-
Gebiet der
Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schutzvorrichtung für ein kontaktloses
Stromzuführungssystem
welches berührungslos
Strom einer durch eine Schiene geführten Verfahreinheit oder Ähnlichem
zuführt.
-
Hintergrund
der Erfindung
-
Aus
der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 8-251704 ist beispielsweise
ein kontaktloses Zuführungssystem
bekannt, bei dem man davon ausgeht, dass ein Brand entstehen kann.
In der Anmeldung ist eine Schutzvorrichtung zur Vermeidung der Brandentstehung
offenbart.
-
Es
wird angenommen, dass der oben beschriebene Brand entsteht, wenn
ein Wirbelstrom durch ein Metall (z. B. ein Spannelement) fließt, welches
in der Nähe
einer Induktionsleitung angeordnet ist. Wenn durch die Induktionsleitung
ein hochfrequenter Strom fließt,
wird ein magnetischer Fluss bewirkt, der in dem Metall Hitze erzeugt,
wodurch sich die Induktionsleitung erhitzt und brennt.
-
Die
Schutzvorrichtung besteht aus einem entlang der Induktionsleitung
verlegten optischen Faserkabel, einer Leuchteinheit und einer Lichtempfangseinheit,
welche mit den Enden dieses optischen Faserkabels verbunden sind,
einem mit der Lichtempfangseinheit verbundenen Detektor zum Erfassen
des Faktors der Lichtabschwächung,
wobei ein Alarm ausgegeben wird, wenn der Lichtabschwächungsfaktor einen
vorgegebenen Abschwächungsfaktor überschreitet,
sowie einem Stromkreis zum Abschalten des hochfrequenten Stromes
nach Maßgabe
des von diesem Erfassungsstromkreis ausgehenden Alarms.
-
Als
allgemeine Schutzeinrichtung für
ein System bei dem unter Spannung stets Wärme erzeugt wird, wurde oftmals
eine herkömmliche
Vorrichtung mit einem Bimetall montiert. Das Bimetall wird aktiviert,
wenn das System abnormale Hitze erzeugt. Durch die Auslösung des
Bimetalls wird die Zuführung
zu dem System abgeschaltet und dadurch das System geschützt.
-
Durch
den oben beschriebenen bekannten Aufbau der Schutzvorrichtung für ein kontaktloses Stromzuführungssystem
treten jedoch die nachfolgenden Probleme auf:
- 1.
Bei dem oben beschriebenen optischen Faserkabel gibt es Schwierigkeiten,
wenn das Kabel gepresst oder gebogen wird. Dabei nimmt die Übertragungsrate
ab, die Erfassungsstrecke wird kürzer
bzw. die Durchführung
unmöglich,
so dass es schwierig ist, das Kabel anzuschließen und die Arbeiten auszuführen.
- 2. Obwohl die Induktionsleitung geschützt ist, sind keine Schutzeinrichtungen
gegen eine übermäßige Erwärmung einer
Aufnahmewicklung vorgesehen, wodurch eine Beschädigung der Aufnahmewicklung
vorkommen kann, die an einer Verfahreinheit gegenüber der
Induktionsleitung angeordnet ist. Es sind auch keine Schutzeinrichtungen
gegen eine übermäßige Erwärmung im Schaltkreisträger zum
Zuführen
der Energie für eine Aufladung
durch eine von der Aufnahmewicklung induzierten Elektrizität vorhanden.
- 3. In einem System, in dem die einzige Schutzmaßnahme durch
ein Bimetall gebildet ist, wird dann, wenn in Folge eines Abschaltens
der Zuführung
die Temperatur des Systems absinkt, das Bimetall erneut geschlossen,
um die Zuführung
wieder aufzunehmen. Das System wird wieder anlaufen, während der
Grund für
die übermäßige Erhitzung
noch unbekannt ist. Dies kann möglicherweise
den abnormalen Betriebszustand verlängern.
-
Offenbarung
der Erfindung
-
Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, diese Probleme
zu lösen
und ein berührungsloses
Zuführungssystem
anzugeben, welches nicht durch Biegung beeinflusst wird, welches
in einfacher Weise arbeitet und außerdem keine Hitze erzeugt,
welche von dem von der Induktionsleitung generierten magnetischen
Fluss herrührt.
Zusätzlich soll
die Fähigkeit
vorhanden sein, durch Ermittlung auftretender Hitze nahe der Induktionsleitung
ein Feuer zu verhindern.
-
Um
diese Aufgabe zu lösen
wird gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Schutzvorrichtung für ein kontaktloses Stromzuführungssystem
vorgesehen, in dem zur Durchführung
hochfrequenten Stromes eine Induktionsleitung entlang eines Verfahrweges
einer Verfahreinheit angeordnet ist, und wobei die Verfahreinheit
eine Induktionswicklung aufweist, in der Elektrizität durch
Magnetfluss in der Induktionsleitung erzeugt wird, so dass zur Speisung
der Verfahreinheit dieser die durch die Induktionswicklung induzierte
Elektrizität
zugeführt
wird, gekennzeichnet durch eine wärmeempfindliche Leitung, welche
aus einem Paar verflochtener Stromleiter aus nichtmagnetischem Material
mit Überzügen aus
Isolatoren, welche bei einer festgelegten Temperatur schmelzen,
besteht und wobei die Leitung entlang der Induktionsleitung angeordnet
ist, und wobei dann, wenn die Umgebungstemperatur die festgelegte
Temperatur übersteigt
die Isolatoren der wärmeempfindlichen
Leitung schmelzen und die Stromleiter miteinander kurzgeschlossen
werden, wodurch der hochfrequente Strom abgeschaltet wird.
