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Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine umfassend einen Stator mit einer Wicklung umfassend eine Mehrzahl an einer oder mehreren Phasen zugeordneten Leitern, die untereinander verschaltet sind, sowie wenigstens eine Temperatursensoranordnung umfassend einen Temperatursensorabschnitt mit einem Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur im Bereich der Wicklung.
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Elektrische Maschinen umfassen einen Rotor und einen Stator und kommen in unterschiedlichen Anwendungsbereichen zum Einsatz. Lediglich exemplarisch ist die Verwendung von elektrischen Maschinen für elektrische Hybridfahrzeuge und Elektrofahrzeuge oder für Nabenantriebe zu nennen. Wird eine solche elektrische Maschine als Antriebsmaschine verwendet, ist sie zumeist als Innenläufer ausgeführt, das heißt, dass der Stator den innenliegenden Rotor umgibt. Über den Stator wird ein wanderndes Magnetfeld erzeugt, über das die Rotation des Rotors erwirkt wird. Hierzu wiest der Stator eine Wicklung auf, bestehend aus einer Vielzahl an Leitern, wobei die Leiter einer oder üblicherweise mehreren Phasen zugeordnet sind. Die Wicklung ist in an sich bekannter Weise um die Statorzähne geführt.
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Nicht nur die Anzahl der Phasen geht in die Auslegung der Wicklungsgeometrie ein, sondern auch die Anzahl der Drähte pro Phase sowie die Anzahl der Drähte pro Nut innerhalb der Statorverzahnung und die Anzahl der Polpaare. Durch diese Vielfalt an Leitern und Wickelparametern entsteht ein komplexes Geflecht an Leitern, das in unterschiedlichen Wicklungstechnologien aufgebaut wird. Zu nennen sind beispielsweise die sogenannte Hairpin- oder Stabwellenwicklung. Hierbei werden die Leiter mittels U-förmig gebogener Stäbe, die zur Bildung eines Wickelkorbes zusammengesteckt werden, gebildet. Die Leiter sind auf einer Mehrzahl an Radialebenen verlegt, wobei die Leiter quasi von Ebene zu Ebene wandern. Sie sind zur Bildung quasi mäanderförmiger, umlaufender Leiter an ihren Enden entsprechend zu verbinden, was üblicherweise durch Verschweißen der Leiterenden, die benachbart zueinander liegen, erfolgt. Die Leiterenden laufen an einem Punkt respektive an einer Wicklungsseite in Form des sogenannten Sterns zusammen, wo sie miteinander verbunden werden. In diesem Bereich ist auch die Anbindung der einzelnen Phasen an eine externe Stromversorgung, also einen Stromanschluss, die respektive der zur Erzeugung des Magnetfelds dient, vorzunehmen.
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Während des Betriebs der elektrischen Maschine ist die Temperatur einzelner Komponenten zu überwachen, wozu entsprechenden Temperatursensoren, z. B. PTC- oder NTC-Sensoren, verwendet werden. Ein Bereich, in dem die Temperatur zu erfassen ist, ist der der Wicklung, da im Bereich der Wicklung einer der heißesten Punkte des Stators der elektrischen Maschine vorherrscht an welchem man einen Temperatursensor verbauen kann. Der heißeste Punkt des Stators liegt nämlich im Bereich Hairpin bzw. Stabwellenwicklng und zwar genau in der axialen Mitte des Blechpakets. Da dieser Punkt allerdings unerreichbar ist, um einen Temperatursensor zu integrieren, wird der äußere Bereich der Wicklung gewählt. Hierzu wird der Temperatursensor innerhalb des Stators verbaut, das heißt, dass er meist in einem frühen Stadium des Fertigungsprozesses verbaut werden muss. Um die Temperatur im Wicklungsbereich möglichst exakt zu fassen, ist es wünschenswert, den Temperatursensor möglichst nahe oder an der Wicklung respektive dem Wicklungskopf anzubringen, da Medienströme im Innenraum, beispielsweise Wasser, Luft, Öl etc., die Temperaturmessung beeinträchtigen können und daher mit wachsendem Abstand des Temperatursensors zur Wicklung respektive zum Wicklungskopf die Messung ungenau wird. Die Anordnung des Temperatursensors insbesondere an einer besonders dicht bzw. kompakt gewickelten Wicklung wie beispielsweise einer Hairpin- oder einer Stabwellenwicklung gestaltet sich dabei als besonders kompliziert.
