CN114270674B - 测量系统、电机和制造这种电机的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种测量系统、一种电机和一种用于制造这种电机的方法,其中,所述测量系统包括位置传感器装置和与所述位置传感器装置连接的载体,以及固定在所述载体上的温度传感器装置,其中,所述位置传感器装置可以布置在电机的转子上并且设置用于确定关于所述电机的转子的定向的信息的项目,其中,所述温度传感器装置设置用于确定所述电机的定子的温度。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于电机的测量系统、一种电机以及一种用于组装这种电机的方法。
背景技术
专利文献JP 2004-233267公开了一种湿气稳定的温度传感器。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种改进的测量系统、一种改进的电机和一种改进的用于组装这种电机的方法。
所述技术问题通过用于电机的测量系统、电机以及用于组装这种电机的方法解决。
已经发现,可以通过下述测量系统提供用于电机的改进的测量系统,该测量系统包括位置传感器装置和与位置传感器装置连接的载体,以及与位置传感器装置固定的温度传感器装置。位置传感器装置可以布置在电机的转子上并且设置用于确定关于电机的转子的定向的信息的项目。温度传感器装置设置用于确定电机的定子的温度,按照本发明,所述载体包括固持部段和传感器固持,所述固持部段限定传感器容纳部,
其中,所述传感器固持器这样固定,使得所述传感器固持器能够在固持部段上的第一位置和第二位置之间移动,
其中,所述温度传感器装置布置在所述传感器容纳部中,并且所述传感器固持器构造为至少在第二位置中将所述温度传感器装置固定在所述传感器容纳部中。
这种改进的优点是测量系统可以特别快速并且容易地安装在电机上。此外,测量系统可以以自动化的方式预先安装,从而在电机的最终组装期间只需添加少量部件。此外,如果测量系统损坏,可以以特别简单且成本低廉的方式进行更换。
在另一实施方式中,载体包括限定传感器容纳部的固持部段和传感器固持器,其中,所述传感器固持器被这样固定,使得所述传感器固持器能够在固持部段上的第一位置和第二位置之间移位,其中,温度传感器装置布置在传感器容纳部中并且传感器固持器设置用于至少在第二位置中将温度传感器装置固定在传感器容纳部中。
在另一实施方式中,测量系统包括锁定元件,其中,所述锁定元件包括至少一个固定部段和至少一个第一锁定部段,其中,传感器固持器至少部分地布置在固持部段和固定部段之间,其中,第一锁定部段设置在传感器固持器和固持部段的一侧,并且在远离传感器固持器的一侧上接在持部段部分的后面啮合并且将传感器固持器锁定在固持部段上的第二位置中。因此能够可靠地避免传感器固持器的意外松脱、尤其是从第二位置返回到第一位置。
在另一实施方式中,锁定元件具有U形的造型并且包括相对于第一固持部段偏移地布置的第二固持部段,其中,第一和第二固持部段设置在固持部段的其中一侧上,并且第二固持部段在传感器固持器后面啮合。因此能够提供特别简单但同时易于装配的锁定元件。
在另一实施方式中,传感器固持器在外侧包括至少一个锁止凸缘(或称为闩锁凸耳),其中,通过使锁止凸缘止挡在锁定元件上防止传感器固持器在所述传感器固持器的第二位置中意外地从载体上松脱。附加地或者备选地,锁定元件包括至少一个锁止凸缘,其中,通过使锁止凸缘止挡在传感器固持器上防止所述传感器固持器在所述传感器固持器的第二位置中意外地从载体上松脱。
在另一实施方式中,固持部段包括滑动表面,并且传感器固持器包括另一滑动表面以及操作连接板,其中,所述操作连接板相对于安装轴线以倾斜的方式、优选以垂直的方式定向,其中,所述滑动表面抵靠另一滑动表面,并且滑动表面和另一滑动表面相对于安装轴线倾斜地定向。传感器固持器设置用于通过另一滑动表面沿着滑动表面滑动,以便将传感器固持器从第一位置移动到第二位置。在这种情况下,传感器固持器相对于安装轴线沿着轴向和径向移动。因此操作力较小,因此可以以特别简单的方式安装测量系统。
在另一实施方式中,测量系统包括与载体固定的接触装置。接触装置借助第一电连接部与温度传感器装置电连接并且借助第二电连接部与位置传感器装置电连接,其中,第一电连接部和/或第二电连接部布置在载体上。因此避免了第一和/或第二电连接部松脱,从而可以有效避免第一和/或第二电连接部的损坏。
在另一实施方式中,测量系统包括与载体连接的固持器。固持器限定了容纳部,该容纳部至少部分地设置为与接触装置的外周侧对应。接触装置至少部分地啮合到容纳部中,并且固持器将接触装置机械地固定到载体上。因此接触装置能够以可逆地可松开地联锁(或者说互锁)的方式与载体连接,而在该过程中不需要载体的复杂构造。此外,该配置特别适用于例如使用注射成型工艺制造载体。
在另一实施方式中,载体至少部分地包括连接容纳部,该连接容纳部布置在位置传感器装置和温度传感器装置之间并且构造成笼的形状,其中,第一电连接部和/或第二电连接部布置在所述连接容纳部中。
在另一实施方式中,位置传感器装置包括线圈轮缘,并且载体包括弯曲地构造的第一载体部段,其中,所述第一载体部段和线圈轮缘构造为相对于彼此平行延伸,并且第一载体部段与线圈轮缘机械地连接。因此提供了沿着径向的特别紧凑的测量系统。
在另一实施方式中,载体包括第二载体部段,其中,所述第二载体部段在径向内侧与第一载体部段连接并且从第一载体部段径向向外延伸。固持部段在第二载体部段的径向外侧上固定在第二载体部段上,其中,第二载体部段优选地至少部分地限定连接容纳部。
在另一实施方式中,测量系统包括具有锁止元件和布置在线圈轮缘中的固定开口的固定器件,其中,所述锁止元件与载体连接并且穿过固定开口。在载体的端侧抵靠在线圈轮缘上的情况下,锁止元件在线圈轮缘后面啮合并且以联锁的方式将载体与线圈轮缘连接。
所述电机包括定子、安装为能够绕旋转轴线旋转的转子,以及如上所述地构造的测量系统。所述测量系统沿着轴向布置在定子旁边,其中,位置传感器装置设置用于确定关于转子的定向的信息的项目。温度传感器装置与定子热耦连并且设置用于确定定子的温度。这种构造的优点在于,可以通过测量系统以简单的方式确定关于电机的信息两个重要的项目,从而可以基于该信息(温度和定向)向定子供应电流。这在电机构造为例如用于驱动车辆的无刷直流电机或者同步电机的情况下尤其有利。
