WO2021190692A1 - Vorrichtung zur temperaturerfassung bei elektrischen maschinen und elektrische maschine mit temperaturerfassung - Google Patents

Vorrichtung zur temperaturerfassung bei elektrischen maschinen und elektrische maschine mit temperaturerfassung Download PDF

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WO2021190692A1
WO2021190692A1 PCT/DE2021/100202 DE2021100202W WO2021190692A1 WO 2021190692 A1 WO2021190692 A1 WO 2021190692A1 DE 2021100202 W DE2021100202 W DE 2021100202W WO 2021190692 A1 WO2021190692 A1 WO 2021190692A1
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WO
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Prior art keywords
temperature sensor
holder
temperature
sensor
lead wires
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Application number
PCT/DE2021/100202
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English (en)
French (fr)
Inventor
Mike CZERLEWITZ
Christian Silvery
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Publication date
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/25—Devices for sensing temperature, or actuated thereby

Definitions

  • the invention relates to a device for temperature detection in electrical machines.
  • the device for temperature detection consists of a temperature sensor which has a temperature sensor chip, the guide wires of which are connected to corresponding lead wires of the temperature sensor.
  • a sensor holder is used to hold the temperature sensor.
  • the invention also relates to an electrical machine with temperature detection.
  • the electrical machine has a stator with stator windings and a winding head.
  • the German patent application DE 102013 000 949 A1 relates to a temperature sensor unit which is provided in an electric motor for detecting the temperature of the end winding of an electric motor. It is also possible to exchange the temperature sensor unit.
  • the sensor housing has an elongated insertion area, the measuring element being fixed in its position relative to the sensor housing.
  • the German patent application DE102014215 916 A1 discloses a sensor device for an electric motor and an electric motor with the sensor device.
  • a sensor for recording the temperature is arranged in a sensor housing.
  • the sensor housing has a base section with a base for resting on the stator in a detection direction.
  • the sensor detects the temperature via the floor, the floor section being arranged so as to be movable relative to a base section in the detection direction.
  • the sensor device is designed for use in a receiving opening in a flange of the electric motor.
  • the German patent application DE 102015203 435 A1 relates to a temperature sensor for electrical machines, with a first, a second end and a transition area between the two ends.
  • a sensor element is arranged in the transition area and a sensor connection is arranged at the first end.
  • a sensor tip for contacting in a measuring area is arranged between the transition area and the second end.
  • the sensor tip is made of a material with high thermal conductivity and the main body is made of a material with low thermal conductivity.
  • the German patent application DE 10 2016 121 853 A1 specifies a stator for an electric motor, with a stator housing in which at least one stator winding is accommodated.
  • the at least one stator winding is held on a support body.
  • a temperature sensor for temperature monitoring is held in a recess in the support body.
  • the support body is designed as a plastic injection-molded part in which the recess for the temperature sensor is created.
  • the German patent application DE 10 2017 215 091 A1 relates to an arrangement for contacting a temperature sensor on an end winding of an electric machine, in particular on an end winding of a stator of the same.
  • the temperature sensor is contacted by means of a fastening element, the end winding being formed by one, two or more wire windings.
  • the fastening element is placed on at least one wire winding of the winding head and connected to the same.
  • the temperature in the area of the so-called winding head is recorded.
  • This is the area of the winding in which the linearly arranged sections of the winding, that is to say the strands, are connected to one another by arcuate sections of the winding wire. Since the usual end windings cannot be manufactured geometrically precisely, coupling a temperature sensor from the outside is not possible, or only possible with great difficulty.
  • the geometry of the contact surfaces that are in principle suitable for coupling a temperature sensor at the end winding is not precisely defined and is subject to major fluctuations during manufacture.
  • the temperature sensor usually an NTC element
  • NTC element is inserted into the winding head or between two winding heads and there, together with the winding wire, is cast in insulating varnish.
  • the remaining wire ends of the temperature sensor are led out of the electrical machine. Since the mentioned temperature sensors are not exchangeable due to the encapsulation with the winding wire, several temperature sensors are used in the winding so that if one sensor fails, the temperature signals are supplied by the remaining sensor or sensors. The temperature is recorded redundantly by several sensors.
  • the object of the invention is therefore to design the device for temperature detection for an electrical machine in such a way that different connection concepts of the device for temperature detection can be implemented and that the device for temperature detection can be exchanged if necessary.
  • Another object of the invention is to create an electrical machine with temperature detection, in which a temperature sensor body for temperature detection can be exchanged easily, quickly and safely if required.
  • the device according to the invention for temperature detection in electrical machines is characterized in that a temperature sensor body, which surrounds the temperature sensor chip of the temperature sensor, is cuboid. A plurality of inwardly directed projections of the sensor holder are provided, which frictionally and detachably hold the temperature sensor body of the temperature sensor Hold the sensor holder. The temperature sensor body jams in the sensor holder and is therefore pressed.
  • the advantage of the device according to the invention is that the temperature sensor body can be easily and quickly removed from the sensor holder in the event of failure of the temperature sensor chip or other damage to the temperature sensor, and a new temperature sensor body can be quickly and accurately inserted into the sensor holder.
