CN100384054C - 无触点馈电线系统 - Google Patents

Abstract

一种无触点馈电线系统，包括：至少四个馈电电缆，馈电电缆沿电力负载的移动方向、互相平行地设置；为馈电电缆提供交流电流的多个交流电源；传感器部分，传感器部分用于为电力负载提供从由交流电流中相应的一个交流电流形成的磁场中感应出来的感应电流，该相应的一个交流电流流经馈电电缆中相应的一个馈电电缆，该传感器部分随电力负载的移动，可以不接触馈电电缆而沿馈电电缆中相应的一个馈电电缆进行移动；控制器，控制器用于控制该多个交流电源，从而使从每个该交流电源提供的交流电流的相位相同，并使流经互相靠近设置的馈电电缆的交流电流的方向彼此相反。由此减小在该无触点馈电系统中装配元件的空间，并改善感应电流。

Description

无触点馈电线系统

技术领域

本发明涉及一种无触点馈电线系统，更具体地，涉及这样一种无触点馈电线系统，其中馈电电缆交流电流的相位和流向都是受控的，或者是改善了该馈电电缆的连接结构，从而减小了该无触点馈电线系统的装配空间，并了提高电源的效率。

背景技术

为了在生产线上或配电系统中传送产品或确定产品的位置，通常利用一种具有诸如搬运器之类的移动对象的移动系统。为了在该移动系统上施加电源并操作移动对象，将动力电缆与该移动对象相连，这就会由于该动力电缆与移动对象一起牵引而产生噪声和灰尘。进一步，由于该动力电缆当受到牵引时会被反复地弯曲，因此该动力电缆可能被破坏或折断。

为了解决上述问题，一种无触点馈电线系统不用将动力电缆与移动对象相连而将电源施加到移动对象上。在该无触点馈电线系统中，沿着移动对象的移动方向布置流过交流电流的馈电电缆，并且从流过馈电电缆的交流电流周围形成的磁场中产生感应电流，该电流提供给移动对象。

如图1所示，常规无触点馈电线系统包括提供交流电流的交流电源121、沿移动对象160的移动方向设置的平行圆形电缆111、以及与移动对象160一起移动的传感器部分131，移动对象相对于平行圆形电缆111前后移动的，传感器部分根据流经平行圆形电缆111的交流电流周围产生的磁场感应出感应电流。

如图2所示，由于移动对象160所需的电容量增加，已经使用具有两个交流电源121、122和两个平行圆形电缆111、112的无触点馈电线系统，以为移动对象160施加电源，所述两个平行圆形电缆与交流电源121、122中相应的电源相连。

但是，在常规无触点馈电线系统中，如果利用两个交流电源121、122将交流电流提供给两个平行圆形电缆111、112的话，那么，覆盖每个平行圆形电缆111、112的传感器部分131、132就应该如图3所示彼此分开一个预定间隔“d”设置。这就要求由于每个交流电源121、122是单独控制的，则每个交流电源121、122提供给每个相应平行圆形电缆111、112的交流电流的相位和流向也要单独确定。这样，在平行圆形电缆111、112之一周围形成的磁场的方向就不依赖于平行圆形电缆111、112中的另一个而构成。如果每个交流电流都具有如图3所示的方向的话，则平行圆形电缆111、112周围形成的磁场就破坏性地互相干扰，因此而降低感应电流的效率。

由此，在常规无触点馈电线系统中，如果设置多于两个的平行圆形电缆111、112用于从多于两个的交流电源121、122向移动对象提供交流电流的话，那么，平行圆形电缆111、112就应该彼此分开预定间隔设置，因此而降低感应电流的效率。

发明内容

为了解决前述和/或其他问题，本发明的一个方面是提供一种无触点馈电线系统，在该系统中，馈电电缆中的交流电流的相位和流向是可控的，或者改善了馈电电缆的连接结构，因此减小了无触点馈电线系统的装配空间，并提高了感应电流的效率。

本发明的附加方面内容和/或优点将在以下的描述中部分得到阐述，部分从说明书中可以得到显而易见的了解，或者可以通过实施本发明而获得教导。

本发明前述和/或其他的方面可以通过提供一种无触点馈电线系统为电力负载提供感应电流而获得，该无触点馈电线系统包括：至少四个馈电电缆，所述馈电电缆沿电力负载的移动方向、互相平行地设置；为馈电电缆提供交流电流的多个交流电源；传感器部分，所述传感器部分用于为电力负载提供从由交流电流中相应的一个交流电流形成的磁场中感应出来的感应电流，该相应的一个交流电流流经馈电电缆中相应的一个馈电电缆，该传感器部分随电力负载的移动，可以不接触馈电电缆而沿馈电电缆中相应的一个馈电电缆进行移动；控制器，所述控制器用于控制该多个交流电源，从而使从每个该交流电源提供的交流电流的相位相同，并使流经互相靠近设置的馈电电缆的交流电流的方向彼此相反。

