DE102005022648B4

DE102005022648B4 - System with contactlessly supplied consumer

Info

Publication number: DE102005022648B4
Application number: DE102005022648.5A
Authority: DE
Inventors: Dr. Mahlein Jochen; Leobald Podbielski; Josef Schmidt; Dr. Simon Olaf; Thomas Uhl
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2005-05-11
Filing date: 2005-05-11
Publication date: 2021-05-27
Anticipated expiration: 2025-05-12
Also published as: DE102005022648A1

Abstract

Anlage,wobei Verbraucher (104, 107) berührungslos versorgt sind mittels jeweiliger induktiver Kopplung an einen oder mehrere Primärleiter (4, 5, 21, 22, 32, 33) eines jeweiligen Streckenabschnitts (102, 103) eines Primärleitersystems,wobei die Streckenabschnitte (102, 103) miteinander über Mittel (101, 108) zur induktiven Kopplung gekoppelt sind,dadurch gekennzeichnet,dass die Anlage zusammensetzbare Anlagenteile umfasst, denen jeweils zumindest ein Streckenabschnitt (102, 103) zugeordnet ist,dass Primärleiter (4, 5, 21, 22, 32, 33) der zusammengesetzten Anlagenteile überlappend vorgesehen sind,dass ein Koppelelement vorgesehen ist zur Verstärkung der magnetischen Kopplung zwischen den jeweils überlappenden Primärleitern,dass das Koppelelement aus magnetisch leitfähigem Material ausgeführt ist unddass das Koppelelement von oben in den Überlappungsbereich einführbar ist.System, whereby consumers (104, 107) are supplied without contact by means of respective inductive coupling to one or more primary conductors (4, 5, 21, 22, 32, 33) of a respective route section (102, 103) of a primary conductor system, the route sections (102 , 103) are coupled to one another via means (101, 108) for inductive coupling, characterized in that the system comprises assemblable system parts, each of which is assigned at least one route section (102, 103) that primary conductors (4, 5, 21, 22 , 32, 33) of the assembled system parts are provided overlapping, that a coupling element is provided to reinforce the magnetic coupling between the respectively overlapping primary conductors, that the coupling element is made of magnetically conductive material and that the coupling element can be inserted into the overlap area from above.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage mit berührungslos versorgtem Verbraucher.The invention relates to a system with a contactlessly supplied consumer.

In industriellen Anlagen ist bekannt, elektrische Verbraucher, wie beispielsweise elektronische Geräte, Beleuchtungsvorrichtungen, Antriebe, Maschinen und dergleichen, aus einem Netz zu versorgen, insbesondere mit Wechselstrom von 50 oder 60 Hz. Dazu sind die Verbraucher meist mittels kostspieliger Steckverbinder mechanisch angeschlossen und elektrisch verbunden. Außerdem weist eine solche Anlage oder Maschine meist für jeden Antrieb ein T-Stück als Energieabzweigung auf. Diese T-Stücke sind aufwendig zu installieren und kostspielig, besonderes wenn sie in hoher Schutzart für den Nassbereich oder gar den aseptischen Bereich einsetzbar sein müssen. Diese T-Stücke werden auch als Verteilerkästen bezeichnet und umfassen oft auch weitere Vorrichtungsteile, wie beispielsweise Notaus-Schalter. Somit sind sie aufwendig und kostspielig, insbesondere auch hinsichtlich der Installation.In industrial systems it is known to supply electrical loads, such as electronic devices, lighting devices, drives, machines and the like, from a network, in particular with alternating current of 50 or 60 Hz. For this purpose, the loads are usually mechanically and electrically connected by means of expensive connectors . In addition, such a system or machine usually has a T-piece as an energy branch for each drive. These T-pieces are complex to install and expensive, especially if they have to be used with a high degree of protection for wet areas or even aseptic areas. These T-pieces are also referred to as distribution boxes and often also include other device parts, such as emergency stop switches. They are therefore complex and expensive, especially with regard to installation.

Die DE 202 08 785 U1 zeigt eine induktive Kopplung zweier galvanisch getrennter Leiterschleifen, welche nicht überlappen. Ein zur Kopplung verwendeter Transformator stellt keine geschlossene Baueinheit dar, bei dem die Primärwicklung und die Sekundärwicklung des Transformators separate Einheiten sind, die reversibel einander angenähert und wieder voneinander entfernt werden können.The DE 202 08 785 U1 shows an inductive coupling of two galvanically separated conductor loops which do not overlap. A transformer used for coupling does not represent a closed structural unit in which the primary winding and the secondary winding of the transformer are separate units which can be reversibly approached and removed from one another.

Aus der DE 202 09 092 U1 ist eine Primärleiteranordnung aus mehreren Abschnitten bekannt, bei der in jedem Abschnitt eine Stromquelle vorgesehen ist. Zur Erzeugung eines möglichst homogenen Feldverlaufs weist jeder Abschnitt eine Hin- und Rückleitung sowie die Hin- und Rückleitung verbindende Verbindungsleitungen auf. Ferner sind die Abschnitte so zueinander angeordnet, dass zwei aufeinanderfolgende Abschnitte sich in einem Bereich nahe ihrer Verbindungsleitung überlappen. Durch die Überlappung der aneinander angrenzenden Abschnitte an ihren Rändern wird eine homogene Feldverteilung in diesem Übergangsbereich gewährleistet. In dem Übergangsbereich ist kein Koppelelement vorgesehen.From the DE 202 09 092 U1 a primary conductor arrangement comprising several sections is known, in which a power source is provided in each section. In order to generate a field profile that is as homogeneous as possible, each section has an outward and return line as well as connecting lines connecting the outward and return lines. Furthermore, the sections are arranged with respect to one another in such a way that two successive sections overlap in an area near their connecting line. The overlapping of the adjacent sections at their edges ensures a homogeneous field distribution in this transition area. No coupling element is provided in the transition area.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine einfachere und kostengünstigere Verkabelung bei elektrischen Verbrauchern und Anlagen zu schaffen.The invention is therefore based on the object of creating simpler and more cost-effective cabling for electrical consumers and systems.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem elektrischen Verbraucher nach den in Anspruch 19 und bei der Anlage nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.According to the invention, the object is achieved in the case of the electrical consumer according to the features specified in claim 19 and in the case of the system according to the features specified in claim 1.

