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WO2024061412A1 - Kontaktlose energieübertragungsvorrichtung, kit-of-parts zur herstellung einer kontaktlosen energieübertragungsvorrichtung, rotor einer elektrischen maschine und elektrische maschine sowie verfahren zur montage eines rotors - Google Patents

Kontaktlose energieübertragungsvorrichtung, kit-of-parts zur herstellung einer kontaktlosen energieübertragungsvorrichtung, rotor einer elektrischen maschine und elektrische maschine sowie verfahren zur montage eines rotors Download PDF

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Publication number
WO2024061412A1
WO2024061412A1 PCT/DE2023/100678 DE2023100678W WO2024061412A1 WO 2024061412 A1 WO2024061412 A1 WO 2024061412A1 DE 2023100678 W DE2023100678 W DE 2023100678W WO 2024061412 A1 WO2024061412 A1 WO 2024061412A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rotor
hollow shaft
transmission device
energy transmission
winding
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.)
Ceased
Application number
PCT/DE2023/100678
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Kunkemoeller
Thomas Hurle
Christian Oehler
Christian Hartmann
Jan Michel WASSERMANN
Richard Bernauer
Kevin KLUMPP
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.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority to CN202380064533.3A priority Critical patent/CN119856376A/zh
Publication of WO2024061412A1 publication Critical patent/WO2024061412A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/04—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for rectification
    • H02K11/042—Rectifiers associated with rotating parts, e.g. rotor cores or rotary shafts
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/005—Mechanical details of housing or structure aiming to accommodate the power transfer means, e.g. mechanical integration of coils, antennas or transducers into emitting or receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00—Synchronous motors or generators
    • H02K19/16—Synchronous generators
    • H02K19/36—Structural association of synchronous generators with auxiliary electric devices influencing the characteristic of the generator or controlling the generator, e.g. with impedances or switches
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/003—Couplings; Details of shafts
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/32—Rotating parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2211/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to measuring or protective devices or electric components
    • H02K2211/03—Machines characterised by circuit boards, e.g. pcb

Definitions

  • the present invention relates to a contactless energy transmission device for a rotor of an electrical machine, in particular a separately excited synchronous machine within a drive train of a motor vehicle, comprising a hollow shaft which can be coupled to the rotor of the electrical machine in a torque-transmitting manner, and an inductive transmitter which has a primary winding which can be energized and a secondary winding which is spaced apart from the primary winding and which can be coupled to a winding of the rotor in an electrically conductive manner, and the contactless energy transmission device has rectifier electronics connected to the secondary winding.
  • the invention further relates to a kit of parts for producing a contactless energy transmission device, a rotor of an electrical machine and an electrical machine.
  • Electric machines are increasingly being used to drive motor vehicles in order to create alternatives to combustion engines that require fossil fuels.
  • Significant efforts have already been made to improve the suitability of electric drives for everyday use and to offer users the usual driving comfort.
  • hybrid drive trains are also known.
  • Such drive trains of a hybrid vehicle usually comprise a combination of an internal combustion engine and a Electric motor, and enable - for example in urban areas - purely electric operation while at the same time providing sufficient range and availability, especially for cross-country journeys.
  • the electrical machines As separately excited synchronous machines (FSM).
  • FSM separately excited synchronous machines
  • the electrical power to excite the rotor windings must be transferred to the rotor of a separately excited synchronous machine.
  • a contact transmitter is usually used for this purpose.
  • These windings are energized, a magnetic field is created which, in combination with the magnetic field of the stator, generates a torque.
  • the strength of the rotor field can be adjusted based on the strength of the current supply. This means that the machine behavior can always be adapted to the respective driving situation in a way that optimizes efficiency.
  • An inductive transformer is usually a rotationally symmetrical transformer with an air gap consisting of a primary and a secondary winding.
  • an inductive transformer also has a core made of ferrite, for example.
  • a core can be made from one or more parts. For example, all parts of the core can be attached to the stationary machine side of an electrical machine, with the secondary-side winding then rotating within the core.
  • core parts can be attached to the rotating part of the machine. In this case, the primary and secondary core parts are separated by an air gap. This must then be large enough so that the core parts do not touch each other, taking all tolerances and operating conditions into account.
  • the rotating transformer parts are often provided with a bandage or joined to another component in order to support them at a fixed speed.
  • An example of such an embodiment variant can be found in DE 102017 214 776 A1 or in DE201210201826 A1.
  • the object of the invention is now to provide a contactless energy transmission device for a rotor of an electrical machine, in particular a separately excited synchronous machine within a drive train of a motor vehicle, which has a compact structure and a high level of operational reliability even with high electrical power to be transmitted.
  • a contactless energy transmission device for a rotor of an electrical machine for a rotor of an electrical machine, in particular a separately excited synchronous machine within a drive train of a motor vehicle, comprising a hollow shaft which can be coupled to the rotor of the electrical machine in a torque-transmitting manner, and an inductive transmitter which has a primary winding which can be energized and a has a secondary winding spaced therefrom, which can be electrically conductively coupled to a winding of the rotor, and the contactless energy transmission device has rectifier electronics connected to the secondary winding, the rectifier electronics being arranged within the hollow shaft and connected to it in a rotationally fixed manner.
  • the hollow shaft is made of an electrically conductive material, for example steel, according to a likewise preferred embodiment variant of the invention, it shields the inductive transmitter from surrounding components and systems, and thus contributes to electromagnetic compatibility (EMC) towards surrounding components and systems.
  • EMC electromagnetic compatibility
  • the hollow shaft can be designed in one piece or in several parts. If the hollow shaft is made up of several parts, these hollow shaft parts can only be put together after the inductive transformer has been integrated.
  • the inductive transmitter can be integrated at any axial position within the hollow shaft. For example, in the area of a rotor laminated core of the rotor or in the area of the rotor winding heads.
  • the secondary winding of the inductive transformer is arranged within the hollow shaft. It is highly preferred that the secondary coil is positioned axially completely in the hollow shaft. In principle, however, it would also be conceivable for the secondary coil to only engage axially in sections in the hollow shaft.
  • a rotor is the rotating (rotating) part of an electrical machine.
  • the rotor includes in particular a rotor shaft.
  • the rotor shaft can be made hollow, which on the one hand results in weight savings and on the other hand allows the supply of lubricant or coolant to the rotor body.
  • the hollow shaft of the contactless energy transmission device is a rotor shaft of a rotor of an electrical machine, which is at least partially hollow.
  • the electrical machine can in particular be designed as a rotary machine.
  • the rotary machine can in particular be configured as a radial flow machine.
  • a radial flux machine is characterized by the fact that the magnetic field lines in the air gap formed between the rotor and stator extend in the radial direction.
  • the gap existing between the rotor and the stator is called the air gap.
  • this is a gap with a circular cross-section and a radial width that corresponds to the distance between the rotor body and the stator body.
  • the electric machine is intended in particular for use within a drive train of a hybrid or fully electric motor vehicle.
  • the electric machine is dimensioned such that vehicle speeds greater than 50 km/h, preferably greater than 80 km/h and in particular greater than 100 km/h can be achieved.
  • the electric motor particularly preferably has a power greater than 50 kW, preferably greater than 80 kW and in particular greater than 150 kW. It is further preferred that the electric machine provides speeds greater than 8,000 rpm, particularly preferably greater than 12,000 rpm, most preferably greater than 1500 rpm.
  • motor vehicles are land vehicles that are moved by mechanical power without being tied to railway tracks.
  • a motor vehicle can, for example, be selected from the group of passenger cars (passenger cars), trucks (lorries), mopeds, light vehicles, motorcycles, motor buses (KOM) or tractors
  • the inductive transformer can be arranged within a hollow shaft.
  • the hollow shaft can be formed in one piece or in several pieces. In principle, it is conceivable that the hollow shaft is completely or only partially penetrated by an opening running in the longitudinal extent of the hollow shaft. For example, it would also be conceivable for the hollow shaft to have a blind hole into which the inductive transformer can then be inserted.
  • the hollow shaft is preferably formed from a metallic material, in particular steel.
  • the inductive transformer is configured in such a way that electrical powers preferably greater than 1 kW and particularly preferably greater than 2 kW can be transmitted at least in the short term without overloading the transformer electrically or thermally.
  • the inductive transmitter is configured to transmit electrical power between 0.5kW-10kW, preferably between 1kW-5kW, particularly preferably between 2kW-4kW.
  • the windings of the transformer are made of an electrically conductive but not ferromagnetic material, such as copper or aluminum, and are designed to be electrically insulated from one another.
  • the windings are preferably aligned tangentially circumferentially to the hollow shaft, so that a cylindrical ring-like winding body with a diameter and a longitudinal extent in the axial direction results.
  • the windings are wound around and/or in a core made of a ferromagnetic material.
  • the windings can be formed from one or more electrical conductors with a circular cross section. It is also conceivable that the electrical conductors forming the winding have a cross-sectional shape that deviates from the circular shape, in particular a rectangular shape. Particularly preferably, the windings can be formed from insulated copper foils, which can be wrapped around each other in a similar way to a toilet paper roll.
  • the primary winding can have a higher number of turns than the secondary winding. This means that when the electrical energy is transferred between the primary winding and the secondary winding, a voltage conversion of from the comparatively high battery voltage to the lower rotor voltage.
  • an electrical voltage of 40-1500V preferably 100-1000V, most preferably 300-850V is applied to the primary winding.
  • a voltage of 70-500V is applied to the secondary winding.
  • the primary core and/or the secondary core are/is made from a ferromagnetic material, preferably from a ferrite material.
  • the primary core and/or secondary core can be made in several parts.
  • the respective core parts are preferably constructed essentially rotationally symmetrically, but can contain elements and recesses for fixing or carrying out further components.
  • the primary core and/or the secondary core each have a ring-like spatial shape.
  • the primary core and/or the secondary core have a U-shaped cross-sectional contour with a circumferential groove.
  • the grooves of the U-shaped cross-sectional contours of the primary core and secondary core are preferably directed towards one another. It is also particularly preferred that the primary winding runs in the slot of the primary core and/or the secondary winding runs in the slot of the secondary core.
  • the cylindrical ring-like secondary winding preferably has a radially outer diameter smaller than 500mm, preferably smaller than 400mm, particularly preferably smaller than 350mm. Most preferably, the radially outer diameter of the cylindrical ring-like secondary winding is chosen between 100-500mm, preferably 150-400mm, most preferably 200-350mm. This allows the centrifugal forces acting during operation to be limited to an advantageous size.
  • the axial length of the cylindrical ring-like secondary winding is preferably greater than 50%, preferably greater than 70% of the radially outer diameter, especially the diameter of the secondary winding.
  • Such an “elongated” design of the winding has proven to be particularly advantageous for energy transmission inductive transformer proven. To put it simply, flat and elongated designs of the cylindrical ring-like secondary windings have proven to be particularly favorable in terms of the energy transfer properties of the inductive transformer.
  • the axial length of the cylindrical ring-like primary winding corresponds to between 80-120% of the axial length of the cylindrical ring-like secondary winding, which can also contribute to good energy transfer between the windings.
  • the two axial lengths of the cylindrical ring-like windings completely overlap axially, whereby the energy transfer between the primary winding and the secondary winding can be further optimized.
  • the primary core and secondary core can each form surfaces bordering the air gap, via which the magnetic flux is guided from one part to the other. It is advantageous if the surfaces of the primary core bordering the air gap completely cover the surfaces of the secondary core bordering the air gap and/or if the surfaces of the secondary core bordering the air gap completely cover the surfaces of the primary core bordering the air gap, whereby the energy transfer between the primary winding and the secondary winding can be further optimized.
