利用适于接收交变电磁场的接收装置为车辆提供电能的制作方法

利用适于接收交变电磁场的接收装置为车辆提供电能的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种为车辆(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。
【专利说明】利用适于接收交变电磁场的接收装置为车辆提供电能
[0001]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。
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]本发明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。
[0013]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。
[0014]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)。
[0015]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。
[0016]本发明基于下述事实: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的端部区域的旁边的具有高场强的区域。原因是由不同相线的端部线圈的部段产生的电磁场相互叠加，从而与由各相线产生的电磁场相比生成增大的场幅值。当然，当计算总场时也考虑了相电流之间的移相。然而，根据接收装置的特殊配置，存在其中线圈序列的端部区域的旁边的场幅值大于由各相线产生的场幅值的两倍的实施例。
[0017]在根据现有技术的现有技术方案中，接收装置的所有线圈一般具有相同匝数。由给定大小的电流产生的场强等于由包括单匝的线圈产生的场强乘以匝数。因此，通过减少匝数来降低场强是可能的，但这也会减小接收装置能够传递至相应负载的功率。
[0018]本发明的基本理念是提供/使用对于至少一个相线来说具有至少两个线圈的线圈序列，其中该序列的线圈的匝数不同。具体地，接收装置的每个相线具有包括至少两个线圈的序列。优选地，接收装置的每个相线具有相同数量的线圈。关于制造该设备的方法，建议以下述方式选择匝数，使得:在操作过程中，该设备旁边的电磁场的场强具有与序列中所有线圈的匝数都相等但总匝数相同的情况相比更小的最大值。特别地，该场强是由流经接收装置的电线的电流产生的电磁场的场强，并且可选地，流经被连接到接收装置的电线的任何其它电线的电流产生的电磁场的场强。可选地，并且这是优选情况，场强是电磁场的强度，而该电磁场是由接收装置的电线产生的场而生成的场(并且可选地，由被连接到这些电线的任何电线产生的场)和由通过磁感应在接收装置中诱导电磁电压的而产生电磁场的主侧导体布置的操作而生产的场。在这种情况下，强度是在将能量从主侧感应地传递至副侧接收装置的系统的操作过程中产生的总场的强度。
[0019]具体地，对于给定的匝分布来说，作为位置的函数的强度可以被模拟和/或测量，所述位置具体为沿线圈布置的中心轴线的旁边并且与其平行的直线的位置。另外，匝分布可以不同，并且以这种方式，在总匝数相同的所有匝分布方式中产生的场最大值最小的匝分布方式可以被识别。此过程可以对流经所述接收装置的交变电流的单一相来进行，或者作为优选，可以对于包括所有相线的本设备进行。具体地，匝分布关于接收装置的不同相线可以不同，虽然每个相的总匝数可能相等。然而，在许多情况下，用于该设备的每个相线的相同匝分布导致大大降低的最大强度，与该设备的所有线圈具有相同匝数的情况相比。
[0020]因为线圈序列的中间区域的旁边的场强小于线圈序列的端部区域的旁边的场强，优选地，在序列包括至少三个线圈的情况下，端部线圈的匝数选择成小于中间线圈的匝数。幸而，抵消线圈序列的中间区域的旁边的电磁场是非常有效的(即所生成的场幅值非常小)并且，因此，端部线圈被减少的匝数可以被添加到所述一个中间线圈或多个中间线圈，而不会使线圈序列的中间区域的旁边的场强增大到线圈序列的端部区域的旁边的场强水平之上。如果具有一个以上的中间线圈，这是特别有效的。因此，本发明的优选实施例在每个线圈序列中包括四个线圈，从而在每个序列中有两个中间线圈和两个端部线圈。在此配置中，两个中间线圈与两个端部线圈的部分产生以有效的方式互相抵消的电磁场，并且只有不同相线的很小的部分产生在端部线圈的旁边的区域中具有增大的场幅值的电磁场。
[0021]然而，本发明还覆盖了其中只有两个线圈形成相的线圈序列的实例。具体地，如果具有两相或三相或甚至更多相(即接收装置的导体布置产生具有两相或更多相的交变电流)，那么至少一相的线圈序列中每个线圈的匝数可以选择成使得所生成的场强具有与相线的相等匝数或相同总匝数相比更小的最大值。
[0022]根据上述本发明的基本理念，用于这些相线中至少一个相线的序列的线圈的匝数不同。优选地相差至少一个匝。
