WO2023202881A1 - Sekundärteil - Google Patents

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WO2023202881A1
WO2023202881A1 PCT/EP2023/058878 EP2023058878W WO2023202881A1 WO 2023202881 A1 WO2023202881 A1 WO 2023202881A1 EP 2023058878 W EP2023058878 W EP 2023058878W WO 2023202881 A1 WO2023202881 A1 WO 2023202881A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
yoke
spring element
secondary part
coil carrier
circuit board
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/058878
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English (en)
French (fr)
Inventor
Harald Wolf
Detlev Schroeder
Original Assignee
Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg filed Critical Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg
Publication of WO2023202881A1 publication Critical patent/WO2023202881A1/de

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14—Inductive couplings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/02—Casings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/06—Mounting, supporting or suspending transformers, reactors or choke coils not being of the signal type

Definitions

  • the invention relates to a secondary part.
  • a secondary part can be inductively coupled to a primary conductor system.
  • EP 3 420 625 B1 discloses an inductive charger for portable computing devices as the closest prior art.
  • a non-contact connector is known from US 2013/0 002 039 A1.
  • the invention is therefore based on the object of developing a secondary part, whereby the secondary part should be able to be operated with low noise.
  • the object is achieved in the secondary part according to the features specified in claim 1.
  • the secondary part has a ferrite core, with a winding being accommodated by a coil carrier,
  • first foot region is supported on a first step of the base part or wherein the coil carrier is supported, in particular by means of its foot region, on a circuit board which is arranged between the coil carrier and the base part, in particular wherein the coil carrier presses the circuit board towards the base part, in particular via an intermediate insulating layer, in particular insulating coating of the circuit board or insulating board.
  • the advantage here is that any play can be suppressed by the spring force generated by the spring element, thus enabling low-noise operation.
  • the secondary part can be arranged on a vehicle, in particular a rail vehicle, and no rattling noises are generated when the secondary part is exposed to variable accelerations, such as jerks.
  • the spring element presses the parts together and thus prevents play. This prevents parts of the secondary part from colliding and thus also avoids operating noise.
  • alternating current can be used for the energization and, by suppressing the play, the displacements of parts of the secondary part relative to one another caused by magnetostriction or alternating magnetic fields can be prevented.
  • the ferrite core is compressed, i.e. not stretched but compressed. This makes it possible for the ferrite core to be assembled from ferrite parts, in particular the yoke and legs. This enables cost-effective production.
  • the ferrite core is preferably composed in a U-shape, so that the two legs, which are spaced apart from one another, are in contact with each other on the yoke.
  • the first step is arranged on the side of the first foot area facing away from the spring element.
  • the advantage here is that the spring element presses on the foot area and thus introduces a spring force directed away from the coil carrier into the coil carrier.
  • the ferrite core has a yoke and two legs. The advantage here is that the ferrite core can be produced in several pieces and therefore cost-effectively. In addition, air gaps can be avoided.
  • a second spring element supported on at least a second foot region of the coil carrier presses the ferrite core against the support regions of the housing part, the second foot region being supported on a second step of the base part, in particular the second step on the side facing away from the second spring element the second foot area is arranged.
  • the advantage here is that the spring force is divided.
  • the first spring element presses on the yoke of the ferrite core
  • the second spring element presses on the yoke of the ferrite core
  • the yoke having a narrowing, in particular a constriction, which is arranged between the first spring element and the second spring element, in particular wherein the narrowing is arranged between the contact area at which the first spring element touches the yoke and the contact area at which the second spring element touches the yoke.
  • the first of the two legs is cuboid-shaped, with the second of the two legs being cuboid-shaped, with the exception of the narrowing, the yoke is cuboid.
  • the first leg has a flat side surface with which the first leg rests on a flat side surface of the yoke
  • the second leg having a flat side surface with which the second leg rests on a flat side surface of the yoke, in particular where the normal direction of the flat side surface of the first leg is aligned parallel to the direction of the spring force generated by the first spring element and/or wherein the normal direction of the flat side surface of the second leg is aligned parallel to the direction of the spring force generated by the second spring element, in particular and to the normal direction of the flat side surface of the first leg.
  • each of the bearing surfaces on the housing part is formed in one piece, in particular in one piece, and protrudes from the ferrite core, in particular the housing part together with the bearing surfaces being designed as a plastic injection-molded part.
  • the leg has a point contact or two-point contact with the housing part. The spring force of the spring element is therefore divided into the contact surfaces. The ferrite core is thus aligned according to the contact surface positions.
  • each of the foot areas on the coil carrier is formed in one piece, in particular in one piece, as a rear grip on the coil carrier, in particular wherein the coil carrier together with the foot areas is designed as a plastic injection molded part.
  • the advantage here is that the foot areas are shaped as a rear grip and thus the spring element can engage there and be supported, so that the Coil carrier is pressed towards the base part, in particular onto a step of the base part, and the ferrite core is pushed away as seen from the step.
  • pocket-shaped receiving areas in particular depressions, are formed on the housing part, in which the legs are received.
