JP6283657B2 - 磁気誘導によって電気エネルギーを車両に供給する構成および方法 - Google Patents

Description

本発明は、電気エネルギーを車両に供給する構成であって、交流電磁場を発生させるようになっている発生装置を備えた構成に関する。更に、本発明は、電気エネルギーを車両に供給する構成であって、磁気誘導によって交流電流を生成するために交流電磁場の磁気成分を受信するようになっている受信装置を備えた構成に関する。特に、受信装置において磁気誘導が交流電圧を発生させているときに、電流が電気負荷に流れる。

また、本発明は、本構成を備えた車両に関する。更に、本発明は、受信装置と発生装置とを備えた、エネルギーを車両に伝送するシステムに関する。更に、本発明は、本構成の製造方法と、交流電磁場の磁気成分を受信して磁気誘導によって交流電流を生成する受信装置によって車両を作動させる方法とに関する。

特許文献１は、電気エネルギーを車両、特に走路拘束型車両、に供給する構成を開示している。この構成は、交流電磁場の磁気成分を受信して電磁誘導によって交流電流を生成するようになっている受信装置を備えている。この受信装置は、導電材料から成る巻線および／またはコイルを複数備え、各巻線またはコイルは交流電流のそれぞれ異なる相を生じさせるようになっている。

本発明は、如何なる陸上車両にも適用可能である。特に、鉄道車両（例えば、路面電車）などの走路拘束型車両ばかりでなく、個人用（自家用）乗用車または公共輸送車両（例えば、バス）などの路面走行用自動車にも適用可能である。好ましくは、交流電磁場を発生させる発生装置の一次側導体構成は、車両が移動または駐車し得る道路、走路、または駐車区域の表面にほぼ平行な平面に一次側導体構成の電線が延在するように、車両の走路、道路、または駐車区域に組み込まれる。

特許文献１には、一次側導体構成の好適な一実施形態の詳細が記載されている。例えば、一次側導体構成の各電線は、走路または道路に沿って蛇行して延在し得る。すなわち、各電線のいくつかの区間は移動方向を横断する方向に延在し、各電線のいくつかの区間は移動方向に延在し、横断する方向に延在する区間同士を接続する。特に、特許文献１の図５および図１２示されているように、一次側導体構成は、好ましくは、移動方向に、または移動方向とは反対の方向に、伝播する磁気波を発生させる。この磁気波の速度は、横断方向に延在する区間の距離と、一次側電導体構成のそれぞれ異なる相によって運ばれる交流電流の周波数とによって決まる。

特許文献１に更に記載されているように、受信装置は車両の下側に配置可能であり、スラブ形状または板形状などの強磁性体によって覆われ得る。適した材料はフェライトである。強磁性体は、磁場の磁力線を束ねて方向転換させるので、強磁性体の上方の場の強さをほぼゼロに下げる。

ただし、このような強磁性体、あるいは導電材料製の遮蔽体は強磁性体または遮蔽体の側方位置における場の強さをゼロに下げることはできない。特に、人々は、車両への乗降時に、受信装置の側方区域を通り得る。したがって、場の強さの該当する限度が適用され、この限度を超してはならない。

国際公開第２０１０／０３１５９５（Ａ２）号

本発明の目的は、電気エネルギーを車両に供給する構成と、本構成を備えた車両と、本構成を備えたシステムと、本構成の製造方法と、発生装置の側方、および／または受信装置の側方、の場の強さを弱める受信装置によって車両を作動させる方法とを提供することである。

特に、発生装置は、特許文献１に記載されている蛇行（あるいは曲がりくねった）形状を有し得る。蛇行形状の好適な一改造例を後で説明する。

代わりに、または加えて、受信装置は「平坦な」形状を有し得る。このような「平坦な」形状の一例が特許文献１に、特にこの文献の図１３〜１７に関連して、説明されている。この文脈における「平坦」とは、一次側導体構成と車両の走路または道路とが水平方向に延在する場合、受信装置の各相線（すなわち、それぞれ異なる相の電線）も水平方向に、またはほぼ水平方向に、延在することを意味する。ただし、このような受信装置は、一般に、複数の巻きまたは巻線を備え、更には複数の相線を備えるので、上方から見ると、電線同士が交差している。この結果、平坦な形状にも拘らず、単一の電線の厚さを有する平坦な区域内に各電線の全ての区間を配置することは不可能である。

更に、これら相線のうちの少なくとも１つは、複数の巻きを有するコイルを備え得る。巻きとは、コイルの中心軸線の周囲に延在する相線の一区間であると理解されたい。換言すると、この区間は、中心軸線の周囲を一周する。あらゆる場合に、全ての巻きが中心軸線の周りを完全に一周するとは限らない。むしろ、コイルへの及びコイルからの電気的接続が適切な位置で適切な方法で行えるように、このコイルの特に最初と最後の巻きは中心軸線の周りを完全に一周しないこともある。他方、コイルの巻き数が少なくとも３つの場合、これらの巻きのうちの少なくとも１つの巻きは、最初の巻きでも、最後の巻きでもなく、一般には中心軸線の周りを完全に一周する。

このようなコイルの場合、コイルの中心軸線の方向に測定したコイルの厚さは、例えば、巻かれた電線の太さに巻き数を掛けた値に等しくなり得る。ただし、コイルの特定の形状によっては、コイルの厚さは、上記の厚さより厚くも薄くもなり得る。例えば、螺旋を形成するために、連続する巻きがコイルの中心軸線の周りに巻かれることもある。これにより、コイルの厚さは減るが、同じ巻き数を有し、これらの巻きの全てが螺旋の外側の巻きのサイズを有するコイルに比べ、コイルの有効面積も減る。何れの場合も、同じ相線の全てのコイルが同じように形成されることが好ましい。例えば、全てのコイルを螺旋にするか、または全てのコイルが互いに積み重ねられた複数の巻きを備えることが好ましい。ただし、少なくとも一方の末端コイルの輪郭線が包囲する面積は、別のコイルまたは他の複数のコイルより小さいことが好ましい。したがって、螺旋の末端コイルの場合、螺旋の外側の巻きは、別のコイルまたは他の複数のコイルの輪郭線より小さな巻き半径で巻かれるか、またはより小さな面積を包囲することになる。