在另一实施方式中,定子包括至少一个相对于安装轴线平行地延伸的定子元件、尤其是以板状方式构造的定子凸缘,其中,第一温度传感器装置抵靠在定子元件上。因此能够在定子和温度传感器装置之间建立简单的热耦连。
为了组装电机,提供如上所述地构造的测量系统和具有定子元件的电机的至少一个定子,其中,传感器固持器处于第一位置。测量系统和/或定子沿着安装轴线朝向彼此移动。定子元件在端侧抵靠在传感器固持器上并且将传感器固持器从第一位置移动到第二位置。传感器固持器在第二位置将温度传感器装置固定在定子元件上。
附图说明
以下参考附图更详细地解释本发明,其中:
图1示出了电机的立体示意图;
图2示出了图1所示电机的测量系统的立体视图;
图3示出了图2所示测量系统的细节A;
图4示出了测量系统的如图3所示的细节A;
图5示出了测量系统的从另一个角度观察的立体视图;
图6示出了在部分安装状态下的测量系统的图5中标记的细节B;
图7示出了图2所示的电机的在图2中标记的细节C的立体视图;
图8和图9示出了电机在部分装配状态下的在图6中标记的细节D;
图10示出了传感器固持器的平面图;
图11示出了锁定元件的立体视图;
图12示出了处于组装状态的电机的立体视图的细节;
图13示出了沿图12所示的A-A截面剖切电机得到的截面图;
图14示出了在第一方法步骤中制造图1至12所示电机的方法的流程图;
图15示出了在第二方法步骤中沿图13所示的截面B-B的截面图;
图16示出了在第三方法步骤中剖切电机的沿图13所示的剖切面B-B得到的截面图;
图17示出了在第四方法步骤之后剖切电机的沿图13所示的剖切面B-B的截面图;
图18示出了根据第二实施方式的锁定元件的立体视图;
图19示出了根据第二实施方式的传感器固持器的立体视图;
图20示出了处于安装状态的图18所示的位于图19所示的传感器固持器上的锁定元件的立体视图;
图21示出了根据第三实施方式的锁定元件的立体视图;
图22示出了根据第三实施方式的传感器固持器的立体视图;
图23示出了沿着图22所示的剖切面G-G的剖视图,所述剖切面穿过传感器固持器上处于安装状态的锁定元件;
图24示出了根据第四实施方式的锁定元件的立体视图;
图25示出了根据第四实施方式的传感器固持器的立体视图;并且
图26示出了处于安装状态的图24所示的位于图25所示的传感器固持器上的锁定元件的立体视图;
具体实施方式
图1示出了电机10的立体示意图。
所述电机10包括定子15、安装为能够绕旋转轴线25旋转的转子20,以及测量系统30。电机10例如构造为无刷直流电机或同步电机。电机可以用于驱动车辆、尤其是机动车。电机也可以作为发电机运行。
转子20安装为使其能够围绕旋转轴线25旋转,其中,例如转子20可以包括沿圆周方向围绕旋转轴线25布置的大量永磁体。根据向绕组35施加的电流产生磁场,该磁场与转子20的磁场相互作用地驱动转子20。在定子15运行期间,绕组35以及相关联的定子边缘40和定子元件45由于绕组35的内阻而升温。为了防止对绕组35造成热损坏,应防止绕组35过热。
图2示出了图1所示电机10的测量系统30的立体视图。
定子15包括大量绕组35(在图2中示意性地示出),所述绕组在圆周方向上围绕旋转轴线25布置在定子15中。此外,定子15包括定子边缘40。定子边缘40可以包括一个或多个定子齿,其中,绕组35在每种情况下围绕至少一个定子齿缠绕。
此外,定子15包括定子元件45、优选定子凸缘,所述定子元件设计为板状并且平行于旋转轴线25延伸。定子元件45例如构造为一体式的并且由与定子边缘40相同的材料制成。备选地,定子边缘40和定子元件45也可以多构件地构造,其中,定子元件45通过定子边缘40与绕组35热连接。
测量系统30相对于旋转轴线25轴向地布置在定子15旁边并且与定子15机械连接。测量系统30包括位置传感器装置50和与位置传感器装置50连接的载体55,以及温度传感器装置60。
位置传感器装置50包括大量线圈65,所述线圈沿圆周方向围绕旋转轴线25布置。线圈65分别围绕位置传感器装置50的线圈齿70缠绕,所述线圈齿径向地布置在位置传感器装置50的线圈轮缘75的内侧上。线圈轮缘75例如设置为基本上以围绕旋转轴线25的环的形式延伸。在这种情况下,线圈轮缘75可以构造为一体式的或者多构件式的。载体55例如借助第一固定器件80以联锁的方式与线圈轮缘75连接。载体55由导热性较差的材料、例如有利地电绝缘的塑料构成,而线圈轮缘75例如由金属构成。
温度传感器装置60相对于位置传感器装置50在径向外侧偏移地布置并且固定在载体55上。在这种情况下,温度传感器装置60例如可以包括例如NTC(NegativeTemperature Coefficient Thermistor,负温度系数热敏电阻)温度传感器作为温度传感器。在载体55安装在电机10中的状态下,测量系统30通过第二固定器件85(例如通过螺钉)固定在定子15上,使得所述测量系统可拆卸而不被损坏。
此外,测量系统30包括接触装置90,所述接触装置在所述实施方式中例如设置为多极插座触头。接触装置90借助第一电连接部95与温度传感器装置60电连接。位置传感器装置50例如可以借助第二电连接部100连接到接触装置90上。
第一和/或第二电连接部95、100可以包括在每种情况下分别具有电导体的至少一根电缆,优选多根电缆。电导体可以构造为细线或极细线,使得第一电连接部95和/或第二电连接部100的电缆可以以简单的方式围绕特别窄的曲率半径铺设。此外,第一和/或第二电连接部95、100的电导体的细线和/或极细线的设计方案确保电连接部95、100中不会由于振动而发生电缆断裂。
第一电连接部95和第二电连接部100例如以可逆地可松开的方式固定到载体上55。在电机10运行期间,位置传感器装置50检测例如布置在转子20上的一个或多个信号元件。信号元件例如可以是单独的永磁体或者用于驱动转子20的永磁体。线圈65通过第二电连接部100电连接到接触装置90上。通过线圈65、例如通过检测信号元件确定关于转子20相对于定子15的定向的信息的项目并且将所述信息的项目通过第二电连接部100提供给接触装置90。
