CN113728536A

CN113728536A - 电机

Info

Publication number: CN113728536A
Application number: CN202080031079.8A
Authority: CN
Inventors: 克利斯汀·西利弗瑞; 麦克·策勒维茨
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2019-04-26
Filing date: 2020-03-26
Publication date: 2021-11-30
Also published as: WO2020216401A1; EP3959801A1; DE102019121190A1; US20220200411A1

Abstract

本发明涉及一种电机，该电机包括具有绕组(3)的定子(2)和至少一个温度传感器布置(16)，所述至少一个温度传感器布置包括用于检测绕组(3)的区域中的温度的温度传感器(20)。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)上的轴向或径向互连环(8)。温度传感器布置(16)布置在互连环(8)上或互连环中，并且温度传感器热联接至至少一个导体(15)。

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和至少一个温度传感器布置，所述至少一个温度传感器布置包括用于检测绕组区域中的温度的温度传感器。

背景技术

电机包括转子和定子并且被用于不同的应用领域。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，定子具有由大量导体组成的绕组，其中，导体被分配给一个相或通常被分配给多于一个相。绕组以本身已知的方式围绕定子进行导引。

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。各种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不同的绕组技术构建。示例包括发夹形绕组或条形波式绕组。此处，导体借助于弯折成U形形状的杆形成，这些杆被放置在一起以形成绕组架。导体铺设在多个径向平面上，其中，可以说导体从一个平面移动至另一平面。为了形成这些曲折的、可以说是周向导体，这些导体在其端部处相应地连接，这通常通过对彼此相邻的导体端部进行焊接而完成。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，将进行各个相与外部电源的连接，即，将进行用于产生磁场的电力连接。

在电机的操作期间，必须监测各个部件的温度，包括可以使用适合的温度传感器，例如PTC传感器或NTC传感器。要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的点中的一个点存在于绕组的区域中，在该处可以安装有温度传感器。即，定子的最热的点在发夹形或条形波式绕组区域中，具体地在层叠芯的轴向中央部中。然而，由于无法到达该点以集成温度传感器，所以选择绕组的外部区域。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。为了尽可能精准地检测绕组区域中的温度，期望将温度传感器安装成尽可能靠近绕组或绕组头部或者安装在绕组或绕组头部上，由于在内部流动的介质——例如水、空气、油等——可能会影响温度测量，并且因此随着温度传感器与绕组或绕组头部之间的距离增加，测量变得不准确。温度传感器的布置、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——上的布置是特别复杂的。

发明内容

本发明基于指定一种相比之下改进的电机的问题。

为了解决这个问题，在所提及的类型的电机中，本发明设置的是，导体中的至少一些导体的端部从绕组突出，其中，所述端部的一部分连接至安置在绕组上的轴向或径向互连环，其中，温度传感器布置布置在互连环上或互连环中，并且温度传感器热联接至至少一个导体。

根据本发明的电机提供了直接布置在互连环上的温度传感器，使得在那里作为导体桥接件适当连接绕组导体的导体的温度可以说经由该温度传感器被测量。这使得不仅可以检测定子绕组的可能由于散热增加而承受不同操作温度的径向或轴向外部区域的温度，而且可以检测在原点区域中直接集成在互连环中的区域的温度。由于在互连环本身中集成有温度检测装置，因此实现了载流以及因此加热导体——即汇流条或线缆桥接件，通常是铜条——与温度传感器之间的最佳热传递，从而可靠地避免不期望的错误影响和测量值偏差。此外，由于集成在下述互连环中：该互连环是待作为独立部件安置在绕组上的可单独构造的元件，因此可以可靠地限定温度传感器的径向和轴向位置并且具有可重复的精度。

互连环有利地具有壳体，导体接纳在该壳体中，其中，温度传感器布置布置在壳体上或壳体中。温度传感器布置在壳体上或壳体中的布置以简单的方式确保了温度传感器布置的简单的、并且特别是可重复的固定，因为可以实现限定的紧固接口。特别地，壳体中的布置还提供了免受任何外部的影响的保护，使得例如说比如水、空气、油等介质流不会到达温度传感器，温度传感器例如可以是NTC或PTC电阻元件。

温度传感器布置本身优选地包括承载件，其中，温度传感器布置在承载件侧的区域中。温度传感器布置将经由该承载件失去足够的稳定性。温度传感器本身可以布置在传感器承载件上，该传感器承载件布置在承载件上。该传感器承载件、例如由塑料制成的长形板例如被用于牢固地固定温度传感器。温度传感器也经由合适的连接线在传感器承载件上互连以形成连续线缆。

为了将传感器承载件牢固且位置准确地固定在承载件本身上，承载件优选地具有与传感器承载件的形状相适应的接纳部，并且传感器承载件可以以形状配合的方式插入到该接纳部中。

根据特别有利的改进方案，承载件本身形成壳体的一部分，其中，温度传感器定位在壳体的敞开侧。

根据本发明的有利的改进方案，可以设置的是，温度传感器经由至少一个弹簧元件被弹簧加载成抵靠导体。作用在承载件上的该弹簧元件例如确保温度传感器始终与导体、即铜桥接件热接触，并且因此始终确保用于精确温度检测的可重复的热联接。

特别优选的是，设置有可以以可拆卸的方式连接至承载件的盖，其中，承载件可以相对于盖移动，并且弹簧元件布置在盖与承载件之间。这个盖可以说形成了壳体的第二部分，其中，特别地，盖具有用于弹簧元件的抵接件的功能。弹簧元件在盖与承载件之间张紧。温度传感器或传感器承载件布置在相对的承载件侧，暴露于壳体的外侧，使得能够相对于盖移动的承载件以及因此传感器也压靠于互连环的导体。

替代性地，可以设想的是，弹簧元件也布置在承载件与传感器承载件本身之间。在这种情况下，承载件形成用于弹簧元件的抵接件；此处未设置类似壳体的盖。在这种情况下，承载件以合适的方式被直接固定在固定位置中，这与上述实施方式相反，在上述实施方式中，在承载件可以相对盖移动之后，盖被固定在固定位置中。

如果设置的话，优选地固定至承载件的弯曲板簧优选地用作弹簧元件，但是也可以紧固至盖。

为了将温度传感器布置固定在互连环或其壳体上或者互连环或其壳体中，特别优选地设置有用于可拆卸固定的闩锁连接件或夹持连接件。这种可拆卸固定一方面能够通过简单的锁定和夹持以简单的方式进行组装，但是也可以进行简单的拆卸。如果使用壳体或盖，则在壳体或盖上设置有对应的闩锁突出部或类似物，所述闩锁突出部或类似物卡扣到互连环或互连环壳体上的对应的闩锁接纳部中。由于盖是固定的，因此承载件可以相对于盖移动。如果不使用盖而仅使用承载件，则必须借助于对应的闩锁元件将其固定在互连环侧，因为传感器承载件随后可以相对于承载件移动以用于弹起，前提是在这种情况下设置有这样的弹簧元件，这不是强制性的。

附图说明

下面基于参照附图的实施方式对本发明进行说明。附图是示意性表示，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示出了具有温度传感器和传感器承载件的温度传感器装置的立体图，

图3示出了承载件和弹簧元件的分解图，

图4示出了承载件和弹簧元件的组装布置，

图5示出了图4中的具有紧固至其的温度传感器装置的布置，

图6示出了图6中的具有附加盖的布置的分解图，

图7示出了图6中的具有所附接的盖的穿过经安装的温度传感器布置的截面图，

图8示出了互连环与温度传感器布置尚未紧固的详细视图，以及

图9示出了图8中的具有固定的温度传感器布置的穿过布置的截面图。

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的示意图，该电机包括具有绕组3的定子2，绕组包括多个导体4，在所示的示例中，所述多个导体被分配给三个分开的相。每个导体4设计成几乎像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，例如延伸至相邻的径向平面：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，所述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中或者对应的导体4卷绕在定子齿6的凹槽之间。由所描述的分开的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/或外周而言，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，各个导体又分配给不同的相，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，在这个示例中，该互连环轴向地安置在绕组3的端面上并且布置在导体端部7之间或接合在导体端部之间。如下面将讨论的，互连环8包括一个或若干个呈线路桥接件的形式的对应的导体以及连接部段9，所述连接部段从互连环8的壳体10向侧面突出，并且在互连环8已经插入到互连环要连接的导体端部7之间之后精确地邻近对应的导体端部7定位。该连接通过简单的焊接进行，使得所有导体4在其被连接时正确且相位特定地互连。

此外，设置有电源11，该电源在其轴向端部的区域、即绕组头部的区域中布置成与绕组3径向邻近。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汇流条13，该汇流条与其连接端子14一起从壳体12突出。

在当前情况下，如所描述的，示出了三相定子，这就是为什么在示出的示例中还提供了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。这在所示的示例性的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所图示的。

如已经描述的，一个或多个导体15容纳在互连环8的壳体10的内部，这些导体用作线路桥接件并且设计成呈导体轨道或汇流条的形式。在所示示例中，仅以虚线示出了一个这样的导体15。根据本发明，还设置有接纳在互连环8的壳体10上或互连环的壳体中的温度传感器布置16，为此，在所示示例中，仅在原理上示出了凹部17，温度传感器布置16插入在该凹部中。该布置使得将在下面讨论的温度传感器与导体15、优选地与中性导体进行热接触，从而测量导体的温度，该温度可以用于获得关于绕组温度的信息。这意味着根据本发明的温度传感器布置16在互连环或其壳体本身上或者在互连环或其壳体本身中的布置使得能够在该位置处进行直接温度测量。

图2示出了作为温度传感器布置16的一部分的温度传感器装置18。温度传感器装置18包括传感器承载件19，实际温度传感器20、例如NTC传感器或PTC传感器紧固在该传感器承载件上并且经由连接线21连接至对应的连续线缆22。收缩管23被牵拉到传感器承载件19、温度传感器20以及连接线21上，以便保护该布置。传感器承载件19是长形的，即呈板的形式，例如，传感器承载件是塑料板。

图3示出了承载件24和呈板簧26的形式的弹簧元件25的分解图。如将在下面讨论的，承载件24接纳并保持图2中的温度传感器装置18。

在承载件24的一侧，设置有用于板簧26的布置和紧固的紧固装置27，板簧还具有呈闩锁元件或对应的形状配合元件的形式的对应的紧固装置28。如箭头P1所示的，板簧26从侧面被推动到承载件24上，使得板簧一方面在那里的紧固装置27之间张紧，但是另一方面也被锁定就位，如图4所示的。

然后，图4中的布置配备有温度传感器装置18，参见图5。为此，传感器承载件19穿过设置在承载件上的插入开口29，使得其定位在承载件24外下侧部上，可以说，该承载件具有用于接纳传感器承载件的对应的凹部30。如图5所示，线缆22从插入开口29伸出并且可以延续。这意味着在线缆被布置在承载件24上之后，温度传感器20被布置在敞开的下侧的区域中。

图6还以分解图示出了盖31，该盖将经由未详细示出的合适的闩锁连接件卡扣到承载件24上。与承载件24一样，盖31也由塑料制成。参见箭头P2，可以在布置有板簧26的一侧看到盖，使得在盖31被安装之后，参见图7，板簧26在盖31与承载件24之间张紧。承载件24可以相对于盖31稍微移动，只要其闩锁连接件允许即可。这是必要的，因为传感器承载件19或温度传感器20被弹簧加载并且经由板簧26压靠于导体15。

在盖31上，参见图6，在两侧(图6仅示出了其一侧)上设置有对应的闩锁元件32，如图7所示，盖31和整个温度传感器布置16经由闩锁元件32固定在互连环8或其壳体10上。

该过程在图8中示出。图8示出了互连环8或其壳体10的部段，该部段具有已经在上文提及的凹部17，温度传感器布置16如箭头P3所示的那样插入到该凹部中。在凹部17的区域中，导体15例如中性导体是暴露的。如果温度传感器布置16现在被压入到凹部17中，则当到达最终的组装位置时，闩锁元件32在凹部17的区域中卡扣到壳体10上的合适的闩锁接纳部33中，由此温度传感器布置16一方面固定就位，但是也可以在必要的情况下再次释放，并且可以被移除或替换以进行维护。

参见图9，在闩锁连接件已经被卡扣之后，温度传感器布置16以可重复的方式在精确定位的情况下被固定。如图9清楚示出的，温度传感器装置18或温度传感器20经由板簧26被弹簧加载成抵靠导体15，使得存在最佳的热接触并且因此存在非常好的热联接。通过使温度传感器弹起，一方面可以实现可重复的热接触，并且另一方面，可以容易地补偿对应的几何公差。同时，由于壳体中的封装或互连环壳体上的对应的布置，测量装置也免受外部比如介质流等的影响。

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导体端部8互连环9连接部段10壳体11电源12壳体13导体轨道14连接端子15导体16温度传感器布置17凹部18温度传感器装置19传感器承载件20温度传感器21连接线22线缆23收缩管24承载件25弹簧元件26板簧27紧固装置28紧固装置29插入开口30凹部31盖32闩锁元件33闩锁接纳部R径向平面P1箭头P2箭头P3箭头。

Claims

1.一种电机，所述电机包括具有绕组(3)的定子(2)和至少一个温度传感器布置(16)，所述至少一个温度传感器布置包括用于检测所述绕组(3)的区域中的温度的温度传感器(20)，其特征在于，导体(4)中的至少一些导体的端部(7、7a)从所述绕组(3)突出，其中，所述端部(7、7a)的一部分连接至安置在所述绕组(3)上的轴向或径向互连环(8)，其中，所述温度传感器布置(16)布置在所述互连环(8)上或所述互连环中，并且所述温度传感器(20)热联接至至少一个导体(15)。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述互连环(8)具有壳体(10)，所述导体(15)接纳在所述壳体中，其中，所述温度传感器布置(16)布置在所述壳体(10)上或所述壳体中。

3.根据权利要求1或2所述的电机，其特征在于，所述温度传感器布置(16)包括承载件(24)，其中，所述温度传感器(20)布置在承载件侧的区域中。

4.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，所述温度传感器(20)布置在传感器承载件(19)上，所述传感器承载件布置在所述承载件(24)上。

5.根据权利要求4所述的电机，其特征在于，在所述承载件(24)上设置有与所述传感器承载件(19)的形状相适应的接纳部(30)。

6.根据权利要求4或5所述的电机，其特征在于，所述承载件(24)形成壳体的一部分，其中，所述温度传感器(20)定位在所述壳体的敞开侧。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的电机，其特征在于，所述温度传感器(20)经由至少一个弹簧元件(25)被弹簧加载成抵靠所述导体(15)。

8.根据权利要求6以及权利要求3至5中的一项所述的电机，其特征在于，设置有盖(31)，所述盖能够以可拆卸的方式连接至所述承载件(24)，其中，所述承载件(24)能够相对于所述盖(31)移动，并且所述弹簧元件(25)布置在所述盖(31)与所述承载件(24)之间，或者所述弹簧元件(25)布置在所述承载件(24)与所述传感器承载件(19)之间。

9.根据权利要求6至8中的任一项所述的电机，其特征在于，所述弹簧元件(25)是优选地固定在所述承载件(24)上的弯曲板簧(26)。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的电机，其特征在于，所述温度传感器布置(16)经由闩锁连接件或夹持连接件以可拆卸的方式布置在所述互连环(8)上。