本實(shí)用新型涉及一種用于監(jiān)控馬達(dá)的繞組溫度的裝置，以及一種設(shè)置有這種溫度監(jiān)控裝置的馬達(dá)。

背景技術(shù)：

在電力驅(qū)動(dòng)裝置和馬達(dá)中，幾乎無(wú)法避免在馬達(dá)中出現(xiàn)熱損耗。電動(dòng)馬達(dá)因此存在臨界的溫度上限。一旦超過(guò)該極限溫度，馬達(dá)就可能受損或例如由于繞組的絕緣失效而停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

由于傳動(dòng)裝置或電動(dòng)馬達(dá)本身的運(yùn)行故障，可能導(dǎo)致電動(dòng)馬達(dá)內(nèi)的非容許的高溫。這種情況出現(xiàn)在機(jī)器設(shè)定為高負(fù)載時(shí)，例如轉(zhuǎn)動(dòng)困難或機(jī)械阻滯時(shí)。電動(dòng)馬達(dá)上的臟污的通風(fēng)柵也可能引起不期望的溫度提高。若馬達(dá)的繞組超過(guò)容許溫度，則電動(dòng)馬達(dá)可能受到不可修復(fù)的損傷，這可以引起整個(gè)機(jī)器的停運(yùn)。就這點(diǎn)而言，就有必要測(cè)定繞組溫度。

此外，在設(shè)計(jì)馬達(dá)時(shí)必須在結(jié)構(gòu)尺寸和負(fù)載轉(zhuǎn)矩之間做出妥協(xié)。特別是，當(dāng)馬達(dá)實(shí)際上長(zhǎng)時(shí)間低于其額定轉(zhuǎn)矩運(yùn)行，并只是短時(shí)間地高于負(fù)載峰值時(shí)，不基于負(fù)載峰值，而是基于包括期望的平均值在內(nèi)的安全邊際來(lái)設(shè)計(jì)馬達(dá)就有經(jīng)濟(jì)方面的意義。也出于這一原因，為了避免不必要的過(guò)大尺寸，需要測(cè)定馬達(dá)溫度或至少監(jiān)控溫度上限。

從DE 199 25 699 C1中已知一種電動(dòng)馬達(dá)，其具有轉(zhuǎn)子和具有繞組疊片的定子，以及用于測(cè)定繞組疊片的溫度或溫度變化的溫度測(cè)量裝置。為了能夠在這種電機(jī)中更好的檢測(cè)溫度或溫度變化，設(shè)置為，溫度測(cè)量裝置具有雙線溫度傳感器，該溫度傳感器至少部分地沿繞組疊片的圓周延伸。

從DE 199 39 997 A1中已知一種用于監(jiān)控電動(dòng)馬達(dá)的溫度的裝置。信號(hào)處理器根據(jù)設(shè)置在電動(dòng)馬達(dá)附近的溫度傳感器的輸出信號(hào)產(chǎn)生修正的溫度信號(hào)，該修正的溫度信號(hào)用于監(jiān)控電動(dòng)馬達(dá)的熱過(guò)載。此外，該信號(hào)處理器還根據(jù)溫度傳感器的過(guò)去的輸出信號(hào)產(chǎn)生修正的溫度信號(hào)。

此外，已知一種電機(jī)的定子，該定子具有電線圈和用于檢測(cè)電線圈上的溫度的溫度傳感器，其中，該溫度傳感器在兩個(gè)線圈之間的區(qū)域設(shè)置在傳感器托架上，并包括傳感器元件和至少一個(gè)與該傳感器元件連接的傳感器電纜。其缺點(diǎn)在于，溫度傳感器的傳感器元件與線圈的接觸不可靠。因此，無(wú)法可靠測(cè)量線圈的溫度，而測(cè)量的可能是線圈之間的縫隙的溫度。溫度測(cè)量則因此不精確。在DE 10 2010 063 581 A的解決方案中，通過(guò)使傳感器托架具有將傳感器元件壓向一個(gè)線圈的彈簧元件而改進(jìn)了溫度測(cè)量裝置。

在其他已知的沒(méi)有溫度探測(cè)器的方法中，監(jiān)控由電動(dòng)馬達(dá)所汲取的電流。若馬達(dá)電流長(zhǎng)時(shí)間地超過(guò)容許的持續(xù)電流，則通過(guò)馬達(dá)保護(hù)開(kāi)關(guān)關(guān)閉馬達(dá)，或者對(duì)于變速交流電機(jī)的情況，通過(guò)變頻器關(guān)閉。

