DE102018221572A1

DE102018221572A1 - Temperaturerfassungsvorrichtung eines Elektromotors

Info

Publication number: DE102018221572A1
Application number: DE102018221572.3A
Authority: DE
Inventors: Michael Bangerter; Manfred Hellmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-12-12
Filing date: 2018-12-12
Publication date: 2020-06-18
Also published as: WO2020119994A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Temperaturerfassungsvorrichtung (1) eines Elektromotors (7), aufweisend einen ersten Temperatursensor (2) zum Erfassen einer ersten Temperatur, und einen zweiten Temperatursensor (3) zum Erfassen einer zweiten Temperatur, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Temperatursensor (2) und der zweite Temperatursensor (3) in einem Messkörper (4, 4a, 4b) angeordnet sind, der eine erste Messfläche (5) und eine zweite Messfläche (6) aufweist, durch den Messkörper (4, 4a, 4b) ein erster thermischer Widerstand zwischen dem ersten Temperatursensor (2) und der ersten Messfläche (5), ein zweiter thermischer Widerstand zwischen dem ersten Temperatursensor (2) und der zweiten Messfläche (6), ein dritter thermischer Widerstand zwischen dem zweiten Temperatursensor (3) und der ersten Messfläche (5) und ein vierter thermischer Widerstand zwischen dem zweiten Temperatursensor (3) und der zweiten Messfläche (6) gebildet sind, ein Verhältnis von erstem thermischen Widerstand zu zweitem thermischen Widerstand unterschiedlich ist von einem Verhältnis von drittem thermischen Widerstand zu viertem thermischen Widerstand, und die erste Messfläche (5) eingerichtet ist, in Kontakt mit einer Wicklung (8) des Elektromotors (7) gebracht zu werden.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Elektromotor. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Temperaturerfassungsvorrichtung eines Elektromotors.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, Temperaturen an Elektromotoren mittels Temperatursensoren zu ermitteln. Dabei wird üblicherweise ein Temperatursensor zum Erfassen der Temperatur des Elektromotors an einer Spulenwicklung eines Stators des Elektromotors angebracht. Um eine thermische Überlastung von Elektromotoren in beispielsweise elektrisch betriebenen Fahrzeugen zu verhindern, wird dieser Sensor von einer Ansteuerung des Elektromotors eingelesen, welche eine Leistung der elektrischen Maschine abregeln kann, wenn die Spulenwicklung des Stators eine Temperaturschwelle überschreitet.
Der Temperatursensor wird bei einem Stator mit gewickelten Wicklungen in der Regel in den Wicklungen platziert, um einen thermisch guten Kontakt zu den Wicklungen bei gleichzeitiger thermischer Isolation von einer Umgebung zu gewährleisten, wobei die Umgebung ein Innenraum des Elektromotors ist, welche mit Luft oder mit einem Öl/Luftgemisch gefüllt sein kann.
Bei einem Elektromotor mit gesteckten Wicklungen wird der Temperatursensor auf einer Stromschiene einer Wicklung platziert. Dadurch kann eine thermische Isolation gegenüber der Umgebung nicht gewährleistet werden. Der Temperatursensor wird deshalb sowohl von den Stator-Stromschienen als auch von der Umgebung erwärmt beziehungsweise abgekühlt. Somit erfasst der Temperatursensor eine Temperatur zwischen der Temperatur der Stromschiene und der Umgebungstemperatur.