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Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine demgegenüber verbesserte elektrische Maschine anzugeben.
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Zur Lösung dieses Problems ist bei einer elektrischen Maschine der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Enden zumindest eines Teils der Leiter am Innenumfang und/oder am Außenumfang der Wicklung axial oder radial über die Wicklung hervorstehen, wobei ein Verschaltungsring umfassend wenigstens eine Leiterbrücke axial oder radial auf die Wicklung aufgesetzt ist, an welcher Leiterbrücke zumindest ein Teil der Leiter angeschlossen ist, wobei die Enden jeweils wenigstens zweier einer Phase zugeordneter Leiter radial oder axial nach außen hervorstehen, an denen wenigstens ein Verbindungsleiter angeschlossen ist, der mit einem radial außerhalb der Wicklung angeordneten Stromanschluss verbunden ist, und wobei der Temperatursensorabschnitt ein Sensorgehäuse aufweist, das in eine am Verschaltungsring vorgesehene Gehäuseaufnahme derart eingesetzt ist, dass der Temperatursensor in thermischem Kontakt mit dem Verbindungsleiter oder der Leiterbrücke steht.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die eigentliche Leiterverschaltung, also die Verschaltung der einzelnen Leiter zur Bildung der entsprechenden phasenspezifischen Mäanderstrukturen, und die Verschaltung zur Kopplung mit der Stromversorgung über ein Hochvolt-Terminal zu trennen. Zur eigentlichen Leiterverschaltung der Wicklung dient ein Verschaltungsring, also ein separat auf der Wicklung aufgesetzter Leiterring, der eine oder mehrere Leiterbrücken aufweist. Der axial oder radial auf die Wicklung gesetzte Verschaltungsring greift in den Bereich von am Innenumfang und/oder am Außenumfang der Wicklung axial oder radial hervorstehender Leiterenden. Die Leiterenden sind den einzelnen Leiterabschnitten, soweit diese nicht auf anderen, z. B. weiter innenliegenden Radialebenen miteinander verbunden sind, zugeordnet. Die Leiterenden werden an den Verschaltungsring angeschlossen, üblicherweise mit ihm entsprechend verschweißt, so dass über den Verschaltungsring die entsprechenden phasenspezifischen Leiterstrukturen respektive Leiterverbindungen erzeugt werden.
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Zur Verbindung der Wicklung mit dem eigentlichen Stromanschluss sind erfindungsgemäß entsprechende Leiterenden, die einer Phase zugeordnet sind, radial oder axial nach außen hervorstehend geführt. Über einen oder mehrere Verbindungsleiter, die an diesen Leiterenden angeschlossen sind, sind die Leiter und damit die Wicklung mit dem wicklungsnahen HV-Stromanschluss, der auch als HV-Terminal bezeichnet werden kann und eine entsprechende Anzahl einzelner phasenbezogener Terminals aufweist, verbunden, wobei auch hier bevorzugt eine Schweißverbindung vorgesehen wird.
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Der Verschaltungsring weist wie beschrieben eine oder mehrere separate Leiterbrücken auf, an denen die Enden der Leiter angeschlossen sind. Bei diesen Leiterbrücken handelt es sich um entsprechend stabile Bleche, beispielsweise aus Kupfer, die entsprechend geometrisch so geformt sind, dass sie die zu verbindenden Leiterenden erreichen. Sie ermöglichen ein einfaches Überbrücken entsprechender Abstände sowohl in Umfangs- als auch in Radialrichtung. Für eine einfache Verbindung der Leiterbrücke mit den entsprechenden Leiterenden sind brückenseitig entsprechende radial oder axial vorspringende Anschlussabschnitte vorgesehen, an denen die Enden der Leiter angeschweißt werden. Der Verschaltungsring ist demzufolge als Sternverteiler ausgeführt, umfassend die entsprechenden Leiterbrücken sowie die zugeordneten, radial oder axial vorspringenden Anschlussabschnitte.
