DE102016224609B4

DE102016224609B4 - Method of manufacturing an electric motor

Info

Publication number: DE102016224609B4
Application number: DE102016224609.7A
Authority: DE
Inventors: Alex Wist; David Müller; Nils Wilhelm; Martin Fuchs
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2016-12-09
Filing date: 2016-12-09
Publication date: 2020-06-18
Anticipated expiration: 2036-12-10
Also published as: DE102016224609A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines einen Stator (2) und einen Rotor umfassenden Elektromotors (1), dessen hohlzylindrischer Stator (2) eine aus mehreren schichtweise übereinander angeordneten umlaufenen Spulenlagen (5) bestehende Wicklung (3) mit einem Wickelkopf (4) trägt, bei welchem ein zur Aufnahme eines Temperatursensors (9) vorgesehenes Aufnahmerohr (7) in dem Wickelkopf (4) angeordnet wird und anschließend der Temperatursensor (9) in das Aufnahmerohr (7) im Wickelkopf (4) eingesteckt wird, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einbringen der bereits gewickelten Spulenlagen (5) in den Stator (2) das Aufnahmerohr (7) auf einer Oberfläche (12) zumindest einer der bereits gewickelten und noch nicht in den Stator (2) eingebrachten Spulenlagen (5) derart fixiert wird, dass das Aufnahmerohr (7) nach dem Einbringen der gewickelten Spulenlagen (5) in den Stator (2) im Bereich des Wickelkopfes (4) zwischen zwei benachbarten Spulenlagen (5) angeordnet ist.Method for producing an electric motor (1) comprising a stator (2) and a rotor, the hollow cylindrical stator (2) of which carries a winding (3) with a winding head (4) consisting of several revolving coil layers (5) arranged one above the other in layers a receiving tube (7) provided for receiving a temperature sensor (9) is arranged in the winding head (4) and then the temperature sensor (9) is inserted into the receiving tube (7) in the winding head (4), characterized in that before the already wound coil layers (5) in the stator (2), the receiving tube (7) is fixed on a surface (12) of at least one of the already wound coil layers (5) that have not yet been inserted into the stator (2) in such a way that the receiving tube ( 7) after the wound coil layers (5) have been introduced into the stator (2) in the region of the winding head (4) between two adjacent coil layers (5).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines einen Stator und einen Rotor umfassenden Elektromotors, dessen hohlzylindrischer Stator eine aus mehreren schichtweise übereinander angeordneten, umlaufenen Spulenlagen bestehende Wicklung mit einem Wickelkopf trägt, bei welchem ein zur Aufnahme eines Temperatursensors vorgesehenes Aufnahmerohr in dem Wickelkopf angeordnet wird und anschließend der Temperatursensor in das Aufnahmerohr im Wickelkopf eingesteckt wird.The invention relates to a method for producing an electric motor comprising a stator and a rotor, the hollow cylindrical stator of which carries a winding consisting of a plurality of revolving coil layers arranged one above the other in layers with a winding head, in which a receiving tube provided for receiving a temperature sensor is arranged in the winding head and then the temperature sensor is inserted into the receiving tube in the winding head.

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 generally known that electric motors must be protected against overheating, in particular to avoid damage to the windings and / or negative impairment of the magnets. This is usually brought about by directly or indirectly monitoring the temperature of an electric motor at one or more points and taking measures from a predetermined temperature in order to counteract a further rise 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, i. H. the performance of the machine is reduced.

Der Wickelkopf ist häufig die heißeste Stelle des Elektromotors und daher begehrter Messpunkt für den Temperatursensor. Die gattungsgemäße DE 10 2012 011 003 A1 beschreibt bereits ein eingangs genanntes Verfahren zur Herstellung eines einen Stator und einen Rotor aufweisenden Elektromotors. Hierbei wird vor dem Bandagieren und Imprägnieren des Wickelkopfes ein zur Aufnahme eines Temperartursensors vorgesehenes Aufnahmerohr in den Wickelkopf eingebracht und durch den Imprägniervorgang und insbesondere durch das Aushärten der Imprägnierung fest mit dem Wickelkopf verbunden. Anschließend wird der Temperatursensor in das Aufnahmerohr eingesteckt.The winding head is often the hottest spot on the electric motor and is therefore a sought-after measuring point for the temperature sensor. The generic DE 10 2012 011 003 A1 already describes a method mentioned at the outset for producing an electric motor having a stator and a rotor. In this case, before the bandaging and impregnation of the winding head, a receiving tube provided for receiving a temperature sensor is introduced into the winding head and firmly connected to the winding head by the impregnation process and in particular by the curing of the impregnation. The temperature sensor is then inserted into the receiving tube.

Aus der GB 2 288 920 A und der US 4 588 916 A sind Verfahren zur Herstellung von Elektromotoren bekannt, bei welchen in einen Wickelkopf einer aus Wickeldraht bestehenden Statorwicklung Isoliermaterialstreifen zwischen benachbarten Drahtabschnitten eingebracht werden. Durch die eingebrachten Isoliermaterialstreifen sind die Drahtabschnitte im Bereich des Wickelkopfes elektrisch gegeneinander isoliert.From the GB 2 288 920 A. and the US 4,588,916 A Methods for the production of electric motors are known in which insulating material strips between adjacent wire sections are introduced into a winding head of a stator winding consisting of winding wire. The wire sections in the area of the winding head are electrically insulated from one another by the introduced strips of insulating material.

Weiterhin ist aus der DE 10 2011 088 536 A1 einen Temperatursensor für einen Statorwicklungskopf bekannt, der in einen Hohlraum eingeführt wird. Der Hohlraum wird durch ein Platzhalterelement erzeugt, dass sich während des automatischen Einlegens des Spulendrahts im Spulenraum befindet.Furthermore, from the DE 10 2011 088 536 A1 a temperature sensor for a stator winding head is known, which is inserted into a cavity. The cavity is created by a placeholder element that is in the coil space during the automatic insertion of the coil wire.

