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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Handwerkzeugvorrichtung nach dem Anspruch 1.
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Aus der
DE 198 37 675 A1 ist eine Ladevorrichtung für Akkumulatoren in einem mobilen elektrischen Gerät bekannt, bei der zum induktiven Übertragen von Ladeenergie ein Leistungsoszillator mit einem primären Teil eines induktiven Kopplers ein magnetisches Wechselfeld erzeugt.
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Die
DE 2 233 537 A offenbart eine elektromagnetische Hochspannungsinduktionsvorrichtung für hohe Leistungen mit einem eine Isolierflüssigkeit enthaltenden Kessel, der mit Hochspannungsdruchführungen versehen ist und in dem mindestens zwei an ihren Endflächen über Magnetjoche miteinander verbundene Magnetschenkel vorgesehen sind, die mindestens je eine Wicklung tragen.
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Weiterhin sind bereits Handwerkzeugvorrichtungen mit zumindest einer Ladespule, die einen Spulenkern aufweist und die dazu vorgesehen ist, eine Energie zu übertragen, vorgeschlagen worden.
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Aufgabe der Erfindung ist das Bereitstellen einer robusten und kostengünstig herzustellenden Handwerkzeugvorrichtung zum induktiven Übertragen von Ladeenergie.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von einer Handwerkzeugvorrichtung mit zumindest einer Ladespule, die einen Spulenkern aufweist und die dazu vorgesehen ist, eine Energie zu übertragen.
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Es wird vorgeschlagen, dass der Spulenkern zumindest zwei relativ zueinander bewegbare Kernsegmente aufweist. Vorzugsweise sind die Kernsegmente bei einer Verformung eines Gehäuses relativ zueinander zerstörungsfrei bewegbar. Insbesondere soll unter einer „Ladespule” eine Spule verstanden werden, die in zumindest einem Betriebszustand eine Energie zum Laden und/oder Entladen insbesondere eines Handwerkzeugakkus sendet und/oder vorzugsweise empfängt. Vorzugsweise weist ein System mit einem Handwerkzeugakku und mit einem Ladegerät und/oder einem Handwerkzeug zwei aufeinander abgestimmte, von einem Bediener räumlich voneinander trennbare Ladespulen auf. Unter einem „Spulenkern” soll insbesondere ein Element verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, ein magnetisches Feld einer Spulenschleife der Ladespule zu einer weiteren Ladespule zu leiten. Vorteilhaft ist der Spulenkern aus einem ferromagnetischen Material. Vorzugsweise ist der Spulenkern zumindest teilweise in einem Innenraum einer Leiterschleife der Ladespule angeordnet. Bevorzugt ist der Spulenkern aus einem weichmagnetischen Material. Insbesondere weist der Spulenkern eine Permeabilitätszahl größer als 100, bevorzugt größer als 1000, besonders bevorzugt größer als 5000, auf. Vorzugsweise weist der Spulenkern wenigstens drei, besonders bevorzugt wenigstens vier Kernsegmente auf. Insbesondere soll unter einem „Innenraum der Ladespule” ein Raum verstanden werden, der auf einer Ebene um mehr als 270 Grad, bevorzugt um 360 Grad, von der Leiterschleife umschlossen ist. Insbesondere soll unter „vorgesehen” speziell ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Unter dem Begriff „übertragen” soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass die Ladespule dazu vorgesehen ist, eine Energie mittels eines magnetischen Felds zu transferieren. Vorzugsweise ist die Ladespule dazu vorgesehen, die Energie durch eine elektrisch isolierende Schicht zu übertragen. Bevorzugt ist die elektrisch isolierende Schicht ein Bereich eines Gehäuses zumindest der Handwerkzeugvorrichtung. Insbesondere soll unter der Wendung „relativ zueinander bewegbar” verstanden werden, dass eine Stelle des einen Kernsegments relativ zu einer Stelle des anderen Kernsegments um eine Strecke zerstörungsfrei verschiebbar ist, die bei einem einstückigen Spulenkern diesen zerstört. Vorzugsweise sind die Kernsegmente um mehr als 0,1 mm, vorteilhaft um mehr als 0,4 mm, besonders vorteilhaft um mehr als 1 mm, relativ zueinander bewegbar. Unter einem „Kernsegment” soll insbesondere ein einstückiger Bereich des Spulenkerns verstanden werden. Vorzugsweise weist der Spulenkern wenigstens drei, besonders bevorzugt wenigstens vier Kernsegmente auf. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Handwerkzeugvorrichtung kann ein leistungsfähiger Spulenkern bereitgestellt werden, der vorteilhaft gegen ein Zerbrechen, beispielsweise durch einen Stoß nach einem Sturz, geschützt ist. Des Weiteren können einzelne Kernsegmente kostengünstig hergestellt, transportiert und montiert werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass der Spulenkern aus einem keramischen, insbesondere ferrimagnetischen Werkstoff besteht, wodurch vorteilhaft ein besonders hoher Wirkungsgrad bei einer Energieübertragung erreicht werden kann. Insbesondere können Verluste durch Wirbelströme minimiert werden. Insbesondere soll unter einem „keramischen” Werkstoff ein anorganischer und polykristalliner Werkstoff verstanden werden, der durch einen Sintervorgang hergestellt wurde. Alternativ oder zusätzlich könnte der Spulenkern aus einem anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Werkstoff bestehen.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Kernsegmente zumindest im Wesentlichen entlang wenigstens einer von einer Feldlinie der Ladespule aufgespannten Feldebene voneinander getrennt sind, wodurch ein Einfluss der Trennung auf einen magnetischen Fluss vorteilhaft minimiert werden kann. Insbesondere soll unter einer „von einer Feldlinie der Ladespule aufgespannten Feldebene” eine Ebene verstanden werden, die so ausgerichtet und angeordnet ist, dass sie die Leiterschleife senkrecht zu einer Stromrichtung an der Schnittstelle schneidet. Insbesondere ist die Feldebene senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der Leiterschleife ausgerichtet. Vorzugsweise liegt ein Mittelpunkt der Leiterschleife auf der Feldebene, und zwar insbesondere bei einer kreisförmigen Leiterschleife. Unter „voneinander getrennt” soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass die Kernsegmente entlang der Feldebene voneinander beabstandet angeordnet sind. Vorzugsweise weisen die Kernsegmente zwei Oberflächen auf, die parallel zu der Feldebene verlaufen. Bevorzugt sind diese Flächen weniger als 5 mm, vorteilhaft weniger als 2 mm, besonders vorteilhaft weniger als 1 mm, voneinander beabstandet. Insbesondere soll in diesem Zusammenhang unter „zumindest im Wesentlichen” verstanden werden, dass zwischen der Feldebene und einer Trennebene ein Winkel kleiner als 30 Grad, vorteilhaft kleiner als 15 Grad, besonders vorteilhaft kleiner als 5 Grad, liegt.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Handwerkzeugvorrichtung zumindest ein Trennelement aufweist, das dazu vorgesehen ist, die Kernsegmente voneinander beabstandet anzuordnen, wodurch ein wirkungsvoller und trotzdem gegen Zerstörung gut geschützter Spulenkern möglich ist. Unter einem „Trennelement” soll insbesondere ein Element verstanden werden, das in zumindest einem Betriebszustand auf zumindest eines der Kernsegmente eine Kraft bewirkt, die einem Annähern der Kernsegmente zueinander entgegenwirkt. Vorzugsweise ist das Trennelement zwischen den zumindest zwei Spulenelementen angeordnet. Das heißt insbesondere, dass das Trennelement auf einer Geraden angeordnet ist, die zumindest zwei verschiedene, benachbarte Kernsegmente schneidet. Vorzugsweise weist das Trennelement eine Klebeschicht, ein aufgeschäumtes Material und/oder ein anderes, dem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Material auf.
