DE102022212830A1 - Power transmission device, method for producing a power transmission device, electric machine, electric axle drive, motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Eine Stromübertragungsvorrichtung für eine elektrische Maschine weist ein Statorverbindungselement zum Verbinden mit einem Stator der elektrischen Maschine, eine Primärspule, ein Trägerelement zum Verbinden mit einem Rotor der elektrischen Maschine, eine Sekundärspule, eine Gleichrichtereinrichtung und eine Zwischenkontakteinrichtung auf. Die Primärspule ist drehfest an dem Statorverbindungselement angeordnet. Die Sekundärspule ist drehbar zu der Primärspule an dem Trägerelement angeordnet. Die Zwischenkontakteinrichtung (125) weist eine erste Stromschiene (200) und eine zweite Stromschiene (205) auf. Dabei weist die erste Stromschiene (200) einen ersten Spulenkontakt (210) zum elektrischen Kontaktieren der Sekundärspule und die zweite Stromschiene (205) einen zweiten Spulenkontakt (215) zum elektrischen Kontaktieren der Sekundärspule auf. Außerdem weist die erste Stromschiene (200) einen ersten Gleichrichterkontakt (220) zum elektrischen Kontaktieren der Gleichrichtereinrichtung und die zweite Stromschiene (205) einen zweiten Gleichrichterkontakt (225) zum elektrischen Kontaktieren der Gleichrichtereinrichtung auf.A power transmission device for an electrical machine has a stator connection element for connection to a stator of the electrical machine, a primary coil, a carrier element for connection to a rotor of the electrical machine, a secondary coil, a rectifier device and an intermediate contact device. The primary coil is arranged on the stator connection element in a rotationally fixed manner. The secondary coil is arranged on the carrier element so as to be rotatable relative to the primary coil. The intermediate contact device (125) has a first busbar (200) and a second busbar (205). The first busbar (200) has a first coil contact (210) for electrically contacting the secondary coil and the second busbar (205) has a second coil contact (215) for electrically contacting the secondary coil. In addition, the first busbar (200) has a first rectifier contact (220) for electrically contacting the rectifier device and the second busbar (205) has a second rectifier contact (225) for electrically contacting the rectifier device.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Stromübertragungsvorrichtung, ein Verfahren zum Herstellen einer Stromübertragungsvorrichtung, eine elektrische Maschine, einen elektrischen Achsantrieb und auf ein Kraftfahrzeug.The present invention relates to a power transmission device, a method for producing a power transmission device, an electric machine, an electric axle drive and a motor vehicle.
Zur Bestromung von Rotorspulen einer fremderregten Synchronmaschine kann beispielsweise ein Transformator als Drehübertrager verwendet werden. Die Kontaktierung der Rotorspulen mit einer Sekundärspule des Transformators kann über einen Gleichrichter erfolgen, wie dies zum Beispiel in der
Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Stromübertragungsvorrichtung, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen einer Stromübertragungsvorrichtung, eine verbesserte elektrische Maschine, einen verbesserten elektrischen Achsantrieb und ein verbessertes Kraftfahrzeug gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Against this background, the present invention provides an improved power transmission device, an improved method for producing a power transmission device, an improved electric machine, an improved electric axle drive and an improved motor vehicle according to the main claims. Advantageous embodiments emerge from the subclaims and the following description.
Die mit dem hier vorgestellten Ansatz erreichbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass eine Stromübertragungsvorrichtung geschaffen werden kann, die ein zuverlässiges Kontaktieren einer Sekundärspule und einer Gleichrichtereinrichtung ermöglicht.The advantages that can be achieved with the approach presented here are, in particular, that a current transmission device can be created that enables reliable contacting of a secondary coil and a rectifier device.
Eine Stromübertragungsvorrichtung für eine elektrische Maschine weist ein Statorverbindungselement zum Verbinden mit einem Stator der elektrischen Maschine, eine Primärspule, ein Trägerelement zum Verbinden mit einem Rotor der elektrischen Maschine, eine Sekundärspule, eine Gleichrichtereinrichtung und eine Zwischenkontakteinrichtung auf. Die Primärspule ist drehfest an dem Statorverbindungselement angeordnet. Die Sekundärspule ist drehbar zu der Primärspule an dem Trägerelement angeordnet. Die Zwischenkontakteinrichtung weist eine erste Stromschiene und eine zweite Stromschiene auf. Dabei weist die erste Stromschiene einen ersten Spulenkontakt zum elektrischen Kontaktieren der Sekundärspule und die zweite Stromschiene einen zweiten Spulenkontakt zum elektrischen Kontaktieren der Sekundärspule auf. Außerdem weist die erste Stromschiene einen ersten Gleichrichterkontakt zum elektrischen Kontaktieren der Gleichrichtereinrichtung und die zweite Stromschiene einen zweiten Gleichrichterkontakt zum elektrischen Kontaktieren der Gleichrichtereinrichtung auf.A power transmission device for an electrical machine has a stator connection element for connecting to a stator of the electrical machine, a primary coil, a carrier element for connecting to a rotor of the electrical machine, a secondary coil, a rectifier device and an intermediate contact device. The primary coil is arranged on the stator connection element in a rotationally fixed manner. The secondary coil is arranged on the carrier element so as to be rotatable relative to the primary coil. The intermediate contact device has a first busbar and a second busbar. The first busbar has a first coil contact for electrically contacting the secondary coil and the second busbar has a second coil contact for electrically contacting the secondary coil. In addition, the first busbar has a first rectifier contact for electrically contacting the rectifier device and the second busbar has a second rectifier contact for electrically contacting the rectifier device.
