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