本発明の一実施形態は、同じ相線のコイルを複数、例えば少なくとも３つ、備え得る。これは、少なくとも１本の相線の電線が少なくとも３つのコイルを形成することを意味する。１つのコイルは、少なくとも１つの巻きを備えると理解されたい。巻きが複数の場合は、それぞれの巻きの区間が互いに平行に、またはほぼ平行に、延在し、場合によっては、同じ形状（矩形、円形、その他）になるように配置される。巻きの輪郭として可能な一形状は矩形である。その理由は、矩形の有効面積をカバーするべく、矩形の巻きをそれぞれ有する連続する複数のコイルから成るシーケンスを配置できるからである。この矩形の有効面積は、個々のコイルによってカバーされる面積の和である。ただし、このコイル構成の末端を形成するコイルは先細であること、例えば円錐状または円錐台状であること、が好ましい。個々のコイルが「カバーする」面積は、磁場の複数の磁束線が広がり得る面積である。これら磁束線に相当する磁束は、相当する電圧を誘導することによってコイルに磁気誘導を引き起こす。

複数のコイルのそれぞれの中心軸線は互いに平行に延びることが好ましい。これは、交流電流のそれぞれ異なる相を通す複数の異なる相線から成る複数のコイルにも当てはまり、および／または同じ相線から成る複数のコイルにも当てはまる。

複数のコイルのそれぞれの中心軸線に対して垂直に延在する平面における有効面積をカバーする連続する複数のコイルから成るシーケンスを実現するように、これら相線のうちの少なくとも１本の相線（好ましくは、全ての相線）の複数のコイルを互いに隣接させて配置し得る。少なくとも３つのコイルから成るシーケンスの場合、第１の末端コイルと第２の末端コイルとはこのシーケンスの両端に存在し、このシーケンスの両末端コイルの間に少なくとも１つの中間コイルが存在する。好ましくは、第１の末端コイルと第２の末端コイルとは、それぞれの末端に向かって先細になる。

好ましくは、これらコイルの有効面積は、このシーケンスの個々のコイルがカバーする面積の合計である。すなわち、これらコイルは重なり合わない。ただし、重なり合う面積が小さければ、有効面積を著しく減らすことにはならない。更に、有効面積が一続きの区域にならないように、コイルシーケンス内の隣接コイルの区域間に小さな距離を設けてもよい。ただし、この距離は小さい（例えば、コイルシーケンスの長手方向、すなわち、第１の末端コイルから第２の末端コイルに延びる方向の２％より小さい）ことが好ましい。

特に、このコイル構成の複数のコイルのうちの少なくとも２つは、長手方向に連続して配置されて少なくとも１つの境界域を画成する同じ相線のコイルであるので、同じ相線の少なくとも２つのコイルの第１および第２のコイルは、場合によっては間隙を介して、または互いに重なり合って、互いに界接する。この場合、第１のコイルは、コイル構成の第１の末端または第２の末端に配置された末端コイルである。第１のコイルは（連続するコイルが２つだけの場合は、場合によっては、第２のコイルも）、コイル構成の長手方向の末端に向かって先細になるコイルである。コイル構成の延在部分に沿って第１の末端に向かって、または第２の末端に向かって、先細になるその形状により、先細のコイルが第１の末端または第２の末端の末端領域においてカバーする長手方向の単位長当たりの面積は、境界域の境界領域より小さい。概して、先細の領域は境界領域より狭いので、先細の領域がカバーする単位長当たりの面積はより小さい。

これは、例えば、標準的なコイルとは対照的である。標準的なコイルの巻きは、末端領域においては曲線状の経路をたどり、境界領域においては同じようにたどる。これら標準的なコイルは、一般に、コイルの長手方向延在部分の中間において長手方向を横断する方向に延びる直線に対して対称的である。矩形を形成するように電線を曲げることができないので、コイルの末端領域および境界領域における巻きには或る曲率が必要である。したがって、末端領域および境界領域における巻きの曲線状経路は、本出願の意味においては先細とはみなされない。むしろ、複数の巻きを有するコイルの先細とは、これら巻きの何れかの曲率に加え、コイルの長手方向の末端に向かって幅が連続的に減少することを意味する。

本発明によると、例えば、末端コイルの長手方向延在部分の少なくとも３分の１に、またはこの延在部分の少なくとも２分の１に、および特殊な例においては、このコイルの長手方向延在部分の半分超からこの延在部分全体に先細構成を設け得る。

本発明は、以下の知見に基づく。すなわち、発生装置の稼働中に１本の相線または複数の相線に流れる電流が電磁場を発生させ、その磁気成分が受信装置によって受信される。また、受信装置の稼働中に受信装置が電磁場の磁気成分を受信して電力を車両内の何れかの負荷に供給しているときに１本の相線または複数の相線に流れる電流も電磁場を発生させる。この電磁場は、寄生電磁場とも称され得る。受信装置の相線（単数または複数）のさまざまな区間のうちのいくつかで発生する電磁場は、干渉によって互いに相殺される。同じことは、発生装置の相線（単数または複数）のさまざまな区間のうちのいくつかで発生する電磁場にも当てはまる。

すなわち、受信装置については、例えば、コイルシーケンスの中間区間の側方に、場の強さが弱い、場合によってはゼロに近い、領域が複数存在する。発生装置については、例えば、１本の相線または複数の相線の複数の蛇行区間で発生した場は互いに相殺されるので、発生する場の強さは小さいか、ゼロである。この文脈における「場の強さ」とは、変動する電磁場、特に磁場、の磁束密度の振幅を意味する。ただし、発生装置および受信装置の末端領域の側方には、場の強さがより大きい領域も複数存在する。この理由は、相殺区間が区間毎に存在しないことによる。また、末端の相線区間で発生する場が互いに重畳することによって、場の振幅が増大することもある。

発生装置または受信装置の一方の末端または両方の末端近くの、特に規定された場所における、場の強さを弱めるために、装置の少なくとも一方の末端が先細にされる。表現「先細」とは、相線構成の幅が当該線構成の末端に向かって狭まることを意味する。これは、線構成の末端に向かって先細形状に延在する、この線構成によってカバーされる面積を画定する１本の相線または複数の相線の線区間が複数存在することを必ずしも意味するものではない。これは、線構成がこの線構成の末端領域に１本の相線のコイルを１つ備える場合に当てはまり得る。以下においては、１本の相線のコイルを少なくとも１つ備えた線構成もコイル構成と称する。ただし、他の線構成も可能である。例えば特許文献１に記載の構成と同様の線構成が可能である。この線構成においては、少なくとも１本の相線が蛇行する、すなわち、この相線は、線構成の長手方向を横断する方向に延在する第１線区間を複数備え、更に、何れの場合も、２つの第１線区間同士を接続する第２線区間を複数備える。線構成の末端区間が蛇行相線を備える場合、この相線の連続する複数の第１線区間のそれぞれの長さは、線構成の末端に向かって減少する。長手方向を横断する方向に延在するそれぞれの第１線区間の長さは、幅方向に測定可能である。したがって、例えばケーブルが第１線区間に、しわ、またはうね、をいくつか形成する場合は、対応するケーブル区間の長さに等しいとは限らない。ただし、１本の蛇行相線または複数の蛇行相線についても線構成の輪郭の画定は可能である。この場合の輪郭は、この線構成の全面積を含むが、この線構成の線区間をこの線構成の内側に向かってはたどらない。例えば、線構成の外周の複数の線位置または複数の線区間は、この輪郭の複数の直線区間によって、またはこの輪郭の連続的に湾曲する複数の区間によって、接続可能である。上記のように、１本の相線の１つのコイルをコイル構成の末端領域に備えるコイル構成の場合、この構成の輪郭は複数の線区間に一致し得る。

特に、電気エネルギーを車両に供給する構成が提案される。本構成は、交流電磁場の磁気成分を受信して磁気誘導によって交流電流を生成するようになっている受信装置を備える。この受信装置は、少なくとも１本の相線を備え、各相線は交流電流の１つの相を通すようになっており、
− 上記少なくとも１本の相線は、電磁場の磁束線が線構成を貫通する磁束線方向を横断して長手方向に延在する線構成を形成するべく配置され、これにより、線構成は、第１の末端と第２の末端とを備え、両末端は線構成の長手方向の両端に配置され、
− 磁束線方向を横断する方向に、および長手方向を横断する方向に、延びる幅方向に測定可能な線構成の幅は、線構成の延在部分に沿って第１の末端および／または第２の末端に向かって漸減する、

更に、電気エネルギーを車両に供給する構成の製造方法が提案される。本構成の受信装置は、稼働中に交流電磁場の磁気成分を受信して磁気誘導によって交流電流を生成するように製造され、受信装置は少なくとも１本の相線を備え、各相線は稼働中に交流電流の１つの相を通すようになっており、
− 線構成が第１の末端と第２の末端とを備え、両末端が線構成の長手方向の両端に配置されるように、上記少なくとも１本の相線は、電磁場の磁束線が線構成を貫通する磁束線方向を横断して長手方向に延在する線構成を形成するべく配置され、
− 磁束線方向を横断する方向に、および長手方向を横断する方向に、延びる幅方向に測定可能な線構成の幅が線構成の延在部分に沿って第１の末端に向かって、および／または第２の末端に向かって、漸減するように、線構成は形成される。

「漸減」は、線構成の延在部分の一部、すなわち線構成の末端領域、に限定されることが好ましい。ただし、末端領域のサイズは、線構成の長手方向の全長の特定の最大百分比に限定されるものではない。線構成の幅が線構成の延在部分に沿って第１の末端に向かって、および第２の末端に向かって、漸減する場合は、幅が最大である１点が線構成の中間区間に存在するか、または幅が末端区間より大きく、かつ一定である中間領域が存在する。

受信装置が車両の移動中に使用されるか、または使用される予定である場合、線構成の長手方向は、好ましくは移動方向に平行であるか、または移動方向と同一である。

上記のように、末端に向かって線構成の幅が減少することの別の表現は、「先細」または「先細形状」である。

受信装置の線構成は、コイル構成でもよい。したがって、交流電磁場の磁気成分を受信して磁気誘導によって交流電流を生成するようになっている受信装置を備えた、電気エネルギーを車両に供給する構成が提案される。この受信装置は少なくとも１本の相線を備え、各相線は交流電流の１つの相を通すようになっており、
− 各相線は少なくとも１つのコイルを形成し、
− 各コイルは、相線の少なくとも１つの巻きから成り、
− この少なくとも１つの巻きは、コイルの中心軸線の周りに巻かれ、
− コイル構成が第１の末端と第２の末端とを備え、両末端がコイル構成の長手方向の両端に配置されるように、この１つのコイルまたは複数のコイルは、このコイル構成のこの１つのコイルの中心軸線を横断して、または複数のコイルのそれぞれの中心軸線を横断して、長手方向に延在するコイル構成を形成するべく配置され、
− 上記１つまたは複数の中心軸線を横断する方向に、および長手方向を横断する方向に、延在する幅方向に測定可能なコイル構成の幅は、コイル構成の延在部分に沿って第１の末端に向かって、および／または第２の末端に向かって、漸減する。

これは、電気エネルギーを車両に供給する構成の製造方法に相当する。この構成の受信装置は、稼働中に交流電磁場の磁気成分を受信して磁気誘導によって交流電流を生成するように製造される。この受信装置は少なくとも１本の相線を備え、各相線は稼働中に交流電流の１つの相を通すようになっており、
− 少なくとも１つのコイルが各相線によって形成され、
− 各コイルは、相線の少なくとも１つの巻きによって形成され、
− この少なくとも１つの巻きは、コイルの中心軸線の周りに巻かれ、
− コイル構成が第１の末端と第２の末端とを備え、両末端がコイル構成の長手方向の両端に配置されるように、この１つのコイルの中心軸線を横断して、または複数のコイルのそれぞれの中心軸線を横断して、長手方向に延在するコイル構成が形成されるべく、この１つのコイルまたは複数のコイルが配置され、
− 上記１つまたは複数の中心軸線を横断する方向に、および長手方向を横断する方向に、延在する幅方向に測定可能なコイル構成の幅が、このコイル構成の延在部分に沿って第１の末端に向かって、および／または第２の末端に向かって、漸減するように、この線構成は形成される。

特に、このコイル構成は、長手方向に連続シーケンスとして、および／または互いに重なり合って、配置された複数のコイルを備え得る。このコイル構成の第１および／または第２の末端にあるコイルのうちの少なくとも一方は、このコイル構成の延在部分に沿って当該末端に向かって先細になる。

特に、受信装置は、複数の相線を備え得る。各相線は、交流電流の複数の異なる相電流のうちの１つを通すようになっている。各相線は、１つまたは複数のコイル（例えば少なくとも３つのコイル）を形成し得る。各コイルは、相線の少なくとも１つの巻きで構成され得る。第１および第２の末端コイルがシーケンスの両端に存在するように、当該相線の、または各相線の、複数のコイルは、これらコイルのそれぞれの中心軸線に対して垂直に拡がる平面における有効面積をカバーするコイルシーケンスを形成するように、互いに隣接して配置され得る。少なくとも３つのコイルの場合、シーケンスの両末端コイルの間に少なくとも１つの中間コイルが存在する。好ましくは、少なくとも両末端コイルは先細にされる。場合によっては、複数の中間コイルもコイル構成の延在部分に沿って長手方向の両端に向かって先細にすることができる。

更に、電気エネルギーを車両に供給する構成が提案される。この構成は、対応する受信装置で磁気誘導によって交流電流を生成するための交流電磁場を発生させるようになっている発生装置を備え、この発生装置は少なくとも１本の相線を備え、各相線は交流電流の１つの相を通すようになっており、
− 線構成が第１の末端と第２の末端とを備え、両末端が線構成の長手方向の両端に配置されるように、上記少なくとも１本の相線は、電磁場の磁束線が線構成を貫通する磁束線方向を横断して長手方向に延在する線構成を形成するべく配置され、
− 磁束線方向を横断する方向に、および長手方向を横断する方向に、延びる幅方向に測定可能な線構成の幅は、この線構成の延在部分に沿って第１の末端に向かって、および／または第２の末端に向かって、漸減する。

よって、電気エネルギーを車両に供給する構成の製造方法が提案される。この構成の発生装置は、対応する受信装置で磁気誘導によって交流電流を生成するための交流電磁場を、稼働中に、発生させるように製造される。この発生装置には少なくとも１本の相線が設けられ、各相線は、稼働中に、交流電流の１つの相を通すようになっており、
− 線構成が第１の末端と第２の末端とを備え、両末端が線構成の長手方向の両端に配置されるように、稼働中、電磁場の磁束線が線構成を貫通する磁束線方向を横断して長手方向に延在する線構成を形成するべく、上記少なくとも１本の相線が配置され、
− 磁束線方向を横断する方向に、および長手方向を横断する方向に、延びる幅方向に測定可能な線構成の幅がこの線構成の延在部分に沿って第１の末端に向かって、および／または第２の末端に向かって、漸減するように、この線構成は形成される。

好ましくは、線構成の少なくとも１本の相線は長手方向に蛇行する。この相線は、長手方向を横断する方向に延在する複数の第１区間と、何れの場合も、２つの第１区間同士を接続する、ほぼ長手方向に延在する複数の第２区間とを備え、各第１区間の長さは線構成の延在部分に沿って第１の末端に向かって、および／または第２の末端に向かって、漸減する。

線構成の先細形状は、特に、先細になっている末端領域の側方において、場の強さを弱める。この理由の１つは、幅が狭まることにより、線区間の長さが短くなるので、線構成の末端または末端領域において長手方向を横断する方向に延在する相線区間（例えば、蛇行する線形状の場合は「第１」線区間）で発生する場の強さが弱まることによる。これは、この環境の長手方向における複数の位置にも当てはまる。線構成の側方の環境の領域については、別の理由が当てはまる。すなわち、本構成の末端領域の側方の同じ位置において、末端領域が先細の場合、最も近い線区間（例えば、蛇行する線形状の場合は「第２」線区間）までの距離がより大きいことによる。

本発明は、本願明細書に記載の実施形態のうちの１つによる受信装置を有する構成を備えた車両も含む。車両が水平な地下道または水平な走路を移動する場合、当該コイルの中心軸線、または各コイルの中心軸線、が鉛直方向に延びるように、本構成は車両の底部に配置される。

更に、本発明は、エネルギーを車両に伝送するシステムを含む。本システムは、車両の移動経路に沿って、あるいは車両の駐車区域または停止区域に、配置される一次側発生装置を有する構成を備える。更に、本システムは、本願明細書に記載の実施形態のうちの１つによる二次側受信装置を有する構成を備える。

以下においては、添付の図を参照して本発明の複数の例を説明する。

３本の相線を備え、各相線が互いに隣接して配置された４つのコイルから成るシーケンスを形成する、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す。 １本の相線で形成された３つのコイルから成るシーケンスを備えた、図１と同様の上面図を模式的に示す。 ３本の蛇行相線を備えた従来の線構成の部分上面図を示す。 本発明の一例による３本の蛇行相線を備えた線構成の部分上面図を示す。 図３および図４の線構成の側方の場の強さを長手方向の位置に応じて示す。 電磁場を発生させる、特に車両の移動方向に伝播する磁気波を発生させる、一次側導体構成と車両とを模式的に示す。 図６の車両を、車両内のいくつかの装置を含め、模式的に示す。

図１は、３つのコイルシーケンスを示す。各シーケンスは、三相交流電流を通すコイル構成（すなわち、複数の電導体から成る構成）のそれぞれ異なる相線によって形成される。本構成は、一次側（例えば走路側）で電磁場を発生させる発生装置の一部、または車両に取り付けられる受信装置の一部にもなり得る。

シーケンスＧ、Ｒ、Ｂの各々は４つのコイルＣを備える。シーケンスＧの個々のコイルはＧＣＬ、ＧＣＭ１、ＧＣＭ２、ＧＣＲで示され、シーケンスＲの個々のコイルはＲＣＬ、ＲＣＭ１、ＲＣＭ２、ＲＣＲで示され、シーケンスＢの個々のコイルはＢＣＬ、ＢＣＭ１、ＢＣＭ２、ＢＣＲで示されている。本例において、中間コイルＣの形状は矩形である。すなわち、当該形状によってカバーされる区域は矩形である。ただし、末端コイルＧＣＬ、ＲＣＬ、ＢＣＬ、およびＧＣＲ、ＲＣＲ、ＢＣＲは、シーケンスの末端に向かって先細になる。

この例は、本発明の一実施形態を示す。この実施形態において、コイル構成は２つ以上の相線（すなわち、複数の相線）のコイルを複数備え、それぞれ異なる相線のコイルは長手方向（図１の例では水平方向）に互いに変位され、各相線はその相線の末端領域において先細になる。用語「末端領域」は、長手方向を指す。すなわち、２つの末端領域が長手方向の両端にそれぞれ存在する。

図１の例に戻ると、コイルＣの各シーケンスＧ、Ｒ、Ｂは、個々のコイルＣを互いに隣接配置することによって形成され、各シーケンスＧ、Ｒ、Ｂの有効面積は、中間区間においては矩形であり、各末端領域においては円錐台状である。更に、同じ相線のコイルＣ同士は重なり合わないので、各シーケンスの有効面積は、シーケンスＧ、Ｒ、Ｂの各コイルＣによってカバーされる面積の和に等しい。表記をより明確に説明すると、例えば、コイル「ＧＣＬ」という表記は、このコイルがシーケンスＧの一部であり、このコイルがシーケンスＧ内の左側Ｌのコイル（すなわち第１の末端コイル）であることを意味する。表記「ＧＣＭ１」は、コイルＣがシーケンスＧの一部であり、第１の中間Ｍ１コイルＣであることを意味する。コイルの表記（例えば、ＧＣＲ）の３番目の文字としての表記「Ｒ」は、このコイルが当該シーケンス内の右側Ｒのコイル（すなわち第２の末端コイル）であることを意味する。図１に示されている３つのシーケンスＧ、Ｒ、Ｂは、この図の鉛直方向に広がっているが、これは説明を目的としたものに過ぎない。実際には、各シーケンス内の左側のコイルから右側のコイルに延びる長手方向に、すなわち図１では水平方向に、対して垂直な方向に広がらないことが好ましい。

シーケンスＧの各コイルは、第１の変位長ＳＬ１ずつ互いに変位されており、この第１の変位長ＳＬ１は、シーケンスＧの全てのコイル対について一定である。これは、他のシーケンスＲおよびＢにも当てはまる。同じことは、シーケンス当たりのコイル数が異なり得る他の構成にも当てはまり得る。例えば、矩形形状を有する中間コイルの数は、本構成のさまざまな実施形態で異なり得る。第１の変位長ＳＬ１は、二重線矢印で示されている。更に、複数の一重線矢印がシーケンスＧのコイルＣに隣接して延びている。これら一重線矢印は、各コイルＣを構成する巻きを形成するために相線を巻き付ける方向を示す。その他のシーケンスＲ、ＢもシーケンスＧと同じように形成される。ただし、それぞれのシーケンスＧ、Ｒ、Ｂは、第２の変位長ＳＬ２だけ互いに変位されている。第２の変位長も、シーケンスＧ、Ｒについて二重線矢印で示されている。第３のシーケンスＢも、第２のシーケンスＲから同じ第２の変位長ＳＬ２だけ変位されている。この第２の変位長ＳＬ２は、第１の変位長ＳＬ１の１／３である。図１に示されている構成が受信装置であるとすると、長手方向に対して、第１の変位長ＳＬ１の２倍に等しい周期で周期的に変化する場の強さを有する電磁場（このように変化する磁場は図２〜図４に図示）は、長手方向を横断する方向に延在する各線区間において同じ大きさの電圧を誘導する。ただし、これら線区間は長手方向の同じ位置にあるか、またはこの同じ位置に第１の変位長ＳＬ１の２倍を足した、または引いた、位置にあるものとする。同じ大きさの電圧を誘導するための別の前提条件は、線が同じ長さであることである。これは、両端の線区間および横方向に延在する次の線区間には当てはまらない。

特に、交流磁場の磁束線は、図１および図２の像平面に対して垂直な方向には線構成を貫通しない。

これらコイルシーケンスの１つについて、すなわちシーケンスＧについて、図１は、電流が各コイルを流れる方向（複数の矢印で図示）のパターンの一例を示す。この例は、シーケンスＧの各コイルにおいて電磁場が電圧を誘導するという想定に基づく。この場合、電磁場の場の強さは、第２の変位長ＳＬ２の２倍に等しい周期長で周期的に長手方向に変化する。

図１に示されている構成の変形例も可能である。本構成はコイル構成でなくてもよく、図１には、その線が実線、破線、または点線で表されている。むしろ、これら実線、破線、および点線は、長手方向を横断する方向に延びる中間の線を除き、この線構成の輪郭を表し得る。この線構成の各電線は、この輪郭内の何れか適した経路をたどり得る。特にこの場合、完全な線構成は、実線によって画成された輪郭内に配置され得る（すなわち、図１の破線および点線は省略され得る）。

シーケンスの数、したがって、交流電流のそれぞれ異なる相を通す相線の数、は異なり得る。例えば、図１のコイル構成は、それぞれ異なる相を通す２つまたは４本の相線を有し得る。この線構成またはコイルシーケンスの一方の末端区間のみを先細にしてもよい。加えて、または代わりに、先細の末端区間を図１とは異なるように先細にしてもよい。例えば、先細区間の輪郭を、図１に示されているような直線の代わりに、曲線にしてもよい。

この線構成がコイル構成である場合は、先細の末端区間を末端コイルと同じ長さにわたって長手方向に延在させる必要はない。むしろ、先細の末端区間の長さは、当該末端のコイルの長さより短くても、長くてもよい。例えば、図１を参照すると、第１の中間コイルＧＣＭ１も先細の末端区間の一部にし得る。特に、先細の末端区間の長さがコイルの長さの１．５倍になるように、第１の中間区間ＧＣＭ１の長手方向の延在部分の半分を先細にしてもよい。

図２は、３つのコイル、すなわち第１の末端コイルＧＣＬ、中間コイルＧＣＭ、および第２の末端コイルＧＣＲ、から成るシーケンスの一例を示す。これら３つのコイルは同じ相線によって形成される。本例において、シーケンスの両端の先細の末端区間は、末端コイルＧＣＬ、ＧＣＲの３分の２にわたって延在する。ただし、先細の末端区間をコイルの総延在部分のごく一部延在させてもよく、あるいはコイルの長手方向の延在部分の全体にわたって延在させてもよい。

図２に示されているコイル構成の末端に向かってそれぞれの延在部分に沿って先細になる形状により、末端コイルＧＣＬ、ＧＣＲがコイル構成の末端に隣接する末端領域において長手方向の単位長当たりにカバーする面積は、何れの場合も、中間コイルＧＣＭの境界域の境界領域より小さい。

それぞれのコイルを互いに、また外部装置（整流器など）に、接続する接続線は、図１および図２の概略図には示されていない。

図３は、エネルギーを車両に伝送するシステムの一次側で電磁場を発生させる発生装置の従来の線構成の上面図を模式的に示す。この線構成は、長手方向（図３では水平方向）に蛇行する３本の相線Ｕ、Ｖ、Ｗを備える。この線構成の一部のみが図示されている。特に、この線構成は、図示されているのと同じように、この図の右側に続く。図３の左側に示されている線構成の末端近くにおいて、スターポイントＳＴが形成されるように、３本の相線Ｕ、Ｖ、Ｗが互いに接続されている。

相線Ｕ、Ｖ、Ｗの各々は、長手方向を横断する方向に延在する複数の第１区間と、何れの場合も、２つの第１線区間同士を接続し、少なくともその一部が長手方向に延在する複数の第２線区間とを備える。図３において、相線Ｗの第１線区間（実線線分と十字とで図示）は、それぞれ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆで示されている。相線Ｗの接続用の第２線区間は、それぞれ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆで示されている。第２線区間２ａは、相線ＷをスターポイントＳＴに接続する短い線区間１１に第１線区間１ａを接続している。

それぞれの相Ｕ、Ｖ、Ｗの各第１線区間は、稼働中、電磁場を発生させる。この場の強さは、線構成までの距離が増すに伴い、線構成の側方に急速に弱まる。図３に示されている例において、「側方」とは、図３の像平面内で長手方向に対して垂直な方向を意味する。同じことは、第２線区間で発生した電磁場にも当てはまる。その理由は、相線Ｕ、Ｖ、Ｗは移相して稼働されるので、相殺を伴う干渉が起きるからである。ただし、例外もある。すなわち、図３の左側に示されている線構成の末端のスターポイントＳＴの領域における干渉は、個々の相線Ｕ、Ｖ、Ｗが発生させた電磁場を部分的に補償し得るが、この末端領域の側方において、および長手方向左側では、有意な場の強さが測定され得る。

末端領域の近傍における場の強さを弱めるための改造版の線構成が図４に示されている。図３に示されている構成に比べ、図４に示されている左側の線構成の末端区間は改造されている。この改造は、相線Ｗの第１線区間１ｂの左側の区間のみを指している。この末端区間において、３本の相線Ｕ、Ｖ、Ｗのそれぞれの第１線区間の長さは、末端に向かって漸減する。この結果、相線Ｗの第２線区間２ａなど、接続用の第２線区間、も改造される。例えば、第２線区間は、ｉ）この線構成のその先細の末端区間（例えば、区間２ｂを参照）において輪郭に平行に延在させることも、またはｉｉ）各第２線区間（例えば、区間２ａを参照）が長手方向（図４では水平方向）軸線に平行に延在するように、各第１線区間（例えば、区間１ａを参照）の長さを更に減らすこともできる。両原則ｉ）およびｉｉ）を線構成の同じ実施形態において組み合わせることも、または一実施形態において一方の原則ｉ）またはｉｉ）のみを実現することもできる。

スターポイントＳＴの領域では、相線Ｕの破線区間１２および実線区間１３によって示されているように、相線Ｕ、Ｖ、Ｗのさまざまな形状が可能である。実際には、線区間１２または線区間１３のどちらか一方が存在する。

図４における線構成の改造版形状は、末端区間近くの場の強さを大幅に弱める。特に、場の強さは図４の左側に向かって長手方向に著しく弱まる。しかし、長手方向に延びる線構成の中心線から同じ距離において場の強さを測定すると、末端区間の側方の場の強さも弱まっている。その理由は、図３の構成に比べ、最も近い相線までの距離が増していることによる。

図４の左側に示されている線構成の末端区間は、２本の輪郭線で示されているように、円錐台状に先細になる。

図５には、図３の線構成および図４の線構成を通る同じ三相交流電流によって発生する場の強さが模式的に示されている。両末端区間が先細になる２つの構成について、場の強さ｜Ｂ｜が位置ｌに応じて示されている。参照符号ＩＩＩは、図３の線構成における場の強さの依存性を示し、参照符号ＩＶは、図４に示されている線構成における場の強さの依存性を示す。末端区間の先細形状が場の最大強さを弱めること、更には、線構成の末端までの距離が長手方向に増すに伴い、場の強さが末端区間近くで長手方向に急速にゼロに向かって下がることは明らかである。図５に示されている場の強さは、線構成の中心線への横方向の一定距離において測定されている。

図６は、地域公共輸送用列車または路面電車などの走路拘束型車両８１が占める走路８３（ここでは、２本のレールを有する鉄道線路）を示す。電磁場を発生させるための一次側電導体構成がこの走路に取り付けられている。この一次側電導体構成は、互いに独立に稼働可能なセグメントＴ１、Ｔ２、Ｔ３を備える。図６に示されている状況では、車両８１の受信装置８５が中間セグメントＴ２の上方に位置付けられているので、中間セグメントＴ２のみが稼働している。例えば、一次側導体構成は、特許文献１の図１に関連して説明されているように設計されてもよく、または本明細書の図３または図４に示されているように設計されてもよい。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、セグメントＴ１、Ｔ２、Ｔ３のオンとオフの切り換え用の個別スイッチＫ１、Ｋ２、Ｋ３を介して、主線１０８に接続され得る。三相交流システムの場合、主線１０８は、相毎に複数の線またはケーブルを備え得る。主線１０８の遠端（図６の右側にあるが、図示せず）は、三相全てに共通なスターポイントを備え得る。あるいは、主線１０８は、ＤＣ（直流）線でもよく、スイッチＫ１、Ｋ２、Ｋ３は、セグメントＴ１、Ｔ２、Ｔ３を通る交流電流を生成するためのインバータを備え得る。主線１０８の反対側のサイトは、エネルギー源１０１に接続される。

一次側導体構成（すなわち、発生装置の線構成）は、地下に、または地表面より上に、配置され得る。特に、鉄道車両の車輪がその上を回転し得る２本の線路を有する鉄道の場合、上記導体構成は、地表面より上の鉄道枕木の高さにあるレールの間に、または一部が地表面より上に、しかし鉄道枕木の下に、配置され得る。鉄道枕木が、例えば、コンクリート製の場合、枕木または他のレール保持構造は、上記導体構成の１つ以上の線を通す穴および／または空洞を複数備え得る。これにより、この鉄道構造は、線（単数または複数）を所望の蛇行形状に保持するために使用され得る。道路の場合、一次側導体構成は、地下に配置され得る（すなわち、道路の材料に組み込まれ得る）、および／または地表面より上に配置され得る。

走路拘束型車両８１は、その下側に、一次側導体構成が発生させた電磁場を受信する受信装置８５を備える。受信装置８５は車載電気網８６（図７を参照）に電気的に接続されるので、受信装置８５において誘導された電気エネルギーが車両８１内で分配され得る。例えば、複数の補助装置９０と、車輪８８ａ、８８ｂ、８８ｃ、８８ｄを有するボギー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とが配電網８６に接続され得る。更に、電気化学エネルギー貯蔵部などのエネルギー貯蔵部８２、および／または超コンデンサなどのコンデンサ構成、も配電網に接続され得る。したがって、エネルギー貯蔵部８２は、特に走路上での車両８１の停車中に、受信装置８５が受信したエネルギーによって充電され得る。車両８１が走路上を移動しているとき、車両８１を動かすために必要な推進エネルギーの一部は、エネルギー貯蔵部８２から引き出し得る。また同時に、受信装置が受信したエネルギーも推進に寄与し得る、すなわち推進エネルギーの一部になり得る。

図６および図７に示されているような車両へのエネルギー伝送システムは一例に過ぎない。例えば、本発明は、代わりに、乗客を乗降させるために停車中の公共輸送システムのバスを充電するためにも使用可能であり、または駐車中の自動車の電池を充電するためにも使用可能である。

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、前記構成は交流電磁場の磁気成分を受信して磁気誘導によって交流電流を生成するようになっている受信装置（８５）を備え、前記受信装置（８５）は少なくとも１本の相線（Ｕ、Ｖ、Ｗ）を備え、各相線（Ｕ、Ｖ、Ｗ）は前記交流電流の１つの相を通すようになっており、
   − 線構成が長手方向に互いに反対側にある第１の末端と第２の末端とを備えるように、前記少なくとも１本の相線（Ｕ、Ｖ、Ｗ）は、前記電磁場の磁束線が前記線構成を貫通する磁束線方向を横断して前記長手方向に延在する前記線構成を形成するべく配置され、
   前記線構成は先細であって、前記第１の末端および／または前記第２の末端に向かって円錐状または円錐台状であることを特徴とする構成。
2. 請求項１に記載の構成であって、
   − 各相線は少なくとも１つのコイル（Ｃ）を形成し、
   − 各コイル（Ｃ）は、前記相線の少なくとも１つの巻きから成り、
   − 前記少なくとも１つの巻きは、前記コイルの中心軸線の周りに巻かれ、
   前記１つのコイルまたは複数のコイル（Ｃ）は、前記線構成であり、かつ、コイル構成の前記１つのコイル（Ｃ）の前記中心軸線を横断して、または前記複数のコイル（Ｃ）のそれぞれの中心軸線を横断して、前記長手方向に延在する前記コイル構成を形成するべく配置される、
   構成。
3. 前記コイル構成は、前記長手方向に連続シーケンスとして、および／または互いに重なり合って、配置された前記コイル（Ｃ）のうちの複数を備え、前記コイル構成の前記第１および／または第２の末端にある前記コイル（ＧＣＬ、ＲＣＬ、ＢＣＬ、ＧＣＲ、ＲＣＲ、ＢＣＲ）のうちの少なくとも１つは、前記コイル構成の前記延在部分に沿って当該末端に向かって先細になる、請求項２に記載の構成。
4. 前記コイル構成の前記複数のコイル（Ｃ）のうちの少なくとも２つは、前記長手方向に連続して配置されて少なくとも１つの境界域を画成する同じ相線のコイルであり、同じ相線の前記少なくとも２つのコイル（Ｃ）の第１および第２のコイルは、場合によっては間隙を介して、または互いに重なり合って、互いに界接し、前記第１のコイル（ＧＣＬ、ＲＣＬ、ＢＣＬ、ＧＣＲ、ＲＣＲ、ＢＣＲ）は前記コイル構成の前記第１の末端または前記第２の末端に配置された末端コイルであり、前記第１のコイルは、その延在部分に沿って前記第１の末端または前記第２の末端に向かって先細になる構成のため、前記第１の末端または第２の末端の末端領域において前記長手方向の単位長当たりカバーする面積が、前記境界域の境界領域に比べ、小さい、請求項３に記載の構成。
5. 前記車両（８１）が水平な地下道または水平な走路を移動する場合は、複数のコイル（Ｃ）のそれぞれの中心軸線が鉛直方向に延びるように、前記構成は前記車両（８１）の底部に配置される、請求項１〜３の何れか１項に記載の構成を備えた車両（８１）。
6. 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、対応する受信装置（８５）において磁気誘導によって交流電流を生成するための交流電磁場を発生させるようになっている発生装置を備え、前記発生装置は少なくとも１本の相線（Ｕ、Ｖ、Ｗ）を備え、各相線（Ｕ、Ｖ、Ｗ）は交流電流の１つの相を通すようになっており、
   − 線構成が長手方向に互いに反対側にある第１の末端と第２の末端とを備えるように、前記少なくとも１本の相線（Ｕ、Ｖ、Ｗ）は、前記電磁場の磁束線が前記線構成を貫通する磁束線方向を横断して前記長手方向に延在する前記線構成を形成するべく配置され、
   前記線構成は先細であって、前記第１の末端および／または前記第２の末端に向かって円錐状または円錐台状であることを特徴とする構成。
7. 前記線構成の少なくとも１本の相線（Ｕ、Ｖ、Ｗ）は前記長手方向に蛇行し、この相線（Ｕ、Ｖ、Ｗ）は、前記長手方向を横断する方向に延在する複数の第１区間（１）と、何れの場合も、２つの第１区間（１）同士を接続する複数の第２区間（２）とを備え、前記複数の第２区間（２）はほぼ前記長手方向に延在し、前記複数の第１区間（１）のそれぞれの長さが前記線構成の前記延在部分に沿って前記第１の末端に向かって、および／または前記第２の末端に向かって、漸減する、請求項６に記載の構成。
8. 前記構成は、前記長手方向に連続シーケンスとして、および／または互いに重なり合って、配置された複数のコイル（Ｃ）を備えたコイル構成であり、前記コイル構成の前記第１の末端および前記第２の末端にあるコイル（ＧＣＬ、ＲＣＬ、ＢＣＬ、ＧＣＲ、ＲＣＲ、ＢＣＲ）のうちの少なくとも１つは、前記コイル構成の前記延在部分に沿って前記コイル構成の当該末端に向けて先細になる、請求項６に記載の構成。
9. 前記コイル構成の前記複数のコイル（Ｃ）のうちの少なくとも２つは、前記長手方向に連続して配置されて少なくとも１つの境界域を画成する同じ相線のコイルであり、前記同じ相線の前記少なくとも２つのコイル（Ｃ）の第１および第２のコイルは、場合によっては間隙を介して、または互いに重なり合って、互いに界接し、前記第１のコイル（ＧＣＬ、ＲＣＬ、ＢＣＬ、ＧＣＲ、ＲＣＲ、ＢＣＲ）は前記コイル構成の前記第１の末端または前記第２の末端に配置された末端コイルであり、前記第１のコイルは、その延在部分に沿って前記第１の末端に向かって、または前記第２の末端に向かって、先細になる形状のため、前記第１のコイルが前記第１の末端または第２の末端の末端領域において前記長手方向の単位長当たりにカバーする面積は、前記境界域の境界領域に比べ、小さい、請求項８に記載の構成。
10. 電気エネルギーを車両（８１）に供給する構成の製造方法であって、稼働中に交流電磁場の磁気成分を受信して磁気誘導によって交流電流を生成するように前記構成の受信装置（８５）が製造され、前記受信装置（８５）は少なくとも１本の相線（Ｕ、Ｖ、Ｗ）を備え、各相線（Ｕ、Ｖ、Ｗ）は稼働中に前記交流電流の１つの相を通すようになっており、
    − 線構成が長手方向に互いに反対側にある第１の末端と第２の末端とを備えるように、前記少なくとも１本の相線（Ｕ、Ｖ、Ｗ）は、前記電磁場の磁束線が前記線構成を貫通する磁束線方向を横断して前記長手方向に延在する前記線構成を形成するべく配置され、
    先細であって、前記第１の末端および／または前記第２の末端に向かって円錐状または円錐台状になるように、前記線構成は形成されることを特徴とする方法。
11. 請求項１０に記載の方法であって、
    − 少なくとも１つのコイル（Ｃ）が各相線によって形成され、
    − 各コイル（Ｃ）は前記相線の少なくとも１つの巻きによって形成され、
    − 前記少なくとも１つの巻きは、前記コイルの中心軸線の周りに巻かれ、
    前記１つのコイルまたは複数のコイル（Ｃ）は、前記線構成であり、かつ、コイル構成の前記１つのコイル（Ｃ）の中心軸線を横断して、または前記複数のコイル（Ｃ）のそれぞれの軸線を横断して、前記長手方向に延在する前記コイル構成を形成するべく配置される、
    方法。
12. 前記コイル構成は、前記長手方向に連続シーケンスとして、および／または互いに重なり合って、配置された前記コイル（Ｃ）のうちの複数によって形成され、前記コイル構成の前記第１および／または第２の末端にある前記コイル（ＧＣＬ、ＲＣＬ、ＢＣＬ、ＧＣＲ、ＲＣＲ、ＢＣＲ）のうちの少なくとも１つは、前記コイル構成の前記延在部分に沿って当該末端に向かって先細になる、請求項１１に記載の方法。
13. 車両（８１）の製造方法であって、前記車両（８１）が水平な地下道または水平な走路を移動する場合は、前記複数のコイル（Ｃ）のそれぞれの中心軸線が鉛直方向に延びるように、請求項１１または１２に記載の方法が実施され、前記線構成が前記車両（８１）の底部に配置される方法。
14. 電気エネルギーを車両（８１）に供給する構成の製造方法であって、対応する受信装置（８５）において磁気誘導によって交流電流を生成するための交流電磁場を稼働中に発生させるように前記構成の発生装置が製造され、前記発生装置（８５）用に少なくとも１本の相線（Ｕ、Ｖ、Ｗ）が設けられ、各相線（Ｕ、Ｖ、Ｗ）は稼働中に交流電流の１つの相を通すようになっており、
    − 線構成が第１の末端と第２の末端とを備え、前記両末端が前記線構成の長手方向の両末端に配置されるように、前記少なくとも１本の相線（Ｕ、Ｖ、Ｗ）は、稼働中に前記電磁場の磁束線が前記線構成を貫通する磁束線方向を横断して前記長手方向に延在する前記線構成を形成するべく配置され、
    先細であって、前記第１の末端および／または前記第２の末端に向かって円錐状または円錐台状になるように前記線構成は形成されることを特徴とする方法。
15. 前記線構成の少なくとも１本の相線（Ｕ、Ｖ、Ｗ）が前記長手方向を横断する方向に延在する複数の第１区間（１）と、何れの場合も、２つの第１区間同士を接続する、ほぼ前記長手方向に延在する複数の第２区間（２）とを備えるように、前記線構成の前記少なくとも１本の相線（Ｕ、Ｖ、Ｗ）は前記長手方向に蛇行するべく配置され、前記複数の第１区間のそれぞれの長さは、前記線構成の前記延在部分に沿って前記第１の末端に向かって、および／または前記第２の末端に向かって、漸減する、請求項１４に記載の方法。
    

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