WO2020216400A1 - Elektrische maschine - Google Patents

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WO2020216400A1
WO2020216400A1 PCT/DE2020/100242 DE2020100242W WO2020216400A1 WO 2020216400 A1 WO2020216400 A1 WO 2020216400A1 DE 2020100242 W DE2020100242 W DE 2020100242W WO 2020216400 A1 WO2020216400 A1 WO 2020216400A1
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WO
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temperature sensor
winding
section
conductor
electrical machine
Prior art date
Application number
PCT/DE2020/100242
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French (fr)
Inventor
Mike CZERLEWITZ
Christian Silvery
Matthias Kästle
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Publication date
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Priority to EP20718541.4A priority patent/EP3959800A1/de
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • 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
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    • H02K2203/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the windings
    • H02K2203/09—Machines characterised by wiring elements other than wires, e.g. bus rings, for connecting the winding terminations

Definitions

  • the invention relates to an electrical machine comprising a stator with a winding and at least one temperature sensor arrangement comprising a temperature sensor section with a temperature sensor for detecting the tempera ture in the area of the winding.
  • Electrical machines include a rotor and a stator are used in different areas of application.
  • the use of electrical machines for electric hybrid vehicles and electric vehicles or for hub drives is only mentioned as an example. If such an electrical machine is used as a drive machine, it is mostly designed as an internal rotor, which means that the stator surrounds the internal rotor. A wandering magnetic field is generated via the stator, which causes the rotor to rotate.
  • the stator has a winding consisting of a multiplicity of conductors, the conductors being assigned to one or usually several phases. The winding is guided around the stator teeth in a manner known per se.
  • the number of phases goes into the design of the winding geometry, but also the number of wires per phase as well as the number of wires per slot within the stator toothing and the number of pole pairs.
  • This variety of conductors and winding parameters creates a complex network of conductors that is built up using different winding technologies. Examples include the so-called hairpin or bar wave winding.
  • the conductors are formed by means of rods bent in a U-shape, which are put together to form a winding basket.
  • the conductors are laid on a plurality of radial levels, with the conductors moving from level to level.
  • the temperature of individual components must be monitored, for which purpose appropriate temperature sensors are used.
  • One area in which the temperature is to be detected is that of the winding.
  • the temperature sensor is installed inside the stator, which means that it usually has to be installed at an early stage of the manufacturing process.
  • it is desirable to attach the temperature sensor as close as possible to or on the winding or winding head since media flows in the interior, for example water, air, oil, etc., can affect the temperature measurement and are therefore awake send distance of the temperature sensor to the winding or to the winding head, the measurement becomes inaccurate.
  • the arrangement of the temperature sensor in particular on a particularly tightly wound or compactly wound winding such as a hairpin or a bar-wave winding, is particularly complicated.
  • the invention is based on the problem of specifying a comparatively improved electrical cal machine.
  • the invention provides that the ends of at least part of the conductors on the inner circumference and / or on the outer circumference of the winding protrude axially or radially over the winding, with a connecting ring axially or radially on the Winding is set, which has at least one conductor bridge to which at least part of the ends is connected, with a receiving section for the temperature sensor section is provided on the conductor bridge, in which the Temperatursensorab section is taken with thermal coupling of the temperature sensor with the conductor bridge.
  • the actual conductor connection i.e. the conductors of the individual conductors, to form the corresponding phase-specific meander structure and the interconnection for coupling to the power supply via a high-voltage terminal.
  • the interconnection ring is used, that is to say a conductor ring that is placed separately on the winding and, according to the invention, is placed axially or radially on the winding.
  • This interconnection ring engages in the area of the inner circumference and / or the outer circumference of the winding axially or ra dial protruding conductor ends.
  • the head ends are the individual head sections, unless they are on other, z. B.
  • various conductor ends which are assigned to a phase are connected to a power connection arranged adjacent to the winding, preferably radially thereto, either directly or via interposed connecting conductors.
  • the HV power connection has some phase-related terminals that are connected to the conductor ends or via the connecting conductors and are also welded here.
  • connection ring has one or more separate conductor bridges to which the ends of the conductors are connected.
  • a conductor bridge which is preferably a copper bar, is shaped accordingly so that it reaches the corresponding conductor ends to be connected.
