WO2018162247A1 - Elektromotor und verfahren zur herstellung eines derartigen elektromotors - Google Patents

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WO2018162247A1
WO2018162247A1 PCT/EP2018/054405 EP2018054405W WO2018162247A1 WO 2018162247 A1 WO2018162247 A1 WO 2018162247A1 EP 2018054405 W EP2018054405 W EP 2018054405W WO 2018162247 A1 WO2018162247 A1 WO 2018162247A1
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WO
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coil layers
temperature sensor
winding
sensor
electric motor
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PCT/EP2018/054405
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French (fr)
Inventor
Martin Fuchs
Peter BAHRMANN
Nils Wilhelm
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Volkswagen Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/25—Devices for sensing temperature, or actuated thereby
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/14—Supports; Fastening devices; Arrangements for mounting thermometers in particular locations
    • G01K1/146—Supports; Fastening devices; Arrangements for mounting thermometers in particular locations arrangements for moving thermometers to or from a measuring position
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/0025—Shaping or compacting conductors or winding heads after the installation of the winding in the core or machine ; Applying fastening means on winding heads
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/50—Fastening of winding heads, equalising connectors, or connections thereto

Definitions

  • the invention relates to an electric motor comprising a rotor and a stator, the hollow cylindrical stator of which has a distributed winding comprising a winding head and a temperature sensor for detecting a winding head temperature, consisting of a plurality of layers arranged one above the other, surrounding coil layers.
  • the invention relates to a method for producing a stator and a rotor comprising an electric motor, in which a temperature sensor for detecting the winding head temperature in a winding head of a plurality of layered superposed circumferential coil layers existing distributed winding of the hollow cylindrical stator is arranged.
  • the windings are built ever denser, whereby the space for the arrangement of a temperature sensor for detecting the
  • Temperature sensor not easily stuck between the coil layers of the winding.
  • the temperature measurement was carried out on such winding heads therefore by a radially or axially arranged on the winding head temperature sensor so that it rests only selectively on the winding head surface.
  • the temperature measurement provides values which are lower than the actual temperatures prevailing inside the winding head.
  • a large time delay of measured temperature changes can be observed.
  • the most accurate knowledge is required in order to provide the maximum performance of the electric motor.
  • DE 10 2013 201 835 A1 describes an arrangement for detecting the temperature of a winding of a stator of an electrical machine.
  • the stator winding consists of a plurality of stator coils arranged on individual coils, wherein in each case a space is formed between adjacent individual coils.
  • a temperature sensor provided for the temperature detection of the winding is arranged in one of these intermediate spaces.
  • the winding is not a previously described wave winding of several superimposed rotating coil layers.
  • a temperature sensor used in a fastening device is inserted into a gap between the stator core and the windings and fixed to the winding by a projection engaging in an edge of the opening of the winding. Also with this
  • Winding is not a previously described wave winding of several superposed rotating coil layers.
  • the invention has for its object to perform an electric motor such that the temperature measurement in a particular trained as a wave winding distributed
  • Winding a stator is significantly improved, especially unwanted
  • the first object is achieved with an electric motor according to the features of claim 1.
  • the dependent claims 2 to 9 relate particularly useful
  • an electric motor is provided in which a dimensionally stable
  • Sensor receiving element having a at least one receiving space for the temperature sensor having functional portion such between two superimposed
  • Sensor receiving element arranged opening in the receiving space can be used and removed, wherein the receiving space on the one hand in sections of the
  • the arranged in the receiving space of the sensor receiving element temperature sensor is due to the inventive design at least partially directly to the coil layers or the winding, so that a good heat transfer with low heat losses between the heat source, namely the current-carrying wires of the coil layers and the temperature sensor is guaranteed.
  • an optimal thermal connection of the winding arranged in the winding head of a wave sensor temperature sensor is ensured and undesired error influences and measured value deviations can be reliably avoided.
  • the temperature sensor Due to the arrangement of the sensor receiving element between two adjacent coil layers, the temperature sensor extends in the axial direction into the interior of the
  • Winding head so that not as in the prior art, only a surface temperature, but an internal or core temperature of the winding head is detected and the electric motor can be operated with a maximum of performance.
  • the interchangeability of the temperature sensor is ensured by the use of the sensor receiving element according to the invention, so that a defective temperature sensor easily removed from the winding or the sensor receiving element and by a
  • Temperature sensor in the receiving space takes place only after the sensor receiving element has already been introduced between the two coil layers, so that damage to the temperature sensor when introduced into the winding head is excluded. Due to the geometric configuration of the sensor receiving element, which will be described in detail below, beyond the risk of damage to the wires of the coil layers during insertion of the sensor receiving element between the two
  • the sensor receiving element could also be designed to accommodate more than one temperature sensor.
  • the functional section then points a plurality of juxtaposed receiving spaces and the base portion a plurality of juxtaposed openings for the respective temperature sensors.
  • the at least partially limiting the receiving space through the winding is achieved in that the functional portion of the sensor receiving element has at least one opening, wherein the receiving space for the temperature sensor in the region of the opening of at least one of the two coil layer of the winding is limited.
  • Temperature sensor in the region of the aperture in direct contact with the winding or with one of the two coil layers, between which the functional portion is arranged.
  • the functional section of the sensor receiving element prefferably has two diametrically opposite perforations, wherein the receiving space in the region of the two perforations is limited by one of the two coil layers. This ensures that the temperature sensor arranged in the receiving space both contacts the functional section between receiving coil layers.
  • a particularly advantageous embodiment of the sensor receiving element is characterized in that the functional portion has two diametrically arranged, axially extending and the receiving space sections limiting limbs, which are connected in an end portion remote from the base portion by a transverse element, wherein the receiving space in the region of the two themselves extending between the thighs
  • Breakthroughs is limited by one of the two coil layers.
  • the transverse element By the transverse element, the required torsional stiffness or the dimensional stability of the functional section or the sensor receiving element is provided.
  • the dimensional stability ensures that the functional section can shape and widen the two coil layers during insertion according to its outer contour.
  • the transverse element When inserting the functional section, the transverse element initially contacts the two coil layers, spreads them open, thus creating the space required for the arrangement of the functional section between the coil layers.
  • the aforementioned at least one or the two said diametrically opposite apertures are slit-shaped or slot-shaped and extend in the axial direction, in particular parallel to the inserted temperature sensor or to the axially extending legs.
  • the risk of damage to the coil layers during insertion of the functional section between the two coil layers is also minimized by the fact that the receiving space facing away from the outer surfaces of the two legs are convex and / or that a receiving space facing away from the outer surface of the two legs connecting
  • Transverse element is convex. There are in the area of the coil layers contacting outer surfaces of the legs and the cross member so no sharp edges or corners present, which could get caught with the wires of the coil layers and thereby damage or destroy. In addition, the insertion itself is facilitated as the coil layers slide on the outer surfaces along.
  • the receiving space facing away from the outside of each leg is formed by two radially converging guide surfaces, wherein at the two guide surfaces each one of the two coil layers at least partially abuts.
  • Coil layers are bent or spread in such a way that due to the rigidity of the coil layers a tapered recess between the two
  • An expedient embodiment of the sensor receiving element is also created by the fact that the inner surfaces of the two legs facing the receiving space are concave.
  • the inner surfaces form a guide and a contact surface for the temperature sensor which can be plugged or inserted into the receiving space, an insertable placeholder and an insertable joining auxiliary element.
  • the placeholder is introduced into the receiving space before impregnation of the winding head to close the opening and to prevent penetration of impregnating material.
  • the joining auxiliary element is arranged temporarily for insertion of the sensor receiving element between the two coil layers in the opening or the receiving space.
  • Sensor receiving element has an insertion funnel which surrounds the opening for insertion and removal of the temperature sensor circumferentially.
  • the serves circumferentially closed insertion funnel to ensure the required dimensional stability and torsional rigidity of the functional section or the sensor receiving element.
  • an outer surface of the base portion tapers conically in the direction of the functional portion and rests at least in sections on the end portions of the two coil layers.
  • the outer surface thus forms a stop or a depth limit during insertion of the sensor receiving element between the two coil layers, so that it is ensured that the sensor receiving element is not inserted too deeply into the winding head.
  • the outer surface of the base portion may also have a deviating contour or
  • the second object is achieved by a method according to the features of claim 10.
  • a method for producing a rotor and a stator having an electric motor, wherein after the introduction of the coil layers in the stator and before the introduction of the temperature sensor in the winding over a head provided for receiving the temperature sensor and an opening for insertion and
  • Removing the temperature sensor exhibiting dimensionally stable sensor receiving element is inserted by means of an engaging in the opening joining means between two superimposed adjacent coil layers such that the two coil layers are spread and forms a sensor receiving element fixing clamping force, the sensor receiving element during the joining process to an axial stop of the joining auxiliary is present and that after removing the
  • a suitably trained placeholder is inserted into the opening, which prevents the penetration of the impregnating material into the receiving space through the opening in the base portion and through the openings in the functional section.
  • the placeholder also serves to shape the receiving space in the region of the apertures in the functional section.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of an electric motor with a temperature sensor inserted into a winding head of a winding
  • Fig. 2 shows the winding head of the electric motor with the inserted shown in Figure 1
  • FIG 3 is an enlarged sectional view of the inserted between two coil layers of the winding temperature sensor.
  • FIG. 4 shows a sensor receiving element provided for receiving the temperature sensor in a perspective view
  • Fig. 5 is a view according to the line V-V cut view of the illustrated in Figure 4
  • FIG. 6 shows a perspective view of the winding head with the sensor receiving element inserted between two coil layers
  • FIG. 7 shows a view according to line VII-VII in FIG. 6 of the sensor receiving element arranged between two coil layers;
  • Fig. 8 is a view according to line Vlll-VIII in Figure 7 cut view of between two
  • Fig. 9 is a view according to Figure 8 with a arranged in the receiving space
  • FIG. 10 is a perspective view of a in the receiving space of
  • Fig. 1 consecutive process steps for insertion of the sensor receiving element between two coil layers of the winding.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of an electric motor 1 according to the invention designed as a drive motor with a rotor 2 and a stator 3.
  • the stator 3 comprises a
  • a temperature sensor 7 is arranged for detecting a winding head temperature.
  • the winding 5 and the winding head 6 are in the form of a wave winding and have a plurality of circumferential annular coil layers 8 arranged one above the other in layers.
  • a total of six coil layers 8 form the winding 5 and the winding head 6.
  • the coil layers 8 in turn consist of wound wires, in particular of copper, and form a copper mat.
  • Temperature sensor 7 is embedded in the winding head 6 and disposed between two adjacent and stacked coil layers 8.
  • inner coil layer 8 and this surrounding adjacent coil layer 8 is a for receiving the temperature sensor 7 and axially extending dimensionally stable
  • Sensor receiving element 9 is arranged and fixed.
  • the temperature sensor 7 passes through an opening 10 in a housing component 1 1 of the electric motor 1 and an opening 12 in an insulating disc 13 and is arranged on the fixed between the two coil layers 8 sensor receiving element 9.
  • the dimensionally stable sensor receiving element 9 is briefly described below.
  • the sensor receiving element 9 has an axially extending
  • Functional section 14 with a receiving space 15 for the temperature sensor 7 and a base portion 16 having an opening 17 through which the temperature sensor 7 in the
  • the sensor receiving element 9 comprising the base section 16 and the functional section 14 is expediently formed in one piece and consists of a suitable plastic material.
  • the base portion 16 of the sensor receiving element 9 has an insertion funnel 18 which encloses the opening 17 for insertion and removal of the temperature sensor 7 circumferentially.
  • An outer surface 19 of the base section 16 is conical and tapers in the direction of the functional section 14.
  • the functional portion 14 of the sensor receiving element 9 consists of two diametrically arranged, axially extending and the receiving space 15 sections
  • delimiting legs 20 which are connected in an end portion facing away from the base portion 16 by a transverse element 21.
  • a transverse element 21 In addition to the two legs 20 has the
  • Function section 14 has two diametrically opposite openings 22.
  • the gap-shaped openings 22 extend between the legs 20 in the axial direction, preferably over the entire length between the cross member 21 and the base portion sixteenth
  • the receiving space 15 facing inner surfaces 23 of the two legs 20 are each formed concave.
  • the receiving surfaces 15 facing away from the outer surfaces 24 of the two legs 20 are convex and each consist of two radially converging guide surfaces 25.
  • the outer surface 26 of the two legs 20 connecting cross member 21 are convex.
  • Sensor receiving element 9 is made of plastic material and is formed in one piece.
  • Figures 6 to 8 show the inserted between the radially inner coil layer 8 and the adjacent coil layer 8 sensor receiving element 9 in different views.
  • the sensor receiving element 9 was so between the in the stator 3 and
  • Stator plate 4 superimposed adjacent coil layers 8 inserted or
  • Function section 14 spread coil layers 8 is fixed in the winding head 6 of the winding 5.
  • the base portion 16 is arranged in the winding head 6 that the
  • Temperature sensor 7 through the opening 17 in the base portion 16 in the receiving space 15 of the functional portion 14 is both usable and removable.
  • the coil layers 8 are in the region of the outside guide surfaces 25 of the legs 20 on the functional portion 14 of the sensor receiving element 9.
  • the two coil layers 8 produce a resulting from the spreading of the coil layers 8 and on the
  • Sensor receiving element 9 is fixed between the two coil layers 8 in the winding head 6.
  • FIG. 9 shows the illustration according to FIG. 8 with a receiving space 15 delimited by the legs 20 and by the coil layers 8, in which the temperature sensor 7 is arranged.
  • the temperature sensor 7 is in the region of the openings 22 of the
  • Temperature sensor 7 is guaranteed.
  • the sensor receiving element 9 described above is connected by means of, for example, a mandrel and connected to a press 27
  • Joining auxiliary element 28 is inserted between the radially inner coil layer 8 and the adjacent coil layer 8.
  • the sensor receiving element 9 is arranged on the joining auxiliary element 28, as shown in FIG. 10, such that it engages through the opening 17 in the base section 16 into the receiving space 15 of the functional section 14.
  • a tip of the Fügeosettis 28 forms an axial stop for the sensor receiving element 9, wherein the tip of the Fügeos institutes 28 abuts an inner surface 29 of the transverse element 21.
  • this axial abutment may also be formed by a projection which is arranged on the joining auxiliary element 28, in particular a circumferential projection (not shown), on which the sensor receiving element 9,
  • the base portion 16 is applied. Furthermore, it is conceivable to use a conical mandrel, which together with the opening 17 delimiting wall surface of the sensor receiving element 9 forms the stop.
  • Figure 1 1 shows the sequence of the method for introducing the sensor receiving element 9 in the winding head 6 of the winding 5, wherein from left to right in succession in time Process steps are shown.
  • the sensor receiving element 9 is arranged on the joining auxiliary element 28 (method step I) and by means of a
  • Sensor receiving element 9 is disposed between the two coil layers 8 and when an outer surface 19 of the base portion 16 abuts the end portions of the two coil layers 8 (step IV). After completion of the illustrated method steps, the sensor receiving element 9 is fixed in the winding head 6 of the winding 5 by a clamping force F K generated by the two coil layers 8. For a subsequent impregnation process of the winding head then a the opening 17 in the base portion 16 occluding placeholder in the receiving space 15 of the sensor receiving element 9 is inserted. In addition to the opening 17 in the base portion of the placeholder closes the openings 22 in
  • the placeholder can then be removed and the temperature sensor 7 are introduced through the opening 17 into the receiving space 15.
  • the temperature sensor 7 passes through the opening 10 in the housing part 1 1 and the opening 12 in the insulating disc 13 and is on the electric motor 1, for example on
  • Housing component 1 fixed.

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Abstract

Elektromotor und Verfahren zur Herstellung eines derartigen Elektromotors Die Erfindung betrifft einen einen Rotor und einen Stator (3) umfassenden Elektromotor (1), dessen hohlzylindrischer Stator (3) eine aus mehreren schichtweise übereinander angeordneten, umlaufenden Spulenlagen (8) bestehende verteilte Wicklung (5) mit einem Wickelkopf (6) aufweist. Zur Erfassung einer Wickelkopftemperatur ist ein Temperatursensor (7) im Wickelkopf (6) angeordnet. Erfindungsgemäß ist ein formstabiles Sensoraufnahmeelement (9) mit einem einen Aufnahmeraum für den Temperatursensor (7) aufweisenden Funktionsabschnitt (14) vorgesehen, welches derart zwischen zwei übereinander angeordnete benachbarte Spulenlagen (8) einfügt ist, dass der Funktionsabschnitt (14) zwischen den beiden durch das Einbringen des Funktionsabschnittes (14) aufgepreizten Spulenlagen (8) im Wickelkopf (6) fixiert ist und dass der Temperatursensor (7) durch eine in einem Basisabschnitt (16) des Sensoraufnahmeelementes (9) angeordnete Öffnung in den Aufnahmeraum einsetzbar und entnehmbar ist, wobei der Aufnahmeraum einerseits abschnittsweise von dem Funktionsabschnitt (14) und andererseits abschnittsweise durch die Wicklung (5) begrenzt ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines einen Stator (3) und einen Rotor umfassenden Elektromotors (1).

Description

Beschreibung
Elektromotor und Verfahren zur Herstellung eines derartigen Elektromotors
Die Erfindung betrifft einen einen Rotor und einen Stator umfassenden Elektromotor, dessen hohlzylindrischer Stator eine aus mehreren schichtweise übereinander angeordneten, umlaufenden Spulenlagen bestehende verteilte Wicklung mit einem Wickelkopf und einen Temperatursensor zur Erfassung einer Wickelkopftemperatur aufweist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines einen Stator und einen Rotor umfassenden Elektromotors, bei welchem ein Temperatursensor zur Erfassung der Wickelkopftemperatur in einen Wickelkopf einer aus mehreren schichtweise übereinander angeordneten umlaufenden Spulenlagen bestehenden verteilten Wicklung des hohlzylindrischen Stators angeordnet wird.
Es ist allgemein bekannt, dass Elektromotoren vor Überhitzung geschützt werden müssen, um insbesondere eine Schädigung der Wicklungen und/oder eine negative Beeinträchtigung der Magnete zu vermeiden. Dies wird in der Regel dadurch bewirkt, dass die Temperatur eines Elektromotors an einer oder mehreren Stellen direkt oder indirekt überwacht wird und ab einer vorgegebenen Temperatur Maßnahmen ergriffen werden, um einem weiteren
Temperaturanstieg entgegenzuwirken. In den meisten Fällen erfolgt dies durch eine Steuerung oder Regelung mit Hilfe der Leistungselektronik.
Zur Leistungssteigerung von E-Maschinen werden die Wicklungen immer dichter aufgebaut, wodurch der Bauraum für die Anordnung eines Temperatursensors zur Erfassung der
Temperatur immer enger wird. Bei der Verwendung von Rundspulen ergibt sich der Bauraum für den Temperatursensor durch den konstruktiv bedingt vorhandenen Abstand zwischen den Wicklungen bzw. zwischen zwei benachbarten Rundspulen. In jüngster Zeit setzen sich jedoch zunehmend Elektromotoren mit verteilten Wicklungen, auch Wellenwicklungen genannt, durch. Hierbei besteht die Wicklung aus mehreren schichtweise übereinander angeordneten umlaufenden ringförmigen Spulenlagen, wobei im Wickelkopf der Wicklung häufig die höchsten Temperaturen vorherrschen. Aufgrund der Konstruktion ist der Wickelkopf einer Wellenwicklung je nach der Geometrie der Kupferdrähte jedoch sehr steif. Hierdurch lässt sich der
Temperatursensor nicht ohne weiteres zwischen die Spulenlagen der Wicklung stecken. Beim Einstecken des Temperatursensors besteht die Gefahr der Zerstörung bzw. Beschädigung des Temperatursensors und/oder der Spulenlagen. Bisher erfolgte die Temperaturmessung an derartigen Wickelköpfen deshalb durch einen radial oder axial am Wickelkopf angeordneten Temperatursensor, sodass dieser nur punktuell an der Wickelkopfoberfläche anliegt. Hierdurch liefert die Temperaturmessung Werte, welche niedriger sind als die tatsächlich vorherrschenden Temperaturen im Inneren des Wickelkopfes. Zudem ist ein großer zeitlicher Verzug gemessener Temperaturänderungen zu beobachten. Die möglichst genaue Kenntnis ist jedoch Voraussetzung, um das Maximum an Performance der E-Maschine zur Verfügung zu stellen.
