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Die Erfindung betrifft eine Energieübertragungseinrichtung zur kontaktlosen Übertragung elektrischer Energie, mit einer Primärspuleneinrichtung und einer bezüglich der Primärspuleneinrichtung um eine Drehachse drehbar gelagerten Sekundärspuleneinrichtung, wobei die Primärspuleneinrichtung über ein Primärjochelement, mehrere Primärschenkelelemente sowie eine Primärwicklung und die Sekundärspuleneinrichtung über ein Sekundärjochelement, mehrere Sekundärschenkelelemente sowie eine Sekundärwicklung verfügt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine elektrische Maschine.
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Die elektrische Maschine dient beispielsweise dem Bereitstellen eines Drehmoments oder dem Umwandeln mechanischer Energie in elektrische Energie. Zu diesem Zweck verfügt sie über einen Stator sowie einen Rotor, welcher bezüglich des Stators drehbar gelagert ist. In Abhängigkeit von der Art der elektrischen Maschine kann es notwendig sein, dem Rotor elektrische Energie zur Verfügung zu stellen. Dies ist beispielsweise der Fall, falls die elektrische Maschine als elektrisch erregte Synchronmaschine ausgeführt ist. Auch andere Ausgestaltungen der elektrischen Maschine sind jedoch realisierbar. Zur Energieübertragung ist die Energieübertragungseinrichtung vorgesehen. Die Energieübertragungseinrichtung verfügt beispielsweise über wenigstens einen Schleifring sowie eine mit dem Schleifring in Berührkontakt stehende Bürste. Der Schleifring ist dabei vorzugsweise an dem Rotor angeordnet, während die Bürste dem Stator zugeordnet ist. Üblicherweise sind mehrere Schleifringe sowie korrespondierende Bürsten vorgesehen.
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Der Schleifring und die Bürste sind nun derart ausgestaltet, dass auch bei einer Drehbewegung des Rotors bezüglich des Stators permanent oder zumindest nahezu permanent ein Schleifkontakt zwischen ihnen vorliegt, sodass elektrische Energie übertragen werden kann. Eine derartige konduktive Energieübertragungseinrichtung ist jedoch wartungsintensiv. Zudem ist sie anfällig gegenüber Verschmutzungen sowie Änderungen der Luftfeuchtigkeit, was eine unzuverlässige Übertragung der elektrischen Energie zur Folge haben kann.
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Aus diesem Grund soll die Energieübertragungseinrichtung kontaktlos ausgestaltet sein, um die elektrische Energie berührungslos zwischen dem Stator und dem Rotor übertragen zu können. Zu diesem Zweck sind die Primärspuleneinrichtung und die Sekundärspuleneinrichtung vorgesehen. Die Primärspuleneinrichtung kann alternativ als Primäraktivteil, die Sekundärspuleneinrichtung als Sekundäraktivteil bezeichnet werden. Die Primärspuleneinrichtung ist vorzugsweise dem Stator der elektrischen Maschine zugeordnet und bezüglich diesem festgesetzt. Die Sekundärspuleneinrichtung ist dagegen bevorzugt dem Rotor der elektrischen Maschine zugeordnet und gegenüber diesem festgesetzt. Bei einer Drehbewegung des Rotors gegenüber dem Stator liegt insoweit eine entsprechende Drehbewegung der Sekundärspuleneinrichtung bezüglich der Primärspuleneinrichtung vor. Die Energieübertragungseinrichtung kann jedoch auch in anderen Einsatzgebieten, also unabhängig von der elektrischen Maschine, Verwendung finden.
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Es ist nun Aufgabe der Erfindung, eine kontaktlose Energieübertragungseinrichtung vorzuschlagen, welche einfach und kostengünstig herzustellen sind und zudem eine hohe mechanische Belastbarkeit aufweisen.
