通过磁感应为车辆提供电能的配置结构和方法
通过磁感应为车辆提供电能的配置结构和方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于为车辆(81)提供电能的配置结构，其中，所述配置结构包括接收装置(85)，其适于接收交变电磁场的所述磁分量，并且通过磁感应产生交变电流，其中，所述接收装置(85)包括至少一个相线(U,V,W)，每个相线(U,V,W)适于传送所述交变电流中的一相，其中-所述至少一个相线(U,V,W)被配置成形成沿着横向于通量线方向的纵向方向延伸的线配置结构，其中，所述电磁场的磁通量线穿透该线配置结构，使得该线配置结构包括第一端部和第二端部，所述端部位于所述线配置结构的沿着所述纵向方向的相对端部处，-所述线配置结构的宽度沿着所述线配置结构的所述延伸朝向所述第一端部和/或所述第二端部逐渐减少，所述宽度可在横向于所述通量线方向并且横向于所述纵向方向延伸的宽度方向上被测量。
【专利说明】通过磁感应为车辆提供电能的配置结构和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及为车辆提供电能的配置结构，其中，该配置结构包括适于产生交变电磁场的发生装置，并且涉及用于为车辆提供电能的配置结构，其中，该配置结构包括适于接收交变电磁场的磁分量的接收装置，以通过磁感应产生交变电流。特别地，该电流流动到电负载上，同时磁感应在接收装置上引起交变电压。
[0002]另外，本发明涉及包括该配置结构的车辆。此外，本发明涉及用于向车辆传输能量的系统，其中，该系统包括接收装置和发生装置。本发明也涉及制造该配置结构的方法，以及通过接收装置操作车辆的方法，该接收装置接收交变电磁场的磁分量并且通过磁感应产生交变电流。
【背景技术】
[0003]WO 2010/031595A2公开了用于为车辆，特别是轨道约束车辆提供电能的配置结构，其中该配置结构包括接收装置，其适于接收交变电磁场的磁分量并且适于通过电磁感应产生交变电流。该接收装置包括导电材料的多个绕组和/或线圈，其中，每个绕组或者线圈适于产生交变电流中的单独的一相。
[0004]本发明可应用到任何的陆上车辆，特别是轨道约束车辆，例如轨道车辆(例如有轨电车)，但是也应用到道路机动车辆上，例如个人(私家)轿车或者公共运输车(例如，巴士)。优选地，产生交变电磁场的发生装置的初级侧导体配置结构一体形成在轨道、道路或者车辆的停车区上，使得初级侧导体配置结构的电线在几乎平行于车辆行驶或者停靠的道路、轨道或者停车区的表面的平面上延伸。
[0005]在WO 2010/031595A2中说明了初级侧导体配置结构的优选实施例的细节。例如，初级侧导体配置结构的电流线路可沿着轨道或者道路以蜿蜒的方式延伸，即，线路的有些节段横向于行进方向延伸，线路的有些节段沿着行进方向延伸，由此连接横向延伸的节段。特别地，如WO 2010/031595A2的图5和图12所示，初级侧导体配置结构优选地产生磁波，该磁波沿着行进方向或者与行进方向相反的方向传播。波的速度由横向延伸节段的距离确定，并且由靠初级侧电导体配置结构的不同的相传送的交变电流的频率确定。
[0006]也如WO 2010/031595A2的说明，接收装置可位于车辆的底侧，并且可被铁磁体覆盖，该铁磁体例如为片或者板形状的主体。合适的材料是铁素体。该主体使得磁场的场线打束并且改变方向，因而使得主体上方的场强减少到几乎为零。
[0007]但是，这样的铁磁材料的主体或者可选地这样的导电材料的屏蔽体不能使得主体或者屏蔽体的侧部位置处的磁场的场强减少到零。特别地，当人进入或者离开车辆时，他们可能通过接收装置的侧部的区域。因此，场强的相应的限制起作用并且必须不被超过。
【发明内容】
[0008]本发明的一个目的是提供用于为车辆提供电能的配置结构、包括该配置结构的车辆、包括该配置结构的系统、制造该配置结构的方法和通过接收装置操作车辆的方法，其使得发生装置的侧部和/或接收装置的侧部的场强减少。
[0009]特别地，发生装置可具有在WO 2010/031595A2中说明的蜿蜒的(或者称为:曲折的)构造。蜿蜒构造的优选变型会在后面说明。
[0010]可选地或者此外，接收装置可具有“平直”的构造。这种“平直”的构造的示例由WO 2010/031595A2说明，特别是针对该文献的图13至17的说明。在该文献中的“平直”意味着如果初级侧导体配置结构和车辆的轨道或者道路也在水平方向上延伸，那么接收装置的相线(即，不同相的电线)在水平方向上延伸或者几乎在水平方向上延伸。但是，因为这种接收装置通常包括不止一个绕圈或者线圈，并且还包括不止一个相线，所以如果从上面看去的话存在电线的交叉。因此，尽管是平直的构造，电线的所有节段都位于具有单根电线厚度的平直区域内部也是不可能的。
[0011]另外，相线中的至少一个可包括具有不止一个绕圈的线圈。一个绕圈被理解为围绕线圈的中心轴线延伸的相线的一个节段。换句话说:该节段围绕中心轴线旋转。不是在每种情况下，所有的绕圈都围绕中心轴线完成一个完整的循环。更确切的说，特别是线圈的最后一个和第一个绕圈围绕中心轴线可以不完成一个完整的循环，使得到线圈和从线圈开始的电连接可在合适的位置并且以合适的方式进行。另一方面，如果线圈具有至少三个绕圈，那么绕圈中的至少一个不是第一个也不是最后一个绕圈，并且通常围绕中心轴线完成一个完整的循环。
[0012]在这种线圈的情况下，在中心轴线的方向上测量的线圈的厚度例如等于绕圈的数量乘以进行绕圈的电线的厚度。但是，根据线圈的特定构造，该厚度可以是可选地大于或者小于前面提到的厚度。例如，可围绕线圈的中心轴线缠绕连续的绕圈，以形成盘旋物。与具有同样数量的绕圈的线圈相比，其中所有的绕圈具有盘旋物的外绕圈的尺寸，这减少了线圈的厚度，而且减少了线圈的有效面积。在任何情况下，优选的是，同一相线的所有线圈以同样的方式形成，例如，所有的线圈都是螺旋物或者所有的线圈都包括互相堆叠在彼此之上的绕圈。但是，至少一个端部线圈的轮廓优选地比另一线圈或者其它线圈包围更小的区域。在螺旋端部线圈的情况下，螺旋物的外部绕圈因此会以较小的缠绕半径被缠绕，或者比另一线圈或者其它线圈的轮廓包围更小的区域。
[0013]本发明的一个实施例可包括多个线圈，例如，至少三个线圈，该多个线圈是同一相线的线圈。这意味着至少一个相线的电线形成了所述至少三个线圈。线圈被理解为包括至少一个绕圈，并且在不止一个绕圈的情况下，多个绕圈以这样的方式配置:不同绕圈的节段互相平行延伸，或者基本互相平行延伸，并且可选地具有相同的形状(例如矩形、圆形等)。绕圈的轮廓的一种可能的形状是矩形，因为每个线圈具有矩形绕圈的一连串的连续线圈可配置成覆盖矩形的有效区域，该矩形的有效区域是被单个线圈覆盖的区域的总和。但是，优选的是，形成线圈配置结构的端部的线圈是锥形的，例如具有圆锥轮廓或者平头锥体轮廓。被各个线圈“覆盖”的区域是磁场的磁通量线可延伸通过的区域，其中，与这些通量线对应的磁通量通过在线圈中感应对应的电压弓I起磁感应。
[0014]优选地，多个线圈的中心轴互相平行延伸。这适用于传送不同相的交变电流的不同相线的线圈，和/或适用于同一相线的线圈。
[0015]相线中的至少一个(以及优选地所有的相线的)的多个线圈可互相相邻定位，以完成一连串的连续线圈，该连续线圈在垂直于线圈的中心轴延伸的平面中覆盖有效区域。在至少三个线圈的情况下，在该序组的相对端部具有第一端部线圈第二端部线圈，在该序组的端部线圈之间具有至少一个中间线圈。优选地，第一端部线圈和第二端部线圈朝向它们的端部成锥形。
[0016]优选地，线圈的有效区域是被该序组的各个线圈覆盖的区域之和，S卩，线圈不会重叠。但是，小的重叠区域不会显著地降低有效区域。另外，在连续的线圈中的相邻线圈的区域之间可能存在小的距离，使得有效区域不是连续区域。但是，优选的是该距离是小的(例如，小于连续线圈的纵向方向的2%，该纵向方向是从第一端部线圈到第二端部线圈延伸的方向)。
[0017]特别的，线圈配置结构中的至少两个线圈是同一相线的线圈，其连续地配置在纵向方向上，由此限定了至少一个边界区，由此同一相线的所述至少两个线圈的第一和第二线圈互相接界，可选地具有间隙或者彼此重叠地互相接界，其中第一线圈是位于线圈配置结构的第一端部处或者第二端部处的端部线圈。第一线圈(如果仅有两个连续的线圈，那么可选地，和第二线圈)是沿着纵向方向朝向线圈配置结构的各自的端部成锥形的线圈。由于沿着其延伸朝向线圈配置结构的第一端部或者朝向第二端部的锥形构造，与边界区处的边界区域相比，该锥形线圈在第一端部或者第二端部处在端部区域上沿着纵向方向每单位长度覆盖更小的区域。一般来讲，该锥形区域因为它更窄，所以每单位长度覆盖更小的区域。
[0018]这例如与标准线圈形成对比，标准线圈的绕圈在端部区域并且在边界区域以相同方式符合曲线路径。这些标准线圈通常关于在线圈的纵向延伸的中部横向于纵向方向延伸的直线对称。在线圈的端部区域和在边界区域上的绕圈的一定曲率是必要的，因为电线不能被弯曲以形成矩形。因此，在端部区域和在边界区域上的绕圈的弯曲路径在本申请的意义上不被看作为锥形。更确切的是，具有绕圈的线圈的成锥形意味着除了具有绕圈的任何的曲率之外，在纵向方向上朝向线圈的端部具有连续减少的宽度。
[0019]例如，根据本发明，在纵向方向上端部线圈的延伸的至少三分之一，或者该延伸的至少一半，并且在特定的情况下，在纵向方向上该延伸的大于一半，达到线圈的整个延伸，可具有锥形构造。
[0020]本发明也基于下面的发现:在发生装置操作期间流动通过一个或者多个相线的电流产生电磁场，该电磁场的磁分量被接收装置接收。此外，在接收装置操作期间(同时该接收装置接收电磁场的磁分量并且将电力输送到车辆上的任何负载上)流动通过一个或者多个相线的电流也产生电磁场，该电磁场可被称为寄生场。由接收装置的一个或者多个相线的不同节段中的一些产生的电磁场通过干涉互相补偿。这同样适用于由发生装置的一个或者多个相线的不同节段中的一些产生的电磁场。
[0021]关于接收装置，例如这意味着在连续线圈的中间节段的侧部具有其中场强是小的或者甚至接近零的区域。关于发生装置，例如这意味着由一个或者多个相线的弯折节段产生的场互相补偿并且产生小的或者为零的场强。“场强”在本文中意味着波动电磁场，特别是磁场的通量密度的幅度。但是，在发生装置和接收装置的端部区域的侧部也有具有更高场强的区域。原因是没有用于每个节段的补偿节段。此外，在端部处由相线节段产生的场可互相重叠，由此导致了增加的场幅度。
[0022]为了减少发生装置或者接收装置的一个或者多个端部附近的场强，特别是在限定位置处的场强，该装置的至少一个端部是锥形的。表述“锥形”意味着相线配置结构的宽度朝向线配置结构的端部减少。这不是必然意味着存在一个或者多个相线的线节段，其界定了由线配置结构覆盖并且朝向线配置结构的端部以锥形方式延伸的区域。这可能是这样的情况:线配置结构包括在线配置结构的端部区域中的相线的线圈。下面，包括至少一个相线的线圈的线配置结构也被命名为线圈配置结构。但是，存在其它可能的线配置结构，例如类似于在WO 2010/031595A2中说明的配置结构的线配置结构，其中至少一个相线弯折，即，包括横向于线配置结构的纵向方向延伸的第一线节段，还包括在每种情况下连接两个第一线节段的第二线节段。如果线配置结构的端部节段包括弯折的相线，那么相线的连续的第一线节段的长度朝向线配置结构的端部减少。横向于纵向方向延伸的第一线节段的这些长度可在宽度方向上被测量，因此，例如如果缆线在第一线节段中形成了一些波纹或者皱折，那么没有必要等于对应的缆线节段的长度。但是，线配置结构的轮廓甚至可被限定成用于弯折一个相线或者用于弯折多个相线，使得该轮廓包括线配置结构的整个区域，但是朝向线配置结构的内部不符合线配置结构的线节段。例如，在线配置结构的外周处的线节段或者线位置可以被该轮廓的直的节段或者该轮廓的连续弯曲的节段连接。如上所指出的，在配置结构的端部区域中包括相线的线圈的线圈配置结构的情况下，该配置结构的轮廓可与线节段相符。
[0023]特别地，提出了一种用于为车辆提供电能的配置结构，其中，所述配置结构包括接收装置，其适于接收交变电磁场的所述磁分量，并且通过磁感应产生交变电流，其中，所述接收装置包括至少一个相线，每个相线适于传送所述交变电流的一相，其中
[0024]-所述至少一个相线被配置成形成沿着横向于通量线方向的纵向方向延伸的线配置结构，其中，所述电磁场的磁通量线穿透该线配置结构，使得该线配置结构包括第一端部和第二端部，所述端部位于所述线配置结构的沿着所述纵向方向的相对端部处，
[0025]-所述线配置结构的宽度沿着所述线配置结构的所述延伸朝向所述第一端部和/或所述第二端部逐渐减少，所述宽度可在横向于所述通量线方向并且横向于所述纵向方向延伸的宽度方向上被测量。
[0026]另外，提出了一种用于制造用于为车辆提供电能的配置结构的方法，其中，制造所述配置结构的接收装置，其适于在操作期间接收交变电磁场的所述磁分量并且通过磁感应产生交变电流，其中，所述接收装置配备有至少一个相线，每个相线适于在操作期间传送所述交变电流的一相，其中
[0027]-所述至少一个相线被配置成形成沿着横向于通量线方向的纵向方向延伸的线配置结构，其中，所述电磁场的磁通量线穿透该线配置结构，使得该线配置结构包括第一端部和第二端部，所述端部位于所述线配置结构的沿着所述纵向方向的相对端部处，
[0028]-所述线配置结构以这样的方式形成:所述线配置结构的宽度沿着所述线配置结构的所述延伸朝向所述第一端部和/或朝向所述第二端部逐渐减少，所述宽度可在横向于所述通量线方向并且横向于所述纵向方向延伸的宽度方向上被测量。
[0029]“逐渐减少”优选地被限制到线配置结构的延伸的一部分，S卩，被限制到该线配置结构的端部区域。但是，该端部区域的尺寸不被局限到该线配置结构沿着纵向方向的总长度的特定的最大百分比。如果该线配置结构的宽度沿着该线配置结构的延伸朝向第一端部和朝向第二端部逐渐地减少，那么在该线配置结构的中间节段中存在在该处宽度最大的点，或者存在其中宽度不变并且大于在端部节段的宽度的中间区域。
[0030]如果接收装置被使用或者在车辆的行进期间会被使用，那么该线配置结构的纵向方向优选地平行于或者等同于行进方向。
[0031]如上所指出的，用于该线配置结构朝向端部宽度减少的另一表述是“成锥形”或者“锥形构造”。
[0032]接收装置的线配置结构可以是线圈配置结构。因此，提出了一种用于为车辆提供电能的配置结构，其中，所述配置结构包括接收装置，其适于接收交变电磁场的所述磁分量，并且通过磁感应产生交变电流，其中，所述接收装置包括至少一个相线，每个相线适于传送所述交变电流的一相，其中
[0033]-每个相线形成至少一个线圈，
[0034]-每个线圈包括所述相线的至少一个绕圈，
[0035]-所述至少一个绕圈围绕所述线圈的中心轴缠绕，
[0036]-所述一个或者多个线圈配置成形成沿着横向于所述线圈的所述中心轴或者横向于所述线圈配置结构的多个线圈的所述中心轴的纵向方向延伸的线圈配置结构，使得所述线圈配置结构包括第一端部和第二端部，所述端部位于所述线圈配置结构的沿着所述纵向方向的相对的端部，
[0037]-所述线配置结构的宽度沿着所述线配置结构的所述延伸朝向所述第一端部和/或朝向所述第二端部逐渐减少，所述宽度可在横向于所述一个/多个中心轴并且横向于所述纵向方向延伸的宽度方向上被测量。
[0038]这对应于一种制造用于为车辆提供电能的配置结构的方法，其中，制造所述配置结构的接收装置，其适于在操作期间接收交变电磁场的所述磁分量，并且通过磁感应产生交变电流，其中，所述接收装置配置有至少一个相线，每个相线适于在操作期间传送所述交变电流的一相，其中
[0039]-至少一个线圈由每个相线形成，
[0040]-每个线圈由所述相线的至少一个绕圈形成，
[0041 ]-所述至少一个绕圈围绕所述线圈的中心轴缠绕，
[0042]-所述一个或者多个线圈配置成形成沿着横向于所述线圈的所述中心轴或者横向于所述线圈配置结构的线圈的所述中心轴的纵向方向延伸的线圈配置结构，使得所述线圈配置结构包括第一端部和第二端部，所述端部位于所述线圈配置结构的沿着所述纵向方向的相对的端部，
[0043]-所述线配置结构以这样的方式形成:所述线圈配置结构的宽度沿着所述线圈配置结构的所述延伸朝向所述第一端部和/或朝向所述第二端部逐渐减少，所述宽度可在横向于所述一个/多个中心轴并且横向于所述纵向方向延伸的宽度方向上被测量。
[0044]特别地，所述线圈配置结构可包括多个所述线圈，其以连续的顺序和/或互相叠置的方式在所述纵向方向上配置，并且，在所述第一和/或所述第二端部处所述线圈配置结构中的至少一个所述线圈沿着所述线圈配置结构的所述延伸朝向所述对应的端部成锥形。
[0045]特别地，所述接收装置可包括多个相线，每个相线适于传送所述交变电流的多个相电流中的不同的一相。每个相线可形成一个或者多个线圈(例如，至少三个线圈)，每个线圈可包括相线的至少一个绕圈。相线或者每个相线的多个线圈可互相相邻定位，以形成一连串的线圈，其在垂直于线圈的中心轴延伸的平面中覆盖有效的面积，由此在该序组的相对的端部处存在第一和第二端部线圈。在至少三个线圈的情况下，在该序组的端部线圈之间具有至少一个中间线圈。优选地，至少两个端部线圈是锥形的。可选地，中间线圈沿着线圈配置结构的延伸在纵向方向上朝向端部也可成锥形。
[0046]此外，提出了一种用于为车辆提供电能的配置结构，其中，所述配置结构包括发生装置，其适于产生交变电磁场，所述交变电磁场用于通过磁感应在对应的接收装置中产生交变电流，其中，所述发生装置包括至少一个相线，每个相线适于传送所述交变电流的一相，其中
[0047]-所述至少一个相线被配置成形成沿着横向于通量线方向的纵向方向延伸的线配置结构，其中，所述电磁场的磁通量线穿透该线配置结构，使得该线配置结构包括第一端部和第二端部，所述端部位于所述线配置结构的沿着所述纵向方向的相对端部处，
[0048]-所述线配置结构的宽度沿着所述线配置结构的所述延伸朝向所述第一端部和/或朝向所述第二端部逐渐减少，所述宽度可在横向于所述通量线方向并且横向于所述纵向方向延伸的宽度方向上被测量。
[0049]因此，提出了一种制造用于为车辆提供电能的配置结构的方法，其中，制造所述配置结构的发生装置，其适于在操作期间产生交变电磁场，所述交变电磁场用于在对应的接收装置中通过磁感应产生交变电流，其中，至少一个相线设置用于所述发生装置，其中，每个相线适于在操作期间传送所述交变电流的一相，其中
[0050]-所述至少一个相线被配置成形成沿着横向于通量线方向的纵向方向延伸的线配置结构，其中，在操作期间，所述电磁场的磁通量线穿透该线配置结构，使得该线配置结构包括第一端部和第二端部，所述端部位于所述线配置结构的沿着所述纵向方向的相对端部处，
[0051]-所述线配置结构以这样的方式形成:所述线配置结构的宽度沿着所述线配置结构的所述延伸朝向所述第一端部和/或朝向所述第二端部逐渐减少，所述宽度可在横向于所述通量线方向并且横向于所述纵向方向延伸的宽度方向上被测量。
[0052]优选地，所述线配置结构中的至少一个相线沿着所述纵向方向弯折，其中，该相线包括横向于所述纵向方向延伸的第一节段和在每种情况下都连接两个第一节段的第二节段，所述第二节段基本在所述纵向方向上延伸，并且，其中所述第一节段的所述长度沿着所述线配置结构的所述延伸朝向所述第一端部和/或朝向所述第二端部逐渐减少。
[0053]该线配置结构的锥形构造减少了特别在成锥形的端部区域的侧部的场强。为此的一个原因是在端部处或者在线配置结构的端部区域中由其线节段横向于纵向方向延伸的相线节段(例如，在弯折的线构造的情况下的“第一”线节段)产生的场强被减少，因为这些线节段的长度由于减少的宽度而被减少。这适用于在该环境中在纵向方向中的位置。对于线配置结构的侧部的环境区域，另一原因适用:在配置结构的端部区域的侧部的同一位置处，如果该端部区域成锥形，那么到最近的线节段(例如在弯折的线构造的情况下的“第二”线节段)的距离更大。
[0054]本发明也涵盖了包括该配置结构的车辆，该配置结构具有在本说明书中说明的实施例之一的接收装置，其中，该配置结构位于车辆的底部，如果车辆行进在水平地铁或者水平轨道上，使得一个线圈的中心轴或者多个线圈的中心轴在垂直方向上延伸。
[0055]另外，本发明涵盖了用于向车辆传送能量的系统，其中，该系统包括具有初级侧发生装置的配置结构，该初级侧发生装置沿着车辆的行进路径或者在车辆的停车区域或者停靠区处配置，并且，其中该系统包括具有在本说明书中说明的实施例之一的次级侧接收装置的配置结构。
【专利附图】
【附图说明】
[0056]下面参照【专利附图】
【附图说明】本发明的示例。
[0057]图1示意性示出了用于为车辆提供电能的配置结构的俯视图，其中，该配置结构包括三个相线，其中，每个相线形成彼此相邻设置的一连串的四个线圈，
[0058]图2示意性示出了类似于图1的包括相线的一连串的三个线圈的俯视图，
[0059]图3示出了包括三个弯折相线的传统线配置结构的局部俯视图，
[0060]图4示出了根据本发明的一个示例包括三个弯折的相线的线配置结构的局部俯视图，
[0061]图5示出了作为沿着纵向方向的位置的函数的图3和图4的线配置结构的侧部的场强，
[0062]图6示意性示出了用于产生电磁场，特别是用于产生沿着车辆的行进方向传播的磁波的初级侧导体配置结构，其中，所述车辆也示意性示出在该图中，和
[0063]图7示意性示出了图6的车辆，在该车辆内部包括一些装置。
【具体实施方式】
[0064]图1示出了三序组的线圈，其中每个序组由用于传送三相交变电流的线圈配置结构(即，电导体的配置结构)的不同相线形成。该配置结构可以是用于在初级侧(例如轨道侧)上产生电磁场的发生装置的一部分，或者可以是安装到车辆上的接收装置的一部分。
