DE69326762T2

DE69326762T2 - Gleis mit induktivem primärkreis

Info

Publication number: DE69326762T2
Application number: DE69326762T
Authority: DE
Inventors: John Boys; Shuzo 2-11 Nishino
Original assignee: Daifuku Co Ltd; Auckland Uniservices Ltd
Current assignee: Daifuku Co Ltd; Auckland Uniservices Ltd
Priority date: 1992-05-10
Filing date: 1993-05-05
Publication date: 2000-04-20
Anticipated expiration: 2013-05-06
Also published as: DE69326762D1; AU4093593A; JP3512799B2; EP0640255A1; WO1993023909A1; EP0640255B1; EP0640255A4; KR0154345B1; JPH08501436A

Description

TECHNISCHE ANWENDUNGSGEBIETE DER ERFINDUNG

Diese Erfindung ist gedacht für Stromverteilersysteme, die hauptsächlich induktiven Energietransfer von Hochfrequenzresonanzströmen innerhalb von Primärleitern und ganz speziell an modular-resonante Magnetfeldemitter anwenden.

HINTERGRUNDWISSEN

Seit langem gibt es Probleme bei der konventionellen Übertragung elektrischer Energie auf Fahrzeuge mit Eigenantrieb. Die mit Gleitbürste ausgerüsteten Fahrzeuge, die entlang eines festen stromführenden Leiters reiben, weisen Verschleiß, Staubbildung, periodisch auftretenden Stromberührungsverlust, Funkenbildung und die Gefahr elektrischer Schläge auf. Besonders Fahrzeuge ohne gewichtsführende Schienen driften von einer vorgegebenen Route ab und verlieren dann häufig den Kontakt zum Stromversorger.
Induktive Energieverteilungssysteme bewältigen viele Probleme damit, dass sie das magnetische Wechselfeld nutzen, das einen festen, primären Leiter umgibt, um Strom in einen sekundären Leiter in einiger Entfernung vom primären Leiter zu induzieren, und damit direkten Kontakt vermeiden. Sie sind ganz besonders dafür geeignet, Antriebskraft zur Verfügung zu stellen.
Der Gebrauch von Hochfrequenzresonanzströmen innerhalb von Primär- und Sekundärleitern hat den Wirkungsgrad induktiver Energieverteilung bedeutend verbessert und kürzliche Entwicklungen in der Halbleitertechnologie haben die Anwendung verbesserter induktiver Energieverteilungssysteme ermöglicht (Boys & Green in WO 92/17929).
EP A 0 289 868 beschreibt ein elektrisches modulares Fahrbahnsystem zur Energieübertragung und Steuerung induktiv gekoppelter Fahrzeuge, die sich darauf bewegen. Das System enthält eine Mehrzahl länglicher, elektrisch angeschlossener Induktormodule, angeordnet in einer ausgerichteten Strecke und auseinanderliegend, um eine durchgehende Fahrzeugbahn zu bilden. Jedes Modul hat einen magnetischen Kern und Leistungswicklungen, die ein magnetisches Feld erzeugen, das über die Fahroberfläche hinausreicht. Steuerbare Relais sind zwischen Modulen angeschlossen, um die Möglichkeit zu geben, ausgewählte Module vom elektrischen Betriebsstrom entweder zu aktivieren oder zu überbrücken. Aufnehmerwicklungen in Modulen werden durch das Vorhandensein eines Fahrzeugs auf einem Modul aktiviert, um Steuersignale an Relais für andere Module bereitzustellen.
Eine Abhandlung mit dem Titel: "Contactless Power Delivery System for Mining Applications" von K Klontz et al (Konferenzaufzeichnung der Jahresversammlung der IEEE Gesellschaft für Industrieanwendung. Band 1, 28. September 1991, USA, Seiten 1263-1269) beschreibt eine primäre Induktivbahn für ein resonantes, induktives Energieverteilungssystem und die Bahn, die mehrere primäre Leitermodule umfasst.
Resonante induktive Energieübertragungssysteme wurden von der Schwierigkeit behindert, lange Bahnen mit genügend Energie zu versorgen. Obwohl eine Bahn einer gegebenen Länge einfach durch höhere Spannungen mit mehr Energie versorgt werden kann, werden dabei vielleicht angemessene Sicherheitsanforderungen überschritten, und die Nennwerte der verfügbaren elektronischen Komponenten, die in der Stromquelle verwendet werden, werden allgemein mit Ausgangsspannungen über 600 V überschritten.
Ein weiterer Nachteil solcher Systeme ist das Gesundheitsrisiko, das durch die von stromführenden Leitern ausgestrahlten, starken magnetischen Felder verursacht wird; diese Risiken haben die Verabschiedung von strengen Feldstärkerichtlinien zur Folge gehabt. Bei der Bereitstellung realistischer Energiemengen zur Antriebskraft werden diese Beschränkungen normalerweise leicht überschritten.

ZIEL

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Beitrag zu einem verbesserten und sichereren induktiven Energietransportsystem zu leisten, oder zumindest drin, der Öffentlichkeit eine nützliche Alternative anzubieten.

ERFINDUNGSAUSSAGE

Folglich bietet die vorliegende Erfindung eine primäre Induktivbahn für ein resonantes induktives Energieverteilungssystem; genannte Bahn kann eine Verbindung mit einer Stromquelle herstellen, die Wechselstrom mit einer Systemfrequenz erzeugen kann,
wobei:
genannte Bahn eine Resonanzfrequenz hat, die mit einer genannten Systemresonanzfrequenz kompatibel ist;
dadurch gekennzeichnet, dass
die besagte Bahn mindestens zwei primäre Leitmodule enthält, die jeweils eine Resonanzfrequenz haben, welche mit der Systemresonanzfrequenz kompatibel ist;
wobei jedes besagte primäre Leitmodul eine Erst- und eine Sekundärleitvorrichtung umfasst, die parallel und in einem Abstand voneinander angeordnet sind;
wobei ferner:
jede Leitvorrichtung jedes besagten Moduls über eine Verbindungsvorrichtung verfügt, mit der eine Verbindung mit einer benachbarten Leitvorrichtung innerhalb der primären Leitmodule hergestellt werden kann, so dass eine Reihe von Modulen miteinander verbunden werden kann, um eine längere primäre Induktivbahn zu bilden;
und jedes primäre Leitmodul mindestens einen resonierenden Kondensator enthält, der mit der jeweiligen Leitvorrichtung in Serie geschaltet ist.
Weitere Aspekte der Erfindung sind bei den Ansprüchen detaillierter dargestellt.

