在机动车辆的电机中用于温度测量的传感器紧固装置的制作方法

1.本发明涉及传感器紧固装置，借助于该传感器紧固装置可以将温度传感器紧固在机动车辆的电机中，以便测量电机中出现的温度。


背景技术：

2.温度传感器在电机中使用例如以监测各个部件的温度。特别是在用于驱动机动车辆的电机中，必须监测定子部件和转子部件的温度。在具有分布式绕组的电机中，而且在具有单齿绕组的机器中，温度传感器通常安装在定子内部，然而在这种情况下，出于维护目的而不再能够从外部接近这些温度传感器。对于电机，尤其是对于电动混合动力车辆以及对于电动车辆或对于轮毂驱动器，电机的定子所用的不同绕组技术是已知的。对于特别密集或紧凑的绕组，例如使用诸如所谓的发夹形绕组或条形波式绕组的绕组技术。难以测量这种绕组的温度，因为这些绕组被非常紧密地缠绕或组装，使得不能在相应绕组的导线之间插入温度传感器来测量绕组的温度。在这种情况下，绕组的温度在径向外侧部处进行测量，然而，在径向外侧部处出现的温度低于在绕组的径向内边缘上的温度，使得所测量的绕组的最高温度过低。


技术实现要素：

3.本发明的目的是公开使得能够容易进行维护以及精确测量用于机动车辆的电机的绕组中的最高温度的措施。
4.根据本发明，通过具有权利要求1的特征的传感器紧固装置来实现该目的。本发明的优选实施方式在从属权利要求和下文的描述中予以说明，这些优选实施方式中的每个实施方式均能够单独地或组合地代表本发明的一方面。
5.根据本发明，提供了一种在用于驱动机动车辆的电机中用于温度测量的传感器紧固装置，该传感器紧固装置包括：保持本体，该保持本体用于接纳温度传感器；支承本体，该支承本体用于抵靠电机的定子叠片搁置，支承本体以可扩张的方式连接至、特别地以基本接合的方式连接至保持本体；以及扩张元件，该扩张元件用于使保持本体远离支承本体扩张。
6.借助传感器紧固装置可以将温度传感器沿轴向方向导引经过待监测的绕组，使得可以将传感器紧固装置从径向外部插入到电机中以及出于维护目的又将温度传感器从径向外部移除，而绕组不会阻止温度传感器的径向相对运动。可以避免温度传感器在径向方向上对绕组产生冲击。在将传感器紧固装置相对于电机的绕组定位在预期的端部位置之后，可以将扩张元件插入到形成在保持本体与支承本体之间的接纳间隙中，从而允许保持本体远离支承本体扩张。为此，例如，扩张元件可以沿着倾斜平面滑动，这增加了扩张元件与支承本体和/或保持本体之间的区域的延伸。特别优选地，扩张元件以自锁定的方式接纳在保持本体与支承本体之间，例如楔入保持本体与支承本体之间。通过使传感器紧固装置扩张，保持本体可以与温度传感器一起沿电机的轴向方向被预加载。为此，支承本体可以支
承在绕组上的温度传感器上，并且支承本体可以支承在电机的定子的定子叠片的上侧部上，该定子叠片在径向平面中靠近绕组轴向地延伸。扩张元件因此可以将保持本体与温度传感器一起远离定子叠片朝向绕组按压。在扩张元件完全插入之前，传感器紧固装置在电机的轴向方向上具有的延伸小到使得传感器紧固装置与温度传感器一起可以容易地从径向外部轴向地移动经过绕组。当已经达到相对于绕组的所期望的径向相对位置时，可以将扩张元件插入到使得扩张的传感器紧固装置可以利用弹簧力将温度传感器压靠绕组的程度。在这种情况下，温度传感器可以特别地压靠绕组的径向内边缘，在该径向内边缘处预期到最高温度。在绕组的温度传感器所压靠的轴向边缘与绕组的沿轴向方向位于中央的内部导线区域之间，发生了基本上仅由热传导主导的热传递，并且可以在与温度传感器连接的监测单元中的温度测量中通过计算将该热传递考虑在内，或者甚至可以将该热传递忽略。在此，可以利用的知识是，传感器紧固装置通常由电绝缘塑料材料制成，该电绝缘塑料材料可以通过由扩张元件施加的力而沿电机的轴向方向稍微弹性地弯曲，以确保温度传感器与绕组的径向内边缘的热接触。借助于可以沿径向方向移位并且可以轴向地移动经过绕组的传感器紧固装置，温度传感器可以被从径向外部定位在绕组的径向内边缘上并且可以借助于扩张元件被热联接，使得可以方便进行维护以及精确测量用于机动车辆的电机的绕组中的最高温度。
