WO2019228881A1

WO2019228881A1 - Stator einer elektrischen maschine mit einer anordnung zur temperaturerfassung und elektrische maschine mit einem solchen stator

Info

Publication number: WO2019228881A1
Application number: PCT/EP2019/063181
Authority: WO
Inventors: Daniel Schmitt; Christian Brückner; Sebastian Baumgart; Klaus Reuter
Original assignee: Zf Friedrichshafen Ag
Priority date: 2018-05-28
Filing date: 2019-05-22
Publication date: 2019-12-05
Also published as: DE102018208385A1; CN112166545B; CN112166545A; JP7333345B2; US11476738B2; JP2021526347A; EP3804103A1; US20210211023A1

Abstract

Es wird ein Stator (3) einer elektrischen Maschine (1) beschrieben, welche eine Statorwicklung (4) mit mehreren Spulen (5) umfasst und wobei die Spulen (5) mittels Verbindungsleitern (7) miteinander verbunden sind. Dabei ist an einem Verbindungsleiter (7) ein Temperatursensor (10) angeordnet, welcher sich zur Erfassung einer Temperatur mit diesem im thermischen Kontakt befindet. Es wird vorgeschlagen, an dem Verbindungsleiter (7) zwei parallele Strompfade (71, 72) auszubilden, wobei der Temperatursensor (10) an einem der Strompfade (71) angeordnet ist.

Description

Stator einer elektrischen Maschine mit einer Anordnung zur Temperaturerfassunq und elektrische Maschine mit einem solchen Stator

Die Erfindung betrifft einen Stator einer elektrischen Maschine mit einer Anordnung zur Temperaturerfassung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 und eine damit ausgestattete elektrische Maschine gemäß Anspruch 15.

Zum sicheren Betreiben einer elektrischen Maschine ist es bekannt, an einem Wick- lungssystem des Stators oder an einer Verschaltungseinrichtung des Wicklungssys- tems einen Temperatursensor zur Überwachung einer Betriebstemperatur anzuord- nen. Dadurch kann die Maschine elektrisch so geregelt werden, dass eine Überhit- zung einer Statorwicklung oder eine unzulässig hohe Temperatur einer Magnetan- ordnung des Rotors vermieden werden und die Maschine thermisch stabil arbeiten kann.

Die JP 4792884 B2 offenbart eine elektrische Maschine mit einem Stator, an dem eine Wicklung in Form von Einzelzahnspulen ausgeführt ist. Die Spulenenden sind elektrisch mit einer an einer Trägerplatte ausgebildeten Verschaltungseinrichtung verschaltet, welche mittels einer Abdeckung an einer Stirnseite des Stators und axial benachbart zu den Spulen gehalten wird. Zwischen der Trägerplatte der Verschal- tungseinrichtung und den Spulen ist ein Raumbereich ausgebildet, in welchem ein Temperatursensor eingeklemmt ist und dort an der dazu benachbarten Spulenwick- lung zur Erfassung einer Betriebstemperatur des Statorwicklungssystems anliegt.

Bei der mit der gattungsgemäßen EP 2 837 085 B1 bekannt gewordenen elektri- schen Maschine sind die Enden von Statorwicklungen in einer vorbestimmten Weise mit mehreren Verbindungseitern verbunden, welche stirnseitig am Stator innerhalb eines etwa ringscheibenförmigen Kunststoffträgerelements angeordnet sind und ge- meinsam eine Verschaltungseinrichtung ausbilden. Zur Anordnung eines Tempera- tursensors sind in einem radial äußeren Bereich des Trägerelements Schlitze einge- bracht, in welche Anschlussfahnen des Sensors eingelegt werden und an der dem Stator zugewandten Seite durch Verlöten mit dort vorgesehenen Pads elektrisch ver- bunden werden können. Der Sensor selbst ist durch eine Verformung der Anschluss- fahnen um einen äußeren Rand der Verschaltungseinrichtung herumgeführt und an der dem Stator abgewandten Seite innerhalb einer Ausnehmung in Anlagekontakt mit einem Verbindungsleiter eingeführt und dort positioniert. Der Sensor wird zudem durch die Wirkung eines am Trägerelement befestigbaren Deckelements in Richtung des Verbindungsleiters mit einer Anpresskraft beaufschlagt, um einen sicheren ther- mischen Kontakt zu dem Verbindungsleiter zu erzeugen.

