DE102018116889A1 - Arrangement for temperature detection of a stator winding of an electrical machine - Google Patents
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-
- G—PHYSICS
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- G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
- G01K1/16—Special arrangements for conducting heat from the object to the sensitive element
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K2205/00—Application of thermometers in motors, e.g. of a vehicle
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Temperaturerfassung einer Statorwicklung einer elektrischen Maschine, insbesondere einer Hairpin- oder Stabwellenwicklung, umfassend einen Temperatursensor (4), der mit der Statorwicklung (14) in einer thermischen Wirkverbindung steht. Bei einer Anordnung, welche einfach herzustellen ist und trotzdem eine zuverlässige thermische Verbindung zur Statorwicklung aufweist, ist der Temperatursensor (4) an einem Befestigungselement (2) positioniert, welches zwei sich nebeneinander erstreckende Federbeine (6, 7) aufweist, die durch ein Trägerelement (8) miteinander verbunden sind, wobei ein freies Ende jedes Federbeines (6, 7) ein Rastelement (12, 13) zur Befestigung an der Statorwicklung (14) aufweist.The invention relates to an arrangement for temperature detection of a stator winding of an electrical machine, in particular a hairpin or rod shaft winding, comprising a temperature sensor (4) which is in a thermally operative connection with the stator winding (14). In the case of an arrangement which is simple to manufacture and nevertheless has a reliable thermal connection to the stator winding, the temperature sensor (4) is positioned on a fastening element (2) which has two spring struts (6, 7) which extend next to one another and which are supported by a carrier element ( 8) are connected to one another, a free end of each spring strut (6, 7) having a latching element (12, 13) for attachment to the stator winding (14).
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Temperaturerfassung einer Statorwicklung einer elektrischen Maschine, insbesondere einer Hairpin- oder Stabwellenwicklung, umfassend einen Temperatursensor, der mit der Statorwicklung in einer thermischen Wirkverbindung steht.The invention relates to an arrangement for temperature detection of a stator winding of an electrical machine, in particular a hairpin or rod shaft winding, comprising a temperature sensor which is in a thermally operative connection with the stator winding.
Aus der
Für die Entwicklung von elektrischen Maschinen, insbesondere von elektrischen Maschinen für elektrische Hybridfahrzeuge sowie für Elektrofahrzeuge oder für Radnabenantriebe sind verschiedene Wicklungstechnologien für den Stator der elektrischen Maschine bekannt. Für eine besonders dichte bzw. kompakte Wicklung werden beispielsweise Wicklungstechnologien, wie die sogenannte Hairpin- oder Stabwellenwicklung, verwendet. Eine Temperaturerfassung gestaltet sich für derartige Wicklungen sehr schwierig, da diese sehr eng gewickelt oder bestückt sind, so dass kein Temperatursensor zwischen die Wicklungen bzw. die jeweiligen Drähte gesteckt werden kann.Various winding technologies for the stator of the electrical machine are known for the development of electrical machines, in particular electrical machines for electric hybrid vehicles and for electric vehicles or for wheel hub drives. For a particularly dense or compact winding, for example, winding technologies such as the so-called hairpin or rod wave winding are used. Temperature detection is very difficult for such windings, since these are wound or fitted very tightly, so that no temperature sensor can be inserted between the windings or the respective wires.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Temperaturerfassung einer Statorwicklung einer elektrischen Maschine anzugeben, welche auch bei sehr eng gewickelten Statoren eine dauerhafte und zuverlässige Anbindung des Temperatursensors erlaubt.The invention has for its object to provide an arrangement for temperature detection of a stator winding of an electrical machine, which allows a permanent and reliable connection of the temperature sensor even with very tightly wound stators.
Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Temperatursensor an einem Befestigungselement positioniert ist, welches zwei sich nebeneinander erstreckende Federbeine aufweist, die durch ein Trägerelement miteinander verbunden sind, wobei ein freies Ende jedes Federbeines ein Rastelement zur Befestigung an der Statorwicklung aufweist. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass der Temperatursensor durch einen federnden Clip an der Statorwicklung montiert werden kann, wobei durch die Federung ein Ausgleich von Fertigungs- und Materialtoleranzen sowie ein Ausgleich von Bewegungen aufgrund von Vibrationen und Temperaturänderungen kompensiert wird. Somit wird eine dauerhafte und gleichbleibende thermische Anbindung des Temperatursensors an die Statorwicklung gewährleistet. According to the invention, the object is achieved in that the temperature sensor is positioned on a fastening element which has two spring struts which extend next to one another and are connected to one another by a carrier element, a free end of each spring strut having a latching element for fastening to the stator winding. This arrangement has the advantage that the temperature sensor can be mounted on the stator winding by means of a resilient clip, the compensation compensating for manufacturing and material tolerances and also compensating for movements due to vibrations and temperature changes. This ensures a permanent and constant thermal connection of the temperature sensor to the stator winding.
Die Temperatur der Statorwicklung kann somit auf eine besonders einfache und kostengünstige Weise sicher erfasst werden.The temperature of the stator winding can thus be reliably detected in a particularly simple and inexpensive manner.
Vorteilhafterweise ist der Temperatursensor zwischen den beiden Federbeinen parallel zu diesen angeordnet, wobei der Temperatursensor in einer durchgängigen Führung des Trägerelementes positioniert ist. Mithilfe dieser Führungen lässt sich der Temperatursensor genau zwischen den beiden Federbeinen positionieren, wodurch die Einbaulage des Temperatursensors in die Statorwicklung bestimmt wird.The temperature sensor is advantageously arranged parallel to the two spring struts, the temperature sensor being positioned in a continuous guide of the carrier element. With the help of these guides, the temperature sensor can be positioned exactly between the two struts, which determines the installation position of the temperature sensor in the stator winding.
In einer Alternative ist der Temperatursensor einseitig an einem Halteelement befestigt, welches in einer Durchgangsöffnung des Trägerelementes angeordnet ist. Dadurch wird eine formschlüssige Positionierung des Temperatursensors in dem Befestigungselement erreicht.In an alternative, the temperature sensor is attached on one side to a holding element which is arranged in a through opening of the carrier element. A positive positioning of the temperature sensor in the fastening element is thereby achieved.
In einer Ausführungsform ist das Halteelement integrierter Bestandteil des Trägerelementes. Somit kann der Verbund aus Temperatursensor und Befestigungselement durch beispielsweise ein Spritzgussverfahren einfach hergestellt werden. Durch eine direkte Befestigung des Temperatursensors an dem Befestigungselement werden weniger Einzelteile benötigt.In one embodiment, the holding element is an integral part of the carrier element. The composite of temperature sensor and fastening element can thus be easily produced by, for example, an injection molding process. Fastening the temperature sensor directly to the fastening element means that fewer individual parts are required.
In einer Alternative ist das Halteelement lösbar mit dem Trägerelement verbunden. Dies birgt den Vorteil in sich, dass der Temperatursensor bei Bedarf einfach ausgewechselt werden kann.In an alternative, the holding element is detachably connected to the carrier element. This has the advantage that the temperature sensor can be easily replaced if necessary.
In einer Variante ist der Sensorkopf des Temperatursensors zwischen den beiden Federbeinen von einem elastischen, an dem Trägerelement befestigten Fixierelement gehalten. Durch dieses zusätzliche Fixierelement wird der Temperatursensor an der Statorwicklung gehalten, um eine dauerhafte und gleichbleibende thermische Anbindung zu gewährleisten.In one variant, the sensor head of the temperature sensor is held between the two spring struts by an elastic fixing element fastened to the carrier element. This additional fixing element holds the temperature sensor on the stator winding in order to ensure a permanent and constant thermal connection.