ZEICHNUNGEN

Nachfolgend werden die für diese Erfindung geeigneten Fahrzeugformen an Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Schaltbilder beschrieben.
Abb 1: zeigt den gegenwärtigen Stand der Technik des Leiters einer erregten Bahn
Abb 2: zeigt das Schaltbild einer zusammengeführten Komponente, äquivalent zu einem kurzgeschlossenen Bahnende
Abb 3a: zeigt ein Schaltbild, vergleichbar mit Abb 2; in der Ausführung mit Bahnkomponenten (für eine verteilte Induktivität) und separaten Betriebskapazitäten.
Abb 3b and 3c beschreiben Methoden zur Reduzierung der Kondensatorennennspannung.
Abb 3d: zeigt ein Schaltbild eines geschlossenen Resonanzstromkreises von zwei Induktoren und von zwei Kondensatoren mit einem Nullinduktanzkabel, zur Verknüpfung von Punkten mit gleicher Phase und Amplitude.
Abb 3e: zeigt ein Schaltbild eines Resonanzstromkreises zweier Induktivitäten und zweier Kondensatoren mit einem Nullinduktanzkabel zur Kopplung von Punkten mit der gleichen Phase und Amplitude und so adaptiert, dass ein in Serie geschaltetes Modul eines resonanten Primärpfades gebildet wird.
Abb 4a: zeigt ein Schaltbild mit einer Reihe von Modulen, jedes mit zwei separaten Betriebskapazitäten mit verteilter Induktivität (Verteilerspulen) innerhalb von Längeneinheiten der Leiterbahnen zur Verlängerung einer Bahn.
Abb 4b: zeigt ein Schaltbild mit einer Reihe von Modulen, jedes mit einer wechselnden separaten Betriebskapazität zusammen mit verteilter gerader Leitungsinduktivität innerhalb von Längeneinheiten der Leiterbahnen zur Verlängerung einer Bahn.
Abb 4c: zeigt ein Schaltbild mit einer Reihe von Modulen, jedes mit zwei separaten Betriebskapazitäten mit verteilter Induktivität innerhalb von Längeneinheiten der Leiterbahnen und individueller Längen des Nullinduktanzkabels zur Verlängerung einer Bahn und zur gleichzeitigen Einschränkung möglicher Schwingungen.
Abb 4d: zeigt ein Schaltbild mit einer Reihe von Modulen, von denen jedes aus zwei getrennten Betriebskapazitäten mit verteilter Induktivität innerhalb von Längeneinheiten der Leiterbahnen und einer Einfachlänge des Nullinduktanzkabels besteht; dieses wird zur Verlängerung einer Bahn genommen, und gleichzeitig werden mögliche Schwingungszustände einschränkt.
Abb 4e: zeigt die elektrischen Komponenten, die aus einem Einzelmodul bestehen und zu denen ein Nullinduktanzkabel gehört, siehe Abb 3e.
Abb 4f: zeigt einen Schnitt durch die Primärleiter und die Substratfläche (Förderschiene).
Abb 4g: zeigt einen Schnitt durch die Primärleiter, die in einer Substratfläche, wie z. B. einem Fußboden, eingebettet sind.
Abb 4h: zeigt die Verbindungen am Anfang und am Ende eines Schleifenprimärleiters.
Abb 5: zeigt einen Schnitt durch ein Ringkernpaar, das ein Leiterpaar umschließt, und das dazu dient, die Resonanzfrequenz von nicht genormten Spurlängen durch simulierte, nicht vorhandene Längen zu kompensieren.
Abb 6a: zeigt den Querschnitt einer Schienenmontage (6a), in der eine leitende Kabelummantelung dazu dient, eine darunterliegende Eisenlasche abzuschirmen und die Wirbelströme darin auf ein Minimum zurückzuführen.
Abb 6b: zeigt die Schienenmontage von Abb 6a im Grundriss.
Abb 7: zeigt eine Abzweigschiene oder ein Verteilernetz, die/das nur eine (Ausgangs-) Stromquelle zum Transport und zur Steuerung von Energie hat, d. h. die primäre Energiequelle versorgt Leitungszweige oder mit Strom betriebene Beförderungsmittel, wie z. B. Aufzüge.
Abb 8: zeigt ein Schaltbild mit einer Induktionslinie und einer Signalspule in unmittelbarer Nähe zur Bahn.
Abb 9: zeigt ein Schaltbild mit einer Möglichkeit (Kurzschlussschalter) zur Stromversorgung ausgewählter Segmente einer Bahn für automatisch gesteuerte Fahrzeuge.
Abb 10: zeigt ein Schaltbild einer weiteren Möglichkeit (Mehrfachstromversorgung) zur Stromversorgung ausgewählter Segmente einer Bahn für automatisch gesteuerte Fahrzeuge

AUSFÜHRUNGSBEISPIELE - EINFÜHRUNG

Die induktiven Stromversorgungssysteme, auf die diese Ausführungsbeispiele aufbauen, verfügen über mindestens einen Primärleiter, besser ist eine Schleife zweier Parallelleiter, angelegt entlang einer definierten Route. Die Primärleiter, die einen substantiellen Wechselstrom bei einer hohen Frequenz transportieren, bestehen vorzugsweise aus Litzendraht mit einer Gesamtoberfläche, die die vorhandenen Stromstärken bewältigen kann.
Die ideale Arbeitsfrequenz liegt meistens im Bereich von 10 bis 50 kHz, dies zeigt speziell die Grenzwerte verfügbarer Festkörperschalter auf - ebenso wie die Grenzwerte, die durch Leiterverluste und Abstrahlung belasten, wobei die Ursachen auch auf viel größere Frequenzbereiche, z. B. von 50 Hz bis zu 1 MHz zutreffen können. Bei höheren Frequenzen wird in einigen Fällen die benötigte Menge von Eisenmagnetkernmaterial viel geringer. Ausführungsbeispiele, wurden mit Arbeitsfrequenzen im Bereich von 10 kHz und verfügbaren Leistungsbereichen von 150 W und 500 W gebaut, letztere konnte mit einer Spannung von 600 V eine 200 m lange Bahn mit Energie versorgen. Typische Stromversorgungsausgänge für hohe, aber praktikable Energielieferungen liegen im Bereich von 600 V AC, und typische Kreisresonanzströme befinden sich im Bereich von 70A.
Der Primärkreis sollte ein Resonanzkreis sein, damit sich der Kreisstrom einer Sinuskurve annähert und dann im Wesentlichen frei von Oberschwingungen ist (wobei elektromagnetische Strahlung und Verluste minimiert werden). Die Stromversorgung muss nur einen Kreisstrom aufrechterhalten, jedoch nicht den Gesamtstrom erzeugen oder schalten. Induktive elektrische Stromübertragung vom Primärleiter oder von Primärleitern überbrückt eine Lücke und fließt in eine oder mehrere Sekundäraufnehmerspulen, wahlweise mit elektromagnetischem Material. Die darauf folgende Anwendung elektrischer Energie ist meistens, aber nicht immer, direkt; ungespeichert. Im Allgemeinen haben Sekundär- oder Aufnehmerleiter auch Resonanzstromkreise.
Ein Aufbau nach dem gegenwärtigen Stand der Technik (Abb 1) kann aus mindestens einem möglichst resonanten Primärkreis 102 bestehen. In den meisten Fällen laufen die Primärleiter ohne Unterbrechung entlang der festgelegten, von Fahrzeugen 107 befahrenen Strecke 108, obwohl die periodische Energiespeicherung in den Fahrzeugen von induktiver Leistung (z. B. an Bushaltestellen) und zwischenzeitliche Energiespeicherung im Fahrzeug eine Alternative ist. Eine Stromzufuhr 103, links in Abb 1, umfasst einen Induktor 105, durch den ein konstanter Strom von einer Spannungsquelle fließt, einen geteilten Induktor 104 zur Energieversorgung für entweder den Festkörperschalter 106. (Spulen 105 und 104 haben beide eine hohe Reaktanz bei der Arbeitsfrequenz), einen Resonanzsstromkreis mit Spule und Primärleiter 102 und den resonierenden Kondensator 101. Üblicherweise werden die Schalter in einem Komplimentärmodus durch einen Null-Durchgangssensor gesteuert, so dass ihre Aktion den Schwingungsstrom, der im resonanten Primärleiter 102 erkannt wird, verstärkt. Man beachte, dass der primäre Zirkulationsstrom nicht durch die Schalter fließt - nur der "topping-up" Strom. Steuerungs- und Schutzvorrichtungen werden hier nicht aufgezeigt, funktionieren aber im allgemeinen durch Variieren oder Unterbrechen der Eingangsspannung.
Die Bahn kann sich im Freien befinden, wie z. B. ein Eisenbahngleis, ein Förderschiene, oder eine Einschienenbahn (Monorail) (Abb 4f oder Abb 7), oder es kann ein unsichtbarer Pfad sein, gekennzeichnet durch ein Energiefeld aus einem oder mehreren Leitern, die in der Fahrbahn oder im Fußboden verborgen sind (Abb 4g, 9, und 10).
Durch Vergrößern der Elektronikleistung und der Anzahl der Beförderungsmittel oder des Motors und der Motorsteuerschaltung können auch noch größere Systeme erstellt werden, ohne von den hier beschriebenen neuen Konzepten abzuweichen. Bei einer vorhandenen Spannungsgrenze können lange Bahnen nach Wunsch in Sektionen unterteilt werden, wobei jede Sektion aus einer Reihe separater Energieversorger gespeist werden kann. Einige dieser Ausführungsbeispiele sind in Abb 9 und 10 dargestellt.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 1 - Verlängerung der Fahrbahn