[0065]序组G，R, B中的每个包括四个线圈C。各个线圈对于序组G由GCL，GCMl, GCM2, GCR标示，对于序组R由RCL, RCMl, RCM2, RCR标示，对于序组B由BCL, BCMl, BCM2, BCR标示。在该示例中，中间线圈C具有矩形形状，即，被对应的形状覆盖的区域是矩形的。但是，端部线圈GCL, RCL, BCL和GCR，RCR, BCR朝向该序组的端部成锥形。
[0066]该示例示出了本发明的一个实施例，其中，该线圈配置结构包括多于一个相线(即，多个相线)的线圈，其中不同相线的线圈沿着纵向方向(在图1的示例中为水平方向)相对于彼此移位，其中，每个相线在相线的各自的端部区域成锥形。术语“端部区域”指纵向方向，即，沿着纵向方向具有的两个相对的端部区域。
[0067]返回到图1的示例，因为线圈C的每个序组G，R, B是通过使得各个线圈C互相相邻设置形成，所以每个序组G，R，B的有效区域在中间节段是矩形的，在端部区域形状像平头锥体。此外，同一相线的线圈C不重叠，使得序组的有效区域等于序组G，R，B的线圈C覆盖的区域的总和。为了更加清楚地说明符号，例如线圈"GCL"的符号意味着该线圈是序组G的一部分并且该线圈在序组G中是左侧L线圈(即，第一端部线圈)。符号"GCM1"意味着线圈C是序组G的一部分并且是第一中部Ml线圈C。在线圈的符号中作为第三个字母的符号〃R〃(例如GCR)意味着该线圈在对应的序组中是右侧R线圈(S卩，第二端部线圈)。在图1中示出的三个序组G，R，B沿着该图的垂直方向展开，但是这么做仅是为了说明的目的。事实上，优选的是在垂直于纵向方向的方向上不展开，纵向方向在每个序组中从左侧线圈到右侧线圈延伸，并且在图1中是水平方向。
[0068]序组G的线圈相对于彼此移动第一移动长度SLl，该第一移动长度SLl对于序组G的所有的成对的线圈而言都是恒定的，这同样适用于其它的序组R和B。同样也适用于每个序组可包括不同数量的线圈的其它配置结构，例如，具有矩形形状的中间线圈的数量对于该配置结构的不同的实施例可变化。第一移动长度SLl由双线箭头示出。也有从序组G的线圈C附近延伸的单线箭头。这些单线箭头示出了相线的缠绕方向，以产生构成线圈C的绕圈。其它的序组R，B以与序组G同样的方式形成。但是，不同的序组G，R，B相对于彼此移动第二移动长度SL2，这对于序组G，R也由双线箭头示出。第三序组B也相对于第二序组R移动同样的第二移动长度SL2。该第二移动长度SL2是第一移动长度SLl的1/3。假设在图1中示出的配置结构是接收装置，那么关于纵向方向具有变化的周期性场强(这种变化的磁场示出在图2至图4中)的电磁场(其中，周期长度等于第一移动长度SLl乘以2)在横向于纵向方向延伸的每个线节段中感应相同大小的电压，假设这些线节段设置在沿着纵向方向的同一位置或者设置在加上或者减去第一移动长度SLl的两倍的同一位置。用于感应相同大小的电压的另一前提是相同的线长度，其不适用于在端部处的线节段和相邻的横向延伸的线节段。
[0069]特别地，交替磁场的通量线沿着垂直于图1和图2的成像平面的方向穿透线配置结构。
[0070]对于线圈的序组中的一个，S卩，对于序组G，图1示出了电流沿着其流动通过线圈的方向(箭头指示)的模式的示例。该示例基于这样的假设:电磁场在序组G的线圈中感应电压，其中，电磁场的场强沿着纵向方向周期性变化，并且周期的长度等于第二移动长度SL2的两倍。
[0071]图1中示出的配置结构的变型是可能的。该配置结构可以不是线圈配置结构，该配置结构的线在图1中由实线、虚线或者点线表示。更确切地，除了在横向于纵向方向延伸的中部的线之外，这些实线、虚线和点线可以表示线配置结构的轮廓。线配置结构的电线可在该轮廓内沿着任何合适的路径。尤其是在这种情况下，完整的线配置结构可以被配置在由实线限定的轮廓的内部(即，在图1中的虚线和点线可以被忽略)。
[0072]序组的数量可以变化，因而用于传送交变电流的不同相的相线的数量可以变化。例如，图1的线圈配置结构可具有用于传送不同相的两个或者四个相线。线配置结构的端部节段中或者线圈的序组中仅有一个可成锥形。此外或者可选地，锥形的端部节段可以与图1所示不同的方式成锥形，例如在锥形节段中的轮廓可被弯曲，而不是如图1所示是直的。
[0073]如果线配置结构是线圈配置结构，那么根本不需要锥形端部节段与端部线圈沿着纵向方向延伸相同的长度。更确切的是，锥形端部节段的长度可以比在各个端部的线圈的长度更短或者更长。例如，参照图1，第一中间线圈GCMl也属于锥形端部节段。特别地，第一中间节段GCMl的纵向延伸的一半可成锥形，使得锥形端部节段的长度是线圈的长度的
1.5 倍。
[0074]图2示出了一连串三个线圈的示例:第一端部线圈GCL、中间线圈GCM和第二端部线圈GCR，其中该三个线圈由同一相线形成。在该示例中，在该序组的相对的端部处的锥形端部节段延伸越过各自的端部线圈GCL，GCR的三分之二。但是，该锥形端部节段可延伸该线圈的总延伸的不同的分数，或者沿着纵向方向延伸线圈的整个延伸。
[0075]由于朝向在图2中示出的线圈配置结构的端部沿着它们的延伸的它们的锥形构造，与中间线圈GCM接界的边界区处的它们的边界区域相比，端部线圈GCL，GCR在每种情况下在它们的与线圈配置结构的端部相邻的端部区域上在纵向方向上每单位长度都覆盖更小的区域。
[0076]在图1和图2的示意图中没有示出用于使得不同的线圈互相连接并且使其连接到外部装置(例如整流器)的连接线。
[0077]图3示意性示出了用于在向车辆传输能量的系统的初级侧上产生电磁场的发生装置的传统的线配置结构的俯视图。该线配置结构包括三个相线U，V，W，其沿着纵向方向(在图3中是水平方向)弯折。仅示出了该线配置结构的一部分。特别是，该线配置结构可以与在图中的右手侧上所示的同样的方式延续。靠近在图3的左手侧上示出的线配置结构的端部，三个相线U，V, W互相连接由此形成星点ST。
[0078]每个相线U，V，W包括横向于纵向方向延伸的第一节段，并且包括在每种情况下都连接两个第一线节段并且至少部分地沿着纵向方向延伸的第二线节段。在图3中，相线W的第一线节段(由实线段和十字符号示出)由la，lb，lc，ld，le，lf示出。相线W的连接第二线节段由2a，2b, 2c, 2d, 2e, 2f示出，其中第二线节段2a使得第一线节段Ia连接到短的线节段11，该短的线节段11使得相线W连接到星点ST。
[0079]不同相U，V, W的第一线节段在操作期间产生电磁场，其场强随着到该线配置结构的距离的增加在该线配置结构的侧部快速减少。在图3中示出的示例中，“侧部”意味着在图3的成像平面内垂直于纵向方向的方向。同样适用于由第二线节段产生的电磁场，因为相线U，V，W在相位移处被操作并且发生干扰消除。但是，存在如下例外:在图3的左手侧上示出的线配置结构的端部处，在星点ST的区域中，干涉可能部分地补偿由各个相线U，V，W产生的电磁场，但是可以在端部区域的侧部和朝向左侧在纵向方向上测量到显著的场强。
[0080]为了减少端部区域附近的场强，在图4中示出了改进的线配置结构。与图3中示出的配置结构相比，在图4中示出的在左手侧上的线配置结构的端部节段(区段)被改进。该改进仅指相线W的第一线节段Ib的左手侧上的节段。在该端部节段，所有的三个相线U, V, W的第一线节段的长度朝向端部逐渐减少。因此，例如相线W的第二线节段2a的连接第二线节段也被改进。例如，第二线节段可以i)或者在其锥形端部节段上平行于该线配置结构的轮廓延伸(例如参见节段2b)，或者ii)该第一线节段(例如参见节段Ia)的长度可被进一步减少，使得第二线节段(例如参见节段2a)平行于纵轴(图4中的水平方向)延伸。原理i)和ii)两者都可结合到线配置结构的同一实施例中，或者原理i)或ii)中仅有一个可在一个实施例中实现。
[0081]在星点ST的区域中，相线U，V，W的不同构造是可能的，如由相线U的实线节段13和虚线节段12所示。事实上，线节段12或者线节段13是存在的。
[0082]在图4中的线配置结构的改进的构造显著地减少了端部节段附近的场强。特别地，场强沿着纵向方向朝向图4的左侧显著减少。而且，如果与沿着纵向延伸的线配置结构的中心线相距相同距离处测量场强，那么该端部节段的侧部的场强被减少。原因是，与最近的相线的距离比图3的配置结构更大。
[0083]在图4的左手侧上示出的线配置结构的端部节段成锥形，类似平头锥形，如由两个轮廓所示。
[0084]在图5中示意性示出了由通过图3的线配置结构和通过图4的线配置结构的相同的三相交变电流产生的场强。假设相对的端部节段都是锥形，用于两种配置结构的场强IB被示出为位置I的函数。参考数字III表示用于图3的线配置结构的场强的相关性，参考数字IV表示图4中示出的线配置结构的场强的相关性。显然，端部节段的锥形构造减少了最大场强，此外场强随着在纵向方向上与线配置结构的端部的距离的增加在端部节段附近在纵向方向上朝向零更快速地减少。在图5中示出的场强是在与线配置结构的中心线横向的方向上在恒定距离处测量的。
[0085]图6示出了轨道83 (此处:具有两个道轨的铁道)，其由轨道约束车辆81 (例如地方性公共运输火车或者有轨电车)占据。初级侧电导体装置结构被安装到轨道上，用于产生电磁场。它包括部分Tl，T2，T3，其可彼此独立地被操作。在图6示出的状态下，仅中间部分Τ2被操作，因为车辆81的接收装置85位于部分Τ2的上方。例如，初级侧导体配置结构可设计为如WO 2010/031595Α2中与该文献中的图1有关的说明，或者可以本说明书的图3或者4中示出的方式被设计。如附图6所示，每个连续的部分Tl，Τ2, Τ3可通过用于打开和关闭部分Tl，Τ2, Τ3的单独的开关Kl，Κ2, Κ3被连接到主线108上。在三相交变电流系统的情况下，主线108可包括用于每一相的电线或者缆线。主线108的远端(在图6的右手侧处，但未示出)可包括所有三相的共同的星点。可选地，主线108可以是DC(直流)线，并且开关Κ1，Κ2, Κ3可包括用于产生通过部分Tl，Τ2, Τ3的交变电流的变换器。主线108的相对侧被连接到能量源101。
[0086]初级侧导体配置结构(即，发生装置的线配置结构)可位于地下或者地上。特别地，在具有轨道车辆的轮可在其上滚动的两条轨道的铁道的情况下，该导体配置结构可位于地上，在铁道枕木高度上的轨道之间，或者部分地位于地上，但是在铁道枕木的下面。如果铁道枕木由例如混凝土制成，那么枕木或者用于保持轨道的其它构造可包括孔和/或腔，导体配置结构的一条或者多条线可通过所述孔和/或腔延伸。由此，铁道构造可用于使得一条或者多条线保持为所需的蜿蜒形状。在道路的情况下，初级侧导体配置结构也可位于地下(即，一体设置在道路的材料中)和/或地上。
