DE102004049982B4

DE102004049982B4 - Einschienenhängebahn zur berührungslosen Energieübertragung mit einem entlang einem Schienenprofil bewegbaren Teil

Info

Publication number: DE102004049982B4
Application number: DE102004049982.9A
Authority: DE
Inventors: Günter Becker; Josef Schmidt
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2004-08-25
Filing date: 2004-10-14
Publication date: 2016-01-07
Anticipated expiration: 2024-10-15
Also published as: DE102004049982A1

Abstract

Einschienenhängebahn zur berührungslosen Energieübertragung mit einem entlang einem Schienenprofil bewegbaren Teil, wobei drei quer zur Schienenrichtung voneinander beabstandete Halterungen (3, 22, 23, 32) für mehrere Leitungen (4, 5) auf ein Profil (2, 21, 33), das jeweilige pilzkopfförmige Rastnasen (35) aufweist, aufgerastet verbunden sind, wobei die jeweiligen pilzkopfförmigen Rastnasen (35) nach innen gerichtet sind in eine Ausnehmung der Halterung (3, 22, 23, 32) hinein, wobei als Hinleiter fungierende Leitungen (4, 5) in die mittlere der drei Halterungen (3, 22, 23, 32) eingerastet verbunden und parallel zueinander angeordnet sind und jeweils eine einzige, als Rückleiter (34) fungierende Leitung (4, 5) in jeweils eine der beiden anderen Halterungen (3, 22, 23, 32) eingerastet verbunden ist, wobei jede der Halterungen (3, 22, 23, 32) an ihren beiden Enden jeweils einen elastischen Bereich aufweist, der das Einrasten ermöglicht, wobei die Halterung (3, 22, 23, 32) jeweils aus Kunststoff gefertigt ist oder aus einem elektrischen Isolator, wobei die Halterung (3, 22, 23, 32) jeweils an ihrem anderen gegenüberliegenden Ende auf die pilzkopfförmigen Rastnasen (35) des Profils (2, 21, 33) aufgerastet verbunden ist, wobei das Profil (2, 21, 33) ein Aluminium-Stranggussprofil ist, wobei die Halterung (3, 22, 23, 32) jeweils Vorsprünge zum Herstellen einer Einrastverbindung aufweist, wobei das bewegbare Teil einen C-förmigen oder U-förmigen Übertragerkopf aufweist, der eine Sekundärspule aufweist, die um einen U-förmigen Kern (31) gewickelt und vergossen angeordnet ist, wobei die Sekundärwicklung induktiv gekoppelt ist mit den als Hinleiter fungierenden Leitungen (4, 5) in der mittleren der drei Halterungen (3, 22, 23, 32).

