CN113728534A - 电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电机，该电机包括具有绕组(3)的定子(2)和具有温度传感器(19)的至少一个温度传感器布置结构，温度传感器用于检测绕组的区域中的温度。导体(4)的至少一部分的端部(7、7a)从绕组(3)突出。所述端部(7、7a)的一部分连接至安置在绕组(3)上的轴向的或径向的互连环(8)。温度传感器布置结构(16)布置在导体(15)上并且温度传感器与至少一个导体(15)热耦合。

Description

电机

技术领域

本发明涉及电机，该电机包括具有绕组的定子以及具有温度传感器的至少一个温度传感器布置结构，温度传感器用于检测绕组的区域中的温度。

背景技术

电机包括转子和定子并且在各种应用领域中使用。将电机用于电动混合动力车辆和电动车辆或用于轮毂驱动仅作为示例而被提及。如果将这种电机用作驱动机器，则通常将其设计为内部转子，即定子围绕该内部转子。经由定子产生运动磁场，该运动磁场致使转子旋转。为此，定子具有由多个导体组成的绕组，其中，这些导体被分配给一个相或通常多于一个相。绕组以本身已知的方式围绕定子齿被导引。

在绕组几何结构的设计中不仅包括相的数目，而且还包括每个相的线的数目以及定子齿部内的每个槽的线的数目以及极对的数目。这种多个导体和绕组参数创建了复杂的导体网络，该复杂的导体网络使用多种绕组技术来构建。示例包括发夹形绕组或条形波式绕组。在此，导体借助于弯折成U形形状的杆形成，这些杆被安置在一起以形成绕组架。导体铺设在多个径向层上，可以说导体从一层移动至另一层。为了形成这些可以说是曲折的周向导体，这些导体在其端部处对应地连接，这通常通过对彼此相邻的导体端部进行焊接来完成。导体端部以所谓的星形的形式会聚在一点处或会聚在一个绕组侧部上，导体端部在这一点处或在这一个绕组侧部上彼此连接。在该区域中，将各个相与外部电源进行连接，即进行用于产生磁场的电力连接。

在电机操作期间，必须监控各个部件的温度，为此使用相对应的温度传感器，例如PTC或NTC传感器。被记录温度的一个区域是绕组的区域，因为电机的定子的最热点中的一个最热点存在于绕组的区域中，在绕组的区域中可以安装温度传感器。这是因为定子的最热点位于发夹形绕组或条形波式绕组区域中，恰好位于层压芯的轴向中部中。然而，由于无法达到该点以集成温度传感器，因此选择了绕组的外部区域。为此，温度传感器安装在定子内部，这意味着温度传感器通常必须在生产过程的早期阶段进行安装。为了尽可能精确地记录绕组区域的温度，可期望的是将温度传感器附接在尽可能靠近绕组或绕组头处或附接在绕组或绕组头上，因为在内部流动的介质例如水、空气、油等会影响温度测量，并且因此测量会随着温度传感器与绕组或绕组头的距离增加而变得不准确。温度传感器的布置结构、特别是在特别紧密卷绕或紧凑卷绕的绕组比如发夹形绕组或条形波式绕组上的布置结构是特别复杂的。

发明内容

本发明基于提出一种相比而言改进的电机的问题。

为了解决这个问题，在上述类型的电机中，本发明设置的是，导体中的至少一些导体的端部突出超过绕组，其中，这些端部中的一些端部连接至轴向地或径向地安置在绕组上的互连环，其中，温度传感器布置结构布置在导体上并且温度传感器热耦合至该导体。

在根据本发明的电机中，温度传感器布置结构独立于通常呈导体导轨或汇流条的形式的导体上的连接环布置，要么布置在连接环与线路电子器件之间要么布置在所谓的特殊线材上。这是一种在几何学上并且在位置方面都不像所有常见发夹那样设计的导体。温度传感器例如可以被设计为与导体热接触的PTC或NTC测量传感器。这能够实现在这样的在操作期间电流流过并因此而变热的导体或导体导轨上的直接温度检测并且因此实现在紧接的绕组区域中的直接温度检测，其中，通过将温度传感器布置结构固定在导体本身上，温度传感器布置结构的径向和轴向位置变得可靠且被赋予可重复的精度，并且因此温度传感器本身变得可靠且被赋予可重复的精度。通过将温度检测直接集成到通常是铜导体或铜条的该导体上，实现了最佳热传递，使得可靠地避免了不希望的误差影响和测量值偏差。另外，以根据本发明的方式不仅可以测量定子绕组的径向或轴向外边缘区域中的温度，该径向或轴向外边缘区域经受与电流导体不同的操作温度，由于增加的热耗散，现在根据本发明直接在该径向或轴向外边缘区域上进行测量。

温度传感器布置结构本身有利地具有壳体，温度传感器接纳在该壳体中并且导体延伸穿过该壳体。安置在导体上的壳体一方面用于封装温度传感器，而另一方面还用于封装测量点，从而允许非常好地防止对测量产生不利影响的外部影响、比如可以有利地避免水、油、空气等的介质流，并且允许非常精确的测量。

壳体本身有利地具有：承载件，温度传感器固定在该承载件上；以及覆盖件，该覆盖件可以以可释放的方式附接至承载件并且该覆盖件封闭壳体。因此，壳体分为两部分，使得壳体可以容易地安置在延伸穿过该壳体的导体上或可以围绕导体安置。覆盖件有利地经由闩锁连接件或夹持连接件附接至承载件，这能够实现壳体的非常简单的连接或简单的封闭。除了简单的组装之外，在进行维护或修理工作时，闩锁连接件或夹持连接件还能够实现非常简单的拆卸，也就是说，温度传感器布置结构可以在必要时被容易地更换。

温度传感器本身优选地布置在传感器承载件上，该传感器承载件具有形状配合的轮廓，或者在该传感器承载件上拉制有具有带形状配合轮廓的收缩管，在承载件上设置有接纳形状配合轮廓的反向轮廓。传感器承载件或收缩管和承载件的这种对应的轮廓能够实现传感器承载件或温度传感器在承载件上的可重复的、精确定位的布置，这也简化了组装。

根据本发明的特别有利的改进，设置有弹簧元件以用于将温度传感器弹簧加载成抵靠导体。该弹簧元件确保温度传感器始终与导体进行限定的热耦合，并且可以容易地补偿任何几何结构公差。这意味着承载件上的温度传感器或传感器承载件能够略微地移动，使得温度传感器或传感器承载件可以被挤压抵靠弹簧元件。

在这种情况下，弹簧元件优选地布置在覆盖件上并且在覆盖件安装时定位成与传感器承载件侧向相邻，导体在传感器承载件的相反侧上延伸。这意味着，当覆盖件封闭或附接时，弹簧元件抵靠传感器承载件挤压或抵靠封围该传感器承载件的收缩管挤压，使得这种具有温度传感器的布置结构被挤压抵靠导体。如上所述，传感器承载件以略微可移动的方式布置在承载件上，使得弹簧元件对导体进行弹簧加载，还同时对任何小的公差进行补偿。

弯曲的板簧被优选地作为弹簧元件使用，该板簧借助于诸如闩锁部段或夹持部段的适当紧固装置以适合的方式紧固至覆盖件。

温度传感器布置结构的壳体本身优选地由塑料制成，使得该壳体可以以非常简单的方式廉价地制造而成。

附图说明

下面基于参照附图的示例性实施方式对本发明进行说明。各附图是示意性图示，在附图中：

图1以局部视图的形式示出了根据本发明的电机的示意图，

图2示出了包括传感器承载件和温度传感器的温度传感器装置的立体图，

图3示出了作为温度传感器布置结构的一部分的承载件的立体图，

图4示出了安装在承载件上的温度传感器装置，

图5示出了与待检测温度的导体附接的温度传感器布置结构，

图6示出了用于附接至承载件的覆盖件的立体图，

图7示出了根据本发明的处于敞开状态的温度传感器布置结构，其中，承载件布置在导体上并且覆盖件分离，

图8从另一侧示出了图7中的布置结构，

图9示出了封闭的温度传感器布置结构，以及

图10示出了穿过根据图9的具有连续导体的温度传感器布置结构的截面图。

具体实施方式

图1以局部视图的形式示出了根据本发明的电机1的示意性图示，该电机包括：定子2；绕组3，该绕组包括多个导体4，所述多个导体在所示的示例中被分配给三个单独的相。每个导体4被设计成可以说是U形形状的支架，其中，通常也被称为发夹形导体的多个这样的U形形状的导体4插接在一起以形成绕组3，该绕组也可以被称为绕组架。如图1中所示，所述多个导体4限定不同的径向平面R。为此，导体4在下述区域中根据绕组图从一个径向平面延伸至另一径向平面例如相邻的径向平面：在所述区域中，导体连接至对应的相邻导体4的导体端部从而使相导体延续。

导体4被导引或弯折和铺设成使得产生对应的凹部5，凹部径向地延伸成使得对应的定子齿6接合在这些凹部5中或者使得对应的导体4在定子齿6的对应的凹槽之间卷绕。由所描述的单独支架卷绕的这种定子2或绕组3的基本结构基本上是已知的。

在根据本发明的定子2中，就端部7分别终止于环形绕组3的内周和外周而言，导体4的端部7轴向地突出，即导体的端部从绕组3轴向地突出。这些端部7与各个导体4相关联，这些导体又被分配给不同的相，这就是为什么导体端部必须根据导体4的布设图连接的原因。为此，使用互连环8，该互连环在所示的示例中轴向地安置在绕组3的端部面上并且布置在导体端部7之间或接合在导体端部之间。如下文将论述的，互连环8包括多个对应的导体以及连接部段9，这些多个对应的导体也可以称为传导桥并且由通常以铜制成的导体导轨或汇流条形成，连接部段从互连环8的壳体10向侧部突出，并且在插入互连环8之后，连接部段9以精确定位的方式定位成与连接部段要连接的对应的导体端部7相邻。该连接通过简单的焊接进行，使得所有导体4在其连接时正确且相位特定地互连。此外，设置有电源11，该电源在绕组3的轴向端部的区域中径向地布置在该绕组附近。也被称为HV端子的电源11包括壳体12，在壳体中布置有对应的导体导轨13，导体导轨与其连接端子14一起从壳体12突出。

在当前情况下，如所描述的，示出了3相定子，这就是为什么在所示的示例中还设置有三个这样的连接端子14的原因。

每个连接端子14将连接至绕组3的一个相。这在所示的示例性实施方式中以简单的方式实现，其中，每相的两个导体端部7a被径向向外导引或弯折，如图1所示。

如所描述的，在互连环8的壳体10的内部设置有形成传导桥的多个对应导体，在所示的示例性实施方式中仅以虚线示出了一个这样的导体15。在该导体上布置有温度传感器布置结构16，也就是说该温度传感器布置结构直接连接至导体15，以直接测量导体温度作为对绕组温度的衡量。

温度传感器布置结构16包括温度传感器装置17，如图2中所示。温度传感器装置17具有传感器承载件18，在该传感器承载件上布置有温度传感器19和通向连续线缆21的对应连接线路20。在传感器承载件18上拉制有收缩管22，该收缩管具有限定的形状配合轮廓23，其在前端部中具有两个适合的底切部，这两个底切部用于将传感器装置18安装和定位在承载件24上。

这样的承载件24在图3中以立体图示出。承载件24由塑料制成并且具有线缆保持部段25和用于形状配合轮廓23的接合轮廓部段26。此外，如下面将论述的，设置有两个轴向对准的开口27，导体15穿过这两个轴向对准的开口延伸到由承载件24和将在下面描述的覆盖件形成的壳体中并且延伸出该壳体。也借助于覆盖件封闭将在下面论述的另外的侧向开口28、29。

图4示出了一种布置结构，在该布置结构中，温度传感器装置17附接至承载件24。如可以观察到的，线缆21延伸穿过线缆保持部段25，而形状配合轮廓23接合在接合轮廓部段26中。该布置结构使得传感器承载件18是竖向的，可以说使得温度传感器19指向承载件24的内部。

该布置结构现在联接至导体15、也就是导体导轨15。该布置结构从上方插入到敞开的承载件中，参见图5中的箭头P1，使得该布置结构布置在承载件外壁30与温度传感器装置17或传感器承载件18之间。温度传感器19因此定位成与平坦的导轨形状的导体15直接相邻。

然后盖上图6中详细示出的覆盖件31以形成封闭的壳体。覆盖件31具有多个闩锁元件32，该覆盖件借助于这些闩锁元件闩锁到承载件24上。还设置有壁部段33，在该壁部段上布置有呈板簧35形式的弹簧元件34，该板簧指向覆盖件的中部。该板簧35用于使温度传感器装置17或传感器承载件18弹靠导体15并且因此使温度传感器19弹靠导体，这将在下面论述。此外，设置有壁部段36，该壁部段布置成与壁部段33相邻。

如图7所示，覆盖件31现在如由箭头P2所示的那样安置在承载件24上。在此，壁部段36接合在开口28中，而壁部段33接合在开口29中。如图7和图8所示，板簧35与温度传感器装置17直接相邻，使得该板簧对导体15进行弹簧加载并且因此对温度传感器19进行弹簧加载。经由卡扣式闩锁元件32进行固定。

如图9所示，这得到了封闭的壳体37，其中，图9示出了完全组装的温度传感器布置结构16。壳体37几乎被完全封闭，使得任何破坏性影响都不会波及实际测量范围。

如根据图10的截面图清楚地示出，温度传感器装置17或传感器承载件18经由板簧35牢固地压靠导体15，并且因此温度传感器19也经由该板簧牢固地压靠该导体，如图10中所示，可以在覆盖件31上浇铸以能够实现最佳热耦合从而进行精确测量。另外，封闭的壳体37也提供了理想的保护。

与组装一样简单，在这种情况下，仅需将温度传感器装置17附接至承载件24，在此之后，需将该布置结构固定至导体15，并且现在仅须将覆盖件31夹持在上面，因此在进行维护时拆卸也很简单。

附图标记说明

1电机2定子3绕组4导体5凹部6定子齿7端部8互连环9连接部段10壳体11电源12壳体13导体导轨14连接端子15导体16温度传感器布置结构17温度传感器装置18传感器承载件19温度传感器20连接线缆21线缆22热收缩管23形状配合轮廓24承载件25线缆保持部段26接合轮廓部段27开口28开口29开口30支承壁31覆盖件32卡锁元件33壁部段34弹簧元件35板簧36壁部段37壳体R径向平面P1箭头P2箭头。

Claims (9)

1.一种电机，包括具有绕组(3)的定子(2)和具有温度传感器(19)的至少一个温度传感器布置结构，所述温度传感器用于检测所述绕组的区域中的温度，其特征在于：导体(4)的至少一部分的端部(7、7a)突出超过所述绕组(3)，其中，所述端部(7、7a)的一部分连接至安置在所述绕组(3)上的轴向的或径向的互连环(8)，其中，所述温度传感器布置结构(16)布置在导体(15)上并且所述温度传感器(19)热耦合至所述导体(15)。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述温度传感器布置结构(16)具有壳体(37)，所述温度传感器(19)接纳在所述壳体中并且所述导体(15)延伸穿过所述壳体。

3.根据权利要求2所述的电机，其特征在于，所述壳体(37)具有：承载件(24)，所述温度传感器(19)固定在所述承载件上；以及覆盖件(31)，所述覆盖件能够以可拆卸的方式紧固至所述承载件(24)并且封闭所述壳体(37)。

4.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，所述覆盖件(31)经由闩锁连接件或夹持连接件(32)紧固至所述承载件(25)。

5.根据权利要求3或4所述的电机，其特征在于，所述温度传感器(19)布置在传感器承载件(18)上，所述传感器承载件具有形状配合轮廓或者在所述传感器承载件上拉制有具有形状配合轮廓(23)的收缩管(22)，其中，所述承载件(24)设置有配合轮廓(26)，所述配合轮廓接纳所述形状配合轮廓(23)。

6.根据前述权利要求中的一项所述的电机，其特征在于，设置有弹簧元件(34)以用于将所述温度传感器(19)弹簧加载成抵靠所述导体(15)。

7.根据权利要求6和权利要求3至5中的一项所述的电机，其特征在于，所述弹簧元件(34)布置在所述覆盖件(31)上并且在所述覆盖件(31)安装的情况下定位成与所述传感器承载件(18)侧向相邻，所述导体(15)在所述传感器承载件的相反侧上延伸。

8.根据权利要求6或7所述的电机，其特征在于，所述弹簧元件(34)是弯曲的板簧(35)。

9.根据权利要求2至8中的一项所述的电机，其特征在于，所述壳体(37)由塑料制成。

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