EP2625359A1 - Vorrichtung zur übertragung von elektrischer leistung von einer wand zu einem scharniergelenkig an dieser wand befestigten flügel - Google Patents

Vorrichtung zur übertragung von elektrischer leistung von einer wand zu einem scharniergelenkig an dieser wand befestigten flügel

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EP2625359A1
EP2625359A1 EP11763678.7A EP11763678A EP2625359A1 EP 2625359 A1 EP2625359 A1 EP 2625359A1 EP 11763678 A EP11763678 A EP 11763678A EP 2625359 A1 EP2625359 A1 EP 2625359A1
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EP
European Patent Office
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wall
primary
coil
secondary coil
wing
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EP11763678.7A
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EP2625359B1 (de
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Tibor Herglotz
Ingo Steinfeld
Wolfgang Staude
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Dr Hanh GmbH and Co KG
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Staude Kunststofftechnik GmbH
Dr Hanh GmbH and Co KG
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Publication date
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    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14—Inductive couplings
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
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    • E05D—HINGES OR SUSPENSION DEVICES FOR DOORS, WINDOWS OR WINGS
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/18—Rotary transformers
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES E05D AND E05F, RELATING TO CONSTRUCTION ELEMENTS, ELECTRIC CONTROL, POWER SUPPLY, POWER SIGNAL OR TRANSMISSION, USER INTERFACES, MOUNTING OR COUPLING, DETAILS, ACCESSORIES, AUXILIARY OPERATIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, APPLICATION THEREOF
    • E05Y2400/00—Electronic control; Electrical power; Power supply; Power or signal transmission; User interfaces
    • E05Y2400/65—Power or signal transmission
    • E05Y2400/66—Wireless transmission
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    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES E05D AND E05F, RELATING TO CONSTRUCTION ELEMENTS, ELECTRIC CONTROL, POWER SUPPLY, POWER SIGNAL OR TRANSMISSION, USER INTERFACES, MOUNTING OR COUPLING, DETAILS, ACCESSORIES, AUXILIARY OPERATIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, APPLICATION THEREOF
    • E05Y2800/00—Details, accessories and auxiliary operations not otherwise provided for

Definitions

  • the invention relates to a device for transmitting electrical power from a wall to a hinged about a hinge axis hinged to this wall wings.
  • Such doors increasingly include safety or comfort enhancing devices powered by electrical energy.
  • these devices are connected via flexible cables to an external power source.
  • a band with a built-in transformer for contactless energy transmission comprises a primary coil arranged in a frame band part and a secondary coil arranged in a leaf band part.
  • the magnetic coupling of the secondary coil to the primary coil which are spaced apart in the direction of the hinge axis, serves a coil passing through both iron core, which is formed by a hinge pin.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a device for transmitting electrical energy ie from a wall to a hinged about a hinge axis mounted on this wall wings to accomplish a contactless transmission of electrical energy at least with a power, as to charge an electrical energy storage and / or for an electrical consumer is needed. This object is achieved by the reproduced in claim 1 device.
  • the device according to the invention for the transmission of electrical power from a fixed wall into a wing which is hingedly mounted on the wall about a hinge axis therefore has a wall-mountable wall.
  • an attachable to the wing wing part provided on the wall part primary coil and provided on the wing part secondary coil.
  • the primary coil preferably comprises a primary coil winding and a primary coil housing which has ferrimagnetic or ferromagnetic properties, for example containing a ferrimagnetic or ferromagnetic material.
  • the primary coil housing is open on the end face facing the wing part and covers the coil winding at least almost completely on the opposite end face.
  • the secondary coil comprises a secondary coil winding and a secondary coil housing having ferrimagnetic or ferromagnetic properties, for example comprising a ferrimagnetic or a ferromagnetic material.
  • the Sekundärspuiengephase is open on the wall part facing the front side and covers the coil winding on the opposite end face at least almost completely.
  • a primary coil housing and / or a secondary housing is particularly preferred, which has an inner, cylindrical circumferential surface, around which the primary coil winding or the secondary coil winding is wound.
  • the primary coil housing and / or the secondary coil housing comprises an outer lateral surface which is concentric with the inner circumferential surface is arranged.
  • the coil windings are then protected surrounded by the inner and outer lateral surfaces and the closed end faces.
  • the primary coil housing and / or the secondary coil housing are preferably each formed in one piece from a ferrimagnetic and / or ferromagnetic particles containing plastic.
