EP4609486A1

EP4609486A1 - Induktionseinrichtung, insbesondere für eine elektrodynamische bremse, und elektrodynamische bremse

Info

Publication number: EP4609486A1
Application number: EP23800739.7A
Authority: EP
Inventors: Christoph KÖHLER; Christoph Holtmann; Christian Weber
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2022-10-25
Filing date: 2023-10-24
Publication date: 2025-09-03
Also published as: DE102022128255A1; CN119923781A; WO2024088477A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Induktionseinrichtung (300), insbesondere für eine elektrodynamische Bremse (100), mit mindestens einem Stützelement (400) und eine Vielzahl von Blecheinheiten (416), wobei die Vielzahl von Blecheinheiten (416) jeweils mindestens ein Blechelement (410), vorzugsweise eine Vielzahl von Blechelementen (410), aufweisen, und das mindestens eine Stützelement (400) eine Vielzahl von Öffnungen (402) aufweist. Durch jeweils eine der Öffnungen (402) des mindestens einen Stützelementes (400) ist eine der Blecheinheiten (416) hindurchgeführt. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine elektrodynamische Bremse (100).

Description

Induktionseinrichtung, insbesondere für eine elektrodynamische Bremse, und elektrodynamische Bremse

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Induktionseinrichtung, insbesondere für eine elektrodynamische Bremse, und eine elektrodynamische Bremse mit dieser Induktionseinrichtung.

Im Stand der Technik sind Wirbelstrombremsen bekannt. Beispielsweise offenbart DE 950 939 B eine Wirbelstrombremse, bei der die Polkerne des Induktors zu beiden Seiten eines gegenüber dem Induktor beweglichen Ankers angeordnet sind, welche aus einem oder mehreren die Wirbel ström bahn bildenden und elektrisch gut leitenden Körpern und aus den magnetischen Fluss gut leitenden, sich durch den erstgenannten Körper oder die erstgenannten Körper hindurch ersteckenden Teilen besteht, wobei die den Magnetfluss führenden Teile beiderseits über den Körper oder die Körper, welche die Wirbelstrombahn bilden, hinausragen, so dass die Enden dieser Teile die Kühlung des Ankers verbessernde Vorsprünge bilden.

Aus der DE 102016108646 B4 ist eine elektrodynamische Bremse mit einer Magneteinrichtung zur Bereitstellung eines Magnetfeldes bekannt, die wenigstens zwei Polelemente aufweist und die mit einer Induktionseinrichtung zusammenwirkt. Die Induktionseinrichtung ist hierbei derart angeordnet, dass sie in einem Bremsmodus zumindest teilweise einem über die Polelemente der Magneteinrichtung bereitgestellten Magnetfeld ausgesetzt und derart ausgebildet ist, dass in dieser in einem veränderlichen Magnetfeld elektrische Ströme induziert werden, wobei die Induktionseinrichtung und die Polelemente der Magneteinrichtung entlang einer vorgegebenen Bewegungsbahn relativ zueinander bewegbar sind.

Mit den zuletzt genannten elektrodynamischen Bremsen und deren Mate rial Struktur, die aus Stahlstiften und perforierten Blechen besteht, ist es bereits möglich, den Skineffekt in der Wirbelstrombremse stark zu verringern und damit eine verbesserte Stromverteilung zu erreichen. Insbesondere kann, durch die, die Stahlstifte zentrierenden Positionsbleche, die Oberfläche zum Kühlen der Bremse bedeutsam erhöht werden und auf diesem Wege die Leistungsdichte gesteigert werden.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte elektrodynamische Bremse vorzuschlagen, die eine optimierte Leistungsfähigkeit aufweist sowie einfach und kostengünstig herstellbar ist. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung eine elektrodynamische Bremse anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Induktionseinrichtung nach den Merkmalen des Anspruchs 1 und einer elektrodynamischen Bremse nach den Merkmalen des Anspruchs 14. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweiligen, zugehörigen Unteransprüchen angegeben.

Danach wird die Aufgabe gelöst durch eine Induktionseinrichtung, insbesondere für eine elektrodynamische Bremse, wobei die Induktionseinrichtung mindestens ein Stützelement und eine Vielzahl von Blecheinheiten aufweist. Die Vielzahl von Blecheinheiten weisen jeweils mindestens ein Blechelement, vorzugsweise eine Vielzahl von Blechelementen, auf, wobei das mindestens eine Stützelement eine Vielzahl von Öffnungen aufweist. Durch jeweils eine der Öffnungen des mindestens einen Stützelementes ist eine der Blecheinheiten hindurchgeführt bzw. in dieser angeordnet.

Die Erfindung basiert auf der Idee, mittels der Verwendung von Blechelementen, insbesondere im Vergleich zu beispielsweise Stiften, die Gesamtanzahl an Einzelelementen zu verringern und gleichzeitig die Leistungsdichte innerhalb der Induktionseinrichtung zu erhöhen.

Indem die Anzahl an Einzelelementen reduziert wird, können ferner die Fertigungsdauer als auch die Fertigungskosten reduziert sowie beispielsweise Fertigungstoleranzen entspannt, also großzügiger ausgelegt, werden.

Aus der kompakten Anordnung von Blecheinheiten resultiert unter anderem auch, dass eine verbesserte Kühlstrategie, insbesondere eine optimierte Flüssigkeitskühlung, mit verringerten Totwassergebieten und damit eine optimierte Wärmeabfuhr erzielbar ist.

Insbesondere kann vorgesehen sein, die Induktionseinrichtung mit einer möglichst großen Anzahl an Blecheinheiten auszubilden. Auf diese Weise kann ein Momentenrippeln im Betrieb einer elektrodynamischen Bremse oder dergleichen, unter Verwendung der erfindungsgemäßen Induktionseinrichtung, verringert werden.

