DE102018119831A1

DE102018119831A1 - Electrical machine

Info

Publication number: DE102018119831A1
Application number: DE102018119831.0A
Authority: DE
Inventors: Christian Silvery; Mike Czerlewitz; Matthias Kästle
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-08-15
Filing date: 2018-08-15
Publication date: 2020-02-20

Abstract

Elektrische Maschine umfassend einen Stator (2) mit an Statorzähnen (4) angeordneten konzentrierten Wicklungen (5), sowie wenigstens einem Temperatursensor (11) zur Erfassung der Temperatur wenigstens einer Wicklung (5), wobei der Temperatursensor (11) an einem benachbart zu der wenigstens einen Wicklung (5) angeordneten Statorbauteil angeordnet und mittels eines am Statorbauteil vorgesehenen oder aufgelagerten Federelements (14) gegen die Wicklung (5) gespannt ist.Electrical machine comprising a stator (2) with concentrated windings (5) arranged on stator teeth (4), and at least one temperature sensor (11) for detecting the temperature of at least one winding (5), the temperature sensor (11) being adjacent to the one at least one winding (5) arranged stator component and is tensioned against the winding (5) by means of a spring element (14) provided or supported on the stator component.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine umfassend einen Stator mit an Statorzähnen angeordneten konzentrierten Wicklungen, sowie wenigstens einen Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur wenigstens einer Wicklung.The invention relates to an electrical machine comprising a stator with concentrated windings arranged on stator teeth, and at least one temperature sensor for detecting the temperature of at least one winding.

Elektrische Maschinen kommen in unterschiedlichsten Anwendungsbereichen zum Einsatz. Als Beispiel ist der Einsatz solcher elektrischen Maschinen in Kraftfahrzeugen in Form elektrischer Hybridfahrzeuge sowie in rein elektrisch fahrenden Fahrzeugen zu nennen, oder aber als Radnabenantriebe oder ähnliches. Eine elektrische Maschine verfügt bekanntlich über einen Stator und einen Rotor, die magnetisch interagieren. Für den Stator sind zur Bildung der Spulen unterschiedliche Wickeltechniken bekannt. Für eine besonders dichte und kompakte Wicklung wird die so genannte konzentrierte Wicklung verwendet. Bei dieser Wickeltechnik sind auf den einzelnen Statorzähnen einzelne Wicklungen vorgesehen, was eine sehr hohe Packungsdichte ermöglicht, die benachbarten Wicklungen liegen äußerst eng aneinander an.Electrical machines are used in a wide variety of applications. An example of this is the use of such electrical machines in motor vehicles in the form of electrical hybrid vehicles and in purely electric vehicles, or as wheel hub drives or the like. An electrical machine is known to have a stator and a rotor that interact magnetically. Different winding techniques are known for the stator to form the coils. The so-called concentrated winding is used for a particularly dense and compact winding. With this winding technique, individual windings are provided on the individual stator teeth, which enables a very high packing density, the adjacent windings lie extremely close to one another.

Im Betrieb erwärmen sich die Wicklungen. Deshalb ist es im Rahmen der Erfassung von Leistungsparametern der Maschine erforderlich, die Temperaturänderung im Bereich der Wicklungen zu messen. Hierzu dient ein Temperatursensor, der im Wicklungsbereich angeordnet wird. Eine solche Anordnung zur Temperaturerfassung in der Statorwicklung ist beispielsweise aus DE 10 2013 201 835 A1 bekannt. Bei dieser Anordnung ist ein Temperatursensor auf einer Lanze angeordnet, der Sensorkopf ist am freien Ende der Lanze positioniert. Der Temperatursensor respektive diese Lanze ist über ein entsprechendes Ausrichtelement an einem Gehäuse der Maschine angeordnet, wobei über dieses Ausrichtelement auch die Signalleitungen vom Sensorkopf zu einem gehäuseexternen Steckanschluss geführt sind, wo die Messsignale abgegriffen werden können. Die Lanze wird freitragend zwischen zwei Statorwicklungsabschnitten geführt, der Sensorkopf ist freitragend zwischen den Wicklungen aufgenommen. Neben dem Umstand, dass eine separate Halteeinrichtung für das Ausrichtelement vorgesehen ist, die entsprechend zu montieren ist, ist der Temperatursensor mit dem Lanzenbauteil, das drüber hinaus von einer Kunststoffhülle umgeben ist, in seinem Aufbau aufwendig, wobei hinzukommt, dass der Sensorkopf freitragend ist und demzufolge nur die Umgebungstemperatur der Wicklungen misst.The windings heat up during operation. For this reason, it is necessary to measure the temperature change in the area of the windings as part of the performance parameters of the machine. A temperature sensor, which is arranged in the winding area, is used for this purpose. Such an arrangement for temperature detection in the stator winding is, for example, from DE 10 2013 201 835 A1 known. In this arrangement, a temperature sensor is arranged on a lance, the sensor head is positioned at the free end of the lance. The temperature sensor or this lance is arranged on a housing of the machine via a corresponding alignment element, the signal lines from the sensor head also being led to a plug connection external to the housing via this alignment element, where the measurement signals can be tapped. The lance is guided cantilevered between two stator winding sections, the sensor head is cantilevered between the windings. In addition to the fact that a separate holding device is provided for the alignment element, which is to be assembled accordingly, the temperature sensor with the lance component, which is also surrounded by a plastic sleeve, is complex in its construction, with the fact that the sensor head is self-supporting and consequently only measures the ambient temperature of the windings.

