DE4429656C1 - Device for contactless transfer of electrical power to a moving objects such as cranes, lifts and traffic systems. - Google Patents

Device for contactless transfer of electrical power to a moving objects such as cranes, lifts and traffic systems.

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DE4429656C1
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Juergen Prof Dr Ing Meins
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Juergen Prof Dr Ing Meins
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    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L5/00Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles
    • B60L5/005Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles without mechanical contact between the collector and the power supply line

Abstract

A means of transmitting electrical energy between a fixed supply and a moving object uses an inductive transmission path in which the fixed conductor loop handles power at 10-100 kHz. The conductor is formed as a loop with sections (1,2,3) in which one is active (1) and the others inactive (2,3). In the active one the current flows in specific directions (1ab and 1cd). The active loop interacts with and causes current to flow in the movable conductor loop (37). This contains a capacitor (38,40) and a resistor (39). Groups of switches are built into each loop (28,29,30) and are activated as inactive loops are brought into operation.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung. The invention relates to a device specified in the preamble of claim 1. genus.

Berührungsfreie, induktive Energieübertragungseinrichtungen weisen gegenüber Strom schienen und Schleifkontakten Vorteile hinsichtlich Verschleißfreiheit, Wartungsfreiheit und Verfügbarkeit auf. Non-contact, inductive energy transmission devices have appeared over current and sliding contacts advantages in terms of freedom from wear, maintenance and availability. Außerdem ergeben sich Vorteile dadurch, daß eine Lichtbogenbil dung ausgeschlossen ist, ein mechanischer Abrieb von Bürsten- und Schienenmaterial vermieden wird und keine mechanischen Geräusche entstehen. In addition, there are advantages in that a Lichtbogenbil dung is excluded, a mechanical abrasion of the brush and rail material is avoided and no mechanical noise. Einrichtungen dieser Art werden benötigt, um z. Devices of this type are needed for. B. elektrische Energie auf einen bewegten Gegenstand zu über tragen. wear as electrical energy to a moving object to. Dies ist z. This is for. B. bei Fahrstühlen, Krananlagen und Verkehrssystemen der Fall. As in elevators, cranes and transport systems the case. Ein anderer wichtiger Einsatzbereich ist in explosionsgefährdeter Umgebung sowie hinsichtlich etwaiger direkter Berührung der spannungsführenden Anlagenteile durch Personen zu sehen. Another important area of ​​application is shown in an explosive environment as well as to any direct contact of the live parts of the system by people.

Bei bekannten Einrichtungen dieser Art (DE 39 21 786 C2, GB 21 00 069 A) ist die ortsfeste Leiterschleife durchgehend über die gesamte Länge des Bewegungswegs des Gegenstands erstreckt. In known devices of this type (DE 39 21 786 C2, GB 21 00 069 A), the stationary conductor loop extends continuously over the entire length of the movement path of the article. Eine Folge davon ist, daß sich die Einrichtung mit zunehmender Länge des Bewegungswegs durch einen immer größer werdenden Blindleistungsbedarf auszeichnet. A consequence of that the device with increasing length of the path of movement is characterized by an ever increasing demand for reactive power. Dadurch wird die Baugröße der speisenden 1-Phasen-Wechselspannungsquelle groß. Thereby, the size of the feeding 1-phase AC voltage source becomes large. Zugleich verringert sich die Übertragungsgüte, da die unvermeidlichen Verlustwi derstände hohe zusätzliche Blindströme führen müssen. At the same time reduces the transmission quality, as the inevitable Verlustwi must lead resistances high additional reactive currents. Die hohen auftretenden Spannun gen vergrößern den notwendigen Isolationsaufwand der elektrischen Einrichtungen. The high Spannun occurring gen increase the isolation necessary expenses of the electrical devices. Wegen der großen Quellen-Impedanz ergibt sich eine von der Last abhängige Amplitude der Ausgangsspannung. Because of the large source impedance is dependent on the load amplitude of the output voltage results. Einrichtungen dieser Art eignen sich daher nur für Bewegungswege von vergleichsweise geringer Länge. Therefore, devices of this type are only suitable for travel paths of relatively short length.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einrichtung der eingangs bezeichneten Gattung so auszubilden, daß die Blindwiderstände auch bei großen Längen des Bewe gungswegs des Gegenstands klein gehalten und dadurch die mit zu großen Blindwider ständen verbundenen Nachteile wesentlich verringert werden können. The invention has for its object to design the device of the aforementioned type, that the reactances supply path of the object kept small even with long lengths of BEWE and thereby the drawbacks associated with articles to large reactive reflection can be substantially reduced.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1. To solve this problem the characterizing features of claim 1 serve.