  • Such a housing is characterized in particular by its magnetic flux conducting and by its inductive coupling of the coil improving properties.
  • Such a housing can readily assume sliding bearing tasks, if it is a bearing material in the plastic used.
  • the ferrimagnetic and / or ferromagnetic particles may consist of different materials. The choice of materials depends essentially on the frequency of the primary voltage. If this is in the range of about 50 kHz, then the use of manganese-zinc-ferrite material has led to good coupling results.
  • the coil housings may include on their outsides electrically conductive shields. This reduces the risk of external electromagnetic fields adversely affecting transmission. It is also prevented that electromagnetic waves are radiated by the inductive transmission and, for example, can disturb radio-operated devices in the vicinity of the device.
  • the shield may comprise electrically conductive layers provided on the outer surfaces of the coil housings or else layers with such properties.
  • layer is here to be understood a material layer firmly connected to the respective outer surface, wherein “layer” means a self-supporting configuration or position, for example in the form of a shell.
  • the primary coil winding and the secondary coil winding therefore preferably consist of high-frequency stranded wire.
  • the device according to the invention can be designed such that it serves exclusively for the transmission of electrical energy from a wall to a wing hinged about a hinge axis on this wall and not for the transmission of mechanical forces.
  • the actual fastening of the wing to the wall takes place in such a case exclusively with the help of at least two further, conventional bands.
  • the primary and the secondary bobbin can then be solid.
  • the primary and secondary coil housings each include an opening extending approximately concentrically with the inner lateral surface in the direction of the hinge axis, through which a hinge bolt defining the hinge axis can be inserted.
  • the device can then also serve to transmit mechanical forces between the wing and the wall and thus at the same time take over the conventional band function.
  • the bolt in order for the bolt, in order to further improve the inductive coupling, also to act as a common core of a transformer formed by means of the primary coil and the secondary coil, it has a length which is covered by the primary coil and by the secondary coil.
  • a sleeve with ferrimagnetic or ferromagnetic properties for example containing a manganese zinc ferrite material.
  • Their length is preferably as closely as possible to the length covered by the primary and secondary coils, adapted to avoid losses.
  • the sleeve can be pushed onto the bolt. However, it is preferred to provide the sleeve in a concentric with the longitudinal axis of the bolt recess. It is then-particularly preferably-made of a plastic material with ferrimagnetic or ferromagnetic properties having particles, since the unit of bolt with sleeve is particularly easy to produce.
  • at least one of the primary and secondary coils is spring-loaded against the respective other coil in the direction of the hinge axis displaceably mounted in the wall or the wing part. Due to this measure, it is ensured that the mutually facing end faces of the two coils are always in direct contact. This is of particular importance, since it has surprisingly been found that even with an existing bolt with sleeve already small gaps lead to a significant deterioration of the power transmission from the primary to the secondary coil.
  • Fig. 1 is an exploded view of an embodiment of a device according to the invention, which also plays the function of a conventional band;
  • FIG. 2 shows this device in a partially torn view of the wall and wing parts in a perspective view, with schematically indicated primary and secondary electronics.
  • FIG. 3 shows the upper wall part and the wing part, partially torn, in a perspective detail view
  • FIG. 4 shows a view of the open front side of a bobbin
  • FIG. 5 shows the detail V in Figure 2 in section through the hinge axis ..
  • Fig. 6 is an exploded view of another embodiment of the device according to the invention, which only serves to transfer electrical power from a wall into a wing.
  • the apparatus designated as 100 in the figures 1 to 5 as a whole is designed as a so-called three-piece band. It comprises an upper wall part 1 and a lower wall part 2. Both parts 1, 2 are spaced apart in the direction of a hinge axis S. Between the upper and the lower wall part 1, 2, a wing part 3 is arranged.
  • the upper and lower wall parts 1, 2 each comprise a wall hinge part 4, 4 'and a wall fastening part 5, 5'.
  • the wing hinge part comprises a wing hinge part 6 and a wing attachment part 7.
  • the hinge axis S is defined by a bolt 10 passing through the wall hinge parts 4, 4 'and the wing hinge part 6 in bolt receptacles 8, 8' and 9.
  • the bearing of the bolt 10 in the bolt receptacles 8, 8 ', 9 serves as bearing bushes 1 1, 1 1 'and 12 made of a plastic material, for example based on POM with sliding bearing modifying additives, which has been proven for use as a bearing bush in bands.
