WO2020239653A1 - Temperatursensoreinheit und stator für eine elektrische maschine, elektrische maschine sowie verfahren zur herstellung eines stators für eine elektrische maschine - Google Patents

Temperatursensoreinheit und stator für eine elektrische maschine, elektrische maschine sowie verfahren zur herstellung eines stators für eine elektrische maschine Download PDF

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WO2020239653A1
WO2020239653A1 PCT/EP2020/064356 EP2020064356W WO2020239653A1 WO 2020239653 A1 WO2020239653 A1 WO 2020239653A1 EP 2020064356 W EP2020064356 W EP 2020064356W WO 2020239653 A1 WO2020239653 A1 WO 2020239653A1
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temperature sensor
sensor unit
stator
housing
area
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PCT/EP2020/064356
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Gerhard Seidl
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Magna powertrain gmbh & co kg
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    • H02K1/18—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures
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    • 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
    • H02K15/0037—Shaping or compacting winding heads

Definitions

  • the present invention relates to a temperature sensor unit for an electrical cal machine, a stator for an electrical machine and an electrical machine itself.
  • the invention also relates to a method for producing a stator for an electrical machine
  • the disadvantage is that all tools that allow the temperature sensor to be inserted after the pre-pressing of the end winding often cause damage to it due to the high mechanical loads that arise.
  • the thermal contact can vary greatly between different structures.
  • the sensor due to the direct insertion, the sensor is very exposed to mechanical loads in the further pressing process (final forming) of the end winding - this can lead to massive failures in the number of pieces, as the sensors are squeezed off and often break.
  • sensors that are introduced using this method are not exchangeable. If the sensor functions incorrectly, the entire engine structure must be replaced, which leads to high costs.
  • Another known second solution for arranging a temperature sensor is the superficial application of at least one temperature sensor to at least one winding head.
  • the temperature sensor can be placed or glued to the surface of the winding head, but stable thermal contact cannot be ensured.
  • the sensor does not represent the core temperature of the winding head and during production it is very easy to pull out or move the sensor. This in turn leads to great variations in the structures.
  • the sensor due to its superficial positioning, the sensor is not suitable for machines that are operated in an oil or any other fluid. Sensors that are introduced using this method are not exchangeable. Here, too, if the sensor functions incorrectly, the entire motor structure must be replaced, which leads to high costs.
  • a third known solution for arranging a temperature sensor is to press a sensor by means of a holding system on the housing of the electrical Machine. This solution is similar to the second solution just described above, but the uncertainties caused by the fixation do not apply. There remains a fluctuating contact on the surface of the winding head and the dependency of the temperature sensing on a spring-loaded pressure system that changes over its lifetime. This method is identical to the second solution and is unsuitable for operating the electrical machine in fluids.
  • a fourth known solution for arranging a temperature sensor is the introduction of a sensor dummy, a (plug-in) sleeve or some other placeholder into the winding head before the final winding head pressing. After the pressing, the temperature sensor is inserted.
  • the problem here is that the sleeve, the sensor dummy or the placeholder of another type can wander during the pressing process. This can lead to it being pushed out of its position or even out of the end winding, with the result of a deteriorated thermal connection.
  • the sleeve, the sensor dummy or the placeholder of another type can also be pressed into the winding head and thus no longer accessible, and application of the sensor is then impossible.
  • a further object of the invention is to specify an improved stator with just such a temperature sensor unit and an electrical machine with such a stator, which is characterized by a compact design, reliable operation over its service life and optimized maintenance effort.
  • the temperature sensor unit has a housing and a sensor element, wherein the sensor element can be arranged reversibly in the housing.
  • the housing has a first end, a second end opposite the first end and an intermediate region, namely a region between the first end and the second end.
  • the housing is mirror-symmetrical with respect to a first sectional plane through a longitudinal axis of the temperature sensor unit and tapers at least partially from the intermediate area towards the second end with respect to the first sectional plane.
  • a first plane of section through the longitudinal axis of the temperature sensor unit is to be understood as a first plane of symmetry of the temperature sensor unit.
  • the housing is preferably designed mirror-symmetrically with respect to a second sectional plane through the longitudinal axis of the temperature sensor unit perpendicular to the first sectional plane of the temperature sensor unit, the housing tapering at least partially in a wedge-shaped manner from the intermediate area towards the second end with respect to the second sectional plane.
  • a second plane of section through the longitudinal axis of the temperature sensor unit is to be understood as a second plane of symmetry of the temperature sensor unit perpendicular to the first plane of symmetry.
  • the intermediate area of the housing of the temperature sensor unit preferably has an attachment area and a detection area, the attachment area being formed between the first end and the detection area and the detection area between the attachment area and the second end.
  • the fastening area preferably has a shoulder and / or at least one hooking rib.
