專利名稱：電氣裝置，尤其是電機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電氣裝置，特別是一種電機，帶有一個殼，一個安裝在所述殼中的產生熱的裝置，一個與所述產生熱的裝置連接的支座和一個保險裝置，所述保險裝置在過高溫度的情況下切斷電源。
背景技術：
為了簡化以下的說明，結合一種電機說明本發(fā)明。類似的問題也出現于其它的電氣裝置，例如其中在運行中發(fā)熱的變壓器或者電子電路。
在有爆炸危險的馬達和其它的電氣設備應用的情況下，用一種溫度等級分類(例如T6、T5或者T4)。相應的溫度等級取決于在所述裝置的環(huán)境中有什么樣的易燃材料以及這種易燃材料的點火溫度是多少。對于每個溫度等級指定一個所述裝置的最大表面溫度。換言之，人們要設法使殼的外部溫度總是保持低到裝置的環(huán)境中的易燃物品不會點火。這樣的點火在一定的情況下會導致爆炸。
人們原來相信，使用這樣的裝置要遵守裝置的供貨商的規(guī)定，以避免表面溫度超過所允許的限度。例如馬達只能夠在預定的負荷下運行并且必須在受阻滯時強制地關斷。然而，事實表明，不能夠相信使用者相應于所述規(guī)定運轉裝置。因此裝置本身中必須存在一種保證不會超過最高表面溫度保護機制。
現在一種公知的方案在于，把裝置的尺寸做得大到使對于表面的最大熱傳導小到在正常運行時溫度不會超過環(huán)境溫度一定預定的程度。在此把環(huán)境溫度與溫度等級一起指定。這樣必須限定環(huán)境溫度，并且所述的殼一般地設有散熱片。然而這樣安排的缺點是，對于多數用途的裝置要顯著地做得尺寸很大，并且從而過于昂貴。
另一個常用的方案是在產生熱的裝置的區(qū)域內采用一種熱保護開關，例如雙金屬片開關。在電動馬達中所述的產生熱區(qū)域一般是定子繞組。然而這種開關必須有低到與環(huán)境溫度無關地早期關斷的溫度極限，使得在關斷后的表面溫度過沖不超過允許的溫度極限。這種方案也不是令人完全滿意的，因為在正常運行時繞組已經顯著地比殼的表面更熱了。如果馬達停機，在整個馬達中的熱量導致殼的表面溫度上升到出現溫度均衡為止。在實踐中，這意味著，繞組的最高允許溫度不得超過殼表面的最高允許溫度。如果環(huán)境溫度剛好像允許的殼表面溫度那樣高，這樣的裝置就根本不允許起動。這在一般的情況下結果是，遠在達到允許的殼表面溫度以前就關閉裝置，即切斷電源。因此不能夠理想地使用所述電氣裝置。

發(fā)明內容
本發(fā)明的任務是使得能夠可靠地關斷，而不無必要地限制裝置的運行。
該任務由前序部分所述的技術這樣地完成所述保險裝置具有多個溫度傳感器，其中至少一個安排在產生熱的裝置上并且至少一個安排在支座上，并于具有一個分析裝置，所述分析裝置把通過溫度傳感器求出的溫度信息綜合成一個組合值，并且把該組合值與一個預設值進行比較。
用這種安排不僅可以得到運行中最熱的區(qū)域中的溫度，也就是產生熱的裝置中的溫度。附加地還可以測量至少支座的溫度，支座在運行中本身不產生熱，但是由于從產生熱的裝置的熱傳導也會提高溫度。一般情況下，在運行中產生熱的裝置有遠高于支座的溫度。也就是說，支座因此能夠在切斷電源以后可以從產生熱的裝置吸取一定熱量。在此熱傳遞中進行一種溫度均衡，其中支座與殼的溫度上升，而產生熱的裝置的溫度下降。因為通過支座溫度可以知道，可以在保險裝置運行時可以考慮到這種儲熱器并且，只要在支座以及一定的情況下的殼不能夠吸取產生熱的裝置發(fā)出的熱而同時又不超過殼的最高允許溫度時才切斷電源?；谒峁┑男畔⒃谝欢ǖ某潭壬峡梢灶A示末來，并且只有在等到一個在關斷電源時隨后的溫度均衡會出現危險情況的確定的運行狀態(tài)時才切斷電源。
優(yōu)選地分析裝置構成一種加權的組合值。把裝置各個部件的溫度影響以不同的權重加入到組合值中。從而可以這樣的考慮這種事實，所述的支座，例如可以是較大的鑄件，比繞組有大得多熱容量。在熱均衡時產生熱的裝置的溫度下降要比支座的溫度上升大得多。在此應當注意，概念“支座應當稱為裝置的一個與產生熱的裝置導熱連接的區(qū)域。因此一般地這還對產生熱的裝置起承載和支持的功能。但是這對本發(fā)明卻不是必要的。