Wesentliche Merkmale der Erfindung bei dem elektrischen Verbraucher sind, dass er eine elektronische Schaltung zur Versorgung umfasst, wobei der Verbraucher Mittel zu seiner induktiven Versorgung aus einem Primärleitersystem umfasst, wobei das Primärleitersystem mindestens zwei Abschnitte umfasst, die über Mittel zur induktiven Kopplung miteinander gekoppelt sind.Essential features of the invention for the electrical consumer are that it comprises an electronic circuit for supply, the consumer comprising means for its inductive supply from a primary conductor system, the primary conductor system comprising at least two sections which are coupled to one another via means for inductive coupling.

Von Vorteil ist dabei, dass der Verbraucher dicht und in hoher Schutzart in kostengünstiger Weise ausführbar ist. Die berührungslose Versorgung des Verbrauchers ermöglicht nämlich das Gehäuse einfach und schlicht, insbesondere ohne Unebenheiten oder Steckverbinder, auszuführen und somit ein Abfließen von Wasser zu ermöglichen sowie das Festsetzen von Feststoffen zu verhindern. Insbesondere ist er somit in Nassbereichen und aseptischen Bereichen einsetzbar. Die Zeit, welche für das Verkabeln notwendig ist, ist mit der Erfindung reduzierbar. Weiterhin werden Ableitströme, die bei konventioneller Steckerverkabelung auftreten, verhindert, so dass eine verbesserte elektromagnetische Verträglichkeit entsteht.The advantage here is that the consumer can be made tight and with a high degree of protection in a cost-effective manner. The contactless supply of the consumer enables the housing to be designed simply and simply, in particular without unevenness or plug connectors, and thus enables water to drain off and prevents solid matter from settling. In particular, it can therefore be used in wet areas and aseptic areas. The time required for cabling can be reduced with the invention. Furthermore, leakage currents that occur with conventional connector cabling are prevented, so that improved electromagnetic compatibility is achieved.

Weiter ist von Vorteil, dass die Einspeisung zu den Verbrauchern potentialfrei ist und die sonst in Anlagen vorhandene Potentialverschleppung sowie Funkentstörmittel bei Trennschaltern entfallen. Außerdem ist eine Blindleistungskompensation, insbesondere im Verbraucher, ermöglicht und somit weist der Wechselstrom kleinere Werte auf, weshalb dann auch kleinere Leitungsdurchmesser beim Primärleiter vorsehbar sind und somit geringere Verkabelungskosten erreichbar sind. Trennschalter sind entbehrlich, da ein Auftrennen durch ein Herausziehen des Primärleiters ersetzbar ist.Another advantage is that the feed to the consumers is potential-free and that there is no need for the potential carryover that would otherwise exist in systems or for radio interference suppression devices in the case of disconnectors. In addition, reactive power compensation, in particular in the consumer, is enabled and thus the alternating current has smaller values, which is why smaller line diameters can then also be provided for the primary conductor and thus lower cabling costs can be achieved. Disconnectors are unnecessary, since disconnection can be replaced by pulling out the primary conductor.

Darüber hinaus sind innerhalb des Primärleitersystems Mittel zur magnetischen Kopplung verwendbar, die einen geringen Luftspalt aufweisen. Daher ist eine mehrfache Serienschaltung ist möglich ohne großen Energieverlust. In stationären Anlagen und Anlagenteilen ist also eine effiziente magnetische Kopplung ohne oder mit geringem Luftspalt möglich, so dass eine Serienschaltung mehrerer magnetisch gekoppelter elektrischer Stromkreise technisch sinnvoll ermöglicht wird.In addition, means for magnetic coupling which have a small air gap can be used within the primary conductor system. Therefore a multiple series connection is possible without a large loss of energy. In stationary systems and system parts, an efficient magnetic coupling is possible without or with a small air gap, so that a series connection of several magnetically coupled electrical circuits is technically meaningful.

Ein Kurzschluss in einem Streckenabschnitt belastet die Einspeisung nicht. Denn jeder Streckenabschnitt ist selbst als geschlossene Schleife ausbildbar. Die Einspeisung ist vorteiligerweise mit Stromquelleneigenschaften ausbildbar.A short circuit in a section of the route does not affect the feed-in. Because each section of the route can be designed as a closed loop. The feed can advantageously be designed with current source properties.

Der Nutzen dieser Technik besteht vor allem darin, dass für ausgedehnte Anlagen Teilsegmente gefertigt werden können, die schon im Werk auf ihre Funktion hin überprüft werden können. Weiterhin vereinfacht sich die Installation beim Endkunden, da die Anlagenteile (z.B. Rollenbahnsegmente) nicht mehr elektrisch installiert bzw. angeschlossen werden müssen, sondern lediglich magnetische Koppelelemente eingefügt werden müssen, bzw. selbst diese in den Anlagenteilen schon vormontiert sind.The main benefit of this technology is that sub-segments can be manufactured for extensive systems, which can be checked for their function in the factory. Furthermore, the installation at the end customer is simplified, because the system parts (eg roller conveyor segments) no longer have to be electrically installed or connected, but only magnetic coupling elements have to be inserted, or even these are already preassembled in the system parts.

