DE102022133606A1

DE102022133606A1 - Lagerschildvorrichtung für eine Statorvorrichtung, Statorvorrichtung für eine elektrische Maschine, zugehöriges Herstellungsverfahren und elektrische Maschine zum Antreiben eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102022133606A1
Application number: DE102022133606.9A
Authority: DE
Inventors: Stefan Wolf
Original assignee: Valeo eAutomotive Germany GmbH
Current assignee: Valeo eAutomotive Germany GmbH
Priority date: 2022-12-16
Filing date: 2022-12-16
Publication date: 2024-06-27
Also published as: CN118214199A; US20240204606A1

Abstract

Lagerschildvorrichtung (2a) für eine Statorvorrichtung (1), aufweisend einen Lagerschild (12) und eine Sensorvorrichtung (13), die einen am Lagerschild (12) befestigten Haltekörper (16) aufweist, wobei der Haltekörper (16) einen ersten Schenkelabschnitt (19a), einen zweiten Schenkelabschnitt (19b) und einen die Schenkelabschnitte (19a, 19b) verbindenden Stegabschnitt (20) aufweist, wobei die Schenkelabschnitte (19a, 19b) zum Anordnen der Sensorvorrichtung (13) an einem Wicklungskopf (6) der Statorvorrichtung (1) derart elastisch verformbar sind, dass sie den Wicklungskopf (6) radial umgreifen und eine Rückstellkraft auf diesen ausüben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lagerschildvorrichtung für eine Statorvorrichtung, aufweisend einen Lagerschild und eine Sensorvorrichtung, die einen am Lagerschild befestigten Haltekörper aufweist, wobei der Haltekörper einen ersten Schenkelabschnitt, einen zweiten Schenkelabschnitt und einen die Schenkelabschnitte verbindenden Stegabschnitt aufweist.
Daneben betrifft die Erfindung eine Statorvorrichtung für eine elektrische Maschine, ein Verfahren zur Herstellung einer Statorvorrichtung und eine elektrische Maschine zum Antreiben eines Fahrzeugs.
Aus EP 3 618 242 A1 ist ein Elektromotor, umfassend einen Stator mit einem Wicklungskopf, einem Lagerschild und einer Temperaturerfassungseinheit bekannt. Die Temperaturerfassungseinheit umfasst zwei Füße, ein die Füße beabstandendes Querelement und zwei Temperatursensoren, die jeweils an einem der Füße angeordnet sind. Die Füße liegen am Wicklungskopf an.
Beim Betrieb elektrischer Maschinen ist die Temperatur eines Wicklungskopf eines Stators der elektrischen Maschine ein wichtiger Betriebsparameter, der bei der Steuerung der elektrischen Maschine berücksichtigt werden kann. Typischerweise werden zur Erfassung der Temperatur Temperatursensoren am Wicklungskopf angeordnet. Im Rahmen der Befestigung des Temperatursensors innerhalb der elektrischen Maschine ist es bereits bekannt, den Temperatursensor an einem Haltekörper anzubringen und diesen am Wicklungskopf anzuordnen. Der Haltekörper wird dann an einem Lagerschild eine Statorgehäuses befestigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine fertigungsfreundliche Möglichkeit zur Temperaturmessung an einem statorseitigen Wicklungskopf einer elektrischen Maschine anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Lagerschildvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Schenkelabschnitte zum Anordnen der Sensorvorrichtung an einem Wicklungskopf der Statorvorrichtung derart elastisch verformbar sind, dass sie den Wicklungskopf radial umgreifen und eine Rückstellkraft auf diesen ausüben.
Die erfindungsgemäße Lagerschildvorrichtung für eine Statorvorrichtung weist einen Lagerschild auf. Die Lagerschildvorrichtung weist ferner eine Sensorvorrichtung auf. Die Sensorvorrichtung weist einen Haltekörper auf. Der Haltekörper ist am Lagerschild befestigt. Der wenigstens eine Temperatursensor ist am Haltekörper befestigt. Der Haltekörper weist einen ersten Schenkelabschnitt, einen zweiten Schenkelabschnitt und einen Stegabschnitt auf. Der Stegabschnitt verbindet die Schenkelabschnitte. Die Statorvorrichtung weist einen Wicklungskopf auf. Die Schenkelabschnitte sind zum Anordnen der Sensorvorrichtung am Wicklungskopf derart elastisch verformbar, dass sie den Wicklungskopf radial umgreifen und eine Rückstellkraft auf den Wicklungskopf ausüben.
