WO2015197465A1 - Vehicle - Google Patents

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WO2015197465A1
WO2015197465A1 PCT/EP2015/063729 EP2015063729W WO2015197465A1 WO 2015197465 A1 WO2015197465 A1 WO 2015197465A1 EP 2015063729 W EP2015063729 W EP 2015063729W WO 2015197465 A1 WO2015197465 A1 WO 2015197465A1
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WO
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generator
winding
vehicle according
magnets
vehicle
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Application number
PCT/EP2015/063729
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German (de)
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Inventor
Jochen Eggler
Rolf Müller
Andreas Neubauer
Thomas Riemay
Original Assignee
Mahle International Gmbh
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Filing date
Publication date
Application filed by Mahle International Gmbh filed Critical Mahle International Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K49/00—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes
    • H02K49/10—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the permanent-magnet type
    • H02K49/102—Magnetic gearings, i.e. assembly of gears, linear or rotary, by which motion is magnetically transferred without physical contact
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • F02G5/02—Profiting from waste heat of exhaust gases
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle, in particular a commercial vehicle.
  • a vehicle is usually equipped with an internal combustion engine that drives wheels of the vehicle in operation via a drive train. Further, a vehicle usually has an electrical system, which has a driven by the internal combustion engine generator, which is commonly referred to as an alternator, and at least one electrical energy storage, which is commonly referred to as a vehicle battery, and at least one electrical load. Electrical consumers are, for example, electrical and electronic devices for operating the internal combustion engine and electrical or electronic components of the vehicle.
  • Such a vehicle can in principle be equipped with an auxiliary drive which is drive-connected to the drive train via a magnetic transmission.
  • the vehicle may be equipped with a waste heat utilization device that is based on the principle of a cycle and that has heat, e.g. converts into mechanical power, which is provided via said auxiliary drive.
  • a magnetic gear friction torque transmission between the auxiliary drive and the drive train of the internal combustion engine can be realized.
  • an arrangement for transmitting power from an expansion engine to an internal combustion engine is known.
  • the expansion machine is part of a waste heat recovery device and has a relatively high speed.
  • the known arrangement for power transmission comprises a magnetic worm gear to the high speed of the To translate expansion machine with the lowest possible losses to a comparatively small speed of a crankshaft of the internal combustion engine.
  • a turbocharger unit in which a drive shaft of a turbocharger, which connects a turbine wheel to a compressor wheel, is drive-connected to an electric machine via a magnetic gear.
  • the magnetic transmission allows a low-friction transmission of the high speed of the drive shaft to a low rotational speed in comparison between a rotor of the electric machine and a stator of the electric machine.
  • the electric machine can either be used to drive the drive shaft, ie as an electric motor, or to brake the drive shaft and thereby as a generator.
  • the present invention addresses the problem of providing a vehicle of the type mentioned an improved embodiment, which is characterized in particular by an increased degree of integration, whereby the vehicle can be produced at a reduced cost and / or with reduced weight.
  • the invention is based on the general idea to provide a generator-magnetic transmission unit, which summarizes the functionalities of the magnet gear and the generator in a unitary assembly.
  • the generator function is integrated into the existing between auxiliary drive and drive train anyway magnetic transmission, so that can be dispensed with a separate generator in the electrical system.
  • this generator-magnetic transmission unit thus the degree of integration of the vehicle is improved.
  • By eliminating a separate generator weight can be saved.
  • such a generator-magnetic transmission unit can be realized cheaper than a separate magnetic transmission and a separate generator.
  • the generator / magnetic transmission unit is drive-connected on the one hand or on the input side with the auxiliary drive and on the other hand on the output side with the drive train.
  • the generator can basically be operated as an electric motor.
  • the generator-magnetic transmission unit which can therefore also be operated as an electric motor-magnetic transmission unit.
  • this unit can then also be used for electrically driving the auxiliary drive and / or the internal combustion engine or the drive train.
  • said unit it is also conceivable to use said unit as a starter for the internal combustion engine by operating the generator-magnetic transmission unit for starting the internal combustion engine as an electric motor, which transmits drive power via the drive train to a crankshaft of the internal combustion engine.
  • the generator magnetic gear unit an inner rotor with inner magnet, a coaxial with the inner rotor outer rotor arranged with outer magnet and a coaxial between the inner rotor and outer rotor arranged intermediate ring with ferromagnetic see pole rods have.
  • the intermediate ring represents a stator in this structure.
  • the inner magnets are usually arranged in the circumferential direction with alternating polarization, resulting in an integer number i of pole pairs of inner magnets.
  • the outer magnets are expediently arranged in the circumferential direction with alternating polarity such that an integral number a of pole pairs results for the outer magnets.
  • a number p of pole rods is expediently equal to a sum of the number a of pole pairs of the outer magnets and the number i of pole pairs of the inner magnets.
  • the magnetic gear in this structure converts an input side introduced rotation on the output side in a correspondingly translated or squat rotation in the opposite direction. For example, if the inner rotor is driven clockwise, the outer rotor rotates counterclockwise.
  • the generator may have within the generator-magnetic transmission unit at least one winding which converts a rotating magnetic field into electricity.
  • the generator within the generator-magnetic transmission unit is formed by at least one winding, which is arranged in a suitable manner within the magnetic transmission. This measure is based on the knowledge that rotating magnetic fields are present within the magnetic gear anyway, which can be used to realize the generator. Thus, the apparative or design effort for integration of the generator in the magnetic transmission comparatively low.
  • the generator may comprise a winding arranged on the intermediate ring, which converts a rotating magnetic field into electrical current. It has been found that such a winding can be integrated particularly easily into this intermediate ring, which essentially only serves to position the pole rods within the magnetic transmission. In particular, the integration of the generator can be carried out so that only said intermediate ring must be modified without additional intervention on the inner rotor and the outer rotor are required.
  • the pole pins in the circumferential direction can each be spaced from one another by a gap on the intermediate ring.
  • the winding of the intermediate ring is wound through these gaps.
  • the generator may include a winding disposed on the outer rotor that converts a rotating magnetic field into electrical current.
  • the outer rotor is modified to integrate the generator into the magnetic transmission. On the outer ring is comparatively much space for the accommodation of such a winding available.
  • the outer magnets may be configured as electromagnets whose coils form the arranged on the outer rotor winding of the generator.
  • These electromagnets of the outer rotor thus fulfill a double function, since on the one hand they form the outer magnets of the outer rotor and on the other hand they represent the winding of the generator.
  • the generator magnetic transmission unit builds very compact.
  • the outer magnets may be configured as permanent magnets, which are arranged in the circumferential direction with alternating polarity.
  • the outer rotor basically has a standard structure.
  • the winding of the generator can also be integrated in this case in the outer rotor.
  • the winding of the generator is formed by coils of electromagnets which are distributed in the circumferential direction on the outer rotor in addition to the permanent magnets. This results in a particularly powerful variant.
  • the generator may include a winding disposed on the inner rotor that converts a rotating magnetic field into electrical current.
  • the inner magnets can be configured as electromagnets whose coils form the winding of the generator arranged on the inner rotor.
  • the electromagnets have a dual function, since on the one hand allow the realization of the generator within the magnetic transmission and on the other hand, they form the inner magnets of the inner rotor.
  • the inner magnets may be configured as permanent magnets, which are arranged in the circumferential direction with alternating polarity.
  • the structure of the inner rotor here corresponds to one Standard inner rotor, so that the magnetic gear can be realized particularly inexpensive.
  • the winding of the generator is formed by coils of electromagnets, which are arranged in addition to the permanent magnets on the inner rotor. This also results in a particularly powerful embodiment.
  • the generator can be realized within the generator-magnetic transmission unit by at least one winding on the intermediate ring and at least one winding, in particular by coils of electromagnets on the inner rotor and / or on the outer rotor. It is also conceivable to combine the generator within the generator-magnetic transmission unit by a winding on the inner rotor, in particular by coils of electromagnets, with a winding on the outer rotor, which may be formed in particular by coils of electromagnets.
  • the intermediate ring may form a region of a partition which fluidly separates a first space in which the inner rotor is arranged from a second space in which the outer rotor is arranged.
  • the intermediate ring receives an additional function, namely the fluidic separation or sealing between the first room and the second room.
  • the intermediate ring is a hollow cylindrical sleeve, which is axially open at one end and is tightly connected to the remaining partition, while the other end is axially closed.
  • This design makes it possible to fluidly separate the two spaces from each other and to seal at least one of the spaces from an environment, so that in particular special also an auxiliary drive can be used, which is formed by a turbomachine.
  • a fluidic working medium, which drives the turbomachine can then enter the first room or the second room, for example by leaks, without any contamination of the other room or the surrounding area.
  • the auxiliary drive may be formed by an expansion machine of a waste heat utilization device, wherein the waste heat utilization device has a waste heat recovery circuit, in which circulates a working fluid in operation.
  • a compressor is arranged upstream of the expansion machine with respect to a flow direction of the working medium. Upstream of the compressor, a compression device in the waste heat recovery circuit is arranged. Downstream of the expansion machine, however, a capacitor in the waste heat recovery circuit is arranged, which is also arranged upstream of the compression device.
  • the waste heat recovery cycle is based on the principle of a cycle, in particular a Carnot cycle, preferably a Clausius-Rankine cycle.
  • the expansion machine is thus driven by a vaporous or gaseous working medium, which certainly is the risk of leakage.
  • the expansion machine in which the intermediate ring forms part of a partition wall which fluidly separates a first space from a second space, the expansion machine can be coupled eg with the inner rotor particularly simply, so that the expansion machine engages the inner rotor of the generator rotor.
  • Magnetic gear unit drives.
  • the outer rotor is then suitably coupled to the drive train of the internal combustion engine. Since the aforementioned partition wall fluidly seals the first space or interior space, in which the inner rotor is arranged, from the second space or outer space in which the outer rotor is arranged, the generator-magnet gear unit can be particularly easily integrated into such an attachment. integrate drive coupling between waste heat recovery device and drive train.
  • the evaporator can be heat-transmitting coupled to an exhaust system of the internal combustion engine.
  • waste heat of the internal combustion engine which is discharged via the exhaust gas, can be used to drive the expansion machine.
