DE102014217416A1

DE102014217416A1 - Stator of an electric machine

Info

Publication number: DE102014217416A1
Application number: DE102014217416.3A
Authority: DE
Inventors: Marcus Alexander; Gustavo Abriata; Fabian Lange; Klaus Lindner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-09-01
Filing date: 2014-09-01
Publication date: 2016-03-03

Abstract

Es sind schon Statoren einer elektrischen Maschine bekannt, mit über den Umfang des Stators verteilten Statornuten, in denen eine Statorwicklung vorgesehen ist. In einer der Statornuten ist ein zusätzlich Temperatursensor angeordnet, um eine Temperatur am Stator messen zu können. Nachteilig ist, dass die Position, an der der Temperatursensor die Temperatur misst, am Innendurchmesser des Stators vorgesehen ist. Die Temperaturmessung erfolgt an dieser Stelle, da der Temperatursensor als Doppelsensor ausgeführt ist, der zugleich die Position eines zugehörigen Rotors erfasst. Für die spezielle Anwendung der elektrischen Maschine als Förderpumpe ist die beschriebene Position nahe des Spaltes zwischen Stator und Rotor gewählt, um die Temperatur des zu fördernden Fluides zu bestimmen. Für eine Bestimmung der Temperatur zum Schutz vor thermischer Überlast des Stators ist diese Position nachteilig, da eher das umgebende Fluid als die Statortemperatur gemessen wird. Bei dem erfindungsgemäßen Stator wird die Temperaturmessung verbessert, indem der Temperatursensor an einer Position zwischen Innen- und Außendurchmesser des Stators angeordnet ist und dadurch vor anderen thermischen Einflüssen als dem Stator ausreichend abgeschirmt ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in wenigstens einer Statornut (2) zumindest eine weitere Nut (5) vorgesehen ist, in der der Temperatursensor (4) zumindest abschnittsweise angeordnet ist.Stators of an electrical machine are already known, with stator slots distributed over the circumference of the stator and in which a stator winding is provided. In one of the stator grooves, an additional temperature sensor is arranged in order to be able to measure a temperature at the stator. The disadvantage is that the position at which the temperature sensor measures the temperature is provided on the inner diameter of the stator. The temperature measurement takes place at this point, since the temperature sensor is designed as a double sensor, which also detects the position of an associated rotor. For the specific application of the electric machine as a feed pump, the position described near the gap between the stator and rotor is selected to determine the temperature of the fluid to be delivered. For a determination of the temperature for protection against thermal overload of the stator, this position is disadvantageous because it is the surrounding fluid rather than the stator temperature which is measured. In the stator according to the invention, the temperature measurement is improved by the temperature sensor is disposed at a position between the inner and outer diameter of the stator and thereby sufficiently shielded from other thermal influences than the stator. According to the invention, at least one further groove (5) is provided in at least one stator slot (2), in which the temperature sensor (4) is arranged at least in sections.

Description

Stand der Technik State of the art

Die Erfindung geht aus von einem Stator einer elektrischen Maschine nach der Gattung des Hauptanspruchs. The invention relates to a stator of an electric machine according to the preamble of the main claim.

Es ist schon ein Stator einer elektrischen Maschine aus der EP 1 322 026 A1 bekannt, mit über den Umfang des Stators verteilten Statornuten, in denen eine Statorwicklung vorgesehen ist. In einer der Statornuten ist ein zusätzlich Temperatursensor angeordnet, um eine Temperatur am Stator messen zu können. Nachteilig ist, dass die Position, an der der Temperatursensor die Temperatur misst, am Innendurchmesser des Stators vorgesehen ist. Die Temperaturmessung erfolgt an dieser Stelle, da der Temperatursensor als Doppelsensor ausgeführt ist, der zugleich die Position eines zugehörigen Rotors erfasst. Für die spezielle Anwendung der elektrischen Maschine als Förderpumpe ist die beschriebene Position nahe des Spaltes zwischen Stator und Rotor gewählt, um die Temperatur des zu fördernden Fluides zu bestimmen. Für eine Bestimmung der Temperatur zum Schutz vor thermischer Überlast des Stators ist diese Position nachteilig, da eher das umgebende Fluid als die Statortemperatur gemessen wird. It is already a stator of an electric machine from the EP 1 322 026 A1 known, with distributed over the circumference of the stator Statornuten in which a stator winding is provided. In one of the stator grooves, an additional temperature sensor is arranged in order to be able to measure a temperature at the stator. The disadvantage is that the position at which the temperature sensor measures the temperature is provided on the inner diameter of the stator. The temperature measurement takes place at this point, since the temperature sensor is designed as a double sensor, which also detects the position of an associated rotor. For the specific application of the electric machine as a feed pump, the position described near the gap between the stator and rotor is selected to determine the temperature of the fluid to be delivered. For a determination of the temperature for protection against thermal overload of the stator, this position is disadvantageous because it is the surrounding fluid rather than the stator temperature that is measured.

Vorteile der Erfindung Advantages of the invention

Der erfindungsgemäße Stator mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass der Temperatursensor immer exakt an der gleichen Position angeordnet ist und die Temperaturmessung verbessert wird, indem der Temperatursensor an einer Position zwischen Innen- und Außendurchmesser des Stators angeordnet ist und dadurch vor anderen thermischen Einflüssen als dem Stator ausreichend abgeschirmt ist. Dies wird erfindungsgemäß erreicht, indem in wenigstens einer Statornut zumindest eine weitere Nut vorgesehen ist, in der ein Temperatursensor zumindest abschnittsweise angeordnet ist. The stator according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that the temperature sensor is always located exactly at the same position and the temperature measurement is improved by the temperature sensor is disposed at a position between the inner and outer diameter of the stator and thereby in front of others thermal influences as the stator is sufficiently shielded. This is achieved according to the invention by providing at least one further groove in at least one stator slot, in which a temperature sensor is arranged at least in sections.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Stators möglich. The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the main claim stator are possible.

Besonders vorteilhaft ist, wenn die weitere Nut über einen Teil der Länge des Stators oder über die gesamte Länge des Stators verläuft. Bei der ersten Alternative weist die weitere Nut einen Anschlag im Stator auf, so dass der Temperatursensor auch in axialer Richtung gesehen immer an der gleichen Position zum Liegen kommt. Dadurch wird die Temperaturmessung nochmals verbessert. It is particularly advantageous if the further groove extends over part of the length of the stator or over the entire length of the stator. In the first alternative, the further groove has a stop in the stator, so that the temperature sensor also always comes to rest in the same position when viewed in the axial direction. This further improves the temperature measurement.

Auch vorteilhaft ist, wenn der Stator aus einer Vielzahl von übereinander gestapelten Blechen besteht. Dabei kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass der Stator mehrere Pakete von Blechstapeln aufweist, die relativ zueinander in Umfangsrichtung verdreht sind. Auf diese Weise sind die weiteren Nuten keine Durchgangsnuten, die über die gesamte Länge des Stators verlaufen, sondern Nuten, die im Stator mit einem Anschlag enden. Der Anschlag hat den zuvor genannten Vorteil, dass der Temperatursensor auch in axialer Richtung gesehen immer an der gleichen Position zum Liegen kommt. Dadurch wird die Temperaturmessung nochmals verbessert. It is also advantageous if the stator consists of a plurality of stacked sheets. It can be advantageously provided that the stator has a plurality of packages of sheet stacks, which are rotated relative to each other in the circumferential direction. In this way, the further grooves are not through-grooves, which run over the entire length of the stator, but grooves that end in the stator with a stop. The stopper has the aforementioned advantage that, viewed in the axial direction, the temperature sensor always comes to rest at the same position. This further improves the temperature measurement.

Auch kann vorgesehen sein, dass die weitere Nut nur in einem der Pakete des Stators vorgesehen ist, was auch dazu führt, dass ein Anschlag für den Temperatursensor gebildet wird. Weiterhin steigt die Leistung der elektrischen Maschine durch eine bessere magnetische Flussführung und geringere magnetische Sättigung, wenn die weitere Nut nur in einem statt allen Paketen des Stators vorgesehen ist. It can also be provided that the further groove is provided only in one of the packages of the stator, which also leads to a stop being formed for the temperature sensor. Furthermore, the performance of the electric machine increases by better magnetic flux guidance and lower magnetic saturation, if the further groove is provided only in one instead of all the packages of the stator.

