EP2507453B1

EP2507453B1 - System zur übertragung von elektrischer leistung von einer wand zu einem scharniergelenkig an dieser wand befestigten flügel

Info

Publication number: EP2507453B1
Application number: EP10770525.3A
Authority: EP
Inventors: Tibor Herglotz; Ingo Steinfeld; Wolfgang Staude; Walter Hahn
Original assignee: Staude Kunststofftechnik GmbH; Dr Hanh GmbH and Co KG
Current assignee: Staude Kunststofftechnik GmbH; Dr Hanh GmbH and Co KG
Priority date: 2009-12-02
Filing date: 2010-10-04
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2030-10-04
Also published as: US20120242166A1; PL2507453T3; DE102009044729A1; ES2450191T3; CN102648326A; WO2011067011A1; EP2507453A1

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Übertragung von elektrischer Leistung von einer Wand zu einem um eine Scharnierachse S scharniergelenkig an dieser Wand befestigten Flügel.
Bänder, die zur scharniergelenkigen Verbindung eines Flügels an einer Wand dienen, sind bereits seit langem, beispielsweise aus der DE 93 02 652 U1 bekannt. Sie haben sich in unterschiedlichen technischen Ausgestaltungen vielfach bewährt und finden auch bei Türen für Objekte wie Häuser, Geschäfte oder auch bei Fluchttüren Verwendung.
Derartige Türen weisen in zunehmendem Maße die Sicherheit oder den Komfort verbessernde Einrichtungen auf, die mittels elektrischer Energie betrieben werden.
Zur Energieversorgung sind diese Einrichtungen über flexible Kabel mit einer externen Energiequelle verbunden.
Diese Kabelverbindungen beeinträchtigen das optische Erscheinungsbild deutlich und können zwischen dem Flügel und der Wand eingeklemmt werden, was zu Beschädigungen oder sogar zu Zerstörungen der Kabel führen kann.
Aus der DE 10 2004 017 341 A1 ist ein Band mit einem eingebauten Trafo für eine kontaktlose Energieübertragung bekannt. Dieses Band umfasst eine in einem Rahmenbandteil angeordnete Primärspule und eine in einem Flügelbandteil angeordnete Sekundärspule. Der magnetischen Ankopplung der Sekundärspule an die Primärspule, die in Richtung der Scharnierachse voneinander beabstandet sind, dient ein beide Spulen durchsetzender Bandbolzen.
Zwar ist grundsätzlich die kontaktlose Energieübertragung von einem feststehenden Rahmen in einen schwenkbar an dem Rahmen angeordneten Flügel zur Vermeidung der obengenannten Nachteile wünschenswert, Versuche haben jedoch gezeigt, dass mit dem aus der DE 10 2004 017 341 A1 nur sehr geringe elektrische Leistungen von der Primär- auf die Sekundärseite übertragen werden können, da die Verlustleistung bei der Übertragung sehr hoch ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein System zur Übertragung von elektrischer Energie von einer Wand zu einem um eine Scharnierachse scharniergelenkig an dieser Wand befestigten Flügel zu schaffen, um eine kontaktlose Übertragung elektrischer Energie zumindest mit einer Leistung zu bewerkstelligen, wie sie zum Laden eines elektrischen Energiespeichers und/oder für einen elektrischen Verbraucher benötigt wird.
Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 wiedergegebene System gelöst.