Aus der US 2013/0270973 A1 ist beispielsweise ein Temperatursensor bekannt, welcher auf einer Stromschiene platziert und durch ein Gehäuse von der Kühlflüssigkeit im Stator thermisch isoliert ist.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Temperaturerfassungsvorrichtung weist den Vorteil auf, dass eine Temperatur einer Wicklung des Elektromotors erfasst werden kann, wobei ein Einfluss einer Umgebung aus Luft oder aus einem Öl/Luftgemisch verringert werden kann, ohne dass eine aufwendige thermische Isolierung des Temperatursensors erforderlich ist. Dafür werden zwei Temperatursensoren in einem Messkörper angeordnet, wobei der erste Temperatursensor eine erste Temperatur und der zweite Temperatursensor eine zweite Temperatur misst. Der Messkörper umfasst eine erste Messfläche und eine zweite Messfläche. An der gesamten ersten Messfläche und an der gesamten zweiten Messfläche ist bevorzugt jeweils eine durchgängig konstante Temperatur erfassbar. Durch den Messkörper werden ein erster thermischer Widerstand zwischen dem ersten Temperatursensor und der ersten Messfläche, ein zweiter thermischer Widerstand zwischen dem ersten Temperatursensor und der zweiten Messfläche, ein dritter thermischer Widerstand zwischen dem zweiten Temperatursensor und der ersten Messfläche und ein vierter thermischer Widerstand zwischen dem zweiten Temperatursensor und der zweiten Messfläche gebildet. In der Temperaturerfassungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist weiter ein Verhältnis von erstem thermischen Widerstand zu zweitem thermischen Widerstand unterschiedlich zu einem Verhältnis von drittem thermischen Widerstand zum viertem thermischen Widerstand. Die erste Messfläche des Messkörpers ist so eingerichtet, dass sie in Kontakt mit einer Wicklung des Elektromotors gebracht werden kann. Die zweite Messfläche ist vorteilhafterweise nur mit einem Umgebungsfluid des Elektromotors in Kontakt. Bei dem Umgebungsfluid kann es sich bevorzugt um Luft oder um Öl oder um ein Öl/Luftgemisch handeln. Durch das Erfassen zwei verschiedener Temperaturen und Bilden verschiedener Verhältnisse aus den thermischen Widerständen im Messkörper können die Temperatur der Wicklung und die Temperatur der Umgebung bestimmt werden. Dies geschieht insbesondere wie folgt:

Aufgrund der Erhaltung des Wärmeflusses durch den Messkörper gilt für eine Wärmeleitung in den beiden Temperatursensoren: $\frac{T_{a m b} - T_{S 1}}{R_{2}} = \frac{T_{S 1} - T_{C u}}{R_{1}}$
$\frac{T_{a m b} - T_{S 2}}{R_{4}} = \frac{T_{S 2} - T_{C u}}{R_{3}}$

Wobei Tamb die Temperatur der zweiten Messfläche, insbesondere der Umgebung, T_Cu die Temperatur der ersten Messfläche, insbesondere der Wicklung und besonders bevorzugt einer Stromschiene der Wicklung, T_S1 die vom ersten Temperatursensor erfasste erste Temperatur, T_S2 die vom zweiten Temperatursensor erfasste zweite Temperatur, R₁ der erste thermische Widerstand, R₂ der zweite thermische Widerstand, R₃ der dritte thermische Widerstand und R₄ der vierte thermische Widerstand sind. Durch Umformung der beiden Gleichungen können die Temperaturen Tamb und T_Cu der beiden Messflächen wie folgt bestimmt werden: $T_{a m b} = \frac{(1 + \frac{R_{4}}{R_{3}})}{(1 - \frac{R_{1} R_{4}}{R_{2} R_{3}})} T_{S 2} - \frac{(\frac{R_{4}}{R_{3}} + \frac{R_{1} R_{4}}{R_{2} R_{3}})}{(1 - \frac{R_{1} R_{4}}{R_{2} R_{3}})} T_{S 1}$
$T_{C u} = \frac{(1 + \frac{R_{1}}{R_{2}})}{(1 - \frac{R_{1} R_{4}}{R_{2} R_{3}})} T_{S 1} - \frac{(\frac{R_{1}}{R_{2}} + \frac{R_{1} R_{4}}{R_{2} R_{3}})}{(1 - \frac{R_{1} R_{4}}{R_{2} R_{3}})} T_{S 2}$