Vorteilhafterweise ist der Temperatursensor mit Silikon ummantelt. Durch diese Ummantelung ist eine Montage des Sensors einfach möglich, ohne diesen in seiner Funktion zu beeinträchtigen. Der Temperatursensor ist bevorzugt als ein NTC (negative temperature coefficient)- oder alternativ als ein PTC (positive temperature coefficient)-Widerstandselement ausgebildet.The temperature sensor is advantageously coated with silicone. This sheathing makes it easy to mount the sensor without impairing its function. The temperature sensor is preferably designed as an NTC (negative temperature coefficient) - or alternatively as a PTC (positive temperature coefficient) resistance element.
In einer Ausgestaltung ist das Rastelement des Federbeins hakenförmig ausgebildet. Mittels dieser hakenförmigen Rastelemente lässt sich das Befestigungselement einfach zwischen die Hairpin- oder Stabwellenwicklung einclipsen, ohne dass zusätzliche Befestigungsmittel benötigt werden.In one embodiment, the locking element of the shock absorber is hook-shaped. By means of these hook-shaped locking elements, the fastening element can easily be clipped in between the hairpin or rod shaft winding, without additional fastening means being required.
Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage einer Anordnung zur Temperaturerfassung einer Statorwicklung einer elektrischen Maschine, insbesondere einer Hairpin- oder Stabwellenwicklung. Bei einem Verfahren wird ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenes Befestigungselement zwischen der Statorwicklung eingebracht und anschließend ein Temperatursensor in das Befestigungselement eingesetzt. Dadurch wird gewährleistet, dass der Temperatursensor bei der Montage des Befestigungselementes nicht beschädigt wird. A further development of the invention relates to a method for assembling an arrangement for temperature detection of a stator winding of an electrical machine, in particular a hairpin or rod shaft winding. In one method, a fastening element described in this patent application is introduced between the stator winding and then a temperature sensor is inserted into the fastening element. This ensures that the temperature sensor is not damaged when the fastener is installed.
In einer Variante wird das Befestigungselement vor dem Einbringen des Temperatursensors mittels der Rastelemente an der Statorwicklung justiert und fixiert. Damit wird durch die Positionierung des Befestigungselementes sichergestellt, dass der Temperatursensor eine gleichbleibende thermische Anbindung zur Statorwicklung nach dessen Montage aufweist.In one variant, the fastening element is adjusted and fixed on the stator winding by means of the latching elements before the temperature sensor is introduced. The positioning of the fastening element thus ensures that the temperature sensor has a constant thermal connection to the stator winding after it has been installed.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zwei davon sollen anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.The invention permits numerous embodiments. Two of these will be explained in more detail with reference to the figures shown in the drawing.
Es zeigen:
-
1 : ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung, -
2 : ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung, -
3 : ein Ausführungsbeispiel zur Befestigung der erfindungsgemäßen Anordnung an einer Hairpin-Wicklung.
-
1 a first embodiment of the arrangement according to the invention, -
2 a second embodiment of the arrangement according to the invention, -
3 : An embodiment for fastening the arrangement according to the invention on a hairpin winding.
In
In
In
Bei den Ausführungsbeispielen in
Bei beiden Ausführungsbeispielen in
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Anordnungarrangement
- 22
- Befestigungselementfastener
- 33
- Halteelementretaining element
- 44
- Temperatursensortemperature sensor
- 55
- Silikonsilicone
- 66
- Federbeinstrut
- 77
- Federbeinstrut
- 88th
- Trägerelementsupport element
- 99
- DurchgangsöffnungThrough opening
- 1010
- Fixierelementfixing
- 1111
- Elektrische LeitungElectrical line
- 1212
- hakenförmiges Elementhook-shaped element
- 1313
- hakenförmiges Elementhook-shaped element
- 1414
- Hairpin-StatorwicklungHairpin stator winding
- 1515
- Windungconvolution
- 1616
- Führungselementguide element
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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