DE202009012151U1

DE202009012151U1 - Elektrisches Radsystem

Info

Publication number: DE202009012151U1
Application number: DE202009012151U
Authority: DE
Original assignee: Huebner Burkhard Dipl-Ing (fh)
Current assignee: Stemmann Technik GmbH
Priority date: 2009-09-08
Filing date: 2009-09-08
Publication date: 2011-02-03
Anticipated expiration: 2019-09-09

Abstract

Eine Einrichtung zur Übertragung von elektrischer Energie mittels Induktion zu einem beweglichen Objekt, bestehend aus einen festen Teil (Primärteil) und einem Radsystem (Sekundärteil), welches an beweglichen Objekte befestigt ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Energie im Stillstand und auch während der Bewegung eines Objektes übertragen wird. Es ist gekennzeichnet dadurch, dass ein Bodeninduktor/Gegeninduktor (Primärteil) ein magnetisches Wechselfeld in einem sich darüber befindlichen Rad (Sekundärteil) induziert bzw. dass umgekehrt vom Sekundärteil im Primärteil ein magnetisches Wechselfeld induziert wird.

Description

1. Allgemeines
Es besteht ein Bedarf bei beweglichen Maschinenanlagen, und bei Elektroautomobilen elektrische Energie im Stillstand und auch während der Bewegung zu diesen Objekten zu übertragen.
Zur Zeit werden heute diese Objekte noch über Schleifkabelverbindungen oder mittels Stecker mit elektrischer Energie versorgt.
Für diese Form der Energieübertragung soll mit der Erfindung eine alternative elegantere technische Lösung bereitgestellt werden.
Das Energieübertragungssystem „Elektrisches Radsystem„ besteht im wesentlichen aus zwei. Teilen:

1. Einem Bodeninduktor bzw. Gegeninduktor (2) der Induktionspulen beinhaltet und der als Einbau in eine Fahrbahn, Fußboden oder als Matte ausgeführt ist, bzw. der in ein bewegliches Maschinenelement integriert ist welches sich gegenüber dem Rad befindet.
und 2. einem rotierbarem Rad (1) welches an das bewegliche Objekt, zu welchem die Energie übertragen werden soll, fest montiert ist.

Prinzipiell kann die Anordnung auch umgekehrt ausgeführt werden, so das das Rad an dem festen unbeweglichen Teil des Systems montiert ist und der Bodeninduktor/Gegeninduktor an dem beweglichen Teil.
2. Ausführung
Nach der hier beschriebenen Erfindung soll elektrische Energie induktiv mittels eines rotierenden Rades von einem festen zu einem beweglichen Teil übertragen werden.
Dies wird möglich in dem von einem Bodeninduktor/Gegeninduktor (2) ein in Richtung Rad gerichtetes Magnetfeld (12) erzeugt wird, bzw: aus Richtung Rad ein Magnetfeld induziert wird
Befindet sich nun das Rad direkt darüber als stehendes oder rollendes Rad über die Spulen des Bodeninduktors so induziert das Magnetfeld in den Kern (9, 10) des Rades einen Magnetfluss so das hier eine EMK mit einer Spule abgegriffen werden kann.
Das Rad besteht aus einem magnetisch leitfähigem geblechten Eisenkern (10) mit Bohrung an dem 2 ebenfalls geblechte Radkörper (9) geflanscht sind, bzw. als eine kompakte Einheit ausgeführt ist.
Das Rad besteht aus einer umlaufenden Felge (3) aus nichtmagnetischem Werkstoff z. B. Aluminium, die durch eine Kunststoffhülse als Führungsrolle (4) gehalten wird, und auf dem als Laufprotektor magnetischleitfähiges Elastomer (11) aufgebracht ist.
Der Elastomer ist als kompaktes umlaufendes Band (Laufprotektor/Mantelreifen) ausgeführt, wobei die 2 Radbereiche (11) als magnetisch leitfähig ausgeführt sind und eine mittlere Zone (12) nichtmagnetisch ausgeführt ist.
Dieser Laufprotektor wird bei Andruck des Rades an den Bodeninduktor/Gegeninduktor sich flächig verbreitern, sodass der theoretisch vorhandene Luftspalt durch das Elastomer substituiert wird, sodass kein Luftspalt mehr vorhanden ist (platter Reifen Effekt) (13).
Die Konstruktion des Rades ist so gestaltet das um den geblechten Kern (10), der bei Bewegung des Rades rotiert, eine feststehende Spule (5) sich befindet, wobei die Spule dabei von einem feststehenden Halterad (7) welches auf der nichtmagnetischen Achse 15 befestigt ist, gehalten wird.
Durch das Halterad werden die Spulenableitungen in den Bereich der feststehende Achse (15) geführt, sodas hier die Spannung abgenommen, bzw. zugeführt werden kann.
Die Achse wird von einem Haltelager (8) gehalten das sich an einer Haltekonstruktion (17) befindet.
Mit dieser Haltekonstruktion (18) kann das Elektrische Radsystem an ein bewegliches Objekt oder Fahrzeug angebracht werden.
Mittels eines Sensors bzw. Nahsender wird nur dann ein Magnetfeld im Bodeninduktor erzeugt wird, wenn sich gerade das Rad darüber befindet ist. Hier ist auch eine Spule (5) um den Eisenkern angeordnet die den magnetischen Fluss in elektrischen Strom umwandelt.
Von dem Spulenende (18) wird die gewonnene EMK einer Gleichrichterelektronik zugeführt, aus der dann Verbraucher eingespeist werden können.
Durch den Einsatz eines Kondensatorspeichers beispielsweise aus Supercap, an dieser Stelle kann auch elektrische Energie gespeichert werden und später den Verbrauchern zugeführt werden, die sich auf dem Objekt befinden und mit dem Radsystem starr verbunden sind.
Die Speicherschaltung mit Supercaps ermöglicht die schnelle Übertragung und Speicherung einer größeren Energiemenge durch das Energieübertragungssystem.
Bezugszeichenliste

