专利名称：马达壳体热感测的制作方法
技术领域：
本发明涉及马达和发电机，并且更具体地涉及用于马达和发电机的热传感器，以 从外部检测内部热量。
背景技术：
通常用于飞行器上的马达驱动压缩机产生加压空气，该加压空气被引导到用于氮 气富集的氮气产生系统的空气分离模块中。富含氮气的空气然后被分配到主燃料箱和中心 燃料箱中，以保持所需的惰性水平。马达驱动压缩机通常被安装到机身整流罩，该机身整流 罩被认作是易燃泄漏区域，因为该机身整流罩可能潜在地释放燃料蒸汽。马达驱动压缩机 中的轴承(空气轴承或止推轴承)故障可能使得壳体过热到这样的温度，该温度在飞行器燃 料蒸汽区域中会引起问题。由此，期望监测马达驱动压缩机的过热。发明内容
示例性实施方式包括马达驱动压缩机设备，其包括第一级压缩机；第二级压缩 机；电动马达，所述电动马达被设置在所述第一级压缩机和第二级压缩机之间并且被联接 到所述第一级压缩机和第二级压缩机；热传感器，所述热传感器被设置在所述电动马达上 并且构造成从外部测量所述电动马达的内部温度；以及外部控制器，所述外部控制器被联 接到所述电动马达并且被联接到所述热传感器，并且所述外部控制器构造成响应于所述热 传感器测量到超过预定温度的内部温度或者当所述内部温度以超过预定速率的速率增加 时减慢所述电动马达的速度或者关闭所述电动马达。
附加示例性实施方式包括一种用于马达驱动压缩机的温度感测设备，所述设备包 括传感器垫，所述传感器垫构造成附接到所述马达驱动压缩机的电动马达上的凹部内，并 且还热联接到所述电动马达；以及导线，所述导线被联接到所述传感器垫并且构造成被联 接到外部控制器，所述外部控制器构造成监测所述电动马达的内部温度。
另外的示例性实施方式包括一种用于感测用于马达驱动压缩机的电动马达的内 部温度的方法，所述方法包括将热传感器定位在电动马达上；将所述热传感器联接到外 部控制器，所述外部控制器构造成控制所述电动马达的速度并且测量所述内部温度；以及 响应于所述热传感器测量到超过预定温度的内部温度或者当所述内部温度以超过预定速 率的速率增加时减慢所述电动马达的速度或者关闭所述电动马达。
被认作本发明的主题内容在说明书结尾处的权利要求书中被具体地指出并且明 确地要求保护。本发明的前述以及其他特征和优势从下述详细说明结合附图将显而易见， 在附图中图1描述了根据一个实施方式的马达驱动压缩机设备，在该马达驱动压缩机设备中， 能够从外部检测到过量的内部热量； 图2是图1的马达驱动压缩机设备的一部分的特写图，示出了根据一个实施方式被采用的热传感器；
图3是图1的马达驱动压缩机设备的剖切前部透视图；以及 图4是当止推轴承失效时能够产生的热量的模拟视图。
具体实施例方式图1示出了根据一个实施方式的马达驱动压缩机设备100，在该马达驱动压缩机设备中，能够从外部检测到过量的内部热量。为了描述目的，已经省除了该系统的一些细节。将理解的是，马达驱动压缩机设备100是描述性示例。在其他实施方式中构想到包括内部轴承或部件的许多其他类型的马达和发电机，所述内部轴承或部件可能失效并且产生能够从外部检测的热量。如图1所示的设备100是具有两级压缩机的马达驱动系统。由此，该设备100包括第一压缩机级105和第二压缩机级110。在一个实施方式中，第一和第二压缩机级105、110是利用低硬度扩散器以最大化操作范围的离心式压缩机。该设备100还包括电动马达115。在一个实施方式中，电动马达115包括具有两极永磁体转子的三相定子。外部控制器120能够被实施用于该设备100的数个控制特征，例如如将在本文进一步描述的温度感测以及速度控制。在一个实施方式中，外部控制器120借助控制线路121控制电动马达的速度。如本文所述的，由于马达驱动压缩机通常接近燃料蒸汽，因此设备100中的过热成为问题。马达驱动压缩机设备中的一个潜在过热源是如将在本文进一步描述的失效的内部止推轴承。由此，在一个实施方式中，该设备100包括一个或多个热传感器130，所述热传感器借助被支承在线束132中的导线131与电动马达115热连通。图2是图1的热传感器130的特写透视图，示出了进一步的细节。在一个实施方式中，电动马达能够包括凹部133，每个热传感器130被设置在该凹部中。每个热传感器130包括传感器垫135，该传感器垫借助凹部133与电动马达115热连通。在一个实施方式中，热传感器130借助热环氧树脂与电动马达115热联接。热传感器130能够是任何合适的热检测器，例如但不局限于热偶。然后，热数据能够被传送到外部控制器120，该外部控制器能够采取随后的动作，如本文进一步描述的。因此能够理解的是，热传感器130能够检测电动马达115内的内部热量。该内部热量能够来自电动马达115内的任何源。