用于线性运输系统的感应式能量传输装置的制作方法

本发明涉及一种用于线性运输系统的感应式能量传输装置、一种具有这种感应式能量传输装置的磁驱动滑座以及一种线性运输系统。

背景技术：

1、在线性运输系统中，滑座和轨道式导引件形成直线马达。在此情况下，轨道式导引件通常是直线马达的定子，具有驱动线圈。滑座是直线马达的转子，设有磁体。通过为轨道式导引件中的驱动线圈通电，向滑座的磁体施力，从而使滑座沿着轨道式导引件运动。

2、滑座可具有工具和滑座控制器，滑座控制器用于与轨道式导引件的控制器交换数据。为了能够无线操作滑座上的这些用电设备(在下文中也称为负载)，必须从滑座导引件向滑座传输能量。

3、由de 10 2018 111 715 a1已知一种线性运输系统，该线性运输系统在滑座导引件与可在滑座导引件上移行的滑座之间装有感应式能量传输装置。感应式能量传输装置具有能量发送线圈，该能量发送线圈具有用于施加输入电压的一次绕组，其中一次绕组沿滑座导引件延伸。滑座上分别设有感应式能量传输装置的能量接收线圈，该能量接收线圈包括用于分接输出电压的二次绕组。当滑座沿滑座导引件运动时，能量发送线圈和能量接收线圈至少部分相对，以便将能量从能量发送线圈传输到能量接收线圈，然后将能量提供给滑座上的用电设备。在de 10 2018 111 715 a1的线性运输系统中，除了感应式能量传输外，还借助布置在滑座导引件或滑座上的天线提供滑座导引件与滑座之间的非接触式数据传输。

4、us10,483,895b2描述另一种用于线性运输系统的感应式能量传输装置，其中能量发送线圈的一次绕组沿轨道式导引件布置，每个滑座都具有二次绕组作为能量接收线圈。能量发送线圈的一次绕组和能量接收线圈的二次绕组都是平面的，并被布置成使得：当滑座沿着轨道式导引件运动时，二次绕组基本上与一次绕组对齐，留下一个气隙。然后，从一次绕组传输到二次绕组的能量被提供给位于滑座上的用电设备。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于线性运输系统的感应式能量传输装置，在该能量传输装置中，可根据需要快速调整从滑座导引件传输到滑座的能量。

2、这个目的通过独立权利要求而达成。从属权利要求中指出了有利的技术方案。

3、在一种线性运输系统中，至少一个磁驱动滑座沿着具有马达模块装置的滑座导引件运动，并且设有感应式能量传输装置，其包括能量发送线圈和能量接收线圈，能量发送线圈具有用于施加输入电压的一次绕组，能量接收线圈具有用于分接输出电压的二次绕组。能量发送线圈布置在马达模块装置上，并沿着滑座导引件延伸。能量接收线圈布置在滑座上，并沿着滑座延伸。当滑座沿滑座导引件运动时，能量发送线圈和能量接收线圈至少部分地彼此相对，以便将能量从能量发送线圈传输到能量接收线圈。能量接收线圈的二次绕组具有控制电压绕组部分和负载电压绕组部分，其中控制电压绕组部分和负载电压绕组部分包括彼此分开的绕组导线。控制电压绕组部分提供控制电压，供滑座上的滑座导引件控制单元分接；负载电压绕组部分提供负载电压，供滑座上的负载分接。

4、通过将能量接收线圈的二次绕组分为控制电压绕组部分和负载电压绕组部分，可以根据需求分别为滑座上的不同用电设备提供能量，特别是可以确保对滑座控制器的能量供应始终是主动的，不受用于为滑座工具供能的负载电压电路的影响。例如，控制电压绕组部分可在开路运行时提供24v控制电压，而负载电压绕组部分可在开路运行时提供48v负载电压。分开的绕组还有助于实现为负载电压调整导线横截面和匝数，从而例如在某些应用中产生明显更高的负载电压，而同时控制电压保持不变。负载电压还可以与控制电压分开地被快速改变，也可以被独立地切断。

5、形成控制电压绕组部分的绕组导线的横截面可被设计为小于形成负载电压绕组部分的绕组导线的横截面。

6、通过将能量接收线圈的二次绕组分为两个绕组以及通过对横截面的设计，控制电压绕组部分可以为滑座上的传感器和/或执行器提供低功率的控制电压，而负载电压绕组部分可以提供高功率的负载电压。

7、控制电压绕组部分的匝数可以低于负载电压绕组部分的匝数。

8、由于负载电压绕组部分的匝数较多，因此可以在更大的有效载荷范围内获得稳定的电压。

9、能量发送线圈和能量接收线圈可各具有一个线轴。当滑座沿滑座导引件运动时，能量发送线圈的能量发送线圈线轴和能量接收线圈的能量接收线圈线轴相互平行定向，并至少部分地彼此相对。能量发送线圈的一次绕组所跨越的表面与能量发送线圈的能量发送线圈线轴平行。能量接收线圈的二次绕组的控制电压绕组部分和负载电压绕组部分所跨越的表面垂直于能量接收线圈的能量接收线圈线轴。

10、这种设计确保了具有扁平式能量发送线圈的感应式能量传输装置的紧凑结构。控制电压绕组部分和负载电压绕组部分被设计为与能量接收线圈的线轴垂直，从而提高了绕组空间的利用率。

