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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur induktiven Energieübertragung und einen stationären Teil einer solchen Einrichtung.
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Elektrische Fahrzeuge, insbesondere schienengebundene Fahrzeuge, und/oder Straßenfahrzeuge können mit elektrischer Energie betrieben werden, die über eine induktive Energieübertragung an das Fahrzeug übertragen wird. Derartige Fahrzeuge können beispielsweise eine Schaltungsanordnung umfassen, die ein Traktionssystem oder Teil eines Traktionssystems des Fahrzeugs ist. Diese Schaltungsanordnung kann eine Empfangseinrichtung zum Empfangen eines elektromagnetischen Wechselfeldes und zum Erzeugen eines Wechselstromes aufgrund von elektromagnetischer Induktion umfassen. Weiter kann ein Fahrzeug einen Gleichrichter umfassen, der einen Wechselstrom in einen Gleichstrom umwandelt. Der Gleichstrom kann genutzt werden, um eine Traktionsbatterie zu laden oder eine elektrische Maschine des Fahrzeugs zu betreiben. Im letzten Fall kann der Gleichstrom durch einen Inverter wieder in einen Wechselstrom umgewandelt werden. Die induktive Leistungsübertragung kann durchgeführt werden, indem zwei Sätze, insbesondere dreiphasiger, Windungen genutzt werden. Ein erster Windungssatz ist im oder am Boden installiert (Primärwindungen) und kann von einem wegseitig angeordneten Leistungskonverter betrieben werden. Ein zweiter Satz von Windungen (Sekundärwindungen) ist am Fahrzeug angeordnet. Beispielsweise kann der zweite Satz von Windungen unter dem Fahrzeug angeordnet sein, im Falle einer Straßenbahn unter einem oder mehreren Wagons. Bei einem Automobil kann der zweite Satz von Windungen an dem Fahrzeugchassis befestigt sein. Der zweite Satz von Windungen kann auch als Pick-up-Anordnung oder Empfangseinrichtung beschrieben werden.
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Eine Primäreinheit kann die Primärwindungen und eine Sekundäreinheit kann die Sekundärwindungen umfassen.
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Der erste und der zweite Satz von Windungen bilden einen Hochfrequenztransformator, um elektrische Energie zum Fahrzeug zu übertragen. Dies kann in einem statischen Zustand (wenn sich das Fahrzeug nicht bewegt) oder in einem dynamischen Zustand (wenn sich das Fahrzeug bewegt) erfolgen.
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Die
WO 2015/128450 A1 offenbart eine Einrichtung zur induktiven Leistungsübertragung.
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Es stellt sich das technische Problem, eine Betriebssicherheit einer solchen Einrichtung zur induktiven Energieübertragung zu verbessern.
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Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 11. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Vorgeschlagen wird ein stationärer Teil einer Einrichtung zur induktiven Energieübertragung. Die Einrichtung zur induktiven Energieübertragung kann auch als induktives Ladepad bezeichnet werden. Die Einrichtung zur induktiven Energieübertragung kann Teil einer Primäreinheit eines Systems für induktive Energieübertragung sein oder bilden. Die Einrichtung kann hierbei den stationären Teil und einen beweglichen Teil umfassen. Der bewegliche Teil kann eine Primärwindungsstruktur umfassen. Die Primärwindungsstruktur kann ein elektromagnetisches Wechselfeld erzeugen, wenn ein Betriebs(wechsel)strom an die Primärwindungsstruktur angelegt wird bzw. die Primärwindungsstruktur mit dem Betriebsstrom gespeist wird.
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Der bewegliche Teil kann zwischen einem eingefahrenen und einem ausgefahrenen Zustand hin und her bewegt werden. Die Einrichtung kann hierzu mindestens ein Mittel zum Bewegen des beweglichen Teils umfassen, insbesondere mindestens einen Aktor. Im Sinne dieser Erfindung kann der Begriff „Mittel zur Bewegung“ eine Gesamtheit von Komponenten oder Elementen bezeichnen, durch die eine Bewegung des beweglichen Teils erzeugt werden kann. Somit können die Mittel zur Bewegung den Aktor und/oder einen Hebemechanismus bzw. ein Hebemittel umfassen. Weiter kann der Begriff auch Kopplungsmittel zur mechanischen Kopplung zwischen dem Aktor und dem Hebemechanismus bzw. Hebemittel und/oder mindestens ein Führungsmittel zur Bewegungsführung des beweglichen Teils umfassen.
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Der bewegliche Teil kann zumindest entlang einer ersten Richtung bewegt werden, insbesondere durch das Mittel zur Bewegung. Die erste Richtung kann parallel zu einer Hauptausbreitungsrichtung des elektromagnetischen Feldes, welches von der Primärwindungsstruktur erzeugt wird, orientiert sein. Die Hauptausbreitungsrichtung kann von der Primärwindungsstruktur zu einer Sekundärwindungsstruktur orientiert sein, wenn diese zum Empfang des erzeugten elektromagnetischen Felds über der Primärwindungsstruktur angeordnet ist.
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Insbesondere kann die erste Richtung orthogonal zu einer Bodenfläche der Einrichtung zur induktiven Energieübertragung oder zu einer Oberfläche des Bodens orientiert sein, auf dem die Einrichtung montiert ist. Die erste Richtung kann hierbei von der Bodenfläche weg orientiert sein.
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Im Sinne dieser Erfindung kann die erste Richtung auch als Vertikalrichtung bezeichnet werden. Im Folgenden können richtungsabhängige Begriffe wie „obere“, „untere“, „über‟, „unter“, „niedrigste“, „höchste“, „untere“ sich auf diese Vertikalrichtung beziehen.
