Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, umfassend einen Stator mit einer Wicklung, sowie wenigstens eine Temperatursensoranordnung umfassend einen Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur im Bereich der Wicklung.

Elektrische Maschinen umfassen einen Rotor und einen Stator und kommen in unter schiedlichen Anwendungsbereichen zum Einsatz. Lediglich exemplarisch ist die Ver wendung von elektrischen Maschinen für elektrische Hybridfahrzeuge und Elektro fahrzeuge oder für Nabenantriebe zu nennen. Wird eine solche elektrische Maschine als Antriebsmaschine verwendet, ist sie zumeist als Innenläufer ausgeführt, das heißt, dass der Stator den innenliegenden Rotor umgibt. Über den Stator wird ein wandern des Magnetfeld erzeugt, über das die Rotation des Rotors erwirkt wird. Hierzu wiest der Stator eine Wicklung auf, bestehend aus einer Vielzahl an Leitern, wobei die Leiter einer oder üblicherweise mehreren Phasen zugeordnet sind. Die Wicklung ist in an sich bekannter Weise um die Statorzähne geführt.

Nicht nur die Anzahl der Phasen geht in die Auslegung der Wicklungsgeometrie ein, sondern auch die Anzahl der Drähte pro Phase sowie die Anzahl der Drähte pro Nut innerhalb der Statorverzahnung und die Anzahl der Polpaare. Durch diese Vielfalt an Leitern und Wickelparametern entsteht ein komplexes Geflecht an Leitern, das in un terschiedlichen Wicklungstechnologien aufgebaut wird. Zu nennen sind beispielsweise die sogenannte Hairpin- oder Stabwellenwicklung. Hierbei werden die Leiter mittels U- förmig gebogener Stäbe, die zur Bildung eines Wickelkorbes zusammengesteckt wer den, gebildet. Die Leiter sind auf einer Mehrzahl an Radialebenen verlegt, wobei die Leiter quasi von Ebene zu Ebene wandern. Sie sind zur Bildung quasi mäanderförmi ger, umlaufender Leiter an ihren Enden entsprechend zu verbinden, was üblicher weise durch Verschweißen der Leiterenden, die benachbart zueinander liegen, erfolgt. Die Leiterenden laufen an einem Punkt respektive an einer Wicklungsseite in Form des sogenannten Sterns zusammen, wo sie miteinander verbunden werden. In die sem Bereich ist auch die Anbindung der einzelnen Phasen an eine externe Stromver- sorgung, also einen Stromanschluss, die respektive der zur Erzeugung des Magnet felds dient, vorzunehmen.

Während des Betriebs der elektrischen Maschine ist die Temperatur einzelner Kom ponenten zu überwachen, wozu entsprechende Temperatursensoren, z. B. PTC- oder NTC-Sensoren, verwendet werden. Ein Bereich, in dem die Temperatur zu erfassen ist, ist der der Wicklung, da im Bereich der Wicklung einer der heißesten Punkte des Stators der elektrischen Maschine vorherrscht an welchem man einen Temperatur sensor verbauen kann. Der heißeste Punkt des Stators liegt nämlich im Bereich Hair- pin - bzw. Stabwellenwicklng und zwar genau in der axialen Mitte des Blechpakets.

Da dieser Punkt allerdings unerreichbar ist, um einen Temperatursensor zu integrie ren, wird der äußere Bereich der Wicklung gewählt. Hierzu wird der Temperatursensor innerhalb des Stators verbaut, das heißt, dass er meist in einem frühen Stadium des Fertigungsprozesses verbaut werden muss. Um die Temperatur im Wicklungsbereich möglichst exakt zu erfassen, ist es wünschenswert, den Temperatursensor möglichst nahe oder an der Wicklung respektive dem Wicklungskopf anzubringen, da Medien ströme im Innenraum, beispielsweise Wasser, Luft, Öl etc., die Temperaturmessung beeinträchtigen können und daher mit wachsendem Abstand des Temperatursensors zur Wicklung respektive zum Wicklungskopf die Messung ungenau wird. Die Anord nung des Temperatursensors insbesondere an einer besonders dicht bzw. kompakt gewickelten Wicklung wie beispielsweise einer Hairpin- oder einer Stabwellenwicklung gestaltet sich dabei als besonders kompliziert.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine demgegenüber verbesserte elektri sche Maschine anzugeben.

