加強型柔性溫度傳感器的制造方法
【專利說明】
[0001] 相關申請的奪叉引用
[0002] 本申請權利要求要求2012年9月26日申請的、申請號為61/705, 975的美國臨時 專利申請以及2013年3月15日申請的、申請號為61/790, 751的美國臨時專利申請的權益， 在這里通過引用的方式將上述兩個申請的內容包括到本申請中，以用于所有目的。
技術領域
[0003] 本發明涉及溫度傳感器，更具體地，涉及對馬達和發電機定子繞組執行健壯溫度 測量的系統和方法。
【背景技術】
[0004] 基于電阻的溫度傳感器或電阻溫度檢測器（RTD)可用于大量應用中，從而在傳感 器的一個或多個導線中檢測到的電阻變化基礎上，測量系統環境的運行溫度。當CTD與定 子連接時，例如，馬達、發電機以及輔助設備中使用的定子，CTD可用于檢測定子繞組中的溫 度以及相關的空氣和氣體流的溫度。
[0005] 當將RTD連接到定子時，RTD通常被安裝在定子鐵芯內部。這可以通過將RTD完 全安裝在定子繞組或定子鐵芯之間的開口或凹槽中來實現，且只有傳感器關聯的絕緣線凸 出定子鐵芯的邊緣。通常地，這種類型的CTD包括一薄的剛性主體（例如，玻璃纖維主體）， 以用于封裝檢測部。用于構造到檢測部的比較大的電引出導線通常不適合安裝在玻璃纖維 主體內部。因此，這些結構需要構造"引線臺階"，該構造包括在引出導線連接到玻璃纖維主 體的引出導線末端沉積玻璃纖維。該引線臺階使得CTD安裝過程以及其在定子或發電機中 的定位比其他應用更加困難，且在馬達或發電機生產期間更易受到損害。
[0006] 而且，在安裝和生產期間，由于RTD摩擦適配在（例如）定子繞組中，在定子以及 空間存在限制的其他應用中的CTD通常會發生拉力毀壞。這些毀壞的原因與安裝過程中 RTD檢測導線上的壓力相關，該壓力包括橡皮錘的壓迫、敲打以及位于定子鐵芯邊緣的RTD 引出導線頭/引線臺階的彎曲。
[0007] 因此，需要更堅固的定子繞組溫度傳感器。
【發明內容】
[0008] 在本發明的一實施例中，提供了用于檢測定子溫度和將檢測到的溫度傳送給外部 監控裝置的溫度傳感器。該傳感器包括至少一檢測導線，以用于安裝到定子中。傳感器進 一步包括剛性主體，例如，玻璃纖維主體，該剛性主體包括內層芯板以及位于內層芯板上的 環氧樹脂層壓材料，其中，內層芯板包括聚酰亞胺基體，酰亞胺基體具有包圍檢測導線的至 少一部分的丙烯酸粘合劑。在這里還提供了用于連接到外部監控裝置的引出導線。引線臺 階被定義，在該引線臺階部分，檢測導線電連接到引出導線上。在這里還提供了在引出導線 和檢測導線之間延伸的導電連接片，該導電連接片包圍引線臺階的至少一部分。該導電連 接片用于保護定子末端上延伸的傳感器所在區域中的引線臺階和檢測導線。
[0009] 在一優選實施例中，傳感器包括一柔性區。該柔性區可包圍在引出導線和檢測導 線之間延伸的導電連接片。連接片可被層壓在內層芯板層之間，內層芯板包括抗高溫聚酰 亞胺基體，該基體包括帶狀部或條狀部。粘合劑也可以被使用，以用于將導線和連接片固持 在帶狀部上。在一實施例中，柔性區不包括環氧樹脂層或玻璃纖維，因此，柔性區不是剛性 的。
[0010] 在本發明的另一實施例中，提出了檢測定子溫度的溫度傳感器的制造方法。該方 法包括：將檢測導線安裝到定子中，以檢測定子的溫度。使用內層芯板包圍檢測導線的至少 一部分，該內層芯板包括具有丙烯酸粘合劑的聚酰亞胺基體。內層芯板被環氧樹脂層壓材 料包圍，以形成一玻璃纖維主體。引出導線被電連接到外部監控裝置。在一引線臺階將檢 測導線電連接到引出導線，該引線臺階具有一玻璃纖維主體，該玻璃纖維主體包圍一細長 連接片的至少一部分，該連接片被具有丙烯酸粘合劑的聚酰亞胺基體層壓；細長連接片從 引出導線延伸并包圍引線臺階，以保護定子末端上延伸的傳感器所在區域中的引線臺階和 檢測導線。
[0011] 該
【發明內容】
部分僅為本申請部分內容的概述，并不是對本申請主題排外的或詳盡 的描述。關于本申請主題的進一步描述可參考后續更詳細的描述和隨附的權利要求。本發 明的范圍由隨附的權利要求及其法律等價體定義。