Bei der elektrischen Maschine kann es sich um eine fremderregte Synchronmaschine handeln, die beispielsweise ein Kraftfahrzeug antreiben kann, wobei das Kraftfahrzeug beispielsweise als ein elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug ausgeführt sein kann. Die Stromübertragungsvorrichtung kann ausgebildet sein, um Rotorspulen der elektrischen Maschine zu bestromen. Der hier vorgestellte Ansatz kann somit auch als Stromübertragungseinrichtung für fremderregte Synchronmaschinen mit Zwischenkontaktelement verstanden werden. Das Statorverbindungselement kann als eine statorfeste Lanze ausgeformt sein. Das Trägerelement kann als ein Wellenstummel ausgeformt sein, um die Stromübertragungsvorrichtung mit einem Rotor zu verbinden. Bei der Primärspule und der Sekundärspule kann es sich jeweils um ein elektrisches Bauelement handeln, das Windungen aufweist, um bei Stromfluss ein Magnetfeld zu erzeugen. Die Zwischenkontakteinrichtung kann einen runden, kreisförmigen bzw. ringförmigen Grundriss aufweisen. Die erste Stromschiene und die zweite Stromschiene können als zwei separate Bauelemente ausgeformt sein. Die Gleichrichtereinrichtung kann benachbart zu der Stromübertragungsvorrichtung angeordnet sein.The electrical machine can be a separately excited synchronous machine that can drive a motor vehicle, for example, whereby the motor vehicle can be designed as an electrically operated motor vehicle, for example. The power transmission device can be designed to supply current to rotor coils of the electrical machine. The approach presented here can therefore also be understood as a power transmission device for separately excited synchronous machines with an intermediate contact element. The stator connection element can be shaped as a stator-fixed lance. The carrier element can be shaped as a stub shaft in order to connect the power transmission device to a rotor. The primary coil and the secondary coil can each be an electrical component that has windings in order to generate a magnetic field when current flows. The intermediate contact device can have a round, circular or ring-shaped outline. The first busbar and the second busbar can be shaped as two separate components. The rectifier device can be arranged adjacent to the power transmission device.
Die Stromübertragungsvorrichtung kann einen Grundkörper zum Aufnehmen der Zwischenkontakteinrichtung und einen Deckel zum Abdecken des Grundkörpers aufweisen. Der Deckel kann eine erste Durchgangsöffnung für den ersten Gleichrichterkontakt und eine zweite Durchgangsöffnung für den zweiten Gleichrichterkontakt aufweisen. Der Grundkörper und der Deckel können die Zwischenkontakteinrichtung vor Beschädigungen und/oder Verschmutzungen schützen. Somit kann eine zuverlässige Funktionsweise und eine Langlebigkeit der Zwischenkontakteinrichtung ermöglicht werden. Der Grundkörper und der Deckel können jeweils ein Kunststoffmaterial aufweisen und somit beispielsweise kostengünstig hergestellt werden. Die Durchgangsöffnungen können ein einfaches Kontaktieren der Gleichrichtereinrichtung mit den Gleichrichterkontakten ermöglichen.The power transmission device can have a base body for receiving the intermediate contact device and a cover for covering the base body. The cover can have a first through-opening for the first rectifier contact and a second through-opening for the second rectifier contact. The base body and the cover can protect the intermediate contact device from damage and/or contamination. This enables reliable operation and a long service life of the intermediate contact device. The base body and the cover can each comprise a plastic material and can thus be manufactured inexpensively, for example. The through-openings can enable easy contact between the rectifier device and the rectifier contacts.
Der Deckel kann eine weitere Durchgangsöffnung für den ersten Spulenkontakt und den zweiten Spulenkontakt aufweisen. Somit kann ein einfaches Kontaktieren der Sekundärspule mit den Spulenkontakten ermöglicht werden.The cover can have a further through-opening for the first coil contact and the second coil contact. This enables the secondary coil to be easily contacted with the coil contacts.
Die erste Stromschiene und die zweite Stromschiene können ringförmig oder ringsegmentförmig ausgeformt sein. Dabei können die Stromschienen konzentrisch zueinander angeordnet sein und unterschiedliche oder identische Durchmesser und/oder Grundrisse aufweisen.The first busbar and the second busbar can be ring-shaped or ring-segment-shaped. The busbars can be arranged concentrically to one another and have different or identical diameters and/or floor plans.
Die Zwischenkontakteinrichtung kann in einem montierten Zustand der Stromübertragungsvorrichtung zwischen der Sekundärspule und der Gleichrichtereinrichtung angeordnet sein. Somit kann eine zuverlässige Funktionsweise der Stromübertragungsvorrichtung ermöglicht werden. Zusätzlich kann durch die kompakte Bauweise Bauraum eingespart werden.The intermediate contact device can be arranged in an assembled state of the power transmission device between the secondary coil and the rectifier device. Thus This enables the power transmission device to function reliably. In addition, the compact design saves installation space.
Der erste Spulenkontakt und der zweite Spulenkontakt können in einem montierten Zustand benachbart zueinander angeordnet sein. Die Kontaktierung mit der Sekundärspule kann somit vorteilhaft ermöglicht werden.The first coil contact and the second coil contact can be arranged adjacent to one another in an assembled state. Contacting with the secondary coil can thus advantageously be made possible.