Die übliche Praxis auf dem Gebiet von resonanten induktiv betriebenen Schleifen, auf die sich diese Verbesserungen beziehen, besteht aus der Lieferung von resonanter Energie in Verbindung mit Einzelleiterschleifen. Typische Q-Werte unter Last befinden sich bei ungefähr 2 oder 3. Ein Bahnmodul sollte (wie später näher ausgeführt) ungefähr 10 bis 100 Meter lang sein. Typische Modulkondensatoren betragen ungefähr 1.6 Mikrofarad, und typische Induktivitäten betragen ungefähr 3 Mikro-Henry pro Bahnmeter.
Die verteilte Eigeninduktanz dieser Schleife wird meistens als Induktanz des Resonanzstromkreises angewandt, der durch Resonanzstromversorgung am einen Ende einer Schleife versorgt wird. Schwierigkeiten bereitet es, genügend Leistung in überlange, rein induktive Primärschleifen zu zwingen, da die bestehenden Leistungsgrößen der Halbleiter und Sicherheitsaspekte die vorhandene Spannung auf ungefähr 600 V begrenzen.
Dieses Ausführungsbeispiel macht sich die Theorie der Transmissionsleitung zunutze und wendet speziell das pi-Kopplungsprinzip an. Mit diesem Ausführungsbeispiel kann man mit geringen Aufwand and Kondensatoren die Leitungslänge erhöhen.
Eine Darlegung dieses Prinzips (siehe die diversen Schaltbilder) ist folgende:
Abb 1 zeigt den Schaltkreis der Bahn nach dem gegenwärtigen Stand der Technik. Der Schaltkreis der fertigen Bahn, wie in Abb 4a, wurde wie folgt aus der einfach geschlossenen Schleife in Abb 1 entwickelt. Die einfach geschlossene Schleife in Abb 1, die eigentlich Induktivität in Verbindung mit ihrem geraden Drahtleiter verteilt, entspricht in ihrer Funktion einer Reihe von Resonanzstromkreisen, siehe Abb. 2, (eine separate Spule 201 in Reihe geschaltet mit einem Kondensator 202) und schwingt bei der Arbeitsfrequenz mit. Da es bei derartigen Systemen schon allgemein üblich ist, die verteilte Induktivität der Leiter als Resonanzinduktivität anzuwenden, ist es also auch im Prinzip möglich, den Kurzschluss am Ende der Schleife mit einer in Reihe geschalteten Kapazität 313 und der Spule 312 und einer Abschnittverlängerung (wiederum am äußersten Ende kurzgeschlossen) wie in Abb 3b gezeigt, zu ersetzen.
Der in Reihe geschaltete Kondensator sollte möglichst so, wie in Abb 3c gezeigt, plaziert werden und zwar in Serie geschaltet mit beiden Seiten der Leiterschleife als separater Einheiten je 323, 324, je Kondensator 2C, um Symmetrie zu erhalten und auch um die Arbeitsspannung der Kondensatoren zu halbieren. Die zusätzlichen Kondensatoren und Spulen sollten möglichst so gewählt werden, dass sie bei der Arbeitsfrequenz des Systems resonant sind. Dieser Zustand wird in Abb 3a gezeigt, wobei Kasten 303 die Stromversorgung darstellt, um den Strom alternativ in eines der Enden von 301, den Resonanzkondensator, zu schalten. Etwa an der Stelle, an der die Bahn durch eine Kurzschlussbrücke abgeschlossen wäre, wurde ein Resonanzkondensatorenpaar 304 mit Wert 2C eingefügt, gefolgt von einer zweiten, substanziell gleichen Bahnlänge 302.
Abb 3b und 3c zeigen eine bevorzugte Methode, um eine niedrigere Spannung parallel zu den in Reihe geschalteten Kondensatoren zu erhalten. In Abb 3b ist 310 der Resonanzkondensator in der Primärversorgung; die Spannung an ihm versorgt die Schiene (zum Teil angezeigt durch die Spulen 311 und 312) und im Großen und Ganzen kommt dieselbe Antriebsspannung beim entfernten Kondensator 313 vor. Wenn zwei in Serie geschaltete Kondensatoren (323 und 324) wie in Abb 3c eingesetzt werden, liegt an jedem nur die Hälfte der ursprünglichen Antriebsspannung. Abb 3c ist analog zu Abb 3a, außer dass die verteilten Bahninduktivitäten ausdrücklich als Spulen 32a, 322, jede mit dem Wert L, eingezeichnet wurden.
Es ist klar, dass dieser Prozess des Hinzufügens einer offenen Leiterschleife mit einem in Reihe geschalteten Kondensator mit jedem offenen Ende mehrmals wiederholt werden kann, siehe Abb 4a, (wo die Stromversorgung 403 Energie über einen Resonanzkondensator 401 einspeist und dann entlang einer verlängerten Leitung 402, in der Paare in Reihe geschalteter Kondensatoren 404, 405, 406 und 407 eingefügt wurden), bis zu dem Zeitpunkt, wo andere Verluste (radiative, Wirbelströme in angrenzenden Strukturen usw. oder normale Anwendung) die verfügbare Energie unter ein brauchbares Niveau verringern.
Die Verwendung von zusätzlichen Längen relativ langer Bahnen, wo jede Bahn eine substantiell feste Inneninduktivität, Kapazität und folglich eine substantiell zuvor eingestellte Resonanzfrequenz hat, ist aus der Sicht des Herstellers praktisch, weil Bahnen in vorher abgestimmten Modulen zum Einbau an jedem Ort geliefert werden können. Jedes Modul (z. B. 460 in Abb 4e) hat ein Einbausystem und ein Leiterpaar 461, 462, die ein magnetisches Feld ausstrahlen können. Jeder Leiter hat einen in Reihe geschalteten Kondensator - 463 mit 461, oder 464 mit 462, der an einer Standardposition entlang des Leiters plaziert ist, um Modularität zu erzielen. Leitungsenden 465, 466, 467, 468 sind vorgesehen für elektrische Anschlüsse mit angrenzenden Modulen (z. B. 461). Die hier gezeigten Verbindungsstücke sind einfache Endstücke, am Besten aus Aluminium zum Zusammenschrauben (Bolzen; 429), aber es können auch andere dafür geeignete Verbindungsstücke benutzt werden.
Das Substrat, das normalerweise als Bauteil zusammen mit den elektrischen Komponenten jedes Moduls geliefert wird, wird in Abb 4f als 445 gezeigt, ein Abstandhalter, unterstützend 442, ein Leiter/Hülle-Aufbau aus Isolierbehältnis 443 über einen ummantelten Litzendraht 444. Ein Abstandsnetz (448) kann als Teil jedes Moduls, das entfernt werden kann, mitgeliefert werden, um eine optimale Trennung zwischen Leiter 442 und Leiter 441 zu erhalten. Der Träger 446, 447 muss nicht zwingend als Teil eines Moduls mitgeliefert werden, und das Abstandsnetz kann nach dem Installieren weggeworfen werden.
Im Falle der Fußbodenversion des Moduls zum Leiten und zur Energieversorgung automatisch gesteuerter Fahrzeuge, wie in Sektion 470 in Abb 4g gezeigt, kann ein Trenn- Netz, ähnlich wie 448, benützt werden, um den Leiterabstand und die Parallelanordnung (473, 474) festzulegen (wie wenn Module einbetoniert werden 472, wobei das Trenn-Netz mit eingelassen werden kann), oder es können in vorhandenen Fußböden seichte Gräben mit einer Diamantsäge oder ähnlichem parallel geschnitten und später über den Leitern mit Füllstoffen (475. 476) aufgefüllt werden.
Um Module mit Energie versorgen zu können, gibt es Methoden, die die Verwendung von mehreren Kabelwindungen in einer in sich geschlossenen Schlaufe erlauben, siehe Abb 9 und 10, folglich würde eine Fußbodensektion, wie in Abb 4g, dann einige Kabelwindungen aufweisen.
Ideal wäre es, wenn die Mustermodule in Abb 4a-4e als werkstattgefertigte Module mit einer sehr ähnlichen Resonanzfrequenz einbaufertig geliefert würden. Im wahrscheinlichen Falle, dass das Bahnende ein verkürztes Teilstück aufweist, kann der Anstieg der Resonanzfrequenz dadurch ausgeglichen werden, dass geschlitzte Ferrit-Toroid-Ummantellungen 501, 503 um die Primärleiter 502, 504 gelegt werden, siehe Abb 5; wobei jeder Toroid mit der gewünschten Größe in der Induktivität einem Meter Bahn entsprechen muss. Jeder Toroid (501, 503) ist geschlitzt, um einen Luftspalt zu schaffen und um die Sättigung zu reduzieren. 505 zeigt eine Montageplatte. Alternativ und insbesondere, wenn die Kapazität schon eine Anzahl von individuellen Kondensatoreinheiten umfasst, die in Reihe oder parallel geschaltet sind, kann die Anzahl der Kondensatoren, die an beliebiger Stelle im Stromkreis benützt werden, geändert werden, um Abgleich aufrecht zu erhalten.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 2 - Minimierung fehlerhafter Resonanzverluste

