WO2020239545A1

WO2020239545A1 - Stator einer elektrischen maschine mit einem temperatursensor

Info

Publication number: WO2020239545A1
Application number: PCT/EP2020/063982
Authority: WO
Inventors: Daniel Schmitt; Katja WILLACKER; Christoph Wieder; Jochen Wittmann; Christian Brückner
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2018-09-26
Filing date: 2020-05-19
Publication date: 2020-12-03
Anticipated expiration: 2021-11-24
Also published as: US20210344245A1; CN112753154A; EP3857680A1; KR20210065089A; DE102019207666A1; DE102019207665A1; WO2020064869A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stator (21) einer elektrischen Maschine (20) mit einer Statorwicklung (23), welche Statorspulen und von Anschlusspins (6) aufweist, mit einer Verschaltungsanordnung (8), welche mittels der Anschlusspins (6) mit den Statorspulen der Statorwicklung (23) verschaltet ist und mit einem Temperatursensor (11) mit einem Sensorkopf (11a) und mit Anschlussleitungen (11c). Der Temperatursensor (11) ist an der Verschaltungsanordnung (8) festgelegt, wobei sich der Sensorkopf (11a) zur Erfassung einer Temperatur in Wärmeübertragungskontakt zu der Statorwicklung (23) befindet. Es wird vorgeschlagen, an dem Stator (21) eine Isoliereinheit (1) anzuordnen, deren Grundkörper (2) sich in axialer Richtung erstreckende, durchgängige Öffnungen (3b) aufweist, durch welche die Anschlusspins (6) durchgeführt sind und wobei zumindest eine der Öffnungen (3b) eine Aufweitung (10) aufweist, in welcher der Temperatursensor (11) aufgenommen ist und mit dessen Sensorkopf (11a) an einem der Anschlusspins (6) anliegt. Die Erfindung betrifft weiter eine elektrische Maschine (20) mit einem derartigen Stator (21).

Description

Stator einer elektrischen Maschine mit einem T emperatursensor

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stator einer elektrischen Maschine mit einem Temperatursensor gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 und eine solche elektrische Maschine.

Die JP 2015053814 A offenbart einen gattungsgemäßen Stator einer elektrischen Maschine mit einer als Hairpin-Wicklung ausgebildeten Statorwicklung, wobei an ei nem an einer Stirnseite der Statorwicklung gebildeten Wicklungskopf unmittelbar eine Spulen-Verschaltungsanordnung angeordnet ist. Dabei ist ein T emperatursensor elastisch an einem Träger der Verschaltungsanordnung festgelegt, welcher zur Auf nahme des Sensors ein Aufnahmegehäuse ausbildet und wobei sich der axial zum Stator ausgerichtete Sensorkopf im thermischen Anlagekontakt an einem aus einem Blechpaket des Stators austretenden Leiterelement der Hairpin-Wicklung befindet. Soweit erkennbar, ist das Anschlusskabel des T emperatursensors in einer dort nicht erläuterten Art und Weise zur freien Verlegung vorgesehen.

Von dem genannten Stand der Technik ausgehend, stellt sich die Erfindung die Auf gabe, einen Stator einer elektrischen Maschine mit einer alternativen betriebssiche ren Anordnung eines T emperatursensors an einer Statorwicklung vorzuschlagen.

Die Aufgabe wird durch einen Stator einer elektrischen Maschine mit einem Tempe ratursensor mit den im Patentanspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. In den ab hängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben.

Es wird somit ein Stator einer elektrischen Maschine vorgeschlagen mit einer Stator wicklung, welche Statorspulen und eine Mehrzahl von Anschlusspins aufweist, mit einer Verschaltungsanordnung, welche mittels der Anschlusspins elektrisch mit den Statorspulen der Statorwicklung verschaltet ist und mit einem Temperatursensor mit einem Sensorkopf und mit Anschlussleitungen. Der Temperatursensor ist dabei an der Verschaltungsanordnung festgelegt ist und der Sensorkopf befindet sich zur Er fassung einer Temperatur im Wärmeübertragungskontakt zu der Statorwicklung. Gemäß der Erfindung ist bei dieser Anordnung vorgesehen, dass der Stator eine Iso liereinheit mit einem Grundkörper aus einem isolierenden Werkstoff aufweist, welcher sich zumindest über einen Teil des Umfangs der Statorwicklung erstreckt. Der Grundkörper weist sich in axialer Richtung erstreckende, durchgängige Öffnungen aufweist, durch welche die Anschlusspins durchgeführt sind. Des Weiteren weist zu mindest eine der Öffnungen eine Aufweitung auf, in welcher der Temperatursensor aufgenommen ist und mit dessen Sensorkopf an einem der Anschlusspins anliegt.