  • Such a ladder bridge enables corresponding distances to be easily bridged both in the circumferential and in the radial direction.
  • each conductor bridge expediently has radially or axially protruding connection sections on which the ends of the conductors, which, as axially or radially protruding from the winding, come to rest in the assembly position next to the connection sections , be welded.
  • the interconnection ring is therefore designed as a star distributor.
  • the conductor bridge as described, preferably a copper bar, has a correspondingly shaped receiving section in which the temperature sensor section is arranged and in which it is preferably received in a form-fitting manner.
  • This direct arrangement on the receiving section makes it possible to thermally couple the temperature sensor to the conductor bridge so that it detects the conductor bridge temperature. This means that a direct detection takes place on a current-carrying and therefore warming winding element, so that a measurement is possible directly in the temperature-sensitive area.
  • the sensor can be ideally positioned for this purpose, so that a very precise and reliable measurement is possible, especially since, due to the contact between the temperature sensor and the conductor bridge, which can also be referred to as a star carrier, a very good heat transfer between the conductor bridge and the temperature sensor is sufficient so that undesired error influences and measured value deviations are reliably avoided. Due to the arrangement on the connection ring, the temperature sensor is also well protected from environmental influences, so that, for example, no media flows such as water, oil, air etc. can reach the temperature sensor directly.
  • connection section has a round or angular cross section, the temperature sensor section having a shape-adapted cross section in the area to be arranged in the receiving section.
  • the receiving section is preferably designed as an extension of the connecting section of the conductor bridge.
  • the conductor bridge extends a little way in the circumferential direction of the quasi-cylindrical winding from the basic shape.
  • the receiving section is arranged as an extension of this slight arch shape, so that the temperature sensor section is also positioned as an extension of this arc shape and can therefore be integrated in a space-saving manner.
  • the conductor bridge itself is preferably a copper bar. This allows easy design of the connection geometry on the conductor itself, as well as simple design of the receiving section in its desired shape, for example rounded, etc., since the copper bar can be easily manufactured or shaped accordingly in a stamping and bending process .
  • connection ring itself expediently has a housing in which the conductor bridge and the temperature sensor section are accommodated.
  • This housing which is preferably made of plastic, consequently encapsulates the conductor bridge and the temperature sensor section, so that it is encapsulated and thus protected in addition to the arrangement in the receiving section via the housing itself.
  • the housing can consist of a potting compound, the conductor bridge together with the temperature sensor section being embedded in the potting compound.
  • connection ring is essentially a plastic injection-molded component, i.e. it consists of the internal conductor bridge or bridges as well as the temperature sensor section and a housing in the form of a solid, injection-molded plastic component that completely encapsulates and embeds the internal elements. This, that is to say via the potting, is used to additionally fix the temperature sensor section to the conductor bridge, or, if there is no separate form-fitting fixation, the actual attachment.
  • Figure 1 shows a schematic diagram of a temperature sensor arrangement
  • Figure 2 is a perspective view of a ladder bridge
  • Figure 3 shows the arrangement of the temperature sensor arrangement on the conductor bridge
  • FIG. 4 shows an interconnection ring, formed by overmolding the arrangement
  • FIG. 5 shows a partial view of an electrical machine according to the invention with a connection ring placed on the winding
  • FIG. 6 shows a sectional view through the arrangement from FIG.
  • FIG. 1 shows, in the form of a schematic diagram, a temperature sensor arrangement 1 for an electrical machine according to the invention, as shown below in FIGS. 5 and 6.
  • the temperature sensor arrangement 1 has a temperature sensor section 2 with a temperature sensor 3 and connecting conductors 4, via which the temperature sensor 3 is connected to sensor cables 5 which lead to a control or processing device not shown in detail.
  • the temperature sensor 3 and the connecting lines 4 can be applied to a suitable sensor carrier in a fixed position.
  • the temperature sensor section is covered with a shrink tube 6. In the example shown, it is a lengthy, cylindrical construct which, if necessary, can also have a rectangular cross-section.
  • FIG. 2 shows a perspective view of a conductor bridge 7 in the form of a stamped and bent copper bar. It is arcuate and has a multitude of connection sections 8, which serve to connect to conductor ends of winding conductors of a stator winding, which will be discussed below.
  • a receiving section 10 for receiving the temperature sensor section 2 At one end of the arched base section 9 of the conductor bridge 7 there is a receiving section 10 for receiving the temperature sensor section 2, which, as FIG can be included. This is shown in Figure 3, where the temperature sensor portion 2 is received in the receiving portion 10 quasi positively and over its entire length. As a result of this recording, the temperature sensor 3 is thermally coupled to the receiving section 10 and thus to the conductor bridge 7, which, as a current-carrying element, heats up during operation of the electrical machine, so that the conductor bridge temperature and thus also the winding temperature can be measured directly.
  • FIG. 4 shows a finished interconnection ring 11 in which the arrangement of conductor bridge 7 and temperature sensor arrangement 1 or temperature sensor section 2 shown in FIG. 3 is embedded.
  • the interconnection ring 11 has a housing 12 which consists of a plastic potting compound that embeds the components mentioned, only the connection sections 8 protrude to the side after the ends of the winding conductors are to be connected to them. Otherwise, the conductor bridge 7 and in particular the receiving section 10 with the temperature sensor section 2 is completely embedded in the terminal area 13 of the interconnection ring 11, with the temperature sensor section 2 being fixed to the receiving section 10 via the potting compound.
  • FIG. 5 shows, in the form of a partial view, a basic illustration of an electrical machine 14 according to the invention comprising a stator 15 with a winding 16 comprising a plurality of conductors 17 which are assigned, for example, to three separate phases.
  • Each conductor 17 is designed, as it were, as a U-shaped bracket, with a large number of such U-shaped conductors, often also called hairpins, being able to be plugged together to form the winding 16, which can also be referred to as a winding cage.
  • the plurality of conductors 17 define different radial planes, as shown in principle in FIG.
  • the conductors 17 extend depending on the winding scheme from one radial plane to another radial plane, for example an adjacent radial plane, in the area in which they are connected to the conductor ends of corresponding neighboring conductors continuing the phase conductor.
  • the conductors 17 are guided or bent and laid in such a way that corresponding recesses result which extend radially, so that corresponding stator teeth 18 engage in the recesses or the corresponding conductors 17 are wound between the corresponding grooves of the stator teeth 18.
  • the basic structure of such a stator 15 or a winding 16 wound from the separate brackets described is basically known.
  • These ends 19 are associated with individual conductors 17, which are to be switched via the interconnection ring 11 according to the laying diagram.
  • the connection ring 11 is placed axially on the end face of the winding 16, so that the connection sections 8 are positioned correspondingly adjacent to the ends 19 of the conductors 17 so that they can be connected to one another by simple welding.
  • the conductor bridge 7 is also correspondingly contacted and integrated into the winding 16 in a current-carrying manner.
  • FIG. 6 A sectional view through the arrangement from FIG. 5 is shown in FIG. 6.
  • the sectional plane runs through the area 13 in which the receiving section 10 and the temperature sensor section 2 are received. It can be seen that the two are firmly connected to one another and are in thermal contact, as can be seen from the form-fitting recording.
  • two holding stanchions 20 are integrally formed on the housing 12 of the interconnection ring 11, which are designed as latching or clamping brackets and, see Figures 5 and 6, serve to accommodate a certain number of connecting conductors 21, the other Connect ends 19 of conductors 17 in pairs, because phases are specifically assigned, to an HV power connection, also called an HV terminal. Since the ends 19 protrude axially from the winding head, the corresponding connection ends 22 of the connecting conductors 21 also run correspondingly axially, as shown in particular in FIG. 5, so that the conductor ends can be easily connected by welding.
  • the connecting conductors which can also be referred to as busbars or busbars, are because they extend a certain distance around the circumference of the winding. cken, in the corresponding holder 20, two of which are seen in the example shown, received and fixed so that they are not subject to excessive vibrations during operation, but can nevertheless compensate for any vibrations.