Die Öffnungen sind vorzugsweise senkrecht zum Stützelement ausgeführt, so dass eine theoretische, zentrale Öffnungsachse senkrecht zur Oberfläche des Stützelementes verläuft. Die Öffnungen sind idealerweise alle identisch oder im Wesentlichen identisch ausgebildet. Alternativ kann die Ausgestaltung der Öffnungen variieren, vorzugsweise sodass ein symmetrisches Muster entlang der Oberfläche des einzelnen Stützelementes erzielt wird. Die Blecheinheiten können demnach korrespondierend zu der jeweiligen Öffnung ausgebildet sein.

Unter einem Blech, insbesondere mit Blick auf eine Blecheinheit bzw. ein Blechelement, ist im Sinne der vorliegenden Erfindung vorzugsweise eine Struktur zu verstehen, die zwei vergleichsweise längere Seitenkante und eine vergleichsweise kurze Seitenkante aufweist. Insbesondere kann die Seitenkante in Dickenrichtung der Struktur wesentlich kürzer sein als die übrigen beiden Seitenkanten, sodass eine blechförmige Struktur vorliegt.

Sofern die Induktionseinrichtung mehrere, übereinander angeordnete Stützelemente aufweist, sind die Öffnungen der Stützelemente vorzugsweise korrespondierend zueinander ausgebildet. Demnach ist vorgesehen, dass die Blecheinheiten jeweils durch die zueinander korrespondierenden Öffnungen der Mehrzahl von Stützelementen hindurchragen bzw. in diesen angeordnet sind.

Das Stützelement ist vorteilhafterweise mit einem elektrisch leitfähigen Material und mit einer geringen magnetischen Permeabilität ausgebildet. Hierbei können die Stützelemente idealerweise Aluminium oder Kupfer aufweisen.

Die Blechelemente der Blecheinheiten können vorteilhafterweise aus einem Material mit einer hohen magnetischen Permeabilität bestehen, beispielsweise aus einem Stahl, insbesondere ein kornorientiertes oder ein nicht-kornorientiertes Elektroblech aufweisen. Als Stahl kann beispielsweise ein Stahl vom Typ bzw. mit der Werkstoff-Nr. 1.0718 vorgesehen sein. Insofern kann im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Blecheinheit als ein Elektroblechpaket verstanden werden.

Jede der Blecheinheiten kann bevorzugter Weise mehrere Blechelemente aufweisen. Insbesondere können die mehreren Blechelemente einer Blecheinheit unmittelbar aneinander anliegen.

Die Blecheinheiten sind durch jeweils eine Öffnung des mindestens einen Stützelementes hindurchgeführt bzw. in dieser jeweils einen Öffnung angeordnet. Bei Verwendung mehrerer Stützelemente erstrecken sich die Blecheinheiten vorzugsweise durch jeweils eine Öffnung der mehreren Stützelemente. Jede der Blecheinheiten ist demnach in allen angeordneten Stützelementen aufgenommen bzw. ragt durch diese hindurch.

Auf diese Wiese kann eine kompakte und effiziente Induktionseinrichtung bereitgestellt werden, die zudem einen vereinfachten Herstellungsprozess erlaubt und eine verbesserte Leistungsdichte bereitstellt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Blecheinheiten zumindest im Wesentlichen senkrecht, vorzugsweise orthogonal, gegenüber den Stützelementen angeordnet und/oder die Blecheinheiten sind in radialer Richtung der Induktionseinrichtung oder mit einem Winkelversatz gegenüber der radialen Richtung der Induktionseinrichtung angeordnet.

Insbesondere können die Stützelemente orthogonal zu einer Mittelachse der Induktionseinrichtung ausgerichtet sein.

Vorzugsweise sind die Blecheinheiten demnach derart aufrecht in der Induktionseinrichtung angeordnet, dass sich ihre kürzeste Seitenkante parallel zu dem mindestens Stützelement erstreckt. In diesem Sinne können die Blechelemente als in der Induktionseinrichtung aufrechtstehend verstanden werden.

Ferner können die Blecheinheiten bzw. Blechelemente in radialer Richtung verlaufen bzw. einen Winkelversatz gegenüber der radialen Richtung der Induktionseinrichtung aufweisen.

Unter der radialen Richtung der Induktionseinrichtung ist im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere der Radius der Induktionseinrichtung zur Mittelachse zu verstehen.

Sofern ein Blechelement in radialer Richtung angeordnet ist, verläuft es demnach dem Radius der Induktionseinrichtung entsprechend in der Richtung vom Außenumfang zur Mittelachse/zum Mittelpunkt, auf dem kürzesten Weg.

Sofern die Blecheinheit bzw. ein Blechelement mit einem Winkelversatz angeordnet sein soll, ist dieser Winkelversatz als gegenüber der radialen Richtung zwischen Außenumfang und Mittelachse der Induktionseinrichtung zu verstehen. In diesem Sinne können die Blechelemente bzw. Blecheinheiten innerhalb der Induktionseinrichtung schräg angeordnet sein.

Nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen die Blecheinheiten jeweils mehrere Blechelemente, insbesondere jeweils mindestens drei Blechelemente auf, wobei die Blechelemente der einzelnen Blecheinheiten derart ausgestaltet sind, dass die Blecheinheiten eine zumindest im Wesentlichen dreieckige Grundform aufweisen.

Insbesondere können mehrere Blechelemente derart zu einer Blecheinheit zusammengefasst sein, dass sich eine dreieckige, eine zumindest im Wesentlichen dreieckige, Grundform der Blecheinheit ergibt.

Die Blechelemente einer Blecheinheiten können hierbei abgestuft ausgebildet sein, um eine dreieckförmige Grundgeometrie zu erzielen. Die mittleren bzw. das mittlere Blechelemente weist demzufolge die größte Längserstreckung auf. Die äußeren Blechelemente einer Blecheinheit weisen die kürzeste Längserstreckung auf.

Insbesondere kann mittels der dreieckigen Grundform der Blecheinheiten die Verjüngung in radialer Richtung der Induktionseinrichtung abgebildet bzw. wiedergespiegelt werden, sodass eine möglichst große bzw. optimale Packungsdichte der Blecheinheiten erzielbar ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Öffnungen der Stützelemente mit den darin angeordneten Blecheinheiten derart zueinander ausgebildet, sodass zwischen den nebeneinander angeordneten Blecheinheiten Zwischenräume ausgebildet sind, wobei die Zwischenräume vorzugsweise als Strömungskanäle für ein Kühlfluid bzw. Kühlmittel vorgesehen bzw. ausgebildet sind.

Insbesondere kann für eine gute Kühlung und Durchströmbarkeit gesorgt werden, damit bei einer großen/starken Induktion die in Wärme umgewandelte Energie abgeleitet werden kann.

Insbesondere ist vorgesehen, dass das Kühlfluid zwischen den Blecheinheiten innerhalb der Induktionseinrichtung zirkulieren kann.

Das Kühlfluid kann einer radialen Strömungsrichtung folgen, um den Wärmeabtransport, zur Kühlung der kompakten Blecheinheiten bzw. Blechelemente, sicherzustellen. Vorzugsweise kann als Kühlfluid eine Kühlflüssigkeit bzw. eine Flüssigkeitskühlung vorgesehen sein. Alternativ kann im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Luftkühlung einsetzbar sein.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das Wandelement an dem Außendurchmesser der Induktionseinrichtung von einem Außengehäuse umfasst sein, wobei das Außengehäuse mindestens eine Öffnung für ein Kühlfluid aufweist und das Wandelement an dem Außendurchmesser der Induktionseinrichtung wenigstens eine Durchtrittsöffnung für ein Kühlfluid aufweist. Zwischen dem Außengehäuse und dem Wandelement an dem Außendurchmesser der Induktionseinrichtung kann vorzugsweise ein Strömungskanal in Umfangsrichtung wenigstens abschnittsweise ausgebildet sein.

Insbesondere kann ein Kühlfluid von außerhalb über die Öffnung des Außengehäuses und die Durchtrittsöffnung des Wandelements an einem bzw. in Bereich eines Außendurchmesser(s) der Induktionseinrichtung bis in die Induktionseinrichtung eingebracht werden, zur Kühlung der Blecheinheiten.

Das Kühlfluid kann zwischen den Blecheinheiten und zwischen den Stützelementen die Induktionseinrichtung durchströmen, vorzugsweise in radialer Richtung durchströmen. Insbesondere kann eine bidirektionale Durchströmung in radialer Richtung vorgesehen sein, d.h. ein Einströmen von Kühlfluid in Richtung des Innen-/Außendurchmessers und ein Ausströmen in Richtung des Außen-/Innendurchmessers der Induktionseinrichtung.

Des Weiteren kann bevorzugter Weise vorgesehen sein, dass zwischen dem Außengehäuse und dem Wandelement am/im Bereich des Außendurchmesser(s) der Induktionseinrichtung ein Spalt bzw. ein Strömungskanal ausgebildet ist, zumindest abschnittsweise entlang der Umfangsrichtung.

Somit kann ein Kühlmittel bzw. ein Kühlfluid in Umfangsrichtung (zumindest abschnittsweise) verteilt und durch die Durchtrittsöffnung des Wandelements zu den Blecheinheiten weitergeleitet werden, um an den Blecheinheiten in radialer Richtung entlang zu strömen und eine Wärmeabfuhr zu erzielen.

Nach einer weiteren Ausführungsform weist das Wandelement an dem Innendurchmesser der Induktionseinrichtung mindestens einen Umlenkabschnitt auf, zur Umlenkung des Kühlfluids in vorzugsweise radiale Richtung. Auf diese Weise kann das Kühlfluid insbesondere in radialer Richtung in die Induktionseinrichtung einströmen, zum Innendurchmesser der Induktionseinrichtung, durch das Wandelement an dem Innendurchmesser umgelenkt werden und in radialer Richtung zum Außendurchmesser der Induktionseinrichtung zurückströmen.

Insbesondere kann auf diese Weise ein Kühlkreislauf innerhalb der Induktionseinrichtung ausgebildet werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Induktionseinrichtung an einem Innendurchmesser und/oder an einem Außendurchmesser ein Wandelement auf.

Insbesondere können das mindestens eine Stützelement und die Blecheinheiten derart von den Wandelementen eingefasst sein, dass eine feste Positionierung der Bauteile sichergestellt ist.

Ferner kann das radial außenliegende Wandelement Öffnungen zum Eintrag eines Kühlfluids aufweisen.

Nach einer Ausführungsform weist das mindestens eine Wandelement der Induktionseinrichtung Haltestegaussparungen auf, wobei die Blecheinheiten, insbesondere die einzelnen Blechelemente, an einem Außendurchmesser und/oder einem Innendurchmesser Haltestegabschnitte aufweisen, wobei die Haltestegaussparungen und die Haltestegabschnitte zum gegenseitigen Eingriff ineinander vorgesehen sind.

Auf diese Weise können die Blecheinheiten zwischen den Wandelementen aufgenommen und befestigt werden, vorzugsweise ohne zusätzliche Befestigungsmittel oder dergleichen. Die Blecheinheiten und die Wandelemente können integral miteinander verschränkbar sein.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform liegt mindestens eine Teilzahl der Blechelemente einer Blecheinheit berührend an dem Stützelement an.

