DE102018103249A1

DE102018103249A1 - Anordnung und Verfahren zur Temperaturerfassung eines Stators einer elektrischen Maschine

Info

Publication number: DE102018103249A1
Application number: DE102018103249.8A
Authority: DE
Inventors: Mike Czerlewitz; Christian Silvery; Matthias Kästle; Marco Bender
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-12-14
Filing date: 2018-02-14
Publication date: 2019-06-19

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (1) und ein Verfahren zur Temperaturerfassung eines Stators (2) einer elektrischen Maschine. Eine Temperatursensor-Einrichtung (20) mit mindestens einem Temperatursensor (21) zum Erfassen der Temperatur des Stators (2) und ein Verbindungselement (30), durch das die Temperatursensor-Einrichtung (20) mit dem Stator (2) verbindbar ist, sind vorgesehen. Das Verbindungselement (30) umfasst ein elastisches Greifelement (31), mittels dem das Verbindungselement (30) an mindestens einer Windung (8) einer Wicklung des Stators (2) lösbar montierbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Temperaturerfassung eines Stators einer elektrischen Maschine. Die Anordnung umfasst eine Temperatursensor-Einrichtung mit mindestens einem Temperatursensor zum Erfassen der Temperatur des Stators. Die Anordnung umfasst zudem ein Verbindungselement, durch das die Temperatursensor-Einrichtung mit dem Stator verbindbar ist.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Temperaturerfassung eines Stators einer elektrischen Maschine.
Für die Entwicklung von elektrischen Maschinen, insbesondere von elektrischen Maschinen für elektrische Hybridfahrzeuge sowie für Elektrofahrzeuge oder für Radnabenantriebe, sind Statoren bekannt. Ein Stator umfasst üblicherweise eine Vielzahl von Statorzähnen, die radial von einer zentralen Achse der elektrischen Maschine beabstandet und entlang einer Umfangsrichtung angeordnet sind. Je eine Aussparung ist üblicherweise zwischen zwei benachbarten Statorzähnen ausgebildet. Üblicherweise sind die Statorzähne und Aussparungen gleich verteilt entlang der Umfangsrichtung im Stator ausgebildet. Mehrere Windungen sind jeweils zu einer Wicklung um einen Statorzahn angebracht. Eine Wicklung stellt eine Spule oder einen Teil einer Spule im elektrotechnischen Sinne dar.
Es sind verschiedene Wicklungstechnologien für den Stator der elektrischen Maschinen bekannt. Für eine besonders dichte beziehungsweise kompakte Wicklung werden beispielsweise Wicklungstechnologien wie die sogenannte Haarnadel- oder Stab-Wellenwicklung verwendet. Eine Temperaturerfassung gestaltet sich bei derartigen Wicklungen schwierig, da diese sehr eng gewickelt oder bestückt sind, so dass kein Temperatursensor zwischen die Wicklungen beziehungsweise die jeweiligen Drähte gesteckt werden kann.
Zur Erfassung der Temperatur ist bei derartigen Wicklungen bekannt, einen Temperatursensor mit einem Elastomer zu umspritzen. Dadurch, dass der mit dem Elastomer umspritzte Temperatursensor zwischen die Drähte einer Haarnadel- oder Stab-Wellenwicklung gequetscht werden kann, ist eine Positionierung des Temperatursensors möglich.
Insbesondere ist im Stand der Technik eine Anordnung zur Temperaturerfassung einer Statorwicklung einer elektrischen Maschine gemäß der deutschen Patentanmeldung DE 10 2013 201 835 A1 bekannt. Bei dieser Anordnung ist eine Temperatursensor-Einrichtung, welche auf einer Lanze angeordnet ist, freitragend zwischen zwei Abschnitten der Statorwicklung angeordnet. Die Temperatursensor-Einrichtung ist dabei über ein Anschlussleiter-Ausrichtelement in einem Gehäuse der elektrischen Maschine fest angeordnet und ferner durch eine äußere Kunststoffhülle geschützt.
