ОБЕСПЕЧЕНИЕ СУХОПУТНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, ПРЕЖДЕ ВСЕГО РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА ИЛИ ДОРОЖНОГО АВТОМОБИЛЯ, ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИЕЙ ПОСРЕДСТВОМ ИНДУКЦИИ Российский патент 2017 года по МПК B60L5/00 B60L11/18 H02J50/23 H01F27/36 

Изобретение относится к системе для обеспечения сухопутного транспортного средства, прежде всего рельсового транспортного средства или дорожного автомобиля, электрической энергией. Электромагнитное поле создается на первичной стороне, расположенной на полосе движения транспортного средства и/или расположенной в месте остановки транспортного средства, посредством источника (обычно обмотки и/или катушки из электрического проводника). Магнитная компонента электромагнитного поля принимается на вторичной стороне на борту транспортного средства над источником электромагнитного поля. Посредством магнитной индукции на вторичной стороне вырабатывается электрическая энергия. Изобретение также относится к соответствующему способу обеспечения сухопутного транспортного средства электрической энергией. Кроме того, изобретение относится к сухопутному транспортному средству, прежде всего к рельсовому транспортному средству или дорожному автомобилю, содержащему систему.

Однако не все аспекты настоящего изобретения относятся к системе, которая содержит первичную сторону и вторичную сторону. Скорее один аспект изобретения относится к первичной стороне, а другой аспект изобретения относится только к вторичной стороне.

Термины «первичная сторона» и «вторичная сторона» используются в соответствии с терминологией, которая используется для трансформаторов. Действительно, электрические детали системы для передачи электрической энергии от полосы движения транспортного средства или от места остановки транспортного средства посредством индукции (индуктивная система передачи мощности, сокращенно IPT system) образует разновидность трансформатора. Единственным отличием от обычного трансформатора является тот факт, что транспортное средство и, таким образом, вторичная сторона может двигаться.

WO 2010/000495 А1 описывает систему и способ для передачи электрической энергии к транспортному средству. Электрическая энергия может быть передана транспортному средству, в то время как транспортное средство движется. В то время как настоящее изобретение может относиться к подобной системе, оно не ограничено передачей энергии к движущемуся транспортному средству. Скорее энергия может передаваться, в то время как транспортное средство временно останавливается (как, например, автобус на автобусной остановке) или в то время как транспортное средство запарковано.

Транспортное средство может быть любым сухопутным транспортным средством, включая привязанные к полосе движения транспортные средства, такие как обычное рельсовое транспортное средство, монорельсовое транспортное средство, троллейбусы и транспортные средства, которые ведутся по полосе движения другими средствами. Другими примерами сухопутных транспортных средств являются дорожные автомобили, включая автобусы, которые не привязаны к полосе движения. Например, транспортным средством может быть транспортное средство, имеющее электрический ходовой двигатель. Транспортное средство может также быть транспортным средством, имеющим гибридную двигательную систему, например систему, которая может приводиться в действие электрической энергией или другой энергией, такой как электрохимически запасенная энергия или топливо (например, природный газ или бензин).

WO 2010/000495 А1 описывает пример извивающихся обмоток на первичной стороне для создания электромагнитного поля. Проводниковая конструкция первичной стороны настоящего изобретения, которая изготовлена из электропроводящего материала, который во время работы создает электромагнитное поле, в то время как по электропроводящему материалу течет переменный электрический ток, может иметь одну и ту же или разную конфигурацию. В любом случае, по меньшей мере, участки и/или части проводниковой конструкции первичной стороны имеют длину и ширину, так что проводниковая конструкция первичной стороны содержит боковые кромки. Например, как описано в WO 2010/000495 А1, участки проводниковой конструкции первичной стороны могут простираться вдоль полосы движения транспортного средства, так что имеются две боковые кромки на противоположных сторонах проводниковой конструкции первичной стороны. Возможны другие конфигурации, такие как удлиненные электрические проводники, простирающиеся в направлении движения, катушки из электрических проводников, имеющие несколько витков, и проводниковые структуры, имеющие разные конфигурации.

Признаки проводниковой конструкции первичной стороны, которые описаны в предыдущей части, могут также применяться к проводниковой конструкции вторичной стороны за исключением того, что конструкция расположена на борту автомобиля.

В любом случае имеется зазор между проводниковой конструкцией первичной стороны и проводниковой конструкцией вторичной стороны, который вызывает излучение электромагнитного поля, которое создается проводниковой конструкцией первичной стороны, в окружающую среду. В дополнение, во время работы электрический ток течет через проводниковую конструкцию вторичной стороны, и этот электрический ток также вызывает электромагнитное поле, которое в дальнейшем обозначается как «электромагнитное поле рассеяния». Это поле рассеяния также вызывает испускание электромагнитного излучения в окружающую среду.

Должны соблюдаться соответствующие предельные значения, прежде всего напряженности электромагнитного или магнитного поля. В принципе, чем больше зазор между первичной стороной и вторичной стороной, тем больше напряженность поля в окружающей среде.

Предметом настоящего изобретения является уменьшение испускания магнитного излучения в окружающую среду системой для обеспечения сухопутного транспортного средства электрической энергией посредством индукции. Альтернативно, предметом настоящего изобретения является увеличение передаваемой мощности от первичной стороны к вторичной стороне без увеличения испускания в окружающую среду по сравнению с обычными системами.

