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  • 权利要求
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  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Anordnung zur berührungslosen induktiven Übertragung elektrischer Leistung an bewegbare Verbraucher, DOLLAR A umfassend ein langgestrecktes Primärleitersystem und eine oder mehrere relativ dazu bewegbare Vorrichtungen, welche jeweils mindestens eine induktiv an das Primärleitersystem gekoppelte Sekundärwicklung umfassen, DOLLAR A wobei das Primärleitersystem Hin- und Rückleiter umfasst, insbesondere zur Leitung von mittelfrequentem Strom, also MF-Strom, DOLLAR A wobei eine oder mehrere der bewegbaren Vorrichtungen mindestens eine Kommunikationseinheit umfassen und/oder wobei zumindest eine Kommunikationseinheit unbeweglich relativ zum Primärleitersystem angeordnet ist, DOLLAR A wobei auf zwei oder mehr dieser Leiter hochfrequent aufmodulierte Daten zwischen den Kommunikationseinheiten austauschbar sind.
    公开号:DE102004031580A1
    申请号:DE102004031580
    申请日:2004-06-29
    公开日:2006-02-09
    发明作者:Günter Becker；Leobald Podbielski；Josef Schmidt；Olaf Dr. Simon
    申请人:SEW Eurodrive GmbH and Co KG；
    IPC主号:H01F38-14
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft eine Anordnung zur berührungslosen induktiven Übertragungelektrischer Leistung.
    [0002] Ausder DE 44 46 779 C2 isteine Anordnung zur berührungsloseninduktiven Übertragungelektrischer Leistung bekannt. Dabei ist als Hinleiter ein Mittelleiteretwa im Zentrum eines Außenleitersangeordnet und von diesem, als fast geschlossenes Gehäuse ausgebildetenAußenleiterteilweise umgeben. Im als Rückleitereingesetzten Außenleiterfließt eingleichgroßerStrom wie im Mittelleiter, der jedoch entgegengerichtet ist. DerMittelleiter ist umfasst von einem U-förmig ausgebildeten Ferritkern,der eine Sekundärwicklungträgt undelektromagnetisch, insbesondere magnetisch, an den Primärkreis,umfassend zumindest Mittelleiter und Außenleiter, gekoppelt ist.
    [0003] Ausder EP 0 818 868 B1 istein ähnliches Systembekannt, bei dem allerdings ein Hin- und ein Rückleiter im Primärsystemverwendet sind. Wesentlich unterschiedlich ist der Übertragerkopfausgebildet, da die Sekundärwicklungauf einem E-förmigen Kernaufgebracht ist.
    [0004] Ausder EP 0 814 994 B1 ,insbesondere den dortigen 5a, 5b und 5c,ist ein geschlitztes Koaxialkabel bekannt, das parallel zum Mittelleiterverlegt wird. Der bewegliche Teil umfasst eine Empfangsmittel, dasden Datenaustausch zwischen beweglichem Teil und stationären Teilenermöglichtmittels des Koaxialkabels und der Empfangsvorrichtung. Nachteiligist dabei, dass ein kostspieliges Kabel zu verlegen ist und dieEmpfangsvorrichtung eine entsprechend ausgelegte und empfindliche,also aufwendig herzustellende und kostspielige Antenne umfassenmuss.
    [0005] Ausder EP 0 961 743 B1 ,insbesondere Spalte 6 Absatz [0020] ist ein System bekannt, bei demals Alternative Funkwellen vorgeschlagen werden. Nachteilig istdabei, dass Funkwellen reflektiert werden und somit Übertragungsfehlerentstehen können.Auch sind sogenannte Funklöcher,insbesondere in Anlagen mit metallischen Apparaten und Wänden, bekannt,in welchen der bewegliche Teil keinen Empfang aufweisen kann. Nachteiligerweise istauch eine aufwendige Empfangsantennenvorrichtung und eine Sendeantennenvorrichtung.
    [0006] DerErfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Datenaustausch beieinem solchen System zur berührungslosenEnergieübertragungin kostengünstigerWeise weiterzubilden.
