DE2029468A1 - Device for contactless electn see energy transfer - Google Patents

Description

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Berlin, den 10. Juni 197OBerlin, June 10, 197O

Vorrichtung zur kontaktIosen elektrischen Energieübertragung Device for contactless electrical energy transmission

Die Erfindung betrifft eine-Vorrichtung zur kontaktlosen elek trischen Energieübertragung. 'The invention relates to a device for contactless elek tric energy transfer. '

Die Übertragung von elektrischer Energie an Stromabnehmer, z. B. transportable Verbraucher, erfolgt meist über Steck- und Kontaktvorrichtungen, die manuell oder automatisch betätigt werden. Ein wesentlicher Nachteil dieser Methode besteht darin, daß die Kontaktflächen der Kontaktelemente zentriert sein müssen, um eine sichere Verbindung zu ermöglichen. Hinzukommt, daß diese Kontakte ständigem Verschleiß unterliegen und einer laufenden Wartung bedürfen, damit der Übergangswiderstand nicht zu groß wird. Ein großer Nachteil besteht weiterhin darin, daß beim Ein- und Ausschalten Funken entstehen, die die Verwendung dieser Methode beim Arbeitten mit explosiven Gasen von vornherein ausschließen. The transmission of electrical energy to pantographs, z. B. transportable consumers, is usually done via plug and contact devices that are operated manually or automatically will. A major disadvantage of this method is that the contact surfaces of the contact elements must be centered to allow a secure connection. In addition, these contacts are subject to constant wear and tear and require ongoing maintenance so that the contact resistance does not become too great. A great disadvantage is furthermore that when switching on and off sparks are generated which preclude the use of this method when working with explosive gases from the outset.

Zur kontaktIosen Übertragung von Energie bieten sich andererseits Sende- und Empfangseinrichtungen an, die aber auf Energie hoher Frequenz beschränkt sind. Diese Art der Energieübertragung ist daher nicht immer befriedigend, da der Auf- . wand zur Erzeugung und -Übertragung von Energie hoher Frequenz außerordentlich groß und überdies sehr kostspielig ist.On the other hand, they can be used for the contactless transmission of energy Transmitting and receiving devices that rely on energy high frequency are limited. This kind of energy transfer is therefore not always satisfactory, since the up. wall for the generation and transmission of high-frequency energy is extremely large and, moreover, very expensive.

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Vorstand: Han»-JOrg*n Hamann · Karl OiIo Mllleltlentchtid Verfilzender da· AufilchUrales; Dr.Jur.Eduard v. Sdiwartrlcoppan 1 Berlin 65, MUllaritraßa 170-172 Dr. rar. nal. Gerhard Rasp* · Dr.-lng. Hor«t WIImI Sitz der Go»ollcclm(l! Berlin und Bargkarrfan Poilfadi B9Board of Directors: Han »-JOrg * n Hamann · Karl OiIo Mllleltlentchtid Verfilzender da · AufilchUrales; Dr Eduard v. Sdiwartrlcoppan 1 Berlin 65, MUllaritraßa 170-172 Dr. rar. nal. Gerhard Rasp * · Dr.-lng. Hor «t WIImI headquarters of the Go» ollcclm (l! Berlin and Bargkarrfan Poilfadi B9

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Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der beschriebenen Nachteile kontaktlos elektrische Energie, insbesondere von Netzfrequenz, an Stromabnehmer, vorzugsweise transportable Verbraucher, zu übertragen.The object of the invention is, while avoiding the disadvantages described, contactless electrical energy, in particular of mains frequency, to be transmitted to current collectors, preferably portable consumers.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gelöst, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß diese aus einem zweigeteilten Kerntransformator mit je einer Spulenwicklung besteht, wobei die Primärseite mit der Stromquelle und die Sekundärseite mit dem Stromverbraucher verbunden sind.This object is achieved according to the invention by a device which is characterized in that it consists of a two-part core transformer, each with one coil winding exists, the primary side being connected to the power source and the secondary side being connected to the power consumer.

Nach einem Merkmal ist die Vorrichtung so gestaltet, daß sichAccording to one feature, the device is designed so that

.oder die Primärseite vorzugsweise kegelförmig^einseitig schräg in die Sekundärseite einpaßt. Ein weiteres Merkmal sieht vor, daß die Primärseite einen Näherungsschalter trägt, der die Spulenwicklung dieser Seite bei einem gewünschten Luftspaltabstand von der Sekundärseite einschaltet.. or the primary side preferably conical ^ on one side inclined in the secondary side fits. Another feature provides that the primary side carries a proximity switch that the Coil winding on this side at a desired air gap distance switches on from the secondary side.

Entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Primärseite und die Sekundärseite gegen Berührung elektrisch isoliert. Dies wird zweckmäßig dadurch erreicht, indem die beiden Transformatorhälften in Kunstharz eingegossen werden»According to a further feature of the invention, the primary side and the secondary side are electrical against contact isolated. This is expediently achieved by casting the two transformer halves in synthetic resin »

Die'vorbeschriebene Vorrichtung löst das Problem der kontaktlosen Übertragung elektrischer Energie von insbesondere Netz-The device described above solves the problem of contactless Transmission of electrical energy from, in particular, network

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- 3 ~ 2 O 2 9 4 6 8 Patentabteilung- 3 ~ 2 O 2 9 4 6 8 Patent Department

frequenz an Stromabnehmer. Diese Energieübertragung ist ohne eine genaue Zentrieriing der Berührungsstelle möglich, da das magnetische Feld der Primärseite des geteilten Transformators den Sekundärkern automatisch an sich zieht und damit selbst zentriert.frequency to pantograph. This energy transfer is possible without an exact centering of the point of contact, since the magnetic field of the primary side of the split transformer automatically pulls the secondary core towards itself and thus centers itself.

Die Vorrichtung hat darüber hinaus den besonderen Vorteil, funkenfrei zu arbeiten. . 'The device also has the particular advantage to work spark-free. . '

Zweckmäßigerweise erfolgt das Ein- und Ausschalten mit dem Näherungsschalter ebenfalls kontaktlos über Thyristoren.It is advisable to switch it on and off with the Proximity switches also contactless via thyristors.

Als Stromquelle dient Netzstrom üblicher Frequenz. Diese wird an der Übertragungsstelle fest mit der Primärseite des geteilten Transformators verbunden. Die Sekundärseite wird an den Stromabnehmer, z. B. den transportablen Verbraucher, installiert. Die Kerngröße und die Wicklungen des zweigeteilten Transformators werden jeweils entsprechend der zu übertragenden Leistungen ausgelegt, wobei der maximal durchlässige Luftspalt zu berücksichtigen ist.Mains current of the usual frequency is used as the power source. This will permanently connected to the primary side of the split transformer at the transmission point. The secondary side is attached to the Pantographs, e.g. B. the portable consumer installed. The core size and windings of the split transformer are each designed according to the power to be transmitted, with the maximum permeable air gap increasing is taken into account.

Die Vorrichtung eignet sich insbesondere für automatisch gesteuerte Transporteinrichtungen zur Beförderung von Transportgütern, Vielehe während des Transportes oder an der automatischen Ablegestelle elektrische Energie benötigen.The device is particularly suitable for automatically controlled Transport devices for the transport of goods in transit, polygamy during transport or on the automatic Need electrical energy.

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— L\. _ OflOCl / CO Patentabteilung- L \. _ OflOCl / CO patent department

Als Beispiele sind hierfür zu nennen:Examples are:

1. der automatische Transport von Galvanisiertrommeln, die an den Ablageplätzen oder an den Transporteinrichtungen oder an den Ablageplätzen und an den Transporteinrichtungen elektrische Energie benötigen, z. B. für die Trommeldrehung mit einem Gleichstrommotor; .1. the automatic transport of galvanizing drums that are placed at the storage areas or at the transport facilities or need electrical energy at the storage areas and at the transport facilities, e.g. B. for drum rotation with a DC motor; .

2. die elektrische Energieübertragung an bewegliche Verbraucher in explosionsgefährdeten Räumen mit besonderen Schutzmaßnahmen .2. the transfer of electrical energy to mobile consumers in potentially explosive areas with special protective measures.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht.Exemplary embodiments of the invention are illustrated in the drawings.

Darin zeigt Figur 1 einen zweigeteilten Transformator mit Primärseite (I) und Sekundärseite (II), welche mit der primären Spulenwicklung (l) bzw. der sekundären Spulenwicklung (2) bestückt sind.FIG. 1 shows a two-part transformer with primary side (I) and secondary side (II), which is connected to the primary Coil winding (1) or the secondary coil winding (2) are fitted.

Teil II stellt den Primärkern des Übertragers dar und kann aus M-Trafoblech oder einem Schnittbandkern hergestellt werden. Die Schenkel des Primärkerns sind dabei zu einer Pyra-. mide abgestanzt.Part II represents the primary core of the transformer and can be made from M transformer sheet or a cut ribbon core. The legs of the primary nucleus are a pyra. mide punched.

