CN104334395A - 用于感应式传输电能的设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于在能够被位置固定地安装到车道(7)中的线圈(12)与可移动的耗电器——尤其是电动车辆(14)——的次级线圈(13)之间感应式传输电能的设备(1),其中,所述线圈(12)配设有用于供给电能的供给单元(16)。本发明用以实现目的、即提供一种易于维护的、可靠的、运行安全的并且防止水侵入到敏感的电子装置中的、用于感应式传输电能的设备的方式是,将所述供电单元(16)在线圈(12)的在装入状态下背离车道(7)的侧上布置在带有朝下开口的壳体开口(20)的、朝上方和侧面封闭的壳体(19)中。
Description
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的用于感应式传输电能的设备。
背景技术
DE 697 24 995 T2公开了一种供电***形式的本类型设备,其具有可携带式插座单元,该插座单元具有插座和与之相连的次级线圈。为了能够通过次级线圈给该可携带式单元供电,在车道中有一个座部单元以位置固定不动的方式被下到渗水井中。该座部单元具有用于向所述可携带式插座单元的次级线圈进行感应式电能传输的初级线圈,以及给初级线圈供电的电子装置。初级线圈和电子装置都被容纳在被防水封装的壳体中。电子装置借助于穿过设在壳体中的引线孔的电网供电线路与供电电网相连。为了防止水通过引线孔侵入到壳体的内部空间中,该引线孔被特别密封。
上述的座部单元的缺点在于,例如如果引线孔的密封装置被震动破坏或者被土壤中的微型和小型动物破坏,那么该密封装置就构成了可能的泄露处。密封装置的密封效果在经过特定时间后也会减弱,例如密封材料会随着时间的流逝变得穿孔,从而在此也存在水侵入的危险。为了尽可能避免这种危险,必须对密封装置进行定期检查,而这只有付出很高成本才可能实现。因为为此必须要取下壳体的盖部,然后必须取出沉重的线圈和敏感的电子装置。然后才暴露出引线孔以便能够对其密封性进行检测。如果密封装置变得不密封了,那么必须挖开密封装置上方的土壤,以便能够从壳体外部更换该密封装置。
在对可移动的耗电器——例如像汽车或载重汽车这样的电动车辆——进行感应式能量传输的区域中,更加严重的是,被下到土壤中的初级线圈的四周区域经常被时常行驶在上面的车辆震动,这样就额外增加了密封装置的负荷。
GB 2477080 A公开了一种用于具有预制的轨道模块的有轨车辆的轨道,其中,在两个行驶轨道之间铺设有沿行驶轨道纵向延伸的初级线圈的缆线。在行驶轨道侧旁,电的或电子的部件布置在一个洞空间中。一通孔从洞空间中延伸出并延伸入轨道之间的区域中,其中,用于将缆线与电的或电子的部件相连的线路穿过所述通孔。由于行驶轨道之间的地面位于洞空间的地面的上方,并且电的或电子的部件设置在洞空间的地面上,因此侵入到洞空间中或行驶轨道之间的区域中的水会汇集到位置更深的洞空间中。为了防止电的或电子的部件进水,因此必须对这些部件进行相应的防水密封。由于必须对从部件中伸出的线路进行特别密封,所以耗费非常大。
发明内容
本发明的目的是,克服上述缺陷并提供一种开头所述的用于感应式电能传输的设备,该设备容易保养、可靠、运行安全并且防止水渗入到敏感的电子装置中。
本发明借助于具有权利要求1特征的用于感应式传输电能的设备实现上述目的。从属权利要求中给出了本发明有利的实施方案和适宜的改进方案。
根据本发明,开头所述的用于感应式电能传输的设备的突出之处在于,供给单元在线圈的在装入状态下背离车道的那侧上布置在一朝上部和侧面封闭的、具有朝下开口的壳体开口的壳体中。由此,根据潜水钟原理,水侵入到壳体中的程度只能到被封闭在壳体中的空气或者有可能还有其他气态流体的压力与水压相平衡为止。因此这里和下面所说的水还指其他液体。因此与本领域的观点相反,能够在不使用额外的和费钱的密封措施的情况下可靠防止水或其他液体的侵入。
