DE102021212144A1

DE102021212144A1 - Elektrischer Drehtransformator zur induktiven Energieübertragung

Info

Publication number: DE102021212144A1
Application number: DE102021212144.6A
Authority: DE
Inventors: Guanqun Chen; Penyo Topalov; Philipp Zimmerschied
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2021-10-27
Filing date: 2021-10-27
Publication date: 2023-04-27

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Drehtransformator (1) zur induktiven Energieübertragung. Der Drehtransformator (1) umfasst einen eine Primärspule (20) aufweisenden Drehtransformator-Stator (2). Der Drehtransformator (1) umfasst ferner einen relativ zum Drehtransformator-Stator (2) um eine Drehachse (D) drehbar ausgebildeten und eine Sekundärspule (21) aufweisenden Drehtransformator-Rotor (3), wobei die Sekundärspule (21) induktiv mit der Primärspule (20) koppelbar oder gekoppelt ist. Der Drehtransformator (1) umfasst außerdem eine optische Kopplungseinrichtung (4) zur optischen Datenübertragung oder/und optischen Signalübertragung zwischen dem Drehtransformator-Stator (2) und dem Drehtransformator-Rotor (3).

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Drehtransformator zur induktiven Energieübertragung sowie eine fremderregte elektrische Synchronmaschine mit einem solchen Drehtransformator.
Sogenannte fremderregte elektrische Synchronmaschinen benötigen in ihrem Synchronmaschinen-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 als „Drehtransformator“ oder „rotierender Planartransformator“ bezeichnet.
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 und die Sekundärwicklung bzw. Sekundärspule am sich drehenden Drehtransformator-Rotor angeordnet ist. Da bei der induktiven Energieübertragung in der Sekundärspule immer eine elektrische Wechselspannung erzeugt wird, ist es zur Bestromung des elektrischen Synchronmaschinen-Rotors erforderlich, diese in eine elektrische Gleichspannung umzuwandeln.
Für den Betrieb des elektrischen Drehtransformators bzw. einer mit diesem Drehtransformator ausgestatteten fremderregten elektrischen Synchronmaschine ist es oftmals erforderlich, Daten oder zumindest Signale oder von der Primärseite, also vom Stator, zur Sekundärseite, also zum Rotor, oder in umgekehrter Richtung vom Rotor zum Stator oder auch in beide Richtungen zu übertragen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei der Entwicklung von Drehtransformatoren neue Wege aufzuzeigen. Insbesondere soll eine verbesserte Ausführungsform für einen solchen Drehtransformator geschaffen werden, welcher eine einfache, gleichwohl effiziente Signal- bzw. Datenübertragung zwischen Primärseite und Sekundärseite, also zwischen Stator und Rotor ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Grundidee der vorliegenden Erfindung ist demnach, einen elektrischen Drehtransformator mit einer optischen Kopplungseinrichtung auszustatten, mittels welcher eine optische und somit drahtlose Signal- bzw. Datenübertragung zwischen dem Stator und dem relativ zum Stator drehbaren Rotor möglich ist. Eine solche optische Kopplungseinrichtung ermöglicht die Übertragung von Licht zwischen der Primärseite und der Sekundärseite des Drehtransformators, also zwischen dem Drehtransformator-Stator und dem Drehtransformator-Rotor. In dem Licht können die gewünschten Signale bzw. Daten codiert sein. Dies ermöglicht die gewünschte Signal-bzw. Datenübertragung zwischen der Primärseite und der Sekundärseite. Da die Datenübertragung auf optischem Wege erfolgt, ist eine Störung durch die induktive Energieübertragung vom Drehtransformator-Stator auf dem Drehtransformator-Rotor praktisch ausgeschlossen. Darüber hinaus erlaubt die Übertragung auf optischem Wege bei geeigneter Konfiguration der optischen Kopplungseinrichtung eine hohe Datenübertragungsrate. Schließlich benötigt die optische Kopplungseinrichtung nur sehr wenig Bauraum und erweist sich auch im Langzeitbetrieb als störungsresistent und somit zuverlässig.
Ein erfindungsgemäßer elektrischer Drehtransformator zur induktiven Energieübertragung, insbesondere für einen Traktionsmotor eines Fahrzeugs, umfasst einen eine Primärspule aufweisenden Drehtransformator-Stator. Ferner umfasst der Drehtransformator einen relativ zum Drehtransformator-Stator um eine Drehachse drehbar ausgebildeten und eine Sekundärspule aufweisenden Drehtransformator-Rotor. Die Sekundärspule ist induktiv mit der Primärspule koppelbar oder gekoppelt. Erfindungsgemäß umfasst der Drehtransformator eine optische Kopplungseinrichtung zur Signal- oder/und Datenübertragung von Signalen bzw. Daten zwischen dem Drehtransformator-Stator und dem Drehtransformator-Rotor. Bevorzugt ist die optische Kopplungseinrichtung teilweise am Drehtransformator-Stator und teilweise am Drehtransformator-Rotor ausgebildet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die optische Kopplungseinrichtung wenigstens einen optischen Sender zum Emittieren von Licht und einen zum Empfangen dieses Lichts optisch mit diesem Sender gekoppelten optischen Empfänger. Bei dieser Ausführungsform ist der wenigstens eine Sender am Drehtransformator-Stator und der mit diesem Sender optisch gekoppelte Empfänger am Drehtransformator-Rotor angeordnet. Alternativ dazu kann der wenigstens eine Sender am Drehtransformator-Rotor und der mit diesem Sender optisch gekoppelte Empfänger am Drehtransformator-Stator angeordnet sein. Diese Variante stellt eine besonders hohe optische Kopplungseffizienz bei gleichzeitig geringem - insbesondere axialem - Bauraumbedarf sicher.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der wenigstens eine optische Sender eine Licht emittierende Diode oder eine Laserdiode, jeweils zum Emittieren von Licht, oder ein anderes Licht emittierendes Bauteil. Alternativ oder zusätzlich umfasst bei dieser Variante der wenigstens eine optische Empfänger einen Fototransistor oder eine Fotodiode oder ist ein solcher Fototransistor bzw. eine solche Fotodiode. Denkbar ist auch die Verwendung eines anderen geeigneten Fotodetektors. Die genannten Komponenten zum Erzeugen bzw. Detektieren von Licht sind kommerziell in verschiedenen Ausgestaltungsformen und auch kostengünstig verfügbar. Darüber hinaus benötigen die genannten Komponenten nur wenig elektrische Energie und auch wenig Bauraum. Folglich sind sie zur Verwendung im erfindungsgemäßen Drehtransformator hervorragend geeignet.