Die Statorwicklung kann ohne Einschränkung der Erfindung beispielweise eine Ein zelzahnwicklung oder insbesondere eine Wicklung aus mehrere Formstäben darstel len, die zumindest zwei in Umfangsrichtung beabstandete Nuten durchlaufen und auf einer Seite der elektrischen Maschine Kontaktstellen aufweisen, welche zur Bildung der Wicklung miteinander verbunden werden. Derartige Wicklungen werden auch als Hairpin-Wicklung oder Wellenwicklung bezeichnet, wobei im Folgenden nur die Be zeichnung Hairpin beziehungsweise Hairpin-Wicklung verwendet wird, wobei hiermit im Sinne der Anmeldung auch Wellenwicklungen und dergleichen umfasst sind.

Eine Hairpin-Wicklung wird aus mehreren Hairpins beziehungsweise Formstäben gebildet, die an ihren Enden am Wickelkopf Kontaktstellen aufweisen. An den Kon taktstellen werden jeweils paarweise miteinander elektrisch leitend verbunden, um aus den Hairpins die Spulen der Hairpin-Wicklung herzustellen. Die paarweise mitei nander verbundenen Kontaktstellen werden als Hairpin-Enden bezeichnet und die jeweiligen einzelnen Kontaktstellen am Start und Ende der jeweiligen Spulen werden als Anschlusspins bezeichnet. Die Anschlusspins werden mit einer Verschaltungsan ordnung elektrisch leitend kontaktiert, um über von der Verschaltungsanordnung ab gehende Anschlussleiter die Statorwicklung mit einer Energiequelle und einer Leis tungselektronik zur Steuerung der elektrischen Maschine zu verbinden.

Durch die Verwendung einer Isoliereinheit als ein eigenständiges Bauteil kann die Positionierung sowie die Handhabung deutlich vereinfacht werden. Die Isoliereinheit weist hierbei einen Grundkörper auf, der einen elektrisch isolierenden Werkstoff um fasst. Als Werkstoff wird bevorzugt Kunststoff verwendet, wobei auch Ausführungs- formen mit anderen elektrisch isolierenden Werkstoffen, wie z.B. keramische Mate rialien, möglich sind.

Der Grundkörper der Isoliereinheit kann einteilig oder auch mehrteilig ausgebildet sein und erstreckt sich zumindest über einen Teil des Umfangs. Bauartbedingt kön nen insbesondere im Bereich der Anschlusspins die Abstände zwischen den An schlusspins und Hairpin-Enden geringer sein oder auch an anderen Stellen des Um fangs der Abstand von Hairpin-Enden zu anderen elektrisch leitfähigen Bauteilen ge ring sein, weshalb vor allem in diesen Bereichen eine Isolierung notwendig ist. Ab hängig von der Konstruktion der elektrischen Maschine sind daher Ausführungsfor men möglich, bei denen es ausreichend ist, dass durch die Isoliereinheit nur ein Teil des Umfangs der Hairpin-Wicklung abgedeckt wird. Bevorzugte Ausführungsformen weisen allerdings einen Grundkörper auf, der den kompletten Umfang der Hairpin- Wicklung beziehungsweise der Hairpin-Enden abdeckt.

Um die Hairpin-Enden gegeneinander zu isolieren, weist der Grundkörper der Isolie reinheit in axialer Richtung der elektrischen Maschine gesehen, Öffnungen auf, wel che sich über die Dicke des Grundkörpers erstrecken und somit durchgängig sind. Aufgrund der durchgängigen Öffnungen kann bei einem Verguss der Hairpin-Enden verdrängte Luft entweichen, wodurch Lufteinschlüsse und dergleichen sicher vermie den werden können. Gleichzeitig wird durch das zwischen den Öffnungen vorhande ne Material des Grundkörpers eine Isolierung der Hairpin-Enden zueinander, insbe sondere hinsichtlich des Luftspalts zueinander, verbessert. Die Öffnungen sind hier bei jeweils einem Hairpin-Ende beziehungsweise einem Kontaktpaar aus miteinander verschweißten Leiterelementen oder einem Anschlusspin zugeordnet.

Zur Überwachung der Temperatur der Hairpin-Wicklung während des Betriebs der elektrischen Maschine werden Temperatursensoren verwendet. Um eine möglichst genaue Messung zu ermöglichen, wird ein T emperatursensor vorteilhaft möglichst nahe, vorzugsweise berührend an einem Leiterelement der Wicklung angebracht. Hierfür ist bei zumindest einer der durchgängigen Öffnungen eine Aufweitung vorge sehen, wodurch die lichte Weite der Öffnung vergrößert wird, um neben dem Hairpin- Ende beziehungsweise dem Anschlusspin noch einen Temperatursensor aufnehmen zu können. Durch einen derartigen Aufbau ist der Temperatursensor sicher gehalten und zur Hairpin-Wicklung positioniert. Des Weiteren kann der Temperatursensor gleichzeitig mit dem Hairpin-Ende durch eine Vergussmasse gesichert werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des vorgeschlagenen Stators kann sich die Aufweitung zur Aufnahme eines T emperatursensors entlang der axialen Erstreckung der zugeordneten Öffnung, also in der Einführrichtung des Temperatursensors ver jüngen. Dadurch wird ein Anliegen des T emperatursensors an der Hairpin-Wicklung und die Herstellung eines hinreichenden Wärmeübertragungskontakts zu einem An schlusspin sichergestellt. Durch die axiale Verjüngung der Aufweitung entsteht beim Einführen des T emperatursensors eine Keil- und ein Klemmwirkung, wobei gleichzei tig ein zu tiefes Einschieben, eventuell bis zu einem Durchtritt des Temperatur sensors auf der Gegenseite, vermieden wird. Um letzteres noch besser zu verhin dern, kann die Aufweitung alternativ und/oder zusätzlich einseitig geschlossen aus gebildet sein.