Dies meint, dass insbesondere die äußeren Blechelemente einer Blecheinheit, bzw. deren außenliegenden Flächen, berührend an einer der Öffnungskanten der Öffnung anliegen, so dass hierüber ein Abstützen erfolgen kann. Bei einem vorzugsweise rechteckig ausgebildeten Blechelement und einer geraden Öffnungskante können sich Geometrien demnach auf einer Kontaktlinie berühren.

Im Falle einer dreieckigen Grundform der Blecheinheiten können alternativ mehrere Blecheinheiten punktuell an dem Stützelement anliegend.

Vorzugsweise sind die Öffnungen, bzw. die Öffnungskante(n) der Öffnungen, im Sinne einer Stufenkante/Stufenform ausgebildet, sodass die Öffnung bzw. Öffnungskante der vorzugsweise stufenförmigen Außenkontur der Blecheinheit folgt. In diesem Falle kann vorzugsweise ein Abstützen der der Blecheinheit entlang einer fortlaufenden Kontaktlinie mit der jeweiligen Öffnung bzw. Öffnungskante erfolgen.

Nach einer Ausführungsform weisen mindestens eine Teilzahl der Blechelemente ein elektrisch isolierendes Material als Anlagerung auf oder sind mit einer Beschichtung überzogen, weisen insbesondere als Anlagerung ein phosphathaltiges Material auf.

Zur Vermeidung von Kurzschlüssen und einer optimalen Ausbildung von magnetischen Feldlinien kann demnach eine weitere Verbesserung darin bestehen, dass mindestens eine Teilzahl der Blechelemente an der äußeren Oberfläche ein elektrisch isolierendes Material aufweisen. Dies kann eine Anlagerung, wie eine Phosphatierung, sein oder eine sonstige, elektrisch isolierende Beschichtung bzw. ein elektrisch isolierendes Coating, insbesondere ein Isolierlack für ein Elektroblech(-paket).

Insbesondere können die Blecheinheiten im Gesamten mit einer solchen Beschichtung bzw. Coating versehen werden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Rückschlusselement vorgesehen, das vorzugsweise aus einem weichmagnetischen Komposit oder aus einem keramischen Ferrit gefertigt ist, insbesondere ein eisenhaltiges Rückschlusselement.

Für den späteren Einbau der Induktionseinrichtung mit einer einseitigen Magneteinrichtung kann demnach eine verbesserte Ausführungsform darin bestehen, dass ein Rückschlusselement vorgesehen ist, das bevorzugt aus einem weichmagnetischen Komposit oder aus einem keramischen Ferrit gefertigt ist, insbesondere als ein eisenhaltiges Rückschlusselement ausgebildet ist.

Dieses Rückschlusselement kann ein Abschlusselement bilden und hat beispielsweise die Form einer Platte oder eines Rings. Insbesondere kann das Rückschlusselement an einer Endseite der Induktionseinrichtung bzw. der Blecheinheiten vorgesehen sein. Ferner kann das Rückschlusselement mit einer Endseite der Blecheinheiten berührend in Kontakt stehen.

Im eingebauten Zustand ist das Rückschlusselement vorzugsweise auf der Seite der Induktionseinrichtung angeordnet, die von den Polen oder Polschuhen abgewandt ist. Das Rückschlusselement ist vorzugsweise parallel zu den Stützelementen ausgebildet.

Im Sinne der vorliegenden Erfindung können insbesondere verschiedene Rückschluss- und/oder Erregervarianten vorgesehen sein, wie sie beispielsweise aus der DE 10 2016 108 646 B4 bekannt sind.

Beispielsweise kann ein scheibenförmiges Rückschlusselement vorgesehen sein oder ein schneckenförmig gewickeltes Stahlband zur Ausbildung eines scheibenförmiges Rückschlusselement.

Ferner können die Erregerspulen bzw. Polelemente beispielsweise einseitig oder, durch Ersetzen des Rückschlusselementes, beidseitig der Induktionseinrichtung angeordnet sein. Dabei können die Erregerspulen bzw. Polelemente ausschließlich als Nordpole ausgebildet sein, oder die Polelemente, anstatt als Kern-umwickelnde Spulen, in Form von Permanentmagneten vorgesehen sein. Insbesondere im Falle der beidseitigen Anordnung von Polelementen, können jeweils auf einer Seite ausschließlich Nordpole bzw. Südpole an der jeweiligen Trägerplatte angeordnet sein.

Im Sinne der vorliegenden Erfindung können die Polelemente insbesondere als ein Rotor vorgesehen sein, wobei die Induktionseinrichtung vorzugsweise als ein Stator vorgesehen sein kann.

Nach einer weiteren Ausführungsform ist zwischen zwei benachbart angeordneten Stützelementen der Mehrzahl von Stützelementen mindestens ein Abstandshalter angeordnet, insbesondere in Form einer Silikonschnur, einer Kunststoffschnur, eines Silikonrings, eines Kunststoffrings oder dergleichen, oder in Form eines Zwischenelements mit tangentialer Wellenkontur, sodass ein Mindestabstand zwischen zwei benachbart angeordneten Stützelementen bereitgestellt ist. Hierzu können ein oder mehrere flexible Abstandshalter zwischen zwei Stützelementen angeordnet sein, wie beispielsweise eine oder mehrere Silikonschnüre. Insbesondere können auch Silikon- oder Kunststoffringe um bzw. an die Blecheinheiten gelegt werden, auf der ein nachfolgendes Stützelement auf- oder anliegen kann. Vorteilhafterweise stellen die übereinanderliegenden Stützelemente eine offene, durchströmbare Struktur bereit.

