DE202012101396U1

DE202012101396U1 - Spuleneinheit und Vorrichtung zur induktiven Übertragung elektrischer Energie

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Publication number: DE202012101396U1
Application number: DE202012101396U
Authority: DE
Original assignee: Conductix Wampfler GmbH
Current assignee: Conductix Wampfler GmbH
Priority date: 2012-04-17
Filing date: 2012-04-17
Publication date: 2013-07-18
Anticipated expiration: 2022-04-18

Abstract

Spuleneinheit (1; 14; 15; 23; 28; 30; 34) mit einem Gehäuse (2) und einer darin integrierten Spule (6) zur induktiven Übertragung elektrischer Energie zu einer Sekundärspule eines beweglichen elektrischen Verbrauchers, insbesondere eines Elektrofahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) auf einer Sichtseite (3) mindestens einen Scheitel (12; 24) aufweist, von dem geneigte Flanken (13; 25, 26) zu einem Gehäuseboden (4) hin abfallen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spuleneinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur induktiven Übertragung elektrischer Energie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 14.
Im Bereich der induktiven Energieübertragung zu beweglichen Verbrauchern, beispielsweise Elektrofahrzeugen wie Automobile oder Lastwagen, ist es bekannt, deren Fahrzeugbatterie über eine ortsfest installierte Primärspule einer Ladestation und eine am Fahrzeugboden angeordnete Sekundärspule zu laden. Dabei ist die Primärspule üblicherweise auf oder in der Fahrbahn angeordnet, auch auf öffentlich zugänglichen Parkplätzen, Ladebereichen von Tankstellen oder in der Garage des Fahrzeugbesitzers. Zum Laden wird das Fahrzeug so über die Primärspule gefahren, dass die im Fahrzeug angeordnete Sekundärspule möglichst gut auf die Primärspule ausgerichtet ist.
Aufgrund der hohen zu übertragenden Leistungen zwischen Primär- und Sekundärspule treten in einem räumlichen Bereich um die Primärspule bzw. deren Gehäuse magnetische Wechselfelder hoher Feldstärke und Flussdichte auf. Liegen in diesem Bereich elektrisch leitfähige Gegenstände auf dem Gehäuse der Primärspule, so werden in diesen Gegenständen Wirbelströme induziert, welche je nach Material, Dauer der Einbringung ins Magnetfeld, Ausrichtung zum Feld und der Höhe der Feldstärke erwärmt werden. Hierbei können die Gegenstände so heiß werden, dass eine Beschädigung des Gehäuses der Primärspule und ungünstigstenfalls auch der Primärspule selbst zu befürchten ist. Auch besteht eine Verletzungsgefahr, wenn Personen nach einem derart erhitzten Gegenstand greifen.
Ein Beispiel für eine Spulenanordnung mit in den Boden eingelassener Primärspule, bei der obiges Problem auftreten kann, offenbart die DE 10 2009 033 236 A1 . Dort ist das Gehäuse der Primärspule eben und flach, so dass bei einem darauf liegenden elektrisch leitenden Gegenstand, z.B. einer Dose, Schrauben, Ringen etc., die oben beschriebene Gefahr besteht, dass der Gegenstand sich sehr stark erhitzt. Während des Ladens des Fahrzeugs verdeckt dieses zwar in der Regel die Primärspule, so dass allenfalls das Gehäuse der Primärspule beschädigt werden kann, aber niemand unmittelbar nach dem Gegenstand greifen kann. Fährt das Fahrzeug nach dem Laden von der Primärspule weg, so liegt der dann immer noch sehr heiße Gegenstand aber offen da, so dass ihn jeder greifen kann.
Die dortige Vorrichtung versucht obiges Problem dadurch zu lösen, dass die stationäre Einheit der Vorrichtung zur induktiven Übertragung elektrischer Energie von der stationären Einheit zu einem benachbart zu dieser stehenden Fahrzeug eine Einrichtung zur Detektion des Vorhandenseins eines Gegenstandes innerhalb eines vorbestimmten Raumes, der zumindest den während der Energieübertragung zwischen der Primärinduktivität und der Sekundärinduktivität liegenden Raum umfasst, aufweist. Dabei umfasst die Detektionseinrichtung mindestens einen berührungslosen Sensor und eine mit dem Sensor verbundene Auswertungseinrichtung auf, wobei zumindest der Sensor der Detektionseinrichtung in das gleiche Gehäuse wie die Primärspule der Energieübertragungsvorrichtung eingebaut oder daran angebaut ist und ein Ultraschall-, Radar- oder Infrarotsensor oder ein elektronischer Bildsensor sein kann. Wird ein Gegenstand detektiert, so kann dort als sinnvolle Reaktion ein Warnsignal ausgegeben, die Stromversorgung der Primärinduktivität deaktiviert und bei einem Wiederaustritt des Fremdkörpers aus dem Feldbereich die Stromversorgung wieder reaktiviert werden.