  • the advantage here is that the legs rest on the housing part in and against the direction of the winding axis of the winding, since the legs are pressed into the pocket-shaped receiving areas.
  • the yoke projects through a continuous recess in the coil carrier, with the ferrite core being surrounded by the base part together with the housing part to form a housing.
  • the advantage here is that the field strength generated by the winding causes a strong magnetic flux, since ferrite has a high magnetic permeability.
  • the coil carrier can be made from plastic and can be attached to the yoke. The winding is then wound onto the bobbin and thus guided around the yoke.
  • the legs are preferably not covered by the winding.
  • the legs can be designed as cuboid plates.
  • the yoke can also be designed as a cuboid plate, although the narrowing is arranged in the middle of the yoke.
  • a circuit board is arranged between the base part and the winding and/or the coil support, with the connections of the winding being led to the circuit board and electrically connected to conductor tracks of the circuit board.
  • an insulating layer in particular insulating plate, in particular for electrical insulation, is arranged between the circuit board and the base part.
  • the advantage here is that the circuit board can be pressed onto the base part, in particular over the connection cables of the winding, which press the circuit board towards the base part.
  • the circuit board is therefore connected to the base part without play, with electrical insulation being able to be interposed.
  • This can be designed as a coating on the assembled circuit board or as an intermediate insulating plate.
  • capacitors are fitted on the circuit board, which are connected electrically in series and/or parallel to the winding.
  • the advantage here is that a high level of efficiency can be achieved since, due to the resonant transmission, only minor changes in the power transmission can be achieved even when the inductive coupling strength fluctuates.
  • the resonance frequency of the resonant circuit formed from the capacitance of the capacitors and the inductance of the winding equals the frequency of the alternating current impressed into the primary conductor.
  • an elongated line conductor is arranged between the legs, in particular where the line conductor is at the same distance from both legs and/or where the line conductor is aligned parallel to the surfaces of both legs , in particular wherein the line conductor is aligned perpendicular to the normal direction of the contact surface between the yoke and the first and / or second leg.
  • the advantage here is that the secondary part, which has a substantially U-shaped cross section, can be displaced in the direction of the line conductor without the inductive coupling changing.
  • FIG. 1 shows a first secondary part according to the invention of a system for the inductive transmission of electrical power in cross section.
  • FIG. 1 A side view of the cut secondary part is shown in FIG.
  • the secondary part has a trough-shaped base part 4, which is preferably made of metal, in particular aluminum.
  • the base part 4 has two upstanding wall areas in which plate-shaped legs of a ferrite core are accommodated.
  • the yoke 6 and each of the legs 3 are preferably designed as a respective cuboid.
  • one of the cuboids lies in contact with another of the cuboids, so that the side surfaces of the cuboids that are in contact are parallel to one another.
  • the ferrite core has a U-shaped appearance.
  • the constriction 7 is preferably formed centrally in the yoke 6, so that the yoke 6 has an increased risk of breaking in the area of the constriction, since the yoke 6 is less stable in this area of the constriction 7.
  • the yoke 6 is inserted through a coil carrier 1, preferably made of plastic, which receives the winding 5, which is wound around the yoke 6. Foot areas 9, which rest on respective steps that are formed on the base part 4.
  • a circuit board 8 is also accommodated in the base part 4, to which the connections 21 of the winding 5 are electrically connected.
  • the printed circuit board 8 equipped with electronic components is electrically insulated from the base part 4. This can also be done by an additional insulating plate, which is arranged between the printed circuit board 8 and the base part 4.
  • the coil carrier 1 has foot areas 9 on which spring elements 10 are supported, which press on the yoke 6, which thus presses the legs 3 onto support areas 20 of a housing part 2, which is releasably connected to the base part 4, in particular clip-connected and/or screw-connected .
  • a three-point bearing of the ferrite core against the housing part 2 is provided, so that tilting of a leg 3 relative to the yoke 6 can be prevented.
  • the first leg 3 rests on two spaced-apart support areas 20 of the housing part 2 and the other leg 3 rests on the housing part 2 via only a single support area 20.
  • the pole surfaces of the legs 3 are supported overall over three support areas 20 and are therefore not stored in an overdetermined manner.
  • the support areas 20 are formed on the housing part 2 and protrude towards the pole surfaces of the legs 3.
  • the legs 3 are surrounded, in particular accommodated and housed, by the material of the base part 4 and the housing part 2.
  • the ferrite core composed of the yoke 6 and the legs 3 is pressed by the spring elements 10 against the three-point bearing, which is formed from the three support areas 20.
  • the flat side surfaces of the legs 3 thus rest on the also flat side surface of the yoke 6.
  • Two of the support areas 20 support the first leg 3 and the third support area 20 supports the other leg 3.
  • the housing part 2 has pocket-shaped recesses into which the legs 3 are inserted.
  • the housing part 2 is preferably made of plastic.
  • Each of the spring elements 10 is supported on two foot areas 9.
