EP4609495A1

EP4609495A1 - Induktionseinrichtung, insbesondere für eine elektrodynamische bremse, und elektrodynamische bremse

Info

Publication number: EP4609495A1
Application number: EP23800738.9A
Authority: EP
Inventors: Christoph Holtmann; Christoph KÖHLER; 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: DE102022128247B3; US20260106529A1; WO2024088476A1; JP2026513096A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Induktionseinrichtung (300), insbesondere für eine elektrodynamische Bremse (100), bei welcher mindestens ein Stützelement (400) eine Vielzahl von Öffnungen (402) aufweist und eine Vielzahl von Stiften (410) in mehrere Stiftgruppen (416) unterteilt ist, wobei in jeder Öffnung (402) eine Stiftgruppe (416) angeordnet ist. Des Weiteren betrifft die 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 Wirbelstrom bremsen 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 Wirbelstrombahn 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 Materialstruktur, die aus Stahlstiften und perforierten Blechen besteht, ist es bereits möglich, den Skineffekt in der Wirbelstrom bremse 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 verbesserte Leistungsfähigkeit aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Induktionseinrichtung nach den Merkmalen des Anspruchs 1 und einer elektrodynamischen Bremse nach den Merkmalen des Anspruches 13. 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 Stiften umfasst und wobei das mindestens eine Stützelement eine Vielzahl von Öffnungen aufweist. Die Vielzahl von Stiften ist in mehrere Stiftgruppen unterteilt, sodass jede Stiftgruppe einen Teil der Vielzahl von Stiften aufweist, wobei in den einzelnen Öffnungen des mindestens einen Stützelementes jeweils eine der Stiftgruppen angeordnet ist.

Die Erfindung basiert auf der Idee, die Größe einzelner Stifte zu reduzieren und mehrere Stifte jeweils zu Stiftgruppen zusammenzufassen, zur Anordnung in den einzelnen Öffnungen des mindestens einen Stützelementes.

Die Verwendung vergleichsweise kleinerer, einzelner Stiften bzw. Pins ermöglicht die Reduktion des sogenannten Skineffektes innerhalb der einzelnen Stifte.

Hierbei ermöglichen die Stiftgruppen (Pin-Cluster) eine optimierte Stromdichte an den Stützelementen, die auch als Leitungsbleche fungieren. Es ist eine höhere bzw. optimierte Leistungsdichte erzielbar.

Gleichzeitig kann gegenüber der Verwendung einzelner Stifte pro Öffnung des Stützelementes ein Stift-Füllfaktor bzw. Pin-Füllfaktor bzw. Gesamtfüllfaktor auf diese Weise beibehalten bzw. aufrechterhalten werden. Der Gesamtfüllfaktor bezieht sich hierbei auf eine Querschnittsfläche der angeordneten Stifte im Vergleich zu der verbleibenden Oberfläche des Stützelementes in einer korrespondierenden Draufsicht. Eine vorteilhafte Ausführungsform kann darin bestehen, dass die Öffnungen und damit die Stiftgruppen in einem gleichmäßigen Raster oder Muster verteilt sind. Dieses Raster oder Muster wird vorteilhafterweise nur in den Teilbereichen des Stützelementes unterbrochen oder nicht fortgesetzt, wo nicht mehr die vollständige Fläche für eine Öffnung mit ausreichend angrenzender Stegbreite (Stegfläche) zur Verfügung steht.

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 Stiftgruppen können demnach korrespondierend zu der jeweiligen Öffnung ausgebildet sein.

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

Die Stifte können vorteilhafterweise aus einem Material mit einer hohen magnetischen Permeabilität bestehen, beispielsweise aus einem Stahl. Als Stahl kann beispielsweise ein Stahl vom Typ bzw. mit der Werkstoff-Nr. 1 .0718 vorgesehen sein.

Bei einer Ausführungsform können die Öffnungen eine kreisrunde oder eine polygonale Grundstruktur aufweisen. Als insbesondere vorteilhaft kann eine hexagonale Wabenstruktur als Grundstruktur vorgesehen werden, so dass das Stützelement ein Gitter oder Gitterbereich aufweist mit sechseckigen Öffnungen.