    [0007] Erfindungsgemäß wird dieAufgabe bei der Anordnung zur berührungslosen induktiven Übertragungelektrischer Leistung an bewegbare Verbraucher nach den in Anspruch1 angegebenen Merkmalen gelöst.
    [0008] WesentlicheMerkmale der Erfindung bei der Anordnung zur berührungslosen induktiven Übertragungelektrischer Leistung an bewegbare Verbraucher sind, dass sie einlanggestrecktes Primärleitersystemund eine oder mehrere relativ dazu bewegbare Vorrichtungen umfasst,welche jeweils mindestens eine induktiv an das Primärleitersystemgekoppelte Sekundärwicklungumfassen, wobei das PrimärleitersystemHin- und Rückleiter umfasst,insbesondere zur Leitung von mittelfrequentem Strom, also MF-Strom, wobeieine oder mehrere der bewegbaren Vorrichtungen mindestens eine Kommunikationseinheitumfassen und/oder wobei zumindest eine Kommunikationseinheit unbeweglichrelativ zum Primärleitersystemangeordnet ist, wobei auf zwei oder mehr dieser Leiter hochfrequent aufmodulierteDaten zwischen den Kommunikationseinheiten austauschbar sind.
    [0009] VonVorteil ist dabei, dass keine Funklöcher stören können und keine geschlitztenKoaxialkabel verlegt werden müssen.Die Verwendung zweier Hinleiter und Rückleiter ist sogar überraschendvorteilig, weil die Auswirkungen des Skin-Effektes verringerbar sindmittels der Verwendung zweier Hinleiter-Kabel und zweier Rückleiter-Kabel,also der Halbierung des Stromes im Hinleiter und auch Rückleiter.
    [0010] Beieiner vorteilhaften Ausgestaltung ist das Primärleitersystem von einer Mittelfrequenzstromquellegespeist. Von Vorteil ist dabei, dass der Skin-Effekt den Wirkungsgradder Energieübertragungnicht störendbeeinflusst und großeAnlagen aufgebaut werden können.
    [0011] Beieiner vorteilhaften Ausgestaltung ist Hinleiter oder Rückleiterals Leiter zur hochfrequenten Aufmodulation von Daten mindestenszweifach ausgebildet und diese mindestens zweifach ausgebildetenLeiter sind mit einer Leitungsabschlussimpedanz elektrisch verbunden.Von Vorteil ist dabei, dass mit einfachen Mitteln eine Hochfrequenzübertragungsstreckerealisierbar ist. Der vorteilhafte Frequenzbereich der Hochfrequenzliegt im bei mehr als 200kHz Bereich, vorteiligerweise bei einigenMHz.
    [0012] Beieiner vorteilhaften Ausgestaltung sind Hinleiter und Rückleiterals HF- Litzenleiter ausgeführt.Von Vorteil ist dabei, dass der Skineffekt und die daraus bewirktenVerluste verringerbar ist.
    [0013] Beieiner vorteilhaften Ausgestaltung sind Hinleiter und Rückleiterals Litzenleiter ausgeführt, wobeidie Litzendrähtemiteinander elektrisch verbunden sind. Von Vorteil ist dabei, dasskostengünstigeStandard-Kabel verwendbar sind.
    [0014] Beieiner vorteilhaften Ausgestaltung erfasst die bewegbare Vorrichtungzur Energieübertragung dasMF Magnetfeld um Hin- und Rückleiterherum. Insbesondere erfasst die bewegbare Vorrichtung zur Signalübertragungdas HF-Magnetfeld zwischen den beiden Hinleitern. Von Vorteil istdabei, dass die beiden Übertragungenphysikalisch unterschiedlich vorgesehen sind.
    [0015] Beieiner vorteilhaften Ausgestaltung bilden die beiden Hinleiter durchdas Einfügeneiner Leitungsabschlussimpedanz am Ende der Übertragungsstrecke und dieohnedies vorhandene Anschlussbrückean der Verbindungsstelle zur Zuleitung eine ovale Schleife bilden.Von Vorteil ist dabei, dass in einfacher und kostengünstigerWeise eine Hochfrequenzübertragungsstreckerealisierbar ist.
    [0016] Beieiner vorteilhaften Ausgestaltung dient die Sekundärspule derbewegbaren Vorrichtung sowohl der Energie- als auch der Signalübertragung. VonVorteil ist dabei, dass nur ein Gehäuse für beide Funktionsteile jeweilsnotwendig sind.
    [0017] WeitereVorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.
    [0018] DieErfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert: In der 1 isteine erfindungsgemäße Anordnung zurberührungsloseninduktiven Übertragungsymbolisch gezeigt.
    [0019] Diemittelfrequente Einspeisequelle 1 speist über dieZuleitung 10 den mittelfrequenten Hin- und Rückleiterstrom 9 indie Übertragungsstrecke 5.Der Hinleiter 7 ist aus zwei nebeneinander verlegten Kabelnvorgesehen, die am Ende der Übertragungsstreckemit jeweiligen Rückleitern 6 verbundensind und zusätzlichmit einer Leitungsabschlussimpedanz 4, die wesentlich imHF-Bereich, also hochfrequenten Bereich, wirksam ist und im mittelfrequenten und/oderniederfrequenten Bereich einen sehr hohen Widerstandsbetrag aufweist.
    [0020] ImGegensatz zum Stand der Technik ist bei der vorliegenden Anordnungdie Anzahl an Linienleitern verdoppelt. Sowohl die Hinleiter 7,als auch die Rückleiter 6 sindmit zwei HF-Litzenleiternausgeführt,die an die Zuleitung (10) am Beginn der Übertragerstreckeangeschlossen sind. Die Zuleitung wird von einer mittelfrequentenAC-Stromquelle 1 gespeist.
    [0021] Derdoppeltverlegte Hinleiter 7 bildet durch das Einfügen einerLeitungsabschlussimpedanz 4 am Ende der Übertragungsstreckeund die ohnedies vorhandene Anschlussbrücke an der Verbindungsstellezur Zuleitung eine ovale Schleife.
    [0022] DieseSchleife dient der HF Übertragungvon Signalen. Dazu werden Signale induktiv in die Schleife eingekoppeltund ebenso induktiv empfangen.
    [0023] Aufdiese Weise ist es ermöglicht,mit einer galvanisch entkoppelten, stationären Kommunikationseinheit 2 hochfrequenteStröme 8 inden Hinleitern anzuregen, die überebenfalls galvanisch entkoppelte, bewegbare, aber induktiv an dasden Hinleiter 7 und den Rückleiter 6 umfassendePrimärsystemgekoppelte Kommunikationseinheiten 3 detektierbar sind.Auch umgekehrt sind HF-Strömevon den Kommunikationseinheiten 3 induzierbar, die von derstationärenKommunikationseinheit 2 detektierbar sind.
    [0024] Aufdiese Weise sind Daten hochfrequent aufmodulierbar auf die Hinleiterund ein Datenaustausch zwischen den bewegbaren und/oder den stationären Kommunikationseinheiten(2, 3) vorsehbar.
    [0025] DieKommunikationseinheiten (2, 3) können dabeiim stationärenTeil der Übertragungsstrecke bzw.im mobilen Bereich der Übertragungsstreckean der Kommunikation teilnehmen.
    [0026] Derhochfrequente Strom, also HF-Strom 8, fließt nur inder entstandenen Hinleiterschleife, wohingegen der mittelfrequenteStrom, also MF-Strom, zur Energieübertragung in allen Leiternfließt.
    [0027] Vorteiligenroeiseist die Sekundärspuleder bewegbaren Einheit nicht nur zur Energieübertragung verwendbar sondernauch zum Empfang oder zur Einspeisung der hochfrequenten Anteile.Das Auskoppeln erfolgt dann in einer mit der Sekundärspule verbundenenelektronischen Schaltung.
    [0028] Beieiner Anordnung nach DE44 46 779 C2 ist also der Mittelleiter ersetzbar durchdie beiden Hinleiter 7, wobei der Außenleiter geteilter Form zur Bildungzweier Rückleiterauszuführenist.
    [0029] Auchbei anderen ähnlichenAnordnung, wie beispielsweise nach EP 0 818 868 B1 , sind der dortige Hinleiterund der dortige Rückleiterebenfalls ersetzbar durch die beiden Hinleiter 7 und diebeiden Rückleiter 6 nach 1.
    [0030] Vorzugsweisewird als Mittelfrequenz eine Frequenz aus dem Bereich 15 bis 100kHz gewählt, vorzugsweise25 kHz.
    [0031] Beieinem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielerfasst die induktive Einheit zur Energieübertragung erfasst lediglichdas MF Magnetfeld um Hin- und Rückleiterherum.
    [0032] Dieinduktive Ein-/Auskopplung zur Signalübertragung erfasst lediglichdas HF-Magnetfeld zwischen den beiden Hinleitern.
    [0033] Beieinem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielist auch eine induktive Einheit vorsehbar, die sowohl der Energie-,als auch der Signalübertragungdient.
    权利要求:
    Claims (9)
    [1] Anordnung zur berührungslosen induktiven Übertragungelektrischer Leistung an bewegbare Verbraucher, umfassend einlanggestrecktes Primärleitersystem undeine oder mehrere relativ dazu bewegbare Vorrichtungen, welche jeweilsmindestens eine induktiv an das Primärleitersystem gekoppelte Sekundärwicklungumfassen, dadurch gekennzeichnet, dass das PrimärleitersystemHin- und Rückleiterumfasst, insbesondere zur Leitung von mittelfrequentem Strom, alsoMF-Strom, wobei eine oder mehrere der bewegbaren Vorrichtungenmindestens eine Kommunikationseinheit umfassen und/oder wobei zumindesteine Kommunikationseinheit unbeweglich relativ zum Primärleitersystemangeordnet ist, wobei auf zwei oder mehr dieser Leiter hochfrequent aufmodulierteDaten zwischen den Kommunikationseinheiten austauschbar sind.
    [2] Anordnung nach mindestens einem der vorangegangenenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass das Primärleitersystem von einer Mittelfrequenzstromquellegespeist ist.
    [3] Anordnung nach mindestens einem der vorangegangenenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass Hinleiter oder Rückleiter als Leiter zur hochfrequentenAufmodulation von Daten mindestens zweifach ausgebildet ist unddiese mindestens zweifach ausgebildeten Leiter mit einer Leitungsabschlussimpedanzelektrisch verbunden sind.
    [4] Anordnung nach mindestens einem der vorangegangenenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass Hinleiter und Rückleiter als HF- Litzenleiterausgeführtsind.
    [5] Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis3, dadurch gekennzeichnet, dass Hinleiter und Rückleiter als Litzenleiter ausgeführt sind, wobeidie Litzendrähtemiteinander elektrisch verbunden sind.
    [6] Anordnung nach mindestens einem der vorangegangenenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die bewegbare Vorrichtung zur Energieübertragungdas MF Magnetfeld um Hin- und Rückleiterherum erfasst.
    [7] Anordnung nach mindestens einem der vorangegangenenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die bewegbare Vorrichtung zur Signalübertragungdas HF-Magnetfeld zwischen den beiden Hinleitern erfasst.
    [8] Anordnung nach mindestens einem der vorangegangenenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hinleiter 7 durchdas Einfügeneiner Leitungsabschlussimpedanz 4 am Ende der Übertragungsstreckeund die ohnedies vorhandene Anschlussbrücke an der Verbindungsstellezur Zuleitung eine ovale Schleife bilden.
    [9] Anordnung nach mindestens einem der vorangegangenenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärspule der bewegbaren Vorrichtung sowohlder Energie- als auch der Signalübertragung dient.
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