电机制造技术

本发明专利技术涉及一种电机(1)、尤其是紧凑构造型式的电机，所述电机具有：壳体(2)、定子(3)、转子(4)，所述转子具有位于转子上的转子绕组(5)或永磁体、热保护装置，所述热保护装置防止电机过热，其中，设置传感器单元(6)作为热保护装置，其中，所述传感器单元(6)包括：用于检测基于温度的测量值的温度传感器(7)、用于将基于温度的测量值的传感器信号或从其导出的数据或信息通过无线电发送到外部接收单元(9)的具有天线(8a)的无线电模块(8)、存储器(13)以及微控制器(10)，其中，传感器单元(6)是自供给式的构造组件。式的构造组件。式的构造组件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电机


[0001]本专利技术涉及一种电机、特别是用于交流电(AC)和/或直流电(DC)的通用电机和无刷电机。通用电机的典型应用领域是具有速度控制的驱动器。在采用小型紧凑构造形式要求高功率的情况中，需要使用无刷类型。

技术介绍

[0002]具有紧凑构造形式的电机特别针对效率进行调整。效率达到最大95％并不少见。它们通常具有柱体状的形状。构造尺寸在例如30mm
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60mm的范围中的电机(柱体状的构造形式)能够在短时间内提供直至1000瓦特的功率。在许多情况中，为了确保冷却作用，风扇叶轮与电机轴(转子)连接。然而，在转子阻塞的情况下，由此引起的冷却作用失效。
[0003]能够利用交流电(AC)和直流电(DC)运行的通用电机具有集电器作为典型特征。转子在这里带有电枢绕组，该电枢绕组根据设计方案与定子绕组或永磁体配对。这种类型的电机特别用于工具领域中、尤其是也用于小型家用电器(搅拌棒、咖啡机、钻孔机等)中，因为在这些电机构造型式中提供精确的速度控制。构造形式以及功率范围与无刷电机的数量级相似、然而效率较低。
[0004]原则上，迄今能在市场上获取的上述构造形式的电机中，对电枢没有有效的热保护，无论电枢是设有电枢绕组还是具有例如在无刷类型中设置的永磁体。它们的永磁体具有随着其温度升高而失去其磁场的负面特性，从而必须在闭合的控制回路中提高控制功率，以便补偿转速损失。这导致电枢或永磁体的快速过热或者导致在电枢中的导线绝缘层损坏。
[0005]根据功率等级，将在80℃-130℃的范围中的温度视为“正常的”。通常所使用的导线绝缘层由聚氨酯(临界温度：155℃)、聚酯酰亚胺(临界温度：200℃)和聚酰亚胺(临界温度：300℃)制成。给出的临界温度是最大热负荷值，在该最大热负荷值的情况下不出现持久的结构损坏。连续使用温度约为此临界温度的75％。根据电机功率等级/结构和运行类型，在发生阻塞时，在电枢绕组上在15s内达到超过200℃的温度。
[0006]已知所谓的电机保护开关，其仅通过所消耗的功率或与电机壳体的温度结合地来检测负载。这种变型的特点在于时间上的(热)惯性，其在上述电机类型的情况中不能使用：与紧凑型构造形式和功率等级有关地，在以额定负载驱动的情况下，最大12s的转子阻塞是允许的。如果电机应在转子停止之前已部分过载，则该最大时间较小。此外，导线绝缘层可能融化并且由于然后在这里导致的短路而引起火灾。
[0007]当前对于上面的问题的对应措施在于，电机通常尺寸设计得过大而以制造成本、重量和壳体为代价。
[0008]现有技术文献：
[0009]从DE102011017532A1中已知一种用于电机、尤其是用于内燃机的起动器的换向器，其中，在集电器上设置有可热变形的短路元件作为热过载保险装置，该短路元件具有导电的接触桥，该接触桥在超过极限温度的情况下导致在集电器上的短路。短路的触发直接
取决于电枢的温度。
[0010]DE4411712A1描述一种防止小型电机热过载的保护装置以用于在使用双金属元件的情况下的高的热负荷能力，该双金属元件在一定加温情况下突然断开电机的供电电路。

