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Die Erfindung betrifft einen beweglichen Teil einer Einrichtung zur induktiven Energieübertragung sowie eine Einrichtung zur induktiven Energieübertragung.
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Elektrische Fahrzeuge, insbesondere schienengebundene Fahrzeuge, und/oder Straßenfahrzeuge können mit elektrischer Energie betrieben werden, die über eine induktive Energieübertragung an das Fahrzeug übertragen wird. Derartige Fahrzeuge können beispielsweise eine Schaltungsanordnung umfassen, die ein Traktionssystem oder Teil eines Traktionssystems des Fahrzeugs ist. Diese Schaltungsanordnung kann eine Empfangseinrichtung zum Empfangen eines elektromagnetischen Wechselfeldes und zum Erzeugen eines Wechselstromes aufgrund von elektromagnetischer Induktion umfassen. Weiter kann ein Fahrzeug einen Gleichrichter umfassen, der einen Wechselstrom in einen Gleichstrom umwandelt. Der Gleichstrom kann genutzt werden, um eine Traktionsbatterie zu laden oder eine elektrische Maschine des Fahrzeugs zu betreiben. Im letzten Fall kann der Gleichstrom durch einen Inverter wieder in einen Wechselstrom umgewandelt werden. Die induktive Leistungsübertragung kann durchgeführt werden, indem zwei Sätze, insbesondere dreiphasiger, Windungen genutzt werden. Ein erster Windungssatz ist im oder am Boden installiert (Primärwindungen) und kann von einem wegseitig angeordneten Leistungskonverter betrieben werden. Ein zweiter Satz von Windungen (Sekundärwindungen) ist am Fahrzeug angeordnet. Beispielsweise kann der zweite Satz von Windungen unter dem Fahrzeug angeordnet sein, im Falle einer Straßenbahn unter einem oder mehreren Wagons. Bei einem Automobil kann der zweite Satz von Windungen an dem Fahrzeugchassis befestigt sein. Der zweite Satz von Windungen kann auch als Pick-up-Anordnung oder Empfangseinrichtung beschrieben werden.
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Eine Primäreinheit kann die Primärwindungen und eine Sekundäreinheit kann die Sekundärwindungen umfassen.
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Der erste und der zweite Satz von Windungen bilden einen Hochfrequenztransformator, um elektrische Energie zum Fahrzeug zu übertragen. Dies kann in einem statischen Zustand (wenn sich das Fahrzeug nicht bewegt) oder in einem dynamischen Zustand (wenn sich das Fahrzeug bewegt) erfolgen.
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Die
WO 2015/128450 A1 offenbart eine Einrichtung zur induktiven Leistungsübertragung.
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Es stellt sich das technische Problem, einen beweglichen Teil einer Einrichtung zur induktiven Energieübertragung und eine Einrichtung zur induktiven Energieübertragung zu schaffen, die einen zuverlässigen und sicheren Betrieb der Einrichtung zur induktiven Energieübertragung ermöglichen.
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Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 9. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Vorgeschlagen wird ein beweglicher Teil einer Einrichtung zur induktiven Energieübertragung.
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Die Einrichtung zur induktiven Energieübertragung kann auch als induktives Ladepad bezeichnet werden. Die Einrichtung zur induktiven Energieübertragung kann Teil einer Primäreinheit eines Systems für induktive Energieübertragung sein oder bilden. Die Einrichtung kann hierbei einen stationären Teil und den beweglichen Teil umfassen. Der bewegliche Teil kann eine Primärwindungsstruktur umfassen. Die Primärwindungsstruktur kann ein elektromagnetisches Wechselfeld erzeugen, wenn ein Betriebs(wechsel)strom an die Primärwindungsstruktur angelegt wird bzw. die Primärwindungsstruktur mit dem Betriebsstrom gespeist wird.
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Der bewegliche Teil kann zwischen einem eingefahrenen und einem ausgefahrenen Zustand hin und her bewegt werden. Die Einrichtung kann hierzu mindestens ein Mittel zum Bewegen des beweglichen Teils umfassen, insbesondere mindestens einen Aktor. Im Sinne dieser Erfindung kann der Begriff „Mittel zur Bewegung“ eine Gesamtheit von Komponenten oder Elementen bezeichnen, durch die eine Bewegung des beweglichen Teils erzeugt werden kann. Somit können die Mittel zur Bewegung den Aktor und/oder einen Hebemechanismus bzw. ein Hebemittel umfassen. Weiter kann der Begriff auch Kopplungsmittel zur mechanischen Kopplung zwischen dem Aktor und dem Hebemechanismus bzw. Hebemittel und/oder mindestens ein Führungsmittel zur Bewegungsführung des beweglichen Teils umfassen.