Alternativ kann zwischen den Stützelementen ein Zwischenelement bzw. ein Zwischenblech mit einer tangentialen WellenkonturAform eingesetzt sein, um einen Abstand bzw. einen Mindestabstand zwischen den Stützelementen bereitzustellen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Induktionseinrichtung mindestens ein Deckelelement, insbesondere mindestens ein Deckblech, auf, welches an einer Endseite der Induktionseinrichtung vorgesehen ist, wobei das Deckelelement eine elektrische Leitfähigkeit aufweist, welche geringer ist als die elektrische Leitfähigkeit des mindestens einen Stützelementes.

Beispielsweise kann das Deckelelement ein Material wie Edelstahl oder dergleichen aufweisen.

Des Weiteren kann das Deckelelement bzw. das Deckblech vorzugsweise in Kontakt mit den Wandelementen und/oder den Blecheinheiten angeordnet sein.

Vorzugsweise ist das mindestens eine Deckelelement derart an der Induktionsvorrichtung vorgesehen, dass das Deckelelement eine fluiddichte Verbindung mit den Wandelementen und/oder den Blecheinheiten ausbildet.

Insbesondere kann das Deckelelement auf einer dem Rückschlusselement gegenüberliegenden Seite der Induktionseinrichtung vorgesehen sein.

Sofern Polelemente bzw. Spulen beidseitig der Induktionseinrichtung vorgesehen sind, kann die Induktionseinrichtung mit zwei Deckelelemente ausgebildet sein, wobei jeweils ein Deckelelement an einem bzw. im Bereich einer Endseite der Induktionseinrichtung angeordnet ist, zur Ausbildung einer vorzugsweise fluiddichten Anordnung.

Insbesondere kann das mindestens eine Deckelelement Öffnungen aufweisen, die zu den Öffnungen der Stützelemente korrespondieren, sodass die Blecheinheiten durch das mindestens eine Deckelelement hindurchragen kann bzw. hindurchragt. Vorzugsweise kann die Verbindung bzw. Kontaktstelle zwischen den einzelnen Blecheinheiten und der mindestens einen Blecheinheit fluiddicht ausgebildet sein.

Bevorzugter Weise weist das Deckelelement eine möglichst geringe elektrische Leitfähigkeit auf.

Indem das Deckelelement eine geringe elektrische Leitfähigkeit aufweist, können die Blecheinheiten vor einem zusätzlichen Wärmeeintrag geschützt werden.

Von der Erfindung ist weiterhin eine elektrodynamische Bremse umfasst, die eine Magneteinrichtung zur Bereitstellung eines Magnetfeldes aufweist. Die Magneteinrichtung weist vorzugsweise wenigstens ein Polelement und eine Induktionseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung auf.

Bevorzugter Weise kann die Induktionseinrichtung derart angeordnet sein, dass sie in einem Kraftmodus zumindest teilweise einem über die Polelemente der Magneteinrichtung bereitgestellten Magnetfeld ausgesetzt ist und wobei die Induktionseinrichtung und die Polelemente der Magneteinrichtung entlang einer vorgegebenen Bewegungsbahn relativ zueinander bewegbar sind.

Auf diese Weise ist eine effiziente elektrodynamische Bremse verfügbar, die mittels eines vereinfachten und kostengünstigen Prozesses hergestellt werden kann.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nun anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer elektrodynamischen Bremseinrichtung mit einer Induktionseinrichtung;

Fig. 2 Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer Induktionseinrichtung;

Fig. 3 Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Induktionseinrichtung; Fig. 4 Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiel einer Induktionseinrichtung gemäß Fig. 2;

Fig. 5 Detailansicht der Induktionseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 6 perspektivische Darstellung der Blecheinheiten des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 2; und

Fig. 7 Detaildarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Induktionseinrichtung.

Die Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer elektrodynamischen Bremse 100 mit einer Induktionseinrichtung 300.

Die elektrodynamische Bremse 100 ist an einer Welle 106 angeordnet.

Die Welle 106 bzw. eine Längsachse der Welle 106 kann als Drehachse der elektrodynamischen Bremse 100 aufgefasst werden.

Beidseitig der Induktionseinrichtung 300 sind gemäß Fig. 1 eine Mehrzahl von Polelementen 102 angeordnet.

Die Polelemente 102 auf jeweils einer Seite der Induktionseinrichtung 300 können vorzugsweise abwechselnde Polaritäten aufweisen.

Des Weiteren sind die Polelemente 102 jeweils mit einer Abschlussplatte 104 vorgesehen.

Die Induktionseinrichtung 300 ist gemäß Fig. 1 mit einer Vielzahl von Blecheinheiten 416 ausgebildet, die jeweils eine Mehrzahl von Blechelementen 410 aufweisen.

Die Vielzahl an Blecheinheiten 416 ist radial (gleichmäßig) verteilt um die Drehachse bzw. Symmetrieachse der elektrodynamischen Bremse 100 bzw. der Induktionseinrichtung 300 angeordnet.

Insbesondere sind die Blechelemente 410 einer jeden Blecheinheit 416 unmittelbar aneinander angeordnet.

Des Weiteren weist die Induktionseinrichtung 300 ein Deckelelement 438 auf. Das Deckelelement 438 ist mit Öffnungen gezeigt, durch die die Blecheinheiten 416 hindurch ragen.

An einem Außendurchmesser bzw. im Bereich eines Außendurchmessers weist die Induktionseinrichtung 300 ein Wandelement 418 auf.