Durch das Lösen der Gleichungen [3] und [4] mit den gemessenen Temperaturen T_S1 und T_S2 können somit die Temperatur der beiden Messflächen und damit der Wicklung, insbesondere der Stromschiene, und der Umgebung einzeln bestimmt werden. Die thermischen Widerstände können beliebig variiert werden. Es ist lediglich vorgesehen, dass sich das Verhältnis vom ersten thermischen Widerstand zum zweiten thermischen Widerstand von dem Verhältnis vom dritten thermischen Widerstand zum vierten thermischen Widerstand unterscheidet.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Messkörper aus einem ersten Messkörperteil, in welchem der erste Temperatursensor angeordnet ist, und einem zweiten Messkörperteil, in welchem der zweite Temperatursensor angeordnet ist, gebildet wird. Hierbei weisen beide Messkörperteile jeweils die erste Messfläche und die zweite Messfläche auf. Dadurch können die Temperatursensoren besser an dem Elektromotor angebracht werden, wodurch insbesondere die erste Messfläche in optimalem Kontakt mit der Wicklung gebracht werden kann, um eine höhere Temperaturerfassungsgenauigkeit zu gewährleisten. Des Weiteren können die Temperatursensoren durch das Anordnen dieser in verschiedenen Messkörperteilen leichter einzeln eingebaut oder ausgetauscht werden, ohne dass der jeweils andere davon betroffen ist.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung ist der Abstand zwischen der ersten Messfläche und der zweiten Messfläche in dem ersten Messkörperteil und dem zweiten Messkörperteil gleich. Dadurch wird die Berechnung der Verhältnisse vom ersten thermischen Widerstand zum zweiten thermischen Widerstand und vom dritten thermischen Widerstand zum vierten thermischen Widerstand einfacher. Des Weiteren können dadurch beide Messkörperteile durch das gleiche Herstellungsverfahren hergestellt werden, wodurch Kosten bei der Herstellung der Temperaturerfassungsvorrichtung eingespart werden können.
Noch vorteilhafter ist eine Anordnung der Temperatursensoren, bei welcher ein erster Abstand zwischen der ersten Messfläche und dem ersten Temperatursensor gleich einem zweiten Abstand zwischen der zweiten Messfläche und dem zweiten Temperatursensor ist. Dadurch können die Messkörperteile einschließlich der Temperatursensoren durch das gleiche Herstellungsverfahren hergestellt werden. Dadurch, dass der erste Abstand gleich dem zweiten Abstand ist, sind die Messkörperteile identisch und werden lediglich in verschiedenen Orientierungen verwendet. Dadurch können Kosten bei der Herstellung der Temperaturerfassungsvorrichtung eingespart werden.
Es ist weiter bevorzugt, dass der Messkörper über sein gesamtes Volumen eine konstante Wärmeleitfähigkeit aufweist und insbesondere als thermischer Isolator ausgebildet ist. Wenn die Wärmeleitfähigkeit des Messkörpers in seinem gesamten Volumen gleich ist, können die thermischen Widerstände alleine durch die Abstände der Temperatursensoren jeweils zu den zwei Messflächen bestimmt werden. Dadurch kann der Messkörper leichter hergestellt werden, da er beispielsweise einteilig hergestellt werden kann. Die Berechnung der Temperatur der Wicklung und der Umgebung vereinfacht sich dadurch ebenfalls, da die Materialeigenschaften des Messkörpers in allen Gleichungen gleich sind.
Besonders vorteilhaft ist es, die unterschiedlichen Verhältnisse zwischen dem ersten thermischen Widerstand und dem zweiten thermischen Widerstand und zwischen dem dritten thermischen Widerstand und dem vierten thermischen Widerstand durch unterschiedliche Abstände zwischen dem ersten Temperatursensor und der ersten Messfläche und zwischen dem zweiten Temperatursensor und der ersten Messfläche zu bilden. Wenn die Wärmeleitfähigkeit des Messkörpers in seinem gesamten Volumen gleich ist, werden die Verhältnisse der thermischen Widerstände zueinander alleine durch Variation der Abstände zwischen der ersten Messfläche und den Temperatursensoren verändert. Somit kann eine präzise Temperaturerfassung der Wicklung und der Umgebung dadurch erfolgen, dass der erste Temperatursensor einen anderen Abstand zur ersten Messfläche aufweist, als der zweite Temperatursensor. Dadurch wird die Berechnung der Temperaturen einfacher und schneller. Außerdem wird die Berechnung durch die Möglichkeit, die Abstände genau zu bestimmen, präziser.
Weiter bevorzugt ist eine Weiterbildung der vorliegenden Erfindung, bei welcher die Summe aus dem ersten thermischen Widerstand und dem zweiten thermischen Widerstand gleich der Summe aus dem dritten thermischen Widerstand und dem vierten thermischen Widerstand ist. Dadurch ist insbesondere sowohl die Temperaturerfassung der Wicklung und der Umgebung als auch ein Aufbau der Temperaturerfassungsvorrichtung vereinfacht.
Besonders bevorzugt ist es, den Messkörper aus einem Vergussharz zu bilden. Dadurch kann der Messkörper einfach und kostengünstig hergestellt werden. Des Weiteren sind die thermischen Eigenschaften von Vergussharz vorteilhaft einstellbar, was eine Erfassung der Temperatur der Wicklung und der Umgebung weiter vereinfacht.
Die Erfindung betrifft außerdem einen Elektromotor, welcher eine Temperaturerfassungsvorrichtung gemäß der vorherigen Beschreibung aufweist. Dadurch kann die Temperatur einer Wicklung des Elektromotors präzise erfasst werden, wobei ein Einfluss einer Umgebung aus Luft oder aus einem Öl/Luftgemisch in dem Elektromotor verringert wird.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Wicklung des Elektromotors, welcher eine Temperaturerfassungsvorrichtung gemäß der vorherigen Beschreibung aufweist, eine Rotorwicklung oder eine Statorwicklung ist, wobei die erste Messfläche des Messkörpers an der Wicklung anliegt und die zweite Messfläche in Kontakt mit einem Umgebungsfluid der Wicklung steht. Insbesondere ist die Wicklung eine Steckwicklung aus mehreren Stromschienen. Dadurch kann die Temperatur einer Stromschiene entweder eines Rotors oder eines Stators des Elektromotors bestimmt werden, wobei ein Einfluss einer Umgebung auf die Temperaturerfassung verringert wird. Dadurch ist insbesondere ermöglicht, höhere Dauerleistungen des Elektromotors zu erhalten, wobei durch die verbesserte Temperaturerfassung eine Überhitzung des Elektromotors wirksam vermieden werden kann. Zusätzlich kann die ebenfalls ermittelte Umgebungstemperatur zur Ansteuerung des Elektromotors verwendet werden.
Figurenliste
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:

1 eine schematische Ansicht eines Elektromotors mit einer Temperaturerfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
2 eine Detailansicht des Elektromotors mit einer Temperaturerfassungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
3a eine perspektivische Ansicht der Temperaturerfassungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
3b eine Seitenansicht der Temperaturerfassungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
4 eine schematische Ansicht eines Wirkprinzips der Temperaturerfassungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, und
5 eine Seitenansicht der Temperaturerfassungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.

Ausführungsformen der Erfindung
Die 1 zeigt einen Elektromotor 7, welcher eine Temperaturerfassungsvorrichtung 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aufweist. Der Elektromotor 7 umfasst ferner einen Rotor 10, in welchem Permanentmagnete 11 angeordnet sind, und einen Stator 9, welcher zumindest eine Wicklung 8 aufweist. In 1 ist lediglich schematisch ein kleiner Teil der Wicklung 8 gezeigt, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Steckwicklung ausgebildet ist. Die Temperaturerfassungsvorrichtung 1 ist hierbei auf einem Leiter, insbesondere eine Stromschiene, der Wicklung 8 angebracht. Die Temperaturerfassungsvorrichtung 1 ist über eine Signalleitung 12, alternativ auch kabellos, an ein nicht dargestelltes Steuergerät angebunden, sodass die erfassten Temperaturen von dem Steuergerät eingelesen werden können. Wenn die erfasste Temperatur einen Schwellwert überschreitet, kann das Steuergerät eine Leistung des Elektromotors 7 abregeln, um Schäden an dem Elektromotor 7 zu verhindern.
Die 2 ist eine Detailansicht eines Bereichs der 1. Die 2 zeigt die Temperaturerfassungsvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Temperaturerfassungsvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel umfasst einen Messkörper 4, einen ersten Temperatursensor 2 und einen zweiten Temperatursensor 3. Der erste Temperatursensor 2 und der zweite Temperatursensor 3 sind in dem Messkörper 4 angeordnet. Eine Umgebung der Wicklung 8 und der Temperaturerfassungsvorrichtung 1, also ein Innenraum des Elektromotors 7, kann mit einem Umgebungsfluid wie etwa Luft oder Öl oder einem Öl/Luftgemisch gefüllt sein oder durchflutet werden. Dadurch, dass die Temperaturerfassungsvorrichtung 1 mit der Wicklung 8 und dem Umgebungsfluid in optimalem Kontakt ist, erfasst die Temperaturerfassungsvorrichtung 1 sowohl die Temperatur der Wicklung 8 als auch die Temperatur der Umgebung. Dadurch kann die Temperaturerfassungsvorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise den Einfluss des Umgebungsfluids auf die Erfassung der Temperatur der Wicklung 8 verringern beziehungsweise dieser kann von dem angeschlossenen Steuergerät kompensiert werden. Somit kann die Temperaturerfassungsvorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung die Temperatur der Wicklung 8 ebenso wie die Temperatur des Umgebungsfluids präzise bestimmen und die erfassten Temperaturen der Wicklung 8 und des Umgebungsfluids für eine optimale Ansteuerung des Elektromotors 7 verwenden.
Die 3a und 3b zeigen Detailansichten über einen Aufbau der Temperaturerfassungsvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Der Messkörper 4 der Temperaturerfassungsvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel weist eine erste Messfläche 5 und eine zweite Messfläche 6 auf. Der erste Temperatursensor 2 hat einen ersten Abstand a zur ersten Messfläche 5 und einen dritten Abstand c zur zweiten Messfläche 6. Der zweite Temperatursensor 3 hat einen vierten Abstand d zur ersten Messfläche 5 und einen zweiten Abstand b zur zweiten Messfläche 6.
Durch den Messkörper 4 sind zwischen den Temperatursensoren 2, 3 und den Messflächen 5, 6 jeweils thermische Widerstände R1, R2, R3, R4 gebildet, was schematisch in 4 gezeigt ist. Dabei bildet der Messkörper 4 den ersten thermischen Widerstand R1 zwischen dem ersten Temperatursensor 2 und der ersten Messfläche 5, den zweiten thermischen Widerstand R2 zwischen dem ersten Temperatursensor 2 und der zweiten Messfläche 6, den dritten thermischen Widerstand R3 zwischen dem zweiten Temperatursensor 3 und der ersten Messfläche 5 und den vierten thermischen Widerstand R4 zwischen dem zweiten Temperatursensor 3 und der zweiten Messfläche 6. In diesem Ausführungsbeispiel ist die erste Messfläche 5 mit der Wicklung 8 in Kontakt, während die zweite Messfläche 6 mit dem Umgebungsfluid in Kontakt ist. Dies bedeutet, dass an der ersten Messfläche 5 die Temperatur der Wicklung 8 und an der zweiten Messfläche 6 die Temperatur des Umgebungsfluids anliegt.
Dadurch, dass die zwei Temperatursensoren 2, 3 angeordnet sind, lässt sich ein thermisches Knotenmodell lösen. Insbesondere muss eine durch den ersten thermischen Widerstand R1 übertragene Wärmemenge gleich einer durch den zweiten thermischen Widerstand R2 übertragenen Wärmemenge sein. Ebenso muss eine durch den dritten thermischen Widerstand R3 übertragene Wärmemenge gleich einer Wärmemenge sein, welche durch den vierten thermischen Widerstand R4 übertragen wird. Daraus lassen sich die folgenden Formeln [1] und [2] folgern. $\frac{T_{a m b} - T_{S 1}}{R_{2}} = \frac{T_{S 1} - T_{C u}}{R_{1}} [1] \frac{T_{a m b} - T_{S 1}}{R_{2}} = \frac{T_{S 1} - T_{C u}}{R_{1}}$
$\frac{T_{a m b} - T_{S 2}}{R_{4}} = \frac{T_{S 2} - T_{C u}}{R_{3}}$
Dabei sind Tamb die Temperatur des Umgebungsfluids, T_Cu die Temperatur der Wicklungen 8, T_S1 die vom ersten Temperatursensor 2 erfasste erste Temperatur, T_S2 die vom zweiten Temperatursensor 3 erfasste zweite Temperatur.
Die Formeln [1] und [2] lassen sich zu den Formeln [3] und [4] umformen, um aus den erfassten Temperaturen T_S1 und T_S2 die Temperatur des Umgebungsfluids und die Temperatur der Wicklungen 8 zu bestimmen. $T_{a m b} = \frac{(1 + \frac{R_{4}}{R_{3}})}{(1 - \frac{R_{1} R_{4}}{R_{2} R_{3}})} T_{S 2} - \frac{(\frac{R_{4}}{R_{3}} + \frac{R_{1} R_{4}}{R_{2} R_{3}})}{(1 - \frac{R_{1} R_{4}}{R_{2} R_{3}})} T_{S 1}$
$T_{c u} = \frac{(1 + \frac{R_{1}}{R_{2}})}{(1 - \frac{R_{1} R_{4}}{R_{2} R_{3}})} T_{S 1} - \frac{(\frac{R_{1}}{R_{2}} + \frac{R_{1} R_{4}}{R_{2} R_{3}})}{(1 - \frac{R_{1} R_{4}}{R_{2} R_{3}})} T_{S 2}$
In dem ersten Ausführungsbeispiel ist lediglich vorgesehen, dass sich das Verhältnis vom ersten thermischen Widerstand R1 zum zweiten thermischen Widerstand R2 von dem Verhältnis vom dritten thermischen Widerstand R3 zum vierten thermischen Widerstand R4 unterscheidet. Dazu ist bevorzugt vorgesehen, dass der Messkörper 4 eine konstante Wärmeleitfähigkeit aufweist, wobei der Messkörper 4 bevorzugt als thermischer Isolator ausgebildet ist. Somit ist der thermische Widerstand zwischen den jeweiligen Messflächen 5, 6 und einem Temperatorsensor 2, 3 durch einen entsprechenden Abstand einstellbar. Es ist daher in dem ersten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass der erste Abstand a zwischen dem ersten Temperatursensor 2 und der ersten Messfläche 5 von dem vierten Abstand d zwischen dem zweiten Temperatursensor 3 und der ersten Messfläche 5 verschieden ist. Da der Messkörper 4 insbesondere ein Quader ist, sind dadurch auch der zweite Abstand b zwischen dem zweiten Temperatursensor 3 und der zweiten Messfläche 6 und der dritte Abstand c zwischen dem ersten Temperatursensor 2 und der zweiten Messfläche 6 unterschiedlich.
Die thermischen Widerstände R1, R2, R3 und R4 sind konstant und lediglich einmalig zu bestimmen. Dies kann entweder durch Berechnung und/oder Messung und/oder Versuchsläufe und/oder anhand von vordefinierten Daten, beispielsweise vordefinierte Tabellen, erfolgen.
Die 5 zeigt eine Temperaturerfassungsvorrichtung 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel ausschließlich dadurch, dass der Messkörper 4 hierbei in einen ersten Messkörperteil 4a und einen zweiten Messkörperteil 4b aufgeteilt ist. Der erste Temperatursensor 2 ist in dem ersten Messkörperteil 4a angeordnet und der zweite Temperatursensor 3 ist in dem zweiten Messkörperteil 4b angeordnet.
Der erste Messkörperteil 4a und der zweite Messkörperteil 4b umfassen beide die erste Messfläche 5 und die zweite Messfläche 6. Wiederum ist vorgesehen, dass die erste Messfläche 5 mit der Wicklung 8 und die zweite Messfläche 6 mit dem Umgebungsfluid in Kontakt steht. Analog zum ersten Ausführungsbeispiel werden bei dem zweiten Ausführungsbeispiel die Verhältnisse der thermischen Widerstände R1, R2, R3, R4 variiert, um die Temperatur der Wicklungen 8 und des Umgebungsfluids, insbesondere unter Verwendung der Gleichungen [3] und [4], zu bestimmen.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist vorteilhafterweise der erste Abstand a zwischen dem ersten Temperatursensor 2 und der ersten Messfläche 5 und der zweite Abstand b zwischen dem zweiten Temperatursensor 3 und der zweiten Messfläche 6 gleich. Des Weiteren ist in diesem Ausführungsbeispiel die Wärmeleitfähigkeit in jedem der Messkörperteile 4a, 4b über das gesamte Volumen dieser gleich. Durch diese vorteilhafte Anordnung sind die Messkörperteile 4a, 4b identisch und werden lediglich in verschiedenen Orientierungen verwendet. Dadurch ist eine Fertigung der Temperaturerfassungsvorrichtung vereinfacht. Ansonsten lassen sich dieselben Vorteile wie im ersten Ausführungsbeispiel erreichen, insbesondere können die Temperatur der Wicklungen 8 und des Umgebungsfluids erfasst werden, wobei dadurch der wechselseitige Einfluss der Wicklungen 8 und des Umgebungsfluids bei der Erfassung der Temperaturen verringert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2013/0270973 A1 [0005]