  • the detection area preferably has at least one opening.
  • fluid guide grooves extending at least partially over the intermediate region are formed in the housing, starting from the second end.
  • the stator according to the invention comprises a temperature sensor unit in accordance with the present invention, the temperature sensor unit being arranged in at least one end winding of the stator.
  • the electrical machine according to the invention comprises a rotor and a stator according to the present invention, the stator circumferentially surrounding the rotor.
  • a reverse arrangement i.e. however, an arrangement in which the rotor surrounds the stator is also conceivable.
  • a further object of the invention is to specify a method for setting a stator with a temperature sensor unit according to the invention, the method being characterized by lower manufacturing variances and by optimized manufacturing costs.
  • the object is achieved by a method for producing a stator according to the invention with a temperature sensor unit according to the invention, the stator having a laminated core, at least comprising the following steps:
  • the end winding After the end winding has been impregnated, it is at least partially encapsulated with a potting compound.
  • the design of the temperature sensor unit according to the invention allows it to be simply introduced into a winding head of a stator after it has been finally formed.
  • the mechanical loads are kept as small as possible and the need for additional tools, components and further process steps for positioning the temperature sensor unit is eliminated.
  • the sensor element of the temperature sensor unit can be exchanged in a simple manner.
  • Fig. 1 shows a perspective view of a temperature
  • FIG. 2 shows several side views of a temperature sensor unit according to FIG. 1.
  • FIG. 3 shows a plan view of a temperature sensor unit according to FIG. 1.
  • FIG. 4 shows a perspective view of a sensor element of a temperature sensor unit according to FIG. 1.
  • Fig. 5 shows a perspective view of a housing of a
  • Temperature sensor unit according to FIG. 1.
  • Fig. 6 shows several side views of a housing according to
  • FIG. 7 shows a plan view of a housing according to FIG. 5.
  • FIG. 8 shows a perspective view of an end winding with a temperature sensor unit according to FIG. 1.
  • FIG. 9 shows a side view of an end winding with a temperature sensor unit according to FIG. 8.
  • Fig. 10 shows a further side view of a winding head with a
  • Fig. 1 1 shows a perspective view of a stator with a
  • a temperature sensor unit 1 for an electrical Maschi ne and its individual components are shown in different views.
  • the temperature sensor unit 1 is used to detect a temperature within an end winding 15 of a stator 14 of an electrical machine.
  • the temperature sensor unit 1 comprises a housing 2 and a sensor element 3 arranged in the housing 2.
  • the housing 2 of the temperature sensor unit 1 has a first end 4, a second end 5 and an intermediate area 6, namely an area between the first end 4 and the second end 5.
  • the housing 2 is mirror-symmetrical with respect to a first sectional plane through a longitudinal axis 7 of the temperature sensor unit 1 and tapers at least partially from the intermediate area 6 to the second end 5 with respect to the first sectional plane.
  • the housing 2 is thus essentially in the shape of a split wedge .
  • a first plane of section through the longitudinal axis 7 of the temperature sensor unit 1 is to be understood as a first plane of symmetry of the temperature sensor unit 1.
  • the housing 2 is designed with mirror symmetry in relation to a second sectional plane through the longitudinal axis 7 of the temperature sensor unit perpendicular to the first sectional plane of the temperature sensor unit 1, the housing 2 extending at least partially from the intermediate area 6 to the second end 5 in relation to the second sectional plane tapered in a wedge shape.
  • a second sectional plane through the longitudinal axis 7 of the temperature sensor unit is to be understood as a second plane of symmetry of the temperature sensor unit 1 perpendicular to the first plane of symmetry.
  • the intermediate area 6 of the housing 2 of the temperature sensor unit 1 has an attachment area 8 and a detection area 9, the attachment area 8 being formed between the first end 4 and the detection area 9 and the detection area 9 between the attachment area 8 and the second end 5.
  • the sensor element 3 can be arranged reversibly in the housing 2, i. the sensor element 3 can be removed from the housing 2 without being destroyed and replaced by a new sensor element 3.
  • the design of the housing 2 allows a defective sensor element 3 to be exchanged easily while securely anchoring it in the end winding 15.
  • the sensor element 3 is arranged in the housing 2.
  • the sensor element 3 has a sensor connection 18 and a sensor tip 19 (FIG. 4). With the aid of the sensor element 3, more precisely the sensor tip 19, a temperature can be detected.
  • the sensor tip 19 is at or in the detection area 9, i. in the area of the second end 5 of the housing 2, essentially in the area of the openings 12. The arrangement of the sensor tip 19 in the area of the openings 12 ensures direct contact between the heat-sensitive sensor tip 19 and a measuring area on a winding head 15 will.
  • the sensor connection 18 is arranged essentially at the first end 4 of the housing 2 and is designed to be elastic, for example as a flexible wire.
