CN113767554A

CN113767554A - 具有发夹式或杆式波形绕组的电机的定子用温度测量装置

Info

Publication number: CN113767554A
Application number: CN202080016556.3A
Authority: CN
Inventors: 迈克·策勒维茨; 克里斯汀·西利弗瑞
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2019-05-14
Filing date: 2020-04-15
Publication date: 2021-12-07
Also published as: WO2020228883A1; US20220221347A1; DE102019112516A1; EP3970265A1

Abstract

本发明涉及一种用于具有发夹式或杆式波形绕组(32、33、34)的电机(30)的定子(31)的温度测量装置(1)，该温度测量装置用于测量定子(31)的温度，该温度测量装置具有：传感器装置(2)，所述传感器装置用于测量所述定子(31)的温度；保持装置(3)，所述保持装置用于将所述传感器装置(2)保持在所述定子(31)的绕组(32)上，其中，所述保持装置(3)设计成接合在所述定子(31)的至少一个绕组(33、34)的后面并闩锁到所述至少一个绕组上。本发明还涉及一种具有发夹式或杆式波形绕组并具有温度测量装置(1)的电机(30)。

Description

具有发夹式或杆式波形绕组的电机的定子用温度测量装置

技术领域

本发明涉及用于具有发夹式或杆式波形绕组的电机的定子的温度测量装置，该温度测量装置用来测量定子的温度。本发明还涉及具有发夹式或杆式波形绕组的电机。

背景技术

关于电机的开发，特别是关于用于电动混合动力车辆的和用于电动车辆的或用于轮毂驱动器的电机的开发，已知用于电机的定子的各种绕组技术。

例如，从现有技术已知用于根据DE10 2013 201 835 A1的电机的定子绕组的温度检测的布置。

在该布置中，布置在喷管上的温度传感器可以以自支承的方式插入两个定子绕组部段之间。

温度传感器经由连接导体对准元件而布置在电机的壳体中，并且温度传感器还由外塑料套管保护。

这种设计不适用于特别致密或紧凑的绕组、比如所谓的发夹式或杆式波形绕组，因为各个绕组部段之间的间隙非常小。

换言之，在这种绕组(发夹式或杆式波形绕组)的情况下进行温度检测是困难的，因为这种绕组是非常紧密地缠绕的或装备的，使得常规的温度传感器无法插入绕组或相应的导线之间，或者这可能实现地非常差并且要付出很大努力。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于具有发夹式或杆式波形绕组的电机的定子的温度测量装置，并且该温度测量装置用于测量定子的温度，以及提供一种便宜且简单的具有发夹式或杆式波形绕组的电机，并且优选地提供一种温度传感器与定子的发夹式或杆式波形绕组的永久且稳定的热连接。

本发明的另一目的是提出一种对制造和材料公差以及由于振动和温度变化引起的运动进行补偿的温度测量装置和电机。

根据本发明，这些目的通过独立权利要求的特征来实现。其他有利的发展形成从属权利要求的主题。

根据本发明，在本发明的第一方面中，一种具有发夹式或杆式波形绕组的电机的定子的温度测量装置，该温度测量装置用于测量定子的温度，该温度测量装置包括：

-传感器装置，该传感器装置用于测量定子的温度；以及

-保持装置，该保持装置用于将传感器装置保持在定子的绕组上。

保持装置优选地设计成接合在定子的至少一个绕组的后面并闩锁到所述绕组上。

换言之，优选的是，保持装置设计成在中空筒形的定子的外侧上将传感器装置按压抵靠绕组或抵靠绕组的几何形状或绝缘纸，并且在内侧上特别地以可拆卸的方式将其闩锁到中空筒形的定子的至少一个绕组上。以这种方式，可以提供传感器装置与定子的发夹式或杆式波形绕组的便宜、简单、并且优选地永久性以及以上全部特性的可拆卸的连接。这还允许对定子的制造和材料公差以及定子在电机的操作期间由于振动和温度变化而引起的运动进行补偿，因为如在现有技术中传感器装置不再布置在定子的内部而是布置在外部。因此，还可以提供传感器装置与发夹式或杆式波形绕组的稳定的热连接。