Согласно основной идее настоящего изобретения для экранирования окружающей среды от электромагнитного поля, создаваемого проводниковой конструкцией первичной стороны и/или создаваемого проводниковой конструкцией вторичной стороны, используется намагничиваемый материал. Экранирующая конструкция или часть экранирующей конструкции простирается сбоку от соответствующей проводниковой конструкции на таком же уровне по высоте (кратко - уровне), что и проводниковая конструкция. Дополнительно или альтернативно, экранирующая конструкция или часть экранирующей конструкции простирается выше или ниже соответствующей проводниковой конструкции. Как результат, области, которые расположены за намагничиваемым материалом (если смотреть от проводниковой конструкции), экранируются от магнитного поля, создаваемого проводниковой конструкцией.

Экранирование окружающей среды от электромагнитного поля вызывается прежде всего уменьшением напряженности магнитной компоненты электромагнитного поля.

Прежде всего предлагается следующее: система для обеспечения сухопутного транспортного средства, прежде всего рельсового транспортного средства или дорожного автомобиля, электрической энергией посредством создания электромагнитного поля на первичной стороне, расположенной на полосе движения транспортного средства и/или расположенной на месте остановки транспортного средства, посредством приема магнитной компоненты электромагнитного поля на вторичной стороне на борту транспортного средства над источником электромагнитного поля, и посредством магнитной индукции на вторичной стороне, причем система содержит:

- проводниковую конструкцию первичной стороны, изготовленную из электропроводящего материала, которая создает электромагнитное поле во время работы, в то время как по электропроводящему материалу течет электрический ток,

- экранирующую конструкцию первичной стороны, изготовленную из намагничиваемого материала, причем экранирующая конструкция первичной стороны или часть экранирующей конструкции первичной стороны простирается сбоку от проводниковой конструкции первичной стороны на том же уровне, как и проводниковая конструкция первичной стороны, экранируя таким образом области, которые расположены за намагничиваемым материалом, от электромагнитного поля.

Дополнительно или альтернативно, предлагается система для обеспечения сухопутного транспортного средства, прежде всего рельсового транспортного средства или дорожного автомобиля, электрической энергией посредством создания электромагнитного поля на первичной стороне, расположенной на полосе движения транспортного средства и/или расположенной на месте остановки транспортного средства, посредством приема магнитной компоненты электромагнитного поля на вторичной стороне на борту транспортного средства над источником электромагнитного поля и посредством магнитной индукции на вторичной стороне, причем система содержит:

- проводниковую конструкцию вторичной стороны, изготовленную из электропроводящего материала, которая создает электромагнитное поле рассеяния во время работы, в то время как по электропроводящему материалу течет переменный электрический ток,

- экранирующую конструкцию вторичной стороны, изготовленную из намагничиваемого материала, причем экранирующая конструкция вторичной стороны или часть экранирующей конструкции вторичной стороны простирается сбоку от проводниковой конструкции вторичной стороны на том же уровне, как и проводниковая конструкция вторичной стороны, экранируя таким образом области, расположенные за намагничиваемым материалом, от электромагнитного поля рассеяния.

Кроме того, предлагается способ обеспечения сухопутного транспортного средства, прежде всего рельсового транспортного средства или дорожного автомобиля, электрической энергией посредством создания электромагнитного поля на первичной стороне, расположенной на полосе движения и/или расположенной на месте остановки транспортного средства, для приема магнитной компоненты электромагнитного поля на вторичной стороне на борту транспортного средства над источником электромагнитного поля посредством магнитной индукции на вторичной стороне, причем:

- электромагнитное поле создается посредством пропускания переменного электрического тока через проводниковую конструкцию первичной стороны, изготовленную из электропроводящего материала,

- области, которые расположены сбоку от проводниковой конструкции первичной стороны, экранируются от электромагнитного поля с использованием экранирующей конструкции первичной стороны, которая или часть которой простирается сбоку от проводниковой конструкции первичной стороны на том же уровне, как и проводниковая конструкция первичной стороны, причем экранирующее устройство первичной стороны изготовлено из намагничиваемого материала.

Дополнительно или альтернативно, предлагается способ обеспечения сухопутного транспортного средства, прежде всего рельсового транспортного средства или дорожного автомобиля, электрической энергией посредством приема на вторичной стороне на борту транспортного средства магнитной компоненты электромагнитного поля, созданного на первичной стороне, расположенной под транспортным средством на полосе движения транспортного средства и/или на месте остановки транспортного средства, и посредством использования магнитной индукции на вторичной стороне, причем:

- электромагнитное поле принимается проводниковой конструкцией вторичной стороны, изготовленной из проводящего материала, который создает электромагнитное поле рассеяния во время работы, в то время как электропроводящий материал проводит переменный электрический ток,

- области, которые расположены сбоку от проводниковой конструкции вторичной стороны, экранированы от электромагнитного поля рассеяния с использованием экранирующей конструкции вторичной стороны, которая или часть которой простирается сбоку от проводниковой конструкции вторичной стороны на том же уровне, как и проводниковая конструкция вторичной стороны, причем экранирующая конструкция вторичной стороны изготовлена из намагничиваемого материала.

В любом случае является предпочтительным, что экранирующая конструкция, изготовленная из намагничиваемого материала, также простирается под проводниковой конструкцией первичной стороны. Дополнительно или альтернативно, экранирующая конструкция вторичной стороны, изготовленная из намагничиваемого материала, может также простираться над проводниковой конструкцией вторичной стороны.