  • a long line cable laid in a system is subjected to a medium-frequency alternating current with a frequency between 10 kHz and 1 MHz.
  • the line conductor is inductively coupled to the winding 5, being aligned perpendicular to the winding axis of the winding 5.
  • the line conductor is arranged between the legs 3, so that the secondary part can be moved along the line conductor without changing the inductive coupling between the winding 5 and the line conductor.
  • Capacitors are preferably arranged on the circuit board 8 and are connected to the winding 5 in series or parallel, the resonance frequency of the resulting resonant circuit being equal to the frequency of the alternating current impressed into the line conductor. This means that a high degree of efficiency can be achieved with inductive transmission.
  • the line conductor is preferably on a rail, in particular one
  • Monorail attached so that a rail vehicle can be carried with it connected secondary part of the traction drive and the control of the rail vehicle is supplied with electrical power.
  • the spring force generated by the spring element 10 is therefore used to compress the spring core.
  • an elastic part in particular a second spring element, can be used, for example, which is arranged between the circuit board 8 and the coil carrier 1, in particular the respective foot area 9 of the coil carrier 1.
  • the amount of force used to press the circuit board 8 is determined by the elastic member and the amount of force used to compress the ferrite core are different.
  • a higher force is used to compress the ferrite core than to press the circuit board 8.
  • each of the spring elements 10 is supported on only a single foot area.
  • the coil carrier 1 is not supported on a step of the base part 4, but rather presses the circuit board 8 towards the base part 4 by means of its foot areas 9, in particular onto the intermediate insulating layer or insulating plate.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Sekundärteil, insbesondere für ein System zur induktiven Übertragung elektrischer Leistung, wobei das Sekundärteil einen Ferritkern aufweist, wobei eine Wicklung von einem Spulenträger aufgenommen ist, wobei ein an zumindest einem ersten Fußbereich des Spulenträgers abgestütztes erstes Federelement den Ferritkern an Auflagebereiche eines Gehäuseteils andrückt, wobei das Gehäuseteil mit einem Basisteil verbunden ist, insbesondere mittels Schrauben, wobei der erste Fußbereich an einer ersten Stufe des Basisteils abgestützt ist.

Description

Sekundärteil
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein Sekundärteil.
Es ist allgemein bekannt, dass ein Sekundärteil induktiv an ein Primärleitersystem koppelbar ist.
Aus der EP 3 420 625 B1 ist als nächstliegender Stand der Technik ein induktives Ladegerät für tragbare Rechnergeräte bekannt.
Aus der DE 10 2018 007 912 A1 ist ein System zur induktiven Übertragung elektrischer Energie bekannt.
Aus der US 2013 / 0 002 039 A1 ist ein berührungsloser Verbinder bekannt.
Aus der US 2006 / 0 103 496 A1 ist eine elektrische Komponente bekannt, die einen variablen Luftspalteffekt aufweist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Sekundärteil weiterzubilden, wobei das Sekundärteil geräuscharm betreibbar sein soll.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Sekundärteil nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Sekundärteil, insbesondere für ein System zur induktiven Übertragung elektrischer Leistung, sind, dass das Sekundärteil einen Ferritkern aufweist, wobei eine Wicklung von einem Spulenträger aufgenommen ist,
ISI \ EIDOPAT 04.04.2023 wobei ein an zumindest einem ersten Fußbereich des Spulenträgers abgestütztes erstes Federelement den Ferritkern an Auflagebereiche eines Gehäuseteils andrückt, wobei das Gehäuseteil mit einem Basisteil verbunden ist, insbesondere mittels Schrauben,
- wobei der erste Fußbereich an einer ersten Stufe des Basisteils abgestützt ist oder wobei der Spulenträger, insbesondere mittels seines Fußbereiches, an einer Leiterplatte abgestützt ist, welche zwischen dem Spulenträger und dem Basisteil angeordnet ist, insbesondere wobei der Spulenträger die Leiterplatte zum Basisteil hindrückt, insbesondere über eine zwischengeordnete Isolierschicht, insbesondere Isolierbeschichtung der Leiterplatte oder Isolierplatte.
Von Vorteil ist dabei, dass durch die vom Federelement erzeugte Federkraft jegliches Spiel unterdrückbar ist und somit ein geräuscharmer Betrieb ermöglicht ist. Insbesondere ist das Sekundärteil auf einem Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, anordenbar und es werden keine Klappergeräusche erzeugt, wenn das Sekundärteil veränderlichen Beschleunigungen, wie Rucken, ausgesetzt ist. Denn das Federelement drückt die Teile aneinander und verhindert somit ein Spiel. Dadurch ist ein Aufeinanderprallen von Teilen des Sekundärteils vermeidbar und somit auch Betriebsgeräusche. Außerdem ist bei der Bestromung Wechselstrom verwendbar und durch die Unterdrückung des Spiels auch die durch Magnetostriktion oder Wechselmagnetfelder verursachbaren Verschiebungen von Teilen des Sekundärteils gegeneinander verhinderbar.
