EP2828869B1 - Energy transmission system with a module that can be inductively coupled to a primary conductor system - Google Patents
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- EP2828869B1 EP2828869B1 EP13707549.5A EP13707549A EP2828869B1 EP 2828869 B1 EP2828869 B1 EP 2828869B1 EP 13707549 A EP13707549 A EP 13707549A EP 2828869 B1 EP2828869 B1 EP 2828869B1
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Description
Die Erfindung betrifft ein Energieübertragungssystem mit einem an ein Primärleitersystem induktiv koppelbaren Modul.The invention relates to an energy transmission system with a module which can be inductively coupled to a primary conductor system.
Aus der
Bei einander berührenden Ferritkernabschnitten ist der magnetische Leitwert abhängig vom Anpressdruck der beiden Ferritkernabschnitte. Denn die Kontaktflächen weisen im Mikrobereich Rauigkeiten auf, so dass bei zunehmendem Anpressdruck die mikroskopische Berührfläche vergrößert ist.In the case of ferrite core sections touching one another, the magnetic conductivity depends on the contact pressure of the two ferrite core sections. This is because the contact surfaces have roughness in the micro range, so that the microscopic contact surface is enlarged as the contact pressure increases.
Aus der
Aus der
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein induktiv versorgtes Modul weiterzubilden, wobei eine kostengünstige fehlerfreie Herstellung ermöglicht werden soll.The invention is therefore based on the object of developing an inductively supplied module, with the aim being to enable cost-effective, error-free manufacture.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Energieübertragungssystem mit einem an ein Primärleitersystem induktiv koppelbaren Modul nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.According to the invention, the object is achieved in the energy transmission system with a module which can be inductively coupled to a primary conductor system according to the features specified in
Wichtige Merkmale der Erfindung bei der Vorrichtung und ein Verfahren sind, dass das Energieübertragungssystem mit einem an ein Primärleitersystem induktiv koppelbaren Modul ausgeführt ist,
insbesondere wobei das Primärleitersystem einen Hinleiter und einen Rückleiter umfasst,
wobei das Modul ein Unterteil und ein Oberteil aufweist, wobei das Oberteil auf das Unterteil aufsetzbar und mit diesem verbindbar ist,
wobei das Unterteil eine mit elektronischen Bauteilen bestückte Leiterplatte aufweist,
wobei ein Ferritkernabschnitt auf der Leiterplatte angeordnet ist,
insbesondere wobei der Ferritkernabschnitt mit der Leiterplatte klebeverbunden ist,
wobei eine Sekundärwicklung mit der Leiterplatte verbunden ist und der Ferritkernabschnitt mit einem weiteren Ferritkernabschnitt einen Spulenkern der Sekundärwicklung bildet,
wobei der weitere Ferritkernabschnitt und ein Aufnahmebereich für das Primärleitersystem, insbesondere für einen Abschnitt des Primärleitersystems, im Oberteil angeordnet ist.
Von Vorteil ist dabei, dass ein vom Anpressdruck unabhängiger magnetischer Leitwert vorliegt,
wobei das Primärleitersystem, insbesondere Hinleiter und Rückleiter, einklipsbar ist in den am Oberteil angeordneten Aufnahmebereich.Important features of the invention in the device and a method are that the energy transmission system is designed with a module that can be inductively coupled to a primary conductor system,
in particular where the primary conductor system comprises an outgoing conductor and a return conductor,
the module having a lower part and an upper part, the upper part being attachable to the lower part and being connectable to the latter,
the lower part has a printed circuit board equipped with electronic components,
wherein a ferrite core section is arranged on the circuit board,
in particular with the ferrite core section being adhesively bonded to the printed circuit board,
wherein a secondary winding is connected to the printed circuit board and the ferrite core section forms a coil core of the secondary winding with a further ferrite core section,
the further ferrite core section and a receiving area for the primary conductor system, in particular for a section of the primary conductor system, being arranged in the upper part.
The advantage here is that there is a magnetic conductivity independent of the contact pressure,
the primary conductor system, in particular forward conductor and return conductor, can be clipped into the receiving area arranged on the upper part.
Von Vorteil ist dabei, dass eine kostengünstige Herstellung ermöglicht ist, da im Unterteil schon ein Ferritkernabschnitt auf der Leiterplatte bestückbar ist und im Oberteil der fehlende Teil des Spulenkerns vorsehbar ist. Außerdem ist ein Einsatz in Nassbereichen oder Anlagen in explosionsgeschützter Umgebung ermöglicht, da beim Anschließen an die Leistungsversorgung keinerlei elektrische Kontaktierung vorzunehmen ist. Des Weiteren ist das Modul in Leitungsrichtung verschiebbar und somit die Position des Moduls in einfacher Weise veränderbar, ohne dass ein Abtrennen und nachfolgend ein Anschließen der elektrischen Leistungsversorgung notwendig ist. Somit ist also ein Nachjustieren der Position des Moduls ermöglicht.The advantage here is that cost-effective production is made possible since a ferrite core section on the printed circuit board can already be fitted in the lower part and the missing part of the coil core can be provided in the upper part. In addition, use in wet areas or systems in explosion-proof environments is possible, since no electrical contacting is required when connecting to the power supply. Furthermore, the module can be displaced in the direction of the line and thus the position of the module can be changed in a simple manner without the need to disconnect and subsequently connect the electrical power supply. It is thus possible to readjust the position of the module.