Mit weiterem Vorteil kann die Isoliereinheit eine elektrisch isolierende Weichkompo nente, insbesondere ein Elastomer aufweist. Geeignet sind dafür beispielsweise Kautschuk oder Silikon.

Die Verschaltungsanordnung dient zur elektrischen Verschaltung einzelner Stator spulen einer elektrischen Phase und der Verschaltung von Spulen bzw. Spulengrup pen mit unterschiedlichen elektrischen Phasen. Zu diesem Zweck können die dazu erforderlichen Phasenleiter und gegebenenfalls ein Neutralleiter gegenseitig isoliert in einem Träger eingebettet oder an diesem angeordnet sein. Gleichzeitig kann auf grund der räumlichen Nähe der Verschaltungsanordnung zu der Statorwicklung die ser Träger gleichzeitig auch eine Haltestruktur zur Festlegung des Temperatur sensors aufweisen. Es hat sich dabei als günstig erwiesen, den Träger aus einer Hartkomponente, insbesondere einem thermoplastischen Werkstoff zu fertigen.

Mit noch weiteren Kosten- und fertigungstechnischen Vorteilen kann die Haltestruktur einteilig mit dem Träger ausgebildet werden. Zur gesicherten Anordnung eines Tem peratursensors kann vorgesehen sein, dass die Haltestruktur neben einen Halteab schnitt zur Aufnahme des T emperatursensors gleichzeitig auch zumindest einen da- zu benachbarten Halteabschnitt zur Festlegung einer Anschlussleitung des Tempera tursensors aufweist. Die jeweiligen Halteabschnitte können für eine einfache Monta ge des T emperatursensors elastisch flexibel und beispielweise klammerartig ausge bildet sein, um den T emperatursensor und dessen Anschlussleitung einzuklipsen oder einzuschieben. Auf diesem Aufbau basierend kann der Temperatursensor mit tels der zumindest an einem der Halteabschnitte angeordneten Anschlussleitung zugentlastet gegenüber einer entgegen der Einsteckrichtung des T emperatursensors an der Isoliereinheit wirkenden Zugkraft festgelegt werden.

Zum Zweck einer leichten Zugänglichkeit im Falle eines Austauschs können sich der Temperatursensor an der Isoliereinheit und eine der Verschaltungsanordnung zuge ordneten Anschlussvorrichtung zum Anschluss der Statorwicklung an eine Energie quelle an einem gemeinsamen Umfangsbereich des Stators befinden. Die An schlussvorrichtung ist oft an einer zugänglichen verschließbaren Gehäuseöffnung der elektrischen Maschine positioniert, so dass im Defektfall über diese Gehäuseöffnung auch der am Stator angeordnete T emperatursensor zugänglich ist und leicht ausge tauscht werden kann.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird die gestellte Aufgabe gelöst durch eine elektri sche Maschine mit einem Rotor und mit einem Stator, welcher gemäß zumindest mit einem der zuvor erläuterten Merkmale ausgebildet ist.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Gleiche oder ähnliche Bauteile werden mit einheitlichen Bezugszeichen bezeichnet. Die Figuren zeigen im Einzelnen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer elektrischen Maschine mit einem Sta tor und mit einer Isoliereinheit,

Fig. 2 eine Ausführungsform einer Isoliereinheit,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine Ausführungsform einer an einem Stator angeord neten Isoliereinheit,

Fig. 4 eine vergrößerte Detailansicht einer weiteren Ausführungsform einer Isolie reinheit mit einem daran angeordneten T emperatursensor, Fig. 5 eine vergrößerte Detailansicht einer weiteren Ausführungsform einer Isolie reinheit mit einem daran angeordneten T emperatursensor,

Fig. 6 eine Teildarstellung eines Stators mit einer Isoliereinheit und einer Ver

schaltungsanordnung mit zwei daran festgelegten Temperatursensoren;

Fig. 7 eine Schnittdarstellung der Anordnung von Fig. 6;

Fig. 8 eine Ansicht einer an der Verschaltungsanordnung ausgebildeten Hal

testruktur zu Festlegung eines Temperatursensors.