Es ist demgemäß eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung zur Temperaturerfassung eines Stators einer elektrischen Maschine zu schaffen, welche Anordnung zuverlässig, dauerhaft und auf einfache und kostengünstige Weise die Temperatur des Stators misst.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung zur Temperaturerfassung eines Stators einer elektrischen Maschine gelöst, welche Anordnung die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren zur Temperaturerfassung eines Stators einer elektrischen Maschine zu schaffen, welches Verfahren zuverlässig, dauerhaft und auf einfache und kostengünstige Weise die Temperatur des Stators misst.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 8 umfasst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Temperaturerfassung eines Stators einer elektrischen Maschine. Die elektrische Maschine ist beispielsweise, ohne Beschränkung der Erfindung, für elektrische Hybridfahrzeuge, für Elektrofahrzeuge oder für Radnabenantriebe geeignet. Die Wicklung kann eine Spule oder ein Teil einer Spule sein. Die erfindungsgemäße Anordnung umfasst eine Temperatursensor-Einrichtung mit mindestens einem Temperatursensor zum Erfassen der Temperatur des Stators. Die erfindungsgemäße Anordnung umfasst ferner ein Verbindungselement, durch das die Temperatursensor-Einrichtung mit dem Stator verbindbar ist. Erfindungsgemäß umfasst das Verbindungselement ein elastisches Greifelement, mittels dem das Verbindungselement an mindestens einer Windung einer Wicklung des Stators lösbar montierbar ist.
Vorteilhaft bei dieser Ausgestaltung der Anordnung ist, dass durch das elastische Greifelement eine zuverlässige, dauerhafte und gleichbleibende thermische Anbindung des Temperatursensors an der mindestens einen Windung des Stators gewährleistet ist. Es wird ein Ausgleich von Fertigungs- und Materialtoleranzen der Windungen und anderer involvierter Statorelemente berücksichtigt. Ferner wird ein Ausgleich von Bewegungen der Windungen und anderer involvierter Statorelemente aufgrund von Vibrationen und Temperaturänderungen berücksichtigt. Dabei wird die Temperatur der Statorwicklung auf einfache, kostengünstige und dennoch sichere Weise erfasst, da solch ein Verbund aus Temperatursensor-Einrichtung und Verbindungselement besonders einfach hergestellt werden kann.
Die Windungen können beispielsweise, ohne Beschränkung der Erfindung, als eine Haarnadel- oder Stab-Wellenwicklung des Stators ausgebildet sein.
In einer Ausführungsform umfasst die Anordnung ein Anschlusselement für Signale des Temperatursensors. Das Anschlusselement ist lösbar mit der Temperatursensor-Einrichtung verbindbar.
Der Temperatursensor ist bevorzugt als ein NTC- (Abkürzung für das englische „negative temperature coefficient“, Heißleiter) oder alternativ als ein PTC- (Abkürzung für das englische „positive temperature coefficient“, Kaltleiter) Widerstandselement ausgebildet. Der Temperatursensor kann als ein Sensorkopf ausgebildet sein, der im mit dem Stator zusammen montierten Zustand der Temperatursensor-Einrichtung auf mindestens eine Windung gerichtet ist und der mit mindestens einem Leitelement (beispielsweise Kabel) verbunden ist. Je ein Ende des mindestens einen Leitelements ist mit dem Sensorkopf verbunden und das jeweils gegenüber liegende Ende eines Leitelements ist mit einem Anschlusselement für Signale des Temperatursensors lösbar verbindbar. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die äußere Form der Temperatursensor-Einrichtung an die Form des Zwischenraums zwischen zwei benachbarten Windungen (Haarnadeln) einer Statorspule angepasst. Um in den üblicherweise länglichen Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Windungen zu passen, ist die Temperatursensor-Einrichtung daher bevorzugt im Wesentlichen eindimensional beziehungsweise länglich ausbildet. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die vorgenannten Arten und Formen von Temperatursensoren beschränkt.