Die DE 10 2012 011 004 A1 offenbart ebenfalls einen Temperatursensor für einen Statorwicklungskopf, der in einen Aufnahmeraum zwischen zwei Spulen angeordnet wird. Der Aufnahmeraum wird durch einen Platzhalter durch Verdrängung der Drähte erzeugt.The DE 10 2012 011 004 A1 also discloses a temperature sensor for a stator winding head, which is arranged in a receiving space between two coils. The recording space is created by a placeholder by displacing the wires.

Die DE 697 26 112 T2 offenbart schließlich einen Temperaturfühlelement zum Erfassen der Temperatur der Wicklungen eines Stators. Das Temperaturfühlelement wird dabei durch ein Führungsloch im Gehäuse geführt und zwischen den bereits eingelegten Wicklungen eingebettet.The DE 697 26 112 T2 finally discloses a temperature sensing element for sensing the temperature of the windings of a stator. The temperature sensing element is guided through a guide hole in the housing and embedded between the windings that have already been inserted.

Außerdem ist durch die DE 16 48 281 A ein Verfahren zur Herstellung eines Temperaturfühlers zum Schutz von Elektromotoren gegen thermische Überlastung bekannt.It is also through the DE 16 48 281 A a method for producing a temperature sensor for protecting electric motors against thermal overload is known.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein vereinfachtes und prozesssicheres Verfahren zum Einbringen eines Temperatursensors in einen Wickelkopf einer Wicklung eines Stators eines Elektromotors zur Verfügung zu stellen.Against this background, the object of the invention is to provide a simplified and reliable method for introducing a temperature sensor into a winding head of a winding of a stator of an electric motor.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.This object is achieved with a method according to the features of claim 1. The subclaims relate to particularly expedient developments of the invention.

Erfindungsgemäß ist also ein Verfahren zur Herstellung eines einen Stator und einen Rotor aufweisenden Elektromotors vorgesehen, bei welchem vor dem Einbringen der zuvor aus Wickeldraht gewickelten Spulenlagen in den Stator das Aufnahmerohr auf einer Oberfläche zumindest einer der bereits gewickelten und noch nicht in den Stator eingebrachten Spulenlagen derart fixiert wird, dass das Aufnahmerohr nach dem Einbringen der gewickelten Spulenlagen in den Stator im Bereich des Wickelkopfes zwischen zwei benachbarten Spulenlagen angeordnet ist. Hierdurch wird ein vereinfachtes und prozesssicheres Verfahren zum Einbringen eines Temperatursensors zur integrierten Temperaturmessung in einen Wickelkopf einer insbesondere als Wellenwicklung ausgebildeten Statorwicklung eines Elektromotors zur Verfügung gestellt. Dabei bildet das einen Hohlraum mit zumindest einer Zugangsöffnung aufweisende Aufnahmerohr einen Platzhalter für den Temperartursensor. According to the invention, therefore, a method for producing an electric motor having a stator and a rotor is provided, in which prior to the introduction of the coil layers previously wound from winding wire into the stator, the receiving tube on a surface of at least one of the coil layers already wound and not yet introduced into the stator it is fixed that the receiving tube is arranged after the introduction of the wound coil layers in the stator in the area of the winding head between two adjacent coil layers. This provides a simplified and process-reliable method for introducing a temperature sensor for integrated temperature measurement into a winding head of a stator winding of an electric motor, which is designed in particular as a shaft winding. The receiving tube, which has a cavity with at least one access opening, forms a placeholder for the temperature sensor.

