DE102021213045A1 - Electrical rotary transformer for inductive energy transmission - Google Patents

Electrical rotary transformer for inductive energy transmission Download PDF

Info

Publication number
DE102021213045A1
DE102021213045A1 DE102021213045.3A DE102021213045A DE102021213045A1 DE 102021213045 A1 DE102021213045 A1 DE 102021213045A1 DE 102021213045 A DE102021213045 A DE 102021213045A DE 102021213045 A1 DE102021213045 A1 DE 102021213045A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
conductor track
rotary transformer
layer
circumferential direction
conductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102021213045.3A
Other languages
German (de)
Inventor
Christian Schädle
Christoph Schmülling
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.)
Mahle International GmbH
Original Assignee
Mahle International GmbH
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 Mahle International GmbH filed Critical Mahle International GmbH
Priority to DE102021213045.3A priority Critical patent/DE102021213045A1/en
Publication of DE102021213045A1 publication Critical patent/DE102021213045A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/18—Rotary transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24—Magnetic cores
    • H01F27/255—Magnetic cores made from particles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2804—Printed windings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2804—Printed windings
    • H01F2027/2809—Printed windings on stacked layers

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Drehtransformator (1) zur induktiven Energieübertragung, insbesondere für einen Traktionsmotor eines Fahrzeugs. Der Drehtransformator (1) umfasst einen eine Primärspule (21) aufweisenden Drehtransformator-Stator (20) und einen relativ zum Drehtransformator-Stator (20) um eine Drehachse (D) drehbar ausgebildeten und eine Sekundärspule aufweisenden Drehtransformator-Rotor (2), wobei die Sekundärspule (3) induktiv mit der Primärspule (21) koppelbar oder gekoppelt ist. Die Sekundärspule (3) umfasst eine ringförmige Leiterplatte (5) umfasst, die eine Durchgangsöffnung (4) einfasst. Die Leiterplatte (5) enthält dabei eine erste und wenigstens eine zweite Leiterbahn (6a, 6b), wobei sich die erste und die wenigstens eine zweite Leiterbahn (6a, 6b) entlang einer Umfangsrichtung (U) um die Durchgangsöffnung (4) herum erstrecken und entlang der Umfangsrichtung beide jeweils eine Kontur (K) mit mehreren entlang der Umfangsrichtung (U) wechselnd aufeinanderfolgenden radialen Leiterbahn-Maxima (10) und Leiterbahn-Minima (10) aufweisen. Die Leiterbahn-Maxima (10) und die Leiterbahn-Minima (11) der ersten Leiterbahn (6a) sind gegenüber jenen der einen zweiten Leiterbahn (6b) in der Umfangsrichtung (U) versetzt zueinander angeordnet.The invention relates to an electrical rotary transformer (1) for inductive energy transmission, in particular for a traction motor in a vehicle. The rotary transformer (1) comprises a rotary transformer stator (20) having a primary coil (21) and a rotary transformer rotor (2) which is rotatable about an axis of rotation (D) relative to the rotary transformer stator (20) and has a secondary coil, the Secondary coil (3) can be coupled or coupled inductively to the primary coil (21). The secondary coil (3) comprises an annular printed circuit board (5) which encloses a through-opening (4). The printed circuit board (5) contains a first and at least one second conductor track (6a, 6b), the first and the at least one second conductor track (6a, 6b) extending around the through-opening (4) in a circumferential direction (U) and along the circumferential direction, each having a contour (K) with a plurality of radial interconnect maxima (10) and interconnect minima (10) alternating in succession along the circumferential direction (U). The conductor line maxima (10) and the conductor line minima (11) of the first conductor line (6a) are offset from those of the one second conductor line (6b) in the circumferential direction (U).

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Drehtransformator zur induktiven Energieübertragung sowie eine fremderregte elektrische Synchronmaschine mit einem solchen Drehtransformator.The invention relates to an electrical rotary transformer for inductive energy transmission and to a separately excited electrical synchronous machine with such a rotary transformer.

Sogenannte fremderregte elektrische Synchronmaschinen benötigen in ihrem Drehtransformator-Rotor eine elektrische Gleichspannung zur Erzeugung des magnetischen Rotorfeldes. Dieser Vorgang wird als „Rotorerregung“ bezeichnet. Die elektrische Energieübertragung auf den sich drehenden Drehtransformator-Rotor erfolgt induktiv, also drahtlos. Ein solcher Aufbau wird als Teil einer fremderregten Synchronmaschine auch als „Drehtransformator“ oder „rotierender Planartransformator“ bezeichnet.So-called externally excited electrical synchronous machines require an electrical DC voltage in their rotary transformer rotor to generate the magnetic rotor field. This process is called “rotor excitation”. The electrical energy transmission to the rotating rotary transformer rotor is inductive, i.e. wireless. As part of a separately excited synchronous machine, such a structure is also referred to as a "rotary transformer" or "rotating planar transformer".

Das Funktionsprinzip besagter induktiver Energieübertragung basiert auf einem elektrischen Transformator, wobei die Primärwicklung bzw. Primärspule des Transformators am Drehtransformator-Stator des Drehtransformators bzw. der Synchronmaschine angeordnet ist und die Sekundärwicklung bzw. Sekundärspule am sich drehenden Drehtransformator-Rotor. Die Sekundärspule kann dabei auf einer Leiterplatte des drehbaren Drehtransformator-Rotors angeordnet sein.The functional principle of said inductive energy transmission is based on an electrical transformer, with the primary winding or primary coil of the transformer being arranged on the rotary transformer stator of the rotary transformer or the synchronous machine and the secondary winding or secondary coil on the rotating rotary transformer rotor. The secondary coil can be arranged on a printed circuit board of the rotatable rotary transformer rotor.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Ausführungsform für einen Drehtransformator zu schaffen. Insbesondere sollen bei der verbesserten Ausführungsform Leistungsverluste in der Sekundärwicklung bzw. Sekundärspule reduziert sein.It is an object of the present invention to provide an improved embodiment for a rotary transformer. In particular, power losses in the secondary winding or secondary coil should be reduced in the improved embodiment.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.This object is solved by the subject matter of the independent patent claims. Preferred embodiments are subject matter of the dependent patent claims.

Ein erfindungsgemäßer elektrischer Drehtransformator dient zur induktiven Energieübertragung, insbesondere für einen Traktionsmotor eines Fahrzeugs. Hierzu umfasst der Drehtransformator einen Drehtransformator-Stator, der wiederum eine Primärspule aufweist. Ferner umfasst der Drehtransformator eine relativ zum Drehtransformator-Stator um eine Drehachse drehbar ausgebildeten Drehtransformator-Rotor. Der Drehtransformator-Rotor weist eine Sekundärspule auf, welche induktiv mit der Primärspule koppelbar oder gekoppelt ist.An electrical rotary transformer according to the invention is used for inductive energy transmission, in particular for a traction motor of a vehicle. For this purpose, the rotary transformer includes a rotary transformer stator, which in turn has a primary coil. Furthermore, the rotary transformer comprises a rotary transformer rotor designed to be rotatable about an axis of rotation relative to the rotary transformer stator. The rotary transformer rotor has a secondary coil which is inductively couplable or coupled to the primary coil.