Die JP 2015 053 814 A beschreibt ebenso eine elektrische Maschine mit einer Statorwicklung und mit einer zugehörigen Verschaltungseinrichtung, welche gleich falls in einem Kunststoffträgerelement angeordnete Verbindungsleiter umfasst. An dem besagten Trägerelement ist mittels einer elastisch verformbaren Halterung ein Temperatursensor festgelegt, dessen Sensorkopf zur Erfassung einer Temperatur der elektrischen Maschine wärmeübertragend an einem Leiterelement der Stator- wicklung anliegt.

Weiter geht aus der gleichfalls zur Gattung des Oberbegriffs zugehörigen US 2013/0270973 A1 eine elektrische Maschine mit einer Statorwicklung hervor, de- ren Spulen mittels einer Sternschaltung verbunden sind und wobei an einem stirnsei tig am Stator befindlichen und sich zwischen zwei Spulenanschlussbereichen erstre- ckenden, frei tragenden Neutralleiter der Schaltung ein Temperatursensor angeord- net ist. Zur Anordnung des Temperatursensors ist an dem Neutralleiter ein U-förmig gebogener Bereich ausgebildet, in welchen der Temperatursensor mit dessen Sen- sorkopf eingelegt ist und wobei dieser Bereich zur dauerhaften Festlegung des Sen- sors mit einem Kunststoff umspritzt ist. Der Neutralleiter ist über dessen gesamte Länge mit einem Querschnitt ausgeführt, welcher dem Querschnitt eines Leiterei e- ments einer Spule entspricht.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine gattungsgemäßen Stator einer elektri- schen Maschine mit einer verbesserten Anordnung zur Temperaturerfassung bereit- zustellen. Insbesondere soll mit der Anordnung eine, den Zustand des Stators cha- rakterisierende Temperatur der Statorwicklung erfasst werden. Dabei soll jedoch ein Eingriff in das Wicklungssystem des Stators möglichst vermieden werden und ein Temperatursensor montagefreundlich angebracht werden können. Die Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt durch einen Stator einer elektrischen Maschine mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausfüh- rungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben und den anhängigen Figuren ent- nehmbar.

Die Erfindung schlägt einen Stator einer elektrischen Maschine mit einer Statorwick- lung mit mehreren Spulen vor, wobei die Spulen mittels Verbindungsleitern miteinan- der verbunden sind. Dabei ist an einem Verbindungsleiter ein Temperatursensor an- geordnet, welcher sich zur Erfassung einer Temperatur mit diesem im thermischen Kontakt befindet.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass an dem Verbindungsleiter zwei paral- lele Strompfade ausgebildet sind, wobei der Temperatursensor an einem der Strom- pfade, welcher nachfolgend als Sensorpfad bezeichnet ist, angeordnet ist.

Durch eine Aufteilung des Verbindungsleiters in zumindest zwei Strom pfade kann eine zumindest annähernde Nachbildung der thermischen Verhältnisse eines aus- gewählten Leiterelements oder eines Leiterabschnitts einer Spule des Stators erfol- gen und damit eine charakteristische Temperatur der elektrischen Maschine festge- stellt oder abgeleitet werden. Der Sensorpfad zur Anordnung des Temperatursensors kann somit durch eine Einstellung von Leiterquerschnitt und Leiterlänge thermisch an jede gewünschte andere Position am Stator oder am Rotor angepasst werden. Es ist nicht erforderlich, den Verbindungsleiter über dessen gesamte Erstreckung in zwei Strompfade aufzuteilen. Es genügt, den Verbindungsleiter lediglich in einem Teilbe- reich der Erstreckung in zwei Strompfade aufzuteilen, so dass ein Abschnitt hinrei chender Größe zur Anordnung des Temperatursensors und zur Erfassung der cha- rakteristischen Temperatur zur Verfügung steht.

Der Temperatursensor kann z.B. als ein NTC-Widerstand vorliegen und insgesamt eine stabförmige Konfiguration mit einem tropfenförmigen Sensorkopf und mit An- schlussfahnen aufweisen, welche in einem Isolationsschlauch bzw. einem Schrumpf- schlauch untergebracht sind. Es ist vorteilhaft, wenn beide Anschlussfahnen des Sensors in eine gemeinsame Richtung verlegt und flexibel ausgeführt sind. Andere bekannte Bauformen sind gleichfalls möglich. Die Verbindungsleiter können bei der erläuterten Anordnung an der Stirnseite des Stators angeordnet und zur Montage des Sensors von der dem Stator abgewandten Seite frei zugänglich sein.

