WO2005020405A1 - Anordnung zur berührungslosen induktiven übertragung elektrischer leistung - Google Patents

Anordnung zur berührungslosen induktiven übertragung elektrischer leistung Download PDF

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WO2005020405A1
WO2005020405A1 PCT/EP2004/007419 EP2004007419W WO2005020405A1 WO 2005020405 A1 WO2005020405 A1 WO 2005020405A1 EP 2004007419 W EP2004007419 W EP 2004007419W WO 2005020405 A1 WO2005020405 A1 WO 2005020405A1
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arrangement
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core
shield
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Thomas Uhl
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Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/70—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the reduction of electric, magnetic or electromagnetic leakage fields
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for contactless inductive transmission of electrical power.
  • a center conductor is arranged approximately in the center of an outer conductor and is partially surrounded by this outer conductor, which is designed as an almost closed housing.
  • a current of the same size flows in the outer conductor as in the middle conductor, but is directed in the opposite direction.
  • the center conductor is encompassed by a U-shaped ferrite core, which carries a secondary winding and is electromagnetically, in particular magnetically, coupled to the primary circuit, comprising at least the center conductor and the outer conductor.
  • the disadvantage of this arrangement is that a large amount of material is required to produce the outer conductor over long distances, for example several hundred meters. This leads to high costs.
  • the outer conductor also carries current and must therefore be electrically insulated for safety reasons. However, the insulation of such an outer conductor is associated with very high costs.
  • the invention is therefore based on the object of developing such an arrangement for contactless inductive transmission of electrical power in such a way that increased security can be achieved at low or low costs.
  • the object is achieved in the arrangement for the contactless inductive transmission of electrical power according to the features specified in claim 1.
  • Essential features of the invention in the arrangement are that the arrangement for the contactless inductive transmission of electrical power to a movable consumer
  • a primary circuit designed as an elongated conductor arrangement, in particular linear or curved, which is connected to an alternating voltage source or alternating current source and a transmitter head attached to the consumer, which is movable relative to the primary circuit, which comprises a core and a secondary winding comprising this core, which is coupled to the primary circuit electromagnetically, in particular magnetically,
  • the conductor arrangement of the primary circuit comprises a central conductor which is encompassed by a U-shaped core which carries the secondary winding for supplying the consumer,
  • the conductor arrangement in the primary circuit comprises a return conductor in which an equally large, oppositely directed current flows as in the central conductor
  • At least one shield is provided,
  • At least one shield is arranged between the center conductor and the return conductor.
  • the advantage here is that the shield absorbs eddy currents and therefore shields magnetic fields, with only extremely low ohmic losses.
  • a commercially available, inexpensive cable can be used as a return conductor, which can be implemented in isolation for the safety requirements.
  • the center conductor on the other hand, can be produced from a commercially available inexpensive cable or stranded wire, which consists of many individual insulated lines and on which additional insulation can be provided.
  • the shield itself does not require insulation.
  • the shield is U-shaped and forms an almost closed housing around the central conductor, with a recess being provided for the movable core.
  • a shield is designed in the form of a plate, in particular in a sectional view the connecting line between the center conductor and the return conductor is the normal direction of the plate.
  • a further shield is connected to the core and is movable with it and at least partially surrounds it on its outer circumference.
  • the return conductor is made from a simple, commercially available insulated cable.
  • the advantage here is that the arrangement can be carried out inexpensively.
  • the central conductor is made of stranded wire.
  • the center conductor and the return conductor are insulated.
  • the advantage here is that security can be improved.
  • the shield has no insulation.
  • the advantage here is that the arrangement can be implemented inexpensively.
  • At least one of the shields is made of aluminum.
  • the core consists of a magnetically more conductive material than air.
  • it can be implemented as a ferrite core.
  • the advantage here is that an inexpensive standard material can be used, which has a greater magnetic permeability than air and has smaller magnetic reversal losses.
