通过感应为陆上车辆,特别是轨道车辆或者道路机动车辆提供电能的制作方法
通过感应为陆上车辆,特别是轨道车辆或者道路机动车辆提供电能的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于通过在位于车辆的轨道上和/或位于所述车辆的停车处的初级侧上产生电磁场，通过载置于车辆上的在电磁场的电源上方的次级侧上接收电磁场的磁分量，并且通过在次级侧上的磁感应，给陆上车辆，特别是轨道车辆或者道路机动车辆提供电能的配置。该配置包括：由导电材料制成的次级侧导体组件(21)，所述导电材料在操作期间产生电磁杂散场，同时所述导电材料传送交变电流，和由可磁化材料制成的次级侧屏蔽组件(23)。所述次级侧屏蔽组件(23)或者所述次级侧屏蔽组件(23)的一部分在与所述次级侧导体组件(21)的同一水平上延伸所述次级侧导体组件(21)的侧部，由此使得位于所述可磁化材料之外的区域屏蔽电磁杂散场。
【专利说明】通过感应为陆上车辆，特别是轨道车辆或者道路机动车辆提供电能
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于为陆上车辆，特别是轨道车辆或者道路机动车辆提供电能的配置结构。通过源极(通常为电导体的绕组和/或线圈)在位于车辆的轨道上和/或位于车辆的停车处的初级侧上产生电磁场。电磁场的磁分量被接收在电磁场的电源上方随车载置的次级侧上。通过在次级侧上的磁感应，产生电能。本发明也涉及用于为陆上车辆提供电能的对应的方法。另外，本发明涉及包含了该配置结构的陆上车辆，特别是轨道车辆或者道路机动车辆。
[0002]但是，本发明的有些方面，但不是所有的方面，涉及一种包括初级侧和次级侧的系统。更确切地，本发明的一个方面仅涉及初级侧，本发明的另一方面仅涉及次级侧。
[0003]术语“初级侧”和“次级侧”是对应于用于变压器的术语被使用。事实上，用于将来自车辆轨道或者来自车辆停车处上的电能通过感应传输到车辆上的系统(感应电能传输系统，简称:IPT系统)的电部件形成了一种变压器。与传统的变压器比较唯一的不同是如下事实:车辆能运动，因而次级侧能运动。
【背景技术】
[0004]W0 2010/000495 Α1说明了用于向车辆传输电能的一种系统和方法。该能量可被传输到正在运动的车辆上。虽然本发明可涉及这样的系统，但是不是将能量传输限制到运动的车辆上。更确切的说，能量可被传输到临时停车时的车辆上(例如在公交车站上的公交车)或者停放时的车辆上。
[0005]车辆可以是任何的陆上车辆，包括轨道约束车辆，例如:传统的轨道车辆，单轨车辆，有轨汽车，和可在轨道上由其它装置引导的车辆。陆上车辆的其它示例是道路机动车辆，包括不受轨道限制的汽车。例如，该车辆可以是具有电操纵推进马达的车辆。该车辆也可以是具有混合燃料推进系统的车辆，例如，可由电能或者由其它能量操纵的系统，其它能量例如为电气化学存储的能量或者燃料(例如，天然气、或者汽油)。
[0006]W0 2010/000495 Α1说明了在用于产生电磁场的初级侧上的盘绕线圈的一个示例。本发明的该初级侧导体组件，其由导电材料制成，该导电材料在操作过程中产生电磁场同时该导电材料传送交变电流，本发明的该初级侧导体组件可具有相同或者不同的配置。在任何情况下，初级侧导体组件的至少一些节段和/或部件具有一定长度和一定宽度，使得该初级侧导体组件包括侧边缘。例如，如在WO 2010/000495Α1中所述，该初级侧导体组件的节段可沿着车辆的轨道延伸，使得在初级侧导体组件的相对侧上具有两个侧边缘。其它配置也是可能的，例如，纵向电导体沿着行进方向延伸，电导体的线圈具有几个绕组，并且电导体的配置结构具有不同的结构。
[0007]在上述说明中说明的初级侧导体组件的特征也可应用到次级侧导体组件上，除了该组件是随车载置的之外。
[0008]在任何情况下，在初级侧导体组件和次级侧导体组件之间具有间隙，次级侧导体组件使得由初级侧导体组件产生的电磁场发散到环境中。此外，在操作过程中，电流流动通过次级侧导体组件，并且该电流也引起电磁场，该电磁场在下面由“电磁杂散场”表示。该杂散场也使得电磁辐射发散到环境中。
[0009]必须说明特别是电磁场或者磁场强度的对应的极限值。原则上，初级侧和次级侧之间的间隙越大，在环境中的场强度就越大。
【发明内容】
[0010]本发明的一个目的是减少磁辐射到用于通过感应向陆上车辆提供电能的系统的环境中的发散。可选地，本发明的一个目的是，与传统系统相比，增加从初级侧到次级侧的传输动力，不增加向环境的发散。
[0011]根据本发明的基本思想，可磁化材料被用于使得环境屏蔽由初级侧导体组件产生和/或由次级侧导体组件产生的电磁场。因此，由可磁化材料制成的屏蔽组件与导体组件结合。屏蔽组件或者屏蔽组件的一部分在与导体组件相同的高度水平上(简而言之:同高地)在对应的导体组件的侧部延伸。此外或者可选地，屏蔽组件或者屏蔽组件的一部分在对应的导体组件的上方和/或下方延伸。因此,位于可磁化材料之外的区域(如果从导体组件看去)被屏蔽了由导体组件产生的磁场。
[0012]特别是通过减少电磁场的磁分量的强度来实现环境与电磁场的屏蔽。
[0013]特别地，提出了下面的方案:一种配置结构，用于通过在位于车辆的轨道上和/或位于所述车辆的停车处的初级侧上产生电磁场，通过在所述电磁场的源极上方在载置于所述车辆上的次级侧上接收所述电磁场的所述磁分量，并且通过在所述次级侧上的磁感应，给陆上车辆，特别是轨道车辆或者道路机动车辆提供电能，其中，所述配置结构包括:
[0014]-由导电材料制成的初级侧导体组件，所述导电材料在操作期间产生所述电磁场，同时所述导电材料传送交变电流，
[0015]-由可磁化材料制成的初级侧屏蔽组件
[0016]其中，所述初级侧屏蔽组件或者所述初级侧屏蔽组件的一部分在与所述初级侧导体组件的同一水平上在所述初级侧导体组件的侧部延伸，由此使得位于所述可磁化材料之外的区域屏蔽所述电磁场。
[0017]另外或者可选地，提出了一种配置结构，用于通过在位于车辆的轨道上和/或位于所述车辆的停车处的初级侧上产生电磁场，通过在所述电磁场的源极上方在载置于所述车辆上的次级侧上接收所述电磁场的所述磁分量，并且通过在所述次级侧上的磁感应，给陆上车辆，特别是轨道车辆或者道路机动车辆提供电能，其中，所述配置结构包括:
[0018]-由导电材料制成的次级侧导体组件，所述导电材料在操作期间产生电磁杂散场，同时所述导电材料传送交变电流，
[0019]-由可磁化材料制成的次级侧屏蔽组件，
[0020]其中，所述次级侧屏蔽组件或者所述次级侧屏蔽组件的一部分在与所述次级侧导体组件的同一水平上在所述次级侧导体组件的侧部延伸，由此使得位于所述可磁化材料之外的区域屏蔽所述电磁杂散场。
[0021]另外，提出了一种方法，通过在位于车辆的轨道上和/或位于所述车辆的停车处的初级侧上产生电磁场，给陆上车辆，特别是轨道车辆或者道路机动车辆提供电能，用于通过在次级侧上的磁感应，在所述电磁场的源极上方在载置于所述车辆上的所述次级侧上接收所述电磁场的所述磁分量，其中:
[0022]-通过由导电材料制成的初级侧导体组件感应交变电流，以产生所述电磁场，
[0023]-位于所述初级侧导体组件的侧部的区域使用初级侧屏蔽组件被屏蔽所述电磁场，所述初级侧屏蔽组件或者其一部分在所述初级侧导体组件的同一水平上在所述初级侧导体组件的侧部延伸，其中，所述初级侧屏蔽组件由可磁化材料制成。
[0024]另外或者可选地，提供一种方法，通过在载置在车辆上的次级侧上接收位于在车辆的轨道上和/或所述车辆的停车处的车辆下方的初级侧上产生的电磁场的磁分量，并且通过在所述次级侧上使用磁感应，给陆上车辆，特别是轨道车辆或者道路机动车辆提供电能，其中，
