JP6067730B2 - 交番電磁界を受信するように適合されている受信デバイスの使用による車両への電気エネルギーの供給 - Google Patents

Description

本発明は、電気エネルギーを車両に供給する構成に関し、構成は交番電磁界を受信して磁気誘導により交番電流を生成するように適合されている受信デバイスを含む。受信デバイスは少なくとも１本の位相線及び、好ましくは、複数本の位相線を含み、各位相線は交番電流の複数の位相電流の中の別々の１つを伝送するように適合されている。加えて、本発明は本構成を含む車両に関する。更に、本発明はエネルギーを車両へ伝送するシステムに関し、システムは、受信デバイス及び２次側受信デバイスによって受信される交番電磁界を生成するように適合される１次側導体アセンブリ（構成）を含む構成を含む。本発明はまた本構成を製造する方法及び交番電磁界を受信して磁気誘導により交番電流を生成する受信デバイスを使用して車両を運転する方法にも関する。

用語「１次側」及び「２次側」は変圧器に使用される専門用語に準じて使用される。事実、誘導により電気エネルギーを車両のトラックまたは車両の停車場から車両へ伝送するシステムの電気部品は一種の変圧器を形成する。従って、従来の変圧器に比較して１つの違いは、車両、従って２次側が動くことが可能であるということである。

特許文献１は電気エネルギーを車両、特にトラックに拘束される車両へ供給する構成を開示しており、ここで、その構成は交番電磁界を受信して電磁誘導により交番電流を生成するように適合されている受信デバイスを含む。受信デバイスは、導電性材料の複数の巻き線及び／またはコイルを含み、各巻き線またはコイルは交番電流の別々の位相を生成するように適合されている。

本発明は、任意の陸上車両、特に、鉄道車両（例えば、路面電車）のようなトラックに拘束される車両だけでなく個人用（自家用）乗用車または公共交通車両（例えば、バス）のような道路用自動車にも適用されることができる。好ましくは、交番電磁界を生成する１次側導体構成は、１次側導体構成の電線が、車両が走行し得る道路またはトラックの表面に略平行である平面内に延在するように、車両の道路またはトラック内に一体化される。交番電磁界は走行の間または車両が停車もしくは駐車している時に受信デバイスによって受信されることができる。

１次側導体構成の好ましい実施形態の詳細が特許文献１に記載されている。例えば、１次側導体構成の電流線は、トラックまたは道路に沿って蛇行状に延在することができる、すなわち、その線の幾つかのセクションは走行方向に対して横方向に延在し、その線の幾つかのセクションは走行方向に延在して、それにより横方向延在セクションを接続する。具体的には、特許文献１の図５及び１２に例示されているように、１次側導体構成は、好ましくは、走行方向にまたは走行方向の反対に伝播する磁気波を生成する。波の速度は、横方向延在セクション間の距離及び１次側電気導体構成の別々の位相によって伝送される交番電流の周波数によって決定される。

これも特許文献１に記載されているように、受信デバイスは、車両の下部に配置されることができ、スラブまたは板の形の物体のような強磁性の物体によって覆われることができる。適切な材料はフェライトである。その物体は磁界の磁力線を束にして且つ方向を変え、それ故に、物体の上の磁界強度をほぼゼロにまで低減する。

ＷＯ２０１０／０３１５９５（Ａ２）号

しかしながら、そのような強磁性の材料の物体または、その代わりに、電導体の材料のシールドは、電磁界の強度を物体またはシールドの横の位置においてゼロに低減できない。具体的には、人々が車両に入りつつあるまたは車両を出つつある時に受信デバイスの横の領域を通過するかもしれない。従って、電磁界強度の対応する限界が適用され、それを超えてはいけない。

同一の大きさの交番電流を生成する受信デバイスに比べて、受信デバイスの横の電磁界強度を低減する受信デバイスを使用して、エネルギーを車両に供給する構成、その構成を含む車両、その構成を含むシステム、その構成を製造する方法及び、車両を運転する方法を提供することが本発明の目的である。

本発明の基本的な概念によれば、受信デバイスは「平坦な」構成を有する。そのような「平坦な」構成の一例が特許文献１によって、具体的には、その文献の図１３〜１７に関連して説明されている。この文脈での「平坦な」は、１次側導体構成及び車両のトラックまたは道路も水平方向に延在する場合、受信デバイスの位相線（すなわち、別々の位相の電線）が水平方向に延在するまたはおおよそ水平方向に延在することを意味する。しかしながら、そのような受信デバイスは典型的には複数の巻きまたは旋回を含み、更に複数本の位相線を含むので、上から見た場合に、電線の交差が存在する。その結果、平坦な構成にもかかわらず、電線のすべてのセクションが単一の電線の太さを有する平坦領域内に配置されることは不可能である。

更に、位相線の中の少なくとも１本が複数の巻きを有するコイルを含む可能性がある。１巻きはコイルの中心軸の周りに延在する位相線のセクションであると理解される。言い換えれば、そのセクションは中心軸の周りを回っている。全ての場合において、全ての巻きが中心軸の周りを完全に一周しているわけではない。そうではなく、具体的には、コイルの最初及び最後の巻きは、コイルへの及びコイルからの電気接続を適切な場所で及び適切な方法で行うことができるように、中心軸の周りを完全に一周していない可能性がある。一方、コイルが少なくとも３巻きを有する場合、巻きの少なくとも１つは、最初の巻きでもなく且つ最後の巻きでもなく、通常中心軸の周りを完全に一周する。

そのようなコイルの場合、中心軸の方向に測定したコイルの厚さは、例えば、巻かれている電線の太さで乗算された巻き数に等しい可能性がある。しかしながら、コイルの特定の構成によっては、厚さは、あるいは、上記の厚さより大きいまたは小さい可能性がある。例えば、連続する巻きを、らせんを形成するようにコイルの中心軸の周りに巻くことができる。これは、コイルの厚さを低減するが、全てがらせんの外側の巻きの大きさを有する同じ数の巻きを有するコイルに比較して、コイルの有効領域をも低減する。何れの場合でも、全ての同一の位相線のコイルは、同様に形成されている、例えば、全てのコイルはらせん状である、または全てのコイルは互いに積み重ねられている巻きを含むことが好ましい。

本発明の好ましい解決策は、少なくとも３つのコイルを含み、それらは同一の位相線のコイルである。これは、位相線の少なくとも１本の電線は少なくとも３つのコイルを形成することを意味する。コイルは、少なくとも１巻きを含み、１つを超える巻きの場合は、複数の巻きが、別の巻きのセクションが互いに平行に延在し、または、おおよそ互いに平行に延在し、且つ、任意選択的に、同一の（矩形、円形等のような）形状を有するように、構成されると理解される。巻きの好ましい形状は矩形であり、それは、各コイルが矩形の巻きを有する１列の連続するコイルが、矩形の有効領域を占めるように配置されることができ、その矩形の有効領域は個々のコイルによって占められる領域の合計であるからである。個々のコイルによって「占められる」領域は、その領域に亘って磁界の磁束線が延在する可能性がある領域であり、これらの束線に対応する磁束はコイルの中に対応する電気電圧を誘導することによって磁気誘導を引き起こす。

位相線の少なくとも１本（好ましくは全ての位相線）のコイルは、互いに隣に配置され、コイルの中心軸に対して垂直に延在する平面内の有効な領域を占める１列のコイルの機能を果たす。好ましくは、少なくとも３つ（例えば、５つのコイル）のコイルが存在し、この場合、１列のコイルは、その列の両端における第１の端のコイル及び第２の端のコイルを含み、その列の端のコイルの間に少なくとも１つの中間のコイル（例えば、３つの中間のコイル）が存在する。その列の長手方向は第１の端のコイルから第２の端のコイルに、すなわち、１つの端から他の端へ延びる。具体的には、中間のコイル（群）も、その列の全てのコイルが前後して配置される（隣接するコイルの一部の重なりが起きる可能性はあるが）ように、長手方向に沿って配置される。具体的には、長手方向に延在している縦軸は、縦軸の右手側の列領域及び縦軸の左手側の列領域が対称軸に対して互いに対称であるように、対称軸を形成することができる。この対称性は、コイルの巻きの経路に適用されるが、コイルを互いに及び外部のデバイスに接続する接続及び接続線には必ずしも適用されない。

好ましくは、有効領域は、その列の個別のコイルによって占められる、すなわち、コイルが重なり合わない領域の合計である。しかしながら、小さい重畳領域は顕著には有効領域を低減しない。更に、１列のコイルにおいて隣接するコイルの領域の間に少しの距離がある可能性があるので、有効領域は連続領域ではない。しかしながら、その距離は小さいのが好ましい（例えば、第１の端のコイルから第２の端のコイルに延びる距離である、１列のコイルの長手方向の距離の２％より短い）。

後により詳細に説明するように、異なる位相線の複数列のコイルによって占められる異なる有効領域は、異なる位相線は交番電流の異なる位相を生成するように設計されているので、互いに重複するが完全には一致していない。典型的には、交番電流は３相の正弦波電流である。