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Der bewegliche Teil kann zumindest entlang einer ersten Richtung bewegt werden, insbesondere durch das Mittel zur Bewegung. Die erste Richtung kann parallel zu einer Hauptausbreitungsrichtung des elektromagnetischen Feldes, welches von der Primärwindungsstruktur erzeugt wird, orientiert sein. Die Hauptausbreitungsrichtung kann von der Primärwindungsstruktur zu einer Sekundärwindungsstruktur orientiert sein, wenn diese zum Empfang des erzeugten elektromagnetischen Felds über der Primärwindungsstruktur angeordnet ist.
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Insbesondere kann die erste Richtung orthogonal zu einer Bodenfläche der Einrichtung zur induktiven Energieübertragung oder zu einer Oberfläche des Bodens orientiert sein, auf dem die Einrichtung montiert ist. Die erste Richtung kann hierbei von der Bodenfläche weg orientiert sein.
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Im Sinne dieser Erfindung kann die erste Richtung auch als Vertikalrichtung bezeichnet werden. Im Folgenden können richtungsabhängige Begriffe wie „obere“, „untere“, „über „, „unter“, „niedrigste“, „höchste“, „untere“ sich auf diese Vertikalrichtung beziehen.
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Im eingefahrenen Zustand kann der bewegliche Teil in einer eingefahrenen Position positioniert sein, insbesondere mit Bezug auf die erste Richtung, beispielsweise in einer niedrigsten vertikalen Position. Entsprechend kann der bewegliche Teil in einem ausgefahrenen Zustand an einer ausgefahrenen Position positioniert sein, insbesondere an einer höchsten vertikalen Position. Im eingefahrenen Zustand kann zumindest ein Teil einer Oberseite des beweglichen Teils in derselben Ebene angeordnet sein wie eine Oberseite des stationären Teils oder ein Teil davon.
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Die Einrichtung zur induktiven Energieübertragung, insbesondere der stationäre Teil, kann einen Befestigungsabschnitt aufweisen oder ausbilden. Dieser kann durch zumindest einen Teil eines Bodenteils des stationären Teils ausgebildet sein. Der Befestigungsabschnitt kann zum Befestigen des stationären Teils an einer Haltestruktur genutzt werden, insbesondere an einer Oberfläche einer Straße oder an einer Wand, beispielsweise eine Garagenwand.
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Der stationäre Teil kann somit einen Bodenteil aufweisen. Im montierten Zustand des stationären Teils kann das Bodenteil an der Haltestruktur befestigt sein.
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Weiter kann der stationäre Teil einen Faltenbalg aufweisen, der an dem Bodenteil befestigt ist. Der Faltenbalg kann hierbei auch an dem beweglichen Teil der Einrichtung befestigt sein. Der Faltenbalg umfasst ein Innenvolumen, welches von dem Faltenbalg, dem stationären Teil und dem beweglichen Teil eingeschlossen wird. In diesem Innenvolumen können beispielsweise das vorhergehend erläuterte Mittel zur Bewegung, insbesondere ein Hebemittel und/oder Führungsmittel, angeordnet sein. Auch kann der mindestens eine Aktor in dem Innenvolumen angeordnet sein. Bei einer Bewegung in den ausgefahrenen Zustand wird der Faltenbalg aufgefaltet. Bei einer Bewegung von dem ausgefahrenen Zustand in den eingefahrenen Zustand wird der Faltenbalg eingefaltet. Der Faltenbalg dient zum Schutz der im Innenvolumen angeordneten Bauteile, insbesondere gegen Flüssigkeiten wie Wasser sowie gegen Schmutz. Ferner dient der Faltenbalg auch zum Schutz vor einem Eingriff mit den Händen oder Füßen in den Bereich der Hebemittel.
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Die nachfolgenden Ausführungen können sich auf folgendes Referenzkoordinatensystem beziehen. Das Koordinatensystem kann durch eine Längsrichtung (x-Richtung), eine Querrichtung (y-Richtung) und die vorhergehend erläuterte Vertikalrichtung definiert sein. Die Längs- und Querrichtung können eine Ebene aufspannen, die parallel oder im Wesentlichen parallel zu einer Befestigungsfläche der Haltestruktur, insbesondere der Bodenfläche, orientiert ist, an der die Einrichtung, insbesondere der stationäre Teil, montiert wird. Auch kann die Ebene senkrecht zur vorhergehend erläuterten ersten Richtung (Vertikalrichtung) sein. Die Längs-, Quer- und Vertikalrichtung können jeweils orthogonal zueinander orientiert sein.