In Fig. 1 ist zunächst in einer schematischen Darstellung eine elektrische Maschi ne 20 mit einem Stator 21 und mit einem im Innenraum des Stators 21 um eine Ach se A drehbar gelagerten Rotor 22 dargestellt. Der Stator 20 trägt eine Statorwick lung 23, welche eine Anzahl von Statorspulen aufweist und welche vorliegend insbe sondere als eine Hairpin-Wicklung ausgebildet ist, auf beiden Stirnseiten eines Statorblechpakets 24 übersteht und dort Wicklungsköpfe 23a, b bildet. Einer der Wicklungsköpfe 23a ist von einer axial zum Blechpaket 24 benachbarten Isolierein heit 1 aufgenommen. An dieser Isoliereinheit 1 liegt eine Verschaltungsanordnung 8 der Statorwicklung 23 an.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform einer Isoliereinheit 1 in einer perspektivischen An sicht. Die Isoliereinheit 1 ist vorliegend aus einer Weichkomponente, insbesondere aus einem Elastomer, zum Beispiel einem Silikonwerkstoff hergestellt und umfasst einen Grundkörper 2, der eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, welche in deren Ge samtheit vorliegend mit der Bezugsziffer 3 bezeichnet sind. Die in axialer Richtung durchgängigen Öffnungen 3 sind in mehreren der Lagen der Wicklung 23 der elektri schen Maschine 20 entsprechenden konzentrischen Durchmessers nebeneinander angeordnet, um jeweils ein in Fig. 1 nicht dargestelltes Hairpin-Ende 7 aufzunehmen. Die gezeigte Ausführung ist in Form eines Kreisrings ausgeführt, der sich um 360° erstreckt. Alternativ sind auch Ausführungen als vollflächige Scheibe möglich, bei spielsweise für Rotorwicklungen oder falls eine gleichzeitige Abdeckung des Innen bereichs vorgesehen sein soll. Ebenso sind entsprechend Kreis- oder Ringsegmente, die sich nur über einen Teil des Umfangs erstrecken, möglich, wobei in diesen Fällen gegebenenfalls Teile der Hairpin-Enden 7 nicht isoliert werden oder mehrere über den Umfang verteilte Isoliereinheiten 1 verwendet werden. Geteilte Ausführungen können insbesondere für elektrische Maschinen mit großen Durchmessern vorteilhaft sein.

Die dargestellten Öffnungen 3 weisen größtenteils einen runden Querschnitt auf, können allerdings auch rechteckig oder sonstige polygone Querschnitte aufweisen. Zur Aufnahme eines Paars von miteinander verbundenen Hairpin-Enden 7 muss die Querschnittsfläche einer dafür vorgesehenen Öffnung 3a jedoch größer als der Querschnitt des Paars der verbundenen Hairpin-Enden 7 sein. Einzig bei den für den Durchtritt von Anschlusspins 6 der Statorwicklung 23 vorgesehenen Öffnungen 3b kann der Querschnitt kleiner ausgeführt werden, wobei dieser weiterhin größer als der Querschnitt eines Anschlusspins 6 sein muss.

Die Öffnungen 3b für die Anschlusspins 6 sind im gezeigten Beispiel am inneren Um fang als rechteckige Öffnungen 3b ausgeführt. Abhängig von der Wicklung 23 kön nen die Anschlusspins 6 auch am äußeren Umfang oder an beiden Umfangsflächen und/oder mittig angeordnet sein.

Des Weiteren weist das in Fig. 2 dargestellte Beispiel an seiner der Wicklung 23 ab gewandten Oberseite eine Mehrzahl von über den Umfang verteilten Vorsprüngen 4 auf. Die Vorsprünge 4 sind T-förmig ausgeführt und zwischen den Öffnungen 3, ins besondere den Öffnungen 3a vorgesehen, um beispielsweise die in axialer Richtung am Stator 21 folgende Verschaltungsanordnung 8 mit einem Abstand zum Grundkör per 2 abzustützen und somit einen Spalt zwischen den Bauteilen 1 und 8 auszubil den. Damit vor allem für die Anschlusspins 6 Luftspalte beziehungsweise Platz für isolierende Vergussmasse erhalten bleiben und Kriechstrecken vermieden werden, sind die Vorsprünge 4 jeweils in Umfangsrichtung zwischen den Öffnungen 3b für die Anschlusspins 6 und im dazu gegenüberliegenden Randbereich, hier im äußeren Umfangsbereich angeordnet.

Die äußere Umfangsfläche des Grundkörpers 2 ist im gezeigten Beispiel mit optiona len Erhebungen 2a und Nuten 2b versehen, welche neben einer Gewichtsersparnis ebenfalls als Positionierhilfen bei der Montage und/oder als eine Verdreh -Sicherung im verbauten Zustand, mit entsprechenden Gegenstücke an einem Gehäuse 9 der elektrischen Maschine 20, verwendet werden können.

