非接触式感应能量传输装置和操作该装置的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于从初级部分(1)到次级部分(1’)的非接触式感应能量传输的装置，所述初级部分(1)和次级部分(1’)均包括至少一个线圈(10、10’)，所述线圈可以通过气隙(6)彼此感应耦合。所述装置的特征在于，初级部分(1)和/或次级部分(1’)包括状态监视装置(50、50’)，用于监视初级部分(1)和/或次级部分(1’)的至少一个状态参数。初级部分(1)的状态监视装置(50)耦合到初级部分(1)的数据传输装置(40)和/或次级部分(1’)的状态监视装置(50’)耦合到次级部分(1)的数据传输装置(40')。此外，所述至少一个状态监视装置(50、50)还包括参数设置单元，该参数设置单元可以用于调节和/或修改单个或多个状态参数。

Contactless inductive energy transfer device and method of operating the device

The invention relates to a device for non-contact inductive energy transmission from the primary part (1) to the secondary part (1 '). Both the primary part (1) and the secondary part (1') comprise at least one coil (10, 10 '), which can be inductively coupled through an air gap (6). The device is characterized in that the primary part (1) and / or the secondary part (1 ') include a state monitoring device (50, 50') for monitoring at least one state parameter of the primary part (1) and / or the secondary part (1 '). The state monitoring device (50) of the primary part (1) is coupled to the data transmission device (40) of the primary part (1) and / or the state monitoring device (50 ') of the secondary part (1) is coupled to the data transmission device (40') of the secondary part (1). In addition, the at least one state monitoring device (50, 50) also includes a parameter setting unit which can be used to adjust and / or modify a single or multiple state parameters.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】非接触式感应能量传输装置和操作该装置的方法
本专利技术涉及一种用于从初级部分到次级部分的非接触式感应能量传输的装置，所述初级部分和次级部分均包括至少一个线圈，所述至少一个线圈可以通过气隙彼此感应耦合。本专利技术还涉及一种用于操作这种类型的装置的方法。
技术介绍
与通过机械地连接和断开的接触元件来进行能量传输的插头连接器相比，用于非接触式能量传输的装置在由于多次插入循环或剧烈振动而磨损的方面具有优势。另外，防止了在电负载下插拔期间的触点烧毁。在用于能量传输的非接触式装置的情况下，在具有高电负载的情况下断开插头连接器期间也不存在形成电弧的风险。最后，利用非接触式能量传输，在初级部分和次级部分之间存在电流阻断，这可能是必需的，例如用于医疗领域。此外，避免机械啮合接触使得可以为装置提供尽可能光滑的表面，这使得它们理想地适合于对清洁/卫生要求较高的应用，例如在食品领域。其高耐磨性也使非接触式感应能量传输在自动化领域引起关注，例如用于将能量传输到机器人的可互换工具。文献WO2013/087676A2描述了一种用于从初级部分到次级部分的非接触式感应能量传输的装置，所述装置可以代替用于能量传输到例如机器人的可互换工具的机械插头连接。初级部分和次级部分均包括至少一个线圈，所述至少一个线圈可以彼此感应耦合，并且每个线圈与铁氧体磁芯相互作用。铁氧体磁芯由于其磁导率而增大磁通量，使得即使在装置尺寸较小且传输表面较小的情况下，也可以传输大量电能。在这种情况下，由于高的磁通量，当初级部分和次级部分(还)没有处于它们之间的距离最小的位置但是当它们之间存在间隙时，能量传递已经是可能的。类似地，在初级部分和次级部分进行一定的侧向(横向)位移且因此如果初级部分和次级部分的线圈不在同一轴线上的情况下也可以发生能量传输。此外，关于现有技术应提及DE102015113723A1；该专利也公开了根据权利要求1的前序部分的装置。
技术实现思路
本专利技术的目的是扩大这种用于非接触式能量传输的装置的机会，尤其是在自动化领域中。该目的通过具有独立权利要求的各个特征的这种类型的装置和装置的操作方法来实现。在从属权利要求中给出了装置和操作方法的有利的实施形式和改进方案。根据权利要求1，创造了一种用于从初级部分到次级部分的非接触式感应能量传输的装置，所述初级部分和次级部分均包括至少一个线圈，该至少一个线圈可以通过气隙彼此感应耦合，其中，初级部分和/或次级部分包括状态监视装置，所述状态监视装置用于(重复地或优选地连续地)监视所述初级部分和/或所述次级部分的至少一个状态参数，其中，所述至少一个状态监视装置还包括参数设置单元，利用该参数设置单元，可以对至少其中一个状态参数进行调节和/或修改。这样，实现了用于非接触式能量传输的装置的一个或优选地多个参数的单个或优选地重复的、持久的收集，这明显简化了该装置的控制和监督。优选地，利用评估单元执行对数据的评估，使得一旦装置的实际行为偏离预设的名义行为就可以生成警告信号。有利地，不仅可以监视状态参数或与它们相关的数值中的至少一个，例如运行中的极限值，而且可以使用终端单元来调节或改变它们，即执行参数设置。为此目的，状态监视装置有利地通过增加设置功能或参数设置单元来扩展。因此，本专利技术还涉及一种用于通过气隙从初级部分的线圈到次级部分的线圈的非接触式感应能量传输的装置的操作方法，该装置形成控制系统的一部分，其中在感应能量从初级部分传输到次级部分期间，至少一个状态参数的收集通过初级部分和/或次级部分的状态监视装置进行，尤其是通过传感器进行，其中，通过数据传输装置，以数据形式监视到状态参数传输到控制单元和/或终端单元，其中，至少一个状态监视装置具有参数设置单元，利用该参数设置单元可以对至少一个用于单个或多个状态参数的极限值或至少其中一个与之相关的数值进行设置或改变。另外/替代地，显示至少一个状态参数或与至少一个状态参数相关的信息，尤其在终端单元的显示器上。本专利技术还涉及一种控制系统，该控制系统具有至少一个终端单元、控制单元、至少一个现场单元和至少一个根据权利要求中的至少一项所述的装置。根据优选的另一实施例，初级部分的状态监视装置与初级部分的数据传输装置耦合和/或次级部分的状态监视装置与次级部分的数据传输装置耦合，因此观察到的数据可以进一步在装置内部或在装置外部传输。有利的是，初级部分的状态监视装置与至少一个用于监视初级部分，特别是初级线圈的至少一个状态参数的传感器耦合，和/或次级部分的状态监测装置与至少一个用于监视次级部分，尤其是次级线圈的至少一个状态参数的传感器耦合。根据有利的实施例和进一步改进应用可能性的变型，初级部分的数据传输装置设计用于经由至少一个数据总线将数据传输到控制单元(网关)或直接传输到终端单元。此外，根据另一种变型，初级部分的数据传输装置也设计用于通过至少一个数据总线向次级部分的数据传输装置传输数据。有利地，控制单元与至少一个用于数据输入和/或数据输出，特别是数据显示的终端单元耦合，更优选地，至少一个终端单元具有视觉显示屏，所述视觉显示屏设计用于至少一个状态参数或与至少一个状态参数相关的信息的视觉显示和/或用于设置/改变至少其中一个状态参数，尤其是在极限值的意义上。这提供了有利的选择。例如，为了优化装置或系统的操作，对内部参数，尤其是诸如电流、电压、温度和/或效率等进行测量或确定。通过参数设置，用户可以对装置或方法进行参数设置，从而特别是确定和设置这些参数的各自的极限值。极限值可以通过对传感器数据的组合评估来确定。如果超出了通过参数设置设置的此类型的极限值或达到了临界条件，则系统将发出初始警告(另请参见图6－警告标志)。如果系统或装置继续保持在临界状态，则可能会发出额外的警告，例如在预定时间之后。系统可能会关闭，而不是发出第三次警告。此过程为装置/系统提供了可观的保护。此外，对装置或系统进行监视(例如，气隙)，且另一方面，在监督内部参数的同时确保系统处于最佳运行状态。