用于感应供能和引导－运动物体的装置制造方法及图纸

一种用于一运动物体的感应供能和引导的装置包括一作为线匝（３）的沿一预设的物体运动轨道延伸的初级电感、一装在物体上并为了传输能量可与初级电感电磁耦合的次级电感、多个设置在物体上的输出取决于初级电感的磁场的测量信号的接收电感、和一由测量信号求出物体相对于线匝的位置的值得处理装置。为了能够进行数据通讯，接收电感（５；１２）与一数据接收装置（２１、２４、２７、１８、１６）连接，此装置包括一用来从至少一个接收电感的输出电压提取数据信号的装置（２４）。沿预设的物体运动轨道设有一在物体运动期间具有和至少一个接收电感的感应耦合的数据线（４ａ、４ｂ）。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种按权利要求1的前序部分所述的用于一运动物体的感应供能和引导的装置。
技术介绍
感应传输能量使得可以没有机械或电接触地向一运动的用电器供给能量。为此所设想的例如由WO92/17929所知的装置分别包括一初级部分和一次级部分，它们类似于变压器的原理电磁耦合。初级部分由一馈入电子设备和一沿线路铺设的具有一相互平行分布并在线路的端部相互交接或相互连接的馈电导线和回流导线的线匝组成。一个或多个分别设置在可运动的用电器上的耗电器或所属的耗电器电子装置构成次级侧。与常见类型的变压器不同它是一松耦合系统，通过较高的、在千赫兹范围内的工作频率这种耦合是可能的。如此也可以跨接达几厘米的大的气隙。这种类型的能量传输的优点包括特别是无磨损和不要维护，以及防触电和高的可用性。常见的应用是在制造工艺中的自动材料运送系统，但也包括人员运送系统，比如电梯和电动大客车。因为在这种装置中用电器的运动轨道不允许偏离线匝的运动路径，如果这里不涉及有轨车辆的话，必须对进行用电器相应的引导。这种引导例如可以通过这样的方法进行，即车辆具有一可旋转地支承的前轴，其角度位置直接通过一在一沿行驶轨道分布的槽中滑动的驾驶盘确定。这里耗电器适宜地设置在这个被操纵的前轴上，从而在转弯时耗电器也能始终最好地对准埋设在行驶轨道内的线匝。这种方案的缺点是，槽的铣削很麻烦，行驶轨道的不平度和不可避免的驾驶盘机械磨损。避免这些缺点的一种非常好的解决方案是在DE19816762A1中所述的无接触感应传输。这里通过一感应传感装置测量本来就由线匝发出的磁场，该传感器装置的输出信号输送给一处理装置。该处理装置由此求出车辆相对于线匝在横向的位置，并用于操纵车辆的伺服电机根据这个位置进行控制。设置的传感装置安装在车辆中部，并由分别具有垂直和水平敏感轴的一个传感器组成，其中水平敏感轴横向于行驶方向分布。因为在线匝的往复导线中的电流在任何时刻都大小相等反向相反，在车辆相对于线匝的位置在中部时具有垂直敏感轴的传感器的信号具有最大值，而另一个传感器的信号经过零点。在自动运输系统中通常存在在车辆和中央控制部之间进行数据通讯的要求。为此由DE3916610A1已知一种用于同时进行轨道引导和传输数据的装置，然而这里轨道引导线路仅仅用来引导轨道，而不用于向车辆供能，用于轨道引导的传感器装置与上面叙述的完全一致，而没有具体说明用于数据通讯的发射和接收装置。
技术实现思路
从所述现有技术出发本专利技术的目的是，为一用于一可运动的物体的感应供能和引导的装置提供一用来实现作为其它功能的数据通讯的合适途径。按照本专利技术这个目的通过具有权利要求1特征的装置来实现。本专利技术有利的实施形式可由从属权利要求中得到。一种为本专利技术装置的运行所设计的方法是权利要求28的内容。本专利技术的主要优点在于，对于可运动用电器的位置确定反正是必要的电感同时用于数据接收，即一共只需要唯一一个感应天线用于引导和数据接收。设置两列相互错开的扁平线圈对此特别合适，所述线圈横向于运动方向并具有垂直轴线方向地设置在可运动的用电器上。这种扁平线圈可方便地安装在一电路板上，并且作为极端情况甚至可以完全平面地在一电路板上实现。如果这个接收线圈装置足够宽，以便侧向完全覆盖用来传输能量的线匝的至少一导线，并且数据线与线匝的一条导线相邻，那么即使在用电器运动轨道的弯曲段也始终既保证精确地确定位置，又保证至少一个接收电感与数据线具有对于无故障的数据接收足够的耦合。