WO2021043352A1 - Sensorbefestigung zur temperaturmessung in einer elektrischen maschine eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Abstract

Es ist eine Sensorbefestigung (10) zur Temperaturmessung an mindestens einer Stromschienenanordnung (12) mit mindestens einer Stromschiene (12a, 12b, 12c), in einer elektrischen Maschine mit einer Drehachse, zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs, aufweisend mindestens eine Stromschienenanordnung (12) mit mindestens einer Stromschiene (12a, 12b, 12c), wobei eine oder mehrere Stromschienen (12a, 12b, 12c) eine Vielzahl von Biegeelementen (14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f, 14g) aufweisen, die jeweils ein freies Ende (16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 16f, 16g) aufweisen; und einen Verschaltungsring (18) zur Verbindung mit der Stromschienenanordnung (12), wobei sich Biegeelemente (14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f, 14g) durch den Verschaltungsring (18) erstrecken, sodass die freien Enden (16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 16f, 16g) der Biegeelemente (14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f, 14g) derart freistehend angeordnet sind, dass die Temperatur der freien Enden (16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 16f, 16g) durch einen Temperatursensor (20) messbar ist. Dies ermöglicht eine genaue Messung einer Temperatur in einer Wicklung einer elektrischen Maschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.

Description

Sensorbefestiqunq zur Temperaturmessunq in einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeuqs

Die Erfindung betrifft eine Sensorbefestigung, mit deren Hilfe ein Temperatursensor in einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeugs befestigt werden kann, um eine in der elektrischen Maschine auftretende Temperatur zu messen.

Temperatursensoren werden in elektrischen Maschinen eingesetzt, um beispielsweise die Temperatur einzelner Komponenten zu überwachen. Insbesondere bei elektri schen Maschinen zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs sind Temperaturen von Stator- und Rotorkomponenten zu überwachen. Bei elektrischen Maschinen mit verteilter Wicklung, aber auch bei Maschinen mit Einzelzahnwicklungen, sind die Temperatur sensoren meist innerhalb des Stators verbaut, wo sie jedoch zu Wartungszwecken von außerhalb nicht mehr zugänglich sind. Für elektrischen Maschinen, insbesondere für elektrische Hybridfahrzeuge sowie für Elektrofahrzeuge oder für Radnabenantrie be, sind verschiedene Wicklungstechnologien für den Stator der elektrischen Maschi nen bekannt. Für eine besonders dichte bzw. kompakte Wicklung werden beispiels weise Wicklungstechnologien wie die sogenannte Hairpin- oder Stab-Wellenwicklung verwendet. Eine Temperaturerfassung gestaltet sich bei derartigen Wicklungen schwierig, da diese sehr eng gewickelt oder bestückt sind, sodass kein Temperatur sensor zwischen die Drähte der jeweiligen Wicklung gesteckt werden kann, um die Temperatur der Wicklung zu messen. Die Temperatur der Wicklung wird in diesem Fall an der radialen Außenseite gemessen, wo jedoch geringere Temperaturen als am radial inneren Rand der Wicklung auftreten, so dass eine zu geringe Maximaltempera tur der Wicklung gemessen wird.

Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die eine genaue Messung einer Temperatur in einer Wicklung einer elektrischen Maschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, ermöglichen.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Sensorbefestigung und durch eine Statoranordnung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüchen. Be- vorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nach folgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.

Erfindungsgemäß ist somit eine Sensorbefestigung zur Temperaturmessung an min destens einer Stromschienenanordnung mit mindestens einer Stromschiene, in einer elektrischen Maschine mit einer Drehachse, zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs, auf weisend mindestens eine Stromschienenanordnung mit mindestens einer Stromschiene, wobei eine oder mehrere Stromschienen eine Vielzahl von Biegeelementen aufweisen, die jeweils ein freies Ende aufweisen; einen Verschaltungsring zur Verbindung mit der Stromschienenanordnung, wobei sich Biegeelemente durch den Verschaltungsring erstrecken, sodass die freien Enden der Biegeelemente derart freistehend angeordnet sind, dass die Temperatur der freien Enden durch einen Temperatursensor messbar ist.

