WO2021094020A1 - Elektrische maschine - Google Patents

Elektrische maschine Download PDF

Info

Publication number
WO2021094020A1
WO2021094020A1 PCT/EP2020/076270 EP2020076270W WO2021094020A1 WO 2021094020 A1 WO2021094020 A1 WO 2021094020A1 EP 2020076270 W EP2020076270 W EP 2020076270W WO 2021094020 A1 WO2021094020 A1 WO 2021094020A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
primary
temperature
rotor
circuit
coil
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/076270
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Pawlak
Patrick Buchenberg
Claus-Christian Oetting
Marcus Alexander
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2021094020A1 publication Critical patent/WO2021094020A1/de

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K13/00—Thermometers specially adapted for specific purposes
    • G01K13/04—Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving solid bodies
    • G01K13/08—Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving solid bodies in rotary movement
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/02—Means for indicating or recording specially adapted for thermometers
    • G01K1/024—Means for indicating or recording specially adapted for thermometers for remote indication
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G01K7/22—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor
    • G01K7/24—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor in a specially-adapted circuit, e.g. bridge circuit
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K2205/00—Application of thermometers in motors, e.g. of a vehicle

Definitions

  • the invention is based on an electrical machine according to the preamble of the main claim.
  • the rotor temperature is therefore a limiting parameter for the continuous output of the electrical machine.
  • a critical magnet temperature such as reducing phase currents, for example.
  • DE 10 2007 062 712 A1 describes a method for determining the temperature of a rotor having a magnetic rotor field of a permanent-magnet synchronous machine provided with a field-oriented current regulator, which has a stator with a stator winding consisting of at least two phase windings. It is provided that an electrical machine equation for a component (Usq) of a stator voltage vector (Us) running transversely to the rotor field direction is set up in a field-oriented coordinate system that contains a magnetic flux (Psi) of the rotor.
  • EP 2853873 A1 describes a device and a method for detecting a temperature of a rotor of an electric motor, a resolver assigned to the electric motor functioning as a means for detecting the temperature of the rotor.
  • the electrical machine according to the invention with the features of the main claim has the advantage that it includes wireless transmission of the corresponding signal or the corresponding temperature information to measure the temperature of the rotor, which can be implemented with only a few standard components and is therefore very cost-effective.
  • an electrical machine with a stator, a rotor and a device for determining a temperature of the rotor comprises at least one primary circuit.
  • the primary circuit is provided on the stator or on a housing of the electrical machine.
  • the primary circuit has at least one measuring device for detecting an electrical current l primarily in the primary circuit or for detecting a variable that primarily characterizes the current l, a signal generator for generating a signal voltage or two connections for feeding the signal voltage into the primary circuit or at least two connections for feeding the signal voltage in the primary circuit, at least one primary coil and a capacitor for generating a resonant circuit in the primary circuit.
  • the device comprises at least one secondary circuit.
  • the secondary circuit is formed on the rotor.
  • the secondary circuit has at least one secondary coil, which is used for inductive Coupling with the at least one primary coil is arranged, and a temperature-dependent load.
  • the device is set up, a secondary voltage in the secondary circuit to induce with a supply of the signal voltage into the primary circuit through an inductive coupling between the primary circuit and the secondary circuit, whereby a current flowing through the temperature-dependent load secondary current L secondarily in the secondary circuit, and secondarily as a result of the secondary current I a rotor temperature-dependent primary current I is primarily caused in the primary circuit.
  • the device is also set up to detect the primary current I primarily by means of the measuring device and a phase shift between the signal voltage and the primary current I primary and to determine the temperature of the rotor based on the phase shift, in particular using a formula, function, table stored in a memory , Map or characteristic curve.
  • the temperature-dependent load can be a temperature-dependent electrical resistance with a negative temperature coefficient.
  • the temperature-dependent load can be a temperature-dependent electrical resistance with a positive temperature coefficient.
  • Other electrical components that change their characteristic electrical value, for example ohmic resistance, inductance or capacitance, as a function of the temperature are possible as temperature-dependent electrical loads.
  • Bimetal switches that switch at a temperature threshold could also be used as a temperature-dependent electrical load.
  • the primary coil and the secondary coil are arranged according to a first and second embodiment in such a way that the inductive coupling between the primary coil and the secondary coil is achieved once per revolution of the rotor exclusively in a certain rotational position range of the rotor.
  • the specific rotational position range is of course less than 360 degrees.
  • the primary coil and the secondary coil extend in the circumferential direction with respect to the axis of rotation only over a certain partial range of 360 degrees and if both coils with their coil axes in the axial direction or in are aligned in the radial direction with respect to the axis of rotation. In this way, the primary coil and the secondary coil can each be made very small or compact and therefore require little installation space.
  • the primary coil and the secondary coil each extend with several turns around a rotor shaft of the rotor, one of the two coils being arranged radially inside the other coil with respect to the axis of rotation of the rotor in such a way that in each rotational position of the Rotor an inductive coupling of the two coils is achieved.
  • the primary coil and the secondary coil face each other in each rotational position, each with a circumferential surface.
  • the primary coil and the secondary coil can advantageously be arranged concentrically to one another, the primary coil and the secondary coil each having a coil axis which is aligned with the axis of rotation of the rotor.
  • the device can in particular be set up for use in a motor vehicle, in particular for traction applications for electrical machines.
  • the formula, function, table, map or characteristic curve can represent an assignment of the phase shift to a specific temperature, the assignment being derived from the formulas:
  • the capacitor can be designed in such a way that the formula, function, table, matrix, characteristic field or characteristic curve for determining the temperature of the rotor is a has maximum resolution in a certain temperature range.
  • the specific temperature range can, for example, be a temperature range close to a safety-relevant temperature threshold in order to protect, for example, magnets of a rotor from demagnetization.
  • the electrical machine can be a synchronous machine.
  • the rotor is set up to be driven synchronously by a rotating magnetic field of the stator.
  • the synchronous machine can in particular be a permanently excited synchronous machine.
  • Detecting the primary current l primarily by means of the measuring device and the phase shift between the signal voltage and the primary current l primary and determining the temperature of the rotor based on the phase shift, in particular using a formula, function, table, matrix, map or characteristic curve stored in a memory.
  • the process steps mentioned can in particular be carried out in the order mentioned, although a different order is also possible. Furthermore, two or more or all of the process steps mentioned can be carried out at the same time or overlapping in time. Furthermore, one, several or all of the process steps mentioned can be carried out once, repeatedly or even permanently.
  • the method can furthermore comprise one or more additional method steps not mentioned.
  • additional method steps not mentioned For further details of the method, reference can in principle be made to the above description of the device, since the method can in particular be carried out using the proposed device.
  • the terms "primary circuit” and “secondary circuit” are to be regarded as pure descriptions, without specifying a sequence or ranking and, for example, without excluding the possibility that several types of primary and / or secondary circuits or exactly one type can be provided. There can also be additional circles.
  • the terms “primary circuit” and “secondary circuit” can in particular each be electrical circuits.
  • the term “inductive coupling” basically refers to the mutual magnetic influence of two or more spatially adjacent electrical circuits or electrical coils through electromagnetic induction as a result of a change in a magnetic flux.
  • the term “coil” basically refers to a winding or a winding material that is suitable for generating or detecting a magnetic field.
  • the coil can comprise at least one winding of a current conductor, in particular made of a wire.
  • the current conductor can be wound on a bobbin, in particular a bobbin, and at least partially have a soft magnetic core.
  • a “measuring device” in the sense of the present invention is basically to be understood as any device that is set up to acquire at least one measured variable that either directly or indirectly represents the current to be acquired. The current can be measured directly, for example using a multimeter,
  • Indirect detection is possible by detecting a variable that characterizes the current, such as voltage.
  • the current can be determined from the detected voltage and a resistance of known magnitude.
  • a basic idea of the present invention is a skillful manipulation of the natural system behavior of an inductive transmission path between two coils for wireless transmission. This is achieved by adding an additional capacitor in the primary circuit.
  • a temperature sensor eg NTC
  • This temperature-dependent change in resistance leads to a phase shift between current and voltage in the primary circuit. Consequently, there is a relationship between the measured phase shift in the primary circuit and the temperature to be determined. This phase shift is determined and the temperature at the measuring element of the rotor is determined from it.
  • the devices and methods according to the invention have numerous advantages over conventional devices and methods. Only a few standard components are required, a simple structure is implemented and these have little space requirements. Furthermore, these are inexpensive and series production is possible. Furthermore, these are insensitive to interference and robust. They also allow easy evaluation.
  • Figure 1A is a schematic view of an electrical machine with a device according to a first embodiment of the present invention
  • Figure 1B is a schematic view of an electrical machine with a device according to a second embodiment of the present invention
  • Figure 1C is a schematic view of an electrical machine with a device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows an electrical circuit diagram of the device according to the invention according to FIGS. 1A to 1C
  • FIG. 3A shows two curves of the phase shift in the primary circuit of the device according to the invention as a function of the temperature of the rotor
  • FIG. 3B shows two curves of the sensitivity of the device according to the invention as a function of the temperature of the rotor
  • FIG. 4 shows an equivalent circuit diagram of the device according to the invention for creating a model with a transformed resistance
  • FIG. 5 shows a profile of an arctangent function
  • FIG. 6A shows a profile of the phase shift in the primary circuit of the device according to the invention as a function of the temperature for two different system designs
  • FIG. 6B shows a course of the sensitivity of the invention
  • FIG. 1A to 1C show a schematic view of an electrical machine with a device 110 for determining a temperature of a rotor of the electrical machine according to three possible embodiments of the present invention.
  • the device 110 can in particular be part of an electrical machine 112, such as a synchronous machine, for example.
  • the electrical machine 112 comprises a rotor 114, which can be rotated about an axis of rotation 116, and a stator 118 cooperating with the rotor 114.
  • the rotor 114 has, for example, a shaft and a rotor body arranged on the shaft.
  • the rotor body can be a laminated core, for example.
  • the stator 118 can be arranged in a housing 120.
  • FIG. 2 shows an electrical circuit diagram of the device 110 according to the invention according to FIGS. 1A to 1C.
  • the device 110 comprises an electrical primary circuit 122 and an electrical secondary circuit 124.
  • the primary circuit 122 is formed on the housing 120 or on the stator 118 and fastened there.
  • the primary circuit 122 can be attached to the housing 120 or to the stator 118 in a form-fitting, non-positive and / or material-fitting manner.
  • the secondary circuit 124 is formed on the rotor 114 and is fixedly, in particular non-rotatably, connected to the rotor 114.
  • the secondary circuit 124 is arranged or fastened on an end face of the rotor body of the rotor 114 and / or on the shaft of the rotor 114.
  • the secondary circuit 124 can be attached to the rotor 114 in a form-fitting, non-positive and / or material-fitting manner.
  • the primary circuit 122 has at least one measuring device 126 for detecting an electrical primary current I primarily in the primary circuit 122.
  • the primary circuit 122 has a signal generator 128 for generating a signal voltage to be fed into the primary circuit 122.
  • the primary circuit 122 can comprise at least two connections 127 for feeding a signal voltage into the primary circuit 122.