在用于保護(hù)電動(dòng)馬達(dá)防止過(guò)熱的其他已知方法中，設(shè)置借助溫度傳感器的溫度測(cè)量裝置，該溫度傳感器主要安裝在馬達(dá)繞組內(nèi)。在已知的具有環(huán)繞擠壓定子的馬達(dá)的實(shí)施方案中，例如將熱敏開(kāi)關(guān)在環(huán)繞擠壓過(guò)程之前裝入繞組，并將連接線與電路板相連。若以這種方式測(cè)得的、馬達(dá)繞組的附近范圍內(nèi)的溫度達(dá)到給定的最大容許極限值，則在此也引起電動(dòng)馬達(dá)的關(guān)閉。這種方法從公開(kāi)說(shuō)明書(shū)DE 199 39 997 A1中已知，在該方法中，電動(dòng)馬達(dá)的過(guò)載保護(hù)應(yīng)特別是關(guān)于時(shí)間特性得到改進(jìn)。為此設(shè)置信號(hào)處理器，其根據(jù)溫度傳感器的輸出信號(hào)和溫度傳感器的至少一個(gè)過(guò)去的輸出信號(hào)產(chǎn)生修正的溫度信號(hào)。

在現(xiàn)有技術(shù)中已知的、溫度監(jiān)控器直接與繞組互連或放置在繞組間的槽中的解決方案中，需要高安裝成本，這妨礙了成本低廉的制造。此外，已確定的是，即使在傳感器與繞組直接接觸的情況下，也會(huì)出現(xiàn)大的偏差，特別是取決于傳感器的確切定位，以及取決于所選擇的材料。傳感器是否直接抵靠馬達(dá)繞組，還取決于繞組線的耐受性、繞線過(guò)程和槽滿(mǎn)率。

因此，從現(xiàn)有技術(shù)已知的裝置和方法具有一系列缺點(diǎn)，這些缺點(diǎn)在實(shí)踐中造成了問(wèn)題。在使用溫度傳感器時(shí)，為了該溫度傳感器和繞組之間的電絕緣，需要充足的絕緣層。該絕緣層同時(shí)也是熱絕緣物，因此，特別在大電流過(guò)載時(shí)，在繞組的電活性部本身和溫度傳感器之間會(huì)產(chǎn)生溫度差。其結(jié)果是，在馬達(dá)繞組已經(jīng)出現(xiàn)過(guò)熱時(shí)，電動(dòng)馬達(dá)的關(guān)閉延遲。由于為保護(hù)人身安全而對(duì)電絕緣性的要求的提高，更增強(qiáng)了這種影響。此外，通過(guò)裝入繞組的溫度傳感器只能在繞組的單一位置檢測(cè)溫度。

主要在使用低電源頻率的變頻器上的運(yùn)轉(zhuǎn)中，可以產(chǎn)生繞組各部分截然不同的發(fā)熱。在此，繞組的已經(jīng)出現(xiàn)過(guò)熱的最熱位置可能無(wú)法安全地被檢測(cè)。此外，主要在頻率控制馬達(dá)中有所妨礙的是，溫度傳感器和馬達(dá)繞組之間的電容耦合，因?yàn)轳詈想娏魍ㄟ^(guò)溫度傳感器導(dǎo)線傳輸。

另外，在熱電偶或傳感器整合入繞組的情況下，產(chǎn)生了高安裝費(fèi)用，以及由于相關(guān)繞組和電路板之間的大溫度差，必須在故障情況下早期關(guān)閉馬達(dá)，這又導(dǎo)致了馬達(dá)的基于過(guò)小的負(fù)載率的負(fù)載問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此本實(shí)用新型的任務(wù)在于克服上述缺點(diǎn)并提供一種用于電動(dòng)馬達(dá)的溫度監(jiān)控的裝置和方法，其能夠成本低廉地實(shí)現(xiàn)，降低整體安裝費(fèi)用并可靠地檢測(cè)電動(dòng)馬達(dá)的繞組的非容許溫度，以能夠在發(fā)生熱過(guò)載時(shí)或之前及時(shí)關(guān)閉馬達(dá)。

這種任務(wù)通過(guò)根據(jù)以下方案得以實(shí)現(xiàn)。

本實(shí)用新型的基本思路是，不是緊貼繞組，而是在與繞組相間隔的位置檢測(cè)溫度，并設(shè)置相應(yīng)的傳感器安裝空間，以進(jìn)行間接的溫度測(cè)量。

為此可以根據(jù)本實(shí)用新型在定子疊片上或在其中提供用于接納或整合溫度檢測(cè)元件的安裝空間。通過(guò)具有電子評(píng)估裝置的校正器將測(cè)得的繞組內(nèi)部之外的溫度校正為繞組內(nèi)的溫度值。