  • Standard cable is also understood to mean cables that are used in low-frequency supply networks in industry or at home, for example at 50 Hz or 60 Hz. LIST OF REFERENCE NUMBERS
  • center conductor 5 2 consumers 3 ferrite core 4 secondary winding 5 return conductor 6 alternating current source 10 21 return conductor 31 shielding 32 return conductor 41 shield 42 return conductor 15 43 shielding
  • FIGS. 1b, 2b, 3b and 4b arrangements according to the invention for contactless inductive transmission of electrical power are schematically drawn in an oblique view.
  • FIGS. 1a, 2a, 3a and 4a arrangements according to the invention for contactless inductive transmission of electrical power are schematically drawn in the associated sectional view, the current direction being identified.
  • FIGS. 1a and 1b show an alternating current source 6, which is electrically connected to a central conductor 1 for feeding in a medium-frequency alternating current. The return of this current takes place via the return conductor 5, which is also electrically connected to the alternating current source 6.
  • a U-shaped ferrite core 3 with a secondary winding 4 is placed over the central conductor 1, the secondary winding 4 supplying a consumer 2.
  • the consumer 2 and the ferrite core 3 are arranged together so as to be relatively movable against the central conductor.
  • the consumer can also be connected to an electric motor, for example, which generates the relative movement as the drive.
  • the return conductor 5 and the central conductor 1 can be electrically insulated in a cost-effective manner.
  • both strands must be used as there is no shielding.
  • the stranded wire consists of a large number of individually insulated cables. With such a strand, the ohmic losses can be reduced, in particular those which come from induced eddy currents.
  • the inductive coupling is not very good, the overall efficiency is not very good and the arrangement is expensive, especially because of the cost of the stranded wire.
  • FIGS. 2a and 2b A further arrangement is shown in FIGS. 2a and 2b, in which the central conductor is made of stranded wire.
  • the return conductor 21 is made of aluminum and has a shielding effect. It almost encloses the center conductor, but has a recess at the top for the ferrite core 3.
  • the mechanical fastening of the center conductor 1 is not shown. It can be done by means of plastic parts and / or by means of ferrite material, for example analogous to DE 44 46 779 C2, where a support with inserted ferrite bodies is used, whereby on the one hand, electrical insulation of the center conductor from the outer conductor and, on the other hand, improved transmission of the magnetic field can be achieved.
  • the inductive coupling is improved and the efficiency can be improved.
  • the high material requirement for the return conductor 21 is costly and the insulation of the return conductor 21 that is necessary for safety-related requirements is complex and costly.
  • FIGS. 3a and 3b A further improved embodiment according to the invention is shown schematically in FIGS. 3a and 3b.
  • a shield 31 is provided there, which, however, does not have to carry out a current return. This return of the current is provided in the return conductor 32.
  • a stranded wire is not necessary for this return conductor 32, but an inexpensive, simple, commercially available insulated cable can be used. Because of the shielding 31 effective for magnetic fields, the inductive coupling is improved and the efficiency is further improved. Insulation of the shield 31 is not necessary due to safety requirements.
  • the center conductor 1 must, however, be designed as a strand. Overall, very good inductive coupling can be achieved with the exemplary embodiment according to the invention.
  • the return conductor can be carried out very inexpensively and the shielding of the magnetic field is very good. Live parts can be isolated in a cost-effective manner. It is also advantageous that old systems, which are designed with an arrangement according to DE 44 46 779 C2 or related systems, can be converted quickly and easily with the arrangement according to the invention according to FIGS. 3a and 3b.
  • FIGS. 4a and 4b A further improved embodiment according to the invention is shown schematically in FIGS. 4a and 4b.
  • a shield 41 is assigned to the center conductor, which, however, requires much less material for its manufacture. It is designed as a plate which is arranged between the return conductor 42, which can be designed as an inexpensive simple, commercially available insulated cable, and the central conductor 1.
  • the plate can be made of aluminum like all the shields mentioned in this document.
  • the plate can be laid as a floor part and the cable can be inserted into the floor. This means that only the middle conductor protrudes.
  • the shield 43 surrounds the ferrite core 3 at least partially on its outer edge.
  • the ferrite core is thus almost completely shielded by means of the shield 43 which can be moved together and the shield 41 which is connected to the return conductor 42 and center conductor 1.
  • the inductive coupling is improved and the efficiency is further improved in the arrangement according to FIGS. 4a and 4b.
  • Insulation of the return conductor 21 and the central conductor 1 is necessary for safety-related requirements.
  • the center conductor 1 must, however, be designed as a strand.
  • the insulation can be provided very inexpensively by using the commercially available simple insulated cable.
  • With the central conductor 1, the individual lines of the stranded wire are always insulated. However, such further insulation can be implemented inexpensively by means of a plastic sheathing, as with all strands mentioned in this document.
  • the primary circuit is shown in the figures as an elongated conductor arrangement.
  • the invention also relates to curved, for example circular, conductor arrangements.
  • the term "elongated” is therefore also to be used to refer to curved line arrangements.
  • the consumer is arranged on a rotatable cylindrical table, on the cylindrical outer circumference of which a ferrite core is arranged, which surrounds a central conductor which is laid in a circle around the table.

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Abstract

Anordnung zur berührungslosen induktiven Übertragung elektrischer Leistung auf einen bewegbaren Verbraucher, mit einem als langgestreckte Leiteranordnung, insbesondere linear oder gekrümmt, ausgebildeten Primärkreis (1, 5), der an eine Wechselspannungsquelle oder Wechselstromquelle (6) angeschlossen ist und einem am relativ zum Primärkreis bewegbaren Verbraucher (2) angebrachten Übertragerkopf, der einen Kern und eine diesen Kern umfassende Sekundärwicklung (4) umfasst, welche mit dem Primärkreis (1, 5) elektromagnetisch, insbesondere magnetisch, gekoppelt ist, wobei die Leiteranordnung des Primärkreises einen Mittelleiter (1) umfasst, der von einem U-­förmigen Kern umfasst wird, der die Sekundärwicklung zur Versorgung des Verbrauchers trägt, und dass die Leiteranordnung im Primärkreis einen Rückleiter (5) umfasst, in welchem ein gleichgrosser, entgegengesetzt gerichteter Strom, wie im Mittelleiter fliesst, wobei zumindest eine Abschirmung (3) vorgesehen ist, wobei zumindest eine Abschirmung (3) zwischen Mittelleiter (1) und Rückleiter (5) angeordnet ist.

Description

Anordnung zur berührungslosen induktiven Übertragung elektrischer Leistung
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur berührungslosen induktiven Übertragung elektrischer Leistung.
Aus der DE 44 46 779 C2 ist eine Anordnung zur berührungslosen induktiven Übertragung elektrischer Leistung bekannt. Dabei ist ein Mittelleiter etwa im Zentrum eines Außenleiters angeordnet und von diesem, als fast geschlossenes Gehäuse ausgebildeten Außenleiter teilweise umgeben. Im Außenleiter fließt ein gleichgroßer Strom wie im Mittelleiter, der jedoch entgegengerichtet ist. Der Mittelleiter ist umfasst von einem U-förmig ausgebildeten Ferritkern, der eine Sekundärwicklung trägt und elektromagnetisch , insbesondere magnetisch, an den Primärkreis, umfassend zumindest Mittelleiter und Außenleiter, gekoppelt ist. Nachteilig ist bei dieser Anordnung, dass bei langen Strecken, beispielsweise mehrere Hundert Meter, zur Herstellung des Außenleiters viel Material notwendig ist. Dies führt zu hohen Kosten. Des Weiteren führt der Außenleiter Strom und muss daher aus sicherheitstechnischen Gründen elektrisch isoliert werden. Die Isolierung eines solchen Außenleiters ist aber mit sehr hohen Kosten verbunden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer solchen Anordnung zur berührungslosen induktiven Übertragung elektrischer Leistung diese derart weiterzubilden, dass eine erhöhte Sicherheit bei geringen oder geringeren Kosten erreichbar ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Anordnung zur berührungslosen induktiven Übertragung elektrischer Leistung nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wesentliche Merkmale der Erfindung bei der Anordnung sind, dass die Anordnung zur berührungslosen induktiven Übertragung elektrischer Leistung auf einen bewegbaren Verbraucher