  • the Sensor connection 18 can be connected to an evaluation unit (not shown) which reproduces, stores and / or evaluates the data captured by sensor tip 19 in order to regulate an electrical machine into which temperature sensor unit 1 can be inserted.
  • the intermediate area 6 of the housing 2 can be adapted to the configuration of the winding head 15 and serves as an extension in order to be able to place the sensor tip 19 as far as possible within the winding head 15 of the stator 14 of an electrical machine.
  • the fastening area 8 has a shoulder 10 and two hooking ribs 11.
  • the fastening area 8 is used, among other things, to place the temperature sensor unit 1 in a stationary manner in the end winding 15 of the stator 14 of an electrical machine.
  • a fastening head 21 is formed in the fastening region 8 between the first end 4 of the housing 2 and the shoulder 10.
  • a fixing arrangement 20 for fixing the sensor connection 18 of the sensor element 3 and thus the sensor element 3 in the housing 2 is formed in or on the fastening head 21.
  • the fixing arrangement 20 has a recess 22 which is formed in the fastening head 21 and which is partially covered by a projection 23.
  • the sensor connector 18 can be pinched under the projection.
  • the sensor element 3 is inserted into the housing 2 in the simplest manner, so that the sensor connection 18 is located in the region of the recess 22. By rotating the sensor connection 18 in the direction of the projection 23, the sensor connection 18 and thus the sensor element 3 can be fixed in or on the housing 2 (FIGS. 1, 5, 6).
  • fluid guide grooves 13 are formed that partially extend over the intermediate region 6.
  • the fluid guide grooves 13 are used to guide or line an impregnation fluid in a Impregnation of the end winding 15.
  • Fig. 8 to Fig. 10 the end winding 15 of the stator 14 with a temperature sensor unit 1 is shown.
  • the temperature sensor unit 1 is at least partially arranged axially in the end winding 15.
  • the depth at which the temperature sensor unit 1 is inserted into the end winding 15 is limited by the formation of the shoulder 10 in or on the fastening area 8 of the intermediate area 6 of the housing 2.
  • the indication of direction “axial” describes a direction along or parallel to the longitudinal axis 7 of the temperature sensor unit 1.
  • Fig. 1 1 the stator 14 is shown with the end winding 15 on an end face 17 of the Sta tor 14.
  • the stator 14 has a laminated core 16 and is designed to be essentially hollow-cylindrical.
  • the essentially ring-shaped end winding 15 is formed on the end face 17 of the laminated core 16.
  • a temperature sensor unit 1 is arranged in the winding head 15, with more than one temperature sensor unit 1 naturally also being able to be provided in the winding head 15.
  • a method for lowering the stator 14 according to FIG. 11 comprises at least the following steps:
  • Impregnation of the end winding 15. The shaping of the housing 2 of the temperature sensor unit 1 makes it possible to introduce it directly into the end winding 15 without a placeholder element, an additional tool or the like.

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Abstract

Temperatursensoreinheit (1) für eine elektrische Maschine umfassend ein Gehäuse und ein in dem Gehäuse reversibel anordenbares Sensorelement (3), wobei das Gehäuse einen erstes Ende, ein zweites Ende und einen Zwischenbereich zwischen den beiden Enden aufweist, wobei das Gehäuse in Bezug auf eine erste Schnittebene durch eine Längsachse der Temperatursensoreinheit (1) spiegelsymmetrisch ausgebildet ist und wobei sich das Gehäuse in Bezug auf die erste Schnittebene zumindest teilweise von dem Zwischenbereich hin zum zweiten Ende keilförmig verjüngt sowie Stator (14) mit einem solchen Temperatursensor (1), elektrische Maschine mit einem solchen Stator (14) und Verfahren zur Herstellung eines solchen Stators (14).

Description

Temperatursensoreinheit und Stator für eine elektrische
Maschine, elektrische Maschine sowie Verfahren zur
Herstellung eines Stators für eine elektrische Maschine
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Temperatursensoreinheit für eine elektri sche Maschine, einen Stator für eine elektrische Maschine sowie eine elektrische Maschine selbst. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Stators für eine elektrische Maschine
Stand der Technik
Es ist allgemein bekannt, dass elektrische Maschinen vor Überhitzung geschützt werden müssen, insbesondere um eine Schädigung der Wicklungen und/oder eine negative Beeinträchtigung der Magnete zu vermeiden. Dazu ist es notwendig die Temperatur der elektrischen Maschine an einer oder mehreren Stellen zu erfas sen, um so eine Überwachung der Temperatur der elektrischen Maschine gewähr leisten zu können. In der Regel erfolgt eine Erfassung der Temperatur über zu mindest einen Temperatursensor, der im Bereich eines Wicklungskopfes ange ordnet ist. Insbesondere bei gängigen Runddrahtwicklungen besteht jedoch die Problematik, dass solche Temperatursensoren nur schwer systematisch einge bracht werden können. Die führt zu einer starken Varianz zwischen aufgebauten elektrischen Maschinen und deren Verhalten. Eine bereits bekannte Lösung zur Anordnung eines Temperatursensors ist das Öffnen des Wickelkopfes und ein manuelles Einlegen eines Temperatursensors. Der Nachteil besteht darin, dass sämtliche Werkzeuge, die ein Einbringen des Temperatursensors nach dem Vorpressen des Wicklungskopfes ermöglichen, eben diesem oftmals durch die entstehenden hohen mechanischen Belastungen Beschädigungen zufügen. Die thermische Kontaktierung kann zwischen verschie denen Aufbauten stark variieren. Außerdem ist der Sensor durch das direkte Ein legen sehr exponiert für mechanische Belastungen im weiteren Verpressprozess (Finalformen) des Wickelkopfes - es kann hier zu massiven Stückzahlausfällen kommen, da die Sensoren abgequestscht werden und oftmals brechen. Weiterhin sind Sensoren, die durch diese Methode eingebracht werden, nicht tauschbar. Bei fehlerhafter Funktion des Sensors muss somit der gesamte Motoraufbau ausge tauscht werden, was zu hohen Kosten führt.
Eine weitere bekannte zweite Lösung zur Anordnung eines Temperatursensors ist das oberflächliche Aufbringen zumindest eines Temperatursensors an zumindest eine, Wickelkopf. Der Temperatursensor kann an der Oberfläche des Wickelkop fes aufgelegt oder aufgeklebt werden, jedoch kann eine stabile thermische Kon taktierung nicht sichergestellt werden. Weiterhin repräsentiert der Sensor nicht die Kerntemperatur des Wickelkopfes und während der Produktion kann ein Fieraus ziehen oder Verschieben des Sensors sehr leicht geschehen. Dies führt wiederum zu starken Variationen in den Aufbauten. Außerdem ist der Sensor aufgrund sei ner oberflächlichen Positionierung nicht für Maschinen geeignet, welche in einem Öl oder einem anderweitigem Fluid betrieben werden. Sensoren, welche durch diese Methode eingebracht werden, sind nicht tauschbar. Auch hier muss bei fehlerhafter Funktion des Sensors der gesamte Motoraufbau ausgetauscht wer den, was zu hohen Kosten führt.
Eine dritte bekannte Lösung zur Anordnung eines Temperatursensors ist ein An drücken eines Sensors mittels eines Haltsystems am Gehäuse der elektrischen Maschine. Diese Lösung ist der eben zuvor beschriebenen zweiten Lösung ähn lich, jedoch entfallen die fixierungsbedingten Unsicherheiten. Es verbleibt eine schwankende Kontaktierung an er Oberfläche des Wickelkopfes und die Abhän gigkeit der Temperatursensierung von einem über seine Lebenszeit veränderli chen federbelasteten Andrücksystems. Diese Methode ist identisch zur zweiten Lösung ungeeignet für den Betrieb der elektrischen Maschine in Fluiden.
Eine vierte bekannte Lösung zum Anordnen eines Temperatursensors stellt das Einbringen eines Sensor-Dummies, einer (Vorsteck-)hülse oder eines anderen Platzhalters in den Wickelkopf vor dem finalen Wickelkopfverpressen dar. Nach dem Verpressen wird dann der Temperatursensor eingesetzt. Die Problematik hierbei besteht darin, dass die Hülse, der Sensor-Dummie oder der Platzhalter anderer Art während des Verpressprozesses wandern kann. Dies kann dazu füh ren, dass dieser aus seiner Position oder gar aus dem Wickelkopf herausgedrückt wird, mit dem Resultat einer verschlechterten thermischen Anbindung. Im Um kehrschluss kann die Hülse, der Sensor-Dummie oder der Platzhalter anderer Art jedoch auch in den Wickelkopf gedrückt werden und so nicht mehr erreichbar sein, eine Applikation des Sensors ist danach unmöglich.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine formstabile Temperatursensoreinheit mit einem austauschbaren Sensorelement anzugeben, die sich dazu eignet auf einfa che Art und Weise in einen Wickelkopf eines Stators einer elektrischen Maschine eingebracht zu werden. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung einen verbesserten Stator mit eben einer solchen Temperatursensoreinheit sowie eine elektrische Maschine mit einem solchen Stator anzugeben, die sich durch einen kompakten Aufbau, einen sicheren Betrieb über deren Lebensdauer und einen optimierten Wartungsaufwand auszeichnet. Dieser Bedarf kann durch die Gegenstände der vorliegenden Erfindung gemäß den unabhängigen Ansprüchen 1 , 7 und 8 gedeckt werden. Vorteilhafte Ausfüh rungsformender vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen be schrieben.