  • Rectifier electronics can preferably be connected between the secondary winding and a winding of the rotor, so that the secondary winding energizes the winding of the rotor with the interposition of the rectifier electronics.
  • the primary winding can be rotatably mounted and centered relative to the secondary winding, preferably by means of one or more roller bearings.
  • rolling rolling bodies are arranged between an inner ring and an outer ring of the rolling bearing.
  • the inner ring can be formed from a metallic and/or ceramic material. In principle, it is conceivable to design the inner ring in one piece or in several parts, in particular in two parts.
  • the inner ring can have an inner ring recess.
  • a cover disk, sealing disk and/or seal can be arranged in an inner ring recess, in particular in a non-positive and/or positive manner.
  • the inner ring recess is preferably designed as a circumferential groove in the inner ring.
  • the outer ring can be formed from a metallic and/or ceramic material. In principle, it is conceivable to design the outer ring in one piece or in several parts, in particular in two parts.
  • the outer ring can have an outer ring recess.
  • a cover disk, sealing disk and/or seal can be arranged in an outer ring recess, in particular in a non-positive and/or positive manner.
  • the outer ring recess is preferably designed as a circumferential groove in the outer ring.
  • roller-shaped rolling elements are also called roller rolling elements and spherical rolling elements are called bearing balls.
  • Roller-shaped rolling bodies can, for example, be selected from the group of symmetrical pendulum rollers, asymmetrical pendulum rollers, cylindrical rollers, needle rollers and/or tapered rollers.
  • the rolling elements can roll within the rolling bearing, in particular on the inner ring raceway of the inner ring.
  • the surface of the inner ring raceway can advantageously be designed to be correspondingly abrasion-resistant, for example by means of a corresponding surface treatment process and/or by applying a corresponding additional material layer.
  • the inner ring raceway can be flat or profiled.
  • a profiled design of the inner ring raceway can be used, for example, to guide the rolling elements on the inner ring raceway.
  • a flat shape of the inner ring raceway on the other hand, can, for example, allow a certain axial displaceability of the rolling elements on the inner ring raceway.
  • the rolling elements can roll within the rolling bearing, in particular on the outer ring raceway of the outer ring.
  • the surface of the outer ring raceway can advantageously be designed to be correspondingly abrasion-resistant, for example by means of a corresponding surface treatment process and/or by applying a corresponding additional material layer.
  • the outer ring raceway can be flat or profiled.
  • a profiled design of the outer ring raceway can be used, for example, to guide the rolling elements on the outer ring raceway.
  • a flat shape of the outer ring raceway can, for example, allow a certain axial displaceability of the rolling elements on the outer ring raceway.
  • Rolling elements can be guided in a cage or through rolling element spacers and spaced apart from one another.
  • a cageless rolling bearing which is also referred to as a full complement rolling bearing. With full complement rolling bearings, adjacent rolling elements can contact each other.
  • a rolling bearing can have a cage, with the cage guiding the rolling elements.
  • the cage is designed in such a way that the rolling body balls and/or the rolling body rollers are spaced apart from one another, so that, for example, the friction and heat development of the rolling bodies is kept as low as possible. Furthermore, the cage keeps the rolling element balls and/or rolling element rollers at a fixed distance from one another during rolling, whereby an even load distribution can be achieved.
  • the cage can be made in one piece or in several pieces.
  • a rolling bearing may have a seal to prevent lubricant from leaking out of the rolling bearing or dirt or moisture from entering the rolling bearing.
  • the seals used can be provided with one or more sealing lips, which can rest on a component of the rolling bearing. These are designed in such a way that, on the one hand, they seal the bearing over its entire service life, and on the other hand, the friction caused by the seal is not too high.
  • the invention further includes a method for assembling a rotor of an electrical machine, in particular a separately excited synchronous machine within a drive train of a motor vehicle, comprising the following steps:
  • an inductive transmitter which has a primary winding that can be energized and a secondary winding spaced therefrom, which can be electrically conductively coupled to a winding of the rotor, and
  • the rolling bearing has an inner ring and an outer ring, between which a plurality of rolling elements are accommodated, the inner ring being connected in a rotationally fixed manner to the hollow shaft and the outer ring being connected in a rotationally fixed manner to the lance.
  • This can particularly support a modular configuration of the rolling bearing and the hollow shaft.
  • the lance has a first cylinder ring section, on the outer surface of which the primary winding is arranged, and the lance also has a second cylinder ring section arranged coaxially to the first cylinder ring section, on the inner surface of which the outer ring of the rolling bearing is arranged , wherein the first cylinder ring section has a smaller diameter than the second cylinder ring section.
  • the invention can also be further developed in such a way that the rolling bearing, the hollow shaft, the lance and the inductive transmitter form a modular structural unit.
  • Machine in particular a separately excited synchronous machine within a drive train of a motor vehicle, comprising the following steps:
  • the contactless energy transmission device can have rectifier electronics connected to the secondary winding.
  • the contactless energy transmission device has a rectifier electronics, which is also arranged within the hollow shaft and is connected to it in a rotationally fixed manner.
  • the rectifier electronics have a circuit board with electronic components arranged thereon, the circuit board having a substantially circular disk-like or annular disk-like or cylindrical ring-like contour.
  • circuit board is not completely closed circumferentially or is formed from several segments. It can therefore also be preferred that the circuit board has a contour similar to a circular disk section, an annular disk section or a cylinder ring section.
  • the circuit board is connected to the hollow shaft in a cohesive, non-positive and/or positive, rotationally fixed manner.
  • the rectifier electronics it would also be possible for the rectifier electronics to be accommodated in a housing that has a substantially circular disk-like circular disk section-like or circular disk-like circular disk segment-like or cylinder ring-like cylinder ring segment-like contour and the housing is cohesively, is non-positively and/or positively connected to the hollow shaft in a rotationally fixed manner.
  • the housing can provide additional mechanical, chemical or electromagnetic protection for the rectifier electronics.
  • the housing can be formed, for example, from a plastic or a metallic material.
  • the housing can be made in one piece or in several parts.
  • the rectifier electronics can also be encased in an electrically non-conductive material.
  • the invention can also be further developed in such a way that a cooling fluid can flow through the hollow shaft in such a way that heat generated by the rectifier electronics during operation of the contactless energy transmission device can be dissipated by means of the cooling fluid, which promotes particularly low-loss operation of the inductive transmitter.
  • the invention can also be embodied as a kit-of-parts for producing a contactless energy transmission device for a rotor of an electrical machine, in particular a separately excited synchronous machine within a drive train of a motor vehicle.
  • the kit of parts then includes in particular:
  • an inductive transmitter which has a primary winding that can be energized and a secondary winding that is spaced apart from it and can be electrically coupled to a winding of the rotor
  • rectifier electronics that can be connected to the secondary winding, which can be positioned within the hollow shaft and connected to it in a rotationally fixed manner.
  • the kit of parts can, for example, be a packaging unit. Furthermore, it is possible to design the kit-of-parts as a compilation of separate storage containers for storing the individual components or the respective component groups of the kit-of-parts.
  • the invention also includes a method for assembling a rotor of an electrical machine, in particular a separately excited synchronous machine within a drive train of a motor vehicle.
  • Such an assembly process then has, for example, the following steps:
  • an inductive transmitter which has a primary winding that can be energized and a secondary winding spaced therefrom, which can be electrically conductively coupled to a winding of the rotor, and
  • the primary winding and the secondary winding of the inductive transformer are arranged coaxially to one another within the hollow shaft.
  • the advantage of this configuration is that it enables particularly efficient electrical energy transmission.
  • the primary winding extends axially into the interior of the Hollow shaft extending lance is arranged.
  • the lance can in particular be designed as a hollow cylindrical shaft.
  • the lance has at least one cooling channel through which a cooling fluid can flow.
  • the advantageous effect of this configuration is that particularly good cooling of the primary winding can be achieved.
  • the contactless energy transmission device has rectifier electronics, which is also arranged within the hollow shaft and is connected to it in a rotationally fixed manner.
  • the electronics for rectification can be placed anywhere in or on the rotor.
  • the electronics for rectification are also positioned inside the hollow shaft, since there are more favorable boundary conditions here in terms of speed stability and thermals.
  • the invention can also be further developed in such a way that the lance is mounted relative to the hollow shaft by means of a rolling bearing arranged in the hollow shaft.
  • the advantage of this configuration is that a particularly narrow and therefore small annular gap can be formed between the primary coil and the secondary coil.
  • kit-of-parts for producing a contactless energy transmission device for a rotor of an electrical machine, in particular a separately excited synchronous machine within a drive train of a motor vehicle, comprising an inductive transformer which has a primary winding that can be energized and a secondary winding spaced therefrom which can be electrically conductively coupled to a winding of the rotor, a hollow shaft which can be coupled to the rotor of the electric machine in a torque-transmitting manner, and the secondary winding of the inductive transmitter is arranged within the hollow shaft and connected to it in a rotationally fixed manner is, and a lance which can be inserted axially into the interior of the hollow shaft and on which the primary winding of the inductive transformer is arranged.
  • the advantage that results from this is, in particular, that the components of the contactless energy transmission device to be assembled can be provided in a particularly convenient manner.
  • the kit-of-parts can be, for example, a packaging unit. Furthermore, it is possible to design the kit-of-parts as a compilation of separate storage containers for storing the individual components or the respective component groups of the kit-of-parts.
  • the rotor of an electrical machine in particular a separately excited synchronous machine within a drive train of a motor vehicle, comprising a contactless energy transmission device according to one of claims 1 -7
  • an electrical machine in particular a separately excited synchronous machine within a drive train of a motor vehicle, comprising a rotor according to claim 8.
  • the rectifier electronics have a circuit board with electronic components arranged thereon, wherein the circuit board has a substantially circular disk-like circular disk section-like or circular ring disk-like circular ring disk section-like or cylindrical ring-like cylindrical ring section-like contour.
  • the circuit board is connected to the hollow shaft in a materially bonded, force-locking and/or positively locking manner in a rotationally fixed manner.
  • the rectifier electronics are accommodated in a housing that has a substantially circular disk-like circular disk section-like or circular ring disk-like circular ring disk section-like or cylindrical ring-like has a contour similar to a cylinder ring section and the housing is connected to the hollow shaft in a materially bonded, force-locking and/or form-locking manner so that it cannot rotate.
  • the invention can also be further developed in such a way that a cooling fluid can flow through the hollow shaft in such a way that heat generated by the rectifier electronics during operation of the contactless energy transmission device can be dissipated by means of the cooling fluid.
  • the object of the invention can also be achieved by a rotor of an electrical machine, in particular a separately excited synchronous machine within a drive train of a motor vehicle, comprising a contactless energy transmission device according to one of claims 1-6.
  • the object of the invention can further be achieved by an electrical machine, in particular a separately excited synchronous machine within a drive train of a motor vehicle, comprising a rotor according to claim 7.