技术实现思路

[0011]本专利技术的任务：
[0012]本专利技术的任务在于，对于上面提及的发动机种类提供一种改进的热保护。
[0013]任务的解决方案：
[0014]上面的任务通过根据权利要求1的特征所述的电机解决。
[0015]根据本专利技术的电机的符合目的的设计方案在从属权利要求中被要求保护。
[0016]尤其是在具有高功率密度的紧凑构造类型的电机中，本专利技术能够为上面提及的电机种类提供改进的热保护，所述热保护直接在发生的位置检测温度发展并且因此带来最低的延迟和最高的精度。这在如下的电机中特别重要，在所述电机中，基于密封封装，高性能冷却系统的集成在结构上是不可能的或者仅很难实现。有源传感器(在测量温度、数据处理和传输的意义上)直接定位到预期的温度最快发展的部位处。
[0017]因此，传感器单元优选地直接安装在运动部件上或直接安装在转子上，并且因此能够直接在转子上检测温度。刚好在转子中的运行温度是决定性的。利用本专利技术，在转子上的运行温度可以直接传送到外部接收单元。传感器单元可以在这里例如设置在两个绕组层之间的转子上，或者也可以在一个绕组层的区域中安置在转子的多个纵向凹槽中的一个纵向凹槽中。
[0018]传感器单元作为构造组件尤其通过如下方式实现，即用于运行传感器单元的电能要么从交变场中感应出来要么经由集电器的抽头(如果该抽头存在的话)引出。从交变场的感应尤其适合于所谓的无刷电机，在所述无刷电机中不存在集电器。
[0019]特别有利的是，使用具有高极化性的天线、例如所谓的环形天线或陶瓷天线。这些天线基于其结构而具有高极化性并且还能够良好地以所需要的小型化方式安装到电路板上。陶瓷天线尤其也对外部影响、例如热影响特别不敏感。它们还具有低的重量。
[0020]优选地，使用SRD(短程)ISM频带作为工作频率，因为这些无线电传输频带仅需要少量能量。特别符合目的的是所谓的ISM868MHz频带。
[0021]通过将无线电传输的无线电功率至少基本上确定到最大30m、优选最大20m、特别优选最大10m的半径上，由此建立在低能量需求情况下的无线电传输，这支持将传感器单元作为自供给式的构造组件。在这些半径范围内，应能够仍然至少基本上没有信号干扰地评估传感器信号。此外，传感器信号应能够穿透壳体绝缘层或屏蔽层。
[0022]基于温度的测量信号或从其导出的数据或信息优选以在时间上彼此间隔开的数据包的形式发送。
[0023]数据包尤其重复地相继地发送，以确保在例如在由于与电机有关的干扰效应引起的干扰影响的情况下可靠地接收数据。
[0024]为了补偿位于转子上的天线的方向性，传感器单元在转子偏移为90
°
+/-25
°
的旋转角度、优选至少90
°
+/-15
°
的旋转角度、特别优选至少90
°
+/-5
°
的旋转角度的情况下发送相同的数据包至少两次。由此能够实现提高的接收质量。
[0025]传感器单元符合目的地执行天线的调谐程序，以将传感器信号或从其导出的数据或信息通过无线电发送至外部接收单元。调谐程序在这里是天线的短的校准过程，该校准过程将天线调谐到给定条件。由此消除或至少明显减少基于安装到电机周围而引起的天线失谐。
[0026]天线的调谐程序符合目的地在初次投入使用时和/或在运行期间、优选在发送数据包之前进行。由调谐确定的调节参数(尤其是传感器单元的输出电路的容量)优选永久地存储在传感器单元的存储器中，从而能够在时间上减少调谐过程。
[0027]传感器单元的无线电传输以如下方式确定，即设置最大发射功率为30mW、优选为20mW、特别优选为10mW和/或设置数据速率为50kbit/s、优选为40kbit/s、特别本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电机(1)，尤其是紧凑构造型式的电机，所述电机具有：壳体(2)，定子(3)，转子(4)，所述转子具有位于该转子上的转子绕组(5)或永磁体，热保护装置，所述热保护装置防止电机过热，其特征在于，设有传感器单元(6)作为热保护装置，其中，所述传感器单元(6)包括：用于检测基于温度的测量值的温度传感器(7)，具有天线(8a)的无线电模块(8)，以用于将基于温度的测量值的传感器信号或从其导出的数据或信息通过无线电发送至外部接收单元(9)，存储器(13)，以及微控制器(10)，其中，传感器单元(6)是自供给式的构造组件。2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述传感器单元(6)安置在转子(4)上。3.根据权利要求1或2所述的电机，其特征在于，用于运行传感器单元(6)的电能从交变场中感应出来或者经由集电器(11)的抽头(21)引出。4.根据前述权利要求中的至少一项所述的电机，其特征在于，设置环形天线或陶瓷天线作为天线(8a)。5.根据前述权利要求中的至少一项所述的电机，其特征在于，设置SRD(短程)ISM频带、尤其是ISM 868MHz频带作为工作频率。6.根据前述权利要求中的至少一项所述的电机，其特征在于，无线电传输的无线电功率至少基本上被确定到最大30m、优选最大20m、优选最大10m的半径上。7.根据前述权利要求中的至少一项所述的电机，其特征在于，为了通过无线电发送基于温度的测量值的传感器信号或从其导出的数据或信息，所述传感器单元(6)在时间上彼此间隔开地发送数据包(12)。8.根据权利要求7所述的电机，其特征在于，所述传感器单元(6)重复地相继地发送数据包(12)。9.根据权利要求7或8所述的电机，其特征在于，所述传感器单元(6)经由确定的转子偏移、尤其是经由至少约90
°±
35
°
的旋转角度的转子偏移、优选经由至少约90
°±
25
°
的旋转角度的转子...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：盈德克勒电控有限公司，
类型：发明
国别省市：