Durch die elastische Verformbarkeit der Schenkelabschnitte kann die Lagerschildvorrichtung bei der Fertigung der Statorvorrichtung am Wicklungskopf angeordnet werden, sodass sich die Schenkelabschnitte elastisch verformen und die Sensorvorrichtung durch die Rückstellkraft auf den Wicklungskopf drücken. Mit Vorteil kann der Lagerschild und die Sensorrichtung in einem Arbeitsschritt am Stator angebracht werden, wodurch auf das herkömmlicherweise vorgesehene separate Anordnen der Sensorvorrichtung am Wicklungskopf vor dem Anordnen der Lagerschildvorrichtung auf dem Wicklungskopf verzichtet werden kann. Dies erleichtert die Fertigung der Statorvorrichtung und stellt gewissermaßen eine „Plug-and-Play-Lösung“ dar, weil die Sensorvorrichtung mitsamt der Lagerschildvorrichtung am Wicklungskopf angeordnet werden kann.
Die erfindungsgemäße Lagerschildvorrichtung kann Teil eines Statorgehäuses der Statorvorrichtung sein. Das Statorgehäuse kann einen Gehäusemantel aufweisen, an welchem die Lagerschildvorrichtung befestigt ist. Dabei ist es bevorzugt, dass sich ein den Wicklungskopf aufweisender Stator im Gehäusemantel befindet und die Lagerschildvorrichtung auf den Wicklungskopf geführt wird und dabei insbesondere den Gehäusemantel einseitig abdeckt. Das Statorgehäuse kann einen weiteren Lagerschild aufweisen, der an der der Lagerschildvorrichtung gegenüberliegenden Seite des Gehäusemantels anordenbar oder angeordnet ist. Der Wicklungskopf und/oder der Gehäusemantel kann ferner eine Längsachse aufweisen, entlang welcher eine Welle der Statorvorrichtung anordenbar ist. Die Begriffe „radial“, „axial“ und „in Umfangsrichtung“ beziehen sich auf diese Längsachse. Der Haltekörper kann aus Kunststoff oder Metall, insbesondere aus Blech, gefertigt sein.
Die Sensorvorrichtung kann - wie weiter unten noch im Detail beschrieben wird - einen Temperatursensor oder mehrere Temperatursensoren aufweisen. Der der oder ein jeweiliger Temperatursensor kann ein Sensorelement und eine das Sensorelement aufnehmende Sensoreinfassung aufweisen. Das Sensorelement kann auch als Sensorpille aufgefasst bzw. bezeichnet werden. Vorzugsweise ist das Sensorelement ein NTC-Widerstand. Der oder ein jeweiliger Temperatursensor kann ferner elektrische Leitungen aufweisen, die mit dem Sensorelement kontaktiert und/oder in der Sensoreinfassung aufgenommen sind. Bevorzugt ist der Temperatursensor derart am Halteköper befestigt, dass das Sensorelement zwischen dem Schenkelabschnitt und dem Wicklungskopf anordenbar oder angeordnet ist. Es ist aber auch denkbar, am Haltekörper die Sensoreinfassung befestigt ist und das Sensorelement beabstandet vom Schenkelabschnitt am Wicklungskopf anordenbar oder angeordnet ist.
In bevorzugter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lagerschildvorrichtung können die Schenkelabschnitte an ihren dem Stegabschnitt abgewandten Enden in voneinander wegweisende Richtung aufgeweitet sein Insbesondere ist der Wicklungskopf zwischen die Enden einführbar. Das Aufweiten der Enden erlaubt einen Ausgleich von Positionstoleranzen beim Anordnen der Lagerschildvorrichtung auf dem Wicklungskopf, da ein größerer Raum für die Aufnahme des Wicklungskopf zwischen den Enden bereitgestellt wird. Bildlich gesprochen fangen die Schenkelabschnitte bzw. ihre Enden den Wicklungskopf ein. In Bezug auf die Längsachse des Wicklungskopf kann ein Ende radial nach außen aufgeweitet sein und ein Ende radial nach innen aufgeweitet sein.
Vorzugsweise ist bei der erfindungsgemäßen Lagerschildvorrichtung ferner vorgesehen, dass der Haltekörper einen Abstandshalter aufweist. Durch den Abstandshalter kann der Haltekörper am Lagerschild befestigt sein. Der Abstandshalter kann ferner den Stegabschnitt vom Lagerschild beabstanden. Durch den Abstandshalter kann die Sensorvorrichtung an unterschiedliche geometrische Ausgestaltungen der Statorvorrichtung angepasst werden, da der Abstandshalter unterschiedliche Abstände zwischen dem Stegabschnitt und dem Lagerschild ausgleichen kann.
In bevorzugter Ausgestaltung ist dabei vorgesehen, dass der Abstandshalter zwei Flügelabschnitte aufweist, die jeweils unter Ausbildung eines ersten Winkels vom Stegabschnitt in Richtung des Lagerschilds verlaufen und unter Ausbildung eines zweiten Winkels einen auf dem Lagerschild aufliegenden und am Lagerschild befestigten Befestigungsabschnitt ausbilden. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der erste Winkel rechtwinklig ist und/oder der zweite Winkel rechtwinklig ist. Bevorzugt weisen die Flügelabschnitte in entgegengesetzte Richtungen.