温度传感器装置60与定子元件45热耦连,并且通过定子元件45和定子边缘40与绕组35热耦连。如果定子15的绕组35在电机10运行期间升温,则绕组35的温度可以通过温度传感器装置60与定子边缘40的经由定子元件45实现的热耦连借助温度传感器装置60来确定。在此过程中,温度传感器装置60测量定子元件45在所述温度传感器装置60处的温度。温度传感器装置60通过第一电连接部95向接触装置90提供适当的对应的温度信号和/或适当的温度信息的项目。
接触装置90可以通过未示出的另外的电线和/或数据总线连接到用于控制电机10的控制器上,其中,所述控制器基于所确定的转子相对于定子15的定向向绕组35施加电流20。在这种情况下,当向绕组35施加电流以驱动转子20时,控制器可以顾及到同样提供给接触装置90的温度信号或温度信息。
图3示出了图2所示测量系统30的细节A。
第一固定器件80包括在所述实施方式中例如构造为锁止衔铁的锁止元件105和布置在线圈轮缘75中并且构造为与锁止元件105对应的固定开口110。固定开口110构造为贯通开口并且平行于旋转轴线25延伸。固定开口110例如可以构造为孔。
图4示出了测量系统30的如图2所示的细节A。
在该实施方式中,锁止元件105构造为锁止衔铁并且通过固定端部115连接到载体55上。第一锁止元件相对于旋转轴线25基本上平行地延伸。锁止元件105在自由端部包括第一锁止凸缘120。在安装状态下(参见图3),锁止元件105穿过固定开口110,其中,第一锁止凸缘120在远离载体55的一侧上啮合在线圈轮缘75的后面。
此外,相对于第一锁止元件105横向地布置并且固定到承载件55上的张紧器件125(例如一个或者多个梁弹簧,参见图3和4)可以以与第一锁止元件105相邻的方式布置在载体55的侧面。张紧器件125在自由端部靠在线圈轮缘75的第一端部侧130上,该第一端部侧布置在线圈轮缘75的远离锁止凸缘120的一侧上,并且提供作用在第一端部侧130上的张紧力FS。锁止凸缘120被张紧力FS拉向线圈轮缘75的第二端部侧135。第二端部侧135布置在远离载体55的并且面向定子15的一侧上。这防止了载体55不期望地从线圈轮缘75上松脱。
图5示出了测量系统30的从另一个角度观察的立体视图。
载体55包括第一载体部段140、第二载体部段145、固持部段150、第三载体部段155、第一固定部段160和固持器165。
第一载体部段140具有弯曲的、优选呈弓形的构造,特别是使得所述第一载体部段在围绕旋转轴线25的圆形路径上延伸。第一载体部段140和线圈轮缘75设置构造为例如彼此平行地延伸。载体55布置在第一端部侧130上方。在这种情况下,第一载体部段140在例如120°的角部段上延伸。在沿着圆周方向的一端,第一载体部段140通过第一固定器件80以联锁的方式连接到线圈轮缘75上。第一载体部段140沿着径向具有基本恒定的宽度,然而其中,第一载体部段140可以附加地径向向外地延伸以连接第一固定器件80。第一载体部段140的最小内径基本上与位置传感器装置50的最小内径对应。
在第一子区域170中,第一载体部端140构造为笼的形式并且在第一子区域170中限定连接容纳部175。第一和第二电连接部95、100布置在连接容纳部175中。在这种情况下,第一子区域175中的笼状的设计方案被选择为使得电连接部95、100尤其是当由多个电缆形成时,可以插入到连接容纳部170中,而无需使第一和第二电连接部95、100能够再次沿着轴向离开连接容纳部170。为此,例如在顶侧沿着圆周方向交替地从径向内侧到径向外侧并且从径向外侧到径向内侧偏移地布置并且具有弹性构造的连接板180可逆地关闭连接容纳部170。
在相对于第一子区域175沿着圆周方向偏移地布置的第二子区域185中,第一载体部段140例如构造为具有实心轮廓,其中,第一固定器件80在第二子区域185的远离第一子区域175的一侧上布置在第一载体部段140上。
第二载体部段145在径向内侧与第一载体部段140、尤其是第一子区域175连接,并且在第一载体部段140的远离第一固定器件80的一侧上与第一子区域175的端部邻接。第二载体部段145在径向外侧与固持部段150连接。连接容纳部170在第二载体部段145中延续。第一电连接部95尤其布置在第二载体部段145的连接容纳部170中。第一载体部段140和第二载体部段145在旋转平面中垂直于旋转轴线25布置。第二载体部段145例如基本上板状地构造。
固持部段150与第二载体部段145的径向外部的端部邻接。固持部段150例如设置为相对于旋转轴线25平行地延伸。在这种情况下,固持部段150设置在面向线圈轮缘75的一侧上,因此也设置在第二载体部段145的面向定子15的轴向侧上。
设置用于在测量系统30处于安装在定子15上的状态时容纳第二固定器件85的第一固定容纳部190沿着径向布置在固持部段150和第一载体部段140之间的第二载体部段145中。例如,连接容纳部170在第二载体部段145中横向地穿过第一固定容纳部190,其中,连接容纳部170在固持部段150中延续。此外,第一固定器件装置80可以沿着径向布置在第一固定容纳部190和第一载体部段140之间。
第三载体部段155沿着圆周方向布置在第一子区域175和第二子区域185之间。第三载体部段155以基本上呈连接板状或者板状的方式构造并且从径向内侧延伸至径向外侧。在这种情况下,第三载体部段155与第一载体部段140在旋转平面中相对于旋转轴线25垂直地布置。供第一至第三载体部段140、145、155布置在其中的旋转平面相对于供线圈轮缘75布置在其中的另一旋转平面平行地延伸。
第三承载部155在径向外侧连接到固持器165上。在这种情况下,固定部段160可以布置在第三载体部段155的侧面,其中,固定部段160例如构造为L形并且包括第二固定容纳部195。第二固定容纳部195在与第一固定容纳部190不同的旋转平面中相对于旋转轴线25垂直地布置。当测量系统30处于安装在定子15上的状态时,第二固定器件85也可以穿过第二固定容纳部195,从而将测量系统30以可逆地松脱的方式与定子15连接。固定部段160例如与第三载体部段155的侧面连接。
固持器165限定容纳部200。在图5中,容纳部200设置为沿着轴向在顶部敞开,使得固持器165基本上呈现U形的设计。固持器165的容纳部200例如设置为对与接触装置90的外周侧205对应、尤其与是接触装置90的接触壳体210对应。在安装状态中,触头壳体210布置在容纳部200中,其中,固持器165有利地(沿着圆周方向)预紧,以防止触头壳体210从容纳部205中意外地松开。
为了从容纳部200中移除触头壳体210,固持器165可以可逆地(沿着圆周方向)向上弯曲。在这种情况下,例如在图5中,触头壳体210通过平行于旋转轴线25的运动沿着远离线圈轮缘75的方向从容纳部200中拉出。在安装期间,触头壳体210沿着轴向从上方推入容纳部200中,该轴向指向线圈轮缘75的方向,其中,固持器165在插入期间变宽。
图6示出了在部分安装状态下的测量系统30的在图5中标记的细节B。
容纳部200在远离第一载体部段140的一侧呈锥状地构造,使得容纳开口214比容纳部200的最大宽度窄。触头壳体210的外周侧205和容纳部200的容纳轮廓有利地构造为彼此对应。
为了确保触头壳体210被特别牢固地固持在容纳部200中,固持器165可以设置为在沿着径向的至少一侧上呈阶梯状,使得固持器165抵靠在触头壳体210的外周侧205特别大的表面区域上。
图7示出了图2所示的电机10的在图2中标记的细节C的立体视图。
测量系统30包括传感器固持器215。在图7中,传感器固持器215根据第一实施方式示出并且被布置在固持部段150上、例相对于旋转轴线25位于径向外侧。传感器固持器215与固持部段150一起限定传感器容纳部220(在图7中用虚线表示)。
在安装的状态下,温度传感器装置60以及定子元件45都布置在传感器容纳部220中。在这种情况下,定子元件45通过远离旋转轴线25的第一侧表面225抵靠在温度传感器装置60上。
传感器固持器215可以在第一位置和第二位置之间移动。在图7中,传感器固持器215在第二位置中示出,其中,传感器固持器215将定子元件45和温度传感器装置60压靠在彼此上。
例如,在第一位置中,传感器固持器215相对于所述实施方式中的第二位置轴向向下地并且径向向外地偏移地布置,使得传感器容纳部220的尺寸以这种方式增加。因此,传感器固持器215在第一位置中解锁并且定子元件45可以特别容易地插入到所述传感器固持器中以达到容纳的目的。类似地,第一位置适合于将温度传感器装置60安装在固持部段150上。
传感器固持器215包括基本上在(从上方平行于图7中的旋转轴线25观察的)平面图中基本上呈W形和/或双U形的设计结构。在这种情况下,传感器固持器215围绕固持部段150的侧面啮合,因此构造为沿着圆周方向比固持部段150更宽。
此外,可以提供锁定元件235,其中,锁定元件235附加地将传感器固持器215锁定在第二位置中并且以这种方式确保温度传感器装置60可靠地压靠在定子元件45上。根据图7中的第一实施方式示出了锁定元件235。
图8示出了在图7中标记的电机10的细节D的立体视图,其中,出于改善图示的目的,在图8中未示出固持部段150。
温度传感器装置60设置为基本上沿着平行于旋转轴线25的直线延伸并且在顶侧与第一电连接部95连接。在底侧,温度传感器装置60安设在传感器固持器215的底座236上。
传感器固持器215例如在每种情况下包括第一臂240(布置在图7中的底侧上)和位于任一侧上的第二臂245。臂240、245例如相对于布置在传感器固持器215的中心的对称平面250以镜像对称地构造。在下文中,将在每种情况下仅对一个第一臂240和一个第二臂245进行阐述,其中,下面给出的解释也适用于(分别相对地布置的)另一个第一臂240和第二臂245。对称平面250同样布置在两个第一臂240和两个第二臂245之间的中心位置。第一臂240和第二臂245布置在共同的平面中。第一臂240和第二臂245可以一体式地构造在部分的臂部段247中。臂240、245设置为(以交叉的形式)沿着径向延伸。传感器固持器215通过开槽的导引装置246以可移动地与固持部段150连接。为此,倾斜地延伸的第一切口255布置在第一臂240中并且倾斜地延伸的第二切口260布置在第二臂245中,其中,第一切口255和第二切口260构造为彼此平行地延伸。由于切口255、260在相应的臂240、245中的布置结构,使得例如臂240、245中的每一个都包括阶梯式的设计结构。第一切口255和第二切口260可以设置为细长孔的形式,然而其中,可以在邻近顶端处设置收缩部。两个臂240、245也可以相互连接。
第一切口255包括第一滑动表面275并且第二切口260包括第二滑动表面280,其中,第一滑动表面275和第二滑动表面280构造为平面并且相对于旋转轴线25倾斜地延伸。
在相对于第一臂240布置在顶侧的两个第二臂245之间,传感器固持器215包括布置在传感器容纳部220的其中一侧上的操作连接板265。替代图7中所示的操作连接板265的双重设计,还可以考虑仅提供一个操作连接板265。操作连接板265在面向定子15的一侧的底侧上包括操作表面270,其中,所述操作表面270构造为平面并且在相对于旋转轴线25的旋转平面中延伸。在电机10的组装状态下,定子元件45在底侧靠在操作表面270上。
在操作连接板265和臂240、245之间,传感器固持器215在其中一侧限定相应的容纳部段285,在安装状态下,固持部段150的臂接合到每个容纳部段中。每个容纳部段285构造为槽的形式。
第一臂240以及第二臂245和操作连接板265都布置在共同的径向侧上。第一和第二臂240、245和操作连接板265通过背侧(径向外侧)的其它固持部段290彼此连接。在所述实施方式中,传感器固持器215由相同的材料由塑料一体式地制造。传感器固持器215例如可以使用注塑成型工艺制造。
图9示出了在图7中标记的处于部分组装状态的电机10的细节D,其中在图9中已经省去了锁定元件235的图示。
开槽的导引装置246在固持部段的第二侧表面294的其中一侧上包括至少一对构造为销的形式的啮合元件295、300。在所述实施例中,啮合元件295、300例如以相同的方式构造并且呈现圆柱形的设计。在安装状态下,第一啮合元件295啮合到第一切口255中。第一啮合元件295在圆周侧上包括第三滑动表面305。第一啮合元件295通过第三滑动表面305抵靠在第一滑动表面275上。