  • the temperature sensor body is designed in such a way that it completely surrounds the temperature sensor chip, the guide wires of the temperature sensor chip and the connection to the lead wires of the temperature sensor.
  • the lead wires of the temperature sensor are only partially surrounded by the temperature sensor body, so that they are securely connected to the temperature sensor body.
  • the cuboid temperature sensor body consists of a shrink tube which, after shrinking, assumes an essentially rectangular cuboid shape.
  • the temperature sensor body formed by the shrink tube thus encloses the pair of guide wires, which are electrically connected to the temperature sensor chip, and part of the lead wires.
  • the lead wires are each welded to the guide wires.
  • the sensor holder consists of a base, two short side walls and two long side walls. As a result, the sensor holder essentially forms a trough shape in which the temperature sensor body can be received.
  • the two long side walls each have at least one inwardly directed projection which holds the temperature sensor body in a non-positive manner, clamping and releasably around the sensor holder.
  • One of the short side walls has recesses for the passage and assembly of the lead wires of the temperature sensor chip.
  • the lead wires can be pulled outside of the temperature sensor body by means of the formations. Through the formations in one of the short side walls, the lead wires can also be fixed in the sensor holder.
  • the shrink tube Due to the essentially rectangular parallelepiped shape of the shrink tube (temperature sensor body), it has a detection area that comes into contact with the detection object surface.
  • the detection surface is a flat and stable surface of the temperature sensor body, which is flush with the bottom of the sensor holder. Likewise, by fastening the temperature sensor body in the tub-shaped sensor holder, at least the detection area of the temperature sensor body is exposed to the outside.
  • the sensor holder is preferably manufactured from a plastic as an injection-molded component.
  • the invention also discloses an electrical machine (electric motor) with temperature detection, the electrical machine having a stator with stator windings and a winding head.
  • a sensor holder is attached at a point outside the stator winding or the end winding.
  • a temperature sensor is designed in such a way that it comprises at least one temperature sensor chip, guide wires and corresponding lead wires.
  • a temperature sensor body completely surrounds the temperature sensor chip, the guide wires of the temperature sensor chip and connections to the lead wires of the temperature sensor.
  • the lead wires of the temperature sensor are only partially enclosed by the temperature sensor body.
  • Two long and opposite side walls of the sensor holder each have at least one inwardly directed projection, with which the temperature sensor body is held in the sensor holder in a non-positive and detachable manner.
  • the temperature sensor body is thus clamped by the projections (latches) on the long side walls and is thus pressed. Due to the formations for the implementation and assembly of the lead wires in one of the short side walls of the sensor holder, the lead wires can also be fixed in or on the sensor holder. Each of the long side walls preferably has two projections in each case in order to ensure that the temperature sensor body is clamped in the sensor holder. It should be noted that the number of protrusions cannot be construed as a limitation of the invention.
  • the advantage of the present invention is that the temperature sensor can be releasably fixed in a sensor holder in order to enable different connection concepts for the different winding technologies (single tooth, hairpin or wave winding).
  • the temperature sensor is not arranged inside the winding or winding head in order to measure the temperature there directly, but rather to conduct the temperature to be measured by means of a suitable connection at a point outside the winding, which, due to its defined geometry, is good for accommodating a temperature sensor suitable is.
  • This has the advantage, on the one hand, that the temperature sensor does not have to be placed in the winding, and on the other hand, it is possible in a simple manner to replace the temperature sensor if necessary.
  • the sensor holder for the temperature sensor body results in completely new connection concepts for the temperature sensor.
  • Figure 1 shows a perspective view of a temperature sensor body surrounding the temperature sensor
  • FIG. 2 shows a plan view of a sensor holder for receiving the temperature sensor body
  • FIG. 3 shows a mounting direction of the temperature sensor body in relation to the sensor holder
  • FIG. 4 shows a plan view of the sensor holder and the temperature sensor body of the temperature sensor mounted and held in the sensor holder;
  • FIG. 5 shows a schematic view of the installation of the temperature sensor in the electrical machine.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a temperature sensor 1 which is surrounded by a temperature sensor body 2.
  • a temperature sensor chip 4 is cast in the temperature sensor body 2.
  • the temperature sensor chip 4 is preferably designed as an NTC or PTC resistance element.
  • a pair of guide wires 6, which are electrically connected to the temperature sensor chip 4, are also provided.
  • the temperature sensor 1 has lead wires 5, which in turn are each welded or electrically conductively connected to the guide wires 6 of the temperature sensor chip 4 via a corresponding connection 7.
  • the temperature sensor body 2 surrounds both the temperature sensor chip 4, the guide wires 6 and part of the lead wires 5.
  • the temperature sensor body 2 has an essentially rectangular parallelepiped shape.
  • the temperature sensor body 2 is implemented by means of a shrink tube 10.
  • This shrink tube 10 has an essentially rectangular parallelepiped shape and thus defines a detection surface 12 via which the temperature is detected.
  • the detection surface 12 of the temperature sensor body 2 is designed as a flat and stable surface and is thus, as shown in FIG. 3, in full-surface contact with the base 13 of the sensor holder 9 when the temperature sensor body 2 is mounted in the sensor holder 9.
  • FIG. 2 shows a plan view of a sensor holder 9 for receiving the temperature sensor body 2 (see FIG. 1).
  • the sensor holder 9 consists of a base 13, two short side walls 14 and two long side walls 16.
  • One of the short side walls 14 has formations 17 for the implementation or assembly of the two Lead wires 5 (see FIG. 1) of the temperature sensor chip 4 are formed.
  • the sensor holder 9 essentially has the shape of a trough, so that the sensor holder 9 is open and freely accessible with respect to the base 13.
  • the sensor holder 9 is preferably formed by plastic injection molding.
  • FIG. 3 shows a mounting direction M of the temperature sensor body 2 of the temperature sensor 1 in the sensor holder 9.
  • the temperature sensor body 2 is inserted into the sensor holder 9 uniformly and in parallel, as shown by the mounting direction M.
  • the detection surface 12 of the temperature sensor body 2 and the base 13 of the sensor holder 9 should be aligned parallel to one another.
  • the lead wires 5 of the temperature sensor 1 are also aligned parallel to the formations 17 in one of the short side walls 14 of the sensor holder 9.
  • FIG. 4 shows a top view of the sensor holder 9 and the temperature sensor body 2 of the temperature sensor 1 mounted and held in the sensor holder 9.
  • the temperature sensor body 2 is clamped by the projections 18 of the long side walls 16 of the sensor holder 9 and is thus pressed.
  • the temperature sensor body 2 is thus held non-positively and releasably in the sensor holder 9.
  • the points of the sensor holder 9 at which the force-fit mounting takes place are each identified by a dashed-dotted area B1.
  • the lead wires 5 of the temperature sensor 1 are by means of the two formations
  • the lead wires 5 can thus also be releasably fixed in the sensor holder 9 through the formations 17.
  • the fixing of the lead wires 5 of the temperature sensor 1 is marked with a dashed area B2.
  • FIG. 5 shows a schematic view of the attachment of the temperature sensor 1 in the electrical machine 30.
  • the electrical machine 30 is a section of a Longitudinal section shown.
  • the electrical machine 30 has a motor housing 31 which is provided with a flange 32.
  • the flange 32 forms, in particular, a bearing plate of the electrical machine 30.
  • a stator 33 is arranged in the motor housing 31.
  • the stator 33 and also the motor housing 31 define a main axis H which corresponds to the motor axis.
  • the stator 33 has a laminated core 34 which is made up of a large number of laminated laminations.
  • a coil body 35 is arranged on an axial end face of the laminated core 34, in which windings of a stator winding 36 are arranged, shown schematically.
  • stator winding 36 is also referred to as winding head 37.
  • the coil body 35 has a receiving space 38 which is open in the axial direction and which is designed in its entirety as an annular space and in which the end winding 37 is arranged.
  • a potting compound 39 is introduced between the flange 32 and the laminated core 34 up to a cylinder jacket boundary 40.
  • the temperature sensor 1 is arranged outside the stator winding 36.
  • the temperature sensor 1 is fixed in a sensor holder 9.
  • the sensor holder 9 By means of the sensor holder 9, different connection concepts for the different winding technologies (single tooth,
  • the temperature sensor 1 is not arranged within the stator winding 36 or the end winding 37.
  • the temperature to be measured is measured by means of a suitable connection at a point 20 outside the stator winding 36 or the end winding 37. Due to its defined geometry, the point 20 is well suited for accommodating a temperature sensor 1. This has the advantage, on the one hand, that the temperature sensor 1 does not have to be introduced into the winding, and on the other hand, it is possible in a simple manner to replace the temperature sensor 1 if necessary.
  • the sensor holder 9 for the temperature sensor 1 results in completely new connection concepts for the temperature sensor 1.

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Abstract

Es ist eine Vorrichtung zur Temperaturerfassung bei elektrischen Maschinen (30) und eine elektrische Maschine (30) mit Temperaturerfassung offenbart. Die Vorrichtung zur Temperaturerfassung besteht aus einem Temperatursensor (1), wobei der Temperatursensor (1) einen Temperatursensorchip (4) besitzt, dessen Führungsdrähte (6) mit entsprechenden Leitungsdrähten (5) des Temperatursensors (1) verbunden sind. Ein Sensorhalter (9) dient zur Aufnahme des Temperatursensors (1). Ein Temperatursensorkörper (2) umgibt den Temperatursensorchip (4) und ist quaderförmig ausgebildet. Vorsprünge (18) des Sensorhalters (9) haltern den Temperatursensor (1) kraftschlüssig und lösbar im Sensorhalter (9).

Description

Vorrichtung zur Temperaturerfassunq bei elektrischen Maschinen und elektrische
Maschine mit Temperaturerfassunq
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Temperaturerfassung bei elektrischen Maschinen. Die Vorrichtung zur Temperaturerfassung besteht aus einem Temperatursensor, der einen Temperatursensorchip besitzt, dessen Führungsdrähte mit entsprechenden Leitungsdrähten des Temperatursensors verbunden sind. Ein Sensorhalter dient zur Aufnahme des Temperatursensors.