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Wird der stationäre Teil auf einer Oberfläche einer Straße angeordnet, so kann die Vertikalrichtung insbesondere parallel zu einer Gravitationsrichtung orientiert sein.
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Es ist weiter möglich, dass sich die Primärwindungsstruktur entlang einer Richtung erstreckt, die parallel zur Längsrichtung orientiert ist. Z.B. kann die Primärwindungsstruktur, insbesondere eine Phasenleitung der Primärwindungsstruktur, mehrere Unterwindungen umfassen, die entlang der Erstreckungsrichtung hintereinander angeordnet sind. Es ist auch möglich, dass die Primärwindungsstruktur drei Phasenleitungen umfasst, wobei jede Phasenleitung mehrere Unterwindungen umfasst, die sich jeweils entlang der Erstreckungsrichtung erstrecken.
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Parallel zur Längsrichtung oder im Wesentlichen parallel dazu orientierte Ränder des stationären Teils können auch als Längsrand bezeichnet werden. Parallel zur Querrichtung oder im Wesentlichen parallel dazu orientierte Ränder können auch als Querrand oder Stirnseite bezeichnet werden.
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Eine Unterwindung kann hierbei eine, vorzugsweise vollständige, Leiterschleife bezeichnen, die eine vorbestimmte Fläche einschließt. Die Leiterschleife kann eine oder mehrere Windungen aufweisen oder ausbilden. Benachbart zueinander kann bedeuten, dass zentrale Symmetrieachsen der entlang der Erstreckungsrichtung benachbart zueinander angeordneten Subwindungen mit einem vorbestimmten Abstand voneinander entlang einer geraden Linie beabstandet sind, die parallel zur Erstreckungsrichtung orientiert ist.
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Unterwindungen können hierbei beliebige geometrische Formen, vorzugsweise jedoch eine rechteckige Form oder eine Kreisform, aufweisen.
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Es ist möglich, dass der stationäre Teil einen Gehäuseabschnitt und einen Aufnahmeabschnitt zur Aufnahme des beweglichen Teils zumindest im eingefahrenen Zustand umfasst. In dem stationären Teil können beispielsweise elektrische oder elektronische Bauteile, z.B. Bauteile eines Inverters, angeordnet sein.
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Im Aufnahmeabschnitt können der Faltenbalg sowie weitere Elemente, insbesondere der bewegliche Teil im eingefahrenen Zustand, angeordnet sein. In dem Gehäuseabschnitt kann der stationäre Teil ein Gehäuse aufweisen oder ausbilden, welches die darin angeordneten Bauteile schützt, insbesondere vor Schmutz und Wasser. Selbstverständlich kann der stationäre Teil Anschlusseinrichtungen zum Anschluss von externen Versorgungsmitteln, beispielsweise Mitteln zur Energie- oder Kühlmittelversorgung, aufweisen.
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Das bewegliche Teil weist ein Aufnahmevolumen zur Aufnahme mindestens einer Windungsstruktur zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes auf oder bildet dieses aus. Die Windungsstruktur kann auch als Primärwindungsstruktur bezeichnet werden. Beispielsweise kann das bewegliche Teil ein Gehäuse aufweisen, wobei das Innenvolumen oder ein Teil davon das Aufnahmevolumen ausbildet. Neben der Primärwindungsstruktur können auch weitere Bauteile oder Bauelemente des beweglichen Teils bzw. der Einrichtung zur induktiven Energieübertragung in dem Aufnahmevolumen angeordnet sein, z.B. Elemente eines Systems zur Fremdkörperdetektion, ein Abschirmelement zur Abschirmung eines (elektro)magnetischen Felds und/oder mindestens ein Element zur Führung eines magnetischen Flusses und/oder ein Kabelträgerelement zur Aufnahme und Führung von Kabeln der Primärwindungsstruktur. Die Kabel können hierbei Phasenleitungen ausbilden bzw. bezeichnen. Weiter können elektrische und/oder elektronische Bauteile in dem Aufnahmevolumen angeordnet sein. Das Gehäuse kann z.B. im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet sein.