  • the primary circuit 122 furthermore has at least one primary coil 130 and, for example, a capacitor 132.
  • the primary coil 130 can in particular be a winding.
  • the capacitor 132 is designed to generate an oscillating circuit in the primary circuit 122.
  • an electrical series resistor 134 is arranged between the signal generator 128 and the capacitor 132.
  • the measuring device 126 can be, for example, a voltmeter that measures a voltage drop across the series resistor 136 of the primary circuit 122, so that the primary current I can be determined primarily by means of the known electrical resistance of the series resistor 136 and by means of the voltage drop measured at the series resistor 136.
  • the voltage of the signal generator 128 can be determined with a further measuring device 126 or can be known on the basis of a calibration of the signal generator 128.
  • the secondary circuit 124 has at least one secondary coil 136 and a temperature-dependent electrical load 138.
  • the secondary coil 136 is arranged for inductive coupling with the primary coil 130.
  • the secondary coil 136 can in particular be an electrical winding.
  • the temperature-dependent electrical load 138 serves as a measuring element and can be a temperature-dependent electrical resistor.
  • the temperature-dependent electrical load 138 is a temperature-dependent electrical resistor with a negative temperature coefficient, ie a so-called NTC (negative temperature coefficient).
  • NTC negative temperature coefficient
  • other embodiments are also fundamentally conceivable, such as, for example, a temperature-dependent electrical resistance with a positive temperature coefficient, ie a so-called PTC (positive temperature coefficient).
  • the temperature-dependent electrical load 138 is arranged at a certain position of the rotor 114, for example in a magnet pocket of the rotor body that accommodates permanent magnets, in order to there the Detect the temperature of the rotor 114.
  • the temperature-dependent electrical load 138 is in electrical contact with the secondary coil 136.
  • the primary coil 130 and the secondary coil 136 each have a coil axis around which the respective winding is wound.
  • the signal voltage in the primary circuit 122 induces a secondary voltage in the secondary circuit 124 via an inductive coupling of the primary coil 130 with the secondary coil 136.
  • the induced secondary voltage which is of course an alternating voltage, causes a secondary current I secondary to flow through the temperature-dependent load 138.
  • the amplitude of the secondary current I secondary is determined by the temperature of the rotor 114.
  • the secondary current I secondary of the secondary circuit 124 is correspondingly dependent on the rotor temperature.
  • a rotor temperature-dependent primary current I is primarily produced in the primary circuit 122, which is of course an alternating current.
  • the primary current I primarily in the primary circuit 122 is detected by means of the measuring device 126, for example directly or indirectly via a variable that primarily characterizes the primary current I, such as a voltage.
  • the alternating voltage brings about an alternating magnetic flux in accordance with the law of induction; this induces the secondary voltage in the secondary coil 136 magnetically coupled to the primary side 122.
  • the capacitor 132 in the primary circuit 122 must be omitted.
  • the secondary voltage is then generated in the secondary winding 136 according to the generator principle.
  • the primary coil 130 and the secondary coil 136 can be arranged according to the first embodiment according to FIG. 1A and according to the second embodiment according to FIG 360 degrees takes place once per revolution of the rotor 114.
  • the primary coil 130 and the secondary coil 136 extend in the circumferential direction with respect to the axis of rotation 116 only over a certain partial area of 360 degrees, so that the secondary coil 136 rotating with the rotor 114 once per revolution of the rotor 114 on the stationary Primary coil 130 is moved past.
  • the primary coil 130 and the secondary coil 136 are briefly opposite one another.
  • a secondary voltage is induced in the secondary coil 136 by inductive coupling.
  • the magnetic coupling of the two coils 130, 136 in the embodiment according to FIGS. 1A and 1B is dependent on the rotational position of the two coils 130, 136 with respect to one another and is maximal when the coil axes of the two coils 130, 136 are aligned with one another.
  • the primary coil 130 and the secondary coil 136 are spaced apart from one another in the axial direction with respect to the axis of rotation 116 and are provided in a common radial area in the radial direction with respect to the axis of rotation 116, which allows an inductive coupling.
  • the coil axes of the primary coil 130 and the secondary coil 136 are arranged on the same radius with respect to the axis of rotation 116 and are thus aligned with one another when the two coils 130, 136 face one another at a minimal distance as they move past.
  • there is at least an overlap of the radial extensions of the primary coil 130 and the secondary coil 136 if the two coils 130, 136 face each other with a minimal distance as they move past.
  • the coil axes of the primary coil 130 and the secondary coil 136 are aligned in the radial direction with respect to the axis of rotation 116, one of the two coils 130, 136, for example the primary coil 130, being arranged radially further outside than the other coil 130, 136.
  • the coil axes of the two coils 130, 136 are aligned with one another when the two coils 130, 136 face one another with a minimal distance as they move past. At least, however, there is an overlap of the axial extensions of the primary coil 130 and the secondary coil 136 if the two coils 130, 136 face one another with a minimal distance as they move past.
  • the signal voltage of the signal generator 128 can be a direct voltage or an alternating voltage in order to induce a secondary voltage in the secondary circuit 124 due to a change in a magnetic field and thus the inductive coupling of the two coils 130, 136 reach.
  • the alternating voltage is an alternating voltage with any waveform, for example with a sinusoidal, triangular, sawtooth or rectangular waveform.
  • the primary coil 130 and the secondary coil 136 can be arranged according to a third embodiment according to FIG. 1C in such a way that the inductive coupling between the two coils 130, 136 is independent of a rotation of the rotor 114 over 360 degrees with respect to the axis of rotation 116.
  • the primary coil 130 and the secondary coil 136 each run with a plurality of turns around a rotor shaft of the rotor 114.
  • One of the two coils 130, 136 for example the secondary coil 136, lies radially inside the other coil 130, 136, for example the primary coil 130, with respect to the axis of rotation 116.
  • the primary coil 130 and the secondary coil 136 are arranged concentrically to one another, for example, the primary coil 130 and the secondary coil 136 each have a coil axis which is aligned with the axis of rotation 116 of the rotor 114.
  • the signal voltage of the signal generator 128 can only be an alternating voltage in order to induce a secondary voltage in the secondary circuit 124.
  • the alternating voltage is an alternating voltage with any waveform, for example with a sinusoidal, triangular, sawtooth or rectangular waveform.
  • the calculation or determination of the temperature of the rotor 114 can in particular be carried out using a formula stored in an electronic memory of an electronic control device or function, in particular an arctangent function, or via a table, map, characteristic curve or matrix stored in an electronic memory of an electronic control unit, whereby an association between a phase shift and the associated temperature of the rotor 114 is present.
  • the primary current I primary is measured by means of the measuring device 126 and the phase shift is determined based thereon.
  • the electronic control device can be a control device of the electrical machine or an external control device.
  • a wireless signal transmission thus takes place.
  • the signal that can be transmitted is the temperature of the rotor 114.
  • the temperature information is indirectly part of the secondary current or, via the inductively coupled coils 130, 136, also part of the primary current.
  • the signal is only transmitted when the signal voltage is fed in.
  • the capacitor 132 changes the transmission system of the device 110 and thus the system behavior, which can be used to adjust the measurement accuracy of the device 110.
  • FIG. 3A shows two exemplary curves of the phase shift in the primary circuit 122 of the device 110 according to the invention as a function of the temperature of the rotor.
  • the temperature q in [° C] is plotted on the X axis.
  • the phase shift ⁇ in [°] is plotted on the Y-axis.
  • the curve 140 shows the course of the phase shift in the primary circuit 122 without a capacitor 132 and the curve 142 shows the course of the phase shift with the inventive provision of the capacitor 132 in the primary circuit 122.
  • FIG. 3B shows two exemplary curves of the sensitivity of the device according to the invention as a function of the temperature of the rotor.
  • the two courses of the sensitivity result directly from the course of the slope of the respective curves 140, 142 according to FIG. 3A.
  • the temperature q in [° C] is plotted on the X axis.
  • the sensitivity ie the change in the phase shift ⁇ / o C in [°] is plotted on the Y axis.
  • the sensitivity indicates by how many degrees the phase shift changes per 1 ° C temperature difference.
  • the curve 144 shows the course of the sensitivity without capacitor 132 in the primary circuit 122 and the curve 146 shows the course of the sensitivity with the inventive provision of the capacitor 132 in the primary circuit 122.
  • the provision of the capacitor 132 in the primary circuit 122 therefore increases the sensitivity of the transmission system to a change in temperature.
  • the transmission system of the device is designed for example in such a way, for example by appropriately designing the capacitor 132, that the maximum sensitivity of the transmission system lies in a certain temperature range in which the accuracy of the temperature measurement should be highest and which is referred to below as the main measuring range of the device 110 .
  • the maximum sensitivity of the transmission system lies in the middle of the main measuring range of the device 110.
  • the association between a measurable phase shift in the transmission system and the associated temperature can be determined by means of an arctangent function, which is mentioned below.
  • FIG. 4 shows an equivalent circuit diagram of the device according to the invention for modeling with a transformed resistance.
  • the primary coil 130 in comparison to the circuit diagram in FIG. 2, the primary coil 130 is also shown with a first line resistor 148 and the secondary coil 136 is also shown with a second line resistor 150.
  • the line resistances 148, 150 give in particular the copper resistance values of the coils 130, 136 at.
  • a transformed resistor Z trans is shown in the primary circuit 122 for simpler design.
  • the transformed resistance Z trans can be determined as follows:
  • ⁇ is the transmission frequency
  • k is the coupling factor between primary coil 130 and secondary coil 136
  • L 1 is the inductance of primary coil 130
  • L 2 is the inductance of secondary coil 136
  • R L2 is the line resistance of secondary coil 136
  • R NTC is the resistance of temperature-dependent load 138, which here is an NTC.
  • L p is the inductance of the primary coil 130
  • L s the inductance of the secondary coil 136
  • R LS the line resistance of the secondary coil 136
  • R p the line resistance of the primary coil 130
  • R v the line resistance of the series resistor 134
  • C the capacitance of the capacitor 132 and R.
  • NTC is the resistance of the temperature dependent load 138, which here is an NTC.
  • This arctangent function can be used to determine the association between individual values of the phase shift and the associated temperature.
  • the arctangent function can be used as a function in the electronic Be stored in memory and used to calculate the temperature of the rotor.
  • assignment pairs calculated using the arctangent function, consisting of phase shift and assigned temperature can be stored in a table, a characteristic diagram or a matrix in the memory of a control device.
  • a mathematical arctangent function generally has a region of greatest slope which, according to FIG. 5, lies around a zero point.
  • the capacitor 132 is therefore designed, for example, in such a way that the greatest slope of the arctangent function according to the invention lies in the main measuring range. The temperature of the rotor can thus be determined more precisely in the main measuring range.
  • the transmission system of the device 110 can be designed specifically for the arctangent function by varying the influencing variables of the aforementioned formulas, in particular with regard to the sensitivity, the resolution and the main measuring range.
  • the following parameters are particularly suitable for this: - coupling factor k between the coil or coils of primary circuit 122 and the coil or coils of secondary circuit 124 - inductances L p , L s of coils of primary circuit 122 and secondary circuit 124, - copper resistance values R Lp , R Ls of the coils of the primary circuit 122 and of the secondary circuit 124, - transmission frequency ⁇ , - resistance characteristic R NTC of the load 138, - capacitance C of the capacitor 132.
  • FIG. 6A shows a curve of the phase shift as a function of the temperature for two different system designs.
  • the temperature ⁇ in [° C] is plotted on the X axis.
  • the phase shift ⁇ in [°] is plotted on the Y-axis.
  • the curve 158 in FIG. 6A shows a first system design for the device 110 with a maximum sensitivity at 130 ° C., as can be seen from the curve 162 in FIG. 6B.
  • Curve 160 in Figure 6A shows a second system design for the device 110 with a maximum sensitivity at 100 ° C., as can be seen from the curve 164 in FIG. 6B.
  • FIG. 6B shows a course of the sensitivity as a function of the temperature for the two system designs according to FIG. 6A.
  • Fig. 6B is the
  • Curve 162 shows the course of the sensitivity of the first system design and curve 164 shows the course of the sensitivity of the second