Weiter ist von Vorteil, dass der Ferritkern zusammengedrückt wird, also nicht gedehnt, sondern gestaucht wird. Somit ist es ermöglicht, dass der Ferritkern aus Ferritteilen, insbesondere Joch und Schenkel, zusammensetzbar ist. dadurch ist eine kostengünstige Herstellung ermöglicht. Vorzugsweise ist der Ferritkern U-förmig zusammengesetzt, sodass die beiden voneinander beabstandeten Schenkel jeweils flächig berührend am Joch anliegen.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die erste Stufe auf der vom Federelement abgewandten Seite des ersten Fußbereichs angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass das Federelement auf den Fußbereich drückt und somit eine vom Spulenträger weg gerichtete Federkraft in den Spulenträger einleitet. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Ferritkern ein Joch und zwei Schenkel auf. Von Vorteil ist dabei, dass der Ferritkern mehrstückig und somit kostengünstig herstellbar ist. Außerdem sind Luftspalte vermeidbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung drückt ein an zumindest einem zweiten Fußbereich des Spulenträgers abgestütztes zweites Federelement den Ferritkern an die Auflagebereiche des Gehäuseteils an, wobei der zweite Fußbereich an einer zweiten Stufe des Basisteils abgestützt ist, insbesondere wobei die zweite Stufe auf der vom zweiten Federelement abgewandten Seite des zweiten Fußbereichs angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Federkraft aufgeteilt wird.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung drückt das erste Federelement auf das Joch des Ferritkerns, wobei das zweite Federelement auf das Joch des Ferritkerns drückt, wobei das Joch eine Verengung, insbesondere Engstelle, aufweist, welche zwischen dem ersten Federelement und dem zweiten Federelement angeordnet ist, insbesondere wobei die Verengung zwischen demjenigen Berührbereich angeordnet ist, an welchem das erste Federelement das Joch berührt, und demjenigen Berührbereich angeordnet ist, an welchem das zweite Federelement das Joch berührt. Von Vorteil ist dabei, dass beidseitig der Verengung auf das Joch gedrückt wird und somit die Verengung möglichst wenig belastet wird.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der erste der beiden Schenkel quaderförmig ausgeführt, wobei der zweite der beiden Schenkel quaderförmig ausgeführt ist, wobei das Joch mit Ausnahme der Verengung quaderförmig ausgeführt ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Schenkel und das Joch senkrecht aufeinander anordenbar sind und somit die Federkraft geradlinig durch den Ferritkern durchleitbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der erste Schenkel eine ebene Seitenfläche auf, mit welcher der erste Schenkel an einer ebenen Seitenfläche des Jochs anliegt, wobei der zweite Schenkel eine ebene Seitenfläche aufweist, mit welcher der zweite Schenkel an einer ebenen Seitenfläche des Jochs anliegt, insbesondere wobei die Normalenrichtung der ebenen Seitenfläche des ersten Schenkels parallel zur Richtung der vom ersten Federelement erzeugten Federkraft ausgerichtet ist und/oder wobei die Normalenrichtung der ebenen Seitenfläche des zweiten Schenkels parallel zur Richtung der vom zweiten Federelement erzeugten Federkraft ausgerichtet ist, insbesondere und zur Normalenrichtung der ebenen Seitenfläche des ersten Schenkels. Von Vorteil ist dabei, dass die Schenkel relativ zum Joch nicht verkippen. Die Federkraft wird in Normalenrichtung in die Berührflächen eingeleitet.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist jede der Auflageflächen am Gehäuseteil einstückig, insbesondere einteilig, ausgeformt und ragt zum Ferritkern hervor, insbesondere wobei das Gehäuseteil samt Auflageflächen als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet ist. Von Vorteil ist dabei, dass der Schenkel eine Punktberührung oder Zweipunktberührung zum Gehäuseteil hinaufweist. Die Federkraft des Federelements teilt sich also in die Auflageflächen auf. Somit ist der Ferritkern entsprechend der Auflageflächenpositionen ausgerichtet.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist jeder der Fußbereiche am Spulenträger einstückig, insbesondere einteilig, als Hintergriff am Spulenträger ausgeformt, insbesondere wobei der Spulenträger samt Fußbereichen als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Fußbereiche als Hintergriff geformt sind und somit das Federelement dort eingreifen kann und abgestützt werden kann, so dass der Spulenträger zum Basisteil hin, insbesondere auf eine Stufe des Basisteils, gedrückt wird und der Ferritkern von der Stufe aus gesehen weggedrückt wird.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind am Gehäuseteil taschenförmige Aufnahmebereiche, insbesondere Vertiefungen, ausgeformt, in welchen die Schenkel aufgenommen sind. Von Vorteil ist dabei, dass die Schenkel in und entgegen der Richtung der Wicklungsachse der Wicklung am Gehäuseteil anliegen, da die Schenkel in die taschenförmigen Aufnahmebereiche eingepresst sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ragt das Joch durch eine durchgehende Ausnehmung des Spulenträgers hindurch, wobei der Ferritkern vom Basisteil zusammen mit dem Gehäuseteil gehäusebildend umgeben ist. Von Vorteil ist dabei, dass die von der Wicklung erzeugte Feldstärke einen starken Magnetfluss verursacht, da Ferrit eine hohe magnetische Permeabilität aufweist. Der Spulenträger ist aus Kunststoff fertigbar und auf das Joch aufsteckbar. Die Wicklung ist dann auf den Spulenträger aufgewickelt und somit um das Joch herumgeführt.