[0087]轨道约束车辆81在其下侧包括接收装置85，用于接收由初级侧导体配置结构产生的电磁场。该接收装置85电连接到车载电网86上(参见图7)，使得在接收装置85中感应的电能可配布在车辆81内部。例如，辅助装置90和用于驱动具有轮88a，88b，88c，88d的小车87a，87b中的推进马达(未示出)的推进单元80，84可被连接到配电网86上。另夕卜，能量存储装置82(例如电化学能量存储装置)和/或电容器的配置结构(例如法拉电容)也可连接到配电网上。因此，能量存储装置82特别在车辆81停车在轨道上期间由接收装置85接收的能量被充电。当车辆81在轨道上运动时，需要使得车辆81运动的推进能量的一部分可从能量存储装置82退出，同时由接收装置接收的该能量可助于推进，S卩，可作为推进能的一部分。
[0088]在图6和7中示出的用于向车辆传输能量的系统仅是示例。例如，本发明可选地可被用于，当公共汽车停车以允许乘客进入和离开公共汽车时，为公共运输系统的公共汽车充电，或者可被用于当汽车停车时为该汽车的电池充电。
【权利要求】
1.一种用于为车辆(81)提供电能的配置结构，其中，所述配置结构包括接收装置(85)，其适于接收交变电磁场的所述磁分量，并且通过磁感应产生交变电流，其中，所述接收装置(85)包括至少一个相线(U，V，W)，每个相线(U，V，W)适于传送所述交变电流中的一相， 其中 -所述至少一个相线(U，V，W)被配置成形成沿着横向于通量线方向的纵向方向延伸的线配置结构，其中，所述电磁场的磁通量线穿透该线配置结构，使得该线配置结构包括第一端部和第二端部，所述端部位于所述线配置结构的沿着所述纵向方向的相对端部处， -所述线配置结构的宽度沿着所述线配置结构的所述延伸朝向所述第一端部和/或所述第二端部逐渐减少，所述宽度可在横向于所述通量线方向并且横向于所述纵向方向延伸的宽度方向上被测量。
2.—种用于为车辆(81)提供电能的配置结构，其中，所述配置结构包括接收装置(85)，其适于接收交变电磁场的所述磁分量，并且通过磁感应产生交变电流，其中，所述接收装置(85)包括至少一个相线，每个相线适于传送所述交变电流中的一相，其中 -每个相线形成至少一个线圈(C)， -每个线圈(C)包括所述相线的至少一个绕圈， -所述至少一个绕圈围绕所述线圈的中心轴缠绕， -所述一个或者多个线圈(C)配置成形成沿着横向于所述线圈的所述中心轴或者横向于所述线圈配置结构的线圈(C)的所述多个中心轴的纵向方向延伸的线圈配置结构，使得所述线圈配置结构包括第一端部和第二端部，所述端部位于所述线圈配置结构的沿着所述纵向方向的相对的端部， -所述线圈配置结构的宽度沿着所述线圈配置结构的所述延伸朝向所述第一端部和/或所述第二端部逐渐减少，所述宽度可在横向于所述一个/多个中心轴并且横向于所述纵向方向延伸的宽度方向上被测量。
3.根据前述权利要求所述的配置结构，其特征在于，所述线圈配置结构包括多个所述线圈(C)，其以连续的顺序和/或互相叠置的方式在所述纵向方向上配置，并且，其中所述线圈配置结构中的所述线圈(GCL，RCL，BCL，GCR，RCR，BCR)中的至少一个在所述第一和/或所述第二端部处沿着所述线圈配置结构的所述延伸朝向所述对应的端部成锥形。
4.根据前述权利要求所述的配置结构，其特征在于，所述线圈配置结构中的至少两个所述线圈(C)是同一相线的线圈，其沿着所述纵向方向连续地配置由此限定了至少一个边界区，在该边界区，同一相线的所述至少两个线圈(C)的第一和第二线圈可选地以一定间隙或者互相叠置地互相接界，其中，所述第一线圈(GCL，RCL，BCL，GCR，RCR，BCR)是位于所述线圈配置结构的所述第一端部处或者所述第二端部处的端部线圈，所述第一线圈由于沿着其延伸朝向所述第一端部或者朝向所述第二端部的其锥形构造，与在所述边界区处的边界区域相比，在所述第一端部或者第二端部处在端部区域上沿着所述纵向方向每单位长度覆盖更小的区域。
5.—种车辆(81)，其包括前述权利要求之一所述的配置结构，其中，所述配置结构位于所述车辆(81)的所述底部，如果所述车辆(81)在水平的地铁或者水平的轨道上行进，使得所述线圈(C)的所述中心轴在垂直方向上延伸。
6.—种用于为车辆(81)提供电能的配置结构，其中，所述配置结构包括发生装置，其适于产生交变电磁场，所述交变电磁场用于通过磁感应在对应的接收装置(85)中产生交变电流，其中，所述发生装置包括至少一个相线(U，V，W)，每个相线(U，V，W)适于传送所述交变电流中的一相， 其中 -所述至少一个相线(u，v，w)被配置成形成沿着横向于通量线方向的纵向方向延伸的线配置结构，其中，所述电磁场的磁通量线穿透该线配置结构，使得该线配置结构包括第一端部和第二端部，所述端部位于所述线配置结构的沿着所述纵向方向的相对端部处， -所述线配置结构的宽度沿着所述线配置结构的所述延伸朝向所述第一端部和/或朝向所述第二端部逐渐减少，所述宽度可在横向于所述通量线方向并且横向于所述纵向方向延伸的宽度方向上被测量。
7.根据前述权利要求所述的配置结构，其特征在于，所述线配置结构中的至少一个相线(U，V，W)沿着所述纵向方向弯折，其中，该相线(U，V，W)包括横向于所述纵向方向延伸的第一节段(I)和在每种情况下都连接两个第一节段(I)的第二节段(2)，所述第二节段(2)基本在所述纵向方向上延伸，并且，其中所述第一节段(I)的所述长度沿着所述线配置结构的所述延伸朝向所述第一端部和/或朝向所述第二端部逐渐减少。
8.根据权利要求6所述的配置结构，其特征在于，所述配置结构是线圈配置结构，其包括多个线圈(C)，所述多个线圈(C)以连续顺序和/或互相叠置的方式沿着所述纵向方向配置，并且，其中在所述线圈配置结构的所述第一端部和所述第二端部处的至少一个所述线圈(GCL，RCL，BCL，GCR，RCR，BCR)沿着所述线圈配置结构的所述延伸朝向所述线圈配置结构的所述对应的端部成锥形。
9.根据前述权利要求所述的配置结构，其特征在于，所述线圈配置结构中的至少两个所述线圈(C)是同一相线的线圈，其连续地配置在所述纵向方向上，由此形成了至少一个边界区，在该边界区，所述同一相线的所述至少两个线圈(C)中的第一线圈和第二线圈可选地以一定间隙或者彼此叠置地互相接界，其中，所述第一线圈(GCL，RCL, BCL, GCR, RCR, BCR)是位于所述线圈配置结构的所述第一端部处或者所述第二端部处的端部线圈，并且，所述第一线圈由于沿着其延伸朝向所述第一端部或者朝向所述第二端部的其锥形构造，与在所述边界区处的边界区域相比，在所述第一端部或者第二端部处在端部区域上沿着所述纵向方向每单位长度覆盖更小的区域。
10.—种用于制造用于为车辆(81)提供电能的配置结构的方法，其中，制造所述配置结构的接收装置(85)，其适于在操作期间接收交变电磁场的所述磁分量并且通过磁感应产生交变电流，其中，所述接收装置(85)配备有至少一个相线(U，V，W)，每个相线(U，V，W)适于在操作期间传送所述交变电流中的一相， 其中 -所述至少一个相线(U，V，W)被配置成形成沿着横向于通量线方向的纵向方向延伸的线配置结构，其中，所述电磁场的磁通量线穿透该线配置结构，使得该线配置结构包括第一端部和第二端部，所述端部位于所述线配置结构的沿着所述纵向方向的相对端部处， -所述线配置结构以这样的方式形成:所述线配置结构的宽度沿着所述线配置结构的所述延伸朝向所述第一端部和/或朝向所述第二端部逐渐减少，所述宽度可在横向于所述通量线方向并且横向于所述纵向方向延伸的宽度方向上被测量。
11.一种制造用于为车辆(81)提供电能的配置结构的方法，特别是制造根据权利要求1-4中的一项的所述配置结构的方法，其中，制造所述配置结构的接收装置(85)，其适于在操作期间接收交变电磁场的所述磁分量，并且通过磁感应产生交变电流，其中，所述接收装置(85)配置有至少一个相线，每个相线适于在操作期间传送所述交变电流中的一相， 其中 -至少一个线圈(C)由每个相线形成， -每个线圈(C)由所述相线的至少一个绕圈形成， -所述至少一个绕圈围绕所述线圈的中心轴缠绕， -所述一个或者多个线圈(C)配置成形成沿着横向于所述线圈的所述中心轴或者横向于所述线圈配置结构的线圈(C)的所述多个中心轴的纵向方向延伸的线圈配置结构，使得所述线圈配置结构包括第一端部和第二端部，所述端部位于所述线圈配置结构的沿着所述纵向方向的相对的端部， -所述线配置结构以这样的方式形成:所述线圈配置结构的宽度沿着所述线圈配置结构的所述延伸朝向所述第一端部和/或朝向所述第二端部逐渐减少，所述宽度可在横向于所述一个/多个中心轴并且横向于所述纵向方向延伸的宽度方向上被测量。
12.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述线圈配置结构由多个所述线圈(C)形成，其以连续的顺序和/或互相叠置的方式在所述纵向方向上配置，并且，所述线圈配置结构中的所述线圈(GCL, RCL, BCL, GCR, RCR, BCR)中的至少一个在所述第一和/或所述第二端部处沿着所述线圈配置结构的所述延伸朝向所述对应的端部成锥形。
13.一种用于制造车辆(81)的方法，其中，权利要求1-4中的一项所述的配置结构配置在所述车辆(81)的所述底部，当所述车辆(81)在水平的地铁或者水平轨道上行进时，则使得所述线圈(C)的所述中心轴在垂直方向上延伸。
14.一种制造用于为车辆(81)提供电能的配置结构的方法，特别是制造权利要求6-9的一项所述的配置结构的方法，其中，制造所述配置结构的发生装置，其适于在操作期间产生交变电磁场，所述交变电磁场用于在对应的接收装置(85)中通过磁感应产生交变电流，其中，至少一个相线(U，V，W)设置用于所述发生装置(85)，其中，每个相线(U，V，W)适于在操作期间传送所述交变电流中的一相， 其中 -所述至少一个相线(U，V，W)被配置成形成沿着横向于通量线方向的纵向方向延伸的线配置结构，其中，在操作期间，所述电磁场的磁通量线穿透该线配置结构，使得该线配置结构包括第一端部和第二端部，所述端部位于所述线配置结构的沿着所述纵向方向的相对端部处， -所述线配置结构以这样的方式形成:所述线配置结构的宽度沿着所述线配置结构的所述延伸朝向所述第一端部和/或朝向所述第二端部逐渐减少，所述宽度可在横向于所述通量线方向并且横向于所述纵向方向延伸的宽度方向上被测量。
15.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述线配置结构中的至少一个相线(U, V,ff)被配置成沿着所述纵向方向弯折，使得该相线(U，V，W)包括横向于所述纵向方向延伸的第一节段(I)和在每种情况下都连接两个第一节段的第二节段(2)，所述第二节段基本在所述纵向方向上延伸，并且，其中所述第一节段的所述长度沿着所述线配置结构的所述延伸朝向所述第一端部和/或朝向所述第二端部逐渐减少。
【文档编号】B60M7/00GK104470752SQ201380030316
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年4月23日 优先权日:2012年4月23日
【发明者】R·查因斯基, K·沃罗诺维茨 申请人:庞巴迪运输有限公司
