Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur kontaktlosen Übertragung elektrischer Energie von einer oder mehreren Stromquellen zu einem oder mehreren Ver¬ brauchern .

Zur Übertragung elektrischer Energie zwischen linear gegeneinander bewegten Werkzeugmaschinen oder Handha¬ bungsgeräten werden Schleppkabel oder mit Schleifkon¬ takten versehene Schleifschienen verwandt. Durch die mitzuführenden Schleppkabel wird hierbei oftmals der Betriebsablauf gestört, die stromführenden Schleifschie¬ nen müssen, um Unfälle durch Berührung zu vermeiden, zuverlässig abgedeckt werden, so daß diese Art der Ener¬ gieübertragung oftmals nicht, vor allem aber nicht über größere Strecken, , bei höheren Geschwindigkeiten und/oder in nasser Umgebung eingesetzt werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Einrichtung zur kontaktlosen Übertragung elektrischer Energie von einer oder mehreren Stromquellen zu einem oder mehreren Verbrauchern zu schaffen, die nicht nur äußerst betriebs¬ sicher und störunempfindlich ist, sondern mit der es insbesondere ermöglicht wird, elektrische Energie hoher

Leistung über längere Strecken, bei hohen Fahrgeschwindig¬ keiten sowie auch unter Wasser mit äußerst geringen Ver¬ lusten zu übertragen und an beliebigen Stellen auch ver¬ stellbare Verbraucher versorgen zu können. Der dazu erfor- derliche Bauaufwand soll klein sein, so daß eine wirtschaft¬ liche Herstellung gegeben ist, auch soll die Einrichtung störunempfindlich, an unterschiedliche Gegebenheiten leicht anpaßbar und vielseitig verwendbar sein.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß min- destens zwei jeweils mit einem vorzugsweise in Resonanz¬ technik ausgebildeten Stromrichtergerät versehene Transfor¬ matoren mit einem als in sich geschlossene endlose Schleife ausgebildeten elektrischen Leiter berührungslos elektrisch gekoppelt sind, von denen mindestens ein Transformator als in den Leiter elektrische Energie einspeisender Transforma¬ tor und mindestens ein Transformator als elektrische Energie aufnehmender Transformator ausgebildet ist.

Die Transformatoren sollten aus ferromagnetischem Werk¬ stoff bestehen und EE-EI-UU- oder doppelringförmig ausge¬ bildet sein.

Angebracht ist es ferner, den elektrischen Leiter mecha¬ nisch starr auszubilden oder diesen aus einem Kabel mit Litze herzustellen. Nach andersartigen Ausgestaltungen kann der Leiter auch aus einem Flach-, Voll- oder Hohl- profil, aus zwei oder mehreren ineinander angeordneten elektrisch leitenden Profilen, aus einem U-, T- , oder Doppel-T- Profil oder aus einem sternförmigen Profil be¬ stehen. Es ist aber auch möglich, den elektrischen Leiter durch einen oder mehrere elektrisch leitende Drähte zu bilden, die in einem starren Träger angeordnet sind.

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Des weiteren sollte der elektrische Leiter mit einer Isolationsschicht umgeben sein, auch kann dieser ganz oder teilweise mit einer über der Isolationsschicht angeordneten elektrisch leitenden Ummantelung in Form einer offenen vorzugsweise geerdeten Schleife versehen sein .

Sehr vorteilhaft ist es ferner, wenn einer oder mehrere einem Leiter zugeordnete Transformatoren in Längsrichtung des Leiters, z. B. mittels eines Schlittens, verfahrbar angeordnet sind. Auf diese Weise können gleichzeitig mehrere Verbraucher mitunter an unterschiedlichen Stellen mit elektrischer Energie versorgt werden.

Wird ein elektrischer Leiter über eine längere Strecke verlegt, sollte dieser mechanisch abgestützt sein.

Dies kann in der Weise bewerkstelligt werden, in dem

Stützen vorgesehen werden, an denen der Leiter über Iso¬ lationsstücke aufgehängt ist. Es ist aber auch möglich, vorzugsweise im Bereich verfahrbarer Transformatoren ange¬ ordnete und mit diesen verfahrbare Auflage- und/oder Führungsrollen vorzusehen. Auch kann der Leiter auf seiner gesamten Länge oder teilweise mittels einer isolierenden Trägerfolie und an dieser befestigten Federn aufgehängt sein .

