DE102017118301A1 - DEVICE AND METHOD FOR WIRELESS POWER SUPPLY - Google Patents
DEVICE AND METHOD FOR WIRELESS POWER SUPPLY Download PDFInfo
- Publication number
- DE102017118301A1 DE102017118301A1 DE102017118301.9A DE102017118301A DE102017118301A1 DE 102017118301 A1 DE102017118301 A1 DE 102017118301A1 DE 102017118301 A DE102017118301 A DE 102017118301A DE 102017118301 A1 DE102017118301 A1 DE 102017118301A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- unit
- secondary units
- primary
- units
- sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 31
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 19
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 11
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 17
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 15
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 8
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 7
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 7
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 5
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 5
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 3
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 1
- 230000002925 chemical effect Effects 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000002277 temperature effect Effects 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
- H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
- H01F38/14—Inductive couplings
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/40—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting or receiving devices
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (100) und ein Verfahren (200) zur drahtlosen Energieversorgung zumindest einer Sensoreinheit (107), wobei die Sensoreinheit (107) fest mit einer beweglichen Einheit einer Maschine verbunden ist. Die Vorrichtung (100) weist zumindest eine Primäreinheit (101) auf, wobei die Primäreinheit (101) beabstandet von der beweglichen Einheit angeordnet ist. Die Vorrichtung weist zudem zumindest zwei Sekundäreinheiten (102) auf, wobei die zumindest zwei Sekundäreinheiten (102) fest mit der beweglichen Einheit verbunden sind und wobei die Sekundäreinheiten (102) parallel verschaltet sind, wobei eine elektrische Energie zur Energieversorgung der zumindest einen Sensoreinheit (107) und der Sekundäreinheiten (102) drahtlos von der Primäreinheit (101) übertragbar ist und wobei der Betrag der elektrischen Energie aufgrund der Anordnung der Sekundäreinheiten (102) konstant ist.The invention relates to a device (100) and a method (200) for the wireless power supply of at least one sensor unit (107), wherein the sensor unit (107) is fixedly connected to a mobile unit of a machine. The device (100) has at least one primary unit (101), wherein the primary unit (101) is arranged at a distance from the movable unit. The device also has at least two secondary units (102), wherein the at least two secondary units (102) are fixedly connected to the movable unit and wherein the secondary units (102) are connected in parallel, wherein an electrical energy for powering the at least one sensor unit (107 ) and the secondary units (102) are wirelessly transferable from the primary unit (101) and wherein the amount of electrical energy due to the arrangement of the secondary units (102) is constant.
Description
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNGTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum drahtlosen Versorgen einer Sensoreinheit mit Energie. Die Sensoreinheit ist dabei fest mit einer beweglichen Einheit einer Maschine verbunden. Die Maschine dient insbesondere der Herstellung und/oder der Verarbeitung einer Materialbahn, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissue-Bahn und weist dazu wenigstens eine rotierende Rolle als bewegliche Einheit auf.The invention relates to an apparatus and method for wirelessly powering a sensor unit. The sensor unit is firmly connected to a movable unit of a machine. The machine is used in particular for producing and / or processing a material web, in particular a paper, board or tissue web, and for this purpose has at least one rotating roller as a movable unit.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Bewegliche Einheiten, beispielsweise eine rotierende Walze oder ein Förderband, einer Maschine weisen beispielweise Einheiten, insbesondere Sensoreinheiten auf, um den Zustand der Maschine und/oder deren Umgebung überwachen zu können. Diese Sensoreinheit kommuniziert bei Erhalt ausreichender Energie ihre erfassten Sensorwerte an eine Signalverarbeitungseinrichtung, in welcher diese Sensorwerte weiterverarbeitet und ausgewertet werden können.Movable units, for example a rotating roller or a conveyor belt, of a machine have, for example, units, in particular sensor units, in order to be able to monitor the condition of the machine and / or its surroundings. Upon receipt of sufficient energy, this sensor unit communicates its sensed sensor values to a signal processing device in which these sensor values can be further processed and evaluated.
Die Sensoreinheit muss mit Energie versorgt werden, um Sensordaten zu erfassen und bereitzustellen. Aufgrund der Bewegung der beweglichen Einheit der Maschine ist eine drahtgebundene Energieversorgung dieser Sensoreinheit häufig nicht möglich. Beispielsweise kann eine Walze in einer Maschine um ihre Längsachse rotieren, so dass es schwierig ist, Sensoreinheiten in und/oder an der Walze mit außerhalb der Walze angeordneten Energieversorgungsvorrichtungen zu verbinden.The sensor unit must be powered to acquire and provide sensor data. Due to the movement of the movable unit of the machine, a wired power supply of this sensor unit is often not possible. For example, a roller in a machine may rotate about its longitudinal axis, so that it is difficult to connect sensor units in and / or on the roller to power supply devices located outside the roller.