Abstract

Elektrische Maschine umfassend einen Stator (15) mit einer Wicklung (16), sowie wenigstens eine Temperatursensoranordnung (1) umfassend einen Temperatursensorabschnitt (2) mit einem Temperatursensor (3) zur Erfassung der Temperatur im Bereich der Wicklung (16), wobei die Enden (19) zumindest eines Teils der Leiter (17) am Innenumfang und/oder am Außenumfang der Wicklung (16) axial oder radial über die Wicklung (16) hervorstehen, wobei ein Verschaltungsring (11) axial oder radial auf die Wicklung (16) gesetzt ist, der wenigstens eine Leiterbrücke (7) aufweist, an der zumindest ein Teil der Enden (8) angeschlossen sind, wobei an der Leiterbrücke (7) ein Aufnahmeabschnitt (10) für den Temperatursensorabschnitt (2) vorgesehen ist, in dem der Temperatursensorabschnitt (2) unter thermischer Kopplung des Temperatursensors (3) mit der Leiterbrücke (7) aufgenommen ist.

Description

Elektrische Maschine
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine umfassend einen Stator mit einer Wicklung, sowie wenigstens eine Temperatursensoranordnung umfassend einen Temperatursensorabschnitt mit einem Temperatursensor zur Erfassung der Tempera tur im Bereich der Wicklung.
Elektrische Maschinen umfassen einen Rotor und einen Stator 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 weist 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 verwendet werden. Ein Bereich, in dem die Temperatur zu erfassen ist, ist der der Wicklung. Hierzu wird der Temperatursensor innerhalb des Stators verbaut, das heißt, dass er meist in einem frühen Stadium des Fertigungsprozesses verbaut werden muss. Um die Temperatur im Wicklungsbereich möglichst exakt zu fassen, ist es wünschens wert, den Temperatursensor möglichst nahe oder an der Wicklung respektive dem Wicklungskopf anzubringen, da Medienströme im Innenraum, beispielsweise Wasser, Luft, Öl etc., die Temperaturmessung beeinträchtigen können und daher mit wach sendem Abstand des Temperatursensors zur Wicklung respektive zum Wicklungskopf die Messung ungenau wird. Die Anordnung des Temperatursensors insbesondere an einer besonders dicht bzw. kompakt gewickelten Wicklung wie beispielsweise einer Hairpin- oder einer Stabwellenwicklung gestaltet sich dabei als besonders kompliziert.
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 axial oder radial auf die Wicklung gesetzt ist, der wenigstens eine Leiterbrücke aufweist, an der zumindest ein Teil der Enden angeschlossen ist, wobei an der Leiterbrücke ein Aufnahmeabschnitt für den Temperatursensorabschnitt vorgesehen ist, in dem der Temperatursensorab schnitt unter thermischer Kopplung des Temperatursensors mit der Leiterbrücke auf genommen ist.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, die eigentliche Leiterverschaltung, also die Leiter der einzelnen Leiter zur Bildung der entsprechenden phasenspezifischen Mäander- struktur, und die Verschaltung zur Kopplung mit der Stromversorgung über ein Hoch- volt-Terminal zu trennen. Zur eigentlichen Leiterverschaltung dient der Verschaltungs ring, also ein separat auf die Wicklung aufgesetzter Leiterring, der erfindungsgemäß axial oder radial auf die Wicklung aufgesetzt ist. Dieser Verschaltungsring greift in den Bereich von am Innenumfang und/oder am Außenumfang der Wicklung axial oder ra dial hervorstehender Leiterenden. Die Leiterenden sind den einzelnen Leiterabschnit ten, soweit diese nicht auf anderen, z. B. weiter innenliegenden Radialebenen mitei nander verbunden sind, zugeordnet. Die Leiterenden werden an eine oder mehrere Leiterbrücken des Verschaltungsrings phasenspezifisch angeschlossen, üblicherweise mit ihm entsprechend verschweißt, so dass über den Verschaltungsring die entspre chenden phasenspezifischen Leiterstrukturen respektive Leiterverbindungen erzeugt werden.
Zur Verbindung der Wicklung mit dem eigentlichen Stromanschluss sind verschiedene Leiterenden, die einer Phase zugeordnet sind, mit einem benachbart zur Wicklung, bevorzugt radial dazu, angeordneten Stromanschluss verbunden, entweder direkt o- der über zwischengeschaltete Verbindungsleiter. Der HV-Stromanschluss weist einige phasenbezogene Terminals auf, die mit den Leiterenden oder über die Verbindungs leiter entsprechend angeschlossen, auch hier verschweißt sind.