Die Verbindungsleiter können als Stromschienen ausgeführt sein, welche bei einer mehrphasigen elektrischen Maschine für jede Phase und in Abhängigkeit von der Verschaltungsart auch für einen Neutralleiter vorliegen. Ein Verbindungsleiter kann über dessen gesamten Erstreckung oder zumindest im Anlagebereich des Tempera- tursensors freitragend zwischen zwei Verbindungsbereichen, das heißt ohne Unter- stützung durch ein Trägerelement angeordnet sein oder alternativ von einem Trä- gerelement aufgenommen und durch dieses gestützt sein.

Eine realitätsnahe verwertbare Messgröße des Temperatursensors ist erzielbar, in- dem die zwei Strompfade mittels einer Ausnehmung räumlich getrennt und gegensei- tig voneinander beabstandet ausgebildet sind. Dabei ist die Ausnehmung so ausge- bildet, dass im Wesentlichen keine gegenseitige thermische Wechselwirkung der als Wärmequellen wirkenden Strompfade erfolgt.

Die Strom pfade können mit derselben oder mit einer unterschiedlichen Länge aus- gebildet sein. Dabei kann ein Wirkungsquerschnitt der Strompfade identisch sein o- der sich voneinander unterscheiden. Das heißt, die Einstellung der am Sensorpfad herrschenden Temperatur kann bei einem vorgegebenen Querschnitt eines Verbin- dungsleiters auch allein über die Länge des Strom pfades erfolgen. Andererseits kann bei gleich langen Strom pfaden an diesen jeweils ein unterschiedlicher Querschnitt ausgebildet sein.

Insbesondere kann durch eine definierte Ausbildung des Sensorpfades eine an der elektrischen Maschine auftretende definierte kritische Betriebstemperatur abgebildet werden. Die definierte kritische Betriebstemperatur kann eine Temperatur sein, bei welcher eine unerwünschte oder unzulässige Verschlechterung des Wirkungsgrads der elektrischen Maschine eintritt oder bei deren Überschreitung die elektrische Ma- schine absehbar zerstört werden kann. Die Anpassung kann dabei leicht über Refe- renztemperaturmessungen am Montageort des Temperatursensors und an der ge- wünschten anderen Position vorgenommen werden.

Gleichfalls ist es zur Einstellung einer gewünschten Stromdichte und damit zur Nachbildung der thermischen Verhältnisse von Vorteil, jedoch nicht zwingend, wenn der Verbindungsleiter zumindest in einem Anlagebereich des Temperatursensors aus demselben Leitermaterial und im Wesentlichen demselben Leiterquerschnitt gebildet ist wie ein Leiterelement einer Spule der Statorwicklung.

Weiterhin kann mit Vorteil der Verbindungsleiter in einem Bereich außerhalb des An- lagebereichs des Temperatursensors einen größeren Leiterquerschnitt als das Lei- terelement der Spule aufweisen. Die, die Spulen einer Statorwicklung verbindenden Verbindungsleiter in Form von Phasenverbindungsleitern und gegebenenfalls von einem Neutralleiter können zur Darstellung einer größeren Stromtragfähigkeit und zur Reduzierung der dort auftretenden Temperatur mit einem Querschnitt ausgeführt sein, welcher um ein Vielfaches größer ist als ein Leiterquerschnitt einer Spule oder eines Leiterelements einer Spule.

Zur Befestigung des Temperatursensors an dem Verbindungsleiter kann optional ein Befestigungselement vorgesehen sein, welches sich an dem Verbindungsleiter selbst abstützt. Eine Befestigung des Sensors an einem weiteren Element, wie zum Bei- spiel einem Trägerelement eines Verbindungsleiters, kann entfallen. Auch die bei einer solchen mehrteiligen Anordnung die Befestigung des Sensors beeinflussenden Bauteiltoleranzen entfallen dadurch. Es ergeben sich somit ein einfacher Aufbau und eine sichere Befestigung des Temperatursensors. Das Befestigungselement kann zum Beispiel als eine Art Halteklammer aus einem Draht, Blech oder einem Kunst- stoff ausgeführt sein.