保持装置有利地具有用于传感器装置的接纳部分和/或用于闩锁到定子的至少一个绕组上的至少一个闩锁部分、和/或用于将温度测量装置定位在绕组上的至少一个定位部分。

接纳部分优选地形成并对准在第一平面中，并且所述至少一个闩锁部分形成并对准在第二平面中。

可以设置的是，第一平面和第二平面相交、特别是相对于彼此垂直地对准。

还有利的是，保持装置在轴向方向上具有第一端部和第二端部。

所述至少一个定位部分优选地布置在第一端部处。

还有利的是，所述至少一个闩锁部分布置、特别地弹簧安装在第一端部上。以这种方式，可以借助于弹簧加载设计产生力。

所述至少一个定位部分和所述至少一个闩锁部分有利地在周向方向上彼此间隔开。

所述至少一个闩锁部分有利地在径向方向上具有第一端部和第二端部，所述至少一个闩锁部分优选地通过其第一端部特别地以单件的形式连接至保持装置的接纳部分。单件式设计简化了制造和组装工作并且降低了成本。

还有利的是，所述至少一个闩锁部分在径向方向上以自支承的方式延伸远离接纳部分。

还有利的是，所述至少一个闩锁部分在其第二端部处具有用于接合在绕组的后面并闩锁到该绕组上的闩锁部分、特别是钩。

所述至少一个闩锁部分有利地具有弹簧元件，该弹簧元件布置在闩锁部分的第一端部与第二端部之间，以利用弹簧力将传感器装置按压抵靠绕组或绝缘纸。

还有利的是，弹簧元件特别地在第二平面中具有Σ形或E形轮廓。弹簧元件优选地具有在第二平面中产生力的任务，该力产生张紧力以将温度测量装置固定。

另外，可以设置的是，保持装置包括在周向方向上彼此间隔开的两个闩锁部分。

所述至少一个定位部分优选地布置在保持装置的第一端部处。

此外，优选的是，所述至少一个定位部分沿径向方向延伸远离保持装置的接纳部分。

所述至少一个定位部分有利地设计为呈长方体的形状。

还有利的是，所述至少一个定位部分以单件的形式连接至接纳部分。

还可以设置的是，保持装置包括在周向方向上彼此间隔开的两个定位部分。

还可以想到的是，这两个定位部分彼此间隔开，以使得传感器装置可以布置在这两个定位部分之间。

此外，可能的是，所述至少一个定位部分和所述至少一个闩锁部分从接纳部分沿相同的方向、特别地在同一第二平面中延伸。

接纳部分有利地具有用于接纳传感器装置的接纳部段，该接纳部段特别地设计为凹部。

还有利的是，接纳部分从保持装置的第一端部延伸至第二端部。

还有利的是，温度测量装置包括对准元件，该对准元件布置在接纳部段中并且使传感器装置对准在定子的绕组上。

换言之，优选的是，温度测量装置包括对准元件，该对准元件布置在保持装置与传感器装置之间，以在传感器装置上施加力，使得传感器装置可以在大区域上被按压抵靠绕组。

对准元件优选地沿着接纳部段延伸。

此外，可以设置的是，对准元件由塑料、特别地由优选柔软的弹性体材料制成。以这种方式，可以提供传感器装置与发夹式或杆式波形绕组的稳定的热连接。换言之，对准元件设计成变形以使得传感器装置总是以可能达到的最佳方式被按压抵靠电机的发夹式或杆式波形绕组，以确保传感器装置与波形绕组接触的最大可能区域。

传感器装置优选地包括温度传感器。

还优选的是，传感器装置包括线缆连接件，该线缆连接件用于将温度传感器连接至评估单元。

线缆连接件优选地至少部分地连接至保持装置、特别是部分地铸造在保持装置中。

传感器装置有利地在轴向方向上具有第一端部和第二端部，温度传感器优选地布置在第一端部处，并且线缆连接件布置在第二端部处。

此外，有利的是，传感器装置包括保护装置、特别是例如呈收缩管形式的PTFE护套，该保护装置特别地完全地封围温度传感器，并且保护装置至少部分地封围线缆连接件。

此外，有利的是，传感器装置在形状和尺寸方面适于保持装置的接纳部段。当然，接纳部段也可以适于传感器装置的几何形状。

最后，还应该注意的是，可以设置的是，温度测量装置由塑料制成。

本发明的第二方面包括一种具有发夹式或杆式波形绕组的电机。

明确地指出下述事实：在第一方面情况下所提到的温度测量装置的特征可以单独地或以彼此组合的方式用于电机中。

换言之，在本发明的第一方面情况下的与温度测量装置相关的上述特征也可以与本发明的第二方面情况下的其他特征组合。

一种具有发夹式或杆式波形绕组的电机，优选地包括：

-中空筒形的定子，该定子特别是用发夹式或杆式波形绕组制成，该定子具有至少一个绕组；以及

-根据第一方面的温度测量装置。

此外，优选的是，温度测量装置使其传感器装置布置在第一绕组上并使两个闩锁部分闩锁到另一绕组上，以将温度测量装置在定子上保持就位。

闩锁部分优选地具有使得闩锁部分从定子的外周向表面延伸至定子的内周向表面的长度。换言之，有利的是，闩锁部分延伸穿过中空筒形的定子的壁厚，而温度测量装置位于定子的外侧或外侧表面上。

将在下面以不同的表述方式对以上呈现的发明构思进行进一步描述。

该构思优选地包括——简而言之——将温度传感器或传感器装置借助于夹形件或保持装置安装在定子的发夹式或杆式波形绕组上。

借助于优选地由弹性体制成的对准元件，优选地执行对制造和材料公差的径向和切向补偿以及对由于振动和温度变化而引起的运动的补偿，并且提供永久且稳定的热连接。这种构思的特征在于特别简单和安全的制造。

附图说明

下面将结合相关联的附图使用示例性实施方式对本发明进行更详细地说明。在示意性地示出的图中：

图1示出了用于电机的定子的根据本发明的温度测量装置的三维视图；

图2示出了来自图1的传感器装置的三维视图；以及

图3至图6示出了具有来自图1的根据本发明的温度测量装置的电机的局部部分的不同的侧视图和不同的空间视图。

具体实施方式

在下面的描述中，相同的附图标记将用于相同的部件。

图1示出了用于电机30的定子31的根据本发明的温度测量装置1的三维视图。

要更详细说明的，图1示出了用于具有发夹式或杆式波形绕组32、33、34的电机30的定子31的温度测量装置1，该温度测量装置用于测量定子31的温度。

温度测量装置1具有传感器装置2和保持装置3，该传感器装置用于测量定子31的温度；并且该保持装置用于将传感器装置2保持在定子31的绕组32上。

保持装置3设计成接合在定子31的两个绕组33、34的后面并且闩锁到这两个绕组上(参照例如图3至图6)。

此外，图1示出了保持装置3具有：用于传感器装置2的接纳部分4；两个闩锁部分5、6，这两个闩锁部分用于闩锁到定子31的绕组32上；和两个定位部分7、8，这两个定位部分用于将温度测量装置1定位在绕组32上。

根据图1，接纳部分4形成并对准在第一平面E1中，并且两个闩锁部分5、6形成并对准在第二平面E2中，其中，第一平面E1和第二平面E2相对于彼此垂直地对准。

在轴向方向A上，保持装置3具有第一端部9和第二端部10，其中，两个定位部分7、8和两个闩锁部分5、6布置在第一端部9上。

如从图1中还可以看到的，两个闩锁部分5、6在周向方向U上彼此间隔开，并且每个闩锁部分在径向方向R上具有第一端部11和第二端部12，其中，每个闩锁部分5、6通过其第一端部11一体地连接至保持装置3的接纳部分4。

每个闩锁部分5、6还以自支承的方式在从接纳部分4沿径向方向R延伸，其中，每个闩锁部分5、6在其第二端部12处具有被设计为钩的闩锁元件13，以用于伸到绕组33、34的后面并且闩锁到绕组33、34上或闩锁在电机30的绝缘纸上(还参见图3至图6)。