In der
In der
Alle konventionellen drahtlosen Energieversorgungen verhindern eine konstante und permanente Energieversorgung der Sensoreinheit, sodass keine stete Überwachung eines Parameters in der Maschine möglich ist. Zudem sind diese Energieversorgungen zeitlich begrenzt, entweder weil der Energiespeicher entladen ist oder weil die Rotationsgeschwindigkeit keine Energieversorgung ermöglicht.All conventional wireless power supplies prevent a constant and permanent power supply of the sensor unit, so that no constant monitoring of a parameter in the machine is possible. In addition, these power supplies are limited in time, either because the energy storage is discharged or because the rotational speed does not allow power.
Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung ist es, eine drahtlose Energieversorgung für Sensoreinheiten in einer Maschine mit beweglichen Einheiten bereitzustellen, mit der die Sensoreinheit permanent von außerhalb einer beweglichen Einheit der Maschine mit Energie versorgt werden kann, um die Auswertung der in der Sensoreinheit erfassten Sensorwerte zu verbessern.The object of the present invention is to provide a wireless power supply for sensor units in a machine with moving units, with which the sensor unit can be permanently supplied with power from outside a mobile unit of the machine to the evaluation of the sensor values detected in the sensor unit improve.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Diese Aufgabe wird mit den in den unabhängigen Patentansprüchen beschriebenen technischen Maßnahmen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweils abhängigen Patentansprüchen beschrieben.This object is achieved with the technical measures described in the independent claims. Advantageous embodiments are described in the respective dependent claims.
Insbesondere wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung zur drahtlosen Energieversorgung zumindest einer Sensoreinheit gelöst. Dabei ist die Sensoreinheit fest mit einer beweglichen Einheit einer Maschine verbunden. Die Vorrichtung weist zumindest eine Primäreinheit auf, wobei die Primäreinheit beabstandet von der beweglichen Einheit angeordnet ist. Die Vorrichtung weist zudem zumindest zwei Sekundäreinheiten auf, wobei die zumindest zwei Sekundäreinheiten fest mit der beweglichen Einheit verbunden sind und wobei die Sekundäreinheiten elektrisch parallel verschaltet sind, wobei eine elektrische Energie zur Energieversorgung der zumindest einen Sensoreinheit und der Sekundäreinheiten drahtlos von der Primäreinheit übertragbar ist und wobei die Energieversorgung aufgrund der Anordnung der Sekundäreinheiten bei Bewegen der beweglichen Einheit permanent erfolgen kann.In particular, the object is achieved by a device for wireless energy supply solved at least one sensor unit. The sensor unit is firmly connected to a movable unit of a machine. The device has at least one primary unit, wherein the primary unit is arranged at a distance from the movable unit. The device also has at least two secondary units, wherein the at least two secondary units are fixedly connected to the movable unit and wherein the secondary units are electrically connected in parallel, wherein an electrical energy for powering the at least one sensor unit and the secondary units is wirelessly transmitted from the primary unit and wherein the power supply due to the arrangement of the secondary units when moving the movable unit can be done permanently.
Die Sensoreinheit ist fest mit der beweglichen Einheit verbunden, wodurch die oben beschriebenen Probleme bei der Energieversorgung vorhanden sind. Dabei kann die Sensoreinheit an oder in der beweglichen Einheit der Maschine angeordnet sein.The sensor unit is fixedly connected to the movable unit, whereby the above-described problems in the power supply are present. In this case, the sensor unit can be arranged on or in the movable unit of the machine.
Als Sensoreinheit, auch Detektor, Aufnehmer oder Fühler bezeichnet, wird hierbei jede zum Erfassen einer physikalischen oder chemischen Größe geeignete Einheit verstanden. Diese physikalische oder chemische Größe ist beispielsweise eine Wärmemenge, eine Temperatur, eine Feuchtigkeit, ein Druck oder Zug, ein Schall, eine Helligkeit, eine Geschwindigkeit und/oder eine Beschleunigung. Beispielsweise werden zur Überwachung von Druck und/oder Temperatur eines beweglichen Teils in einer Maschine druck- und/oder temperatursensitive Sensoreinheiten eingesetzt. Ebenfalls können Feuchtigkeitssensoren, Geschwindigkeits- oder Beschleunigungssensoren etc. in/an dem beweglichen Teil der Maschine angeordnet sein.In this case, sensor unit, also referred to as detector, sensor or sensor, is understood to be any unit suitable for detecting a physical or chemical quantity. This physical or chemical quantity is for example a quantity of heat, a temperature, a humidity, a pressure or a train, a sound, a brightness, a speed and / or an acceleration. For example, pressure and / or temperature-sensitive sensor units are used to monitor the pressure and / or temperature of a moving part in a machine. Also, moisture sensors, speed or acceleration sensors, etc. may be disposed in / on the moving part of the machine.
Diese Größen werden mittels physikalischer oder chemischer Effekte von der Sensoreinheit erfasst und in ein weiterverarbeitbares elektrisches Signal umgeformt, um dieses als Sensorsignal bereitzustellen. Die dazu benötigte elektrische Energie wird von der erfindungsgemäßen Vorrichtung bereitgestellt. Das Sensorsignal kann nunmehr stetig, d.h. lückenlos und ohne Unterbrechung überwacht werden und somit der entsprechende Parameter wesentlich genauer ausgewertet werden.These quantities are detected by physical or chemical effects of the sensor unit and converted into a further processable electrical signal to provide this as a sensor signal. The electrical energy required for this purpose is provided by the device according to the invention. The sensor signal can now be continuous, i. be monitored without interruption and without interruption and thus the corresponding parameters are evaluated much more accurate.