Das Wandelement 418 ist von einem Außengehäuse 420 umfasst. Das Außengehäuse kann gemäß Fig. 1 eine Öffnung 422 für ein Kühlfluid aufweisen.

In Fig. 2 ist eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer Induktionseinrichtung 300 gezeigt.

Die Vielzahl von Blecheinheiten 416 ist entlang der Induktionseinrichtung 300 gleichmäßig radial verteilt dargestellt.

Die Blecheinheiten 416 sind in radialer Richtung ausgerichtet, sodass eine Längsachse der jeweiligen Blecheinheiten 416 von einem Umfang zu einem Mittelpunkt der Induktionseinrichtung 300 verläuft.

Die Blecheinheiten 416, mit jeweils einer Mehrzahl an Blechelementen 410, weisen eine zumindest im Wesentlichen dreieckige Grundform auf.

Insbesondere sind die Blecheinheiten 416 mit einer stufenweisen Ausgestaltung der einzelnen Blechelemente 410 gezeigt, sodass die Blecheinheiten eine im Wesentlichen dreieckige Grundgeometrie aufweisen.

Die Blechelemente 410 ragen durch Öffnungen des Deckelelements 438 hindurch.

Zwischen den Blecheinheiten 416 der Blechelemente 410 bzw. den Öffnungen kann das Deckelelement 438 mit Stegen 406 ausgebildet sein bzw. Stege 406 aufweisen.

Nebeneinander angeordneten Blecheinheiten 416 sind derart voreinander beabstandet angeordnet, dass Zwischenräume 412 ausgebildet sind.

An einem Außendurchmesser der Induktionseinrichtung 300 ist das Wandelement 418 vorgesehen, eingefasst durch das Außengehäuse 420. Insbesondere kann das Wandelement 418 das Deckelelement 438 abschnittsweise umgreifen bzw. in das Deckelelement 438 eingreifen.

An einem Innendurchmesser ist weist die Induktionseinrichtung 300 ein weiteres Wandelement 418 auf.

In Fig. 3 ist eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Induktionseinrichtung 300 dargestellt.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 insbesondere in der Ausrichtung bzw. der Anordnung der Blecheinheiten 416.

Gemäß Fig. 3 sind die Blecheinheiten 416 gegenüber einer radialen Richtung verdreht bzw. schräg angeordnet.

Die Blecheinheiten 416, mit jeweils mehreren Blechelementen 410, bzw. die Längsachse der jeweiligen Blecheinheit 416 weist einen Winkelversatz gegenüber der radialen Richtung der Induktionseinrichtung 300 auf.

In Fig. 4 ist Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiel einer Induktionseinrichtung 300 gemäß Fig. 2 gezeigt.

Gemäß Fig. 4 weist die Induktionsvorrichtung 300 eine Mehrzahl von übereinander angeordneten Stützelementen 400 auf.

Die Stützelemente 400 sind mit Öffnungen 402 ausgebildet, wobei die Blecheinheiten 416 jeweils durch korrespondierende Öffnungen 402 der Mehrzahl von Stützelementen 400 hindurch ragen.

Insbesondere können die Blecheinheiten 416 an den Öffnungskanten der Öffnungen 402 der Stützelemente 400 anliegen.

Vorzugsweise sind die Stützelemente 400 voneinander beabstandet angeordnet, sodass Zwischenräume 412 ausgebildet sind. Abstände zwischen den Stützelementen 400 können beispielsweise durch Abstandshalter wie einem Kunststoffring, z.B. einem Silikonring, einer Kunststoffschnur oder anhand eines angeordneten Zwischenblechs, mit einer tangentialen Wellenkontur, sichergestellt werden.

Die einzelnen Blechelemente 410 der Blecheinheiten 416 weisen gemäß Fig. 4 Haltestegabschnitte 430 auf, vorzugsweise an einem Innendurchmesser und einem Außendurchmesser.

Die innen- und außenseitigen Wandelemente 418 (an einem Innendurchmesser bzw.

Außendurchmesser der Induktionseinrichtung 300) sind mit korrespondierenden Haltestegaussparungen 432 ausgebildet, sodass die Haltestegabschnitte 430 in die Haltestegaussparungen 432 eingreifen können, insbesondere sodass die Blecheinheiten in den Wandelementen verschränkbar bzw. versschränkt sind.

Des Weiteren ist gemäß Fig. 4 aufgrund der Haltestegabschnitte 430 zwischen mehreren Stützelementen 400 ein Zwischenraum 412 ausgebildet, der als Strömungskanal 436 für ein Kühlfluid einsetzbar ist.

Das Wandelement 418 kann eine Durchtrittsöffnung 426 für das Kühlfluid aufweisen, die vorzugsweise korrespondierend bzw. in Überlappung mit der Öffnung 422 des umfassenden Außengehäuses 420 vorgesehen ist.

Ein Kühlfluid kann über die Öffnung 422 des Außengehäuses und die Durchtrittsöffnung 426 des außenliegenden Wandelements 418 in die Zwischenräume 412 bzw. die Strömungskanäle 436 eintreten und in radialer Richtung die Induktionseinrichtung 300 durchströmen.

Des Weiteren ist beidseitig der Induktionseinrichtung 300 jeweils ein Deckelelement 438 vorgesehen.

Vorzugsweise ist das Deckelelement 438 fluiddicht an den Wandelementen 418 sowie den Blecheinheiten 416 angeordnet.

In Fig. 5 ist eine Detailansicht der Induktionseinrichtung 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Gemäß Fig. 5 kann vorgesehen sein, dass die Durchtrittsöffnung 426 des außenliegenden Wandelements 418 zumindest teilweise vertikal versetzt, insbesondere ober- und/oder unterhalb der Haltestegaussparung 432, gegenüber der Öffnung 422 des Außengehäuses 420 vorgesehen ist.