Diese Lösung ist mit einem hohen und somit teuerem messtechnischen Aufwand verbunden, wobei beim Vorhandensein eines Gegenstands ggf. die Energieübertragung nicht oder nur mit verminderter Leistung durchgeführt werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben genannten Nachteile zu überwinden und eine eingangs genannte Spuleneinheit und Vorrichtung zur induktiven Übertragung elektrischer Energie bereitzustellen, welche die Betriebssicherheit eines induktiven Energieübertragungssystems bezüglich von an oder auf der Spuleneinheit gelangenden Gegenständen verbessern.
Diese Aufgabe löst die Erfindung mit einer Spuleneinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur induktiven Übertragung elektrischer Energie mit den Merkmalen des Anspruchs 14. Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist die eingangs genannte Spuleneinheit dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse auf einer Sichtseite mindestens einen Scheitel aufweist, von dem geneigte Flanken zu einem Gehäuseboden hin abfallen.
In einer vorteilhaften Ausführung kann die Neigung der Flanken vom Scheitel zum Gehäuseboden hin zumindest abschnittsweise zunehmen, so dass ein abrollender Gegenstand zunehmen beschleunigt abrollt oder abgleitet, wobei in einer bevorzugten Weiterbildung die Neigung ununterbrochen zunehmen kann.
In einer alternativen vorteilhaften Ausführung kann die Neigung der Flanken vom Scheitel zum Gehäuseboden hin unverändert bleiben, so dass schon ab dem Scheitel eine relativ starke Neigung vorgesehen werden kann.
Bevorzugt kann das Gehäuse die Form einer Kuppel oder einer Pyramide aufweiseen, wobei ein Grundriss der Kuppel oder der Pyramide rund, viereckig, fünfeckig, sechseckig, achteckig oder vieleckig ist. Vorteilhaft können dabei die Seiteflanken Kanten vom Scheitelpunkt zum Gehäuseboden ausbilden.
In einer alternativen Ausführung können der Scheitel eine geschlossene Scheitellinie sein und die Flanken durch von der Scheitellinie nach außen abfallende Außenflanken und zu einem Innenbereich des Gehäuses nach innen abfallende Innenflanken gebildet sein. Bevorzugt können dabei die Außenflanken und die Innenflanken unterschiedlich stark geneigt und/oder gekrümmt sein. Hierdurch kann für direkt auf die Scheitellinie gelangende Gegenstände eine Vorzugsrichtung vorgegeben werden, ob sie nun auf den Außenflanken oder den Innenflanken abrollen oder abgleiten. Bevorzugt kann das Gehäuse einen kreisringförmigen Grundriss und einen konvexen Querschnitt oder dreieckigen Querschnitt aufweisen, wie bei den Ausführungen in 4 bis 7 dargestellt.
Um noch besser verhindern zu können, dass ein Gegenstand im Bereich der höchsten Feldstärken oberhalb der Spulenwicklungen der Spule liegen bleibt, kann die Scheitellinie vorteilhaft oberhalb der Spulenwicklungen verlaufen. Bevorzugt kann dabei die Scheitellinie die von oben gesehene Form der Spule nachbilden. Beispielsweise kann die Scheitellinie kreisringförmig bei einer kreisringförmig oder helikal gewundenen Spule sein, oder sechseckig bei einer sechseckig geformten Spule.
In einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Scheitellinie teilweise unterbrochen sein, so dass sie eine Kette von Scheitellinienabschnitten ausbildet. Hierdurch kann ggf. verhindert werden, dass insbesondere kleiner flache Gegenstände auf der Scheitellinie liegen bleiben, da die Gegenstände nicht nur in Richtung der Außen- oder Innenflanken kippen, sondern zusätzlich auch noch in Richtung der Scheitellinie.
Vorteilhaft kann im Innenbereich einer solchen Spuleneinheit ein unter den Gehäuseboden reichender Auffangbehälter, insbesondere aus einem hitzeunempfindlichen Material, vorgesehen sein. In einer günstigen Weiterbildung kann um das Gehäuse eine umlaufende Vertiefung, z.B. ein Graben, insbesondere aus einem hitzeunempfindlichen Material, vorgesehen werden. In den Auffangbehälter und/oder die Vertiefung können dann von den Flanken abrollende oder abgleitende Gegenstände fallen. Bevorzugt kann die umlaufende Vertiefung und/oder der Auffangbehälter mit einer oder mehreren Rückhaltevorrichtungen versehen werden, welche verhindern, dass ein aufgefangener Gegenstand einfach wieder herausgenommen werden kann.
Erfindungsgemäß ist die eingangs genannte Vorrichtung zur induktiven Übertragung elektrischer Energie zwischen einer Primärspule einer ortsfesten Primärspuleneinheit und einer Sekundärspule eines beweglichen Verbrauchers, insbesondere eines Elektrofahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärspuleneinheit als eine Spuleneinheit oben und nachfolgend beschriebene Spuleneinheit ausgebildet ist.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung detailliert anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Diese zeigen
1 einen Querschnitt durch eine erste Ausführung einer erfindungsgemäße Spuleneinheit;
2 einen Querschnitt durch eine zweite Ausführung einer erfindungsgemäße Spuleneinheit;
3 einen Querschnitt durch eine dritte Ausführung einer erfindungsgemäße Spuleneinheit;
4 einen Querschnitt durch eine vierte Ausführung einer erfindungsgemäße Spuleneinheit;
5 einen Querschnitt durch eine fünfte Ausführung einer erfindungsgemäße Spuleneinheit;
6 einen Querschnitt durch eine sechste Ausführung einer erfindungsgemäße Spuleneinheit;
7 einen Querschnitt durch eine siebte Ausführung einer erfindungsgemäße Spuleneinheit;
8 eine schematische Diagrammdarstellung des magnetischen Feldverlaufs der erfindungsgemäßen Spuleneinheiten.
Einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur induktiven Übertragung elektrischer Energie auf ein Elektrofahrzeug weist eine erfindungsgemäße Spuleneinheit 1 mit einem Gehäuse 2 auf, welches mit einem seiner Sichtseite 3 abgewandten Gehäuseboden 4 ortsfest am Fahrbahnboden 5 installiert ist. Im Gehäuse 3 ist eine Spule 6 integriert, deren Spulenwicklungen 7 von oben gesehen spiralförmig in einer im wesentlichen parallel zum Gehäuseboden liegenden Wicklungsebene 8 liegen. Auch kann die Spuleneinheit 1 in 1 nicht gezeigte Feldführungselemente zur Führung des magnetischen Feldes aufweisen. Die eben beschriebene Ausbildung der Spuleneinheit ist an sich bekannt und kann in vielfältiger Weise modifiziert werden. Bei der vorliegenden Vorrichtung zur induktiven Übertragung elektrischer Energie auf ein Elektrofahrzeug wird die Spule 6 in der Regel als Primärspule bezeichnet, welche induktive Energie auf eine am Elektrofahrzeug angebrachte Sekundärspule überträgt.
8 zeigt schematisch ein Diagramm des magnetischen Feldverlaufs der in 2 dargestellten erfindungsgemäßen Spuleneinheit 1, welcher jedoch entsprechend auch für die erfindungsgemäßen Spuleneinheiten in 2 bis 7 gilt. Dabei steht die Wicklungsebene 6 senkrecht auf der waagrechten, zum Fahrbahnboden parallelen X-Achse von 8. Der durch die Spulenwicklungen 7 fliesende Strom erzeugt einen durch mehrere magnetische Feldlinien 9 qualitativ angedeuteten magnetischen Feldverlauf 10, wobei der Strom durch die in 1 rechten Spulenwicklungen 7 in die Papierebene hinein und durch die in 1 linken Spulenwicklungen 7 aus der Papierebene herausfliest.