7.特别地，电机被设计成将驱动动力馈送到机动车辆的传动系中以用于以马达操作来驱动机动车辆或者被设计成作为轮毂驱动器的一部分来驱动机动车辆的单个轮。在电机的发电机操作中，作用在电机上的拖曳扭矩可以用于产生电能。该电机具有固定的定子和相对于定子旋转的转子。转子可以具有永磁体，该永磁体可以与定子的电磁体电磁相互作用以在马达操作和/或发电机操作期间交换扭矩。定子可以具有至少一个定子叠片，所述至少一个定子叠片在一个轴向侧部上覆盖定子的绕组。绕组可以通过绝缘元件与定子叠片电绝缘。特别地，传感器紧固装置可以在包含绝缘元件的绝缘层中插入形成在定子叠片与绕组之间的中间空间。特别地，绕组基于实现高功率密度和高能量效率的线圈绕组技术。优选地，绕组基于发夹形绕组或条形波式绕组。在条形波式绕组的情况下，绕组、特别地分布式绕组可以在一种编织过程中形成并且然后接合在定子槽中。这使得可以以较小的横截面工作，以使槽的可能数目增加和/或使电流位移损失的影响降低。传感器紧固装置的最终组装位置特别地对应于传感器紧固装置在电机内的相对位置，传感器紧固装置要与温度传感器一起安装在该电机中，其中，温度传感器基本上沿电机的径向方向对准并且抵靠绕组、特别地抵靠绕组的径向内边缘搁置成处于该温度传感器的指定最终位置。
8.特别地，保持本体和支承本体由可弯曲的塑料材料一体地制成。可以单独地使用塑料材料的弹性来使传感器紧固装置以接合的方式扩张。因此，不必将保持本体和支承本体设计为在制造期间首先必须以接合的方式和/或枢转地连接至彼此的单独部件。因此可以省去接合部或铰接部的形成。相反，传感器紧固装置可以通过塑料注塑成型而成本低廉地制造而成。保持本体和支承本体可以经由中央腹板一体地连接至彼此，该中央腹板桥接形成在保持本体与支承本体之间的用于扩张元件的接纳间隙并且用作连接壁，其中，中央腹板的壁厚特别地定尺寸成使得允许中央腹板在传感器紧固装置的预期扩张期间弹性地弯曲而不会断裂或永久地塑性变形。
9.优选地，保持本体和支承本体经由中央腹板连接至彼此，其中，中央腹板具有用于
插入扩张元件的开口。径向面向外的特别地处于组装位置的中央腹板可以经由开口接纳扩张元件并且允许扩张元件进入形成在保持本体与支承本体之间的接纳间隙。这允许扩张元件使传感器紧固装置扩张成与中央腹板间隔开，使得温度传感器可以特别地压靠绕组的径向内边缘。优选地，扩张元件具有套环，该套环可以抵接中央腹板的形成该中央腹板的开口的材料以限制扩张元件的插入深度。这避免了传感器紧固装置的过度扩张，过度扩张可能会使中央腹板塑性变形和/或损坏。
10.特别优选地，用于接纳扩张元件的接纳间隙形成在保持本体与支承本体之间，其中，特别地，接纳间隙至少在部分区域中形成为呈大致锥形。当优选地也被设计为锥形的扩张元件到达锥形接纳间隙的渐缩部分时，传感器紧固装置可以通过下述方式而自动地扩张：扩张元件沿着由接纳间隙的锥形设计形成的倾斜平面滑动并且使传感器紧固装置扩张，扩张元件特别地具有对应的倾斜平面。
11.特别地，扩张元件被设计为插入式销钉，该插入式销钉可以插入保持本体与支承本体之间，其中，特别地，插入式销钉具有倒钩，这些倒钩可以通过旋拧入双头螺钉而扩张开。因此，扩张元件可能已经具有锥形子区域，这些锥形子区域从一开始就存在和/或仅通过旋拧入双头螺钉而产生和/或加强。与膨胀销钉可比，扩张元件可以在销钉的帮助下自身扩张，并且因此致使传感器紧固装置扩张。这使得可以特别地将扩张元件在预组装状态下插入到接纳间隙中，其中，扩张元件可以摩擦地保持在接纳间隙中。在这种情况下，直到优选地以部分旋拧入状态进行预组装的双头螺钉被拧紧才开始进行实际的扩张。
12.优选地，在保持本体与支承本体之间形成有保持凹部，保持凹部用于以形状配合的方式接纳扩张元件的能够扩张开的倒钩和/或可以通过按压在倒钩上而产生。扩张元件的倒钩可以由各自相关联的保持凹部以形状配合和捕获的方式保持，使得可以可靠地避免扩张元件的意外释放。
