專利名稱：具有集成的磁通量傳感器的電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
示例性實(shí)施例涉及永磁體電機(jī)的領(lǐng)域，更具體地，涉及具有集成的磁通量傳感器的永磁體電機(jī)。
背景技術(shù)：
電機(jī)通過(guò)流過(guò)定子的電能做功以在轉(zhuǎn)子中引起電動(dòng)力。電動(dòng)力在轉(zhuǎn)子處產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力。轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)用于驅(qū)動(dòng)各種外部裝置。當(dāng)然，還能夠利用電機(jī)通過(guò)輸入功發(fā)電。在任一情況下，電機(jī)目前都以越來(lái)越高的速度產(chǎn)生越來(lái)越大的輸出，并且設(shè)計(jì)為更小的包裝。高的功率密度和速度常常導(dǎo)致嚴(yán)苛的操作條件，比如高的內(nèi)部溫度、振動(dòng)等等。高的溫度能夠?qū)е略谟来朋w電機(jī)中磁體損壞。因此，很多常規(guī)的電機(jī)包括傳感器，這些傳感器監(jiān)控例如定子溫度、殼體溫度等等。傳感器通常采取安裝在電機(jī)的殼體上的溫度或振動(dòng)傳感器的形式。

發(fā)明內(nèi)容
公開(kāi)了一種永磁體電機(jī)，包括殼體、安裝在所述殼體內(nèi)的定子、轉(zhuǎn)子組件、安裝在所述轉(zhuǎn)子組件內(nèi)的多個(gè)永磁體、以及布置在所述殼體內(nèi)的磁通量傳感器。所述磁通量傳感器包括構(gòu)造為且設(shè)置為檢測(cè)從所述轉(zhuǎn)子組件泄漏的磁通量的感測(cè)表面。還公開(kāi)了一種操作永磁體電機(jī)的方法，包括使轉(zhuǎn)子組件相對(duì)于定子旋轉(zhuǎn)，感測(cè)來(lái)自所述轉(zhuǎn)子組件的磁通量，以及基于從所述轉(zhuǎn)子組件泄漏的磁通量控制所述電機(jī)的參數(shù)。


以下描述不應(yīng)當(dāng)視為以任一方式進(jìn)行限制。參照附圖，相似的元件標(biāo)以相同的附圖標(biāo)記圖I是繪出了根據(jù)示例性實(shí)施例的包括集成的磁通量傳感器的電機(jī)；以及圖2是根據(jù)示例性實(shí)施例的另一方面的包括集成的磁通量傳感器的電機(jī)。
具體實(shí)施例方式參照附圖，以示例而非限制的方式在此提供所公開(kāi)的設(shè)備及方法的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)描述。示例性實(shí)施例提供了直接集成到電機(jī)內(nèi)的磁通量傳感器。磁通量傳感器與安裝在永磁體電機(jī)的轉(zhuǎn)子中的磁體相鄰地設(shè)置。磁通量傳感器提供與來(lái)自轉(zhuǎn)子的磁通泄漏相關(guān)的反饋。磁通密度能夠與磁體的溫度關(guān)聯(lián)。監(jiān)控磁體溫度通過(guò)提供對(duì)潛在故障模式的指示而使控制器能夠調(diào)節(jié)電機(jī)的各種操作參數(shù)以增強(qiáng)輸出并增大機(jī)器的可靠性。即，能夠基于磁體溫度在以發(fā)電機(jī)模式操作時(shí)調(diào)節(jié)諸如速度、負(fù)載、電機(jī)的反_EMF(電動(dòng)勢(shì))之類的操作參數(shù)和/或穿過(guò)電機(jī)的冷卻劑流以避免能夠?qū)е码姍C(jī)故障的潛在的退磁化。圖I中以2整體地表示根據(jù)示例性實(shí)施例的永磁體電機(jī)。電機(jī)2包括殼體4，該殼體具有通過(guò)第一端壁8和第二端壁或蓋10相連接的第一側(cè)壁6和第二側(cè)壁7以共同限定出內(nèi)部分12。第一側(cè)壁6包括內(nèi)表面16，第二側(cè)壁7包括內(nèi)表面17。此刻，應(yīng)當(dāng)理解，殼體 4還能夠構(gòu)建為包括具有連續(xù)內(nèi)表面的單個(gè)側(cè)壁。電機(jī)2還示出為包括布置在第一側(cè)壁6 的內(nèi)表面16和第二側(cè)壁7的內(nèi)表面17處的定子24。定子24包括本體28，該本體具有延伸到第二端部部分30的第一端部部分29，該第二端部部分支承多個(gè)線圈36。線圈36包括第一端部線匝部分40和第二端部線匝部分41。電機(jī)2還示出為包括可旋轉(zhuǎn)地支承在殼體4內(nèi)的軸54。軸54包括經(jīng)居中部分59 延伸到第二端部57的第一端部56。第一端部56通過(guò)第一軸承63相對(duì)于第二端壁10可旋轉(zhuǎn)地支承，而第二端部57通過(guò)第二軸承64相對(duì)于第一端壁8可旋轉(zhuǎn)地支承。軸54支承可旋轉(zhuǎn)地安裝在殼體4內(nèi)的轉(zhuǎn)子組件70。轉(zhuǎn)子組件70包括相對(duì)于居中部分59固定的轂74 以及轉(zhuǎn)子疊片組件79。轉(zhuǎn)子疊片組件79包括多個(gè)疊片84，這些疊片被堆疊和對(duì)準(zhǔn)以限定出外徑表面87。轉(zhuǎn)子疊片組件79還包括嵌入多個(gè)疊片84內(nèi)的一系列永磁體90。電機(jī)2通過(guò)電纜99電連接至馬達(dá)控制面板97，該電纜包括多個(gè)電導(dǎo)體，其中的一個(gè)以104表示，這些電導(dǎo)體使定子24與布置在馬達(dá)控制面板97中的具有端子(未示出) 的電源108電聯(lián)接。馬達(dá)控制面板97還容置控制器114，該控制器可以被用于控制馬達(dá)啟動(dòng)、馬達(dá)速度和/或馬達(dá)關(guān)閉，以及如將在下面更詳細(xì)討論的各種其他操作參數(shù)。在所示的示例性實(shí)施例中，控制器114聯(lián)接至冷卻劑系統(tǒng)120，該冷卻劑系統(tǒng)輸送冷卻劑流、包含油、 乙二醇的混合物穿過(guò)殼體4。應(yīng)當(dāng)理解，“穿過(guò)”是指，冷卻劑系統(tǒng)120能夠不僅構(gòu)造為將冷卻劑流直接引導(dǎo)到殼體4內(nèi)和/或到第一和第二軸承63和64上，而且還可以構(gòu)造為將冷卻劑流引導(dǎo)到定子24的第一和第二端部線匝部分40和41上，或者間接地穿過(guò)如圖2中所示的水套125而穿過(guò)殼體4，其中，相同的附圖標(biāo)記表示在相應(yīng)視圖中的對(duì)應(yīng)部件。根據(jù)示例性實(shí)施例，電機(jī)2包括磁通量傳感器130,該磁通量傳感器在所示示例性實(shí)施例中安裝到端壁8上并且定向?yàn)槌蜣D(zhuǎn)子組件70的永磁體90。更具體地，磁通量傳感器130包括與轉(zhuǎn)子組件70的永磁體90對(duì)準(zhǔn)的非接觸式感測(cè)表面135。根據(jù)示例性實(shí)施例的一個(gè)方面，磁通量傳感器130采取霍爾效應(yīng)傳感器的形式，但是，應(yīng)當(dāng)理解，能夠采用其他形式的磁通量感測(cè)裝置，比如探測(cè)線圈。無(wú)論是何種形式，磁通量傳感器130都檢測(cè)從轉(zhuǎn)子組件70發(fā)射的泄漏磁通量的量或水平。取決于傳感器130相對(duì)于轉(zhuǎn)子組件70的旋轉(zhuǎn)位置，傳感器130可以感測(cè)來(lái)自永磁體90或來(lái)自多個(gè)疊片84的磁通線。磁通量傳感器130 通過(guò)感測(cè)線路137向控制器114發(fā)送信號(hào)從而指示從轉(zhuǎn)子組件70泄漏的磁通量的量?？刂破?14評(píng)測(cè)信號(hào)并且基于磁通量的量確定永磁體90的溫度。以該方式，控制器114隨后控制電機(jī)2的參數(shù)。例如，控制器114基于磁體溫度控制在電機(jī)2中的冷卻劑輸送以確保永磁體90不會(huì)損壞。除了控制冷卻劑流以外，控制器114還能夠調(diào)節(jié)電機(jī)的速度、輸出功率、輸出扭矩和/或減小流動(dòng)至定子的電流的量以減小熱損耗。而且，通過(guò)調(diào)節(jié)用于調(diào)控磁體溫度的冷卻劑流，控制器114能夠減小用于冷卻電機(jī)2的外部機(jī)動(dòng)部件(比如泵/風(fēng)扇等等)所需的負(fù)載或做功的量。調(diào)節(jié)冷卻劑流以在電機(jī)2以馬達(dá)模式或發(fā)電機(jī)模式操作時(shí)滿足磁體所需的冷卻需求將導(dǎo)致電機(jī)的更長(zhǎng)操作壽命。除了增強(qiáng)操作壽命以外，減小那些原本被用于操作輔助冷卻部件的負(fù)載導(dǎo)致操作效率的增大。盡管已經(jīng)參照示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以形成各種變化，并且等同物可以替代其元件而不偏離本發(fā)明的范圍。另外，對(duì)本發(fā)明的教導(dǎo)可以形成多種變型以適應(yīng)特定的環(huán)境或材料而不偏離本發(fā)明的主要范圍。由此旨在本發(fā)明不被限制于所公開(kāi)的作為被構(gòu)思來(lái)執(zhí)行本發(fā)明的最佳模式的具體實(shí)施例，相反，本發(fā)明包括落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種永磁體電機(jī),包括殼體；安裝在所述殼體內(nèi)的定子；相對(duì)于所述定子可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述殼體內(nèi)的轉(zhuǎn)子組件；安裝在所述轉(zhuǎn)子組件內(nèi)的多個(gè)永磁體；以及布置在所述殼體內(nèi)的磁通量傳感器，所述磁通量傳感器包括構(gòu)造為且設(shè)置為檢測(cè)從所 述轉(zhuǎn)子組件泄漏的磁通量的感測(cè)表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的永磁體電機(jī)，其中，所述磁通量傳感器是非接觸式溫度傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的永磁體電機(jī)，其中，所述非接觸式溫度傳感器是霍爾效應(yīng)傳 感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的永磁體電機(jī)，其中，所述非接觸式溫度傳感器是探測(cè)線圈。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的永磁體電機(jī)，其中，所述磁通量傳感器與所述多個(gè)永磁體對(duì)準(zhǔn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的永磁體電機(jī)，還包括構(gòu)造為且設(shè)置為將冷卻劑流引導(dǎo)至所 述電機(jī)的冷卻劑系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的永磁體電機(jī)，還包括圍繞所述殼體延伸的水套。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的永磁體電機(jī)，其中，所述冷卻劑系統(tǒng)將所述冷卻劑流引導(dǎo)穿 過(guò)所述水套。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的永磁體電機(jī)，還包括構(gòu)造為且設(shè)置為基于由所述磁通量傳 感器感測(cè)的磁通量將所述冷卻劑流輸送穿過(guò)所述殼體的控制器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的永磁體電機(jī)，其中，所述控制器構(gòu)造為且設(shè)置為基于由所述 磁通量傳感器感測(cè)的磁通量確定所述多個(gè)永磁體的溫度。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的永磁體電機(jī)，其中，所述轉(zhuǎn)子組件包括多個(gè)疊片，所述磁通 量傳感器構(gòu)造為且設(shè)置為檢測(cè)從所述多個(gè)疊片泄漏的磁通量。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的永磁體電機(jī)，其中，所述磁通量傳感器構(gòu)造為且設(shè)置為檢測(cè) 從所述多個(gè)永磁體泄漏的磁通量。
13.一種操作永磁體電機(jī)的方法，所述方法包括使轉(zhuǎn)子組件相對(duì)于定子旋轉(zhuǎn)；感測(cè)從所述轉(zhuǎn)子組件泄漏的磁通量；以及 基于從所述轉(zhuǎn)子組件泄漏的磁通量控制所述電機(jī)的參數(shù)。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，控制所述電機(jī)的參數(shù)包括控制穿過(guò)所述電機(jī)的 冷卻劑流。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，控制所述電機(jī)的參數(shù)包括控制所述電機(jī)的輸出功率。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，控制所述電機(jī)的參數(shù)包括控制所述電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度。
17.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，控制所述電機(jī)的參數(shù)包括控制所述電機(jī)的輸出扭矩。
18.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，感測(cè)從所述轉(zhuǎn)子組件泄漏的磁通量包括感測(cè)從所述轉(zhuǎn)子組件的多個(gè)疊片泄漏的磁通量。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，感測(cè)從所述轉(zhuǎn)子組件泄漏的磁通量包括感測(cè)從所述轉(zhuǎn)子組件的永磁體泄漏的磁通量。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，還包括基于所述磁通量確定在所述轉(zhuǎn)子組件中的一個(gè)或多個(gè)所述永磁體的溫度。
全文摘要
一種永磁體電機(jī)，包括殼體；安裝在所述殼體內(nèi)的定子；轉(zhuǎn)子組件；安裝在所述轉(zhuǎn)子組件內(nèi)的多個(gè)永磁體；以及布置在所述殼體內(nèi)的磁通量傳感器。所述磁通量傳感器包括構(gòu)造為且設(shè)置為檢測(cè)從所述轉(zhuǎn)子組件泄漏的磁通量的感測(cè)表面。
文檔編號(hào)H02K1/27GK102594030SQ20121000975
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月14日
發(fā)明者B·D·錢伯林, D·A·富爾頓 申請(qǐng)人:瑞美技術(shù)有限責(zé)任公司