Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug.

Ein Fahrzeug ist üblicherweise mit einer Brennkraftmaschine ausgestattet, die im Betrieb über einen Antriebsstrang Räder des Fahrzeugs antreibt. Ferner weist ein Fahrzeug üblicherweise ein elektrisches Bordnetz auf, das einen von der Brennkraftmaschine angetriebenen Generator aufweist, der üblicherweise als Lichtmaschine bezeichnet wird, und das zumindest einen elektrischen Energiespeicher, der üblicherweise als Fahrzeugbatterie bezeichnet wird, sowie wenigstens einen elektrischen Verbraucher enthält. Elektrische Verbraucher sind beispielsweise elektrische und elektronische Einrichtungen zum Betreiben der Brennkraftmaschine sowie elektrische bzw. elektronische Komponenten des Fahrzeugs.

Ein derartiges Fahrzeug kann grundsätzlich mit einem Zusatzantrieb ausgestattet sein, der über ein Magnetgetriebe mit dem Antriebsstrang antriebsverbunden ist. Beispielsweise kann das Fahrzeug mit einer Abwärmenutzungsvorrichtung ausgestattet sein, die auf dem Prinzip eines Kreisprozesses beruht und Wärme, z.B. in mechanische Leistung wandelt, die über den besagten Zusatzantrieb bereitgestellt wird. Über ein derartiges Magnetgetriebe kann reibungsarm eine Drehmomentübertragung zwischen dem Zusatzantrieb und dem Antriebsstrang der Brennkraftmaschine realisiert werden.

Aus der DE 10 2012 208 183 A1 ist eine Anordnung zur Kraftübertragung von einer Expansionsmaschine auf eine Brennkraftmaschine bekannt. Die Expansionsmaschine ist dabei Bestandteil einer Abwärmenutzungsvorrichtung und besitzt eine vergleichsweise hohe Drehzahl. Die bekannte Anordnung zur Kraftübertragung umfasst ein magnetisches Schneckengetriebe, um die hohe Drehzahl der Expansionsmaschine mit möglichst geringen Verlusten auf eine im Vergleich dazu kleine Drehzahl einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine zu übersetzen.

Aus der DE 10 2013 205 623 A1 ist eine Turboladereinheit bekannt, bei der eine Antriebswelle eines Turboladers, die ein Turbinenrad mit einem Verdichterrad verbindet, über ein Magnetgetriebe mit einer elektrischen Maschine antriebsverbunden ist. Das Magnetgetriebe ermöglicht eine reibungsarme Übersetzung der hohen Drehzahl der Antriebswelle auf eine im Vergleich dazu geringe Drehzahl zwischen einem Rotor der elektrischen Maschine und einem Stator der elektrischen Maschine. Die elektrische Maschine kann entweder zum Antreiben der Antriebswelle, also als Elektromotor, oder zum Bremsen der Antriebswelle und dabei als Generator genutzt werden.

Aus der DE 10 2013 213 569 vom 1 1 .07.2013 ist eine Anlage zur Abwärmenutzung einer Abgasanlage bekannt, bei der mechanische Leistung von einer Expansionsmaschine über ein Magnetgetriebe an einer Antriebswelle mit reduzierter Drehzahl bereitgestellt werden kann, beispielsweise um eine Brennkraftmaschine zu unterstützen.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Fahrzeug der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch einen erhöhten Integrationsgrad auszeichnet, wodurch sich das Fahrzeug mit reduzierten Kosten und/oder mit reduziertem Gewicht herstellen lässt.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Generator- Magnetgetriebe-Einheit vorzusehen, welche die Funktionalitäten des Magnetgetriebes und des Generators in einer einheitlichen Baugruppe zusammenfasst. Im Einzelnen wird die Generatorfunktion in das zwischen Zusatzantrieb und Antriebsstrang ohnehin vorhandene Magnetgetriebe integriert, so dass auf einen separaten Generator im Bordnetz verzichtet werden kann. Durch diese Generator-Magnetgetriebe-Einheit wird somit der Integrationsgrad des Fahrzeugs verbessert. Durch den Verzicht auf einen separaten Generator kann Gewicht eingespart werden. Außerdem lässt sich eine derartige Generator-Magnetgetriebe- Einheit preiswerter realisieren als ein separates Magnetgetriebe und ein separater Generator. Die Generator-Magnetgetriebe-Einheit ist einerseits bzw. ein- gangsseitig mit dem Zusatzantrieb und andererseits bzw. ausgangsseitig mit dem Antriebsstrang antriebsverbunden.