Eine hexagonale Grundstruktur führt zu einer besonders gleichmäßigen Verteilung der die Öffnungen umgebenden Stege, Stegknoten oder Stegflächen, so dass das Material des Stützelements besonders gleichmäßig von magnetischen und elektrischen Feldlinien durchflossen werden kann. Zudem erfolgt eine gleichmäßige Durchströmung, weil extreme Engstellen vermieden werden können.

Auch wenn eine hexagonale Grundstruktur besonders vorteilhaft ist, können die Öffnungen grundsätzlich auch eine dreieckige, quadratische oder eine sonstige polygonale Grundstruktur aufweisen. Insgesamt sind Grundstrukturen der Öffnungen vorteilhaft, bei denen sich sehr gleichförmige Stege oder Stegflächen als tragendes Raster ergeben, um eine größtmögliche Dichte und Gleichverteilung entlang der Oberfläche des jeweiligen Stützelementes zu erreichen.

Bei einer verbesserten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Gruppe von Stiften mittels eines Gießelementes, vorzugsweise Epoxidharz oder Acrylharz aufweisend, in die Öffnungen mindestens eines Stützelements eingegossen sind. Insbesondere können die Stiftgruppen in allen Öffnungen aller Stützelemente eingegossen sein.

Das Gießmaterial sollte hierbei derart sein, dass es im ausgehärteten Zustand dauerhaft bei Temperaturen von 120°C bis 200°C stabil ist, insbesondere dauerhaft stabil ist bei Temperaturen von 120°C bis 160°C. Es kann somit vorteilhaft sein, als Gießmaterial ein Epoxidharz oder ein Acrylharz zu nutzen.

Bei einer weiteren Verbesserung dieser Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Stiftgruppen mittels eines Gießelementes, vorzugsweise Epoxidharz oder Acrylharz aufweisend, in die Öffnungen des obersten und des untersten Stützelements eingegossen sind, insbesondere bei drei oder mehr Stützelementen ausschließlich in die Öffnungen des obersten und des untersten bzw. der beiden äußeren Stützelemente eingegossen sind.

Hierdurch ist eine optimale Kühlung im inneren Bereich und den Zwischenräumen der Induktionseinrichtung erreichbar, ohne Nachteile bezüglich der Festigkeit und der Lagestabilität der Stiftgruppen. Eine weitere Verbesserung kann darin bestehen, dass die Enden der Stifte der Stiftgruppen in der Endlage im Stützelement mit dem Gießmaterial übergossen oder umflossen sind und das Gießmaterial mindestens für eine Teillänge der Stifte in die Lückenbereiche (Zwickelbereiche) eingeflossen und dort ausgehärtet ist.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist ein von dem Stützelement unabhängiges, zusätzliches Dichtungselement als Rahmen, Gitter- und/oder Netzelement in mindestens einer Teilzahl der Öffnungen vorgesehen, durch welches eine Stiftgruppe oder die Stifte einer Stiftgruppe bei dem Zusammenbau hindurchgeführt werden. Das Dichtungselement dient insbesondere zur Lagebestimmung der einzelnen Stifte einer Stiftgruppe und als Dichtung für das Gießmaterial im Bereich der Öffnung.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform wird das Dichtelement als umlaufender Rahmen oder als Führung für einzelne Stifte mittels eines additiven Fertigungsverfahren unmittelbar in mindestens einer Teilzahl der Öffnungen eines Stützelementes eingebracht.

Grundsätzlich ist es vorteilhaft, wenn eine möglichst hohe Dichte der Stifte in den Öffnungen erreicht wird. Daher kann bei einer verbesserten Ausführungsform vorgesehen sein, dass die Stifte einer jeden Stiftgruppe eine Querschnittsfläche A aufweisen und jede einzelne Öffnung des mindestens einen Stützelementes eine Querschnittsfläche B aufweist, wobei das Verhältnis

- der Gesamtzahl der Querschnittsflächen A aller Stifte einer einzelnen Stiftgruppe zu

- der Öffnungsfläche B der jeweiligen Öffnung im Bereich von 0,85 +/- 0,1 liegt, vorteilhafterweise im Bereich von 0,85 +/- 0,05 liegt und insbesondere im Bereich von 0,85 +/- 0,01 liegt.

Die Packungsdichte ist vorteilhafterweise derart, dass die in der Regel zylindrischen Stifte parallel und in einer dichtesten Packung zueinander angeordnet sind.

Weiterhin muss für eine gute Kühlung und Durchströmbarkeit gesorgt werden, damit bei einer großen Induktion die in Wärme umgewandelte Energie abgeleitet werden kann. Es hat sich herausgestellt, dass es vorteilhaft sein kann, wenn zwischen zwei Öffnungen ein umlaufender Steg mit einer Stegbreite angeordnet ist und das folgende Verhältnis gegeben ist: Die Stegbreite zum inneren Radius der Öffnung liegt im Bereich von 0,45 +/- 0,15, insbesondere im Bereich von 0,45 +/- 0,08.

Hierbei beschreibt die Stegbreite die geringste Stegbreite zwischen zwei Öffnungen eines Stützelementes.

In analoger Weise kann ein Vorteil darin bestehen, wenn zwischen zwei Öffnungen des mindestens einen Stützelementes jeweils ein umlaufender Steg mit einer Stegbreite ausgebildet ist, wobei das Verhältnis der halben Stegbreite zur Breite der Öffnung im Bereich von 0,05 bis 0,3 liegt, insbesondere im Bereich von 0,08 bis 0,12. Auf diese Weise können hinreichend innere Zwischenräume und Strömungskanäle zum Wärmeabtransport zur Verfügung gestellt werden und gleichzeitig eine hohe Belegung mit Stiften vorgesehen werden.

Hier zeigt sich der besondere Vorteil einer hexagonalen Wabenstruktur der Öffnungen, weil sich hierbei eine sehr gleichförmige, stabile Stegstruktur mit nur kleinflächigen und nur geringfügig vergrößerten Knotenbereichen ausbildet.

Bei einer weiteren, verbesserten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Stifte einer Stiftgruppe in Längserstreckung mindestens auf einer Teillänge berührend aneinander anliegend angeordnet sind, insbesondere jeder Stift einer Stiftgruppe von mindestens drei benachbarten Stiften entlang mindestens einer Teillänge berührend angeordnet ist.

Bei einer weiter verbesserten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass mindestens eine Teilzahl der äußeren Stifte einer Stiftgruppe berührend an dem Stützelement anliegen.

Dies meint, dass die äußeren Stifte berührend an einer der Öffnungskanten der Öffnung anliegen, so dass hierüber ein Abstützen erfolgen kann. Bei einem zylindrischen Stift und einer geraden Öffnungskante tangieren sich die beiden Geometrien auf einer Kontaktlinie.

Zur Vermeidung von Kurzschlüssen und einer optimalen Ausbildung von magnetischen Feldlinien kann eine weitere Verbesserung darin bestehen, dass mindestens eine Teilzahl der Stifte 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.

Für den späteren Einbau der Induktionseinrichtung mit einer einseitigen Magneteinrichtung kann 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 mit dem einem Längsende der Stifte oder der Stiftgruppen 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 parallel zu den Stützelementen ausgebildet.

Die Stifte oder die Stiftgruppen können an oder auf dem Rückschlusselement eingegossen sein.

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, wenigstens teilweise 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 als ein Stator vorgesehen sein kann.

Bei einer weiter verbesserten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass zwischen zwei benachbart angeordneten Stützelementen der Mehrzahl von Stützelementen mindestens ein Abstandshalter angeordnet ist, insbesondere in Form einer Silikonschnur, einer Kunststoffschnur, eines Silikonrings, eines Kunststoffrings oder dergleichen, 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 eine Mehrzahl von Stiftgruppen gelegt werden, auf der ein nachfolgendes Stützelement auf- oder anliegt. Vorteilhafterweise stellen die übereinander angeordneten Stützelemente eine offene, durchströmbare Struktur bereit.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung, kann die Induktionseinrichtung mindestens ein Deckelelement, insbesondere mindestens ein Deckblech, aufweisen, wobei das mindestens eine Deckelelement gegenüber einem und/oder im Bereich eines längsseitigen Endes der Vielzahl von Stiften vorgesehen ist und 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 dem Gießelement angeordnet sein.

