CN107851505A - 从初级导体系统向具有次级绕组的车辆感应式传输能量的装置 - Google Patents

从初级导体系统向具有次级绕组的车辆感应式传输能量的装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于从初级导体系统向具有次级绕组的车辆感应式传输能量的装置，所述初级导体系统特别是被固定布置的初级导体系统，其中，次级绕组被感应耦合到初级导体系统上，其中，初级导体被设计为以伸长的形式铺设的初级导体回路，该初级导体回路在线路部段中具有馈送导体和返回导体，特别是具有与其平行地铺设的返回导体，其中，返回导体被通过以下方式电接地：至少一个电感被布置在返回导体与电接地之间。

Description

从初级导体系统向具有次级绕组的车辆感应式传输能量的 装置
技术领域
本发明涉及一种用于从初级导体系统向具有次级绕组的车辆感应式传输能量的装置。
背景技术
已知的是，在感应式传输能量时为初级导体系统加载交流电并且因此能将电能传输给与初级导体系统感应耦合地设置的次级绕组。
发明内容
因此，本发明的目的是，对用于从初级导体系统向具有次级绕组的车辆感应式传输能量的装置加以改进，其中，改进了安全性并且减少了损耗。
根据本发明，所述目的通过根据在权利要求1中提出的特征的装置来实现。
在设备和方法方面的本发明的重要特征在于，提出了用于从初级导体系统向具有次级绕组的车辆感应式传输能量的装置，所述初级导体系统特别是被固定布置的初级导体系统，
其中，次级绕组被感应耦合到初级导体系统上，
其中，初级导体被设计为以伸长/纵向延伸/细长的形式铺设的初级导体回路，该初级导体回路在线路部段中具有馈送导体和返回导体，特别是具有与其平行地铺设的返回导体，
其中，返回导体通过以下方式电接地：至少一个电感被布置在返回导体与电接地点之间。
在此有利的是，对于低频电流来说以简单的方式设计接地，但是对于中频电流来说在接地之后不会引起流出。因此，中频电流保持在系统中并且能用于向车辆感应式传输能量。
在一个有利的设计方案中，初级导体回路具有多个线路部段，所述多个线路部段具有各一个馈送导体和返回导体。在此有利的是，能设计有多个线路部段并且因此能同时感应式地为多个车辆供电。
在一个有利的设计方案中，返回导体被设计为外导体，特别是各个返回导体被设计为外导体，馈送导体被设计为内导体，特别是各个馈送导体被设计为内导体。在此有利的是，外导体被接地——至少对于低频的电流部分来说——并且因此提高了安全性。
在一个有利的设计方案中，电感被这样规定尺寸，使得该电感对于电网频率引起至少小100倍的阻抗，特别是引起小1000倍的阻抗，该电网频率也就特别是50Hz或60Hz的频率。在此有利的是，对于低频引起接地，而对于高频或中频不会有电流部分向接地点流出。
在一个有利的设计方案中，返回导体、特别是各个返回导体至少部分地沿周向——也就是说垂直于车辆的运动方向——围绕馈送导体、特别是相应的馈送导体，
特别是因此，在返回导体上，特别是在相应的返回导体上设计有沿运动方向延伸的狭槽，
特别是其中，次级绕组被设计为围绕U形铁氧体磁芯，其中，U形结构的腿部突出到或延伸到分别位于馈送导体与返回导体之间的空间区域中。在此有利的是，在感应式传输时能实现高耦合度。因为U形磁芯沿周向几乎完全围绕馈送导体。U形磁芯沿传导方向(Leitungsrichtung)仅较少地伸展。因此，车辆能在线路部段中往复运动，特别是在相应大的半径的情况下也能沿曲线运动/拐弯运动。
在一个有利的设计方案中，返回导体、特别是相应的返回导体被设计为铝连续铸造型材部件，馈送导体、特别是相应的馈送导体由绞合线组成，特别是由HF绞合线组成，特别是由扁平带绞合线(Flachbandlitze)组成，特别是其中，连续铸造部件的拉伸方向平行于车辆的运动方向。在此有利的是，电磁波的辐射被抑制。
在一个有利的设计方案中，车辆是单轨列车、特别是悬挂式单轨列车。在此有利的是，输送系统能以简单的方式提供。特别在无接触供电时能实现磨损少的运行。
在一个有利的设计方案中，返回导体与由电感组成的串联电路电连接，其中，串联电路的第一接口与用于将中频交流电供给到初级导体回路中的供给单元的壳体电连接，其中，所述壳体与接地点/接地端电连接，特别是与地电势电连接。在此有利的是，壳体被接地并且返回导体对于低频电流部分同样被接地。
在一个有利的设计方案中，串联电路的电感是相同的。在此有利的是，能设计成简单的构造。
在一个有利的设计方案中，电感有利地被这样规定尺寸，即该电感对于中频电流形成与对于电网供给的低频电流相比高至少100倍的电阻、特别是高1000倍的电阻，该低频电流也就是具有50Hz或60Hz的电流。在此有利的是，对于低频电流部分——也就是说也对于直流电部分——存在接地，但是中频的或高频的电流部分不会从返回导体向接地流出。