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Erfindungsgemäß ist nun der Temperatursensor wicklungsseitig integriert, indem er derart am Verschaltungsring positioniert wird, dass er entweder mit dem Verbindungsleiter, über den die Leiterenden mit dem HV-Stromanschluss kontaktiert sind, oder einer Leiterbrücke in thermischen Kontakt steht. Hierzu weist der Temperatursensorabschnitt erfindungsgemäß ein Sensorgehäuse auf, in respektive an dem der Temperatursensor vorgesehen ist. Dieses Sensorgehäuse ist in der Montagestellung in eine am Verschaltungsring vorgesehene Gehäuseaufnahme eingesetzt, die spezifisch auf die Geometrie des Sensorgehäuses abgestellt ist, so dass dieses hinreichend fest fixiert werden kann. Die Anordnung des Sensorgehäuses ist nun derart, dass der Temperatursensor in thermischem Kontakt mit dem Verbindungsleiter oder der Leiterbrücke steht. Erfindungsgemäß wird also über das Sensorgehäuse sowie die Gehäuseaufnahme eine definierte Montageschnittstelle am Verschaltungsring geschaffen, die auf einfache Weise die Montage der Temperatursensoranordnung ermöglicht. Hierüber wird sichergestellt, dass ein reproduzierbares Montieren, wie natürlich auch ein Demontieren im Wartungsfall auf einfach Weise möglich ist. Neben einer idealen Positionierung des Temperatursensors ist auch eine sehr genaue und zuverlässige Messung möglich, zumal aufgrund der Kontaktierung des Temperatursensors mit dem Verbindungsleiter oder der Leiterbrücke ein sehr guter Wärmeübergang zwischen den Messkomponenten erreicht wird, so dass unerwünschte Fehlereinflüsse und Messwertabweichungen zuverlässig vermieden werden. Darüber hinaus ist es möglich, die Temperaturerfassung nicht lediglich in einem radial oder axial äußeren Randbereich der Statorwicklung vorzunehmen, welcher durch die erhöhte Wärmeabfuhr einer anderen Betriebstemperatur unterworfen ist, sondern direkt integriert am Verschaltungsring unmittelbar an stromführenden und sich daher erwärmenden Wicklungselementen respektive Bauteilen. Darüber hinaus bietet die Integration am Verschaltungsring auch Schutz gegen externe Einflüsse wie beispielsweise Medienströme (Wasser, Öl, Luft, etc.), die nicht an den Temperatursensor gelangen können.
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Das Sensorgehäuse ist in der Gehäuseaufnahme bevorzugt über eine Rast- oder Klemmverbindung fixiert. Über eine solche Rast- oder Klemmverbindung, letztlich also eine formschlüssige Befestigung, kann eine sichere, reproduzierbare Sensorfixierung erreicht werden. Es ist im Rahmen der Montage lediglich erforderlich, dass Sensorgehäuse in die Gehäuseaufnahme einzuschieben und dort beispielsweise zu verrasten oder zu verklemmen. Hierüber ist dann automatisch einerseits eine korrekte Positionierung gegeben, andererseits aber auch der thermische Kontakt des Temperatursensors zu dem zu vermessenden Bauteil.
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Zur Realisierung einer Rastverbindung sind am Sensorgehäuse bevorzugt zwei Federarme vorgesehen, die in der Gehäuseaufnahme verklemmen oder mit daran vorgesehenen Rastelementen in an der Gehäuseaufnahme vorgesehene Rastaufnahmen einschnappen. Es ist also lediglich ein Einschieben bis in die eigentliche Raststellung erforderlich, in der dann die Rastverbindung automatisch gegeben ist.
