CN114342224A - 用于测量机动车辆的电机中的温度的传感器紧固件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种传感器紧固件(10)，该传感器紧固件用于测量具有至少一个汇流条(12a、12b、12c)的至少一个汇流条组件(12)上的温度，所述组件布置在具有旋转轴线的用于驱动机动车辆的电机中，该传感器紧固件至少具有：一个汇流条组件(12)，该汇流条组件具有至少一个汇流条(12a、12b、12c)，一个或更多个汇流条(12a、12b、12c)具有多个弯曲元件(14a、14b、14c、14d、14e、14f、14g)，弯曲元件中的每个弯曲元件具有自由端部(16a、16b、16c、16d、16e、16f、16g)；以及连接环(18)，该连接环用于连接至汇流条组件(12)。弯曲元件(14a、14b、14c、14d、14e、14f、14g)延伸穿过连接环(18)，使得弯曲元件(14a、14b、14c、14d、14e、14f、14g)的自由端部(16a、16b、16c、16d、16e、16f、16g)是露出的，使得自由端部(16a、16b、16c、16d、16e、16f、16g)的温度可以由温度传感器(20)测量，从而允许对电机、特别是用于机动车辆的电机的绕组中的温度进行精确测量。

Description

用于测量机动车辆的电机中的温度的传感器紧固件

技术领域

本发明涉及一种传感器紧固件，借助于该传感器紧固件，可以将温度传感器紧固在机动车辆的电机中，以便测量电机中出现的温度。

背景技术

温度传感器用于电机中，例如用以监测各个部件的温度。特别是在用于驱动机动车辆的电机的情况下，必须对定子和转子部件的温度进行监测。在具有分布式绕组的电机中，以及在具有单齿式绕组的电机中，温度传感器通常安装在定子内部，但是出于维护目的，温度传感器不再能够从外部触及。用于电机的定子的各种绕组技术对于电机、特别是用于混合动力车辆以及用于电动车辆或用于轮毂驱动器的电机是已知的。例如，对于特别致密或紧凑的绕组，使用诸如所谓的发夹形绕组或条形波式绕组之类的绕组技术。难以对这种绕组的温度进行测量，因为绕组被非常紧密地缠绕或组装，使得没有温度传感器可以插入到相应绕组的线材之间以测量绕组的温度。在这种情况下，绕组的温度在径向外侧部上测量；然而，这里的温度比绕组的径向内边缘处的温度低，使得所测量的绕组的最大温度太低。

发明内容

本发明的目的是提出能够对电机、特别是用于机动车辆的电机的绕组中的温度进行精确测量的措施。

根据本发明，该目的通过具有独立权利要求特征的传感器紧固件和定子组件来实现。本发明的优选实施方式在从属权利要求中和以下描述中进行详细说明，优选实施方式中的每个优选实施方式都可以单独或组合地表示本发明的一方面。

根据本发明，传感器紧固件因此设置成用于测量具有至少一个汇流条的至少一个汇流条组件上的温度，所述组件布置在具有旋转轴线的用于驱动机动车辆的电机中，该传感器紧固件至少具有：

一个汇流条组件，该汇流条组件具有至少一个汇流条，其中，一个或更多个汇流条具有多个弯曲元件，每行弯曲元件具有自由端部；

一个连接环，该连接环用于连接至汇流条组件，其中，弯曲元件延伸穿过连接环，使得弯曲元件的自由端部是露出的，使得自由端部的温度可以通过温度传感器测量。

因此，传感器紧固件被设计成容纳温度传感器，使得温度传感器可以直接检测弯曲元件的露出的自由端部处的温度。不再需要以复杂的方式将温度传感器集成在绕组之间。

换句话说，用于进行温度检测的温度传感器集成、布置在电机、例如具有发夹形绕组或条形波式绕组的电机的至少一个汇流条和连接环上。在这种情况下，温度传感器相对于电机的旋转轴线布置，特别是径向地相对于弯曲元件的自由端部布置。

