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DE102023203363A1 - Power transmission device for separately excited synchronous machines with segmented ferrite cores - Google Patents

Power transmission device for separately excited synchronous machines with segmented ferrite cores Download PDF

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DE102023203363A1
DE102023203363A1 DE102023203363.1A DE102023203363A DE102023203363A1 DE 102023203363 A1 DE102023203363 A1 DE 102023203363A1 DE 102023203363 A DE102023203363 A DE 102023203363A DE 102023203363 A1 DE102023203363 A1 DE 102023203363A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
ferrite
ferrite core
coil
segments
transmission device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102023203363.1A
Other languages
German (de)
Inventor
Tobias Dieckhoff
Philipp Kraft
Robin Michelberger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Priority to DE102023203363.1A priority Critical patent/DE102023203363A1/en
Priority to PCT/EP2024/059805 priority patent/WO2024213619A1/en
Priority to CN202480023168.6A priority patent/CN120917535A/en
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Abstract

Stromübertragungseinrichtung für eine fremderregte Synchronmaschine umfassend, ein Stator umfassend einem Ferritkern, und ein Rotor umfassend einem weiteren Ferritkern, wobei zumindest eine Spule an dem Ferritkern anordenbar ist, zumindest eine weitere Spule an dem weiteren Ferritkern anordenbar ist, der Rotors rotierbar gelagert mit dem Stator verbunden ist, und zumindest einer der Ferritkerne aus mehreren Ferritsegmenten besteht, die in eine Aufnahmematrix aufnehmbar sind, sodass mittels Induktion kontaktlos Strom zwischen der Spule und der weiteren Spule übertragen werden kann.

Figure DE102023203363A1_0000
Power transmission device for a separately excited synchronous machine, comprising a stator comprising a ferrite core, and a rotor comprising a further ferrite core, wherein at least one coil can be arranged on the ferrite core, at least one further coil can be arranged on the further ferrite core, the rotor is rotatably mounted and connected to the stator, and at least one of the ferrite cores consists of several ferrite segments which can be accommodated in a receiving matrix so that current can be transmitted contactlessly between the coil and the further coil by means of induction.
Figure DE102023203363A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Stromübertragungseinrichtung für eine fremderregte Synchronmaschine mit segmentierten Ferritkernen. Wobei die Stromübertragungseinrichtung Strom für die Spulen des Rotors der fremderregten Synchronmaschine bereitstellt.The invention relates to a power transmission device for a separately excited synchronous machine with segmented ferrite cores. The power transmission device provides power for the coils of the rotor of the separately excited synchronous machine.

Es sind allgemeine fremderregte Synchronmaschinen bekannt. Diese weisen Spulen sowohl im Rotor als auch in Stator auf. Somit muss eine Stromübertragung in den Rotor gegeben sein. Zur Bestromung der Rotorspulen einer fremd erregten Synchronmaschine sind aus dem Stand der Technik eine Vielzahl von Möglichkeiten bekannt. Dabei ist eine kontaktlose Stromübertragung vorteilhaft, da der Verschleiß gegenüber beispielsweise Schleifkontakten vermindert ist.General separately excited synchronous machines are known. These have coils in both the rotor and the stator. This means that current must be transmitted to the rotor. A variety of options are known from the state of the art for supplying current to the rotor coils of a separately excited synchronous machine. Contactless current transmission is advantageous here, as wear is reduced compared to sliding contacts, for example.

Einige der Lösungen schlagen einen Transformator als Drehübertrager zur Bestromung der Rotorspulen vor. Somit lässt sich eine kontaktlose Übertragung von Strom mittels Induktion durchführen. Der Transformator besteht in der Regel aus zwei Ferritkernen, welche beispiels-weise radial ineinander verschachtelt angeordnet sind, sowie zugehörigen Spulen, welche ein elektrisches Feld erzeugen, welches durch die Ferritkerne gebündelt wird. Dabei sind die zwei Ferritkerne mit einem möglichst geringen Luftspalt voneinander getrennt.Some of the solutions propose a transformer as a rotary transformer to supply current to the rotor coils. This enables contactless transmission of current by means of induction. The transformer usually consists of two ferrite cores, which are arranged radially nested, for example, and associated coils, which generate an electric field that is bundled by the ferrite cores. The two ferrite cores are separated from each other by as small an air gap as possible.

Solche Ferritkerne können mittels Sinterverfahren aus Ferritpulver hergestellt werden, wodurch jedoch Anforderungen an die Toleranzen der Joche entstehen, die bei gesinterten Bauteilen nur durch Nachbearbeitung erreichbar sind.Such ferrite cores can be manufactured from ferrite powder using a sintering process, but this creates requirements for the tolerances of the yokes that can only be achieved with sintered components through post-processing.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Ferritkerne bereitzustellen, die mittels Segmentierung so ausgestaltet sind, dass eine Nachbearbeitung teilweise entfällt und dort, wo sie nicht entfällt, sich einfacher für große Produktionsmengen skalieren lässt.The object of the present invention is to provide ferrite cores which are designed by means of segmentation in such a way that post-processing is partially eliminated and, where it is not eliminated, can be more easily scaled for large production quantities.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine technische Lösung vorzuschlagen, die Produktionskosten der Ferritkerne bei Einhaltung der notwendigen Genauigkeiten (Toleranzen) zu reduzieren.A further object of the present invention is to propose a technical solution to reduce the production costs of the ferrite cores while maintaining the necessary accuracies (tolerances).

Diese Aufgabe wird durch eine Stromübertragungseinrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Weiterhin wird die Aufgabe gelöst durch eine fremderregte Synchronmaschine nach Anspruch 9 und eine Vorrichtung nach Anspruch 10.This object is achieved by a power transmission device according to claim 1. Furthermore, the object is achieved by a separately excited synchronous machine according to claim 9 and a device according to claim 10.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, den Figuren und der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.Further advantageous embodiments of the invention emerge from the subclaims, the figures and the following description of preferred embodiments of the present invention.

Die Aufgabe wird weiterhin durch ein mehrteiliges Design der einzelnen Ferritkerne in Kombination mit einem bestimmten Montageverfahren gelöst.The task is further solved by a multi-part design of the individual ferrite cores in combination with a specific assembly process.

Erfindungsgemäß ist eine Stromübertragungseinrichtung für eine fremderregte Synchronmaschine umfassend, ein Stator umfassend einem Ferritkern, und ein Rotor umfassend einem weiteren Ferritkern, wobei zumindest eine Spule an dem Ferritkern anordenbar ist, zumindest eine weitere Spule an dem weiteren Ferritkern anordenbar ist, der Rotors rotierbar gelagert mit dem Stator verbunden ist, und zumindest einer der Ferritkerne aus mehreren Ferritsegmenten besteht, die in eine Aufnahmematrix aufnehmbar sind, sodass mittels Induktion kontaktlos Strom zwischen der Spule und der weiteren Spule übertragen werden kann.According to the invention, a power transmission device for a separately excited synchronous machine comprises a stator comprising a ferrite core and a rotor comprising a further ferrite core, wherein at least one coil can be arranged on the ferrite core, at least one further coil can be arranged on the further ferrite core, the rotor is rotatably mounted and connected to the stator, and at least one of the ferrite cores consists of several ferrite segments that can be accommodated in a receiving matrix so that current can be transmitted contactlessly between the coil and the further coil by means of induction.

Ferritkerne werden durch Pressen von Ferritpulver und anschließendes Sintern des Rohlings hergestellt. Dabei tritt eine recht große Schrumpfung des Materials auf, welche größeren Schwankungen unterliegt. Auch wenn dieser Fertigungsprozess einerseits sehr wirtschaftlich ist, lassen sich damit andererseits nur vergleichsweise grobe geometrische Toleranzen einhalten.Ferrite cores are manufactured by pressing ferrite powder and then sintering the blank. This results in a considerable shrinkage of the material, which is subject to major fluctuations. Even though this manufacturing process is very economical on the one hand, it can only be used to maintain relatively rough geometric tolerances on the other.

Dies ist in der vorliegenden Anwendung problematisch, da der Transformatorkern der Stromübertragungseinrichtung zweiteilig ausgeführt ist, wobei das primär- und sekundärseitige Teil gegeneinander drehbar ausgeführt sind. Die primär- und sekundärseitigen Teile sind dabei die Ferritkerne im Stator und Rotor der Stromübertragungseinrichtung.This is problematic in the present application because the transformer core of the power transmission device is designed in two parts, with the primary and secondary parts being designed to rotate relative to each other. The primary and secondary parts are the ferrite cores in the stator and rotor of the power transmission device.

Für einen verlustarmen Betrieb sind möglichst enge Luftspalte zwischen den Kernen wünschenswert. Jedoch darf es keinesfalls zu einem Berühren kommen. Grobe geometrische Toleranzen stehen diesen Anforderungen entgegen.
Außerdem sind vergleichsweise enge Toleranzen notwendig, um die Kerne an ihren Innen- bzw. Außendurchmessern durch entsprechende Passungen zu den Umgebungsteilen genau führen und einfassen zu können.For low-loss operation, the air gaps between the cores should be as narrow as possible. However, they must not come into contact under any circumstances. Rough geometric tolerances are contrary to these requirements.
In addition, comparatively tight tolerances are necessary in order to be able to precisely guide and frame the cores at their inner and outer diameters through appropriate fits to the surrounding parts.

Eine fertigungstechnische Reduzierung der Toleranzen ist beispielsweise durch eine spanende Nachbearbeitung des Ferrits möglich. Dies erhöht jedoch signifikant die Produktionskosten. Insbesondere sind solche Schleif- oder Fräsprozesse besonders teuer, bei denen eine Bohrung (Innenwand) bearbeitet wird, da hierfür ein kleines Werkzeug mit hoher Drehzahl verwendet werden muss.A reduction in the tolerances in terms of manufacturing technology is possible, for example, by machining the ferrite. However, this significantly increases production costs. Grinding or milling processes in which a hole (inner wall) is machined are particularly expensive, as a small tool with a high speed must be used for this.

Anders als bei geschlossenen, ringförmigen Kernen kann bei den einzelnen Segmenten durch eine Verschiebung beispielsweise des inneren Segments die Luftspaltlänge verändert werden. Bei zwei ringförmigen Kernen würde bei einer radialen Verschiebung der Kerne gegeneinander zwar an einer Stelle der Luftspalt kleiner werden, an der gegenüberliegenden Position jedoch um das gleiche Maß größer.Unlike closed, ring-shaped cores, the individual segments can be For example, a shift of the inner segment can change the length of the air gap. If two ring-shaped cores were to be shifted radially relative to each other, the air gap would become smaller at one point, but larger by the same amount at the opposite position.

Durch die Segmentierung und die Verschiebung zweier Segmente gegeneinander kann somit die geometrische Toleranz für einen der beiden Luftspalte im Idealfall bis auf null kompensiert werden.By segmenting and shifting two segments against each other, the geometric tolerance for one of the two air gaps can ideally be compensated to zero.

Um die geometrische Toleranz des anderen Luftspalts zu reduziere, kann weiterhin eine spanende Endbearbeitung der Ferrite notwendig sein.In order to reduce the geometric tolerance of the other air gap, further machining of the ferrites may be necessary.

Es kann auch nur der äußere Ferritkern segmentiert ausgeführt werden. Insbesondere wenn sich am inneren Ferritkern aufgrund dessen geringerer Größe oder einfacheren Bearbeitbarkeit die Segmentierung kostentechnisch oder vom Aufwand her nicht lohnt.It is also possible to make only the outer ferrite core segmented, particularly if segmentation of the inner ferrite core is not worthwhile in terms of cost or effort due to its smaller size or easier processing.

Die Spule können dabei Zylinderspulen sein. Weiterhin kann der Rotor mit einem Rotor der fremderregten Synchronmaschine verbunden sein und als sekundärseitiger Teil der Stromübertragungseinrichtung Strom zum Betrieb der fremderregten Synchronmaschine an den Rotor der fremderregten Synchronmaschine abgeben.The coils can be cylindrical coils. Furthermore, the rotor can be connected to a rotor of the separately excited synchronous machine and, as a secondary part of the power transmission device, deliver power to the rotor of the separately excited synchronous machine to operate the separately excited synchronous machine.

Der Stator der Stromübertragungseinrichtung kann mit dem Stator oder Gehäuse der fremderregten Synchronmaschine verbunden sein und als primärseitiger Teil der Stromübertragungseinrichtung den Strom aufnehmen, der zum Betrieb des Rotors der fremderregten Synchronmaschine benötigt wird und diesen mittels Induktion an den sekundärseitigen Teil übertragen.The stator of the power transmission device can be connected to the stator or housing of the separately excited synchronous machine and, as the primary-side part of the power transmission device, can absorb the current required to operate the rotor of the separately excited synchronous machine and transfer it to the secondary-side part by means of induction.

Rotor und Stator der Stromübertragungseinrichtung sind dabei rotierbar gelagert miteinander verbunden. Beispielsweise indem einer der beiden auf einer Welle sitzt, die mit Hilfe von Lagern mit dem Gehäuse des anderen verbunden ist.The rotor and stator of the power transmission device are connected to each other by means of rotatable bearings. For example, one of the two sits on a shaft that is connected to the housing of the other with the help of bearings.

Es gibt Ausführungen, bei denen die Aufnahmematrix aus Kunststoff besteht.There are versions in which the recording matrix is made of plastic.

Um die magnetischen Eigenschaften des segmentierten Kerns zu verbessern, kann der verwendete Kunststoff Zusätze enthalten, welche dessen elektrische Permeabilität erhöhen.To improve the magnetic properties of the segmented core, the plastic used can contain additives that increase its electrical permeability.

Es gibt Ausführungen, bei denen die Aufnahmematrix mittels einem Urformverfahren, insbesondere Spritzgießen, hergestellt wird und in diesem Urformverfahren die Ferritsegmente eingebettet werden.There are designs in which the receiving matrix is produced by means of a primary forming process, in particular injection molding, and the ferrite segments are embedded in this primary forming process.

Damit lässt sich skalierbar eine Aufnahmematrix erzeugen.This allows a scalable recording matrix to be created.

Es gibt Ausführungen, bei denen die Ferritsegmente Nuten aufwiesen, die im verbauten Zustand zumindest teilweise durch die Aufnahmematrix ausgefüllt sind.There are designs in which the ferrite segments have grooves that are at least partially filled by the receiving matrix when installed.

Das Umspritzen der Segmente, insbesondere mit Kunststoff, kann insbesondere im Bereich der Konturen und Formschlusselemente wie Nuten oder Federn ausbilden, um eine Verdrehsicherung gegenüber angrenzenden Bauelementen zu gewährleisten.The overmolding of the segments, in particular with plastic, can form, particularly in the area of the contours and form-fitting elements such as grooves or tongues, in order to ensure that they are protected against rotation relative to adjacent components.

Es gibt Ausführungen, bei denen zumindest die Spule oder die weitere Spule durch zumindest eine Nut kontaktierbar ist, die zwischen zwei Ferritsegmenten des jeweiligen Ferritkerns angeordnet sind, wobei die Spule oder die weitere Spule an dem Ferritkern anordenbar sind, durch dessen Nut sie kontaktierbar sind.There are designs in which at least the coil or the further coil can be contacted through at least one groove arranged between two ferrite segments of the respective ferrite core, wherein the coil or the further coil can be arranged on the ferrite core through whose groove they can be contacted.

Dabei kann ein Kontaktkanal bereitgestellt sein, der die Kontakte elektrisch von den Ferritsegmenten bzw. Ferritkernen isoliert.A contact channel can be provided which electrically isolates the contacts from the ferrite segments or ferrite cores.

Es gibt Ausführungen, bei denen zumindest die Spule oder die weitere Spule durch eine Öffnung kontaktierbar ist, die in einem der Ferritsegmente angeordnet ist oder, wenn der Ferritkern nicht segmentiert ist, in dem Ferritkern angeordnet ist, wobei die Spule oder die weitere Spule an dem Ferritkern anordenbar sind, durch dessen Öffnung sie kontaktierbar sind.There are designs in which at least the coil or the further coil can be contacted through an opening which is arranged in one of the ferrite segments or, if the ferrite core is not segmented, is arranged in the ferrite core, wherein the coil or the further coil can be arranged on the ferrite core, through the opening of which they can be contacted.

Dabei kann ein Kontaktkanal bereitgestellt sein, der die Kontakte elektrisch von den Ferritsegmenten bzw. Ferritkernen isoliert.A contact channel can be provided which electrically isolates the contacts from the ferrite segments or ferrite cores.

Es gibt Ausführungen, bei denen der Ferritkern radial innerhalb des weiteren Ferritkerns anordenbar ist, oder der weitere Ferritkern radial innerhalb des Ferritkerns anordenbar ist, wobei im angeordneten Zustand zwei Luftspalte zwischen dem Ferritkern und dem weiteren Ferritkern ausgebildet sind, welche sich an beiden axialen Enden der Ferritkerne befindet und zwischen äußeren Mantelflächen des radial innen liegenden Ferritkerns und den inneren Mantelflächen des radial außen liegenden Ferritkerns ausgebildet sind, wobei die Spule und die weitere Spule in einem Raum zwischen den beiden Luftspalten anordenbar sind.There are designs in which the ferrite core can be arranged radially within the further ferrite core, or the further ferrite core can be arranged radially within the ferrite core, wherein in the arranged state two air gaps are formed between the ferrite core and the further ferrite core, which are located at both axial ends of the ferrite cores and are formed between outer lateral surfaces of the radially inner ferrite core and the inner lateral surfaces of the radially outer ferrite core, wherein the coil and the further coil can be arranged in a space between the two air gaps.

Somit ist ein Transformator mit primärseitigem und sekundärstreitigem Teil bereitgestellt, wobei die primärseitigen und sekundärstreitigen Teile gegeneinander rotiert werden können.Thus, a transformer with primary and secondary parts is provided, whereby the primary and secondary parts can be rotated against each other.

Es gibt Ausführungen, bei denen die Stator-Ferritsegmente und Rotor-Ferritsegmente ungleichmäßig breit ausgeführt sind, sodass bei jedem Drehwinkel die Summe der sich gegenüberliegenden Ferritsegment-Mantelflächen des Ferritkerns und des weiteren Ferritkerns konstant bleibt.There are designs in which the stator ferrite segments and rotor ferrite segments are of uneven width, so that at any angle of rotation the sum of the opposing ferrite segment surface areas of the ferrite core and the other ferrite core remains constant.

Sind beide Ferritkerne gleichmäßig segmentiert ausgeführt und rotieren sie gegeneinander, gibt es Winkellagen, in den denen die inneren und äußeren Segmente eine exakte Überdeckung aufweisen. In anderen Winkellagen liegt der Spalt zwischen zwei Segmenten einem geschlossenen Segmentbereich des anderen Kerns gegenüber. Dies führt zu Schwankungen in der Induktivität je nach Rotorlage.If both ferrite cores are evenly segmented and rotate against each other, there are angular positions in which the inner and outer segments overlap exactly. In other angular positions, the gap between two segments is opposite a closed segment area of the other core. This leads to fluctuations in the inductance depending on the rotor position.

Um dies zu verhindern, können die Segmente ungleichmäßig breit ausgeführt werden. Insbesondere so, dass bei jedem Drehwinkel die Summe der sich gegenüberliegenden Ferritsegment-Mantelflächen des inneren und äußeren Kerns, welche den Luftspalt bilden, konstant bleibt.To prevent this, the segments can be made unevenly wide. In particular, so that at any angle of rotation the sum of the opposing ferrite segment surface areas of the inner and outer core, which form the air gap, remains constant.

Erfindungsgemäß ist eine fremderregte Synchronmaschine mit einer Stromübertragungseinrichtung nach einer der vorherigen Ausführungen.According to the invention, a separately excited synchronous machine with a power transmission device according to one of the previous embodiments.

Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung mit einer fremderregten Synchronmaschine nach vorheriger Ausführung.According to the invention, a device with a separately excited synchronous machine according to the previous embodiment.

Die Vorrichtung kann beispielsweise ein Pkw sein, kann aber beispielsweise auch jegliche Form von Güter- oder Personen-Beförderungsmitteln beinhalten. Beispielsweise Lkw, Busse, Transporter, Züge, U-Bahnen, Trams, Boote und Schiffe.The device can be a car, for example, but can also include any form of goods or passenger transport. For example, trucks, buses, vans, trains, subways, trams, boats and ships.

Zudem kann die Vorrichtung beispielsweise Arbeitsmaschinen wie beispielsweise Baustellen-, Forst- und Landwirtschaftsfahrzeuge sowie Baustellen-, Forst- und Landwirtschaftsmaschinen umfassen.In addition, the device can include, for example, work machines such as construction site, forestry and agricultural vehicles as well as construction site, forestry and agricultural machines.

Die Vorrichtung kann beispielsweise eine Maschine aus dem Bereich der Fördertechnik sein oder eine Maschine einer Produktionsanlage.The device can, for example, be a machine from the field of conveyor technology or a machine in a production plant.

Allgemein kann die Vorrichtung jegliche Maschine sein, die mittels einer Rotationsbewegung angetrieben werden kann.In general, the device can be any machine that can be driven by means of a rotational movement.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:

  • 1 ein Ausführungsbeispiel erfindungsgemäßer Ferritsegmente für einen radial außen liegenden Ferritkern und einen radial innen liegenden Ferritkern;
  • 2 ein Ausführungsbeispiel erfindungsgemäßer Ferritsegmente, angeordnet in einem radial außen liegenden Ferritkern und einem radial innen liegenden Ferritkern;
  • 3 ein Ausführungsbeispiel von einem erfindungsgemäßen radial außen liegenden Ferritkern und einem erfindungsgemäßen radial innen liegenden Ferritkern mit Aufnahmematrix;
  • 4 einen Querschnitt von einem Ausführungsbeispiel von erfindungsgemäß angeordneten radial außen und radial innen liegenden Ferritkernen mit Aufnahmematrix;
  • 5 ein Ausführungsbeispiel von erfindungsgemäßen radial außen und radial innen liegenden Ferritkernen mit Aufnahmematrix;
  • 6 ein Ausführungsbeispiel von erfindungsgemäßen radial außen und radial innen liegenden Ferritkernen mit Aufnahmematrix;
  • 7 einen Querschnitt von einem Ausführungsbeispiel erfindungsgemäßer Ferritsegmente für einen radial außen und einen radial innen liegenden Ferritkern, so wie diese in einem montierten Zustand relativ zueinander angeordnet sind;
  • 8 ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung von erfindungsgemäßen Ferritsegmenten zur Herstellung eines Ferritkerns;
  • 9 eine Stromübertragungseinrichtung mit erfindungsgemäßen außen und innen liegenden Ferritkernen; und
  • 10 einen Querschnitt einer fremderregten Synchronmaschine mit einer Stromübertragungseinrichtung; und
  • 11 eine Vorrichtung mit einer fremderregten Synchronmaschine.
Embodiments of the invention will now be described by way of example and with reference to the accompanying drawings, in which:
  • 1 an embodiment of ferrite segments according to the invention for a radially outer ferrite core and a radially inner ferrite core;
  • 2 an embodiment of ferrite segments according to the invention, arranged in a radially outer ferrite core and a radially inner ferrite core;
  • 3 an embodiment of a radially outer ferrite core according to the invention and a radially inner ferrite core according to the invention with receiving matrix;
  • 4 a cross-section of an embodiment of ferrite cores arranged radially outward and radially inward with receiving matrix according to the invention;
  • 5 an embodiment of radially outer and radially inner ferrite cores with receiving matrix according to the invention;
  • 6 an embodiment of radially outer and radially inner ferrite cores with receiving matrix according to the invention;
  • 7 a cross-section of an embodiment of ferrite segments according to the invention for a radially outer and a radially inner ferrite core, as they are arranged relative to one another in an assembled state;
  • 8 an embodiment of an arrangement of ferrite segments according to the invention for producing a ferrite core;
  • 9 a power transmission device with external and internal ferrite cores according to the invention; and
  • 10 a cross-section of a separately excited synchronous machine with a power transmission device; and
  • 11 a device with a separately excited synchronous machine.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel erfindungsgemäßer Ferritsegmente für einen radial außen liegenden Ferritkern und einen radial innen liegenden Ferritkern. 1 shows an embodiment of ferrite segments according to the invention for a radially outer ferrite core and a radially inner ferrite core.

Das Ferritsegment 1 für den radial außen liegenden Ferritkern weist einen gekrümmten Segmentabschnitt 4 auf und einen Segmentabschnitt 3, der orthogonal zum Segmentabschnitt 4 und hin zur Innenseite der Krümmung des Segmentabschnittes 4 ausgeformt ist.The ferrite segment 1 for the radially outer ferrite core has a curved segment section 4 and a segment section 3 which is formed orthogonal to the segment section 4 and towards the inside of the curvature of the segment section 4.

Der Segmentabschnitt 3 hat an seiner radial innen liegenden Fläche ebenfalls eine Krümmung. Die Krümmungen des Segmentabschnitts 4 und des Segmentabschnitts 3 sind zylindrisch und weisen die gleiche Zylinderachse auf.The segment section 3 also has a curvature on its radially inner surface. The curvatures of the segment section 4 and the segment section 3 are cylindrical and have the same cylinder axis.

Eine Nut 5 ist an dem Segmentabschnitt 3 ausgeformt, parallel zu der Ausrichtung des Segmentabschnitts 4.A groove 5 is formed on the segment section 3, parallel to the orientation of the segment section 4.

Das Ferritsegment 2 für den radial innen liegenden Ferritkern weist einen gekrümmten Segmentabschnitt 6 auf und einen Segmentabschnitt 7, der orthogonal zum Segmentabschnitt 6 und hin zur Außenseite der Krümmung des Segmentabschnittes 6 ausgeformt ist.The ferrite segment 2 for the radially inner ferrite core has a curved segment section 6 and a segment section 7 which is formed orthogonal to the segment section 6 and towards the outside of the curvature of the segment section 6.

Der Segmentabschnitt 7 hat an seiner radial außen liegenden Fläche ebenfalls eine Krümmung. Die Krümmungen des Segmentabschnitts 6 und des Segmentabschnitts 7 sind zylindrisch und weisen die gleiche Zylinderachse auf.The segment section 7 also has a curvature on its radially outer surface. The curvatures of the segment section 6 and the segment section 7 are cylindrical and have the same cylinder axis.

Eine Nut 8 ist an dem Segmentabschnitt 7 ausgeformt, parallel zu der Ausrichtung des Segmentabschnitt 6.A groove 8 is formed on the segment section 7, parallel to the orientation of the segment section 6.

2 zeigt ein Ausführungsbeispiel erfindungsgemäßer Ferritsegmente, angeordnet in einem radial außen liegenden Ferritkern und einem radial innen liegenden Ferritkern. 2 shows an embodiment of ferrite segments according to the invention, arranged in a radially outer ferrite core and a radially inner ferrite core.

Der radial außen liegende Ferritkern 10 weist 6 Ferritsegmente 1 auf. Eines der Ferritsegmente 1 weist eine Öffnung 13 auf. Bei dem Anordnen der Ferritsegmente 1 entsteht an den Kontaktflächen, an denen die Nuten (5 in 1) ausgeformt sind, ein Hohlraum 12.The radially outer ferrite core 10 has 6 ferrite segments 1. One of the ferrite segments 1 has an opening 13. When the ferrite segments 1 are arranged, a gap is formed on the contact surfaces where the grooves (5 in 1 ) are formed, a cavity 12.

Die Ferritsegmente 1 sind so zueinander angeordnet, dass die gekrümmten Segmentabschnitte (4 in 1) eine äußere Mantelfläche eines Zylinders bilden. Die Segmentabschnitte (3 in 1) reichen in das Innere des Zylinders hinein.The ferrite segments 1 are arranged in such a way that the curved segment sections (4 in 1 ) form an outer surface of a cylinder. The segment sections (3 in 1 ) extend into the interior of the cylinder.

Durch die Öffnung 13 oder durch den Hohlraum 12 kann eine Spule, die im inneren Bereich des radial außen liegenden Ferritkerns 10 anordenbar ist, kontaktierbar sein. Wird der Hohlraum 12 zur Kontaktierung der Spule verwendet, können die Nuten (5 in 1) tiefer ausgeformt sein, wodurch der Hohlraum 12 größer wird. Die Ausformung der Öffnung 13 ist dann nicht notwendig.A coil that can be arranged in the inner region of the radially outer ferrite core 10 can be contacted through the opening 13 or through the cavity 12. If the cavity 12 is used to contact the coil, the grooves (5 in 1 ) can be formed deeper, whereby the cavity 12 becomes larger. The formation of the opening 13 is then not necessary.

Der radial innen liegende Ferritkern 11 weist 6 Ferritsegmente 2 auf. Eines der Ferritsegmente 2 weist eine Öffnung 15 auf. Bei dem Anordnen der Ferritsegmente 2 entsteht an den Kontaktflächen, an denen die Nuten (8 in 1) ausgeformt sind, ein Hohlraum 14.The radially inner ferrite core 11 has 6 ferrite segments 2. One of the ferrite segments 2 has an opening 15. When the ferrite segments 2 are arranged, a gap is formed on the contact surfaces where the grooves (8 in 1 ) are formed, a cavity 14.

Die Ferritsegmente 2 ist so zueinander angeordnet, dass die gekrümmten Segmentabschnitte (6 in 1) eine äußere Mantelfläche eines Zylinders bilden. Die Segmentabschnitte (7 in 1) reichen nach außen aus dem Zylinder heraus.The ferrite segments 2 are arranged in such a way that the curved segment sections (6 in 1 ) form an outer surface of a cylinder. The segment sections (7 in 1 ) extend outwards from the cylinder.

Durch die Öffnung 15 oder durch den Hohlraum 14 kann eine weitere Spule, die im äußeren Bereich des radial innen liegenden Ferritkerns 11 anordenbar ist, kontaktierbar sein. Wird der Hohlraum 14 zur Kontaktierung der weiteren Spule verwendet, können die Nuten (5 in 1) tiefer ausgeformt sein, wodurch der Hohlraum 14 größer wird. Die Ausformung der Öffnung 15 ist dann nicht notwendig.A further coil, which can be arranged in the outer region of the radially inner ferrite core 11, can be contacted through the opening 15 or through the cavity 14. If the cavity 14 is used to contact the further coil, the grooves (5 in 1 ) deeper, whereby the cavity 14 becomes larger. The formation of the opening 15 is then not necessary.

Sowohl der außen liegende Ferritkern 10 als auch der innen liegende Ferritkern 11 können mit einem Rotor einer Synchronmaschine verbunden sein und somit den Rotor einer Stromübertragungseinrichtung darstellen. Somit kann der Rotor der Synchronmaschine Strom durchflossene Spulen aufweisen und die Synchronmaschine eine fremderregte Synchronmaschine sein.Both the external ferrite core 10 and the internal ferrite core 11 can be connected to a rotor of a synchronous machine and thus represent the rotor of a power transmission device. The rotor of the synchronous machine can therefore have coils through which current flows and the synchronous machine can be a separately excited synchronous machine.

Der jeweils andere aus dem außen liegenden Ferritkern 10 oder dem innen liegenden Ferritkern 11 stellt folglich den Stator der Stromübertragungseinrichtung dar.The other of the external ferrite core 10 or the internal ferrite core 11 therefore represents the stator of the power transmission device.

3 zeigt ein Ausführungsbeispiel von einem erfindungsgemäßen radial außen liegenden Ferritkern und einem erfindungsgemäßen radial innen liegenden Ferritkern mit Aufnahmematrix. 3 shows an embodiment of a radially outer ferrite core according to the invention and a radially inner ferrite core according to the invention with receiving matrix.

Gezeigt ist ein aus Ferritsegmenten 1 und 2 mit Aufnahmematrix 22 und 25 zusammengesetzter inneren und äußeren Ferritkern 10 und 11. Wobei die Aufnahmematrix 22 und 15 aus Kunststoff hergestellt ist.Shown is an inner and outer ferrite core 10 and 11 composed of ferrite segments 1 and 2 with receiving matrix 22 and 25. The receiving matrix 22 and 15 is made of plastic.

Von dem radial außen liegenden Ferritkern 10 sind 4 Ferritsegmente 1 dargestellt. Die Ferritsegmente 1 sind in der Aufnahmematrix 22 aufgenommen und somit fixiert. Zusätzlich ist im inneren des radial außen liegende Ferritkerns 10 eine weitere Aufnahmematrix 20 dargestellt. In der weiteren Aufnahmematrix 20 kann die Spule aufgenommen werden.Four ferrite segments 1 are shown from the radially outer ferrite core 10. The ferrite segments 1 are received in the receiving matrix 22 and thus fixed. In addition, a further receiving matrix 20 is shown inside the radially outer ferrite core 10. The coil can be received in the further receiving matrix 20.

Die Aufnahmematrix 22 umschließt die Ferritsegmente 1 an der Deckfläche und der äußeren Mantelfläche. Teile der Aufnahmematrix 22 greifen ebenfalls in die Hohlräume (12 in 2) hinein. Somit werden die Ferritsegmente 1 in der Aufnahmematrix 22 aufgenommen und durch die Aufnahmematrix 22 fixiert.The receiving matrix 22 encloses the ferrite segments 1 on the cover surface and the outer surface. Parts of the receiving matrix 22 also reach into the cavities (12 in 2 ). Thus, the ferrite segments 1 are received in the receiving matrix 22 and fixed by the receiving matrix 22.

Die Aufnahmematrix 20 weist weiterhin einen Kontaktierungskanal 21 auf, der durch die Öffnung (13 in 2) im Ferritsegment (nicht dargestellt) zu einer Deckfläche des radial außen liegenden Ferritkerns 10 hinaus reicht. Durch den Kontaktierungskanal 21 können Kontakte der Spule somit zur Deckfläche hinausgeführt werden und die Spule somit von außen kontaktiert werden (in einem Zustand, in dem der innen liegende Ferritkern 11 innerhalb des außen liegende Ferritkerns 10 rotierbar gelagert montiert ist). Die Deckfläche wird durch die Segmentabschnitte (3 in 1) der Ferritsegmente 1 geformt.The receiving matrix 20 further comprises a contacting channel 21 which passes through the opening (13 in 2 ) in the ferrite segment (not shown) extends to a cover surface of the radially outer ferrite core 10. Through the contact channel 21, contacts of the coil can thus be led out to the cover surface and the coil can thus be contacted from the outside (in a state in which in which the inner ferrite core 11 is mounted rotatably within the outer ferrite core 10). The cover surface is formed by the segment sections (3 in 1 ) of the ferrite segments 1.

Von dem radial innen liegenden Ferritkern 11 sind 4 Ferritsegmente 2 dargestellt. Die Ferritsegmente 2 sind in der Aufnahmematrix 25 aufgenommen und somit fixiert. Zusätzlich ist an der äußeren Mantelfläche des radial innen liegende Ferritkerns 11 eine weitere Aufnahmematrix 23 dargestellt. In der weiteren Aufnahmematrix 23 kann die weitere Spule aufgenommen werden.Four ferrite segments 2 are shown from the radially inner ferrite core 11. The ferrite segments 2 are received in the receiving matrix 25 and thus fixed. In addition, a further receiving matrix 23 is shown on the outer surface of the radially inner ferrite core 11. The further coil can be received in the further receiving matrix 23.

Die Aufnahmematrix 25 umschließt die Ferritsegmente 2 an deren innerer Mantelfläche und an einer Deckelfläche. Teile der Aufnahmematrix 25 greifen ebenfalls in die Hohlräume (14 in 2) hinein. Somit werden die Ferritsegmente 2 in der Aufnahmematrix 25 aufgenommen und durch die Aufnahmematrix 25 fixiert.The receiving matrix 25 encloses the ferrite segments 2 on their inner surface and on a cover surface. Parts of the receiving matrix 25 also reach into the cavities (14 in 2 ). Thus, the ferrite segments 2 are received in the receiving matrix 25 and fixed by the receiving matrix 25.

Die Aufnahmematrix 23 weist weiterhin einen Kontaktierungskanal 24 auf, der durch die Öffnung (15 in 2) im Ferritsegment (nicht dargestellt) zu einer Deckfläche des radial innen liegenden Ferritkerns 11 hinaus reicht. Durch den Kontaktierungskanal 24 können Kontakte der Spule somit zur Deckfläche hinausgeführt werden und die Spule somit von außen kontaktiert werden (in einem Zustand, in dem der innen liegende Ferritkern 11 innerhalb des außen liegende Ferritkerns 10 rotierbar gelagert montiert ist). Die Deckfläche wird durch die Segmentabschnitte (3 in 1) der Ferritsegmente 1 geformt.The receiving matrix 23 further comprises a contacting channel 24 which passes through the opening (15 in 2 ) in the ferrite segment (not shown) extends to a cover surface of the radially inner ferrite core 11. Contacts of the coil can thus be led out to the cover surface through the contact channel 24 and the coil can thus be contacted from the outside (in a state in which the inner ferrite core 11 is mounted rotatably within the outer ferrite core 10). The cover surface is formed by the segment sections (3 in 1 ) of the ferrite segments 1.

Bei dieser Ausführung sind die Ferritsegmente 1 und 2 formschlüssig von aus Kunststoff geformten Aufnahmematrizen 20 und 23 zusammengehalten, welche gleichzeitig als Träger bzw. Gehäuse der Spulen der Stromübertragungseinrichtung dienen. Die Spulenträger weisen dazu Nasen (Stege) auf, welche in Nuten zwischen den Ferritsegmenten 1 oder 2 eintauchen. Bei diesem Design ist es prinzipiell möglich, den Kunststoffkörper separat herzustellen und die Komponenten erst danach zu montieren, was jedoch toleranztechnisch wieder Nachteile bietet. Ebenso ist es möglich, die Ferritsegmente und ggf. auch die Wicklungen im Spritzwerkzeug zu positionieren und durch Umspritzen zu einer Einheit zu fügen. Der gespritzte Kunststoff übernimmt somit gleichzeitig die Funktion der mechanischen Halterung der Ferritsegmente, der Spule sowie der elektrischen Isolation.In this design, the ferrite segments 1 and 2 are held together in a form-fitting manner by plastic molded receiving matrices 20 and 23, which also serve as supports or housings for the coils of the power transmission device. The coil supports have lugs (webs) that fit into grooves between the ferrite segments 1 or 2. With this design, it is in principle possible to manufacture the plastic body separately and only then assemble the components, although this has disadvantages in terms of tolerances. It is also possible to position the ferrite segments and possibly also the windings in the injection mold and to join them into a unit by overmolding. The injected plastic thus simultaneously takes on the function of mechanically holding the ferrite segments, the coil and providing electrical insulation.

Die Aufnahmematrizen 20, 22, 24 und 25 können aus Kunststoff hergestellt sein, beispielsweise durch ein Urformverfahren wie den Spritzguss. Dabei können die Ferritsegmente 1 und 2 in die Aufnahmematrizen 22 und 25 eingelegt werden, oder die Ferritsegmente 1 und 2 werde in ein Spritzgießwerkzeug eingelegt, dort ausgerichtet und umspritzt.The receiving matrices 20, 22, 24 and 25 can be made of plastic, for example by a primary molding process such as injection molding. The ferrite segments 1 and 2 can be inserted into the receiving matrices 22 and 25, or the ferrite segments 1 and 2 can be inserted into an injection molding tool, aligned there and overmolded.

Weiterhin können die Spule und die weitere Spule in die Aufnahmematrizen 20 und 23 eingelegt werden oder die Spule und die weitere Spule werde in ein Spritzgießwerkzeug eingelegt, dort ausgerichtet und umspritzt.Furthermore, the coil and the additional coil can be inserted into the receiving matrices 20 and 23 or the coil and the additional coil can be inserted into an injection molding tool, aligned there and overmolded.

4 zeigt einen Querschnitt von einem Ausführungsbeispiel von erfindungsgemäß angeordneten, radial außen und radial innen liegenden Ferritkernen mit Aufnahmematrix. 4 shows a cross section of an embodiment of ferrite cores arranged radially outward and radially inward with receiving matrix according to the invention.

Gezeigt ist ein aus Ferritsegmenten 1 und 2 mit Aufnahmematrix 22 und 25 zusammengesetzter inneren und äußeren Ferritkern 10 und 11. Wobei die Aufnahmematrix 22 und 15 aus Kunststoff hergestellt ist.Shown is an inner and outer ferrite core 10 and 11 composed of ferrite segments 1 and 2 with receiving matrix 22 and 25. The receiving matrix 22 and 15 is made of plastic.

Dargestellt ist ein Zustand, in dem der innen liegende Ferritkern 11 innerhalb des außen liegende Ferritkerns 10 rotierbar gelagert montiert ist. Dabei ist die rotierbare Lagerung nicht dargestellt.Shown is a state in which the inner ferrite core 11 is mounted so as to be rotatable within the outer ferrite core 10. The rotatable bearing is not shown.

Der radial außen liegende Ferritkern 10 ist in der Aufnahmematrix 22 aufgenommen und fixiert. Die Aufnahmematrix 22 greift mit einem Steg 22a in eine Nut eines Ferritsegmentes des Ferritkerns 10.The radially outer ferrite core 10 is received and fixed in the receiving matrix 22. The receiving matrix 22 engages with a web 22a in a groove of a ferrite segment of the ferrite core 10.

Die Aufnahmematrix 20 nimmt die Spule 20b auf und greift mit Steg 20a ebenfalls in die Nut eines Ferritsegmentes des Ferritkerns. Somit ist die Spule 20b (und die Aufnahmematrix 20) am bzw. innerhalb des radial außen liegenden Ferritkerns angeordnet.The receiving matrix 20 receives the coil 20b and also engages with the web 20a in the groove of a ferrite segment of the ferrite core. The coil 20b (and the receiving matrix 20) are thus arranged on or inside the radially outer ferrite core.

Der radial innen liegende Ferritkern 11 ist in der Aufnahmematrix 25 aufgenommen und fixiert. Die Aufnahmematrix 25 greift mit einem Steg 25a in die Nut eines Ferritsegmentes des Ferritkerns 11.The radially inner ferrite core 11 is received and fixed in the receiving matrix 25. The receiving matrix 25 engages with a web 25a in the groove of a ferrite segment of the ferrite core 11.

Die Aufnahmematrix 23 nimmt die Spule 23b auf und greift mit dem Steg 23a ebenfalls in die Nut eines Ferritsegmentes des Ferritkerns. Somit ist die Spule 23b (und die Aufnahmematrix 23) am bzw. außerhalb des radial innen liegenden Ferritkerns 11 angeordnet.The receiving matrix 23 receives the coil 23b and also engages with the web 23a in the groove of a ferrite segment of the ferrite core. The coil 23b (and the receiving matrix 23) are thus arranged on or outside the radially inner ferrite core 11.

In dem Zustand, in dem der innen liegende Ferritkern 11 innerhalb des außen liegende Ferritkerns 10 rotierbar gelagert montiert ist, ergeben sich zwei Luftspalte 50a und 50b zwischen dem innen liegenden und dem außen liegenden Ferritkerne 10 und 11.In the state in which the inner ferrite core 11 is mounted rotatably within the outer ferrite core 10, two air gaps 50a and 50b result between the inner and outer ferrite cores 10 and 11.

Der Luftspalt 50a entstehen zwischen den Segmentabschnitten (3 in 1) der Ferritsegmente (1 in 1) und den Segmentabschnitten (6 in 1) der Ferritsegmente (2 in 1).The air gap 50a is formed between the segment sections (3 in 1 ) of the ferrite segments (1 in 1 ) and the segment sections (6 in 1 ) of the ferrite segments (2 in 1 ).

Der Luftspalt 50b entstehen zwischen den Segmentabschnitten (7 in 1) der Ferritsegmente (2 in 1) und den Segmentabschnitten (4 in 1) der Ferritsegmente (1 in 1).The air gap 50b is formed between the segment sections (7 in 1 ) of the ferrite segments (2 in 1 ) and the segment sections (4 in 1 ) of the ferrite segments (1 in 1 ).

In dem Raum zwischen den Ferritkernen 10 und 11 und den Luftspalten 50a und 50b sind die Spulen 20b und 23b angeordnet.The coils 20b and 23b are arranged in the space between the ferrite cores 10 and 11 and the air gaps 50a and 50b.

5 zeigt ein Ausführungsbeispiel von erfindungsgemäßen radial außen und radial innen liegenden Ferritkernen mit Aufnahmematrix. 5 shows an embodiment of radially outer and radially inner ferrite cores with receiving matrix according to the invention.

Gezeigt ist ein aus Ferritsegmenten mit Aufnahmematrix zusammengesetzter inneren und äußeren Ferritkern 10 und 11. Wobei die Aufnahmematrix aus Kunststoff hergestellt ist.Shown is an inner and outer ferrite core 10 and 11 composed of ferrite segments with a receiving matrix. The receiving matrix is made of plastic.

Im Vergleich zu der 3 sieht man nicht in die Ferritkerne 10 und 11 hinein, da alle Ferritsegmente und die Aufnahmematrix dargestellt sind.Compared to the 3 You cannot see into the ferrite cores 10 and 11, since all ferrite segments and the recording matrix are shown.

Zusätzlich dargestellt sind die Kontakte 31 und 32 der Spulen, die aus den Kontaktierungskanälen 21 und 24 herausragen.Also shown are the contacts 31 and 32 of the coils, which protrude from the contact channels 21 and 24.

Es kann auch nur der radial außen liegende Ferritkern segmentiert ausgeführt werden. Insbesondere wenn sich am radial innen liegenden Ferritkern aufgrund dessen geringerer Größe und einfacheren Bearbeitbarkeit die Segmentierung kostentechnisch und vom Aufwand her nicht lohnt.It is also possible to make only the radially outer ferrite core segmented. This is particularly true if segmentation of the radially inner ferrite core is not worthwhile in terms of cost and effort due to its smaller size and easier processing.

6 zeigt ein Ausführungsbeispiel von erfindungsgemäßen radial außen und radial innen liegenden Ferritkernen mit Aufnahmematrix. 6 shows an embodiment of radially outer and radially inner ferrite cores with receiving matrix according to the invention.

Dargestellt ist eine abgewandelte Form der Aufnahmematrizen. Bauteile, die zu der vorherigen Beschreibung nicht verschieden sind, werden nicht noch einmal beschrieben, um Redundanzen zu vermeiden.A modified form of the receiving matrices is shown. Components that are not different from the previous description are not described again in order to avoid redundancies.

Die Aufnahmematrix 40, die mittels der Deckfläche die Ferritsegmente umfasst und fixiert und die Aufnahmematrix 42 die die Spule aufnimmt, sind hierin einstückig hergestellt und mittels der Stege 41 verbunden. Ein Kontaktierungskanal 47 ermöglicht die Kontaktierung der Spule in der Aufnahmematrix 42. Die Aufnahmematrix 40, die Stege 41, der Kontaktierungskanal 47 und die Aufnahmematrix 42 können beispielsweise durch das Umspritzen der Ferritkerne in einem Spritzgießwerkzeug hergestellt sein.The receiving matrix 40, which encloses and fixes the ferrite segments by means of the cover surface, and the receiving matrix 42, which receives the coil, are manufactured in one piece and connected by means of the webs 41. A contact channel 47 enables the coil to be contacted in the receiving matrix 42. The receiving matrix 40, the webs 41, the contact channel 47 and the receiving matrix 42 can be manufactured, for example, by overmolding the ferrite cores in an injection mold.

Die Aufnahmematrix 45, die mittels der Deckfläche die Ferritsegmente umfasst und fixiert und die Aufnahmematrix 43 die die Spule aufnimmt, sind hierin einstückig hergestellt und mittels der Stege 44 verbunden. Ein Kontaktierungskanal 48 ermöglicht die Kontaktierung der Spule in der Aufnahmematrix 43. Die Aufnahmematrix 45, die Stege 44, der Kontaktierungskanal 48 und Aufnahmematrix 43 können beispielsweise durch das Umspritzen der Ferritkerne in einem Spritzgießwerkzeug hergestellt sein.The receiving matrix 45, which encloses and fixes the ferrite segments by means of the cover surface, and the receiving matrix 43, which receives the coil, are manufactured in one piece and connected by means of the webs 44. A contact channel 48 enables the coil to be contacted in the receiving matrix 43. The receiving matrix 45, the webs 44, the contact channel 48 and receiving matrix 43 can be manufactured, for example, by overmolding the ferrite cores in an injection mold.

Hier erfüllt die Ferritsegmente haltende Aufnahmematrix 40 und 45 weitere Aufgaben. Der Kunststoffspritzguss 45 am (radial außen liegenden) sekundärseitigen Ferritkern bildet einen Platinenträger, welcher dazu geeignet ist, eine Leiterplatte mit Kontaktierungselementen zur Verbindung der sekundärseitigen Spule mit angrenzenden elektrischen Komponenten aufzunehmen und gegenüber der Umgebung elektrisch zu isolieren.Here, the receiving matrix 40 and 45 holding the ferrite segments fulfills further tasks. The plastic injection molding 45 on the (radially external) secondary-side ferrite core forms a circuit board carrier, which is suitable for receiving a circuit board with contact elements for connecting the secondary-side coil to adjacent electrical components and for electrically insulating it from the environment.

Dadurch, dass die Aufnahmematrix 40 und 45 die Ferritsegmente von beiden axialen Seiten umfasst, werden diese zudem formschlüssig gehalten. Am (radial innen liegenden) primärseitigen Ferritkern umfasst die Kunststoffmatrix ebenfalls von beiden Seiten die Segmente und bildet neben dem Spulenträger eine Platte aus, welche als elastischer, toleranzausgleichender Anschlag der Ferritkern-Einheit gegenüber angrenzenden Bauteilen dienen kann.Because the receiving matrix 40 and 45 encompasses the ferrite segments from both axial sides, they are also held in a form-fitting manner. On the primary-side ferrite core (located radially inside), the plastic matrix also encompasses the segments from both sides and forms a plate next to the coil carrier, which can serve as an elastic, tolerance-compensating stop for the ferrite core unit against adjacent components.

Es ist vorteilhaft, die Kontaktierungskanäle 47 und 48 der Spulenenden durch den Ferrit bereits beim Umspritzen der Ferritsegmente vorzusehen. Die Kontaktierungskanäle 47 und 48 können dabei innerhalb eines Ferritsegments oder auch in einem Bereich (Nuten) zwischen zwei Ferritsegmenten liegen.It is advantageous to provide the contact channels 47 and 48 of the coil ends through the ferrite when the ferrite segments are overmolded. The contact channels 47 and 48 can be located within a ferrite segment or in an area (grooves) between two ferrite segments.

Es kann auch nur der äußere Ferritkern segmentiert ausgeführt werden. Insbesondere wenn sich am inneren Ferritkern aufgrund dessen geringerer Größe einfacheren Bearbeitbarkeit die Segmentierung kostentechnisch nicht lohnt.It is also possible to make just the outer ferrite core segmented, particularly if segmentation of the inner ferrite core is not cost-effective due to its smaller size and easier processing.

7 zeigt einen Querschnitt von einem Ausführungsbeispiel erfindungsgemäßer Ferritsegmente für einen radial außen und einen radial innen liegenden Ferritkern, so wie diese in einem montierten Zustand relativ zueinander angeordnet sind. 7 shows a cross section of an embodiment of ferrite segments according to the invention for a radially outer and a radially inner ferrite core, as they are arranged relative to each other in an assembled state.

Gezeigt ist ein aus Ferritsegmenten mit Aufnahmematrix 40 und 45 zusammengesetzter inneren und äußeren Ferritkern. Wobei die Aufnahmematrix 40 und 45 aus Kunststoff hergestellt ist.Shown is an inner and outer ferrite core composed of ferrite segments with receiving matrix 40 and 45. The receiving matrix 40 and 45 is made of plastic.

Dargestellt sind lediglich die Querschnitte der radial außen und radial innen liegenden Ferritkerne bzw. der primär- und sekundärseitigen Ferritkerne. Beide sind rotationssymmetrische Körper.Only the cross-sections of the radially outer and radially inner ferrite cores or the primary and secondary ferrite cores are shown. Both are rotationally symmetrical bodies.

Die Abmaße der Mantelflächen 2c bzw. 1c sind primär relevant für die Passungen zu den Umgebungsteilen (nicht dargestellt). Das Zusammenwirken der Abmaße der Mantelflächen 1a und 2a sowie 1b und 2b bestimmt die Länge (bzw. Dimensionierung) der beiden Luftspalte 50a und 50b zwischen den Ferritkernen mit den Ferritsegmenten 1 und 2.The dimensions of the lateral surfaces 2c and 1c are primarily relevant for the fit to the surrounding parts (not shown). The interaction of the dimensions of the lateral surfaces 1a and 2a and 1b and 2b determines the length (or dimensioning) of the two air gaps 50a and 50b between the ferrite cores with the ferrite segments 1 and 2.

Für ein inneres und ein äußeres Ferritkern-Segment, anders als bei geschlossenen, ringförmigen Kernen, kann bei den einzelnen Segmenten durch eine Verschiebung beispielsweise des inneren Segments die Luftspaltlänge verändert werden. Bei zwei ringförmigen Kernen würde bei einer radialen Verschiebung der Kerne gegeneinander zwar an einer Stelle der Luftspalt kleiner werden, an der gegenüberliegenden Position jedoch um das gleiche Maß größer.For an inner and an outer ferrite core segment, unlike closed, ring-shaped cores, the air gap length can be changed for the individual segments by moving the inner segment, for example. With two ring-shaped cores, a radial displacement of the cores against each other would make the air gap smaller at one point, but larger by the same amount at the opposite position.

Durch die Segmentierung und die Verschiebung zweier Segmente gegeneinander kann somit die geometrische Toleranz für einen der beiden Luftspalte im Idealfall bis auf null kompensiert werden.By segmenting and shifting two segments against each other, the geometric tolerance for one of the two air gaps can ideally be compensated to zero.

Das Ferritsegment 1 ist ein Ferritsegment des radial außen liegenden Ferritkerns. Demnach stellt die Fläche 1c die äußere Mantelfläche des zylindrischen Ferritkerns dar. Das Ferritsegment 1 weist zwei innen in der Krümmung des Ferritsegmentes 1 (Krümmung sichtbar in 1) liegenden Flächen 1a und 1b auf.The ferrite segment 1 is a ferrite segment of the radially outer ferrite core. Accordingly, the surface 1c represents the outer surface of the cylindrical ferrite core. The ferrite segment 1 has two inner curvatures of the ferrite segment 1 (curvature visible in 1 ) lying surfaces 1a and 1b.

Die Fläche 1a ist die gekrümmte Fläche am inneren Ende des Segmentabschnittes (3 in 1) und die Fläche 1b die gekrümmte Fläche des Segmentabschnittes (4 in 1), die im zusammen gesetzten Zustand des Ferritkerns (10 in 2) innen liegt.The surface 1a is the curved surface at the inner end of the segment section (3 in 1 ) and the surface 1b is the curved surface of the segment section (4 in 1 ), which in the assembled state of the ferrite core (10 in 2 ) is inside.

Weiterhin ist das Ferritsegment 2 ein Ferritsegment des radial innen liegenden Ferritkerns. Die Fläche 2c liegt im zusammen gesetzten Zustand des Ferritkerns (11 in 2) innen. Die Flächen 2a und 2b liegen im zusammen gesetzten Zustand des Ferritkerns (11 in 2) außen.Furthermore, the ferrite segment 2 is a ferrite segment of the radially inner ferrite core. The surface 2c is in the assembled state of the ferrite core (11 in 2 ) inside. The surfaces 2a and 2b are in the assembled state of the ferrite core (11 in 2 ) outside.

Sind die Ferritkerne (10 und 11 in 4) nun in einem rotierbar gelagerten Zustand zueinander montiert, liegen sich die Flächen 1a und 2a gegenüber und zwischen diesen Flächen bildet sich der Luftspalt 50a. Weiterhin liegen sich die Flächen 1b und 2b gegenüber und zwischen diesen bildet sich der Luftspalt 50b.Are the ferrite cores (10 and 11 in 4 ) are now mounted in a rotatable state relative to each other, the surfaces 1a and 2a lie opposite each other and the air gap 50a is formed between these surfaces. Furthermore, the surfaces 1b and 2b lie opposite each other and the air gap 50b is formed between them.

Der Pfeil 51 stellt das radiale Verschieben des Ferritsegmentes 2 relativ zum Ferritsegment 1 dar. Dadurch können die Luftspalte 50a und 50b verkleinert werden, wodurch eine Verbesserung der Stromübertragungsfähigkeit der Stromübertragungseinrichtung erzielt werden kann.The arrow 51 represents the radial displacement of the ferrite segment 2 relative to the ferrite segment 1. As a result, the air gaps 50a and 50b can be reduced, whereby an improvement in the current transmission capacity of the current transmission device can be achieved.

Hierbei sind die Herstellungstoleranzen von gesinterten Ferritkernen relevant. Die mittels Druck und Erwärmung geformt, verdichtet und miteinander verbunden werden. Nach der Herstellung kann es zu Verformungen, einem Schrumpfen oder Verzeihen der gesinterten Ferritkerne kommen.The manufacturing tolerances of sintered ferrite cores are relevant here. These are formed, compacted and connected to one another using pressure and heating. After production, the sintered ferrite cores may deform, shrink or warp.

Deshalb lässt sich die Spaltbreite zwischen zwei einstückigen Ferritkernen nur durch umfangreiche Nachbehandlung kontrollieren, beispielsweise mittels Drehen, Fräsen oder Schleifen der jeweils gegenüberliegenden Flächen 1a und 2a sowie 1b und 2b. Dies kann vor allem an Innenflächen eines Hohlzylinders mit erhöhtem Aufwand verbunden sein.Therefore, the gap width between two one-piece ferrite cores can only be controlled by extensive post-treatment, for example by turning, milling or grinding the opposing surfaces 1a and 2a as well as 1b and 2b. This can involve increased effort, especially on the inner surfaces of a hollow cylinder.

Segmentierte Ferritkerne, die in einer Aufnahmematrix aufgenommen sind, können durch die Aufnahmematrix relativ zueinander positionier werden. Dadurch können Schrumpfung und Verzerrung der Kürbiskerne teilweise ausgeglichen werden.Segmented ferrite cores that are housed in a holding matrix can be positioned relative to each other by the holding matrix. This can partially compensate for shrinkage and distortion of the pumpkin seeds.

Um die beiden Luftspalte 50a und 50b mit gleicher und über die Ausdehnung konstanter Dicke zu gestalten, muss bei der Verwendung von zumindest einem segmentierten Ferritkern nur jeweils eine der gegenüberliegenden Flächen 1a und 2a sowie 1b und 2b bearbeitet werden (beispielsweise durch Drehen, Fräsen oder Schleifen). In order to design the two air gaps 50a and 50b with the same thickness and a constant thickness over the extension, when using at least one segmented ferrite core, only one of the opposite surfaces 1a and 2a as well as 1b and 2b needs to be machined (for example by turning, milling or grinding).

Da das radiale Verschieben 51 des Ferritsegmentes 2 durch die Formung der Aufnahmematrix (25 in 3 oder 4) ermöglicht ist, müssen beispielsweise nunmehr nur noch die Abmaße der Segmentabschnitte 3 und 7 mittels Drehen, Fräsen oder Schleifen nachbearbeitet werden. Die kann beispielsweise durch eine Nachbearbeitung an den Flächen 1a und 2b geschehen. Grundsätzlich gilt, dass eine Nachbearbeitung von außen liegenden Flächen weniger Aufwand bedarf und einfacher auf industrielle Produktionsmengen skalierbar ist.Since the radial displacement 51 of the ferrite segment 2 is caused by the formation of the receiving matrix (25 in 3 or 4 ), for example, only the dimensions of segment sections 3 and 7 now need to be reworked by turning, milling or grinding. This can be done, for example, by reworking surfaces 1a and 2b. In principle, reworking external surfaces requires less effort and is easier to scale to industrial production quantities.

Für das radial außen liegende Ferritsegment ist das entscheidende Maß der Abstand zwischen den beiden für die Luftspaltbildung relevanten Mantelflächen 1a und 1b. In diesem Fall wäre es vorteilhaft, das Teil die Fläche 1a nachzubearbeiten, da sie mit einem Werkzeug besser zugänglich ist. Am unbearbeiteten Rohteil sollte ein entsprechendes Aufmaß vorgehalten werden. Durch eine Endbearbeitung der Fläche 1a zum Einstellen eines eng tolerierten Abstands zwischen Mantelflächen 1a und 1b verändert sich auch der Abstand zwischen Mantelflächen 1a und 1c. Dieser wird in der darauffolgenden Montage mittels der Auffangmatrix kompensiert.For the radially outer ferrite segment, the decisive dimension is the distance between the two lateral surfaces 1a and 1b that are relevant for the formation of the air gap. In this case, it would be advantageous to rework the part on surface 1a, as it is easier to access with a tool. A corresponding allowance should be kept on the unmachined blank. By finishing surface 1a to set a closely tolerated distance between lateral surfaces 1a and 1b, the distance between lateral surfaces 1a and 1c also changes. This is compensated in the subsequent assembly using the collecting matrix.

Für das innere Ferritkernsegment gilt ein analoges Vorgehen.An analogous procedure applies to the inner ferrite core segment.

Im Gegensatz zu dem in 7 gezeigten Verschieben des Ferritsegmentes 2 kann auch das Ferritsegment 1 durch die Aufnahmematrix (22 in 3 und 4) gegenüber dem Ferritsegment 2 verschoben sein.In contrast to the 7 In addition to the displacement of the ferrite segment 2 shown, the ferrite segment 1 can also be moved through the receiving matrix (22 in 3 and 4 ) relative to the ferrite segment 2.

Allgemein gilt, dass nur einer der Ferritkerne segmentiert sein muss, um die Luftspalte wie oben beschrieben über mit gleicher und über die Ausdehnung konstanter Dicke zu gestalten. Dadurch kann dann der Abstand der Ferritkerne und damit die Dicke der Luftspalte 50a und 50b minimiert werden, ohne im rotierenden Betrieb der Stromübertragungseinrichtung ein Berühren der Ferritkerne zu riskieren.In general, only one of the ferrite cores needs to be segmented in order to design the air gaps as described above with the same thickness and a constant thickness over the extension. This allows the distance between the ferrite cores and thus the thickness of the air gaps 50a and 50b to be minimized without risking the ferrite cores touching during rotating operation of the power transmission device.

8 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung von erfindungsgemäßen Ferritsegmenten zur Herstellung eines Ferritkerns. 8 shows an embodiment of an arrangement of ferrite segments according to the invention for producing a ferrite core.

Gezeigt ist das Prinzip, nach dem die einzelnen äußeren Ferritsegmente 1 zu einem äußeren Ferritkern zusammengesetzt werden. Die Ferritsegmente 1 werden dabei entlang eines inneren Solldurchmessers 60 ausgerichtet. Dies kann in der Art erfolgen, dass sie mit einer definierten Kraft 62 von außen gegen einen zylinderförmigen Werkzeugeinsatz zum Beispiel einen Dorn (nicht dargestellt) gedrückt werden, welcher den inneren Solldurchmesser 60 aufweist.The principle according to which the individual outer ferrite segments 1 are assembled to form an outer ferrite core is shown. The ferrite segments 1 are aligned along an inner target diameter 60. This can be done by pressing them with a defined force 62 from the outside against a cylindrical tool insert, for example a mandrel (not shown), which has the inner target diameter 60.

Somit sind die Ferritsegmente 1 mittels ihrer Fläche 1a (vergleiche Fläche 1a in 7) an dem inneren Solldurchmesser 60 angeordnet. Die Pfeile 62 stellen einen Anpressdruck dar, der die Ferritsegmente mit den Flächen 1a an den Dorn des Spritzgießwerkzeuges drückt und dort für einen Spritzgießvorgang fixiert.Thus, the ferrite segments 1 are connected by their surface 1a (compare surface 1a in 7 ) on the inner nominal diameter 60. The arrows 62 represent a contact pressure which presses the ferrite segments with the surfaces 1a onto the mandrel of the injection molding tool and fixes them there for an injection molding process.

Der Hohlraum des Spritzgießwerkzeuges ist beispielsweise durch den Dorn am inneren Solldurchmesser 60 und eine Wand am äußeren Solldurchmesser 61 begrenzt. Weitere Begrenzungen des Hohlraumes können beispielsweise so geformt sein, dass eine Deckfläche (40 oder 45 in 6) und die Aufnahmematrix (42 oder 43 in 6) für eine Spule entsteht.The cavity of the injection mold is limited, for example, by the mandrel at the inner nominal diameter 60 and a wall at the outer nominal diameter 61. Further limitations of the cavity can, for example, be shaped so that a cover surface (40 or 45 in 6 ) and the recording matrix (42 or 43 in 6 ) for one coil.

Folglich entspricht das Istmaß der entstehenden Mantelflächen 1a der zusammengesetzten Segmente sehr genau dem inneren Solldurchmesser. Weiterhin sind die Ferritsegmente 1 so dimensioniert, dass ihre Außenkonturen innerhalb des äußeren Solldurchmessers 61 des zusammengesetzten Kerns liegen. Um die Ferritsegmente 1 auch außerhalb des Spritzgießwerkzeuges in Ihrer Position zu halten, werden sie nach dem Ausrichten mit einer Aufnahmematrix beispielsweise aus einem Kunststoff umspritzt.Consequently, the actual size of the resulting lateral surfaces 1a of the assembled segments corresponds very precisely to the inner target diameter. Furthermore, the ferrite segments 1 are dimensioned so that their outer contours lie within the outer target diameter 61 of the assembled core. In order to keep the ferrite segments 1 in their position outside the injection molding tool, they are overmolded after alignment with a holding matrix, for example made of a plastic.

Das Spritzwerkzeug ist so gestaltet, dass der Außendurchmesser der entstehenden Kunststoffmatrix dem äußeren Solldurchmesser des entstehenden Kerns entspricht. Gegenüber einem gesinterten Ferritkern kann mit Kunststoffspritzguss eine engere Toleranz erreicht werden. Wenn diese nicht ausreicht, ist am Kunststoff eine mechanische Nacharbeit einfacher und kostengünstiger als am Ferrit möglich.The injection molding tool is designed so that the outer diameter of the resulting plastic matrix corresponds to the outer target diameter of the resulting core. Compared to a sintered ferrite core, a tighter tolerance can be achieved with plastic injection molding. If this is not sufficient, mechanical reworking of the plastic is easier and more cost-effective than of the ferrite.

Wird nun eine Aufnahmematrix beispielsweise aus Kunststoff eingespritzt, so wird ein Ferritkern aus Ferritsegmenten, die in einer Aufnahmematrix aufgenommen sind, hergestellt.If a receiving matrix is now injected, for example from plastic, a ferrite core is produced from ferrite segments that are accommodated in a receiving matrix.

Entsprechen innerer und äußerer Solldurchmesser 60 und 61 den gewünschten Abmessungen des Ferritkerns, so muss nach dem Spritzgießvorgang der Aufnahmematrix keine Nachbearbeitung mehr stattfinden. Lediglich die Flächen 1a der Ferritsegmente 1 können nach dem Sintern der Ferritsegmente 1 und vor dem Spritzgießvorgang der Aufnahmematrix nachbearbeitet sein, beispielsweise durch Fräsen oder Schleifen.If the inner and outer nominal diameters 60 and 61 correspond to the desired dimensions of the ferrite core, no further processing is required after the injection molding process of the receiving matrix. Only the surfaces 1a of the ferrite segments 1 can be reworked after the sintering of the ferrite segments 1 and before the injection molding process of the receiving matrix, for example by milling or grinding.

Eine Nachbearbeitung der Flächen 1a nach dem Spritzgießvorgang der Aufnahmematrix ist beispielsweise auch möglich nur technisch aufwendiger, da eine Innenwand eines Hohlzylinders bearbeitet wird. Jedoch kann dazu dann die Fläche 1b der Ferritsegmente 1 verwendet werden, um diese an einem größeren Solldurchmesser als dem inneren Solldurchmesser 60 auszurichten und zu fixieren.For example, reworking of the surfaces 1a after the injection molding process of the receiving matrix is also possible, but it is technically more complex, since an inner wall of a hollow cylinder is machined. However, the surface 1b of the ferrite segments 1 can then be used to align and fix them to a larger target diameter than the inner target diameter 60.

Mit Referenz zu 8 wurde eine Herstellungsmöglichkeit für einen radial außen liegenden Ferritkern (10 in 5) beschrieben. Die Herstellungsmöglichkeit ist analog für die Herstellung des zusammengesetzten eines radial innen liegenden Ferritkerns (11 in 5) anwendbar.With reference to 8 A manufacturing option for a radially outer ferrite core (10 in 5 ) described. The manufacturing option is analogous to the production of the composite of a radially inner ferrite core (11 in 5 ) is applicable.

Dazu können die Ferritsegmente 2 entweder mit der Fläche 2a oder 2b an einer Außenwand eines Spritzgießwerkzeuges, die einen äußeren Solldurchmesser darstellt, ausgerichtet und dann in einem Spritzgießvorgang der Aufnahmematrix eingebettet werden.For this purpose, the ferrite segments 2 can be aligned with either the surface 2a or 2b on an outer wall of an injection molding tool, which represents an outer target diameter, and then embedded in an injection molding process of the receiving matrix.

9 zeigt eine Stromübertragungseinrichtung mit erfindungsgemäßen außen und innen liegenden Ferritkernen. 9 shows a power transmission device with external and internal ferrite cores according to the invention.

Gezeigt ist eine induktive Stromübertragungseinrichtung für eine fremderregte Synchronmaschine.Shown is an inductive current transmission device for a separately excited synchronous machine.

Die Stromübertragungseinrichtung 70 weist einen radial innen liegenden Ferritkern 11 aus Aufnahmematrix und Ferritsegmenten auf sowie eine Spule 23b und einen Kontaktierungskanal 24. Weiterhin weist die Stromübertragungseinrichtung 70 einen radial außen liegenden Ferritkern 10 aus Aufnahmematrix und Ferritsegmenten auf und eine Spule 20b (Kontaktierungskanal ist nicht dargestellt). Weiterhin umfasst die Stromübertragungseinrichtung 70 eine Hohlwelle 74 und eine Achse 75.The current transmission device 70 has a radially inner ferrite core 11 made of a receiving matrix and ferrite segments as well as a coil 23b and a contacting channel 24. Furthermore, the current transmission device 70 has a radially outer ferrite core 10 made of a receiving matrix and ferrite segments and a coil 20b (contacting channel is not shown). Furthermore, the power transmission device 70 comprises a hollow shaft 74 and an axle 75.

Die Hohlwelle 74 ist mit dem radial außen liegenden Ferritkern 10 verbunden. Weiterhin ist die Hohlwelle 74 mit einer Welle 80 verbunden, diese Welle 80 kann eine Welle eines Rotors einer Synchronmaschine sein.The hollow shaft 74 is connected to the radially outer ferrite core 10. Furthermore, the hollow shaft 74 is connected to a shaft 80, this shaft 80 can be a shaft of a rotor of a synchronous machine.

Die Achse 75 ist mit dem radial innen liegenden Ferritkern 11 verbunden. Die Achse 75 ist weiterhin mit den Lagern 73 verbunden. Die Lager 73 sind wiederum in der Hohlwelle 74 des außen liegenden Ferritkerns 10 verbunden. Somit sind der radial innen und der radial außen liegende Ferritkern 10 und 11 zueinander gelagert und dadurch auch rotierbar gelagert miteinander verbunden. Dabei kann die Achse 75 Teil des Stators einer Synchronmaschine sein.The axis 75 is connected to the radially inner ferrite core 11. The axis 75 is also connected to the bearings 73. The bearings 73 are in turn connected to the hollow shaft 74 of the outer ferrite core 10. The radially inner and the radially outer ferrite core 10 and 11 are thus mounted relative to one another and are therefore also connected to one another in a rotatable manner. The axis 75 can be part of the stator of a synchronous machine.

Ein Hohlraum 71 kann Elektronik und Schaltkreise enthalten (bzw. als Platinenträger fungieren), die auf Basis des durch Induktion zwischen den Spulen 23b und 20b übertragenen Stroms wiederum Spulen eines Rotors ansteuert, der mit der Welle 80 verbunden ist oder die Welle 80 umfasst.A cavity 71 can contain electronics and circuits (or act as a circuit board carrier) which, based on the current transmitted by induction between the coils 23b and 20b, in turn controls coils of a rotor which is connected to the shaft 80 or which includes the shaft 80.

10 zeigt einen Querschnitt einer fremderregten Synchronmaschine mit einer Stromübertragungseinrichtung. 10 shows a cross-section of a separately excited synchronous machine with a power transmission device.

Eine fremderregte Synchronmaschine 90 weist einen Stator 91 und einen Rotor 92 auf. Die Stromübertragungseinrichtung 70 ist am Rotor 92 angebracht und überträgt Strom an Rotor 92.A separately excited synchronous machine 90 has a stator 91 and a rotor 92. The current transmission device 70 is attached to the rotor 92 and transmits current to the rotor 92.

11 zeigt Vorrichtung mit einer fremderregten Synchronmaschine. 11 shows device with a separately excited synchronous machine.

Die als Fahrzeug ausgeführte Vorrichtung 100 weist eine fremderregte Synchronmaschine 90. Diese fremderregte Synchronmaschine 90 weist wiederum die Stromübertragungseinrichtung (nicht dargestellt) auf.The device 100 designed as a vehicle has a separately excited synchronous machine 90. This separately excited synchronous machine 90 in turn has the power transmission device (not shown).

Die Vorrichtung 100 ist hier als Pkw dargestellt, kann aber beispielsweise jegliche Form von Güter- oder Personen-Beförderungsmitteln beinhalten. Beispielsweise Lkw, Transporter, Busse, Züge, U-Bahnen, Trams, Boote und Schiffe.The device 100 is shown here as a car, but can include any form of goods or passenger transport means, for example trucks, vans, buses, trains, subways, trams, boats and ships.

Zudem kann die Vorrichtung 100 beispielsweise Arbeitsmaschinen wie beispielsweise Baustellen-, Forst- und Landwirtschaftsfahrzeuge sowie Baustellen-, Forst- und Landwirtschaftsmaschinen umfassen.In addition, the device 100 can include, for example, work machines such as construction site, forestry and agricultural vehicles as well as construction site, forestry and agricultural machines.

Die Vorrichtung 100 kann beispielsweise eine Maschine aus dem Bereich der Fördertechnik sein oder eine Maschine einer Produktionsanlage.The device 100 can, for example, be a machine from the field of conveyor technology or a machine in a production plant.

Allgemein kann die Vorrichtung 100 jegliche Maschine sein, die mittels einer Rotationsbewegung angetrieben werden kann.In general, the device 100 can be any machine that can be driven by means of a rotational movement.