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)

Abstract

Elektrische Maschine mit einer Einrichtung (110) zur Ermittlung einer Temperatur eines Rotors (114), wobei die Einrichtung (110) einen am Stator (118) oder an einem Gehäuse (120) der elektrischen Maschine vorgesehenen Primärkreis (122) mit einer Primärspule (130) und einen am Rotor (114) ausgebildeten Sekundärkreis (124) mit einer Sekundärspule (136) und einer temperaturabhängigen Last (138) umfasst. Die Einrichtung (110) ist eingerichtet, bei einer Einspeisung der Signalspannung in den Primärkreis (122) durch eine induktive Kopplung zwischen dem Primärkreis (122) und dem Sekundärkreis (124) eine Sekundärspannung in dem Sekundärkreis (124) zu induzieren, wodurch ein durch die temperaturabhängige Last (138) fließender Sekundärstrom Isekundär im Sekundärkreis und infolge des Sekundärstroms Isekundär ein rotortemperaturabhängiger Primärstrom Iprimär im Primärkreis (122) bewirkt wird. Die Einrichtung (110) ist weiterhin eingerichtet, den Primärstrom Iprimär mittels der Messvorrichtung (126) und eine Phasenverschiebung zwischen der Signalspannung und dem Primärstrom Iprimär zu erfassen und basierend auf der Phasenverschiebung die Temperatur des Rotors (114) zu ermitteln.