单个温度传感器不必覆盖弯曲元件的所有自由端部。例如，也可以使用多个温度传感器。

通过将温度传感器适当地直接定位在电机、例如具有发夹形绕组或条形波式绕组的电机的连接环上以及多个线材或汇流条端部之间，可以实现在用于测量温度的线材端部之间进行可靠热传递。然后，这种传热结构可以被封装在定子组件中或在定子组件中是隔热的。

这种类型的连接是有利的，因为温度传感器可以通过与汇流条的非常简单且廉价的连接而紧固至连接环。已经使用的工艺也被使用，并且不需要或只需要一些另外的组装步骤。

本发明使用于记录电机的绕组、特别是定子绕组的温度的永久和恒定的热连接能够进行。例如，绕组可以是发夹形绕组或条形波式绕组。此外，制造和材料公差以及由于振动和温度变化引起的移动可以得到补偿。电机的定子绕组的温度可以以简单、廉价且又可靠的方式被记录。

介质流，例如水、空气或油，不会影响电机的内部中的温度的测量。随着距绕组或绕组头部距离的增加，介质流的导热性能可以不再影响温度。确保温度传感器与要监测的热源、例如绕组或绕组头部之间的恒定质量的热连接，使得测量恒定温度信号。

可以快速且容易地执行传感器紧固件的组装和拆卸。

该电机特别设计成在马达运行中向机动车辆的传动系引入驱动力，以驱动机动车辆或驱动机动车辆的作为轮毂驱动器的部分的单个车轮。当电机作为发电机运行时，作用在电机上的拖拽力矩可以用于产生电能。电机具有固定的定子和相对于定子旋转的转子。转子可以具有永磁体，该永磁体可以与定子的电磁体以电磁的方式相互作用，以便在马达运行和/或发电机运行中交换力矩。定子可以具有至少一个定子叠片，该定子叠片在一个轴向侧上覆盖定子的绕组。绕组可以借助于隔热元件与定子叠片电隔热。传感器紧固件可以特别地插塞到隔热层中，该隔热层包含形成在定子叠片与绕组之间的中间空间中的隔热元件。该绕组特别地基于能够实现高功率密度和高能量效率的线圈绕组技术。绕组优选地基于发夹形绕组或条形波式绕组。在条形波式绕组的情况下，绕组、特别是分布式绕组可以以一种编织工艺产生，然后插入到定子槽中。因此，可以使用更小的横截面、可以增加槽的可能数目以及/或者可以减少电流位移损失的影响。传感器紧固件的安装位置特别对应于传感器紧固件在电机内的相对位置，传感器紧固件将与温度传感器一起安装在该位置中，在该位置中，温度传感器基本上沿在电机的径向方向定向并且以温度传感器的指定的端部位置而位于绕组上、特别是位于绕组的径向内边缘上。

温度传感器可以设计成例如热敏电阻、也称为NTC电阻。热敏电阻是属于热电阻的组类的温度相关的电阻。热敏电阻具有负温度系数这一基本特性，并且在高温下比低温下更好地传导电流。纯半导体材料、一些复合半导体和各种金属合金表现出导热行为。由金属氧化物制成的NTC电阻通常由锰、镍、钴、铁、铜或钛的压制和烧结金属氧化物与粘合剂混合而成。

替代性地，温度传感器可以被设计成例如PTC热敏电阻、也称为PTC电阻。PTC热敏电阻是属于热电阻的组类的温度相关的电阻。PTC热敏电阻具有正温度系数这一基本特性，并且在低温下比在高温下更好地传导电流。

原则上，所有金属都具有正温度系数，因此金属是PTC热敏电阻；然而，与这方面所涉及的部件相比，金属的温度系数明显更小，并且由于金属的线性度而在用作温度传感器的铂测量电阻的情况下很大程度是线性的。

弯曲元件可以设计成线材或片式金属元件。

根据本发明的优选实施方式，规定了用于测量温度的弯曲元件的自由端部被设计成与温度传感器接触。这意味着存在的干扰是尽可能少的，使得温度测量是可靠的。

特别地，温度传感器与弯曲元件的自由端部之间的接触相对于电机的旋转轴线径向地发生。已经发现，可以容易地对温度传感器进行安装，并且同时可以可靠地进行温度测量。

根据本发明的优选实施方式，规定了传感器紧固件被设计成以可释放的方式连接至温度传感器，其中，连接环优选地具有连接环抵接装置，连接环抵接装置用于以可释放的连接方式与温度传感器的温度传感器抵接装置相互作用。可释放的连接、即非固定的连接使温度传感器能够简单地组装和拆卸。特别地，可以以非破坏性的且成本有效的方式进行拆卸。

