EP3959804A1

EP3959804A1 - Elektrische maschine

Info

Publication number: EP3959804A1
Application number: EP20718549.7A
Authority: EP
Inventors: Christian Silvery; Mike CZERLEWITZ; Matthias Kästle; Andreas Bexel
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2019-04-26
Filing date: 2020-03-30
Publication date: 2022-03-02
Also published as: US20220311312A1; DE102019121198A1; CN113748589A; WO2020216405A1; US12155274B2

Abstract

Elektrische Maschine umfassend einen Stator (22) mit einer Wicklung (23) umfassend eine Mehrzahl an einer oder mehreren Phasen zugeordneten Leitern (24), die untereinander verschaltet sind, sowie wenigstens eine Temperatursensoranordnung (1) umfassend einen Temperatursensorabschnitt (2) mit einem Temperatursensor (3) zur Erfassung der Temperatur im Bereich der Wicklung (23), dadurch gekennzeichnet, dass die Enden zumindest eines Teils der Leiter (24) am Innenumfang und/oder am Außenumfang der Wicklung (23) axial oder radial über die Wicklung (23) hervorstehen, wobei ein Verschaltungsring (18) umfassend wenigstens eine Leiterbrücke (14) axial oder radial auf die Wicklung (23) aufgesetzt ist, an welcher Leiterbrücke (14) zumindest ein Teil der Leiter (24) angeschlossen ist, wobei die Enden (26) jeweils wenigstens zweier einer Phase zugeordneter Leiter (24) radial oder axial nach außen hervorstehen, an denen wenigstens ein Verbindungsleiter (28) angeschlossen ist, der mit einem radial außerhalb der Wicklung (23) angeordneten Stromanschluss (14) verbunden sind, und wobei der Temperatursensorabschnitt (2) ein Sensorgehäuse (7) aufweist, das in eine am Verschaltungsring (18) vorgesehenen Gehäuseaufnahme (29) derart eingesetzt ist, dass der Temperatursensor (3) in thermischem Kontakt mit dem Verbindungsleiter (28) oder der Leiterbrücke (14) steht.

Description

Elektrische Maschine

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 Temperatursenso ranordnung umfassend einen Temperatursensorabschnitt mit einem Temperatur sensor zur Erfassung der Temperatur im Bereich der Wicklung.

Elektrische Maschinen umfassen einen Rotor und einen Stator und kommen in unter schiedlichen Anwendungsbereichen zum Einsatz. Lediglich exemplarisch ist die Ver wendung von elektrischen Maschinen für elektrische Hybridfahrzeuge und Elektro fahrzeuge 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 wandern des 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.

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 un terschiedlichen 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 wer den, gebildet. Die Leiter sind auf einer Mehrzahl an Radialebenen verlegt, wobei die Leiter quasi von Ebene zu Ebene wandern. Sie sind zur Bildung quasi mäanderförmi ger, umlaufender Leiter an ihren Enden entsprechend zu verbinden, was üblicher weise 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 die sem Bereich ist auch die Anbindung der einzelnen Phasen an eine externe Stromver sorgung, also einen Stromanschluss, die respektive der zur Erzeugung des Magnet felds dient, vorzunehmen.

Während des Betriebs der elektrischen Maschine ist die Temperatur einzelner Kom ponenten zu überwachen, wozu entsprechenden Temperatursensoren, z. B. PTC- o- der NTC-Sensoren, verwendet werden. Ein Bereich, in dem die Temperatur zu erfas sen ist, ist der der Wicklung, da im Bereich der Wicklung einer der heißesten Punkte des Stators der elektrischen Maschine vorherrscht an welchem man einen Tempera tursensor verbauen kann. Der heißeste Punkt des Stators liegt nämlich im Bereich Hairpin - bzw. Stabwellenwicklng und zwar genau in der axialen Mitte des Blechpa kets. Da dieser Punkt allerdings unerreichbar ist, um einen Temperatursensor zu in tegrieren, wird der äußere Bereich der Wicklung gewählt. Hierzu wird der Temperatur sensor innerhalb des Stators verbaut, das heißt, dass er meist in einem frühen Stadi um des Fertigungsprozesses verbaut werden muss. Um die Temperatur im Wick lungsbereich 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 Temperatur messung beeinträchtigen können und daher mit wachsendem Abstand des Tempera tursensors 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 Stabwel lenwicklung gestaltet sich dabei als besonders kompliziert.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine demgegenüber verbesserte elektri sche Maschine anzugeben.