  • the evaporator can basically be arranged upstream of a turbine of an exhaust gas turbocharger.
  • the condenser may be heat-transmitting coupled to a cooling system of the internal combustion engine or the vehicle. In this way, residual heat can be removed from the working medium in order to condense the gaseous working medium downstream of the expansion machine.
  • Fig. 1 is a greatly simplified schematic diagram of a schematic diagram
  • Fig. 2 is a greatly simplified schematic diagram of a schematic
  • FIGS. 3 to 8 are each a greatly simplified cross section of the generator-magnetic transmission unit in various embodiments.
  • a vehicle 1 which may be a road vehicle or an off-road vehicle and in particular a commercial vehicle, comprises an internal combustion engine 2 which serves for mechanically driving a drive train 3.
  • the internal combustion engine 2 is configured as a piston engine and comprises a crankshaft 4 schematically indicated here, which is integrated in the drive train 3.
  • the powertrain 3 also includes a transmission 5 and is connected to driven wheels 6 of the vehicle 1.
  • the crankshaft 4 is driven in the usual way by pistons, not shown here, via connecting rods, also not shown, wherein the pistons 2 are arranged in a stroke-adjustable manner in cylinders (not shown) of the internal combustion engine 2.
  • Said cylinders enclose combustion chambers of the internal combustion engine 2.
  • a fresh air system 7 About a fresh air system 7, these combustion chambers are supplied with fresh air.
  • An exhaust system 8 discharges exhaust gases from the combustion chambers.
  • the internal combustion engine 2 in the example of FIG. 1 configured as a supercharged internal combustion engine 2, so that an exhaust gas turbocharger 9 is provided.
  • a turbine 10 of the turbocharger 9 is in the exhaust system 8 integrated, while a compressor 1 1 of the turbocharger 9 is integrated into the fresh air system 7.
  • the vehicle 1 usually has an electric vehicle electrical system 12, which has an electrical system, e.g. as accumulator formed electrical energy storage 13, that is, a rechargeable electrochemical cell, and a plurality of electrical loads 14 has.
  • an electrical system e.g. as accumulator formed electrical energy storage 13, that is, a rechargeable electrochemical cell, and a plurality of electrical loads 14 has.
  • two such consumers 14 are indicated purely by way of example. It is clear that in the usual way all electrical consumers of the vehicle 1 are electrically connected to the electrical system 12.
  • the vehicle 1 is also equipped with a waste heat utilization device 15, with the aid of which waste heat of the exhaust gas is converted into useful mechanical work and is provided to the drive train 3 via an auxiliary drive 16.
  • the auxiliary drive 16 is an expansion machine 17, which can be designed as a turbomachine.
  • the waste heat utilization device 15 has a waste heat recovery circuit 18, in which circulates a fluidic working medium. In this waste heat recovery circuit 18, the expansion machine 17 is involved. Downstream of the expansion machine 17, the waste heat recovery circuit 18 includes a condenser 19, downstream of the condenser 19, a compression device 20 and downstream of the compression device 20, an evaporator 21, which then again the expansion machine 17 follows.
  • the compression device 20, for example a volumetric pump, in the example of FIG.
  • the evaporator 21 is expediently coupled in a heat-transmitting manner to the exhaust system 8. Shown here is a preferred example in which the evaporator 21 is arranged upstream of the turbine 10 with respect to the flow direction of the exhaust gas.
  • the condenser 19 is coupled to transmit heat to a cooling system 44.
  • the condenser 19 is incorporated in a cooling circuit 45, which forms a branch of an engine cooling circuit 46, which serves for cooling the internal combustion engine 2.
  • the vehicle 1 presented here also has a generator-magnetic transmission unit 23, which can also be referred to below as a unit 23 in the following.
  • the auxiliary drive 16 is drive-connected to the drive train 3 via this unit 23.
  • the electrical system 12 is electrically connected via a corresponding line 24 to the unit 23.
  • the unit 23 represents a generator 25 indicated in FIG. 2.
  • the unit 23 represents a magnetic gearbox 26 indicated in FIG. 2.
  • the unit 23 is drive-driven on the input side via an input shaft 27 connected to the auxiliary drive 16 and the output side via an output shaft 28 drivingly connected to the crankshaft 4 and the drive train 3, respectively.
  • the generator 25 and the magnetic gear 26 are thus integrally formed in the generator-magnetic transmission unit 23, which is the drive side connected to the auxiliary drive 16 and the output side to the drive train 3.
  • the structure of the unit 23 will be explained in more detail below with reference to FIGS. 3 to 8.
  • the generator-magnetic transmission unit 23 comprises an inner rotor 29, which is arranged to be rotatable about a central axis of rotation 30 and which is radially outwardly inboard.
  • magnets 31 has.
  • the inner magnets 31 have an alternating polarity at least on their radially outer side in the circumferential direction 32, which is indicated by a double arrow in the figures.
  • four inner magnets 31 are shown, which form two plus poles and two minus poles.
  • the inner rotor 29 thus has a number i of pole pairs of two, so that the following applies:
  • the unit 23 also has an outer rotor 33 arranged coaxially with the inner rotor 29, which has at least radially inward a plurality of outer magnets 34, which are in the circumferential direction 32 arranged with alternating polarity.
  • the unit 23 also has an intermediate ring 35, which is arranged coaxially with the axis of rotation 30 and radially between the inner rotor 29 and the outer rotor 33.
  • the intermediate ring 35 carries a plurality of ferromagnetic pole rods 36.
  • twelve such pole rods 36 are provided purely by way of example.
  • a number p of pole rods 36 preferably corresponds to the sum of the number i of the pole pairs of the inner magnets 31 and the number a of the pole pairs of the outer magnets 34. However, this is not absolutely necessary.
  • the pole rods 36 are ferromagnetic, so easy to magnetize. For example, they are made of an iron alloy.
  • the integrated generator 25 includes within the magnetic gear 26 at least one winding 37 which is configured so that it converts a rotating magnetic field into electric current.
  • the generator 25 has at least one winding 37 formed on the intermediate ring 35.
  • the winding 37 is particularly simple and space-saving integrated into the intermediate ring 35.
  • the pole pins 36 are expediently in fact on Intermediate ring 35 arranged so that they are spaced apart in the circumferential direction 32 by a gap 38 from each other.
  • the winding 37 is wound through these gaps 38 therethrough.
  • each pole piece 36 in the circumferential direction 32 bears on both sides in each case a section of the winding 37.
  • the winding 37 formed on the intermediate ring 35 can also be referred to below as the intermediate ring winding 39.
  • the generator 25 is formed exclusively by the intermediate ring winding 39.
  • the generator 25 has a winding 37 arranged on the outer rotor 33, which is also referred to below as the outer rotor winding 40.
  • the outer rotor winding 40 is provided in addition to the intermediate ring winding 39.
  • the generator 25, however, is formed only by the outer rotor winding 40.
  • the outer magnets 34 are configured as electric magnets, with coils 41 of the electromagnets forming the outer rotor winding 40 of the generator 25. Also in the embodiment shown in Fig. 7, the outer magnets 34 are formed by electromagnets whose coils 41 form the outer rotor winding 40.
  • the outer magnets 34 are formed by permanent magnets.
  • Fig. 5 shows an embodiment in which the outer rotor 33 both outer magnets 34 in the form of permanent magnets and an outer winding 40 are provided.
  • the outer winding 40 is also formed here by coils 41, which may also form electromagnets, which may be provided in addition to the external magnets 34 formed as permanent magnets.
  • the generator 25 is thus formed by the intermediate ring winding 39 and by the outer rotor winding 40.
  • the generator 25 may have a winding 37 arranged on the inner rotor 29, which winding may also be referred to below as an inner rotor winding 42.
  • the inner rotor winding 42 is provided in addition to the intermediate ring winding 39, so that in this example the generator 25 is formed by the intermediate ring winding 39 and the inner rotor winding 42.
  • FIGS. 3 to 5, 7 and 8 it is provided in the embodiments of FIGS. 3 to 5, 7 and 8, to design the inner magnets 31 as permanent magnets, which are arranged in the circumferential direction 32 with alternating polarity.
  • the embodiment shown in Fig. 6 comes without permanent magnets on the inner rotor 29.
  • an embodiment similar to that in FIG. 7 is conceivable in which the inner rotor 29 is provided with the inner magnets 31 designed as permanent magnets and with electromagnets as in FIG. 6 whose coils 43 form the inner rotor winding 42.
  • the intermediate ring 35 expediently defines a stator for the magnetic transmission 36.
  • the intermediate ring 35 is formed by a region of a partition, not shown here, which fluidly separates a first space or interior, in which the inner rotor 29 is disposed, from a second space or exterior space in which the outer rotor 33 is arranged.
  • the inner rotor 29 is the input side of the magnetic gear 26, while the outer rotor 33 forms the output side of the magnetic gear 26. Accordingly, in the installed state of the inner rotor 29 rotatably connected to the auxiliary drive 16, while the External rotor 33 rotatably connected to the drive train 3 is connected.
  • the above-mentioned partition causes a fluidic decoupling between the interior and exterior, so that in particular the expansion machine 17 of FIG. 1 can be used without problems as auxiliary drive 16, since the risk is reduced that working fluid of the waste heat recovery circuit 18, due to unavoidable leaks in the Interior could also get into the exterior space.
  • the intermediate ring winding 39 with the aid of slip-on coils 47, which can be mounted particularly easily on the intermediate ring 35.
  • the slip-on spools 47 can be inserted radially into the gaps 38.
  • the slip-on coils 47 are suitably connected together to form the winding 37 and the intermediate ring winding 39 of the generator 25, respectively.

Abstract

The present invention relates to a vehicle (1), in particular a utility vehicle, comprising: an internal combustion engine (2) which, when operated, drives wheels (6) of the vehicle (1) via a powertrain (3); a vehicle electrical system (12), which has a generator (25) and which contains at least one electrical energy storage device (13) and at least one electrical consumer (14); and a supplementary drive (16), which is drivingly connected to the powertrain (3) via a magnetic gear (26). A particularly compact design is obtained if the generator (25) and the magnetic gear (26) are integrally combined in a generator-magnetic gear unit (23).

Description

Fahrzeug  vehicle
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug. The present invention relates to a vehicle, in particular a commercial vehicle.
Ein Fahrzeug ist üblicherweise mit einer Brennkraftmaschine ausgestattet, die im Betrieb über einen Antriebsstrang Räder des Fahrzeugs antreibt. Ferner weist ein Fahrzeug üblicherweise ein elektrisches Bordnetz auf, das einen von der Brennkraftmaschine angetriebenen Generator aufweist, der üblicherweise als Lichtmaschine bezeichnet wird, und das zumindest einen elektrischen Energiespeicher, der üblicherweise als Fahrzeugbatterie bezeichnet wird, sowie wenigstens einen elektrischen Verbraucher enthält. Elektrische Verbraucher sind beispielsweise elektrische und elektronische Einrichtungen zum Betreiben der Brennkraftmaschine sowie elektrische bzw. elektronische Komponenten des Fahrzeugs. A vehicle is usually equipped with an internal combustion engine that drives wheels of the vehicle in operation via a drive train. Further, a vehicle usually has an electrical system, which has a driven by the internal combustion engine generator, which is commonly referred to as an alternator, and at least one electrical energy storage, which is commonly referred to as a vehicle battery, and at least one electrical load. Electrical consumers are, for example, electrical and electronic devices for operating the internal combustion engine and electrical or electronic components of the vehicle.
Ein derartiges Fahrzeug kann grundsätzlich mit einem Zusatzantrieb ausgestattet sein, der über ein Magnetgetriebe mit dem Antriebsstrang antriebsverbunden ist. Beispielsweise kann das Fahrzeug mit einer Abwärmenutzungsvorrichtung ausgestattet sein, die auf dem Prinzip eines Kreisprozesses beruht und Wärme, z.B. in mechanische Leistung wandelt, die über den besagten Zusatzantrieb bereitgestellt wird. Über ein derartiges Magnetgetriebe kann reibungsarm eine Drehmomentübertragung zwischen dem Zusatzantrieb und dem Antriebsstrang der Brennkraftmaschine realisiert werden. Such a vehicle can in principle be equipped with an auxiliary drive which is drive-connected to the drive train via a magnetic transmission. For example, the vehicle may be equipped with a waste heat utilization device that is based on the principle of a cycle and that has heat, e.g. converts into mechanical power, which is provided via said auxiliary drive. About such a magnetic gear friction torque transmission between the auxiliary drive and the drive train of the internal combustion engine can be realized.
Aus der DE 10 2012 208 183 A1 ist eine Anordnung zur Kraftübertragung von einer Expansionsmaschine auf eine Brennkraftmaschine bekannt. Die Expansionsmaschine ist dabei Bestandteil einer Abwärmenutzungsvorrichtung und besitzt eine vergleichsweise hohe Drehzahl. Die bekannte Anordnung zur Kraftübertragung umfasst ein magnetisches Schneckengetriebe, um die hohe Drehzahl der Expansionsmaschine mit möglichst geringen Verlusten auf eine im Vergleich dazu kleine Drehzahl einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine zu übersetzen. From DE 10 2012 208 183 A1 an arrangement for transmitting power from an expansion engine to an internal combustion engine is known. The expansion machine is part of a waste heat recovery device and has a relatively high speed. The known arrangement for power transmission comprises a magnetic worm gear to the high speed of the To translate expansion machine with the lowest possible losses to a comparatively small speed of a crankshaft of the internal combustion engine.
Aus der DE 10 2013 205 623 A1 ist eine Turboladereinheit bekannt, bei der eine Antriebswelle eines Turboladers, die ein Turbinenrad mit einem Verdichterrad verbindet, über ein Magnetgetriebe mit einer elektrischen Maschine antriebsverbunden ist. Das Magnetgetriebe ermöglicht eine reibungsarme Übersetzung der hohen Drehzahl der Antriebswelle auf eine im Vergleich dazu geringe Drehzahl zwischen einem Rotor der elektrischen Maschine und einem Stator der elektrischen Maschine. Die elektrische Maschine kann entweder zum Antreiben der Antriebswelle, also als Elektromotor, oder zum Bremsen der Antriebswelle und dabei als Generator genutzt werden. From DE 10 2013 205 623 A1 a turbocharger unit is known in which a drive shaft of a turbocharger, which connects a turbine wheel to a compressor wheel, is drive-connected to an electric machine via a magnetic gear. The magnetic transmission allows a low-friction transmission of the high speed of the drive shaft to a low rotational speed in comparison between a rotor of the electric machine and a stator of the electric machine. The electric machine can either be used to drive the drive shaft, ie as an electric motor, or to brake the drive shaft and thereby as a generator.
Aus der DE 10 2013 213 569 vom 1 1 .07.2013 ist eine Anlage zur Abwärmenutzung einer Abgasanlage bekannt, bei der mechanische Leistung von einer Expansionsmaschine über ein Magnetgetriebe an einer Antriebswelle mit reduzierter Drehzahl bereitgestellt werden kann, beispielsweise um eine Brennkraftmaschine zu unterstützen. From DE 10 2013 213 569 of 1 07.07.2013 a system for waste heat utilization of an exhaust system is known in which mechanical power can be provided by an expansion machine via a magnetic gear on a drive shaft at a reduced speed, for example, to support an internal combustion engine.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Fahrzeug der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch einen erhöhten Integrationsgrad auszeichnet, wodurch sich das Fahrzeug mit reduzierten Kosten und/oder mit reduziertem Gewicht herstellen lässt. The present invention addresses the problem of providing a vehicle of the type mentioned an improved embodiment, which is characterized in particular by an increased degree of integration, whereby the vehicle can be produced at a reduced cost and / or with reduced weight.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Generator- Magnetgetriebe-Einheit vorzusehen, welche die Funktionalitäten des Magnetgetriebes und des Generators in einer einheitlichen Baugruppe zusammenfasst. Im Einzelnen wird die Generatorfunktion in das zwischen Zusatzantrieb und Antriebsstrang ohnehin vorhandene Magnetgetriebe integriert, so dass auf einen separaten Generator im Bordnetz verzichtet werden kann. Durch diese Generator-Magnetgetriebe-Einheit wird somit der Integrationsgrad des Fahrzeugs verbessert. Durch den Verzicht auf einen separaten Generator kann Gewicht eingespart werden. Außerdem lässt sich eine derartige Generator-Magnetgetriebe- Einheit preiswerter realisieren als ein separates Magnetgetriebe und ein separater Generator. Die Generator-Magnetgetriebe-Einheit ist einerseits bzw. ein- gangsseitig mit dem Zusatzantrieb und andererseits bzw. ausgangsseitig mit dem Antriebsstrang antriebsverbunden. This problem is solved according to the invention by the subject matter of the independent claim. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims. The invention is based on the general idea to provide a generator-magnetic transmission unit, which summarizes the functionalities of the magnet gear and the generator in a unitary assembly. Specifically, the generator function is integrated into the existing between auxiliary drive and drive train anyway magnetic transmission, so that can be dispensed with a separate generator in the electrical system. By this generator-magnetic transmission unit thus the degree of integration of the vehicle is improved. By eliminating a separate generator weight can be saved. In addition, such a generator-magnetic transmission unit can be realized cheaper than a separate magnetic transmission and a separate generator. The generator / magnetic transmission unit is drive-connected on the one hand or on the input side with the auxiliary drive and on the other hand on the output side with the drive train.
Es ist klar, dass der Generator grundsätzlich auch als Elektromotor betrieben werden kann. Entsprechendes gilt dann auch für die Generator-Magnetgetriebe- Einheit, die demnach auch als Elektromotor-Magnetgetriebe-Einheit betrieben werden kann. Insbesondere lässt sich diese Einheit dann auch zum elektrischen Antreiben des Zusatzantriebs und/oder der Brennkraftmaschine bzw. des Antriebsstrangs genutzt werden. Insbesondere ist auch denkbar, besagte Einheit als Starter für die Brennkraftmaschine zu nutzen, indem die Generator- Magnetgetriebe-Einheit zum Start der Brennkraftmaschine als Elektromotor betrieben wird, der Antriebsleistung über den Antriebsstrang an eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine überträgt. It is clear that the generator can basically be operated as an electric motor. The same then applies to the generator-magnetic transmission unit, which can therefore also be operated as an electric motor-magnetic transmission unit. In particular, this unit can then also be used for electrically driving the auxiliary drive and / or the internal combustion engine or the drive train. In particular, it is also conceivable to use said unit as a starter for the internal combustion engine by operating the generator-magnetic transmission unit for starting the internal combustion engine as an electric motor, which transmits drive power via the drive train to a crankshaft of the internal combustion engine.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Generator- Magnetgetriebe-Einheit einen Innenrotor mit Innenmagneten, einen koaxial zum Innenrotor angeordneten Außenrotor mit Außenmagneten und einem koaxial zwischen Innenrotor und Außenrotor angeordneten Zwischenring mit ferromagneti- sehen Polstäben aufweisen. Der Zwischenring repräsentiert bei diesem Aufbau einen Stator. Hierdurch besitzt die Generator-Magnetgetriebe-Einheit einen besonders kompakten Aufbau. According to an advantageous embodiment, the generator magnetic gear unit, an inner rotor with inner magnet, a coaxial with the inner rotor outer rotor arranged with outer magnet and a coaxial between the inner rotor and outer rotor arranged intermediate ring with ferromagnetic see pole rods have. The intermediate ring represents a stator in this structure. As a result, the generator-magnetic transmission unit has a particularly compact design.
Die Innenmagnete sind üblicherweise in der Umfangsrichtung mit abwechselnder Polarisierung angeordnet, wobei sich eine ganzzahlige Anzahl i an Polpaaren aus Innenmagneten ergibt. Die Außenmagnete sind zweckmäßig in der Umfangsrichtung mit abwechselnder Polarität angeordnet, derart, dass sich eine ganzzahlige Anzahl a an Polpaaren für die Außenmagnete ergibt. Eine Anzahl p an Polstäben ist zweckmäßig gleich einer Summe aus der Anzahl a an Polpaaren der Außenmagnete und der Anzahl i an Polpaaren der Innenmagnete. Ein Übersetzungsverhältnis n zwischen Innenrotor und Außenrotor ist dabei gleich einem Polpaarverhältnis der Polpaare des Innenrotors zu den Polpaaren des Außenrotors, so dass gilt n = i:a. The inner magnets are usually arranged in the circumferential direction with alternating polarization, resulting in an integer number i of pole pairs of inner magnets. The outer magnets are expediently arranged in the circumferential direction with alternating polarity such that an integral number a of pole pairs results for the outer magnets. A number p of pole rods is expediently equal to a sum of the number a of pole pairs of the outer magnets and the number i of pole pairs of the inner magnets. A transmission ratio n between inner rotor and outer rotor is equal to a pole pair ratio of the pole pairs of the inner rotor to the pole pairs of the outer rotor, so that n = i: a.
Bemerkenswert ist außerdem, dass das Magnetgetriebe bei diesem Aufbau eine eingangsseitig eingeleitete Rotation ausgangsseitig in eine entsprechend übersetzte bzw. untersetzte Rotation in der Gegenrichtung wandelt. Wird beispielsweise der Innenrotor im Uhrzeigersinn angetrieben, rotiert der Außenrotor im Gegenuhrzeigersinn. It is also noteworthy that the magnetic gear in this structure converts an input side introduced rotation on the output side in a correspondingly translated or squat rotation in the opposite direction. For example, if the inner rotor is driven clockwise, the outer rotor rotates counterclockwise.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann der Generator innerhalb der Generator-Magnetgetriebe-Einheit wenigstens eine Wicklung aufweisen, die ein rotierendes Magnetfeld in elektrischen Strom wandelt. Im einfachsten Fall ist demnach der Generator innerhalb der Generator-Magnetgetriebe-Einheit durch wenigstens eine Wicklung gebildet, die auf geeignete Weise innerhalb des Magnetgetriebes angeordnet ist. Diese Maßnahme beruht auf der Erkenntnis, dass innerhalb des Magnetgetriebes ohnehin rotierende Magnetfelder vorhanden sind, die sich zur Realisierung des Generators nutzen lassen. Somit ist der apparative bzw. konstruktive Aufwand zur Integration des Generators in das Magnetgetriebe vergleichsweise gering. According to an advantageous development of the generator may have within the generator-magnetic transmission unit at least one winding which converts a rotating magnetic field into electricity. In the simplest case, therefore, the generator within the generator-magnetic transmission unit is formed by at least one winding, which is arranged in a suitable manner within the magnetic transmission. This measure is based on the knowledge that rotating magnetic fields are present within the magnetic gear anyway, which can be used to realize the generator. Thus, the apparative or design effort for integration of the generator in the magnetic transmission comparatively low.
Bei einer anderen Ausführungsform kann der Generator eine am Zwischenring angeordnete Wicklung aufweisen, die ein rotierendes Magnetfeld in elektrischen Strom wandelt. Es hat sich gezeigt, dass sich eine derartige Wicklung besonders einfach in diesen Zwischenring integrieren lässt, der innerhalb des Magnetgetriebes im Wesentlichen nur zur Positionierung der Polstäbe dient. Insbesondere kann die Integration des Generators dadurch so durchgeführt werden, dass lediglich besagter Zwischenring modifiziert werden muss, ohne dass zusätzliche Eingriffe am Innenrotor und am Außenrotor erforderlich sind. In another embodiment, the generator may comprise a winding arranged on the intermediate ring, which converts a rotating magnetic field into electrical current. It has been found that such a winding can be integrated particularly easily into this intermediate ring, which essentially only serves to position the pole rods within the magnetic transmission. In particular, the integration of the generator can be carried out so that only said intermediate ring must be modified without additional intervention on the inner rotor and the outer rotor are required.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung können die Polstifte in der Umfangsrich- tung jeweils durch eine Lücke voneinander beabstandet am Zwischenring angeordnet sein. Die Wicklung des Zwischenrings ist dabei durch diese Lücken gewickelt. Hierdurch ergibt sich eine besonders kompakte Bauform für den mit der Wicklung ausgestatteten Zwischenring und somit für die Generator- Magnetgetriebe-Einheit. According to an advantageous development, the pole pins in the circumferential direction can each be spaced from one another by a gap on the intermediate ring. The winding of the intermediate ring is wound through these gaps. This results in a particularly compact design for the equipped with the winding intermediate ring and thus for the generator magnetic transmission unit.
Bei einer anderen Ausführungsform kann der Generator eine am Außenrotor angeordnete Wicklung aufweisen, die ein rotierendes Magnetfeld in elektrischen Strom wandelt. Bei dieser Ausführungsform wird somit der Außenrotor modifiziert, um den Generator in das Magnetgetriebe zu integrieren. Am Außenring steht vergleichsweise viel Bauraum für die Unterbringung einer derartigen Wicklung zur Verfügung. In another embodiment, the generator may include a winding disposed on the outer rotor that converts a rotating magnetic field into electrical current. Thus, in this embodiment, the outer rotor is modified to integrate the generator into the magnetic transmission. On the outer ring is comparatively much space for the accommodation of such a winding available.
Gemäß einer Weiterbildung können die Außenmagnete als Elektromagnete ausgestaltet sein, deren Spulen die am Außenrotor angeordnete Wicklung des Generators bilden. Diese Elektromagnete des Außenrotors erfüllen somit eine Doppel- funktion, da sie einerseits die Außenmagnete des Außenrotors bilden und da sie andererseits die Wicklung des Generators repräsentieren. Hierdurch baut die Generator-Magnetgetriebe-Einheit besonders kompakt. According to a development, the outer magnets may be configured as electromagnets whose coils form the arranged on the outer rotor winding of the generator. These electromagnets of the outer rotor thus fulfill a double function, since on the one hand they form the outer magnets of the outer rotor and on the other hand they represent the winding of the generator. As a result, the generator magnetic transmission unit builds very compact.
Bei einer alternativen Ausführungsform können die Außenmagnete als Permanentmagnete ausgestaltet sein, die in der Umfangsrichtung mit abwechselnder Polarität angeordnet sind. Hierdurch besitzt der Außenrotor grundsätzlich einen Standard-Aufbau. Dennoch kann die Wicklung des Generators auch in diesem Fall in den Außenrotor integriert werden. Denkbar ist auch hier eine Lösung, bei der die Wicklung des Generators durch Spulen von Elektromagneten gebildet ist, die in der Umfangsrichtung verteilt am Außenrotor zusätzlich zu den Permanentmagneten angeordnet sind. Hierdurch ergibt sich eine besonders leistungsfähige Variante. In an alternative embodiment, the outer magnets may be configured as permanent magnets, which are arranged in the circumferential direction with alternating polarity. As a result, the outer rotor basically has a standard structure. Nevertheless, the winding of the generator can also be integrated in this case in the outer rotor. Also conceivable here is a solution in which the winding of the generator is formed by coils of electromagnets which are distributed in the circumferential direction on the outer rotor in addition to the permanent magnets. This results in a particularly powerful variant.
Bei einer anderen Ausführungsform kann der Generator eine am Innenrotor angeordnete Wicklung aufweisen, die ein rotierendes Magnetfeld in elektrischen Strom wandelt. Durch diese Maßnahme kann der im Inneren des Innenrotors vorhandene Bauraum vorteilhaft genutzt werden, so dass sich eine besonders kompakte Bauform ergibt. In another embodiment, the generator may include a winding disposed on the inner rotor that converts a rotating magnetic field into electrical current. By this measure, the existing space inside the inner rotor space can be used advantageously, so that there is a particularly compact design.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung können die Innenmagnete als Elektromag- nete ausgestaltet sein, deren Spulen die am Innenrotor angeordnet Wicklung des Generators bilden. Auch hier besitzen die Elektromagnete eine Doppelfunktion, da sie einerseits die Realisierung des Generators innerhalb des Magnetgetriebes ermöglichen und da sie andererseits die Innenmagnete des Innenrotors bilden. In an advantageous development, the inner magnets can be configured as electromagnets whose coils form the winding of the generator arranged on the inner rotor. Again, the electromagnets have a dual function, since on the one hand allow the realization of the generator within the magnetic transmission and on the other hand, they form the inner magnets of the inner rotor.
Bei einer anderen Ausführungsform können die Innenmagnete als Permanentmagnete ausgestaltet sein, die in der Umfangsrichtung mit abwechselnder Polarität angeordnet sind. Somit entspricht der Aufbau des Innenrotors hier einem Standard-Innenrotor, so dass sich das Magnetgetriebe besonders preiswert realisieren lässt. In another embodiment, the inner magnets may be configured as permanent magnets, which are arranged in the circumferential direction with alternating polarity. Thus, the structure of the inner rotor here corresponds to one Standard inner rotor, so that the magnetic gear can be realized particularly inexpensive.
Grundsätzlich ist auch hier eine Variante denkbar, bei der die Wicklung des Generators durch Spulen von Elektromagneten gebildet ist, die zusätzlich zu den Permanentmagneten am Innenrotor angeordnet sind. Auch hierdurch ergibt sich eine besonders leistungsfähige Ausführungsform. In principle, a variant is also conceivable here, in which the winding of the generator is formed by coils of electromagnets, which are arranged in addition to the permanent magnets on the inner rotor. This also results in a particularly powerful embodiment.
Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind auch beliebige Kombinationen dieser Ausführungsformen - soweit sinnvoll - realisierbar. Beispielsweise lässt sich der Generator innerhalb der Generator-Magnetgetriebe- Einheit durch wenigstens eine Wicklung am Zwischenring und wenigstens eine Wicklung, insbesondere durch Spulen von Elektromagneten, am Innenrotor und/oder am Außenrotor realisieren. Ebenso ist denkbar, den Generator innerhalb der Generator-Magnetgetriebe-Einheit durch eine Wicklung am Innenrotor, insbesondere durch Spulen von Elektromagneten, mit einer Wicklung am Außenrotor zu kombinieren, die insbesondere durch Spulen von Elektromagneten gebildet sein kann. In addition to the embodiments described above, any desired combinations of these embodiments can also be implemented, if appropriate. For example, the generator can be realized within the generator-magnetic transmission unit by at least one winding on the intermediate ring and at least one winding, in particular by coils of electromagnets on the inner rotor and / or on the outer rotor. It is also conceivable to combine the generator within the generator-magnetic transmission unit by a winding on the inner rotor, in particular by coils of electromagnets, with a winding on the outer rotor, which may be formed in particular by coils of electromagnets.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Bauform kann der Zwischenring einen Bereich einer Trennwand bilden, die einen ersten Raum, in dem der Innenrotor angeordnet ist, fluidisch von einem zweiten Raum trennt, in dem der Außenrotor angeordnet ist. Durch diese Bauform erhält der Zwischenring eine Zusatzfunktion, nämlich die fluidische Trennung bzw. Abdichtung zwischen dem ersten Raum und dem zweiten Raum. Beispielsweise ist der Zwischenring eine hohlzylindrische Hülse, die einenends axial offen ist und mit der übrigen Trennwand dicht verbunden ist, während sie anderenends axial verschlossen ist. Durch diese Bauform ist es möglich, die beiden Räume fluidisch voneinander zu trennen und zumindest einen der Räume gegenüber einer Umgebung abzudichten, so dass ins- besondere auch ein Zusatzantrieb verwendet werden kann, der durch eine Strömungsmaschine gebildet ist. Ein fluidische Arbeitsmedium, das die Strömungsmaschine antreibt, kann dann beispielsweise durch Leckagen in den ersten Raum oder in den zweiten Raum eintreten, ohne dass dadurch eine Kontamination des jeweils anderen Raums bzw. der Umgebung erfolgt. According to another advantageous design, the intermediate ring may form a region of a partition which fluidly separates a first space in which the inner rotor is arranged from a second space in which the outer rotor is arranged. By this design, the intermediate ring receives an additional function, namely the fluidic separation or sealing between the first room and the second room. For example, the intermediate ring is a hollow cylindrical sleeve, which is axially open at one end and is tightly connected to the remaining partition, while the other end is axially closed. This design makes it possible to fluidly separate the two spaces from each other and to seal at least one of the spaces from an environment, so that in particular special also an auxiliary drive can be used, which is formed by a turbomachine. A fluidic working medium, which drives the turbomachine, can then enter the first room or the second room, for example by leaks, without any contamination of the other room or the surrounding area.
Entsprechend einer anderen Ausführungsform kann der Zusatzantrieb durch eine Expansionsmaschine einer Abwärmenutzungsvorrichtung gebildet sein, wobei die Abwärmenutzungsvorrichtung einen Abwärmenutzungskreis aufweist, in dem im Betrieb ein Arbeitsmedium zirkuliert. Im Abwärmenutzungskreis ist dabei bezüglich einer Strömungsrichtung des Arbeitsmediums stromauf der Expansionsmaschine ein Verdichter angeordnet. Stromauf des Verdichters ist eine Kompressionseinrichtung im Abwärmenutzungskreis angeordnet. Stromab der Expansionsmaschine ist dagegen ein Kondensator im Abwärmenutzungskreis angeordnet, der außerdem stromauf der Kompressionseinrichtung angeordnet ist. Der Abwärmenutzungskreis beruht dabei auf dem Prinzip eines Kreisprozesses, insbesondere eines Carnot-Kreisprozesses, vorzugsweise eines Clausius-Rankine- Kreisprozesses. Die Expansionsmaschine ist somit durch ein dampfförmiges oder gasförmiges Arbeitsmedium angetrieben, wobei durchaus die Gefahr einer Leckage gegeben ist. In Verbindung mit der zuvor genannten Ausführungsform, bei welcher der Zwischenring einen Bestandteil einer Trennwand bildet, die einen ersten Raum fluidisch von einem zweiten Raum trennt, lässt sich die Expansionsmaschine besonders einfach z.B. mit dem Innenrotor koppeln, so dass die Expansionsmaschine den Innenrotor der Generator-Magnetgetriebe-Einheit antreibt. Der Außenrotor ist dann zweckmäßig mit dem Antriebsstrang der Brennkraftmaschine gekoppelt. Da die zuvor genannte Trennwand den ersten Raum bzw. Innenraum, in dem Innenrotor angeordnet ist, fluidisch dicht vom zweiten Raum oder Außenraum trennt, in dem der Außenrotor angeordnet ist, lässt sich die Generator-Magnetgetriebe-Einheit besonders einfach in eine derartige An- triebskopplung zwischen Abwärmenutzungsvorrichtung und Antriebsstrang integrieren. According to another embodiment, the auxiliary drive may be formed by an expansion machine of a waste heat utilization device, wherein the waste heat utilization device has a waste heat recovery circuit, in which circulates a working fluid in operation. In the waste heat recovery circuit, a compressor is arranged upstream of the expansion machine with respect to a flow direction of the working medium. Upstream of the compressor, a compression device in the waste heat recovery circuit is arranged. Downstream of the expansion machine, however, a capacitor in the waste heat recovery circuit is arranged, which is also arranged upstream of the compression device. The waste heat recovery cycle is based on the principle of a cycle, in particular a Carnot cycle, preferably a Clausius-Rankine cycle. The expansion machine is thus driven by a vaporous or gaseous working medium, which certainly is the risk of leakage. In connection with the aforementioned embodiment, in which the intermediate ring forms part of a partition wall which fluidly separates a first space from a second space, the expansion machine can be coupled eg with the inner rotor particularly simply, so that the expansion machine engages the inner rotor of the generator rotor. Magnetic gear unit drives. The outer rotor is then suitably coupled to the drive train of the internal combustion engine. Since the aforementioned partition wall fluidly seals the first space or interior space, in which the inner rotor is arranged, from the second space or outer space in which the outer rotor is arranged, the generator-magnet gear unit can be particularly easily integrated into such an attachment. integrate drive coupling between waste heat recovery device and drive train.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann der Verdampfer wärmeübertragend mit einer Abgasanlage der Brennkraftmaschine gekoppelt sein. Auf diese Weise kann Abwärme der Brennkraftmaschine, die über das Abgas abgeführt wird, genutzt werden, um die Expansionsmaschine anzutreiben. Letztlich kann dadurch der energetische Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine verbessert werden. Der Verdampfer kann dabei grundsätzlich stromauf einer Turbine eines Abgasturboladers angeordnet sein. According to an advantageous development, the evaporator can be heat-transmitting coupled to an exhaust system of the internal combustion engine. In this way, waste heat of the internal combustion engine, which is discharged via the exhaust gas, can be used to drive the expansion machine. Ultimately, thereby the energy efficiency of the internal combustion engine can be improved. The evaporator can basically be arranged upstream of a turbine of an exhaust gas turbocharger.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann der Kondensator wärmeübertragend mit einem Kühlsystem der Brennkraftmaschine oder des Fahrzeugs gekoppelt sein. Auf diese Weise lässt sich dem Arbeitsmedium restliche Wärme entziehen, um das gasförmige Arbeitsmedium stromab der Expansionsmaschine zu kondensieren. According to another embodiment, the condenser may be heat-transmitting coupled to a cooling system of the internal combustion engine or the vehicle. In this way, residual heat can be removed from the working medium in order to condense the gaseous working medium downstream of the expansion machine.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen. Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen. Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description, wherein the same reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.
Es zeigen, jeweils schematisch, Show, in each case schematically,
Fig. 1 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Prinzipdarstellung eines Fig. 1 is a greatly simplified schematic diagram of a schematic diagram
Fahrzeugs,  vehicle
Fig. 2 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Prinzipdarstellung einer Fig. 2 is a greatly simplified schematic diagram of a schematic
Generator-Magnetgetriebe-Einheit,  Generator magnet gear unit,
Fig. 3 bis 8 jeweils ein stark vereinfachter Querschnitt der Generator- Magnetgetriebe-Einheit bei verschiedenen Ausführungsformen. FIGS. 3 to 8 are each a greatly simplified cross section of the generator-magnetic transmission unit in various embodiments.
Entsprechend Fig. 1 umfasst ein Fahrzeug 1 , bei dem es sich um ein Straßenfahrzeug oder um ein Geländefahrzeug und insbesondere um ein Nutzfahrzeug handeln kann, eine Brennkraftmaschine 2, die zum mechanischen Antreiben eines Antriebsstrangs 3 dient. Die Brennkraftmaschine 2 ist als Kolbenmotor ausgestaltet und umfasst eine hier schematisch angedeutete Kurbelwelle 4, die in den Antriebsstrang 3 eingebunden ist. Der Antriebsstrang 3 enthält außerdem ein Getriebe 5 und ist mit angetriebenen Rädern 6 des Fahrzeugs 1 verbunden. Die Kurbelwelle 4 ist in üblicher Weise durch hier nicht gezeigte Kolben über ebenfalls nicht gezeigte Pleuelstangen angetrieben, wobei die Kolben in nicht gezeigten Zylindern der Brennkraftmaschine 2 hubverstellbar angeordnet sind. Besagte Zylinder umschließen dabei Brennräume der Brennkraftmaschine 2. Über eine Frischluftanlage 7 werden diese Brennräume mit Frischluft versorgt. Eine Abgasanlage 8 führt Abgase von den Brennräumen ab. Die Brenn kraftmasch ine 2 ist im Beispiel der Fig. 1 als aufgeladene Brennkraftmaschine 2 ausgestaltet, so dass ein Abgasturbolader 9 vorgesehen ist. Eine Turbine 10 des Turboladers 9 ist in die Abgasanlage 8 eingebunden, während ein Verdichter 1 1 des Turboladers 9 in die Frischluftanlage 7 eingebunden ist. According to FIG. 1, a vehicle 1, which may be a road vehicle or an off-road vehicle and in particular a commercial vehicle, comprises an internal combustion engine 2 which serves for mechanically driving a drive train 3. The internal combustion engine 2 is configured as a piston engine and comprises a crankshaft 4 schematically indicated here, which is integrated in the drive train 3. The powertrain 3 also includes a transmission 5 and is connected to driven wheels 6 of the vehicle 1. The crankshaft 4 is driven in the usual way by pistons, not shown here, via connecting rods, also not shown, wherein the pistons 2 are arranged in a stroke-adjustable manner in cylinders (not shown) of the internal combustion engine 2. Said cylinders enclose combustion chambers of the internal combustion engine 2. About a fresh air system 7, these combustion chambers are supplied with fresh air. An exhaust system 8 discharges exhaust gases from the combustion chambers. The internal combustion engine 2 in the example of FIG. 1 configured as a supercharged internal combustion engine 2, so that an exhaust gas turbocharger 9 is provided. A turbine 10 of the turbocharger 9 is in the exhaust system 8 integrated, while a compressor 1 1 of the turbocharger 9 is integrated into the fresh air system 7.