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Weiter weist das bewegliche Teil zumindest einen Einführabschnitt zur Einführung von mindestens einer elektrischen Leitung in das Aufnahmevolumen auf oder bildet diesen Einführabschnitt aus. Durch den Einführabschnitt kann also eine elektrische Leitung von außen in das Aufnahmevolumen eingeführt werden. Die elektrische Leitung kann hierbei zur Stromversorgung der Primärwindungsstruktur oder zur Energieversorgung von weiteren elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen im Aufnahmevolumen dienen, z.B. des vorhergehend erläuterten Systems zur Fremdkörperdetektion. Alternativ kann die elektrische Leitung zur Signalübertragung dienen, insbesondere zu elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen im Aufnahmevolumen. Selbstverständlich können auch mehrere elektrische Leitungen durch den Einführabschnitt in das Aufnahmevolumen eingeführt werden. Die elektrischen Leitungen können hierbei isoliert sein.
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Erfindungsgemäß ist in dem Einführabschnitt mindestens ein Verschlusselement zum Verschließen des Aufnahmevolumens nach außen angeordnet. Das Verschlusselement kann hierbei ein Verschlusselement sein, dies ist jedoch nicht zwingend.
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Das Verschlusselement kann derart angeordnet und/oder ausgebildet sein, dass ein Fluid, insbesondere eine vollständig oder zumindest teilweise flüssige Vergussmasse, nicht durch den Einführabschnitt aus dem Aufnahmevolumen austreten kann. Selbstverständlich kann das Verschlusselement auch derart angeordnet und/oder ausgebildet sein, dass ein gasförmiges Medium und/oder Wasserdampf nicht aus dem Aufnahmevolumen herausdringen kann.
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Zusätzlich, aber nicht zwingend, kann das Verschlusselement auch derart angeordnet und/oder ausgebildet sein, dass ein flüssiges und/oder gasförmiges Material, z.B. Wasser, Wasserdampf oder ein weiteres vorbestimmtes Material, nicht das Verschlusselement hindurch in das Aufnahmevolumen von außen eindringen kann. Insbesondere in diesem Fall kann das Verschlusselement als Dichtelement ausgebildet sein.
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Das Verschlusselement kann beispielsweise aus Kunststoff, insbesondere aus einem Elastomer, ausgebildet sein.
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Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass eine Vergussmasse in dem Aufnahmevolumen angeordnet werden kann, ohne dass die Vergussmasse durch den Einführabschnitt hindurch aus dem Aufnahmevolumen austreten kann. Die Vergussmasse kann beispielsweise in dem Aufnahmevolumen angeordnet werden, um die Primärwindungsstruktur zu vergießen und somit eine ortsfeste und stabile Anordnung der Primärwindungsstruktur im Aufnahmevolumen zu gewährleisten. Auch können neben der Primärwindungsstruktur weitere Bauteile oder Bauelemente durch die Vergussmasse vergossen werden, beispielsweise Elemente zur Führung eines magnetischen Flusses.
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Ohne das Verschlusselement könnte die Vergussmasse während des Vergießens oder nach dem Vergießen durch den Einführabschnitt aus dem Aufnahmevolumen hinausfließen, wodurch ein Verlust an Vergussmasse auftreten würde. Dies würde einerseits zu einer instabilen Anordnung der zu vergießenden Bauteile im Aufnahmevolumen führen, andererseits zum unerwünschten Eindringen von Vergussmasse in den Einführabschnitt, wodurch z.B. eine Beweglichkeit der ebenfalls darin angeordneten elektrischen Leitungen in unerwünschter Weise eingeschränkt würde. Der Einführabschnitt ist aber erforderlich, um die vorhergehend erläuterte Strom- bzw. Energieversorgung zu ermöglichen.
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Diese Nachteile werden in vorteilhafter Weise durch die Anordnung des Verschlusselements verhindert.
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Insbesondere kann das Verschlusselement einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Weiter kann das Verschlusselement Durchgangsöffnungen zum Durchtritt der elektrischen Leitungen aufweisen. Die Durchtrittsöffnungen können hierbei einen Radius aufweisen, der auf den Radius der durchtretenden elektrischen Leitungen angepasst ist, insbesondere um ein vorbestimmtes (geringeres) Maß kleiner als der Durchmesser der durchtretenden elektrischen Leitungen ist. Es ist jedoch auch vorstellbar, dass die Durchtrittsöffnung als Schlitz ausgebildet ist. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise ein Verschluss selbst bei Durchtritt von elektrischen Leitungen durch das Verschlusselement.