  • the object of the invention can also be achieved by a method for assembling a rotor of an electrical machine, in particular a separately excited synchronous machine within a drive train of a motor vehicle, comprising the following steps:
  • an inductive transmitter which has a primary winding that can be energized and a secondary winding spaced therefrom, which can be electrically conductively coupled to a winding of the rotor, and
  • FIG. 1 shows an electrical machine with a contactless energy transmission device in a schematic axial sectional representation
  • Figure 2 shows a detailed view of the contactless energy transfer device in an axial section
  • FIG. 3 shows a kit-of-parts for producing a contactless energy transmission device for a rotor of an electrical machine
  • Figure 4 shows a motor vehicle with an electrical machine in a block diagram
  • Figure 5 shows an inductive transformer in a perspective partial sectional view
  • Figure 6 shows a first embodiment of an arrangement of rectifier electronics in a hollow shaft in an axial sectional view
  • FIG. 7 shows a second embodiment of an arrangement of rectifier electronics in a hollow shaft in an axial sectional view
  • 8 shows a third embodiment of an arrangement of rectifier electronics in a hollow shaft in an axial sectional view
  • FIG. 9 shows a fourth embodiment of an arrangement of rectifier electronics in a hollow shaft in an axial sectional view
  • Figure 10 shows a fifth embodiment of an arrangement of rectifier electronics in a hollow shaft in an axial sectional view
  • Figure 11 shows a sixth embodiment of an arrangement of rectifier electronics in a hollow shaft in an axial sectional view
  • Figure 13 shows a kit of parts for producing a contactless energy transfer device for a rotor of an electrical machine.
  • FIG. 1 shows a contactless energy transmission device 1 for a rotor 2 of an electric machine 3.
  • the electric machine 3 is configured as a separately excited synchronous machine for a drive train 23 of a motor vehicle 24, as is also the case in the figure 4 is sketched.
  • the rotor 2 which is rotatably mounted in the cylindrical ring-like stator 22, has a hollow shaft 4, which is connected to the rotor 2 of the electric machine 3 in a torque-transmitting manner.
  • the rotor 2 also includes a rotor laminated core 18 that is connected to the hollow shaft 4 in a rotationally fixed manner.
  • the hollow shaft 4 thus forms the rotor shaft of the rotor 2.
  • an inductive transformer 5 is provided, which has an energized primary winding 6 and a secondary winding 7 spaced therefrom, which is electrically conductively coupled to a winding of the rotor 2.
  • the secondary winding 7 of the inductive transmitter 5 is arranged within the hollow shaft 4 and is rotationally connected to it, while the primary winding 6 of the inductive transmitter 5 is positioned in a rotationally rigid manner relative to the hollow shaft 4, so that the secondary winding 7 rotates around the primary winding 6.
  • the primary winding 6 and the secondary winding 7 of the inductive transformer 5 are arranged coaxially to one another within the hollow shaft 4.
  • the primary winding 6 is arranged on a lance 8 which extends axially into the interior of the hollow shaft 4.
  • the lance 8 can be designed like a cylinder ring and then has an axially extending cooling channel 10 through which a cooling fluid 9 can flow.
  • the heat loss generated at the primary winding 6 can be dissipated well and efficiently.
  • the hollow shaft 4 shown in Figure 2 it is designed in two parts and consists of a first hollow cylindrical shaft section 4a and a second hollow cylindrical shaft section 4b, which are connected to one another in a rotationally fixed manner.
  • the contactless energy transmission device 1 also has rectifier electronics 11, which can also be arranged within the hollow shaft 4 and connected to it in a rotationally fixed manner.
  • rectifier electronics 11 can also be arranged within the hollow shaft 4 and connected to it in a rotationally fixed manner.
  • the rotor laminated core 18 of the rotor 2 is connected in a rotationally fixed manner to the radially outer lateral surface of the hollow shaft 4.
  • the rotor winding head 19 extends from this in the axial direction from the distal end face of the rotor laminated core 18. 2 also shows that the hollow cylindrical lance 8 can be mounted relative to the hollow shaft 4 by means of a rolling bearing 12 arranged in the hollow shaft 4.
  • kit-of-parts 21 for producing a contactless energy transmission device 1 for a rotor 2 of an electrical machine 3, in particular a separately excited synchronous machine within a drive train of a motor vehicle.
  • the kit-of-parts 21 can be used for converting or equipping an electrical machine 3 from a contact-based energization of a rotor 2 to a contactless energization and provides the corresponding equipment components for this purpose.
  • the kit-of-parts 21 comprises an inductive transformer 5, which has a primary winding 6 that can be energized and a secondary winding 7 spaced therefrom, which can be electrically conductively coupled to a winding of the rotor 2, and a hollow shaft 4 which transmits torque to the rotor 2 of the electrical Machine 3 can be coupled.
  • the secondary winding 7 of the inductive transformer 5 is arranged within the hollow shaft 4 and is connected to it in a rotationally fixed manner.
  • the kit-of-parts 21 also has a lance 8 which can be inserted axially into the interior of the hollow shaft 4 and on which the primary winding 6 of the inductive transformer 5 is arranged.
  • an existing hollow shaft can then be exchanged and replaced by the hollow shaft of the kit-of-parts 21.
  • the cylindrical ring-shaped lance 8 can then be inserted into the hollow shaft 4, the primary winding 6 and the secondary winding 7 then being aligned coaxially with one another, as is also shown in the assembled state of the lance 8 in FIG.
  • the rolling bearing 12 is provided as an option in the kit-of-parts 21.
  • Figure 5 shows a detailed representation of the inductive transformer 5.
  • Both the primary core 13 and the secondary core 14 have a U-shaped cross-sectional contour with a circumferential cross-section, the grooves of the U-shaped cross-sectional contours of the primary core 13 and secondary core 14 facing each other.
  • the primary winding 6 runs in the groove of the primary core 13 and the secondary winding 7 runs in the groove of the secondary core 14.
  • the primary core 13 and the secondary core 14 are made of a ferromagnetic material, preferably of a ferrite material.
  • the primary winding 6 has a higher number of turns than the secondary winding 7, so that when the electrical energy is transferred between the primary winding 6 and the secondary winding 7, a voltage conversion from the comparatively high battery voltage to the lower rotor voltage is simultaneously realized can be.
  • the two axial lengths of the cylindrical ring-like windings 6, 7 almost completely overlap axially, whereby an optimal and loss-free energy transfer between the primary winding 6 and the secondary winding 7 can be achieved.
  • the contactless energy transmission device 1 is connected to the secondary winding 7 with rectifier electronics 11.
  • the rectifier electronics 11 is arranged within the hollow shaft 4 and is connected to it in a rotationally fixed manner.
  • the secondary winding 7 of the inductive transmitter 5 is preferably also arranged within the hollow shaft 4 and connected to it in a rotationally fixed manner, while the primary winding 6 of the inductive transmitter 5 is positioned in a rotationally rigid manner relative to the hollow shaft 4 in this, but what is not shown in Figures 6-11 for reasons of clarity.
  • the rectifier electronics 11 has a circuit board 33 with electronic components 34 arranged thereon.
  • the circuit board 33 has a substantially circular disk-like or circular disk section-like contour, which extends essentially in the radial direction within the hollow shaft 4. 8 shows a similar configuration, in which, however, the circuit board 33 has a circular disk-like or circular disk section-like contour, so that the circuit board 33 can be penetrated and/or flowed through in the axial direction.
  • circuit board 33 has a cylindrical ring-like or cylindrical ring section-like contour and extends essentially in the axial direction within the hollow shaft 4.
  • the rectifier electronics 11 in which the rectifier electronics 11 is accommodated in a housing 36, which in turn is connected to the hollow shaft 4 in a material-locking, non-positive and / or positive, rotationally fixed manner.
  • the housing 36 has a substantially circular disk-like or circular disk section-like contour.
  • the housing 36 can also have a circular disk-like or circular disk-section-like contour, as can also be seen in Figure 6. This means that the housing 36 can be penetrated by the lance 8, for example, or a cooling fluid 9 can flow through it.
  • the housing extends like a circular disk essentially in the radial direction.
  • the housing 36 it is also possible for the housing 36 to extend in the axial direction, as is also shown in Figure 7.
  • the housing has a cylindrical ring-like or cylindrical ring-section-like contour.
  • a cooling fluid 9 can flow through the hollow shaft 4 in such a way that heat generated by the rectifier electronics 11 during operation of the contactless energy transmission device 1 can be dissipated by means of the cooling fluid 9.
  • the hollow shaft 4 is also used as Cooling channel 10 is used, through which the cooling fluid 9 can be conveyed axially.
  • Figure 12 shows an embodiment of the invention, in which the hollow shaft 4 is rotatably mounted relative to a torsionally rigid connection structure 25 by means of a roller bearing 12.
  • the connection structure 25 is the lance 8.
  • the secondary winding 7 of the inductive transmitter 5 is also arranged here within the hollow shaft 4 and is connected to it in a rotationally fixed manner, while the primary winding 6 of the inductive transmitter 5 is positioned in a rotationally rigid manner relative to the hollow shaft 4.
  • the primary winding 6 is arranged on a lance 8 which extends axially into the interior of the hollow shaft 4.
  • the rolling bearing 12 has an inner ring 26 and an outer ring 27, between which a plurality of rolling elements 28 are accommodated, the inner ring 26 being connected in a rotationally fixed manner to the hollow shaft 4 and the outer ring 27 being connected in a rotationally fixed manner to the lance 8.
  • the lance 8 has a first hollow cylindrical cylinder ring section 29, on the outer surface of which the primary winding 6 is arranged, and the lance 8 further has a second cylinder ring section 30 arranged coaxially to the first cylinder ring section 29, on the inner surface of which the outer ring 27 of the rolling bearing 12 is arranged is, wherein the first cylinder ring section 29 has a smaller diameter than the second cylinder ring section 30.
  • the rolling bearing 12, the hollow shaft 4, the lance 8 and the inductive transmitter 5 form a modular structural unit 31.
  • the contactless energy transmission device 1 can have rectifier electronics 11, which is also arranged within the hollow shaft 4 and is connected to it in a rotationally fixed manner.
  • Figure 13 shows another possible kit-of-parts 21 for producing a contactless energy transmission device 1 for a rotor 2 of an electrical Machine 3. It comprises an inductive transmitter 5, which has a primary winding 6 that can be energized and a secondary winding 7 spaced therefrom, which can be electrically conductively coupled to a winding of the rotor 2, and a hollow shaft 4, which transmits torque to the rotor 2 of the electric machine 3 can be coupled. Furthermore, the kit-of-parts 21 has rectifier electronics 11 which can be connected to the secondary winding 7 and which can be positioned within the hollow shaft 4 and connected to it in a rotationally fixed manner.
  • a hollow shaft 4 is provided, which can be coupled to the rotor 2 of the electric machine 3 in a torque-transmitting manner, and an inductive transmitter 5 is provided, which has a primary winding 6 that can be energized and a secondary winding 7 spaced therefrom, which is electrically connected to a winding of the rotor 2 can be conductively coupled.
  • Rectifier electronics 11 that can be coupled to the secondary winding 7 are also provided.
  • the rectifier electronics 11 is inserted into the hollow shaft 4, so that the rectifier electronics 11 is connected to the hollow shaft 4 in a rotationally fixed manner. Finally, the rectifier electronics 11 can then be connected to the secondary winding 7 of the inductive transmitter 5.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine kontaktlose Energieübertragungsvorrichtung (1 ) für einen Rotor (2) einer elektrischen Maschine (3), insbesondere einer fremderregten Synchronmaschine innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Hohlwelle (4) welche drehmomentübertragend mit dem Rotor (2) der elektrischen Maschine (3) koppelbar ist, und einen induktiven Überträger (5), welcher eine bestrombare Primärwicklung (6) und eine dazu beabstandete Sekundärwicklung (7) aufweist, welche mit einer Wicklung des Rotors (2) elektrisch leitend koppelbar ist, und die kontaktlose Energieübertragungsvorrichtung (1 ) eine mit der Sekundärwicklung (7) verbundene Gleichrichterelektronik (11 ) aufweist, wobei die Gleichrichterelektronik (11 ) innerhalb der Hohlwelle (4) angeordnet und drehfest mit dieser verbunden ist.