因此，根據(jù)本實(shí)用新型，建議一種用于間接檢測(cè)電動(dòng)馬達(dá)的繞組或齒繞組(集中繞組/單齒繞組)的繞組溫度的裝置，該電動(dòng)馬達(dá)設(shè)置有定子疊片，該定子疊片具有在定子疊片內(nèi)部的至少一個(gè)傳感器安裝空間，其中，每個(gè)傳感器安裝空間與馬達(dá)的繞組相間隔設(shè)置，該裝置具有校正器和用于檢測(cè)各個(gè)局部溫度T_L并設(shè)置在傳感器安裝空間內(nèi)的至少一個(gè)溫度傳感器，該校正器用于從由溫度傳感器測(cè)得的各個(gè)局部溫度T_L和校正值K_L得出繞組溫度T_W。

在此，各個(gè)校正器或校正值K_L可以確定為因數(shù)、方程或測(cè)量的散點(diǎn)圖。

在本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中設(shè)置為，一個(gè)或多個(gè)傳感器安裝空間作為缺口、鉆孔或沖孔設(shè)置在定子疊片中。這些用于固定溫度傳感器的鉆孔或槽在沖裁定子疊片時(shí)就已制備，這不會(huì)造成額外費(fèi)用并因此能夠成本低廉地實(shí)現(xiàn)。

在本實(shí)用新型的第一優(yōu)選實(shí)施方案中設(shè)置為，在定子疊片的疊片軛部中設(shè)置有至少一個(gè)傳感器安裝空間。

在本實(shí)用新型的另一優(yōu)選實(shí)施方案中設(shè)置為，在定子疊片的疊片齒部中設(shè)置有至少一個(gè)傳感器安裝空間。

在本實(shí)用新型的又一優(yōu)選實(shí)施方案中設(shè)置為，在定子疊片的塑料軸中設(shè)置有至少一個(gè)傳感器安裝空間，優(yōu)選設(shè)置在塑料軸中的深至定子疊片的縱向槽中。

根據(jù)本實(shí)用新型，可以進(jìn)一步有利地設(shè)置為，設(shè)置電子評(píng)估裝置，其與一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器相連，并用于從局部測(cè)量的溫度中計(jì)算出繞組溫度。

進(jìn)一步有利的是，在一個(gè)實(shí)施方案中，校正器中的校正值K_L能夠調(diào)整或手動(dòng)更改。通過(guò)這種方式，能夠?qū)τ诶缬神R達(dá)的過(guò)高的動(dòng)力需求(例如軸承損壞、匝間短路)造成的不同的升溫速度采取可相應(yīng)調(diào)整的參數(shù)作為適當(dāng)?shù)男Ｕ怠?/p>

實(shí)際測(cè)得的測(cè)量值傳輸給電子評(píng)估裝置。該電子評(píng)估裝置通過(guò)校正器將外部的間接溫度值校正為繞組溫度值。在該電子裝置中還可以比較實(shí)際溫度值與額定值T_soll。例如若實(shí)際值超過(guò)額定值，則該電子裝置通過(guò)開(kāi)關(guān)元件使馬達(dá)繞組斷電。

本實(shí)用新型的另一方面涉及一種用于通過(guò)上述裝置間接檢測(cè)電動(dòng)馬達(dá)的繞組或齒繞組的繞組溫度的方法，其包括以下步驟：

a.通過(guò)溫度傳感器檢測(cè)定子疊片內(nèi)的不同于繞組溫度的至少一個(gè)局部溫度T_L；

b.將測(cè)得的溫度T_L傳輸給電子評(píng)估裝置；

c.借助該電子評(píng)估裝置，從由溫度傳感器測(cè)得的各個(gè)局部溫度T_L和儲(chǔ)存在校正器中的分別針對(duì)各繞組的校正值K_L計(jì)算出繞組溫度T_W。

有利的是，該方法設(shè)計(jì)為，測(cè)定溫度傳感器的位置上的至少一個(gè)溫度梯度ΔT_L，并根據(jù)該溫度梯度ΔT_L自動(dòng)調(diào)整校正因數(shù)。

進(jìn)一步有利的是，分別針對(duì)一個(gè)或多個(gè)繞組將指導(dǎo)額定值輸入電子評(píng)估裝置，或儲(chǔ)存在額定值存儲(chǔ)器中，并將該額定值與計(jì)算得出的繞組的實(shí)際溫度T_W個(gè)別地比較，其中，一旦某個(gè)繞組的算出的實(shí)際溫度T_W超過(guò)定義的額定值，則啟動(dòng)關(guān)閉裝置。

本實(shí)用新型的另一個(gè)方面涉及一種具有上述用于間接檢測(cè)電動(dòng)馬達(dá)的繞組的繞組溫度的裝置的電動(dòng)馬達(dá)。

本實(shí)用新型提供的用于電動(dòng)馬達(dá)的溫度監(jiān)控的裝置，其能夠成本低廉地實(shí)現(xiàn)，降低整體安裝費(fèi)用并可靠地檢測(cè)電動(dòng)馬達(dá)的繞組的非容許溫度，以能夠在發(fā)生熱過(guò)載時(shí)或之前及時(shí)關(guān)閉馬達(dá)。

附圖說(shuō)明

本實(shí)用新型的其它有利改進(jìn)方案在如下結(jié)合本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式的說(shuō)明借助附圖得到詳細(xì)闡述，其中：

圖1示出了電動(dòng)馬達(dá)的定子的局部截面視圖，該電動(dòng)馬達(dá)具有根據(jù)本實(shí)用新型的用于溫度監(jiān)控的裝置；

圖2示出了不同溫度梯度的圖示；

圖3示出了根據(jù)本實(shí)用新型的裝置的示意圖。

具體實(shí)施方式

以下參照?qǐng)D1至圖3借助示例性的實(shí)施例說(shuō)明本實(shí)用新型，在此，相同的標(biāo)號(hào)指示相同的結(jié)構(gòu)特征或功能特征。

圖1示出了裝置1連同電動(dòng)馬達(dá)3的定子疊片4(也參見(jiàn)圖3的圖示)的局部截面視圖，該裝置用于間接檢測(cè)電動(dòng)馬達(dá)3的齒繞組2的繞組溫度。

在定子疊片4中，多個(gè)傳感器安裝空間5設(shè)置在該定子疊片4的內(nèi)部。此外，僅示例性地在定子疊片4的塑料軸6中設(shè)置有一個(gè)傳感器空間5。從圖1中可以很好地看出，傳感器安裝空間5全都不與繞組2直接相鄰。反而是，每個(gè)傳感器安裝空間5與馬達(dá)3的繞組2相間隔設(shè)置。為了檢測(cè)各個(gè)局部溫度T_L，在傳感器安裝空間5中分別設(shè)置溫度傳感器10。定子疊片4中的傳感器安裝空間5在該實(shí)施例中設(shè)置為沖孔。

圖3示出了根據(jù)本實(shí)用新型的裝置1的示意圖。在電子評(píng)估裝置30之外還設(shè)置有校正器20。借助該電子評(píng)估裝置30和存儲(chǔ)在校正器20中的校正值K_L，能夠從由溫度傳感器10測(cè)得的各個(gè)局部溫度T_L計(jì)算出繞組溫度T_W。在此，也可以為不同的傳感器位置存儲(chǔ)不同的(個(gè)別對(duì)應(yīng)的)校正值KL?？梢赃M(jìn)一步設(shè)置為，通過(guò)使算出的溫度和/或溫度梯度按各個(gè)溫度傳感器10的由純粹測(cè)量的局部溫度和溫度變化得出的值加成，由兩個(gè)或更多個(gè)傳感器10的疊加值確定某個(gè)特定繞組的繞組溫度TW。

通過(guò)這一方式可以達(dá)到特別高的測(cè)量準(zhǔn)確性。

原則上，如圖2所示，可以設(shè)置為，除特定時(shí)間點(diǎn)上的溫度T_L之外，還測(cè)定一段時(shí)間內(nèi)的溫度梯度。在上方的線(a)中，溫度的上升比在下方的線(b)中快得多。通過(guò)該可分別測(cè)定的溫度梯度，借助電子評(píng)估裝置和校正因數(shù)可以得出繞組上的溫度T_W。

從圖3中可以看出，首先通過(guò)溫度傳感器10測(cè)定不同于繞組溫度的、定子疊片4中的局部溫度T_L。然后將該測(cè)得的溫度T_L傳輸給電子評(píng)估裝置30，由該電子評(píng)估裝置進(jìn)行繞組2的溫度T_W的計(jì)算，其中顧及到存儲(chǔ)在校正器20中的校正值K_L。

本實(shí)用新型關(guān)于其實(shí)施方式并不限于上述優(yōu)選實(shí)施例。確切地說(shuō)，可以如同樣在圖3中所示，針對(duì)一個(gè)或多個(gè)繞組2設(shè)置指導(dǎo)額定值T_soll，或儲(chǔ)存在額定值存儲(chǔ)器中，并將該額定值與計(jì)算得出的需監(jiān)控的各個(gè)繞組2的實(shí)際溫度T_W相比較，其中，一旦算出的實(shí)際溫度T_W超過(guò)額定值，則啟動(dòng)關(guān)閉裝置40。