Zwischen dem Außengehäuse 420 und dem außenliegenden Wandelement 418 kann ein Spalt bzw. ein Strömungskanal 436 ausgebildet sein, entlang dem ein Kühlfluid in Umfangsrichtung, zumindest abschnittsweise, strömen kann.

Des Weiteren kann der Fig. 5 entnommen werden, dass die Blecheinheiten 416 an den Öffnungen 402 der Stützelemente 400 sowie der Öffnungen der Deckelelemente 438 anliegend, insbesondere passgenau, eingefasst sind und durch diese hindurchragen.

Die Deckelelemente 438 sind dazu vorgesehen, die Induktionseinrichtung 300 an einer Oberseite und einer Unterseite fluiddicht abzuschließen.

In Fig. 6 ist eine perspektivische Darstellung der Blecheinheiten des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 2 gezeigt.

Insbesondere sind die Haltestegabschnitte 430 der Blecheinheiten 416 bzw. der einzelnen Blechelemente 410 sichtbar.

Die Haltestegabschnitte 430 sind an einer Außenseite sowie an einer Innenseite der Blecheinheiten 416 vorgesehen, zur Verschränkung bzw. zum Eingriff in korrespondierende Haltestegaussparungen 432 der Wandelemente 418.

Des Weiteren weisen die Blecheinheiten 416 eine zumindest im Wesentlichen dreieckige Grundform auf, die insbesondere durch eine abgestufte Ausgestaltung der einzelnen Blechelemente 410 erzielt wird.

Die Blecheinheiten 416 sind mit ihrer jeweiligen Längsachse in radialer Richtung ausgerichtet, sodass sich die Längsachsen in einem Mittelpunkt bzw. einer Drehachse (der elektrodynamischen Bremse 100 bzw. der Induktionseinrichtung 300) schneiden.

Darüber hinaus sind die nebeneinander angeordneten Blecheinheiten 416 voneinander beabstandet, sodass Zwischenräume 412 ausgebildet werden/sind. Fig. 7 zeigt eine Detaildarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Induktionseinrichtung 300.

Insbesondere ist die Flussrichtung eines Kühlfluids mittels Pfeildarstellung in Fig. 7 veranschaulicht.

Gemäß Fig. 7 kann das innenliegende Wandelement 418 Umlenkabschnitte 424 aufweisen, zur Umlenkung des Kühlfluidstroms, vorzugsweise um 180° in radialer Richtung.

Insbesondere können die diversen Zwischenräume 412 zwischen den Blecheinheiten 416 und zwischen den Stützelementen 400 dazu genutzt werden, ein bidirektionales Strömen des Kühlfluids in radialer Richtung zu erlauben, sodass ein Kühlkreislauf innerhalb der Induktionseinrichtung 300 bereitgestellt werden kann.

Vorzugsweise kann gemäß Fig. 7 das Kühlfluid zwischen den Stützelementen 400 nach radial innen strömen, von dem Wandelement 418 am Innendurchmesser der Induktionseinrichtung 300 bzw. den Umlenkabschnitten 424 umgelenkt werden, und mittig zwischen den Stützelementen, insbesondere in einem durch die Haltestegabschnitte 430 ausgebildeten Zwischenraum 412, nach radial außen zurückfließen.

Ferner ist in Fig. 7 dargestellt, dass zwischen dem Außengehäuse 420 und dem außenliegenden Wandelement 418 ein Spalt bzw. Strömungskanal 436 vorgesehen sein kann.

Das Kühlfluid kann zwischen dem Außengehäuse 420 und dem außenliegenden Wandelement 418 wenigstens abschnittsweise in Umfangsrichtung strömen.

Insbesondere kann sich das Kühlfluid, welches durch die Öffnung 422 des Außengehäuses 420 eintritt, in Umfangsrichtung verteilen und durch mehrere Durchtrittsöffnungen 426 des außenliegenden Wandelements 418 weiterströmen.

Die Zwischenräume 412 bzw. Strömungskanäle 436 sind vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Induktionseinrichtung 400 mit den Blecheinheiten 416 und den Stützelementen 400 vorranging in radialer Richtung von dem Kühlfluid durchströmt werden kann.

Insgesamt versteht sich im Kontext der vorliegenden Erfindung, dass die Angaben relativ zur Schwerkraft, wie „oben“, „unten“, „absenken“, „aufsetzten“, „aufrecht“, „hängend“ etc. nur zur Veranschaulichung und zur Beschreibung der in einer speziellen Lage dargestellten Elemente dienen. Diese Angaben sind mit Blick auf die Ausrichtung der Induktionsvorrichtung im Nutzungsfall oder bei dem Zusammenbau nicht einschränkend zu verstehen und ergeben sich bei einer unterschiedlichen Ausrichtung, wie einer vertikalen Ausrichtung der Induktionseinrichtung in analoger Weise.

Zusammenfassend stellt die vorliegende Erfindung mittels der Blecheinheiten 416 eine effiziente Induktionseinrichtung 300 dar, die insbesondere eine hohe Leistungsdichte aufweisen bzw. bereitstellen kann.

Des Weiteren stellt die erfindungsgemäße Induktionseinrichtung 300 eine optimierte Kühlstrategie zum Wärmetransport bzw. Wärmeabtransport mittels eines gezielten, zumindest im Wesentlichen radial verlaufenden Kühlmittelstroms bzw. Kühlfluidstroms.

Darüber hinaus ermöglicht die Induktionseinrichtung 300 eine vereinfachte Herstellung, insbesondere mit Blick auf die Anzahl an Einzelbauteilen und deren Handhabung, die Fertigungstoleranzen und die daraus resultierenden, verkürzten Montagezeiten.