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In einer weiteren Ausführungsform ist ein Winkelflansch an dem beweglichen Teil befestigt oder wird von diesem ausgebildet. Insbesondere kann der Winkelflansch an das bewegliche Teil angeschraubt sein. Auch kann der Winkelflansch an einem im Aufnahmevolumen angeordneten Bauteil des beweglichen Teils, beispielsweise dem Kabelträgerelement, angeschraubt sein. In diesem Fall kann das Gehäuse eine Durchgangsöffnung aufweisen, wobei der Winkelflansch sich durch die Durchgangsöffnung hindurch erstrecken und an dem Kabelträgerelement anliegen kann.
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Weiter bildet der Winkelflansch, insbesondere ein Innenvolumen des Winkelflanschs, zumindest einen Teil des Durchführabschnitts aus. Weiter ist das Verschlusselement in dem Winkelflansch angeordnet, also in dem Innenvolumen. Der Winkelflansch kann beispielsweise zwei hohlzylinderförmige Abschnitte sowie einen Verbindungsabschnitt dieser beiden hohlzylinderförmigen Abschnitte umfassen, wobei eine zentrale Symmetrieachse eines ersten hohlzylinderförmigen Winkelabschnitts senkrecht zu einer zentralen Symmetrieachse des zweiten hohlzylinderförmigen Abschnitts orientiert ist.
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Hierbei kann das Verschlusselement in einem der hohlzylinderförmigen Abschnitte oder in dem Verbindungsabschnitt angeordnet sein.
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Der Winkelflansch ermöglicht in vorteilhafter Weise eine zuverlässige Zuführung der elektrischen Leitung zum Aufnahmevolumen. Insbesondere kann durch den Winkelflansch sichergestellt werden, dass zulässige Biegeradien der elektrischen Leitungen bei der Bewegung des beweglichen Teils nicht unterschritten werden. Durch die Anordnung im Winkelflansch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass das Verschlusselement möglichst nah am Aufnahmevolumen angeordnet ist und somit möglichst wenig Vergussmasse aus dem Aufnahmevolumen herausfließen kann. Hierdurch wiederum wird in vorteilhafter Weise ein Bedarf an Vergussmaterial reduziert, was wiederum Herstellungskosten verringert.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Winkelflansch einen Vertikalabschnitt, wobei der Vertikalabschnitt des Winkelflansches an dem beweglichen Teil befestigt ist, wobei das Verschlusselement im Vertikalabschnitt angeordnet ist. Hierbei kann der Vertikalabschnitt eine zentrale Symmetrieachse aufweisen, die parallel zur vorhergehend erläuterten ersten Richtung orientiert ist. In diesem Fall kann also eine zentrale Symmetrieachse eines scheibenförmigen Verschlusselements ebenfalls parallel zur ersten Richtung orientiert sein. Hierbei kann der Vertikalabschnitt des Winkelflanschs unmittelbar an das Aufnahmevolumen angrenzen. Hierdurch ergibt sich der vorhergehend erläuterte Vorteil einer möglichst nahen Anordnung des Verschlusselements am Aufnahmevolumen.
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In einer weiteren Ausführungsform ist ein Wellrohr an dem beweglichen Teil befestigt oder wird von diesem ausgebildet. Das Wellrohr kann insbesondere an dem Winkelflansch, weiter insbesondere an einem Horizontalabschnitt des Winkelflanschs, befestigt. Hierbei kann der Vertikalabschnitt eine zentrale Symmetrieachse aufweisen, die orthogonal zur vorhergehend erläuterten ersten Richtung orientiert ist.
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Somit können elektrische Leitungen durch das Wellrohr und dann durch den Winkelflansch in das Aufnahmevolumen hineingeführt werden. Das Wellrohr ermöglicht in vorteilhafter Weise einen Schutz, insbesondere einen mechanischen Schutz, der elektrischen Leitungen, insbesondere beim Ausfahren und Einfahren des beweglichen Teils. Durch das Verschlusselement wird in vorteilhafter Weise sichergestellt, dass kein Vergussmaterial in das Wellrohr eindringen kann und somit eine Beweglichkeit der elektrischen Leitungen im Wellrohr sowie eine Beweglichkeit des Wellrohrs einschränken kann. Das Wellrohr kann Teil des beweglichen Teils sein. In jedem Fall kann das Wellrohr Teil der Einrichtung zur induktiven Energieübertragung sein.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist zumindest ein Teil des Einführabschnitts in einer Bodenfläche des beweglichen Teils angeordnet. Insbesondere kann zumindest ein Teil des Einführabschnittes in einem zentralen Bereich der Bodenfläche des beweglichen Teils angeordnet. Die Bodenfläche kann hierbei von einer Bodenwand des beweglichen Teils ausgebildet werden.