Das Befestigungselement kann optional zur werkzeuglosen Montage an dem Verbin- dungsleiter ausgebildet sein. Ein solches Befestigungselement bietet den Vorteil, den Temperatursensor beispielsweise durch einfaches Aufstecken des Befestigungsele- ments auf einen Verbindungsleiter zur montieren. Der Sensor kann dabei zwischen dem Befestigungselement und dem Verbindungsleiter eingeklemmt sein. Durch diese Vereinfachung kann mit weiterem Vorteil eine automatisierte Montage erfolgen. Zu dem ist die Montage des Sensors möglich nachdem die Spulen und die Verbindungs- leiter am Stator festgelegt und miteinander verlötet oder verschweißt sind. Der Tem- peratursensor ist somit vor der Einwirkung einer beim Schweißen bzw. Löten von Leiterelementen der Statorwicklung eingebrachten Prozesswärme und somit vor ei- ner Beschädigung geschützt. Des Weiteren kann der Temperatursensor im Defektfall leicht ausgetauscht werden, ohne das an der Montageposition des Sensorkopfes Veränderungen erforderlich sind.

Mit Vorteil befindet sich der Temperatursensor unter Mitwirkung des Befestigungs- elements vorgespannt in Anlage an dem Verbindungsleiter. Durch die Erzeugung einer Vorspannung wird ein sicherer thermischer Kontakt gewährleistet, der in Ver- bindung mit einer möglichst großen Anlagefläche des Sensors und gegebenenfalls durch eine zusätzlich eingebrachte Wärmeleitpaste oder Wärmeübertragungsmedi- um ein gutes Ansprechverhalten des Sensors bewirkt. Eine Mitwirkung des Befesti- gungselements zur Anordnung des Temperatursensors soll bedeuten, dass das Be- festigungselement gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung entweder selbst eine Vorspannkraft aufbringen kann und zur Erzeugung einer Vorspannung elastisch ver- formbar ist oder dass ein elastisches Element zwischen den Temperatursensor und dem Befestigungselement eingelagert ist, welches sich am Befestigungselement ab- stützt. Zur Realisierung der ersten Variante kann das Befestigungselement einen auf den Temperatursensor wirkenden federelastischen Abschnitt aufweisen.

Mit besonderem Vorteil kann die gegenseitige Verbindung von Befestigungselement und Verbindungsleiter als Schnapp- oder Rastverbindung ausgebildet sein. Dazu kann das Befestigungselement entsprechende Schnapp- oder Rasthaken aufweisen, welche am Verbindungsleiter in Randbereiche und/oder in eine dafür vorgesehene Ausnehmung eingreifen können. Die Verbindung kann insbesondere als eine Ein- wegrastverbindung ausgebildet sein, um ein unbeabsichtigtes Lösen durch betriebs- bedingte Vibrationen der elektrischen Maschine noch sicherer zu vermeiden. Mit Vorteil weist das Befestigungselement gegenüber einem Sensorkopf des Tempe- ratursensors eine vergleichsweise geringe Wärmekapazität auf und/oder ist ther- misch gegenüber dem Sensorkopf zumindest weitest möglich isoliert. Die Anlagebe- reiche des Sensors zu dem Befestigungselement sind dazu günstiger Weise mini- miert.

Gemäß einer Ausführungsform kann der Temperatursensor ein Gehäuse aus einem Kunststoff aufweisen, welches das Befestigungselement selbst ausbildet oder wel- ches mit dem Befestigungselement zusammenwirkt. Der Temperatursensor kann mit dessen Gehäuse eine vorkonfektionierte Einheit bilden und ist somit zur manuellen oder maschinellen Montage leichter und sicherer handhabbar. Zudem können durch das Gehäuse definierte Flächen zur Anlage an dem Verbindungsleiter und gegebe- nenfalls zur Anlage an einem separaten Befestigungselement bereitgestellt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann das Gehäuse zum Zweck einer ver besserten Anordnung zumindest ein weiteres Befestigungselement zur Festlegung an dem Verbindungsleiter aufweisen. Das weitere Befestigungselement kann an dem Gehäuse als ein Rastelement oder als ein thermisch verformbarer Fortsatz zur Ab- stützung an dem Verbindungsleiter ausgebildet sein.

Optional kann das Gehäuse ein auf einen Sensorkopf wirkendes verlagerbares Ge- häuseteil und ein dazu feststehendes Gehäuseteil aufweisen, wobei ein Befesti- gungselement mit dem verlagerbaren Gehäuseteil zusammenwirkt und das weitere Befestigungselement das feststehende Gehäuseteil am Verbindungsleiter festlegt. Die örtliche Festlegung des Temperatursensors an dem Verbindungsleiter einerseits und die Erzeugung einer Vorspannung auf den Sensor an dessen Montageort ande- rerseits können somit funktional getrennt werden.