【附圖說明】
[0012] 圖IA示出了定子繞組溫度傳感器的示意圖；
[0013] 圖IB示出了根據本發明一實施例的定子繞組溫度傳感器的俯視示意圖；
[0014] 圖IC示出了根據本發明一實施例的定子繞組溫度傳感器的側視示意圖；
[0015] 圖2A示出了定子繞組溫度傳感器的示意圖，圖中示出了該傳感器區域的結構強 度；
[0016] 圖2B示出了根據本發明一實施例的定子繞組溫度傳感器的示意圖，圖中示出了 傳感器區域的結構強度；
[0017] 圖3A示出了定子繞組溫度傳感器的主體部示意圖；
[0018] 圖3B示出了根據本發明一實施例的定子繞組溫度傳感器的主體部的示意圖；
[0019] 圖4示出了根據本發明一實施例的系統的端視圖，該系統包括一定子繞組溫度傳 感器；
[0020] 圖5示出了根據本發明一實施例的系統的側視圖，該系統包括一定子繞組溫度傳 感器；
[0021] 圖6A示出了根據本發明一實施例的定子繞組溫度傳感器的俯視圖；
[0022] 圖6B示出了根據本發明一實施例的定子繞組溫度傳感器的側視圖。
【具體實施方式】
[0023] 下面將參考附圖中的主題對本發明進行詳細描述，附圖中通過示例方式示出了特 定方面和實施例，在這些特定方面和實施例中可實現本發明。這些實施例的詳細描述足以 使得本領域技術人員實施本發明主題。本發明引用的"一（an)"、"一（one)"或"各種"實 施例并不一定指相同的實施例，這種引用參考可涉及多于一個實施例。接下來的描述僅為 示例性的，而不是限制性的。本發明的范圍由與法律等價體的全范圍一起的、隨附的權利要 求定義，其中，該法律等價體的全范圍為這些權利要求被賦予的保護范圍。
[0024] 如上所述，（例如）在馬達和發電機的定子繞組中測量溫度的RTD會因為許多因 素導致持續失效。這些因素可包括（例如）不利的安裝過程以及CTD本身結構的不合適。 圖IA示出了對測量定子繞組溫度傳感器有益的定子繞組溫度傳感器或RTD100的示意圖， 該傳感器或RTD可能會受到前述缺陷的影響。RTD100包括檢測導線130(例如，包括用于 檢測的薄線圈的被繪制組件），其中，檢測導線130通過導電連接片110與引出導線135連 接。連接片110可包括銅片或至少包括傳導導電線路的組件，以用于將引出導線135電連 接到檢測導線130。圖中示出了主失效區105,該主失效區包括引線臺階120,引線臺階120 使用檢測導線130與連接片110和引出導線135連接。在該示出的實施例中，連接片110 不對引線臺階120進行保護，也不對主失效區105的其他重要部分進行保護。
[0025] 圖2A示出了定子繞組溫度傳感器或與圖IA中RTD100類似的RTD200的示意 圖，圖中示出了傳感器各個區域的結構強度（和結構性弱點）。例如，已知包括檢測導線的 組件導線部205在70-80鎊每平方英寸（PSI)時會失效，而鄰近引線臺階的組件導線部215 和220僅在60PSI時就會失效。剛性部（例如，覆蓋檢測導線的玻璃纖維部210)傾向于在 80PSI失效，而玻璃纖維部230在60PSI失效。如前所述，片狀部240不適用于保護組件導 線部215。
[0026] 圖3A為定子繞組溫度傳感器或RTD(例如，圖IA的RTD100)的主體部300的示 意圖。檢測導線或被繪制組件305可能與圖中示出的類似，在這里結合圖IA中的檢測導線 130被描述。具體地，檢測導線305可包括一個或多個線圈，以用于基于電阻變化檢測環境 的運行溫度。在示出的實施例中，檢測導線305被一層內層芯板320包圍。內層芯板320 被（例如）環氧樹脂層壓材料310 (例如，如玻璃纖維的復合層）包圍，或嵌入在環氧樹脂 層壓材料310之間。在實施例中，主體部的總厚度330為.030英寸。當該.030英寸厚的 玻璃纖維主體與（例如）18號導線引線臺階（未示出）一起使用時，可使得CTD易被損壞。 更具體地，當傳感器在安裝和運行期間圍繞定子線圈邊緣彎曲時，以及當傳感器和定子線 圈層疊放置時，小直徑檢測導線305會被損壞。
[0027] 本發明的實施例包括改進的溫度傳感器或RTD，溫度傳感