優(yōu)選地所述的溫度傳感器采用有具正溫度系數的溫度相依性電氣部件構成。這樣的電氣部件例如可以是PCT電阻器，其電阻隨著溫度上升而增加。然而也可以使用依據環(huán)境溫度改變其電流/電壓關系的半導體器件。
在此優(yōu)選地，溫度傳感器構成一個電氣網絡。例如它們可以串聯連接。特別是在采用PTC電阻器時由此得到一種非常簡單的電路安排，其中可以根據在串聯電路的元件上的電壓降以簡單的方式組合溫度信息。在構成加權值時也是這樣。在此情況下各個溫度傳感器在串聯電路中有不同的意義。相應地也適用于并聯電路。
優(yōu)選地保險裝置具有一種參照元件，并且在參照元件上的預定的電氣量對應于溫度傳感器網絡上的相應量時開關裝置動作。例如如果溫度傳感器用PTC電阻器構成，當參照電阻器有相同的阻值時開關裝置動作。相應的監(jiān)測可以在電子電路中借助于一個比較器方便地進行。
優(yōu)選地在產生熱的裝置上的溫度傳感器有一種第一溫度相依性，而在支座上的溫度傳感器有一種第二溫度相依性。例如，如果一個溫度傳感器構成為Pt-100電阻器而另一個溫度傳感器就構成為Pt-1000電阻器。這是一種相應地加權相應元件的溫度影響的簡單方法。各個溫度傳感器依據其位置、所監(jiān)測的部件的熱容量和所預期的溫度范圍選擇?？梢赃x擇其它的組合，譬如Pt-200/Pt-500或者Pt-200/Pt-400。
優(yōu)選地所述保險裝置具有與電源不同電壓的輔助電源。從而運行保險裝置不再依賴于電源。例如在保險裝置中可以有24的直流電壓，而電氣裝置的電源一般地有較高的電壓，例如220V交流電壓。
優(yōu)選地，保險裝置具有一個可電操作的開關，在出故障時輔助電源開路，而切斷馬達電源。這對于故障的情況下給出一定的可靠性。與電源發(fā)生故障無關地關閉電氣裝置，在人不能夠確定時，保險裝置起作用。
保險裝置具有一個鎖定裝置也是有利的，所述在鎖定裝置在切斷的電源以后只有在規(guī)定的操作下才能重新接入馬達的電源。這樣做的著眼點是，基于裝置內部的溫度組合而切斷電源時，存在成功地切斷電源以后表面溫度過大的危險。如果人直接在斷開電源后重新接通電源，就會重新產生這樣的情況，因為在此時間殼內部的溫度關系沒有改變。相應地提供一定的措施，以強迫使用者等待。一個這樣的措施例如可以在于發(fā)送關閉輔助電源一定的時間，例如長于5秒鐘才能夠解除鎖定裝置的鎖定。
在此優(yōu)選地所述鎖定裝置具有一個復位裝置。在此可以包括上述的關斷輔助電源。當然也可以設想其它的復位位置。
優(yōu)選地產生熱的裝置構成為繞組，而支座構成為馬達的定子。這是一種其中不利的馬達運行條件出現過高地升高裝置的溫度的情況。
在此一個優(yōu)選的應用是，馬達與一個饋給液壓操作裝置的泵連接，并且馬達、泵和操作裝置構成一個組件。這件的組件稱作“動力總成(powerpack)”。所述的組件例如用在船中以操作遠離命令橋的閥門、活門或者類似物。在這樣的動力總成中只需要把電功率送到相應的閥門。附加地必須操作馬達。所述的閥門就可以用液壓打開或者關閉了。然而恰好在這樣的用途中存在如果閥門卡住或者以其它方式被阻滯時馬達過熱的風險?，F在所述保險裝置可以讓這樣的“動力總成”也能夠用在油輪上。


下面參照附圖借助于一個優(yōu)選實施例詳細地說明本發(fā)明。在附圖中圖1為一個構成為馬達的電氣裝置的示意圖，圖2是一個電路的示意圖，圖3是用示意圖示出的一個“動力總成”。
具體實施例方式
圖3示出一個“動力總成”1，其中在一個公共的殼2中安裝一個馬達3、一個罐5和一個例如一個活塞-缸筒單元形式的液壓操作裝置6。馬達3與泵4機械地連接。泵4為操作裝置供應能量。當操作馬達3時，所述泵受操作并且驅動操作裝置6，從而液壓地操作連接在操作裝置6上的組件，例如一個閥門，不需要從一個空間上遠距離的位置向操作裝置布置液壓管線。一個這樣的“動力總成”例如用在船上。這此所述“動力總成”可以與發(fā)令中心距離很遠，并且現場操縱一個閥門開閉，不需要設置相應的長的液壓管路。