Die Sekundärspule umfasst eine ringförmige Leiterplatte, die eine Durchgangsöffnung einfasst. Die Leiterplatte umfasst eine erste und eine zweite Leiterbahn. Mit der Formulierung „die Leiterplatte umfasst“ ist im gesamten Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung gemeint, dass die die Sekundärspule bildende wenigstens eine Leiterbahn - insbesondere sichtbar - auf der Oberfläche der Leiterplatte angeordnet ist oder - insbesondere unsichtbar - vom Material der Leiterplatte umgeben ist. Auch eine Kombination beider Varianten, wie sie insbesondere bei mehrlagigen Leiterplatten eingesetzt werden kann, ist durch voranstehende Formulierung umfasst. Dabei erstrecken sich die erste und die wenigstens eine zweite Leiterbahn entlang einer Umfangsrichtung um die Durchgangsöffnung herum und weisen beide entlang der Umfangsrichtung jeweils eine Kontur mit mehreren entlang der Umfangsrichtung wechselnd aufeinanderfolgenden radialen Leiterbahn-Maxima und Leiterbahn-Minima auf. Hierbei sind die Leiterbahn-Maxima und Leiterbahn-Minima der ersten Leiterbahn gegenüber jenen der zweiten Leiterbahn in der Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet. Experimentelle Untersuchungen haben gezeigt, dass bei einer solchen Geometrie der Sekundärspule bzw. der Leiterbahnen der Leiterplatte unerwünschten elektrischen Kreisströmen entgegengewirkt werden kann. Ebenso können elektrische AC-Leistungsverluste in der Sekundärspule besonders niedrig gehalten werden.The secondary coil includes an annular printed circuit board that encloses a through hole. The printed circuit board includes a first and a second conductor track. The wording "comprising the printed circuit board" means in the context of the present invention that the at least one conductor track forming the secondary coil is arranged - in particular visibly - on the surface of the printed circuit board or - in particular invisibly - is surrounded by the material of the printed circuit board. A combination of both variants, as can be used in particular with multi-layer printed circuit boards, is also covered by the wording above. The first and the at least one second conductor track extend along a circumferential direction around the through-opening and both have a contour along the circumferential direction with a plurality of radial conductor track maxima and conductor track minima alternating along the circumferential direction. In this case, the conductor track maxima and conductor track minima of the first conductor track are offset relative to one another in the circumferential direction compared to those of the second conductor track. Experimental investigations have shown that with such a geometry of the secondary coil or the conductor tracks of the printed circuit board, unwanted electrical circuit currents can be counteracted. Electrical AC power losses in the secondary coil can also be kept particularly low.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verbinden die ersten Leiterbahn-Abschnitte jeweils ein Leiterbahn-Maximum mit dem jeweils in Umfangsrichtung benachbarten Leiterbahn-Minimum. Außerdem verbinden bei dieser Weiterbildung die zweiten Leiterbahn-Abschnitte jeweils ein Leiterbahn-Minimum mit dem jeweils in Umfangsrichtung benachbarten Leiterbahn-Maximum.According to a preferred embodiment of the invention, the first conductor track sections each connect a conductor track maximum with the respective adjacent conductor track minimum in the circumferential direction. In addition, in this development, the second conductor track sections each connect a conductor track minimum with the respective adjacent conductor track maximum in the circumferential direction.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Leiterplatte wenigstens zweilagig mit zwei aufeinandergestapelten Lagen ausgebildet. Bei dieser Weiterbildung ist die erste Leiterbahn auf der ersten Lage und die zweite Leiterbahn auf der zweiten Lage angeordnet ist. Diese Variante ist besonders einfach herzustellen und somit mit Kostenvorteilen bei der Herstellung verbunden.According to an advantageous development of the invention, the printed circuit board has at least two layers with two layers stacked on top of one another. In this development, the first conductor track is arranged on the first layer and the second conductor track is arranged on the second layer. This variant is particularly easy to produce and is therefore associated with cost advantages in production.

Gemäß einer dazu alternativen vorteilhaften Weiterbildung ist die Leiterplatte ebenfalls wenigstens zweilagig mit zwei aufeinandergestapelten Lagen ausgebildet. Auch bei dieser Alternative weisen die erste Leiterbahn und die zweite Leiterbahn jeweils erste und zweite Leiterbahn-Abschnitte auf, die sich entlang der Umfangsrichtung abwechseln. Bei dieser Weiterbildung sind jedoch - im Unterschied zur voranstehend erläuterten Weiterbildung - wenigstens ein erster Leiterbahn-Abschnitt der ersten Leiterbahn und wenigstens ein erster Leiterbahn-Abschnitt der zweiten Leiterbahn auf der ersten Lage angeordnet. In analoger Weise sind wenigstens ein zweiter Leiterbahn-Abschnitt der ersten Leiterbahn und wenigstens ein zweiter Leiterbahn-Abschnitt der zweiten Leiterbahn auf der zweiten Lage angeordnet. Auf diese Weise werden mittels der beiden Leiterbahnen zwei miteinander verdrillte elektrische Leiter simuliert, wodurch die induktive Einkopplung von Störsignalen besonders wirksam reduziert werden kann.According to an alternative advantageous development, the printed circuit board is also formed in at least two layers with two layers stacked on top of one another. In this alternative, too, the first conductor track and the second conductor track each have first and second conductor track sections, which alternate along the circumferential direction. In this development, however—in contrast to the development explained above—at least one first conductor track section of the first conductor track and at least one first conductor track section of the second conductor track are arranged on the first layer. At least one second conductor track section of the first conductor track and at least one second conductor track section of the second conductor track are arranged on the second layer in an analogous manner. In this way, using of the two conductor tracks simulates two twisted electrical conductors, which means that the inductive coupling of interference signals can be reduced particularly effectively.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind mehrere, vorzugsweise alle, ersten Leiterbahn-Abschnitte der ersten Leiterbahn und mehrere, vorzugsweise alle, ersten Leiterbahn-Abschnitte der zweiten Leiterbahn auf der ersten Lage angeordnet. Außerdem sind bei dieser Ausführungsform mehrere, vorzugsweise alle, zweiten Leiterbahn-Abschnitte der ersten Leiterbahn und mehrere, vorzugsweise alle, zweiten Leiterbahn-Abschnitte der zweiten Leiterbahn auf der zweiten Lage angeordnet.In a preferred embodiment, several, preferably all, first interconnect sections of the first interconnect and several, preferably all, first interconnect sections of the second interconnect are arranged on the first layer. In addition, in this embodiment, several, preferably all, second interconnect sections of the first interconnect and several, preferably all, second interconnect sections of the second interconnect are arranged on the second layer.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist wenigstens ein auf der ersten Lage angeordneter erster Leiterbahn-Abschnitt über ein sich von der ersten zur zweiten Lage ersteckendes elektrisch leitendes Verbindungselement mit dem in Umfangsrichtung benachbarten, auf der zweiten Lage angeordneten zweiten Leiterbahn-Abschnitt elektrisch leitend verbunden. Alternativ oder zusätzlich ist bei dieser Weiterbildung wenigstens ein auf der zweiten Lage angeordneter zweiter Leiterbahn-Abschnitt über ein sich von der zweiten zur ersten Lage ersteckendes elektrisch leitendes Verbindungselement mit dem in Umfangsrichtung benachbarten, auf der. ersten Lage angeordneten ersten Leiterbahn-Abschnitt elektrisch leitend verbunden. Bei den Verbindungselementen kann es sich um sogenannte „Microvias“ handeln, welche durch mit einem elektrisch leitenden Material gefüllte Durchgangsöffnungen, zwischen den Lagen gebildet sind. Als Material hierfür kommt insbesondere Kupfer in Betracht. Die Durchgangsöffnungen können durch Sacklochbohrungen gebildet sein.According to a further advantageous development, at least one first conductor track section arranged on the first layer is electrically conductively connected to the second conductor track section arranged adjacent in the circumferential direction and arranged on the second layer via an electrically conductive connecting element extending from the first to the second layer. Alternatively or additionally, in this development, at least one second conductor track section arranged on the second layer has an electrically conductive connecting element that extends from the second to the first layer and is connected to the adjacent one in the circumferential direction on the. first layer arranged first interconnect portion electrically conductively connected. The connecting elements can be what are known as “microvias”, which are formed between the layers by through-openings filled with an electrically conductive material. Copper, in particular, comes into consideration as the material for this. The through openings can be formed by blind holes.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind mehrere, vorzugsweise alle, ersten und zweiten Leiterbahn-Abschnitte der ersten oder/und zweiten Leiterbahn mittels eines elektrisch leitenden Verbindungselements elektrisch miteinander verbunden.According to an advantageous development, several, preferably all, first and second conductor track sections of the first and/or second conductor track are electrically connected to one another by means of an electrically conductive connecting element.