Description

Beschreibung
Titel
Elektrische Maschine
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer elektrischen Maschine nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Im Fall einer permanenterregten Synchronmaschine kann eine zu hohe Rotortemperatur zu einer Entmagnetisierung der Permanentmagnete führen.
Die Rotortemperatur ist daher ein begrenzender Parameter für die Dauerleistung der elektrischen Maschine. Zum Schutz der Permanentmagnete muss sichergestellt sein, dass bei einem Erreichen einer kritischen Magnettemperatur Gegenmaßnahmen ergriffen werden, wie zum Beispiel das Reduzieren von Phasenströmen. Je genauer die Rotortemperatur bekannt ist, desto später können diese Maßnahmen getroffen werden und desto höhere Dauerleistungen können erzielt werden.
In DE 10 2007 062 712 Al wird ein Verfahren zur Bestimmung der Temperatur eines ein magnetisches Rotorfeld aufweisenden Rotors einer mit einem feldorientierten Stromregler versehenen permanenterregten Synchronmaschine beschrieben, die einen Stator mit einer aus mindestens zwei Phasenwicklungen bestehenden Statorwicklung aufweist. Es ist vorgesehen, dass eine elektrische Maschinengleichung für eine quer zur Rotorfeldrichtung verlaufende Komponente (Usq) eines Statorspannungsvektors (Us) in einem feldorientierten Koordinatensystem aufgestellt wird, die einen magnetischen Fluss (Psi) des Rotors enthält. Weiter ist vorgesehen, dass die Komponente (Usq) des Statorspannungsvektors (Us) durch eine Spannungsstellgröße (UsqCC) berechnet und damit der magnetische Fluss (Psi) bestimmt wird. Zudem ist vorgesehen, dass aus dem magnetischen Fluss (Psi) die Temperatur (T) des Rotors bestimmt wird. In EP 2853873 A1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erfassung einer Temperatur eines Rotors eines Elektromotors beschrieben, wobei ein dem Elektromotor zugeordneter Resolver als Mittel zur Erfassung der Temperatur des Rotors fungiert.
Aus dem Handbuch der Mess- und Automatisierungstechnik in der Produktion, Springer-Verlag, 2. Auflage, Seite 84, Kapitel 1.4.2 sind Verfahren für eine Erfassung einer Rotordrehzahl und für eine Messung von dynamischen Aktionsmomenten bekannt, welche induktiv Signale übertragen.
Darüber hinaus sind teure telemetrische Systeme mit drahtloser Signalübertragung bekannt. Diese sind jedoch aufgrund der hohen Kosten für eine Anwendung in einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeugs nicht geeignet.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße elektrische Maschine mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass sie zur Messung der Temperatur des Rotors eine drahtlose Übertragung des entsprechenden Signals bzw. der entsprechenden Temperaturinformation umfasst, die mit nur wenigen Standardkomponenten realisierbar und dadurch sehr kostengünstig ist.
In einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine elektrische Maschine mit einem Stator, einem Rotor und einer Einrichtung zur Ermittlung einer Temperatur des Rotors vorgeschlagen. Die Einrichtung umfasst mindestens einen Primärkreis. Der Primärkreis ist am Stator oder an einem Gehäuse der elektrischen Maschine vorgesehen. Der Primärkreis weist mindestens eine Messvorrichtung zum Erfassen eines elektrischen Stroms lprimär im Primärkreis oder zum Erfassen einer den Strom lprimär charakterisierenden Größe, einen Signalgenerator zum Erzeugen einer Signalspannung oder zwei Anschlüsse zum Einspeisen der Signalspannung in den Primärkreis oder mindestens zwei Anschlüsse zum Einspeisen der Signalspannung in den Primärkreis, mindestens eine Primärspule und einen Kondensator zur Erzeugung eines Schwingkreises im Primärkreis auf. Weiterhin umfasst die Einrichtung mindestens einen Sekundärkreis. Der Sekundärkreis ist am Rotor ausgebildet. Der Sekundärkreis weist mindestens eine Sekundärspule, die zur induktiven Kopplung mit der mindestens einen Primärspule angeordnet ist, und eine temperaturabhängige Last auf. Die Einrichtung ist eingerichtet, bei einer Einspeisung der Signalspannung in den Primärkreis durch eine induktive Kopplung zwischen dem Primärkreis und dem Sekundärkreis eine Sekundärspannung in dem Sekundärkreis zu induzieren, wodurch ein durch die temperaturabhängige Last fließender Sekundärstrom Lsekundär im Sekundärkreis und infolge des Sekundärstroms Isekundär ein rotortemperaturabhängiger Primärstrom Iprimär im Primärkreis bewirkt wird. Die Einrichtung ist weiterhin eingerichtet, den Primärstrom Iprimär mittels der Messvorrichtung und eine Phasenverschiebung zwischen der Signalspannung und dem Primärstrom Iprimär zu erfassen und basierend auf der Phasenverschiebung die Temperatur des Rotors zu ermitteln, insbesondere über eine in einem Speicher abgelegte Formel, Funktion, Tabelle, Kennfeld oder Kennlinie.
Die temperaturabhängige Last kann ein temperaturabhängiger elektrischer Widerstand mit einem negativen Temperaturkoeffizienten sein. Alternativ kann die temperaturabhängige Last ein temperaturabhängiger elektrischer Widerstand mit einem positiven Temperaturkoeffizienten sein. Als temperaturabhängige elektrische Last sind weitere elektrische Bauteile möglich, die in Abhängigkeit von der Temperatur ihren elektrischen Kennwert, beispielsweise ohmscher Widerstand, Induktivität oder Kapazität, ändern. Auch Bimetallschalter, die bei einem Temperaturschwellwert schalten, wären als temperaturabhängige elektrische Last verwendbar.
Sehr vorteilhaft ist, wenn die Primärspule und die Sekundärspule nach einer ersten und zweiten Ausführung derart angeordnet sind, dass die induktive Kopplung zwischen der Primärspule und der Sekundärspule einmal pro Umdrehung des Rotors ausschließlich in einem bestimmten Drehlagenbereich des Rotors erreicht wird. Der bestimmte Drehlagenbereich ist dabei selbstverständlich kleiner als 360 Grad. Diese Ausführungen haben den Vorteil, dass die Primärspule und die Sekundärspule jeweils sehr klein bzw. kompakt gebaut werden können und dadurch wenig Bauraum beanspruchen.
Außerdem vorteilhaft ist, wenn die Primärspule und die Sekundärspule sich nach der ersten und zweiten Ausführung in Umfangsrichtung bezüglich der Rotationsachse nur über einen bestimmten Teilbereich von 360 Grad erstrecken und wenn beide Spulen mit ihren Spulenachsen in axialer Richtung oder in radialer Richtung bezüglich der Rotationsachse ausgerichtet sind. Auf diese Weise können die Primärspule und die Sekundärspule jeweils sehr klein bzw. kompakt gebaut werden und beanspruchen dadurch wenig Bauraum.
Vorteilhaft ist, wenn die Primärspule und die Sekundärspule nach einer dritten Ausführung sich jeweils mit mehreren Windungen um eine Rotorwelle des Rotors herum erstrecken, wobei eine der beiden Spulen bezüglich der Rotationsachse des Rotors derart radial innerhalb der anderen Spule angeordnet ist, dass in jeder Drehlage des Rotors eine induktive Kopplung der beiden Spulen erreicht ist. Dazu stehen sich die Primärspule und die Sekundärspule in jeder Drehlage gegenüber, jeweils mit einer Umfangsfläche. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass die induktive Kopplung zwischen den beiden Spulen unabhängig von der Drehlage des Rotors stets gleichbleibt. Die Signalübertragung ist bei stillstehendem Motor ebenso wie bei hoher Motordrehzahl möglich. Ebenso wird das übertragene Signal nicht durch eine variierende induktive Kopplung beeinflusst.
Nach der dritten Ausführung können die Primärspule und die Sekundärspule vorteilhafterweise konzentrisch zueinander angeordnet sein, wobei die Primärspule und die Sekundärspule jeweils eine Spulenachse aufweisen, die jeweils mit der Rotationsachse des Rotors fluchtet.
Die Einrichtung kann insbesondere zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug eingerichtet sein, insbesondere für Traktionsanwendungen für elektrische Maschinen.
Die Formel, Funktion, Tabelle, Kennfeld bzw. Kennlinie kann eine Zuordnung der Phasenverschiebung zu einer bestimmten Temperatur darstellen, wobei die Zuordnung sich ergibt aus den Formeln:
Figure imgf000006_0001
Der Kondensator kann derart ausgelegt sein, dass die Formel, Funktion, Tabelle, Matrix, Kennfeld bzw. Kennlinie zur Bestimmung der Temperatur des Rotors eine maximale Auflösung in einem bestimmten Temperaturbereich aufweist. Der bestimmte Temperaturbereich kann beispielsweise ein Temperaturbereich nahe unterhalb einer sicherheitsrelevanten Temperaturschwelle sein, um beispielsweise Magnete eines Rotors vor einer Entmagnetisierung zu schützen.