Alternativ zu dem Abstandshalter kann vorgesehen sein, dass der Stegabschnitt ein Befestigungsmittel aufweist. Durch das Befestigungsmittel kann der Haltekörper am Lagerschild befestigt sein. Dies ermöglicht eine besonders kompakte Ausführung der Sensorvorrichtung.
Dabei kann vorgesehen sein, dass der Stegabschnitt ein zweites Befestigungsmittel aufweist und der Stegabschnitt zwischen dem ersten Befestigungsmittel und dem zweiten Befestigungsmittel derart elastisch verformbar ist, dass er eine axial auf den Wicklungskopf wirkende Rückstellkraft auf diesen ausübt. Durch das zweite Befestigungsmittel kann der Haltekörper am Lagerschild befestigt sein. Durch die axial auf den Wicklungskopf wirkende Rückstellkraft wird der Haltekörper unabhängig von Fertigungstoleranzen in axialer Richtung sicher am Wicklungskopf angeordnet.
Das oder ein jeweiliges Befestigungsmittel kann beispielsweise eine Schraube, ein Bolzen, ein Niet oder ein Schweißpunkt sein.
In bevorzugter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lagerschildvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Sensorvorrichtung einen am Stegabschnitt angeordneten Temperatursensor aufweist. Dies ermöglicht eine Temperaturmessung am axialen Ende des Wicklungskopfs. Bei dem mittels des Befestigungsmittels am Lagerschild befestigten Haltekörper kann dabei zusätzlich vorgesehen sein, dass der Temperatursensor zwischen dem ersten Befestigungsmittel und dem zweiten Befestigungsmittel angeordnet ist.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Stegabschnitt eine zum Lagerschild weisende und/oder vom Wicklungskopf wegweisende Ausbuchtung aufweist, in welche der am Stegabschnitt angeordnete Temperatursensor eingeführt ist.
Bei der erfindungsgemäßen Lagerschildvorrichtung kann ferner vorgesehen sein, dass die Sensorvorrichtung einen am ersten Schenkelabschnitt angeordneten Temperatursensor und/oder einen am zweiten Schenkelabschnitt angeordneten Temperatursensor aufweist. Dies ermöglicht eine Temperaturerfassung an einer oder beiden radialen Seitenflächen des Wicklungskopfs.
Dabei ist es bevorzugt, dass der oder jeder Schenkelabschnitt, an dem der Temperatursensor angeordnet ist, eine Ausbuchtung aufweist, die von dem ihm gegenüberliegenden Schenkelabschnitt und/oder vom Wicklungskopf wegweist und in welcher der am Schenkelabschnitt angeordnete Temperatursensor eingeführt ist. Bevorzugt ist in diesem Fall das Sensorelement in der Ausbuchtung angeordnet.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung weist der oder jeder Schenkelabschnitt, an dem der Temperatursensor angeordnet ist, eine innerhalb des Schenkelabschnitts liegende Ausbuchtung auf, die zum Wicklungskopf hinweist. Insbesondere ist in diesem Fall vorgesehen, dass das Sensorelement außerhalb der Ausbuchtung angeordnet und/oder die Sensoreinfassung in der Ausbuchtung angeordnet.
Die zuvor beschriebenen Ausbuchtungen am Schenkelabschnitt bzw. am Stegabschnitt können jeweils einen Aufnahmeraum für den Temperatursensor und somit gleichsam ein Widerlager für die entsprechende Rückstellkraft bereitstellen. Die Ausbuchtung kann sich von einem Rand des Schenkelabschnitts bzw. des Stegabschnitts aus teilweise über die Breite des Schenkelabschnitts bzw. des Stegabschnitts erstrecken. Der Temperatursensor kann dabei einen Absatz aufweisen, vom Rand aus durch die Ausbuchtung hindurchgeführt sein und mit dem Absatz an den Schenkelabschnitt bzw. Stegabschnitt anschlagen. So lässt sich eine Position des Temperatursensors bezüglich des Haltekörpers präzise vorgeben.
Der Lagerschild kann ein oder mehrere Vorsprünge aufweisen, an welchen die Sensorvorrichtung befestigt ist. Der oder ein jeweiliger Vorsprung kann insbesondere domartig ausgebildet sein und/oder mit dem Befestigungsmittel und/oder dem Befestigungsabschnitt in Eingriff sein.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass der Lagerschild eine Durchgangsöffnung und ein Abdeckelement, durch welches die Durchgangsöffnung öffenbar und verschließbar ist, aufweist und der Haltekörper am Abdeckelement befestigt ist. Dies erleichtert die Wartung und Instandsetzung der Statorvorrichtung im Falle eines erforderlichen Austauschs der Sensorvorrichtung. Die Schenkelabschnitte können durch Entfernen des Abdeckelements vom Wicklungskopf entfernt werden, sodass von außen ein einfacher Zugriff auf die Temperatursensoren ermöglicht wird.