Da das Magnetfeld ein Wechselfeld ist, werden in einem elektrisch leitenden Gegenstand 11 (1) im Bereich des Magnetfelds Wirbelströme entsprechend der an diesem Ort bestehenden magnetischen Feldstärke erzeugt. Hierdurch wird der Gegenstand 11 erwärmt, so dass der magnetische Feldverlauf 10 in etwa auch dem Erwärmungspotential für solche einen Gegenstand 11 entspricht. Befindet sich der Gegenstand 11 nahe bei den Spulenwinklungen 7, wir er am stärksten erwärmt, während im Bereich zwischen den Spulenwicklungen 7 die Erwärmung geringer ist. Am Rand der Spuleneinheit 1 fällt das Erwärmungspotential dann relativ schnell stark ab, so dass ab einem gewissen Abstand zur Spuleneinheit 1 kaum mehr mit Erwärmungen zu rechnen ist.
Befindet sich der Gegenstand 11 jedoch sehr nahe an den Spulenwicklungen 7, liegt er beispielsweise auf der Sichtseite 3 der Spuleneinheit 1, so kann der Gegenstand 11 sehr stark erhitzt werden, was einerseits eine Gefährdung für Personen darstellt, die nach ihm greifen wollen, und auch die Beschädigung der Spuleneinheit zur Folge haben kann. Gerade wenn der Gegenstand 11 ein Schmuckstück mit hohem Gold- oder Silberanteil ist, wird er sich aufgrund der guten elektrischen Leitfähigkeit dieser Materialien sehr stark erhitzen.
Um diese Gefahr zu verringern, wird vorliegend nicht wie bei der oben genannten DE 10 2009 033 236 A1 versucht, einen in magnetischen Feldbereich der Spuleneinheit befindlichen Gegenstand zu detektieren, um dann ggf. die Leistung der Spule zu reduzieren oder ganz abzuschalten, da dies die Betriebszuverlässigkeit reduziert. Vielmehr soll bei der vorliegenden Erfindung verhindert werden, dass ein Gegenstand überhaupt in dem erwärmungsgefährdeten Bereich auf der Spuleneinheit liegen bleibt bzw. einfach greifbar ist.
Hierzu sieht die in 1 gezeigte erste Ausführung der erfindungsgemäßen Spuleneinheit vor, dass die Sichtseite 3 des Gehäuses 2 keine plane Oberfläche aufweist, sondern die Form einer Kuppel mit einem in 1 gezeigten konvexen Querschnitt, einem höchsten Scheitelpunkt 12 und von diesem zum Gehäuseboden 4 und somit zur Fahrbahn 5 abfallenden Seitenflanken 13. Hierdurch kann, wie in 1 angedeutet, ein auf die Sichtseite 3 gelangender Gegenstand 11 zum Rand des Gehäuses 2 abrollen und kommt somit aus dem erwärmungsgefährdeten Bereich der Spuleneinheit 1.
Vorteilhaft fallen bei der vorliegenden Ausführung die Seitenflanken 13 vom Scheitelpunkt 12 ausgehend mit zunehmender Steigung zum Gehäuseboden 4 hin ab, so dass besonders in den besonders erwärmungsgefährdeten Bereich nahe der Spulenwicklungen 5 kommende Gegenstände aus diesem Bereich der Sichtseite zunehmender Geschwindigkeit herausrollen oder -gleiten können.
Im nachfolgenden werden bei den weiteren Ausführungen nach den 2 bis 7 entsprechende Teile mit entsprechenden Bezeichnungen benannt und mit entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet.
Eine in 2 dargestellte zweite Ausführung einer erfindungsgemäßen Spuleneinheit 14 weist ein kegelförmiges Gehäuse 2 mit dreieckigem Querschnitt auf. Im Gegensatz zu der in 1 dargestellten Ausführung weist dies den Vorteil auf, dass die Steigung der Seitenflanken 13 im Bereich des Scheitelpunkts 12 steiler ist. Deshalb ist auch der Scheitelpunkt 12 spitzer, so dass Gegenstände leichter an den Seitenflanken 13 abrollen oder abgleiten können. Gegenüber der in 1 gezeigten Ausführung nachteilig ist bei der in 2 gezeigten Ausführung jedoch, dass die Spuleneinheit 14 bei gleicher horizontaler Ausdehnung höher baut. Da die Höhe der Spuleneinheit 14 durch die Bodenfreiheit der Fahrzeuge bestimmt wird, können abhängig von der horizontalen Ausdehnung der Spuleneinheit 14 nur bestimmte Neigungen der Seitenflanken 13 erreicht werden.