Zur Lösung dieses Problems ist bei einer elektrischen Maschine der eingangs ge nannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Enden zumindest eines Teils der Leiter über die Wicklung hervorstehen, wobei ein Teil dieser Enden an einem axial oder radial auf die Wicklung gesetzten Verschaltungsring angeschlossen ist, wobei die Temperatursensoranordnung an oder in dem Verschaltungsring angeordnet und der Temperatursensor mit wenigstens einem dortigen Leiter thermisch gekoppelt ist. Die erfindungsgemäße elektrische Maschine sieht die Anordnung des Temperatur sensors direkt am Verschaltungsring vor, sodass über den Temperatursensor die Temperatur eines dortigen Leiters, der quasi als Leiterbrücke Wicklungsleiter entspre chend verbindet, gemessen wird. Damit ist es möglich, die Temperaturerfassung nicht lediglich in einem radial oder axial äußeren Bereich der Statorwicklung vorzunehmen, welcher durch eine erhöhte Wärmeabfuhr einer anderen Betriebstemperatur unterwor fen sein kann, sondern integriert im Verschaltungsring direkt im Bereich des Entste hungsorts. Denn aufgrund der Integration der Temperaturfassung im Verschaltungs ring selbst wird ein optimaler Wärmeübergang zwischen dem stromdurchflossenen und sich daher erwärmenden Leiter, also der Stromschiene oder Leitungsbrücke, übli cherweise eine Kupferschiene, und dem Temperatursensor erreicht, sodass uner wünschte Fehlereinflüsse und Messwertabweichungen zuverlässig vermieden wer den. Darüber hinaus kann aufgrund der Integration in den Verschaltungsring, der ein separat konfigurierbares, als eigenständiges Bauteil auf die Wicklung zu setzendes Element ist, die radiale und axiale Position des Temperatursensors zuverlässig und mit reproduzierbarer Genauigkeit definiert werden.

Zweckmäßigerweise weist der Verschaltungsring ein Gehäuse auf, in dem der Leiter aufgenommen ist, wobei die Temperatursensoranordnung an oder in dem Gehäuse angeordnet ist. Die Anordnung der Temperatursensoranordnung an oder in dem Ge häuse stellt auf einfache Weise die einfache und insbesondere reproduzierbare Fixie rung der Temperatursensoranordnung sicher, da eine definierte Befestigungsschnitt stelle realisiert werden kann. Insbesondere die Anordnung im Gehäuse bietet darüber hinaus Schutz vor etwaigen äußeren Einflüssen, sodass beispielsweise keine Medi enströme wie Wasser, Luft, Öl etc. direkt an den Temperatursensor, bei dem es sich beispielsweise um ein NTC- oder PTC-Widerstandselement handeln kann, gelangen können.

Die Temperatursensoranordnung selbst umfasst bevorzugt einen Träger, wobei der Temperatursensor im Bereich einer Trägerseite angeordnet ist. Über diesen Träger wird die Temperatursensoranordnung eine hinreichende Stabilität verlieren. Dabei kann der Temperatursensor selbst auf einem Sensorträger angeordnet sein, der an dem Träger angeordnet ist. Dieser Sensorträger, beispielsweise ein längliches Plätt- chen beispielsweise aus Kunststoff, dient der sicheren Fixierung des Temperatur sensors. Auf dem Sensorträger ist ferner die Verschaltung des Temperatursensors über geeignete Verbindungsleitungen zu einem weiterführenden Kabel vorgenommen.

Für eine sichere und positionsgenaue Fixierung des Sensorträgers am Träger selbst weist der Träger bevorzugt eine zur Form des Sensorträgers kompatible Aufnahme vor, in die der Sensorträger quasi formschlüssig eingesetzt werden kann.