Предпочтительно, все боковые кромки проводниковой конструкции первичной стороны и/или проводниковой конструкции вторичной стороны экранированы экранирующей конструкцией первичной или вторичной стороны образом, описанным выше или ниже. Прежде всего, намагничиваемый материал может непрерывно простираться от области вблизи одной боковой кромки проводниковой конструкции до области вблизи другой боковой кромки (например, расположенной напротив первой боковой кромки). Как результат, больше областей окружающей среды экранируются от электромагнитного поля.

Предпочтительно, экранирующая конструкция первичной стороны используется в одно и то же время и в одной и той же системе, что и экранирующая конструкция вторичной стороны. Обе экранирующие конструкции изготовлены из намагничиваемого материала и экранируют соответствующую проводниковую конструкцию сбоку от проводниковой конструкции.

Предпочтительно, экранирующая конструкция первичной стороны простирается от боковых зон проводниковой конструкции первичной стороны до уровня выше уровня боковой кромки проводниковой конструкции первичной стороны, экранируя таким образом также области, которые расположены за намагничиваемым материалом и на более высоком уровне, чем боковая кромка, от электромагнитного поля.

Следовательно, экранированные области окружающей среды увеличиваются, что особенно полезно, если зазор между проводниковой конструкцией первичной стороны и проводниковой конструкцией вторичной стороны большой. Такое же преимущество относится к следующему предпочтительному варианту осуществления экранирующей конструкции вторичной стороны, которая простирается от боковой зоны проводниковой конструкции вторичной стороны до уровня ниже уровня боковой кромки проводниковой конструкции вторичной стороны, экранируя таким образом также области, которые расположены за намагничиваемым материалом и на более низком уровне, чем боковая кромка, от электромагнитного поля рассеяния.

Согласно наиболее предпочтительному варианту осуществления, экранирующая конструкция первичной стороны простирается в область над боковой кромкой проводниковой конструкции первичной стороны, экранируя таким образом области, которые расположены за намагничиваемым материалом и выше боковой кромки, от электромагнитного поля. Формулировка «выше боковой кромки» означает, что намагничиваемый материал также расположен непосредственно выше боковой кромки проводниковой конструкции, то есть выше, если смотреть в вертикальном направлении.

Следовательно, испускание электромагнитного излучения в области окружающей среды, которые расположены диагонально над проводниковой конструкцией первичной стороны, значительно уменьшается. Этот вариант осуществления особенно полезен, если зазор между проводниковыми конструкциями первичной и вторичной стороны очень большой. Этот вариант осуществления основан на соображении о том, что подобное экранирование боковых кромок слегка уменьшает эффективность передачи энергии к вторичной стороне, но значительно уменьшает и излучения в окружающую среду.

Следовательно, может быть достигнута значительно более высокая передача энергии к вторичной стороне при использовании одной и той же проводниковой конструкции первичной стороны. Например, через проводниковую конструкцию первичной стороны могут течь более высокие электрические токи.

Это же преимущество относится к следующему варианту осуществления экранирующей конструкции вторичной стороны, которая простирается в область ниже боковой кромки проводниковой конструкции вторичной стороны, экранируя таким образом области, которые расположены за намагничиваемым материалом и ниже боковой кромки, от электромагнитного поля рассеяния.

Прежде всего, через проводниковую конструкция вторичной стороны могут течь значительно более высокие токи без нарушения действующих предельных величин для магнитного поля. Формулировка «ниже боковой кромки» означает, что намагничиваемый материал также расположен непосредственно ниже боковой кромки проводниковой конструкции, то есть ниже, если смотреть в вертикальном направлении.

Использование намагничиваемого материала в качестве экранирующего материала имеет то преимущество, что линии магнитной индукции магнитного поля направляются в материале. По сравнению с ситуацией без экранирующего материала, по меньшей мере, некоторые из линий магнитной индукции не могут проходить сквозь намагничиваемый материал. Вместо этого эти линии магнитной индукции перенаправляются в направлении протяжения намагничиваемого материала.

Прежде всего, может использоваться намагничиваемый материал, который имеет низкую электропроводность, например феррит. Как результат, влияние электрических токов, которые индуцируются в экранирующем материале, уменьшается.

Более обще говоря, намагничиваемый материал может быть ферромагнитным, парамагнитным или ферримагнитным. Является предпочтительным, что намагничиваемый материал имеет магнитную восприимчивость, равную по меньшей мере 10, предпочтительно по меньшей мере 50.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения, проводниковая конструкция первичной стороны и/или проводниковая конструкция вторичной стороны окружены экранирующей конструкцией, причем внешняя оболочка, изготовленная из намагничиваемого материала, которая окружает проводниковую конструкцию, имеет отверстие, через которое электромагнитное поле простирается между первичной стороной и вторичной стороной. Особенно в области боковых кромок проводниковой конструкции оболочка может иметь конфигурацию, описанную в любом месте в описании.

Если проводниковая конструкция на первичной стороне или вторичной стороне содержит множество частей, причем каждая часть содержит электропроводящий материал, который передает электрический ток во время работы, каждая из частей может быть экранирована отдельной экранирующей конструкцией, изготовленной из намагничиваемого материала. Кроме того, возможно, что экранирующие конструкции на первичной стороне или на вторичной стороне механически соединены друг с другом, то есть намагничиваемый материал непрерывно простирается вдоль электрических проводников разных фаз проводниковой конструкции. Например, отдельные экранирующие конструкции могут иметь поперечное сечение в форме С или U, причем отверстие С-образного профиля или U-образного профиля ориентировано в направлении другой стороны системы для передачи электрической энергии посредством индукции от первичной стороны к вторичной стороне. Если, например, две части проводниковой конструкции экранированы экранирующими конструкциями, которые механически соединены друг с другом, то возможны другие формы поперечного сечения, такие как Е-образный профиль в случае двух частей. В любом случае, например в случае С, U или Е, является предпочтительным (как упомянуто выше), что участки экранирующей конструкции, которые простираются в направлении другой стороны системы, вблизи боковой кромки экранированной проводниковой конструкции дополнительно простираются в зазор между первичной стороной и вторичной стороной системы. Например, в случае С-образного профиля свободные концы С простираются внутрь в направлении друг друга и оставляют между собой зазор, который является упомянутым выше отверстием в оболочке.