In Fig. 3 ist ein oberer Teilbereich des Stators 21 mit dem Wicklungskopf 23a im Schnitt gezeigt. Der Wicklungskopf 23a ist wie bereits erwähnt derjenige einer Hair- pin-Wicklung, bei der eine Vielzahl von Formstäben mit ihren Kontaktstellen entspre chend paarweise angeordnet und elektrisch leitend miteinander verbunden werden, wodurch sich die Hairpin-Enden 7 ausbilden. Durch die Verbindungen an den Hair- pin-Enden 7 entstehen aus den Formstäben einzelne Spulen der Hairpin-Wicklung, welche jeweils an den Spulenenden einzelnen Anschlusspins 6 aufweisen. Die Hair pin-Enden 7 sind in den durchgängigen Öffnungen 3a des Grundkörpers 2 des Isolie relements laufgenommen, wobei die Hairpin-Enden 7 innerhalb der Öffnungen 3a enden und somit nicht über den Grundkörper 3a vorstehen. Im Gegensatz hierzu stehen die, in Öffnungen 3b aufgenommenen Anschlusspins 6 über den Grundkör per 2 über bzw. durchgreifen diesen.

Die Anschlusspins 6 sind mit der auf die Isoliereinheit 1 aufgesetzten Verschaltungs anordnung 8 verbunden, mit der die verschiedenen Anschlusspins 6 entsprechend miteinander und mit einer hier zeichnerisch nicht dargestellten Leistungselektronik verschalten sind. Im dargestellten Beispiel ist die Verschaltungsanordnung 8 aus mehreren in axialer Richtung benachbart angeordneten sowie gegeneinander isolier ten Verbindungsleitern, insbesondere Ringleitern 12 gebildet, welche in Richtung der Anschlusspins 6 vorstehende Kontaktstellen 13 aufweisen. Die Ringleiter 12 sind zur Ausbildung eines Trägers 25 der Verschaltungsanordnung 8 und zur Ausbildung von Isolationsstrecken mittels eines Kunststoffes, insbesondere eines thermoplastischen Werkstoffs umspritzt, welcher eine Hartkomponente ausbildet. Der Träger 25 kann alternativ auch als ein separates vorgefertigtes Element ausgebildet sein, in welches die Ringleiter 12 eingelegt werden. Die Kontaktstellen 13 sind mit den Anschluss pins 6 elektrisch leitend verbunden, vorzugsweise verschweißt.

Die Verschaltungsanordnung 8 liegt auf den axialen Vorsprüngen 4 des Grundkör pers 2 der Isoliereinheit 1 auf. Durch die Vorsprünge 4 ist sichergestellt, dass zwi schen Verschaltungsanordnung 8 und Grundkörper 2 ein freier Spalt verbleibt, durch welchen beim Einbringen einer nicht dargestellten Vergussmasse, Luft aus den Öff nungen 3 entweichen beziehungsweise Vergussmasse in die Öffnungen 3 einfließen kann. Somit ist gewährleistet, dass in der Vergussmasse keine Lufteinschlüsse ent stehen, welche die Isolierwirkung verringern können.

Die Verschaltungsanordnung 8 umfasst im dargestellten Beispiel zusätzlich optionale Stützarme 14, welche sich am Gehäuse 9 der elektrischen Maschine 20 abstützen, um eine Positionierung der Verschaltungsanordnung 8 zu verbessern.

Die Verschaltungsanordnung 8 kann abhängig von der Konstruktion der elektrischen Maschine auch anders, beispielsweise mit koaxial angeordneten Leiterhülsen, aus geführt sein.

Fig. 4 zeigt einen Teilbereich einer Isoliereinheit 1 gemäß einem Ausführungsbei spiel. Hierbei sind in der Darstellung im Grundkörper 2 die Öffnungen 3und teilweise ein Vorsprung 4 an der Oberseite erkennbar. Es sind runde sowie rechteckige Öff nungen 3a für die Aufnahme von Hairpin-Enden 7 gezeigt. Weiter sind Öffnungen 3b gezeigt, durch welche die Anschlusspins 6 durch den Grundkörper 2 durchtreten, um mit den Kontaktstellen 13 der Verschaltungsanordnung 8 elektrisch leitend verbun den zu werden.

Die Öffnungen 3b für den Durchtritt der Anschlusspins 6 weisen an ihrer der Ver schaltungsanordnung zugewandten Oberseite eine Aufweitung 10 auf. Somit weisen diese Öffnungen 3b an der Oberseite einen größeren Querschnitt auf, welcher sich entlang des axialen Verlaufs der Öffnung 3b in Richtung des Blechpaktes 24 verrin gert. Die Aufweitung 10 ermöglicht, einen Temperatursensor 11 neben den An schlusspin 6 in die Öffnung 3b aufzunehmen. Aufgrund des sich verjüngenden Quer schnitts wird verhindert, dass der Temperatursensor 11 durch die Öffnung 3 durch geschoben wird und wird somit positioniert. Durch einen sich kontinuierlich verjüng enden Querschnitt wird gleichzeitig die Spitze des T emperatursensors 11 mit dem Sensorkopf 11 a an dem Anschlusspin 6 angenähert, um möglichst präzise Messun gen zu erreichen. Alternativ kann sich die Aufweitung 10 auch über die gesamte axiale Länge der Öffnung 3 erstrecken oder anstelle einer kontinuierlichen eine sprunghafte Änderung des Querschnitts aufweisen.