Die Schenkel sind vorzugsweise von der Wicklung nicht bewickelt. Die Schenkel sind als quaderförmige Platten ausführbar. Das Joch ist ebenso als quaderförmige Platte ausführbar, wobei allerdings die Verengung mittig im Joch angeordnet ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Leiterplatte zwischen dem Basisteil und der Wicklung und/oder dem Spulenträger angeordnet, wobei die Anschlüsse der Wicklung zur Leiterplatte geführt und mit Leiterbahnen der Leiterplatte elektrisch verbunden sind. Von Vorteil ist dabei, dass mittels der elastisch ausgeführten Anschlüsse die Leiterplatte von der Wicklung zum Basisteil hin drückbar ist. Somit wird Spiel unterdrückt und eine stabile steife Ausführung ermöglicht, so dass Klappergeräusche im Betrieb vermeidbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen der Leiterplatte und dem Basisteil eine Isolierschicht, insbesondere Isolierplatte, insbesondere zur elektrischen Isolation, angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass die Leiterplatte an das Basisteil andrückbar ist, insbesondere über die Anschlussleitungen der Wicklung, welche die Leiterplatte zum Basisteil hindrücken. Somit ist die Leiterplatte spielfrei mit dem Basisteil verbunden, wobei eine elektrische Isolierung zwischenordenbar ist. Diese kann als Beschichtung der bestückten Leiterplatte ausgeführt sein oder als zwischengeordnete Isolierplatte.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind auf der Leiterplatte Kondensatoren bestückt, welche zur Wicklung elektrisch in Reihe und/oder parallel zugeschaltet sind. Von Vorteil ist dabei, dass eine hohe Effizienz erreichbar ist, da wegen der resonanten Übertragung auch bei Schwankungen der induktiven Kopplungsstärke nur geringfügige Änderungen bei der Leistungsübertragung erreichbar sind. Zur resonanten Kopplung gleicht die Resonanzfrequenz des aus der Kapazität der Kondensatoren und der Induktivität der Wicklung gebildeten Schwingkreises der Frequenz des in den Primärleiter eingeprägten Wechselstroms.
Wichtig ist bei dem System zur induktiven Übertragung elektrischer Leistung mit einem Sekundärteil, dass ein langgestreckt verlegter Linienleiter zwischen den Schenkeln angeordnet ist, insbesondere wobei der Linienleiter zu beiden Schenkeln den selben Abstand aufweist und/oder wobei der Linienleiter parallel zu den Oberflächen beider Schenkel ausgerichtet ist, insbesondere wobei der Linienleiter senkrecht zur Normalenrichtung der Berührfläche zwischen dem Joch und dem erste und/oder zweiten Schenkel ausgerichtet ist.
Von Vorteil ist dabei, dass das einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweisende Sekundärteil in Richtung des Linienleiters verschiebbar ist, ohne dass die induktive Kopplung sich ändert.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe. Die Erfindung wird nun anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert:
In der Figur 1 ist ein erstes erfindungsgemäßes Sekundärteil eines Systems zur induktiven Übertragung elektrischer Leistung im Querschnitt dargestellt.
In der Figur 2 ist das Sekundärteil angeschnitten in Schrägansicht dargestellt.
In der Figur 3 ist das Sekundärteil explodiert in Schrägansicht dargestellt.
In der Figur 4 ist eine Seitenansicht des angeschnittenen Sekundärteils dargestellt.
Wie in den Figuren dargestellt, weist der Sekundärteil ein wannenförmiges Basisteil 4 auf, das vorzugsweise aus Metall, insbesondere Aluminium, hergestellt ist.
Das Basisteil 4 weist dabei zwei hochstehende Wandbereiche auf, in welchen plattenförmige Schenkel eines Ferritkerns aufgenommen sind.
Diese Schenkel 3 sind mittels eines ebenfalls plattenförmigen Jochs 6 des Ferritkerns miteinander verbunden.
Mit Ausnahme einer Verengung 7 des Jochs 6 ist das Joch 6 sowie jeder der Schenkel 3 vorzugsweise als jeweiliger Quader ausgeführt. Somit liegt jeweils einer der Quader an einem anderen der Quader berührend an, so dass die in Berührung stehenden Seitenflächen der Quader parallel zueinander sind.
Insgesamt weist der Ferritkern ein U-förmiges Aussehen auf.