Das erfindungsgemäße System zur Übertragung von elektrischer Energie von einer Wand zu einem um eine Scharnierachse scharniergelenkig an dieser Wand befestigten Flügel umfasst eine Primärelektronik, die eine Versorgungsspannung in eine Primärspannung zum Beaufschlagen der Primärspule umwandelt, die geeignet ist, um durch induktive Ankopplung in der Sekundärspule eine Sekundärspannung zu erzeugen, und mit einer Sekundärelektronik, die die Sekundärspannung in eine für einen elektrischen Energiespeicher und/oder für einen elektrischen Verbraucher geeignete elektrische Betriebsspannung umwandelt. Bei dem elektrischen Energiespeicher kann es sich beispielsweise um einen Akkumulator oder einen Kondensator, insbesondere um einen Elektrolytkondensator handeln, der Leistungsspitzen der elektrischen Verbraucher und kurzfristige Sekundärspannungsunterbrechungen puffern und die Sekundärspannung glätten kann. Bei der Versorgungsspannung kann es sich um eine Netzspannung handeln. Es kann jedoch auch eine Gleichspannung Verwendung finden, die beispielsweise von einem notstromgepufferten, sabotagegeschützten Netzteil bereitgestellt wird. Die räumlichen Abmessungen der Primärelektronik können insbesondere dann, wenn als Versorgungsspannung die Netzspannung dient, beispielsweise an das Innenvolumen einer üblichen Unterputz-Dose angepasst sein, von der aus dann eine Verbindung des Ausgangs der Primärelektronik mit der Primärspule mit Hilfe von durch ein Leerrohr gezogenen Kabeln erfolgen kann. Die Sekundärelektronik weist räumliche Abmessungen auf, die sie zum Einbringen beispielsweise in ein Hohlprofil eines Flügels geeignet machen, so dass auch flügelseitig keine Elektronikbauteile sichtbar sind. Entspricht darüber hinaus das äußere Erscheinungsbild von Wand- und Flügelteil den Rahmen- und Flügelbandteilen der Bänder, die zur scharniergelenkigen Anbringung des Flügels Verwendung finden, so erscheint das erfindungsgemäße System lediglich als ein weiteres Band und es wird nicht erkennbar, dass sich im Flügel elektrische Leistung benötigende Komponenten befinden.
Besonders bevorzugt weist die Primärspannung eine Frequenz auf, die mindestens 20 kHz beträgt. Hierdurch wird vermieden, dass durch das von der Primärspule erzeugte elektromagnetische Feld andere Bauteile in mechanische Schwingungen im Bereich des Hörbaren versetzt werden.
Ganz besonders bevorzugt ist es, wenn die Primärfrequenz zwischen 50 und 140 kHz beträgt. Sie befindet sich dann weit oberhalb der Grenze des Hörbaren und noch nicht in einem solch hohen Frequenzbereich, in welchem mit einer Abstrahlung von Radiowellen durch die Zuleitungen gerechnet werden muss, die den Rundfunk im Langwellenbereich stören könnte.
Die Primärspannung, mit welcher die Primärspule beaufschlagt wird, beträgt vorzugsweise maximal 48 V. Aufgrund dieser Begrenzung lässt sich einerseits eine Minimalleistung von 500 mW mit Hilfe des erfindungsgemäßen Systems übertragen, ohne dass hierzu die Primärspule eine für den Anwendungszweck unvorteilhafte Größe aufweist, andererseits kann auf Sicherheitsmaßnahmen, die bei höheren Primärspannungen zum Schutze von Personen gegen Elektrisierung notwendig wären, verzichtet werden, da Spannungen bis zu dem genannten Maximalwert Personen nicht gefährlich sind.
Ganz besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn die Primärspannung zwischen 3,5 und 15 V beträgt. Eine Spule, die für diesen Spannungsbereich ausgelegt ist, weist nochmals geringere Abmessungen auf, so dass sie besser zur Unterbringung auch in einem Band, welches zugleich der Übertragung mechanischer Kräfte zwischen Flügel und Wand dient oder in einer Vorrichtung, deren optisches Erscheinungsbild demjenigen eines herkömmlichen Bandes entspricht, geeignet ist. Darüber hinaus arbeiten die meisten, in einem Flügel vorgesehenen Verbraucher in diesem Spannungsbereich, so dass für Primärspule und Sekundärspule die gleichen Bauteile verwendet werden können und es trotzdem keines der Sekundärspule nachgeschalteten Transformators bedarf. Allein notwendig ist in diesem Fall eine Gleichrichtung der in der Sekundärspule induzierten Wechselspannung, da eine solche nicht zum Laden eines elektrischen Energiespeichers geeignet ist.