Die Isoliereinheit 1 kann sich entgegen zum Beispiel der Fig. 2 auch nur über einen Umfangsbereich der Hairpin-Wicklung, in dem sich die Anschlusspins 6 befinden, erstrecken. Abhängig von der konstruktiven Auslegung der elektrischen Maschine kann eine einfache Isolierung der Hairpin-Enden 7 ohne Isoliereinheit 1 in diesem Bereich ausreichend sein, da im weiteren Umfangsverlauf diese ausreichend vonei nander beabstandet sein können. Alternativ könnte der weitere Umfang zum Beispiel mit zumindest einer weiteren Isoliereinheit isoliert werden.

Fig. 5 zeigt einen Teilbereich eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Isolierein heit, wobei der Grundkörper 2 in radialer Richtung schmäler ausgebildet ist.

Derartige Ausführungsformen können neben Hairpin-Wicklungen mit entsprechend geringer Anzahl von Lagen auch dafür genutzt werden, nur einen Teil in radialer Richtung abzudecken. So kann beispielweise eine Isoliereinheit 1 nur für die, im ge zeigten Beispiel beiden inneren, Lagen in denen Anschlusspins 6 angeordnet sind, verwendet werden. Auch kann hierdurch ein modularer Aufbau ermöglicht werden, bei dem eine Isoliereinheit 1 aus mehreren ringförmige beziehungsweise ringseg mentartige Isoliereinheiten mit unterschiedlichen Durchmessern zusammengesetzt wird. Um bei einem derartigen modularen Aufbau die einzelnen Segmente besser zueinander positionieren zu können, sind an den Umfangsflächen vorzugsweise Nu ten oder entsprechende Erhebungen vorgesehen, um ein formschlüssiges ineinan- dergreifen zu ermöglichen. Die einzelnen Segmente können über gesonderte Ver bindungsmittel, wie Schrauben, Klammern oder Klebstoff, miteinander gefügt wer den, wobei auch die im weiteren Prozess eingebrachte Vergussmasse als Verbin dungsmittel dienen kann.

In Fig. 5 sind ebenfalls Öffnungen 3b für Anschlusspins 6 mit einer Aufweitung 10 gemäß Fig. 4 gezeigt, wobei an einem Anschlusspin 6 ein Temperatursensor 11 an geordnet ist. Abhängig von der Konstruktion, Redundanz, Kosten und dergleichen kann eine beliebige Anzahl an T emperatursensoren 11 an der Hairpin-Wicklung vor gesehen werden.

Mit den Fig. 6 und 7 ist auf der Basis der Anordnungen der Fig. 2 bis 5 eine weiter gebildete elektrische Maschine 20 mit einem Stator 21 mit einer als Hairpin-Wicklung ausgebildeten Statorwicklung 23 und mit einer auf den Wicklungskopf 23a aufge- schobenen Isoliereinheit 1 dargestellt. Es sind dort gleichfalls Öffnungen 3a zur Auf nahme von paarweise miteinander verbundenen Leiterelementen, insbesondere von Hairpins 7 und Öffnungen 3b zum Hindurchführen von Anschlusspins 6 der Stator wicklung 23 ausgebildet. Die Anschlusspins 6 sind wie bereits erläutert, mit der auf die Isoliereinheit 1 aufgesetzten Verschaltungsanordnung 8 verbunden, mit der die verschiedenen Anschlusspins 6 entsprechend miteinander und mit einer hier zeich nerisch nicht dargestellten Leistungselektronik verschalten sind. Auch hier ist die Verschaltungsanordnung 8 aus mehreren in axialer Richtung benachbart angeordne ten sowie gegeneinander isolierten Ringleitern 12 gebildet, welche in Richtung der Anschlusspins 6 vorstehende Kontaktstellen 13 aufweisen. Die Ringleiter 12 sind zur Ausbildung des T rägers 25 der Verschaltungsanordnung 8 und zur Ausbildung von Isolationsstrecken mittels eines Kunststoffes, insbesondere eines thermoplastischen Werkstoffs umspritzt, welcher eine Hartkomponente ausbildet. Die Kontaktstellen 13 sind mit den Anschlusspins 6 elektrisch leitend verbunden, vorzugsweise ver schweißt. Die Verschaltungsanordnung 8 liegt auf den axialen Vorsprüngen 4 des Grundkörpers 2 der Isoliereinheit 1 auf. Die Verschaltungsanordnung 8, insbesonde re deren Träger 25 umfasst auch hier Stützarme 14, welche sich am Gehäuse 9 der elektrischen Maschine 20 abstützen, um eine Positionierung der Verschaltungsan ordnung 8 zu verbessern. Die Öffnungen 3b sind wiederum mit Aufweitungen 10 ver sehen, welche an dem zum Blechpaket 24 weisenden Ende axial einseitig geschlos sen ausgebildet sind und welche somit jeweils einen sacklochförmigen Aufnahme raume für einen Temperatursensor 11 ausbilden. Der Temperatursensor 11 weist einen Sensorkopf 11 a, ein Sensorgehäuse bzw. eine Sensorummantelung 11 b und eine Anschlussleitung 11 c auf. Die Elemente 11 a, 11 b bilden einen konfektionierten T emperatursensor, welcher in Richtung zum Statorblechpaket 24 in die Isolierein heit 1 eingesteckt ist und sich mit einem Anschlusspin 6 in Wärmeübertragungskon- takt befindet. Insoweit entspricht die mit den Fig. 6 und 7 dargestellte Anordnung der im Gesamtzusammenhang mit den Fig. 1 - 5 dargestellten Anordnung.