Durch die Fixierung des Aufnahmerohres auf der Oberfläche der Spulenlage wird gewährleistet, dass das Aufnahmerohr beim nachfolgenden Einbringen der Spulenlage in den Stator in der gewünschten Position fixiert ist und dort verbleibt. Hierdurch wird das Aufnahmerohr beim Einbringen der Spulenlagen in den Stator zwangsläufig zwischen zwei Spulenlagen positioniert und fixiert. Wenn das Aufnahmerohr stattdessen in den Wickelkopf eingebracht wird, wenn die Spulenlagen bereits in dem Stator angeordnet sind, ließe sich das Aufnahmerohr nicht ohne weiteres zwischen die Spulenlagen einstecken, da der Wickelkopf einer aus mehreren Spulenlagen bestehenden Wicklung, insbesondere einer Wellenwicklung je nach Geometrie der verwendeten Kupferdrähte sehr steif ist. In diesem Fall wäre ein vorgeschaltetes Aufweiten der eng aneinander liegenden Spulenlagen mit einem entsprechenden Werkzeug, beispielsweise einem Dorn, unvermeidlich. Aufgrund der erforderlichen Kräfte und der zusätzlichen Relativbewegung zwischen dem Dorn und den Drähten der Spulenlagen bestünde hierbei allerdings die Gefahr, dass mittels des Dornes die Drähte der Spulenlagen beschädigt werden. Außerdem ist es möglich, dass die durch den Dorn geschaffene Öffnung, in welchen das Aufnahmerohr eingesteckt wird, zu groß ist, sodass das Aufnahmerohr nicht prozesssicher zwischen den Spulenlagen fixiert ist und auch in diesem verbleibt.Fixing the receiving tube on the surface of the coil layer ensures that the receiving tube is fixed in the desired position when the coil layer is subsequently introduced into the stator and remains there. As a result, the receiving tube is inevitably positioned and fixed between two coil layers when the coil layers are introduced into the stator. If that If the receiving tube is inserted into the winding head instead, if the coil layers are already arranged in the stator, the receiving tube could not be easily inserted between the coil layers, since the winding head of a winding consisting of several coil layers, in particular a wave winding, depending on the geometry of the copper wires used, is very much is stiff. In this case, an upstream widening of the closely lying coil layers with an appropriate tool, for example a mandrel, would be unavoidable. However, due to the required forces and the additional relative movement between the mandrel and the wires of the coil layers, there would be a risk that the wires of the coil layers would be damaged by means of the mandrel. In addition, it is possible that the opening created by the mandrel, into which the receiving tube is inserted, is too large, so that the receiving tube is not securely fixed between the coil layers and also remains in it.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, dass das Aufnahmerohr derart auf der Oberfläche der gewickelten Spulenlage im Bereich des Wickelkopfes fixiert wird, dass die Zugangsöffnung im Aufnahmerohr nach dem Einbringen in den Stator aus dem Wickelkopf herausragt. Der aus dem Wickelkopf hervorstehende Überstand des Aufnahmerohres bildet sodann eine Führung für den Temperartursensor und erleichtert das Einführen desselben in die Zugangsöffnung und das Einstecken in das zwischen den Spulenlagen fixierte Aufnahmerohr.It has proven to be particularly advantageous for the receiving tube to be fixed on the surface of the wound coil layer in the region of the winding head in such a way that the access opening in the receiving tube protrudes from the winding head after being introduced into the stator. The protrusion of the receiving tube protruding from the winding head then forms a guide for the temperature sensor and makes it easier to insert it into the access opening and to insert it into the receiving tube fixed between the coil layers.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auch dadurch geschaffen, dass das Aufnahmerohr flexibel ausgebildet ist und beim Einbringen der Spulenlagen zumindest abschnittsweise komprimiert wird. Durch die Komprimierung des Aufnahmerohres zwischen den beiden Spulenlagen wird eine prozesssicher Fixierung des Aufnahmerohres im Wickelkopf gewährleistet und ein Herausfallen des Aufnahmerohres bei der weiteren Handhabung des Stators wirksam verhindert. Das Aufnahmerohr ragt dabei nicht in den Rotorbauraum hinein. Vorzugsweise weist das Aufnahmerohr eine geringe Dicke, insbesondere zwischen 3 µm und 6 µm, auf und besteht aus einem flexiblen, insbesondere elastisch verformbaren Kunststoff. Durch die geringe Materialdicke wird eine Abweichung zwischen der tatsächlichen und der mittels des Temperatursensors ermittelten Wickelkopftemperatur minimiert.A further expedient embodiment of the method according to the invention is also created in that the receiving tube is flexible and is compressed at least in sections when the coil layers are introduced. The compression of the receiving tube between the two coil layers ensures that the receiving tube is fixed in the winding head in a process-reliable manner and effectively prevents the receiving tube from falling out during further handling of the stator. The receiving tube does not protrude into the rotor space. The receiving tube preferably has a small thickness, in particular between 3 μm and 6 μm, and consists of a flexible, in particular elastically deformable, plastic. Due to the small material thickness, a deviation between the actual and the winding head temperature determined by means of the temperature sensor is minimized.

Das Aufnahmerohr könnte durch Formschluss, beispielsweise durch eine Verrastung oder eine Hinterschneidung an der Oberfläche der Spulenlage bzw. den Wickeldrähten fixiert werden. Eine Vereinfachung der Fixierung und eine Reduzierung der Montagezeit ergibt sich jedoch dadurch, dass das Aufnahmerohr stoffschlüssig auf der Oberfläche der Spulenlage fixiert wird.The receiving tube could be fixed to the surface of the coil layer or the winding wires by positive locking, for example by a catch or an undercut. A simplification of the fixation and a reduction in the assembly time results, however, from the fact that the receiving tube is firmly bonded to the surface of the coil layer.

In einem solchen Fall ist es besonders praxisnah, wenn dass das Aufnahmerohr und/oder ein das Aufnahmerohr kontaktierender Oberflächenabschnitt der Spulenlage zumindest abschnittsweise eine Adhäsionsbeschichtung aufweist. Durch eine zuvor auf das Aufnahmerohr oder den entsprechenden Oberflächenabschnitt der Spulenlage aufgetragenen, insbesondere selbstklebende Adhäsionsbeschichtung, wird eine einfache Möglichkeit der Fixierung des Aufnahmerohres an der Spulenlage zur Verfügung gestellt. Die Adhäsionsbeschichtung kann beispielsweise als insbesondere flüssiger Klebstoff aufgebracht werden.In such a case, it is particularly practical if the receiving tube and / or a surface section of the coil layer contacting the receiving tube has an adhesive coating at least in sections. A simple possibility of fixing the receiving tube to the coil layer is made available by a previously applied, in particular self-adhesive coating, to the receiving tube or the corresponding surface section of the coil layer. The adhesive coating can be applied, for example, as a liquid adhesive in particular.

Eine wiederum abgewandelte Ausführungsform des Verfahrens sieht dagegen vor, dass das Aufnahmerohr mittels eines eine Adhäsionsbeschichtung aufweisenden Materialstreifens auf der Oberfläche der Spulenlage fixiert wird. Hierbei ist das Aufnahmerohr zwischen dem vorzugsweise selbstklebenden Materialstreifen und der Oberfläche der Spulenlage angeordnet und fixiert. Es bildet sich also eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der Oberfläche der Spulenlage und dem Materialstreifen und zwischen dem Materialstreifen und einer Teiloberfläche des Aufnahmerohres aus. Hierzu ist der Materialstreifen einseitig mit einer selbstklebenden Adhäsionsbeschichtung versehen und umschließt das Aufnahmerohr teilweise. Die Adhäsionsbeschichtung kann mit einer abziehbaren Schutzfolie abgedeckt sein, welche unmittelbar vor der Fixierung des Aufnahmerohres an der Oberfläche der Spulenlage von dem Materialstreifen bzw. der Adhäsionsbeschichtung abgezogen wird. Vorzugsweise sind eine Längsachse des Aufnahmerohres und eine in Richtung der Haupterstreckung gerichtete Hauptachse des Materialstreifens orthogonal zueinander angeordnet.On the other hand, a modified embodiment of the method provides that the receiving tube is fixed on the surface of the coil layer by means of a strip of material having an adhesive coating. Here, the receiving tube is arranged and fixed between the preferably self-adhesive material strip and the surface of the coil layer. A cohesive connection is thus formed between the surface of the coil layer and the material strip and between the material strip and a partial surface of the receiving tube. For this purpose, the material strip is provided on one side with a self-adhesive adhesive coating and partially surrounds the receiving tube. The adhesive coating can be covered with a removable protective film which is removed from the material strip or the adhesive coating immediately before the receiving tube is fixed to the surface of the coil layer. A longitudinal axis of the receiving tube and a main axis of the material strip directed in the direction of the main extent are preferably arranged orthogonally to one another.