In einer Ausführungsform umfasst die Temperatursensor-Einrichtung eine äußere Schutzhülle, insbesondere beispielsweise eine Kunststoffhülle, beispielsweise in Form eines Schrumpfschlauchs und/oder beispielsweise aus einem Silikon. Die äußere Schutzhülle umgibt den Temperatursensor vollständig und elektrische Leitelemente zum Temperatursensor zumindest auf einem Teil der Länge der Temperatursensor-Einrichtung. Der temperatursensorseitige Endabschnitt der Kunststoffhülle ist bevorzugt verschlossen.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das elastische Greifelement zwei elastische Federelemente beziehungsweise Schenkel auf, die zumindest zwei gegenüberliegende Bereiche des Umfangs der mindestens einen Windung umgreifen, wenn das Verbindungselement mit dem Stator zusammen montiert ist, insbesondere wenn das Verbindungselement mit der mindestens einen Windung des Stators zusammen montiert ist. Die Innenseiten der Schenkel sind bevorzugt im Wesentlichen an die Querschnittsform der mindestens einen Windung angepasst. Die Schenkel sind aus einem elastischen Material hergestellt, beispielsweise aus einem Metall und/oder Thermoplast. Die elastischen Schenkel kompensieren durch ihre Federwirkung die oben beschriebenen Toleranzen der Windungen und anderer involvierter Statorelemente.
In einer Ausführungsform hat das Verbindungselement ein Aufnahmeelement ausgebildet, in dem die Temperatursensor-Einrichtung mit einem den Temperatursensor tragenden Ende formschlüssig und lösbar gehaltert ist. In einer weiteren Ausführungsform hat das Aufnahmeelement des Verbindungselements einen Führungskanal zum Führen der Temperatursensor-Einrichtung ausgeformt. In diesen Ausführungsformen ist die Temperatursensor-Einrichtung somit abnehmbar, nachdem der Stator in die elektrische Maschine montiert ist. Zum Zusammenmontieren wird zunächst nur das Verbindungselement an mindestens eine Windung positioniert. Das Verbindungselement kann beispielsweise mit an den jeweiligen Enden der elastischen Schenkel des Verbindungselements ausgeformten Haken an seiner Position fixiert werden. Nach der Positionierung des Verbindungselements kann die Integration der Temperatursensor-Einrichtung erfolgen. Der Führungskanal des Verbindungselements ermöglicht eine problemlose Montage der Temperatursensor-Einrichtung in das Verbindungselement bis zur Endlage der Temperatursensor-Einrichtung im Verbindungselement. Mit den elastischen Schenkeln auf beiden Seiten des Verbindungselements wird eine feste Position sowohl des Verbindungselements als auch der Temperatursensor-Einrichtung und damit auch des darin integrierten Temperatursensors am Stator garantiert. Wie oben beschrieben, kompensieren die elastischen Schenkel durch ihre Federwirkung die oben beschriebenen Toleranzen der Windungen und anderer involvierter Statorelemente. Nun kann nach der Montage des Stators im Gesamtsystem beziehungsweise in die elektrische Maschine jederzeit die Temperatursensor-Einrichtung über eine Öffnung im Gehäuse der elektrischen Maschine von dem Verbindungselement gelöst und damit von der elektrischen Maschine entfernt und getauscht werden.
In einer anderen Ausführungsform sind die Temperatursensor-Einrichtung und das Verbindungselement fest miteinander verbunden. Dazu kann die Temperatursensor-Einrichtung beispielsweise von einem Teil des Verbindungselements durch ein Spritzgussverfahren umspritzt sein oder die Temperatursensor-Einrichtung ist mit dem Verbindungselement verklebt. Bei diesen Ausführungsformen ist ein Austausch der Temperatursensor-Einrichtung nach der Montage des Stators im Gesamtsystem allerdings nicht mehr möglich. Bevor die komplette Temperatursensor-Einrichtung in das System integriert wird, ist es notwendig, dass die Temperatursensor-Einrichtung mit einem temperaturbeständigen Kleber oder einem temperaturbeständigen Spritzgussmaterial zusammen mit dem Verbindungselement verklebt beziehungsweise das Verbindungselement direkt an die Temperatursensor-Einrichtung gespritzt wird. Dann wird das Verbindungselement mit der integrierten Temperatursensor-Einrichtung an mindestens eine Windung positioniert. Das Verbindungselement kann beispielsweise mit an den jeweiligen Enden der elastischen Schenkel des Verbindungselements ausgeformten Haken an seiner Position fixiert werden. Mit den elastischen Schenkeln auf beiden Seiten des Verbindungselements wird eine feste Position der Temperatursensor-Einrichtung und damit auch des darin integrierten Temperatursensors am Stator garantiert. Wie oben beschrieben, kompensieren die elastischen Schenkel durch ihre Federwirkung die oben beschriebenen Toleranzen der Windungen und anderer involvierter Statorelemente.