Die gezeigten Ausführungsbeispiele sind als weitere Erklärung der vorliegenden Erfindung zu verstehen. Eine Kombination der Ausführungsbeispiele ist vorgesehen. Für genauen Umfang der Erfindung wird auf die folgenden Ansprüche verwiesen.The embodiments shown are to be understood as a further explanation of the present invention. A combination of the embodiments is intended. For the exact scope of the invention, reference is made to the following claims.

Bezugszeichenreference sign

1, 21, 2
Ferritsegmentferrite segment
1a, 1b, 1c, 2a, 2b, 2c1a, 1b, 1c, 2a, 2b, 2c
Flächenareas
3, 4, 6, 73, 4, 6, 7
Segmentabschnittsegment section
5, 85, 8
NutNut
10, 1110, 11
Ferritkernferrite core
12, 1412, 14
Hohlraumcavity
13, 1513, 15
Öffnungopening
20, 22, 23, 25, 40, 42, 43, 4520, 22, 23, 25, 40, 42, 43, 45
Aufnahmematrixrecording matrix
21, 2421, 24
Kontaktkanalcontact channel
22a, 22a, 23a, 25a, 41, 4422a, 22a, 23a, 25a, 41, 44
Stegweb
20b, 23b20b, 23b
SpuleSink
31, 3231, 32
Spulenkontaktecoil contacts
50a, 50b50a, 50b
Luftspaltair gap
51, 6251, 62
PfeilArrow
6060
innerer Solldurchmesserinner nominal diameter
6161
äußerer Solldurchmesserouter nominal diameter
7070
Stromübertragungseinrichtungpower transmission device
7171
Hohlraum für Elektronikcavity for electronics
72, 8072, 80
WelleWave
7373
Lagercamp
9090
fremderregte Synchronmaschineseparately excited synchronous machine
9191
Stator der fremderregten Synchronmaschinestator of the separately excited synchronous machine
9292
Rotor der fremderregten Synchronmaschinerotor of the separately excited synchronous machine
100100
Vorrichtungdevice

Claims (10)

Stromübertragungseinrichtung (70) für eine fremderregte Synchronmaschine (90) umfassend, ein Stator umfassend einem Ferritkern (10, 11), und ein Rotor umfassend einem weiteren Ferritkern (11, 10), wobei zumindest eine Spule (20b, 23b) an dem Ferritkern (10, 11) anordenbar ist, zumindest eine weitere Spule (23b, 20b) an dem weiteren Ferritkern (11,10) anordenbar ist, der Rotor rotierbar gelagert mit dem Stator verbunden ist, und zumindest einer der Ferritkerne (10, 11) aus mehreren Ferritsegmenten (1, 2) besteht, die in eine Aufnahmematrix (20, 22, 23, 25, 40, 42, 43, 45) aufnehmbar sind, sodass mittels Induktion kontaktlos Strom zwischen der Spule (20b, 23b) und der weiteren Spule (23b, 20b) übertragen werden kann.Current transmission device (70) for a separately excited synchronous machine (90), comprising a stator comprising a ferrite core (10, 11), and a rotor comprising a further ferrite core (11, 10), wherein at least one coil (20b, 23b) can be arranged on the ferrite core (10, 11), at least one further coil (23b, 20b) can be arranged on the further ferrite core (11, 10), the rotor is rotatably mounted and connected to the stator, and at least one of the ferrite cores (10, 11) consists of several ferrite segments (1, 2) which can be accommodated in a receiving matrix (20, 22, 23, 25, 40, 42, 43, 45), so that current can be transferred contactlessly between the coil (20b, 23b) and the another coil (23b, 20b). Stromübertragungseinrichtung (70) nach Anspruch 1, wobei die Aufnahmematrix (20, 22, 23, 25, 40, 42, 43, 45) aus Kunststoff besteht.Power transmission device (70) according to claim 1 , wherein the receiving matrix (20, 22, 23, 25, 40, 42, 43, 45) consists of plastic. Stromübertragungseinrichtung (70) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Aufnahmematrix (20, 22, 23, 25, 40, 42, 43, 45) mittels einem Urformverfahren, insbesondere Spritzgießen, hergestellt wird und in diesem Urformverfahren die Ferritsegmente (1, 2) eingebettet werden.Current transmission device (70) according to one of the preceding claims, wherein the receiving matrix (20, 22, 23, 25, 40, 42, 43, 45) is produced by means of a primary forming process, in particular injection molding, and the ferrite segments (1, 2) are embedded in this primary forming process. Stromübertragungseinrichtung (70) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Ferritsegmente (1, 2) Nuten (5, 8) aufwiesen, die im verbauten Zustand zumindest teilweise durch die Aufnahmematrix (20, 22, 23, 25, 40, 42, 43, 45) ausgefüllt sind.Power transmission device (70) according to one of the preceding claims, wherein the ferrite segments (1, 2) have grooves (5, 8) which, in the installed state, are at least partially filled by the receiving matrix (20, 22, 23, 25, 40, 42, 43, 45). Stromübertragungseinrichtung (70) nach Anspruch 4, wobei zumindest die Spule (20b, 23b) oder die weitere Spule (23b, 29b) durch zumindest eine Nut (5, 8) kontaktierbar ist, die zwischen zwei Ferritsegmenten (1, 2) des jeweiligen Ferritkerns (10, 11) angeordnet sind, wobei die Spule (20b, 23b) oder die weitere Spule (23b, 20b) an dem Ferritkern (10, 11) anordenbar sind, durch dessen Nut (5, 8) sie kontaktierbar sind.Power transmission device (70) according to claim 4 , wherein at least the coil (20b, 23b) or the further coil (23b, 29b) can be contacted through at least one groove (5, 8) which is arranged between two ferrite segments (1, 2) of the respective ferrite core (10, 11), wherein the coil (20b, 23b) or the further coil (23b, 20b) can be arranged on the ferrite core (10, 11), through the groove (5, 8) of which they can be contacted. Stromübertragungseinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei zumindest die Spule (20b, 23b) oder die weitere Spule (23b, 20b) durch eine Öffnung (13, 15) kontaktierbar ist, die in einem der Ferritsegmente (1, 2) angeordnet ist, oder wenn der Ferritkern (10, 11) nicht segmentiert ist, in dem Ferritkern (10, 11) angeordnet ist, wobei die Spule (20b, 23b) oder die weitere Spule (23b, 20b) an dem Ferritkern (10, 11) anordenbar sind, durch dessen Öffnung (13, 15) sie kontaktierbar sind.Power transmission device according to one of the preceding claims, wherein at least the coil (20b, 23b) or the further coil (23b, 20b) can be contacted through an opening (13, 15) which is arranged in one of the ferrite segments (1, 2), or if the ferrite core (10, 11) is not segmented, is arranged in the ferrite core (10, 11), wherein the coil (20b, 23b) or the further coil (23b, 20b) can be arranged on the ferrite core (10, 11), through whose opening (13, 15) they can be contacted. Stromübertragungseinrichtung (70) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Ferritkern (10, 11) radial innerhalb des weiteren Ferritkerns (11, 10) anordenbar ist, oder der weitere Ferritkern (11, 10) radial innerhalb des Ferritkerns (10, 11) anordenbar ist, wobei im angeordneten Zustand zwei Luftspalte (50a, 50b) zwischen dem Ferritkern (10, 11) und dem weiteren Ferritkern (11, 10) ausgebildet sind, welche sich an beiden axialen Enden der Ferritkerne (10, 11) befindet und zwischen äußeren Mantelflächen (2a, 2b) des radial innen liegenden Ferritkerns (10, 11) und den inneren Mantelflächen (1a, 1b) des radial außen liegenden Ferritkerns (11, 10) ausgebildet sind, wobei die Spule (20b, 23b) und die weitere Spule (23b, 20b) in einem Raum zwischen den beiden Luftspalten (50a, 50b) anordenbar sind.Current transmission device (70) according to one of the preceding claims, wherein the ferrite core (10, 11) can be arranged radially inside the further ferrite core (11, 10), or the further ferrite core (11, 10) can be arranged radially inside the ferrite core (10, 11), wherein in the arranged state two air gaps (50a, 50b) are formed between the ferrite core (10, 11) and the further ferrite core (11, 10), which are located at both axial ends of the ferrite cores (10, 11) and are formed between outer lateral surfaces (2a, 2b) of the radially inner ferrite core (10, 11) and the inner lateral surfaces (1a, 1b) of the radially outer ferrite core (11, 10), wherein the coil (20b, 23b) and the further coil (23b, 20b) can be arranged in a space between the two air gaps (50a, 50b). Stromübertragungseinrichtung (70) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Stator-Ferritsegmente (1, 2) und Rotor-Ferritsegmente (2, 1) ungleichmäßig breit ausgeführt sind, sodass bei jedem Drehwinkel die Summe der sich gegenüberliegenden Ferritsegment-Mantelflächen (1a, 1b, 2a, 2b) des Ferritkerns (10, 11) und des weiteren Ferritkerns (11, 10) konstant bleibt.Current transmission device (70) according to one of the preceding claims, wherein the stator ferrite segments (1, 2) and rotor ferrite segments (2, 1) are of uneven width, so that at each angle of rotation the sum of the opposing ferrite segment shell surfaces (1a, 1b, 2a, 2b) of the ferrite core (10, 11) and the further ferrite core (11, 10) remains constant. Fremderregte Synchronmaschine (90) mit einer Stromübertragungseinrichtung (70) nach einem der vorherigen Ansprüche.Separately excited synchronous machine (90) with a current transmission device (70) according to one of the preceding claims. Vorrichtung (100) mit einer fremderregten Synchronmaschine (90) nach Anspruch 9.Device (100) with a separately excited synchronous machine (90) according to claim 9 .
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05267067A (en) * 1992-03-19 1993-10-15 Sony Corp Rotary transformer
DE102014202719A1 (en) * 2014-02-14 2015-08-20 Bmw Ag Inductive rotary transformer for an electric motor for a motor vehicle and corresponding coupler part
EP3680921A1 (en) * 2010-09-15 2020-07-15 Schleifring GmbH Rotating power transformer

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013197275A (en) * 2012-03-19 2013-09-30 Denso Corp Exciter of rotary electric machine
EP2688078A1 (en) * 2012-07-17 2014-01-22 Stichting Nationaal Lucht- en Ruimtevaart Laboratorium Contactless power and data transfer
CN217061745U (en) * 2021-12-09 2022-07-26 华为数字能源技术有限公司 Transformer, motor and vehicle

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05267067A (en) * 1992-03-19 1993-10-15 Sony Corp Rotary transformer
EP3680921A1 (en) * 2010-09-15 2020-07-15 Schleifring GmbH Rotating power transformer
DE102014202719A1 (en) * 2014-02-14 2015-08-20 Bmw Ag Inductive rotary transformer for an electric motor for a motor vehicle and corresponding coupler part

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