Claims

Temperaturerfassungsvorrichtung (1) eines Elektromotors (7), aufweisend einen ersten Temperatursensor (2) zum Erfassen einer ersten Temperatur, und einen zweiten Temperatursensor (3) zum Erfassen einer zweiten Temperatur, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Temperatursensor (2) und der zweite Temperatursensor (3) in einem Messkörper (4, 4a, 4b) angeordnet sind, der eine erste Messfläche (5) und eine zweite Messfläche (6) aufweist, dass durch den Messkörper (4, 4a, 4b) ein erster thermischer Widerstand (R1) zwischen dem ersten Temperatursensor (2) und der ersten Messfläche (5), ein zweiter thermischer Widerstand (R2) zwischen dem ersten Temperatursensor (2) und der zweiten Messfläche (6), ein dritter thermischer Widerstand (R3) zwischen dem zweiten Temperatursensor (3) und der ersten Messfläche (5) und ein vierter thermischer Widerstand (R4) zwischen dem zweiten Temperatursensor (3) und der zweiten Messfläche (6) gebildet sind, dass ein Verhältnis von erstem thermischen Widerstand (R1) zu zweitem thermischen Widerstand (R2) unterschiedlich ist von einem Verhältnis von drittem thermischen Widerstand (R3) zu viertem thermischen Widerstand (R4), und dass die erste Messfläche (5) eingerichtet ist, in Kontakt mit einer Wicklung (8) des Elektromotors (7) gebracht zu werden.
Temperaturerfassungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messkörper (4, 4a, 4b) einen ersten Messkörperteil (4a), in welchem der erste Temperatursensor (2) angeordnet ist, und einen zweiten Messkörperteil (4b), in welchem der zweite Temperatursensor (3) angeordnet ist, umfasst, welche jeweils die erste Messfläche (5) und die zweite Messfläche (6) aufweisen.
Temperaturerfassungsvorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände zwischen der ersten Messfläche (5) und der zweiten Messfläche (6) in dem ersten Messkörperteil (4a) und dem zweiten Messkörperteil (4b) gleich sind.
Temperaturerfassungsvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Abstand (a) zwischen der ersten Messfläche (5) und dem ersten Temperatursensor (2) gleich einem zweiten Abstand (b) zwischen der zweiten Messfläche (6) und dem zweiten Temperatursensor (3) ist.
Temperaturerfassungsvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messkörper (4, 4a, 4b) über sein gesamtes Volumen eine konstante Wärmeleitfähigkeit aufweist und insbesondere als thermischer Isolator ausgebildet ist.
Temperaturerfassungsvorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Verhältnisse zwischen dem ersten thermischen Widerstand (R1) und dem zweiten thermischen Widerstand (R2) und zwischen dem dritten thermischen Widerstand (R3) und dem vierten thermischen Widerstand (R4) durch unterschiedliche Abstände zwischen dem ersten Temperatursensor (2) und der ersten Messfläche (5) und zwischen dem zweiten Temperatursensor (3) und der ersten Messfläche (5) gebildet sind.
Temperaturerfassungsvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe aus dem ersten thermischen Widerstand (R1) und dem zweiten thermischen Widerstand (R2) gleich der Summe aus dem dritten thermischen Widerstand (R3) und dem vierten thermischen Widerstand (R4) ist.
Temperaturerfassungsvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messkörper (4, 4a, 4b) aus einem Vergussharz gebildet ist.
Elektromotor (7) aufweisend eine Temperaturerfassungsvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche.
Elektromotor (7) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung (8) eine Rotorwicklung oder Statorwicklung ist, wobei die erste Messfläche (5) an der Wicklung (8) anliegt und die zweite Messfläche (6) in Kontakt mit einem Umgebungsfluid der Wicklung (8) steht.