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Der Temperatursensorabschnitt selbst ragt bevorzugt mit einem den Temperatursensor aufweisenden Ende aus dem Sensorgehäuse heraus. Das heißt, dass der Bereich, der den Temperatursensor umfasst, letztlich freiliegt, so dass er in unmittelbaren Kontakt mit dem Verbindungsleiter oder der Leiterbrücke gebracht und eine einfache thermische Kopplung erreicht werden kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist es möglich, am Sensorgehäuse ein Federelement vorzusehen, über das es in Richtung des Verbindungsleiters oder der Leiterbrücke angefedert ist. Über dieses Federelement wird sichergestellt, dass das Sensorgehäuse und damit aber auch der Temperatursensor stets in eine definierte Anlage respektive in einen definierten thermischen Kontakt mit dem Verbindungsleiter oder der Leiterbrücke gebracht wird, da das Federelement ihn dagegen drängt. Über dieses Federelement ist es auch möglich, etwaige geometrische Toleranzen mühelos ausgleichen zu können, so dass sich stets definierte Messbedingungen ergeben. Als ein solches Federelement wird beispielsweise eine einfache, gebogene Blattfeder, die geringfügig aus dem Sensorgehäuse hervorsteht, und die an einem entsprechenden Widerlagerabschnitt der Gehäuseaufnahme abgestützt ist, verwendet.
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Das Sensorgehäuse selbst besteht bevorzugt aus einer Kunststoff-Vergussmasse, in die der Temperatursensorabschnitt und, sofern vorgesehen, auch das Federelement eingebettet sind. Das Sensorgehäuse dient der Schaffung einer definierten Schnittstelle und der Ermöglichung einer einfachen Handhabung, weshalb es bevorzugt aus Kunststoff ist. Bevorzugt ist es eine Vergussmasse, das heißt, dass der Temperatursensorabschnitt und, sofern vorgesehen, auch das Federelement in diese Vergussmasse eingespritzt werden, mithin also darin fest eingebettet sind. Hierüber sind auch entsprechende Rast- oder Klemmabschnitte, die der Fixierung in der Gehäuseaufnahme dienen, auf einfache Weise ausbildbar.
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Der Verschaltungsring selbst weist bevorzugt ein Gehäuse auf, an dem die Gehäuseaufnahme ausgebildet ist, das heißt, dass die Gehäuseaufnahme bevorzugt integraler Teil des Gehäuses ist, aber auch als separates Element daran befestigt werden kann. Bevorzugt jedoch ist die integrale Ausbildung, wobei in diesem Fall das Gehäuse zweckmäßigerweise aus Kunststoff besteht, nachdem in diesem Fall eine solche Geometrie ohne weiteres ausbildbar ist.
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Bevorzugt besteht das Gehäuse aus einer Kunststoff-Vergussmasse, wobei die Leiterbrücke samt dem Temperatursensorabschnitt in der Vergussmasse eingebettet ist. Auch hier wird also, ähnlich wie beim Sensorgehäuse, bevorzugt ein vollständiger Verguss vorgenommen, um die relevanten Komponenten sicher einzubetten und zu fixieren.
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Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die Gehäuseaufnahme angrenzend an eine der Fixierung wenigstens eines Verbindungsleiters dienenden Halterung, die vorzugsweise integral am Gehäuse des Verschaltungsrings ausgebildet ist, vorgesehen ist. Diese Halterung, die radial seitlich des Gehäuses ausgeführt ist, dient der lokalen Fixierung eines oder mehrerer Verbindungsleiter, die sich üblicherweise zwischen den Terminals des HV-Stromanschlusses und den Leiterenden der Wicklung ein Stück weit um den Umfang der Wicklung erstrecken. Über die Fixierung in einer solchen Halterung wird ein allzu starkes Schwingen vermieden. Nachdem die Verbindungsleiter demzufolge in der Halterung bereits positionsfixiert sind, bietet es sich an, die Gehäuseaufnahme angrenzend an eine solche Halterung auszuführen. Wird demzufolge das Sensorgehäuse in die Halterung eingesetzt, so liegt es mit dem Temperatursensor automatisch im thermischen Kontakt mit dem in der benachbarten Halterung aufgenommenen Verbindungsleiter.
