DE102006053681A1

DE102006053681A1 - Verbraucher und System

Info

Publication number: DE102006053681A1
Application number: DE102006053681A
Authority: DE
Inventors: Cornelius Dr. Mertzlufft-Paufler
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2006-11-13
Filing date: 2006-11-13
Publication date: 2008-05-15
Anticipated expiration: 2026-11-14
Also published as: DE102006053681B4

Abstract

Verbraucher, der Mittel zu seiner induktiven Versorgung umfasst, wobei die Mittel ein einstückig ausgeführtes Einschiebeteil umfassen, nach dessen Einschieben in den Verbraucher dessen Versorgung vorgesehen ist, und wobei ein Primärleiter in nutförmige Ausnehmungen in den Außenflächen des Einschiebeteils eingelegt wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbraucher und ein System.
In industriellen Anlagen ist bekannt, elektrische Verbraucher, wie beispielsweise elektronische Geräte, Beleuchtungsvorrichtungen, Antriebe, Maschinen und dergleichen, aus einem Netz galvanisch 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.
Aus der DE 103 60 604 ist ein System und ein Verbraucher zur berührungslosen Versorgung bekannt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine einfachere und kostengünstigere Verkabelung bei elektrischen Verbrauchern und Anlagen zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem elektrischen Verbraucher nach den in Anspruch 1 und Anspruch 2 und bei dem System nach den in Anspruch 25 und bei dem Verfahren nach den in Anspruch 41 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Verbraucher sind, dass er Mittel zu seiner induktiven Versorgung umfasst, wobei die Mittel ein Einschiebeteil umfassen, nach dessen Einschieben in den Verbraucher dessen Versorgung vorgesehen ist, wobei das Einschiebeteil einstückig ausgebildet ist und wobei das Einschiebeteil Mittel zur zerstörungsfreien Aufnahme eines Abschnitts des Primärleiters aufweist. Von Vorteil ist dabei, dass die induktive Versorgung schnell, einfach und ohne aufwendige Stecker bereitstellbar ist. Insbesondere ist ein Abschnitt des Primärleiters als Abgriffspunkt für die induktive Versorgung nutzbar zerstörungsfrei nutzbar. Das Einschiebeteil kann somit vom Primärleiter entfernt werden, ohne das am Primärleiter makroskopische Zerstörungsspuren des Abgriffs verbleiben.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Verbraucher sind alternativ, dass er ein Gehäuseteil mit gehäusebildender Funktion für einen Elektromotor, ein Getriebe und eine den Elektromotor versorgende elektronische Schaltung umfasst, wobei die Rotorwelle des Elektromotors und die Abtriebswelle des Getriebes im Gehäuseteil gelagert sind, insbesondere im selben, und wobei ein Aufnahmebereich vorgesehen ist, der eine Sekundärwicklung umfasst zur berührungslosen Energieversorgung, insbesondere in schwacher Kopplung in Resonanz, wobei in den Aufnahmebereich ein Einschiebeteil einschiebbar ist, das einen Primärleiter zumindest teilweise umfasst, wobei die induktive Kopplung zwischen Primärleiter und Sekundärwicklung durch Einschieben des Einschiebeteils herstellbar ist und wobei das Einschiebeteil einstückig ausgebildet ist. Somit ist eine schnelle Verbindung und Trennung mit dem versorgenden System möglich. Es müssen keine elektrischen freiliegenden Kontakte verwendet werden. Außerdem ist das Einschiebeteil aus Kunststoff kostengünstig herstellbar.
Die Mittel zur induktiven Versorgung umfassen dabei eine an ein Primärleitersystem induktiv gekoppelte Sekundärspule, welche insbesondere zur Bildung eines Schwingkreises derart mit einer Kapazität in Reihe oder parallel beschaltet ist, dass die zugehörige Resonanzfrequenz im Wesentlichen der mittelfrequenten Wechselstromfrequenz des Primärstromes entspricht. Von Vorteil ist dabei, dass der Strom in der Sekundärspule zwei Anteile aufweist. Ein erster ist der bei Transformatoren bekannte, übersetzte Stromanteil. Hinzu addiert sich ein Resonanz-Stromanteil, welcher durch die Schwingkreisanordnung bewirkt ist. Die Sekundärspule ist mit zumindest einer Kapazität in Serie und/oder parallel derart geschaltet, dass die Resonanzfrequenz der Mittelfrequenz im Wesentlichen entspricht. Auf diese Weise ist auch bei einer schwachen induktiven Kopplung, die beispielsweise bei großem Luftspalt zwischen Primärleiter und Sekundärleiter in der Sekundärspule auftritt, ein hoher Wirkungsgrad bei der Übertragung gesichert. Die Schwingkreisanordnung ermöglicht die Übertragung der Energie über einen großen Luftspalt. In die Primärleitung wird ein im Wesentlichen konstanter mittelfrequenter Wechselstrom eingeprägt, insbesondere durch eine Stromregelung im Wesentlichen unabhängig von der von den Verbrauchern entnommenen Leistung. Die Mittel zur induktiven Versorgung umfassen bei einer vorteilhaften Weiterbildung einen oder mehrere Kondensatoren, der oder die mit einer den Verbraucher versorgenden Sekundärspule derart seriell und/oder parallel beschaltet ist oder sind, dass die entsprechende Resonanzfrequenz im Wesentlichen der Mittelfrequenz entspricht. Von Vorteil ist dabei, dass ein großer Luftspalt zwischen Primärleiter und Sekundärspule realisierbar ist. Ein ferromagnetischer Kern zur Übermittlung des vom Primärleiter erzeugten magnetischen Feldes an die Sekundärspule ist durch die Abstimmung auf die Resonanzfrequenz verzichtbar.
Von Vorteil bei der Erfindung ist, 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 der Verbraucher 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.
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.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind Einschiebeteil und Primärleiter lösbar verbindbar. Somit wird ein schnelles Anschließen des Verbrauchers ermöglicht.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Mittel zur lösbaren Aufnahme als nutförmige Ausnehmungen in der Außenfläche des Einschiebeteils ausgebildet und/oder ist das Einschiebeteil (3) formschlüssig oder kraftschlüssig, insbesondere mit Klemmverbindung, mit dem Verbraucher verbindbar, insbesondere durch Einschieben, wobei insbesondere Mittel zum rastenden Halten in Endposition vorgesehen sind. Von Vorteil ist dabei, dass das Einschiebeteil bei Einschieben geführt wird und nach Einschieben gehalten wird.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Einschiebeteil zumindest teilweise, insbesondere abschnittsweise, gehäusebildend für den Primärleiter. Somit ist die Verbindung zwischen Primärleiter und Einschiebeteil vorteilhaft herstellbar, und das Einschiebeteil bewirkt einen Schutz des Primäreiters beim Einschieben und stellt auf einfache Weise einen definierten Abstand zwischen Primärleiter im Einschiebeteil und Verbraucher her, so dass die berührungslose Energieversorgung des Verbrauchers unter definierten Bedingungen, insbesondere an die Geometrie und an die Materialeigenschaften, am Abgriff erfolgen kann.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Abschnitt des Primärleiters zur induktiven Versorgung entlang des Primärleiters durch Herausnehmen des Primärleiters, Umsetzen des Einschiebeteils und Einlegen des Primärleiters verschiebbar. Von Vorteil ist dabei, dass der Abschnitt des Primärleiters zerstörungsfrei zum Anschluss des Verbrauchers verwendbar ist. Insbesondere wird die Isolation des Primärleiters beim Anschluss nicht zerstört. Es ist damit ein Umsetzen des Einschiebeteils vornehmbar. Somit ist eine neuer Verbraucher einfach in ein bestehendes Energieversorgungs-Netz integrierbar und es ist ein Verbraucher einfach aus einem bestehenden Energieversorgungs-Netz entfernbar. Auch ist ein Verbraucher einfach verschiebbar. Weiterer Vorteil ist, dass eine serielle Anordnung vorsehbar ist, und dass somit ein Kurzschluss eines Verbrauchers die anderen Verbraucher nicht stört.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die nutförmigen Ausnehmungen derart angeordnet, dass verschiedene Einlegewege für den Primärleiter gebildet sind, die unterschiedliche Windungszahlen ergeben. Von Vorteil ist dabei, dass verschiedene Einlegewege wählbar sind, mit denen unterschiedliche Kopplungsstärken zwischen Primärleiter und dem Sekundärleiter der Sekundärwicklung der Sekundärspule der berührungslosen Energieversorgung bereitstellbar sind zur Ausformung unterschiedlicher Leistungsstärken oder Leistungsklassen.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die nutförmigen Ausnehmungen in einer Seitenfläche des Einschiebeteils angeordnet, insbesondere zur Formung einer parallel zu dieser Seitenfläche liegenden Primärleiterschleife. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Variante zur Bildung einer Windung des Primärleiters bereitstellbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die nutförmigen Ausnehmungen in zwei gegenüberliegenden Seitenflächen des Einschiebeteils angeordnet, insbesondere zur Formung einer senkrecht zu diesen Seitenflächen liegenden Primärleiterschleife. Von Vorteil ist dabei, dass mit nur zwei Nuten ein Einlegeweg bildbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Abschnitt des Primärleiters zur induktiven Versorgung entlang des Primärleiters durch bloßes Herausnehmen des Primärleiters, Umsetzen des Einschiebeteils und Einlegen des Primärleiters verschiebbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass ein Verbraucher auf einfache Weise umsetzbar ist, ohne dass seine Energieversorgungsverkabelung abgeändert werden muss.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Primärleiter elektrisch isoliert gegen den Verbraucher. In einer Weiterbildung ist das Einschiebeteil aus Spritzguss, insbesondere aus Kunststoff-Spritzguss, gefertigt. Von Vorteil ist dabei, dass keine elektrischen Kontakte zugänglich sind und dass eine hohe Unempfindlichkeit gegen Staub, Schmutz und Feuchtigkeit gegenüber Umgebungseinflüssen erreichbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist an das Einschiebeteil ein Schloss, umfassend Schlossbügel, formschlüssig verbindbar, wobei für das Lösen des Schlosses vom Einschiebeteil ein Schlüssel notwendig ist. Insbesondere ist eine Bohrung vorgesehen für den Schlossbügel des Schlosses. Vorteiligerweise ist nur ein beabsichtigtes und befugtes Lösen der Versorgung vom Verbraucher ausführbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Einschiebeteil mit dem Verbraucher mit derartigen Mitteln verbindbar, dass die Verwendung eines Werkzeuges notwendig ist. Vorteiligerweise ist nur ein beabsichtigtes Lösen der Versorgung vom Verbraucher ausführbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Verbraucher ein Gehäuseteil auf, das gehäusebildende Funktion für einen Elektromotor, ein Getriebe und einen den Elektromotor versorgende elektronische Schaltung, umfassend Frequenzumrichter, aufweist, wobei die Rotorwelle des Elektromotors und Abtriebswelle des Getriebes im Gehäuseteil gelagert sind und das Einschiebeteil in einen Aufnahmebereich des Gehäuseteils einschiebbar ist. Vorteiligerweise ist somit ein Gehäuseteil geformt, das mehrere Funktionen vereint, also Gehäuse ist für verschiedene Komponenten des Antriebs und Aufnahme für die Versorgung.
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.
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.
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.
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.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem System sind, dass zumindest Verbraucher und Einschiebeteile umfasst sind, wobei die Verbraucher berührungslos versorgt sind mittels jeweiliger induktiver Kopplung an einen oder mehrere Primärleiter, wobei die Verbraucher berührungslos seriell versorgt sind mittels jeweiliger induktiver Kopplung an einen oder mehrere Primärleiter. Vorteilhaft ist der Verbraucher derart ausgeführt, dass der Primärleiter vom Verbraucher abnehmbar ist. In einer Weiterbildung ist im Wesentlichen jeder Punkt des Primärleiters als Abgriffspunkt für die induktive Ankopplung eines Verbrauchers lösbar, insbesondere zerstörungsfrei, verwendbar ist, insbesondere wiederverwendbar. Somit ist die Energieversorgung eines Systems von Verbraucher besonderes flexibel und robust gegen Umwelteinflüsse herstellbar. Das System lässt sich einfach und mit wenigen Maßnahmen neu konfigurieren. Insbesondere sind neue Verbraucher einfach in das Netz der berührungslosen Energieversorgung integrierbar.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Abgriffspunkt von einem Einschiebeteil zumindest teilweise umfasst, das in einer Ausnehmung des jeweiligen Verbrauchers herausnehmbar angeordnet ist. Somit ist der Abgriffspunkt und folglich der diesem zugeordnete Abschnitt des Primärleiters einfach und definiert in Arbeitsposition bringbar.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Abgriffspunkt entlang des Primärleiters durch bloßes Herausnehmen des Primärleiters aus dem Einschiebeteil und Umsetzen des Einschiebeteils verschiebbar. Von Vorteil ist dabei, dass das System modular aufbaubar ist und Verbraucher in das System einfach einbindbar oder aus diesem einfach entfernbar sind.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist mindestens ein Primärleiter kraftschlüssig oder formschlüssig im Verbraucher, insbesondere durch ein Einschiebeteil, gehalten. Von Vorteil ist dabei, dass ein sichere Energieversorgung der Verbraucher bereitgestellt wird, wobei die Energieversorgungs-Verbindung gegen unbeabsichtigtes Lösen sicherbar ist.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Verfahren sind, dass ein Verbraucher an ein System zur berührungslosen Energieversorgung angeschlossen ist, wobei das System zur berührungslosen Energieversorgung einen Primärleiter umfasst, wobei in einem ersten Schritt ein Abschnitt des Primärleiters in ein Einschiebeteil zerstörungsfrei eingelegt wird und in einem zweiten Schritt das Einschiebeteil in eine Ausnehmung des Verbrauchers eingeschoben wird. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfachere und kostengünstigere Verkabelung bei elektrischen Verbrauchern und Anlagen geschaffen ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt das Einschieben des Einschiebeteils entlang mindestens eines Führungsmittels, insbesondere wobei die Führungsmittel ein sicherndes Einrasten in der Endposition bewirken. Somit ist das Einschiebeteil mit einfachen Mitteln in eingeschobener Position fixierbar. Ein unbeabsichtigtes Herausrutschen des Einschiebeteils und also ein unbeabsichtigtes Abbrechen der Energieversorgung ist somit sicher vermeidbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird durch den zweiten Schritt die induktive Versorgung des Verbrauchers bereitgestellt. Von Vorteil ist dabei, dass keine weiteren Schritte zur Bereitstellung der Energieversorgung nötig sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Einschiebeteil nutförmige Ausnehmungen auf, mit denen mehr als ein Einlegeweg bildbar ist, wobei jedem Einlegeweg jeweils eine Windungszahl für den Primärleiter zuordenbar ist, insbesondere wobei mindestens zwei zugeordnete Windungszahlen voneinander verschieden sind, wobei der Primärleiter in denjenigen Einlegeweg eingelegt wird, dessen Windungszahl eine benötigte Kopplungsstärke zwischen Primärleiter und Sekundärwicklung bewirkt. Von Vorteil ist dabei, dass die erfindungsgemäße Ankopplung an eine Energieversorgung einfach und variabel anpassbar ist an die jeweilige Leistungsklasse des jeweiligen Verbrauchers.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
Dabei zeigt
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems von Verbrauchern, die aus einem Primärleiter versorgt werden,
2 einen erfindungsgemäßen Verbraucher mit Primärleiter,
3 den erfindungsgemäßen Verbraucher mit Primärleiter mit eingeschobenem Einschiebeteil,
4 ein erfindungsgemäßes Einschiebeteil,
5a ein weiteres erfindungsgemäßes Einschiebeteil,
5b die schematische Darstellung eines Einlegeweges in einem Einschiebeteil,
6 ein weiteres erfindungsgemäßes Einschiebeteil,
7 ein weiteres erfindungsgemäßes Einschiebeteil und
8 ein weiteres erfindungsgemäßes Einschiebeteil.
1 zeigt schematisch ein System, in dem eine Energiequelle 31 Verbraucher 4 über einen Hinleiter 1 und einen Rückleiter 2 berührungslos versorgt. Die Energiequelle 31 umfasst zumindest Mittel zur Generierung eines mittelfrequenten Wechselstroms etwa 20 kHz. Die Verbraucher 4 sind jeweils an einem Abgriffspunkt 33 an Hinleiter 1 oder Rückleiter 2, auch gemeinsam jeweils Primärleiter genannt, angeschlossen, wobei beide Leiter zum Zwecke des Anschließens gleichberechtigt sind. Die Punktförmigkeit der Abgriffspunkte 33 ergibt sich durch eine Abstraktion des Systems im Sinne eines Netzwerks. In jeder physikalischen Realisierung des Systems ist der Abgriffspunkt ein räumlich abgegrenztes Gebiet, innerhalb dessen die physikalische Wechselwirkung des Anschlusses im Wesentlichen erfolgt. Die räumliche Ausdehnung dieses Gebietes, also insbesondere die Länge des an der Wechselwirkung beteiligten Abschnitts des Primärleiters 1 oder 2, ist wesentlich kleiner als die räumliche Gesamt-Ausdehnung des Systems, was die Brauchbarkeit und Rechtfertigung der Abstraktion eines Punktes für das Anschlussgebiet begründet.
In einer Weiterbildung sind die Primärleiter 1, 2 zusätzlich mit einem Hochfrequenzsignal beaufschlagt zur Übermittlung von Daten und Kommandos. Die Verbraucher 4 umfassen in diesem Fall Mittel zur Auf- und Demodulation derartiger Daten.
In der 2 ist ein erfindungsgemäßer Verbraucher symbolisch gezeigt, wobei der Verbraucher von der Versorgung abgetrennt ist. In der 3 ist ein erfindungsgemäßer Verbraucher symbolisch gezeigt mit Versorgung.
Das Primärleitersystem umfasst einen Hinleiter 1 und einen Rückleiter 2, in welche ein mittelfrequenter Wechselstrom eingeprägt wird.
Der als Umrichtergetriebemotor ausgeführte Verbraucher 4 umfasst eine Sekundärspule, die nach Einschieben des Einschiebeteils 3 induktiv gekoppelt ist an das Primärleitersystem.
Das Einschiebeteil 3 weist Erhebungen 5 zur formschlüssigen Verbindung mit dem Verbraucher 4 oder zumindest als Führung beim Einschieben des Einschiebeteils 3 auf. Bohrungen 6, 7 sind des Weiteren vorgesehen. Das Einschiebeteil 3 weist hier nicht gezeigte Führungselemente für Hinleiter 1 und Rückleiter 2 in Form von Nuten auf.
Mittels einer Schraube, die durch die Bohrung 6 steckbar ist und auch in einer Bohrung des Verbrauchers einbringbar ist, kann das Einschiebeteil 3 mit dem Verbraucher 4 formschlüssig gekoppelt werden. Dabei ist ein Werkzeug notwendig und das Lösen der Verbindung ist nur von Bedienern mit Werkzeug ausführbar.
In der Bohrung 7 ist bei aus dem Verbraucher herausgenommenem Einschiebeteil 3 ein Vorhängeschloss mit seinem Schlossbügel einhängbar. Auf diese Weise ist das Wieder-Einschieben des Einschiebeteils in den Verbraucher blockierbar.
Somit kann nur ein befugter Bediener mit Schlüssel für das Schloss des Vorhängeschlosses die elektrische Versorgung des Verbrauchers wiederherstellen.
Der Verbraucher weist einen U-Kern oder einen E-förmigen Kern auf, der die Sekundärspule an das Primärleitersystem verbessert ankoppelt.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel umfassen die Führungsmittel zusätzlich Mittel zum Einrasten und Fixieren des Einschiebeteils in der eingeschobenen Endposition.
4 zeigt ein Einschiebeteil 3 ohne eingelegten Primärleiter. Das Einschiebeteil 3 ist aus Kunststoff in Spritzgusstechnik gefertigt. In der Oberseite sind zwei parallel verlaufende Nuten (41, 43) angebracht, die sich zu zwei Seitenflächen des Einschiebeteils 3 hin öffnen. Die Nuten (41, 43) dienen zur Aufnahme des Primärleiters. Dabei wird der Primärleiter, also der Hinleiter 1 oder der Rückleiter 2, in die Nuten an dem mit a bezeichneten Ende der Nut 41 beginnend verlegt, von dem mit b bezeichneten Ende der Nut 41 bogenförmig in das mit c bezeichnete Ende der Nut 43 geführt und in der Nut 43 verlegt. Somit ergibt sich eine Primärleiterschleife von a über b und c nach d. Die Nuten 41, 43 weisen an ihrer Oberseite eine geringere lichte Weite auf als der Durchmesser des Primärleiters, wodurch selbiger nach Einlegen klemmend gehalten wird. Das Einschiebeteil 3 wird nach Einlegen des Primärleiters in die Ausnehmung 12 des Verbrauchers 4 eingeschoben, und zwar geführt durch den Kontakt von Ober- und Unterseite des Einschiebeteils 3 mit den Innenflächen der Ausnehmung 12 einerseits und durch federförmige Erhebungen 5 an Ober- und Unterseite des Einschiebeteils 3 und entsprechende Nuten in der Ausnehmung 12 anderseits. In maximal eingeschobener Position bewirken hier nicht gezeigte, an Einschiebeteil 3 und in Ausnehmung 12 einander entsprechend ausgebildete Mittel ein Einrasten des Einschiebeteils 3 im Gehäuse des Verbrauchers 4. Seitlich ausgebildete Greifflächen 10 erleichtern ein Einstecken und Herausziehen des Einschiebeteils 3.
5a zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. Die Oberfläche des Einschiebeteils 3 weist 4 parallele Nuten 41, 43 auf, in die der Primärleiter entlang der Punkte a, b, c, d, e, f, g, h in alphabetischer Reihenfolge eingelegt wird. 5b zeigt schematisch eine Draufsicht auf das Einschiebeteil aus 5a mit eingelegtem Rückleiter 2 des Primärleiters. Im Unterschied zur Anordnung nach 4 formt der Rückleiter 2 in diesem Fall nahezu zwei vollständige Windungen, also eine Schleife mit Windungszahl zwei, wodurch das durch den Strom im Rückleiter 2 generierte Magnetfeld in seiner Stärke im Wesentlichen verdoppelt ist. Greifflächen 10 erleichtern das Einstecken und Herausziehen des Einschiebeteils 3. Das Einstecken erfolgt quer zur Richtung der Nuten 41, 43 und parallel zu der durch die Oberseite definierte Fläche. Nicht gezeigte Mittel zur Führung und Mittel zum Einrasten bewirken nach dem Einstecken einen sicheren Halt des Einsteckteils 3 in der Ausnehmung 12.
6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. Die Oberfläche der Oberseite 61 eines Einschiebeteils 3 weist eine Nut 62 auf, die aus zwei parallel verlaufenden Nutabschnitten und einem diese an ihren einen Enden verbindende bogenförmige Nutabschnitt gebildet wird. Der Krümmungsradius des bogenförmigen Abschnittes orientiert sich dabei auch an den Biegeeigenschaften des Primärleiters. Die Nut 62 öffnet sich zu einer Seitenfläche 63 des Einschiebeteils 3. Der Primärleiter wird entlang der Nut 62 verlegt und bildet somit eine nahezu geschlossene Windung. Das Einschiebeteil 3 ist in der durch die Führungsfedern 65 gegebene Richtung in eine dafür vorgesehene Ausnehmung, ein Einschubsackloch, des Verbrauchers 4 eingeführt. Diese Ausnehmung ist an fünf Seiten geschlossen, und in eingeschobener Position zeigt die Seitenfläche 63 nach außen. Die Oberseite 61 ist zur Sekundärspule des Verbrauchers hin orientiert. Am Einschiebeteil 3 ist weiterhin eine Zunge 66 angebracht, die in eine entsprechend ausgebildete Ausnehmung im Einschubsackloch in Endposition des Einschiebvorgangs formschlüssig einrastet. Diese Zunge 66 ist über ein Grifffeld 67 betätigbar, wodurch das Einschiebteil 3 entsichert wird und aus dem Einschubsackloch herausnehmbar ist.
7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Einschiebeteils 3. Im Unterschied zu dem Einschiebeteil nach 1 weisen nun zwei Seitenflächen 71, 72 nutförmige Ausnehmungen aus, in die der Primärleiter entlang der Punkte a, b, c, d in alphabetischer Reihenfolge eingelegt wird. Vorteil der seitlichen Anordnung der Nuten gegenüber einer Anordnung in der Oberseite ist das verminderte Baumaß quer zu den Nuten und parallel zur Oberfläche. Vorteil der Anordnung der Nuten in der Oberfläche gegenüber einer seitlichen Anordnung ist die größer Nähe der durch den Primärleiter gebildeten Windung zur Sekundärspule im Verbraucher 4.
Die nutförmige Ausnehmung 73 nimmt nach zur Oberfläche der Seitenflächen 71, 72 hin in ihrer lichten Weite im Gegensatz zu den vorangehenden Ausführungsbeispielen nicht ab. Wechselständig angebrachte Nasen 75 bewirken ein Halten des eingelegten Primärleiters. Auf der Ober- und Unterseite des Einschiebeteils sind in der 7 stilisiert angedeutete Führungsmittel 76 angebracht, die eine Führung beim Einschieben des Einschiebeteils 3 bewirken. Das Einschieben erfolgt in der durch die Führungsmittel 76 ausgezeichneten Richtung. Ein an der Frontseite angebrachter Griff 77 erleichtert das Einschieben.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel verläuft die nutförmige Ausnehmung auf drei der vier Seitenflächen des Einschiebeteils 3 und ist in dem die Seitenflächen 71 und 72 verbindenden Abschnitt bogenförmig ausgeführt. Das Einschiebeteil 3 wird in diesem Fall in Längsrichtung eingeschoben, die Führungsmittel 76 sind um 90° gedreht angeordnet.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel sind an jeder Seite zwei oder mehr parallel verlaufende nutförmige Ausnehmungen ausgebildet, so dass sich mehrere Windungen des Primärleiters ergeben.
8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Einschiebeteils 3, das sich aus einer Kombination der Ausführungsbeispiele gemäß 1 und 7 ergibt. Von Vorteil ist, dass auf diese Weise nahezu zwei vollständige Windungen des Primärleiters bildbar sind. Somit wird das vom Primärleiter generierte magnetische Feld gegenüber einem Einschiebeteil mit einer Windung verstärkt. Der Primärleiter wird entlang des durch die Buchstaben a-h in alphabetischer Reihenfolge definierten Einlegeweges verlegt. Wird der Primärleiter entlang der Buchstaben a, b, g, h, also entlang eines zweiten Einlegeweges, verlegt, so ergibt sich eine nahezu vollständige Windung und damit ein vermindert starkes Magnetfeld. Als Einschubrichtung sind gleichermaßen die mit 81 und 82 bezeichneten Richtungen verwendbar. In ersterem Fall ist ein in 6 beschriebener Einrastmechanismus 83 zum Sichern des Einschubteils 3 gegen Herausrutschen verwendbar.
Zum Anschluss der berührungslosen Energieeinspeisung nach 4 gemäß den vorgenannten Ausführungsbeispielen an einen Verbraucher 4 wird zunächst ein Primärleiter 1 oder 2 in ein Einschiebeteil 3 eingelegt und anschließend wird das Einschiebeteil 3 in die dafür vorgesehene Ausnehmung im Verbraucher 4 eingeschoben, vorzugsweise entlang von Führungsmitteln, die als Erhebungen 5 ausgebildet sind. Somit ist die berührungslose Energieversorgung des Verbrauchers hergestellt. Der eingelegte Primärleiter 1 oder 2 bleibt unbeschädigt und kann nach Entfernung des Einschiebeteils 3 wiederverwendet werden. Insbesondere ist somit der Abgriffspunkt des Verbrauchers 4, also die räumliche Position des Einschiebeteils 3 und der an der physikalischen Wechselwirkung der induktiven Kopplung im Wesentlichen beteiligte Abschnitt des Primärleiters in der oben beschriebenen Abstraktion, entlang des Primärleiters 1 oder 2 verschiebbar. Denn der in 3 im Einschiebeteil 3 eingelegte Abschnitt des Primärleiters unterscheidet sich nicht von den benachbarten Abschnitten. Es sind daher im Wesentlichen, also abgesehen von ausgezeichneten Bereichen wie Anfang und Ende, alle Punkte des Primärleiters als Abgriffspunkt verwendbar.
Es ist außerdem für die Energieeinspeisung eine hohe Schutzart wie IP65 oder IP66 oder höher erreichbar, weil der Verbraucher 4 mit geschlossener Gehäuseoberfläche ausführbar ist und dennoch mit Energie versorgbar ist.

1: Hinleiter als Primärleiter des Primärleitersystems
2: Rückleiter als Primärleiter des Primärleitersystems
3: Einschiebeteil
4: Verbraucher
5: Erhebungen
6: Bohrung
7: Bohrung
8: Unterteil
9: Oberteil
10: Greiffläche
11: Erhebung
12: Ausnehmung
31: Energiequelle
33: Abgriffspunkt
41, 43: Nut
61: Oberseite
62: Nut
63: Seitenfläche
65: Führungsfeder
66: Zunge
67: Grifffeld
71, 72: Seitenfläche
73: Ausnehmung
75: Nase
76: Führungsmittel
77: Griff
81, 82: Einschubrichtung
83: Einrastmechanismus

Claims

Verbraucher, dadurch gekennzeichnet, dass er Mittel zu seiner induktiven Versorgung umfasst, wobei die Mittel ein Einschiebeteil (3) umfassen, nach dessen Einschieben in den Verbraucher (4) dessen Versorgung vorgesehen ist, wobei das Einschiebeteil (3) einstückig ausgebildet ist, wobei das Einschiebeteil (3) Mittel zur lösbaren Aufnahme eines Abschnitts des Primärleiters (1, 2) aufweist.
Verbraucher, umfassend ein Gehäuseteil mit gehäusebildender Funktion für einen Elektromotor, ein Getriebe und eine den Elektromotor versorgende elektronische Schaltung, wobei die Rotorwelle des Elektromotors und die Abtriebswelle des Getriebes im Gehäuseteil gelagert sind, insbesondere im selben, und wobei ein Aufnahmebereich vorgesehen ist, der eine Sekundärwicklung umfasst zur berührungslosen Energieversorgung, insbesondere in schwacher Kopplung in Resonanz, wobei in den Aufnahmebereich (12) ein Einschiebeteil (3) einschiebbar ist, das einstückig ausgeführt ist und das einen Primärleiter (1, 2) zumindest teilweise umfasst, wobei die induktive Kopplung zwischen Primärleiter (1, 2) und Sekundärwicklung durch Einschieben des Einschiebeteils (3) herstellbar ist.
Verbraucher nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur lösbaren Aufnahme als nutförmige Ausnehmungen (41, 43, 61, 73) in der Außenfläche des Einschiebeteils (3) ausgebildet sind.
Verbraucher nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einschiebeteil (3) formschlüssig oder kraftschlüssig, insbesondere mit Klemmverbindung, mit dem Verbraucher verbindbar ist, insbesondere durch Einschieben, wobei insbesondere Mittel zum Rastenden Halten in Endposition vorgesehen sind.
Verbraucher nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einschiebeteil (3) zumindest teilweise, insbesondere abschnittsweise, gehäusebildend für den Primärleiter (1, 2) ist.
Verbraucher nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einschiebeteil (3), Führungselemente (5, 65, 76) aufweist, insbesondere zum Einlegen und Herausnehmen des Primärleiters (1, 2).
Verbraucher nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nutförmigen Ausnehmungen (41, 43, 62, 73) derart angeordnet sind, dass verschiedene Einlegewege für den Primärleiter (1, 2) gebildet sind, die unterschiedliche Windungszahlen ergeben.
Verbraucher nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nutförmigen Ausnehmungen (41, 43, 62) in einer Seitenfläche (61) des Einschiebeteils (3) angeordnet sind, insbesondere zur Formung einer parallel zu dieser Seitenfläche liegenden Primärleiterschleife.
Verbraucher nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nutförmigen Ausnehmungen (41, 43, 62) in zwei gegenüberliegenden Seitenflächen (71, 72) des Einschiebeteils (3) angeordnet sind, insbesondere zur Formung einer senkrecht zu diesen Seitenflächen liegenden Primärleiterschleife.
Verbraucher nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt des Primärleiters zur induktiven Versorgung entlang des Primärleiters durch bloßes Herausnehmen des Primärleiters, Umsetzen des Einschiebeteils und Einlegen des Primärleiters verschiebbar ist.
Verbraucher nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärleiter (1, 2) elektrisch isoliert ist gegen den Verbraucher (4).
Verbraucher nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einschiebeteil (3) aus Spritzguss, insbesondere Kunststoff-Spritzguss, gefertigt ist.
Verbraucher nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an das Einschiebeteil (3) ein Schloss, umfassend Schlossbügel, formschlüssig verbindbar ist, wobei für das Lösen des Schlosses vom Einschiebeteil (3) ein Schlüssel notwendig ist, wobei insbesondere eine Bohrung (7) vorgesehen ist für den Schlossbügel des Schlosses.
Verbraucher nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einschiebeteil (3) mit dem Verbraucher (4) mit derartigen Mitteln verbindbar ist, dass die Verwendung eines Werkzeuges notwendig ist.
Verbraucher nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbraucher (4) dicht, an der äußeren Oberfläche glatt und/oder in hoher Schutzart ausgeführt ist, insbesondere zum Einsatz in Nassbereichen und/oder aseptischen Bereichen, wobei der Verbraucher (4) keinen Steckverbinder oder andere elektrische Anschlussvorrichtungen an seinem Äußeren umfasst und wobei der Verbraucher (4) derart gestaltet ist, dass Information durch Hufmodulation von höherfrequenten Signalen auf den Primärleiter (1, 2) übertragbar ist.
System, umfassend zumindest Verbraucher und Einschiebeteile, wobei die Verbraucher (4) berührungslos seriell versorgt sind mittels jeweiliger induktiver Kopplung an einen oder mehrere Primärleiter (1, 2), wobei der Verbraucher (4) derart ausgeführt ist, dass der Primärleiter (1, 2) vom Verbraucher (4) abnehmbar ist, wobei Verbraucher (4) und Primärleiter (1, 2) galvanisch entkoppelt sind, und wobei ein Teilbereich, insbesondere im Wesentlichen jeder Punkt, des Primärleiters (1, 2) als Abgriffspunkt (43) für die induktive Ankopplung eines Verbrauchers (4) lösbar, insbesondere zerstörungsfrei, verwendbar ist, insbesondere wiederverwendbar.
System nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgriffspunkt (43) von einem Einschiebeteil (3) umfasst ist, das in einer Ausnehmung (12) des jeweiligen Verbrauchers (4) herausnehmbar angeordnet ist.
System nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgriffspunkt (43) entlang des Primärleiters (1, 2) durch bloßes Herausnehmen des Primärleiters (1, 2) aus dem Einschiebeteil (3) und Umsetzen des Einschiebeteils (3) verschiebbar ist, insbesondere entlang des Primärleiters.
System nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Primärleiter (1, 2) kraftschlüssig oder formschlüssig im Verbraucher (4), insbesondere durch ein Einschiebeteil (3), gehalten ist.
Verfahren zum Anschluss eines Verbrauchers (4) an ein System zur berührungslosen Energieversorgung, wobei das System zur berührungslosen Energieversorgung einen Primärleiter (1, 2) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt ein Abschnitt des Primärleiters (1, 2) in eine nutförmige Ausnehmung eines Einschiebeteils (3) zerstörungsfrei eingelegt wird, in einem zweiten Schritt das Einschiebeteil (3) in eine Ausnehmung (12) des Verbrauchers (4) eingeschoben wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einschieben des Einschiebeteils entlang eines Führungsmittels (5) erfolgt, insbesondere wobei die Führungsmittel (5) ein sicherndes Einrasten in der Endposition bewirken.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch den zweiten Schritt die induktive Versorgung des Verbrauchers (4) bereitgestellt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einschiebeteil (3) nutförmige Ausnehmungen aufweist, mit denen mehr als ein Einlegeweg bildbar ist, wobei jedem Einlegeweg jeweils eine Windungszahl für den Primärleiter zuordenbar ist, insbesondere wobei mindestens zwei zugeordnete Windungszahlen voneinander verschieden sind, wobei der Primärleiter in denjenigen Einlegeweg eingelegt wird, dessen Windungszahl eine benötigte Kopplungsstärke zwischen Primärleiter und Sekundärwicklung bewirkt.