本発明は次の知見に基づく。受信デバイスが車両内の任意の負荷に電力を供給している間に位相線を通って流れる電流は電磁界を生成する。位相線の別々のセクションの一部によって生成される電磁界は、干渉によって互いに相殺する。これは、電磁界強度が低いまたはゼロにさえ近い１列のコイルの横の領域、特に複数列のコイルの中間のセクションの横の領域が存在することを意味する。この文脈における「電磁界強度」は、変動している電磁界の振幅、または振幅の（デカルト座標系の方向の）成分の二乗平均平方根（ＲＭＳ）によって計算される電磁界の有効値を意味する。しかしながら、高い電磁界強度を有する複数列のコイルの端領域の横の領域も存在する。その理由は、異なる位相線の端のコイルのセクションによって生成される電磁界が、個別の位相線によって生成される電磁界に比べて増大した電磁界振幅をもたらすように、互いに重畳するからである。もちろん、位相電流間の位相シフトは電磁界の合計が計算される時に考慮されるべきである。しかしながら、受信デバイスの特定の構成によっては、複数列のコイルの端の領域の横の電磁界の振幅が個別の位相線によって生成される電磁界の振幅の２倍の大きさを超える実施形態がある。

従来技術による既存の解決策では、受信デバイスの全てのコイルは典型的には同一の巻き数を有する。所与の大きさの電流によって生成される電磁界強度は、１巻きを有するコイルによって生成されるであろう電磁界強度に巻き数を乗じたものに等しい。従って、巻き数を減らすことによって電磁界を低減することは可能であろうが、これは、受信デバイスによってそれぞれの負荷に供給されることが可能である電力を低減することにもなるであろう。

少なくとも１本の位相線に対して少なくとも２つのコイルを有する１列のコイルを提供／使用することが本発明の基本的な考えであり、ここで、その列のコイルの巻き数は異なる。具体的には、受信デバイスの各位相線は少なくとも２つのコイルを有する列を有する。好ましくは、受信デバイスの各位相線は同一のコイルの巻き数を有する。本構成を製造する方法に関して、巻き数を、運転の間本構成の横の電磁界強度が、その列の全てのコイルの巻き数が等しく全巻き数は同一である場合に比べて、より小さい最大値を有するように、選択することが提案されている。具体的には、電磁界強度は、受信デバイスの電線を通る、及び任意選択的に、受信デバイスの電線に接続されている任意の更なる電線を通る電流によって生成される電磁界の強度である。あるいは、これが好ましい場合であるが、電磁界強度は、受信デバイスの電線によって（及び任意選択的にこれらの電線に接続されている任意の電線によって）生成される電磁界に起因し、及び、磁気誘導によって受信デバイスに電磁気の電圧を誘導する電磁界を生成する１次側導体構成の運転に起因する電磁界の強度である。この場合、その強度は、１次側から２次側受信デバイスへエネルギーを誘導的に伝送するシステムの運転の間に生成される全電磁界の強度である。

具体的には、位置、特にコイル構成の中心軸に対して横向きの及び平行の直線に沿う位置の関数としての強度は、所与の巻きの分布に対してシミュレーション及び／または測定が可能である。更に、巻きの分布は変えることが可能であり、そして、この方法で、同一の全巻き数を有する全ての巻きの分布の中で電磁界の最も小さい最大値を生成する巻きの分布を特定できる。この処理は、受信デバイスを通る交番電流の単一の位相に対して実行することができ、または、好ましくは、全ての位相線を含む構成に対して実行することができる。具体的には、巻きの分布は受信デバイスの異なる位相線に対して変えことができるが、位相ごとの全巻き数は等しくてもよい。しかしながら、多くの場合、構成の各位相線に対する同一の巻きの分布は、構成の全てのコイルが同一の巻き数を有する場合に比べて顕著に低い最大強度をもたらす。

複数列のコイルの中間領域の横の電磁界の強度は、複数列のコイルの端の領域の横の電磁界の強度より小さいので、その列が少なくとも３つのコイルを有する場合、中間のコイルに対してより端のコイルに対して、より小さい巻き数を選択することが好ましい。幸いにも、複数列のコイルの中間の領域の横の電磁界の相殺は非常に効果的（生じる電磁界の振幅は非常に小さい）であるので、それ故に、端のコイルが減らされた巻き数を、複数列のコイルの中間領域の横の電磁界強度を複数列のコイルの端の領域の横の電磁界強度のレベルを超えて増加することなく、中間のコイルまたはコイル群に加えることができる。これは、特に、複数の中間のコイルが存在している場合に有効である。従って、本発明の好ましい実施形態は、各列に２つの中間のコイル及び２つの端のコイルが存在するように、コイルの各列に４つのコイルを含む。この構成において、２つの中間のコイル及び２つの端のコイルの一部が効果的に互いに相殺する電磁界を生成し、そして別々の位相線のほんの少しの一部が、端のコイルの横の領域に増大した電磁界振幅を生成する電磁界を生成する。

しかしながら、本発明はたった２つのコイルが１つの位相の１列のコイルを形成する場合も扱う。具体的には、２相または３相または更にそれより多い相（すなわち、受信デバイスの導体構成は２つ以上の相を有する交番電流を生成する）が存在する場合、少なくとも１つの位相の１列のコイルにおけるコイルごとの巻き数は、生じる電磁界強度がその位相線に対して巻き数が等しく且つ全巻き数が同じに比べて、より小さい最大値を有するように、選択することができる。

上記に述べた本発明の基本概念によれば、位相線の少なくとも１本に対する１列のコイルの巻き数は異なる。好ましくは、少なくとも１巻きだけ異なる。

従って、以下が提案される。電気エネルギーを車両に供給する構成であって、その構成は、交番電磁界を受信して、磁気誘導により交番電流を生成するように適合されている受信デバイスを含み、受信デバイスは複数本の位相線を含み、各位相線は交番電流の複数の位相電流の中の別々の１つを伝送するように適合されており、ここで、
−各位相線は少なくとも２つのコイルを形成し、
−各コイルは位相線の少なくとも１巻きから構成され、
−コイルの何れか１つが１巻きから構成されている場合、巻きはコイルの中心軸の周りを回り、
−コイルの何れか１つが１を超える巻きから構成されている場合、巻きはコイルの中心軸の周りを回る位相線の連続するセクションであり、
−各位相線の少なくとも２つのコイルは、互いに隣に配置されて、コイルの中心軸に垂直に延在する平面内の有効領域を占める１列のコイルを形成して、その列の両端における第１及び第２の端のコイル及び、任意選択的に、３つ以上のコイルの場合、その列の端のコイルの間に少なくとも１つの中間のコイルが存在するようにし、位相線の少なくとも１本に対して（好ましくは、全ての位相線に対して）その列のコイルのコイルごとの巻き数が異なる、
構成。

具体的には、位相線の少なくとも１本は、１列のコイルが、その列の端のコイルの間に少なくとも１つの中間のコイルを含むように、３つ以上のコイルを含むことができ、端のコイルの各々が中間のコイルまたはコイル群より少ない巻き数から構成される。

位相線の巻きの構成は「巻きの分布」と呼ぶことができる。例えば、位相線の巻きの全数は固定することができ、位置の関数としての電磁界強度及び／または電磁界強度の最大値は、特に可能な最善の方法で、その全数を個々のコイルに亘って分配することによって最適化されることができる。次に特別な分布の特徴を説明する。何れの場合においても、特定の受信デバイスのコイルの各列における巻きの分布は同一であるのが好ましい。

本発明はまた、本明細書に記載された実施形態の１つの構成を含む車両も扱い、その構成は、車両が水平の地下道または水平のトラックを走行するという条件で、コイルの中心軸が垂直方向に延在するように、車両の底部に位置している。

更に、本発明は、エネルギーを車両へ伝送するシステムも扱い、システムは、車両の走行路に沿って配置される１次側導体構成を含み、１次側導体構成は、それぞれの交番電磁界を生成する交番電流を伝送するように適合され、且つ、システムは本明細書に記載された実施形態の１つの構成を、磁気誘導によって交番電流を生成するために交番電磁界を受信する２次側構成として含む。

更に、電気エネルギーを車両に供給する構成を製造する方法であって、運転の間、交番電磁界を受信して、電磁誘導により交番電流を生成するように適合されている構成の受信デバイスが製造され、受信デバイスは複数本の位相線を装備し、各位相線は、運転の間、交番電流の複数の位相の中の別々の１つを伝送するように適合され、ここで、
−少なくとも２つのコイルが各位相線によって形成され、
−各コイルは位相線の少なくとも１巻きから構成され、
−コイルの何れか１つが１巻きから構成されている場合、巻きはコイルの中心軸の周りを回るように形成され、
−コイルの何れか１つが１を超える巻きから構成されている場合、巻きはコイルの中心軸の周りを回るように位相線の連続するセクションとして形成され、
−各位相線の少なくとも２つのコイルは、互いに隣に配置されて、コイルの中心軸に垂直に延在する平面内の有効領域を占める１列のコイルを形成して、その列の両端における第１及び第２の端のコイル及び、任意選択的に、３つ以上のコイルの場合、その列の端のコイルの間に少なくとも１つの中間のコイルが存在するようにし、
−位相線の少なくとも１本に対して（好ましくは、全ての位相線に対して）その列のコイルのコイルごとの巻き数が異なるように選択される、
方法が提案される。

具体的には、位相線の少なくとも１本は、１列のコイルが少なくとも１つの中間のコイルを含むように３つ以上のコイルを装備することができ、端のコイルの各々は中間のコイルまたは中間のコイル群より少ない巻き数によって構成される。