Dieses Ausführungsbeispiel setzt die Existenz eines wesentlichen elektrischen, symmetrischen Paares von Primärleitern voraus, obwohl sein Zweck darin besteht, geringe Grade statischer oder dynamischer Asymmetrie zu korrigieren.
Ein Problem mit Systemen wie in Abb 3c oder den individuellen Bahnmodulen wie in Abb 4a - 400 - ist, dass das Vorhandensein von mehr als einem Induktor und mehr als einem Kondensator in einer Schleife dem System erlaubt, mehr als einen Funktionsstatus oder mehr als eine gewollte Resonanzfrequenz zu haben, was häufig Instabilität verursacht. Ein derartiges System resoniert oft bei ungewünschten Frequenzen, die nicht zu den vorgesehenen Resonanzfrequenzen der Sekundärspulen oder anderen Modulen passen.
Überraschenderweise hat man festgestellt, dass ein "Nullinduktanzkabel" aus einem Leiterpaar in entgegengesetzte Richtungen gespeist, neben einem Primärleiter über längere Entfernungen geführt werden kann und sich mit Punkten gleicher oder ähnlicher Phase und Polaritätsgröße an den separaten Kondensatoren verbindet, sie effektvoll parallel anordnet und dadurch die möglichen Pendelbewegungen oder Resonanzen begrenzt. Die Anordnung 330 ist in Abb 3d dargestellt, wobei das äußere Rechteck Wechselkondensatoren 334, 336 enthält und Induktoren 332, 333 und dem Stromkreis in Abb 3c entspricht.
Ein Nullinduktanzkabel kann als Kabel unbestimmter Länge definiert werden mit einem vorzugsweise symmetrischen Leiterpaar, wobei ein Leiter den Strom in etwa der gleichen Größe, aber mit Gegenphase zum anderen Leiter transportiert, wobei das Leiterpaar so weit wie möglich den gemeinsamen Magnetfeldraum teilt, so dass das von einem Leiter entwickelte Feld dazu neigt, das vom anderen Leiter entwickelte Feld aufzuheben. Praktische Kabelformen sind:
Längen von Litzendraht, bei denen ungefähr die Hälfte der Leiter dazu vorgesehen sind, das eine oder andere der Punktepaare zu verbinden.
Isolierte Kabel mit Mehrfachleiter des Typs, der zur Fernsprechverkabelung genommen wird, haben den Vorteil, mit Farbkodes versehen zu sein, und zwar in zwei gut vermischten, aber erkennbaren Gruppen, oder paarige isolierte Leiterkabel, wie sie im Haushalt beim Verlegen von flexiblen Lampen- oder Stromkabel, wie z. B. "Trurip", verwendet werden. Alternativ können auch Koaxialkabel, bei denen eine äußere Hülle eine Stromrichtung transportiert, während der Innenleiter Strom in die andere Richtung transportiert, genommen werden, obwohl das keine symmetrischen Kabel sind.
Zusätzlich wird eine Länge eines Nullinduktanzkabels 337 mitgeliefert. Ein Leiter verbindet Punkt 339 mit Punkt 339', der andere verbindet 338 mit 338'. Da diese Punktepaare von ähnlicher Polarität und Größe sind, fließt nur ein kleiner Strom durch das Nullinduktanzkabel. (Seine Größe ist eine Funktion davon, wie nah die Teile in der Schlaufe angepasst sind, z. B. ein Fehlstrom. Es reflektiert auch Asymmetrie der induktiven Ladung an den Primärleitern).
Kondensatorpaare werden möglichst beim Zusammenbau der Module nach ihrer engen Anpassung ausgesucht, um den in das Nullinduktanzkabel fließenden Strom zu minimieren, da er einen unbrauchbaren Ablauf vom verfügbaren Resonanzstrom zum induktiven Energietransfer hat.
Da der Stromkreis in Abb 3c eine geschlossene Schleife darstellt, muss der Stromkreis dieser Erfindung leicht modifiziert werden, um in Modulen benutzt zu werden (z. B. 400), die Teile eines verlängerten Pfades, siehe Abb 4a, enthalten. Eine bevorzugte Modifikation ist im Schaltbild in Abb 3e aufgezeigt, wo das Modul 340 zwei Grundlängensätze des Leiters 345, 346 umfasst (vorhandene Induktanz) plus einen separaten Kondensator 348, 349 zusammen mit Zwischenverbindungen durch das Nullinduktanzkabel 347. Die Leiter 341, 342, 343 und 344 stellen elektrische Verbindungen zu angrenzenden Modulen her.
Die Verwendung von zusätzlichen Längen relativ langer Bahnen, jede mit einer substantiellen, festen Eigeninduktivität und somit einer substantiell eingestellten Resonanzfrequenz, ist einfach in der Herstellung, da die Bahn in vorher abgestimmten Modulen überall einbaubar ist. Man stelle sich einen Einbau einer Reihe von Modulen vor, die an einem Ende durch einen Resonanzstromgenerator 401 versorgt werden. Jedes Modul (z. B. 400 in Abb 4a oder 419 in Abb 4b) hat ein Leitepaar, das ein Magnetfeld abstrahlen kann und so eine Eigeninduktanz besitzt, sowie ein entsprechendes Einbausystem dafür. Jeder Leiter hat einen in Reihe geschalteten Kondensator 404, 404, 405, 405, oder 406, 406, usw. - plaziert an irgendeiner Standardposition entlang des Leiters zum Zwecke der Modularität. Klemmen für elektrische Verbindungen mit angrenzenden Modulen werden mitgeliefert.
Abb 4b zeigt einfach eine Variante des Obigen, bei der jedes Modul 419 einen Leiter ohne Kondensator hat und die Symmetrie durch abwechselnde Plazierung der Leiter mit Kondensator in der einen oder der anderen Leitung aufrecht erhalten wird.
Abb 4c bindet das Nullinduktanzkabel 431 innerhalb des Moduls 430 einer Serie, die einen Primär-Resonanz-Stromkreis 429 bildet. In Abb 4c verknüpft ein Leiter des Kabels 431 die Verknüpfung 432 mit 433 mit der im Wesentlichen gleichen Phase und Amplitude, während der gleiche, aber entgegengesetzte Strom im anderen Leiter aus einer Verbindung zwischen Verknüpfung 434 und 435 abgeleitet wird. Weil sich das zusätzliche Kabel 431 funktional einer Nullinduktanz nähert, können die Kondensatoren 436 und 437 durch ein Kabel verbunden werden, das im Wesentlichen die gleiche Länge wie die induktiven Kabel 438 und 439, jedoch eine kleinere Induktivität als 438 oder 439 hat.
Abb 4d zeigt eine andere mögliche Konfiguration für einen primärinduktiven Pfad 450, in der ein einzelnes Nullinduktanzkabel 452 eine Verbindung zwischen dem primären Resonanzkondensator 454 und dem Kondensator 455 am äußeren Ende herstellt und dabei einige in Reihe geschaltete Kondensatormodule wie z. B. 453 überspringt. Somit sind die Kondensatoren an jedem Ende des Resonanzpfades 450 im elektrischen Sinn tatsächlich nur ein Kondensator, und damit ist das System auf eine reduzierte Anzahl möglicher Resonanzfrequenzen begrenzt.
Abb 4h zeigt den speziellen Fall 480, bei dem die Bahn durch einen Primärleiter 481, 482 eine geschlossene Schleife bildet. Gezeigt wird eine Teilstrecke des Nullinduktanzkabels 488, - oder Querverbindungen - das den Stromkreis über 486 und 487 parallel zu einem Endkondensator 489 und dem Punkt der Stromzuschaltung 485 und 483 schließt. Beachtet werden sollte, dass die zuschaltbare Stromversorgung 483 dieser Erfindung einen resonierenden Kondensator einschließt - siehe Beispiel Abb 10, Ziffer 1014, 1024 oder 1034.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 3 - Minimierung induzierter Feldverluste