Die elektrische Maschine kann eine Synchronmaschine sein. Der Rotor ist eingerichtet, synchron von einem magnetischen Drehfeld des Stators angetrieben zu werden. Die Synchronmaschine kann insbesondere eine permanenterregte Synchronmaschine sein.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Ermittlung einer Temperatur eines Rotors einer elektrischen Maschine gemäß den vorstehenden Ausführungen vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
Induzieren einer Sekundärspannung in dem Sekundärkreis durch die induktive Kopplung zwischen dem Primärkreis und dem Sekundärkreis bei Einspeisung der Signalspannung in den Primärkreis, wodurch der durch die temperaturabhängige Last fließende Strom lsekundär im Sekundärkreis und infolge des Sekundärstroms lsekundär der rotortemperaturabhängige Primärstrom lprimär im Primärkreis bewirkt wird; und
Erfassen des Primärstroms lprimär mittels der Messvorrichtung und der Phasenverschiebung zwischen der Signalspannung und dem Primärstrom lprimär und Ermitteln der Temperatur des Rotors basierend auf der Phasenverschiebung, insbesondere über eine in einem Speicher abgelegte Formel, Funktion, Tabelle, Matrix, Kennfeld oder Kennlinie.
Die genannten Verfahrensschritte können insbesondere in der genannten Reihenfolge durchgeführt werden, wobei jedoch auch eine andere Reihenfolge möglich ist. Weiterhin können zwei oder mehrere oder auch alle der genannten Verfahrensschritte zeitlich überlappend oder gleichzeitig durchgeführt werden. Weiterhin können einer, mehrere oder auch alle der genannten Verfahrensschritte einmalig, wiederholt oder auch permanent durchgeführt werden. Das Verfahren kann weiterhin einen oder mehrere zusätzliche, nicht genannte Verfahrensschritte umfassen. Für weitere Einzelheiten des Verfahrens kann grundsätzlich auf die obige Beschreibung der Einrichtung verwiesen werden, da das Verfahren insbesondere unter Verwendung der vorgeschlagenen Einrichtung durchgeführt werden kann. Die Begriffe „Primärkreis“ und „Sekundärkreis“ sind als reine Beschreibungen anzusehen, ohne eine Reihenfolge oder Rangfolge anzugeben und beispielsweise ohne die Möglichkeit auszuschließen, dass mehrere Arten von Primärkreisen und/oder Sekundärkreisen oder jeweils genau eine Art vorgesehen sein können. Weiterhin können zusätzliche Kreise vorhanden sein. Die Begriffe „Primärkreis“ und „Sekundärkreis“ können insbesondere jeweils Stromkreise sein. Der Begriff „induktive Kopplung“ bezeichnet grundsätzlich eine gegenseitige magnetische Beeinflussung zweier oder mehrerer räumlich benachbarter elektrischer Stromkreise oder elektrischer Spulen durch eine elektromagnetische Induktion infolge einer Änderung eines magnetischen Flusses. Der Begriff „Spule“ bezeichnet grundsätzlich eine Wicklung oder ein Wickelgut, welches geeignet ist, ein Magnetfeld zu erzeugen oder zu detektieren. Die Spule kann mindestens einer Wicklung eines Stromleiters, insbesondere aus einem Draht, umfassen. Der Stromleiter kann auf einem Spulenkörper, insbesondere Spulenträger gewickelt sein und zumindest teilweise einen weichmagnetischen Kern aufweisen. Unter einer „Messvorrichtung“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ist grundsätzlich eine beliebige Vorrichtung zu verstehen, welche eingerichtet ist, um mindestens eine Messgröße zu erfassen, die entweder unmittelbar oder mittelbar den zu erfassenden Strom darstellt. Eine direkte Erfassung des Stroms ist beispielsweise mittels eines Multimeters,
Amperemeters oder dergleichen realisierbar. Eine mittelbare Erfassung ist über die Erfassung einer den Strom charakterisierenden Größe, wie z.B. Spannung, möglich. In diesem Fall kann der Strom aus der erfassten Spannung und einem Widerstand bekannter Größe ermittelt werden.
Ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist eine geschickte Manipulation des natürlichen Systemverhaltens einer induktiven Übertragungstrecke zwischen zwei Spulen zur drahtlosen Übermittlung. Dies wird durch Hinzufügen eines zusätzlichen Kondensators im Primärkreis erreicht. Ein Temperatursensor (z.B. NTC) im Sekundärkreis dient zur temperaturabhängigen Widerstandänderung. Diese temperaturabhängige Widerstandsänderung führt zu einer Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung im Primärkreis. Folglich besteht eine Beziehung zwischen der gemessenen Phasenverschiebung im Primärkreis und der zu bestimmenden Temperatur. Diese Phasenverschiebung wird ermittelt und daraus die Temperatur am Messelement des Rotors bestimmt. Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen und Verfahren weisen gegenüber herkömmlichen Vorrichtungen und Verfahren zahlreiche Vorteile auf. So werden nur wenige Standardkomponenten benötigt, ein einfacher Aufbau realisiert und diese haben einen geringen Platzbedarf. Weiterhin sind diese günstig und eine Serienfertigung ist möglich. Weiterhin sind diese störunempfindlich und robust. Außerdem erlauben diese eine einfache Auswertung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere optionale Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind.
Es zeigen:
Figur 1A eine schematische Ansicht einer elektrischen Maschine mit einer Einrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Figur 1B eine schematische Ansicht einer elektrischen Maschine mit einer Einrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Figur 1C eine schematische Ansicht einer elektrischen Maschine mit einer Einrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Figur 2 ein elektrisches Schaltbild der erfindungsgemäßen Einrichtung nach Fig.1A bis Fig.1C, Figur 3A zwei Verläufe der Phasenverschiebung im Primärkreis der erfindungsgemäßen Einrichtung in Abhängigkeit von der Temperatur des Rotors,
Figur 3B zwei Verläufe der Empfindlichkeit der erfindungsgemäßen Einrichtung in Abhängigkeit von der Temperatur des Rotors,
Figur 4 ein Ersatzschaltbild der erfindungsgemäßen Einrichtung für eine Modellbildung mit transformiertem Widerstand,
Figur 5 einen Verlauf einer Arkustangens- Funktion, Figur 6A einen Verlauf der Phasenverschiebung im Primärkreis der erfindungsgemäßen Einrichtung in Abhängigkeit von der Temperatur für zwei verschiedene Systemauslegungen und Figur 6B einen Verlauf der Empfindlichkeit der erfindungsgemäßen
Einrichtung in Abhängigkeit von der Temperatur für die zwei verschiedenen Systemauslegungen nach Fig.6A.
Ausführungsformen der Erfindung
Die Fig.1A bis Fig.1C zeigen eine schematische Ansicht einer elektrischen Maschine mit einer Einrichtung 110 zur Ermittlung einer Temperatur eines Rotors der elektrischen Maschine gemäß drei möglichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Die Einrichtung 110 kann insbesondere Teil einer elektrischen Maschine 112, wie beispielsweise einer Synchronmaschine, sein. Die elektrische Maschine 112 umfasst einen Rotor 114, der um eine Rotationsachse 116 rotierbar ist, und einen mit dem Rotor 114 zusammenwirkenden Stator 118.
Der Rotor 114 weist beispielsweise eine Welle und einen auf der Welle angeordneten Rotorkörper auf. Der Rotorkörper kann beispielsweise ein Blechpaket sein. Der Stator 118 kann in einem Gehäuse 120 angeordnet sein.
Figur 2 zeigt ein elektrisches Schaltbild der erfindungsgemäßen Einrichtung 110 nach Fig.1A bis Fig.1C.
Die Einrichtung 110 umfasst einen elektrischen Primärkreis 122 und einen elektrischen Sekundärkreis 124.
Der Primärkreis 122 ist am Gehäuse 120 oder am Stator 118 ausgebildet und dort befestigt. Insbesondere kann der Primärkreis 122 am Gehäuse 120 oder am Stator 118 formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig angebracht sein.
Der Sekundärkreis 124 ist am Rotor 114 ausgebildet und ist fest, insbesondere drehfest, mit dem Rotor 114 verbunden. Beispielsweise ist der Sekundärkreis 124 an einer Stirnseite des Rotorkörpers des Rotors 114 und/oder an der Welle des Rotors 114 angeordnet oder befestigt. Insbesondere kann der Sekundärkreis 124 an dem Rotor 114 formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig angebracht sein. Der Primärkreis 122 weist mindestens eine Messvorrichtung 126 zum Erfassen eines elektrischen Primärstroms lprimär im Primärkreis 122 auf.
Darüber weist der Primärkreis 122 einen Signalgenerator 128 zum Erzeugen einer in den Primärkreis 122 einzuspeisenden Signalspannung auf. Alternativ kann der Primärkreis 122 mindestens zwei Anschlüsse 127 zum Einspeisen einer Signalspannung in den Primärkreis 122 umfassen.
Der Primärkreis 122 weist weiterhin mindestens eine Primärspule 130 und beispielsweise einen Kondensator 132 auf. Bei der Primärspule 130 kann es sich insbesondere um eine Wicklung handeln. Der Kondensator 132 ist zur Erzeugung eines Schwingkreises im Primärkreis 122 ausgebildet. Zwischen dem Signalgenerator 128 und dem Kondensator 132 ist beispielsweise ein elektrischer Vorwiderstand 134 angeordnet.
