EP2478532A2 - Inductor conductor for contactless energy transfer and a use for same in vehicles - Google Patents

Inductor conductor for contactless energy transfer and a use for same in vehicles

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EP2478532A2
EP2478532A2 EP10739882A EP10739882A EP2478532A2 EP 2478532 A2 EP2478532 A2 EP 2478532A2 EP 10739882 A EP10739882 A EP 10739882A EP 10739882 A EP10739882 A EP 10739882A EP 2478532 A2 EP2478532 A2 EP 2478532A2
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EP
European Patent Office
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conductor
inductor conductor
inductor
individual conductors
region
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Withdrawn
Application number
EP10739882A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Rolf Hellinger
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a Induktorlei ⁇ ter for contactless transmission of electrical energy from at least one first device to at least one second device.
  • the inductor conductor has a plurality of individual conductors, which are each partially or completely enclosed by an electrical insulator and which are arranged along a longitudinal direction. Furthermore, the present invention relates to a method of using the inductor conductor.
  • the non-contact transmission of electrical energy for traction and / or auxiliary power supply to vehicles is based on the basic principle of the electromagnetic interaction.
  • the system works like a conventional transformer. While the primary and secondary circuits of the transformer are located on a common, closed ferromagnetic core, in today's non-contact power supply systems (eg Vahle CPS, or Inductive Power Supply Transrapid TR 09), the primary winding along the travel path is designed as a long conductor loop and the secondary winding mounted on an open ferromagnetic core surrounding the conductor loop ("pick up").
  • the non-contact energy transfer requires a magnetic field, which is ensured by a current in the conductor loop of the primary part.
  • the power is supplied by an inverter with the highest possible frequency in order to keep the volume of the inductance as small as possible.
  • capacitors are connected in series to a series resonant circuit at regular intervals. This series resonant circuit is based on the operating frequency, z. B. 20 kHz tuned and represents at the ⁇ ser frequency is a purely resistive load for the feed.
  • the discretely used capacitors lead to a mood of the resonant circuit due to the environmental conditions that are common outdoors, their temperature dependence and aging. In addition, a failure of the capacitors also leads to failure of Bordenergyübertra ⁇ supply system in the affected section.
  • the object of the inductor conductor according to the invention for non-contact transmission of electrical energy from at least one first device to at least one second device is to be able to dispense with discrete capacitors for a purely resistive behavior of the inductor conductor and thus the robustness and thus the reliability of the inductor conductor or to increase a constructed using the inductor non-contact power supply system while reducing the maintenance costs. Furthermore, it is an object of the method according to the invention for the use of the inductor conductor to provide a simple, stable and cost-effective way of providing devices without contact with energy.
  • the stated object is achieved with respect to the inductor conductor for contactless transmission of electrical energy from at least one first device to at least one second device by the features of claim 1 and with respect to the method for using the inductor conductor by the features of claim 12.
  • Advantageous embodiments of the inventive inductor for the contactless transmission of electrical energy from at least one first device on foundeds ⁇ least a second device and the method for Verwen ⁇ tion of the inductor are apparent from the respective associated dependent claims.
  • the features of the main claim with features of the subclaims and / or features of subclaims can be combined with each other.
  • the inductor according to the invention for the contactless transmission of electric power from at least a first device to at least one second device has meh ⁇ eral individual conductors.
  • the individual conductors are each partially or completely enclosed by an electrical insulator and arranged along a longitudinal direction.
  • at least one individual conductor is divided into at least two parts which are spatially separated from one another.
  • the at least two parts are each mecha nically ⁇ connected via an electrically non-conductive insulator bridge with ⁇ today.
  • the split parts create capacities that can compensate for the inductances of the individual conductors.
  • the result is a series resonant circuit, which, for example, by the choice of the length and by the choice of the distances of divided and unge ⁇ divided individual conductors in one area and by their cross-sectional areas and insulation materials to an operating frequency, eg 20kHz, can be adjusted.
  • the inductor conductor can represent a purely ohmic load without additional discrete capacitors having to be installed in the inductor conductor .
  • This can prevent that a detuning of resonant circuits occurs when aging of discrete capacitors, for example due to environmental influences or this effect can be delayed in time. It is so, the robustness and thus the reliability of the ⁇ be retzungsschen transmission of electrical energy from the at least one first device to the at least one second device, increases with a simultaneous reduction of the maintenance expense for the inductor.
  • a plurality of individual conductors in the first region may be divided into at least two spatially separated parts, and separate parts of the plurality of individual conductors may be substantially parallel to at least one single conductor not divided in the first region Be arranged longitudinally. In essence, this includes in parallel that several individual conductors are stranded or intertwined with each other.
  • Each individual conductor, which is divided into at least two spatially separate parts in each case in the first region may be arranged adjacently to a single conductor, which is not divided in the first region.
  • Single conductors which are not divided in the at least one first region, can be divided into at least two, spatially separated parts in at least one second, periodically repeating region and single elements , which in the first region in each case at least two spatially Parts separated from each other may be undivided in the at least one second area.
  • Separate parts of a single conductor in a region may form capacitors in conjunction with at least one single conductor undivided in the same region.
  • a series connection of the inductors of the individual conductors and the capacitances over the separate parts is produced, and the arrangement permits the replacement or dispensation of the discrete capacitors in electrical connection with the inductor conductor at regular intervals.
  • the ends of the separated parts may be rounded. You can have the shape of a hemisphere on ⁇ in particular. This avoids or reduces voltage overshoots at the ends. Voltage overshoots can lead to electrical breakdown and destruction of the insulation between ladder parts. Reducing or preventing the danger of excessively high voltages allows higher voltages with smaller insulation thicknesses of the individual conductors.
  • the individual conductors can consist of copper and / or aluminum or contain copper and / or aluminum. These materials provide a low ohmic resistance in the operating state with current flow.
  • the inductor conductor can along the Longitudinally be enclosed by an insulator, in particular a plastic. Plastic isolates the inductor conductor from the environment, protects against electric shocks and ensures long-term geometrical fixation. It is an inexpensive and easy to process material that holds good environmental in ⁇ rivers permanently stable.
  • the separated parts may have a substantially equal length a, in particular a length a in the range of 10-100 m.
  • the insulator bridges may also have an equal length in the We ⁇ sentlichen b, in particular a length b in the range of 1-10 cm.
  • the area of the cross section of the individual conductors may be the same in each case and / or in the range of 0.75 mm 2 to 1.5 mm 2 .
  • the inductances of the plurality of individual conductors and capacitances of the at least one capacitor can be connected in series. By partial isolation of the individual individual conductors with each other but other interconnections can be realized. External, discrete capacitors can also be introduced into the inductor conductor during the interconnection. This can e.g. for fine tuning or variable operating frequencies.
  • the inductor conductor may be arranged in the form of an elongate conductor loop.
  • the inductor conductor can act as a primary winding of a transformer.
  • a transfer of energy according to the transformer principle between the at least one first and the at least one second device take place when the at least one second device has a secondary winding.
  • a vehicle may be ver ⁇ turns.
  • the inductor conductor can be arranged along the travel path of the vehicle. This makes it possible to transmit electrical energy without contact between the inductor conductor along the route and the vehicle.
  • a stationary power supply device in particular a stationary power converter can be used.
  • the method can be used for example in a magnetic levitation railway.
  • the method is particularly robust and cost ⁇ favorable as external capacitors can be saved along the route and these therefore are not exposed to Hydreinflüs ⁇ sen.
  • a detuning of the resonant circuit to produce a purely resistive load of the inductor is prevented by the saving of the external, discrete capacitors.
  • a failure of capacitors, and thus, for example, a failure of the on-board energy supply system of a Transrapids is avoided.
  • Fig. 1 shows an inductor conductor made of individual conductors or conductor strands, with series-connected capacitors according to the prior art
  • Fig. 2 is an equivalent circuit diagram of the arrangement in Fig. 1, and
  • Fig. 3 shows a divided into two parts single conductor in conjunction with an undivided single conductor of an inductor according to the invention
  • Fig. 4 is an equivalent circuit diagram of the inventive arrangement in Fig. 3, and
  • FIG. 5 shows an inductor conductor according to the invention with individual conductors divided alternately in a first region and in a second region.