例如，该内部热量能够来自现将描述的失效的止推轴承。图3是图1和图2的马达驱动压缩机设备100的剖切前部透视图。该内部视图示出电动马达115包括外部壳体116和内部壳体118，其中支承盘117设置在该外部壳体和内部壳体116、118之间。还能够看到的是，凹部133被形成在外部壳体116中。电动马达115还包括轴126，该轴与设置在第一压缩机级105和第二压缩机级110中的一者或两者中的轴联接。该轴126以及第一压缩机级105和第二压缩机级110的轴都受中心定位的系杆127约束，以确保轴126以及第一压缩机级105和第二压缩机级110的轴作为单个单元起作用。能够理解的是，轴126是未被讨论的更大轴组件的一部分。轴126由数个轴承来支承，所述轴承包括围绕轴126的止推轴承125。止推轴承125对抗沿轴126的轴向方向的操作负载。止推轴承125被定位并布置在精确机加工并且对齐的铝壳体内。该设备100的操作速度能够在大约40，000印111和大约82，000 rpm之间。如果止推轴承125失效，那么轴126以及其他轴部件继续以规定速度旋转并且能够快速地加热直到不适合于可能存在的任 何燃料蒸汽的温度。凹部133被形成在外部壳体116中的径向远离止推轴承125的内部位 置的位置，在该位置中，热传感器130能够感测内部热量。
图4示出了热传感器130的特写图，所述热传感器具有热传感器垫135和热传感 器钮136。如本文所述的，热传感器130被设置在外部壳体116上的凹部133中。图4还 示出热垫135具有前端137以及联接到导线131的导线端138。如本文所述的，热传感器 130借助热环氧树脂被联接到外部壳体116。在一个实施方式中，热垫135借助大约O. 005" (O. 127 mm)的环氧树脂层420被粘到凹部133内。热垫135在前端137处还借助大约 0.060〃(1. 524mm)宽和大约O. 120〃(3. 048mm)深的环氧树脂层405被粘到凹部内。此外， 导线131能够借助环氧树脂层410、415被粘到外部壳体116。
图5示出了电动马达115以及设置在外部壳体116中的凹部133的另一视图。在 一个实施方式中，热传感器130是大约O. 0410〃 (10. 414mm)长并且能够设置在凹部133内 的两个位置505、510中。还示出每个选定位置505、510从电动马达115的中心线515偏移 大约2. 93〃 (74. 422mm)，如所示的径向偏移520、525。
如本文所述以及如图1和图2所示的，热传感器130构造成测量内部温度，该内部 温度借助热传感器垫135被热传递通过电动马达115的壳体116、118或内部轴承或部件到 凹部133。热数据借助导线131被传递到外部控制器120。如本文所述的，外部控制器120 除了别的之外控制电动马达115的速度。外部控制器120还借助热传感器130来监测电动 马达或内部轴承或部件的内部温度。在一个实施方式中，如果电动马达或内部轴承或部件 的内部温度超过预定温度，那么外部控制器120降低电动马达115的速度或者完全关闭该 电动马达115。外部控制器120还构造成产生报警以指示内部温度已经超过预定温度(例 如，450 ° F (232 ° C))，如本文所述的这表示止推轴承125失效。在另一实施方式中， 外部控制器120能够监测随着时间的温度。如果温度以一定速率升高，即在预定时间段上 上升预定温度，那么外部控制器120能够降低电动马达115的速度或者完全关闭电动马达 115。内部温度的增加速率(例如，16秒200 ° F (93 ° C))也表示失效的止推轴承125。 外部控制器120还产生也用于该状况的报警。
外部控制器120能够是用于执行软件的硬件装置。外部控制器120能够是任何客 户定制或市售的处理器、中央处理单元(CPU)、例如基于半导体的微处理器(呈微芯片或芯 片组的形式)、宏处理器的与计算机相关的数种处理器之中的辅助处理器、或者总体上用于 执行软件指令的任何装置。
虽然已经结合仅有限数量的实施方式详细描述了本发明，但是应当容易理解的 是，本发明不局限于这种公开的实施方式。而是，本发明能够被修改以结合之前未描述的任 何数量的变化、修改、替代或等同布置，但是这些变化、修改、替代或等同布置与本发明的精 神和范围相匹配。此外，虽然已经描述了本发明的各种实施方式，但是要理解的是，本发明 的多方面能够包括所述实施方式中的仅一些。因此，本发明不被视为由前述说明限制，而是 仅由所附权利要求的范围限制。
权利要求