Ferner betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine mit Temperaturerfassung. Die elektrische Maschine weist einen Stator mit Statorwicklungen und einen Wicklungskopf auf.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 102013 000 949 A1 betrifft eine Temperatursensor-Einheit, die in einem Elektromotor zur Erfassung der Temperatur des Wickelkopfes eines Elektromotors vorgesehen ist. Es ist außerdem ein Austauschen der Temperatursensor-Einheit möglich. Das Sensorgehäuse besitzt einen langgestreckten Einschubbereich, wobei das Messelement gegenüber dem Sensorgehäuse in seiner Lage fixiert ist.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE102014215 916 A1 offenbart eine Sensoreinrichtung für einen Elektromotor sowie einen Elektromotor mit der Sensoreinrichtung. Hierzu wird ein Sensor zur Erfassung der Temperatur in einem Sensorgehäuse angeordnet. Das Sensorgehäuse weist einen Bodenabschnitt mit einem Boden zur Auflage auf den Stator in einer Erfassungsrichtung auf. Der Sensor erfasst die Temperatur über den Boden, wobei der Bodenabschnitt relativ zu einem Basisabschnitt in der Erfassungsrichtung bewegbar angeordnet ist. Die Sensoreinrichtung ist zum Einsatz in eine Aufnahmeöffnung eines Flansches des Elektromotors ausgebildet. Die deutsche Offenlegungsschrift DE 102015203 435 A1 betrifft einen Temperatursensor für elektrische Maschinen, mit einem ersten, einem zweiten Ende und einem Übergangsbereich zwischen beiden Enden. Im Übergangsbereich ist ein Sensorelement und an dem ersten Ende ein Sensoranschluss angeordnet. Zwischen dem Übergangsbereich und dem zweiten Ende ist eine Sensorspitze zur Kontaktierung in einem Messbereich angeordnet. Die Sensorspitze ist aus einem Werkstoff mit hoher Wärmeleitfähigkeit und der Hauptkörper ist aus einem Werkstoff mit geringer Wärmeleitfähigkeit.
In der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2016 121 853 A1 wird ein Stator für einen Elektromotor angegeben, mit einem Statorgehäuse, in dem mindestens eine Statorwicklung aufgenommen ist. Auf einem Stützkörper ist die mindestens eine Statorwicklung gehalten. Ein Temperatursensor zur Temperaturüberwachung ist in einer Ausnehmung des Stützkörpers gehalten. Der Stützkörper ist als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet, in dem die Ausnehmung für den Temperatursensor erzeugt ist.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2017 215 091 A1 betrifft eine Anordnung zur Kontaktierung eines Temperatursensors an einem Wickelkopf einer Elektromaschine, insbesondere an einem Wickelkopf eines Stators derselben. Die Kontaktierung des Temperatursensors erfolgt mittels eines Befestigungselements, wobei der Wickelkopf durch eine, zwei oder mehr Drahtwicklungen gebildet ist. Das Befestigungselement ist zumindest auf eine Drahtwicklung des Wickelkopfes aufgesetzt und mit derselben verbunden.
Gemäß dem Stand der Technik wird zur Messung der Wicklungstemperatur einer elektrischen Maschine die Temperatur im Bereich des sogenannten Wickelkopfes erfasst. Dabei handelt es sich um denjenigen Bereich der Wicklung, in dem die linear angeordneten Abschnitte der Wicklung, also die Stränge, durch bogenförmige Abschnitte des Wicklungsdrahtes miteinander verbunden sind. Da die üblichen Wickelköpfe geometrisch nicht genau gefertigt werden können, ist eine Ankopplung eines Temperatursensors von außen nicht oder nur sehr schwer möglich. Die Geometrie der für eine Ankopplung eines Temperatursensors prinzipiell geeigneten Kontaktflächen am Wickelkopf ist nicht genau definiert und unterliegt bei der Herstellung großen Schwankungen.