Anstelle der bei den Ausführungen nach 2 und 3 gezeigten, in Draufsicht kreisförmigen Spuleneinheit 1 bzw. 14 können auch andere Formen gewählt werden, beispielsweise kann die Spuleneinheit in Draufsicht dreieckig, viereckig, fünfeckig, sechseckig, achteckig oder auch vieleckig sein, was einerseits den Vorteil hat, dass auf den dann vorhandenen Kanten zwischen aneinandergrenzenden Seitenflanken Gegenstände nicht liegen bleiben. Nachteilig ist, dass auf den zwischen den Kanten befindlichen Flächenbereichen eine plane Fläche entsteht, auf der flächige Gegenstände leichter liegenbleiben.
Eine in 3 dargestellte dritte Ausführung einer erfindungsgemäßen Spuleneinheit 15 entspricht der in 1 gezeigten Ausführung, wobei dort zusätzlich in der Fahrbahn 5 um das Gehäuse 2 umlaufend eine Vertiefung in Form eines Grabens 16 angeordnet ist. Der Graben 16 ist mit einem hitzeunempfindlichen Material ausgekleidet, so dass ein von der Sichtseite 3 des Gehäuses 2 abrollender Gegenstand 11 in den Graben 16 fällt. Selbst dann, wenn der Gegenstand 11 bereits erwärmt war oder das noch im Graben 16 vorhandene Magnetfeld erwärmt wird, erfolgt dies ohne Beschädigungsgefahr für die Spuleneinheit 15 oder die Fahrbahn 5.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der in 3 gezeigten Spuleneinheit 1 kann, wie in 3 rechts angedeutet, die nach oben offene Grabenseite 17 des Grabens 16 durch eine Rückhaltevorrichtung so verschlossen werden, dass ein Gegenstand zwar von oben in den Graben 16 fallen kann, dann aber nicht mehr ohne weiteres von oben herausgenommen werden kann. Ein Beispiel hierfür können kammartig ineinander greifende Borsten 18 oder schmale Leisten aus Hartkunststoff sein, welche an den oberen Enden von Seitenwänden des Grabens 16 angebracht sind. Rollt ein Gegenstand 11 von der Sichtseite 3 des Gehäuses 2 ab, so fällt er aufgrund seines Eigengewichts und seiner kinetischen Energie durch die Borsten 18 in den Graben 16, kann aber nicht mehr einfach herausgenommen werden und ist zudem nicht von oben sichtbar.
Alternativ oder zusätzlich können als Rückhaltevorrichtung auch Gitterstäbe vorgesehen werden, zwischen denen zumindest schmale Gegenstände wie Münzen, Ringe etc. durchfallen können.
Ebenso können alternativ oder zusätzlich auch am Rand des Grabens 16 angeordnete Klappen vorgesehen werden, welche die offene Grabenseite 17 abdecken und durch Federkraft in dieser Stellung gehalten werden.
Eine andere Ausbildung einer Rückhaltevorrichtung kann im Graben 16, wie in 3 rechts angedeutet, einen Einlaufkanal 19 aufweisen, sodass Gegenstände auf einer Führungswand 20 gegen eine entgegen der Neigung der Führungswand 20 geneigte Prallwand 21 auf dem außenseitigen Grabenboden geleitet werden. Ein herabrollender oder -gleitender Gegenstand prallt dann von der Prallwand 21 ab und in den unter der Führungswand 20 gelegenen Raum des Grabens 16. Da der Graben 16 auf seiner äußeren Seite mit einem Griffschutzelement 22 ausgerüstet ist, kann der im Graben 16 verschwundene Gegenstand von Hand nicht mehr oder nur unter großen Schwierigkeiten entnommen werden.
Eine in 4 gezeigte vierte Ausführung einer erfindungsgemäßen Spuleneinheit 23 weist eine Napfähnliche Form mit von oben kreisringförmigem Querschnitt auf, hat also eine kreisförmig umlaufende höchste Scheitellinie 24 mit davon abfallenden Außenflanken 25 und Innenflanken 26. Ein Gegenstand, der im Bereich der Scheitellinie 24 auf das Gehäuse 2 fällt, kann somit entweder nach außen hin abgleiten oder -rollen oder in einen durch die Innenflanken 26 gebildeten zentralen trichterförmigen Innenbereich 27 abgleiten. Dies weist den Vorteil auf, dass die Flanken 26, 27 deutlich steiler gehalten werden können als bei den Ausführungen nach 1 bis 3, so dass das Liegenbleiben eines Gegenstandes auf der Sichtseite 3 des Gehäuses 2 gut verhindert werden kann. Fällt ein Gegenstand in den Innenbereich 27 zwischen den Spulenwicklungen 7, so herrscht dort zwar noch ein relativ hohes Magnetfeld, was eine stärkere Erwärmung als bei einem nach außen abfallenden Gegenstand bewirkt. Trotzdem wird dadurch vorteilhaft sichergestellt, dass ein Gegenstand nicht auf dem Gehäuse 2 zu liegen kommt und dieses beschädigen kann.
