WO2022233854A1 - Sensorlamelle zum integrieren eines sensors in eine elektrische maschine, stator für eine elektrische maschine und verfahren zum betreiben einer sensorlamelle - Google Patents

Sensorlamelle zum integrieren eines sensors in eine elektrische maschine, stator für eine elektrische maschine und verfahren zum betreiben einer sensorlamelle Download PDF

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WO2022233854A1
WO2022233854A1 PCT/EP2022/061823 EP2022061823W WO2022233854A1 WO 2022233854 A1 WO2022233854 A1 WO 2022233854A1 EP 2022061823 W EP2022061823 W EP 2022061823W WO 2022233854 A1 WO2022233854 A1 WO 2022233854A1
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sensor
blade
temperature
groove
lamella
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PCT/EP2022/061823
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David Wörzler
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Zf Friedrichshafen Ag
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    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K1/20—Stationary parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K2211/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to measuring or protective devices or electric components
    • H02K2211/03—Machines characterised by circuit boards, e.g. pcb

Definitions

  • Sensor blade for integrating a sensor in an electrical machine, stator for an electrical machine and method for operating a sensor blade
  • the present invention relates to a sensor bar for integrating a sensor into an electric machine, a stator for an electric machine and a method for operating a sensor bar.
  • a continuous output of an electrical machine is limited in particular by the maximum permissible temperature of the stator winding.
  • one or more temperature sensors are usually inserted in the slot together with the winding or in the end winding.
  • the highest temperature occurs either in a slot or in the end winding.
  • the present invention creates a sensor bar for integrating a sensor into an electrical machine, an improved stator for an electrical machine and a method for operating a sensor bar according to the main claims.
  • Advantageous configurations result from the subclaims and the following description.
  • the sensor blade presented here enables a sensor to be integrated into an electrical machine.
  • the sensor can advantageously detect a parameter directly in or on a slot, even if the space available in the slot is very limited, for example due to the use of rectangular conductors.
  • a sensor blade for integrating a sensor into an electrical machine is presented, the sensor blade being stackable with metal sheets to form a laminated core.
  • the sensor bar has at least one sensor section for positioning the sensor in the region of a groove which is designed to accommodate winding lines, the sensor section being arranged between the groove and an outside of the sensor bar opposite the groove.
  • the electrical machine can be an asynchronous machine, for example, which can include a rotor and a stator, for example.
  • the stator can comprise a laminated core which can be formed on an inner side facing the rotor with recesses or grooves for receiving winding lines.
  • the sensor plate described here can be inserted into this laminated core.
  • the sensor lamina can thus be understood as a type of planar disk carrying a sensor, a sensor layer or a sensor plate.
  • a slot often does not offer any space for a sensor, such as a temperature sensor for detecting the winding temperature.
  • a sensor such as a temperature sensor for detecting the winding temperature.
  • measuring the temperature outside the groove or on the winding head can be very error-prone or require a detailed temperature model.
  • the sensor laminate presented here which can also be referred to as a sensor plate, allows the integration of a sensor directly into the laminated core of the stator and additionally or alternatively in the laminated core of the rotor, which means that the sensor can be attached directly to the slot and thus to the line windings of the machine can be arranged.
  • the sensor system can be integrated into a component referred to as a sensor lamina or sensor plate. This can, for example, be stacked with the other metal sheets of the machine during production and serve as the basis for the rotor or stator.
  • the sen sorlamella comprises a sensor section which is arranged between the groove and an outer side of the sensor lamella opposite the groove.
  • the sensor section can accordingly form a connection between a sensor arranged on the groove and the outside, through which the sensor can be contacted from the outside, for example by means of a wire connection.
  • the sensors can no longer be wired axially, but from the outside.
  • the sensor section can be formed as a channel.
  • the channel may be shaped to receive a sensor and a connector, such as a cable, connected to the sensor. This offers the advantage that the sensor bar can be manufactured inexpensively, independently of the sensor system desired for the electrical machine, and the matching sensor can then be inserted.
  • the sensor lamella can include an interface via which a parameter detected by the sensor can be output to the outside of the sensor lamella.
  • the interface can be, for example, an end, arranged on the outside, of the sensor section shaped as a channel, or also, for example, a wireless interface for outputting a wireless signal provided by the sensor.
  • the parameter recorded by the sensor for example a temperature of the winding lines, can also be output via the interface, for example in processed form. Data recorded by the sensor can thus advantageously be output and processed.
  • the senor can be embodied as a temperature sensor for detecting a temperature of the winding lines, it being possible for the temperature sensor to be arranged at least partially in the sensor section.
  • the temperature sensor can be designed, for example, to detect the conductor temperature occurring during operation in the electrical machine and to provide a corresponding temperature signal through the sensor section to an interface on the outside of the sensor bar.
  • the temperature of the winding lines can be detected directly at the groove that guides the winding lines and thus at one of the hottest points of the machine.
  • the senor can be arranged or can be arranged at a slot opening of the groove.
  • the groove opening may be the part of the groove furthest from the outside and is thus arranged in the operational state of the electric machine, for example, facing a rotor. Since, particularly in the case of rectangular wires, such as hairpins, for example, the conductors at the slot opening have the highest temperature due to the current displacement effect, these conductors can advantageously be specifically monitored.
  • the sensor blade can essentially have a non-magnetic material.
  • the sensor blade can be made of a material such as aluminum, copper or a correspondingly robust plastic. If the laminated core of the machine is glued or baked, such a sensor blade can be safely and reliably inserted into the machine during manufacture. Advantageously, this can prevent the occurrence of an asymmetry in the magnetic circuit.
  • the sensor blade can have at least one further sensor section for positioning a further sensor.
  • the sensor blade can comprise a plurality of sensor sections arranged at a uniform distance from one another for positioning a plurality of temperature sensors on a plurality of grooves.
  • multiple sensors can also be positioned on or in the sensor section or a slot, for example to detect different conductor temperatures within the slot. This has the advantage that a temperature of the machine can be recorded at several points at the same time, which means that the stress on the machine in the operating state can be optimally monitored.
  • the sensor blade can be designed as a printed circuit board for carrying further electronic components.
  • the sensor blade can also be designed as a temperature-resistant and, for example, multi-layer printed circuit board corresponding to the maximum machine temperature.
  • This has the advantage that the sensors, conductor tracks, high-voltage insulation and, if necessary, temperature-resistant evaluation electronics can be applied and integrated directly there.
  • another sensor for example, for detecting the rotor position or Rotor speed can be integrated, for example a resolver, a sine-cosine encoder or others, since complex geometries such as coils can also be produced by using multi-layer printed circuit boards. Coils may be necessary to use the rotating transformer principle used in resolvers.
  • a printed circuit board can also advantageously be manufactured and fitted very cheaply, which means that the effort involved in manually gluing sensors and laying cables can be avoided.
  • an evaluation device for evaluating a signal provided by the sensor can be arranged on the printed circuit board.