Die eingangs genannte Aufgabe wird gemäß einem weiteren Aspekt durch eine elektrische Maschine mit einem Rotor und mit einem wie vorstehend beschriebenen Stator nach Anspruch 15 gelöst. Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielhaft erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Übersichtsdarstellung einer elektrischen Maschine mit einem Tempe- ratursensor;

Fig. 2a eine Teildarstellung eines zur Anordnung eines Temperatursensors aus- gebildeten Verbindungsleiters des Stators der elektrischen Maschine;

Fig. 2b der Verbindungsleiter von Fig. 2a mit Befestigungsöffnungen;

Fig. 3a-c ein erstes Ausführungsbeispiel zur Anordnung des Temperatursensors in verschiedenen Ansichten;

Fig. 4a-c ein zweites Ausführungsbeispiel zur Anordnung des T em peratu rsensors in verschiedenen Ansichten;

Fig. 5a-c ein drittes Ausführungsbeispiel zur Anordnung des T em peratu rsensors in verschiedenen Ansichten.

In Fig .1 ist zunächst lediglich schematisch eine mehrphasige elektrische Maschine 1 dargestellt mit einem um eine Achse A drehbaren Rotor 2 und einem Stator 3. Der Stator 3 weist eine Statorwicklung 4 mit mehreren, hier nicht im Detail dargestellten Spulen 5 auf, welche beispielsweise als konzentrierte Wicklung mit Einzelzahnspulen oder als eine Formstabwicklung, insbesondere als eine Flairpin-Wicklung unter Ver- wendung von im Querschnitt rechteckigen und haarnadelförmigen Leiterelementen 6 aus Kupfer ausgebildet sein kann. Die Leiterelemente 6 der Wicklung 4 bilden an den Stirnseiten 3a, 3b des Stators 3 Wickel köpfe 4a, b und sind an der Stirnseite 3a axial weiter herausgeführt und dort mittels mehreren Verbindungsleitern 7A-7C miteinan- der verbunden. Die Verbindungsleiter 7A-7C sind gleichfalls aus Kupfer und insbe- sondere als bandförmige Stromschienen 8 ausgebildet und fungieren am Wicklungs- sy stem des Stators 3 als Phasenleiter und gegebenenfalls zusätzlich als ein Neutral- leiter. Die Verbindungsleiter 7A-7C sind am Stator 3 radial oder axial gestaffelt ange- ordnet und bilden in deren Gesamtheit eine Verschaltungseinrichtung 9 der Stator- wicklung 4 aus, welche sich zumindest über einen Teil des Stators 3 in Umfangsrich- tung erstreckt. Beispielhaft ist an dem Verbindungsleiter 7A ein Temperatursensor 10 angeordnet, welcher sich zur Erfassung einer Temperatur mit diesem im thermischen Kontakt befindet.

Die detaillierte Art und Weise der Anordnung des Temperatursensors 10 wird nach- folgend anhand der in den Figuren 3-5 dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert, wobei Fig. 2a einen Ausschnitt eines zu diesem Zweck ausgebildeten Verbindungs- leiters 7 zeigt. Der Temperatursensor 10 ist vorliegend als ein NTC-Widerstand aus- gebildet und weist eine insgesamt stabförmige Konfiguration mit einem tropfenförmi- gen Sensorkopf 10a und mit Anschlussfahnen 10b, c auf, welcher gegenüber der Umgebung elektrisch isoliert in einer Isolationshülle 10c in Form eines dünnwandigen Schrumpfschlauchs untergebracht ist.

Mit Blick auf Fig. 2a sind zur Anordnung des Sensors 10 an dem Verbindungsleiter 7 zwei elektrisch parallele Strompfade 71 , 72 ausgebildet, wobei der Temperatu r- sensor 10 am Strom pfad 71 , nachfolgend als Sensorpfad 71 bezeichnet, angeordnet ist. Der Verbindungsleiter 7 ist in dem dargestellten Bereich mit einer durchgehend gleichen Materialstärke ausgebildet. Die Strompfade 71 , 72 sind mittels einer ersten Ausnehmung 12 räumlich getrennt und gegenseitig voneinander beabstandet ausge- bildet. Die Ausnehmung 12 ist so ausgebildet, dass im Wesentlichen keine gegensei- tige thermische Wechselwirkung der Strompfade 71 , 72 erfolgt. Der Verbindungslei- ter 7 der elektrischen Maschine 1 ist aus demselben Leitermaterial wie ein Leiterele- ment 6 einer Spule 5 der Statorwicklung 4 gebildet. Der Verbindungsleiter 7 weist in den an die Strompfade 71 , 72 angrenzenden Bereichen 73, 74, also außerhalb des Anlagebereichs des Temperatursensors einen größeren Leiterquerschnitt als ein Lei- terelement 6 der Spule 5 auf. Zu der ersten, im inneren Bereich des Verbindungslei- ters 7 eingebrachten Ausnehmung 12 ist eine weitere, zweite Ausnehmung 14 an einem äußeren Bereich des Verbindungsleiters 7 vorgesehen. Wie in den Figuren erkennbar, verlaufen vorliegend der Sensorpfad 71 und der Strom pfad 72 geomet- risch nicht parallel zueinander, sondern schließen einen Winkel, insbesondere einen spitzen Winkel ein. Weiter weisen ein Haupterstreckungsbereich 71 a des Sen- sorpfads 71 und der Strompfad 72 im Vergleich eine unterschiedliche Länge auf. Vorliegend ist der gesamte Sensorpfad 71 gegenüber dem Strom pfad 72 mit einer größeren Länge ausgebildet. Die Querschnitte der Strom pfade 71 , 72 sind identisch ausgeführt.

Durch die Einstellung der Länge des Sensorpfades 71 kann die in diesem auftreten- de Stromdichte und damit die an dieser Position auftretende Temperatur gezielt ge- genüber einer fernab von dieser Position und insbesondere in einem Wickelbereich der Statorwicklung 4 auftretenden charakteristischen Temperatur angeglichen oder in einer beliebigen Weise angepasst werden oder von dieser abgeleitet werden. Eine solche Einstellung kann zusätzlich oder alternativ zu der Längeneinstellung auch über eine Variation des Querschnitts des Sensorpfades 71 und/oder des elektrisch parallelen Strompfades72 erfolgen. Außerhalb des Haupterstreckungsbereiches 71 a schließen sich beidseitig abgewinkelte und vergleichsweise kurze Nebenerstre- ckungsbereiche 71 b, c an. Die Formgebung der inneren und äußeren Kontur des Verbindungsleiters 7 im Bereich der Sensoranordnung kann bevorzugt durch Stan- zen erfolgen. Bei allen nachfolgend erläuterten Anordnungen ist zur Befestigung des Temperatursensors 10 an dem Verbindungsleiter 7 ein Befestigungselement 16 vor gesehen, welches sich an dem Verbindungsleiter 7 abstützt und wobei das Befesti- gungselement 16 zur werkzeuglosen Montage an dem Verbindungsleiter 7 ausgebil- det ist.

In allen dargestellten Ausführungsbeispielen ist der stabförmige Temperatu r- sensor 10 mit dessen Haupterstreckungsrichtung an den Haupterstreckungsbe- reich 71a des Sensorpfades 71 angelegt. Als Befestigungselement 16 ist jeweils eine Klammer 18 vorgesehen, welche aus einem elastischen Blechmaterial, insbesondere aus einem Federstahl gebogen ist. Das Befestigungselement 16 weist gegenüber dem Sensorkopf 10 eine vergleichsweise geringe Wärmekapazität auf und/oder ist thermisch gegenüber dem Sensorkopf 10 zumindest weitest möglich isoliert.

In einem ersten Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 3a-c greift die Klammer 18 mit zwei, von einem gemeinsamen Verbindungsbereich 18a ausgehenden parallelen Armen 18b, c vom Sensor 10 kommend über den Sensorpfad 71. Die Arme 18b, c weisen in deren Endbereichen jeweils gegenseitig voneinander wegweisende Ein- führabschnitte 18d, e auf, welche gemeinsam einen Einführbereich für den Sen- sor 10 bilden.

Die Arme 10b, c sind so geformt, dass diese bei der Montage der Klammer 18 infolge einer Zuführbewegung aus der Richtung des Temperatursensors 10 beim Einführen des Sensors 10 in den Einführbereich selbstständig elastisch aufspreizen können, so dass die Klammer 18 leicht über den Sensor 10 und den Sensorpfad 71 geschoben werden kann. Nach Erreichen der vorgegebenen Montageposition können die Ar- me 18b, c den Sensorpfad 71 auf dessen Rückseite mittels nach innen gerichteter Halteabschnitte 18f, g umgreifen und gehen dabei unter Einschnappen in deren pa- rallele Ausgangslage zurück. Die gegenseitige Verbindung von Befestigungsele- ment 16 und Verbindungsleiter 7 ist als eine Schnapp- oder Rastverbindung ausge- bildet. Der Temperatursensor 10 ist somit zwischen dem Verbindungsbereich 18a und dem Sensorpfad 71 eingeklemmt, wobei dieser durch einen am Verbindungsbe- reich 18 ausgestellten Federabschnitt 18h mit einer Vorspannung an den Sen- sorpfad 71 angepresst wird.

