DE102016213790A1

DE102016213790A1 - Electric motor and method for producing a stator for the electric motor

Info

Publication number: DE102016213790A1
Application number: DE102016213790.5A
Authority: DE
Inventors: Nils Wilhelm; Thomas Rau; Martin Fuchs
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2016-07-27
Filing date: 2016-07-27
Publication date: 2018-02-01

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit einem Rotor und einem Stator, dessen Stator ein hohlzylindrisches Statorblech und eine aus mehreren schichtweise übereinander angeordneten, umlaufenden Spulenlagen (8) bestehende verteilte Wicklung (5) mit einem Wickelkopf (6) aufweist. Im Wickelkopf (6) ist zwischen zwei übereinander angeordneten benachbarten Spulenlagen (8) eine spaltförmige, in Umfangsrichtung gekrümmte und in den Endbereichen spitz zulaufende Ausnehmung (9) vorgesehen. In diese ist ein korrespondierend ausgebildetes Sensoraufnahmeelement (10) derart eingebracht, dass die die spaltförmige Ausnehmung (9) begrenzenden Mantelflächen (11) der beiden Spulenlagen (8) großflächig und wärmeleitend an dem Sensoraufnahmeelement (10) anliegen. Das Sensoraufnahmeelement (10) weist einen sich in axialer Richtung erstreckenden und eine Einführöffnung (13) aufweisenden Aufnahmeraum (14) für einen Temperatursensor zur Erfassung der Innentemperatur des Wickelkopfes (6) und besteht aus einem Werkstoff, welcher eine höhere Wärmleitfähigkeit aufweist als ein Imprägniermaterial, mittels welchem der Wickelkopf (6) der Wicklung (5) imprägnierbar ist.The invention relates to an electric motor having a rotor and a stator whose stator has a hollow cylindrical stator plate and a distributed winding (5) comprising a winding head (6) consisting of a plurality of layers arranged one above the other, surrounding coil layers (8). In the winding head (6) between two superimposed adjacent coil layers (8) is provided a gap-shaped, curved in the circumferential direction and tapering in the end regions recess (9). In this a correspondingly formed sensor receiving element (10) is introduced such that the gap-shaped recess (9) limiting lateral surfaces (11) of the two coil layers (8) over a large area and heat-conducting abut the sensor receiving element (10). The sensor receiving element (10) has a receiving space (14) extending in the axial direction and an insertion opening (13) for a temperature sensor for detecting the internal temperature of the winding head (6) and consists of a material which has a higher thermal conductivity than a impregnating material, by means of which the winding head (6) of the winding (5) can be impregnated.

Description

Die Erfindung betrifft einen insbesondere als Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeuges einsetzbaren Elektromotor mit einer einen Wickelkopf aufweisenden und als Wellenwicklung ausgebildeten verteilten Wicklung und mit einem Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur der Wicklung bzw. des Wickelkopfes. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Stators für einen derartigen Elektromotor. The invention relates to an electric motor which can be used in particular as a drive machine of a motor vehicle with a distributed winding having a winding head and designed as a wave winding and having a temperature sensor for detecting the temperature of the winding or of the winding head. Furthermore, the invention relates to a method for producing a stator for such an electric motor.

Es ist allgemein bekannt, dass Elektromotoren vor Überhitzung geschützt werden müssen, um insbesondere eine Schädigung der Wicklungen und/oder eine negative Beeinträchtigung der Magnete zu vermeiden. Dies wird in der Regel dadurch bewirkt, dass die Temperatur eines Elektromotors an einer oder mehreren Stellen direkt oder indirekt überwacht wird und ab einer vorgegebenen Temperatur Maßnahmen ergriffen werden, um einem weiteren Temperaturanstieg entgegenzuwirken. In den meisten Fällen erfolgt dies durch eine Steuerung oder Regelung mit Hilfe der Leistungselektronik. In der Regel wird hierbei ein sogenanntes Derating eingeleitet, d.h. die Leistung der Maschine wird reduziert. It is well known that electric motors must be protected against overheating, in particular to prevent damage to the windings and / or a negative effect on the magnets. This is usually caused by the fact that the temperature of an electric motor is monitored directly or indirectly at one or more locations and measures are taken from a predetermined temperature to counteract a further increase in temperature. In most cases, this is done by a control or regulation using the power electronics. As a rule, a so-called derating is initiated in this case, i. the performance of the machine is reduced.

Der Wickelkopf ist häufig die heißeste Stelle des Elektromotors und daher begehrter Messpunkt für den Temperatursensor. Die DE 10 2012 011 003 A1 beschreibt bereits einen Elektromotor mit einem Stator, bei welchem ein Temperatursensor austauschbar an einem Wickelkopf einer Wicklung angeordnet ist. Hierbei ist ein den Temperatursensor aufnehmendes schlauchartiges formstabiles Element in den Wickelkopf eingebracht, wobei das schlauchförmige Element vor dem Bandagieren und Imprägnieren des Wickelkopfes am Wickelkopf positioniert und durch das Bandagieren und Imprägnieren am Wickelkopf fixiert wird. The winding head is often the hottest point of the electric motor and therefore a sought-after measuring point for the temperature sensor. The DE 10 2012 011 003 A1 already describes an electric motor with a stator, in which a temperature sensor is arranged interchangeably on a winding head of a winding. In this case, a tube-like dimensionally stable element accommodating the temperature sensor is introduced into the winding head, wherein the tubular element is positioned on the winding head prior to bandaging and impregnation of the winding head and fixed on the winding head by the bandaging and impregnation.

Die DE 10 2012 011 004 A1 beschreibt einen Elektromotor mit einem Stator, bei welchem im Bereich der Wicklung ein Aufnahmeraum für einen Temperatursensor vorgesehen ist, welcher durch eine vorübergehende Anordnung eines Platzhalters in der Wicklung und eine nachfolgende Imprägnierung mit einem Imprägniermaterial erzeugt wird. Der Aufnahmeraum für den Temperatursensor ist also als Hohlkörper im Imprägniermaterial des Wickelkopfes ausgebildet. The DE 10 2012 011 004 A1 describes an electric motor with a stator, in which a receiving space for a temperature sensor is provided in the region of the winding, which is produced by a temporary arrangement of a placeholder in the winding and a subsequent impregnation with a impregnating material. The receiving space for the temperature sensor is thus formed as a hollow body in the impregnating material of the winding head.

In der EP 0 993 099 A1 wird ein einen Stator aufweisender Elektromotor mit einer rohrförmigen Aufnahme für einen Temperatursensor beschrieben. Zur Anbindung der rohrförmigen Aufnahme an die Wicklung bzw. den Wickelkopf sind Befestigungsmittel vorgesehen. In the EP 0 993 099 A1 An electric motor having a stator for a temperature sensor will be described. For attachment of the tubular receptacle to the winding or the winding head fastening means are provided.

Aus der DE 10 2015 006 345 A1 ist ein Elektromotor mit einem Stator bekannt, welcher eine aus Rundspulen bestehende konzentrierte Wicklung und einen Temperatursensor aufweist. Der Stator hat eine konisch ausgebildete Aufnahme, in welcher der Temperatursensor einführbar ist, sodass die Sensorspitze in der Nähe bzw. an den Rundspulen angeordnet ist. From the DE 10 2015 006 345 A1 For example, an electric motor with a stator is known which has a concentric winding consisting of round coils and a temperature sensor. The stator has a conical receptacle in which the temperature sensor can be inserted, so that the sensor tip is arranged in the vicinity or on the round coils.