Das Fahrzeug 1 besitzt in üblicher Weise ein elektrisches Bordnetz 12, das einen z.B. als Akkumulator ausgebildeten elektrischen Energiespeicher 13, also eine wiederaufladbare elektrochemische Zelle, sowie mehrere elektrische Verbraucher 14 aufweist. Im Beispiel der Fig. 1 sind rein exemplarisch zwei derartige Verbraucher 14 angedeutet. Es ist klar, dass in üblicher weise sämtliche elektrischen Verbraucher des Fahrzeugs 1 elektrisch mit dem Bordnetz 12 verbunden sind. The vehicle 1 usually has an electric vehicle electrical system 12, which has an electrical system, e.g. as accumulator formed electrical energy storage 13, that is, a rechargeable electrochemical cell, and a plurality of electrical loads 14 has. In the example of FIG. 1, two such consumers 14 are indicated purely by way of example. It is clear that in the usual way all electrical consumers of the vehicle 1 are electrically connected to the electrical system 12.
Das Fahrzeug 1 ist außerdem mit einer Abwärmenutzungsvorrichtung 15 ausgestattet, mit deren Hilfe Abwärme des Abgases in nutzbare mechanische Arbeit gewandelt wird und über einen Zusatzantrieb 16 dem Antriebsstrang 3 zur Verfügung gestellt wird. Insbesondere handelt es sich beim Zusatzantrieb 16 um eine Expansionsmaschine 17, die als Strömungsmaschine ausgestaltet sein kann. Die Abwärmenutzungsvorrichtung 15 besitzt einen Abwärmenutzungskreis 18, in dem ein fluidisches Arbeitsmedium zirkuliert. In diesen Abwärmenutzungskreis 18 ist die Expansionsmaschine 17 eingebunden. Stromab der Expansionsmaschine 17 enthält der Abwärmenutzungskreis 18 einen Kondensator 19, stromab des Kondensators 19 eine Kompressionseinrichtung 20 und stromab der Kompressionseinrichtung 20 einen Verdampfer 21 , auf den dann wieder die Expansionsmaschine 17 folgt. Die Kompressionseinrichtung 20, z.B. eine volumetrische Pumpe, repräsentiert im Beispiel der Fig. 1 ebenfalls einen elektrischen Verbraucher, der an das Bordnetz 12 auf geeignete Weise elektrisch angeschlossen ist. Zur vereinfachten Darstellung sind in Fig. 1 die einzelnen Verbraucher 14 und die Kompressionseinrichtung 20 über elektrische Leitungen 22 mit dem elektrischen Energiespeicher 13 verbunden. Es ist klar, dass in einem realen Bordnetz 12 hierzu eine entsprechende Leistungselektronik vorgesehen ist. Gemäß Fig. 1 ist der Verdampfer 21 zweckmäßig mit der Abgasanlage 8 wärmeübertragend gekoppelt. Gezeigt ist dabei ein bevorzugtes Beispiel, bei dem der Verdampfer 21 bezüglich der Strömungsrichtung des Abgases stromauf der Turbine 10 angeordnet ist. Der Kondensator 19 ist mit einem Kühlsystem 44 wärmeübertragend gekoppelt. Beispielsweise ist der Kondensator 19 in einen Kühlkreis 45 eingebunden, der einen Zweig eines Motorkühlkreises 46 bildet, der zur Kühlung der Brennkraftmaschine 2 dient. The vehicle 1 is also equipped with a waste heat utilization device 15, with the aid of which waste heat of the exhaust gas is converted into useful mechanical work and is provided to the drive train 3 via an auxiliary drive 16. In particular, the auxiliary drive 16 is an expansion machine 17, which can be designed as a turbomachine. The waste heat utilization device 15 has a waste heat recovery circuit 18, in which circulates a fluidic working medium. In this waste heat recovery circuit 18, the expansion machine 17 is involved. Downstream of the expansion machine 17, the waste heat recovery circuit 18 includes a condenser 19, downstream of the condenser 19, a compression device 20 and downstream of the compression device 20, an evaporator 21, which then again the expansion machine 17 follows. The compression device 20, for example a volumetric pump, in the example of FIG. 1 also represents an electrical load, which is electrically connected to the electrical system 12 in a suitable manner. For ease of illustration, the individual consumers 14 and the compression device 20 are connected via electrical lines 22 to the electrical energy storage device 13 in FIG. It is clear that in a real vehicle electrical system 12, a corresponding power electronics is provided for this purpose. According to FIG. 1, the evaporator 21 is expediently coupled in a heat-transmitting manner to the exhaust system 8. Shown here is a preferred example in which the evaporator 21 is arranged upstream of the turbine 10 with respect to the flow direction of the exhaust gas. The condenser 19 is coupled to transmit heat to a cooling system 44. For example, the condenser 19 is incorporated in a cooling circuit 45, which forms a branch of an engine cooling circuit 46, which serves for cooling the internal combustion engine 2.
Das hier vorgestellte Fahrzeug 1 weist außerdem eine Generator- Magnetgetriebe-Einheit 23 auf, die im Folgenden auch verkürzt als Einheit 23 bezeichnet werden kann. Der Zusatzantrieb 16 ist über diese Einheit 23 mit dem Antriebsstrang 3 antriebsverbunden. Ferner ist das Bordnetz 12 über eine entsprechende Leitung 24 elektrisch mit der Einheit 23 verbunden. Für das Bordnetz 12 repräsentiert die Einheit 23 einen in Fig. 2 angedeuteten Generator 25. Für die Antriebskopplung zwischen Zusatzantrieb 16 und Antriebsstrang 3 repräsentiert die Einheit 23 ein in Fig. 2 angedeutetes Magnetgetriebe 26. Die Einheit 23 ist eingangsseitig über eine Eingangswelle 27 antriebsmäßig mit dem Zusatzantrieb 16 verbunden und ausgangsseitig über eine Ausgangswelle 28 antriebsmäßig mit der Kurbelwelle 4 bzw. mit dem Antriebsstrang 3 verbunden. The vehicle 1 presented here also has a generator-magnetic transmission unit 23, which can also be referred to below as a unit 23 in the following. The auxiliary drive 16 is drive-connected to the drive train 3 via this unit 23. Further, the electrical system 12 is electrically connected via a corresponding line 24 to the unit 23. For the vehicle electrical system 12, the unit 23 represents a generator 25 indicated in FIG. 2. For the drive coupling between the auxiliary drive 16 and the drive train 3, the unit 23 represents a magnetic gearbox 26 indicated in FIG. 2. The unit 23 is drive-driven on the input side via an input shaft 27 connected to the auxiliary drive 16 and the output side via an output shaft 28 drivingly connected to the crankshaft 4 and the drive train 3, respectively.
Gemäß Fig. 2 sind somit der Generator 25 und das Magnetgetriebe 26 in der Generator-Magnetgetriebe-Einheit 23 integral ausgebildet, die eingangsseitig mit dem Zusatzantrieb 16 und ausgangsseitig mit dem Antriebsstrang 3 antriebsverbunden ist. Der Aufbau der Einheit 23 wird im Folgenden anhand der Fig. 3 bis 8 näher erläutert. According to Fig. 2, the generator 25 and the magnetic gear 26 are thus integrally formed in the generator-magnetic transmission unit 23, which is the drive side connected to the auxiliary drive 16 and the output side to the drive train 3. The structure of the unit 23 will be explained in more detail below with reference to FIGS. 3 to 8.
Entsprechend den Fig. 3 bis 8 umfasst die Generator-Magnetgetriebe-Einheit 23 bei allen hier gezeigten Ausführungsformen einen Innenrotor 29, der um eine zentrale Rotationsachse 30 drehbar angeordnet ist und der radial außen Innen- magnete 31 aufweist. Die Innenmagnete 31 besitzen dabei zumindest an ihrer radial außenliegenden Außenseite in der Umfangsrichtung 32, die in den Figuren durch einen Doppelpfeil angedeutet ist, eine abwechselnde Polarität. In den Beispielen sind vier Innenmagnete 31 dargestellt, die zwei Pluspole und zwei Minuspole bilden. Der Innenrotor 29 besitzt somit eine Anzahl i an Polpaaren von zwei, so dass gilt: i = 2. Die Einheit 23 weist außerdem einen koaxial zum Innenrotor 29 angeordneten Außenrotor 33 auf, der zumindest radial innen mehrere Außenmagnete 34 aufweist, die in der Umfangsrichtung 32 mit abwechselnder Polarität angeordnet sind. Bei den Beispielen der Fig. 3, 5, 6 und 8 sind rein exemplarisch sechzehn Außenmagnete 34 vorgesehen, die acht Polpaare bilden. Dementsprechend gilt für eine Anzahl a an Polpaaren der Außenmagnete 34: a = 8. In den Beispielen der Fig. 4 und 7 sind dagegen nur zwölf Außenmagnete 34 vorgesehen. Die Einheit 23 besitzt außerdem einen Zwischenring 35, der koaxial zur Rotationsachse 30 und radial zwischen Innenrotor 29 und Außenrotor 33 angeordnet ist. Der Zwischenring 35 trägt mehrere ferromagnetische Polstäbe 36. Bei allen Beispielen sind rein exemplarisch zwölf derartige Polstäbe 36 vorgesehen. Vorzugsweise entspricht eine Anzahl p an Polstäben 36 der Summe aus der Anzahl i der Polpaare der Innenmagnete 31 und der Anzahl a der Polpaare der Außenmagnete 34. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Die Polstäbe 36 sind ferromagnetisch, also leicht magnetisierbar. Beispielsweise bestehen sie aus einer Eisenlegierung. According to FIGS. 3 to 8, in all the embodiments shown here, the generator-magnetic transmission unit 23 comprises an inner rotor 29, which is arranged to be rotatable about a central axis of rotation 30 and which is radially outwardly inboard. magnets 31 has. The inner magnets 31 have an alternating polarity at least on their radially outer side in the circumferential direction 32, which is indicated by a double arrow in the figures. In the examples, four inner magnets 31 are shown, which form two plus poles and two minus poles. The inner rotor 29 thus has a number i of pole pairs of two, so that the following applies: The unit 23 also has an outer rotor 33 arranged coaxially with the inner rotor 29, which has at least radially inward a plurality of outer magnets 34, which are in the circumferential direction 32 arranged with alternating polarity. In the examples of FIGS. 3, 5, 6 and 8, sixteen external magnets 34 are provided by way of example only, forming eight pole pairs. Accordingly, for a number a of pole pairs of the outer magnets 34: a = 8. In the examples of FIGS. 4 and 7, however, only twelve outer magnets 34 are provided. The unit 23 also has an intermediate ring 35, which is arranged coaxially with the axis of rotation 30 and radially between the inner rotor 29 and the outer rotor 33. The intermediate ring 35 carries a plurality of ferromagnetic pole rods 36. In all examples, twelve such pole rods 36 are provided purely by way of example. A number p of pole rods 36 preferably corresponds to the sum of the number i of the pole pairs of the inner magnets 31 and the number a of the pole pairs of the outer magnets 34. However, this is not absolutely necessary. The pole rods 36 are ferromagnetic, so easy to magnetize. For example, they are made of an iron alloy.