[0025]-由导电材料制成的次级侧导体组件接收所述电磁场，所述导电材料在操作期间产生电磁杂散场，同时所述导电材料传送交变电流，
[0026]-位于所述次级侧导体组件的侧部的区域使用次级侧屏蔽组件屏蔽所述电磁杂散场，所述次级侧屏蔽组件或者其一部分在与所述次级侧导体组件同一水平在所述次级侧导体组件的侧部延伸，其中，所述次级侧屏蔽组件由可磁化材料制成。
[0027]在任何情况下，优选的是，由可磁化材料制成的初级侧屏蔽组件也在初级侧导体组件的下方延伸。此外或者可选地，由可磁化材料制成的次级侧屏蔽组件也在次级侧导体组件的上方延伸。优选地，初级侧导体组件和/或次级侧导体组件的所有的侧边缘都以上述或者下述的方式由初级或者次级侧屏蔽组件屏蔽。特别地，可磁化材料可从导体组件的一个侧边缘附近的区域连续地延伸到另一侧边缘(例如与第一侧边缘相对定位的侧边缘)附近的区域。因此，环境中的更多区域被屏蔽了电磁场。
[0028]优选地，初级侧屏蔽组件与次级侧屏蔽组件同时地被使用或者被用在同一系统中。两个屏蔽组件都由可磁化材料制成，并且都在导体组件的侧部使得对应的导体组件屏蔽。
[0029]优选地，所述初级侧屏蔽组件从所述初级侧导体组件的侧部延伸到比所述初级侧导体组件的侧边缘的水平高的水平，由此也使得位于所述可磁化材料之外并且比所述侧边缘更高水平的区域屏蔽所述电磁场。
[0030]因此，环境的屏蔽区域增大，这对于初级侧导体组件和次级侧导体组件之间的间隙大的情况特别有用。同样的益处也适用于次级侧屏蔽组件的下面的优选实施例，其从次级侧导体组件的侧部延伸到低于次级侧导体组件的侧边缘水平的水平，由此也使得位于可磁化材料之外并且处于比侧边缘低的水平的区域屏蔽电磁杂散场。
[0031]根据最优选实施例，所述初级侧屏蔽组件延伸进入所述初级侧导体组件的所述侧边缘上方的区域，由此使得位于所述可磁化材料之外并且位于所述侧边缘上方的区域屏蔽所述电磁场。术语“侧边缘上方”意味着，可磁化材料也位于导体组件的侧边缘的正上方，SP，如果在垂直方向看去位于上方。
[0032]因此，显著地降低了电磁辐射朝向环境的位于初级侧导体组件的斜上方区域的发散。该实施例在初级和次级侧导体组件之间的间隙非常大的情况下特别有用。该实施例基于这样的考虑:侧边缘的这种屏蔽些微地降低了向次级侧的能量传输的效率，但是显著地降低了向环境的发散。因此，使用同样的初级侧导体组件能获得向次级侧的显著较高的传输动力。例如，显著较高的电流可流动通过初级侧导体组件。
[0033]同样的益处可应用到下面的次级侧屏蔽组件的实施例中:该次级侧屏蔽组件延伸进入次级侧导体组件的侧边缘下方的区域中，由此使得位于可磁化材料之外并且位于侧边缘下方的区域屏蔽电磁杂散场。特别地，显著较高的电流可流动通过次级侧导体组件，不违反对于磁场的可应用限制。术语“侧边缘下方”意味着可磁化材料也位于导体组件的侧边缘的正下方，即如果沿着垂直方向看去位于下方。
[0034]使用可磁化材料作为屏蔽材料的益处在于:磁场的通量线在材料内部被引导。与不存在屏蔽材料的状况相比，至少一些磁通量线不能穿过可磁化材料。代替的是，这些磁通量线沿着可磁化材料的延伸方向被改变方向。
[0035]特别地，可使用具有小的导电性的可磁化材料，例如铁素体。因此，在屏蔽材料中引起的电流的效应降低。
[0036]更一般而言，可磁化材料可以是铁磁的、常磁性的或者亚铁磁的。优选的是，可磁化材料具有至少为10，优选至少为50的磁化率。
[0037]根据本发明的另一方面，初级侧导体组件和/或次级侧导体组件由屏蔽组件包围，其中，包围导体组件的由可磁化材料制成的外壳具有开口，电磁场通过该开口在初级侧和次级侧之间传播。尤其在导体组件的侧边缘区域中，壳体可具有在说明书的其它处所述的配置。
[0038]如果在初级侧或者次级侧上的导体组件包括多个部件，其中，每个部件包括在操作期间传送电流的导电材料，那么每个部件可被由可磁化材料制成的单独的屏蔽组件屏蔽。另外，可能的是，在初级侧或者在次级侧上的屏蔽组件互相机械连接，即，可磁化材料沿着导体组件的不同部件的电导体连续延伸。例如，各个屏蔽组件可具有C或者U的截面形状，其中，C剖面或者U剖面的开口朝向用于传输从初级侧到次级侧感应的电能的系统的另一侧定向。如果例如导体组件的两个部件被互相机械连接的屏蔽组件屏蔽，那么其它截面形状也是可能的，例如在两部件的情况下为E剖面的形状。再者，E的开口朝向系统的另一侧定向。在任何情况下，例如在C，U或者E的情况下，优选的是(如上所述)，朝向系统的另一侧在屏蔽的导体组件的侧边缘附近延伸的屏蔽组件的节段进一步延伸进入到系统的初级侧和次级侧之间的间隙中。例如，在C剖面的情况下，C的自由端朝向彼此向内延伸并且在彼此之间留下作为上述壳体的开口的间隙。
[0039]但是，不必要的是，导体组件的相对的侧边缘被同一屏蔽组件屏蔽或者以相同的方式被屏蔽组件屏蔽。因此，截面形状可以是L剖面的形状，例如，其中，L剖面的翼之一可在系统的初级侧和次级侧之间的间隙内部横向延伸。可选地，L剖面的两个翼之一可在导体组件的后面(如果在系统的另一侧上从导体组件看去的话)延伸，L剖面的另一翼可在导体组件的侧部延伸。在任何情况下，可磁化材料的两个L剖面可用于屏蔽导体组件的相对的侧边缘。
[0040]主要如已有技术所知，可磁化材料的类型可适于交变电流的频率，因而可适于在系统的操作期间产生的电磁场的频率。例如，该频率是一些kHz的中间频率范围。
[0041]根据本发明的实施例，可磁化材料可以是有切出口的，或者在系统的同一侧上的可磁化材料之间包括间隙。虽有这些间隙，但是磁通量线(根据导体组件的配置)沿着横跨该间隙或者横向于横跨该间隙的方向的方向被引导。虽有这些间隙，但是仅有小量的电磁场通过该间隙泄漏到环境中，因为可磁化材料在材料内部引导磁通量线，并且磁通量线的形状在可磁化材料附近的间隙中仅可稍微变形。
[0042]例如，导体组件的侧边缘可由可磁化材料屏蔽。沿着侧边缘的延伸在与连接初级侧和次级侧的方向横向的方向上，屏蔽组件的可磁化材料包括至少一个间隙，优选地包括几个间隙。
[0043]在可磁化材料的部件之间存在的间隙具有如下优势:减少了所需量的可磁化材料，因而节约了重量和成本。
[0044]根据本发明的另一方面，沿着横向于从初级侧到次级侧的方向的方向延伸，由此限定了导体组件延伸的终止处的边缘的初级侧导体组件和/或次级侧导体组件结合有可磁化材料。该可磁化材料使得环境屏蔽由初级侧导体组件和/或次级侧导体组件产生的磁场。另外，该可磁化材料沿着对应的导体组件的延伸而延伸，并且进一步延伸超出对应的导体组件的边缘中的至少一个边缘。换句话说:如果从环境看去可磁化材料覆盖至少部分导体组件，并且该覆盖延伸超出了导体组件的边缘。术语“覆盖”不仅包括这种情况:其中可磁化材料位于次级侧导体组件上方或者初级侧导体组件下方，也包括如下情况:其中可磁化材料位于导体组件的水平方向上，即，位于与导体组件同一水平上。在后一种情况下，延伸超过边缘意味着，可磁化材料在水平方向上和/或在垂直方向上延伸超过边缘。
[0045]由于延伸超过了对应的边缘，因此提高了屏蔽效果。如果可磁化材料的屏蔽组件沿着纵向方向被拉长，并且具有C或者U的截面形状(参见上述)，由此包围了至少部分的导体组件，那么优选的是，该屏蔽组件在纵向方向上延伸超出导体组件的一个或者多个边缘。
【专利附图】
【附图说明】
[0046]下面，参照【专利附图】
【附图说明】本发明的示例。附图示出了:
[0047]图1示意性示出了包括接收器(有时也称为:拾取器)的车辆，该接收器用于接收由初级侧导体组件产生的电磁场，