Eine weiter Vereinfachung des Verfahrens wird auch dadurch erreicht, dass das Aufnahmerohr und der Materialstreifen als eine gemeinsam handhabbare Baueinheit auf der Oberfläche der Spulenlage fixiert wird. Hierzu wird der einseitig mit einer Adhäsionsbeschichtung versehende Materialstreifen zunächst an dem Aufnahmerohr fixiert und anschließend werden der Materialstreifen und das fixierte Aufnahmerohr zusammen, als Baueinheit an der Oberfläche der Spulenlage fixiert. Es ist außerdem denkbar, dass die Adhäsionsbeschichtung mit einer Schutzfolie ausgestattet bzw. abgedeckt ist und zwar in den Bereichen, welche unmittelbar an der Oberfläche der Spulenlage fixiert werden. Die Schutzfolie wird dann erst unmittelbar vor der Anordnung der Baueinheit an der Oberfläche der Spulenlage abgezogen, sodass die Baueinheit dann als Ganzes an der Spulenlage fixiert wird.A further simplification of the method is also achieved in that the receiving tube and the material strip are fixed on the surface of the coil layer as a unit that can be handled jointly. For this purpose, the material strip provided on one side with an adhesive coating is first fixed to the receiving tube and then the material strip and the fixed receiving tube are fixed together as a structural unit on the surface of the coil layer. It is also conceivable that the adhesive coating is equipped or covered with a protective film, specifically in the areas which are fixed directly to the surface of the coil layer. The protective film is then removed only immediately before the assembly of the assembly on the surface of the coil layer, so that the assembly as a whole is then fixed to the coil layer.

Es erweist sich als besonders zweckmäßig, dass die Fixierung des Aufnahmerohres auf der Oberfläche der Spulenlage nach dem Einbringen einer elektrischen Isolierung zwischen den jeweils benachbarten Drahtabschnitten im Bereich der Wickelkopfes der Spulenlage erfolgt. Hierdurch wird das Einbringen der Isolierung zwischen den Drahtabschnitten am Wickelkopf nicht durch das bereits ebenfalls am Wickelkopf der Spulenlage fixierte Aufnahmerohr behindert bzw. eine Beschädigung des Aufnahmerohres und/oder ein Entfernen der Aufnahmerohres von der Oberfläche der Spulenlage wird verhindert. It has proven to be particularly expedient for the receiving tube to be fixed on the surface of the coil layer after electrical insulation has been introduced between the respectively adjacent wire sections in the region of the winding head of the coil layer. As a result, the introduction of the insulation between the wire sections on the winding head is not hindered by the receiving tube, which is also already fixed to the winding head of the coil layer, or damage to the receiving tube and / or removal of the receiving tube from the surface of the coil layer is prevented.

Außerdem hat es sich hinsichtlich der Kosten des Verfahrens als vorteilhaft erwiesen, dass ein Materialstreifen für die Fixierung des Aufnahmerohres auf der Oberfläche der Spulenlage verwendet wird, welcher auch für die elektrische Isolierung zwischen den jeweils benachbarten Drahtabschnitten im Bereich des Wickelkopfes der Spulenlage verwendet wird. Die zur Isolierung vorgesehenen Isoliermaterialstreifen sind praktischerweise schon mit einer Klebeschicht ausgestattet und hinsichtlich Größe und Form auf die Abmessungen des Wickelkopfes der Wicklung abgestimmt. Eine aufwändige Herstellung oder Bereitstellung von ausschließlich für die Fixierung des Aufnahmerohres vorgesehenen Materialstreifens mit einer Adhäsionsbeschichtung ist somit nicht erforderlich.In addition, it has proven advantageous with regard to the cost of the method that a material strip is used for fixing the receiving tube to the surface of the coil layer, which strip is also used for the electrical insulation between the respectively adjacent wire sections in the region of the winding head of the coil layer. The insulating material strips provided for insulation are conveniently already equipped with an adhesive layer and are sized and shaped to match the dimensions of the winding end of the winding. A complex production or provision of material strips provided exclusively for the fixation of the receiving tube with an adhesive coating is therefore not necessary.