Die Messung der Temperatur im Wickelkopf eines Elektromotors bzw. einer E-Maschine liefert Werte, welche häufig niedriger sind als die tatsächlich vorherrschende Maximaltemperatur im Wickelkopf. Zudem ist je nach Anordnung ein großer zeitlicher Verzug gemessener Temperaturänderungen zu beobachten. Die möglichst genaue Kenntnis ist jedoch Voraussetzung, um das Maximum an Performance der E-Maschine zur Verfügung zu stellen. The measurement of the temperature in the winding head of an electric motor or an electric motor provides values which are often lower than the actual maximum temperature prevailing in the winding overhang. In addition, depending on the arrangement, a large time delay of measured temperature changes can be observed. However, the most accurate knowledge is required in order to provide the maximum performance of the electric motor.

Zur Leistungssteigerung von E-Maschinen werden die Wicklungen immer dichter aufgebaut, wodurch der Bauraum für die Anordnung eines Temperatursensors zur Erfassung der Temperatur immer enger wird. Bei der Verwendung von Rundspulen ergibt sich im Wickelkopf der Bauraum für den Temperatursensor durch den konstruktiv bedingt vorhandenen Abstand zwischen zwei benachbarten Rundspulen. In jüngster Zeit setzen sich jedoch zunehmend Elektromotoren mit verteilten Wicklungen wie beispielsweise Wellenwicklungen durch. Hierbei besteht die Wicklung aus mehreren schichtweise übereinander angeordneten, umlaufenden Spulenlagen. Um einen Temperatursensor in den Wickelkopf einer Wellenwicklung einzubringen, muss in diesen ein Loch eingeformt werden. Das Einformen eines Loches erfolgt beispielsweise durch einen Platzhalter, welcher zwischen die ringförmigen Spulenlagen eingebracht wird. Dies führt aufgrund der Steifigkeit der aus Kupferdraht bestehenden Spulenlagen zu einer Biegung derselben. Durch den beschränkten Biegeradius der Kupfermatten bildet sich kein ideales, insbesondere kreisförmiges Loch für den Temperatursensor, sondern ein länglicher Spalt zwischen den Spulenlagen aus. Hierdurch liegt ein in den Spalt eingesteckter Temperatursensor nur partiell, insbesondere mit einer Punkt- bzw. Linienberührung an den stromdurchflossen Kupferdrähten der Spulenlagen an, sodass gegenüber der tatsächlich im Wickelkopf vorherrschenden Temperatur eine wesentlich geringere Temperatur durch den Temperatursensor erfasst wird. To increase the performance of electric motors, the windings are built ever denser, whereby the space for the arrangement of a temperature sensor for detecting the temperature is getting narrower. When using round coils results in the winding head of the space for the temperature sensor by the constructive condition existing distance between two adjacent round coils. Recently, however, electric motors with distributed windings, such as wave windings, are becoming increasingly popular. Here, the winding consists of several layers arranged one above the other, rotating coil layers. In order to introduce a temperature sensor into the winding head of a wave winding, a hole must be formed in it. The shaping of a hole takes place for example by a placeholder, which is introduced between the annular coil layers. This leads to a bending of the same due to the rigidity of the existing copper wire coil layers. The limited bending radius of the copper mats does not form an ideal, in particular circular, hole for the temperature sensor, but instead forms an elongated gap between the coil layers. As a result, a temperature sensor inserted in the gap rests only partially, in particular with a point or line contact on the current-carrying copper wires of the coil layers, so that a substantially lower temperature is detected by the temperature sensor than the temperature actually prevailing in the winding head.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor derart auszuführen, dass die Temperaturmessung in einer verteilten Wicklung eines Stators, insbesondere in einer Wellenwicklung, wesentlich verbessert wird, insbesondere also unerwünschte Fehlereinflüsse durch einen entsprechend geeigneten konstruktiven Aufbau vermieden werden. Weiterhin soll ein besonders einfaches Herstellungsverfahren für einen Stator eines solchen Elektromotors geschaffen werden. Against this background, the invention has the object to perform an electric motor such that the temperature measurement in a distributed winding of a stator, in particular in a wave winding, is substantially improved, in particular unwanted faulty influences are avoided by a correspondingly suitable structural design. Furthermore, a special Simple manufacturing process for a stator of such an electric motor can be created.

Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst mit einem Elektromotor gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung. The first object is achieved with an electric motor according to the features of claim 1. The subclaims relate to particularly expedient developments of the invention.

Erfindungsgemäß ist also ein Elektromotor mit einem Rotor und einem Stator vorgesehen, dessen Stator aus einem hohlzylindrischen Statorblech und einer aus mehreren schichtweise übereinander angeordneten, umlaufenden Spulenlagen bestehenden verteilten Wicklung mit einem Wickelkopf besteht, wobei im Wickelkopf zwischen zwei übereinander angeordneten benachbarten Spulenlagen eine spaltförmige, in Umfangsrichtung gekrümmte und in den Endbereichen spitz zulaufende Ausnehmung vorgesehen ist, in welche ein korrespondierend ausgebildetes Sensoraufnahmeelement derart eingebracht ist, dass die die spaltförmige Ausnehmung begrenzenden Mantelflächen der beiden Spulenlagen großflächig und wärmeleitend an dem Sensoraufnahmeelement anliegen, wobei das Sensoraufnahmeelement einen sich in axialer Richtung erstreckenden und eine Einführöffnung aufweisenden Aufnahmeraum für einen Temperatursensor zur Erfassung der Innentemperatur der Wicklung aufweist und aus einem Werkstoff besteht, welcher eine höhere Wärmleitfähigkeit aufweist als ein Imprägniermaterial, mittels welchem der Wickelkopf der Wicklung imprägnierbar ist. Das Sensoraufnahmeelement ist in seiner geometrischen Form an seine Umgebung, also an die spaltförmige Ausnehmung zwischen den beiden Spulenlagen angepasst. Hierdurch wird eine optimale thermische Anbindung eines in einem Wickelkopf einer Wellenwicklung angeordneten Temperatursensors ermöglicht. Dabei wird ein vollflächiger Wärmeübergang mit geringen Wärmeverlusten zwischen der Wärmequelle, nämlich den stromführenden Drähten der Spulenlagen und dem Sensoraufnahmeelement und zwischen dem Sensoraufnahmeelement und dem in dem Aufnahmeraum angeordneten Temperatursensor gewährleistet. Ein Querschnitt des Aufnahmeraumes ist in vorteilhafter Weise korrespondierend mit dem Querschnitt des Temperatursensors ausgebildet, sodass die Außenflächen des Temperatursensors vollflächig an den den Aufnahmeraum begrenzenden Innenflächen anliegen. Hierdurch können unerwünschte Fehlereinflüsse und Messwertabweichungen zuverlässig vermieden werden. Dadurch, dass sich das Sensoraufnahmeelement und damit auch der Temperatursensor in axialer Richtung zwischen den beide Spulenlagen bis in das Innere des Wickelkopfes erstrecken, wird nicht wie beim eingangs genannten Stand der Technik an der Oberfläche des Wickelkopfes gemessen, sondern an der heißesten Stelle eines Inneren des Wickelkopfes. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann also im Gegensatz zum eingangs genannten Stand der Technik, bei welchem lediglich eine Oberflächentemperatur gemessen wird, eine Innen- bzw. Kerntemperatur des Wickelkopfes erfasst werden, sodass der Elektromotor mit einem Maximum an Performance betrieben werden kann. According to the invention, therefore, an electric motor with a rotor and a stator is provided, whose stator consists of a hollow cylindrical stator and a plurality of layers stacked, surrounding coil layers existing distributed winding with a winding head, wherein in the winding between two superimposed adjacent coil layers a gap-shaped, in Circumferentially curved and in the end regions tapered recess is provided, in which a correspondingly formed sensor receiving element is introduced such that the gap-shaped recess defining lateral surfaces of the two coil layers over a large area and heat-conducting abut the sensor receiving element, wherein the sensor receiving element extending in the axial direction and having an insertion opening receiving space for a temperature sensor for detecting the internal temperature of the winding and consists of a material which r has a higher thermal conductivity than a impregnating material, by means of which the winding head of the winding can be impregnated. The sensor receiving element is adapted in its geometric shape to its environment, ie to the gap-shaped recess between the two coil layers. In this way, an optimum thermal connection of a temperature sensor arranged in a winding head of a wave winding is made possible. In this case, a full-surface heat transfer with low heat losses between the heat source, namely the current-carrying wires of the coil layers and the sensor receiving element and between the sensor receiving element and arranged in the receiving space temperature sensor is ensured. A cross section of the receiving space is advantageously formed corresponding to the cross section of the temperature sensor, so that the outer surfaces of the temperature sensor over the entire surface of the receiving space bounding inner surfaces. As a result, unwanted error influences and measured value deviations can be reliably avoided. The fact that the sensor receiving element and thus also the temperature sensor extend in the axial direction between the two coil layers into the interior of the winding head, is not measured at the surface of the winding head as in the aforementioned prior art, but at the hottest point of an interior of the winding head. As a result of the configuration according to the invention, in contrast to the aforementioned prior art, in which only a surface temperature is measured, an internal or core temperature of the winding head can be detected, so that the electric motor can be operated with maximum performance.