[0048]图2是包括初级侧或者次级侧导体组件,并且还包括由可磁化材料制成的屏蔽组件的配置结构，
[0049]图3是包括导体组件和屏蔽组件的配置结构的一部分的三维表示图，
[0050]图4示意性示出包括导体组件和屏蔽组件的次级侧配置结构的截面图，
[0051]图5示意性示出了包含次级侧导体组件和可磁化材料制成的屏蔽板的传统配置结构的截面图，其中，该屏蔽板位于导体组件的上方，
[0052]图6是图5中示出的配置结构的变型，其包括由可磁化材料制成的屏蔽组件，其中，所述屏蔽组件也使得导体组件的侧部区域屏蔽在导体组件操作的过程中产生的电磁杂散场，
[0053]图7是由屏蔽组件覆盖的导体组件的示意俯视图，示出了屏蔽组件延伸超出导体组件的边缘。
【具体实施方式】
[0054]在图1中示出的车辆4包括用于在轨道2上行驶的轮7a，7b。例如，车辆4可以是道路机动车辆(例如私家车或者公共汽车)或者可以是轨道限制车辆，例如轨道车辆。道路或者铁道的细节在图1中未示出。
[0055]具有与轨道2结合(例如嵌入)的导电材料的配置结构。例如，有三相导体la, lb, lc，用于在操作过程中传送三相交变电流的三相。嵌入在轨道中或者是轨道2的一部分的导电材料形成了初级侧导体组件。在操作过程中，初级侧导体组件1产生电磁场。电磁场磁力线F示意性示出在图1中。但是，场磁力线F没有完全示出。更确切而言，仅通过磁通线示出了在初级侧和次级侧之间的间隙中的磁场的几乎相似区。
[0056]车辆4包括接收器4b，用于接收电磁场并且用于通过磁感应产生电能。为此目的，接收器4b包括次级侧导体组件5。在示出的特定实施例中，该次级侧导体组件5包括用于产生三相交变电流的三相线5a，5b, 5c。该相线可以是线圈，其包括几个绕组的纵向电导体。可选地，每个相线可包括多个线圈。
[0057]图1也示意性示出了能量存储器4a，其用于存储由接收器4b产生的电能。图1没有示出载置在车辆4上的可用于将产生的电能提供给任何耗电装置的其它的电和/或电子部件。
[0058]图2示意性示出了包括导体组件8和由可磁化材料制成的屏蔽组件9的初级侧或者次级侧配置结构的俯视图或者仰视图。图2示出了本发明的优选实施例的基本思想，SP，使用可磁化材料的单独部件9a - 9j，其中，部件9a - 9j与相邻的部件9a - 9j具有一定的距离，使得在部件9a - 9j之间存在间隙。同时，配置不同的部件9a - 9j，使得导体组件8被部件9a - 9j以及被在部件9a - 9j之间的间隙共同地包围。
[0059]在图2示出的配置结构可以是在用于向车辆感应地传输能量的系统的初级侧上的配置结构，或者可以是载置在车辆上的次级侧配置结构。无论如何，连接初级侧和次级侧的方向垂直于图2的成像平面延伸。
[0060]在图2中示出的导体组件8的配置仅是示例。任何其它的配置可由屏蔽组件9包围。在图2的示例中，导体组件8包括电线的三个线圈8a, 8b, 8c。例如，每个线圈在操作过程中可产生三相交变电流的不同相，或者可传送三相交变电流的一相。
[0061]如所指出的，屏蔽组件9的部件9a - 9j包围导体组件8。术语“包围”指的是在图2中示出的配置结构的俯视图或者仰视图。例如，如果图2的视图是初级侧配置结构的俯视图，那么优选地(但不是必需的)在导体组件8的后面(即下方)具有附加的可磁化材料，使得在导体组件8的下方的区域也屏蔽电磁场。但是，该屏蔽组件9包括朝向该系统的另一侧的开口 10，使得磁通线通过开口 10可从初级侧延伸到次级侧导体组件。
[0062]图3示出了初级或者次级侧导体组件的线圈11的一部分。在视图的前部，线圈11的第一节段11a从右向左朝向侧边缘延伸，在该侧边缘处，线圈11的电线改变方向并且反向。因此，图3的后部包括线圈11的平行于第一节段11a延伸的反向节段lib。
[0063]线圈11的电线反向处的线圈11的侧边缘在三侧上被屏蔽组件13的可磁化材料围绕，即，底侧、水平方向的一侧和顶侧。在示出的示例中，屏蔽组件13在线圈11的侧边缘的这三侧上包括平直板状部件13a，13b，13c。屏蔽组件13具有U剖面的截面形状。实际上，该U剖面可比图3中所示更加进一步地朝向图3的前部或者后部延伸。此外，屏蔽组件可包括其它部件，例如屏蔽节段11a，lib上方的区域或者节段11a，lib下方的区域的部件。
[0064]在图4中示出的导体组件21包括处于不同高度水平的元件21a，21b和21c。在图4中没有完全地示出导体组件21。更确切的说，元件21a可朝向右侧进一步延伸，并且可在与图4的左手侧上所示的侧边缘以相同或者类似的方式构造的侧边缘处终止。元件21a, 21b, 21c可属于导体组件21的不同的相线。
[0065]在图4中示出的导体组件21的侧边缘以与关联图3已经说明的相同的方式由屏蔽组件23包围。由可磁化材料制成的第一元件23a被置于导体组件21的侧边缘的上方，可磁化材料的第二部件23b被置于侧边缘的左手侧(沿着水平方向)，可磁化材料的第三部件23c被置于侧边缘的下方。部件23a，23b, 23c可通过电绝缘材料25被机械连接到元件21a, 21b, 21c上，该电绝缘材料25填充在元件21a, 21b, 21c和部件23a, 23b, 23c之间的至少一些间隙处。屏蔽组件23的第一元件23a沿着水平方向延伸超出导体组件21的侧边缘。
[0066]具有可磁化材料的附加部件24，其在元件21a的上方在开始于元件21b，21c的右手侧上的区域上延伸，并且朝向导体组件21的相对的侧边缘所位于的右侧延伸。因此，在元件21a上方的区域屏蔽了磁场。因而，在图4中示出的配置结构是次级侧配置结构，并且从初级侧到次级侧的方向在图4中从底部到顶部延伸。但是，能够以与图4中所示相同的方式构造初级侧配置结构，其中，该构造与在图4的底部处水平线对称。该水平线(在图4中未示出)将初级侧配置结构和次级侧配置结构之间的间隙分成两相等半部。
[0067]图4也示出了屏蔽组件23，24的作用。单条磁通线从图4的底部朝向元件21a延伸，但是被围绕导体组件21的侧边缘的屏蔽元件23改变方向，并且沿着由可磁化材料制成的部件24从左到右延伸。
[0068]在图5中示出的次级侧配置结构包括导体组件21，其由从左到右延伸的宽线示意性表示。导体组件21的侧边缘21b, 21c比导体组件21的中间部件21a处于更高的水平上。
[0069]具有可磁化材料制成的板状元件23a，其被置于中间节段21a的上方并且构成了屏蔽组件23。在图5中的水平虚线22表示车辆的轨道表面或者表示使得初级侧配置结构(在图5中未示出)和次级侧配置结构之间的间隙分为两相等半部的水平线。
[0070]在导体配置结构21的操作过程中产生的电磁杂散场仅在图5的右手侧上由磁通线F表示。这两条磁通线F延伸穿过位于导体组件21的侧部的区域26。因而，电磁杂散场的场强度在该区域26上是高的。
[0071]根据本发明，在图5中示出的配置结构可由图6中示出的屏蔽组件23的附加部件或者节段改进。
[0072]在导体组件21的两个侧边缘21b，21c附近，可磁化材料的三个部件23a, 23b, 23c (其可选地可被称为节段)以类似于图3和图4示出的方式设置在侧边缘的上方、侧部和下方。此外，在导体组件21的中间部件21a的上方的中央部件23a通过可磁化材料制成的中间部件或者节段23d连接到顶部部件23a上。
[0073]因此，电磁杂散场的磁场磁力线F与图5中的状态相比，以不同的方式延伸。因此，在侧边缘的侧部的区域26中的场强度小很多。