13.特别优选地，支承本体具有：至少一个限制止挡部，所述至少一个限制止挡部用于径向抵靠设置在绕组与定子叠片之间的绝缘元件；和/或至少一个保持夹，所述至少一个保持夹用于径向接合在绝缘元件后方。特别地，传感器紧固装置设置在沿周向方向上彼此间隔开地定位的两个基本上径向延伸的绝缘元件之间，使得限制止挡部可以抵靠这两个绝缘元件中的每个绝缘元件和/或这两个绝缘元件可以分别被保持夹包围。因此可以容易地规定传感器紧固装置相对于绕组的径向相对位置，而不必在定子叠片的径向外边缘处设置紧固装置。特别地，相应的绝缘元件以尽可能小的游隙容纳在限制止挡部与保持夹之间，使得温度元件可以足够精确地压靠绕组的指定测量位置。
14.特别地，扩张元件具有突出的拆卸臂，该拆卸臂用于将扩张元件从形成在保持本体与支承本体之间的接纳间隙中拉出。在接纳间隙外部与扩张元件的纵向方向大致横向地突出的拆卸臂例如可以被保持在拇指与食指之间，以便在双头螺钉已经松动之后必要时将扩张元件拉出。传感器紧固装置的扩张因此可以被反向，使得温度传感器不再压靠绕组。在这种状态下，可以很容易地将温度传感器从保持本体沿电机的径向方向拉出，例如以较少维护工作来更换有缺陷的温度传感器。
15.优选地，保持本体具有接纳轴，该接纳轴用于借助于在电机的径向方向上的相对运动插入温度传感器。借助于接纳轴，可以容易地将温度传感器插入到传感器紧固装置中，其中，接纳轴可以特别地阻止温度传感器相对于传感器紧固装置在电机的轴向方向上和切
向方向上的相对运动。特别优选地，接纳轴具有保持凹穴，该保持凹穴用于接纳温度传感器的自由端部，其中，特别地，保持凹穴阻止温度传感器相对于保持本体在电机的轴向方向上和/或切向方向上的相对运动。特别地，温度传感器的自由端部楔入保持凹穴中。这使温度传感器在接纳轴中的游隙最小化。温度传感器的插入保持凹穴中的自由端部即使在负载下也能可靠地防止温度传感器被从接纳轴中撬出。
16.本发明还涉及一种用于电机的定子布置结构，该定子布置结构具有：至少一个定子叠片；绕组，该绕组用于形成电磁体；绝缘元件，绝缘元件设置在定子叠片与绕组之间并且沿周向方向彼此间隔开地布置以使绕组相对于定子叠片电绝缘；以及夹持在定子叠片与绕组之间的传感器紧固装置，该传感器紧固装置可以如上所述地进行设计和进一步开发，其中，接纳在保持本体中的温度传感器在沿周向方向彼此跟随的两个绝缘元件之间大致径向延伸并且通过扩张元件以热传导方式压靠绕组、特别地压靠绕组的径向内边缘。借助于可以沿径向方向移位并且可以轴向地移动经过绕组的传感器紧固装置，温度传感器可以被从径向外部定位在绕组的径向内边缘上并且可以借助于扩张元件被热联接，使得可以方便进行维护以及精确测量用于机动车辆的电机的绕组中的最高温度。
17.特别优选地，传感器紧固装置以形状配合的方式、特别地以适合于防止在电机的径向方向上发生损失的方式紧固至至少一个绝缘元件。因此可以容易地规定传感器紧固装置相对于绕组的径向相对位置，而不必在定子叠片的径向外边缘处设置紧固装置。特别地，相应的绝缘元件沿径向方向以尽可能小的游隙接合在传感器紧固装置中，使得温度元件可以足够精确地压靠绕组的指定测量位置。当传感器紧固装置的扩张被反向时，可以容易地将温度传感器从保持本体沿电机的径向方向拉出，例如以较少维护工作来更换有缺陷的温度传感器。
附图说明
18.在下文中，参照附图使用优选示例性实施方式通过示例的方式对本发明进行说明，其中，下文示出的特征能够单独地和组合地代表本发明的一方面。在附图中：
19.图1：示出了传感器紧固装置的示意性立体前视图，
20.图2：示出了图1的传感器紧固装置的示意性立体后视图，
21.图3：示出了图1的传感器紧固装置的示意性截面图，
22.图4：示出了组装之前的图2的传感器紧固装置的示意性立体后视图，
23.图5：示出了组装之后的图4的传感器紧固装置的示意性立体后视图，