Die Erfindung bringt zahlreiche Vorteile mit sich. The invention provides numerous advantages. Durch die Unterteilung der ortsfesten Leiterschleife in Abschnitte, von denen jeweils nur ein Teil aktiv für die Energieüber tragung genutzt wird, während die übrigen, nicht aktiven Abschnitte zur Zuführung der Energie an den aktiven Abschnitt eingesetzt werden, ist ein vergleichsweise geringer Aufwand für die Energiezuführung erforderlich. By dividing the stationary conductor loop portions, of which only a part is actively used for the energy transfer transmission, while the remaining, non-active portions are used for supplying the energy to the active portion, a comparatively low cost of the power supply is required , Das Betriebsverhalten wird hierbei besonders günstig beeinflußt, wenn die der Energiezuführung dienenden Abschnitte eine niedrige Übertragungsimpedanz aufweisen. The operational behavior is thereby influenced particularly favorable if the serving of the power supply sections have a low transfer impedance. Explosions- und Berührungsschutz werden erreicht, weil eine Lichtbogenbildung sicher ausgeschlossen werden kann und alle spannungsführenden Anlagenteile einfach und vollständig isolierbar sind. Explosion and shock protection are achieved because arcing can be excluded and all live parts of the plant are simple and completely isolated.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Further advantageous features of the invention will become apparent from the subclaims.

Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert. The invention is explained in more detail below in conjunction with the accompanying drawings of exemplary embodiments. Es zeigen: Show it:

Fig. 1 eine Einrichtung zur berührungsfreien induktiven Energieübertragung mit nicht aktiven und jeweils einem aktiven Abschnitt sowie die zugehörigen Speise- und Schalt einrichtungen; Fig. 1 shows a device for contactless inductive energy transmission with non-active and in each case an active portion, and the associated supply and control equipment;

Fig. 2 die Stromführung in den Einzelleitern einer aktiven Leiterschleife mit zwei Einzelleitern; Figure 2 shows the flow guide in the individual conductors of an active conductor loop with two single conductors.

Fig. 3 die Stromführung in den Einzelleitern einer nicht aktiven Leiterschleife mit zwei Einzelleitern; Figure 3 shows the flow guide in the individual conductors of a non-active conductor loop with two single conductors.

Fig. 4 die Stromführung in den Einzelleitern einer aktiven Leiterschleife mit sechs Einzelleitern; Figure 4 illustrates the current conduction in the individual conductors of an active conductor loop with six individual conductors.

Fig. 5 die Stromführung in den Einzelleitern einer nicht aktiven Leiterschleife mit sechs Einzelleitern; Figure 5 shows the flow guide in the individual conductors of a non-active conductor loop with six individual conductors.

Fig. 6 und 6a die Kompensation der Teilspannung eines Einzelleiters, hervorgerufen durch dessen Längsreaktanz, mit Hilfe von zwei in Reihenschaltung angeordneten Kondensatoren; Figures 6 and 6a, the compensation of the partial voltage of a single conductor, caused by its longitudinal reactance, by means of two capacitors arranged in series.

Fig. 7 die räumliche Anordnung der Komponenten zur Energieübertragung; Figure 7 illustrates the spatial arrangement of the components for power transmission. und and

Fig. 8 und 8a die bei der Energieübertragung wirksamen Streu- und Hauptreaktanzen. Fig. 8 and 8a, the effective in energy transfer scattering and Hauptreaktanzen.

Die in der Zeichnung dargestellte Einrichtung dient zur Übertragung von elektrischer Energie auf einen bewegten Gegenstand, z. The device illustrated in the drawing serves for transmitting electrical energy to a moving object such. B. in Verbindung mit einem Fahrstuhl, einer Kranlage oder einem Verkehrssystem. B. in conjunction with an elevator, a crane position or a transport system. Bei der zu übertragenden Leistung handelt es sich je nach Auslegung um den Bereich von einigen Watt bis zu einigen hundert Kilowatt. When power to be transmitted is depending on the design for the range of a few watts to several hundred kilowatts. Um die Baugröße und damit das Volumen und das Gewicht der Einrichtung gering zu halten, wird eine ortsfeste Leiterschleife von einer Wechselspannung mit einer Frequenz im Bereich von 10 kHz bis 100 kHz gespeist. In order to keep the overall size and thus the volume and weight of the device low, a stationary conductor loop is powered by an AC voltage having a frequency ranging from 10 kHz to 100 kHz. Die ortsfeste Leiterschleife führt einen Wechselstrom mit einer Frequenz von ebenfalls 10 kHz bis 100 kHz und wird üblicher weise aus Kupferlitze gefertigt, um die Verluste durch in den Leitern induzierten Wirbel ströme gering zu halten. The stationary conductor loop carrying an alternating current with a frequency of 10 kHz to 100 kHz as well, and is made of copper to the losses caused by induced eddy currents in the conductors to minimize as usual.