Zur elektrischen Koppelung eines in einzelne Abschnitte unterteilten elektrischen Leiters ist es zweckmäßig, an den Enden der einander zugeordneten Abschnitte des Leiters mit Abstand zueinander Kupferbahnen anzubringen, die über Stromleiter mit dem weiterführenden Abschnitt oder mit dem anderen Ende des gleichen Abschnittes verbunden sind,

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wobei die Kupferbahnen als vertikal angeordnete aufge¬ hängte und vorzugsweise gegeneinander isolierte Platten oder Folien ausgebildet sein können.

Zum Überfahren der Kupferbahnen durch einen Transformator sollte dieser in deren Bereich mit schlitzartigen Frei- sparungen versehen sein, die zur Zentrierung einer Träger¬ folie und/oder der Kupferbahnen sich keil- oder trompeten- förmig nach außen erweiternd ausgebildet sein sollte.

Angezeigt ist es ferner, die Enden elektrisch gekoppelter Abschnitte eines Leiters jeweils mit einer versetzt zu¬ einander verlaufenden Auskröpfung zu versehen, die sich in Längsrichtung des Leiters überlappen, und zwischen den Auskröpfungen die Kupferbahnen anzuordnen.

Bei elektrischer Koppelung der beiden Enden zweier ein¬ ander zugeordneter Abschnitte eines elektrischen Leiters können die diese verbindenden Stromleiter über einen an eine Stromquelle über ein Umrichtgerät angeschlossenen Transformator berührungslos elektrisch miteinander ver¬ kettet sein, so daß elektrische Energie an beliebigen Stellen eingespeist werden kann.

Selbstverständlich ist es ohne weiteres möglich, zwei oder mehrere elektrische Leiter zu einer elektrisch gekoppelten Bahnkurve zusammenzusetzen. Dazu kann ein vorzugsweise elektrische Energie einspeisender Transfor¬ mator vorgesehen werden, durch den die beiden Leiter miteinander verkettet sind.

Zur Ankoppeluπg eines Verbrauchers an eine aus zwei oder mehreren elektrisch getrennten Leitern zusammenge¬ setzten Bahnkurven sollte der an den Verbraucher ange-

schlossene Transformator von einem Leiter lösbar und auf einen zugeordneten vorzugsweise einen auswählbaren Leiter umsetzbar sein, so daß eine Weiche gebildet ist

Dies kann mittels einer neben der Bahnkurve angeordneten, ein- oder zweiteiligen Nockenbahn bewerkstelligt -werden, mittels der durch die Verstellbewegung des den Transfor¬ mator tragenden Schlittens eine Kernhälfte des Trans¬ formators von den Leitern lötibar, synchron mit der anderen Kernhälfte verfahrbar und im '^greich des nachfolgenden Leiters auf diese aufsetzbai ist.

Wird eine Einrichtung zur kontaktlosen Übertragung elek¬ trischer Energie von einer oder mehreren Stromquellen zu einem oder mehreren Verbrauchern gemäß der Erfindung ausgebildet, so ist es auf sehr einfach Weise möglich, elektrische Energie hoher Leistung auf einer langen Wegstrecke von dem Leiter abzunehmen und einem oder mehreren Verbrauchern zur Verfügung zu stellen. Da die Einspeisung der elektrischen Energie wie auch deren Entnahme berührungslos erfolgen, sind somit die mechani- sehen und die elektrischen Verluste wie auch der Bauauf¬ wand sehr gering, so daß eine stets hohe Betriebssicher¬ heit, zumal der Leiter isoliert werden kann, gegeben ist. Durch die den Transformatoren zugeordneten Strom¬ richtergeräten ist ferner eine optimale Anpassung an die Energiequelle sowie die Energiesenke möglich, so daß Endverbraucher auch gesteuert oder geregelt und. Meßwerte, die sich auf den Zustand des Endverbrauchers beziehen, zurückgemeldet werden können. Eine vielseitige Verwendbarkeit der vorschlagsgemäßen Einrichtung ist demnach gewährleistet.