[0074]图7示出了覆盖导体组件31的由可磁化材料制成的屏蔽组件33的矩形轮廓。该屏蔽组件33包括不同的区域33a，33b, 33e, 33f。导体组件包括不同的部件或者区域31a，31b，31c，31d，其在每种情况下均包括导电线的节段。导体组件31的轮廓和它的部件或者区域31a，31b, 31c, 31d限制由虚线示出，指明通过屏蔽组件33导体组件31是不可见的。
[0075]在图7中的水平方向例如对应于配置结构31，33的纵向方向，其中，屏蔽组件33可在导体组件的上方在IPT系统的次级侧上延伸。特别地，配置结构31，33可形成为如图6所示。在这种情况下，导体组件31的区域31a，31b，31c，31d对应于在图6中示出的导体组件21的节段21a，21b, 21c, 21d，并且屏蔽组件33的区域33a，33b对应于图6中示出的屏蔽组件23的部件23a，23b。
[0076]因此，屏蔽组件23或者33的C形剖面沿着纵向方向延伸超出导体组件31的边缘(在图7中由垂直的虚线示出)。屏蔽组件33的沿着纵向方向位于导体组件31的边缘之外的区域在图7中由参考数字33e，33f表示。优选地，区域33e，33f也是C形剖面的一部分，如用于图6中示出的部件23a，23b, 23c的情况，由此在三侧上包围导体组件的边缘。
[0077]此外，如上述与图4相关所指出的，屏蔽组件33的区域33a在横向上延伸超过导体组件31的边缘(在图7中由水平虚线示出)。
[0078]因此，以高效的方式环境屏蔽了由IPT系统产生的磁场。
【权利要求】
1.一种配置结构，用于通过在位于车辆(4)的所述轨道上和/或位于所述车辆(4)的停车处的初级侧上产生电磁场，通过在所述电磁场的所述源极上方载置于所述车辆(4)上的次级侧上接收所述电磁场的所述磁分量，并且通过在所述次级侧上的磁感应，给陆上车辆(4)，特别是轨道车辆或者道路机动车辆提供电能，其中，所述配置结构包括: -由导电材料制成的初级侧导体组件(8 ;11)，所述导电材料在操作期间产生所述电磁场，同时所述导电材料传送交变电流， -由可磁化材料制成的初级侧屏蔽组件(9 ;13)， 其中，所述初级侧屏蔽组件(9 ；13)或者所述初级侧屏蔽组件(9 ；13)的一部分在与所述初级侧导体组件(8 ；11)同一水平上在所述初级侧导体组件(8 ；11)的侧部延伸，由此使得位于所述可磁化材料之外的区域屏蔽所述电磁场。
2.根据前述权利要求所述的配置结构，其特征在于，所述初级侧屏蔽组件(9；13)从所述初级侧导体组件(8 ；11)的侧部延伸到所述初级侧导体组件(8 ；11)的侧边缘的水平之上的水平，由此也使得位于所述可磁化材料之外并且比所述侧边缘更高水平的区域屏蔽所述电磁场。
3.根据前述权利要求所述的配置结构，其特征在于，所述初级侧屏蔽组件(9；13)延伸进入所述初级侧导体组件(8 ；11)的所述侧边缘上方的区域，由此使得位于所述可磁化材料之外并且位于所述侧边缘上方的区域屏蔽所述电磁场。
4.一种配置结构，用于通过在位于车辆(4)的所述轨道上和/或位于所述车辆(4)的停车处的初级侧上产生电磁场，通过在所述电磁场的所述源极上方载置于所述车辆(4)上的次级侧上接收所述电磁场的所述磁分量，并且通过在所述次级侧上的磁感应，给陆上车辆(4)，特别是轨道车辆或者道路机动车辆提供电能，其中，所述配置结构包括: -由导电材料制成的次级侧导体组件(5 ;21)，所述导电材料在操作期间产生电磁杂散场，同时所述导电材料传送交变电流， -由可磁化材料制成的次级侧屏蔽组件(23)， 其中，所述次级侧屏蔽组件(23)或者所述次级侧屏蔽组件(23)的一部分在与所述次级侧导体组件(5 ；21)的同一水平上在所述次级侧导体组件(5 ；21)的侧部延伸，由此使得位于所述可磁化材料之外的区域屏蔽所述电磁杂散场。
5.根据前述权利要求所述的配置结构，其特征在于，所述次级侧屏蔽组件(23)从所述次级侧导体组件(5 ；21)的侧部延伸到所述次级侧导体组件(5 ；21)的侧边缘的水平之下的水平，由此也使得位于所述可磁化材料之外并且比所述侧边缘更低水平的区域屏蔽所述电磁杂散场。
6.根据前述权利要求所述的配置结构，其特征在于，所述次级侧屏蔽组件(23)延伸进入所述次级侧导体组件(5 ；21)的所述侧边缘下方的区域，由此使得位于所述可磁化材料之外并且位于所述侧边缘下方的区域屏蔽所述电磁杂散场。
7.—种陆上车辆(4),特别是一种轨道车辆或者一种道路机动车辆,包括权利要求4-6之一所述的配置结构。
8.一种方法，通过在位于车辆(4)的所述轨道上和/或位于所述车辆(4)的停车处的初级侧上产生电磁场，给陆上车辆(4)，特别是轨道车辆或者道路机动车辆提供电能，用于通过在次级侧上的磁感应，在所述电磁场的所述源极上方载置于所述车辆(4)上的所述次级侧上接收所述电磁场的所述磁分量，其中:-通过由导电材料制成的初级侧导体组件(8 ；11)感应交变电流，以产生所述电磁场， -位于所述初级侧导体组件(8 ；11)的侧部的区域使用初级侧屏蔽组件(9 ；13)被屏蔽所述电磁场，所述初级侧屏蔽组件(9 ；13)或者其一部分在与所述初级侧导体组件(8 ；11)的同一水平上在所述初级侧导体组件(8 ；11)的侧部延伸，其中，所述初级侧屏蔽组件(9 ；13)由可磁化材料制成。
9.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，从所述初级侧导体组件(8;11)的侧部延伸到所述初级侧导体组件(8 ；11)的侧边缘的水平之上的水平的所述初级侧屏蔽组件(9 ；13)也用于使得区域屏蔽所述电磁场，所述区域位于所述可磁化材料之外并且处于比侧边缘更高的水平。
10.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，延伸进入所述初级侧导体组件(8;11)的所述侧边缘上方区域的所述初级侧屏蔽组件(9 ；13)也用于使得区域屏蔽所述电磁场，所述区域位于所述可磁化材料之外并且在所述侧边缘上方。
11.一种方法，通过在载置在车辆(4)上的次级侧上接收位于在所述车辆(4)的所述轨道上和/或所述车辆(4)的停车处的所述车辆(4)下方的初级侧上产生的所述电磁场的磁分量，并且通过在所述次级侧上使用磁感应，给陆上车辆(4)，特别是轨道车辆或者道路机动车辆提供电能，其中， -由导电材料制成的次级侧导体组件(5 ；21)接收所述电磁场，所述导电材料在操作期间产生电磁杂散场，同时所述导电材料传送交变电流， -位于所述次级侧导体组件(5 ；21)的侧部的区域使用次级侧屏蔽组件(23)屏蔽所述电磁杂散场，所述次级侧屏蔽组件(23)或者其一部分以与所述次级侧导体组件(5 ；21)同一水平在所述次级侧导体组件(5 ；21)的侧部延伸，其中，所述次级侧屏蔽组件(23)由可磁化材料制成。
12.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，从所述次级侧导体组件(5;21)的侧部延伸到所述次级侧导体组件(5;21)的侧边缘水平之下的水平的所述次级侧屏蔽组件(23)也被用于使得区域屏蔽所述电磁杂散场，所述区域位于所述可磁化材料之外并且处于比侧边缘低的水平上。
13.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，延伸进入所述次级侧导体组件(5;21)的所述侧边缘下方区域中的所述次级侧屏蔽组件(23)也被用于使得区域屏蔽所述电磁场，所述区域位于所述可磁化材料之外并且位于所述侧边缘之下。
【文档编号】B60L5/00GK104321216SQ201380026453
【公开日】2015年1月28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, F·加西亚, M·拉努瓦耶 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通过在位于车辆的轨道上和/或位于所述车辆的停车处的初级侧上产生电磁场，通过载置于车辆上的在电磁场的电源上方的次级侧上接收电磁场的磁分量，并且通过在次级侧上的磁感应，给陆上车辆，特别是轨道车辆或者道路机动车辆提供电能的配置。该配置包括：由导电材料制成的次级侧导体组件(21)，所述导电材料在操作期间产生电磁杂散场，同时所述导电材料传送交变电流，和由可磁化材料制成的次级侧屏蔽组件(23)。所述次级侧屏蔽组件(23)或者所述次级侧屏蔽组件(23)的一部分在与所述次级侧导体组件(21)的同一水平上延伸所述次级侧导体组件(21)的侧部，由此使得位于所述可磁化材料之外的区域屏蔽电磁杂散场。
【专利说明】通过感应为陆上车辆，特别是轨道车辆或者道路机动车辆提供电能
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于为陆上车辆，特别是轨道车辆或者道路机动车辆提供电能的配置结构。通过源极(通常为电导体的绕组和/或线圈)在位于车辆的轨道上和/或位于车辆的停车处的初级侧上产生电磁场。电磁场的磁分量被接收在电磁场的电源上方随车载置的次级侧上。通过在次级侧上的磁感应，产生电能。本发明也涉及用于为陆上车辆提供电能的对应的方法。另外，本发明涉及包含了该配置结构的陆上车辆，特别是轨道车辆或者道路机动车辆。
[0002]但是，本发明的有些方面，但不是所有的方面，涉及一种包括初级侧和次级侧的系统。更确切地，本发明的一个方面仅涉及初级侧，本发明的另一方面仅涉及次级侧。
[0003]术语“初级侧”和“次级侧”是对应于用于变压器的术语被使用。事实上，用于将来自车辆轨道或者来自车辆停车处上的电能通过感应传输到车辆上的系统(感应电能传输系统，简称:IPT系统)的电部件形成了一种变压器。与传统的变压器比较唯一的不同是如下事实:车辆能运动，因而次级侧能运动。
【背景技术】
[0004]W0 2010/000495 Α1说明了用于向车辆传输电能的一种系统和方法。该能量可被传输到正在运动的车辆上。虽然本发明可涉及这样的系统，但是不是将能量传输限制到运动的车辆上。更确切的说，能量可被传输到临时停车时的车辆上(例如在公交车站上的公交车)或者停放时的车辆上。
[0005]车辆可以是任何的陆上车辆，包括轨道约束车辆，例如:传统的轨道车辆，单轨车辆，有轨汽车，和可在轨道上由其它装置引导的车辆。陆上车辆的其它示例是道路机动车辆，包括不受轨道限制的汽车。例如，该车辆可以是具有电操纵推进马达的车辆。该车辆也可以是具有混合燃料推进系统的车辆，例如，可由电能或者由其它能量操纵的系统，其它能量例如为电气化学存储的能量或者燃料(例如，天然气、或者汽油)。
[0006]W0 2010/000495 Α1说明了在用于产生电磁场的初级侧上的盘绕线圈的一个示例。本发明的该初级侧导体组件，其由导电材料制成，该导电材料在操作过程中产生电磁场同时该导电材料传送交变电流，本发明的该初级侧导体组件可具有相同或者不同的配置。在任何情况下，初级侧导体组件的至少一些节段和/或部件具有一定长度和一定宽度，使得该初级侧导体组件包括侧边缘。例如，如在WO 2010/000495Α1中所述，该初级侧导体组件的节段可沿着车辆的轨道延伸，使得在初级侧导体组件的相对侧上具有两个侧边缘。其它配置也是可能的，例如，纵向电导体沿着行进方向延伸，电导体的线圈具有几个绕组，并且电导体的配置结构具有不同的结构。
[0007]在上述说明中说明的初级侧导体组件的特征也可应用到次级侧导体组件上，除了该组件是随车载置的之外。
[0008]在任何情况下，在初级侧导体组件和次级侧导体组件之间具有间隙，次级侧导体组件使得由初级侧导体组件产生的电磁场发散到环境中。此外，在操作过程中，电流流动通过次级侧导体组件，并且该电流也引起电磁场，该电磁场在下面由“电磁杂散场”表示。该杂散场也使得电磁辐射发散到环境中。
[0009]必须说明特别是电磁场或者磁场强度的对应的极限值。原则上，初级侧和次级侧之间的间隙越大，在环境中的场强度就越大。
【发明内容】
[0010]本发明的一个目的是减少磁辐射到用于通过感应向陆上车辆提供电能的系统的环境中的发散。可选地，本发明的一个目的是，与传统系统相比，增加从初级侧到次级侧的传输动力，不增加向环境的发散。
[0011]根据本发明的基本思想，可磁化材料被用于使得环境屏蔽由初级侧导体组件产生和/或由次级侧导体组件产生的电磁场。因此，由可磁化材料制成的屏蔽组件与导体组件结合。屏蔽组件或者屏蔽组件的一部分在与导体组件相同的高度水平上(简而言之:同高地)在对应的导体组件的侧部延伸。此外或者可选地，屏蔽组件或者屏蔽组件的一部分在对应的导体组件的上方和/或下方延伸。因此,位于可磁化材料之外的区域(如果从导体组件看去)被屏蔽了由导体组件产生的磁场。
[0012]特别是通过减少电磁场的磁分量的强度来实现环境与电磁场的屏蔽。
[0013]特别地，提出了下面的方案:一种配置结构，用于通过在位于车辆的轨道上和/或位于所述车辆的停车处的初级侧上产生电磁场，通过在所述电磁场的源极上方在载置于所述车辆上的次级侧上接收所述电磁场的所述磁分量，并且通过在所述次级侧上的磁感应，给陆上车辆，特别是轨道车辆或者道路机动车辆提供电能，其中，所述配置结构包括:
[0014]-由导电材料制成的初级侧导体组件，所述导电材料在操作期间产生所述电磁场，同时所述导电材料传送交变电流，
[0015]-由可磁化材料制成的初级侧屏蔽组件
[0016]其中，所述初级侧屏蔽组件或者所述初级侧屏蔽组件的一部分在与所述初级侧导体组件的同一水平上在所述初级侧导体组件的侧部延伸，由此使得位于所述可磁化材料之外的区域屏蔽所述电磁场。
[0017]另外或者可选地，提出了一种配置结构，用于通过在位于车辆的轨道上和/或位于所述车辆的停车处的初级侧上产生电磁场，通过在所述电磁场的源极上方在载置于所述车辆上的次级侧上接收所述电磁场的所述磁分量，并且通过在所述次级侧上的磁感应，给陆上车辆，特别是轨道车辆或者道路机动车辆提供电能，其中，所述配置结构包括:
[0018]-由导电材料制成的次级侧导体组件，所述导电材料在操作期间产生电磁杂散场，同时所述导电材料传送交变电流，
[0019]-由可磁化材料制成的次级侧屏蔽组件，
[0020]其中，所述次级侧屏蔽组件或者所述次级侧屏蔽组件的一部分在与所述次级侧导体组件的同一水平上在所述次级侧导体组件的侧部延伸，由此使得位于所述可磁化材料之外的区域屏蔽所述电磁杂散场。
[0021]另外，提出了一种方法，通过在位于车辆的轨道上和/或位于所述车辆的停车处的初级侧上产生电磁场，给陆上车辆，特别是轨道车辆或者道路机动车辆提供电能，用于通过在次级侧上的磁感应，在所述电磁场的源极上方在载置于所述车辆上的所述次级侧上接收所述电磁场的所述磁分量，其中:
[0022]-通过由导电材料制成的初级侧导体组件感应交变电流，以产生所述电磁场，
[0023]-位于所述初级侧导体组件的侧部的区域使用初级侧屏蔽组件被屏蔽所述电磁场，所述初级侧屏蔽组件或者其一部分在所述初级侧导体组件的同一水平上在所述初级侧导体组件的侧部延伸，其中，所述初级侧屏蔽组件由可磁化材料制成。
[0024]另外或者可选地，提供一种方法，通过在载置在车辆上的次级侧上接收位于在车辆的轨道上和/或所述车辆的停车处的车辆下方的初级侧上产生的电磁场的磁分量，并且通过在所述次级侧上使用磁感应，给陆上车辆，特别是轨道车辆或者道路机动车辆提供电能，其中，
[0025]-由导电材料制成的次级侧导体组件接收所述电磁场，所述导电材料在操作期间产生电磁杂散场，同时所述导电材料传送交变电流，
