Bei einer Vielzahl von Transportaufgaben werden Fahrzeuge auf mehrfach genutzten ebe- nen Verkehrsflächen bewegt. Aus der DE-A-44 46 779 ist bekannt, daß die induktive Übertragung elektrischer Leistung bis in den 100-kW-Bereich von in der Fahrbahn verleg- ten Leitungen auf Fahrzeuge über Luftspalte mit Weiten über 10 cm möglich ist. Das An- wendungsspektrum der über den Fahrweg berührungslos zu speisender Fahrzeuge umfaßt beispielsweise den Kleinbehältertransport für Akten bei Leistungen im 100-W-Bereich, fahrerlose Transportsysteme der Förder-und Montagetechnik im kW-Bereich und Güter- und Personentransportfahrzeuge mit Leistungen von 10 bis über 100 kW.

Dabei erlaubt die Nutzung der Verkehrsflächen oder die Fahrwegtopologie mit Abzwei- gungen und Kreuzungen keine oberhalb der Verkehrsfläche angeordneten Energieübertra- gungseinrichtungen und keine Schlitze in der Verkehrsfläche für einen darunterliegenden Energieabgriff. Die Fahrzeuge müssen deshalb bisher ihre Antriebsenergie in einer Batterie mitführen. Die verwendeten Übertrager weisen U-oder E-förmige Übertragerköpfe mit einem Ferritkern auf, welche die Übertragungsleitung umfassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Energieübertragungsvorrichtung zu schaf- fen, welche Verkehrsflächen weitgehend von oberirdischen Übertragungseinrichtungen weitgehend freihält.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterführen- de und vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen und der Beschreibung zu entnehmen.

Die Erfindung besteht darin, daß eine elektrische Energieübertragungsvorrichtung mit einer Primärleiteranordnung aus wenigstens zwei parallel zueinander verlaufenden Primärleitem und mindestens einer elektromagnetisch damit gekoppelten Sekundärwicklungsanordnung, die mechanisch von der Primärleiteranordnung getrennt und in deren Längsrichtung be- wegbar ist, wobei erfindungsgemäß die Sekundärwicklungsanordnung wenigstens eine Sekundärspule aufweist, die als Scheibenwicklung ausgebildet ist und die in einer Ebene liegt, die parallel zu der die Primärleiteranordnung aufnehmenden Ebene angeordnet ist.

Bevorzugt ist die Scheibenwicklung als Ringwicklung ausgebildet, die zwei mit Abstand parallel zueinander verlaufende Wicklungsabschnitte aufweist, wobei ein erster Wick- lungsabschnitt einem ersten Primärleiter und ein zweiter Wicklungsabschnitt einem weite- ren Primärleiter unmittelbar benachbart und parallel dazu verlaufend zugeordnet ist.

Eine weitere bevorzugte Ausbildung besteht darin, daß die Primärleiter als Flachleiter aus- gebildet sind, deren Flächennormale senkrecht zu der die Sekundärwicklungsanordnung aufnehmenden Ebene stehen.

Eine weitere bevorzugte Ausbildung besteht darin, daß die Primärleiteranordnung aus weingstens drei Primärleitem und die Sekundärwicklungsanordnung aus wenigstens zwei Sekundärspulen besteht.

Eine weitere bevorzugte Ausbildung besteht darin, daß einem mittleren oder mehreren in gleicher Richtung stromdurchflossenen Primärleitern Wicklungsabschnitte benachbarter Sekundärspulen zugeordnet sind.

Eine weitere bevorzugte Ausbildung besteht darin, daß der Sekundärwicklungsanordnung wenigstens auf der der Primärleiteranordnung gegenüberliegenden Seite und/oder der Pri- märleiteranordnung wenigstens auf der der Sekundärwicklungsanordnung gegenüberlie- genden Seite zumindest eine Ferritplatte zugeordnet ist.

Eine weitere bevorzugte Ausbildung besteht darin, daß die Sekundärwicklungsanordnung an der Unterseite des Bodens eines Fahrzeuges angeordnet ist. Besonders vorteilhaft ist, die Sekundärwicklungsanordnung in eine Vergußmasse einzubetten.

Bevorzugt ist die Primärleiteranordnung stationär im oberflächennahen Bereich eines Fahrwegs angeordnet. Ganz besonders vorteilhaft ist, die Primärleiteranordnung aus Lit- zenmaterial zu bilden.