Der Verschaltungsring weist eine oder mehrere separate Leiterbrücken auf, an denen die Enden der Leiter angeschlossen sind. Eine Leiterbrücke, bei der es sich bevorzugt um eine Kupferschiene handelt, ist entsprechend geformt, so dass sie die entspre chenden, zu verbindenden Leiterenden erreichen. Eine solche Leiterbrücke ermöglicht ein einfaches Überbrücken entsprechender Abstände sowohl in Umfangs- als auch in Radialrichtung. Zur einfachen Verbindung der Leiterbrücke mit den entsprechenden Leiterenden weist die respektive jeder Leiterbrücke zweckmäßigerweise radial oder axial vorspringende Anschlussabschnitte auf, an denen die Enden der Leiter, die, da axial oder radial von der Wicklung vorstehend, in der Montagestellung neben den An schlussabschnitten zum Liegen kommen, angeschweißt werden. Der Verschaltungs ring ist demzufolge als Sternverteiler ausgeführt. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, den Temperatursensor wicklungsnah zu integ rieren, indem er am Verschaltungsring angeordnet wird und dort direkt an einem ent sprechenden Aufnahmeabschnitt der stromführenden und sich dadurch erwärmenden Leiterbrücke thermisch angekoppelt wird. Die Leiterbrücke, wie beschrieben bevorzugt eine Kupferschiene, weist einen entsprechend geformten Aufnahmeabschnitt auf, in dem der Temperatursensorabschnitt angeordnet wird und in dem er bevorzugt form schlüssig aufgenommen wird. Über diese direkte Anordnung an dem Aufnahmeab schnitt ist es möglich, den Temperatursensor thermisch mit der Leiterbrücke zu kop peln, so dass dieser die Leiterbrückentemperatur erfasst. Das heißt, dass eine unmit telbare Erfassung an einem stromführenden und sich daher erwärmenden Wicklungs element erfolgt, so dass eine Messung direkt im temperatursensitiven Bereich möglich ist. Der Sensor kann hierzu ideal positioniert werden, so dass eine sehr genaue und zuverlässige Messung möglich ist, zumal aufgrund der Kontaktierung des Tempera tursensors mit der Leiterbrücke, die auch als Sternträger bezeichnet werden kann, ein sehr guter Wärmeübergang zwischen der Leiterbrücke und dem Temperatursensor er reicht wird, so dass unerwünschte Fehlereinflüsse und Messwertabweichungen zuver lässig vermieden werden. Durch die Anordnung am Verschaltungsring ist der Tempe ratursensor darüber hinaus vor Umfeldeinflüssen gut geschützt, so dass beispielswei se keine Medienströme wie Wasser, Öl, Luft etc., direkt auf den Temperatursensor ge langen können.
Der Anschlussabschnitt ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung im Querschnitt rundlich oder eckig ausgeführt, wobei der Temperatursensorabschnitt im im Aufnah meabschnitt anzuordnenden Bereich einen formangepassten Querschnitt aufweist. Dies ermöglicht eine quasi formschlüssige oder zumindest formkompatible Anordnung des Temperatursensorabschnitts im Anschlussabschnitt, was für eine gute thermische Kopplung von Vorteil ist.
Bevorzugt ist der Aufnahmeabschnitt in Verlängerung des Anschlussabschnitts der Leiterbrücke ausgebildet. Die Leiterbrücke erstreckt sich ein Stück weit in Umfangs richtung der von der Grundform her quasi zylindrischen Wicklung. In Verlängerung dieser leichten Bogenform ist erfindungsgemäß der Aufnahmeabschnitt angeordnet, so dass der Temperatursensorabschnitt quasi ebenfalls in Verlängerung dieser Bo genform positioniert wird und demzufolge platzsparend integriert werden kann.
Die Leiterbrücke selbst ist wie beschrieben bevorzugt eine Kupferschiene. Dies er möglicht ein leichtes Ausbilden der Anschlussgeometrie an dem Leiter selbst, wie auch ein einfaches Ausbilden des Aufnahmeabschnitts in seiner gewünschten Form, beispielsweise rundlich etc., da die Kupferschiene auf einfache Weise in einem Stanz- Biege-Prozess entsprechend hergestellt bzw. ausgeformt werden kann.
