DE20208785U1

DE20208785U1 - Device for the inductive transmission of electrical energy

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Publication number: DE20208785U1
Application number: DE20208785U
Authority: DE
Original assignee: Wampfler AG
Current assignee: Wampfler AG
Priority date: 2002-06-06
Filing date: 2002-06-06
Publication date: 2003-10-09
Anticipated expiration: 2012-06-07

Abstract

The system for inductive transmission of electric energy to one or more mobile consumer appliance has at least one primary winding, extending along motion track as conductor loop, from which can be tapped energy by secondary winding on consumer appliance. There are several, galvanically separated conductor loops (1,2), EAA allocated to different sections of motion track. They are so arranged w.r.t. each other that energy for consumer can be transmitted from first conductor loop (1) to second loop (2) by inductive coupling of loop sections (4,5).

Description

Vorrichtung zur induktiven Übertragung elektrischer EnergieDevice for inductive transmission of electrical energy

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur induktiven Übertragung elektrischer Energie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for the inductive transmission of electrical energy according to the preamble of claim 1.

Eine derartige Vorrichtung, wie sie beispielsweise aus der WO 92/17929 bekannt ist, dient zur Übertragung elektrischer Energie zu mindestens einem beweglichen Verbraucher ohne mechanischen oder elektrischen Kontakt. Sie umfaßt einen Primär- und einen Sekundärteil, die ähnlich dem Prinzip des Transformators elektromagnetisch gekoppelt sind. Der Primärteil besteht aus einer Einspeisungselektronik und einer entlang einer Strecke verlegten Leiterschleife. Ein oder mehrere Abnehmer und die zugehörige Abnehmerelektronik bilden die Sekundärseite. Im Gegensatz zum Transformator, bei dem Primär- und Sekundärteil möglichst eng gekoppelt sind, handelt es sich um ein lose gekoppeltes System. Möglich wird dies durch eine relativ hohe Betriebsfrequenz im Kilohertzbereich. So können auch große Luftspalte bis zu einigen Zentimetern überbrückt werden. Dabei wird die Betriebsfrequenz sekundärseitig als Resonanzfrequenz eines Parallelschwingkreises festgelegt, der durch die Parallelschaltung eines Kondensators zu der Abnehmerspule gebildet wird.Such a device, as known for example from WO 92/17929, is used to transmit electrical energy to at least one mobile consumer without mechanical or electrical contact. It comprises a primary and a secondary part, which are electromagnetically coupled in a similar way to the principle of the transformer. The primary part consists of feed electronics and a conductor loop laid along a path. One or more consumers and the associated consumer electronics form the secondary side. In contrast to the transformer, in which the primary and secondary parts are coupled as closely as possible, this is a loosely coupled system. This is made possible by a relatively high operating frequency in the kilohertz range. This means that even large air gaps of up to a few centimeters can be bridged. The operating frequency on the secondary side is defined as the resonance frequency of a parallel resonant circuit, which is formed by connecting a capacitor in parallel to the consumer coil.

Zu den Vorteilen dieser Art der Energiezuführung zählen insbesondere die Verschleiß- und Wartungsfreiheit, sowie die Berührungssicherheit und eine hohe Verfügbarkeit. Typische Anwendungen sind automatische Materialtransportsysteme in der Fertigungstechnik, aber auch Personentransportsysteme, wie elektrisch angetriebene Busse und Bahnen, beispielsweise Hängebahnen.The advantages of this type of energy supply include freedom from wear and maintenance, as well as contact safety and high availability. Typical applications are automatic material transport systems in manufacturing technology, but also passenger transport systems such as electrically powered buses and trains, for example overhead conveyors.

Bei vielen dieser Anwendungen besteht ein Bedürfnis nach Variabilität der Streckenführung. So kann es notwendig werden, eine installierte Strecke nachträglich zu verlängern oder um eine Abzweigung zu erweitern. Da das Kabel für die Primärleiterschleife wegen der relativ hohen Frequenz zur Unterdrückung der Stromverdrängung üblicherweise als Litze ausgebildet ist, d.h. aus einer Vielzahl voneinander isolierter Einzeldrähte besteht, ist es mit einem hohen Aufwand verbunden, ein verlegtes Kabel aufzutrennen und ein zweites Kabel an einer solchen Trennstelle anzuschließen. Die Alternativlösung, den zusätzlichen Streckenabschnitt mit einer separaten Stromeinspeisung zu versehen, ist nicht weniger aufwendig.Many of these applications require variability in the route. It may be necessary to subsequently extend an installed route or add a branch. Since the cable for the primary conductor loop is usually designed as a stranded wire to suppress current displacement due to the relatively high frequency, i.e. consists of a large number of individual wires that are insulated from one another, it is very time-consuming to separate a laid cable and connect a second cable at such a separation point. The alternative solution of providing the additional route section with a separate power supply is no less complex.

Ein weiteres, verwandtes Problem ist die Ausbildung von Weichen, d. h. Streckenverzweigungen, an denen ein Fahrzeug wahlweise eine von mehreren Richtungen einschlagen kann, bei Strecken für schienengeführte Fahrzeuge. Um an Weichen eine ununterbrochene induktive Stromversorgung zu erreichen, müssen dort bewegliche Primärleiterabschnitte vorgesehen werden, welche die Bewegung der Weiche mit vollziehen können. Diese sind mit den entlang der angrenzenden Streckenabschnitte fest verlegten Primärleitern üblicherweise durch flexible Schleppkabel verbunden. Ein Beispiel für eine solche Weichenkonstruktion zeigt die DE 100 14 954 Al. Auch hier ergibt sich die Notwendigkeit, entweder die Primärleiterlitzen aufzutrennen und mit den Schleppkabeln zu verbinden, oder mehrere separate Einspeisungen vorzusehen.Another related problem is the design of switches, i.e. track branches where a vehicle can choose to go in one of several directions, on tracks for rail-guided vehicles. In order to achieve an uninterrupted inductive power supply at switches, movable primary conductor sections must be provided that can follow the movement of the switch. These are usually connected to the primary conductors laid permanently along the adjacent track sections by flexible trailing cables. DE 100 14 954 Al shows an example of such a switch design. Here too, it is necessary to either separate the primary conductor strands and connect them to the trailing cables, or to provide several separate feeds.

Angesichts dieses Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung zur induktiven Übertragung elektrischer Energie einen einfachen und kostengünstigen Weg zur Realisierung einer variablen Streckenführung aufzuzeigen.In view of this state of the art, the invention is based on the object of showing a simple and cost-effective way to realize a variable route in a device for the inductive transmission of electrical energy.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.This object is achieved according to the invention by a device having the features specified in claim 1. Advantageous embodiments of the invention can be found in the subclaims.

Die Erfindung nutzt das ursprünglich nur für die Energieübertragung zu einem beweglichen Verbraucher vorgesehene Prinzip der induktiven Kopplung auch zur Energieübertragung zwischen verschiedenen Primärleitern. Dazu sind zweckmäßigerweise die zur Kopplung vorgesehenen Abschnitte zweier Primärleiter jeweils um ferromagnetische Kerne gewickelt, um das Magnetfeld zu konzentrieren und einen möglichst hohen Kopplungsfaktor zu erzielen, d.h. es werden zwei Primärleiter durch einen Transformator verbunden, dessen Wicklungen durch die beiden Primärleiter selbst gebildet werden, wobei dieser Transformator auf einen zweigeteilten ferromagnetischen Kern gewickelt ist.The invention uses the principle of inductive coupling, originally intended only for the transmission of energy to a mobile consumer, to also transmit energy between different primary conductors. To this end, the sections of two primary conductors intended for coupling are each wound around ferromagnetic cores in order to concentrate the magnetic field and achieve the highest possible coupling factor, i.e. two primary conductors are connected by a transformer whose windings are formed by the two primary conductors themselves, with this transformer being wound on a two-part ferromagnetic core.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der sekundäre Primärleiter, d.h. derjenige, in welchen von dem anderen aus im zeitlichen Mittel Energie eingespeist wird, eine größere Windungszahl aufweist, also die Spannung bei der Übertragung herauf- und der Strom zugleich herabtransformiert wird. Ein geringerer Strom erfordert nämlich einen dementsprechend geringeren Leiterquerschnitt, so daß beim sekundärseitigen Kabel auf Litze verzichtet werdenIt is particularly advantageous if the secondary primary conductor, i.e. the one into which energy is fed from the other on average over time, has a larger number of turns, so that the voltage is increased during transmission and the current is simultaneously transformed down. A lower current requires a correspondingly smaller conductor cross-section, so that stranded wire can be dispensed with in the secondary cable.