[0023]因此，下面是所建议的:一种为车辆提供电能的设备，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，所述接收装置包括多个相线，每个相线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，
[0024]-每个相线形成至少两个线圈，
[0025]-每个线圈由相线的至少一匝构成，
[0026]-在线圈中的任意一个线圈由一阻构成的情况下,该阻围绕着线圈的中心轴线旋转延伸，
[0027]-在线圈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的中心轴线旋转延伸的相线的前后相继的部段，
[0028]-所述每个相线的所述至少两个线圈彼此相邻地定位以形成线圈的序列，它们覆盖在垂直于线圈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和第二端部线圈，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，对于这些相线中的至少一个相线来说，所述线圈的序列中的每个线圈的匝数不同。
[0029]具体地，所述相线中的至少一个相线包括三个或三个以上线圈，使得所述线圈的序列在该序列的端部线圈之间包括至少一个中间线圈，并且，所述端部线圈中的每一个由比中间线圈少的匝数构成。
[0030]相线的匝的配置可以成为“匝分布”。例如，相线的线圈的总匝数可以是固定的，并且作为位置的函数的场强和/或最大场强可以通过总匝数在各线圈上的分配而进行优化，特别是以最佳可能的方式分配。具体分配特征将在下面进行描述。在任何情况下，优选特定接收装置的每个线圈序列中的匝分布是相同的。
[0031]本发明还覆盖包括在本说明书中描述的实施例之一的设备的车辆，其中，所述设备被设置于车辆的底部，从而当车辆在水平的地铁或水平的导轨上行驶时线圈的中心轴线在竖直方向上延伸。
[0032]此外，本发明覆盖将能量传递至车辆的系统，所述系统包括沿车辆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，所述系统包括在本说明书中描述的实施例之一的设备，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。。
[0033]此外，一种制造为车辆提供电能的设备的方法被建议，所述设备的接收装置被制造成在操作过程中接收交变电磁场并且通过磁感应产生交变电流，所述接收装置被装备有多个相线，每个相线被构造成在操作过程中承载所述交变电流的多个相的不同一个相，其中，
[0034]-每个相线形成至少两个线圈，
[0035]-每个线圈由相线的至少一匝构成，
[0036]-在线圈中的任意一个线圈由一阻构成的情况下,该阻围绕着线圈的中心轴线旋转延伸，
[0037]-在线圈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的中心轴线旋转延伸的相线的前后相继的部段，
[0038]-每个相线的所述至少两个线圈彼此相邻地定位以形成线圈的序列，它们覆盖在垂直于线圈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和第二端部线圈，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，
[0039]-对于相线中的至少一个相线来说，所述线圈的序列中的每个线圈的匝数不同。
[0040]具体地，所述相线中的至少一个相线被装备有三个或三个以上线圈，使得所述线圈的序列包括至少一个中间线圈，并且，所述端部线圈中的每一个由比中间线圈少的匝数构成。
[0041]具体地，由所述设备产生的，以及可选地或附加地，由包括所述设备并且还包括用于产生电磁场的主侧导体布置的系统产生的，电磁场、电场或磁场的场强的测量、仿真和/或计算中的至少一个被执行，并且基于所述测量、仿真和/或计算的结果，所述相线中的至少一个相线的线圈的匝数被改变并且被选择用于实际中所使用的设备。优选地，对于具有相同总匝数的不同匝分布，所述场强的测量、仿真和/或计算可以重复地特别是反复地进行。
[0042]另外，一种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被提供，多个相线被所述接收装置使用，每个相线承载着所述交变电流的多个相的不同一个相，其中，
[0043]-每个相线被利用至少两个线圈操作，
[0044]-在每个线圈中,所述交变电流由相线的至少一匝承载，
[0045]-在线圈中的任意一个线圈由一阻构成的情况下,该阻围绕着线圈的中心轴线旋转延伸，
[0046]-在线圈中的任意一个线圈由多余一匝构成的情况下，这些匝是围绕着线圈的中心轴线旋转延伸的相线的前后相继的部段，
[0047]-所述每个相线的所述至少两个线圈被用作线圈的序列，它们覆盖在垂直于线圈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和第二端部线圈，并且可选地，在包括三个或更多个线圈的情况下，在该序列的端部线圈之间具有至少一个中间线圈，