Ohne das erfindungsgemäße Sensoraufnahmeelement oder mit einem nicht an die Ausnehmung angepassten Sensoraufnahmeelement, beispielsweise mit einem aus dem Stand der Technik bekannten Aufnahmerohr oder einer -hülse, würde der Freiraum zwischen den Mantelflächen der Spulenlagen und dem Temperatursensor bzw. Aufnahmerohr bei der Imprägnierung des Wickelkopfes mit dem Imprägniermaterial ausgefüllt werden, sodass ein Wärmeübergang bzw. Wärmefluss zwischen dem Temperatursensor und den Spulenlagen nur in den Teilbereichen erfolgen würde, welche in unmittelbarem Kontakt stehen. Das Imprägniermaterial würde den Wärmeübergang zwischen der Wicklung und dem Temperatursensor behindern, sodass die ermittelten Temperaturen nicht den tatsächlich im Wickelkopf vorherrschenden Temperaturen entsprechen. Das üblicherweise verwendete Imprägniermaterial ist ein Harz mit einer Wärmeleitfähigkeit von ca. 0,2 W/(mK). Without the sensor receiving element according to the invention or with a not adapted to the recess sensor receiving element, for example with a known from the prior art receiving tube or sleeve, the space between the lateral surfaces of the coil layers and the temperature sensor or pick-up tube in the impregnation of the winding head with the Impregnating be filled, so that a heat transfer or heat flow between the temperature sensor and the coil layers would be made only in the sub-areas, which are in direct contact. The impregnating material would hinder the heat transfer between the winding and the temperature sensor, so that the determined temperatures do not correspond to the actual temperatures prevailing in the winding head. The commonly used impregnating material is a resin having a thermal conductivity of about 0.2 W / (mK).

Dabei erweist es sich als besonders vorteilhaft, dass das Sensoraufnahmeelement einen Zentralabschnitt, in welchem der sich axial erstreckende Aufnahmeraum für den Temperatursensor angeordnet ist, und zwei sich von diesem in entgegengesetzte Umfangsrichtungen erstreckende gekrümmte Leitelemente aufweist, wobei sich eine Querschnittsfläche des jeweiligen Leitelementes ausgehend von dem Zentralabschnitt in Richtung eines Endabschnittes des jeweiligen Leitelementes fortlaufend verjüngt. Durch diese geometrische Form füllt das Sensoraufnahmeelement den sich beim Aufbiegen der beiden Spulenlagen ausbildenden und in den Endbereichen spitz zulaufenden Spalt vollständig bzw. nahezu vollständig aus. Hierdurch wird der effektive thermische Widerstand von der Wärmequelle, nämlich den Spulenlagen des Wickelkopfes zum Temperatursensor erheblich reduziert. It proves to be particularly advantageous that the sensor receiving element has a central portion in which the axially extending receiving space is arranged for the temperature sensor, and two of this in opposite circumferential directions extending curved guide elements, wherein a cross-sectional area of the respective guide element starting from the Central section in the direction of an end portion of the respective guide element continuously tapers. As a result of this geometric shape, the sensor receiving element completely or almost completely fills the gap which forms during the bending of the two coil layers and which tapers in the end regions. As a result, the effective thermal resistance of the heat source, namely the coil layers of the winding over the temperature sensor is significantly reduced.

Im Falle einer Kühlung des Wickelkopfes mit einem Kühlmedium, beispielweise mit Öl, erweist es sich als zweckmäßig, dass eine dem Statorblech abgewandte Stirnseite des Sensoraufnahmeelementes von einer Isolationsplatte abgedeckt ist. Durch die Isolationsplatte, welche aus einem thermisch gering leitenden Material, insbesondere Kunststoff, besteht, wird eine den Temperaturmesswert verfälschende Kühlung des Sensoraufnahmeelementes durch die Kühlflüssigkeit wirksam verhindert. Dabei hat die Isolationsplatte eine mit der Einführöffnung im Sensoraufnahmeelement korrespondierende Öffnung, sodass ein Einführen und eine Entnahme des Temperatursensors erfolgen kann. Die Isolationsplatte ist auf der Stirnseite beispielsweise durch eine Adhäsionsverbindung oder eine Rastverbindung befestigt. Alternativ kann eine Anordnung der Isolationsplatte auf der Stirnseite des Sensoraufnahmeelementes allerdings auch erst nach dem Einbringen des Sensoraufnahmeelementes in die spaltförmige Ausnehmung erfolgen. Außerdem kann die Isolationsplatte Rastnasen aufweisen, welche in die Drähte der die spaltförmige Ausnehmung begrenzenden Spulenlagen eingreifen und die Isolationsplatte so in der Ausnehmung fixieren. In the case of cooling of the winding head with a cooling medium, for example with oil, it proves to be expedient that a stator plate facing away from the end face of the sensor receiving element is covered by an insulating plate. Due to the insulating plate, which consists of a thermally low-conductive material, in particular plastic, a temperature measurement falsifying cooling of the sensor receiving element is effectively prevented by the cooling liquid. In this case, the insulation plate has a corresponding opening with the insertion in the sensor receiving element opening, so that insertion and removal of the Temperature sensor can be done. The insulation plate is fixed on the front side, for example by an adhesive connection or a snap-in connection. Alternatively, an arrangement of the insulation plate on the end face of the sensor receiving element, however, also take place only after the introduction of the sensor receiving element in the gap-shaped recess. In addition, the insulating plate may have latching noses which engage in the wires of the coil-shaped layers bounding the gap-shaped recess and thus fix the insulating plate in the recess.

