光学温度传感器头、具有温度传感器头的温度传感器装置和电机器制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种光学温度传感器头，该光学温度传感器头包括光纤和光学地连接至该光纤的自由端的传感器材料。该光纤的自由端具有由塑料材料制成的包覆模制件，该包覆模制件接合在该光纤的自由端上并且形成保护体。在该保护体中布置了透明窗口。该窗口准许与该光纤的自由端的光学连接。来自传感器材料的发光辐射可以进入该光纤中。该保护体的作用是使该温度传感器头是机械稳定的并且对环境影响不敏感。本发明专利技术还提出了一种具有这种温度传感器头的温度传感器装置。本发明专利技术最后提出了一种电机器，该电机器具有带有绕组线的绕组，该绕组线连接至所提出的温度传感器头。连接至所提出的温度传感器头。连接至所提出的温度传感器头。

【技术实现步骤摘要】
光学温度传感器头、具有温度传感器头的温度传感器装置和电机器


[0001]本专利技术涉及一种光学温度传感器头和一种用于光学温度测量的装置，其中，尤其通过发光测量来测量温度。本专利技术还涉及一种具有绕组的电机器，用根据本专利技术的温度测量装置来测量该电机器的温度。

技术介绍

[0002]在许多应用中，需要精确的温度测量。在当前情况下尤其感兴趣的是在恶劣的操作条件下或存在高磁场的位置处的应用。
[0003]当前，热电元件或温度相关性电阻器主要用于在车辆中测量温度，例如用于冷却水温度的测量。为此使用的温度传感器为此目的需要许多部件，如图4所示。整体用附图标记401表示的温度传感器具有壳体402，该壳体容纳了容装在电绝缘固持器404中的电测量元件403。电测量元件403具有两个连接件406A、406B，这两个连接件在接触位置407A、407B处连接至电缆409的导体408A、408B。壳体402填充有传热介质、例如热塑性填充物，以获得测量元件403的良好热联接并缩短其反应时间。从长远来看，具有这种构造的温度传感器由于所用材料的热膨胀系数不同而具有发生故障的风险，尤其是在发生多个温度循环时。此外，对寿命至关重要的元件被封装且无法修复。在存在磁场的情况下，还必须对温度传感器进行适当的电磁屏蔽，因为否则可能会发生由感应电压或感应电流引起的测量误差。
[0004]由于在许多情况下存在至少两条电连接线路和必要的电磁屏蔽，因此温度传感器401的构造相对较大，并且因此在要测量其温度的物体上需要直径至少为3mm的接触表面。r/>[0005]常规的温度传感器的这些特性在测量电机器(例如电驱动机器或发电机)中的温度时是不利的，因为通常在那里没有足够的空间，并且同时存在高磁场。
[0006]通过光学温度测量来提供解决方案，该光学温度测量不是基于束缚于线路的电信号，而是基于由传感器材料发射的温度相关性发光辐射，该传感器材料事先被来自发光二极管的光脉冲激发。例如，在US 4 988 212中披露了适用于此目的的温度测量装置。具体地，在该文件中提出了两种不同的方法。根据第一种方法，测量所发射的在两个不同波长范围内的发光辐射的强度，并且根据强度比率来确定发射该发光辐射并且与要测量其温度的物体处于热接触的传感器材料的温度。根据第二种方法，同样用光脉冲来激发传感器材料，并且接着测量发光辐射的衰减时间或寿命。根据以下公式，发光辐射的强度随时间减小：
[0007]I(t)＝I0×
exp(
‑
t/τ)，其中，
[0008]I(t)是发光辐射的随时间变化的强度；I0是发光辐射的初始强度；而τ是衰减时间或发光寿命。
[0009]图5A示出了发光辐射的强度随时间的减小，而图5B示出了根据衰减的发光辐射随温度的变化而确定的寿命。实际上，通过初始地确定发光辐射的寿命并且接着基于反映了图5B所示的寿命与温度之间的关系的所存储数据而确定温度，来测量温度。
[0010]在US 4 988 212中披露的温度测量装置和温度传感器由于其构造而不太适用于
汽车应用。
[0011]因此，本专利技术的目的是提供一种用于克服或至少解决引言部分提及的一个或多个问题的温度测量头和温度测量装置。

技术实现思路

[0012]为了实现该目的，根据第一方面，本专利技术提出了一种温度测量头，该温度测量头是温度测量装置(其对应于本专利技术的第二方面)的一部分。
[0013]根据本专利技术的第一方面，提出了一种光学温度传感器头，该光学温度传感器头包括光纤和光学地连接至该光纤的自由端的传感器材料。该光纤的自由端具有由塑料材料制成的包覆模制件，该包覆模制件接合在该光纤的自由端上并且形成保护体。在该保护体中布置了透明窗口。该窗口准许与该光纤的自由端的光学连接。来自传感器材料的发光辐射可以进入该光纤中。在另一个实施例中，传感器材料穿过窗口伸到保护体中。在这两个实施例中，该保护体的作用是使该温度传感器头是机械稳定的并且对环境影响不敏感。
[0014]在一个适宜的实施例中，该光纤是聚合物光纤(POF)。POF比玻璃纤维更容易生产、重量轻、柔性且可以通过传统的插头连接彼此连接。
[0015]在一个有利的发展中，传感器材料是布置在光纤的自由端处的晶体。在这种情况下，红宝石尤其适合作为晶体。除了单晶之外，修改的实施例涉及透明的粘接剂材料，其中嵌入了小的发光晶体，例如红宝石晶体。
[0016]可以在该聚合物光纤的自由端处设置呈凹陷形式的接收座，该接收座接纳该传感器材料。该凹陷的优点在于，使传感器材料稳定地固持在光纤的自由端处。
[0017]在一些应用中，有利的是传感器材料伸出超过包覆模制件。在该实施例中，传感器材料可以直接与要测量其温度的表面相接触。
[0018]在其他应用中，有利的是该传感器材料与要测量其温度的物体热接触，并且该光纤的自由端距该传感器材料一定距离、但是光学地连接至该传感器材料。在该实施例中，在光纤的自由端与传感器材料之间仅存在光学连接。以此方式，防止热量通过光纤被引导离开测量位置，并且防止对温度测量结果的可能歪曲。
[0019]在这种情况下，有利的是，在该光纤的自由端上布置了会聚透镜，该会聚透镜将入射光聚焦到该光纤中。如果传感器材料没有直接放在光纤的自由端上，则光纤的自由端上的会聚透镜具有将更多光聚焦到光纤中的优点。原则上，较高强度的发光辐射简化了温度的测量，这还改善了温度测量的准确度。
[0020]在传感器材料与光纤的自由端之间存在间隔的实施例中，有利的是，包覆模制件包绕位于传感器材料与光纤的自由端或会聚透镜之间的空间。在该实施例中，传感器材料位于包绕空间中，并且因此其光学特性不受污垢、湿气、和类似物的不利影响。
[0021]在本专利技术的一个适宜发展中，容纳传感器材料的盖安置在该光纤的自由端上。在一些实施例中，已经证明，如果传感器材料呈小晶体的形式分布在盖中是适宜的，该盖插到光纤的自由端上。如果发生强烈振动，该实施例是特别有利的，因为被包绕在盖中的传感器材料不能从光纤、或从要测量其温度的表面上脱离。
[0022]在该发展中，适宜地，该包覆模制件还至少部分地包绕该带有传感器材料的盖。以此方式，盖被包覆模制件固持。同时，密封光纤与盖之间的过渡部。
[0023]在修改的实施例中，该传感器材料可以以层的形式被施加到要测量其温度的物体上。在一些应用中，可能有利的是，传感器材料以小晶体的形式存在，这些小晶体分布在被施加到要测量其温度的表面上的漆或塑料中。
[0024]根据本专利技术的第二方面，提出了一种具有根据本专利技术第一方面的温度传感器头的温度传感器装置。该温度传感器装置具有光源，该光源用光脉冲在该温度传感器头的传感器材料中激发出发光辐射，该发光辐射由光学传感器测量并且在控制器中被评估以确定该传感器材料的温度。已经通过温度传感器装置实现了已经结合温度传感器头提及的所有优点。
[0025]根据本专利技术的第三方面，提出了一种具有转子和定子的电机器。该定子具有由绕组线制成的绕本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学温度传感器头(101)，包括光纤(103)和光学地(103)连接至该光纤的自由端(202)的传感器材料(205)，其特征在于，该光纤的自由端(202)具有由塑料材料制成的包覆模制件，该包覆模制件接合在该光纤的自由端上并且形成保护体(207)，其中，在该保护体中布置了透明窗口(208)。2.根据权利要求1所述的温度传感器头，其特征在于，该光纤是聚合物光纤(103)。3.根据权利要求1或2所述的温度传感器头，其特征在于，该传感器材料(205)是布置在该光纤的自由端(202)处的晶体。4.根据权利要求3所述的温度传感器头，其特征在于，在该光纤的自由端(202)处设置了呈凹陷(204)形式的接收座，该接收座接纳该传感器材料(205)。5.根据前述权利要求之一所述的温度传感器头，其特征在于，该传感器材料(205)伸出超过该包覆模制件(207)。6.根据权利要求1所述的温度传感器头，其特征在于，该传感器材料(205)与要测量其温度的物体(209)热接触，并且该光纤的自由端(202)距该传感器材料(205)一定距离、但是光学地连接至该传感器材料。7.根据权利要求6所述的温度传感器头，其特征在于，在该光纤的自由端(202)上布置了会聚透镜(211)，该会聚透镜将入射光聚焦到该光纤(103)中。8.根据权利要求6或7所述的温度传感器头，其特征在于，该包覆模制件(207)包绕位于该传感器材料(...

【专利技术属性】
技术研发人员：赫尔穆特，
申请(专利权)人：耐克森公司，
类型：发明
国别省市：