Es ist klar, dass der Generator grundsätzlich auch als Elektromotor betrieben werden kann. Entsprechendes gilt dann auch für die Generator-Magnetgetriebe- Einheit, die demnach auch als Elektromotor-Magnetgetriebe-Einheit betrieben werden kann. Insbesondere lässt sich diese Einheit dann auch zum elektrischen Antreiben des Zusatzantriebs und/oder der Brennkraftmaschine bzw. des Antriebsstrangs genutzt werden. Insbesondere ist auch denkbar, besagte Einheit als Starter für die Brennkraftmaschine zu nutzen, indem die Generator- Magnetgetriebe-Einheit zum Start der Brennkraftmaschine als Elektromotor betrieben wird, der Antriebsleistung über den Antriebsstrang an eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine überträgt.

Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Generator- Magnetgetriebe-Einheit einen Innenrotor mit Innenmagneten, einen koaxial zum Innenrotor angeordneten Außenrotor mit Außenmagneten und einem koaxial zwischen Innenrotor und Außenrotor angeordneten Zwischenring mit ferromagneti- sehen Polstäben aufweisen. Der Zwischenring repräsentiert bei diesem Aufbau einen Stator. Hierdurch besitzt die Generator-Magnetgetriebe-Einheit einen besonders kompakten Aufbau.

Die Innenmagnete sind üblicherweise in der Umfangsrichtung mit abwechselnder Polarisierung angeordnet, wobei sich eine ganzzahlige Anzahl i an Polpaaren aus Innenmagneten ergibt. Die Außenmagnete sind zweckmäßig in der Umfangsrichtung mit abwechselnder Polarität angeordnet, derart, dass sich eine ganzzahlige Anzahl a an Polpaaren für die Außenmagnete ergibt. Eine Anzahl p an Polstäben ist zweckmäßig gleich einer Summe aus der Anzahl a an Polpaaren der Außenmagnete und der Anzahl i an Polpaaren der Innenmagnete. Ein Übersetzungsverhältnis n zwischen Innenrotor und Außenrotor ist dabei gleich einem Polpaarverhältnis der Polpaare des Innenrotors zu den Polpaaren des Außenrotors, so dass gilt n = i:a.

Bemerkenswert ist außerdem, dass das Magnetgetriebe bei diesem Aufbau eine eingangsseitig eingeleitete Rotation ausgangsseitig in eine entsprechend übersetzte bzw. untersetzte Rotation in der Gegenrichtung wandelt. Wird beispielsweise der Innenrotor im Uhrzeigersinn angetrieben, rotiert der Außenrotor im Gegenuhrzeigersinn.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann der Generator innerhalb der Generator-Magnetgetriebe-Einheit wenigstens eine Wicklung aufweisen, die ein rotierendes Magnetfeld in elektrischen Strom wandelt. Im einfachsten Fall ist demnach der Generator innerhalb der Generator-Magnetgetriebe-Einheit durch wenigstens eine Wicklung gebildet, die auf geeignete Weise innerhalb des Magnetgetriebes angeordnet ist. Diese Maßnahme beruht auf der Erkenntnis, dass innerhalb des Magnetgetriebes ohnehin rotierende Magnetfelder vorhanden sind, die sich zur Realisierung des Generators nutzen lassen. Somit ist der apparative bzw. konstruktive Aufwand zur Integration des Generators in das Magnetgetriebe vergleichsweise gering.

Bei einer anderen Ausführungsform kann der Generator eine am Zwischenring angeordnete Wicklung aufweisen, die ein rotierendes Magnetfeld in elektrischen Strom wandelt. Es hat sich gezeigt, dass sich eine derartige Wicklung besonders einfach in diesen Zwischenring integrieren lässt, der innerhalb des Magnetgetriebes im Wesentlichen nur zur Positionierung der Polstäbe dient. Insbesondere kann die Integration des Generators dadurch so durchgeführt werden, dass lediglich besagter Zwischenring modifiziert werden muss, ohne dass zusätzliche Eingriffe am Innenrotor und am Außenrotor erforderlich sind.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung können die Polstifte in der Umfangsrich- tung jeweils durch eine Lücke voneinander beabstandet am Zwischenring angeordnet sein. Die Wicklung des Zwischenrings ist dabei durch diese Lücken gewickelt. Hierdurch ergibt sich eine besonders kompakte Bauform für den mit der Wicklung ausgestatteten Zwischenring und somit für die Generator- Magnetgetriebe-Einheit.

Bei einer anderen Ausführungsform kann der Generator eine am Außenrotor angeordnete Wicklung aufweisen, die ein rotierendes Magnetfeld in elektrischen Strom wandelt. Bei dieser Ausführungsform wird somit der Außenrotor modifiziert, um den Generator in das Magnetgetriebe zu integrieren. Am Außenring steht vergleichsweise viel Bauraum für die Unterbringung einer derartigen Wicklung zur Verfügung.

Gemäß einer Weiterbildung können die Außenmagnete als Elektromagnete ausgestaltet sein, deren Spulen die am Außenrotor angeordnete Wicklung des Generators bilden. Diese Elektromagnete des Außenrotors erfüllen somit eine Doppel- funktion, da sie einerseits die Außenmagnete des Außenrotors bilden und da sie andererseits die Wicklung des Generators repräsentieren. Hierdurch baut die Generator-Magnetgetriebe-Einheit besonders kompakt.

Bei einer alternativen Ausführungsform können die Außenmagnete als Permanentmagnete ausgestaltet sein, die in der Umfangsrichtung mit abwechselnder Polarität angeordnet sind. Hierdurch besitzt der Außenrotor grundsätzlich einen Standard-Aufbau. Dennoch kann die Wicklung des Generators auch in diesem Fall in den Außenrotor integriert werden. Denkbar ist auch hier eine Lösung, bei der die Wicklung des Generators durch Spulen von Elektromagneten gebildet ist, die in der Umfangsrichtung verteilt am Außenrotor zusätzlich zu den Permanentmagneten angeordnet sind. Hierdurch ergibt sich eine besonders leistungsfähige Variante.

Bei einer anderen Ausführungsform kann der Generator eine am Innenrotor angeordnete Wicklung aufweisen, die ein rotierendes Magnetfeld in elektrischen Strom wandelt. Durch diese Maßnahme kann der im Inneren des Innenrotors vorhandene Bauraum vorteilhaft genutzt werden, so dass sich eine besonders kompakte Bauform ergibt.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung können die Innenmagnete als Elektromag- nete ausgestaltet sein, deren Spulen die am Innenrotor angeordnet Wicklung des Generators bilden. Auch hier besitzen die Elektromagnete eine Doppelfunktion, da sie einerseits die Realisierung des Generators innerhalb des Magnetgetriebes ermöglichen und da sie andererseits die Innenmagnete des Innenrotors bilden.

Bei einer anderen Ausführungsform können die Innenmagnete als Permanentmagnete ausgestaltet sein, die in der Umfangsrichtung mit abwechselnder Polarität angeordnet sind. Somit entspricht der Aufbau des Innenrotors hier einem Standard-Innenrotor, so dass sich das Magnetgetriebe besonders preiswert realisieren lässt.

Grundsätzlich ist auch hier eine Variante denkbar, bei der die Wicklung des Generators durch Spulen von Elektromagneten gebildet ist, die zusätzlich zu den Permanentmagneten am Innenrotor angeordnet sind. Auch hierdurch ergibt sich eine besonders leistungsfähige Ausführungsform.

Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind auch beliebige Kombinationen dieser Ausführungsformen - soweit sinnvoll - realisierbar. Beispielsweise lässt sich der Generator innerhalb der Generator-Magnetgetriebe- Einheit durch wenigstens eine Wicklung am Zwischenring und wenigstens eine Wicklung, insbesondere durch Spulen von Elektromagneten, am Innenrotor und/oder am Außenrotor realisieren. Ebenso ist denkbar, den Generator innerhalb der Generator-Magnetgetriebe-Einheit durch eine Wicklung am Innenrotor, insbesondere durch Spulen von Elektromagneten, mit einer Wicklung am Außenrotor zu kombinieren, die insbesondere durch Spulen von Elektromagneten gebildet sein kann.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Bauform kann der Zwischenring einen Bereich einer Trennwand bilden, die einen ersten Raum, in dem der Innenrotor angeordnet ist, fluidisch von einem zweiten Raum trennt, in dem der Außenrotor angeordnet ist. Durch diese Bauform erhält der Zwischenring eine Zusatzfunktion, nämlich die fluidische Trennung bzw. Abdichtung zwischen dem ersten Raum und dem zweiten Raum. Beispielsweise ist der Zwischenring eine hohlzylindrische Hülse, die einenends axial offen ist und mit der übrigen Trennwand dicht verbunden ist, während sie anderenends axial verschlossen ist. Durch diese Bauform ist es möglich, die beiden Räume fluidisch voneinander zu trennen und zumindest einen der Räume gegenüber einer Umgebung abzudichten, so dass ins- besondere auch ein Zusatzantrieb verwendet werden kann, der durch eine Strömungsmaschine gebildet ist. Ein fluidische Arbeitsmedium, das die Strömungsmaschine antreibt, kann dann beispielsweise durch Leckagen in den ersten Raum oder in den zweiten Raum eintreten, ohne dass dadurch eine Kontamination des jeweils anderen Raums bzw. der Umgebung erfolgt.

Entsprechend einer anderen Ausführungsform kann der Zusatzantrieb durch eine Expansionsmaschine einer Abwärmenutzungsvorrichtung gebildet sein, wobei die Abwärmenutzungsvorrichtung einen Abwärmenutzungskreis aufweist, in dem im Betrieb ein Arbeitsmedium zirkuliert. Im Abwärmenutzungskreis ist dabei bezüglich einer Strömungsrichtung des Arbeitsmediums stromauf der Expansionsmaschine ein Verdichter angeordnet. Stromauf des Verdichters ist eine Kompressionseinrichtung im Abwärmenutzungskreis angeordnet. Stromab der Expansionsmaschine ist dagegen ein Kondensator im Abwärmenutzungskreis angeordnet, der außerdem stromauf der Kompressionseinrichtung angeordnet ist. Der Abwärmenutzungskreis beruht dabei auf dem Prinzip eines Kreisprozesses, insbesondere eines Carnot-Kreisprozesses, vorzugsweise eines Clausius-Rankine- Kreisprozesses. Die Expansionsmaschine ist somit durch ein dampfförmiges oder gasförmiges Arbeitsmedium angetrieben, wobei durchaus die Gefahr einer Leckage gegeben ist. In Verbindung mit der zuvor genannten Ausführungsform, bei welcher der Zwischenring einen Bestandteil einer Trennwand bildet, die einen ersten Raum fluidisch von einem zweiten Raum trennt, lässt sich die Expansionsmaschine besonders einfach z.B. mit dem Innenrotor koppeln, so dass die Expansionsmaschine den Innenrotor der Generator-Magnetgetriebe-Einheit antreibt. Der Außenrotor ist dann zweckmäßig mit dem Antriebsstrang der Brennkraftmaschine gekoppelt. Da die zuvor genannte Trennwand den ersten Raum bzw. Innenraum, in dem Innenrotor angeordnet ist, fluidisch dicht vom zweiten Raum oder Außenraum trennt, in dem der Außenrotor angeordnet ist, lässt sich die Generator-Magnetgetriebe-Einheit besonders einfach in eine derartige An- triebskopplung zwischen Abwärmenutzungsvorrichtung und Antriebsstrang integrieren.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann der Verdampfer wärmeübertragend mit einer Abgasanlage der Brennkraftmaschine gekoppelt sein. Auf diese Weise kann Abwärme der Brennkraftmaschine, die über das Abgas abgeführt wird, genutzt werden, um die Expansionsmaschine anzutreiben. Letztlich kann dadurch der energetische Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine verbessert werden. Der Verdampfer kann dabei grundsätzlich stromauf einer Turbine eines Abgasturboladers angeordnet sein.