  • the evaluation device can be arranged as an electronic component on the sensor blade designed as a printed circuit board and, for example, be designed to detect and evaluate different signals from a plurality of sensors.
  • a parameter detected by the sensor can thus be evaluated directly and compared with other detected parameters, for example, in order to provide corresponding information to a user, for example.
  • the sensor lamella can have at least one recess for conducting coolant.
  • a recess or also a plurality of recesses can be particularly advantageous as a further function of the sensor plate, for example in machines whose stator or rotor has a cooling medium flowing through it.
  • the corresponding recesses can be used here, for example, as a supply line, discharge line or for deflecting the coolant.
  • the cooling center item temperature or the pressure and thus, if necessary, the volume flow can also be recorded directly or indirectly by means of a corresponding sensor.
  • an electrical machine with a stator and a rotor is presented, with the stator and additionally or alternatively the rotor comprising a laminated core with a sensor lamina according to an embodiment presented here.
  • the principle of a sensor bar can be used not only in the stator but also in the rotor.
  • a detection of the Magnet temperature can be very important for regulation and monitoring.
  • the sensor lamina as a printed circuit board and to place evaluation electronics there and, if necessary, a telemetry unit in order to wirelessly transmit the rotor temperature or, for example, vibrations.
  • both the stator and the rotor can, for example, comprise a sensor bar in order to advantageously facilitate positioning and contacting of required sensors in or on the stator and the rotor.
  • the rotor position can be determined in a way that is comparable to a sensor-free control system.
  • the sensor blade on the rotor side can, for example, have salient poles, i.e. different reluctance in the d and q axes.
  • the rotor position can then be determined, for example, as with a resolver.
  • the sensors can be integrated here, for example, in a multi-layer printed circuit board of the sensor blade, which advantageously means that there is no need to attach an additional component to the rotor carrier or the output shaft.
  • the sensor blade should be made of magnetically conductive material. If a magnetically conductive metal sheet is used, additional recesses or openings can be punched as flux barriers to suppress asymmetries in the magnetic circuit, for example, in order to electromagnetically neutralize the metal sheet there.
  • a sensor unit that is completely integrated into the stator and rotor can advantageously record all relevant operating data, such as winding temperature, magnet temperature and rotor position, in one component and at the same time reduce the number of components and production steps.
  • the sensor lamina can be arranged essentially centrally between other laminations of the laminated core.
  • the sensor bar can be stacked with the other sheets of the machine during production. During this process, for example, the sheet metal stack of the machine can be divided in the middle and the sensor sheet can then be inserted there will.
  • the sensor blade can be arranged as centrally as possible in the machine in order, for example, to optimally record a temperature occurring at this point or other parameters.
  • the laminated core can have at least one additional sensor lamina.
  • the laminated core can, for example, comprise a centrally arranged sensor lamina and two further sensor laminae at equal distances from it.
  • a parameter such as the temperature distribution in the machine, can be recorded three-dimensionally, particularly in a development phase.
  • a method for operating a variant of the previously presented sensor lamella with a sensor arranged in the sensor lamella is presented, with the method having a step of detecting the parameter by means of the sensor.
  • the method can be carried out, for example, in the operating state of the electrical machine, in order to determine a temperature of the winding lines, for example.
  • a computer program product with program code is also advantageous, which can be stored on a machine-readable medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and is used to carry out the method according to one of the embodiments described above if the program is on a computer or a device.
  • FIG. 1 shows a schematic cross-sectional illustration of an exemplary embodiment of an electrical machine
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of an embodiment of an electrical machine with a sensor blade
  • 3 shows a schematic cross-sectional illustration of an exemplary embodiment of a sensor section in a sensor blade
  • Fig. 4 is a perspective view of an embodiment of a stator with egg ner sensor blade
  • Fig. 5 is a perspective view of an embodiment of a Sensorab-section in a sensor blade
  • FIG. 6 shows a schematic cross-sectional illustration of a detail of an exemplary embodiment of a laminated core
  • FIG. 7 shows a perspective view of a section of an exemplary embodiment of a sensor blade
  • FIG. 8 shows a perspective side view of an exemplary embodiment of a sensor blade
  • FIG. 9 shows a schematic cross-sectional illustration of an exemplary embodiment of a sensor blade
  • FIG. 10 shows a schematic cross-sectional illustration of a detail of an exemplary embodiment of a sensor lamella
  • FIG. 11 shows a schematic cross-sectional representation of a detail of an exemplary embodiment of a sensor lamella
  • FIG. 12 shows a flow chart of a method for operating a sensor blade according to an embodiment.
  • FIG. 1 shows a schematic cross-sectional illustration of an exemplary embodiment of an electrical machine 100.
  • the electrical machine 100 comprises, merely by way of example, a stator 105 with winding lines 110, which in this exemplary embodiment are guided in a total of eighteen slots.
  • winding lines 110 For a better overview, only one groove 115, a second groove 116 and a third groove 117 are provided with reference symbols in the figure shown here. In this case, all the slots have the same shape and are equipped with the same number of winding lines 110 .
  • Winding lines 110 can generate a magnetic flux that can be used to drive rotor 120 arranged in the center of stator 105 .
  • FIG. 2 shows a cross-sectional representation of an exemplary embodiment of an electrical machine 100 with a sensor bar 200.
  • the electrical machine 100 shown here corresponds or is similar to the machine described in the previous Figure 1, with the difference that the stator 105 in this exemplary embodiment is a sensor bar 200 includes.
  • the sensor bar 200 which can also be referred to as a sensor plate, is designed to integrate a sensor 205 into the electrical machine 100, the sensor bar 205 being stacked with metal sheets to form a laminated core of the stator 105.
  • the sensor lamina can also be designed as part of a laminated core of the rotor.
  • the sensor 205 is configured as a temperature sensor for detecting a temperature of the winding lines 110 purely by way of example.
  • the winding lines 110 are rectangular conductors. These fill the groove 115 almost completely, so that there is no space for the temperature sensor within the groove 115 .
  • the sensor blade 200 therefore has a sensor section 210 which is shaped in order to position the sensor 205 in the area of the groove 115 .
  • the sensor section 210 is arranged between the groove 115 and an outer side 215 of the sensor lamella 200 lying opposite the groove 115 .
  • the sensor section 210 is formed as a channel in this exemplary embodiment, in which a connecting element 220 is arranged, merely by way of example.
  • the connecting element 220 which is only an example of a wire connection, is designed in this exemplary embodiment to connect the sensor 205 to an interface 225 in a signal-transmittable manner.
  • a parameter detected by sensor 205 which in this exemplary embodiment is a temperature value of winding lines 110 in slot 115 , can be output via interface 225 to outside 215 of sensor lamella 200 .
  • the sensor lamella 200 has a magnetically non-conductive material, which is aluminum by way of example only.
  • the sensor blade can also be made of copper, stainless steel or a robust plastic or have a magnetically conductive material.
  • the electric machine in this exemplary embodiment also has a flux barrier 230, a second flux barrier 231, a third flux barrier 232, a fourth flux barrier 233, a fifth flux barrier 234 and a sixth flux barrier 235 in the rotor 120 in order to avoid asymmetries in the magnetic circuit to oppress and neutralize the sheet electromagnetically.
  • the sensor can also be fitted at a slot exit or in the end winding of the machine. The problem here is that the hottest spot, especially on machines with oil-cooled end windings, is in the slot, so measuring the temperature outside the slot or at the end winding can be very error-prone or require a detailed temperature model. Although space could be reserved in the slot at the expense of slot filling, one should refrain from doing so for performance reasons.
  • FIG. 3 shows a schematic cross-sectional illustration of an exemplary embodiment of a sensor section 210 in a sensor lamella 200.
  • the sensor lamella shown here corresponds or is similar to the sensor lamella described in the preceding FIG.
  • the sensor section 210 is formed as a duct only by way of example.
  • a connecting element 220 is arranged along the channel between the sensor 205 arranged on the groove 115 and the outer side 215 of the sensor bar 200, which is designed to transmit a signal 300 provided by the sensor 205, which in this exemplary embodiment only represents a temperature value of the winding lines 110 represented to transmit.
  • the winding lines 110 which are designed as rectangular conductors in this exemplary embodiment, have the highest temperature at a slot opening 305 of the slot 115 facing away from the outside 210 due to the current displacement effect, the sensor 205 is only arranged directly at this slot opening 305 as an example.
  • Figure 4 shows a perspective view of an embodiment of a stator 105 with a sensor bar 200.
  • the stator 105 shown here corresponds or is similar to the stator described in the previous Figures 1 and 2 and the sensor bar 200 shown here corresponds or is similar to that in the previous Figures 2 and 3 described sensor blade.
  • the sensor blade is 200 in In this exemplary embodiment, it is arranged approximately centrally between a first sheet 400 and a second sheet 401 of a laminated core 405 of the stator 105 .
  • the sensor bar can also be arranged in a laminated core of the rotor of the electrical machine.
  • Figure 5 shows a perspective view of an exemplary embodiment of a sensor section 210 in a sensor lamella 200.
  • the sensor section 210 shown here corresponds or is similar to the sensor section described in the previous Figures 2 to 3 and the sensor lamella 200 shown here corresponds or is similar to that in the previous Figures 2 to 4 described sensor blade.
  • Figure 6 shows a schematic cross-sectional view of a section of an exemplary embodiment of a laminated core 405.
  • the laminated core 405 shown here corresponds or is similar to the laminated core described in the previous Figure 4, with the difference that in the laminated core 405, in addition to the sensor laminate 200, there is another sensor laminate 600 is stacked.
  • the further sensor lamina 600 is formed congruently with the sensor lamina 200 and is only formed by way of example in order to position a further sensor for detecting a temperature of the winding lines 110 .
  • FIG. 7 shows a perspective view of a section of an exemplary embodiment of a sensor lamella 200.
  • the sensor lamella shown here corresponds or is similar to the sensor lamella described in the preceding FIGS.
  • the sensor section 210 which is only formed as a channel by way of example, is arranged along a groove 115 and forms a signal-transmitting connection between the sensor 205 positioned at the groove opening 305 and the outside 215 of the sensor lamella 200 .
  • sensor 205 is designed as a temperature sensor and detects the temperature of winding lines 110 running in the slot at slot opening 305.
  • Figure 8 shows a perspective side view of an embodiment of a sensor blade 200.
  • the sensor blade 200 shown here corresponds or is similar to the sensor blade described in the preceding Figures 2 to 7, with the Difference, the sensor blade 200 in this embodiment has a Aussparun conditions 800 for conducting coolant.
  • Figure 9 shows a schematic cross-sectional representation of an embodiment of a sensor blade 200.
  • the sensor blade 200 shown here corresponds to or is similar to the sensor blade described in the preceding Figures 2 to 8, with the difference that the sensor blade 200 in this embodiment is a multi-layer printed circuit board for carrying additional electronic Components 900, 905 are formed.
  • an evaluation device 900 for evaluating a signal provided by the sensor described in the previous FIGS. 2, 3 and 7 is arranged on the printed circuit board.
  • the evaluation device 900 is connected to a temperature sensor 905 for detecting a temperature of the sensor plate 200, which is also arranged on the printed circuit board and is capable of transmitting signals.
  • the sensor blade can also have other sensors, for example for detecting the rotor position and/or the rotor speed.
  • the sensor blade 200 can also be combined with stator windings 907 for a resolver due to its design as a multilayer printed circuit board, with which the principle of the rotating transformer can be used.
  • FIG. 10 shows a schematic cross-sectional illustration of a detail of an exemplary embodiment of a sensor lamella 200.
  • the sensor lamella 200 shown here corresponds or is similar to the sensor lamella described in the previous FIGS. 2 to 9.
  • the sensor blade 200 in this exemplary embodiment includes an evaluation device 900 which is designed to evaluate the signal 300 provided by the sensor 205 .
  • Figure 11 shows a schematic cross-sectional representation of a detail of an embodiment of a sensor blade 200.
  • the sensor blade 200 shown here corresponds to or is similar to the sensor blade described in the preceding Figures 2 to 10, with the difference that the sensor blade 200 in this embodiment has a plurality of sensors having.
  • the sensor lamella 200 includes only an example next to the sensor arranged at the slot opening 230 205, which is designed as a temperature sensor only by way of example, a further sensor section 1100 for positioning a further sensor 1105 on the groove 115, and an additional sensor section 1110 for positioning an additional sensor 1115 on the groove 115.
  • the sensor section 210, the further sensor section 1100 and the additional sensor section 1110 are each connected in a signal-transmitting manner to the evaluation device 900, which is implemented as a microcontroller, for example.
  • the evaluation device 1120 is designed to evaluate signals provided by the sensors 205, 1105, 1115 and by the temperature sensor 905 arranged on the sensor lamina and to provide them to the interface 225 as evaluated signals.
  • FIG. 12 shows a flow chart of a method 1200 for operating a sensor blade according to an exemplary embodiment.
  • the sensor lamella that can be driven with this method 1200 corresponds to or is similar to the sensor lamella described in the preceding FIGS. 2 to 11.
  • the method 1200 has a step 1205 of detecting the parameter using the sensor.
  • the parameter is only an example of a temperature value recorded at the groove of the sensor blade.
  • an embodiment includes an "and/or" link between a first feature and a second feature, this can be read in such a way that the embodiment according to one embodiment includes both the first feature and the second feature and according to a further embodiment either only the first Feature or has only the second feature.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensorlamelle (200) zum Integrieren eines Sensors (205) in eine elektrische Maschine (100), wobei die Sensorlamelle (200) mit Blechen zu einem Blechpaket (405) stapelbar ist. Die Sensorlamelle (200) umfasst mindestens einen Sensorabschnitt (210) zum Positionieren des Sensors (205) im Bereich einer Nut (115) aufweist, die zum Aufnehmen von Wicklungsleitungen (110) ausgebildet ist wobei der Sensorabschnitt (210) zwischen der Nut (115) und einer der Nut (115) gegenüberliegenden Außenseite (215) der Sensorlamelle (200) angeordnet ist.

Description

Sensorlamelle zum Integrieren eines Sensors in eine elektrische Maschine, Stator für eine elektrische Maschine und Verfahren zum Betreiben einer Sensorlamelle
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Sensorlamelle zum Integrieren eines Sensors in eine elektrische Maschine, einen Stator für eine elektrische Maschine und ein Verfahren zum Betreiben einer Sensorlamelle.
Eine Dauerleistung einer elektrischen Maschine wird insbesondere durch die maxi mal zulässige Temperatur der Statorwicklung begrenzt. Bei Maschinen mit Einzugs wicklung werden hierzu üblicherweise ein oder mehrere Temperatursensoren zusam men mit der Wicklung in die Nut eingelegt oder mit in den Wickelkopf eingefügt. Je nach Aufbau und Kühlkonzept der Maschine tritt die höchste Temperatur entweder in einer Nut oder im Wickelkopf auf.
Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung eine Sensorlamelle zum Integrieren eines Sensors in eine elektrische Maschine, einen verbesserten Stator für eine elektrische Maschine und ein Verfahren zum Betreiben einer Sensorlamelle ge mäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Un teransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Die hier vorgestellte Sensorlamelle ermöglicht die Integration eines Sensors in eine elektrische Maschine. Dabei kann der Sensor vorteilhafterweise einen Parameter di rekt in oder an einer Nut erfassen, auch wenn in der Nut, beispielsweise aufgrund der Verwendung von Rechteckleitern, der verfügbare Platz sehr begrenzt ist.
Es wird eine Sensorlamelle zum Integrieren eines Sensors in eine elektrische Ma schine vorgestellt, wobei die Sensorlamelle mit Blechen zu einem Blechpaket stapel bar ist. Die Sensorlamelle weist mindestens einen Sensorabschnitt zum Positionieren des Sensors im Bereich einer Nut auf, die zum Aufnehmen von Wcklungsleitungen ausgebildet ist, wobei der Sensorabschnitt zwischen der Nut und einer der Nut ge genüberliegenden Außenseite der Sensorlamelle angeordnet ist. Bei der elektrischen Maschine kann es sich zum Beispiel um eine Asynchronma schine handeln, die beispielsweise einen Rotor und einen Stator umfassen kann. Da bei kann zum Beispiel der Stator ein Blechpaket umfassen, das an einer dem Rotor zugewandten Innenseite mit Ausnehmungen beziehungsweise Nuten zum Aufneh men von Wicklungsleitungen ausgeformt sein kann. In dieses Blechpaket kann die hier beschriebene Sensorlamelle eingefügt werden oder sein. Die Sensorlamelle kann somit als eine Art planare, einen Sensor-tragende Scheibe, eine Sensorlage o- der eine Sensorplatte verstanden werden. Wird die Maschine beispielsweise mit Rechteckleitern, zum Beispiel mit sogenannter Hairpin oder Wellenwicklung, aufge baut, dann bietet eine Nut oft keinen Platz für einen Sensor, wie beispielsweise für einen Temperatursensor zum Erfassen der Wcklungstemperatur. Da aber die hei ßeste Stelle, insbesondere bei Maschinen deren Wckelkopf mit Öl gekühlt wird, in der Nut liegt, kann eine Messung der Temperatur außerhalb der Nut oder am Wckel kopf sehr fehleranfällig sein oder ein detailliertes Temperaturmodell benötigen. Vor teilhafterweise ermöglicht die hier vorgestellte Sensorlamelle, die auch als Sensor blech bezeichnet werden kann, die Integration eines Sensors direkt in das Blechpa ket des Stators und zusätzlich oder alternativ in das Blechpaket des Rotors, wodurch der Sensor bei Bedarf direkt an der Nut und damit an den Leitungswicklungen der Maschine angeordnet werden kann. Mit anderen Worten kann unter Verwendung der Sensorlamelle anstelle der gängigen Methode, Sensoren zusätzlich durch Bohrun gen oder externe Verkabelung anzubringen, die Sensorik in ein als Sensorlamelle o- der Sensorblech bezeichnetes Bauteil integriert werden. Dieses kann beispielsweise zusammen mit den anderen Blechen der Maschine während der Produktion gestapelt werden und als Basis für den Rotor oder den Stator dienen. Dabei umfasst die Sen sorlamelle einen Sensorabschnitt, der zwischen der Nut und einer der Nut gegen überliegenden Außenseite der Sensorlamelle angeordnet ist. Der Sensorabschnitt kann dementsprechend eine Verbindung zwischen einem an der Nut angeordneten Sensor und der Außenseite bilden, durch die, beispielsweise mittels einer Drahtver bindung, der Sensor von der Außenseite her kontaktiert werden kann. Die Verkabe lung der Sensoren kann also vorteilhafterweise nicht mehr axial, sondern kann von außen her erfolgen. Der besondere Vorteil hierbei ist, dass die Sensoren praktisch direkt die Wcklung antasten können beziehungsweise nur noch die Nutauskleidung und kein Blech mehr zwischen Sensor und Leiter angeordnet sein kann. Gemäß einer Ausführungsform kann der Sensorabschnitt als Kanal ausgeformt sein. Beispielsweise kann der Kanal ausgeformt sein, um einen Sensor sowie ein an den Sensor angeschlossenes Verbindungselement, wie beispielsweise ein Kabel, aufzu nehmen. Das bietet den Vorteil, dass sie Sensorlamelle unabhängig von der für die elektrische Maschine gewünschten Sensorik kostengünstig hergestellt und der pas sende Sensor anschließend eingefügt werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Sensorlamelle eine Schnittstelle umfassen, über welche ein von dem Sensor erfasster Parameter auf die Außenseite der Sensorlamelle ausgebbar sein kann. Bei der Schnittstelle kann es sich zum Bei spiel um ein an der Außenseite angeordnetes Ende des als Kanal ausgeformten Sensorabschnitts handeln oder auch beispielsweise um eine Drahtlosschnittstelle zum Ausgeben eines von dem Sensor bereitgestellten drahtlosen Signals. Dabei kann der vom Sensor erfasste Parameter, beispielsweise eine Temperatur der Wick lungsleitungen, über die Schnittstelle zum Beispiel auch in verarbeiteter Form ausge geben werden. Vorteilhafterweise können somit vom Sensor erfasste Daten ausge geben und verarbeitet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Sensor als Temperatursensor zum Erfassen einer Temperatur der Wicklungsleitungen ausgebildet sein, wobei der Tem peratursensor zumindest teilweise in dem Sensorabschnitt angeordnet sein kann.