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Erfolgt der thermische Kontakt des Temperatursensors mit einer Leiterbrücke, so ist die Gehäuseaufnahme bevorzugt in umfangsmäßiger Verlängerung eines Endes der Leiterbrücke ausgebildet. Das heißt, dass die Gehäuseaufnahme in umfangsmäßiger Verlängerung auch im Sternpunkt des Verschaltungsrings, der leicht gebogen in Umfangsrichtung der Wicklung verläuft, ausgebildet ist, so dass auch in diesem Fall eine einfache Integration und thermische Kopplung möglich ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
- 1 eine Prinzipdarstellung einer Temperatursensoranordnung,
- 2 eine Perspektivansicht eines Sensorgehäuses ohne integrierter Temperatursensoranordnung,
- 3 das Sensorgehäuse aus 2 von der anderen Seite,
- 4 das Sensorgehäuse mit integrierter Temperatursensoranordnung,
- 5 eine Perspektivansicht einer Leiterbrücke,
- 6 eine Perspektivansicht des Verschaltungsrings mit im Ringgehäuse integrierter Leiterbrücke,
- 7 eine Teilansicht einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine mit angeordnetem Verschaltungsring mit zur thermischen Kontaktierung mit einem Verbindungsleiter ausgeführter Gehäuseaufnahme und noch nicht eingesetztem Sensorgehäuse,
- 8 die Anordnung aus 7 mit eingesetztem Sensorgehäuse,
- 9 eine Schnittansicht durch die Anordnung aus 8,
- 10 eine Teilansicht einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine mit am Verschaltungsring zur Kontaktierung mit einer Leiterbrücke ausgebildeter Gehäuseaufnahme mit noch nicht eingesetztem Sensorgehäuse, und
- 11 eine Schnittansicht durch die Anordnung aus 10 mit eingesetztem Sensorgehäuse.
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1 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Temperatursensoranordnung 1 umfassend einen Temperatursensorabschnitt 2 mit einem Temperatursensor 3, der über Verbindungsleitungen 4 mit Sensorkabeln 5 verbunden ist. Der Temperatursensor 3 und die Verbindungsleiter 4 können auf einem Sensorträger positionsfest angeordnet sein. Sie sind in jedem Fall mit einem Schrumpfschlauch 6 zum Schutz überzogen. Der Temperatursensorabschnitt 2 hat im gezeigten Beispiel eine längliche zylindrische Form, er kann aber auch rechteckig im Querschnitt sein.
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2 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Sensorgehäuses 7, in dem der Temperatursensorabschnitt 2 aufzunehmen ist. Das Sensorgehäuse 7 besteht aus einer Kunststoffvergussmasse, wobei entweder eine entsprechende längliche Aufnahme für den Temperatursensorabschnitt 2 ausgebildet wird, in die er eingeschoben und darin beispielsweise über einen Kleber fixiert wird, oder wobei die Vergussmasse unmittelbar um den Sensorabschnitt 2 herumgespritzt ist.
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Das Sensorgehäuse 7 weist zwei seitliche Führungsstege 8 (siehe auch 4) auf, die z. B. der Führung in entsprechenden Nuten an einem Verschaltungsring, wo das Sensorgehäuse 7 eingesetzt wird, dienen, worauf nachfolgend noch eingegangen wird.
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Weiterhin sind am Kunststoff-Sensorgehäuse 7 zwei Federarme 9 mit daran vorgesehenen Rastelementen 10 einstückig angeformt, die der Fixierung in der Gehäuseaufnahme des Verschaltungsrings dienen, worauf nachfolgend ebenfalls noch eingegangen wird.
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Des Weiteren vorgesehen ist ein Federelement 11, hier eine Blattfeder, die der Anfederung des Sensorgehäuses 7 und mit ihm des Temperatursensors 3 gegen das in seiner Temperatur zu messende Element dient. Auch dieses Federelement 11, vorzugsweise eine einfache, auswärts gebogene Blattfeder, ist bevorzugt in der Kunststoff-Vergussmasse eingebettet.
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3 zeigt die Rückseitenansicht des Sensorgehäuses 7, wobei an dem Plattenabschnitt 12 eine halbrunde Eintiefung, die hier, da die Rückseite gezeigt ist, als halbrunder Vorsprung 13 ausgeführt ist, ausgebildet ist, wobei in der Eintiefung der Temperatursensorabschnitt 2 teilweise geführt ist.
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4 zeigt die komplette Temperatursensoranordnung 1, wobei der Temperatursensorabschnitt 2 im Sensorgehäuse 7 aufgenommen und, wie gesagt, bevorzugt eingespritzt ist, wobei aber auch ein separates Montieren denkbar ist. Ersichtlich ragt der Temperatursensorabschnitt 2 mit dem Temperatursensor 3 geringfügig nach unten aus dem Sensorgehäuse 7 heraus.
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5 zeigt eine Perspektivansicht einer Leiterbrücke 14, mit einem gebogenen Basisabschnitt 15, an dem eine Mehrzahl an Anschlussabschnitten 16 ausgebildet sind, die der Verbindung zu Enden von Wicklungsleitern dienen. Die Leiterbrücke 14 ist ein einfaches Blechbauteil, das entsprechend gestanzt und gebogen werden kann. An einem Ende des Basisabschnitts 15 ist ein Kontaktabschnitt 17 vorgesehen, der, worauf nachfolgend noch eingegangen werden wird, potentiell in thermischen Kontakt mit dem Temperatursensor 3 treten kann, wenn die Temperaturmessung dieser Leiterbrücke 14 erfolgen soll.
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6 zeigt einen Verschaltungsring 18, umfassend ein Gehäuse 19, das bevorzugt aus einer Kunststoff-Vergussmasse gefertigt ist und in das die Leiterbrücke 14 eingebettet ist, derart, dass lediglich die Anschlussabschnitte 16 seitlich aus dem Gehäuse 19 hervorstehen. Der Verschaltungsring 18 wird, worauf nachfolgend noch eingegangen wird, axial auf eine Wicklung in dem Bereich axial hervorstehender Leiterenden gesetzt, die mit den Anschlussabschnitten 16 zu verbinden sind.
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Vorgesehen sind des Weiteren im gezeigten Beispiel zwei Halterungen 20, die der lokalen Aufnahme respektive Fixierung von Verbindungsleitern dienen, über die weitere Leiterenden der Wicklungsleiter mit Anschlussterminals einer HV-Stromversorgung zu verbinden sind. In diesen Halterungen 20, die als Rast- oder Klemmaufnahmen ausgeführt sind und ein einfaches Fixieren der Verbindungsleiter ermöglichen, sind die Verbindungsleiter über ihre Länge fixiert, so dass sie nur geringfügig Schwingungen unterworfen sind. An einem solchen Verschaltungsring wird nun, je nach Ausgestaltung, eine entsprechende Gehäuseaufnahme zur Aufnahme des Sensorgehäuses 7 ausgebildet, und zwar an einer Position, an der mit Einsetzen des Sensorgehäuses 7 in die Gehäuseaufnahme entweder ein unmittelbarer thermischer Kontakt mit einem Verbindungsleiter, der in einer Halterung 20 aufgenommen ist, gegeben ist, oder mit dem Kontaktabschnitt 17 der Leiterbrücke 14.
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7 zeigt in Form einer Teilansicht eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine 21 umfassend einen Stator 22 mit einer Wicklung 23 umfassend eine Mehrzahl an Leitern 24, die beispielsweise drei separaten Phasen zugeordnet sind. Jeder Leiter 24 ist quasi als U-förmige Klammer ausgeführt, wobei eine Vielzahl solcher U-förmiger Leiter, oft auch Hairpins genannt, zu der Wicklung 23, die auch als Wicklungskorb gezeichnet werden kann, zusammengesetzt sind. Die Vielzahl der Leiter definieren verschiedene Radialebenen. Hierzu erstrecken sich die Leiter 24 je nach Wicklungsschema von einer Radialebene zu einer anderen Radialebene, beispielsweise einer benachbarten Radialebene, im Bereich welcher sie mit den Leiterenden von entsprechenden benachbarten, den Phasenleiter weiterführenden Leitern verbunden sind.