Der Verschaltungsring selbst weist zweckmäßigerweise ein Gehäuse auf, in dem die Leiterbrücke und der Temperatursensorabschnitt aufgenommen ist. Dieses Gehäuse, das bevorzugt aus Kunststoff ist, kapselt demzufolge die Leiterbrücke und den Tem peratursensorabschnitt, so dass dieser zusätzlich zu der Anordnung im Aufnahmeab schnitt über das Gehäuse selbst nochmals gekapselt und damit geschützt ist.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausbildung der Erfindung kann dabei das Ge häuse aus einer Vergussmasse bestehen, wobei die Leiterbrücke samt dem Tempera tursensorabschnitt in der Vergussmasse eingebettet ist. Das heißt, dass der Verschal tungsring quasi ein Kunststoffspritzgussbauteil ist, also aus der oder den innenliegen den Leiterbrücken sowie dem Temperatursensorabschnitt und einem Gehäuse in Form eines massiven, gespritzten Kunststoffbauteils besteht, das die innenliegende Elemente vollständig kapselt und einbettet. Hierüber, also über den Verguss, erfolgt eine zusätzliche Fixierung des Temperatursensorabschnitts an der Leiterbrücke, oder, wenn keine separate formschlüssige Fixierung gegeben ist, die eigentliche Befesti gung.
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 einer Leiterbrücke, Figur 3 die Anordnung der Temperatursensoranordnung an der Leiterbrücke,
Figur 4 einen Verschaltungsring, gebildet durch Umspritzen der Anordnung aus
Figur 3 zur Bildung eines Gehäuses,
Figur 5 eine Teilansicht einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine mit auf die Wicklung aufgesetztem Verschaltungsring, und
Figur 6 eine Schnittansicht durch die Anordnung aus Figur 5.
Figur 1 zeigt in Form einer Prinzipdarstellung eine Temperatursensoranordnung 1 für eine erfindungsgemäße elektrische Maschine, wie sie im Nachfolgenden in den Figu ren 5 und 6 gezeigt ist. Die Temperatursensoranordnung 1 weist einen Temperatur sensorabschnitt 2 mit einem Temperatursensor 3 und Verbindungsleitern 4 auf, über welche der Temperatursensor 3 an Sensorkabel 5, die zu einer nicht näher gezeigten Steuerungs- oder Verarbeitungseinrichtung führen, angeschlossen ist. Der Tempera tursensor 3 sowie die Verbindungsleitungen 4 können auf einem geeigneten Sensor träger positionsfest aufgebracht sein. Der Temperatursensorabschnitt ist mit einem Schrumpfschlauch 6 überzogen. Es handelt sich im gezeigten Beispiel um ein längli ches, zylindrisches Konstrukt, das im Bedarfsfall aber auch querschnittlich rechteckig ausgeführt sein kann.
Figur 2 zeigt eine Perspektivansicht einer Leiterbrücke 7 in Form eines gestanzten und gebogenen Kupferschiene. Es ist bogenförmig ausgeführt und weist eine Mehr zahl an Anschlussabschnitten 8 auf, die der Verbindung zu Leiterenden von Wick lungsleitern einer Statorwicklung dienen, worauf nachfolgend noch eingegangen wird.
An einem Ende des bogenförmigen Basisabschnitts 9 der Leiterbrücke 7 ist ein Auf nahmeabschnitt 10 zur Aufnahme des Temperatursensorabschnitts 2 ausgebildet, der, wie Figur 2 bereits andeutet, halbrund ausgeführt ist, mithin also formangepasst zur Form des Temperatursensorabschnitts 2 ist, so dass dieser quasi formschlüssig darin aufgenommen werden kann. Dies ist in Figur 3 gezeigt, wo der Temperatur- sensorabschnitt 2 in dem Aufnahmeabschnitt 10 quasi formschlüssig und über seine gesamte Länge aufgenommen ist. In Folge dieser Aufnahme ist der Temperatur sensor 3 thermisch mit dem Aufnahmeabschnitt 10 und damit mit der Leiterbrücke 7 gekoppelt, die sich als stromführendes Element im Betrieb der elektrischen Maschine erwärmt, so dass also direkt die Leiterbrückentemperatur und damit auch die Wick lungstemperatur gemessen werden kann.