Somit ist die Sensorbefestigung ausgebildet, um den Temperatursensor derart aufzu nehmen, dass er die Temperatur unmittelbar an den freistehenden freien Enden der Biegeelemente erfassen kann. Es ist nicht weiter notwendig, den Temperatursensor kompliziert zwischen die Wicklungen zu integrieren.

Anders formuliert ist ein Temperatursensor zur Temperaturerfassung an mindestens einer Stromschiene und einem Verschaltungsring einer elektrischen Maschine, bei spielsweise mit einer Hairpin- oder Stab-Wellenwicklung, angeordnet integriert. Dabei ist der Temperatursensor mit Bezug auf die Drehachse der elektrischen Maschine insbesondere radial zu freien Enden der Biegeelemente angeordnet.

Ein einzelner Temperatursensor muss nicht sämtliche freie Enden der Biegeelemente abdecken. So können beispielsweise auch mehrere Temperatursensoren verwendet werden.

Mittels einer entsprechend ausgewählten Positionierung des Temperatursensors di rekt am Verschaltungsring und zwischen mehreren Draht- beziehungsweise Strom schienenenden einer elektrischen Maschine, mit beispielsweise einer Hairpin- oder Stab-Wellenwicklung, kann ein zur Temperaturmessung zuverlässiger Wärmeüber gang zwischen den Drahtenden zueinander erreicht werden. Anschließend kann eine solche Wärmeübergangskonstruktion bei einer Statoranordnung gekapselt bezie hungsweise isoliert werden.

Diese Anbindungsart ist dahingehend vorteilhaft, da der Temperatursensor auf eine sehr einfache und kostengünstige Anbindung an den Stromschienen am Verschal tungsring befestigt werden kann. Es werden bereits genutzt Prozesse weiterverwen det und keine bis wenige weitere Montageschritte benötigt.

Die Erfindung ermöglicht eine dauerhafte und gleichbleibende thermische Anbindung zur Temperaturerfassung einer Wicklung, insbesondere eine Statorwicklung, einer elektrischen Maschine. Die Wicklung kann beispielsweise eine Hairpin- oder eine Stab-Wellenwicklung sein. Außerdem können Fertigungs- und Materialtoleranzen so wie Bewegungen aufgrund von Vibrationen und Temperaturänderungen ausgeglichen werden. Dabei kann die Temperatur einer Statorwicklung einer elektrischen Maschine auf einfache, kostengünstige und dennoch sichere Weise erfasst werden.

Medienströme, beispielsweise Wasser, Luft oder Öl, beeinträchtigen die Messung der Temperatur im Innenraum der elektrischen Maschine nicht. Die Wärmeleiteigenschaf ten von Medienströmen, beeinträchtigen die kann die Temperatur mit wachsendem Abstand zur Wicklung beziehungsweise zum Wicklungskopf nicht weiter. Dabei wird eine thermische Verbindung von gleichbleibender Güte zwischen Temperatursensor und zu überwachender Wärmequelle, beispielsweise der Wicklung oder dem Wick lungskopf gewährleistet, sodass ein konstantes Temperatursignal gemessen wird.

Die Montage und Demontage der Sensorbefestigung können einfach und schnell durchgeführt werden.

Die elektrische Maschine ist insbesondere ausgelegt im Motorbetrieb zum Antrieb des Kraftfahrzeugs eine Antriebsleistung in einen Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs einzu leiten oder als Teil eines Radnabenantriebs ein einzelnes Rad des Kraftfahrzeugs an zutreiben. In einem Generatorbetrieb der elektrischen Maschine können an der elektrischen Maschine angreifende Schleppmomente genutzt werden, um elektrischen Energie zu erzeugen. Die elektrische Maschine weist einen feststehenden Stator und einen relativ zu dem Stator drehenden Rotor auf. Der Rotor kann Dauermagneten aufweisen, die mit Elektromagneten des Stators elektromagnetisch Zusammenwirken können, um im Motorbetrieb und/oder Generatorbetrieb ein Drehmoment auszutau schen. Der Stator kann mindestens ein Statorblech aufweisen, das die Wicklung des Stators an einer axialen Seite überdeckt. Die Wicklung kann über Isolationselemente gegenüber dem Statorblech elektrisch isoliert sein. Die Sensorbefestigung kann ins besondere in einem zwischen dem Statorblech und der Wicklung ausgebildeten Zwi schenraum in einer die Isolationselemente enthaltenen Isolationsschicht eingesteckt sein. Die Wicklung beruht insbesondere auf einer Spulenwickeltechnik, die eine hohe Leistungsdichte und eine hohe Energieeffizienz ermöglichen. Vorzugsweise beruht die Wicklung auf einer Hairpin- oder Stab-Wellenwicklung. Bei der Stab-Wellenwicklung kann die, insbesondere verteilte, Wicklung in einer Art Flechtverfahren erstellt und an schließend in die Stator-Nuten gefügt werden. Dadurch kann mit geringeren Quer schnitten gearbeitet werden, die mögliche Nutanzahl erhöht werden und/oder, der Ef fekt der Stromverdrängungsverluste gemindert werden. Die Montagelage der Sensor befestigung entspricht insbesondere einer Relativlage der Sensorbefestigung inner halb der elektrischen Maschine, in welche die Sensorbefestigung zusammen mit dem Temperatursensor verbaut werden soll, in welcher der Temperatursensor im Wesent lichen in radialer Richtung der elektrischen Maschine ausgerichtet ist und in seiner designierten Endlage an der Wicklung, insbesondere an dem radial inneren Rand der Wicklung, anliegt.

Der Temperatursensor kann beispielsweise als Heißleiter, auch bekannt als NTC- Widerstand, ausgebildet sein. Ein Heißleiter ist ein temperaturabhängiger Widerstand, welcher zu der Gruppe der Thermistoren zählt. Er weist als wesentliche Eigenschaft einen negativen Temperaturkoeffizienten auf und leitet bei hohen Temperaturen den elektrischen Strom besser als bei tiefen Temperaturen. Heißleitendes Verhalten zei gen reine Halbleitermaterialien, einige Verbindungshalbleiter und verschiedene metal lische Legierungen. NTC-Widerstände aus Metalloxiden bestehen üblicherweise aus mit Bindemitteln versetzten, gepressten und gesinterten Metalloxiden von Mangan, Nickel, Kobalt, Eisen, Kupfer oder Titan. Alternativ kann der Temperatursensor beispielsweise als Kaltleiter, auch bekannt als PTC-Widerstand, ausgebildet sein. Ein Kaltleiter ist ein temperaturabhängiger Wider stand welcher zu der Gruppe der Thermistoren zählt. Er weist als wesentliche Eigen schaft einen positiven Temperaturkoeffizienten auf und leitet bei tiefen Temperaturen den elektrischen Strom besser als bei hohen Temperaturen.

Prinzipiell haben alle Metalle einen positiven Temperaturkoeffizienten, sind also Kalt leiter; im Unterschied zu den diesbezüglich behandelten Bauelementen ist ihr Tempe raturkoeffizient jedoch wesentlich kleiner und weitgehend linear wie bei dem wegen ih rer Linearität als Temperatursensoren eingesetzten Platin-Messwiderstand.

Die Biegeelemente können als Draht oder als Blechelemente ausgebildet sein.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die freien Enden der Biegeelemente zur Temperaturmessung zum Kontakt mit einem Temperatursensor ausgebildet sind. Somit erfolgen möglichst wenig Störein flüsse, sodass die Temperaturmessung zuverlässig erfolgt.

Insbesondere erfolgt der Kontakt zwischen dem Temperatursensor und den freien Enden der Biegeelemente radial zur Drehachse der elektrischen Maschine. Es hat sich herausgestellt, dass die Montage des Temperatursensors hierdurch einfach er folgen kann und dass die Temperaturmessung gleichzeitig zuverlässig erfolgen kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sensorbefestigung zur lösbaren Verbindung mit einem Temperatursensor ausgebildet ist, wobei der Verschaltungsring vorzugsweise Verschaltungsringwiderla germittel aufweist, um mit Temperatursensorwiderlagermitteln eines Temperatur sensors lösbar verbindend wechselzuwirken. Eine lösbare Verbindung, also eine nicht feste Verbindung, ermöglicht eine einfache Montage und Demontage des Tempera tursensors. Insbesondere kann die Demontage zerstörungsfrei und nach alledem kos tengünstig erfolgen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sensorbefestigung ausgebildet ist zur kraftschlüssigen und/oder formschlüs sigen Verbindung mit einem Temperatursensor. Der Temperatursensor ist somit nicht ein zu verbindendes Mittel, jedoch nicht selbst beansprucht.