Um die Primärspannung mit der benötigten Primärfrequenz wandseitig zu erzeugen, wird vorzugsweise eine vorhandene Netzspannung oder eine von beispielsweise einem Netzteil bereitgestellte Gleichspannung entsprechend umgewandelt.
Um die induktive Ankopplung der Sekundärspule an die Primärspule zu verbessern, umfasst die Primärspule vorzugsweise eine Primärspulenwicklung und einen Spulenkörper aus einem ferromagnetischen oder ferrimagnetischen Material, der an der dem Flügelteil zugewandten Stirnseite die Spulenwicklung zumindest nahezu überdecken kann und welcher an der gegenüberliegenden Stirnseite offen sein kann und die Sekundärspule eine Sekundärspulenwicklung und einen Sekundärspulenkörper aus einem ferromagnetischen oder ferrimagnetischen Material, welcher auf der dem Wandteil zugewandten Stirnseite die Spulenwicklung zumindest nahezu überdecken und an der gegenüberliegenden Stirnseite offen sein kann.
Zur Verbesserung der Ankopplung und auch zur leichteren Wickelbarkeit der Spule ist es besonders bevorzugt, einen Primärspulenkörper und/oder einen Sekundärspulenkörper zu verwenden, der eine innere, zylindrische Mantelfläche aufweist, um welche die Primärspulenwicklung bzw. die Sekundärspulenwicklung gewickelt ist.
Darüber hinaus ist es abermals zur Verbesserung der induktiven Ankopplung der Sekundärspule an die Primärspule und auch um die Spulen widerstandsfähiger gegen äußere Einflüsse zu machen, von besonderem Vorteil, wenn der Primärspulenkörper und/oder der Sekundärspulenkörper eine äußere Mantelfläche umfassen, die konzentrisch zur inneren Mantelfläche angeordnet ist. Die Spulenwicklung befindet sich dann geschützt umgeben von der inneren und der äußeren Mantelfläche sowie der geschlossenen Stirnseite.
Aufgrund des Frequenzbereichs, den die Primärspannung vorzugsweise aufweist, bestehen die Primärspulenwicklung und die Sekundärspulenwicklung vorzugsweise aus Hochfrequenzlitze.
Das erfindungsgemäße System kann derart ausgestaltet sein, dass es ausschließlich der Übertragung von elektrischer Energie von einer Wand zu einem um eine Scharnierachse scharniergelenkig an dieser Wand befestigten Flügel und nicht der Übertragung von mechanischen Kräften dient. Die eigentliche Befestigung des Flügels an der Wand erfolgt in einem solchen Falle ausschließlich mit Hilfe von zumindest zwei weiteren, herkömmlichen Bändern. Von der inneren Mantelfläche radial nach innen gesehen können der Primär- und der Sekundärspulenkörper dann massiv ausgebildet sein.
Besonders bevorzugt ist jedoch eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems, bei welchem die Primär- und Sekundärspulenkörper jeweils eine sich etwa konzentrisch zur inneren Mantelfläche in Richtung der Scharnierachse erstreckende Öffnung umfassen, durch die ein die Scharnierachse definierender Bolzen einschiebbar ist. Die Vorrichtung kann dann neben der Leistungsübertragung auch der Übertragung von mechanischen Kräften zwischen Flügel und Wand dienen und somit zugleich die herkömmliche Bandfunktion übernehmen.
Damit der Bolzen dann, um die induktive Ankopplung weiterhin zu verbessern, auch wie ein gemeinsamer Kern eines mit Hilfe der Primärspule und der Sekundärspule gebildeten Transformators wirkt, weist er auf der Länge, die von der Primär- und von der Sekundärspule überdeckt wird, eine Hülse mit ferromagnetischen oder ferrimagnetischen Eigenschaften auf. Ihre Länge ist vorzugsweise möglichst exakt an die Länge, die von der Primär- und von der Sekundärspule überdeckt wird, angepasst, um Verluste zu vermeiden.
