具有集成的温度传感器和转子状态捕获传感器的电机的制作方法

本发明涉及一种用于机动车辆(诸如汽车、卡车、公共汽车或其他商用车辆)的驱动器的电机，特别是用于传动系或用于混合动力车辆或电动车辆的轮毂驱动器的电机，该电机具有定子、可以相对于定子旋转的转子、被布置和设计成捕获定子的温度的温度传感器，以及被布置和设计成捕获以定子固定方式容纳的转子的旋转速度和/或旋转位置的转子状态捕获传感器。

背景技术：

从现有技术中已经充分知道诸如在混合动力模块中使用的通用电机。de102017116232a1公开了例如一种用于机动车辆的传动系的混合动力模块，该混合动力模块具有转子位置传感器和温度传感器。

因此，原则上，已知其中使用从电机捕获角度和/或旋转信息的各种传感器的应用。为了在操作期间最小化扭矩或公差对传感器的影响，这些传感器尽可能靠近电机装配，其中集成通常发生在电机的壳体中。然而，已经发现不利的是，在大多数情况下，传感器必须例如经由螺钉连接件单独地连接到壳体。这导致安装工作量相对较大。此外，存在各种用于电机线圈的绕组技术，例如发夹或棒波绕组，在这些技术中，温度捕获相对困难，因为这些绕组非常紧密地缠绕或装配，没有温度传感器可以插入绕组或相应的线材之间。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是消除现有技术中已知的缺点，特别是提供一种电机，该电机的组装工作进一步减少，并且能够可靠地捕获温度以及旋转速度和/或旋转位置。

这是根据本发明实现的，因为温度传感器和转子状态捕获传感器被实现为公共传感器系统的子系统，具有温度传感器的第一子系统具有连接到温度传感器的弹性导热接触元件，该接触元件永久地装配到定子的接触区域。

通过将这种传感器系统实现为由温度传感器和转子状态捕获传感器组成的一个结构单元/一个传感器模块，显著减少了组装工作。此外，通过提供和按压接触元件，温度传感器的特别稳定的附接以公差补偿方式进行，因此确保了在操作期间特别可靠地进行温度捕获。这种设计还具有以下优点：螺钉连接件较少且组装工作较少；由于部件数量减少引起公差较小；自动组装过程；通过补偿元件(接触元件)确保在测量表面上接触温度传感器；较少加工现有铸件；只有一个电缆管道；只有一个插头。

另外的有利实施例通过从属权利要求来要求保护并且在下面更详细地解释。

因此，如果接触元件搁靠在定子的线圈绕组的径向外侧、径向内侧、圆周侧或轴向侧上或者至少部分地布置/插入在线圈绕组内，即优选地在线圈绕组的两条相邻线材之间，则也是有利的。因此，提供了温度传感器以在定子上进行最精确的温度捕获。

如果接触元件直接压靠在线圈绕组的线材上，则进一步增加了该优点。

另外，如果接触元件以使得线材至少部分地使接触元件弹性变形的方式压靠在线材上，则是有利的。因此，接触元件紧抱线材并在几个侧面上围绕线材。结果是热量以尽可能少的损失传递到接触元件。

此外，如果第一子系统经由卡扣连接件(即，利用至少一个或多个卡扣凸耳/钩)直接或间接连接到具有转子状态捕获传感器的第二子系统，则是有利的。以这种方式，显著简化了组装。

在这方面，如果第一子系统连接到传感器系统的形成电缆管道的壳体区域(经由该卡扣连接件)，则也是有利的。第二子系统也装配/集成到壳体区域。

如果在电缆管道中布线的主电线进一步连接到温度传感器和转子状态捕获传感器，则可以特别节省空间的方式实现电力供应。

第一子系统和/或第二子系统优选地电连接到传感器系统的电线连接件。这形成插头形式的中央电线连接件；因此进一步简化了结构。

本发明还涉及一种用于机动车辆传动系的混合动力模块，所述混合动力模块具有根据本发明的根据上述实施例中的至少一个的电机以及可操作地连接到转子的至少一个离合器。混合动力模块这里被理解为意指一种特殊类型的电机或特殊电气系统。

换句话说，根据本发明，进行包括公差补偿的温度传感器与转子位置传感器系统的集成。根据本发明，转子位置传感器(转子状态捕获传感器)和温度传感器集成到公共更高级传感器系统中，该传感器系统又包括具有转子位置传感器的子系统和具有温度传感器的子系统，这些子系统彼此独立地起作用并且彼此灵活地连接。温度传感器子系统具有柔性或弹性元件，以在温度传感器子系统与电机的定子之间提供清洁的导热连接。