Description

Die Erfindung betrifft eine Einschienenhängebahn zur berührungslosen Energieübertragung mit einem entlang einem Schienenprofil bewegbaren Teil.
Aus der DE 44 46 779 C2 ist ein System zur berührungslosen Energieübertragung bekannt, das einen Mittelleiter und Rückleitungen, die von einer mittelfrequenten Stromquelle gespeist werden, umfasst, wie beispielsweise in der dortigen 3 gezeigt. Der bewegbare Übertragerkopf umfasst einen U-förmigen Kern.
Aus der WO 92/17929 A1 ist ein ähnliches System bekannt, das allerdings nur einen Hinleiter und einen Rückleiter umfasst, wobei der Übertragerkopf einen E-förmigen Kern umfasst.
Aus der DE 201 08 792 U1 ist ein Profil bekannt, wobei eine Halterung für Leitungen einrastbar ist und das Profil Rastnasen zum Herstellen der Verbindung aufweist, wobei die Rastnasen nach außen gerichtet sind und mindestens zwei Rastnasen voneinander beabstandet vorgesehen sind, wobei das Profil ein Stranggussprofil ist. Außerdem ist eine Halterung offenbart, in welche Leitungen einrastbar sind und die Halterung an ihren beiden Enden jeweils einen elastischen Bereich aufweist zum ermöglichen des Einrastens, wobei die Halterung aus Kunststoff gefertigt ist, der einen elektrischen Isolator darstellt und die Halterung an ihrem anderen Ende auf ein Profil aufrastbar ist.
Aus der DE 100 14 954 A1 ist ein System zur berührungslosen Energieübertragung bekannt, wobei eine Halterinne für eine Leitung vorhanden ist, wobei das System eine Einschienenhängebahn umfasst, wobei das bewegbare Teil einen Kern in einem Übertragerkopf umfasst, der induktiv gekoppelt ist mit in eine Halterung eingelegte Leitungen.
Aus der JP 08-264357 A zeigt einen E-förmigen Kern bei einem induktiven Übertragungssystem.
Aus der JP 08-324307 A zeigt Leitungen, die durch aufgerastete Halter fixiert sind.
Nachteilig ist beim Stand der Technik, dass als Leitungsmaterial Litze verwendet wird und deren industrietaugliche Befestigung aufwendig und kostspielig anzufertigen ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einschienenhängebahn zur berührungslosen Energieübertragung sowie eine Halterung weiterzubilden, wobei die Anlage, in welcher die Einschienenhängebahn installiert ist, einfacher und kostengünstiger herstellbar sein sollte.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Einschienenhängebahn zur berührungslosen Energieübertragung mit einem entlang einem Schienenprofil bewegbaren Teil nach den in Anspruch 1.
Wesentliche Merkmale der Erfindung bei der Einschienenhängebahn zur berührungslosen Energieübertragung sind, dass zumindest eine Halterung auf ein Profil, das pilzkopfförmige Rastnasen umfasst, aufrastbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Montage schnell und einfach ausführbar ist.
Das Profil ist ein Aluminium-Stranggussprofil. Von Vorteil ist dabei, dass das Profil kostengünstig herstellbar ist und die Länge je nach Anforderung bereitgestellt werden kann.
Erfindungsgemäß umfasst das System eine Einschienenhängebahn, wobei das bewegbare Teil einen U-förmigen oder C-förmigen Kern im Übertragerkopf umfasst, der induktiv gekoppelt ist mit in eine Halterung eingerasteten Leitungen. Von Vorteil ist dabei, dass Energie berührungslos übertragbar ist und bei im Übertragerkopf parallel oder in Reihe zur Sekundärspule geschaltetem Resonanzkondensator ist ein besonders hoher Wirkungsgrad erreichbar, auch wenn der Übertragerkopf während der Bewegung in seinem Abstand zu den Leitungen etwas abweicht oder variiert. Es handelt sich insgesamt im Vergleich zu einem Transformator um ein schwächer gekoppeltes System.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das System mittelfrequent betrieben und die Leitungen sind langgestreckt und im Wesentlichen parallel verlegbar. Insbesondere sind zur Steigerung der übertragbaren Leistung Leitungen mehrfach in die Halterung einrastbar, insbesondere in Teilbereichen des Systems, wie Steigungsbereiche, in Weichen oder dergleichen. Von Vorteil ist dabei, dass mehr Leistung übertragbar ist in entsprechenden Teilbereichen der Anlage.
Wichtig ist bei einem Profil, insbesondere also Schiene für eine Einschienenhängebahn oder ein anderes Fahrzeug, ist, dass mindestens eine Halterung für eine oder mehrere Leitungen formschlüssig und/oder einrastbar verbindbar ist. Somit sind die Halterungen schnell und einfach verbindbar mit dem Profil. Das Profil und die Halterung sind aus verschiedenen Werkstoffen ausführbar, insbesondere ist das Profil beispielsweise aus metallischem elektrisch leitfähigem Werkstoff herstellbar und die Halterung aus elektrisch nicht leitfähigem Werkstoff, beispielsweise flexiblem Kunststoff. Statt der unterschiedlichen elektrischen können auch die magnetischen Leitfähigkeiten unterschiedlich gewählt werden, was bei mittelfrequenten oder hochfrequenten Systemen zur berührungslosen Energieübertragung von großer Wichtigkeit ist. Der erwähnte Kunststoff lässt sich dabei auch derart elastisch ausführen, dass das verbinden der Halterung und des Profils besonders einfach ist.