Gemäß einer anderen Ausführungsform kann der Kondensator wärmeübertragend mit einem Kühlsystem der Brennkraftmaschine oder des Fahrzeugs gekoppelt sein. Auf diese Weise lässt sich dem Arbeitsmedium restliche Wärme entziehen, um das gasförmige Arbeitsmedium stromab der Expansionsmaschine zu kondensieren.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.

Es zeigen, jeweils schematisch,

Fig. 1 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Prinzipdarstellung eines

Fahrzeugs,

Fig. 2 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Prinzipdarstellung einer

Generator-Magnetgetriebe-Einheit,

Fig. 3 bis 8 jeweils ein stark vereinfachter Querschnitt der Generator- Magnetgetriebe-Einheit bei verschiedenen Ausführungsformen.

Entsprechend Fig. 1 umfasst ein Fahrzeug 1 , bei dem es sich um ein Straßenfahrzeug oder um ein Geländefahrzeug und insbesondere um ein Nutzfahrzeug handeln kann, eine Brennkraftmaschine 2, die zum mechanischen Antreiben eines Antriebsstrangs 3 dient. Die Brennkraftmaschine 2 ist als Kolbenmotor ausgestaltet und umfasst eine hier schematisch angedeutete Kurbelwelle 4, die in den Antriebsstrang 3 eingebunden ist. Der Antriebsstrang 3 enthält außerdem ein Getriebe 5 und ist mit angetriebenen Rädern 6 des Fahrzeugs 1 verbunden. Die Kurbelwelle 4 ist in üblicher Weise durch hier nicht gezeigte Kolben über ebenfalls nicht gezeigte Pleuelstangen angetrieben, wobei die Kolben in nicht gezeigten Zylindern der Brennkraftmaschine 2 hubverstellbar angeordnet sind. Besagte Zylinder umschließen dabei Brennräume der Brennkraftmaschine 2. Über eine Frischluftanlage 7 werden diese Brennräume mit Frischluft versorgt. Eine Abgasanlage 8 führt Abgase von den Brennräumen ab. Die Brenn kraftmasch ine 2 ist im Beispiel der Fig. 1 als aufgeladene Brennkraftmaschine 2 ausgestaltet, so dass ein Abgasturbolader 9 vorgesehen ist. Eine Turbine 10 des Turboladers 9 ist in die Abgasanlage 8 eingebunden, während ein Verdichter 1 1 des Turboladers 9 in die Frischluftanlage 7 eingebunden ist.

Das Fahrzeug 1 besitzt in üblicher Weise ein elektrisches Bordnetz 12, das einen z.B. als Akkumulator ausgebildeten elektrischen Energiespeicher 13, also eine wiederaufladbare elektrochemische Zelle, sowie mehrere elektrische Verbraucher 14 aufweist. Im Beispiel der Fig. 1 sind rein exemplarisch zwei derartige Verbraucher 14 angedeutet. Es ist klar, dass in üblicher weise sämtliche elektrischen Verbraucher des Fahrzeugs 1 elektrisch mit dem Bordnetz 12 verbunden sind.