第二啮合元件300啮合到第二切口260中。在所述实施方式中,第一啮合元件295和第二啮合元件300例如以彼此相同的方式构造,然而其中,第二啮合元件300沿着图9中的轴向向上偏移地布置。此外,第二啮合元件300相对于第一啮合元件295布置在径向内侧。第二啮合元件300在圆周侧上包括第四滑动表面310,所述第四滑动表面在所述实施方式中例如构造为圆柱形。第二啮合元件300通过第四滑动表面300抵靠在第二滑动表面280上。
当传感器固持器215在第一位置和第二位置之间移动时,开槽的导引装置246导引传感器固持器215。在这种情况下,传感器固持器215在第一位置中布置在径向外侧,使得第一啮合元件295位于第一切口255中的顶部。类似地,第二啮合元件300在第一位置中位于第二切口260中的顶部。如果传感器固持器215移动到第二位置(图9中示出了中间位置),则传感器固持器215径向向内移动并且轴向移动到顶部。在第二位置,第二啮合元件300随即被布置在第二切口260的底端并且第一啮合元件295被布置在第一切口255的底端。
图9仅示出了固持部段150和传感器固持器215的一侧。在背侧,固持部段150例如以相同的方式构造为相对于面向观察者的一侧镜像对称、优选相对于对称平面250镜像对称。因此,传感器固持器215通过四个啮合元件295、300固定在固持部段150上。这种设计确保了传感器固持器215在固持部段150上的可靠的移动并且防止倾斜或楔牢。
图10示出了传感器固持器215图。
其它固持部段290可以阶梯状地构造。所述其它固持部段290也可以构造为板状。在所述实施方式中,其它固持部段290被选择为使得所述其它固持部段290限定第三切口315,该第三切口3构造为槽状并且布置在径向外侧。
在远离传感器容纳部220的一侧上,传感器固持器215可以包括其它固持部段290上的至少一个突出部316,该突出部延伸到远离传感器容纳部220的一侧中并且例如具有基本上呈正方形或矩形的横截面。
图11示出了锁定元件235的立体视图。
锁定元件235构造为大致呈U形或马蹄形。在所述实施方式中,锁定元件235包括第一锁定部段320、第二锁定部段325和第二固定部段330。在所述实施方式中,第二固定部段330例如构造为板状。在其中一侧上,第一锁定部段320与第二所定部段325彼此相对地固定在第二固定部段330上。第一锁定部段和第二锁定部段320、325沿着相同的方向延伸并且随着与第二固定部段330的距离增加而相对于彼此倾斜地延伸。第一锁定部段320、第二锁定部段325及第二固定部段330基本上设计为夹子状。在背离第二固定部段330的一侧上,第一锁定部段320和第二锁定部段325限定出插入开口335,该插入开口构造得比固定部段330窄。
锁止部段340可以布置在固定部段330的顶侧和底侧,其中,锁止部段340构造为板状并且沿着插入开口335的方向延伸。举例来说,锁止部段340构造得比图10中的固定部段330更窄。
图12示出了处于组装状态的电机10的立体视图的细节。
在这种情况下,传感器固持器215处于第二位置中。此外,锁定元件235安装在传感器固持器215和固持部段150上。锁定元件235例如通过插入开口335沿着径向被推到传感器固持器215和固持部段150上。第一锁定部段320和第二锁定部段325在其中一侧上横向地布置在第一和第二臂240、245的外侧上并且横向地导引经过第一和第二臂240、245。第一和第二锁定部分320、325在固持部段150的后面在背侧上(例如径向在内侧)啮合在远离固定部段330的一侧上。
在安装状态下,锁定元件235构造为弹簧状并且在安装状态下张紧。因此,在插入开口335处朝向彼此延伸的固定部段320、325将固定部段330向传感器固持器215的方向推,使得所述传感器固持器可靠地固定在第二位置中并且因此确保温度传感器装置60压紧在定子元件45上。因此使得在电机10振动的情况下可靠地防止传感器固持器215松脱。
锁定元件235通过布置在固定部段330的顶侧和底侧上的锁止部段340沿着圆周方向可靠地定位在传感器固持器215上,啮合到第三切口315中并因此以定义的方向使锁定元件235定向。
通过使固定部段330在顶侧抵靠在突起部316上而阻止所述固定部段朝向上的方向移动。
图13示出了沿图12所示的A-A截面剖切电机10得到的截面图。
固持部段150基本上呈现U形的设计,其中,在所述实施方式中,固持部段150例如定向为使得所述固持部段径向地、例如向外敞开,并且传感器固持器215相对于旋转轴线25在径向上从外侧固定到固持部段150上。因此,传感器固持器215例如在径向外侧固定到固持部段150上。作为备选方案也可行的是,固持部段150相对于旋转轴线25定向为,使得所述固持部段径向向内地敞开并且传感器固持器215在径向上固定到固持部段150的内侧上。在这种情况下,锁定元件235的固定部段330同样相对于传感器固持器215并且相对于固持部段150在径向上布置在内侧上。
在每种情况下,臂部346接合到容纳部段285中。因此使得传感器容纳部220在侧面被封闭。
此外,固持部段150可以包括在远离传感器固持器215的一侧(例如,固持部段150的在图13中布置在径向内侧的一侧)上的斜面345,其中,斜面345例如布置在固持部段150的横向部段350的其中一侧上。横向部段350例如相对于围绕旋转轴线25的圆形路径相切地延伸并且例如相对于臂部346垂直地定向。横向部段350在径向内侧沿着径向限定传感器容纳部220。斜面345用于通过张紧的锁定元件235朝向横向部段350的方向附加地推动固定部段330。
温度传感器装置60包括第三侧表面230。在此特别有利的是,第一侧表面225和第三侧表面225、230对应地例如构造为平面,从而确保温度传感器装置60平坦地抵靠在定子元件45上并且因此确保温度传感器装置60和定子元件45之间的良好热接触。因此温度传感器装置60能够以特别准确的方式确定、尤其是测量定子元件45的温度。
图14示出了制造图1至13所示电机10的方法的流程图。
