电感器温度传感器的制作方法

1.本公开涉及车辆电感器的监测。


背景技术：

2.电力电感器可以用于可变电压转换器(vvc)，以提高混合动力电动车辆(hev)的电压。电感器主要包括磁芯部和铜绕组，所述铜绕组具有在操作过程中导致发热的电力损耗。内置温度传感器用于实时温度监测和热管理。
3.vvc电感器可以通过与电感器壳体底面接触的冷板进行液体冷却。灌封材料例如环氧树脂被施加在电感器和壳体之间，以移除空气间隙并从而提高冷却效率。温度传感器可以定位在绕组的两个线圈之间，在那里操作温度最高。在制造期间，首先将全部电感器零件(芯部、绕组、温度传感器和壳体)组装在一起，然后施加灌封材料。通过此方式，温度传感器被很好地固定并且受到灌封的保护。由于从电感器芯部和顶部绕组到冷板的相对较长的热路径，以及灌封材料的低导热性，因此此类常规电感器设计存在冷却效率低的问题。
4.用于监测电力部件温度的某些系统使用线轴将温度传感器固定在邻近电力部件的一部段的位置。例如，线轴可以附接到所述一组绕组或芯部，并且线轴可以具有包括温度传感器的部段。


技术实现要素：

5.一种用于测量电力电子部件温度的系统包括：电感器，其具有第一组绕组和与第一组绕组相对的第二组绕组；壳体，其大小设计成适配在第一组绕组和第二组绕组之间，并且具有凹陷的第一表面和与第一表面相对的凹陷的第二表面；以及接触垫，其设置在由凹陷的第一表面限定的空腔内，并且限定与第一组绕组热连通的导热表面。所述系统还包括：传感器，其设置在接触垫和凹陷的第一表面之间，并且与接触垫热连通，使得第一组绕组与传感器热连通；覆盖件，其大小设计成适配在由凹陷的第二表面限定的空腔内，并且在第二组绕组和壳体之间；以及第一弹簧构件，其设置在覆盖件和凹陷的第二表面之间，使得第一弹簧构件施加力以分开覆盖件和壳体。
6.一种温度传感器装置包括壳体，所述壳体在其相对的侧面上具有弹簧元件和覆盖件，以及温度传感器引线和热垫，使得弹簧元件设置在侧面中的一个和覆盖件之间。温度传感器引线设置在所述侧面中的另一个和热垫之间，并且覆盖件和热垫限定温度传感器装置的相对的外部侧面。所述壳体承载并且准许所述覆盖件的相对移动。所述弹簧将所述覆盖件推离所述侧面中的所述一个。
7.一种用于电动车辆的电感元件包括铁磁芯部，所述铁磁芯部设置在第一组导电绕组和第二组导电绕组内，使得当电流在第一组绕组和第二组绕组中的至少一者中时，所述芯部便于第一组绕组和第二组绕组之间的磁通量，其中第一组绕组基本上与第二组绕组相对，使得第一组绕组和第二组绕组形成间隙，所述间隙的大小使得具有传感器壳体、弹簧偏置覆盖件和传感器的温度传感器适配在所述间隙内。
附图说明
8.图1和图2是电感器总成的透视图。
9.图3a是温度传感器的分解组装图。
10.图3b和图3c是图3a的温度传感器的横截面侧视图。
11.图4是温度传感器部分的透视图。
12.图5是各种弹簧机构的透视图。
具体实施方式
13.根据要求，本文公开详细实施例。然而，应理解，所公开的实施例仅是示例性的——也可以设想各种和替代形式。附图不一定按比例绘制。一些特征可能被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文中所公开的具体结构细节和功能细节不应被解释为是限制性的，而是仅仅解释为教导本领域技术人员的代表性基础。
14.增强电感器散热能力的一种方法是使电感器通过自动变速器流体(atf)直接冷却。在一个特定的设计中，电感器被放置在变速箱内，且当电机运行时，atf被溅到电感器表面上以冷却其温度。对于此直接油冷设计，不再需要灌封材料。在没有灌封的情况下，温度传感器的固定就成为挑战。一种解决方案是将温度传感器放在专用壳体内部，并且将壳体与线轴注塑成单个零件。然而，此方法可能有缺点：温度传感器的位置被限制在非常靠近线圈端部的线轴的区域，这在操作期间可能远离电感器热点，特别是对于具有大纵向长度的电感器。
