DE19925699C1 - Elektromotor oder -Generator - Google Patents

Abstract

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Elektromotor oder -Generator, mit einem Rotor und einen Stator, von denen zumindest einer Leitungswicklungen, die wenigstens ein Wicklungspaket bilden, aufweist, sowie mit einer Temperaturmeßeinrichtung zum Erfassen der Temperatur oder Temperaturänderung des Wicklungspakets. Um bei derartigen Elektromotoren die Temperatur oder Temperaturänderung besser erfassen zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Temperaturmeßeinrichtung einen bifilaren Temperatursensor aufweist, der sich zumindest abschnittsweise am Umfang des Wicklungspakets erstreckt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Elektromotor oder -Generator, mit ei­ nem Rotor und einem Stator, von denen zumindest einer Leitungswicklungen, die we­ nigstens ein Wicklungspaket bilden, aufweist, sowie einer Temperatur-Meßeinrichtung zum Erfassen der Temperatur oder Temperatur-Änderung des Wicklungspakets.

Derartige Elektromotoren sind z. B. aus der EP 0709945 A1 bekannt. Zur stirnseitigen Isola­ tion der Stirnflächen eines Stators eines Elektromotors werden Isolationskörper verwen­ det, die aus einem ringförmigen Grundkörper bestehen. Für das Erfassen der Tempera­ tur der Statorwicklungen ist am Grundkörper ein von der Statorwicklung überwickeltes, temperaturabhängiges Bauelement angeordnet. Das temperaturabhängige Bauelement ist in einer Aufnahme des Grundkörpers aufgenommen.

Bei solchen Elektromotoren ist das Ermitteln der Temperatur der Wicklungsspulen bzw. der Temperaturänderung der Wicklungsspulen nicht immer zuverlässig.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Elektromotor oder -Generator der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß eine genauere und zuverlässige Erfassung der Temperatur oder Temperaturänderung des Wicklungspakets möglich ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Elektromotor oder -Generator, bei dem die Temperaturmeßeinrichtung einen bifilaren Temperatursensor aufweist, der sich zumindest abschittsweise über den Umfang des Wicklungspakets erstreckt.

Diese Lösung ist einfach und hat den Vorteil, daß die Temperaturerfassung nun nicht mehr eng begrenzt erfolgt, wie dies bei bislang bekannten Elektromotoren der Fall ist, sondern über einen größeren Bereich entlang des Umfangs des Wicklungspakets. Der Temperatursensor kann sich dabei unmittelbar am Wicklungspaket befestigt an ihm entlang erstrecken, oder aber in geringem Abstand zum Wicklungspaket. Durch das großflächigere Erfassen der Temperatur oder der Temperaturänderung des Wicklungs­ pakets mit geringem Wärmewiderstand zwischen Wicklung und Sensor erhält man eine zuverlässigere und genauere Bemessung.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann das Wicklungspaket am Stator angebracht sein. Durch eine solche Gestaltung ist es nicht erforderlich, den Tempera­ tursensor mit Hilfe von Übertragern wie z. B. Schleifringen mit einer Auswerteeinheit zu verbinden, sondern kann der Temperatursensor zusammen mit dem Stator ortsfest am Elektromotor angebracht werden. Damit lassen sich die Baukosten erheblich reduzieren.

Alternativ kann das Wicklungspaket auch am Rotor vorgesehen sein. Zwar können sich dabei die Herstellungskosten wegen der Übertrager erhöhen, andererseits läßt sich der Motor dann an die jeweilige Einbausituation anpassen.

Auch kann es sich als günstig erweisen, wenn der Temperatursensor im Fertigungsgang der Wicklungsherstellung mit der Wicklung verbunden wird. Dadurch lassen sich die Herstellungskosten ebenfalls senken. Zum Beispiel kann der Temperatursensor dann vor der Endmontage des Elektromotors bereits am Statorpaket fest angebracht werden.

Um Störeinflüsse auf die Messung zu verringern, kann es sich als günstig erweisen, wenn der bifilare Temperatursensor sich im wesentlichen quer zu den Leitern der Lei­ terwicklungen des Wicklungspakets erstreckt.

