Systeme zur induktiven Übertragung elektrischer Energie sind bekannt. Ein derartiges System ist beispielsweise in der WO 92/17 929 beschrieben.

Bodentransportsysteme, welche auf induktivem Wege mit elektrischer Energie versorgt werden sind bekannt. Zur berührungslosen Energieübertragung auf induktivem Wege ist eine Primärleiteranordnung vorgesehen, welche mit Wechselstrom höherer Frequenz (einige Kilohertz) beaufschlagt wird. Die Stromleiter der Primärleiteranordnung sind hierbei im Boden verlegt, wie beispielsweise in der DE 100 37 362 Cl beschrieben. Entlang der Primärleiteranordnung ist ein Bodentransportfahrzeug verfahrbar. Zur induktiven Aufnahme elektrischer Energie aus dem von der Primärleiteranordnung erzeugten Magnetfeld ist das Bodentransportfahrzeug mit einem Stromabnehmer ausgestattet, welcher mindestens eine Spule als Sekundärleiter sowie eine Regelelektronik aufweist. Die Primärleiteranordnung umfaßt eine Hin-und eine Rückleitung, welche in gleich bleibendem Abstand zueinander entlang einer Strecke im Boden verlegt sind. Die Strecke der Primärleiteranordnung kann gerade Bereiche und Kurven sowie Verzweigungen in Form von Weichen aufweisen. Eine derartige Primärleiteranordnung umfassend gerade Bereiche, Kurven und Weichen ist beispielsweise in der DE 199 55 042 Al beschrieben.

Im Bereich einer Weiche tritt das Problem auf, daß die räumliche Feldverteilung des von der Primärleiteranordnung erzeugten Magnetfeldes nicht homogen ist. Die inhomogene Feldverteilung ergibt sich aufgrund des Auseinanderlaufens der Hin-und Rückleitung der Primärleiteranordnung in dem Weichenbereich. Um eine Abzweigung einer Bahn im Weichenbereich zu ermöglichen, laufen die beiden von der Hin-und der Rückleitung gebildeten Leitungsstränge beginnend am Weichenstoß von ihrer ansonsten parallelen Lage auseinander. Im Herzstück der Weiche ist ein abgewinkelter Leitungsstrang angeordnet, dessen spitzwinklig zueinander verlaufende Schenkel in gleichbleibendem Abstand zu den jeweils äußeren, durchlaufenden Leitungssträngen zur Bildung der durchgehenden bzw. der abzweigenden Bahn angeordnet sind. Die Primärleiterabschnitte vor der Abzweigung und nach der Abzweigung werden durch separate Stromkreise gespeist, d. h. die Leiteranordnungen vor bzw. nach der Abzweigung werden von separaten Stromquellen versorgt. Eine derartige Ausbildung einer Weichenanordnung ist aus der DE 199 55 042 AI bekannt. Bei dieser bekannten Weichenanordnung ergibt sich in einem räumlichen Bereich um den Weichenmittelpunkt herum eine niedrigere Dichte des von der Primärleiteranordnung erzeugten Magnetfeldes, verglichen mit der mittleren Dichte entlang der geraden Abschnitte der Primärleiteranordnung.

Es besteht daher die Aufgabe eine Weichenanordnung für ein auf induktivem Wege mit elektrischer Energie versorgtes Bodentransportsystem bereitzustellen, welche eine ausreichende und ununterbrochene Versorgung des Bodentransportfahrzeugs mit elektrischer Energie gewährleistet.

Diese Aufgabe wird bei einer Weichenanordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen : Figur 1 : Draufsicht auf eine schematisch dargestellte Weichenanordnung ; Figur 2 : Diagramm der örtlichen Abhängigkeit der Leistungsaufnahme eines Bodentransportfahrzeugs, welches entlang der durchgehenden bzw. der abzweigenden Bahn durch eine aus dem Stand der Technik bekannte Weichenanordnung fährt ; Figur 3 : Diagramm der örtlichen Abhängigkeit der Leistungsaufnahme Bodentransportfahrzeugs, welches entlang der durchgehenden bzw. der abzweigenden Bahn durch eine erfindungsgemäße Weichenanordnung fährt.