Однако не обязательно, чтобы противоположные боковые кромки проводниковой конструкции экранировались одинаковыми экранирующими конструкциями или экранировались экранирующими конструкциями одинаковым образом. Следовательно, формой поперечного сечения может быть, например, форма L-образного профиля, причем одна из полок L-образного профиля может простираться в поперечном направлении в зазоре между первичной стороной и вторичной стороной системы. Альтернативно, одна из двух полок L-образного профиля может простираться за проводниковой конструкцией (если смотреть от проводниковой конструкции на другую сторону системы), а другая полка L-образного профиля может простираться сбоку от проводниковой конструкции. В любом случае, два L-образных профиля из намагничиваемого материала могут быть использованы для экранирования противоположных боковых кромок проводниковой конструкции.

Как, по существу, известно из уровня техники, тип намагничиваемого материала может быть адаптирован к частоте переменного тока и, следовательно, к частоте электромагнитного поля, которое создается во время работы системы. Например, частота находится в среднем диапазоне частот в несколько кГц.

Согласно одному варианту осуществления изобретения, намагничиваемый материал может быть вырезан или может иметь зазоры между намагничиваемым материалом на одной и той же стороне системы. Несмотря на эти зазоры, линии магнитной индукции направляются в направлении поперек зазора или перпендикулярно направлению поперек зазора (в зависимости от конфигурации проводниковой конструкции). Несмотря на эти зазоры, только небольшое количество электромагнитного поля просачивается через зазор в окружающую среду, поскольку намагничиваемый материал направляет линии магнитной индукции в материале, и форма линий магнитной индукции может быть только слегка деформирована в зазоре вблизи намагничиваемого материала.

Например, боковая кромка проводниковой конструкции может быть экранирована намагничиваемым материалом. Вдоль протяжения боковой кромки в направлении, перпендикулярном направлению, которое соединяет первичную сторону и вторичную сторону, намагничиваемый материал экранирующей конструкции содержит по меньшей мере один зазор и, предпочтительно, несколько зазоров.

Зазор между частями намагничиваемого материала имеет преимущество, что требуемое количество материала уменьшается и, следовательно, снижаются вес и стоимость.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, проводниковая конструкция первичной стороны и/или проводниковая конструкция вторичной стороны, которая простирается в направлении, перпендикулярном направлению от первичной стороны к вторичной стороне, определяя тем самым кромки, где протяженность проводниковой конструкции прекращается, комбинируются с намагничиваемым материалом. Этот намагничиваемый материал экранирует окружающую среду от магнитного поля, созданного проводниковой конструкцией первичной стороны и/или созданной проводниковой конструкцией вторичной стороны. В дополнение, этот намагничиваемый материал простирается вдоль протяжения соответствующей проводниковой конструкции и дополнительно простирается по меньшей мере за одну из кромок соответствующей проводниковой конструкции. Другими словами: намагничиваемый материал закрывает, по меньшей мере частично, проводниковую конструкцию, если смотреть из окружающего пространства, и оболочка простирается за кромку проводниковой конструкции. Слово «закрывать» не только включает в себя случаи, в которых намагничиваемый материал расположен над проводниковой конструкцией вторичной стороны или под проводниковой конструкцией первичной стороны, но также включает в себя случаи, в которых намагничиваемый материал расположен в горизонтальном направлении от проводниковой конструкции, то есть расположен на одном уровне с проводниковой конструкцией. В последнем случае протяженность за кромку означает, что намагничиваемый материал простирается за кромку в горизонтальном направлении и/или в вертикальном направлении.

Благодаря протяженности за соответствующую кромку экранирующий эффект улучшается. Если экранирующая конструкция из намагничиваемого материала вытянута в продольном направлении и имеет форму поперечного сечения С или U (см. выше), охватывая тем самым, по меньшей мере, часть проводниковой конструкции, то является предпочтительным, что экранирующая конструкция простирается за кромку или кромки проводниковой конструкции в продольном направлении.

Ниже будут описаны примеры изобретения со ссылкой на прилагаемые фигуры. Показано на:

Фиг. 1 - схематически транспортное средство, содержащее приемник (иногда называемый также pickup) для приема электромагнитного поля, которое создается проводниковой конструкцией первичной стороны,

Фиг. 2 - система, содержащая проводниковую конструкцию первичной стороны или вторичной стороны и дополнительно содержащая экранирующую конструкцию, изготовленную из намагничиваемого материала,

Фиг. 3 - трехмерное изображение части системы, содержащей проводниковую конструкцию и экранирующую конструкцию,

Фиг. 4 - схематически вид в разрезе системы вторичной стороны, содержащей проводниковую конструкцию и экранирующую конструкцию,

Фиг. 5 - схематически вид в разрезе обычной системы, содержащей проводниковую конструкцию вторичной стороны и экранирующую пластину, изготовленную из намагничиваемого материала, причем экранирующая пластина расположена над проводниковой конструкцией,

Фиг. 6 - модификация показанной на фиг. 5 системы, содержащей экранирующую конструкцию, изготовленную из намагничиваемого материала, причем экранирующая конструкция также экранирует области сбоку от проводниковой конструкции от электромагнитного поля рассеяния, которое создается во время работы проводниковой конструкции,

Фиг. 7 - схематически вид сверху проводниковой конструкции, закрытой экранирующей конструкцией, показывающий, что экранирующая конструкция простирается за кромки проводниковой конструкции.