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Die Leiter 24 sind so geführt respektive gebogen und verlegt, dass sich entsprechende Ausnehmungen ergeben, die sich radial erstrecken, so dass entsprechende Statorzähne 25 in diese Ausnehmungen greifen respektive die entsprechenden Leiter 24 zwischen die entsprechenden Nuten der Statorzähne 25 gewickelt sind. Der grundsätzliche Aufbau eines solchen Stators 22 respektive einer aus den beschriebenen separaten Klammern gewickelten Wicklung 23 ist dem Grunde nach bekannt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Stator sind die Enden der Leiter 24, hier am Innenumfang der ringförmigen Wicklung 23, axial vorspringend positioniert, das heißt, sie stehen axial von der Wicklung 23 ab. Diese Enden sind einzelnen Leitern 24 zugehörig, die wiederum unterschiedlichen Phasen zugeordnet sind, weshalb die Leiterenden dem Verlegeschema der Leiter 24 entsprechend zu verschalten sind. Hierzu dient der Verschaltungsring 18, der axial auf die Stirnseite der Wicklung 23 gesetzt ist. Der Verschaltungsring 18 umfasst die Mehrzahl an Anschlussabschnitten 16, an denen die hier nicht näher gezeigten Leiterenden anzuschließen sind, bevorzugt zu verschweißen sind. Auf diese Weise werden die einzelnen Leiterenden und damit die Wicklungsleiter mit der Leiterbrücke 24 des Verschaltungsrings kontaktiert, so dass hierüber der mäanderförmige Leiterverlauf durch die Wicklung verschaltet wird.
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In 7 gezeigt sind des Weiteren Leiterenden 26, die mit Leiterenden 27 von Verbindungsleitern 28 kontaktiert sind. Diese Verbindungsleiter 28 kontaktieren die einzelnen Phasen der Wicklung 23 mit entsprechenden Anschlussterminals eines nicht näher gezeigten HV-Stromanschlusses, über den die Wicklungsbestromung erfolgt. Auch hier erfolgt die Verbindung der Leiterenden 26, 27 durch Verschweißen.
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Wie 7 zeigt, sind die Verbindungsleiter 28 in einer Halterung 20 des Verschaltungsrings 18 aufgenommen, sie sind in die Halterung 20 von oben kommend eingeschoben und darin rast- oder klemmfixiert.
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Im Bereich der Halterung 20, benachbart zu dieser, ist eine Gehäuseaufnahme 29 ausgebildet, in die das Sensorgehäuse 7, wie durch den Pfeil P dargestellt ist, durch Einschieben einzusetzen ist. 7 zeigt die Situation, in der das Sensorgehäuse 7 noch nicht eingeschoben ist. Ersichtlich läuft der freiliegende Teil des Temperatursensorabschnitts 2 vorlaufend frei.
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8 zeigt die Situation, in der das Sensorgehäuse 7 samt Temperatursensor in die Gehäuseaufnahme 29 eingesetzt ist. Die Position ist rast- oder klemmfixiert, wozu die Federarme 9 entweder in seitlichen Führungen der Gehäuseaufnahme verklemmen oder die Rastelemente 10 in entsprechenden Rastaufnahmen verrasten.
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9 zeigt eine Schnittansicht durch die Anordnung aus 8. Ersichtlich liegt der freiliegende Temperatursensorabschnitt 2 respektive der Temperatursensor 3 in direktem thermischen Kontakt mit einem Verbindungsleiter 28. Er ist gegen diesen Verbindungsleiter 28 über das Federelement 11 angefedert, das an der Rückwand 30 der Gehäuseaufnahme 29 abgestützt ist.
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Durch einfaches Einschieben des Sensorgehäuses 7 in die Gehäuseaufnahme 29 kann auf einfache Weise der Temperatursensor 3 reproduzierbar und exakt positioniert und in thermischen Kontakt mit einem Verbindungsleiter 28 gebracht werden. Gleichermaßen einfach wie die Montage ist auch die Demontage, im Wartungsfall ist das Sensorgehäuse 7 lediglich aus der Gehäuseaufnahme 29 herauszuziehen. Durch das Anfedern ist auch ein definierter thermischer Kontakt gegeben, so dass eine sehr genaue Messung der Temperatur des Verbindungsleiters 28 möglich ist.
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10 zeigt eine Ausführung einer elektrischen Maschine 21, deren Aufbau dem Grunde nach dem aus den 7 9 entspricht. Hier ist ein Verschaltungsring 18 auf die Wicklung 23 des Stators 22 gesetzt. Anders als bei der Ausgestaltung gemäß der 7 9 ist hier die Gehäuseaufnahme 29 nicht im Bereich einer Halterung 20 ausgebildet, sondern quasi am Ende des Gehäuses 19 des Verschaltungsrings 18, wie 10 deutlich zeigt. Die Gehäuseaufnahme 29 ist quasi endseitig offen, so dass das Sensorgehäuse 7, wie 10 zeigt, von der Seite her eingeschoben werden kann. In der Montagestellung, die in 11 im Schnitt gezeigt ist, stützt sich das Sensorgehäuse 7 über das Federelement 11, also die Blattfeder, an der die Gehäuseaufnahme 29 oberseitig begrenzenden Wand ab, so dass der freiliegende Temperatursensorabschnitt 2 respektive der Temperatursensor 3 gegen den Kontaktabschnitt 17, der in die Kunststoff-Vergussmasse des Gehäuses 19 eingebettet ist, angefedert ist. Auch hier ist also ein unmittelbarer thermischer Kontakt durch einfaches Einschieben des Sensorgehäuses 7 in die Gehäuseaufnahme 29 gegeben, wobei sich das Sensorgehäuse 7 auch hier über die Federarme 9 in der Gehäuseaufnahme 29 abstützt respektive darin verklemmt oder verrastet ist.
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Auch hier ist eine einfache Demontage durch einfaches Herausziehen des Sensorgehäuses 7 möglich, wobei stets reproduzierbare Positionierungs- und damit Messverhältnisse gegeben sind. Gleichzeitig ist auch hier der Temperatursensor 3, wie auch bei der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung, gegen die Messung beeinträchtigende Einflüsse wie Medienströme oder dergleichen gestützt.
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Unabhängig davon, ob nun die Gehäuseaufnahme im Bereich einer Halterung oder im Bereich des Verschaltungsringes angeordnet ist und damit die Messung entweder der Temperatur eines Verbindungsleiters oder einer Leiterbrücke erfolgt, ist stets eine unmittelbare wicklungsseitige Messung der Temperatur eines stromführenden Bauteils, das sich im Betrieb erwärmt, möglich, so dass demzufolge die tatsächliche Wicklungstemperatur in dem Bereich erfasst werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Temperatursensoranordnung
- 2
- Temperatursensorabschnitt
- 3
- Temperatursensor
- 4
- Verbindungsleiter
- 5
- Sensorkabel
- 6
- Schrumpfschlauch
- 7
- Sensorgehäuse
- 8
- Führungssteg
- 9
- Federarm
- 10
- Rastelement
- 11
- Federelement
- 12
- Plattenabschnitt
- 13
- Halterung oder Vorsprung
- 14
- Leiterbrücke
- 15
- Basisabschnitt
- 16
- Anschlussabschnitt
- 17
- Kontaktabschnitt
- 18
- Verschaltungsring
- 19
- Gehäuse
- 20
- Halterung
- 21
- Maschine
- 22
- Stator
- 23
- Wicklung
- 24
- Leiter
- 25
- Statorzahn
- 26
- Leiterende
- 27
- Leiterende
- 28
- Verbindungsleiter
- 29
- Gehäuseaufnahme
- 30
- Rückwand
- P
- Pfeil