根据本发明的一个方面，每个交流电源都包括具有多个开关元件、以为相应馈电电缆提供交流电流的逆变器，以及控制每个逆变器的开关元件以控制从每个交流电源输出的交流电流的相位和方向的控制器。

根据本发明的另一个方面，至少一对馈电电缆构成串联地与交流电源馈电电缆的相对端相连的平行电缆。

仍然根据本发明的又一个方面，每个传感器部分都包括：管状的传感器铁心，它缠绕(围绕)馈电电缆中相应的一个馈电电缆而不与其接触，并靠近另一个传感器铁心设置；以及缠绕在传感器铁心上的传感器线圈，以把从由每个馈电电缆形成的磁场中感生出的感应电流提供到电力负载。

仍然根据本发明的再一个方面，每个传感器铁心都有在电力负载移动方向的横向上基本的矩形截面，并通过一个接一个地互相紧密地接触而一个接一个地互相靠近地设置。

根据本发明的另一个方面，经过彼此靠近的传感器铁心的馈电电缆中交流电流的方向相对于另一个相反。

根据本发明的又一个方面，每对形成平行圆形电缆的馈电电缆都分别经过传感器铁心中相应的一个传感器铁心彼此靠近设置。

根据本发明的再一个方面，传感器线圈缠绕在该对互相靠近的传感器铁心周围。

根据本发明的又一个方面，至少四个平行且互相靠近设置的馈电电缆串联，从而使从交流电源中相应的交流电源提供的交流电流具有相对于另一个相反的方向。

本发明的前述和/或其他方面也可以通过提供一种为电力负载提供感应电流的无触点馈电线系统而获得，该无触点馈电线系统包括：至少四个沿电力负载的移动方向基本上互相平行地设置的馈电电缆；多个为馈电电缆中相应的馈电电缆提供交流电流的交流电源；以及多个传感器部分，所述传感器部分为电力负载提供感应电流，该感应电流是从流经馈电电缆中相应的一个馈电电缆的交流电流形成的磁场中感生出来的，且该传感器部分可以随着电力负载的移动，不接触馈电电缆而沿馈电电缆进行移动，其中该馈电电缆串联设置，从而使该彼此靠近设置的馈电电缆中交流电流的方向关于另一个相反。

附图说明

参照附图，通过对本发明实施例进行描述，本发明的上述和/或其他方面内容和优点将变得更加清楚和易于理解，其中：图1示出了具有交流电源的常规无触点馈电线系统；

图2示出了具有两个交流电源的常规无触点馈电线系统；

图3所示的剖视图示出了图2中所示的无触点馈电线系统的传感器部分和圆形电缆；

图4示出了根据本发明的实施例的无触点馈电线系统；

图5所示的局部剖视图示出了图4所示的无触点馈电线系统的传感器部分和圆形电缆；

图6示出了图4中所示的无触点馈电线系统的交流电源和控制器的结构；

图7示出了图4中所示的无触点馈电线系统从交流电源输出的交流电流的波形；

图8示出了根据本发明的另一实施例的无触点馈电线系统；和

图9A和9B示出了根据本发明另一实施例，在无触点馈电线系统中，用于装配多个馈电电缆和多个传感器部分的多种结构。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的实施例，本发明的例子示出在附图中，其中相同的标号指示相同的元件。以下描述的实施例旨在通过参照附图解释本发明。

图4示出了根据本发明的实施例的无触点馈电线系统。

如图4和5所示，为诸如搬运器之类的电力负载60提供感应电流的无触点馈电线系统，包括多个交流电源21和22，馈电电缆11、12、13和14，传感器部分31、32、33和34，以及控制器40。描述包括四个馈电电缆11、12、13和14的、根据本发明的实施例所述的无触点馈电线系统的例子。为理解方便，馈电电缆11、12、13和14分别定义成第一馈电电缆11、第二馈电电缆12、第三馈电电缆13和第四馈电电缆14。进一步，相应于各个馈电电缆11、12、13和14的传感器部分31、32、33和34分别定义成第一传感器部分31、第二传感器部分32、第三传感器部分33和第四传感器部分34。同样地，相应于各个传感器部分31、32、33和34的传感器铁心31a、32a、33a和34a分别定义成第一传感器铁心31a、第二传感器铁心32a、第三传感器铁心33a和第四传感器铁心34a。

每个交流电源21和22都将外部信源提供的商用交流电流转换成高频交流电流，以向馈电电缆11、12、13和14中相应的一个馈电电缆提供转换过的交流电流。根据本发明的一个方面，交流电源21和22用于为馈电电缆11、12、13和14中相应的馈电电缆提供高频交流电流。如图6所示，每个交流电源21和22都可包括用于整流并平滑商用交流电流的整流单元(没有示出)和将整流及平滑的直流转换为交流电流、并将该高频交流电流提供给馈电电缆11、12、13和14中相应的一个电缆。逆变器21a和22a可以是包括多个开关元件21b和22b的桥接电路。该开关元件21b和22b根据控制器40产生的控制信号开/关，并输出高频交流电流。

每个交流电源21和22都形成具有馈电电缆11和12、或13和14的闭环。根据本发明的另一方面，交流电源21和22之一、第一馈电电缆11和第二馈电电缆12构成一个闭环，交流电源21和22中的另一个与第三馈电电缆13和第四馈电电缆14构成另一个闭环。这里，构成具有第一馈电电缆11和第二馈电电缆12的闭环的交流电源21称为第一交流电源，而构成具有第三馈电电缆13和第四馈电电缆14的另一闭环的交流电源22称为第二交流电源。第一交流电源21的逆变器21a称为第一逆变器21a，而第二交流电源22的逆变器22a称为第二逆变器22a。

根据本发明的另一方面，馈电电缆11、12、13和14沿电力负载60的移动方向基本上平行地设置。如图4所示，馈电电缆11、12、13和14构成一对平行圆形电缆A和B。仍然根据本发明的另一方面，第一馈电电缆11和第二馈电电缆12构成平行圆形电缆A(称为第一平行圆形电缆)，第三馈电电缆13和第四馈电电缆14构成另一平行圆形电缆B(称为第二平行圆形电缆)。仍然根据本发明的又一方面，第一平行圆形电缆A沿传感器部分31和32的横向设置，第二平行圆形电缆B在第一平行圆形电缆A下方、沿传感器部分33和34的横向设置，以与第一平行圆形电缆A相对。

馈电电缆11、12、13和14中交流电流的相位相同，但彼此靠近设置的馈电电缆11、12、13和14中交流电流的方向却是彼此相反的。也就是说，第一馈电电缆11和第二馈电电缆12互相靠近设置，构成第一平行圆形电缆A，从而使第一馈电电缆11和第二馈电电缆12中交流电流的相位是相同的，但却使第一馈电电缆11和第二馈电电缆12中交流电流的方向是互相反向的。同样，第三馈电电缆13和第四馈电电缆14彼此靠近设置，构成第二平行圆形电缆B，从而使第三馈电电缆13和第四馈电电缆14中交流电流的相位相同，但却使第三馈电电缆13和第四馈电电缆14中交流电流的方向是互相反向的。控制器40控制从第一交流电源21和第二交流电源22中相应的一个电源提供的交流电流的相位和方向，从而使彼此靠近设置的第一馈电电缆11和第三馈电电缆13的相位相同，但却使第一馈电电缆11和第三馈电电缆13中交流电流的方向互相反向。

每个馈电电缆11、12、13和14都由电缆固定器支撑。根据本发明的这个实施例的该电缆固定器包括支架52、电缆支撑杆51，该支撑杆具有与馈电电缆11、12、13和14相连的第一端以及与该支架52相连的第二端，以支撑馈电电缆11、12、13和14。

电缆支撑杆51防止沿电力负载60的移动方向伸展的馈电电缆11、12、13和14由于馈电电缆11、12、13和14的重力而下垂。电缆支撑杆51可以以预定间隔沿馈电电缆11、12、13和14设置多个。

电缆支撑杆51安装在支架52上。支架52可以设置成独立结构，但如果底面、壁或设置了无触点馈电线系统的顶板是与电缆支撑杆51靠近设置的话，则具有底面、壁或顶板的外部结构可以作为支架52，而不需要作为独立结构的支架。

每个传感器部分31、32、33和34都从由馈电电缆11、12、13和14中相应的一个馈电电缆中的交流电流产生的磁场中感生出感应电流，并将该感应电流提供给电力负载60。当电力负载60移动时，传感器部分31、32、33和34可以不需要分别与馈电电缆11、12、13和14接触就可与该电力负载60一起移动。

根据本发明的这个实施例的每个传感器部分31、32、33和34都分别包括传感器铁心31a、32a、33a或34a、和传感器线圈35，该传感器铁心覆盖馈电电缆11、12、13和14中相应的一个馈电电缆且不与馈电电缆11、12、13和14接触，该传感器线圈缠绕在传感器铁心31a、32a、33a和34a中相应的一个传感器铁心周围。

每个传感器铁心31a、32a、33a和34a基本是管状的，并且在关于电力负载60移动方向的横向上是矩形剖面。传感器铁心31a、32a、33a和34a以彼此紧密接触的方式靠近设置，从而使传感器铁心31a、32a、33a和34a具有在电力负载60移动方向的横向上具有矩阵式的横截面。如图5所示，每个传感器铁心31a、32a、33a和34a都可以设置成互相接触，从而减小无触点馈电线系统的装配空间。

这里，流经彼此相邻设置的传感器铁心31a、32a、33a和34a中相应传感器铁心的馈电电缆11、12、13和14中电流的方向彼此反向。例如，如上所述，流经第一传感器铁心31a的第一馈电电缆11的交流电流具有与分别流经第二和第三传感器铁心32a和33a的第二馈电电缆12和第三馈电电缆13的交流电流相同的相位，所述第二、第三传感器铁心与第一传感器铁心31a靠近。但是，第一馈电电缆11的交流电流的方向与第二馈电电缆12和第三馈电电缆13中交流电流的方向相反。

沿馈电电缆11、12、13和14的方向，即，电力负载60的移动方向，在每个传感器铁心31a、32a、33a和34a上都设置开口36。这样，当传感器铁心31a、32a、33a和34a沿着相应馈电电缆11、12、13和14的方向移动时，每个传感器铁心31a、32a、33a和34a都可以不受电缆支撑杆51牵绊而自由移动。

传感器线圈35在每个传感器铁心31、32、33和34的里面及外面缠绕。例如，传感器线圈35与整流单元(没有示出)相连，以将由靠近每个各个馈电电缆11、12、13和14形成的磁场感生出来的电流传送给整流单元。由整流单元整流过的电流提供给恒压控制器(没有示出)，该恒压控制器将电力负载60所需的电源提供给电力负载60。

传感器线圈35缠绕在一对传感器铁心31a、32a、33a和34a周围，这些铁心互相紧密接触地彼此靠近设置。如图5所示，例如，传感器线圈35缠绕在彼此靠近设置而互相接触的第一传感器铁心31a和第二传感器铁心32a的周围，另一个传感器线圈35缠绕在彼此靠近设置而互相接触的第一传感器铁心31a和第三传感器铁心33a周围。这样，传感器铁心31a、32a、33a和34a就互相接触，从而减小了传感器部分31、32、33和34的装配空间。

控制器40控制从各个交流电源21和22提供给相应的第一平行圆形电缆A和第二平行圆形电缆B的各个交流电流的相位和方向，从而使相应的馈电电缆11、12、13和14周围形成的磁场积极地互相干扰。如果各个馈电电缆11、12、13和14中电流的方向如图5所示的那样，那么，相应馈电电缆11、12、13和14周围形成的磁场就不会破坏性地互相干扰。这里，控制器40可以控制交流电源21和22中逆变器21a和22a的各个开关元件21b、22b的开/关，从而使从各个交流电源21和22提供给相应第一平行圆形电缆A和第二平行圆形电缆B的交流电流的方向和相位是可控的。

例如，控制器40设置时限和周期，来开/关第一逆变器21a和同样的第二逆变器22a的开关元件21b和22b，从而使来自第一交流电源21的交流电流的相位和来自第二交流电源22的交流电流的相位相同。

进一步，控制器40确定开/关第一逆变器21a和第二逆变器22a的开关元件21b和22b中的哪一个开关元件，从而使彼此靠近设置的第一馈电电缆11和第三馈电电缆13中交流电流的方向变成互相反向，彼此靠近设置的第二馈电电缆12和第四馈电电缆14的方向变成互相反向。这样，流经彼此靠近设置的馈电电缆11、12、13和14的交流电流具有互相反向的方向和相同的相位，从而使馈电电缆11、12、13和14周围形成的磁场积极地互相干扰。