  • an inductor conductor 1 according to the prior art with discrete capacitors 3 is shown.
  • the capacitors 3 are arranged periodically at equal distances 1 from one another and connected to one another via an electrical line.
  • the electrical line is constructed from a plurality of conductor strands 2 as individual conductors, which are arranged along a longitudinal direction 6.
  • the conductor strands 2 may be arranged parallel to each other or stranded together, i. be arranged substantially parallel to each other.
  • the outer circumference of the bundle of conductor strands 2, which forms the electrical line, is usually surrounded by an insulator.
  • materials such as e.g. Plastic used.
  • the conductor strands 2 in the prior art are between the
  • Capacitors 3 formed continuously and can be isolated from each other.
  • the material used for the conductor strands 2 usually copper or aluminum.
  • a strand 2 has a circular cross section with an area in the range of 1 mm 2 or less.
  • FIG. 2 an equivalent circuit diagram of the inductor conductor 1 of FIG. 1 is shown.
  • the conductor strands 2 between the discrete Capacitors 3 have an inductance 4 and an ohmic resistance 5.
  • the capacitors 3 depending on the frequency f can be selected so that compensate for inductive 4 and capacitive resistors 3.
  • the capacitively compensated inductor conductor 1 has purely resistive behavior.
  • the electrical ⁇ rule losses of the inductor 1 are minimized to the ohmic losses of the ladder resistors. 5
  • external influences lead over time to an aging of the discrete capacitors 3 and thus to a detuning of the resonant circuits. ⁇ to additional electrical losses may occur that way.
  • FIG. 3 shows a detail of an inductor conductor 1 according to the invention.
  • a single conductor 7 is divided into two parts 8, with an insulator between the two parts 8.
  • the two parts 8 are mechanically connected via the insulator, wherein the insulator forms a mechanical insulator bridge 9 between the two parts 8.
  • the individual conductors 7 and separate parts 8 of a single conductor 7 are each surrounded by an insulator at its periphery, which is usually made of plastic and is formed with a thickness or wall thickness in the range of 1mm and less.
  • the plastic is formed, for example, in the form of a tube which tightly surrounds a copper or aluminum cable.
  • the cable usually has a circular cross-section with a cross-sectional area in the range of 0.75 mm 2 to 1.5 mm 2 .
  • the ends of the parts 8 are rounded, for example they have the shape of a hemisphere. This avoids voltage overshoots at the ends.
  • the ends of the parts 8 are electrically insulated by the insulator bridge 9 or may also be completely covered by a plastic layer and / or the plastic tube.
  • the insulator (plastic) forms the dielectric of the capacitors 10.
  • each bridge acts one end of a portion 8 of a Einzellei ⁇ ters 7 in conjunction with the adjacent continuous single conductor 7 in the area shown as a capacitor.
  • Fig. 4 is an equivalent circuit diagram of the section shown in Fig. 3 of the inductor according to the invention 1 Darge ⁇ represents.
  • the two ends of the single-conductor parts 8 shown in FIG. 3 are capacitively coupled via the adjacent, continuous individual conductors 7.
  • the capacitance of the spatially separated parts 8, which are mechanically interconnected via the isolator bridge 9 and fixed in terms of spacing, is determined inter alia by the insulator material and by the distance between the individual conductors 7 in the area and in each case a part 8 of the separate single conductor 7.
  • FIG. 5 shows an exemplary embodiment of the arrangement of the individual conductors 7 shown in FIG. 3 in an inductor conductor 1.
  • the length a of a part 8 of an A ⁇ cell conductor 7 may be in the range of a few 10m.
  • the length b of the insulator bridge or the distance between two parts 8 voneinan ⁇ can be in the range of a few centimeters, especially learning.
  • the inductor conductor 1 is composed of two periodically alternating regions 11 and 12. In a region 11 or 12, a number of individual conductors 7 and parts 8 of individual conductors 7 are arranged in the region, analogous to the pair of continuous individual conductors 7 and individual conductor parts 8 shown by way of example in FIG. 3.
  • the divided individual conductors 7 are formed continuously, and in the region 11 and 12 continuously formed individual conductors 7 are formed divided. Areas 11 and 12 alternate with each other and have the same length. Since ⁇ through all the individual conductors 7 are formed divided in the region 11 or 12, and respectively in the other region 12 or 11 unge ⁇ divides formed. The entire system of individual conductors 7 can be stranded with each other, wherein through the insulator bridges 9 a stranding is made possible and an equal distance between each two parts 8 is ensured during stranding. Since all the individual conductors 7 in the inductor conductor 1 are divided in a region 11 or 12 or have an electrically insulating bridge 9, the inductor conductor 1 acts like an inductor conductor 1 with capacitors connected in series.
  • the insulator ⁇ bridge 9 in an area 11, 12, respectively, are all arranged at a location along the longitudinal direction 6.
  • the ef- fective distance between "capacitors" in the Induktorlei ⁇ ter 1 then corresponds to the distance between the point in the region 11 and the point in the region 12, actually, the capacitors are formed by the parallel conductor groups along the entire length. As shown in 5, in the case of a periodic structure, this distance may correspond to half the sum a + b or, due to the much larger value of a, substantially to the length a / 2.
  • the result is a series circuit of oscillating circuits formed by capacitances 10 of the spatially separated parts 8 in connection with the individual conductors 7 continuous in a region 11, 12, and by inductors and ohmic resistors of the individual conductors 7 or parts 8.
  • the resonant circuits can be adjusted so that cancel capacitive and inductive components and the inductor conductor 1 as a whole has purely resistive losses. It is possible to save 3 and thus upset the Schwingkrei ⁇ se by the aging of the discrete capacitors 3 can be prevented through environmental influences discrete capacitors.
  • the inductor conductor 1 or two inductor conductors 1 (outward and forward
  • Return conductor can be arranged along a travel path of a vehicle in the form of a conductor loop with longitudinal extension along a direction of travel.
  • the inductor conductor 1 forms a primary coil, which is arranged in the plane of the Fahrwe- ges.
  • the inductor conductor 1 may be electrically connected to a first device which provides electrical energy.
  • a first device which provides electrical energy.
  • one or more power plants, rechargeable batteries, solar cells, wind turbines or other energy-generating or energy-storing devices can be electrically connected to the resonant frequency of the inductor conductor 1 with the inductor conductor 1 via a converter for frequency conversion and supply it with energy.
  • this energy can be transferred without contact to a second device, such as a vehicle.
  • a magnetic levitation train may, for example on the inductor 1 with energy, in particular for driving and controlling ver ⁇ ensures, when the inductor 1 is accommodated in the guideway of the maglev train and the magnetic levitation train moves along the movement path.
  • several inductor 1 can be used, wherein the conductor loops may be arranged "interlocking.”
  • On discrete Kom ⁇ pensationskondensatoren 3 can be dispensed with, since the capacitance 10 of the separated in an area parts 8 of the individual wire 7 in combination with adjacent, in the 4 can compensate for inductive loads 4 of the individual conductors 7.

Abstract

The present invention relates to an inductor conductor (1) for the contactless transfer of electrical energy from at least one first device to at least one second device, for example from the power supply of a trip route to a magnetic levitation train. The inductor conductor (1) has a plurality of individual conductors (7) which are arranged in a longitudinal direction (6). In a periodically repeating region (11, 12) along the longitudinal direction (6) of the individual conductors (7), said individual conductors (7) are divided into at least two parts (8), each part spatially separated from the another, and lie adjacent to undivided individual conductors (7), thus forming capacitors. In addition, the present invention relates to a method for the use of the inductor conductor (1), for example in vehicles, wherein the inductor conductor (1) acts as the primary winding of a transformer.

Description

Beschreibung description
Induktorleiter für die berührungslose Energieübertragung sowie dessen Verwendung für Fahrzeuge Inductive conductor for non-contact power transmission and its use for vehicles
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Induktorlei¬ ter zur berührungslosen Übertragung von elektrischer Energie von wenigstens einer ersten Einrichtung auf wenigstens eine zweite Einrichtung. Der Induktorleiter weist mehrere Einzel- leiter auf, welche jeweils von einem elektrischen Isolator teilweise oder vollständig umfasst sind und welche entlang einer Längsrichtung angeordnet sind. Weiterhin bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Verwendung des Induktorleiters. The present invention relates to a Induktorlei ¬ ter for contactless transmission of electrical energy from at least one first device to at least one second device. The inductor conductor has a plurality of individual conductors, which are each partially or completely enclosed by an electrical insulator and which are arranged along a longitudinal direction. Furthermore, the present invention relates to a method of using the inductor conductor.
Die berührungslose Übertragung von elektrischer Energie für Traktions- und/oder Hilfsbetriebeversorgung auf Fahrzeuge erfolgt nach dem Grundprinzip der elektromagnetischen Wechselwirkung. Das System arbeitet wie ein herkömmlicher Transfor- mator. Während sich beim Transformator der Primär- und Sekundärkreis auf einem gemeinsamen, geschlossenen ferromagnetischen Kern befinden, wird bei den heute ausgeführten berührungslosen Energieversorgungssystemen (z. B. Vahle CPS, oder Inductive Power Supply Transrapid TR 09) die Primärwicklung entlang des Fahrwegs als lange Leiterschleife ausgeführt und die Sekundärwicklung auf einem offenen ferromagnetischen Kern montiert, der die Leiterschleife umschließt („Pick up") . The non-contact transmission of electrical energy for traction and / or auxiliary power supply to vehicles is based on the basic principle of the electromagnetic interaction. The system works like a conventional transformer. While the primary and secondary circuits of the transformer are located on a common, closed ferromagnetic core, in today's non-contact power supply systems (eg Vahle CPS, or Inductive Power Supply Transrapid TR 09), the primary winding along the travel path is designed as a long conductor loop and the secondary winding mounted on an open ferromagnetic core surrounding the conductor loop ("pick up").
Die berührungslose Energieübertragung erfordert ein magneti- sches Feld, das durch einen Strom in der Leiterschleife des Primärteils gewährleistet wird. Die Speisung erfolgt durch einen Wechselrichter mit möglichst hoher Frequenz, um das Bauvolumen der Induktivität möglichst klein zu halten. Zur Kompensation der Induktivität der Leiterschleife sind Konden- satoren in regelmäßigen Abständen zu einem Serienschwingkreis in Reihe geschaltet. Dieser Serienschwingkreis ist auf die Betriebsfrequenz, z. B. 20 kHz abgestimmt und stellt bei die¬ ser Frequenz eine rein ohmsche Last für die Einspeisung dar. Die eingesetzten, diskret ausgeführten Kondensatoren führen durch die im Außenbereich üblichen Umweltbedingungen, durch ihre Temperaturabhängigkeit und durch Alterung zu einer Ver- Stimmung des Schwingkreises. Darüber hinaus führt ein Ausfall der Kondensatoren auch zum Ausfall des Bordenergieübertra¬ gungssystems im betroffenen Abschnitt. The non-contact energy transfer requires a magnetic field, which is ensured by a current in the conductor loop of the primary part. The power is supplied by an inverter with the highest possible frequency in order to keep the volume of the inductance as small as possible. To compensate the inductance of the conductor loop, capacitors are connected in series to a series resonant circuit at regular intervals. This series resonant circuit is based on the operating frequency, z. B. 20 kHz tuned and represents at the ¬ ser frequency is a purely resistive load for the feed. The discretely used capacitors lead to a mood of the resonant circuit due to the environmental conditions that are common outdoors, their temperature dependence and aging. In addition, a failure of the capacitors also leads to failure of Bordenergieübertra ¬ supply system in the affected section.
Aufgabe des erfindungsgemäßen Induktorleiters zur berührungs- losen Übertragung von elektrischer Energie von wenigstens einer ersten Einrichtung auf wenigstens eine zweite Einrichtung ist es, auf diskrete Kondensatoren für ein rein ohmsches Verhalten des Induktorleiter verzichten zu können und so die Robustheit und damit die Zuverlässigkeit des Induktorleiters bzw. eines unter Verwendung des Induktorleiters aufgebauten berührungslosen Energieversorgungssystems bei gleichzeitiger Reduzierung des Instandhaltungsaufwandes erhöhen zu können. Weiterhin ist es Aufgabe des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verwendung des Induktorleiters eine einfache, stabile und kostengünstige Möglichkeit anzugeben, Einrichtungen berührungsfrei mit Energie zu versorgen. The object of the inductor conductor according to the invention for non-contact transmission of electrical energy from at least one first device to at least one second device is to be able to dispense with discrete capacitors for a purely resistive behavior of the inductor conductor and thus the robustness and thus the reliability of the inductor conductor or to increase a constructed using the inductor non-contact power supply system while reducing the maintenance costs. Furthermore, it is an object of the method according to the invention for the use of the inductor conductor to provide a simple, stable and cost-effective way of providing devices without contact with energy.
Die angegebene Aufgabe wird bezüglich des Induktorleiters zur berührungslosen Übertragung von elektrischer Energie von we- nigstens einer ersten Einrichtung auf wenigstens eine zweite Einrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 1 und bezüglich des Verfahrens zur Verwendung des Induktorleiters durch die Merkmale des Anspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Induktorleiters zur berührungslosen Übertragung von elektrischer Energie von wenigstens einer ersten Einrichtung auf wenigs¬ tens eine zweite Einrichtung und des Verfahrens zur Verwen¬ dung des Induktorleiters gehen aus den jeweils zugeordneten abhängigen Unteransprüchen hervor. Dabei können die Merkmale des Hauptanspruchs mit Merkmalen der Unteransprüche und/oder Merkmale von Unteransprüchen untereinander kombiniert werden. Der erfindungsgemäße Induktorleiter zur berührungslosen Übertragung von elektrischer Energie von wenigstens einer ersten Einrichtung auf wenigstens eine zweite Einrichtung weist meh¬ rere Einzelleiter auf. Die Einzelleiter sind jeweils von ei- nem elektrischen Isolator teilweise oder vollständig umfasst und entlang einer Längsrichtung angeordnet. In wenigstens einem ersten, sich periodisch wiederholenden Bereich entlang der Längsrichtung der Einzelleiter ist wenigstens ein Einzelleiter in wenigstens zwei, räumlich voneinander getrennte Teile geteilt. Die wenigstens zwei Teile sind jeweils mecha¬ nisch über eine elektrisch nicht leitende Isolatorbrücke mit¬ einander verbunden. The stated object is achieved with respect to the inductor conductor for contactless transmission of electrical energy from at least one first device to at least one second device by the features of claim 1 and with respect to the method for using the inductor conductor by the features of claim 12. Advantageous embodiments of the inventive inductor for the contactless transmission of electrical energy from at least one first device on wenigs ¬ least a second device and the method for Verwen ¬ tion of the inductor are apparent from the respective associated dependent claims. The features of the main claim with features of the subclaims and / or features of subclaims can be combined with each other. The inductor according to the invention for the contactless transmission of electric power from at least a first device to at least one second device has meh ¬ eral individual conductors. The individual conductors are each partially or completely enclosed by an electrical insulator and arranged along a longitudinal direction. In at least one first, periodically repeating region along the longitudinal direction of the individual conductors, at least one individual conductor is divided into at least two parts which are spatially separated from one another. The at least two parts are each mecha nically ¬ connected via an electrically non-conductive insulator bridge with ¬ today.
Durch die geteilten Teile entstehen Kapazitäten, welche In- duktivitäten der Einzelleiter kompensieren können. Es entsteht ein Serienschwingkreis, welcher z.B. durch die Wahl der Länge und durch die Wahl der Abstände von geteilten und unge¬ teilten Einzelleitern in einem Bereich sowie durch deren Querschnittsflächen und Isolationsmaterialien auf eine Be- triebsfrequenz , z.B. 20kHz, abgestimmt werden kann. Der Induktorleiter kann dadurch eine rein ohmsche Last darstellen, ohne dass zusätzliche diskrete Kondensatoren in den Induktor¬ leiter eingebaut werden müssen. Dadurch kann verhindert werden, dass eine Verstimmung von Schwingkreisen bei Alterung von diskreten Kondensatoren z.B. durch Umwelteinflüsse eintritt bzw. dieser Effekt kann zeitlich verzögert werden. Es wird so die Robustheit und damit die Zuverlässigkeit der be¬ rührungslosen Übertragung der elektrischen Energie von der wenigstens eine erste Einrichtung auf die wenigstens eine zweite Einrichtung, bei gleichzeitiger Reduzierung des Instandhaltungsaufwandes für den Induktorleiter erhöht. The split parts create capacities that can compensate for the inductances of the individual conductors. The result is a series resonant circuit, which, for example, by the choice of the length and by the choice of the distances of divided and unge ¬ divided individual conductors in one area and by their cross-sectional areas and insulation materials to an operating frequency, eg 20kHz, can be adjusted. As a result, the inductor conductor can represent a purely ohmic load without additional discrete capacitors having to be installed in the inductor conductor . This can prevent that a detuning of resonant circuits occurs when aging of discrete capacitors, for example due to environmental influences or this effect can be delayed in time. It is so, the robustness and thus the reliability of the ¬ be rührungslosen transmission of electrical energy from the at least one first device to the at least one second device, increases with a simultaneous reduction of the maintenance expense for the inductor.
Um den Effekt zu verstärken können mehrere Einzelleiter in dem ersten Bereich in jeweils wenigstens zwei räumlich von- einander getrennte Teile geteilt sein und getrennte Teile der mehreren Einzelleiter können im Wesentlichen parallel mit wenigstens einem Einzelleiter, welcher in dem ersten Bereich nicht geteilt ist, entlang der Längsrichtung angeordnet sein. Im Wesentlichen parallel schließt dabei ein, dass mehrere Einzelleiter miteinander verseilt oder ineinander verflochten sind . Jeweils jeden Einzelleiter, welcher in dem ersten Bereich in jeweils wenigstens zwei räumlich voneinander getrennte Teile geteilt ist, kann ein Einzelleiter benachbart angeordnet sein, welcher in dem ersten Bereich nicht geteilt ist. Einzelleiter, welche nicht in dem wenigstens einen ersten Be- reich geteilt sind, können in wenigstens einem zweiten, sich periodisch wiederholenden Bereich in wenigstens zwei, räumlich voneinander getrennte Teile geteilt sein und Einzellei¬ ter, welcher in dem ersten Bereich in jeweils wenigstens zwei räumlich voneinander getrennte Teile geteilt sind, können in dem wenigstens einen zweiten Bereich ungeteilt sein. Voneinander getrennten Teile eines Einzelleiters in einem Bereich können Kondensatoren bilden in Verbindung mit wenigstens einem, in demselben Bereich ungeteilten Einzelleiter. Es entsteht eine Serienschaltung der Induktivitäten der Einzelleiter und der Kapazitäten über die getrennten Teile, und die Anordnung erlaubt den Ersatz bzw. den Verzicht auf die diskreten Kondensatoren in elektrischer Verbindung mit dem Induktorleiter in regelmäßigen Abständen. To reinforce the effect, a plurality of individual conductors in the first region may be divided into at least two spatially separated parts, and separate parts of the plurality of individual conductors may be substantially parallel to at least one single conductor not divided in the first region Be arranged longitudinally. In essence, this includes in parallel that several individual conductors are stranded or intertwined with each other. Each individual conductor, which is divided into at least two spatially separate parts in each case in the first region, may be arranged adjacently to a single conductor, which is not divided in the first region. Single conductors, which are not divided in the at least one first region, can be divided into at least two, spatially separated parts in at least one second, periodically repeating region and single elements , which in the first region in each case at least two spatially Parts separated from each other may be undivided in the at least one second area. Separate parts of a single conductor in a region may form capacitors in conjunction with at least one single conductor undivided in the same region. A series connection of the inductors of the individual conductors and the capacitances over the separate parts is produced, and the arrangement permits the replacement or dispensation of the discrete capacitors in electrical connection with the inductor conductor at regular intervals.
Die Enden der voneinander getrennten Teile können abgerundet sein. Sie können insbesondere die Form einer Halbkugel auf¬ weisen. Dadurch werden Spannungsüberhöhungen an den Enden vermieden oder verringert. Spannungsüberhöhungen können zu elektrischen Durchschlägen führen und zu einer Zerstörung der Isolierung zwischen Leiterteilen. Eine Verringerung oder Verhinderung der Gefahr von Spannungsüberhöhungen erlaubt höhere Spannungen bei geringeren Isolationsdicken der Einzelleiter. Die Einzelleiter können aus Kupfer und/oder Aluminium bestehen oder Kupfer und/oder Aluminium enthalten. Diese Materialien ergeben einen geringen ohmschen Widerstand im Betriebszustand bei Stromfluss. Der Induktorleiter kann entlang der Längsrichtung von einem Isolator, insbesondere einer Plastik umschlossen sein. Plastik isoliert den Induktorleiter gegenüber der Umwelt, Schützt vor Stromschlägen und sorgt für die geometrische Langzeitfixierung. Es ist ein preiswertes und einfach zu verarbeitendes Material, welches gut Umweltein¬ flüssen dauerhaft stand hält. The ends of the separated parts may be rounded. You can have the shape of a hemisphere on ¬ in particular. This avoids or reduces voltage overshoots at the ends. Voltage overshoots can lead to electrical breakdown and destruction of the insulation between ladder parts. Reducing or preventing the danger of excessively high voltages allows higher voltages with smaller insulation thicknesses of the individual conductors. The individual conductors can consist of copper and / or aluminum or contain copper and / or aluminum. These materials provide a low ohmic resistance in the operating state with current flow. The inductor conductor can along the Longitudinally be enclosed by an insulator, in particular a plastic. Plastic isolates the inductor conductor from the environment, protects against electric shocks and ensures long-term geometrical fixation. It is an inexpensive and easy to process material that holds good environmental in ¬ rivers permanently stable.
Die getrennten Teile können eine im Wesentlichen gleiche Länge a aufweisen, insbesondere eine Länge a im Bereich von 10-100 m. Die Isolatorbrücken können ebenfalls eine im We¬ sentlichen gleiche Länge b aufweisen, insbesondere eine Länge b im Bereich von 1-10 cm. Die Fläche des Querschnitts der Einzelleiter kann jeweils gleich sein und/oder im Bereich von 0,75 mm2 bis 1,5 mm2 liegen. Bei entsprechender Wahl der Größen wird der Serienschwingkreis auf ein rein ohmsches Verhal¬ ten des Induktorleiters bei einer Betriebsfrequenz abge¬ stimmt. Dabei ist für die Größe der Kapazität der Abstand und das Isolationsmaterial wesentlich, welches sich zwischen einem in einem Bereich geteilten und einem in dem Bereich nicht geteilten Einzelleiter befindet. The separated parts may have a substantially equal length a, in particular a length a in the range of 10-100 m. The insulator bridges may also have an equal length in the We ¬ sentlichen b, in particular a length b in the range of 1-10 cm. The area of the cross section of the individual conductors may be the same in each case and / or in the range of 0.75 mm 2 to 1.5 mm 2 . With an appropriate choice of the sizes of the series resonant circuit is abge ¬ agrees to a purely resistive Verhal ¬ th of the inductor at an operating frequency. It is essential for the size of the capacity of the distance and the insulating material, which is located between a divided in a range and a non-shared in the range individual conductors.
Die Induktivitäten der mehreren Einzelleiter und Kapazitäten des wenigstens einen Kondensators können in Serie geschaltet sein. Durch teilweise Isolation der einzelnen Einzelleiter untereinander können aber auch andere Verschaltungen realisiert werden. Es können auch externe, diskrete Kondensatoren bei der Verschaltung zusätzlich in den Induktorleiter eingebracht werden. Dies kann z.B. für eine Feinabstimmung erfolgen oder bei veränderbaren Betriebsfrequenzen. The inductances of the plurality of individual conductors and capacitances of the at least one capacitor can be connected in series. By partial isolation of the individual individual conductors with each other but other interconnections can be realized. External, discrete capacitors can also be introduced into the inductor conductor during the interconnection. This can e.g. for fine tuning or variable operating frequencies.
