[发明专利]利用适于接收交变电磁场的接收装置为车辆提供电能

说明书

本发明涉及为车辆提供电能的设备，其中，该设备包括适于接收交变电磁场并且通过磁感应产生交变电流的接收装置。该接收装置包括至少一个相线并且优选多个相线，其中，每个相线适于承载交变电流的多个相电流中的不同的一个。另外，本发明涉及包括该设备的车辆。此外，本发明涉及将能量传递至车辆的系统，其中，该系统包括上述设备，包括上述接收装置和主侧导体组件(布置)，所述主侧导体组件(布置)适于产生交变电磁场以被副侧接收装置接收。本发明还涉及制造该设备的方法并且涉及借助于接收交变电磁场并且通过磁感应产生交变电流的接收装置操作车辆的方法。

术语“主侧”和“副侧”与用于变压器的术语相对应地使用。事实上，用于通过感应而将电能从车辆轨道或从车辆止挡传输至车辆的电气零件形成一种类型的变压器。因此，与传统变压器相比的一个区别是车辆以及因此副侧可以移动。

WO2010/031595A2公开了一种为车辆特别是有轨车辆提供电能的设备，其中，该设备包括适于接收交变电磁场并且通过磁感应产生交变电流的接收装置。该接收装置包括由导电材料构成的多个绕组和/或线圈，其中每个绕组或线圈被构造用于产生交变电流的单独相。

本发明可被应用于任何陆地车辆，尤其是有轨车辆，例如轨道车辆(例如有轨电车)，而且也应用于公路汽车，例如个人(私人)客车或公共交通车辆(例如公交车)。优选地，产生交变电磁场的主侧导体布置(conductor arrangement)被集成到车辆的轨道或道路内，以使主侧导体布置的电线在与车辆可在其上行使的道路或轨道表面基本上平行的平面内延伸。在行驶过程中或在车辆停止或停放时，交变电磁场可被接收装置接收。

主侧导体布置的优选实施例的细节在WO2010/031595A2中公开了。例如，主侧导体布置的电线可沿轨道或道路以蜿蜒形式延伸，即这些线的一些部段横向于行驶方向延伸，并且这些线的一些部段在行驶方向上延伸以相互连接这些横向延伸的部段。特别地，如WO2010/031595A2的图5和图12中所示，主侧导体布置优选地产生在行使方向上或在行使方向的相反方向上传播的磁波。波的速度通过横向延伸部段的距离并且通过由主侧电气导体布置的不同相承载的交变电流的频率确定。

还如WO2010/031595A2所述，接收装置可被定位于车辆底侧并且可用铁磁体遮盖，例如平板或板形状的物体。适当的材料是铁素体。该物体聚集和改向磁场的场力线并且因此将该物体上方的场强降低为近乎零。

然而，铁磁材料的物体，或者可选地导电材料的屏蔽体，不能使该物体或屏蔽体一旁位置处的电磁场的场强降低到零。特别是，在人进入或离开车辆时，他们可能要经过该接收装置一旁的区域。因此，对场强的相应限制也适用并且必须不能超过。

本发明的目的是提供一种为车辆提供电能的设备、包括该设备的车辆、包括该设备的系统、制造该设备的方法、以及借助于与产生相同大小的交变电流的接收装置相比降低接收装置一旁的场强的接收装置来操作车辆的方法。

根据本发明的基本概念，本接收装置具有“平面”结构。这种“平面”结构的例子被WO2010/031595A2公开了，特别与该文献的图13至17有关。本文中“平面”是指该接收装置的相线(即不同相位的电线)在水平方向上或近似在水平方向上延伸，如果主侧导体布置和车辆的轨道或道路也在水平方向上延伸。然而，因为这种接收装置通常包括多于一匝的线圈或绕组，并且还包括多于一个的相线，因此，在从上方看时电线之间存在交叉。因此，虽然是平面结构，也不可能使这些电线的所有部段都位于具有单一电线厚度的平面区域内。

此外，这些相线中的至少一个相线可包括具有多于一匝的线圈。匝被理解为围绕着线圈的中心轴线延伸的相线段。换句话说：该段围绕着中心轴线弯曲。并不是在所有情况下所有的匝都围绕该中心轴线整圈旋转延伸。相反，尤其是线圈的最后一匝和第一匝可不围绕中心轴线整圈旋转延伸，这样，至该线圈和来自该线圈的电连接可在适当的位置处并且以适当的方式建立。另一方面，如果线圈具有至少三匝，则至少一匝不是第一匝也不是最后一匝并且一般会围绕着中心轴线整圈旋转延伸。

在这种线圈的实例中，在中心轴线的方向上测量的线圈厚度可等于匝数乘以形成这些匝的电线的厚度，例如。然而，可选地，根据线圈的特定结构，该厚度可能或者可选地大于或小于前面提及的厚度。例如，前后相继的匝可被围绕线圈的中心轴线缠绕以形成螺线(spiral)。这减小了线圈的厚度，并且与具有相同匝数并且所有匝都具有该螺线的外匝尺寸的线圈相比减小了线圈的有效区域。在任何情况下，首选同一相线的所有线圈以同一方式进行，例如所有线圈是螺线或所有线圈包括上下叠置的圈。