Der Träger selbst bildet gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung einen Teil eines Gehäuses, wobei der Temperatursensor an einer offenen Gehäuseseite positio niert.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Temperatursensor über wenigstens ein Federelement gegen den Leiter angefe dert ist. Über dieses Federelement, das beispielsweise auf den Träger wirkt, wird si chergestellt, dass der Temperatursensor stets in thermischen Kontakt mit dem Leiter, also der Kupferbrücke, gedrückt wird und somit stets eine reproduzierbare thermische Kopplung für eine exakte Temperaturfassung sichergestellt ist.

Besonders bevorzugt ist, dass ein lösbar mit dem Träger verbindbarer Deckel vorge sehen ist, wobei der Träger relativ zum Deckel bewegbar ist und das Federelement zwischen dem Deckel und dem Träger angeordnet ist. Dieser Deckel bildet quasi ei nen zweiten Teil des Gehäuses, wobei ihm insbesondere die Funktion eines Widerla gers für das Federelement zukommt. Das Federelement ist zwischen dem Deckel und dem Träger verspannt. Der Temperatursensor respektive der Sensorträger ist an der gegenüberliegenden Trägerseite, zur Gehäuseaußenseite freiliegend, angeordnet, sodass der relativ zum Deckel bewegliche Träger und damit auch der Sensor gegen den Leiter des Verschaltungsrings gedrückt wird.

Alternativ ist es denkbar, dass das Federelement auch zwischen dem Träger und dem Sensorträger selbst angeordnet ist. In diesem Fall bildet der Träger das Widerlager für das Federelement, ein gehäuseartiger Deckel ist hier nicht vorgesehen. Der Träger ist in diesem Fall direkt in geeigneter Weise positionsfest festzulegen, anders als bei der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung, bei der der Deckel positionsfest zu fixieren ist, nachdem der Träger relativ zum Deckel bewegbar ist.

Als Federelement wird bevorzugt eine gebogene Blattfeder, die vorzugsweise am Träger fixiert ist, gleichermaßen, sofern vorgesehen, aber auch am Deckel befestigt sein kann, verwendet.

Zur Fixierung der Temperatursensoranordnung an oder im Verschaltungsring respek tive dessen Gehäuse ist besonders bevorzugt eine Rast- oder Klemmverbindung zur lösbaren Fixierung vorgesehen. Diese lösbare Fixierung ermöglicht auf einfache Wei se einerseits die Montage durch einfaches Verrasten oder Verklemmen, wie aber auch eine einfache Demontage möglich ist. Kommt ein Gehäuse respektive ein De ckel zum Einsatz, so sind am Gehäuse respektive Deckel entsprechende Rastvor sprünge oder dergleichen vorgesehen, die in entsprechende Rastaufnahmen am Ver schaltungsring oder Verschaltungsringgehäuse einschnappen. Da der Deckel fixiert ist, ist der Träger relativ zum Deckel bewegbar. Kommt kein Deckel zum Einsatz, son dern nur ein Träger, so ist diese über entsprechende Rastelemente verschaltungs ringseitig zu fixieren, da dann der Sensorträger relativ zum Träger für das Anfedern beweglich ist, sofern ein solches Federelement in diesem Fall vorgesehen ist, was nicht zwingend ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnah me auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:

Figur 1 eine Prinzipdarstellung in Form einer Teilansicht einer erfindungsgemä ßen elektrischen Maschine,

Figur 2 eine Perspektivansicht einer Temperatursensoreinrichtung mit Tempera tursensor und Sensorträger,

Figur 3 eine Explosionsdarstellung eines Trägers und eines Federelements, Figur 4 die montierte Anordnung aus Träger und Federelement,

Figur 5 die Anordnung aus Figur 4 mit daran befestigter Temperatursensorein richtung,

Figur 6 eine Explosionsdarstellung der Anordnung aus Figur 6 mit zusätzlichem

Deckel,

Figur 7 eine Schnittansicht durch die montierte Temperatursensoranordnung aus

Figur 6 mit aufgesetztem Deckel,

Figur 8 eine Detailansicht des Verschaltungsrings mit noch nicht befestigter

Temperatursensoranordnung, und

Figur 9 eine Schnittansicht durch die Anordnung aus Figur 8 mit fixierter Tempe ratursensoranordnung.