Eine die Fixierung des Aufnahmerohres optimierende Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht dagegen vor, dass sich die bereits gewickelte Spulenlage in einer ebenen Form befindet, wenn das Aufnahmerohr auf der Oberfläche der gewickelten Spulenlage fixiert wird. Hierbei wird zunächst also die Spulenlage aus Wickeldraht gewickelt und befindet sich in einem linearen Zustand, das heißt sie ist als eine sich im Wesentlichen in einer Ebene erstreckenden Matte ausgebildet. Die Oberfläche der Spulenlage weist dadurch keine Krümmung auf, sodass sich eine größtmögliche Verbindungsfläche zwischen dem Aufnahmerohr, bzw. dem die Adhäsionsbeschichtung aufweisenden Materialstreifen und der Oberfläche der Spulenlage einstellt. Abschließend wird dann diese Spulenlage zusammen mit dem fixierten Aufnahmerohr in den Stator eingebracht, wobei die Spulenlage in eine an den holzylindrischen Stator angepasste hohlzylindrische Form geformt wird.On the other hand, an embodiment of the method according to the invention that optimizes the fixation of the receiving tube provides that the already wound coil layer is in a flat shape when the receiving tube is fixed on the surface of the wound coil layer. In this case, the coil layer is initially wound from winding wire and is in a linear state, that is to say it is designed as a mat which extends essentially in one plane. As a result, the surface of the coil layer has no curvature, so that there is the largest possible connection surface between the receiving tube, or the material strip having the adhesive coating, and the surface of the coil layer. Finally, this coil layer is then introduced into the stator together with the fixed receiving tube, the coil layer being shaped into a hollow cylindrical shape which is adapted to the wood-cylindrical stator.

Wenn der Temperatursensor fest in dem Wickelkopf angeordnet werden soll, wird das in dem Wickelkopf angeordnete Aufnahmerohr nach dem Einbringen der die Wicklung bildenden Spulenlagen durch das Einbringen des Temperatursensors in die Öffnung des Aufnahmerohres aufgeweitet. Der Temperatursensor verbleibt bei der nachfolgenden Imprägnierung des Wickelkopfes in dem Aufnahmerohr und ist nach dem Aushärten des Imprägniermaterials fest in dem Wickelkopf des Stators verbaut.If the temperature sensor is to be arranged fixedly in the winding head, the receiving tube arranged in the winding head is expanded after the coil layers forming the winding have been introduced by introducing the temperature sensor into the opening of the receiving tube. During the subsequent impregnation of the winding head, the temperature sensor remains in the receiving tube and is firmly installed in the winding head of the stator after the impregnation material has hardened.

Bei einem auswechselbaren Temperatursensor wird hingegen das in dem Wickelkopf angeordnete Aufnahmerohr nach dem Einbringen der die Wicklung bildenden Spulenlagen durch das Einbringen eines Platzhalters in die Öffnung des Aufnahmerohres aufgeweitet und von diesem für einen nachfolgenden Imprägniervorgang des Wickelkopfes verschlossen. Nach dem Imprägnieren des Wickelkopfes und dem Entfernen des Platzhalters wird dann der Temperartursensor in die Öffnung des Aufnahmerohres eingesteckt. Der Temperatursensor kann, beispielsweise bei einem Defekt aus dem Aufnahmerohr herausgezogen werden, ohne dass das Aufnahmerohr hierbei beschädigt wird. Im Anschluss kann dann ein funktionsfähiger Temperatursensor in das unbeschädigte Aufnahmerohr eingesteckt und in diesem fixiert werden.In the case of a replaceable temperature sensor, on the other hand, the receiving tube arranged in the winding head is widened after the coil layers forming the winding have been introduced by introducing a placeholder into the opening of the receiving tube and is closed by the latter for a subsequent impregnation process of the winding head. After the winding head has been impregnated and the placeholder removed, the temperature sensor is then inserted into the opening of the receiving tube. The temperature sensor can be pulled out of the receiving tube, for example in the event of a defect, without the receiving tube being damaged in the process. A functional temperature sensor can then be inserted into the undamaged receiving tube and fixed in it.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren erfolgt eine mechanische Fixierung des Aufnahmerohres auf der Spulenlage und in dem Wickelkopf der aus mehreren Spulenlagen bestehende Wellenwicklung. Das Aufnahmerohr dient dabei dem Schutz des Wickeldrahtes der Wicklung, insbesondere beim Einführen und Aufweiten mit dem Dorn oder beim Einstecken des Temperatursensors. Außerdem dient das Aufnahmerohr als Führung beim Einstecken des Temperatursensors und auch beim Einstecken des als Imprägnierstopfen ausgebildeten Platzhalters. Darüber hinaus fixiert das Aufnahmerohr den Temperatursensor bzw. die Temperatursensorpille auch im Betrieb des Elektromotors und schützt diesen gegen Umgebungseinflüsse, insbesondere Öl.The method according to the invention mechanically fixes the receiving tube on the coil layer and in the winding head of the shaft winding consisting of several coil layers. The receiving tube serves to protect the winding wire of the winding, in particular when inserting and expanding with the mandrel or when inserting the temperature sensor. In addition, the receiving tube serves as a guide when inserting the temperature sensor and also when inserting the placeholder designed as an impregnation plug. In addition, the receiving tube also fixes the temperature sensor or the temperature sensor pill when the electric motor is operating and protects it against environmental influences, in particular oil.

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

Diese zeigt in

1 eine geschnittene Detailansicht eines erfindungsgemäßen Elektromotors mit einem im Wickelkopf angeordneten Temperatursensor;
2 eine Draufsicht auf eine sich in einer Ebene erstreckenden Spulenlage mit einem auf einer Oberfläche der Spulenlage fixierten Aufnahmerohr;
3 eine Draufsicht auf eine aus einem Aufnahmerohr und einem Materialstreifen bestehende gemeinsam handhabbare Baueinheit;
4 eine Seitenansicht der Baueinheit aus 3 gemäß IV-IV;
5 eine schematische Darstellung einer Abfolge von Verfahrensschritten zur Fixierung des Aufnahmerohrs auf der Oberfläche der Spulenlage in einer ersten Ausführungsform.
6 eine schematische Darstellung einer Abfolge von Verfahrensschritten zur Fixierung des Aufnahmerohres auf der Oberfläche der Spulenlage in einer zweiten Ausführungsform;