Die Zwischenkontakteinrichtung kann als eine Leiterplatteneinrichtung oder als eine Schaltringeinrichtung ausgebildet oder ausgeführt sein. Die Leiterplatteneinrichtung kann eine Leiterplatte aufweisen. Die Schaltringeinrichtung kann einen Schaltring aufweisen. Die Zwischenkontakteinrichtung kann kostengünstig und bauraumoptimiert hergestellt werden.The intermediate contact device can be designed or constructed as a printed circuit board device or as a switching ring device. The printed circuit board device can have a printed circuit board. The switching ring device can have a switching ring. The intermediate contact device can be manufactured cost-effectively and in an installation space-optimized manner.
Der erste Gleichrichterkontakt und der zweite Gleichrichterkontakt können in einem montierten Zustand der Zwischenkontakteinrichtung um 180 Grad versetzt zueinander angeordnet sein. Die Gleichrichterkontakte können zueinander gegenüberliegend angeordnet sein.The first rectifier contact and the second rectifier contact can be arranged offset by 180 degrees from one another in an assembled state of the intermediate contact device. The rectifier contacts can be arranged opposite one another.
Die Stromübertragungsvorrichtung kann eine Gleichrichterplatine aufweisen, an der die Gleichrichtereinrichtung angeordnet sein kann. Die Gleichrichterplatine kann einen ersten Rotorkontakt und einen zweiten Rotorkontakt zum elektrischen Kontaktieren eines Rotors der elektrischen Maschine aufweisen. Dabei können der erste Rotorkontakt und der zweite Rotorkontakt in einem montierten Zustand um 180 Grad versetzt zueinander angeordnet sein. Somit kann eine zuverlässige Funktionsweise der Stromübertragungsvorrichtung ermöglicht werden. Ferner kann durch die Anordnung der Gleichrichterplatine an der Gleichrichtereinrichtung Bauraum eingespart werden.The power transmission device can have a rectifier board on which the rectifier device can be arranged. The rectifier board can have a first rotor contact and a second rotor contact for electrically contacting a rotor of the electrical machine. In an assembled state, the first rotor contact and the second rotor contact can be arranged offset by 180 degrees from one another. This enables the power transmission device to function reliably. Furthermore, installation space can be saved by arranging the rectifier board on the rectifier device.
Die Stromübertragungsvorrichtung kann eine elektronische Schaltung aufweisen, die elektrisch zwischen die erste Stromschiene und die zweite Stromschiene geschaltet sein kann. Die elektronische Schaltung kann vorteilhaft Strom von der Stromübertragungsvorrichtung filtern. Ferner kann die elektronische Schaltung platzsparend realisiert werden, sodass sie zuverlässig zwischen die Stromschienen geschaltet sein kann.The power transmission device can have an electronic circuit that can be electrically connected between the first busbar and the second busbar. The electronic circuit can advantageously filter power from the power transmission device. Furthermore, the electronic circuit can be implemented in a space-saving manner so that it can be reliably connected between the busbars.
Die elektronische Schaltung kann dabei mindestens ein passives Bauelement aufweisen, insbesondere eine Reihenschaltung aus einem elektrischen Widerstand und einem Kondensator. Diese Reihenschaltung kann kostengünstig hergestellt werden.The electronic circuit can have at least one passive component, in particular a series circuit consisting of an electrical resistor and a capacitor. This series circuit can be manufactured inexpensively.
Eine elektrische Maschine weist eine Ausführungsform einer hierin genannten Stromübertragungsvorrichtung auf. Auch durch eine solche Ausführungsform können die Vorteile des hier beschriebenen Ansatzes sehr effizient realisiert werden.An electrical machine has an embodiment of a power transmission device mentioned herein. The advantages of the approach described here can also be implemented very efficiently by such an embodiment.
Ein elektrischer Achsantrieb für ein Kraftfahrzeug weist eine Ausführungsform einer hierin genannten elektrischen Maschine, eine Getriebeeinrichtung und einen Stromrichter auf. Unter Verwendung der Getriebeeinrichtung kann ein von der elektrischen Maschine bereitgestelltes Drehmoment in ein Antriebsmoment zum Antreiben zumindest eines Rads des Kraftfahrzeugs umgewandelt werden. Die Getriebeeinrichtung kann ein Getriebe zum Reduzieren der Drehzahl der elektrischen Maschine sowie optional ein Differenzial aufweisen.An electric axle drive for a motor vehicle has an embodiment of an electric machine mentioned herein, a transmission device and a power converter. Using the transmission device, a torque provided by the electric machine can be converted into a drive torque for driving at least one wheel of the motor vehicle. The transmission device can have a transmission for reducing the speed of the electric machine and optionally a differential.
Ein Kraftfahrzeug weist eine Ausführungsform eines hierin genannten elektrischen Achsantriebs und zusätzlich oder alternativ eine Ausführungsform einer hierin genannten elektrischen Maschine und zusätzlich oder alternativ eine Ausführungsform einer hierin genannten Stromübertragungsvorrichtung auf. Auch durch eine solche Ausführungsform können die Vorteile des hier beschriebenen Ansatzes sehr effizient realisiert werden.A motor vehicle has an embodiment of an electric axle drive mentioned herein and additionally or alternatively an embodiment of an electric machine mentioned herein and additionally or alternatively an embodiment of a power transmission device mentioned herein. The advantages of the approach described here can also be implemented very efficiently by such an embodiment.