Die Messvorrichtung 126 kann beispielsweise ein Voltmeter sein, das einen Spannungsabfall an dem Vorwiderstand 136 des Primärkreises 122 misst, so dass der Primärstrom lprimär mittels des bekannten elektrischen Widerstandes des Vorwiderstandes 136 und mittels des an dem Vorwiderstand 136 gemessenen Spannungsabfalls ermittelbar ist. Die Spannung des Signalgenerators 128 kann mit einer weiteren Messvorrichtung 126 bestimmt werden oder aufgrund einer Kalibrierung des Signalgenerators 128 bekannt sein.
Der Sekundärkreis 124 weist mindestens eine Sekundärspule 136 und eine temperaturabhängige elektrische Last 138 auf. Die Sekundärspule 136 ist zur induktiven Kopplung mit der Primärspule 130 angeordnet. Bei der Sekundärspule 136 kann es sich insbesondere um eine elektrische Wicklung handeln. Die temperaturabhängige elektrische Last 138 dient als Messelement und kann ein temperaturabhängiger elektrischer Widerstand sein. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die temperaturabhängige elektrische Last 138 ein temperaturabhängiger elektrischer Widerstand mit einem negativen Temperaturkoeffizienten, d.h. ein sogenannter NTC (negative temperature coefficient). Auch andere Ausführungsformen sind jedoch grundsätzlich denkbar, wie beispielsweise ein temperaturabhängiger elektrischer Widerstand mit einem positiven Temperaturkoeffizienten, d.h. ein sogenannter PTC (positive temperature coefficient). Die temperaturabhängige elektrische Last 138 ist an einer bestimmten Position des Rotors 114 angeordnet, beispielsweise in einer Permanentmagnete aufnehmenden Magnettasche des Rotorkörpers, um dort die Temperatur des Rotors 114 zu erfassen. Die temperaturabhängige elektrische Last 138 ist in elektrischem Kontakt mit der Sekundärspule 136.
Die Primärspule 130 und die Sekundärspule 136 weisen jeweils eine Spulenachse auf, um die die jeweilige Wicklung gewickelt ist.
Die Signalspannung im Primärkreis 122 induziert über eine induktive Kopplung der Primärspule 130 mit der Sekundärspule 136 eine Sekundärspannung in dem Sekundärkreis 124. Die induzierte Sekundärspannung, die selbstverständlich eine Wechselspannung ist, bewirkt einen durch die temperaturabhängige Last 138 fließenden Sekundärstrom lsekundär. Die Amplitude des Sekundärstroms lsekundär wird durch die Temperatur des Rotors 114 bestimmt. Entsprechend ist der Sekundärstrom lsekundär des Sekundärkreises 124 rotortemperaturabhängig.
Infolge des Sekundärstroms lsekundär wird ein rotortemperaturabhängiger Primärstrom lprimär im Primärkreis 122 bewirkt, der selbstverständlich ein Wechselstrom ist. Der Primärstrom lprimär in dem Primärkreis 122 wird mittels der Messvorrichtung 126 erfasst, beispielsweise direkt oder indirekt über eine den Primärstrom lprimär charakterisierende Größe, wie beispielsweise einer Spannung.
Im Falle einer in den Primärkreis 122 eingespeisten Wechselspannung bewirkt die Wechselspannung entsprechend dem Induktionsgesetz einen wechselnden magnetischen Fluss, dieser induziert in der mit der Primärseite 122 magnetisch gekoppelten Sekundärspule 136 die Sekundärspannung. Wird statt der Wechselspannung eine Gleichspannung in den Primärkreis eingespeist, muss der Kondensator 132 im Primärkreis 122 entfallen. In dem Fall der eingespeisten Gleichspannung wird dann nach dem Generatorprinzip in der Sekundärwicklung 136 die Sekundärspannung erzeugt.
Die Primärspule 130 und die Sekundärspule 136 können nach der ersten Ausführung nach Fig.lA und nach der zweiten Ausführung nach Fig.lB derart angeordnet sein, dass die induktive Kopplung zwischen den beiden Spulen 130, 136 bezüglich der Rotationsachse 116 ausschließlich in einem bestimmten Teilbereich von 360 Grad einmal pro Umdrehung des Rotors 114 erfolgt. Um dies zu erreichen, erstrecken sich die Primärspule 130 und die Sekundärspule 136 in Umfangsrichtung bezüglich der Rotationsachse 116 nur über einen bestimmten Teilbereich von 360 Grad, so dass die mit dem Rotor 114 drehende Sekundärspule 136 einmal pro Umdrehung des Rotors 114 an der feststehenden Primärspule 130 vorbeibewegt wird. Beim Vorbeibewegen stehen sich die Primärspule 130 und die Sekundärspule 136 kurzzeitig gegenüber. Während der Vorbeibewegung wird durch induktive Kopplung eine Sekundärspannung in der Sekundärspule 136 induziert. Die magnetische Kopplung der beiden Spulen 130,136 ist bei der Ausführung nach Fig.1A und Fig.1B abhängig von der Drehlage der beiden Spulen 130,136 zueinander und wird maximal, wenn die Spulenachsen der beiden Spulen 130,136 zueinander fluchten.
Gemäß der ersten Ausführung nach Fig.1A sind die Primärspule 130 und die Sekundärspule 136 in axialer Richtung bezüglich der Rotationsachse 116 zueinander beabstandet und in radialer Richtung bezüglich der Rotationsachse 116 in einem gemeinsamen radialen Bereich vorgesehen, der eine induktive Kopplung erlaubt. Beispielsweise sind die Spulenachsen von Primärspule 130 und Sekundärspule 136 auf dem gleichen Radius bezüglich der Rotationsachse 116 angeordnet und fluchten damit zueinander, wenn sich die beiden Spulen 130,136 beim Vorbeibewegen mit minimalem Abstand gegenüberstehen. Zumindest ist jedoch eine Überlappung der radialen Erstreckungen von Primärspule 130 und Sekundärspule 136 gegeben, wenn sich die beiden Spulen 130,136 beim Vorbeibewegen mit minimalem Abstand gegenüberstehen.
Gemäß der zweiten Ausführung nach Fig.lB sind die Spulenachsen der Primärspule 130 und der Sekundärspule 136 in radialer Richtung bezüglich der Rotationsachse 116 ausgerichtet, wobei eine der beiden Spulen 130,136, beispielsweise die Primärspule 130, radial weiter außerhalb als die andere Spule 130,136 angeordnet ist. Beispielsweise fluchten die Spulenachsen der beiden Spulen 130,136 zueinander, wenn sich die beiden Spulen 130,136 beim Vorbeibewegen mit minimalem Abstand gegenüberstehen. Zumindest ist jedoch eine Überlappung der axialen Erstreckungen von Primärspule 130 und Sekundärspule 136 gegeben, wenn sich die beiden Spulen 130,136 beim Vorbeibewegen mit minimalem Abstand gegenüberstehen.
Gemäß der ersten und zweiten Ausführung in Fig.1A und Fig.1B kann die Signalspannung des Signalgenerators 128 eine Gleichspannung oder eine Wechselspannung sein, um eine Sekundärspannung im Sekundärkreis 124 aufgrund einer Änderung eines Magnetfeldes zu induzieren und damit die induktive Kopplung der beiden Spulen 130, 136 zu erreichen. Falls vorgesehen, ist die Wechselspannung eine Wechselspannung mit einer beliebigen Wellenform, beispielsweise mit einer sinusförmigen, dreieckförmigen, sägezahnförmigen oder rechteckförmigen Wellenform.
Alternativ können die Primärspule 130 und die Sekundärspule 136 gemäß einer dritten Ausführung nach Fig.1C derart angeordnet sein, dass die induktive Kopplung zwischen den beiden Spulen 130, 136 unabhängig von einer Drehung des Rotors 114 über 360 Grad bezüglich der Rotationsachse 116 vorliegt. Um dies zu erreichen, verlaufen die Primärspule 130 und die Sekundärspule 136 jeweils mit mehreren Windungen um eine Rotorwelle des Rotors 114 herum. Dabei liegt eine der beiden Spulen 130,136, beispielsweise die Sekundärspule 136, bezüglich der Rotationsachse 116 radial innerhalb der anderen Spule 130,136, beispielsweise der Primärspule 130. Außerdem sind die Primärspule 130 und die Sekundärspule 136 beispielsweise konzentrisch zueinander angeordnet, wobei die Primärspule 130 und die Sekundärspule 136 jeweils eine Spulenachse aufweisen, die mit der Rotationsachse 116 des Rotors 114 fluchtet.
Bei dieser dritten Ausführung kann die Signalspannung des Signalgenerators 128 nur eine Wechselspannung sein, um eine Sekundärspannung im Sekundärkreis 124 zu induzieren. Die Wechselspannung ist eine Wechselspannung mit einer beliebigen Wellenform, beispielsweise mit einer sinusförmigen, dreieckförmigen, sägezahnförmigen oder rechteckförmigen Wellenform.
Temperaturänderungen am Rotor 114 erzeugen eine Widerstandsänderung der temperaturabhängigen Last 138. Diese temperaturabhängige Widerstandsänderung an der temperaturabhängigen Last 138 führt zu einer Phasenverschiebung zwischen der eingespeisten Signalspannung und dem Primärstrom Iprimär des Primärkreises 122. Folglich besteht eine Beziehung zwischen der Phasenverschiebung im Primärkreis 122 und der zu bestimmenden Temperatur des Rotors 114. Daher wird erfindungsgemäß die Phasenverschiebung zwischen der eingespeisten Signalspannung und dem Primärstrom Iprimär ermittelt und daraus die Temperatur des Rotors 114 bestimmt. Die ermittelte Temperatur ist die Temperatur an der Position der temperaturabhängigen Last 138. Die Berechnung bzw. Ermittlung der Temperatur des Rotors 114 kann insbesondere über eine in einem elektronischen Speicher eines elektronischen Steuergerätes abgelegte Formel oder Funktion, insbesondere eine Arkustangensfunktion, oder über eine in einem elektronischen Speicher eines elektronischen Steuergerätes abgelegte Tabelle, Kennfeld, Kennlinie oder Matrix erfolgen, wodurch jeweils eine Zuordnung zwischen einer Phasenverschiebung und der zugehörigen Temperatur des Rotors 114 vorliegt. Zur Bestimmung der Phasenverschiebung zwischen der eingespeisten Signalspannung und dem Primärstrom lprimär wird der Primärstrom I primär mittels der Messvorrichtung 126 gemessen und basierend darauf die Phasenverschiebung ermittelt.
Das elektronische Steuergerät kann ein Steuergerät der elektrischen Maschine oder ein externes Steuergerät sein.
Erfindungsgemäß erfolgt also eine kabellose Signalübertragung. Das Signal, welches übertragen werden kann, ist die Temperatur des Rotors 114. Die Temperatur-Information ist indirekt Teil des Sekundärstroms bzw. über die induktiv gekoppelten Spulen 130,136 auch Teil des Primärstroms. Selbstverständlich erfolgt die Signalübertragung nur bei Einspeisen der Signalspannung.
Der Kondensator 132 verändert das Übertragungssystem der Einrichtung 110 und somit das Systemverhalten, was zur Einstellung der Messgenauigkeit der Einrichtung 110 verwendet werden kann.
Figur 3A zeigt zwei beispielhafte Verläufe der Phasenverschiebung im Primärkreis 122 der erfindungsgemäßen Einrichtung 110 in Abhängigkeit von der Temperatur des Rotors. Auf der X-Achse ist die Temperatur q in [°C] aufgetragen. Auf der Y-Achse ist die Phasenverschiebung φ in [°] aufgetragen.
Die Kurve 140 zeigt den Verlauf der Phasenverschiebung im Primärkreis 122 ohne einen Kondensator 132 und die Kurve 142 zeigt den Verlauf der Phasenverschiebung mit dem erfindungsgemäßen Vorsehen des Kondensators 132 im Primärkreis 122.
Aus dem Vergleich der beiden Kurven 140,142 ist ersichtlich, dass aus einer geringen Phasenverschiebung von beispielsweise -87° bis -82° gemäß der Kurve 140 im Temperaturbereich von 20°C bis 180°C eine Phasenverschiebung von - 70° bis +45° gemäß der Kurve 142 erreicht wird. Die Änderung der Phasenverschiebung über der Temperatur wird somit durch das erfindungsgemäße Vorsehen des Kondensators 132 im Primärkreis 122 von 5° auf 115° vergrößert. Dies beruht auf einer Überlagerung von kapazitiven und induktiven Anteilen.
Figur 3B zeigt zwei beispielhafte Verläufe der Empfindlichkeit der erfindungsgemäßen Einrichtung in Abhängigkeit von der Temperatur des Rotors. Die beiden Verläufe der Empfindlichkeit ergeben sich jeweils direkt aus dem Verlauf der Steigung der jeweiligen Kurven 140,142 nach Fig.3A.
Auf der X-Achse ist die Temperatur q in [°C] aufgetragen. Auf der Y-Achse ist die Empfindlichkeit, also die Änderung der Phasenverschiebung Δφ/oC in [°] aufgetragen. Die Empfindlichkeit gibt an, um wie viel Grad sich die Phasenverschiebung pro 1°C Temperaturunterschied ändert.
Die Kurve 144 zeigt den Verlauf der Empfindlichkeit ohne Kondensator 132 im Primärkreis 122 und die Kurve 146 zeigt den Verlauf der Empfindlichkeit mit dem erfindungsgemäßen Vorsehen des Kondensators 132 im Primärkreis 122.
Durch das Vorsehen des Kondensators 132 im Primärkreis 122 wird also die Empfindlichkeit des Übertragungssystems auf eine Temperaturänderung erhöht.
Das Übertragungssystem der Einrichtung wird beispielsweise derart ausgelegt, beispielsweise durch entsprechendes Auslegen des Kondensators 132, dass die maximale Empfindlichkeit des Übertragungssystems in einem bestimmten Temperaturbereich liegt, in dem die Genauigkeit der Temperaturmessung am höchsten sein soll und der im folgenden als Hauptmessbereich der Einrichtung 110 bezeichnet wird. Beispielsweise liegt die maximale Empfindlichkeit des Übertragungssystems in der Mitte des Hauptmessbereichs der Einrichtung 110.
Die Zuordnung zwischen einer messbaren Phasenverschiebung im Übertragungssystem und der zugehörigen Temperatur kann mittels einer Arkustangens- Funktion ermittelt werden, die nachfolgend genannt wird.
Figur 4 zeigt ein Ersatzschaltbild der erfindungsgemäßen Einrichtung für eine Modellbildung mit transformiertem Widerstand. In dem Ersatzschaltbild der Figur 4 sind im Vergleich zu dem Schaltbild der Figur 2 die Primärspule 130 zusätzlich mit einem ersten Leitungswiderstand 148 und die Sekundärspule 136 zusätzlich mit einem zweiten Leitungswiderstand 150 abgebildet. Die Leitungswiderstände 148, 150 geben insbesondere die Kupferwiderstandswerte der Spulen 130, 136 an. Weiterhin ist im Primärkreis 122 ein transformierter Widerstand Ztrans zur einfacheren Auslegung eingezeichnet.
Der transformierte Widerstand Ztrans kann wie folgt ermittelt werden:
Figure imgf000017_0001
Dabei ist ω die Übertagungsfrequenz, k der Kopplungsfaktor zwischen Primärspule 130 und Sekundärspule 136, L1 die Induktivität der Primärspule 130, L2 die Induktivität der Sekundärspule 136, RL2 der Leitungswiderstand der Sekundärspule 136 und RNTC der Widerstand der temperaturabhängigen Last 138, die hier ein NTC ist.
Damit ergibt sich folgende Arkustangensfunktion:
Figure imgf000017_0002
Dabei ist Lp die Induktivität der Primärspule 130, Ls die Induktivität der Sekundärspule 136, RLS der Leitungswiderstand der Sekundärspule 136, Rp der Leitungswiderstand der Primärspule 130, Rv der Leitungswiderstand des Vorwiderstands 134, C die Kapazität des Kondensators 132 und RNTC der Widerstand der temperaturabhängigen Last 138, die hier ein NTC ist.
Mittels dieser Arkustangens- Funktion kann die Zuordnung zwischen einzelnen Werten der Phasenverschiebung und der zugehörigen Temperatur ermittelt werden. Die Arkustangens- Funktion kann als Funktion in dem elektronischen Speicher abgelegt sein und zur Berechnung der Temperatur des Rotors verwendet werden. Alternativ können mittels der Arkustangens- Funktion berechnete Zuordnungspaare bestehend aus Phasenverschiebung und zugeordneter Temperatur in einer Tabelle, einem Kennfeld oder einer Matrix im Speicher eines Steuergerätes abgelegt sein.
Eine mathematische Arkustangens- Funktion hat im allgemeinen einen Bereich der größten Steigung, der nach Fig.5 um einen Nullpunkt herum liegt. Zur Erzielung einer optimalen Auflösung im Bereich des Hauptmessbereichs der Einrichtung 110 wird der Kondensator 132 daher beispielsweise derart ausgelegt, dass die größte Steigung der erfindungsgemäßen Arkustangens- Funktion im Hauptmessbereich liegt. Die Temperatur des Rotors kann dadurch im Hauptmessbereich genauer ermittelt werden.
Das Übertragungssystem der Einrichtung 110 kann durch Variierung der Einflussgrößen der zuvor genannten Formeln für die Arkustangensfunktion spezifisch ausgelegt werden, insbesondere hinsichtlich der Empfindlichkeit, der Auflösung und des Hauptmessbereichs. Insbesondere sind dafür die nachfolgenden Parameter geeignet: - Koppelfaktor k zwischen der Spule oder den Spulen des Primärkreises 122 und der Spule oder den Spulen des Sekundärkreises 124 - Induktivitäten Lp, Ls der Spulen des Primärkreises 122 und des Sekundärkreises 124, - Kupferwiderstandswerte RLp, RLs der Spulen des Primärkreises 122 und des Sekundärkreises 124, - Übertragungsfrequenz ω , - Widerstandskennline RNTC der Last 138, - Kapazität C des Kondensators 132.
Figur 6A zeigt einen Verlauf der Phasenverschiebung in Abhängigkeit von der Temperatur für zwei verschiedene Systemauslegungen.
Auf der X-Achse ist die Temperatur ϑ in [°C] aufgetragen. Auf der Y-Achse ist die Phasenverschiebung φ in [°] aufgetragen.
Die Kurve 158 in Fig.6A zeigt eine erste Systemauslegung für die Einrichtung 110 mit einer maximalen Empfindlichkeit bei 130°C, wie aus der Kurve 162 in Fig.6B ersichtlich. Die Kurve 160 in Fig.6A zeigt eine zweite Systemauslegung für die Einrichtung 110 mit einer maximalen Empfindlichkeit bei 100°C, wie aus der Kurve 164 in Fig.6B ersichtlich.
Figur 6B zeigt einen Verlauf der Empfindlichkeit in Abhängigkeit von der Temperatur für die zwei Systemauslegungen nach Fig.6A. In Fig.6B ist also der
Verlauf der Steigung der Kurven nach Fig.6A dargestellt. Auf der X-Achse ist die Temperatur ϑ in [°C] aufgetragen. Auf der Y-Achse ist die Änderung der Phasenverschiebung Δφ/oC in [°] aufgetragen.
Die Kurve 162 zeigt den Verlauf der Empfindlichkeit der ersten Systemauslegung und die Kurve 164 den Verlauf der Empfindlichkeit der zweiten
Systemauslegung.
Aus den beispielhaften Systemauslegungen in Fig.6A und Fig.6B wird nochmals deutlich, dass die maximale Empfindlichkeit der Einrichtung in den gewünschten Hauptmessbereich der Einrichtung 110 gelegt werden kann.