Bei allen oben beschriebenen Ausführungsformen der Anordnung ist die Schnittstelle der Signalanbindung vom Temperatursensor und Leitelementen an dem dem Temperatursensor gegenüber liegenden Ende der Temperatursensor-Einrichtung flexibel gestaltbar und hierfür sind diverse Ausführungsformen denkbar, wie beispielsweise eine Steckeinrichtung (Stecker), eine Tülle, eine Dichtung, etc..
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Temperaturerfassung eines Stators einer elektrischen Maschine umfasst die folgenden Schritte: lösbares Anbringen einer Temperatursensor-Einrichtung mit mindestens einem Temperatursensor zum Erfassen der Temperatur des Stators an mindestens eine Windung des Stators, indem die Temperatursensor-Einrichtung durch ein elastisches Greifelement eines Verbindungselements mit der mindestens einen Windung des Stators lösbar montiert wird; und Messen der Temperatur des Stators mittels des Temperatursensors.
Die Erfindung kann im Bereich der beziehungsweise in elektrischen Antrieben für Hybridmodule, e-Achsen (elektrischer Achsantrieb) oder Radnabenantriebe verwendet werden.
Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:

1 eine schematische Draufsicht auf einen Stator einer elektrischen Maschine gemäß dem Stand der Technik, bei der die Erfindung Anwendung findet;
2 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung zur Temperaturerfassung eines Stators einer elektrischen Maschine, wobei die Temperatursensor-Einrichtung fest mit dem Verbindungselement verbunden und im Stator montiert ist;
3 eine perspektivische Ansicht des festen Verbunds aus Temperatursensor-Einrichtung und Verbindungselement nach 2;
4 eine Ansicht der Anordnung nach 2 in Umfangrichtung des Stators;
5 eine Ansicht der Anordnung nach 2 in radialer Richtung des Stators von innen nach außen;
6 eine andere perspektivische Ansicht der Anordnung nach 2;
7 eine perspektivische Ansicht auf einen Schnitt durch die Anordnung in radialer Richtung des Stators nach 2;
8 eine perspektivische Draufsicht der Anordnung nach 2 ausgehend vom Inneren des Stators nach außen;
9 eine andere perspektivische Draufsicht der Anordnung nach 2;
10 eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung zur Temperaturerfassung eines Stators einer elektrischen Maschine, wobei die Temperatursensor-Einrichtung lösbar mit dem Verbindungselement montierbar ist;
11 eine perspektivische Ansicht der Anordnung nach 10 in zusammen montiertem Zustand der Temperatursensor-Einrichtung, des Verbindungselements;
12 eine Ansicht auf einen Schnitt durch die Anordnung nach 10 in radialer Richtung des Stators;
13 eine perspektivische Ansicht der Anordnung nach 10 von schräg außen; und
14 eine perspektivische Ansicht auf einen Schnitt durch die Anordnung nach 10 in radialer Richtung des Stators.

Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind.