Besonders bevorzugt erstreckt sich das Verbindungselement entlang einer Stapelrichtung, entlang welcher die zwei Lagen aufeinandergestapelt sind.The connecting element particularly preferably extends along a stacking direction, along which the two layers are stacked on top of one another.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung erstreckt sich die erste Leiterbahn entlang der Umfangsrichtung zwischen einem ersten und einem zweiten Leiterbahnende, wobei an den beiden Leiterbahnenden jeweils ein elektrischer Anschluss vorgesehen ist. Alternativ oder zusätzlich erstreckt sich bei dieser Weiterbildung die zweite Leiterbahn sich entlang der Umfangsrichtung zwischen einem ersten und einem zweiten Leiterbahnende, wobei an den beiden Leiterbahnenden jeweils ein elektrischer Anschluss vorgesehen ist.According to a further advantageous development, the first conductor track extends along the circumferential direction between a first and a second conductor track end, with an electrical connection being provided on each of the two conductor track ends. Alternatively or additionally, in this development, the second conductor track extends along the circumferential direction between a first and a second conductor track end, with an electrical connection being provided on each of the two conductor track ends.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich eine Kontur der ersten oder/und zweiten Leiterbahn entlang der Umfangsrichtung knickfrei.In a further preferred embodiment, a contour of the first and/or second conductor track extends along the circumferential direction without kinks.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Kontur der ersten oder/und zweite Leiterbahn in wenigstens einem Leiterbahn-Maximum oder/und in wenigstens einem Leiterbahn-Minimum, einen Knick auf. Bevorzugt gilt dies für mehrere, besonders bevorzugt sogar für alle Leiterbahn-Maxima oder/und Leiterbahn-Minima der ersten bzw. zweiten Leiterbahn.According to a preferred embodiment, the contour of the first and/or second conductor track has a kink in at least one conductor track maximum and/or in at least one conductor track minimum. This preferably applies to a plurality of, particularly preferably even to all, conductor track maxima and/or conductor track minima of the first or second conductor track.

Zweckmäßig erstrecken sich die ersten oder/und zweiten Leiterbahn-Abschnitte geradlinig.The first and/or second conductor track sections expediently extend in a straight line.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist am Drehtransformator-Stator ein Transformatorkern aus einem Kernmaterial, vorzugsweise aus Ferrit, angeordnet. Bei dieser Weiterbildung umgibt der Transformatorkern einen Spulen-Aufnahmeraum, in welchem die Primärspule und die Leiterplatte mit der Sekundärspule angeordnet sind.According to a further advantageous development, a transformer core made of a core material, preferably ferrite, is arranged on the rotary transformer stator. In this development, the transformer core surrounds a coil receiving space in which the primary coil and the printed circuit board with the secondary coil are arranged.

Zweckmäßig kann der Transformatorkern im Querschnitt senkrecht zur Drehachse ringförmig ausgebildet und koaxial zur Drehachse angeordnet sein und außerdem am Innenumfang eine Durchführung aufweisen, durch welche die Leiterplatte in den Spulen-Aufnahmeraum durchgeführt ist. Auf diese Weise werden sowohl die Primärspule als auch die Leiterplatte mit der Sekundärspule auf vorteilhafte Weise nahezu vollständig vom Transformatorkern umgeben.The transformer core can expediently be ring-shaped in cross section perpendicular to the axis of rotation and arranged coaxially to the axis of rotation and also have a bushing on the inner circumference through which the printed circuit board is guided into the coil receiving space. In this way, both the primary coil and the printed circuit board with the secondary coil are advantageously almost completely surrounded by the transformer core.

Die Erfindung betrifft ferner eine fremderregte elektrische Synchronmaschine, insbesondere einen Traktionsmotor für ein Fahrzeug. Die Synchronmaschine umfasst einen elektrisch bestrombaren Synchronmaschinen-Stator zum Erzeugen eines magnetischen Stator-Feldes. Diese Maschine umfasst ferner einen elektrisch bestrombaren und gegenüber dem Synchronmaschinen-Stator drehbaren Synchronmaschinen-Rotor zum Erzeugen eines magnetischen Rotors-Feldes, der eine Synchronmaschinen-Rotorwelle aufweist. Die Synchronmaschine umfasst außerdem einen voranstehend vorgestellten, erfindungsgemäßen Drehtransformator, welcher drehfest mit der Synchronmaschinen-Rotorwelle verbunden ist. Die voranstehend vorgestellten Vorteile des erfindungsgemäßen Drehtransformators übertragen sich daher auch auf die erfindungsgemäße fremderregte elektrische Synchronmaschine.The invention also relates to an externally excited electrical synchronous machine, in particular a traction motor for a vehicle. The synchronous machine includes an electrically energizable synchronous machine stator for generating a magnetic stator field. This machine also includes a synchronous machine rotor that can be electrically energized and is rotatable relative to the synchronous machine stator to generate a magnetic rotor field, which rotor has a synchronous machine rotor shaft. The synchronous machine also includes a rotary transformer according to the invention, which was presented above and is connected to the synchronous machine rotor shaft in a torque-proof manner. The advantages presented above of the rotary transformer according to the invention are therefore also transferred to the separately excited electrical synchronous machine according to the invention.

Die Synchronmaschine kann insbesondere in einem Kraftfahrzeug zum Einsatz kommen, welches als Energiequelle eine Batterie umfassen kann. Dabei dient die Synchronmaschine insbesondere dem Antrieb des Kraftfahrzeugs, ist also insbesondere als ein Traktionsmotor ausgebildet. Bevorzugt besitzt der erfindungsgemäße Traktionsmotor eine Ausgangs- bzw. Antriebsleistung zwischen 100 kW und 240 kW, insbesondere 140kW.The synchronous machine can be used in particular in a motor vehicle, wel ches can include a battery as a power source. In this case, the synchronous machine is used in particular to drive the motor vehicle, and is therefore designed in particular as a traction motor. The traction motor according to the invention preferably has an output or drive power of between 100 kW and 240 kW, in particular 140 kW.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention result from the subclaims, from the drawings and from the associated description of the figures based on the drawings.

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.It goes without saying that the features mentioned above and those still to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.

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.Preferred exemplary embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description, with the same reference numbers referring to identical or similar or functionally identical components.