Verluste in angrenzenden ferromagnetischen Strukturen vermindern die maximale Pfadlänge, verschwenden Energie und können gefährliche Ströme oder Temperaturen erzeugen. Abb. 6a, 6b zeigt einen Schienenaufbau in Draufsicht (6b) und im Querschnitt (6a). Leiter 603 sind auf Aluminium I-Schienen 609 montiert. Die Montageschiene 609 ist ein Strangpressprofil, das eine allgemeine I-Schienenkonfiguration mit einem vergrößerten Kopf 607 und Fuß 608 zur Stabilisierung des Ganzen zeigt. Abstehende Teile der Montageschiene 609 gegen 609' sind durch Stahllaschen 602 verbunden, die durch eine mit Bolzen 610 befestigte Aluminiumplatte 601 vor Wechselmagnetfeldern verdeckt und geschützt sind. Ein Teil des Wechselmagnetfeldes, das über die Primärleiter 603 abstrahlt, (diese laufen in ihren isolierenden Leiterbahnen 605 und werden unterstützt durch das I-Aluminiumprofil 607 aus Förderschiene 609), kann als Wirbelströme verteilt werden, besonders als Hysteresis, in ferromagnetisch leitenden (z. B. Eisen- oder Stahlkern) Teilen (z. B. Lasche 602) innerhalb des Feldes. Da ferromagnetische Kerne dazu neigen, Flusslinien zu konzentrieren, verstärken sie diese Wirkung.
Man hat festgestellt, dass die Verwendung einer leitenden Abdeckung oder einer Schutzhülle 601, hergestellt aus (z. B.) 3 mm dicken Aluminiumblech (es können auch andere Leiter, z. B. Kupfer, sein) über diese Kerne, die ferromagnetischen Kerne schützt, die somit keinen Magnetfeldern ausgesetzt werden, wodurch die Energieverteilung reduziert wird.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 4 - Strom in Anschlussleitungen verteilen

Abb. 7 zeigt ein Bahnnetz 700, das Hochfrequenz-Wechselstrom von einer Primärleitergruppe des Leitungsnetzes oder einer Sammelschiene 708 an andere Gruppen überträgt. Diese Konfigurationsart ist geeignet für Übertragungssysteme, in denen Geräte, wie z. B. Schaltstellen, Aufzüge usw., beachtliche Mengen an Energie erfordern, wo es zweckmäßig ist, diese Energieversorgung aus den resonanten Primärleitern zu erhalten.
Energie aus einer Hauptstromversorgung 701 wird an Leitungsdrähten entlang geführt (alle möglichst aus Litzendraht) 704, 704, und neben gewichtsgelagerten Bahnen 705, 705 befestigt. Bahngruppen 705, 705' sind durch eine Hauptstromversorgungsschiene oder einen Kabelkanal 708 mit den anderen Bahnen 715, 715' verbunden. Dies kann tatsächlich auch einen Satz von Primärleitermodulen (siehe Abb 4b, 420) umfassen mit dem weiteren Zweck, ein Wechselmagnetfeld auszustrahlen. Eine Energiesteuerung oder eine Modulationsgehäuse 712 ist neben den Schienen befestigt und versorgt den Resonanzleiter mit Energie 711, 711. Steuergehäuse 713 kann zwischen der Hauptversorgungsschiene 708 und einem Leiter 718, 718' ähnlich ausgerüstet sein. Transformatoren 719 können auch zur Energiekopplung - aus Isolationsgründen (als magnetische Bremse) genommen werden oder um eine Spannung ab- oder aufzustufen.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 5 - Zusatzspulen neben den Primärleitern