附图说明

现在将参考附图更详细地解释本发明，在附图环境中原则上还示出了各种示例性实施例。

在附图中：

图1示出了根据在混合动力模块中使用的根据本发明的电机的透视详细例示，其中传感器系统的温度传感器的位置清晰可见，

图2示出了在温度传感器的区域中切割的传感器系统的透视例示，

图3示出了温度传感器的区域中的传感器系统的前视图，

图4从下侧示出了在图1至图3中使用的传感器系统的透视图，

图5从上侧示出了根据图4的传感器系统的透视图，

图6从下侧示出了具有温度传感器的子系统的透视图，其中两个卡扣钩使卡扣连接件清晰可见，

图7示出了根据图7的子系统的截面图，因此可以看到接触元件，

图8示出了在已从传感器系统的壳体区域移除的状态下的根据图6和图7的子系统的透视图，

图9示出了第一子系统的透视图，其中壳体区域处于组装状态，

图10从上侧示出了根据图7的截面子系统的透视例示，并且

图11示出了具有铜插入件的另选设计的子系统的透视图。

这些图本质上仅是示意性的，并且仅用于理解本发明。相同的元件具有相同的附图标记。各种示例性实施例的不同特征原则上也可以彼此自由组合。

具体实施方式

根据本发明的电机1(如原则上可以在根据优选的示例性实施例的其在图1中的结构看到)在其操作中优选地是混合动力模块20的一部分，该部分可以部分地在图1中看到。因此，电机1优选地是机动车辆传动系(诸如传动系、混合动力车辆或纯电动车辆)的一部分。因此，电机1用作传动系中的驱动机。除了电机1之外，混合动力模块20通常还具有离合器(为了清晰起见未示出)，所述离合器用于作用在转子3的输入侧或输出侧。电机1原则上也可以直接集成到轮毂驱动器中。

在图1中，示意性地示出了电机1的壳体24。定子2牢固地连接到壳体24。特别地可以看到定子2具有线圈绕组14，该线圈绕组牢固地接收在壳体24中。电机1的转子3(转子轴)安装在壳体24中，使得它可以相对于定子2绕旋转轴线旋转。

根据本发明的传感器系统8以壳体固定/定子固定方式装配。根据本发明的传感器系统8具有温度传感器4(ntc或ptc)和转子位置传感器形式的转子状态捕获传感器5。根据本发明，温度传感器4和转子状态捕获传感器5各自集成在传感器系统8的单独子系统6、7中。两个子系统6、7以及因此温度传感器4和转子状态捕获传感器5彼此连接。

两个子系统6、7彼此灵活地联接/连接。在该实施例中，结合图6至图10，第一子系统6(其可以更详细地看到)经由卡扣连接件16(也就是说，以形状配合的方式)装配到传感器系统8的壳体区域18。第一子系统6具有接触元件9，该接触元件根据本发明直接搁置在线圈绕组14的线材15上。第一子系统6/接触元件9的基本位置可以在图1中看到。这里可以看出，接触元件9位于线圈绕组14的轴向侧13上，其中接触元件9原则上也可以布置在其他区域，诸如根据进一步解释位于径向外侧11或径向内侧12或线圈绕组14的若干线材15之间。接触元件9与线圈绕组14之间的接触发生在线圈绕组14的接触区域10上，该接触区域10这里在线圈绕组14的线材15上实现。因此，根据图2和图3的接触元件9平坦地位于定子2/线圈绕组14上。在操作期间，导热接触元件9将在定子2中产生的热量部分地传递到温度传感器4，因为它嵌入第一子系统6中，因此捕获定子2的温度。接触元件9可以例如以硅胶垫、弹性体或压缩弹簧的形式设计。

在这种情况下，参考另一个子实施例，如图11所示。根据该实施例，原则上还可以将附加的铜插入件27集成到接触元件中并使其直接支承在接触区域10上。

然后，温度传感器4通常借助于第一电线22(其在这里示意性地部分示出)进一步电连接到传感器系统8的主电线19。第一子系统6还具有接收元件29，温度传感器4和接触元件9装配到该接收元件上。最后，第一子系统6(正如图8和图9的相互作用一样)经由卡扣连接件16装配到壳体区域18上。为此，接收元件29具有可弹性变形的两个卡扣钩26/卡扣凸耳。这些卡扣钩26扣住壳体区域18并被锁定到壳体区域18的相应凹陷部28中。同时，保持凸耳30从接收元件29突出并在相反方向上被推入壳体区域18的容纳件31。最后，接收元件29和第一子系统6以特别坚固的方式紧固到壳体区域18上。

回到图1，还应当提到，转子状态捕获传感器5以典型的方式被定位和设计用于捕获电机1的转子3的旋转速度和旋转位置。转子状态捕获传感器5是传感器系统8的第二子系统7的一部分。转子状态捕获传感器5经由第二电线23连接到电线连接件21。第二电线23优选地被实现为6极(另选地也可以为4极)电线。最后，两条电线22和23组合成主电线19(6极或8极电缆)，该主电线又在壳体区域18中通过形成电缆管道17而被引导。主电线最终连接到电线连接件21，该电线连接件21形成插头。因此，信号传输/电力供应通常经由与电力电子器件(为了清晰起见未示出)的电线连接件21在操作期间发生。

因此，转子状态捕获传感器5永久地装配到定子2上。转子状态捕获传感器5与编码器25相互作用，该编码器以旋转固定的方式联接到转子3。编码器25优选地被实现为相应的编码器轮，并在转子状态捕获传感器5处产生与旋转位置对应的信号。转子状态捕获传感器5主要被设计成捕获转子3的旋转位置，即角位置。在另一个实施例中，转子状态捕获传感器5还被设计成同时捕获转子3的旋转速度。同样结合图4和图5，第二子系统7在该实施例中也附接到壳体区域18。因此，两个子系统6、7彼此永久地连接并集成在公共模块中。另选地，第一子系统6也直接连接/装配到第二子系统7。

换句话说，电机1(em)的根据本发明的解决方案包括将两个传感器系统6、7集成在整个传感器系统8中，该整个传感器系统还包括rps子系统7和ntc子系统6，这两个子系统继续彼此独立地工作。该优点基本上由整个系统8的集成组成，因为现在可以将整个传感器系统8集成到一个系统中，而不再是两个相互独立的系统中。另外，该系统8提供了优于现有技术的优点：由于整个组件被盲目地结合，因此从一开始就确保了正确的位置，并且还补偿了安装公差。在这种情况下，ntc6具有柔性元件(接触元件9)。该柔性元件9适应电机1的轮廓，并确保在ntc6与电机1的绕组14之间进行有保证的接触。因此可以补偿所有公差。

就根据本发明(根据图1)的解决方案而言，温度传感器4(例如，ntc或ptc)与rps传感器5组合。温度传感器4可以永久地或灵活地集成到rps传感器5中。在任何情况下，必须在电机1的温度传感器4与绕组14之间建立接触表面以捕获温度。在永久连接的情况下，这只能困难地实现，因为必须补偿轴向、径向和/或切向公差。理想地在绕组14的区域中产生的接触表面可以在电机1(定子2)上的任何点处例如径向、切向或轴向产生。由于在温度传感器4与rps传感器5之间存在永久连接的情况下，只能困难地实现与电机1(绕组14)的接触表面，因此建议柔性布置温度传感器4和rps传感器5。这种柔性连接件可以例如由合适的柔性或弹性元件产生。温度传感器4的接触表面可以径向地位于电机绕组14下方，径向地位于绕组14上方内侧以及轴向地位于绕组14外侧。

温度传感器4的接触表面可以主动或被动地作用在待捕获的测量面上。温度传感器4必须在限定且牢固安置的位置靠在绕组14上。转子位置传感器5可以例如涉及旋转变压器、电涡流传感器、gmr等的功能原理。也可以想到新型传感器。rps代表“转子位置传感器”，在德语中称为rls/“rotorlagesensor”。由于这种集成，还可以减少部件的数量，因为例如可以使用电缆管道17或公共插头21。温度传感器4通常为2极，即它具有两条信号线。rps传感器5通常为4极或6极。出于本公开的目的，现在可以使用具有6极或8极的公共插头21。这具有成本和空间优势。由于公共集成，温度传感器4的两条信号线进一步优选地通过rps传感器5路由到电力电子器件。在rps传感器5中，这是通过相应地扩展的印刷电路板/pcb来完成的。借助于适当的电缆在传感器5外部。

ntc6经由插头连接件/夹具连接件16连接到rps5、7或rps电缆管道(壳体区域18)。因此建立了足够的可靠性。可以预先组装整个电缆(主电线19)。因此，具有6条线材的rps5和具有2条线材或2个极的ntc4附接到电缆19。柔性元件9可以例如以硅胶垫、弹性体或压缩弹簧的形式设计。为了获得更好的导热率，柔性元件9可以包含铜芯27。因此，温度可以更直接且更好地传递到珍珠。也可以使用另一种传导性材料。

这具有以下特征和优点：-螺钉连接件较少且安装工作较少；-由于部件数量减少引起公差较小；-自动组装过程，因为整个组件可以被组装为一个；-通过弹性补偿元件9确保温度传感器4在测量表面上的接触；较少加工铸件；只有一个电缆管道17；只有一个8极连接器21(rps5为6极，温度为2极)；铜芯27，用于获得更好的传导性。

附图标记列表

1电机2定子3转子4温度传感器5转子状态捕获传感器6第一子系统7第二子系统8传感器系统9接触元件10接触区域11外侧12内侧13轴向侧14线圈绕组15线材16卡扣连接件17电缆管道18壳体区域19主电线20混合动力模块21电线连接件22第一电线23第二电线24壳体25编码器26卡扣钩27铜插入件28凹陷部29接收元件30保持凸耳31容纳件。