Der Stator kann einen Statorkern, der insbesondere aus einer Vielzahl von axial geschichtet angeordneten und/oder gegeneinander elektrisch isolierten Einzelblechen ausgebildet ist, aufweisen. Der Wicklungskopf ist vorzugsweise an einer Stirnseite des Statorkern ausgebildet. Der Stator kann ferner eine Statorwicklung, die den Wicklungskopf ausbildet, aufweisen.
Die Statorwicklung kann als Runddrahtwicklung ausgebildet sein. Alternativ ist die Statorwicklung als Haarnadelwicklung (engl. hair pin winding) ausgebildet. Die Statorwicklung kann durch Formleiter ausgebildet sein, die jeweils zwei den Statorkern an unterschiedlichen Positionen in Umfangsrichtung durchsetzende Beinabschnitte und die Beinabschnitte an der Stirnseite verbindende Verbindungsabschnitt aufweisen. Die Beinabschnitte und der Verbindungsabschnitt eines jeweiligen Formleiter können einstückig aus einem mehrfach gebogenen Metallstab aus Kupfer gebildet sein. Freien Enden unterschiedlicher Formleiter können an einer der Stirnseite gegenüberliegenden weiteren Stirnseite elektrisch leitfähig und mechanisch, beispielsweise stoffschlüssig, miteinander verbunden sein.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Statorvorrichtung für eine elektrische Maschine, aufweisend: einen Stator, der einen Wicklungskopf aufweist, und eine erfindungsgemäße Lagerschildvorrichtung, wobei die Schenkelabschnitte den Wicklungskopf umgreifen und die Rückstellkraft auf diesen ausüben und der wenigstens eine Temperatursensor auf dem Wicklungskopf aufliegt.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Statorvorrichtung, aufweisend folgende Schritte: Bereitstellen eines Stators, der einen Wicklungskopf aufweist; Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Lagerschildvorrichtung; und Anordnen der Lagerschildvorrichtung auf dem Wicklungskopf, sodass die Schenkelabschnitte den Wicklungskopf unter Ausübung der Rückstellkraft auf diesen umgreifen und der Temperatursensor auf dem Wicklungskopf aufliegt.
Der Stator kann in einem Gehäusemantel angeordnet bereitgestellt werden. Alternativ kann das Verfahren einen Schritt des Anordnens des Stators in einen Gehäusemantel, bis die auf dem Wicklungskopf angeordnete Lagerschildvorrichtung den Gehäusemantel erreicht, umfassen. In beiden Fällen kann das Verfahren ferner einen Schritt des Befestigens der Lagerschildvorrichtung am Gehäusemantel aufweisen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch eine elektrische Maschine zum Antreiben eines Fahrzeugs, aufweisend eine erfindungsgemäße Statorvorrichtung oder eine durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltende Statorvorrichtung und einen drehbar bezüglich des Stators gelagerten Rotor.
Sämtliche Ausführungen zur erfindungsgemäßen Lagerschildvorrichtung lassen sich analog auf die erfindungsgemäße Statorvorrichtung, das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße elektrische Maschine übertragen, sodass auch mit diesen die zuvor beschriebenen Vorteile erzielen lassen.
Weitere Vorteile und Einzelheit der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Diese sind schematische Darstellungen und zeigen:

1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Statorvorrichtung mit einem ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lagerschildvorrichtung;
2 u. 3 jeweils eine perspektivische Ansicht der Statorvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel im Bereich der am Wicklungskopf anliegenden Sensorvorrichtung;
4 eine perspektivische Ansicht des Haltekörpers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
5 bis 7 jeweils eine Seitenansicht des Haltekörpers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
8 u. 9 Prinzipskizzen eines zweiten und dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Lagerschildvorrichtung; und
10 eine Prinzipskizze eines Fahrzeugs mit einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine.

1 ist eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer Statorvorrichtung 1 mit einem ersten Ausführungsbeispiel einer Lagerschildvorrichtung 2a.
Die Statorvorrichtung 1 weist einen Stator 3 mit einem Statorkern 4 und einer Statorwicklung, die an einer Stirnseite 5 des Statorkerns 4 einen Wicklungskopf 6 ausbildet auf.
Exemplarisch ist die Statorwicklung hier als Haarnadelwicklung (engl. hair pin winding) ausgebildet. Die Statorwicklung ist dabei durch Formleiter 7 ausgebildet, die jeweils zwei den Statorkern 4 an unterschiedlichen Positionen in Umfangsrichtung durchsetzende Beinabschnitte 8 und die Beinabschnitte 8 an der Stirnseite 5 verbindende Verbindungsabschnitt 9 aufweisen. Die Beinabschnitte 8 und der Verbindungsabschnitt 9 eines jeweiligen Formleiter 7 sind hier einstückig aus einem mehrfach gebogenen Metallstab aus Kupfer gebildet. Freien Enden 10 unterschiedlicher Formleiter 7 sind an einer der Stirnseite 5 gegenüberliegenden weiteren Stirnseite 11 elektrisch leitfähig und mechanisch, beispielsweise stoffschlüssig, miteinander verbunden. Die Statorwicklung kann gemäß alternativen Ausführungsbeispielen der Statorvorrichtung 1 aber durch eine Runddrahtwicklung ausgebildet sein.
Die Statorvorrichtung 1 umfasst ferner ein die Lagerschildvorrichtung 2a umfassendes Statorgehäuse 2 auf. Die Lagerschildvorrichtung 2a umfasst einen Lagerschild 12 und eine Sensorvorrichtung 13. Daneben umfasst das Statorgehäuse 2 einen Gehäusemantel 2b, an welchem die Lagerschildvorrichtung 2a bzw. der Lagerschild 12 befestigt ist. Optional ist ein weiterer Lagerschild 15, der an der dem Lagerschild 12 gegenüberliegenden Seite des Gehäusemantels 2b befestigbar ist, dargestellt.
Die Sensorvorrichtung 13 weist einen Haltekörper 16 und zwei Temperatursensoren 17a, 17b, von denen der Temperatursensor 17b in 1 durch den Wicklungskopf 6 verdeckt ist, auf. Die Temperatursensoren 17a, 17b sind am Haltekörper 16 befestigt, der wiederum am Lagerschild 12 befestigt ist. Dazu weist der Lagerschild 12 exemplarisch zwei domartige Vorsprünge 18 auf, an denen der Haltekörper 16 durch Befestigungsmittel, wie Schrauben, Bolzen, Nieten oder Schweißpunkten, befestigt ist.
2 und 3 sind jeweils eine perspektivische Ansicht der Statorvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel im Bereich der am Wicklungskopf 6 anliegenden Sensorvorrichtung 13, wobei 2 die Sensorvorrichtung 13 von radial außen zeigt und 3 die Sensorvorrichtung 13 von radial innen zeigt.
Der Haltekörper 16 weist einen ersten Schenkelabschnitt 19a, einen zweiten Schenkelabschnitt 19b und einen die Schenkelabschnitte 19a, 19b verbindenden Stegabschnitt 20 auf. Die Schenkelabschnitte 19a, 19b sind dabei zum Anordnen der Temperatursensoren 17a, 17b derart elastisch verformbar, dass sie den Wicklungskopf 6 radial umgreifen und eine Rückstellkraft auf diesen ausüben. Um das Einführen des Wicklungskopfs 6 in den Haltekörper 16 zu erleichtern, sind die Schenkelabschnitte 19a, 19b an ihrem dem Stegabschnitt 20 abgewandten Enden 21 in voneinander wegweisende Richtung - hier in Radialrichtung - aufgeweitet. So kann der Wicklungskopf 6 zwischen die Enden 21 eingeführt werden.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zwei Temperatursensoren 17a, 17b vorgesehen, die an den Schenkelabschnitten 19a, 19b angeordnet sind. Jeder Schenkelabschnitt 19a, 19b weist hierzu eine Ausbuchtung 22a, 22b auf. Die Ausbuchtung 22a des ersten Schenkelabschnitts 19a weist vom gegenüberliegenden zweiten Schenkelabschnitt 19b weg. Die Ausbuchtung 22b weist vom gegenüberliegenden ersten Schenkelabschnitt 19a weg. Im aufgenommenen Zustand des Stators 3 weisen die Ausbuchtungen 22a, 22b entsprechend vom Wicklungskopf 6 weg. In die Ausbuchtung 22a ist der Temperatursensor 17a eingeführt. In die Ausbuchtung 22b ist der Temperatursensor 17b eingeführt.
In den 2 und 3 ist lediglich eine Sensoreinfassung des Temperatursensors 17a, 17b erkennbar. Die Sensoreinfassung nimmt ein Sensorelement (nicht gezeigt), beispielsweise eine als NTC-Widerstand ausgebildete Sensorpille, auf, sodass dieses innerhalb der Ausbuchtung 22a, 22b zwischen dem Schenkelabschnitt 19a, 19b und dem Wicklungskopf 6 angeordnet ist. Der Temperatursensor 17a, 17b weist ferner elektrische Leitungen auf, die mit dem Sensorelement kontaktiert in der Sensoreinfassung aufgenommen sind.
Gemäß alternativen, nicht gezeigten Ausführungsbeispielen der Lagerschildvorrichtung 2a weisen die Ausbuchtungen 22a, 22b zum Wicklungskopf 6 hin. In diesem Fall ist das Sensorelement außerhalb der Ausbuchtung 22a, 22b angeordnet und insbesondere nur die Sensoreinfassung in der Ausbuchtung angeordnet.
4 bis 7 zeigen jeweils den Haltekörper 16 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei 4 eine perspektivische Ansicht ist und 5 bis 7 jeweils eine Seitenansicht sind.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Haltekörper 16 ferner einen Abstandshalter 23 auf. Wie zusammen mit 1 erkennbar ist, ist der Haltekörper 16 durch den Abstandshalter 23 am Lagerschild 12 befestigt. Der Abstandshalter 23 beabstandet dabei den Stegabschnitt 20 vom Lagerschild 12.
Der Abstandshalter 23 weist zwei Flügelabschnitte 24a, 24b aufweist, die jeweils unter Ausbildung eines ersten Winkel 25 vom Stegabschnitt 20 in Richtung des Lagerschilds 12 verlaufen und unter Ausbildung eines zweiten Winkels 26 einen auf dem Lagerschild 12 aufliegenden und am Lagerschild 12 befestigten Befestigungsabschnitt 27 ausbilden. Die Winkel 25, 26 sind hier exemplarisch rechtwinklig. Der Befestigungsabschnitt 27 eines jeweiligen Flügelabschnitts 24a, 24b ist mit den Befestigungsmitteln, die den Haltekörper 16 an den Vorsprüngen 18 (siehe 1) befestigen, in Eingriff.
Neben den Ausbuchtungen 22a, 22b ist optional eine weitere Ausbuchtung 22c am Stegabschnitt 20 vorgesehen, die zum Lagerschild 12 weist bzw. vom Wicklungskopf 6 wegweist. Obwohl es in 1 bis 7 nicht gezeigt ist, kann in die Ausbuchtung 22c in analoger Weise zu den Ausbuchtungen 22a, 22b ein weiterer Temperatursensor eingeführt sein.
Dies Ausbuchtungen 22a, 22b, 22c stellen somit einen Aufnahmeraum für einen jeweiligen Temperatursensor 17a, 17b bereit. Die Ausbuchtungen 22a, 22b dienen dabei als Widerlager für die Rückstellkraft. Die Ausbuchtung 22a, 22b 22c erstrecken sich jeweils von einem Rand 28 des Schenkelabschnitts 19a, 19b bzw. des Stegabschnitts 20 aus teilweise über die Breite des Schenkelabschnitts 19a, 19b bzw. des Stegabschnitts 20. Der jeweilige Temperatursensor 17a, 17b weist dabei einen Absatz auf und ist vom Rand 28 aus durch die Ausbuchtung 22a, 22b, 22c hindurchgeführt. Der Absatz des Temperatursensors 17a, 17b schlägt dann an den Schenkelabschnitt 19a, 19b bzw. Stegabschnitt 20 an, sodass eine Position des Temperatursensors 17a, 17b bezüglich des Haltekörpers 16 präzise vorgeben ist.
Optional kann der Lagerschild 12 eine Durchgangsöffnung 29 und ein Abdeckelement 30, die in 1 schematisch angedeutet sind, aufweisen. Durch die das Abdeckelement 30 ist die Durchgangsöffnung 29 öffenbar und verschließbar. Der Haltekörper ist dabei am Abdeckelement 30 befestigt. Das heißt, dass sich auch die Vorsprünge 18 auf dem Abdeckelement 30 befinden. Das Abdeckelement 30 kann im befestigten Zustand der Lagerschildvorrichtung 2a entfernt werden, sodass die Sensorvorrichtung 13 vom Wicklungskopf 6 entfernt und für Wartungs- oder Instandsetzungszwecke aus dem Statorgehäuse 2 entnommen werden kann.
Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele der Lagerschildvorrichtung 2a beschrieben, die in analoger Weise in der zuvor beschriebenen Statorvorrichtung 1 zum Einsatz kommen können. Dabei lassen sich bis auf die im Folgenden beschriebenen Abweichungen alle Angaben zum ersten Ausführungsbeispiel auf die weiteren Ausführungsbeispiele übertragen. Gleiche oder gleichwirkende Komponenten sind mit identischen Bezugszeichen versehen.
8 ist eine Prinzipskizze der Lagerschildvorrichtung 2a gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel weist der Stegabschnitt 20 zwei Befestigungsmittel 31 auf, durch welches der Haltekörper 16 am Lagerschild 12 befestigt ist. Das heißt, dass hier kein Abstandshalter 23 vorgesehen ist. Die Befestigungsmittel 31 können Schrauben, Bolzen, Nieten oder Schweißpunkte sein. Der Stegabschnitt 20 ist zwischen den Befestigungsmitteln 31 derart elastisch verformbar, dass er eine axial auf den Wicklungskopf 6 wirkende Rückstellkraft auf diesen ausübt.