Die Hülse kann auf den Bolzen aufgeschoben sein. Es ist jedoch bevorzugt, die Hülse in einer konzentrisch zur Längsachse des Bolzens verlaufenden Ausnehmung vorzusehen. Sie ist dann - besonders bevorzugt - aus einem Kunststoffmaterial mit Ferritpartikeln gefertigt, da so die Einheit aus Bolzen mit Hülse besonders einfach herstellbar ist.
Um eine gute induktive Ankopplung zwischen der Primärspule und der Sekundärspule zu gewährleisten, ist zumindest eine der Primär- und Sekundärspulen federkraftbeaufschlagt gegen die jeweils andere Spule in Richtung der Scharnierachse verlagerbar in dem Wand- bzw. dem Flügelteil gelagert. Aufgrund dieser Maßnahme ist gewährleistet, dass die einander zugewandten Stirnseiten der beiden Spulen sich stets in direktem Kontakt befinden. Dies ist von besonderer Bedeutung, da sich überraschenderweise gezeigt hat, dass auch bei vorhandenen Bolzen mit Hülse bereits geringe Spaltmaße zu einer wesentlichen Verschlechterung der Leistungsübertragung von der Primär- auf die Sekundärspule führen.
Besonders bevorzugt ist es ferner, wenn die Spule eine Länge aufweist, die kleiner als der Außendurchmesser ihres Spulengehäuses ist. Insbesondere dann, wenn das erfindungsgemäße System auch zur Übertragung mechanischer Kräfte dienen soll, kann der Bolzen über eine größere Länge mechanisch gelagert werden, um so eine möglichst niedrige spezifische Materialbelastung zu erzielen.
Sind - wie ebenfalls bevorzugt - die Primärspule und die Sekundärspule baugleich ausgebildet, so lassen sich die Kosten für die Herstellung und die Lagerhaltung der Spulen reduzieren.
Versuche haben gezeigt, dass eine Leistungsübertragung von zumindest 500 Milliwatt bei einer Primärspannung von 5 V und einer Primärfrequenz von etwa 120 kHz erzielbar ist, wenn die Induktivitäten von Primärspule und Sekundärspule vorzugsweise etwa 30 µH betragen.
Um zu verhindern, dass bei einem inneren Kurzschluss einer Spule Teile der Vorrichtung mit der Primärspulenspannung beaufschlagt werden, ist es besonders bevorzugt, die Primärspule und/oder die Sekundärspule, insbesondere deren einander zugewandten Stirnseiten stoffschlüssig mit einem elektrisch isolierenden Material zu umgeben.
Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Zeichnungen weiter verdeutlicht werden. Es zeigen:

Fig. 1: eine Explosionsdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Übertragung elektrischer Leistung eines erfindungsgemäßen Systems, der zugleich die Funktion eines herkömmlichen Bandes zukommt;
Fig. 2: ein erfindungsgemäßes System in einer teilweise aufgerissenen Darstellung der Wand- und Flügelteile in einer perspektivischen Ansicht, mit schematisch angedeuteter Primär- und Sekundärelektronik;
Fig. 3: das obere Wandteil und das Flügelteil, teilweise aufgerissen, in perspektivischer Einzeldarstellung;
Fig. 4: eine Ansicht der offenen Stirnseite eines Spulenkörpers;
Fig. 5: den Ausschnitt V in Fig. 2 im Schnitt durch die Scharnierachse;
Fig. 6: eine Explosionsdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung zur Übertragung elektrischer Leistung des erfindungsgemäßen Systems, die nur der Übertragung von elektrischer Leistung von einer Wand in einen Flügel dient.

Die in den Figuren 1 bis 5 als Ganzes mit 100 bezeichnete Vorrichtung ist als sogenanntes dreiteiliges Band ausgebildet. Sie umfasst ein oberes Wandteil 1 und ein unteres Wandteil 2. Beide Teile 1, 2 sind in Richtung einer Scharnierachse S voneinander beabstandet.