Im folgenden sind die Merkmale, soweit sie für die Erfindung wesentlich sind, eingehend erläutert und anhand von Figuren näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Übertrageranordnung am Fahrzeug und im Fahrweg und Fig. 2 die Zuordnung der Primärleiter und Sekundärspulen in einer erfindungsgemäßen Anordnung.

Die Figuren 1 und 2 zeigen eine vorteilhafte Ausbildung einer erfindungsgemäßen Übertrgervorrichtung.

Fig. 1 zeigt eine Übertrageranordnung, deren Primärleiter in die Fahrbahn eingelassen und deren Sekundärspulen auf der Unterseite des Fahzeugkastens FK angeordnet sind im Quer- schnitt der Übertrageranordnung. Fig. 2 zeigt die Sekundärspulen in der optimalen Aus- richtung zu den Primärleitern.

Der im allgemeinen aus Stahlblech bestehende Boden des Fahrzeugkastens (Fig. 1) ist durch eine Aluminiumplatte AL von dem magnetischen Mittelfrequenzfeld, das von den in der Fahrbahn verlegten Primärleitem PL und den am Fahrzeugboden auf einem Ferritplat- tenbelag GE angeordneten Sekundärspulen SS ausgeht, abgeschirmt. Der Ferritplattenbelag bildet den magnetischen Rückschluß des Übertragersekundärteils. Er ist gemeinsam mit den Sekundärspulen in eine Vergußmasse VM eingebettet.

In der Fig. 2 ist ein Doppelschleifenübertrager dargestellt. Er besteht aus zwei nebeneinan- derliegenden in entgegengesetzter Richtung vom Strom durchflossenen Leiterschleifen. Die magnetische Kopplung von Primär-und Sekundärteil erfolgt im wesentlichen durch den magnetischen Fluß, der die nebeneinanderliegenden Mittelleiter von Primär-und Sekun- därteil gemeinsam umschließt. Grundsätzlich ist auch ein Übertrager mit nur jeweils einer Leiterschleife im Primär-und Sekundärteil geeignet. Gegenüber diesem Einfachschleifen- übertrager wird von dem Doppelschleifenübertrager wegen der großen Mittelleitergesamt- breite 2 bL, die ein Mehrfaches des doppelten Abstandes 2 hA zwischen Primärleitem und Sekundärspulen betragen kann, eine bessere Kopplung zwischen Primär-und Sekundär- seite und eine geringere in die Umgebung ausstreuende magnetische Feldstärke erwartet.

Bei vergleichenden Untersuchungen sind jedoch beide Leiteranordnungen zu betrachten.

Die in den Boden eingelassenen Primärleiter PL werden von einer elektrisch und magne- tisch nichtleitenden Deckschicht DS, welche auch den Bodenbelag bilden kann, mecha- nisch geschützt. Sowohl die Primärleiter aus auch die Sekundärspulen bestehen zur Ver- meidung Stromverdrängung aus vielen dünnen Einzeldrähten, die beispielsweise in einem Geflecht schräg über die gesamte Leiterbreite bL verlaufen. Aus Gründen einer möglichst niedrigen Leiterinduktivität und einer möglichst großen Kopplung zwischen Primär-und Sekundärseite wird eine große Leiterbreite bL angestrebt. Die Primärleiter und auch die Sekundärspulen haben daher eine geringe Leiterdicke dL, die nach überschlagsmäßigen Berechnungen maximal nur wenige Millimeter erreicht.

Wie die Sekundärspulen können auch die Primärleiter auf einer den magnetischen Rück- schluß MR bildenden Ferritschicht liegen. Dies hat den Vorteil einer guten magnetischen Kopplung zwischen Primär-und Sekundärteil, aber die Nachteile erhöhter Kosten der Übertragungsstrecke und einer größeren Primärleiterinduktivität, die mit erhöhtem Kon- densatoraufwand zu kompensieren ist.