Das Ergebnis der Messung kann verbessert werden, wenn sich der Temperatursensor im wesentlichen an die Wicklung anschmiegt.

Auch kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenn der bifilare Temperatursensor flexibel ist. Dann läßt er sich besonders gut an die jeweilige Form des Stators oder auch des Rotors anpassen.

Auch kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenn der bifilare Temperatursensor im we­ sentlichen spiralförmig um das Wicklungspaket gewickelt ist. Dann läßt sich die Tempe­ raturerfassung großflächig über den gesamten Umfang des zumeist zylindrischen Sta­ tors ausdehnen.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann der bifilare Temperatursensor auf einem streifenförmigen Träger aufgebracht sein. Auf diese Weise läßt sich ein be­ sonders einfacher Temperatursensor verwirklichen. Aufgrund des streifenförmigen Trä­ gers kann dieser Temperatursensor dann besonders einfach gehandhabt werden.

Dabei kann es sich auch als vorteilhaft erweisen, wenn der streifenförmige Träger auf das Wicklungspaket geklebt ist. Auch dadurch läßt sich die Montage zusätzlich verein­ fachen.

Dabei kann es sich auch als vorteilhaft erweisen, wenn der Träger ein Klebestreifen ist. Dadurch läßt sich die Montage des Elektromotors nochmals vereinfachen.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann der bifilare Temperatursensor einen Draht aufweisen, der eine wesentlich größere Längserstreckung als seinen Durchmesser aufweist, wobei die beiden Enden des Drahtes nahe beieinander liegen und der Draht im wesentlichen U-förmig von dem einen Ende zum anderen Ende ge­ führt ist, und die die Schenkel der U-Form bildenden Abschnitte des Drahts nahe bei­ einander liegen. Auf diese Weise läßt sich ein besonders einfacher bifilarer Temperatur­ sensor verwirklichen. Auch sind bei einem solchen Temperatursensor die Störeinflüsse durch die im Motor wirkenden magnetischen Felder besonders gering und gestatten ei­ ne einfache Signalauswertung.

Von Vorteil kann es zudem sein, wenn die die schenkelbildenden Abschnitte miteinan­ der verdrillt sind. Dadurch lassen sich die Störeinflüsse durch die im Motor wirkenden Felder nochmals herabsetzen.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann der Draht einen sich durch Tem­ peratureinfluß nicht proportional ändernden Widerstands-Temperaturkoeffizienten auf­ weisen. Zum Beispiel kann der Temperaturkoeffizient überproportional mit Temperatur­ zunahme ansteigen. Dann läßt sich ein besonders schnelles Ansprechen signalisieren.

Alternativ kann für verschiedene Anwendungsgebiete auch ein Draht verwendet wer­ den, der einen nahezu konstanten Temperaturkoeffizienten aufweist, wie z. B. Kupfer oder Aluminium. Dann kann sich der Widerstand proportional mit dem Temperaturan­ stieg ändern.

Auch kann es sich als günstig erweisen, wenn der Draht Kupfer enthält. So läßt sich der Temperatursensor besonders günstig herstellen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eine Statorwicklung eines erfindungsge­ mäßen Elektromotors;

Fig. 2 einen Temperatursensor in einer schematischen Darstellung.

Bei dem erfindungsgemäßen Motor handelt es sich um einen konventionellen Elektro­ motor, bei dem ein Stator 1 Leitungswicklungen 2 z. B. aus Kupferdraht aufweist, die ein Wicklungspaket 3 bilden. Das Wicklungspaket ist im wesentlichen zylinderrohrförmig. Konzentrisch zum Wicklungspaket 3 kann ein nicht dargestellter Läufer vorgesehen sein. Der Stator ist ein stationäres Bauteil des Elektromotors.

Der Elektromotor weist darüber hinaus eine Temperaturmeßeinrichtung mit einem Tem­ peratursensor 4 auf. Bei dem Temperatursensor 4 handelt es sich um einen bifilaren Temperatursensor, der aus einem Draht 5 mit Anschlüssen 6 und 7 und einem Träger 8 besteht, auf dem der Draht 5 befestigt ist. Der Draht besteht aus Kupfer. Die Anschlüsse 6 und 7 an den beiden Enden des Drahtes 5 liegen sehr nahe beieinander. Der Draht ist dadurch im wesentlichen U-förmig geschlungen, wobei die die beiden die Schenkel U- Form bildenden Abschnitte des Drahts sehr nahe beieinander liegen und sich i. w. paral­ lel zueinander erstrecken. Da die Längserstreckung des Drahts ein vielfaches seines Durchmessers beträgt, wird ein sehr langgestrecktes U gebildet. Über die Anschlüsse 6 und 7 kann der Draht des Temperatursensors z. B. mit einer Meßelektronik verbunden werden. Der Draht ist auf den Träger 8 aufgeklebt. Dieser Träger 8 besteht aus Klebe­ band, wobei der Träger 8 mit seiner drahtabgewandten Seite auf das Wicklungspaket 3 aufgeklebt wird.

Der Träger selbst kann z. B. aus Kunststoff bestehen oder durch ein Klebeband gebildet werden. Die Klebeschicht des Klebebandes befindet sich dann auf der dem Draht ab­ gewandten Seite des Klebebandes. Der Draht kann jedoch ebenfalls durch Kleben mit dem Träger verbunden sein. Bei Verwendung eines isolierten Kupferdrahtes mit einer Backlackschicht entfällt ein "eigentlicher" Träger. Der bifilar angeordnete Draht wird dann einfach an zwei oder mehreren Stellen mit der Motorwicklung verklebt.

Wie in Fig. 1 gut zu sehen, ist der Temperatursensor 4 spiralförmig auf das Wicklungs­ paket 3 gewickelt. Dadurch erfolgt auf der gesamten Fläche des Stators 1 eine Erfas­ sung der Temperatur bzw. der Temperaturänderung des Stators.

Der Draht des Temperatursensors verläuft im wesentlichen senkrecht zu den einzelnen Windungen des Wickungspakets. Dadurch werden Störeinflüsse der Wicklungen auf die Messung im wesentlichen eliminiert. Auch durch die Gestaltung des Temperatursensors selbst werden Einflüsse durch wechselnde magnetische Felder im wesentlichen ausge­ schlossen.

Nachfolgend wird die Wirkungs- und Funktionsweise der Erfindung näher erläutert:

Zunächst wird das Wicklungspaket 3 des Stators 1 in bekannter Weise hergestellt. Das Wicklungspaket 3 ist im wesentlichen zylinderrohrförmig. Die Leitungswicklungen 2 er­ strecken sich im wesentlichen in Axialrichtung des Stators 2. Auf das Wickungspaket 3 wird dann der Temperatursensor 4 aufgebracht, wobei er mit seiner der dem Draht 5 abgewandten Seite auf das Wicklungspaket 3 im wesentlichen spiralförmig aufgeklebt wird. Der Draht 5 des Temperatursensors 4 verläuft dadurch ebenfalls spiralförmig um das Wicklungspaket des Stators 1 um, wobei der Draht 5 im wesentlichen quer zum Verlauf der Leitungswicklungen 2 des Wicklungspakets 3 verläuft. Aufgrund des spiral­ förmigen Verlaufs des Temperatursensors 4 und der nicht vollständig in Axialrichtung verlaufenden Leitungswicklungen 2, schließen die Leitungswicklungen 2 und der Draht 5 keinen rechten Winkel ein, sondern verlaufen in der in Fig. 1 dargestellten Weise leicht schräg zueinander. Die Leitungswicklungen 2 und der Draht 5 schließen jedoch immer einen Winkel von wesentlich mehr als 40°, vorzugsweise für ca. 80° ein. Anschließend kann der Draht mit seinen Anschlüssen 6 und 7 mit der Meßelektronik verbunden wer­ den.

Aufgrund der Gestaltung des Temperatursensors 4 mit dem Draht 5 und dem Träger 8 läßt sich der Temperatursensor 4 in besonders einfacher Weise herstellen. Zudem läßt sich dieser Temperatursensor 4 durch den als Klebestreifen ausgebildeten Träger 8 in besonders einfacher Weise auf dem Stator 1 anbringen. Der Verlauf des Drahtes 5 im wesentlichen quer zur Längserstreckung der einzelnen Leitungswicklungen 2 vermindert eine Beeinflussung des Meßergebnisses aufgrund des Stromverlaufs in den Leitungs­ wicklungen 2 deutlich. Durch die neuartige Gestaltung des Temperatursensors 4 auf dem Stator 1 wird eine wesentlich genauere und zuverlässigere Messung der Tempera­ tur bzw. der Änderung der Temperatur des Stators 1 möglich. Da der Temperatursensor 4 auf dem Stator 1 angebracht ist, kann die Meßspannung über die Anschlüsse 6 und 7 in einfacher Weise auf den Temperatursensor 4 angelegt werden, bzw. von diesem ab­ gegriffen werden.

Alternativ kann der Elektromotor auch als Generator betrieben werden. Zudem läßt sich das Prinzip der Erfindung auch auf einen Rotor eines Elektromotors oder -Generators anwenden. Dann befinden sich die Leitungswicklungen und das oder die Wicklungspa­ kete am Rotor. Im Gegensatz zur oben beschriebenen Ausführungsform der Erfindung sind dann zusätzliche Einrichtungen erforderlich, um die Meßspannung an den An­ schlüssen 6 oder 7 abzugreifen oder bzw. anzulegen. Ein solches Abgreifen oder Anle­ gen kann z. B. über Schleifringe in bekannter Weise erfolgen.

Das Erfassen der Temperatur oder Temperaturänderung erfolgt mit bekannten Schal­ tungen. Als Meßgröße wird bei der vorliegenden Erfindung die Widerstandsänderung des Drahts ermittelt. Aufgrund von Erwärmung kann der Widerstand ansteigen und da­ durch erst zu einer Änderung der Spannung an den Anschlüssen 6 und 7 kommen.

Claims (15)

1. Elektromotor oder -Generator mit einem Rotor und einem Stator (1), von denen zumindest einer Leitungswicklungen (2), die wenigstens ein Wicklungspaket (3) bilden, aufweist, sowie einer Temperaturmeßeinrichtung zum Erfassen der Tem­ peratur oder Temperaturänderung des Wicklungspakets (3), dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Temperaturmeßeinrichtung einen bifilaren Temperatursensor (4) aufweist, der sich zumindest abschnittsweise über den Umfang des Wick­ lungspakets erstreckt.

2. Elektromotor oder -Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wicklungs­ paket am Stator angebracht ist.

3. Elektromotor oder -Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wicklungs­ paket am Rotor angebracht ist.

4. Elektromotor oder -Generator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tem­ peratursensor an dem Wicklungspaket befestigt ist.

5. Elektromotor oder -Generator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der bifilare Temperatursensor sich im wesentlichen an die Leiter der Leiterwicklungen des Pakets anschmiegt.

6. Elektromotor oder -Generator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Temperatursensor flexibel ist.

7. Elektromotor oder -Generator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der bifilare Temperatursensor im wesentlichen spiralförmig um das Wicklungspaket gewickelt ist.

8. Elektromotor oder -Generator nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der bifilare Temperatursensor auf einem streifenförmigen Träger (8) aufgebracht ist.

9. Elektromotor oder -Generator nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der streifenförmige Träger auf das Wicklungspaket (3) geklebt ist.

10. Elektromotor oder -Generator nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Träger ein Klebestreifen ist.

11. Elektromotor oder -Generator nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der bifilare Temperatursensor einen Draht (5) aufweist, der eine wesentlich größere Längserstreckung als seinen Durchmesser aufweist, wobei die beiden Enden des Drahts nahe beieinander liegen und der Draht im wesentli­ chen U-förmig von dem einen Ende zum anderen Ende geführt ist und die die Schenkel der U-Form bildenden Abschnitte nahe beieinander liegen.

12. Elektromotor oder -Generator nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die die Schenkel bildenden Abschnitte miteinander verdrillt sind.

13. Elektromotor oder -Generator nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Draht einen sich bei Temperatureinfluß nicht proportional än­ dernden Temperaturkoeffizienten aufweist.

14. Elektromotor oder -Generator nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht einen konstanten oder nahezu konstanten Temperaturkoeffizienten aufweist.

15. Elektromotor oder -Generator nach einem der Ansprüche 11-14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Draht Kupfer enthält.