-
Bei
diesem Aufbau schmelzen die Isolatoren beim Kurzschluss der Stromleiter,
wodurch feststeht, dass nahe der Induktionsleitung ein Wärme erzeugendes
Bauteil vorhanden ist. Diese Auswertung schaltet den hochfrequenten
Strom ab, wodurch die Induktionsleitung vor Erhitzung, Brand und
Feuer durch die Hitze des Wärme
erzeugenden Bauteiles bewahrt wird. Da die Einrichtung durch Stromleiter aus
nicht magnetischem Material gebildet ist, wird die wärmeempfindliche
Leitung nicht durch die elektromagnetische Induktion der Induktionsleitung
beeinflusst. Diese erzeugt selbst keine Hitze, wird nicht durch
Biegung beeinflusst und ist deshalb einfach in der Anwendung.
-
Die
oben beschriebenen Probleme können auch
durch Schutzeinrichtungen, gekennzeichnet in den unabhängigen Ansprüchen 3 und
6, gelöst
werden. Der spezielle Aufbau und die Wirkungsweise der vorliegenden
Erfindung wird an Hand der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
leicht verständlich.
Diese werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
-
1 ist
eine Seitenansicht des wesentlichen Teils eines kontaktlosen Stromzuführungssystems
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
-
2 ist
eine unvollständige
Teilansicht des kontaktlosen Stromzuführungssystems von vorne;
-
3 ist
eine teilweise Seitenansicht eines Halters des kontaktlosen Stromzuführungssystems;
-
4(a) und 4(b) sind
eine Teilansicht bzw. eine Seitenansicht einer wärmeempfindlichen Leitung eines
kontaktlosen Stromzuführungssystems;
-
5 ist
ein Blockbild welches den wesentlichen Stromkreis des berührungslosen
Stromzuführungssystems
zeigt;
-
6 ist
ein Blockbild einer Schutzvorrichtung des kontaktlosen Stromzuführungssystems;
-
7 ist
ein Blockbild, welches einen anderen Hauptstromkreis des kontaktlosen
Stromzuführungssystems
zeigt;
-
8 ist
eine Darstellung der Lage einer an einer Aufnahmewicklung angeordneten
wärmeempfindlichen
Leitung und eines Schaltkreisträgers
des kontaktlosen Stromzuführungssystems;
-
9 ist
eine Darstellung der Lage einer an einer Aufnahmewicklung angeordneten
wärmeempfindlichen
Leitung und eines Schaltkreisträgers
eines kontaktlosen Stromzuführungssystems
gemäß einer zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung und
-
10 ist
eine Darstellung der Lage einer an einer Aufnahmewicklung angeordneten
wärmeempfindlichen
Leitung und eines Schaltkreisträgers
eines kontaktlosen Stromzuführungssystems
gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
-
Bester Weg zur Ausführung der
Erfindung
-
(1. Ausführungsbeispiel)
-
Wie
die 1 und 2 zeigen, besteht ein Fahrzeug
V, welches ein Beispiel für
eine Verfahreinheit darstellt, aus einem treibenden Förderwagen 1A, einem
angetriebenen Förderwagen 1B und
einem Gegenstände
aufnehmenden Träger 1C,
der durch diese Förderwägen 1A und 1B gehalten
wird. Außerdem
ist eine Führungsschiene
B zur beweglichen Führung
dieses Fahrzeuges V vorgesehen.
-
Der
antreibende Förderwagen 1A umfasst zum
Eingriff mit dem oberen Teil der Führungsschiene B ein Fahrrad 2,
sichernde Stützrollen 3,
welche von einander gegenüber liegenden
Seiten den unteren Abschnitt der Führungsschiene B berühren, einen
mit einem Reduktionsgetriebe ausgerüsteten Elektromotor 4 zum
Antrieb des Fahrrades 2, eine Aufnahmeeinheit P und einen
Schaltkreisträger
K.
-
Der
angetriebene Förderwagen 1B umfasst zum
Eingriff mit dem oberen Teil der Führungsschiene B ein Fahrrad 5 und
sichernde Stützrollen 6,
welche von einander gegenüberliegenden
Seiten den unteren Teil der Führungsschiene
B berühren.
Die Führungsschiene
B enthält
in ihrem oberen Abschnitt eine Radführungseinrichtung 7 und
in ihrem unteren Abschnitt einen Rollenführungsteil r. Die
Führungsschiene
B ist durch einen Stützrahmen 9 gehalten, welcher
von der Decke oder dergleichen in einer abgehängten Stellung mit einem Seitenabschnitt
der Führungsschiene
verbunden ist. An dem anderen seitlichen Abschnitt der Führungsschiene
B, an dem der Stützrahmen 9 der
Führungsschiene
B montiert ist, ist eine Induktionsleitung X befestigt.
-
[Induktionsleitung und
Stromversorgungseinheit auf der Primärseite und ihr Schutz]
-
Die
Induktionsleitungseinheit X besteht aus Bügeln 13, welche in
festgelegten Intervallen an dem einen seitlichen Flächenabschnitten
der Führungsschiene
B entlang der Führungsschiene
B angeordnet sind, Induktionsleitungen 14, welche jeweils
in einen Eingriffsabschnitt 12 eines Hängelagers 11 des Bügels 13 eingefügt sind,
wie dies vergrößert in 3 dargestellt
ist, und wärmeempfindlichen
Leitungen 15, welche jeweils an der Induktionsleitung 14 festgeklemmt
sind.
-
Ein
Paar oberer und unterer Hängelager 11 des
Bügels 13 sind
an einer Seitenfläche
der Führungsschiene
B so angeordnet, dass sie rechtwinkelig zur Führungsschiene vorstehen. An
jedem Kopfende dieses Paares oberer und unterer Hängelager 11,
welches einstückig
an das Hängelager
angeformt ist, ist der ringförmige
Eingriffsabschnitt 12 vorgesehen, wobei das Kopfende offen
ist und welches elastisch in der vorgegebenen Form verbleibt. Der
Bügel 13 ist
durch eine metallische Befestigung aus demselben Material wie die
Führungsschiene
B, wie Schrauben 16 aus Aluminium, an der Führungsschiene
B befestigt.
-
Wie 1 zeigt,
sind die Induktionsleitung 14 und die wärmeempfindlichen Leitungen 15 mit
einer Stromversorgungseinheit M verbunden. Die Induktionsleitung
besteht aus einem überzogenen
Leitungsseil (nachstehen Litzenleitung genannt), gebildet durch
Zusammenfügung
feiner isolierter Litzen mit einem Isolator, z. B. einem Kunstharz
wie Vinylchlorid.
-
Die
in 4 dargestellte wärmeempfindliche Leitung 15 besteht
aus einem Paar Stromleiter 17 aus einem Runddraht in nicht
magnetischer Phosphorbronze, einem Isolator 18 aus einem
Thermoplast, welcher wärmeempfindlich
ist und jeden der Stromleiter 17 überzieht, sowie einem Band 19 und einer
Hülle 20,
welche das Paar verflochtener und mit einem Isolator 18 überzogener
Stromleiter 17 umhüllen.
Wenn die Umgebungstemperatur eine festgelegte Temperatur übersteigt,
wird mit diesem Aufbau erreicht, dass der Isolator 18 in
der wärmeempfindlich Leitung 15 schmilzt
und das Paar verflochtener Stromleiter 17 unter Federwirkung
einen Kurzschluss erzeugt.
-
Die
Stromversorgungseinheit M besteht aus einem Hochfrequenz erzeugenden
Stromkreis 24 zur Versorgung der Induktionsleitung 14 mit
hochfrequentem Strom, und, wie die 5 zeigt,
einer Schutzvorrichtung, die mit den Enden einer wärmeempfindlichen
Leitung 15 verbunden ist. Wie in 5 dargestellt,
ist die Induktionsleitung 14 gewöhnlich über Relaisanschlüsse 26 geführt und
an jedem dieser Relaisanschlüsse 26 ein
sich temperaturabhängig
veränderndes
Label 27 befestigt, welches seine Farbe ändert, wenn
die Umgebungstemperatur eine festgelegte Temperatur überschreitet.
-
6 zeigt
die Schutzvorrichtung 25 und die Schaltung der wärmeempfindlichen
Leitung 15.
-
In
einem Stromleiter 17 der wärmeempfindlichen Leitung 15 sind
Widerstände 31 aus
nicht magnetischem Material in festgelegten Intervallen in Serie
verbunden.
-
Die
mit einem Testschalter 32 versehene Schutzvorrichtung 25 ist
mit den Anschlussenden eines Stromleiterpaares 17 verbunden,
während
die Anfangsenden des Stromleiterpaares 17 mit einem Gleichstromerzeuger 33 verbunden
sind. Ein Detektorwiderstand 34 ist mit dem Stromleiter 17 in
Serie verbunden und parallel zu diesem Widerstand 34 ein Zählrelais 35.
-
Der
Testschalter 32 ist gewöhnlich
als Drückschalter
ausgeführt,
der sich ansonsten in der Offenstellung befindet. Der Detektorwiderstand 34 und
das Zählrelais 35 werden
als Mittel zur Feststellung des Kurzschlusses des Stromleiters 17 verwendet,
das heißt,
als Erkennungseinrichtung für
einen Stromfluss durch den Stromleiter 17. Ein Detektorkontakt 35A des
Zählrelais 35 ist
so ausgeführt,
dass er bei einem minimalen Strom reagiert welcher fließt, wenn durch
den Testschalter 32 ein Kurzschluss erzeugt wird. Da der
Strombetrag, welcher durch den Stromleiter 17 fließt, von
der Kurzschlussstelle abhängt, kann
die Kurzschlussstelle von der Anzeige des Zählers des Zählrelais 35 abgelesen
werden.
-
Der
Detektorkontakt 35A des Zählrelais 35 ist mit
dem Hochfrequenz erzeugenden Stromkreis verbunden. Wenn dieser Detektorkontakt 35A reagiert,
schaltet der Hochfrequenz erzeugende Stromkreis 24 den
Hochfrequenzstrom ab.
-
Basierend
auf dem oben beschriebenen Stromkreisaufbau wird nun die Wirkungsweise
beschrieben.
-
Zunächst wird
der Testschalter 32 gedrückt, während von dem Gleichstromerzeuger 33 der Schutzvorrichtung 25 eine
Spannung den Stromleitern 17 der wärmeempfindlichen Leitung 15 zugeführt wird.
Der in dieser Zeit vorhandene Stromwert wird durch die Anzeige auf
dem Zähler
des Zählrelais 35 angegeben
und an dem Detektorkontakt 35A wird eingestellt, bei welchem
Stromwert er reagiert.
-
Von
dem Hochfrequenz erzeugenden Stromkreis 24 wird ein hochfrequenter
Strom der Induktionsleitung 14 zugeführt. Durch den in dieser Induktionsleitung 14 erzeugten
magnetischen Fluss wird kontaktlos Leistung zu einem Fahrzeug V übertragen (Einzelheiten
werden später
beschrieben).
-
Sollte
irrtümlich
ein Metall, wie ein Werkzeug aus Eisen, in der Nähe der Induktionsleitung 14 abgelegt
werden, würde
durch den in der Induktionsleitung 14 erzeugten magnetischen
Fluss ein Wirbelstrom durch das Metall fließen und Hitze erzeugen. Dadurch
würde die
wärmeempfindliche
Leitung 15 erhitzt werden. Wenn die Temperatur beispielsweise 90°C erreicht,
schmilzt der Isolator 18, das Paar verflochtener Stromleiter 17 verursacht
unter Federwirkung einen Kurzschluss, ein Strom fließt durch
den Stromleiter 17, der Detektorkontakt 35A des
Zählrelais 35 wird
betätigt
und diese Betätigung
des Detektorkontakts 35A veranlasst den Hochfrequenz erzeugenden
Stromkreis 24 den bisher geförderten hochfrequenten Strom
abzuschalten. Deshalb erzeugt das Metall nicht weiter Hitze, sondern
kühlt ab,
wodurch die Induktionsleitung 14 vor Hitze, Brand und Feuer
durch die von dem Metall erzeugten Hitze bewahrt wird. Die Kurzschlussstelle
des Stromleiters 17 kann durch den abgelesenen Stromwert,
angezeigt auf dem Zählrelais 35,
ermittelt werden. Eine Bestätigung,
ob die Umgebungstemperatur eine festgelegte Temperatur übersteigt
oder nicht, kann auch durch Beobachtung der Farbe auf dem sich temperaturabhängig verändernden
Label 27, welches an dem Relaisanschluss 26 befestigt
ist, erreicht werden.
-
In
dieser Weise kann sogar dann, wenn ein Metall, wie etwa ein Werkzeug
aus Eisen, irrtümlich neben
die Induktionsleitung 14 abgelegt werden sollte, die Erhitzung
durch den Einsatz der wärmeempfindlichen
Leitung 15 ermittelt und der durch die Induktionsleitung 14 fließende hochfrequente
Strom abgeschaltet werden. Dadurch ist es möglich, einen Brandunfall, bei
dem die Induktionslinie 14 erhitzt wird und brennt, zu
vermeiden. Üblicherweise
ist es möglich,
das System davor zu bewahren zu rosten, wenn das Gas, welches beim
Brennen des die Induktionsleitung 14 überziehenden Vinylchlorides
erzeugt wird, so dass das berührungslose
Stromzuführungssystem
ohne Bedenken in staubempfindlichen Einrichtungen verwendet werden
kann. Durch Ablesung des auf dem Zählerrelais 35 angezeigten
Stromwertes kann eine Kurzschlussstelle des Stromleiters 17 ermittelt
werden, mit anderen Worten, die Stelle an der ein Feuer entstehen
hätte können, kann
spezifiziert werden. So kann die Ursache, ob oder ob nicht etwa
ein Metall, wie ein Werkzeug aus Eisen, fälschlicher Weise in der Nähe abgelegt
wurde, durch Suche sofort beseitigt werden. Demzufolge kann Zeit eingespart
werden, um das System in den Normalzustand zurückzuführen und jede Verringerung
der tatsächlichen
Betriebszeit kann begrenzt werden.
-
Da
die wärmeempfindliche
Leitung 15 uneingeschränkt
gebogen und einfach verbunden werden kann, ist die Arbeitsausführung erleichtert
und die Verlegezeit kann verkürzt
werden. Es ist auch möglich,
die wärmeempfindliche
Leitung 15 an dem Hängelager 11 zu
verlegen, welches einen Träger
für die Induktionsleitung 14 bildet,
so dass kein weiterer Träger
erforderlich ist. Dadurch können
die Kosten für das
System verringert werden. Zusätzlich
sind die Kosten für
die wärmeempfindliche
Leitung 15 selbst niedrig, so dass die Kosten für das System
weiter reduziert werden können.
-
In
dem vorliegenden ersten Ausführungsbeispiel
sind in diesem Zusammenhang die Induktionsleitung 14 und
die wärmeempfindliche
Leitung 15 als Einzelleitungen vorgesehen. Die Leitungen
können aber
auch in der Induktionsleitung ausgeführt sein, in der die wärmeempfind liche
Leitung 15 eingebettet ist. Dieser Aufbau kann die Verlegung
erleichtern.
-
In
der vorliegenden ersten Ausführungsform wurde
das Zählrelais 35 als
Vorrichtung zur Ermittlung des Kurzschlusses der Stromleiter 17 der
wärmeempfindlichen
Leitung 15 benutzt. Der Aufbau kann aber auch so ausgeführt sein,
dass der Strom des Stromleiters 17 ermittelt werden kann
und von dem Hochfrequenz erzeugenden Stromkreis 24 ein Stromkurzschlusssignal
ausgegeben wird. Die Anordnung kann beispielsweise in der Weise
erfolgen, dass ein Strommesser mit dem Stromleiter 17 verbunden
ist, der ermittelte Stromwert einem Computer zugeführt wird
welcher feststellt, ob gegenwärtig
ein Strom fließt
oder nicht, und ein Stromabschaltsignal an den Hochfrequenz erzeugenden
Stromkreis 24 ausgibt. Bei Einsatz eines Computers kann
durch eine Berechnung, basierend auf dem Widerstandswert des Widerstandes 31 bei
dem ermittelten Stromwert, auch die Erhitzungsstelle spezifiziert
und ausgegeben werden.
-
[Sekundärseitiges
System des Fahrzeuges V und sein Schutz]
-
Wie 2 zeigt,
ist auf dem antreibenden Förderwagen 1A eine
Aufnahmeeinheit P montiert, bestehend aus einem Ferriten 21 mit
einem E-förmigen
Querschnitt und einer Aufnahmewicklung 22, gebildet durch
Windungen 10 bis 20 des Litzendrahtes, der um
diesen Ferriten 21 herumgewickelt ist. Die Aufnahmeeinheit
P ist an dem antreibenden Förderwagen 1A festgelegt,
wobei die Festlegung so getroffen ist, dass die Mitte eines konvexen
Abschnitts mit der Mitte des Ferriten 21 zusammenfällt und
diese senkrecht zu der Führungsschiene
B angeordnet sind, und zwar im wesentlichen mittig zu einem Paar von
Induktionsleitungen 14 der Induktionsleitungseinheit X.
Wenn die Induktionsleitung 14 mit Strom (Wechselstrom)
beaufschlagt wird, wird in der Aufnahmewicklung 22 Elektrizität erzeugt.
Wie 5 zeigt, ist ein sich temperaturabhängig veränderndes Label 27 an
der Aufnahmeeinheit P befestigt.
-
Wie
aus 7 ersichtlich, ist auf dem Schaltkreisträger K ein
Kondensator 36 angeordnet, der mit der Aufnahmewicklung 22 parallel
verbunden ist und einen Resonanzkreis bildet, welcher in Resonanz
mit der Frequenz der Induktionsleitung 14 und der Aufnahmewicklung 22 tritt.
Eine Gleichrichterschaltung 37 ist mit dem Kondensator 36 verbunden,
eine Gleichspannungsregeleinheit 38 ist mit der Gleichrichterschaltung 37 verbunden
und regelt die Ausgangsspannung Vaus auf
eine Vergleichsspannung VB, und ein Wechselrichter 39 und
eine Stromversorgungssteuereinheit 40 sind mit der Gleichspannungsregeleinheit 38 verbunden.