Kraftschlüssige Verbindungen setzen eine Normal-Kraft auf miteinander zu verbin dende Flächen voraus. Ihre gegenseitige Verschiebung ist verhindert, solange die durch die Haftreibung bewirkte Gegen-Kraft nicht überschritten wird. Der Kraft- bezie hungsweise Reibschluss ist verloren und die Flächen rutschen aufeinander, wenn die tangential wirkende Last-Kraft größer als die Haftreibungs-Kraft ist, so zum Beispiel zwischen Rad und Schiene oder Straßenbelag bei Fahrzeugen mit eigenem Antrieb.

Formschlüssige Verbindungen entstehen durch das Ineinandergreifen von mindestens zwei Verbindungspartnern. Dadurch können sich die Verbindungspartner auch ohne oder bei unterbrochener Kraftübertragung nicht lösen. Anders ausgedrückt ist bei ei ner formschlüssigen Verbindung der eine Verbindungspartner dem anderen im Weg. Bei Betriebsbelastung wirken Druckkräfte normal, das heißt rechtwinklig zu den Flä chen der Verbindungspartner. Solche Sperrungen kommen in mindestens einer Rich tung vor. Ist ein zweites homogenes Flächenpaar gegenüber angeordnet, ist auch die Gegenrichtung gesperrt. Besteht das Paar aus zwei zueinander koaxialen Zylinderflä chen, so besteht Formschluss in allen Richtungen der zur Zylinderachse senkrechten Ebene.

Es hat sich herausgestellt, dass kraftschlüssige und/oder formschlüssige Verbindun gen kostengünstige Möglichkeiten zur zuverlässigen Temperaturmessung bilden.

Optional kann vorgesehen sein, dass der Verschaltungsring Verschaltungsringwider lagermittel aufweist, um mit Temperatursensorwiderlagermitteln eines Temperatur sensors verbindend wechselzuwirken. Die Verschaltungsringwiderlagermittel können unterschiedlich ausgebildet sein. Ein nicht beschränkendes Beispiel können Verras- tungen sein. Dementsprechend sind die Temperatursensorwiderlagermittel ausgebil det, um mit den Verschaltungsringwiderlagermitteln zu wechselwirken. Sofern die Verschaltungsringwiderlagermittel beispielsweise Verrastungen sind, können die Temperatursensorwiderlagermittel beispielsweise Widerlagerkanten sein, die an ei nem als Schrumpfschlauch ausgebildeten Außenbereich des Temperatursensors an- geordnet sind. Hierbei handelt es sich um eine Ausgestaltung, die eine zuverlässige, einfach zu montierende und kostengünstige Sensorbefestigung ermöglicht.

Weiterhin optional kann vorgesehen sein, dass die Biegeelemente ausgebildet sind, um mit einem Temperatursensor kraftschlüssig und/oder formschlüssig verbindend wechselzuwirken. Beispiele hierzu können sein, dass die Biegeelemente den Tempe ratursensor einklemmen und/oder im Sinne einer Hinterschneidung umschließen. Hierbei handelt es sich um eine Ausgestaltung, die eine zuverlässige, einfach zu mon tierende und kostengünstige Sensorbefestigung ermöglicht.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass ein oder mehrere Biegeelemente derart ausgebildet sind, dass ihre freien Enden zur Drehachse radial versetzt angeordnet sind. Der Temperatursensor kann somit zwischen den radial voneinander entfernten freien Enden eingeklemmt werden. Dies erhöht die Zuverlässigkeit der Temperaturmessung.

Optional kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Sensorbefestigung Verschal tungsringwiderlagermittel aufweist, die zur Drehachse radial versetzt angeordnet sind. Ein Temperatursensor kann an zwei Seiten an den Verschaltungsringwiderlagermit teln widergelagert werden, sodass eine zuverlässige Fixierung des Temperatur sensors möglich ist.

Der Temperatursensor kann somit zwischen den radial versetzten freien Enden und/oder zwischen den radial versetzten Verschaltungsringwiderlagermitteln angeord net beziehungsweise fixiert werden. Dies schließt nicht aus, dass freie Enden und/oder Verschaltungsringwiderlagermittel stirnseitig am Temperatursensor ange ordnet sind. Somit kann an der Stirnseite beispielsweise an einem freien Ende die Temperatur gemessen werden und/oder es kann optional ein Verschaltungsringwider lagermittel als Anschlag beziehungsweise Verrastungsmittel verwendet werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sensorbefestigung ausgebildet ist, um einen Temperatursensor mittels einer Schubbewegung aufzunehmen, wobei sich die Schubbewegung entlang einer Schub richtung lateral zur Drehachse erstreckt. Lateral zur Drehachse bedeutet hierbei, dass die Schubrichtung windschief, also nicht schneidend, zur Drehachse verläuft. Dabei kann die Schubrichtung beispielsweise als Tangente eines Projektionskreises ausge richtet sein. Es hat sich herausgestellt, dass hierdurch eine zuverlässige Verbindung und zudem eine einfache Montage eines Temperatursensors möglich ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sensorbefestigung ein oder mehrere Verschaltungsringwiderlagermittel auf weist, die als Rastmittel und/oder als Anschlagmittel ausgebildet sind. Dies ist eine kostengünstige und zudem zuverlässige Befestigungs- und Positionierungsmöglichkeit für einen Temperatursensor. Der Temperatursensor kann beispielsweise entlang einer Schubrichtung eingeschoben werden oder von oben derart eingedrückt werden, dass die Rastmittel den Temperatursensor verliersicher fixieren beziehungsweise verras- ten.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Stromschienenanordnung drei Stromschienen aufweist. Die freien Enden der Biegeelemente können dabei von einer einzigen Stromschiene oder von mehreren Stromschienen sein. Somit lässt sich eine Temperaturmessung mehrerer Stromschie nen durchführen.

Die Erfindung betrifft ferner einen Temperatursensor mit mindestens einem der vorge nannten Merkmale. Insbesondere kann der Temperatursensor Konturen aufweisen, die seine Aufnahme in der Sensorbefestigung verbessern. Diese Konturen können insbesondere Bestandteil eines Schrumpfschlauchs sein, beispielsweise als Widerla gerkanten für Rastmittel und/oder als Führungsschienen zum Einführen und/oder Fi xieren des Temperatursensors.

Die Erfindung betrifft ferner eine Statoranordnung, aufweisend mindestens eine Sen sorbefestigung für eine elektrische Maschine mit mindestens einem der vorgenannten Merkmale, weiterhin aufweisend mindestens einen Temperatursensor mit mindestens einem der vorgenannten Merkmale.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Statoranordnung ist vorgesehen, dass der Temperatursensor und die Sensorbefestigung im verbundenen Zustand eine Epoxidbeschichtung aufweisen. Hierdurch wird der Temperatursensor zuverlässig mit der Sensorbefestigung verbunden. Weiterhin ist die Statoranordnung vor Umweltein flüssen geschützt, sodass Medienströme, beispielsweise: Wasser, Luft oder Öl, nicht direkt auf den Temperatursensor gelangen und diesen somit nicht beeinflussen. Epo xid beziehungsweise Epoxidharze sind Kunstharze, die Epoxidgruppen tragen. Sie sind härtbare Harze, also Reaktionsharze, die mit einem Härter und gegebenenfalls weiteren Zusatzstoffen zu einem duroplastischen Kunststoff umgesetzt werden kön nen. Die Epoxidharze sind Polyether mit in der Regel zwei endständigen Epoxidgrup pen. Die Härtungsmittel sind Reaktionspartner und bilden zusammen mit dem Harz den makromolekularen Kunststoff. Ähnlich wirkende Beschichtungen können im Sinne der Erfindung auch als Epoxidbeschichtung verwendet werden.