Aus den genannten Gründen wird der Temperatursensor, üblicherweise ein NTC- Element, in den Wickelkopf bzw. zwischen zwei Wickelköpfe eingesetzt und dort zusammen mit dem Wicklungsdraht in Isolierlack eingegossen. Die freibleibenden Drahtenden des Temperatursensors werden aus der elektrischen Maschine heraus geführt. Da die genannten Temperatursensoren durch das Vergießen mit dem Wicklungsdraht nicht austauschbar sind, werden in die Wicklung mehrere Temperatursensoren eingesetzt, so dass bei Ausfall eines Sensors die Temperatursignale von dem oder von den verbleibenden Sensoren geliefert werden. Die Temperaturerfassung erfolgt also redundant durch mehrere Sensoren.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Vorrichtung zur Temperaturerfassung für eine elektrische Maschine derart zu gestalten, dass unterschiedliche Anbindungskonzepte der Vorrichtung zur Temperaturerfassung realisiert werden können und dass die Vorrichtung zur Temperaturerfassung bei Bedarf austauschbar ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Temperaturerfassung für eine elektrische Maschine, die die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrische Maschine mit Temperaturerfassung zu schaffen, bei dem ein Temperatursensorkörper zur Temperaturerfassung bei Bedarf einfach, schnell und sicher austauschbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine elektrische Maschine gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 8 umfasst.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Temperaturerfassung bei elektrischen Maschinen zeichnet sich dadurch aus, dass ein Temperatursensorkörper, der den Temperatursensorchip des Temperatursensors umgibt, quaderförmig ausgebildet ist. Es sind mehrere nach innen gerichtete Vorsprünge des Sensorhalters vorgesehen, die den Temperatursensorkörper des Temperatursensors kraftschlüssig und lösbar im Sensorhalter haltern. Der Temperatursensorkörper verklemmt im Sensorhalter und geht somit auf Pressung.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, dass der Temperatursensorkörper bei Ausfall des Temperatursensorchips oder einer sonstigen Beschädigung des Temperatursensors, einfach und schnell aus dem Sensorhalter entnommen und ein neuer Temperatursensorkörper schnell und positionsgenau in den Sensorhalter eingesetzt werden kann.
Der Temperatursensorkörper ist derart ausgestaltet, dass er den Temperatursensorchip, die Führungsdrähte des Temperatursensorchips und die Verbindung zu den Leitungsdrähten des Temperatursensors vollständig umgibt. Die Leitungsdrähte des Temperatursensors werden vom Temperatursensorkörper nur zum Teil umgeben, so dass diese an den Temperatursensorkörper sicher angebunden sind.
Der quaderförmige Temperatursensorkörper besteht aus einem Schrumpfschlauch, der nach dem Schrumpfen eine im Wesentlichen rechteckige Quaderform annimmt. Der durch den Schrumpfschlauch gebildete Temperatursensorkörper umschließt somit das Paar der Führungsdrähte, die elektrisch mit dem Temperatursensorchip verbunden sind und einen Teil der Leitungsdrähte. Die Leitungsdrähte sind jeweils mit den Führungsdrähten verschweißt.
Der Sensorhalter besteht aus einem Boden, zwei kurzen Seitenwänden und zwei langen Seitenwänden. Dadurch bildet der Sensorhalter im Wesentlichen eine Wannenform, in der der Temperatursensorkörper aufgenommen werden kann. Die zwei langen Seitenwände haben jeweils mindestens einen nach innen gerichteten Vorsprung ausgebildet, die den Temperatursensorkörper kraftschlüssig klemmend und lösbar um den Sensorhalter haltern. Eine der kurzen Seitenwände hat Ausformungen für die Durchführung und Montage der Leitungsdrähte des Temperatursensorchips ausgebildet. Mittels der Ausformungen können die Leitungsdrähte außerhalb des Temperatursensorkörpers gezogen werden. Durch die Ausformungen in eine der kurzen Seitenwände können somit die Leitungsdrähte ebenfalls im Sensorhalter fixiert werden. Durch die im Wesentlichen rechteckige Quaderform des Schrumpfschlauchs (Temperatursensorkörpers) besitzt dieser eine Erfassungsfläche, die mit der Erfassungsobjektoberfläche in Kontakt kommt. Die Erfassungsfläche ist ein ebene und stabile Fläche des Temperatursensorkörpers, die flächenbündig am Boden des Sensorhalters anliegt. Ebenso liegt durch die Befestigung des Temperatursensorkörpers im wannenförmigen Sensorhalter mindestens die Erfassungsfläche des Temperatursensorkörpers nach außen frei. Bevorzugt ist der Sensorhalter als ein Spritzgussbauteil aus einem Kunststoff gefertigt.
Ferner offenbart die Erfindung eine elektrische Maschine (Elektromotor) mit einer Temperaturerfassung, wobei die elektrische Maschine einen Stator mit Statorwicklungen und einen Wicklungskopf aufweist. Erfindungsgemäß ist ein Sensorhalter an einer Stelle außerhalb der Statorwicklung bzw. des Wickelkopfes angebracht. Ein Temperatursensor ist derart ausgebildet, dass er zumindest einen Temperatursensorchip, Führungsdrähte und entsprechende Leitungsdrähte umfasst. Ein Temperatursensorkörper umgibt den Temperatursensorchip, die Führungsdrähte des Temperatursensorchips und Verbindungen zu den Leitungsdrähten des Temperatursensors vollständig. Die Leitungsdrähte des Temperatursensors werden durch den Temperatursensorkörper nur zum Teil umschlossen. Zwei lange und gegenüberliegende Seitenwände des Sensorhalters haben jeweils mindestens einen nach innen gerichteten Vorsprung ausgebildet, womit der Temperatursensorkörper kraftschlüssig und lösbar im Sensorhalter gehaltert ist.
