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Dokumentenidentifikation DE102006022223A1 15.11.2007
Titel Anlagenteil und Anlage
Anmelder SEW-EURODRIVE GmbH & Co. KG, 76646 Bruchsal, DE
Erfinder Wolf, Harald, 76698 Ubstadt-Weiher, DE;
Podbielski, Leobald, 76199 Karlsruhe, DE
DE-Anmeldedatum 11.05.2006
DE-Aktenzeichen 102006022223
Offenlegungstag 15.11.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.11.2007
IPC-Hauptklasse H02H 5/04(2006.01)A, F, I, 20060511, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H02J 17/00(2006.01)A, L, I, 20060511, B, H, DE   
Zusammenfassung Anlagenteil und Anlage,
wobei das Schutzmodul zumindest einen Gleichrichter umfasst, der zur Ladung einer Kapazität vorgesehen ist, der ein Entladewiderstand parallel geschaltet ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Anlagenteil und eine Anlage.

Es sind zum Abfangen von Spannungsspitzen Varistoren bekannt. Diese können allerdings Energie nicht elektrisch speichern und danach nicht langsam abgeben. Außerdem sprechen sie erst nach Überschreiten von kritischen Spannungswerten an.

Aus der DE 44 46 779 C2 und der WO 92/17929 sind Verfahren zur berührungslosen Energieübertragung bekannt, bei denen eine induktiv schwache Kopplung vorliegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Sicherheit bei Anlagen zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Anlagenteil nach den in Anspruch 1 und bei der Anlage nach den in Anspruch 15 angegebenen Merkmalen gelöst.

Wesentliche Merkmale der Erfindung bei dem Anlagenteil sind, dass das Anlagenteil, eine an ein Primärleitersystem induktiv gekoppelte Sekundärspule umfasst, welche, insbesondere zur Bildung eines Schwingkreises, derart mit einer Kapazität in Reihe oder parallel beschaltet ist, dass die zugehörige Resonanzfrequenz im Wesentlichen der Wechselstromfrequenz des Primärstromes entspricht,

wobei ein Schalter als Entkoppelungsmittel, insbesondere ein thermosensitiver Schalter, vorgesehen ist, der bei Überschreiten einer kritischen Temperatur im Bereich der Spulenwicklung zumindest den Resonanzstrom oder den ganzen Spulenstrom am Fließen hindert.

Von Vorteil ist dabei, dass der Strom in der Sekundärspule zwei Anteile aufweist. Ein erster ist der bei Transformatoren bekannte, übersetzte Stromanteil. Hinzu addiert sich ein Resonanz-Stromanteil, welcher durch die Schwingkreisanordnung bewirkt ist. Mittels des Schalters wird der Resonanzkreis unterbrochen, also das Fließen von Strom verhindert, oder zumindest verstimmt, also das Fließen des Resonanzstromanteils, verhindert. Der übersetzte Stromanteil kann im letztgenannten Fall weiterfließen. Die Schwingkreisanordnung ermöglicht die Übertragung der Energie über einen großen Luftspalt. Trotz des großen Luftspaltes ist ein hoher Wirkungsgrad erreichbar. Die Sicherheit der Anlage ist erhöht, indem bei Überschreiten einer kritischen Temperatur die Versorgung des Anlagenteils ganz oder im Wesentlichen unterbunden wird.

Somit ist das Anlagenteil, also der Verbraucher, vollständig und induktiv, also berührungslos versorgbar. Die induktive Kopplung ist dabei auch schwach wählbar.

Insbesondere ist das Analagenteil als bewegbares Anlagenteil, wie Fahrzeug oder Fahrwagen ausführbar.