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Zudem wird vorgeschlagen, dass die Ladespule eine Leiterschleife und eine Leiterhalteeinheit aufweist, die dazu vorgesehen ist, die Leiterschleife zu befestigen, wodurch eine stabile und zuverlässige Befestigung der Leiterschleife erreicht werden kann. Unter einer „Leiterschleife” soll insbesondere ein elektrischer Leiter verstanden werden, der dazu vorgesehen ist, einen elektrischen Strom um einen Innenraum der Ladespule, insbesondere um mehr als 300 Grad, herumzuleiten. Vorzugsweise weist die Leiterschleife mehrere Wicklungen auf, in denen die Leiterschleife den elektrischen Strom mehrmals um den Innenraum herumleitet. Vorzugsweise begrenzt die Leiterschleife den Innenraum auf einer Ebene, insbesondere auf einer Haupterstreckungsebene der Leiterschleife, kreisförmig. Alternativ könnte die Leiterschleife den Innenraum vieleckig, oval, rechteckig oder in einer anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Form, begrenzen. Vorzugsweise ist die Leiterhalteeinheit als ein Formteil ausgebildet, auf das die Leiterschleife aufgewickelt ist. Alternativ oder zusätzlich könnte die Leiterschleife zumindest teilweise in die Leiterhalteeinheit eingegossen sein.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Leiterhalteeinheit dazu vorgesehen ist, die Kernsegmente zu befestigen, wodurch eine einfache Konstruktion und eine vorteilhafte Montage möglich sind. Vorzugsweise befestigt die Leiterhalteeinheit die Kernsegmente stoffschlüssig, kraftschlüssig und/oder bevorzugt formschlüssig. Vorzugsweise weisen die Kernsegmente und/oder vorteilhaft die Leiterhalteeinheit Rastelemente auf, die in zumindest einem Betriebszustand die Kernsegmente und die Leiterhalteeinheit koppeln.
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In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Trennelement als eine Rippe der Leiterhalteeinheit ausgebildet ist, wodurch Bauteile eingespart werden können. Unter einer „Rippe” soll insbesondere ein brettförmiger aus einer Fläche des Leiterbefestigungsbereichs herausragender Bereich verstanden werden. Vorzugsweise ist das Trennelement an einen Leiterbefestigungsbereich der Leiterhalteeinheit stoffschlüssig angeformt. Alternativ oder zusätzlich könnte das Trennelement als Kunststoffblättchen ausgebildet sein.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Handwerkzeugvorrichtung ein Befestigungsmittel umfasst, das dazu vorgesehen ist, die Ladespule spielfrei zu befestigen, wodurch eine konstruktiv einfache Befestigung und eine hohe mechanische Stabilität möglich sind. Unter der Wendung „spielfrei befestigen” soll insbesondere verstanden werden, dass die Ladespule und zumindest ein Bereich des Befestigungsmittels relativ zueinander unbewegbar verbunden sind. Vorzugsweise führt eine Verformung des Befestigungsmittels zu einer Verformung der Ladespule. Vorzugsweise ist das Befestigungsmittel zumindest teilweise einstückig mit einem Gehäuse, insbesondere eines Handwerkzeugakkus, eines Ladegeräts oder eines Handwerkzeugs, ausgebildet.
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Mit Vorteil weist die Leiterhalteeinheit einen ringförmigen Leiterbefestigungsbereich mit einem U-förmigen Profil auf, dessen offene Seite nach außen weist. In einer alternativen Ausgestaltung weist ein Leiterbefestigungsbereich ein L-förmiges Profil auf, dessen eine zusätzliche offene Seite in Richtung einer anderen Ladespule weist, mit der die zumindest eine Ladespule Energie austauscht. Besonders bevorzugt sind die Trennelemente an den Leiterbefestigungsbereich angeformt und aus einem einhundert-fach weicheren Material als die Kernsegmente gebildet.