在第一方法步骤400中,优选与转子20共同提供图1至13所示的测量系统30和至少定子15。定子15和转子20可以被预组装,即定子15围绕转子20接合并且转子20被安装为使得所述转子能够围绕旋转轴线25旋转。测量系统30例如被提供为单独的部件,其中,为了简化操作,没有用于例如将接触装置90与控制器连接的其它电缆连接在接触装置90上。这确保了在组装电机10期间对测量系统30的良好操作。
图15示出了在第二方法步骤405中沿图13所示的截面B-B的截面图。图15示出了在第三方法步骤410期间沿着图13所示的穿过电机10的截面B-B的截面图,并且图16示出了第四个方法步骤415之后沿图13所示的穿过电机10的截面B-B截面图。
在第二方法步骤405(参见图15)中,测量系统30相对于旋转轴线25居中地定位,并且以下述方式定位,使得传感器容纳部220在定子元件45上方对齐地布置。为了安装的目的,测量系统30和定子15沿着安装轴线355朝向彼此移动。安装轴线355平行于旋转轴线25定向。定子元件45例如可以布置为沿着安装轴线355延伸。例如可以通过定子15保持静止并且测量系统30朝向定子15移动、例如沿着安装轴线355和旋转轴线25从上向下移动而实现所述朝向彼此的移动。在这种情况下,定子元件45以尖端360直接指向传感器容纳部220。不言而喻的是,定子15也可以朝向测量系统30移动,其中,测量系统30例如保持静止。测量系统30和定子15也可以同时朝向彼此移动。
在第二方法步骤405期间,在安装测量系统30期间,传感器固持器215处于第一位置中。
在第三方法步骤410(参见图16)中,定子元件45通过端侧与操作表面270接触。定子元件45例如随即如图16所示地以尖端360在底侧抵靠在操作连接板265上。
如果例如测量系统30沿着安装轴线355从上到下装配到定子15上,则操作力FB由定子元件45经由操作表面270导入操作连接板265中。由于第一和第二滑动表面275、280的倾斜的定向,操作力FB根据第一和第二滑动表面275、280相对于安装轴线355的定向被转换成轴向力FA和径向力FR,操作力FB沿着所述安装轴线作用。
轴向力FA沿着安装轴线355作用并且因此平行于旋转轴线25,而相反地,径向力FR在平面中相对于安装轴线355或者旋转轴线25垂直地作用。在该实施例中,径向力FR从安装轴线355朝向旋转轴线25的方向径向地朝向内部作用。在第三方法步骤410期间,轴向力FA使得传感器固持器215朝向第二位置的方向被沿着轴向向上推出第一位置。同时,由于径向力FR使得传感器固持器215朝向旋转轴线25的方向径向向内地移动。在所述过程中,带有温度传感器装置60的传感器固持器215朝向定子元件45的方向移动。此外,第一固定器件80通过轴向力FA被推入紧固开口110中。
沿着安装轴线355的安装运动被保持,直到传感器固持器215处于第二位置中。在这种情况下,如上所述,温度传感器装置60随即抵靠在定子元件45的侧面上。此外,载体55在端侧抵靠在定子边缘75上并且第一固定器件80将载体55紧固到定子边缘75上。
在第四方法步骤415(参见图17)中,将锁定元件235从侧面推到传感器固持器215和固持部段150上、例如在所述实施方式中从径向外侧推到径向内侧。例如可以通过使锁定部段320、325向上弯曲而沿着径向进行该推动运动。还可以考虑的是,锁定元件235沿着轴向沿着安装轴线355被从下向上推到固持部段150和传感器固持器215上。
在第五方法步骤420中,测量系统30借助第二固定器件85以可逆地可松开的方式连接到定子15上。此外,电机10已完全组装好。
电机10和测量系统30的上述设计的优点在于,由于温度传感器装置60和位置传感器装置50集成到测量系统30中,因此安装步骤的数量特别少。此外,可以确保温度传感器装置60在定子元件45上的可靠的定位,所述定位是抗振。此外,可靠地避免了温度传感器装置60从定子元件45的期望的松脱。
此外是有利的是,测量系统30能够以基本上自动化的方式与定子15和转子20共同安装。因此总体上能够以特别成本高效的方式制造电机10。
此外,由传感器固持器215和固持部段150之间的开槽的导引装置246提供间隙补偿,所述间隙补偿用于补偿定子元件45和/或温度传感器装置60的厚度中的间隙。
此外,温度传感器装置60和定子元件45之间的良好的热接触以及温度传感器装置60和绕组之间的良好的热耦连分别通过温度传感器装置60在定子元件45上的直接布置来提供,从而确保借助温度传感器装置60以有效和准确的方式确定温度。
图18示出了根据第二实施方式的锁定元件235的立体视图。
锁定元件235以与图1至17中描述的锁定元件235基本相同的方式构造。在下文中仅讨论图18中所示的锁定元件235与图1至17中所示的锁定元件235之间的差异。
在所述实施方式中,取消了锁止部段340。固定部段330例如在图18中的底侧处的第三子区域365中延伸。在固定部段330中,锁定元件235包括第四切口370,所述第四切口例如被构造为长孔的形式。第四切口370例如平行于旋转轴线25延伸地定向。
图19示出了根据第二实施方式的传感器固持器215的立体视图。
与图1至17所示的传感器固持器215相比,传感器固持器215附加地包括沿着径向延伸的肋375。肋375和第四切口370构造为至少在圆周侧彼此对应。
此外,分别将第二锁止凸缘380布置在第一臂240的外侧并且将第三锁止凸缘385布置在第二臂245的外侧。第二和第三锁止凸缘380、385相对于彼此平行地定向并且相对于旋转轴线25相切地定向。第二和第三锁止凸缘380、385可以分别设置在第一和第二臂240、245上,其中,第一臂240上的第二锁止凸缘380分别沿着相反的方向延伸。类似地,第二臂245上的第三锁止凸缘385沿着相反的方向延伸。
图20示出了处于安装状态的图18所示的位于图19所示的传感器固持器215上的锁定元件235的立体视图。
在安装状态下(即传感器固持器215处于第二位置时),肋375穿过第四切口370,其中,肋375被热铆接,使得肋375在固定部段330的后方借助由热铆接制造的头部391在远离传感器容纳部220的一侧上啮合,使得传感器固持器215和锁定元件235以联锁的方式相互连接,其中,该连接只能通过破坏肋375来松脱。
在顶侧,第二锁止凸缘380抵靠在锁定部段320、325上并且保护传感器固持器215以防沿着轴向相对于锁定元件235移位。为了提供有效的支承,锁定臂230、235可以设计为至少在第二锁定凸缘380的区域中与第二锁定凸缘380的设计对应地逐渐变细。
