利用适于接收交变电磁场的接收装置为车辆提供电能制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种为车辆(81)提供电能的设备，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(85)，所述接收装置(85)包括多个相线，每个相线适于承载交变电流的多个相电流的不同一个，其中，每个相线形成至少两个线圈(C)，每个线圈(C)由至少一匝相线构成，在线圈(C)中任一由一匝构成的情况下，该匝围绕着线圈的中心轴线旋转延伸，在线圈(C)中任一由多余一匝构成的情况下，这些匝是围绕着线圈(C)的中心轴线旋转延伸的相线的前后相继的部段，每个相线的所述至少两个线圈(C)彼此相邻地定位以形成线圈(GCL，GCM1，GCM2，GCR；RCL，RCM1，RCM2，RCR；BCL，BCM1，BCM2，BCR)的序列(G，R，B)，它们覆盖在垂直于线圈(C)的中心轴线延伸的平面中的有效区域，从而在序列的相反两端具有第一端部线圈(GCL；RCL；BCL)和第二端部线圈(GCR；RCR；BCR)，并且可选地，在包括三个或更多个线圈的情况下，在序列的端部线圈之间具有至少一个中间线圈，对于相线(9，10，11)中的至少一个相线来说，所述线圈(GCL，GCM1，GCM2，GCR；RCL，RCM1，RCM2，RCR；BCL，BCM1，BCM2，BCR)的序列(G，R，B)中的每个线圈的匝数不同。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用适于接收交变电磁场的接收装置为车辆提供电能本专利技术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，本专利技术涉及包括该设备的车辆。此外，本专利技术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。本专利技术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。W02010/031595A2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。本专利技术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W02010/031595A2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W02010/031595A2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W02010/031595A2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。本专利技术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。根据本专利技术的基本概念，本接收装置具有“平面”结构。这种“平面”结构的例子被W02010/031595A2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。本专利技术的优选方案包括至少三个线圈，它们是同一相线的线圈。这意味着这些相线中至少一个相线的电线形成至少三个线圈。线圈被理解为包括至少一匝，并且在包括一匝以上的情况下，多个匝被以如下方式布置:使不同匝的部段彼此平行地延伸，或者大致彼此平行地延伸，并且可选地具有相同形状(例如矩形，圆形等)。这些匝的优选形状是矩形，因为前后相继的线圈构成的序列，其中每个线圈具有矩形的匝，可以被布置成覆盖矩形有效区域，该矩形有效区域是由单个线圈覆盖的区域的和。单个线圈所“覆盖”的区域是磁场的磁通线可能延伸跨过的区域，其中，对应于这些通量线的磁通量通过在线圈中诱导相应电压而产生磁感应。这些相线中至少一个相线的线圈(并且优选地所有相线的线圈)彼此相邻地定位，以形成覆盖在垂直于线圈的中心轴线延伸的平面中的有效区域的线圈序列。优选地，具有至少三个线圈(例如五个线圈)，并且在这种情况下线圈序列包括位于该序列相反两端的第一端部线圈和第二端部线圈，在该序列的端部线圈之间具有至少一个中间线圈(例如三个中间线圈)。序列的纵向方向从第一端部线圈向第二端部线圈延伸，即从一端向相反端延伸。特别是，中间线圈也沿纵向方向布置，使得该序列中的所有线圈前后布置(虽然相邻线圈可能发生一些重叠)。特别地，在纵向方向上延伸的纵向轴线可以形成对称轴线，使得该纵向轴线右手侧的序列区域和该纵向轴线左手侧的序列区域关于此对称轴线彼此对称。此对称性也适用于线圈匝的绕行路线，但对于使线圈相互连接以及使线圈连接到外部装置的连接和连接线来说不是必须的。优选地，有效区域是被该序列中单个线圈覆盖的区域的和，即线圈不重叠。然而，小的重叠区域不会显著减小此有效区域。此外，在线圈序列中相邻线圈的区域之间可以存在小的距离，使得此有效区域不是连续的区域。然而，优选此距离很小(例如，小于此线圈序列的纵向方向的2 %，所述纵向方向是从第一端部线圈向第二端部线圈延伸的方向)。如在下面将详细描述的，由不同相线的线圈序列覆盖的不同有效区域相互重叠，但不相同，因为不同的相线被设计用于产生交变电流的不同相。通常，交变电流是三相正弦电流。本专利技术基于下述事实:在接收装置将电力传递至车辆中的任何负载时流经这些相线的电流产生电磁场。由这些相线的不同部段中的一些产生的电磁场通过干扰相互抵消。这意味着存在位于线圈序列旁边尤其是线圈序列的中间部段的旁边的区域，在所述区域中场强很小或甚至接近零。在本文中“场强”是指波动的电磁场的波幅或通过均方根该幅值的分量(在卡迪尔坐标系统的方向上)而计算得到的该场的有效值。然而，还存在位于线圈序列本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种为车辆(81)提供电能的设备，所述设备包括被构造成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(85)，所述接收装置(85)包括多个相线(9，10，11)，每个相线(9，10，11)被构造用于承载所述交变电流的多个相电流的不同一个相电流，其中，每个相线(9，10，11)形成至少两个线圈(C)，每个线圈(C)由相线(9，10，11)的至少一匝构成，在线圈(C)中的任意一个线圈由一匝构成的情况下，该匝围绕着线圈的中心轴线旋转延伸，在线圈(C)中的任意一个线圈由多于一匝构成的情况下，这些匝是围绕着线圈(C)的中心轴线旋转延伸的相线(9，10，11)的前后相继的部段，所述每个相线(9，10，11)的所述至少两个线圈(C)彼此相邻地定位以形成线圈(GCL，GCM1，GCM2，GCR；RCL，RCM1，RCM2，RCR；BCL，BCM1，BCM2，BCR)的序列(G，R，B)，它们覆盖在垂直于线圈(C)的中心轴线延伸的平面中的有效区域，从而在序列的相反两端具有第一端部线圈(GCL；RCL；BCL)和第二端部线圈(GCR；RCR；BCR)，并且可选地，在包括三个或更多个线圈的情况下，在序列的端部线圈之间具有至少一个中间线圈，对于相线(9，10，11)中的至少一个相线来说，所述线圈(GCL，GCM1，GCM2，GCR；RCL，RCM1，RCM2，RCR；BCL，BCM1，BCM2，BCR)的序列(G，R，B)中的每个线圈的匝数不同。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.11.04 GB 1119152.51.一种为车辆(81)提供电能的设备，所述设备包括被构造成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(85)，所述接收装置(85)包括多个相线(9，10，11)，每个相线(9，10，11)被构造用于承载所述交变电流的多个相电流的不同一个相电流， 其中， 每个相线(9，10，11)形成至少两个线圈(C)， 每个线圈(C)由相线(9，10，11)的至少一匝构成， 在线圈(C)中的任意一个线圈由一匝构成的情况下，该匝围绕着线圈的中心轴线旋转延伸， 在线圈(C)中的任意一个线圈由多于一匝构成的情况下，这些匝是围绕着线圈(C)的中心轴线旋转延伸的相线(9，10，11)的前后相继的部段， 所述每个相线(9，10，11)的所述至少两个线圈(C)彼此相邻地定位以形成线圈(GCL，GCMl，GCM2, GCR ；RCL, RCMl，RCM2, RCR ；BCL, BCMl，BCM2, BCR)的序列(G, R, B)，它们覆盖在垂直于线圈(C)的中心轴线延伸的平面中的有效区域，从而在序列的相反两端具有第一端部线圈(GCL ；RCL ；BCL)和第二端部线圈(GCR ；RCR ；BCR)，并且可选地，在包括三个或更多个线圈的情 况下，在序列的端部线圈之间具有至少一个中间线圈， 对于相线(9,10,11)中的至少一个相线来说，所述线圈(GCL, GCMl, GCM2，GCR ;RCL，RCMl, RCM2, RCR ；BCL, BCMl, BCM2, BCR)的序列(G, R, B)中的每个线圈的匝数不同。