Außerdem kann eine dem Statorblech abgewandte Stirnseite des Sensoraufnahmeelementes einen Einführtrichter für den Temperatursensor aufweisen, welcher entweder an der Isolationsplatte oder am Sensoraufnahmeelement selbst angeordnet ist. In vorteilhafter Weise ist der Einführtrichter einstückig mit der Isolationsplatte ausgebildet. Dabei ist der Einführtrichter deckungsgleich mit der Öffnung in der Isolationsplatte und der Einführöffnung im Sensoraufnahmeelement angeordnet. Der Einführtrichter bildet also eine Einführhilfe für einen austauschbar in dem Aufnahmeraum anordbaren Temperatursensor. In addition, a side facing away from the stator plate of the sensor receiving element may have an insertion funnel for the temperature sensor, which is arranged either on the insulating plate or on the sensor receiving element itself. Advantageously, the insertion funnel is formed integrally with the insulation plate. In this case, the insertion funnel is arranged congruently with the opening in the insulation plate and the insertion opening in the sensor receiving element. The insertion funnel thus forms an insertion aid for an exchangeable temperature sensor which can be arranged in the receiving space.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass das Sensoraufnahmeelement aus einer ausgehärteten Vergussmasse besteht, welche in einem fließfähigen Zustand in die spaltförmige Ausnehmung im Wickelkopf einbringbar ist. Hierdurch wird die spaltförmige Ausnehmung zwischen den beiden Spulenlagen vollständig ausgefüllt. Die fließfähige Vergussmasse bietet den Vorteil, dass sie sich an unebene Strukturen der Mantelflächen der beiden Spulenlagen anpassen und die Vergussmasse auch bis in die Spitzen der Ausnehmung fließen kann. Da die Vergussmasse in fließfähigem Zustand in die spaltförmige Ausnehmung eingespritzt wird, ist die Anordnung eines Platzhalters für den Aufnahmeraum, in welchem der Temperatursensor angeordnet wird, zwischen den beiden Spulenlagen erforderlich. Dieser sollte vorzugsweise aus PTFE bestehen oder eine Beschichtung aus PTFE aufweisen, um ein Entfernen des Platzhalters nach dem Aushärten der Vergussmasse zu erleichtern. Durch das Entfernen des Platzhalters bildet sich dann der eine Einführöffnung für den Temperatursensor aufweisende Aufnahmeraum in der Vergussmasse bzw. dem Sensoraufnahmeelement aus. Bevorzugt wird auch der Spalt bzw. die spaltförmige Ausnehmung zwischen den beiden Spulenlagen durch einen Platzhalter erzeugt, sodass dieser während des nachfolgenden Einspritzens der Vergussmasse in die spaltförmige Ausnehmung zwischen den beiden Spulenlage verbleibt. A particularly advantageous embodiment of the present invention provides that the sensor receiving element consists of a hardened potting compound, which in a flowable state in the gap-shaped recess in the winding head can be introduced. As a result, the gap-shaped recess between the two coil layers is completely filled. The flowable potting compound has the advantage that it can adapt to uneven structures of the lateral surfaces of the two coil layers and the potting compound can also flow into the tips of the recess. Since the potting compound is injected in a flowable state in the gap-shaped recess, the arrangement of a placeholder for the receiving space in which the temperature sensor is disposed, between the two coil layers is required. This should preferably be made of PTFE or have a coating of PTFE, to facilitate removal of the spacer after curing of the potting compound. By removing the spacer then forms the insertion of an opening for the temperature sensor having receiving space in the potting compound or the sensor receiving element. Preferably, the gap or the gap-shaped recess between the two coil layers is generated by a placeholder so that it remains during the subsequent injection of the potting compound in the gap-shaped recess between the two coil layer.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, dass der die Einführöffnung aufweisende Aufnahmeraum für den Temperatursensor im Sensoraufnahmeelement durch einen ausschließlich von der Vergussmasse begrenzten Hohlraum gebildet ist. Hierdurch wird gewährleistet, dass der korrespondierend zum Aufnahmeraum ausgebildete Temperatursensor unmittelbar und vollflächig an der das Sensoraufnahmeelement bildenden ausgehärteten Vergussmasse anliegt. Dadurch, dass der Hohlraum nur eine Einführöffnung aufweist, kann der Temperatursensor nur aus einer Richtung eingeführt werden und die Einstecktiefe des Temperatursensors ist durch den Boden des Hohlraumes definiert. It has proved to be particularly advantageous that the receiving space having the insertion opening for the temperature sensor is formed in the sensor receiving element by a limited exclusively by the potting compound cavity. This ensures that the temperature sensor formed corresponding to the receiving space rests directly and over the entire area on the hardened potting compound forming the sensor receiving element. Characterized in that the cavity has only one insertion opening, the temperature sensor can be inserted only from one direction and the insertion depth of the temperature sensor is defined by the bottom of the cavity.

Die Vergussmasse sollte eine möglichst hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Vorzugsweise weist die Vergussmasse eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 1 W/(mK), bevorzugt von mindestens 3W/(mK), besonders bevorzugt von mindestens 8 W/(mK) auf. Im Vergleich zu einem üblicherweise zur Imprägnierung verwendeten Harz (ca. 0,2 W/(mK)), weist die Vergussmasse eine mindestens um den Faktor 5 höhere Wärmeleitfähigkeit auf. The potting compound should have the highest possible thermal conductivity. Preferably, the potting compound has a thermal conductivity of at least 1 W / (mK), preferably of at least 3W / (mK), more preferably of at least 8 W / (mK). Compared to a resin usually used for impregnation (about 0.2 W / (mK)), the potting compound has at least a factor of 5 higher thermal conductivity.

In der Praxis hat sich eine fließfähige oder zumindest plastisch verformbare und aushärtbare Vergussmasse aus einem mit Keramik- oder Metallpulver, insbesondere Aluminium, versetzten Epoxidharz oder Polymer besonders bewährt. Derartige Vergussmassen haben teilweise eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 8 W/(mK). In practice, a flowable or at least plastically deformable and curable potting compound from a ceramic or metal powder, in particular aluminum, offset epoxy resin or polymer has proven particularly useful. Such potting compounds sometimes have a thermal conductivity of more than 8 W / (mK).

Eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass das Sensoraufnahmeelement aus einem formstabilen Formkörper besteht, welcher in die spaltförmige Ausnehmung im Wickelkopf einführbar ist. Die Formstabilität des Formkörpers gewährleistet, dass dieser die spaltförmige Ausnehmung bzw. die beiden die Ausnehmung begrenzenden Spulenlagen beim Einführen entsprechend seiner äußeren Kontur formt bzw. aufweitet. Der Formkörper schafft sich also selbst den Raum, den er benötigt. Nach der Anordnung des Sensoraufnahmeelementes in der spaltförmigen Ausnehmung liegen die beispielsweise als Flachdraht ausgebildeten Drähte der Spulenlagen optimal an den jeweiligen Kontaktflächen des Sensoraufnahmeelementes an. Die Fixierung des Formkörpers erfolgt durch eine Klemmung zwischen den beiden Spulenlagen. Eine zusätzliche Fixierung des Formkörpers in der Ausnehmung erfolgt durch das Imprägniermaterial bei der nachfolgenden Imprägnierung des Wickelkopfes bzw. nach einem Aushärten des Imprägniermaterials. An alternative embodiment of the present invention provides that the sensor receiving element consists of a dimensionally stable shaped body, which is insertable into the gap-shaped recess in the winding head. Ensures the dimensional stability of the molding that this forms the gap-shaped recess or the two limiting the recess coil layers during insertion according to its outer contour or expands. The molded body thus creates itself the space he needs. After the arrangement of the sensor receiving element in the slot-shaped recess, the wires of the coil layers, which are designed, for example, as flat wires, lie optimally against the respective contact surfaces of the sensor receiving element. The fixing of the shaped body is effected by a clamping between the two coil layers. An additional fixation of the shaped body in the recess is effected by the impregnating material in the subsequent impregnation of the winding head or after hardening of the impregnating material.

Durch die Verwendung eines formstabilen Formkörpers kann ein Werkstoff mit einer gegenüber der Vergussmasse wesentlich höheren Wärmeleitfähigkeit verwendet werden. Vorzugsweise weist der Werkstoff des Formkörpers eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 80 W/(mK), bevorzugt von mindestens 120 W/(mK) und besonders bevorzugt von mindestens 230 W/(mK), auf. By using a dimensionally stable shaped body, it is possible to use a material with a substantially higher thermal conductivity than the casting compound. The material of the shaped body preferably has a thermal conductivity of at least 80 W / (mK), preferably of at least 120 W / (mK) and particularly preferably of at least 230 W / (mK).

Aufgrund der Forderung nach einer hohen Wärmeleitfähigkeit kommen insbesondere Kupfer mit einer Wärmeleitfähigkeit von ca. 300 W/(mK) sowie Aluminium mit einer Wärmeleitfähigkeit von ca. 200 W/mK in Betracht. Aufgrund eines sehr guten Verhältnisses zwischen Wärmeleitfähigkeit und mechanischer Bearbeitbarkeit hat sich die Verwendung von Aluminium als Werkstoff für den das Sensoraufnahmeelement bildenden Formkörper als besonders zweckmäßig erwiesen. Auch der Einsatz einer Aluminiumnitrid-Keramik ist einerseits wegen der hohen Wärmeleitfähigkeit von ca. 180 W/(mK) und andererseits wegen der geringen elektrischen Leitfähigkeit geeignet. Due to the requirement for a high thermal conductivity, in particular copper with a thermal conductivity of about 300 W / (mK) and aluminum with a thermal conductivity of about 200 W / mK come into consideration. Due to a very good relationship between thermal conductivity and mechanical machinability, the use of aluminum has proven to be particularly useful as a material for the molded body forming the sensor receiving element. The use of an aluminum nitride ceramic is on the one hand because of the high thermal conductivity of about 180 W / (mK) and on the other hand suitable because of the low electrical conductivity.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass zwischen dem Formkörper und den die spaltförmige Ausnehmung begrenzenden Mantelflächen der beiden Spulenlagen eine Schutz- oder/und Gleitfolie angeordnet ist. Diese Folie sorgt beim Einführen des formstabilen Formkörpers dafür, dass dieser ohne die Lackschicht der Drähte der beiden Spulenlagen zu beschädigen in die Ausnehmung einführbar ist. Außerdem werden die Mantelflächen durch die Folie geglättet, sodass einzelne in die Ausnehmung hineinragende Drähte der beiden Spulenlagen das Einbringen des Formkörpers nicht wesentlich behindern. Besonders geeignet sind spezielle Wärmeleitfolien, beispielsweise eine mit Bornitrid gefüllte Silikonfolie mit einer Wärmeleitfähigkeit von ca. 5 W/(mK), die zugleich elektrisch isolierend ist. Another advantageous embodiment of the invention provides that between the molding and the gap-shaped recess bounding lateral surfaces of the two coil layers, a protective and / or sliding film is arranged. When inserting the dimensionally stable shaped body, this foil ensures that it can be inserted into the recess without damaging the lacquer layer of the wires of the two coil layers. In addition, the lateral surfaces are smoothed by the film, so that individual projecting into the recess wires of the two coil layers do not significantly hinder the introduction of the molding. Particularly suitable are special Wärmeleitfolien, for example, filled with boron nitride silicone film with a thermal conductivity of about 5 W / (mK), which is also electrically insulating.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird auch dadurch geschaffen, dass das Sensoraufnahmeelement teilweise aus einer ausgehärteten Vergussmasse und teilweise aus einem formstabilen Formkörper besteht. Hierbei wird zunächst die spaltförmige Ausnehmung zwischen den Spulenlagen mit einer geringen Menge der fließfähigen Vergussmasse gefüllt. Anschließend wird der Formkörper in die noch fließfähige Masse gedrückt, sodass sich die Vergussmasse in einem Spalt zwischen dem Formkörper und den die Ausnehmung begrenzenden Mantelflächen ausbreitet und diesen nach Möglichkeit vollständig ausfüllt. Hierbei sollte darauf geachtet werden, dass eine definierte Menge an Vergussmasse eingefüllt wird, sodass ein Überlaufen der Vergussmasse nach oben aus dem Spalt verhindert wird. Nach dem Aushärten der Vergussmasse ergibt sich eine innige und vollflächige Verbindung zwischen der Vergussmasse und den Mantelflächen der Spulenlagen sowie zwischen der Vergussmasse und dem Formkörper. A further advantageous embodiment of the present invention is also provided in that the sensor receiving element consists partly of a cured potting compound and partly of a dimensionally stable molded body. Here, first, the gap-shaped recess between the coil layers is filled with a small amount of flowable potting compound. Subsequently, the shaped body is pressed into the still flowable mass, so that the potting compound spreads in a gap between the shaped body and the lateral surfaces delimiting the recess and completely fills it as far as possible. Care should be taken that a defined amount of potting compound is filled so that overflow of the potting compound is prevented from the top of the gap. After curing of the potting compound, there is an intimate and full-surface connection between the potting compound and the lateral surfaces of the coil layers and between the potting compound and the molding.

Die zweitgenannte Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 10. The second object is achieved by a method according to the features of claim 10.

Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Herstellung eine Stators für einen Elektromotor vorgesehen, bei welchem zunächst das Sensoraufnahmeelement als formstabiler Körper oder als fließfähige Vergussmasse oder als zumindest plastisch verformbare Vergussmasse in die spaltförmige Ausnehmung zwischen den beiden Spulenlagen eingebracht wird und nachfolgend die Imprägnierung des Wickelkopfes mit dem Imprägniermaterial erfolgt. Hierdurch wird erreicht, dass das Imprägniermaterial nicht in die spaltförmige Ausnehmung hineinfließen kann, da diese bereits durch das Sensoraufnahmeelement ausgefüllt ist. Somit wird gewährleistet, dass das Imprägniermaterial den Wärmetransport zwischen den Spulenlagen, dem Sensoraufnahmeelement und dem Temperatursensor nicht behindert. Vor der Imprägnierung wird der Aufnahmeraum im Sensoraufnahmeelement verschlossen, vorzugsweise mittels eines Platzhalters aus PTFE, sodass dieser beim Imprägnieren nicht mit dem Imprägniermaterial volllaufen kann. According to the invention, a method for producing a stator for an electric motor is provided in which first the sensor receiving element is introduced as a dimensionally stable body or as a flowable potting compound or as at least plastically deformable potting compound in the gap-shaped recess between the two coil layers and subsequently the impregnation of the winding head with the impregnating material he follows. This ensures that the impregnating material can not flow into the gap-shaped recess, since this is already filled by the sensor receiving element. This ensures that the impregnating material does not hinder the heat transfer between the coil layers, the sensor receiving element and the temperature sensor. Before the impregnation of the receiving space is closed in the sensor receiving element, preferably by means of a spacer made of PTFE, so that it can not run with the impregnating material during impregnation.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in The invention allows numerous embodiments. To further clarify its basic principle, one of them is shown in the drawing and will be described below. This shows in

1 eine Prinzipskizze eines Elektromotors mit einem in den Wickelkopf eingesetzten Temperatursensor zur Erfassung einer Innentemperatur des Wickelkopfes; 1 a schematic diagram of an electric motor with a temperature sensor used in the winding head for detecting an internal temperature of the winding head;

2 den in 1 dargestellten Wickelkopf des Elektromotors mit dem eingesteckten Temperatursensor in einer Seitenansicht; 2 the in 1 illustrated winding head of the electric motor with the inserted temperature sensor in a side view;

3 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit X aus 2 mit einem Sensoraufnahmeelement zwischen zwei Spulenlagen des Wickelkopfes; 3 an enlarged view of the detail X from 2 with a sensor receiving element between two coil layers of the winding head;

4 eine gemäß der Linie A-A in 3 geschnittene Darstellung des zwischen zwei Spulenlagen angeordneten Sensoraufnahmeelementes; 4 one according to the line AA in 3 cut representation of the arranged between two coil layers sensor receiving element;

5 ein als Formkörper ausgebildetes Sensoraufnahmeelement in einer ersten Ansicht; 5 a formed as a shaped body sensor receiving element in a first view;

6 das in 5 dargestellte und als Formkörper ausgebildete Sensoraufnahmeelement in einer zweiten Ansicht; 6 this in 5 shown and formed as a molded body sensor receiving element in a second view;

7 eine Darstellung einer mit dem Sensoraufnahmeelement verbundenen Isolationsplatte mit einer Öffnung für den Temperatursensor; 7 an illustration of an insulation plate connected to the sensor receiving element with an opening for the temperature sensor;

8 eine Prinzipdarstellung des Wärmeflusses zwischen den Spulenlagen und dem Temperatursensor ohne das erfindungsgemäße Sensoraufnahmeelement; 8th a schematic diagram of the heat flow between the coil layers and the temperature sensor without the sensor receiving element according to the invention;

9 eine Prinzipdarstellung des Wärmeflusses zwischen den Spulenlagen und dem Temperatursensor mit dem erfindungsgemäßen Sensoraufnahmeelement. 9 a schematic representation of the heat flow between the coil layers and the temperature sensor with the sensor receiving element according to the invention.

1 zeigt eine Prinzipskizze eines Elektromotors 1 mit einem Rotor 2 und einem Stator 3. Der Stator 3 umfasst ein hohlzylindrisches, als Blechpaket ausgebildetes Statorblech 4 und eine verteilte Wicklung 5 mit einem in axialer Richtung aus dem Statorblech 4 herausragenden Wickelkopf 6, welcher mit einem Imprägniermaterial, insbesondere einem Harz imprägniert ist. Im Wickelkopf 6 ist ein Temperatursensor 7 zur Erfassung der Innen- bzw. Kerntemperatur des Wickelkopfes 6 angeordnet. 1 shows a schematic diagram of an electric motor 1 with a rotor 2 and a stator 3 , The stator 3 comprises a hollow cylindrical, designed as a laminated core stator plate 4 and a distributed winding 5 with a in the axial direction of the stator plate 4 outstanding winding head 6 , which is impregnated with an impregnating material, in particular a resin. In the winding head 6 is a temperature sensor 7 for detecting the internal or core temperature of the winding head 6 arranged.

Wie der 2 zu entnehmen ist, sind die Wicklung 5 und der Wickelkopf 6 als Wellenwicklung ausgebildet und weisen mehrere schichtweise übereinander angeordnete, umlaufende ringförmigen Spulenlagen 8 auf. Bei den in den 1 bis 9 dargestellten Ausführungsformen bilden insgesamt vier Spulenlagen 8 die Wicklung 5 bzw. den Wickelkopf 6. Die Spulenlagen 8 bestehen wiederum aus gewickelten Drähten, insbesondere aus Kupfer, und bilden eine Kupfermatte. Der Temperatursensor 7 ist in den Wickelkopf 6 eingebettet und befindet sich zwischen zwei benachbarten und übereinander abgeordneten Spulenlagen 8. Again 2 it can be seen, are the winding 5 and the winding head 6 designed as a wave winding and have a plurality of layers arranged one above the other, circumferential annular coil layers 8th on. In the in the 1 to 9 illustrated embodiments form a total of four coil layers 8th the winding 5 or the winding head 6 , The coil layers 8th again consist of wound wires, in particular of copper, and form a copper mat. The temperature sensor 7 is in the winding head 6 embedded and located between two adjacent and superimposed coil layers 8th ,

In 3, welche die Einzelheit X aus 2 vergrößert darstellt, ist eine spaltförmige, in Umfangsrichtung gekrümmte und in den Endbereichen spitz zulaufende Ausnehmung 9 zwischen zwei Spulenlagen 8, nämlich zwischen der radial innenliegenden Spulenlage 8 und der benachbarten Spulenlage 8, zu erkennen. In dieser spaltförmigen Ausnehmung 9 ist ein korrespondierend ausgebildetes und den Temperatursensor 7 aufnehmendes Sensoraufnahmeelement 10 derart angeordnet, dass die die spaltförmige Ausnehmung 9 begrenzenden Mantelflächen 11 der beiden Spulenlagen 8 großflächig, insbesondere vollflächig und wärmeleitend an dem Sensoraufnahmeelement 10 anliegen. Das Sensoraufnahmeelement 10 erstreckt sich in axialer Richtung zumindest bis in das Zentrum des aus dem Statorblech 4 herausragenden Wickelkopfes 6 (siehe 4), in welchem die höchsten Temperaturen vorherrschen. In 3 which the detail X out 2 represents enlarged, is a gap-shaped, curved in the circumferential direction and tapered in the end regions recess 9 between two coil layers 8th , namely between the radially inner coil layer 8th and the adjacent coil layer 8th to recognize. In this gap-shaped recess 9 is a correspondingly formed and the temperature sensor 7 receiving sensor receiving element 10 arranged such that the gap-shaped recess 9 limiting lateral surfaces 11 the two coil layers 8th large area, in particular full surface and heat-conducting to the sensor receiving element 10 issue. The sensor receiving element 10 extends in the axial direction at least to the center of the stator out of the stator 4 outstanding winding head 6 (please refer 4 ), in which the highest temperatures prevail.

Das korrespondierend zu der spaltförmigen Ausnehmung 9 ausgebildete Sensoraufnahmeelement 10 weist einen Zentralabschnitt 12 auf, in welchem ein sich axial erstreckender und eine Einführöffnung 13 aufweisender Aufnahmeraum 14 für den Temperatursensor 7 angeordnet ist. Der Querschnitt des Aufnahmeraumes 14 ist korrespondierend zum Querschnitt des Temperatursensors 7 ausgebildet, sodass eine Außenfläche des Temperatursensors 7 vollflächig an einer Innenfläche des Aufnahmeraumes 14 anliegt. Außerdem umfasst das Sensoraufnahmeelement 10 zwei sich von dem Zentralabschnitt 12 in entgegengesetzte Umfangsrichtungen erstreckende gekrümmte Leitelemente 15, deren jeweilige Querschnittsfläche sich ausgehend von dem Zentralabschnitt 12 in Richtung eines Endabschnittes 16 des jeweiligen Leitelementes 15 fortlaufend verjüngt. Außerdem weist das Sensoraufnahmeelement 10 zwei sich in axialer Richtung erstreckende und zur vollflächigen Anlage an den Mantelflächen 11 der Spulenlagen 8 vorgesehene Kontaktflächen 17, 18 auf, welche in den 3 und 4 bzw. 5 und 6 gut zu erkennen sind. Dabei ist die dem Statorblech 4 zugewandte radial äußere Kontaktfläche 18 sowohl bei dem in den 3 und 4 als auch bei dem in den 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils konvex ausgebildet. Die dem Statorblech 4 abgewandte und radial innenliegende Kontaktfläche 17 ist bei dem in den 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel konkav ausgebildet, während bei dem in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel die Kontaktfläche 17 im Zentralabschnitt 12 konvex und im Bereich der Endabschnitte 16 konkav ausgebildet ist. Der Übergang zwischen dem konvexen Bereich und den konkaven Bereichen ist fließend. This corresponds to the gap-shaped recess 9 trained sensor receiving element 10 has a central portion 12 in which an axially extending and an insertion opening 13 having recording space 14 for the temperature sensor 7 is arranged. The cross section of the receiving space 14 is corresponding to the cross section of the temperature sensor 7 formed so that an outer surface of the temperature sensor 7 over the entire surface of an inner surface of the receiving space 14 is applied. In addition, the sensor receiving element comprises 10 two from the central section 12 extending in opposite circumferential directions curved guide elements 15 whose respective cross-sectional area extending from the central portion 12 in the direction of an end section 16 of the respective guide element 15 continuously rejuvenated. In addition, the sensor receiving element has 10 two extending in the axial direction and for full-surface contact with the lateral surfaces 11 the coil layers 8th intended contact surfaces 17 . 18 on which in the 3 and 4 respectively. 5 and 6 are clearly visible. Here is the stator 4 facing radially outer contact surface 18 both in the 3 and 4 as well as in the 5 and 6 illustrated embodiment, each convex. The stator sheet 4 remote and radially inner contact surface 17 is in the in the 5 and 6 illustrated embodiment concave, while in the in the 3 and 4 illustrated embodiment, the contact surface 17 in the central section 12 convex and in the area of the end sections 16 is concave. The transition between the convex portion and the concave portions is fluid.

Das Sensoraufnahmeelement 10 kann aus einer ausgehärteten Vergussmasse mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit bestehen, welche in einem fließfähigen Zustand in die spaltförmige Ausnehmung 9 eingebracht wurde. Hierbei weist die Vergussmasse eine höhere Wärmeleitfähigkeit auf als das Imprägniermaterial des Wickelkopfes 6. Vorzugsweise wird als Vergussmasse ein mit einem Metallpulver, insbesondere Aluminium, versetztes Epoxidharz verwendet. Dieses weist mindestens eine um den Faktor 5 höhere Wärmeleitfähigkeit auf als das als Harz ausgebildete Imprägniermaterial. The sensor receiving element 10 may consist of a cured potting compound with a high thermal conductivity, which in a flowable state in the gap-shaped recess 9 was introduced. Here, the potting compound has a higher thermal conductivity than the impregnating material of the winding head 6 , Preferably, an epoxy resin mixed with a metal powder, in particular aluminum, is used as potting compound. This has at least a factor of 5 higher thermal conductivity than the formed as a resin impregnating material.

Die 5 bis 7 zeigen unterschiedliche Ansichten einer anderen Ausführungsform, nach welcher das Sensoraufnahmeelement 10 als ein formstabiler Formkörper 19 aus einem Werkstoff mit hoher Wärmleitfähigkeit, insbesondere Aluminium, ausgebildet ist. Der formstabile Formkörper 19 wird in die bereits vorhandene spaltförmige Ausnehmung 9 in dem Wickelkopf 6 eingesteckt bzw. eingeführt. Die Formstabilität des Formkörpers 19 gewährleistet, dass dieser die spaltförmige Ausnehmung 9 beim Einbringen entsprechend seiner äußeren Kontur formt bzw. aufweitet. The 5 to 7 show different views of another embodiment, according to which the sensor receiving element 10 as a dimensionally stable shaped body 19 is formed of a material with high thermal conductivity, in particular aluminum. The dimensionally stable shaped body 19 becomes in the already existing gap-shaped recess 9 in the winding head 6 inserted or inserted. The dimensional stability of the molding 19 ensures that this is the gap-shaped recess 9 forms or expands during insertion according to its outer contour.

An einer dem Statorblech 4 abgewandten Stirnseite 20 des Sensoraufnahmeelementes 10 bzw. des Formkörpers 19 ist eine diese vollständig abdeckende Isolationsplatte 21, insbesondere aus Kunststoff, angeordnet. Die Isolationsplatte 21 verhindert im Betrieb des Elektromotors 1 einen unmittelbaren Kontakt zwischen einer die Wicklung 5 bzw. den Wickelkopf 6 kühlenden Kühlflüssigkeit und dem Sensoraufnahmeelement 10. Die Verbindung zwischen der Isolationsplatte 21 und der Stirnseite 20 des Sensoraufnahmeelementes 10 kann durch eine Klebeverbindung erfolgen. Die Isolationsplatte 21 weist eine Öffnung 22 auf, welche deckungsgleich zu der Einführöffnung 13 zu dem im Sensoraufnahmeelement 10 integrierten Aufnahmeraum 14 für den Temperatursensor 7 angeordnet ist. Außerdem ist der Öffnung 22 ein einstückig mit der Isolationsplatte 21 ausgebildeter Einführtrichter 23 für den Temperatursensor 7 zugeordnet. Weiterhin weist die Isolationsplatte 21 mehrere Rastnasen 24 auf, welche nach dem Einführen des Sensoraufnahmeelementes 10 in die spaltförmige Ausnehmung 9 in bzw. zwischen den Drähten der die Ausnehmung 9 begrenzenden Mantelflächen 11 der Spulenlagen 8 verrasten. At one of the stator plate 4 opposite end face 20 of the sensor receiving element 10 or of the molding 19 is a completely covering insulating plate 21 , in particular made of plastic, arranged. The insulation plate 21 prevents during operation of the electric motor 1 an immediate contact between a the winding 5 or the winding head 6 cooling coolant and the sensor receiving element 10 , The connection between the insulation plate 21 and the front side 20 of the sensor receiving element 10 can be done by an adhesive bond. The insulation plate 21 has an opening 22 on which congruent to the insertion 13 to the in the sensor receiving element 10 integrated recording room 14 for the temperature sensor 7 is arranged. Besides, the opening is 22 one piece with the insulation plate 21 trained insertion funnel 23 for the temperature sensor 7 assigned. Furthermore, the insulation plate 21 several locking lugs 24 on, which after insertion of the sensor receiving element 10 in the gap-shaped recess 9 in or between the wires of the recess 9 limiting lateral surfaces 11 the coil layers 8th lock.

Durch die Verwendung einer nicht dargestellten und zwischen dem Formkörper 19 und den die Ausnehmung 9 begrenzenden Mantelflächen 11 der beiden Spulenlagen 8 angeordneten Schutz- oder/und Gleitfolie, kann das Einbringen des Formkörpers 19 in die Ausnehmung 9 erleichtert und eine Beschädigung der Drähte der beiden Spulenlagen 8 verhindert werden. By using a not shown and between the molding 19 and the recess 9 limiting lateral surfaces 11 the two coil layers 8th arranged protective and / or sliding film, the introduction of the molding 19 into the recess 9 facilitates and damage the wires of the two coil layers 8th be prevented.

Ohne die Verwendung des erfindungsgemäß ausgestalteten Sensoraufnahmeelementes 10 würde der Zwischenraum zwischen den Mantelflächen 11 der beiden Spulenlagen 8 und dem Temperatursensor 7, wie in 8 dargestellt, mit dem Imprägniermaterial gefüllt sein. Aufgrund der relativ schlechten Wärmeleitfähigkeit des Imprägniermaterials würde ein in 8 durch Richtungspfeile 25 dargestellter Wärmeübergang bzw. Wärmefluss zwischen den Spulenlagen 8 und dem Temperatursensor 7 nur partiell, nämlich in den Bereichen erfolgen, in welchen ein unmittelbarer Kontakt zwischen dem Temperatursensor 7 und den Spulenlagen 8 besteht. Das Imprägniermaterial dagegen behindert den Wärmeübergang, sodass der Temperatursensor 7 viel niedrigere Temperaturwerte erfasst als tatsächlich im Wickelkopf 6 vorherrschen. Without the use of the inventively designed sensor receiving element 10 would the space between the lateral surfaces 11 the two coil layers 8th and the temperature sensor 7 , as in 8th shown filled with the impregnating material. Due to the relatively poor thermal conductivity of the impregnating a would 8th by directional arrows 25 illustrated heat transfer or heat flow between the coil layers 8th and the temperature sensor 7 only partially, namely in the areas carried out in which a direct contact between the temperature sensor 7 and the coil layers 8th consists. The impregnating material hinders the heat transfer, so that the temperature sensor 7 recorded much lower temperature values than actually in the winding overhang 6 prevalence.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Sensoraufnahmeelementes 10, nach welcher dieses an die Form der spaltförmigen Ausnehmung 9 im Wickelkopf 6 angepasst ist und durch die gegenüber dem Imprägniermaterial höhere Wärmeleitfähigkeit des für das Sensoraufnahmeelement 10 verwendeten Werkstoffes, erfolgt wie in 9 durch Richtungspfeile 25 dargestellt ein wesentlich verbesserter Wärmeübergang bzw. Wärmefluss von den Spulenlagen 8 zum Sensoraufnahmeelement 10 und vom Sensoraufnahmeelement 10 zum im Aufnahmeraum 14 angeordneten Temperatursensor 7. Das Sensoraufnahmeelement 10 übernimmt die Aufgabe der Wärmeleitung, nimmt also die Wärme der Spulenlagen 8 des Wickelkopfes 6 auf und gibt diese an den Temperatursensor 7 weiter. Hierdurch können vom Temperatursensor 7 Temperaturwerte erfasst werden, welche in etwa den realen Temperaturen im Inneren des Wickelkopfes 6 entsprechen. Due to the inventive design of the sensor receiving element 10 , according to which this to the shape of the gap-shaped recess 9 in the winding head 6 is adapted and by the opposite of the impregnating material higher thermal conductivity of the sensor for the receiving element 10 used material, takes place as in 9 by directional arrows 25 illustrated a much improved heat transfer or heat flow from the coil layers 8th to the sensor receiving element 10 and the sensor receiving element 10 to the recording room 14 arranged temperature sensor 7 , The sensor receiving element 10 takes over the task of heat conduction, so takes the heat of the coil layers 8th the winding head 6 and gives it to the temperature sensor 7 further. This can be done by the temperature sensor 7 Temperature values are recorded, which are approximately the real temperatures inside the winding head 6 correspond.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Elektromotor electric motor
22: Rotor rotor
33: Stator stator
44: Statorblech stator lamination
55: Wicklung winding
66: Wickelkopf winding
77: Temperatursensor temperature sensor
88th: Spulenlage coil layer
99: spaltförmige Ausnehmung slit-shaped recess
1010: Sensoraufnahmeelement Sensor receipt member
1111: Mantelfläche lateral surface
1212: Zentralabschnitt Central section
1313: Einführöffnung insertion
1414: Aufnahmeraum accommodation space
1515: Leitelement vane
1616: Endabschnitt end
1717: Kontaktfläche contact area
1818: Kontaktfläche contact area
1919: Formkörper moldings
2020: Stirnseite front
2121: Isolationsplatte insulation plate
2222: Öffnung opening
2323: Einführtrichter insertion funnel
2424: Rastnase locking lug
2525: Richtungspfeil (Wärmefluss) Directional arrow (heat flow)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102012011003 A1 [0003]
DE 102012011004 A1 [0004]
EP 0993099 A1 [0005]
DE 102015006345 A1 [0006]

Claims

A a rotor ( 2 ) and a stator ( 3 ) comprehensive electric motor ( 1 ) whose stator ( 3 ) a hollow cylindrical stator ( 4 ) and one of several layered superimposed, surrounding coil layers ( 8th ) existing distributed winding ( 5 ) with a winding head ( 6 ), wherein in the winding overhang ( 6 ) between two adjacent adjacent coil layers ( 8th ) a gap-shaped, in the circumferential direction curved and pointed in the end regions recess ( 9 ) is provided, in which a correspondingly formed sensor receiving element ( 10 ) is introduced such that the gap-shaped recess ( 9 ) limiting lateral surfaces ( 11 ) of the two coil layers ( 8th ) over a large area and heat-conducting to the sensor receiving element ( 10 ), wherein the sensor receiving element ( 10 ) extending in the axial direction and an insertion opening ( 13 ) receiving space ( 14 ) for a temperature sensor ( 7 ) for detecting the internal temperature of the winding head ( 6 ) and consists of a material which has a higher thermal conductivity than an impregnating material, by means of which the winding head ( 6 ) of the winding ( 5 ) is impregnable.

Electric motor ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the sensor receiving element ( 10 ) a central section ( 12 ), in which the axially extending receiving space ( 14 ) for the temperature sensor ( 7 ) is arranged and two extending from this in opposite circumferential directions curved guide elements ( 15 ), wherein a cross-sectional area of the respective guide element ( 15 ) starting from the central portion ( 12 ) in the direction of an end portion ( 16 ) of the respective guide element ( 15 ) continuously rejuvenated.

Electric motor ( 1 ) according to claims 1 or 2, characterized in that a stator ( 4 ) facing away from the end face ( 20 ) of the sensor receiving element ( 10 ) from an insulation board ( 21 ) is covered and / or that on a the stator ( 4 ) facing away from the front side ( 20 ) of the sensor receiving element ( 10 ) an insertion funnel ( 23 ) for the temperature sensor on the insulation plate ( 21 ) or on the sensor receiving element ( 10 ) is arranged.

Electric motor ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sensor receiving element ( 10 ) consists of a cured potting compound, which in a flowable state in the gap-shaped recess ( 9 ) in the winding head ( 6 ) can be introduced.

Electric motor ( 1 ) according to claim 4, characterized in that the insertion opening ( 23 ) receiving space ( 14 ) for the temperature sensor ( 7 ) in the sensor receiving element ( 10 ) is formed by a limited by the potting compound cavity.

Electric motor ( 1 ) according to claims 4 or 5, characterized in that the potting compound has a thermal conductivity of at least 1 W / (mK), preferably of at least 3W / (mK) more preferably of at least 8 W / (mK).

Electric motor ( 1 ) according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the sensor receiving element ( 10 ) of a dimensionally stable shaped body ( 19 ), which in the gap-shaped recess ( 9 ) in the winding head ( 6 ) is insertable.

Electric motor ( 1 ) according to claim 7, characterized in that the shaped body consists of a material having a thermal conductivity of at least 80 W / (mK), preferably of at least 120 W / (mK) and particularly preferably of at least 230 W / (mK).

Electric motor ( 1 ) according to claims 7 or 8, characterized in that between the shaped body ( 19 ) and the gap-shaped recess ( 9 ) limiting lateral surfaces ( 11 ) of the two coil layers ( 8th ) a protective and / or sliding film is arranged.

Method for producing a stator ( 3 ) for an electric motor ( 1 ) according to at least one of claims 1 to 9, characterized in that first the sensor receiving element ( 10 ) as dimensionally stable shaped body ( 19 ) or as a flowable potting compound or as at least plastically deformable potting compound in the gap-shaped recess ( 9 ) between the two coil layers ( 8th ) is introduced and that subsequently the impregnation of the winding head ( 6 ) takes place with the impregnating material.