根据本发明的优选实施方式，规定了传感器紧固件设计成与温度传感器进行力配合连接和/或形状配合连接。因此，温度传感器不是要被连接的装置，但温度传感器本身没有要求保护。

力配合连接需要在要连接的表面上施加法向力。只要不超过由静摩擦产生的反作用力，就可以防止表面的相互位移。如果切向作用的负载力大于静摩擦力、例如在自行驾驶的车辆中的车轮与轨道或路面之间的静摩擦力，则会失去力连接或摩擦连接并且表面会彼此滑动。

通过将至少两个连接部件互锁来创建形状配合连接。因此，即使具有或没有动力传输，连接部件也不会断开接合。换句话说，在形状配合连接的情况下，一个连接部件妨碍另一个连接部件。在工作负载下，压缩力正常作用、即与连接部件的表面成直角。这种阻挡出现在至少一个方向上。如果第二对均匀表面相对设置，则相反的方向也被阻挡。如果该对均匀表面由两个相互同轴的圆柱表面组成，则在垂直于圆柱轴线的平面的所有方向上都存在形状配合。

已经发现，力配合连接和/或形状配合连接形成了用于可靠温度测量的成本有效的选择。

可以选择性地规定，连接环具有连接环抵接装置，以便以连接方式与温度传感器的温度传感器抵接装置相互作用。连接环抵接装置可以不同地设计。非限制性的示例可以是闩锁。因此，温度传感器抵接装置被设计成与连接环抵接装置相互作用。例如，如果连接环抵接装置是闩锁，温度传感器抵接装置可以是抵接边缘，例如，该温度传感器抵接装置布置在设计为收缩管的温度传感器的外部区域上。这是能够实现可靠、易于组装且廉价的传感器紧固件的实施方式。

此外，可以选择性地规定，弯曲元件设计成以力配合和/或形状配合的连接方式与温度传感器相互作用。这方面的示例可以是弯曲元件将温度传感器夹持和/或在底切的意义上围封温度传感器。这是能够实现可靠、易于组装且廉价的传感器紧固件的实施方式。

根据本发明的优选实施方式，规定了一个或更多个弯曲元件设计成使得一个或更多个弯曲元件的自由端部径向偏离旋转轴线布置。因此，温度传感器可以被夹持在径向上彼此远离的自由端部之间。这增加了温度测量的可靠性。

可选地，可以优选地规定传感器紧固件具有连接环抵接装置，该连接环抵接装置相对于旋转轴线径向偏移布置。温度传感器可以在两侧上支撑在连接环抵接装置上，使得温度传感器的可靠固定成为可能。

因此，温度传感器可以布置或固定在径向偏移的自由端部之间和/或径向偏移的连接环抵接装置之间。这并不排除自由端部和/或连接环抵接装置布置在温度传感器的前侧部上。因此，可以在端部面上、例如在自由端部处测量温度，并且/或者连接环抵接装置可以可选地用作止挡装置或闩锁装置。

根据本发明的优选实施方式，规定了传感器紧固件设计成借助于推动运动接纳温度传感器，其中，推动运动沿着横向于旋转轴线的推动方向延伸。横向于旋转轴线在此意味着推动方向倾斜于旋转轴线、即不与旋转轴线相交。例如，推动方向可以被定向为投影圆的切线。已经发现，这能够实现可靠的连接并且还能实现温度传感器的简单安装。

根据本发明的优选实施方式，规定了传感器紧固件具有一个或更多个连接环抵接装置，该连接环抵接装置设计为闩锁装置和/或止挡装置。这是紧固和定位温度传感器的一种廉价且可靠的方法。温度传感器可以例如沿着推动方向被推入或者从上方被压入，使得闩锁装置以束缚方式将温度传感器固定或闩锁。