This shows in

1 a detailed sectional view of an electric motor according to the invention with a temperature sensor arranged in the winding head;
2nd a plan view of a coil layer extending in one plane with a receiving tube fixed on a surface of the coil layer;
3rd a plan view of a jointly manageable unit consisting of a receiving tube and a strip of material;
4th a side view of the assembly 3rd according to IV-IV ;
5 is a schematic representation of a sequence of method steps for fixing the Receiving tube on the surface of the coil layer in a first embodiment.
6 a schematic representation of a sequence of method steps for fixing the receiving tube on the surface of the coil layer in a second embodiment;

1 zeigt einen als Antriebsmotor für ein Kraftfahrzeug ausgebildeten Elektromotor 1 mit einem hohlzylindrischen Stator 2. Der Stator 2 trägt eine als Wellenwicklung ausbildete Wicklung 3 mit einem Wickelkopf 4. Die Wicklung 3 besteht aus mehreren schichtweise übereinander angeordneten, umlaufenden, ringförmigen und gewickelten Spulenlagen 5. Die einzelnen Spulenlagen 5 sind wiederum aus Wickeldrähten 6, insbesondere aus Kupfer, gewickelt. (siehe 2). In dem Wickelkopf 4 ist zwischen zwei benachbarten Spulenlagen 5 ein Aufnahmerohr 7 mit einer Zugangsöffnung 8 angeordnet und fixiert, wobei in einen von dem Aufnahmerohr 7 begrenzten Hohlraum ein zur Erfassung einer Temperatur des Wickelkopfes 4 vorgesehener Temperatursensor 9 eingesteckt ist. 1 shows an electric motor designed as a drive motor for a motor vehicle 1 with a hollow cylindrical stator 2nd . The stator 2nd carries a winding designed as a wave winding 3rd with a winding head 4th . The winding 3rd consists of several rotating, ring-shaped and wound coil layers arranged one above the other 5 . The individual coil layers 5 are again made of winding wires 6 , especially made of copper. (please refer 2nd ). In the end winding 4th is between two adjacent coil layers 5 a receiving tube 7 with an access opening 8th arranged and fixed, being in one of the receiving tube 7 limited cavity for detecting a temperature of the winding head 4th provided temperature sensor 9 is plugged in.

Anhand der 2 bis 4 wird nachfolgend das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des in 1 abgebildeten Elektromotors 1 kurz beschrieben. Das aus einem flexiblen Material bestehende Aufnahmerohr 7 wird mittels eines Materialstreifens 10, welcher mit einer Adhäsionsbeschichtung 11 ausgestattet ist, auf einer Oberfläche 12 einer bereits gewickelten Spulenlage 5 fixiert. Wie in 2 gut zu erkennen ist, ist die Spulenlage 5 während der Anordnung bzw. Fixierung des Aufnahmerohres 7 noch als eine sich im Wesentlichen in einer Ebene erstreckende Matte ausgebildet. Das Aufnahmerohr 7 und der Materialstreifen 10 werden auf der Oberfläche 12 der Spulenlage 5 fixiert, nachdem im Bereich des Wickelkopfes 4 zur Isoliermaterialstreifen 13 zwischen den Drahtabschnitten 14 des Wickeldrahtes 6 angeordnet wurden. Durch die Isoliermaterialstreifen 13 werden die Drahtabschnitte 14 im Bereich des Wickelkopfes 4 elektrisch gegeneinander isoliert.Based on 2nd to 4th The method according to the invention for producing the in 1 pictured electric motor 1 briefly described. The tube made of a flexible material 7 is by means of a strip of material 10th , which with an adhesive coating 11 is equipped on one surface 12 an already wound layer of coils 5 fixed. As in 2nd the coil position is clearly visible 5 during the arrangement or fixation of the receiving tube 7 still formed as a mat extending essentially in one plane. The receiving tube 7 and the strip of material 10th be on the surface 12 the coil position 5 fixed after in the area of the winding head 4th for insulating material strips 13 between the wire sections 14 of the winding wire 6 were ordered. Through the insulating material strips 13 become the wire sections 14 in the area of the winding head 4th electrically isolated from each other.

Vorzugsweise bildet der Materialstreifen 10 und das Aufnahmerohr 7 eine gemeinsam handhabbare Baueinheit 15, welche in 3 und 4 dargestellt ist. Der Materialstreifen 10 und das Aufnahmerohr 7 werden also zusammen als Baueinheit 15 auf der Oberfläche 12 der Spulenlage 5 fixiert wird. Hierbei ist eine Längsachse 16 des Aufnahmerohres orthogonal zu einer in Richtung der Haupterstreckung gerichteten Hauptachse 17 des Materialstreifens 10 angeordnet. Der Materialstreifen 10 besteht beispielsweise aus Papier und wird durch eine trapezförmige Hüllkurve 18 und eine Grundseite 19 begrenzt. Die Fixierung des Materialstreifens 10 an dem Aufnahmerohr 7 erfolgt, wie in 4 zu erkennen ist, mittels der einseitig auf einer Fläche dem Materialstreifen 10 angebrachten, beispielsweise als Acrylatkleber ausgebildeten Adhäsionsbeschichtung 11. Nach der Fixierung der Baueinheit 15 ragt ein die Zugangsöffnung 8 aufnehmender Endabschnitt des Aufnahmerohres 7 aus dem Wickelkopf 4 der Spulenlage 5 heraus.The material strip preferably forms 10th and the receiving tube 7 a jointly manageable unit 15 , what a 3rd and 4th is shown. The strip of material 10th and the receiving tube 7 are therefore together as a structural unit 15 on the surface 12 the coil position 5 is fixed. Here is a longitudinal axis 16 of the receiving tube orthogonal to a main axis directed in the direction of the main extension 17th of the strip of material 10th arranged. The strip of material 10th consists for example of paper and is characterized by a trapezoidal envelope 18th and a base page 19th limited. The fixation of the material strip 10th on the receiving tube 7 done as in 4th can be seen by means of the material strip on one side on a surface 10th attached, for example formed as an acrylic adhesive coating 11 . After fixing the unit 15 protrudes the access opening 8th receiving end portion of the receiving tube 7 from the winding head 4th the coil position 5 out.