【专利摘要】本发明涉及一种用于为车辆(81)提供电能的配置结构，其中，所述配置结构包括接收装置(85)，其适于接收交变电磁场的所述磁分量，并且通过磁感应产生交变电流，其中，所述接收装置(85)包括至少一个相线(U,V,W)，每个相线(U,V,W)适于传送所述交变电流中的一相，其中-所述至少一个相线(U,V,W)被配置成形成沿着横向于通量线方向的纵向方向延伸的线配置结构，其中，所述电磁场的磁通量线穿透该线配置结构，使得该线配置结构包括第一端部和第二端部，所述端部位于所述线配置结构的沿着所述纵向方向的相对端部处，-所述线配置结构的宽度沿着所述线配置结构的所述延伸朝向所述第一端部和/或所述第二端部逐渐减少，所述宽度可在横向于所述通量线方向并且横向于所述纵向方向延伸的宽度方向上被测量。
【专利说明】通过磁感应为车辆提供电能的配置结构和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及为车辆提供电能的配置结构，其中，该配置结构包括适于产生交变电磁场的发生装置，并且涉及用于为车辆提供电能的配置结构，其中，该配置结构包括适于接收交变电磁场的磁分量的接收装置，以通过磁感应产生交变电流。特别地，该电流流动到电负载上，同时磁感应在接收装置上引起交变电压。
[0002]另外，本发明涉及包括该配置结构的车辆。此外，本发明涉及用于向车辆传输能量的系统，其中，该系统包括接收装置和发生装置。本发明也涉及制造该配置结构的方法，以及通过接收装置操作车辆的方法，该接收装置接收交变电磁场的磁分量并且通过磁感应产生交变电流。
【背景技术】
[0003]WO 2010/031595A2公开了用于为车辆，特别是轨道约束车辆提供电能的配置结构，其中该配置结构包括接收装置，其适于接收交变电磁场的磁分量并且适于通过电磁感应产生交变电流。该接收装置包括导电材料的多个绕组和/或线圈，其中，每个绕组或者线圈适于产生交变电流中的单独的一相。
[0004]本发明可应用到任何的陆上车辆，特别是轨道约束车辆，例如轨道车辆(例如有轨电车)，但是也应用到道路机动车辆上，例如个人(私家)轿车或者公共运输车(例如，巴士)。优选地，产生交变电磁场的发生装置的初级侧导体配置结构一体形成在轨道、道路或者车辆的停车区上，使得初级侧导体配置结构的电线在几乎平行于车辆行驶或者停靠的道路、轨道或者停车区的表面的平面上延伸。
[0005]在WO 2010/031595A2中说明了初级侧导体配置结构的优选实施例的细节。例如，初级侧导体配置结构的电流线路可沿着轨道或者道路以蜿蜒的方式延伸，即，线路的有些节段横向于行进方向延伸，线路的有些节段沿着行进方向延伸，由此连接横向延伸的节段。特别地，如WO 2010/031595A2的图5和图12所示，初级侧导体配置结构优选地产生磁波，该磁波沿着行进方向或者与行进方向相反的方向传播。波的速度由横向延伸节段的距离确定，并且由靠初级侧电导体配置结构的不同的相传送的交变电流的频率确定。
[0006]也如WO 2010/031595A2的说明，接收装置可位于车辆的底侧，并且可被铁磁体覆盖，该铁磁体例如为片或者板形状的主体。合适的材料是铁素体。该主体使得磁场的场线打束并且改变方向，因而使得主体上方的场强减少到几乎为零。
[0007]但是，这样的铁磁材料的主体或者可选地这样的导电材料的屏蔽体不能使得主体或者屏蔽体的侧部位置处的磁场的场强减少到零。特别地，当人进入或者离开车辆时，他们可能通过接收装置的侧部的区域。因此，场强的相应的限制起作用并且必须不被超过。
【发明内容】
[0008]本发明的一个目的是提供用于为车辆提供电能的配置结构、包括该配置结构的车辆、包括该配置结构的系统、制造该配置结构的方法和通过接收装置操作车辆的方法，其使得发生装置的侧部和/或接收装置的侧部的场强减少。
[0009]特别地，发生装置可具有在WO 2010/031595A2中说明的蜿蜒的(或者称为:曲折的)构造。蜿蜒构造的优选变型会在后面说明。
[0010]可选地或者此外，接收装置可具有“平直”的构造。这种“平直”的构造的示例由WO 2010/031595A2说明，特别是针对该文献的图13至17的说明。在该文献中的“平直”意味着如果初级侧导体配置结构和车辆的轨道或者道路也在水平方向上延伸，那么接收装置的相线(即，不同相的电线)在水平方向上延伸或者几乎在水平方向上延伸。但是，因为这种接收装置通常包括不止一个绕圈或者线圈，并且还包括不止一个相线，所以如果从上面看去的话存在电线的交叉。因此，尽管是平直的构造，电线的所有节段都位于具有单根电线厚度的平直区域内部也是不可能的。
[0011]另外，相线中的至少一个可包括具有不止一个绕圈的线圈。一个绕圈被理解为围绕线圈的中心轴线延伸的相线的一个节段。换句话说:该节段围绕中心轴线旋转。不是在每种情况下，所有的绕圈都围绕中心轴线完成一个完整的循环。更确切的说，特别是线圈的最后一个和第一个绕圈围绕中心轴线可以不完成一个完整的循环，使得到线圈和从线圈开始的电连接可在合适的位置并且以合适的方式进行。另一方面，如果线圈具有至少三个绕圈，那么绕圈中的至少一个不是第一个也不是最后一个绕圈，并且通常围绕中心轴线完成一个完整的循环。
[0012]在这种线圈的情况下，在中心轴线的方向上测量的线圈的厚度例如等于绕圈的数量乘以进行绕圈的电线的厚度。但是，根据线圈的特定构造，该厚度可以是可选地大于或者小于前面提到的厚度。例如，可围绕线圈的中心轴线缠绕连续的绕圈，以形成盘旋物。与具有同样数量的绕圈的线圈相比，其中所有的绕圈具有盘旋物的外绕圈的尺寸，这减少了线圈的厚度，而且减少了线圈的有效面积。在任何情况下，优选的是，同一相线的所有线圈以同样的方式形成，例如，所有的线圈都是螺旋物或者所有的线圈都包括互相堆叠在彼此之上的绕圈。但是，至少一个端部线圈的轮廓优选地比另一线圈或者其它线圈包围更小的区域。在螺旋端部线圈的情况下，螺旋物的外部绕圈因此会以较小的缠绕半径被缠绕，或者比另一线圈或者其它线圈的轮廓包围更小的区域。
[0013]本发明的一个实施例可包括多个线圈，例如，至少三个线圈，该多个线圈是同一相线的线圈。这意味着至少一个相线的电线形成了所述至少三个线圈。线圈被理解为包括至少一个绕圈，并且在不止一个绕圈的情况下，多个绕圈以这样的方式配置:不同绕圈的节段互相平行延伸，或者基本互相平行延伸，并且可选地具有相同的形状(例如矩形、圆形等)。绕圈的轮廓的一种可能的形状是矩形，因为每个线圈具有矩形绕圈的一连串的连续线圈可配置成覆盖矩形的有效区域，该矩形的有效区域是被单个线圈覆盖的区域的总和。但是，优选的是，形成线圈配置结构的端部的线圈是锥形的，例如具有圆锥轮廓或者平头锥体轮廓。被各个线圈“覆盖”的区域是磁场的磁通量线可延伸通过的区域，其中，与这些通量线对应的磁通量通过在线圈中感应对应的电压弓I起磁感应。
[0014]优选地，多个线圈的中心轴互相平行延伸。这适用于传送不同相的交变电流的不同相线的线圈，和/或适用于同一相线的线圈。
[0015]相线中的至少一个(以及优选地所有的相线的)的多个线圈可互相相邻定位，以完成一连串的连续线圈，该连续线圈在垂直于线圈的中心轴延伸的平面中覆盖有效区域。在至少三个线圈的情况下，在该序组的相对端部具有第一端部线圈第二端部线圈，在该序组的端部线圈之间具有至少一个中间线圈。优选地，第一端部线圈和第二端部线圈朝向它们的端部成锥形。
[0016]优选地，线圈的有效区域是被该序组的各个线圈覆盖的区域之和，S卩，线圈不会重叠。但是，小的重叠区域不会显著地降低有效区域。另外，在连续的线圈中的相邻线圈的区域之间可能存在小的距离，使得有效区域不是连续区域。但是，优选的是该距离是小的(例如，小于连续线圈的纵向方向的2%，该纵向方向是从第一端部线圈到第二端部线圈延伸的方向)。
[0017]特别的，线圈配置结构中的至少两个线圈是同一相线的线圈，其连续地配置在纵向方向上，由此限定了至少一个边界区，由此同一相线的所述至少两个线圈的第一和第二线圈互相接界，可选地具有间隙或者彼此重叠地互相接界，其中第一线圈是位于线圈配置结构的第一端部处或者第二端部处的端部线圈。第一线圈(如果仅有两个连续的线圈，那么可选地，和第二线圈)是沿着纵向方向朝向线圈配置结构的各自的端部成锥形的线圈。由于沿着其延伸朝向线圈配置结构的第一端部或者朝向第二端部的锥形构造，与边界区处的边界区域相比，该锥形线圈在第一端部或者第二端部处在端部区域上沿着纵向方向每单位长度覆盖更小的区域。一般来讲，该锥形区域因为它更窄，所以每单位长度覆盖更小的区域。
[0018]这例如与标准线圈形成对比，标准线圈的绕圈在端部区域并且在边界区域以相同方式符合曲线路径。这些标准线圈通常关于在线圈的纵向延伸的中部横向于纵向方向延伸的直线对称。在线圈的端部区域和在边界区域上的绕圈的一定曲率是必要的，因为电线不能被弯曲以形成矩形。因此，在端部区域和在边界区域上的绕圈的弯曲路径在本申请的意义上不被看作为锥形。更确切的是，具有绕圈的线圈的成锥形意味着除了具有绕圈的任何的曲率之外，在纵向方向上朝向线圈的端部具有连续减少的宽度。
[0019]例如，根据本发明，在纵向方向上端部线圈的延伸的至少三分之一，或者该延伸的至少一半，并且在特定的情况下，在纵向方向上该延伸的大于一半，达到线圈的整个延伸，可具有锥形构造。
[0020]本发明也基于下面的发现:在发生装置操作期间流动通过一个或者多个相线的电流产生电磁场，该电磁场的磁分量被接收装置接收。此外，在接收装置操作期间(同时该接收装置接收电磁场的磁分量并且将电力输送到车辆上的任何负载上)流动通过一个或者多个相线的电流也产生电磁场，该电磁场可被称为寄生场。由接收装置的一个或者多个相线的不同节段中的一些产生的电磁场通过干涉互相补偿。这同样适用于由发生装置的一个或者多个相线的不同节段中的一些产生的电磁场。
[0021]关于接收装置，例如这意味着在连续线圈的中间节段的侧部具有其中场强是小的或者甚至接近零的区域。关于发生装置，例如这意味着由一个或者多个相线的弯折节段产生的场互相补偿并且产生小的或者为零的场强。“场强”在本文中意味着波动电磁场，特别是磁场的通量密度的幅度。但是，在发生装置和接收装置的端部区域的侧部也有具有更高场强的区域。原因是没有用于每个节段的补偿节段。此外，在端部处由相线节段产生的场可互相重叠，由此导致了增加的场幅度。
[0022]为了减少发生装置或者接收装置的一个或者多个端部附近的场强，特别是在限定位置处的场强，该装置的至少一个端部是锥形的。表述“锥形”意味着相线配置结构的宽度朝向线配置结构的端部减少。这不是必然意味着存在一个或者多个相线的线节段，其界定了由线配置结构覆盖并且朝向线配置结构的端部以锥形方式延伸的区域。这可能是这样的情况:线配置结构包括在线配置结构的端部区域中的相线的线圈。下面，包括至少一个相线的线圈的线配置结构也被命名为线圈配置结构。但是，存在其它可能的线配置结构，例如类似于在WO 2010/031595A2中说明的配置结构的线配置结构，其中至少一个相线弯折，即，包括横向于线配置结构的纵向方向延伸的第一线节段，还包括在每种情况下连接两个第一线节段的第二线节段。如果线配置结构的端部节段包括弯折的相线，那么相线的连续的第一线节段的长度朝向线配置结构的端部减少。横向于纵向方向延伸的第一线节段的这些长度可在宽度方向上被测量，因此，例如如果缆线在第一线节段中形成了一些波纹或者皱折，那么没有必要等于对应的缆线节段的长度。但是，线配置结构的轮廓甚至可被限定成用于弯折一个相线或者用于弯折多个相线，使得该轮廓包括线配置结构的整个区域，但是朝向线配置结构的内部不符合线配置结构的线节段。例如，在线配置结构的外周处的线节段或者线位置可以被该轮廓的直的节段或者该轮廓的连续弯曲的节段连接。如上所指出的，在配置结构的端部区域中包括相线的线圈的线圈配置结构的情况下，该配置结构的轮廓可与线节段相符。
[0023]特别地，提出了一种用于为车辆提供电能的配置结构，其中，所述配置结构包括接收装置，其适于接收交变电磁场的所述磁分量，并且通过磁感应产生交变电流，其中，所述接收装置包括至少一个相线，每个相线适于传送所述交变电流的一相，其中
[0024]-所述至少一个相线被配置成形成沿着横向于通量线方向的纵向方向延伸的线配置结构，其中，所述电磁场的磁通量线穿透该线配置结构，使得该线配置结构包括第一端部和第二端部，所述端部位于所述线配置结构的沿着所述纵向方向的相对端部处，
[0025]-所述线配置结构的宽度沿着所述线配置结构的所述延伸朝向所述第一端部和/或所述第二端部逐渐减少，所述宽度可在横向于所述通量线方向并且横向于所述纵向方向延伸的宽度方向上被测量。
[0026]另外，提出了一种用于制造用于为车辆提供电能的配置结构的方法，其中，制造所述配置结构的接收装置，其适于在操作期间接收交变电磁场的所述磁分量并且通过磁感应产生交变电流，其中，所述接收装置配备有至少一个相线，每个相线适于在操作期间传送所述交变电流的一相，其中
[0027]-所述至少一个相线被配置成形成沿着横向于通量线方向的纵向方向延伸的线配置结构，其中，所述电磁场的磁通量线穿透该线配置结构，使得该线配置结构包括第一端部和第二端部，所述端部位于所述线配置结构的沿着所述纵向方向的相对端部处，
[0028]-所述线配置结构以这样的方式形成:所述线配置结构的宽度沿着所述线配置结构的所述延伸朝向所述第一端部和/或朝向所述第二端部逐渐减少，所述宽度可在横向于所述通量线方向并且横向于所述纵向方向延伸的宽度方向上被测量。
[0029]“逐渐减少”优选地被限制到线配置结构的延伸的一部分，S卩，被限制到该线配置结构的端部区域。但是，该端部区域的尺寸不被局限到该线配置结构沿着纵向方向的总长度的特定的最大百分比。如果该线配置结构的宽度沿着该线配置结构的延伸朝向第一端部和朝向第二端部逐渐地减少，那么在该线配置结构的中间节段中存在在该处宽度最大的点，或者存在其中宽度不变并且大于在端部节段的宽度的中间区域。
[0030]如果接收装置被使用或者在车辆的行进期间会被使用，那么该线配置结构的纵向方向优选地平行于或者等同于行进方向。
[0031]如上所指出的，用于该线配置结构朝向端部宽度减少的另一表述是“成锥形”或者“锥形构造”。
[0032]接收装置的线配置结构可以是线圈配置结构。因此，提出了一种用于为车辆提供电能的配置结构，其中，所述配置结构包括接收装置，其适于接收交变电磁场的所述磁分量，并且通过磁感应产生交变电流，其中，所述接收装置包括至少一个相线，每个相线适于传送所述交变电流的一相，其中
[0033]-每个相线形成至少一个线圈，
[0034]-每个线圈包括所述相线的至少一个绕圈，
[0035]-所述至少一个绕圈围绕所述线圈的中心轴缠绕，
[0036]-所述一个或者多个线圈配置成形成沿着横向于所述线圈的所述中心轴或者横向于所述线圈配置结构的多个线圈的所述中心轴的纵向方向延伸的线圈配置结构，使得所述线圈配置结构包括第一端部和第二端部，所述端部位于所述线圈配置结构的沿着所述纵向方向的相对的端部，
[0037]-所述线配置结构的宽度沿着所述线配置结构的所述延伸朝向所述第一端部和/或朝向所述第二端部逐渐减少，所述宽度可在横向于所述一个/多个中心轴并且横向于所述纵向方向延伸的宽度方向上被测量。
[0038]这对应于一种制造用于为车辆提供电能的配置结构的方法，其中，制造所述配置结构的接收装置，其适于在操作期间接收交变电磁场的所述磁分量，并且通过磁感应产生交变电流，其中，所述接收装置配置有至少一个相线，每个相线适于在操作期间传送所述交变电流的一相，其中
[0039]-至少一个线圈由每个相线形成，
[0040]-每个线圈由所述相线的至少一个绕圈形成，
[0041 ]-所述至少一个绕圈围绕所述线圈的中心轴缠绕，
[0042]-所述一个或者多个线圈配置成形成沿着横向于所述线圈的所述中心轴或者横向于所述线圈配置结构的线圈的所述中心轴的纵向方向延伸的线圈配置结构，使得所述线圈配置结构包括第一端部和第二端部，所述端部位于所述线圈配置结构的沿着所述纵向方向的相对的端部，
[0043]-所述线配置结构以这样的方式形成:所述线圈配置结构的宽度沿着所述线圈配置结构的所述延伸朝向所述第一端部和/或朝向所述第二端部逐渐减少，所述宽度可在横向于所述一个/多个中心轴并且横向于所述纵向方向延伸的宽度方向上被测量。
[0044]特别地，所述线圈配置结构可包括多个所述线圈，其以连续的顺序和/或互相叠置的方式在所述纵向方向上配置，并且，在所述第一和/或所述第二端部处所述线圈配置结构中的至少一个所述线圈沿着所述线圈配置结构的所述延伸朝向所述对应的端部成锥形。
[0045]特别地，所述接收装置可包括多个相线，每个相线适于传送所述交变电流的多个相电流中的不同的一相。每个相线可形成一个或者多个线圈(例如，至少三个线圈)，每个线圈可包括相线的至少一个绕圈。相线或者每个相线的多个线圈可互相相邻定位，以形成一连串的线圈，其在垂直于线圈的中心轴延伸的平面中覆盖有效的面积，由此在该序组的相对的端部处存在第一和第二端部线圈。在至少三个线圈的情况下，在该序组的端部线圈之间具有至少一个中间线圈。优选地，至少两个端部线圈是锥形的。可选地，中间线圈沿着线圈配置结构的延伸在纵向方向上朝向端部也可成锥形。
[0046]此外，提出了一种用于为车辆提供电能的配置结构，其中，所述配置结构包括发生装置，其适于产生交变电磁场，所述交变电磁场用于通过磁感应在对应的接收装置中产生交变电流，其中，所述发生装置包括至少一个相线，每个相线适于传送所述交变电流的一相，其中
[0047]-所述至少一个相线被配置成形成沿着横向于通量线方向的纵向方向延伸的线配置结构，其中，所述电磁场的磁通量线穿透该线配置结构，使得该线配置结构包括第一端部和第二端部，所述端部位于所述线配置结构的沿着所述纵向方向的相对端部处，
[0048]-所述线配置结构的宽度沿着所述线配置结构的所述延伸朝向所述第一端部和/或朝向所述第二端部逐渐减少，所述宽度可在横向于所述通量线方向并且横向于所述纵向方向延伸的宽度方向上被测量。
[0049]因此，提出了一种制造用于为车辆提供电能的配置结构的方法，其中，制造所述配置结构的发生装置，其适于在操作期间产生交变电磁场，所述交变电磁场用于在对应的接收装置中通过磁感应产生交变电流，其中，至少一个相线设置用于所述发生装置，其中，每个相线适于在操作期间传送所述交变电流的一相，其中
[0050]-所述至少一个相线被配置成形成沿着横向于通量线方向的纵向方向延伸的线配置结构，其中，在操作期间，所述电磁场的磁通量线穿透该线配置结构，使得该线配置结构包括第一端部和第二端部，所述端部位于所述线配置结构的沿着所述纵向方向的相对端部处，
[0051]-所述线配置结构以这样的方式形成:所述线配置结构的宽度沿着所述线配置结构的所述延伸朝向所述第一端部和/或朝向所述第二端部逐渐减少，所述宽度可在横向于所述通量线方向并且横向于所述纵向方向延伸的宽度方向上被测量。
[0052]优选地，所述线配置结构中的至少一个相线沿着所述纵向方向弯折，其中，该相线包括横向于所述纵向方向延伸的第一节段和在每种情况下都连接两个第一节段的第二节段，所述第二节段基本在所述纵向方向上延伸，并且，其中所述第一节段的所述长度沿着所述线配置结构的所述延伸朝向所述第一端部和/或朝向所述第二端部逐渐减少。
[0053]该线配置结构的锥形构造减少了特别在成锥形的端部区域的侧部的场强。为此的一个原因是在端部处或者在线配置结构的端部区域中由其线节段横向于纵向方向延伸的相线节段(例如，在弯折的线构造的情况下的“第一”线节段)产生的场强被减少，因为这些线节段的长度由于减少的宽度而被减少。这适用于在该环境中在纵向方向中的位置。对于线配置结构的侧部的环境区域，另一原因适用:在配置结构的端部区域的侧部的同一位置处，如果该端部区域成锥形，那么到最近的线节段(例如在弯折的线构造的情况下的“第二”线节段)的距离更大。
[0054]本发明也涵盖了包括该配置结构的车辆，该配置结构具有在本说明书中说明的实施例之一的接收装置，其中，该配置结构位于车辆的底部，如果车辆行进在水平地铁或者水平轨道上，使得一个线圈的中心轴或者多个线圈的中心轴在垂直方向上延伸。
[0055]另外，本发明涵盖了用于向车辆传送能量的系统，其中，该系统包括具有初级侧发生装置的配置结构，该初级侧发生装置沿着车辆的行进路径或者在车辆的停车区域或者停靠区处配置，并且，其中该系统包括具有在本说明书中说明的实施例之一的次级侧接收装置的配置结构。
【专利附图】
【附图说明】
[0056]下面参照【专利附图】
【附图说明】本发明的示例。
[0057]图1示意性示出了用于为车辆提供电能的配置结构的俯视图，其中，该配置结构包括三个相线，其中，每个相线形成彼此相邻设置的一连串的四个线圈，
[0058]图2示意性示出了类似于图1的包括相线的一连串的三个线圈的俯视图，
[0059]图3示出了包括三个弯折相线的传统线配置结构的局部俯视图，
[0060]图4示出了根据本发明的一个示例包括三个弯折的相线的线配置结构的局部俯视图，
[0061]图5示出了作为沿着纵向方向的位置的函数的图3和图4的线配置结构的侧部的场强，
[0062]图6示意性示出了用于产生电磁场，特别是用于产生沿着车辆的行进方向传播的磁波的初级侧导体配置结构，其中，所述车辆也示意性示出在该图中，和
[0063]图7示意性示出了图6的车辆，在该车辆内部包括一些装置。
【具体实施方式】
[0064]图1示出了三序组的线圈，其中每个序组由用于传送三相交变电流的线圈配置结构(即，电导体的配置结构)的不同相线形成。该配置结构可以是用于在初级侧(例如轨道侧)上产生电磁场的发生装置的一部分，或者可以是安装到车辆上的接收装置的一部分。