Zwischen dem oberen und dem unteren Wandteil 1, 2 ist ein Flügelteil 3 angeordnet.
Die oberen und unteren Wandteile 1, 2 umfassen jeweils ein Wandscharnierteil 4, 4' und ein Wandbefestigungsteil 5, 5'. Dementsprechend umfasst das Flügelbandteil ein Flügelteil 6 und ein Flügelbefestigungsteil 7.
Die Scharnierachse S wird definiert durch einen die Wandscharnierteile 4, 4' und das Flügelscharnierteil 6 in Bolzenaufnahmen 8, 8' und 9 durchsetzenden Bolzen 10. Der Lagerung des Bolzens 10 in den Bolzenaufnahmen 8, 8', 9 dienen Lagerbuchsen 11, 11' und 12 aus einem Kunststoffmaterial, beispielsweise auf Basis von POM mit gleitlagermodifizierenden Zusätzen, welches sich für den Einsatz als Lagerbuchse bei Bändern bewährt hat. Die Lagerbuchsen 11, 11', 12 weisen sich parallel zur Scharnierachse S erstreckende, radiale Vorsprünge 13 auf. Der Durchmesser des die radialen Vorsprünge 13 miteinander verbindenden Kreises ist an den Innendurchmesser der Bolzenaufnahmen 8, 8', 9 derart angepasst, dass die Lagerbuchsen 11, 11', 12 spielfrei in die jeweiligen Bolzenaufnahme eingreifen. An dem nach oben gerichteten Ende der Lagerbuchse des unteren Wandbandteils 2, an dem oberen Ende der Lagerbuchse 11 des oberen Wandbandteils 1 und an dem unteren Ende der Lagerbuchse 12 des Flügelteils 3 sind ringförmige Endbereiche 14 angeformt, die radial geringfügig über die radialen Vorsprünge 13 überstehen. Sie ruhen in einer entsprechend dimensionierten radialen Erweiterung 15 der jeweiligen Bolzenaufnahme 8, 8', 9 und schließen somit die Bolzenaufnahmen nach außen gegen ein Eindringen von Verunreinigungen ab. Darüber hinaus bilden die Endbereiche 14 der Lagerbuchsen 11' des unteren Wandteils 2 und der Lagerbuchse 12 des Flügelteils 3 Auflager, über welche in Richtung der Scharnierachse wirkende Kräfte von dem Flügelteil 3 in das untere Wandteil 2 eingeleitet werden. Ferner weisen die Lagerbuchsen 11, 11', 12 innere Bohrungen 16 auf, deren Durchmesser derart an den Durchmesser des Bolzens 10 angepasst ist, so dass dieser drehbar, aber zumindest im wesentlichen spielfrei von den Lagerbuchsen 11, 11', 12 aufgenommen ist.
Den unteren Abschluss des unteren Wandteils 2 bildet eine Lagerscheibe 17, deren Abmessungen den Endbereichen 14 entspricht und die in eine radiale Erweiterung 15 des unteren Wandteils eingefügt ist.
Die Länge der Lagerbuchse 11' entspricht nahezu der Länge der Bolzenaufnahme 8' des unteren Wandteils 2, wohingegen die Lagerbuchsen 11, 12 lediglich etwa halb so lang ausgebildet sind wie die Bolzenaufnahme 8 des oberen Wandteils 1 bzw. die Bolzenaufnahme 9 des Flügelteils 3. In den verbleibenden Freiraum der Bolzenaufnahmen 8, 9 sind eine Primärspule 19 und eine Sekundärspule 20 eingesetzt. Zwischen der Primärspule 19 und der Lagerbuchse 11 sowie zwischen der Sekundärspule 20 und der Lagerbuchse 12 befindet sich jeweils eine Druckfeder 18, 18'. Diese Druckfedern sorgen dafür, dass die beiden Primär- und Sekundärspulen 19, 20 mit ihren Stirnseiten 21, 22 aneinander liegen, wie es insbesondere in Fig. 2 und 5 erkennbar ist.