Der Temperatursensor kann zum Beispiel ausgebildet sein, um die während des Be triebs in der elektrischen Maschine entstehende Leitertemperatur zu erfassen und ein entsprechendes Temperatursignal durch den Sensorabschnitt an eine Schnittstelle auf der Außenseite der Sensorlamelle bereitzustellen. Vorteilhafterweise kann durch die Kombination der Sensorlamelle mit einem Temperatursensor die Temperatur der Wcklungsleitungen direkt an der die Wicklungsleitungen führenden Nut und dadurch an einer der heißesten Stellen der Maschine erfasst werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Sensor an einer Nutöffnung der Nut angeordnet oder anordenbar sein kann. Bei der Nutöffnung kann es sich zum Beispiel um den Teil der Nut handeln, der am weitesten von der Außenseite entfernt und somit im betriebsbereiten Zustand der elektrischen Maschine beispielsweise ei nem Rotor zugewandt angeordnet ist. Da besonders bei Rechteckdrähten, wie bei spielsweise Hairpin, die Leiter an der Nutöffnung durch den Stromverdrängungseffekt die höchste Temperatur aufweisen, können vorteilhafterweise gezielt diese Leiter überwacht werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Sensorlamelle im Wesentlichen ein nicht magnetisches Material aufweisen. Beispielsweise kann die Sensorlamelle aus einem Material wie Aluminium, Kupfer oder auch einem entsprechend robusten Kunststoff gefertigt sein. Wird das Blechpaket der Maschine verklebt oder verbacken, kann eine solche Sensorlamelle sicher und zuverlässig in die Maschine während der Herstellung eingefügt werden. Vorteilhafterweise kann dadurch das Auftreten einer Asymmetrie im Magnetkreis verhindert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Sensorlamelle zumindest einen weiteren Sensorabschnitt zum Positionieren eines weiteren Sensors aufweisen. Bei spielsweise kann die Sensorlamelle mehrere, in einem gleichmäßigen Abstand zuei nander angeordnete Sensorabschnitte zum Positionieren von einer Mehrzahl von Temperatursensoren an einer Mehrzahl von Nuten umfassen. Zusätzlich oder alter nativ können auch mehrere Sensoren an oder in dem Sensorabschnitt oder einer Nut positioniert werden, um zum Beispiel unterschiedliche Leitertemperaturen innerhalb der Nut zu erfassen. Das hat den Vorteil, dass eine Temperatur der Maschine an mehreren Stellen gleichzeitig erfasst werden kann, wodurch die Beanspruchung der Maschine im Betriebszustand optimal überwacht werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Sensorlamelle als Leiterplatte zum Tragen weiterer elektronischer Bauteile ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Sensorlamelle auch als entsprechend der maximalen Maschinentemperatur tempera tu rfeste und zum Beispiel mehrlagige Leiterplatte ausgeführt werden. Dies hat den Vorteil, dass die Sensoren, Leiterbahnen, Hochvoltisolation und gegebenenfalls auch eine temperaturfeste Auswerteelektronik direkt dort aufgebracht und integriert wer den können. Beispielsweise kann neben der Temperatursensorik auf der Sensorla melle auch ein weiterer Sensor zum Beispiel zum Erfassen der Rotorlage oder Rotordrehzahl integriert werden, beispielsweise ein Resolver, ein Sinus-Cosinus-Ge- ber oder andere, da sich durch Einsatz mehrlagiger Leiterplatten auch komplexe Ge ometrien wie Spulen erzeugen lassen. Spulen können notwendig sein, um das bei Resolvern genutzte Prinzip des rotierenden Transformators zu benutzen. Eine Leiter platte lässt sich zudem vorteilhafterweise sehr günstig hersteilen und bestücken, wodurch der Aufwand Sensoren manuell zu verkleben und Kabel zu verlegen entfal len kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann an der Leiterplatte eine Auswerteein richtung zum Auswerten eines von dem Sensor bereitgestellten Signals angeordnet sein. Beispielsweise kann die Auswerteeinrichtung als elektronisches Bauteil auf der als Leiterplatte ausgebildeten Sensorlamelle angeordnet sein und zum Beispiel aus gebildet sein, um verschiedene Signale von einer Mehrzahl von Sensoren zu erfas sen und auszuwerten. Vorteilhafterweise kann damit ein von dem Sensor erfasster Parameter direkt ausgewertet und zum Beispiel mit anderen erfassten Parametern verglichen werden, um zum Beispiel entsprechende Informationen an einen Nutzer bereitzustellen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Sensorlamelle mindestens eine Aussparung zum Leiten von Kühlmittel aufweisen. Eine solche Aussparung oder auch eine Mehrzahl von Aussparungen können als weitere Funktion der Sensorla melle zum Beispiel besonders vorteilhaft sein bei Maschinen, deren Stator oder Rotor mit einem Kühlmedium durchströmt werden. Die entsprechenden Aussparungen kön nen hier beispielsweise als Zuleitung, Ableitung oder zum Umlenken des Kühlmittels eingesetzt werden. Zusätzlich oder alternativ kann auch hier die Kü h I m itte Item peratu r oder der Druck und damit gegebenenfalls der Volumenstrom mittels eines entspre chenden Sensors direkt oder indirekt erfasst werden.