其它优点由从属权利要求得出。本发明不限于权利要求的特征组合。对于本领域技术人员来说，可以从权利要求和/或各个权利要求特征和/或说明书特征和/或附图，特别是从所述目的和/或通过与现有技术比较而提出的目的来得出其它合理的组合可能性。
附图说明
现在根据附图详细说明：
在图1中示出用于向优选能运动的耗电设备感应式传输能量的装置，其中，金属的外导体10直接与接地19、也就是说装置地电势连接。
在图2中示出类似的系统，其中，接地通过相应的电感实施。
具体实施方式
如在图1中所示，被固定布置在系统中的供给单元借助于三相(L1，L2，L3)、也就是说借助于三相交流电系统被从地方供电网变压器7供电，该地方供电网变压器具有中性点接地。
在此，中性点形成接地19、特别是装置地电势。
地方供电网变压器7由公共供电网供电，该公共供电网例如具有50Hz或60Hz的频率。
供给单元具有中频交流电源、特别是AC/AC变换器，其中，所产生的交流电的频率在10kHz到1000kHz之间。
由交流电源为变压器6的初级侧供电，该变压器的次级侧为以伸长的形式铺设的初级导体回路供电。在此，该回路由馈送导体和返回导体组成。
变压器6具有用于馈送导体的、特别是用于内部导线的接口8和用于返回导体的、特别是用于外部导线的接口9。
馈送导体11被设计为以伸长的形式铺设的高频绞合线和/或扁平导体。
返回导体10被设计为连续铸造部件、特别是铝连续铸造部件。在此，横剖面优选地基本上是U形的。型材的连续铸造方向或拉伸方向平行于馈送导体11和返回导体10的延伸方向。因此，返回导体10至少部分地沿相对于连续铸造方向的横向方向围绕馈送导体11。
如在图1中所示，装置具有多个、特别是三个线路部段，其中，在每个线路部段中铺设有馈送导体和返回导体的各一个部段，其中，这些部段相互电串联。
车辆能沿线路部段运动，该车辆具有次级线圈，该次级线圈与初级导体感应耦合。为此，次级线圈具有U形磁芯、特别是铁氧体磁芯，该磁芯至少部分地围绕馈送导体11并且至少部分地被返回导体10包围。
因此能实施对可运动的车辆的感应式供电。
每个返回导体10都通过保护导体(13，14，15)与接地点19电连接。在此，因此能实现提高的安全性。因为每个线路部段都被单独接地。为了检测接地故障电流，在每个被分配给相应的线路部段的电流通路中布置有电流检测部件(16，17，18)。以这种方式在每个线路部段中能检测相应的接地故障电流。
电容被与次级线圈串联或并联，因此这样形成的谐振电路的谐振频率至少基本上相当于被施加到初级导体中的交流电的频率。以这种方式，即使当仅存在弱的感应耦合时也能在感应式能量传输时实现高效率。
与图1的区别在于，在根据图2的实施例中，不是每个线路部段的每个返回导体10都直接与接地点19连接，而是在返回导体与接地之间布置有电感21。
如在图2中所示，第一线路部段的返回导体10通过电感21与接地点19连接。第二线路部段的返回导体10借助于电感21与第一线路部段的返回导体10连接。第三线路部段的返回导体10借助于电感21与第二线路部段的返回导体连接。
因此，电感21形成串联电路，该串联电路的第一接口与接地点19连接并且其节点分别与线路部段的返回导体连接。
在串联电路的电流通路中布置有电流检测部件20，因此能探测接地故障电流。
第一接口与供电单元的金属壳体电连接。因此供电单元也被电接地。
由于该电流检测部件20被布置在第一接口与接地点19之间，因此相应的、引发接地故障的线路部段不能被识别。装置的接地故障电流也就仅能在整体上检测到。
然而借助于电感21为中频电流部分提供了高电阻/阻抗，为低频电流部分提供了低电阻。因此对于低频电流的接地对于中频电流是无效的。
电感有利地被这样规定尺寸，即该电感对于中频电流形成与对于电网供给的低频电流相比高至少1000倍的电阻，该低频电流也就是具有50Hz或60Hz的电流。
附图标记列表：
1 供电网的第一相
2 供电网的第一相
3 供电网的第一相
4 供电单元的PE接口
5 交流电源，特别是中频交流电源
6 电隔离，特别是变压器
7 具有中点接地的地方供电网变压器
8 用于馈送导体的接口，特别是用于内部导线的接口
9 用于返回导体的接口，特别是用于外部导线的接口
10 返回导体，特别是外部导线
11 馈送导体，特别是内部导线
12 电触点
13 保护导体
14 保护导体
15 保护导体
16 电流检测部件
17 电流检测部件
18 电流检测部件
19 接地，特别是系统地电势
20 电流检测部件
21 电感