1 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen exemplarischen Stator 2 einer elektrischen Maschine (nicht gezeigt) gemäß dem Stand der Technik, bei der die Erfindung Anwendung findet. An dem Statorkern 7 sind üblicherweise Statorzähne 6 für die Statorwicklung 8 dargestellt. Der Stator 2 weist eine Vielzahl von Aussparungen 4 auf, die gleich verteilt entlang einer Umfangsrichtung U im Stator 2 ausgebildet sind. Die Statorzähne 6 sind jeweils von einer Aussparung 4 voneinander getrennt. In jeder der Aussparungen 4 sind mehrere Windungen 8 zu je einer Spule oder einem Teil einer Spule des Stators 2 angeordnet. Eine einzelne Wicklung mit einer Vielzahl von Windungen 8 stellt somit eine Spule oder einen Teil einer Spule dar. Die Windungen 8 können beispielsweise als Haarnadelschleifen ausgeformt sein, die um die Statorzähne 6 gelegt sind. Der Aufbau der Ausführungsform des Stators 2 nach 1 stellt ausdrücklich nur ein Beispiel dar, worauf die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist und woran lediglich die Elemente des Stators 2 kurz erläutert werden sollen, um nachfolgend im Detail auf die eigentliche Erfindung einzugehen. Es ist ebenso denkbar, andere Arten von Statoren 2 zu verwenden, in der die Erfindung Anwendung findet. Innerhalb oder außerhalb des Stators 2 ist ein Rotor (nicht dargestellt) angeordnet, der um eine Drehachse A drehbar ist.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung 1 zur Temperaturerfassung eines Stators 2 einer elektrischen Maschine. Die Anordnung 1 umfasst erfindungsgemäß eine Temperatursensor-Einrichtung 20 mit mindestens einem Temperatursensor 21 zum Erfassen der Temperatur des Stators 2. Die Anordnung 1 umfasst zudem erfindungsgemäß ein Verbindungselement 30, durch das die Temperatursensor-Einrichtung 20 mit dem Stator 2 verbindbar ist. Erfindungsgemäß umfasst das Verbindungselement 30 ein elastisches Greifelement 31, mittels dem das Verbindungselement 30 an mindestens einer Windung 8 einer Wicklung des Stators 2 lösbar montierbar ist. In der dargestellten Ausführungsvariante ist die Temperatursensor-Einrichtung 20 fest mit dem Verbindungselement 30 verbunden. 1 zeigt den Zustand, in dem der feste Verbund aus Temperatursensor-Einrichtung 20 und Verbindungselement 30 mittels des elastischen Greifelements 31 am Stator 2 montiert ist.
In der gezeigten Ausführungsform weist das elastische Greifelement 31 zwei elastische Federelemente (Schenkel) 32, 33 auf, die zumindest zwei gegenüberliegende Bereiche des Umfangs 11 der mindestens einen Windung 8 umgreifen, wenn das Verbindungselement 30 mit dem Stator 2 zusammen montiert ist. In der gezeigten Ausführungsform sind die beiden Schenkel 32, 33 so konfiguriert, dass sie vier Windungen 8 am Umfang 11 der mindestens einen Windung 8 umgreifen können. Für einen Fachmann ist offensichtlich, dass das elastische Greifelement 31 auch so konfiguriert sein kann, dass es genau eine Windung 8 oder mehrere Windungen 8 umgreifen beziehungsweise haltern kann. In der gezeigten Ausführungsform sind die Windungen 8 beispielsweise mit einem Isolierpapier 12 fest angeordnet.
In der gezeigten Ausführungsform hat das Verbindungselement 30 ferner ein Aufnahmeelement 34 ausgebildet, in dem die Temperatursensor-Einrichtung 20 mit einem den Temperatursensor 21 tragenden Ende 27 formschlüssig und lösbar gehaltert ist.
In der gezeigten Ausführungsform besitzt jede Windung 8 einen Kern 9 und eine den Kern 9 umgebende Lackschicht 10, die für die elektrische Isolierung gegenüber anderen Windungen 8 der Spule verantwortlich ist. Für einen Fachmann ist offensichtlich, dass die Windungen 8 auch einen anderen Aufbau haben können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen.