[0026]-位于所述次级侧导体组件的侧部的区域使用次级侧屏蔽组件屏蔽所述电磁杂散场，所述次级侧屏蔽组件或者其一部分在与所述次级侧导体组件同一水平在所述次级侧导体组件的侧部延伸，其中，所述次级侧屏蔽组件由可磁化材料制成。
[0027]在任何情况下，优选的是，由可磁化材料制成的初级侧屏蔽组件也在初级侧导体组件的下方延伸。此外或者可选地，由可磁化材料制成的次级侧屏蔽组件也在次级侧导体组件的上方延伸。优选地，初级侧导体组件和/或次级侧导体组件的所有的侧边缘都以上述或者下述的方式由初级或者次级侧屏蔽组件屏蔽。特别地，可磁化材料可从导体组件的一个侧边缘附近的区域连续地延伸到另一侧边缘(例如与第一侧边缘相对定位的侧边缘)附近的区域。因此，环境中的更多区域被屏蔽了电磁场。
[0028]优选地，初级侧屏蔽组件与次级侧屏蔽组件同时地被使用或者被用在同一系统中。两个屏蔽组件都由可磁化材料制成，并且都在导体组件的侧部使得对应的导体组件屏蔽。
[0029]优选地，所述初级侧屏蔽组件从所述初级侧导体组件的侧部延伸到比所述初级侧导体组件的侧边缘的水平高的水平，由此也使得位于所述可磁化材料之外并且比所述侧边缘更高水平的区域屏蔽所述电磁场。
[0030]因此，环境的屏蔽区域增大，这对于初级侧导体组件和次级侧导体组件之间的间隙大的情况特别有用。同样的益处也适用于次级侧屏蔽组件的下面的优选实施例，其从次级侧导体组件的侧部延伸到低于次级侧导体组件的侧边缘水平的水平，由此也使得位于可磁化材料之外并且处于比侧边缘低的水平的区域屏蔽电磁杂散场。
[0031]根据最优选实施例，所述初级侧屏蔽组件延伸进入所述初级侧导体组件的所述侧边缘上方的区域，由此使得位于所述可磁化材料之外并且位于所述侧边缘上方的区域屏蔽所述电磁场。术语“侧边缘上方”意味着，可磁化材料也位于导体组件的侧边缘的正上方，SP，如果在垂直方向看去位于上方。
[0032]因此，显著地降低了电磁辐射朝向环境的位于初级侧导体组件的斜上方区域的发散。该实施例在初级和次级侧导体组件之间的间隙非常大的情况下特别有用。该实施例基于这样的考虑:侧边缘的这种屏蔽些微地降低了向次级侧的能量传输的效率，但是显著地降低了向环境的发散。因此，使用同样的初级侧导体组件能获得向次级侧的显著较高的传输动力。例如，显著较高的电流可流动通过初级侧导体组件。
[0033]同样的益处可应用到下面的次级侧屏蔽组件的实施例中:该次级侧屏蔽组件延伸进入次级侧导体组件的侧边缘下方的区域中，由此使得位于可磁化材料之外并且位于侧边缘下方的区域屏蔽电磁杂散场。特别地，显著较高的电流可流动通过次级侧导体组件，不违反对于磁场的可应用限制。术语“侧边缘下方”意味着可磁化材料也位于导体组件的侧边缘的正下方，即如果沿着垂直方向看去位于下方。
[0034]使用可磁化材料作为屏蔽材料的益处在于:磁场的通量线在材料内部被引导。与不存在屏蔽材料的状况相比，至少一些磁通量线不能穿过可磁化材料。代替的是，这些磁通量线沿着可磁化材料的延伸方向被改变方向。
[0035]特别地，可使用具有小的导电性的可磁化材料，例如铁素体。因此，在屏蔽材料中引起的电流的效应降低。
[0036]更一般而言，可磁化材料可以是铁磁的、常磁性的或者亚铁磁的。优选的是，可磁化材料具有至少为10，优选至少为50的磁化率。
[0037]根据本发明的另一方面，初级侧导体组件和/或次级侧导体组件由屏蔽组件包围，其中，包围导体组件的由可磁化材料制成的外壳具有开口，电磁场通过该开口在初级侧和次级侧之间传播。尤其在导体组件的侧边缘区域中，壳体可具有在说明书的其它处所述的配置。
[0038]如果在初级侧或者次级侧上的导体组件包括多个部件，其中，每个部件包括在操作期间传送电流的导电材料，那么每个部件可被由可磁化材料制成的单独的屏蔽组件屏蔽。另外，可能的是，在初级侧或者在次级侧上的屏蔽组件互相机械连接，即，可磁化材料沿着导体组件的不同部件的电导体连续延伸。例如，各个屏蔽组件可具有C或者U的截面形状，其中，C剖面或者U剖面的开口朝向用于传输从初级侧到次级侧感应的电能的系统的另一侧定向。如果例如导体组件的两个部件被互相机械连接的屏蔽组件屏蔽，那么其它截面形状也是可能的，例如在两部件的情况下为E剖面的形状。再者，E的开口朝向系统的另一侧定向。在任何情况下，例如在C，U或者E的情况下，优选的是(如上所述)，朝向系统的另一侧在屏蔽的导体组件的侧边缘附近延伸的屏蔽组件的节段进一步延伸进入到系统的初级侧和次级侧之间的间隙中。例如，在C剖面的情况下，C的自由端朝向彼此向内延伸并且在彼此之间留下作为上述壳体的开口的间隙。
[0039]但是，不必要的是，导体组件的相对的侧边缘被同一屏蔽组件屏蔽或者以相同的方式被屏蔽组件屏蔽。因此，截面形状可以是L剖面的形状，例如，其中，L剖面的翼之一可在系统的初级侧和次级侧之间的间隙内部横向延伸。可选地，L剖面的两个翼之一可在导体组件的后面(如果在系统的另一侧上从导体组件看去的话)延伸，L剖面的另一翼可在导体组件的侧部延伸。在任何情况下，可磁化材料的两个L剖面可用于屏蔽导体组件的相对的侧边缘。
[0040]主要如已有技术所知，可磁化材料的类型可适于交变电流的频率，因而可适于在系统的操作期间产生的电磁场的频率。例如，该频率是一些kHz的中间频率范围。
[0041]根据本发明的实施例，可磁化材料可以是有切出口的，或者在系统的同一侧上的可磁化材料之间包括间隙。虽有这些间隙，但是磁通量线(根据导体组件的配置)沿着横跨该间隙或者横向于横跨该间隙的方向的方向被引导。虽有这些间隙，但是仅有小量的电磁场通过该间隙泄漏到环境中，因为可磁化材料在材料内部引导磁通量线，并且磁通量线的形状在可磁化材料附近的间隙中仅可稍微变形。
[0042]例如，导体组件的侧边缘可由可磁化材料屏蔽。沿着侧边缘的延伸在与连接初级侧和次级侧的方向横向的方向上，屏蔽组件的可磁化材料包括至少一个间隙，优选地包括几个间隙。
[0043]在可磁化材料的部件之间存在的间隙具有如下优势:减少了所需量的可磁化材料，因而节约了重量和成本。
[0044]根据本发明的另一方面，沿着横向于从初级侧到次级侧的方向的方向延伸，由此限定了导体组件延伸的终止处的边缘的初级侧导体组件和/或次级侧导体组件结合有可磁化材料。该可磁化材料使得环境屏蔽由初级侧导体组件和/或次级侧导体组件产生的磁场。另外，该可磁化材料沿着对应的导体组件的延伸而延伸，并且进一步延伸超出对应的导体组件的边缘中的至少一个边缘。换句话说:如果从环境看去可磁化材料覆盖至少部分导体组件，并且该覆盖延伸超出了导体组件的边缘。术语“覆盖”不仅包括这种情况:其中可磁化材料位于次级侧导体组件上方或者初级侧导体组件下方，也包括如下情况:其中可磁化材料位于导体组件的水平方向上，即，位于与导体组件同一水平上。在后一种情况下，延伸超过边缘意味着，可磁化材料在水平方向上和/或在垂直方向上延伸超过边缘。
[0045]由于延伸超过了对应的边缘，因此提高了屏蔽效果。如果可磁化材料的屏蔽组件沿着纵向方向被拉长，并且具有C或者U的截面形状(参见上述)，由此包围了至少部分的导体组件，那么优选的是，该屏蔽组件在纵向方向上延伸超出导体组件的一个或者多个边缘。
【专利附图】
【附图说明】
[0046]下面，参照【专利附图】
【附图说明】本发明的示例。附图示出了:
[0047]图1示意性示出了包括接收器(有时也称为:拾取器)的车辆，该接收器用于接收由初级侧导体组件产生的电磁场，
[0048]图2是包括初级侧或者次级侧导体组件,并且还包括由可磁化材料制成的屏蔽组件的配置结构，
[0049]图3是包括导体组件和屏蔽组件的配置结构的一部分的三维表示图，
[0050]图4示意性示出包括导体组件和屏蔽组件的次级侧配置结构的截面图，
[0051]图5示意性示出了包含次级侧导体组件和可磁化材料制成的屏蔽板的传统配置结构的截面图，其中，该屏蔽板位于导体组件的上方，
[0052]图6是图5中示出的配置结构的变型，其包括由可磁化材料制成的屏蔽组件，其中，所述屏蔽组件也使得导体组件的侧部区域屏蔽在导体组件操作的过程中产生的电磁杂散场，
[0053]图7是由屏蔽组件覆盖的导体组件的示意俯视图，示出了屏蔽组件延伸超出导体组件的边缘。
【具体实施方式】
[0054]在图1中示出的车辆4包括用于在轨道2上行驶的轮7a，7b。例如，车辆4可以是道路机动车辆(例如私家车或者公共汽车)或者可以是轨道限制车辆，例如轨道车辆。道路或者铁道的细节在图1中未示出。
[0055]具有与轨道2结合(例如嵌入)的导电材料的配置结构。例如，有三相导体la, lb, lc，用于在操作过程中传送三相交变电流的三相。嵌入在轨道中或者是轨道2的一部分的导电材料形成了初级侧导体组件。在操作过程中，初级侧导体组件1产生电磁场。电磁场磁力线F示意性示出在图1中。但是，场磁力线F没有完全示出。更确切而言，仅通过磁通线示出了在初级侧和次级侧之间的间隙中的磁场的几乎相似区。
[0056]车辆4包括接收器4b，用于接收电磁场并且用于通过磁感应产生电能。为此目的，接收器4b包括次级侧导体组件5。在示出的特定实施例中，该次级侧导体组件5包括用于产生三相交变电流的三相线5a，5b, 5c。该相线可以是线圈，其包括几个绕组的纵向电导体。可选地，每个相线可包括多个线圈。
[0057]图1也示意性示出了能量存储器4a，其用于存储由接收器4b产生的电能。图1没有示出载置在车辆4上的可用于将产生的电能提供给任何耗电装置的其它的电和/或电子部件。
[0058]图2示意性示出了包括导体组件8和由可磁化材料制成的屏蔽组件9的初级侧或者次级侧配置结构的俯视图或者仰视图。图2示出了本发明的优选实施例的基本思想，SP，使用可磁化材料的单独部件9a - 9j，其中，部件9a - 9j与相邻的部件9a - 9j具有一定的距离，使得在部件9a - 9j之间存在间隙。同时，配置不同的部件9a - 9j，使得导体组件8被部件9a - 9j以及被在部件9a - 9j之间的间隙共同地包围。
[0059]在图2示出的配置结构可以是在用于向车辆感应地传输能量的系统的初级侧上的配置结构，或者可以是载置在车辆上的次级侧配置结构。无论如何，连接初级侧和次级侧的方向垂直于图2的成像平面延伸。
[0060]在图2中示出的导体组件8的配置仅是示例。任何其它的配置可由屏蔽组件9包围。在图2的示例中，导体组件8包括电线的三个线圈8a, 8b, 8c。例如，每个线圈在操作过程中可产生三相交变电流的不同相，或者可传送三相交变电流的一相。
[0061]如所指出的，屏蔽组件9的部件9a - 9j包围导体组件8。术语“包围”指的是在图2中示出的配置结构的俯视图或者仰视图。例如，如果图2的视图是初级侧配置结构的俯视图，那么优选地(但不是必需的)在导体组件8的后面(即下方)具有附加的可磁化材料，使得在导体组件8的下方的区域也屏蔽电磁场。但是，该屏蔽组件9包括朝向该系统的另一侧的开口 10，使得磁通线通过开口 10可从初级侧延伸到次级侧导体组件。
[0062]图3示出了初级或者次级侧导体组件的线圈11的一部分。在视图的前部，线圈11的第一节段11a从右向左朝向侧边缘延伸，在该侧边缘处，线圈11的电线改变方向并且反向。因此，图3的后部包括线圈11的平行于第一节段11a延伸的反向节段lib。
[0063]线圈11的电线反向处的线圈11的侧边缘在三侧上被屏蔽组件13的可磁化材料围绕，即，底侧、水平方向的一侧和顶侧。在示出的示例中，屏蔽组件13在线圈11的侧边缘的这三侧上包括平直板状部件13a，13b，13c。屏蔽组件13具有U剖面的截面形状。实际上，该U剖面可比图3中所示更加进一步地朝向图3的前部或者后部延伸。此外，屏蔽组件可包括其它部件，例如屏蔽节段11a，lib上方的区域或者节段11a，lib下方的区域的部件。
[0064]在图4中示出的导体组件21包括处于不同高度水平的元件21a，21b和21c。在图4中没有完全地示出导体组件21。更确切的说，元件21a可朝向右侧进一步延伸，并且可在与图4的左手侧上所示的侧边缘以相同或者类似的方式构造的侧边缘处终止。元件21a, 21b, 21c可属于导体组件21的不同的相线。
[0065]在图4中示出的导体组件21的侧边缘以与关联图3已经说明的相同的方式由屏蔽组件23包围。由可磁化材料制成的第一元件23a被置于导体组件21的侧边缘的上方，可磁化材料的第二部件23b被置于侧边缘的左手侧(沿着水平方向)，可磁化材料的第三部件23c被置于侧边缘的下方。部件23a，23b, 23c可通过电绝缘材料25被机械连接到元件21a, 21b, 21c上，该电绝缘材料25填充在元件21a, 21b, 21c和部件23a, 23b, 23c之间的至少一些间隙处。屏蔽组件23的第一元件23a沿着水平方向延伸超出导体组件21的侧边缘。
[0066]具有可磁化材料的附加部件24，其在元件21a的上方在开始于元件21b，21c的右手侧上的区域上延伸，并且朝向导体组件21的相对的侧边缘所位于的右侧延伸。因此，在元件21a上方的区域屏蔽了磁场。因而，在图4中示出的配置结构是次级侧配置结构，并且从初级侧到次级侧的方向在图4中从底部到顶部延伸。但是，能够以与图4中所示相同的方式构造初级侧配置结构，其中，该构造与在图4的底部处水平线对称。该水平线(在图4中未示出)将初级侧配置结构和次级侧配置结构之间的间隙分成两相等半部。
[0067]图4也示出了屏蔽组件23，24的作用。单条磁通线从图4的底部朝向元件21a延伸，但是被围绕导体组件21的侧边缘的屏蔽元件23改变方向，并且沿着由可磁化材料制成的部件24从左到右延伸。
[0068]在图5中示出的次级侧配置结构包括导体组件21，其由从左到右延伸的宽线示意性表示。导体组件21的侧边缘21b, 21c比导体组件21的中间部件21a处于更高的水平上。
[0069]具有可磁化材料制成的板状元件23a，其被置于中间节段21a的上方并且构成了屏蔽组件23。在图5中的水平虚线22表示车辆的轨道表面或者表示使得初级侧配置结构(在图5中未示出)和次级侧配置结构之间的间隙分为两相等半部的水平线。
[0070]在导体配置结构21的操作过程中产生的电磁杂散场仅在图5的右手侧上由磁通线F表示。这两条磁通线F延伸穿过位于导体组件21的侧部的区域26。因而，电磁杂散场的场强度在该区域26上是高的。
[0071]根据本发明，在图5中示出的配置结构可由图6中示出的屏蔽组件23的附加部件或者节段改进。
[0072]在导体组件21的两个侧边缘21b，21c附近，可磁化材料的三个部件23a, 23b, 23c (其可选地可被称为节段)以类似于图3和图4示出的方式设置在侧边缘的上方、侧部和下方。此外，在导体组件21的中间部件21a的上方的中央部件23a通过可磁化材料制成的中间部件或者节段23d连接到顶部部件23a上。
[0073]因此，电磁杂散场的磁场磁力线F与图5中的状态相比，以不同的方式延伸。因此，在侧边缘的侧部的区域26中的场强度小很多。
[0074]图7示出了覆盖导体组件31的由可磁化材料制成的屏蔽组件33的矩形轮廓。该屏蔽组件33包括不同的区域33a，33b, 33e, 33f。导体组件包括不同的部件或者区域31a，31b，31c，31d，其在每种情况下均包括导电线的节段。导体组件31的轮廓和它的部件或者区域31a，31b, 31c, 31d限制由虚线示出，指明通过屏蔽组件33导体组件31是不可见的。
