Titel

Stator einer elektrischen Maschine

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Stator einer elektrischen Maschine nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Es ist schon ein Stator einer elektrischen Maschine aus der DE 102017217355 Al bekannt, der eine Statorwicklung und einen Temperatursensor zum Erfassen einer Betriebstemperatur des Stators aufweist. Die Statorwicklung umfasst elektrisch miteinander verbundene Leiterelemente. An einem Wickelkopf der Statorwicklung ist nach Fig.4 ein Messbasisteil vorgesehen, in dessen Sensoraufnahme der Temperatursensor befestigt ist.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Stator mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass die Messgenauigkeit der Temperaturmessung verbessert wird, indem der Einfluss von Störgrößen aus der Umgebung des Temperatursensors vermindert wird. Störgrößen sind beispielsweise die Temperatur der Luft oder des Öls im Falle einer Luft-Öl-Phase zur Ölkühlung der elektrischen Maschine. Dies wird erfindungsgemäß erreicht, indem das Messbasisteil zwischen zwei Leiterelementen der Statorwicklung oder der Anschlusseinrichtung derart elektrisch zwischengeschaltet ist, dass das Messbasisteil im Betrieb elektrisch stromdurchflossen ist. Auf diese Weise ist die Messstelle unmittelbar an der Wärmequelle und nicht mit Abstand zur Wärmequelle angeordnet. Die Temperaturmessung ist somit zumindest im wesentlichen unabhängig von der Art der Kühlung der elektrischen Maschine. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Stators möglich.

Besonders vorteilhaft ist, dass das Messbasisteil die beiden am Messbasisteil befestigten Leiterelemente elektrisch verbindet und eine einzige oder parallele elektrische Verbindung der beiden Leiterelemente darstellt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass das Messbasisteil im Betrieb von elektrischem Strom durchflossen ist.

Weiterhin vorteilhaft ist, wenn die beiden an dem Messbasisteil befestigten Leiterelemente jeweils einen Leiterquerschnitt aufweisen, wobei der Leiterquerschnitt des Messbasisteils kleiner als einer der Leiterquerschnitte oder gleich einem der Leiterquerschnitte der Leiterelemente ausgebildet ist. Auf diese Weise können gemäß der ersten Alternative systematische Messfehler ausgeglichen werden, indem am Ort der Querschnittsverengung die Wärmeentstehung lokal erhöht wird.

Nach einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel weist der Temperatursensor ein Sensorelement, insbesondere ein NTC- oder PTC-Thermistor, und mehrere Sensor- Anschlussleitungen zum elektrischen Anschließen des Sensorelementes auf und ist außerdem von einem elektrisch isolierenden Sensorgehäuse umschlossen, insbesondere von einem schlauchförmigen Sensormantel.

Sehr vorteilhaft ist es, wenn das Messbasisteil eine Sensoraufnahme zur Aufnahme des Temperatursensors, insbesondere des Sensorgehäuses, aufweist. Die Sensoraufnahme kann nach einer ersten Variante einstückig, beispielsweise in Form einer Bohrung oder Ausnehmung, oder nach einer zweiten Variante mehrstückig an dem Messbasisteil vorgesehen sein.

Auch vorteilhaft ist, wenn die Sensoraufnahme des Messbasisteils in einem Zwischenraum zwischen den beiden Leiterelementen oder nah außerhalb des Zwischenraums angeordnet ist. Auf diese Weise kann das Messbasisteil abhängig von dem jeweils vorhandenen Bauraum variabel angeordnet werden.

Desweiteren vorteilhaft ist, wenn der Temperatursensor, insbesondere das Sensorgehäuse inklusive des Sensorelementes, in der Sensoraufnahme fixiert ist, insbesondere eingepresst, eingeklemmt oder verrastet, insbesondere durch ein lösbares Befestigungsteil oder Befestigungselement. Auf diese Weise ist der Temperatursensor zuverlässig am Messbasisteil befestigt, insbesondere lösbar, so dass ein einfacher Austausch des Temperatursensors ermöglicht wird.

Vorteilhaft ist, wenn das Befestigungsteil nach einem ersten Ausführungsbeispiel an dem Sensorgehäuse, insbesondere an dem Sensormantel, ausgebildet, insbesondere angespritzt, ist und als Stecker mit dem Messbasisteil verrastet ist. Auf diese Weise wird eine sehr kostengünstige Befestigung des Temperatursensors am Messbasisteil erreicht.