In den Fig. 6 und 7 sind zwei Temperatursensoren 11 an einem vergleichsweise eng zueinander benachbarten Umfangsabschnitt an der Isoliereinheit 1 angeordnet, um damit eine Redundanz darzustellen. Es ist erkennbar, dass am inneren Umfang der Verschaltungsanordnung 8, insbesondere des Trägers 25 eine einteilig mit diesem ausgebildete Haltestruktur 26 zur Festlegung eines der Temperatursensoren 11 vor gesehen ist. Diese Haltestruktur 26 ist also aus demselben Werkstoff wie der Trä ger 25 ausgebildet. Der Träger 25 und die Haltestruktur 26 können alternativ auch als getrennte Bauteile und/oder auch mit unterschiedlichen Werkstoffen verwirklicht werden. Die Haltestruktur 26 ist gegenüber dem die Ringleiter 12 aufnehmenden Be reich insgesamt als eine elastische Struktur mit bänderförmigen und stegförmigen Abschnitten ausgebildet. Zum axialen Einführen des Temperatursensors 11 in eine der Aufweitungen 10 und zum Festhalten des Temperatursensors 11 in der Monta geposition sind an der Haltestruktur 26 klammerförmige Halteabschnitte 26a vorge sehen, welche beim Einführen des T emperatursensors 11 elastisch aufgeweitet wer den und sich mit einer Vorspannung an einen T emperatursensor 11 anlegen können. Ein Sensorkopf 11 a des T emperatursensors 11 befindet sich damit in ständiger An lage an und thermischen Kontakt zu einem Anschlusspin 6. Die Verschaltungsanord nung 8 ist dazu mit den Halteabschnitten 26a so zu der Isoliereinheit 1 positioniert, dass sich die Aufweitungen 10 der Öffnungen 3b in Umfangsrichtung überdecken. In Umfangsrichtung zu einem Halteabschnitt 26a benachbart sind an der Haltestruk tur 26 jeweils zwei gleichfalls klammerförmige Halteabschnitte 26b vorgesehen, in welche eine Anschlussleitung 11 c eingeführt und dort durch eine Klemmung festge legt werden kann. Der Halteabschnitt 26a des Temperatursensors 11 und die Halte abschnitte 26b der Anschlussleitung 11 c sind gleich, insbesondere axial ausgerich tet. Die Anschlussleitung 11 c ist dabei so verlegt, dass ein aus der Isoliereinheit 1 und dem Halteabschnitt 26a der Verschaltungsanordnung 8 heraustretender Lei tungsabschnitt zunächst wieder mittels eines 180° Bogens zu letzterer zurückgeführt ist und in einem Halteabschnitt 26b geklemmt ist. Von dort aus bildet die Anschluss leitung 11 c einen weiteren 180° Bogen und ist in dem weiteren Halteabschnitt 26b festgelegt, um von dort stirnseitig an der Verschaltungsanordnung 8 zu verlaufen und über eine hier zeichnerisch nicht dargestellte Öffnung des Gehäuses 9 nach außen auszutreten. Durch die erläuterte Verlegung unter Ausbildung von zwei 180° Bögen ist der Temperatursensor 11 insbesondere auch unter dem Einfluss von an der An schlussleitung 11 c wirkenden Zugkräften entlastet und dessen Positionierung an der Isoliereinheit 1 gesichert. Wie in Fig. 6 erkennbar, sind die dort dargestellten Tempe ratursensoren 11 am Umfang der Isoliereinheit 1 eng benachbart zueinander ange ordnet. Der Temperatursensor 11 befindet sich an der Isoliereinheit 1 am selben Um fangsbereich des Stators 21 wie eine Anschlussvorrichtung 27 der Verschaltungsan ordnung 8 zum Anschluss der Statorwicklung 23 an eine Energiequelle.

In diesem Umfangsbereich befindet sich im Weiteren auch eine hier zeichnerisch nicht dargestellte Anschlussvorrichtung 27 bzw. ein Klemmkasten an einer Gehäuse öffnung 9a, um dort Anschlussleiter der Verschaltungseinrichtung 8 mit externen Stromkabeln einer Ansteuer- und Leistungselektronik 28 und mit einer Energiequel le 29 zu verbinden.

