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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Statoranordnung für eine elektrische Maschine mit einem zylinderförmigen Statorkörper und einer darin eingebrachten Steckwicklung. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine elektrische Maschine.
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Aus dem Stand der Technik sind Statoranordnung für elektrische Maschinen seit langem bekannt.
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Um elektrische Maschinen bis an die ihre zulässigen Grenzen zu beanspruchen und Informationen für die Leistungselektronik bereitzustellen, müssen eine Vielzahl an Sensoren verbaut werden. Diese Sensoren können bspw. im Bereich der Steckwicklung des Stators oder des Rotors angebracht werden.
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Bei Steckwicklungen wird meist ein zusätzlicher Draht, insbesondere ein Blinddraht vorgesehen, an den ein Sensor dann angebracht werden kann. Dabei werden Messwerte, insbesondere für eine Temperatur, meist nicht an den kritischen Punkten sondern lediglich an den leicht zugänglichen Bereichen abgegriffen. Dies kann sich negativ auf die Leistung und Effizient einer elektrischen Maschine auswirken, da die elektrische Maschine nicht bis an ihre Leistungsgrenze betreibbar ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von einer Statoranordnung für eine elektrische Maschine nach Gattung des unabhängigen Anspruchs 1. Ferner geht die Erfindung aus von einer elektrischen Maschine nach Gattung des unabhängigen Anspruchs 11.
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Die erfindungsgemäße Statoranordnung für eine elektrische Maschine weist einen zylinderförmigen Statorkörper und einer darin eingebrachten Steckwicklung auf. Die Steckwicklung umfasst mehrere Steckelemente, wobei ein einen Sensor aufnehmendes Haltemittel an wenigstens einem Steckelement angeordnet ist.
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Unter einem Stator bwz. einer Statoranordnung kann der feststehende und unbewegliche Teil einer elektrischen Maschine verstanden werden. Das Gegenstück zum Stator ist ein Rotor, der als sich drehender (rotierender) Teil einer Maschine verstanden werden kann. Unter einem Steckelement zur Stromumkehr kann ein Umkehrverbinder verstanden werden.
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Unter einer elektrischen Maschine kann eine Drehstrommaschine verstanden werden. Vorzugsweise ist die Drehstrommaschine als Synchronmaschine ausgebildet.
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Die Steckwicklung der Statoranordnung kann drei Phasen (U, V, W) aufweisen. Jeder Phase können ein Steckelement oder mehrere Steckelemente zugewiesen werden. Je nach Anforderung an die Statoranordnung kann das Haltemittel an einem Steckelement oder an mehreren Steckelementen einer Phase angeordnet sein.
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Unter einem Haltemittel kann ein Halteclip oder Sensorclip verstanden werden.
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Unter einem Anordnen kann ein Anbringen, Anclipsen, Aufsetzen, Halten, Fixieren und/oder Positionieren verstanden werden.
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Unter einem Sensor, auch als Detektor, Messgrößen- oder Mess-Aufnehmer oder Mess-Fühler bezeichnet, kann ein technisches Bauteil verstanden werden, das bestimmte physikalische Eigenschaften (z.B. Wärmemenge, Temperatur, Feuchtigkeit, Druck, Schallfeldgrößen, Helligkeit, Beschleunigung) und/oder die stoffliche Beschaffenheit seiner Umgebung qualitativ oder als Messgröße quantitativ erfassen. Diese Größen können mittels physikalischer Effekte erfasst und in ein weiterverarbeitbares elektrisches Signal umgeformt.
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Vorzugsweise ist der Sensor als ein Temperatursensor ausgebildet.
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Durch das Vorsehen des Haltemittels mit dem Sensor in der Statoranordnung lassen sich Messdaten, insbesondere für eine Temperaturmessung, direkt an der Steckwicklung ohne zusätzliche Drähte abgreifen.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Vorteilhaft weist das Haltemittel ein Führungsmittel, wenigstens einen Schnapphaken und einen zwischen dem Führungsmittel und dem wenigstens einen Schnapphaken angeordneten Aufnahmebereich für das Steckelement auf.
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Durch das Vorsehen des Führungsmittels und wenigstens eines Schnapphakens kann das Haltemittel ausreichend fest am Steckelement angeordnet werden. Vorzugsweise ist der Sensor am Haltemittel angeordnet. Bevorzugt ist der Sensor in das Haltemittel eingeklebt oder eingesteckt.
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Infolge der Bauteilform des Haltemittels ist eine einfach Montage durch Selbstzentrierung und Schnapp-Mechanismus möglich. Ferner besteht ein geringer Bauraumbedarf des Haltemittels. Außerdem kann das Haltemittel eindirektional auf den Steckelementen fixiert werden. Weiter kann das Haltemittel relativ zur Steckwicklung bzw. zur Statoranordnung unidirektional angeordnet sein.
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Vorzugsweise ist das Führungsmittel an einer ersten Seite des Haltemittels angeordnet und der/die Schnapphaken ist/sind an einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Haltemittels angeordnet.
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Vorzugsweise erfolgt eine Montage, also ein Anbringen des Haltemittels am Steckelement, vor einem Imprägnierverfahren. Vorzugsweise wird beim Imprägnierverfahren ein Harz verwendet. Bevorzugt werden beim Imprägnierverfahren Zwischenräume mit dem Harz aufgefüllt, die kleiner 0,5 mm sind. Alternativ kann eine Montage nach einem Imprägnierverfahren erfolgen.
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Weiter vorteilhaft ist das Steckelement im Aufnahmebereich angeordnet und liegt am Sensor an.
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Da der Sensor direkt am Steckelement anliegt, kann der Sensor physikalische Eigenschaften, insbesondere die Temperatur, auf einfache Weise erfassen. Vorzugsweise ist ein Sensorkopf des Sensors, auch Pille genannt, von einer Hülle umgeben. Bevorzugt ist die Hülle ein Schrumpfschlauch.
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Weiter vorteilhaft ist der Sensor schnapphakenseitig angeordnet.
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Hierdurch kann das Haltemittel an wenigstens einem der im Statorgehäuse angeordneten Steckelemente angeordnet werden, um mittels des Sensors eine physikalische Eigenschaft auf einfache Weise zu ermitteln
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Weiter vorteilhaft ist das Steckelement zwischen einem ersten Schnapphaken und dem Führungsmittel eingespannt.
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Hierdurch kann das Steckelement auf einfache Weise im Haltemittel eingespannt werden. Unter einem Einspannen kann ein Einklemmen, Fixieren und/oder Positionieren verstanden werden. Bevorzugt ist der erste Schnapphaken ein in Richtung des Führungselements orientiertes Element. Der erste Schnapphaken ist eingerichtet, das Steckelement am Führungsmittel zu befestigen.
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Weiter vorteilhaft weist der erste Schnapphaken eine gegen eine Mantelfläche des Steckelements drückende Fläche auf.
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Hierdurch lässt sich eine Druckkraft auf das Steckelement erzeugen, die infolge eines Anbringens des Haltemittels am Steckelement vom ersten Schnapphaken auf das Steckelement wirkt. Dabei ist die auf das Steckelement drückende Fläche in Richtung zum Führungsmittel hin orientiert.
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Weiter vorteilhaft weist der erste Schnapphaken einen S-förmigen Querschnitt auf.
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Dadurch lässt sich die auf das Steckelement drückende Fläche auf einfache Weise am Schnapphaken ausbilden.
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Weiter vorteilhaft ist das Steckelement weiterhin zwischen einem zweiten Schnapphaken und dem Führungsmittel eingespannt.
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Hierdurch kann das Steckelement auf einfache Weise im Haltemittel eingespannt werden. Bevorzugt ist der zweite Schnapphaken ein in Richtung des Führungselements orientiertes Element. Der zweite Schnapphaken ist eingerichtet, das Steckelement am Führungsmittel zu befestigen.
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Bevorzugt sind der erste Schnapphaken und der zweite Schnapphaken durch eine Aussparung, insbesondere einen Schlitz oder eine Lücke, im Haltemittel voneinander getrennt. Durch das Vorsehen der Aussparung ist es möglich, dass der erste Schnapphaken eine Verformung infolge der Befestigung am Steckelement erfährt, wohingegen der zweite Schnapphaken, an dem der Sensor befestigt sein kann, verformungsfrei bleibt.