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Ferner geht die Erfindung aus von einem Ladegerät mit einer erfindungsgemäßen Handwerkzeugvorrichtung. Unter einem „Ladegerät” soll insbesondere eine Vorrichtung verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, eine elektrische Energie an einen Handwerkzeugakku zum Laden einer Akkuzelle zu übertragen. Vorzugsweise weist das Ladegerät zumindest ein Mittel zur Steuerung eines Ladevorgangs auf.
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Weiterhin geht die Erfindung aus von einem Handwerkzeugakku mit einer erfindungsgemäßen Handwerkzeugvorrichtung. Insbesondere soll unter einem „Handwerkzeugakku” ein Energiespeicher verstanden werden, der dazu vorgesehen ist, ein Handwerkzeug mit einer elektrischen Energie zu versorgen. Vorzugsweise weist der Handwerkzeugakku zumindest eine lithiumbasierte Akkuzelle auf. Bevorzugt weist der Handwerkzeugakku zumindest eine Elektronik zum Schutz der Akkuzelle auf.
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Außerdem geht die Erfindung aus von einem Handwerkzeug mit einer erfindungsgemäßen Handwerkzeugvorrichtung. Unter einem „Handwerkzeug” soll insbesondere eine werkstückbearbeitende und/oder werkstückvermessende Vorrichtung, vorteilhaft jedoch eine Bohrmaschine, ein Bohr- und/oder Schlaghammer, eine Säge, ein Hobel, ein Schrauber, eine Fräse, ein Schleifer, ein Winkelschleifer, ein Gartengerät, ein Entfernungsmeßgerät, ein Ortungsgerät, ein Multifunktionswerkzeug und/oder ein anderes, dem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Handwerkzeug, verstanden werden. Vorzugsweise weist das Handwerkzeug zumindest eine Akkuzelle auf, die dazu vorgesehen ist, über die Handwerkzeugvorrichtung mit einer Ladeenergie geladen zu werden. Alternativ ist das Handwerkzeug insbesondere dazu vorgesehen, über die Handwerkzeugvorrichtung von einem trennbaren Handwerkzeugakku mit einer Betriebsenergie eines Antriebsmotors versorgt zu werden.
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Zeichnung
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Handwerkzeugvorrichtung,
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2 ein Schnitt eines Systems mit einem Handwerkzeugakku und einem Ladegerät, die jeweils die Handwerkzeugvorrichtung aus 1 aufweisen und
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3 eine Leiterhalteeinheit der Handwerkzeugvorrichtung aus 1.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Handwerkzeugvorrichtung 10 mit einer Ladespule 12. Die Ladespule 12 überträgt bei einem Ladevorgang einer hier nicht näher dargestellten Akkuzelle eine Energie einer anderen Ladespule 12'. Diese Ladespule 12' und ein Befestigungsmittel 26 der Ladespule 12 der erfindungsgemäßen Handwerkzeugvorrichtung 10 sind in 2 dargestellt. Die Handwerkzeugvorrichtung 10 weist einen Spulenkern 14, eine Leiterschleife 22 und eine Leiterhalteeinheit 24 auf. Die Leiterschleife 22 ist dazu vorgesehen einen Strom um einen Innenraum 32 der Leiterschleife 22 herumzuleiten. Dazu weist die Leiterschleife 22 mehrere Drahtwicklungen 34 auf. Die Leiterschleife 22 umschließt den im Wesentlichen zylinderförmigen Innenraum 32.
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Die Leiterschleife 22 ist auf der Leiterhalteeinheit 24 befestigt, und zwar aufgewickelt. Die Leiterhalteeinheit 24 weist einen ringförmigen Leiterbefestigungsbereich 36 auf. Wie die 3 zeigt weist der Leiterbefestigungsbereich 36 ein U-förmiges Profil auf. Eine offene Seite des U-förmigen Profils weist dabei nach außen. Alternativ könnte ein Leiterbefestigungsbereich ein L-förmiges Profil aufweisen. Dabei weist eine zusätzliche offene Seite des L-förmigen Profil vorteilhaft in Richtung der anderen Ladespule 12' mit der eine Energie ausgetauscht wird, wodurch ein geringer Abstand zur anderen Ladespule 12' und damit ein vorteilhaft hoher Wirkungsgrad erreicht werden kann.
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Der Spulenkern 14 ist mehrstückig ausgeführt und weist mehrere Kernsegmente 16 auf. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Spulenkern zehn Kernsegmente 16 auf. Die Kernsegmente 16 sind relativ zueinander bewegbare befestigt. Und zwar sind die Kernsegmente 16 an der Leiterhalteeinheit 24 befestigt. Dazu weisen die Kernsegmente 16 an der Leiterhalteeinheit 24 nicht näher dargestellte Befestigungsmittel auf. Die Leiterhalteeinheit 24 befestigt die Kernsegmente 16 relativ zueinander geringfügig bewegbar. Die Kernsegmente 16 bestehen aus einem keramischen Werkstoff, und zwar aus Ferrit. Die Leiterhalteeinheit 24 erlaubt Bewegungen der Kernsegmente 16 relativ zueinander, bei denen ein einstückiger Spulenkern zerbricht.
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Der Spulenkern 14 ist ringförmig ausgebildet. Das heißt, er umschließt auf einer Ebene einen paramagnetischen und/oder diamagnetischen Bereich. Der Spulenkern 14 ist teilweise in dem Innenraum 32 der Leiterschleife 22 angeordnet. Der Spulenkern 14 weist ein U-förmiges Profil auf. Eine offene Seite des U-förmigen Profils weist in Richtung der anderen Ladespule 12'. Die Leiterschleife 22 und die Leiterhalteeinheit 24 sind innerhalb des U-förmigen Profils angeordnet. Die Kernsegmente 16 bilden jeweils ein Ringsegment des Spulenkerns 14. Die Kernsegmente 16 sind entlang von Trennebenen 38 voneinander getrennt, die parallel zu von Feldlinien 18 der Ladespule 12 aufgespannten Feldebenen ausgerichtet sind. Die Trennebenen 38 sind senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der Ladespule 12 ausgerichtet und verlaufen durch einen Mittelpunkt der Ladespule 12.
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Die Leiterhalteeinheit 24 weist mehrere Trennelemente 20 auf, die die Kernsegmente 16 voneinander beabstandet anordnen. Die Trennelemente 20 sind entlang der Trennebenen 38 zwischen den Kernsegmenten 16 angeordnet. Die Trennelement 20 sind aus einem zumindest einhundert-fach weicheren Material als die Kernsegmente 16. Hier sind die Trennelement 20 aus einem Kunststoff. Die Trennelemente 20 sind an den Leiterbefestigungsbereich 36 der Leiterhalteeinheit 24 angeformt. Die Trennelemente 20 sind als Rippen ausgebildet. Die Handwerkzeugvorrichtung 10 weist das Befestigungsmittel 26 zur Befestigung der Ladespule 12 auf. Das Befestigungsmittel 26 ist als Teil eines Gehäuses eines Handwerkzeugakkus 30 ausgebildet. Das Befestigungsmittel 26 befestigt die Ladespule 12 spielfrei.
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2 zeigt schematisch ein System aus einem, teilweise dargestellten Ladegerät 28 und dem teilweise dargestellten Handwerkzeugakku 30. Das Ladegerät 28 und der Handwerkzeugakku 30 weisen jeweils eine erfindungsgemäße Handwerkzeugvorrichtung 10, 10' auf. Das Ladegerät 28 überträgt bei einem Ladevorgang mittels der Ladespule 12' eine Energie an die Landespule 12 des Handwerkzeugakkus 30. Der Handwerkzeugakku 30 speichert die übertragene Energie. Der Handwerkzeugakku 30 gibt bei einem Arbeitsvorgang die gespeicherte Energie mittels der Ladespule 12 an ein hier nicht näher dargestelltes Handwerkzeug des Systems ab, das ebenfalls eine Handwerkzeugvorrichtung aufweist.