Erfindungsgemäß umfasst die Anlage zusammensetzbare Anlagenteile, denen jeweils zumindest ein Streckenabschnitt zugeordnet ist. Somit ist der Anlagenteil samt seiner elektrischen Komponenten vorfertigbar als Modul und schon bei der Herstellung des Moduls alleine prüfbar. Der Anlagenteil ist dann in der Anlage zusammensetzbar mit anderen Anlagenteilen und diese sind dann nur noch magnetisch zu koppeln. Somit ist die Anlage kostengünstig herstellbar und die Module sind schnell und einfach austauschbar. Das Anlagenteil kann ein Fließbandförderabschnitt sein oder eine Rollenbahn. Es sind aber auch andere Teile vorsehbar. Nur die elektrische mechanische Schnittstelle ist stets gleich auszuführen.According to the invention, the system comprises assemblable system parts, each of which is assigned at least one route section. This means that the system part, including its electrical components, can be prefabricated as a module and can be tested on its own during the manufacture of the module. The system part can then be combined with other system parts in the system and these only have to be coupled magnetically. The system can thus be manufactured inexpensively and the modules can be exchanged quickly and easily. The system part can be a conveyor belt section or a roller conveyor. However, other parts can also be provided. Only the electrical mechanical interface must always be designed in the same way.

Erfindungsgemäß sind Primärleiter der zusammengesetzten Anlagenteile überlappend vorgesehen, wobei ein Koppelelement vorsehbar ist zur Verstärkung der magnetischen Kopplung zwischen den jeweils überlappenden Primärleiter. Insbesondere ist das Koppelelement aus magnetisch leitfähigem Material, wie beispielsweise aus Ferrit, ausgeführt. Vorteiligerweise ist also ein E-Kern oder ein U-Kern verwendbar, vorzugsweise mit Joch. Somit ist die Kopplung der Primärleiter sehr stark ausführbar.According to the invention, primary conductors of the assembled system parts are provided in an overlapping manner, a coupling element being able to be provided to reinforce the magnetic coupling between the respectively overlapping primary conductors. In particular, the coupling element is made of magnetically conductive material, such as ferrite, for example. An E core or a U core can therefore advantageously be used, preferably with a yoke. The coupling of the primary conductors can thus be carried out very strongly.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Primärleiter derart am Verbraucher vorgesehen, dass eine induktive Kopplung mit einer vom Verbraucher umfassten Sekundärwicklung vorsehbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass kein Steckverbinder notwendig ist und somit die Verkabelung schnell und einfach ausführbar ist. Außerdem sind Kosten einsparbar. Da keine Kabelkonfektionierung notwendig ist, kann die Installation auch durch nicht elektrotechnisch geschultes Personal durchgeführt werden.In an advantageous embodiment, a primary conductor is provided on the consumer in such a way that inductive coupling with a secondary winding encompassed by the consumer can be provided. The advantage here is that no plug-in connector is required, so that the cabling can be carried out quickly and easily. In addition, costs can be saved. Since no cable assembly is necessary, the installation can also be carried out by non-electrotechnically trained personnel.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist mindestens ein Primärleiter in einer Vertiefung oder einem Kabelkanal des Verbrauchers vorgesehen. Von Vorteil ist dabei, dass die Kabelverlegung sehr schnell und einfach ausführbar ist, nämlich durch bloßes Hineindrücken in die Vertiefung oder den Kabelkanal. Zusätzlich ist ein Vergießen mit einer Vergussmasse vorteilig ausführbar.In an advantageous embodiment, at least one primary conductor is provided in a recess or a cable duct of the consumer. The advantage here is that the cable can be laid very quickly and easily, namely by simply pressing it into the recess or the cable duct. In addition, potting with a potting compound can advantageously be carried out.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist mindestens eine Sekundärwicklung um einen U-förmigen und/oder E-förmigen Kern gewickelt oder in einen sehr flach ausgeführten Empfängerkopf integriert. Von Vorteil ist dabei, dass je nach verwendetem Verfahren, gewünschter Leistung und gewünschtem Wirkungsgrad die Ausführung wählbar ist.In an advantageous embodiment, at least one secondary winding is wound around a U-shaped and / or E-shaped core or integrated into a very flat receiver head. The advantage here is that the design can be selected depending on the method used, the desired performance and the desired degree of efficiency.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Primärleiter mindestens teilweise vergossen und/oder mittels eines Deckels geschützt. Von Vorteil ist dabei, dass eine besonders hohe Schutzart erreichbar ist und keine verschmutzungsgefährdeten Hohlräume entstehen. Derartige in Deckel bzw. Halter vergossene Leiterstücke können an einer glatten Gehäuseoberfläche des Verbrauchers montiert werden, so dass keine Vertiefung bzw. kein Kanal am Verbraucher vorgesehen werden muss.In an advantageous embodiment, the primary conductors are at least partially encapsulated and / or protected by means of a cover. The advantage here is that a particularly high degree of protection can be achieved and no cavities that are at risk of contamination are created. Such conductor pieces encapsulated in the cover or holder can be mounted on a smooth housing surface of the consumer so that no recess or no channel has to be provided on the consumer.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Verbraucher dicht, an der äußeren Oberfläche glatt und/oder in hoher Schutzart ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass der Verbraucher insbesondere zum Einsatz in Nassbereichen und/oder aseptischen Bereichen vorsehbar ist.In an advantageous embodiment, the consumer is tight, smooth on the outer surface and / or has a high degree of protection. The advantage here is that the consumer can be provided in particular for use in wet areas and / or aseptic areas.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Verbraucher keinen Steckverbinder oder andere elektrische Anschlussvorrichtungen an seinem Äußeren. Von Vorteil ist dabei wiederum, dass der Verbraucher in einfacher Weise dicht und in hoher Schutzart ausführbar ist.In an advantageous embodiment, the consumer does not have a plug connector or other electrical connection devices on its exterior. The advantage here is again that the consumer can easily be made tight and with a high degree of protection.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantages result from the subclaims.