如果天线不能设置在可运动的用电器的被操纵的前轴的中部并因此在转弯时产生侧向偏转，那么这也一样适用。这时可由对各接收线圈的测量信号的比较或者由各接收线圈之间的振幅曲线的插值非常准确地算出导线位置。原则上接收电感也可以用来发射数据信号，但是为此设置一单独的具有铁磁芯的电感装置，以使磁场更好地集中在数据线上，显得较为有利，其中这里两列相互错开的电感也是一种特别合适的解决办法。分别根据位置确定的结果在发射电感以及接收电感中始终选择由于其瞬时的横向位置与数据线具有最好耦合的电感用于通讯操作。这种方法原则上可用于每一种具有多个发射和/或接收线圈的感应天线装置。附图说明下面借助于附图说明本专利技术的实施例。附图中表示图1根据本专利技术的装置的一部分的示意性剖视图；图2按图1的装置的所述部分的示意性俯视图；图3接收电感的输出电压随横向于运动方向的位置的变化曲线；图4如图1的视图的局部的放大简化视图；图5一用于根据本专利技术的装置的发射电感的两种变型方案；图6一适用于双向通讯的电感装置的示意性剖视图；图7按图6的装置的示意性俯视图；图8一用于与图6和7的电感装置结合运行的处理装置，接收装置和发射装置方框线路图。在图1和2中以剖视图和俯视图示意性地示出根据本专利技术的装置的一部分。在一电力驱动的运输车辆应该在其上运动的行驶轨道1上铣出两条槽2a和2b。在所述槽2a和2b中埋设了线匝3的馈电导线3a和回流导线3b，在图2中只能看到所述导线的一个短段。线匝3由一未画出的馈入电子装置供给一大的电流，并起一变压器的空间分布的初级电感的作用，所述变压器的次级电感由一安装在车辆上的耗电器形成。用这种方法向车辆供给其运行所需要的电能。这里对耗电器和车辆不感兴趣，因此在图中没有将其画出。这种系统的常见运行参数是初级导线/线圈的中心距为100mm，气隙为10mm，电流为100A，频率为20kHz。此外在槽2b内还设有一带芯线4a和4b的双芯线数据线4。这里数据线4在横截面内垂直于由线匝3限定的平面，即芯线4a和4b的中点连线垂直于导线3a和3b的中点连线。由此既达到数据线4与线匝3的最佳感应脱耦，又便于将数据线4铺设成曲线，因为做成扁平双芯导线的数据线4在这个方向比另一个方向柔软得多。为了简单起见两条槽2a和2b具有相同的横截面，因此在必要时在槽2a内还可以提供用于另一数据线的空间。对于本专利技术，数据线4设置在导线3a和3b之一的哪一侧并不重要。因此垂直设置在内侧或水平设置在导线3a或3b的上方可以和在图中所示的垂直设置在外侧一样好。在未画出的车辆上离行驶轨道1表面一为10mm数量级的距离处安装一由五个扁平线圈5a-5e组成的感应接收天线5。所述线圈5a-5e都相互平行，并以端面平行于或者说以图中用虚线表示的轴线垂直于行驶轨道1的表面。线圈5a-5c形成一直的在车辆方位正确时垂直于车辆与线匝3的纵向一致的运动方向延伸的列。这对于在回流导线3b的纵向和横向相对于线圈列5a-5c偏移的线圈5d和5e也一样。沿纵向的偏移略大于一个线圈在这个方向的尺寸，在横向的偏移相当于一个线圈在这个方向的尺寸的一半。图2中具有椭圆形横截面的线圈的视图只是示意性的，即横截面也可以是圆形或近似于矩形。线圈的横截面尺寸例如可以是10至30mm的数量级。接收线圈5a-5e首先确定用来测量线匝3内电流的磁场，以借助于该磁场确定天线5的以及由此天线在安装其上的车辆横向于运动方向的位置。为此线圈5a-5e连接在一电子处理装置上，该装置确定、比较和分析由所述磁场在线圈5a-5e内感生的电压的幅值，并求出天线5相对于回流导线3b的位置尺寸。根据该位置确定通过一调节器产生用于一个或多个伺服电机的调节信号，以沿一跟随线匝3走向的轨道自动地引导车辆。位置确定是基于，在垂直距离保持本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于感应供能和引导一运动物体的装置，具有一作为线匝的沿一预设的物体运动轨道延伸的初级电感、一安装在物体上的用来传输能量的可与初级电感电磁耦合的次级电感、多个设置在物体上的输出取决于初级电感的磁场的测量信号的接收电感，并具有一由测量信号求出一物体相对于线匝的位置的值的处理装置，其特征为：接收电感（５；１２）同时还和一数据接收装置（２１、２４、２７、１８、１６）连接，所述数据接收装置包括用来由一接收电感（５；１２）中的至少一个的输出电压提取数据信号的装置（２４）；并且沿预设的物体运动轨道设置至少一个数据线，在物体运动期间所述数据线具有对于数据信号传输足够的与所述接收电感（５；１２）中的至少一个的感应耦合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2002-4-12 10216422.31.用于感应供能和引导一运动物体的装置，具有一作为线匝的沿一预设的物体运动轨道延伸的初级电感、一安装在物体上的用来传输能量的可与初级电感电磁耦合的次级电感、多个设置在物体上的输出取决于初级电感的磁场的测量信号的接收电感，并具有一由测量信号求出一物体相对于线匝的位置的值的处理装置，其特征为接收电感(5；12)同时还和一数据接收装置(21、24、27、18、16)连接，所述数据接收装置包括用来由一接收电感(5；12)中的至少一个的输出电压提取数据信号的装置(24)；并且沿预设的物体运动轨道设置至少一个数据线，在物体运动期间所述数据线具有对于数据信号传输足够的与所述接收电感(5；12)中的至少一个的感应耦合。2.按权利要求1所述的装置，其特征为所述数据线和线匝(3)是相同的。3.按权利要求1所述的装置，其特征为所述数据线(4)与线匝(3)分开形成。4.按权利要求1至3之任一项所述的装置，其特征为设有规则布置的在所述物体上至少横向于其运动方向延伸的接收电感(5；12)。5.按权利要求1至4之任一项所述的装置，其特征为所述接收电感(5；12)是相互一样的线圈(5；12)，所述线圈这样地设置，即其纵轴相互平行分布，且所有线圈的轴向端部位于至多两个相互平行的平面内。6.按权利要求5所述的装置，其特征为所述线圈(5；12)作为一电路板上的导电轨线做成平面形的。7.按权利要求5或6所述的装置，其特征为所述线圈(5；12)在物体上设置成使线圈的纵轴线接近垂直于物体运动轨道的切平面延伸。8.按权利要求1至7之任一项所述的装置，其特征为所述接收电感(5；12)的布置也沿物体的运动方向延伸。9.接权利要求8所述的装置，其特征为设有至少两列沿物体运动方向顺序排列的线圈(5；12)，且所述线圈列相互错开一个线圈(5；12)的横向尺寸除以列数得到的尺寸。10.按权利要求1至9之任一项所述的装置，其特征为处理装置(21、23、25、17、16)求出作为位置的函数的感应测量信号的至少一个极值作为物体相对于线匝(3)的位置值。11.按权利要求10所述的装置，其特征为为了求出至少一个极值处理装置(21、23、25、17、16)在多个线圈(5；12)的测量信号之间进行非线性插值。12.按权利要求1至11之任一项所述的装置，其特征为一数据发射装置(16、18、28、29)设在所述物体上并与至少一个与数据线具有一对于数据信号的传输足够的感应耦合的发射电感连接。13.按权利要求12所述的装置，其特征为至少一个发射电感与一和处理装置(21、23、25、17、16)连接的接收电感(5；12)相同。14.按权利要求12所述的装置，其特征为在物体上设置至少垂直于物体的运动方向延伸的多个规则布置的发射电感(13)，所述发射电感设计成与和处理装置(21、23、25、17、16)连接的接收电感(5；12)分开。15.按权利要求14所述的装置，其特征为所述发射电感(13)是相互相同的分别具有一铁磁体芯(7；10)的线圈(6；9)，所述芯这样地成形和设置，使得磁通的进出表面接近垂直于物体运动轨道的切平面分布。16.按权利要求14或15所述的装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：A格林，F伯勒尔，R温特哈尔特，
申请(专利权)人：万普弗勒尔股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]