kann. Um für den verbraucherseitigen Abnehmer dennoch dieselbe magnetische Flußdichte bereitzustellen, braucht der sekundäre Primärleiter nur in einer entsprechenden Zahl von Schleifen geführt zu werden, wobei diese Schleifen durch ein mehradriges Kabel mit geeigneter Zusammenschaltung der Adern realisiert werden können. Ein weiterer besonderer Vorteil der Herabtransformation des Stromes liegt in der Möglichkeit, den sekundären Primärleiter durch einen Kurzschlußschalter, der nur eine vergleichsweise geringe Belastbarkeit aufweisen muß, unmittelbar hinter dem Ankopplungstransformator abzuschalten, was im Zusammenhang mit Sicherheitsanforderungen von großem Nutzen sein kann.In order to provide the same magnetic flux density for the consumer on the consumer side, the secondary primary conductor only needs to be guided in a corresponding number of loops, whereby these loops can be implemented by a multi-core cable with suitable interconnection of the cores. Another special advantage of the step-down of the current is the possibility of switching off the secondary primary conductor by means of a short-circuit switch, which only needs to have a comparatively low load capacity, immediately behind the coupling transformer, which can be of great benefit in connection with safety requirements.

Besonders gut eignet sich die Erfindung auch zur Realisierung von Weichen bei schienengeführten Bahnen, wie etwa Elektrohängebahnen. Dabei werden durch die Bewegung der Weiche je nach beabsichtigter Fahrtrichtung unterschiedliche Sekundärkeme dem am Ende der ankommenden Schiene angeordneten Primärkern angenähert und es wird auf diese Weise stets der richtige, d.h. bei der aktuellen Weichenstellung zu befahrende Abschnitt der Weiche mit elektrischer Energie versorgt.The invention is also particularly well suited to the implementation of switches on rail-guided railways, such as electric monorails. Depending on the intended direction of travel, the movement of the switch brings different secondary cores closer to the primary core arranged at the end of the incoming rail, and in this way the correct section of the switch, i.e. the section to be traveled with the current switch position, is always supplied with electrical energy.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigtIn the following, embodiments of the invention are described with reference to the drawings.

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,Fig. 1 is a schematic representation of a device according to the invention,

Fig. 2 die Verlängerung einer Primärleiterschleife mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,Fig. 2 the extension of a primary conductor loop by means of a device according to the invention,

Fig. 3 die Ankopplung einer Verzweigung an eine Primärleiterschleife mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,Fig. 3 the coupling of a branch to a primary conductor loop by means of a device according to the invention,

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Anwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Versorgung einer Weiche einer Einschienenbahn,Fig. 4 is a schematic representation of the application of a device according to the invention for supplying a switch of a monorail,

Fig. 5 die Draufsicht auf einen vergrößerten Ausschnitt aus einer Weiche einer Einschienenbahn mit schematischer Darstellung der elektrischen EnergieübertragungFig. 5 the top view of an enlarged section of a switch of a monorail with a schematic representation of the electrical energy transmission

Fig. 6 eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-B in Fig. 5.Fig. 6 is a cross-sectional view taken along the line A-B in Fig. 5.

In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße induktive Kopplung zweier galvanisch getrennter Leiterschleifen 1 und 2 schematisch dargestellt, wobei von der Leiterschleife 1 in Fig. 1 nur ein kleiner Teil sichtbar ist und die Leiterschleife 2 im Verhältnis zu ihrer Breite stark verkürzt gezeichnet ist. Beide Leiterschleifen 1 und 2 bilden jeweils die Primärseite eines Systems zur induktiven Übertragung elektrischer Energie zu einem beweglichen Verbraucher, der die Energie mittels eines Abnehmers dem vom Strom in der jeweiligen Leiterschleife 1 oder 2 ausgehenden Magnetfeld entnimmt. Dabei ist die Leiterschleife 1 an eine nicht dargestellte Einspeisungselektronik angeschlossen, die einen Strom in die Leiterschleife 1 einspeist, während der Strom in der Leiterschleife 2 erst durch den Strom in der Leiterschleife 1 induziert wird, wozu die beiden Leiterschleifen 1 und 2 durch einen Transformator 3 miteinander gekoppelt sind. In Bezug auf diesen Transformator 3 liegt die Leiterschleife 1 auf der Primärseite und die Leiterschleife 2 auf der Sekundärseite, weshalb nachfolgend die Leiterschleife 1 als primär und die Leiterschleife 2 als sekundär bezeichnet wird.Fig. 1 shows a schematic representation of the inductive coupling of two galvanically isolated conductor loops 1 and 2 according to the invention, with only a small part of the conductor loop 1 in Fig. 1 being visible and the conductor loop 2 being drawn greatly shortened in relation to its width. Both conductor loops 1 and 2 each form the primary side of a system for the inductive transmission of electrical energy to a mobile consumer, which draws the energy by means of a collector from the magnetic field emanating from the current in the respective conductor loop 1 or 2. The conductor loop 1 is connected to a feed electronics unit (not shown), which feeds a current into the conductor loop 1, while the current in the conductor loop 2 is first induced by the current in the conductor loop 1, for which purpose the two conductor loops 1 and 2 are coupled to one another by a transformer 3. With respect to this transformer 3, conductor loop 1 is on the primary side and conductor loop 2 is on the secondary side, which is why conductor loop 1 is referred to as primary and conductor loop 2 as secondary.

Die Besonderheit des Transformators 3 liegt darin, daß er keine in sich geschlossene Baueinheit darstellt, sondern seine Primärwicklung 4 und seine Sekundärwicklung 5 separate Einheiten sind, die reversibel einander angenähert und wieder voneinander entfernt werden können. In Analogie zu einer herkömmlichen Steckverbindung, die zur reversiblen Herstellung eines elektrischen Kontaktes zwischen zwei Leitungen dient, kann auch der Transformator 3 als eine Art Steckverbindung betrachtet werden, die jedoch nur eine induktive Kopplung der beiden Leiterschleifen 1 und 2 anstatt einer galvanischen Verbindung derselben bewirkt.The special feature of the transformer 3 is that it is not a self-contained unit, but its primary winding 4 and its secondary winding 5 are separate units that can be reversibly brought closer to each other and then moved away from each other again. In analogy to a conventional plug connection, which is used to reversibly establish an electrical contact between two lines, the transformer 3 can also be viewed as a type of plug connection, which, however, only causes an inductive coupling of the two conductor loops 1 and 2 instead of a galvanic connection of the same.

Wie in Fig. 1 angedeutet, weist die Primärwicklung 4 des Transformators 3 eine geringere Windungszahl auf als die Sekundärwicklung 5. Beispielhaft ist in Fig. 1 ein Windungszahlenverhältnis von 1:4 gezeigt, wobei die Primärwicklung 4 nur aus einer einzigen Windung und die Sekundärwicklung aus vier Windungen besteht. Dies hat bekanntlich zur Folge, daß die Spannung auf der Sekundärseite um den Faktor vier größer, der Strom dafür um den Faktor vier kleiner ist. Daraus ergäbe sich bei einer Verlegung des sekundärseitigen Leiters 6 in einer einfachen Schleife analog zur schleifenförmigen Verlegung des primärsei tigen Leiters la sekundärseitig eine um den Faktor vier geringere magnetische Feldstärke und somit eine erhebliche Verringerung der zu einem Verbraucher induktiv übertragbaren elektrischen Leistung.As indicated in Fig. 1, the primary winding 4 of the transformer 3 has a smaller number of turns than the secondary winding 5. As an example, Fig. 1 shows a turns ratio of 1:4, with the primary winding 4 consisting of only a single turn and the secondary winding of four turns. As is well known, this has the consequence that the voltage on the secondary side is four times higher, while the current is four times lower. If the secondary-side conductor 6 is laid in a simple loop, analogous to the loop-shaped laying of the primary-side conductor 1a, this would result in a magnetic field strength on the secondary side that is four times lower and thus a considerable reduction in the electrical power that can be inductively transmitted to a consumer.