Darüber hinaus vorteilhaft ist, wenn das Befestigungsteil nach einem zweiten Ausführungsbeispiel an das Messbasisteil anschraubbar ist zum Einklemmen des Temperatursensors in der Sensoraufnahme, wobei das Befestigungsteil einen Durchgang zum Durchstecken des Sensorgehäuses des Temperatursensors aufweist, wobei im Zuge des An- bzw. Einschraubens des Befestigungsteils an bzw. in das Messbasisteil eine Verspannung des Sensorgehäuses in der Sensoraufnahme erreicht wird, insbesondere im Zusammenwirken mit einem Konusabschnitt der Sensoraufnahme. Auf diese Weise wird eine einfache und zuverlässige Befestigungslösung sowie eine gute Abdichtung des Sensorelementes gegenüber Kühlmedien in der elektrischen Maschine für einen austauschbaren Temperatursensor erreicht.

Auch vorteilhaft ist, wenn das Messbasisteil nach dem dritten Ausführungsbeispiel einen ersten Basisschenkel zur Verbindung mit einem der beiden Leiterelemente und einen zweiten Basisschenkel zur Verbindung mit dem anderen der beiden Leiterelemente aufweist, wobei die beiden Basisschenkel über einen Schenkelverbinder miteinander verbunden sind, wobei die Sensoraufnahme an dem Schenkelverbinder ausgebildet oder befestigt ist, wobei das Messbasisteil insbesondere blechförmig oder stromschienenförmig ausgebildet ist. Auf diese Weise wird die Herstellung, insbesondere ein Schweißprozess, vereinfacht sowie die Qualität verbessert und die Kosten gesenkt.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine mit einem erfindungsgemäßen Stator. Zeichnung

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Fig.l zeigt einen Stator einer elektrischen Maschine mit einer erfindungsgemäßen Anordnung eines Temperatursensors,

Fig.2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung des Temperatursensors in einem Stator nach Fig.l,

Fig.3 eine Schnittansicht entlang einer Linie Ill-Ill in Fig.2,

Fig.4 eine dreidimensionale Ansicht des ersten Ausführungsbeispiels nach Fig.2 und Fig.3,

Fig.5 eine alternative Ausführung des ersten Ausführungsbeispiels,

Fig.6 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung des Temperatursensors in einem Stator nach Fig.l,

Fig.7 eine Schnittansicht des zweiten Ausführungsbeispiels nach Fig.6,

Fig.8 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung des Temperatursensors in einem Stator nach Fig.l,

Fig.9 eine Schnittansicht entlang einer Linie IX-IX in Fig.8

Fig.10 eine Schnittansicht entlang einer Linie X-X in Fig.8 und

Fig.ll eine Schnittansicht entlang einer Linie XI-XI in Fig.8.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig.l zeigt einen Stator einer elektrischen Maschine mit einer erfindungsgemäßen Anordnung eines Temperatursensors.

Der Stator 1 einer elektrischen Maschine weist einen Statorkörper 2, eine Statorwicklung 3, eine Anschlusseinrichtung 4 zum elektrischen Anschließen oder elektrischen Verbinden von Phasensträngen der Statorwicklung 3 und einen Temperatursensor 6 zum Erfassen einer Betriebstemperatur des Stators 1 auf. Die Statorwicklung 3 und/oder die Anschlusseinrichtung 4 umfasst elektrisch miteinander verbundene Leiterelemente 10. An einem Wickelkopf 3.1 der Statorwicklung 3 oder an der Anschlusseinrichtung 4 ist ein Messbasisteil 11 vorgesehen, an dem der Temperatursensor 6 befestigt ist.

Fig.2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung des Temperatursensors in einem Stator nach Fig.l. Fig.3 zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie Ill-Ill in Fig.2.

Die in Fig.2 beispielhaft gezeigten Leiterelemente 10 können ein beliebiges Paar von Leiterelementen 10 des jeweiligen Wickelkopfes 3.1 bzw. der Anschlusseinrichtung 4 des Stators nach Fig. 1 sein.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Messbasisteil 11 zwischen zwei Leiterelementen 10 der Statorwicklung 3 oder der Anschlusseinrichtung 4 derart elektrisch zwischengeschaltet ist, dass das Messbasisteil 11 im Betrieb entlang einem Strompfad 20 elektrisch stromdurchflossen ist.