[0048]-在相线的至少一个相线中(并且优选在所有相线中)，所述交变电流的相电流流经的线圈序列内每个线圈的匝数不同。
[0049]具体地，如果线圈序列包括三个或三个以上线圈，使得线圈序列包括至少一个中间线圈，交变电流的相电流优选地流经比中间线圈匝数少的端部线圈。
[0050]制造该设备的方法和借助于接收装置操作车辆的方法的实施例是从对所述设备的实施例的描述得出的。
[0051]特别地，优选至少一个相线(并且优选每个相线)包括三个或三个以上线圈，使得线圈序列在该序列的端部线圈之间包括至少一个中间线圈。每个端部线圈由比中间线圈少的匝数构成。优选地，在序列中具有三个线圈的情况下，形成端部线圈的匝数与形成中间线圈的匝数的比在0.33至0.66范围内，优选地在0.4至0.6范围内，具体为0.5。
[0052]特别地，至少一个相线可包括至少四个线圈，使得线圈序列包括至少两个中间线圈。另外地或可选地，作为该序列中的相邻线圈的两个中间线圈可以由相同匝数的相线构成。然而，存在这样的可选实施例，其具有三个中间线圈或至少三个中间线圈，并且位于两个其它的中间线圈之间的中心线圈的匝数不同于所述其它中间线圈的匝数。在任何情况下，四个或四个以上线圈使得能够实现其中端部线圈的匝数被减少更多的匝数的配置，因为三个或更多个中间线圈可能具有增加的线圈数。
[0053]在特别优选的实施例中，至少一个相线(并且优选每个相线)包括至少四个线圈，使得线圈序列包括至少两个中间线圈，其中，两个端部线圈可选地由相同匝数的相线构成，并且其中，形成每个端部线圈的匝数与形成和相应端部线圈相邻(即邻近)的中间线圈的匝数的比在0.33至0.66、优选在0.4至0.6的范围内，具体为0.5。发明人的研究显示对于四个线圈的序列来说理想的匝分布具有比接近0.5的特征。然而，并不是序列中所有的总匝数允许该比值精确地是0.5或基本上精确为0.5。例如，二十匝的总匝数遵循3-7-7-3的优选匝分布，即端部线圈具有三匝，中间线圈具有七匝。对于五个线圈来说，分配可以是2-4-3-4-2或4-9-6-7-4，例如。优选地，在五个线圈的情况下，中心线圈的匝数是每个线圈的平均数。
[0054]通过将线圈序列的总匝数以优化的方式分配在序列的各线圈上而实现降低在预定位置范围内场强最大值的匝分布的优化可以从下述分配开始，其中，根据前一段中描述的情形，与端部线圈相邻的仅有的一个中间线圈或多个中间线圈具有比相邻的端部线圈多的匝数。然后，修改匝分布，并且如果此修改导致改善的(降低的)预定位置范围内的场最大值，则可以确定。特别是，为了进行优化，由主侧导体布置和副侧接收装置产生的总场可以考虑进去。
[0055]然而，具体地，如果考虑了将能量从主侧导体布置传递至副侧接收装置的系统的总场并且如果线圈序列包括五个线圈，那么三个中间线圈中每个线圈的匝数可以不同。例如，五个线圈的总匝数可以是15。在这种情况下，匝分布可以是2-4-3-4-2，即中心线圈只有三匝，而两个另外的中间线圈有四匝。在总匝数为35匝的情况下，匝分布可以是5-9-7-9-5或，可选地，4-10-7-10-4。因此，在上面对于线圈序列中具有四个线圈所提及的规则可以下述方式适用于五个或五个以上线圈:形成每个端部线圈的匝数与形成直接相邻端部线圈的中间线圈的匝数的比在0.33至0.66范围内，优选地在0.4至0.6内，具体为0.5。然而，不必须直接相邻端部线圈的两个中间线圈具有相同匝数。具体地，它们的匝数可以相差一或二。另外地或可选地，两个端部线圈的匝数可以相差一或二或相差其它数。
[0056]优化匝分布，具体地通过减小端部线圈的匝数和增加中间线圈的数目，具有在不使用用于屏蔽环境不受电磁场或磁场影响的附加材料的情况下可以得到场强的最大极限的优势。另外，不需要减少总匝数和/或降低由主侧导体布置产生的电磁场的场强。本发明对于在主侧导体布置和副侧接收装置之间具有相当大距离的感应电力传递系统是特别有用的，具体地，这在包括副侧接收装置的车辆相对于主侧导体布置移动时发生。
[0057]一般来说，用于匝分布的优化的标准优选是在预定位置范围中的场强的最大值(具体地磁场幅值的RMS)，例如所述位置是沿着与线圈布置的中心线平行的直线的位置。
[0058]如上面提及的，形成整匝的电线部段的长度对于同一线圈的不同匝来说可能不同并且对于不同线圈来说可能也不同。然而，优选同一线圈序列的所有线圈以及，优选地，整个线圈布置的所有线圈具有相同形状并且覆盖相同区域。具体地，如果线圈通过螺线形成，则形成整匝的电线的部段可具有不同长度。然而，如关于附图所描述的，甚至在这种情况下，这些匝的长度的差相当小(例如最大差10%)。然而，一般来说，匝数不同相等效于形成多匝线圈的电线的总长度不同。
[0059]另一实施例基于下述事实:在操作过程中由流经接收装置的相线的电流产生的电磁场的场强可以仅仅通过使用具有五个线圈的序列(至少用于一个相线并且优选用于接收装置所有相线)而被降低。在具有五个线圈的情况下，具有横向于线圈序列的纵向方向延伸的相线部的对。如果考虑每对横向延伸的部段，则流经这些横向延伸的相线部段的电流产生局部相互抵消的电磁场。由于线圈是奇数个，相线的横向延伸的部段可以完全分组成这种类型的对。相比之下，具有偶数个线圈的线圈序列的相线的横向延伸的部段不能完全分组成这种类型的对。而是，还存在没有抵消用配对部段的剩余的横向延伸部段(或者，如果线圈包括一匝以上，则存在相应数目的多个剩余的横向延伸部段)。另外，在序列的所有线圈具有相同形状并且覆盖相同大小的区域的情况下，流经这些线圈的所有电流关于在中心线圈的中心轴线上的点是对称的。