Zudem wird eine elektrische Maschine mit einem Stator und einem Rotor vorgestellt, wobei der Stator und zusätzlich oder alternativ der Rotor ein Blechpaket mit einer Sensorlamelle gemäß einer hier vorgestellten Ausführungsform umfasst. Beispiels weise kann das Prinzip einer Sensorlamelle außer im Stator auch im Rotor angewen det werden. Insbesondere bei Permanentmagneten kann eine Erfassung der Magnettemperatur zur Regelung und Überwachung sehr wichtig sein. Hier wäre ebenfalls denkbar die Sensorlamelle als Leiterplatte auszuführen und dort eine Aus werteelektronik und gegebenenfalls eine Telemetrieeinheit zu platzieren, um die Ro tortemperatur oder beispielsweise Vibrationen drahtlos zu übermitteln. Da insbeson dere PSM-Rotoren ohnehin sehr häufig aus einzelnen Segmenten zusammengesetzt werden, kann ein beispielsweise mittig im Blechpaket angeordnetes Sensorblech mit den Temperatursensoren die Magnete dabei direkt antasten. Zudem können bei spielsweise sowohl der Stator als auch der Rotor eine Sensorlamelle umfassen, um vorteilhafterweise ein Positionieren sowie ein Kontaktieren benötigter Sensoren in o- der an dem Stator und dem Rotor zu erleichtern. Dabei kann durch eine Integration solcher Sensorlamellen in Rotor und Stator zum Beispiel vergleichbar mit einer sen sorlosen Regelung die Rotorposition bestimmt werden. Die rotorseitige Sensorla melle kann hierzu beispielsweise ausgeprägte Pole, also unterschiedliche Reluktanz in d- und q-Achse, aufweisen. Über ein induktives Messverfahren mit Erreger- und Messspulen in der rotorseitigen Sensorlamelle kann dann zum Beispiel wie bei einem Resolver die Rotorlage bestimmt werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Resol- vern mit Eisenkern kann die Sensorik hier zum Beispiel in einer mehrlagigen Leiter platte der Sensorlamelle integriert sein, wodurch vorteilhafterweise auf ein Anbringen eines zusätzlichen Bauteils auf dem Rotorträger oder der Abtriebswelle verzichtet werden kann. In einem solchen Fall sollte die Sensorlamelle mit magnetisch leitfähi gem Material ausgebildet sein. Wird ein magnetisch leitfähiges Blech eingesetzt, kön nen zur Unterdrückung von Asymmetrien im Magnetkreis beispielsweise zusätzliche Ausnehmungen oder Öffnungen als Flusssperren gestanzt werden, um das Blech dort elektromagnetisch zu neutralisieren. Eine komplett in Stator und Rotor integrierte Sensoreinheit kann vorteilhafterweise alle relevanten Betriebsdaten, wie Wicklungs temperatur, Magnettemperatur und Rotorlage, in einem Bauteil erfassen und gleich zeitig die Anzahl der Bauteile und Fertigungsschritte reduzieren.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Sensorlamelle im Wesentlichen mittig zwi schen anderen Blechen des Blechpakets angeordnet sein. Beispielsweise kann die Sensorlamelle zusammen mit den anderen Blechen der Maschine während der Pro duktion gestapelt werden. Während dieses Vorgangs kann zum Beispiel das Blech paket der Maschine mittig geteilt und das Sensorblech dann dort zwischengefügt werden. Vorteilhafterweise kann die Sensorlamelle dadurch möglichst zentral in der Maschine angeordnet werden, um beispielsweise eine an dieser Stelle auftretende Temperatur oder andere Parameter optimal zu erfassen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Blechpaket zumindest eine wei tere Sensorlamelle aufweisen. Das Blechpaket kann zum Beispiel eine mittig ange ordnete Sensorlamelle und von dieser in gleichmäßigen Abständen entfernt zwei wei tere Sensorlamelle umfassen. Vorteilhafterweise kann dadurch insbesondere in einer Entwicklungsphase ein Parameter, wie beispielsweise die Temperaturverteilung in der Maschine, dreidimensional erfasst werden.
Zudem wird ein Verfahren zum Betreiben einer Variante der zuvor vorgestellten Sen sorlamelle mit einem in der Sensorlamelle angeordneten Sensor vorgestellt, wobei das Verfahren einen Schritt des Erfassens des Parameters mittels des Sensors auf weist. Das Verfahren kann beispielsweise im Betriebszustand der elektrischen Ma schine durchgeführt werden, um zum Beispiel eine Temperatur der Wicklungsleitun gen zu bestimmen.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf ei nem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplatten speicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchfüh rung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Maschine;
Fig. 2 eine Querschnittsdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Maschine mit einer Sensorlamelle; Fig. 3 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Sensorabschnitts in einer Sensorlamelle;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Stators mit ei ner Sensorlamelle;
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Sensorab schnitts in einer Sensorlamelle;
Fig. 6 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Ausschnitts eines Ausfüh rungsbeispiels eines Blechpakets;
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts eines Ausführungsbeispiels einer Sensorlamelle;
Fig. 8 eine perspektivische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer Sensor lamelle;
Fig. 9 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Sensorlamelle;
Fig. 10 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Ausschnitts eines Ausfüh rungsbeispiels einer Sensorlamelle;
Fig. 11 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Ausschnitts eines Ausfüh rungsbeispiels einer Sensorlamelle; und
Fig. 12 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Sensorlamelle ge mäß einem Ausführungsbeispiel.
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegen den Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
Figur 1 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Maschine 100. Die elektrische Maschine 100 umfasst lediglich bei spielhaft einen Stator 105 mit Wicklungsleitungen 110, die in diesem Ausführungsbei spiel in insgesamt achtzehn Nuten geführt sind. Zur besseren Übersicht sind in der hier gezeigten Figur lediglich eine Nut 115, eine zweite Nut 116 und eine dritte Nut 117 mit Bezugszeichen versehen. Dabei sind alle Nuten gleich ausgeformt und mit einer gleichen Anzahl von Wicklungsleitungen 110 bestückt. Mittels der Wicklungsleitungen 110 ist ein magnetischer Fluss erzeugbar, der zum Antreiben des im Zentrum des Stators 105 angeordneten Rotors 120 nutzbar ist.
Figur 2 zeigt eine Querschnittsdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer elektri schen Maschine 100 mit einer Sensorlamelle 200. Die hier dargestellte elektrische Maschine 100 entspricht oder ähnelt der in der vorangegangenen Figur 1 beschrie benen Maschine, mit dem Unterschied, dass der Stator 105 in diesem Ausführungs beispiel eine Sensorlamelle 200 umfasst. Die Sensorlamelle 200, die auch als Sen sorblech bezeichnet werden kann, ist ausgebildet, um einen Sensor 205 in die elekt rische Maschine 100 zu integrieren, wobei die Sensorlamelle 205 mit Blechen zu ei nem Blechpaket des Stators 105 gestapelt ist. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Sensorlamelle auch als Teil eines Blechpakets des Rotors ausgebildet sein. Lediglich beispielhaft ist der Sensor 205 als Temperatursensor zum Erfassen einer Temperatur der Wicklungsleitungen 110 ausgebildet. Bei den Wicklungsleitungen 110 handelt es sich in diesem Ausführungsbeispiel um Rechteckleiter. Diese füllen die Nut 115 nahezu vollständig aus, sodass innerhalb der Nut 115 kein Platz für den Temperatursensor ist. Daher weist die Sensorlamelle 200 einen Sensorabschnitt 210 auf, der ausgeformt ist, um den Sensor 205 im Bereich der Nut 115 zu positionieren. Der Sensorabschnitt 210 ist zwischen der Nut 115 und einer der Nut 115 gegenüber liegenden Außenseite 215 der Sensorlamelle 200 angeordnet. Dabei ist der Sensor abschnitt 210 in diesem Ausführungsbeispiel als Kanal ausgeformt, in dem lediglich beispielhaft ein Verbindungselement 220 angeordnet ist. Das Verbindungselement 220, bei dem es sich lediglich beispielhaft um eine Drahtverbindung handelt, ist in diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um den Sensor 205 signalübertragungsfä hig mit einer Schnittstelle 225 zu verbinden. Über die Schnittstelle 225 ist lediglich beispielhaft ein von dem Sensor 205 erfasster Parameter, bei dem es sich in diesem Ausführungsbeispiel um einen Temperaturwert der Wicklungsleitungen 110 in der Nut 115 handelt, auf die Außenseite 215 der Sensorlamelle 200 ausgebbar. Die Sen sorlamelle 200 weist in diesem Ausführungsbeispiel ein magnetisch nicht leitfähiges Material auf, bei dem es sich lediglich beispielhaft um Aluminium handelt. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Sensorlamelle auch aus Kupfer, Edelstahl o- der einem robusten Kunststoff hergestellt sein oder ein magnetisch leitfähiges Mate rial aufweisen. Um den Einsatz einer Sensorlamelle aus magnetisch leitfähigem Material zu ermöglichen, weist die elektrische Maschine in diesem Ausführungsbei spiel zusätzliche eine Flusssperre 230, eine zweite Flusssperre 231, eine dritte Flusssperre 232, eine vierte Flusssperre 233, eine fünfte Flusssperre 234 und eine sechste Flusssperre 235 im Rotor 120 auf, um Asymmetrien im Magnetkreis zu un terdrücken und das Blech elektromagnetisch zu neutralisieren. In einem anderen Ausführungsbeispiel der elektrischen Maschine ohne die Sensorlamelle kann der Sensor auch an einem Nutausgang oder im Wickelkopf der Maschine angebracht werden. Das Problem hierbei ist, dass die heißeste Stelle, insbesondere bei Maschi nen, deren Wickelkopf mit Öl gekühlt werden, in der Nut liegt, eine Messung der Temperatur außerhalb der Nut oder am Wickel köpf kann daher sehr fehleranfällig sein oder ein detailliertes Temperaturmodell benötigen. Zwar ließe sich auf Kosten der Nutfüllung entsprechend Platz in der Nut Vorhalten, aus Performancegründen sollte man davon jedoch absehen.
Figur 3 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Sensorabschnitts 210 in einer Sensorlamelle 200. Die hier dargestellte Sensor lamelle entspricht oder ähnelt der in der vorangegangenen Figur 2 beschriebenen Sensorlamelle. Der Sensorabschnitt 210 ist lediglich beispielhaft als Kanal ausge formt. Entlang des Kanals ist zwischen dem an der Nut 115 angeordneten Sensor 205 und der Außenseite 215 der Sensorlamelle 200 ein Verbindungselement 220 an geordnet, das ausgebildet ist, um ein vom Sensor 205 bereitgestelltes Signal 300, das in diesem Ausführungsbeispiel lediglich beispielhaft einen Temperaturwert der Wcklungsleitungen 110 repräsentiert, zu übertragen. Da die in diesem Ausführungs beispiel die als Rechteckleiter ausgeformten Wcklungsleitungen 110 durch den Stromverdrängungseffekt die höchste Temperatur an einer von der Außenseite 210 abgewandten Nutöffnung 305 der Nut 115 aufweisen, ist der Sensor 205 lediglich beispielhaft direkt an dieser Nutöffnung 305 angeordnet.
Figur 4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Stators 105 mit einer Sensorlamelle 200. Der hier dargestellte Stator 105 entspricht oder äh nelt dem in den vorangegangenen Figuren 1 und 2 beschriebenen Stator und die hier dargestellte Sensorlamelle 200 entspricht oder ähnelt der in den vorangegangenen Figuren 2 und 3 beschriebenen Sensorlamelle. Dabei ist die Sensorlamelle 200 in diesem Ausführungsbeispiel annähernd mittig zwischen einem ersten Blech 400 und einem zweiten Blech 401 eines Blechpakets 405 des Stators 105 angeordnet. In ei nem anderen Ausführungsbeispiel kann die Sensorlamelle auch in einem Blechpaket des Rotors der elektrischen Maschine angeordnet sein.
Figur 5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Sensor abschnitts 210 in einer Sensorlamelle 200. Der hier dargestellte Sensorabschnitt 210 entspricht oder ähnelt dem in den vorangegangenen Figuren 2 bis 3 beschriebenen Sensorabschnitt und die hier dargestellte Sensorlamelle 200 entspricht oder ähnelt der in den vorangegangenen Figuren 2 bis 4 beschriebenen Sensorlamelle.
Figur 6 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Ausschnitts eines Ausführungsbeispiels eines Blechpakets 405. Das hier dargestellte Blechpaket 405 entspricht oder ähnelt dem in der vorangegangenen Figur 4 beschriebenen Blechpa ket, mit dem Unterschied, dass in dem Blechpaket 405 außer der Sensorlamelle 200 noch eine weitere Sensorlamelle 600 gestapelt ist. Die weitere Sensorlamelle 600 ist in diesem Ausführungsbeispiel kongruent zur Sensorlamelle 200 ausgeformt und le diglich beispielhaft ausgebildet, um einen weiteren Sensor zum Erfassen einer Tem peratur der Wicklungsleitungen 110 zu positionieren.
Figur 7 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts eines Ausführungsbei spiels einer Sensorlamelle 200. Die hier dargestellte Sensorlamelle entspricht oder ähnelt der in den vorangegangenen Figuren 2 bis 6 beschriebenen Sensorlamelle. Dabei ist der lediglich beispielhaft als Kanal ausgeformte Sensorabschnitt 210 ent lang einer Nut 115 angeordnet und bildet eine signalübertragungsfähige Verbindung zwischen dem an der Nutöffnung 305 positionierten Sensor 205 und der Außenseite 215 der Sensorlamelle 200 aus. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Sensor 205 als Temperatursensor ausgebildet und erfasst die Temperatur der in der Nut verlau fenden Wicklungsleitungen 110 an der Nutöffnung 305.
Figur 8 zeigt eine perspektivische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer Sensorlamelle 200. Die hier dargestellte Sensorlamelle 200 entspricht oder ähnelt der in den vorangegangenen Figuren 2 bis 7 beschriebenen Sensorlamelle, mit dem Unterschied, die Sensorlamelle 200 in diesem Ausführungsbeispiel eine Aussparun gen 800 zum Leiten von Kühlmittel aufweist.
Figur 9 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Sensorlamelle 200. Die hier dargestellte Sensorlamelle 200 entspricht oder äh nelt der in den vorangegangenen Figuren 2 bis 8 beschriebenen Sensorlamelle, mit dem Unterschied, dass die Sensorlamelle 200 in diesem Ausführungsbeispiel als mehrlagige Leiterplatte zum Tragen weiterer elektronischer Bauteile 900, 905 ausge bildet ist. Auf der Leiterplatte ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Auswerteeinrich tung 900 zum Auswerten eines von dem in den vorangegangenen Figuren 2, 3 und 7 beschriebenen Sensor bereitgestellten Signals angeordnet. Zudem ist die Auswer teeinrichtung 900 signalübertragungsfähig mit einem ebenfalls auf der Leiterplatte angeordneten Temperatursensor 905 zum Erfassen einer Temperatur der Sensorla melle 200 verbunden. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Sensorlamelle auch andere Sensoren, beispielsweise zum Erfassen der Rotorlage und/oder der Ro tordrehzahl aufweisen. Die Sensorlamelle 200 ist in diesem Ausführungsbeispiel au ßerdem aufgrund ihrer Ausführung als mehrlagige Leiterplatte mit Statorwicklungen 907 für einen Resolver kombinierbar, mit denen das Prinzip des rotierenden Trans formators nutzbar ist.