Es zeigen, jeweils schematisch:

  • 1 ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Drehtransformators in einem Längsschnitt entlang der Drehachse des drehbaren Drehtransformator-Rotors,
  • 2 eine Draufsicht in einer (Blick-)Richtung entlang der Drehachse auf die einen Teil des Drehtransformator-Rotors bildende Leiterplatte,
  • 3 eine Variante der in 2 gezeigten Leiterplatte.
They show, each schematically:
  • 1 an example of a rotary transformer according to the invention in a longitudinal section along the axis of rotation of the rotatable rotary transformer rotor,
  • 2 a plan view in a (viewing) direction along the axis of rotation of the printed circuit board forming part of the rotary transformer rotor,
  • 3 a variant of the in 2 circuit board shown.

Die 1 illustriert ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Drehtransformators 1 in einem Längsschnitt. Der Drehtransformator 1 dient zur induktiven Energieübertragung, insbesondere in einem Traktionsmotor eines Fahrzeugs. Der Drehtransformator 1 umfasst einen Drehtransformator-Stator 20 mit einer Primärspule 21. Der Drehtransformator 1 umfasst ferner einen relativ zum Drehtransformator-Stator 20 um eine Drehachse D drehbar ausgebildeten und eine Sekundärspule 3 aufweisenden Drehtransformator-Rotor 2. Dabei ist die Sekundärspule 3 induktiv mit der Primärspule 21 koppelbar oder gekoppelt.The 1 illustrates an example of a rotary transformer 1 according to the invention in a longitudinal section. The rotary transformer 1 is used for inductive energy transmission, in particular in a traction motor of a vehicle. The rotary transformer 1 comprises a rotary transformer stator 20 with a primary coil 21. The rotary transformer 1 also comprises a rotary transformer rotor 2, which is designed to be rotatable about an axis of rotation D relative to the rotary transformer stator 20 and has a secondary coil 3. The secondary coil 3 is inductive with the Primary coil 21 can be coupled or coupled.

1 zeigt einen Längsschnitt entlang der Drehachse D. Der Drehtransformator-Rotor 2 umfasst eine drehbare Rotorwelle 22, deren Mittellängsachse M sich entlang der Drehachse D erstreckt. Eine axiale Richtung A erstreckt sich ebenfalls entlang der Drehachse D. Eine radiale Richtung R erstreckt sich senkrecht zur axialen Richtung A von der Mittellängsachse M bzw. Drehachse D weg. Eine Umfangsrichtung U läuft senkrecht sowohl zur axialen Richtung A als auch zur radialen Richtung R um die Mittellängsachse M bzw. um die Drehachse D um. 1 shows a longitudinal section along the axis of rotation D. The rotary transformer rotor 2 comprises a rotatable rotor shaft 22 whose central longitudinal axis M extends along the axis of rotation D. FIG. An axial direction A also extends along the axis of rotation D. A radial direction R extends away from the central longitudinal axis M or axis of rotation D perpendicularly to the axial direction A. A circumferential direction U runs perpendicular both to the axial direction A and to the radial direction R around the central longitudinal axis M or around the axis of rotation D.

Wie 1 veranschaulicht, umfasst der Drehtransformator-Rotor 2 eine Leiterplatte 5, die drehfest mit einer Rotorwelle 22 verbunden ist. Am Drehtransformator-Stator 20 ist gemäß 1 ein Transformatorkern 24 aus einem Kernmaterial, beispielsweise aus Ferrit, vorgesehen. Der Transformatorkern 24 umgibt einen Spulen-Aufnahmeraum 23, in welchem die Primärspule 21 und die Leiterplatte 5 mit der Sekundärspule 3 angeordnet sind. Der Transformatorkern 24 kann gemäß 1 im Querschnitt senkrecht zur Drehachse D ringförmig ausgebildet und koaxial zur Drehachse D angeordnet sein. Außerdem kann der Transformatorkern 24 an seinem Innenumfang 26 eine Durchführung 27 aufweisen, durch welchen die Leiterplatte 5 in den Spulen-Aufnahmeraum 23 hinein durchgeführt ist. Derjenige radial äußere Bereich 13 der Leiterplatte 5, auf welchem die Sekundärspule 3 vorgesehen ist, ist vollständig in dem Spulen-Aufnahmeraum 23 angeordnet.How 1 illustrated, the rotary transformer rotor 2 comprises a printed circuit board 5 which is non-rotatably connected to a rotor shaft 22 . The rotary transformer stator 20 is according to 1 a transformer core 24 made of a core material, for example ferrite, is provided. The transformer core 24 surrounds a coil receiving space 23 in which the primary coil 21 and the printed circuit board 5 with the secondary coil 3 are arranged. The transformer core 24 can according to 1 be annular in cross-section perpendicular to the axis of rotation D and arranged coaxially to the axis of rotation D. In addition, the transformer core 24 can have a bushing 27 on its inner circumference 26 through which the printed circuit board 5 is passed into the coil accommodation space 23 . That radially outer area 13 of the printed circuit board 5 on which the secondary coil 3 is provided is arranged entirely in the coil receiving space 23 .

In einer in der 2 gezeigten Draufsicht auf die Leiterplatte 5 in einer Blickrichtung B entlang der Drehachse D weist die Leiterplatte 5 eine ringförmige Geometrie auf und fasst eine Durchgangsöffnung 4 ein, welche die Rotorwelle 22 durchgreift (in 2 nicht gezeigt, vgl. 1). Ferner umfasst die Leiterplatte 5 eine erste und eine zweite Leiterbahn 6a, 6b. Mit der Formulierung „die Leiterplatte umfasst“ ist im gesamten Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung gemeint, dass die einen Teil der Sekundärspule 3 bildenden Leiterbahnen 6a, 6b- insbesondere von außen sichtbar - auf der Oberfläche der Leiterplatte 5 angeordnet sind oder/und - insbesondere von außen unsichtbar - vom Material der Leiterplatte 5 umgeben sind. Auch eine Kombination beider Varianten, wie sie insbesondere bei mehrlagigen Leiterplatten 5 eingesetzt werden kann, ist durch voranstehende Formulierung umfasst.In one in the 2 The top view of the printed circuit board 5 shown in the drawing, seen in a viewing direction B along the axis of rotation D, the printed circuit board 5 has an annular geometry and encloses a through-opening 4 through which the rotor shaft 22 passes (in 2 not shown, cf. 1 ). Furthermore, the printed circuit board 5 comprises a first and a second conductor track 6a, 6b. The wording "the circuit board comprises" means in the context of the present invention as a whole that the conductor tracks 6a, 6b forming part of the secondary coil 3 are arranged on the surface of the circuit board 5 and/or - in particular of invisible from the outside - are surrounded by the material of the circuit board 5. A combination of both variants, as can be used in particular with multi-layer printed circuit boards 5, is also covered by the wording above.

Die erste und die zweite Leiterbahn 6a, 6b erstrecken sich in der in 2 gezeigten Draufsicht entlang einer Umfangsrichtung U um die Durchgangsöffnung 4 herum. Beide Leiterbahnen 6a, 6b weisen entlang der Umfangsrichtung U jeweils eine Kontur K mit mehreren entlang der Umfangsrichtung U wechselnd aufeinanderfolgenden radialen Leiterbahn-Maxima 10 und radialen Leiterbahn-Minima 11 auf. Hierbei sind die Leiterbahn-Maxima 10 und Leiterbahn-Minima 11 der ersten Leiterbahn 6a gegenüber jenen der zweiten Leiterbahn 6b in der Umfangsrichtung U versetzt zueinander angeordnet.The first and the second conductor track 6a, 6b extend in the in 2 shown plan view along a circumferential direction U around the through-opening 4 around. Both conductor tracks 6a, 6b each have a contour K along the circumferential direction U with a plurality of radial conductor track maxima 10 and radial conductor track minima 11 alternating in succession along the circumferential direction U. In this case, the conductor track maxima 10 and conductor track minima 11 of the first conductor track 6a are offset relative to one another in the circumferential direction U in relation to those of the second conductor track 6b.