Die Verengung 7 ist vorzugsweise mittig im Joch 6 ausgebildet, so dass das Joch 6 in dem Bereich der Verengung eine erhöhte Brechgefahr aufweist, da das Joch 6 in diesem Bereich der Verengung 7 weniger stabil ist.
Das Joch 6 ist durch einen vorzugsweise aus Kunststoff ausgeführten Spulenträger 1 gesteckt, welcher die Wicklung 5 aufnimmt, welche um das Joch 6 herumgewickelt ist. Fußbereiche 9 auf, welche an jeweiligen Stufen anliegen, die am Basisteil 4 ausgebildet sind.
Im Basisteil 4 ist auch eine Leiterplatte 8 aufgenommen, mit welcher die Anschlüsse 21 der Wicklung 5 elektrisch verbunden sind.
Die mit elektronischen Bauelementen bestückte Leiterplatte 8 ist elektrisch isoliert zum Basisteil 4. Dies kann auch durch eine zusätzliche Isolierplatte erfolgen, welche zwischen Leiterplatte 8 und Basisteil 4 angeordnet ist.
Der Spulenträger 1 weist Fußbereiche 9 auf, an welchen Federelemente 10 abgestützt sind, die auf das Joch 6 drücken, das somit die Schenkel 3 an Auflagebereiche 20 eines Gehäuseteils 2 andrücken, das mit dem Basisteil 4 lösbar verbunden, insbesondere klipsverbunden und/oder schraubverbunden ist.
Insbesondere drücken zwar zwei Federelemente 10 auf den Spulenträger 1 , jedoch ist die Verengung am Joch 6 zwischen den beiden Berührstellen der beiden Federelemente 10 am Joch 6 angeordnet.
Erfindungsgemäß ist eine Dreipunktlagerung des Ferritkerns gegen das Gehäuseteil 2 vorgesehen, so dass Verkippungen eines Schenkels 3 relativ zum Joch 6 verhinderbar sind. Hierzu liegt der erste Schenkel 3 an zwei, voneinander beabstandeten Auflagebereichen 20 des Gehäuseteils 2 an und der andere Schenkel 3 über nur einen einzigen Auflagebereich 20 am Gehäuseteil 2 an.
Somit sind die Polflächen der Schenkel 3 insgesamt über drei Auflagebereiche 20 abgestützt und daher nicht überbestimmt gelagert.
Die Auflagebereiche 20 sind am Gehäuseteil 2 ausgeformt und ragen zu den Polflächen der Schenkel 3 hervor.
Die Schenkel 3 sind vom Material des Basisteils 4 und des Gehäuseteils 2 umgeben, insbesondere aufgenommen und eingehaust. Der aus dem Joch 6 und den Schenkeln 3 zusammengesetzte Ferritkern wird von den Federelementen 10 gegen die Dreipunktlagerung gedrückt, welche aus den drei Auflagebereichen 20 gebildet ist. Somit liegen die planen Seitenflächen der Schenkel 3 an der ebenfalls planen Seitenfläche des Jochs 6 an. Zwei der Auflagebereiche 20 stützen den ersten Schenkel 3 ab und der dritte Auflagebereich 20 stützt den anderen Schenkel 3 ab.
Durch das flächige Anliegen der planen Seitenflächen ist das Entstehen von Luftspalten zwischen dem Joch 6 und den Schenkeln 3 verhindert.
Für die Aufnahme der Schenkel weist das Gehäuseteil 2 taschenförmige Vertiefungen auf, in welche die Schenkel 3 eingesteckt sind.
Das Gehäuseteil 2 ist vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt.
Jedes der Federelemente 10 ist an zwei Fußbereichen 9 abgestützt.
Ein langgestreckt in einer Anlage verlegter Linienleiter wird mit einem mittelfrequenten Wechselstrom beaufschlagt, der eine Frequenz zwischen 10 kHz und 1 MHz aufweist.
Der Linienleiter ist induktiv an die Wicklung 5 gekoppelt, wobei er senkrecht zur Wicklungsachse der Wicklung 5 ausgerichtet ist. Der Linienleiter ist zwischen den Schenkeln 3 angeordnet, so dass das Sekundärteil entlang dem Linienleiter verschiebbar ist, ohne dass sich die induktive Kopplung zwischen Wicklung 5 und Linienleiter verändert.
Auf diese Weise ist eine elektrische Leistung induktiv vom Linienleiter ans Sekundärteil übertragbar.
Auf der Leiterplatte 8 sind vorzugsweise Kapazitäten angeordnet, welche der Wicklung 5 in Reihe oder parallel zugeschaltet sind, wobei die Resonanzfrequenz des so entstehenden Schwingkreises der Frequenz des in den Linienleiter eingeprägten Wechselstroms gleicht. Somit ist ein hoher Wirkungsgrad bei der induktiven Übertragung erreichbar.
Vorzugsweise ist der Linienleiter an einer Schiene, insbesondere einer
Einschienenhängebahn, befestigt, so dass ein Schienenfahrzeug mittels des mit ihm verbundenen Sekundärteils des Fahrantrieb und die Steuerung des Schienenfahrzeugs mit elektrischer Leistung versorgt.
Die vom Federelement 10 erzeugte Federkraft wird also zum Zusammendrücken des Federkerns verwendet. Für das Andrücken der Leiterplatte 8 an das Basisteil 4 ist beispielsweise ein elastisches Teil, insbesondere zweites Federelement, verwendbar, das zwischen der Leiterplatte 8 und dem Spulenträger 1 , insbesondere dem jeweiligen Fußbereich 9 des Spulenträgers 1 , angeordnet ist. Somit sind derjenige Kraftbetrag, welcher zum Andrücken der Leiterplatte 8 verwendet wird, durch das elastische Teil bestimmt und derjenige Kraftbetrag, welcher zum Zusammendrücken des Ferritkerns verwendet wird, unterschiedlich. Vorzugsweise ist eine höhere Kraft aufgewendet zum Zusammendrücken des Ferritkerns verwendet als zum Andrücken der Leiterplatte 8.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird jedes der Federelemente 10 an nur einem einzigen Fußbereich abgestützt.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird der Spulenträger 1 nicht an einer Stufe des Basisteils 4 abgestützt, sondern drückt mittels seiner Fußbereiche 9 die Leiterplatte 8 zum Basisteil 4 hin, insbesondere also an die zwischengeordnete Isolierschicht oder Isolierplatte.
Somit ist nicht nur der Federkern von der Federkraft zusammengehalten, sondern auch die Leiterplatte 8 spielfrei angedrückt an das Basisteil 4.
Auf diese Weise ist derselbe Kraftbetrag zum Zusammenhalt des Federkerns wie auch zum Andrücken der Leiterplatte 8 verwendet.
Bezugszeichenliste
1 Spulenträger 2 Gehäuseteil
3 Schenkel
4 Basisteil
5 Wicklung
6 Joch 7 Verengung, insbesondere Engstelle
8 Leiterplatte
9 Fußbereich des Spulenträgers 1
10 Federelement
20 Auflagebereich 21 Anschluss der Wicklung 5

Claims

Patentansprüche:
1. Sekundärteil, insbesondere für ein System zur induktiven Übertragung elektrischer Leistung, wobei das Sekundärteil einen Ferritkern aufweist, wobei eine Wicklung von einem Spulenträger aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein an zumindest einem ersten Fußbereich des Spulenträgers abgestütztes erstes Federelement den Ferritkern an Auflagebereiche eines Gehäuseteils andrückt, wobei das Gehäuseteil mit einem Basisteil verbunden ist, insbesondere mittels Schrauben,
- wobei der erste Fußbereich an einer ersten Stufe des Basisteils abgestützt ist oder wobei der Spulenträger, insbesondere mittels seines Fußbereiches, an einer Leiterplatte abgestützt ist, welche zwischen dem Spulenträger und dem Basisteil angeordnet ist, insbesondere wobei der Spulenträger die Leiterplatte zum Basisteil hindrückt, insbesondere über eine zwischengeordnete Isolierschicht, insbesondere Isolierbeschichtung der Leiterplatte oder Isolierplatte.
2. Sekundärteil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stufe auf der vom Federelement abgewandten Seite des ersten Fußbereichs angeordnet ist.
3. Sekundärteil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ferritkern ein Joch und zwei Schenkel aufweist.
4. Sekundärteil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein an zumindest einem zweiten Fußbereich des Spulenträgers abgestütztes zweites Federelement den Ferritkern an die Auflagebereiche des Gehäuseteils andrückt, wobei der zweite Fußbereich an einer zweiten Stufe des Basisteils abgestützt ist, insbesondere wobei die zweite Stufe auf der vom zweiten Federelement abgewandten Seite des zweiten Fußbereichs angeordnet ist.
5. Sekundärteil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Federelement auf das Joch des Ferritkerns drückt, wobei das zweite Federelement auf das Joch des Ferritkerns drückt, wobei das Joch eine Verengung, insbesondere Engstelle, aufweist, welche zwischen dem ersten Federelement und dem zweiten Federelement angeordnet ist, insbesondere wobei die Verengung zwischen demjenigen Berührbereich angeordnet ist, an welchem das erste Federelement das Joch berührt, und demjenigen Berührbereich angeordnet ist, an welchem das zweite Federelement das Joch berührt.
6. Sekundärteil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste der beiden Schenkel quaderförmig ausgeführt ist, wobei der zweite der beiden Schenkel quaderförmig ausgeführt ist, wobei das Joch mit Ausnahme der Verengung quaderförmig ausgeführt ist.
7. Sekundärteil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schenkel eine ebene Seitenfläche aufweist, mit welcher der erste Schenkel an einer ebenen Seitenfläche des Jochs anliegt, wobei der zweite Schenkel eine ebene Seitenfläche aufweist, mit welcher der zweite Schenkel an einer ebenen Seitenfläche des Jochs anliegt, insbesondere wobei die Normalenrichtung der ebenen Seitenfläche des ersten Schenkels parallel zur Richtung der vom ersten Federelement erzeugten Federkraft ausgerichtet ist und/oder wobei die Normalenrichtung der ebenen Seitenfläche des zweiten Schenkels parallel zur Richtung der vom zweiten Federelement erzeugten Federkraft ausgerichtet ist, insbesondere und zur Normalenrichtung der ebenen Seitenfläche des ersten Schenkels.