如果現在操作裝置6受到阻滯，馬達不能夠驅動泵4。如果這樣還是對馬達3繼續(xù)供電，溫度就會上升。從而殼2的表面溫度也會上升。如果殼2放在一個易燃的氣體中，這可以導致危險的情況。這樣的易燃氣體例如可以是汽油蒸汽，如果殼2的溫度超過一個預定的值，即點火溫度，汽油蒸汽就可能起爆。
為了避免這樣的情況，在馬達3中設置各種元件，這些元件下面參照圖1和圖3詳細地說明。
在圖1中僅示意地示出的馬達3具有一個殼7，其中安裝了僅示意地示出的定子8。定子8具有兩個由一個電源裝置11(圖2)供電壓的繞組9、10。例如，所述電源兩個電氣上相互90°錯開，以在繞組9、10中產生一個旋轉磁場，所述旋轉磁場作用在沒有詳細示出的轉子上。當然也可以設置兩個以上的繞組。
在運行中這時繞組9、10中產生一定的損耗熱，所述的損耗熱導致繞組9、10的溫度上升，從而定子8的溫度也上升。一種熱傳導也在殼7上進行，同樣地提高其溫度。在正常運轉時，在殼7表面上的溫度有限，從而在馬達正常工作時沒有殼7的表面溫度達到預定的溫度的危險，所述預定的溫度是在馬達3的環(huán)境中存在的易燃混合物的點火溫度。
然而這時在不利的情況下，例如在馬達受阻滯的情況下，出現損耗熱提高。沒有附加措施這種損耗熱就會把殼7的表面上的溫度提高到出現爆炸危險的程度。
為了及時地測量這樣的溫度上升，在繞組的9、10的各個繞組頭12、13上安裝一個構成為PTC電阻14、15的溫度傳感器，也就是一種純歐姆電阻，其阻值取決于溫度。因為繞組9、10在現有情況下產生熱，所述也把它們稱為產生熱的裝置。PTC電阻器14、15也就是直接測取產生熱的裝置上的溫度的溫度傳感器。當然也可以用其它溫度傳感器取代這樣的PTC電阻器。
附加地在定子8中設置另一個構成為PTC電阻器16的溫度傳感器，所述的PTC電阻器16熱傳導地與定子殼7連接。例如PTC電阻器16裝入在定子殼的一個孔中。
設置在繞組頭12、13上的兩個PTC電阻器14、15構成為Pt100電阻器。定子8中的PTC電阻器16構成為Pt-1000電阻器。也就是它具有較陡的特性曲線。換言之，在相同的溫度上升時PTC電阻器16比PTC電阻器14、15電阻值增加得多。
這三個PTC電阻器14-16，如從圖2中可見，是串聯連接的，并且通到比較器17的一個輸入端。比較器17的另一個輸入端_連接一個參照電阻18。不論是由PTC電阻器14-16構成的串聯電路還是參照電阻18都由一個輔助電壓UA供電中，供電，例如是24V的直流電壓。
比較器17與為馬達3供電的電源裝置11連接。電源裝置11用一個電源電壓UM供電，例如220V的交流電。
在電源裝置11中示意地示出一個繼電器19，如果比較器17確定，三個串聯連接的PTC電阻器14-16的阻值與參照電阻器18的阻值相當，所述的繼電器11開路，并且從而關閉馬達3。這是一種其中在殼7的表面溫度以例如3℃的保險間距低于馬達3的最高允許溫度的情況。
通過在馬達3的也具有不同熱容量的不同區(qū)域中使用三個PTC電阻器14-16，可以得到馬達中的總熱量的較好的估計。當馬達的殼7用重的鑄件殼構成時，它對繞組有大得多的熱容量。在關斷電源的時間點在馬達3中的總熱量從而得出馬達3的最高表面溫度，然而所述馬達3的最高表面溫度只有在關斷電源一些時候以后才達到。
從而在圖21中示意地示出的電子電路構成一個溫度監(jiān)測器，所述溫度監(jiān)測器標定得，當電阻值18相應于串聯的PTC電阻器14-16相當時才關斷馬達3，在此情況下殼7表面的溫度例如在允許的表面溫度3℃以下。
繼電器19構成為常開繼電器，當輔助電壓UA下降時它開路并且從而關斷馬達3。