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Im eingefahrenen Zustand kann der bewegliche Teil in einer eingefahrenen Position positioniert sein, insbesondere mit Bezug auf die erste Richtung, beispielsweise in einer niedrigsten vertikalen Position. Entsprechend kann der bewegliche Teil in einem ausgefahrenen Zustand an einer ausgefahrenen Position positioniert sein, insbesondere an einer höchsten vertikalen Position. Im eingefahrenen Zustand kann zumindest ein Teil einer Oberseite des beweglichen Teils in derselben Ebene angeordnet sein wie eine Oberseite des stationären Teils oder ein Teil davon.
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Die Einrichtung zur induktiven Energieübertragung, insbesondere der stationäre Teil, kann einen Befestigungsabschnitt aufweisen oder ausbilden. Dieser kann durch zumindest einen Teil eines Bodenteils des stationären Teils ausgebildet sein. Der Befestigungsabschnitt kann zum Befestigen des stationären Teils an einer Haltestruktur genutzt werden, insbesondere an einer Oberfläche einer Straße oder an einer Wand,beispielsweise eine Garagenwand.
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Der stationäre Teil weist somit einen Bodenteil auf. Im montierten Zustand des stationären Teils ist das Bodenteil an der Haltestruktur befestigt.
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Weiter weist der stationäre Teil einen Faltenbalg auf, der an dem Bodenteil befestigt ist. Der Faltenbalg kann hierbei auch an dem beweglichen Teil der Einrichtung befestigt sein. Der Faltenbalg umfasst ein Innenvolumen, welches von dem Faltenbalg, dem stationären Teil und dem beweglichen Teil eingeschlossen wird. In diesem Innenvolumen können beispielsweise das vorhergehend erläuterte Mittel zur Bewegung, insbesondere ein Hebemittel und/oder Führungsmittel, angeordnet sein. Auch kann der mindestens eine Aktor in dem Innenvolumen angeordnet sein. Bei einer Bewegung in den ausgefahrenen Zustand wird der Faltenbalg aufgefaltet. Bei einer Bewegung von dem ausgefahrenen Zustand in den eingefahrenen Zustand wird der Faltenbalg eingefaltet. Der Faltenbalg dient zum Schutz der im Innenvolumen angeordneten Bauteile, insbesondere gegen Flüssigkeiten wie Wasser sowie gegen Schmutz.
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Erfindungsgemäß weist der stationäre Teil mindestens eine Durchgangsöffnung auf. Die mindestens eine Durchgangsöffnung ist in einem vom Faltenbalg umfassten Bereich des Bodenteils oder in einem Bereich außerhalb des vom Faltenbalg umfassten Bereichs des Bodenteils angeordnet. Der Bereich außerhalb des vom Faltenbalg umfassten Bereichs kann auch als Außenbereich bezeichnet werden.
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Die nachfolgenden Ausführungen können sich auf folgendes Referenzkoordinatensystem beziehen. Das Koordinatensystem kann durch eine Längsrichtung (x-Richtung), eine Querrichtung (y-Richtung) und die vorhergehend erläuterte Vertikalrichtung definiert sein. Die Längs- und Querrichtung können eine Ebene aufspannen, die parallel oder im Wesentlichen parallel zu einer Befestigungsfläche der Haltestruktur, insbesondere der Bodenfläche, orientiert ist, an der die Einrichtung, insbesondere der stationäre Teil, montiert wird. Auch kann die Ebene senkrecht zur vorhergehend erläuterten ersten Richtung (Vertikalrichtung) sein. Die Längs-, Quer- und Vertikalrichtung können jeweils orthogonal zueinander orientiert sein.
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Wird der stationäre Teil auf einer Oberfläche einer Straße angeordnet, so kann die Vertikalrichtung insbesondere parallel zu einer Gravitationsrichtung orientiert sein.
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Es ist weiter möglich, dass sich die Primärwindungsstruktur entlang einer Richtung erstreckt, die parallel zur Längsrichtung orientiert ist. Z.B. kann die Primärwindungsstruktur, insbesondere eine Phasenleitung der Primärwindungsstruktur, mehrere Unterwindungen umfassen, die entlang der Erstreckungsrichtung hintereinander angeordnet sind. Es ist auch möglich, dass die Primärwindungsstruktur drei Phasenleitungen umfasst, wobei jede Phasenleitung mehrere Unterwindungen umfasst, die sich jeweils entlang der Erstreckungsrichtung erstrecken.
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Parallel zur Längsrichtung oder im Wesentlichen parallel dazu orientierte Ränder des stationären Teils können auch als Längsrand bezeichnet werden. Parallel zur Querrichtung oder im Wesentlichen parallel dazu orientierte Ränder können auch als Querrand oder Stirnseite bezeichnet werden.
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Es ist möglich, dass der stationäre Teil einen Gehäuseabschnitt und einen Aufnahmeabschnitt zur Aufnahme des beweglichen Teils zumindest im eingefahrenen Zustand umfasst. In dem stationären Teil können beispielsweise elektrische oder elektronische Bauteile, z.B. Bauteile eines Inverters, angeordnet sein.
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Im Aufnahmeabschnitt können der Faltenbalg sowie weitere Elemente, insbesondere der bewegliche Teil im eingefahrenen Zustand, angeordnet sein. In dem Gehäuseabschnitt kann der stationäre Teil ein Gehäuse aufweisen oder ausbilden, welches die darin angeordneten Bauteile schützt, insbesondere vor Schmutz und Wasser. Selbstverständlich kann der stationäre Teil Anschlusseinrichtungen zum Anschluss von externen Versorgungsmitteln, beispielsweise Mitteln zur Energie- oder Kühlmittelversorgung, aufweisen.