[0060]此外，与只有三个线圈的序列相比，具有五个线圈的序列具有下述优势:存在由三个中间线圈构成的大得多的中间部段。中间部段的旁边的场强与端部部段的旁边的场强相比很小，如上面所述的。与具有七个或七个以上线圈的序列相比，具有五个线圈的序列具有线圈数目更少以及因此重量和在操作过程中的能量损失都减少了的优势。具体地，能量损失通过相线的电阻以及在组合成接收装置的一部分的所有任何铁磁材料中感应的电流所导致。另外，磁极距，即由线圈序列通过感应产生的磁场的磁极的距离，对于四个线圈来说与七个或其它以上线圈相比更大。
[0061]由五个线圈形成的序列的优势也适用，如果该序列中的线圈具有相同匝数的话(即相线的各部段的长度相等，在每种情况下这些部段形成一个线圈)。因此，虽然不优选，但本实施例还包括序列的所有五个线圈具有相同匝数的情况。然而，如优选地，序列中线圈的匝数不同，如本说明书其它部分描述的。在这种情况下，五个线圈的优势增加了优化的匝分布的优势。
[0062]因此，一般来说，包括具有五个线圈的序列的实施例可如下限定:为车辆提供电能的设备，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，所述接收装置包括至少一个并且优选多个相线，每个相线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，
[0063]-每个相线形成五个线圈，
[0064]-每个线圈由相线的至少一匝构成，
[0065]-在线圈中的任意一个线圈由一阻构成的情况下,该阻围绕着线圈的中心轴线旋转延伸，[0066]-在线圈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的中心轴线旋转延伸的相线的前后相继的部段，
[0067]-所述每个相线的五个线圈彼此相邻地定位以形成线圈序列，它们覆盖在垂直于线圈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和第二端部线圈，并且在序列的两个端部线圈之间具有三个中间线圈，用于单一相线或用于所述相线中的至少一个相线(并且优选用于所有相线)。
[0068]关于每个序列具有五个线圈的对应实施例从包括该布置的车辆的限定、用于传递能量到车辆的系统的限定、制造该设备的方法和借助于接收装置操作车辆的方法的限定中得出。
[0069]在实施例中，所述至少一个相线中的每一个线圈覆盖在垂直于线圈的中心轴线延伸的平面内与同一线圈序列的其它线圈相同大小的区域。特别是，各线圈的宽度可以是相同的。该宽度在垂直于线圈的中心轴线并且垂直于从第一端部线圈向第二端部线圈延伸的纵向方向的方向上测量。特别是，在各线圈具有相同宽度的情况下，减小端部线圈关于纵向方向的长度不会降低端部线圈的旁边的场强。
[0070]所述至少一个相线中作为同一序列线圈的一部分的各线圈可以被定位成关于从第一端部线圈向第二端部线圈延伸的纵向方向相对于彼此移位恒定的第一位移长度。“移位”是指线圈不叠置，而是在纵向方向上分布。因此，所述第一位移长度不是两个相邻线圈之间的距离(因为如果线圈重叠或以不存在距离的方式相邻布置，则可能根本不存在此距离)，而是两个相邻线圈从假想的线圈堆叠初始状态开始被移位的长度。在线圈具有相同形状的情况下(例如矩形或圆形等)，所述第一位移长度是两个相邻的线圈中的一个被移动至使所述两个相邻的线圈精确地覆盖相同区域而移动过的长度。优选第一位移长度等于在本设备的操作过程中由交变电磁场产生同时在纵向方向上传播的预定电磁波的波长的一半。
[0071]主侧电气导体布置可适于产生所述预定电磁波。利用相对于车辆的轨道或道路固定的主侧导体布置产生此移动或扩散的电磁波从W02010/031595A2中已知了。例如，该文献的图12和对应说明描述了这种移动的波。如果第一位移长度等于该波长的一半，那么同一线圈序列的线圈承载着可能的最大相电流，同时，如果在中心轴线方向上看(例如如果从上方看)，该相电流在相反的方向上流经每对相邻线圈。当然，根据电的基本原理，相电流在同一方向上流经整个相线。换句话说，如果相线的延伸段得以衔接并且如果在中心轴线方向上看，两个相邻的线圈在相反方向上缠绕。
[0072]具体地，各相线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向第二端部线圈延伸的纵向方向相对于彼此移位了第二位移长度，所述第二位移长度等于所述第一位移长度除以相线数目后的值的整数倍。例如，在具有三个相线的情况下，序列可以被移位的第一位移长度的1/3(这是优选的，因为各序列的布置的总长度更小)或第一位移长度的2/3。因此，在这些例子中，所述整数将是I或2。
[0073]下面参考附图描述本发明的例子。