1: Rad
2: Bodeninduktor/Gegeninduktor
3: Schutzbdeckung aus Aluminium
4: Kunststoffhülse mit Lagerfunktion
5: Spule
6: Spulenableitung
7: feststehendes Halteelement für Spule mit integrierter Spulenableitung
8: Haltelager
9: geblechter Radkörper
10: geblechter Kern
11: magnetischer Elastomer
12: Spulenableitung (Spulendrahtende
13: platter Reifen-Effekt (gedrücktes Elastomer)
14: Hallsensor
15: Nichtmagnetische Achse
16: Fahrbahnoberkante
17: Haltekonstruktion
18: Element eines Schieneninduktors
19: Element eines Induktorgitters
20: Induktorspule

Claims

Eine Einrichtung zur Übertragung von elektrischer Energie mittels Induktion zu einem beweglichen Objekt, bestehend aus einen festen Teil (Primärteil) und einem Radsystem (Sekundärteil), welches an beweglichen Objekte befestigt ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Energie im Stillstand und auch während der Bewegung eines Objektes übertragen wird. Es ist gekennzeichnet dadurch, dass ein Bodeninduktor/Gegeninduktor (Primärteil) ein magnetisches Wechselfeld in einem sich darüber befindlichen Rad (Sekundärteil) induziert bzw. dass umgekehrt vom Sekundärteil im Primärteil ein magnetisches Wechselfeld induziert wird.
Ein Elektrisches Radsystem nach Anspruch 1 ist gekennzeichnet dadurch, dass eine in einem Rad enthaltende Spule fest positioniert ist während sich das Rad mit seinem magnetisch leitfähigem Kern bewegt und rotiert.
Ein Elektrisches Radsystem nach Anspruch 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Rad aus magnetisch leitfähigem Material (Dynamoblech oder Ferrit) mit einem Protektor (Bereifung) aus einem magnetisch leitfähigem Kunststoff (Elastomer) versehen ist.
Ein Elektrisches Radsystem nach Anspruch 3 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Bereifung (Protektor) aus einem magnetisch leitfähigen Elastomer besteht.
Ein Elektrisches Radsystem nach Anspruch 4 ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Bodeninduktor als Gegeninduktor entweder als Schieneninduktor in beliebiger Lage montiert werden kann oder als Gitterinduktor so gestaltet ist, dass an ein in beliebiger Richtung sich bewegendes bzw. positioniertes Rad zu jedem Zeitpunkt Energie übertragen werden kann.
Ein Elektrisches Radsystem nach Anspruch 5 ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Protektor aus elastischem Elastomer durch ein Rad so verformt wird, dass eine flächige und magnetisch leitfähige Kontaktfläche zwischen Rad und Bodeninduktor/Gegennduktor entsteht, die einen Luftspalt substituiert.
Elektrisches Radsystem nach Anspruch 6 ist dadurch gekennzeichnet, dass Komponenten zur kapazitiven Speicherung elektrischer Energie vorhanden sind, die die kurzfristige Speicherung großer Energiemengen ermöglichen.
Ein Elektrisches Radsystem nach Anspruch 7 ist dadurch gekennzeichnet, dass durch Aneinanderreihung von Schieneninduktoren eine beliebig lange Energieübertragungsstrecke geschaffen wird.