Figur 1 zeigt in Form einer Teilansicht eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemä ßen elektrischen Maschine 1 , umfassend einen Stator 2 mit einer Wicklung 3 umfas send eine Mehrzahl an Leitern 4, die im gezeigten Beispiel drei separaten Phasen zu geordnet sind. Jeder Leiter 4 ist quasi als U-förmiger Klammer ausgeführt, wobei eine Vielzahl solcher U-förmigen Leiter, oft auch Hairpin genannt, zu der Wicklung 3, die auch als Wicklungskorb bezeichnet werden kann, zusammengesteckt sind. Die Viel zahl der Leiter 4 definieren verschiedene Radialebenen R, wie in Figur 1 dargestellt. Hierzu erstrecken sich die Leiter 4 je nach Wicklungsschema von einer Radialebene zu einer anderen Radialebene, beispielsweise einer benachbarten Radialebene, im Bereich welche sie die mit den Leiterenden von entsprechenden benachbarten, den Phasenleiter weiterführenden Leitern verbunden sind.

Die Leiter 4 sind so geführt respektive gebogen und verlegt, dass sich entsprechende Ausnehmungen 5 ergeben, die sich radial erstrecken, sodass entsprechende

Statorzähne 6 in dieser Ausnehmungen 5 greifen respektive die entsprechenden Lei ter 4 zwischen die Nuten der Statorzähne 6 gewickelt sind. Der grundsätzliche Aufbau eines solchen Stators 2 respektive einer aus den beschriebenen separaten Klammern gewickelten Wicklung 3 ist dem Grund nach bekannt.

Bei dem erfindungsgemäßen Stator 2 sind die Enden 7 der Leiter 4, soweit die Enden 7 an dem Innenumfang und/oder, dem Außenumfang der ringförmigen Wicklung 3 en den respektive positioniert sind, axial vorspringend, das heißt, sie stehen axial von der Wicklung 3 ab. Diese Enden 7 sind einzelnen Leitern 4 zugehörig, die wiederum un terschiedlichen Phasen zugeordnet sind, weshalb die Leiterenden dem Verlegesche ma der Leiter 4 entsprechend zu verschalten sind. Hierzu dient ein Verschaltungsring 8, der in diesem Beispiel axial auf die Stirnseite der Wicklung 3 gesetzt ist und zwi schen den Leiterenden 7 angeordnet ist, respektive zwischen diese greift. Der Ver schaltungsring 8 umfasst, worauf nachfolgend noch eingegangen wird, einen oder mehrere entsprechende Leiter in Form von Leitungsbrücken sowie an Anschlussab schnitten 9, die zur Seite hin aus dem Gehäuse 10 des Verschaltungsrings 8 hervor stehen und nach Einsetzen des Verschaltungsrings 8 zwischen die Leiterenden 7 po sitionsgenau neben dem entsprechenden Leiterenden 7 positioniert sind, mit dem sie zu verbinden sind. Die Verbindung erfolgt durch einfaches Verschweißen, sodass mit dem Verbinden auch sämtlichen Leiter 4 korrekt und phasenspezifisch miteinander verschaltet sind.

Vorgesehen ist des Weiteren eine Stromversorgung 11 , die radial neben der Wicklung 3 im Bereich deren axialen Endes, also des Wicklungskopfes angeordnet ist. Die Stromversorgung 11 , auch HV-Terminal genannt, umfasst ein Gehäuse 12, in dem entsprechende Stromschienen 13 angeordnet sind, die mit ihren Anschlussterminals 14 aus dem Gehäuse 12 ragen.

Vorliegend ist wie beschrieben ein Drei-Phasen-Stator gezeigt, weshalb im gezeigten Beispiel auch drei solche Anschlussterminals 14 vorgesehen sind.

Jedes Anschlussterminal 14 ist mit einer Phase der Wicklung 3 zu verbinden. Dies ist auf einfache Weise im gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch realisiert, dass pro Phase je zwei Leiterenden 7a radial nach außen geführt respektive gebogen sind, wie Figur 1 anschaulich zeigt. Wie bereits beschrieben, sind im Inneren des Gehäuses 10 des Verschaltungsrings 8 ein oder mehrere Leiter 15 aufgenommen, die als Leitungsbrücken dienen und in Form von Stromschienen respektive Busbars ausgeführt sind. Im gezeigten Beispiel ist lediglich ein solcher Leiter 15 gestrichelt dargestellt. Erfindungsgemäß vorgesehen ist des Weiteren eine Temperatursensoranordnung 16, die am oder im Gehäuse 10 des Verschaltungsrings 8 aufgenommen ist, wozu im gezeigten Beispiel lediglich dem Prinzip nach eine Ausnehmung 17 dargestellt ist, in der die Temperatursensoranord nung 16 eingesetzt ist. Die Anordnung ist derart, dass ein Temperatursensor, auf den nachfolgend noch eingegangen wird, in thermischen Kontakt mit einem Leiter 15, be vorzugt dem Neutralleiter, gebracht wird, sodass dessen Temperatur gemessen wird, worüber Auskunft über die Wicklungstemperatur erhalten werden kann. Das heißt, dass durch die erfindungsgemäße Anordnung der Temperatursensoranordnung 16 am oder im Verschaltungsring respektive dessen Gehäuse selbst eine direkte Tempe raturmessung an diesem Ort möglich ist.

Figur 2 zeigt eine Temperatursensoreinrichtung 18 als Teil der Temperatursensoran ordnung 16. Die Temperatursensoreinrichtung 18 umfasst einen Sensorträger 19, an dem der eigentliche Temperatursensor 20, beispielsweise ein NTC-oder PTC-Sensor, befestigt ist und über Verbindungsleitungen 21 mit einem entsprechenden weiterfüh renden Kabel 22 verbunden ist. Ein Schrumpfschlauch 23 ist über den Sensorträger 19 und den Temperatursensor 20 sowie die Verbindungsleitung 21 gezogen, um die Anordnung zu schützen. Der Sensorträger 19 ist länglich, also plättchenförmig ausge führt, es handelt sich beispielsweise um eine Kunststoffplatte.

Figur 3 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Trägers 24 sowie eines Federelements 25 in Form einer Blattfeder 26. Der Träger 24 dient, worauf nachfolgend noch einge gangen wird, der Aufnahme und Halterung der Temperatursensoreinrichtung 18 aus Figur 2.

An einer Seite des Trägers 24 sind Befestigungsmittel 27 zur Anordnung und Befesti gung der Blattfeder 26, die ebenfalls entsprechende Befestigungsmittel 28 in Form von Rastelementen oder entsprechenden Formschlusselementen aufweist, vorgese- hen. Wie durch den Pfeil P1 dargestellt ist, wird die Blattfeder 26 von der Seite her auf den Träger 24 geschoben, sodass sie einerseits zwischen den dortigen Befesti gungsmitteln 27 verspannt wird, andererseits aber auch rastfixiert ist, wie Figur 4 zeigt.

Diese Anordnung aus Figur 4 wird so dann mit der Temperatursensoreinrichtung 18 bestückt, siehe Figur 5. Flierzu wird der Sensorträger 19 durch eine am Träger vorge sehene Einführöffnung 29 durchgeführt, sodass er quasi an der äußeren unteren Seite des Trägers 24, der eine entsprechende Ausnehmung 30 zur Aufnahme des Sensor trägers aufweist, positioniert ist. Das Kabel 22 läuft, wie Figur 5 zeigt, aus der Einführ öffnung 29 heraus und kann weitergeführt werden. Das heißt, dass nach Anordnung am Träger 24 der Temperatursensor 20 im Bereich der offenen Unterseite angeordnet ist.

Figur 6 zeigt des Weiteren einen Deckel 31 , der mit dem Träger 24 über eine geeigne te, nicht näher gezeigte Rastverbindung zu verschnappen ist, in einer Explosionsdar stellung. Auch der Deckel 31 ist, wie der Träger 24, aus Kunststoff. Ersichtlich wird der Deckel, siehe den Pfeil P2, auf die Seite, an der die Blattfeder 26 angeordnet ist, auf gesetzt ist, sodass nach Montieren des Deckels 31 , siehe Figur 7, die Blattfeder 26 zwischen dem Deckel 31 und dem Träger 24 verspannt ist. Der Träger 24 ist relativ zum Deckel 31 etwas bewegbar, soweit es deren Rastverbindung zulässt. Dies ist er forderlich, da über die Blattfeder 26 der Sensorträger 19 respektive der Temperatur sensor 20 gegen den Leiter 15 angefedert und gedrückt wird.

Am Deckel 31 sind, siehe Figur 6, an beiden Seiten entsprechende Rastelemente 32 vorgesehen (Figur 6 zeigt nur eine Seite davon), über welche Rastelemente 32 der Deckel 31 und mit ihm die gesamte Temperatursensoranordnung 16, wie in Figur 7 gezeigt, am Verschaltungsring 8 respektive dessen Gehäuse 10 fixiert wird.

Diesen Vorgang zeigt Figur 8. In dieser ist ein Ausschnitt des Verschaltungsrings 8 respektive seines Gehäuses 10 gezeigt, mit der bereits vorstehend dem Grund nach angesprochenen Ausnehmung 17, in die die Temperatursensoranordnung 16, wie durch den Pfeil P3 dargestellt ist, eingesetzt wird. Im Bereich der Ausnehmung 17 liegt der Leiter 15, beispielsweise der neutrale Leiter, frei. Wird nun die Temperatur sensoranordnung 16 in die Ausnehmung 17 eingedrückt, so schnappen die Rastele mente 32 mit Erreichen der Montageendstellung in geeignete Rastaufnahmen 33 am Gehäuse 10 im Bereich der Ausnehmung 17 ein, worüber die Temperatursensoran- Ordnung 16 einerseits positionsfest fixiert ist, andererseits aber auch bei Bedarf wieder gelöst und zur Wartungszwecken entfernt oder ausgetauscht werden kann.

Nach Einschnappen der Rastverbindung ist die Temperatursensoranordnung 16 re produzierbar positionsgenau fixiert, siehe Figur 9. Die Temperatursensoreinrichtung 18 respektive der Temperatursensor 20 ist gegen den Leiter 15 über die Blattfeder 26 angefedert, wie Figur 9 anschaulich zeigt, sodass ein optimaler Wärmekontakt und damit eine sehr gute thermische Kopplung gegeben ist. Durch das Anfedern des Temperatursensors ist einerseits ein reproduzierbarer thermischer Kontakt realisier bar, zum anderen sind hierüber auch entsprechende geometrische Toleranzen ohne Weiteres ausgleichbar. Gleichzeitig ist die Messanordnung auch gegen äußere Ein flüsse wie Medienströme etc. aufgrund der Kapselung im Gehäuse respektive die ent sprechende Anordnung am Verschaltungsringgehäuse geschützt.

Bezuqszeichenliste elektrischen Maschine

Stator

Wicklung

Leiter

Ausnehmung

Statorzahn

Leiterende

Verschaltungsring

Anschlussabschnitt

Gehäuse

Stromversorgung

Gehäuse

Stromschiene

Anschlussterminal

Leiter

Temperatursensoranordnung

Ausnehmung

Temperatursensoreinrichtung

Sensorträger

Temperatursensor

Verbindungsleitung

Kabel

Schrumpfschlauch

Träger

Federelement

Blattfeder

Befestigungsmittel

Befestigungsmittel

Einführöffnung

Ausnehmung

Deckel 32 Rastelement

33 Rastaufnahme R Radialebene P1 Pfeil

P2 Pfeil

P3 Pfeil