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Eine Unterwindung kann hierbei eine, vorzugsweise vollständige, Leiterschleife bezeichnen, die eine vorbestimmte Fläche einschließt. Die Leiterschleife kann eine oder mehrere Windungen aufweisen oder ausbilden. Benachbart zueinander kann bedeuten, dass zentrale Symmetrieachsen der entlang der Erstreckungsrichtung benachbart zueinander angeordneten Subwindungen mit einem vorbestimmten Abstand voneinander entlang einer geraden Linie beabstandet sind, die parallel zur Erstreckungsrichtung orientiert ist.
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Unterwindungen können hierbei beliebige geometrische Formen, vorzugsweise jedoch eine rechteckige Form oder eine Kreisform, aufweisen.
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Durch die Durchgangsöffnungen in dem vom Faltenbalg umfassten Bereich, der auch als Innenbereich bezeichnet werden kann, ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass eine Flüssigkeit oder Fluid, insbesondere Wasser, welches sich im Innenbereich sammelt, abfließen kann, insbesondere durch die Durchgangsöffnung. Hierdurch wird eine Betriebssicherheit einer Einrichtung zur induktiven Energieübertragung mit einem solchen stationären Teil erhöht, da z.B. im Innenbereich angeordnete Bauteileelemente weniger rosten oder eine Funktionsfähigkeit eines dort angeordneten elektrischen Bauteils, z.B. der Aktor, nicht durch Wasser beeinträchtigt werden.
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Die im Außenbereich angeordneten Durchgangsöffnungen ermöglichen in vorteilhafter Weise, dass vom Faltenbalg abtropfende oder abfließende Flüssigkeit, beispielsweise Spritzwasser, zuverlässig und schnell vom oder aus dem stationären Teil abfließen kann. Insbesondere kann das Wasser am Faltenbalg hinunter in oder auf einen Auflageabschnitt des stationären Teils für den Faltenbalg fließen, wobei die Flüssigkeit dann durch die Durchgangsöffnungen im Außenbereich von dem stationären Teil abfließen kann.
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Hierdurch verringert sich die Gefahr, dass Flüssigkeit, insbesondere Wasser, vom Außenbereich in den Innenbereich eindringen und dort eine Funktionsfähigkeit von Bauteilen gefährden kann.
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In einer weiteren Ausführungsform ist eine Durchgangsöffnung in einer Bodenfläche des Bodenteils angeordnet bzw. sich durch die Bodenfläche hindurch erstrecken. Mit anderen Worten kann die Bodenfläche die Durchgangsöffnung aufweisen. In diesem Fall kann insbesondere eine zentrale Symmetrieachse der Durchgangsöffnung parallel zu der vorhergehend erläuterten Vertikalrichtung orientiert sein. Insbesondere kann das Bodenteil eine Bodenfläche oder mehrere Bodenflächenabschnitte aufweisen. In einem Bodenflächenabschnitt kann die Bodenfläche orthogonal zur Vertikalrichtung orientiert sein. Somit kann also Flüssigkeit durch die Durchgangsöffnung an von einer Oberseite zu einer Unterseite des Bodenteils abfließen.
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Eine Bewegung der Flüssigkeit kann hierbei zumindest teilweise aufgrund einer wirkenden Gewichtskraft erfolgen. Somit ergibt sich durch eine derartige Orientierung der Durchgangsöffnung in vorteilhafterweise, dass Flüssigkeit einfach und zuverlässig aus dem Innen- oder Außenbereich des Bodenteils austritt bzw. abfließt.
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In einer weiteren Ausführungsform weist das Bodenteil einen von einer Bodenfläche des Bodenteils abstehenden Wandabschnitt auf oder bildet diesen aus. Durch einen solchen Wandabschnitt können z.B. verschiedene Bodenflächenabschnitte voneinander abgegrenzt werden. Beispielsweise kann der vorhergehend erläuterte Außenbereich einen Kühlkanalabschnitt aufweisen, der durch einen Wandabschnitt von dem vorhergehend erläuterten Auflageabschnitt für den Faltenbalg getrennt ist. Weiter kann der Auflageabschnitt für den Faltenbalg durch einen weiteren Wandabschnitt von einem weiteren oder mehreren weiteren Bodenflächenabschnitten im Innenbereich abgetrennt sein.
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Es ist möglich, dass der Wandabschnitt einen in Vertikalrichtung nach unten geöffnetes Innenvolumen aufweist. Mit anderen Worten umfasst der Wandabschnitt also ein Innenvolumen, welches einseitig, insbesondere nach unten, geöffnet ist. In diesem Fall kann die Durchgangsöffnung in dem Wandabschnitt, insbesondere in einem Seitenwandabschnitt des Wandabschnitts, angeordnet sein. Ein Normalenvektor des Seitenwandabschnitts kann einen Richtungsanteil umfassen, der parallel zur vorhergehend erläuterten Längs- und/oder Querrichtung orientiert ist.
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Insbesondere kann also auch eine zentrale Symmetrieachse der Durchgangsöffnung nicht parallel zur vorhergehend erläuterten Vertikalrichtung orientiert sein. Vielmehr kann die zentrale Symmetrieachse zumindest einen Richtungsanteil umfassen, der parallel zur vorhergehend erläuterten Längs- und/oder Querrichtung orientiert ist. Es ist hierbei möglich, dass die zentrale Symmetrieachse keinen Richtungsanteil aufweist, der parallel zur Vertikalrichtung orientiert ist. Dies ist jedoch nicht zwingend. Es ist auch vorstellbar, dass die zentrale Symmetrieachse einen Richtungsanteil aufweist, der parallel zur Vertikalrichtung orientiert ist.