Die erfindungsgemäße Temperatursensoreinheit weist ein Gehäuse und ein Sen sorelement auf, wobei das Sensorelement reversibel in dem Gehäuse anordenbar ist. Erfindungsgemäß weist das Gehäuse ein erstes Ende, ein dem ersten Ende gegenüberliegendes zweites Ende und einen Zwischenbereich, nämlich einen Bereich zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende, auf.
Erfindungsgemäß ist das Gehäuse in Bezug auf eine erste Schnittebene durch eine Längsachse der Temperatursensoreinheit spiegelsymmetrisch ausgebildet und verjüngt sich in Bezug auf die erste Schnittebene zumindest teilweise von dem Zwischenbereich hin zum zweiten Ende.
Unter einer ersten Schnittebene durch die Längsachse der Temperatursensorein heit ist eine erste Symmetrieebene der Temperatursensoreinheit zu verstehen.
Bevorzugt ist das Gehäuse in Bezug auf eine zweite Schnittebene durch die Längsachse der Temperatursensoreinheit senkrecht auf die erste Schnittebene der Temperatursensoreinheit spiegelsymmetrisch ausgebildet, wobei sich das Gehäuse in Bezug auf die zweite Schnittebene zumindest teilweise von dem Zwi schenbereich hin zum zweiten Ende keilförmig verjüngt.
Unter einer zweiten Schnittebene durch die Längsachse der Temperatur sensoreinheit ist eine zweite Symmetrieebene der Temperatursensoreinheit senk recht auf die erste Symmetrieebene zu verstehen. Bevorzugt weist der Zwischenbereich des Gehäuses der Temperatursensoreinheit einen Befestigungsbereich und einen Erfassungsbereich auf, wobei der Befesti gungsbereich zwischen dem ersten Ende und dem Erfassungsbereich und der Erfassungsbereich zwischen dem Befestigungsbereich und dem zweiten Ende ausgebildet ist.
Der Befestigungsbereich weist vorzugsweise einen Absatz und oder zumindest eine Verhakungsrippe auf.
Der Erfassungsbereich weist vorzugsweise zumindest eine Öffnung auf.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Temperatur sensoreinheit sind in dem Gehäuse sich ausgehend von dem zweiten Ende zu mindest teilweise über den Zwischenbereich erstreckende Fluidführungsrillen ausgebildet.
Der erfindungsgemäße Stator umfasst eine Temperatursensoreinheit entspre chend der vorliegenden Erfindung, wobei die Temperatursensoreinheit in zumin dest einem Wickelkopf des Stators angeordnet ist.
Die erfindungsgemäße elektrische Maschine umfasst einen Rotor und einen Stator entsprechend der vorliegenden Erfindung, wobei der Stator den Rotor außenum fänglich umgibt. Eine umgekehrte Anordnung, d.h. eine Anordnung, in der der Rotor den Stator umgibt, ist jedoch auch denkbar.
Ferner ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Fierstellung eines Stators mit einer erfindungsgemäßen Temperatursensoreinheit anzugeben, wobei sich das Verfahren durch geringere Fertigungsvarianzen sowie durch optimierte Her stellungskosten auszeichnet. Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch ein Verfahren zur Herstellung eines erfin dungsgemäßen Stators mit einer erfindungsgemäßen Temperatursensoreinheit, wobei der Stator ein Blechpaket aufweist, zumindest umfassend die folgenden Schritte:
Bewicklung des Blechpakets mit mehreren Spulen,
Vorformen zumindest eines Wickelkopfs an einer Stirnseite des Stators, Finalformen des zumindest einen Wickelkopfes,
Hineinstecken der Temperatursensoreinheit in den Wickelkopf, wobei die Steckrichtung im Wesentlichen axial ist,
Imprägnieren des Wickelkopfes.
Bevorzugt wird nach dem Imprägnieren des Wickelkopfes zumindest dieser noch zumindest teilweise mit einer Vergussmasse vergossen.
Die erfindungsgemäße Ausbildung der Temperatursensoreinheit erlaubt ein einfa ches Einbringen eben dieser in einen Wickelkopf eines Stators nachdem dieser final geformt wurde. Es werden die mechanischen Belastungen möglichst klein gehalten und der Bedarf an zusätzlichen Werkzeugen, Komponenten sowie weite ren Verfahrensschritten zur Positionierung der Temperatursensoreinheit entfällt. Weiterhin ist es möglich einen systematischen Einbau der Temperatursensorein heit in den Wickelkopf des Stators zu gewährleisten. Zudem ist das Sensorele ment der Temperatursensoreinheit auf einfache Art und Weise tauschbar.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeich nungen beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Temperatur
sensoreinheit. Fig. 2 zeigt mehrere Seitenansichten einer Temperatursensorein heit gemäß Fig. 1.