Zur Verarbeitung und zur Weiterleitung elektrischer Signale, wie sie beispielsweise von den oben beschriebenen Sensoren stammen können, werden üblicherweise Übertragungsvorrichtung, Signalgeber oder Rechnereinheiten (Computer) verwendet. Die Rechnereinheiten können insbesondere auch Datenspeicher zum Speichern der Messdaten umfassen. Diese können fest mit der beweglichen Einheit verbunden sein. Auch solche Vorrichtungen sollen als Teil einer breit aufgefassten Sensoreinheit verstanden und mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Energie versorgt werden können. Im Rahmen dieser Anmeldung sollen zudem derartige Übertragungsvorrichtungen, Signalgeber, Rechnereinheiten oder Datenspeicher auch dann unter dem Begriff ,Sensoreinheit‛ verstanden werden, wenn sie nicht oder nicht nur der Verarbeitung einer erfassten physikalischen oder chemischen Größe dienen.For processing and forwarding of electrical signals, such as may originate from the sensors described above, usually transmission device, signal generator or computer units (computer) are used. The computer units may in particular also comprise data memories for storing the measured data. These can be permanently connected to the mobile unit. Such devices should also be understood as part of a broadly understood sensor unit and can be supplied with energy by means of the device according to the invention. In the context of this application, such transmission devices, signal transmitters, computer units or data storage are also to be understood by the term "sensor unit" even if they do not serve or not only the processing of a detected physical or chemical quantity.
Die Vorrichtung weist zumindest eine Primäreinheit auf, wobei die Primäreinheit beabstandet von der beweglichen Einheit angeordnet ist. Hierunter ist zu verstehen, dass die Primäreinheit insbesondere nicht Teil der beweglichen Einheit der Maschine ist.The device has at least one primary unit, wherein the primary unit is arranged at a distance from the movable unit. This is understood to mean that the primary unit is not part of the mobile unit of the machine in particular.
Die Vorrichtung weist zudem zumindest zwei Sekundäreinheiten auf, wobei die zumindest zwei Sekundäreinheiten fest mit der beweglichen Einheit verbunden sind und wobei die Sekundäreinheiten parallel verschaltet sind (elektrisch). Eine elektrische Energie wird sodann von der Primäreinheit drahtlos an die zumindest zwei Sekundäreinheiten übertragen, wobei die Energieversorgung aufgrund der Anordnung der Sekundäreinheiten bei Bewegen der beweglichen Einheit permanent erfolgen kann.The device also has at least two secondary units, wherein the at least two secondary units are fixedly connected to the movable unit and wherein the secondary units are connected in parallel (electrically). An electrical energy is then transmitted wirelessly from the primary unit to the at least two secondary units, wherein the power supply can be permanent due to the arrangement of the secondary units when moving the movable unit.
Die elektrische Energie wird demnach durch ein magnetisches Wechselfeld von der Primäreinheit an zumindest eine der zumindest zwei Sekundäreinheiten übertragen. In diesem Fall können primäre und die sekundäre Spulen ausgebildet sein. Das von der magnetischen primären Spule erzeugte magnetische Wechselfeld induziert in der sekundären Spule einen elektrischen Strom.The electrical energy is thus transmitted by an alternating magnetic field from the primary unit to at least one of the at least two secondary units. In this case, primary and secondary coils may be formed. The alternating magnetic field generated by the primary magnetic coil induces an electric current in the secondary coil.
Die Primäreinheit und die zumindest zwei Sekundäreinheiten bilden eine Energieübertragung nach dem Übertrager-Prinzip, wobei die Primäreinheit eine Primärspule und jede Sekundäreinheit eine Sekundärspule aufweist. Die Energieübertragung erfolgt demnach durch induktive Kopplung von Primäreinheit und Sekundäreinheiten. Auf diese Weise wird eine Energieversorgung für eine Sensoreinheit in einer Maschine mit einer beweglichen Einheit bereitgestellt, die aufgrund der Anordnung der Sekundäreinheiten unabhängig von dem Bewegen der beweglichen Einheit von der Primäreinheit an die Sensoreinheit übertragen wird.The primary unit and the at least two secondary units form a transmission of energy according to the transformer principle, wherein the primary unit has a primary coil and each secondary unit has a secondary coil. The energy transfer thus takes place by inductive coupling of primary unit and secondary units. In this way, a power supply for a sensor unit is provided in a machine having a movable unit, which is transmitted to the sensor unit independently of the moving of the movable unit from the primary unit due to the arrangement of the secondary units.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass unabhängig von einer Position der beweglichen Einheit stets zumindest eine Sekundäreinheit mit der Primäreinheit elektrisch, insbesondere induktiv gekoppelt ist, um Energie an die Sensoreinheit zu übertragen. Auf diese Weise erfolgt die Energieübertragung permanent und unabhängig von einer Rotationsgeschwindigkeit von außerhalb der beweglichen Einheit, sodass Sensorwerte der Sensoreinheit permanent bereitgestellt und stetig ausgewertet werden können.According to the invention it is provided that regardless of a position of the movable unit is always at least one secondary unit to the primary unit electrically, in particular inductively coupled to transmit energy to the sensor unit. In this way, the energy transfer is permanent and independent of a rotational speed from outside the movable unit, so that sensor values of the sensor unit can be permanently provided and continuously evaluated.