[0075]在图7中的水平方向例如对应于配置结构31，33的纵向方向，其中，屏蔽组件33可在导体组件的上方在IPT系统的次级侧上延伸。特别地，配置结构31，33可形成为如图6所示。在这种情况下，导体组件31的区域31a，31b，31c，31d对应于在图6中示出的导体组件21的节段21a，21b, 21c, 21d，并且屏蔽组件33的区域33a，33b对应于图6中示出的屏蔽组件23的部件23a，23b。
[0076]因此，屏蔽组件23或者33的C形剖面沿着纵向方向延伸超出导体组件31的边缘(在图7中由垂直的虚线示出)。屏蔽组件33的沿着纵向方向位于导体组件31的边缘之外的区域在图7中由参考数字33e，33f表示。优选地，区域33e，33f也是C形剖面的一部分，如用于图6中示出的部件23a，23b, 23c的情况，由此在三侧上包围导体组件的边缘。
[0077]此外，如上述与图4相关所指出的，屏蔽组件33的区域33a在横向上延伸超过导体组件31的边缘(在图7中由水平虚线示出)。
[0078]因此，以高效的方式环境屏蔽了由IPT系统产生的磁场。
【权利要求】
1.一种配置结构，用于通过在位于车辆(4)的所述轨道上和/或位于所述车辆(4)的停车处的初级侧上产生电磁场，通过在所述电磁场的所述源极上方载置于所述车辆(4)上的次级侧上接收所述电磁场的所述磁分量，并且通过在所述次级侧上的磁感应，给陆上车辆(4)，特别是轨道车辆或者道路机动车辆提供电能，其中，所述配置结构包括: -由导电材料制成的初级侧导体组件(8 ;11)，所述导电材料在操作期间产生所述电磁场，同时所述导电材料传送交变电流， -由可磁化材料制成的初级侧屏蔽组件(9 ;13)， 其中，所述初级侧屏蔽组件(9 ；13)或者所述初级侧屏蔽组件(9 ；13)的一部分在与所述初级侧导体组件(8 ；11)同一水平上在所述初级侧导体组件(8 ；11)的侧部延伸，由此使得位于所述可磁化材料之外的区域屏蔽所述电磁场。
2.根据前述权利要求所述的配置结构，其特征在于，所述初级侧屏蔽组件(9；13)从所述初级侧导体组件(8 ；11)的侧部延伸到所述初级侧导体组件(8 ；11)的侧边缘的水平之上的水平，由此也使得位于所述可磁化材料之外并且比所述侧边缘更高水平的区域屏蔽所述电磁场。
3.根据前述权利要求所述的配置结构，其特征在于，所述初级侧屏蔽组件(9；13)延伸进入所述初级侧导体组件(8 ；11)的所述侧边缘上方的区域，由此使得位于所述可磁化材料之外并且位于所述侧边缘上方的区域屏蔽所述电磁场。
4.一种配置结构，用于通过在位于车辆(4)的所述轨道上和/或位于所述车辆(4)的停车处的初级侧上产生电磁场，通过在所述电磁场的所述源极上方载置于所述车辆(4)上的次级侧上接收所述电磁场的所述磁分量，并且通过在所述次级侧上的磁感应，给陆上车辆(4)，特别是轨道车辆或者道路机动车辆提供电能，其中，所述配置结构包括: -由导电材料制成的次级侧导体组件(5 ;21)，所述导电材料在操作期间产生电磁杂散场，同时所述导电材料传送交变电流， -由可磁化材料制成的次级侧屏蔽组件(23)， 其中，所述次级侧屏蔽组件(23)或者所述次级侧屏蔽组件(23)的一部分在与所述次级侧导体组件(5 ；21)的同一水平上在所述次级侧导体组件(5 ；21)的侧部延伸，由此使得位于所述可磁化材料之外的区域屏蔽所述电磁杂散场。
5.根据前述权利要求所述的配置结构，其特征在于，所述次级侧屏蔽组件(23)从所述次级侧导体组件(5 ；21)的侧部延伸到所述次级侧导体组件(5 ；21)的侧边缘的水平之下的水平，由此也使得位于所述可磁化材料之外并且比所述侧边缘更低水平的区域屏蔽所述电磁杂散场。
6.根据前述权利要求所述的配置结构，其特征在于，所述次级侧屏蔽组件(23)延伸进入所述次级侧导体组件(5 ；21)的所述侧边缘下方的区域，由此使得位于所述可磁化材料之外并且位于所述侧边缘下方的区域屏蔽所述电磁杂散场。
7.—种陆上车辆(4),特别是一种轨道车辆或者一种道路机动车辆,包括权利要求4-6之一所述的配置结构。
8.一种方法，通过在位于车辆(4)的所述轨道上和/或位于所述车辆(4)的停车处的初级侧上产生电磁场，给陆上车辆(4)，特别是轨道车辆或者道路机动车辆提供电能，用于通过在次级侧上的磁感应，在所述电磁场的所述源极上方载置于所述车辆(4)上的所述次级侧上接收所述电磁场的所述磁分量，其中:-通过由导电材料制成的初级侧导体组件(8 ；11)感应交变电流，以产生所述电磁场， -位于所述初级侧导体组件(8 ；11)的侧部的区域使用初级侧屏蔽组件(9 ；13)被屏蔽所述电磁场，所述初级侧屏蔽组件(9 ；13)或者其一部分在与所述初级侧导体组件(8 ；11)的同一水平上在所述初级侧导体组件(8 ；11)的侧部延伸，其中，所述初级侧屏蔽组件(9 ；13)由可磁化材料制成。
9.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，从所述初级侧导体组件(8;11)的侧部延伸到所述初级侧导体组件(8 ；11)的侧边缘的水平之上的水平的所述初级侧屏蔽组件(9 ；13)也用于使得区域屏蔽所述电磁场，所述区域位于所述可磁化材料之外并且处于比侧边缘更高的水平。
10.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，延伸进入所述初级侧导体组件(8;11)的所述侧边缘上方区域的所述初级侧屏蔽组件(9 ；13)也用于使得区域屏蔽所述电磁场，所述区域位于所述可磁化材料之外并且在所述侧边缘上方。
11.一种方法，通过在载置在车辆(4)上的次级侧上接收位于在所述车辆(4)的所述轨道上和/或所述车辆(4)的停车处的所述车辆(4)下方的初级侧上产生的所述电磁场的磁分量，并且通过在所述次级侧上使用磁感应，给陆上车辆(4)，特别是轨道车辆或者道路机动车辆提供电能，其中， -由导电材料制成的次级侧导体组件(5 ；21)接收所述电磁场，所述导电材料在操作期间产生电磁杂散场，同时所述导电材料传送交变电流， -位于所述次级侧导体组件(5 ；21)的侧部的区域使用次级侧屏蔽组件(23)屏蔽所述电磁杂散场，所述次级侧屏蔽组件(23)或者其一部分以与所述次级侧导体组件(5 ；21)同一水平在所述次级侧导体组件(5 ；21)的侧部延伸，其中，所述次级侧屏蔽组件(23)由可磁化材料制成。
12.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，从所述次级侧导体组件(5;21)的侧部延伸到所述次级侧导体组件(5;21)的侧边缘水平之下的水平的所述次级侧屏蔽组件(23)也被用于使得区域屏蔽所述电磁杂散场，所述区域位于所述可磁化材料之外并且处于比侧边缘低的水平上。
13.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，延伸进入所述次级侧导体组件(5;21)的所述侧边缘下方区域中的所述次级侧屏蔽组件(23)也被用于使得区域屏蔽所述电磁场，所述区域位于所述可磁化材料之外并且位于所述侧边缘之下。
【文档编号】B60L5/00GK104321216SQ201380026453
【公开日】2015年1月28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, F·加西亚, M·拉努瓦耶 申请人:庞巴迪运输有限公司
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