DE19925699C1 - Elektromotor oder -Generator - Google Patents
Elektromotor oder -GeneratorInfo
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- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
- H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
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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.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE19925699A DE19925699C1 (de) | 1999-06-04 | 1999-06-04 | Elektromotor oder -Generator |
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DE (1) | DE19925699C1 (de) |
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1999
- 1999-06-04 DE DE19925699A patent/DE19925699C1/de not_active Expired - Fee Related
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