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist stets zwischen einer konstanten Anzahl von Sekundäreinheiten, bevorzugt mehr als zwei Sekundäreinheiten, und der Primäreinheit elektrische Energie zur Energieversorgung der zumindest einen Sensoreinheit drahtlos übertragbar. Dabei wird das Prinzip eines Serienresonanzkonverters angewendet, welcher in einem vollresonanten Betrieb arbeitet. Die Primäreinheit ist derart ausgestaltet, dass sie stets mit einer konstanten Anzahl von Sekundäreinheiten gekoppelt ist, um Energie zu übertragen. Wenn diese Anzahl größer 1 ist, kann ein Einschwing-Vorgang von durch die Bewegung der beweglichen Einheit zur Energieübertragung hinzukommende Sekundäreinheiten und/oder durch Ausschwing-Vorgang von durch die Bewegung der beweglichen Einheit für die Energieübertragung wegfallende Sekundäreinheiten einfach kompensiert werden. In a preferred embodiment is always between a constant number of secondary units, preferably more than two secondary units, and the primary unit electrical energy to power the at least one sensor unit wirelessly transferable. The principle of a series resonance converter is used, which operates in a fully resonant mode. The primary unit is designed to always be coupled to a constant number of secondary units to transfer energy. If this number is greater than 1, a transient of secondary units added by the movement of the movable unit for power transmission and / or swinging action of secondary units omitted by the movement of the movable unit for power transmission can be easily compensated.
In einer bevorzugten Ausgestaltung sind alle Sekundäreinheiten äquidistant und/oder achsensymmetrisch angeordnet. Unter einer äquidistanten Anordnung wird hierbei ein konstanter bzw. innerhalb eines Toleranzbereichs gleicher mittlerer Abstand zwischen zwei benachbarten Sekundäreinheiten verstanden. Alternativ oder zusätzlich kann der Abstand zwischen den Sekundäreinheiten so gewählt werden, dass im gesamten Bewegungsweg der beweglichen Einheit immer mindestens eine Sekundäreinheit mit der Primäreinheit gekoppelt ist und Energie übertragbar ist. Die Anordnung kann zudem symmetrisch, beispielsweise achsensymmetrisch bzw. spiegelsymmetrisch sein. Die Anordnung der Sekundäreinheiten erfolgt dabei in einem Bewegungswegs, beispielsweise einem Bewegungsradius oder einer Bewegungsstrecke, der beweglichen Einheit. Durch eine derartige äquidistante und/oder achsensymmetrische, also im gleichen Abstand ausgerichtete Anordnung der Sekundäreinheiten, kann sichergestellt werden, dass stets zumindest eine Sekundäreinheit zur Energieübertragung in einem minimalen Abstand gegenüber der Primäreinheit ausgerichtet ist. Dies ermöglicht einen konstanten Energiefluss und führt so zu einer konstanten Energieversorgung.In a preferred embodiment, all secondary units are arranged equidistantly and / or axially symmetrically. An equidistant arrangement here means a constant or, within a tolerance range, the same average distance between two adjacent secondary units. Alternatively or additionally, the distance between the secondary units can be selected so that at least one secondary unit is always coupled to the primary unit in the entire path of movement of the movable unit and energy is transferable. The arrangement can also be symmetrical, for example, axisymmetric or mirror-symmetrical. The arrangement of the secondary units takes place in a movement path, for example a movement radius or a movement distance, the movable unit. By such equidistant and / or axisymmetric, so at the same distance aligned arrangement of the secondary units, it can be ensured that always at least one secondary unit is aligned for energy transmission at a minimum distance from the primary unit. This allows a constant flow of energy and thus leads to a constant energy supply.
In einer bevorzugten Ausgestaltung besteht zwischen zwei der Sekundäreinheiten ein größerer Abstand als zwischen den übrigen Sekundäreinheiten. Innerhalb dieses Abstands kann ein weiteres Bauelement, beispielsweise eine Positionserkennung platziert werden.In a preferred embodiment, there is a greater distance between two of the secondary units than between the remaining secondary units. Within this distance, another component, such as a position detection can be placed.
In einer bevorzugten Ausgestaltung entspricht die Länge der Primäreinheit einem Vielfachen der Länge einer Sekundäreinheit. Somit ist die Länge der Sekundäreinheit nur ein Bruchteil der Länge der Primäreinheit. Bevorzugt entspricht die Länge der Primäreinheit dreieinhalb Längen einer Sekundäreinheit. Mit Länge ist hierbei beispielsweise die bauliche Abmessung der energiewirkenden Elemente der jeweiligen Einheit gemeint. Alternativ kann unter der Länge auch die zur Energieübertragung effektive Strecke der jeweiligen Einheit verstanden werden.In a preferred embodiment, the length of the primary unit corresponds to a multiple of the length of a secondary unit. Thus, the length of the secondary unit is only a fraction of the length of the primary unit. The length of the primary unit preferably corresponds to three and a half lengths of a secondary unit. By length is meant, for example, the structural dimension of the energy-effecting elements of the respective unit. Alternatively, the length can also be understood as the distance of the respective unit which is effective for transmitting energy.
Diese Längenbedingung zwischen Primäreinheit und Sekundäreinheit ermöglicht es, einen konstanten permanenten Energiefluss bereitzustellen, auch wenn die bewegliche Einheit in Bewegung ist, unabhängig von einer Bewegungsgeschwindigkeit. Durch die größere Länge der Primäreinheit überlappt die Primäreinheit mit einer Mehrzahl von Sekundäreinheiten, sodass stets zumindest eine, bevorzugt dreieinhalb Sekundäreinheiten induktiv mit der Primäreinheit gekoppelt sind.This length condition between the primary unit and the secondary unit makes it possible to provide a constant permanent flow of energy even when the movable unit is in motion, regardless of a moving speed. Due to the greater length of the primary unit, the primary unit overlaps with a plurality of secondary units, so that always at least one, preferably three and a half secondary units are inductively coupled to the primary unit.
In einer bevorzugten Ausgestaltung übt die bewegliche Einheit der Maschine eine Rotation aus und ist insbesondere eine um eine Längsachse rotierende Rollen- oder Walzeneinheit. Die Sekundäreinheiten sind dabei radial an einer Stirnseite der rotierenden beweglichen Einheit angeordnet. Die Sensoreinheit kann an jeder beliebigen Position innerhalb oder außerhalb der beweglichen Einheit angeordnet sein.In a preferred embodiment, the movable unit of the machine exercises a rotation and is in particular a roller or roller unit rotating about a longitudinal axis. The secondary units are arranged radially on one end face of the rotating movable unit. The sensor unit can be arranged at any position inside or outside the movable unit.
In einer alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung übt die bewegliche Einheit der Maschine eine Translation aus, bevorzugt ist die bewegliche Einheit ein Förderband und die Sekundäreinheiten sind axial entlang der Translations-Bewegungsrichtung angeordnet.In an alternative or additional embodiment, the movable unit of the machine exercises a translation, preferably the movable unit is a conveyor belt and the secondary units are arranged axially along the translational movement direction.
In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Primäreinheit zusätzlich einen Tiefsetzsteller und einen Wechselrichter. Auf diese Weise kann eine Gleichstromquelle als Konstantstromquelle, also als Energiequelle, verwendet werden. Die Anpassung der Schaltfrequenz des Tiefsetzstellers kann an Last- und Geometrieveränderungen des Übertragers bestehend aus Primäreinheit und Sekundäreinheiten angepasst werden. Mit Geometrieveränderung ist unter anderem eine aufgrund der Bewegung des beweglichen Teils veränderte Geometrie zu fassen. Unter einer Lastveränderung ist beispielsweise das Zu- und/oder Abschalten weiterer Sensoreinheiten der beweglichen Einheit der Maschine zu verstehen.In a preferred embodiment, the primary unit additionally comprises a buck converter and an inverter. In this way, a DC power source can be used as a constant current source, ie as an energy source. The adjustment of the switching frequency of the buck converter can be adapted to load and geometry changes of the transformer consisting of primary unit and secondary units. With geometry change, inter alia, a changed due to the movement of the moving part geometry is taken. Under a load change, for example, the switching on and / or off further sensor units of the mobile unit of the machine to understand.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist jede Sekundäreinheit mit einem Gleichrichter und einem Hochsetzsteller verbunden. Der Hochsetzsteller dient dazu, die empfangene Energie zu stabilisieren, wohingegen der Gleichrichter die als Wechselgröße übertragene Energie in eine Gleichgröße umsetzt.In a preferred embodiment, each secondary unit is connected to a rectifier and a step-up converter. The step-up converter serves to stabilize the received energy, whereas the rectifier converts the energy transferred as an alternating quantity into a direct variable.
In einer bevorzugten Ausgestaltung speisen die zumindest zwei Sekundäreinheiten die übertragene elektrische Energie in einen gemeinsamen Zwischenkreiskondensator ein. Dieser Zwischenkreiskondensator kann somit minimale Schwankungen, die sich aufgrund der Bewegung der beweglichen Einheit in der Energieübertragung ergeben durch entsprechende Zwischenspeicherung (Puffern) der übertragenen Energie ausgleichen. Im Ergebnis ist die übertragene Energie konstant.In a preferred embodiment, the at least two secondary units feed the transmitted electrical energy into a common DC link capacitor. This DC link capacitor can thus minimize fluctuations, which arise due to the movement of the mobile unit in the energy transfer due to appropriate buffering (buffers) compensate for the transmitted energy. As a result, the transmitted energy is constant.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Vorrichtung zehn oder mehr Sekundäreinheiten auf. Diese Einheiten sind axial oder radial - bevorzugt äquidistant und/oder achsensymmetrisch, angeordnet, wobei ein konstanter Bruchteil dieser Sekundäreinheiten zur permanenten Energieübertragung verwendet wird, ungeachtet einer Bewegung und einer Bewegungsgeschwindigkeit der beweglichen Einheit der Maschine. Durch die hohe Anzahl von Sekundäreinheiten kann die Primäreinheit vergleichsweise geringere Abmessungen aufweisen, wodurch eine einfache Wartung und Montage ermöglicht wird.In a preferred embodiment, the device has ten or more secondary units. These units are arranged axially or radially, preferably equidistantly and / or axially symmetrically, with a constant fraction of these secondary units being used for permanent energy transfer, irrespective of movement and moving speed of the mobile unit of the machine. Due to the high number of secondary units, the primary unit can be comparatively smaller in size, allowing easy maintenance and installation.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird eine Energieversorgung erst der Sensoreinheit bereitgestellt, wenn diese von den Sekundäreinheiten bereitgestellte Energie innerhalb eines vordefinierten Wertebereichs ist. Dies ermöglicht insbesondere das Ein- und Abschwingen bei Anlaufen und Anhalten der Maschine, um eine stabile Spannungsversorgung (Energieversorgung) bereitzustellen.In a preferred embodiment, a power supply is provided to the sensor unit only if this energy provided by the secondary units is within a predefined range of values. This allows, in particular, the swinging in and out of the machine when starting and stopping in order to provide a stable power supply (power supply).