[0074]图1示意性示出了为车辆提供电能的设备的俯视图，其中该设备包括三个相线，每个相线形成彼此相邻布置的四个线圈的系列，
[0075]图2示意性示出了图1的每个相线的两个线圈，其中电磁波也被示出以示意在第一时间点的交变磁场的场强，
[0076]图3示意性示出了与图2中示出的图解类似的图解，但处于后面的一时间点，
[0077]图4示出了与图2和3中示出的图解类似的图解，但是用于一个线圈序列中的两个中间线圈，
[0078]图5示意性示出了一个线圈序列的匝分布，例如是在图1中示出的那些序列中一个序列的匝分布，
[0079]图6示意性示出了用于产生电磁场特别是用于产生在车辆行驶方向上传播的磁波的主侧导体布置，其中该车辆也在图中示意性示出了，
[0080]图7示意性示出了图6的车辆，包括车辆内的一些装置，
[0081]图8示出了车辆的接收装置的侧视图，其中，所述接收装置包括具有各线圈的层并且还包括层上面的铁磁本体，
[0082]图9示出了图1和图8的线圈的俯视图，包括相线层上面的铁磁本体的位置，
[0083]图10示出了图9中示出的布置的可选实施例，其中铁磁本体完全覆盖被各线圈覆盖的有效区域，
[0084]图11示意性示出了线圈序列的俯视图，其中线圈通过以螺线缠绕的匝形成，
[0085]图12是沿与接收装置的线圈设备的中心线平行延伸的直线场强的测量值(这里是RMS)，其中该直线在距所述中心线140cm的距离处延伸，并且其中，所述场强值已经对于具有其中每个线圈具有相等匝的三相线圈布置的匝分布进行了测量，其中，所述场强是指由线圈布置的电气导体以及由主侧导体布置产生的总场，
[0086]图13是模拟的用于类似的主侧导体布置的沿如关于图12所描述的直线的总场强，
[0087]图14是根据本发明与图13中示出的情形相同但用于优化的匝分布的模拟的总场强，和
[0088]图15是与图1中示出的布置类似的布置，但每个序列具有五个线圈。
[0089]图1示出了四个线圈序列，其中每个序列由用于通过磁感应产生三相交流电的导体布置的不同相线形成。该布置是安装到车辆的接收装置的一部分。
[0090]序列G，R，B中每一个包括四个线圈C。用于序列G的各线圈用GCL，GCMl, GCM2，GCR表示，用于序列R的各线圈用RCL，RCMl，RCM2，RCR表示，而用于序列B的各线圈用BCL，BCMl, BCM2, BCR表示。在本例子中，线圈C具有矩形形状，即相应形状覆盖的区域是矩形。可选地，任何其他形状也是可能的。然而首选所有线圈的形状相同并且该接收装置的导体布置的所有序列具有相同数目的线圈。因为线圈C的每个序列G，R，B通过彼此相邻地放置各个线圈而形成，所以每个序列G，R，B的有效区域也是矩形，在本例子中。此外，同一相线的线圈C不重叠，从而序列的有效区域等于被序列G，R，B的线圈C覆盖的区域的和。为了更清楚地说明此符号，例如，线圈符号“GCL”是指该线圈是序列G的一部分并且该线圈是序列G的左侧L线圈(即第一端部线圈)。符号“GCM1”是指该线圈C是序列G的一部分并且是第一中间Ml线圈C。作为线圈符号(例如GCR)中的第三字母的符号“R”是指该线圈是相应序列中的右侧R线圈(即第二端部线圈)。图1中示出的三个序列G，R，B在图示的竖直方向上排列，但这仅用于说明目的。实际上，优选不在垂直于纵向方向的方向上排列，其中该纵向方向从每个序列中的左侧线圈向右侧线圈延伸并且在图1中是水平方向。[0091]序列G中的各线圈被相对于彼此移位了第一位移长度SLl并且此第一位移长度SLl对于序列G的所有线圈对来说是恒定的，这也适用于其它序列R和B。上述也可适用于每个序列可包括不同数目的线圈的其它布置。第一位移长度SLl用双线箭头表示。还示出了与序列G的线圈C相邻延伸的单线箭头。这些单线箭头示意出为了生成构成线圈C的匝而缠绕相线的方向。其它序列R，B与序列G以相同方式形成。然而，不同的其它序列G，R，B被相对于彼此移位了第二位移长度SL2，对于G，R来说，该第二位移长度SL2也用双线箭头表示了。第三序列B也被相对于第二序列R移位了相同的第二位移长度SL2。此第二位移长度SL2是第一位移长度SLl的1/3。在电磁场情况下,其中，该电磁场关于纵向方向具有变化的周期性场强(这种变化的磁场在图2-图4中示出了)，其中周期长度等于第一位移长度SLl乘以二，相同大小的电流被诱导在横行于纵向方向延伸的每个部段中，如果这些部段被布置在纵向方向上的同一位置处或布置在同一位置加或减两倍的第一位移长度SLl处的话。在后面的图2-图4中，与诱导电压和产生电流有关的一些情形被讨论，包括对该设备旁边该场的场幅值的影响。“旁边”是指不高于和不低于该序列，而是在图1的水平或竖直方向上的这些序列G，R, B的旁边。
[0092]图15示出了图1的变异，该设备每个序列具有五个线圈。因此，用于序列G的各线圈用 GCL，GCM1，GCM2，GCM3, GCR 表示，用于序列 R 的各线圈用 RCL，RCM1，RCM2，RCM3, RCR表示，而用于序列8的各线圈用80^，8011，80112，8010，80?表示。其它的，图1的描述以及图1中示意性示出的设备的其它变异和/或特征的描述也适用于在图15中示意性示出的设备。
[0093]图2至图4还示出了图1或图15中示出的布置的线圈的俯视图，但不是所有线圈都示出了，并且图中还示出了磁波。磁波在线圈序列的纵向方向上以速度v_M移动，该纵向方向用“X-方向”表示。只为示意目的，垂直于纵向方向的方向用于示意变化的磁通量B。实践中，磁通量B实际上在纵向方向上变化，但在垂直于纵向方向也垂直于线圈的中心轴线(因此这些轴线都垂直于图1至图4和图15的成像平面延伸)的方向上没有显著变化。相应的磁场的通量线大致平行于彼此并且还平行于线圈的中心轴线延伸。
[0094]磁通量B(X)是位置X的正弦函数。波长等于第一位移长度SLl乘以二。在图2中示意的时间点上，磁通量B在线圈GCL的左端、也是线圈G序列的左端最大。因为不同序列G，R，B相对于彼此移位了第二位移长度SL2，序列R左端(即线圈RCL左端)处的磁通量仍是正的。因此，流经线圈RCL端部处的电线的电流与流经线圈GCL左端处的电线的电流在同一方向上流动，但比其小。然而，流经线圈BCL左端处的电线的电流在相反向上流动。因此，由流经左端区域中的线圈电流产生的磁场部分地相互抵消。
[0095]相比来说，图3示出了其中流经线圈GCL，RCL, BCL端部处的电线的电流在相同方向上流动的另一时间点。由此，由这些电流产生的磁场不能相互抵消，而是产生加重的磁场。这也适用于在序列G，R，B左端处的线圈GCL，RCL，BCL的其它部分中的电流。当然，上述也适用于序列G，R，B的相反两端处的线圈GCR，RCR，BCR。所产生的加重的磁场可在端部线圈的旁边监测到。
[0096]这些序列的中间线圈旁边的情况不同，如图4中所示。作为例子，序列G的中间线圈GCMl，GCM2被图示了。由磁波产生的电流通过这两个相邻的中间线圈在相反的方向上循环。因此,例如,在图4顶部的中间线圈的旁边，由流经中间线圈GCM1，GCM2的电流产生的磁场部分地相互抵消。
[0097]因此，考虑到关于图2、图3、图4所示意的，端部线圈中的匝数可以选择为小于中间线圈中的匝数。图5示意性示出了具体例子，其中序列G的所有线圈的总匝数是二十四。每匝都用矩形表示。例如，在每种情况下左侧线圈GCL和右侧线圈GCR都包括四匝，并且在每种情况下中间线圈GCM1，GCM2都包括八匝，如图5中所示。在每个序列包括五个线圈的情况下，第三中间线圈GCM3可以具有如图5所示的第二中间线圈GCM2的匝数并且第二中间线圈GCM2(关于该序列的纵向方向的中间线圈)可具有相同或不同的匝数。优选地，在每个序列包括五个线圈的情况下匝数的分布是关于最大场强优化的结果，如上面和下面所述的。
[0098]图6示出了被有轨车辆81，例如地区公共交通火车或有轨电车，使用的轨道83 (这里是包括两个导轨的铁路轨道)。主侧电气导体布置被安装至轨道，用于产生电磁场。它包括彼此独立操作的部段T1，T2，T3。在图6所示的情形中，只有中间部段Τ2被操作，因为车辆81的接收装置85位于部段Τ2上。例如，主侧导体布置可以如在W02010/031595A2中与该文献的图1相关的描述进行设计。如附图6所示，前后相继的部段Τ1，Τ2，Τ3中的每一个可以通过用于接通和断开部段Τ1，Τ2，Τ3的单独的开关Κ1，Κ2，Κ3连接至干线108。在三相交流电系统中，干线108可包括用于每相的线或缆。干线108的远端(在图6的右手侧，但没有示出)可包括所有三相的公共星点。可选地，干线108可以是DC(直流电)线并且开关Kl，Κ2，Κ3可包括用于产生流经部段Tl，Τ2，Τ3的交流电的逆变器。干线108的相反位置被连接到能源101。
[0099]主侧导体布置可设置于地下或地上。特别是在具有轨道车辆的轮子可以在上面滚动的两个导轨的铁轨情况下，导体布置可设置于地上铁路枕木水平上导轨之间，或者部分设置于地上，但在铁路枕木下面。如果铁路枕木由混凝土支撑，例如，枕木或用于保持铁轨的其它结构可以包括孔和/或腔，导体设备的线可以在其中延伸。因此，铁路结构可以用于将电线线保持为预期的蛇形形状。在公路情况下，主侧导体布置也可以设置于地下(即集成在公路材料中)和/或地上。
[0100]有轨车辆81在其底侧包括用于接收由主侧导体布置产生的电磁场的接收装置85。接收装置85被电连接到车载电气网络86 (参考图7)，使得在接收装置85中感应的电能可在车辆81内分配。例如，辅助装置90和位于具有轮子88a，88b，88c，88d的转向架87a，87b中的用于驱动推进电机(未示出)的推进单元80，84可被连接到分配网络86。此外，储能装置82，比如电磁能存储装置和/或电容器设备，例如超级电容，也可被连接到分配网络。因此，储能装置82可以通过由接收装置85接收的能量充电，特别是在车辆81在轨道上停止的过程中。当车辆81在轨道上行驶时，用于行驶车辆81所需的推进能量的一部分可从储能装置82取得，并且同时被接收装置85接收的能量可以用于该驱动力，即可以是推进能量的一部分。