Der Erfindung liegt das Problem zu Grunde, eine demgegenüber verbesserte elektrische Maschine anzugeben.The invention is based on the problem of specifying an electrical machine which is improved in comparison thereto.

Zur Lösung dieses Problems ist bei einer Maschine der eingangs genannten Art vorgesehen, dass der Temperatursensor an einem benachbart zu der wenigstens einen Wicklung angeordneten Stator-Bauteil angeordnet und mittels eines am Bauteil vorgesehenen oder aufgelagerten Federelements gegen die Wicklung gespannt ist.To solve this problem, it is provided in a machine of the type mentioned at the outset that the temperature sensor is arranged on a stator component arranged adjacent to the at least one winding and is tensioned against the winding by means of a spring element provided or supported on the component.

Erfindungsgemäß ist ein direkt thermischer Kontakt zwischen dem Temperatursensor und der Wicklung, deren Temperatur gemessen werden soll, gegeben, nachdem der Temperatursensor über ein Federelement gegen die Wicklung gespannt ist. Dieses Federelement ist entweder an einem benachbart zum Stator vorgesehenen Bauteil, das ein entsprechender zwingender Bestandteil der Maschine ist, unmittelbar angeordnet bzw. vorgesehen, oder es ist dort auf- oder gegengelagert. In Folge der thermischen Kopplung des Temperatursensors und der Wicklung erfolgt demzufolge eine direkte Messung der Wicklungstemperatur bzw. eines ein Maß für die Wicklungstemperatur darstellenden Signals. Dadurch, dass ein ohnehin vorhandenes Bauteil genutzt wird, um das Federelement abzustützen respektive an dem das Federelement vorgesehen ist, ist darüber hinaus kein zusätzliches Bauteil von Nöten, anderes als im Stand im Technik wie vorstehend beschrieben. Ein weiterer Vorteil der Verwendung des Federelements besteht darin, dass, nachdem der Temperatursensor permanent gegen die Wicklung gespannt ist, auch etwaige Temperaturänderungen resultierend aus Geometrieänderungen oder aus Vibrationen resultierende Bewegungen und dergleichen ausgeglichen werden und demzufolge eine dauerhafte und gleichbleibende thermische Kopplung gewährleistet ist.According to the invention, there is direct thermal contact between the temperature sensor and the winding, the temperature of which is to be measured, after the temperature sensor is tensioned against the winding via a spring element. This spring element is either arranged or provided directly on a component provided adjacent to the stator, which is a corresponding mandatory component of the machine, or it is mounted on or counter-mounted there. As a result of the thermal coupling of the temperature sensor and the winding, there is consequently a direct measurement of the winding temperature or a signal representing a measure of the winding temperature. Because an existing component is used to support the spring element or on which the spring element is provided, no additional component is required, other than in the prior art as described above. Another advantage of using the spring element is that, after the temperature sensor is permanently tensioned against the winding, any temperature changes resulting from changes in geometry or movements and the like resulting from vibrations are compensated for, and consequently a permanent and constant thermal coupling is ensured.

Bevorzugt ist das Bauteil, an dem das Federelement vorgesehen respektive gelagert ist, axial zu der Wicklung angeordnet, so dass der Temperatursensor axial gegen die Wicklung gespannt ist. Das heißt, dass der Temperatursensor, gesehen in Richtung der Statorlängsachse, axial gegen die Wicklung bzw. den Wicklungskopf angefedert ist.The component on which the spring element is provided or mounted is preferably arranged axially to the winding, so that the temperature sensor is axially tensioned against the winding. This means that the temperature sensor, viewed in the direction of the stator longitudinal axis, is axially sprung against the winding or the winding head.