24.图6：示出了组装之后的图1的传感器紧固装置的示意性立体前视图，
25.图7：示出了插入扩张元件之前的图5和图6的传感器紧固装置的示意性立体截面图，以及
26.图8：示出了插入扩张元件之后的图7的传感器紧固装置的示意性立体截面图。
具体实施方式
27.图1和图2中所示的传感器紧固装置10可以用于将温度传感器12、特别地被设计为ntc或ptc电阻元件的温度传感器紧固在设置成用于驱动机动车辆的电机中，以便能够监测电机的定子的电磁体的绕组14的温度。传感器紧固装置10具有经由中央腹板18一体地连接
的保持本体16和支承本体20。支承本体20可以平地搁置在电机的定子的定子叠片20上。保持本体16经由接纳间隙24沿轴向方向单独地形成在支承本体20上方。保持本体18形成有接纳轴26，温度传感器12可以沿纵向方向插入到该接纳轴中，并且该接纳轴同时以形状配合的方式阻止温度传感器12的横向于纵向方向的相对运动。当传感器紧固装置10以该传感器紧固装置的纵向方向定向在电机的径向方向上时，温度传感器12在电机的切向方向和轴向方向上的相对运动被阻止。温度传感器12的径向向内面向的自由端部可以插入到、优选地楔入到形成在接纳轴26的端部处的保持凹穴28中。在中央腹板18的区域中，从支承本体20突出有限制止挡部28。保持夹30从支承本体20的背对中央腹板18的端部突出。
28.如图3中所示，中央腹板18中设置有开口32，该开口与接纳间隙24连通。接纳间隙24呈大致锥形形状并且沿着该接纳间隙的纵向方向远离中央腹板18渐缩。
29.如图4中所示，当安装在电机中时，传感器紧固装置10可以大致径向定向并且沿着定子叠片22的表面插入到周向跟随且大致径向定向的两个绝缘元件34之间的空间中。如图5中所示，传感器紧固装置10的插入深度可以通过限制止挡部28径向抵接绝缘元件34来限制。同时，传感器紧固装置10在绝缘元件34的径向内端部处经由保持夹30夹至绝缘元件34，如图6中所示。随后，在传感器紧固装置10被夹持期间，如果温度传感器12尚未预先组装在传感器紧固装置10中，则温度传感器12可以插入到传感器紧固装置10中。
30.如图7中所示，构造为可扩张的插入式销钉的扩张元件36可以经由中央腹板18的开口32插入到接纳间隙24中，直到扩张元件36的突出套环38抵接中央腹板18并且限制扩张元件36的插入深度。优选地，扩张元件楔入接纳间隙中和/或经由扩张元件36的倒钩40接合在接纳间隙24的底切保持凹部中而以捕获的方式被接纳，如图8中所示。在此，通常可能的是，插入到接纳间隙24中的扩张元件36已经使传感器紧固装置10的保持本体远离支承本体20弯曲至下述程度：使得在传感器紧固装置10处于扩张状态中时，温度传感器12将该温度传感器12压靠绕组14。这导致温度传感器12与绕组14之间的热连接，该热连接不受温度传感器与绕组之间的中间绝热层的影响。如果还不是这种情况和/或要增加温度传感器12的接触压力，特别地要增加温度传感器在绕组14的径向内边缘处的接触压力，则可以将双头螺钉旋拧到设计为销钉的扩张元件36中，这使扩张元件36进一步扩张，并且由此也使传感器紧固装置10扩张。同时，这将传感器紧固装置10楔入定子叠片22与绕组14之间。另外，温度传感器12在绝缘元件之间的中间空间中并且在绕组14与定子叠片22之间的中间空间中免受其他介质的影响，使得避免了例如由于强制对流散热而造成的对温度测量的损害。电机的由绕组14、绝缘元件34和定子叠片22构成的定子与传感器紧固装置10和温度传感器12一起形成定子组件42，该定子组件可以与电机的转子一起用作共同组件，电机的转子未示出。在此，出于维护目的，可以很容易地将温度传感器12拆卸例如以更换有缺陷的温度传感器12。
31.附图标记说明
32.10传感器紧固装置12温度传感器14绕组16保持本体18中央腹板20支承本体22定子叠片24接纳间隙26接纳轴28限制止挡部30保持夹32开口34绝缘元件36扩张元件38套环40倒钩42定子布置结构。