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- 5 -2029 Λ 6 8 Patentabteilung- 5 -2029 Λ 6 8 Patent Department

Teil I stellt die Sekundärseite des Übertragers dar. Die Schenkel der Sekundärseite sind dabei umgekehrt zum Teil"II gestanzt, sodaß beim Annähern beide Teile sich'zu einem Körper ergänzen. .Part I represents the secondary side of the transformer. The legs of the secondary side are the opposite of part "II punched so that when approaching both parts become one Complement body. .

Im Teil II eingebettet ist die Primärspule 2 des Übertragers. Im Teil I eingebettet ist die Sekundärspule 1 des Übertragers.The primary coil 2 of the transformer is embedded in part II. The secondary coil 1 of the transformer is embedded in part I.

In Figur 2 zeigt der untere Teil der Skizze die Primärseite P des Übertragers und den Näherungsschalter N, die stationär montiert sind.In Figure 2, the lower part of the sketch shows the primary side P of the transformer and the proximity switch N, which is stationary are mounted.

Der obere Teil besteht aus der Sekundärseite S des Übertragers, der in 3 Achsen beweglich über einen Aufhänger A an dem transportablen Verbraucher befestigt ist. Die Eisenschaltfahne F ist starr mit dem Verbraucher verbunden.The upper part consists of the secondary side S of the transformer, which is movably attached in 3 axes via a hanger A to the transportable consumer. The iron switching flag F is rigidly connected to the consumer.

Figur 3 veranschaulicht im Wirkschaltplan die Funktion der ■ elektrischen Schaltung. Die Abidirzungen bedeuten: . · .Figure 3 illustrates the function of the ■ in the circuit diagram electrical circuit. The abbreviations mean:. ·.

Si = SicherungSi = fuse

G-I = GlimmlampeG-I = glow lamp

■ N = ,Näherungsschalter■ N =, proximity switch

Pw β PrimärwicklungPw β primary winding

Sw = SekundärwicklungSw = secondary winding

GV = GleichspannungswandlerGV = DC voltage converter

• (falls der Verbraucher Gleichspannung benötigt)• (if the consumer needs DC voltage)

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Figur 4 zeigt ebenfalls wie Figur 1 einen zweigeteilten Transformator, bei dem die Schenkel jedoch nicht zu einer Pyramide, sondern einseitig schräg abgestanzt sind. Like FIG. 1, FIG. 4 also shows a two-part transformer in which the legs, however, are not punched to form a pyramid, but rather obliquely on one side.

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Claims (7)

SCHERING AGSCHERING AG - 7 " _Λ Patentabteilung- 7 " _Λ patent department Pat ent ansprüchePatent claims (IJ Vorrichtung zur kontaktlosen elektrischen Energieübertragung, dadurch gekennzeichnet, daß diese aus einem zweigeteilten Kerntransformator mit je einer Spulenwicklung "besteht, wobei die Primärseite mit der Stromquelle und die Sekundärseite mit dem Stromverbraucher verbunden sind. ·(IJ device for contactless electrical energy transmission, characterized in that it consists of a two-part core transformer, each with a coil winding "consists of the primary side with the power source and the secondary side with the power consumer are connected. · 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Primärseite kegelförmig oder einseitig schräg in die Sekundärseite einpaßt.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the primary side is conical or inclined on one side fits into the secondary side. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Primär- und die Sekundärseite bei einem definierten Luftspalt ein- und ausgeschaltet wird.3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the primary and secondary sides are switched on and off at a defined air gap. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß g die Primärseite und Sekundärseite elektrisch isoliert sind.4. Apparatus according to claim 1, characterized in that g, the primary side and secondary side are electrically isolated. 5· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Primär.seite ein Näherungsschalter angebracht ist, der die Spulenwicklung dieser Seite erst bei einem gewünschten Abstand von der Sekundärseite ein- und ausschaltet. 5 · Device according to claim 1, characterized in that a proximity switch is attached to the primary side, which only switches the coil winding on and off on this side at a desired distance from the secondary side. - 8 1Q985 1 /0873 - 8 1Q985 1/0873 SCHERING AGSCHERING AG ~⁸~ 202946 ^«~ ⁸ ~ 202946 ^ « 6. Verwendung der Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 5 kontaktlosen elektrischen Energieübertragung, insbesondere an transportable Stromverbraucher.6. Use of the device according to claims 1 to 5 Contactless electrical energy transmission, in particular to portable electricity consumers. 7. Verfahren zur kontaktlosen elektrischen Energieübertragung unter Verwendung einer Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 5,7. A method for contactless electrical energy transmission using a device according to claims 1 to 5, 109851 /0873109851/0873 Lee rs e i t eLee rs e i t e