  • the bushings 1 1, 1 1 ', 12 have parallel to the hinge axis S extending, radial projections 1 3.
  • the diameter of the radial projections 13 interconnecting circle is adapted to the inner diameter of the bolt receptacles 8, 8 ', 9 such that the bushings 1 1, 1 1', 12 engage clearance in the respective bolt receptacle.
  • annular end regions 14 are formed which extend radially slightly beyond the radial Projections 13 survive. They rest in a correspondingly dimensioned radial extension 1 5 of the respective bolt receptacle 8, 8 ', 9 and thus close the bolt receivers outward against the ingress of contaminants.
  • the end portions 14 of the bushings 1 1 'of the lower wall part 2 and the Bearing bush 12 of the wing part 3 supports, via which acting in the direction of the hinge axis forces are introduced from the wing part 3 in the lower wall part 2.
  • the lower end of the lower wall part 2 forms a bearing plate 17 whose dimensions correspond to the end regions 14 and which is inserted in a radial extension 15 of the lower wall part.
  • the length of the bushing 1 1 ' corresponds almost to the length of the bolt receptacle 8' of the lower wall portion 2, whereas the bushings 1 1, 12 are formed only about half as long as the bolt receptacle 8 of the upper wall portion 1 and the pin receptacle 9 of the wing portion.
  • a primary coil 19 and a secondary coil 20 are used in the remaining space of the bolt receptacles 8, 9.
  • a compression spring 18, 18 ' are used between the primary coil 19 and the bearing bush 1 1 and between the secondary coil 20 and the bearing bush 12 .
  • the primary coil 19 and the secondary coil 20 are identical, but mounted with respect to the hinge axis S in the reverse direction. They include a primary coil housing 23 and a secondary coil housing 24 made of plastic material in which manganese-zinc-ferrite particles are embedded.
  • the bobbins 23, 24 have at their mutually facing end sides in each case a closed outer end wall 25, 26, which is in each case interrupted by a central through hole 48, 48 'for the passage of the hinge pin.
  • Of the end walls 25, 26 extend concentrically to the hinge axis S in the opposite direction in each case an inner shell wall 27, 28 and in each case an outer jacket wall 29, 30.
  • the bobbin 23, 24 are open .
  • the primary and secondary coil windings 31, 32 which are wound around the inner jacket walls 27, 28.
  • suitable stranded wire for example high-frequency stranded wire, is used for the respective primary and secondary voltages as well as the respective primary and secondary current intensities and frequencies.
  • the coil housings 23, 24 are surrounded by an electrically conductive shield 33, which reduces the emission and penetration of interference radiation.
  • channels 34, 35 are provided on the upper wall part 1 and on the wing part 3, which channels extend from the hinge bolt receptacles 8, 9 into the frame fastening part 5 or the wing fastening part 7. They serve to pass through connection lines 36, 37 of the primary and / or secondary coil 19, 20.
  • a device 100 is shown with a primary electronics 38 and a secondary electronics 39 to a system for transmitting electrical energy from a wall to a wing attached to this wall.
  • the primary electronics 38 of this system 200 is connected to its input 40 to a mains voltage 41.
  • the primary electronics convert the mains voltage into a maximum voltage of 48 V and a frequency between 20 and 1 m Hz, which is provided at the output 42.
  • the latter is connected to the primary coil 19. Since the primary and secondary coils 19, 20 are identical, is located at the input 43 of the secondary electronics 39, which is connected to the secondary coil 20, about the same voltage as at the output 42 at.
  • this voltage is converted into one which is suitable for operating an electrical consumer or electric energy store 45 connected to the output 44 of the secondary electronics 39.
  • the pin 10 has a concentric to the hinge axis S extending recess 46.
  • a sleeve 47 from a Plastic material in which particles of a manganese-zinc-ferrite material are incorporated.
  • the length of the sleeve 47 is dimensioned so that it coincides at least almost exactly with the length of the coil consisting of primary and secondary coil 19, 20 coil package.
  • the system according to the invention was tested with the following experimental setup: As primary and secondary coils 1, 9, 20, coils with a coil winding of 30 turns of a strand of 0.8 mm diameter were used.
  • the primary voltage provided with the primary electronics was effectively about 12 V with a primary frequency of 50 kHz.
  • the secondary electronics were designed to provide a DC voltage of about 12V to 24V at the output. It was possible to provide a power of more than 10 W on the secondary side.
  • FIG. 300 Another embodiment of a device 300 according to the invention is shown in FIG.
  • the same reference numerals have been used as in the apparatus 100. To avoid repetition, reference is made to the above description.
  • the device 300 is used exclusively for the transmission of electrical power from a wall part 1 in a wing part 3. It is therefore always in addition to conventional tapes in a wall / wing assembly use.
  • the bearing bushes 1 1, 1 2 are not provided with a bore. They are so adapted to the receptacles 8, 9 that they can be pressed into them to produce a frictional connection, so that the compression springs 18, 18 'can be supported on the facing end faces.
  • the primary and secondary coils 19, 20 accordingly have coil housings which, in contrast to the coil bodies in the device 100, have no central passage bore for the passage of the bolt, but instead are designed as a solid body. If the device according to the invention is attached to a wall / door arrangement which comprises conventional strips, this is done so that the hinge parts 4, 6 do not abut each other with their end faces facing one another, but a gap remains which of the primary pressed against one another by spring force - And secondary coils is bridged. Since these are also transversely to the hinge axis S displaced in the absence of an enforcing bolt, an adjustment of the wing in the wall section can be made in all three spatial directions, without the need for a special adaptation of the device for this purpose.

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Abstract

Bei der Vorrichtung zur Übertragung von elektrischer Leistung von einer feststehenden Wand zu einem um eine Scharnierachse scharniergelenkig an der Wand angebrachten Flügel, mit einem an der Wand befestigbaren Wandteil, mit einem an dem Flügel befestigbaren Flügelteil, mit einer an dem Wandteil vorgesehenen Primärspule, und mit einer an dem Flügelteil vorgesehene Sekundärspule, wobei die Primärspule und die Sekundärspule stirnseitig einander zugewandt angeordnet sind, umfasst die Primärspule eine Primärspulenwicklung und ein Spulengehäuse, das ferromagnetische oder ferrimagnetische Eigenschaften aufweist, auf der dem Flügelteil zugewandten Stirnseite offen ist und die Primärspulenwicklung auf der gegenüberliegenden Stirnseite zumindest nahezu vollständig überdeckt ist, und die Sekundärspule umfasst eine Sekundärspulenwicklung und ein Sekundärspulengehäuse umfasst, das ferrimagnetische oder ferromagnetische Eigenschaften aufweist auf der dem Wandteil zugewandten Stirnseite offen ist und die Spulenwicklung auf der gegenüberliegenden Stirnseite zumindest nahezu vollständig überdeckt.

Description

Vorrichtung zur Übertragung von elektrischer Leistung von einer Wand zu einem scharniergelenkig an dieser Wand befestigten Flügel
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Übertragung von elektrischer Leistung von einer Wand zu einem um eine Scharnierachse scharniergelenkig an dieser Wand angebrachten 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 Eisenkern, der von einem Bandbolzen gebildet ist.
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 elektri- sehe Leistungen von der Primär- auf die Sekundärseite übertragen werden können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Übertragung von elektrischer Energ ie von einer Wand zu einem um eine Scharnierachse scharniergelenkig an dieser Wand angebrachten 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 die in Anspruch 1 wiedergegebene Vorrichtung gelöst.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Übertragung von elektrischer Leistung von einer feststehenden Wand in einen um eine Scharnierachse scharniergelenkig an der Wand angebrachten Flügel weist daher ein an der Wand befestigbares Wand- teil, ein an dem Flügel befestigbares Flügelteil, eine an dem Wandteil vorgesehene Primärspule und eine an dem Flügelteil vorgesehene Sekundärspule auf.