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Weiter vorteilhaft weist der zweite Schnapphaken ein der Verdrehsicherung des Haltemittels gegenüber dem Steckelement dienendes erstes Ende auf.
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Mittels des ersten Endes lässt sich eine Verdrehsicherung auf einfache Weise erzeugen. Vorzugsweise ist das erste Ende in Richtung zu einer Unterseite eines Steckelements orientiert. Bevorzugt ist das erste Ende in Richtung zum Führungsmittel hin orientiert.
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Weiter vorteilhaft weist der zweite Schnapphaken einen U-förmigen, C-förmigen oder L-förmigen Querschnitt auf.
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Dadurch lässt sich die auf das Steckelement drückende Fläche auf einfache Weise bereitstellen.
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Die erfindungsgemäße elektrische Maschine weist eine Statoranordnung auf, wie oben beschrieben.
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Figurenliste
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnungen im Detail beschrieben. In den Zeichnungen ist:
- 1 eine schematische Ansicht einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform der Erfindung.
- 2 eine Detailansicht aus 1.
- 3 eine schematische Frontalansicht eines Haltemittels aus 1.
- 4 eine schematische perspektive Ansicht eines alternativen Haltemittels.
- 5 eine schematische Ansicht des Haltemittels aus 1 im eingebauten Zustand.
- 6 einen schematischen Schnitt durch das Haltemittel aus 5 im eingebauten Zustand.
- 7 bis 10 Detailansichten mit dem Haltemittel aus 1 im eingebauten Zustand.
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Ausführungsform der Erfindung
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1 zeigt eine Statoranordnung 1 für eine elektrische Maschine mit einer eine Drehachse 20. Die Statoranordnung 1 weist einem zylinderförmigen Statorkörper 2 auf. In den Statorkörper 2 ist eine Steckwicklung 3 eingebracht (der Übersicht halber, ist diese nur teilweise dargestellt). Die Steckwicklung 3 weist mehrere Steckelemente 4 auf, wie in 2 detaillierter gezeigt. Ferner weist die Statoranordnung 1 Haltemittel 5 auf, das an wenigstens einem Steckelement 4 einer Phase angeordnet ist. Die Steckwicklung 3 der Statoranordnung 1 weist drei Phasen auf. Jeder der drei Phasen sind Steckelemente 4 zugewiesen.
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Das Haltemittel 5 weist einen Sensor 15 auf, wie in 3 detaillierter gezeigt. Ferner nimmt das Haltemittel 5 ein Kabel 16 auf, das an den Sensor 15 zur Datenübertragung an eine Auswerteeinheit (nicht gezeigt) angeschlossen ist.
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3 zeigt eine schematische Frontalansicht des Haltemittels 5. Das Haltemittel 5 weist ein Führungsmittel 6, zwei Schnapphaken 7, 9 und einen Aufnahmebereich 11 für das Steckelement 4 auf. Das Führungsmittel 6 ist an einer ersten Seite des Haltemittels 5 angeordnet. Die Schnapphaken 7, 9 sind an einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Haltemittels 5 angeordnet. Der Aufnahmebereich 11 ist zwischen Führungsmittel 6 und den zwei Schnapphaken 7, 9 angeordnet. Das Führungsmittel 6 und die zwei Schnapphaken 7, 9 sind als auskragende Komponenten des Haltemittels 5 ausgebildet. Sie sind annähernd parallel zueinander im Haltemittel 5 angeordnet.
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Der Sensor 15 ist als Temperatursensor ausgebildet. An den Sensor 15 ist ein Kabel 16 zur Datenübertragung an eine Auswerteeinheit (nicht gezeigt) angeschlossen. Durch das Vorsehen des Haltemittels mit dem Sensor 15 in der Statoranordnung 2 lassen sich Messdaten direkt an der Steckwicklung 3 ohne zusätzliche Drähte abgreifen. Der Sensor 15 weist einen Sensorkopf, auch Pille genannt, auf. Der Sensorkopf ist von einem Schrumpfschlauch umgeben (nicht gezeigt).
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Der Sensor 15 ist am Haltemittel 5 schnapphakenseitig am zweiten Schnapphaken 9 angeordnet. Mit anderen Worten befindet sich der Sensor 15 innerhalb des Haltemittels 5 direkt am zweiten Schnapphaken 9.