Zur Lösung dieses Problems ist bei einer elektrischen Maschine der eingangs ge nannten 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 Leiter- brücke zumindest ein Teil der Leiter angeschlossen ist, wobei die Enden jeweils we nigstens zweier einer Phase zugeordneter Leiter radial oder axial nach außen hervor stehen, an denen wenigstens ein Verbindungsleiter angeschlossen ist, der mit einem radial außerhalb der Wicklung angeordneten Stromanschluss verbunden ist, und wo bei der Temperatursensorabschnitt ein Sensorgehäuse aufweist, das in eine am Ver schaltungsring vorgesehene Gehäuseaufnahme derart eingesetzt ist, dass der Tem peratursensor in thermischem Kontakt mit dem Verbindungsleiter oder der Leiterbrü cke steht.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die eigentliche Leiterverschaltung, also die Verschaltung der einzelnen Leiter zur Bildung der entsprechenden phasenspezifi schen Mäanderstrukturen, und die Verschaltung zur Kopplung mit der Stromversor gung 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 Leiteren den. Die Leiterenden sind den einzelnen Leiterabschnitten, soweit diese nicht auf an deren, z. B. weiter innenliegenden Radialebenen miteinander verbunden sind, zuge ordnet. Die Leiterenden werden an den Verschaltungsring angeschlossen, üblicher weise mit ihm entsprechend verschweißt, so dass über den Verschaltungsring die entsprechenden phasenspezifischen Leiterstrukturen respektive Leiterverbindungen erzeugt werden.

Zur Verbindung der Wicklung mit dem eigentlichen Stromanschluss sind erfindungs gemäß 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 wer den kann und eine entsprechende Anzahl einzelner phasenbezogener Terminals auf weist, verbunden, wobei auch hier bevorzugt eine Schweißverbindung vorgesehen wird. Der Verschaltungsring weist wie beschrieben eine oder mehrere separate Leiterbrü cken auf, an denen die Enden der Leiter angeschlossen sind. Bei diesen Leiterbrü cken 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 so wohl in Umfangs- als auch in Radialrichtung. Für eine einfache Verbindung der Leiter brücke 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.

Erfindungsgemäß ist nun der Temperatursensor wicklungsseitig integriert, indem er derart am Verschaltungsring positioniert wird, dass er entweder mit dem Verbindungs leiter, über den die Leiterenden mit dem HV-Stromanschluss kontaktiert sind, oder ei ner Leiterbrücke in thermischen Kontakt steht. Hierzu weist der Temperatursensorab schnitt erfindungsgemäß ein Sensorgehäuse auf, in respektive an dem der Tempera tursensor 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 fi xiert werden kann. Die Anordnung des Sensorgehäuses ist nun derart, dass der Tem peratursensor in thermischem Kontakt mit dem Verbindungsleiter oder der Leiterbrü cke steht. Erfindungsgemäß wird also über das Sensorgehäuse sowie die Gehäuse aufnahme eine definierte Montageschnittstelle am Verschaltungsring geschaffen, die auf einfache Weise die Montage der Temperatursensoranordnung ermöglicht. Hier über wird sichergestellt, dass ein reproduzierbares Montieren, wie natürlich auch ein Demontieren im Wartungsfall auf einfach Weise möglich ist. Neben einer idealen Posi tionierung des Temperatursensors ist auch eine sehr genaue und zuverlässige Mes sung 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 Mess wertabweichungen 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 an deren Betriebstemperatur unterworfen ist, sondern direkt integriert am Verschaltungs ring unmittelbar an stromführenden und sich daher erwärmenden Wicklungselemen ten 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.

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 Sensorge häuse in die Gehäuseaufnahme einzuschieben und dort beispielsweise zu verrasten oder zu verklemmen. Hierüber ist dann automatisch einerseits eine korrekte Positio nierung gegeben, andererseits aber auch der thermische Kontakt des Temperatur sensors zu dem zu vermessenden Bauteil.