Die DE 10 2013 201 835 A1 beschreibt eine Anordnung zur Temperaturerfassung einer Wicklung eines Stators einer elektrischen Maschine. Hierbei besteht die Statorwicklung aus mehreren an Statorzähnen angeordneten Einzelspulen, wobei jeweils zwischen benachbarten Einzelspulen ein Zwischenraum ausgebildet ist. Ein zur Temperaturerfassung der Wicklung vorgesehener Temperatursensor ist in einem dieser Zwischenräume angeordnet. Bei der Wicklung handelt es sich nicht um eine vorangehend beschriebene Wellenwicklung aus mehreren übereinander angeordneten umlaufenden Spulenlagen.
Aus der DE 10 2016 103 307 A1 ist eine Elektromotor mit einem Temperatursensor zur Erfassung einer Temperatur einer um einen Statorkern angeordneten Wicklung bekannt.
Hierbei ist ein in einer Befestigungsvorrichtung eingesetzter Temperatursensor in einen Spalt zwischen dem Statorkern und der Wicklungen eingesetzt und durch einen in einen Rand der Öffnung der Wicklung eingreifenden Vorsprung an der Wicklung fixiert. Auch bei dieser
Wicklung handelt es nicht um eine vorangehend beschriebene Wellenwicklung aus mehreren übereinander angeordneten umlaufenden Spulenlagen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Elektromotor derart auszuführen, dass die Temperaturmessung in einer insbesondere als Wellenwicklung ausgebildeten verteilten
Wicklung eines Stators wesentlich verbessert wird, insbesondere also unerwünschte
Fehlereinflüsse bei der Temperaturmessung vermieden werden. Weiterhin soll ein besonders einfaches Herstellungsverfahren für einen solchen Elektromotor geschaffen werden.
Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst mit einem Elektromotor gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1. Die Unteransprüche 2 bis 9 betreffen besonders zweckmäßige
Weiterbildungen der Erfindung. Erfindungsgemäß ist also ein Elektromotor vorgesehen, bei welchem ein formstabiles
Sensoraufnahmeelement mit einem zumindest einen Aufnahmeraum für den Temperatursensor aufweisenden Funktionsabschnitt derart zwischen zwei übereinander angeordneten
benachbarten Spulenlagen einfügt ist, dass der Funktionsabschnitt zwischen den beiden durch das Einbringen des Funktionsabschnittes aufgespreizten Spulenlagen im Wickelkopf fixiert ist und dass der Temperatursensor durch eine in einem Basisabschnitt des
Sensoraufnahmeelementes angeordnete Öffnung in den Aufnahmeraum einsetzbar und entnehmbar ist, wobei der Aufnahmeraum einerseits abschnittsweise von dem
Funktionsabschnitt und andererseits abschnittsweise durch die Wicklung begrenzt ist. Der im Aufnahmeraum des Sensoraufnahmeelementes angeordnete Temperatursensor liegt durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung zumindest abschnittsweise unmittelbar an den Spulenlagen bzw. der Wicklung an, sodass ein guter Wärmeübergang mit geringen Wärmeverlusten zwischen den Wärmequelle, nämlich den stromführenden Drähten der Spulenlagen und dem Temperatursensor, gewährleistet ist. Hierdurch wird eine optimale thermische Anbindung des im Wickelkopf einer Wellenwicklung angeordneten Temperatursensors gewährleistet und unerwünschte Fehlereinflüsse und Messwertabweichungen können zuverlässig vermieden werden. Durch die Anordnung des Sensoraufnahmeelementes zwischen zwei benachbarten Spulenlagen erstreckt sich der Temperatursensor in axiale Richtung in das Innere des
Wickelkopfes, sodass nicht wie im Stand der Technik lediglich eine Oberflächentemperatur, sondern eine Innen- bzw. Kerntemperatur des Wickelkopfes erfasst wird und der Elektromotor dadurch mit einem Maximum an Performance betrieben werden kann. Außerdem ist durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Sensoraufnahmeelementes die Austauschbarkeit des Temperatursensors gewährleistet, sodass ein defekter Temperatursensor problemlos aus der Wicklung bzw. dem Sensoraufnahmeelement herausgenommen und durch einen
funktionsfähigen Temperatursensor ersetzt werden kann. Die Anordnung des
Temperatursensors in den Aufnahmeraum erfolgt erst nachdem das Sensoraufnahmeelement bereits zwischen die beiden Spulenlagen eingebracht worden ist, sodass eine Beschädigung des Temperatursensors beim Einbringen in den Wickelkopf ausgeschlossen ist. Durch die geometrische Ausgestaltung des Sensoraufnahmeelementes, welche nachfolgend noch ausführlich beschrieben wird, wird darüber hinaus die Gefahr einer Beschädigung der Drähte der Spulenlagen beim Einführen des Sensoraufnahmeelementes zwischen die beiden
Spulenlagen minimiert.
Selbstverständlich könnte das Sensoraufnahmeelement auch zur Aufnahme von mehr als einem Temperatursensor ausgestaltet sein. In diesem Fall weist der Funktionsabschnitt dann mehrere nebeneinander angeordnete Aufnahmeräume und der Basisabschnitt mehrere nebeneinander angeordnete Öffnungen für die jeweiligen Temperatursensoren auf.
Die zumindest abschnittsweise Begrenzung des Aufnahmeraumes durch die Wicklung wird dadurch erreicht, dass der Funktionsabschnitt des Sensoraufnahmeelementes zumindest eine Durchbrechung aufweist, wobei der Aufnahmeraum für den Temperatursensor im Bereich der Durchbrechung von zumindest einer der beiden Spulenlage der Wicklung begrenzt ist.
Hierdurch ist der im Aufnahmeraum des Sensoraufnahmeelementes angeordnete
Temperatursensor im Bereich der Durchbrechung in unmittelbarem Kontakt mit der Wicklung bzw. mit einer der beiden Spulenlagen, zwischen denen der Funktionsabschnitt angeordnet ist.
In einer besonders zweckmäßigen Weiterbildung einer derartigen Ausgestaltung ist dagegen vorgesehen, dass der Funktionsabschnitt des Sensoraufnahmeelementes zwei einander diametral gegenüberliegende Durchbrechungen aufweist, wobei der Aufnahmeraum im Bereich der beiden Durchbrechungen durch jeweils eine der beiden Spulenlagen begrenzt ist. Hierdurch ist gewährleistet, dass der dem Aufnahmeraum angeordnete Temperatursensor beide den Funktionsabschnitt zwischen sich aufnehmende Spulenlagen kontaktiert.
Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung des Sensoraufnahmeelementes zeichnet sich dadurch aus, dass der Funktionsabschnitt zwei diametral angeordnete, sich axial erstreckende und den Aufnahmeraum abschnittweise begrenzende Schenkel aufweist, welche in einem dem Basisabschnitt abgewandten Endbereich durch ein Querelement verbunden sind, wobei der Aufnahmeraum im Bereich der beiden sich zwischen den Schenkeln erstreckenden
Durchbrechungen durch eine der beiden Spulenlagen begrenzt ist. Durch das Querelement wird die erforderliche Verwindungssteifigkeit bzw. die Formstabilität des Funktionsabschnittes bzw. des Sensoraufnahmeelements zur Verfügung gestellt. Die Formstabilität gewährleistet, dass der Funktionsabschnitt die beiden Spulenlagen beim Einführen entsprechend seiner äußeren Kontur formen und aufweiten kann. Beim Einführen des Funktionsabschnittes kontaktiert zunächst das Querelement die beiden Spulenlagen, spreizt diese auf und schafft sich so den Raum der für die Anordnung des Funktionsabschnittes zwischen den Spulenlagen erforderlich ist.
Vorzugsweise ist die vorangehend genannte zumindest eine bzw. sind die beiden genannten diametral gegenüberliegenden Durchbrechungen spalt- bzw. schlitzförmig ausgebildet und erstrecken sich in axialer Richtung, insbesondere parallel zum eingesteckten Temperatursensor bzw. zu den sich axial erstreckenden Schenkeln. Die Gefahr der Beschädigung der Spulenlagen beim Einführen des Funktionsabschnittes zwischen die beiden Spulenlagen wird auch dadurch minimiert, dass die dem Aufnahmeraum abgewandten Außenflächen der beiden Schenkel konvex ausgebildet sind und/oder dass eine dem Aufnahmeraum abgewandte Außenfläche des die beiden Schenkel verbindenden
Querelements konvex ausgebildet ist. Es sind im Bereich der die Spulenlagen kontaktierenden Außenflächen der Schenkel und des Querelementes also keine scharfen Kanten bzw. Ecken vorhanden, welche sich mit den Drähten der Spulenlagen verhaken und diese dadurch beschädigen oder zerstören könnten. Außerdem wird auch das Einführen an sich erleichtert, da die Spulenlagen an den Außenflächen entlang gleiten.
Es erweist sich als besonders vorteilhaft, dass die dem Aufnahmeraum abgewandte Außenseite eines jeden Schenkels durch zwei radial aufeinander zulaufende Führungsflächen gebildet ist, wobei an den beiden Führungsflächen jeweils eine der beiden Spulenlagen zumindest abschnittweise anliegt. Beim Einführen des Funktionsabschnittes zwischen die beiden
Spulenlagen werden diese derart aufgebogen bzw. aufgespreizt, dass sich auf Grund der Steifigkeit der Spulenlagen eine spitz zulaufende Ausnehmung zwischen den beiden
Spulenlagen ausbildet, wobei die Schenkel durch die spitz zulaufenden Führungsflächen an die Form des Spaltes angepasst sind. Die Spulenlagen liegen an den Führungsflächen an und erzeugen auf diese gerichtete Klemmkräfte, welche das Sensoraufnahmeelement im Wickelkopf fixieren.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung des Sensoraufnahmeelementes wird auch dadurch geschaffen, dass die dem Aufnahmeraum zugewandten Innenflächen der beiden Schenkel konkav ausgebildet sind. Die Innenflächen bilden eine Führung und eine Anlagefläche für den in den Aufnahmeraum einsteckbaren bzw. eingesteckten Temperatursensor, einen einführbaren Platzhalter und ein einführbares Fügehilfselement. Der Platzhalter wird vor einer Imprägnierung des Wickelkopfes in den Aufnahmeraum eingeführt, um die Öffnung zu verschließen und ein Eindringen von Imprägniermaterial zu verhindern. Das Fügehilfselement wird zum Einbringen des Sensoraufnahmeelementes zwischen die beiden Spulenlagen vorübergehend in der Öffnung bzw. dem Aufnahmeraum angeordnet.
Das Einsetzen des Temperatursensors in die Öffnung bzw. in den Aufnahmeraum des
Sensoraufnahmeelementes wird dadurch erleichtert, dass der Basisabschnitt des
Sensoraufnahmeelementes einen Einführtrichter aufweist, welcher die Öffnung zum Einsetzen und zur Entnahme des Temperatursensors umlaufend umschließt. Außerdem dient der umlaufend geschlossene Einführtrichter zur Sicherstellung der erforderlichen Formstabilität bzw. Verwindungssteifigkeit des Funktionsabschnittes bzw. des Sensoraufnahmeelementes.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, dass eine Außenfläche des Basisabschnittes sich in Richtung des Funktionsabschnittes konisch verjüngt und zumindest abschnittsweise an den Endabschnitten der beiden Spulenlagen anliegt. Die Außenfläche bildet also einen Anschlag bzw. eine Tiefenbegrenzung beim Einführen des Sensoraufnahmeelementes zwischen die beiden Spulenlagen, sodass gewährleistet ist, dass das Sensoraufnahmeelement nicht zu tief in den Wickelkopf eingeschoben wird.
Die Außenfläche des Basisabschnitts kann auch eine hiervon abweichende Kontur bzw.
Geometrie aufweisen, insbesondere um eine entsprechende Angriffsfläche für das Werkzeug zum Einbringen des Sensoraufnahmeelements zwischen die beiden Spulenlagen zu bilden.
Die zweitgenannte Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 10.