Description

Kontaktlose Energieübertragungsvorrichtunq, Kit-of-parts zur Herstellung einer kontaktlosen Energieübertragungsvorrichtung, Rotor einer elektrischen Maschine und elektrische Maschine sowie Verfahren zur Montage eines
Rotors
Die vorliegende Erfindung betrifft eine kontaktlose Energieübertragungsvorrichtung für einen Rotor einer elektrischen Maschine, insbesondere einer fremderregten Synchronmaschine innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Hohlwelle welche drehmomentübertragend mit dem Rotor der elektrischen Maschine koppelbar ist, und einen induktiven Überträger, welcher eine bestrombare Primärwicklung und eine dazu beabstandete Sekundärwicklung aufweist, welche mit einer Wicklung des Rotors elektrisch leitend koppelbar ist, und die kontaktlose Energieübertragungsvorrichtung eine mit der Sekundärwicklung verbundene Gleichrichterelektronik aufweist. Die Erfindung betrifft ferner ein Kit-of- parts zur Herstellung einer kontaktlosen Energieübertragungsvorrichtung, einen Rotor einer elektrischen Maschine und eine elektrische Maschine.
Bei Kraftfahrzeugen werden für den Antrieb verstärkt elektrische Maschinen eingesetzt, um Alternativen zu Verbrennungsmotoren zu schaffen, die fossile Brennstoffe benötigen. Um die Alltagstauglichkeit der Elektroantriebe zu verbessern und zudem den Benutzern den gewohnten Fahrkomfort bieten zu können, sind bereits erhebliche Anstrengungen unternommen worden.
Eine ausführliche Darstellung zu einem Elektroantrieb ergibt sich aus einem Artikel der Zeitschrift ATZ 113. Jahrgang, 05/2011 , Seiten 360-365 von Erik Schneider, Frank Fickl, Bernd Cebulski und Jens Liebold mit dem Titel: Hochintegrativ und Flexibel Elektrische Antriebseinheit für E-Fahrzeuge. In diesem Artikel wird eine Antriebseinheit für eine Achse eines Fahrzeugs beschrieben, welche einen E-Motor umfasst. Derartige Antriebseinheiten werden auch als E-Achsen oder elektrisch betreibbarer Antriebsstrang bezeichnet.
Neben den rein elektrisch betriebenen Antriebssträngen sind auch hybride Antriebsstränge bekannt. Derartige Antriebsstränge eines Hybridfahrzeuges umfassen üblicherweise eine Kombination aus einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor, und ermöglichen - beispielsweise in Ballungsgebieten - eine rein elektrische Betriebsweise bei gleichzeitiger ausreichender Reichweite und Verfügbarkeit gerade bei Überlandfahrten. Zudem besteht die Möglichkeit, in bestimmten Betriebssituationen gleichzeitig durch die Brennkraftmaschine und den Elektromotor anzutreiben.
Bei der Entwicklung der für E-Achsen oder Hybridmodule vorgesehenen elektrischen Maschinen besteht ein anhaltendes Bedürfnis daran, deren Leistungsdichten und Effizienz zu steigern und gleichzeitig die Herstellungskosten zu senken, da die Kosten und Gewicht des Fahrzeugs werden maßgeblich durch die Batteriegröße bestimmt werden. In diesem Zusammenhang ist es auch bekannt, die elektrischen Maschinen als fremderregte Synchronmaschine (FSM) auszuführen. Hierbei muss auf den Rotor einer fremderregten Synchronmaschine die elektrische Leistung zur Erregung der Rotorwicklungen übertragen werden. Für Traktionsmaschinen wird hierzu in der Regel ein kontaktbehafteter Übertrager eingesetzt. Werden diese Wicklungen bestromt, entsteht ein Magnetfeld, welches in Kombination mit dem Magnetfeld des Stators ein Drehmoment erzeugt. Die Stärke des Rotorfelds kann über die Stärke der Bestromung angepasst werden. So kann das Maschinenverhalten stets effizienzoptimiert an die jeweilige Fahrsituation angepasst werden.
Die Nachteile eines derartig kontaktbehafteten Übertragers sind mechanische und elektrische Verluste im Kontakt zwischen stehenden und rotierenden Komponenten. Weitere Nachteile sind der Verschleiß der gegeneinander reibenden Komponenten sowie die damit einhergehende Verschmutzung durch Abrieb so wie der vergleichsweise große Bauraumbedarf.
Als eine Alternative zu derartigen kontaktbehafteten Übertragern sind beispielsweise auch berührungslose, induktive Übertrager bekannt. Ein induktiver Übertrager ist üblicherweise ein rotationssymmetrischer Transformator mit Luftspalt bestehend aus einer primärseitigen und einer sekundärseitigen Wicklung. In der Regel hat ein induktiver Übertrager außerdem einen Kern beispielsweise aus Ferrit. Ein derartiger Kern kann aus einem oder mehreren Teilen gefertigt sein. Beispielsweise können alle Teile des Kerns an der stehenden Maschinenseite einer elektrischen Maschine befestigt sein, wobei dann die sekundärseitige Wicklung innerhalb des Kems rotiert. Alternativ können Kern-Teile am rotierenden Teil der Maschine befestigt sein. In diesem Fall sind die primär- und sekundärseitigen Kernteile über einen Luftspalt getrennt. Dieser muss dann so groß sein, dass sich die Kernteile unter Berücksichtigung aller Toleranzen und Betriebsbedingungen nicht berühren. Die rotierenden Übertragerteile werden hierzu oft mit einer Bandage versehen oder in ein anderes Bauteil gefügt, um sie drehzahlfest abzustützen. Ein Beispiel für eine derartige Ausführungsvariante findet sich in DE 102017 214 776 A1 oder aber in DE201210201826 A1 .
Die Aufgabe der Erfindung ist es nunmehr eine kontaktlose Energieübertragungsvorrichtung für einen Rotor einer elektrischen Maschine, insbesondere einer fremderregten Synchronmaschine innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, bereitzustellen, die auch bei hohen zu übertragenen elektrischen Leistungen einen kompakten Aufbau und eine hohe Betriebssicherheit aufweist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine kontaktlose Energieübertragungsvorrichtung für einen Rotor einer elektrischen Maschine, insbesondere einer fremderregten Synchronmaschine innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Hohlwelle welche drehmomentübertragend mit dem Rotor der elektrischen Maschine koppelbar ist, und einen induktiven Überträger, welcher eine bestrombare Primärwicklung und eine dazu beabstandete Sekundärwicklung aufweist, welche mit einer Wicklung des Rotors elektrisch leitend koppelbar ist, und die kontaktlose Energieübertragungsvorrichtung eine mit der Sekundärwicklung verbundene Gleichrichterelektronik aufweist, wobei die Gleichrichterelektronik innerhalb der Hohlwelle angeordnet und drehfest mit dieser verbunden ist.
Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass die kontaktlose Energieübertragungsvorrichtung besonders kompakt ausgebildet werden kann, indem der Bauraum der Hohlwelle für die Gleichrichterelektronik genutzt wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
Ist die Hohlwelle gemäß einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung aus einem elektrisch leitfähigen Material z.B. Stahl gefertigt, schirmt sie den induktiven Übertrager gegenüber umgebenden Komponenten und Systeme ab, und bietet somit einen Beitrag zur elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) gegenüber umgebenden Komponenten und Systemen.
Die Hohlwelle kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Bei einer Mehrteiligkeit der Hohlwelle können diese Hohlwellenteile auch erst nach der Integration des induktiven Übertragers zusammengefügt werden.
Der induktive Übertrager kann an einer beliebigen axialen Position innerhalb der Hohlwelle integriert werden. Beispielsweise im Bereich eines Rotorblechpakets des Rotors oder im Bereich der Rotorwickelköpfe.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Sekundärwicklung des induktiven Übertragers innerhalb der Hohlwelle angeordnet ist. Hierbei ist es höchst bevorzugt, dass die Sekundärspule axial vollständig in der Hohlwelle positioniert ist. Grundsätzlich wäre es jedoch auch denkbar, dass die Sekundärspule nur abschnittsweise axial in die Hohlwelle eingreift.
Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Relevanz oder ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben. Ein Rotor ist der sich drehende (rotierende) Teil einer elektrischen Maschine. Der Rotor umfasst insbesondere eine Rotorwelle. Die Rotorwelle kann hohl ausgeführt sein, was zum einen eine Gewichtsersparnis zur Folge hat und was zum anderen die Zufuhr von Schmier- oder Kühlmittel zum Rotorkörper erlaubt. Bevorzugt ist die Hohlwelle der kontaktlosen Energieübertragungsvorrichtung eine zumindest abschnittsweise hohl ausgeführte Rotorwelle eines Rotors einer elektrischen Maschine.
Die elektrische Maschine kann insbesondere als Rotationsmaschine ausgebildet sein. Die Rotationsmaschine kann insbesondere als Radialflussmaschine konfiguriert sein. Dabei zeichnet sich eine Radialflussmaschine dadurch aus, dass die Magnetfeldlinien in dem zwischen Rotor und Stator ausgebildeten Luftspalt, sich in radialer Richtung erstrecken. Als Luftspalt wird der zwischen dem Rotor und dem Stator existierende Spalt bezeichnet. Bei einer Radialflussmaschine ist das ein im Querschnitt kreisringförmiger Spalt mit einer radialen Breite, die dem Abstand zwischen Rotorkörper und Statorkörper entspricht.
Die elektrische Maschine ist insbesondere für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrang eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs vorgesehen. Insbesondere ist die elektrische Maschine so dimensioniert, dass Fahrzeuggeschwindigkeiten größer als 50 km/h, vorzugsweise größer als 80 km/h und insbesondere größer als 100 km/h erreicht werden können. Besonders bevorzugt weist der Elektromotor eine Leistung größer als 50 kW, vorzugsweise größer als 80 kW und insbesondere größer als 150 kW auf. Es ist des Weiteren bevorzugt, dass die elektrische Maschine Drehzahlen größer als 8.000 U/min, besonders bevorzugt größer als 12.000 U/min, ganz besonders bevorzugt größer als 1500 U/min bereitstellt.
Als Kraftfahrzeuge im Sinne dieser Anmeldung gelten Landfahrzeuge, die durch Maschinenkraft bewegt werden, ohne an Bahngleise gebunden zu sein. Ein Kraftfahrzeug kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der Personenkraftwagen (PKW), Lastkraftwagen (LKW), Kleinkrafträder, Leichtkraftfahrzeuge, Krafträder, Kraftomnibusse (KOM) oder Zugmaschinen Der induktive Übertrager kann innerhalb einer Hohlwelle angeordnet werden. Die Hohlwelle kann einstückig oder mehrstückig ausgebildet sein. Es ist grundsätzlich denkbar, dass die Hohlwelle vollständig oder auch nur abschnittsweise von einer in Längserstreckung der Hohlwelle verlaufenden Öffnung durchgriffen ist. So wäre es beispielsweise auch denkbar, dass die Hohlwelle ein Sackloch aufweist, in welches dann der induktive Übertrager eingesetzt werden kann. Die Hohlwelle ist bevorzugt aus einem metallischen Material, insbesondere Stahl, geformt.
Der induktive Übertrager ist so konfiguriert, dass elektrische Leistungen vorzugsweise größer als 1 kW und besonders bevorzugt größer als 2kW zumindest kurzfristig übertragbar sind, ohne den Übertrager elektrisch oder thermisch zu überlasten. Höchst bevorzugt ist der induktive Überträger konfiguriert, elektrische Leistungen zwischen 0,5kW-10kW, bevorzugt zwischen 1 kW-5kW, besonders bevorzugt zwischen 2kW-4kW zu übertragen.