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist ein zu überbrückender Abstand zwischen Primäreinheit und den Sekundäreinheiten zur drahtlosen Energieübertragung geringer als 30 Millimeter, bevorzugt geringer als 15 Millimeter. In einem Grundzustand der Maschine, beispielsweise im kalten Zustand vor einem Betrieb der Maschine, ist der Abstand beispielsweise 12 Millimeter.In a preferred embodiment, a distance to be bridged between the primary unit and the secondary units for wireless energy transmission is less than 30 millimeters, preferably less than 15 millimeters. In a basic state of the machine, for example in the cold state before operation of the machine, the distance is for example 12 millimeters.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß ebenfalls durch ein Verfahren zur drahtlosen Energieversorgung zumindest einer Sensoreinheit gelöst. Dabei sind zumindest die Sensoreinheit und zumindest zwei Sekundäreinheiten fest mit einer beweglichen Einheit einer Maschine verbunden. Zudem ist eine Primäreinheit beabstandet von der beweglichen Einheit angeordnet. Das Verfahren umfasst die Verfahrensschritte: Wechselrichten eines Gleichstroms; Anlegen des wechselgerichteten Gleichstroms an die Primäreinheit; und drahtloses Übertragen von elektrischer Energie zur Energieversorgung der zumindest einen Sensoreinheit und der Sekundäreinheiten mittels der Primäreinheit, wobei der Betrag der elektrischen Energie aufgrund der Anordnung der Sekundäreinheiten konstant ist, beispielsweise die Energieversorgung aufgrund der Anordnung der Sekundäreinheiten bei Bewegen der beweglichen Einheit permanent erfolgen kann.The object is also achieved by a method for wireless power supply at least one sensor unit. At least the sensor unit and at least two secondary units are fixedly connected to a movable unit of a machine. In addition, a primary unit is arranged at a distance from the movable unit. The method comprises the method steps: inverting a direct current; Applying the alternating direct current to the primary unit; and wirelessly transmitting electrical energy for powering the at least one sensor unit and the secondary units by means of the primary unit, wherein the amount of electrical energy due to the arrangement of the secondary units is constant, for example the power supply due to the arrangement of the secondary units when moving the movable unit can be permanent.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens stellt eine Konstantstromquelle den Gleichstrom bereit, der mittels eines Tiefsetzstellers und eines Wechselrichters umgeformt an die Primäreinheit angelegt wird und wobei die Sekundäreinheiten die elektrische Energie gleichrichten und in einem gemeinsamen Zwischenkreiskondensator einspeisen.In a preferred embodiment of the method, a constant current source provides the direct current, which is applied by means of a buck converter and an inverter deformed applied to the primary unit and wherein the secondary units rectify the electrical energy and feed it in a common intermediate circuit capacitor.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER FIGURENBRIEF SUMMARY OF THE FIGURES
Nachfolgend wird anhand von Figuren die Erfindung bzw. weitere Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung näher erläutert, wobei die Figuren lediglich Ausführungsbeispiele der Erfindung beschreiben. Gleiche Bestandteile in den Figuren werden mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren sind nicht als maßstabsgetreu anzusehen, es können einzelne Elemente der Figuren übertrieben groß bzw. übertrieben vereinfacht dargestellt sein.The invention or further embodiments and advantages of the invention will be explained in more detail with reference to figures, the figures only describe embodiments of the invention. Identical components in the figures are given the same reference numerals. The figures are not to be considered as true to scale, it can be exaggerated large or exaggerated simplified individual elements of the figures.