Wenn noch ein Reststrom, also der bloße übersetzte Strom, am Fließen nicht gehindert wird sondern nur der Resonanzstrom, dann ist aus diesem Reststrom eine elektronische Schaltung versorgbar, die ein Signal zur Zustandsmeldung abgibt, eine Anzeige des Zustandes bewirkt oder ein Aufrechterhalten des abgeschalteten Zustandes bewirkt.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist mittels des Schalters der Strom der Sekundärspule abschaltbar. Von Vorteil ist dabei, dass somit die Ursache der Erwärmung, beispielsweise Überlastung, abschaltbar ist. Somit wird die Brandgefahr reduziert. Durch das Abschalten wird ein Abkühlen erreicht, wobei nach Unterschreiten der kritischen Temperatur wieder ein anschalten des Anlagenteils ausführbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist mittels des Schalters zumindest ein Teil der Wicklung der Sekundärspule kurz schließbar. Von Vorteil ist dabei, dass ein Reststrom, nämlich der übersetzte Stromanteil, weiter fließt und somit eine elektronische Schaltung zum Aufrechterhalten des Abschaltens oder zum Ausführen einer anderen Funktion oder eine Anzeige oder ein Meldesignal, wie einfaches Kontaktsignal oder eine über Bus übermittelte Information.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Schalter oder ein den Schaltzustand des Schalters beeinflussender und/oder bestimmender Temperatursensor mit der Sekundärspule wärmeleitend verbunden, insbesondere diese berührend angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Temperatur der Wicklung möglichst genau und schnell erfassbar ist. Außerdem ist der Sensor somit geschützt und mechanisch verbunden sowie bei geeigneter Materialwahl der Vergussmasse isolierend verbunden.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind Sekundärspule und Schalter integriert vorgesehen, insbesondere Sekundärspule und Schalter mittels Vergussmasse wärmeleitend verbunden sind. Von Vorteil ist dabei, dass Isolierung mittels dieser Vergussmasse und thermische Ankoppelung zusammen in einem Herstellschritt erreichbar ist. Außerdem ist ein Schutz gegen Rüttelschwingungen erreicht und somit auch die mechanische Stabilität der Verbindung von Schalter beziehungsweise Temperatursensor mit der Sekundärspule verbessert.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Schalter ein Bimetall-Element umfasst, insbesondere ein Bimetallschalter. Von Vorteil ist dabei, dass ein störunanfälliges Element verwendbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist dem Schalter ein ansteuerbarer weiterer Schalter beigeordnet, insbesondere parallel beschaltet ist, der derart aus einer Ansteuerung ansteuerbar ist, insbesondere in den geschlossenen Zustand überführt wird, dass der durch den Wechsel des Schaltzustands des ersten Schalters bewirkte Zustand des Anlagenteils dauerhaft beibehaltbar ist, solange der Primärstrom im Primärleitersystem eingeprägt ist. Von Vorteil ist dabei, dass auch nach Beginn der Abkühlung und Unterschreitung der kritischen Temperatur der abgeschaltete Zustand des Anlagenteils erhalten bleibt. Somit kann kein nochmaliges Erwärmen der Sekundärspule auftreten. Gefahren sind somit vermieden und die Sicherheit erhöht.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Ansteuerung über einen Transformator aus dem Schalterstrom versorgbar. Von Vorteil ist dabei, dass aus dem durch den ersten Schalter bewirkten Schalterstrom die Ansteuerung versorgbar ist und somit der Schaltzustand mittels des Weiteren Schalters dauerhaft festlegbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Schutzmodul zumindest einen Gleichrichter, der zur Ladung einer Kapazität vorgesehen ist, der ein Entladewiderstand parallel geschaltet ist. Von Vorteil ist dabei, dass das Schutzmodul einfach und kompakt aufbaubar und in einem Gehäuse unterbringbar ist. Insbesondere ist die Elektronik dabei mit wärmeleitender Vergussmasse vergießbar und die bei Überspannung auftretende Wärme über das Gehäuse abführbar. Das Schutzmodul umfasst nach außen hin beispielsweise zwei elektrische Anschlüsse.

Außerdem wird der Kondensator des Schutzmoduls auf die Spitzenspannung der anliegenden Wechselspannung aufgeladen und das Schutzmodul verbraucht nach diesem Ladevorgang nur geringe Strommengen. Falls aber die Eingangsspannung am Schutzmodul schnell ansteigt, fließt ein hoher Strom ins Schutzmodul und die zugehörige Energie wird bis zu einer entsprechenden Maximalmenge im Modul aufgenommen, gespeichert und über den Entladewiderstand als Wärme abgeführt. Für kurzfristige Spannungsüberhöhungen verhält sich das Schutzmodul wie ein kurzfristiger Kurzschluss.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Schutzmodul derart angeordnet, dass es parallel zu einem Schalter zur Verhinderung von Überspannungen und/oder Funkenbildung am Kontakt des Schalters vorgesehen ist. Von Vorteil ist dabei, dass es nicht erst bei hohen Spannungen wirksam wird sondern schon ab geringen Spannungen bei jeder Spannungserhöhung. Im Gegensatz zu Varistoren ist also stets ein Schutz gegen Überspannungen wirksam und aktiv.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Schutzmodul am Ausgang einer Stromquelle vorgesehen. Von Vorteil ist dabei, dass im Normalbetrieb geringe Spannungen auftreten und somit Überspannungen sich in ihren Werten deutlich unterscheiden von den im Normalbetrieb auftretenden Werten. Außerdem ist der wesentliche Anteil der Kapazität des Kondensators oder der Kondensatoren des Schutzmoduls nutzbar.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Schutzmodul an einem Schalter zum Kurzschließen und/oder Auftrennen eines Streckenabschnittes vorgesehen ist. Von Vorteil ist dabei, dass jedem Schalter ein solches Schutzmodul zuordenbar ist und somit die Sicherheit gegen Funkenbildung und Überspannung verbessert ist.

Dabei ist zu beachten, dass ohne das erfindungsgemäße Schutzmodul bei einem Schalter, der einen niederfrequenten Wechselstrom von beispielhaft 50 oder 60 Hz unterbrechen soll, beim Öffnen des Schalters zwar eine Funkenbildung entstehen kann, also auch Luft ionisiert wird, durch welche der Strom weiterfließt. Aber bei Nulldurchgang des Stromwertes verlöscht auch diese Stromübertragung, weil in dem Zeitbereich des Nulldurchgangs die Stromwerte derart lange niedrig oder nicht vorhanden sind, dass ein Aufrechterhalten der Ionisierung der Luft unmöglich wird. Der Funke wird also gelöscht und somit bleibt der Stromkreis unterbrochen. Somit sind bei Schaltern für niederfrequente Ströme nur in Sonderfällen, wie explosionsgeschützte Umgebung, Schutzbeschaltungen notwendig. Jedoch wird bei der Erfindung mittelfrequenter Wechselstrom mittels des Schalters schaltbar, beispielsweise Frequenzen zwischen 10 und 100 kHz. Dabei ist die Zeit für den Nulldurchgang sehr gering. Somit ist auch die Zeit des Absinkens des Strombetrags unterhalb kritischer Werte sehr kurz und die Ionisierung der Luft bleibt aufrechterhalten. Die Funkenbildung bleibt also weiterhin aktiviert und der Schalter kann den Wechselstrom nicht abschalten. Insbesondere gilt dies für sehr kleine und kompakt ausgeführte Schalter. Daher ist die Erfindung bei solche hohen Frequenzen vorteilhaft. Denn das verwendete Schutzmodul verhindert das Auftreten hoher Spannungen beim Unterbrechen des Wechselstromes. Es wird also schon die erste Funkenstreckenbildung verhindert und das Abschalten von mittelfrequenten Wechselströmen mittels solch kleiner Schalter erst ermöglicht. Außerdem wird ein Verbrennen des Schalters verhindert.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Schutzmodul parallel zu einem Schalter, mit welchem der Strom einer Spule abschaltbar ist, vorgesehen. Von Vorteil ist dabei, dass die beim Auftrennen des Schalters entstehende Überspannung abfangbar ist.