Auf diese Weise wird die Messgenauigkeit der Temperaturmessung verbessert, da der Einfluss von Störgrößen aus der Umgebung des Temperatursensors 6 vermindert wird. Störgrößen sind beispielsweise die Temperatur der Luft oder des Öls im Falle einer Ölkühlung mit einer Luft-Öl-Phase in der elektrischen Maschine.

Der elektrische Strom durch das Messbasisteil 11 ist zumindest ein Anteil des zum Betrieb der Maschine erforderlichen elektrischen Stroms.

Die zwei Leiterelemente 10 sind nach Fig.2 beispielsweise jeweils mit einer Umfangsseite 10.1 an eine Fügefläche 11.1 des Messbasisteils 11 angefügt, insbesondere angeschweißt oder angelötet, sein. Alternativ können die zwei Leiterelemente 10 nach Fig.5 beispielsweise jeweils mit einer Stirnseite 10.2 an die jeweilige Fügefläche 11.1 des Messbasisteils 11 angefügt sein.

Das Messbasisteil 11 verbindet die beiden am Messbasisteil 11 befestigten Leiterelemente 10 elektrisch miteinander und stellt insbesondere eine einzige elektrische Verbindung der beiden Leiterelemente 10 dar. Alternativ kann das Messbasisteil 11 die am Messbasisteil 11 befestigten Leiterelemente 10 über einen nicht dargestellten parallelen Zweig verbinden, der elektrisch parallel ist zu einer anderen, beispielsweise unmittelbaren, elektrischen Verbindung der am Messbasisteil 11 befestigten Leiterelemente 10.

Die beiden an dem Messbasisteil 11 befestigten Leiterelemente 10 haben jeweils einen Leiterquerschnitt, wobei der Leiterquerschnitt des Messbasisteils 11 beispielsweise kleiner als einer der Leiterquerschnitte oder gleich einem der Leiterquerschnitte der Leiterelemente 10 ausgebildet sein kann.

Der Temperatursensor 6 umfasst ein Sensorelement 6.1, insbesondere ein NTC- oder PTC-Thermistor, und mehrere Sensor- Anschlussleitungen 6.2 zum elektrischen Anschließen des Sensorelementes 6.1. Der Temperatursensor 6 ist weiterhin von einem elektrisch isolierenden Sensorgehäuse 6.3 umschlossen ist, beispielsweise von einem Sensormantel bzw. einer Ummantelung, der bzw. die beispielsweise schlauchförmig oder hohlzylinderförmig ist.

Das Messbasisteil 11 weist einen elektrisch leitfähigen Körper mit einer Sensoraufnahme 11.2 zur Aufnahme des Temperatursensors 6, insbesondere des Sensorgehäuses 6.3, auf. Die Sensoraufnahme 11.2 kann einstückig oder mehrstückig an dem Messbasisteil 11 ausgeführt sein. Die Sensoraufnahme 11.2 kann beispielsweise ein Kanal, ein Sackloch, ein Durchgangsloch, ein Schlitz oder eine Nut in dem Körper des Messbasisteils 11 sein. Das Sensorelement 6.1 ist in der Sensoraufnahme 11.2 gegenüber einem Kühlmedium der elektrischen Maschine beispielsweise abgedichtet oder quasi-abgedichtet angeordnet.

Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist das Messbasisteil 11 nicht nur elektrisch zwischen zwei Leiterelementen 10 zwischengeschaltet, sondern auch hinsichtlich seiner Position in einem Zwischenraum 14 zwischen den entsprechenden zwei Leiterelementen 10 der Statorwicklung 3 oder der Anschlusseinrichtung 4 angeordnet, inklusive der Sensoraufnahme 11.2.

Der Temperatursensor 6, insbesondere das Sensorgehäuse bzw. der Sensormantel 6.3, ist in der Sensoraufnahme 11.2 fixiert, beispielsweise eingepresst, eingeklemmt oder verrastet, beispielsweise durch ein lösbares Befestigungsteil 12 oder Befestigungselement 12. Nach Fig.4 ist beispielsweise ein Befestigungselement 12 vorgesehen, das an dem Sensorgehäuse 6.3, insbesondere an dem Sensormantel, ausgebildet, beispielsweise angespritzt, ist und als Stecker mit dem Messbasisteil 11 verrastet ist.

Fig.6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung des Temperatursensors in einem Stator nach Fig.l. Fig.7 zeigt eine Schnittansicht des zweiten Ausführungsbeispiels nach Fig.6.

