BE1014529A3

BE1014529A3 - Transmissie-inrichting voor het contactloos overbrengen van elektrische energie en schuifpoort die zulke inrichting toepast.

Info

Publication number: BE1014529A3
Application number: BE2001/0792A
Authority: BE
Original assignee: Matic Nv Ab
Priority date: 2001-12-06
Filing date: 2001-12-06
Publication date: 2003-12-02
Also published as: EP1318260A3; EP1318260A2

Abstract

Transmissie-inrichting voor het contactloos overbrengen van elektrische energie, die in hoofdzaak bestaat uit een mannelijk deel (2) dat een eerste wikkeling (5) bevat en een vrouwelijk deel (3) dat een tweede wikkeling (17) bevat, waarbij deze delen (2-3) onderling verplaatsbaar zijn tussen een positie waarin zij zich uit elkaar bevinden en een positie waarin zij zich minstens gedeeltelijk in elkaar bevinden, daardoor gekenmerkt dat de tweede wikkeling (17) minstens gedeeltelijk over de eerste wikkeling (5) kan worden geschoven.

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Transmissie-inrichting voor het contactloos overbrengen van elektrische energie en schuifpoort die zulke inrichting toepast. 



  De huidige uitvinding heeft betrekking op een transmissieinrichting voor het contactloos overbrengen van elektrische energie, almede op een schuifpoort die zulke inrichting toepast. 



  In het algemeen kan de transmissie-inrichting volgens de uitvinding in alle soorten toepassingen worden aangewend, waarbij elektrische energie contactloos moet worden overgebracht, doch, in het bijzonder, is zij bedoeld voor het overbrengen van energie naar mobiele toestellen of onderdelen, mits tussenkomst van een batterij die samen met het mobiele toestel of onderdeel beweegbaar is. 



  De uitvinding heeft meer speciaal betrekking op een transmissie-inrichting van het type dat in hoofdzaak bestaat uit een mannelijk deel dat een eerste wikkeling bevat en een vrouwelijk deel dat een tweede wikkeling bevat, waarbij deze delen onderling verplaatsbaar zijn tussen een positie waarin zij zieh uit elkaar bevinden en een positie waarin zij zieh minstens gedeeltelijk in elkaar bevinden. 



  Bij de bekende transmissie-inrichtingen van dit type is de eerste wikkeling rond een volle kern opgebouwd die aan   een   zijde uit deze wikkeling steekt en is de tweede wikkeling ringvormig uitgevoerd, zodat zij voor de energieoverdracht 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 over het uitstekend gedeelte van de kern tot tegen de eerste wikkeling kan worden geschoven om, aldus, samen met de eerste wikkeling, een transformator te vormen. De beide wikkelingen bevinden zieh tijdens de energieoverdracht aldus axiaal naast elkaar. 



  De meest gekende toepassing van zulke bekende transmissieinrichting is wellicht bij de elektrische tandenborstel, waarbij de voornoemde eerste wikkeling zieh in een voetstuk bevindt en, via een aansluiting, op het elektriciteitsnet van stroom kan worden voorzien, terwijl de tweede wikkeling in de eigenlijke tandenborstel aangebracht en verbonden is met een ingebouwde batterij die zodoende opgeladen wordt telkens wanneer de tandenborstel op het voetstuk wordt geplaatst. 



  Een nadeel van zulke bekende transmissie-inrichting bestaat erin dat, om een goede werking te garanderen, de beide wikkelingen steeds zeer precies tot op een geringe axiale afstand van elkaar moeten worden gepositioneerd en, dat de minste afwijking uit deze positie tot een onderbreking van de overdracht van energie leidt. Dergelijke inrichtingen zijn dan ook niet geschikt voor   industriële   toepassingen waar het onmogelijk is om in dergelijke juiste positionering te voorzien. 