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 eines der längsseitigen Enden der Vielzahl von Stiften angeordnet ist, vorzugsweise an dem jeweiligen Gießelement bzw. Gießmaterial anliegend.

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

Indem das Deckelelement eine geringe elektrische Leitfähigkeit aufweist, kann das Gießelement, beispielsweise ein Epoxidharz, vor einem starken bzw. übermäßigen 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.

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 der Induktionsvorrichtung in einer ersten Teildarstellung I. sowie ein vergrößerter Ausschnitt in einer zweiten Teildarstellung II;

Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels der Induktionsvorrichtung in perspektivischer Ansicht;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der Induktionsvorrichtung im teilgefertigten Zustand;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht Eines Ausführungsbeispiels der Induktionsvorrichtung mit eingegossenen Stiftgruppen; und

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der elektrodynamischen Bremse in einem Teilschnitt.

Die Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Induktionseinrichtung 300 für eine elektrodynamische Bremse 100.,

Gemäß Fig. 1 kann die Induktionseinrichtung 300 sieben horizontale Stützelemente 400 aufweisen, mit jeweils einer Vielzahl von Öffnungen 402.

In jeder Öffnung 402 ist jeweils eine Gruppe von Stiften 410 als Stiftgruppe 416 (Stift- /Pin-Cluster) angeordnet, Im Teilbild I. sind die Stiftgruppe 416, mit jeweils einer Mehrzahl an Stiften 410, schematisch vereinfacht als Zylinder dargestellt ist.

Die Stiftgruppen 416 durchdringen alle sieben Stützelemente 400.

Längsachsen der Stiftgruppen 416 sind gemäß Fig. 1 deckungsgleich bzw. koaxial zu der Öffnungsachse 404 der jeweiligen Öffnung 402 angeordnet.

Innen und außen von der Induktionseinrichtung 300 ist ein vereinfacht dargestelltes Wandelement 418 angeordnet, das Teil der elektrodynamischen Bremse 100 ist und die Induktionseinrichtung 300 beidseitig der Schmalseiten begrenzt.

Entlang wenigstens einer Breitseite der Induktionseinrichtung 300 kann eine Mehrzahl von Polelementen 102 angeordnet sein, von denen in Fig. 1 unterhalb der Induktionseinrichtung 300 Polelemente 102 angedeutet sind.

Die Polelemente 102 weisen einen ferntischen Kern 112 und eine um den Kem 112 verlaufende Erregerspule 110 auf.

Die Erregerspule kann 110 kann in gesteuerter und/oder geregelter Form mittels einer nicht dargestellten Steuereinheit aus einer ebenfalls nicht dargestellten Stromquelle bestromt werden.

In dem bestimmungsgemäßen Betrieb der gezeigten Induktionseinrichtung 300 bzw. der elektrodynamischen Bremse 100, ist die Induktionseinrichtung 300 mit einer Welle (nicht dargestellt) drehbar gelagert und die bestromten Polelemente 102 sind ortsfest.

Eine Kraftübertragung und negative Beschleunigung der Induktionseinrichtung 300 kann erfolgen, wenn die Spulen 110 der Polelemente 102 bestromt werden und auf die Induktionseinrichtung 300 einwirken, wie im Detail insbesondere auch in Fig. 5 dargestellt und beschrieben ist. Im Teilbild II. der Fig. 1 ist die hexagonale Grundstruktur der Öffnungen 402 im Detail als Draufsicht auf einen Ausschnitt der Induktionseinrichtung 300 dargestellt.

Aus der Vielzahl der hexagonalen Öffnungen 402 ergibt sich ein wabenartiges Raster der Stege 406.