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Dies wird erfindungsgemäß mit einer Energieübertragungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass das Primärjochelement und/oder das Sekundärjochelement aus jeweils einem Blechpaket bestehen, und dass – im Längsschnitt bezüglich der Drehachse gesehen – das Primärjochelement an zumindest einem der Primärschenkelelemente und/oder das Sekundärjochelement an zumindest einem der Sekundärschenkelelemente entlang einer Stoßkante anliegt, wobei die Stoßkante und/oder ihre Längsmittelachse bezüglich der Drehachse geneigt ist.
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Die Primärspuleneinrichtung weist das Primärjochelement, die Primärschenkelelemente sowie die Primärwicklung auf. Die Sekundärspuleneinrichtung ist im Wesentlichen analog aufgebaut und verfügt entsprechend über das Sekundärjochelement, die Sekundärschenkelelemente und die Sekundärwicklung. Die Primärspuleneinrichtung und die Sekundärspuleneinrichtung sind nun derart angeordnet, dass bei Anliegen einer Wechselspannung an der Primärspuleneinrichtung in der Sekundärspuleneinrichtung eine korrespondierende Wechselspannung induziert wird. Die Jochelemente, also das Primärjochelement und das Sekundärjochelement, sowie die Schenkelelemente, also die Primärschenkelelemente und die Sekundärschenkelelemente, dienen der Erhöhung der Effizienz der Energieübertragung zwischen der Primärspuleneinrichtung und der Sekundärspuleneinrichtung.
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Vorzugsweise sind die Primärschenkelelemente beidseitig des Primärjochelements vorgesehen, sodass also an gegenüberliegenden Stirnseiten des Primärjochelements jeweils ein Primärschenkelelement angeordnet ist. Das Primärjochelement sowie die Primärschenkelelemente können dabei im Wesentlichen – im Längsschnitt bezüglich der Drehachse gesehen – U-förmig zueinander angeordnet sein, wobei die Primärschenkelelemente über das Primärjochelement miteinander verbunden sind. Vorzugsweise sind die Primärschenkelelemente ausschließlich über das Primärjochelement aneinander befestigt und liegen ansonsten beabstandet beziehungsweise separat voneinander vor.
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Zwischen den Primärschenkelelementen ist die Primärwicklung angeordnet, wobei diese um das Primärjochelement herum verläuft, dieses also in Umfangsrichtung bezüglich der Drehachse vorzugsweise vollständig umgreift. Insbesondere weist die Primärspuleneinrichtung eine Vielzahl von Wicklungen auf, wobei jede Wicklung der Primärspuleneinrichtung das Primärjochelement in Umfangsrichtung vollständig umgreift. Die Sekundärspuleneinrichtung ist grundsätzlich analog zu der Primärspuleneinrichtung aufgebaut, sodass auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen wird.
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Im Längsschnitt gesehen weist jedes der Primärschenkelelemente ein dem Primärjochelement abgewandtes freies Ende auf. Auch jedes Sekundärschenkelelement verfügt über ein derartiges freies Ende, welches auf der dem Sekundärjochelement abgewandten Seite des jeweiligen Sekundärschenkelelements vorliegt. Die Primärspuleneinrichtung und die Sekundärspuleneinrichtung sind nun derart zueinander angeordnet, dass die freien Enden der Primärschenkelelemente und der Sekundärjochelemente aufeinander zu ragen. Insbesondere fluchten die freien Enden der Primärschenkelelemente mit den freien Enden der Sekundärschenkelelemente. Besonders bevorzugt weist die Anordnung aus Primärjochelement sowie Primärschenkelelementen in axialer Richtung dieselben Abmessungen auf wie die Anordnung aus Sekundärjochelement sowie Sekundärschenkelelementen. Bei einer derartigen Ausführungsform sind diese Anordnungen in axialer Richtung bevorzugt an derselben Position angeordnet.