Wichtige Merkmale der Anlage nach Anspruch 6 zur berührungslosen Energieübertragung mit einem Schutzmodul sind, dass am Ausgang der den mittelfrequenten Wechselstrom in die Primärleitung einprägenden Einspeiseschaltung ein Schutzmodul vorgesehen ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Sicherheit bei der Anlage erhöht ist, indem Überspannungen und Funkenbildungen verhinderbar sind, ohne Kenntnis des genauen einzelnen Ereignisses in der Anlage, wie Abschalten von Teilstrecken oder Einschalten von Verbrauchern und dergleichen.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein erstes Schutzmodul primärseitig und/oder ein zweites Schutzmodul sekundärseitig vorgesehen. Von Vorteil ist dabei, dass dasselbe Schutzmodul in verschiedenen Bereichen einsetzbar ist und somit die Stückzahl erhöht ist, wodurch die Kosten gering sind. Außerdem ist auch sekundärseitig ein Schalter einsetzbar und somit der Energiestrom sehr gut steuerbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Anlage zur berührungslosen Energieübertragung an eine Primärleitung induktiv gekoppelte Verbraucher, wobei in die Primärleitung ein im Wesentlichen konstanter mittelfrequenter Wechselstrom eingeprägt wird, insbesondere im Wesentlichen unabhängig von der von den Verbrauchern entnommenen Leistung. Von Vorteil ist dabei, dass unabhängig von der Anzahl der Verbraucher und der entnommenen Leistung der Strom einprägbar ist und somit von der Einspeisung der Strom nur so geregelt werden muss, dass er im Wesentlichen konstant gehalten wird.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Verbraucher einen oder mehrere Kondensatoren, der mit einer den Verbraucher versorgenden Sekundärspule derart seriell und/oder parallel beschaltet ist oder sind, dass die entsprechende Resonanzfrequenz im Wesentlichen der Mittelfrequenz entspricht. Von Vorteil ist dabei, dass ein großer Luftspalt realisierbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist jedem kurzschließbaren Streckenabschnitt ein Schutzmodul zugeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass beim Auftrennen entstehende Überspannungen verminderbar sind.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind mindestens zwei Schutzmodule vorgesehen. Von Vorteil ist dabei, dass stets gleiche Schutzmodule verwendbar sind.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:

In der 1 ist ein Schutzmodul für einen erfindungsgemäßen Schalter gezeigt.

In der 2 ist eine Anlage zur berührungslosen Energieübertragung gezeigt, wobei die Schutzmodule an verschiedenen Stellen der Anlage vorgesehen sind.

Das Schutzmodul umfasst einen Gleichrichter, beispielhaft aus den Dioden D1, D2, D3, D4 zusammengesetzt, zumindest eine Kapazität, beispielhaft als Kondensator C1, und zumindest einen Entladewiderstand R1 für das Entladen der Kapazität.

Wenn nun zwischen den Anschlüssen A1 und A2 des Schutzmoduls eine Überspannung auftritt, also eine kurzzeitig auftretende Spannungsspitze, ist zugehörige Energie aufnehmbar vom Kondensator C1. Dieser wird über einen nachfolgend über den Entladewiderstand R1 entladen. Das Schutzmodul nimmt kleine oder große Spannungsspitzen auf.

Die Anlage nach 2 umfasst eine mittelfrequente Spannungsquelle 1, die drehstromversorgbar ist, einen entsprechenden Gleichrichter und Glättungskondensator umfasst sowie eine daraus versorgbare Endstufe, die Leistungshalbleiterschalter umfasst, die von einer Steuerschaltung aus pulsweitenmodulierbar ansteuerbar und betreibbar sind zur Erzeugung mittelfrequenter Wechselspannung, die einem Gyrator 2 zugeleitet wird.

Dieser transformiert das Spannungsquellenverhalten U1 in ein Stromquellenverhalten I1. Seine Resonanzfrequenz entspricht im Wesentlichen der Mittelfrequenz.

Aus dieser Stromquelle werden Primärleiter von Streckenabschnitten versorgt, deren Leitungsinduktivitäten durch seriell angeordnete Kondensatoren derart abgestimmt werden, dass die Resonanzfrequenz des Streckenabschnittes der Mittelfrequenz im Wesentlichen entspricht.