Abb. 8 zeigt eine Zusatzschleife oder ein Spulenmodul 803 in Verbindung mit einer Induktivitätsleitung, die als rechten Leiter ein Litzendraht-Kabelpaar 801 und 802 hat, sowie einen Resonanzkondensator 804, wobei die Ersatzspule 803 magnetisch mit dem Primärleitern verbunden ist. Beachtet werden muss, dass die Induktivitätsleitung auch andere Kondensatoren haben kann, und/oder Spulen wie in vorherigen Ausführungsbeispielen beschrieben.
Zusatzspulenmodul 803 kann man einsetzen, um die Lage eines Gegenstandes zu erkennen, besonders einen, der einen resonanten Sekundärstromkreis hat und sich dabei auf der Bahn fortbewegt. Durch Messung der Spannung, die innerhalb der Spule 803 entsteht, ist es möglich herauszufinden, wann ein beweglicher Körper, betrieben über eine sekundäre Pickup-Spule, die Zusatzspule passiert. Wenn solch ein Fahrzeug die Spule überliegt, erhöht sich die Spannung in der Spule. Die Spule 803 hat vorzugsweise einen Schalter 810, so dass die Zusatzspule zwischen einem Stromkreis im geschlossenen und offenen Zustand geschaltet werden kann. Das Fahrzeug kann an diesem Punkt durch Schließen des Schalters 810 angehalten werden, um die Spule kurzzuschließen, und damit Energie von der Spule, die das Fahrzeug mit Energie versorgt, zu entnehmen. Es ist auch möglich, das Schließen des Schalters 810 zu modulieren, so dass ein generiertes Signal von der Zusatzspule 803 - nun eine Signalspule - zum Wagen passieren kann. In Abb 8 ist nur eine solche Signalspule gezeigt, aber solche Spulen können in bestimmten Abständen bzw. Positionen entlang der Bahn vorgesehen werden.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 6 - Abschaltung unbesetzter Segmente

Dieses Ausführungsbeispiel (Abb. 9) und das von Abb. 10 sollen die Menge des magnetischen Wechselfelds, ausgestrahlt vom primären Leiter in einen allgemeinen Bereich, minimieren. In diesen Beispielen können individuelle Module der Serie, die den primären Leiterpfad bilden, getrennt und speziell durch eine Steuerung erregt werden, wenn ein naher Energieverbraucher aktiv ist.
In vielen Ländern gibt es strenge Sicherheitsnormen zur Regelung magnetischer Feldstrahlungen, die leicht durch ein System verletzt werden können, das ausreichend Energie liefen, um ein Fahrzeug mit einer brauchbaren Kapazität zu versorgen. Die Lösungen dieser Erfindung sind speziell auf automatisch gesteuerte Fahrzeuge (AGV) anwendbar, die ihre Energie von primären Leitern beziehen, die im Boden einer Fahrbahn oder eines Warenhauses verborgen sind, wobei die vorhandenen magnetischen Felder mit einer höheren Wahrscheinlichkeit den menschlichen Körper kreuzen als die Felder eines oberirdischen Förderers. Die Sicherheitsnormen würden gleiche Bedeutung für eine Fahrbahn mit induktiver Stromübertragung haben, wo Passagierfahrzeuge und ähnliches mit Strom angetrieben werden. Weitere Vorteile zur Reduzierung der Strahlungsfelder bestehen in einem größeren Wirkungsgrad durch einen kleineren mit einem magnetischen Wechselfeld gefüllten Bereich, ohne dass eine ganze Bahn die ganze Zeit lang aktiviert werden muss.
Das zugrundeliegende Prinzip dieser Lösung ist, die gesamte Strecke oder Bahn in kurze modulare Segmente zu unterteilen, jedes vergleichbar mit oder nicht viel größer als die Länge eines typischen Passagierfahrzeugs oder eines automatisch gesteuerten Fahrzeugs (AGV) und jedes Segment nur bei Bedarf zu erregen. Bei jeder potentiellen Fahrzeug/Personen- Interaktion gibt es einen sicheren Mindestabstand, der durch das Risiko eines Zusammenstoßes gegeben ist, speziell bei der Vorwärtsbewegung. Ein Bahnsegment kann als die Summe einer Sicherheitsentfernung definiert sein plus der Fahrzeuglänge selbst. Die Erfindung ist jedoch gleichfalls anwendbar, wenn die Segmententfernung ohne Referenz zu den obengenannten längenbestimmenden Faktoren gesetzt ist.
Als weitere, unabhängige Sicherheitsvorkehrungen können optische oder akustische Warnsignale (wie Melodie, Hupe, Summer, Blinklichter, etc.) dienen, die darauf hinweisen, dass das benachbarte Bahnsegment erregt worden ist, so dass jedes Segment des Energiesystems relativ eigensicher ist. Eine bevorzugte Methode besteht darin, etwas von der Zirkulationsenergie zur Betreibung eines Glühfadens oder einer floureszierenden Lampe 909 zu verwenden - über eine magnetische Kopplung. Überspannungsschutz, wie durch Varistoren oder Zehnerdioden 910 wird bevorzugt, um Energiespitzen abzufangen. Eine Anordung versteckter floureszierender Lampen unterhalb einer durchscheinenden oder transparenten Abdeckung, die zwischen den Bahnlängen verläuft und aufleuchtet, wenn die benachbarten Segmente erregt sind, ist eine anschauliche Art, Personal vor einem strahlenden Segment zu warnen.
Überraschenderweise ist es nicht unpraktisch, ein Segment einer Hauptresonanzschleife durch Kurzschließen ein- oder auszuschalten. Obwohl die typische Energie in dem Resonanzstromkreis vielleicht 50A bis 70A @ 600 V ist, können abgeschaltete Segmente kurzgeschlossen werden, so dass sie überbrückt werden und die Zirkulationsenergie in einem kurzgeschlossenen Segment schnell abstirbt.
Ein Diagramm dieses Ausführungsbeispieles ist in Abb. 9 beschrieben, wobei 900 einen Abschnitt eines AGV Strecke 901 darstellt. Eine Reihe ausgewählter, erregbarer Schleifen (nur zwei sind illustriert und eine ist als 905 angegeben) ist entlang einer Bahn gelegt, auf der sich Fahrzeuge bewegen. Diese Fahrzeuge sind durch induktive Vorrichtungen erregt worden, indem sie Energie von einer geeigneten Stromquelle 902 beziehen, eingespeist entlang eines Leiterpaars 903. Ein Leiter (oder der andere) ist in Intervallen durch einen Zweig 904 unterbrochen, der die entsprechende Schlaufe 905 über Serienkondensatoren. 906, speist. Ein Kurzschlussschalter 907 ist dort oder in der Nähe der Verbindung des Zweigs mit dem Leiter plaziert. Dieses Diagramm zeigt keine Vorrichtung, um Bedienung des Kurzschlussschalters 907 zu veranlassen; Beispiele solcher Vorrichtungen sind (a) ein Aufforderungssignal von dem AGV, durch benachbarte Sensoren aufgefangen, (b) Veränderungen in der Last der Schleife 905 wie durch Vorrichtungen kleiner Testströme gefunden, vorbeigeführt an dem Kurzschlussschalter 907. Das Diagramm zeigt keine Vorrichtungen, um die Anwesenheit eines AGV zu entdecken und die Segmentschaltung zu veranlassen; noch zeigt es Sicherheitsvorrichtungen, um Energiezuführung eines Bahnsegments direkt anzuzeigen, solche Vorrichtungen können Lampen beinhalten, die durch Strom von der Schleife angetrieben werden, oder Hupen, Summer oder andere akustische Warngeräte.
Begrüßen wird man, dass die Verwendung eines Kurzschlussschalters für Situationen geeignet ist, bei denen die Zweige mit der Hauptleitungsschleife 903 in Reihe geschaltet sind; insofern als ein resonanter Strom in der gesamten Schleife zirkuliert und für die gleichzeitige Versorgung für mehr als ein Modul oder Segment benutzt werden kann.
Unter diesem System kann das resultierende magnetische Feld durch Überlagerung mehrerer Kabelwicklungen verstärkt werden. Auf diese Weise wird das erzeugte magnetische Wechselfeld multipliziert, während ein niedrigerer Strom im Verteilungsabschnitt eines primären Leiters verbleibt. Die verwendete Wicklungsanzahl kann von Segment zu Segment variieren, gemäß der angenommenen durchschnittlichen Ladung auf dem Passagierfahrzeug oder AGV über jedem Segment, solange die gesamten verfügbaren Strombegrenzungen beachtet werden.
Magnetische Abschirmung oder physikalische Entfernung der Verteilungsabschnitte eines primären Leiters von Gehwegen hilft, niedrige magnetische Felder in jeglichen benutzten Bereiche beizubehalten.
Wenn ein Kurzschlussschalter geöffnet ist, kann eine Laststoßspitze auftreten, bis sich in dem neu hinzugefügten Zweig resonierender Strom gebildet hat. Beim Schließen kann nur geringe Wirkung in den Hauptleitern beobachtet werden, während der resonierende Strom mit der Zeit schwächer wird. Die Kondensatoren 906, 906' liefern Resonanz innerhalb des kurzgeschlossenen Zweigs 905 allein. Diese Verluste könnten bei Stromversorgungen, bei denen Segmente kurzgeschlossen oder geöffnet wurden, besonders unter Fehlerbedingungen auftreten, und angemessener Schutz der Stromversorgung ist erforderlich.
Vorzugsweise ist der Kurzschlussschalter ein Gerät, das "weich" ein- oder auschaltet, so dass sich resonierende Ströme langsamer auf und abbauen. Der Kurzschlussschalter kann ein bidirektionales Paar von IGBT Bauteilen, ein "TRIAC" oder ein anderer passender Festkörperschalter sein. Der allmähliche Aufbau oder Abbau des resonanten Stroms erfolgt vorzugsweise durch Schalterbedienung in einem Modus, wobei er für einen ab- bzw. zunehmenden Anteil vollständiger Zyklen geschlossen ist, damit eine Nulldurchgangsschaltung stattfindet (um Verluste zu minimieren) und harmonischer Klirrfaktor minimiert wird.
Ein bevorzugter Bedienungsmodus, der ein mögliches Störspitzenproblem überwindet und der auch einen weichen Starteffekt zur Verfügung stellt, besteht darin, die Stromversorgung, die die gesamte Bahn und alle angeschlossenen Segmente speist, kurz bevor Segmente gewechselt werden, für einen Augenblick auszuschalten. Dann warten, bis der resonante Strom abgeklungen ist, die Segmentschaltung durchführen, und dann die Hauptstromversorgung wieder einschalten. Typische Zeitverzögerungen sind in der Größenordnung von nur einigen Millisekunden.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 7 - getrennt geschaltete Stromversorgung für jedes Segment.