Es zeigen:
-
1 ein Ausführungsbeispiel eines Blockschaltbilds einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; -
2 eine Weiterbildung des in1 gezeigten Blockschaltbilds; -
3 ein detailliertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; -
4a ein Ausführungsbeispiel einer Prinzipdarstellung zur Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung; -
4b ein Ausführungsbeispiel zur Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß4a in einer Maschine mit einer beweglichen Einheit; -
4c ein alternatives Ausführungsbeispiel zur Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß4a in einer Maschine mit einer beweglichen Einheit; -
5a ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung von Sekundäreinheiten; -
5b ein zu5a alternatives Ausführungsbeispiel zum erfindungsgemäßen Anordnen von Sekundäreinheiten; -
6 eine erfindungsgemäße Sekundäreinheit; -
7 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Primäreinheit; -
8 ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrensablaufdiagramms eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
1 an embodiment of a block diagram of a device according to the invention; -
2 a further education of in1 shown block diagram; -
3 a detailed embodiment of a device according to the invention; -
4a an embodiment of a schematic diagram of the use of the device according to the invention; -
4b an embodiment of the use of the device according to the invention according to4a in a machine with a mobile unit; -
4c an alternative embodiment of the use of the device according to the invention according to4a in a machine with a mobile unit; -
5a an embodiment of an inventive arrangement of secondary units; -
5b one too5a alternative embodiment for arranging secondary units according to the invention; -
6 a secondary unit according to the invention; -
7 an embodiment of a primary unit according to the invention; -
8th an embodiment of a process flow diagram of a method according to the invention.
FIGURENBESCHREIBUNGDESCRIPTION OF THE FIGURES
In
Die Vorrichtung
Diese Vorrichtung
In
Die Primäreinheit
Der erste Anschluss des Kondensators
Zum Betreiben des Übertragers
Die Sekundäreinheit
Der Zwischenkreiskondensators
Die Vorrichtung
Die mehreren Sekundäreinheiten
In
Die
Bei Walzen
Die Sensoreinheit
Beispielsweise ist ein Lichtwellenleiter vorgesehen, der mehrere der Faser-Bragg-Gitter umfasst, wobei die Faser-Bragg-Gitter desselben Lichtwellenleiters zueinander unterschiedliche Bragg-Wellenlängen haben. Durch die Verwendung von Faser-Bragg-Gittern mit unterschiedlichen Bragg-Wellenlängen ist der Betrieb der Walze
Die Sensoreinheit
Die Sekundäreinheit
In
In
Die Primärspule
In
Im Rahmen der Erfindung können alle beschriebenen und/oder gezeichneten und/oder beanspruchten Elemente beliebig miteinander kombiniert werden.In the context of the invention, all described and / or drawn and / or claimed elements can be combined with each other as desired.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- EnergieversorgungsvorrichtungPower supply device
- 101101
- Primäreinheitprimary unit
- 10101010
- Spule der PrimäreinheitCoil of the primary unit
- 10111011
- Platine der PrimäreinheitBoard of the primary unit
- 102 (a-h)102 (a-h)
- SekundäreinheitSecondary unit
- 10201020
- Spule einer SekundäreinheitCoil of a secondary unit
- 10211021
- Träger der SekundäreinheitenCarrier of secondary units
- 10221022
- Platine einer SekundäreinheitBoard of a secondary unit
- 10231023
- Elektrischer AnschlussElectrical connection
- 103103
- TiefsetzstellerBuck converter
- 104104
- Übertragerexchangers
- 105105
- HochsetzstellerBoost converter
- 106106
- GleichstromquelleDC power source
- 107107
- Sensoreinheitsensor unit
- 108108
- Rotierende WalzeneinheitRotating roller unit
- 109109
- Stationärer Teil der MaschineStationary part of the machine
- 110110
- Positionserkennungposition sensing
- 111111
- Abstand zwischen SekundäreinheitenDistance between secondary units
- 201-209201-209
- Verfahrensschrittesteps
- D1-D6D1-D6
- Diodediode
- S1-S6S1-S6
- Schaltelementswitching element
- C1-C6C1-C6
- Kapazitätcapacity
- L1-L4L1-L4
- Induktivitätinductance
- d1d1
- mittlerer Abstand Primäreinheit zu zumindest einer Sekundäreinheitaverage distance primary unit to at least one secondary unit
- lprimar l primary
- Länge der PrimäreinheitLength of the primary unit
- lsekundär l secondary
- Länge der SekundäreinheitLength of the secondary unit
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 202012012490 U1 [0004]DE 202012012490 U1 [0004]
- EP 1653207 A2 [0005]EP 1653207 A2 [0005]
Claims (15)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102017118301.9A DE102017118301A1 (en) | 2017-08-11 | 2017-08-11 | DEVICE AND METHOD FOR WIRELESS POWER SUPPLY |
| PCT/EP2018/069968 WO2019029981A1 (en) | 2017-08-11 | 2018-07-24 | DEVICE AND METHOD FOR WIRELESS POWER SUPPLY |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102017118301.9A DE102017118301A1 (en) | 2017-08-11 | 2017-08-11 | DEVICE AND METHOD FOR WIRELESS POWER SUPPLY |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102017118301A1 true DE102017118301A1 (en) | 2019-02-14 |
Family
ID=63036039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102017118301.9A Ceased DE102017118301A1 (en) | 2017-08-11 | 2017-08-11 | DEVICE AND METHOD FOR WIRELESS POWER SUPPLY |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102017118301A1 (en) |