Ein Elektromotor 4 mit einem Untersetzungsgetriebe steht
in Verbindung mit dem Wechselrichter 39. Die oben beschriebene Gleichspannungsregeleinheit 38 besteht
aus einer Strombegrenzungswicklung, einem Spannungsgenerator zur
Erzeugung der Vergleichsspannung VE, einem Vergleicher 43 zum
Vergleich der Ausgangsspannung Vaus mit
der Referenzspannung VE, einem Ausgangstransistor 44, gebildet
durch einen Feldtransistor welcher durch den Vergleicher 43 eingeschaltet
wird, wenn die Ausgangsspannung Vaus die Referenzspannung
VE übersteigt,
und einer Diode 45 sowie einem Kondensator, welche einen
Filter bilden. Von dem Stromversorgungssteuergerät 40 wird dem Spannungsgenerator 42 und
dem Vergleicher 43 eine geregelte Spannung zugeführt.
-
Durch
den Aufbau dieser Gleichspannungsregeleinheit 38 wird erreicht,
dass dann, wenn sich die Belastung verringert, weil der Elektromotor 4 stoppt
oder dergleichen und demzufolge sich die Ausgangsspannung Vaus erhöht
und über
die Referenzspannung VE ansteigt, der Ausgangstransistor 44 durch
den Vergleicher 43 angesteuert wird und die Ausgangsspannung
Vaus so weit verringert wird, dass die Referenzspannung
VE aufrecht erhalten wird.
-
In
der 7 bezeichnet das Bezugszeichen 51 eine
erste wärmeempfindliche
Leitung und 52 eine zweite wärmeempfindliche Leitung. Diese
wärmeempfindlichen
Leitungen 51 und 52 verwenden eine wärmeempfindliche
Leitung wie die oben beschriebene wärmeempfindliche Leitung 15.
-
Die 7 und 8 zeigen
jeweils die erste wärmeempfindliche
Leitung 51, welche entlang der Aufnahmewicklung 22 verlegt
ist, ein zwischen der Aufnahmewicklung 22 und dem Schaltkreisträger K angeordneten
und diese verbindenden Leitungsdraht 60, einen vierten
Anschluss 65 eines Anschlussblocks 61 des Schaltkreisträgers K,
sowie ein Paar Stromleiter 17 der ersten wärmeempfindlichen
Leitung 51, welche mit einem zweiten Anschluss 63 und einem
dritten Anschluss 64 des Anschlussblocks 51 verbunden
sind. Die Enden des Stromleiterpaares 17 der ersten wärmeempfindlichen
Leitung 51 sind durch eine Litzenleitung miteinander verbunden,
welche die Aufnahmewicklung 22 bildet und welche durch
Epoxydharz in einem vorgegebenen Abstand (z. B. mehrere Millimeter)
voneinander beabstandet sind. Der Leitungsdraht 60 ist
mit dem ersten Anschluss 62 und dem vierten Anschluss 65 des
Anschlussblocks 61 verbunden. Der erste Anschluss 62 ist
mit dem zweiten Anschluss 63 verbunden, während der
dritte Anschluss 64 mit dem vierten Anschluss 65 verbunden
ist.
-
Die
zweite wärmeempfindliche
Leitung 52 ist in der Nähe
einer Montageplatte 66 eines Ausgangstransistors 44,
gebildet durch einen Feldtransistor, welcher ein Beispiel für eine Wärme erzeugende
Einrichtung des Fahrzeuges darstellt, nahe dem Stromversorgungssteuergerät 36 und
entlang dem ersten Anschluss 62 des Anschlussblocks 61 des
Schaltkreisträgers
K verlegt. Ein Paar Stromleiter 17 dieser zweiten wärmeempfindlichen
Leitung 52 sind jeweils mit dem zweiten Anschluss 62 und
dem dritten Anschluss 64 des Anschlussblocks 61 verbunden. Wenn
zwischen den Anschlüssen 62 bis 65 und
dem diese Anschlüsse 62 bis 65 verbindenden
Leitungsdraht ein Anschluss ausfällt,
wird der Anschlussblock 61 erwärmt.
-
Die
Wirkungsweise des oben beschriebenen Schaltungsaufbaus wird nunmehr
beschrieben.
-
Von
der Stromversorgungseinheit M wird ein hochfrequenter Strom der
Induktionsleitung 14 zugeführt. Der durch diese Induktionsleitung 14 erzeugte Magnetfluss
bewirkt eine große
elektromotorische Kraft in der Aufnahmewicklung 22 des
auf der Führungsschiene
B angeordneten Fahrzeuges V. Ein von dieser elektromotorischen Kraft
erzeugter Wechselstrom wird durch die Gleichrichterschaltung 33 gleichgerichtet,
die Ausgangsspannung Vaus wird in der Gleichspannungsregeleinheit 34 in
Höhe der
Referenzspannung VE aufrecht erhalten und dem Elektromotor mit dem
Untersetzungsgetriebe 4 über das Stromversorgungssteuergerät 36 und
den Wechselrichter 35 zugeführt. Durch die Führungsschiene
B geführt
bewegt sich das Fahrzeug V, wie etwa ein Laufwagen, wenn das Fahrrad 2 durch
den Elektromotor 4, dem Strom zugeführt wird, angetrieben wird.
-
Sollte
die Litzenleitung der Aufnahmewicklung 22 beschädigt sein,
wird die Litzenleitung durch den von der Induktionsleitung 14 erzeugten
magnetischen Fluss erwärmt.
Diese Erwärmung
erwärmt
die erste wärmeempfindliche
Leitung. Wenn diese z. B. 90°C
erreicht, schmilzt der Isolator 18 und das Paar verflochtenen
Stromleiter 17 verursacht unter Federwirkung einen Kurzschluss.
Die Enden der Aufnahmewicklung 22 sind kurzgeschlossen
und das Paar der Stromleiter 17 der ersten wärmeempfindlichen Leitung 51 und
die Aufnahmewicklung 22 bilden einen geschlossenen Stromkreis.
Deshalb erzeugt die Litzenleitung der Aufnahmewicklung 22 keine
weitere Wärme,
wodurch ein Brand und das Auftreten von Feuer verhindert werden.
-
Wenn
an dem vierten Anschluss 65 des Anschlussblocks 61 durch
Kontaktversagen oder dergleichen Hitze erzeugt wird, wird gleichfalls
die wärmeempfindliche
Leitung erhitzt und die Enden der Aufnahmewicklung 22 kurzgeschlossen.
Dadurch erzeugt der vierte Anschluss 65 des Anschlussblocks 61 keine
weitere Hitze, wodurch ein Brand des Schaltkreisträgers K und
das Auftreten von Feuer verhindert werden.
-
Wenn
der durch einen Feldtransistor (FET) gebildete Ausgangstransistor 44 in
Folge seiner niedrigen Belastbarkeit einen hohen Leistungsverbrauch hat
oder das Ausgangskabel der Gleichspannungsregeleinheit 34 unterbrochen
ist und Hitze erzeugt wird, wird das zweite wärmeempfindliche Kabel 52 erhitzt.
Wenn die Temperatur z. B. 90°C
erreicht, schmilzt der Isolator 18 und das Paar verflochtener Stromleiter 17 erzeugt
durch Federwirkung einen Kurzschluss. Die Enden der Aufnahmewicklung 22 sind
kurzgeschlossen und bilden durch das Stromleiterpaar 17 der
zweiten wärmeempfindlichen
Leitung 52 und der Aufnahmewicklung 22 einen geschlossenen
Stromkreis. Deshalb wird die Zuführung
zum Schaltkreisträger
K unterbrochen und der Ausgangstransistor 44 gekühlt, um
das Brennen des Schaltkreiskörpers
K und das Auftreten von Feuer zu verhindern.
-
Wenn
das Stromversorgungssteuergerät 36 durch
eine Überlast
oder dergleichen ungewöhnliche Hitze
erzeugt, werden auch die zweite wärmeempfindliche Leitung 52 erhitzt
und die Enden der Aufnahmewicklung 22 kurzgeschlossen.
Deshalb wird die Zuführung
zur Stromversorgungssteuereinheit 36 unterbrochen und die
Stromzuführungssteuereinheit 36 erzeugt
keine weitere Hitze, so dass der Brand des Schaltkreisträgers K und
das Auftreten von Feuer verhindert werden.
-
Wenn
der erste Anschluss 62 des Anschlussblocks 61 durch
Kontaktausfall oder dergleichen Hitze erzeugt, wird ebenso die zweite
wärmeempfindliche
Leitung 52 erhitzt und die Enden der Aufnahmewicklung 22 kurzgeschlossen.
Demzufolge erzeugt der erste Anschluss 62 des Anschlussblocks 61 keine
weitere Hitze, so dass der Brand des Schaltkreisträgers K und
das Auftreten von Feuer verhindert werden.
-
Wenn
das an der Aufnahmeeinheit P befestigte, sich temperaturabhängig verändernde
Label 27 überwacht
wird, kann festgestellt werden, ob die Umgebungstemperatur eine
vorgegebene Temperatur überschritten
hat oder nicht.
-
Auf
diese Weise ist es möglich,
wirkungsvoll und berührungslos
Strom einem Fahrzeug V zuzuführen.
Sogar wenn die Aufnahmewicklung 22 beschädigt ist
und sogar wenn der Anschlussblock 61, der Ausgangstransistor 44 oder
das Stromversorgungssteuergerät 36 Hitze
erzeugen, können
solche Feuerunfälle,
bei denen die Aufnahmewicklung 22 oder der Schaltkreisträger K erhitzt
werden und brennen, dadurch verhindert werden, dass das Aufspüren der
Hitze durch Einsatz der wärmeempfindlichen
Leitungen 51 und 52 und einem Kurzschluss der
Enden der Aufnahmewicklung 22 zur Bildung eines geschlossenen
Stromkreises erfolgt. Da Unregelmäßigkeiten des Fahrzeuges V
innerhalb des Fahrzeuges V behoben werden, wird die Induktionsleitung 14 nicht
tangiert und andere Fahrzeuge V, welche in anderer Hinsicht normal
operieren, können
ihre Arbeitsweise fortführen,
so dass der Betrieb des Systems gleichfalls fortgeführt werden
kann.
-
Da
die wärmeempfindlichen
Leitungen 51 und 52 frei gebogen und ebenso einfach
verbunden werden können,
wird die Arbeitverrichtung erleichtert und die Stillstandszeiten
können
verkürzt
werden. Die Leitungen können
zusammen mit der Aufnahmewicklung 22 gebildet werden, so
dass der Arbeitswirkungsgrad verbessert werden kann. Zusätzlich können die
Kosten des Systems reduziert werden, da das wärmeempfindliche Kabel 51 oder 52 selbst
kostengünstig
ist.
-
Im
Zusammenhang mit der vorliegenden Ausführungsform werden der als Feldtransistor
ausgebildete Ausgangs transistor 44, das Stromversorgungssteuergerät 36 und
der Anschlussblock 61 als ein Beispiel für ein Hitze
erzeugendes Bauteil des Fahrzeuges erwähnt. Wenn ein weiteres Hitze
erzeugendes Bauteil vorhanden ist, welches wahrscheinlich in dem
Schaltkreisträger
K Hitze erzeugt, können solche
Feuerunfälle,
bei denen der Schaltkreisträger K
erhitzt wird und brennt, dadurch verhindert werden, dass eine zweite
wärmeempfindliche
Leitung 52 durchlaufend auch in der Hitze erzeugenden Einheit verlegt
wird.
-
(Zweites Ausführungsbeispiel)
-
9 ist
eine Ansicht der Verlegung einer wärmeempfindlichen Leitung des
Schaltkreisträgers eines
kontaktlosen Stromzuführungssystems
gemäß einer
zweiten Ausführungsform.
Bei denselben Anordnungen wie denjenigen entsprechend der in 8 gezeigten
ersten Ausführungsform
sind für
die gleichen Teile die gleichen Bezugszeichen angefügt und deren
Erklärung
weggelassen.
-
Die
Bezugszeichen 71 und 72 bezeichnen in 9 ein
Bimetall als Beispiel für
ein wärmeempfindliches
Element. Ein Bimetall 71 ist nahe der Montageplatte 66 des
als Feldtransistor ausgeführten
Ausgangstransistors 44 angeordnet, während ein Bimetall 72 nahe
dem Stromversorgungssteuergerät 36 angeordnet
ist. Das Bimetall 71 ist mit dem zweiten Anschluss 63 und
dem dritten Anschluss 64 des Anschlussblocks 61 durch
eine dritte wärmeempfindliche
Leitung 73, welche entlang dem ersten Anschluss 62 des
Anschlussblocks 61 verlegt ist, verbunden. Das Bimetall 72 ist
hingegen mit dem ersten Anschluss 63 und dem dritten Anschluss 64 des
Anschlussblocks 61 durch eine vierte wärmeempfindliche Leitung 74 verbunden.
Diesbezüglich
nutzen die dritte wärmeempfindliche
Leitung 73 und die vierte wärmeempfindliche Leitung 74 eine
wärmeempfindliche
Leitung wie die wärmeempfindliche
Leitung 15.
-
Wenn
bei diesem Aufbau der als Feldtransistor ausgeführte Ausgangtransistor 44 oder
das Stromversorgungssteuergerät 36,
welche ein Beispiel einer Hitze erzeugenden Einheit des Fahrzeuges
darstellen, übermäßige Hitze
erzeugen und das Bimetall 71 oder 72 reagiert,
werden die Enden der Aufnahmewicklung 22 kurzgeschlossen,
die Zuführung
zu dem Schaltkreisträger
K abgebrochen und die dritte wärmeempfindliche
Leitung 73 oder die vierte wärmeempfindliche Leitung 74 durch
den Kurzschlussstrom erhitzt. Wenn die Temperatur z. B. 90°C erreicht,
schmilzt der Isolator 18 und das Paar verflochtener Stromleiter 17 verursachen
durch Federwirkung einen Kurzschluss. Dadurch wird der Zustand,
in dem die Zuführung
zu dem Schaltkreisträger
K' abgeschaltet
ist, aufrecht erhalten und der Transistor 44 und das Stromversorgungssteuergerät 36 gekühlt. Auf
diese Weise werden ein Brand des Schaltkreisträgers K' und das Auftreten von Feuern verhindert.
-
Wenn
in diesem Zusammenhang zur Ermittlung übermäßiger Erhitzung für das Abschalten
der Zuführung
zu dem Schaltkreisträger
K' der Aufbau so getroffen
ist, dass nur die Bimetalle 71 und 72 und nicht
die wärmeempfindlichen
Leitungen 73 und 74 verwendet werden, werden dann,
wenn nach dem Abschalten der Zuführung
die Temperaturen absinken die Bimetalle 71 und 72 wieder
abgeschaltet, um die Zuführung
wieder aufzunehmen. Das System wird wieder angefahren, während der
Grund für
die übermäßige Erhitzung
unbekannt ist, wodurch eine Verlängerung
des unregelmäßigen Zustandes
möglich
ist. Da jedoch die Bimetalle 71 und 72 wie oben beschrieben
als Schalter benutzt werden und die wärmeempfindlichen Leitungen 73 und 74 als
Unterbrecher dienen, halten die wärmeempfindlichen Leitungen 73 und 74 den
kurzgeschlossenen Zustand aufrecht, wobei es möglich ist, den Restart und
die Verlängerung
der Unregelmäßigkeit
zu verhindern.
-
Außerdem kann
durch den Einsatz der wärmeempfindlichen
Leitungen 73 und 74 mit jeweils entsprechenden
Bimetallen 71, 72, ein Hitze erzeugendes Bauteil
des Fahrzeuges, welches eine übermäßige Hitze
erzeugt hat, durch Feststellung der geschmolzenen Isolatoren 18 der
wärmeempfindlichen Leitungen 73 und 74 ermittelt
werden.
-
In
der vorliegenden zweiten Ausführungsform
wurden der als Feldtransistor ausgeführte Ausgangstransistor 44 und
das Stromversorgungssteuergerät 36 als
ein Beispiel für
ein Hitze erzeugendes Bauteil des Fahrzeuges erwähnt. Wenn ein Hitze erzeugendes
Bauteil vorhanden ist, welches wahrscheinlich Hitze innerhalb oder
außerhalb
des Schaltkreisträgers
K' erzeugt, macht
es das Vorsehen eines Bimetalls auch an dem Hitze erzeugenden Bauteil
beim Verbinden des Hitze erzeugenden Bauteils mit dem Anschlussblock 61 durch
eine wärmeempfindliche
Leitung möglich,
ebenso einen Zustand aufrecht zu erhalten, in dem die Zuführung zu
dem Schaltkreisträger
K' unterbrochen
bleibt, wodurch der Brand des Schaltkreisträgers K' und das Auftreten von Feuern verhindert
werden.
-
Eventuell
können
die wärmeempfindlichen Leitungen 73 und 74 entlang
des Hitze erzeugenden Bauteils eines anderen Fahrzeuges gelegt werden. Wenn
zeitgleich nicht nur durch das Ansprechen des Bimetalls, sondern
auch wenn die Temperatur des Hitze erzeugenden Bauteils des besagten
anderen Fahrzeugs eine vorgegebene Temperatur überschreitet, schmilzt der
Isolator 18 und der Stromleiter 17 wird kurzgeschlossen,
wodurch die Aufnahmewicklung 22 kurzgeschlossen und die
Zuführung
zu dem Fahrzeug zur Verhinderung eines Brandes durch Hitze abgeschaltet
wird.
-
(Drittes Ausführungsbeispiel)
-
10 zeigt
die Verlegung einer wärmeempfindlichen
Leitung auf einem Schaltkreisträger
eines kontaktlosen Stromzuführungssystems
gemäß einer
dritten Ausführungsform.
Bei denselben Anordnungen entsprechend den in 9 gezeigten
zweiten Ausführungsform
sind für
die gleichen Teile die gleichen Bezugszeichen angefügt und deren
Erklärung
weggelassen.
-
In 10 bezeichnet
das Bezugszeichen 81 einen zweiten Anschlussblock auf dem
Schaltkreisträger
K'' und 82 einen
dritten Anschlussblock, angeordnet auf dem Schaltkreisträger K''. Die Bimetalle 71 und 72 sind
parallel mit dem ersten Anschluss 84 und dem zweiten Anschluss 85 des
zweiten Anschlussblocks 81 verbunden. Der erste Anschluss 84 und
der zweite Anschluss 85 sind mit dem ersten Anschluss 87 und
dem zweiten Anschluss 88 des dritten Anschlussblocks 82 jeweils
durch eine fünfte
wärmeempfindliche
Leitung 86 verbunden. Diesbezüglich benutzt die fünfte wärme empfindliche
Leitung 86 eine wärmeempfindliche
Leitung wie die wärmeempfindliche
Leitung 15. Der erste Anschluss 87 und der zweite
Anschluss 88 des dritten Anschlussblocks 82 sind
mit dem dritten Anschluss 64 bzw. dem zweiten Anschluss 63 des
ersten Anschlussblocks 61 verbunden.
-
Die
erste wärmeempfindliche
Leitung 51 ist entlang dem ersten Anschluss 62 und
dem vierten Anschluss 65 des ersten Anschlussblocks 61 verlegt.
-
Wenn
der als Feldtransistor ausgeführte Ausgangstransistor 44 oder
das Stromversorgungssteuergerät 36,
welches ein Beispiel für
ein Hitze erzeugendes Bauteil des Fahrzeuges darstellen, bei diesem
Aufbau übermäßige Hitze
erzeugen und das Bimetall 71 oder 72 auslöst, werden
die Enden der Aufnahmewicklung 22 kurzgeschlossen, die
Zuführung
zum Schaltkreisträger
K'' abgeschaltet und
die fünfte
wärmeempfindliche
Leitung 86 durch den Kurzschlussstrom erhitzt. Wenn die
Temperatur beispielsweise 90°C
erreicht, schmilzt der Isolator 18, das Paar verflochtener
Stromleiter 17 verursacht durch Federwirkung einen Kurzschluss
und das Paar der Stromleiter 17 der fünften wärmeempfindlichen Leitung 86 und
die Aufnahmewicklung 22 bilden einen Kurzschlussstromkreis.
Da der Zustand, in dem die Zuführung
zum Schaltkreisträger
K'' abgeschaltet ist,
bestehen bleibt, werden der Transistor 44 und das Stromversorgungssteuergerät 36 gekühlt. Dadurch werden
der Brand des Schaltkreisträgers
K'' und das Auftreten
von Feuern verhindert.
-
Wenn
zur Ermittlung übermäßiger Erhitzung für das Abschalten
der Zuführung
zu dem Schaltkreisträger
K' der Aufbau so
getroffen ist, dass nur die Bimetalle 71 und 72 und
nicht die fünfte
wärmeempfindliche
Leitung 86 benutzt werden, werden dann, wenn die Temperaturen
in Folge des Abschaltens der Stromzuführung absinken, die Bimetalle 71 und 72 wieder
abgeschaltet, um die Zuführung
wieder aufzunehmen. Das System wird wieder angefahren, während der
Grund für
die übermäßige Erhitzung
unbekannt ist, wodurch eine Verlängerung
des unregelmäßigen Zustandes
möglich
ist. Da jedoch die Bimetalle 71 und 72 wie oben
beschrieben als Schalter benutzt werden und die fünfte wärmeempfindliche
Leitung 86 als Unterbrecher dient, hält die fünfte wärmeempfindliche Leitung 86 den
kurzgeschlossenen Zustand aufrecht, wobei es möglich ist, den Restart und die
Verlängerung
der Unregelmäßigkeit
zu verhindern. Da die fünfte
wärmeempfindliche
Leitung 86 zwischen den Anschlussblöcken 81 und 82 leicht
ersetzt werden kann, erleichtert dies die Wiederaufnahme des normalen
Systembetriebs.
-
In
der vorliegenden dritten Ausführungsform sind
der als Feldtransistor ausgeführte
Ausgangstransistor 44 und das Stromversorgungssteuergerät 36 als
ein Beispiel für
ein Hitze erzeugendes Bauteil des Fahrzeuges erwähnt. Wenn ein Hitze erzeugendes
Bauteil vorhanden ist, welches wahrscheinlich Hitze innerhalb oder
außerhalb
des Schaltkreisträgers
K'' erzeugt, macht es
das Vorsehen eines Bimetalls auch an dem Hitze erzeugenden Bauteil
zum Verbinden desselben mit dem Anschlussblock 61 über eine
wärmeempfindliche
Leitung möglich,
ebenso einen Zustand aufrecht zu erhalten, in dem die Zuführung zu
dem Schaltkreisträger
K'' unterbrochen bleibt,
wodurch der Brand des Schaltkreisträgers K'' und
das Auftreten von Feuern verhindert werden.
-
Eventuell
kann die fünfte
wärmeempfindliche Leitung 86 entlang
des Hitze erzeugenden Bauteils eines anderen Fahrzeuges gelegt werden.
Wenn zeitgleich nicht nur durch das Ansprechen des Bimetalls, sondern
auch wenn die Temperatur des Hitze erzeugenden Bauteils des besagten
anderen Fahrzeugs eine vorgegebene Temperatur überschreitet, schmilzt der
Isolator 18 und der Stromleiter 17 wird kurzgeschlossen,
wodurch die Aufnahmewicklung 22 kurzgeschlossen und die
Zuführung
zu dem Fahrzeug zur Verhinderung eines Brandes durch Hitze abgeschaltet
wird.