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf eine Temperatursensoreinheit ge mäß Fig. 1.
Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Sensorelements einer Temperatursensoreinheit gemäß Fig. 1.
Fig. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Gehäuses einer
Temperatursensoreinheit gemäß Fig. 1.
Fig. 6 zeigt mehrere Seitenansichten eines Gehäuses gemäß
Fig. 5.
Fig. 7 zeigt eine Draufsicht auf ein Gehäuse gemäß Fig. 5.
Fig. 8 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Wickelkopfes mit einer Temperatursensoreinheit gemäß Fig. 1.
Fig. 9 zeigt eine Seitenansicht eines Wickelkopfes mit einer Tem peratursensoreinheit gemäß Fig. 8.
Fig. 10 zeigt eine weitere Seitenansicht eines Wickelkopfes mit einer
Temperatursensoreinheit gemäß Fig. 8.
Fig. 1 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Stators mit einem
Wickelkopf sowie einer Temperatursensoreinheit in dem Wickelkopf. Detaillierte Beschreibung der Erfindung
In Fig. 1 bis Fig. 7 ist eine Temperatursensoreinheit 1 für eine elektrische Maschi ne und deren einzelne Komponenten in unterschiedlichen Ansichten dargestellt. Die Temperatursensoreinheit 1 dient der Erfassung einer Temperatur innerhalb eines Wickelkopfes 15 eines Stators 14 einer elektrischen Maschine.
Die Temperatursensoreinheit 1 umfasst ein Gehäuse 2 und ein in dem Gehäuse 2 angeordnetes Sensorelement 3.
Das Gehäuse 2 der Temperatursensoreinheit 1 weist ein erstes Ende 4, ein zwei tes Ende 5 sowie einen Zwischenbereich 6, nämlich einen Bereich zwischen dem ersten Ende 4 und dem zweiten Ende 5, auf. Das Gehäuse 2 ist in Bezug auf eine erste Schnittebene durch eine Längsachse 7 der Temperatursensoreinheit 1 spie gelsymmetrisch ausgebildet und verjüngt sich in Bezug auf die erste Schnittebene zumindest teilweise von dem Zwischenbereich 6 hin zum zweiten Ende 5. Das Gehäuse 2 ist somit im Wesentlichen spaltkeilförmig ausgebildet.
Unter einer ersten Schnittebene durch die Längsachse 7 der Temperatur sensoreinheit 1 ist eine erste Symmetrieebene der Temperatursensoreinheit 1 zu verstehen.
Weiterhin ist das Gehäuse 2 in Bezug auf eine zweite Schnittebene durch die Längsachse 7 der Temperatursensoreinheit senkrecht auf die erste Schnittebene der Temperatursensoreinheit 1 spiegelsymmetrisch ausgebildet, wobei sich das Gehäuse 2 in Bezug auf die zweite Schnittebene zumindest teilweise von dem Zwischenbereich 6 hin zum zweiten Ende 5 keilförmig verjüngt.
Unter einer zweiten Schnittebene durch die Längsachse 7 der Temperatur- sensoreinheit ist eine zweite Symmetrieebene der Temperatursensoreinheit 1 senkrecht auf die erste Symmetrieebene zu verstehen.
Der Zwischenbereich 6 des Gehäuses 2 der Temperatursensoreinheit 1 weist einen Befestigungsbereich 8 und einen Erfassungsbereich 9 auf, wobei der Befes tigungsbereich 8 zwischen dem ersten Ende 4 und dem Erfassungsbereich 9 und der Erfassungsbereich 9 zwischen dem Befestigungsbereich 8 und dem zweiten Ende 5 ausgebildet ist.
In dem Erfassungsbereich 9 sind in dem Gehäuse 2 zwei einander im Wesentli chen gegenüberliegende Öffnungen 12 ausgebildet.
Das Sensorelement 3 ist reversibel in dem Gehäuse 2 anordenbar, d.h. das Sen sorelement 3 kann zerstörungsfrei aus dem Gehäuse 2 entfernt werden und durch ein neues Sensorelement 3 ersetzt werden. Die Ausbildung des Gehäuses 2 er laubt ein einfaches Austauschen eines defekten Sensorelements 3 bei gleichzeitig sicherer Verankerung in dem Wickelkopf 15.
In Fig. 1 bis Fig.3 ist das Sensorelement 3 in dem Gehäuse 2 angeordnet. Das Sensorelement 3 weist einen Sensoranschluss 18 und eine Sensorspitze 19 auf (Fig. 4). Mithilfe des Sensorelements 3, genauer der Sensorspitze 19, kann eine Temperatur erfasst werden. Die Sensorspitze 19 ist an bzw. in dem Erfassungsbe reich 9, d.h. im Bereich des zweiten Endes 5 des Gehäuses 2, angeordnet und zwar im Wesentlichen im Bereich der Öffnungen 12. Durch die Anordnung des Sensorspitze 19 im Bereich der Öffnungen 12 kann ein direkter Kontakt zwischen der wärmeempfindlichen Sensorspitze 19 und einem Messbereich an einem Wick lungskopf 15 gewährleistet werden.