Die Primärspule 19 und die Sekundärspule 20 sind identisch ausgebildet, jedoch bezüglich der Scharnierachse S in umgekehrter Richtung montiert. Sie umfassen einen Primärspulenkörper 23 und einen Sekundärspulenkörper 24 umfassend ferromagnetisches oder ferrimagnetisches Material. Die Spulenkörper 23, 24 weisen an ihren einander zugewandten Seiten jeweils eine geschlossene Stirnwandung 25, 26 auf, die von jeweils von einer zentralen Durchgangsbohrung 48, 48' zum Durchtritt des Bandbolzens durchbrochen ist. Von den Stirnwandungen 25, 26 erstrecken sich konzentrisch zur Scharnierachse S in entgegengesetzter Richtung jeweils eine innere Mantelwandung 27, 28 sowie jeweils eine äußere Mantelwandung 29, 30. An der den Stirnwandungen 25, 26 gegenüberliegenden Seiten sind die Spulenkörper 23, 24 offen.
Im Inneren der Spulenkörper 24, 25 befinden sich die Primär- und Sekundärspulenwicklungen 31, 32, welche um die inneren Mantelwandungen 27, 28 gewickelt sind. Für die Spulenwicklungen findet Hochfrequenzlitze Verwendung.
Die Spulenkörper 23, 24 sind mit einem elektrisch nicht leitenden Kunststoffmaterial stoffschlüssig umspritzt.
Wie insbesondere Fig. 1 und 3 entnehmbar ist, sind an dem oberen Wandteil 1 und an dem Flügelteil 3 Kanäle 34, 35 vorgesehen, welche von den Bandbolzenaufnahmen 8, 9 in das Rahmenbefestigungsteil 5 bzw. das Flügelbefestigungsteil 7 erstrecken. Sie dienen zum Durchführen von Anschlussleitungen 36, 37 der Primär- bzw. der Sekundärspule 19, 20.
In Fig. 2 ist eine Vorrichtung 100 mit einer Primärelektronik 38 und einer Sekundärelektronik 39 zu einem erfindungsgemäßen System zur Übertragung von elektrischer Energie von einer Wand zu einem an dieser Wand befestigten Flügel dargestellt. Die Primärelektronik 38 dieses Systems 200 ist mit ihrem Eingang 40 mit einer Netzspannung 41 verbunden. Die Primärelektronik wandelt die Netzspannung in eine Spannung von maximal 48 V und einer Frequenz zwischen 20 und 140 kHz um, die am Ausgang 42 bereitgestellt wird. Letztere ist mit der Primärspule 19 verbunden. Es ist jedoch ebenfalls möglich, die Primärelektronik mit einem Wechselrichter zu versehen und an eine Gleichspannungsquelle anzuschließen.
Da die Primär- und Sekundärspulen 19, 20 identisch ausgebildet sind, liegt am Eingang 43 der Sekundärelektronik 39, der mit der Sekundärspule 20 verbunden ist, etwa dieselbe Spannung wie am Ausgang 42 an. In der Sekundärelektronik 39 wird diese Spannung in eine solche umgewandelt, die zum Betrieb eines am Ausgang 44 der Sekundärelektronik 39 angeschlossenen elektrischen Verbrauchers oder elektrischen Energiespeichers 45 geeignet ist.
Um die induktive Ankopplung zwischen Primärspule 19 und Sekundärspule 20 zu verbessern, weist der Bolzen 10 eine konzentrisch zur Scharnierachse S verlaufende Ausnehmung 46 auf. In dieser befindet sich eine Hülse 47 aus einem Kunststoffmaterial, in welches Ferritpartikel eingelagert sind. Die Länge der Hülse 47 ist so bemessen, dass sie zumindest nahezu exakt mit der Länge des aus Primär- und Sekundärspule 19, 20 bestehenden Spulenpakets übereinstimmt.