根据本发明的优选实施方式，规定了汇流条组件具有三个汇流条。弯曲元件的自由端部可以来自单个汇流条或多个汇流条。因此，可以对多个汇流条进行温度测量。

本发明还涉及一种具有至少一个前述特征的温度传感器。特别地，温度传感器可以具有改善其在传感器紧固件中的容纳的轮廓。这些轮廓可以特别地是收缩管的部分，例如作为用于闩锁装置的抵接边缘以及/或者作为用于将温度传感器插入和/或固定的导引轨道。

本发明还涉及一种定子组件，该定子组件具有至少一个用于电机的传感器紧固件，该传感器紧固件具有至少一个前述特征，并且该定子组件还具有至少一个温度传感器，所述至少一个温度传感器具有至少一个前述特征。

根据定子组件的优选实施方式，规定了温度传感器和传感器紧固件在连接状态下具有环氧涂层。因此，温度传感器可靠地连接至传感器紧固件。此外，保护定子组件免受环境影响，使得介质流例如水、空气或油不会直接到达温度传感器上，并且因此不会影响温度传感器。环氧树脂或环氧树脂是携带环氧基团的合成树脂。环氧树脂是可固化的树脂、即可以用硬化剂并且如果必要的话其他添加剂转化成热固性塑料的反应树脂。环氧树脂是聚醚，通常具有两个末端环氧基团。硬化剂是反应物，并且与树脂一起形成高分子塑料。出于本发明的目的，具有类似效果的涂层也可以用作环氧涂层。

通过交联产生的热固性塑料具有良好的机械性能以及良好的耐温性和耐化学性。

本发明还涉及一种用于电动驱动机动车辆的电机，该电机具有定子组件和转子，定子组件可以如上所述设计和开发，转子可以联接至机动车辆的传动系并与定子组件的电磁体相互作用。

附图说明

在下文中，参照附图使用优选的示例性实施方式通过示例的方式对本发明进行说明，其中，下文示出的特征可以单独和组合地表示本发明的一方面。在附图中：

图1：示出了根据本发明的优选实施方式的用于连接至传感器紧固件的温度传感器；

图2：示出了本发明的优选实施方式的传感器紧固件的汇流条的立体图；

图3：示出了本发明的优选实施方式的传感器紧固件的具有三个汇流条的汇流条组件；

图4：以另一立体图示出了根据图2的汇流条，

图5：示出了根据本发明的优选实施方式的传感器紧固件的平面图；

图6：示出了图5中的传感器紧固件的立体细节；

图7：示出了图5中的传感器紧固件的平面图；

图8：示出了图1中的温度传感器和图5中的传感器紧固件的立体图；以及

图9：示出了具有图1中的温度传感器和图5中的传感器紧固件的定子组件的立体图。

具体实施方式

本发明涉及一种传感器紧固件10，该传感器紧固件用于测量具有至少一个汇流条12a、12b、12c的至少一个汇流条组件12上的温度，所述组件布置在具有旋转轴线的用于驱动机动车辆的电机中，该传感器紧固件至少具有：

一个汇流条组件12，该汇流条组件具有至少一个汇流条12a、12b、12c，其中，一个或更多个汇流条12a、12b、12c具有多个弯曲元件14a、14b、14c、14d、14e、14f、14g，所述多个弯曲元件中的每个弯曲元件具有自由端部16a、16b、16c、16d、16e、16f、16g；

一个连接环18，该连接环用于连接至汇流条组件12，其中，弯曲元件14a、14b、14c、14d、14e、14f、14g延伸穿过连接环18，使得弯曲元件14a、14b、14c、14d、14e、14f、14g的自由端部16a、16b、16c、16d、16e、16f、16g是露出的，使得自由端部16a、16b、16c、16d、16e、16f、16g的温度可以由温度传感器20测量。