Im Beispielszenario ist die Leiterplatte 5 zweilagig mit zwei aufeinandergestapelten Lagen 5a, 5b ausgebildet. In der in 2 gezeigten Draufsicht mit Blickrichtung B entlang der Drehachse D ist also die zweite Lage 5b von der ersten Lage 5a verdeckt. Außerdem ist die erste Leiterbahn 6a vollständig auf der ersten Lage 5a und die zweite Leiterbahn 6b vollständig auf der zweiten Lage 5b angeordnet. Obwohl die zweite Leiterbahn 6b somit ebenso wie die zweite Lage 5b von der ersten Lage 5a verdeckt wird, ist die zweite Leiterbahn 6b in 2 zur Verdeutlichung der Anordnung dennoch eingezeichnet.In the example scenario, the printed circuit board 5 is formed in two layers with two layers 5a, 5b stacked on top of one another. in the in 2 The top view shown, looking in direction B along the axis of rotation D, is therefore the second layer 5b covered by the first layer 5a. In addition, the first conductor track 6a is arranged completely on the first layer 5a and the second conductor track 6b is completely arranged on the second layer 5b. Although the second conductor track 6b is covered by the first layer 5a like the second layer 5b, the second conductor track 6b is in 2 nevertheless drawn in to clarify the arrangement.

Wie 2 veranschaulicht, umfasst die erste Leiterbahn 6a mehrere erste und zweite Leiterbahn-Abschnitte 6a.1, 6a.2, die sich entlang der Umfangsrichtung U abwechseln. Dabei sind die ersten Leiterbahn-Abschnitte 6a.1 auf der ersten Lage 5a und die zweiten Leiterbahn-Abschnitte 6a.2 ebenfalls auf der ersten Lage 5a angeordnet. Ferner umfasst die zweite Leiterbahn 6b mehrere erste und zweite Leiterbahn-Abschnitte 6b.1, 6b.2, die sich entlang der Umfangsrichtung U abwechseln. Dabei sind die ersten Leiterbahn-Abschnitte 6b.1 auf der zweiten Lage 5b und die zweiten Leiterbahn-Abschnitte auf der ebenfalls auf der zweiten Lage 5b angeordnet.How 2 illustrated, the first conductor track 6a comprises a plurality of first and second conductor track sections 6a.1, 6a.2, which alternate along the circumferential direction U. The first conductor track sections 6a.1 are also arranged on the first layer 5a and the second conductor track sections 6a.2 are also arranged on the first layer 5a. Furthermore, the second conductor track 6b comprises a plurality of first and second conductor track sections 6b.1, 6b.2, which alternate along the circumferential direction U. The first conductor track sections 6b.1 are arranged on the second layer 5b and the second conductor track sections are also arranged on the second layer 5b.

Außerdem verbinden die ersten Leiterbahn-Abschnitte 6a.1, 6b.1 jeweils ein radiales Leiterbahn-Maximum 10 mit dem jeweils in Umfangsrichtung U benachbarten radialen Leiterbahn-Minimum 11. Ebenso verbinden bei dieser Weiterbildung die zweiten Leiterbahn-Abschnitte 6a.2, 6b.2 jeweils ein radiales Leiterbahn-Minimum 11 mit dem jeweils in Umfangsrichtung U benachbarten radialen Leiterbahn-Maximum 10.In addition, the first conductor track sections 6a.1, 6b.1 each connect a radial conductor track maximum 10 to the radial conductor track minimum 11 that is adjacent in the circumferential direction U. The second conductor track sections 6a.2, 6b also connect in this development. 2 each have a radial conductor track minimum 11 with the respective radial conductor track maximum 10 adjacent in the circumferential direction U.

Wie 2 außerdem erkennen lässt, erstreckt sich die erste Leiterbahn 6a entlang der Umfangsrichtung U zwischen einem ersten und einem zweiten Leiterbahnende 12a, 12b. An den beiden Leiterbahnenden 12a, 12b kann jeweils ein elektrischer Anschluss 14a, 14b vorgesehen sein. In analoger Weise erstreckt sich bei dieser Weiterbildung die zweite Leiterbahn 5b sich entlang der Umfangsrichtung U zwischen einem ersten und einem zweiten Leiterbahnende 13a, 13b, wobei an den beiden Leiterbahnenden 13a, 13b jeweils ein elektrischer Anschluss 15a, 15b vorgesehen ist.How 2 can also be seen, the first conductor track 6a extends along the circumferential direction U between a first and a second conductor track end 12a, 12b. An electrical connection 14a, 14b can be provided on each of the two conductor track ends 12a, 12b. Similarly, in this development, the second conductor track 5b extends along the circumferential direction U between a first and a second conductor track end 13a, 13b, with an electrical connection 15a, 15b being provided on each of the two conductor track ends 13a, 13b.

Gemäß 2 weist die Kontur K sowohl der ersten als auch der zweiten Leiterbahn 5a, 5b in den Leiterbahn-Maxima 10 und in den Leiterbahn-Minima 11 einen jeweiligen Knick 16 auf. Dabei erstrecken sich die ersten und zweiten Leiterbahn-Abschnitte 6a.1, 6a.2, 6b.1, 6b.2 zwischen den jeweiligen Leiterbahn-Maxima 10 und Leiterbahn-Minima 11 geradlinig. Bei einer nicht gezeigten Variante der 2 kann sich die erste bzw. zweite Leiterbahn 5a, 5b entlang der Umfangsrichtung U knickfrei - beispielsweise sinusförmig - und somit auch gekrümmt, also zwischen in Umfangrichtung U benachbarten Leiterbahn-Maxima 10 und Leiterbahn-Minima 11 nicht-geradlinig, sondern mit gekrümmter Kontur K, erstrecken.According to 2 the contour K of both the first and the second conductor track 5a, 5b has a respective kink 16 in the conductor track maxima 10 and in the conductor track minima 11. The first and second conductor track sections 6a.1, 6a.2, 6b.1, 6b.2 extend in a straight line between the respective conductor track maxima 10 and conductor track minima 11. In a variant that is not shown 2 the first or second conductor track 5a, 5b can move along the circumferential direction U without kinks - for example sinusoidally - and thus also curved, i.e. between conductor track maxima 10 and conductor track minima 11 adjacent in the circumferential direction U not in a straight line, but with a curved contour K, extend.

3 zeigt eine Variante des Beispiels der 2. Das Beispiel der 3 unterscheidet sich von jenem der 2 darin, dass hier - gegensätzlich zum Beispiel der 2 - die erste Leiterbahn 6a teilweise auf der ersten Lage 5a und teilweise auf der zweiten Lage 5b ausgebildet ist. Ebenso ist auch die zweite Leiterbahn 6b teilweise auf der ersten Lage 5a und teilweise auf der zweiten Lage 5b angeordnet. Auch in der in 3 gezeigten Draufsicht ist - in analoger Weise zu 2 - die zweite Lage 5b von der ersten Lage 5a verdeckt. Obwohl die zweite Leiterbahn 6b somit ebenfalls von der ersten Lage 5a verdeckt wird, ist die zweite Leiterbahn 6b in 2 zur Verdeutlichung der Anordnung dennoch eingezeichnet. 3 shows a variant of the example 2 . The example of 3 differs from that of 2 in that here - contrary, for example, the 2 - The first conductor track 6a is partially formed on the first layer 5a and partially on the second layer 5b. Likewise, the second conductor track 6b is also partially arranged on the first layer 5a and partially on the second layer 5b. Also in the 3 shown top view is - in an analogous manner to 2 - The second layer 5b covered by the first layer 5a. Although the second conductor track 6b is thus also covered by the first layer 5a, the second conductor track 6b is in 2 nevertheless drawn in to clarify the arrangement.