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Der erste Schnapphaken 7 und der zweite Schnapphaken 9 sind durch einen Schlitz 17 im Haltemittel 5 voneinander getrennt. Durch das Vorsehen des Schlitzes 17 ist es möglich, dass der erste Schnapphaken 7 eine Verformung infolge der Befestigung an den Steckelementen 4 erfährt, wohingegen der zweite Schnapphaken 9, an dem der Sensor 15 befestigt ist, verformungsfrei bleibt.
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4 zeigt eine schematische perspektive Ansicht eines alternativen Haltemittels 5. Im Unterschied zum Haltemittel 5 aus der 3 weist das alternative Haltemittel 5 lediglich einen Schnapphaken 7 auf. Dieser Schnapphaken ist ausreichend, eine Befestigung des Haltemittels 5 am Steckelement 4 zu gewährleisten.
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5 zeigt eine schematische Ansicht des Haltemittels 5 aus 1 im eingebauten Zustand. Vier Steckelemente 4 sind im Aufnahmebereich 11 angeordnet. Zwei der Steckelemente 4 liegen dabei teilweise am Sensor 15 an. Da der Sensor 15 direkt an diesen Steckelementen 4 anliegt, kann der Sensor 15 eine Temperatur der Steckelemente 4 auf einfache Weise erfassen.
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Die Steckelemente 4 sind zwischen dem ersten Schnapphaken 7 und dem Führungsmittel 6 eingespannt. Der erste Schnapphaken 7 ist als ein in Richtung des Führungselements 6 orientiertes Element ausgebildet.
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Der erste Schnapphaken 7 weist einen S-förmigen Querschnitt mit einer gegen eine Mantelfläche eines Steckelements 4 drückenden Fläche 8 auf. Hierdurch lässt sich eine Druckkraft erzeugen, die infolge eines Anbringens des Haltemittels 5 an den Steckelementen 4 vom ersten Schnapphaken 7 auf die Steckelemente 4 wirkt. Dabei ist die auf die Steckelemente 4 drückende Fläche in Richtung zum Führungsmittel 6 hin orientiert.
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Infolge des auf die Steckelemente 4 drückenden ersten Schnapphakens 7 bildet sich an einer Innenseite des Führungsmittels 6 ein Bereich 21 aus, der die entstehenden Druckkräfte aufnimmt 21.
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Ferner weist das Haltemittel 5 den zweiten Schnapphaken 9 auf. 6 zeigt einen schematischen Schnitt durch das Haltemittel 5 aus 5 im eingebauten Zustand. Die Steckelemente 4 sind zwischen dem zweiten Schnapphaken 9 und dem Führungsmittel 6 eingespannt. Der zweite Schnapphaken 9 ist als ein in Richtung des Führungselements 6 orientiertes Element ausgebildet.
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Der zweite Schnapphaken 9 weist einen L-förmigen Querschnitt mit einem ersten Ende 10 auf. Das erste Ende 10 dient der Verdrehsicherung des Haltemittels 5 gegenüber den Steckelementen 4. Hierdurch lässt sich eine Verdrehsicherung für das Haltemittel 5 ausbilden. Dabei ist das erste Ende 10 in Richtung zum Führungsmittel 6 hin orientiert. Ferner greift das erste Ende 10 an einer Unterseite eines der Steckelemente 4 an, sollte es zu einer Verdrehung des Haltemittels 5 kommen.
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Infolge einer festen Einspannung der Steckelemente 4 zwischen dem Führungsmittel 6 und dem Sensor 15 bildet sich an einer Außenseite des Sensors 15 ebenfalls eine Druckfläche in einem Bereich 22 aus.
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7 bis 10 zeigen Detailansichten mit dem Haltemittel 5 aus 1 im eingebauten Zustand. An Kanten oder Bereichen des Haltemittels 5 bilden sich Anschläge oder Anschlagflächen 23 bis 26 des Haltemittels 5 an Steckelementen 4 der Steckwicklung 3 aus.
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Während die vorliegende Erfindung anhand der beigefügten Figuren ausführlich und detailliert beschrieben worden ist, bleibt der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung allein durch die beigefügten Ansprüche beschränkt.