Erfindungsgemäß ist das Primärleitersystem, insbesondere Hinleiter und Rückleiterm, einklipsbar in den am Oberteil angeordneten Aufnahmebereich, insbesondere der Hinleiter in einen für den Hinleiter vorgesehenen Aufnahmebereich und der Rückleiter in den für den Rückleiter vorgesehenen Aufnahmebereich am Oberteil. Von Vorteil ist dabei, dass ein einfaches Verbinden der Linienleiter ermöglicht ist. Außerdem ist die Position der Linienleiter bei Aufsetzen des Oberteils auf das Unterteil hochgenau vorgebbar und daher die Linienleiter in dem jeweiligen Aufnahmebereich zwischen den Schenkeln einführbar.According to the invention, the primary conductor system, in particular the forward conductor and return conductor, can be clipped into the receiving area arranged on the upper part, in particular the forward conductor in a receiving area provided for the outgoing conductor and the return conductor in the receiving area provided for the return conductor on the upper part. The advantage here is that a simple connection of the line conductors is made possible. In addition, the position of the line conductors can be specified with great precision when the upper part is placed on the lower part, and therefore the line conductors can be inserted between the legs in the respective receiving area.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Ferritkernabschnitt Schenkel und ein Joch auf, wobei die Schenkel mit dem Joch verbunden sind,
wobei die Sekundärwicklung um zumindest einen Schenkel gewickelt angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine effektive Kopplung erreichbar ist und somit ein hoher Wirkungsgrad bei der Übertragung
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind Unterteil und Oberteil kraftschlüssig und formschlüssig verbindbar, insbesondere klipsverbindbar, insbesondere indem ein herauskragender Nasenabschnitt in eine Vertiefung einklipsbar ist beim Aufsetzen des Oberteils auf das Unterteil. Von Vorteil ist dabei, dass ein schnelles und einfaches Verbinden ermöglicht ist, insbesondere bei Verwendung von Gehäuseteilen aus Kunststoff, insbesondere bei dem Gehäuseteil für das Unterteil und bei dem Gehäuseteil für das Oberteil.In an advantageous embodiment, the ferrite core section has legs and a yoke, the legs being connected to the yoke,
wherein the secondary winding is arranged wound around at least one leg. The advantage here is that an effective coupling can be achieved and thus a high degree of efficiency in the transmission
In an advantageous embodiment, the lower part and the upper part can be connected in a force-locking and form-fitting manner, in particular by means of clips, in particular in that a protruding nose section can be clipped into a recess when the upper part is placed on the lower part. The advantage here is that a quick and easy connection is made possible, in particular when using plastic housing parts, in particular with the housing part for the lower part and with the housing part for the upper part.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Ferritkernabschnitt kammförmig ausgeführt, insbesondere wobei an dem Joch mehrere voneinander jeweils beabstandete Schenkel angeordnet sind. Von Vorteil ist dabei, dass der Ferritkernabschnitt einem E gleicht mit drei, vier oder mehr Schenkeln, die an dem einen Rücken bildenden Joch angeordnet sind.In an advantageous embodiment, the ferrite core section is comb-shaped, in particular with a plurality of legs spaced apart from one another being arranged on the yoke. The advantage here is that the ferrite core section resembles an E with three, four or more legs which are arranged on the yoke forming a back.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die am Joch des Ferritkernabschnitts angeordneten Schenkel regelmäßig voneinander beabstandet,
wobei der weitere Ferritkernabschnitt baugleich zum Ferritkernabschnitt ausgeführt ist. Von Vorteil ist dabei, dass nur eine einzige Sorte von Ferritkernabschnitten im Lager vorzusehen ist Somit ist Lagerplatz einsparbar und die Herstellung insgesamt vereinfacht und kostengünstig gestaltbar.In an advantageous embodiment, the legs arranged on the yoke of the ferrite core section are regularly spaced from one another,
wherein the further ferrite core section is constructed identically to the ferrite core section. The advantage here is that only a single type of ferrite core sections is to be provided in the bearing. Storage space can thus be saved and the production as a whole can be simplified and designed inexpensively.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung bilden beim Aufsetzen des Oberteils auf das Unterteil der Ferritkernabschnitt und der weitere Ferritkernabschnitt einen im Wesentlichen ringförmigen Spulenkern,
wobei zwischen Ferritkernabschnitt und weiterem Ferritkernabschnitt ein vorzugsweise mit Kunststoff befüllter Luftspalt angeordnet ist,