Zur Realisierung einer Rastverbindung sind am Sensorgehäuse bevorzugt zwei Fe derarme vorgesehen, die in der Gehäuseaufnahme verklemmen oder mit daran vor gesehenen Rastelementen in an der Gehäuseaufnahme vorgesehene Rastaufnah men einschnappen. Es ist also lediglich ein Einschieben bis in die eigentliche Rast stellung erforderlich, in der dann die Rastverbindung automatisch gegeben ist.

Der Temperatursensorabschnitt selbst ragt bevorzugt mit einem den Temperatur sensor aufweisenden Ende aus dem Sensorgehäuse heraus. Das heißt, dass der Be reich, der den Temperatursensor umfasst, letztlich freiliegt, so dass er in unmittelba ren Kontakt mit dem Verbindungsleiter oder der Leiterbrücke gebracht und eine einfa che thermische Kopplung erreicht werden kann.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist es möglich, am Sensorge häuse 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 de finierte Anlage respektive in einen definierten thermischen Kontakt mit dem Verbin- dungsleiter oder der Leiterbrücke gebracht wird, da das Federelement ihn dagegen drängt. Über dieses Federelement ist es auch möglich, etwaige geometrische Tole ranzen mühelos ausgleichen zu können, so dass sich stets definierte Messbedingun gen ergeben. Als ein solches Federelement wird beispielsweise eine einfache, gebo gene Blattfeder, die geringfügig aus dem Sensorgehäuse hervorsteht, und die an ei nem entsprechenden Widerlagerabschnitt der Gehäuseaufnahme abgestützt ist, ver wendet.

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 Schnitt stelle und der Ermöglichung einer einfachen Handhabung, weshalb es bevorzugt aus Kunststoff ist. Bevorzugt ist es eine Vergussmasse, das heißt, dass der Temperatur sensorabschnitt und, sofern vorgesehen, auch das Federelement in diese Verguss masse eingespritzt werden, mithin also darin fest eingebettet sind. Hierüber sind auch entsprechende Rast- oder Klemmabschnitte, die der Fixierung in der Gehäuseauf nahme dienen, auf einfache Weise ausbildbar.

Der Verschaltungsring selbst weist bevorzugt ein Gehäuse auf, an dem die Gehäuse aufnahme 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 Ge ometrie ohne weiteres ausbildbar ist.

Bevorzugt besteht das Gehäuse aus einer Kunststoff-Vergussmasse, wobei die Lei terbrücke 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.

Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die Gehäuseaufnahme angrenzend an eine der Fixierung wenigstens eines Verbindungsleiters dienenden Halterung, die vorzugswei- se 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 Termi nals 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 demzu folge in der Halterung bereits positionsfixiert sind, bietet es sich an, die Gehäuseauf nahme angrenzend an eine solche Halterung auszuführen. Wird demzufolge das Sen sorgehäuse in die Halterung eingesetzt, so liegt es mit dem Temperatursensor auto matisch im thermischen Kontakt mit dem in der benachbarten Halterung aufgenom menen Verbindungsleiter.

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 Um fangsrichtung der Wicklung verläuft, ausgebildet ist, so dass auch in diesem Fall eine einfache Integration und thermische Kopplung möglich ist.

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

Figur 1 eine Prinzipdarstellung einer Temperatursensoranordnung,

Figur 2 eine Perspektivansicht eines Sensorgehäuses ohne integrierter Tempe ratursensoranordnung,

Figur 3 das Sensorgehäuse aus Figur 2 von der anderen Seite,

Figur 4 das Sensorgehäuse mit integrierter Temperatursensoranordnung,

Figur 5 eine Perspektivansicht einer Leiterbrücke, Figur 6 eine Perspektivansicht des Verschaltungsrings mit im Ringgehäuse inte grierter Leiterbrücke,

Figur 7 eine Teilansicht einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine mit an geordnetem Verschaltungsring mit zur thermischen Kontaktierung mit ei nem Verbindungsleiter ausgeführter Gehäuseaufnahme und noch nicht eingesetztem Sensorgehäuse,

Figur 8 die Anordnung aus Figur 7 mit eingesetztem Sensorgehäuse,

Figur 9 eine Schnittansicht durch die Anordnung aus Figur 8,

Figur 10 eine Teilansicht einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine mit am

Verschaltungsring zur Kontaktierung mit einer Leiterbrücke ausgebildeter Gehäuseaufnahme mit noch nicht eingesetztem Sensorgehäuse, und

Figur 11 eine Schnittansicht durch die Anordnung aus Figur 10 mit eingesetztem

Sensorgehäuse.

Figur 1 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Temperatursensoranordnung 1 umfassend einen Temperatursensorabschnitt 2 mit einem Temperatursensor 3, der über Verbin dungsleitungen 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 Tempe ratursensorabschnitt 2 hat im gezeigten Beispiel eine längliche zylindrische Form, er kann aber auch rechteckig im Querschnitt sein.

Figur 2 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Sensorgehäuses 7, in dem der Tempera tursensorabschnitt 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 unmittel bar um den Sensorabschnitt 2 herumgespritzt ist.

Das Sensorgehäuse 7 weist zwei seitliche Führungsstege 8 (siehe auch Figur 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.

Weiterhin sind am Kunststoff-Sensorgehäuse 7 zwei Federarme 9 mit daran vorgese henen Rastelementen 10 einstückig angeformt, die der Fixierung in der Gehäuseauf nahme des Verschaltungsrings dienen, worauf nachfolgend ebenfalls noch eingegan gen wird.

Des Weiteren vorgesehen ist ein Federelement 1 1 , hier eine Blattfeder, die der Anfe derung des Sensorgehäuses 7 und mit ihm des Temperatursensors 3 gegen das in seiner Temperatur zu messende Element dient. Auch dieses Federelement 1 1 , vor zugsweise eine einfache, auswärts gebogene Blattfeder, ist bevorzugt in der Kunst stoff-Vergussmasse eingebettet.

Figur 3 zeigt die Rückseitenansicht des Sensorgehäuses 7, wobei an dem Plattenab schnitt 12 eine halbrunde Eintiefung, die hier, da die Rückseite gezeigt ist, als halb runder Vorsprung 13 ausgeführt ist, ausgebildet ist, wobei in der Eintiefung der Tem peratursensorabschnitt 2 teilweise geführt ist.

Figur 4 zeigt die komplette Temperatursensoranordnung 1 , wobei der Temperatur sensorabschnitt 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 un ten aus dem Sensorgehäuse 7 heraus.

Figur 5 zeigt eine Perspektivansicht einer Leiterbrücke 14, mit einem gebogenen Ba sisabschnitt 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 ei nem 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 Leiter brücke 14 erfolgen soll.

Figur 6 zeigt einen Verschaltungsring 18, umfassend ein Gehäuse 19, das bevorzugt aus einer Kunststoff-Vergussmasse gefertigt ist und in das die Leiterbrücke 14 einge bettet ist, derart, dass lediglich die Anschlussabschnitte 16 seitlich aus dem Gehäuse 19 hervorstehen. Der Verschaltungsring 18 wird, worauf nachfolgend noch eingegan gen wird, axial auf eine Wicklung in dem Bereich axial hervorstehender Leiterenden gesetzt, die mit den Anschlussabschnitten 16 zu verbinden sind.

Vorgesehen sind des Weiteren im gezeigten Beispiel zwei Halterungen 20, die der lo kalen 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 aus geführt 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 Ausgestal tung, 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.

Figur 7 zeigt in Form einer Teilansicht eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemä ßen elektrischen Maschine 21 umfassend einen Stator 22 mit einer Wicklung 23 um fassend eine Mehrzahl an Leitern 24, die beispielsweise drei separaten Phasen zuge ordnet 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, bei spielsweise einer benachbarten Radialebene, im Bereich welcher sie mit den Leiter enden von entsprechenden benachbarten, den Phasenleiter weiterführenden Leitern verbunden sind.

Die Leiter 24 sind so geführt respektive gebogen und verlegt, dass sich entsprechen de 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 beschriebe nen separaten Klammern gewickelten Wicklung 23 ist dem Grunde nach bekannt.