Nach der Anordnung und Fixierung des Aufnahmerohres 7 auf der Oberfläche 12 der Spulenlage 5 werden die zuvor gewickelten Spulenlagen 5 nacheinander in den Stator 2 eingebracht, sodass das Aufnahmerohr 7, wie in 1 dargestellt, zwischen zwei benachbarten Spulenlagen 5 angeordnet und fixiert ist. Hierbei werden die nach dem Wickeln als ebene Matten vorliegenden Spulenlagen 5 durch Umformen an die hohlzylindrische Form des Stators 2 angepasst. Gleichzeitig wird beim Einbringen der Spulenlagen 5, sowie das an einer Spulenlage 5 fixierte Aufnahmerohr 7 zumindest teilweise komprimiert und dadurch verliersicher im Wickelkopf 4 fixiert.After the arrangement and fixation of the receiving tube 7 on the surface 12 the coil position 5 the previously wound coil layers 5 one after the other into the stator 2nd introduced so that the receiving tube 7 , as in 1 shown between two adjacent coil layers 5 is arranged and fixed. Here, the coil layers present as flat mats after winding 5 by reshaping to the hollow cylindrical shape of the stator 2nd customized. At the same time when inserting the coil layers 5 , as well as on a coil layer 5 fixed receiving tube 7 at least partially compressed and therefore captive in the winding head 4th fixed.

5 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, nach welchem zunächst das Aufnahmerohr 7 und der Materialstreifen 10 zu der gemeinsam handhabbaren Baueinheit 15 zusammengesetzt werden. Hierbei werden das Aufnahmerohr 7 und der Materialstreifen 10 durch die Adhäsionsbeschichtung 11 stoffschlüssig miteinander verbunden, insbesondere miteinander verklebt. Anschließend wird diese Baueinheit 15 auf die Oberfläche 12 der sich im Wesentlichen in einer Ebene erstreckenden Spulenlage 5 fixiert, welche währenddessen von einem Halteelement 20 in der Ebene bzw. in einem linearen Zustand fixiert ist. Zu diesem Zeitpunkt sind die Isoliermaterialstreifen 13 bereits zwischen den Drahtabschnitten 14 Bereich des Wickelkopfes 14 der Spulenlage 5 angeordnet. Insbesondere in 2 und 5 ist gut zu erkennen, dass der Endabschnitt des Aufnahmerohres 7 nach der Fixierung auf der Spulenlage 5 aus dem Wickelkopf 4 herausragt. Dieser die Zugangsöffnung 8 aufnehmende Endabschnitt bildet einen Überstand 21, welcher nach der Anordnung der Spulenlagen 5 in de Stator 2 außerhalb des Wickelkopfes 4 angeordnet ist und dadurch das Einführen des Temperatursensors 9 in die Zugangsöffnung 8 bzw. das Einstecken in das Aufnahmerohr 7 erleichtert. 5 shows an embodiment of the method according to the invention, according to which first the receiving tube 7 and the strip of material 10th to the jointly manageable unit 15 be put together. Here, the receiving tube 7 and the strip of material 10th through the adhesive coating 11 cohesively connected, in particular glued together. Then this assembly 15 to the surface 12 the coil layer extending essentially in one plane 5 fixed, which meanwhile by a holding element 20th is fixed in the plane or in a linear state. At this point the strips of insulation material 13 already between the wire sections 14 Area of the winding head 14 the coil position 5 arranged. Especially in 2nd and 5 it can be clearly seen that the end section of the receiving tube 7 after fixation on the coil layer 5 from the winding head 4th protrudes. This the access opening 8th receiving end portion forms a protrusion 21st which according to the arrangement of the coil layers 5 in the stator 2nd outside the winding head 4th is arranged and thereby the insertion of the temperature sensor 9 into the access opening 8th or insertion into the receiving tube 7 facilitated.

5 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform des Verfahrens nach welcher das Aufnahmerohr 5 und der Materialstreifen 10 nicht als eine Baueinheit 15 gemeinsam, sondern separat nacheinander auf der Oberfläche 12 der Spulenlage 5 fixiert werden. Denkbar ist selbstverständlich auch eine stoffschlüssige Fixierung des Aufnahmerohres 7 ohne die Verwendung des Materialstreifens 10. In diesem Fall wird das Aufnahmerohr 7 und/oder der betreffende Abschnitt der Oberfläche 12 der Spulenlage 5 mit einer Adhäsionsbeschichtung 11 versehen, mittels welcher dann die Fixierung des Aufnahmerohres 7 an der Oberfläche 12 der Spulenlage 5 erfolgt. 5 shows a modified embodiment of the method according to which the receiving tube 5 and the strip of material 10th not as an assembly 15 together, but separately one after the other on the surface 12 the coil position 5 be fixed. A cohesive fixation of the receiving tube is of course also conceivable 7 without the use of the material strip 10th . In this case, the receiving tube 7 and / or the relevant section of the surface 12 the coil position 5 with an adhesive coating 11 provided, by means of which the fixation of the receiving tube 7 on the surface 12 the coil position 5 he follows.

Grundsätzlich besteht die Möglichkeit den Temperatursensor 9 fest oder auswechselbar in dem Wickelkopf 4 der Wicklung 4 des Stators 2 anzuordnen.Basically there is the possibility of the temperature sensor 9 fixed or replaceable in the end winding 4th the winding 4th of the stator 2nd to arrange.