Dies ist in Abb. 10 dargestellt. Wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel ist die gesamte Strecke oder Bahn (1001, 1001') praktischerweise in kurze Segmente eingeteilt, jedes mit ähnlicher Länge wie ein Fahrzeug plus einer optionalen Sicherheitsentfernung. Ein Beispiel einer Segmentlänge ist 10 m, obwohl jede feste Zahl natürlich ein Beispiel ist. Hier sind drei Beispiele (1001x, 1002x, 1003x) einer unbestimmten Zahl erregter Segmente aufgezeigt. Nochmals, es muss keine Beziehung zur Fahrzeuglänge auferlegt werden.
Jedes Segment wird erregt, wenn der Gebrauch wahrscheinlich ist. Vorzugsweise entdeckt eine zentrale Steuerung 1050 (und steuert gegebenenfalls) die Bewegung eines AGV oder anderen Stromverbrauchers entlang der Bahn und aktiviert eine der Schaltungssteuerungen 1018, 1028, oder 1038 über eine Steuerleitung 1023, so dass die resonante Stromquelle das entsprechende Segment speist. Andere Segmente werden nicht erregt, da beide Steuerschalter (wie 1016-1017) in einem offenen Zustand bleiben, obwohl resonierende Ströme innerhalb des LC Stromkreises durch gegenseitige Kopplung benachbarter Spulenenden induziert werden können, besonders in Gegenwart des Fahrzeugs. Warnsysteme, z. B. mit Lampen wie 909, können vorgesehen werden, wie in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel beschrieben.
Alternativ kann eine Serie lokaler Steuerungen die Steuerung 100 ersetzen und kann in Verbindung mit nur einem Versorgungsbus benutzt werden, um einen Bedarf in einem bestimmten Segment zu ermitteln, einen Schalter zu schließen, der mit dem Bus verbunden ist, und um den resonanten Stromkreis daraufhin zu erregen.
Jedes Modul umfasst eine Bahnlänge, einen resonanten Kondensator und eine schaltende Stromquelle und ist über ein Buskabel mit einer Konstantstromquelle verbunden (hier dargestellt als eine Konsrantspannungsbatterie 1008 und eine Induktivität die Konstantstrom liefert 1009, mit relativ hoher Reaktanz bei der Arbeitsfrequenz). Eine nicht dargestellte Option ist die Verwendung einer separaten Induktivität 1009, die jeder schaltenden Stromquelle konstanten Strom zur Verfügung stellt, damit von der DC Stromquelle gleichzeitig mehr als eine schaltende Stromquelle betrieben wird.
Jede Stromquelle ist imstande, innerhalb des entsprechenden Bahnsegments einen resonanten Hochfrequenzstrom zu entwickeln und zu erhalten. Vorzugsweise sind ungefähr fünf Wicklungen eines Litzendrahtes als längliche Spule entlang der Strecke der AGV oder anderer Fahrzeuge gelegt. Diese könnte, wie in Abb. 4d beschrieben, versenkt sein. In der Anwendung wird die Initiierung eines resonanten Stroms durch einen bestehenden resonierenden Strom unterstützt, entweder von einer benachbarten Schleife oder von der Sekundärspule des AGV. Wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel sind Anstieg und Abfall resonierender Ströme von relativ langer Dauer - mehrere Millisekunden.
Überraschenderweise gibt es viele Vorteile, wenn eine getrennte Stromquelle für jedes Modul zur Verfügung steht. Probleme bei der Bereitstellung angemessener resonierender Hochfrequenzenergie entlang langer Bahnen sind minimiert, folglich werden die Anforderungen für die Ausgangsspannung jeder Stomquelle reduziert. Installationsprobleme werden minimiert, da in den meisten Fällen eine Reihe von bereits vorgepackten und vorabgeglichenen, identischen Einheiten installiert werden können. Die Verwendung mehrerer (z. B. 5) Leiterwicklungen an jedem Segment reduziert die Anforderungen für den Spitzenstrom. Die relativ teuren Teile des Energiesysteras, wie der Induktor 1009, müssen nicht repliziert werden - und haben nun eine niedrigere Stromanforderung. Kosten werden reduziert durch Massenproduktion identischer Teile, durch vereinfachte Installation und Ersetzens des Segmentschalters. Systemverlässlichkeit ist infolge innerer Redundanz erhöht - eine große Quelle wird durch mehrere kleine, niedrigere Stromquellen ersetzt.
Zuletzt wird man begrüßen, dass verschiedene Änderungen und Modifizierungen am Vorgenanntem gemacht werden können, ohne vom Geltungsbereich dieser Erfindung abzuweichen, wie in den nachfolgenden Ansprüchen dargelegt.