Weiterhin vorteilhaft ist, wenn die weitere Nut in einer einzigen Statornut des Stators oder jeweils in mehreren Statornuten des Stators vorgesehen ist. Das Vorsehen von mehreren weiteren Nuten hat den Vorteil, dass ein Temperatursensor noch nachträglich an der elektrischen Maschine montierbar ist. Dies kann erforderlich sein, wenn beispielsweise ein Temperatursensor defekt ist und ein neuer Temperatursensor nachträglich eingebaut werden soll. It is also advantageous if the further groove is provided in a single stator slot of the stator or in each case in a plurality of stator slots of the stator. The provision of a plurality of further grooves has the advantage that a temperature sensor can still be retrofitted to the electric machine. This may be necessary if, for example, a temperature sensor is defective and a new temperature sensor is to be retrofitted.

Sehr vorteilhaft ist es, wenn die Statornut einen Nutgrund und zwei den Nutgrund begrenzende Seitenwände aufweist, wobei die weitere Nut im Nutgrund, in einer der Seitenwände oder am Übergang zwischen dem Nutgrund und einer der Seitenwände angeordnet ist. It is very advantageous if the stator groove has a groove base and two side walls delimiting the groove base, wherein the further groove is arranged in the groove base, in one of the side walls or at the transition between the groove base and one of the side walls.

Auch vorteilhaft ist, wenn die weitere Nut mit einem Material ausgefüllt ist, das eine bessere Wärmeleitung aufweist als Luft, insbesondere mit Gießharz, Klebstoff oder Wärmeleitpaste. It is also advantageous if the further groove is filled with a material which has a better heat conduction than air, in particular with cast resin, adhesive or thermal paste.

Zeichnung drawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. An embodiment of the invention is shown in simplified form in the drawing and explained in more detail in the following description.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels Description of the embodiment

Die Zeichnung zeigt eine vereinfacht dargestellte Teilansicht des erfindungsgemäßen Stators einer elektrischen Maschine. The drawing shows a simplified partial view of the stator of an electric machine according to the invention.

Der ringförmige Stator 1 weist an seinem Umfang, beispielsweise am Innenumfang, mehrere Statornuten 2 auf, die über den Umfang verteilt angeordnet sind. In den Statornuten 2 sind jeweils Drähte einer Statorwicklung 3 vorgesehen. Die Statorwicklung 3 ist insbesondere eine sogenannte Einzugswicklung. In zumindest einer der Statornuten 3 ist ein Temperatursensor 4 angeordnet. Der Temperatursensor 4 kann als ein NTC-Widerstand oder ein PTC-Widerstand ausgeführt sein. The annular stator 1 has at its periphery, for example on the inner circumference, a plurality of stator slots 2 on, which spreads over the circumference are arranged. In the stator grooves 2 are each wires of a stator winding 3 intended. The stator winding 3 is in particular a so-called pull-in winding. In at least one of the stator slots 3 is a temperature sensor 4 arranged. The temperature sensor 4 may be implemented as an NTC resistor or a PTC resistor.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in wenigstens einer der Statornuten 2 zumindest eine weitere Nut 5 vorgesehen ist, die eine kanalförmige Vertiefung bildet und in der der Temperatursensor 4 zumindest abschnittsweise angeordnet ist. Die weitere Nut 5 ist zu der Statornut 2 hin, die den Temperatursensor 4 aufnimmt, offen ausgeführt. Die weitere Nut 5 ist damit ein Abschnitt bzw. Teil der Statornut 2, die den Temperatursensor 4 aufnimmt. Die weitere Nut 5 verläuft in axialer Richtung bezüglich einer Achse 6 des Stators 1. Dabei kann die weitere Nut 5 über einen Teil der axialen Länge des Stators 1 oder über die gesamte axiale Länge des Stators 1 verlaufen. Bei der ersten Alternative bildet das geschlossene Ende der weiteren Nut 5 einen Anschlag im Stator 1, so dass der Temperatursensor 4 auch in axialer Richtung gesehen immer an der gleichen Position zum Liegen kommt. Dadurch wird die Temperaturmessung nochmals verbessert. Anstatt einer weiteren Nut 5 können auch mehrere weitere Nuten 5 in einer Statornut 2 vorgesehen sein. According to the invention, it is provided that in at least one of the stator slots 2 at least one more groove 5 is provided, which forms a channel-shaped depression and in which the temperature sensor 4 is arranged at least in sections. The further groove 5 is to the stator groove 2 towards the temperature sensor 4 receives, open executed. The further groove 5 is thus a section or part of the stator slot 2 that the temperature sensor 4 receives. The further groove 5 runs in the axial direction with respect to an axis 6 of the stator 1 , In this case, the further groove 5 over a portion of the axial length of the stator 1 or over the entire axial length of the stator 1 run. In the first alternative forms the closed end of the other groove 5 a stop in the stator 1 so that the temperature sensor 4 Also seen in the axial direction always comes to rest at the same position. This further improves the temperature measurement. Instead of another groove 5 can also have several more grooves 5 in a stator groove 2 be provided.