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Das Primärjochelement, das Sekundärjochelement oder beide bestehen aus dem Blechpaket beziehungsweise jeweils einem Blechpaket. Unter dem Blechpaket ist eine Anordnung aus mehreren Blechen beziehungsweise Blechlamellen zu verstehen, welche aneinander befestigt, beispielsweise miteinander verbacken sind. Die Bleche können elektrisch voneinander isoliert sein. Auf diese Art und Weise können Wirbelströme in dem Primärjochelement beziehungsweise dem Sekundärjochelement zumindest teilweise vermieden werden. Das Primärjochelement beziehungsweise das Sekundärjochelement stellt einen Eisenkern der Primärspuleneinrichtung beziehungsweise der Sekundärspuleneinrichtung oder zumindest einen Teil von diesem dar. Die Bleche können aus Elektroblech bestehen. Mit der Realisierung des Primärjochelements und/der des Sekundärjochelements als Blechpaket wird eine hervorragende Dauerfestigkeit der Energieübertragungseinrichtung und/oder der elektrischen Maschine erzielt.
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Um zudem die Flussführung des magnetischen Flusses in der Primärspuleneinrichtung beziehungsweise der Sekundärspuleneinrichtung optimal zu gestalten, ist die geneigte Stoßkante vorgesehen. Die Stoßkante liegt zwischen dem Primärjochelement und dem zumindest einen der Primärschenkelelemente einerseits und/oder zwischen dem Sekundärjochelement und dem zumindest einen der Sekundärschenkelelemente andererseits vor. Das bedeutet, dass das Primärjochelement entlang der Stoßkante an dem Primärschenkelelement beziehungsweise das Sekundärjochelement entlang der Stoßkante an dem Sekundärschenkelelement anliegt. Das Primärjochelement ist also nicht einstückig mit den Primärschenkelelementen und/oder das Sekundärjochelement nicht einstückig mit den Sekundärschenkelelementen ausgestaltet. Vielmehr liegen sie zunächst als separate, aneinander zu befestigende Elemente vor.
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Allgemein formuliert liegt zwischen dem Primärjochelement und jedem der Primärschenkelelemente sowie zwischen dem Sekundärjochelement und jedem der Sekundärschenkelelemente jeweils eine Stoßkante vor. Wenigstens eine dieser Stoßkanten, vorzugsweise mehrere der Stoßkanten, insbesondere jedoch alle der Stoßkanten, sind nun bezüglich der Drehachse geneigt. Darunter ist zu verstehen, dass die Stoßkante und/oder ihre Längsmittelachse beziehungsweise eine gedachte Verlängerung der Stoßkante oder der Längsmittelachse mit der Drehachse einen Winkel einschließt, welcher größer als 0° und kleiner als 90° ist. Besonders vorteilhaft ist ein Winkel zwischen 30° und 60°, zwischen 35° und 55°, zwischen 40° und 50°, oder von genau 45°.
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Die Längsmittelachse der Stoßkante ist im Längsschnitt gesehen eine Gerade zwischen einem in radialer Richtung am weitesten innenliegenden Kontaktpunkt, an welchem das Primärjochelement an dem entsprechenden Primärschenkelement oder das Sekundärjochelement an dem entsprechenden Sekundärschenkelelement anliegt, und einem in radialer Richtung am weitesten außenliegenden Kontaktpunkt, an welchem wiederum das entsprechende Jochelement an dem entsprechenden Schenkelelement anliegt.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Primärschenkelelemente und/oder die Sekundärschenkelelemente jeweils aus einem Blechpaket bestehen, das entlang der Stoßkante an dem Primärjochelement beziehungsweise dem Sekundärjochelement anliegt. Insoweit besteht nicht lediglich das Primärjochelement oder das Sekundärjochelement aus einem Blechpaket. Vielmehr ist es vorgesehen, dass dem aus dem Blechpaket bestehenden Primärjochelement Primärschenkelelemente zugeordnet sind, die vorzugsweise jeweils ebenfalls aus einem Blechpaket bestehen. Zusätzlich oder alternativ sind dem aus dem Blechpaket bestehenden Sekundärjochelement Sekundärschenkelelemente zugeordnet, die ebenfalls jeweils aus einem derartigen Blechpaket bestehen. Wie bereits erläutert, liegen zwischen den Primärschenkelelementen und dem Primärjochelement beziehungsweise zwischen den Sekundärschenkelelementen und dem Sekundärjochelement Stoßkanten vor, an welchen jeweils ein Primärschenkelelement beziehungsweise Sekundärschenkelelement an dem Primärjochelement beziehungsweise dem Sekundärjochelement anliegt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass sich das Blechpaket des Primärjochelements und/oder des Sekundärjochelements aus mehreren Blechpaketteilen zusammensetzt, die jeweils an einem von mehreren Blechpaketteilen des Blechpakets eines der Primärschenkelelemente beziehungsweise der Sekundärschenkelelemente anliegen. Die Blechpaketteile können dabei jeweils genau ein Blech oder mehrere Bleche aufweisen. Besteht das Blechpaketteil aus mehreren Blechen, so kann es auch als Blechteilpaket bezeichnet werden. Die mehreren Blechpaketteile, aus welchen sich das Blechpaket zusammensetzt, weisen vorzugsweise voneinander unterschiedliche Abmessungen auf, insbesondere im Längsschnitt bezüglich der Drehachse gesehen. Insbesondere weisen unmittelbar aneinander angrenzende Blechpaketteile unterschiedliche Abmessungen auf, beispielsweise in axialer Richtung. Aufgrund der unterschiedlichen Abmessungen der mehreren Blechpaketteile kann die Neigung der Stoßkante realisiert sein.
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Die einzelnen Bleche des Blechpakets können im Falle des Primärjochelements und/oder des Sekundärjochelements in radialer Richtung unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sein. Die Bleche weisen ihre größten Abmessungen in axialer Richtung und in Umfangsrichtung auf, während ihre Stärke in radialer Richtung kleiner ist als die Abmessungen in axialer Richtung und in Umfangsrichtung. Das Blechpaket im Falle der Primärschenkelelemente und/oder der Sekundärschenkelelemente kann über Bleche verfügen, welche in axialer Richtung benachbart zueinander angeordnet sind. Ihre Abmessungen in axialer Richtung sind insoweit kleiner als ihre Abmessungen in Umfangsrichtung und in radialer Richtung.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass – im Längsschnitt gesehen – die Stoßkante durchgehend gerade verläuft oder gestuft ist. Der gerade Verlauf der Stoßkante wird beispielsweise durch die Ausgestaltung einer Fase an dem Primärjochelement beziehungsweise dem Sekundärjochelement und dem entlang der Stoßkante an diesem anliegenden Primärschenkelelement beziehungsweise Sekundärschenkelelement realisiert. Die Stoßkante fällt bei einer derartigen Ausgestaltung durchgehend mit einer Geraden beziehungsweise ihrer Längsmittelachse zusammen. Alternativ kann selbstverständlich die Stoßkante gestuft verlaufen, also einen diskreten Verlauf aufweisen. Die Stufung ist vorzugsweise gleichmäßig, sodass die Längsmittelachse der gestuften Stoßkante gerade ist beziehungsweise mit einer Geraden zusammenfällt. Wie bereits eingangs erläutert, entspricht die Längsmittelachse der Stoßkante im Längsschnitt gesehen vorzugsweise einer gedachten Verbindung einer in radialer Richtung am weitesten innenliegenden Kontaktpunkt und einem in radialer Richtung am weitesten außenliegenden Kontaktpunkt. Dazwischen kann die Längsmittelachse grundsätzlich einen beliebigen Verlauf aufweisen, vorzugsweise ist sie jedoch gerade, was insbesondere durch die gleichmäßige Stufung der Stoßkante realisiert ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Primärjochelement und/oder das Sekundärjochelement in Umfangsrichtung gekrümmt sind, insbesondere bezüglich der Drehachse einen in Umfangsrichtung konstanten Radius aufweisen. Besonders bevorzugt umgreifen das Primärjochelement und/oder das Sekundärjochelement die Drehachse in Umfangsrichtung vollständig oder zumindest größtenteils, beispielsweise zumindest 75%, zumindest 80%, zumindest 85%, zumindest 90% oder zumindest 95%. Die Krümmung des Primärjochelements und/oder des Sekundärjochelements in Umfangsrichtung kann grundsätzlich beliebig ausgestaltet sein. Vorzugsweise ist sie jedoch in Umfangsrichtung konstant, sodass sich der konstante Radius einstellt.
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Üblicherweise ist das dem Stator zugeordnet Primärjochelement in radialer Richtung weiter außenliegend angeordnet als das dem Rotor zugeordnete Sekundärjochelement. Entsprechend weist das Primärjochelement vorzugsweise einen größeren Radius auf als das Sekundärjochelement. Alternativ kann selbstverständlich auch eine umgekehrte Ausführungsform realisiert sein, bei welcher das Primärjochelement in radialer Richtung innenliegend und das Sekundärjochelement in radialer Richtung außenliegend angeordnet ist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Primärschenkelelemente und/oder die Sekundärschenkelelemente kreisringförmig sind/ist. Die Primärschenkelelemente sind in axialer Richtung voneinander beabstandet angeordnet, insbesondere auf gegenüberliegenden Seiten des Primärjochelements. Entsprechendes gilt für die Sekundärschenkelelemente und ihre Anordnung bezüglich des Sekundärjochelements. Beispielsweise schließen die Primärschenkelelemente einseitig bündig mit dem Primärjochelement ab. Dies kann zusätzlich oder alternativ für die Sekundärschenkelelemente hinsichtlich des Sekundärjochelements vorgesehen sein. Dabei sind die Primärschenkelelemente und/oder die Sekundärschenkelelement vorzugsweise kreisringförmig ausgestaltet, weisen also – im Querschnitt bezüglich der Drehachse gesehen – eine zentrale Ausnehmung auf.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Primärschenkelelemente und/oder die Sekundärschenkelelemente wenigstens einen in radialer Richtung durchgreifenden Radialschlitz und/oder eine Kammstruktur aufweist. Unter dem Radialschlitz ist ein in radialer Richtung verlaufender Schlitz zu verstehen, welcher wenigstens eines der Primärschenkelelemente und/oder der Sekundärschenkelelemente in radialer Richtung vollständig durchgreift. Zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass der Radialschlitz dieses wenigstens eine Schenkelelement auch in axialer Richtung vollständig durchgreift. An der Position des Radialschlitzes ist insoweit das jeweilige Schenkelelement in Umfangsrichtung unterbrochen.
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Zusätzlich oder alternativ kann wenigstens eines der Primärschenkelelemente und/oder der Sekundärschenkelelemente die Kammstruktur aufweisen. Diese ist auf der dem Primärjochelement abgewandten Seite der Primärschenkelelemente beziehungsweise der dem Sekundärjochelement abgewandten Seite der Sekundärschenkelelemente ausgebildet. Die Kammstruktur weist eine Vielzahl von in Umfangsrichtung zueinander beabstandeten Schlitzen auf, welche vorzugsweise das jeweilige Schenkelelement in axialer Richtung vollständig durchgreifen. Die Schlitze verlaufen vorzugsweise in radialer Richtung, durchgreifen dabei das jeweilige Schenkelelement in dieser Richtung jedoch lediglich teilweise.
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Mithilfe des Radialschlitzes und/oder der Kammstruktur können Kreisströme effektiv verhindert werden. Besteht das Primärschenkelelement beziehungsweise das Sekundärschenkelelement aus einem Blechpaket, welches mehrere Blechpaketteile aufweist, so kann jedes Blechpaketteil über einen derartigen Radialschlitz verfügen. Die Blechpaketteile werden nun derart aneinander angeordnet, dass die Radialschlitze der mehreren Blechpaketteile in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind, insbesondere gleichmäßig versetzt zueinander. Auf diese Art und Weise wird eine besonders hohe mechanische Festigkeit der Primärschenkelelemente beziehungsweise der Sekundärschenkelelemente realisiert.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Primärwicklung und/oder die Sekundärwicklung eine Flachbandleitung oder ein Flachbandkabel aufweisen. Die Flachbandleitung beziehungsweise das Flachbandkabel weisen bevorzugt eine Breite auf, welche dem Abstand zwischen den Primärschenkelelementen beziehungsweise den Sekundärschenkelelementen entspricht. Zumindest beträgt jedoch die Breite der Flachbandleitung beziehungsweise des Flachbandkabels bezogen auf den Abstand zwischen den Primärschenkelelementen beziehungsweise den Sekundärschenkelelementen wenigstens 75%, wenigstens 80%, wenigstens 85%, wenigstens 90% oder wenigstens 95%. Die Flachbandleitung weist beispielsweise eine Metallbahn auf, welche sich über die gesamte Breite der Flachbandleitung erstreckt. Beispielsweise ist die Metallbahn auf eine Trägerbahn, beispielsweise aus Polyester oder dergleichen, aufgebracht. Die Flachbandleitung kann auch als „Flat Flex Cable (FFC)” bezeichnet werden. Das Flachbandkabel ist ein mehradriges Kabel, wobei die mehreren Adern nebeneinander beziehungsweise parallel zueinander angeordnet sind.
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Weiterhin kann in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass an der Sekundärspuleneinrichtung stirnseitig eine Platine angeordnet ist, die eine an die Sekundärwicklung angeschlossene Gleichrichterschaltung aufweist. Die Sekundärspuleneinrichtung dient soweit als Träger für die Platine. Beispielsweise ist die Platine an wenigstens einem der Sekundärschenkelelemente befestigt. Die Gleichrichterschaltung dient dem Gleichrichten des mittels der Sekundärspuleneinrichtung bereitgestellten elektrischen Stroms. Die Gleichrichterschaltung ist insoweit einerseits an die Sekundärwicklung und andererseits an eine weitere elektrische Schaltung angeschlossen, wobei letztere beispielsweise eine Erregerwicklung der elektrischen Maschine ist. Üblicherweise ist die Gleichrichterschaltung an beide Enden der Sekundärwicklung angeschlossen. Dabei wird die Sekundärwicklung zwischen den Sekundärschenkelelementen herausgeführt, beispielsweise durch eines der Sekundärschenkelelemente hindurch. Dabei verläuft die Sekundärwicklung vorzugsweise durch den Radialschlitz und/oder einen Schlitz der Kammstruktur hindurch.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass Bauelemente der Gleichrichterschaltung sich an der Sekundärspuleneinrichtung abstützen, insbesondere in radialer Richtung. Die Platine, auf welcher die Gleichrichterschaltung angeordnet ist, ist an der Sekundärspuleneinrichtung befestigt. Wenigstens einige Bauelemente der Gleichrichterschaltung sind nun auf der der Sekundärspuleneinrichtung zugewandten Seite der Platine angeordnet. Dabei greifen sie vorzugsweise wenigstens teilweise in die Sekundärspuleneinrichtung ein, sodass sie sich an dieser abstützen können, insbesondere in radialer Richtung. Beispielsweise stützen sich die Bauteile an dem Sekundärjochelement ab. Auf diese Art und Weise wird eine hohe Betriebsfestigkeit auch bei hohen Drehzahlen der Energieübertragungseinrichtung und/oder der elektrischen Maschine realisiert.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine elektrische Maschine, mit einem Stator, einem bezüglich des Stators um eine Drehachse drehbar gelagerten Rotor sowie einer Energieübertragungseinrichtung, insbesondere einer Energieübertragungseinrichtung gemäß den vorstehenden Ausführungen, wobei die Energieübertragungseinrichtung eine dem Stator zugeordnete Primärspuleneinrichtung und eine dem Rotor zugeordnete, bezüglich der Primärspuleneinrichtung um die Drehachse drehbar gelagerte Sekundärspuleneinrichtung aufweist, und wobei die Primärspuleneinrichtung über ein Primärjochelement, mehrere Primärschenkelelemente sowie eine Primärwicklung und die Sekundärspuleneinrichtung über ein Sekundärjochelement, mehrere Sekundärschenkelelemente sowie eine Sekundärwicklung verfügt. Dabei ist vorgesehen, dass das Primärjochelement und/oder das Sekundärjochelement aus jeweils einem Blechpaket bestehen, und dass – im Längsschnitt bezüglich der Drehachse gesehen – das Primärjochelement an zumindest einem der Primärschenkelelemente und/oder das Sekundärjochelement an zumindest einem der Sekundärschenkelelemente entlang einer Stoßkante anliegt, wobei die Stoßkante und/oder Ihre Längsmittelachse bezüglich der Drehachse geneigt ist.
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Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Energieübertragungseinrichtung und der elektrischen Maschine wurde bereits hingewiesen. Die Energieübertragungseinrichtung sowie die elektrische Maschine können gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
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Es kann vorgesehen sein, dass die elektrische Maschine als elektrisch erregte Synchronmaschine ausgestaltet ist. Auf eine derartige Ausführung wurde vorstehend bereits hingewiesen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
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1 eine Längsschnittdarstellung durch einen Bereich einer elektrischen Maschine mit einer Energieübertragungseinrichtung, und
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2 eine Explosionsdarstellung eines Bereichs einer Sekundärspuleneinrichtung der Energieübertragungseinrichtung, welche einem Rotor der elektrischen Maschine zugeordnet ist.
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Die 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Bereich einer elektrischen Maschine 1, die einen Stator 2 sowie einen Rotor 3 aufweist. Der Rotor 3 ist um eine Drehachse 4 bezüglich des Stators 2 drehbar gelagert. Dabei ist der Rotor 3 auf einer Welle 5 der elektrischen Maschine 1 angeordnet. Der Stator 2 sowie der Rotor 3 sind lediglich teilweise dargestellt. Insbesondere ist eine Energieübertragungseinrichtung 6 zu erkennen, die eine dem Stator 2 zugeordnete Primärspuleneinrichtung 7 sowie eine dem Rotor 3 zugeordnete Sekundärspuleneinrichtung 8 aufweist. Die Primärspuleneinrichtung 7 verfügt ein Primärjochelement 9, mehrere Primärschenkelelemente 10 und 11 sowie über eine Primärwicklung 12. Die Sekundärspuleneinrichtung 8 dagegen weist ein Sekundärjochelement 13, Sekundärschenkelelemente 14 und 15 sowie eine Sekundärwicklung 16 auf. Die Primärschenkelelemente 10 und 11 sind dabei beidseitig an dem Primärjochelement 9, die Sekundärschenkelelemente 14 und 15 beidseitig an dem Sekundärjochelement 13 angeordnet.
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In dem hier dargestellten Längsschnitt verlaufen das Primärjochelement 9 und das Sekundärjochelement 13 parallel zu der Drehachse 4, während die Primärschenkelelemente 10 und 11 sowie die Sekundärschenkelelemente 14 und 15 senkrecht auf der Drehachse 4 stehen. Die Primärschenkelelemente 10 und 11 weisen freie Enden 17 und 18, die Sekundärschenkelelemente 14 und 15 freie Enden 19 und 20 auf. Die Primärspuleneinrichtung 7 und die Sekundärspuleneinrichtung 8 sind nun derart angeordnet, dass die freien Enden 17 und 19 sowie die freien Enden 18 und 20 aufeinander zu ragen und jeweils miteinander fluchten. Das Primärjochelement 9 bildet mit den Primärschenkelelementen 10 und 11 eine U-förmige Anordnung. Dies ist ebenso für das Sekundärjochelement 13 mit den Sekundärschenkelelementen 14 und 15 der Fall.
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Es ist erkennbar, dass das Primärjochelement 9 sowie die Primärschenkelelemente 10 und 11 jeweils aus einem Blechpaket bestehen, wobei jedes Blechpaket sich aus einer Vielzahl von Blechen 21 (lediglich beispielhaft angedeutet) zusammensetzt. Dies ist analog für das Sekundärjochelement 13 sowie die Sekundärschenkelelemente 14 und 15 der Fall. Das Primärschenkelelement 10 liegt nun entlang einer Stoßkante 22 an dem Primärjochelement 9 an. Zwischen dem Primärschenkelelement 11 und dem Primärjochelement 9 liegt eine Stoßkante 23 vor. Diese Stoßkanten 22 und 23 beziehungsweise Längsmittelachsen 24 und 25 der Stoßkanten 22 und 23 sind bezüglich der Drehachse 4 geneigt, schließen also mit dieser im Längsschnitt gesehen einen Winkel ein, welcher größer als 0° und kleiner als 90° ist. Besonders bevorzugt beträgt der Winkel 45°.
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Analog dazu liegen zwischen dem Sekundärjochelement 13 und den Sekundärschenkelelementen 14 und 15 Stoßkanten 26 und 27 mit Längsmittelachsen 28 und 29 vor. Auch diese sind bezüglich der Drehachse 4 geneigt. Die Neigung der Stoßkanten 22, 23, 26 und 27 wird in dem vorliegenden Fall durch die Ausbildung von Fasen an dem Primärjochelement 9, den Primärschenkelelementen 10 und 11, dem Sekundärjochelement 13 sowie den Sekundärschenkelelementen 14 und 15 realisiert. Alternativ kann ein gestufter Verlauf der Stoßkanten 22, 23, 26 und 27 vorgesehen sein. An den Stoßkanten 22, 23, 26 und 27 liegen die jeweils benachbarten Elemente aneinander an und sind aneinander befestigt, beispielsweise stoffschlüssig.
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Die 2 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Bereichs der elektrischen Maschine 1, insbesondere eines Bereichs der Sekundärspuleneinrichtung 8. Es wird deutlich, dass sich das Sekundärjochelement 13 aus mehreren Blechpaketteilen 30 zusammensetzt, welche vorzugsweise jeweils aus mehreren Blechen 21 bestehen. Auch die Sekundärschenkelelemente 14 und 15 weisen jeweils mehrere Blechpaketteile 30 auf, welche ihrerseits jeweils aus mehreren Blechen 21 bestehen.
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Es wird deutlich, dass die Blechpaketteile 30 unterschiedliche Abmessungen aufweisen. Insbesondere sind die Blechpaketteile 30 des Sekundärjochelements 13 derart ausgeführt, dass sie in axialer Richtung unterschiedliche Abmessungen aufweisen, wobei die Abmessungen der Blechpaketteile 30 in axialer Richtung umso kleiner werden, je größer die radiale Position bezüglich der Drehachse 4 ist. Die Blechpaketteile 30 der Sekundärschenkelelemente 14 und 15 weisen dagegen in radialer Richtung Abmessungen auf, welche umso größer sind, je weiter das jeweilige Blechpaketteil 30 in axialer Richtung von dem Sekundärjochelement 13 entfernt ist.
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Die dem Sekundärjochelement 13 abgewandten freien Enden 19 und 20 fluchten jeweils miteinander. Die Abmessungen der Blechpaketteile 30 des Sekundärjochelements 13 sowie der Sekundärschenkelelemente 14 und 15 sind derart gewählt, dass sich ein gestufter Verlauf der Stoßkanten 26 und 27 ergibt. Dies ermöglicht eine vergleichsweise einfache Fertigung. Selbstverständlich können das Primärjochelement 9 sowie die Primärschenkelelemente 10 und 11 analog ausgeführt sein. In diesem Fall wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen. Es ist weiterhin erkennbar, dass die Sekundärwicklung 16 als Flachbandleitung vorliegt und dabei in axialer Richtung Abmessungen aufweist, welche dem Abstand zwischen den Sekundärschenkelelementen 14 und 15 in axialer Richtung entspricht. Die Sekundärwicklung 16 kann mit einem Isolierelement 31 abgedeckt sein.
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Es sei nochmals darauf hingewiesen, dass die hier im Zusammenhang mit der elektrischen Maschine 1 beschriebene Energieübertragungseinrichtung 6 auch separat von dieser eingesetzt werden kann. Entsprechend sind die elektrische Maschine 1 selbst betreffende Merkmale nicht zwingend, jedoch optional, für die Energieübertragungseinrichtung 6 heranziehbar.