Im Beispielszenario der 3 sind alle ersten Leiterbahn-Abschnitte 6a.1 der ersten Leiterbahn 5a und alle ersten Leiterbahn-Abschnitte 6b.1 der zweiten Leiterbahn 5b auf der ersten Lage 5a angeordnet. Außerdem sind bei dieser Variante alle zweiten Leiterbahn-Abschnitte 6a.2 der ersten Leiterbahn 6a und alle zweiten Leiterbahn-Abschnitte 6b.2 der zweiten Leiterbahn 6b auf der zweiten Lage 5b angeordnet. Dabei sind die auf der ersten Lage 5a angeordneten ersten Leiterbahn-Abschnitte 6a.1 der ersten Leiterbahn 6a jeweils über ein sich von der ersten zur zweiten Lage 5a, 5b ersteckendes elektrisch leitendes Verbindungselement 7 mit dem in Umfangsrichtung U benachbarten, auf der zweiten Lage 5b angeordneten zweiten Leiterbahn-Abschnitt 6a.2 der ersten Leiterbahn 6a elektrisch leitend verbunden. Ebenso sind die auf der zweiten Lage 5b angeordneten zweiten Leiterbahn-Abschnitte 6a.2 der ersten Leiterbahn 6a jeweils über ein sich von der zweiten zur ersten Lage 5b, 5a ersteckendes elektrisch leitendes Verbindungselement 8 mit dem in Umfangsrichtung benachbarten, auf der ersten Lage 5a angeordneten ersten Leiterbahn-Abschnitt 6a.1 der ersten Leiterbahn 6a elektrisch leitend verbunden.In the example scenario of 3 all first conductor track sections 6a.1 of the first conductor track 5a and all first conductor track sections 6b.1 of the second conductor track 5b are arranged on the first layer 5a. In addition, in this variant, all second conductor track sections 6a.2 of the first conductor track 6a and all second conductor track sections 6b.2 of the second conductor track 6b are arranged on the second layer 5b. The first conductor track sections 6a.1 of the first conductor track 6a arranged on the first layer 5a are each connected via an electrically conductive connecting element 7 extending from the first to the second layer 5a, 5b to the adjacent one in the circumferential direction U on the second layer 5b arranged second conductor track section 6a.2 of the first conductor track 6a electrically conductively connected. Likewise, the second conductor track sections 6a.2 of the first conductor track 6a arranged on the second layer 5b are each connected via an electrically conductive connecting element 8 extending from the second to the first layer 5b, 5a with the neighboring one in the circumferential direction arranged on the first layer 5a first conductor track section 6a.1 of the first conductor track 6a electrically conductively connected.

In analoger Weise sind die auf der ersten Lage 5a angeordneten ersten Leiterbahn-Abschnitte 6b.1 der zweiten Leiterbahn 6b jeweils über ein sich von der ersten zur zweiten Lage 5a, 5b ersteckendes elektrisch leitendes Verbindungselement 7 mit dem in Umfangsrichtung U benachbarten, auf der zweiten Lage 5b angeordneten zweiten Leiterbahn-Abschnitt 6b.2 der zweiten Leiterbahn 6b elektrisch leitend verbunden. Ebenso sind die auf der zweiten Lage 5b angeordneten zweiten Leiterbahn-Abschnitte 6b.2 der zweiten Leiterbahn 6b jeweils über ein sich von der zweiten zur ersten Lage 5b, 5a ersteckendes elektrisch leitendes Verbindungselement 8 mit dem in Umfangsrichtung U benachbarten, auf der ersten Lage 5a angeordneten ersten Leiterbahn-Abschnitt 6b.1 der zweiten Leiterbahn 6b elektrisch leitend verbunden.In a similar manner, the first conductor track sections 6b.1 of the second conductor track 6b arranged on the first layer 5a are each connected via an electrically conductive connecting element 7 extending from the first to the second layer 5a, 5b with the neighboring one in the circumferential direction U, on the second Position 5b arranged second conductor track section 6b.2 of the second conductor track 6b electrically conductively connected. Likewise, the second conductor track sections 6b.2 of the second conductor track 6b, which are arranged on the second layer 5b, are each connected via a connector extending from the second to the first layer 5b, 5a electrically conductive connecting element 8 electrically conductively connected to the first conductor track section 6b.1 of the second conductor track 6b, which is adjacent in the circumferential direction U and is arranged on the first layer 5a.

Die Verbindungselemente 7, 8 erstrecken sich entlang einer Stapelrichtung S, entlang welcher die zwei Lagen 5a, 5b aufeinandergestapelt sind. Die Stapelrichtung S verläuft also senkrecht zu den beiden - parallel zueinander angeordneten - Ebenen, in welchen die beiden Lagen 5a, 5b der Leiterplatte angeordnet sind.The connecting elements 7, 8 extend along a stacking direction S, along which the two layers 5a, 5b are stacked on top of one another. The stacking direction S thus runs perpendicularly to the two planes—arranged parallel to one another—in which the two layers 5a, 5b of the printed circuit board are arranged.

Claims (14)