沒有詳細示出在被構成為保險裝置21的電路中設有一個鎖定裝置，所述鎖定裝置的作用是，如果由于過高的溫度關斷了馬達3以后，不能夠自動地重新接通馬達3。而是必須關斷輔助電源UA5秒鐘以上，才能重新起動馬達3。還可以進行手動復位，例如通過按健20復位。
在馬達3投入運行以前，當然應當等待一個一定的時間以進行充分的溫度下降。否則一定條件下在重新通電時馬達3出現同樣的故障狀態(tài)。
用所述的方案可以在其余都相同的條件下可以比迄今好得多地利用馬達3，并且表面溫度達到接近最高允許溫度限度，然而無論如何都在其之下。
權利要求
1.一種電氣裝置，尤其是一種電機，帶有一個殼，一個安裝在所述殼中的產生熱裝置，一個與所述產生熱裝置導熱連接的支座和一個保險裝置，所述保險裝置在過高溫度的情況下切斷電源，其特征在于，所述保險裝置具有多個溫度傳感器(14-16)，其中至少一個安排在產生熱的裝置(9、10)上以及至少一個安排在支座(8)上，并且具有一個分析裝置(11)，所述分析裝置(11)把通過溫度傳感器(14-16)求出的溫度信息綜合成一個組合值，并且把該組合值與一個預設值進行比較。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，該分析裝置構成一種加權的組合值。
3.如權利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述的溫度傳感器(14-16)用有正溫度系數的溫度相依性電氣部件構成。
4.如權利要求3所述的裝置，其特征在于，溫度傳感器(14-16)構成一個電氣網絡。
5.如權利要求4所述的裝置，其特征在于，保險裝置(21)具有一種參照元件，并且在參照元件(18)上的預定的電氣量對應于溫度傳感器(14-16)網絡上的相應量時開關裝置(19)動作。
6.如權利要求1至5之一所述的裝置，其特征在于，在產生熱的裝置(9、10)上的溫度傳感器(14-16)有一種第一溫度相依性，而在支座(8)上的溫度傳感器(16)有一種第二溫度相依性。
7.如權利要求1至6之一所述的裝置，其特征在于，所述保險裝置(21)具有與電源不同電壓的輔助電源(UA)。
8.如權利要求7所述的裝置，其特征在于，優(yōu)選地，保險裝置(21)具有一個可電操作的開關(19)，在出故障時輔助電源(UA)開路，而切斷馬達(3)的電源。
9.如權利要求1至8之一所述的裝置，其特征在于，所述保險裝置(21)具有一個鎖定裝置，在所述鎖定裝置切斷馬達(3)的電源以后只有在規(guī)定的操作下才能重新接入馬達(3)的電源。
10.如權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述鎖定裝置具有一個復位裝置(20)。
11.如權利要求1至10之一所述的裝置，其特征在于，產生熱的裝置(9、10)被構成為繞組，而支座(8)被構成為馬達(3)的定子。
12.如權利要求11所述的裝置，其特征在于，所述馬達(3)與一個向液壓操作裝置(6)進行饋送的泵(4)連接，并且馬達(3)、泵(4)和操作裝置(6)構成一個組件(1)。
全文摘要
說明了一種電氣裝置(3)，特別是一種電機，帶有一個殼(7)，一個安裝在所述殼(7)中的產生熱裝置(9、10)，一個與所述產生熱裝置(9、10)導熱連接的支座(8)和一個保險裝置，所述保險裝置在過高溫度的情況下切斷電源。力圖可靠地關機而無不必要地限制裝置的運行。為此本發(fā)明提出，所述保險裝置具有多個溫度傳感器(14－16)，其中至少一個安排在產生熱的裝置(9、10)上并且至少一個安排在支座(8)上，并于具有一個分析裝置(11)，所述分析裝置(11)把通過溫度傳感器(14－16)求出的溫度信息綜合成一個組合值，并且把該組合值與一個預設值進行比較。
文檔編號H02H7/085GK1610205SQ20041008694
公開日2005年4月27日 申請日期2004年10月20日 優(yōu)先權日2003年10月21日
發(fā)明者J·克里格斯倫德, K·比尤斯朝, U·丹特澤 申請人:丹佛斯海運系統(tǒng)公司