Um bei der in 4 gezeigten Ausführung eine zusätzliche Sicherung zu erreichen und den Zugriff auf einen vom Gehäuse 2 in den Innenbereich 27 abgerollten Gegenstand zu erschweren, weist eine in 5 gezeigte fünfte Ausführung einer erfindungsgemäßen Spuleneinheit 28 erfindungsgemäß einen in der Fahrbahn 5 eingelassenen, topfförmigen Auffangbehälter 29 auf, in denen ein in den Innenbereich 27 abgeleitender oder rollender Gegenstand fällt. Der Auffangbehälter 29 ist wiederum mit einem hitzeunempfindlichen Material ausgekleidet oder besteht ganz aus diesem, so dass eine Erwärmung des Gegenstands durch das zwischen den Spulenwicklungen 7 existierend Magnetfeld unschädlich ist.
Eine in 6 dargestellte sechste Ausführung einer erfindungsgemäßen Spuleneinheit 30 entspricht im Wesentlichen der in 5 gezeigten Ausführung, wobei bei der in 6 gezeigten Ausführung die Flanken 25, 26 nicht konvex mit zunehmender Neigung gekrümmt sind, sondern entsprechend der in 2 gezeigten Ausführung einen dreieckigen Querschnitt aufweisen. Hieraus ergeben sich grundsätzlich die gleichen Vor- und Nachteile gegenüber der in 5 gezeigten Ausführung wie zwischen den Ausführungen nach 1 und 2. Die in 6 gezeigte Spuleneinheit 30 weist jedoch auch den Vorteil wie die in 5 gezeigte Spuleneinheit 28 gegenüber den in 1 und 2 gezeigten Ausführungen auf, nämlich dass bei gleicher Bauhöhe die Flanken 25, 26 deutlich stärker geneigt werden können, so dass ein Gegenstand noch leichter davon abgleitet oder abrollt.
Auch bei der in 5 und 6 gezeigten Spuleneinheit 28 bzw. 30 kann der Auffangbehälter 29 mit einer Rückhaltevorrichtung, beispielsweise in Form von ineinandergreifenden Hartgummiborsten versehen werden, die ein Eingreifen und ggf. Herausnehmen des Gegenstandes verhindert. Auch kann eine in 6 angedeutete Rückhaltevorrichtung so ausgebildet sein, dass die Innenflanke 26 durch eine trichterförmige Führungswand 31 am oberen Rand des Auffangbehälters 29 hin verlängert werden, so dass ein einfallender Gegenstand bevorzugt in einen außermittigen Bereich eines Bodens 32 des Auffangbehälters 29 fällt. Ein Herausnehmen des Gegenstands ist dann aufgrund der relativ kleinen Öffnung dieser Rückhaltevorrichtung und der trichterförmig nach unten gewandten Führungswand 31 nur mehr schwer möglich.
Dass der Gegenstand möglichst in einem außermittigen Bereich des Bodens 32 zu liegen kommt, kann noch dadurch verstärkt werden, dass im Zentrum des Bodens 32 ein vorteilhaft halbkugel-, kegel- oder pyramidenförmiger Prallkörper 33 vorgesehen wird, der einen einfallenden Gegenstand in einen unter den Führungswand 31 liegenden Bereich des Auffangbehälters 29 ableitet.
Eine in 7 gezeigte siebte Ausführung einer erfindungsgemäßen Spuleneinheit 34 kombiniert den in 3 gezeigten Graben 16 mit der Spuleneinheit 28 nach 5 mit den jeweils zu diesen Ausführungsbeispielen beschriebenen Vorteilen.
Bevorzugt kann das oben beschriebene Material des Grabens 16, des Auffangbehälters 29 und/der oben beschriebenen Rückhaltevorrichtungen zum Teil oder ganz aus hitzeunempfindlichen und/oder nicht elektrisch leitenden und/oder nicht magnetisch leitenden Materialien bestehen.