这意味着这将与安装所述系统的设备的可用性增加相关。根据本专利技术的变型，可以执行独立的或受控的功能操作，带有或不带有参数设置的通知，例如关闭传输和/或降低功率等。有利地，次级部分的数据传输装置设计用于通过至少一条数据总线或几条数据总线向至少一个现场单元传输数据。与现场单元进行数据交换的这一选择将反过来扩大用于使用该装置进行非接触式能量传输的可能性。根据另一种变型，初级部分和次级部分均包括数据传输装置，用于穿过气隙传输数据。特别是当用于工业环境中的自动化领域时，除了供应电源电流之外，还经常需要数据连接，例如在机械手的可互换工具的情况下。电流和数据通过只有一个初级部分和一个次级部分的单个装置一起传输，简化了系统的设置和维护。在所述装置的有利的实施例中，数据的传输可选地通过气隙进行。在此，选择在任何情况下不干扰感应能量传输的数据传输通道。优选地，数据传输装置位于线圈的中央并且与线圈同心。以这种方式，可以利用位于线圈中心的空间，从而数据传输装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于从初级部分(1)到次级部分(1’)的非接触式感应能量传输的装置，所述初级部分(1)和次级部分(1’)均包括至少一个线圈(10、10’)，所述至少一个线圈(10、10’)通过气隙(6)彼此感应耦合，其特征在于，初级部分(1)和/或次级部分(1’)包括至少一个状态监视装置(50、50’)，用于监视初级部分(1)和/或次级部分(1’)的至少一个状态参数以及所述至少一个状态监视装置(50、50’)包括参数设置单元，通过该参数设置单元能够对至少一个单独的状态参数的至少一个极限值或与之相关的至少一个值进行设置和/或修改。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170419 DE 102017108302.21.一种用于从初级部分(1)到次级部分(1’)的非接触式感应能量传输的装置，所述初级部分(1)和次级部分(1’)均包括至少一个线圈(10、10’)，所述至少一个线圈(10、10’)通过气隙(6)彼此感应耦合，其特征在于，初级部分(1)和/或次级部分(1’)包括至少一个状态监视装置(50、50’)，用于监视初级部分(1)和/或次级部分(1’)的至少一个状态参数以及所述至少一个状态监视装置(50、50’)包括参数设置单元，通过该参数设置单元能够对至少一个单独的状态参数的至少一个极限值或与之相关的至少一个值进行设置和/或修改。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述初级部分(1)的状态监视装置(50)与所述初级部分(1)的数据传输装置(40)耦合和/或所述次级部分(1’)的状态监视装置(50’)与所述次级部分(1)的数据传输装置(40')耦合。


3.根据权利要求1或2中任一项所述的装置，其特征在于，所述初级部分(1)的状态监视装置(50)与至少一个用于监视初级部分，尤其是具有初级线圈(10)的初级部分的至少一个状态参数的传感器(S1、S2、…、SN)耦合，和/或次级部分(1’)的状态监视装置(50’)与至少一个用于监视次级部分(1’)处，尤其是次级线圈(10’)处的至少一个状态参数的传感器(S1’、S2’、…、SN’)。


4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述初级部分(1)的数据传输装置(40)设计用于通过至少一个数据总线或几个数据总线将数据传输到控制单元(网关120)或直接到终端单元(130)。


5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述次级部分(1)的数据传输装置(40)还设计用于通过至少一个数据总线或几个数据总线将数据传输到次级部分(1’)的数据传输装置。


6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述次级部分(1’)的数据传输装置(40)设计用于通过至少一个数据总线或几个数据总线将数据传输到至少一个现场单元(150)。


7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置直接或通过所述控制单元(120)与至少一个用于数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：O·格林贝格，F·兰格，
申请(专利权)人：威德米勒界面有限公司及两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE