DE102013015424A1

DE102013015424A1 - Modul und System zur berührungslosen Energieübertragung mit einem oder mehreren Modulen

Info

Publication number: DE102013015424A1
Application number: DE201310015424
Authority: DE
Inventors: Josef Schmidt; Harald Wolf; Detlev Schroeder; Andreas Böser
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2013-09-18
Filing date: 2013-09-18
Publication date: 2015-03-19

Abstract

Modul und System zur berührungslosen Energieübertragung mit einem oder mehreren Modulen, aufweisend Ferritplatten und Folien, wobei die Ferritplatten beidseitig mit jeweils einer Folie verbunden sind, insbesondere stoffschlüssig verbunden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Modul und ein System zur berührungslosen Energieübertragung mit einem oder mehreren Modulen.
Es ist allgemein bekannt, dass bei einem System zur berührungslosen Energieübertragung Spulen mit Ferritkern verwendbar sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein robust handlebares System zur berührungslosen Energieübertragung weiterzubilden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Modul nach den in Anspruch 1 und bei dem System nach den in Anspruch 7 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Modul sind, dass es Ferritplatten und Folien aufweist,
wobei die Ferritplatten beidseitig mit jeweils einer Folie verbunden sind, insbesondere stoffschlüssig verbunden.
Von Vorteil ist dabei, dass auch bei Bruch einer Ferritplatte die entsprechenden Bruchstücke auf Position gehalten werden. Außerdem ist das Haltemittel gleichzeitig als Isoliermittel zur Herstellung der elektrischen Durchschlagsfestigkeit verwendbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist an jeder Platten-Oberseite einer Ferritplatte eine erste und an jeder Platten-Unterseite einer Ferritplatte eine zweite Folie angeordnet und verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass die Bruchstücke weder nach oben noch nach unten sich wegbewegen können – sogar wenn sie ihre Klebeverbindung zur Folie verlieren sollten. Seitlich sind die Bruchstücke durch die nebengeordneten Ferritplatten begrenzt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die jeweilige Folie mit der jeweiligen Ferritplatte klebeverbunden, insbesondere wobei eine Klebeschicht zwischen Folie und Ferritplatte angeordnet, oder auflaminiert. Von Vorteil ist dabei, dass eine kostengünstige und einfach herstellbare Verbindung realisierbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Ferritplatten in einer ebenen Gitterstruktur angeordnet und/oder die Ferritplatten sind regelmäßig voneinander beabstandet. Von Vorteil ist dabei, dass eine flächige Schicht aus Ferrit herstellbar ist, die als Spulenkern einer Spule verwendbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Folie aus Kunststoff oder aus einem Faserverbundwerkstoff gefertigt. Von Vorteil ist dabei, dass der Werkstoff elektrisch isolierend und mechanisch belastbar ausführbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Folie aus elektrisch isolierendem Material gefertigt. Von Vorteil ist dabei, dass die elektrische Durchschlagsfestigkeit herstellbar ist. Somit ist direkt auf der Folie eine Spulenwicklung, es sind also strom- und spannungsführende metallische Leitungen direkt auf der Folie anordenbar und trotzdem ist die elektrische Isolation zwischen den Leitungen und den Ferritplatten sichergestellt.
Wichtige Merkmale bei dem System zur berührungslosen Energieübertragung mit einem oder mehreren solchen Modulen sind, dass eine Sekundärwicklung, insbesondere eine an der Unterseite eines entlang eines Bodens verfahrbaren Fahrzeugs angeordnete Sekundärwicklung, induktiv koppelbar ist an einen Primärleiter, insbesondere an einen am Boden langgestreckt verlegten Primärleiter oder an eine kompakt ausgeführte Primärwicklung, insbesondere Flachwicklung,
insbesondere wobei die Sekundärwicklung als Flachwicklung ausgeführt ist,
wobei sekundärseitig und/oder primärseitig zumindest das oder die Module angeordnet sind.
Von Vorteil ist dabei, dass ein sehr flaches induktives Kopplungssystem herstellbar ist und somit der bestehende Zwischenraum zwischen der Unterseite eines Fahrzeugs und dem Boden, auf dem es verfahrbar ist, optimal ausnutzbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Traktionsantrieb des Fahrzeugs aus einem Energiespeicher des Fahrzeugs versorgbar, welchem vom Primärleiter an die Sekundärwicklung übertragene Energie zuführbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass ein Elektrofahrzeug sicher weiterbildbar ist. Denn auch bei Bruch einer Ferritplatte bleibt die Ferritanordnung zusammengehalten und somit magnetisch im Wesentlichen unverändert wirksam.
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:
In der 1 ist eine Ferritanordnung gezeigt.
Auf dieser Ferritanordnung ist eine Flachwicklung anordenbar. Auf diese Weise ist eine Spule, insbesondere Primärspule oder Sekundärspule, für eine Anordnung zur induktiven Energieübertragung bildbar.
Erfindungsgemäß sind Ferritplatten 2 in einer Ebene angeordnet. Dabei sind die Ferritplatten in einem flächenfüllenden Muster, wie beispielswiese ein Kachelmuster, verlegt. Die Ferritplatten 2 bilden dabei ein zweidimensionales Gitter. Wie in der 1 gezeigt, sind die Ferritplatten 2 als flache Quader, also rechteckförmige Platten, ausgeführt.
Beidseitig liegt auf der Ferritanordnung eine Folie 3 auf, die jeweils klebeverbunden ist mit der Ferritanordnung. Zur Herstellung wird der Klebstoff auf die jeweilige Folie 3 aufgetragen oder alternativ eine bereits mit Klebstoff beschichtete Folie verwendet. In beiden Fällen werden dann die Folien 3 jeweils mit der Ferritanordnung klebeverbunden.
Vorteiligerweise halten die Folien 3 auch eine gebrochene Ferritplatte 2, insbesondere also deren Bruchstücke. Dieses in Position Halten der Bruchstücke gewährleistet, dass die magnetischen Eigenschaften der Ferritanordnung auch durch einen Bruch nicht oder zumindest nicht wesentlich verändert werden.
Die jeweilige Folie 3 ist aus Kunststoff oder einem Faserverbundwerkstoff, insbesondere Glasfaserverbundwerkstoff, gefertigt.
In 1 sind sechs mit Folie 3 abgedeckte Module der Ferritanordnung gezeigt, welche jeweils 66 Ferritplatten aufweisen. Mittels der Vorfertigung solcher Module sind also große Ferritanordnungen schnell und einfach herstellbar.
In 1 weist die Gitteranordnung der Ferritplatten 2 eines jeweiligen Moduls 6 Reihen und 11 Spalten von Ferritplatten 2 auf.
Vorteiligerweise wird die Folie samt Klebstoff zur Herstellung der Durchschlagsfestigkeit des Moduls, also der Ferritanordnung, eingesetzt. Hierzu ist das Material der Folie 3 geeignet isolationsfest ausgeführt. Somit ist zwischen der Sekundärwicklung und dem Ferritmaterial, welches kein idealer elektrischer Isolator ist, eine genügend hohe Isolationsfestigkeit erreichbar. Eine weitere zusätzliche Isolierschicht zwischen Sekundärwicklung und Folie ist dann verzichtbar.
Durch die hohe Stabilität und Bruchdehnung der Folie und durch die Druckstabilität des Ferritmaterials erhält das Modul als Ganzes eine hohe Festigkeit und eine bleibende Flexibilität. Insbesondere sind thermisch bedingte Verformungen somit aufnehmbar und führen nicht zu einer Zerstörung. Beim Verlegen der Module sind diese sogar biegbar oder gebogen verlegbar. Die Auflagefläche muss also nicht ideal eben sein sondern darf auch nicht verschwindende Krümmungen aufweisen.
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel sind andere Anzahl von Reihen und Anzahl von Spalten realisiert.
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel sind die Folien 3 nicht klebeverbunden mit der Ferritanordnung sondern auflaminiert.
Bezugszeichenliste

1: Klebeschicht
2: Ferritplatte
3: Folie

Claims

Modul, aufweisend Ferritplatten und Folien, dadurch gekennzeichnet, dass die Ferritplatten beidseitig mit jeweils einer Folie verbunden sind, insbesondere stoffschlüssig verbunden.
Modul nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an jeder Platten-Oberseite einer Ferritplatte eine erste und an jeder Platten-Unterseite einer Ferritplatte eine zweite Folie angeordnet und verbunden ist.
Modul nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Folie mit der jeweiligen Ferritplatte klebeverbunden, insbesondere wobei eine Klebeschicht zwischen Folie und Ferritplatte angeordnet ist, oder auflaminiert ist.
Modul nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ferritplatten in einer ebenen Gitterstruktur angeordnet sind und/oder dass die Ferritplatten regelmäßig voneinander beabstandet sind.
Modul nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie aus Kunststoff oder aus einem Faserverbundwerkstoff gefertigt ist.
Modul nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie aus elektrisch isolierendem Material gefertigt ist.
System zur berührungslosen Energieübertragung mit einem oder mehreren Modulen nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei eine Sekundärwicklung, insbesondere eine an der Unterseite eines entlang eines Bodens verfahrbaren Fahrzeugs angeordnete Sekundärwicklung, induktiv koppelbar ist an einen Primärleiter, insbesondere an einen am Boden langgestreckt verlegten Primärleiter oder an eine kompakt ausgeführte Primärwicklung, insbesondere Flachwicklung, insbesondere wobei die Sekundärwicklung als Flachwicklung ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass sekundärseitig und/oder primärseitig zumindest das oder die Module angeordnet sind.
System nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Traktionsantrieb des Fahrzeugs aus einem Energiespeicher des Fahrzeugs versorgbar ist, welchem vom Primärleiter an die Sekundärwicklung übertragene Energie zuführbar ist.