Erfindungsgemäß ist das Profil ein Stranggussprofil, insbesondere ein Aluminium-Stranggussprofil. Somit ist die Herstellung als Meterware und damit kostengünstig ermöglicht.
Erfindungsgemäß weist das Profil Rastnasen zum Herstellen der Verbindung mit der Halterung auf. Von Vorteil ist dabei, dass eine sichere formschlüssige Verbindung ausführbar ist und das Verbinden besonders einfach ausführbar ist.
Erfindungsgemäß sind die Rastnasen nach innen gerichtet in eine Ausnehmung des Profils hinein oder die Rastnasen nach außen gerichtet sind. Von Vorteil ist dabei, dass beim nach innen gerichteten Rastnasen diese geschützt sind, bevor die Halterung verbunden wird, und bei nach außen gerichteten Rastnasen die entsprechende Gegenschnittstelle in der Halterung. Welche der beiden Ausführungsarten vorzuziehen ist, entscheidet der Fachmann in Abhängigkeit von der jeweiligen Anlage. Auch die Verschmutzungsgefahren wird er dabei abwägen gegen die Verletzungsgefahr für die Rastnasen des Profils.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind mindestens zwei Rastnasen voneinander beabstandet vorgesehen oder direkt zusammen angeordnet zur Bildung einer pilzkopfähnlichen Form. Von Vorteil ist dabei, dass bei pilzkopfförmiger Ausführung die Rastnasen stabiler sind und nur schwer zerstörbar sind. Bei voneinander beabstandeter Ausführung ist eine höhere Positioniergenauigkeit des Profils erreichbar.
Wichtig ist bei einer Halterung für eine oder mehrere Leitungen, dass die Leitungen einrastbar sind und die Halterung an zumindest einem ihrer Enden einen elastischen Bereich aufweist.
Von Vorteil ist dabei, dass die Leitungen gehalten sind und in der Halterung Platz haben. Somit ist die Halterung auch ein Schutz für die Leitungen innerhalb der Anlage. Wesentlicher Vorteil ist auch, dass die Halterung schnell und einfach in der Anlage montierbar ist und genauso schnell und einfach die Halterung befestigbar ist. Somit ist die Anlage insgesamt kostengünstig erstellbar.
Außerdem sind im Wartungs- oder Servicefall die Leitungen leicht und schnell austauschbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind beide Endbereiche der Halterung elastisch ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass das Einrasten ermöglicht wird.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Halterung aus Kunststoff gefertigt oder aus einem elektrischen Isolator. Von Vorteil ist dabei, dass ein elektrisch im Mittelfrequenzbereich isolationsfester Stoff verwendet wird.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Halterung an ihrem anderen gegenüberliegenden Ende auf ein pilzkopfförmiges Profil aufrastbar. Von Vorteil ist dabei, dass die Montage einfach und schnell durchführbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Halterung als Ziehprofil ausführbar. Von Vorteil ist dabei, dass die Halterung kostengünstig herstellbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist in die Halterung eine Leitung einrastbar und es sind wahlweise weitere Leitungen einrastbar und im Wesentlichen parallel einbringbar in die Halterung. Von Vorteil ist dabei, dass die Leitung schnell und einfach verlegbar ist in der Anlage. Außerdem kann je nach Anforderung die Anzahl der Leitungen erhöht werden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
In der 1 ist eine Einschienenhängebahn, also EHB, im Querschnitt ausschnittsweise symbolisiert, die berührungslos mit Energie versorgbar ist. Elektrotechnisch ist ein System gemäß der WO 92/17929 A1 verwendbar für die EHB. Jedoch ist der mechanische Aufbau verschieden:
Das bewegbare Teil 1 ist mit E-förmigem Kern ausgeführt, wobei Hinleiter als Leitungen 4 in einer Halterung 3 eingeklipst sind. Ebenso sind Rückleiter als Leitungen 5 in einer Halterung 3 einklipsbar. Die Halterung 3 ist in ihrem elastischer Bereich 7 der Halterung 3 aufgeklipst auf das Pilzkopf-Profil 6 des Profils 2. Es liegen also formschlüssige einrastfähige Verbindungen vor. Zum Einklipsen ist die Halterung 3 in ihrem jeweiligen Endbereich elastisch ausgeführt, weist also elastische Endbereiche auf. Außerdem sind zum Einklipsen Einrastnasen, also Vorsprünge vorhanden. Die Leitungen 4 sind Primärleiter und auf den E-förmigen Kern ist zumindest eine mit dem Primärleiter induktiv gekoppelte Sekundärspule aufgewickelt zur Abnahme der Energie.
Die Anzahl der einklipsbaren Leitungen ist je nach Anforderung wählbar. Mindestens ein Rückleiter ist als Leitung 5 vorzusehen. Jedoch sind auch wiederum drei Rückleitungen 5 analog zu den drei Hinleitungen 4 vorsehbar. Es ist vorteilhaft, die Anzahl der Hinleitungen und die Anzahl der Rückleitungen gleich vorzusehen.
Die Halterung 3 ist aus einem elektrisch isolierenden Stoff mit entsprechenden elastischen Eigenschaften ausführbar, insbesondere vorteiligerweise Kunststoff. Das Profil ist als Aluminium-Stranggussprofil ausführbar.
Vorteil der Erfindung ist die einfache und schnelle Installation der Leitungen in der Anlage. Außerdem ist die Anzahl der Leitungen variierbar. Somit kann in Steigungsbereichen das bewegbare Teil 1 mit mehr Energie versorgt werden, wenn dort mehrere parallel laufenden und geschaltete Hinleitungen statt einer Hinleitung verlegt werden. Gleiches gilt für die Rückleitungen.
In solchen Steigungsbereichen ist dann zwar der Übertragerkopf überlastbar, jedoch geschieht dies nur kurzfristig und die Erwärmung kann bei geeigneter Auslegung unter einer kritischen Grenze bleiben.
In ebenen Bereichen genügt ein Hinleiter und ein Rückleiter.
Statt Steigungsbereichen sind auch andere Streckenabschnitte, in denen das bewegbare Teil mit mehr Energie versorgt werden muss, entsprechend ausrüstbar mit einer erhöhten Anzahl von Leitungen.
Die Halterung kann bei anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen länger ausgeführt werden und entsprechend mehr Leitungen umfassen.
In 2 ist ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel im Querschnitt ausschnittsweise gezeigt, das ein Profil 21 mit drei Pilzkopf-Profilen 25 aufweist, auf das zwei erste Halterungen 22 für zwei Rückleitungen und eine zweite Halterung 23 für einen Mittelleiter aufweist. Die Leitungen dien ebenfalls in mehrfacher Ausführung in die Halterung einklipsbar.
Das bewegbare Teil 24 ist mit U-förmigem Kern ausführbar und elektrotechnisch gemäß DE 44 46 779 C2 versorgbar. Die Halterung und sonstige mechanische Ausführung ist jedoch erfindungsgemäß verschieden.
Somit sind in 1 und 2 Systeme zur berührungslosen Energieübertragung gezeigt, die mittelfrequent betreibbar sind.
In 3 ist ein Profil 33 gezeigt, das eine Vertiefung mit Ausnehmungen, die Vorsprünge aufweisen, an denen die Rastnasen 35 der Halterung einrastbar sind. Die Halterung 32 ist für Hinleiter vorgesehen. Die Rückleiter 34 sind eingedrückt in eine Vertiefung 40 des Profils 33. vorteiligerweise ist dabei das Eindrücken derart ausgeführt, dass die Rückleiter einrasten.
Der U-förmige Kern 31 umgibt die Halterung 32 für Hinleiter und beinhaltet auch eine Sekundärspule, die um den U-förmigen Kern gewickelt und vergossen ist.
In 4 sind die Rückleiter 34 weggelassen, wodurch die Vertiefungen 40 besser sichtbar sind.
Das Profil 33 ist aus Aluminium vorgesehen und als Stranggussprofil ausgeführt. Somit ist der Wirkungsgrad bei in dieses Profil direkt eingeklipsten Rückleitern zwar geringer, aber es hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass die eingesparten Kosten durch die einfache Montage der Rückleiter und die wenigen benötigten Teile sowie die geringen Herstellungskosten bei den Gesamtkosten überwiegen. Wesentlich ist dabei auch, dass die notwendige Handarbeit sehr schnell ausführbar ist. Weiterer Vorteil ist darüber hinaus, dass der U-förmige Kopf 31 sehr nahe an das Profil 33 heranrücken kann, wodurch insgesamt das System zur berührungslosen Energieübertragung sehr kompakt ausführbar ist, insbesondere bei einer Einschienenelektrohängebahn.
Statt also den Rückleiter-Kabelkanal in die Halterung einklipsen zu müssen, die selbst einzuklipsen ist in das Profil, ist bei dem Ausführungsbeispiel nach 4 der Rückleiter-Kabelkanal nur noch ins Profil einzuklipsen.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen sind auch geschlitzte Koaxialleitungen in den Halterungen einklipsbar zur berührungslosen Übertragung von Information. Auch andere Leitungen oder Lichtleitungen sind einklipsbar.
Als Leitungen sind übliche Kabel verwendbar, also Kabel, deren Litzendrähte nicht gegeneinander isoliert sind, oder Kabel, die Litzendrähte umfassen, wobei die einzelnen Litzendrähte zur Isolierung lackiert sind. Im letzteren Fall sind die mittels des Skin-Effekts bewirkten Verluste noch geringer.
Bezugszeichenliste