Claims

Primäre Induktivbahn (429) für ein resonantes induktives Energieverteilungssystem, wobei die Bahn an eine Stromquelle angeschlossen werden kann, welche Wechselstrom mit einer Systemfrequenz erzeugen kann;

wobei:

die Bahn eine Resonanzfrequenz hat, die mit der genannten Systemresonanzfrequenz kompatibel ist;

dadurch gekennzeichnet, daß

die besagte Bahn mindestens zwei primäre Leitmodule (460) enthält, die jeweils eine Resonanzfrequenz haben, welche mit der Systemresonanzfrequenz kompatibel ist;

wobei jedes besagte primäre Leitmodul (430) eine Erst- und eine Sekundärleitvorrichtung (461, 462) umfaßt, die parallel und in einem Abstand voneinander angeordnet sind;

wobei ferner:

jede Leitvorrichtung (461, 462) jedes besagten Moduls (460) über eine Verbindungsvorrichtung verfügt, mit der eine Verbindung mit einer benachbarten Leitvorrichtung innerhalb der primären Leitmodule (460) hergestellt werden kann, so daß eine Reihe von Modulen miteinander verbunden werden kann, um eine längere primäre Induktivbahn zu bilden;

und jedes primäre Leitmodul mindestens einen resonierenden Kondensator (463, 464) enthält, der mit jeweiligen Leitvorrichtung in Serie geschaltet ist.
2. Primäre Induktivbahn für ein resonantes induktives Energieverteilungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Leitvorrichtung (461) in jedem primären Leitmodul mit der zweiten Leitvorrichtung (462) innerhalb des Moduls verbunden ist, so daß das Modul eine geschlossene längliche Schlaufe umfaßt, die eine Schlaufenleiter und zwei elektrische Verbindungen (465, 466) enthält.
3. Primäre Induktivbahn nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlaufenleiter (461, 462) in jedem primären Leitmodul mit einer Schlaufenerregervorrichtung (401) verbunden ist, die eine steuerbare separate Stromquelle (902) enthält, welche Elektrizität in einen Hochfrequenzresonanzstrom umwandeln kann, wobei die Stromquelle so gesteuert werden kann, daß die Stromversorgung abschaltet, wenn keine Nachfrage nach induktiver Energie von der Schlaufe besteht.
4. Primäre Induktivbahn nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlaufenleiter (461, 462) in jedem primären Leitmodul mit einer Schlaufenerregervorrichtung (905) verbunden ist, die eine steuerbare Schaltervorrichtung (907) enthält, welche zwischen den zwei elektrischen Verbindungen am Schlaufenbeginn verbunden sind und damit eine Umgehungsroute für den auf die zwei elektrischen Verbindungen aufgetragenen Hochfrequenzresonanzstrom bieten, so daß die Schaltvorrichtung geschlossen ist, wenn keine Nachfrage nach induktiver Energie von der Schlaufe besteht.
5. Primäre Induktivbahn für ein resonantes induktives Energieverteilungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Leitvorrichtung (461, 462) parallel in einem Abstand voneinander angeordnet sind und damit eine offene längliche Schlaufe bilden, die an jedem Ende jeder Leitvorrichtung eine elektrische Verbindung hat, so daß eine Kette von benachbarten Modulen in Serie miteinander verbunden und insgesamt von einer resonanten Stromquelle (902) erregt werden kann.
6. Primäre Induktivbahn für ein resonantes induktives Energieverteilungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine resonanzbegrenzende Vorrichtung vorgesehen ist, mit der die auseinander liegenden Knoten des Stromkreises, die ansonsten gleiche Phasen und Amplituden haben, elektrisch verbunden werden, so daß die miteinander verbundenen Knoten enger auf dieselbe Phase und Amplitude eingegrenzt werden.
7. Primäre Induktivbahn für ein resonantes induktives Energieverteilungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die resonanzbegrenzende Vorrichtung ein Nullinduktanzkabel (337, 431, 452, 488) aufweist, welches seinerseits mindestens zwei Gruppen aufweist, von denen jede elektrisch parallel verbunden ist und aus einem oder mehreren parallelen Leitern besteht, die voneinander isoliert sind und nah beieinander liegen, so daß die von den Strömen innerhalb einer Gruppe erzeugten magnetischen Felder normalerweise magnetischen Feldern gegenüberliegen, die von den in der anderen Gruppe in die andere Richtung fließenden Strömen erzeugt werden.
8. Primäre Induktivbahn für ein resonantes induktives Energieverteilungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Nullinduktanzkabel (337, 431, 452, 488) Kondensatoren in benachbarten Modulen (460) verbindet.
9. Primäre Induktivbahn für ein resonantes induktives Energieverteilungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Nullinduktanzkabel (337, 431, 452, 488) Kondensatoren in nicht benachbarten Modulen (460) verbindet.
10. Primäre Induktivbahn nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerungsvorrichtung besteht, die die Hauptstromversorgung zur Hauptleitung für eine bestimmte Zeitspanne unterbrechen und den Zustand von einem oder mehreren Kurzschlußschaltern (907) in dieser Zeit verändern kann, um die erregten Teile der Induktbahn zu begrenzen.
11. Primäre Induktivbahn nach Anspruch 1, die ferromagnetische Elemente (602) hat, die magnetischen Feldern auf oder um das Substrat ausgesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß besagte ferromagnetische Elemente von einem Leitmantel geschützt sind (601).