11、能量发送线圈的能量发送线圈线轴和能量接收线圈的能量接收线圈线轴的横截面可分别呈e形，在线轴面上形成有两个外臂肋和一个中心肋，其中当滑座沿滑座导引件运动时，e形横截面面向于彼此，并且线轴面的外臂肋和中心肋彼此相对。能量发送线圈的一次绕组围绕能量发送线圈中心肋布置在能量发送线圈线轴的第一能量发送线圈外臂肋与第二能量发送线圈外臂肋之间。能量接收线圈的二次绕组的控制电压绕组部分和负载电压绕组部分围绕能量接收线圈线轴面布置在能量接收线圈线轴的第一能量接收线圈外臂肋与第二能量接收线圈外臂肋之间。

12、与能量发送线圈的围绕线轴中心肋设计的一次绕组相比，能量接收线圈的二次绕组的控制电压绕组部分和负载电压绕组部分则是分别围绕线轴的外臂肋设计，因而具有两倍的绕组空间。磁化安匝保持不变，因为通过线轴中心肋的磁通量比通过线轴外臂肋的磁通量高。由于绕组空间更大，在横截面相同的情况下，可以增加绕组的匝数。

13、能量接收线圈的能量接收线圈线轴可以具有第一能量接收线圈线轴部分和第二能量接收线圈线轴部分，其中负载电压绕组部分实施在第一能量接收线圈线轴部分中，控制电压绕组部分实施在第二能量接收线圈线轴部分中。

14、通过对能量接收线圈的线轴进行划分，将控制电压绕组部分和负载电压绕组部分分别实施在分开的线轴部分中，能够简化线圈结构，方便组装。

15、能量接收线圈的控制电压绕组部分和负载电压绕组部分也可以交错布置。

16、能量接收线圈的控制电压绕组部分和负载电压绕组部分在线轴上的交错分割可确保线轴中的磁通始终保持对称。这样，绕组的负载差异就不会导致通过线轴的磁通不对称并发生动态变化。

17、能量接收线圈可包括具有第一绕组导线的第一能量接收线圈印刷电路板、具有第二绕组导线的第二能量接收线圈印刷电路板以及布置在第一能量接收线圈印刷电路板与第二能量接收线圈印刷电路板之间的能量接收线圈线轴。然后，第一能量接收线圈印刷电路板的第一绕组导线和第二能量接收线圈印刷电路板的第二绕组导线通过电连接器相互连接，以形成能量接收线圈的二次绕组的控制电压绕组部分和负载电压绕组部分。

18、在能量接收线圈的印刷电路板设计中，绕组导线被设计在两个分开的印刷电路板上，这两个印刷电路板通过电性插式连接连接在一起，从而简化了能量接收线圈的二次绕组的控制电压绕组部分和负载电压绕组部分的分离式设计。

19、用于能量接收线圈的二次绕组的控制电压绕组部分和负载电压绕组部分的冷却装置可以设置在能量接收线圈的能量接收线圈线轴的远离能量发送线圈的能量发送线圈线轴的一侧。

20、在能量接收线圈的绕组布置中，一个绕组侧位于能量传输装置由能量发送线圈和能量接收线圈所形成的电压互感器之外，因此适合用来安装散热器。散热器可以从滑座壳体中伸出，例如使得散热器的散热鳍片位于滑座壳体之外，以便通过滑座的行驶风(fahrtwind)进行冷却。

21、一种用于线性运输系统的磁驱动滑座，在该线性运输系统中，滑座沿着具有马达模块装置的滑座导引件运动，能量接收线圈的二次绕组的控制电压绕组部分可通过第一整流器连接到滑座控制单元，能量接收线圈的二次绕组的负载电压绕组部分可通过第二整流器连接到负载。

22、通过这种设计，可在磁驱动滑座上形成独立的控制电压电路和负载电压电路。

23、在能量接收线圈的二次绕组的负载电压绕组部分与负载之间可以设置与滑座控制单元连接的负载电压电路开关，其中滑座控制单元可以断开负载电压电路开关，以便将负载与负载电压绕组部分断开。

24、由于能量接收线圈的绕组是分开的，因此，用于滑座的控制电压和负载电压可以作为两个独立的电压而产生。在此情况下，滑座上由控制电压供电的控制器可以借助开关监测并影响负载电压。例如，可以在负载波动时将负载电压电路与负载断开，从而防止负载电压电路在负载骤降时出现过压，进而损坏负载电压电路中的电子器件。必要时，还可以通过切断负载电压电路来节约能源。与首先通过数据传输将当前电压值传输到轨道式导引件上，然后通过改变频率和/或振幅来调整能量发送线圈的能量传输这一设计相比，在滑座上对负载电压电路进行就地控制，速度将会快得多。

25、第一储能器可连接到控制电压绕组部分，第二储能器可连接到负载电压绕组部分，其中第一储能器和第二储能器被设计为用于向滑座控制器和/或负载提供经中间储存的电能。

26、通过在滑座上分接两个独立的电压，可以实现更好的能量储存。这就可以在需要时通过选择第一储能器或第二储能器来决定在应用中是否要对控制电压进行缓冲，以便在不传输能量的区域内也能较长时间地保持主动控制，或者在所连接的传感器或执行器需要较高功率的位置处，是否要在短时间内向负载电压电路提供更多的功率。两个独立的电压还有助于实现更大的储备，例如为滑座上的控制器提供控制电压。

27、此外，可以用至少一个磁驱动滑座和具有马达模块装置的滑座导引件设计一种线性运输系统，其中至少一个磁驱动滑座沿滑座导引件运动。马达模块装置包括多个能量发送线圈，并且被设计为根据控制信息选择至少一个能量发送线圈，并对从能量发送线圈到滑座上的能量接收线圈的能量传输进行设置。

28、这就可以有针对性地进行从马达模块装置到磁驱动滑座的最佳能量传输。