Claims

Ansprüche
1. Elektrische Maschine (112) mit einem Stator (118), einem Rotor (114) und einer Einrichtung (110) zur Ermittlung einer Temperatur des Rotors (114), wobei die Einrichtung (110) umfasst: - einen am Stator (118) oder an einem Gehäuse (120) der elektrischen Maschine vorgesehenen Primärkreis (122), der - eine Messvorrichtung (126) zum Erfassen eines elektrischen Primärstroms Iprimär im Primärkreis (122) oder zum Erfassen einer den Primärstrom Iprimär charakterisierenden Größe, - einen Signalgenerator (128) zum Erzeugen einer in den Primärkreis (122) einzuspeisenden Signalspannung oder zwei Anschlüsse (127) zum Einspeisen der Signalspannung in den Primärkreis (122), - mindestens eine Primärspule (130) und - insbesondere einen Kondensator (132) zur Erzeugung eines Schwingkreises im Primärkreis (122) aufweist; - einen am Rotor (114) ausgebildeten Sekundärkreis (124), der - mindestens eine Sekundärspule (136) aufweist, die zur induktiven Kopplung mit der mindestens einen Primärspule (130) angeordnet ist, wobei - der Sekundärkreis (124) mindestens eine temperaturabhängige elektrische Last (138) aufweist, insbesondere einen temperatur- abhängigen elektrischen Widerstand, - die Einrichtung (110) eingerichtet ist, bei einer Einspeisung der Signalspannung in den Primärkreis (122) durch eine induktive Kopplung zwischen dem Primärkreis (122) und dem Sekundärkreis (124) eine Sekundärspannung in dem Sekundärkreis (124) zu induzieren, wodurch ein durch die temperaturabhängige Last (138) fließender Sekundärstrom lsekundär im Sekundärkreis und infolge des Sekundärstroms lsekundär ein rotortemperaturabhängiger Primärstrom Iprimär im Primärkreis (122) bewirkt wird, - die Einrichtung (110) weiterhin eingerichtet ist, den Primärstrom Iprimär mittels der Messvorrichtung (126) und eine Phasenverschiebung zwischen der Signalspannung und dem Primärstrom Iprimär zu erfassen und basierend auf der Phasenverschiebung die Temperatur des Rotors (114) zu ermitteln, insbesondere über eine in einem Speicher abgelegte Formel, Funktion, Tabelle, Matrix, Kennfeld oder Kennlinie.
2. Elektrische Maschine nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die temperaturabhängige Last (138) ein temperaturabhängiger elektrischer Widerstand mit einem negativen oder positiven Temperaturkoeffizienten ist.
3. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Primärspule (130) und die Sekundärspule (136) derart angeordnet sind, dass die induktive Kopplung zwischen der Primärspule (130) und der Sekundärspule (136) einmal pro Umdrehung des Rotors (114) ausschließlich in einem bestimmten Drehlagenbereich des Rotors (114) erreicht wird.
4. Elektrische Maschine nach Anspruch 3, wobei die Primärspule (130) und die Sekundärspule (136) sich in Umfangsrichtung bezüglich der Rotationsachse (116) nur über einen bestimmten Teilbereich von 360 Grad erstrecken und wobei beide Spulen (130,136) mit ihren Spulenachsen in axialer Richtung oder in radialer Richtung bezüglich der Rotationsachse (116) ausgerichtet sind.
5. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Primärspule (130) und die Sekundärspule (136) sich jeweils mit mehreren Windungen um eine Rotorwelle des Rotors (114) herum erstrecken, wobei eine der beiden Spulen (130,136) bezüglich der Rotationsachse (116) des Rotors (114) derart radial innerhalb der anderen Spule (130,136) angeordnet ist, dass in jeder Drehlage des Rotors (114) eine induktive Kopplung der beiden Spulen (130,136) erreicht ist.
6. Elektrische Maschine nach Anspruch 5, wobei die Primärspule (130) und die Sekundärspule (136) konzentrisch zueinander angeordnet sind, wobei die Primärspule (130) und die Sekundärspule (136) jeweils eine Spulenachse aufweisen, die mit der Rotationsachse (116) des Rotors (114) fluchtet.
7. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Formel, Funktion, Tabelle, Matrix, Kennfeld bzw. Kennlinie eine Zuordnung der Phasenverschiebung zu einer bestimmten Temperatur darstellt, wobei die Zuordnung sich ergibt aus den Formeln:
Figure imgf000021_0001
Figure imgf000022_0001
8. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kondensator (132) derart ausgelegt ist, dass die Formel, Funktion, Tabelle, Kennfeld bzw. Kennlinie zur Bestimmung der Temperatur des Rotors (114) eine maximale Auflösung in einem bestimmten Temperaturbereich aufweist.
9. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrische Maschine eine Synchronmaschine (112) ist, wobei der Rotor (114) eingerichtet ist, synchron von einem magnetischen Drehfeld des Stators (118) angetrieben zu werden.
10. Verfahren zur Ermittlung einer Temperatur eines Rotors (114) einer elektrischen Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Induzieren einer Sekundärspannung in dem Sekundärkreis (124) durch die induktive Kopplung zwischen dem Primärkreis (122) und dem Sekundärkreis (124) bei Einspeisung der Signalspannung in den Primärkreis (122), wodurch der durch die temperaturabhängige Last (138) fließende Strom lsekundär im Sekundärkreis (124) und infolge des Sekundärstroms Isekundär der rotortemperaturabhängige Primärstrom Iprimär im Primärkreis (122) bewirkt wird; und
Erfassen des Primärstroms Iprimär mittels der Messvorrichtung (126) und der Phasenverschiebung zwischen der Signalspannung und dem Primärstrom I primär und Ermitteln der Temperatur des Rotors (114) basierend auf der Phasenverschiebung, insbesondere über eine in einem Speicher abgelegte Formel, Funktion, Tabelle, Kennfeld oder Kennlinie.
PCT/EP2020/076270 2019-11-12 2020-09-21 Elektrische maschine WO2021094020A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019217418.3 2019-11-12
DE102019217418.3A DE102019217418A1 (de) 2019-11-12 2019-11-12 Elektrische Maschine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021094020A1 true WO2021094020A1 (de) 2021-05-20

Family

ID=72603475

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2020/076270 WO2021094020A1 (de) 2019-11-12 2020-09-21 Elektrische maschine

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102019217418A1 (de)
WO (1) WO2021094020A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021128668A1 (de) 2021-11-04 2023-05-04 Ebm-Papst Mulfingen Gmbh & Co. Kg Messanordnung
DE102022115502B3 (de) * 2022-06-22 2023-11-09 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Vorrichtung zur Erfassung von Messwerten in einer Maschine und kontaktlosen Signalübertragung, sowie Maschinenbaugruppe mit dieser Vorrichtung

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3792342A (en) * 1972-09-08 1974-02-12 Toray Eng Co Ltd Apparatus for measuring the resistance of a variable resistance element located in a rotating body
DE4006885A1 (de) * 1989-04-05 1990-10-11 Siemens Ag Sensor zur beruehrungslosen messung der temperatur von bewegten koerpern, insbesondere von bremsscheiben
EP0902265A1 (de) * 1997-09-10 1999-03-17 Pfeiffer Vacuum GmbH Temperatur-Überwachungsanordnung
DE102007033881A1 (de) * 2007-07-20 2009-01-22 Siemens Ag Rotor-Stator-Einheit mit berührungsfreier Zustandserfassung, entsprechende Auswertungseinrichtung und Computerprogramm für eine softwareprogrammierbare Auswertungseinrichtung
DE102007062712A1 (de) 2007-12-27 2009-07-02 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Bestimmung der Temperatur eines Rotors einer Synchronmaschine
EP2853873A1 (de) 2013-09-30 2015-04-01 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zur Erfassung einer Temperatur eines Rotors eines Elektromotors

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3792342A (en) * 1972-09-08 1974-02-12 Toray Eng Co Ltd Apparatus for measuring the resistance of a variable resistance element located in a rotating body
DE4006885A1 (de) * 1989-04-05 1990-10-11 Siemens Ag Sensor zur beruehrungslosen messung der temperatur von bewegten koerpern, insbesondere von bremsscheiben
EP0902265A1 (de) * 1997-09-10 1999-03-17 Pfeiffer Vacuum GmbH Temperatur-Überwachungsanordnung
DE102007033881A1 (de) * 2007-07-20 2009-01-22 Siemens Ag Rotor-Stator-Einheit mit berührungsfreier Zustandserfassung, entsprechende Auswertungseinrichtung und Computerprogramm für eine softwareprogrammierbare Auswertungseinrichtung
DE102007062712A1 (de) 2007-12-27 2009-07-02 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Bestimmung der Temperatur eines Rotors einer Synchronmaschine
EP2853873A1 (de) 2013-09-30 2015-04-01 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zur Erfassung einer Temperatur eines Rotors eines Elektromotors

Also Published As

Publication number Publication date
DE102019217418A1 (de) 2021-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2332249B1 (de) Bestimmung des rotorwinkels einer synchronmaschine im stillstand mit hilfe von iterativen testpulsen
EP2817592B1 (de) Kalibrierung und überwachung eines winkelmesssystems für elektrische maschinen
EP2572114B1 (de) Wälzlager mit integriertem generator
EP3645977A1 (de) Sensorsystem zur bestimmung mindestens einer rotationseigenschaft eines rotierenden elements
EP3555571B1 (de) Sensorsystem zur bestimmung mindestens einer rotationseigenschaft eines um mindestens eine rotationsachse rotierenden elements
WO2021094020A1 (de) Elektrische maschine
DE102019217425A1 (de) Elektrische Maschine
EP3833936B1 (de) Sensorsystem zur bestimmung mindestens einer rotationseigenschaft eines rotierenden elements
DE102016204049B4 (de) Lageerfassungsvorrichtung und Verfahren zum Übertragen eines Nachrichtensignals zwischen relativbeweglichen Gerätekomponenten mittels der Lageerfassungsvorrichtung
DE102013225874A1 (de) Induktiver Drehwinkelsensor
WO2021094021A1 (de) Elektrische maschine
DE102016224854A1 (de) Sensorsystem zur Bestimmung mindestens einer Rotationseigenschaft eines um mindestens eine Rotationsachse rotierenden Elements
DE102017222402B4 (de) Drehwinkelmesseinrichtung
WO2020030319A1 (de) Sensorsystem zur bestimmung mindestens einer rotationseigenschaft eines rotierenden elements
WO2021094019A1 (de) Elektrische maschine
EP3975211B1 (de) Vereinigung von resolver und induktiver rotorversorgung in einem magnetischen kreis
DE102019217426A1 (de) Elektrische Maschine
DE102017222842A1 (de) Verfahren zur Bestimmung eines Polradwinkels einer elektrischen Maschine in einem Kraftfahrzeug
DE102017127467A1 (de) Verfahren und System zum Bestimmen von Betriebsparametern einer elektrischen Maschine
DE102019217422A1 (de) Elektrische Maschine
DE102009002907A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen einer absoluten Winkellage eines Rotors eines Elektromotors
DE102021205081A1 (de) Elektrische Maschine mit einem Rotor und einem Stator, aufweisend eine Vorrichtung zur induktiven Erfassung einer Rotorlage
DE102020213593A1 (de) Sensorsystem zur Bestimmung einer Temperatur und mindestens einer Rotationseigenschaft eines um mindestens eine Rotationsachse rotierenden Elements
WO2014206603A2 (de) Regelvorrichtung für eine asynchronmaschine und verfahren zum regeln einer asynchronmaschine
WO2021213744A1 (de) Steuergerät zum ansteuern einer elektrischen maschine, sensoranordnung zur bestimmung einer rotorposition einer elektrischen maschine

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20775626

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20775626

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1