Транспортное средство 4, которое показано на фиг. 1, имеет колеса 7а, 7b для перемещения по полосе движения 2. Например, транспортное средство 4 может быть дорожным автомобилем (таким как частный автомобиль или автобус) или привязанным к полосе движения транспортным средством, таким как рельсовое транспортное средство. Детали дорожного или рельсового транспортного средства на фиг. 1 не показаны.

Имеется проводниковая структура из электропроводящего материала, объединенная (например, встроенная) с полосой 2 движения. Например, имеются три фазовых проводника 1a, 1b, 1с для передачи трех фаз трехфазного переменного тока во время работы. Электропроводящий материал, который встроен в полосу движения или является частью полосы 2 движения, образует проводниковую конструкцию первичной стороны. Во время работы проводниковая конструкция 1 первичной стороны создает электромагнитное поле. Силовые линии F магнитного поля схематически показаны на фиг. 1. Однако силовые линии F показаны не полностью. Скорее линиями магнитной индукции показана только почти гомогенная область магнитного поля в зазоре между первичной стороной и вторичной стороной.

Транспортное средство 4 содержит приемник 4b для приема электромагнитного поля и для выработки электрической энергии посредством магнитной индукции. Для этой цели приемник 4b содержит проводниковую конструкцию 5 вторичной стороны. В показанном особом варианте осуществления эта проводниковая конструкция 5 вторичной стороны содержит три фазовые линии 5а, 5b, 5с для выработки трехфазного переменного тока. Фазовые линии могут быть катушками, содержащими несколько витков продолговатого электрического проводника. Факультативно, каждая фазовая линия может содержать несколько катушек.

На фиг. 1 также схематически показан накопитель 4а энергии для хранения электрической энергии, которая вырабатывается приемником 4b. Другие электрические или электронные детали на борту транспортного средства 4, которые могут быть использованы для подачи выработанной электрической энергии к любым потребителям электроэнергии, на фиг. 1 не показаны.

На фиг. 2 схематически показан вид сверху или вид снизу структуры первичной стороны или вторичной стороны, содержащей проводниковую конструкцию 8 и экранирующую конструкцию 9, изготовленную из намагничиваемого материала. Фиг. 2 иллюстрирует основную идею предпочтительного варианта осуществления изобретения, а именно использование отдельных частей 9а-9j из намагничиваемого материала, причем части 9а-9j расположены на некотором расстоянии до соседних частей 9а-9j, так что имеются зазоры между частями 9а-9j. В то же время разные части 9а-9j расположены так, что проводниковая конструкция 8 окружена совместно частями 9а-9j и зазорами между частями 9а-9j.

Показанная на фиг. 2 структура может быть структурой на первичной стороне системы для индуктивной передачи энергии к транспортному средству или может быть структурой вторичной стороны на борту транспортного средства. В любом случае, направление, которое соединяет первичную сторону и вторичную сторону, проходит перпендикулярно плоскости фиг. 2.

Конфигурация проводниковой конструкции 8, показанной на фиг. 2, является только примером. Экранирующей конструкцией 9 могут быть окружены любые другие конфигурации. В примере на фиг. 2 проводниковая конструкция 8 содержит три катушки 8а, 8b, 8с из электрических линий. Например, каждая конструкция во время работы может вырабатывать разную фазу трехфазного переменного тока или может передавать одну фазу трехфазного переменного тока.

Как упомянуто, части 9а-9j экранирующей конструкции 9 окружают проводниковую конструкцию 8. Термин «окруженный» относится к виду сверху или виду снизу структуры, показанной на фиг. 2. Если, например, иллюстрация на фиг. 2 является видом сверху структуры первичной стороны, то является предпочтительным (но не требуемым), что имеется дополнительный намагничиваемый материал за (то есть ниже) проводниковой конструкцией 8, так что области ниже проводниковой конструкции 8 также экранированы от электромагнитного поля. Однако экранирующая конструкция 9 содержит отверстие 10 по направлению к другой стороне системы, так что линии магнитной индукции могут простираться от первичной стороны к вторичной стороне проводниковой конструкции через отверстие 10.

На фиг. 3 показана часть катушки 11 проводниковой конструкции первичной стороны. На переднем плане фигуры первый участок 11а катушки 11 простирается справа налево к боковой кромке, где электрические линии катушки 11 изменяют направление и направляются назад.

Следовательно, задний план фиг. 3 содержит направленный назад участок 11b катушки 11, который простирается параллельно первому участку 11а.

Боковая кромка катушки 11, где электрические линии 11 направляются назад, окружена намагничиваемым материалом экранирующей конструкции 13 с трех сторон, а именно с нижней стороны, стороны в горизонтальном направлении и верхней стороны. В показанном примере экранирующая конструкция 13 содержит плоские, пластинчатые части 13а, 13b, 13с на этих трех сторонах боковой кромки катушки 11. Экранирующая конструкция 13 имеет форму поперечного сечения U-образного профиля. На практике U-образный профиль может простираться намного дальше к переднему плану и/или заднему плану фиг. 3, чем показано на фиг. 3. В дополнение, экранирующая конструкция может содержать другие части, такие как часть, экранирующая область над участками 11a, 11b или области под участками 11а, 11b.