3 bis 9 zeigen weitere Ansichten der Anordnung 1 nach 2. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht des festen Verbunds aus Temperatursensor-Einrichtung 20 und Verbindungselement 30, wobei der feste Verbund (noch) nicht in den Stator 2 eingesetzt ist. Bevor die komplette Temperatursensor-Einrichtung 20 in den Stator 2 integriert wird, ist es notwendig, dass die Temperatursensor-Einrichtung 20 mit einem temperaturbeständigen Kleber gegen das Verbindungselement 30 mit dem elastischen Greifelement 31 befestigt wird, beispielweise an einem Klebebereich 35 geklebt wird. Alternativ kann die Temperatursensor-Einrichtung 20 von einem Teil des Verbindungselements 30 durch ein Spritzgussverfahren umspritzt werden. Das Verbindungselement 30 mit der aufgeklebten oder angespritzten Temperatursensor-Einrichtung 20 wird vor mindestens eine Windung 8 positioniert und dann in den Stator 2 entlang einer Montierrichtung 39 des Verbindungselements 30 integriert. Das elastische Greifelement 31, beispielsweise die beiden gezeigten Schenkel 32, 33, insbesondere auch optionale Haken 37 an den jeweiligen Enden der Schenkel 32, 33, fixieren dann den Verbund 20, 30 auf beiden Seiten der mindestens einen Windung 8. Dies garantiert eine feste Position der Temperatursensor-Einrichtung 20 am Stator 2 mit der Möglichkeit, Toleranzen auszugleichen, wie oben bereits ausführlich beschrieben.
4 zeigt eine Ansicht der Anordnung nach 2 in Umfangrichtung U des Stators. 5 zeigt eine Ansicht der Anordnung nach 2 in radialer Richtung R des Stators von innen nach außen. 6 zeigt eine andere perspektivische Ansicht der Anordnung nach 2. 7 zeigt eine perspektivische Ansicht auf einen Schnitt durch die Anordnung in radialer Richtung R des Stators 2 nach 2. 8 zeigt eine perspektivische Draufsicht der Anordnung nach 2 ausgehend vom Inneren des Stators nach außen. 9 zeigt eine andere perspektivische Draufsicht der Anordnung nach 2.
Ein Temperatursensor 21 ist bevorzugt als ein NTC- oder PTC-Widerstandselement ausgebildet. Der Temperatursensor 21 kann als ein Sensorkopf ausgebildet sein. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die vorgenannten Arten von Temperatursensoren 21 beschränkt. In der dargestellten Ausführungsform umfasst die Temperatursensor-Einrichtung 20 eine äußere Schutzhülle 25, insbesondere beispielsweise eine Kunststoffhülle, beispielsweise in Form eines Schrumpfschlauchs und/oder aus Silikon. Die äußere Schutzhülle 25 umgibt den Temperatursensor 21 vollständig und die elektrischen Leitelemente 22, 23 zum Temperatursensor 21 zumindest auf einem Teil der Länge der Temperatursensor-Einrichtung 20. Der sensorkopfseitige Endabschnitt 27 der äußeren Schutzhülle 25 ist bevorzugt verschlossen.
10 zeigt eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung zur Temperaturerfassung eines Stators 2 einer elektrischen Maschine (nicht gezeigt), wobei die Temperatursensor-Einrichtung 20 lösbar mit dem Verbindungselement 30 montierbar ist. Die Anordnung 1 umfasst erfindungsgemäß eine Temperatursensor-Einrichtung 20 mit mindestens einem Temperatursensor 21 zum Erfassen der Temperatur des Stators 2. Die Anordnung 1 umfasst zudem erfindungsgemäß ein Verbindungselement 30, durch das die Temperatursensor-Einrichtung 20 mit dem Stator 2 verbindbar ist. Erfindungsgemäß umfasst das Verbindungselement 30 ein elastisches Greifelement 31, mittels dem das Verbindungselement 30 an mindestens einer Windung 8 einer Wicklung des Stators 2 lösbar montierbar ist. In der dargestellten Ausführungsvariante hat das Verbindungselement 30 ein Aufnahmeelement 34 ausgebildet, in dem die Temperatursensor-Einrichtung 20 mit einem den Temperatursensor 21 tragenden Ende 27 formschlüssig und lösbar gehaltert ist. In der dargestellten Ausführungsvariante hat das Aufnahmeelement 34 des Verbindungselements 30 ferner einen Führungskanal 36 zum Führen der Temperatursensor-Einrichtung 20 in einer Montierrichtung 26 der Temperatursensor-Einrichtung 20 ausgeformt.