Das Fahrzeug 1 ist außerdem mit einer Abwärmenutzungsvorrichtung 15 ausgestattet, mit deren Hilfe Abwärme des Abgases in nutzbare mechanische Arbeit gewandelt wird und über einen Zusatzantrieb 16 dem Antriebsstrang 3 zur Verfügung gestellt wird. Insbesondere handelt es sich beim Zusatzantrieb 16 um eine Expansionsmaschine 17, die als Strömungsmaschine ausgestaltet sein kann. Die Abwärmenutzungsvorrichtung 15 besitzt einen Abwärmenutzungskreis 18, in dem ein fluidisches Arbeitsmedium zirkuliert. In diesen Abwärmenutzungskreis 18 ist die Expansionsmaschine 17 eingebunden. Stromab der Expansionsmaschine 17 enthält der Abwärmenutzungskreis 18 einen Kondensator 19, stromab des Kondensators 19 eine Kompressionseinrichtung 20 und stromab der Kompressionseinrichtung 20 einen Verdampfer 21 , auf den dann wieder die Expansionsmaschine 17 folgt. Die Kompressionseinrichtung 20, z.B. eine volumetrische Pumpe, repräsentiert im Beispiel der Fig. 1 ebenfalls einen elektrischen Verbraucher, der an das Bordnetz 12 auf geeignete Weise elektrisch angeschlossen ist. Zur vereinfachten Darstellung sind in Fig. 1 die einzelnen Verbraucher 14 und die Kompressionseinrichtung 20 über elektrische Leitungen 22 mit dem elektrischen Energiespeicher 13 verbunden. Es ist klar, dass in einem realen Bordnetz 12 hierzu eine entsprechende Leistungselektronik vorgesehen ist. Gemäß Fig. 1 ist der Verdampfer 21 zweckmäßig mit der Abgasanlage 8 wärmeübertragend gekoppelt. Gezeigt ist dabei ein bevorzugtes Beispiel, bei dem der Verdampfer 21 bezüglich der Strömungsrichtung des Abgases stromauf der Turbine 10 angeordnet ist. Der Kondensator 19 ist mit einem Kühlsystem 44 wärmeübertragend gekoppelt. Beispielsweise ist der Kondensator 19 in einen Kühlkreis 45 eingebunden, der einen Zweig eines Motorkühlkreises 46 bildet, der zur Kühlung der Brennkraftmaschine 2 dient.

Das hier vorgestellte Fahrzeug 1 weist außerdem eine Generator- Magnetgetriebe-Einheit 23 auf, die im Folgenden auch verkürzt als Einheit 23 bezeichnet werden kann. Der Zusatzantrieb 16 ist über diese Einheit 23 mit dem Antriebsstrang 3 antriebsverbunden. Ferner ist das Bordnetz 12 über eine entsprechende Leitung 24 elektrisch mit der Einheit 23 verbunden. Für das Bordnetz 12 repräsentiert die Einheit 23 einen in Fig. 2 angedeuteten Generator 25. Für die Antriebskopplung zwischen Zusatzantrieb 16 und Antriebsstrang 3 repräsentiert die Einheit 23 ein in Fig. 2 angedeutetes Magnetgetriebe 26. Die Einheit 23 ist eingangsseitig über eine Eingangswelle 27 antriebsmäßig mit dem Zusatzantrieb 16 verbunden und ausgangsseitig über eine Ausgangswelle 28 antriebsmäßig mit der Kurbelwelle 4 bzw. mit dem Antriebsstrang 3 verbunden.

Gemäß Fig. 2 sind somit der Generator 25 und das Magnetgetriebe 26 in der Generator-Magnetgetriebe-Einheit 23 integral ausgebildet, die eingangsseitig mit dem Zusatzantrieb 16 und ausgangsseitig mit dem Antriebsstrang 3 antriebsverbunden ist. Der Aufbau der Einheit 23 wird im Folgenden anhand der Fig. 3 bis 8 näher erläutert.