15.车辆可以为本文设想的传感器提供环境。车辆可以包括与传动系电连通或机械连通的动力源，使得动力源可以用于操作传动系。车辆还可以包括车轮，所述车轮与传动系电磁连通和机械连通中的一者，使得传动系可以用于经由车轮推进车辆。
16.传动系可以部分地由电源操作。例如，车辆可以包括用于传动系操作的牵引电池。此外，传动系可以部分地由诸如内燃发动机的内燃动力源操作。在包含电源和内燃动力源两者的实施例中，内燃动力源可以与电源电连通，使得由内燃动力源产生的电力可以用于对电源充电。在此类实施例中，内燃动力源可以使用电力部件来促进燃烧动力向电力的转换。例如，内燃动力源可以与发电机机械连通。发电机可以与电源电连通。在此配置中，内燃动力源可以使用燃烧来操作发电机，从而对电源充电。
17.车辆可以包括牵引电池。车辆还可以包括高压电气总线网络(hv总线)和低压电气总线网络(lv总线)。hv总线可以与牵引电池和其他电力部件电连通。例如，hv总线可以与电力逆变器电连通。lv总线可以与车辆低压负载(诸如气候控制、信息娱乐等)电连通。hv总线可以经由转换器与lv总线电连通。转换器可以用于匹配hv总线和lv总线之间的电气参数。例如，转换器可以用于将从hv总线通过的电的电压降低到lv总线的电压。类似地，转换器可以用于将从lv总线通过的电的电压升高到hv总线的电压。替代地，转换器可以用于将在hv和lv总线网络之间通过的电流减少或增加到期望值。
18.车辆可以包括再生制动系统。再生制动系统可以设置在车辆的车轮内。再生制动系统可以与传动系和车轮中的一者进行电磁连通和机械连通中的一者。在其中再生制动系统与传动系和车轮中的一者电磁连通的实施例中，再生制动系统可以使用磁阻来向车轮提供负扭矩，使得车辆速度可以通过再生制动系统降低。另外，再生制动系统可以使用从车辆
的惯性收集的能量来产生电力。此外，再生制动系统可以与电源电连通并且被配置为向电源提供电力。例如，再生制动系统可以用于对车辆电池充电。再生制动系统可以包括电力部件，以促进惯性能量转换成被配置用于电源的电力。例如，再生制动系统可以使用发电机来将惯性转换成电力。
19.如所讨论的，车辆可以包括电力部件，诸如转换器和发电机。此外，车辆可以包括电力部件，诸如电感器和变压器。替代地，电力部件可以包括未列出的用于便于电力的装置。电力部件的一个实施例可以具有部件壳体、一组绕组和芯部。所述实施例还可以包括冷板。此外，所述部件可以具有灌封材料。绕组可以设置在部件壳体内。绕组可以具有与第二组环直接相对的第一组环。第一组环可以与第二组环电独立，然而第一组环可以与第二组环磁连通。第一组环可以与第二组环间隔开，使得绕组限定间隙。所述间隙可以沿着第一组环和第二组环延伸。绕组可由铜、铝或其他导电材料构成。在包括芯部的实施例中，芯部可以设置在绕组内，因此，芯部可以设置在部件壳体内。芯部可以形成环形。芯部可由铁磁性材料组成，诸如铁、磁钢或钕。由绕组的第一组环和第二组环限定的间隙可以设置在芯部内。在包括冷板的实施例中，冷板可以用于从电力部件移除热量。因此，冷板可以与壳体、绕组和芯部中的一者热连通。此外，冷板可以与车辆冷却剂热连通。冷板可以具有入口和出口以及支撑通道，车辆冷却剂可贯穿其中流动。因此，车辆冷却剂可以经由冷板与电力部件热连通，从而冷却电力部件。在包括灌封材料的实施例中，灌封材料可以设置在壳体内。绕组和芯部可以设置在灌封材料内。灌封材料可以用于增加电力部件内的热连通。因此，灌封材料与电气部件的绕组、芯部和壳体热连通，并且与冷板热连通。灌封材料可以用于填充包含热传导性较低的物质成分的空隙。例如，灌封材料可以用于置换导热较少的空气。