Zum Zusammenmontieren wird zunächst nur das Verbindungselement 30 an mindestens eine Windung 8 positioniert. Das Verbindungselement 30 kann beispielsweise mit an den jeweiligen Enden der elastischen Schenkel 32, 33 des Verbindungselements 30 ausgeformten Haken 37 an seiner Position fixiert werden. Nach der Positionierung des Verbindungselements 30 kann die Integration der Temperatursensor-Einrichtung 20 erfolgen. Der Führungskanal 36 des Verbindungselements 30 ermöglicht eine problemlose Montage der Temperatursensor-Einrichtung 20 in das Verbindungselement 30 bis zur Endlage der Temperatursensor-Einrichtung 20 im Verbindungselement 30. Mit den elastischen Federelementen (Schenkeln) 32, 33 auf beiden Seiten des Verbindungselements 30 wird eine feste Position sowohl des Verbindungselements 30 als auch der Temperatursensor-Einrichtung 20 und damit auch des darin integrierten Temperatursensors 20 am Stator 2 garantiert. Wie oben beschrieben, kompensieren die elastischen Schenkel 32, 33 durch ihre Federwirkung die oben beschriebenen Toleranzen der Windungen 8 und anderer involvierter Statorelemente. Nun kann nach der Montage des Stators 2 im Gesamtsystem beziehungsweise in die elektrische Maschine jederzeit die Temperatursensor-Einrichtung 20 über eine Öffnung im Gehäuse der elektrischen Maschine (nicht gezeigt) von dem Verbindungselement 30 gelöst und damit von der elektrischen Maschine entfernt und getauscht werden. Ein Verkleben oder Verspritzen der Temperatursensor-Einrichtung 20 mit dem Verbindungselement 30 ist nicht erforderlich, im Gegensatz zur Ausführungsform nach 2 bis 9. In der dargestellten Ausführungsform ist die Temperatursensor-Einrichtung 20 an ihrem oberen Ende 28, das dem Ende 27 mit dem Temperatursensor 21 (Sensorkopf) gegenüber liegt, in ein Anschlusselement 50 für Signale des Temperatursensors 21 integriert. Das Anschlusselement 50 kann beispielsweise, ohne Beschränkung der Erfindung, mindestens einen Griff 51, einen Führungsschaft 52 für die Temperatursensor-Einrichtung 20 und/oder eine Niederspannungverkabelung (nicht gezeigt) zum Weiterleiten der Signale des Temperatursensors 21 an eine Auswerteeinheit der aufgezeichneten Temperaturen (ebenfalls nicht gezeigt) umfassen.
11 zeigt eine perspektivische Ansicht der Anordnung 1 nach 10 in zusammen montiertem Zustand des Anschlusselements 50 für Signale des Temperatursensors 21 der Temperatursensor-Einrichtung 20 mit dem der Temperatursensor-Einrichtung 20 und dem Verbindungselement 20. 12 zeigt eine Ansicht auf einen Schnitt durch die Anordnung 1 nach 10 in radialer Richtung R des Stators 2. 13 zeigt eine perspektivische Ansicht der Anordnung 1 nach 10 von schräg außen. 14 zeigt eine perspektivische Ansicht auf einen Schnitt durch die Anordnung 1 nach 10 in radialer Richtung R des Stators 2.
Die sonstigen Elemente der 10 bis 14 sind bereits im Zusammenhang mit den 2 bis 9 ausführlich beschrieben.
Bei allen oben beschriebenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anordnung 1 ist die Schnittstelle der Signalanbindung vom Temperatursensor 21 und den Leitelementen 22, 23 an dem dem Temperatursensor 21 gegenüber liegenden Ende 28 der Temperatursensor-Einrichtung 20 flexibel gestaltbar und hierfür sind diverse Ausführungsformen denkbar, wie beispielsweise eine Steckeinrichtung (Stecker), eine Tülle, eine Dichtung, etc. (nicht gezeigt).