2.根据前一权利要求所述的设备，其中，所述相线(9，10，11)中的至少一个相线包括三个或三个以上线圈(C)，使得所述线圈(GCL，GCM1，GCM2，GCR ；RCL, RCMl, RCM2, RCR ；BCL,BCM1，BCM2，BCR)的序列(G，R，B)在该序列的端部线圈之间包括至少一个中间线圈(GCM1，GCM2 ；RCM1, RCM2 ；BCM1, BCM2)，并且，所述端部线圈(GCL，GCR ；RCL, RCR ；BCL, BCR)中的每一个由比中间线圈(GCM1，GCM2 ；RCM1, RCM2 ；BCM1, BCM2)少的匝数构成。3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述相线(9，10，11)中的至少一个相线包括至少四个线圈(C)，使得所述线圈(GCL, GCMl, GCM2, GCR ；RCL, RCMl, RCM2, RCR ；BCL, BCMl,BCM2，BCR)的序列(G，R，B)包括至少两个中间线圈(GCM1，GCM2 ;RCM1，RCM2 ；BCM1,BCM2),并且，形成每个端部线圈(GCL，GCR ;RCL，RCR;BCL，BCR)的匝数与形成和相应端部线圈相邻的中间线圈(GCM1，GCM2 ；RCM1, RCM2 ；BCM1, BCM2)中的每一个中间线圈的匝数的比在0.4至0.6的范围内，特别是0.5。4.根据前述任一权利要求所述的设备，其中，所述至少一个相线(9，10，11)中的每一个线圈(C)覆盖在垂直于线圈(C)的中心轴线延伸的平面内与所述线圈(GCL，GCM1，GCM2，GCR ；RCL, RCMl, RCM2, RCR ；BCL, BCMl, BCM2, BCR)的同一序列(G, R, B)中其它线圈(C)相同大小的区域。5.根据前述任一权利要求所述的设备，其中，所述至少一个相线(9，10，11)中作为同一序歹丨J (G，R，B)线圈(GCL, GCM1, GCM2, GCR ；RCL, RCM1, RCM2, RCR ；BCL, BCM1, BCM2, BCR)的一部分的各线圈(C)被定位成关于从第一端部线圈(GCL ;RCL ;BCL)向第二端部线圈(GCR ;RCR ；BCR)延伸的纵向方向相对于彼此移位了恒定的第一位移长度(SLl),所述第一位移长度(SLl)等于在所述设备的操作过程中由所述交变电磁场产生同时在所述纵向方向上传播的预定电磁波的波长的一半。6.根据前述任一权利要求所述的设备，其中，所述至少一个相线(9，10，11)中作为同一序歹丨J (G，R，B)线圈(GCL, GCM1, GCM2, GCR ；RCL, RCM1, RCM2, RCR ；BCL, BCM1, BCM2, BCR)的一部分的各线圈(C)被定位成关于从第一端部线圈(GCL ；RCL ；BCL)向第二端部线圈(GCR ；RCR ；BCR)延伸的纵向方向相对于彼此移位了恒定的第一位移长度(SLl)，这些相线(9，.10，11)的不同线圈序列被定位成关于从这些线圈序列中任一个线圈序列的第一端部线圈(GCL ；RCL ；BCL)向第二端部线圈(GCR ;RCR ;BCR)延伸的纵向方向相对于彼此移位了第二位移长度(SL2)，所述第二位移长度(SL2)等于所述第一位移长度(SLl)除以相线(9，10，.11)数目后的值的整数倍。7.一种包括根据前述任一权利要求所述的设备的车辆(81)，其中，所述设备被设置于车辆(81)的底部，从而当车辆(81)在水平的地铁或水平的导轨上行驶时线圈(C)的中心轴线在竖直方向上延伸。8.一种将能量传递至车辆(81)的系统，所述系统包括沿车辆(81)的行驶路径设置的主侧电气导体布置，所述主侧导体布置被构造用于承载产生相应交变电磁场的交变电流，并且，所述系统包括根据权利要求1-6中任一所述的设备作为用于接收所述交变电磁场以通过磁感应产生交变电流的副侧设备。9.根据前一权利要求所述的系统，其中，所述至少一个相线(9，10，11)中作为同一序列(G, R, B)线圈(GCL, GCMl, GCM2, GCR ；RCL, RCMl, RCM2, RCR ；BCL, BCMl, BCM2, BCR)的一部分的各线圈(C)被定位成关于从第一端部线圈(GCL ;RCL ;BCL)向第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·沃罗诺维茨，R·查因斯基，
申请(专利权)人：庞巴迪运输有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE