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Stand der Technik
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Es sind bereits Handwerkzeugspulenvorrichtungen mit wenigstens einer Spuleneinheit und wenigstens einer Kerneinheit bekannt.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von einer Handwerkzeugspulenvorrichtung mit wenigstens einer Spuleneinheit und wenigstens einer Kerneinheit.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Kerneinheit zumindest teilweise von in einem Füllmaterial eingebetteten mikroskopischen Kernelementen gebildet wird. Unter einer „Spuleneinheit“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine zumindest eine Leiterschleife mit zumindest einer von einem Leiter gebildeten Wicklung aufweisende Spule verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand eine elektrische Energie zu senden und/oder vorzugsweise zu empfangen. Bevorzugt ist die Spuleneinheit dazu vorgesehen, empfangene Energie, insbesondere über einen Spannungswandler und/oder eine Ladeelektronik, einem Verbraucher und/oder einer Akkueinheit zuzuführen. Alternativ kann die Handwerkzeugspulenvorrichtung dazu vorgesehen sein, Energie an eine weitere Handwerkzeugspulenvorrichtung zu senden. Vorzugsweise ist die Spuleneinheit dazu vorgesehen, einen elektrischen Wechselstrom in ein magnetisches Wechselfeld umzuwandeln und/oder umgekehrt. Bevorzugt weist das Wechselfeld eine Frequenz von 10–500 kHz, besonders bevorzugt von 100–120 kHz auf. Unter einer „Handwerkzeugspulenvorrichtung“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Spulenvorrichtung einer Handwerkzeugmaschine, eines Handwerkzeugmaschinenakkus oder eines Handwerkzeugmaschinenakkuladegeräts verstanden werden. Unter einer „Handwerkzeugmaschine“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein durch einen Benutzer handgeführtes Elektrogerät, wie insbesondere eine Bohrmaschine, ein Bohrhammer, eine Säge, ein Hobel, ein Schrauber, eine Fräse, ein Schleifer, ein Winkelschleifer und/oder ein Multifunktionswerkzeug oder ein Gartengerät wie eine Hecken-, Strauch- und/oder Grasschere, verstanden werden. Unter einer „Kerneinheit“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Vorrichtung verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, ein elektromagnetisches Feld zu bündeln. Insbesondere kann die Kerneinheit zumindest teilweise von einem Magnetwerkstoff gebildet sein. Unter einem „Magnetwerkstoff“ soll in diesem Zusammenhang vorzugsweise ein ferrimagnetischer, insbesondere weichmagnetischer, Werkstoff verstanden werden. Alternativ ist es auch denkbar, ferromagnetische und/oder antiferromagnetische Werkstoffe zu verwenden. Unter einem „Kernelement“ sollen in diesem Zusammenhang insbesondere Bestandteile des Spulenkerns verstanden werden, die zumindest im Wesentlichen verantwortlich für die magnetischen Eigenschaften der Kerneinheit sind. Die Kernelemente sind bevorzugt zumindest überwiegend von dem Magnetwerkstoff gebildet. Unter „mikroskopisch“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Kernelement verstanden werden, dessen größte Erstreckung kleiner als 1mm, bevorzugt kleiner als 0,1mm, besonders bevorzugt kleiner als 0,01mm ist. Insbesondere können die mikroskopischen Kernelemente als Pulver eines Magnetwerkstoffs gebildet sein. Unter einem „Füllmaterial“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Bindemittel verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, mit den Kernelementen eine bevorzugt stoffschlüssige Verbindung einzugehen. Füllmaterial und Kernelemente können ein Verbundmaterial bilden. Bevorzugt wird das Füllmaterial von einem Kunststoffmaterial gebildet, wie insbesondere einem Thermoplast oder einem Kunstharz. Die Kernelemente können dem Füllmaterial beigemengt werden, so dass die Kerneinheit durch einen Gießprozess und/oder einen Spritzgussprozess gebildet werden kann. Alternativ können die Kernelemente mit dem Füllmaterial umgossen werden. Eine Herstellung der Kerneinheit kann besonders einfach sein. Insbesondere kann die Kerneinheit bevorzugt durch einen Guss- und/oder Spritzgussprozess in einer gewünschten Form hergestellt werden. Die Kerneinheit kann durch Urformen gebildet werden. Eine Nachbearbeitung der Kerneinheit kann bevorzugt entfallen oder besonders einfach sein. Das Füllmaterial kann besonders bruchfest sein. Die Kerneinheit kann besonders zäh und bruchfest sein. Die Kerneinheit kann besonders widerstandsfähig gegenüber mechanischen Belastungen sein, insbesondere im Vergleich zu einer von einem Sintermaterial in einem Sinterprozess gebildeten Kerneinheit. Ein Zerbrechen der Kerneinheit kann erschwert sein. Eine Lebensdauer und/oder Robustheit der Kerneinheit kann besonders hoch sein.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die Kernelemente zumindest im Wesentlichen von einem Ferritmaterial gebildet ist, insbesondere einem Ferritpulver. Alternativ können die Kernelemente aus einem Nickelpulver oder einem Pulver einer Ferrit-Nickel- und/oder -Manganverbindung gebildet sein. Unter einem „Ferrit“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Werkstoff verstanden werden, der zu mindestens 70 %, vorteilhaft zu mindestens 80 %, vorzugsweise zu mindestens 90 %, aus Eisenoxid (Fe2O3 und/oder Fe3O4) gebildet ist. Vorzugsweise weisen die Kernelemente eine Permeabilitätszahl µ größer als 100, bevorzugt größer als 1000, besonders bevorzugt größer als 5000, auf. Die Kernelemente können besonders gut geeignet sein, bei einem Betrieb der Handwerkzeugspulenvorrichtung das elektromagnetische Wechselfeld zu bündeln. Ein Wirkungsgrad der Handwerkzeugspulenvorrichtung kann besonders hoch sein. Die Kernelemente können innerhalb der Kerneinheit gleichmäßig im Füllmaterial verteilt sein. Bevorzugt sind die Kernelemente in der Kerneinheit im Füllmaterial in unterschiedlicher Dichte verteilt. Eine Permeabilität der Kerneinheit kann in verschiedenen Bereichen der Kerneinheit vorteilhaft angepasst sein. Insbesondere kann die Dichte der Kernelemente in der Kerneinheit in Bereichen, die bei einem Betrieb der Handwerkzeugspulenvorrichtung eine hohe magnetische Feldstärke aufweisen, besonders hoch sein. In Bereichen, die bei einem Betrieb der Handwerkzeugspulenvorrichtung eine niedrige magnetische Feldstärke aufweisen, kann die Dichte der Kernelemente niedrig sein. Kernelemente können eingespart werden. Die Kerneinheit kann besonders kostengünstig sein. In Bereichen mit niedriger Kernelementdichte kann die Kerneinheit besonders bruchfest sein. Die Kerneinheit kann besonders robust sein.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die Kerneinheit eine zumindest im Wesentlichen plattenförmige Gestalt aufweist. Bevorzugt kann die Kerneinheit eine Ausdehnung aufweisen, die zumindest einem Durchmesser der Leiterschleifen der Spuleneinheit um eine Wicklungsachse entspricht. Unter einer „Wicklungsachse“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Achse verstanden werden, die im Mittel durch ein Zentrum der Wicklungen der Leiterschleifen der wenigstens einen Spuleneinheit der Spulenvorrichtung verläuft. Bevorzugt ist die Kerneinheit an einer einer Empfänger- oder Sendeseite abgewandten Stirnseite der Spuleneinheit angeordnet. Unter einer „Empfänger- oder Sendeseite“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Seite der Spuleneinheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, im Betrieb der Spuleneinheit das elektromagnetische Wechselfeld auszusenden und/oder zu empfangen. Die Kerneinheit kann besonders kompakt sein. Die Handwerkzeugspulenvorrichtung kann eine besonders geringe Dicke aufweisen. Eine Herstellung der Kerneinheit und/oder der Handwerkzeugspulenvorrichtung kann besonders einfach sein.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die Kerneinheit eine zumindest im Wesentlichen topfförmige Gestalt aufweist. Vorteilhaft kann die Kerneinheit die Spuleneinheit um die Wicklungsachse zumindest teilweise umgeben. Die Kerneinheit kann das elektromagnetische Wechselfeld um die Spuleneinheit besonders gut bündeln. Besonders vorteilhaft kann die Kerneinheit eine auf der der Empfänger- oder Sendeseite der Spuleneinheit abgewandten Seite der Kerneinheit angeordnete Baugruppe, insbesondere eine Elektronikeinheit und/oder eine Zelleneinheit, um die Wicklungsachse zumindest teilweise umgeben. Die Kerneinheit kann die Baugruppe besonders gut vor dem elektromagnetischen Wechselfeld schützen und/oder das elektromagnetische Wechselfeld abschirmen.
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Weiter wird eine Handwerkzeugvorrichtung mit einer Handwerkzeugspulenvorrichtung mit den beschriebenen Merkmalen vorgeschlagen. Hierbei kann die Handwerkzeugvorrichtung von einer Handwerkzeugmaschine, einem Handwerkzeugakku, einem Handwerkzeugkoffer oder von einer Handwerkzeugakkuladevorrichtung gebildet sein. Die Handwerkzeugvorrichtung kann die genannten Vorteile der Handwerkzeugspulenvorrichtung aufweisen.
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Zeichnung
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele 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 schematische Darstellung einer Kerneinheit einer Handwerkzeugspulenvorrichtung,
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2 eine schematische Darstellung eines Schnitts durch einen Handwerkzeugmaschinenakkupack mit der Handwerkzeugspulenvorrichtung, und
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3 eine schematische Darstellung eines Schnitts durch einen Handwerkzeugmaschinenakkupack mit einer Handwerkzeugspulenvorrichtung in einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt eine Kerneinheit 14a einer Handwerkzeugspulenvorrichtung 10a, die von in einem Füllmaterial 16a eingebetteten mikroskopischen Kernelementen 18a gebildet ist. Die Kernelemente 18a sind von einem Ferritmaterial gebildet. Die Kerneinheit 14a weist eine plattenförmige Gestalt auf. Die Kernelemente 18a sind als Ferritpulver ausgebildet, wobei das Ferritpulver eine Korngröße von weniger als 0,1mm aufweist. Die Kernelemente 18a werden dem Füllmaterial 16a, das von einem Gießharz gebildet ist, beigemengt. Die Kerneinheit 14a wird in einem Gießprozess durch Gießen des so gebildeten Gemischs aus Füllmaterial 16a und Kernelementen 18a hergestellt.
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2 zeigt einen Schnitt durch einen Handwerkzeugmaschinenakkupack 20a mit einer Handwerkzeugspulenvorrichtung 10a. In einer Gehäuseeinheit 22a ist eine Zelleneinheit 24a angeordnet. Die Zelleneinheit 24a bildet einen Handwerkzeugmaschinenakku, der zu einer Energieversorgung einer Handwerkzeugmaschine vorgesehen ist. Auf einer der Zelleneinheit 24a gegenüberliegenden Seite ist in der Gehäuseeinheit 22a die Handwerkzeugspulenvorrichtung 10a angeordnet. Ausgehend von der Zelleneinheit 24a weist die Handwerkzeugspulenvorrichtung 10a eine Leiterplatte 26a mit einer Ladeelektronik für die Zelleneinheit 24a auf. Angrenzend an die Leiterplatte 26a ist die plattenförmige Kerneinheit 14a angeordnet. Angrenzend an die Kerneinheit 14a ist eine Spuleneinheit 12a angeordnet. Die Spuleneinheit 12a wird von einer weiteren Leiterplatte 28a mit beidseitig angeordneten Leiterbahnen gebildet, die Wicklungen 30a um eine Wicklungsachse 32a der Spuleneinheit 12a bilden. Eine durch die Kerneinheit 14a geführte Kontaktierungseinheit 34a verbindet die Leiterplatte 26a mit der Ladeelektronik mit der Spuleneinheit 12a. Die Leiterplatte 26a mit der Ladeelektronik ist über einen Verbindungsleiter 36a mit der Zelleneinheit 24a verbunden.
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Um die Zelleneinheit 24a aufzuladen, wird der Handwerkzeugmaschinenakkupack 20a auf eine Ladestation 38a aufgesetzt, die eine analog aufgebaute Handwerkzeugspulenvorrichtung 10a‘ aufweist. Die Ladestation 38a verfügt über eine Stromversorgung 40a. Wird die Ladestation 38a mit Strom versorgt, wird die Handwerkzeugspulenvorrichtung 10a‘ von einem hochfrequenten Wechselstrom von 100 kHz durchflossen, der von einer auf einer Leiterplatte 26a‘ angeordneten Ladeelektronik erzeugt wird. In einer Spuleneinheit 12a‘ wird ein magnetisches Wechselfeld erzeugt, welches von einer Kerneinheit 14a‘ gebündelt und im Wesentlichen in Richtung der Spulenvorrichtung 10a abgegeben wird. In der Spuleneinheit 12a der Spulenvorrichtung 10a wird ein Strom induziert, mit dem die Zelleneinheit 24a geladen werden kann.
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Die nachfolgende Beschreibung und die Zeichnung eines weiteren Ausführungsbeispiels beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnung und/oder die Beschreibung des anderen Ausführungsbeispiels verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist anstelle des Buchstabens a des ersten Ausführungsbeispiels der Buchstabe b den Bezugszeichen des weiteren Ausführungsbeispiels nachgestellt.
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3 zeigt einen Schnitt durch einen Handwerkzeugmaschinenakkupack 20b mit einer Handwerkzeugspulenvorrichtung 10b in einem zweiten Ausführungsbeispiel. Die Handwerkzeugspulenvorrichtung 10b unterscheidet sich von der Handwerkzeugspulenvorrichtung 10a des ersten Ausführungsbeispiels insbesondere dadurch, dass eine Kerneinheit 14b topfförmig ausgebildet ist. Die Kerneinheit 14b umgibt eine Zelleneinheit 24b teilweise um eine Wicklungsachse 32b. Die Kerneinheit 14b bündelt ein elektromagnetisches Wechselfeld, welches aus Richtung einer Spuleneinheit 12b auf die Kerneinheit 14b trifft, und konzentriert es im Bereich der Spuleneinheit 12b. Auf einer der Zelleneinheit 24b zugewandten Seite der Kerneinheit 14b ist eine Feldstärke des elektromagnetischen Wechselfelds besonders gering. Die Zelleneinheit 24b wird durch die topfförmige Kerneinheit 14b, die sie teilweise umgibt, besonders gut vor dem elektromagnetischen Wechselfeld geschützt. Es kann vermieden werden, dass das elektromagnetische Wechselfeld in der Zelleneinheit 24b unerwünscht hohe Ströme induziert.