20.车辆可以包括控制器。控制器可以与设置在内燃电源和电源之间的发电机、设置在hv总线和lv总线之间的转换器以及再生制动系统和车辆电网之间的发电机中的一者电连通。替代地，控制器可以与未列出的电力部件电连通。控制器可以基于电力部件的温度值达到预定阈值来允许或禁止电力部件的操作。因此，控制器可以与对应于电力部件的温度传感器电连通。
21.温度传感器可以包括传感器壳体、覆盖件、热接触垫、弹簧、传感器引线、传感器导线和开关。传感器壳体的大小可以设计成适配在电力部件的间隙内。壳体可由热弹性材料构成。传感器壳体可以限定凹陷的第一区域和凹陷的第二区域。凹陷的第一区域可由第一周边限定。类似地，凹陷的第二区域可由第二周边限定。第一周边可以包含开口，使得第一周边是不连续的。因此，第一区域可由包括凹口的第一周边限定。第二周边可以是连续的。传感器壳体可以限定邻近第一周边和第二周边中的一者的第三区域。第三区域可以限定壳体表面。壳体表面可由粗糙材料构成。壳体表面可以限定第一多个抓握构件。第一多个抓握构件可以是壳体表面的凸起部分。第一多个抓握构件可以限定图案。第一多个或第二多个中的抓握构件可以是矩形、三角形、曲线形、圆形、椭圆形、六边形等。抓握构件还可以被限定为配合的指向形状。
22.热接触垫的大小可以设计成适配在传感器壳体的第一区域内。因此，热接触垫可以设置在传感器壳体的第一区域内。当热接触垫设置在传感器壳体内时，热接触垫可以设置在由绕组限定的间隙内。热接触垫的大小可以设计成具有与第一周边齐平的热表面。接触垫可由耐热材料组成。此外，热接触垫可由导热材料组成，以便于准确读取电力部件的绕
组的热参数。
23.传感器引线的大小可以设计成适配在传感器壳体的第一区域内。因此，传感器引线可以设置在传感器壳体的第一区域内。此外，传感器引线可以设置在热垫和传感器壳体之间。传感器引线可以与热垫热连通。因此，传感器引线可以与电力部件的绕组热连通。传感器引线可以经由传感器导线与控制器电连通。传感器导线可以连接到传感器引线。传感器导线可以设置在第一周边的凹口内。
24.覆盖件的大小可以设计成适配在传感器壳体的第二区域内。因此，覆盖件可以设置在传感器壳体的第二区域内。当覆盖件设置在传感器壳体中时，覆盖件可以设置在电力部件的绕组之间。覆盖件可由耐热材料构成，使得覆盖件不会由于热变化而塑性变形。覆盖件可由粗糙材料构成。覆盖件可以限定覆盖件表面。覆盖件表面可以限定第二多个抓握构件。第二多个抓握构件可以是覆盖件表面的凸起部分，并且被配置为在相邻表面上提供比平坦表面更强的抓握。第二多个抓握构件可以布置成形成图案。由第二多个抓握构件限定的图案可以不同于由第一多个抓握构件限定的图案。覆盖件可以与设置在传感器壳体上的开关配合。开关可以从将覆盖件锁定到传感器壳体的第一位置和允许覆盖件从传感器壳体移除的第二位置移动。
25.弹簧的大小可以设计成适配在传感器壳体的第二区域内。因此，弹簧可以设置在传感器壳体内。此外，弹簧可以设置在覆盖件和传感器壳体之间。弹簧可以用于在覆盖件和传感器壳体上提供弹簧力，从而使覆盖件压靠绕组的邻近部段的环，并且使温度传感器的其余部分压靠绕组的相对部段的环。弹簧力可以用于增加将温度传感器保持在绕组间隙内的适当位置处的牵引力和摩擦力。弹簧可以用于增加覆盖件和邻近部段的环之间的力的系数。此外，弹簧可以用于增加绕组的相对部段的环和热垫之间的热连通。弹簧可以是板簧。在此类实施例中，板簧可以包含单个折叠。在其他实施例中，板簧可以包括多个折叠。替代地，弹簧可以是弹簧垫圈。更进一步，弹簧可以是螺旋弹簧。在一些实施例中，温度传感器可以包含多个弹簧。在此类实施例中，温度传感器可以包括板簧、弹簧垫圈和螺旋弹簧中的至少一者或其组合。