1.一种马达驱动压缩机设备，所述马达驱动压缩机设备包括第一级压缩机；第二级压缩机；电动马达，所述电动马达被设置在所述第一级压缩机和第二级压缩机之间并且被联接到所述第一级压缩机和第二级压缩机；热传感器，所述热传感器被设置在所述电动马达上并且构造成从外部测量所述电动马达或内部轴承或部件的内部温度；以及外部控制器，所述外部控制器被联接到所述电动马达并且被联接到所述热传感器，所述外部控制器构造成响应于所述热传感器测量到超过预定温度的内部温度或者当所述内部温度以超过预定速率的速率增加时减慢所述电动马达的速度或者关闭所述电动马达。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电动马达包括外部壳体。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述外部壳体包括凹部。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述热传感器还包括设置在所述凹部中的传感器垫。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述传感器垫借助热环氧树脂联接到所述外部壳体。
6.根据权利要求4所述的设备，其中，所述外部控制器借助联接到所述传感器垫的导线被联接到所述热传感器。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电动马达包括与所述第一级压缩机和第二级压缩机联接的内部轴。
8.根据权利要求7所述的设备，还包括联接到所述内部轴的止推轴承。
9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述热传感器与所述止推轴承径向对齐。
10.一种用于马达驱动压缩机的温度感测设备，所述设备包括传感器垫，所述传感器垫构造成附在所述马达驱动压缩机的电动马达上的凹部内并且还热联接到所述电动马达；以及导线，所述导线被联接到所述传感器垫并且构造成被联接到外部控制器，所述外部控制器构造成监测所述电动马达的内部温度。
11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述传感器垫借助热环氧树脂热联接到所述电动马达。
12.根据权利要求10所述的设备，其中，所述电动马达包括内部止推轴承。
13.根据权利要求12所述的设备，其中，所述传感器垫构造成相对于所述止推轴承径向定位。
14.一种用于感测用于马达驱动压缩机的电动马达或内部轴承或部件的内部温度的方法，所述方法包括将热传感器定位在电动马达上；将所述热传感器联接到外部控制器，所述外部控制器构造成控制所述电动马达的速度并且测量所述内部温度；以及响应于所述热传感器测量到超过预定温度的内部温度或者当所述内部温度以超过预定速率的速率增加时减慢所述电动马达的速度或者关闭所述电动马达。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述电动马达包括具有凹部的外部壳体。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述热传感器包括传感器垫，所述传感器垫被热联接到所述电动马达；以及导线，所述导线被联接在所述传感器垫和所述外部控制器之间。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述电动马达包括内部止推轴承，所述传感器垫与所述内部止推轴承径向对齐。
18.一种具有中心线的电动马达壳体，所述电动马达壳体包括凹部，所述凹部设置在所述电动马达壳体上；以及温度传感器垫，所述温度传感器垫设置在所述凹部内。
19.根据权利要求18所述的电动马达壳体，其中，所述温度传感器垫是O.0410〃 (10. 414mm)长。
20.根据权利要求19所述的电动马达壳体，其中，所述温度传感器垫从所述中心线径向偏移 2. 93〃(74.422mm)。
全文摘要
本发明涉及马达壳体热感测。马达驱动压缩机设备包括第一级压缩机；第二级压缩机；电动马达，所述电动马达被设置在所述第一级压缩机和第二级压缩机之间并且被联接到所述第一级压缩机和第二级压缩机；热传感器，所述热传感器被设置在所述电动马达上并且构造成从外部测量所述电动马达或内部轴承或部件的内部温度；以及外部控制器，所述外部控制器被联接到所述电动马达并且被联接到所述热传感器，所述外部控制器构造成响应于超过预定内部温度和超过内部温度变化率中的至少一种来实施减慢所述电动马达的速度和关闭所述电动马达中的至少一种。
文档编号F04D25/08GK103032352SQ20121036684
公开日2013年4月10日 申请日期2012年9月28日 优先权日2011年10月4日
发明者C.M.比尔斯, J.H.帕柳利斯 申请人:哈米尔顿森德斯特兰德公司