Besonders vorteilhaft lässt sich diese axiale Anordnung dadurch realisieren, wenn es sich bei dem Bauteil um einen einen oder mehrere metallene Verschaltungsringe tragenden Kunststoffring handelt. Bei einer elektrischen Maschine mit konzentrierter Wicklung erfolgt die Verschaltung der einzelnen, um den Umfang verteilten Wicklungen über entsprechende, üblicherweise aus Kupfer bestehende Verschaltungsringe, die an separaten Kunststoffringen fixiert sind, oder an einem gemeinsamen Kunststoffring, die oder der wiederum gehäuseseitig festgelegt sind. Diese Kunststoff- oder Verschaltungsringe werden axial auf das Wicklungspaket aufgesetzt. Ist nun der Temperatursensor an einem solchen Kunststoffring oder einem Verschaltungsring angeordnet und über das Federelement abgestürzt, so kann er auf einfache Weise beim Aufsetzen des Kunststoff- oder Verschaltungsrings axial positioniert und in thermischen Kontakt mit der Wicklung gebracht werden. Der Temperatursensor ist dabei unabhängig von Aufbau und der Form des Kunststoff- oder Verschaltungsrings montierbar. Er wird über den positionsfixierten Kunststoff- oder Verschaltungsring ohne weiteres in seiner Position gehalten. Eine solche Anordnung respektiver Integration des Temperatursensors nutzt daher optimal den vorhandenen axialen Bauraum aus, in den er ohne weiteres integriert werden kann. Durch diese Art der Anbindungsintegration ist es möglich, ein reproduzierbares Temperatursignal über die Lebensdauer zu gewährleisten.This axial arrangement can be realized particularly advantageously if the component is a plastic ring carrying one or more metal interconnection rings. In the case of an electrical machine with concentrated winding, the individual windings distributed around the circumference are connected via corresponding connection rings, usually made of copper, which are fixed on separate plastic rings, or on a common plastic ring, which in turn is fixed on the housing side. These plastic or interconnection rings are placed axially on the winding package. If the temperature sensor is now arranged on such a plastic ring or a connection ring and crashed over the spring element, it can be easily positioned axially when placing the plastic or interconnection ring and brought into thermal contact with the winding. The temperature sensor can be installed regardless of the structure and shape of the plastic or interconnection ring. It is easily held in position via the fixed plastic or interconnection ring. Such an arrangement of respectful integration of the temperature sensor therefore makes optimal use of the existing axial installation space, into which it can be easily integrated. This type of connection integration makes it possible to guarantee a reproducible temperature signal over the service life.

Ist das Federelement am Kunststoffring vorgesehen, so kann es einstückig an dem Kunststoffring, der bevorzugt ein Kunststoffspritzteil ist, angeformt sein, es wird also beim Herstellen des Kunststoffrings angeformt. Es ist lediglich erforderlich, den Temperatursensor anzuordnen und in Wirkungsverbindung mit dem Federelement zu bringen, so dass der Temperatursensor respektive der Sensorkopf des Temperatursensors gegen die Wicklung gespannt wird.If the spring element is provided on the plastic ring, it can be integrally formed on the plastic ring, which is preferably a plastic injection molded part, so it is molded on when the plastic ring is manufactured. It is only necessary to arrange the temperature sensor and bring it into operative connection with the spring element, so that the temperature sensor or the sensor head of the temperature sensor is tensioned against the winding.

Alternativ dazu kann es sich bei dem Federelement auch um ein separates Element handeln, beispielsweise einen Federclip oder ähnliches, das respektive der am Kunststoffring oder am Verschaltungsring befestigt ist. In diesem Fall ist lediglich ein einfach konfiguriertes, beispielsweise blattfeder- oder federzungenartiges Federelement am Kunststoff- oder Verschaltungsring anzuordnen, dort beispielsweise zu verklemmen, zu verrasten oder ähnliches. Auch so kann gleichermaßen eine permanente thermische Kopplung des Temperatursensors respektive des Sensorkopfes mit der Wicklung erreicht werden.Alternatively, the spring element can also be a separate element, for example a spring clip or the like, which is respectively attached to the plastic ring or the connection ring. In this case, only a simply configured, for example leaf spring or tongue-like spring element is to be arranged on the plastic or interconnection ring, for example to be clamped, latched or the like there. A permanent thermal coupling of the temperature sensor or the sensor head to the winding can also be achieved in this way.

Das Federelement selbst, sei es ein einstückiges angeformtes Federelement, sei es ein separates Element, ist bevorzugt eine Federzunge, an der der Temperatursensor anliegt. An der Federzunge kann der Temperatursensor beispielsweise klemmfixiert oder über ein Klemmmittel fixiert sein, oder über ein aufgestecktes Halteelement oder ähnliches.The spring element itself, whether it is a one-piece molded-on spring element or a separate element, is preferably a spring tongue on which the temperature sensor bears. The temperature sensor can, for example, be clamped on the spring tongue or fixed via a clamping means, or via an attached holding element or the like.

Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, den Temperatursensor, bei dem es sich beispielsweise um ein NTC- oder ein PTC- Widerstandselement handeln kann, respektive den temperatursensitiven Sensorkopf über ein Federelement in direkten, unmittelbaren Kontakt an die Wicklung anzufedern. Alternativ ist es denkbar, ein aus einem Elastomer bestehendes Wärmekopplungselement vorzusehen, über das der Temperatursensor mit der Wicklung thermisch gekoppelt ist. Dieses Elastomer, dass eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, kann einerseits die thermische Anbindung verbessern, andererseits aber auch eine axiale Toleranz ausgleichen. Dieses Wärmekopplungselement kann an der Wicklung befestigt sein, beispielsweise daran angeklebt oder angespritzt sein, wobei der Temperatursensor dann unmittelbar gegen das Wärmekopplungselement über das Federelement gespannt ist. Alternativ kann das Wärmekopplungselement auch am Temperatursensor befestigt sein und zusammen mit dem Temperatursensor bzw. Sensorkopf gegen die Wicklung gespannt sein.Basically, there is the possibility of springing the temperature sensor, which can be an NTC or a PTC resistance element, for example, or the temperature-sensitive sensor head via a spring element into direct, direct contact with the winding. Alternatively, it is conceivable to provide a heat coupling element consisting of an elastomer, via which the temperature sensor is thermally coupled to the winding. This elastomer, which has a high thermal conductivity, can on the one hand improve the thermal connection, but on the other hand also compensate for an axial tolerance. This heat coupling element can be fastened to the winding, for example glued or molded onto it, the temperature sensor then being clamped directly against the heat coupling element via the spring element. Alternatively, the heat coupling element can also be attached to the temperature sensor and, together with the temperature sensor or sensor head, can be tensioned against the winding.

Des Weiteren kann, um den Temperatursensor sicher in Position zu halten, am Kunststoffring ein Befestigungsabschnitt angeformt sein, an oder in dem der Temperatursensor befestigt, beispielsweise angeklipst oder angeklemmt ist. Alternativ kann am Kunststoffring oder am Verschaltungsring ein separater Befestigungsabschnitt, an oder in dem der Temperatursensor befestigt ist, angeordnet sein. Bei diesem Befestigungsabschnitt kann es sich beispielsweise um einen anklemm- oder anklipsbare oder über eine Schraubverbindung fixierte Halteklammer oder dergleichen handeln, die auf einfache Weise eine Positionierung des Temperatursensors ermöglicht.Furthermore, in order to hold the temperature sensor securely in position, a fastening section can be formed on the plastic ring, on or in which the temperature sensor is fastened, for example clipped or clamped. Alternatively, a separate fastening section, on or in which the temperature sensor is fastened, can be arranged on the plastic ring or on the interconnection ring. This fastening section can, for example, be a holding clip or the like which can be clipped on or clipped on or fixed by means of a screw connection and which enables the temperature sensor to be positioned in a simple manner.

Die Signalleitungen des Temperatursensors sind in bekannter Weise zu einer entsprechenden Schnittstelle, z.B. in Form einer Steckverbindung, die üblicherweise außerhalb des Maschinengehäuses angeordnet ist zu führen. Um eine saubere Leitungsführung ohne freihängende Leitungen realisieren zu können, sind am Kunststoffring eine oder sind mehrere Kabelhalterungen zum Fixieren einer oder mehrerer vom Temperatursensor zu einer Schnittstelle geführten Leitung angeformt, wiederum z.B. in Form von Klemm- oder Rastvorsprüngen, an bzw. zwischen denen die Leitungen eingeklemmt werden können. Alternativ können am Kunststoffring oder am Verschaltungsring auch ein oder mehrere separate Kabelhalterungen zum Fixieren der einen bzw. mehreren Leitungen angeordnet sein, bei denen es sich wiederum um einfache, beispielsweise aufsteck- oder aufklemmbare Klemmhalter handeln kann.The signal lines of the temperature sensor are connected in a known manner to a corresponding interface, e.g. in the form of a plug connection, which is usually arranged outside the machine housing. In order to be able to implement a clean cable routing without free-hanging cables, one or more cable brackets are formed on the plastic ring for fixing one or more cables routed from the temperature sensor to an interface, again e.g. in the form of clamping or locking projections, on or between which the cables can be clamped. Alternatively, one or more separate cable holders for fixing the one or more lines can be arranged on the plastic ring or on the interconnection ring, which in turn can be simple, for example clip-on or clip-on clamp holders.

Der Bereich der Verbindung der Leitungen mit der Schnittstelle ist üblicherweise abzudichten, um ein Eindringen von Wasser, Feuchtigkeit, Öl etc. zu vermeiden. Diese Abdichtung kann dadurch erfolgen, dass der Bereich der Schnittstelle oder der gesamte Stator vergossen ist, mithin also die Leitungs- oder Anschlusskomponenten im Bereich der Schnittstelle, oder der gesamte Stator mit sämtlicher Wicklungen etc. in eine Vergussmaße eingebettet sind. Alternativ ist es auch denkbar, dass bei einem unvergossenen Stator der Bereich der Schnittstelle über ein Dichtmittel abgedichtet ist, beispielsweise in Form eines aufgespritzten Dichtmittels oder ein aufgeschrumpften Dichtmittels etc.The area where the lines are connected to the interface must usually be sealed to prevent water, moisture, oil, etc. from entering. This sealing can take place in that the area of the interface or the entire stator is potted, that is to say the line or connection components in the area of the interface, or the entire stator with all the windings etc. are embedded in a potting compound. Alternatively, it is also conceivable that, in the case of an un-encapsulated stator, the area of the interface is sealed by a sealant, for example in the form of a sprayed-on sealant or a shrunk-on sealant, etc.

Alternativ zur Verlegung von Leitungen können diese auch in Form eines Stanzgitters ausgebildet sein, wobei das Stanzgitter in Bereich der Schnittstelle am Anschlussterminal der Maschine fest integriert ist. Auch in diesem Fall ist eine entsprechende Abdichtung vorzusehen. As an alternative to laying cables, they can also be designed in the form of a lead frame, the lead frame being firmly integrated in the region of the interface on the connection terminal of the machine. A corresponding seal must also be provided in this case.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:

1 eine erfindungsgemäße elektrische Maschine unter Darstellung nur des axial offenen Stators,
2 eine geschnittene Teilansicht des Stators aus 2,
3 eine weitere Teilansicht des Stators aus 3 ohne Wicklungen,
4 eine geschnittene Teilansicht des Stators aus 1 unter Darstellung der Schnittstelle des Temperatursensors, und
5 eine vergrößerte Teilansicht auf den Stator aus 1.

The invention is explained below using exemplary embodiments with reference to the drawings. The drawings are schematic representations and show:

1 an electrical machine according to the invention showing only the axially open stator,
2 a partial sectional view of the stator 2 .
3 another partial view of the stator 3 without windings,
4 a partial sectional view of the stator 1 showing the interface of the temperature sensor, and
5 an enlarged partial view of the stator 1 ,

1 zeigt einen Teil einer elektrischen Maschine 1, wobei hier nur der Stator 2 gezeigt ist, umfassen ein Statorgehäuse respektive einen Statorträger 3 mit einer Vielzahl von Statorzähnen 4, an denen jeweils eine Wicklung 5 angeordnet ist, so dass sich ein konzentrierter Wicklungsaufbau ergibt. 1 shows part of an electrical machine 1 , here only the stator 2 is shown, comprise a stator housing or a stator carrier 3 with a variety of stator teeth 4 , each with a winding 5 is arranged so that there is a concentrated winding structure.

Die einzelnen Wicklungen bzw. die Wicklungsgruppen sind über drei Verschaltungsringe 6 in bekannter Weise miteinander verbunden, wobei die Verschaltungsringe 6 im gezeigten Beispiel an einem gemeinsamen Kunststoffring 7 angeordnet sind. Der Kunststoffring 7 mit den Verschaltungsringen 6 ist axial auf die kreisförmige Wicklungsanordnung aufgesetzt, so dass die einzelnen Verschaltungsringe die einzelnen Anschlüsse der jeweils zu verbindenden Wicklungen 5 kontaktieren.The individual windings or the winding groups are connected via three interconnection rings 6 connected in a known manner, the interconnection rings 6 in the example shown on a common plastic ring 7 are arranged. The plastic ring 7 with the connection rings 6 is placed axially on the circular winding arrangement, so that the individual interconnection rings the individual connections of the windings to be connected 5 to contact.

Gezeigt ist des Weiteren ein Anschlussterminal 8, mit dem die einzelnen Verschaltungsringe 6, die den entsprechenden Phasen zugeordnet sind, über entsprechende Anschlussabschnitte 9 verbunden sind, so dass am Anschlussterminal 8 die erzeugte Hochspannung abgegriffen werden kann. Am Anschlussterminal 8 befindet sich des Weiteren eine Schnittstelle 10, an der das Signal eines nachfolgend beschriebenen Temperatursensors zur Messung einer Temperatur einer Wicklung abgegriffen werden kann.A connection terminal is also shown 8th with which the individual interconnection rings 6 , which are assigned to the corresponding phases, via corresponding connection sections 9 are connected so that at the connection terminal 8th the high voltage generated can be tapped. At the connection terminal 8th there is also an interface 10 , from which the signal of a temperature sensor described below for measuring a temperature of a winding can be tapped.

2 zeigt eine Teilansicht des Stators 2 aus 1 in Richtung des Pfeils II, mit Blick auf den Innenumfang des Stators. Gezeigt sind, geschnitten, entsprechende Wicklungen 5, ebenfalls zwei geschnitten gezeigte Verschaltungsringe 6, sowie der Kunststoffring 7. An der zu der Wicklung 5 gerichteten Innenseite des Kunststoffrings 7 ist ein Temperatursensor 11 angeordnet, der axial gegen eine Wicklung 5, hier in 2 die links geschnitten gezeigt Wicklung 5, angefedert ist. Der Temperatursensor 11 ist mit einem Sensorgehäuse 12 an einem entsprechenden Befestigungsabschnitt 13, der, ebenfalls aus Kunststoff, im gezeigten Beispiel einstückig am Kunststoffring 7 angeformt ist, gehaltert, vorzugsweise klemmfixiert. Ebenso ist am Kunststoffring 7, einstückig angeformt, ein Federelement 14 hier in Form einer Federzunge 15 angeformt, über das der Temperatursensor 11 respektive der Sensorkopf 16 in thermischen Kontakt mit der Wicklung 5 gebracht respektive angefedert wird. Vorgesehen ist hier, optional, ein aus einem sehr gut wärmeleitfähigen Elastomer bestehendes Wärmekopplungselement 17, das dem zusätzlichen axialen Toleranzausgleichen, hervorgerufen von Vibrationen oder thermisch bedingten Geometrieänderung oder dergleichen, dient, so dass einerseits über das Federelement 14, andererseits über das elastische Wärmekopplungselement 17 sichergestellt ist, dass ein dauerhafter Wärmekontakt zwischen dem Temperatursensor 11 respektive dem Sensorkopf 16, bei dem sich um einen PTC- oder NTC-Sensor handeln kann, gegeben ist. 2 shows a partial view of the stator 2 out 1 in the direction of arrow II, with a view of the inner circumference of the stator. Shown are cut corresponding windings 5 , also two interconnection rings shown in section 6 , as well as the plastic ring 7 , At the winding 5 directed inside of the plastic ring 7 is a temperature sensor 11 arranged axially against a winding 5 , here in 2 the winding shown on the left 5 is sprung. The temperature sensor 11 is with a sensor housing 12 at a corresponding fastening section 13 , also made of plastic, in the example shown in one piece on the plastic ring 7 is molded, held, preferably clamped. Likewise is on the plastic ring 7 , molded in one piece, a spring element 14 here in the form of a spring tongue 15 molded over which the temperature sensor 11 respectively the sensor head 16 in thermal contact with the winding 5 brought or sprung. It is provided here, optionally, for a heat coupling element consisting of a very good thermally conductive elastomer 17 , which serves the additional axial tolerance compensation, caused by vibrations or thermally induced change in geometry or the like, so that on the one hand via the spring element 14 , on the other hand via the elastic heat coupling element 17 it is ensured that there is permanent thermal contact between the temperature sensor 11 or the sensor head 16 , which can be a PTC or NTC sensor.

Das weiteren vorgesehen ist eine ebenfalls am Kunststoffring 7 einstückig aus- oder angeformte Kabelhalterung 18, in der die eine oder die mehreren Leitungen 19, die den Temperatursensor 11 mit der Schnittstelle 10 verbinden, bevorzugt klemmfixiert sind. Die Leitungen 19 laufen von der in 2 gezeigten Kabelhalterung 18 zu einer Kabelhalterung 23, die an einer radial außenliegenden Position des Kunststoffrings 7 vorgesehen sind, siehe 3. Von dort laufen die Leitungen zur Sensorschnittstelle 10, wie in den 4 und 5 gezeigt, wo sie mit entsprechenden Anschlussabschnitten 20 beispielsweise in Form eines Stanzgitters oder der gleichen verbunden sind.The other is also provided on the plastic ring 7 one-piece molded or molded cable bracket 18 in which the one or more lines 19 that the temperature sensor 11 with the interface 10 connect, are preferably clamped. The lines 19 run from the in 2 shown cable bracket 18 to a cable holder 23 at a radially outer position of the plastic ring 7 are provided, see 3 , From there, the lines run to the sensor interface 10 as in the 4 and 5 shown where they have appropriate connector sections 20 for example in the form of a lead frame or the like.

Das heißt, dass es sich bei dem Kunststoffring 7 um ein multifunktionales Bauteil handelt, das einerseits als Träger für die Verschaltungsringe 6 dient, andererseits aber auch als zentrale Halte- und Spannkomponenten dient, an der der Temperatursensor 11 fixiert respektive mit dem er bzw. der Sensorkopf 16 gegen die Wicklung 5 zu einer optimalen Temperaturmessung gespannt ist.That means that the plastic ring 7 is a multifunctional component that on the one hand acts as a carrier for the interconnection rings 6 serves, on the other hand, also serves as a central holding and tensioning component on which the temperature sensor 11 fixed respectively with which he or the sensor head 16 against the winding 5 is looking forward to an optimal temperature measurement.

Im Rahmen der Montage wird zunächst der Temperatursensor 11 an dem Befestigungsabschnitt 13 fixiert, derart, dass der Sensorkopf 16 am Federelement 14 bzw. der Federzunge 15 anliegt. Das Elastomer-Wärmekopplungselement 17 kann entweder am Temperatursensor 11 respektive am Sensorkopf 16 angeordnet sein, wird also mit dem Temperatursensor 11 montiert. Alternativ kann es aber auch an der Wicklung 5 befestigt, beispielsweise angeklebt oder angespritzt sein. Die Leitungen 19 werden in der Kabelhalterung 18 fixiert, und in entsprechender Weise vom Kunststoffring 7 zu der Schnittstelle 10 geführt, wo sie angeschlossen sind.As part of the assembly, the temperature sensor is first 11 on the attachment section 13 fixed in such a way that the sensor head 16 on the spring element 14 or the spring tongue 15 is applied. The elastomer heat coupling element 17 can either on the temperature sensor 11 respectively on the sensor head 16 will be arranged with the temperature sensor 11 assembled. Alternatively, it can on the winding 5 attached, for example glued or molded. The lines 19 are in the cable holder 18 fixed, and in a corresponding manner from the plastic ring 7 to the interface 10 led where they are connected.

Nach Montage des Temperatursensors 11 wird der Kunststoffring 7, an bzw. in dem die Verschaltungsringe 6 bereits angeordnet, axial aufgesetzt und in bekannter Weise am Stator 2 respektive dem Statorträger 3 fixiert, wobei mit dem Aufsetzen auch die Windungen 5 mit den einzelnen Verschaltungsringen 6 kontaktiert sind. Mit dem Aufsetzen einher geht aber auch die thermische Kopplung des Temperatursensors 11 respektive des Sensorkopfes 16 mit der Wicklung 5, so dass eine unmittelbare Temperaturmessung an der Wicklung 5 möglich ist.After installing the temperature sensor 11 becomes the plastic ring 7 , on or in which the interconnection rings 6 already arranged, placed axially and in a known manner on the stator 2 or the stator carrier 3 fixed, with the windings also being attached 5 with the individual connection rings 6 are contacted. However, the thermal coupling also goes hand in hand with the attachment 11 respectively the sensor head 16 with the winding 5 so that an immediate temperature measurement on the winding 5 is possible.

4 zeigt eine einen vergrößerten Bereich zeigende Perspektivansicht, geschnitten, des Stators 2, wobei hier einerseits der Temperatursensor 11 sowie die Federzunge 15, mit der der Temperatursensor 11 respektive der Sensorkopf 16 gegen die Stirnfläche 21 der benachbarten Wicklung 5 gespannt ist, gezeigt ist, wie auch die Sensorschnittstelle 10, zu der die Signalleitungen 19 laufen. 4 shows a perspective view showing an enlarged area, sectioned, of the stator 2 , where on the one hand the temperature sensor 11 as well as the spring tongue 15 with which the temperature sensor 11 respectively the sensor head 16 against the face 21 the adjacent winding 5 is shown, as is the sensor interface 10 to which the signal lines 19 to run.

In 5 ist in vergrößerter Ansicht die Sensorschnittstelle 10 sowie der Verbindungsbereich der Signalleitungen 19 und der Anschlussabschnitte 20 bzw. des Stanzgitters gezeigt. Die Leitungsverbindung erfolgt im Bereich einer Vertiefung 22, die zur Abdichtung mit einem Vergussmittel oder Dichtmittel ausgegossen werden kann.In 5 is the sensor interface in an enlarged view 10 as well as the connection area of the signal lines 19 and the connection sections 20 or the lead frame shown. The line connection is made in the area of a recess 22 which can be poured out for sealing with a potting compound or sealant.

Alternativ besteht die Möglichkeit, den gesamten Stator 2 zu vergießen, also die Komponenten insgesamt in einer Vergussmasse einzubetten, so dass auch der Temperatursensor 11, das Federelement 15 sowie die Signalleitungen 19 etc. in die Vergussmasse eingebettet und dadurch komplett abgedichtet sind.Alternatively, there is the possibility of the entire stator 2 to shed, i.e. to embed the components as a whole in a casting compound, so that the temperature sensor 11 , the spring element 15 as well as the signal lines 19 etc. are embedded in the sealing compound and are therefore completely sealed.

Wenngleich in den Figuren der Befestigungsabschnitt 13, das Federelement 14 und die Kabelhalterung 18, 23 einstückig am Kunststoffring 7 angeformt sind, ist es gleichermaßen denkbar, diese in Form separater Teile am Kunststoffring 7 zu befestigen. Darüber hinaus besteht grundsätzlichen auch die Möglichkeit, diese entsprechenden Elemente an einem der Verschaltungsringe 6, dann als separate Elemente, anzuordnen.Although in the figures the attachment section 13 , the spring element 14 and the cable bracket 18 . 23 in one piece on the plastic ring 7 are molded, it is equally conceivable, these in the form of separate parts on the plastic ring 7 to fix. In addition, there is also the possibility, in principle, of these corresponding elements on one of the interconnection rings 6 , then to be arranged as separate elements.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Elektrische MaschineElectrical machine
22: Statorstator
33: Statorträgerstator
44: Statorzähnestator teeth
55: Wicklungwinding
66: VerschaltungsringVerschaltungsring
77: KunststoffringPlastic ring
88th: Anschlussterminalconnection terminal
99: Anschlussabschnitteterminal portions
1010: Schnittstelleinterface
1111: Temperatursensortemperature sensor
1212: Sensorgehäusesensor housing
1313: Befestigungsabschnittattachment section
1414: Federelementspring element
1515: Federzungespring tongue
1616: Sensorkopfsensor head
1717: WärmekopplungselementHeat coupling element
1818: Kabelhalterungcable holder
1919: Signalleitungensignal lines
2020: Anschlussabschnittconnecting section
2121: Stirnflächeface
2222: Vertiefungdeepening
2323: Kabelhalterungcable holder

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102013201835 A1 [0003]

Claims

Electrical machine comprising a stator (2) with concentrated windings (5) arranged on stator teeth (4), and at least one temperature sensor (11) for detecting the temperature of at least one winding (5), characterized in that the temperature sensor (11) is connected to one is arranged adjacent to the at least one winding (5) and is tensioned against the winding (5) by means of a spring element (14) provided or supported on the stator component.

Electrical machine after Claim 1 , characterized in that the component is arranged axially to the winding (5) and the temperature sensor (11) is axially tensioned against the winding (5).

Electrical machine after Claim 1 or 2 characterized in that the stator component is a plastic ring (7) carrying one or more metal interconnection rings (6), or in that the stator component is an interconnection ring (6).

Electrical machine after Claim 3 , characterized in that the spring element (14) is integrally formed on the plastic ring (7), or that the spring element (14) is a separate from the plastic ring (7) to the interconnection ring (6), which on the plastic ring (7) or on Connection ring (6) is attached.

Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the spring element (14) is a spring tongue (15) on which the temperature sensor (11) bears.

Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that a heat coupling element (17) consisting of an elastomer is provided, via which the temperature sensor (11) is thermally coupled to the winding (5).

Electrical machine after Claim 6 , characterized in that the heat coupling element (11) is fastened to the winding (5) and the temperature sensor (11) is tensioned against the heat coupling element (17), or that the heat coupling element (17) is fastened to the temperature sensor (11) and against the winding (5) is excited.

Electrical machine according to one of the Claims 3 to 7 , characterized in that a fastening section (13) on or in which the temperature sensor (11) is fastened is formed on the plastic ring (7), or that a separate fastening element on or on the plastic ring (7) or on the connection ring (6) in which the temperature sensor (11) is attached, is arranged.

Electrical machine according to one of the Claims 3 to 8th , characterized in that one or more cable brackets (18, 23) for fixing one or more lines (19) led from the temperature sensor (11) to an interface (10) is formed on the plastic ring (7), or that the plastic ring (7) or one or more separate cable holders for fixing the one or more lines (19) are arranged on the interconnection ring (6).

Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the area of the interface (10) between the one or more lines (19) of the temperature sensor (11) and a downstream connection device (20) or the entire stator (2) is cast, or that in the case of an un-encapsulated stator (2), an interface (10) between the one or more lines (19) of the temperature sensor (11) and a downstream connection device (20) is sealed by means of sealant.