在本发明的一种有利的改进方案中,供给单元在壳体中可以在高度方向上以一安全间距设置于壳体开口的上方,其中有利地是,该安全间距的高度至少相当于、优选大于在壳体开口与壳体的上部壳体盖(该壳体盖与壳体开口相对)之间的间距的一半。由此确保壳体中的空气足够扛得住侵入的水的水压。
优选的是,壳体的侧面壳体壁至少部分地朝向壳体开口变窄,由此使侵入的水的水位的上涨逐渐变慢,这是因为壳体的空间随着高度逐渐变大。优选的是,在备选的改进方案中,壳体可以具有单侧封闭的空心锥段的形状,在此,该空心锥的较小侧构成了壳体开口,或者壳体可以具有单侧封闭的空心柱的形状。还可以设想其他形状,例如,壳体的横截面可以具有多边形的形状,例如正方形、长方形、六边形、八边形或边数更多的多边形,优选的是长方形。
有利的是,为屏蔽包含在供给单元中的电子装置使其不受初级线圈的强磁场影响,壳体可以由导电材料制成。
进一步有利的是,壳体可以由不腐蚀材料制成,从而可以使壳体制造简单、重量轻并且耐腐蚀。为此优选使用硬质塑料材料。
在本发明的一种优选的改进方案中,可以在壳体外部设有用于给设备的内部空间排气/通风的排气装置/通风装置,以便使空气从内部空间排出到壳体外部并且在设备完全灌满水并且水持续不断的加压和填灌时能够使水从内部空间流出。
优选的是,供给单元可以设置在壳体的与壳体开口相对的上部的壳体盖上,由此可以进一步简化供给单元在壳体上的固定。
在一种在制造技术方面和现场安装方面有利的实施方案中,线圈可以一体形成/集成在线圈单元中,尤其是浇注到混凝土或钢筋混凝土中。所述壳体进一步可以固定在线圈单元的背离车道的底侧上,使得包含在供给单元中的电子装置与线圈之间存在足够的间距。
进一步有利的是,井模块可以设有一由井底和四周的井壁界定的、朝向车道开口的内部空间,该内部空间有利地可以预制并仅是在安装地点被下到土壤中的对应开口中。为了能够简单快速的封闭井模块的内部空间,可以优选使用线圈单元。进一步优选的是,所述井壁为此可以在其上端部处具有指向内部空间的环绕的突出部,所述线圈单元能够被放置到该突出部上。为了能够提供尽可能无起伏的车道,线圈单元的车道侧和井壁的上端部相互之间以及在装入状态下与车道之间平齐。
有利地是,线圈可以与供给单元一起设置在壳体中。在此可以将朝向车道的壳体盖设计为车道的一部分,由此可以使结构紧凑并且现场安装简单。
附图说明
下面借助附图来对本发明的实施例进行详细说明。附图示出:
图1示出根据本发明的用于感应式电能传输的设备在正常运行状态下的示意性侧视图;
图2示出图1的视图,其中水略微渗入到设备中;
图3示出图1的视图,其中更多的水渗入到设备中;
图4示出图1的视图,其中大量的水渗入到设备中;
图5示出图1的根据本发明的设备的壳体的一种备选的壳体形状;
图6示出图1的根据本发明的设备的壳体的另一种备选的壳体形状;
具体实施方式
图1示出了根据本发明的用于感应式电能传输的设备1。该设备1具有完全被下到土壤2中的、由钢筋混凝土预制而成的井模块3,该井模块带有由井底4以及四周环绕的井壁5界定的内部空间6,该内部空间朝向车道7首先是敞开的。井壁5在其上端部处具有指向内部空间6的环绕的突出部8。
线圈单元9利用其底侧10的边缘区域放置到突出部8上并且与该井壁5以可拆松的方式相连。该线圈单元9由此朝向车道7封闭内部空间6。线圈单元9的车道侧11和井壁5的上端部与车道7平齐成一线。
在线圈单元9中以已知的方式一体形成/集成(integrieren)有初级线圈12,该初级线圈用于将电能感应式传输给电动车辆14的次级线圈13。该初级线圈12由已知的电供给单元16经由供给缆线15供给电能。
该供给单元16包含用于提供高电压和电流以进行从初级线圈12到次级线圈13的电能传输的变流器和用于驱控变流器的驱控电子装置。供给单元16本身通过电网缆线17与局域供电电网相连。为此,所述电网缆线17穿过设在井壁5中的缆线引线孔18。为了防止水通过缆线引线孔18进入到内部空间6中,该缆线引线孔18设有未示出的密封装置。
但如开头所述,这样的密封装置总是存在有密封装置由于不同原因而坏掉或者密封功能减弱到使水侵入到内部空间6中的风险。
但是为了在水侵入时仍能够确保设备1的安全可靠运行,尤其是保护对湿度敏感的供给单元16不进水,本发明提出,将供给元件16设置在线圈单元9上的、具有朝下的壳体开口20的、罐状的壳体19中。
在此,壳体19利用壳体盖21固定在线圈单元9的底侧10上,而所述供给单元16又固定在壳体19的盖底侧22上。环绕的壳体壁23从壳体盖21向下朝向井底4延伸,其中壳体壁23仍与井底4相距一定距离,以便留出用于供给缆线15和电网缆线17的通道。壳体壁23在此明显高于供给单元16。因此在壳体开口20与供给单元16的底侧之间始终存在一个安全间距S。在本发明中,该壳体壁23的高度略大于供给单元16的高度的两倍,从而壳体开口20与壳体盖21之间的间距H大概是所述安全间距S的两倍。
为屏蔽包含在供给单元16中的电子装置是所述电子装置不受初级线圈12的强磁场影响,壳体19可以优选由导电良好的材料制成,例如铝。
如从图2至图4可知的,为了对供给单元16和其特别湿度敏感的电的和电子的部件进行防护,本发明使用了所谓的潜水钟原理。
于是朝上气密且防水的壳体19防止,侵入到内部空间6中的水在壳体19中一直升高到供给单元16。
如果水24侵入到内部空间6中,那么如图2所示,首先形成一水位25。如果水24继续升高,那么就逐渐到达壳体19的壳体开口20处,在此如图3所示,至少起初时,壳体19外部的水位25是与壳体19中的水位26一样高的。如果水24还继续升高,那么由于在所述气密、防水的壳体19中存在空气,因此壳体19中的水24的上涨幅度不会像壳体19外部那么大,从而使壳体19中的水位26保持在比壳体19外部的内部空间6中的水位25更低的水平上。一旦壳体19中的被压缩的空气的压力与位于井模块3中的水24的压力之间出现均衡,那么如图4所示,壳体中的水位26就不再继续上涨。由此,即使在整个内部空间6都灌满水24的情况下,水24也不会上涨至供给单元16。
优选可以在壳体19外部的区域中设有排气装置,在壳体外部的水位25上升时,被水24挤迫的空气能够通过该排气装置从内部空间6逸出。例如,所述线圈单元9为此具有单向阀27,该单向阀允许空气并且必要时还有水24从内部空间6中逸出或溢出,但却不允许在相反方向上有空气和水进入到内部空间6中。还可以在设备1中设有一未画出的可关闭的抽吸孔,以便能够以简单的方式从外部抽吸出存在于井模块3的内部空间6中的水。例如可以在线圈单元9中设有一在壳体盖21外部位于内部空间6上方的可关闭的圆孔,通过该圆孔可以将一软管***到所述内部空间中。
图5示出了图1的根据本发明的设备,其具有带有另一种备选的壳体形状的壳体19'。与图1所示实施例中的部件相同的部件具有相同的名称和附图标记。壳体壁23'从壳体盖21开始便朝向壳体开口20'变窄,从而该壳体壁23'向着壳体开口20'不断变窄。由此使侵入的水24的水位25的上升逐渐变慢,这是因为壳体19"的空间随着高度逐渐变大。
图6中示出了具有带有另一种备选的壳体形状的壳体19"的图1的根据本发明的设备。与图1所示实施例中的部件相同的部件具有相同的名称和附图标记。壳体壁23"首先从壳体盖21处朝着壳体开口20"的方向竖直延伸,然后在大概是间距H的一半处向内弯折,从而使壳体壁23"朝向壳体开口20"变窄。由此使侵入的水24的水位25的上涨逐渐变慢,因为壳体19"的空间随着高度逐渐变大。与图5中所示的壳体19'相比,图6的壳体19"还具有的优点是,可以使用较宽的供给单元16。
上述的设计方案以本领域技术人员完全意想不到的方式阻止了水24侵入到供给单元16中。因为通常要耗费很大努力来尽可能好地防止水或其他液体的侵入地封装供给单元的敏感的电的和电子的部件和尽可能好地密封包围着供给单元16的壳体。相比之下,本发明可以在很大程度上放弃对供给单元16的尽可能密封的封装。这与本领域通常的观点明显相反。
附图标记列表:
1 用于感应式传输电能的设备
2 土壤
3 井模块
4 井底
5 井壁
6 内部空间
7 车道
8 突出部
9 线圈单元
10 线圈单元的底侧
11 线圈单元的车道侧
12 初级线圈
13 次级线圈
14 电动车辆
15 供给缆线
16 供给单元
17 电网缆线
18 缆线引线孔
19 壳体
19' 具有备选的壳体形状的壳体
19" 具有另一种备选的壳体形状的壳体
20 壳体开口
20' 备选的壳体形状的壳体开口
20" 另一种备选的壳体形状的壳体开口
21 壳体盖
22 盖底侧
23 壳体壁
23' 备选的壳体形状的壳体壁
23" 另一种备选的壳体形状的壳体壁
24 水
25 水位
26 壳体中的水位
27 排气阀
H 盖底侧与壳体开口之间的间距
S 安全间距
Claims (18)
1.一种用于在能够被位置固定地安装到车道(7)中的线圈(12)与可移动的耗电器——尤其是电动车辆(14)——的次级线圈(13)之间感应式传输电能的设备(1),其中,所述线圈(12)配设有用于供给电能的供给单元(16),其特征在于,所述供电单元(16)在线圈(12)的在装入状态下背离车道(7)的侧上布置在朝上方和侧面封闭的壳体(19)中,该壳体具有朝下开口的壳体开口(20)。
2.根据权利要求1所述的设备(1),其特征在于,所述供给单元(16)在壳体(19)中在高度方向(Z)上以安全间距(S)设置于所述壳体开口(20)上方。
3.根据权利要求2所述的设备(1),其特征在于,所述安全间距(S)的高度至少等于、优选大于在所述壳体开口(20)与壳体(19)的上部的壳体盖(21)之间的间距(H)的一半,该壳体盖与所述壳体开口(20)相对而置。
4.根据权利要求1至3之一所述的设备(1),其特征在于,壳体(19′;19″)的侧面的壳体壁(23′;23″)至少局部地朝向壳体开口(20′;20″)变窄。
5.根据权利要求1至4之一所述的设备(1),其特征在于,所述壳体(19′)具有单侧封闭的空心锥段的形状,其中,该空心锥的较小侧构成了所述壳体开口(20′)。
6.根据权利要求1至3之一所述的设备(1),其特征在于,所述壳体(19)具有单侧封闭的空心柱的形状。
7.根据上述权利要求之一所述的设备(1),其特征在于,所述壳体(19)由导电材料制成。
8.根据上述权利要求之一所述的设备(1),其特征在于,所述壳体(19)由不腐蚀的材料制成。
9.根据上述权利要求之一所述的设备(1),其特征在于,在壳体(19)的外部设有用于给设备(1)的内部空间(6)排气的排气装置(27)。
10.根据上述权利要求之一所述的设备(1),其特征在于,在壳体(19)的外部设有用于给设备(1)的内部空间(6)排水的抽吸孔。
11.根据上述权利要求之一所述的设备(1),其特征在于,所述供给单元(16)布置在壳体(19)的与壳体开口(20)相对置的上部的壳体盖(21)上。
12.根据权利要求1至11之一所述的设备(1),其特征在于,所述线圈(12)一体形成在线圈单元(9)中。
13.根据权利要求12所述的设备(1),其特征在于,所述壳体(19)固定在线圈单元(9)的背离车道(7)的底侧(10)上。
14.根据上述权利要求之一所述的设备(1),其特征在于,该设备具有井模块(3),该井模块具有由井底(4)和四周环绕的井壁(5)界定的、朝向车道(7)开口的内部空间(6)。
15.根据权利要求14所述的设备(1),其特征在于,所述井壁(5)在其上端部处具有指向内部空间(6)的环绕的突出部(8)。
16.根据权利要求14或15所述的设备(1),其特征在于,所述井模块(3)的内部空间(6)被按照权利要求12形成的线圈单元(9)封闭。
17.根据权利要求16所述的设备(1),其特征在于,所述线圈单元(9)的车道侧(11)和所述井壁(5)的上端部彼此平齐。
18.根据权利要求1至11之一所述的设备(1),其特征在于,所述线圈(12)与所述供给单元(16)一起设置在所述壳体(19)中。
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