[发明专利]电机以及用于制造电机的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电机，其包括定子、转子、传感器和与传感器相连接的联接线路，其中，传感器和联接线路中的至少一部分布置在定子或转子内。此外本发明涉及一种用于制造电机的方法。

背景技术

电机(机电转换器)、例如用于机动车的驱动马达、起动机、发电机或者起动机-发电机将电能转换成机械能(马达)或将机械能转换成电能(发电机)。这些机电转换基于电磁感应。这样的电机包括：固定的定子(Ständer)，其包括定子芯和施加在其上的定子绕组；以及可动部件，其在最常见的结构类型中构造为转子(Läufer)。转子可旋转并且典型地支承在环形构造的定子之内。在此由于转子的运动的磁场在定子绕组中产生电流(发电机)或由于由定子产生的磁场引起转子的机械运动/旋转(马达)。

电机在其运行期间由于介电损失而产生热量。热损失的产生尤其涉及定子绕组。定子绕组的所谓的线圈头(Wickelkopf)在此表示定子绕组的由于过热特别危险的部分。定子的线圈头通常由铜线绕组(其具有连续的初级覆层用于电绝缘以及大多还有次级覆层用于机械的/几何的稳定、用于化学保护但是也用于散热)构成。当今用于最高可能的绝缘等级H的用于定子绕组的初级和次级覆层的材料可负荷直至最高180℃的温度。在运行中然而在线圈头中会出现超过200℃的温度。在绕组中的热尤其由于短时的电压峰值(其快速升高、这意味着具有较高的边沿陡度(“电压沿”))而产生。定子绕组的侧向的线圈边腿(Wickelschenkel)可经由紧密地贴靠的定子板被比较好地冷却。而线圈头大多裸露并且因此不或者仅部分地被主动冷却。加热导致介电损耗因数的提高，由此使效率恶化并且还更多电能被转换成热量。该自身加速的效果可导致在初级覆层的绝缘材料中的电击穿(部分放电)。部分放电导致电机的使用寿命减短、在最坏的情况下甚至导致失效。

电机的另外的问题范围涉及机器或其部件的传感的温度监控。为了监控定子的线圈头的温度通常将传感器大多受PTFE-封壳(Umhuellung)(聚四氟乙烯)保护地引入绕组中。传感器在最简单的情况中包括双金属，但是大多是半导体(“冷导体”PTC或“热导体”NTC)或者铂电阻(PT100)。传感器的精度以所提及的顺序提升、然而其成本也提升。除了双金属传感器之外，所有系统利用欧姆电阻随着温度优选地线性增加。理想的传感器应在感兴趣的温度范围中在温度与电阻之间具有尽可能线性的关系、这意味着尽可能线性的特性线并且对温度变化快速响应，以便迅速触发冷却措施。已知的传感器在较大的温度范围上、例如从-20至200℃常常不具有线性的特性线。此外，传感器的较快速的响应特性和较长的使用寿命是值得期望的。

例如NTC传感器可被脆的、机械敏感的铅玻璃包罩(Ummantelung)包围，其在碰撞等时易于开裂并且因此导致传感器脱落。为了保护包罩常常将这样的带有铅玻璃包罩的NTC传感器插入PTFE套筒(特氟龙套筒)中。

传感器本身然而在该套筒中常常不固定并且因此遭受机械影响。此外在该结构中还产生另外的缺点。由此已知的是，PTFE套筒也可包入用于传感器的联接线。PTFE显示突出的冷流特性(“蠕变”)。在电机的运行中线圈头的线在相应的热膨胀下加热。此外，PTFE具有较高的热膨胀系数并且在19℃时具有晶体结构的转变。由此作为可能的结果产生传感器在套筒内的松动。这又可导致在线圈头中的不精确的温度测量、导致湿气和其它介质侵入以及由于松动的传感器的来回撞击导致铅玻璃包罩的损坏。

文件DE 199 36 218 A1说明了一种方法，在其中温度敏感的传感器在电动机的定子绕组的线圈头成型期间被引入线圈头中。传感器的联接线路可具有PTFE包覆的绞合线，其被包覆管(Huellschlauch)包罩。包覆管用于在线圈头成型期间联接线路的机械保护，而PTFE覆层用于电绝缘。此外，联接线路的绞合线可利用具有聚酰亚胺的薄膜来包扎。

此外，文件DE 693 23 126 T2说明了一种用于插入电动机的绕组中的传感器。传感器的传感器头(热敏电阻)位于电绝缘的包罩、例如衬套(Muffe)中。对于包罩例如可使用聚偏氟乙烯(PVDF)、聚酰胺树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚四氟乙烯(PTFE)。传感器头和邻接的联接线路的端部截段被硬化的弹性体包围。弹性体用于冲击力的分布和吸收。第二衬套邻接到包罩处、包围联接线路并且具有粘合衬垫。粘合剂可在第二衬套收缩期间流入在联接线路之间的缝隙中。

此外，文件DE 2 112 152 C说明了一种由多个相互粘接的由聚酰亚胺薄膜构成的层构成的绝缘材料。绝缘材料例如包围金属导体。