Als radial besonders bauraumsparend erweist sich eine weitere vorteilhafte Weiterbildung, bei welcher die optische Kopplungseinrichtung teilweise auf einer dem Drehtransformator-Rotor zugewandten Stirnseite des Stators und teilweise auf einer dem Drehtransformator-Stator zugewandten Stirnseite des Drehtransformator-Rotors, insbesondere einer Rotorwelle des Drehtransformator-Rotors, angeordnet ist. Auf diese Weise können der optische Sender und der zugeordnete optische Empfänger in geringem Abstand zueinander angeordnet sein, sodass bei der Lichtübertragung eine hohe Kopplungseffizienz zwischen Sender und Empfänger sichergestellt ist. Darüber hinaus benötigt eine derart ausgestaltete optische Kopplungseinrichtung - insbesondere axial, also entlang der Drehachse - nur wenig Bauraum. In einer dazu alternativen, in axialer Richtung besonders bauraumsparenden Ausführungsform kann die optische Kopplungseinrichtung teilweise auf einer dem Drehtransformator-Rotor zugewandten Innenumfangsseite des Stators und teilweise auf einer dem Drehtransformator-Stator zugewandten Außenumfangsseite des Drehtransformator-Rotors, insbesondere einer Rotorwelle des Drehtransformator-Rotors, angeordnet sein.
Die optische Kopplungseinrichtung kann eine größere radiale Erstreckung aufweisen als ein Durchmesser der Rotorwelle des Drehtransformators aufweisen. In diesem Fall kann die optische Kopplungseinrichtung auf einer Leiterplatte entsprechenden Durchmessers oder dergleichen angeordnet sein. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorangehend erläuterten Ausführungsform umfasst die optische Kopplungseinrichtung ein axial bzw. radial zwischen dem optischen Sender und dem optischen Empfänger angeordnetes und Licht leitendes optisches Kopplungselement, insbesondere aus einem Licht leitenden Kunststoff, zur Lichtübertragung vom Sender zum Empfänger. Mittels dieser Maßnahme kann die Kopplungseffizienz zwischen Sender und Empfänger weiter verbessert werden.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform umfasst die optische Kopplungseinrichtung zur unidirektionalen Datenübertragung genau einen optischen Sender und genau einen optischen Empfänger. Bei dieser Ausführungsform ist entweder der Sender am Drehtransformator-Stator und der Empfänger am Drehtransformator-Rotor vorgesehen oder der Sender am Drehtransformator-Rotor und der Empfänger am Drehtransformator-Stator angeordnet. Beide Alternativ-Varianten erfordern bei dieser bevorzugten Ausführungsform jeweils besonders wenig Bauraum und sind auch technisch besonders einfach aufgebaut. Je nachdem, ob der optische Sender am Drehtransformator-Stator und der optische Empfänger am Drehtransformator-Rotor angeordnet sind oder umgekehrt der optische Sender am Drehtransformator-Rotor und optische Empfänger am Drehtransformator-Stator, ist eine Datenübertragung ausschließlich vom Drehtransformator-Stator zum Drehtransformator-Rotor bzw. ausschließlich vom Drehtransformator-Rotor zum Drehtransformator-Stator, nicht aber in der jeweils entgegengesetzten Richtung möglich. Diese Variante erweist sich als besonders vorteilhaft und kostengünstig, wenn keine bidirektionale Datenübertragung erforderlich ist.
Besonders zweckmäßig sind der optische Sender und der zugeordnete optische Empfänger, vorzugsweise auch das optische Kopplungselement, der optischen Kopplungseinrichtung auf der Drehachse angeordnet oder bzgl. der Drehachse zentriert. Bei dieser Variante erweist sich als vorteilhaft, dass der Sender und der Empfänger bei drehendem Drehtransformator-Rotor bzw. bei drehender Rotorwelle zu jedem Zeitpunkt der Drehbewegung einander gegenüberliegen. Diese Variante benötigt in radialer Richtung auch besonders wenig Bauraum.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können zur bidirektionalen Datenübertragung zwischen Drehtransformator-Stator und Drehtransformator-Rotor sowohl am Drehtransformator-Stator als auch am Drehtransformator-Rotor jeweils ein optischer Sender und ein optischer Empfänger angeordnet sein. Diese Variante erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn Daten bzw. Signale sowohl vom Drehtransformator-Stator zum Drehtransformator-Rotor als auch in umgekehrter Richtung vom Drehtransformator-Rotor zum Drehtransformator-Stator übertragen werden sollen. Insbesondere ermöglicht diese Weiterbildung eine gleichzeitige Übertragung von Daten bzw. Signalen in beide Richtungen.