Figur 4 zeigt einen fertigen Verschaltungsring 11 , in dem die in Figur 3 gezeigte An ordnung aus Leiterbrücke 7 und Temperatursensoranordnung 1 respektive Tempera tursensorabschnitt 2 eingebettet ist. Der Verschaltungsring 1 1 weist ein Gehäuse 12 auf, das aus einer Kunststoffvergussmasse besteht, die die genannten Bauteile ein bettet, lediglich die Anschlussabschnitte 8 ragen zur Seite hinaus, nachdem an ihnen die Enden der Wicklungsleiter anzuschließen sind. Ansonsten ist die Leiterbrücke 7 und insbesondere der Aufnahmeabschnitt 10 mit dem Temperatursensorabschnitt 2 im endständigen Bereich 13 des Verschaltungsrings 11 vollständig eingebettet, wobei die Fixierung des Temperatursensorabschnitts 2 am Aufnahmeabschnitt 10 über die Vergussmasse erfolgt.
Figur 5 zeigt in Form einer Teilansicht eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemä ßen elektrischen Maschine 14 umfassend einen Stator 15 mit einer Wicklung 16 um fassend eine Mehrzahl an Leitern 17, die beispielsweise drei separaten Phasen zuge ordnet sind. Jeder Leiter 17 ist quasi als U-förmige Klammer ausgeführt, wobei eine Vielzahl solcher U-förmiger Leiter, oft auch Hairpins genannt, zu der Wicklung 16, die auch als Wicklungskorb bezeichnet werden kann, zusammengesteckt werden kann. Die Vielzahl der Leiter 17 definieren verschiedene Radialebenen, wie in Figur 6 dem Grunde nach dargestellt. Hierzu erstrecken sich die Leitern 17 je nach Wicklungs schema von einer Radialebene zu einer anderen Radialebene, beispielsweise einer benachbarten Radialebene, im Bereich welcher sie mit den Leiterenden von entspre chenden benachbarten, den Phasenleiter weiterführenden Leitern verbunden sind.
Die Leiter 17 sind so geführt respektive gebogen und verlegt, dass sich entsprechen de Ausnehmungen ergeben, die sich radial erstrecken, so dass entsprechende Statorzähne 18 in die Ausnehmungen greifen respektive die entsprechenden Leiter 17 zwischen die entsprechenden Nuten der Statorzähne 18 gewickelt sind. Der grund sätzliche Aufbau eines solchen Stators 15 respektive einer aus den beschriebenen separaten Klammern gewickelten Wicklung 16 ist dem Grunde nach bekannt.
Bei dem erfindungsgemäßen Stator 15 sind die Enden 19 der Leiter 17, soweit die Enden 19 hier am Außenumfang der ringförmigen Wicklung 16 enden, axial vorsprin gend, das heißt, sie stehen axial von der Wicklung 16 ab. Diese Enden 19 sind ein zelnen Leitern 17 zugehörig, die über den Verschaltungsring 11 entsprechend dem Verlegeschema zu schalten sind. Zu diesem Zweck wird der Verschaltungsring 11 axial auf die Stirnseite der Wicklung 16 gesetzt, so dass die Anschlussabschnitte 8 entsprechend benachbart zu den Enden 19 der Leiter 17 positioniert sind, so dass sie durch einfaches Verschweißen miteinander verbunden werden können. Hierüber ist dann aber auch die Leiterbrücke 7 entsprechend kontaktiert und stromführend in die Wicklung 16 eingebunden.
Eine Schnittansicht durch die Anordnung aus Figur 5 zeigt Figur 6. Die Schnittebene läuft durch den Bereich 13, in dem der Aufnahmeabschnitt 10 und der Temperatur sensorabschnitt 2 aufgenommen sind. Ersichtlich sind beide fest miteinander verbun den und stehen in thermischem Kontakt, wie sich quasi auch die formschlüssige Auf nahme hieraus deutlich ergibt.