In jeder Öffnung 402 ist eine Stiftgruppe 416 angeordnet, die mit der Öffnungsachse 404 fluchtend ausgerichtet ist.

Beispielsweise kann die schmale Breite 420 der Öffnung 402 6,3 mm und kann somit eine Öffnungsfläche von 31 ,17 mm² aufweisen.

Eine Stiftgruppe 416 umfasst in dem gezeigten Beispiel nach dem Teilbild II. der Fig. 1 insgesamt 37 einzelne Stifte 410.

Beispielsweise können die Stifte 410 jeweils eine Stiftbreite 422 bzw. einen Durchmesser von 1 mm aufweisen und somit in Summe eine Fläche in der Öffnung von 29,06 mm² belegen.

Weiterhin kann die Stegbreite 408 außerhalb der Knotenflächen 1 ,38 mm betragen. Somit ergibt sich eine theoretische Belegungsfläche von 38,37 mm², die sich aus der vorgenannten Öffnungsfläche plus der halben Stegfläche um die jeweilige Öffnung 402 berechnet.

In vorstehend ausgeführten Beispiel ergibt sich somit ein Belegungsgrad von 0,964 Stiften pro mm² Fläche des Stützelements 400.

Insbesondere kann ein Belegungsgrad von bis zu 0,98 erreicht werden, wenn die Stegbreite 408 weiter verkleinert wird.

Ein solcher Belegungsgrad wäre für eine gleichmäßige, nicht gruppierte Anordnung von einzelnen Stiften 410 nicht oder nur mit sehr großem Aufwand zu fertigen. Des Weiteren kann trotz des hohen Belegungsgrades eine hinreichende Stegbreite 408 sichergestellt werden. Es kann eine hinreichende Wärmeabfuhr über Stützelemente 400 während des Betriebs der Induktionseinrichtung 300 gewährleistet werden.

In der Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform einer Anordnung einer Induktionseinrichtung 300 als Vergrößerung im vertikalen Schnitt und perspektivisch gezeigt.

Im linken Bildrand der Fig. 2 ist das angrenzende Wandelement 418 angeordnet.

Beispielsweise kann die Öffnungsbreite 420 der hexagonalen Öffnungen 402 6,3 mm betragen, die Stegbreite 408 kann 1 ,38 mm betragen und der Durchmesser 422 eines einzelnen Stifts 410 kann 1 ,0 mm betragen.

In der Fig. 2 ist eine einzelne Öffnung 402 zur Veranschaulichung ohne Stiftgruppe 416 dargestellt.

Das Stützelement 400 kann eine Materialstärke 428 von beispielsweise 4 mm und insbesondere ein Material wie Aluminium aufweisen.

Zwischen den beiden Gießelementen bzw. Gießharzen 426 kann eine Vielzahl von Stützelementen 400 angeordnet sein. Des Weiteren kann mindestens ein Deckelelement bzw. ein Deckblech 440 vorgesehen sein, welches vorzugsweise in einem Bereich eines längsseitigen Endes der Vielzahl von Stiften 410 angeordnet ist. Eine durchströmbare Struktur für ein strömendes Kühlmittel ist anhand von Strömungskanälen 436 zwischen den einzelnen Stiftgruppen 416 und den Stützelementen 400 ausgebildet (vgl. auch Zwischenräume 412 gemäß Fig. 1 ).

Insgesamt versteht sich, 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.

Fig. 3 zeig die Stiftgruppen 416 gemäß eines Ausführungsbeispiels, die in das unterste Stützelement 400 eingestellt und senkrecht hierzu ausgerichtet sind.

Links und rechts der Induktionseinrichtung 300 ist ein Wandelement 418 angeordnet, wobei in dem rechts dargestellten, radial außen liegenden Wandelement 418 Kühlkanäle 104 vorgesehen sind.

Die Hauptgeometrie 424 der Induktionseinrichtung 300 kann gemäß Fig. 3 ein Ring oder Kranz sein.

In Fig. 3 ist die Induktionseinrichtung 300 in einem Fertigungsschritt vor der Komplettierung dargestellt. Insbesondere kann gemäß Fig. 3 auf die dargestellten Stiftgruppen 416 zur Fertigstellung (noch mindestens) ein oberes Stützelement 400 abgesenkt werden, welches dann abschließend, wie in der Fig. 4 dargestellt, mit den Enden der Stiftgruppen 416 und mit Hilfe eines GießelementesZ-harzes, vorzugsweise Epoxidharz oder Acrylharz, vergossen werden kann.

In der Fig. 4 ist die Induktionseinrichtung 300 gemäß Fig. 3 gezeigt, nachdem ein nicht erkennbares Stützelement 400 mittels eines Gießelements/Gießharzes 426 mit den Stiftgruppen 416 vergossen wurde.

Hierbei wurden sowohl die Räume oberhalb der Stege 406 und der Stegknoten 434 übergossen und ausgehärtet. Zusätzlich ist es möglich, dass die freien Enden der Stifte 410 der Stiftgruppen 416 übergossen werden, so dass das Gießharz 426 bis zu einer gewissen Strecke auch zwischen die einzelnen Stifte 410 in den Zwickelbereich eindringen und dort aushärten kann.

In der Fig. 5 ist die elektrodynamische Bremse 100 im geöffneten und teilweise geschnittenen Zustand gezeigt. Die Induktionseinrichtung 300 ist an der schematisch dargestellten Welle 106 festgelegt und stellt das abzubremsende Bauteil dar. An einer vorne dargestellten Trägerplatte 108, die nicht mit der Welle 106 dreht und feststehend ist, sind die im parallelen Schnitt dargestellten Polelemente 102 angeordnet und befestigt.

Die Polelemente 102 weisen jeweils einen Kem 112 mit einer radial außen breiteren Seite und einer radial inneren, schmäleren Seite auf, so dass diese ähnlich einem Ringsegment ausgebildet sind.

Um die Kerne 112 ist jeweils eine mehrlagige Erregerspule 110 angeordnet, die in nicht näher dargestellter Weise angesteuert und mit Strom durchflossen werden kann.

Die Induktionseinrichtung 300 ist analog der vorstehenden Ausführungen ausgebildet, weist also eine Vielzahl von Stiftgruppen 416 auf.

Die benachbart und parallel verlaufenden Schenkel der Erregerspulen 102 von benachbarten Polelementen 102 werden mit einer gleichsinnigen Stromrichtung 120 elektrisch durchflossen, die in dem Beispiel für die beiden parallelen Schenkel radial nach außen gerichtet ist.

Somit bilden sich in dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Fig. 5 magnetische Feldlinien 430 aus, die bei dem linken Kern 112 aus der Betrachtungsebene heraustreten und in den rechten, im Schnitt dargestellten Kem 112 eintreten.

Parallel wird in bekannterweise, wie beispielsweise in der DE 102016 108 646 B4 beschrieben, auf die Stifte 410 elektrodynamisch eingewirkt, so dass es zu einem Abbremsen der Induktionsvorrichtung 300 kommt.

Die Polelemente 102 sind in dem gezeigten Beispiel beidseitig von der Breitseite der Induktionseinrichtung 300 angeordnet. Alternativ kann auch über ein eisenhaltiges oder ferritisches Rückschlusselement die Ausbildung des magnetischen Feldes sichergestellt werden. Bezugszeichenliste

100 Bremse

102 Polelement

104 Kühlkanal

106 Welle

108 Trägerplatte

110 Erregerspule

112 Kem

120 Stromrichtung 00 Induktionseinrichtung 00 Stützelement 02 Öffnung 04 Öffnungsachse

406 Steg

408 Stegbreite

410 Stift

412 Zwischenraum

416 Stiftgruppe (Stift-Cluster)

418 Wandelement

420 Breite

422 Stegbreite

424 Hauptgeometrie

426 Gießharz/Gießelement

428 Materialstärke

430 Feldlinien, magnetische

434 Stegknoten

436 Strömungskanäle

440 Deckelelement/Deckblech

A Querschnitt

B Öffnungsfläche

Claims

Patentansprüche Induktionseinrichtung (300), insbesondere für eine elektrodynamische Bremse (100), wobei die Induktionseinrichtung (300) mindestens ein Stützelement (400) und eine Vielzahl von Stiften (410) umfasst, das mindestens eine Stützelement (400) eine Vielzahl von Öffnungen (402) aufweist, wobei die Vielzahl von Stiften (410) in mehrere Stiftgruppen (416) unterteilt ist, sodass jede Stiftgruppe (416) einen Teil der Vielzahl von Stiften (410) aufweist, und wobei in den einzelnen Öffnungen (402) des mindestens einen Stützelementes (410) jeweils eine der Stiftgruppen (416) angeordnet ist. Induktionseinrichtung (300) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (402) eine kreisrunde oder eine polygonale Grundstruktur aufweisen, insbesondere eine hexagonale Wabenstruktur als Grundstruktur aufweisen. Induktionseinrichtung (300) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppen von Stiften (410) mittels eines Gießelementes (426), vorzugsweise Epoxidharz, in die Öffnungen (402) mindestens eines Stützelements (400) eingegossen sind, insbesondere in allen Öffnungen (402) aller Stützelemente (400) eingegossen sind. Induktionseinrichtung (300) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stiftgruppen (410) mittels eines Gießelementes (426), vorzugsweise Epoxidharz, in die Öffnungen (402) des obersten und des untersten Stützelements (400) eingegossen sind, insbesondere bei drei oder mehr Stützelementen (400) ausschließlich in die Öffnungen (402) des obersten und des untersten Stützelementes (400) eingegossen sind. Induktionseinrichtung (300) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stifte (410) einer jeden Stiftgruppe (416) eine Querschnittsfläche A aufweisen und jede einzelne Öffnung (402) des mindestens einen Stützelementes (400) eine Querschnittsfläche B aufweist, wobei das Verhältnis

- der Gesamtzahl der Querschnittsflächen A aller Stifte (410) einer einzelnen Stiftgruppe (416) zu

- der Öffnungsfläche B der jeweiligen Öffnung (402) im Bereich von 0,85 +/- 0,1 liegt, insbesondere im Bereich von 0,85 +/- 0,05 liegt. Induktionseinrichtung (300) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei Öffnungen (402) des mindestens einen Stützelementes (400) jeweils ein umlaufender Steg (406) mit einer Stegbreite (408) ausgebildet ist, wobei das Verhältnis der halben Stegbreite (408) zur Breite (420) der Öffnung 402) im Bereich von 0,05 bis 0,3 liegt. Induktionseinrichtung (300) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stifte (410) einer Stiftgruppe (416) in Längserstreckung mindestens auf einer Teillänge berührend aneinander anliegend angeordnet sind, insbesondere jeder Stift (410) einer Stiftgruppe (416) von mindestens drei benachbarten Stiften (410) entlang mindestens einer Teillänge berührend angeordnet ist. Induktionseinrichtung (300) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Teilzahl der äußeren Stifte (410) einer Stiftgruppe (416) berührend an dem Stützelement (400) anliegen. Induktionseinrichtung (300) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Teilzahl der Stifte (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 vorherigen 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 (414). Induktionseinrichtung (300) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei benachbart angeordneten Stützelementen (400) der Mehrzahl von Stützelementen (400) mindestens ein Abstandshalter (432) angeordnet ist, insbesondere in Form einer Silikonschnur, einer Kunststoffschnur, eines Silikonrings, eines Kunststoffrings oder dergleichen, sodass ein Mindestabstand zwischen zwei benachbart angeordneten Stützelementen (400) bereitgestellt ist. Induktionseinrichtung (300) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktionseinrichtung (300) mindestens ein Deckelelement (440), insbesondere mindestens ein Deckblech, aufweist, welches gegenüber einem und/oder im Bereich eines längsseitigen Endes der Vielzahl von Stiften (410) vorgesehen ist, wobei das Deckelelement 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.