Der Sensoranschluss 18 ist im Wesentlichen an dem ersten Ende 4 des Gehäu ses 2 angeordnet und elastisch, zum Beispiel als flexibler Draht, ausgebildet. Der Sensoranschluss 18 kann mit einer Auswerteeinheit (nicht dargestellt) verbunden werden, die die von der Sensorspitze 19 erfassten Daten wiedergibt, speichert und/oder auswertet, um eine elektrische Maschine, in welche die Temperatur sensoreinheit 1 eingeführt werden kann, zu regeln.
Der Zwischenbereich 6 des Gehäuses 2 kann je nach Ausgestaltung des Wickel kopfes 15 an diesen angepasst ausgebildet werden und dient als Verlängerung, um die Sensorspitze 19 möglichst weit innerhalb des Wickelkopfes 15 des Stators 14 einer elektrischen Maschine platzieren zu können.
Der Befestigungsbereich 8 weist einen Absatz 10 und zwei Verhakungsrippen 1 1 auf. Der Befestigungsbereich 8 dient unter anderem dazu die Temperatur sensoreinheit 1 ortsfest in dem Wickelkopf 15 des Stators 14 einer elektrischen Maschine zu platzieren. Zwischen dem ersten Ende 4 des Gehäuses 2 und dem Absatz 10 ist in dem Befestigungsbereich 8 ein Befestigungskopf 21 ausgebildet.
In bzw. an dem Befestigungskopf 21 ist eine Fixierungsanordnung 20 zur Fixie rung des Sensoranschlusses 18 des Sensorelements 3 und somit des Sensorele ments 3 in dem Gehäuse 2 ausgebildet. Die Fixierungsanordnung 20 weist eine in dem Befestigungskopf 21 ausgebildete Ausnehmung 22 auf, die teilweise von einem Vorsprung 23 überdeckt wird. Der Sensoranschluss 18 kann unter dem Vorsprung eingeklemmt werden. In einfachster Weise wird dazu das Sensorele ment 3 in das Gehäuse 2 eingeführt, sodass sich der Sensoranschluss 18 im Bereich der Ausnehmung 22 befindet. Durch ein Verdrehen des Sensoranschlus ses 18 in Richtung des Vorsprungs 23 kann der Sensoranschluss 18 und somit das Sensorelement 3 in bzw. an dem Gehäuse 2 fixiert werden (Fig. 1 , Fig. 5, Fig. 6).
In dem Gehäuse 2 sind ausgehend von dem zweiten Ende 5 sich teilweise über den Zwischenbereich 6 erstreckende Fluidführungsrillen 13 ausgebildet. Die Fluid führungsrillen 13 dienen der Führung bzw. Leitung eines Imprägnierfluids bei einer Imprägnierung des Wickelkopfes 15.
In Fig. 8 bis Fig. 10 ist der Wickelkopf 15 des Stators 14 mit einer Temperatur sensoreinheit 1 dargestellt. Die Temperatursensoreinheit 1 ist zumindest teilweise axial in dem Wickelkopf 15 angeordnet. Die Einbringungstiefe der Temperatur sensoreinheit 1 in den Wickelkopf 15 wird durch die Ausbildung des Absatzes 10 in bzw. an dem Befestigungsbereich 8 des Zwischenbereichs 6 des Gehäuses 2 begrenzt.
Die Richtungsangabe„axial“ beschreibt eine Richtung entlang oder parallel zu der Längsachse 7 der Temperatursensoreinheit 1.
In Fig. 1 1 ist der Stator 14 mit dem Wickelkopf 15 an einer Stirnseite 17 des Sta tors 14 dargestellt. Der Stator 14 weist ein Blechpaket 16 auf und ist im Wesentli chen hohlzylindrisch ausgebildet. An der Stirnseite 17 des Blechpakets 16 ist der im Wesentlichen ringförmig ausgebildete Wickelkopf 15 ausgeformt. In dem Wi ckelkopf 15 ist eine Temperatursensoreinheit 1 angeordnet, wobei in dem Wickel kopf 15 natürlich auch mehr als eine Temperatursensoreinheit 1 vorgesehen sein können.