Das erfindungsgemäße System wurde mit folgendem Versuchsaufbau getestet: Als Primär- und Sekundärspule 19, 20 finden Spulen mit einer Spulenwicklung von 50 Windungen einer Hochfrequenz-Litze mit 0,05 mm Durchmesser Verwendung. Die Spuleninduktivität betrug etwa 30 µH. Die mit der Primärelektronik bereitgestellte Primärspannung betrug effektiv etwa 5 V mit einer Primärfrequenz von 120 kHz. Die Sekundärelektronik war derart konzipiert, dass sie eine Gleichspannung von etwa 5 V am Ausgang bereitstellte. Es konnte eine Leistung von bis zu 750 mW sekundärseitig bereitgestellt werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 300 zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen System ist in Fig. 6 dargestellt. Für funktionsgleiche Bauteile sind dieselben Bezugsziffern verwendet worden wie bei der Vorrichtung 100. Zur Vermeidung von Wiederholungen sei auf deren vorstehende Beschreibung verwiesen.
Die Vorrichtung 300 dient ausschließlich der Übertragung elektrischer Leistung von einem Wandteil 1 in ein Flügelteil 3. Sie findet daher stets zusätzlich zu herkömmlichen Bändern bei einer Wand/Flügelanordnung Verwendung.
Bei dieser Vorrichtung 300 fehlt somit der Bolzen 10. Dementsprechend sind die Lagerbuchsen 11, 12 nicht mit einer Bohrung versehen. Sie sind derart an die Aufnahmen 8, 9 angepasst, dass sie in diese unter Erzeugung eines Kraftschlusses einpressbar sind, so dass sich auf den zugewandten Stirnseiten die Druckfedern 18, 18' abstützen können.
Die Primär- und Sekundärspulen 19, 20 weisen demnach Spulenkörper auf, die im Gegensatz zu den Spulenkörpern bei der Vorrichtung 100 keine zentrale Durchgangsbohrung zum Durchtritt des Bolzens aufweisen, sondern dort als massiver Körper aus ferromagnetischem Material ausgebildet sind.
Wird diese Vorrichtung an einer Wand/Türanordnung angebracht, die herkömmliche Bänder umfasst, so erfolgt dies so, dass die Scharnierteile 4, 6 mit ihren einander zugewandten Stirnseiten nicht aneinander stoßen, sondern ein Spalt verbleibt, der von den unter Federkraft stirnseitig aufeinander gedrückten Primär- und Sekundärspulen überbrückt wird. Da diese in Ermangelung eines sie durchsetzenden Bolzens auch quer zur Scharnierachse S verlagerbar sind, kann eine Justierung des Flügels in dem Wandausschnitt in allen drei Raumrichtungen erfolgen, ohne dass es zu einer besondern Anpassung der Vorrichtung hierzu bedarf.

Bezugszeichenliste:

100, 300: Vorrichtung
200: System
1: oberes Wandteil
2: unteres Wandteil
3: Flügelteil
4, 4': Wandscharnierteil
5, 5': Wandbefestigungsteil
6: Flügelscharnierteil
7: Flügelbefestigungsteil
8, 8': Bolzenaufnahme
9: Bolzenaufnahme
10: Bolzen
11, 11': Lagerbuchse
12: Lagerbuchse
13: Vorsprünge
14: Endbereiche
15: Erweiterung
16: Bohrungen
17: Lagerscheibe
18, 18': Druckfeder
19: Primärspule
20: Sekundärspule
21: Stirnseite
22: Stirnseite
23: Primärspulenkörper
24: Sekundärspulenkörper
25: Stirnwandung
26: Stimwandung
27: innere Mantelwandung
28: innere Mantelwandung
29: äußere Mantelwandung
30: äußere Mantelwandung
31: Primärspulenwicklung
32: Sekundärspulenwicklung
33: Kunststoffmaterial
34: Kanal
35: Kanal
36: Anschlussleitung
37: Anschlussleitung
38: Primärelektronik
39: Sekundärelektronik
40: Eingang
41: Netzspannung
42: Ausgang
43: Eingang
44: Ausgang
45: Verbraucher/Energiespeicher
46: Ausnehmung
47: Hülse
48, 48': Durchgangsbohrungen

Claims

System (200) zur Übertragung von elektrischer Leistung von einer feststehenden Wand um eine Scharnierachse scharniergelenkig in einem an der Wand angebrachten Flügel,
mit einem an der Wand befestigbaren Wandteil (1, 2),
mit einem an dem Flügel befestigbaren Flügelteil (3),