Die durch Vernetzung erzeugten Duroplaste besitzen gute mechanische Eigenschaf ten sowie eine gute Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit

Die Erfindung betrifft ferner eine elektrische Maschine zum elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeugs mit einer Statoranordnung, die wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, und einem mit einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs an koppelbaren und mit den Elektromagneten der Statoranordnung zusammenwirkenden Rotor.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfol gend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:

Fig. 1 : einen Temperatursensor zur Verbindung mit einer Sensorbefestigung nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2: eine perspektivische Ansicht einer Stromschiene einer Sensorbefestigung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig.3: eine Stromschienenanordnung mit drei Stromschiene einer Sensorbefestigung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4: die Stromschiene nach Figur 2 aus einer anderen perspektivischen Ansicht, Fig. 5: eine Draufsicht auf eine Sensorbefestigung nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 6: einen perspektivischen Ausschnitt der Sensorbefestigung aus Figur 5;

Fig. 7: eine Draufsicht auf die Sensorbefestigung aus Figur 5;

Fig. 8: eine perspektivische Ansicht des Temperatursensors aus Figur 1 und der Sensorbefestigung aus Figur 5; und

Fig. 9: eine perspektivische Ansicht einer Statoranordnung mit dem Temperatur sensors aus Figur 1 und der Sensorbefestigung aus Figur 5.

Die Erfindung betrifft eine Sensorbefestigung 10 zur Temperaturmessung an mindes tens einer Stromschienenanordnung 12 mit mindestens einer Stromschiene 12a, 12b, 12c, in einer elektrischen Maschine mit einer Drehachse, zum Antrieb eines Kraftfahr zeugs, aufweisend mindestens eine Stromschienenanordnung 12 mit mindestens einer Stromschiene 12a, 12b, 12c, wobei eine oder mehrere Stromschienen 12a, 12b, 12c eine Vielzahl von Biegeele menten 14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f, 14g aufweisen, die jeweils ein freies Ende 16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 16f, 16g aufweisen; einen Verschaltungsring 18 zur Verbindung mit der Stromschienenanordnung 12, wo bei sich Biegeelemente 14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f, 14g durch den Verschaltungs ring 18 erstrecken, sodass die freien Enden 16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 16f, 16g der Bie geelemente 14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f, 14g derart freistehend angeordnet sind, dass die Temperatur der freien Enden 16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 16f, 16g durch einen Temperatursensor 20 messbar ist.

Dabei zeigen die Figuren 1 bis 4 die erfinderische Lösung in ihren Einzelkomponen ten, also den Temperatursensor in Figur 1 , die Stromschienenanordnung 12 in Figur 3 und eine zweite Stromschiene 12b der Stromschienenanordnung 12 in den Figuren 2 und 4. Weiterhin zeigt Figur 5 eine Baueinheit der Sensorbefestigung 10, wobei die Stromschienenanordnung 12 und der Verschaltungsring 18 zu der Sensorbefestigung 10 zusammengefügt sind. Die Figuren 6 bis 9 offenbaren beispielhaft die Funktions weise und die Montageschritte der Sensorbefestigung 10, wenn diese in eine elektri sche Maschine integriert wird und wie die thermische Anbindung des Temperatur- sensors 20 im Stator der elektrischen Maschine beziehungsweise zwischen den Dräh ten ermöglicht und fixiert wird.

Der Temperatursensor 20 ist vorzugsweise als ein NTC- oder PTC- Widerstandselement ausgebildet.

Figur 1 verdeutlicht den prinzipiellen Aufbau eines bevorzugten Temperatursensors 20. Hierbei ist der Temperatursensor 20 mit einem Schrumpfschlauch ummantelt. Dieser Schrumpfschlauch verfügt seitlich jeweils ein Temperatursensorwiderlagermit tel 24a, 24b, jeweils ausgebildet als Führungsschacht, welcher zur Fixierung des Temperatursensors 20 verwendet wird. Dieser Temperatursensor 20 ist mittels einer Verbindungstechnik, beispielsweise durch Verschweißen oder Crimpen, mit einem Kabel verbunden.

Die Figuren 2 und 4 zeigen einen Aufbau einer bevorzugten Stromschiene 12b. Dabei ist die Stromschiene 12b gegenüber konventionellen Stromschienen erweitert, um in drei Richtungen aufgebogen zu werden. Zuerst wird ein Blech herkömmlich flach in Form gebracht, beispielsweise durch Stanzen oder Lasern des Blechs. Anschließend werden die einzelnen Biegeelemente 14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f, 14g entsprechend umgeformt und/oder ungebogen gelassen. Beispielsweise wird das Biegeelement 14d radial nach innen gezogen, entgegen den nächstliegenden beiden Biegeelementen 14c, 14e. um den Temperatursensor 20 derart positionieren zu können, dass ein op timaler Wärmeübergang stattfinden kann.

Figur 3 zeigt eine Stromschienenanordnung 12 mit drei Stromschienen 12a, 12b, 12c einer elektrischen Maschine.

Die Stromschienenanordnung 12 mit drei den Stromschienen 12a, 12b, 12c ist, wie in Figur 5 dargestellt, mit einem kunststoffartigen Material ummantelt. Dies bedeutet auch, dass die Stromschienenanordnung 12 mit dem Verschaltungsring 18 verbunden ist.

Die Figuren 6 und 7 zeigen eine Schnittstelle des Temperatursensors 20, umfassend beispielsweise vier Verschaltungsringwiderlagermittel 22a, 22b, 22c, 22d. Das vierte Verschaltungsringwiderlagermittel 22d, ausgebildet als Anschlagmittel beziehungs weise Halteelement dient dazu, den Temperatursensor 20 in eine Endposition zu brin gen beziehungsweise dort zu begrenzen. Die Montagerichtung des Temperatur sensors 20 wird als Schubrichtung S gezeigt, siehe Figur 8. Die seitlichen Verschal- tungsringwiderlagermittel 22a, 22b, 22c sind beispielshaft als Verrastungen ausgebil det und klemmen den Temperatursensor 20 ein, damit dieser im letzten Montage schritt nicht seine Position ungewünscht ändert, siehe Figur 9.

Figur 9 offenbart die Endposition des Temperatursensors 20, welcher vorzugsweise in einem letzten Montageschritt mit einem isolierenden Material, nicht dargestellt, bei spielsweise Epoxid beschichtet beziehungsweise ummantelt wird. Dies geschieht, um offene Schweißstellen an freien Enden 16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 16f, 16g der Biege elemente 14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f, 14g zu isolieren. Da sich der Temperatur sensor 20 auf ungefähr gleicher Höhe, wie etwaige Schweißstellen der Stromschienen 12a, 12b, 12c befindet, kann dieser Prozess genutzt werden, um den Temperatur sensor 20 auf Position zu halten und gleichzeitig entsprechend thermisch zu isolieren.

Schließlich ist der Temperatursensor 20 direkt zwischen die Stromschienen 12a, 12b, 12c gepresst und durch die Isolierung durch ein Epoxidtauchen weitestgehend vor Umwelteinflüssen geschützt. Somit gelangen keine Medienströme, beispielsweise: Wasser, Luft oder Öl, direkt auf den Temperatursensor 20, sodass dieser geschont bleibt.

Bezuqszeichenliste Sensorbefestigung Stromschienenanordnung a Erste Stromschiene b Zweite Stromschiene c Dritte Stromschiene em14a Erstes Biegeelemente der zweiten Stromschiene b Zweites Biegeelemente der zweiten Stromschiene c Drittes Biegeelemente der zweiten Stromschiene d Viertes Biegeelemente der zweiten Stromschiene e Fünftes Biegeelemente der zweiten Stromschiene f Erstes Biegeelemente der ersten Stromschiene g Zweites Biegeelemente der ersten Stromschiene a Freies Ende des ersten Biegeelements der zweiten Stromschieneb Freies Ende des zweiten Biegeelements der zweiten Stromschienec Freies Ende des dritten Biegeelements der zweiten Stromschiened Freies Ende des vierten Biegeelements der zweiten Stromschienee Freies Ende des fünften Biegeelements der zweiten Stromschienef Freies Ende des ersten Biegeelements der ersten Stromschieneg Freies Ende des zweiten Biegeelements der ersten Stromschiene Verschaltungsring Temperatursensor a Erstes Verschaltungsringwiderlagermittel b Zweites Verschaltungsringwiderlagermittel c Drittes Verschaltungsringwiderlagermittel d Viertes Verschaltungsringwiderlagermittel a Erstes Temperatursensorwiderlagermittel b Zweites Temperatursensorwiderlagermittel Statoranordnung Schubrichtung

Claims

Patentansprüche

1 . Sensorbefestigung (10) zur Temperaturmessung an mindestens einer Strom schienenanordnung (12) mit mindestens einer Stromschiene (12a, 12b, 12c), in einer elektrischen Maschine mit einer Drehachse, zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs, auf weisend mindestens eine Stromschienenanordnung (12) mit mindestens einer Stromschiene (12a, 12b, 12c), wobei eine oder mehrere Stromschienen (12a, 12b, 12c) eine Vielzahl von Biegeelementen (14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f, 14g) aufweisen, die jeweils ein freies Ende (16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 16f, 16g) aufweisen; einen Verschaltungsring (18) zur Verbindung mit der Stromschienenanordnung (12), wobei sich Biegeelemente (14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f, 14g) durch den Ver schaltungsring (18) erstrecken, sodass die freien Enden (16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 16f, 16g) der Biegeelemente (14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f, 14g) derart freistehend ange ordnet sind, dass die Temperatur der freien Enden (16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 16f, 16g) durch einen Temperatursensor (20) messbar ist.

2. Sensorbefestigung (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die freien Enden (16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 16f, 16g) der Biegeelemente (14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f, 14g) zur Temperaturmessung zum Kontakt mit einem Tempe ratursensor (20) ausgebildet sind, insbesondere radial zur Drehachse der elektrischen Maschine.

3. Sensorbefestigung (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die Sensorbefestigung (10) zur lösbaren Verbindung mit einem Temperatur sensor (20) ausgebildet ist, wobei der Verschaltungsring (18) vorzugsweise Verschal tungsringwiderlagermittel (22a, 22b, 22c, 22d) aufweist, um mit Temperatursensorwi derlagermitteln (24a, 24b) eines Temperatursensors (20) lösbar verbindend zu wech selwirken.

4. Sensorbefestigung (10) nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorbefestigung (10) ausgebildet ist zur kraftschlüssigen und/oder form schlüssigen Verbindung mit einem Temperatursensor (20), wobei der Verschaltungsring (18) vorzugsweise Verschaltungsringwiderlagermittel (22a, 22b, 22c, 22d) aufweist, um mit Temperatursensorwiderlagermitteln (24a, 24b) eines Temperatursensors (20) verbindend wechselzuwirken, und/oder wobei die Biegeelemente (14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f, 14g) vorzugsweise ausgebil det sind, um mit einem Temperatursensor (20) kraftschlüssig und/oder formschlüssig verbindend wechselzuwirken.

5. Sensorbefestigung (10) nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Biegeelemente (14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f, 14g) derart aus gebildet sind, dass ihre freien Enden (16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 16f, 16g) zur Drehach se radial versetzt angeordnet sind, und/oder dass die Sensorbefestigung (10) Ver schaltungsringwiderlagermittel (22a, 22b, 22c, 22d) aufweist, die zur Drehachse radial versetzt angeordnet sind, um einen Temperatursensor (20) zwischen den radial ver setzten freien Enden (16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 16f, 16g) und/oder zwischen den radial versetzten Verschaltungsringwiderlagermitteln (22a, 22b, 22c, 22d) anzuordnen.

6. Sensorbefestigung (10) nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorbefestigung (10) ausgebildet ist, um einen Temperatursensor (20) mit tels einer Schubbewegung aufzunehmen, wobei sich die Schubbewegung entlang ei ner Schubrichtung (S) lateral zur Drehachse erstreckt.

7. Sensorbefestigung (10) nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorbefestigung (10) ein oder mehrere Verschaltungsringwiderlagermittel (22a, 22b, 22c, 22d) aufweist, die als Rastmittel (22a, 22b, 22c) und/oder als An schlagmittel (22d) ausgebildet sind.

8. Sensorbefestigung (10) nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromschienenanordnung (12) drei Stromschienen (12a, 12b, 12c) aufweist.

9. Statoranordnung (26), aufweisend mindestens eine Sensorbefestigung (10) für eine elektrische Maschine mit den Merkmalen der Sensorbefestigung (10) nach min destens einem der vorgenannten Ansprüche, weiterhin aufweisend mindestens einen Temperatursensor (20) mit den Merkmalen des Temperatursensors (20) nach mindes tens einem der vorgenannten Ansprüche.

10. Statoranordnung (26) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (20) und die Sensorbefestigung (10) im verbundenen Zu stand eine Epoxidbeschichtung aufweisen.