Entsprechend den Fig. 3 bis 8 umfasst die Generator-Magnetgetriebe-Einheit 23 bei allen hier gezeigten Ausführungsformen einen Innenrotor 29, der um eine zentrale Rotationsachse 30 drehbar angeordnet ist und der radial außen Innen- magnete 31 aufweist. Die Innenmagnete 31 besitzen dabei zumindest an ihrer radial außenliegenden Außenseite in der Umfangsrichtung 32, die in den Figuren durch einen Doppelpfeil angedeutet ist, eine abwechselnde Polarität. In den Beispielen sind vier Innenmagnete 31 dargestellt, die zwei Pluspole und zwei Minuspole bilden. Der Innenrotor 29 besitzt somit eine Anzahl i an Polpaaren von zwei, so dass gilt: i = 2. Die Einheit 23 weist außerdem einen koaxial zum Innenrotor 29 angeordneten Außenrotor 33 auf, der zumindest radial innen mehrere Außenmagnete 34 aufweist, die in der Umfangsrichtung 32 mit abwechselnder Polarität angeordnet sind. Bei den Beispielen der Fig. 3, 5, 6 und 8 sind rein exemplarisch sechzehn Außenmagnete 34 vorgesehen, die acht Polpaare bilden. Dementsprechend gilt für eine Anzahl a an Polpaaren der Außenmagnete 34: a = 8. In den Beispielen der Fig. 4 und 7 sind dagegen nur zwölf Außenmagnete 34 vorgesehen. Die Einheit 23 besitzt außerdem einen Zwischenring 35, der koaxial zur Rotationsachse 30 und radial zwischen Innenrotor 29 und Außenrotor 33 angeordnet ist. Der Zwischenring 35 trägt mehrere ferromagnetische Polstäbe 36. Bei allen Beispielen sind rein exemplarisch zwölf derartige Polstäbe 36 vorgesehen. Vorzugsweise entspricht eine Anzahl p an Polstäben 36 der Summe aus der Anzahl i der Polpaare der Innenmagnete 31 und der Anzahl a der Polpaare der Außenmagnete 34. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Die Polstäbe 36 sind ferromagnetisch, also leicht magnetisierbar. Beispielsweise bestehen sie aus einer Eisenlegierung.

Innenrotor 29, Außenrotor 33 und Zwischenring 35 bilden das Magnetgetriebe 26. Der darin integrierte Generator 25 umfasst innerhalb des Magnetgetriebes 26 zumindest eine Wicklung 37, die so konfiguriert ist, dass sie ein rotierendes Magnetfeld in elektrischen Strom wandelt. Bei den Beispielen der Fig. 3 bis 6 und 8 weist der Generator 25 zumindest eine am Zwischenring 35 ausgebildete Wicklung 37 auf. Hierbei ist die Wicklung 37 besonders einfach und platzsparend in den Zwischenring 35 integriert. Zweckmäßig sind nämlich die Polstifte 36 am Zwischenring 35 so angeordnet, dass sie in der Umfangsrichtung 32 jeweils durch eine Lücke 38 voneinander beabstandet sind. Die Wicklung 37 ist dabei durch diese Lücken 38 hindurch gewickelt. In den Beispielen trägt dabei jeder Polstab 36 in der Umfangsrichtung 32 beidseitig jeweils einen Abschnitt der Wicklung 37. Die am Zwischenring 35 ausgebildete Wicklung 37 kann im Folgenden auch als Zwischenringwicklung 39 bezeichnet werden. Bei den in Fig. 3 und 8 gezeigten Ausführungsformen ist der Generator 25 ausschließlich durch die Zwischenringwicklung 39 gebildet.

Bei den Ausführungsformen der Fig. 4, 5 und 7 weist der Generator 25 eine am Außenrotor 33 angeordnete Wicklung 37 auf, die im Folgenden auch als Außen- rotorwicklung 40 bezeichnet wird. Bei den Ausführungsformen der Fig. 4 und 5 ist die Außen rotorwicklung 40 zusätzlich zur Zwischenringwicklung 39 vorgesehen. Bei der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform ist der Generator 25 dagegen nur durch die Außen rotorwicklung 40 gebildet.

Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform sind die Außenmagnete 34 als Elekt- romagnete ausgestaltet, wobei Spulen 41 der Elektromagnete die Außenrotor- wicklung 40 des Generators 25 bilden. Auch bei der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform sind die Außenmagnete 34 durch Elektromagnete gebildet, deren Spulen 41 die Außen rotorwicklung 40 bilden.