Besteht die Unterschicht US unter den Primärleitem ebenfalls aus einem elektrisch und magnetisch nichtleitendem Material, so kann auf den magnetischen Rückschluß im Fahr- weg verzichtet und die geforderte Übertragungsleistung bei der nun ungünstigeren magne- tischen Kopplung durch einen erhöhten Primärleiterstrom oder eine erhöhte Spulenfläche

realisiert werden. Liegt dagegen, wie in Fig. 1 dargestellt, eine Eisenbewehrung EB unter- halb der Übertragungsleitung, so kann zum Vermeiden von Wirbelstromverlusten in der Bewehrung eine magnetisch leitende Schicht zur Schirmung zwischen den Übertragungs- leitern und der Bewehrung erforderlich sein.

Bei gegebenem Abstand hA bzw. mechanischem Spiel zwischen dem ruhenden Primärteil und dem bewegten Sekundärteil ist die im magnetischen Kreis der zweischichtigen Über- trager wirksame Spaltweite, wenn auch der Primärteil einen magnetischen Rückschluß aufweist, etwa doppelt so groß wie bei den Übertrageranordnungen mit leiterumgreifenden Übertragerköpfen. Entfallt der magnetische Rückschluß im Primärteil der Zweischicht- übertrager, ist die wirksame magnetische Spaltweite noch wesentlich größer. Zweischicht- übertrager besitzen daher im allgemeinen größere Abmessungen und erfordern einen höhe- ren Materialaufwand.

Beim Übertragen von größeren Leistungen mit Primärleiterstromstärken im 100-A-Bereich ist unmittelbar über den im Boden verlegten Leitern mit dem Überschreiten des in der Vor- norm ENV 50166-2 für beruflich exponierte Personen zulässigen Grenzwertes der magne- tischen Feldstärke zu rechnen. Stärker exponierte Fahrwege werden daher nur einge- schränkt begehbar sein. Bei kleineren Übertragungsleistungen besteht die Möglichkeit, durch das Nutzen großer Übertragungsflächen die Stromstärke in den Übertragungsleitern so klein zu halten, daß die Feldstärken an der Leiteroberfläche bei großen Leiterbreiten bL unter 100 A/m liegen. Unter diesen Voraussetzungen ist davon auszugehen, daß die mit der Entfernung von der Leiteranordnung stark abnehmenden Feldstärken in Körperhöhe den in der ENV 50166-2 für beruflich dauernd exponierte Personen im Frequenzbereich von 10 kHz bis 38 kHz angegebenen Grenzwert von 42 A/m nicht überschreiten.

Eine vorteilhafte kostengünstige Abschirmmaßnahme zum Reduzieren der Wirbelstrom- verluste in die dicht unter den primärseitigen Flachleitern liegenden Bewehrungen ist vor- zugsweise eine Zwischenschicht aus Ferritabfall in einem Bindermittel.

Eine Pufferbatterie auf bewegten Systemen mit hohen Leistungsspitzen ermöglicht vorteil- haft die Auslegung der Energieübertragungssysteme für die gegenüber der Spitzenleistung

wesentlich niedrigere mittlere Leistung. Dadurch werden auch die magnetischen Feldstär- ken in der Umgebung der Übertragungsleiter beträchtlich reduziert. Da die Batterie konti- nuierlich nachgeladen wird, ist die erforderliche Batteriekapazität erheblich kleiner als bei einem über einen längeren Zeitbereich ausschließlich batteriebetriebenen Fahrzeug. Ein weiterer Vorteil der Stützbatterie ist die erhöhte Manövrierfähigkeit des Fahrzeuges. Da zu erwarten ist, daß zumindest bei starken Belastungsschwankungen ein batteriegestütztes Übertragungssystem betriebs-und kostenmäßig die optimale Lösung darstellt, sollte ein Systemkonzept dieser Variante erarbeitet und mit einem ungestützten System verglichen werden.

Eine besonders vorteilhafte Anwendungsmöglichkeit für die induktive Energieübertragung über im Fahrweg verlegte Flachleiter besteht bei fahrerlosen Transportsystemen für die KFZ-Montage, da solche Fahrzeuge Gesamtleistungen im Bereich von einigen kW benöti- gen, bei der etwa die Hälfte für den Fahrleistungsbedarf benötigt wird. Gleichzeitig ist eine Bodenfläche von mehr als 2 m2 für die Energieübertragung nutzbar. Die Bodenfreiheit des Fahrzeuges hat dabei wesentlichen Einfluß auf die realisierbar Spaltweite.