Fig. 8 zeigt ausschnittweise einen Blick von der Verschaltungsanordnung 8, auf den Wicklungskopf 23b mit der Isoliereinheit 1 , wobei von der Verschaltungsanordnung 8 im Wesentlichen die Ausbildung der Haltestruktur 26 des Trägers 25 detaillierter zu erkennen ist. Der Temperatursensor 11 mit dem Sensorkopf 11a und der Anschluss leitung 11 c bildet eine T emperatursensoranordnung

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungen eingeschränkt. Es kön nen wie oben ausgeführt, auch nur einzelne vorteilhafte Merkmale vorgesehen wer den beziehungsweise verschiedene Merkmale unterschiedlicher Beispiele miteinan der kombiniert werden. Bezuaszeichen Isoliereinheit

Grundkörper

a Erhebung

b Nut

Öffnung

a Öffnung für verbundene Hairpinsb Öffnung für Anschlusspin

Vorsprung

Anschlusspin

Hairpin-Ende

Verschaltungsanordnung

Gehäuse

a Gehäuseöffnung

0 Aufweitung

1 Temperatursensor

1 a Sensorkopf

1 b Sensorgehäuse, Sensorummantelung1 c Anschlussleitung

2 Ringleiter

3 Kontaktstelle

4 Stützarm

0 elektrische Maschine

1 Stator

2 Rotor

3 Statorwicklung

3a, b Wicklungskopf

4 Blechpaket

5 Träger

6 Haltestruktur

6a Halteabschnitt

6b Halteabschnitt 27 Anschlussvorrichtung

28 Elektronikeinheit

29 Energiequelle

A Drehachse

Claims

Patentansprüche

1. Stator (21 ) einer elektrischen Maschine (20) umfassend,

- eine Statorwicklung (23), welche Statorspulen und eine Mehrzahl von An schlusspins (6) aufweist,

- eine Verschaltungsanordnung (8), welche mittels der Anschlusspins (6)

elektrisch mit den Statorspulen der Statorwicklung (23) verschaltet ist und

- einen T emperatursensor (11 ) mit einem Sensorkopf (11 a), wobei

- der Temperatursensor (11 ) an der Verschaltungsanordnung (8) festgelegt ist und wobei sich

- der Sensorkopf (11 a) zur Erfassung einer Temperatur im Wärmeübertra gungskontakt zu der Statorwicklung (23) befindet,

dadurch gekennzeichnet,

- dass der Stator (21 ) eine Isoliereinheit (1 ) mit einem Grundkörper (2) aus ei nem isolierenden Werkstoff aufweist, welcher sich zumindest über einen Teil des Umfangs der Statorwicklung (23) erstreckt, und wobei

- der Grundkörper (2) sich in axialer Richtung erstreckende, durchgängige Öff nungen (3b) aufweist, durch welche die Anschlusspins (6) durchgeführt sind, und wobei

- zumindest eine der Öffnungen (3b) eine Aufweitung (10) aufweist, in welcher der Temperatursensor (11 ) aufgenommen ist und mit dessen Sensor kopf (11 a) an einem der Anschlusspins (6) anliegt.

2. Stator (21 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich die Aufwei tung (10) entlang der axialen Erstreckung der Öffnung (3b) verjüngt.

3. Stator (21 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufwei tung (10) axial einseitig geschlossen ausgebildet ist.

4. Stator (21 ) nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Isoliereinheit (1 ) eine Weichkomponente, insbesondere ein Elastomer aufweist.

5. Stator (21 ) nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschaltungsanordnung (8) einen Träger (25) mit einer Haltestruktur (26) zur Fest legung des T emperatursensors (11 ) aufweist.

6. Stator (21 ) nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (25) eine Hartkomponente, insbesondere ein Thermoplast aufweist.

7. Stator (21 ) nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltestruktur (26) einteilig mit dem Träger (25) ausgebildet ist.

8. Stator (21 ) nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltestruktur (26) einen Halteabschnitt (26a) zur Aufnahme des Temperatur sensors (11 ) und zumindest einen dazu benachbarten Halteabschnitt (26b) zur Fest legung einer Anschlussleitung (11 c) des T emperatursensors (11 ) aufweist.

9. Stator (21 ) nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass der T emperatursensor (11 ) mittels der zumindest an einem der Halteabschnitte (26b) angeordneten Anschlussleitung (11 c) zugentlastet gegenüber einer entgegen der Einsteckrichtung des T emperatursensors (11 ) an der Isoliereinheit (1 ) wirkenden Zugkraft festgelegt ist.

10. Stator (21 ) nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Temperatursensor (11 ) an der Isoliereinheit 1 und eine der Verschaltungsanord nung (8) zugeordnete Anschlussvorrichtung (27) zum Anschluss der Statorwick lung (23) an eine Energiequelle an einem gemeinsamen Umfangsbereich des Sta tors (21 ) befinden.

11. Elektrische Maschine (20) mit einem Rotor (22) und mit einem Stator (21 ), dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (21 ) gemäß einem der Ansprüche 1 -10 ausgebildet ist.