insbesondere wobei der Kunststoff um den weiteren Ferritkernabschnitt umspritzt ist. Von Vorteil ist dabei, dass ein kraftschlüssiges Verbinden des Oberteils mit dem Unterteil mittels des Einschiebens des weiteren Ferritkernabschnitts in die entsprechende Aufnahme am Ferritkernabschnitt erreichbar ist.In an advantageous embodiment, when the upper part is placed on the lower part, the ferrite core section and the further ferrite core section form an essentially annular coil core,
an air gap, preferably filled with plastic, being arranged between the ferrite core section and the further ferrite core section,
in particular with the plastic being extrusion-coated around the further ferrite core section. The advantage here is that a non-positive connection of the upper part to the lower part can be achieved by inserting the further ferrite core section into the corresponding receptacle on the ferrite core section.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Abschnitt des Primärleitersystems, insbesondere ein Abschnitt des Hinleiters und ein Abschnitt des Rückleiters, in einen jeweiligen entsprechenden Aufnahmebereich am Oberteil verbunden, insbesondere eingeklipst. Von Vorteil ist dabei, dass ein einfaches Verbinden ermöglicht ist.In an advantageous embodiment, a section of the primary conductor system, in particular a section of the outgoing conductor and a section of the return conductor, is connected, in particular clipped, into a respective corresponding receiving area on the upper part. The advantage here is that a simple connection is made possible.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine als Flachwicklung ausgeführte Antenne zwischen dem Hinleiter und dem Rückleiter angeordnet, wobei die Wicklungsachse senkrecht auf der von Hinleiter und Rückleiter, insbesondere im zur Antenne nächstbenachbarten Bereich, aufgespannten Ebene ausgerichtet ist,
wobei mittels der Antenne im Vergleich zur Frequenz des im Primärleitersystem eingespeisten Leistungssignals ein höher frequentes Datenübertragungssignal aufmodulierbar und/oder demodulierbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass Daten übertragbar sind ohne weiter notwendige Komponenten. Insbesondere ist die vorhandene Verkabelung nutzbar.In an advantageous embodiment, an antenna designed as a flat winding is arranged between the outgoing conductor and the return conductor, the winding axis being oriented perpendicularly on the plane spanned by the forward conductor and return conductor, in particular in the area next to the antenna.
a higher-frequency data transmission signal can be modulated and / or demodulated by means of the antenna compared to the frequency of the power signal fed into the primary conductor system. The advantage here is that data can be transferred without any further necessary components. In particular, the existing cabling can be used.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Flachwicklung der Antenne auf einem Leiterplattenstück ausgeführt,
insbesondere wobei das Leiterplattenstück parallel zur Leiterplatte angeordnet ist und die Anschlüsse der Antenne mit Leiterbahnabschnitten der Leiterplatte elektrisch verbunden sind. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung der Antenne mittels Leiterplattenherstellverfahren ausführbar ist. Außerdem ist ein einfaches Bestücken des Leiterplattenabschnitts auf der Leiterplatte erreichbar.In an advantageous embodiment, the flat winding of the antenna is carried out on a piece of printed circuit board,
in particular wherein the circuit board piece is arranged parallel to the circuit board and the connections of the antenna are electrically connected to conductor track sections of the circuit board. The advantage here is that a simple manufacture of the antenna by PCB manufacturing process is executable. In addition, a simple assembly of the circuit board section on the circuit board can be achieved.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der weitere Ferritkernabschnitt im Oberteil vergossen oder umspritzt angeordnet, wobei der umspritzt oder vergossen vorgesehene Kunststoff im Spalt, insbesondere Luftspalt, zwischen dem Ferritkernabschnitt und dem weiteren Ferritkernabschnitt angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass ein Korrosionsschutz in einfacher Weise ausführbar ist und dieser gleichzeitig zum kraftschlüssigen Verbinden verwendbar ist.In an advantageous embodiment, the further ferrite core section is cast or encapsulated in the upper part, the molded or cast plastic provided in the gap, in particular an air gap, is arranged between the ferrite core section and the further ferrite core section. The advantage here is that corrosion protection can be carried out in a simple manner and at the same time it can be used for non-positive connection.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantages result from the subclaims.
