DE102023203362A1

DE102023203362A1 - Induktive Übertragungsvorrichtung für eine elektrische Maschine

Info

Publication number: DE102023203362A1
Application number: DE102023203362.3A
Authority: DE
Inventors: Philipp Kraft; Tobias Dieckhoff; Michael Traut
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2023-04-13
Filing date: 2023-04-13
Publication date: 2024-10-17
Also published as: WO2024213602A1

Abstract

Induktive Übertragungsvorrichtung (1) für eine elektrische Maschine, insbesondere eine elektrische Maschine eines Kraftfahrzeugs, wobei die induktive Übertragungsvorrichtung (1) eine Empfängerseite aufweist, die dazu ausgebildet ist, ein elektrisches Signal mittels induktiver Übertragung von einer Senderseite zu empfangen und mittels einer in einem Gehäuseabschnitt (6) der induktiven Übertragungsvorrichtung (1) aufgenommenen Gleichrichtereinrichtung (4) an wenigstens eine Rotorspule (5) eines Rotors der elektrischen Maschine mittels einer Anschlussleitung (9) auszugeben, wobei der Gehäuseabschnitt (6) eine Durchführung (10) aufweist, durch die die Anschlussleitung (9) geführt ist, wobei die Anschlussleitung (9) mittels einer Lagerungseinrichtung (11) in der Durchführung (10) definiert positioniert und isoliert ist und ein Innenraum (7) des Gehäuseabschnitts (6) durch die Lagerungseinrichtung (11) gegenüber der Umgebung (8) abgedichtet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine induktive Übertragungsvorrichtung für eine elektrische Maschine, insbesondere eine elektrische Maschine eines Kraftfahrzeugs, wobei die induktive Übertragungsvorrichtung eine Empfängerseite aufweist, die dazu ausgebildet ist, ein elektrisches Signal mittels induktiver Übertragung von einer Senderseite zu empfangen und mittels einer in einem Gehäuseabschnitt der induktiven Übertragungsvorrichtung aufgenommenen Gleichrichtereinrichtung an wenigstens eine Rotorspule eines Rotors der elektrischen Maschine mittels einer Anschlussleitung auszugeben.
Induktive Übertragungsvorrichtungen für elektrische Maschinen, zum Beispiel elektrische Maschinen eines Kraftfahrzeugs, sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Üblicherweise wird seitens der induktiven Übertragungsvorrichtung eine Empfängerseite bereitgestellt, mittels der von einer Senderseite elektrische Signale induktiv empfangen werden können. Mit anderen Worten wird zwischen der Senderseite und der Empfängerseite, die auch als Primärseite und Sekundärseite bezeichnet werden können, der für den Betrieb des Rotors der elektrischen Maschine erforderliche Strom übertragen. An der Empfängerseite ist ferner eine Gleichrichtereinrichtung bereitgestellt, die das übertragene Signal gleichrichtet und es anschließend der wenigstens einen Rotorspule des Rotors zuführt. Hierzu ist eine Anschlussleitung vorgesehen, die die Gleichrichtereinrichtung mit der Rotorspule des Rotors verbindet.
Zum Beispiel ist es möglich, die Empfängerseite der induktiven Übertragungsvorrichtung in einem Wellenteil oder einem Wellenstummel anzuordnen, der einen Gehäuseabschnitt bereitstellt, wobei die Gleichrichtereinrichtung in einem Innenraum des Gehäuseabschnitts aufgenommen ist. Die Anschlussleitung muss an einer geeigneten Stelle den Gehäuseabschnitt verlassen, um die elektrische Verbindung zwischen der in dem Innenraum des Gehäuseabschnitts aufgenommen Gleichrichtereinrichtung und der außerhalb des Gehäuseabschnitts angeordneten Rotorspule herzustellen. Während der Herstellung und im Betrieb der induktiven Übertragungsvorrichtung muss sichergestellt bleiben, dass durch die Öffnung bzw. den Durchtritt, durch den die Anschlussleitung aus dem Gehäuseabschnitt herausgeführt ist, kein Flüssigkeitsaustausch möglich ist. Ferner unterliegen derartige induktive Übertragungsvorrichtung Anforderungen in Bezug auf die Betriebssicherheit, insbesondere das Einhalten von Luft- und Kriechstrecken. Dadurch werden die Herstellungsprozesse bzw. die Betriebsparameter der induktiven Übertragungsvorrichtung eingeschränkt, da verschiedene Materialien, zum Beispiel Thermoplaste, nur einen eingeschränkten Temperaturbereich aufweisen, in dem sie sicher verwendet werden können, welcher Temperaturbereich einen Einsatz in der Übertragungsvorrichtung ausschließt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine demgegenüber verbesserte induktive Übertragungsvorrichtung für eine elektrische Maschine anzugeben.
Die Aufgabe wird durch eine induktive Übertragungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Wie eingangs beschrieben, betrifft die Erfindung eine induktive Übertragungsvorrichtung für eine elektrische Maschine. Die elektrische Maschine kann beispielsweise als Traktionsantrieb eines Kraftfahrzeugs ausgebildet sein. Zum Beispiel kann die elektrische Maschine als elektrischer Achsantrieb des Kraftfahrzeugs ausgeführt sein. Die induktive Übertragungsvorrichtung weist eine Empfängerseite auf, mittels der elektrische Signale durch induktive Übertragung von einer Senderseite empfangen werden können. Wie beschrieben, kann die Empfängerseite als Sekundärseite und die Senderseite als Primärseite bezeichnet werden. Die induktive Übertragungsvorrichtung weist ferner einen Gehäuseabschnitt auf. Der Gehäuseabschnitt kann zum Beispiel als Wellenstummel oder Teil einer Welle bzw. Wellenteil ausgeführt sein und einen Innenraum begrenzen. In dem Innenraum des Gehäuseabschnitts ist die Gleichrichtereinrichtung der induktiven Übertragungsvorrichtung aufgenommen, die das von der Empfängerseite, zum Beispiel der Empfängerspule, empfangene elektrische Signal gleichrichtet und der Rotorspule des Rotors bzw. wenigstens einer Rotorspule des Rotors der elektrischen Maschine ausgibt. Hierzu stellt die Gleichrichtereinrichtung eine Anschlussleitung bereit bzw. ist mittels einer Anschlussleitung mit der Rotorspule verbunden.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass der Gehäuseabschnitt eine Durchführung aufweist, durch die die Anschlussleitung geführt ist, wobei die Anschlussleitung mittels einer Lagerungseinrichtung in der Durchführung definiert positioniert und isoliert ist und ein Innenraum des Gehäuseabschnitts durch die Lagerungseinrichtung gegenüber der Umgebung abgedichtet ist. Somit ist es möglich, die Anschlussleitung von dem Innenraum des Gehäuseabschnitts durch die Durchführung in den Außenraum bzw. in die Umgebung zu führen, insbesondere von der Gleichrichtereinrichtung zu der Rotorspule des Rotors zu führen. Die beschriebene Lagerungseinrichtung, die in der Durchführung angeordnet ist, bewirkt zum einen eine definierte Positionierung der Anschlussleitung, sodass diese in der Durchführung korrekt positioniert bleibt. Dadurch ist sichergestellt, dass die Luft- und Kriechstrecken zu allen Seiten um die Anschlussleitung herum gegenüber dem Gehäuseabschnitt eingehalten werden können. Ferner bewirkt die Lagerungseinrichtung, insbesondere durch geeignete Materialwahl, eine Isolierung der Anschlussleitung gegenüber dem Gehäuseabschnitt. Insbesondere ist die Lagerungseinrichtung aus elektrisch nicht leitfähigem bzw. elektrisch schlecht leitfähigem Material hergestellt, sodass die mittels der Lagerungseinrichtung gelagerte Anschlussleitung gegenüber dem Gehäuseabschnitt ausreichend elektrisch isoliert ist.
Zudem bewirkt die Lagerungseinrichtung eine Dichtwirkung der Durchführung, sodass der Innenraum des Gehäuseabschnitts gegenüber der Umgebung durch die Lagerungseinrichtung abgedichtet ist. Hierzu kann die Lagerungseinrichtung bereits bei der Herstellung der induktiven Übertragungsvorrichtung in der Durchführung angeordnet werden, sodass die Dichtwirkung über sämtliche Zustände der induktiven Übertragungsvorrichtung gewährleistet bleibt. Mit anderen Worten bewirkt die Lagerungseinrichtung bereits eine Dichtungswirkung während der Herstellung, sodass sichergestellt ist, dass während der Herstellung in die Umgebung des Gehäuseabschnitts eingebrachte Flüssigkeiten nicht in den Innenraum des Gehäuseabschnitts eindringen können. Weiter ist durch die Lagerungseinrichtung gewährleistet, dass auch in einem Betriebszustand der induktiven Übertragungsvorrichtung keine Flüssigkeiten von dem Innenraum in den Außenraum bzw. in die Umgebung durch die Durchführung austreten können. Durch geeignete Materialwahl der Lagerungseinrichtung wird sichergestellt, dass die Lagerungseinrichtung sämtliche in den beschriebenen Zuständen auftretenden Temperaturen widersteht.
