CN206585435U - 绕组温度检测装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种绕组温度检测装置(1)，其用于间接检测电动马达(3)的齿绕组(2)的绕组温度，该电动马达设置有定子叠片(4)，该定子叠片具有在定子叠片(4)内部的至少一个传感器安装空间(5)，每个传感器安装空间(5)与马达(3)的绕组(2)相间隔设置，该装置具有校正器(20)和用于检测各个局部温度TL并设置在所述传感器安装空间(5)内的至少一个温度传感器(10)，该校正器用于从由温度传感器(10)测得的各个局部温度TL和校正值KL得出绕组温度TW。本实用新型的用于电动马达的温度监控的装置能够成本低廉地实现，降低整体安装费用并可靠地检测电动马达的绕组的非容许温度，以能够在发生热过载时或之前及时关闭马达。

Description

绕组温度检测装置
技术领域
本实用新型涉及一种用于监控马达的绕组温度的装置，以及一种设置有这种温度监控装置的马达。
背景技术
在电力驱动装置和马达中，几乎无法避免在马达中出现热损耗。电动马达因此存在临界的温度上限。一旦超过该极限温度，马达就可能受损或例如由于绕组的绝缘失效而停止运转。
由于传动装置或电动马达本身的运行故障，可能导致电动马达内的非容许的高温。这种情况出现在机器设定为高负载时，例如转动困难或机械阻滞时。电动马达上的脏污的通风栅也可能引起不期望的温度提高。若马达的绕组超过容许温度，则电动马达可能受到不可修复的损伤，这可以引起整个机器的停运。就这点而言，就有必要测定绕组温度。
此外，在设计马达时必须在结构尺寸和负载转矩之间做出妥协。特别是，当马达实际上长时间低于其额定转矩运行，并只是短时间地高于负载峰值时，不基于负载峰值，而是基于包括期望的平均值在内的安全边际来设计马达就有经济方面的意义。也出于这一原因，为了避免不必要的过大尺寸，需要测定马达温度或至少监控温度上限。
从DE 199 25 699 C1中已知一种电动马达，其具有转子和具有绕组叠片的定子，以及用于测定绕组叠片的温度或温度变化的温度测量装置。为了能够在这种电机中更好的检测温度或温度变化，设置为，温度测量装置具有双线温度传感器，该温度传感器至少部分地沿绕组叠片的圆周延伸。
从DE 199 39 997 A1中已知一种用于监控电动马达的温度的装置。信号处理器根据设置在电动马达附近的温度传感器的输出信号产生修正的温度信号，该修正的温度信号用于监控电动马达的热过载。此外，该信号处理器还根据温度传感器的过去的输出信号产生修正的温度信号。
此外，已知一种电机的定子，该定子具有电线圈和用于检测电线圈上的温度的温度传感器，其中，该温度传感器在两个线圈之间的区域设置在传感器托架上，并包括传感器元件和至少一个与该传感器元件连接的传感器电缆。其缺点在于，温度传感器的传感器元件与线圈的接触不可靠。因此，无法可靠测量线圈的温度，而测量的可能是线圈之间的缝隙的温度。温度测量则因此不精确。在DE 10 2010 063 581 A的解决方案中，通过使传感器托架具有将传感器元件压向一个线圈的弹簧元件而改进了温度测量装置。
在其他已知的没有温度探测器的方法中，监控由电动马达所汲取的电流。若马达电流长时间地超过容许的持续电流，则通过马达保护开关关闭马达，或者对于变速交流电机的情况，通过变频器关闭。
在用于保护电动马达防止过热的其他已知方法中，设置借助温度传感器的温度测量装置，该温度传感器主要安装在马达绕组内。在已知的具有环绕挤压定子的马达的实施方案中，例如将热敏开关在环绕挤压过程之前装入绕组，并将连接线与电路板相连。若以这种方式测得的、马达绕组的附近范围内的温度达到给定的最大容许极限值，则在此也引起电动马达的关闭。这种方法从公开说明书DE 199 39 997 A1中已知，在该方法中，电动马达的过载保护应特别是关于时间特性得到改进。为此设置信号处理器，其根据温度传感器的输出信号和温度传感器的至少一个过去的输出信号产生修正的温度信号。
在现有技术中已知的、温度监控器直接与绕组互连或放置在绕组间的槽中的解决方案中，需要高安装成本，这妨碍了成本低廉的制造。此外，已确定的是，即使在传感器与绕组直接接触的情况下，也会出现大的偏差，特别是取决于传感器的确切定位，以及取决于所选择的材料。传感器是否直接抵靠马达绕组，还取决于绕组线的耐受性、绕线过程和槽满率。
因此，从现有技术已知的装置和方法具有一系列缺点，这些缺点在实践中造成了问题。在使用温度传感器时，为了该温度传感器和绕组之间的电绝缘，需要充足的绝缘层。该绝缘层同时也是热绝缘物，因此，特别在大电流过载时，在绕组的电活性部本身和温度传感器之间会产生温度差。其结果是，在马达绕组已经出现过热时，电动马达的关闭延迟。由于为保护人身安全而对电绝缘性的要求的提高，更增强了这种影响。此外，通过装入绕组的温度传感器只能在绕组的单一位置检测温度。
主要在使用低电源频率的变频器上的运转中，可以产生绕组各部分截然不同的发热。在此，绕组的已经出现过热的最热位置可能无法安全地被检测。此外，主要在频率控制马达中有所妨碍的是，温度传感器和马达绕组之间的电容耦合，因为耦合电流通过温度传感器导线传输。
另外，在热电偶或传感器整合入绕组的情况下，产生了高安装费用，以及由于相关绕组和电路板之间的大温度差，必须在故障情况下早期关闭马达，这又导致了马达的基于过小的负载率的负载问题。
实用新型内容
因此本实用新型的任务在于克服上述缺点并提供一种用于电动马达的温度监控的装置和方法，其能够成本低廉地实现，降低整体安装费用并可靠地检测电动马达的绕组的非容许温度，以能够在发生热过载时或之前及时关闭马达。
这种任务通过根据以下方案得以实现。
本实用新型的基本思路是，不是紧贴绕组，而是在与绕组相间隔的位置检测温度，并设置相应的传感器安装空间，以进行间接的温度测量。
为此可以根据本实用新型在定子叠片上或在其中提供用于接纳或整合温度检测元件的安装空间。通过具有电子评估装置的校正器将测得的绕组内部之外的温度校正为绕组内的温度值。
因此，根据本实用新型，建议一种用于间接检测电动马达的绕组或齿绕组(集中绕组/单齿绕组)的绕组温度的装置，该电动马达设置有定子叠片，该定子叠片具有在定子叠片内部的至少一个传感器安装空间，其中，每个传感器安装空间与马达的绕组相间隔设置，该装置具有校正器和用于检测各个局部温度TL并设置在传感器安装空间内的至少一个温度传感器，该校正器用于从由温度传感器测得的各个局部温度TL和校正值KL得出绕组温度TW。
在此，各个校正器或校正值KL可以确定为因数、方程或测量的散点图。
在本实用新型的一个优选实施方案中设置为，一个或多个传感器安装空间作为缺口、钻孔或冲孔设置在定子叠片中。这些用于固定温度传感器的钻孔或槽在冲裁定子叠片时就已制备，这不会造成额外费用并因此能够成本低廉地实现。
在本实用新型的第一优选实施方案中设置为，在定子叠片的叠片轭部中设置有至少一个传感器安装空间。
在本实用新型的另一优选实施方案中设置为，在定子叠片的叠片齿部中设置有至少一个传感器安装空间。
在本实用新型的又一优选实施方案中设置为，在定子叠片的塑料轴中设置有至少一个传感器安装空间，优选设置在塑料轴中的深至定子叠片的纵向槽中。
根据本实用新型，可以进一步有利地设置为，设置电子评估装置，其与一个或多个温度传感器相连，并用于从局部测量的温度中计算出绕组温度。
进一步有利的是，在一个实施方案中，校正器中的校正值KL能够调整或手动更改。通过这种方式，能够对于例如由马达的过高的动力需求(例如轴承损坏、匝间短路)造成的不同的升温速度采取可相应调整的参数作为适当的校正值。
实际测得的测量值传输给电子评估装置。该电子评估装置通过校正器将外部的间接温度值校正为绕组温度值。在该电子装置中还可以比较实际温度值与额定值Tsoll。例如若实际值超过额定值，则该电子装置通过开关元件使马达绕组断电。
本实用新型的另一方面涉及一种用于通过上述装置间接检测电动马达的绕组或齿绕组的绕组温度的方法，其包括以下步骤：
a.通过温度传感器检测定子叠片内的不同于绕组温度的至少一个局部温度TL；
b.将测得的温度TL传输给电子评估装置；
c.借助该电子评估装置，从由温度传感器测得的各个局部温度TL和储存在校正器中的分别针对各绕组的校正值KL计算出绕组温度TW。
有利的是，该方法设计为，测定温度传感器的位置上的至少一个温度梯度ΔTL，并根据该温度梯度ΔTL自动调整校正因数。
进一步有利的是，分别针对一个或多个绕组将指导额定值输入电子评估装置，或储存在额定值存储器中，并将该额定值与计算得出的绕组的实际温度TW个别地比较，其中，一旦某个绕组的算出的实际温度TW超过定义的额定值，则启动关闭装置。
本实用新型的另一个方面涉及一种具有上述用于间接检测电动马达的绕组的绕组温度的装置的电动马达。
本实用新型提供的用于电动马达的温度监控的装置，其能够成本低廉地实现，降低整体安装费用并可靠地检测电动马达的绕组的非容许温度，以能够在发生热过载时或之前及时关闭马达。
附图说明
本实用新型的其它有利改进方案在如下结合本实用新型的优选实施方式的说明借助附图得到详细阐述，其中：
图1示出了电动马达的定子的局部截面视图，该电动马达具有根据本实用新型的用于温度监控的装置；
图2示出了不同温度梯度的图示；
图3示出了根据本实用新型的装置的示意图。
具体实施方式
以下参照图1至图3借助示例性的实施例说明本实用新型，在此，相同的标号指示相同的结构特征或功能特征。
图1示出了装置1连同电动马达3的定子叠片4(也参见图3的图示)的局部截面视图，该装置用于间接检测电动马达3的齿绕组2的绕组温度。
在定子叠片4中，多个传感器安装空间5设置在该定子叠片4的内部。此外，仅示例性地在定子叠片4的塑料轴6中设置有一个传感器空间5。从图1中可以很好地看出，传感器安装空间5全都不与绕组2直接相邻。反而是，每个传感器安装空间5与马达3的绕组2相间隔设置。为了检测各个局部温度TL，在传感器安装空间5中分别设置温度传感器10。定子叠片4中的传感器安装空间5在该实施例中设置为冲孔。
图3示出了根据本实用新型的装置1的示意图。在电子评估装置30之外还设置有校正器20。借助该电子评估装置30和存储在校正器20中的校正值KL，能够从由温度传感器10测得的各个局部温度TL计算出绕组温度TW。在此，也可以为不同的传感器位置存储不同的(个别对应的)校正值KL。可以进一步设置为，通过使算出的温度和/或温度梯度按各个温度传感器10的由纯粹测量的局部温度和温度变化得出的值加成，由两个或更多个传感器10的叠加值确定某个特定绕组的绕组温度TW。
通过这一方式可以达到特别高的测量准确性。
原则上，如图2所示，可以设置为，除特定时间点上的温度TL之外，还测定一段时间内的温度梯度。在上方的线(a)中，温度的上升比在下方的线(b)中快得多。通过该可分别测定的温度梯度，借助电子评估装置和校正因数可以得出绕组上的温度TW。
从图3中可以看出，首先通过温度传感器10测定不同于绕组温度的、定子叠片4中的局部温度TL。然后将该测得的温度TL传输给电子评估装置30，由该电子评估装置进行绕组2的温度TW的计算，其中顾及到存储在校正器20中的校正值KL。
本实用新型关于其实施方式并不限于上述优选实施例。确切地说，可以如同样在图3中所示，针对一个或多个绕组2设置指导额定值Tsoll，或储存在额定值存储器中，并将该额定值与计算得出的需监控的各个绕组2的实际温度TW相比较，其中，一旦算出的实际温度TW超过额定值，则启动关闭装置40。

Claims (1)

1.一种绕组温度检测装置(1)，其用于间接检测电动马达(3)的齿绕组(2)的绕组温度，其特征在于，所述电动马达设置有定子叠片(4)，所述定子叠片具有在所述定子叠片(4)内部的至少一个传感器安装空间(5)，其中，每个所述传感器安装空间(5)与所述马达(3)的所述绕组(2)相间隔设置，所述装置具有校正器(20)和用于检测各个局部温度TL并设置在所述传感器安装空间(5)内的至少一个温度传感器(10)，所述校正器用于从由温度传感器(10)测得的各个所述局部温度TL和校正值KL得出绕组温度TW。
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