Bei den Ausführungsformen der Fig. 3, 5, 6 und 8 sind die Außenmagnete 34 dagegen durch Permanentmagnete gebildet. Demnach zeigt Fig. 5 eine Ausführungsform, bei der am Außenrotor 33 sowohl Außenmagnete 34 in Form von Permanentmagneten als auch eine Außenwicklung 40 vorgesehen sind. Die Außenwicklung 40 ist auch hier durch Spulen 41 gebildet, die ebenfalls Elektromagnete bilden können, die zusätzlich zu den als Permanentmagneten ausgebildeten Außenmagneten 34 vorgesehen sein können. Bei den Ausführungsformen der Fig. 4 und 5 ist der Generator 25 somit durch die Zwischenringwicklung 39 und durch die Außenrotorwicklung 40 gebildet.

Gemäß der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform kann der Generator 25 eine am Innenrotor 29 angeordnete Wicklung 37 aufweisen, die im Folgenden auch als Innenrotorwicklung 42 bezeichnet werden kann. Im Beispiel der Fig. 6 ist die In- nenrotorwicklung 42 zusätzlich zur Zwischenringwicklung 39 vorgesehen, so dass in diesem Beispiel der Generator 25 durch die Zwischenringwicklung 39 und die Innenrotorwicklung 42 gebildet ist. Ferner ist im Beispiel der Fig. 6 vorgesehen, die Innenmagnete 31 als Elektromagnete auszugestalten, wobei Spulen 43 dieser Elektromagnete die Innenrotorwicklung 42 bilden.

Im Unterschied dazu ist bei den Ausführungsformen der Fig. 3 bis 5, 7 und 8 vorgesehen, die Innenmagnete 31 als Permanentmagnete auszugestalten, die in der Umfangsrichtung 32 mit abwechselnder Polarität angeordnet sind. Die in Fig. 6 gezeigte Ausführungsform kommt ohne Permanentmagnete am Innenrotor 29 aus. Denkbar ist jedoch auch eine Ausführungsform ähnlich wie in Fig. 7, bei der am Innenrotor 29 zum Einen die als Permanentmagnete ausgestalteten Innenmagnete 31 und zum Anderen Elektromagnete wie in Fig. 6 vorgesehen sind, deren Spulen 43 die Innenrotorwicklung 42 bilden.

Der Zwischenring 35 definiert zweckmäßig einen Stator für das Magnetgetriebe 36. Bevorzugt ist der Zwischenring 35 durch einen Bereich einer hier nicht gezeigten Trennwand gebildet, die einen ersten Raum oder Innenraum, in dem der Innenrotor 29 angeordnet ist, fluidisch von einem zweiten Raum oder Außenraum trennt, in dem der Außenrotor 33 angeordnet ist. Zweckmäßig ist der Innenrotor 29 die Eingangsseite des Magnetgetriebes 26, während der Außenrotor 33 die Ausgangsseite des Magnetgetriebes 26 bildet. Demnach ist im Einbauzustand der Innenrotor 29 drehfest mit dem Zusatzantrieb 16 verbunden, während der Außenrotor 33 drehfest mit dem Antriebsstrang 3 verbunden ist. Die zuvor genannte Trennwand bewirkt eine fluidische Entkopplung zwischen Innenraum und Außenraum, so dass insbesondere auch die Expansionsmaschine 17 gemäß Fig. 1 problemlos als Zusatzantrieb 16 verwendet werden kann, da die Gefahr reduziert ist, dass Arbeitsmedium des Abwärmenutzungskreises 18, das aufgrund unvermeidlicher Leckagen in den Innenraum gelangt, auch in den Außenraum gelangen könnte.

Gemäß Fig. 8 kann bei einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform vorgesehen sein, die Zwischenringwicklung 39 mit Hilfe von Aufsteckspulen 47 herzustellen, die sich besonders einfach am Zwischenring 35 montieren lassen. Beispielsweise lassen sich die Aufsteckspulen 47 radial in die Lücken 38 einsetzen. Die Aufsteckspulen 47 sind auf geeignete Weise miteinander verbunden, um die Wicklung 37 bzw. die Zwischenringwicklung 39 des Generators 25 zu bilden.

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