Hierzu wird die Einschränkung bezüglich der zur Herstellung der induktiven Übertragungsvorrichtung möglichen Prozesse aufgehoben bzw. erweitert, sodass auch andere Herstellungsprozesse verwendet werden können, die zum Beispiel höhere Temperaturen erfordern. Im Speziellen können Vakuum-Druckgussprozesse eingesetzt werden, die bei üblicherweise verwendeten Dichtelementen aufgrund des zu hohen Temperaturbereichs ausscheiden. Die Anschlussleitung stellt insbesondere eine elektrische Verbindung zwischen der Gleichrichtereinrichtung, zum Beispiel einer Platine der Gleichrichtereinrichtung und den Rotorwicklungen bereit. Die beschriebenen Anschlüsse können zum Beispiel mittels Schweißens oder mittels einer Schraubverbindung hergestellt werden.
Bezogen auf die Formgebung und die konkrete Ausgestaltung der Lagerungseinrichtung besteht grundsätzlich Freiheit bzw. kann die Lagerungseinrichtung auf die konkrete Geometrie der induktiven Übertragungsvorrichtung abgestimmt werden. Nach einer Ausgestaltung der induktiven Übertragungsvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Durchführung als Durchgangsbohrung ausgebildet ist und die Lagerungseinrichtung einen Stopfen aufweist, der die Anschlussleitung in der Durchführung positioniert und isoliert und die Durchführung dichtend verschließt. Der Stopfen kann um die Anschlussleitung angeordnet werden und somit die Anschlussleitung im Bereich der Durchführung umgeben. Durch das Ausführen der Durchführung als Durchgangsbohrung ist die Montage, insbesondere das Durchführen der Anschlussleitung vereinfacht. Die Lagerungseinrichtung ist in Radialrichtung bezogen auf die Längsachse der Anschlussleitung zwischen der Innenwandung der Durchführung und der Außenfläche der Anschlussleitung umlaufend angeordnet. Beispielsweise kann der Stopfen auf der Anschlussleitung bereitgestellt werden und die Anschlussleitung zusammen mit dem Stopfen in die Durchgangsbohrung eingeführt werden. Der Stopfen wird somit in die Durchgangsbohrung eingesteckt und bewirkt die Positionierung, Isolierung und Dichtung, wie beschrieben. Der Stopfen kann formschlüssig oder kraftschlüssig in der Durchführung befestigt sein.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der induktiven Übertragungsvorrichtung kann die Durchführung als Stufenbohrung ausgebildet sein und die Lagerungseinrichtung ein Füllmaterial aufweisen, das die Anschlussleitung in der Durchführung positioniert und isoliert und die Durchführung dichtend verschließt. Anstelle der zuvor beschriebenen Durchgangsbohrung kann die Durchführung als Stufenbohrung ausgeführt sein. Beispielsweise kann die Stufe innerhalb der Stufenbohrung mit dem Füllmaterial aufgefüllt sein, sodass die Anschlussleitung, wie zuvor in Bezug auf den Stopfen beschrieben, von dem Füllmaterial umgeben ist und somit in der Durchführung positioniert ist. Das Füllmaterial bewirkt ferner die Isolierung der Anschlussleitung gegenüber dem Gehäuseabschnitt. Ferner dichtet das Füllmaterial die Durchführung ab, sodass Flüssigkeiten nicht zwischen dem Innenraum und dem Außenraum ausgetauscht werden können.
Bei der induktiven Übertragungsvorrichtung kann ferner vorgesehen sein, dass das Füllmaterial oder der Stopfen einen Überstand in Radialrichtung über eine Außenfläche des Gehäuseabschnitts ausbildet. Die Radialrichtung wird dabei bezogen auf die Längsachse des Gehäuseabschnitts, der zum Beispiel als Teil der Rotorwelle oder als Wellenstummel ausgebildet ist, der mit der Rotorwelle verbunden ist. Durch den Überstand bzw. eine Aufwerfung des Füllmaterials bzw. des Stopfens wird die Kriechstrecke weiter erhöht, sodass die Isolierung zwischen der Anschlussleitung und dem Gehäuseabschnitt weiter verbessert werden kann.
Wie eingangs beschrieben, ist die Lagerungseinrichtung insbesondere dazu ausgebildet, in verschiedenen Zuständen der induktiven Übertragungsvorrichtung die Positionierung, Isolierung und Dichtung der Anschlussleitung gegenüber dem Gehäuseabschnitt bzw. der Dichtwirkung zwischen Innenraum und Außenraum zu erreichen. Hierzu ist die Lagerungseinrichtung aus einem Material hergestellt bzw. weist die Lagerungseinrichtung ein Material auf, das gegenüber vergleichsweise hohen Temperaturen beständig ist. Im Speziellen ist das Material der Lagerungseinrichtung temperaturbeständig bis wenigstens 180 °C. In der Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Lagerungseinrichtung, insbesondere der Stopfen oder das Füllmaterial, aus einem hochtemperaturbeständigen Material, insbesondere PTFE oder Silikon ausgebildet ist oder ein solches Material aufweist.
Wird die induktive Übertragungsvorrichtung bzw. die elektrische Maschine in einem Prozess hergestellt, der wenigstens einen Prozessschritt bei einer vergleichsweise hoher Temperatur umfasst, stellt die Lagerungseinrichtung auch in einem solchen Prozessschritt die Dichtwirkung sicher. Beispielsweise kann ein Vergießen der Rotorspulen der elektrischen Maschine vorgenommen werden. Die Wicklungen der Rotorspulen können zum Beispiel mit einem flüssigen Harzmaterial vergossen werden, das anschließend ausgehärtet wird. Zum Beispiel kann das Vergießen in einem Vakuum-Druckguss-Prozess ausgeführt werden. Das vergleichsweise flüssige Vergussmaterial wird von der Lagerungseinrichtung daran gehindert, durch die Durchführung in den Innenraum des Gehäuseabschnitts einzudringen. Das Vergussmaterial könnte sonst im Innenraum des Gehäuseabschnitts die induktive Übertragungsvorrichtung schädigen, beispielsweise die Gleichrichtereinrichtung verkleben.
Die Lagerungseinrichtung kann ferner dazu ausgebildet sein, den Innenraum des Gehäuseabschnitts, insbesondere in einem Herstellungsprozess der elektrischen Maschine, gegenüber einer in dem Außenraum angeordneten Flüssigkeit abzudichten und/oder kann die Lagerungseinrichtung dazu ausgebildet sein, einen Außenraum, insbesondere in einem Betriebszustand der elektrischen Maschine, gegenüber einem in den Innenraum geförderten Arbeitsmittel, insbesondere Kühlöl, abzudichten. Mit anderen Worten stellt Lagerungseinrichtung sicher, dass während der Herstellung nichts aus der Umgebung in den Innenraum des Gehäuseabschnitts eintreten kann. Zudem stellt die Lagerungseinrichtung im Betrieb der elektrischen Maschine sicher, dass nichts aus dem Innenraum in den Außenraum bzw. in die Umgebung gelangen kann. Somit wird durch die Lagerungseinrichtung neben der Positionierung der Anschlussleitung und der elektrischen Isolierung der Anschlussleitung gegenüber dem Gehäuseabschnitt die Dichtwirkung in zwei Richtungen erzielt, nämlich während der Herstellung wird der Außenraum abgedichtet, sodass Vergussmaterial, zum Beispiel Harzmaterial, nicht in den Innenraum gelangen kann. Ferner wird im Betrieb der Innenraum abgedichtet, sodass Arbeitsmittel nicht in den Außenraum ausfließen kann.
Im Speziellen kann dabei vorgesehen sein, dass die Lagerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, den Innenraum des Gehäuseabschnitts in einem Herstellungsprozess der elektrischen Maschine gegenüber einem Vergussmaterial, zum Beispiel Harzmaterial, in dem Außenraum abzudichten und/oder dass die Lagerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, den Außenraum in einem Betriebszustand der elektrischen Maschine gegenüber Temperiermittel, insbesondere Kühlöl, in dem Innenraum abzudichten. Wie bereits beschrieben, wird die Dichtwirkung bereits während dem Herstellungsprozess hergestellt. Werden die Wicklungen der Rotorspulen mit einem flüssigen Harzmaterial vergossen, dichtet die Lagerungseinrichtung, die ausreichend temperaturbeständig ist, die Durchführung so ab, dass das flüssige Harzmaterial nicht durch die Durchführung in den Innenraum gelangen kann. Das Harzmaterial kann anschließend Aushärten, sodass der Verguss der Rotorspulen abgeschlossen werden kann. Wird die elektrische Maschine betrieben ist es möglich, Temperiermittel, beispielsweise Kühlöl, in den Innenraum einzuführen, um die induktive Übertragungsvorrichtung zu kühlen, insbesondere die Gleichrichtereinrichtung zu kühlen. Das Temperiermittel wird durch die Lagerungseinrichtung in dem Innenraum gehalten, sodass das Temperiermittel den Innenraum nicht durch die Durchführung verlassen kann.
Nach einer Weiterbildung der induktiven Übertragungsvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Anschlussleitung zumindest abschnittsweise, insbesondere im Bereich der Lagerungseinrichtung, mit einer Umhüllung, insbesondere einem Schrumpfschlauch, umgeben ist, welche Umhüllung dazu ausgebildet ist, die Anschlussleitung zu isolieren. Die Umhüllung kann zusätzlich zu der Lagerungseinrichtung um die Anschlussleitung vorgesehen sein. Die Umhüllung kann die Luft- und/oder Kriechstrecke weiter erhöhen. Die Umhüllung kann dabei in Axialrichtung bezogen auf die Längsachse der Anschlussleitung über den Bereich der Lagerungseinrichtung hinausgehen, zum Beispiel einen Sicherheitsbereich zusätzlich zu dem von der Lagerungseinrichtung abgedeckten Bereich der Anschlussleitung umhüllen.
Neben der induktiven Übertragungsvorrichtung betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine, die eine beschriebene induktive Übertragungsvorrichtung aufweist. Wie beschrieben, kann der elektrischen Maschine, insbesondere dem Rotor der elektrischen Maschine, mittels der induktiven Übertragungsvorrichtung über die Primärseite und die Sekundärseite elektrische Energie zugeführt werden, insbesondere die Rotorspulen bestromt werden. Weiter betrifft die Erfindung einen elektrischen Achsantrieb, der eine solche elektrische Maschine aufweist, also eine elektrische Maschine, die eine zuvor beschriebene induktive Übertragungsvorrichtung aufweist. Ferner betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang, der eine zuvor beschriebene elektrische Maschine und/oder einen zuvor beschriebenen elektrischen Achsantrieb aufweist. Zudem betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, das eine zuvor beschriebene elektrische Maschine und/oder einen zuvor beschriebenen elektrischen Achsantrieb und/oder einen zuvor beschriebenen Antriebsstrang aufweist.
Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer induktiven Übertragungsvorrichtung für eine elektrische Maschine, insbesondere eine elektrische Maschine eines Kraftfahrzeugs, wobei die induktive Übertragungsvorrichtung eine Empfängerseite aufweist, die dazu ausgebildet ist, ein elektrisches Signal mittels induktiver Übertragung von einer Primärseite zu empfangen und mittels einer in einem Gehäuseabschnitt der induktiven Übertragungsvorrichtung aufgenommenen Gleichrichtereinrichtung an wenigstens eine Rotorspule eines Rotors der elektrischen Maschine mittels einer Anschlussleitung auszugeben, wobei in dem Gehäuseabschnitt eine Durchführung ausgebildet wird, durch die die Anschlussleitung geführt wird, wobei die Anschlussleitung mittels einer Lagerungseinrichtung in der Durchführung definiert positioniert und isoliert wird und ein Innenraum des Gehäuseabschnitts durch die Lagerungseinrichtung gegenüber der Umgebung abgedichtet wird.
Sämtliche Vorteile, Einzelheiten und Merkmale, die in Bezug auf die induktive Übertragungsvorrichtung beschrieben wurden, sind vollständig auf die elektrische Maschine, den elektrischen Achsantrieb, den Antriebsstrang, das Kraftfahrzeug und das Verfahren übertragbar. Das Verfahren wird insbesondere dazu verwendet, eine induktive Übertragungsvorrichtung, optional mit allen zuvor beschriebenen Einzelheiten und Merkmalen, herzustellen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Fig. erläutert. Die Fig. sind schematische Darstellungen und zeigen:

1 eine Explosionsdarstellung einer induktiven Übertragungsvorrichtung;
2 eine Schnittdarstellung einer induktiven Übertragungsvorrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel;
3 ein Detail der Übertragungsvorrichtung von 2 in perspektivischer Schnittansicht; und
4 ein Detail einer induktiven Übertragungsvorrichtung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel.

1 zeigt eine induktive Übertragungsvorrichtung 1 für eine nicht näher dargestellte elektrische Maschine, insbesondere eine fremderregte Synchronmaschine, die als Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs ausgeführt sein kann. Das Kraftfahrzeug kann die elektrische Maschine als elektrischen Achsantrieb und somit als Bestandteil eines Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs aufweisen.
In 1 ist die induktive Übertragungsvorrichtung 1 als Explosionsdarstellung gezeigt, insbesondere eine Empfängerseite 2 der induktiven Übertragungseinrichtung 1. Die induktive Übertragungsvorrichtung 1 ist dazu ausgebildet, von einer nicht dargestellten Senderseite bzw. Primärseite, zum Beispiel einer Sendespule, elektrische Signale induktiv durch induktive Wechselwirkung mittels einer Empfängerspule 3 zu übertragen und die übertragenen elektrischen Signale mittels einer Gleichrichtereinrichtung 4 gleichzurichten und wenigstens einer Rotorspule 5 (2, 3) zuzuführen bzw. an diese auszugeben. Die induktive Übertragungsvorrichtung 1 weist einen Gehäuseabschnitt 6 auf, der einen Innenraum 7 begrenzt, in dem zum Beispiel die Gleichrichtereinrichtung 4 und die Empfängerspule 3 aufgenommen ist. Der Gehäuseabschnitt 6 trennt den Innenraum 7 von einer Umgebung 8 ab, in der die induktive Übertragungsvorrichtung 1 angeordnet ist.
Wie beschrieben, muss die Gleichrichtereinrichtung 4 mit der Rotorspule 5 verbunden werden, wozu eine Anschlussleitung 9 bereitgestellt ist, die beispielsweise in 2-4 abgebildet ist. Die Anschlussleitung 9 kann beispielsweise als Kupferleiter ausgeführt sein. Um die Anschlussleitung 9 sowohl mit der Gleichrichtereinrichtung 4 als auch der Rotorspule 5 zu verbinden, ist es nötig, die Anschlussleitung 9 aus dem Innenraum 7 in die Umgebung 8 zu führen, sodass der Gehäuseabschnitt 6 durchdrungen werden muss. Hierzu weist die induktive Übertragungsvorrichtung 1 eine Durchführung 10 auf.
Bei der Führung der Anschlussleitung 9 durch die Durchführung 10 müssen definierte Luft- und Kriechstrecken eingehalten werden. Hierzu muss die Anschlussleitung 9 in der Durchführung 10, d. h. gegenüber oder relativ zu dem Gehäuseabschnitt 6, korrekt positioniert werden. Ferner ist es nötig, den Innenraum 7 des Gehäuseabschnitts 6 gegenüber der Umgebung 8 abzudichten, d. h. die Durchführung 10 dichtend zu verschließen. Dazu stellt die induktive Übertragungsvorrichtung 1 eine Lagerungseinrichtung 11 bereit, die beispielsweise in 2-4 dargestellt ist.
In 2, 3 ist dargestellt, dass die Durchführung 10 als Durchgangsbohrung ausgebildet ist, wobei die Lagerungseinrichtung 11 einen Stopfen 12 aufweist, der die Durchführung 10 verschließt, d. h., in die als Durchgangsbohrung ausgeführte Durchführung 10 eingesteckt ist. Der Stopfen 12 umgibt die Anschlussleitung 9 endlos in Umfangsrichtung, sodass die Anschlussleitung 9 zu allen Seiten mittels des Stopfens 12 umgeben ist. Die Anschlussleitung 9 wird durch den Stopfen 12 korrekt in der Durchführung 10 positioniert, sodass die definierten geforderten Luft- und Kriechstrecken eingehalten werden und die Anschlussleitung 9 gegenüber dem Gehäuseabschnitt 6 isoliert ist. Ferner dichtet der Stopfen 12 die Durchführung 10 ab, sodass Flüssigkeiten aus dem Innenraum 7 nicht in die Umgebung 8 austreten können oder aus der Umgebung 8 in den Innenraum 7 eintreten können. Der Stopfen 12 ist aus einem hochtemperaturbeständigen Material hergestellt bzw. weist der Stopfen 12 hochtemperaturbeständiges Material auf, beispielsweise PTFE oder Silikon. Insbesondere sind somit Prozessschritte möglich, in denen vergleichsweise flüssiges Harzmaterial unter Druck in die Rotorspulen 5 eingebracht wird, um die Wicklungen zu vergießen. Insbesondere können Temperaturen realisiert werden, die zwischen 150 °C und 180 °C liegen.
Ferner ist dargestellt, dass zwischen dem Stopfen 12 und der Anschlussleitung 9 eine Umhüllung 13 vorgesehen ist, die die Anschlussleitung 9 im Bereich der Durchführung 10 umgibt. Die Umhüllung 13 erhöht die Luft- und Kriechstrecken weiter, sodass die Isolierung der Anschlussleitung 9 im Bereich des Gehäuseabschnitts 6 weiter vergrößert wird. In 3 ist dargestellt, dass die Rotorspule 5, insbesondere deren Wicklungen durch ein Vergussmaterial 14 vergossen ist. In dem Herstellungsprozess dichtet der Stopfen 12 bzw. allgemein die Lagerungseinrichtung 11 die Umgebung 8 gegenüber dem Innenraum 7 ab. Dadurch wird verhindert, dass Vergussmaterial 14 aus der Umgebung 8 in den Innenraum 7 gelangen kann und dort die induktive Übertragungseinrichtung 1 negativ beeinflussen kann. In einem Betriebszustand der elektrischen Maschine wird durch die Lagerungseinrichtung 11 ferner verhindert, dass Arbeitsmittel, zum Beispiel Remperieirmittel, insbesondere Kühlöl, aus dem Innenraum 7 durch die Durchführung 10 in die Umgebung 8 gelangen kann. Hierzu dichtet die Lagerungseinrichtung 11 die Durchführung 10, wie beschrieben, ab.
4 zeigt eine alternative Ausführungsform der induktiven Übertragungsvorrichtung 1. Gleiche Bezugszeichen werden für gleiche Bauteile verwendet. Die Darstellung in 4 stellt ein Detail im Bereich der Durchführung 10 dar. Abweichend von der Darstellung in 2, 3 ist die Durchführung 10 als Stufenbohrung ausgeführt. Die Lagerungseinrichtung 11 kann in diesem Ausführungsbeispiel ein Füllmaterial 15 aufweisen. Mit anderen Worten kann die Anschlussleitung 9 durch die Durchführung 10 geführt werden und anschließend mit dem Füllmaterial 15 in der Durchführung 10 gesichert werden. Das Füllmaterial 15 füllt dabei die Ausnehmung in der Stufenbohrung auf und positioniert die Anschlussleitung 9 korrekt in der Durchführung 10, sodass die geforderten Luft- und Kriechstrecken sichergestellt sind. Die Anschlussleitung 9 ist somit gegenüber dem Gehäuseabschnitt 6 isoliert. Die vorausgehende Beschreibung in Bezug auf die Dichtwirkung, die durch die Lagerungseinrichtung 11 realisiert wird, ist entsprechend übertragbar. Durch das Füllmaterial 15 wird insbesondere eine Dichtwirkung zwischen der Umgebung 8 und dem Innenraum 7 erreicht.
Ebenso ist in 4 dargestellt, dass die Anschlussleitung 9 im Bereich der Durchführung 10 von einer Umhüllung 13, zum Beispiel einem Strumpfschlauch, umgeben sein kann. Die Lagerungseinrichtung 11 bildet durch das eingebrachte Füllmaterial 15 einen Überstand 16, der in radialer Richtung über die Außenfläche 17 des Gehäuseabschnitts 6 hinausragt. Dadurch wird die Luft- und Kreichstrecke zwischen der Anschlussleitung 9 und dem Gehäuseabschnitt 6 weiter erhöht. Alternativ ist es ebenso möglich, das Füllmaterial 15 plan, d. h. ohne Überstand 16, auszuführen. Das Füllmaterial 15 kann ebenfalls ein hochtemperaturbeständiges Material sein oder ein solches aufweisen, insbesondere PTFE oder Silikon.
Sämtliche in den einzelnen Ausführungsbeispielen gezeigten Vorteile, Einzelheiten und Merkmale sind beliebig miteinander kombinierbar, untereinander austauschbar und aufeinander übertragbar. Bei der Herstellung der induktiven Übertragungsvorrichtung 1 kann insbesondere ein Vergießen der Rotorspulen 5 vorgenommen werden, wie dies beschrieben wurde. Hierzu wird die Anschlussleitung 9 mit der Lagerungseinrichtung 11 in die Durchführung 10 eingebracht, sodass bei dem Vergießen der Wicklungen der Rotorspulen 5 eine Dichtwirkung erzielt wird und die Durchführung 10 verschlossen wird, sodass flüssiges Harzmaterial nicht in den Innenraum 7 eindringen kann.
Bezugszeichen

1: induktive Übertragungseinrichtung
2: Empfängerseite
3: Empfängerspule
4: Gleichrichtereinrichtung
5: Rotorspule
6: Gehäuseabschnitt
7: Innenraum
8: Umgebung
9: Anschlussleitung
10: Durchführung
11: Lagerungseinrichtung
12: Stopfen
13: Umhüllung
14: Vergussmaterial
15: Füllmaterial
16: Überstand
17: Außenfläche

Claims

Induktive Übertragungsvorrichtung (1) für eine elektrische Maschine, insbesondere eine elektrische Maschine eines Kraftfahrzeugs, wobei die induktive Übertragungsvorrichtung (1) eine Empfängerseite aufweist, die dazu ausgebildet ist, ein elektrisches Signal mittels induktiver Übertragung von einer Senderseite zu empfangen und mittels einer in einem Gehäuseabschnitt (6) der induktiven Übertragungsvorrichtung (1) aufgenommenen Gleichrichtereinrichtung (4) an wenigstens eine Rotorspule (5) eines Rotors der elektrischen Maschine mittels einer Anschlussleitung (9) auszugeben, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuseabschnitt (6) eine Durchführung (10) aufweist, durch die die Anschlussleitung (9) geführt ist, wobei die Anschlussleitung (9) mittels einer Lagerungseinrichtung (11) in der Durchführung (10) definiert positioniert und isoliert ist und ein Innenraum (7) des Gehäuseabschnitts (6) durch die Lagerungseinrichtung (11) gegenüber der Umgebung (8) abgedichtet ist.
Induktive Übertragungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchführung (10) als Durchgangsbohrung ausgebildet ist und die Lagerungseinrichtung (11) einen Stopfen (12) aufweist, der die Anschlussleitung (9) in der Durchführung (10) positioniert und isoliert und die Durchführung (10) dichtend verschließt.
Induktive Übertragungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchführung (10) als Stufenbohrung ausgebildet ist und die Lagerungseinrichtung (11) ein Füllmaterial (15) aufweist, das die Anschlussleitung (9) in der Durchführung (10) positioniert und isoliert und die Durchführung (10) dichtend verschließt.
Induktive Übertragungsvorrichtung (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial (15) oder der Stopfen (12) einen Überstand in Radialrichtung über eine Außenfläche (17) des Gehäuseabschnitts (6) ausbilden.
Induktive Übertragungsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerungseinrichtung (11), insbesondere der Stopfen (12) oder das Füllmaterial (15), aus einem hochtemperaturbeständigen Material, insbesondere PTFE oder Silikon ausgebildet ist oder ein solches Material aufweist.
Induktive Übertragungsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerungseinrichtung (11) dazu ausgebildet ist, einen Innenraum (7) des Gehäuseabschnitts (6), insbesondere in einem Herstellungsprozess der elektrischen Maschine, gegenüber einer in dem Außenraum angeordneten Flüssigkeit abzudichten und/oder dass die Lagerungseinrichtung (11) dazu ausgebildet ist, einen Außenraum, insbesondere in einem Betriebszustand der elektrischen Maschine, gegenüber einem in den Innenraum (7) geförderten Arbeitsmittel, insbesondere Kühlöl, abzudichten.
Induktive Übertragungsvorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerungseinrichtung (11) dazu ausgebildet ist, den Innenraum (7) des Gehäuseabschnitts (6) in einem Herstellungsprozess der elektrischen Maschine gegenüber einem Harzmaterial in dem Außenraum abzudichten und/oder dass die Lagerungseinrichtung (11) dazu ausgebildet ist, den Außenraum in einem Betriebszustand der elektrischen Maschine gegenüber Temperiermittel, insbesondere Kühlöl, in dem Innenraum (7) abzudichten.
Induktive Übertragungsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussleitung (9) zumindest abschnittsweise, insbesondere im Bereich der Lagerungseinrichtung (11), mit einer Umhüllung (13), insbesondere einem Schrumpfschlauch, umgeben ist, welche Umhüllung (13) dazu ausgebildet ist, die Anschlussleitung (9) zu isolieren.
Elektrische Maschine, umfassend eine induktive Übertragungsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
Elektrischer Achsantrieb, umfassend eine elektrische Maschine nach dem vorangehenden Anspruch.
Antriebsstrang, umfassend eine elektrische Maschine nach Anspruch 9 und/oder einen elektrischen Achsantrieb nach dem vorangehenden Anspruch.
Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Maschine nach Anspruch 9 und/oder einen elektrischen Achsantrieb nach Anspruch 10 und/oder einen Antriebsstrang nach dem vorangehenden Anspruch.
Verfahren zur Herstellung einer induktiven Übertragungsvorrichtung (1) für eine elektrische Maschine, insbesondere eine elektrische Maschine eines Kraftfahrzeugs, wobei die induktive Übertragungsvorrichtung (1) eine Empfängerseite aufweist, die dazu ausgebildet ist, ein elektrisches Signal mittels induktiver Übertragung von einer Primärseite zu empfangen und mittels einer in einem Gehäuseabschnitt (6) der induktiven Übertragungsvorrichtung (1) aufgenommenen Gleichrichtereinrichtung (4) an wenigstens eine Rotorspule (5) eines Rotors der elektrischen Maschine mittels einer Anschlussleitung (9) auszugeben, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuseabschnitt (6) eine Durchführung (10) ausgebildet wird, durch die die Anschlussleitung (9) geführt wird, wobei die Anschlussleitung (9) mittels einer Lagerungseinrichtung (11) in der Durchführung (10) definiert positioniert und isoliert wird und ein Innenraum (7) des Gehäuseabschnitts (6) durch die Lagerungseinrichtung (11) gegenüber der Umgebung (8) abgedichtet wird.