| WO (1) | WO2019029981A1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102023111575A1 (en) | 2023-05-04 | 2024-05-08 | Voith Patent Gmbh | System and power supply device |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4444263C1 (en) * | 1994-12-13 | 1996-05-02 | Continental Ag | Embedded monitoring system for conveyor belts |
| DE19910197C1 (en) * | 1999-03-09 | 2000-10-26 | Continental Ag | Monitoring system for rollers comprises integrated circuit transponder with read-write memory which is built-into roller core and stores data concerning roller application |
| EP1653207A2 (en) | 2004-10-29 | 2006-05-03 | Stowe Woodward Aktiengesellschaft | Wireless sensors in roll covers |
| JP2011101485A (en) * | 2009-11-05 | 2011-05-19 | Kyushu Kyohan:Kk | Noncontact continuous power supply |
| DE202012012490U1 (en) | 2012-01-12 | 2013-02-25 | Voith Patent Gmbh | Paper, board or tissue machine with sensor roller |
| DE112013005724T5 (en) * | 2012-11-30 | 2015-09-10 | Denso Corporation | Device for a non-contact power supply |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE50015873D1 (en) * | 1999-06-11 | 2010-04-08 | Abb Research Ltd | SYSTEM FOR A MULTIPLE OF ACTUATORS MAKING MACHINE |
| EP2140535A2 (en) * | 2007-03-22 | 2010-01-06 | Powermat Ltd | Signal transfer system |
| WO2016005984A1 (en) * | 2014-07-10 | 2016-01-14 | Powermat Technologies Ltd. | System and methods for power coupling using coils array |
-
2017
- 2017-08-11 DE DE102017118301.9A patent/DE102017118301A1/en not_active Ceased
-
2018
- 2018-07-24 WO PCT/EP2018/069968 patent/WO2019029981A1/en not_active Ceased
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4444263C1 (en) * | 1994-12-13 | 1996-05-02 | Continental Ag | Embedded monitoring system for conveyor belts |
| DE19910197C1 (en) * | 1999-03-09 | 2000-10-26 | Continental Ag | Monitoring system for rollers comprises integrated circuit transponder with read-write memory which is built-into roller core and stores data concerning roller application |
| EP1653207A2 (en) | 2004-10-29 | 2006-05-03 | Stowe Woodward Aktiengesellschaft | Wireless sensors in roll covers |
| JP2011101485A (en) * | 2009-11-05 | 2011-05-19 | Kyushu Kyohan:Kk | Noncontact continuous power supply |
| DE202012012490U1 (en) | 2012-01-12 | 2013-02-25 | Voith Patent Gmbh | Paper, board or tissue machine with sensor roller |
| DE112013005724T5 (en) * | 2012-11-30 | 2015-09-10 | Denso Corporation | Device for a non-contact power supply |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2019029981A1 (en) | 2019-02-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3507515B1 (en) | Rolling element for use in a rolling-element bearing | |
| DE102007006394B4 (en) | Inductive rotary transformer | |
| EP2153077B1 (en) | Device for detecting and monitoring damage to rolling bearings | |
| DE102011105063B4 (en) | Detection of a foreign body in an inductive transmission path | |
| DE102008039837B4 (en) | Roller drive and system of roller drives | |
| EP3615843B1 (en) | System for position monitoring and/or line monitoring in an energy chain | |
| EP4018355B1 (en) | Electronic shelf label system with shelf rail subsystem | |
| EP2150361B1 (en) | System for changing a roller | |
| EP3615842B1 (en) | System for line monitoring in an energy chain | |
| DE102010015906A1 (en) | Method for compensating system tolerances in inductive couplers | |
| DE1573407B1 (en) | Arrangement in strip rolling mills to measure the distribution of the strip tension over the strip width | |
| EP3857197A1 (en) | Rolling element having a sensor for use in a rolling-element bearing | |
| DE102008023224A1 (en) | Device for the wireless transmission of signals between two parts of a processing machine | |
| DE10041160A1 (en) | Container station has base station connected to computer and with radio transmitter and receiver receiving information signals from sensors, and sending commands to actuators | |
| DE102017118301A1 (en) | DEVICE AND METHOD FOR WIRELESS POWER SUPPLY | |
| EP2456594A1 (en) | Electromechanical joining module having a force transducer | |
| EP2713305A1 (en) | Method and read/write device for configuring a write/reader in an RFID assembly | |
| DE202017007392U1 (en) | Device for wireless energy supply | |
| DE202012012490U1 (en) | Paper, board or tissue machine with sensor roller | |
| EP4385113A1 (en) | Energy transfer in a linear transport system | |
| EP3161422B1 (en) | Sensor arrangement and rolling bearing having such a sensor arrangement | |
| EP4048612A1 (en) | Conveyor belt system having data transmission integrated in the conveyor belt | |
| WO2018019876A1 (en) | Coil assembly | |
| EP2248242A2 (en) | Arrangement for the supply of at least one device located in a control panel, distribution unit, or installation housing with auxiliary power | |
| EP4031840A1 (en) | Sensor network assembly |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R012 | Request for examination validly filed | ||
| R138 | Derivation of utility model |
Ref document number: 202017007392 Country of ref document: DE |
|
| R016 | Response to examination communication | ||
| R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
| R003 | Refusal decision now final |