弹簧元件14布置在闩锁部分5、6的第一端部11与第二端部12之间，以利用弹簧力将传感器装置2按压抵靠绕组32。

弹簧元件14具有Σ形或E形轮廓、特别是在第二平面E2中具有Σ形或E形轮廓。该轮廓可以根据弹簧元件14的设计而看起来不同。

从图1中还可以看出，每个定位部分7、8布置在保持装置3的第一端部9处，其中，每个定位部分7、8沿径向方向R延伸远离保持装置3的接纳部分4。

因此，定位部分7、8和闩锁部分5、6从接纳部分4沿相同方向延伸。

此外，定位部分7、8是长方体并且以单件的形式连接至接纳部分4。

此外，保持装置3的两个定位部分7、8在周向方向U上彼此间隔开，即，使得传感器装置2布置在两个定位部分之间。

还如图1所示，接纳部分4具有用于接纳传感器装置2的接纳部段15，该接纳部段特别地设计为凹部。

接纳部段15从保持装置3的第一端部9延伸至第二端部10。

在图1中或更好地在图6中还可以看到，温度测量装置1包括对准元件16，该对准元件布置在接纳部段15中并且可以使传感器装置2对准在定子31的绕组32上。

因此，温度测量装置1具有在保持装置3与传感器装置2之间的对准元件16，以在传感器装置2上施加力，使得传感器装置可以在大区域上被按压抵靠绕组32(例如，在这种情况下比较图3至图6)。

对准元件16沿着接纳部段15延伸并且由弹性体材料制成。

图2示出了来自图1的传感器装置2的三维视图。

此处，传感器装置2具有温度传感器17和线缆连接件18，该线缆连接件用于将温度传感器17连接至评估单元。温度传感器17与线缆连接件18之间的这种连接优选地通过常规的连接技术实现，例如通过将温度传感器17和所需的线缆连接件18进行焊接或压接来实现。

温度传感器17可以是NTC电阻元件或PTC电阻元件。

线缆连接件18部分地连接至保持装置3或者部分地铸造在保持装置中(参见图1，保持装置3的第二端部10)。

传感器装置2同样在轴向方向A上具有第一端部19和第二端部20，其中，温度传感器17布置在第一端部19上，并且线缆连接件18布置在第二端部20上。

此外，传感器装置2具有保护装置21、特别是例如呈收缩管形式的PTFE护套，该保护装置完全地和部分地封围温度传感器17和线缆连接件18。

为了传感器装置2可以布置在保持装置3的接纳部段15中，传感器装置在形状和尺寸方面适于接纳部段15。当然，接纳部段15也可以适于传感器装置2的几何形状。

最后，参照图1应该注意的是，温度测量装置1由塑料制成。

图3至图6各自示出了具有来自图1的根据本发明的温度测量装置1的电机30的局部部分的不同的侧视图和不同的空间视图。

严格来说，图3至图6示出了具有发夹式或杆式波形绕组的电机30。

电机30具有中空筒形的定子31，该定子由发夹式或杆式波形绕组32、33、34制造，该定子具有多个、特别是三个绕组32、33、34。

此处，来自图1和图2的温度测量装置1布置在定子31上。

在这点上忽略与温度测量装置1有关的进一步说明，并且参照与图1和图2有关的上述说明，这些说明在此处可类似地适用。

如已经关于图1所述的，温度测量装置1具有用于测量定子31的温度的传感器装置2和用于将传感器装置2保持在定子31的绕组32上的保持装置3。

换言之，保持装置3设计成在中空筒形的定子31的外侧AS上将传感器装置2按压抵靠绕组32，并且在内侧IS上将其以可拆卸的方式接合在中空筒形的定子31的若干绕组33、34上。

如特别地从图3和图4中可以看出，温度测量装置1使其传感器装置2布置在第一绕组32上并使两个闩锁部分5、6闩锁到其他绕组33、34上，以将温度测量装置1在定子31上保持就位。

闩锁部分5、6具有使得闩锁部分从定子31的外侧表面AS延伸至其内侧表面IS的长度，由此闩锁元件13闩锁到绕组33、34上。

下面对所呈现的图1至图6再次进行描述，但以其他表述方式进行描述。

此处，优选地在图3中示出了本发明的解决方案的基本思想。

这里，传感器装置2由夹形件或由保持装置3保持，保持装置闩锁到发夹式或杆式波形绕组上并且由柔软元件或对准元件16例如弹性体引导，传感器装置均匀地按压抵靠绕组32的外部几何形状。

例如，在图1中示出了本发明的解决方案的结构。

传感器装置3的连接件或线缆连接件18优选地借助于连接技术(例如焊接、压接等)连接至信号线或线缆。

夹形件或温度测量装置1可以是基于绕组的几何形状的塑料注射模制部分。该夹形件1还具有在保持装置3的接纳部段15中的弹性体或对准元件16，参见图6，弹性体或对准元件具有对径向公差进行补偿并且将温度传感器17或整个传感器装置2按压抵靠绕组的任务。

该对准元件16随后被定位或者从一开始就已经与保持装置3一起生产。

位于温度测量装置1与传感器装置2之间的弹性体或对准元件16改善了径向公差补偿，因为温度传感器17或传感器装置2被按压抵靠绕组并且抵靠对准元件16。

对准元件16的材料优选地选择成使得其可以通过很小的压力而被压缩并且在温度测量装置1被移除时返回至起始位置，以便稍后重新定位。

为了将温度测量装置1安装在发夹式或杆式波形绕组32的几何形状上，使用附加的腹板或定位部分7、8来进行引导和角度定向。

当端部安装的温度测量装置1被按压抵靠发夹式或杆式波形绕组32时，参见图3至图6，外力被径向向外施加。

定位部分7、8现在优选地具有下述任务：通过发夹式部分对温度测量装置1进行引导，直到温度测量装置通过固定钩或锁定元件13锁定在温度测量装置的端部位置为止。

在这种情况发生之前，传感器装置3抵靠柔软弹性体或对准元件16按压。因此，在温度测量装置1的端部位置中，建立了温度传感器17或传感器装置2和发夹式或杆式波形绕组32的最佳连接。

附图标记列表

1温度测量装置 2传感器装置 3保持装置 4接纳部分 5闩锁部分 6闩锁部分 7定位部分 8定位部分 9保持装置的第一端部 10保持装置的第二端部 11闩锁部分的第一端部 12闩锁部分的第二端部 13闩锁元件 14弹簧元件 15接纳部段 16对准元件 17温度传感器 18线缆连接件 19传感器装置的第一端部 20传感器装置的第二端部 21保护装置 30电机 31定子 32绕组 33绕组 34绕组 A轴向方向 R径向方向 U周向方向 E1第一平面 E2第二平面 AS外侧 IS内侧。

Claims

1.一种用于具有发夹式或杆式波形绕组(32、33、34)的电机(30)的定子(31)的温度测量装置(1)，所述温度测量装置用于测量所述定子(31)的温度，所述温度测量装置具有：

-传感器装置(2)，所述传感器装置用于测量所述定子(31)的温度；

-保持装置(3)，所述保持装置用于将所述传感器装置(2)保持在所述定子(31)的绕组(32)上，

-其中，所述保持装置(3)设计成接合在所述定子(31)的至少一个绕组(33、34)的后面并闩锁到所述至少一个绕组上。

2.根据权利要求1所述的温度测量装置，

-其中，所述保持装置(3)设计成在中空筒形的所述定子(31)的外侧(AS)上将所述传感器装置(2)按压抵靠绕组(32)，并且在内侧(IS)上特别地以可拆卸的方式接合在中空筒形的所述定子(31)的至少一个绕组(33、34)上。

3.根据权利要求1或2所述的温度测量装置，

-其中，所述保持装置(3)具有：

·用于所述传感器装置(2)的接纳部分(4)；和/或

·至少一个闩锁部分(5、6)，所述至少一个闩锁部分用于闩锁到所述定子(31)的至少一个绕组(32)上；和/或

·至少一个定位部分(7、8)，所述至少一个定位部分用于将所述温度测量装置(1)定位在绕组(32)上，

-其中，所述接纳部分(4)优选地形成并对准在第一平面(E1)中，并且所述至少一个闩锁部分(5、6)形成并对准在第二平面(E2)中，

-其中，所述第一平面(E1)和所述第二平面(E2)优选地相交，特别是相对于彼此垂直地对准。

4.根据权利要求3所述的温度测量装置，

-其中，所述保持装置(3)在轴向方向(A)上具有第一端部(9)和第二端部(10)，

-其中，所述至少一个闩锁部分(5、6)布置、特别地弹簧安装在所述第一端部(9)上，

-其中，所述至少一个定位部分(7、8)优选地布置在所述第一端部(9)上。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的以及根据权利要求3所述的温度测量装置，

-其中，所述至少一个闩锁部分(5、6)在径向方向(R)上具有第一端部(11)和第二端部(12)，

-其中，所述至少一个闩锁部分(5、6)优选地通过其第一端部(11)特别地以单件的形式连接至所述保持装置(3)的所述接纳部分(4)，

-其中，优选地，所述至少一个闩锁部分(5、6)以自支承的方式从所述接纳部分(4)沿所述径向方向(R)延伸，

-其中，所述至少一个闩锁部分(5、6)优选地具有位于其第二端部(12)上的用于伸至绕组(32)的后面并闩锁到所述绕组上的闩锁元件(13)、特别是钩，

-其中，所述至少一个闩锁部分(5、6)优选地具有弹簧元件(14)，所述弹簧元件布置在所述闩锁部分(5、6)的所述第一端部(11)与所述第二端部(12)之间，以利用弹簧力将所述传感器装置(2)按压抵靠绕组(32)。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的以及根据权利要求3所述的温度测量装置，

-其中，所述至少一个定位部分(7、8)布置在所述保持装置(3)的所述第一端部(9)处，

-其中，所述至少一个定位部分(7、8)优选地从所述保持装置(3)的所述接纳部分(4)沿径向方向(R)延伸，

-其中，优选地，所述至少一个定位部分(7、8)是长方体，

-其中，所述至少一个定位部分(7、8)优选地以单件的形式连接至所述接纳部分(4)。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的以及根据权利要求3或4所述的温度测量装置，

-其中，所述接纳部分(4)具有用于接纳所述传感器装置(2)的接纳部段(15)，所述接纳部段特别地设计为凹部，

-其中，所述接纳部段(15)优选地从所述保持装置(3)的所述第一端部(9)延伸至所述第二端部(10)，

-其中，所述温度测量装置(1)优选地包括对准元件(16)，所述对准元件布置在所述接纳部段(15)中并且使所述传感器装置(2)对准在所述定子(31)的绕组(32)上，

-其中，所述对准元件(16)优选地由塑料制成，特别是由弹性体材料制成。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的温度测量装置，

-其中，所述传感器装置(2)包括温度传感器(17)，

-其中，所述传感器装置(2)优选地包括线缆连接件(18)，所述线缆连接件用于将温度传感器(17)连接至评估单元，

-其中，所述线缆连接件(18)优选地至少部分地连接至所述保持装置(3)、特别是部分地铸造在所述保持装置中，

-其中，所述传感器装置(2)优选地包括保护装置(21)、特别是例如呈收缩管形式的PTFE护套，所述保护装置特别地完全地封围所述温度传感器(17)，并且所述保护装置至少部分地封围所述线缆连接件(18)。

9.一种具有发夹式或杆式波形绕组的电机(30)，所述电机具有：

-中空筒形的定子(31)，所述定子特别地由发夹式或杆式波形绕组(32、33、34)制成，所述定子具有至少一个绕组(32、33、34)，

-根据前述权利要求中的任一项所述的温度测量装置(1)。

10.根据权利要求9所述的电机，

-其中，所述温度测量装置(1)使其传感器装置(2)布置在第一绕组(32)上并使其两个闩锁部分(5、6)分别接合在另一绕组(33、34)上，以将所述温度测量装置(1)在所述定子(31)上保持就位，

-其中，所述闩锁部分(5、6)优选地具有使得所述闩锁部分从所述定子(31)的外侧表面(AS)延伸至所述定子的内侧表面(IS)的长度。