In Figur 1 ist eine Draufsicht auf eine Primärleiteranordnung für ein System zur induktiven Energieübertragung im Bereich einer Abzweigung dargestellt. Durch die die Abzweigung bildende Weichenanordnung wird in der Primärleiteranordnung eine durchgehende und eine abzweigende Bahn definiert. Die durchgehende Bahn verläuft ausgehend vom Weichenstoß 11 und über den Weichenmittelpunkt 5 entlang des Pfeils 14 und die abzweigende Bahn verläuft vom Weichenstoß 11 entlang des Pfeils 15. Die Verlängerungen der Mittellinien der durchgehenden Bahn und der abzweigenden Bahn (Pfeillinien 14 und 15) schneiden sich im Weichenmittelpunkt 5.

Die Weichenanordnung weist zwei äußere, durchlaufende Leitungsstränge 1 und 2 auf. In dem in Figur 1 nicht dargestellten Bereich vor der Weiche (d. h. in Figur 1 rechts vom Weichenstoß 11) gehen diese beiden Leitungsstränge 1 und 2 in die Hin-bzw. Rückleitung der Primärleiteranordnung über, welche in gleichbleibendem Abstand zueinander verlegt sind.

Der eine Leitungsstrang 2 verläuft sowohl vor und nach der Weiche als auch im Weichenbereich gestreckt. Der andere durchlaufende Leitungsstrang 2 verläuft in den (in Figur 1 nicht dargestellten) Bereichen vor und nach der Weiche gestreckt und im Weichenbereich selbst kreisabschnittsförmig gekrümmt, beispielsweise mit einem typischen Krümmungsradius von 2m.

Im Herzstück 3 der Weichenanordnung ist ein weiterer, abgewinkelter Leitungsstrang 4 angeordnet. Dieser Leitungsstrang 4 umfaßt zwei spitzwinklig zueinander angeordnete Schenkel 4a und 4b, welche an der Spitze 10 ineinander übergehen. Um ein Verknicken des Leitungsstrangs 4 im Bereich der Spitze 10 zu vermeiden, ist der Leitungsstrang 4 in diesem Bereich etwa halbkreisförmig gebogen verlegt. Der eine Schenkel 4b des Leitungsstrangs 4 ist so verlegt, daß er im Weichenbereich und nach der Weiche in gleichbleibendem Abstand W1 zu dem einen durchlaufenden Leitungsstrang 1 verläuft. Entsprechend ist der andere Schenkel 4a des Leitungsstrangs 4 so verlegt, daß er in gleichbleibendem Abstand W 1 zu dem anderen durchlaufenden Leitungsstrang 2 verläuft.

Die Leitungsstränge 1, 2 und 4 sind jeweils als Litzleiter ausgebildet und im Boden verlegt.

Die Stromversorgung der Leitungsstränge 1, 2 und 4 erfolgt wie beispielsweise in der DE 199 55 042 AI beschrieben.

Um die reduzierte Magnetfelddichte im räumlichen Bereich um den Weichenmittelpunkt 5 herum auszugleichen sind die beiden äußeren, durchlaufenden Leitungsstränge 1 und 2 jeweils in Form einer Leitungsschleife 6,7 verlegt. Wie in Figur 1 dargestellt, erstrecken sich die beiden Leitungsschleifen 6 und 7 längs der durchlaufenden Leitungsstränge 1 und 2 in einem Teilbereich der Weichenanordnung, der in etwa auf der einen Seite durch den Weichenstoß 11 und auf der anderen Seite durch den Punkt 12 bzw. 13 an dem jeweiligen durchlaufenden Leitungsstrang 1 bzw. 2 definiert ist, welcher der Spitze 10 des abgewinkelten Leitungsstrangs 4 gegenüberliegt. Durch die Verlegung der beiden äußeren, durchlaufenden Leitungsstränge 1,2 in Form einer Leitungsschleife 6,7 wird bewirkt, daß in dem Bereich längs dieser beiden Leitungsstränge 1, 2, in welchem sich die beiden Leitungsschleifen 6 und 7 erstrecken, zwei oder mehr Leitungsabschnitte von aufeinanderfolgenden Windungen der Leitungsschleifen 6,7 eng nebeneinander liegen. Bei dem Leitungsstrang 1 liegen, wie in Figur 1 gezeigt, die beiden Leitungsabschnitte 6a und 6b von zwei aufeinanderfolgenden Windungen der Leitungsschleife 6 eng nebeneinander. Entsprechend liegen beim Leitungsstrang 2 die beiden Leitungsabschnitte 7a und 7b von zwei aufeinanderfolgenden Windungen der Leitungsschleife 7 eng nebeneinander. Die Leitungsschleifen 6 und 7 können jeweils-wie in Figur 1 gezeigt-als Schleifen mit etwa 1 % z-facher Windung ausgebildet sein, sie können jedoch auch mehr Windungen aufweisen.

Die Zahl der Windungen der Leitungsschleifen 6 und 7 sowie deren Ausdehnung entlang ihrer Längsachsen 8 bzw. 9 hängt im wesentlichen von der Geometrie der Weichanordnung ab.

Anzahl der Windungen und Größe der Leitungsschleifen 6 und 7 werden bevorzugt so gewählt, daß ein möglichst homogener Magnetfeldverlauf sowohl entlang der durchgehenden als auch entlang der abzweigenden Bahn der Weiche erzielt wird. Dies kann bevorzugt dadurch erreicht werden, daß sich die Leitungsschleifen 6 und 7 entlang der durchlaufenden Leitungsstränge 1 und 2 etwa in dem Bereich erstrecken, in welchem dem jeweiligen Leitungsstrang 1 bzw. 2 ein korrespondierender Leitungsstrang 2 bzw. 1 bzw. 4 in einem Abstand W2 gegenüberliegt, der größer ist als der Abstand W1 zwischen den beiden äußeren, durchlaufenden Leitungssträngen 1 und 2 am Weichenstoß 11. Der Abstand Wl entspricht dem Abstand der Hin-und Rückleitung im Bereich eines geraden Abschnitts bzw. einer Kurve der Primärleiteranordnung. In Figur 1 ist der Teilbereich der Weichenanordnung, in dem korrespondierende Abschnitte der Leitungsstränge 1, 2 und 4 einen Abstand von W2 > W1 aufweisen mit L bezeichnet. Die Länge dieser Strecke L entspricht in etwa dem Abstand zwischen dem Weichenstoß 11 und der Spitze 10 des abgewinkelten Leitungsstrangs 4.

Die Leitungsschleifen 6 und 7 können-wie in Figur 1 dargestellt-bezüglich der äußeren, durchlaufenden Leitungsstränge 1 und 2 vom Weichenmittelpunkt 5 aus gesehen jeweils nach außen gerichtet sein. Es können jedoch auch beide Leitungsschleifen 6 und 7 zum Weichenmittelpunkt 5 hin jeweils nach innen gerichtet sein. In einer alternativen Ausführungsform kann auch eine der beiden Leitungsschleifen 6 oder 7 nach innen und die andere Leitungsschleife 7 oder 6 nach außen gerichtet sein. Welche dieser Varianten zu bevorzugen ist, hängt von der Geometrie der Weichenanordnung und von dem zur Verfügung stehenden Raum zur Ausbildung der Weichanordnung ab.