  Een ander nadeel van deze bekende transmissie-inrichting is dat ze slechts geschikt zijn om relatief kleine vermogens over te dragen. 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 



  De huidige uitvinding heeft tot doel aan deze en andere nadelen een oplossing te bieden. Hiertoe voorziet zij in een transmissie-inrichting van het voornoemde type, met als kenmerk dat de tweede wikkeling, minstens gedeeltelijk, over de eerste wikkeling kan worden geschoven. 



  Een eerste voordeel van zulke transmissie-inrichting volgens de uitvinding is dat de axiale positionering van het mannelijk deel ten opzichte van het vrouwelijk deel veel minder kritisch is, dan bij de bekende transmissieinrichtingen. Zelfs wanneer de voornoemde delen van de transmissie-inrichting maar voor 50% in elkaar geschoven zijn, kan nog steeds een efficiënte energieoverdracht worden gewaarborgd. 



  Een tweede voordeel is dat zulke transmissie-inrichting grotere vermogens kan overdragen. 



  Door deze voordelen zijn dergelijke transmissieinrichtingen uitermate geschikt voor toepassingen in industriele omgevingen. 



  Een bijzondere toepassing van zulke transmissie-inrichting komt voor bij schuifpoorten. De uitvinding heeft dan ook betrekking op een schuifpoort, met een verschuifbaar gedeelte en een vast gedeelte, met als kenmerk dat zij uitgerust is met een transmissie-inrichting volgens de uitvinding, waarbij   een   van de voornoemde delen van de transmissie-inrichting op het verschuifbaar gedeelte is gemonteerd, terwijl het andere deel op het vast gedeelte is gemonteerd. Aan het verschuifbaar gedeelte is een batterij 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 aanwezig die, via de transmissie-inrichting, kan worden opgeladen en waarmee elektrische onderdelen, die op het verschuifbaar gedeelte aanwezig zijn, kunnen worden gevoed. 



  Zodoende wordt verkregen dat, telkens wanneer de poort in een eindpositie wordt gebracht, bij voorkeur de gesloten positie, de voornoemde delen van de transmissie-inrichting in elkaar worden geschoven en de batterij opgeladen, respectievelijk bijgeladen, wordt, zodat, wanneer de poort terug geopend wordt, de elektrische onderdelen die aan het verschuifbaar gedeelte aanwezig zijn, blijvend van stroom kunnen worden voorzien. 



  Andere kenmerken van de uitvinding zullen blijken uit de hiernavolgende gedetailleerde beschrijving en uit de aangehechte conclusies. Hierbij is het duidelijk dat de verschillende deelkenmerken naar willekeur kunnen worden gecombineerd. 



  Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, zijn hierna als voorbeeld, zonder enig beperkend karakter, enkele voorkeurdragende uitvoeringsvormen beschreven met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin : 
Figuur 1 in perspectief een transmissie-inrichting volgens de uitvinding weergeeft ; figuur 2 een zieht weergeeft analoog aan dit van figuur 1, doch voor een andere positie ; figuur 3 een doorsnede weergeeft volgens lijn 111-111 in figuur   2 ;   

 <Desc/Clms Page number 5> 

 figuur 4 een doorsnede weergeeft volgens lijn IV-IV in figuur   3 ;   figuur 5 een doorsnede weergeeft analoog aan die van figuur 3, doch voor een andere positie ; figuren 6 en 7 voor twee verschillende standen een schuifpoort weergeven die met een transmissie- inrichting volgens de uitvinding is uitgerust ;

   figuur 8 een zieht weergeeft analoog aan dat van figuur 3, doch voor een uitvoeringsvariante. 



  Zoals weergegeven in de figuren 1 tot 5 bestaat de transmissie-inrichting 1 volgens de uitvinding hoofdzakelijk uit een eerste, in dit geval mannelijk deel 2, en een tweede, daarmee samenwerkend, in dit geval vrouwelijk deel 3, welke, zoals afgebeeld, bij voorkeur langwerpig en cilindervormig zijn. 



  Het mannelijk deel 2 omvat een buisvormig omhulsel 4, bij voorkeur uit roestvrij staal, waarin een eerste wikkeling 5 is aangebracht. Deze wikkeling 5 bestaat uit een aantal windingen die zijn aangebracht rond een kern 6 die is samengesteld uit lamellen 7 die zieh in de axiale richting van het mannelijk deel 2 uitstrekken. 



  Het omhulsel 4 is aan   een   uiteinde afgesloten door middel van een stop 8 met een afgeronde kop 9 en is aan het andere uiteinde afgesloten door middel van een afsluitplaat 10,   een   en ander zodat bij voorkeur een waterdichte behuizing 11 wordt verkregen. 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 



  De eerste wikkeling 7 is op een elektrisch snoer 12 aangesloten dat zieh doorheen een doorgang 13 in de afsluitplaat 10 uitstrekt. 



  Het vrouwelijk deel 3 vertoont een behuizing 14 die is opgebouwd uit een buitenste buis 15 en een binnenste buis 16, bij voorkeur beide uit roestvrij staal. 



  Rond de binnenste buis 16 is een tweede wikkeling 17 aangebracht, waarvan de lengte, gemeten in axiale richting, 
 EMI6.1 
 hoofdzakelijk overeenstemt met deze van de eerste wikkeling 5. 



  De buitenste buis 15 en de binnenste buis 16 zijn aan een uiteinde met elkaar verbonden door een wandelement 18 waarin een conisch afgeschuinde opening 19 is aangebracht voor het mannelijk deel 2. Aan hun andere uiteinden zijn de buizen 15-16 bijvoorbeeld afgesloten door respectievelijk een afsluitplaat 20 en een wandgedeelte 21, zodat, bij voorkeur, ook deze behuizing 14 waterdicht is. 



  De afmetingen van het omhulsel 4 en van de binnenste buis 16 zijn zodat het mannelijk deel 2 met een geringe speling in de binnenste buis 16 van het vrouwelijk deel 3 kan worden geschoven. 



  Zoals blijkt uit de figuren, vertonen de eerste wikkeling 5, alsook de tweede wikkeling 17 bij voorkeur een wikkelas die samenvalt met de axiale richting van het mannelijk deel 2, respectievelijk het vrouwelijk deel 3. 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 



  In de behuizing 14 is een omvormer 22 voorzien waarvan de ingang door middel van een kabel 23 op de tweede wikkeling 17 aangesloten is en die een wisselspanning kan omzetten in een gestabiliseerde gelijkspanning. 



  Verder is in deze behuizing 14 tevens een oplaadbare batterij 24 die via elektrische verbinding op de uitgang van de omvormer 22 is aangesloten. 



  Vanaf de batterij 24 vertrekt een elektrisch snoer 26, die de behuizing 14 verlaat via een doorgang 27 in de afsluitplaat 20. 



  De werking en het gebruik van de inrichting 1 is zoals hierna beschreven. 



  Het mannelijk deel 2 wordt door middel van het snoer 12 aangesloten op een uitwendige voeding 27, bijvoorbeeld een voeding van 24 volt wisselstroom, zodat de eerste wikkeling 5 onder spanning komt te staan, waardoor, rond het mannelijk deel 2, een magnetisch veld wordt opgewekt. 



  Wanneer het vrouwelijk deel 3 nu volledig over het mannelijk deel 2 geschoven wordt, bevindt de tweede wikkeling 17 zieh, zoals weergegeven in figuur 3, volledig rond de eerste wikkeling 5 en dus ook in het voornoemd magnetisch veld, waardoor, in de tweede wikkeling 17, volgens het transformatorprincipe, een wisselspanning opgebouwd wordt die door de omvormer 22 omgezet wordt in een gelijkspanning, die op zijn beurt via de kabel 25 op de 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 contacten van de batterij aangelegd wordt, zodat deze, voor zover zij niet volledig geladen is, opgeladen wordt. 



  Wanneer nu een verbruiker 28, bijvoorbeeld een elektrisch element of circuit, via het snoer 27 op de batterij aangesloten wordt, zal de verbruiker van stroom voorzien worden en bijgevolg kunnen functioneren. 



  Wanneer het vrouwelijk deel 3 terug van het mannelijk deel 2 verwijderd wordt, zal de verbruiker 28, voor zover de batterij 24 voldoende opgeladen is, verder van stroom voorzien worden en dus verder blijven functioneren zolang de batterij 24 voldoende geladen is. 



  Op deze wijze wordt dus stroom contactloos overgebracht van de voeding 27 naar de verbruiker 28. 



  Doordat de speling tussen het mannelijk deel 2 en het vrouwelijk deel 3 minimaal is, wordt steeds een optimale positionering en centrering van de wikkelingen 5 en 17 ten opzichte van elkaar verkregen, wat een maximaal rendement oplevert. 



  Wanneer de transmissie-inlichting 1 slechts gedeeltelijk in elkaar is geschoven, zal, in tegenstelling tot de bekende uitvoeringen, toch nog een spanning, zij het eventueel een zwakkere spanning, in de tweede wikkeling 17 worden opgewekt, waardoor het vrouwelijk deel 3 toch nog in zekere mate van stroom kan worden voorzien. Zelfs wanneer de delen 2-3 slechts voor 50% in elkaar zijn geschoven, zoals zichtbaar in figuur 5, kan nog steeds voldoende energie 

 <Desc/Clms Page number 9> 

 worden overgedragen om de batterij 24 te laden of om een verbruiker 28 rechtstreeks van stroom te voorzien. 



  Door het feit dat de behuizingen 11 en 14 waterdicht zijn uitgevoerd, kan de transmissie-inrichting 1 ook buiten toegepast worden of zelfs in agressieve middens, zoals in de chemische sector. 



  Om de transmissie-inrichting 1 nog meer te beschermen tegen buiteninvloeden, kunnen eventueel een aantal componenten, zoals bijvoorbeeld de omvormer 22 en de batterij 24, in hars ingegoten worden of kan het mannelijk deel 2 en/of het vrouwelijk deel 3 volledig of gedeeltelijk met hars of dergelijke worden opgevuld. 



  Door het gebruik van roestvrij staal of dergelijke voor de samenstelling van de behuizingen 11 en 14, wordt bovendien een afscherming tegen radiogolven en dergelijke van buitenuit verkregen, hetgeen van belang is wanneer elektronische circuits   geintegreerd   worden in het toestel. 



  Het is duidelijk dat verschillende varianten mogelijk zijn. 



  Zo bijvoorbeeld hoeft de transmissie-inrichting 1 niet noodzakelijk in combinatie met een batterij en/of omvormer te worden uitgevoerd. 



  Een praktische toepassing van de uitvinding is bijvoorbeeld weergegeven in de figuren 6 en 7, waar het mannelijk deel 2 is bevestigd op een vast gedeelte 29 van een automatische schuifpoort 30, terwijl het vrouwelijk deel 3 bevestigd is op het verschuifbare gedeelte 31 van de schuifpoort 30. 

 <Desc/Clms Page number 10> 

 



  Het mannelijk deel 2 is daarbij aangesloten op een vaste externe voeding 27, die bijvoorbeeld ook gebruikt wordt om de motoraandrijving 32 van de schuifpoort 30 van stroom te voorzien, terwijl het vrouwelijk deel 3, dat in dit geval ook is uitgerust met de voornoemde omvormer 22 en batterij 24, zoals hierna nog uiteengezet, is verbonden met elektrische onderdelen die op het verschuifbare gedeelte 31 gemonteerd zijn. 



  Deze onderdelen kunnen van verschillende aard zijn en bestaan bijvoorbeeld uit een zwaailamp 33 die op het verschuifbare gedeelte 31 is gemonteerd en beveiligingsmiddelen 34, zoals bijvoorbeeld een lichtbron 35, die een lichtstraal 36 genereert, die zodanig met een sensor 37 samenwerkt dat, door de onderbreking hiervan, de motoraandrijving 32 wordt stopgezet en/of een stootbeveiliging 38 met   een   of meer sensors 39 die bij indrukking van de stootbeveiliging 38 eveneens een signaal genereren waardoor de motoraandrijving 32 wordt onderbroken.

   In een praktische uitvoering voorzien de sensors 39 in een uitschakeling van de lichtbron 35, zodat alle beveiligingssignalen in feite via de draadloze verbinding via de lichtstraal 36 geschieden, waardoor alle verbindingen tussen het verschuifbaar gedeelte en het vast gedeelte volledig draadloos kunnen worden uitgevoerd. 



  Uiteraard zijn andere, volledig draadloze, uitvoeringen mogelijk. 

 <Desc/Clms Page number 11> 

 



  Telkens wanneer de schuifpoort 30 gesloten wordt, worden de delen 2-3 ineengeschoven en wordt, bijgevolg, de batterij 24 opgeladen. 



  Wanneer de schuifpoort 30 in gesloten toestand een zekere speling heeft in de schuifrichting, zullen de delen 2-3 niet volledig in elkaar geschoven zijn, maar zal de batterij 24 toch nog voldoende laadstroom ontvangen. 



  Wanneer de schuifpoort 30 weer geopend wordt, zullen alle onderdelen die op de batterij 24 aangesloten zijn blijvend van stroom worden voorzien. 



  In figuur 8 is een uitvoeringsvariante van de uitvinding weergegeven, waarbij   een   van de voornoemde delen, in dit geval het vrouwelijk deel 3, een draadloos activeerbaar contact 40, bijvoorbeeld een reed-relais, bevat, waarvan de schakeltoestand wordt bepaald door het al dan niet aanwezig zijn van het mannelijk deel 2 in het vrouwelijk deel 3, waarbij dit contact 40 verbonden is met een circuit of sturing 41 die bedoeld is te worden aangestuurd in functie van het feit of het mannelijk deel 2 zieh al dan niet in het vrouwelijk deel 3 bevindt. 



  Op deze manier kunnen bepaalde functies in- en uitgeschakeld worden in functie van de onderlinge positie van de delen 2-3. 



  Het is duidelijk dat de omvormer 22 en de sturing 41 als   een   enkele elektronische component uitgevoerd kunnen zijn. 

 <Desc/Clms Page number 12> 

 



  De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvormen, doch een inrichting volgens de uitvinding kan in allerlei vormen en afmetingen worden verwezenlijkt, zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims

Conclusies.

1. - Transmissie-inrichting voor het contactloos overbrengen van elektrische energie, die in hoofdzaak bestaat uit een mannelijk deel (2) dat een eerste wikkeling (5) bevat en een vrouwelijk deel (3) dat een tweede wikkeling (17) bevat, waarbij deze delen (2-3) onderling verplaatsbaar zijn tussen een positie waarin zij zieh uit elkaar bevinden en een positie waarin zij zieh minstens gedeeltelijk in elkaar bevinden, daardoor gekenmerkt dat de tweede wikkeling (17) minstens gedeeltelijk over de eerste wikkeling (5) kan worden geschoven.

2.-Transmissie-inrichting volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de eerste wikkeling (5) is uitgevoerd als een primaire wikkeling die samenwerkt met een elektrische voeding (27) en dat de tweede wikkeling (17) is uitgevoerd als een secundaire wikkeling die is verbonden met een verbruiker (28), hetzij rechtstreeks, hetzij onrechtstreeks door middel van tussenkomst van een element (24) voor het opslaan van elektrische energie.

3.-Transmissie-inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat het mannelijk deel (2) een kern (6) bevat die is samengesteld uit lamellen (7), meer speciaal lamellen (7) die zieh in de axiale richting van het mannelijk deel (2) uitstrekken. <Desc/Clms Page number 14>

4.-Transmissie-inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde delen (2- 3) langwerpig zijn uitgevoerd.

5.-Transmissie-inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde delen (2- 3) hoofdzakelijk cilindervormig zijn.

6.-Transmissie-inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat, zowel de eerste wikkeling (5), als tweede wikkeling (17) een wikkelas vertonen die samenvalt met de axiale richting van het mannelijk deel (2) en het vrouwelijk deel (3).

7.-Transmissie-inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat het mannelijk deel (2) precies in het vrouwelijk deel (3) past, bij voorkeur met een geringe speling, zodat, in ineengeschoven toestand, de tweede wikkeling (17) zieh gecentreerd over de eerste wikkeling (5) bevindt.

8.-Transmissie-inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat het mannelijk deel (2) is voorzien van een buisvormig omhulsel (4) dat zieh rond de eerste wikkeling (5) uitstrekt, terwijl het vrouwelijk deel (3) is voorzien van een buisvormig binnenste wandgedeelte (16) waarrond de tweede wikkeling (17) zieh uitstrekt.

9.-Transmissie-inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat het mannelijk deel (2) <Desc/Clms Page number 15> aan zijn voorste uiteinde voorzien is van een afgeronde, afgeschuinde of conische kop (9) en/of het vrouwelijk deel (3) voorzien is van een opening (19) die afgerond, afgeschuind of conisch is.

10.-Transmissie-inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat het mannelijk deel (2) en het vrouwelijk deel (3) een behuizing (11-14) bevatten die hoofdzakelijk uit roestvrij staal is uitgevoerd.

11. - Transmissie-inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat in het vrouwelijk deel (3), meer speciaal in de behuizing (14) ervan, een oplaadbare batterij (24) en een omvormer (22) zijn opgenomen.

12.-Transmissie-inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat in minstens een van de voornoemde delen (2-3), respectievelijk het vrouwelijk deel of het mannelijk deel, een draadloos activeerbaar contact (40) is geintegreerd, waarvan de schakeltoestand wordt bepaald door het al dan niet aanwezig zijn van het mannelijk deel (2) in het vrouwelijk deel (3), waarbij dit contact (40) verbonden is met een circuit of sturing (41), dat bedoeld is te worden aangestuurd in functie van het feit of het mannelijk deel (2) zieh al dan niet in het vrouwelijk deel (3) bevindt.

13.-Schuifpoort, met een verschuifbaar gedeelte en een vast gedeelte, daardoor gekenmerkt dat zij is uitgerust met een transmissie-inrichting (1) volgens een van de <Desc/Clms Page number 16> voorgaande conclusies waarbij een van de voornoemde delen (3) van de transmissie-inrichting (1) op het verschuifbare gedeelte (31) is gemonteerd, terwijl het andere deel (2) op het vast gedeelte (29) is gemonteerd.

14.-Schuifpoort volgens conclusie 13, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde delen (2-3) zodanig zijn gemonteerd dat zij in een gesloten toestand van de schuifpoort (30) met elkaar samenwerken.

15.-Schuifpoort volgens conclusie 13 of 14, daardoor gekenmerkt dat het verschuifbare gedeelte (31) is voorzien van beveiligings- en/of signalisatie en/of bedieningsmiddelen, waarbij deze worden gevoed door een batterij (24) die op het verschuifbare gedeelte (31) aanwezig is en waarbij de voornoemde transmissie-inrichting (1) de energietoevoer verzorgt voor het heropladen van de voornoemde batterij (24).

16.-Schuifpoort volgens een van de conclusies 13 tot 15, daardoor gekenmerkt het verschuifbare gedeelte (31) is voorzien van beveiligings- en/of signalisatie en/of bedieningsmiddelen, waarbij alle verbindingen tussen het verschuifbaar gedeelte (31) en het vast gedeelte (29) volledig draadloos zijn uitgevoerd.