Bei einem fest in dem Wickelkopf 4 zu verbauenden Temperatursensor 9 wird dieser nach dem Einbringen sämtlicher Spulenlagen 5 in den Stator 2 durch die Zugangsöffnung 8 in das Aufnahmerohr 7 eingesteckt, wobei hierbei das zwischen den Spulenlagen 5 angeordnete und zumindest teilweise komprimierte Aufnahmerohr 7 aufgeweitet wird. Anschließend erfolgt dann eine Imprägnierung des Wickelkopfes 4, wobei der Temperatursensor 9 hierbei in dem Aufnahmerohr 7 verbleibt und dann nach dem Aushärten des Imprägniermateriales fest in dem Wickelkopf 4 verbaut und fixiert ist.With one firmly in the winding head 4th temperature sensor to be installed 9 this will be after all coil layers have been inserted 5 in the stator 2nd through the access opening 8th in the receiving tube 7 inserted, this being between the coil layers 5 arranged and at least partially compressed receiving tube 7 is expanded. The winding head is then impregnated 4th , the temperature sensor 9 here in the receiving tube 7 remains and then firmly in the winding head after the impregnation material has hardened 4th installed and fixed.

Bei einem auswechselbaren Temperatursensor 9 wird nach dem Einbringen sämtlicher Spulenlagen in den Stator das in dem Wickelkopf 4 angeordnete Aufnahmerohr 7 durch das Einbringen eines als Imprägnierstopfen ausgebildeten Platzhalters in die Zugangsöffnung 8 des Aufnahmerohres 7 aufgeweitet und von diesem gleichzeitig für einen nachfolgenden Imprägniervorgang des Wickelkopfes 4 verschlossen. Nach dem Imprägnieren des Wickelkopfes 4 und dem Entfernen des Platzhalters aus der Zugangsöffnung 8 wird dann der Temperartursensor 9 durch die Zugangsöffnung 8 in das Aufnahmerohr 7 eingesteckt und ist dadurch in diesem bzw. im Wickelkopf 4 der Wicklung 3 fixiert.With a replaceable temperature sensor 9 after all of the coil layers have been introduced into the stator, this becomes in the winding head 4th arranged receiving tube 7 by inserting a placeholder designed as an impregnation plug into the access opening 8th of the receiving tube 7 expanded and simultaneously by this for a subsequent impregnation of the winding head 4th locked. After impregnation of the winding head 4th and removing the placeholder from the access opening 8th then becomes the temperature sensor 9 through the access opening 8th in the receiving tube 7 inserted and is thereby in this or in the end winding 4th the winding 3rd fixed.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11: ElektromotorElectric motor
22nd: Statorstator
33rd: WicklungWinding
44th: Wickel kopfWrap head
55: Spulenlage Coil position
66: WickeldrahtWinding wire
77: AufnahmerohrReceiving tube
88th: ZugangsöffnungAccess opening
99: TemperatursensorTemperature sensor
1010th: Materialstreifen Strips of material
1111: AdhäsionsbeschichtungAdhesive coating
1212: Oberflächesurface
1313: IsoliermaterialstreifenStrips of insulating material
1414: DrahtabschnittWire section
1515: Baueinheit Unit
1616: LängsachseLongitudinal axis
1717th: HauptachseMain axis
1818th: trapezförmige Hüllkurvetrapezoidal envelope
1919th: GrundseiteBase page
2020th: Halteelement Holding element
2121st: ÜberstandGot over

Claims

Method for producing an electric motor (1) comprising a stator (2) and a rotor, the hollow cylindrical stator (2) of which carries a winding (3) with a winding head (4) consisting of several revolving coil layers (5) arranged one above the other in layers a receiving tube (7) provided for receiving a temperature sensor (9) is arranged in the winding head (4) and then the temperature sensor (9) is inserted into the receiving tube (7) in the winding head (4), characterized in that before the already wound coil layers (5) in the stator (2), the receiving tube (7) is fixed on a surface (12) of at least one of the already wound coil layers (5) that have not yet been inserted into the stator (2) in such a way that the receiving tube ( 7) after the wound coil layers (5) have been introduced into the stator (2) in the region of the winding head (4) between two adjacent coil layers (5).

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the receiving tube (7) is fixed on the surface (12) of the wound coil layer (5) in the region of the winding head (4) in such a way that an access opening (8) in the receiving tube (7) after insertion into the stator (2) protrudes from the winding head (4).

Procedure according to the Claims 1 or 2nd , characterized in that the receiving tube (7) is flexible and is compressed at least in sections when the coil layers (5) are introduced.

Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the receiving tube (7) and / or a surface section of the coil layer (5) contacting the receiving tube (7) has at least in sections an adhesive coating (11) by means of which the receiving tube (7) is integrally bonded is fixed on the surface (12) of the coil layer (5).

Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the receiving tube (7) is fixed on the surface (12) of the coil layer (5) by means of a material strip (10) having an adhesive coating (11).

Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the receiving tube (7) and the material strip (10) are fixed as a jointly manageable unit (15) on the surface (12) of the coil layer (5).

Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the fixation of the receiving tube (7) on the surface (12) of the coil layer (5) after the introduction of electrical insulation between the respectively adjacent wire sections (14) in the region of the winding head (4 ) the coil layer (5).

Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the wound coil layer (5) is in a flat shape when the receiving tube (7) is fixed on the surface (12) of the wound coil layer (5).

Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the receiving tube (7) arranged in the winding head (4) after inserting the coil layers (5) forming the winding (3) by inserting the temperature sensor (9) into the receiving tube ( 7) is expanded and that the winding head (4) is subsequently impregnated.

Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the receiving tube (7) arranged in the winding head (4) expands after introducing the coil layers (5) forming the winding (3) by introducing a placeholder into the receiving tube (7) and is closed by the latter for a subsequent impregnation process of the winding head (4), the temperature sensor (9) being inserted into the receiving tube (7) after the winding head (4) has been impregnated and the placeholder has been removed.