Die Form der Leitungsschleifen ist bevorzugt etwa oval, wie in Figur 1 gezeigt, oder elliptisch. Es hat sich gezeigt, daß die besten Ergebnisse hinsichtlich eines homogenen Magnetverlaufs entlang der Weichenanordnung erzielt werden, wenn das Verhältnis der Ausdehnung der Leitungsschleifen entlang ihrer Längsachse 8,9 zu der Ausdehnung entlang ihrer Querachse etwa zwischen 3 und 6 liegt und wenn das Verhältnis der Ausdehnung der Leitungsschleifen entlang ihrer Längsachse 8,9 zum Abstand L zwischen der Spitze 10 des abgewinkelten Leitungsstrangs 4 und dem Weichenstoß 11 zwischen 0,4 und 1 liegt.

Die Verlegung der beiden äußeren, durchlaufenden Leitungsstränge 1 und 2 in Form von Leitungsschleifen 6 und 7 bewirkt, daß in dem Teilbereich der Weichenanordnung, in dem sich die Leitungsschleifen 6 und 7 entlang der durchlaufenden Leitungsstränge 1 und 2 erstrecken, eine Erhöhung der Magnetfelddichte in dem räumlichen Bereich um den Weichenmittelpunkt 5 herum erzielt werden kann. Die Verstärkung der Magnetfelddichte in diesem zentralen Bereich der Weichenanordnung hängt dabei von der Geometrie und der Windungszahl der Leitungsschleifen 6 und 7 ab.

In den Figuren 2 und 3 ist der magnetische Feldverlauf im Weichenbereich einerseits bei einer Weiche nach dem Stand der Technik und andererseits bei einer erfindungsgemäßen Weichanordnung gegenübergestellt. Die Diagramme der Figuren 2 und 3 zeigen jeweils die von einer Stromabnehmeranordnung eines Bodentransportfahrzeugs aufgenommene elektrische Leistung beim Durchfahren der Weichenanordnung entlang der durchgehenden bzw. entlang der abzweigenden Bahn. Die von der Stromabnehmeranordnung aufgenommene elektrische Leistung ist in den Figuren 2 und 3 jeweils entlang der Fahrtstrecke durch die Weichenanordnung aufgetragen, wobei der Nullpunkt der Fahrtstrecke am Weichenstoß 11 liegt. Aus Figur 2 ist zu entnehmen, daß die aufgenommene Leistung beim Durchfahren der Weichenanordnung kontinuierlich von dem normierten Wert 1 auf ca. 0,5 (abzweigende Bahn) bzw. 0,7 (durchgehende Bahn) abnimmt. Diese Abnahme der Leistungsaufnahme ist durch die abnehmende Magnetfelddichte im Weichenzentrum bedingt. Diesem Effekt kann mit der erfindungsgemäßen Weichenanordnung entgegengewirkt werden. Wie aus Figur 3 ersichtlich, steigt die aufgenommene Leistung im Bereich um den Weichenmittelpunkt herum bei einer erfindungsgemäßen Weichenanordnung sogar vom normierten Wert 1 auf ca. 1,2 an.

Die Höhe des Anstiegs ist dabei-wie oben erwähnt-abhängig von der geometrischen Ausgestaltung und der Windungszahl der Leitungsschleifen 6 und 7. Falls ein möglichst homogener Verlauf der Magnetfeldstärke entlang der Weichenanordnung gewünscht ist, kann insbesondere die Geometrie der Leitungsschleifen 6 und 7 entsprechend angepaßt werden.

Bei der Ausgestaltung der Geometrie der Leitungsschleifen 6 und 7 ist zu beachten, daß die Breite der Leitungsschleifen 6 und 7 (also ihre Ausdehnung senkrecht zu den Längsachsen 8 bzw. 9) nicht zu klein gewählt wird, da ansonsten eine Auslöschung des Magnetflusses von zwei nah beieinander liegenden und mit Strom in entgegengesetzen Richtungen durchflossenen Abschnitten der Leitungsschleifen 6 bzw. 7 die Folge wäre.