Innenrotor 29, Außenrotor 33 und Zwischenring 35 bilden das Magnetgetriebe 26. Der darin integrierte Generator 25 umfasst innerhalb des Magnetgetriebes 26 zumindest eine Wicklung 37, die so konfiguriert ist, dass sie ein rotierendes Magnetfeld in elektrischen Strom wandelt. Bei den Beispielen der Fig. 3 bis 6 und 8 weist der Generator 25 zumindest eine am Zwischenring 35 ausgebildete Wicklung 37 auf. Hierbei ist die Wicklung 37 besonders einfach und platzsparend in den Zwischenring 35 integriert. Zweckmäßig sind nämlich die Polstifte 36 am Zwischenring 35 so angeordnet, dass sie in der Umfangsrichtung 32 jeweils durch eine Lücke 38 voneinander beabstandet sind. Die Wicklung 37 ist dabei durch diese Lücken 38 hindurch gewickelt. In den Beispielen trägt dabei jeder Polstab 36 in der Umfangsrichtung 32 beidseitig jeweils einen Abschnitt der Wicklung 37. Die am Zwischenring 35 ausgebildete Wicklung 37 kann im Folgenden auch als Zwischenringwicklung 39 bezeichnet werden. Bei den in Fig. 3 und 8 gezeigten Ausführungsformen ist der Generator 25 ausschließlich durch die Zwischenringwicklung 39 gebildet. Inner rotor 29, outer rotor 33 and intermediate ring 35 form the magnetic gear 26. The integrated generator 25 includes within the magnetic gear 26 at least one winding 37 which is configured so that it converts a rotating magnetic field into electric current. In the examples of FIGS. 3 to 6 and 8, the generator 25 has at least one winding 37 formed on the intermediate ring 35. Here, the winding 37 is particularly simple and space-saving integrated into the intermediate ring 35. The pole pins 36 are expediently in fact on Intermediate ring 35 arranged so that they are spaced apart in the circumferential direction 32 by a gap 38 from each other. The winding 37 is wound through these gaps 38 therethrough. In the examples, each pole piece 36 in the circumferential direction 32 bears on both sides in each case a section of the winding 37. The winding 37 formed on the intermediate ring 35 can also be referred to below as the intermediate ring winding 39. In the embodiments shown in FIGS. 3 and 8, the generator 25 is formed exclusively by the intermediate ring winding 39.
Bei den Ausführungsformen der Fig. 4, 5 und 7 weist der Generator 25 eine am Außenrotor 33 angeordnete Wicklung 37 auf, die im Folgenden auch als Außen- rotorwicklung 40 bezeichnet wird. Bei den Ausführungsformen der Fig. 4 und 5 ist die Außen rotorwicklung 40 zusätzlich zur Zwischenringwicklung 39 vorgesehen. Bei der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform ist der Generator 25 dagegen nur durch die Außen rotorwicklung 40 gebildet. In the embodiments of FIGS. 4, 5 and 7, the generator 25 has a winding 37 arranged on the outer rotor 33, which is also referred to below as the outer rotor winding 40. In the embodiments of FIGS. 4 and 5, the outer rotor winding 40 is provided in addition to the intermediate ring winding 39. In the embodiment shown in Fig. 7, the generator 25, however, is formed only by the outer rotor winding 40.
Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform sind die Außenmagnete 34 als Elekt- romagnete ausgestaltet, wobei Spulen 41 der Elektromagnete die Außenrotor- wicklung 40 des Generators 25 bilden. Auch bei der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform sind die Außenmagnete 34 durch Elektromagnete gebildet, deren Spulen 41 die Außen rotorwicklung 40 bilden. In the embodiment shown in FIG. 4, the outer magnets 34 are configured as electric magnets, with coils 41 of the electromagnets forming the outer rotor winding 40 of the generator 25. Also in the embodiment shown in Fig. 7, the outer magnets 34 are formed by electromagnets whose coils 41 form the outer rotor winding 40.
Bei den Ausführungsformen der Fig. 3, 5, 6 und 8 sind die Außenmagnete 34 dagegen durch Permanentmagnete gebildet. Demnach zeigt Fig. 5 eine Ausführungsform, bei der am Außenrotor 33 sowohl Außenmagnete 34 in Form von Permanentmagneten als auch eine Außenwicklung 40 vorgesehen sind. Die Außenwicklung 40 ist auch hier durch Spulen 41 gebildet, die ebenfalls Elektromagnete bilden können, die zusätzlich zu den als Permanentmagneten ausgebildeten Außenmagneten 34 vorgesehen sein können. Bei den Ausführungsformen der Fig. 4 und 5 ist der Generator 25 somit durch die Zwischenringwicklung 39 und durch die Außenrotorwicklung 40 gebildet. In the embodiments of Figs. 3, 5, 6 and 8, the outer magnets 34, however, are formed by permanent magnets. Accordingly, Fig. 5 shows an embodiment in which the outer rotor 33 both outer magnets 34 in the form of permanent magnets and an outer winding 40 are provided. The outer winding 40 is also formed here by coils 41, which may also form electromagnets, which may be provided in addition to the external magnets 34 formed as permanent magnets. In the embodiments of the 4 and 5, the generator 25 is thus formed by the intermediate ring winding 39 and by the outer rotor winding 40.
Gemäß der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform kann der Generator 25 eine am Innenrotor 29 angeordnete Wicklung 37 aufweisen, die im Folgenden auch als Innenrotorwicklung 42 bezeichnet werden kann. Im Beispiel der Fig. 6 ist die In- nenrotorwicklung 42 zusätzlich zur Zwischenringwicklung 39 vorgesehen, so dass in diesem Beispiel der Generator 25 durch die Zwischenringwicklung 39 und die Innenrotorwicklung 42 gebildet ist. Ferner ist im Beispiel der Fig. 6 vorgesehen, die Innenmagnete 31 als Elektromagnete auszugestalten, wobei Spulen 43 dieser Elektromagnete die Innenrotorwicklung 42 bilden. According to the embodiment shown in FIG. 6, the generator 25 may have a winding 37 arranged on the inner rotor 29, which winding may also be referred to below as an inner rotor winding 42. In the example of FIG. 6, the inner rotor winding 42 is provided in addition to the intermediate ring winding 39, so that in this example the generator 25 is formed by the intermediate ring winding 39 and the inner rotor winding 42. Furthermore, it is provided in the example of FIG. 6 to design the inner magnets 31 as electromagnets, wherein coils 43 of these electromagnets form the inner rotor winding 42.
Im Unterschied dazu ist bei den Ausführungsformen der Fig. 3 bis 5, 7 und 8 vorgesehen, die Innenmagnete 31 als Permanentmagnete auszugestalten, die in der Umfangsrichtung 32 mit abwechselnder Polarität angeordnet sind. Die in Fig. 6 gezeigte Ausführungsform kommt ohne Permanentmagnete am Innenrotor 29 aus. Denkbar ist jedoch auch eine Ausführungsform ähnlich wie in Fig. 7, bei der am Innenrotor 29 zum Einen die als Permanentmagnete ausgestalteten Innenmagnete 31 und zum Anderen Elektromagnete wie in Fig. 6 vorgesehen sind, deren Spulen 43 die Innenrotorwicklung 42 bilden. In contrast, it is provided in the embodiments of FIGS. 3 to 5, 7 and 8, to design the inner magnets 31 as permanent magnets, which are arranged in the circumferential direction 32 with alternating polarity. The embodiment shown in Fig. 6 comes without permanent magnets on the inner rotor 29. However, an embodiment similar to that in FIG. 7 is conceivable in which the inner rotor 29 is provided with the inner magnets 31 designed as permanent magnets and with electromagnets as in FIG. 6 whose coils 43 form the inner rotor winding 42.
Der Zwischenring 35 definiert zweckmäßig einen Stator für das Magnetgetriebe 36. Bevorzugt ist der Zwischenring 35 durch einen Bereich einer hier nicht gezeigten Trennwand gebildet, die einen ersten Raum oder Innenraum, in dem der Innenrotor 29 angeordnet ist, fluidisch von einem zweiten Raum oder Außenraum trennt, in dem der Außenrotor 33 angeordnet ist. Zweckmäßig ist der Innenrotor 29 die Eingangsseite des Magnetgetriebes 26, während der Außenrotor 33 die Ausgangsseite des Magnetgetriebes 26 bildet. Demnach ist im Einbauzustand der Innenrotor 29 drehfest mit dem Zusatzantrieb 16 verbunden, während der Außenrotor 33 drehfest mit dem Antriebsstrang 3 verbunden ist. Die zuvor genannte Trennwand bewirkt eine fluidische Entkopplung zwischen Innenraum und Außenraum, so dass insbesondere auch die Expansionsmaschine 17 gemäß Fig. 1 problemlos als Zusatzantrieb 16 verwendet werden kann, da die Gefahr reduziert ist, dass Arbeitsmedium des Abwärmenutzungskreises 18, das aufgrund unvermeidlicher Leckagen in den Innenraum gelangt, auch in den Außenraum gelangen könnte. The intermediate ring 35 expediently defines a stator for the magnetic transmission 36. Preferably, the intermediate ring 35 is formed by a region of a partition, not shown here, which fluidly separates a first space or interior, in which the inner rotor 29 is disposed, from a second space or exterior space in which the outer rotor 33 is arranged. Suitably, the inner rotor 29 is the input side of the magnetic gear 26, while the outer rotor 33 forms the output side of the magnetic gear 26. Accordingly, in the installed state of the inner rotor 29 rotatably connected to the auxiliary drive 16, while the External rotor 33 rotatably connected to the drive train 3 is connected. The above-mentioned partition causes a fluidic decoupling between the interior and exterior, so that in particular the expansion machine 17 of FIG. 1 can be used without problems as auxiliary drive 16, since the risk is reduced that working fluid of the waste heat recovery circuit 18, due to unavoidable leaks in the Interior could also get into the exterior space.
Gemäß Fig. 8 kann bei einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform vorgesehen sein, die Zwischenringwicklung 39 mit Hilfe von Aufsteckspulen 47 herzustellen, die sich besonders einfach am Zwischenring 35 montieren lassen. Beispielsweise lassen sich die Aufsteckspulen 47 radial in die Lücken 38 einsetzen. Die Aufsteckspulen 47 sind auf geeignete Weise miteinander verbunden, um die Wicklung 37 bzw. die Zwischenringwicklung 39 des Generators 25 zu bilden. According to FIG. 8, it may be provided in a particularly expedient embodiment to produce the intermediate ring winding 39 with the aid of slip-on coils 47, which can be mounted particularly easily on the intermediate ring 35. For example, the slip-on spools 47 can be inserted radially into the gaps 38. The slip-on coils 47 are suitably connected together to form the winding 37 and the intermediate ring winding 39 of the generator 25, respectively.
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Claims

Ansprüche claims
1 . Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, 1 . Vehicle, in particular commercial vehicle,
- mit einer Brennkraftmaschine (2), die im Betrieb über einen Antriebsstrang (3) Räder (6) des Fahrzeugs (1 ) antreibt,  - With an internal combustion engine (2) which drives in operation via a drive train (3) wheels (6) of the vehicle (1),
- mit einem elektrischen Bordnetz (12), das einen Generator (25) aufweist und das zumindest einen elektrischen Energiespeicher (13) sowie wenigstens einen elektrischen Verbraucher (14) enthält,  - With an electrical system (12) having a generator (25) and containing at least one electrical energy store (13) and at least one electrical load (14),
- mit einem Zusatzantrieb (16), der über ein Magnetgetriebe (26) mit dem Antriebsstrang (3) antriebsverbunden ist,  - With an auxiliary drive (16) which is drive-connected via a magnetic gear (26) to the drive train (3),
- wobei der Generator (25) und das Magnetgetriebe (26) in einer Generator- Magnetgetriebe-Einheit (23) integral ausgebildet sind.  - Wherein the generator (25) and the magnetic gear (26) are integrally formed in a generator-magnetic transmission unit (23).
2. Fahrzeug nach Anspruch 1 , 2. Vehicle according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Generator-Magnetgetriebe-Einheit (23) einen Innenrotor (29) mit Innenmagneten (31 ), einen koaxial zum Innenrotor (29) angeordneten Außenrotor (33) mit Außenmagneten (34) und einen koaxial zwischen Innenrotor (29) und Außenrotor (33) angeordneten Zwischenring (35) mit ferromagnetischen Polstäben (36) aufweist. in that the generator-magnet gear unit (23) has an inner rotor (29) with inner magnets (31), an outer rotor (33) arranged coaxially with the inner rotor (29) with outer magnets (34) and a coaxial between inner rotor (29) and outer rotor (33 ) arranged intermediate ring (35) with ferromagnetic pole rods (36).
3. Fahrzeug nach Anspruch 2, 3. Vehicle according to claim 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (25) innerhalb der Generator-Magnetgetriebe-Einheit (23) wenigstens eine Wicklung (37, 39, 40, 42) aufweist, die ein rotierendes Magnetfeld in elektrischen Strom wandelt. characterized, in that the generator (25) within the generator-magnet gear unit (23) has at least one winding (37, 39, 40, 42) which converts a rotating magnetic field into electrical current.
4. Fahrzeug nach Anspruch 2 oder 3, 4. Vehicle according to claim 2 or 3,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass der Generator (25) eine am Zwischenring (35) angeordnete Wicklung (37, 39) aufweist, die ein rotierendes Magnetfeld in elektrischen Strom wandelt. in that the generator (25) has a winding (37, 39) arranged on the intermediate ring (35), which converts a rotating magnetic field into electrical current.
5. Fahrzeug nach Anspruch 4, 5. Vehicle according to claim 4,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Polstifte (36) in der Umfangsrichtung (32) jeweils durch eine Lücke (38) voneinander beabstandet am Zwischenring (35) angeordnet sind, wobei die Wicklung (37, 39) durch die Lücken (38) gewickelt ist. in that the pole pins (36) in the circumferential direction (32) are each spaced from the intermediate ring (35) by a gap (38), the winding (37, 39) being wound through the gaps (38).
6. Fahrzeug nach einen der Ansprüche 2 bis 5, 6. Vehicle according to one of claims 2 to 5,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass der Generator (25) eine am Außenrotor (33) angeordnete Wicklung (37, 40) aufweist, die ein rotierendes Magnetfeld in elektrischen Strom wandelt. in that the generator (25) has a winding (37, 40) arranged on the outer rotor (33), which converts a rotating magnetic field into electrical current.
7. Fahrzeug nach Anspruch 6, 7. Vehicle according to claim 6,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Außenmagnete (34) als Elektromagnete ausgestaltet sind, deren Spulen (41 ) die am Außenrotor (33) angeordnete Wicklung (37, 40) des Generators (25) bilden. the external magnets (34) are designed as electromagnets whose coils (41) form the winding (37, 40) of the generator (25) arranged on the external rotor (33).
8. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 6, 8. Vehicle according to one of claims 2 to 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Außenmagnete (34) Pernnanentnnagnete sind, die in der Umfangsnchtung (32) mit abwechselnder Polarität angeordnet sind. characterized, the outer magnets (34) are Pernnan magnets arranged in the circumferential direction (32) of alternating polarity.
9. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 8, 9. Vehicle according to one of claims 2 to 8,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass der Generator (25) eine am Innenrotor (35) angeordnete Wicklung (37, 42) aufweist, die ein rotierendes Magnetfeld in elektrischen Strom wandelt. in that the generator (25) has a winding (37, 42) arranged on the inner rotor (35), which converts a rotating magnetic field into electrical current.
10. Fahrzeug nach Anspruch 9, 10. Vehicle according to claim 9,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Innenmagnete (31 ) als Elektromagnete ausgestaltet sind, deren Spulen (43) die am Innenrotor (35) angeordnete Wicklung (37, 42) des Generators (25) bilden. in that the inner magnets (31) are designed as electromagnets whose coils (43) form the winding (37, 42) of the generator (25) arranged on the inner rotor (35).
1 1 . Fahrzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 9, 1 1. Vehicle according to one of claims 2 to 9,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Innenmagnete (31 ) Permanentmagnete sind, die in der Umfangsrichtung (32) mit abwechselnder Polarität angeordnet sind. in that the inner magnets (31) are permanent magnets which are arranged in the circumferential direction (32) with alternating polarity.
12. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 1 1 , 12. Vehicle according to one of claims 2 to 1 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass der Zwischenring (35) einen Bereich einer Trennwand bildet, die einen ersten Raum, in dem der Innenrotor (29) angeordnet ist, fluidisch von einem zweiten Raum trennt, in dem Außenrotor (33) angeordnet ist. in that the intermediate ring (35) forms a region of a dividing wall which fluidly separates a first space in which the inner rotor (29) is arranged from a second space in which the outer rotor (33) is arranged.
13. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, 13. Vehicle according to one of claims 1 to 12,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass der Zusatzantrieb (16) durch eine Expansionsmaschine (17) einer Abwärmenutzungsvorrichtung (15) gebildet ist, die einen Abwärmenutzungskreis (18) aufweist, in dem im Betheb ein Arbeitsmedium zirkuliert, in dem stromauf der Expansionsmaschine (17) ein Verdampfer (21 ) angeordnet ist, in dem stromauf des Verdampfers (21 ) eine Kompressionseinrichtung (20) angeordnet ist und in dem stromab der Expansionsmaschine (17) ein Kondensator (19) angeordnet ist. in that the auxiliary drive (16) is formed by an expansion machine (17) of a waste heat utilization device (15) which has a waste heat recovery circuit (18). in which in Betheb a working medium circulates in which upstream of the expansion machine (17) an evaporator (21) is arranged, in which upstream of the evaporator (21) a compression device (20) is arranged and in the downstream of the expansion machine (17) a capacitor (19) is arranged.
14. Fahrzeug nach Anspruch 13, 14. Vehicle according to claim 13,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass der Verdampfer (21 ) wärmeübertragend mit einer Abgasanlage (8) der Brennkraftmaschine (2) gekoppelt ist. the evaporator (21) is heat-transmittingly coupled to an exhaust system (8) of the internal combustion engine (2).
15. Fahrzeug nach Anspruch 13 oder 14, 15. Vehicle according to claim 13 or 14,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass der Kondensator (19) wärmeübertragend mit einem Kühlsystem (44) der Brennkraftmaschine (2) oder des Fahrzeugs (1 ) gekoppelt ist. in that the condenser (19) is heat-transmittingly coupled to a cooling system (44) of the internal combustion engine (2) or of the vehicle (1).
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