Bezugszeichenliste

1: Spuleneinheit 1
2: Gehäuse
3: Sichtseite
4: Gehäuseboden
5: Fahrbahn
6: (Primär-)Spule
7: Spulenwicklungen
8: Wicklungsebene
9: magnetische Feldlinien
10: magnetischer Feldverlauf
11: Gegenstand
12: Scheitelpunkt
13: Seitenflanken
14: Spuleneinheit 2
15: Spuleneinheit 3
16: Graben
17: offene Grabenseite
18: Borsten
19: Einlaufkanal
20: Führungswand
21: Prallwand
22: Griffschutzelement
23: Spuleneinheit 4
24: Scheitellinie
25: Außenflanken
26: Innenflanken
27: Innenbereich
28: Spuleneinheit 5
29: Auffangbehälter
30: Spuleneinheit 6
31: trichterförmige Führungswand
32: Boden des Auffangbehälters
33: Prallkörper
34: Spuleneinheit 7

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009033236 A1 [0004, 0031]

Claims

Spuleneinheit (1; 14; 15; 23; 28; 30; 34) mit einem Gehäuse (2) und einer darin integrierten Spule (6) zur induktiven Übertragung elektrischer Energie zu einer Sekundärspule eines beweglichen elektrischen Verbrauchers, insbesondere eines Elektrofahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) auf einer Sichtseite (3) mindestens einen Scheitel (12; 24) aufweist, von dem geneigte Flanken (13; 25, 26) zu einem Gehäuseboden (4) hin abfallen.
Spuleneinheit (1; 15; 23; 28; 34) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung der Flanken (13; 25, 26) vom Scheitel (12; 24) zum Gehäuseboden (4) hin zumindest abschnittsweise zunimmt.
Spuleneinheit (14; 30) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung der Flanken (13; 25, 26) vom Scheitel (12; 24) zum Gehäuseboden (4) hin unverändert bleibt.
Spuleneinheit (1; 14; 15; 23; 28; 30; 34) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheitel durch einen Scheitelpunkt (12) und die Flanken durch vom Scheitelpunkt (12) abfallende Seitenflanken (13) gebildet sind.
Spuleneinheit (1; 14; 15; 23; 28; 30; 34) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) die Form einer Kuppel (1; 15) oder einer Pyramide (14) aufweist, wobei ein Grundriss der Kuppel (1; 15) oder der Pyramide (14) rund, viereckig, fünfeckig, sechseckig, achteckig oder vieleckig ist.
Spuleneinheit (23; 28; 30; 34) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheitel eine geschlossene Scheitellinie (24) ist und die Flanken durch von der Scheitellinie (24) nach außen abfallende Außenflanken (25) und zu einem Innenbereich (27) des Gehäuses (2) nach innen abfallende Innenflanken (26) gebildet sind.
Spuleneinheit (23; 28; 34) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenflanken (25) und die Innenflanken (26) unterschiedlich stark geneigt und/oder gekrümmt sind.
Spuleneinheit (23; 28; 30; 34) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) einen kreisringförmigen Grundriss und einen konvexen Querschnitt (23; 28; 34) oder dreieckigen Querschnitt (30) aufweist.
Spuleneinheit (23; 28; 34) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheitellinie (24) oberhalb von Spulenwicklungen (7) der Spule (6) verläuft.
Spuleneinheit (23; 28; 34) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheitellinie (24) teilweise unterbrochen ist.
Spuleneinheit (23; 28; 30; 34) nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Innenbereich (27) ein unter den Gehäuseboden (4) reichender Auffangbehälter (29), insbesondere aus einem hitzeunempfindlichen Material, vorgesehen ist.
Spuleneinheit (15; 34) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass um das Gehäuse (2) eine umlaufende Vertiefung (16), insbesondere aus einem hitzeunempfindlichen Material, vorgesehen ist.
Spuleneinheit (15; 34) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die umlaufende Vertiefung (16) und/oder der Auffangbehälter (29) mit einer Rückhaltevorrichtung (18; 19–22; 31, 33) versehen sind.
Vorrichtung zur induktiven Übertragung elektrischer Energie zwischen einer Primärspule einer ortsfesten Primärspuleneinheit und einer Sekundärspule eines beweglichen Verbrauchers, insbesondere eines Elektrofahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärspuleneinheit als eine Spuleneinheit (1; 14; 15; 23; 28; 30; 34) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgebildet ist.