Die in Fig.6 beispielhaft gezeigten Leiterelemente 10 können ein beliebiges Paar von Leiterelementen 10 des jeweiligen Wickelkopfes 3.1 bzw. der Anschlusseinrichtung 4 des Stators nach Fig. 1 sein.

Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel in der Art der Befestigung in bzw. an der Sensoraufnahme 11.2.

Nach dem zweiten Ausführungsbeispiel ist ein separates Befestigungsteil 12 vorgesehen, das an das Messbasisteil 11 anschraubbar ist zum Einklemmen des Temperatursensors 6 in der Sensoraufnahme 11.2. Das Befestigungsteil 12 hat einen Durchgang 12.1 zum Durchstecken des Sensorgehäuses 6.3 des Temperatursensors 6, wobei im Zuge des Anschraubens des Befestigungsteils 12 an das Messbasisteil 11 eine Verspannung des Sensorgehäuses 6.3 in der Sensoraufnahme 11.2 erreicht wird, insbesondere im Zusammenwirken mit einem Konusabschnitt 13 der Sensoraufnahme

11.2, der eine Verformung des Befestigungsteils 12 oder eines separaten Rings bewirkt. Nach dem dritten Ausführungsbeispiel hat die Sensoraufnahme 11.2 des Messbasisteils 11 beispielsweise ein Innengewinde zum Einschrauben des Befestigungsteils 12 und das Befestigungsteil 12 beispielsweise ein Außengewinde

12.3. Selbstverständlich kann dies auch in umgekehrter Weise vorgesehen sein.

Die Abdichtung der Sensoraufnahme 11.2 bzw. des Sensorelementes 6.1 kann beispielsweise durch das lösbare Befestigungselement 12 im Zusammenspiel mit dem Messbasisteil 11 erreicht werden. Die Sensoraufnahme 11.2 ist beim zweiten Ausführungsbeispiel beispielsweise ein Sackloch, wodurch diese leichter abdichtbar ist gegenüber dem Kühlmedium.

Auch gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist das Messbasisteil 11 nicht nur elektrisch zwischen zwei Leiterelementen 10 zwischengeschaltet, sondern auch hinsichtlich seiner Position in dem Zwischenraum 14 zwischen den entsprechenden zwei Leiterelementen 10 der Statorwicklung 3 oder der Anschlusseinrichtung 4 angeordnet, inklusive der Sensoraufnahme 11.2.

Fig.8 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung des Temperatursensors in einem Stator nach Fig.l.

Die in Fig.8 beispielhaft gezeigten Leiterelemente 10 können ein beliebiges Paar von Leiterelementen 10 des jeweiligen Wickelkopfes 3.1 bzw. der Anschlusseinrichtung 4 des Stators nach Fig. 1 sein.

Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich gegenüber dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel darin, dass das Messbasisteil 11 zwar elektrisch zwischen zwei Leiterelementen 10 zwischengeschaltet ist, dass aber die Sensoraufnahme 11.2 des Messbasisteils 11 außerhalb des Zwischenraums 14 angeordnet ist, beispielsweise neben den entsprechenden zwei Leiterelementen 10. Dadurch ist die elektrische und mechanische Verbindung zwischen den entsprechenden zwei Leiterelementen 10 gegenüber dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel länger ausgebildet.

Um dies zu erreichen, weist das Messbasisteil 11 einen ersten Basisschenkel 15 zur Verbindung mit einem der beiden Leiterelemente 10 und einen zweiten Basisschenkel 16 zur Verbindung mit dem anderen der beiden Leiterelemente 10 auf, wobei die beiden Basisschenkel 15,16 über einen Schenkelverbinder 17 miteinander verbunden sind und wobei die Sensoraufnahme 11.2 an dem Schenkelverbinder 17 einstückig ausgebildet, beispielsweise durch Tiefziehen, oder als separates, insbesondere hülsenförmiges, Teil befestigt ist. Nach dem dritten Ausführungsbeispiel ist das Messbasisteil 11 beispielsweise blechförmig ausgebildet.

Nach der Ausführung nach Fig.8 haben die beiden Basisschenkel 15,16 des Messbasisteils 11 jeweils eine Durchgangsöffnung 18 zum Durchstecken und gerichteten Fügen der Leiterelemente 10. Alternativ können die Leiterelemente 10 nach Fig.ll auch nur mit jeweils einer ihrer Seiten an dem jeweiligen Basisschenkel 15,16 angefügt sein.