Um die Verringerung des Stromes auszugleichen, ist der sekundärseitige Leiter 6 in einer Mehrfachschleife 2 verlegt, deren Vielfachheit dem Übersetzungsverhältnis des Transformators 3 entspricht. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel mit einem Übersetzungsverhältnis von 1:4 ist also eine vierfache Sekundärschleife 2 vorgesehen. Durch die Vervierfachung der Umläufe in der Schleife 2 ergibt sich annähernd das gleiche Magnetfeld wie es ein um den Faktor vier größerer Strom erzeugen würde.In order to compensate for the reduction in current, the secondary-side conductor 6 is laid in a multiple loop 2, the multiplicity of which corresponds to the transformation ratio of the transformer 3. In the example shown in Fig. 1 with a transformation ratio of 1:4, a quadruple secondary loop 2 is therefore provided. By quadrupling the number of turns in the loop 2, the magnetic field produced is approximately the same as that which would be generated by a current four times larger.

Der hohe Arbeitsaufwand, der mit der Verlegung des einzelnen Leiters 6 zu einer Vierfachschleife verbunden wäre, kann dadurch vermieden werden, daß ein einziges Kabel 7 mit vier Adern 8a bis 8d zu einer einfachen Schleife 2 verlegt wird und die vier einzelnen Adern 8a bis 8d jedes der beiden Enden 7a und 7b des Kabels 7 am Beginn der Schleife 2 paarweise so miteinander verbunden werden, daß sich eine Vierfachschleife ergibt. Im gezeigten Beispiel ist die Ader 8a am Ende 7a mit der Ader 8b am Ende 7b, ferner die Ader 8b am Ende 7a mit der Ader 8c am Ende 7b, und schließlich die Ader 8c am Ende 7a mit der Ader 8d am Ende 7b verbunden. Am Ende 7b ist die Ader 8a aus dem Kabel 7 herausgeführt und mit dem Leiter 6 der Sekundärwicklung 5 verbunden. Eine mögliche Variante ist hierbei die Verwendung eines Kabels 7 mit einer Adernzahl, die ein Vielfaches der aufgrund des Übersetzungsverhältnisses benötigten Schleifenzahl ist. So kann beispielsweise zur Realisierung einer Vierfachschleife auch ein Kabel mit sechzehn Adern eingesetzt werden, welche zu vier Bündeln mit je vier zueinander parallelgeschalteten Adern zusammengefaßt werden, woraufhin diese vier Bündel wiederum so verschaltet werden wie die vier Adern 8a bis 8d in Fig. 1.The high amount of work that would be involved in laying the individual conductor 6 to form a quadruple loop can be avoided by laying a single cable 7 with four cores 8a to 8d to form a simple loop 2 and connecting the four individual cores 8a to 8d of each of the two ends 7a and 7b of the cable 7 in pairs at the beginning of the loop 2 so that a quadruple loop is formed. In the example shown, the core 8a at the end 7a is connected to the core 8b at the end 7b, furthermore the core 8b at the end 7a is connected to the core 8c at the end 7b, and finally the core 8c at the end 7a is connected to the core 8d at the end 7b. At the end 7b the core 8a is led out of the cable 7 and connected to the conductor 6 of the secondary winding 5. One possible variant is to use a cable 7 with a number of cores that is a multiple of the number of loops required due to the transmission ratio. For example, to create a quadruple loop, a cable with sixteen cores can be used, which are combined into four bundles, each with four cores connected in parallel, whereupon these four bundles are in turn connected in the same way as the four cores 8a to 8d in Fig. 1.

In die Sekundärleiterschleife 2 sind in bekannter Weise Abstimmkondensatoren geschaltet, die mit den Induktivitäten der Sekundärwicklung 5 und der Leiterschleife 2 einen Serienschwingkreis bilden. In Fig. 1 sind diese Abstimmkondensatoren durch einen Kondensator 9 zwischen dem die Sekundärwicklung 5 bildenden Leiter 6 und der Ader 8d am Ende 7a des Kabels 7 angedeutet. Die Werte der Abstimmkondensatoren sind so gewählt, daß sich einerseits besagter Schwingkreis bei der Betriebsfrequenz des Systems in Resonanz befindet, und daß andererseits die Abstimmung der Primärleiterschleife 1 auf Resonanz bei der Betriebsfrequenz, die in gleicher Weise durch Serienkondensatoren hergestellt wird, durch das Vorhandensein oder NichtVorhandensein der Sekundärleiterschleife 2 möglichst wenig beeinflußt wird. Das heißt, daß das Anschließen oder Entfernen der Sekundärleiterschleife 2In the secondary conductor loop 2, tuning capacitors are connected in a known manner, which form a series resonant circuit with the inductances of the secondary winding 5 and the conductor loop 2. In Fig. 1, these tuning capacitors are indicated by a capacitor 9 between the conductor 6 forming the secondary winding 5 and the wire 8d at the end 7a of the cable 7. The values of the tuning capacitors are selected so that, on the one hand, said resonant circuit is in resonance at the operating frequency of the system, and, on the other hand, that the tuning of the primary conductor loop 1 to resonance at the operating frequency, which is produced in the same way by series capacitors, is influenced as little as possible by the presence or absence of the secondary conductor loop 2. This means that the connection or removal of the secondary conductor loop 2

durch Annäherung bzw. Entfernung der Sekundärwicklung 5 an dem Transformator 3 die Eingangsimpedanz der Primärleiterschleife 1 von der Einspeisungselektronik aus möglichst nicht verändern soll, so daß an der Primärleiterschleife 1 und der Einspeisungselektronik beim Anschließen oder Entfernen der Sekundärleiterschleife 2 keine Anpassungsmaßnahmen vorgenommen werden müssen.by approaching or removing the secondary winding 5 on the transformer 3, the input impedance of the primary conductor loop 1 from the feed electronics should not change as much as possible, so that no adjustment measures have to be carried out on the primary conductor loop 1 and the feed electronics when connecting or removing the secondary conductor loop 2.

Zu den Vorteilen der Verringerung des sekundärseitigen Stromes durch den Transformator 3 gehört neben der Erübrigung der Litzenform bei dem Kabel 7 der Sekundärleiterschleife 2 auch die Erleichterung der Abschaltung der Sekundärleiterschleife 2. Hierzu ist ein Schalter 10 vorgesehen, der die Sekundärwicklung 5 unmittelbar am Transformator 3 kurzschließt und damit das Kabel 7 weitestgehend stromlos macht. Dieser Schalter 10 muß nur einen entsprechend dem Übersetzungsverhältnis des Transformators 3 deutlich verringerten Kurzschlußstrom verkraften und kann dementsprechend mit relativ geringem Aufwand realisiert werden. Durch die Abschaltung des Stromes kann ein Verbraucher in dem durch die Sekundärleiterschleife 2 versorgten Abschnitt seiner Bewegungsstrecke keine elektrische Leistung mehr beziehen. Dies kann aus Sicherheitsgründen von Interesse oder sogar notwendig sein, beispielsweise um einen Streckenabschnitt für Wartungsarbeiten zu sperren, oder um auf von mehreren Fahrzeugen benutzten Strecken Sicherheitsabstände zwischen verschiedenen Fahrzeugen durch stromlos geschaltete Abschnitte zu gewährleisten. Beispielsweise ist es in der Schienenverkehrstechnik bekannt, eine Fahrstrecke in eine Abfolge von Blöcken einzuteilen, deren Länge jeweils zumindest den maximalen Bremsweg eines Fahrzeugs umfaßt, und aus Sicherheitsgründen zwischen zwei gleichzeitig von verschiedenen Fahrzeugen befahrenen Blöcken stets einen Block freizuhalten.The advantages of reducing the secondary-side current through the transformer 3 include not only making the stranded wire in the cable 7 of the secondary conductor loop 2 redundant, but also making it easier to switch off the secondary conductor loop 2. For this purpose, a switch 10 is provided which short-circuits the secondary winding 5 directly on the transformer 3 and thus largely de-energizes the cable 7. This switch 10 only has to cope with a short-circuit current that is significantly reduced in accordance with the transformation ratio of the transformer 3 and can therefore be implemented with relatively little effort. By switching off the current, a consumer can no longer draw electrical power in the section of its travel route supplied by the secondary conductor loop 2. This can be of interest or even necessary for safety reasons, for example to close off a section of the route for maintenance work, or to ensure safety distances between different vehicles on routes used by several vehicles by switching off sections. For example, it is known in rail transport engineering to divide a route into a sequence of blocks, each of which has a length that is at least the maximum braking distance of a vehicle, and for safety reasons to always keep one block free between two blocks that are travelled by different vehicles at the same time.