Ein Verfahren zum Herstellen einer Ausführungsform einer hierin genannten Stromübertragungsvorrichtung umfasst einen Schritt des Anordnens und einen Schritt des Kontaktierens. Im Schritt des Anordnens werden die Primärspule drehfest an dem Statorverbindungselement und die Sekundärspule drehbar zu der Primärspule an dem Trägerelement angeordnet. Im Schritt des Kontaktierens werden die Sekundärspule mit den Spulenkontakten der Zwischenkontakteinrichtung und die Gleichrichtereinrichtung mit den Gleichrichterkontakten kontaktiert. Auch durch eine solche Ausführungsform können die Vorteile des hier beschriebenen Ansatzes sehr effizient realisiert werden.A method for producing an embodiment of a power transmission device mentioned herein comprises an arranging step and a contacting step. In the arranging step, the primary coil is arranged on the stator connecting element in a rotationally fixed manner and the secondary coil is arranged on the carrier element in a rotationally fixed manner relative to the primary coil. In the contacting step, the secondary coil is contacted with the coil contacts of the intermediate contact device and the rectifier device is contacted with the rectifier contacts. The advantages of the approach described here can also be implemented very efficiently by such an embodiment.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine Teilschnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Stromübertragungsvorrichtung; -
2 eine Explosionsdarstellung einer Zwischenkontakteinrichtung für ein Ausführungsbeispiel einer Stromübertragungsvorrichtung; -
3 eine Darstellung einer Zwischenkontakteinrichtung für ein Ausführungsbeispiel einer Stromübertragungsvorrichtung; -
4 eine Darstellung einer Zwischenkontakteinrichtung für ein Ausführungsbeispiel einer Stromübertragungsvorrichtung; -
5 eine Darstellung einer Zwischenkontakteinrichtung für ein Ausführungsbeispiel einer Stromübertragungsvorrichtung; -
6 eine Darstellung einer Zwischenkontakteinrichtung für ein Ausführungsbeispiel einer Stromübertragungsvorrichtung; -
7 eine Darstellung einer Zwischenkontakteinrichtung für ein Ausführungsbeispiel einer Stromübertragungsvorrichtung; -
8 eine Darstellung einer Zwischenkontakteinrichtung für ein Ausführungsbeispiel einer Stromübertragungsvorrichtung; -
9 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Herstellen einer Stromübertragungsvorrichtung; -
10 eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Kraftfahrzeugs; -
11 eine Darstellung einer Gleichrichtereinrichtung für eine Stromübertragungsvorrichtung; und -
12 eine Darstellung einer Gleichrichterplatine für eine Stromübertragungsvorrichtung.
-
1 a partial sectional view of an embodiment of a power transmission device; -
2 an exploded view of an intermediate contact device for an embodiment of a power transmission device; -
3 a representation of an intermediate contact device for an embodiment of a power transmission device; -
4 a representation of an intermediate contact device for an embodiment of a power transmission device; -
5 a representation of an intermediate contact device for an embodiment of a power transmission device; -
6 a representation of an intermediate contact device for an embodiment of a power transmission device; -
7 a representation of an intermediate contact device for an embodiment of a power transmission device; -
8th a representation of an intermediate contact device for an embodiment of a power transmission device; -
9 a flow chart of an embodiment of a method for manufacturing a power transmission device; -
10 a representation of an embodiment of a motor vehicle; -
11 a representation of a rectifier device for a power transmission device; and -
12 a representation of a rectifier board for a power transmission device.
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of preferred embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and having a similar effect, whereby a repeated description of these elements is omitted.
Die Stromübertragungsvorrichtung 100 ist beispielsweise ausgebildet, um Rotorspulen der elektrischen Maschine, die hier nicht gezeigt sind, zu bestromen. Dazu weist die Stromübertragungsvorrichtung 100 beispielsweise eine Rotorwelle 115 auf, um Rotorspulen aufzunehmen. Die Rotorwelle 115 ist beispielhaft an einem Trägerelement 135, das auch als Wellenstummel bezeichnet werden kann, angeordnet, wobei das Trägerelement 135 zumindest teilweise Baukomponenten der Stromübertragungsvorrichtung 100 umgibt und die Rotorwelle 115 an dem Trägerelement 135 angeordnet ist.The
Die Stromübertragungsvorrichtung 100 ist beispielsweise zwischen einer Übertrageranordnung 155 und einer Gleichrichteranordnung für eine Gleichrichtereinrichtung 145 anordenbar und weist ein Statorverbindungselement 105 zum Verbinden mit einem Stator der elektrischen Maschine auf. Das Statorverbindungselement 105, das auch als Statorlanze bezeichnet werden kann, ist beispielsweise mittig in der Stromübertragungsvorrichtung 100, axial entlang einer Drehachse des Rotors, angeordnet. In einem montierten Zustand ist somit der Stator innenliegend und der Rotor außenliegend angeordnet. Die Stromübertragungsvorrichtung 100 weist zusätzlich eine Primärspule 110 auf, die drehfest an dem Statorverbindungselement 105 angeordnet oder anordenbar ist. Dabei ist die Primärspule 110 zumindest teilweise von einem Primärferrit 150 umgeben. Genauer gesagt ist der Primärferrit 150 zwischen dem Statorverbindungselement 105 und der Primärspule 110 angeordnet.The
Die Stromübertragungsvorrichtung 100 weist zusätzlich eine Sekundärspule 120 auf. Die Sekundärspule 120 ist an dem Trägerelement 135 angeordnet. Genauer gesagt ist die Sekundärspule 120 drehbar zu der Primärspule 110 an dem Trägerelement 135 angeordnet. Dabei ist die Sekundärspule 120 von einem Sekundärferrit 140 umgeben. Der Sekundärferrit 140 ist beispielsweise zwischen dem Trägerelement 135 und der Sekundärspule 120 angeordnet. Der Sekundärferrit 140 und der Primärferrit 150 weisen beispielsweise einen identischen Grundriss auf. In der hier gezeigten Teilschnittdarstellung weisen der Sekundärferrit 140 und der Primärferrit 150 beispielsweise ein L-förmiges Schnittprofil auf. Ferner sind der Sekundärferrit 140 und der Primärferrit 150 beispielsweise derart in der Stromübertragungsvorrichtung 100 angeordnet, dass die Sekundärspule 120 und die Primärspule 110 zwischen dem Sekundärferrit 140 und dem Primärferrit 150 angeordnet sind.The
Benachbart zu der Sekundärspule 120 ist eine Zwischenkontakteinrichtung 125 angeordnet, die in den nachfolgenden Figuren genauer beschrieben und dargestellt ist, wobei zwischen der Zwischenkontakteinrichtung 125 und der Sekundärspule 120 beispielhaft ein Isolierelement 130 angeordnet ist. Die Zwischenkontakteinrichtung 125 ist ausgebildet, um ein Kontaktieren der Sekundärspule 120 und der Gleichrichtereinrichtung 145 zu bewirken.Adjacent to the
In anderen Worten ausgedrückt zeigt
Die Zwischenkontakteinrichtung 125 weist eine erste Stromschiene 200 und eine zweite Stromschiene 205 auf. Die Stromschienen 200, 205 sind beispielsweise ringsegmentförmig ausgeformt, wobei ein Grundriss der zweiten Stromschiene 205 lediglich beispielhaft doppelt so groß ausgeformt ist, wie ein Grundriss der ersten Stromschiene 200.The
Die erste Stromschiene 200 weist einen ersten Spulenkontakt 210 zum elektrischen Kontaktieren einer Sekundärspule, hier nicht gezeigt, auf. Gemäß einem Ausführungsbeispiel formt die erste Stromschiene 200 an einem ersten Ende derselben den ersten Spulenkontakt 210 aus, wobei der erste Spulenkontakt 210 beispielsweise stiftförmig ausgeformt ist.The
Ferner weist die erste Stromschiene 200 einen ersten Gleichrichterkontakt 220 zum elektrischen Kontaktieren einer Gleichrichtereinrichtung, hier ebenfalls nicht gezeigt, auf. Der erste Gleichrichterkontakt 220 ist beispielsweise als ein rechteckiger Kasten ausgeformt und auf einer wie in
Die zweite Stromschiene 205 weist einen zweiten Spulenkontakt 215 zum elektrischen Kontaktieren der Sekundärspule auf. Gemäß einem Ausführungsbeispiel formt die zweite Stromschiene 205 an einem ersten Ende derselben den zweiten Spulenkontakt 215 aus, wobei der zweite Spulenkontakt 215 beispielsweise stiftförmig ausgeformt ist. Das erste Ende der ersten Stromschiene 200 und das erste Ende der zweiten Stromschiene 205 sind einander zugewandt angeordnet. Dabei sind die Stromschienen 200, 205 benachbart zueinander, konzentrisch und/oder mit identischem Radius derart angeordnet, dass die Spulenkontakte 210, 215 parallel zueinander angeordnet sind und einen Zwischenraum 260 zwischen den Spulenkontakten 210, 215 bilden. Der Zwischenraum 260 ist beispielsweise ausgebildet, um die Sekundärspule zumindest teilweise aufzunehmen.The
Ferner weist die zweite Stromschiene 205 einen zweiten Gleichrichterkontakt 225 zum elektrischen Kontaktieren der Gleichrichtereinrichtung, hier ebenfalls nicht gezeigt, auf. Der zweite Gleichrichterkontakt 225 ist beispielsweise als ein rechteckiger Kasten ausgeformt und auf einer wie in
Die Gleichrichterkontakte 220, 225 sind beispielsweise gegenüberliegend zueinander, beispielsweise um 180 Grad versetzt zueinander, angeordnet. Aufgrund der unterschiedlichen Größen der Stromschienen 200, 205 ist zwischen einem zweiten Ende der jeweiligen Stromschiene 200, 205 ein weiterer Zwischenraum 265 angeordnet, der beispielsweise ausgebildet ist, um ein elektronisches Bauelement, wie es beispielsweise in
Der Grundkörper 240 ist beispielsweise ausgebildet, um die Zwischenkontakteinrichtung 125 aufzunehmen. Der Grundkörper 240 ist dazu beispielsweise ringförmig ausgeformt und weist eine Durchgangsöffnung 250 auf. Ferner weist der Grundkörper 240 eine umlaufende Außenwand 270 und Innenwand 275 auf, die beispielsweise ausgebildet ist, um die Zwischenkontakteinrichtung 125 in dem Grundkörper 240 zu halten. Die Stromschienen 200, 205 sind beispielsweise in einem Zwischenraum 280 zwischen der Außenwand 270 und der Innenwand 275 positionierbar.The
Der Deckel 245 ist beispielsweise ausgebildet, um den Grundkörper 240 abzudecken. In einem montierten Zustand ist die Zwischenkontakteinrichtung 125 in dem Grundkörper 240 angeordnet und der Deckel 245 deckt den Grundkörper 240 und die Zwischenkontakteinrichtung 125 ab. Der Deckel 245 ist ringförmig und/oder scheibenförmig ausgeformt und weist mittig eine Deckeldurchgangsöffnung 255 auf. Ferner weist der Deckel 245 beispielsweise eine erste Gleichrichterdurchgangsöffnung 230 für den ersten Gleichrichterkontakt 220 und eine zweite Gleichrichterdurchgangsöffnung 235 für den zweiten Gleichrichterkontakt 225 auf, wobei die Gleichrichterdurchgangsöffnungen 230, 235 um 180 Grad versetzt zueinander angeordnet sind.The
In anderen Worten ausgedrückt zeigt
Die Zwischenkontakteinrichtung 125 ist von einem Kunststoffgehäuse 300 umgeben, sodass lediglich beispielhaft die Spulenkontakte 210, 215 der Zwischenkontakteinrichtung 125 sichtbar sind, da das Kunststoffgehäuse 300 eine Spulendurchgangsöffnung 310 für die Spulenkontakte 210, 215 aufweist. In anderen Worten ausgedrückt sind die Stromschienen der Zwischenkontakteinrichtung 125 mit Kunststoff umspritzt. Das Kunststoffgehäuse 300 ist beispielhaft ringförmig ausgeformt und weist eine Durchgangsöffnung 305 auf. Benachbart zu der Spulendurchgangsöffnung 310 ist der erste Gleichrichterkontakt 220 angeordnet. Dabei ist der erste Gleichrichterkontakt 220 zumindest teilweise von einem Gehäuse 315 umgeben. Der zweite Gleichrichterkontakt 225 ist entlang des Umfangs um 180 Grad versetzt zu dem ersten Gleichrichterkontakt 220 angeordnet und ebenfalls beispielsweise von einem Gehäuse 315 umgeben. Die Gleichrichterkontakte 220, 225 sind beispielhaft rechteckig ausgeformt und ragen teilweise in Richtung der Durchgangsöffnung 305.The
In anderen Worten ausgedrückt zeigt
Gemäß dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Stromschienen 200, 205 als Ringe, beispielsweise als geschlossene Ringe, ausgeformt und konzentrisch angeordnet, wobei die erste Stromschiene 200 radial innenliegend und die zweite Stromschiene 205 radial außenliegend angeordnet ist. Zwischen den Stromschienen 200, 205 sind beispielhaft die Spulenkontakte 210, 215 angeordnet. Ferner ist an der ersten Stromschiene 200 der erste Gleichrichterkontakt 220 und an der zweiten Stromschiene 205 der zweite Gleichrichterkontakt 225 angeordnet.According to the embodiment shown here, the
In anderen Worten ausgedrückt zeigt
In anderen Worten ausgedrückt zeigt
Gemäß dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Zwischenkontakteinrichtung 125 als eine Leiterplatteneinrichtung ausgeführt. Ferner ist die Gleichrichteranordnung für eine Gleichrichtereinrichtung 145 dargestellt. An der Gleichrichtereinrichtung 145 ist beispielhaft eine Gleichrichterplatine 600 angeordnet. Die Gleichrichterplatine 600 weist beispielsweise einen ersten Rotorkontakt 605 und einen zweiten Rotorkontakt 610 zum elektrischen Kontaktieren eines Rotors auf. Dabei sind die Rotorkontakte 605, 610 um 180 Grad versetzt zueinander angeordnet. An dem ersten Rotorkontakt 605 ist beispielhaft ein erster Rotorwicklungsanschluss 615 und an dem zweiten Rotorkontakt 610 ein zweiter Rotorwicklungsanschluss 620 angeordnet. Ferner sind an der Gleichrichterplatine 600 lediglich beispielhaft Dioden 625 angeordnet. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Zwischenkontakteinrichtung 125 und die Gleichrichterplatine 600 axial derart zueinander angeordnet, dass zwischen der Zwischenkontakteinrichtung 125 und der Gleichrichterplatine 600 ein Zwischenraum 630 angeordnet ist, in dem die Baukomponenten benachbart zueinander angeordnet sind.According to the embodiment shown here, the
Die Gleichrichtereinrichtung 145 und die Gleichrichterplatine 600 sind ringförmig ausgeformt und weisen beispielsweise einen identischen Durchmesser auf. Die Zwischenkontakteinrichtung 125 weist beispielsweise einen kleineren Durchmesser als die Gleichrichtereinrichtung 145 und die Gleichrichterplatine 600 auf.The
In anderen Worten ausgedrückt zeigt
In anderen Worten ausgedrückt zeigt
Das elektronische Bauelement 800 ist beispielsweise zwischen die erste Stromschiene 200 und die zweite Stromschiene 205 geschaltet, wobei derselbe beispielhaft in dem Zwischenraum 265 angeordnet ist. Dabei weist das elektronische Bauelement 800 beispielsweise einen Widerstand 805 und einen Kondensator 810 auf. Der Widerstand 805 und der Kondensator 810 sind beispielhaft in Reihe geschaltet, wobei der Kondensator 810 zwischen dem Widerstand 805 und der ersten Stromschiene 200 angeordnet ist und der Widerstand 805 zwischen dem Kondensator 810 und der zweiten Stromschiene 205 angeordnet ist.The
In anderen Worten ausgedrückt zeigt
Elektrische Energie zum Betreiben der elektrischen Maschine 1025 wird von einer Energieversorgungseinrichtung, hier dem elektrischen Energiespeicher 1010 bereitgestellt. Der elektrische Energiespeicher 1010 ist ausgebildet, um Gleichstrom bereitzustellen, der unter Verwendung eines Stromrichters 1020 des elektrischen Achsantriebs 1015 in einen Wechselstrom, beispielsweise einen dreiphasigen Wechselstrom, gewandelt und der elektrischen Maschine 1025 bereitgestellt wird. Eine von der elektrischen Maschine 1025 angetriebene Welle ist direkt oder unter Verwendung der Getriebeeinrichtung 1030 mit zumindest einem Rad 1005 des Kraftfahrzeugs 1000 gekoppelt. Somit kann das Kraftfahrzeug 1000 unter Verwendung der elektrischen Maschine 1025 fortbewegt werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst der elektrische Achsantrieb 1015 ein Gehäuse, in dem der Stromrichter 1020, die elektrische Maschine 1025 und die Getriebeeinrichtung 1030 angeordnet sind.Electrical energy for operating the
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die elektrische Maschine 1025 zumindest eine Stromübertragungsvorrichtung 100, wie sie anhand von einer der hierin beschriebenen Figuren dargestellt ist. According to one embodiment, the
Die Spulenkontakte 210, 215 sind benachbart zueinander auf der Gleichrichterplatine 600 angeordnet, wobei die Rotorkontakte 605, 610 um 180 Grad versetzt zueinander angeordnet sind.The
In anderen Worten ausgedrückt zeigt
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die vorstehend beschriebenen Figuren die bereits genannten Ausführungsbeispiele nochmals zusammenfassend und mit anderen Worten kurz erläutert.In the following, the embodiments already mentioned are again summarized and, in other words, briefly explained with reference to the figures described above.
Für eine optimale Funktionsweise eines Transformators ist es erforderlich, dass die beiden Wicklungsenden der Sekundärspule 120 möglichst eng beieinander und parallel zueinander axial durch den Ferritkern 140 hindurchgeführt werden. Somit heben sich die elektrischen Felder, welche die Wicklungsenden umgeben, in diesem Bereich weitgehend gegenseitig auf und beeinflussen das Feld in der Stromübertragungsvorrichtung 100, die auch als Übertrager bezeichnet werden kann, möglichst wenig. Die Spulenenden haben somit einen gemeinsamen Start- und Endpunkt und die Sekundärspule 120 eine ganzzahlige Anzahl an Lagen.For a transformer to function optimally, it is necessary that the two winding ends of the
Für eine optimale Nutzung des verfügbaren Bauraums auf der Gleichrichterplatine 600 ist es vorteilhaft, wenn diese eingangsseitig, das heißt von der Sekundärspule 120 kommend, an zwei um 180 Grad im Umfang verdrehten Stellen, den Gleichrichterkontakten 220, 225, kontaktiert wird. Die Bauraumherausforderungen bestehen darin, dass auf einer runden bzw. ringförmigen Leiterplatte sowohl die Dioden 625, die auch als Gleichrichterdioden bezeichnet werden können, die ein- und ausgangsseitigen Kontaktierungselemente, also die Spulenkontakte 210, 215, die Gleichrichterkontakte 220, 225 und/oder die Rotorkontakte 605, 610, als auch die notwendigen Leiterbahnen 1200, welche diese Komponenten untereinander verbinden, unterzubringen sind. Aus Gründen optimaler Wärmeableitung wird hier vorzugsweise eine sogenannte IMS-Leiterkarte mit Aluminiumträger verwendet. Zur Minimierung von Verlust sind die Leiterbahnen 1200 zwischen den Bauelementen möglichst kurz und breit.For optimal use of the available installation space on the
Dies wird durch das Vorsehen der Zwischenkontakteinrichtung 125 erreicht. Die Stromübertragungsvorrichtung 100 weist dazu die Primärspule 110 und die Sekundärspule 120 auf. Beide Spulen 110, 120 sind axial ineinander verschachtelt mit einem radialen Spalt dazwischen angeordnet. Die Primärspule 110 ist nicht drehbar auf einem Statorverbindungselement 105 befestigt und weist einen Primärferrit 150, der auch als Kern bezeichnet werden kann, und eine Wicklung auf. Die Sekundärspule 120, die auch als zweite Spule bezeichnet werden kann, ist drehbar zu der Primärspule 110 auf dem Trägerelement 135 befestigt und weist einen Sekundärferrit 140, der auch als Kern bezeichnet werden kann, und eine Wicklung auf. Das Trägerelement 135 der Sekundärspule 120 kann dann stirnseitig einer nicht dargestellten Rotorwelle in diese eingesetzt werden. Der Sekundärferrit 140 der Sekundärspule 120 weist ein L- förmig Schnittprofil auf. Wobei in dem Bereich der radial nach innen vorspringenden Schulter eine Öffnung ausgebildet ist. Diese Öffnung bildet die Drahtdurchtritte für Spulenanfang und Ende der Sekundärspule 120, siehe beispielsweise
Die Zwischenkontakteinrichtung 125 weist beispielsweise die Form eines Schaltrings oder einer Leiterplatte auf. Die Zwischenkontakteinrichtung 125 stellt beispielsweise durch einen Verguss oder Kunststoffelemente die Isolation der elektrischen Kontakte sicher. Die Zwischenkontakteinrichtung 125 weist ferner die Spulenkontakte 210, 215, die auch als Spulenanschlussstellen bezeichnet werden können, und die Gleichrichterkontakte 220, 225 auf, die auch als Gleichrichteranschlussstellen bezeichnet werden können. Diese sind in Umfangsrichtung in etwa 180 Grad zueinander versetzt, siehe beispielsweise
Die Gleichrichterkontakte 220, 225 sind beispielsweise gabelförmig ausgeformt, um zur Kontaktierung mit dem Gleichrichter den abstehenden Gleichrichteranschluss in sich aufnehmen. Es entsteht eine Art Steckverbindung, siehe beispielsweise
Der Gleichrichter wird in einem weiteren Schritt mit der Rotorwicklung verbunden. Hierzu existieren auf der Gleichrichterplatine 600 entsprechende Anschlussstellen, die Rotorkontakte 605, 610, welche ebenfalls vorzugsweise umfangsseitig etwa 180 Grad zueinander versetzt sind, siehe beispielsweise
Die Zwischenkontakteinrichtung 125 wird beispielsweise direkt an dem Ferritkern 140 der Sekundärspule 120 befestigt, siehe beispielsweise
Die Gleichrichterkontakte 220, 225 der Zwischenkontakteinrichtung 125 sind an eine beliebige, für das Werkzeug und die Montage optimal gewählte Stelle relativ zu den Spulenkontakten 210, 215 positionierbar.The