Figur 10 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Ausschnitts eines Ausführungsbeispiels einer Sensorlamelle 200. Die hier dargestellte Sensorlamelle 200 entspricht oder ähnelt der in den vorangegangenen Figuren 2 bis 9 beschriebe nen Sensorlamelle. Dabei umfasst die Sensorlamelle 200 in diesem Ausführungsbei spiel eine Auswerteeinrichtung 900, die Ausgebildet ist, um das von dem Sensor 205 bereitgestellte Signal 300 auszuwerten.
Figur 11 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Ausschnitts eines Ausführungsbeispiels einer Sensorlamelle 200. Die hier dargestellte Sensorlamelle 200 entspricht oder ähnelt der in den vorangegangenen Figuren 2 bis 10 beschriebe nen Sensorlamelle, mit dem Unterschied, dass die Sensorlamelle 200 in diesem Aus führungsbeispiel eine Mehrzahl von Sensoren aufweist. Die Sensorlamelle 200 um fasst lediglich beispielhaft neben dem an der Nutöffnung 230 angeordneten Sensor 205, der lediglich beispielhaft als Temperatursensor ausgebildet ist, einen weiteren Sensorabschnitt 1100 zum Positionieren eines weiteren Sensors 1105 an der Nut 115 sowie einen zusätzlichen Sensorabschnitt 1110 zum Positionieren eines zusätzli chen Sensors 1115 an der Nut 115. Der Sensorabschnitt 210, der weitere Sensorab schnitt 1100 und der zusätzliche Sensorabschnitt 1110 sind jeweils signalübertra gungsfähig mit der Auswerteeinrichtung 900 verbunden, die beispielsweise als Mikro- Controller realisiert ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Auswerteeinrichtung 1120 ausgebildet, um von den Sensoren 205, 1105, 1115 sowie von dem auf der Sensorlamelle angeordneten Temperatursensor 905 bereitgestellte Signale auszu werten und als ausgewertete Signale an die Schnittstelle 225 bereitzustellen.
Figur 12 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 1200 zum Betreiben einer Sen sorlamelle gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die mit diesem Verfahren 1200 be treibbare Sensorlamelle entspricht oder ähnelt der in den vorangegangenen Figuren 2 bis 11 beschriebenen Sensorlamelle. Das Verfahren 1200 weist einen Schritt 1205 des Erfassens des Parameters mittels des Sensors auf. Bei dem Parameter handelt es sich lediglich beispielhaft um einen an der Nut der Sensorlamelle erfassten Tem peraturwert.
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur bei spielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausfüh rungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.
Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer ande ren als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“ Verknüpfung zwischen einem ers ten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einerweiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist. Bezuqszeichen 00 Elektrische Maschine 05 Stator 10 Wicklungsleitungen 15 Nut 16 Zweite Nut 17 Dritte Nut 20 Rotor 00 Sensorlamelle 05 Sensor 10 Sensorabschnitt 15 Außenseite der Sensorlamelle 20 Verbindungselement 25 Schnittstelle 30 Flusssperre 31 Zweite Flusssperre 32 Dritte Flusssperre 33 Vierte Flusssperre 34 Fünfte Flusssperre 35 Sechste Flusssperre 00 Signal 05 Nutöffnung 00 Erstes Blech 01 Zweites Blech 00 Weitere Sensorlamelle
800 Aussparung zum Leiten von Kühlmittel
900 Auswerteeinrichtung
905 Temperatursensor
907 Statorwicklungen
1100 Weiterer Sensorabschnitt
1105 Weiterer Sensor
1110 Zusätzlicher Sensorabschnitt 1115 Zusätzlicher Sensor
1200 Verfahren
1205 Schritt des Erfassens

Claims

Patentansprüche
1. Sensorlamelle (200) zum Integrieren eines Sensors (205) in eine elektrische Ma schine (100), wobei die Sensorlamelle (200) mit Blechen (400, 401) zu einem Blech paket (405) stapelbar ist, wobei die Sensorlamelle (200) mindestens einen Sensorab schnitt (210) zum Positionieren des Sensors (205) im Bereich einer Nut (115) auf weist, die zum Aufnehmen von Wicklungsleitungen (110) ausgebildet ist, wobei der Sensorabschnitt (210) zwischen der Nut (115) und einer der Nut (115) gegenüberlie genden Außenseite (215) der Sensorlamelle (200) angeordnet ist.
2. Sensorlamelle (200) gemäß Anspruch 1 , wobei der Sensorabschnitt (210) als Ka nal ausgeformt ist.
3. Sensorlamelle (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einer Schnittstelle (225), über welche ein von dem Sensor (205) erfasster Parameter auf die Außenseite (215) der Sensorlamelle (200) ausgebbar ist.
4. Sensorlamelle (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Sensor (205) als Temperatursensor zum Erfassen einer Temperatur der Wicklungs leitungen (110) ausgebildet ist, wobei der Temperatursensor zumindest teilweise in dem Sensorabschnitt (210) angeordnet ist.
5. Sensorlamelle (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Sensor (205) an einer Nutöffnung (305) der Nut (115) angeordnet oder anordenbar ist.
6. Sensorlamelle (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Sensorlamelle (200) im Wesentlichen ein nicht magnetisches Material aufweist.
7. Sensorlamelle (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit zumin dest einem weiteren Sensorabschnitt (1100) zum Positionieren eines weiteren Sen sors (1105).
8. Sensorlamelle (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Sensorlamelle (200) als Leiterplatte zum Tragen weiterer elektronischer Bauteile aus gebildet ist.
9. Sensorlamelle (200) gemäß Anspruch 8, wobei an der Leiterplatte eine Auswer teeinrichtung (900) zum Auswerten eines von dem Sensor (205) bereitgestellten Sig nals (300) angeordnet ist.
10. Sensorlamelle (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit min destens einer Aussparung (800) zum Leiten von Kühlmittel.
11. Elektrische Maschine (100) mit einem Stator (105) und einem Rotor (120), wobei der Stator (105) und/oder der Rotor (120) ein Blechpaket (405) mit einer Sensorla melle (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche umfasst.
12. Elektrische Maschine (100) gemäß Anspruch 11 , wobei die Sensorlamelle (200) im Wesentlichen mittig zwischen anderen Blechen (400, 401) des Blechpakets (405) angeordnet ist.
13. Elektrische Maschine (100) gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei das Blechpaket (405) zumindest eine weitere Sensorlamelle (600) aufweist.
14. Verfahren (1200) zum Betreiben einer Sensorlamelle (200) gemäß einem der An sprüche 1 bis 10 mit einem in der Sensorlamelle (200) angeordneten Sensor (205), wobei das Verfahren (1200) einen Schritt (1205) des Erfassens des Parameters mit tels des Sensors (205) aufweist.
15. Computerprogramm, das dazu eingerichtet ist, den Schritt (1205) des Verfahrens (1200) gemäß Anspruch 14 auszuführen und/oder anzusteuern.
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