In den Hinleitern und Rückleitern der betriebenen Streckenabschnitte fließt also ein im Wesentlichen konstanter mittelfrequenter Wechselstrom.

Die Verbraucher 5, 6 sind induktiv versorgbar. Dabei umfassen die Verbraucher (5, 6) eine Sekundärspule, die induktiv an den Primärleiter der Streckenabschnitte (3, 4) gekoppelt ist.

Außerdem ist zu dieser Spule eine Kapazität in Reihe oder parallel geschaltet, die derart dimensioniert ist, dass die entsprechende Resonanzfrequenz der Mittelfrequenz im Wesentlichen entspricht. Auf diese Weise ist ein guter Wirkungsgrad der berührungslosen Energieübertragung erreichbar, obwohl ein großer Luftspalt zwischen Primärleiter und Sekundärspule vorgesehen ist.

Das Schutzmodul ist im Primärleiterbereich vorgesehen. Dabei umfasst die Primärleitung geschlossene Schleifen, die jeweils einen Hinleiter und einen Rückleiter umfassen. In diesen fließt ein im Wesentlichen eingeprägter Wechselstrom, da der Gyrator ausgangsseitig ein Stromquellenverhalten aufweist. Ausgangsseitig besteht also am Gyrator eine Spannung, die mit zunehmender Leistungsentnahme der Verbraucher zunimmt. Auch beim Zuschalten von weiteren Teilstrecken oder Streckenabschnitten im Primärleiterbereich erhöht sich die Spannung am Gyrator. Das Schutzmodul ist nun derart zwischen Hinleiter und Rückleiter vorgesehen, dass es die zerstörerische Gefahr von auftretenden Überspannungen oder Spannungsspitzen verhindert. Hierzu nimmt das Schutzmodul in sehr kurzer Zeit entsprechend viel Energie auf und verhindert somit Überspannungen, Funkenbildung bei Schaltern und dergleichen. Solche treten insbesondere dann auf, wenn rasche Stromkommutierungen statt finden, wie beispielsweise das Abschalten, das Abschalten von Streckenabschnitten, wie Teilstrecken. Die aufgenommene Energie wird dann über den Entladewiderstand in Wärme verwandelt. Im Normalbetrieb wird bei Spannungsänderung der Kondensator des Schutzmoduls zunächst derart aufgeladen oder entsprechend entladen, bis die Kondensatorspannung im Wesentlichen dem Spitzenwert der Ausgangswechselspannung am Gyrator entspricht. Bei konstanter Leistungsentnahme der Verbraucher bleibt die Spitzenspannung konstant und somit auch die Spannung am Kondensator.

Wenn also ein Streckenabschnitt kurzgeschlossen wird, beispielsweise durch Kurzschließen des Schalters S1, fällt die entnommene Leistung ab und die Gyrator-Ausgangsspannung sinkt entsprechend ab. Nach wie vor fließt noch ein Reststrom über S2 im Streckenabschnitt 4. Wenn nachfolgend der Schalter S2 aufgetrennt wird zum sicheren Abschalten aller Ströme in diesem Streckenabschnitt 4, wird die Streckeninduktivität der Primärleitung reduziert und der weiter fließende, im Wesentlichen zunächst konstante Strom, der nun nur über S1 fließt, kann zu einer kurzfristigen Erhöhung der Gyrator-Ausgangsspannung führen, die durch das Schutzmodul SM1 abgefangen wird.

Das Schutzmodul SM2 ist parallel zum Schalter S1 vorgesehen. Bei geschlossenem Schalter ist der Spannungsabfall am Schalter unwesentlich. Somit ist auch die Spannung am Kondensator des Schutzmoduls unwesentlich. Wird jedoch der Schalter S1 geöffnet, würde die Spannung am Schalter S1 gefährlich hohe Werte erreichen können, wenn das Schutzmodul nicht vorhanden wäre. Diese auftretende Überspannung wird durch das Schutzmodul SM2 aufgenommen und daher verhindert.

Außerdem ist ein solches Schutzmodul auch sekundärseitig vorsehbar. Denn zum Schutz der Sekundärspule ist bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen eine Übertemperaturabschaltung vorgesehen. Am zugehörigen Schalter S3 ist ein Schutzmodul SM3 anordenbar wiederum zur Verhinderung von Funkenbildung und Überspannungen.

Vorzugsweise ist das Schutzmodul stets parallel zu elektrischen oder elektronischen Schaltern vorgesehen. Zu den elektrischen Schaltern zählen zumindest auch Relais, Schütz und dergleichen. Zu den elektronischen Schaltern zählen zumindest auch ansteuerbare Leistungshalbleiter, wie IGBT, MOS-FET-Leistungsschalter, Transistoren, Thyristoren und dergleichen.

Die Verbraucher (5, 6) werden berührungslos über die induktive Koppelung zur Primärleitung mit Energie versorgt. Die Verbraucher umfassen beispielhaft elektrische Antriebssysteme, die mehr als 100 W benötigen. Information wird in ersten Ausführungsbeispielen durch höher als die Mittelfrequent liegende aufmodulierte Stromanteile übertragen. Als Mittelfrequenz sind Frequenzen zwischen 10 und 100 kHz vorteilhaft verwendbar. Zur Informationsübertragung sind somit Frequenzen von 100 kHz und mehr verwendbar. Bei anderen Ausführungsbeispielen sind Informationsübertragungen mittels parallel zur Primärleitung verlegten Leckwellenleitern oder anderen Systemen übertragbar. Zusätzlich sind auch Spurführungssysteme in den Verbrauchern anordenbar, die die Spurführung des Verbrauchers entlang der Primärleitung ausführbar machen, indem mit Sensorspulen die relative Abweichung zur Primärleitungsposition detektiert wird.

Besonders vorteilhaft ist das Schutzmodul an einem Schalter angebracht, der sekundärseitig angeordnet ist. Dies ist in den 3 bis 8 gezeigt, wobei ein Teil des Verbrauchers 6 nach 2 genauer gezeigt ist beziehungsweise die sekundärseitige Schaltung insgesamt modifiziert ist.

In 3 ist die Sekundärspule mit der Induktivität L ausgeführt, der die Kapazität C in Reihe nachgeschaltet ist. Dabei ist der Wert von L und C derart, dass die zugehörige Resonanzfrequenz im Wesentlichen der Mittelfrequenz des in der Primärleitung eingeprägten mittelfrequenten Stromes entspricht. Der Verbraucher ist mit V gekennzeichnet und umfasst beispielhaft einen Gleichrichter mit Glättungskondensator, aus dem ein elektrisches Gerät oder eine elektronische Schaltung versorgt wird. Der Schalter S ist derart angeordnet, dass der Strom der Sekundärspule unterbrechbar ist. Somit ist die gesamte sekundärseitige Schaltung abschaltbar. Insbesondere unterbricht der Schalter den Strom nach Überschreiten einer kritischen Temperatur im Bereich der Sekundärspule.

Hierzu ist der Schalter in einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel als Bimetall-Schalter ausgeführt und thermisch gut angekoppelt an die Spule. Somit ist die Sicherheit erhöht, weil bei Überschreiten einer kritischen Temperatur im Spulenbereich ein weiteres Aufwärmen derselben verhinderbar ist.

Dem Schalter S ist ein Schutzmodul SM parallel geschaltet. Somit wird ein Auftreten von Funken oder dergleichert beim Unterbrechen verhindert. Die Standzeit des Schalters S ist somit erhöht und auch die Sicherheit der Anlage.

In einem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist der Schalter S nicht als Bimetall-Schalter sondern als gleichwirkender Schalter ausgeführt.

In einem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist der Schalter S als ansteuerbarer Schalter ausgeführt, wobei die Signalsspannung zum Ansteuern abhängig vorgesehen ist von den mit einem Temperatursensor zur Erfassung der Sekundärspule erfassten Temperaturwerten.