[0101]图8的剖视图示意性示出了轨道201和轨道201上方的车辆(例如图6和图7的轨道和车辆)的接收装置213。轨道201和接收装置213包括横向于行使方向(图8_10中的水平方向，在图8中用表示车辆速度v_A的箭头表示)延伸的电线(在图8中用小圆表示)。然而，图8-10中电线的布置和位置被选择成只用于说明目的，而不是对应于在本发明的实施例中实际上可以使用的位置。相反，接收装置213的电线(也称为:相线)形成如上所述的线圈。图9和10中示出的接收装置的电线9，10，11的布置仅仅表示在本示例中有三个相线。此外，电线9，10，11的布置示意出被线圈覆盖的有效区域的外部尺寸。此有效区域小于矩形308表示的接收装置213的外部尺寸。例如，电线9，10，11可相互连接以形成星点122。在图9和10中左侧示出的电线9，10，11的连接部之间，电压U1，U2，U3 (它们是时间t的函数)在接收装置的操作过程中通过磁感应诱导。
[0102]由铁素体或另一铁磁材料制成的板形状的本体211在接收装置213的电线所在的平面上方的平面内在更高的水平处延伸。图9和图10的俯视图显示本体211的尺寸与有效区域相比可能不同。优选地，与图9中更小尺寸的本体211相比，本体211在行使方向上的长度和在垂直于行使方向并且垂直于线圈的中心轴线的方向上的宽度至少与被线圈覆盖的有效区域一样大(图10)。优势在于这些线圈被本体211完全覆盖，并且因此，位于本体211上方的车辆内部被保持基本上没有由线圈和由主侧导体布置产生的电磁场。另一方面，本体211集中了磁通量线并且因此提高了在主侧导体布置和车辆的接收装置之间通过感应实现的磁耦合的效率。磁耦合在图9和图10中用字母M表示。
[0103]图11示出了形成单一相线线圈序列的线圈CL，CMl，CM2，CR的平面布置。类似于图1中示出的布置，图11中示出的线圈序列可与两个另外的相线的两个另外线圈序列相结合，其中不同的线圈序列相对于彼此在纵向方向(图1和图11中的水平方向)上移位。图11中示出的该序列的所有线圈通过螺线缠绕的相线形成，使得该布置在垂直于图11图像平面的方向上尤其是平面的。
[0104]相线19具有用于将相线连接到外部装置，例如整流器和/或图6和图7中示出的车辆的车载电气网络，的两个终端连接部20a，20b。紧跟着从终端连接部20a开始的相线19的延伸部，相线19延伸三匝31a，31b，31c以形成螺线第一端部线圈CL。内匝31c被连接到第一连接线32，用于将第一端部线圈CL与第一中间线圈CMl相连接。
[0105]紧跟着相线19的另一延伸部，第一连接线32被连接到第一中间线圈CMl的内匝33f，第一中间线圈CMl也具有形成螺线线圈的多匝33a - 33f，但第一中间线圈CMl的匝数是六。第一中间线圈CMl的外匝33a被经由第二连接线34连接到第二中间线圈CM2的外匝35a。第二中间线圈CM2与第一中间线圈CMl以相同的方式配置，即也包括六匝35a - 35f。
[0106]第二中间线圈CM2的内匝35f被经由第三连接部36连接到第二端部线圈CR的内匝37c，第二端部线圈CR包括三匝37a，37b，37c并且与第一端部线圈CL以相同的方式配置。第二端部线圈CR的外匝37a与相线19的第二终端连接部20b连接。
[0107]螺线线圈也可以在线圈序列的其它配置中使用。例如，每个序列的线圈数目可能不同。另外地或可选地，单个线圈中的匝数可能不同。例如，匝的分布可以是3-7-7-3或4-6-6-4 或 2-4-6-4-2 或 3-5-4-4-2。
[0108]在所有情况下都不需要两个端部线圈具有相同的匝数。另外，不需要与端部线圈相邻的两个中间线圈具有相同的匝数。一般来说，匝的分布的优化可能产生用于各线圈的任意匝数。然而，在多数情况下，端部线圈的匝数小于中间线圈中至少一个(或只有的一个中间线圈)的匝数。特别是，端部线圈的匝数通常小于相邻的中间线圈的匝数。
[0109]在图11中示意性示出的线圈的序列可以被改型为具有五个线圈。在这种情况下，第三中间线圈CM3可以被插入第二中间线圈CM2和右侧端部线圈CR之间。例如，第三连接部36可以使第二中间线圈CM2与第三中间线圈CM3相连接并且附加的连接部可以使第三中间线圈CM3与相线19的终端连接部20b相连接。匝的任意分布都能够以这种方式实现，无论中间线圈是有两个，三个或更多个。
[0110]图12示出了沿与线圈布置的中心线平行的直线的磁场的总场强B的测量曲线。例如，在图11中示出的线圈布置中，中心线在图示的水平方向上与图中示出的那些匝的上和下部分等距离地延伸，那些匝在图示的水平方向上延伸。在测量结果如图12中所示的情况下，该直线到中心线的距离是1.4m。在图12中的水平轴上，沿直线的长度方向上的位置X被示出了。该测量只在接收装置的线圈旁边的3.6m的总长度上进行。特别是，这等于线圈布置的长度。
[0111]这些测量值是在接收装置的操作过程中产生的总场强B的结果。这是指由产生电磁场以能量传递至接收装置的主侧导体布置以及由接收装置自身产生的总场。在所示出的例子中，线圈布置在直线和中心线之间的距离方向上的宽度是lm。
[0112]图13示出了用于与主侧导体布置类似但不同的配置的沿所述直线的总场强B的模拟依附关系。然而，在图12中示出的测量结果和在图13中示出的模拟相同:在直线的一个位置处具有最大场强，并且在沿直线的其它位置处的场强小得多，而且在一些位置处场强仅仅是最大值的一半(在测量结果实例中)。
[0113]图14示出了与图13中示出的情形相同但用于线圈布置的优化匝分布的模拟结果。场强沿直线只变化很小的值。
【权利要求】
1.一种为车辆(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，并且，所述主侧电气导体布置被构造用于产生所述预定电磁波。
10.一种制造为车辆(81)提供电能的设备的方法，所述设备的接收装置(85)被制造成在操作过程中接收交变电磁场并且通过磁感应产生交变电流，所述接收装置(85)被装备有多个相线(9，10，11)，每个相线(9，10，11)被构造成在操作过程中承载所述交变电流的多个相的不同一个相， 其中， 每个相线(9，10，11)形成至少两个线圈(C)， 每个线圈由相线(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的中心轴线旋转延伸的相线(9，10，11)的前后相继的部段， 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, 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，在序列的端部线圈(GCL，GCR ；RCL, RCR ；BCL, BCR)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。
11.权利前一权利要求所述的方法，其中，所述相线(9，10，11)中的至少一个相线被装备有三个或三个以上线圈(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)包括至少一个中间线圈(GCM1, GCM2 ；RCM1, RCM2 ；BCMl, 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。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其中，所述相线(9，10，11)中的至少一个相线被装备有至少四个线圈(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 ；BCMl，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)的匝数的比在0.4至0.6的范围内，特别是0.5。
13.根据权利要求10至12中任一所述的方法，其中，由所述设备产生的-并且作为替代或附加措施由包括所述设备并且还包括用于产生电磁场的主侧导体布置的系统产生的-电磁场、电场或磁场的场强的测量、仿真和/或计算中的至少一个被执行，并且基于所述测量、仿真和/或计算的结果，所述相线(9，10，11)中的至少一个相线的线圈的匝数被改变并且被选择用于实际中所使用的设备。
14.一种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(85)操作车辆(81)的方法，多个相线(9，10，11)被所述接收装置(85)使用，每个相线(9，10，11)承载着所述交变电流 的多个相的不同一个相， 其中， 每个相线(9，10，11)被利用至少两个线圈(C)操作， 在每个线圈中，所述交变电流由相线(9，10，11)的至少一匝承载， 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(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)被用作线圈(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，在该序列的端部线圈(GCL，GCR ;RCL，RCR ；BCL, BCR)之间具有至少一个中间线圈， 在相线(9，10，11)的至少一个相线中，所述交变电流的相电流流经在线圈(GCL，GCM1，GCM2, GCR ；RCL, RCMl, RCM2, RCR ；BCL, BCM1, BCM2, BCR)的序列(G, R, B)内每个线圈具有不同匝数的线圈。
15.根据前一权利要求所述的方法，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)被在关于从第一端部线圈(GCL ;RCL ;BCL)向第二端部线圈(GCR ;RCR ;BCR)延伸的纵向方向以恒定的第一位移长度(SLl)移位的位置处使用，所述第一位移长度(SLl)等于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。
【文档编号】H01F38/14GK103918151SQ201280054031
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2012年11月2日 优先权日:2011年11月4日
【发明者】K·沃罗诺维茨, R·查因斯基 申请人:庞巴迪运输有限公司