Eine mögliche Ausführungsform des Transformators 3 ist in den Figuren 2 und 3 gezeigt. Der Transformator 3 wird jeweils durch zwei E-förmige ferromagnetische Kerne 11 und 12 gebildet, deren Schenkel im gekoppelten Zustand einander zugewandt und fluchtend zueinander ausgerichtet sind, wobei der Abstand der beiden Kerne 11 und 12 sehr gering ist oder sie sogar unmittelbar in mechanischem Kontakt miteinander sind. Die Darstellung der Kerne 11 und 12 in den Figuren 2 und 3 ist insofern auch hinsichtlich ihres Abstandes nicht maßstäblich. Die Wicklungen 4 und 5 befinden sich jeweils auf dem mittleren Schenkel. Primärseitig ist eine einzige Windung vorgesehen, während sekundärseitig vier Windungen gewickelt sind. Selbstverständlich haben sowohl dieses Übersetzungsverhältnis, als auch die &Egr;-Form der Kerne 11 und 12 rein beispielhaften Charakter. Andere ÜbersetzungsverhältnisseA possible embodiment of the transformer 3 is shown in Figures 2 and 3. The transformer 3 is formed by two E-shaped ferromagnetic cores 11 and 12, the legs of which face each other and are aligned in the coupled state, the distance between the two cores 11 and 12 being very small or they are even in direct mechanical contact with each other. The representation of the cores 11 and 12 in Figures 2 and 3 is therefore not to scale with regard to their distance. The windings 4 and 5 are each located on the middle leg. A single turn is provided on the primary side, while four turns are wound on the secondary side. Of course, both this transformation ratio and the ε-shape of the cores 11 and 12 are purely exemplary. Other transformation ratios

kommen im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ebenso in Betracht wie andere bekannte Kernformen, z. B. U-Kern oder Schalenkern. Die übrigen dargestellten Komponenten sind in den Figuren 2 und 3 mit den gleichen Bezugszahlen wie in Fig. 1 gekennzeichnet und bedürfen keiner weiteren Erläuterung.are basically just as suitable for the purposes of the present invention as other known core shapes, e.g. U-core or shell core. The other components shown are identified in Figures 2 and 3 with the same reference numbers as in Figure 1 and require no further explanation.

Die Variante nach Fig. 2 stellt die Verlängerung einer ersten Leiterschleife 1 durch eine zweite Leiterschleife 2 dar. Dementsprechend ist der aus dem Kern 11 und der Wicklung 4 bestehende Primärteil des Transformators 3 am Ende der Leiterschleife 1, d.h. am Umkehrpunkt des die Leiterschleife 1 bildenden Leiters la angeordnet. Diese Variante eignet sich beispielsweise dazu, eine Strecke, entlang derer sich ein induktiv mit elektrischer Energie zu versorgendes Fahrzeug bewegen soll, nachträglich zu verlängern. Anstatt die Leiterschleife 1 am Umkehrpunkt des Leiters la aufzutrennen und die beiden dadurch entstehenden Enden des Leiters la mit den Enden des Leiters 6 einer zur Verlängerung vorgesehenen zweiten Leiterschleife 2 zu verbinden, wird das Ende der Leiterschleife 1 einmal um den mittleren Schenkel des E-Kerns 11 gewunden und die zweite, verlängernde Leiterschleife 2 mittels der aus vier Windungen bestehenden Wicklung 5 auf dem mittleren Schenkel des E-Kerns 12 induktiv mit der Leiterschleife 1 gekoppelt. Hierbei ist es zwar nicht notwendig, aber vorteilhaft, wenn die Primärwicklung 4 des Transformators 3 nur aus einer einzigen Windung besteht, da in diesem Fall die Länge der Primärleiterschleife 1 nur geringfügig verkürzt wird. Auf eine weitere beispielhafte Anwendung der Variante nach Fig. 2 wird später anhand der Figuren 4 bis 6 eingegangen.The variant according to Fig. 2 represents the extension of a first conductor loop 1 by a second conductor loop 2. Accordingly, the primary part of the transformer 3, consisting of the core 11 and the winding 4, is arranged at the end of the conductor loop 1, i.e. at the reversal point of the conductor la forming the conductor loop 1. This variant is suitable, for example, for subsequently extending a route along which a vehicle to be inductively supplied with electrical energy is to move. Instead of separating the conductor loop 1 at the reversal point of the conductor la and connecting the two resulting ends of the conductor la to the ends of the conductor 6 of a second conductor loop 2 intended for extension, the end of the conductor loop 1 is wound once around the middle leg of the E-core 11 and the second, extending conductor loop 2 is inductively coupled to the conductor loop 1 by means of the winding 5 consisting of four turns on the middle leg of the E-core 12. Although it is not necessary here, it is advantageous if the primary winding 4 of the transformer 3 consists of only a single turn, since in this case the length of the primary conductor loop 1 is only slightly shortened. Another example application of the variant according to Fig. 2 will be discussed later using Figs. 4 to 6.

Die Variante nach Fig. 3 stellt die Realisierung einer seitlichen Abzweigung von einer ersten Leiterschleife 1 durch eine zweite Leiterschleife 2 dar. Dementsprechend ist hier der aus dem Kern 11 und der Wicklung 4 bestehende Primärteil des Transformators 3 an einer seitlichen Ausbuchtung 13 des die Leiterschleife 1 bildenden Leiters la und nicht an dessen Umkehrpunkt angeordnet. Die Struktur des Transformators 3 und die Komponenten seiner Sekundärseite stimmen mit der Variante nach Fig. 2 überein. Die Variante nach Fig. 3 eignet sich beispielsweise dazu, eine Strecke, entlang derer sich ein induktiv mit elektrischer Energie zu versorgendes Fahrzeug bewegen soll, nachträglich um einen zusätzlichen, seitlich abzweigenden Streckenabschnitt zu erweitern. Da in diesem Fall für die seitliche Ausbuchtung 13 des primären Leiters la ein vergleichsweise langes Stück dieses Leiters la benötigt wird, muß in diesem Fall die Erweiterungsoption bei der Verlegung der Primärleiterschleife 1 berücksichtigt und für den Leiter la eine ausreichende Längenreserve ... ···· ·· ·· ·· ·· ·· ···· ·· ···· · · · The variant according to Fig. 3 represents the implementation of a lateral branch from a first conductor loop 1 through a second conductor loop 2. Accordingly, the primary part of the transformer 3, consisting of the core 11 and the winding 4, is arranged on a lateral bulge 13 of the conductor 1a forming the conductor loop 1 and not at its reversal point. The structure of the transformer 3 and the components of its secondary side correspond to the variant according to Fig. 2. The variant according to Fig. 3 is suitable, for example, for subsequently extending a route along which a vehicle to be inductively supplied with electrical energy is to move by an additional, laterally branching section. Since in this case a comparatively long piece of this conductor la is required for the lateral bulge 13 of the primary conductor la, the extension option must be taken into account when laying the primary conductor loop 1 and a sufficient length reserve must be provided for the conductor la ... ···· ·· ·· ·· ·· ···· ···· ··· ··· · · ·

vorgesehen werden. Besonders vorteilhaft ist dabei die Möglichkeit, den seitlich abzweigenden Streckenabschnitt mittels des Kurzschlußschalters 10 bei Bedarf stromlos zu schalten und damit für die Einfahrt von Fahrzeugen zuverlässig zu sperren.A particularly advantageous feature is the ability to switch off the power to the section of track branching off to the side using the short-circuit switch 10 if necessary, thus reliably blocking the entry of vehicles.

In den Figuren 4 bis 6 sind Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung zur Realisierung einer Weiche bei einer Einschienenbahn, beispielsweise in Gestalt einer Elektrohängebahn, dargestellt. Dabei zeigt zunächst Fig. 4 das Schema einer Weiche 14, wie sie bei derartigen Bahnen zur Streckenverzweigung eingesetzt wird. Die Weiche 14 verbindet eine zu ihr hinführende Schiene 15 wahlweise mit einer von zwei von ihr wegführenden Schienen 16 und 17, wobei sich die Bezeichnung der Schienen als hinführend oder wegführend auf die vorgesehene Fahrtrichtung bezieht. Zu diesem Zweck enthält die Weiche 14 auf einem in Fig. 4 gestrichelt gezeichneten Träger 18 zwei Schienenstücke 19 und 20. Der Träger 18 ist quer zur Richtung der geraden, miteinander fluchtenden Schienen 15 und 16 zwischen zwei Endstellungen verschiebbar, wie in Fig. 4 durch zwei Pfeile angedeutet ist. In der gezeigten Endstellung verbindet das gekrümmte Schienenstück 19 die hinführende Schiene 15 mit der wegführenden Schiene 17. In der anderen, nicht gezeigten Endstellung des Trägers 18 verbindet das gerade Schienenstück 20 die hinführende Schiene 15 mit der wegführenden Schiene 16.Figures 4 to 6 show embodiments of the present invention for implementing a switch in a monorail, for example in the form of an electric overhead conveyor. Fig. 4 first shows the diagram of a switch 14 as used in such railways for route branching. The switch 14 connects a rail 15 leading to it optionally with one of two rails 16 and 17 leading away from it, whereby the designation of the rails as leading or leading away refers to the intended direction of travel. For this purpose, the switch 14 contains two rail sections 19 and 20 on a support 18 shown in dashed lines in Fig. 4. The support 18 can be moved between two end positions transversely to the direction of the straight, aligned rails 15 and 16, as indicated by two arrows in Fig. 4. In the end position shown, the curved rail section 19 connects the incoming rail 15 with the outgoing rail 17. In the other end position of the support 18, not shown, the straight rail section 20 connects the incoming rail 15 with the outgoing rail 16.

Wie eingangs erwähnt, muß die Energieversorgung des Fahrzeugs auch im Bereich der Weiche 14 aufrechterhalten werden, wozu in herkömmlicher Technik flexible Schleppkabel verwendet werden. Die vorliegende Erfindung bietet hierzu eine elegante Alternative, indem sie es bei induktiver Energieübertragung durch entlang der Schienen 15, 16 und 17 verlaufende Leiterschleifen ermöglicht, die Energie auch induktiv entweder von der hinführenden Schiene 15 oder von beiden wegführenden Schienen 16 und 17 zu den beweglichen Schienenstücken 19 und 20 zu übertragen.As mentioned at the beginning, the power supply of the vehicle must also be maintained in the area of the switch 14, for which purpose flexible trailing cables are used in conventional technology. The present invention offers an elegant alternative to this by allowing the energy to be transmitted inductively either from the incoming rail 15 or from both outgoing rails 16 and 17 to the movable rail sections 19 and 20 using inductive energy transmission through conductor loops running along the rails 15, 16 and 17.

In Fig. 4 ist die erstgenannte Variante gezeigt, für die eine Primärwicklung 21 am Ende der Schiene 15 und jeweils eine Sekundärwicklung 22 bzw. 23 an den Enden der Schienenstücke 19 und 20 benötigt werden. Dabei sind die Wicklungen 21, 22 und 23 an den Schienenenden so angeordnet, daß sich in jeder der beiden Endstellungen der Weiche 14 die in Fig. 2 gezeigte Ausrichtung zu einem Transformator 3 ergibt, wobei die Wicklungen 21 bis 23 entsprechend Fig. 2 bevorzugt auf ferromagnetischen Kernen angeordnet sind. In der einen Endstellung der Weiche 14 bildet die Primärwicklung 21 einen Transformator mit derFig. 4 shows the first variant, for which a primary winding 21 is required at the end of the rail 15 and a secondary winding 22 or 23 at the ends of the rail sections 19 and 20. The windings 21, 22 and 23 are arranged at the rail ends in such a way that in each of the two end positions of the switch 14 the alignment to a transformer 3 shown in Fig. 2 is obtained, with the windings 21 to 23 preferably being arranged on ferromagnetic cores according to Fig. 2. In one end position of the switch 14 the primary winding 21 forms a transformer with the

Sekundärwicklung 22, in der anderen Endstellung mit der Sekundärwicklung 23, so daß je nach Stellung der Weiche 14 stets automatisch das richtige der Schienenstücke 19 oder 20 von der hinführenden Schiene 15 aus induktiv mit Energie versorgt wird. Hierzu erstreckt sich entlang der Schienenstücke 19 und 20 jeweils eine von der Sekundärwicklung 22 bzw. 23 ausgehende kurze Sekundärleiterschleife der Art, wie sie zuvor anhand Fig. 1 eingehend beschrieben wurde. Der Übersichtlichkeit halber sind diese Leiterschleifen in Fig. 4 nicht eingezeichnet.Secondary winding 22, in the other end position with the secondary winding 23, so that depending on the position of the switch 14, the correct rail section 19 or 20 is always automatically supplied with energy inductively from the incoming rail 15. For this purpose, a short secondary conductor loop of the type previously described in detail with reference to Fig. 1 extends along the rail sections 19 and 20, starting from the secondary winding 22 or 23. For the sake of clarity, these conductor loops are not shown in Fig. 4.

Grundsätzlich wäre es auch möglich, die beweglichen Schienenstücke 19 und 20 von den wegführenden Schienen 17 bzw. 16 aus induktiv mit Energie zu versorgen. Dazu würden aber an beiden wegführenden Schienen 17 und 17 Primärwicklungen benötigt, während an der hinführenden Schiene 15 zur Versorgung beider beweglicher Schienenstücke 19 und 20 nur eine einzige Primärwicklung benötigt wird, so daß unter dem Gesichtspunkt der Aufwandsersparnis die zuvor beschriebene Versorgung von der hinführenden Schiene 15 aus zu bevorzugen ist.In principle, it would also be possible to supply the movable rail sections 19 and 20 with energy inductively from the outgoing rails 17 and 16, respectively. However, this would require primary windings on both outgoing rails 17 and 17, while only a single primary winding is required on the incoming rail 15 to supply both movable rail sections 19 and 20, so that from the point of view of saving effort, the previously described supply from the incoming rail 15 is preferable.

Darüber hinaus ist es auch denkbar, zusätzlich zu den Wicklungen 21 bis 23 an den beiden anderen Enden der Schienenstücke 19 und 20 zwei weitere Primärwicklungen und an den beiden der Weiche 14 zugewandten Enden der wegführenden Schienen 16 und 17 zwei weitere Sekundärwicklungen anzuordnen, so daß in der in Fig. 4 gezeigten Stellung der Weiche 14 von der hinfuhrenden Schiene 15 aus zunächst das Schienenstück 19 und von diesem aus die wegführende Schiene 17 jeweils induktiv mit elektrischer Energie versorgt würde. In der anderen Stellung der Weiche 14 würde von der hinführenden Schiene 15 aus zunächst das Schienenstück 20 und von diesem aus die wegführende Schiene 16 jeweils induktiv mit elektrischer Energie versorgt. In diesem Fall wäre allerdings je nach Stellung der Weiche 14 stets eine der wegführenden Schienen 16 oder 17 nicht versorgt. Alternativ hierzu kann für die entlang dieser Schienen 16 und 17 verlaufenden Leiterschleifen jeweils eine eigene Stromeinspeisung vorgesehen sein, oder es kann die entlang der hinführenden Schiene 15 verlaufende Leiterschleife um die Weiche 14 herum zu einer der Schienen 16 oder 17 geführt und entlang dieser weiterverlegt sein, um eine der separaten Einspeisungen einzusparen.Furthermore, it is also conceivable to arrange two further primary windings at the two other ends of the rail sections 19 and 20 in addition to the windings 21 to 23 and two further secondary windings at the two ends of the outgoing rails 16 and 17 facing the switch 14, so that in the position of the switch 14 shown in Fig. 4, the rail section 19 and from there the outgoing rail 17 would be supplied with electrical energy inductively. In the other position of the switch 14, the rail section 20 and from there the outgoing rail 16 would be supplied with electrical energy inductively. In this case, however, depending on the position of the switch 14, one of the outgoing rails 16 or 17 would always not be supplied with energy. Alternatively, a separate power supply can be provided for each of the conductor loops running along these rails 16 and 17, or the conductor loop running along the incoming rail 15 can be led around the switch 14 to one of the rails 16 or 17 and laid further along this in order to save one of the separate supplies.

Bei einer Weiche 14 einer Einschienenbahn ist es aus Sicherheitsgründen notwendig, die Energieversorgung in einem gewissen Sicherheitsbereich 24 der hinführenden Schiene 15 vor der Weiche 14 abzuschalten, wenn sich die Weiche 14 nicht in einer der beiden Endstellungen befindet, um in diesem Zustand der Weiche 14 die Einfahrt eines Fahrzeugs in die Weiche 14 zu verhindern. Dies wird herkömmlich mit Hilfe einer digitalen Steuerung realisiert, die mittels an dem Träger 18 angeordneter Endschalter die Stellung der Weiche überwacht und außerhalb der beiden Endstellungen die Energieversorgung der Schiene 15 im Sicherheitsbereich 24 über ein Schütz abschaltet. Die vorliegende Erfindung eröffnet auch für diese Aufgabe eine sehr vorteilhafte, weil aufwandsparende Lösung, die nachfolgend anhand der Figuren 5 und 6 erläutert wird. In diesen sind für mit den Ausführungsformen der Figuren 1 bis 4 übereinstimmende Komponenten Bezugszahlen verwendet, die sich aus denjenigen der Figuren 1 bis 4 durch Addition von 100 ergeben.For safety reasons, in a switch 14 of a monorail, it is necessary to switch off the power supply in a certain safety area 24 of the incoming rail 15 in front of the switch 14 if the switch 14 is not in one of the two end positions, in order to prevent a vehicle from entering the switch 14 in this state of the switch 14. This is conventionally achieved with the aid of a digital control system which monitors the position of the switch by means of limit switches arranged on the support 18 and switches off the power supply to the rail 15 in the safety area 24 via a contactor outside the two end positions. The present invention also opens up a very advantageous, cost-saving solution for this task, which is explained below with reference to Figures 5 and 6. In these, reference numbers are used for components that correspond to the embodiments in Figures 1 to 4, which are obtained from those in Figures 1 to 4 by adding 100.

Zunächst zeigt Fig. 5 einen vergrößerten Ausschnitt einer Weiche einer Einschienenbahn mit induktiver Energieübertragung zum Fahrzeug in der Draufsicht, und zwar den Übergang von der zur Weiche hinführenden Schiene 115 zu einem beweglichen Schienenstück 119 sowie den Sicherheitsbereich 124 am Ende der Schiene 115. Dabei ist die Länge des Sicherheitsbereiches 124 im Verhältnis zur Breite der Schiene 115 nicht maßstäblich wiedergegeben. Wie die sich auf die Linie A-B in Fig. 5 beziehende Querschnittsansicht der Schiene 115 in Fig. 6 zeigt, hat die Schiene 115 ein I-förmiges Profil, wie es von Eisenbahnschienen her bekannt ist. Bei einer Elektrohängebahn laufen auf der oberen Fläche des Profils die Rollen, welche das Gewicht des Fahrzeugs auf die Scheine 115 übertragen. Weitere Rollen, die auf den äußeren seitlichen Flächen laufen, übertragen die Querkräfte in Kurven. Die mechanischen Komponenten des Fahrzeugs interessieren aber hier nicht und sind deshalb in den Figuren nicht gezeigt.First, Fig. 5 shows an enlarged section of a switch of a monorail with inductive energy transfer to the vehicle in plan view, namely the transition from the rail 115 leading to the switch to a movable rail section 119 and the safety area 124 at the end of the rail 115. The length of the safety area 124 in relation to the width of the rail 115 is not shown to scale. As the cross-sectional view of the rail 115 in Fig. 6 relating to the line A-B in Fig. 5 shows, the rail 115 has an I-shaped profile, as is known from railway tracks. In an electric monorail, the rollers which transfer the weight of the vehicle to the rails 115 run on the upper surface of the profile. Other rollers which run on the outer side surfaces transfer the transverse forces in curves. The mechanical components of the vehicle are not of interest here, however, and are therefore not shown in the figures.

Zur induktiven Energieversorgung des Fahrzeugs ist auf einer Seite der Schiene 115 an einer inneren Seitenfläche 125 eine Leiterschleife 101 angeordnet. Der induktive Abnehmer 126 des Fahrzeugs, welcher der Leiterschleife 101 elektrische Energie zur Versorgung des Fahrzeugs entnimmt, befindet sich logischerweise auf derselben Seite der Schiene 115 wie die Leiterschleife 101 und in geringem Abstand zu dieser.For the inductive energy supply of the vehicle, a conductor loop 101 is arranged on one side of the rail 115 on an inner side surface 125. The inductive pickup 126 of the vehicle, which takes electrical energy from the conductor loop 101 to supply the vehicle, is logically located on the same side of the rail 115 as the conductor loop 101 and at a short distance from it.

An einer Stelle 127, die den Anfang der Sicherheitszone 124 darstellt, wechselt die Leiterschleife 101 beispielsweise durch zwei Querbohrungen auf die andere Seite der SchieneAt a point 127, which represents the beginning of the safety zone 124, the conductor loop 101 changes, for example, through two cross holes to the other side of the rail

115 und verläuft von dort an entlang der anderen inneren Seitenfläche 128 der Schiene 115. Die inneren Seitenflächen 125 und 128 sind in Fig. 5 gestrichelt eingezeichnet. Durch die größere Entfernung von dem Abnehmer 126 und die abschirmende Wirkung der üblicherweise aus Metall, z. B. Aluminium, bestehenden Schiene 115 reicht die magnetische Kopplung zwischen der Leiterschleife 101 und dem Abnehmer 126 nicht mehr zur induktiven Übertragung einer nennenswerten elektrischen Leistung aus.115 and runs from there along the other inner side surface 128 of the rail 115. The inner side surfaces 125 and 128 are shown in dashed lines in Fig. 5. Due to the greater distance from the pickup 126 and the shielding effect of the rail 115, which is usually made of metal, e.g. aluminum, the magnetic coupling between the conductor loop 101 and the pickup 126 is no longer sufficient for the inductive transmission of a significant electrical power.

Am Ende der Schiene 115 bildet die Leiterschleife 101 eine Primärwicklung 121, der in der angenommenen Endstellung der Weiche auf der Seite des beweglichen Schienenstücks 119 eine Sekundärwicklung 122 gegenüberliegt. Beide Wicklungen 121 und 122 sind wie bei den Ausführungsbeispielen der Figuren 2 und 3 vorzugsweise auf ferromagnetische Kerne gewickelt. Die genaue Anordnung der Wicklungen 121 und 122 ist eine Frage der Anpassung an den hierfür verfügbaren Raum. In Frage kommt hierfür insbesondere der Raum zwischen den beiden waagrechten Schenkeln des I-formigen Schienenprofils, wie es in der Querschnittsansicht von Fig. 6 angedeutet ist, oder die Unterseite der Schiene. Durch die magnetische Kopplung der Wicklungen 121 und 122 wird in eine sekundäre Leiterschleife 102, die entlang einer mit der inneren Seitenfläche 125 der Schiene 115 fluchtenden inneren Seitenfläche 129 des Schienenstücks 119 verläuft, elektrische Leistung eingespeist. Diese Leiterschleife 102 ist wie die anhand Fig. 1 beschriebene Leiterschleife 2 eine Vierfachschleife. Sie ist durch einen Leiter 106 mit der Sekundärwicklung 122 verbunden, wobei letztere nicht auf derjenigen Seite des Schienenstücks 119 angeordnet ist, auf der die Leiterschleife 102 verläuft, sondern auf der anderen Seite.At the end of the rail 115, the conductor loop 101 forms a primary winding 121, which in the assumed end position of the switch is opposite a secondary winding 122 on the side of the movable rail section 119. Both windings 121 and 122 are preferably wound on ferromagnetic cores, as in the embodiments of Figures 2 and 3. The exact arrangement of the windings 121 and 122 is a question of adaptation to the space available for this purpose. In particular, the space between the two horizontal legs of the I-shaped rail profile, as indicated in the cross-sectional view of Figure 6, or the underside of the rail are suitable for this. Due to the magnetic coupling of the windings 121 and 122, electrical power is fed into a secondary conductor loop 102, which runs along an inner side surface 129 of the rail section 119 that is aligned with the inner side surface 125 of the rail 115. This conductor loop 102 is a quadruple loop, like the conductor loop 2 described with reference to Fig. 1. It is connected to the secondary winding 122 by a conductor 106, the latter not being arranged on the side of the rail section 119 on which the conductor loop 102 runs, but on the other side.

Mit der bisher beschriebenen Struktur der Leiterschleifen 101 und 102 wäre die induktive Energieübertragung zu dem Abnehmer 126 entlang der Schiene 115 stets bis zum Beginn der Sicherheitszone 124 an der Stelle 127 möglich, sowie in der gezeigten Endstellung der Weiche auch entlang des Schienenstücks 119, jedoch nicht innerhalb der Sicherheitszone 124 der Schiene 115. Zur Versorgung der Sicherheitszone 124 in der gezeigten Endstellung der Weiche ist daher am Ende des Schienenstücks 119 auf derjenigen Seite, auf der die Leiterschleife 102 verläuft, eine weitere Primärwicklung 130 und gegenüberliegend am Ende der Schiene 115 eine weitere Sekundärwicklung 131 mit gleicher Windungszahl angeordnet, die zusammen einen Transformator mit einem Übersetzungsverhältnis von 1:1 bilden. An die Sekundärwicklung 131 ist eine weitere Leiterschleife 132 angeschlossen, die sich ausgehend vom Ende der Schiene 115 ebenso wie die Leiterschleife 101 entlang der inneren SeitenflächeWith the structure of the conductor loops 101 and 102 described so far, the inductive energy transfer to the pickup 126 along the rail 115 would always be possible up to the beginning of the safety zone 124 at the point 127, and in the end position of the switch shown also along the rail section 119, but not within the safety zone 124 of the rail 115. To supply the safety zone 124 in the end position of the switch shown, a further primary winding 130 is therefore arranged at the end of the rail section 119 on the side on which the conductor loop 102 runs, and a further secondary winding 131 with the same number of turns is arranged opposite at the end of the rail 115, which together form a transformer with a transformation ratio of 1:1. A further conductor loop 132 is connected to the secondary winding 131, which, like the conductor loop 101, extends from the end of the rail 115 along the inner side surface

125 der Schiene 115 erstreckt. Diese Leiterschleife 132, deren Umkehrpunkt nahe dem Beginn der Sicherheitszone 124 an der Stelle 127 liegt, ist ebenso wie die entlang der inneren Seitenfläche 129 des Schienenstücks 119 verlaufende Leiterschleife 102 eine Vierfachschleife, wie in der Querschnittsdarstellung von Fig. 5 deutlich erkennbar ist.125 of the rail 115. This conductor loop 132, whose turning point is near the beginning of the safety zone 124 at the point 127, is a quadruple loop, just like the conductor loop 102 running along the inner side surface 129 of the rail section 119, as can be clearly seen in the cross-sectional view of Fig. 5.

Wie aus Fig. 5 unmittelbar ersichtlich ist, wird die Leiterschleife 132 ebenso wie die Leiterschleife 102 nur dann mit Strom versorgt, wenn sich die Weiche in der gezeigten Endstellung befindet, in der dem Ende der Schiene 115 mit der Primärwicklung 121 und der Sekundärwicklung 131 das Ende des beweglichen Schienenstücks 119 mit der Sekundärwicklung 122 und der Primärwicklung 130 fluchtend gegenübersteht. Wenn auch das notwendigerweise zu der Weiche gehörende, in Fig. 5 nicht dargestellte zweite bewegliche Schienenstück an seinem Ende mit einer entsprechenden Kombination von Primär- und Sekundärwicklung ausgestattet ist, dann gilt dies gleichermaßen auch für die zweite Endstellung der Weiche. Während der Bewegung der Weiche zwischen den beiden Endstellungen wird hingegen die Leiterschleife 132 in der Sicherheitszone 124 durch die Aufhebung der induktiven Kopplung automatisch stromlos geschaltet, ohne daß hierzu Sensoren, eine Steuerelektronik und elektrische Leistungsschalter notwendig wären.As can be seen directly from Fig. 5, the conductor loop 132, like the conductor loop 102, is only supplied with current when the switch is in the end position shown, in which the end of the rail 115 with the primary winding 121 and the secondary winding 131 is aligned with the end of the movable rail section 119 with the secondary winding 122 and the primary winding 130. Even if the second movable rail section, which necessarily belongs to the switch and is not shown in Fig. 5, is equipped with a corresponding combination of primary and secondary windings at its end, then this also applies equally to the second end position of the switch. During the movement of the switch between the two end positions, however, the conductor loop 132 in the safety zone 124 is automatically de-energized by removing the inductive coupling, without the need for sensors, control electronics and electrical circuit breakers.

Die Anordnung der Wicklungen 130 und 131 in den Figuren 5 und 6 geht davon aus, daß sich der Abnehmer 126, wie in Fig. 5 dargestellt, in einem geringen Abstand neben der Schiene 115 und dem Schienenstück 119 bewegt. Unter dem Gesichtspunkt der Minimierung des Kernvolumens des Abnehmers 126 ist es jedoch zweckmäßig, für den Abnehmer 126 einen E-förmigen ferromagnetischen Kern, wie er in den Figuren 2 und 3 dargestellt ist, zu verwenden, und den Abnehmer so zu fuhren, daß die äußeren Schenkel des Kerns die beiden Leiter der Leiterschleife 101 umgreifen und sein mittlerer Schenkel zwischen die beiden Leiter hinein ragt. In diesem Fall könnten die Wicklungen 130 und 131 nicht dort angeordnet sein, wo sie in den Figuren 5 und 6 dargestellt sind, da sie zumindest dem mittleren Schenkel des Kerns im Weg stünden. Eine mögliche Lösung für dieses Problem wäre die Anordnung der Wicklungen 130 und 131 auf der anderen Seite der Schiene 115 bzw. des Schienenstückes 119, auf der sich die Wicklungen 121 und 122 befinden. Gleiches gilt sinngemäß auch für die Umkehrpunkte der mehrfachen Leiterschleifen 102 und 132.The arrangement of the windings 130 and 131 in Figures 5 and 6 assumes that the pickup 126, as shown in Figure 5, moves at a short distance next to the rail 115 and the rail section 119. From the point of view of minimizing the core volume of the pickup 126, it is however expedient to use an E-shaped ferromagnetic core for the pickup 126, as shown in Figures 2 and 3, and to guide the pickup in such a way that the outer legs of the core encompass the two conductors of the conductor loop 101 and its middle leg projects between the two conductors. In this case, the windings 130 and 131 could not be arranged where they are shown in Figures 5 and 6, since they would be in the way of at least the middle leg of the core. A possible solution to this problem would be to arrange the windings 130 and 131 on the other side of the rail 115 or the rail section 119 on which the windings 121 and 122 are located. The same applies to the reversal points of the multiple conductor loops 102 and 132.

Die Ausführungsform nach den Figuren 5 und 6 stellt zwar eine zweckmäßige Weiterentwicklung der Ausführungsform nach Fig. 4 dar, doch ist die Ausführungsform nachThe embodiment according to Figures 5 and 6 represents a useful further development of the embodiment according to Fig. 4, but the embodiment according to

Fig. 4 auch eigenständig, also ohne diese Weiterentwicklung funktionsfähig, falls eine Sicherheitszone 24 vor der Weiche 14 nicht benötigt oder auf herkömmliche Weise realisiert wird. Letzteres bedeutet, daß die entlang der Schiene 15 verlaufende Leiterschleife am Beginn der Sicherheitszone 24 endet und in letzterer eine separate Leiterschleife verlegt ist, die am Beginn der Sicherheitszone 24 mittels einer Anordnung der in Fig. 2 dargestellten Art mit der dort endenden, d.h. dort ihren Umkehrpunkt aufweisenden Leiterschleife induktiv gekoppelt ist. Die Abschaltung der separaten Leiterschleife in der Sicherheitszone 24 erfolgt in diesem Fall bei Bedarf über den zuvor anhand Fig. 2 erläuterten Kurzschlußschalter 10. Wie bereits erwähnt, sind abschaltbare Sicherheitszonen nicht nur im Zusammenhang mit Weichen von Interesse.Fig. 4 also works independently, i.e. without this further development, if a safety zone 24 in front of the switch 14 is not required or is implemented in a conventional manner. The latter means that the conductor loop running along the rail 15 ends at the beginning of the safety zone 24 and a separate conductor loop is laid in the latter, which is inductively coupled at the beginning of the safety zone 24 by means of an arrangement of the type shown in Fig. 2 with the conductor loop ending there, i.e. having its reversal point there. In this case, the separate conductor loop in the safety zone 24 is switched off if necessary via the short-circuit switch 10 explained above with reference to Fig. 2. As already mentioned, switchable safety zones are not only of interest in connection with switches.

Ferner ist zu den Ausführungsformen der Figuren 4 bis 6 anzumerken, daß sich die Anwendbarkeit der Erfindung zur Versorgung von Weichenbereichen nicht auf einschienige Bahnen beschränkt, sondern einerseits auch Bahnen mit zwei Schienen und andererseits auch schienenlos geführte Bahnen mit lenkbaren Fahrzeugen umfaßt. Auch bei letzteren kann es nämlich beispielsweise aus Sicherheitsgründen sinnvoll oder sogar notwendig sein, die Energieversorgung im Bereich einer Streckenverzweigung schaltbar auszulegen. Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung kann dies, wie vorausgehend erläutert, entweder durch eine Relativbewegung der beiden Teile eines zweigeteilten Transformators oder durch einen schaltbaren Kurzschlußpfad parallel zur Sekundärwicklung geschehen. Der näheren Erläuterung anhand des Beispiels einer Einschienenbahn kommt insofern keine einschränkende Bedeutung zu.Furthermore, with regard to the embodiments of Figures 4 to 6, it should be noted that the applicability of the invention for supplying switch areas is not limited to single-rail railways, but also includes railways with two rails and also railless railways with steerable vehicles. In the latter case too, it may be sensible or even necessary, for example for safety reasons, to design the power supply in the area of a line branching so that it can be switched. With the help of the present invention, this can be done, as previously explained, either by a relative movement of the two parts of a two-part transformer or by a switchable short-circuit path parallel to the secondary winding. The more detailed explanation using the example of a monorail is therefore not limiting.

Obgleich vorausgehend von der bevorzugten Verwendung speziell ausgelegter Transformatoren mit ferromagnetischen Kernen zur induktiven Kopplung zweier Leiterschleifen ausgegangen wurde, ist es auch denkbar, seitens der primären Leiterschleife ganz auf eine Transformatorwicklung zu verzichten und die sekundäre Leiterschleife einfach mittels eines induktiven Abnehmers, wie er normalerweise seitens des beweglichen Verbrauchers zur Leistungsentnahme aus einer Leiterschleife vorgesehen ist, anzukoppeln. Die Kopplung ist zwar in diesem Fall geringer als bei einem speziell ausgelegten Transformator, doch erfordert diese Lösung auch nur einen geringeren Aufwand und die sekundäre Leiterschleife kann ohne Vorbereitung der primären Leiterschleife an jeder beliebigen Stelle derselben angeordnet und nachträglich ohne weiteres verschoben werden.Although the preferred use of specially designed transformers with ferromagnetic cores for inductive coupling of two conductor loops was previously assumed, it is also conceivable to dispense with a transformer winding on the primary conductor loop altogether and simply couple the secondary conductor loop using an inductive pickup, as is normally provided by the mobile consumer for power extraction from a conductor loop. In this case, the coupling is less than with a specially designed transformer, but this solution also requires less effort and the secondary conductor loop can be arranged at any point on the primary conductor loop without preparing it and can be easily moved later.

Claims

1. Device for the inductive transmission of electrical energy to at least one moving consumer, with at least one primary inductance extending as a conductor loop along an intended path of movement of the consumer, from which electrical energy can be drawn by a secondary inductance arranged on the consumer, characterized in that at least two galvanically isolated conductor loops ( 1 ; 101 , 2 ; 102 ) are provided, which are each assigned to different sections of the path of movement and are arranged relative to one another in such a way that electrical energy intended for the consumer can be transmitted from a first conductor loop ( 1 ; 101 ) to at least one second conductor loop ( 2 ; 102 ) by an inductive coupling of the conductor loops ( 1 ; 101 , 2 ; 102 ).

2. Device according to claim 1, characterized in that the sections ( 4 ; 121 , 5 ; 122 ) of the two conductor loops ( 1 ; 101 , 2 ; 102 ) provided for inductive coupling each have at least one turn.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the sections ( 4 ; 121 , 5 ; 122 ) of the two conductor loops ( 1 ; 101 , 2 ; 102 ) intended for inductive coupling are wound on ferromagnetic cores ( 11 , 12 ) which can be aligned with one another to produce the coupling such that together they approximately correspond to a transformer core ( 3 ).

4. Device according to claim 3, characterized in that the ferromagnetic cores ( 11 , 12 ) each have an E-shaped configuration.

5. Device according to claim 1, characterized in that the section ( 5 ; 122 ) of the second conductor loop ( 2 ; 102 ) intended for inductive coupling corresponds to a secondary inductance ( 126 ) of the type arranged on the movable consumer, with which an inductive coupling to the first conductor loop ( 1 ; 101 ) along its entire course is possible.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the section ( 5 ; 122 ) of the second conductor loop ( 2 ; 102 ) provided for inductive coupling has a larger number of turns than that ( 4 ; 121 ) of the first conductor loop ( 1 ; 101 ).

7. Device according to claim 6, characterized in that the section ( 4 ; 121 ) of the first conductor loop ( 1 ; 101 ) intended for inductive coupling has a single turn.

8. Device according to claim 6 or 7, characterized in that the second conductor loop ( 2 ; 102 ) consists of a plurality of partial loops running parallel to one another.

9. Device according to claim 8, characterized in that the number of partial loops corresponds at least approximately to the transformation ratio of the current from the first conductor loop ( 1 ; 101 ) to the second conductor loop ( 2 ; 102 ).

10. Device according to claim 8 or 9, characterized in that the partial loops are formed by a single multi-core cable ( 7 ), the cores ( 8a to 8d ) of which are partially connected to one another in pairs at the ends to form the partial loops.

11. Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that at least one capacitor ( 9 ) is connected in series in the second conductor loop ( 2 ; 102 ), the value of which is selected such that the establishment or removal of the coupling between the conductor loops ( 1 ; 101 , 2 ; 102 ) changes the input impedance of the first conductor loop ( 1 ; 101 ) at its beginning intended for connection to a power source as little as possible.

12. Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that a switch ( 10 ) is arranged parallel to the section ( 5 ; 122 ) of the second conductor loop ( 2 ; 102 ) intended for coupling, by means of which this section ( 5 ; 122 ) can be short-circuited.

13. Device according to one of claims 1 to 12, characterized in that at least three galvanically separated conductor loops are arranged one after the other and are inductively coupled to one another in pairs in such a way that electrical energy intended for the consumer is transmitted from the first conductor loop ( 1 ; 101 ) successively by inductive coupling from one conductor loop ( 1 ; 101 ) to the next ( 2 ; 102 ).

14. Device according to one of claims 1 to 13, characterized in that in at least one conductor loop ( 2 ; 102 ) the section ( 4 ; 122 ) provided for inductive coupling with the other conductor loop ( 1 ; 101 ) is arranged to be movable in such a way that the coupling can be reversibly established and canceled.

15. Device according to claim 14, characterized in that the movable consumer is rail-guided, and that the section ( 122 ) of one of the conductor loops ( 102 ) provided for inductive coupling is connected to a movable part ( 119 ) of a rail switch in such a way that the coupling is only established in one end position of the rail switch.

16. Device according to claim 15, characterized in that the second conductor loop ( 102 ) is provided for energy transmission to the movable consumer in the region of the rail switch.

17. Device according to claim 15 or 16, characterized in that the second conductor loop ( 102 ) has a further section provided for coupling to a third conductor loop, and that this coupling is also only established in said end position of the rail switch.

18. Device according to one of claims 15 to 17, characterized in that the movable consumer is guided on or suspended from a rail.

19. Device according to one of claims 15 to 18, characterized in that a rail section ( 124 ) of predetermined length located immediately in front of the rail switch with respect to the direction of movement of the consumer is assigned a separate conductor loop ( 132 ) for inductive energy transmission to the consumer, which is inductively supplied with current from the movable part ( 119 ) of the rail switch only in its end positions.

20. Device according to claim 19, characterized in that the current is first transmitted inductively from the rail section ( 115 ) located in front of the rail switch to the movable part ( 119 ) of the rail switch and from there inductively back to the conductor loop ( 132 ) associated with this rail section ( 119 ).