Die Wicklungen des Übertragers sind aus einem elektrisch leitfähigen, aber nicht ferromagnetischen Material, wie z.B. Kupfer oder Aluminium, gefertigt, und zueinander elektrisch isoliert ausgebildet. Bevorzugt sind die Wicklungen tangential umlaufend zur Hohlwelle ausgerichtet, so dass sich ein zylinderringartiger Wicklungskörper mit einem Durchmesser und einer Längserstreckung in axialer Richtung ergibt. Höchst bevorzugt werden die Wicklungen dabei um und/oder in einen Kern aus einem ferromagnetischen Material gewickelt.
Die Wicklungen können aus einem oder mehreren elektrischen Leitern mit einem kreisrunden Querschnitt gebildet sein. Es ist auch denkbar, dass die die Wicklung bildenden elektrischen Leiter eine von der Kreisform abweichende Querschnittsform aufweisen, insbesondere eine Rechteckform. Besonders bevorzugt können die Wicklungen aus isolierten Kupferfolien gebildet sein, die ähnlich wie bei einer Toilettenpapierrolle umeinander gewickelt sein können.
Die Primärwicklung kann gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung eine höhere Anzahl an Windungen aufweisen als die Sekundärwicklung. Damit kann bei der Übertragung der elektrischen Energie zwischen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung zugleich eine Spannungswandlung von der vergleichsweisen hohen Batteriespannung auf die niedrigere Rotorspannung realisiert werden.
In diesem Zusammenhang ist es des Weiteren bevorzugt, dass an der Primärwicklung eine elektrische Spannung von 40-1500V, bevorzugt 100-1000V, höchst bevorzugt 300-850V anliegt. Ferner ist es in diesem Zusammenhang zu bevorzugen, dass an der Sekundärwicklung eine Spannung von 70-500 V anliegt.
Der Primärkern und/oder der Sekundärkern sind/ist aus einem ferromagnetischen Material gefertigt, bevorzugt aus einem Ferritmaterial. Der Primärkern und/oder Sekundärkern kann mehrteilig ausgeführt sein. Die jeweiligen Kernteile sind bevorzugt im Wesentlichen rotationssymmetrisch aufgebaut, können aber Elemente und Aussparungen zur Fixierung oder Durchführung weiterer Komponenten enthalten.
Besonders bevorzugt besitzen/besitzt der Primärkern und/oder der Sekundärkern jeweils eine ringartige Raumform. Höchst bevorzugt weisen/weist der Primärkern und/oder der Sekundärkern eine im Querschnitt U-förmige Querschnittskontur mit einer um laufenden Nut auf. Bevorzugt sind die Nuten der U-förmigen Querschnittskonturen von Primärkern und Sekundärkern aufeinander zu gerichtet. Es ist insbesondere auch bevorzugt, dass die Primärwicklung in der Nut des Primärkerns verläuft und/oder die Sekundärwicklung in der Nut des Sekundärkerns.
Bevorzugt besitzt die zylinderringartige Sekundärwicklung einen radial äußeren Durchmesser kleiner als 500mm, bevorzugt kleiner als 400mm, besonders bevorzugt kleiner als 350mm. Höchst bevorzugt ist der radial äußere Durchmesser der zylinderringartigen Sekundärwicklung zwischen 100-500mm, bevorzugt 150- 400mm, höchst bevorzugt 200-350mm gewählt. Hierdurch können die im Betrieb wirkenden Zentrifugalkräfte auf eine vorteilhafte Größe beschränkt werden.
Die axiale Länge der zylinderringartigen Sekundärwicklung ist bevorzugt größer als 50% bevorzugt größer als 70% des radial äußeren Durchmessers, besonders des Durchmessers der Sekundärwicklung. Eine derart „langgestreckte“ Ausführung der Wicklung hat sich als besonders vorteilhaft für eine Energieübertragung des induktiven Übertragers erwiesen. Vereinfacht ausgedrückt, erwiesen sich flache und langestreckte Ausführungen der zylinderringartigen Sekundärwicklungen als besonders günstig hinsichtlich der Energieübertragungseigenschaften des induktiven Übertragers.
Es ist ferner höchst bevorzugt, dass die axiale Länge der zylinderringartigen Primärwicklung zwischen 80-120% der axialen Länge der zylinderringartigen Sekundärwicklung entspricht, was ebenfalls zu einer guten Energieübertragung zwischen den Wicklungen beitragen kann.
Ferner ist es vorteilhaft, dass die beiden axialen Längen der zylinderringartigen Wicklungen sich axial vollständig überdecken, wodurch die Energieübertragung zwischen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung weiter optimiert werden kann.
Des Weiteren kann es vorteilhaft sein, dass der Primärkern und Sekundärkern jeweils an den Luftspalt grenzende Oberflächen ausbilden, über die der magnetische Fluss von dem einen auf den anderen Teil geführt wird. Es ist vorteilhaft, wenn die an den Luftspalt grenzenden Flächen des Primärkerns die an den Luftspalt grenzenden Flächen des Sekundärkern vollständig überdecken und/oder wenn die an den Luftspalt grenzenden Flächen des Sekundärkerns die an den Luftspalt grenzenden Flächen des Primärkerns vollständig überdecken, wodurch die Energieübertragung zwischen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung weiter optimiert werden kann.
Zwischen der Sekundärwicklung und einer Wicklung des Rotors kann bevorzugt eine Gleichrichterelektronik geschaltet sein, so dass die Sekundärwicklung die Wicklung des Rotors unter Zwischenschaltung der Gleichrichterelektronik bestromt.
Die Primärwicklung kann gegenüber der Sekundärwicklung bevorzugt durch Hilfe eines oder mehrerer Wälzlager drehbar gelagert und zentriert sein. Hierzu sind zwischen einem Innenring und einem Außenring des Wälzlagers abrollende Wälzkörper angeordnet. Der Innenring kann aus einem metallischen und/oder keramischen Werkstoff gebildet sein. Es ist grundsätzlich denkbar, den Innenring einteilig oder mehrteilig, insbesondere zweiteilig auszubilden. Der Innenring kann einen Innenringeinstich aufweisen. In einem Innenringeinstich kann insbesondere eine Abdeckscheibe, Dichtscheibe und/oder Dichtung insbesondere kraft- und/oder formschlüssig angeordnet sein. Bevorzugt ist der Innenringeinstich als eine umlaufende Nut in dem Innenring ausgebildet.
Der Außenring kann aus einem metallischen und/oder keramischen Werkstoff gebildet sein. Es ist grundsätzlich denkbar, den Außenring einteilig oder mehrteilig, insbesondere zweiteilig auszubilden. Der Außenring kann einen Außenringeinstich aufweisen. In einem Außenringeinstich kann insbesondere eine Abdeckscheibe, Dichtscheibe und/oder Dichtung insbesondere kraft- und/oder formschlüssig angeordnet sein. Bevorzugt ist der Außenringeinstich als eine umlaufende Nut in dem Außenring ausgebildet.
Die Wälzkörper haben abhängig von der Wälzlagerbauart die Form einer Kugel oder einer Rolle. Rollenförmige Wälzkörper werden auch als Rollenwälzkörper und kugelförmige Wälzkörper als Lagerkugel bezeichnet. Rollenförmige Wälzkörper können beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der symmetrischen Pendelrollen, der asymmetrischen Pendelrollen, der Zylinderrollen, der Nadelrollen und/oder der Kegelrollen.
Die Wälzkörper können innerhalb des Wälzlagers insbesondere auf der Innenringlaufbahn des Innenrings abwälzen. Hierzu kann vorteilhafter Weise die Oberfläche der Innenringlaufbahn entsprechend abriebfest ausgebildet sein, beispielsweise auch durch ein entsprechendes Oberflächenbehandlungsverfahren und/oder durch Aufbringen einer entsprechenden zusätzlichen Materialschicht. Die Innenringlaufbahn kann eben oder profiliert ausgebildet sein. Eine profilierte Ausgestaltung der Innenringlaufbahn kann beispielsweise zur Führung der Wälzkörper auf der Innenringlaufbahn dienen. Eine ebene Ausformung der Innenringlaufbahn kann hingegen beispielsweise eine gewisse axiale Verschiebbarkeit der Wälzkörper auf der Innenringlaufbahn erlauben. Die Wälzkörper können innerhalb des Wälzlagers insbesondere auf der Außenringlaufbahn des Außenrings abwälzen. Hierzu kann vorteilhafter Weise die Oberfläche der Außenringlaufbahn entsprechend abriebfest ausgebildet sein, beispielsweise auch durch ein entsprechendes Oberflächenbehandlungsverfahren und/oder durch Aufbringen einer entsprechenden zusätzlichen Materialschicht. Die Außenringlaufbahn kann eben oder profiliert ausgebildet sein. Eine profilierte Ausgestaltung der Außenringlaufbahn kann beispielsweise zur Führung der Wälzkörper auf der Außenringlaufbahn dienen. Eine ebene Ausformung der Außenringlaufbahn kann hingegen beispielsweise eine gewisse axiale Verschiebbarkeit der Wälzkörper auf der Außenringlaufbahn erlauben.
Wälzkörper können in einem Käfig oder durch Wälzkörperdistanzstücke geführt und voneinander beabstandet sein. Es ist grundsätzlich auch denkbar, ein käfigloses Wälzlager auszubilden, welches auch als vollrolliges Wälzlager bezeichnet wird. Bei vollrolligen Wälzlagern können sich benachbarte Wälzkörper kontaktieren.
Ein Wälzlager kann einen Käfig aufweisen, wobei der Käfig die Wälzkörper führt. Der Käfig so ausgebildet, dass die Wälzkörperkugeln und/oder die Wälzkörperrollen voneinander beabstandet werden, damit beispielsweise die Reibung und Wärmeentwicklung der Wälzkörper möglichst geringgehalten wird. Ferner hält der Käfig die Wälzkörperkugeln und/oder Wälzkörperrollen in einem festen Abstand beim Abwälzen zueinander, wodurch eine gleichmäßige Lastverteilung erzielt werden kann. Der Käfig kann einstückig oder mehrstückig ausgeführt sein.
Ein Wälzlager kann eine Dichtung aufweisen, um ein Austreten von Schmiermittel aus dem Wälzlager oder ein Eintreten von Schmutz oder Feuchtigkeit in das Wälzlager zu verhindern. Hierzu können die eingesetzten Dichtungen mit einer oder mehreren Dichtlippen versehen sein, die an einem Bauteil des Wälzlagers anliegen können. Diese sind derart ausgelegt, dass sie zum einen möglichst über die gesamte Lebensdauer das Lager abdichten, andererseits die Reibung durch die anliegende Dichtung nicht zu hoch ist.
Die Erfindung umfasst ferner ein Verfahren zur Montage eines Rotors einer elektrischen Maschine, insbesondere einer fremderregten Synchronmaschine innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, umfassend die folgenden Schritte:
• Bereitstellung eines induktiven Überträgers, welcher eine bestrombare Primärwicklung und eine dazu beabstandete Sekundärwicklung aufweist, welche mit einer Wicklung des Rotors elektrisch leitend koppelbar ist, und
• Bereitstellung einer Hohlwelle welche drehmomentübertragend mit dem Rotor der elektrischen Maschine koppelbar ist, und
• Einsetzen des induktiven Überträgers in die Hohlwelle.
Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das Wälzlager einen Innenring und einen Außenring aufweist, zwischen denen eine Mehrzahl an Wälzkörpern aufgenommen ist, wobei der Innenring drehfest mit der Hohlwelle und der Außenring drehfest mit der Lanze verbunden ist. Hierdurch kann insbesondere eine modulartige Konfiguration des Wälzlagers und der Hohlwelle unterstützt werden. Hierzu ist es dann des Weiteren vorteilhaft, dass die Lanze einen ersten Zylinderringabschnitt aufweist, an dessen äußeren Mantelfläche die Primärwicklung angeordnet ist, und die Lanze ferner über einen koaxial zum ersten Zylinderringabschnitt angeordneten zweiten Zylinderringabschnitt verfügt, an dessen innerer Mantelfläche der Außenring des Wälzlagers angeordnet ist, wobei der erste Zylinderringabschnitt einen kleineren Durchmesser aufweist als der zweite Zylinderringabschnitt. Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass das Wälzlager, die Hohlwelle, die Lanze und der induktive Übertrager eine modulartige bauliche Einheit bilden.
Bevorzugt kann ein Verfahren zur Montage eines Rotors einer elektrischen
Maschine, insbesondere einer fremderregten Synchronmaschine innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, die folgenden Schritte umfassen:
Bereitstellung einer Rotorwelle, Bereitstellung einer kontaktlose Energieübertragungsvorrichtung
• Verbinden der Hohlwelle der kontaktlose Energieübertragungsvorrichtung mit der Rotorwelle,
• Kopplung der Sekundärwicklung mit einer Wicklung des Rotors
Die kontaktlose Energieübertragungsvorrichtung kann eine mit der Sekundärwicklung verbundene Gleichrichterelektronik aufweisen.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die kontaktlose Energieübertragungsvorrichtung eine Gleichrichterelektronik aufweist, welche ebenfalls innerhalb der Hohlwelle angeordnet und drehfest mit dieser verbunden ist.
Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Gleichrichterelektronik eine Leiterplatte mit darauf angeordneten Elektronikbauteilen aufweist, wobei die Leiterplatte eine im Wesentlichen kreisscheibenartige oder kreisringscheibenartige oder zylinderringartige Kontur aufweist.
Es ist grundsätzlich auch denkbar, dass die Leiterplatte umfänglich nicht vollständig geschlossen ausgeführt ist oder aus mehreren Segmenten gebildet ist. Es kann daher auch bevorzugt sein, dass die Leiterplatte eine kreisscheibenabschnittsartige, kreisringscheibenabschnittsartige oder zylinderringabschnittsartige Kontur aufweist.
Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Leiterplatte stoffschlüssig, kraftschlüssig und/oder formschlüssig drehfest mit der Hohlwelle verbunden ist. Alternativ wäre es auch möglich, dass die Gleichrichterelektronik in einem Gehäuse aufgenommen ist, dass eine im Wesentlichen kreisscheibenartige kreisscheibenabschnittsartige oder kreisringscheibenartige kreisringscheibenabschnittsartige oder zylinderringartige zylinderringabschnittsartige Kontur aufweist und das Gehäuse stoffschlüssig, kraftschlüssig und/oder formschlüssig drehfest mit der Hohlwelle verbunden ist. Durch das Gehäuse kann ein zusätzlicher mechanischer, chemischer oder elektromagnetischer Schutz für die Gleichrichterelektronik bereitgestellt werden. Das Gehäuse kann beispielsweise aus einem Kunststoff oder einem metallischen Material geformt sein. Das Gehäuse kann einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein.
Die Gleichrichterelektronik kann auch von einem elektrisch nichtleitenden Material umgossen sein.
Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass die Hohlwelle derart von einem Kühlfluid durchströmbar ist, dass im Betrieb der kontaktlosen Energieübertragungsvorrichtung durch die Gleichrichterelektronik erzeugte Wärme mittels des Kühlfluids abführbar ist, was einen besonders verlustarmen Betrieb des induktiven Übertragers begünstigt.
Die Erfindung kann auch als ein Kit-of-parts zur Herstellung einer kontaktlosen Energieübertragungsvorrichtung für einen Rotor einer elektrischen Maschine, insbesondere einer fremderregten Synchronmaschine innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, verkörpert sein. Das Kit-of-parts umfasst dann insbesondere:
• einen induktiven Überträger, welcher eine bestrombare Primärwicklung und eine dazu beabstandete Sekundärwicklung aufweist, welche mit einer Wicklung des Rotors elektrisch leitend koppelbar ist,
• eine Hohlwelle welche drehmomentübertragend mit dem Rotor der elektrischen Maschine koppelbar ist,
• eine mit der Sekundärwicklung verbindbare Gleichrichterelektronik, welche innerhalb der Hohlwelle positionierbar und drehfest mit dieser verbindbar ist.
Hierdurch können die zur Herstellung der Energieübertragungsvorrichtung notwendigen Bauteile auf besonders konveniente Weise zur Verfügung gestellt werden. Das Kit-of-parts kann beispielsweise eine Verpackungseinheit sein. Ferner ist es möglich, das Kit-of-parts als eine Zusammenstellung von separaten Vorratsbehältnissen zur Bevorratung der einzelnen Bauteile bzw. der jeweiligen Bauteilgruppen des Kit-of-parts auszubilden.
Die Erfindung auch ein Verfahren zur Montage eines Rotors einer elektrischen Maschine, insbesondere einer fremderregten Synchronmaschine innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, umfassen. Ein derartiges Montageverfahren weist dann beispielsweise die folgenden Schritte auf:
• Bereitstellung einer Hohlwelle welche drehmomentübertragend mit dem Rotor der elektrischen Maschine koppelbar ist, und
• Bereitstellung eines induktiven Überträgers, welcher eine bestrombare Primärwicklung und eine dazu beabstandete Sekundärwicklung aufweist, welche mit einer Wicklung des Rotors elektrisch leitend koppelbar ist, und
• Bereitstellung einer mit der Sekundärwicklung koppelbaren Gleichrichterelektronik,
• Einsetzen der Gleichrichterelektronik in die Hohlwelle, so dass die Gleichrichterelektronik drehfest mit der Hohlwelle verbunden ist,
• Verbinden der Gleichrichterelektronik mit der Sekundärwicklung des induktiven Überträgers.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Primärwicklung und die Sekundärwicklung des induktiven Übertragers koaxial zueinander innerhalb der Hohlwelle angeordnet sind. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass hierdurch eine besonders effiziente elektrische Energieübertragung ermöglicht wird.
Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Primärwicklung an einer sich axial in das Innere der Hohlwelle hineinerstreckende Lanze angeordnet ist. Die Lanze kann insbesondere als eine hohlzylindrische Welle ausgeführt sein.
Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Lanze wenigstens einen von einem Kühlfluid durchström baren Kühlkanal aufweist. Die vorteilhafte Wirkung dieser Ausgestaltung ist darin begründet, dass hierdurch eine besonders gute Kühlung der Primärwicklung realisiert werden kann.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die kontaktlose Energieübertragungsvorrichtung eine Gleichrichterelektronik aufweist, welche ebenfalls innerhalb der Hohlwelle angeordnet und drehfest mit dieser verbunden ist. Die Elektronik zur Gleichrichtung kann prinzipiell an beliebiger Stelle im oder am Rotor platziert werden. Es ist jedoch bevorzugt, dass auch die Elektronik zur Gleichrichtung im Inneren der Hohlwelle positioniert wird, da hier auch für diese bezüglich Drehzahlfestigkeit und Thermik günstigere Randbedingungen herrschen.
Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass die Lanze gegenüber der Hohlwelle mittels eines in der Hohlwelle angeordneten Wälzlagers gelagert ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass hierdurch eine besonders tolleranzenger und somit kleiner Ringspalt zwischen der Primärspule und der Sekundärspule ausgebildet werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch ein Kit-of-parts zur Herstellung einer kontaktlosen Energieübertragungsvorrichtung für einen Rotor einer elektrischen Maschine, insbesondere einer fremderregten Synchronmaschine innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen induktiven Übertrager, welcher eine bestrombare Primärwicklung und eine dazu beabstandete Sekundärwicklung aufweist, welche mit einer Wicklung des Rotors elektrisch leitend koppelbar ist, eine Hohlwelle welche drehmomentübertragend mit dem Rotor der elektrischen Maschine koppelbar ist, und die Sekundärwicklung des induktiven Übertragers innerhalb der Hohlwelle angeordnet und mit dieser drehfest verbunden ist, und eine axial in das Innere der Hohlwelle einführbare Lanze an welcher die Primärwicklung des induktiven Übertragers angeordnet ist.
Der Vorteil, der sich hierdurch ergibt, ist insbesondere, dass die zu montierenden Komponenten der kontaktlosen Energieübertragungsvorrichtung auf besonders konveniente Weise bereitgestellt werden können. Das Kit-of-parts kann beispielsweise eine Verpackungseinheit sein. Ferner ist es möglich, das Kit-of-parts als eine Zusammenstellung von separaten Vorratsbehältnissen zur Bevorratung der einzelnen Bauteile bzw. der jeweiligen Bauteilgruppen des Kit-of-parts auszubilden.
Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass Rotor einer elektrischen Maschine, insbesondere einer fremderregten Synchronmaschine innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine kontaktlose Energieübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 -7
Schließlich kann die Aufgabe der Erfindung auch gelöst sein durch eine elektrische Maschine, insbesondere eine fremderregte Synchronmaschine innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Rotor nach Anspruch 8.
Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Gleichrichterelektronik eine Leiterplatte mit darauf angeordneten Elektronikbauteilen aufweist, wobei die Leiterplatte eine im Wesentlichen kreisscheibenartige kreisscheibenabschnittsartige oder kreisringscheibenartige kreisringscheibenabschnittsartige oder zylinderringartige zylinderringabschnittsartige Kontur aufweist. Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Leiterplatte stoffschlüssig, kraftschlüssig und/oder formschlüssig drehfest mit der Hohlwelle verbunden ist. Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Gleichrichterelektronik in einem Gehäuse aufgenommen ist, dass eine im Wesentlichen kreisscheibenartige kreisscheibenabschnittsartige oder kreisringscheibenartige kreisringscheibenabschnittsartige oder zylinderringartige zylinderringabschnittsartige Kontur aufweist und das Gehäuse stoffschlüssig, kraftschlüssig und/oder formschlüssig drehfest mit der Hohlwelle verbunden ist. Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass die Hohlwelle derart von einem Kühlfluid durchströmbar ist, dass im Betrieb der kontaktlosen Energieübertragungsvorrichtung durch die Gleichrichterelektronik erzeugte Wärme mittels des Kühlfluids abführbar ist.
Die Aufgabe der Erfindung kann auch gelöst werden durch einen Rotor einer elektrischen Maschine, insbesondere einer fremderregten Synchronmaschine innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine kontaktlose Energieübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6.
Die Aufgabe der Erfindung kann ferner gelöst werden durch eine elektrische Maschine, insbesondere eine fremderregte Synchronmaschine innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Rotor nach Anspruch 7.
Schließlich kann die Aufgabe der Erfindung auch gelöst werden durch ein Verfahren zur Montage eines Rotors einer elektrischen Maschine, insbesondere einer fremderregten Synchronmaschine innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, umfassend die folgenden Schritte:
• Bereitstellung einer Hohlwelle welche drehmomentübertragend mit dem Rotor der elektrischen Maschine koppelbar ist, und
• Bereitstellung eines induktiven Überträgers, welcher eine bestrombare Primärwicklung und eine dazu beabstandete Sekundärwicklung aufweist, welche mit einer Wicklung des Rotors elektrisch leitend koppelbar ist, und
• Bereitstellung einer mit der Sekundärwicklung koppelbaren Gleichrichterelektronik,
Einsetzen der Gleichrichterelektronik in die Hohlwelle, so dass die Gleichrichterelektronik drehfest mit der Hohlwelle verbunden ist, Verbinden der Gleichrichterelektronik mit der Sekundärwicklung des induktiven Überträgers .
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
Es zeigt:
Figur 1 eine elektrische Maschine mit einer kontaktlosen Energieübertragungsvorrichtung in einer schematischen Axialschnittdarstellung,
Figur 2 eine Detailansicht der kontaktlosen Energieübertragungsvorrichtung in einer Axialschnittdarstellung,
Figur 3 ein Kit-of-parts zur Herstellung einer kontaktlosen Energieübertragungsvorrichtung für einen Rotor einer elektrischen Maschine,
Figur 4 ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Maschine in einer Blockschaltdarstellung,
Figur 5 einen induktiven Übertrager in einer perspektivischen Teilschnittansicht,
Figur 6 eine erste Ausführungsform einer Anordnung einer Gleichrichterelektronik in einer Hohlwelle in einer Axialschnittdarstellung,
Figur 7 eine zweite Ausführungsform einer Anordnung einer Gleichrichterelektronik in einer Hohlwelle in einer Axialschnittdarstellung, Figur 8 eine dritte Ausführungsform einer Anordnung einer Gleichrichterelektronik in einer Hohlwelle in einer Axialschnittdarstellung,
Figur 9 eine vierte Ausführungsform einer Anordnung einer Gleichrichterelektronik in einer Hohlwelle in einer Axialschnittdarstellung,
Figur 10 eine fünfte Ausführungsform einer Anordnung einer Gleichrichterelektronik in einer Hohlwelle in einer Axialschnittdarstellung,
Figur 11 eine sechste Ausführungsform einer Anordnung einer Gleichrichterelektronik in einer Hohlwelle in einer Axialschnittdarstellung,
Figur 12 eine Detailansicht einer innerhalb eines Wälzlagers kontaktlosen Energieübertragungsvorrichtung in einer Axialschnittdarstellung,
Figur 13 ein Kit-of-parts zur Herstellung einer kontaktlosen Energieübertragungsvorrichtung für einen Rotor einer elektrischen Maschine.
Die Figur 1 zeigt eine kontaktlose Energieübertragungsvorrichtung 1 für einen Rotor 2 einer elektrischen Maschine 3. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist die elektrische Maschine 3 als eine fremderregte Synchronmaschine für einen Antriebsstrang 23 eines Kraftfahrzeugs 24 konfiguriert, so wie es exemplarisch auch in der Figur 4 skizziert ist.
Der in dem zylinderringartigen Stator 22 drehbar gelagerte Rotor 2 besitzt eine Hohlwelle 4, welche drehmomentübertragend mit dem Rotor 2 der elektrischen Maschine 3 verbunden ist. Der Rotor 2 umfasst auch ein Rotorblechpacket 18, dass drehfest mit der Hohlwelle 4 verbunden ist. Die Hohlwelle 4 bildet somit die Rotorwelle des Rotors 2. Zur Bestromung des Rotors 2 ist ein induktiver Übertrager 5 vorgesehen, welcher eine bestrombare Primärwicklung 6 und eine dazu beabstandete Sekundärwicklung 7 aufweist, welche mit einer Wicklung des Rotors 2 elektrisch leitend gekoppelt ist.
Wie man gut anhand der Figur 1 erkennen kann, ist die Sekundärwicklung 7 des induktiven Übertragers 5 innerhalb der Hohlwelle 4 angeordnet und mit dieser drehtest verbunden, während die Primärwicklung 6 des induktiven Übertragers 5 drehstarr gegenüber der Hohlwelle 4 in dieser positioniert ist, so dass sich die Sekundärwicklung 7 um die Primärwicklung 6 dreht Die Primärwicklung 6 und die Sekundärwicklung 7 des induktiven Übertragers 5 sind koaxial zueinander innerhalb der Hohlwelle 4 angeordnet. Die Primärwicklung 6 ist an einer sich axial in das Innere der Hohlwelle 4 hineinerstreckende Lanze 8 angeordnet.
Anhand der Figur 2 lässt sich gut erkennen, dass die Lanze 8 zylinderringartig ausgeführt sein kann und dann einen von einem Kühlfluid 9 durchström baren axial verlaufenden Kühlkanal 10 aufweist. Hierdurch kann die an der Primärwicklung 6 erzeugte Verlustwärme gut und effizient abgeführt werden. In der in der Figur 2 gezeigten Ausführungsform der Hohlwelle 4 ist diese zweiteilig ausgebildet und besteht aus einem ersten hohlzylindrischen Wellenabschnitt 4a und einem zweiten hohlzylindrischen Wellenabschnitt 4b, die drehfest miteinander verbunden sind.
Die kontaktlose Energieübertragungsvorrichtung 1 besitzt in der gezeigten Ausführungsvariante der Figur 2 auch eine Gleichrichterelektronik 11 , welche ebenfalls innerhalb der Hohlwelle 4 angeordnet und drehfest mit dieser verbunden werden kann. Grundsätzlich wäre es auch denkbar, zwischen der Hohlwelle 4 und der Lanze 8 eine Dichtung vorzusehen um den induktiven Übertrager 5 vor einem Eintritt von Schmutz und/oder Kühlfluid zu schützen, was allerdings in den Figuren nicht gezeigt ist.
An der radial äußeren Mantelfläche der Hohlwelle 4 ist das Rotorblechpaket 18 des Rotors 2 drehfest angebunden. Aus diesem erstreckt sich in axialer Richtung aus der distalen Stirnseite des Rotorblechpakets 18 der Rotorwickelkopf 19. In der Figur 2 ist ferner gezeigt, dass die hohlzylindrische Lanze 8 gegenüber der Hohlwelle 4 mittels eines in der Hohlwelle 4 angeordneten Wälzlagers 12 gelagert sein kann.
In der Figur 3 ist ein Kit-of-parts 21 zur Herstellung einer kontaktlosen Energieübertragungsvorrichtung 1 für einen Rotor 2 einer elektrischen Maschine 3, insbesondere einer fremderregten Synchronmaschine innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, gezeigt. Beispielsweise kann das Kit-of-Parts 21 für eine Umrüstung bzw. Ausstattung einer elektrischen Maschine 3 von einer kontaktbehafteten Bestrom ung eines Rotors 2 zu einer kontaktlosen Bestrom ung verwendet werden und hierfür die entsprechenden Ausstattungsbauteile bereitstellt.
Das Kit-of-Parts 21 umfasst einen induktiven Übertrager 5, welcher eine bestrombare Primärwicklung 6 und eine dazu beabstandete Sekundärwicklung 7 aufweist, welche mit einer Wicklung des Rotors 2 elektrisch leitend koppelbar ist, sowie eine Hohlwelle 4 welche drehmomentübertragend mit dem Rotor 2 der elektrischen Maschine 3 koppelbar ist. Dabei ist die Sekundärwicklung 7 des induktiven Übertragers 5 innerhalb der Hohlwelle 4 angeordnet und mit dieser drehfest verbunden. Das Kit-of-parts 21 besitzt ferner eine axial in das Innere der Hohlwelle 4 einführbare Lanze 8, an welcher die Primärwicklung 6 des induktiven Übertragers 5 angeordnet ist. Somit kann dann beispielsweise eine bestehende Hohlwelle ausgetauscht und von der Hohlwelle des Kit-of-parts 21 ersetzt werden. Nachfolgend kann dann die zylinderringförmige Lanze 8 in die Hohlwelle 4 eingesetzt werden, wobei dann die Primärwicklung 6 und die Sekundärwicklung 7 koaxial zueinander ausgerichtet sind, wie es auch in dem montierten Zustand der Lanze 8 in der Figur 2 gezeigt ist. Zur Lagerung der zylinderringförmigen Lanze 8 ist das Wälzlager 12 in dem Kit-of-Parts 21 als Option vorgesehen.
Figur 5 zeigt eine Detaildarstellung des induktiven Übertragers 5. Man erkennt Primärkern 13 und den Sekundärkern 14, die jeweils eine ringartige Raumform aufweisen. Sowohl der Primärkern 13 als auch der Sekundärkern 14 besitzen eine im Querschnitt U-förmige Querschnittskontur mit einer um laufenden, wobei die Nuten der U-förmigen Querschnittskonturen von Primärkern 13 und Sekundärkern 14 aufeinander zu gerichtet sind. Die Primärwicklung 6 verläuft in der Nut des Primärkerns 13 und die Sekundärwicklung 7 in der Nut des Sekundärkerns 14. Der Primärkern 13 und der Sekundärkern 14 sind aus einem ferromagnetischen Material gefertigt, bevorzugt aus einem Ferritmaterial.
In der gezeigten Ausführungsform der Figur 5 besitzt die Primärwicklung 6 eine höhere Anzahl an Windungen als die Sekundärwicklung 7, so dass bei der Übertragung der elektrischen Energie zwischen der Primärwicklung 6 und der Sekundärwicklung 7 zugleich eine Spannungswandlung von der vergleichsweisen hohen Batteriespannung auf die niedrigere Rotorspannung realisiert werden kann. Die beiden axialen Längen der zylinderringartigen Wicklungen 6,7 überdecken sich axial nahezu vollständig, wodurch eine optimale und möglichst verlustfreie Energieübertragung zwischen der Primärwicklung 6 und der Sekundärwicklung 7 realisiert werden kann.
In den Figuren 6-11 sind verschiedene Möglichkeiten gezeigt, die Gleichrichterelektronik 11 innerhalb der Hohlwelle 4 anzuordnen.
In allen Ausführungsformen der Figuren 6-11 ist die kontaktlose Energieübertragungsvorrichtung 1 mit der Sekundärwicklung 7 mit einer Gleichrichterelektronik 11 verbunden. Die Gleichrichterelektronik 11 ist jeweils innerhalb der Hohlwelle 4 angeordnet und drehfest mit dieser verbunden.
Wie in den Figuren 6-11 gezeigt, ist bevorzugt auch die Sekundärwicklung 7 des induktiven Überträgers 5 innerhalb der Hohlwelle 4 angeordnet und mit dieser drehfest verbunden, während die Primärwicklung 6 des induktiven Überträgers 5 drehstarr gegenüber der Hohlwelle 4 in dieser positioniert ist, was aber aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht in den Figuren 6-11 gezeigt ist.
Die Gleichrichterelektronik 11 weist eine Leiterplatte 33 mit darauf angeordneten Elektronikbauteilen 34 auf. In der Ausführungsform der Figur 10 besitzt die Leiterplatte 33 eine im Wesentlichen kreisscheibenartige oder kreisscheibenabschnittsartige Kontur, die sich im Wesentlichen in radialer Richtung innerhalb der Hohlwelle 4 erstreckt. In der Figur 8 ist eine ähnliche Konfiguration gezeigt, bei der allerdings die Leiterplatte 33 eine kreisringscheibenartige oder kreisringscheibenabschnittsartige Kontur aufweist, so dass die Leiterplatte 33 in axialer Richtung durchgriffen und/oder durchströmt werden kann.
In der Figur 9 ist eine weitere Anordnungsmöglichkeit der Leiterplatte 33 gezeigt, bei der die Leiterplatte 33 eine zylinderringartige oder zylinderringabschnittsartige Kontur aufweist und sich im Wesentlichen in axialer Richtung innerhalb der Hohlwelle 4 erstreckt.