具体的には、構成によって生成される、及び、その代わりにまたはそれに追加して、構成を含み更に電磁界を生成する１次側導体構成を含むシステムによって生成される電磁界、電界または磁界の強度の少なくとも１つの測定、シミュレーション及び／または計算が実行されることができ、測定、シミュレーション及び／または計算の結果に基づいて、位相線の少なくとも１本のコイルの巻き数は、実際に使用される構成用に変更され且つ選択されてもよい。好ましくは、電磁界強度の測定、シミュレーション及び／または計算は、何度も、具体的には反復して、同一の全巻き数を有する異なる巻きの分布に対して実行されてもよい。

更に、交番電磁界を受信して、電磁誘導により交番電流を生成する受信デバイスを用いて車両を運転する方法であって、複数本の位相線が受信デバイスによって使用され、各位相線は交番電流の複数の位相の中の別々の１つを伝送し、ここで、
−各位相線は少なくとも２つのコイルによって動作され、
−各コイルにおいて、交番電流は位相線の少なくとも１巻きによって伝送され、
−コイルの何れか１つが１巻きから構成されている場合、巻きはコイルの中心軸の周りを回り、
−コイルの何れか１つが１を超える巻きから構成されている場合、巻きはコイルの中心軸の周りを回る位相線の連続するセクションであり、
−各位相線の少なくとも２つのコイルは、コイルの中心軸に垂直に延在する平面内の有効領域を占める１列のコイルとして使用されて、その列の両端における第１及び第２の端のコイル及び、任意選択的に、３つ以上のコイルの場合、その列の端のコイルの間に少なくとも１つの中間のコイルが存在するようにし、
−位相線の少なくとも１本において（好ましくは、全ての位相線において）、交番電流の位相電流が流れる１列のコイルのコイルごとの巻き数が異なる、
方法が提案される。

具体的には、１列のコイルが、その列のコイルが少なくとも１つの中間のコイルを含むように、３つ以上のコイルを含む場合、交番電流の位相電流は、好ましくは、端のコイルで、中間のコイルまたはコイル群より少ない巻き数を通って流れる。

本構成を製造する方法及び受信デバイスを用いて車両を運転する方法の実施形態は本構成の実施形態の説明から得られる。

具体的には、少なくとも１本の位相線（及び好ましくは位相線の各々）は、１列のコイルがその列の端のコイルの間に少なくとも１つの中間のコイルを含むように、３つ以上のコイルを含むのが好ましい。端のコイルの各々は中間のコイルまたはコイル群より少ない巻き数から構成される。好ましくは、１列に３つのコイルの場合、端のコイルを形成する巻き数の、中間のコイルを形成する巻き数に対する比は、０．３３〜０．６６の範囲であり、好ましくは、０．４〜０．６の範囲であり、とりわけ０．５である。

具体的には、位相線の少なくとも１本は、１列のコイルが少なくとも２つの中間のコイルを含むように、少なくとも４つのコイルを含むことができる。それに加えてまたはその代わりに、その列での隣接するコイルである中間のコイルの２つは位相線の同一の巻き数から構成することができる。しかしながら、３つの中間のコイルまたは少なくとも３つの中間コイルを有する別の実施形態があり、その場合、他の２つの中間のコイルの間に位置する中央のコイルの巻き数は他の中間のコイルの巻き数と異なる。何れの場合においても、４つ以上のコイルは、増大した巻きの数を有する可能性がある中間のコイルがより多く存在するので、端のコイルの巻き数がより多い巻き数だけ減少される構成を可能にする。

特に好ましい実施形態において、少なくとも１本の位相線（及び好ましくは位相線の各々）は、１列のコイルが少なくとも２つの中間のコイルを含むように、少なくとも４つのコイルを含み、２つ端のコイルは、任意選択的に位相線の同一の巻き数から構成され、且つ端のコイルの各々を形成する巻き数の、それぞれの端のコイルの隣の（すなわち、隣接する）中間のコイルを形成する巻き数に対する比は、０．３３〜０．６６、好ましくは、０．４〜０．６の範囲であり、とりわけ０．５である。本発明者の調査では、４つのコイルの列に対する理想的な巻きの分布は０．５に近い比によって特徴づけられることが示されている。しかしながら、１列における全ての全巻き数が、比が正確に０．５またはほぼ正確に０．５であることを可能にするわけではない。例えば、全巻き数２０では、３−７−７−３、すなわち、端のコイルが３巻きを有し、中間のコイルが７巻きを有するという好ましい巻き数分布となる。５つのコイルに対しては、分布は、例えば、２−４−３−４−２または４−９−６−７−４である可能性がある。好ましくは、５つのコイルの場合、中央のコイルはコイルごとの平均数である巻き数を有する。

所定の範囲の位置での電磁界強度の最大値を、１列のコイルの全巻き数をその列の個々のコイルに亘って最適な方法で分配することで低減する巻き数分布の最適化は、前節で説明した条件に従って、端のコイルの隣の中間のコイルまたは中間のコイル群のみが隣接する端のコイルより大きい巻き数を有する分布から開始することができる。次いで、巻きの分布が修正されることができ、その修正が所定の範囲の位置で改善された（低減された）電磁界最大値をもたらしたかどうかが判定されることができる。具体的には、１次側導体構成及び２次側受信デバイスによって引き起こされる全電磁界が最適化のために考慮されることができる。

しかしながら、具体的には、エネルギーを１次側導体構成から２次側受信デバイスへ伝送するシステムの全電磁界が考慮され、且つ１列のコイルが５つのコイルを含む場合、３つの中間のコイルのコイルごとの巻き数は異なる可能性がある。例えば、５つのコイルの全巻き数は１５である可能性がある。この場合、巻きの分布は２−４−３−４−２である、すなわち、中央のコイルがたった３巻きを有するが他の２つの中間のコイルが４巻きを有する、可能性がある。全巻き数が３５の場合、分布は５−９−７−９−５または、その代わりに、４−１０−７−１０−４であってもよい。従って、１列のコイルの中に４つのコイルがある場合の上記の規則は、次の方法で５つ以上のコイルに適合されることができる。端のコイルの各々を形成する巻き数の、端のコイルの直接隣接する中間のコイルを形成する巻き数に対する比は、０．３３〜０．６６の範囲であり、好ましくは、０．４〜０．６の範囲であり、とりわけ０．５である。しかしながら、端のコイルに直接隣接する２つの中間のコイルが同一の巻き数を有する必要はない。具体的には、巻き数は１つまたは２つだけ異なってもよい。それに加えてまたはその代わりに、２つの端のコイルの巻き数は１つもしくは２つまたは別の数だけ異なってもよい。

特に、端のコイルの巻き数を低減し、中間のコイルの巻き数を増大することによって巻きの分布を最適化することは、電磁界強度の最大の限度が環境を電磁界または磁界から遮蔽するための追加の材料を使わずに順守され得るという利点を有する。更に、全巻き数を低減すること及び／または１次側導体構成によって生成される電磁界の強度を低減することは要求されない。本発明は、１次側導体構成と２次側受信デバイスとの間が比較的大きい距離を有する磁気誘導エネルギー伝送システムに対して特に有用であり、これは、具体的には、２次側受信デバイスを含む車両が１次側導体構成に対して相対的に移動する間に起きる。

一般的に、巻きの分布を最適化するための基準は、好ましくは、コイル構成の中心線に平行な直線に沿ってのような所定の範囲の位置における磁界強度（具体的には、磁界の振幅の二乗平均平方根（ＲＭＳ））の最大値である。

上述したように、完全な１巻きを形成する電線のセクションの長さは、同一のコイルの異なる巻きで異なる可能性があり、別のコイルでも異なる可能性がある。しかしながら、同一の１列のコイルの全てのコイル及び、好ましくは、コイル構成全体の全てのコイルが、同一の形状を有し、且つ同一の面積を占めることが好ましい。具体的には、完全な１巻きを形成する電線のセクションは、コイルがらせんで形成される場合は異なる長さを有し得る。しかしながら、添付の図を参照して説明するように、この場合でさえ、１巻きの長さの差は比較的小さい（例えば、最大で１０％だけ異なる）。しかしながら、一般的に言えば、異なる巻き数は、複数の巻き数を有するコイルを形成する電線の異なる全長に相当する。

更なる実施形態は次の知見に基づくものである。運転の間受信デバイスの位相線（群）を通る電流によって生成される電磁界の強度は、（受信デバイスの少なくとも１本の位相線及び好ましくは全ての位相線に対して）５つのコイルを有する列を使うことだけで低減できる。５つのコイルの場合、１列のコイルの長手方向に対して横方向に延在する対の位相線セクションが存在する。これらの横方向延在位相線セクションを通って流れる電流は、横方向延在セクションの各対が検討される場合、部分的に互いに相殺する電磁界を生成する。コイルの数が奇数であるので、位相線の横方向延在セクションはこの種の対で完全にグループ化することができる。対照的に、偶数のコイルを有する列の位相線の横方向延在セクションはこの種の対で完全にグループ化することはできない。更に言えば、相殺相手のセクションを有さない１つの残余の横方向延在セクション（または１巻きを超える巻き数を有するコイルの場合、対応する数の残余の横方向延在セクション）が存在するであろう。更に、その列の全てのコイルが同一の形状を有し、且つ同一の大きさの面積を占める場合、コイルを通って流れる全電流は中央のコイルの中心軸上の点に対して対称である。