Der elektrische Anschluß der Leiterschleife erfolgt so, daß die elektrische Blindleistung von in Parallelschaltung zur Leiterschleife angeordneten Kondensatoren geliefert wird. The electrical connection of the conductor loop so that the reactive electric power is supplied from arranged in parallel to the conductor loop capacitors. Um bei diesem Verfahren eine von der Belastung unabhängige Ausgangsspannung zu erzielen, ist der Laststrom klein gegenüber dem Schwingkreisstrom zu wählen. In order to achieve independent of the load output voltage, in this method, the load current is small to select against the resonant circuit current. Da die Leiter den Schwingkreisstrom führen müssen, resultieren hieraus entsprechende Verluste in den Widerständen der Leiterschleife. Since the conductor move the resonant circuit current, this gave rise to corresponding losses in the resistors of the loop. Zur Begrenzung dieser Verlustleistung ist die ortsfeste Leiterschleife daher in Abschnitte unterteilt, so daß die insgesamt für einen Abschnitt erforderliche Blindleistung reduziert wird. In order to limit this power loss, the stationary conductor loop is therefore divided into sections, so that the necessary total for a portion of reactive power is reduced. Die Speisung der einzelnen Abschnitte erfolgt über Schaltereinrichtungen derart, daß sich aktive und nicht aktive Abschnitte ergeben. The feeding of the individual sections takes place via switching means such that active and non-active portions arise. Die nicht aktiven ortsfesten Abschnitte werden als Speiseleitung für die jeweils ortsfesten aktiven Abschnitte benutzt. The non-active fixed sections are used as a feed line for the respective stationary active portions. Hierbei werden der induktive Blindwiderstand und damit auch die erforderliche Blindleistung dadurch gering gehalten, daß die Verschaltung von Einzelleitern der nicht aktiven ortsfesten Abschnitte gegenüber denen der ortsfesten, jeweils aktiven Abschnitte geändert wird. Here, the inductive reactance and hence also the required reactive power are kept low in that the interconnection of individual conductors of the non-active portions fixed with respect to those of the fixed, each active portions is changed. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß keine zusätzliche ortsfeste Speiseleitung benötigt wird und die als Speiseleitung dienenden nicht aktiven ortsfesten Leiterschleifen einen niedrigen induktiven Blindwiderstand und einen niedrigen Wirkwiderstand aufweisen. This has the advantage that no additional stationary feed line is needed and serving as feed conduit having non-active stationary conductor loops a low inductive reactance and a low effective resistance. Hierdurch wird die Amplitude der erforderlichen Spannung reduziert und es ergeben sich geringe Verluste. In this way, the amplitude of the voltage required is reduced and there are small losses.

Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Einrichtung zur berührungsfreien Übertragung elektrischer Energie auf einen sich längs einer ausgedehnten Leiterschleife bewegenden Gegenstand. Fig. 1 shows schematically an inventive device for the contactless transfer of electrical energy to a moving along an extended conductor loop object.

Die ortsfeste Leiterschleife ist in Abschnitte 1 , 2 , 3 und weitere unterteilt. The stationary conductor loop is divided into sections 1, 2, 3, and others. In der Dar stellung ist 1 der aktive Abschnitt, der zur Auskopplung der Energie dient, während 2, 3 als nicht aktive Abschnitte der Energiezuführung an den Abschnitt 1 dienen. Dar in the position 1 of the active portion which serves for coupling out the energy, while 2, 3 are used as non-active portions of the power supply to the portion. 1 Der aktive und der nicht aktive Zustand der Abschnitte unterschiedet sich durch die Richtung der Stromführung in den Einzelleitern eines jeden Abschnitts. The active and the inactive state of the sections differs by the direction of current conduction in the individual conductors of each section. In den aktiven Abschnitten führen jeweils die Einzelleiter 1 a, 1 b den Strom in einer Richtung, während jeweils die Einzelleiter 1 c, 1 d den Strom in der anderen Richtung führen. In the active sections in each case, the individual conductors lead 1 a, 1 b the current in one direction, while each of the individual conductors 1 c, 1 d to carry the current in the other direction. In dem nicht aktiven Abschnitt 2 führen der Einzelleiter 2 a den Strom in der einen Richtung, der Einzelleiter 2 b den Strom in entgegengesetzter Richtung, der Einzelleiter 2 c wieder den Strom in der einen Richtung und der Einzelleiter 2 d wieder den Strom in entgegengesetzter Richtung. In the non-active portion 2 of the individual conductors 2 cause a current in the one direction, of the individual conductors 2 b the current in the opposite direction of the individual conductors 2 c again the current in the one direction and the individual conductors 2 d the current in the opposite direction again , Gleiches gilt für den nicht aktiven Abschnitt 3 mit den Einzelleitern 3 a, 3 b, 3 c, 3 d. The same applies to the non-active portion 3 with the individual conductors 3 a, 3 b, 3 c, 3 d. Die Einzelleiter 1 a, 1 b sind räumlich eng nebeneinander angeordnet. The individual conductors 1 a, 1 b are spatially closely adjacent. Gleiches gilt für die Einzelleiter 1 c, 1 d und 2 a, 2 b und 2 c, 2 d und 3 a, 3 b und 3 c, 3 d. The same applies to the individual conductors 1 c, 1 d and 2 a, 2 b and 2 c, 2 d and 3 a, 3 b and 3 c, 3 d. Die Einzelleiterpaare 1 a, 1 b und 1 c, 1 d spannen jedoch eine Fläche auf. However, the individual conductor pairs 1 a, 1 b and 1 c, 1 d span a surface. Gleiches gilt für die Einzelleiterpaare 2 a, 2 b und 2 c, 2 d sowie 3 a, 3 b und 3 c, 3 d. The same applies to the individual pairs of conductors 2 a, 2 b and 2 c, 2 d and 3 a, 3 b and 3 c, 3 d.

Die entsprechend dem aktiven und nicht aktiven Zustand jeweils unterschiedliche Stromrichtung wird für den Abschnitt 1 durch die Schaltergruppe 28 a, 28 b, 28 c einge stellt. The corresponding to the active and non-active state in each case different current direction is in the section 1 by the group of switches 28 a, 28 b, 28 c is inserted. Gleiches gilt für die Abschnitte 2 mit der Schaltergruppe 29 a, 29 b, 29 c und den Abschnitt 3 mit der Schaltergruppe 30 a, 30 b, 30 c. The same applies to the sections 2 having the switch array 29 a, 29 b, 29 c, and the portion 3 of the switch group 30 a, 30 b, 30 c. Alle weiteren Schaltabschnitte sind durch die ihnen jeweils zugeordnete Schaltergruppe 42 a, 42 b, 42 c stromlos geschaltet. All other switching sections are defined in each of them associated switch group 42 a, 42 b, 42 c connected without current.

Jeder Einzelleiter weist eine Streureaktanz auf, die in Verbindung mit einer Reihen schaltung von einem oder mehreren Kondensatoren kompensiert werden kann. Each individual conductor has a leakage reactance, of one or more capacitors can be compensated for the circuit in conjunction with a series. Die Streureaktanz des Einzelleiters 2 a wird durch die Reihenschaltung der Kondensatoren 12 , 18 kompensiert. The leakage reactance of the single conductor 2 a is compensated by the series connection of the capacitors 12, 18th Entsprechendes gilt für die weiteren Einzelleiter mit den ihnen jeweils zugeordneten Kondensatorpaaren. The same applies to the other individual conductors with their respective associated capacitor pairs. Die Aufteilung auf zwei Kondensatoren hat hierbei erfindungsgemäß den Vorteil, daß die Amplitude der auftretenden Spannung gegenüber der Kompensation mit nur einem Kondensator verringert wird ( Fig. 6 und Fig. 6a). The division into two capacitors in this case according to the invention has the advantage that the amplitude of the voltage occurring over the compensation is reduced with only one capacitor (Fig. 6 and Fig. 6a).

Die Energieauskopplung erfolgt über die bewegliche Leiterschleife 37 , welche in Bewe gungsrichtung eine geringe Ausdehnung aufweist. The energy is coupled out via the movable conductor loop 37, which supply direction in BEWE a small extent has. Zur Erhöhung der magnetischen Kopplung zwischen der Leiterschleife 37 und der durch Abschnitt 1 gebildeten Leiter schleife kann die Leiterschleife 37 auch einen ferromagnetischen Kern 41 aufweisen ( Fig. 7). To increase the magnetic coupling between the conductive loop 37 and the loop formed by conductor portion 1, the conductor loop 37 may also have a ferromagnetic core 41 (FIG. 7).

Die Darstellungen Fig. 8 und Fig. 8a zeigen, daß die Streureaktanz 37 b der Leiterschleife 37 durch den in Reihenschaltung angeordneten Kondensator 38 kompensiert werden kann. The representations of FIGS. 8 and FIG. 8 show that the leakage reactance 37 b of the conductor loop can be compensated by the capacitor arranged in series 38 37. Die Hauptreaktanz 37 a der Leiterschleife 37 wird durch den weiteren in Parallelschaltung angeordneten Kondensator 40 kompensiert. The reactance 37 a of the conductor loop 37 is compensated by the further arranged in parallel capacitor 40th Der einer Last äquivalente Widerstand 39 ist in Parallelschaltung zum Kondensator 40 angeordnet. The equivalent of a load resistor 39 is arranged in parallel with the capacitor 40th Die von der Leiterschleife 1 zusammen mit der Leiterschleife 37 und dem ferromagnetischen Kern 41 gebildete Hauptreaktanz wird durch den parallel zur Einspeisung angeordneten Kondensator 44 kompensiert und entlastet damit die Spannungsquelle 35 von einem entsprechenden Blindleistungsanteil. The reactance formed by the conductor loop 1 together with the loop conductor 37 and the ferromagnetic core 41 is compensated by the capacitor arranged parallel to the feed 44 and thus relieves the voltage source 35 by a corresponding reactive power component.

Weitere in Fig. 1 dargestellte Kondensatoren 31 , 31 a sind in Reihenschaltung zu den Abschnitten 1 , 2 , 3 und weiteren angeordnet und dienen zur Kompensation der Streureak tanzen 102 , 103 , die durch die Fläche der Leiterschleife 1 aufgespannt wird. More capacitors 31, 31 a shown in FIG. 1 are arranged in series connection to the sections 1, 2, 3 and further and serve to compensate for the Streureak dance 102, 103, which is spanned by the area of the conductor loop 1. Die Dimen sionierung der Kondensatoren 31 , 31 a erfolgt so, daß die gesamte Anordnung mit der Resonanzfrequenz durch die Wechselspannungsquelle 35 aus der Speisevorrichtung 36 gespeist wird. The dimen sioning of the capacitors 31, 31 a is such that the entire assembly with the resonance frequency by the AC voltage source 35 is fed from the feed device 36th

Die gesamte in Fig. 1 dargestellte Anordnung bildet einen Reihenschwingkreis, dessen Güte durch die Verlustwiderstande der Einzelleiter und durch den der Last äquivalenten Widerstand 39 bestimmt ist. The total in Fig. 1 illustrated arrangement forms a series resonant circuit whose quality is determined by the loss resistance of the individual conductors and the equivalent load resistor 39. Um eine gewisse Unempfindlichkeit bei der Festlegung der Speisefrequenz der Spannungsquelle 35 in bezug auf mögliche Toleranzen der Leiter schleifen und Kondensatoren zu erhalten, wird erfindungsgemäß die Güte dadurch verringert, daß ein Teil der Schwingkreisenergie entweder direkt oder über den Trans formator 32 ausgekoppelt wird und nach einer Gleichrichtung durch den Gleichrichter 33 der speisenden Gleichspannungsquelle 34 zugeführt wird. To grind a certain insensitivity in determining the supply frequency of the voltage source 35 with respect to possible tolerances of the circuit and obtain capacitors, the quality is thereby reduced according to the invention, that part of the resonant circuit energy is coupled either directly or formator via the Trans 32, and after a rectification is fed through the rectifier 33 of the supplying direct voltage source 34th Gegenüber einer Verringerung der Güte durch einen passiven Widerstand entstehen durch diese Maßnahme jedoch keine zusätzlichen Verluste. Compared to a reduction in quality by a passive resistance but no additional losses caused by this measure.

Fig. 2 zeigt die aus Abschnitt 1 gebildete Leiterschleife in aktiv geschaltetem Zustand. Fig. 2 shows the circuit loop formed from section 1 in actively switched state. Die Einzelleiter 1 a, 1 b werden räumlich betrachtet bei geschlossenem Schalter 28 b von einem Strom in gleicher Richtung durchflossen. The individual conductors 1 a, 1 b are spatially viewed through which a current flows in the same direction with a closed switch 28 b. Für die Einzelleiter 1 c, 1 d ergibt sich ein Strom in räumlich entgegengesetzter Richtung. For the individual conductors 1 c, 1 d results in a current in spatially opposite directions. Die Kondensatoren 4 bis 11 dienen zur Kom pensation der Streureaktanzen der Einzelleiter 1 a, 1 b. The capacitors 4 to 11 are used for com pensation of the parasitic reactances of the individual conductors 1 a, 1 b. Die insgesamt von Abschnitt 1 aufgespannte Fläche weist eine Felddichte auf, die sich aus den Strömen in den Einzel leitern 1 a bis 1 d ergibt. The total spanned by Section 1 surface has a field density, the ladders from the currents in the individual 1 a to 1 d results.

Fig. 3 zeigt die aus Abschnitt 1 gebildete Leiterschleife in nicht aktiv geschaltetem Zustand. Fig. 3 shows the circuit loop formed from section 1 not active in the switched state. Durch Schließen der Schalter 28 a, 28 c werden die Einzelleiter 1 a, 1 c von einem Strom in einer Richtung und die Einzelleiter 1 b, 1 d von einem Strom in entgegengesetzter Richtung durchflossen. By closing the switch 28 a, 28 c, the individual conductors are 1 a, 1 c d by a current flowing in one direction and the individual conductors 1 b, 1 by a current in the opposite direction. Die Einzelleiter 1 a, 1 b sind eng miteinander gekoppelt, so daß sich eine geringe Streureaktanz ergibt. The individual conductors 1 a, 1 b are closely coupled to each other, so that a low leakage reactance is obtained. Gleiches gilt für die Einzelleiter 1 c, 1 d. The same applies to the individual conductors 1 c, 1 d. Die insgesamt von Abschnitt 1 aufgespannte Fläche ist daher im wesentlichen frei von einem magneti schen Feld. The total surface spanned by section 1 is therefore free from a magneti's field substantially. Durch die Parallelschaltung der kompensierten Teilleiter 1 a, 1 c sowie der Teilleiter 1 b, 1 d ergibt sich insgesamt eine niedrige Impedanz und damit verbunden eine geringe Teilspannung der nicht aktiv geschalteten Leiterschleife. The parallel connection of the compensated part conductors 1 a, 1 c and the conductor 1 b, 1 d there is a total of a low impedance and thus to a low voltage part of the non-actively controlled conductor loop.

Die Darstellungen Fig. 4 und Fig. 5 zeigen, daß bei einem Schalterkonzept entsprechend Fig. 2 auch die Anzahl der Einzelleiter erhöht werden kann. The representations of FIGS. 4 and Fig. 5 show that when a switch concept according to FIG. 2, the number of individual conductors can be increased. Diese Maßnahme ist sinnvoll, um die magnetische Kopplung zwischen der Leiterschleife 1 und der Auskoppelschleife 37 zu erhöhen. This measure is useful in order to increase the magnetic coupling between the conductor loop 1 and the Auskoppelschleife 37th Durch Schließen des Schalters 28 b werden alle Einzelleiter 1 a bis 1 m in einer Weise von Strom durchflossen, daß sich in der insgesamt aufgespannten Fläche die größtmögliche Flußdichte ergibt. By closing the switch 28 b all individual conductors 1 a are flowed through to 1 m in a manner of power that the maximum flux density results in the total surface spanned.

Fig. 5 zeigt, daß sich durch Schließen der Schalter 28 a, 28 c die Stromrichtung in den Einzelleitern teilweise umkehren läßt und damit den Zustand eines nicht aktiven Ab schnittes kennzeichnet. Fig. 5 shows that by closing the switch 28 a, c can be reversed in the individual conductors in part, the flow direction 28 and thus the state of a non-active Ab denotes cut.

Fig. 6 zeigt die Kompensation der Streureaktanz am Beispiel des Teilleiters 1 a der Leiterschleife 1 . Fig. 6 shows compensation of the leakage reactance of the example of the conductor part 1 a of the conductor loop 1. Der Teilleiter 1 a sowie die Kondensatoren 4 , 10 werden von dem Strom I durchflossen. The conductor elements 1 a and the capacitors 4, 10 are traversed by the current I.

Erfolgt die Dimensionierung der Kondensatoren 4, 10 so, daß die Reaktanz, welche sich aus der Reihenschaltung beider Kondensatoren 4 , 10 ergibt, der Gesamtreaktanz des Teilleiters 1 a entspricht, so ergibt sich das in Fig. 6a dargestellte Zeigerdiagramm der Spannungen. If the dimensioning of the capacitors 4, 10 so that the reactance which results from the serial connection of both capacitors 4, 10, the total reactance of the part of the conductor 1 a corresponds to such a vector diagram of the voltages shown 6a there is shown in Fig.. Bezogen auf den Koordinatenursprung ergibt sich die Hälfte der an dem Teilleiter 1 a anliegenden Spannung. Relative to the origin of coordinates, half of the voltage applied to the conductor part 1 a voltage results.

Fig. 7 zeigt die vorteilhafte Ausbildung und räumliche Anordnung der ortsfesten Leiter schleife 1 , welche aus den Einzelleitern 1 a, 1 b, 1 c, 1 d besteht. Fig. 7 shows the advantageous configuration and spatial arrangement of the stationary conductor loop 1 which is from the individual conductors 1 a, 1 b, 1 c, 1 d is. Die Energieauskopplung erfolgt über die sich längs der Leiterschleife 1 bewegende Leiterschleife 37 , welche ebenfalls aus mehreren einzelnen Windungen besteht. The energy recovery takes place via the traveling along the conductor loop 1 loop conductor 37, which also consists of several individual windings. Zur Erhöhung der magnetischen Kopplung zwischen der Leiterschleife 1 und der Leiterschleife 37 dient ein ferromagneti scher Kern 41 . A ferromagnetic core shear 41 serves to increase the magnetic coupling between the loop conductor 1 and the conductor loop 37th Der Kern weist die Form eines E auf, die nach unten weisenden Öff nungen gestatten die Anordnung von Halterungen 43 , 43 a für die Teilleiter der Leiter schleife 1 . The core has the shape of an E, the downwardly facing Publ calculations allow the arrangement of supports 43, 43 for a part of the conductors of the conductor loop. 1

Claims (9)

1. Einrichtung zur berührungsfreien Übertragung elektrischer Energie auf einen Gegen stand, der sich längs einer ortsfesten, räumlich ausgedehnten Leiterschleife bewegt, die von zwei zur Führung von Strömen in der einen oder entgegengesetzten Richtung bestimmten Leitern aufgespannt und von einer Wechselspannungsquelle ( 35 ) gespeist ist, und der zur Energieauskopplung eine längs der ortsfesten Leiterschleife mitbewegte weitere Leiterschleife ( 37 ) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die ortsfeste Leiter schleife in Bewegungsrichtung des Gegenstands in aufeinander folgende, in Reihen schaltung betriebene Abschnitte ( 1, 2, 3 ) unterteilt ist, daß jeder Leiter aus wenigstens einem Paar von räumlich eng zueinander angeordneten Einzelleitern ( 1 a,b; 1 c,d; 2 a,b; 2 c,d; 3 a,b; 3 c,d) gebildet ist, und daß den Abschnitten ( 1 , 2 , 3 ) der orts festen Leiterschleife Schalteranordnungen ( 28 a,b,c; 29 a,b,c; 30 a,b,c) derart zugeordnet sind, daß die Einzelleiter jedes Paars 1. A device for the contactless transfer of electrical energy stood on a counter, which moves along a stationary, spatially extended conductor loop that spanned by two specific for the guidance of currents in one or the opposite direction conductors and an AC voltage source (35) is fed, and for energy extraction a along the stationary conductor loop moved along further conductor loop (37), characterized in that the stationary conductor loop in the direction of movement of the object in successive circuit in series operated sections (1, 2, 3) is divided, that each conductor of at least one pair of spatially close to each other arranged individual conductors (1 a, b; 1 c, d; 2a, b; 2 c, d; 3a, b; 3c, d) is formed, and that (the portions 1, 2, 3) of the stationary conductor loop switch assemblies (28 a, b, c; 29 a, b, c; 30 a, b, c) are assigned in such a way that the individual conductors of each pair - abhängig von der Lage der mit dem Gegenstand mitbewegten Leiterschleife ( 37 ) - in einem aktiven Zustand paarweise in gleicher Richtung oder in einem inaktiven Zustand paarweise in entgegengesetzter Richtung von Strom durchflossen werden. - depending on the position of the co-moving with the object conductor loop (37) - are traversed in an active state in pairs in the same direction or in an inactive state in pairs in opposite directions of flow.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihenschaltung zur Wechselspannungsquelle ( 35 ) und zu den Abschnitten ( 1 , 2 , 3 ) eine Leitspannung direkt oder über einen Transformator ( 32 ) ausgekoppelt und über einen Gleichrichter ( 33 ) einer Gleichspannungsquelle ( 34 ) zugeführt wird, die die Wechselspannungsquelle ( 35 ) speist. 2. Device according to claim 1, characterized in that in series to the AC voltage source (35) and the sections (1, 2, 3) coupled a master voltage directly or via a transformer (32) and via a rectifier (33) a DC voltage source ( 34) is supplied, which feeds the AC voltage source (35).
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelleiter ( 1 a,b; 1 c,d; 2 a,b; 2 c,d; 3 a,b; 3 c,d) mit wenigstens zwei gleich großen und so dimensionierten Kondensatoren ( 4 bis 27 ) in Reihe geschaltet sind, daß ihre Gesamtreaktanz der Reaktanz der Einzelleiter ( 1 a,b; 1 c,d; 2 a,b; 2 c,d; 3 a,b; 3 c,d) im nicht aktiven Zustand entspricht. 3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the individual conductors (1 a, b; 1 c, d; 2a, b; 2 c, d; 3a, b; 3c, d) with at least two identically large and so sized capacitors are switched (4 to 27) in series such that their total reactance of the reactance of the individual conductors (1 a, b; 1 c, d; 2a, b; 2 c, d; 3a, b; 3c , d) corresponding to the non-active state.
4. Einrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihenschaltung zwischen der Wechselspannungsquelle ( 35 ) und der Reihenschaltung der Abschnitte ( 1 , 2 , 3 ) gleich große und so dimensionierte Kondensatoren ( 31 , 31 a) angeordnet sind, daß ihre Gesamtreaktanz dem Zuwachs der Gesamtreaktanz der Abschnitte ( 1 bis 3 ) durch die Streureaktanz des jeweils aktiven Abschnitts ( 1 ) entspricht. 4. Device according to one of the above claims, characterized in that connected in series between the AC voltage source (35) and the series connection of the sections (1, 2, 3) of equal size and so dimensioned capacitors (31, 31 a) are arranged such that their total reactance corresponding to the increase of the total reactance of the sections (1 to 3) by the leakage reactance of each active section (1).
5. Einrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihenschaltung zur beweglichen Leiterschleife ( 37 ) mindestens ein Kondensator ( 38 ) angeordnet ist, dessen Reaktanz der Streureaktanz der beweglichen Leiterschleife ( 37 ) entspricht. 5. Device according to one of the above claims, characterized in that in series to the movable conductor loop (37) is arranged at least one capacitor (38) corresponds to the reactance of the stray reactance of the movable conductor loop (37).
6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den zwischen die Wechselspannungsquelle ( 35 ) und die Abschnitte ( 1 bis 3 ) geschalteten Kondensatoren ( 31 , 31 a) ein Kondensator ( 44 ) angeordnet ist, dessen Reaktanz der Hauptreaktanz des jeweils aktiven Abschnitts ( 1 ) entspricht. 6. A device according to claim 4 or 5, characterized in that there is arranged parallel to the between the AC voltage source (35) and the sections (1 to 3) connected capacitors (31, 31 a), a capacitor (44), the reactance of the reactance each of the active section (1).
7. Einrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu einer in die bewegliche Leiterschleife ( 37 ) geschalteten Last ( 39 ) ein Kondensator ( 40 ) angeordnet ist, dessen Reaktanz der Hauptreaktanz der beweglichen Leiterschleife ( 37 ) entspricht. 7. Device according to one of the above claims, characterized in that connected in parallel to a conductor loop in the movable (37) load (39) is arranged a capacitor (40) corresponds to the reactance of the reactance of the movable conductor loop (37).
8. Einrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ortsfeste Leiterschleife und die bewegliche Leiterschleife ( 37 ) so angeordnet und ausgebil det sind, daß die bewegliche Leiterschleife ( 37 ) mit einem die magnetische Kopplung vergrößernden magnetischen Kern ( 41 ) betreibbar ist. 8. Device according to one of the above claims, characterized in that the stationary conductor loop and the movable conductor loop (37) are arranged and are ausgebil det that the movable conductor loop (37) is operable with a magnetic coupling magnifying magnetic core (41) ,
9. Einrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Schalteranordnungen ( 42 a, 42 b, 42 c) vorgesehen sind, mittels derer in Abhängigkeit von der Lage der mit dem Gegenstand mitbewegten Leiterschleife ( 37 ) ausgewählte Abschnitte der ortsfesten Leiterschleife stromlos geschaltet sind. 9. Device according to one of the above claims, characterized in that further switch devices (42 a, 42 b, 42 c) are provided by means of which in dependence on the position of the co-moving with the object conductor loop (37) selected portions of the stationary conductor loop electrolessly are connected.
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