Der Induktorleiter kann in Form einer länglichen Leiterschleife angeordnet sein. Dadurch kann der Induktorleiter in einem Verfahren zur Verwendung des zuvor beschriebenen Induktorleiters, als Primärwicklung eines Transformators wirken. Damit kann ein Energieübertrag nach dem Transformatorprinzip zwischen der wenigstens einen ersten und der wenigstens einen zweiten Einrichtung erfolgen, wenn die wenigstens eine zweite Einrichtung eine Sekundärwicklung aufweist. Als wenigstens eine zweite Einrichtung kann ein Fahrzeug ver¬ wendet werden. Der Induktorleiter kann entlang des Fahrweges des Fahrzeuges angeordnet sein. Dadurch wird es möglich, be- rührungslos zwischen dem Induktorleiter entlang des Fahrweges und dem Fahrzeug elektrische Energie zu übertragen. The inductor conductor may be arranged in the form of an elongate conductor loop. Thereby, in a method of using the above-described inductor conductor, the inductor conductor can act as a primary winding of a transformer. Thus, a transfer of energy according to the transformer principle between the at least one first and the at least one second device take place when the at least one second device has a secondary winding. As at least a second device, a vehicle may be ver ¬ turns. The inductor conductor can be arranged along the travel path of the vehicle. This makes it possible to transmit electrical energy without contact between the inductor conductor along the route and the vehicle.
Als wenigstens eine erste Einrichtung kann eine stationäre Energieversorgungseinrichtung, insbesondere ein stationärer Stromrichter verwendet werden. As at least one first device, a stationary power supply device, in particular a stationary power converter can be used.
Das Verfahren kann z.B. bei einer Magnetschwebebahn verwendet werden. Dabei ist das Verfahren besonders robust und kosten¬ günstig, da externe Kondensatoren entlang der Fahrstrecke eingespart werden und diese somit auch keinen Umwelteinflüs¬ sen ausgesetzt sind. Eine Verstimmung des Schwingkreises zur Erzeugung einer rein ohmschen Last des Induktorleiters wird verhindert, durch die Einsparung der externen, diskreten Kondensatoren. Ein Ausfall von Kondensatoren, und damit z.B. ein Ausfall des Bordenergieversorgungssystems eines Transrapids, wird vermieden. The method can be used for example in a magnetic levitation railway. Thereby, the method is particularly robust and cost ¬ favorable as external capacitors can be saved along the route and these therefore are not exposed to Umwelteinflüs ¬ sen. A detuning of the resonant circuit to produce a purely resistive load of the inductor is prevented by the saving of the external, discrete capacitors. A failure of capacitors, and thus, for example, a failure of the on-board energy supply system of a Transrapids is avoided.
Für das erfindungsgemäße Verfahren zur Verwendung des zuvor beschriebenen Induktorleiters ergeben sich die vorstehend er- wähnten, mit dem erfindungsgemäßen Induktorleiter zur berührungslosen Übertragung von elektrischer Energie verbundenen Vorteile . For the method according to the invention for the use of the above-described inductor conductor, the abovementioned advantages which are associated with the inductor conductor according to the invention for contactless transmission of electrical energy result.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung mit vorteilhaften Weiterbildungen gemäß den Merkmalen der abhängigen Ansprüche werden nachfolgend anhand der folgenden Figuren näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Preferred embodiments of the invention with advantageous developments according to the features of the dependent claims are explained in more detail with reference to the following figures, but without being limited thereto.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 einen Induktorleiter aus Einzelleitern oder Leiterlitzen, mit in Reihe geschalteten Kondensatoren nach dem Stand der Technik, und Fig. 2 ein Ersatzschaltbild der Anordnung in Fig. 1, und 1 shows an inductor conductor made of individual conductors or conductor strands, with series-connected capacitors according to the prior art, and Fig. 2 is an equivalent circuit diagram of the arrangement in Fig. 1, and
Fig. 3 einen in zwei Teile geteilten Einzelleiter in Verbindung mit einem ungeteilten Einzelleiter eines erfindungsgemäßen Induktorleiters, und Fig. 3 shows a divided into two parts single conductor in conjunction with an undivided single conductor of an inductor according to the invention, and
Fig. 4 ein Ersatzschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung in Fig. 3, und Fig. 4 is an equivalent circuit diagram of the inventive arrangement in Fig. 3, and
Fig. 5 einen erfindungsgemäßen Induktorleiter mit abwechselnd in einem ersten und in einem zweiten Bereich geteilten Einzelleitern. 5 shows an inductor conductor according to the invention with individual conductors divided alternately in a first region and in a second region.
In Fig. 1 ist ein Induktorleiter 1 nach dem Stand der Technik mit diskreten Kondensatoren 3 dargestellt. Die Kondensatoren 3 sind periodisch in gleichen Abständen 1 voneinander angeordnet und über eine elektrische Leitung miteinander verbun- den. Die elektrische Leitung ist aus mehreren Leiterlitzen 2 als Einzelleiter aufgebaut, welche entlang einer Längsrichtung 6 angeordnet sind. Die Leiterlitzen 2 können parallel zueinander angeordnet sein oder untereinander verseilt, d.h. im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sein. Der Außenumfang des Bündels an Leiterlitzen 2, welches die elektrische Leitung bildet, ist in der Regel von einem Isolator umgeben. Als Isolator können Materialien wie z.B. Plastik verwendet werden. Die Leiterlitzen 2 im Stand der Technik sind zwischen denIn Fig. 1, an inductor conductor 1 according to the prior art with discrete capacitors 3 is shown. The capacitors 3 are arranged periodically at equal distances 1 from one another and connected to one another via an electrical line. The electrical line is constructed from a plurality of conductor strands 2 as individual conductors, which are arranged along a longitudinal direction 6. The conductor strands 2 may be arranged parallel to each other or stranded together, i. be arranged substantially parallel to each other. The outer circumference of the bundle of conductor strands 2, which forms the electrical line, is usually surrounded by an insulator. As an insulator, materials such as e.g. Plastic used. The conductor strands 2 in the prior art are between the
Kondensatoren 3 durchgehend ausgebildet und können untereinander isoliert sein. Als Material wird für die Leiterlitzen 2 in der Regel Kupfer oder Aluminium verwendet. Eine Litze 2 weist einen kreisrunden Querschnitt mit einer Fläche im Be- reich von 1mm2 oder kleiner auf. Capacitors 3 formed continuously and can be isolated from each other. The material used for the conductor strands 2 usually copper or aluminum. A strand 2 has a circular cross section with an area in the range of 1 mm 2 or less.
In Fig. 2 ist ein Ersatzschaltbild des Induktorleiters 1 der Fig. 1 dargestellt. Die Leiterlitzen 2 zwischen den diskreten Kondensatoren 3 weisen eine Induktivität 4 und einen ohmschen Widerstand 5 auf. Mit Hilfe der in Reihe geschalteten Konden¬ satoren 3 entstehen Serienschwingkreise in Kombination mit den Induktivitäten 4, und bei Wechselfeldanwendungen können die Kondensatoren 3 abhängig von der Frequenz f so ausgewählt werden, dass sich induktive 4 und kapazitive Widerstände 3 kompensieren. Der kapazitiv kompensierte Induktorleiter 1 weist rein ohmsches Verhalten auf. Somit sind die elektri¬ schen Verluste des Induktorleiters 1 auf die ohmschen Verlus- te der Leiterwiderstände 5 minimiert. Äußere Einflüsse führen jedoch mit der Zeit zu einer Alterung der diskreten Kondensatoren 3 und somit zu einem verstimmen der Schwingkreise. Zu¬ sätzliche elektrische Verluste können so auftreten. 2, an equivalent circuit diagram of the inductor conductor 1 of FIG. 1 is shown. The conductor strands 2 between the discrete Capacitors 3 have an inductance 4 and an ohmic resistance 5. With the help of series-connected condensers ¬ 3 series resonant circuits in combination with the inductors 4, and in AC field applications, the capacitors 3 depending on the frequency f can be selected so that compensate for inductive 4 and capacitive resistors 3. The capacitively compensated inductor conductor 1 has purely resistive behavior. Thus, the electrical ¬ rule losses of the inductor 1 are minimized to the ohmic losses of the ladder resistors. 5 However, external influences lead over time to an aging of the discrete capacitors 3 and thus to a detuning of the resonant circuits. ¬ to additional electrical losses may occur that way.
In Fig. 3 ist ein Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Induktorleiter 1 gezeigt. Ein Einzelleiter 7 ist in zwei Teile 8 geteilt, mit einem Isolator zwischen den zwei Teilen 8. Die zwei Teile 8 sind mechanisch über den Isolator verbunden, wobei der Isolator zwischen den zwei Teilen 8 eine mechanische Isolatorbrücke 9 bildet. Diese führt bei einer mechanischen Belastung des Induktorleiters 1 oder bei einer Verseilung von Einzelleitern 7 zu einem konstanten bzw. im Wesentlichen konstanten Abstand zwischen den zwei Teilen 8. Parallel bzw. im Wesentlichen parallel, z.B. bei Verseilung oder Verweben der Einzelleiter 7 untereinander, zu den zwei Teilen 8 eines Einzelleiters 7 ist ein Einzelleiter 7 angeordnet, welcher im Bereich der Isolatorbrücke 9 der zwei Teile 8 durchgängig, d.h. ohne Unterbrechung oder Lücke im Leiter ausgebildet ist. Die Einzelleiter 7 und getrennten Teile 8 eines Einzelleiters 7 sind jeweils von einem Isolator an ihrem Umfang umgeben, welcher in der Regel aus Plastik besteht und mit einer Dicke bzw. Wandstärke im Bereich von 1mm und weniger ausgebildet ist. Die Plastik ist z.B. in Form eines Schlauches ausgebil- det, welcher ein Kupfer- oder Aluminiumkabel eng anliegend umgibt. Das Kabel hat in der Regel einen Kreisrunden Querschnitt mit einer Querschnittsfläche im Bereich von 0,75 mm2 bis 1,5 mm2. Die Enden der Teile 8 sind abgerundet, z.B. kön- nen sie die Form einer Halbkugel aufweisen. Dadurch werden Spannungsüberhöhungen an den Enden vermieden. Die Enden der Teile 8 sind durch die Isolatorbrücke 9 elektrisch isoliert oder können ebenfalls von einer Plastikschicht und/oder dem Plastikschlauch vollständig bedeckt sein. Der Isolator (Plastik) bildet das Dielektrikum der Kondensatoren 10. FIG. 3 shows a detail of an inductor conductor 1 according to the invention. A single conductor 7 is divided into two parts 8, with an insulator between the two parts 8. The two parts 8 are mechanically connected via the insulator, wherein the insulator forms a mechanical insulator bridge 9 between the two parts 8. This results in a mechanical load of the inductor conductor 1 or in a stranding of individual conductors 7 to a constant or substantially constant distance between the two parts 8. Parallel or substantially parallel, for example in stranding or weaving the individual conductors 7 to each other two parts 8 of a single conductor 7, a single conductor 7 is arranged, which is in the region of the insulator bridge 9 of the two parts 8 continuously, that is formed without interruption or gap in the conductor. The individual conductors 7 and separate parts 8 of a single conductor 7 are each surrounded by an insulator at its periphery, which is usually made of plastic and is formed with a thickness or wall thickness in the range of 1mm and less. The plastic is formed, for example, in the form of a tube which tightly surrounds a copper or aluminum cable. The cable usually has a circular cross-section with a cross-sectional area in the range of 0.75 mm 2 to 1.5 mm 2 . The ends of the parts 8 are rounded, for example they have the shape of a hemisphere. This avoids voltage overshoots at the ends. The ends of the parts 8 are electrically insulated by the insulator bridge 9 or may also be completely covered by a plastic layer and / or the plastic tube. The insulator (plastic) forms the dielectric of the capacitors 10.
Im in Fig. 3 dargestelltem Bereich, weisen die Teile 8 und der durchgängige Einzelleiter 7 einen Abstand voneinander auf, welcher von der Dicke des Isolators um die Einzelleiter 7 bzw. Teile 7 der Einzelleiter 8 abhängt. Der Abstand ist in der Regel gleich der doppelten Dicke des Isolators um einen Einzelleiter7 bzw. Teile 8 eines Einzelleiters 7. Dieser Ab¬ stand ist viel kleiner als die Länge der Isolatorbrücke 9. Somit wirkt jeweils ein Ende eines Teils 8 eines Einzellei¬ ters 7 in Verbindung mit dem benachbarten durchgängigen Einzelleiter 7 in dem gezeigten Bereich als Kondensator. In the area shown in FIG. 3, the parts 8 and the continuous individual conductor 7 are at a distance from one another, which depends on the thickness of the insulator around the individual conductors 7 or parts 7 of the individual conductors 8. The distance is generally equal to twice the thickness of the insulator around a Einzelleiter7 or parts 8 of a single conductor 7. This From ¬ stand is much smaller than the length of the insulator 9. Thus, each bridge acts one end of a portion 8 of a Einzellei ¬ ters 7 in conjunction with the adjacent continuous single conductor 7 in the area shown as a capacitor.
In Fig. 4 ist ein Ersatzschaltbild des in Fig. 3 gezeigten Ausschnitts des erfindungsgemäßen Induktorleiters 1 darge¬ stellt. Die in Fig. 3 gezeigten zwei Enden der Einzelleiter- Teile 8 sind kapazitiv über den benachbarten, durchgehenden Einzelleiter 7 gekoppelt. Die Kapazität der räumlich voneinander getrennten Teile 8, welche mechanisch über die Isola- torbrücke 9 miteinander verbunden und abstandsmäßig fixiert sind, ist unter anderem bestimmt durch das Isolator-Material und durch den Abstand zwischen dem in dem Bereich durchgehenden Einzelleiter 7 und jeweils einem Teil 8 des getrennten Einzelleiters 7. In Fig. 4 is an equivalent circuit diagram of the section shown in Fig. 3 of the inductor according to the invention 1 Darge ¬ represents. The two ends of the single-conductor parts 8 shown in FIG. 3 are capacitively coupled via the adjacent, continuous individual conductors 7. The capacitance of the spatially separated parts 8, which are mechanically interconnected via the isolator bridge 9 and fixed in terms of spacing, is determined inter alia by the insulator material and by the distance between the individual conductors 7 in the area and in each case a part 8 of the separate single conductor 7.
In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel für die Anordnung der in Fig. 3 gezeigten Einzelleiter 7 in einem Induktorleiter 1 dargestellt. Dabei kann die Länge a eines Teils 8 eines Ein¬ zelleiters 7 im Bereich von einigen 10m liegen. Die Länge b der Isolatorbrücke bzw. des Abstands zweier Teile 8 voneinan¬ der kann im Bereich von wenigen Zentimetern liegen, insbesondere lern. Der Induktorleiter 1 ist aus zwei periodisch sich abwechselnden Bereichen 11 und 12 aufgebaut. In einem Bereich 11 bzw. 12 sind eine Reihe von in dem Bereich durchgehenden Einzelleitern 7 und Teilen 8 von Einzelleitern 7 angeordnet, analog dem in Fig. 3 exemplarisch ge- zeigten Paar durchgehender Einzelleiter 7 und Einzelleiter- Teile 8. In dem sich anschließenden Bereich 12 bzw. 11 sind die geteilten Einzelleiter 7 durchgehend ausgebildet, und die in dem Bereich 11 bzw. 12 durchgehend ausgebildeten Einzelleiter 7 sind geteilt ausgebildet. Bereiche 11 und 12 wech- sein sich jeweils ab und weisen die gleiche Länge auf. da¬ durch sind alle Einzelleiter 7 im Bereich 11 oder 12 geteilt ausgebildet, und jeweils im anderen Bereich 12 oder 11 unge¬ teilt ausgebildet. Das Gesamtsystem von Einzelleitern 7 kann untereinander verseilt sein, wobei durch die Isolatorbrücken 9 ein Verseilen erst ermöglicht wird und ein gleicher Abstand jeweils zwischen zwei Teilen 8 beim Verseilen sichergestellt wird. Da alle Einzelleiter 7 im Induktorleiter 1 in einem Bereich 11 oder 12 geteilt sind bzw. eine elektrisch isolierende Brücke 9 aufweisen, wirkt der Induktorleiter 1 wie ein In- duktorleiter 1 mit in Serie geschalteten Kondensatoren. FIG. 5 shows an exemplary embodiment of the arrangement of the individual conductors 7 shown in FIG. 3 in an inductor conductor 1. In this case, the length a of a part 8 of an A ¬ cell conductor 7 may be in the range of a few 10m. The length b of the insulator bridge or the distance between two parts 8 voneinan ¬ can be in the range of a few centimeters, especially learning. The inductor conductor 1 is composed of two periodically alternating regions 11 and 12. In a region 11 or 12, a number of individual conductors 7 and parts 8 of individual conductors 7 are arranged in the region, analogous to the pair of continuous individual conductors 7 and individual conductor parts 8 shown by way of example in FIG. 3. In the adjoining region 12 and 11, the divided individual conductors 7 are formed continuously, and in the region 11 and 12 continuously formed individual conductors 7 are formed divided. Areas 11 and 12 alternate with each other and have the same length. since ¬ through all the individual conductors 7 are formed divided in the region 11 or 12, and respectively in the other region 12 or 11 unge ¬ divides formed. The entire system of individual conductors 7 can be stranded with each other, wherein through the insulator bridges 9 a stranding is made possible and an equal distance between each two parts 8 is ensured during stranding. Since all the individual conductors 7 in the inductor conductor 1 are divided in a region 11 or 12 or have an electrically insulating bridge 9, the inductor conductor 1 acts like an inductor conductor 1 with capacitors connected in series.
Wie in Fig. 5 gezeigt ist es vorteilhaft, wenn die Isolator¬ brücken 9 in einem Bereich 11, 12 jeweils, alle an einer Stelle entlang der Längsrichtung 6 angeordnet sind. Der ef- fektive Abstand zwischen „Kondensatoren" in dem Induktorlei¬ ter 1 entspricht dann jeweils dem Abstand zwischen der Stelle im Bereich 11 und der Stelle im Bereich 12, tatsächlich werden die Kondensatoren von den parallel verlaufenden Leitergruppen entlang der gesamten Länge gebildet. Wie in Fig. 5 gezeigt kann bei einem periodischen Aufbau dieser Abstand der halben Summe a+b bzw. wegen des viel größeren Wertes von a im Wesentlichen der Länge a/2 entsprechen. Es entsteht eine Serienschaltung von Schwingkreisen gebildet durch Kapazitäten 10 der räumlich getrennten Teile 8 in Verbindung über die in einem Bereich 11, 12 jeweils durchgehenden Einzelleiter 7, und durch Induktivitäten sowie ohmschen Widerständen der Einzelleiter 7 bzw. Teile 8. Bei geeigneter Wahl von Querschnitt sowie Material der Einzelleiter 7 und deren Isolierung, und durch geeignete Wahl der Längen der Teile 8 und Geometrien der Enden sowie der Isolatorbrücken 9 können die Schwingkreise so eingestellt werden, dass sich kapazitive und induktive Komponenten aufheben und der Induktorleiter 1 als Ganzes rein ohmsche Verluste aufweist. Es können diskrete Kondensatoren 3 eingespart werden und somit eine Verstimmung der Schwingkrei¬ se durch die Alterung der diskreten Kondensatoren 3 über Umwelteinflüsse verhindert werden. Der Induktorleiter 1 bzw. zwei Induktorleiter 1 (Hin- undAs shown in Fig. 5, it is advantageous if the insulator ¬ bridge 9 in an area 11, 12, respectively, are all arranged at a location along the longitudinal direction 6. The ef- fective distance between "capacitors" in the Induktorlei ¬ ter 1 then corresponds to the distance between the point in the region 11 and the point in the region 12, actually, the capacitors are formed by the parallel conductor groups along the entire length. As shown in 5, in the case of a periodic structure, this distance may correspond to half the sum a + b or, due to the much larger value of a, substantially to the length a / 2. The result is a series circuit of oscillating circuits formed by capacitances 10 of the spatially separated parts 8 in connection with the individual conductors 7 continuous in a region 11, 12, and by inductors and ohmic resistors of the individual conductors 7 or parts 8. With a suitable choice of cross-section and material of the individual conductors 7 and their insulation, and by suitable choice of the lengths of the parts 8 and geometries of the ends and the insulator bridges 9, the resonant circuits can be adjusted so that cancel capacitive and inductive components and the inductor conductor 1 as a whole has purely resistive losses. It is possible to save 3 and thus upset the Schwingkrei ¬ se by the aging of the discrete capacitors 3 can be prevented through environmental influences discrete capacitors. The inductor conductor 1 or two inductor conductors 1 (outward and forward
Rückleiter) können entlang eines Fahrweges eines Fahrzeuges in Form einer Leiterschleife mit Längsausdehnung entlang einer Fahrtrichtung angeordnet sein. Dabei bildet der Induktorleiter 1 eine Primärspule, welche in der Ebene des Fahrwe- ges angeordnet ist. Der Induktorleiter 1 kann mit einer ersten Einrichtung elektrisch verbunden sein, welche elektrische Energie liefert. So können z.B. ein oder mehrere Kraftwerke, Akkus, Solarzellen, Windkraftanlagen oder andere energieerzeugende oder energiespeichernde Einrichtungen über einen Stromrichter zur Frequenzumsetzung auf die Resonanzfrequenz des Induktorleiters 1 mit dem Induktorleiter 1 elektrisch verbunden sein und diesen mit Energie versorgen. Über Magnetfelder und Induktion kann diese Energie berührungslos auf eine zweite Einrichtung, z.B. ein Fahrzeug übertragen werden. So kann z.B. eine Magnetschwebebahn über den Induktorleiter 1 mit Energie insbesondere zum Antrieb und zur Steuerung ver¬ sorgt werden, wenn der Induktorleiter 1 im Fahrweg der Magnetschwebebahn untergebracht ist und die Magnetschwebebahn sich entlang des Fahrtweges bewegt. Dabei können auch mehrere Induktorleiter 1 verwendet werden, wobei Leiterschleifen „ineinandergreifend" angeordnet sein können. Auf diskrete Kom¬ pensationskondensatoren 3 kann dabei verzichtet werden, da die Kapazität 10 der in einem Bereich getrennten Teile 8 der Einzelleiter 7 in Verbindung mit benachbarten, in dem Bereich durchgehenden Einzelleitern 7, Induktivitäten 4 der Einzelleiter 7 kompensieren kann. Als elektrischer Verlust im Fall ohne Last, wobei die Last z.B. durch Energieentnahme eines Fahrzeugs entsteht, tritt nur der ohmsche Widerstand des In- duktorleiters 1 und eventuelle Wirbelstromverluste in der Um¬ gebung auf, z.B. in der Stahlarmierung. Return conductor) can be arranged along a travel path of a vehicle in the form of a conductor loop with longitudinal extension along a direction of travel. In this case, the inductor conductor 1 forms a primary coil, which is arranged in the plane of the Fahrwe- ges. The inductor conductor 1 may be electrically connected to a first device which provides electrical energy. For example, one or more power plants, rechargeable batteries, solar cells, wind turbines or other energy-generating or energy-storing devices can be electrically connected to the resonant frequency of the inductor conductor 1 with the inductor conductor 1 via a converter for frequency conversion and supply it with energy. About magnetic fields and induction, this energy can be transferred without contact to a second device, such as a vehicle. Thus, a magnetic levitation train may, for example on the inductor 1 with energy, in particular for driving and controlling ver ¬ ensures, when the inductor 1 is accommodated in the guideway of the maglev train and the magnetic levitation train moves along the movement path. In this case, several inductor 1 can be used, wherein the conductor loops may be arranged "interlocking." On discrete Kom ¬ pensationskondensatoren 3 can be dispensed with, since the capacitance 10 of the separated in an area parts 8 of the individual wire 7 in combination with adjacent, in the 4 can compensate for inductive loads 4 of the individual conductors 7. As an electrical loss in the case of no load, where the load arises, for example, as a result of the energy being drawn from a vehicle, only the ohmic resistance of the ingress occurs. Ductor 1 and any eddy current losses in the um ¬ environment on, for example in the steel reinforcement.

Claims

Patentansprüche claims
1. Induktorleiter (1) zur berührungslosen Übertragung von elektrischer Energie von wenigstens einer ersten Einrichtung auf wenigstens eine zweite Einrichtung, wobei der Induktor¬ leiter (1) mehrere Einzelleiter (7) aufweist, welche jeweils von einem elektrischen Isolator teilweise oder vollständig umfasst sind und welche entlang einer Längsrichtung (6) ange¬ ordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem ersten, sich periodisch wiederholenden Bereich (11) entlang der Längsrichtung (6) der Einzelleiter (7) wenigstens ein Einzelleiter (7) in wenigstens zwei, räumlich voneinander getrennte Teile (8) geteilt ist. 1. inductor conductor (1) for non-contact transmission of electrical energy from at least one first device to at least one second device, wherein the inductor ¬ conductor (1) comprises a plurality of individual conductors (7), which are each partially or completely covered by an electrical insulator and which along a longitudinal direction (6) are integrally ¬ arranged, characterized in that in at least a first periodically repeating region (11) along the longitudinal direction (6) of the individual conductors (7) at least one individual conductor (7) in at least two spatially separated parts (8) is divided.
2. Induktorleiter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Teile (8) des wenigstens einen Einzelleiters (7) jeweils mechanisch über eine elektrisch nicht leitende Isolatorbrücke (9) miteinander verbunden sind. 2. inductor conductor (1) according to claim 1, characterized in that the at least two parts (8) of the at least one individual conductor (7) are each mechanically interconnected via an electrically non-conductive insulator bridge (9).
3. Induktorleiter (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Einzelleiter (7) in dem ersten Bereich (11) in jeweils wenigstens zwei räumlich voneinander getrennte Teile (8) geteilt sind und getrennte Teile (8) der mehre¬ ren Einzelleiter (7) im Wesentlichen parallel mit wenigstens einem Einzelleiter (7), welcher in dem ersten Bereich (11) nicht geteilt ist, entlang der Längsrichtung (6) angeordnet sind . 3. inductor conductor (1) according to claim 1 or 2, characterized in that a plurality of individual conductors (7) in the first region (11) in each case at least two spatially separated parts (8) are divided and separate parts (8) of the several ¬ Single conductor (7) substantially parallel with at least one individual conductor (7) which is not divided in the first region (11), along the longitudinal direction (6) are arranged.
4. Induktorleiter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da- durch gekennzeichnet, dass jeweils jedem Einzelleiter (7), welcher in dem ersten Bereich (11) in jeweils wenigstens zwei räumlich voneinander getrennte Teile (8) geteilt ist, ein Einzelleiter (7) benachbart angeordnet ist, welcher in dem ersten Bereich (11) nicht geteilt ist. 4. inductor conductor (1) according to one of claims 1 to 3, character- ized in that each individual conductor (7), which in the first region (11) in each case at least two spatially separated parts (8) is divided, a Single conductor (7) is arranged adjacent, which is not divided in the first region (11).
5. Induktorleiter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Einzelleiter (7), welche nicht in dem wenigstens einen ersten Bereich (11) geteilt sind, in wenigstens einem zweiten, sich periodisch wiederholenden Bereich (12) in wenigstens zwei, räumlich voneinander getrennte Teile (8) geteilt sind und Einzelleiter (7), wel¬ cher in dem ersten Bereich (11) in jeweils wenigstens zwei räumlich voneinander getrennte Teile (8) geteilt sind, in dem wenigstens einen zweiten Bereich (12) ungeteilt sind. 5. inductor conductor (1) according to one of the preceding claims, characterized in that individual conductors (7) which are not divided in the at least one first region (11) are in at least a second, periodically repeating region (12) in at least two spatially separated parts (8) are divided and individual conductors (7) wel ¬ cher in the first region (11) in each case at least two spatially separated Parts (8) are divided, in which at least one second area (12) are undivided.
6. Induktorleiter (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Kondensator gebil- det ist durch voneinander getrennten Teile (8) eines Einzel¬ leiters (7) in einem Bereich (11, 12), in Verbindung mit wenigstens einem, in demselben Bereich (11, 12) ungeteilten Einzelleiter (7) . 6. inductor conductor (1) according to one of claims 3 to 4, characterized in that at least one capacitor is formed by det separated parts (8) of a single ¬ conductor (7) in a region (11, 12), in connection with at least one individual conductor (7) undivided in the same region (11, 12).
7. Induktorleiter (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Induktivitäten (4) der mehreren Einzelleiter (7) und Kapazitäten des wenigstens einen Kondensators (10) in Se¬ rie geschaltet sind. 7. inductor conductor (1) according to claim 6, characterized in that inductors (4) of the plurality of individual conductors (7) and capacitances of the at least one capacitor (10) are connected in Se ¬ series.
8. Induktorleiter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils Enden der voneinan¬ der getrennten Teile (8) abgerundet sind, insbesondere im We¬ sentlichen in Form einer Halbkugel. 8. inductor conductor (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that each end of the voneinan ¬ the separate parts (8) are rounded, in particular in the We ¬ sentlichen in the form of a hemisphere.
9. Induktorleiter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Einzelleiter (7) verseilt und/oder ineinander verflochten sind. 9. inductor conductor (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the plurality of individual conductors (7) are stranded and / or intertwined.
10. Induktorleiter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelleiter (7) aus10. inductor conductor (1) according to one of the preceding claims che, characterized in that the individual conductors (7) from
Kupfer und/oder Aluminium bestehen oder Kupfer und/oder Aluminium enthalten, und/oder der Induktorleiter (1) entlang der Längsrichtung (6) an seinem äußeren Umfang von einem Isolator umschlossen ist. Consist of copper and / or aluminum or copper and / or aluminum, and / or the inductor conductor (1) along the longitudinal direction (6) is enclosed at its outer periphery by an insulator.
11. Induktorleiter (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolator eine Plastik und/oder einen Faserverbundstoff umfasst, insbesondere GFK, und/oder dass der Isola- tor in Form einer formstabilen Bandage um den Induktorleiter (1) herum ausgebildet ist. 11. inductor conductor (1) according to claim 10, characterized in that the insulator comprises a plastic and / or a fiber composite material, in particular GRP, and / or that the Isola- is formed in the form of a dimensionally stable bandage around the inductor conductor (1) around.
12. Induktorleiter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass die getrennten Teile (8) im Wesentlichen gleiche Länge a aufweisen, insbesondere eine Länge a im Bereich von einigen 10m, und/oder Isolatorbrücken (9) im Wesentlichen gleiche Länge b aufweisen, insbesondere eine Länge b im Bereich von einigen cm, und/oder die Fläche des Querschnitts der Einzelleiter (7) jeweils gleich ist und/oder im Bereich von 0,75mm2 bis 1,5mm2 liegt. 12. inductor conductor (1) according to one of the preceding claims che, characterized in that the separate parts (8) have substantially the same length a, in particular a length a in the range of some 10m, and / or insulator bridges (9) substantially have the same length b, in particular a length b in the range of a few cm, and / or the area of the cross section of the individual conductors (7) is the same and / or in the range of 0.75 mm 2 to 1.5 mm 2 .
13. Induktorleiter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Induktorleiter (1) in Form einer länglichen Leiterschleife angeordnet ist. 13. inductor conductor (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the inductor conductor (1) is arranged in the form of an elongated conductor loop.
14. Verfahren zur Verwendung des Induktorleiters (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Induktorleiter (1) als Primärwicklung eines Trans- formators wirkt. 14. Method for using the inductor conductor (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the inductor conductor (1) acts as a primary winding of a transformer.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass als wenigstens eine zweite Einrichtung ein Fahrzeug verwendet wird, insbesondere eine Magnetschwebebahn, und/oder dass von der wenigstens einen erste Einrichtung eine stationäre Ener¬ gieversorgungseinrichtung, insbesondere ein Stromrichter um- fasst wird. 15. The method according to claim 14, characterized in that at least one second device, a vehicle is used, in particular a maglev train, and / or that of the at least one first means a stationary energy supply ¬ supply device, in particular a converter is summarized.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Induktorleiter (1) entlang des Fahrweges des Fahrzeuges angeordnet wird und dass berührungslos zwischen dem Induktor¬ leiter (1) und dem Fahrzeug elektrische Energie übertragen wird . 16. The method according to claim 15, characterized in that the inductor conductor (1) along the route of the vehicle is arranged and that contactlessly between the inductor ¬ conductor (1) and the vehicle electrical energy is transmitted.
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