[0065]序组G，R, B中的每个包括四个线圈C。各个线圈对于序组G由GCL，GCMl, GCM2, GCR标示，对于序组R由RCL, RCMl, RCM2, RCR标示，对于序组B由BCL, BCMl, BCM2, BCR标示。在该示例中，中间线圈C具有矩形形状，即，被对应的形状覆盖的区域是矩形的。但是，端部线圈GCL, RCL, BCL和GCR，RCR, BCR朝向该序组的端部成锥形。
[0066]该示例示出了本发明的一个实施例，其中，该线圈配置结构包括多于一个相线(即，多个相线)的线圈，其中不同相线的线圈沿着纵向方向(在图1的示例中为水平方向)相对于彼此移位，其中，每个相线在相线的各自的端部区域成锥形。术语“端部区域”指纵向方向，即，沿着纵向方向具有的两个相对的端部区域。
[0067]返回到图1的示例，因为线圈C的每个序组G，R, B是通过使得各个线圈C互相相邻设置形成，所以每个序组G，R，B的有效区域在中间节段是矩形的，在端部区域形状像平头锥体。此外，同一相线的线圈C不重叠，使得序组的有效区域等于序组G，R，B的线圈C覆盖的区域的总和。为了更加清楚地说明符号，例如线圈"GCL"的符号意味着该线圈是序组G的一部分并且该线圈在序组G中是左侧L线圈(即，第一端部线圈)。符号"GCM1"意味着线圈C是序组G的一部分并且是第一中部Ml线圈C。在线圈的符号中作为第三个字母的符号〃R〃(例如GCR)意味着该线圈在对应的序组中是右侧R线圈(S卩，第二端部线圈)。在图1中示出的三个序组G，R，B沿着该图的垂直方向展开，但是这么做仅是为了说明的目的。事实上，优选的是在垂直于纵向方向的方向上不展开，纵向方向在每个序组中从左侧线圈到右侧线圈延伸，并且在图1中是水平方向。
[0068]序组G的线圈相对于彼此移动第一移动长度SLl，该第一移动长度SLl对于序组G的所有的成对的线圈而言都是恒定的，这同样适用于其它的序组R和B。同样也适用于每个序组可包括不同数量的线圈的其它配置结构，例如，具有矩形形状的中间线圈的数量对于该配置结构的不同的实施例可变化。第一移动长度SLl由双线箭头示出。也有从序组G的线圈C附近延伸的单线箭头。这些单线箭头示出了相线的缠绕方向，以产生构成线圈C的绕圈。其它的序组R，B以与序组G同样的方式形成。但是，不同的序组G，R，B相对于彼此移动第二移动长度SL2，这对于序组G，R也由双线箭头示出。第三序组B也相对于第二序组R移动同样的第二移动长度SL2。该第二移动长度SL2是第一移动长度SLl的1/3。假设在图1中示出的配置结构是接收装置，那么关于纵向方向具有变化的周期性场强(这种变化的磁场示出在图2至图4中)的电磁场(其中，周期长度等于第一移动长度SLl乘以2)在横向于纵向方向延伸的每个线节段中感应相同大小的电压，假设这些线节段设置在沿着纵向方向的同一位置或者设置在加上或者减去第一移动长度SLl的两倍的同一位置。用于感应相同大小的电压的另一前提是相同的线长度，其不适用于在端部处的线节段和相邻的横向延伸的线节段。
[0069]特别地，交替磁场的通量线沿着垂直于图1和图2的成像平面的方向穿透线配置结构。
[0070]对于线圈的序组中的一个，S卩，对于序组G，图1示出了电流沿着其流动通过线圈的方向(箭头指示)的模式的示例。该示例基于这样的假设:电磁场在序组G的线圈中感应电压，其中，电磁场的场强沿着纵向方向周期性变化，并且周期的长度等于第二移动长度SL2的两倍。
[0071]图1中示出的配置结构的变型是可能的。该配置结构可以不是线圈配置结构，该配置结构的线在图1中由实线、虚线或者点线表示。更确切地，除了在横向于纵向方向延伸的中部的线之外，这些实线、虚线和点线可以表示线配置结构的轮廓。线配置结构的电线可在该轮廓内沿着任何合适的路径。尤其是在这种情况下，完整的线配置结构可以被配置在由实线限定的轮廓的内部(即，在图1中的虚线和点线可以被忽略)。
[0072]序组的数量可以变化，因而用于传送交变电流的不同相的相线的数量可以变化。例如，图1的线圈配置结构可具有用于传送不同相的两个或者四个相线。线配置结构的端部节段中或者线圈的序组中仅有一个可成锥形。此外或者可选地，锥形的端部节段可以与图1所示不同的方式成锥形，例如在锥形节段中的轮廓可被弯曲，而不是如图1所示是直的。
[0073]如果线配置结构是线圈配置结构，那么根本不需要锥形端部节段与端部线圈沿着纵向方向延伸相同的长度。更确切的是，锥形端部节段的长度可以比在各个端部的线圈的长度更短或者更长。例如，参照图1，第一中间线圈GCMl也属于锥形端部节段。特别地，第一中间节段GCMl的纵向延伸的一半可成锥形，使得锥形端部节段的长度是线圈的长度的
1.5 倍。
[0074]图2示出了一连串三个线圈的示例:第一端部线圈GCL、中间线圈GCM和第二端部线圈GCR，其中该三个线圈由同一相线形成。在该示例中，在该序组的相对的端部处的锥形端部节段延伸越过各自的端部线圈GCL，GCR的三分之二。但是，该锥形端部节段可延伸该线圈的总延伸的不同的分数，或者沿着纵向方向延伸线圈的整个延伸。
[0075]由于朝向在图2中示出的线圈配置结构的端部沿着它们的延伸的它们的锥形构造，与中间线圈GCM接界的边界区处的它们的边界区域相比，端部线圈GCL，GCR在每种情况下在它们的与线圈配置结构的端部相邻的端部区域上在纵向方向上每单位长度都覆盖更小的区域。
[0076]在图1和图2的示意图中没有示出用于使得不同的线圈互相连接并且使其连接到外部装置(例如整流器)的连接线。
[0077]图3示意性示出了用于在向车辆传输能量的系统的初级侧上产生电磁场的发生装置的传统的线配置结构的俯视图。该线配置结构包括三个相线U，V，W，其沿着纵向方向(在图3中是水平方向)弯折。仅示出了该线配置结构的一部分。特别是，该线配置结构可以与在图中的右手侧上所示的同样的方式延续。靠近在图3的左手侧上示出的线配置结构的端部，三个相线U，V, W互相连接由此形成星点ST。
[0078]每个相线U，V，W包括横向于纵向方向延伸的第一节段，并且包括在每种情况下都连接两个第一线节段并且至少部分地沿着纵向方向延伸的第二线节段。在图3中，相线W的第一线节段(由实线段和十字符号示出)由la，lb，lc，ld，le，lf示出。相线W的连接第二线节段由2a，2b, 2c, 2d, 2e, 2f示出，其中第二线节段2a使得第一线节段Ia连接到短的线节段11，该短的线节段11使得相线W连接到星点ST。
[0079]不同相U，V, W的第一线节段在操作期间产生电磁场，其场强随着到该线配置结构的距离的增加在该线配置结构的侧部快速减少。在图3中示出的示例中，“侧部”意味着在图3的成像平面内垂直于纵向方向的方向。同样适用于由第二线节段产生的电磁场，因为相线U，V，W在相位移处被操作并且发生干扰消除。但是，存在如下例外:在图3的左手侧上示出的线配置结构的端部处，在星点ST的区域中，干涉可能部分地补偿由各个相线U，V，W产生的电磁场，但是可以在端部区域的侧部和朝向左侧在纵向方向上测量到显著的场强。
[0080]为了减少端部区域附近的场强，在图4中示出了改进的线配置结构。与图3中示出的配置结构相比，在图4中示出的在左手侧上的线配置结构的端部节段(区段)被改进。该改进仅指相线W的第一线节段Ib的左手侧上的节段。在该端部节段，所有的三个相线U, V, W的第一线节段的长度朝向端部逐渐减少。因此，例如相线W的第二线节段2a的连接第二线节段也被改进。例如，第二线节段可以i)或者在其锥形端部节段上平行于该线配置结构的轮廓延伸(例如参见节段2b)，或者ii)该第一线节段(例如参见节段Ia)的长度可被进一步减少，使得第二线节段(例如参见节段2a)平行于纵轴(图4中的水平方向)延伸。原理i)和ii)两者都可结合到线配置结构的同一实施例中，或者原理i)或ii)中仅有一个可在一个实施例中实现。
[0081]在星点ST的区域中，相线U，V，W的不同构造是可能的，如由相线U的实线节段13和虚线节段12所示。事实上，线节段12或者线节段13是存在的。
[0082]在图4中的线配置结构的改进的构造显著地减少了端部节段附近的场强。特别地，场强沿着纵向方向朝向图4的左侧显著减少。而且，如果与沿着纵向延伸的线配置结构的中心线相距相同距离处测量场强，那么该端部节段的侧部的场强被减少。原因是，与最近的相线的距离比图3的配置结构更大。
[0083]在图4的左手侧上示出的线配置结构的端部节段成锥形，类似平头锥形，如由两个轮廓所示。
[0084]在图5中示意性示出了由通过图3的线配置结构和通过图4的线配置结构的相同的三相交变电流产生的场强。假设相对的端部节段都是锥形，用于两种配置结构的场强IB被示出为位置I的函数。参考数字III表示用于图3的线配置结构的场强的相关性，参考数字IV表示图4中示出的线配置结构的场强的相关性。显然，端部节段的锥形构造减少了最大场强，此外场强随着在纵向方向上与线配置结构的端部的距离的增加在端部节段附近在纵向方向上朝向零更快速地减少。在图5中示出的场强是在与线配置结构的中心线横向的方向上在恒定距离处测量的。
[0085]图6示出了轨道83 (此处:具有两个道轨的铁道)，其由轨道约束车辆81 (例如地方性公共运输火车或者有轨电车)占据。初级侧电导体装置结构被安装到轨道上，用于产生电磁场。它包括部分Tl，T2，T3，其可彼此独立地被操作。在图6示出的状态下，仅中间部分Τ2被操作，因为车辆81的接收装置85位于部分Τ2的上方。例如，初级侧导体配置结构可设计为如WO 2010/031595Α2中与该文献中的图1有关的说明，或者可以本说明书的图3或者4中示出的方式被设计。如附图6所示，每个连续的部分Tl，Τ2, Τ3可通过用于打开和关闭部分Tl，Τ2, Τ3的单独的开关Kl，Κ2, Κ3被连接到主线108上。在三相交变电流系统的情况下，主线108可包括用于每一相的电线或者缆线。主线108的远端(在图6的右手侧处，但未示出)可包括所有三相的共同的星点。可选地，主线108可以是DC(直流)线，并且开关Κ1，Κ2, Κ3可包括用于产生通过部分Tl，Τ2, Τ3的交变电流的变换器。主线108的相对侧被连接到能量源101。
[0086]初级侧导体配置结构(即，发生装置的线配置结构)可位于地下或者地上。特别地，在具有轨道车辆的轮可在其上滚动的两条轨道的铁道的情况下，该导体配置结构可位于地上，在铁道枕木高度上的轨道之间，或者部分地位于地上，但是在铁道枕木的下面。如果铁道枕木由例如混凝土制成，那么枕木或者用于保持轨道的其它构造可包括孔和/或腔，导体配置结构的一条或者多条线可通过所述孔和/或腔延伸。由此，铁道构造可用于使得一条或者多条线保持为所需的蜿蜒形状。在道路的情况下，初级侧导体配置结构也可位于地下(即，一体设置在道路的材料中)和/或地上。
[0087]轨道约束车辆81在其下侧包括接收装置85，用于接收由初级侧导体配置结构产生的电磁场。该接收装置85电连接到车载电网86上(参见图7)，使得在接收装置85中感应的电能可配布在车辆81内部。例如，辅助装置90和用于驱动具有轮88a，88b，88c，88d的小车87a，87b中的推进马达(未示出)的推进单元80，84可被连接到配电网86上。另夕卜，能量存储装置82(例如电化学能量存储装置)和/或电容器的配置结构(例如法拉电容)也可连接到配电网上。因此，能量存储装置82特别在车辆81停车在轨道上期间由接收装置85接收的能量被充电。当车辆81在轨道上运动时，需要使得车辆81运动的推进能量的一部分可从能量存储装置82退出，同时由接收装置接收的该能量可助于推进，S卩，可作为推进能的一部分。
[0088]在图6和7中示出的用于向车辆传输能量的系统仅是示例。例如，本发明可选地可被用于，当公共汽车停车以允许乘客进入和离开公共汽车时，为公共运输系统的公共汽车充电，或者可被用于当汽车停车时为该汽车的电池充电。
【权利要求】
1.一种用于为车辆(81)提供电能的配置结构，其中，所述配置结构包括接收装置(85)，其适于接收交变电磁场的所述磁分量，并且通过磁感应产生交变电流，其中，所述接收装置(85)包括至少一个相线(U，V，W)，每个相线(U，V，W)适于传送所述交变电流中的一相， 其中 -所述至少一个相线(U，V，W)被配置成形成沿着横向于通量线方向的纵向方向延伸的线配置结构，其中，所述电磁场的磁通量线穿透该线配置结构，使得该线配置结构包括第一端部和第二端部，所述端部位于所述线配置结构的沿着所述纵向方向的相对端部处， -所述线配置结构的宽度沿着所述线配置结构的所述延伸朝向所述第一端部和/或所述第二端部逐渐减少，所述宽度可在横向于所述通量线方向并且横向于所述纵向方向延伸的宽度方向上被测量。
2.—种用于为车辆(81)提供电能的配置结构，其中，所述配置结构包括接收装置(85)，其适于接收交变电磁场的所述磁分量，并且通过磁感应产生交变电流，其中，所述接收装置(85)包括至少一个相线，每个相线适于传送所述交变电流中的一相，其中 -每个相线形成至少一个线圈(C)， -每个线圈(C)包括所述相线的至少一个绕圈， -所述至少一个绕圈围绕所述线圈的中心轴缠绕， -所述一个或者多个线圈(C)配置成形成沿着横向于所述线圈的所述中心轴或者横向于所述线圈配置结构的线圈(C)的所述多个中心轴的纵向方向延伸的线圈配置结构，使得所述线圈配置结构包括第一端部和第二端部，所述端部位于所述线圈配置结构的沿着所述纵向方向的相对的端部， -所述线圈配置结构的宽度沿着所述线圈配置结构的所述延伸朝向所述第一端部和/或所述第二端部逐渐减少，所述宽度可在横向于所述一个/多个中心轴并且横向于所述纵向方向延伸的宽度方向上被测量。
3.根据前述权利要求所述的配置结构，其特征在于，所述线圈配置结构包括多个所述线圈(C)，其以连续的顺序和/或互相叠置的方式在所述纵向方向上配置，并且，其中所述线圈配置结构中的所述线圈(GCL，RCL，BCL，GCR，RCR，BCR)中的至少一个在所述第一和/或所述第二端部处沿着所述线圈配置结构的所述延伸朝向所述对应的端部成锥形。
4.根据前述权利要求所述的配置结构，其特征在于，所述线圈配置结构中的至少两个所述线圈(C)是同一相线的线圈，其沿着所述纵向方向连续地配置由此限定了至少一个边界区，在该边界区，同一相线的所述至少两个线圈(C)的第一和第二线圈可选地以一定间隙或者互相叠置地互相接界，其中，所述第一线圈(GCL，RCL，BCL，GCR，RCR，BCR)是位于所述线圈配置结构的所述第一端部处或者所述第二端部处的端部线圈，所述第一线圈由于沿着其延伸朝向所述第一端部或者朝向所述第二端部的其锥形构造，与在所述边界区处的边界区域相比，在所述第一端部或者第二端部处在端部区域上沿着所述纵向方向每单位长度覆盖更小的区域。
5.—种车辆(81)，其包括前述权利要求之一所述的配置结构，其中，所述配置结构位于所述车辆(81)的所述底部，如果所述车辆(81)在水平的地铁或者水平的轨道上行进，使得所述线圈(C)的所述中心轴在垂直方向上延伸。
6.—种用于为车辆(81)提供电能的配置结构，其中，所述配置结构包括发生装置，其适于产生交变电磁场，所述交变电磁场用于通过磁感应在对应的接收装置(85)中产生交变电流，其中，所述发生装置包括至少一个相线(U，V，W)，每个相线(U，V，W)适于传送所述交变电流中的一相， 其中 -所述至少一个相线(u，v，w)被配置成形成沿着横向于通量线方向的纵向方向延伸的线配置结构，其中，所述电磁场的磁通量线穿透该线配置结构，使得该线配置结构包括第一端部和第二端部，所述端部位于所述线配置结构的沿着所述纵向方向的相对端部处， -所述线配置结构的宽度沿着所述线配置结构的所述延伸朝向所述第一端部和/或朝向所述第二端部逐渐减少，所述宽度可在横向于所述通量线方向并且横向于所述纵向方向延伸的宽度方向上被测量。
7.根据前述权利要求所述的配置结构，其特征在于，所述线配置结构中的至少一个相线(U，V，W)沿着所述纵向方向弯折，其中，该相线(U，V，W)包括横向于所述纵向方向延伸的第一节段(I)和在每种情况下都连接两个第一节段(I)的第二节段(2)，所述第二节段(2)基本在所述纵向方向上延伸，并且，其中所述第一节段(I)的所述长度沿着所述线配置结构的所述延伸朝向所述第一端部和/或朝向所述第二端部逐渐减少。
8.根据权利要求6所述的配置结构，其特征在于，所述配置结构是线圈配置结构，其包括多个线圈(C)，所述多个线圈(C)以连续顺序和/或互相叠置的方式沿着所述纵向方向配置，并且，其中在所述线圈配置结构的所述第一端部和所述第二端部处的至少一个所述线圈(GCL，RCL，BCL，GCR，RCR，BCR)沿着所述线圈配置结构的所述延伸朝向所述线圈配置结构的所述对应的端部成锥形。
9.根据前述权利要求所述的配置结构，其特征在于，所述线圈配置结构中的至少两个所述线圈(C)是同一相线的线圈，其连续地配置在所述纵向方向上，由此形成了至少一个边界区，在该边界区，所述同一相线的所述至少两个线圈(C)中的第一线圈和第二线圈可选地以一定间隙或者彼此叠置地互相接界，其中，所述第一线圈(GCL，RCL, BCL, GCR, RCR, BCR)是位于所述线圈配置结构的所述第一端部处或者所述第二端部处的端部线圈，并且，所述第一线圈由于沿着其延伸朝向所述第一端部或者朝向所述第二端部的其锥形构造，与在所述边界区处的边界区域相比，在所述第一端部或者第二端部处在端部区域上沿着所述纵向方向每单位长度覆盖更小的区域。
10.—种用于制造用于为车辆(81)提供电能的配置结构的方法，其中，制造所述配置结构的接收装置(85)，其适于在操作期间接收交变电磁场的所述磁分量并且通过磁感应产生交变电流，其中，所述接收装置(85)配备有至少一个相线(U，V，W)，每个相线(U，V，W)适于在操作期间传送所述交变电流中的一相， 其中 -所述至少一个相线(U，V，W)被配置成形成沿着横向于通量线方向的纵向方向延伸的线配置结构，其中，所述电磁场的磁通量线穿透该线配置结构，使得该线配置结构包括第一端部和第二端部，所述端部位于所述线配置结构的沿着所述纵向方向的相对端部处， -所述线配置结构以这样的方式形成:所述线配置结构的宽度沿着所述线配置结构的所述延伸朝向所述第一端部和/或朝向所述第二端部逐渐减少，所述宽度可在横向于所述通量线方向并且横向于所述纵向方向延伸的宽度方向上被测量。
11.一种制造用于为车辆(81)提供电能的配置结构的方法，特别是制造根据权利要求1-4中的一项的所述配置结构的方法，其中，制造所述配置结构的接收装置(85)，其适于在操作期间接收交变电磁场的所述磁分量，并且通过磁感应产生交变电流，其中，所述接收装置(85)配置有至少一个相线，每个相线适于在操作期间传送所述交变电流中的一相， 其中 -至少一个线圈(C)由每个相线形成， -每个线圈(C)由所述相线的至少一个绕圈形成， -所述至少一个绕圈围绕所述线圈的中心轴缠绕， -所述一个或者多个线圈(C)配置成形成沿着横向于所述线圈的所述中心轴或者横向于所述线圈配置结构的线圈(C)的所述多个中心轴的纵向方向延伸的线圈配置结构，使得所述线圈配置结构包括第一端部和第二端部，所述端部位于所述线圈配置结构的沿着所述纵向方向的相对的端部， -所述线配置结构以这样的方式形成:所述线圈配置结构的宽度沿着所述线圈配置结构的所述延伸朝向所述第一端部和/或朝向所述第二端部逐渐减少，所述宽度可在横向于所述一个/多个中心轴并且横向于所述纵向方向延伸的宽度方向上被测量。
12.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述线圈配置结构由多个所述线圈(C)形成，其以连续的顺序和/或互相叠置的方式在所述纵向方向上配置，并且，所述线圈配置结构中的所述线圈(GCL, RCL, BCL, GCR, RCR, BCR)中的至少一个在所述第一和/或所述第二端部处沿着所述线圈配置结构的所述延伸朝向所述对应的端部成锥形。
13.一种用于制造车辆(81)的方法，其中，权利要求1-4中的一项所述的配置结构配置在所述车辆(81)的所述底部，当所述车辆(81)在水平的地铁或者水平轨道上行进时，则使得所述线圈(C)的所述中心轴在垂直方向上延伸。
14.一种制造用于为车辆(81)提供电能的配置结构的方法，特别是制造权利要求6-9的一项所述的配置结构的方法，其中，制造所述配置结构的发生装置，其适于在操作期间产生交变电磁场，所述交变电磁场用于在对应的接收装置(85)中通过磁感应产生交变电流，其中，至少一个相线(U，V，W)设置用于所述发生装置(85)，其中，每个相线(U，V，W)适于在操作期间传送所述交变电流中的一相， 其中 -所述至少一个相线(U，V，W)被配置成形成沿着横向于通量线方向的纵向方向延伸的线配置结构，其中，在操作期间，所述电磁场的磁通量线穿透该线配置结构，使得该线配置结构包括第一端部和第二端部，所述端部位于所述线配置结构的沿着所述纵向方向的相对端部处， -所述线配置结构以这样的方式形成:所述线配置结构的宽度沿着所述线配置结构的所述延伸朝向所述第一端部和/或朝向所述第二端部逐渐减少，所述宽度可在横向于所述通量线方向并且横向于所述纵向方向延伸的宽度方向上被测量。
15.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述线配置结构中的至少一个相线(U, V,ff)被配置成沿着所述纵向方向弯折，使得该相线(U，V，W)包括横向于所述纵向方向延伸的第一节段(I)和在每种情况下都连接两个第一节段的第二节段(2)，所述第二节段基本在所述纵向方向上延伸，并且，其中所述第一节段的所述长度沿着所述线配置结构的所述延伸朝向所述第一端部和/或朝向所述第二端部逐渐减少。
【文档编号】B60M7/00GK104470752SQ201380030316
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年4月23日 优先权日:2012年4月23日
【发明者】R·查因斯基, K·沃罗诺维茨 申请人:庞巴迪运输有限公司
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