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
- In der
ist ein schematischer Aufbau eines erfindungsgemäßen Moduls gezeigt, wobei einFigur 1erstes Metallprofil 2 zur Befestigung verwendet ist. Dabei sind die Gehäuseteile teilweise ausgeblendet. - In der
ist einFigur 2anderes Metallprofil 4 verwendet. - In der
ist ein Querschnitt durch eine Ferritkernanordnung des Moduls gezeigt.Figur 3 - In der
ist für ein zweites erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eine Schrägansicht eines Moduls gezeigt, wobei anstatt des in denFigur 4 ausschließlichFiguren 1 bis 3verwendeten Ferritkernabschnitts 14 auch im Oberteil einFerritkernabschnitt 34 verwendet, so dass eine verbesserte Flussführung erreichbar ist. - In der
Figur 5 ist ein Querschnitt durch das zweite erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel gezeigt. - In der
Figur 6 ist eine Schrägansicht auf diebestückte Leiterplatte 35 gezeigt. - In der
Figur 7 ist ein anders angeordneter Querschnitt gezeigt, der auf ein ähnliches Ausführungsbeispiel wie bezogen ist und durch den Antennenbereich führt, wobei der Antennenbereich zur Einkopplung und Auskopplung eines Kommunikationssignals dient.Figur 3 - In der
Figur 8 ist ein Grundträger gezeigt, der aus einem Kunststoffträger undFerritteilen 14 besteht, wobei in dem Grundträger kanalartig ausgebildete Aufnahmebereiche zur Aufnahme und Führung eines Hinleiters beziehungsweise eines Rückleiters angeordnet sind. - In der
Figur 9 und10 sind jeweils Schrägansichten gezeigt, wobei die Befestigung des Elektronik aufweisenden Unterteils erkennbar ist, wobei inFigur 9 die Befestigung vergrößert dargestellt ist.
- In the
Figure 1 a schematic structure of a module according to the invention is shown, afirst metal profile 2 being used for fastening. The housing parts are partially hidden. - In the
Figure 2 anothermetal profile 4 is used. - In the
Figure 3 a cross section through a ferrite core arrangement of the module is shown. - In the
Figure 4 an oblique view of a module is shown for a second exemplary embodiment according to the invention, wherein instead of that in FIGSFigures 1 to 3 exclusively usedferrite core section 14 also uses aferrite core section 34 in the upper part, so that improved flow guidance can be achieved. - In the
Figure 5 a cross section through the second embodiment of the invention is shown. - In the
Figure 6 an oblique view of the printedcircuit board 35 is shown. - In the
Figure 7 a differently arranged cross section is shown, which is based on a similar embodiment asFigure 3 is related and leads through the antenna area, the antenna area being used for coupling and decoupling a communication signal. - In the
Figure 8 A base carrier is shown, which consists of a plastic carrier andferrite parts 14, wherein in the base carrier channel-shaped receiving areas for receiving and guiding a forward conductor or a return conductor are arranged. - In the
Figure 9 and10th oblique views are shown in each case, the attachment of the electronics-containing lower part being recognizable, wherein inFigure 9 the attachment is shown enlarged.
Das Modul weist bei beiden Ausführungsbeispielen ein Oberteil auf und ein eine Leiterplatte 35 enthaltendes Unterteil auf. Die zugehörigen Gehäuseteile sind vorzugsweise aus Kunststoff ausgeführt.In both exemplary embodiments, the module has an upper part and a lower part containing a printed
Wie in
Das Primärleitersystem ist als geschlossene langgestreckt verlegte Stromschleife ausgeführt, so dass Primärleiterabschnitte ins Unterteil des Moduls eingelegt sind. Hierbei ist ein in den Figuren gezeigter, erster Primärleiterabschnitt ein Hinleiter 10 und ein anderer ein Rückleiter 11. Da Hinleiter 10 und Rückleiter 11 jeweils Abschnitte der Leiterschleife sind, sind die in ihnen jeweils fließenden Strombeträge betragsmäßig gleich. Das Oberteil weist keine elektronische Schaltung auf. Das Oberteil hat also die Funktion, dass bei Aufsetzen des Oberteils auf das Unterteil der magnetische Fluss mit einem hohen magnetischen Leitwert im mehrteilig aufgebauten Ferritkern geführt ist. Dabei ist zumindest ein Ferritteil im Oberteil und mindestens ein weiteres Ferritteil im Unterteil.The primary conductor system is designed as a closed, elongated current loop, so that primary conductor sections are inserted into the lower part of the module. In this case, a first primary conductor section shown in the figures is an
Die Sekundärwicklung 12 ist elektrisch mit Leiterbahnabschnitten der Leiterplatte 35 verbunden. Vorzugsweise sind die Enden des Wicklungsdrahtes der Sekundärwicklung 12 zu Kontaktstiften eines Steckverbinderteils geführt, dessen Kontaktstifte in die Leiterplatte 35 eingesteckt und lötverbunden sind.The secondary winding 12 is electrically connected to conductor track sections of the printed
Das Unterteil weist kanalartige Kabelaufnahmebereiche auf. Diese sind derart ausgeführt, dass Hinleiter 10 und Rückleiter 11 in die Kabelaufnahmebereiche einführbar und einklipsbar sind.The lower part has channel-like cable receiving areas. These are designed such that
Außerdem sind Ferritkernabschnitte 14 im Oberteil aufgenommen, vorzugsweise vergossen oder umspritzt oder kraftschlüssig und/oder formschlüssig, insbesondere eingeklipst, gehalten.In addition,
Dabei ist die Sekundärwicklung 12 um einen Schenkel eines kammförmigen Ferritkernabschnitts 13 gewickelt vorgesehen, wobei der Ferritkernabschnitt 13 im Unterteil angeordnet ist. Im Oberteil sind als Joche vorgesehene Ferritteile 14 angeordnet, die beim Aufsetzen des Oberteils auf das Unterteil eine magnetisch gut leitende Verbindung zwischen den Endabschnitten der Schenkel des Ferritkerns des Unterteils bewirken.The secondary winding 12 is provided wound around a leg of a comb-shaped
Bei dem Ausführungsbeispiel nach
Wie in den
Bei Aufsetzen des Oberteils des Moduls auf das die Leiterplatte aufweisende Unterteil des Moduls werden die zuvor in die Aufnahmebereiche des Unterteils eingeführten und verbundenen, insbesondere eingeklipsten Primärleiterabschnitte, also Hinleiter 10 und Rückleiter 11, zwischen die Schenkel des Ferritkernabschnitts 14 des Oberteils und die Leiterplatte 35 begrenzt angeordnet.When the upper part of the module is placed on the lower part of the module which has the printed circuit board, the primary conductor sections, in particular clipped, previously inserted and connected into the receiving areas of the lower part, i.e.
Dabei wird der Hinleiter 10 in einen Aufnahmebereich zwischen zwei benachbarten Schenkeln, insbesondere einem Außen-Schenkel und dem nächstbenachbarten inneren Schenkel des Ferritkernabschnitts 13 eingeführt, wobei die Leitungsrichtung senkrecht auf der durch das stabförmige Joch und die inneren stabförmigen Schenkel aufgespannten Ebene ausgerichtet ist.In this case, the
Der Rückleiter 11 wird entsprechend in einen Aufnahmebereich zwischen die beiden anderen benachbarten Schenkel, insbesondere dem anderen Außen-Schenkel und dem anderen, hierzu nächstbenachbarten inneren Schenkel des Ferritkernabschnitts 13 eingeführt, wobei auch die zum Rückleiter 11 gehörende Leitungsrichtung senkrecht auf der durch das stabförmige Joch und die inneren stabförmigen Schenkel aufgespannten Ebene ausgerichtet ist.The
Die Sekundärwicklung 12 ist als deformierte, insbesondere quasi-rechteckförmig verlaufende Ringwicklung ausgeführt und somit um die beiden inneren Schenkel des Ferritkernabschnitts 13 herumlaufend gewickelt vorgesehen.The secondary winding 12 is designed as a deformed, in particular quasi-rectangularly running ring winding and is therefore provided wound around the two inner legs of the
Auf der von der Sekundärwicklung abgewandten Seite des Hinleiters 10 und des Rückleiters 11 ist der jeweilige Aufnahmebereich durch einen jeweiligen weiteren, im Oberteil angeordneten Ferritkernabschnitt 14 abgeschlossen, der jeweils als magnetische Leitungsbrücke bügelartig und/oder brückenartig angeordnet ist zwischen den Endbereichen des jeweiligen Außenschenkels und inneren Schenkels. Somit ist das vom Hinleiter 10 und das vom Rückleiter 11 erzeugte Magnetfeld geschlossen in Ferritmaterial führbar. Höchstens ein kleiner Luftspalt zwischen dem Ferritkernabschnitt 13 des Unterteils und dem Ferritkernabschnitt 14 des auf das Unterteil aufgesetzten Oberteils muss akzeptiert werden. Dabei ist im Luftspalt Kunststoffmaterial eines Kunststoffträgerteils 19 vorgesehen, welches die Ferritteile 14 umfasst und somit hält.On the side of the
Wie in
Die Ferritkernabschnitte (13, 14) sind ebenfalls auf der dem Metallprofil 2 zugewandten Seite der Leiterplatte 35 angeordnet, so dass auch deren Wärme dem Metallprofil 2 zuführbar ist. Das Metallprofil 2 wirkt also auch für die Ferritkernabschnitte (13, 14) als Kühlkörper.The ferrite core sections (13, 14) are also arranged on the side of the printed
Das Metallprofil 2 weist einen S-förmigen Verlauf auf, wodurch eine große Querschnittsfläche für vorbeiströmende Luft geboten wird.The
In der
In
Dabei sind die Luftspaltbereiche (15, 16, 17, 18) zwischen dem jeweiligen Ferritkernabschnitt 14 des Oberteils und dem jeweiligen Schenkel des Ferritkerns 13 des Unterteils sichtbar.The air gap regions (15, 16, 17, 18) between the respective
Die Einstellung der Luftspalte (15, 16, 17, 18) ist in einfacher Weise ermöglicht. Wegen der großen sich am Luftspalt gegenüber stehenden Flächen ist aber auch die Beeinflussung des magnetischen Widerstandes des gesamten Spulenkerns, also Ferritkern plus Luftspalte, bei einer Luftspaltveränderung gering.The adjustment of the air gaps (15, 16, 17, 18) is made possible in a simple manner. Because of the large areas facing each other at the air gap, the influence of the magnetic resistance of the entire coil core, that is to say ferrite core plus air gaps, is also slight when the air gap changes.
Da die Ferritkernabschnitte 14 in dem Oberteil vorgesehen sind und vorzugsweise vergossen oder umspritzt sind mit Kunststoff des Kunststoffträgerteils 19, berührt diese in
Wie in
Die Antenne 21 weist eine Flachwicklung auf, deren Wicklungsachse senkrecht zu der von Hinleiter 10 und Rückleiter 11 aufgespannten Ebene ausgerichtet ist. Die Flachwicklung der Antenne 21 ist mittels Leiterbahnen eines Leiterplattenstücks ausgeführt, das beabstandet ist von der Leiterplatte 35 und parallel zu dieser ausgerichtet ist. Mittels der elektrischen Verbindungskontakte, welche an dem Leiterplattenstück angeordnet sind und welche mit der Leiterplatte 35 lötverbunden sind, ist das Leiterplattenstück gehalten.The
Das von der Antenne 21 erzeugte Magnetfeld induziert elektrische Ströme in Hinleiter 10 und Rückleiter 11, so dass ein höher frequenter Stromanteil dem Primärstrom überlagerbar ist. Auf diese Weise sind Datensignale vom Modul an eine mit dem Primärleitersystem verbundene Einheit übertragbar. Ebenso ist auch ein umgekehrt gerichteter Datenstrom durch Demodulation eines hochfrequenten Anteils ermöglicht.The magnetic field generated by the
Das Modul weist ein Steckverbinderteil 91 auf, mittels dessen ein an dem Steckverbinderteil 91 anschließbarer Sensor verbindbar ist und ein Steckverbinderteil 92, so dass ein Verbraucher, beispielsweise ein Aktor, wie Elektromotor, elektrischer Antrieb oder dergleichen, von der auf der Leiterplatte 35 angeordneten elektronischen Schaltung gesteuert versorgbar ist.The module has a
Die Leiterplatte 35 ist mit einer elektronischen Anordnung derart bestückt, dass die von dem Primärleitersystem an die Sekundärwicklung 12 induktiv übertragene Leistung dem Verbraucher gesteuert zuführbar ist. Beispielsweise ist ein Umrichter oder eine sonstige Stromsteuerungseinheit auf der Leiterplatte 35 angeordnet, so dass der dem Verbraucher zugeführte Strom steuerbar und/oder regelbar ist.The
In Leiterrichtung außerhalb der Antenne 21 und außerhalb des Ferrit-Spulenkerns, bestehend aus Ferritkernabschnitt 13 und Ferritkernabschnitt 14, werden Hinleiter 10 und Rückleiter 11 möglichst nahe aneinander angeordnet, um die Abstrahlung von Energie, also Energieverlust, zu vermindern.In the direction of the conductor outside the
Wie in
Bei dem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel nach
In
Dabei sind außerdem die kanalartigen Aufnahmebereiche (25, 26) für Primärleiter im Gehäuseteil des Unterteils ausgeformt. Die Ferritkerne 14 erstrecken sich in Richtung der Primärleitung in einem Bereich. Dieser Bereich ist kürzer als die Ausdehnung des Unterteils in Richtung der Primärleitung, insbesondere ist er kürzer als die Hälfte der Ausdehnung des Unterteils.The channel-like receiving areas (25, 26) for primary conductors are also formed in the housing part of the lower part. The
Wie in
Das Oberteil 23 wird auf dem Schienenteil 90 befestigt, insbesondere mit diesem schraubverbunden. Das Unterteil 22 weist ein Steckverbinderteil 91 für einen Sensor, wie Lichtschranken-Sensor oder einen anderen Sensor, auf und ein Steckverbinderteil 92 für einen Antrieb auf.The
Die Steckverbinderteile 91 und 92 sind vorzugsweise mit der Leiterplatte 35 elektrisch verbunden, insbesondere lötverbunden. Somit sind die Signale des Sensors über die Steckverbindung, aufweisend das Steckverbinderteil 91 und ein entsprechendes Gegensteckverbinderteil, der auf der Leiterplatte 35 angeordneten elektronischen Schaltung zugeführt. Somit ist von der elektronischen Schaltung abhängig von dem Sensorsignal ein Leistungsversorgungssignal, insbesondere Motorstrom, für einen elektrischen Antrieb steuerbar. Der Antrieb weist beispielsweise einen Elektromotor auf, der eine Rolle oder dergleichen antreibt. Dabei ist das Motorgehäuse verbindbar mit dem Schienenteil 90, welches in der Anlage fest montiert ist. Sobald also ein von der Rolle angetriebenes Transportgut in den empfindlichen Teil der Lichtschranke eintritt, ist der elektrische Antrieb aktivierbar und bei Austritt entsprechend deaktivierbar. Auf diese Weise ist ein energiesparendes Antreiben ermöglicht.The
Bei Umbau oder anderweitiger Abänderung der Anlage ist das Modul an einer anderen Stelle des Schienenteils 90 befestigbar, indem das Modul entlang der Primärleiter verschoben wird. Ein Lösen und wieder Verbinden eines Steckverbinderteils der Wechselspannungsversorgung ist also nicht notwendig. Denn die Energie wird dem Modul induktiv vom Primärleitersystem aus zugeführt. Daher ist auch ein Einsatz in feuchter Umgebung oder in explosionsgeschützter Umgebung ohne Gefahr ausführbar. Nur die Niederspannungssteckverbinderteile 91 und 92 sind mit entsprechend hoher Schutzart auszuführen oder durch direkte elektrische Leitungen zu ersetzen.When the system is converted or otherwise modified, the module can be fastened at a different location on the
- 2 Metallprofil2 metal profile
- 3 Wärme erzeugende Bauteile3 heat-generating components
- 4 Metallprofil4 metal profile
- 10 Primärleiter, insbesondere Hinleiter10 primary conductors, especially forward conductors
- 11 Primärleiter, insbesondere Rückleiter11 primary conductors, especially return conductors
- 12 Sekundärwicklung12 secondary winding
- 13 Ferritkern-Schenkel13 ferrite core legs
- 14 Ferritkern im Grundträger14 ferrite core in the base support
- 15 Luftspalt oder Kunststoff mit ähnlicher magnetische Permeabilität wie Luft15 Air gap or plastic with magnetic permeability similar to air
- 16 Luftspalt oder Kunststoff mit ähnlicher magnetische Permeabilität wie Luft16 Air gap or plastic with magnetic permeability similar to air
- 17 Luftspalt oder Kunststoff mit ähnlicher magnetische Permeabilität wie Luft17 Air gap or plastic with magnetic permeability similar to air
- 18 Luftspalt oder Kunststoff mit ähnlicher magnetische Permeabilität wie Luft18 Air gap or plastic with magnetic permeability similar to air
- 19 Kunststoff-Trägerteil für Ferritkernteile19 Plastic carrier part for ferrite core parts
- 21 Antenne für Ein- und Auskopplung von Kommunikationssignalen, insbesondere Funkwellen21 Antenna for coupling and decoupling communication signals, especially radio waves
- 22 Unterteil, insbesondere aktiver Teil22 lower part, in particular active part
- 23 Oberteil, insbesondere passiver Teil23 upper part, in particular passive part
- 25 kanalartiger Aufnahmebereich für Primärleiter, insbesondere Hinleiter25 channel-like receiving area for primary conductors, in particular outgoing conductors
- 26 kanalartiger Aufnahmebereich für Primärleiter, insbesondere Rückleiter26 channel-like receiving area for primary conductors, in particular return conductors
- 30 Gehäuse30 housing
- 33 Ferritkern33 ferrite core
- 34 Ferritkern34 ferrite core
- 35 Leiterplatte35 printed circuit board
- 40 Rastnase40 latch
- 41 Raster41 grid
- 90 Schienenteil90 rail part
- 91 Steckverbinderteil für Sensoren, wie Lichtschranken-Sensor91 Connector part for sensors, such as light barrier sensor
- 92 Steckverbinderteil für Antrieb92 Connector part for drive
Claims (14)
- Energy transmission system comprising a module that can be inductively coupled to a primary-conductor system,
the primary-conductor system in particular comprising a forward conductor (10) and a return conductor (11),
the module having a lower part (22) and an upper part (23), the upper part (23) being able to be mounted on the lower part (22) and to be connected thereto,
the lower part (22) having a printed circuit board (35) fitted with electronic components,
a first ferrite-core portion (13) being arranged on the printed circuit board (35),
the first ferrite-core portion (13) in particular being glued to the printed circuit board (35),
a secondary winding (12) being electrically connected to the printed circuit board (35) and the first ferrite-core portion (13) forming a coil core of the secondary winding (12) together with a further ferrite-core portion (14),
the further ferrite-core portion (14) and a receiving region (25) for the primary-conductor system, in particular for a portion of the primary-conductor system, being arranged in the upper part (23),
the primary-conductor system, in particular the forward conductor (10) and the return conductor (11), being able to be clipped into the receiving region (25) arranged on the upper part (23),
characterised in that
the further ferrite-core portion (14) is potted or overmoulded using a plastics material of a plastics support part (19) which contacts the legs of the first ferrite-core portion (13) such that an air gap (15, 16, 17, 18) partly filled with the plastics material is arranged between the first ferrite-core portion (13) and the further ferrite-core portion (14),
the thickness of the plastics layer formed by the plastics material in the air gap (15, 16, 17, 18) being selected to be of such a size that, when the upper part (23) is mounted on the lower part (22), resilient deformation of the plastics layer brings about a frictional connection region between the upper part (23) and the lower part (22). - Energy transmission system according to claim 1,
characterised in that
the first ferrite-core portion (13) has legs and a yoke, the legs being connected to the yoke, the secondary winding (12) being arranged in a manner wound around at least one leg. - Energy transmission system according to at least one of the preceding claims, characterised in that
the lower part (22) and upper part (23) can be connected in a frictional and form-fitting manner, in particular can be clipped together, in particular by a protruding lug portion being able to be clipped into a recess when the upper part (23) is mounted on the lower part (22). - Energy transmission system according to at least one of the preceding claims, characterised in that
the receiving region (25) is configured like a channel. - Energy transmission system according to at least one of the preceding claims, characterised in that
the forward conductor (10) can be clipped into a receiving region (25) provided for the forward conductor (10) and the return conductor (11) can be clipped into the receiving region (26) provided for the return conductor (11) on the upper part (23). - Energy transmission system according to at least one of the preceding claims, characterised in that
the first ferrite-core portion (13) is configured in a comb-shaped manner, a plurality of spaced-apart legs in particular being arranged on the yoke. - Energy transmission system according to at least one of the preceding claims, characterised in that
the legs arranged on the yoke of the first ferrite-core portion (13) are regularly spaced apart from each other,
the further ferrite-core portion (14) is structurally identical to the first ferrite-core portion (13). - Energy transmission system according to at least one of the preceding claims, characterised in that
when the upper part (23) is mounted on the lower part (22), the first ferrite-core portion (13) and the further ferrite-core portion (14) form a substantially annular coil core,
the plastics material in particular being overmoulded around the further ferrite-core portion (14). - Energy transmission system according to at least one of the preceding claims, characterised in that
a portion of the forward conductor (10) and a portion of the return conductor (11) can be connected, in particular clipped, into respective corresponding receiving regions (25, 26) on the upper part (23). - Energy transmission system according to at least one of the preceding claims, characterised in that
an antenna configured as a flat winding is arranged between the forward conductor (10) and the return conductor (11), the winding axis being oriented perpendicularly on the plane spanned by the forward conductor (10) and the return conductor (11), in particular in the region closest to the antenna,
it being possible, by means of the antenna, to modulate and/or demodulate a higher-frequency data transmission signal in comparison with the frequency of the power signal supplied in the primary-conductor system. - Energy transmission system according to at least one of the preceding claims, characterised in that
the flat winding of the antenna is configured on a printed circuit board piece,
the printed circuit board piece in particular being arranged in parallel with the printed circuit board (35) and the terminals of the antenna being electrically connected to conductor track portions of the printed circuit board (35),
the antenna or the printed circuit board piece in particular being able to be electrically connected to the printed circuit board (35) by means of a plug-in connection. - Energy transmission system according to at least one of the preceding claims, characterised in that
the further ferrite-core portion (14) is arranged in the upper part (23) in a potted or overmoulded manner, the overmoulded or potted plastics material in the gap, in particular the air gap (15, 16, 17, 18), being arranged between the first ferrite-core portion (13) and the further ferrite-core portion (14). - Energy transmission system according to at least one of the preceding claims, characterised in that
the upper part (23) can be latched or clipped into the lower part (22), in particular by the lower part (22) having a snap-in lug (40) that can latch or clip into a corresponding recess, in particular a notch (41), on the upper part (23). - Energy transmission system according to at least one of the preceding claims, characterised in that
the upper part (23) can be latched or clipped into the lower part (22) at at least two spaced-apart points, in particular at two points spaced apart from one another in the primary-conductor direction, in particular by the lower part (22) having a snap-in lug (40) that can latch or clip into a corresponding recess, in particular a notch (41), on the upper part (23).
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