Alternativ zur erfindungsgemäßen Ausführung kann die weitere Nut 5 auch durch die Statorwicklung 3 gefüllt werden, wobei der Temperatursensor 4 nicht in der weiteren Nut 5, sondern an einer beliebigen Stelle der Statornut 2 angeordnet wird. Alternatively to the embodiment according to the invention, the further groove 5 also through the stator winding 3 be filled, the temperature sensor 4 not in the other groove 5 but at any point of the stator slot 2 is arranged.

Der Stator 1 ist beispielsweise aus einer Vielzahl von übereinander gestapelten Blechlamellen aus Elektroblech gebildet. Dabei kann der Stator 1 in einem ersten Ausführungsbeispiel aus mehreren solcher Blechpakete aufgebaut sein, die relativ zueinander in Umfangsrichtung bezüglich der Achse 6 verdreht sind. Die weitere Nut 5 kann bei dem ersten Ausführungsbeispiel nur in einem der in axialer Richtung gesehen äußeren Blechpakete des Stators 1 vorgesehen sein, so dass am geschlossenen Ende der weiteren Nut 5 ein Anschlag gebildet ist. Alternativ kann der Stator 1 aus mindestens einem Statorpaket bestehen, das aus Soft Magnetic Compound (SMC) hergestellt ist. The stator 1 is formed for example of a plurality of stacked laminations made of electrical steel. In this case, the stator 1 be constructed in a first embodiment of a plurality of such laminated cores, relative to each other in the circumferential direction with respect to the axis 6 are twisted. The further groove 5 can in the first embodiment only in one of the seen in the axial direction outer laminated core of the stator 1 be provided so that at the closed end of the further groove 5 a stop is formed. Alternatively, the stator 1 consist of at least one stator pack made of Soft Magnetic Compound (SMC).

Die zumindest eine weitere Nut 5 kann nur in einer einzigen Statornut 2 oder jeweils in mehreren Statornuten 2 des Stators 1 vorgesehen sein. The at least one more groove 5 can only in a single stator groove 2 or in each case in several Statornuten 2 of the stator 1 be provided.

Die Statornut 2 ist zu einem Umfang, beispielsweise dem Innenumfang, hin offen ausgeführt und weist einen Nutgrund 9 und zwei den Nutgrund 9 begrenzende Seitenwände 10 auf. Der Nutgrund 9 ist der offenen Seite der Statornut 2 abgewandt, wobei die offene Seite der Statornut 2 von einem nicht dargestellten Nutverschluss verschlossen sein kann. Die erfindungsgemäße weitere Nut 5 kann in dem Nutgrund 9, in einer der Seitenwände 10 oder am Übergang zwischen dem Nutgrund 9 und einer der Seitenwände 10 angeordnet sein. Beispielsweise ist die weitere Nut 5 durch das Übereinanderstapeln von solchen Blechlamellen gebildet, die jeweils eine kreisförmige Ausnehmung am Übergang zwischen dem Nutgrund 9 und einer der Seitenwände 10 aufweisen. Der Übergang zwischen dem Nutgrund 9 und einer der Seitenwände 10 kann beispielsweise einen Radius aufweisen. Außerdem kann zwischen der Statornut 2 und der Statorwicklung 3 eine nicht dargestellte Nutisolation, beispielsweise ein Isolationspapier, vorgesehen sein. The stator groove 2 is designed to an extent, for example, the inner circumference, towards open and has a groove bottom 9 and two the groove bottom 9 bounding sidewalls 10 on. The groove bottom 9 is the open side of the stator slot 2 facing away, with the open side of the stator 2 can be closed by a slot closure, not shown. The further groove according to the invention 5 can in the groove bottom 9 , in one of the side walls 10 or at the transition between the groove bottom 9 and one of the side walls 10 be arranged. For example, the further groove 5 formed by the stacking of such laminations, each having a circular recess at the transition between the groove bottom 9 and one of the side walls 10 exhibit. The transition between the groove bottom 9 and one of the side walls 10 may for example have a radius. In addition, between the stator groove 2 and the stator winding 3 a groove insulation, not shown, for example, an insulation paper may be provided.

Vor oder nach dem Einfügen des Temperatursensors 4 in die weitere Nut 5 kann die zumindest eine weitere Nut 5 mit einem Material ausgefüllt werden, das eine bessere Wärmeleitung aufweist als Luft, beispielsweise mit Gießharz, Klebstoff oder Wärmeleitpaste. Alternativ kann die zumindest eine weitere Nut 5 mit einem Fluid, beispielsweise mit Öl oder Kühlmedium gefüllt sein. Dies kann erreicht werden, indem im Betrieb der elektrischen Maschine ein Füllstand des Fluids vorgesehen wird, der die zumindest eine weitere Nut 5 mit dem Fluid füllt. Before or after inserting the temperature sensor 4 in the further groove 5 can the at least one more groove 5 be filled with a material that has a better heat conduction than air, for example, with cast resin, adhesive or thermal grease. Alternatively, the at least one further groove 5 be filled with a fluid, for example with oil or cooling medium. This can be achieved by a level of the fluid is provided during operation of the electric machine, the at least one further groove 5 filled with the fluid.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1322026 A1 [0002]

Claims

Stator of an electric machine with over the circumference of the stator ( 1 ) distributed stator slots ( 2 ), in which a stator winding ( 3 ) is provided, wherein in at least one of the stator ( 3 ) a temperature sensor ( 4 ) is arranged, characterized in that in at least one stator ( 2 ) at least one further groove ( 5 ) is provided, in which the temperature sensor ( 4 ) is arranged at least in sections.

Stator according to claim 1, characterized in that the further groove ( 5 ) in the axial direction with respect to an axis ( 6 ) of the stator ( 1 ) runs.

Stator according to one of the preceding claims, characterized in that the further groove ( 5 ) over part of the length of the stator ( 1 ) or over the entire length of the stator ( 1 ) runs.

Stator according to one of the preceding claims, characterized in that the stator ( 1 ) consists of a plurality of stacked laminations.

Stator according to one of the preceding claims, characterized in that the stator ( 1 ) has a plurality of laminated cores which are rotated relative to each other in the circumferential direction.

Stator according to claim 5, characterized in that the further groove ( 5 ) only in one of the laminated cores of the stator ( 1 ) is provided.

Stator according to one of the preceding claims, characterized in that the further groove ( 5 ) in a single stator slot ( 2 ) or in each case in several stator slots ( 2 ) of the stator ( 1 ) is provided.

Stator according to one of the preceding claims, characterized in that the stator slot ( 2 ) a groove bottom ( 9 ) and at least two of the groove bottom ( 9 ) bounding sidewalls ( 10 ), wherein the further groove ( 5 ) in the groove bottom ( 9 ), in one of the side walls ( 10 ) or at the transition between the groove bottom ( 9 ) and one of the side walls ( 10 ) is arranged.

Stator according to one of the preceding claims, characterized in that the further groove ( 5 ) is filled with a material which has a better heat conduction than air, in particular with casting resin, adhesive or thermal paste.

Electric machine with a stator according to one of the preceding claims.