Claims (12)

1.一种用于从初级导体系统向具有次级绕组的车辆感应式传输能量的装置，所述初级导体系统特别是固定布置的初级导体系统，
其中，次级绕组感应耦合到初级导体系统上，
其特征在于，
初级导体被设计为以伸长的形式铺设的初级导体回路，该初级导体回路在线路部段中具有馈送导体和返回导体，特别是具有与其平行地铺设的返回导体，
其中，返回导体通过以下方式电接地：即，至少一个电感被布置在返回导体与电接地点之间。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，初级导体回路具有多个线路部段，所述多个线路部段具有各一个馈送导体和返回导体。
3.根据前述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于，返回导体被设计为外导体，特别是各个返回导体被设计为外导体，馈送导体被设计为内导体，特别是各个馈送导体被设计为内导体。
4.根据前述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于，电感被这样规定大小，即该电感对于电网频率引起至少小100倍的阻抗，特别是引起小1000倍的阻抗，该电网频率特别是50Hz或60Hz的频率。
5.根据前述权利要求中至少一项所述的装置，
其特征在于，
返回导体、特别是各个返回导体至少部分地沿周向——也就是说垂直于车辆的运动方向——围绕馈送导体、特别是相应的馈送导体，
特别是因此，在返回导体上，特别是在相应的返回导体上设计有沿运动方向延伸的狭槽，
特别是其中，次级绕组被设计为围绕U形铁氧体磁芯，其中，U形结构的腿部突出到或延伸到分别位于馈送导体与返回导体之间的空间区域中。
6.根据前述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于，返回导体、特别是相应的返回导体被设计为铝连续铸造型材部件，馈送导体、特别是相应的馈送导体由绞合线组成，特别是由HF绞合线组成，特别是由扁平带绞合线组成，特别是其中，连续铸造部件的拉伸方向平行于车辆的运动方向定向。
7.根据前述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于，所述车辆是单轨列车、特别是悬挂式单轨列车。
8.根据前述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于，返回导体与由电感组成的串联电路电连接，其中，串联电路的第一接口与用于将中频交流电供给到初级导体回路中的供给单元的壳体电连接，其中，所述壳体与接地点电连接，特别是与地电势电连接。
9.根据前述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于，串联电路的电感是相同的。
10.根据前述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于，电感被有利地这样规定大小，即该电感对于中频电流形成与对于电网供给的低频电流相比高至少100倍的阻抗、特别是高1000倍的阻抗，该低频电流也就是具有50Hz或60Hz的电流。
11.根据前述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于，电容被这样并联于或串联于次级绕组，使得这样形成的谐振电路的谐振频率基本上相当于被施加到初级导体中的交流电的频率。
12.根据前述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于，电感由被固定在轨道上的环形铁芯组成，保护导体多次穿过该环形铁芯引导，所述环形铁芯特别是被安装在轨道上，特别是中频良好传导的，特别是其中，环形铁芯由铁氧体组成。
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