In der 4 ist statt eines seriellen Anordnung von L und C eine parallele Anordnung gewählt, wobei wiederum die Werte von L und C derart gewählt sind, dass die Resonanzfrequenz der Mittelfrequenz im Wesentlichen entspricht. Auch bei 4 wird der Strom des nun allerdings parallelen Resonanzkreises aufgetrennt.

In der 5 ist die Sekundärspule in zwei Teilwicklungen mit Induktivitäten L1 und L2 aufgeteilt, wobei an der Teilwicklung mit L2 der Schalter S samt Schutzmodul angeordnet ist. Dabei ist die Dimensionierung wie bei 3 ausgeführt, wobei L = L1 + L2 gewählt ist.

Somit wird bei Kurzschluss der Wicklung L2 mittels des Schalters S der Resonanzkreis derart verstimmt, dass nur noch ein sehr kleiner Strom über die induktive Kopplung zwischen L1 und der Primärleitung übertragen wird. Bei schwacher Kopplung, also beispielsweise großem Luftspalt, wird somit nur ein kleiner Reststrom übertragen und der Verbraucher ist im Wesentlichen nicht versorgbar. Allerdings kann am Verbraucher bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ein Schaltungsteil vorgesehen werden, der aus dem Reststrom versorgbar ist und somit auch eine Steuerung von Funktionalitäten für den Notfall ausführbar ist, wie eine Anzeige, eine andersartige Information oder eine entsprechende Signalspannung.

In 6 ist das entsprechende Ausführungsbeispiel gezeigt, wobei hier der Schwingkreis parallel ausgeführt ist und aus der Kapazität C und der Induktivität L = L1 + L2 besteht. Das Funktionsprinzip ist wie bei 5 in analoger Weise über die Verstimmung des Schwingkreises aus der Figur heraus klar.

In 7 ist im Strompfad des Schalters S der Transformator T angeordnet, so dass dessen Sekundärspule zur Versorgung einer Ansteuerung CTR des Schalters S2 verwendbar ist. Wenn also die kritische Temperatur das erste Mal überschritten wird und somit der Schalter S kurz geschlossen wird, wird von der somit nun bestromten Ansteuerung CTR der Schalter S2 geschlossen. Auch wenn später die kritische Temperatur wieder unterschritten wird, bleibt somit der Schalter S2 geschlossen und der Fehler, welcher zum Überschreiten der kritischen Temperatur geführt hat, kann sich nicht wiederholen. Erst ein Abschalten des Primärstromes kann dann den Schalter S2 öffnen.

In 8 ist die entsprechende Schaltung wie bei 7 gezeigt, wobei allerdings der Schwingkreis wie bei 6 ausgeführt ist.

1
mittelfrequente Spannungsquelle
2
Gyrator
3
erster Streckenabschnitt
4
zweiter Streckenabschnitt
5
induktiv versorgter Verbraucher
6
induktiv versorgter Verbraucher
S1
Schalter
S2
Schalter
D1, D2, D3, D4
Diode
C1
Kondensator
R1
Widerstand
SM1
Schutzmodul
SM2
Schutzmodul
SM3
Schutzmodul


Anspruch[de]
Anlagenteil, insbesondere bewegbares Anlagenteil, wie Fahrzeug oder Fahrwagen,

umfassend eine an ein Primärleitersystem induktiv gekoppelte Sekundärspule, welche, insbesondere zur Bildung eines Schwingkreises, derart mit einer Kapazität in Reihe oder parallel beschaltet ist, dass die zugehörige Resonanzfrequenz im Wesentlichen der Wechselstromfrequenz des Primärstromes entspricht,