Zweckmäßig sind die beiden Sender und die beiden Empfänger bei dieser Variante jeweils exzentrisch zur Drehachse angeordnet.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind der am Drehtransformator-Stator angeordnete Sender und der diesem Sender zugeordnete, am Drehtransformator-Rotor angeordnete Empfänger in einem größeren radialen Abstand zur Drehachse angeordnet als der am Drehtransformator-Rotor angeordnete Sender und der diesem Sender zugeordnete, am Drehtransformator-Stator angeordnete Empfänger. Alternativ oder zusätzlich sind bei dieser Ausführungsform der am Drehtransformator-Stator angeordnete Sender und der diesem Sender zugeordnete, am Drehtransformator-Rotor angeordnete Empfänger in einem kleineren radialen Abstand zur Drehachse angeordnet als der am Drehtransformator-Rotorangeordnete Sender und der diesem Sender zugeordnete am Drehtransformator-Stator angeordnete Empfänger. Mittels beider voranstehend genannter Alternativvarianten wird sichergestellt, dass vom ersten Sender erzeugtes Licht nicht auf unerwünschte Weise in den zweiten Empfänger eingekoppelt wird und kein vom zweiten Sender erzeugtes Licht in den ersten Empfänger eingekoppelt wird. Unerwünschte Störungen bei der Lichtübertragung können somit weitgehend oder sogar vollständig ausgeschlossen werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist zwischen dem Drehtransformator-Stator und dem Drehtransformator-Rotor ein Licht leitendes erstes optisches Kopplungselement zur Übertragung von Licht von dem am Drehtransformator-Stator angeordneten Sender zu dem am Drehtransformator-Rotor angeordneten Empfänger angeordnet. Ebenso ist bei dieser Weiterbildung ein Licht leitendes zweites optisches Kopplungselement zur Übertragung von Licht von dem am Drehtransformator-Rotor angeordneten Sender zu dem am Drehtransformator-Stator angeordneten Empfänger angeordnet. Bevorzugt sind die beiden Kopplungselemente im Abstand zueinander angeordnet. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Licht- bzw. Daten- und Signalübertragung in beide Richtungen unabhängig voneinander erfolgen kann. Insbesondere wird sichergestellt, dass möglichst wenig oder gar kein vom ersten Sender emittiertes Licht in den zweiten Empfänger eingekoppelt wird und entsprechend wenig oder gar kein Licht vom zweiten Sender in den ersten Empfänger eingekoppelt wird. Somit werden mit einer solchen unerwünschten Überkreuz-Kopplung einhergehende Störungen bei der Licht- bzw. Datenübertragung weitgehend oder sogar vollständig ausgeschlossen.
Da bei der voranstehend erläuterten Ausführungsform mit zwei Sendern und mit zwei Empfängern zur bidirektionalen Datenübertragung beide Sender und beide Empfänger exzentrisch zur Drehachse angeordnet sind, liegen Sender und zugehöriger Empfänger während einer vollständigen Umdrehung der Rotorwelle einander nur für eine - im Vergleich zu gesamten Umlaufdauer - kurze Zeitdauer axial gegenüber. Nur in innerhalb dieser Zeitdauer ist aber eine effektive optische Kopplung zwischen Sender und Empfänger gegeben.
Daher wird gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung vorgeschlagen, das erste Kopplungselement so auszubilden und auf den ersten Sender und den ersten Empfänger abzustimmen ist, dass unabhängig von einer momentanen Drehposition des Rotors bzw. der Rotorwelle mittels des ersten Kopplungselements zwischen dem ersten Sender und dem ersten Empfänger stets eine optische Kopplung gebildet ist. Alternativ oder zusätzlich kann das zweite Kopplungselement so ausgebildet und auf den zweiten Sender und den zweiten Empfänger abgestimmt sein, dass unabhängig von einer momentanen Drehposition des Rotors bzw. der Rotorwelle mittels des zweiten Kopplungselements zwischen dem zweiten Sender und dem zweiten Empfänger stets eine optische Kopplung gebildet ist. Auf diese Weise ist eine optische Kopplung zwischen dem Sender und dem jeweils zugeordneten Empfänger unabhängig von der momentanen Drehposition der Rotorwelle gewährleistet.
Um die gewünschte optische Kopplung zwischen Sender und Empfänger unabhängig von der momentanen Drehposition des Motors bzw. dessen Rotorwelle sicherzustellen, wird vorgeschlagen, das erste und das zweite Kopplungselement in einem Querschnitt senkrecht zur Drehachse jeweils mit einer ringförmigen, vorzugsweise einer kreisförmigen, geometrischen Formgebung zu versehen. Dabei können das erste bzw. das zweite optische Kopplungselement jeweils konzentrisch zur Drehachse angeordnet sein. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass das erste bzw. zweite Kopplungselement unabhängig von einer momentanen Drehposition des Drehtransformator-Rotors bzw. dessen Rotorwelle immer eine optische Kopplung zwischen dem Sender und dem zugeordneten Empfänger gegeben ist. Somit ist unabhängig von der momentanen Drehposition des Rotors bzw. der Rotorwelle eine optische Kopplung zwischen dem Sender und dem diesem Sender zugeordneten Empfänger sichergestellt.
Um eine unerwünschte Einkopplung von Licht, welches vom ersten Sender emittiert wird, in den zweiten Empfänger zu vermeiden und außerdem eine unerwünschte Einkopplung von Licht, welches vom zweiten Sender emittiert wird, in den ersten Empfänger 6a zu vermeiden, kann, insbesondere radial bzw. axial, zwischen den beiden Empfängern bzw. den beiden Empfängern eine optische Isolation, vorzugsweise in Form einer optischen Platte, aus Licht undurchlässigem Material, vorgesehen sein. Die optische Isolation kann ebenso wie die optischen Kopplungselemente ringförmig ausgebildet sein.
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.
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.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch:

1 in schaltplanartiger Darstellung die elektrische Verdrahtung eines erfindungsgemäßen elektrischen Drehtransformators,
2 in schaltplanartiger Darstellung den Aufbau der erfindungswesentlichen optischen Kopplungseinrichtung,
3 den mechanischen Aufbau eines ersten Beispiels des erfindungsgemäßen Drehtransformators mit einer bidirektionalen optischen Kopplungseinrichtung in einem Längsschnitt,
4 den Drehtransformator der 3 in einer Draufsicht auf eine Stirnseite der Rotorwelle,
5 den mechanischen Aufbau eines zweiten Beispiels des erfindungsgemä-ßen Drehtransformators mit einer unidirektionalen optischen Kopplungseinrichtung in einem Längsschnitt,
6 den Drehtransformator der 5 in einer Draufsicht auf die Stirnseite der Rotorwelle,
7 eine Variante des Beispiels der 3 bis 5, bei welcher die optische Kopplungseinrichtung radial zwischen dem Drehtransformator-Stator und dem Drehtransformator-Rotor angeordnet ist.

1 zeigt in schaltplanartiger Darstellung die elektrische Verdrahtung eines erfindungsgemäßen elektrischen Drehtransformators 1 zur induktiven Energieübertragung. Der Drehtransformator 1 kann in einer fremderregten elektrischen Synchronmaschine, insbesondere in einem Traktionsmotor für ein Fahrzeug, eingesetzt werden. Der Drehtransformator 1 umfasst primärseitig einen Drehtransformator-Stator 2 mit einer Primärspule 20. Ferner umfasst der Drehtransformator 1 sekundärseitig einen relativ zum Drehtransformator-Stator 2 um eine Drehachse D (in 1 nicht gezeigt) drehbar ausgebildeten und eine Sekundärspule 21 aufweisenden Drehtransformator-Rotor 3. Die Sekundärspule 21 ist induktiv mit der Primärspule 20 gekoppelt. Für die elektrische Energieübertragung von der Primärspule 20 auf die Sekundärspule 21 ist es erforderlich, in der Primärspule 20 einen elektrischen Wechselstrom zu erzeugen. Die hierzu benötigte elektrische Wechselspannung wird mit einer primärseitig angeordneten und elektrisch mit der Primärspule 20 verbundenen Transistorschaltung 22 erzeugt. Die Transistorschaltung 22 kann vier Leistungstransistoren 23a, 23b, 23c, 23d umfassen, welche über eine Steuerungseinrichtung 24 mit zwei oder mehr integrierten Schaltkreisen 25a, 25b angesteuert werden. Bei elektrischer Bestromung der Primärspule 20 mit einer elektrischen Wechselspannung wird auch in der Sekundärspule 21 eine elektrische Wechselspannung induziert. Die Sekundärspule 21 ist elektrisch mit einer elektrischen Gleichrichterschaltung 26 verbunden, die im Beispiel vier Gleichrichterelemente 27a, 27b, 27c, 27d umfasst und mittels welcher die induzierte elektrische Wechselspannung in eine elektrische Gleichspannung umgewandelt werden kann. Die vier Gleichrichterelemente 27a-27d können jeweils durch eine Gleichrichterdiode 28a-28d gebildet sein. Der auf diese Weise erzeugte elektrische Gleichstrom dient zur elektrischen Bestromung des Synchronmaschinen-Rotors der elektrischen Synchronmaschine, der in 1 schematisch durch eine mit dem Bezugszeichen 29 bezeichneten Induktivität und einen mit dem Bezugszeichen 30 bezeichneten ohmschen Widerstand angedeutet ist.
Zur Signal- bzw. Datenübertragung zwischen der Primärseite und der Sekundärseite, also zwischen dem Drehtransformator-Stator 2 und dem Drehtransformator-Rotor 3 umfasst der Drehtransformator 1 eine optische Kopplungseinrichtung 4, deren Aufbau in 2 schaltplanartig gezeigt ist. Die optische Kopplungseinrichtung 4 umfasst zur bidirektionalen Datenübertragung zwischen dem Drehtransformator-Stator 2 und dem Drehtransformator-Rotor 3 zwei optische Sender 5a, 5b zum Emittieren von Licht und zwei optische Empfänger 6a, 6b zum Empfangen des vom jeweiligen optischen Sender 5a, 5b emittierten Lichts. Ein erster optischer Sender 5a ist am Drehtransformator-Stator 2 angeordnet. Ein diesem ersten optischen Sender 5a zugeordneter erster optischer Empfänger 6a ist am Drehtransformator-Rotor 3 angeordnet. Entsprechend ist ein zweiter optischer Sender 5b am Drehtransformator-Rotor 3 angeordnet. Ein diesem zweiten optischen Sender 5b zugeordneter zweiter optischer Empfänger 6b ist am Drehtransformator-Stator 2 angeordnet. Der erste optische Sender 5a und der zugeordnete zweite optische Empfänger 6a dienen somit zur Übertragung von Daten vom Drehtransformator-Stator 2 zum Drehtransformator-Rotor 3. Der zweite optische Sender 5b und der zugeordnete zweite optische Empfänger 6b dienen entsprechend Übertragung von Daten vom Drehtransformator-Rotor 3 zum Drehtransformator-Stator 2. Die beiden optischen Sender 5a, 5b können jeweils eine Licht emittierende Diode (LED) 12a, 12b umfassen. Als Alternative für eine solche Licht emittierende Diode kommt auch eine Laserdiode in Betracht. Die beiden optischen Empfänger 6a, 6b können jeweils eine Fotodiode 13a, 13b umfassen. Als Alternative für eine solche Fotodiode 13a, 13b kommt auch ein Fototransistor in Betracht.
Die 3 zeigt den mechanischen Aufbau des Drehtransformators 1 im Bereich zwischen Drehtransformator-Stator 2 und Drehtransformator-Rotor 3, sodass auch die Anordnung der optischen Kopplungseinrichtung 4 am Drehtransformator 1 erkennbar ist. Die 3 zeigt einen stark vereinfachten Längsschnitt des Drehtransformators 1 entlang der Drehachse D im Bereich der optischen Kopplungseinrichtung 4. Die Drehachse D kann eine Mittellängsachse M des Drehtransformator-Rotors 3 bzw. dessen Rotorwelle 7 sein. Eine axiale Richtung A erstreckt sich entlang der Mittellängsachse M bzw. der Drehachse D. Eine radiale Richtung R erstreckt sich senkrecht zur axialen Richtung A von der Mittellängsachse M bzw. der Drehachse D weg. Eine Umfangsrichtung U läuft senkrecht sowohl zur axialen Richtung A als auch zur radialen Richtung R um die Mittellängsachse M bzw. die Drehachse D um.
Wie 3 veranschaulicht, sind der erste optische Sender 5a und der zweite optische Empfänger 6b auf einer dem Drehtransformator-Rotor 3 zugewandten Stirnseite 8 des Drehtransformator-Stators 2 angeordnet. Entsprechend sind der zweite optische Sender 5b und der erste optische Empfänger 6a auf einer dem Drehtransformator-Stator 2 zugewandten Stirnseite 9 des Drehtransformator-Rotors 3 angeordnet. Wie 3 des Weiteren anschaulich belegt, kann die optische Kopplungseinrichtung 4 ein axial zwischen dem ersten optischen Sender 5a und dem ersten optischen Empfänger 6a angeordnetes und Licht leitendes erstes optisches Kopplungselement 10a, etwa aus einem Licht leitenden Kunststoff, zur Lichtübertragung vom ersten Sender 5a zum ersten Empfänger 6a umfassen. Ebenso umfasst die optische Kopplungseinrichtung 4 ein axial zwischen dem zweiten optischen Sender 5b und dem zweiten optischen Empfänger 6b angeordnetes und Licht leitendes zweites optisches Kopplungselement 10b, insbesondere aus einem Licht leitenden Kunststoff, zur Lichtübertragung vom zweiten Sender 5a zum zweiten Empfänger 6a.
Die 4 zeigt eine Draufsicht auf die Stirnseite 9 des Rotors 3. Demnach sind der erste Empfänger 6a und der zweite Sender 5b exzentrisch zur Drehachse D auf der Stirnseite 9 angeordnet. Die gilt auch für den auf der Stirnseite 8 des Drehtransformator-Stators 2 angeordneten ersten Sender 5a und den ebenfalls auf der Stirnseite 8 des Stators angeordneten zweiten Empfänger 6b, die somit ebenfalls exzentrisch zur Drehachse D auf der Stirnseite 8 des Drehtransformator-Stators 2 angeordnet sind. Die Positionen des ersten Senders 5a und des zweiten Empfängers 6b sind in der 4 in gestrichelte Darstellung angedeutet.
Der am Drehtransformator-Stator 2 angeordnete erste Sender 5a und der diesem Sender 5a zugeordnete, am Drehtransformator-Rotor 3 angeordnete erste Empfänger 6a sind im Beispiel der Figuren in einem größeren radialen Abstand zur Drehachse D angeordnet als der am Drehtransformator-Rotor 3 angeordnete zweite Sender 5b und der diesem zweiten Sender 5b zugeordnete und am Drehtransformator-Stator 2 angeordnete zweite Empfänger 6b. Ein radialer Abstand des ersten Senders 5a und des ersten Empfängers 6a zur Drehachse D ist in den 3 und 4 mit R1 bezeichnet. Ein radialer Abstand des zweiten Senders 5b und des zweiten Empfänger 6b zur Drehachse D ist in den 3 und 4 mit R2 bezeichnet. Im Beispiel der 4 gilt also R1 > R2. In einer Variante des Beispiels kann aber die radiale Anordnung der beiden Sender 5a, 5b und der beiden Empfänger 6a, 6b so realisiert sein, dass R1 < R2 gilt. Zwischen dem Drehtransformator-Stator 2 und dem Drehtransformator-Rotor 3 kann ein Licht leitendes erstes Kopplungselement 10a zur Übertragung von Licht von dem am Drehtransformator-Stator 2 angeordneten ersten Sender 5a zu dem am Drehtransformator-Rotor 3 angeordneten ersten Empfänger 6a vorgesehen sein. Außerdem kann zwischen dem Drehtransformator-Stator 2 und dem Drehtransformator-Rotor 3 ein Licht leitendes zweites Kopplungselement 10b zur Übertragung von Licht von dem am Drehtransformator-Rotor 3 angeordneten zweiten Sender 5b zu dem am Drehtransformator-Stator 2 angeordneten Sender Empfänger 6b vorgesehen sein. Im Beispielszenario ist das erste Kopplungselement 10a so ausgebildet und auf den ersten Sender 5a und den ersten Empfänger 6a abgestimmt, dass unabhängig von einer momentanen Drehposition des Drehtransformator-Rotors 3 bzw. der Rotorwelle 7 mittels des ersten Kopplungselements 10a zwischen dem ersten Sender 5a und dem ersten Empfänger 6a immer eine optische Kopplung besteht. Ebenso ist das zweite Kopplungselement 10b so ausgebildet und auf den zweiten Sender 5b und den zweiten Empfänger 6b abgestimmt, dass unabhängig von einer momentanen Drehposition des Rotors 3 bzw. der Rotorwelle 7 mittels des zweiten Kopplungselements 10b zwischen dem zweiten Sender 5b und dem zweiten Empfänger 6b immer eine optische Kopplung besteht. Hierfür können das erste und das zweite Kopplungselement 10a, 10b wie in 4 gezeigt jeweils eine ringförmige, vorzugsweise eine kreisförmige, geometrische Formgebung aufweisen. Dabei entspricht ein radialer Abstand des ersten Kopplungselements 10a von der Drehachse D dem radialen Abstand R1 des ersten Senders 5a und des ersten Empfängers 6a von der Drehachse D. Entsprechend entspricht der radiale Abstand des zweiten Kopplungselements 10b von der Drehachse D dem zweiten radialen Abstand R2 des zweiten Senders 5b und des zweiten Empfängers 6b von der Drehachse D. Die beiden ringförmigen Kopplungselemente 10a, 10b sind also im Abstand zueinander und konzentrisch zur Drehachse D angeordnet. Im Beispiel der 3 und 4 ist das erste Kopplungselement 10a am Drehtransformator-Rotor 3 angebracht und das zweite Kopplungselement 10b am Drehtransformator-Stator 2 angebracht.
Um eine unerwünschte Einkopplung von Licht, welches vom ersten Sender 5a emittiert wird, in den zweiten Empfänger 6b zu vermeiden und außerdem eine unerwünschte Einkopplung von Licht, welches vom ersten Sender 5b emittiert wird, in den ersten Empfänger 6a zu vermeiden, kann axial zwischen den beiden Empfängern 5a, 5b bzw. den beiden Empfänger 6a, 6b eine optische Isolation 17, beispielsweise in Form einer optische Platte 18 aus Licht undurchlässigem Material vorgesehen sein. Die optische Isolation 17 ist im Beispiel der 7 ebenso wie die optischen Kopplungselemente 10 a, 10b ringförmig ausgebildet und koaxial zur Drehachse D und radial zwischen den beiden Kopplungselementen 10a, 10b angeordnet. Die optische Isolation 17 bzw. optische Platte 18 ist im Beispiel der 7 am Drehtransformator-Stator 2 befestigt, kann in einer nicht gezeigten Variante aber auch an der Rotorwelle 7 des Drehtransformator-Rotors 3 befestigt sein.
Die 5 und 6 zeigen den mechanischen Aufbau einer vereinfachten Variante des Beispiels der 1 bis 4, bei welcher nur eine unidirektionale Datenübertragung vom Drehtransformator-Rotor 3 zum Drehtransformator-Stator 2, nicht aber in umgekehrter Richtung vom Drehtransformator-Stator 2 zum Drehtransformator-Rotor 3 vorgesehen ist. In diesem Fall umfasst die optische Kopplungseinrichtung 4 nur den an der Stirnseite 9 des Drehtransformator-Rotors 3 vorgesehenen ersten Sender 5a und den an der Stirnseite 8 des Drehtransformator-Stator 2s angeordneten ersten Empfänger 6a. Die 5 ist ein mit der Darstellung der 3 korrespondierender Längsschnitt entlang der Drehachse D, die 6 eine mit der Darstellung der 4 korrespondierende Draufsicht auf die Stirnseite 9 des Rotors 3. Bei dieser Variante ist gegensätzlich zum Beispiel der 1 bis 4 nur ein einziges Kopplungselement 10a erforderlich, welches stabartig ausgebildet sein kann und sich zwischen dem ersten Sender 5a und dem ersten Empfänger 6a entlang der axialen Richtung A erstreckt.
Gemäß den 5 und 6 sind der optische Sender 5a und der zugeordnete optische Empfänger 6a sowie das Licht leitende Kopplungselement 10 der optischen Kopplungseinrichtung 4 auf der Drehachse D angeordnet. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass zu jedem Zeitpunkt der Drehbewegung des Rotors, also bei jeder möglichen Drehposition des Drehtransformator-Rotors 3 relativ zum Drehtransformator-Stator 2, das Kopplungselement 10a axial zwischen dem optischen Sender 5a und den optischen Empfänger 6a angeordnet ist. Somit kann auch unabhängig von der momentanen Drehposition des Drehtransformator-Rotors 3 bzw. der Rotorwelle 7 die gewünschte optische Kopplung zwischen dem optischen Sender 5a und dem optischen Empfänger 6a stattfinden.
7 zeigt eine weitere Variante, bei welcher die optische Kopplungseinrichtung 4 radial zwischen dem Drehtransformator-Stator 2 und dem Drehtransformator-Rotor 3 angeordnet ist. Hierzu umgibt der Drehtransformator-Stator 2 den Drehtransformator-Rotor 3 zumindest im Bereich der optischen Kopplungseinrichtung 4 radial außen. Die optische Kopplungseinrichtung 4 ist radial zwischen dem Drehtransformator-Stator 2 den Drehtransformator-Rotor 3 angeordnet. Die optische Kopplungseinrichtung 4 ist teilweise auf einer dem Drehtransformator-Rotor 3 bzw. dessen Rotorwelle 7 zugewandten Innenumfangsseite 15 des Drehtransformator-Stators 2 und teilweise auf einer dem Drehtransformator-Stator 2 zugewandten Außenumfangsseite 16 des Drehtransformator-Rotors 3 bzw. dessen Rotorwelle 7 angeordnet.
Der am Drehtransformator-Stator 2 angeordnete erste Sender 5a und der diesem Sender 5a zugeordnete, am Drehtransformator-Rotor 3 angeordnete erste Empfänger 6a sind im Beispiel der 7 an derselben axialen Position am Drehtransformator-Stator 2 bzw. am Drehtransformator-Rotor 3 angeordnet.
Ebenso sind der am Drehtransformator-Rotor 3 angeordnete zweite Sender 5b und der diesem Sender 5b zugeordnete, am Drehtransformator-Stator 2 angeordnete zweite Empfänger 6b sind im Beispiel der 7 an derselben axialen Position am Drehtransformator-Rotor 3 bzw. am Drehtransformator-Stator 2 angeordnet.
Der erste Sender 5a und der zweite Empfänger 6b sind axial nebeneinander am Drehtransformator-Stator 2 angeordnet. Der zweite Sender 5b und der erste Empfänger 6a sind axial nebeneinander am Drehtransformator-Rotor 3 angeordnet. Radial zwischen dem Drehtransformator-Stator 2 und dem Drehtransformator-Rotor 3 kann ein Licht leitendes erstes Kopplungselement 10a zur Übertragung von Licht von dem am Drehtransformator-Stator 2 angeordneten ersten Sender 5a zu dem am Drehtransformator-Rotor 3 angeordneten ersten Empfänger 6a vorgesehen sein. Außerdem kann zwischen dem Drehtransformator-Stator 2 und dem Drehtransformator-Rotor 3 ein Licht leitendes zweites Kopplungselement 10b zur Übertragung von Licht von dem am Drehtransformator-Rotor 3 angeordneten zweiten Sender 5b zu dem am Drehtransformator-Stator 2 angeordneten zweiten Empfänger 6b vorgesehen sein. Im Beispielszenario ist das erste Kopplungselement 10a so ausgebildet und auf den ersten Sender 5a und den ersten Empfänger 6a abgestimmt, dass unabhängig von einer momentanen Drehposition des Drehtransformator-Rotors 3 bzw. der Rotorwelle 7 mittels des ersten Kopplungselements 10a immer eine optische Kopplung zwischen dem ersten Sender 5a und dem ersten Empfänger 6a gegeben ist. Ebenso ist das zweite Kopplungselement 10b so ausgebildet und auf den zweiten Sender 5b und den zweiten Empfänger 6b abgestimmt, dass unabhängig von einer momentanen Drehposition des Rotors 3 bzw. der Rotorwelle 7 mittels des zweiten Kopplungselements 10b immer eine optische Kopplung zwischen dem zweiten Sender 5b und dem zweiten Empfänger 6b gegeben ist. Hierfür können das erste und das zweite Kopplungselement 10a, 10b wie in 4 gezeigt jeweils eine ringförmige, vorzugsweise eine kreisförmige, geometrische Formgebung aufweisen. Das erste Kopplungselement 10a ist axial an derselben Position angeordnet wie der erste Sender 5a und der erste Empfänger 6a. Das zweite Kopplungselement 10b ist axial an derselben Position angeordnet wie der zweite Sender 5b und der zweite Empfänger 6b. Im Beispiel der 7 ist das erste Kopplungselement 10a am Drehtransformator-Rotor 3 angebracht und das zweite Kopplungselement 10b am Drehtransformator-Stator 2 angebracht.
Um eine unerwünschte Einkopplung von Licht, welches vom ersten Sender 5a emittiert wird, in den zweiten Empfänger 6b zu vermeiden und außerdem eine unerwünschte Einkopplung von Licht, welches vom zweiten Sender 5b emittiert wird, in den ersten Empfänger 6a zu vermeiden, kann axial zwischen den beiden Empfängern 5a, 5b bzw. den beiden Empfängern 6a, 6b eine optische Isolation 17, beispielsweise in Form einer optische Platte 18, aus Licht undurchlässigem Material vorgesehen sein. Die optische Isolation 17 ist im Beispiel der 7 ebenso wie die optischen Kopplungselemente 10a, 10b ringförmig ausgebildet und koaxial zur Drehachse D angeordnet. Die optische Isolation 17 bzw. optische Platte 18 ist im Beispiel der 7 am Drehtransformator-Stator 2 befestigt, kann in einer nicht gezeigten Variante aber auch an der Rotorwelle 7 des Drehtransformator-Rotors 3 befestigt sein.
In einer nicht gezeigten Variante ist auch die Bereitstellung einer unidirektionalen Datenübertragung vom Drehtransformator-Rotor 3 zum Drehtransformator-Stator 2 möglich.

Claims

Elektrischer Drehtransformator (1) zur induktiven Energieübertragung, insbesondere für einen Traktionsmotor eines Fahrzeugs, - mit einem eine Primärspule (20) aufweisenden Drehtransformator-Stator (2), - mit einem relativ zum Drehtransformator-Stator (2) um eine Drehachse (D) drehbar ausgebildeten und eine Sekundärspule (21) aufweisenden Drehtransformator-Rotor (3), wobei die Sekundärspule (21) induktiv mit der Primärspule (20) koppelbar oder gekoppelt ist, - mit einer optischen Kopplungseinrichtung (4) zur optischen Datenübertragung oder/und optischen Signalübertragung zwischen dem Drehtransformator-Stator (2) und dem Drehtransformator-Rotor (3), welche teilweise am Drehtransformator-Stator (2) und teilweise am Drehtransformator-Rotor (3) angeordnet ist.
Drehtransformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - die optische Kopplungseinrichtung (4) wenigstens einen optischen Sender (5a, 5b) zum Emittieren von Licht und einen zum Empfangen dieses Lichts optisch mit diesem optischen Sender (5a, 5b) gekoppelten Empfänger (6a, 6b) umfasst, - wobei der wenigstens eine Sender (6a, 6b) am Drehtransformator-Stator (2) und der mit diesem Sender (5a, 5b) optisch gekoppelte Empfänger (6a, 6b) am Drehtransformator-Rotor (3) angeordnet ist oder der wenigstens eine Sender (5a, 5b) am Drehtransformator-Rotor (3) und der mit diesem Sender (5a, 5b) optisch gekoppelte Empfänger am Drehtransformator-Stator (2) angeordnet ist.
Drehtransformator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass - der wenigstens eine optische Sender (5a, 5b) eine Licht emittierende Diode (12, 12b) oder eine Laserdiode zum Emittieren von Licht umfasst oder ist, - der wenigstens eine optische Empfänger (6a, 6b) einen Fototransistor oder eine Fotodiode (13a, 13b) umfasst oder ein solcher Fototransistor bzw. eine solche Fotodiode (13a, 13b) ist.
Drehtransformator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass - die optische Kopplungseinrichtung (4), insbesondere der optische Sender (5a, 5b) und der optische Empfänger (6a, 6b) auf einer dem Drehtransformator-Rotor (3) zugewandten Stirnseite (8) des Stators (2) und auf einer dem Drehtransformator-Stator (3) zugewandten Stirnseite (9) des Drehtransformator-Rotors (3), insbesondere einer Rotorwelle (7) des Drehtransformator-Rotors (3), angeordnet sind, oder dass - die optische Kopplungseinrichtung (4), insbesondere der optische Sender (5a, 5b) und der optische Empfänger (6a, 6b) auf einer dem Drehtransformator-Rotor (3) zugewandten Innenumfangsseite (15) des Stators (2) und auf einer dem Drehtransformator-Stator (3) zugewandten Außenumfangsseite (9) des Drehtransformator-Rotors (3), insbesondere einer Rotorwelle (7) des Drehtransformator-Rotors (3), angeordnet sind.
Drehtransformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Kopplungseinrichtung (4) wenigstens ein axial oder radial zwischen dem optischen Sender (5a, 5b) und dem optischen Empfänger (6a, 6b) angeordnetes und Licht leitendes optisches Kopplungselement (10a, 10b), insbesondere aus einem Licht leitenden Kunststoff, zur Lichtübertragung vom Sender (5a, 5b) zum Empfänger (6a, 6b) umfasst.
Drehtransformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Kopplungseinrichtung (4) zur unidirektionalen Datenübertragung genau einen optischen Sender (5a) und genau einen optischen Empfänger (6a) umfasst, wobei der Sender (5a) am Drehtransformator-Stator (2) und der Empfänger (6a) am Drehtransformator-Rotor (3) vorgesehen ist, oder umgekehrt.
Drehtransformator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Sender (5a) und der zugeordnete optische Empfänger (6a), vorzugsweise auch das Licht leitende Kopplungselement (10), der optischen Kopplungseinrichtung (4) auf der Drehachse (D) angeordnet sind oder bzgl. der Drehachse (D) zentriert sind.
Drehtransformator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur bidirektionalen Datenübertragung zwischen Drehtransformator-Stator (2) und Drehtransformator-Rotor (3) sowohl am Drehtransformator-Stator (2) als auch am Drehtransformator-Rotor (3) jeweils ein optischer Sender (5a, 5b) und ein optischer Empfänger (6a, 6b) angeordnet sind.
Drehtransformator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Sender (5a, 5b) und die beiden Empfänger (6a, 6b) jeweils exzentrisch zur Drehachse (D) angeordnet sind
Drehtransformator nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass - der am Drehtransformator-Stator (2) angeordnete Sender (5a) und der diesem Sender (5a) zugeordnete, am Drehtransformator-Rotor (3) angeordnete Empfänger (6a) in einem größeren radialen Abstand (R1) zur Drehachse (D) angeordnet sind als der am Drehtransformator-Rotor (3) angeordnete Sender (5b) und der diesem Sender (6b) zugeordnete am Drehtransformator-Stator (2) angeordnete Empfänger (6b), oder dass - der am Drehtransformator-Stator (2) angeordnete Sender (5a) und der diesem Sender (5a) zugeordnete, am Drehtransformator-Rotor (3) angeordnete Empfänger (6a) in einem kleineren radialen Abstand zur Drehachse (D) angeordnet sind als der am Drehtransformator-Rotor (3) angeordnete Sender (5b) und der diesem Sender (5b) zugeordnete am Drehtransformator-Stator (2) angeordnete Empfänger (6b).
Drehtransformator nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Drehtransformator-Stator (2) und dem Drehtransformator-Rotor (3) ein Licht leitendes erstes Kopplungselement (10a) zur Übertragung von Licht von dem am Drehtransformator-Stator (2) angeordneten Sender (5a) zu dem am Drehtransformator-Rotor (3) angeordneten Empfänger (6a) und ein Licht leitendes zweites Kopplungselement (10b) zur Übertragung von Licht von dem am Drehtransformator-Rotor (3) angeordneten Sender (5b) zu dem am Drehtransformator-Stator(2) angeordneten Empfänger (6b) vorgesehen sind.
Drehtransformator nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass - das erste Kopplungselement (10a) so ausgebildet und auf den ersten Sender (5a) und den ersten Empfänger (6a) abgestimmt ist, dass unabhängig von einer momentanen Drehposition des Rotors (3) bzw. der Rotorwelle (7) mittels des ersten Kopplungselements (10a) stets eine optische Kupplung zwischen dem ersten Sender (5a) und dem ersten Empfänger (6a) besteht; oder/und dass - das zweite Kopplungselement (10b) so ausgebildet und auf den zweiten Sender (5b) und den zweiten Empfänger (6b) abgestimmt ist, dass unabhängig von einer momentanen Drehposition des Rotors (3) bzw. der Rotorwelle (7) mittels des zweiten Kopplungselements (10b) stets eine optische Kopplung zwischen dem zweiten Sender (5b) und dem zweiten Empfänger (6b) besteht.
Drehtransformator nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Kopplungselement (10a, 10b) jeweils eine ringförmige, vorzugsweise eine kreisförmige, geometrische Formgebung aufweist.
Drehtransformator nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Kopplungselement (10a, 10b) konzentrisch zur Drehachse (D) angeordnet sind.
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.