Wie Figur 4 ferner zeigt, sind am Gehäuse 12 des Verschaltungsrings 11 zwei Halte rungen 20 einstückig angeformt, die als Rast- oder Klemmhalterungen ausgeführt sind und, siehe die Figuren 5 und 6, der Aufnahme einer bestimmten Anzahl an Verbin dungsleitern 21 dienen, die weitere Enden 19 der Leiter 17 paarweise, weil phasen spezifisch zugeordnet mit einem HV-Stromanschluss, auch HV-Terminal genannt, verbinden. Da die Enden 19 axial von dem Wicklungskopf vorstehend verlaufen, ver laufen auch die entsprechenden Anschlussenden 22 der Verbindungsleiter 21 ent sprechend axial, wie insbesondere Figur 5 zeigt, so dass auch hier ein einfaches Ver binden der Leiterenden durch Verschweißen möglich ist.
Die Verbindungsleiter, die auch als Stromschienen oder Busbars bezeichnet werden können, sind, da sie sich ein gewisses Stück um den Umfang der Wicklung erstre- cken, in der entsprechenden Halterung 20, von denen im gezeigten Beispiel zwei vor gesehen sind, aufgenommen und fixiert, so dass sie nicht allzu starken Schwingungen während des Betriebs unterworfen sind, gleichwohl aber etwaige Schwingungen aus- gleichen können.
Bezuqszeichenliste Temperatursensoranordnung
Temperatursensorabschnitt
Temperatursensor
Verbindungsleiter
Sensorkabel
Schrumpfschlauch
Leiterbrücke
Anschlussabschnitt
Basisabschnitt
Aufnahmeabschnitt
Verschaltungsring
Gehäuse
Bereich
Maschine
Stator
Wicklung
Leiter
Wicklung
Ende
Halterung
Verbindungsleiter
Anschlussende

Claims

Patentansprüche
1. Elektrische Maschine umfassend einen Stator (15) mit einer Wicklung (16), so wie wenigstens eine Temperatursensoranordnung (1 ) umfassend einen Tem peratursensorabschnitt (2) mit einem Temperatursensor (3) zur Erfassung der Temperatur im Bereich der Wicklung (16), dadurch gekennzeichnet, dass die Enden (19) zumindest eines Teils der Leiter (17) am Innenumfang und/oder am Außenumfang der Wicklung (16) axial oder radial über die Wicklung (16) her vorstehen, wobei ein Verschaltungsring (11 ) axial oder radial auf die Wicklung (16) gesetzt ist, der wenigstens eine Leiterbrücke (7) aufweist, an der zumin dest ein Teil der Enden (8) angeschlossen sind, wobei an der Leiterbrücke (7) ein Aufnahmeabschnitt (10) für den Temperatursensorabschnitt (2) vorgesehen ist, in dem der Temperatursensorabschnitt (2) unter thermischer Kopplung des Temperatursensors (3) mit der Leiterbrücke (7) aufgenommen ist.
2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der An schlussabschnitt (10) im Querschnitt rundlich oder rechteckig ist und der Tem peratursensorabschnitt (2) im im Aufnahmeabschnitt (10) anzuordnenden Be reich einen formangepassten Querschnitt aufweist.
3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeabschnitt (10) in Verlängerung eines gebogenen Basisabschnitts (9) der Leiterbrücke (7) ausgebildet ist.
4. Elektrische Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass die Leiterbrücke (7) eine Kupferschiene ist.
5. Elektrische Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass der Verschaltungsring (11 ) ein Gehäuse (12) aufweist, in dem die Leiterbrücke (7) und der Temperatursensorabschnitt (2) aufgenommen ist.
6. Elektrische Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) aus einer Vergussmasse besteht, wobei die Leiterbrücke (1 1 ) samt dem Temperatursensorabschnitt (2) in die Vergussmasse eingebettet ist.
7. Elektrische Maschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) aus Kunststoff ist.
8. Elektrische Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass am Verschaltungsring (1 1 ) eine oder mehrere Halterungen (20) für Verbindungsleiter (21 ), über die Enden (19) der Leiter (17) mit einem Stromanschluss verbunden sind, vorgesehen sind.
9. Elektrische Maschine nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder die mehreren Halterungen (20) am Gehäuse (12) integral ange formt sind.
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