Bezugszeichenliste Bremse Polelement Abschlussplatte Welle Induktionseinrichtung Stützelement Öffnung Steg Blechelement Zwischenraum Blecheinheit Wandelement Außengehäuse Öffnung (Außengehäuse) Umlenkabschnitt (Wandelement) Durchtrittsöffnung (Wandelement) Haltestegabschnitte Haltestegaussparungen Strömungskanal Deckelelement

Claims

Patentansprüche Induktionseinrichtung (300), insbesondere für eine elektrodynamische Bremse (100), mit mindestens einem Stützelement (400) und einer Vielzahl von Blecheinheiten (416), wobei die Vielzahl von Blecheinheiten (416) jeweils mindestens ein Blechelement (410), vorzugsweise eine Vielzahl von Blechelementen (410), aufweisen, wobei das mindestens eine Stützelement (400) eine Vielzahl von Öffnungen (402) aufweist, und wobei durch jeweils einer der Öffnungen (402) des mindestens einen Stützelementes (400) eine der Blecheinheiten (416) hindurchgeführt ist. Induktionseinrichtung (300) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Blecheinheiten (416) zumindest im Wesentlichen senkrecht, vorzugsweise orthogonal, gegenüber den Stützelementen (400) angeordnet sind und/oder die Blecheinheiten (416) in radialer Richtung der Induktionseinrichtung (300) oder mit einem Winkelversatz gegenüber der radialen Richtung der Induktionseinrichtung (300) angeordnet sind. Induktionseinrichtung (300) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Blecheinheiten (416) jeweils mehrere Blechelemente (410), insbesondere jeweils mindestens drei Blechelemente (410) aufweisen, wobei die Blechelemente (410) der einzelnen Blecheinheiten (416) derart ausgestaltet sind, dass die Blecheinheiten (416) eine zumindest im Wesentlichen dreieckige Grundform aufweisen. Induktionseinrichtung (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (402) der Stützelemente (400) mit den darin angeordneten Blecheinheiten (416) derart zueinander ausgebildet sind, sodass zwischen den nebeneinander angeordneten Blecheinheiten (416) Zwischenräume (412) ausgebildet sind, wobei die Zwischenräume (412) vorzugsweise als Strömungskanäle (436) für ein Kühlfluid vorgesehen sind. Induktionseinrichtung (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktionseinrichtung (300) an einem Innendurchmesser und/oder an einem Außendurchmesser ein Wandelement (418) aufweist. Induktionseinrichtung (300) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandelement (418) an dem Außendurchmesser der Induktionseinrichtung (300) von einem Außengehäuse (420) umfasst ist, wobei das Außengehäuse (420) mindestens eine Öffnung (422) für ein Kühlfluid aufweist und das Wandelement (418) an dem Außendurchmesser der Induktionseinrichtung (300) wenigstens eine Durchtrittsöffnung (426) für ein Kühlfluid aufweist, und wobei zwischen dem Außengehäuse (420) und dem Wandelement (418) an dem Außendurchmesser der Induktionseinrichtung (300) vorzugsweise ein Strömungskanal (436) in Umfangsrichtung wenigstens abschnittsweise ausgebildet ist. Induktionseinrichtung (300) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandelement (418) an dem Innendurchmesser der Induktionseinrichtung (300) mindestens einen Umlenkabschnitt (424) aufweist, zur Umlenkung des Kühlfluids in vorzugsweise radiale Richtung. Induktionseinrichtung (300) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Wandelement (418) der Induktionseinrichtung (300)

Haltestegaussparungen (432) aufweist, und wobei die Blecheinheiten (416), insbesondere die einzelnen Blechelemente (410), an einem Außendurchmesser und/oder einem Innendurchmesser Haltestegabschnitte (430) aufweisen, wobei die Haltestegaussparungen (432) und die Haltestegabschnitte (430) zum gegenseitigen Eingriff ineinander vorgesehen sind. Induktionseinrichtung (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Teilzahl der Blechelemente (410) einer Blecheinheit (416) berührend an dem Stützelement (400) anliegen. Induktionseinrichtung (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Teilzahl der Blechelemente (410) ein elektrisch isolierendes Material als Anlagerung aufweisen oder mit einer Beschichtung überzogen sind, insbesondere als Anlagerung ein phosphathaltiges Material aufweisen. Induktionseinrichtung (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rückschlusselement vorgesehen ist, das bevorzugt aus einem weichmagnetischen Komposit oder aus einem keramischen Ferrit gefertigt ist, insbesondere ein eisenhaltiges Rückschlusselement. Induktionseinrichtung (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei benachbart angeordneten Stützelementen (400) der Mehrzahl von Stützelementen (400) mindestens ein Abstandshalter angeordnet ist, insbesondere in Form einer Silikonschnur, einer Kunststoffschnur, eines Silikonrings, eines Kunststoffrings oder dergleichen, oder in Form eines Zwischenelements mit tangentialer Wellenkontur, sodass ein Mindestabstand zwischen zwei benachbart angeordneten Stützelementen (400) bereitgestellt ist. Induktionseinrichtung (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktionseinrichtung (300) mindestens ein Deckelelement, insbesondere mindestens ein Deckblech, aufweist, welches an einer Endseite der Induktionseinrichtung (300) vorgesehen ist, wobei das Deckelelement (438) eine elektrische Leitfähigkeit aufweist, welche geringer ist als die elektrische Leitfähigkeit des mindestens einen Stützelementes (400). Elektrodynamische Bremse (100) mit einer Magneteinrichtung zur Bereitstellung eines Magnetfeldes, die wenigstens ein Polelement (102) und eine Induktionseinrichtung (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.