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Insbesondere kann der Winkelflansch im Bereich der Bodenfläche an dem beweglichen Teil befestigt sein, z.B. an einer Unterseite des beweglichen Teils, oder im Bereich der Bodenfläche von dem beweglichen Teil ausgebildet werden, z.B. von der Unterseite des beweglichen Teils.
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Vorstellbar ist z.B., dass eine Bodenfläche des beweglichen Teils eine Durchgangsöffnung aufweist. Hierbei kann sich ein Winkelflansch, insbesondere ein Vertikalabschnitt des Winkelflanschs, durch die Durchgangsöffnung hindurch in das Aufnahmevolumen hineinerstrecken und dort befestigt sein, beispielsweise an einem im Aufnahmevolumen angeordneten Bauelement oder Bauteil, insbesondere einem Kabelträgerelement. Auch ist vorstellbar, dass der Winkelflansch an einer Unterseite der Bodenfläche befestigt ist.
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Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine möglichst einfache und mechanisch zuverlässige Zuführung von elektrischen Leitungen in das Aufnahmevolumen.
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In einer weiteren Ausführungsform ist der Einführabschnitt in einem zentralen Bereich der Bodenfläche des beweglichen Teils angeordnet. Der zentrale Bereich kann insbesondere ein Bereich der Bodenfläche sein, der in einer gemeinsamen Projektionsebene von dem Faltenbalg umfasst wird, wobei die Projektionsebene senkrecht zur erläuterten ersten Richtung orientiert ist.
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Durch die Anordnung des Einführabschnitts an dem stirnseitigen Rand ergibt sich in vorteilhafter Weise der Einführabschnitt durch den Faltenbalg geschützt ist, wodurch ein Eindringen von Schmutz und Flüssigkeit in den Einführabschnitt sowie in das Aufnahmevolumen verhindert wird.
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In einer weiteren Ausführungsform ist im Aufnahmevolumen eine Vergussmasse angeordnet. Weiter ist zumindest ein Teil der Vergussmasse auf oder an einer aufnahmevolumenseitigen Oberfläche des Verschlusselements angeordnet. Die Vergussmasse kann insbesondere aus Polyurethan oder Silikon bestehen.
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Wie vorhergehend bereits erläutert, kann die Vergussmasse die Primärwindungsstruktur und/oder Elemente zur Führung eines magnetischen Flusses und/oder Elemente eines Fremdobjektdetektionssystems und/oder ein Kabelträgerelement zumindest teilweise umgeben.
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Weiter vorgeschlagen wird eine Einrichtung zur induktiven Energieübertragung mit einem beweglichen Teil gemäß einer der in dieser Offenbarung offenbarten Ausführungsformen. Hierbei umfasst die Einrichtung zur induktiven Energieübertragung einen stationären Teil. Der stationäre Teil wurde vorhergehend bereits erläutert. Weiter ist der bewegliche Teil relativ zu dem stationären Teil beweglich an diesem befestigt.
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Weiter beschrieben wird ein Verfahren zur Herstellung eines beweglichen Teils gemäß einer der in dieser Offenbarung offenbarten Ausführungsformen. Das Verfahren umfasst hierbei alle Herstellungsschritte zum Herstellen eines solchen beweglichen Teils. Insbesondere kann ein Gehäuse des beweglichen Teils bereitgestellt werden. Das Gehäuse kann hierbei ein Aufnahmevolumen des beweglichen Teils aufweisen oder ausbilden. Weiter kann ein Einführabschnitt bereitgestellt werden. Weiter kann ein Verschlusselement im Einführabschnitt angeordnet werden.
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Hierbei kann in dem Aufnahmevolumen weiter eine Primärwindungsstruktur angeordnet werden. Zusätzlich können auch Bauelemente eines Fremdobjektdetektionssystems, Elemente zur Führung eines magnetischen Flusses, ein Kabelträgerelement und/oder weitere elektrische Bauteile oder elektronische Bauteile in dem Aufnahmevolumen angeordnet werden. Weiter kann mindestens eine elektrische Leitung durch den Einführabschnitt, vorzugsweise auch durch das Verschlusselement, hindurch in das Aufnahmevolumen hineingeführt werden. Dort kann die elektrische Leitung zu einem vorhergesehenen Kontaktabschnitt geführt werden.