类似地,通过使得第三锁止凸缘385分别在底侧抵靠在锁定部段320、325上阻止沿着轴向的位移。
图21示出了根据第三实施方式的锁定元件235的立体视图。
锁定元件235以与图18和20中描述的锁定元件235基本相同的方式构造。在下文中仅讨论图21中所示的锁定元件235与图18和20中所述的锁定元件235之间的差异。
固定部段330基本上呈现恒定的高度,其中,替代图18中所示的第四实施方式370的长孔状的设计,将多个第四切口370布置在固定部段330中,所述切口例如设置为孔。在这种情况下,第四切口370在固定部段330中彼此相间隔地布置。
在侧面,锁定部段320、325分别包括例如呈矩形的锁止容纳部390,其中,锁止容纳部390在每种情况下都分别在第一和第二锁定部段320、325中彼此相对地布置。
图22示出了根据第三实施方式的传感器固持器215的立体视图。
传感器固持器215以与图19和20中描述的传感器固持器215基本相同的方式构造。此外,传感器固持器215包括第四锁止凸缘395,其布置在第一和/或第二臂240、245的侧面并且沿着竖直方向布置在第二锁止凸缘380和第三锁止凸缘385之间。第四锁止凸缘395构造为楔形或凸缘状。
传感器固持器215与第四切口370的布置结构对应地包括多个肋375,其中,所述肋375分别构造为挤压肋。
图23示出了沿着图22所示的剖切面G-G的剖视图,所述剖切面穿过传感器固持器215上处于安装状态的锁定元件235。
肋375分别穿过第四切口370,其中,当肋375插入第四切口370时,肋375在圆周上被夹住,从而将传感器固持器215与锁定元件235以摩擦配合联锁地连接。此外,在安装状态下,第四锁止凸缘395啮合到锁止插孔390中并且通过使第四锁止凸缘395止挡在锁止容纳部390上而防止锁定元件235沿着轴向被意外地拉出。
图24示出了根据第四实施方式的锁定元件235的立体视图。
锁定元件235基本上是图18、20、21和23中所示的锁定元件235的组合。在下文中仅讨论图23中所示的锁定元件235与图18、20、21和23中所述的锁定元件235之间的差异。
在图24中,与图18中所示的设计相比,锁定部段320、325在顶侧不是呈锥形,因此锁定部段320、325基本上呈现恒定的高度。图21和23中所示的锁止容纳部390布置在锁定部段320、325中。此外,图24中的第四切口370未构造为贯通开口,而是被配置为固定部段330中的凹槽。第四切口370例如布置在固定部段330的面向锁定部段320、325的一侧上。
图25示出了根据第四实施方式的传感器固持器215的立体视图。
传感器固持器215以与图19、20、22和23中描述的传感器固持器215基本相同的方式构造。在下文中仅讨论图25中所示的传感器固持器215与图19、20、22和23中所示的传感器固持器215之间的差异。
肋375基本上在其它固持部段290的轴向上的整个范围上延伸并且平行于旋转轴线25延伸地定向。
此外,在图25中省去了(如图19所示的)第三锁止凸缘。提供了图22和23所示的第二锁止凸缘380和第四锁止凸缘395。在这种情况下,第四锁止凸缘395相对于图22和23中所示的第四锁止凸缘旋转90°地布置,使得第四锁止凸缘395相对于旋转轴线25基本上平行地延伸。
图26示出了处于安装状态的图24所示的位于图25所示的传感器固持器215上的锁定元件235的立体视图。
在安装状态下,肋375啮合到第四切口370中,并且将传感器固持器215与锁定元件235联锁地连接。在这种情况下,肋375可以在插入时、即在传感器固持器215和锁定元件235平行于旋转轴线25被推到彼此上时被挤压,使得传感器固持器215和锁定元件235摩擦配合地相互连接。
此外,第二锁止凸缘380在锁定部段320、325的顶侧处抵靠在固定部段320、325上。此外,第四锁止凸缘395啮合到锁止容纳部390中并且通过使第四锁止凸缘395止挡在锁止容纳部390上而防止锁定元件235相对于传感器固持器215轴向地移动。向上的运动被止挡在第二锁止凸缘380上的锁定部段320、325阻止。
附加地或者备选地,锁定元件235还包括其它锁止凸缘,其中,在第一位置中,锁止凸缘与传感器固持器215间隔距离地布置,并且通过使所述其它锁止凸缘止挡在传感器固持器215上防止在传感器固持器215位于第二位置中时传感器固持器215从载体55上意外地松脱。为此,传感器固持器215可以包括其它锁止容纳部,其它锁止凸缘啮合到该其它锁止容纳部中和/或其它锁止凸缘可以这样布置在锁定元件235上,使得所述其它锁止凸缘抵靠在传感器固持器215的顶侧或者底侧上。
Claims (16)
1.一种用于电机(10)的测量系统(30),
-包括位置传感器装置(50)和与所述位置传感器装置(50)连接的载体(55),以及固定在所述载体(55)上的温度传感器装置(60),
-其中,所述位置传感器装置(50)能够布置在电机(10)的转子(20)上并且设置用于确定关于所述电机(10)的转子(20)的定向的信息的项目,
-其中,所述温度传感器装置(60)设置用于确定所述电机(10)的定子(15)的温度,其特征在于,所述载体(55)包括固持部段(150)和传感器固持器(215),所述固持部段限定传感器容纳部(220),
其中,所述传感器固持器(215)这样固定,使得所述传感器固持器能够在固持部段(150)上的第一位置和第二位置之间移动,
其中,所述温度传感器装置(60)布置在所述传感器容纳部(220)中,并且所述传感器固持器(215)构造为至少在第二位置中将所述温度传感器装置(60)固定在所述传感器容纳部(220)中。
2.根据权利要求1所述的测量系统(30),
-包括锁定元件(235),
-其中,所述锁定元件(235)包括至少一个固定部段(330)和至少一个第一锁定部段(320),
-其中,所述传感器固持器(215)至少部分地布置在所述固持部段(150)和固定部段(330)之间,
-其中,所述第一锁定部段(320)横向地设置在所述传感器固持器(215)和所述固持部段(150)上,并且在远离所述传感器固持器(215)的一侧啮合在所述固持部段(150)后面并且将所述传感器固持器(215)锁定在位于所述固持部段(150)上的第二位置中。
3.根据权利要求2所述的测量系统(30),
-其中,所述锁定元件(235)具有U形的造型并且包括相对于第一锁定部段(320)偏移布置的第二锁定部段(325),
-其中,所述第一和第二锁定部段(320、325)布置在固定部段(330)的其中一侧上,并且所述第二锁定部段(325)啮合在所述传感器固持器(215)的后面。
4.根据权利要求2或3所述的测量系统(30),
-其中,所述传感器固持器(215)在外侧包括至少一个锁止凸缘(380、390、395),
-其中,通过使所述锁止凸缘(380、390、395)止挡在所述锁定元件(235)上防止在所述传感器固持器(215)位于第二位置中时所述传感器固持器(215)从所述载体(55)上意外地松脱,
和/或
-其中,所述锁定元件(235)包括锁止凸缘(380、390、395),
-其中,通过使所述锁止凸缘(380、390、395)止挡在所述传感器固持器(215)上防止在所述传感器固持器(215)位于第二位置中时所述传感器固持器(215)从所述载体(55)上意外地松脱。
5.根据权利要求2或3所述的测量系统(30),
-其中,所述固持部段(150)包括滑动表面(305、310),并且所述传感器固持器(215)包括其它滑动表面(275、280)和操作连接板(265),
-其中,所述操作连接板(265)相对于安装轴线(355)倾斜地定向,
-其中,所述滑动表面(305、310)抵靠在所述其它滑动表面(275、280)上,并且所述滑动表面(305、310)和所述其它滑动表面(275、280)相对于安装轴线(355)倾斜地定向,
-其中,所述传感器固持器(215)设置用于通过所述其它滑动表面(275、280)沿着所述滑动表面(305、310)滑动,以便将所述传感器固持器(215)从第一位置移动到第二位置。
6.根据权利要求5所述的测量系统(30),其特征在于,所述操作连接板(265)相对于安装轴线(355)垂直地定向。
7.根据权利要求1至3之一所述的测量系统(30),
-所述测量系统包括固定在所述载体(55)上的接触装置(90),
-其中,所述接触装置(90)借助第一电连接部(95)与温度传感器装置(60)电连接并且借助第二电连接部(100)与位置传感器装置(50)电连接,
-其中,所述第一电连接部(95)和/或第二电连接部(100)布置在载体(55)上。
8.根据权利要求7所述的测量系统(30),
-所述测量系统包括与所述载体(55)连接的固持器(165),
-其中,所述固持器(165)限定了容纳部(200),该容纳部至少部分地构造为与所述接触装置(90)的外周侧(205)对应,
-其中,所述接触装置(90)至少部分地啮合到所述容纳部(200)中,并且所述固持器(165)将所述接触装置(90)机械地固定到所述载体(55)上。
9.根据权利要求7所述的测量系统(30),
-其中,所述载体(55)至少部分地包括连接容纳部(170),该连接容纳部布置在位置传感器装置(50)和温度传感器装置(60)之间并且构造为笼的形式,
-其中,所述第一电连接部(95)和/或第二电连接部(100)布置在所述连接容纳部(170)中。
10.根据权利要求9所述的测量系统(30),
-其中,所述位置传感器装置(50)包括线圈轮缘(75),并且所述载体(55)包括弯曲地构造的第一载体部段(140),
-其中,所述第一载体部段(140)和线圈轮缘(75)构造为相对于彼此平行地延伸,并且所述第一载体部段(140)与所述线圈轮缘(75)机械地连接。
11.根据权利要求10所述的测量系统(30),
-其中,所述载体(55)包括第二载体部段(145),
-其中,所述第二载体部段(145)在径向内侧与所述第一载体部段(140)连接并且从所述第一载体部段(140)径向向外延伸,
-其中,所述固持部段(150)在所述第二载体部段(145)的径向外侧上固定在所述第二载体部段(145)上,
-其中,所述第二载体部段(145)至少部分地限定所述连接容纳部(170)。
12.根据权利要求1至3之一所述的测量系统(30),
-所述测量系统包括固定器件(80),所述固定器件具有锁止元件(105)和布置在线圈轮缘中的固定开口(110),
-其中,所述锁止元件(105)与所述载体(55)连接并且穿过所述固定开口(110),
-其中,在所述载体(55)的端侧抵靠在线圈轮缘(75)上的情况下,所述锁止元件(105)在所述线圈轮缘(75)后面啮合并且以联锁的方式将所述载体(55)与所述线圈轮缘(75)连接。
13.一种电机(10),
-所述电机具有定子(15)、安装为能够绕旋转轴线(25)旋转的转子(20),以及根据前述权利要求之一所述的测量系统(30),
-其中,所述测量系统(30)轴向地布置在所述定子(15)旁边,
-其中,所述位置传感器装置(50)设置用于确定关于所述转子(20)的定向的信息的项目,
-其中,所述温度传感器装置(60)与所述定子(15)热耦连并且设置用于确定所述定子(15)的温度。
14.根据权利要求13所述的电机(10),
-其中,所述定子(15)包括至少一个相对于安装轴线(355)平行地延伸的定子元件(45),
-其中,所述温度传感器装置(60)抵靠在所述定子元件(45)上。
15.根据权利要求14所述的电机(10),其特征在于,所述定子元件(45)是板状地构造的定子凸缘。
16.一种用于组装电机(10)的方法,
-其中,提供根据权利要求1至12之一所述的测量系统(30)和具有定子元件(45)的电机(10)的至少一个定子(15),
-其中,所述传感器固持器(215)处于第一位置中,
-其中,所述测量系统(30)和/或所述定子(15)沿着安装轴线(355)朝向彼此移动,
-其中,所述定子元件(45)在端侧抵靠在所述传感器固持器(215)上并且将所述传感器固持器(215)从第一位置移动到第二位置中,
-其中,所述传感器固持器(215)在第二位置中将所述温度传感器装置(60)固定在所述定子元件(45)上。
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