Erfindungsgemäß ist also ein Verfahren zur Herstellung eines einen Rotor und einen Stator aufweisenden Elektromotors vorgesehen, bei welchem nach dem Einbringen der Spulenlagen in den Stator und vor dem Einbringen des Temperatursensors in den Wickelkopf ein zur Aufnahme des Temperatursensors vorgesehenes und eine Öffnung zum Einsetzen und
Entnehmen des Temperatursensors aufweisendes formstabiles Sensoraufnahmeelement mittels eines in die Öffnung eingreifenden Fügehilfsmittels zwischen zwei übereinander angeordnete benachbarte Spulenlagen derart eingefügt wird, dass die beiden Spulenlagen aufgespreizt werden und sich eine das Sensoraufnahmeelement fixierende Klemmkraft ausbildet, wobei das Sensoraufnahmeelement während des Fügevorganges an einem axialen Anschlag des Fügehilfselementes anliegt und dass nach dem Entfernen des
Fügehilfselementes aus der Öffnung der Temperatursensor in die Öffnung des
Sensoraufnahmeelementes eingesteckt wird. Für ein nach dem Entfernen des
Fügehilfselementes aus der Öffnung folgenden Imprägniervorgang des Wickelkopfes wird ein entsprechend ausgebildeter Platzhalter in die Öffnung eingesetzt, welcher das Eindringen des Imprägniermaterials in den Aufnahmeraum durch die Öffnung im Basisabschnitt und durch die Durchbrechungen im Funktionsabschnitt verhindert. Gleichzeitig dient der Platzhalter auch der Ausformung des Aufnahmeraumes im Bereich der Durchbrechungen im Funktionsabschnitt. Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
Fig. 1 eine Prinzipskizze eines Elektromotors mit einem in einen Wickelkopf einer Wicklung eingefügten Temperatursensor;
Fig. 2 den in Figur 1 dargestellten Wickelkopf der Elektromotors mit dem eingefügten
Temperatursensor in einer Seitenansicht;
Fig. 3 eine vergrößerte geschnittene Darstellung des zwischen zwei Spulenlagen der Wicklung eingefügten Temperatursensors;
Fig. 4 eine zur Aufnahme des Temperatursensors vorgesehenes Sensoraufnahmeelement in einer perspektivischen Ansicht;
Fig. 5 eine gemäß der Linie V-V geschnittene Ansicht des in Figur 4 dargestellten
Sensoraufnahmeelementes;
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht des Wickelkopfes mit dem zwischen zwei Spulenlagen eingefügten Sensoraufnahmeelement;
Fig. 7 eine gemäß Linie Vll-Vll in Figur 6 geschnittene Ansicht des zwischen zwei Spulenlagen angeordneten Sensoraufnahmeelementes;
Fig. 8 eine gemäß Linie Vlll-Vlll in Figur 7 geschnittene Ansicht des zwischen zwei
Spulenlagen angeordneten Sensoraufnahmeelementes;
Fig. 9 eine Darstellung gemäß Figur 8 mit einem im Aufnahmeraum angeordneten
Temperatursensor;
Fig. 10 eine perspektivische Ansicht eines in den Aufnahmeraum des
Sensoraufnahmeelementes eingesetzten Fügehilfselementes vor dem Einfügen desselben in den Wickelkopf; Fig. 1 1 aufeinanderfolgende Verfahrensschritte zum Einfügen des Sensoraufnahmeelementes zwischen zwei Spulenlagen der Wicklung.
Figur 1 zeigt eine Prinzipskizze eines als Antriebsmotor ausgebildeten erfindungsgemäßen Elektromotors 1 mit einem Rotor 2 und einem Stator 3. Der Stator 3 umfasst ein
hohlzylindrisches, als Blechpaket ausgebildetes Statorblech 4 und eine verteilte Wicklung 5 mit einem in axialer Richtung aus dem Statorblech 4 herausragenden Wickelkopf 6, welcher mit einem Imprägniermaterial, insbesondere einem Harz, imprägniert ist. Im Wickelkopf 6 ist ein Temperatursensor 7 zur Erfassung einer Wickelkopftemperatur angeordnet.
Wie Figur 2 zu entnehmen ist, sind die Wicklung 5 und der Wickelkopf 6 als Wellenwicklung ausgebildet und weisen mehrere schichtweise übereinander angeordnete, umlaufende ringförmige Spulenlagen 8 auf. Bei der dargestellten Ausführungsform bilden insgesamt sechs Spulenlagen 8 die Wicklung 5 bzw. den Wickelkopf 6. Die Spulenlagen 8 bestehen wiederum aus gewickelten Drähten, insbesondere aus Kupfer, und bilden eine Kupfermatte. Der
Temperatursensor 7 ist in den Wickelkopf 6 eingebettet und zwischen zwei benachbarten und übereinander angeordneten Spulenlagen 8 angeordnet.
Eine vergrößerte Darstellung des zwischen zwei Spulenlagen 8 des Wickelkopfes 6
angeordneten Temperatursensors 7 ist in Figur 3 abgebildet. Zwischen der radial
innenliegenden Spulenlage 8 und der diese umschließenden benachbarten Spulenlage 8 ist ein zur Aufnahme des Temperatursensors 7 und sich axial erstreckendes formstabiles
Sensoraufnahmeelement 9 angeordnet und fixiert. Der Temperatursensor 7 durchgreift eine Durchbrechung 10 in einem Gehäusebauteil 1 1 des Elektromotors 1 sowie eine Durchbrechung 12 in einer Isolierscheibe 13 und ist an dem zwischen den beiden Spulenlagen 8 fixierten Sensoraufnahmeelement 9 angeordnet.
Anhand der Figuren 4 und 5 wird nachfolgend das formstabile Sensoraufnahmeelement 9 kurz beschrieben. Das Sensoraufnahmeelement 9 weist einen sich axial erstreckenden
Funktionsabschnitt 14 mit einem Aufnahmeraum 15 für den Temperatursensor 7 und einen Basisabschnitt 16 mit einer Öffnung 17, durch welche der Temperatursensor 7 in den
Aufnahmeraum 15 eingesetzt und entnommen werden kann, auf. Zweckmäßigerweise ist das den Basisabschnitt 16 und den Funktionsabschnitt 14 umfassende Sensoraufnahmeelement 9 einteilig ausbildet und besteht aus einem geeigneten Kunststoffmaterial. Der Basisabschnitt 16 des Sensoraufnahmeelementes 9 weist einen Einführtrichter 18 auf, welcher die Öffnung 17 zum Einsetzen und zur Entnahme des Temperatursensors 7 umlaufend umschließt. Eine Außenfläche 19 des Basisabschnittes 16 ist konisch ausgebildet und verjüngt sich in Richtung des Funktionsabschnittes 14.
Der Funktionsabschnitt 14 des Sensoraufnahmeelementes 9 besteht aus zwei diametral angeordneten, sich axial erstreckenden und den Aufnahmeraum 15 abschnittweise
begrenzenden Schenkeln 20, welche in einem dem Basisabschnitt 16 abgewandten Endbereich durch ein Querelement 21 verbunden sind. Neben den beiden Schenkeln 20 weist der
Funktionsabschnitt 14 zwei einander diametral gegenüberliegende Durchbrechungen 22 auf. Die spaltförmigen Durchbrechungen 22 erstrecken sich zwischen den Schenkeln 20 in axialer Richtung, vorzugsweise auf der gesamten Länge zwischen dem Querelement 21 und dem Basisabschnitt 16.