Elektrischer Drehtransformator (1) zur induktiven Energieübertragung, insbesondere für einen Traktionsmotor eines Fahrzeugs, - mit einem eine Primärspule (21) aufweisenden Drehtransformator-Stator (20), - mit einem relativ zum Drehtransformator-Stator (20) um eine Drehachse (D) drehbar ausgebildeten und eine Sekundärspule (3) aufweisenden Drehtransformator-Rotor (2), wobei die Sekundärspule (3) induktiv mit der Primärspule (21) koppelbar oder gekoppelt ist, - wobei die Sekundärspule (3) eine ringförmige Leiterplatte (5) umfasst, die eine Durchgangsöffnung (4) einfasst, - wobei die Leiterplatte (5) eine erste und wenigstens eine zweite Leiterbahn (6a, 6b) enthält, - wobei sich die erste und die wenigstens eine zweite Leiterbahn (6a, 6b) entlang einer Umfangsrichtung (U) um die Durchgangsöffnung (4) herum erstrecken und entlang der Umfangsrichtung beide jeweils eine Kontur (K) mit mehreren entlang der Umfangsrichtung (U) wechselnd aufeinanderfolgenden radialen Leiterbahn-Maxima (10) und Leiterbahn-Minima (10) aufweisen - wobei die Leiterbahn-Maxima (10) und Leiterbahn-Minima (11) der ersten Leiterbahn (6a) gegenüber jenen der einen zweiten Leiterbahn (6b) in der Umfangsrichtung (U) versetzt zueinander angeordnet sind.Electrical rotary transformer (1) for inductive energy transmission, in particular for a traction motor of a vehicle, - with a rotary transformer stator (20) having a primary coil (21), - having a rotary transformer rotor (2) which is rotatable relative to the rotary transformer stator (20) about an axis of rotation (D) and has a secondary coil (3), the secondary coil (3) being inductively coupleable or coupled to the primary coil (21). , - wherein the secondary coil (3) comprises an annular printed circuit board (5) which encloses a through-opening (4), - wherein the printed circuit board (5) contains a first and at least one second conductor track (6a, 6b), - wherein the first and the at least one second conductor track (6a, 6b) extend along a circumferential direction (U) around the through-opening (4) and along the circumferential direction both each have a contour (K) with several alternating along the circumferential direction (U). have successive radial trace maximums (10) and trace minimums (10). - Wherein the conductor track maxima (10) and conductor track minima (11) of the first conductor track (6a) are arranged offset to one another in the circumferential direction (U) in relation to those of the one second conductor track (6b). Drehtransformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - die ersten Leiterbahn-Abschnitte (6a.1, 6b.1) jeweils ein Leiterbahn-Maximum (10) mit dem jeweils in Umfangsrichtung (U) benachbarten Leiterbahn-Minimum (11) verbinden, - die zweiten Leiterbahn-Abschnitte (6a.2, 6b.2) jeweils ein Leiterbahn-Minimum (10) mit dem jeweils in Umfangsrichtung (U) benachbarten Leiterbahn-Maximum (9) verbinden.rotary transformer claim 1 , characterized in that - the first conductor track sections (6a.1, 6b.1) each connect a conductor track maximum (10) to the respectively adjacent conductor track minimum (11) in the circumferential direction (U), - the second conductor track Sections (6a.2, 6b.2) each connect a conductor track minimum (10) to the respective adjacent conductor track maximum (9) in the circumferential direction (U). Drehtransformator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass - die Leiterplatte (5) wenigstens zweilagig mit zwei aufeinandergestapelten Lagen (5a, 5b) ausgebildet - die erste Leiterbahn (6a) auf der ersten Lage (5a) und die zweite Leiterbahn (6b) auf der zweiten Lage (5b) angeordnet ist.rotary transformer claim 1 or 2 , characterized in that - the circuit board (5) has at least two layers with two layers (5a, 5b) stacked on top of one another - the first conductor track (6a) on the first layer (5a) and the second conductor track (6b) on the second layer (5b ) is arranged. Drehtransformator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass - die Leiterplatte (5) wenigstens zweilagig mit zwei aufeinandergestapelten Lagen (5a, 5b) ausgebildet, - die erste Leiterbahn (6a) erste und zweite Leiterbahn-Abschnitte (6a.1, 6a.2) umfasst, die sich entlang der Umfangsrichtung (U) abwechseln, wobei wenigstens ein erster Leiterbahn-Abschnitt (6a.1) auf der ersten Lage (5a) und wenigstens ein zweiter Leiterbahn-Abschnitt (6a.2) auf der zweiten Lage (5b) angeordnet sind; und dass - die zweite Leiterbahn (6b) erste und zweite Leiterbahn-Abschnitte (6b.1, 6b.2) umfasst, die sich entlang der Umfangsrichtung (U) abwechseln, wobei wenigstens ein erster Leiterbahn-Abschnitt (6b.1) auf der ersten Lage (5a) und wenigstens ein zweiter Leiterbahn-Abschnitt (6b.2) auf der zweiten Lage (5b) angeordnet sind.rotary transformer claim 1 or 2 , characterized in that - the printed circuit board (5) is formed in at least two layers with two stacked layers (5a, 5b), - the first conductor track (6a) comprises first and second conductor track sections (6a.1, 6a.2) which alternate along the circumferential direction (U), at least one first conductor track section (6a.1) being arranged on the first layer (5a) and at least one second conductor track section (6a.2) being arranged on the second layer (5b); and that - the second conductor track (6b) comprises first and second conductor track sections (6b.1, 6b.2) which alternate along the circumferential direction (U), with at least one first conductor track section (6b.1) on the first layer (5a) and at least one second conductor track section (6b.2) are arranged on the second layer (5b). Drehtransformator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass - mehrere, vorzugsweise alle, ersten Leiterbahn-Abschnitte (6a.1, 6b.1) der ersten Leiterbahn (6a) und auch der zweiten Leiterbahn (6b) auf der ersten Lage (5a) angeordnet sind; und dass - mehrere, vorzugsweise alle, zweiten Leiterbahn-Abschnitte (6a.2, 6b.2) der ersten Leiterbahn (6a) und auch der zweiten Leiterbahn (6b) auf der zweiten Lage (5b) angeordnet sind.rotary transformer claim 4 , characterized in that - several, preferably all, first conductor track sections (6a.1, 6b.1) of the first conductor track (6a) and also of the second conductor track (6b) are arranged on the first layer (5a); and that - several, preferably all, second conductor track sections (6a.2, 6b.2) of the first conductor track (6a) and also of the second conductor track (6b) are arranged on the second layer (5b). Drehtransformator nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass - wenigstens ein auf der ersten Lage (5a) angeordneter erster Leiterbahn-Abschnitt (6a.1, 6b.1) über ein sich von der ersten zur zweiten Lage ersteckendes elektrisch leitendes Verbindungselement (7) mit dem benachbarten, auf der zweiten Lage (5b, 5a) angeordneten zweiten Leiterbahn-Abschnitt (6a.2, 6b.2) elektrisch leitend verbunden ist; oder/und dass - wenigstens ein auf der zweiten Lage (5b) angeordneter zweiter Leiterbahn-Abschnitt (6a.2, 6b.2) über ein sich von der zweiten zur ersten Lage (5b, 5a) ersteckendes elektrisch leitendes Verbindungselement (8) mit dem benachbarten, auf der. ersten Lage (5a) angeordneten ersten Leiterbahn-Abschnitt (6a.1, 6b.1) elektrisch leitend verbunden ist.rotary transformer claim 4 or 5 , characterized in that - at least one on the first layer (5a) arranged first conductor track section (6a.1, 6b.1) via an electrically conductive connecting element (7) that extends from the first to the second layer with the adjacent one the second conductor track section (6a.2, 6b.2) arranged in the second layer (5b, 5a) is electrically conductively connected; or/and that - at least one second conductor track section (6a.2, 6b.2) arranged on the second layer (5b) has an electrically conductive connecting element (8) extending from the second to the first layer (5b, 5a). the neighboring, on the. first layer (5a) arranged first conductor track section (6a.1, 6b.1) is electrically conductively connected. Drehtransformator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, vorzugsweise alle, ersten und zweiten Leiterbahn-Abschnitte (6a.1 , 6b.1, 6a.2, 6b.2) der ersten oder/und zweiten Leiterbahn (6a, 6b) mittels eines elektrisch leitenden Verbindungselements (7, 8) elektrisch miteinander verbunden sind.rotary transformer claim 6 , characterized in that several, preferably all, first and second conductor track sections (6a.1, 6b.1, 6a.2, 6b.2) of the first and / or second conductor track (6a, 6b) by means of an electrically conductive connecting element (7, 8) are electrically connected to each other. Drehtransformator nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Verbindungselement (7, 8) entlang einer Stapelrichtung (S) erstreckt, entlang welcher die zwei Lagen (5a, 5b) aufeinandergestapelt sind.rotary transformer claim 6 or 7 , characterized in that the connecting element (7, 8) extends along a stacking direction (S) along which the two layers (5a, 5b) are stacked on top of one another. Drehtransformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die erste Leiterbahn (6a) sich entlang der Umfangsrichtung (U) zwischen einem ersten und einem zweiten Leiterbahnende (12a, 12b) erstrecken, wobei an den beiden Leiterbahnenden (12a, 12b) jeweils ein elektrischer Anschluss (14a, 14b) vorgesehen ist; oder/und dass - die zweite Leiterbahn (6b) sich entlang der Umfangsrichtung (U) zwischen einem ersten und einem zweiten Leiterbahnende (12a, 12b) erstrecken, wobei an den beiden Leiterbahnenden (13a, 13b) jeweils ein elektrischer Anschluss (15a, 15b) vorgesehen ist;Rotary transformer according to one of the preceding claims, characterized in that - the first conductor track (6a) extends along the circumferential direction (U) between a first and a second conductor track end (12a, 12b), with at the two conductor track ends (12a, 12b) respectively an electrical connection (14a, 14b) is provided; or/and that - the second conductor track (6b) extends along the circumferential direction (U) between a first and a second conductor track end (12a, 12b), with an electrical connection (15a, 15b ) is provided; Drehtransformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die erste oder/und zweite Leiterbahn (5a, 5b) entlang der Umfangsrichtung (U) knickfrei erstreckt.Rotary transformer according to one of the preceding claims, characterized in that the first and/or second conductor track (5a, 5b) extends along the circumferential direction (U) without kinks. Drehtransformator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur (K) der ersten oder/und zweite Leiterbahn (6a, 6b) in wenigstens einem Leiterbahn-Maximum (10) oder/und in wenigstens einem Leiterbahn-Minimum (10), vorzugsweise in mehreren der Leiterbahn-Maxima (10) oder/und Leiterbahn-Minima (10), besonders bevorzugt in allen Leiterbahn-Maxima (10) oder/und in allen Leiterbahn-Minima (11), einen Knick (16) aufweist.Rotary transformer according to one of Claims 1 until 9 , characterized in that the contour (K) of the first and/or second conductor track (6a, 6b) in at least one conductor track maximum (10) and/or in at least one conductor track minimum (10), preferably in several of the conductor track Maxima (10) and/or conductor track minima (10), particularly preferably in all conductor track maxima (10) and/or in all conductor track minima (11), has a kink (16). Drehtransformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die ersten oder/und zweiten Leiterbahn-Abschnitte (6a.1, 6a.2, 6b.1, 6b.2) geradlinig erstrecken.Rotary transformer according to one of the preceding claims, characterized in that the first and/or second printed conductor sections (6a.1, 6a.2, 6b.1, 6b.2) extend in a straight line. Drehtransformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - am Drehtransformator-Stator (20) ein Transformatorkern (22) aus einem Kernmaterial, vorzugsweise aus Ferrit, angeordnet ist, - der Transformatorkern (22) einen Spulen-Aufnahmeraum (23) zumindest teilweiseumgibt, in welchem die Primärspule (21) und die Leiterplatte (3) mit der Sekundärspule (4) angeordnet sind.Rotary transformer according to one of the preceding claims, characterized in that - a transformer core (22) made of a core material, preferably ferrite, is arranged on the rotary transformer stator (20), - the transformer core (22) at least partially surrounds a coil receiving space (23). , in which the primary coil (21) and the printed circuit board (3) with the secondary coil (4) are arranged. Fremderregte elektrische Synchronmaschine, insbesondere Traktionsmotor für ein Fahrzeug, - mit einem elektrisch bestrombaren Synchronmaschinen-Stator zum Erzeugen eines magnetischen Stator-Feldes, - mit einem elektrisch bestrombaren und gegenüber dem Synchronmaschinen-Stator drehbaren Synchronmaschinen-Rotor zum Erzeugen eines magnetischen Rotors-Feldes, der eine Synchronmaschinen-Rotorwelle aufweist, - mit einem elektrischen Drehtransformator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welcher drehfest mit der Synchronmaschinen-Rotorwelle verbunden ist.Separately excited electrical synchronous machine, in particular traction motor for a vehicle, - with an electrically energizable synchronous machine stator to generate a magnetic stator field, - with a synchronous machine rotor that can be electrically energized and is rotatable relative to the synchronous machine stator for generating a magnetic rotor field, which has a synchronous machine rotor shaft, - With an electrical rotary transformer (1) according to any one of the preceding claims, which is rotatably connected to the synchronous machine rotor shaft.
DE102021213045.3A 2021-11-19 2021-11-19 Electrical rotary transformer for inductive energy transmission Pending DE102021213045A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021213045.3A DE102021213045A1 (en) 2021-11-19 2021-11-19 Electrical rotary transformer for inductive energy transmission