Gemäß einem mit den Fig. 4a-c dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel weist der Temperatursensor 10 ein Gehäuse 20 aus einem Kunststoff, insbesondere aus ei- nem Thermoplast auf. Das Gehäuse 20 ist an der zum Sensorpfad 71 gerichteten Seite offen, so dass der Sensor 10 in das Gehäuse 20 eingelegt oder eingeschoben werden kann und dass der Sensorkopf 10a an dem Gehäuse 20 und an dem Sen- sorpfad 71 anliegen kann. Das Gehäuse 20 ist zweiteilig aufgebaut, wobei in einem feststehenden Gehäuseteil 20a ein in Richtung des Sensorpfades 71 verlagerbares Gehäuseteil 20b geführt ist, welches des Sensorkopf 10a in Richtung des Sen- sorpfades 71 unter der Wirkung einer Vorspannkraft andrücken kann. Die Vorspan n- kraft wird wiederum von einem als Klammer 18 ausgeführten elastischen Befesti- gungselement 16 erzeugt. Im vorliegenden Beispiel ist die Klammer 18 mit deren Verbindungsbereich 18a gegenüber dem Beispiel der Fig. 3 um 90° gedreht ange- ordnet und kann somit seitlich, das heißt in der Ebene des Verbindungsleiters 7 zu- geführt und montiert werden. Bei der Montage greift ein Arm 18b an einem aus dem Gehäuseteil 20a herausstehenden Abschnitt des beweglichen Gehäuseteils 20b an und wird durch zwei seitliche Wandabschnitte 20d, e an dieser Position gehalten und geführt. Ein zweiter, im Wesentlichen zu dem ersten parallel angeordneter Arm 18c greift an der dem Sensorkopf 10a abgewandten Seite des Strompfades 71 an und kann diesen beim Einschnappen mit einem Halteabschnitt 18i hintergreifen und da- bei in die Ausnehmung 12 einschnappen. Die Verbindung des Gehäuseteils 20a mit dem vorkonfektionierten Sensor 10 ist lösbar und beispielhaft mittels eines Verbin- dungselements 22, vorliegend eines Kabelbinders realisiert. Es ist hier auch eine un- lösbare Verbindung durch Kleben oder eine Ausbildung als ein Spritzgussteil oder ähnliches möglich ist.

Die Fig. 5a-c zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel zur Anordnung eines Tempera- tursensors 10 an einem Verbindungsleiter 7. Das Beispiel basiert auf dem Beispiel der Fig. 4a-c, wobei das feststehende Gehäuseteil 20a um zwei seitlich von diesem in der Ebene des Verbindungsleiters 7 abstehende Abschnitte 20f, g erweitert wurde, welche weitere Befestigungselemente zur Festlegung des Temperatursensors 10 an dem Verbindungsleiter 7 ausbilden. Von diesen Abschnitten 20f, g gehen jeweils stift- förmige bzw. nietförmige Vorsprünge 20h, i aus, welche Befestigungsöffnungen 75, 76 des mit Fig. 2b gezeigten Verbindungsleiters 7 durchdringen können. Das Gehäu- se 20 ist zumindest mit dessen feststehenden Teil 20a aus einem thermoplastischen Werkstoff hergestellt, so dass die Vorsprünge 20h, i thermisch zu Nietköpfen ver- formt werden können und das Gehäuseteil 20a an dem Verbindungsleiter 7 zu fixie- ren. Die Klammer 18 wirkt wie zu Fig. 4 erläutert, über den beweglichen Gehäuseteil 20b auf den Sensorkopf 10a. Zur besseren Übersicht ist die Klammer 18 in den Fig. 5b, c zeichnerisch nicht dargestellt. Der vorkonfektionierte stabförmige Sen- sor 10 kann somit in das feststehende Gehäuseteil 20a eingelegt oder eingeschoben werden und durch die Anordnung der Klammer 18 mittels dem beweglichen Gehäu- seteil 20b vorgespannt an den Verbindungsleiter 7 angelegt werden. Das oder die Befestigungselemente 20h, i des Gehäuses 20 können alternativ beispielweise auch als Rast- oder Schnappelement ausgebildet sein. Bezuaszeichen elektrische Maschine 18b, c Arm