In den 1a, 1 b und 1c ist ein Antrieb als erfindungsgemäßer Verbraucher in isometrischer Ansicht, in Schnittansicht und Draufsicht gezeigt. Der Antrieb umfasst einen Elektromotor mit Rotorwelle 2, der von einem Gehäuse 1 umgeben ist. Die elektronische Schaltung zur Versorgung und Steuerung des Elektromotors ist im Wesentlichen vom Gehäuseteil 3 geschützt, das eine Vertiefung 6 aufweist, in welcher ein Primärleiter eingelegt ist mit einer Wicklungsschleife. Die Rückleitung, also der zweite Primärleiter ist nur durchgeführt, also nicht um den Antrieb herumgewickelt.In the 1a , 1 b and 1c shows a drive as a consumer according to the invention in an isometric view, in sectional view and top view. The drive comprises an electric motor with a rotor shaft 2 that of an enclosure 1 is surrounded. The electronic circuit for supplying and controlling the electric motor is essentially from the housing part 3rd protected that a depression 6th has, in which a primary conductor is inserted with a winding loop. The return line, i.e. the second primary conductor, is only passed through, i.e. not wrapped around the drive.

Das Gehäuseteil 3 umfasst einen Kern 7 mit U-förmigem Querschnitt, in den eine Sekundärwicklung gelegt ist, die die elektronische Schaltung versorgt. Somit ist der Verbraucher berührungslos versorgbar mittels der induktiven Koppelung und somit galvanisch getrennt vom Primärkreis. Ein Abtrennen der Versorgung des Verbrauchers ist durch ein Abwickeln oder Herunternehmen der Schleife des Primärleiters schnell und einfach ermöglicht.The housing part 3rd includes a core 7th with a U-shaped cross-section, in which a secondary winding is placed, which supplies the electronic circuit. Thus, the consumer can be supplied without contact by means of the inductive coupling and thus galvanically isolated from the primary circuit. Disconnecting the supply to the consumer is made possible quickly and easily by unwinding or removing the loop of the primary conductor.

Die Speisung des Primärkreises erfolgt durch eine Vorrichtung, die den mittelfrequenten Primärstrom erzeugt und selbst mit Netzspannung versorgt ist. Insbesondere weist diese Vorrichtung ein Stromquellenverhalten bezüglich des von ihr erzeugten Primärstroms auf.The primary circuit is fed by a device that generates the medium-frequency primary current and is itself supplied with mains voltage. In particular, this device has a current source behavior with respect to the primary current it generates.

In weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird Information durch Aufmodulation von höherfrequenten Signalen auf den Primärleiter übertragen, indem die elektronische Schaltung Mittel zur Demodulation der Signale umfasst. Zum Austausch von Informationen umfasst die elektronische Schaltung auch Mittel zur Aufmodulation, wodurch dann auch Signale auf den Primärleiter aufmodulierbar sind.In further exemplary embodiments according to the invention, information is transmitted by modulating higher-frequency signals onto the primary conductor, in that the electronic circuit comprises means for demodulating the signals. In order to exchange information, the electronic circuit also includes means for modulation, as a result of which signals can then also be modulated onto the primary conductor.

Auf diese Weise ist also der Antrieb als Verbraucher berührungslos versorgbar. Die Erfindung hat zur Folge, dass eine neuartige Installationstechnik, also ein neuartiges Versorgungsprinzip, in industriellen Anlagen und/oder Maschinen verwirklichbar ist. Denn bei der Installation der Verbraucher müssen diese nun nicht mehr mit kostspieligen Steckverbindern elektrisch verbunden und verkabelt werden, sondern es genügt eine Umwicklung eines Primärleiters in der Vertiefung des Antriebs. Da die Versorgung serielle erfolgen kann, ist auch kein Verteilerkasten oder T-Stück notwendig. Ein Abschalten des Verbrauchers ist durch einfach und schnell ausführbares Herausheben oder Herausnehmen des Primärleiters aus dem Verbraucher ermöglicht.In this way, the drive as a consumer can be supplied without contact. The result of the invention is that a new type of installation technology, that is to say a new type of supply principle, can be implemented in industrial plants and / or machines. Because when installing the consumers, they no longer have to be electrically connected and wired with expensive plug connectors; instead, it is sufficient to wrap a primary conductor in the recess of the drive. Since the supply can be serial, no distribution box or T-piece is necessary. The consumer can be switched off by simply and quickly lifting or removing the primary conductor from the consumer.

Außerdem ist eine hohe Schutzart realisierbar, da Steckverbinder entfallen und somit der Verbraucher, insbesondere Antrieb, mit seinem Gehäuse in kostengünstiger Weise dicht herstellbar ist. Somit ist der Antrieb insbesondere mit einem glatten Gehäuse herstellbar und somit im Aseptikbereich oder Nassbereich verwendbar.In addition, a high degree of protection can be achieved, since plug connectors are omitted and thus the consumer, in particular the drive, can be manufactured tightly with its housing in an inexpensive manner. The drive can therefore be manufactured with a smooth housing in particular and can therefore be used in aseptic areas or wet areas.

Mittel zur Potentialtrennung und andere Trenneinrichtungen sind einsparbar, da die Gehäusewanddicke entsprechend dimensionierbar ist und die induktive Ankoppelung leicht trennbar ist.Means for potential separation and other separating devices can be saved, since the housing wall thickness can be dimensioned accordingly and the inductive coupling can be easily separated.

Die elektronische Schaltung umfasst selbstverständlich auch die sekundärseitigen Mittel für die induktive, also berührungslose Energieübertragung. Bei vorteilhafter Ausführung sind diese Mittel vorteiligerweise passive Bauteile, also Kondensatoren und Wicklungen um Spulenkerne. In einfachster Ausführung ist der Übertragerkopf mit einer Wicklung als Sekundärwicklung umwickelt und ein Kondensator nachgeschaltet, dessen Kapazität mit der Induktivität der Wicklung in Resonanz ist, wobei die Resonanzfrequenz der Frequenz des Wechselstromes im Primärleiter entspricht oder nicht mehr als 10 % abweicht.The electronic circuit naturally also includes the secondary-side means for inductive, that is to say contactless, energy transmission. In an advantageous embodiment, these means are advantageously passive components, that is to say capacitors and windings around coil cores. In the simplest version, the transducer head is wound with a winding as a secondary winding and a capacitor is connected downstream, the capacitance of which is in resonance with the inductance of the winding, the resonance frequency corresponding to the frequency of the alternating current in the primary conductor or not differing by more than 10%.

Die Antriebe sind seriell mit dem Primärleiter versorgbar. Das Auskoppeln einzelner Motoren ist ermöglicht, ohne dass die Energieversorgung der anderen unterbrochen werden muss. Es ist lediglich nötig, dass die Primärleiter-Leiterschleife um den Antrieb gelöst wird, beispielsweise durch ein Herausheben der Leiterschleife aus der Vertiefung.The drives can be serially supplied with the primary conductor. Individual motors can be decoupled without having to interrupt the power supply to the others. It is only necessary that the primary conductor-conductor loop around the drive is released, for example by lifting the conductor loop out of the recess.

Bei der erfindungsgemäßen Verkabelung entfallen T-Stücke.With the cabling according to the invention, there are no T-pieces.

Der Antrieb ist in den 1a, 1 b und 1c als rotorischer Antrieb gezeichnet. In anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird der Antrieb als Linearantrieb ausgeführt und induktiv versorgt.The drive is in the 1a , 1 b and 1c drawn as a rotary drive. In other exemplary embodiments according to the invention, the drive is designed as a linear drive and supplied inductively.

In anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist statt des Antriebs ein anderer elektrischer Verbraucher erfindungsgemäß mit Mitteln zur induktiven Versorgung ausgestattet.In other exemplary embodiments according to the invention, instead of the drive, another electrical consumer is equipped according to the invention with means for inductive supply.

In weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen gemäß 2a, 2b, 2c befinden sich an der B-Seite Kerne 27, 28 mit U-förmigem Querschnitt bei Vertiefungen für die Primärleiter 21 und 22. Eine Schelle 23 dient zur Fixierung der Primärleiter in ihren Vertiefungen. Für die Funktion ist nur ein Kern 27 notwendig. Der weitere Kern 28 erhöht den Wirkungsgrad der gesamten Vorrichtung. Die Sekundärwicklungen auf den beiden Kernen 27, 28 sind zusammengeschaltet und versorgen die elektronische Schaltung, die wiederum im Bereich des Gehäusedeckels 26 angeordnet ist, der B-seitig am Gehäuse 1 vorgesehen ist.In further exemplary embodiments according to the invention according to 2a , 2 B , 2c there are cores on the B-side 27 , 28 with a U-shaped cross-section with recesses for the primary conductor 21 and 22nd . A clamp 23 serves to fix the primary conductors in their depressions. There is only one core to the function 27 necessary. The other core 28 increases the efficiency of the entire device. The secondary windings on the two cores 27 , 28 are interconnected and supply the electronic circuit, which in turn is in the area of the housing cover 26th is arranged, the B-side on the housing 1 is provided.

In weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen gemäß 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, 3g, 3h, welche verschiedene Ansichten, teilweise mit Ausblendung von Materialkomponenten wie in 3b gezeigt, darstellen, ist der erste Primärleiter 32 in einem Kabelkanal 34 geführt, der in einer Halbschleife nach oben vorgesehen ist. Der zweite Primärleiter 33 wird in einer entsprechenden Halbschleife nach unten geführt. Zur induktiven Kopplung sind ein E-förmiger Kern 36 in der oberen Halbschleife und ein zweiter E-förmiger Kern 35 in der unteren Halbschleife vorgesehen, insbesondere im Material des Deckels. Die E-förmigen Kerne sind mit ihren Schenkeln des E an das Gehäuseteil 37 herangeführt. Das Gehäuseteil 37 schützt eine Platine, welche als Leiterbahnen ausgeführte spiralförmig verlaufende Wicklungen trägt, die als Sekundärwicklungen vorgesehen sind. Insbesondere ist ein flacher E-förmiger Kern auf diese Platine derart aufgesetzt und derart orientiert, dass dessen Schenkel in Verlängerung die Schenkel des E-förmigen Kerns 36 treffen. Somit ist eine sehr gute induktive Kopplung erreichbar, wie in 3i angedeutet. Die Platine ist auch bestückbar mit weiteren elektronischen Bauelementen.In further exemplary embodiments according to the invention according to 3a , 3b , 3c , 3d , 3e , 3f , 3g , 3h , which shows different views, partly with the masking of material components as in 3b is the first primary conductor 32 in a cable duct 34 out, which is provided in a half loop upwards. The second primary conductor 33 is led down in a corresponding half loop. An E-shaped core is used for inductive coupling 36 in the top half loop and a second E-shaped core 35 provided in the lower half-loop, in particular in the material of the lid. The E-shaped cores are with their legs of the E on the housing part 37 introduced. The housing part 37 protects a circuit board, which carries spiral-shaped windings designed as conductor tracks, which are provided as secondary windings. In particular, a flat E-shaped core is placed on this board and oriented in such a way that its legs extend the legs of the E-shaped core 36 to meet. A very good inductive coupling can thus be achieved, as in 3i indicated. The board can also be equipped with other electronic components.

Der in 3a gezeigte Deckel 31 ist für mechanische Schutzfunktion und als Klemmeinrichtung, also Zugentlastung, vorgesehen. In der 3b ist Material des Deckels 31 weggelassen, so dass die E-förmigen Kerne 35, 36 sichtbar sind und auch die Kabelkanäle 34. Der Deckel ist mit dem Gehäuse 1 lösbar verschraubbar.The in 3a shown lid 31 is intended for mechanical protection and as a clamping device, i.e. strain relief. In the 3b is the material of the lid 31 omitted so that the E-shaped cores 35 , 36 are visible and also the cable channels 34 . The lid is with the case 1 releasably screwable.

In 31 ist nochmals deutlicher zu sehen, wie die Primärleiter 32, 33 in die als Vertiefungen ausgeführten Kabelkanäle hineingedrückt sind.In 31 can be seen even more clearly like the primary conductor 32 , 33 are pressed into the cable ducts designed as recesses.

In weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen umfasst dieser Deckel magnetisch leitendes Material zur verbesserten Energieeinkopplung. Insbesondere ist dieses Material auch vorteiligerweise U- oder E-förmig geformt.In further exemplary embodiments according to the invention, this cover comprises magnetically conductive material for improved energy coupling. In particular, this material is also advantageously U-shaped or E-shaped.

In weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen werden die Primärleiter 32, 33 in den Kabelkanälen mit Vergussmasse zur Fixierung und Abdichtung vorgesehen.In further exemplary embodiments according to the invention, the primary conductors 32 , 33 Provided in the cable ducts with potting compound for fixing and sealing.

In weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen sind gemäß 3i im Gehäuse 1 zwei E-förmige Kerne 41 eingelegt, um deren Mittelschenkel herum eine Sekundärwicklung gelegt ist. Die Befestigung des Deckels 31 erfolgt in Gewindebohrlöchern 40. In 3j ist der Bereich 50 für einen flachen Empfängerkopf gezeigt. Dessen Sekundärwicklung ist als Platinenlayout, also sehr flach auf einer Platine, ausgeführt. Die Platine ist in Form des Bereiches 50 ausgeführt. Die Platine ist mit einem E-förmigen Kern bestückt, wobei die Sekundärwicklung um den Mittelschenkel des E herumgewickelt ist und die beiden anderen Schenkel im Außenbereich um die Sekundärwicklung herum angeordnet ist. Die Schenkel sind sehr kurz ausgeführt, insbesondere im Vergleich zur Gesamtlänge des E. Der Übertragerkopf ist also nach den in der DE 103 12 284 A1 offenbarten Lehre ausgeführt.In further exemplary embodiments according to the invention, according to 3i in the housing 1 two E-shaped cores 41 inserted, around the middle limb of which a secondary winding is placed. The attachment of the lid 31 takes place in tapped holes 40 . In 3y is the area 50 shown for a flat receiver head. Its secondary winding is designed as a circuit board layout, i.e. very flat on a circuit board. The board is in the shape of the area 50 executed. The circuit board is equipped with an E-shaped core, the secondary winding being wound around the center leg of the E and the other two legs being arranged around the secondary winding in the outer area. The legs are made very short, especially in comparison to the total length of the E. The transmission head is therefore according to the DE 103 12 284 A1 disclosed teaching carried out.

Die Verbraucher sind seriell mit dem Primärleiter versorgbar. Das Auskoppeln einzelner Verbraucher ist ermöglicht, ohne dass die Energieversorgung der anderen unterbrochen werden muss. Es ist lediglich nötig, dass die Primärleiter-Leiterschleife um den Antrieb gelöst wird, beispielsweise durch ein Herausheben der Leiterschleife aus der Vertiefung.The consumers can be serially supplied with the primary conductor. It is possible to decouple individual consumers without having to interrupt the energy supply to the others. It is only necessary that the primary conductor-conductor loop around the drive is released, for example by lifting the conductor loop out of the recess.

Das Verfahren zur berührungslosen Energieübertragung und die zugehörigen Komponenten sind bei vorteilhaften Ausführungsformen vorteiligerweise ausführbar gemäß der in den Schriften DE 100 53 373 A1 , DE 103 12 284 A1 , DE 103 12 792 B3 , DE 103 39 340 A1 , DE 103 38 852 A1 , DE 103 49 242 B3 , DE 103 44 144 B4 , DE 44 46 779 A1 oder auch WO 92/ 17 929 A1 offenbarten Merkmale. Dabei ist besonders vorteilig die Verwendung einer Mittelfrequenz von etwa 15 bis 30 kHz. Die auf den Übertragerkopf, umfassend den Spulenkern, folgende Anpassschaltung ist besonders vorteilhaft passiv ausführbar, also ohne elektronische Leistungshalbleiter.In advantageous embodiments, the method for contactless energy transmission and the associated components can advantageously be carried out in accordance with that described in the documents DE 100 53 373 A1 , DE 103 12 284 A1 , DE 103 12 792 B3 , DE 103 39 340 A1 , DE 103 38 852 A1 , DE 103 49 242 B3 , DE 103 44 144 B4 , DE 44 46 779 A1 or WO 92/17929 A1 disclosed features. It is particularly advantageous to use a center frequency of approximately 15 to 30 kHz. The matching circuit following the transmitter head, including the coil core, can be implemented particularly advantageously passively, that is to say without electronic power semiconductors.

In 4 ist eine Anlage insgesamt gezeigt. Dabei besteht das von der Einspeisung 100 versorgte Primärleitersystem aus zwei Streckenabschnitten 102 und 103. Der erste 102 hiervon ist mit einem Mittel 108 zur induktiven Kopplung mit der Einspeisung gekoppelt und versorgt. Dazu ist als Mittel 108 beispielsweise ein Transformator vorsehbar, der eine starke magnetische und induktive Kopplung aufweist, weil er nur einen geringen Luftspalt vorsehen muss.In 4th a system is shown as a whole. This consists of the feed 100 supplied primary conductor system from two sections 102 and 103 . The first 102 of these is with an agent 108 coupled to the feed for inductive coupling and supplied. To do this is as a means 108 For example, a transformer can be provided which has a strong magnetic and inductive coupling because it only has to provide a small air gap.

Ebenso ist der weitere Streckenabschnitt 103 mit einem Mittel 101 induktiv stark an den Streckenabschnitt 102 angekoppelt. Dabei können die Leiterschleifen des Primärleiters der Streckenabschnitte überlappend ausgeführt sein und das Mittel 101 derart, dass es von oben in den Überlappungsbereich und/oder benachbarte Bereiche einführbar ist. Das Mittel kann also ein E-Kern sein, der mit einem Joch abschließbar ist. Oder alternativ sind die Leiterschleifenabschnitte der Primärleiter tangential aneinander vorbei geführt mit derartigem Abstand, dass wiederum ein Mittel 101 von oben einführbar ist, das die magnetische Kopplung verbessert.The same is true of the rest of the route 103 with a means 101 inductively strong on the route section 102 coupled. The conductor loops of the primary conductor of the route sections can be designed to overlap, and the means 101 in such a way that it can be introduced from above into the overlap area and / or adjacent areas. The means can therefore be an E core that can be locked with a yoke. Or, alternatively, the conductor loop sections of the primary conductors are guided past one another tangentially at such a distance that again a means 101 can be introduced from above, which improves the magnetic coupling.

Der Verbraucher 104, beispielsweise ein Antrieb, ist mit einer schwächeren Kopplung an den Primärleiterstreckenabschnitt 102 angekoppelt. Gleiches gilt für den Verbraucher 107 und den Streckenabschnitt 103.The consumer 104 , for example a drive, is with a weaker coupling to the primary conductor section 102 coupled. The same applies to the consumer 107 and the route section 103 .

Die Verbraucher (104, 107) sind von ihren Anlagenteilen (105,106) umfasst.The consumers ( 104 , 107 ) are of their system parts ( 105 , 106 ) includes.

Durch die eineindeutige Zuordnung der Anlagenteile zu den Streckenabschnitten, ist es ermöglicht, dass nun Anlagenteile 105 und 106 jeweils vorfertigbar sind und schon im Werk auf Funktion hin überprüfbar sind. Es sind also Teilsegmente der Anlage vorfertigbar und prüfbar. Dies gilt insbesondere für die elektrische Installation und das Anschließen reduziert den Aufwand bei der Herstellung der Anlage.The unambiguous assignment of the system parts to the route sections makes it possible that now system parts 105 and 106 can be prefabricated and their function can be checked in the factory. So subsegments of the system can be prefabricated and tested. This applies in particular to the electrical installation and the connection reduces the effort involved in manufacturing the system.

Vorteil der Erfindung ist, dass die serielle Kopplung der Streckenabschnitte mit Mitteln zur starken Kopplung ausführbar ist. Somit sind die Energieverluste gering.The advantage of the invention is that the serial coupling of the route sections can be carried out with means for strong coupling. Thus the energy losses are low.

Vorteil ist weiterhin, dass die Verkabelung nicht potenzialbezogen ist. Daher sind die Anlagenteile oder deren elektrischer Anteil vorfertigbar.Another advantage is that the cabling is not related to potential. The system parts or their electrical components can therefore be prefabricated.

Als Anlagenteile sind beispielhaft Fließbänder und/oder Rollenbänder vorteilig vorsehbar. Auch Drehtische mit mehreren induktiv angekoppelten Verbrauchern sind vorsehbar.Conveyor belts and / or roller belts, for example, can advantageously be provided as system parts. Turntables with several inductively coupled consumers can also be provided.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: Gehäusecasing
22: RotorwelleRotor shaft
33: GehäuseteilHousing part
44th: PrimärleiterPrimary conductor
55: PrimärleiterPrimary conductor
66th: Vertiefungdeepening
77th: Kern mit U-förmigem QuerschnittCore with a U-shaped cross-section
2121: PrimärleiterPrimary conductor
2222nd: PrimärleiterPrimary conductor
2323: Schelleclamp
2424: Vertiefungdeepening
2525th: Vertiefungdeepening
2626th: GehäuseteilHousing part
2727: Kern mit U-förmigem QuerschnittCore with a U-shaped cross-section
2828: zweiter Kern mit U-förmigem Querschnittsecond core with a U-shaped cross-section
3131: Deckelcover
3232: PrimärleiterPrimary conductor
3333: PrimärleiterPrimary conductor
3434: KabelkanalCabel Canal
3535: Kern mit E-förmigem ProfilCore with E-shaped profile
3636: Kern mit E-förmigem ProfilCore with E-shaped profile
3737: GehäuseteilHousing part
4040: GewindebohrlöchernTapped holes
4141: E-förmige KerneE-shaped cores
5050: Bereich für flachen ÜbertragerkopfArea for flat pick-up
100100: Einspeisungfeed
101101: Mittel zur induktiven KopplungMeans of inductive coupling
102102: erster Streckenabschnitt des Primärleitersystemsfirst section of the primary conductor system
103103: zweiter Streckenabschnitt des Primärleitersystemssecond section of the primary conductor system
104104: Verbraucher, beispielsweise AntriebConsumer, for example drive
105105: erster Anlagenteilfirst part of the system
106106: zweiter Anlagenteilsecond part of the plant
107107: Verbraucher, beispielsweise AntriebConsumer, for example drive
108108: Mittel zur induktiven KopplungMeans of inductive coupling

Claims

System, whereby consumers (104, 107) are supplied without contact by means of respective inductive coupling to one or more primary conductors (4, 5, 21, 22, 32, 33) of a respective route section (102, 103) of a primary conductor system, the route sections (102 , 103) are coupled to one another via means (101, 108) for inductive coupling, characterized in that the system comprises assemblable system parts, each of which is assigned at least one route section (102, 103) that primary conductors (4, 5, 21, 22 , 32, 33) of the assembled system parts are provided overlapping, that a coupling element is provided to reinforce the magnetic coupling between the respectively overlapping primary conductors, that the coupling element is made of magnetically conductive material and that the coupling element can be inserted into the overlap area from above.

Plant after Claim 1 , characterized in that the coupling element is an E-core (7) that can be locked with a yoke and / or that the coupling element is made of ferrite.

System according to at least one of the preceding claims, characterized in that the system parts each have an electrically-mechanical interface of the same design.

System according to at least one of the preceding claims, characterized in that the system parts can be assembled in series and for this purpose have primary conductor areas provided for overlapping in each case on their front and rear end areas.

System according to at least one of the preceding claims, characterized in that the means (101, 108) for inductive coupling are provided for stronger coupling than the means (101, 108) for inductive coupling of the loads (104, 107) to the respective primary conductor (4, 5, 21, 22, 32, 33).

System according to at least one of the preceding claims, characterized in that the consumer (104, 107) is designed in such a way that the primary conductor (4, 5, 21, 22, 32, 33) can be removed from the consumer (104, 107).

System according to at least one of the preceding claims, characterized in that the primary conductor (4, 5, 21, 22, 32, 33) consists of an AC / AC converter, i.e. from a feed (100) which is an alternating current to alternating current converter includes, is supplied.

System according to at least one of the preceding claims, characterized in that the AC / AC converter is supplied from the electrical network.

System according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one primary conductor (4, 5, 21, 22, 32, 33) is held non-positively or positively in the consumer (104, 107).

System according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one primary conductor (4, 5, 21, 22, 32, 33) is encapsulated in the consumer (104, 107).

System according to at least one of the preceding claims, characterized in that consumers (104, 107) are arranged on a movable part.

System according to at least one of the preceding claims, characterized in that the part is rotatably mounted or can be moved linearly.

System according to at least one of the preceding claims, characterized in that the primary conductor (4, 5, 21, 22, 32, 33) has medium-frequency alternating current applied to it.

System according to at least one of the preceding claims, characterized in that the primary conductor (4, 5, 21, 22, 32, 33) is subjected to medium-frequency alternating current of approximately 10 to 50 kHz.

System according to at least one of the preceding claims, characterized in that the primary conductor (4, 5, 21, 22, 32, 33) supplies the consumers (104, 107) in series.

System according to at least one of the preceding claims, characterized in that the primary conductor (4, 5, 21, 22, 32, 33) is supplied with energy in a contactless manner via stationary coil cores comprising at least one coil winding or via a conductor line.

System according to at least one of the preceding claims, characterized in that the primary conductor (4, 5, 21, 22, 32, 33) is laid as a closed loop.

System according to at least one of the preceding claims, characterized in that the primary conductor (4, 5, 21, 22, 32, 33) and consumers (104, 107) are galvanically decoupled.

Load (104, 107), encompassed by the system according to at least one of the preceding claims, which comprises means (101, 108) for its inductive supply from a primary conductor system, the primary conductor system comprising at least two sections which are connected via means (101, 108) are coupled to one another for inductive coupling, characterized in that the coupling of the consumer (104, 107) to the primary conductor system is weaker than the coupling between the at least two sections of the primary conductor system.

Consumer (104, 107) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the means (101, 108) comprise an electronic circuit for supplying parts of the consumer (104, 107).

Consumer (104, 107) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the consumer (104, 107) is a drive which comprises at least one electric motor and an electronic circuit for supplying the electric motor.

Load (104, 107) according to at least one of the preceding claims, characterized in that a primary conductor (4, 5, 21, 22, 32, 33) is provided on the load (104, 107) in such a way that an inductive coupling with one of the Consumer (104, 107) comprised secondary winding can be provided.

Consumer (104, 107) according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one primary conductor (4, 5, 21, 22, 32, 33) in a recess (6, 24, 25) or a cable duct (34) of the Consumer (104, 107) is provided.

Consumer (104, 107) according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one secondary winding is wound around a U-shaped and / or E-shaped core (7) or in a flat core (7).

Consumer (104, 107) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the primary conductors (4, 5, 21, 22, 32, 33) are at least partially encapsulated and / or held by means of a cover (31).

Consumer (104, 107) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the consumer (104, 107) is tight, smooth on the outer surface and / or has a high degree of protection.

Consumer (104, 107) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the consumer (104, 107) does not include a plug connector or other electrical connection devices on its exterior.

Consumer (104, 107) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the consumer (104, 107) is designed in such a way that information is transmitted to the primary conductor (4, 5, 21, 22, 32, 33 ) is transferable.