mit einer an dem Wandteil (1, 2) vorgesehenen Primärspule (19), und mit einer an dem Flügelteil (3) vorgesehene Sekundärspule (20),
mit einer Primärelektronilk (38), die eine Versorgungsspannung in eine Primärspannung zum Beaufschlagen der Primärspule (19) umwandelt, die geeignet ist, um durch induktive Ankopplung in der Sekundärspule (20) eine Sekundärspannung zu erzeugen,
und mit einer Sekundärelektronik (39), die die Sekundärspannung in eine für einen elektrischen Energiespeicher und/oder für einen elektrischen Verbraucher geeignete elektrische Betriebsspannung umwandelt,
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Primär- und Sekundärspulen (19, 20) federkraftbeaufschlagt gegen die jeweils andere Spule in Richtung der Scharnierachse verlagerbar in dem Wand- bzw. dem Flügelteil gelagert ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Spule (19, 20) in Richtung der Scharnierachse kleiner als der Außendurchmesser des Spulengehäuses ist.
System nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärspule (19) und die Sekundärspule (20) baugleich ausgebildet sind.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktivität der Primärspule (19) und/oder der Sekundärspule (20) zwischen 1 µH und 100 µH beträgt, vorzugsweise etwa 30 µH beträgt.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärspule (19) und die Sekundärspule (20) für eine effektive Spannung von max. 48 V geeignet sind.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärspule (19) und/oder die Sekundärspule (20), insbesondere deren einander zugewandte Stirnseiten stoffschlüssig von einem elektrisch isolierenden Material umgeben sind.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärelektronik (38) einen Umwandler umfasst, mit welchem eine Primärspannung einer Frequenz zwischen 20 und 140 kHz erzeugt wird, deren Effektivwert vorzugsweise ≤ 48 V beträgt.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärspule (19) eine Primärspulenwicklung (31) und einen Primärspulenkörper (23) enthaltend ein ferromagnetisches oder ferrimagnetisches Material und die Sekundärspule (20) eine Sekundärspulenwicklung (32) und einen Sekundärspulenkörper (24) enthaltend ein ferromagnetisches oder ferrimagnetisches Material umfasst.
System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärspulenkörper (23) und/oder der Sekundärspulenkörper (24) eine innere, zylindrische Mantelwandung aufweist, um welche die Primärspulenwicklung (31) bzw. die Sekundärspulenwicklung (32) gewickelt ist.
System nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärspulenkörper (23) und/oder der Sekundärspulenkörper (24) eine äußere Mantelwandung umfasst, die konzentrisch zur inneren Mantelwandung angeordnet ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärspulenwicklung (31) und die Sekundärspulenwicklung (32) aus Hochfrequenzlitze bestehen.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Primär- und Sekundärspulenkörper (23, 24) jeweils eine sich etwa konzentrisch zur inneren Mantelwandung in Richtung der Scharnierachse ersteckende Öffnung umfasst, durch die ein die Scharnierachse definierender Bolzen (10) einschiebbar ist.
System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (10) auf der Länge, die von der Primär- und von der Sekundärspule (19, 20) überdeckt wird, eine Hülse (47) mit ferromagnetischen Eigenschaften umfasst.
System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (47) in einer konzentrisch zur Längsachse des Bolzens (10) Verlaufenden Ausnehmung vorgesehen ist.
System nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (47) aus einem Kunststoffmaterial mit Ferritpartikeln gefertigt ist.