Bei dem erfindungsgemäßen Stator sind die Enden der Leiter 24, hier am Innenum fang der ringförmigen Wicklung 23, axial vorspringend positioniert, das heißt, sie ste hen 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 Ver schaltungsring 18 umfasst die Mehrzahl an Anschlussabschnitten 16, an denen die hier nicht näher gezeigten Leiterenden anzuschließen sind, bevorzugt zu verschwei ßen sind. Auf diese Weise werden die einzelnen Leiterenden und damit die Wick lungsleiter mit der Leiterbrücke 24 des Verschaltungsrings kontaktiert, so dass hier über der mäanderförmige Leiterverlauf durch die Wicklung verschaltet wird.

In Figur 7 gezeigt sind des Weiteren Leiterenden 26, die mit Leiterenden 27 von Ver bindungsleitern 28 kontaktiert sind. Diese Verbindungsleiter 28 kontaktieren die ein zelnen 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.

Wie Figur 7 zeigt, sind die Verbindungsleiter 28 in einer Halterung 20 des Verschal tungsrings 18 aufgenommen, sie sind in die Halterung 20 von oben kommend einge schoben und darin rast- oder klemmfixiert. 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. Figur 7 zeigt die Situation, in der das Sensorgehäuse 7 noch nicht eingeschoben ist. Ersichtlich läuft der freiliegende Teil des Temperatur sensorabschnitts 2 vorlaufend frei.

Figur 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.

Figur 9 zeigt eine Schnittansicht durch die Anordnung aus Figur 8. Ersichtlich liegt der freiliegende Temperatursensorabschnitt 2 respektive der Temperatursensor 3 in direk tem thermischen Kontakt mit einem Verbindungsleiter 28. Er ist gegen diesen Verbin dungsleiter 28 über das Federelement 1 1 angefedert, das an der Rückwand 30 der Gehäuseaufnahme 29 abgestützt ist.

Durch einfaches Einschieben des Sensorgehäuses 7 in die Gehäuseaufnahme 29 kann auf einfache Weise der Temperatursensor 3 reproduzierbar und exakt positio niert 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.

Figur 10 zeigt eine Ausführung einer elektrischen Maschine 21 , deren Aufbau dem Grunde nach dem aus den Figur 7 - 9 entspricht. Hier ist ein Verschaltungsring 18 auf die Wicklung 23 des Stators 22 gesetzt. Anders als bei der Ausgestaltung gemäß der Figuren 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 Figur 10 deutlich zeigt. Die Gehäuseaufnahme 29 ist quasi endseitig offen, so dass das Sensorgehäuse 7, wie Figur 10 zeigt, von der Seite her eingeschoben wer- den kann. In der Montagestellung, die in Figur 11 im Schnitt gezeigt ist, stützt sich das Sensorgehäuse 7 über das Federelement 11 , also die Blattfeder, an der die Gehäu seaufnahme 29 oberseitig begrenzenden Wand ab, so dass der freiliegende Tempera tursensorabschnitt 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 Einschie ben des Sensorgehäuses 7 in die Gehäuseaufnahme 29 gegeben, wobei sich das Sensorgehäuse 7 auch hier über die Federarme 9 in der Gehäuseaufnahme 29 ab stützt respektive darin verklemmt oder verrastet ist.

Auch hier ist eine einfache Demontage durch einfaches Fierausziehen des Sensorge häuses 7 möglich, wobei stets reproduzierbare Positionierungs- und damit Messver hältnisse gegeben sind. Gleichzeitig ist auch hier der Temperatursensor 3, wie auch bei der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung, gegen die Messung beeinträchti- gende Einflüsse wie Medienströme oder dergleichen gestützt.

Unabhängig davon, ob nun die Gehäuseaufnahme im Bereich einer Flalterung 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 Bau teils, das sich im Betrieb erwärmt, möglich, so dass demzufolge die tatsächliche Wick lungstemperatur in dem Bereich erfasst werden kann.

Bezuqszeichenliste Temperatursensoranordnung

Temperatursensorabschnitt

Temperatursensor

Verbindungsleiter

Sensorkabel

Schrumpfschlauch

Sensorgehäuse

Führungssteg

Federarm

10 Rastelement

11 Federelement

12 Plattenabschnitt

13 Flalterung oder Vorsprung

14 Leiterbrücke

15 Basisabschnitt

16 Anschlussabschnitt

17 Kontaktabschnitt

18 Verschaltungsring

19 Gehäuse

0 Halterung

1 Maschine

2 Stator

23 Wicklung

24 Leiter

25 Statorzahn

26 Leiterende

27 Leiterende

28 Verbindungsleiter

29 Gehäuseaufnahme

30 Rückwand

P Pfeil

Claims

Patentansprüche

1. Elektrische Maschine umfassend einen Stator (22) mit einer Wicklung (23) um fassend eine Mehrzahl an einer oder mehreren Phasen zugeordneten Leitern (24), die untereinander verschaltet sind, sowie wenigstens eine Temperatur sensoranordnung (1 ) umfassend einen Temperatursensorabschnitt (2) mit ei nem Temperatursensor (3) zur Erfassung der Temperatur im Bereich der Wick lung (23), dadurch gekennzeichnet, dass die Enden zumindest eines Teils der Leiter (24) am Innenumfang und/oder am Außenumfang der Wicklung (23) axial oder radial über die Wicklung (23) hervorstehen, wobei ein Verschaltungsring (18) umfassend wenigstens eine Leiterbrücke (14) axial oder radial auf die Wicklung (23) aufgesetzt ist, an welcher Leiterbrücke (14) zumindest ein Teil der Leiter (24) angeschlossen ist, wobei die Enden (26) jeweils wenigstens zweier einer Phase zugeordneter Leiter (24) radial oder axial nach außen her vorstehen, an denen wenigstens ein Verbindungsleiter (28) angeschlossen ist, der mit einem radial außerhalb der Wicklung (23) angeordneten Stroman schluss (14) verbunden sind, und wobei der Temperatursensorabschnitt (2) ein Sensorgehäuse (7) aufweist, das in eine am Verschaltungsring (18) vorgese henen Gehäuseaufnahme (29) derart eingesetzt ist, dass der Temperatur sensor (3) in thermischem Kontakt mit dem Verbindungsleiter (28) oder der Lei terbrücke (14) steht.

2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorgehäuse (7) in der Gehäuseaufnahme (29) über eine Rast- oder

Klemmverbindung fixiert ist.

3. Elektrische Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass am

Sensorgehäuse (7) zwei Federarme (9) vorgesehen sind, die in der Gehäuse aufnahme (29) verklemmen oder die mit daran vorgesehenen Rastelementen (10) in an der Gehäuseaufnahme (29) vorgesehene Rastaufnahmen ein- schnappen.

4. Elektrische Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass der Temperatursensorabschnitt (2) mit einem den Tempe ratursensor (3) aufweisenden Ende aus dem Sensorgehäuse (7) ragt.

5. Elektrische Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass am Sensorgehäuse (7) ein Federelement (11 ) vorgesehen ist, über das es in Richtung des Verbindungsleiters (28) oder der Leiterbrücke (14) angefedert ist.

6. Elektrische Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass das Sensorgehäuse (7) aus einer Kunststoff- Vergussmasse, in die der Temperatursensorabschnitt (2) und gegebenenfalls das Federelement (11 ) eingebettet sind, besteht.

7. Elektrische Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass der Verschaltungsring (18) ein Gehäuse (19) aufweist, an dem die Gehäuseaufnahme (29) ausgebildet ist.

8. Elektrische Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (19) aus einer Vergussmasse besteht, wobei die Leiterbrücke (14) samt dem Temperatursensorabschnitt (2) in die Vergussmasse eingebettet ist.

9. Elektrische Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass die Gehäuseaufnahme (29) angrenzend an eine der Fixie rung wenigstens eines Verbindungsleiters (28) dienenden Halterung (20), die vorzugsweise integral am Gehäuse (19) des Verschaltungsrings (18) ausgebil det ist, vorgesehen ist.

10. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, dass die Gehäuseaufnahme (29) in Verlängerung eines Endes der Leiterbrücke (14) ausgebildet ist.