mit einem als langgestreckte Leiteranordnung, insbesondere linear oder gekrümmt, ausgebildeten Primärkreis, der an eine Wechselspannungsquelle oder Wechselstromquelle angeschlossen ist und einem am relativ zum Primärkreis bewegbaren Verbraucher angebrachten Übertragerkopf, der einen Kern und eine diesen Kern umfassende Sekundärwicklung umfasst, welche mit dem Primärkreis elektromagnetisch, insbesondere magnetisch, gekoppelt ist,
wobei die Leiteranordnung des Primärkreises einen Mittelleiter umfasst, der von einem U- förmigen Kern umfasst wird, der die Sekundärwicklung zur Versorgung des Verbrauchers trägt,
und dass die Leiteranordnung im Primärkreis einen Rückleiter umfasst, in welchem ein gleichgroßer, entgegengesetzt gerichteter Strom, wie im Mittelleiter fließt,
wobei zumindest eine Abschirmung vorgesehen ist,
wobei zumindest eine Abschirmung zwischen Mittelleiter und Rückleiter angeordnet ist.
Von Vorteil ist dabei, dass die Abschirmung Wirbelströme aufnimmt und daher magnetische Felder abschirmt, wobei nur äußerst geringe ohmsche Verluste entstehen. Somit ist als Rückleiter ein marktübliches kostengünstiges Kabel verwendbar, das für die sicherheitstechnischen Anforderungen isoliert ausführbar ist. Der Mittelleiter hingegen ist aus einem marktüblichen kostengünstigen Kabel oder Litze herstellbar, die aus vielen einzelnen isolierten Leitungen besteht und an der eine zusätzliche Isolierung vorsehbar ist. Die Abschirmung selbst benötigt keine Isolierung.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Abschirmung U-förmig ausgebildet und bildet ein fast geschlossenes Gehäuse um den Mittelleiter herum, wobei eine Ausnehmung für den bewegbaren Kern vorgesehen ist. Von Vorteil ist dabei, dass die induktive Kopplung verbesserbar ist und für den Rückleiter keine Litze notwendig ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Abschirmung plattenförmig ausgeführt, insbesondere in Schnittansicht ist die Verbindungslinie von Mittelleiter und Rückleiter die Normalenrichtung der Platte. Von Vorteil ist dabei, dass eine Abschirmung des Magnetfeldes verbessert ist und die induktive Kopplung der Anordnung auch. Somit ist auch der Wirkungsgrad erhöht.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung ist eine weitere Abschirmung mit dem Kern verbunden und ist mit diesem mitbewegbar und umgibt diesen zumindest teilweise an seinem äußeren Umfang. Von Vorteil ist dabei, dass der Wirkungsgrad in kostengünstiger Weise verbesserbar ist, da die Vorrichtung mit weniger Aluminium realisierbar wird.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Rückleiter aus einem einfachen, marktüblichen isolierten Kabel ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass die Anordnung kostengünstig ausführbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Mittelleiter aus Litze ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass die ohmschen Verluste reduzierbar und der Wirkungsgrad verbesserbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind Mittelleiter und Rückleiter isoliert ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass die Sicherheit verbesserbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Abschirmung keine Isolierung auf. Von Vorteil ist dabei, dass die Anordnung kostengünstig realisierbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung besteht zumindest eine der Abschirmungen aus Aluminium. Von Vorteil ist dabei, dass die ohmschen Verluste und die damit verbundene Wärmeentwicklung reduzierbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung besteht der Kern aus einem magnetisch leitfähigerem Material als Luft. Insbesondere ist er als Ferritkern ausführbar. Von Vorteil ist dabei, dass ein kostengünstiges Standardmaterial verwendbar ist, das eine größere magnetische Permeabilität als Luft aufweist und kleinere Ummagnetisierungsverluste aufweist.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Unter marktüblichem Kabel sind auch Kabel zu verstehen, die bei niederfrequenten Versorgungsnetzen in Industrie oder Haushalt eingesetzt werden, beispielsweise bei 50 Hz oder 60 Hz. Bezugszeichenliste
1 Mittelleiter 5 2 Verbraucher 3 Ferritkern 4 Sekundärwicklung 5 Rückleiter 6 Wechselstromquelle 10 21 Rückleiter 31 Abschirmung 32 Rückleiter 41 Abschirmung 42 Rückleiter 15 43 Abschirmung
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
In der Figur 1b, 2b, 3b und 4b sind erfindungsgemäße Anordnungen zur berührungslosen induktiven Übertragung elektrischer Leistung in Schrägansicht schematisch gezeichnet.
In der Figur 1a, 2a, 3a und 4a sind erfindungsgemäße Anordnungen zur berührungslosen induktiven Übertragung elektrischer Leistung in zugehöriger Schnittansicht schematisch gezeichnet, wobei die Stromrichtung gekennzeichnet ist.
Die Figur 1a und 1 b zeigt eine Wechselstromquelle 6, die mit einem Mittelleiter 1 elektrisch verbunden ist zur Einspeisung eines mittelfrequenten Wechselstroms. Die Rückleitung dieses Stromes erfolgt über den Rückleiter 5, der ebenfalls mit der Wechselstromquelle 6 elektrisch verbunden ist.
Über den Mittelleiter 1 wird ein U-förmiger Ferritkern 3 mit Sekundärwicklung 4 aufgesetzt, wobei die Sekundärwicklung 4 einen Verbraucher 2 versorgt. Der Verbraucher 2 und der Ferritkern 3 sind zusammen gegen den Mittelleiter relativ bewegbar angeordnet. Der Verbraucher ist beispielsweise auch mit einem Elektromotor verbindbar, der als Antrieb die Relativbewegung erzeugt.
Der Rückleiter 5 und der Mittelleiter 1 sind in kostengünstiger Weise elektrisch isolierbar. Jedoch muss für beide Litze verwendet werden, da keine Abschirmung vorhanden ist. Die Litze besteht aus einer Vielzahl von einzeln isolierten Leitungen. Mit einer solchen Litze sind die ohmschen Verluste reduzierbar, insbesondere diejenigen, die von induzierten Wirbelströmen stammen. Weil jedoch eine Abschirmung fehlt, ist die induktive Kopplung nicht sehr gut, der Wirkungsgrad insgesamt nicht sehr gut und die Anordnung ist kostspielig, insbesondere wegen der Kosten für die Litze.
In Figur 2a und 2b ist eine weitere Anordnung gezeigt, bei der der Mittelleiter aus Litze gefertigt ist. Der Rückleiter 21 jedoch ist aus Aluminium gefertigt und weist abschirmende Wirkung auf. Er umschließt den Mittelleiter fast, weist aber nach oben hin eine Ausnehmung auf für den Ferritkern 3. Die mechanische Befestigung des Mittelleiters 1 ist nicht gezeigt. Sie kann mittels Kunststoffteilen und/oder mittels Ferritmaterial erfolgen, beispielsweise analog zur DE 44 46 779 C2, wo eine Stütze mit eingesetzten Ferritkörpern verwendet ist, wodurch einerseits eine elektrische Isolierung des Mittelleiters zum Außenleiter und andererseits eine verbesserte Durchleitung des Magnetfeldes erreichbar ist.
Wegen der abschirmenden Wirkung des Rückleiters 21 für Magnetfelder ist die induktive Kopplung verbessert und der Wirkungsgrad verbesserbar. Der hohe Materialbedarf für den Rückleiter 21 ist jedoch kostspielig und die aus sicherheitstechnischen Anforderungen heraus notwendige Isolierung des Rückleiters 21 ist aufwendig und kostspielig.
In der Figur 3a und 3b ist eine weiter verbesserte und erfindungsgemäße Ausführung schematisch gezeigt. Dort wird eine Abschirmung 31 vorgesehen, die jedoch keine Stromrückleitung ausführen muss. Diese Rückleitung des Stromes wird im Rückleiter 32 vorgesehen. Für diesen Rückleiter 32 ist keine Litze notwendig sondern es kann ein kostengünstiges einfaches, marktübliches isoliertes Kabel verwendet werden. Wegen der für Magnetfelder wirksamen Abschirmung 31 ist die induktive Kopplung verbessert und der Wirkungsgrad weiter verbessert. Aus sicherheitstechnischen Anforderungen heraus ist keine Isolierung der Abschirmung 31 notwendig. Der Mittelleiter 1 muss jedoch als Litze ausgeführt werden. Insgesamt ist mit dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel eine sehr gute induktive Koppelung erreichbar. Außerdem ist der Rückleiter sehr kostengünstig ausführbar und die Abschirmung des Magnetfeldes ist sehr gut. Stromführende Teile sind in kostengünstiger Weise isoliert ausführbar. Weiter ist auch vorteilhaft, dass alte Anlagen, die mit einer Anordnung nach DE 44 46 779 C2 oder verwandten Systemen ausgeführt sind, schnell und einfach umrüstbar sind mit der erfindungsgemäßen Anordnung nach Figur 3a und 3b.
In der Figur 4a und 4b ist eine weiter verbesserte und erfindungsgemäße Ausführung schematisch gezeigt. Dort ist eine Abschirmung 41 dem Mittelleiter zugeordnet, die allerdings sehr viel weniger Material zu ihrer Herstellung benötigt. Sie ist als Platte ausgeführt, die zwischen dem Rückleiter 42, der als kostengünstiges einfaches, marktübliches isoliertes Kabel ausführbar ist, und dem Mittelleiter 1 angeordnet ist. Beispielsweise ist die Platte aus Aluminium ausführbar wie die alle in dieser Schrift erwähnten Abschirmungen. Darüber hinaus ist die Platte als Bodenteil verlegbar und das Kabel in den Boden einbringbar. Somit steht dann nur der Mittelleiter hervor.
Bei Anlagen mit Einschienenhängebahnen sind bereits in der Anlage Aluminiumplatten als Aufhängung vorhanden. Auch bei andersartigen Anlagen gibt es je nach Art der Anlage Aluminiumplatten. Diese sowieso bereits vorhandenen Platten sind als Abschirmung für die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Figur 4a und 4b verwendbar. Die Dicke der Platte ist bei der Erfindung nicht besonders wesentlich. Somit muss die jeweilige Anlage nicht geändert werden, um die Erfindung an ihr einzusetzen.
Die Abschirmung 43 umgibt den Ferritkern 3 zumindest teilweise an seiner äußeren Umrandung. Somit ist der Ferritkern fast vollständig abgeschirmt mittels der mitbewegbaren verbundenen Abschirmung 43 und der mit dem Rückleiter 42 und Mittelleiter 1 verbundenen Abschirmung 41.
Insgesamt ist bei der Anordnung nach Figur 4a und 4b die induktive Kopplung verbessert und der Wirkungsgrad weiter verbessert. Aus sicherheitstechnischen Anforderungen heraus ist eine Isolierung des Rückleiters 21 und des Mittelleiters 1 notwendig. Der Mittelleiter 1 muss jedoch als Litze ausgeführt werden. Beim Rückleiter 42 ist die Isolierung sehr kostengünstig vorsehbar mittels Verwendung des marktüblichen einfachen isolierten Kabels. Beim Mittelleiter 1 sind die Einzelleitungen der Litze stets isoliert. Jedoch ist eine solche weitere Isolierung mittels einer Kunststoffummantelung kostengünstig realisierbar, wie bei allen in dieser Schrift erwähnten Litzen.
Der Primärkreis ist in den Figuren als langgestreckte Leiteranordnung dargestellt. Jedoch bezieht sich die Erfindung auch auf kurvig ausgeführte, beispielsweise kreisförmige, Leiteranordnungen. Die Bezeichnung .langgestreckt' ist also auch auf gekrümmt verlaufende Leitungsanordnungen zu beziehen. Beispielsweise ist der Verbraucher auf einem drehbaren zylindrischen Tisch angeordnet, an dessen zylindrischem Außenumfang ein Ferritkern angeordnet ist, die einen an einem kreisförmig um den Tisch herum verlegten Mittelleiter umgeben.

Claims

Patentansprüche:
1. Anordnung zur berührungslosen induktiven Übertragung elektrischer Leistung auf einen bewegbaren Verbraucher
mit einem als langgestreckte Leiteranordnung, insbesondere linear oder gekrümmt, ausgebildeten Primärkreis, der an eine Wechselspannungsquelle oder Wechselstromquelle angeschlossen ist
und einem am relativ zum Primärkreis bewegbaren Verbraucher angebrachten Übertragerkopf, der einen Kern und eine diesen Kern umfassende Sekundärwicklung umfasst, welche mit dem Primärkreis elektromagnetisch, insbesondere magnetisch, gekoppelt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Leiteranordnung des Primärkreises einen Mittelleiter umfasst, der von einem U-förmigen Kern umfasst wird, der die Sekundärwicklung zur Versorgung des Verbrauchers trägt,
und dass die Leiteranordnung im Primärkreis einen Rückleiter umfasst, in welchem ein gleichgroßer, entgegengesetzt gerichteter Strom, wie im Mittelleiter fließt,
wobei zumindest eine Abschirmung vorgesehen ist,
wobei zumindest eine Abschirmung zwischen Mittelleiter und Rückleiter angeordnet ist.
2. Anordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung nicht als stromführendes Teil eingesetzt ist, wobei aber die Abschirmung induzierte Wirbelströme aufweist.
3. Anordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung U-förmig ausgebildet ist und ein fast geschlossenes Gehäuse um den Mittelleiter herum bildet, wobei eine Ausnehmung für den bewegbaren Kern vorgesehen ist.
4. Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Abschirmung plattenförmig ausgeführt ist, insbesondere in Schnittansicht die Verbindungslinie von Mittelleiter und Rückleiter die Normalenrichtung der Platte sind.
5. Anordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Abschirmung mit dem Kern verbunden ist und mit diesem mitbewegbar ist und diesen zumindest teilweise an seinem äußeren Umfang umgibt.
6. Anordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückleiter aus einem einfachen, marktüblichen isolierten Kabel ausgeführt ist.
7. Anordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelleiter aus Litze ausgeführt ist.
8. Anordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
Mittelleiter und Rückleiter isoliert ausgeführt sind.
9. Anordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung keine Isolierung aufweist. 5
10. Anordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Abschirmungen aus Aluminium besteht.
10 11. Anordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittelleiter und Rückleiter aus einem marktüblichem kostengünstigem Kabel ausgeführt sind.
12. Anordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, 15 dadurch gekennzeichnet, dass der Kern aus einem magnetisch leitfähigem Material ausgeführt ist, insbesondere aus einem magnetisch leitfähigerem Material als Luft.
13. Anordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, 20 dadurch gekennzeichnet, dass der Kern als Ferritkern ausgeführt ist.
PCT/EP2004/007419 2003-08-20 2004-07-07 Anordnung zur berührungslosen induktiven übertragung elektrischer leistung WO2005020405A1 (de)

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