图1至图4示出了本发明的解决方案的各个部件，即图1中的温度传感器、图3中的汇流条布置结构12以及图2和图4中的汇流条布置结构12的第二汇流条12b。此外，图5示出了传感器紧固件10的结构单元，其中，汇流条组件12和连接环18接合在一起以形成传感器紧固件10。以示例性的方式，图6至图9公开了当传感器紧固件集成到电机中时传感器紧固件10的功能和组装步骤，以及温度传感器20在电机的定子中或在线材之间的热连接是如何能够进行和固定的。

温度传感器20优选地设计为NTC电阻元件或PTC电阻元件。

图1图示了优选的温度传感器20的基本结构。这里，温度传感器20被收缩管包围。该收缩管在每个侧部上具有温度传感器抵接装置24a、24b，每个温度传感器抵接装置都设计成导引轴，用于固定温度传感器20。该温度传感器20借助于连接技术、例如通过焊接或压接连接至线缆。

图2和图4示出了优选的汇流条12b的结构。与常规汇流条相比，汇流条12b被扩展以便在三个方向上弯曲。首先，片材通常定形状成平坦的，例如通过冲压或激光切割片材。然后，各个弯曲元件14a、14b、14c、14d、14e、14f、14g对应地重新成形和/或保持不弯曲。例如，弯曲元件14d被径向向内拉动抵靠两个最近的弯曲元件14c、14e，以便能够以可以发生最佳热传递的方式定位温度传感器20。

图3示出了电机的具有三个汇流条12a、12b、12c的汇流条组件12。

如图5中所示，具有三个汇流条12a、12b、12c的汇流条组件12被类塑料材料包围。这也意味着汇流条组件12连接至连接环18。

图6和图7示出了温度传感器20的接合部，该接合部包括例如四个连接环抵接装置22a、22b、22c、22d。设计为止挡装置或保持元件的第四连接环抵接装置22d用于将温度传感器20带到端部位置中或将温度传感器限制在端部位置中。温度传感器20的安装方向示出为推动方向S，参见图8。侧向的连接环抵接装置22a、22b、22c例如设计成闩锁并将温度传感器20夹持，使得在最后的组装步骤中不会意外地改变温度传感器的位置，参见图9。

图9公开了温度传感器20的端部位置，该温度传感器优选地在最终组装步骤中使用未示出的隔热材料、例如环氧树脂涂覆或封装。这样做是为了隔离弯曲元件14a、14b、14c、14d、14e、14f、14g的自由端部16a、16b、16c、16d、16e、16f、16g处的开口焊接点。由于温度传感器20与汇流条12a、12b、12c上的任何焊接点处于大致相同的高度处，因此该过程可以用于将温度传感器20保持就位，并且同时相应地对温度传感器进行隔热。

最后，温度传感器20被直接压在汇流条12a、12b、12c之间，并且通过由环氧树脂浸渍的隔热材料很大程度地保护了温度传感器免受环境影响。这意味着没有介质流例如水、空气或油直接在温度传感器20上，使得温度传感器保持受到保护。

附图标记说明

10传感器紧固件12汇流条组件12a第一汇流条12b第二汇流条12c第三汇流条14a第二汇流条的第一弯曲元件14b第二汇流条的第二弯曲元件14c第二汇流条的第三弯曲元件14d第二汇流条的第四弯曲元件14e第二汇流条的第五弯曲元件14f第一汇流条的第一弯曲元件14g第一汇流条的第二弯曲元件16a第二汇流条的第一弯曲元件的自由端部16b第二汇流条的第二弯曲元件的自由端部16c第二汇流条的第三弯曲元件的自由端部16d第二汇流条的第四弯曲元件的自由端部16e第二汇流条的第五弯曲元件的自由端部16f第一汇流条的第一弯曲元件的自由端部16g第一汇流条的第二弯曲元件的自由端部18连接环20温度传感器22a第一连接环抵接装置22b第二连接环抵接装置22c第三连接环抵接装置22d第四连接环抵接装24a第一温度传感器抵接装置24b第二温度传感器抵接装置26定子组件S推动方向

Claims (10)

1.一种传感器紧固件(10)，所述传感器紧固件用于测量具有至少一个汇流条(12a、12b、12c)的至少一个汇流条组件(12)上的温度，所述组件布置在具有旋转轴线的用于驱动机动车辆的电机中，所述传感器紧固件至少具有：

-一个汇流条组件(12)，所述汇流条组件具有至少一个汇流条(12a、12b、12c)，其中，一个或更多个汇流条(12a、12b、12c)具有多个弯曲元件(14a、14b、14c、14d、14e、14f、14g)，所述弯曲元件中的每个弯曲元件具有自由端部(16a、16b、16c、16d、16e、16f、16g)；

-一个连接环(18)，所述连接环用于连接至所述汇流条组件(12)，所述弯曲元件(14a、14b、14c、14d、14e、14f、14g)延伸穿过所述连接环(18)，使得所述弯曲元件(14a、14b、14c、14d、14e、14f、14g)的所述自由端部(16a、16b、16c、16d、16e、16f、16g)是露出的，使得所述自由端部(16a、16b、16c、16d、16e、16f、16g)的温度能够由温度传感器(20)测量。

2.根据权利要求1所述的传感器紧固件(10)，其特征在于，

所述弯曲元件(14a、14b、14c、14d、14e、14f、14g)的用于测量温度的所述自由端部(16a、16b、16c、16d、16e、16f、16g)设计成用于与所述温度传感器(20)接触，特别是径向于所述电机的所述旋转轴线接触。

3.根据权利要求1或2中的任一项所述的传感器紧固件(10)，其特征在于，

所述传感器紧固件(10)设计成用于以可释放的方式连接至所述温度传感器(20)，其中，所述连接环(18)优选地具有连接环抵接装置(22a、22b、22c、22d)，所述连接环抵接装置用于以可释放连接的方式与所述温度传感器(20)的所述温度传感器抵接装置(24a、24b)相互作用。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的传感器紧固件(10)，其特征在于，

所述传感器紧固件(10)设计成与所述温度传感器(20)进行力配合连接和/或形状配合连接，

其中，所述连接环(18)优选地具有连接环抵接装置(22a、22b、22c、22d)，所述连接环抵接装置用于以连接的方式与所述温度传感器(20)的温度传感器抵接装置(24a、24b)相互作用，并且/或者

其中，所述弯曲元件(14a、14b、14c、14d、14e、14f、14g)优选地设计成以力配合和/或形状配合的连接方式与所述温度传感器(20)相互作用。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的传感器紧固件(10)，其特征在于，

一个或更多个弯曲元件(14a、14b、14c、14d、14e、14f、14g)设计成使得所述一个或更多个弯曲元件的自由端部(16a、16b、16c、16d、16e、16f、16g)相对于所述旋转轴线径向偏移布置，并且/或者所述传感器紧固件(10)具有连接环抵接装置(22a、22b、22c、22d)，所述连接环抵接装置相对于所述旋转轴线径向偏移布置，以便将所述温度传感器(20)布置在径向偏移的所述自由端部(16a、16b、16c、16d、16e、16f、16g)之间和/或径向偏移的所述连接环抵接装置(22a、22b、22c、22d)之间。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的传感器紧固件(10)，其特征在于，

所述传感器紧固件(10)设计成借助于推动运动接纳所述温度传感器(20)，其中，所述推动运动沿着横向于所述旋转轴线的推动方向(S)延伸。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的传感器紧固件(10)，其特征在于，

所述传感器紧固件(10)具有一个或更多个连接环抵接装置(22a、22b、22c、22d)，所述一个或更多个连接环抵接装置设计为闩锁装置(22a、22b、22c)和/或止挡装置(22d)。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的传感器紧固件(10)，其特征在于，

所述汇流条组件(12)具有三个汇流条(12a，12b，12c)。

9.一种定子组件(26)，所述定子组件具有用于电机的至少一个传感器紧固件(10)，所述传感器紧固件具有根据前述权利要求中的至少一项所述的传感器紧固件(10)的特征，所述定子组件还具有至少一个温度传感器(20)，所述温度传感器具有根据前述权利要求中的至少一项所述的温度传感器(20)的特征。

10.根据权利要求9所述的定子组件(26)，其特征在于，

所述温度传感器(20)和所述传感器紧固件(10)在连接状态下具有环氧涂层。

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