Der Temperatursensorkörper wird somit durch die Vorsprünge (Verrastungen) an den langen Seitenwänden verklemmt und geht somit auf Pressung. Durch die Ausformungen für die Durchführung und Montage der Leitungsdrähte in einer der kurzen Seitenwände des Sensorhalters können die Leitungsdrähte ebenfalls im bzw. am Sensorhalter fixiert werden. Bevorzugt hat jede der langen Seitenwände jeweils zwei Vorsprünge ausgebildet, um für die Klemmung des Temperatursensorkörpers im Sensorhalter zu sorgen. Es sei angemerkt, dass die Anzahl der Vorsprünge nicht als eine Beschränkung der Erfindung aufgefasst werden kann. Der Vorteil der gegenwärtigen Erfindung ist, dass der Temperatursensor in einem Sensorhalter lösbar fixiert werden kann, um unterschiedliche Anbindungskonzepte für die unterschiedlichen Wickeltechnologien (Einzelzahn-, Hairpin- oder Wellenwicklung) zu ermöglichen. Dabei wird der Temperatursensor nicht innerhalb der Wicklung bzw. des Wickelkopfes angeordnet, um dort direkt die Temperatur zu messen, sondern die zu messende Temperatur mittels geeigneter Anbindung an einer Stelle außerhalb der Wicklung zu leiten, die aufgrund ihrer definierten Geometrie für die Unterbringung eines Temperatursensors gut geeignet ist. Hierdurch wird einerseits der Vorteil erzielt, dass der Temperatursensor nicht in die Wicklung eingebracht werden muss, andererseits ist es bei Bedarf auf einfache Weise möglich, den Temperatursensor auszutauschen.
Durch den Sensorhalter für den Temperatursensorkörper ergeben sich ganz neue Anbindungskonzepte für den Temperatursensor.
Anhand der beigefügten Zeichnungen werden nun die Erfindung und ihre Vorteile durch Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dadurch die Erfindung auf das gezeigte Ausführungsbeispiel zu beschränken. Die Größenverhältnisse in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.
Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Temperatursensorkörpers, der den Temperatursensor umgibt;
Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf einen Sensorhalter zur Aufnahme des Temperatursensorkörpers;
Figur 3 zeigt eine Montagerichtung des Temperatursensorkörpers in Bezug auf den Sensorhalter;
Figur 4 zeigt eine Draufsicht auf den Sensorhalter und den im Sensorhalter montierten und gehalterten Temperatursensorkörper des Temperatursensors; Figur 5 zeigt eine schematische Ansicht der Anbringung des Temperatursensors in der elektrischen Maschine.
Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die Figuren stellen lediglich Ausführungsbeispiele der Erfindung dar, ohne jedoch die Erfindung auf die dargestellten Ausführungsbeispiele zu beschränken.
Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Temperatursensors 1 , der von einem Temperatursensorkörper 2 umgeben ist. Im Temperatursensorkörper 2 ist ein Temperatursensorchip 4 eingegossen. Der Temperatursensorchip 4 ist bevorzugt als ein NTC- oder PTC-Widerstandselement ausgebildet. Ebenfalls ist ein Paar Führungsdrähte 6 vorgesehen, die elektrisch mit dem Temperatursensorchip 4 verbunden sind. Der Temperatursensor 1 besitzt Leitungsdrähte 5, die wiederum jeweils über eine entsprechende Verbindung 7 mit den Führungsdrähten 6 des Temperatursensorchips 4 verschweißt bzw. elektrisch leitend verbunden sind. Der Temperatursensorkörper 2 umgibt sowohl den Temperatursensorchip 4, die Führungsdrähte 6 als auch einen Teil der Leitungsdrähte 5. Der Temperatursensorkörper 2 besitzt eine im Wesentlichen rechteckige Quaderform.
Der Temperatursensorkörper 2 wird mittels eines Schrumpfschlauchs 10 realisiert. Dieser Schrumpfschlauch 10 weist eine im Wesentlichen rechteckige Quaderform auf und definiert somit eine Erfassungsfläche 12, über die die Temperatur erfasst wird. Die Erfassungsfläche 12 des Temperatursensorkörpers 2 ist als ebene und stabile Fläche ausgebildet und ist somit, wie in Fig. 3 gezeigt, mit dem Boden 13 des Sensorhalters 9 in vollflächigen Kontakt, wenn der Temperatursensorkörper 2 im Sensorhalter 9 montiert ist.
Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf einen Sensorhalter 9 zur Aufnahme des Temperatursensorkörpers 2 (siehe Fig. 1). Der Sensorhalter 9 besteht aus einem Boden 13, zwei kurzen Seitenwänden 14 und zwei langen Seitenwänden 16. Eine der kurzen Seitenwände 14 hat Ausformungen 17 für die Durchführung bzw. Montage der beiden Leitungsdrähte 5 (siehe Fig. 1) des Temperatursensorchips 4 ausgebildet. Der Sensorhalter 9 hat im Wesentlichen eine Wannenform, so dass der Sensorhalter 9 gegenüber dem Boden 13 offen und frei zugänglich ist. Die beiden langen Seitenwände
16 haben jeweils zwei nach Innen gerichtete Vorsprünge 18 ausgeformt. Diese Vorsprünge 18 dienen zum sicheren und lösbaren Haltern des Temperatursensorkörpers 2 im Sensorhalter 9. Bevorzugt ist der Sensorhalter 9 durch Kunststoff-Spritzgießen geformt.
Figur 3 zeigt eine Montagerichtung M des Temperatursensorkörpers 2 des Temperatursensors 1 im Sensorhalter 9. Dabei wird der Temperatursensorkörper 2 gleichmäßig und parallel, wie durch Montagerichtung M dargestellt, in den Sensorhalter 9 eingesetzt. Zum Ende der Montage des Temperatursensorkörpers 2 in den Sensorhalter 9 sollen die Erfassungsfläche 12 des Temperatursensorkörpers 2 und der Boden 13 des Sensorhalters 9 parallel zueinander ausgerichtet sein. Die Leitungsdrähte 5 des Temperatursensors 1 sind ebenfalls parallel zu den Ausformungen 17 in einer der kurzen Seitenwände 14 des Sensorhalters 9 ausgerichtet.
Figur 4 zeigt eine Draufsicht auf den Sensorhalter 9 und den im Sensorhalter 9 montierten und gehalterten Temperatursensorkörper 2 des Temperatursensors 1. Der Temperatursensorkörper 2 wird durch die Vorsprünge 18 der langen Seitenwände 16 des Sensorhalters 9 geklemmt und geht somit auf Pressung. Der Temperatursensorkörper 2 ist somit kraftschlüssig und lösbar im Sensorhalter 9 gehaltert. Die Stellen des Sensorhalters 9, an denen die kraftschlüssige Halterung stattfindet, sind mit jeweils einem gestrichelt-gepunkteten Bereich B1 gekennzeichnet.
Die Leitungsdrähte 5 des Temperatursensors 1 sind mittels der beiden Ausformungen
17 außerhalb des Sensorhalters 9 geführt. Durch die Ausformungen 17 können somit die Leitungsdrähte 5 ebenfalls im Sensorhalter 9 lösbar fixiert werden. Die Fixierung der Leitungsdrähte 5 des Temperatursensors 1 ist mit einem gestrichelten Bereich B2 gekennzeichnet.
Figur 5 zeigt eine schematische Ansicht der Anbringung des Temperatursensors 1 in der elektrischen Maschine 30. Die elektrische Maschine 30 ist als Ausschnitt einer Längsschnittdarstellung gezeigt. Die elektrische Maschine 30 weist ein Motorgehäuse 31 auf, welches mit einem Flansch 32 versehen ist. Der Flansch 32 bildet insbesondere ein Lagerschild der elektrischen Maschine 30. In dem Motorgehäuse 31 ist ein Stator 33 angeordnet. Der Stator 33 bzw. auch das Motorgehäuse 31 definieren eine Hauptachse H, welche der Motorachse entspricht. Der Stator 33 weist ein Blechpaket 34 auf, welches aus einer Vielzahl von Blechlamellen aufgebaut ist. Auf einer axialen Stirnseite des Blechpakets 34 ist ein Spulenkörper 35 angeordnet, in dem schematisiert dargestellt Wicklungen einer Statorwicklung 36 angeordnet sind. In dem axialen Endbereich des Stators 33 wird die Statorwicklung 36 auch als Wicklungskopf 37 bezeichnet. Der Spulenkörper 35 weist einen in axialer Richtung geöffneten Aufnahmeraum 38 auf, welcher in seiner Gesamtheit als ein Ringraum ausgebildet und in dem der Wicklungskopf 37 angeordnet ist. In axialer Erstreckung ist zwischen dem Flansch 32 und dem Blechpaket 34 bis zu einer Zylindermantelgrenze 40 eine Vergussmasse 39 eingebracht.
Wie der Darstellung der Fig. 5 entnommen werden kann, ist der Temperatursensor 1 außerhalb der Statorwicklung 36 angeordnet. Der Temperatursensor 1 ist hierzu in einem Sensorhalter 9 fixiert. Mittels des Sensorhalters 9 können unterschiedliche Anbindungskonzepte für die unterschiedlichen Wickeltechnologien (Einzelzahn-,
Hairpin- oder Wellenwicklung) ermöglicht werden. Dadurch ist der Temperatursensor 1 nicht innerhalb der Statorwicklung 36 bzw. des Wickelkopfes 37 angeordnet. Die zu messende Temperatur wird mittels einer geeigneten Anbindung an eine Stelle 20 außerhalb der Statorwicklung 36 bzw. des Wickelkopfes 37 gemessen. Die Stelle 20 ist aufgrund ihrer definierten Geometrie für die Unterbringung eines Temperatursensors 1 gut geeignet. Hierdurch wird einerseits der Vorteil erzielt, dass der Temperatursensor 1 nicht in die Wicklung eingebracht werden muss, andererseits ist es bei Bedarf auf einfache Weise möglich, den Temperatursensor 1 auszutauschen. Durch den Sensorhalter 9 für den Temperatursensor 1 ergeben sich ganz neue Anbindungskonzepte für den Temperatursensor 1.
Es wird angenommen, dass die vorliegende Offenbarung und viele der darin erwähnten Vorteile durch die vorhergehende Beschreibung verständlich werden. Es ist offensichtlich, dass verschiedene Änderungen in Form, Konstruktion und Anordnung der Bauteile durchgeführt werden können, ohne von dem offenbarten Gegenstand abzuweichen. Die beschriebene Form ist lediglich erklärend, und es ist die Absicht der beigefügten Ansprüche, solche Änderungen zu umfassen und einzuschließen. Dementsprechend sollte der Umfang der Erfindung nur durch die beigefügten Ansprüche beschränkt sein.
Bezuqszeichenliste
1 Temperatursensor
T emperatursensorkörper
Temperatursensorchip
Leitungsdrähte
Führungsdraht
Verbindung
9 Sensorhalter
10 Schrumpfschlauch
12 Erfassungsfläche
13 Boden
14 kurze Seitenwand
16 lange Seitenwand
17 Ausformung
18 Vorsprung
20 Stelle
30 elektrische Maschine
31 Motorgehäuse
32 Flansch 33 Stator 34 Blechpaket
35 Spulenkörper
36 Statorwicklung
37 Wicklungskopf 38 Aufnahmeraum
39 Vergussmasse
40 Zylindermantelgrenze B1 Bereich
B2 Bereich H Hauptachse
M Montagerichtung

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Temperaturerfassung bei elektrischen Maschinen (30), umfassend einen Temperatursensor (1), wobei der Temperatursensor (1) einen Temperatursensorchip (4) besitzt, dessen Führungsdrähte (6) mit entsprechenden Leitungsdrähten (5) des Temperatursensors (1) verbunden sind und einen Sensorhalter (9) zur Aufnahme des Temperatursensors (1), dadurch gekennzeichnet,
- dass ein Temperatursensorkörper (2), der den Temperatursensorchip (4) des Temperatursensors (1) umgibt, quaderförmig ist; und
- dass mehrere nach innen gerichtete Vorsprünge (18) des Sensorhalters (9) den Temperatursensorkörper (2) des Temperatursensors (1) kraftschlüssig und lösbar im Sensorhalter (9) haltern.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei der Temperatursensorkörper (2) den Temperatursensorchip (4), die Führungsdrähte (6) des Temperatursensorchips (4), die Verbindung (7) zu den Leitungsdrähten (5) des Temperatursensors (1) vollständig und die Leitungsdrähte (5) des Temperatursensors (1) zum Teil umgibt.
3. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der quaderförmige Temperatursensorkörper (2) aus einem Schrumpfschlauch (10) besteht, der nach dem Schrumpfen eine im Wesentlichen rechteckige Quaderform annimmt.
4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Sensorhalter (9) aus einem Boden (13), zwei kurzen Seitenwänden (14) und zwei langen Seitenwänden (16) besteht und die zwei langen Seitenwände (16) jeweils mindestens einen nach innen gerichteten Vorsprung (18) ausgebildet haben, die den Temperatursensorkörper (2) kraftschlüssig klemmend und lösbar haltern.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei eine der kurzen Seitenwände (14) Ausformungen (17) für die Durchführung und Montage der Leitungsdrähte (5) des Temperatursensorchips (4) ausgebildet hat.
6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Erfassungsfläche (12) des Temperatursensorkörpers (2) flächenbündig am Boden (13) des Sensorhalters (9) anliegt.
7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Sensorhalter (9) ein Spritzgussbauteil ist.
8. Elektrische Maschine (30) mit Temperaturerfassung, wobei die elektrische Maschine (30) einen Stator (33) mit Statorwicklungen (36) und einen Wicklungskopf (37) aufweist, dadurch gekennzeichnet,
- dass ein Sensorhalter (9) an einer Stelle (20) außerhalb der Statorwicklung (36) bzw. des Wickelkopfes (37) angebracht ist; und
- dass ein Temperatursensor (1) zumindest einen Temperatursensorchip (4), Führungsdrähte (6) und entsprechende Leitungsdrähte (5) umfasst, wobei ein Temperatursensorkörper (2), den Temperatursensorchip (4), die Führungsdrähte (6) des Temperatursensorchips (4), dieVerbindungen (7) zu den Leitungsdrähten (5) des Temperatursensors (1) vollständig und die Leitungsdrähte (5) des Temperatursensors (1) zum Teil umgibt; und
- dass zwei lange und gegenüberliegende Seitenwände (16) des Sensorhalters (9) jeweils mindestens einen nach innen gerichteten Vorsprung (18) ausgebildet haben, womit der Temperatursensorkörper (2) kraftschlüssig und lösbar im Sensorhalter (9) gehaltert ist.
9. Elektrische Maschine (30) nach Anspruch 8, wobei der Temperatursensorkörper (2) quaderförming ist und eine Erfassungsfläche (12) des Temperatursensorkörpers (2) flächenbündig an einem Boden (13) des Sensorhalters (9) anliegt.
10. Elektrische Maschine (30) einem der vorangehenden Ansprüche 8 bis 9, wobei der Sensorhalter (9) zwei kurze und gegenüberliegende Seitenwände (14) besitzt, wobei in einer der kurzen Seitenwände (14) Ausformungen (17) für die
Durchführung und Montage der Leitungsdrähte (5) des Temperatursensorchips (4) ausgebildet sind.
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