Проводниковая конструкция 21, которая показана на фиг. 4, содержит элементы 21а, 21b и 21с на разных уровнях по высоте. Проводниковая конструкция показана на фиг. 4 не полностью. Скорее элемент 21а может простираться дальше направо и может заканчиваться на боковой кромке, которая сконфигурирована одинаковым или подобным образом, как боковая кромка, показанная на левой стороне фиг. 4. Элементы 21а, 21b, 21с могут принадлежать разным фазовым линиям проводниковой конструкции 21.

Боковая кромка проводниковой конструкции 21, которая показана на фиг. 4, окружена экранирующей конструкцией 23 таким же образом, как было описано в связи с фиг. 3. Первый элемент 23а, изготовленный из намагничиваемого материала, помещен над боковой кромкой проводниковой конструкции 21, вторая часть 23b помещена на левой стороне (в горизонтальном направлении) боковой кромки, а третья часть 23с намагничиваемого материала помещена под боковой кромкой. Части 23а, 23b, 23с могут быть механически соединены с элементами 21а, 21b, 21с электроизолирующим материалом 25, который заполняет, по меньшей мере, некоторые из зазоров между элементами 21а, 21b, 21с и частями 23а, 23b, 23с. Первый элемент 23а экранирующей конструкции 23 простирается в горизонтальном направлении за боковую кромку проводниковой конструкции 21.

Имеется дополнительная часть 24 из намагничиваемого материала, которая простирается за элемент 21а в области, которая начинается на правой стороне элементов 21b, 21с и простирается направо, где может быть расположена противоположная боковая кромка проводниковой конструкции 21. Поэтому область над элементом 21а экранирована от магнитного поля.

Следовательно, показанная на фиг. 4 структура является структурой вторичной стороны, и направление от первичной стороны к вторичной стороне проходит от нижней части к верхней части фиг. 4. Однако можно было бы сконфигурировать структуру первичной стороны таким же образом, как показано на фиг. 4, причем конфигурация симметрична относительно горизонтальной линии в нижней части фиг. 4. Эта горизонтальная линия (не показанная на фиг. 4) могла бы разделить зазор между структурой первичной стороны и структурой вторичной стороны на две одинаковые половины.

На фиг. 4 также показан эффект экранирующего устройства 23, 24. Единичная линия магнитной индукции проходит от нижней части фиг. 4 к элементу 21а, затем перенаправляется экранирующей конструкцией 23 вокруг боковой кромки проводниковой конструкции 21 и следует от левой до правой стороны части 24, изготовленной из намагничиваемого материала.

Структура вторичной стороны, показанная на фиг. 5, содержит проводниковую конструкцию 21, которая схематически показана широкой линией, проходящей слева направо. Боковые кромки 21b, 21с проводниковой конструкции 21 расположены на более высоком уровне, чем средний участок 21а проводниковой конструкции 21.

Имеется пластинчатый элемент 23а, изготовленный из намагничиваемого материала, который помещен над средним участком 21а и который образует экранирующую конструкцию 23. Штриховая горизонтальная линия 22 на фиг. 5 показывает поверхность полосы движения транспортного средства или показывает горизонтальную линию, которая делит зазор между структурой первичной стороны (не показанной на фиг. 5) и структурой вторичной стороны на две равные половины.

Электромагнитное поле рассеяния, которое создается во время работы проводниковой структуры 21, показано линиями F магнитной индукции только на правой стороне фиг. 5. Эти две линии F магнитной индукции простираются через область 26, которая расположена сбоку от проводниковой конструкции 21. Следовательно, напряженность электромагнитного поля рассеяния является высокой в области 26.

Согласно изобретению, структура, показанная на фиг. 5, изменена дополнительными частями или участками экранирующей конструкции 23, показанной на фиг. 6.

Вблизи обеих боковых кромок 21b, 21с проводниковой конструкции 21 три части 23а, 23b, 23с (которые альтернативно можно назвать участками) намагничиваемого материала помещены выше, сбоку и ниже боковой кромки таким же образом, как показано на фиг. 3 и фиг. 4. В дополнение, центральная часть 23а над средней частью 21а проводниковой конструкции 21 соединена с верхними частями 23а через промежуточные части или участки 23d намагничиваемого материала.

Как результат, линии F магнитной индукции электромагнитного поля рассеяния простираются другим образом по сравнению с ситуацией на фиг. 5. Как результат, напряженность поля в области 26 сбоку от боковой кромки намного меньше.

На фиг. 7 показан прямоугольный контур экранирующей конструкции 33, изготовленной из намагничиваемого материала, закрывающего проводниковую конструкцию 31. Экранирующая конструкция 33 содержит разные области 33а, 33b, 33е, 33f. Проводниковая конструкция содержит разные части или области 31а, 31b, 31с, 31d, содержащие в каждом случае участки электропроводящих линий. Контур проводниковой конструкции 31 и границы ее частей или областей 31а, 31b, 31с, 31d показаны штриховыми линиями, показывающими, что проводниковая конструкция 31 не будет видна через экранирующую конструкцию 33.

Горизонтальное направление на фиг. 7, например, соответствует продольному направлению структуры 31, 33, причем экранирующая конструкция 33 может простираться выше проводниковой конструкции на вторичной стороне индуктивной системы передачи мощности. Прежде всего, структура 33, 34 может быть выполнена, как показано на фиг. 6. В этом случае области 31а, 31b, 31с, 31d проводниковой конструкции 31 соответствуют участкам 21а, 21b, 21с, 21d проводниковой конструкции 21, показанной на фиг. 6, и области 33а, 33b экранирующей конструкции 33 соответствуют частям 23а, 23b экранирующей конструкции 23, показанной на фиг. 6.