Um die induktive Ankopplung der Sekundärspule an die Primärspule zu verbes- sern, umfasst die Primärspule vorzugsweise eine Primärspulenwicklung und ein Primärspulengehäuse, das ferrimagnetische oder ferromagnetische Eigenschaften aufweist, beispielsweise enthaltend ein ferrimagnetisches oder ferromagnetisches Material. Das Primärspulengehäuse ist an der dem Flügelteil zugewandten Stirnseite offen und überdeckt an der gegenüberliegenden Stirnseite die Spulenwick- lung zumindest nahezu vollständig. Die Sekundärspule umfasst eine Sekundär- spulenwicklung und ein Sekundärspuiengehäuse, das ferrimagnetische oder ferromagnetische Eigenschaften aufweist, beispielsweise umfassend ein ferrimagnetisches oder ein ferromagnetisches Material. Das Sekundärspuiengehäuse ist auf der dem Wandteil zugewandten Stirnseite offen und überdeckt die Spulenwicklung auf der gegenüberliegenden Stirnseite zumindest nahezu vollständig.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass mit dieser Anordnung eine besonders effektive induktive Ankopplung der Sekundärspule an die Primärspule erzielt wird, so dass gegenüber der aus der DE 10 2004 017 341 A1 vorbekannten Anordnung erheblich höhere elektrische Leistungen von der Primär- auf die Sekundärspule bei etwa gleichen Spulendimensionen übertragen werden können.
Zur Verbesserung der Ankopplung und auch zur leichteren Wickelbarkeit der Spule ist ein Primärspulengehäuse und/oder ein Sekundärgehäuse besonders bevor- zugt, das 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 das Primärspulengehäuse und/oder das Sekundärspuiengehäuse eine äußere Mantelfläche umfasst, die konzentrisch zur inneren Mantelfläche angeordnet ist. Die Spulenwicklungen befinden sich dann geschützt umgeben von den inneren und den äußeren Mantelflächen sowie den geschlossenen Stirnseiten. Das Primärspulengehäuse und/oder das Sekundärspulengehäuse sind vorzugsweise jeweils einstückig aus einem ferrimagnetischen und/oder ferromagnetischen Partikel enthaltenden Kunststoff gebildet. Ein derartiges Gehäuse zeichnet sich besonders durch seine den magnetischen Fluss leitende und durch seine die induktive Ankopplung der Spulen verbessernde Eigenschaften aus. Darüber hinaus kann ein derartiges Gehäuse sogleich Gleitlageraufgaben übernehmen, wenn es sich bei dem verwendeten Kunststoff um einen Lagerwerkstoff handelt. Die ferrimagnetischen und/oder ferromagnetischen Partikel können aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Die Auswahl der Materialien bestimmt sich wesentlich nach der Frequenz der Primärspannung. Liegt diese im Bereich von etwa 50 kHz, so hat die Verwendung von Mangan-Zink-Ferrit-Material zu guten Ankopp- lungsergebnissen geführt.
Darüber hinaus können die Spulengehäuse auf ihren Außenseiten elektrisch leitende Abschirmungen umfassen. Durch diese wird die Gefahr reduziert, dass äußere elektromagnetische Felder die Übertragung negativ beeinflussen. Auch wird verhindert, dass durch die induktive Übertragung elektromagnetische Wellen ab- gestrahlt werden und beispielsweise funkbetriebene Geräte in der Nähe der Vorrichtung stören können.
Die Abschirmung kann an den Außenflächen der Spulengehäuse vorgesehene elektrisch leitende Schichten oder auch Lagen mit derartigen Eigenschaften um- fassen. Unter„Schicht" sei hier eine fest mit der jeweiligen Außenfläche verbundene Materiallage zu verstehen, wobei„Lage" eine selbsttragende Ausgestaltung oder Lage beispielsweise in Form einer Hülle meint.
Besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, als Primärspannung eine Wechsel- Spannung von 20 kHz bis 150 kHz zu verwenden. Die Primärspulenwicklung und die Sekundärspulenwicklung bestehen daher vorzugsweise aus Hochfrequenzlitze. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann derart ausgestaltet sein, dass sie 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 Befesti- gung 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 Sekundär- spulenkörper dann massiv ausgebildet sein. Besonders bevorzugt ist jedoch eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei welcher die Primär- und Sekundärspulengehäuse jeweils eine sich etwa konzentrisch zur inneren Mantelfläche in Richtung der Scharnierachse erstreckende Öffnung umfassen, durch die ein die Scharnierachse definierender Bandbolzen einschiebbar ist. Die Vorrichtung kann dann neben der Leistungsüber- tragung 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 Sekun- därspule gebildeten Transformators wirkt, weist er auf der Länge, die von der Primär- und von der Sekundärspule überdeckt wird, eine Hülse mit ferrimagnetischen oder ferromagnetischen Eigenschaften, beispielsweise enthaltend ein Mangan- Zink-Ferrit-Material 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 Kunststoffma- terial mit ferrimagnetischen oder ferromagnetischen Eigenschaften aufweisenden Partikeln 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 Maß- nähme 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 vorhandenem Bolzen mit Hülse bereits geringe Spaltmaße zu einer wesentlichen Verschlechterung der Leistungsübertragung von der Primär- auf die Sekundärspule führen.
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. Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Zeichnungen weiter verdeutlicht werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine Explosionsdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, der zugleich die Funktion eines herkömmlichen Bandes zukommt;
Fig. 2 diese Vorrichtung in einer teilweise aufgerissenen Darstellung der Wand- und Flügelteile in einer perspektivischen Darstellung, 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 der erfindungsgemäßen Vorrichtung, 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 Flügelband- teil ein Flügelscharnierteil 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 Lager- buchsen 1 1 , 1 1 ' 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 1 1 , 1 1 ', 12 weisen sich parallel zur Scharnierachse S erstreckende, radiale Vorsprünge 1 3 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 1 1 , 1 1 ', 12 spielfrei in die jeweilige Bolzenaufnahme eingreifen. An dem nach oben gerichteten Ende der Lagerbuchse des unteren Wandteils 2, an dem oberen Ende der Lagerbuchse 1 1 des oberen Wandteils 1 und an dem unteren Ende der Lagerbuchse 12 des Flügelteils 3 sind ringförmige Endbe- reiche 14 angeformt, die radial geringfügig über die radialen Vorsprünge 13 überstehen. Sie ruhen in einer entsprechend dimensionierten radialen Erweiterung 1 5 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 1 1 ' 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 1 1 , 1 1 ', 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 1 1 , 1 1 ', 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 Erweite- rung 15 des unteren Wandteils eingefügt ist.
Die Länge der Lagerbuchse 1 1 ' entspricht nahezu der Länge der Bolzenaufnahme 8' des unteren Wandteils 2, wohingegen die Lagerbuchsen 1 1 , 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 1 1 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 Sekun- därspulen 19, 20 mit ihren Stirnseiten 21 , 22 aneinander liegen, wie es insbesondere in Fig. 2, 5 und 6 erkennbar ist.
Die Primärspule 19 und die Sekundärspule 20 sind identisch ausgebildet, jedoch bezüglich der Scharnierachse S in umgekehrter Richtung montiert. Sie umfassen ein Primärspulengehäuse 23 und ein Sekundärspulengehäuse 24 aus Kunststoffmaterial, in welchem Mangan-Zink-Ferrit-Partikel eingebettet sind. Die Spulenkörper 23, 24 weisen an ihren voneinander fortweisenden Stirnseiten jeweils eine geschlossene äußere Stirnwandung 25, 26 auf, die 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 den den Stirnwandungen 25, 26 gegenüberliegenden Stirnseiten 21 , 22 sind die Spulenkörper 23, 24 offen. Im Inneren der Spulenkörper 24, 25 befinden sich die Primär- und Sekundärspu- lenwicklungen 31 , 32, welche um die inneren Mantelwandungen 27, 28 gewickelt sind. Für die Spulenwicklungen finden für die jeweiligen Primär- und Sekundärspannungen sowie die jeweiligen Primär- und Sekundärstromstärken und Fre- quenzen geeignete Litze, beispielsweise Hochfrequenzlitze Verwendung.