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Weiter kann Vergussmaterial in das Aufnahmevolumen eingebracht werden. Hierdurch können die im Aufnahmevolumen angeordneten Elemente, insbesondere die Primärwindungsstruktur, zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, vergossen werden. Aufgrund des Verschlusselements kann hierbei das Vergussmaterial nicht aus dem Aufnahmevolumen herausdringen, insbesondere in ein Wellrohr, welches zur Führung der elektrischen Leitungen außerhalb des beweglichen Teils dient. Das Wellrohr kann hierbei an dem Einführabschnitt, beispielsweise an dem vorhergehend erläuterten Winkelflansch, befestigt werden.
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Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Figuren zeigen:
- 1 einen schematischen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes bewegliches Teil,
- 2 einen schematischen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes bewegliches Teil in einer weiteren Ausführungsform,
- 3 einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Einrichtung zur induktiven Energieübertragung,
- 4 eine perspektivische Detailansicht eines erfindungsgemäßen beweglichen Teils und
- 5 ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines beweglichen Teils.
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Nachfolgend bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Merkmalen.
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In 1 ist ein schematischer Querschnitt durch ein bewegliches Teil 1 einer Einrichtung 2 (siehe 3) zur induktiven Energieübertragung dargestellt. Das bewegliche Teil 1 weist ein Gehäuse 3 auf, welches ein Aufnahmevolumen 4 umfasst. Somit weist das bewegliche Teil 1 ein Aufnahmevolumen 4 zur Aufnahme mindestens einer schematisch dargestellten Primärwindungsstruktur 5 auf. Weiter dargestellt ist ein Kabelträgerelement 6, welches in dem Aufnahmevolumen 4 angeordnet ist. Das Kabelträgerelement 6 dient zur Aufnahme und Führung von mindestens einer Phasenleitung der Primärwindungsstruktur 5.
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Weiter weist das bewegliche Teil 1 einen Einführabschnitt 7 zur Einführung von mindestens einer elektrischen Leitung 8 auf. Die elektrische Leitung 8 dient zur Energieversorgung von und/oder zur Signalleitung hin zu Bauteilen in dem Aufnahmevolumen 4 des beweglichen Teils 1.
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Hierbei ist dargestellt, dass das Gehäuse 3 des beweglichen Teils 1 in einer Bodenfläche des Aufnahmevolumens 4 eine Durchgangsöffnung 10 aufweist, wobei die elektrische Leitung 8 von außen durch die Durchgangsöffnung 10 in das Aufnahmevolumen 4 eingeführt wird. Dargestellt ist weiter ein Winkelflansch 11, der an einer Unterseite 9 des beweglichen Teils 1 befestigt ist, beispielsweise über Schrauben. Die elektrische Leitung 8 ist hierbei durch ein Innenvolumen des Winkelflanschs 11 geführt wird.
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Weiter dargestellt ist ein Verschlusselement 12, welches in dem Einführabschnitt, insbesondere in dem Winkelflansch 11, angeordnet ist. Das Verschlusselement 12 kann beispielsweise aus Gummi ausgebildet sein. Weiter kann das Verschlusselement 12 scheibenförmig ausgebildet sein. Das Verschlusselement 12 kann eine Durchgangsöffnung für die elektrische Leitung 8 aufweisen.
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Dargestellt ist eine Vertikalrichtung z, wobei das bewegliche Teil 1 mittels nicht dargestellter Mittel zur Bewegung in und entgegen der Vertikalrichtung z bewegt werden kann. Die Vertikalrichtung z ist senkrecht zu einer Querrichtung y und senkrecht zu einer Längsrichtung x (siehe 3) orientiert.
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Durch eine Schraffur gekennzeichnet ist eine Vergussmasse 13 dargestellt, die im Aufnahmevolumen 4 angeordnet ist und zumindest die Primärwindungsstruktur 5 umfasst. Hierbei ist dargestellt, dass die Vergussmasse 13 mit Bezug auf die Vertikalrichtung z auch an einer aufnahmevolumenseitigen Oberfläche, also einer Oberseite, des Verschlusselements 12 angeordnet ist. Das Verschlusselement 12 verhindert, dass Vergussmasse 13 aus dem Aufnahmevolumen 4 austreten kann.
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2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen erfindungsgemäß beweglichen Teil 1 einer Einrichtung 2 zur induktiven Energieübertragung in einer weiteren Ausführungsform. Im Unterschied zu der in 1 dargestellten Ausführungsform ist der Winkelflansch 11 an dem Kabelträgerelement 6 befestigt, welches im Aufnahmevolumen 4 angeordnet ist. Hierzu weist das Gehäuse 3 an der Unterseite 9 eine Durchgangsöffnung 10 auf, deren Durchmesser größer als ein maximaler Durchmesser des Winkelflansches 11 ist. Der Winkelflansch 11 kann durch die Durchgangsöffnung 10 hindurch an einer Unterseite des Kabelträgerelements 6 angeordnet werden und dann an dem Kabelträgerelement 6 befestigt werden, beispielsweise durch Schrauben oder Kleben.
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3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Einrichtung 2 zur induktiven Energieübertragung. Die Einrichtung 2 umfasst ein bewegliches Teil 1 und ein stationäres Teil 14. Das stationäre Teil 14 weist einen Gehäuseabschnitt 15 und einen Aufnahmeabschnitt 16 für das bewegliche Teil 1 auf. Dargestellt ist weiter eine Längsrichtung x. Diese Längsrichtung x kann insbesondere einer Erstreckungsrichtung von Unterwindungen von Phasenleitungen der Primärwindungsstruktur 5 (siehe 1) entsprechen oder parallel dazu orientiert sein. Weiter dargestellt ist ein Faltenbalg 17, wobei der Faltenbalg mit dem beweglichen Teil 1 und dem stationären Teil 14 verbunden ist. Weiter dargestellt ist ein Wellrohr 18, welches an dem Winkelflansch 11 befestigt ist.
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Dargestellt ist, dass der Winkelflansch 11 an der Unterseite 9 des beweglichen Teils 1, insbesondere in einem zentralen Abschnitt der Unterseite 9, befestigt ist. Ebenfalls dargestellt ist die elektrische Leitung 8, die durch ein im Einführabschnitt, insbesondere im Winkelflansch 11, angeordnetes Verschlusselement 12 hindurch in ein Aufnahmevolumen 4 des beweglichen Teils 1 geführt wird. Das Verschlusselement 12 ist in einem Vertikalabschnitt 20 des Winkelflansches 11 angeordnet. Hierbei wird die elektrische Leitung 8 von dem Aufnahmevolumen 4 in den Vertikalabschnitt, durch das Verschlusselement 12 in den Horizontalabschnitt des Winkelflanschs und von dort in das Wellrohr 18 geführt.
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4 zeigt eine perspektivische Detailansicht eines Einführabschnitts 7 eines beweglichen Teils 1. Dargestellt ist eine elektrische Leitung 8, die durch ein Verschlusselement 12 hindurch von außen in ein Aufnahmevolumen 4 eines beweglichen Teils 1 eingeführt wird. In dem beweglichen Teil 1 sind ein Kabelträgerelement sowie Phasenleitungen einer Primärwindungsstruktur angeordnet. Dargestellt ist auch ein Winkelflansch 11, in dessen Vertikalabschnitt das Verschlusselement 12 angeordnet ist.
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5 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines beweglichen Teils 1 (siehe 1). In einem ersten Schritt S1 wird ein Gehäuse 3 des beweglichen Teils 1 bereitgestellt werden. Das Gehäuse 3 weist ein Aufnahmevolumen 4 auf. In einem zweiten Schritt S2 wird ein Einführabschnitt 7 bereitgestellt. In einem dritten Schritt S3 wird ein Verschlusselement 12 im Einführabschnitt 7 angeordnet.
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In einem vierten Schritt S4 werden Bauteile des beweglichen Teils 1 im Aufnahmevolumen 4 angeordnet, insbesondere eine Primärwindungsstruktur 5 und ein Kabelträgerelement 6.
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In einem fünften Schritt S5 wird mindestens eine elektrische Leitung 8 durch den Einführabschnitt 7, vorzugsweise auch durch das Verschlusselement 12, hindurch in das Aufnahmevolumen 4 hineingeführt und mit einem vorhergesehenen Kontaktabschnitt verbunden. In einem sechsten Schritt S6 wird Vergussmaterial 13 in das Aufnahmevolumen 4 eingebracht, um die im Aufnahmevolumen 4 angeordneten Elemente, insbesondere die Primärwindungsstruktur 5, zumindest teilweise zu vergießen. Aufgrund des Verschlusselements 12 dringt kein Vergussmaterial 13 aus dem Aufnahmevolumen 4 heraus.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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