8. Sekundärteil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Auflageflächen am Gehäuseteil einstückig, insbesondere einteilig, ausgeformt ist und zum Ferritkern hervorragt, insbesondere wobei das Gehäuseteil samt Auflageflächen als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet ist.
9. Sekundärteil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Fußbereiche am Spulenträger einstückig, insbesondere einteilig, als Hintergriff am Spulenträger ausgeformt ist, insbesondere wobei der Spulenträger samt Fußbereichen als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet ist.
10. Sekundärteil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Gehäuseteil taschenförmige Aufnahmebereiche, insbesondere Vertiefungen, ausgeformt sind, in welchen die Schenkel aufgenommen sind.
11. Sekundärteil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Joch durch eine durchgehende Ausnehmung des Spulenträgers hindurchragt, wobei der Ferritkern vom Basisteil zusammen mit dem Gehäuseteil gehäusebildend umgeben ist.
12. Sekundärteil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leiterplatte zwischen dem Basisteil und der Wicklung und/oder dem Spulenträger angeordnet ist, wobei die Anschlüsse der Wicklung zur Leiterplatte geführt und mit Leiterbahnen der Leiterplatte elektrisch verbunden sind.
13. Sekundärteil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Leiterplatte und dem Basisteil eine Isolierschicht, insbesondere Isolierplatte, insbesondere zur elektrischen Isolation, angeordnet ist.
14. Sekundärteil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Leiterplatte Kondensatoren bestückt sind, welche zur Wicklung elektrisch in Reihe und/oder parallel zugeschaltet sind.
15. System zur induktiven Übertragung elektrischer Leistung mit einem Sekundärteil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein langgestreckt verlegter Linienleiter zwischen den Schenkeln angeordnet ist, insbesondere wobei der Linienleiter zu beiden Schenkeln den selben Abstand aufweist und/oder wobei der Linienleiter parallel zu den Oberflächen beider Schenkel ausgerichtet ist, insbesondere wobei der Linienleiter senkrecht zur Normalenrichtung der Berührfläche zwischen dem Joch und dem erste und/oder zweiten Schenkel ausgerichtet ist.
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060103496A1 (en) 2004-11-16 2006-05-18 Jung Fong Electronics Co., Ltd. Electric component having a variable air gap effect
EP1686597A2 (de) * 2005-01-04 2006-08-02 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung zur induktiven Energieübertragung zwischen einem Bestückautomaten und einer Zuführeinrichtung für Bauelemente, Zuführeinrichtung und Bestückautomat.
WO2007137682A2 (de) * 2006-05-30 2007-12-06 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Übertragerkopf und anlage
US20130002039A1 (en) 2010-03-05 2013-01-03 Yamaichi Electronics Co., Ltd. Non-contact connector
US20140327318A1 (en) * 2013-05-02 2014-11-06 Bedrock Automation Platforms Inc. Electromagnetic Connectors
DE102018007912A1 (de) 2017-10-27 2019-05-02 Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg System zur induktiven Übertragung elektrischer Energie
EP3420625B1 (de) 2016-02-25 2020-03-25 Apple Inc. Induktive ladeanschlüsse für tragbare computervorrichtungen
EP2828869B1 (de) * 2012-03-21 2020-04-08 Sew-Eurodrive GmbH & Co. KG Energieübertragungssystem mit einem an ein primärleitersystem induktiv koppelbaren modul

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060103496A1 (en) 2004-11-16 2006-05-18 Jung Fong Electronics Co., Ltd. Electric component having a variable air gap effect
EP1686597A2 (de) * 2005-01-04 2006-08-02 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung zur induktiven Energieübertragung zwischen einem Bestückautomaten und einer Zuführeinrichtung für Bauelemente, Zuführeinrichtung und Bestückautomat.
WO2007137682A2 (de) * 2006-05-30 2007-12-06 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Übertragerkopf und anlage
US20130002039A1 (en) 2010-03-05 2013-01-03 Yamaichi Electronics Co., Ltd. Non-contact connector
EP2828869B1 (de) * 2012-03-21 2020-04-08 Sew-Eurodrive GmbH & Co. KG Energieübertragungssystem mit einem an ein primärleitersystem induktiv koppelbaren modul
US20140327318A1 (en) * 2013-05-02 2014-11-06 Bedrock Automation Platforms Inc. Electromagnetic Connectors
EP3420625B1 (de) 2016-02-25 2020-03-25 Apple Inc. Induktive ladeanschlüsse für tragbare computervorrichtungen
DE102018007912A1 (de) 2017-10-27 2019-05-02 Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg System zur induktiven Übertragung elektrischer Energie

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