In den Figuren 6,7,11 sind weitere Ausführungsformen der Gleichrichterelektronik 11 gezeigt, bei denen die Gleichrichterelektronik 11 in einem Gehäuse 36 aufgenommen ist, das seinerseits stoffschlüssig, kraftschlüssig und/oder formschlüssig drehfest mit der Hohlwelle 4 verbunden ist. In der Ausführungsvariante der Figur 11 weist das Gehäuse 36 eine im Wesentlichen kreisscheibenartige oder kreisscheibenabschnittsartige Kontur auf.
Das Gehäuse 36 kann auch eine kreisringscheibenartige oder kreisringscheibenabschnittsartige Kontur aufweisen, so wie es auch in der Figur 6 zu sehen ist. Dadurch kann das Gehäuse 36 beispielsweise von der Lanze 8 durchgriffen oder von einem Kühlfluid 9 durchströmt werden. In den Ausführungsformen der Figuren 6 und11 erstreckt sich das Gehäuse ringscheibenartig im Wesentlichen in radialer Richtung. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass sich das Gehäuse 36 in axialer Richtung erstreckt, wie es auch in der Figur 7 gezeigt ist. Das Gehäuse hat in dieser Ausführungsform eine zylinderringartige oder zylinderringabschnittsartige Kontur.
Wie man anhand der Figuren 6-11 auch erkennen kann, ist die Hohlwelle 4 derart von einem Kühlfluid 9 durchströmbar, dass im Betrieb der kontaktlosen Energieübertragungsvorrichtung 1 durch die Gleichrichterelektronik 11 erzeugte Wärme mittels des Kühlfluids 9 abführbar ist. Hierzu wird die Hohlwelle 4 auch als Kühlkanal 10 verwendet, durch den das Kühlfluid 9 axial hindurch gefördert werden kann.
Figur 12 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der mittels eines Wälzlagers 12 die Hohlwelle 4 drehbar gegenüber einer drehstarren Anbindungsstruktur 25 gelagert ist. In der gezeigten Ausführungsform ist die Anbindungsstruktur 25 die Lanze 8. Die Sekundärwicklung 7 des induktiven Überträgers 5 ist auch hier innerhalb der Hohlwelle 4 angeordnet und mit dieser drehfest verbunden während die Primärwicklung 6 des induktiven Überträgers 5 drehstarr gegenüber der Hohlwelle 4 in dieser positioniert ist. Die Primärwicklung 6 ist in der gezeigten Ausführungsvariante an einer sich axial in das Innere der Hohlwelle 4 hineinerstreckende Lanze 8 angeordnet.
Das Wälzlager 12 verfügt über einen Innenring 26 und einen Außenring 27, zwischen denen eine Mehrzahl an Wälzkörpern 28 aufgenommen ist, wobei der Innenring 26 drehfest mit der Hohlwelle 4 und der Außenring 27 drehfest mit der Lanze 8 verbunden ist.
Die Lanze 8 besitzt einen ersten hohlzylindrischen Zylinderringabschnitt 29 aufweist, an dessen äußeren Mantelfläche die Primärwicklung 6 angeordnet ist, und die Lanze 8 ferner über einen koaxial zum ersten Zylinderringabschnitt 29 angeordneten zweiten Zylinderringabschnitt 30 verfügt, an dessen innerer Mantelfläche der Außenring 27 des Wälzlagers 12 angeordnet ist, wobei der erste Zylinderringabschnitt 29 einen kleineren Durchmesser aufweist als der zweite Zylinderringabschnitt 30. Das Wälzlager 12, die Hohlwelle 4, die Lanze 8 und der induktive Übertrager 5 bilden hierbei eine modulartige bauliche Einheit 31.
Auch wenn es in der Figur 12 nicht gezeigt ist, so kann die kontaktlose Energieübertragungsvorrichtung 1 eine Gleichrichterelektronik 11 aufweisen, welche ebenfalls innerhalb der Hohlwelle 4 angeordnet und drehfest mit dieser verbunden ist.
Die Figur 13 zeigt ein weiteres mögliches Kit-of-parts 21 zur Herstellung einer kontaktlosen Energieübertragungsvorrichtung 1 für einen Rotor 2 einer elektrischen Maschine 3. Es umfasst einen induktiven Überträger 5, welcher eine bestrombare Primärwicklung 6 und eine dazu beabstandete Sekundärwicklung 7 aufweist, welche mit einer Wicklung des Rotors 2 elektrisch leitend koppelbar ist, sowie eine Hohlwelle 4, welche drehmomentübertragend mit dem Rotor 2 der elektrischen Maschine 3 koppelbar ist. Ferner besitzt das Kit-of-parts 21 eine mit der Sekundärwicklung 7 verbindbare Gleichrichterelektronik 11 , welche innerhalb der Hohlwelle 4 positionierbar und drehfest mit dieser verbindbar ist.
So kann beispielsweise mittels des aus der Figur 13 bekannten Kit-of-parts 21 das folgende Verfahren zur Montage eines Rotors 2 einer elektrischen Maschine 3 durchgeführt werden. Zunächst erfolgt die Bereitstellung einer Hohlwelle 4, welche drehmomentübertragend mit dem Rotor 2 der elektrischen Maschine 3 koppelbar ist, und die Bereitstellung eines induktiven Überträgers 5, weicher eine bestrombare Primärwicklung 6 und eine dazu beabstandete Sekundärwicklung 7 aufweist, welche mit einer Wicklung des Rotors 2 elektrisch leitend koppelbar ist. Auch wird eine mit der Sekundärwicklung 7 koppelbare Gleichrichterelektronik 11 bereitgestellt.
Dann wird die Gleichrichterelektronik 11 in die Hohlwelle 4 eingesetzt, so dass die Gleichrichterelektronik 11 drehfest mit der Hohlwelle 4 verbunden ist. Schließlich kann dann das Verbinden der Gleichrichterelektronik 11 mit der Sekundärwicklung 7 des induktiven Überträgers 5 erfolgen.
Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung 'erste' und 'zweite' Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen. Bezuqszeichenliste
1 Energieübertragungsvorrichtung
2 Rotor
3 elektrische Maschine
4 Hohlwelle
5 Übertrager
6 Primärwicklung
7 Sekundärwicklung
8 Lanze
9 Kühlfluid
10 Kühlkanal
11 Gleichrichterelektronik
12 Wälzlager
13 Primärkern
14 Sekundärkern
15 Sternkappe
16 Rotorabdeckung
17 Gehäusestruktur
18 Rotorblechpaket
19 Rotorwickelkopf
20 Wälzlager
21 Kit-of-parts
22 Stator
23 Antriebsstrang
24 Kraftfahrzeug
25 Anbindungsstruktur
26 Innenring
27 Außenring
28 Wälzkörpern
29 Zylinderringabschnitt
30 Zylinderringabschnitt
31 Einheit
32 Rotorwelle Leiterplatte Elektronikbauteilen Kontur Gehäuse

Claims

Ansprüche
1 . Kontaktlose Energieübertragungsvorrichtung (1 ) für einen Rotor (2) einer elektrischen Maschine (3), insbesondere einer fremderregten Synchronmaschine innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, umfassend
• eine Hohlwelle (4) welche drehmomentübertragend mit dem Rotor (2) der elektrischen Maschine (3) koppelbar ist, und
• einen induktiven Überträger (5), welcher eine bestrombare Primärwicklung (6) und eine dazu beabstandete Sekundärwicklung (7) aufweist, welche mit einer Wicklung des Rotors (2) elektrisch leitend koppelbar ist, und
• eine Gleichrichterelektronik (11 ), welche mit der Sekundärwicklung (7) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichrichterelektronik (11 ) innerhalb der Hohlwelle (4) angeordnet und drehfest mit dieser verbunden ist.
2. Kontaktlose Energieübertragungsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärwicklung (7) des induktiven Überträgers (5) innerhalb der Hohlwelle (4) angeordnet und mit dieser drehfest verbunden ist, während die Primärwicklung (6) des induktiven Überträgers (5) drehstarr gegenüber der Hohlwelle (4) in dieser positioniert ist.
3. Kontaktlose Energieübertragungsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichrichterelektronik (11 ) eine Leiterplatte (33) mit darauf angeordneten Elektronikbauteilen (34) aufweist, wobei die Leiterplatte (33) eine im Wesentlichen kreisscheibenartige oder kreisringscheibenartige oder zylinderringartige Kontur (35) aufweist. Kontaktlose Energieübertragungsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (33) stoffschlüssig, kraftschlüssig und/oder formschlüssig drehfest mit der Hohlwelle (4) verbunden ist. Kontaktlose Energieübertragungsvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichrichterelektronik (11 ) in einem Gehäuse (36) aufgenommen ist, dass eine im Wesentlichen kreisscheibenartige oder kreisringscheibenartige oder zylinderringartige Kontur aufweist und das Gehäuse (36) stoffschlüssig, kraftschlüssig und/oder formschlüssig drehfest mit der Hohlwelle (4) verbunden ist. Kontaktlose Energieübertragungsvorrichtung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwelle (4) derart von einem Kühlfluid (9) durchströmbar ist, dass im Betrieb der kontaktlosen Energieübertragungsvorrichtung (1 ) durch die Gleichrichterelektronik (11 ) erzeugte Wärme mittels des Kühlfluids (9) abführbar ist. Kit-of-parts zur Herstellung einer kontaktlosen Energieübertragungsvorrichtung (1) für einen Rotor (2) einer elektrischen Maschine (3), insbesondere einer fremderregten Synchronmaschine innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, umfassend
• einen induktiven Überträger (5), welcher eine bestrombare Primärwicklung (6) und eine dazu beabstandete Sekundärwicklung (7) aufweist, welche mit einer Wicklung des Rotors (2) elektrisch leitend koppelbar ist, • eine Hohlwelle (4) welche drehmomentübertragend mit dem Rotor (2) der elektrischen Maschine (3) koppelbar ist,
• eine mit der Sekundärwicklung (7) verbindbare Gleichrichterelektronik (11 ), welche innerhalb der Hohlwelle (4) positionierbar und drehtest mit dieser verbindbar ist. Rotor (2) einer elektrischen Maschine (3), insbesondere einer fremderregten Synchronmaschine innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine kontaktlose Energieübertragungsvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 -6 Elektrische Maschine (3), insbesondere eine fremderregte Synchronmaschine innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Rotor (2) nach Anspruch 8. Verfahren zur Montage eines Rotors (2) einer elektrischen Maschine (3), insbesondere einer fremderregten Synchronmaschine innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, umfassend die folgenden Schritte:
• Bereitstellung einer Hohlwelle (4) welche drehmomentübertragend mit dem Rotor (2) der elektrischen Maschine (3) koppelbar ist, und
• Bereitstellung eines induktiven Überträgers (5), welcher eine bestrombare Primärwicklung (6) und eine dazu beabstandete Sekundärwicklung (7) aufweist, welche mit einer Wicklung des Rotors (2) elektrisch leitend koppelbar ist, und
• Bereitstellung einer mit der Sekundärwicklung (7) koppelbaren Gleichrichterelektronik (11 ),
Einsetzen der Gleichrichterelektronik (11 ) in die Hohlwelle (4), so dass die Gleichrichterelektronik (11 ) drehfest mit der Hohlwelle (4) verbunden ist, • Verbinden der Gleichrichterelektronik (11 ) mit der Sekundärwicklung (7) des induktiven Überträgers (5).
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