Таким образом, С-образный профиль экранирующей конструкции 23 или 33 простирается в продольном направлении за кромки (показанные вертикальными штриховыми линиями на фиг. 7) проводниковой конструкции 31. Области экранирующей конструкции 33, которые расположены за кромками проводниковой конструкции 31 в продольном направлении, обозначены ссылочными цифрами 33е, 33f на фиг. 7. Предпочтительно, области 33е, 33f также являются частью С-образного профиля, как это имеет место для частей 23а, 23b, 23с, показанных на фиг. 6, закрывая таким образом кромку проводниковой конструкции с трех сторон.

В дополнение, как упомянуто выше в связи с фиг. 4, области 33а экранирующей конструкции 33 простираются в боковом направлении за кромки (показанные на фиг. 7 горизонтальными штриховыми линиями) проводниковой конструкции 31.

Как результат, окружающая среда экранирована от магнитных полей, создаваемых индуктивной системой передачи мощности, в высшей степени эффективным образом.

Группа изобретений относится к системе для обеспечения транспортного средства электрической энергией. Система содержит проводниковую конструкцию (11) первичной стороны, проводниковую конструкцию (21) вторичной стороны, экранирующую конструкцию (13) первичной стороны и экранирующую конструкцию (23) вторичной стороны. Проводниковые конструкции (11, 21) изготовлены из электропроводящего материала. Экранирующие конструкции (13, 23) сторон изготовлены из намагничиваемого материала. Экранирующая конструкция (13) простирается сбоку от конструкции (11) на одном уровне и до уровня по высоте выше боковой кромки конструкции (11). Причем экранирующая конструкция (13) также расположена внутри зазора между конструкциями (11) и (21). Экранирующая конструкция (23) простирается сбоку от конструкции (21) на одном уровне и до уровня ниже высоты боковой кромки конструкции (21). Причем экранирующая конструкция (23) также расположена внутри зазора между конструкциями (11) и (21). Также заявлены транспортное средство, содержащее данную систему, и способы обеспечения транспортного средства электрической энергией. Технический результат заключается в защите окружающей среды от электромагнитного поля. 5 н.п. ф-лы, 7 ил.

1. Система для обеспечения сухопутного транспортного средства (4) электрической энергией посредством создания электромагнитного поля на первичной стороне, расположенной на полосе движения транспортного средства (4) и/или расположенной на месте остановки транспортного средства (4), посредством приема магнитной компоненты электромагнитного поля на вторичной стороне на борту транспортного средства (4) с использованием проводниковой конструкции (5; 21) вторичной стороны, расположенной над источником электромагнитного поля, и посредством магнитной индукции на вторичной стороне, причем система содержит:

- проводниковую конструкцию (8; 11) первичной стороны, изготовленную из электропроводящего материала, в качестве источника электромагнитного поля, причем проводниковая конструкция (8; 11) первичной стороны создает электромагнитное поле во время работы, в то время как электропроводящий материал передает переменный электрический ток,

- экранирующую конструкцию (9; 13) первичной стороны, изготовленную из намагничиваемого материала,

причем экранирующая конструкция (9; 13) первичной стороны или часть экранирующей конструкции (9; 13) первичной стороны простирается сбоку от проводниковой конструкции (8; 11) первичной стороны на таком же уровне по высоте, что и проводниковая конструкция (8; 11) первичной стороны, экранируя таким образом области, которые расположены за намагничиваемым материалом, от электромагнитного поля,

причем экранирующая конструкция (9; 13) первичной стороны простирается сбоку от проводниковой конструкции (8; 11) первичной стороны до уровня по высоте выше уровня по высоте боковой кромки проводниковой конструкции (8; 11) первичной стороны, экранируя таким образом также области, которые расположены за намагничиваемым материалом на более высоком уровне по высоте, чем боковая кромка проводниковой конструкции (8; 11) первичной стороны, от электромагнитного поля,

причем намагничиваемый материал экранирующей конструкции (9; 13) первичной стороны также расположен, если смотреть в вертикальном направлении, выше боковой кромки проводниковой конструкции (8; 11) первичной стороны внутри зазора между проводниковой конструкцией (8; 11) первичной стороны и проводниковой конструкцией (5; 21) вторичной стороны.

2. Система для обеспечения сухопутного транспортного средства (4) электрической энергией посредством создания электромагнитного поля на первичной стороне, расположенной на полосе движения транспортного средства (4) и/или расположенной на месте остановки транспортного средства (4), посредством приема магнитной компоненты электромагнитного поля на вторичной стороне на борту транспортного средства (4) с использованием проводниковой конструкции (5; 21) вторичной стороны, расположенной над проводниковой конструкцией (8; 11) первичной стороны, которая является источником электромагнитного поля, и посредством магнитной индукции на вторичной стороне, причем система содержит:

- проводниковую конструкцию (5; 21) вторичной стороны, которая изготовлена из электропроводящего материала, которая создает электромагнитное поле рассеяния во время работы, в то время как электропроводящий материал передает переменный электрической ток,

- экранирующую конструкцию (23) вторичной стороны, изготовленную из намагничиваемого материала, причем экранирующая конструкция (23) вторичной стороны или часть экранирующей конструкции (23) вторичной стороны простирается сбоку от проводниковой конструкции (5; 21) вторичной стороны на таком же уровне по высоте, что и проводниковая конструкция (5; 21) вторичной стороны, экранируя таким образом области, которые расположены за намагничиваемым материалом, от электромагнитного поля рассеяния,

причем экранирующая конструкция (23) вторичной стороны простирается сбоку от проводниковой конструкции (5; 21) вторичной стороны до уровня по высоте ниже уровня по высоте боковой кромки проводниковой конструкции (5; 21) вторичной стороны, экранируя таким образом также области, которые расположены за намагничиваемым материалом на более низком уровне по высоте, чем боковая кромка проводниковой конструкции (5; 21) вторичной стороны, от электромагнитного поля рассеяния, причем намагничиваемый материал экранирующей конструкции (23) вторичной стороны также расположен, если смотреть в вертикальном направлении, ниже боковой кромки проводниковой конструкции (5; 21) вторичной стороны внутри зазора между проводниковой конструкцией (8; 11) первичной стороны и проводниковой конструкцией (5; 21) вторичной стороны.

3. Сухопутное транспортное средство (4), содержащее систему по одному из пп. 1 и 2.

4. Способ обеспечения сухопутного транспортного средства (4) электрической энергией посредством создания электромагнитного поля на первичной стороне, расположенной на полосе движения транспортного средства (4) и/или расположенной на месте остановки транспортного средства (4), для приема магнитной компоненты электромагнитного поля на вторичной стороне на борту транспортного средства (4) с использованием проводниковой конструкции (5; 21) вторичной стороны, расположенной над источником электромагнитного поля посредством магнитной индукции на вторичной стороне, причем:

- электромагнитное поле создают посредством пропускания переменного электрического тока через проводниковую конструкцию (8; 11) первичной стороны, изготовленную из электропроводящего материала, причем проводниковая конструкция (8; 11) первичной стороны является источником электромагнитного поля,

- области, которые расположены сбоку от проводниковой конструкции (8; 11) первичной стороны, экранируют от электромагнитного поля с использованием экранирующей конструкции (9; 13) первичной стороны, которая или часть которой простирается сбоку от проводниковой конструкции (8; 11) первичной стороны на таком же уровне по высоте, что и проводниковая конструкция (8; 11) первичной стороны, причем экранирующая конструкция (9; 13) первичной стороны изготовлена из намагничиваемого материала,

- экранирующую конструкцию (9; 13) первичной стороны, которая простирается сбоку от проводниковой конструкции (8; 11) первичной стороны до уровня по высоте выше уровня по высоте боковой кромки проводниковой конструкции (8; 11) первичной стороны, также используют для экранирования от электромагнитного поля областей, которые расположены за намагничиваемым материалом и на более высоком уровне по высоте, чем боковая кромка проводниковой конструкции (8; 11) первичной стороны,

причем намагничиваемый материал экранирующей конструкции (9; 13) первичной стороны также расположен, если смотреть в вертикальном направлении, выше боковой кромки проводниковой конструкции (8; 11) первичной стороны внутри зазора между проводниковой конструкцией (8; 11) первичной стороны и проводниковой конструкцией (5; 21) вторичной стороны и также используется для экранирования от электромагнитного поля областей, которые расположены за намагничиваемым материалом и выше боковой кромки проводниковой конструкции (8; 11) первичной стороны.

5. Способ обеспечения сухопутного транспортного средства (4) электрической энергией посредством приема на вторичной стороне на борту транспортного средства электромагнитного поля, созданного на первичной стороне, расположенной ниже транспортного средства (4) на полосе движения транспортного средства (4) и/или на месте остановки транспортного средства (4), посредством магнитной индукции на вторичной стороне с использованием проводниковой конструкции (5; 21) вторичной стороны, расположенной над проводниковой конструкцией (8; 11) первичной стороны, которая является источником электромагнитного поля, причем:

- электромагнитное поле принимают посредством электропроводящего материала проводниковой конструкции (5; 21) вторичной стороны, которая создает электромагнитное поле рассеяния во время работы, в то время как электропроводящий материал передает переменный электрический ток,

- области, которые расположены сбоку от проводниковой конструкции (5; 21) вторичной стороны, экранируют от электромагнитного поля рассеяния с использованием экранирующей конструкции (23) вторичной стороны, которая или часть которой простирается сбоку от проводниковой конструкции (5; 21) вторичной стороны на таком же уровне по высоте, что и проводниковая конструкция (5; 21) вторичной стороны, причем экранирующая конструкция (23) вторичной стороны изготовлена из намагничиваемого материала,

- экранирующую конструкцию (23) вторичной стороны, которая простирается сбоку от проводниковой конструкции (5; 21) вторичной стороны до уровня по высоте ниже уровня по высоте боковой кромки проводниковой конструкции (5; 21) вторичной стороны, также используют для экранирования от электромагнитного поля рассеяния областей, которые расположены за намагничиваемым материалом и на более низком уровне по высоте, чем боковая кромка проводниковой конструкции (5; 21) вторичной стороны,

причем намагничиваемый материал экранирующей конструкции (23) вторичной стороны также расположен, если смотреть в вертикальном направлении, ниже боковой кромки проводниковой конструкции (5; 21) вторичной стороны внутри зазора между проводниковой конструкцией (8; 11) первичной стороны и проводниковой конструкцией (5; 21) вторичной стороны и также используется для экранирования от электромагнитного поля областей, которые расположены за намагничиваемым материалом и ниже боковой кромки проводниковой конструкции (5; 21) вторичной стороны.