Die Spulengehäuse 23, 24 sind mit einer elektrisch leitenden Abschirmung 33 umgeben, die ein Aus- und Eindringen von Störstrahlung reduziert. 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 erfindungsgemäße Vorrichtung 100 mit einer Primärelektronik 38 und einer Sekundärelektronik 39 zu einem 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 1 m Hz um, die am Ausgang 42 bereitgestellt wird. Letztere ist mit der Primärspule 19 verbunden. 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 1 9 und Sekundärspule 20 zu verbessern, weist der Bolzen 1 0 eine konzentrisch zur Scharnierachse S verlaufende Ausnehm ung 46 auf. In dieser befindet sich eine Hülse 47 aus einem Kunststoffmaterial, in welches Partikel aus einem Mangan-Zink-Ferrit-Material 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 1 9, 20 fanden Spulen m it einer Spulenwicklung von 30 Windungen einer Litze mit 0,8 mm Durchmesser Verwendung. Die mit der Primärelektronik bereitgestellte Primärspannung betrug effektiv etwa 12 V mit ei- ner Primärfrequenz von 50 kHz. Die Sekundärelektronik war derart konzipiert, dass sie eine Gleichspannung von etwa 12 V bis 24 V am Ausgang bereitstellte. Es konnte eine Leistung von über 10 W sekundärseitig bereitgestellt werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 300 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 1 1 , 1 2 nicht m it 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 Spulengehäuse auf, die im Gegensatz zu den Spulenkörpern bei der Vorrichtung 100 keine zentrale Durchgangsbohrung zum Durchtritt des Bolzens aufweisen, sondern dort als massiver Körper ausgebildet sind. Wird die erfindungsgemäße 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
1 1 , 1 1 ' 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 Primärspulengehäuse
24 Sekundärspulengehäuse
25 äußere Stirnwandung
26 äußere Stirnwandung
27 innere Mantelwandung
28 innere Mantelwandung
29 äußere Mantelwandung äußere Mantelwandung
Primärspulenwicklung
Sekundärspulenwicklung
Abschirmung
Kanal
Kanal
Anschlussleitung
Anschlussleitung
Primärelektronik
Sekundärelektronik
Eingang
Netzspannung
Ausgang
Eingang
Ausgang
Verbraucher/Energiespeicher
Ausnehmung
Hülse
Durchgangsbohrungen

Claims

Patentansprüche:
Vorrichtung zur Übertragung von elektrischer Leistung von einer feststehenden Wand zu einem um eine Scharnierachse scharniergelenkig an der Wand angebrachten Flügel,
mit einem an der Wand befestigbaren Wandteil,
mit einem an dem Flügel befestigbaren Flügelteil,
mit einer an dem Wandteil vorgesehenen Primärspule,
und mit einer an dem Flügelteil vorgesehene Sekundärspule,
wobei die Primärspule und die Sekundärspule stirnseitig einander zugewandt angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Primärspule eine Primärspulenwicklung und ein Spulengehäuse umfasst, das ferromagnetische oder ferrimagnetische Eigenschaften aufweist, auf der dem Flügelteil zugewandten Stirnseite offen ist und die Primärspulenwicklung auf der gegenüberliegenden Stirnseite zumindest nahezu vollständig überdeckt ist
und dass die Sekundärspule eine Sekundärspulenwicklung und ein Sekun- därspulengehäuse umfasst, das ferrimagnetische oder ferromagnetische Eigenschaften aufweist auf der dem Wandteil zugewandten Stirnseite offen ist und die Spulenwicklung auf der gegenüberliegenden Stirnseite zumindest nahezu vollständig überdeckt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Primär- spulengehäuse und/oder das Sekundärspulengehäuse eine innere Mantelwandung aufweist, um welche die jeweilige Spulenwicklung gewickelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Mantelwandung zylindrisch ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Primärspulengehäuse und/oder das Sekundärspulengehäuse eine äußere Mantelwandung umfasst, die konzentrisch zur inneren Mantelwandung angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Primärspulengehäuse und/oder das Sekundärspulengehäuse jeweils einstückig aus einem ferrimagnetische und/oder ferromagnetische Partikel enthaltenden Kunststoff ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel Mangan-Zink-Ferrit-Material umfassen.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulengehäuse eine elektrisch leitende Abschirmung umfassen. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung eine an der Außenfläche der Spulengehäuse vorgesehene elektrisch leitende Schicht oder Lage umfassen.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärspulenwicklung und die Sekundärspulenwicklung aus für die
Primär- und Sekundärspannungen und die Primär- und Sekundärstromstärken und Frequenzen geeignete Litze bestehen.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Primär- und Sekundärspulenkörper jeweils eine sich etwa konzentrisch zur inneren Mantelwandung in Richtung der Scharnierachse erstreckende Öffnung umfasst, durch die ein die Scharnierachse definierender Bolzen einschiebbar ist. 1 1 . Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen auf der Länge, die von der Primär- und von der Sekundärspule überdeckt wird, eine Hülse mit ferrimagnetischen oder ferromagnetischen Eigenschaften umfasst.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse in einer konzentrisch zur Längsachse des Bolzens verlaufenden Ausnehmung vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse aus einem Kunststoffmaterial mit Ferritpartikeln gefertigt ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ferritpartikel Mangan-Zink-Ferrit-Material enthalten.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Primär- und Sekundärspulen federkraftbeaufschlagt gegen die jeweils andere Spule in Richtung der Scharnierachse verlagerbar in dem Wand- bzw. dem Flügelteil gelagert ist.
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