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In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der gemäß der Erfindung ausgebildeten Einrichtung zur kontakt¬ losen Übertragung elektrischer Energie von einer oder mehreren Stromquellen zu einem oder mehreren Verbrauchern dargestellt, die nachfolgend im einzelnen erläutert sind. Hierbei zeigt, jeweils in schematischer Darstellung:

Figur 1 eine aus zwei über einen als Schleife ausgebildeten elektrischen Leiter ver¬ bundene Transformatoren bestehende Übertragungseinrichtung,

Figur 2 a bis 3 h unterschiedliche Ausgestaltungen des bei der Einrichtung nach Figur 1 verwendbaren Leiters,

Figur 4 die Einrichtung nach Figur 1 mit einem zwischen den Transformatoren vorgesehenen weiteren verfahrbaren Transformator,

Figur 5 die Einrichtung nach Figur 1 mit einer Abstützung des Leiters,

Figur 6 eine federnde Aufhängung des Leiters der

Einrichtung nach Figur 1,

Figur 7 eine Draufsicht auf den verfahrbaren

Transformator nach den Figuren 4 und 5,

Figur 8 die elektrische Verbindung und Abstützung zweier Abschnitte des elektrischen

Leiters bei der Ausgestaltung nach. Figur 4,

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Figur 9 eine andersartige überlappende Verbindung des elektrischen Leiters nach Figur 4, in Draufsicht,

Figur 10 die Verbindung zweier Abschnitte des Leiters nach Figur 4 mittels eines weiteren Trans¬ formators ,

Figur 11 die Umsetzung eines Transformators von einem Leiter auf einen elektrisch von diesem getrennten Leiter einer Bahnkurve und

Figur 12 die Verkettung zweier Leiter mittels eines Transformators.

Die in Figur 1 dargestellte und mit 1 bezeichnete Ein¬ richtung dient zur kontaktlosen Übertragung elektrischer Energie von einer Stromquelle 2 zu einem als Widerstand 4 ausgebildeten Verbraucher und besteht im wesentlichen aus zwei Transformatoren 11 und 21, die über einen elek¬ trischen Leiter 31 elektrisch gekoppelt sind. Mittels des Transformators 11 wird hierbei elektrische Energie in den Leiter 31 eingespeist, von dem Transformator

21 wird dagegen elektrische Energie von dem Leiter 31 aufgenommen.

Der aus zwei Kernhälften 12 und 13 zusammengesetzte EE-förmige Transformator 11 weist eine Primärwicklung 14 auf, die über eine Leitung 16 an ein U richtgerät 15 an¬ geschlossen ist, das über eine Leitung 3 mit der Strom¬ quelle 2 elektrisch verbunden ist. In gleicher Weise ist der Transformator 21 gestaltet , der aus zwei Kernhälften 22

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und 23 besteht und eine Sekundärwicklung 24 aufweist, die über eine Leitung 26 an ein Umrichtgerät 25 ange¬ schlossen ist. Der Transformator 21 sowie das Umrichtge¬ rät 25 sind auf einer Platte 27, die verfahrbar sein kann, angeordnet. Über eine Leitung 5 ist das Umrichtgerät 25 mit dem Widerstand 4 verbunden.

Der Leiter 31 ist als endlose starre Schleife ausgebildet und mittels zweier Stützen 17 und 18 in den beiden Endbe¬ reichen gehalten. Des weiteren ist der Leiter 31 mittels einer Leitung 33 über das Umrichtergerät 15 geerdet. Mit¬ tels des Transformators 11 u rn somit elektrische Ener¬ gie in den Leiter 31 eingespeist werden, die mit Hilfe des Transformators 21 von diesem abgenommen und dem Widerstand 4 zugeführt werden kann.

In den Figuren 2 a bis 2 g und 3 a bis 3 h sind in unter¬ schiedlicher Weise ausgebildete Leiter dargestellt, und zwar zeigt:

Figur 2 a einen Leiter 41, der aus einem Vollprofil 42 besteht, Figur 2 b einen als Rohr 44 ausgebildeten Leiter 43, Figur 2 c den mit einer Isolationsschicht 45 versehenen Leiter 43 nach Ficur 2 b, Figur 2 d den mit einer auf die Isolationsschicht 45 aufgebrachten durch¬ brochenen Ummantelung 50 versehenen Leiter 43 nach Figur 2 b, Figur 2 e einen aus flexiblen Drähten 48, die in einem Rohr 47 als Träger eingelegt sind, beste¬ henden Leiter 46, Figur 2 f den mit einer Isolationsschicht 49 ausgestatteten Leiter 46 nach Figur 2 e, Figur 2 g mehre¬ re nach Figur 2 c ausgebildete konzentrisch ineinander an¬ geordnete Leiter 43, 43' , 43 ' ' , die gegeneinander durch Isolierschichten 45, 45', 45' ' isoliert und mit einer Ummantelung 50 versehen sind, Figur 3 a ein als Leiter 51

vorgesehenes U-förmiges Profil 52, Figur 3 b einen als rechteckiges Hohlprofil 54 ausgebildeten Leiter 53, Figur 3 c einen als quadratisches Hohlprofil 56 aus¬ gebildeten Leiter 55, Figur 3 d einen Leiter 57, der aus in einem U-Profil 58 als Träger angeordnete Drähte 59 besteht, Figur 3 e einen durch in einem quadratischen Hohlprofil 61 als Träger angeordnete Drähte 62 gebildeten Leiter 60, Figur 3 f einen aus einem sternförmigen Profil 64 bestehenden Leiter 63, Figur 3 g den Leiter 31 nach Figur 1, der durch ein Band 32 gebildet ist, und Figur 3 h einen durch ein T-Profil 66 gebildeten Leiter 65.

In Figur 4 ist gezeigt, daß von dem als endlose Schleife ausgebildeten Leiter 31 der Einrichtung 1 mit Hilfe eines weiteren verstellbaren Transformators 36 elektrische Energie an beliebiger Stelle des Leiters 31 abgenommen werden kann. Der ebenfalls aus zwei Kernhälften 36' und 36'' zusammengesetzte Transformator 36 ist hierbei auf einem Schlitten 34 angeordnet, der in Längsrichtung des Leiters 31 verfahrbar ist.

Dem Transformator 36 ist wiederum ein Umrichtergerät 37 zugeordnet, das über Leitungen 37' mit diesem elektrisch verbunden ist, des weiteren ist an das Umrichtergerät 37 ein Motor 38 als Verbraucher über eine Leitung 38' angeschlossen. Auf dem Schlitten 34 sind ferner Auflage- rollen 39 sowie seitlich neben dem Leiter 31 Führungs¬ rollen 40 angebracht, so daß dieser stets gut geführt ist

In Figur 5 ist gezeigt, daß der Leiter 31, um ein Durch¬ hängen zu vermeiden, mit Hilfe von Stützen 71 aufgehängt sein kann. Über Isolationsstücke 72 und 73 ist der Leiter 31 an der Stütze 71 befestigt.

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Gemäß Figur 6 ist der in einzelne Abschnitte 31' und 31' ' unterteilte Leiter 31 mittels einer isolierenden Träger¬ folie 74 und an dieser befestigten Federn 75 aufgehängt. Damit der Transformator 36 nach Figur 4 über die Träger¬ folie 74 hinwegfahren kann, sind in die obere Kernhälfte 36' ', wie dies in Figur 5 eingezeichnet ist, schlitzartige Freisparungen 87 und 88 eingearbeitet, die die Trägerfolie 74 aufnehmen. Außerdem können an der Kernhälfte 36' ' , wie dies in Figur 7 dargestellt ist, beiderseits Ansatzstücke 89 angebracht sein, die im Querschnitt trompetenartig ausgebildete Erweiterungen 90 aufweisen. Dadurch wird die Trägerfolie 74 durch das sich beim Verfahren des Transformators 36 ausbildende Luftpolster selbsttätig zentriert und verschleißfrei geführt.

Nach Figur 8 sind die Abschnitte 31' und 31'' des Leiters 31, die hierbei eine Bahnkurve 70 bilden, elektrisch gekoppelt und mittels einer Stütze 76 aufgehängt. Dazu dienen an den Enden der Abschnitte 31' und 31'' mit Ab¬ stand zueinander angebrachte Kupferbahnen 77 und 78 bzw. 80 und 81, die über Stromleiter 79 bzw. 82 verbunden sind. Über die Stromleiter 79 und 82 sind die Abschnitte 31' und 31' ' an der Stütze 76 aufgehängt. Mittels Isola¬ tionsplatten 83 und 84 bzw. 85 und 86 sind die Kupfer¬ bahnen 77, 78 und 80, 81 elektrisch voneinander getrennt.

Kupferbahnen 77' und 78' können aber auch, wie dies in Figur 9 gezeigt ist, beiderseits der Trägerfolie 74 angeordnet sein. Um dies bewerkstelligen zu können, sollten die Enden der Abschnitte 31' und 31'' des Leiters 31 mit sich überlappenden Abkröpfungen 98 und 99 ver¬ sehen sein, zwischen denen und der Trägerfolie 74 die Kupferbahnen 77' bzw. 78' angeordnet sind. Beim Überfahren der Koppelstelle wird die Energieübertragung somit nur geringfügig beeinträchtigt.

Bei der Ausführungsvariante nach Figur 10 sind- die Enden des Abschnittes 31' sowie die Enden des Abschnittes 31' ' des durch eine Stütze 91 gehaltenen Leiters 31 miteinander elektrisch gekoppelt und über einen weiteren Transformator 101 miteinander verkettet. Dazu sind an den Enden der Abschnitte 31' bzw. 31' ' wiederum Kupferbahnen 91, 92 bzw. 94, 95 vorgesehen, die über Stromleiter 93 bzw. 96 miteinander verbunden sind. Die Stromleiter 93 und 96 übergreifen den mit einer Primärwicklung 102 aus¬ gestatteten Transformator 101, so daß mittels diesem, da dieser über ein Umrichtgerät 104 und Leitungen 105 und 106 an eine Stromquelle 103 angeschlossen ist, elektrische Energie in die beiden Abschnitte 31' und 31' ' des Leiters 31 einzuspeisen ist.

In Figur 11 ist gezeigt, daß ein mittels eines Schlittens 117 verfahrbarer Transformator 114 von einem Leiter 31 a auf einen mit diesem eine Bahnkurve 70' bildenden Leiter 31 b umgesetzt werden kann, so daß der mit dem Trans¬ formator 114 über ein Umrichtgerät 116 verbundene Ver- braucher 115 nicht von dem Transformator 114 abzukoppeln ist. Auf diese Weise wird eine Weiche geschaffen. Selbst¬ verständlich kann eine Umsetzung auch auf einen anderen, z. B. abgewinkelt weiterführenden Abschnitt vorgenommen werden.

Dazu dient eine im Bereich der Anschlußstelle der beiden Leiter 31 a und 31 b seitlich neben diesen angeordnete Nockenbahn 121, mittels der die obere Kernhälfte 114' ' des Transformators 114 mit Hilfe der Verstellbewegung des Schlittens 117 von der unteren Kernhälfte 114' ab- hebbar und somit von dem Leiter 31 a abnehmbar und nach Überfahren der Trennstelle wiederum in die Ausgangslage zurückführbar ist, so daß der Transformator 114 elektrisch mit dem Leiter 31 b verbunden ist.

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Um dies bewerkstelligen zu können, sind an der Kernhälfte 114' ' eine Führungsrolle 122, die auf der Nockenbahn 121 aufläuft, sowie ein Winkelstück 124, das mittels Stangen 123 vertikal geführt ist, angebracht. Die Kernhälfte 114' ' wird somit während eines Umsetzvorganges von dem Führungsschlitten 117 in angehobener Lage mitgenommen.

Die Leiter 31 a und 31 b sind zwischen Stützen 118 ein¬ gespannt. Der Transformator 111, mittels dem elektrische Energie in die Leiter 31 a und 31 b über eine Leitung 119 eingespeist wird, ist hierbei über ein Umrichtgerät 113 mit einer Stromquelle 112 elektrisch verbunden.

Gemäß Figur 12 ist eine Bahnkurve 70' ' aus zwei Leitern 31 c und 31 d zusammengesetzt, die durch einen Trans¬ formator 141 miteinander gekoppelt sind. Mittels eines Transformators 131, der über ein Umrichtgerät 133 an eine Stromquelle 132 angeschlossen ist, wird elektrische Energie in die Bahnkurve 70' ' eingespeist, mit Hilfe eines auf einem verfahrbaren Schlitten 137 aufgesetzten Transformators 134 wird die elektrische Energie über ein Umrichtgerät 136 einem Elektromotor 135 als Verbraucher zugeführt. Der Leiter 31 c ist mittels der beiden Trans¬ formatoren 131 und 141, der Leiter 31 b mittels des Transformators 141 und einer Stütze 138 gehalten.