Die dem Aufnahmeraum 15 zugewandten Innenflächen 23 der beiden Schenkel 20 sind jeweils konkav ausgebildet. Die dem Aufnahmeraum 15 abgewandten Außenflächen 24 der beiden Schenkel 20 sind konvex ausgebildet und bestehen jeweils aus zwei radial aufeinander zulaufenden Führungsflächen 25. Auch die Außenfläche 26 des die beiden Schenkel 20 verbindenden Querelementes 21 sind konvex ausgebildet.
Das den Basisabschnitt 16 und den Funktionsabschnitt 14 umfassende
Sensoraufnahmeelement 9 besteht aus Kunststoffmaterial und ist einteilig ausgebildet.
Die Figuren 6 bis 8 zeigen das zwischen der radial innenliegenden Spulenlage 8 und der benachbarten Spulenlage 8 eingefügte Sensoraufnahmeelement 9 in unterschiedlichen Ansichten. Das Sensoraufnahmeelement 9 wurde derart zwischen die im Stator 3 bzw.
Statorblech 4 übereinander angeordneten benachbarten Spulenlagen 8 eingefügt bzw.
eingeführt, dass der Funktionsabschnitt 14 mit dem Aufnahmeraum 15 für den
Temperatursensor 7 zwischen den beiden durch das Einbringen bzw. Einführen des
Funktionsabschnittes 14 aufgespreizten Spulenlagen 8 im Wickelkopf 6 der Wicklung 5 fixiert ist. Dabei ist der Basisabschnitt 16 derart im Wickelkopf 6 angeordnet, dass der
Temperatursensor 7 durch die Öffnung 17 im Basisabschnitt 16 in den Aufnahmeraum 15 des Funktionsabschnittes 14 sowohl einsetzbar als auch entnehmbar ist.
Wie in Figur 8 gut zu erkennen ist, wird der Aufnahmeraum 15 für den Temperatursensor 7 einerseits durch die beiden Innenflächen 23 der Schenkel 20 und andererseits im Bereich der beiden Durchbrechungen 22 durch die beiden Spulenlagen 8 der Wicklung 5 begrenzt. Die Spulenlagen 8 liegen im Bereich der außenseitigen Führungsflächen 25 der Schenkel 20 am Funktionsabschnitt 14 des Sensoraufnahmeelementes 9 an. Die beiden Spulenlagen 8 erzeugen eine aus dem Aufspreizen der Spulenlagen 8 resultierende und auf die
Führungsflächen 25 der Schenkel 20 wirkende Klemmkraft FK, durch welche das
Sensoraufnahmeelement 9 zwischen den beiden Spulenlagen 8 im Wickelkopf 6 fixiert wird.
Figur 9 zeigt die Darstellung gemäß Figur 8 mit einem von den Schenkeln 20 und von den Spulenlagen 8 begrenzten Aufnahmeraum 15, in welchem der Temperatursensor 7 angeordnet ist. Der Temperatursensor 7 ist im Bereich der Durchbrechungen 22 des
Sensoraufnahmeelementes 9 in unmittelbarem Kontakt mit den Spulenlagen 8, sodass ein guter Wärmeübergang zwischen den Spulenlagen 8 der Wicklung 5 und dem
Temperatursensor 7 gewährleistet ist.
Nachfolgend wird das Verfahren zur Herstellung des Elektromotors 1 bzw. das Verfahren zum Einbringen des Sensoraufnahmeelementes 9 in den Wickelkopf 6 der Wicklung 5 anhand der Figuren 10 und 1 1 kurz erläutert.
Im Anschluss an das Einbringen der insgesamt sechs Spulenlagen 8 in das Statorblech 4 des Stators 3 wird das vorangehend beschriebene Sensoraufnahmeelement 9 mittels eines beispielsweise als Dorn ausgebildeten und mit einer Presse 27 verbundenen
Fügehilfselementes 28 zwischen die radial innenliege Spulenlage 8 und die benachbarte Spulenlage 8 eingebracht. Hierzu wird das Sensoraufnahmeelement 9 wie in Figur 10 dargestellt derart auf dem Fügehilfselement 28 angeordnet, dass dieses durch die Öffnung 17 im Basisabschnitt 16 hindurch in den Aufnahmeraum 15 des Funktionsabschnittes 14 eingreift. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel bildet eine Spitze des Fügehilfselementes 28 einen axialen Anschlag für das Sensoraufnahmeelement 9, wobei die Spitze des Fügehilfselementes 28 an einer Innenfläche 29 des Querelementes 21 anliegt. Dieser axiale Anschlag kann jedoch auch durch einen am Fügehilfselement 28 angeordneten, insbesondere umlaufenden, nicht dargestellten Vorsprung gebildet sein, an welchem das Sensoraufnahmeelement 9,
insbesondere der Basisabschnitt 16, anliegt. Weiterhin ist denkbar, einen konisch ausgebildeten Dorn zu verwenden, welcher zusammen mit der die Öffnung 17 begrenzenden Wandfläche des Sensoraufnahmeelementes 9 den Anschlag bildet.
Figur 1 1 zeigt den Ablauf des Verfahrens zum Einbringen des Sensoraufnahmeelementes 9 in den Wickelkopf 6 der Wicklung 5, wobei von links nach rechts zeitlich aufeinanderfolgende Verfahrensschritte abgebildet sind. Zunächst wird das Sensoraufnahmeelement 9 auf dem Fügehilfselement 28 angeordnet (Verfahrensschritt I) und durch eine mittels eines
Richtungspfeils dargestellte Zustellbewegung des Fügehilfselementes 28 relativ zum Wickelkopf 6 verfahren (Verfahrensschritt II). Anschließend erfolgt durch eine weitere Zustellbewegung des Fügehilfselementes 27 ein Aufspreizen bzw. Aufbiegen der beiden benachbarten Spulenlagen 8 (Verfahrensschritt III). Die Zustellbewegung endet, wenn der Funktionsabschnitt 14 des
Sensoraufnahmeelementes 9 zwischen den beiden Spulenlagen 8 angeordnet ist bzw. wenn eine Außenfläche 19 des Basisabschnittes 16 an den Endabschnitten der beiden Spulenlagen 8 anliegt (Verfahrensschritt IV). Nach Abschluss der abgebildeten Verfahrensschritte ist das Sensoraufnahmeelement 9 durch eine von den beiden Spulenlagen 8 erzeugte Klemmkraft FK in dem Wickelkopf 6 der Wicklung 5 fixiert. Für einen nachfolgenden Imprägniervorgang des Wickelkopfes wird dann ein die Öffnung 17 im Basisabschnitt 16 verschließender Platzhalter in den Aufnahmeraum 15 des Sensoraufnahmeelementes 9 eingesteckt. Neben der Öffnung 17 im Basisabschnitt verschließt der Platzhalter auch die Durchbrechungen 22 im
Funktionsabschnitt 14 und dient dadurch der Ausformung des Aufnahmeraumes 15 im Bereich der Durchbrechungen 22. Im Anschluss an den Imprägniervorgang kann dann der Platzhalter entfernt und der Temperatursensor 7 durch die Öffnung 17 in den Aufnahmeraum 15 eingeführt werden. Hierbei durchgreift der Temperatursensor 7 die Öffnung 10 im Gehäusebauteil 1 1 und die Öffnung 12 in der Isolierscheibe 13 und wird am Elektromotor 1 , beispielsweise am
Gehäusebauteil 1 1 , fixiert.
Bezugszeichenliste
1 Elektromotor
2 Rotor
3 Stator
4 Statorblech
5 Wicklung
6 Wickelkopf
7 Temperatursensor
8 Spulenlage
9 Sensoraufnahmeelement
10 Durchbrechung
1 1 Gehäusebauteil
12 Durchbrechung
13 Isolierscheibe
14 Funktionsabschnitt
15 Aufnahmeraum
16 Basisabschnitt
17 Öffnung
18 Einführtrichter
19 Außenfläche
20 Schenkel
21 Querelement
22 Durchbrechung
23 Innenfläche
24 Außenfläche
25 Führungsfläche 26 Außenfläche
27 Presse
28 Fügehilfselement
29 Innenfläche
FK Klemmkraft

Claims

Patentansprüche
1. Ein einen Rotor (2) und einen Stator (3) umfassender Elektromotor (1 ), dessen
hohlzylindrischer Stator (3) eine aus mehreren schichtweise übereinander angeordneten, umlaufenden Spulenlagen (8) bestehende verteilte Wicklung (5) mit einem Wickelkopf (6) und einen Temperatursensor (7) zur Erfassung einer Wickelkopftemperatur aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein formstabiles Sensoraufnahmeelement (9) mit einem einen Aufnahmeraum (15) für den Temperatursensor (7) aufweisenden Funktionsabschnitt (14) derart zwischen zwei übereinander angeordnete benachbarte Spulenlagen (8) eingefügt ist, dass der Funktionsabschnitt (14) zwischen den beiden durch das Einbringen des Funktionsabschnittes (14) aufgepreizten Spulenlagen (8) im Wickelkopf (6) fixiert ist und dass der Temperatursensor (7) durch eine in einem Basisabschnitt (16) des
Sensoraufnahmeelementes (9) angeordnete Öffnung (17) in den Aufnahmeraum (15) einsetzbar und entnehmbar ist, wobei der Aufnahmeraum (15) einerseits abschnittsweise von dem Funktionsabschnitt (14) und andererseits abschnittsweise durch die Wicklung (5) begrenzt ist.
2. Elektromotor (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Funktionsabschnitt (14) des Sensoraufnahmeelementes (9) zumindest eine Durchbrechung (22) aufweist, wobei der Aufnahmeraum (15) für den Temperatursensor (7) im Bereich der
Durchbrechung (22) von zumindest einer der beiden Spulenlagen (8) der Wicklung (5) begrenzt ist.
3. Elektromotor (1 ) nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der
Funktionsabschnitt (14) des Sensoraufnahmeelementes (9) zwei einander diametral gegenüberliegende Durchbrechungen (22) aufweist, wobei der Aufnahmeraum (15) für den Temperatursensor (7) im Bereich der beiden Durchbrechungen (22) durch eine der beiden Spulenlagen (8) der Wicklung (5) begrenzt ist.
4. Elektromotor (1 ) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Funktionsabschnitt (14) zwei diametral angeordnete, sich axial erstreckende und den Aufnahmeraum (15) abschnittweise begrenzende Schenkel (20) aufweist, welche in einem dem Basisabschnitt (16) abgewandten Endbereich durch ein Querelement (21 ) verbunden sind, wobei der Aufnahmeraum (15) im Bereich der beiden sich zwischen den Schenkeln (20) erstreckenden Durchbrechungen (22) durch eine der beiden Spulenlagen (8) der Wicklung (5) begrenzt ist.
5. Elektromotor (1 ) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die dem Aufnahmeraum (15) zugewandten Innenflächen (23) der beiden Schenkel (20) konkav ausgebildet sind.
6. Elektromotor (1 ) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die dem Aufnahmeraum (15) abgewandten Außenflächen (24) der beiden Schenkel (20) konvex ausgebildet sind und/oder dass eine dem Aufnahmeraum (15) abgewandte Außenfläche (26) des die beiden Schenkel (20) verbindenden Querelementes (21 ) konvex ausgebildet ist.
7. Elektromotor (1 ) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die dem Aufnahmeraum (15) abgewandte Außenfläche (24) eines jeden Schenkels (20) durch zwei radial aufeinander zulaufende Führungsflächen (25) gebildet ist, wobei an den beiden Führungsflächen (25) eines jeden Schenkels (20) jeweils eine der beiden Spulenlagen (8) zumindest abschnittweise anliegt.
8. Elektromotor (1 ) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Basisabschnitt (16) des Sensoraufnahmeelementes (9) einen Einführtrichter (18) aufweist, welcher die Öffnung (17) zum Einsetzen und zur Entnahme des Temperatursensors (7) umlaufend umschließt.
9. Elektromotor (1 ) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Außenfläche (19) des Basisabschnittes (16) sich in Richtung des Funktionsabschnittes (14) konisch verjüngt und zumindest abschnittsweise an den Endabschnitten der beiden den Funktionsabschnitt (14) zwischen sich aufnehmenden Spulenlagen (8) anliegt.
10. Verfahren zur Herstellung eines einen Stator (3) und einen Rotor (2) umfassenden
Elektromotors (1 ) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem ein Temperatursensor (7) zur Erfassung der Wickelkopftemperatur in einen Wickelkopf (6) einer aus mehreren schichtweise übereinander angeordneten umlaufenen Spulenlagen (8) bestehenden verteilten Wicklung (5) des hohlzylindrischen Stators (3) angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einbringen der Spulenlagen (8) in den Stator (3) und vor dem Einbringen des Temperatursensors (7) in den Wickelkopf (6) ein zur
Aufnahme des Temperatursensors (7) vorgesehenes und eine Öffnung (17) zum Einsetzen und Entnehmen des Temperatursensors (7) aufweisendes formstabiles
Sensoraufnahmeelement (9) mittels eines in die Öffnung (17) eingreifenden
Fügehilfselementes (28) zwischen zwei übereinander angeordnete benachbarte
Spulenlagen (8) derart eingefügt wird, dass die beiden Spulenlagen (8) aufgespreizt werden und sich eine das Sensoraufnahmeelement (9) fixierende Klemmkraft (FK) ausbildet, wobei nach dem Entfernen des Fügehilfselementes (28) aus der Öffnung (17), der Temperatursensor (7) durch die Öffnung (17) in den Aufnahmeraum (15) des
Sensoraufnahmeelementes (9) eingesteckt wird.
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