Beim zweiten Ausführungsbeispiel sind drei Temperatursensoren 17a, 17b, 17c vorgesehen, von denen die Temperatursensoren 17a, 17b wie im ersten Ausführungsbeispiel an den Schenkelabschnitten 19a, 19b angeordnet sind. Der Temperatursensor 17c ist am Stegabschnitt 20 zwischen den Befestigungsmitteln 31 angeordnet und wird mittels der Rückstellkraft auf den Wicklungskopf 6 gedrückt. Für die Temperatursensoren 17a, 17b, 17c können in analoger Weise zum ersten Ausführungsbeispiel Ausbuchtungen 22a, 22b, 22c vorgesehen sein (siehe 2 bis 7).
9 ist eine Prinzipskizze der Lagerschildvorrichtung 2a gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel weist der Stegabschnitt 20 ein Befestigungsmittel 31 auf, durch welches der Haltekörper 16 am Lagerschild 12 befestigt ist. Das heißt, dass auch hier kein Abstandshalter 23 vorgesehen ist. Die Befestigungsmittel 31 können Schrauben, Bolzen, Nieten oder Schweißpunkte sein. Es sind zwei Temperatursensoren 17a, 17b vorgesehen, die wie im ersten Ausführungsbeispiel, an den Schenkelabschnitten 19a, 19b angeordnet sind. Für die Temperatursensoren 17a, 19b können in analoger Weise zum ersten Ausführungsbeispiel Ausbuchtungen 22a, 22b vorgesehen sein (siehe 2 bis 7). Auf einen Temperatursensor am Stegabschnitt 20 wird gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel verzichtet.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele eines Verfahrens zur Herstellung einer Statorvorrichtung 1 beschrieben, wobei auf die vorangegangenen Beschreibungen und 1 bis 9 Bezug genommen wird.
In einem Schritt des Verfahrens wird ein Stator 3 wie jener des Ausführungsbeispiels der Statorvorrichtung 1 bereitgestellt, wobei der Stator 3 im Gehäusemantel 2b angeordnet ist. In einem weiteren Schritt wird eine Lagerschildvorrichtung 2a gemäß einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele bereitgestellt. Das heißt, dass die Sensorvorrichtung 13 bereits am Lagerschild 12 befestigt ist. In einem anschließenden Schritt wird die Lagerschildvorrichtung 2a auf dem Wicklungskopf 6 angeordnet, sodass die Schenkelabschnitte 19a, 19b den Wicklungskopf 6 unter Ausübung der Rückstellkraft auf diesen umgreifen und die Temperatursensoren 17a, 17b, 17c auf dem Wicklungskopf aufliegen. Anschließend wird die Lagerschildvorrichtung 2a zur Ausbildung des Statorgehäuses 2 am Gehäusemantel 2b befestigt.
10 ist eine Prinzipskizze eines Fahrzeugs 100 mit einem Ausführungsbeispiel einer elektrischen Maschine 101.
Die elektrische Maschine 101, beispielsweise ein permanent oder elektrisch erregter Synchronmotor oder ein Asynchronmotor, weist eine Statorvorrichtung 1 gemäß einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele oder eine durch ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens erhaltene Statorvorrichtung 1 sowie einen Rotor 102 auf. Der Rotor 102 ist drehbar bezüglich des Stators 3 der Statorvorrichtung 1 gelagert.
Das Fahrzeug 100 weist ferner Räder 103 auf. Die elektrische Maschine 101 ist dazu eingerichtet ist, wenigstens eines der Räder 103 indirekt, beispielsweise über ein Getriebe (nicht gezeigt) anzutreiben oder direkt, beispielsweise in Gestalt eines Radnabenmotors, anzutreiben. Das Fahrzeug 100 kann ferner eine mit dem Rad 103 gekoppelte Achse (nicht gezeigt) aufweisen, die die elektrische Maschine 101 des Fahrzeugs 101 direkt oder indirekt antreibt.
Das erfindungsgemäße Fahrzeug 100 ist ein batterieelektrisches Fahrzeug (BEV), ein mittels einer Brennstoffzelle betriebenes Fahrzeug oder ein Hybridfahrzeug. Im letzteren Fall weist das Fahrzeug 100 ferner einen Verbrennungsmotor (nicht gezeigt) auf.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 3618242 A1 [0003]

Claims

Lagerschildvorrichtung (2a) für eine Statorvorrichtung (1), aufweisend einen Lagerschild (12) und eine Sensorvorrichtung (13), die einen am Lagerschild (12) befestigten Haltekörper (16) aufweist, wobei der Haltekörper (16) einen ersten Schenkelabschnitt (19a), einen zweiten Schenkelabschnitt (19b) und einen die Schenkelabschnitte (19a, 19b) verbindenden Stegabschnitt (20) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkelabschnitte (19a, 19b) zum Anordnen der Sensorvorrichtung (13) an einem Wicklungskopf (6) der Statorvorrichtung (1) derart elastisch verformbar sind, dass sie den Wicklungskopf (6) radial umgreifen und eine Rückstellkraft auf diesen ausüben.
Lagerschildvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schenkelabschnitte (19a, 19b) an ihren dem Stegabschnitt (20) abgewandten Enden (21) in voneinander wegweisende Richtung aufgeweitet sind.
Lagerschildvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Haltekörper (16) einen Abstandshalter (23) aufweist, durch welchen der Haltekörper (16) am Lagerschild (12) befestigt ist und welcher den Stegabschnitt (20) vom Lagerschild (12) beabstandet.
Lagerschildvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Abstandshalter (23) zwei Flügelabschnitte (24a, 24b) aufweist, die jeweils unter Ausbildung eines ersten Winkels (25) vom Stegabschnitt (20) in Richtung des Lagerschilds (12) verlaufen und unter Ausbildung eines zweiten Winkels (26) einen auf dem Lagerschild (12) aufliegenden und am Lagerschild (12) befestigten Befestigungsabschnitt (27) ausbilden.
Lagerschildvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Stegabschnitt (20) ein Befestigungsmittel (31) aufweist, durch welches der Haltekörper (16) am Lagerschild (12) befestigt ist.
Lagerschildvorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Stegabschnitt (20) ein zweites Befestigungsmittel (31) aufweist, durch welches der Haltekörper (16) am Lagerschild (16) befestigt ist, und der Stegabschnitt (20) zwischen dem ersten Befestigungsmittel (31) und dem zweiten Befestigungsmittel (31) derart elastisch verformbar ist, dass er eine axial auf den Wicklungskopf (6) wirkende Rückstellkraft auf diesen ausübt.
Lagerschildvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensorvorrichtung (13) einen am Stegabschnitt (20) angeordneten Temperatursensor (17c) aufweist.
Lagerschildvorrichtung nach den Ansprüchen 6 und 7, wobei der Temperatursensor (17c) zwischen dem ersten Befestigungsmittel (31) und dem zweiten Befestigungsmittel (31) angeordnet ist.
Lagerschildvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Stegabschnitt (20) eine zum Lagerschild (12) weisende Ausbuchtung (22c) aufweist, in welche der am Stegabschnitt (20) angeordnete Temperatursensor (17c) eingeführt ist.
Lagerschildvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensorvorrichtung (13) einen am ersten Schenkelabschnitt (19a) angeordneten Temperatursensor (17a) und/oder einen am zweiten Schenkelabschnitt (19b) angeordneten Temperatursensor (17b) aufweist.
Lagerschildvorrichtung nach Anspruch 10, wobei der oder jeder Schenkelabschnitt (19a, 19b), an dem der Temperatursensor (17a, 17b) angeordnet ist, eine Ausbuchtung (22a, 22b) aufweist, die von dem ihm gegenüberliegenden Schenkelabschnitt (19a, 19b) wegweist und in welcher der am Schenkelabschnitt (19a, 19b) angeordnete Temperatursensor (17a, 17b) eingeführt ist.
Lagerschildvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lagerschild (12) eine Durchgangsöffnung (29) und ein Abdeckelement (30), durch welches die Durchgangsöffnung (29) öffenbar und verschließbar ist, aufweist und der Haltekörper (16) am Abdeckelement (30) befestigt ist.
Statorvorrichtung (1) für eine elektrische Maschine (101), aufweisend: - einen Stator (3), der einen Wicklungskopf (6) aufweist, und - ein Statorgehäuse (2) mit einem Gehäusemantel (2b) und einer am Gehäusemantel (2b) befestigten Lagerschildvorrichtung (2a) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schenkelabschnitte (19a, 19b) den Wicklungskopf (6) umgreifen und die Rückstellkraft auf diesen ausüben und der wenigstens eine Temperatursensor (17a-c) auf dem Wicklungskopf aufliegt.
Verfahren zur Herstellung einer Statorvorrichtung (1), aufweisend folgende Schritte: - Bereitstellen eines Stators (3), der einen Wicklungskopf (6) aufweist und in einem Gehäusemantel (2b) angeordnet ist; - Bereitstellen einer Lagerschildvorrichtung (2a) nach einem der Ansprüche 1 bis 12; - Anordnen der Lagerschildvorrichtung (2a) am Gehäusemantel (2b), sodass die Schenkelabschnitte (19a, 19b) den Wicklungskopf (6) unter Ausübung der Rückstellkraft auf diesen umgreifen und der Temperatursensor (17a-c) auf dem Wicklungskopf (6) aufliegt; und - Befestigen der Lagerschildvorrichtung (2a) am Gehäusemantel (2b).
Elektrische Maschine (101) zum Antreiben eines Fahrzeugs (100), aufweisend - eine Statorvorrichtung (1) nach Anspruch 13 oder eine durch ein Verfahren nach Anspruch 14 erhaltende Statorvorrichtung (1) und - einen drehbar bezüglich des Stators (3) gelagerten Rotor (102).