1: bewegbares Teil mit E-förmigem Kern
2: Profil
3: Halterung
4: Leitung
5: Leitung
6: Pilzkopf-Profil
7: elastischer Bereich der Halterung
21: Profil
22: erste Halterung
23: zweite Halterung
24: bewegbares Teil mit U-förmigem Kern
25: Pilzkopf-Profil
31: U-förmiger Kern
32: Halterung für Hinleiter
33: Profil
34: Rückleiter
35: Rastnasen der Halterung
40: Vertiefung

Claims

Einschienenhängebahn zur berührungslosen Energieübertragung mit einem entlang einem Schienenprofil bewegbaren Teil, wobei drei quer zur Schienenrichtung voneinander beabstandete Halterungen (3, 22, 23, 32) für mehrere Leitungen (4, 5) auf ein Profil (2, 21, 33), das jeweilige pilzkopfförmige Rastnasen (35) aufweist, aufgerastet verbunden sind, wobei die jeweiligen pilzkopfförmigen Rastnasen (35) nach innen gerichtet sind in eine Ausnehmung der Halterung (3, 22, 23, 32) hinein, wobei als Hinleiter fungierende Leitungen (4, 5) in die mittlere der drei Halterungen (3, 22, 23, 32) eingerastet verbunden und parallel zueinander angeordnet sind und jeweils eine einzige, als Rückleiter (34) fungierende Leitung (4, 5) in jeweils eine der beiden anderen Halterungen (3, 22, 23, 32) eingerastet verbunden ist, wobei jede der Halterungen (3, 22, 23, 32) an ihren beiden Enden jeweils einen elastischen Bereich aufweist, der das Einrasten ermöglicht, wobei die Halterung (3, 22, 23, 32) jeweils aus Kunststoff gefertigt ist oder aus einem elektrischen Isolator, wobei die Halterung (3, 22, 23, 32) jeweils an ihrem anderen gegenüberliegenden Ende auf die pilzkopfförmigen Rastnasen (35) des Profils (2, 21, 33) aufgerastet verbunden ist, wobei das Profil (2, 21, 33) ein Aluminium-Stranggussprofil ist, wobei die Halterung (3, 22, 23, 32) jeweils Vorsprünge zum Herstellen einer Einrastverbindung aufweist, wobei das bewegbare Teil einen C-förmigen oder U-förmigen Übertragerkopf aufweist, der eine Sekundärspule aufweist, die um einen U-förmigen Kern (31) gewickelt und vergossen angeordnet ist, wobei die Sekundärwicklung induktiv gekoppelt ist mit den als Hinleiter fungierenden Leitungen (4, 5) in der mittleren der drei Halterungen (3, 22, 23, 32).
Einschienenhängebahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (3, 22, 23, 32) jeweils als Ziehprofil ausgeführt ist, und/oder dass der Isolator aus einem elektrisch im Mittelfrequenzbereich isolationsfesten Stoff gefertigt ist.
Einschienenhängebahn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das System mittelfrequent betrieben wird und die Leitungen (4, 5) langgestreckt und im Wesentlichen parallel verlegbar sind.
Einschienenhängebahn nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steigerung der übertragbaren Leistung Leitungen (4, 5) mehrfach in die Halterung (3, 22, 23, 32) einrastbar sind, insbesondere in Teilbereichen des Systems, wie Steigungsbereiche.