Rotor 18d, e Einführabschnitt

Stator 18f, g Halteabschnitt

a, b Stirnseite 18h Federabschnitt

Statorwicklung 18i Halteabschnitt

a, b Wickel köpf 20 Gehäuse

Spule 20a fester Gehäuseteil Leiterelement 20b bewegliches GehäuseteilA-C Verbindungsleiter 20d, e Wandabschnitt

Stromschiene 20f, g Seitenabschnitt

0 Temperatursensor 20h, i Vorsprung

0a Sensorkopf 22 Verbindungselement0b, c Anschlussfahne 71 Strompfad

0d Isolationshülle 71 a Haupterstreckungsbereich2 Ausnehmung 71 b, c Nebenerstreckungsbereich4 Ausnehmung 72 Strompfad

6 Befestigungselement 73, 74 Bereich

8 Klammer 75, 76 Befestigungsöffnung8a Verbindungsbereich A Drehachse

Claims

Patentansprüche

1. Stator (3) einer elektrischen Maschine (1 ) mit einer Anordnung zur Temperaturer- fassung umfassend

- eine Statorwicklung (4) mit mehreren Spulen (5), wobei

- die Spulen (5) mittels Verbindungsleitern (7) miteinander verbunden sind und wobei

- an einem Verbindungsleiter (7) ein Temperatursensor (10) angeordnet ist und sich zur Erfassung einer Temperatur mit diesem im thermischen Kontakt be- findet,

dadurch gekennzeichnet, dass an dem Verbindungsleiter (7) zwei parallele Strom- pfade (71 , 72) ausgebildet sind, wobei der Temperatursensor (10) an einem der Strompfade (71 ) angeordnet ist.

2. Stator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Strompfade (71 , 72) mittels einer Ausnehmung (12) räumlich getrennt und gegenseitig voneinander beab- standet ausgebildet sind und wobei die Ausnehmung (12) so ausgebildet ist, dass im Wesentlichen keine gegenseitige thermische Wechselwirkung der Strompfade (71 , 72) erfolgt.

3. Stator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strom pfa- de (71 , 72) mit einer unterschiedlichen Länge ausgebildet sind.

4. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strompfade (71 , 72) mit einem unterschiedlichen Querschnitt ausgebildet sind.

5. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom pfad (71 ) des Temperatursensors (10) so ausgebildet ist, dass damit eine defi- nierte kritische Betriebstemperatur der elektrischen Maschine (1 ) abgebildet und er fasst wird.

6. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ver- bindungsleiter (7) zumindest in einem Anlagebereich (71 a) des Temperatur- sensors (10) aus demselben Leitermaterial und im Wesentlichen demselben Leiter- querschnitt gebildet ist wie ein Leiterelement (6) einer Spule (5) der Statorwick- lung (3).

7. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ver- bindungsleiter (7) in einem Bereich (73, 74) außerhalb des Anlagebereichs (71 a) des Temperatursensors (10) einen größeren Leiterquerschnitt als das Leiterelement (6) der Spule (5) aufweist.

8. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Be- festigung des Temperatursensors (10) an dem Verbindungsleiter (7) ein Befesti- gungselement (16) vorgesehen ist, welches sich an dem Verbindungsleiter (7) ab- stützt.

9. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Be- festigungselement (7) zur werkzeuglosen Montage an dem Verbindungsleiter (7) ausgebildet ist.

10. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Temperatursensor (10) unter Mitwirkung des Befestigungselements (16) vorgespannt in Anlage an dem Verbindungsleiter (7) befindet.

11. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (16) zur Erzeugung einer Vorspannung elastisch verformbar ist.

12. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die gegenseitige Verbindung von Befestigungselement (16) und Verbindungsleiter als Schnapp- oder Rastverbindung ausgebildet ist.

13. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (16) gegenüber einem Sensorkopf (10a) des Temperatur- sensors (10) eine vergleichsweise geringe Wärmekapazität aufweist und/oder ge- genüber dem Sensorkopf (10a) thermisch isoliert ist.

14. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (10) ein Gehäuse (20) aus einem Kunststoff aufweist, welches das Befestigungselement (16) ausbildet oder welches mit dem Befestigungsele- ment (16) zusammenwirkt.

15. Elektrische Maschine (1 ) mit einem Rotor (2) und mit einem Stator (3) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14.