更に、たった３つのコイルを有する列に比べて、５つのコイルを有する列は、３つの中間のコイルで構成される顕著により大きな中間のセクションが存在するという利点を有する。中間のセクションの横の電磁界強度は、上述のように、端のセクションの横の電磁界強度に比べて小さい。７つ以上のコイルを有する列に比べて、５つのコイルを有する列は、コイルの数が小さく、従って、重量及び運転の間のエネルギー損失が低減されるという利点を有する。具体的には、エネルギー損失は、位相線の抵抗及び受信デバイスの一体化された部分である何れの強磁性体にも誘導される電流によって引き起こされる。加えて、磁極ピッチ、すなわち、誘導によって１列のコイルにより生成される磁界の磁極の距離は、７つ以上のコイルに比べて４つのコイルではより大きい。

１列のコイルが同一の巻き数を有する（すなわち、何れの場合でも、１つのコイルを形成する位相線のセクションの長さが等しい）場合、５つのコイルによって形成される列の利点もまた適用される。従って、好ましくはないが、この実施形態は、その列の全ての５つのコイルが同一の巻き数を有する場合をも含む。しかしながら、好ましくは、本明細書の他の箇所で説明されているように、その列（群）のコイルの巻き数は異なる。この場合、５つのコイルの利点は最適化された巻きの分布の利点に追加される。

従って、一般的に言えば、５つのコイルを有する列を含む実施形態は、電気エネルギーを車両に供給する構成であって、構成は、交番電磁界を受信して磁気誘導により交番電流を生成するように適合されている受信デバイスを含み、受信デバイスは少なくとも１つの、好ましくは、複数本の位相線を含み、各位相線は交番電流の複数の位相電流の中の別々の１つを伝送するように適合されており、ここで、
−各位相線は５つのコイルを形成し、
−各コイルは位相線の少なくとも１巻きから構成され、
−コイルの何れか１つが１巻きから構成されている場合、巻きはコイルの中心軸の周りを回り、
−コイルの何れか１つが１を超える巻きから構成されている場合、巻きはコイルの中心軸の周りを回る位相線の連続するセクションであり、
−各位相線の５つのコイルは、互いに隣に配置されて、コイルの中心軸に垂直に延在する平面内の有効領域を占める１列のコイルを形成して、単一の位相線に対してまたは位相線の少なくとも１本に対して（好ましくは、全ての位相線に対して）、その列の両端における第１及び第２の端のコイル及びその列の端のコイルの間に３つの中間のコイルが存在するようにする、構成のように定義することができる。

列ごとに５つのコイルに対しての対応する実施形態は、本構成、エネルギーを車両へ伝送するシステム、本構成を製造する方法及び受信デバイスを用いて車両を運転する方法を含む車両の定義から得られる。

１つの実施形態では、少なくとも１本の位相線のコイルの各々は、コイルの中心軸に垂直に延在する平面内の同じ１列のコイルの他のコイルと同じ大きさの面積を占める。特にコイルの幅は同じであってもよい。幅は、コイルの中心軸に垂直であり、且つ第１の端のコイルから第２の端のコイルに延びる長手方向に垂直である方向で測定される。特に同じ幅を有するコイルの場合、長手方向に端のコイルの長さ短縮することは、端のコイルの横の電磁界強度を低減しない。

同じ１列のコイルの部分である少なくとも１本の位相線のコイルは、第１の端のコイルから第２の端のコイルに延びる長手方向に、一定の第１のシフト長だけ、互いに相対的にシフトした形で配置されることができる。「シフトした」とはコイルが積層されていなくて長手方向に分散していることを意味する。従って、第１のシフト長は、２つの隣接するコイル間の距離ではなくて（コイルが重畳しているまたは距離がなく互いに隣に配置されている場合、距離が全く無い可能性があるので）、２つの隣接するコイルが積層したコイルという仮定の初期状態からシフトされる長さである。同じ形状（例えば、矩形または円形等）を有するコイルの場合、第１のシフト長は、２つの隣接するコイルが正確に同じ領域を占めるように、２つの隣接するコイルの１つを移動すべき長さである。第１のシフト長は、本構成の運転の間に長手方向に伝播している間に交番電磁界によって生成される所定の電磁波の波長の半分に等しいことが好ましい。

１次側電導体構成は所定の電磁波を生成するように適合されていてもよい。そのような移動または伝播する電磁波を、車両のトラックまたは道路に相対的に固定されている１次側導体構成を用いて生成することは、特許文献１から知られている。例えば、その文献における図１２及び対応する記載がそのような移動波を説明している。第１のシフト長が波長の半分に等しい場合、同じ１列のコイルの中のコイルは、最大の可能な位相電流を伝送し、一方位相電流は、中心軸の方向に見た場合（例えば、上から見た場合）各対の隣接するコイルを通って相対する方向に流れる。もちろん、位相電流は、電気の基本原理に従って、全位相線を通って同じ方向に流れる。言い換えれば、２つの隣接するコイルは、位相線の延在を辿り且つ中心軸の方向に見た場合、互いに反対方向に巻かれる。

具体的には、位相線の異なる複数列のコイルは、何れかの複数列のコイルの第１の端のコイルから第２の端のコイルに延びる長手方向に、第２のシフト長だけ、互いに相対的にシフトされて配置され、第２のシフト長は、第１のシフト長の整数倍を位相線の数で除算したものに等しい。例えば、３位相線の場合、その複数列は、第１のシフト長の１／３（複数列の構成の全長がより短いので、これが好ましい）または２／３だけシフトすることができる。従って、これらの例では整数は１または２である。

本発明の例を添付の図を参照して以下に説明する。

電気エネルギーを車両に供給する構成の上面図を模式的に示し、ここで構成は３本の位相線を含み、各位相線は互いに隣に配置される４つのコイルの列を形成する。 図１の位相線の各々の２つのコイルを模式的に示し、ここで電磁波も、第１の時点において交番磁界の強度を例示するために示されている。 図２に示されている例示と同様であるが時間的に後の例示を模式的に示す。 図２及び図３の例示と同様であるが１列のコイルの２つの中間のコイルの例示を模式的に示す。 １列のコイル、例えば図１に示されている複数列の中の１列の巻きの分布を模式的に示す。 電磁界を生成する、具体的には、車両の進行方向に伝播する磁気波を生成する１次側導体構成を模式的に示し、車両も図に模式的に示されている。 図６の車両を、車両内の幾つかのデバイスを含めて、模式的に示す。 車両の受信デバイスの模式的な側面図を示し、受信デバイスはコイルを有する層を含み、更に層の上に強磁性体を含む。 位相線層の上の強磁性体の位置を含む、図１及び図８のコイルの模式的な上面図を示す。 図９に示されている構成の別の実施形態を示し、強磁性体はコイルによって占められている有効領域を完全に占めている。 １列のコイルの上面図を模式的に示し、コイルはらせん状に巻かれている巻きによって形成されている。 受信デバイスのコイル構成の中心線に平行に延びる直線に沿う磁界強度（ここでは、二乗平均平方根（ＲＭＳ））の測定値、ここで、直線は中心線まで１４０ｃｍの距離で延在し、且つ磁界強度の値は各コイルが等しい巻き数を有する３相コイル構成の巻き数分布に対して測定され、磁界強度はコイル構成の電気導体及び１次側導体構成によって生成される全磁界を指す。 同様な１次側導体構成に対しての、図１２に関して説明されているような直線に沿ったシミュレーションの全磁気強度である。 図１３に示されているものと同じ状況においてであるが、本発明に従って最適化された巻き分布に対するシミュレーションの全磁気強度である。 図１に示されている構成と同様であるが、列ごとに５つのコイルを有する構成である。

図１は４列のコイルを示し、各列は、磁気誘導により３相交番電流を生成する導体構成の別々の位相線によって形成される。構成は車両に搭載される受信デバイスの一部である。

列Ｇ、Ｒ、Ｂの各々は４つのコイルＣを含み、個々のコイルは列Ｇに対してＧＣＬ、ＧＣＭ１、ＧＣＭ２、ＧＣＲによって、列Ｒに対してＲＣＬ、ＲＣＭ１、ＲＣＭ２、ＲＣＲ、及び列Ｂに対してＢＣＬ、ＢＣＭ１、ＢＣＭ２、ＢＣＲによって表記される。その例では、コイルＣは矩形の形状を有する、すなわち、それぞれの形状で占められる領域は矩形である。その代わりに、任意の他の形状が可能であろう。しかしながら、全てのコイルの形状が同じであり、且つ受信デバイスの導体構成の全ての列が同じ数のコイルを有するのが好ましい。その例では、コイルＣの各列Ｇ、Ｒ、Ｂは、個々のコイルＣを互いに隣に配置することによって形成されるので、各列Ｇ、Ｒ、Ｂの有効領域も矩形である。更に、同一の位相線のコイルＣは重畳していないのでその列の有効領域は列Ｇ、Ｒ、ＢのコイルＣによって占められる領域の合計に等しい。表記法をより明確に説明すると、例えば、コイル「ＧＣＬ」の表記は、コイルは列Ｇの一部であり、且つコイルは列Ｇにおいて左Ｌのコイル（すなわち、第１の端のコイル）であることを意味する。表記「ＧＣＭ１」は、コイルＣは列Ｇの一部であり且つ第１の中間Ｍ１のコイルＣであることを意味する。コイル（例えば、ＧＣＲ）の表記における第３の文字としての表記「Ｒ」は、コイルがそれぞれの列において右Ｒのコイル（すなわち、第２の端のコイル）であることを意味する。図１に示されている３つの列Ｇ、Ｒ、Ｂは図の垂直方向に分散しているが、これは例示の目的のためだけになされた。実際には、各列において左のコイルから右のコイルに延び、図１において水平方向である長手方向に対して垂直方向における分散は存在しないのが好ましい。

列Ｇのコイルは、第１のシフト長ＳＬ１だけ互いに相対的にシフトされており、そしてこの第１のシフト長ＳＬ１は列Ｇのコイルの全ての対に対して一定であり、そして同じことが他の列Ｒ及びＢに対して適用される。これは、異なる列ごとのコイルの数を含むことができる他の構成にも適用することができる。第１のシフト長ＳＬ１は２重線の矢印で例示されている。列ＧのコイルＣの隣に延在する単一線の矢印も存在している。これらの単一線の矢印は、コイルＣを構成する巻きを生成するために位相線を巻く方向を例示する。他の列Ｒ、Ｂは列Ｇと同様な方法で形成される。しかしながら、別々の列Ｇ、Ｒ、Ｂは、第２のシフト長ＳＬ２だけ互いに相対的にシフトされ、それも列Ｇ、Ｒに対して２重線の矢印で例示されている。第３の列Ｂも第２の列Ｒに対して相対的に同じ第２のシフト長ＳＬ２だけシフトされている。この第２のシフト長ＳＬ２は第１のシフト長ＳＬ１の３分の１である。長手方向に変動する周期的磁界強度（そのような変動する磁界が図２〜図４に示されている）を有する電磁界の場合、ここで、その周期の長さは第１のシフト長ＳＬ１の２倍であり、同じ大きさの電流が、長手方向に対して横方向に延在する各線セクションに誘導される、ただし、これらの線セクションは長手方向に対して同じ位置に、または同じ位置に第１のシフト長ＳＬ１の２倍を加えた位置または同じ位置から第１のシフト長ＳＬ１の２倍を引いた位置に配置されるとする。次の図２〜図４において、電圧の誘導及びその結果生じる電流に関する幾つかの状況が、構成の横の磁界の振幅への影響を含めて、議論される。「横に」は列の上にでもなく下にでもなく、列Ｇ、Ｒ、Ｂの横の図１の水平方向または垂直方向に、を意味する。

図１５は列ごとに５つのコイルを有する構成のための図１の変形を示す。それ故、個々のコイルは、列Ｇに対してＧＣＬ、ＧＣＭ１、ＧＣＭ２、ＧＣＭ３、ＧＣＲによって、列Ｒに対してＲＣＬ、ＲＣＭ１、ＲＣＭ２、ＲＣＭ３、ＲＣＲによって、列Ｂに対してＢＣＬ、ＢＣＭ１、ＢＣＭ２、ＢＣＭ３、ＢＣＲによって表記される。その他の点において、図１及び他の変形の説明並びに／または図１に模式的に示されている構成の特徴は、図１５に模式的に示されている構成にも適用される。

図２〜図４も図１または図１５に示されている構成のコイルの上面図を示すが、全てのコイルが示されているわけではなく、そしてそれらの図は磁波も示している。磁波は、「ｘ方向」と表記されている複数列のコイルの長手方向に速度ｖ＿Ｍで移動する。例示の目的のためだけに、長手方向に垂直な方向が、変動する磁束Ｂを例示するために使用されている。実際には、磁束Ｂは、事実長手方向に変動し、長手方向に対して垂直でコイルの中心軸（従って、これらの軸は図１〜図４及び図１５の画像面に垂直に延在する）に対しても垂直な方向には顕著には変動しない。磁界の対応する束線は互いにおおよそ平行に且つコイルの中心軸にも平行に延在する。

磁束Ｂ（ｘ）は位置ｘの正弦関数である。波長は第１のシフト長ＳＬ１の２倍に等しい。図２に例示されている時点で、磁束Ｂは列Ｇのコイルの左端でもあるコイルＧＣＬの左端で最大である。別々の列Ｇ、Ｒ、Ｂは第２のシフト長ＳＬ２だけ互いに相対的にシフトされているので、列Ｒの左端（すなわち、コイルＲＣＬの左端）における磁束は未だ正である。従って、コイルＲＣＬの端における電線を通って流れる電流は、コイルＧＣＬの左端における電線を通って流れる電流と同じ方向に流れるが、より小さい。しかしながら、コイルＢＣＬの左端における電線を通って流れる電流は反対方向に流れる。その結果、左端の領域におけるコイルを通る電流によって引き起こされる磁界は部分的に互いに相殺する。

それとは対照的に、図３は、コイルＧＣＬ、ＲＣＬ、ＢＣＬの端における電線を通る電流が同じ方向に流れる別の時点を示す。結果的に、これらの電流によって生成される磁界は互いに相殺されずに増大した磁界を生成する。同様なことが、列Ｇ、Ｒ、Ｂの左端におけるコイルＧＣＬ、ＲＣＬ、ＢＣＬの他の部分の中の電流に適用される。もちろん、同じことが列Ｇ、Ｒ、Ｂの他の端におけるコイルＧＣＲ、ＲＣＲ、ＢＣＲにも適用される。結果的に生じた、増大した磁界を端のコイルの横に観察することができる。

列の中間のコイルの横の状況は図４に示すように異なる。１例として、列Ｇの中間のコイルＧＣＭ１、ＧＣＭ２が示されている。磁波によって引き起こされる電流はこれらの２つの隣接する中間のコイルを通って相対する方向に循環する。それ故に、例えば、図４の上部における中間のコイルの横において、中間のコイルＧＣＭ１、ＧＣＭ２を通る電流によって引き起こされる磁界は部分的に互いに相殺する。

従って、図２、図３、図４を参照して例示された観察に照らして、端のコイルの巻き数は中間のコイルの巻き数より小さく選択することが可能である。図５は、特定の例を模式的に例示しており、そこでは列Ｇの全てのコイルの全巻き数は２４である。各巻きが矩形で表されている。例えば、図５に例示されているように、左のコイルＧＣＬ及び右のコイルＧＣＲは何れの場合も４巻きを有し、中間のコイルＧＣＭ１、ＧＣＭ２は何れの場合も８巻きを有する。列ごとに５つのコイルの場合、第３の中間のコイルＧＣＭ３は図５に示されている第２の中間のコイルＧＣＭ２の巻き数を有してもよく、第２の中間のコイルＧＣＭ２（これは列の長手方向での中央コイルである）は同じまたは異なる巻き数を有してもよい。好ましくは、列ごとに５つのコイルの場合、巻きの分布は、上記及び下記に記載のように、最大の磁界強度に対しての最適化の結果である。

図６は、地方公共交通列車または路面電車のようなトラックに拘束される車両８１によって占められているトラック８３（ここでは２本のレールを有する鉄道トラック）を示す。１次側電導体構成は、電磁界を生成するトラックに取り付けられている。それは互いに独立に運転されることができるセグメントＴ１、Ｔ２、Ｔ３を含む。図６に示されている状況において、車両８１の受信デバイス８５がセグメントＴ２の上に位置しているので、中間のセグメントＴ２のみが運転される。例えば、１次側導体構成は、特許文献１において、その文献の図１に関して記載されているように、設計することができる。添付の図６に示されているように、連続するセグメントＴ１、Ｔ２、Ｔ３の各々は、主線１０８に対してセグメントＴ１、Ｔ２、Ｔ３をオン及びオフに切り替える別のスイッチＫ１、Ｋ２、Ｋ３を介して接続されてもよい。３相電流システムの場合、主線１０８は各位相に対してワイヤまたはケーブルを含むことができる。主線１０８の遠端（図６の右手側であるが図示されていない）は全ての３相の共通中性点を含むことができる。あるいは、主線１０８はＤＣ（直流）線であり且つスイッチＫ１、Ｋ２、Ｋ３はセグメントＴ１、Ｔ２、Ｔ３を通る交番電流を生成するインバータを含むことが可能である。主線１０８の反対側はエネルギー源１０１に接続される。

１次側導体構成は地下または地上に配置されることが可能である。具体的には、その上を鉄道車両の車輪が転がることができる２本のレールを有する鉄道の場合、導体構成は、鉄道枕木のレベルでレールの間の地上に、または部分的に地上であるが、鉄道枕木の下に配置されてもよい。例えば、鉄道枕木がコンクリートで作られている場合、レールを保持する鉄道枕木または他の構造物は、それを通って導体構成の線または線群が延在する孔及び／または空洞を含むことが可能である。それによって、鉄道構造物は所望の蛇行形状で線（群）を保持するように使用されることができる。道路の場合、１次側導体構成もまた地下に（すなわち、道路の材料に一体化されて）及び／または地上に配置することができる。

トラックに拘束される車両８１は、その下側に、１次側導体構成によって生成される電磁界を受信する受信デバイス８５を含む。受信デバイス８５は、受信デバイス８５内に誘導される電気エネルギーが車両８１内に分配されることが可能なように、車載の電気ネットワーク８６（図７参照）に電気的に接続される。例えば、補助デバイス９０及び車輪８８ａ、８８ｂ、８８ｃ、８８ｄを有する台車８７ａ、８７ｂ内の推進モータ（図示せず）を駆動する推進ユニット８０、８４が分配ネットワーク８６に接続されることができる。更に、電気化学的エネルギー貯蔵装置のようなエネルギー貯蔵装置８２及び／またはスーパーキャパシタのようなキャパシタの構成もまた分配ネットワークに接続されることができる。従って、エネルギー貯蔵装置８２は、特にトラック上での車両８１の停車の間に、受信デバイス８５によって受け取られるエネルギーで充電されることができる。車両８１がトラック上を走行している時には、車両８１を移動するために必要な推進エネルギーの一部はエネルギー貯蔵装置８２から取り出すことが可能であり、そして同時に、受信デバイスによって受け取られるエネルギーは推進に寄与する、すなわち、推進エネルギーの一部になることが可能である。

図８の断面図は、トラック２０１及びトラック２０１上の車両の受信デバイス２１３（例えば、図６及び図７のトラック及び車両）を模式的に示す。トラック２０１及び受信デバイス２１３は、走行方向（図８〜１０において水平方向であり、図８では車両の速度を示すｖ＿Ａで記された矢印によって表される）に対して横方向に延在する電線（図８では小さい円で例示されている）を含む。しかしながら、図８〜１０における電線の構成及び位置は、例示の目的のためだけに選択されており、実際に使用され得る本発明の実施形態における位置には対応していない。そうではなく、受信デバイス２１３の電線（位相線とも呼ばれる）は上述のようにコイルを形成する。図９及び１０に示される受信デバイスの電線９、１０、１１の構成はその例では３本の位相線が存在することだけを例示する。更に、電線９、１０、１１の構成はコイルによって占められる有効領域の外のり寸法を例示する。この有効領域は、矩形３０８によって示されている受信デバイス２１３の外のり寸法より小さい。例えば、電線９、１０、１１は中性点１２２を形成するために互いに接続することができる。図９及び１０の左に示されている電線９、１０、１１の接続の間に、電圧Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３（それらは時間ｔの関数である）が受信デバイスの動作の間磁気誘導によって誘導される。

フェライトまたは別の強磁性体から作られる平板形状の物体２１１は、受信デバイス２１３の電線の平面より上のより高い位置の平面に延在する。図９及び図１０の上面図は、物体２１１の大きさが有効領域に比べて変わることができることを示す。好ましくは、走行方向の物体２１１の長さと走行方向に垂直及びコイルの中心軸に垂直な方向の幅は、図９における物体２１１のより小さい大きさではなく、コイル（図１０）が占める有効面積と少なくとも同じ大きさである。その利点は、コイルが物体２１１によって完全に覆われ、従って、物体２１１の上の車両の内部は、コイル及び１次側導体構成によって生成される電磁界がほとんど無いように保たれることである。一方、物体２１１は、磁束線を束ね、それ故に、１次側導体構成と車両の受信デバイスとの間の誘導による磁気結合の効率を増大させる。磁気結合は図９及び図１０において文字Ｍによって表されている。

図１１は、１本の位相線の１列のコイルを形成するコイルＣＬ、ＣＭ１、ＣＭ２、ＣＲの平坦な構成を示す。図１に示されている構成と同様に、図１１に示されている１列のコイルは、他の２本の位相線の更なる２列のコイルと組み合わせることができ、ここで、異なる複数列のコイルは長手方向（図１及び図１１において水平方向）に互いに相対的にシフトされる。図１１に示されている列の全てのコイルは、構成が図１１の画像面に垂直な方向に特に平坦であるように、らせん状に巻かれた位相線により形成される。

位相線１９は、位相線を、整流器並びに／または図６及び図７に示されている車両の車載電気ネットワークのような外部デバイスに接続する２つの端子接続２０ａ、２０ｂを有する。端子接続２０ａから開始して位相線１９の延在を辿ると、位相線１９は３つの巻き３１ａ、３１ｂ、３１ｃを行い、らせん状の第１の端のコイルＣＬを形成する。内側巻き３１ｃは第１の端のコイルＣＬを第１の中間のコイルＣＭ１に接続する第１の接続線３２に接続される。

位相線１９の延在を更に辿ると、第１の接続線３２は第１の中間のコイルＣＭ１の内側巻き３３ｆに接続されており、それもまた、らせん状のコイルを形成する数回の巻き３３ａ〜３３ｆを有するが、第１の中間のコイルＣＭ１の巻き数は６である。第１の中間のコイルＣＭ１の外側巻き３３ａは、第２の中間のコイルＣＭ２の外側巻き３５ａに第２の接続線３４を介して接続されている。第２の中間のコイルＣＭ２は、第１の中間のコイルＣＭ１と同様に構成される、すなわち、６つの巻き３５ａ〜３５ｆを有する。

第２の中間のコイルＣＭ２の内側巻き３５ｆは、第２の端のコイルＣＲの内側巻き３７ｃに第３の接続３６を介して接続されており、それは３つの巻き３７ａ、３７ｂ、３７ｃを有し、第１の端のコイルＣＬと同様に構成されている。第２の端のコイルＣＲの外側巻き３７ａは位相線１９の第２の端子接続２０ｂに接続されている。

らせん状のコイルは、複数列のコイルの他の構成においても使用できる。例えば、列ごとのコイルの数は変えることができる。それに加えてまたはその代わりに、個別のコイルの巻き数は変えることができる。例えば、巻きの分布は３−７−７−３または４−６−６−４または２−４−６−４−２または３−５−４−４−２であってもよい。

２つの端のコイルが同じ巻き数を有するということは全ての場合に要求されるわけではない。更に、端のコイルに隣接する２つの中間のコイルが同じ巻き数を有することは要求されない。一般的に言えば、巻きの分布の最適化はそれぞれのコイルに対して任意の巻き数をもたらし得る。しかしながら、ほとんどの場合、端のコイルの巻き数は少なくとも１つの中間のコイル（またはたった一つの中間のコイル）の巻き数より小さい。特に、端のコイルの巻き数は典型的には隣接する中間のコイルの巻き数より小さい。

図１１に模式的に示されている１列のコイルは５つのコイルを有するように変更可能である。この場合、第３の中間のコイルＣＭ３を第２の中間のコイルＣＭ２と右の端のコイルＣＲとの間に挿入することができる。例えば、第３の接続３６が第２の中間のコイルＣＭ２を第３の中間のコイルＣＭ３に接続し、且つ追加の接続が第３の中間のコイルＣＭ３を位相線１９の端子接続２０ｂに接続することができる。巻きの任意の分布は、たとえ２つ、３つまたはそれより多くの中間のコイルが存在する場合でも、このように実現され得る。

図１２は、コイル構成の中心線に平行な直線に沿っての磁界Ｂの全磁界強度の測定したグラフを示す。例えば、図１１に示されているコイル構成において、図の水平方向に延在し、図に示されている巻きの上部及び下部のセクションに等距離にある中心線は、図の水平方向に延在するであろう。図１２に示されている測定結果の場合、直線の距離は中心線まで１．４ｍである。図１２の横軸上に、直線に沿っての長手方向での位置Ｘが示されている。測定は、全長３．６ｍに亘って受信デバイスのコイルの横においてのみ行われた。具体的には、これはコイル構成の長さに等しい。

測定値は受信デバイスの動作の間に生成された全磁界強度Ｂの結果である。これは、全磁界が、エネルギーを受信デバイスに伝送する電磁界を生成する１次側導体構成及び受信デバイス自体によって生成されることを意味する。示されている例において、直線と中心線との間の距離の方向でのコイル構成の幅は１ｍである。

図１３は、１次側導体構成に似ているが異なる構成の直線に沿っての全磁界強度Ｂのシミュレーションの依存性を示す。しかしながら、図１２に示されている測定及び図１３に示されているシミュレーションの主要な結果は同じである。すなわち、直線の１つの位置で磁界強度の最大が存在し、且つ直線に沿っての他の位置における磁界強度は顕著により小さく、且つ（測定の場合）幾つかの位置において最大のたったの半分の大きさである。

図１４は、図１３に示されているものと同じ状況に対してのシミュレーションの結果を示すが、コイル構成の最適化された巻きの分布に対してである。磁界強度は直線に沿ってほんの少しの量だけ変化する。

Claims (15)

1. 電気エネルギーを車両（８１）に供給する構成であって、前記構成は、交番電磁界を受信して、磁気誘導により交番電流を生成するように適合されている受信デバイス（８５）を備え、前記受信デバイス（８５）は少なくとも１本の位相線（９、１０、１１；１９）を備え、単一の位相線（１９）の場合、前記単一の位相線（１９）は前記交番電流の位相電流を伝送するように適合され、複数本の位相線（９、１０、１１）の場合、各位相線（９、１０、１１）は前記交番電流の複数の位相電流の中の別々の１つを伝送するように適合されており、ここで、
   −前記単一の位相線（１９）または前記位相線（９、１０、１１）の少なくとも１本は少なくとも３つのコイル（Ｃ）を形成し、
   −各コイル（Ｃ）は前記位相線（９、１０、１１；１９）の少なくとも１巻きから構成され、
   −前記コイル（Ｃ）の何れか１つが１巻きから構成されている場合、前記１巻きは前記コイルの中心軸の周りを回り、
   −前記コイル（Ｃ）の何れか１つが１を超える巻きから構成されている場合、前記巻きは前記コイル（Ｃ）の中心軸の周りを回る前記位相線（９、１０、１１；１９）の連続するセクションであり、
   −前記位相線（９、１０、１１；１９）の前記少なくとも３つのコイル（Ｃ）は、互いに隣に配置されて、前記コイル（Ｃ）の前記中心軸に垂直に延在する平面内の有効領域を占める１列（Ｇ、Ｒ、Ｂ）のコイル（ＧＣＬ、ＧＣＭ１、ＧＣＭ２、ＧＣＲ；ＲＣＬ、ＲＣＭ１、ＲＣＭ２、ＲＣＲ；ＢＣＬ、ＢＣＭ１、ＢＣＭ２、ＢＣＲ；ＣＬ、ＣＭ１、ＣＭ２、ＣＲ）を形成して、前記１列の両端における第１（ＧＣＬ；ＲＣＬ；ＢＣＬ；ＣＬ）及び第２（ＧＣＲ；ＲＣＲ；ＢＣＲ；ＣＲ）の端のコイルと、前記１列の前記端のコイル（ＧＣＬ、ＧＣＲ；ＲＣＬ、ＲＣＲ；ＢＣＬ、ＢＣＲ；ＣＬ、ＣＲ）の間に少なくとも１つの中間のコイル（ＧＣＭ１、ＧＣＭ２；ＲＣＭ１、ＲＣＭ２；ＢＣＭ１、ＢＣＭ２；ＣＭ１、ＣＭ２）とが存在するようにし、
   −前記１列（Ｇ、Ｒ、Ｂ）の前記端のコイル（ＧＣＬ、ＧＣＲ；ＲＣＬ、ＲＣＲ；ＢＣＬ、ＢＣＲ；ＣＬ、ＣＲ）の各々が前記中間のコイルまたは中間のコイル群（ＧＣＭ１、ＧＣＭ２；ＲＣＭ１、ＲＣＭ２；ＢＣＭ１、ＢＣＭ２；ＣＭ１、ＣＭ２）より小さい巻き数から構成される、
   構成。
2. 前記単一の位相線（１９）または前記位相線（９、１０、１１）の前記少なくとも１本は、前記１列（Ｇ、Ｒ、Ｂ）のコイル（ＧＣＬ、ＧＣＭ１、ＧＣＭ２、ＧＣＲ；ＲＣＬ、ＲＣＭ１、ＲＣＭ２、ＲＣＲ；ＢＣＬ、ＢＣＭ１、ＢＣＭ２、ＢＣＲ；ＣＬ、ＣＭ１、ＣＭ２、ＣＲ）が少なくとも２つの中間のコイル（ＧＣＭ１、ＧＣＭ２；ＲＣＭ１、ＲＣＭ２；ＢＣＭ１、ＢＣＭ２；ＣＭ１、ＣＭ２）を備えるように、少なくとも４つのコイル（Ｃ）を備え、且つ前記それぞれの端のコイルの隣の前記中間のコイル（ＧＣＭ１、ＧＣＭ２；ＲＣＭ１、ＲＣＭ２；ＢＣＭ１、ＢＣＭ２；ＣＭ１、ＣＭ２）の各々を形成する前記巻き数に対する前記端のコイル（ＧＣＬ、ＧＣＲ；ＲＣＬ、ＲＣＲ；ＢＣＬ、ＢＣＲ；ＣＬ、ＣＲ）の各々を形成する巻き数の比は、０．４〜０．６の範囲である、請求項１に記載の構成。
3. 前記それぞれの端のコイルの隣の前記中間のコイル（ＧＣＭ１、ＧＣＭ２；ＲＣＭ１、ＲＣＭ２；ＢＣＭ１、ＢＣＭ２；ＣＭ１、ＣＭ２）の各々を形成する前記巻き数に対する前記端のコイル（ＧＣＬ、ＧＣＲ；ＲＣＬ、ＲＣＲ；ＢＣＬ、ＢＣＲ；ＣＬ、ＣＲ）の各々を形成する巻き数の比は、０．５である、請求項２に記載の構成。
4. 前記単一の位相線（１９）または前記位相線（９、１０、１１）の前記少なくとも１本の前記コイル（Ｃ）の各々は、前記コイル（Ｃ）の前記中心軸に垂直に延在する前記平面内の前記同じ１列（Ｇ、Ｒ、Ｂ）のコイル（ＧＣＬ、ＧＣＭ１、ＧＣＭ２、ＧＣＲ；ＲＣＬ、ＲＣＭ１、ＲＣＭ２、ＲＣＲ；ＢＣＬ、ＢＣＭ１、ＢＣＭ２、ＢＣＲ；ＣＬ、ＣＭ１、ＣＭ２、ＣＲ）の前記他のコイル（Ｃ）と同じ大きさの領域を占める、請求項１〜３の何れか１項に記載の構成。
5. 前記同じ１列（Ｇ、Ｒ、Ｂ）のコイル（ＧＣＬ、ＧＣＭ１、ＧＣＭ２、ＧＣＲ；ＲＣＬ、ＲＣＭ１、ＲＣＭ２、ＲＣＲ；ＢＣＬ、ＢＣＭ１、ＢＣＭ２、ＢＣＲ；ＣＬ、ＣＭ１、ＣＭ２、ＣＲ）の部分である前記単一の位相線（１９）または前記位相線（９、１０、１１）の前記少なくとも１本の前記コイル（Ｃ）は、前記第１の端のコイル（ＧＣＬ；ＲＣＬ；ＢＣＬ；ＣＬ）から前記第２の端のコイル（ＧＣＲ；ＲＣＲ；ＢＣＲ；ＣＲ）に延びる長手方向に、一定の第１のシフト長（ＳＬ１）だけ、互いに相対的にシフトされて配置され、前記第１のシフト長（ＳＬ１）は、前記構成の運転の間前記長手方向に伝播している間に前記交番電磁界によって生成される所定の電磁波の波長の半分に等しい、請求項１〜４の何れか１項に記載の構成。
6. 前記同じ１列（Ｇ、Ｒ、Ｂ）のコイル（ＧＣＬ、ＧＣＭ１、ＧＣＭ２、ＧＣＲ；ＲＣＬ、ＲＣＭ１、ＲＣＭ２、ＲＣＲ；ＢＣＬ、ＢＣＭ１、ＢＣＭ２、ＢＣＲ）の部分である前記複数の各々の位相線（９、１０、１１）の前記コイル（Ｃ）は、前記第１の端のコイル（ＧＣＬ；ＲＣＬ；ＢＣＬ）から前記第２の端のコイル（ＧＣＲ；ＲＣＲ；ＢＣＲ）に延びる長手方向に、一定の第１のシフト長（ＳＬ１）だけ、互いに相対的にシフトされて配置され、前記位相線（９、１０、１１）の前記異なる複数列のコイルは、前記複数列のコイルの何れかの前記第１の端のコイル（ＧＣＬ；ＲＣＬ；ＢＣＬ）から前記第２の端のコイル（ＧＣＲ；ＲＣＲ；ＢＣＲ）に延びる長手方向に、第２のシフト長（ＳＬ２）で、互いに相対的にシフトされて配置され、前記第２のシフト長（ＳＬ２）は、位相線（９、１０、１１）の本数で除算された前記第１のシフト長（ＳＬ１）の整数倍に等しい、請求項１〜５の何れか１項に記載の構成。
7. 前記構成は、前記車両（８１）が水平の地中または水平のトラック上を走行するという条件で、前記コイル（Ｃ）の前記中心軸が垂直方向に延在するように、前記車両（８１）の底部に配置されている、請求項１〜６の何れか１項に記載の構成を備える車両（８１）。
8. エネルギーを車両（８１）へ伝送するシステムであって、前記システムは、前記車両（８１）の走行路に沿って配置されている１次側導体構成を備え、前記１次側導体構成はそれぞれの交番電磁界を生成する交番電流を伝送するように適合され、且つ、前記システムは、請求項１〜６の何れか１項に記載の構成を、電磁誘導によって交番電流を生成するために交番電磁界を受信する２次側構成として備える、システム。
9. 前記同じ１列（Ｇ、Ｒ、Ｂ）のコイル（ＧＣＬ、ＧＣＭ１、ＧＣＭ２、ＧＣＲ；ＲＣＬ、ＲＣＭ１、ＲＣＭ２、ＲＣＲ；ＢＣＬ、ＢＣＭ１、ＢＣＭ２、ＢＣＲ；ＣＬ、ＣＭ１、ＣＭ２、ＣＲ）の部分である前記単一の位相線（１９）または前記位相線（９、１０、１１）の前記少なくとも１本の前記コイル（Ｃ）は、前記第１の端のコイル（ＧＣＬ；ＲＣＬ；ＢＣＬ；ＣＬ）から前記第２の端のコイル（ＧＣＲ；ＲＣＲ；ＢＣＲ；ＣＲ）に延びる長手方向に、一定の第１のシフト長（ＳＬ１）だけ、互いに相対的にシフトされて配置され、前記第１のシフト長（ＳＬ１）は、前記構成の運転の間前記長手方向に伝播している間に前記交番電磁界によって生成される所定の電磁波の波長の半分に等しく、且つ、前記１次側導体構成は前記所定の電磁波を生成するように適合されている、請求項８に記載のシステム。
10. 電気エネルギーを車両（８１）に供給する構成を製造する方法であって、運転の間、交番電磁界を受信して、磁気誘導により交番電流を生成するように適合されている前記構成の受信デバイス（８５）が製造され、前記受信デバイス（８５）は１本の位相線（１９）または複数本の位相線（９、１０、１１）を備え、単一の位相線（１９）の場合、前記単一の位相線（１９）は、運転の間、前記交番電流の位相電流を伝送するように適合され、複数本の位相線（９、１０、１１）の場合、各位相線（９、１０、１１）は、運転の間、前記交番電流の複数の位相電流の中の別々の１つを伝送するように適合されており、ここで、
    −少なくとも３つのコイル（Ｃ）が前記単一の位相線（１９）または前記位相線（９、１０、１１）の少なくとも１本によって形成され、
    −各コイル（Ｃ）は前記位相線（９、１０、１１；１９）の少なくとも１巻きから構成され、
    −前記コイル（Ｃ）の何れか１つが１巻きから構成されている場合、前記巻きは前記コイルの中心軸の周りを回るように形成され、
    −前記コイル（Ｃ）の何れか１つが１を超える巻きから構成されている場合、前記巻きは、前記コイルの中心軸の周りを回るように前記位相線（９、１０、１１；１９）の連続するセクションとして形成され、
    −前記位相線（９、１０、１１；１９）の前記少なくとも３つのコイル（Ｃ）は、互いに隣に配置されて、前記コイル（Ｃ）の前記中心軸に垂直に延在する平面内の有効領域を占める１列（Ｇ、Ｒ、Ｂ）のコイル（ＧＣＬ、ＧＣＭ１、ＧＣＭ２、ＧＣＲ；ＲＣＬ、ＲＣＭ１、ＲＣＭ２、ＲＣＲ；ＢＣＬ、ＢＣＭ１、ＢＣＭ２、ＢＣＲ；ＣＬ、ＣＭ１、ＣＭ２、ＣＲ）を形成して、前記１列の両端における第１（ＧＣＬ；ＲＣＬ；ＢＣＬ；ＣＬ）及び第２（ＧＣＲ；ＲＣＲ；ＢＣＲ；ＣＲ）の端のコイルと、前記１列の前記端のコイル（ＧＣＬ、ＧＣＲ；ＲＣＬ、ＲＣＲ；ＢＣＬ、ＢＣＲ；ＣＬ、ＣＲ）の間に少なくとも１つの中間のコイル（ＧＣＭ１、ＧＣＭ２；ＲＣＭ１、ＲＣＭ２；ＢＣＭ１、ＢＣＭ２；ＣＭ１、ＣＭ２）とが存在するようにし、
    −前記１列（Ｇ、Ｒ、Ｂ）の前記端のコイル（ＧＣＬ、ＧＣＲ；ＲＣＬ、ＲＣＲ；ＢＣＬ、ＢＣＲ；ＣＬ、ＣＲ）の各々は前記中間のコイルまたは中間のコイル群（ＧＣＭ１、ＧＣＭ２；ＲＣＭ１、ＲＣＭ２；ＢＣＭ１、ＢＣＭ２；ＣＭ１、ＣＭ２）より少ない巻き数によって構成される、
    方法。
11. 前記単一の位相線（１９）または前記位相線（９、１０、１１）の前記少なくとも１本は、前記１列（Ｇ、Ｒ、Ｂ）のコイル（ＧＣＬ、ＧＣＭ１、ＧＣＭ２、ＧＣＲ；ＲＣＬ、ＲＣＭ１、ＲＣＭ２、ＲＣＲ；ＢＣＬ、ＢＣＭ１、ＢＣＭ２、ＢＣＲ；ＣＬ、ＣＭ１、ＣＭ２、ＣＲ）が少なくとも２つの中間のコイル（ＧＣＭ１、ＧＣＭ２；ＲＣＭ１、ＲＣＭ２；ＢＣＭ１、ＢＣＭ２；ＣＭ１、ＣＭ２）を備えるように、少なくとも４つのコイル（Ｃ）を装備し、且つ、前記それぞれの端のコイルの隣の前記中間のコイル（ＧＣＭ１、ＧＣＭ２；ＲＣＭ１、ＲＣＭ２；ＢＣＭ１、ＢＣＭ２；ＣＭ１、ＣＭ２）を形成する巻き数に対する前記端のコイル（ＧＣＬ、ＧＣＲ；ＲＣＬ、ＲＣＲ；ＢＣＬ、ＢＣＲ；ＣＬ、ＣＲ）の各々を形成する巻き数の比は、０．４〜０．６の範囲であるように選択される、請求項１０に記載の方法。
12. 前記それぞれの端のコイルの隣の前記中間のコイル（ＧＣＭ１、ＧＣＭ２；ＲＣＭ１、ＲＣＭ２；ＢＣＭ１、ＢＣＭ２；ＣＭ１、ＣＭ２）を形成する前記巻き数に対する前記端のコイル（ＧＣＬ、ＧＣＲ；ＲＣＬ、ＲＣＲ；ＢＣＬ、ＢＣＲ；ＣＬ、ＣＲ）の各々を形成する巻き数の比は、０．５であるように選択される、請求項１１に記載の構成。
13. 前記構成によって生成される、及び、その代わりにまたはそれに追加して、前記構成を含み且つ更に電磁界を生成する１次側導体構成を含むシステムによって生成される電磁界、電界または磁界の強度の少なくとも１つの測定、シミュレーション及び／または計算が実行され、且つ、前記測定、シミュレーション及び／または計算の結果に基づいて、前記単一の位相線（１９）または前記位相線（９、１０、１１）の前記少なくとも１本の前記コイルの前記巻き数は、実際に使用される前記構成用に変更され且つ選択される、請求項１０〜１２の何れか１項に記載の方法。
14. 交番電磁界を受信して、磁気誘導により交番電流を生成する受信デバイス（８５）を使用して車両（８１）を運転する方法であって、少なくとも１本の位相線（９、１０、１１；１９）が前記受信デバイス（８５）によって使用され、単一の位相線（１９）の場合、前記単一の位相線（１９）は前記交番電流の位相電流を伝送し、複数本の位相線（９、１０、１１）の場合、各位相線（９、１０、１１）は前記交番電流の複数の位相電流の中の別々の１つを伝送し、ここで、
    −前記単一の位相線（１９）または前記位相線（９、１０、１１）の少なくとも１本は少なくとも３つのコイル（Ｃ）を使用して動作し、
    −各コイルにおいて前記交番電流は前記位相線（９、１０、１１；１９）の少なくとも１巻きによって伝送され、
    −前記コイル（Ｃ）の何れか１つが１巻きから構成されている場合、前記巻きは前記コイルの中心軸の周りを回り、
    −前記コイル（Ｃ）の何れか１つが１を超える巻きから構成されている場合、前記巻きは前記コイルの中心軸の周りを回る前記位相線（９、１０、１１；１９）の連続するセクションであり、
    −前記位相線（９、１０、１１；１９）の前記少なくとも３つのコイル（Ｃ）は、前記コイル（Ｃ）の前記中心軸に垂直に延在する平面内の有効領域を占める１列（Ｇ、Ｒ、Ｂ）のコイル（ＧＣＬ、ＧＣＭ１、ＧＣＭ２、ＧＣＲ；ＲＣＬ、ＲＣＭ１、ＲＣＭ２、ＲＣＲ；ＢＣＬ、ＢＣＭ１、ＢＣＭ２、ＢＣＲ；ＣＬ、ＣＭ１、ＣＭ２、ＣＲ）として使用されて、前記１列の両端における第１（ＧＣＬ；ＲＣＬ；ＢＣＬ；ＣＬ）及び第２（ＧＣＲ；ＲＣＲ；ＢＣＲ；ＣＲ）の端のコイルと、前記１列の前記端のコイル（ＧＣＬ、ＧＣＲ；ＲＣＬ、ＲＣＲ；ＢＣＬ、ＢＣＲ；ＣＬ、ＣＲ）の間に少なくとも１つの中間のコイル（ＧＣＭ１、ＧＣＭ２；ＲＣＭ１、ＲＣＭ２；ＢＣＭ１、ＢＣＭ２；ＣＭ１、ＣＭ２）とが存在するようにし、
    −前記交番電流の前記位相電流は、前記１列の前記端のコイル（ＧＣＬ、ＧＣＲ；ＲＣＬ、ＲＣＲ；ＢＣＬ、ＢＣＲ；ＣＬ、ＣＲ）、および、少なくとも１つの中間のコイル（ＧＣＭ１、ＧＣＭ２；ＲＣＭ１、ＲＣＭ２；ＢＣＭ１、ＢＣＭ２；ＣＭ１、ＣＭ２）を通って流れ、前記端のコイル（ＧＣＬ、ＧＣＲ；ＲＣＬ、ＲＣＲ；ＢＣＬ、ＢＣＲ；ＣＬ、ＣＲ）の各々は、前記１列の前記中間のコイルまたは中間のコイル群（ＧＣＭ１、ＧＣＭ２；ＲＣＭ１、ＲＣＭ２；ＢＣＭ１、ＢＣＭ２；ＣＭ１、ＣＭ２）より小さい巻き数から構成される、方法。
15. コイル（Ｃ）が前記同じ１列（Ｇ、Ｒ、Ｂ）のコイル（ＧＣＬ、ＧＣＭ１、ＧＣＭ２、ＧＣＲ；ＲＣＬ、ＲＣＭ１、ＲＣＭ２、ＲＣＲ；ＢＣＬ、ＢＣＭ１、ＢＣＭ２、ＢＣＲ；ＣＬ、ＣＭ１、ＣＭ２、ＣＲ）の部分である前記単一の位相線（１９）または前記位相線（９、１０、１１）の少なくとも１本の前記コイル（Ｃ）は、前記第１の端のコイル（ＧＣＬ；ＲＣＬ；ＢＣＬ；ＣＬ）から前記第２の端のコイル（ＧＣＲ；ＲＣＲ；ＢＣＲ；ＣＲ）に延びる長手方向に、一定の第１のシフト長（ＳＬ１）だけ、シフトした位置において使用され、前記第１のシフト長（ＳＬ１）は、前記長手方向に伝播している間に前記交番電磁界によって生成される所定の電磁波の波長の半分に等しい、請求項１４に記載の方法。