26.图1绘示了电感器101的第一实施例。电感器101具有一组绕组111和芯部105。芯部105可以设置在所述一组绕组111内。所述一组绕组111可以具有第一部段线圈115和第二部段线圈117。第一部段线圈115可以设置绕芯部105，使得第二部段线圈117相对。第一部段线圈115和第二部段线圈117可以形成间隙119。电感器101还包括温度传感器103。温度传感器103的大小设计成适配在间隙119内。
27.图2绘示了电感器201的第二实施例。电感器201包括壳体213和冷板209。电感器201具有一组绕组211和芯部205。绕组211和芯部205设置在壳体213内。芯部205可以设置在所述一组绕组211内。所述一组绕组211可以具有第一部段线圈215和第二部段线圈217。第一部段线圈215可以设置绕芯部205，使得第二部段线圈217相对。第一部段线圈215和第二部段线圈217可以形成间隙219。电感器201还包括温度传感器203。温度传感器203的大小设计成适配在间隙219内。电感器201还包括灌封物质207。灌封物质207与芯部205、绕组211和壳体213热连通。此外，灌封物质207与冷板209热连通。
28.图3a、图3b和图3c绘示了温度传感器303。温度传感器303包括传感器壳体301、热垫305、弹簧304、传感器覆盖件307、传感器导线309和传感器311。传感器壳体301在其相对
的侧面上具有凹陷的表面313、315。弹簧304设置在由凹陷的表面315限定的空腔内，并且在传感器壳体301和传感器覆盖件307之间。在此示例中，传感器覆盖件307包括弯曲的唇部部分325，所述唇部部分325远离传感器覆盖件307的外表面327并且朝向传感器壳体301延伸。弯曲唇部部分325骑跨在由传感器壳体301限定的对应凸缘326内并且被其保持，使得当传感器303被压缩时，外表面327可以朝向传感器壳体301移动并且压缩弹簧304(图3b)，并且当传感器303没有被压缩时，弹簧304可以将传感器覆盖件307推离传感器壳体301，但是壳体301的凸缘326限制此类移动并且最终将传感器覆盖件307保持到壳体301(图3b)。传感器311设置在由凹陷的表面313限定的在传感器壳体301和热垫305之间的空腔内。热垫305也设置在由凹陷的表面313限定的空腔内，使得其外表面与传感器壳体301的相邻外表面大体上齐平。热垫305和/或传感器壳体301可以包括已知的特征(例如，夹具、干涉配合等)以保持热垫305抵靠壳体301。热垫305准许来自与热垫305接触的绕组的热量通过其传递，使得传感器311可以检测对应的温度。传感器311向传感器导线309提供指示绕组温度的信号。传感器导线309与控制器连通。
29.图4绘示了温度传感器403，其具有带有粗糙特征408的传感器覆盖件407和带有粗糙特征402的传感器壳体401。粗糙特征402、408两者包括多个凸起构件。粗糙特征402是箭头状凸起构件。粗糙特征408是圆柱状凸起构件。还可以设想其他凸起构件。
30.图5绘示了用于温度传感器的各种弹簧机构。弹簧机构可以是单弹簧502或双螺旋弹簧504、双折叠板簧506、单折叠板簧508、垫圈弹簧510或弯曲弹簧512。
31.尽管上文描述了示例性实施例，但这些实施例并不意图描述权利要求所涵盖的所有可能形式。在说明书中使用的词语是描述词语而非限制性词语，并且应理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以做出各种改变。如先前描述，各个实施例的特征可以组合以形成可能未明确描述或示出的其他实施例。尽管各个实施例就一个或多个期望的特性而言可能已经被描述为提供优点或优于其他实施例或现有技术实现方式，但本领域普通技术人员应认识到，可以折衷一个或多个特征或特性来实现期望的整体系统属性，这取决于具体应用和实现方式。这些属性可以包括但不限于成本、强度、耐久性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、大小、可维护性、重量、可制造性、易组装性等。因此，就一个或多个特性而言被描述为不如其他实施例或现有技术实现方式期望的实施例不在本公开的范围外，并且对于特定应用可为期望的。
32.根据本发明，提供一种用于测量电力电子部件温度的系统，其具有：电感器，其具有第一组绕组和与第一组绕组相对的第二组绕组；壳体，其大小设计成适配在第一组绕组和第二组绕组之间，具有凹陷的第一表面和与第一表面相对的凹陷的第二表面；接触垫，其设置在由凹陷的第一表面限定的空腔内，并且具有导热表面，所述导热表面被配置为与第一组绕组热连通；传感器，其设置在接触垫和凹陷的第一表面之间，并且与接触垫热连通，使得第一组绕组与传感器热连通；覆盖件，其大小设计成适配在由凹陷的第二表面限定的空腔内，并且在第二组绕组和壳体之间；以及第一弹簧构件，其设置在覆盖件和凹陷的第二表面之间，使得第一弹簧构件施加力以分开覆盖件和壳体。
33.根据实施例，覆盖件还限定粗糙表面，所述粗糙表面被配置为接合邻近覆盖件的电感器的绕组。
34.根据实施例，本发明的特征还在于第二弹簧构件，其设置在由凹陷的第二表面限
定的空腔内，并且在覆盖件和凹陷的第二表面之间，使得第二弹簧与第一弹簧配合以施加力来分开覆盖件和壳体。
35.根据实施例，第一弹簧构件是弹簧。
36.根据实施例，第一弹簧构件是弹簧垫圈。
37.根据实施例，第一弹簧构件是限定单个折叠的折叠板簧。
38.根据实施例，第一弹簧构件是限定多个折叠的折叠板簧。
39.根据本发明，提供一种温度传感器装置，其具有：壳体，所述壳体在其相对的侧面上具有弹簧元件和覆盖件，以及温度传感器引线和热垫，使得弹簧元件设置在所述侧面中的一个和覆盖件之间，温度传感器引线设置在所述侧面中的另一个和热垫之间，并且覆盖件和热垫限定温度传感器装置的相对的外部侧面，其中所述壳体被配置为承载并且准许所述覆盖件的相对移动，并且其中所述弹簧被配置为将所述覆盖件推离所述侧面中的所述一个。
40.根据实施例，壳体限定空腔，所述空腔被配置为接收弹簧元件。
41.根据实施例，壳体还限定唇部，所述唇部被配置为接合覆盖件。
42.根据实施例，覆盖件还限定第一层和第二层，并且其中唇部被配置为接合第一层。
43.根据实施例，壳体限定空腔，所述空腔被配置为接收温度传感器引线。
44.根据实施例，弹簧是弹簧垫圈。
45.根据实施例，弹簧是板簧。
46.根据本发明，提供一种用于电动车辆的电感元件，其具有：铁磁芯部，其设置在第一组导电绕组和第二组导电绕组内，使得当电流在第一组绕组和第二组绕组中的至少一者中时，所述芯部便于第一组绕组和第二组绕组之间的磁通量，其中第一组绕组基本上与第二组绕组相对，使得第一组绕组和第二组绕组形成间隙，所述间隙的大小使得具有传感器壳体、弹簧偏置覆盖件和传感器的温度传感器适配在所述间隙内。
47.根据实施例，传感器壳体限定空腔，所述空腔被配置为接收弹簧元件以偏置弹簧偏置覆盖件。
48.根据实施例，弹簧是弹簧垫圈和板簧中的一者。
49.根据实施例，壳体还限定唇部，所述唇部被配置为接合弹簧偏置覆盖件。
50.根据实施例，覆盖件还限定第一层和第二层，并且其中唇部被配置为接合第一层。
51.根据实施例，传感器壳体限定空腔，所述空腔被配置为接收温度传感器引线。