如图7所示，控制器40为了具有波形的交流电流i1和i3分别流经第一馈电电缆11和第三馈电电缆13而控制交流电源21和22。

图8示出了根据本发明另一实施例的无触点馈电线系统。

如图8所示，根据本发明另一实施例的无触点馈电线系统包括串联并平行于图4中电力负载60移动方向设置的馈电电缆11′、12′、13′和14′，交流电流流经上述馈电电缆，从而使流经馈电电缆11′、12′、13′和14′的交流电流的方向彼此相反。进一步，根据本发明这个实施例的无触点馈电线系统包括单一的交流电源21′和串联地与该交流电源21′构成闭环的馈电电缆11′、12′、13′和14′。这样，如果馈电电缆11′、12′、13′和14′的设置是可变的话，没有图4中的控制器40，馈电电缆11′、12′、13′和14′中相应的馈电电缆周围形成的各个磁场可以积极地互相干扰。用于如图4所示根据本发明前述实施例的无触点馈电线系统的各个元件，可以用于根据本发明的这个实施例的无触点馈电线系统。这样，就省略了对这些元件的详细描述。

图9A和9B示出了具有多个馈电电缆10和10′及传感器部分30和30′的无触点馈电线系统的截面图。如图9A和9B所示，在这个无触点馈电线系统中，如果互相靠近设置的馈电电缆10和10′周围形成的磁场MF互相积极地干扰的话，那么，多个馈电电缆10和10′以及传感器部分30和30′就可以互相靠近地设置。进一步，支撑馈电电缆10和10′中相应的一个馈电电缆的电缆支架51和52的结构就是可变的，这包含在本发明的精神实质中。

此外，在图4所示的无触点馈电线系统中，各个交流电源21和22互相物理性隔离地安装在一个装置中。但是，如果可以向馈电电缆11、12、13和14提供具有两个不同波形的该交流电流的话，在根据本发明这个实施例的无触点馈电线系统中，两个交流电源21和22也可以一起安装在一个装置中。

如上所述，本发明提供了一种可以减小无触点馈电线系统的装配空间并改善感应电流的无触点馈电线系统。

尽管对本发明的一些优选实施例进行了展示和描述，但本领域技术人员将会理解在不偏离本发明的原理和实质的情况下，可对这些实施例进行改变，其范围也落入本发明的权利要求及其等同物所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种为电力负载提供感应电流的无触点馈电线系统，包括：

至少四个馈电电缆，所述馈电电缆沿电力负载的移动方向、互相平行地设置；

为馈电电缆提供交流电流的多个交流电源；

传感器部分，所述传感器部分用于为电力负载提供从由交流电流中相应的一个交流电流形成的磁场中感应出来的感应电流，该相应的一个交流电流流经馈电电缆中相应的一个馈电电缆，该传感器部分随电力负载的移动，可以不接触馈电电缆而沿馈电电缆中相应的一个馈电电缆进行移动；

控制器，所述控制器用于控制该多个交流电源，从而使从每个该交流电源提供的交流电流的相位相同，并使流经互相靠近设置的馈电电缆的交流电流的方向彼此相反。

2.根据权利要求1的无触点馈电线系统，其中每个所述交流电源都包括具有多个开关元件、以为馈电电缆中相应的馈电电缆提供交流电流的逆变器，而且所述控制器控制各个逆变器的开关元件、以控制从各个交流电源输出的交流电流的相位和方向。

3.根据权利要求2的无触点馈电线系统，其中所述至少四个馈电电缆包括这样一对馈电电缆，这对馈电电缆在一端串联连接，构成平行电缆，并在相对的一端串联连接其中一个交流电源。

4.根据权利要求3的无触点馈电线系统，其中每个所述传感器部分都包括：

呈管状的传感器铁心，所述传感器铁心不接触馈电电缆地缠绕在馈电电缆中相应的一个馈电电缆周围，并与其它传感器部分中相应的传感器铁心靠近设置；和

缠绕在传感器铁心周围的传感器线圈，所述传感器线圈把从由馈电电缆中相应的一个馈电电缆形成的磁场中感生出来的感应电流提供到电力负载。

5.根据权利要求4的无触点馈电线系统，其中所述传感器铁心在电力负载移动方向的横向上是矩形剖面，并一个接一个地互相靠近地设置，一个接一个地彼此接触。

6.根据权利要求5的无触点馈电线系统，其中形成平行电缆的该对馈电电缆穿过互相靠近设置的传感器铁心中的相应一个传感器铁心。

7.根据权利要求5的无触点馈电线系统，其中传感器线圈缠绕在互相靠近设置的一对传感器铁心周围。

8.根据权利要求1的无触点馈电线系统，其中至少四个馈电电缆一个接一个地互相靠近地设置，并且每个馈电电缆都与另一对应的馈电电缆串联连接。

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