專利名稱：具有集成的冷卻劑高度傳感器的電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
示例性實(shí)施例涉及電機(jī)領(lǐng)域，更具體地，涉及具有集成的冷卻劑高度傳感器的電機(jī)。
背景技術(shù)：
電機(jī)通過穿過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)通過輸入功發(fā)電。在任一情況下，電機(jī)目前都以越來越高的速度產(chǎn)生越來越大的輸出，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。因此，很多常見的電機(jī)包括構(gòu)造為降低內(nèi)部部件的溫度的冷卻劑系統(tǒng)。冷卻劑系統(tǒng)包括氣流系統(tǒng)、水基冷卻劑系統(tǒng)、油基冷卻劑系統(tǒng)以及乙二醇基冷卻劑系統(tǒng)。氣流系統(tǒng)通常包括引導(dǎo)對(duì)流氣流通過電機(jī)的風(fēng)扇。水基冷卻劑系統(tǒng)通常使水循環(huán)通過繞電機(jī)延伸的套。油基系統(tǒng)將油或其他形式的冷卻劑直接引入電機(jī)內(nèi)。冷卻劑流動(dòng)到例如定子線圈上并且積聚在機(jī)器的下部分中。冷卻劑隨后被引導(dǎo)至熱交換構(gòu)件。熱交換構(gòu)件從冷卻劑提取出所帶的熱量。冷卻劑隨后流回電機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
公開了一種電機(jī)，其包括具有冷卻劑收集區(qū)域的殼體、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)子組件以及布置在所述冷卻劑收集區(qū)域處的冷卻劑高度傳感器。所述冷卻劑高度傳感器包括構(gòu)造為且設(shè)置為檢測(cè)在所述冷卻劑收集區(qū)域中積聚的冷卻劑的高度的感測(cè)表面。還公開了一種操作電機(jī)的方法，所述方法包括使冷卻劑流入所述電機(jī)的殼體的內(nèi)部部分中，以及通過布置在所述殼體處的冷卻劑高度傳感器感測(cè)在所述內(nèi)部部分內(nèi)的冷卻劑收集區(qū)域中的冷卻劑的高度。


以下描述不應(yīng)當(dāng)視為以任何方式進(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繪出了根據(jù)示例性實(shí)施例的包括集成的冷卻劑高度傳感器的電機(jī)；以及圖2繪出了根據(jù)示例性實(shí)施例的另一方面的包括集成的冷卻劑高度傳感器的電機(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)的冷卻劑高度傳感器。冷卻劑高度傳感器在積聚冷卻劑的區(qū)域處設(shè)置在機(jī)器殼體的下部分處。冷卻劑傳感器向控制器提供指示電機(jī)中冷卻劑的高度的反饋?；诶鋮s劑的高度，控制器調(diào)節(jié)流入電機(jī)內(nèi)的冷卻劑流。以該方式，控制器確保冷卻劑不會(huì)升高到可能與電機(jī)中的活動(dòng)部件相干擾的高度。更具體地，與活動(dòng)部件相干擾或進(jìn)入活動(dòng)部件與靜止部件之間的空氣間隙內(nèi)的冷卻劑可能導(dǎo)致操作效率的明顯降低。另外，暴露在活動(dòng)部件中可能導(dǎo)致冷卻劑的分解，或者冷卻劑可能被導(dǎo)致改變狀態(tài)，或者空氣可能被弓I入冷卻劑內(nèi)?？諝獾囊肽軌?qū)е吕鋮s劑泡沫化并且失去所有熱承載能力，或者導(dǎo)致經(jīng)受對(duì)軸承、齒輪等等的潤(rùn)滑性能的劣化。附圖中以2整體地表示根據(jù)示例性實(shí)施例的電機(jī)。電機(jī)2包括殼體4，該殼體具有通過第一端壁8和第二端壁或蓋10相連接的第一和第二側(cè)壁6和7以共同限定內(nèi)部部分
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。此外，第一端壁8包括內(nèi)表面20，第二端壁10包括內(nèi)表面22。電機(jī)2還不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通過第一軸承63相對(duì)于第二端壁10可旋轉(zhuǎn)地支承，第二端部57通過第二軸承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)子疊層組件79。轉(zhuǎn)子疊層組件79包括被堆疊并對(duì)準(zhǔn)以限定外徑表面87的多個(gè)疊層84。在所示的示例性實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子疊層組件79還包括嵌入疊層84內(nèi)的一系列永磁體 90。這樣，電機(jī)2采取永磁體電機(jī)的形式。但是，應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)示例性實(shí)施例的電機(jī)能夠米取多種形式。電機(jī)2通過電纜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還容置具有存儲(chǔ)器115的控制器114，可以利用該控制器控制馬達(dá)啟動(dòng)、馬達(dá)速度和/或馬達(dá)關(guān)閉，以及如將在下面更全面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)接到冷卻劑系統(tǒng)120上，該冷卻劑系統(tǒng)輸送諸如含油的混合物的冷卻劑124穿過殼體4。應(yīng)當(dāng)理解，“穿過”是指，冷卻劑系統(tǒng)120不但可以構(gòu)造為將冷卻劑流直接引導(dǎo)到殼體4內(nèi)和/或引導(dǎo)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。冷卻劑124穿過設(shè)置在例如側(cè)壁6上的入口(未示出)進(jìn)入殼體4并且穿過設(shè)置在側(cè)壁7上的出口(也未示出)離開殼體4。這樣，在操作期間，冷卻劑124積聚在位于內(nèi)部部分12的下部分(未單獨(dú)標(biāo)記)處的冷卻劑收集區(qū)或區(qū)域126。根據(jù)示例性實(shí)施例，電機(jī)2包括冷卻劑高度傳感器130，該冷卻劑高度傳感器在所示的示例性實(shí)施例中安裝到第二端壁8的內(nèi)表面20上。更具體地，冷卻劑高度傳感器130 在冷卻劑收集區(qū)域126處安裝在內(nèi)部部分12的下部分中。根據(jù)示例性實(shí)施例的一個(gè)方面， 冷卻劑高度傳感器130采取電容式傳感器135的形式，該電容式傳感器具有直接感測(cè)冷卻劑收集區(qū)域126中的冷卻劑高度的感測(cè)表面138。電容式傳感器135通過感測(cè)線路137給控制器114提供代表冷卻劑收集區(qū)域126中的冷卻劑124的高度的信號(hào)。更具體地，當(dāng)冷卻劑124在冷卻劑收集區(qū)域126中升高而沿著感測(cè)表面138移動(dòng)時(shí)，電容式傳感器124的電容改變。電容的改變導(dǎo)致傳遞給控制器114的電壓/電流的改變。將電壓/電流的改變與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器115中的對(duì)照表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，并且使該電壓/電流的改變與冷卻劑收集區(qū)域126中的冷卻劑124的高度相關(guān)聯(lián)。根據(jù)圖2中所示的示例性實(shí)施例的另一方面， 其中相同的附圖標(biāo)記指的是相應(yīng)視圖中的對(duì)應(yīng)部件，電機(jī)2示出為包括冷卻劑高度傳感器 160，該冷卻劑高度傳感器在冷卻劑收集區(qū)域126處安裝至第一端壁8的外表面上。冷卻劑高度傳感器160采取電容式傳感器的形式，該電容式傳感器具有在不直接暴露給冷卻劑的情況下檢測(cè)冷卻劑收集區(qū)域126中的冷卻劑的高度的感測(cè)表面165。當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)理解，還能夠采用其他形式的傳感器。以該方式，控制器114隨后能夠基于冷卻劑收集區(qū)域126中的冷卻劑高度控制電機(jī)2中的冷卻劑傳輸。調(diào)節(jié)冷卻劑流確保冷卻劑124不會(huì)升高到抵達(dá)內(nèi)部部分12中的活動(dòng)部件的高度。除控制冷卻劑流以外，控制器114還在冷卻劑升高到高于內(nèi)部部分12中的預(yù)定高度或下降到低于該內(nèi)部部分中的預(yù)定高度的情況下提供警告并且可以構(gòu)造為啟動(dòng)電機(jī)的停止。這樣，冷卻劑高度傳感器130還提供可能存在于冷卻劑入口處或在冷卻劑入口的上游處或在冷卻劑出口的下游處的任意阻塞或流動(dòng)限制的指示。以該方式，冷卻劑高度傳感器130與控制器114 一起增強(qiáng)電機(jī)2的總操作壽命。更具體地，控制器114不但確保內(nèi)部部件被正確潤(rùn)滑并能夠不受限制地旋轉(zhuǎn)；而且添加冷卻劑高度傳感器確保冷卻劑不會(huì)經(jīng)受可能導(dǎo)致過早損壞的作用力，或者確保電機(jī)不以過量的冷卻劑(能夠使操作惡化) 操作。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的作為被構(gòu)思來執(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
1.一種電機(jī),包括具有冷卻劑收集區(qū)域的殼體；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；以及布置在所述冷卻劑收集區(qū)域處的冷卻劑高度傳感器，所述冷卻劑高度傳感器包括構(gòu)造為且設(shè)置為檢測(cè)在所述冷卻劑收集區(qū)域中積聚的冷卻劑的高度的感測(cè)表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電機(jī)，其中，所述冷卻劑高度傳感器是電容式傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電機(jī)，還包括構(gòu)造為且設(shè)置為引導(dǎo)冷卻劑流穿過所述殼體的冷卻劑系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電機(jī)，還包括控制器，所述控制器被構(gòu)造為且設(shè)置為基于由所述冷卻劑高度傳感器感測(cè)的冷卻劑高度來輸送穿過所述殼體的所述冷卻劑流。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電機(jī)，其中，所述殼體包括限定內(nèi)部部分的多個(gè)側(cè)壁，所述冷卻劑高度傳感器在所述冷卻劑收集區(qū)域中布置在所述多個(gè)側(cè)壁中的一個(gè)的內(nèi)表面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電機(jī)，其中，所述殼體包括限定內(nèi)部部分的多個(gè)側(cè)壁，所述冷卻劑高度傳感器在所述冷卻劑收集區(qū)域處布置在所述多個(gè)側(cè)壁中的一個(gè)的外表面上。
7.一種操作電機(jī)的方法，所述方法包括使冷卻劑流入所述電機(jī)的殼體的內(nèi)部部分內(nèi)；以及通過布置在所述殼體處的冷卻劑高度傳感器感測(cè)在所述內(nèi)部部分內(nèi)的冷卻劑收集區(qū)域中的冷卻劑的高度。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括從所述冷卻劑高度傳感器向控制器發(fā)送指示所述冷卻劑收集區(qū)域中的冷卻劑高度的信號(hào)。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括基于所述冷卻劑收集區(qū)域中的所述冷卻劑高度控制所述冷卻劑流。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括如果在所述冷卻劑收集區(qū)域中的冷卻劑升高到高于預(yù)定高度則發(fā)出警告信號(hào)。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，還包括如果在所述冷卻劑收集區(qū)域中的冷卻劑升高到高于所述預(yù)定高度則啟動(dòng)電機(jī)的關(guān)閉。
12.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，感測(cè)在所述冷卻劑收集區(qū)域中的冷卻劑高度包括感測(cè)所述冷卻劑高度傳感器的電容的變化。
13.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括如果在所述冷卻劑收集區(qū)域中的冷卻劑下降到低于預(yù)定高度則發(fā)出警告信號(hào)。
14.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，感測(cè)在所述冷卻劑收集區(qū)域中的冷卻劑高度包括通過安裝在所述殼體中的冷卻劑高度傳感器直接感測(cè)冷卻劑的高度。
15.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，感測(cè)在所述冷卻劑收集區(qū)域中的冷卻劑高度包括通過所述殼體的壁感測(cè)所述冷卻劑高度。
全文摘要
一種電機(jī)，包括具有冷卻劑收集區(qū)域的殼體、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、以及布置在所述冷卻劑收集區(qū)域處的冷卻劑高度傳感器。所述冷卻劑高度傳感器包括構(gòu)造為且設(shè)置為檢測(cè)在所述冷卻劑收集區(qū)域中積聚的冷卻劑的高度的感測(cè)表面。
文檔編號(hào)H02K11/00GK102594029SQ201210009588
公開日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