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021213045.3A DE102021213045A1 (en) 2021-11-19 2021-11-19 Electrical rotary transformer for inductive energy transmission

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102021213045A1 true DE102021213045A1 (en) 2023-05-25

Family

ID=86227526

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021213045.3A Pending DE102021213045A1 (en) 2021-11-19 2021-11-19 Electrical rotary transformer for inductive energy transmission

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102021213045A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997050164A1 (en) 1996-06-25 1997-12-31 John Judson A.c. electrical machine and method of transducing power between two different systems
EP2659496B1 (en) 2010-12-28 2019-06-19 Techni AS Device for transfer of electrical signals and/or electrical energy
US10727712B2 (en) 2017-01-11 2020-07-28 Infinitum Electric, Inc. System and apparatus for axial field rotary energy device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997050164A1 (en) 1996-06-25 1997-12-31 John Judson A.c. electrical machine and method of transducing power between two different systems
EP2659496B1 (en) 2010-12-28 2019-06-19 Techni AS Device for transfer of electrical signals and/or electrical energy
US10727712B2 (en) 2017-01-11 2020-07-28 Infinitum Electric, Inc. System and apparatus for axial field rotary energy device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2600035C3 (en) Electric converter generator with at least one field winding and at least one armature winding
DE102019211267A1 (en) Coil arrangement for an electrical machine
DE102016123067A1 (en) Rod winding arrangement of a stator or a rotor of an electrical machine
EP3347973B1 (en) Stator for an electric machine, electric machine and manufacturing method
DE60031196T2 (en) Stator structure of a motor
DE102014217289A1 (en) Winding arrangement and method for producing a winding arrangement
WO2021249852A1 (en) Electric motor and printed circuit board
DE102021213045A1 (en) Electrical rotary transformer for inductive energy transmission
DE112018000190T5 (en) Electric machine with a stator that has multi-layered end loops
DE102020203944A1 (en) Interconnection unit and method for producing a winding system
WO2022152349A1 (en) High-voltage terminal
EP2495742B1 (en) High-voltage resistant electricity-compensated interference suppression choke
DE102020203945A1 (en) Stator winding system with serial coil winding
DE102017207663A1 (en) Method for producing a coil arrangement
DE102021212000B3 (en) Electrical rotary transformer for inductive energy transmission and separately excited electrical synchronous machine
DE102021212145A1 (en) Electrical rotary transformer for inductive energy transmission
WO2019057383A1 (en) Electric machine
DE102019127466B4 (en) Magnetic coil for an MR device
WO2023232487A1 (en) Electric rotary transformer for inductive energy transmission
EP4322378A1 (en) Stator for an electric machine and electric machine for driving a vehicle
DE102022208324A1 (en) Rotor shaft for a rotor of an electrical machine
DE102021100291A1 (en) Method of transferring a wave winding mat
DE102021125488A1 (en) Stator of a rotary electric machine and a rotary electric machine
DE112021004013T5 (en) CONTROL CIRCUIT AND CONTROL BOARD
DE102021213294A1 (en) Rotary transformer for a separately excited synchronous machine

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication