CN112385116A - 线性输送***和非接触电力和数据传输*** - Google Patents

线性输送***和非接触电力和数据传输*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种线性输送***(101)和非接触电力和数据传输***(119)。根据本发明，通过单独的线圈分别将电力和数据感应地发送至所述线性输送***(101)的滑架(103)和/或由线性输送***(101)的滑架(103)接收。

Description

线性输送***和非接触电力和数据传输***
技术领域
本发明涉及一种线性输送***、用于线性输送***的非接触电力和数据传输***，以及用于操作线性输送***的方法和计算机程序。
本专利申请主张德国专利申请(编号DE 10 2018 111 715.9)的优先权，德国专利申请的公开内容以引用的方式并入本文。
背景技术
修改后的专利DE 10 216 422 C5描述了一种用于感应电源并且用于引导可自由移动的物体的装置。仅通过一个导体回路进行电力传输。
专利DE 10 2004 031 580 B4描述了一种用于在可移动设备上进行非接触式电感应电力传输的装置。电力和数据是通过共用线圈传输的。
欧洲专利EP 1 984 203 B1描述了一种输送***，该输送***包括轨道***和布置于轨道***上的滑架(carriage)。每个滑架包括次级线圈，并且与轨道***电感耦合，用于传输电力和/或关于轨道***的信息。另外，漏泄波导和天线用于冗余数据传输。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于以非接触方式将电力和数据高效地传输至线性输送***的滑架的概念。
这一目的通过独立权利要求的各自标的予以实现。本发明的优选实施例如各个从属权利要求中所示。
根据本发明的实施例的第一方面，提供了一种线性输送***，包括：
活动滑架；
用于引导所述滑架的导轨；
用于沿所述导轨驱动所述滑架的线性电机，其中所述线性电机包括：定子和转子，所述定子具有至少一个沿所述导轨固定布置的电机模块，每个电机模块包括一个或多个驱动线圈，所述转子布置于所述滑架上，其包括一个或多个磁体，以及非接触电力和数据传输***，其中所述非接触电力和数据传输***包括：
沿所述至少一个电机模块固定布置的一个或多个固定线圈模块；
布置于所述滑架上的一个或多个滑架线圈模块；
其中所述一个或多个固定线圈模块各自包括一个或多个输电线圈和一个或多个第一数据线圈，其中所述一个或多个滑架线圈模块包括一个或多个可与所述一个或多个输电线圈电感应耦合的受电线圈，一个或多个可与所述一个或多个第一数据线圈电感耦合的第二数据线圈，以及用于分别控制所述一个或多个固定线圈模块的电源向所述一个或多个输电线圈中的至少一个输电线圈和/或向所述一个或多个第一数据线圈中的至少一个数据线圈施加电压的控制装置，从而通过已向其施加电压的输电线圈与受电线圈的电感耦合将电力非接触地输送至所述滑架，和/或通过已向其施加电压的第一数据线圈与第二数据线圈的电感耦合非接触地传输数据至所述滑架或者接受所述滑架的数据。
根据本发明的实施例的第二方面，提供了一种用于操作线性输送***的方法，所述操作方法包括下列步骤：
通过控制装置控制电源，使得所述一个或多个输电线圈中的至少一个输电线圈和/或所述一个或多个第一数据线圈中的至少一个第一数据线圈各自获得电压，从而通过已向其施加电压的输电线圈与受电线圈的电感耦合将电力非接触地输送至所述滑架，和/或通过已向其施加电压的第一数据线圈与第二数据线圈的电感耦合非接触地传输数据至所述滑架和/或接收所述滑架的数据。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于线性输送***的非接触电力和数据传输***，所述线性输送***包括：活动滑架，用于引导所述滑架的导轨，用于沿所述导轨驱动所述滑架的线性电机，其中所述线性电机包括：定子和转子，所述定子具有至少一个沿所述导轨固定布置的电机模块，每个电机模块包括一个或多个驱动线圈，所述转子布置于所述滑架上，其包括一个或多个磁体；所述非接触电力和数据传输***包括：
沿所述至少一个电机模块固定布置的一个或多个固定线圈模块；
可以布置于所述滑架上的一个或多个滑架线圈模块；
其中所述一个或多个固定线圈模块各自包括一个或多个输电线圈和一个或多个第一数据线圈，其中所述一个或多个滑架线圈模块包括一个或多个可与所述一个或多个输电线圈电感耦合的受电线圈，一个或多个可与所述一个或多个第一数据线圈电感耦合的第二数据线圈，以及用于分别控制所述一个或多个固定线圈模块的电源向所述一个或多个输电线圈中的至少一个输电线圈和/或向所述一个或多个第一数据线圈中的至少一个数据线圈施加电压的控制装置，从而通过已向其施加电压的输电线圈与受电线圈的电感耦合将电力非接触地输送至所述滑架，和/或通过已向其施加电压的第一数据线圈与第二数据线圈的电感耦合非接触地传输数据至所述滑架或者接收所述滑架的数据。
根据本发明的第四方面，提供了一种计算机程序，所述计算机程序包括程序代码，当在计算机上执行所述程序时，例如，在用于线性输送***的所述非接触电力和数据传输***的所述控制装置上执行所述程序时，所述程序代码用于实施操作所述线性输送***的方法。
本发明是基于通过单独的线圈装置来实现上述任务，其中所述线圈装置用于非接触地将电力和数据传输至线性输送***的滑架。一方面，提供输电线圈和受电线圈，使得可通过这些线圈之间的适当的电感耦合而将电力传输至所述滑架和/或接收来自所述滑架的电力。
另一方面，提供第一数据线圈和第二数据线圈，使得数据可通过电感耦合非接触地传输至所述滑架。
因此，有利的是可以通过单独的信道将电力和数据传输至滑架。
非接触电力和数据传输的另一个优点是：可以实现电力和数据的无磨损传输。
当所述滑架固定时或者所述导轨引导所述滑架活动时，有利的是可以将数据和电力非接触地传输至所述滑架。
这提供了技术上的优势，可以用被动的滑架来执行动作。例如，可能的应用包括分别布置于滑架上的电动称重装置和/或电动夹持器。
最终，本发明具体的技术优势在于，提供了一种将有效的非接触电力和数据传输至线性输送***的滑架中的概念。
词组“至少一个”尤其包括词组“一个或多个”。
根据本发明的实施例提供的所述非接触电力和数据传输***包括通信接口，所述通信接口用于通过通信网络接收基准时间，所述控制装置用于基于基准时间控制所述电源，以便将基于基准时间的时钟信号作为数据非接触地传输至所述滑架。
例如，该实施例具有以下技术优势：时间同步动作可以由所述滑架执行。例如，有利的是可能以精确的时间从快速的产品流中抓取物体。
此外，具体的技术优点在于，滑架的动作可以同步、精确地计划和执行。
在一实施例中，通信接口包括工业以太网通信接口。
根据一实施例，通信网络包括工业以太网通信接口。
根据本发明的另一个实施例提供的所述滑架包括与所述一个或多个受电线圈耦合的滑架电源，以便能够向所述滑架电源提供所述传输电力，其中所述滑架具有与所述滑架电源耦合的滑架控制装置，以便由所述滑架电源为其提供电力。
例如，本实施例具有以下技术优势：可以有效地向所述滑架控制装置提供电能。因此，可以省略用于所述滑架控制装置的其他蓄电装置。
根据本发明的另一个实施例提供的滑架电源与所述至少一个或多个第二数据线圈中的至少一个数据线圈耦合，其中，所述滑架控制装置用于控制所述滑架电源向与所述滑架电源耦合的所述至少一个第二数据线圈中的至少一个数据线圈施加电压，从而使数据可通过已施加了电压的第二数据线圈与第一数据线圈的电感耦合由滑架非接触地传输。
例如，本实施例具有以下技术优势：可以非接触地将数据有效地从所述滑架传输至所述固定线圈。有利于使其可能形成从所述滑架至固定线圈模块的返回信道。
这尤其意味着，根据本实施例，不仅可以将数据非接触地传输至所述滑架，而且还可以将其从所述滑架回传。
因此，例如，可以将布置于所述滑架上的传感器的测量值非接触地从所述滑架传输至所述固定线圈模块。
因此，本发明实施例尤其具有双向通信的优点。
根据另一实施例，所述滑架包括与所述滑架电源耦合的电动装置，以便能够向所述电动装置提供电力，其中所述滑架控制装置与所述一个或多个第二数据线圈耦合以接收所述传输数据，并且所述滑架控制装置用于基于接收数据控制所述电动装置。
例如，这具有以下技术优势：可以有效地向所述电动装置提供电力。因此，可以不使用单独的所述电动装置的储能装置。
另外，其具有以下技术优势：可以分别有效地操作或控制所述电动装置。
另一个技术优势是，例如，可以通过非接触式数据传输来远程控制所述电动装置。
本实施例也具有以下技术优势：也可能对活动滑架进行远程控制。
在一实施例中，提供了多个电动装置。所述多个电动装置可以相同或者不同。与一个电动装置有关的实施例类似地适用于多个电动装置，反之亦然。
例如，电动装置为以下电动装置中的一项：夹持器、致动器、传感器以及称重设备。
此外，有利的是：基于基准时间传输相应的时钟信号时，以所述电动装置在给定或预定时间执行一个或多个预定动作的方式对其进行控制。这种动作例如是在预定时间从物体的快速产品流中抓取一个物体或多个物体。
根据本发明的另一实施例提供的所述一个或多个固定线圈模块中的至少一个固定线圈模块沿所述至少一个电机模块延伸，所述至少一个固定线圈模块具有沿所述至少一个电机模块的所述第一端从所述至少一个固定线圈模块的第一段向与之相对的第二段延伸的输电线圈。
例如，本实施例具有以下技术优势：可简单设计所述固定线圈模块。此外，本发明的技术优点在于，如果所述滑架延伸至各自的线圈模块，则可从第一端到第二端的长度非接触地向所述滑架传输电力。
根据本发明的另一实施例提供的所述一个或多个固定线圈模块中的至少一个固定线圈模块沿所述至少一个电机模块延伸，所述至少一个固定线圈模块具有多个沿所述至少一个电机模块彼此相对偏置的输电线圈。
例如，本实施例具有以下技术优势：可以有效地进行电能传输。特别地，可形成技术上的优势，即当所述滑架沿所述固定线圈模块移动时，能有效地减少可能产生的电力纹波。特别地，这使得电能传输相对均匀而没有明显的电力波动。
根据本发明的另一实施例提供的多个输电线圈部分重叠且彼此相对偏置地布置。
例如，本实施例的技术优势在于，可能实现有效平稳的电力传输，而不会出现较大的电力波动。
根据本发明的另一实施例提供的沿所述至少一个电机模块延伸的多个固定线圈模块，所述固定线圈模块中的至少两个固定线圈模块紧邻布置，其中所述两个紧邻布置的固定线圈各自包括输电线圈的一部分，以此方式形成的两部分形成输电线圈。
例如，这形成了技术上的优势，即当将电力传输至在这两个相邻的固定线圈模块上移动的滑架时，能有效地减少所述两个相邻的固定线圈模块之间的过渡处的电力波动。
输电线圈的这些部分也可以称为输电线圈部分。
根据本发明的另一实施例提供的所述一个或多个固定线圈模块中的至少一个固定线圈模块布置于所述至少一个电机模块的外侧上。
例如，本实施例具有以下技术优势，即可以轻松地改装该***，以将非接触式数据和电能传输至已安装的线性输送***中。
根据本发明的另一实施例提供的所述一个或多个固定线圈模块中的至少一个固定线圈模块布置于所述至少一个电机模块的装配空间内。
例如，本实施例具有以下技术优势，即可有效地利用所述至少一个电机模块中现有的装配空间。
根据本发明的另一实施例提供的所述一个或多个固定线圈模块中的至少一个固定线圈模块具有包括所述一个或多个输电线圈和所述一个或多个第一数据线圈的印刷电路板，所述印刷电路板形成所述至少一个电机模块的外侧。
例如，本实施例具有以下技术优势，即可以在所述电机模块上有效且节省空间地布置相应的固定线圈模块。
根据本发明的实施例的第二方面的方法的技术功能类似地源于根据第一方面的线性输送***和/或根据第三方面的用于线性输送***的非接触电力和数据传输***的相应技术功能。
这尤其意味着，方法特征源于相应的***特征，反之亦然。
根据实施例，措辞“用于线性输送***的非接触电力和数据传输***”中的线性输送***是根据第一方面的线性输送***。
本说明中的线圈包括两个或两个以上的匝或绕组。因此，本说明中的线圈不同于环。
例如，根据本发明的实施例提供的线圈，固定线圈模块的线圈和/或滑架线圈模块的线圈被分层或分多级布置。
例如，根据本发明的实施例提供的一个或者多个线圈，固定线圈模块的线圈和/或滑架线圈模块的线圈被电路板包围。例如，将一个或多个线圈印刷于印刷电路板上。例如，将一个线圈布置于电路板的内侧。例如，将一个或多个线圈分层或分多级布置于印刷电路板内。
在一实施例中，线性输送***和/或非接触电力和数据传输***包括电源。
在一实施例中，提供了多个滑架。一个滑架的实施例类似地适用于多个滑架，反之亦然。
附图说明
以下通过优先实施例对本发明作更详细的说明。本发明的附图如下：
图1示出了侧视的线性输送***和用于非接触传输电力和数据的***。
图2示出了侧视的图1所示的线性输送***和用于非接触传输电力和数据的***的放大细节视图。
图3示出了前视的图2所示的线性输送***和用于非接触传输电力和数据的***。
图4示出了沿图1所示的截面线A-A的图1所示的线性输送***和用于非接触传输电力的***的剖视图。
图5示出了前视的图3所示的***的另一实施例。
图6示出了侧视的图2所示的固定线圈模块以及紧邻布置的固定线圈模块。
图7示出了侧视的另一实施例中紧邻布置的两个固定线圈模块。
图8示出了侧视的一个实施例中的两个线圈模块的剖视图。
图9示出了侧视的另一实施例中的两个线圈模块的剖视图。
图10示出了侧视的另一实施例中的固定线圈模块。
图11示出了侧视的另一实施例中的固定线圈模块。
图12示出了侧视的并排布置的多个受电线圈和两个受电线圈。
图13示出了侧视的图12所示的滑架沿输电线圈移动时的两个受电线圈的三个不同位置。
图14示出了侧视的另一实施例中的两个固定线圈模块121。
图15示出了用于操作线性输送***的方法的流程图。
在下文中，相同的特征可采用相同的参考数字标记。为了清晰起见，可能每个图中并非都显示了所有元件。此外，为了清晰起见，可能每个附图中的每个元件并非都具有其自己的参考数字。
具体实施方式
图1示出了线性输送***101。
所述线性输送***101包括由导轨105引导的滑架(carriage)103。
所述滑架103包括本文未示出的滚轮。
所述滑架的滚轮于导轨105的运行表面上滚动。
所述线性输送***101还包括线性电机107。所述线性电机107包括定子109。
所述定子109包括多个电机模块111，每个电机模块具有多个驱动线圈。
此外，所述线性电机107包括布置在所述滑架103处的转子。所述转子包括多个磁体。
此外，所述线性输送***101包括非接触电力和数据传输***119。所述***119包括沿所述电机模块111布置的多个固定线圈模块121。
所述***119还包括布置于滑架103上的滑架线圈模块123。
所述固定线圈模块121各自包括输电线圈。
此外，所述固定线圈模块121包括多个第一数据线圈127、131、135。
所述滑架线圈模块123包括受电线圈。
此外，所述滑架线圈模块123包括多个第二数据线圈。
所述线性输送***101还包括电源(power supply)。
所述***119还包括用于非接触数据和电力传输的控制装置。
以这样的方式将所述受电线圈和所述第二数据线圈布置于所述滑架线圈模块123上：所述受电线圈与所述输电线圈相对，并且第二数据线圈与第一数据线圈相对。
因此，由于这种相反的布置，单个线圈可有效地以电感应方式相互耦合。
这意味着，所述输电线圈可与所述受电线圈电感耦合。
此外，可以感应的方式将所述第一数据线圈与相应的第二数据线圈有效地耦合。因此，所述各自的电感耦合可形成以有利的方式传输数据的通信信道。例如，这些数据包括布置在所述滑架上的传感器的控制命令和/或时钟信号和/或数据。
所述控制装置用于控制电压供应，以便将电压施加到至少一个所述电能线圈和/或施加到至少一个所述第一数据线圈，从而通过已向其施加电压的输电线圈与受电线圈的电感耦合将电力非接触地输送至所述滑架103，和/或通过已向其施加电压的第一数据线圈与相应的第二数据线圈的电感耦合非接触地传输数据至所述滑架103和/或接收所述滑架103的数据。
因此，根据本发明所述固定线圈模块121和所述滑架线圈模块123的布置有益效果为：可以分别将电力和/或数据非接触地传输至所述滑架103，或者在所述滑架103沿所述电机模块111移动时以及当所述滑架103固定时，可以从所述滑架103接收数据。
此外，图1示出了切割线A-A，其中图4示出了对应于所述切割线A-A的剖视图。
图2示出了图1所示的导轨105上的滑架103的放大细节视图。
图2还示出了结合图1所描述的固定线圈模块121的输电线圈125。
图2还示出了结合图1所描述的第一数据线圈127、129、131、133、135。
图2示出了上文描述的滑架线圈模块123的受电线圈137。
图2还示出了上文结合图1所描述的多个第二数据线圈139、141、143。
图2还示出了上文描述的电源145和控制装置151。
例如，第一数据线圈127和131能与第二数据线圈139电感耦合，从而可形成第一通信信道。
例如，第一数据线圈129和133可以与第二数据线圈141电感耦合，从而可形成第二通信信道。
例如，第一数据线圈135可以与第二数据线圈143电感耦合，从而可形成第三通信信道。
例如，可以通过所述第三通信信道将基准时间发送至所述滑架103。
例如，可以通过所述第一和/或第二通信信道，将上文描述的数据发送至所述滑架103和/或从所述滑架103接收。
因此，可以通过所述第一和第二通信信道进行全双工通信。
所述滑架103包括电动装置157。例如，所述电动装置157为夹持器。
由于可以将电力非接触地传输至所述滑架103，因此可以操作所述电动装置157。
与所述夹持器157电连接的所述滑架线圈模块123上设置有两个电连接点159。
此外，所述滑架线圈模块123包括两个可选状态的发光二极管161，例如，其可以指示所述滑架线圈模块123的状态。
所述滑架线圈模块123包括电子设备的第一安装空间。
在所述电子设备的第一安装空间中，布置有滑架控制装置和滑架电源。
将所述滑架电源与所述受电线圈137耦合，以便向所述滑架电源提供传输的电能。
将所述滑架控制装置与所述滑架电源耦合，以通过所述滑架电源提供电能。
图2所示的固定线圈模块121包括两个相对的第一电连接件153，可以将其通过所述两个电连接件电连接至另一线圈模块。例如，可以通过这些电连接件使施加的电压循环利用。
图3示出了图2所示的线性输送***121的主视图。
所述电机模块111示出了对应主视图的第二电连接件155，所述第二电连接件以导电方式将所述电机模块111与相邻的电机模块连接，以通过驱动线圈的驱动电压进行循环。
图3示出了滑架103的滚轮104和滚轮104在其上滚动的导轨103的运行表面106。
此外，图3以抽象方式象征性地示出了滑架115的磁体117。
图3进一步以抽象方式象征性地示出了驱动线圈113。
图4示出了沿图1所示的剖面线A-A的线性输送***和非接触电力传输***的剖视图。
所述固定线圈模块121包括电子设备的安装空间169。
所述电子设备的第二安装空间169包括第一电路板171和第二电路板173。
所述第一电路板171包括所述输电线圈125和所述第一数据线圈127、129、131、133、135。
例如，所述第二电路板173包括所述控制装置151。
根据实施例，通过铁氧体材料175将所述第一电路板171与所述第二电路板173磁分离。这意味着，所述铁氧体材料175具有磁屏蔽性。特别地，这意味着所述铁氧体材料175将磁屏蔽所述第二电路板173，以使其免受第一电路板171的线圈的磁场的影响。
所述铁氧体材料175还具有可以在各个线圈处分别束缚磁场的作用。通常，如图所示，可以使用导磁材料代替铁氧体。
根据图3的主视图示出了线圈模块121的布置的第一种可能性：根据图3中的插图，将所述线圈模块121布置于所述固定电机模块111的外部。
与该第一可能性相比，图5示出了线圈模块121的布置的第二可能性。图5示出了类似于图3的相应的主视图，其中，与图3相比，电机模块111具有装配空间179，固定线圈模块121布置在该装配空间179中，其中将所述装配空间179仅抽象地描述成矩形。
图6示出了图2所示的线圈模块121和与其紧邻的另一线圈模块121。
图7示出了在另一个实施例中的两个紧邻的线圈模块121。
图7所示的实施例部分地与图6所示的实施例对应，因此参考以上说明。
与图7所示的线圈模块121的实施例对比，图6所示的实施例中的线圈模块121分别包括多个输电线圈125。
在图7所示的实施例中，将输电线圈125相邻布置在一个平面内。
图8示出了彼此直接相邻布置的两个固定线圈模块121的剖面。图8所示的左线圈模块121附加有附图标记701，以便更好地对其进行区分。图8的剖面中示出的右线圈模块121附加有附图标记703，以便更好地对其进行区分。左右线圈模块701，703的构成相同，因此，以下关于左线圈模块701的说明同样适用于右线圈模块，反之亦然。
左固定线圈模块701包括输电线圈的两个第一部分181a和181b。所述部分181a和181b均向外部敞开。所述外部通常指远离相应线圈模块的方向。因此，将第一左侧部分181a向左侧敞开。因此，将第一右侧部分181b向右侧敞开。
类似地，右固定线圈模块703包括输电线圈的两个第二部分，其中，为清楚起见，仅示出了两个第二部分中的一个部分(左侧部分)，其用附图标记183a表示。将所述两个第二部分构造成向外侧敞开。
所述左线圈模块701包括右外端187和左外端189。类似地，所述右线圈模块703包括右外端(未示出)和左外端189。所述左线圈模块701的右端187与所述右线圈模块703的左端189相对。
所述第一右侧部分181b和所述第二左侧部分183a组合形成输电线圈185。为此，所述两个部分181b和183a彼此导电连接，为清楚起见这里未示出。
类似地，布置于左线圈模块701的左侧的线圈模块701的第一左侧部分181b和第二右侧部分形成输电线圈。
类似地，右线圈模块703的第二右侧部分和布置于右线圈模块703的右侧的线圈模块的第一左侧部分形成输电线圈。
在该实施例中，将输电线圈分布于两个线圈模块上。
例如，输电线圈的各部分形成输电线圈的一半。
该实施例的优点是，例如，在线圈模块之间的过渡处，传输电力的下降不如在两个紧邻的线圈模块的两个邻接的输电线圈的情况下那样多，其中未将所述输电线圈分布于两个线圈模块上。
在本文未示出的实施例中，输电线圈为平行四边形。这种形状的优点在于，不会将两个相应的输电线圈之间的过渡处捆绑在一个位置上。这样，也可以一定程度地缓解电力的下降。根据本文未示出的实施例，平行四边形的形状可以不同于矩形或正方形。
图9示出了另一实施例中的两个固定线圈模块121的剖面。
图9所示的固定线圈模块121与图8所示的两个固定线圈模块121部分相同。参考以上说明。
相比之下，图9的两个线圈模块121在左线圈模块701的两个第一部分181a和181b之间以及右线圈模块703的两个第二部分183a之间具有多个输电线圈125。
本实施例的优点在于，可最多将最大长度的滑架与输电线圈重叠。所述滑架使包括输电线圈和受电线圈的电能传输谐振电路的固有频率失谐。但是，如本实施例所述，每个线圈模块上设置有多个输电线圈，保留的输电线圈不受或仅受到所述滑架微弱的影响。
例如，图9的线圈模块121的输电线圈125的宽度相当于滑架的最大长度，使得滑架的最大长度可以大于输电线圈的长度。
图10示出了不同实施例中的固定线圈模块121。
所述线圈模块121包括两个输电线圈125，其中所述两个输电线圈提供有附图标记901和903，以便更好地对其进行区分。所述两个输电线圈901和903部分重叠且彼此相对偏置地布置。将所述输电线圈901布置于所述输电线圈903之上。在线圈模块121的长度范围内，将不延伸所述两个输电线圈901和903，即，其不从线圈模块121的左端189到线圈模块121的右端187延伸。例如，输电线圈901和903各自的最大长度为线圈模块121的长度的75％。
例如，这具有以下技术优势：可以有效进行电力传输。特别地，这具有以下技术优势，即当所述滑架103沿所述固定线圈模块121移动时，能有效地减少可能产生的电力纹波。特别地，这使得电力传输相对均匀而没有明显的功率波动。
图11示出了实施例中的固定线圈模块121。
图11所示的固定线圈模块121与图10所示的固定线圈模块121部分相同。参考上述实施例。
区别是，设置了多个输电线圈1001而不是一个上侧输电线圈901；设置了多个输电线圈1003而不是一个下侧输电线圈903；与图10的输电线圈901和903相似，将所述输电线圈部分重叠且彼此相对偏置地布置。
例如，图11的线圈模块121的输电线圈1001或输电线圈1003的宽度相当于最大的滑架长度，因此就长度而言，最多只有一个滑架超过输电线圈。
本实施例的优点在于，可至多将最大长度的滑架置于输电线圈上。所述滑架将调谐包括输电线圈和受电线圈的电源传输谐振电路的固有频率(natural frequency)。但是，由于每个线圈模块上设置有多个输电线圈，因此保留的输电线圈不受所述滑架的影响或仅受到所述滑架微弱的影响。
输电线圈不在两个固定线圈模块上延伸的实施例的优点是，例如，为了输电线圈的两个部分之间的电接触，可以免去线圈模块之间的电接触，但是由于两个线圈模块的两个紧邻的输电线圈之间的存在间隙，这可能导致电力下降。
图12示出了多个并排布置的输电线圈125，所述输电线圈具体如下：第一输电线圈1101、第二输电线圈1103、第三输电线圈1105、第四输电线圈1107，第五输电线圈1109，第六输电线圈1111，第七输电线圈1113，第八输电线圈1115以及第九输电线圈1117。
例如，每个所述输电线圈125的宽度为所述滑架103的所有受电线圈的宽度之和的三分之二。
所述输电线圈125以相反的方向通电，例如，方向相反或异相差180°。根据第一相通电的线圈125用附图标记191标记，并且根据与第一相偏移了180°的第二相而通电的线圈125用附图标记193标记，以便更好地对其进行区分。
因此，根据第一方向对第一、第三、第五、第七和第九输电线圈通电。相应地，第二、第四、第六和第八输电线圈相对于第一方向被进行异相180°通电。
在本文未示出的实施例中，提供了比图12中所示的多个输电线圈更多或更少的输电线圈。同样适用于图12所示的实施例。
图12还示出了两个受电线圈137，所述受电线圈具体如下：第一受电线圈195和第二受电线圈197。所述两个受电线圈195和197位于此处未示出的滑架上，例如，其位于图1所示的线性输送***101的滑架103上。
根据实施例，所述两个受电线圈195、197各自的宽度相当于所述滑架103的宽度的一半。这意味着，根据本实施例，所述两个受电线圈195、197的宽度之和相当于所述滑架103的宽度。
图13示出了滑架沿输电线圈125移动时的两个受电线圈195，197的三个不同位置。
在第一位置199处，第一受电线圈195完全位于第一输电线圈上方，因此其与第一受电线圈1101百分之百耦合。考虑到相反的电流，该百分比和随后的百分比分别表示对应的受电线圈与对应的输电线圈的重叠百分比。第二受电线圈197位于第一位置199中，该位置为所述第一输电线圈195的上方一半和第二输电线圈1103的上方一半。由于第一输电线圈1101和第二输电线圈1103以相反的方向进行通电，因此各个电感耦合彼此抵消，使得处于第一位置199的第二受电线圈与第一输电线圈1101和第二输电线圈1103不耦合。
在第二位置201处，第一受电线圈195完全位于第三输电线圈1105上方，因此其与第三输电线圈1105百分之百耦合。第二受电线圈197完全位于第四输电线圈1107上方，因此其与第四输电线圈1105百分之百耦合。
在第三位置203处，第一受电线圈195完全位于第五输电线圈1109上方，因此其与第六输电线圈1111百分之百耦合。由于第五输电线圈1109和第六输电线圈1111提供相反方向的电流，因此各个电感耦合部分地相互抵消，使得第一受电线圈195总共与第五输电线圈1109进行百分之六十的耦合。
在第三位置203处，第二受电线圈197完全位于第六输电线圈1111上方，因此其与第六输电线圈1111百分之百耦合。
图14示出了另一个实施例中的两个固定线圈模块121。
图14所示的左线圈模块121附加有附图标记1301，图14所示的右线圈模块121附加有附图标记1303。
左线圈模块1301包括图12的第一、第二和第三电能传输线轴1101、1103、1105。
右线圈模块1303包括图12的第四、第五、第六、第七、第八和第九输电线圈1107、1109、1111、1113、1115、1117。
在此处未示出的实施例中，线圈模块1301、1303均包括同等数量的输电线圈。
如图12和图13所述，各个输电线圈以相反的方向进行通电。
图14还示出了两个受电线圈195、197。
第二受电线圈197完全位于右线圈模块的第四输电线圈1107上方，因此其与第四输电线圈1107百分之百电感耦合。
第一受电线圈195部分地位于第三输电线圈1105的上方，并且部分地位于左线圈模块1301和右线圈模块1303之间的间隙1305的上方。在这方面，与第一受电线圈195完全位于第三输电线圈1105上方的位置相比，第一受电线圈195与第三输电线圈1105的电感耦合更低。
图14所示的实施例使得即使左固定线圈模块1301和右固定线圈模块1303之间的滑架在过渡期间，也可以高效且均匀地向所述滑架供电。
在滑架上设置两个相邻的受电线圈的优点是，例如，当滑架从一个线圈模块传递至另一个线圈模块时，可以确保两个受电线圈之一始终位于其中一个线圈模块的整个表面上，从而始终保证最低的传输电力。
这也具有使输电线圈的励磁无需同步的优点。例如，这意味着，根据输电线圈在两个线圈模块上延伸(输电线圈的两个部分形成共用输电线圈)的实施例，无需直接连接线圈模块。
从而，有效地解决了由于间隙引起的线圈和模块过渡时的电力纹波的问题。
图15示出了用于操作线性输送***的方法的流程图，包括下列步骤：
使用控制装置控制221用于所述一个或多个固定线圈模块的电源，使得所述一个或多个输电线圈中的至少一个输电线圈和/或所述一个或多个第一数据线圈中的至少一个第一数据线圈互相供应电压，从而通过已向其施加电压的输电线圈与受电线圈的电感耦合将电力非接触地输送至所述滑架225，和/或通过已向其施加电压的第一数据线圈与第二数据线圈的电感耦合非接触地传输数据至所述滑架227和/或接受所述滑架1401的数据。
本发明的概念是允许在没有剧烈电力波动的情况下进行均匀的电能传输。为了避免在不同的振荡电路(由线圈形成)中发生跳动，例如，将输电线圈和/或第一线圈和/或第二线圈以与谐振频率相对应的频率进行主动励磁。例如，通过磁脉冲或电磁脉冲(信号、波)实现双向同步通信。同步数据传输以有利的方式使得“分布式时钟”(相位控环路)可以在接收器(滑架)中运行。例如，这使得可以通过滑架上的夹持器执行精确同步的运动顺序。特别是，这使得可以独立于通信周期将用于将某种运动的运动命令发送至滑架。
在此处示出的实施例中，滑架线圈模块包括一个或多个用于存储传输的电力的电力存储器。例如，此类电力存储器是电解电容器。

Claims (15)

1.一种线性输送***(101)，包括：
活动滑架(103)，
用于引导所述滑架(103)的导轨(105)，
用于沿所述导轨(105)驱动所述滑架(103)的线性电机(107)，所述线性电机(107)包括定子(109)和转子(115)，所述定子(109)包括至少一个沿所述导轨(105)固定布置的电机模块(111)，每个电机模块(111)包括一个或多个驱动线圈(113)，所述转子(115)布置于所述滑架(103)上并包括一个或多个磁体(117)，以及
非接触电力和数据传输***(119)，所述非接触电力和数据传输***(119)包括以下：
沿所述至少一个电机模块(111)固定布置的一个或多个固定线圈模块(121)，
一个或多个布置于所述滑架(103)上的滑架线圈模块(123)，
其中所述一个或多个固定线圈模块(121)分别包括一个或多个输电线圈(125)和一个或多个第一数据线圈(127、129、131、133、135)，
其中所述一个或多个滑架线圈模块(123)包括一个或多个可与所述一个或多个输电线圈(125)电感耦合的受电线圈(137)、和一个或多个可与所述一个或多个第一数据线圈(127、129、131、133、135)电感耦合的第二数据线圈(139、141、143)，
用于分别控制所述一个或多个固定线圈模块(121)的电源(145)向所述一个或多个输电线圈(125)中的至少一个输电线圈和/或向所述一个或多个第一数据线圈(127、129、131、133、135)中的至少一个数据线圈施加电压的控制装置(151)，
从而通过已向其施加电压的输电线圈(125)与受电线圈(137)的电感耦合将电力非接触地输送至所述滑架(103)，和/或通过已向其施加电压的第一数据线圈(127、129、131、133、135)与第二数据线圈(139、141、143)的电感耦合非接触地传输数据至所述滑架(103)或者接受所述滑架(103)的数据。
2.根据权利要求1所述的线性输送***(101)，其中，所述非接触电力和数据传输***(119)包括通信接口(207)，用于通过通信网络接收基准时间，其中所述控制装置(151)用于基于所述基准时间控制所述电源(145)，以便将基于所述基准时间的时钟信号作为数据非接触地传输至所述滑架(103)。
3.根据权利要求1或2所述的线性输送***(101)，其中，所述滑架(103)具有与所述一个或多个受电线圈(137)耦合的滑架电源(215)，其中所述受电线圈(137)用于为所述滑架电源(215)提供所述传输的电力；所述滑架(103)包括耦合至所述滑架电源(215)的控制装置(217)，用于从所述滑架电源(215)提供电力。
4.根据权利要求3所述的线性输送***(101)，其中，所述滑架电源(215)与至少一个或多个第二数据线圈(139、141、143)中的至少一个数据线圈耦合，其中，所述滑架控制装置(217)用于控制所述滑架电源(215)向与所述滑架电源(215)耦合的所述至少一个第二数据线圈(139、141、143)中的至少一个数据线圈提供电压，从而使数据可通过已施加了电压的第二数据线圈(139、141、143)与第一数据线圈(127、129、131、133、135)的电感耦合由滑架(103)非接触地传输。
5.根据权利要求3或4所述的线性输送***(101)，其中，所述滑架(103)包括与所述滑架电源(215)耦合的电动装置(157)，以便能够向所述电动装置提供电力，其中所述滑架控制装置(217)与所述一个或多个第二数据线圈(139、141、143)耦合以接收所述传输数据，并且所述滑架控制装置(217)用于基于接收数据控制所述电动装置(157)。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的线性输送***(101)，其中，所述一个或多个固定线圈模块(121)中的至少一个固定线圈模块沿所述至少一个电机模块(111)延伸，其中，所述至少一个固定线圈模块(121)正好包括一个输电线圈(125)，所述输电线圈沿所述至少一个电机模块(111)从所述至少一个线圈模块(121)的第一端向与所述第一端相对的所述线圈模块的第二端延伸。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的线性输送***(101)，其中，所述一个或多个固定线圈模块(121)中的至少一个沿所述至少一个电机模块(111)延伸，其中，所述至少一个固定线圈模块(121)包括沿所述至少一个电机模块(111)彼此相对偏置地布置的多个输电线圈(125)。
8.根据权利要求7所述的线性输送***(101)，其中，所述多个输电线圈(125)部分重叠且彼此相对偏置地布置。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的线性输送***(101)，其中，提供了沿所述至少一个电机模块(111)延伸的多个固定线圈模块(121)，所述固定线圈模块中的至少两个固定线圈模块与另一个固定线圈模块紧邻布置，其中所述两个紧邻布置的固定线圈电感器(121)各自包括输电线圈(125)的一部分，以此方式形成的两个部分形成输电线圈(125)。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的线性输送***(101)，其中，所述一个或多个固定线圈模块(121)中的至少一个固定线圈模块布置于所述至少一个电机模块(111)的外侧上。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的线性输送***(101)，其中，所述一个或多个固定线圈模块(121)中的至少一个固定线圈模块布置于所述至少一个电机模块(111)的装配空间(179)内。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的线性输送***(101)，其中，所述一个或多个固定线圈模块(121)中的至少一个固定线圈模块具有包括所述一个或多个输电线圈(125)和所述一个或多个第一数据线圈(127、129、131、133、135)的电路板，所述电路板构成所述至少一个电机模块(111)的外侧。
13.一种用于操作根据前述权利要求中的任一项所述的线性输送***的方法，包括以下步骤：
使用控制装置(151)控制(221)电源(145)，使得所述一个或多个输电线圈(125)中的至少一个输电线圈和/或所述一个或多个第一数据线圈(127、129、131、133、135)中的至少一个第一数据线圈互相供应(223)电压，从而通过已向其施加电压的输电线圈(125)与受电线圈(137)的电感耦合将电力非接触地传输(225)至所述滑架(103)，和/或通过已向其施加电压的第一数据线圈(127、129、131、133、135)与第二数据线圈(139、141、143)的电感耦合非接触地传输(227)数据至所述滑架(103)和/或接受(1401)所述滑架(103)的数据。
14.一种用于线性输送***(101)的非接触电力和数据传输***(119)，所述线性输送***包括：活动滑架(103)，用于引导所述滑架(103)的导轨(105)，用于沿所述导轨(105)驱动所述滑架(103)的线性电机(107)，其中所述线性电机(107)包括定子(109)和转子(115)，所述定子(109)包括至少一个沿所述导轨(105)固定布置的电机模块(111)，每个电机模块(111)包括一个或多个驱动线圈(113)，所述转子(115)布置于所述滑架(103)上并包括一个或多个磁体(117)；所述非接触电力和数据传输***(119)包括以下：
沿所述至少一个电机模块(111)固定布置的一个或多个固定线圈模块(121)，
一个或多个布置于所述滑架(103)上的滑架线圈模块(123)，
其中所述一个或多个固定线圈模块(121)分别包括一个或多个输电线圈(125)和一个或多个第一数据线圈(127、129、131、133、135)，
其中所述一个或多个滑架线圈模块(123)包括一个或多个可与所述一个或多个输电线圈(125)电感耦合的受电线圈(137)、和一个或多个可与所述一个或多个第一数据线圈(127、129、131，133、135)电感耦合的第二数据线圈(139、141、143)，
以及用于分别控制所述一个或多个固定线圈模块(121)的电源(145)向所述一个或多个输电线圈(125)中的至少一个输电线圈和/或向所述一个或多个第一数据线圈(127、129、131、133、135)中的至少一个数据线圈施加电压的控制装置(151)，
从而通过已向其施加电压的输电线圈(125)与受电线圈(137)的电感耦合将电力非接触地输送至所述滑架(103)，和/或通过已向其施加电压的第一数据线圈(127、129、131、133、135)与第二数据线圈(139、141、143)的电感耦合非接触地传输数据至所述滑架(103)或者接受所述滑架(103)的数据。
15.一种计算机程序包括程序代码，用于当所述计算机程序在计算机上执行时实施权利要求13所述的方法。
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