Ein Verfahren zur Fierstellung des Stators 14 entsprechend der Fig. 1 1 umfasst zumindest die folgenden Schritte:
Bewicklung des Blechpakets 16 mit mehreren Spulen,
Vorformen zumindest eines Wickelkopfs 15 an der Stirnseite 17 des Stators 14,
Finalformen des zumindest einen Wickelkopfes 15,
Flineinstecken der Temperatursensoreinheit 1 in den Wickelkopf 15, wobei die Steckrichtung im Wesentlichen axial ist,
Imprägnieren des Wickelkopfes 15. Durch die Ausformung des Gehäuses 2 der Temperatursensoreinheit 1 ist es möglich diese direkt ohne ein Platzhalterelement, ein zusätzliches Werkzeug oder dergleichen in den Wickelkopf 15 einzubringen.
Bezuqszeichenliste
1 Temperatursensoreinheit
2 Gehäuse
3 Sensorelement
4 Erstes Ende
5 Zweites Ende
6 Zwischenbereich
7 Längsachse
8 Befestigungsbereich
9 Erfassungsbereich
10 Absatz
1 1 Verhakungsrippen
12 Öffnung
13 Fluidführungsrillen
14 Stator
15 Wickel köpf
16 Blechpaket
17 Stirnseite
18 Sensoranschluss
19 Sensorspitze
20 Fixierungsanordnung
21 Befestigungskopf
22 Ausnehmung
23 Vorsprung

Claims

Patentansprüche
1. Temperatursensoreinheit (1 ) für eine elektrische Maschine umfassend ein Gehäuse (2) und ein in dem Gehäuse (2) reversibel anordenbares Senso relement (3), wobei das Gehäuse (2) einen erstes Ende (4), ein zweites Ende (5) und einen Zwischenbereich (6) zwischen den beiden Enden (4, 5) aufweist, wobei das Gehäuse (2) in Bezug auf eine erste Schnittebene durch eine Längsachse (7) der Temperatursensoreinheit (1) spiegelsym metrisch ausgebildet ist und wobei sich das Gehäuse (2) in Bezug auf die erste Schnittebene zumindest teilweise von dem Zwischenbereich (6) hin zum zweiten Ende (5) keilförmig verjüngt.
2. Temperatursensoreinheit (1 ) nach Anspruch 1 ,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Gehäuse (2) in Bezug auf eine zweite Schnittebene durch die Längsachse (7) der Temperatursensoreinheit (1) senkrecht auf die erste Schnittebene der Temperatursensoreinheit (1) spiegelsymmetrisch ausgebildet ist, wobei sich das Gehäuse (2) in Bezug auf die zweite Schnittebene zumindest teilweise von dem Zwischenbereich (6) hin zum zweiten Ende (5) keilförmig verjüngt
3. Temperatursensoreinheit (1) nach Anspruch 1 oder 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Zwischen bereich (6) zumindest einen Befestigungsbereich (8) und einen Erfas sungsbereich (9) aufweist, wobei der Befestigungsbereich (8) zwischen dem ersten Ende (4) und dem Erfassungsbereich (9) und der Erfassungs bereich (9) zwischen dem Befestigungsbereich (8) und dem zweiten Ende (5) ausgebildet ist. 4. Temperatursensoreinheit (1) nach Anspruch 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Befesti gungsbereich (8) einen Absatz (10) und/oder zumindest eine Verhakungs rippe (11) aufweist.
5. Temperatursensoreinheit (1 ) nach Anspruch 3 oder 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Erfas sungsbereich (9) zumindest eine Öffnung (12) aufweist.
6 Temperatursensoreinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ausgehend von dem zweiten Ende (5) sich zumindest teilweise über den Zwischenbereich (6) erstreckende Fluidführungsrillen (13) in dem Gehäuse (2) ausgebildet sind.
7 Stator (14) für eine elektrische Maschine umfassend eine Temperatur
sensoreinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Temperatur sensoreinheit (1) in zumindest einem Wickelkopf (15) des Stators (14) angeordnet ist.
8. Elektrische Maschine umfassend einen Rotor und einen Stator (14) nach Anspruch 7, wobei der Stator (14) den Rotor außenumfänglich umgibt.
9 Verfahren zur Herstellung eines Stators (14) entsprechend dem Anspruch 7, wobei der Stator (14) ein Blechpaket (16) aufweist, zumindest umfassend die folgenden Schritte:
Bewicklung des Blechpakets (16) mit mehreren Spulen,
Vorformen zumindest eines Wickelkopfs (15) an zumindest einer Stirnseite (17) des Stators (14),
Finalformen des zumindest einen Wickelkopfes (15), - Hineinstecken der Temperatursensoreinheit (1 ) in den Wickelkopf
(15), wobei die Steckrichtung im Wesentlichen axial ist,
Imprägnieren des Wickelkopfes (15).
Verfahren nach Anspruch 9,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass nach dem Im prägnieren des Wickelkopfes (15) zumindest eben dieser zumindest teil weise mit einer Vergussmasse vergossen wird.
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