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Die Durchgangsöffnung kann das Innenvolumen des Wandabschnitts mit einer Oberseite des Bodenteils verbinden. In diesem Fall ist es also möglich, dass Flüssigkeit durch die Durchgangsöffnung in dem Wandabschnitt von einer Oberseite des Bodenteils in das Innenvolumen des Wandabschnitts eintritt und durch die Öffnung des Wandabschnitts nach unten aus dem Innenvolumen austritt.
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Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise ein zuverlässiger Abfluss von Flüssigkeit, da in dem Wandabschnitt angeordnete Durchgangsöffnungen nicht leicht durch Schmutz, beispielsweise durch Laub, Steine oder weitere Partikel, verschlossen werden können, wodurch der Flüssigkeitsabfluss verringert oder verhindert werden würde.
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In einer weiteren Ausführungsform weist der stationäre Teil einen Auflageabschnitt für einen stationärteilseitigen Endabschnitt des Faltenbalgs auf oder bildet diesen aus. In diesem Auflageabschnitt kann der Faltenbalg an dem stationären Teil befestigt sein bzw. auf dem stationären Teil aufliegen, zumindest im eingefalteten Zustand. Weiter kann der Faltenbalg auch einen weiteren Endabschnitt zur Befestigung am beweglichen Teil aufweisen.
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Weiter ist die mindestens eine Durchgangsöffnung außerhalb des vom Faltenbalg umfassten Bereichs des Bodenteils und in einem Randabschnitt des Auflageabschnitts oder in einem zum Auflageabschnitt benachbarten Abschnitt des Bodenteils angeordnet. Insbesondere kann die Durchgangsöffnung derart angeordnet sein, dass vom Faltenbalg abfließende oder abtropfende Flüssigkeit möglichst direkt durch die Durchgangsöffnung von der Oberseite des Bodenteils abfließen kann.
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Insbesondere ist es möglich, dass in einer gemeinsamen Projektionsebene die Durchgangsöffnung direkt neben dem Faltenbalg, insbesondere im eingefalteten Zustand, angeordnet ist, wobei die gemeinsame Projektionsfläche beispielsweise orthogonal zur Vertikalrichtung orientiert sein kann. Es ist auch möglich, dass in dieser gemeinsamen Projektionsebene ein minimaler Abstand eines Rands der Durchgangsöffnung von dem Faltenbalg entlang der Längs- und/oder entlang der Querrichtung nicht größer als vorbestimmtes Maß ist, beispielsweise nicht größer als 5 mm.
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Mit anderen Worten ist es möglich, dass die Durchgangsöffnungen möglichst direkt neben dem Faltenbalg im Außenbereich angeordnet sind, um vom Faltenbalg abfließendes Wasser möglichst direkt vom stationären Teil abzuleiten.
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In einer weiteren Ausführungsform weist das Bodenteil mindestens ein Mittel zur Fluidführung eines Fluids, vorzugsweise Wasser, hin zu der mindestens einen Durchgangsöffnung auf oder bildet dieses aus. Über das Mittel zur Fluidführung kann Fluid aus dem Innen- bzw. Außenbereich hin zu der Durchgangsöffnung geleitet werden, insbesondere aus Bereichen oder Bodenflächenabschnitten des Bodenteils, die zur Durchgangsöffnung benachbart sind. Das Mittel zur Fluidführung kann vorzugsweise derart ausgebildet sein, dass die auf das Fluid wirkende Gewichtskraft einen Fluidfluss hin zur Durchgangsöffnung zumindest teilweise bewirkt.
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Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise ein zuverlässigerer Abfluss von Fluid an dem stationären Teil und somit auch eine erhöhte Betriebssicherheit.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das Mittel zur Fluidführung als Kanal oder als Rinne ausgebildet. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine einfache Ausbildung des Mittels zur Fluidführung, insbesondere bei einer Herstellung des stationären Teils durch ein Gussverfahren.
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In einer weiteren Ausführungsform ist zumindest ein Teil eines die Durchgangsöffnung umgebenden Abschnitts des Bodenteils hin zur Durchgangsöffnung abgeschrägt. Die Abschrägung kann hierbei insbesondere derart ausgebildet sein, dass Fluid aufgrund der Gewichtskraft entlang der abgeschrägten Fläche hin zur Durchgangsöffnung fließen kann. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine möglichst einfache Ausbildung eines Mittels zur Fluidführung bzw. zur Förderung oder Sicherstellung von Fluidabfluss vom stationären Teil und somit wiederum eine erhöhte Betriebssicherheit.
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In einer weiteren Ausführungsform weist das Bodenteil zumindest zwei Durchgangsöffnungen auf, wobei die Durchgangsöffnungen voneinander verschiedene geometrische Formen aufweisen.
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Dass Durchgangsöffnungen voneinander verschiedene geometrische Formen aufweisen, kann insbesondere bedeuten, dass eine geometrische Grundform einer ersten Durchgangsöffnung von einer geometrischen Grundform einer weiteren Durchgangsöffnung verschieden ist. Z.B. kann die erste Durchgangsöffnung als Grundform eine Kreisform aufweisen, während die zweite Durchgangsöffnung eine Langlochform aufweisen kann. Eine Grundform kann insbesondere eine Kreisform, eine Langlochform, eine Rechteckform, eine Dreieckform, eine Ovalform, eine Polygonform oder eine sonstige Form sein.
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Dass Durchgangsöffnungen voneinander verschiedene geometrische Formen aufweisen, kann aber auch bedeuten, dass die Durchgangsöffnungen zwar eine gleiche geometrische Grundform, z.B. eine Langlochform oder eine Rechteckform, aufweisen, jedoch voneinander verschiedene Orientierungen, insbesondere im Referenzkoordinatensystem. Insbesondere können zentrale Längsachsen der Durchgangsöffnungen voneinander verschiedene Orientierungen aufweisen.
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Beispielsweise kann eine geometrische Form und/oder Orientierung einer Durchgangsöffnung, die in oder an einem ersten Längsrand des Bodenteils bzw. des Aufnahmeabschnitts des Bodenteils angeordnet ist, von einer geometrischen Form einer Durchgangsöffnung verschieden sein, die an einem gegenüberliegenden Längsrand oder die an einem Querrand angeordnet ist.
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Durch die voneinander verschiedenen geometrischen Formen kann eine Herstellung des stationären Teils, insbesondere durch ein Gussverfahren, vereinfacht werden. Insbesondere kann die geometrische Form der einzelnen Durchgangsöffnungen derart gewählt werden, dass die Herstellung des stationären Teils als Gussstück mit einer zuverlässigen Materialverteilung des Gussmaterials in einer Gussform des Gussstückes erfolgt. Die Gussform weist hierbei Abschnitte oder Elemente auf, die die Lage und Form der Durchgangsöffnungen festlegen, wobei die Abschnitte oder Elemente von dem Gussmaterial umströmt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform sind geometrische Formen von entlang einer vorbestimmten Richtung angeordneten Durchgangsöffnungen derart gewählt, dass ein den Durchgangsöffnungen zugeordneter Druckwiderstand entlang der vorbestimmten Richtung ansteigt.
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Der einer Durchgangsöffnung zugeordnete Druckwiderstand ist hierbei ein Druckwiderstand eines umströmten Körpers gegen ein entlang der vorbestimmten Richtung strömendes Fluid, insbesondere des entlang der vorbestimmten Richtung strömenden Gussmaterials, wobei eine umströmte Außenfläche des Körpers eine der Durchgangsöffnung entsprechende geometrische Form aufweist. Ist die geometrische Form der Durchgangsöffnung z.B. als ein Kreis mit einem vorbestimmten Durchmesser ausgebildet, so kann der umströmte Körper ein Zylinder mit kreisförmigem Querschnitt sein und dem gleichen Durchmesser sein.
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Die vorbestimmte Richtung kann insbesondere eine Gussrichtung sein. Die vorbestimmte Richtung kann beispielsweise parallel zur Längsrichtung oder parallel zur Querrichtung orientiert sein. Hierbei wird in eine Gussform Material eingegossen, welches dann entlang der Gussrichtung fließt und die Gussform ausfüllt.
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Dass die Durchgangsöffnungen entlang der vorbestimmten Richtung angeordnet sind, bedeutet nicht zwingenderweise, dass diese entlang einer geraden Linie angeordnet sind, die parallel zur vorbestimmten Richtung orientiert ist.
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Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine einfache und zuverlässige Herstellung des stationären Teils, insbesondere durch ein Gussverfahren. Insbesondere wird sichergestellt, dass eine Materialverteilung beim Gießen nicht durch die Abschnitte oder Elemente der Gussform behindert oder erschwert wird, die die Lage und geometrische Form der Durchgangsöffnungen im stationären Teil festlegen.
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In einer weiteren Ausführungsform weist eine Durchgangsöffnung, die in oder benachbart zu einem ersten Teilabschnitt des Auflageabschnitts des Bodenteils angeordnet ist, eine geometrische Form auf, die von einer geometrischen Form einer Durchgangsöffnung, die in oder benachbart zu einem weiteren Teilabschnitts des Auflageabschnitts angeordnet ist, verschieden ist. Hierbei kann die Durchgangsöffnung insbesondere jeweils in einem Randabschnitt des Teilabschnitts angeordnet sein.
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Alternativ oder kumulativ weist eine Durchgangsöffnung, die in einem ersten Randabschnitt des stationären Teils angeordnet ist, eine geometrische Form auf, die von einer geometrischen Form einer Durchgangsöffnung, die in einem weiteren Randabschnitt des stationären Teils angeordnet ist, verschieden ist.
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Der erste Teilabschnitt des Auflageabschnitts kann hierbei entlang der vorbestimmten Richtung, insbesondere einer Gussrichtung, vor dem weiteren Teilabschnitt des Auflageabschnitts angeordnet sein. Entsprechend kann der erste Randabschnitt entlang der vorbestimmten Richtung vor dem weiteren Randabschnitt des stationären Teils angeordnet sein. Beispielsweise kann der erste Teilabschnitt benachbart zu einem ersten Längsrand oder einem ersten Querrand des stationären Teils bzw. des Aufnahmeabschnitts des stationären Teils angeordnet sein, wobei der weitere Teilabschnitt benachbart zu einem gegenüberliegenden Längsrand oder einem gegenüberliegenden Querrand des stationären Teils bzw. des Aufnahmeabschnitts des stationären Teils angeordnet sein kann.
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Auch kann der erste Randabschnitt einem ersten Längsrand bzw. ersten Querrand entsprechen, wobei der weitere Randabschnitt einem gegenüberliegenden Längsrand oder gegenüberliegenden Querrand entspricht.
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Beispielsweise können Durchgangsöffnungen, die in oder benachbart zu einem ersten Teilabschnitts des Auflageabschnitts des Bodenteils oder in dem ersten Randabschnitt angeordnet sind, eine Kreisform aufweisen.
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Durchgangsöffnungen, die in oder benachbart zu einem weiteren Teilabschnitt oder in dem weiteren Randabschnitt angeordnet sind, können eine Langlochform aufweisen. Ein Langloch kann hierbei eine längliche Durchgangsöffnung bezeichnen, dessen schmale Seiten durch Halbkreise abgeschlossen sind.
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Hierbei kann eine Längsachse des Langlochs parallel zur vorbestimmen Richtung, vorzugsweise jedoch orthogonal zur vorbestimmten Richtung, orientiert sein.
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Es ist möglich, dass Durchöffnungen sowohl an den Längs- als auch an den Querrändern des stationären Teils bzw. des Auflageabschnitts angeordnet sind bzw. in Abschnitten, die parallel zu diesen Rändern verlaufen. In diesem Fall können auch die in/an den Querrändern angeordneten Durchgangsöffnungen geometrische Formen aufweisen, die von den geometrischen Formen der Durchgangsöffnungen, die in/an einem ersten Längsrand angeordnet sind, verschieden sind. Auch können die in/an den Querrändern angeordneten Durchgangsöffnungen geometrische Formen aufweisen, die von den geometrischen Formen der Durchgangsöffnungen, die in/an einem gegenüberliegenden Längsrand angeordnet sind, verschieden sind.
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Somit ergibt sich in vorteilhafterweise eine verbesserte Anpassung an Herstellungsbedingungen, insbesondere an ein Gussverfahren.
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Weiter vorgeschlagen wird eine Einrichtung zur induktiven Energieübertragung mit einem stationären Teil gemäß einer der in dieser Offenbarung offenbarten Ausführungsformen. Die Einrichtung zur induktiven Energieübertragung umfasst hierbei einen beweglichen Teil, wobei der Faltenbalg am beweglichen Teil befestigt ist. Im vom Faltenbalg umfassten Innenvolumen kann ein Hebemechanismus angeordnet sein, der ebenfalls den stationären Teil mit dem beweglichen Teil verbindet. Weiter können im Innenvolumen auch elektrische Verbindungsmittel, beispielsweise Kabel, angeordnet sein, durch die Elemente des beweglichen Teils mit Elementen des stationären Teils verbunden werden.
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Weiter beschrieben wird ein Verfahren zur Herstellung eines stationären Teils gemäß einer der in dieser Offenbarung offenbarten Ausführungsform. Das Verfahren umfasst hierbei alle Herstellungsschritte zum Herstellen eines solchen stationären Teils. Insbesondere kann ein Bodenteil bereitgestellt werden. Das Bodenteil kann insbesondere durch ein Gussverfahren bereitgestellt werden. Hierbei kann Gussmaterial in eine Gussform gegossen werden, wobei das Bodenteil nach Aushärten des Gussmaterials eine gewünschte Form aufweist. Die Gussform kann hierbei derart ausgebildet sein, dass der stationäre Teil (nach dem Aushärten) mindestens eine Durchgangsöffnung aufweist, wobei die mindestens eine Durchgangsöffnung in einem vom Faltenbalg umfassten Bereich des Bodenteils oder in einem Bereich außerhalb des vom Faltenbalg umfassen Bereichs des Bodenteils angeordnet ist.
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Weiter wird ein Faltenbalg bereitgestellt und an dem Bodenteil befestigt. Der Faltenbalg kann insbesondere mit einem stationärteilseitigen Endabschnitt an dem stationären Teil, insbesondere an einem Aufnahmeabschnitt des stationären Teils, befestigt werden.
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Weiter wird mindestens eine Durchgangsöffnung des stationären Teils bereitgestellt. Dies kann im Rahmen des vorhergehend erläuterten Gussverfahrens erfolgen. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, dass die Durchgangsöffnung nach Bereitstellung des Bodenteils im Bodenteil eingebracht wird, beispielsweise durch Bohren, Stanzen oder durch ein weiteres Verfahren zur Einbringung einer Durchgangsöffnung.
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Weiter kann nachträglich oder im Rahmen des erläuterten Gussverfahrens ein Wandabschnitt, ein Auflageabschnitt für den stationärteilseitigen Endabschnitt des Faltenbalgs, ein Mittel zur Fluidführung, insbesondere ein Kanal oder eine Rinne, und/oder eine Abschrägung hin zur Durchgangsöffnung bereitgestellt werden.
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Weiter können mindestens zwei Durchgangsöffnungen bereitgestellt werden, die voneinander verschiedene geometrische Formen aufweisen. Dies kann ebenfalls durch das vorhergehend erläuterte Gussverfahren gewährleistet werden.
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Insbesondere kann Gussmaterial entlang einer vorbestimmten Gussrichtung in eine Gussform gegossen werden, wobei die Gussform entlang der Gussrichtung Abschnitte oder Elemente zur Festlegung der Lage und geometrischen Form der Durchgangsöffnungen aufweist, wobei ein Druckwiderstand dieser Abschnitte oder Elemente entlang der vorbestimmten Richtung ansteigt.
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Weiter beschrieben wird auch ein Verfahren zur Herstellung einer Einrichtung zur induktiven Energieübertragung mit einem stationären Teil und einem beweglichen Teil. Hierbei kann ein stationärer Teil gemäß einem der in dieser Offenbarung beschriebenen Verfahren zur Herstellung bereitgestellt werden. Weiter kann ein beweglicher Teil bereitgestellt werden und mit dem stationären Teil verbunden werden. Weiter kann der Faltenbalg am beweglichen Teil befestigt werden.
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Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Figuren zeigen:
- 1 eine schematische Draufsicht auf einen stationären Teil gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform und
- 2 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur induktiven Energieübertragung.
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In 1 ist eine schematische Draufsicht auf einen stationären Teil 1 einer Einrichtung 2 zur induktiven Energieübertragung dargestellt. Der stationäre Teil 1 weist einen Bodenteil 3 auf. Weiter weist der stationäre Teil 1 einen Gehäuseabschnitt 4 und einen Aufnahmeabschnitt 5 zur Aufnahme eines beweglichen Teils 6 (siehe 2) auf. Weiter weist der stationäre Teil 1 einen Faltenbalg 7 (siehe 2) auf, der an dem Bodenteil 3 befestigt ist. Der Faltenbalg 7 ist in der Draufsicht durch einen schraffierten Bereich gekennzeichnet. Dargestellt ist weiter eine Längsrichtung x und eine Querrichtung y eines Referenzkoordinatensystems. Die Längsrichtung x und die Querrichtung y sind hierbei senkrecht zueinander orientiert.
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Weiter dargestellt sind ein von dem Faltenbalg 7 umfasster Bereich 8, der auch als Innenbereich bezeichnet werden kann, und ein Bereich 9 außerhalb des vom Faltenbalg 7 umfassten Bereichs, der auch als Außenbereich bezeichnet werden kann. Die Bereiche 8, 9 können hierbei Teilbereiche des Aufnahmeabschnitts 5 des stationären Teils 1 sein.
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Weiter dargestellt ist, dass der stationäre Teil 1, insbesondere der Aufnahmeabschnitt 5, im Bodenteil 3 Durchgangsöffnungen 10 aufweist, wobei die Durchgangsöffnungen 10 in dem Innenbereich 8 angeordnet sind. Weiter dargestellt sind weitere Durchgangsöffnungen 11 im Bodenteil 3 des stationären Teils 1, insbesondere des Aufnahmeabschnitts 5, wobei diese Durchgangsöffnungen 11 in dem Außenbereich 9 angeordnet sind.
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Weiter dargestellt ist ein Wandabschnitt 12, wobei der Wandabschnitt 12 im Außenbereich 9 angeordnet ist. Durch den Wandabschnitt 12 wird ein Aufnahmeabschnitt 13 des Bodenteils 3 für den Faltenbalg 7 von einem Kühlkanalabschnitt 14 getrennt, wobei der Kühlkanalabschnitt 14 im Außenbereich 9 angeordnet ist.
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Es ist dargestellt, dass die Durchgangsöffnungen 11 im Außenbereich 9 in dem Auflageabschnitt 13 bzw. in einem Bereich des Bodenteils 3, der benachbart zum Auflageabschnitt 13 angeordnet sind.
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Weiter dargestellt ist schematisch ein als Rinne ausgebildetes Mittel 15 zur Fluidführung. Mittels der Rinne 15 kann Fluid, insbesondere Wasser, von benachbarten Bereichen der Durchgangsöffnungen 11 hin zu der jeweiligen Durchgangsöffnung 11 transportiert werden.
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Weiter ist dargestellt, dass Durchgangsöffnungen 11a einer ersten Menge von Durchgangsöffnungen 11 kreisförmig ausgebildet sind. Durchgangsöffnungen 11b, 11c einer zweiten und einer dritten Menge von Durchgangsöffnungen 11 sind langlochförmig ausgebildet. Die Durchgangsöffnungen 11a, 11b, 11c der ersten, zweiten und dritten Menge von Durchgangsöffnungen 11 sind im Außenbereich angeordnet. Durchgangsöffnungen 10 einer vierten Menge von Durchgangsöffnungen sind kreisförmig ausgebildet und im Innenbereich 8 angeordnet.
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Weiter ist dargestellt, dass Orientierungen der Längsachsen der langlochförmig ausgebildeten Durchgangsöffnungen 11b, 11c voneinander verschieden sind. Insbesondere ist eine zentrale Längsachse von Durchgangsöffnungen 11b der zweiten Menge von Durchgangsöffnungen 11b parallel zur Querrichtung y orientiert, während eine zentrale Längsachse von Durchgangsöffnungen 11c der dritten Menge von Durchgangsöffnungen 11c parallel zur Längsrichtung x orientiert sind.
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Der stationäre Teil 1 kann als Gussteil hergestellt werden. Hierbei kann eine Gussform derart bereitgestellt werden, dass Gussmaterial von einem ersten Längsrand 16a hin zu einem zweiten Längsrand 16b des herzustellenden stationären Teils 1 in die Gussform einströmt. Hierbei strömt das Gussmaterial zuerst die Abschnitte der Gussform an, die die Lage und Ausbildung der Durchgangsöffnungen 11a der ersten Menge von Durchgangsöffnungen 11 ausbilden, wobei diese Durchgangsöffnungen 11a im Bereich des ersten Längsrands 16a angeordnet sind. Weiter strömt das Gussmaterial Abschnitte der Gussform an, die die Lage und Ausbildung der Durchgangsöffnungen 11b der zweiten Menge von Durchgangsöffnungen 11 festlegen, wobei diese im Bereich der Querrändern angeordnet sind. Drittens und letztens strömt das Gussmaterial die Durchgangsöffnungen 11c der dritten Menge von Durchgangsöffnungen 11 an, die im zweiten Längsrand 16b angeordnet sind, wobei der zweite Längsrand 16b in einer Strömungsrichtung hinter dem ersten Längsrand 16a angeordnet ist. Somit strömt das Gussmaterial entlang einer Strömungsrichtung, die parallel zur Querrichtung y orientiert ist.
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Ein Druckwiderstand der Abschnitte, die die Lage und Ausbildung der Durchgangsöffnungen 11a der ersten Menge, der Durchgangsöffnungen 11b der zweiten Menge und der Durchgangsöffnungen 10 der vierten Menge festlegen, ist hierbei geringer als ein Druckwiderstand der Abschnitte, die die Lage und Ausbildung der Durchgangsöffnungen 11c der dritten Menge von Durchgangsöffnungen 11 festlegen.
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Weiter können die Druckwiderstände der Abschnitte, die die Lage und Ausbildung der Durchgangsöffnungen 11a der ersten Menge sowie der Durchgangsöffnungen 11b der zweiten Menge sowie der Durchgangsöffnungen 10 der vierten Menge festlegen, ebenfalls voneinander verschieden sein.
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Weiter dargestellt ist ein abgeschrägter Bereich 17, der rund um eine Durchgangsöffnung 10 im Innenbereich angeordnet ist. Hierbei ist der abgeschrägte Bereich 17 derart ausgebildet, dass er hin zur Durchgangsöffnung 10 abgeschrägt ist. Somit kann Fluid, insbesondere Wasser, dank der abgeschrägten Fläche hin zur Durchgangsöffnung 10 abfließen.
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2 zeigt eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Einrichtung 2 zur induktiven Energieübertragung. Hierbei ist der stationäre Teil 1 mit dem Gehäuseabschnitt 4 und dem Aufnahmeabschnitt 5 dargestellt. Weiter dargestellt ist das Bodenteil 3, der Teil des stationären Teils 1 ist. Weiter dargestellt ist ein bewegliches Teil 6. Das bewegliche Teil 6 kann mittels nicht dargestellter Mittel zur Bewegung in und entgegen einer Vertikalrichtung z bewegt werden, wobei die Vertikalrichtung z senkrecht zur Längsrichtung x und zur Querrichtung y (siehe 1) orientiert ist.
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Dargestellt ist das bewegliche Teil 6 im ausgefahrenen Zustand. Im eingefahrenen Zustand liegt das bewegliche Teil 6 auf einer Oberfläche des Bodenteils 3, insbesondere im Aufnahmeabschnitt 5, auf.
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Dargestellt sind die Durchgangsöffnungen 11, 11a, die im Bereich des ersten Längsrands 16a im Außenbereich 9 angeordnet sind. Weitere, z.B. in 1 dargestellten Durchgangsöffnungen 10 11b, 11c, sind hierbei nicht dargestellt. Weiter dargestellt ist der Wandabschnitt 12, der den Auflageabschnitt 13 für den Faltenbalg 7 umläuft. Dargestellt ist, dass in einem Seitenwandabschnitt des Wandabschnitts 12 Durchgangsöffnungen 18 angeordnet sind, durch die ein vom Wandabschnitt 12 eingeschlossenes Innenvolumen 19 mit dem Auflageabschnitt 13 verbunden ist. Weiter dargestellt ist, dass das Innenvolumen 19 des Wandabschnitts 12 zu einer Unterseite des Bodenteils 1 hin geöffnet ist. Hierdurch kann Wasser von dem Auflageabschnitt 13 durch die Seitenwände des Wandabschnitts 12 hin zur Unterseite abfließen. Dargestellt ist weiter, dass die Unterseite an einer Haltestruktur 19, beispielsweise einem Boden oder einer Wand, befestigt ist.
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3 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines stationären Teils 1. In einem ersten Schritt S1 wird ein Bodenteil bereitgestellt. Das Bodenteil kann, wie vorhergehend erläutert, durch ein Gussverfahren bereitgestellt werden. Weiter wird mindestens eine Durchgangsöffnung 10, 11 des stationären Teils 1 bereitgestellt. Dies kann im Rahmen des erläuterten Gussverfahrens erfolgen.
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In einem zweiten Schritt S2 wird ein Faltenbalg 7 bereitgestellt und an dem Bodenteil 3 befestigt. Der Faltenbalg 7 kann insbesondere mit einem stationärteilseitigen Endabschnitt an dem stationären Teil 1, insbesondere an einem Aufnahmeabschnitt des stationären Teils, befestigt werden.
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Weiter können mindestens zwei Durchgangsöffnungen 10, 11a, 11b, 11c bereitgestellt werden, die voneinander verschiedene geometrische Formen aufweisen. Dies kann ebenfalls durch das vorhergehend erläuterte Gussverfahren gewährleistet werden. Insbesondere kann Gussmaterial entlang einer vorbestimmten Gussrichtung in eine Gussform gegossen werden, wobei die Gussform entlang der Gussrichtung Abschnitte oder Elemente zur Festlegung der Lage und geometrischen Form der Durchgangsöffnungen aufweist, wobei ein Druckwiderstand dieser Abschnitte oder Elemente entlang der vorbestimmten Richtung ansteigt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- stationärer Teils
- 2
- Einrichtung zur induktiven Energieübertragung
- 3
- Bodenteil
- 4
- Innenbereich
- 5
- Außenbereich
- 6
- beweglicher Teil
- 7
- Faltenbalg
- 8
- Innenbereich
- 9
- Außenbereich
- 10
- Durchgangsöffnung im Innenbereich
- 11
- Durchgangsöffnung im Außenbereich
- 11a
- Durchgangsöffnung einer ersten Menge von Durchgangsöffnungen
- 11b
- Durchgangsöffnung einer zweiten Menge von Durchgangsöffnungen
- 11c
- Durchgangsöffnung einer dritten Menge von Durchgangsöffnungen
- 12
- Wandabschnitt
- 13
- Auflageabschnitt
- 14
- Kühlkanalabschnitt
- 15
- Rinne
- 16a
- erster Längsrand
- 16
- dem ersten Längsrand gegenüberliegender Längsrand
- 17
- abgeschrägter Bereich
- 18
- Durchgangsöffnung
- 19
- Haltestruktur
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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