Der hier vorgestellte Ansatz lässt sich auch folgendermaßen zusammenfassen: Zwischen den Enden der Sekundärwicklung der induktiven Stromübertragungsvorrichtung 100 und der Gleichrichterplatine 600 ist oder wird die Zwischenkontakteinrichtung 125 eingeführt. Diese umfasst eine elektrische Verschaltung, welche es erlaubt, dass die Enden der Wicklung in unmittelbarer Nähe zueinander durch eine gemeinsame Bohrung im Ferritkern 140 geführt sind oder werden, die Gleichrichterkontakte 220, 225, die auch als Kontaktierung der Gleichrichterschaltung bezeichnet werden können, jedoch an zwei etwa 180 Grad am Umfang zueinander versetzten Bereichen angeordnet sind.The approach presented here can also be summarized as follows: The
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.The embodiments described and shown in the figures are selected only as examples. Different embodiments can be combined with each other completely or with regard to individual features. An embodiment can also be supplemented by features of another embodiment.
Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.Furthermore, method steps according to the invention can be repeated and carried out in a different order than that described.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“ Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.If an embodiment includes an “and/or” link between a first feature and a second feature, this can be read as meaning that the embodiment according to one embodiment has both the first feature and the second feature and according to another embodiment has either only the first feature or only the second feature.
BezugszeichenReference symbols
- 100100
- StromübertragungsvorrichtungPower transmission device
- 105105
- StatorverbindungselementStator connecting element
- 110110
- PrimärspulePrimary coil
- 115115
- RotorwelleRotor shaft
- 120120
- SekundärspuleSecondary coil
- 125125
- ZwischenkontakteinrichtungIntermediate contact device
- 130130
- IsolierelementInsulating element
- 135135
- TrägerelementSupport element
- 140140
- SekundärferritSecondary ferrite
- 145145
- GleichrichtereinrichtungRectifier device
- 150150
- PrimärferritPrimary ferrite
- 155155
- Übertrageranordnung Transformer arrangement
- 200200
- erste Stromschienefirst busbar
- 205205
- zweite Stromschienesecond busbar
- 210210
- erster Spulenkontaktfirst coil contact
- 215215
- zweiter Spulenkontaktsecond coil contact
- 220220
- erster Gleichrichterkontaktfirst rectifier contact
- 225225
- zweiter Gleichrichterkontaktsecond rectifier contact
- 230230
- erste Gleichrichterdurchgangsöffnungfirst rectifier through hole
- 235235
- zweite Gleichrichterdurchgangsöffnungsecond rectifier through hole
- 240240
- GrundkörperBase body
- 245245
- DeckelLid
- 250250
- DurchgangsöffnungPassage opening
- 255255
- DeckeldurchgangsöffnungLid opening
- 260260
- ZwischenraumSpace
- 265265
- weiterer Zwischenraumfurther gap
- 270270
- AußenwandExterior wall
- 275275
- InnenwandInterior wall
- 280280
- ZwischenraumSpace
- 300300
- KunststoffgehäusePlastic housing
- 305305
- DurchgangsöffnungPassage opening
- 310310
- SpulendurchgangsöffnungCoil passage opening
- 315315
- Gehäuse Housing
- 600600
- GleichrichterplatineRectifier board
- 605605
- erster Rotorkontaktfirst rotor contact
- 610610
- zweiter Rotorkontaktsecond rotor contact
- 615615
- erster Rotorwicklungsanschlussfirst rotor winding connection
- 620620
- zweiter Rotorwicklungsanschlusssecond rotor winding connection
- 625625
- Diodediode
- 630630
- Zwischenraum space
- 700700
- GehäuseHousing
- 705705
- Kontaktgehäuse Contact housing
- 800800
- elektronisches Bauelementelectronic component
- 805805
- WiderstandResistance
- 810810
- Kondensator Capacitor
- 900900
- Verfahren zum Herstellen einer StromübertragungsvorrichtungMethod for producing a power transmission device
- 905905
- Schritt des AnordnensStep of arranging
- 910910
- Schritt des Kontaktierens Step of contacting
- 10001000
- KraftfahrzeugMotor vehicle
- 10051005
- Radwheel
- 10101010
- elektrischer Energiespeicherelectrical energy storage
- 10151015
- elektrischer Achsantriebelectric axle drive
- 10201020
- StromrichterPower converter
- 10251025
- elektrische Maschineelectric machine
- 10301030
- Getriebeeinrichtung Gearbox device
- 11001100
- LeiterplattenumspritzungPCB overmolding
- 12001200
- LeiterbahnenConductor tracks
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102010063734 [0002]DE 102010063734 [0002]
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- 2022-11-30 DE DE102022212830.3A patent/DE102022212830A1/en active Pending
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2023
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Also Published As
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WO2024115485A1 (en) | 2024-06-06 |
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