wobei ein Schalter als Entkoppelungsmittel, insbesondere ein thermosensitiver Schalter, vorgesehen ist, der bei Überschreiten einer kritischen Temperatur im Bereich der Spulenwicklung zumindest den Resonanzstrom oder den ganzen Spulenstrom am Fließen hindert.
Anlagenteil nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Schalters der Strom der Sekundärspule abschaltbar ist. Anlagenteil nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Schalters zumindest ein Teil der Wicklung der Sekundärspule kurz schließbar ist. Anlagenteil nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter oder ein den Schaltzustand des Schalters beeinflussender und/oder bestimmender Temperatursensor mit der Sekundärspule wärmeleitend verbunden ist, insbesondere diese berührend angeordnet ist. Anlagenteil nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Sekundärspule und Schalter integriert vorgesehen sind, insbesondere Sekundärspule und Schalter mittels Vergussmasse wärmeleitend verbunden sind. Anlagenteil nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter ein Bimetall-Element umfasst, insbesondere ein Bimetallschalter, ist. Anlagenteil nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Schalter ein ansteuerbarer weiterer Schalter beigeordnet ist, insbesondere parallel beschaltet ist, der derart aus einer Ansteuerung ansteuerbar ist, insbesondere in den geschlossenen Zustand überführt wird, dass der durch den Wechsel des Schaltzustands des ersten Schalters bewirkte Zustand des Anlagenteils dauerhaft beibehaltbar ist, solange der Primärstrom im Primärleitersystem eingeprägt ist. Anlagenteil nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung über einen Transformator aus dem Schalterstrom versorgbar ist. Anlagenteil nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Schalter ein Varistor oder ein Schutzmodul vorgesehen ist, das zumindest einen Gleichrichter umfasst, der zur Ladung einer Kapazität vorgesehen ist, dem ein Entladewiderstand parallel geschaltet ist. Anlagenteil nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzmodul parallel zu einem Schalter zur Verhinderung von Überspannungen und/oder Funkenbildung vorgesehen ist. Anlagenteil nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter zum Schalten eines mittelfrequenten Wechselstroms vorgesehen ist, insbesondere mit einer Frequenz zwischen 10 und 100 kHz. Anlagenteil nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapazität des Schutzmoduls einen Wert zwischen 0,1 Milli-Farad und 10 Milli-Farad aufweist, wobei der Strom einen Effektivwert von weniger als 100 Ampere, insbesondere mehr als 1 Ampere aufweist. Anlagenteil nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres Schutzmodul am Ausgang einer Stromquelle der Anlage vorgesehen ist, insbesondere an der das Primärleitersystem speisenden Stromquelle. Anlagenteil nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres Schutzmodul an einem Schalter zum Kurzschließen und/oder Auftrennen eines Streckenabschnittes vorgesehen ist. Anlagenteil nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzmodul parallel zu dem Schalter, mit welchem der Strom einer Spule abschaltbar ist, vorgesehen ist. Anlagenteil nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzmodul parallel zu dem Schalter, mit welchem ein Teil der Wicklung der Spule kurz schließbar ist, vorgesehen ist. Anlage zur berührungslosen Energieübertragung mit einem berührungslos induktiv versorgbaren Anlagenteil, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Schalter als Entkoppelungsmittel, insbesondere ein thermosensitiver Schalter, für eine Sekundärspule vorgesehen ist, der bei Überschreiten einer kritischen Temperatur im Bereich der Spulenwicklung zumindest den Resonanzstrom oder den ganzen Spulenstrom am Fließen hindert. Anlage nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Ausgang der den mittelfrequenten Wechselstrom in die Primärleitung einprägenden Einspeiseschaltung ein Schutzmodul vorgesehen ist Anlage nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Schutzmodul primärseitig und/oder ein zweites Schutzmodul sekundärseitig vorgesehen ist. Anlage nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage zur berührungslosen Energieübertragung an eine Primärleitung induktiv gekoppelte Verbraucher umfasst, wobei in die Primärleitung ein im Wesentlichen konstanter mittelfrequenter Wechselstrom eingeprägt wird, insbesondere im Wesentlichen unabhängig von der von den Verbrauchern entnommenen Leistung. Anlage nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbraucher einen oder mehrere Kondensatoren umfassen, der mit einer den Verbraucher versorgenden Sekundärspule derart seriell und/oder parallel beschaltet ist oder sind, dass die entsprechende Resonanzfrequenz im Wesentlichen der Mittelfrequenz entspricht. Anlage nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem kurzschließbarem Streckenabschnitt ein Schutzmodul zugeordnet ist. Anlage nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Schutzmodule vorgesehen sind.






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