Obgleich die vorliegende Erfindung vorhergehend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben worden ist, versteht es sich, dass verschiedene Ausgestaltungen und Änderungen durchgeführt werden können, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen, wie er in den beiliegenden Ansprüchen definiert ist.
Bezüglich weiterer Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung wird ausdrücklich auf die Offenbarung der Zeichnung verweisen.
Bezugszeichenliste

1: Anordnung
2: Stator
4: Aussparung
6: Statorzahn
8: Windung, Haarpin
9: Kern
10: Lackschicht
11: Umfang mindestens einer Windung
12: Isolierpapier
20: Temperatursensor-Einrichtung
21: Temperatursensor (Sensorkopf)
22: Leitelement (Kabel)
23: Leitelement (Kabel)
25: Schutzhülle
26: Montierrichtung der Temperatursensor-Einrichtung
27: Ende
28: Ende
30: Verbindungselement
31: elastisches Greifelement, Clip
32: Schenkel
33: Schenkel
34: Aufnahmeelement für Temperatursensor-Einrichtung
35: Befestigungsbereich, Klebebereich
36: Führungskanal
37: Haken
39: Montierrichtung des Verbindungselements
50: Anschlusselement für Signale des Temperatursensors
51: Griff
52: Führungsschaft
A: Drehachse des Rotors
R: radiale Richtung des Stators
U: Umfangsrichtung des Stators

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013201835 A1 [0006]

Claims

Anordnung (1) zur Temperaturerfassung eines Stators (2) einer elektrischen Maschine umfassend eine Temperatursensor-Einrichtung (20) mit mindestens einem Temperatursensor (21) zum Erfassen der Temperatur des Stators (2); und ein Verbindungselement (30), durch das die Temperatursensor-Einrichtung (20) mit dem Stator (2) verbindbar ist; dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (30) ein elastisches Greifelement (31) umfasst, mittels dem das Verbindungselement (30) an mindestens einer Windung (8) einer Wicklung des Stators (2) lösbar montierbar ist.
Anordnung (1) nach Anspruch 1, wobei das elastische Greifelement (31) zwei elastische Schenkel (32, 33) aufweist, die zumindest zwei gegenüberliegende Bereiche des Umfangs (11) der mindestens einen Windung (8) umgreifen, wenn das Verbindungselement (30) mit dem Stator (2) zusammen montiert ist.
Anordnung (1) nach einem der voran stehenden Ansprüche, wobei das Verbindungselement (30) ein Aufnahmeelement (34) ausgebildet hat, in dem die Temperatursensor-Einrichtung (20) mit einem den Temperatursensor (21) tragenden Ende (27) formschlüssig und lösbar gehaltert ist.
Anordnung (1) nach Anspruch 4, wobei das Aufnahmeelement (34) des Verbindungselements (30) einen Führungskanal (36) zum Führen der Temperatursensor-Einrichtung (20) ausgeformt hat.
Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die Temperatursensor-Einrichtung (20) und das Verbindungselement (30) fest miteinander verbunden sind.
Anordnung (1) nach Anspruch 5, wobei die Temperatursensor-Einrichtung (20) von einem Teil des Verbindungselements (30) durch ein Spritzgussverfahren umspritzt ist oder die Temperatursensor-Einrichtung (20) mit dem Verbindungselement (30) verklebt ist.
Anordnung (1) nach einem der voran stehenden Ansprüche, umfassend ein Anschlusselement (50) für Signale des Temperatursensors (21), das lösbar mit der Temperatursensor-Einrichtung (20) verbindbar ist.
Verfahren zur Temperaturerfassung eines Stators (2) einer elektrischen Maschine, dadurch gekennzeichnet, dass lösbares Anbringen einer Temperatursensor-Einrichtung (20) mit mindestens einem Temperatursensor (21) zum Erfassen der Temperatur des Stators (2) an mindestens eine Windung (8) des Stators (2), indem die Temperatursensor-Einrichtung (20) durch ein elastisches Greifelement (31) eines Verbindungselements (30) mit der mindestens einen Windung (8) des Stators (2) lösbar montiert wird; und Messen der Temperatur des Stators (2) mittels des Temperatursensors (21).