為車輛提供能量的包括可磁化材料的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種通過磁感應(yīng)為車輛提供能量的裝置，所述裝置包括：初級(jí)側(cè)電導(dǎo)體裝置(26)，其適于當(dāng)交變電流流過所述導(dǎo)體裝置(26)時(shí)產(chǎn)生電磁場(chǎng)，和場(chǎng)成形層(1e-1f)，其包括適于使所述電磁場(chǎng)的磁場(chǎng)線成形的可磁化材料。所述場(chǎng)成形層(1e-1f)包括由可磁化材料制成的多個(gè)元件(1e，1f，1g，1h)，其中相鄰元件(1a，1b；1a，1c)被定位成彼此隔開一距離(間隙2)。
【專利說明】為車輛提供能量的包括可磁化材料的裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種通過磁感應(yīng)為車輛提供能量的裝置。該裝置包括:初級(jí)側(cè)電導(dǎo)體裝置或組件，其適于當(dāng)交變電流流過所述導(dǎo)體裝置時(shí)產(chǎn)生電磁場(chǎng)；和場(chǎng)成形層，其包括適于使所述電磁場(chǎng)的磁場(chǎng)線成形的可磁化材料。
[0002]此外，本發(fā)明涉及一種制造該裝置的對(duì)應(yīng)方法，以及適于使由電導(dǎo)體裝置產(chǎn)生的電磁場(chǎng)的磁場(chǎng)線成形的器件。

【背景技術(shù)】
[0003]在操作系統(tǒng)以便通過磁感應(yīng)為車輛提供能量的過程中，由初級(jí)側(cè)電導(dǎo)體裝置產(chǎn)生的電磁場(chǎng)被次級(jí)側(cè)(車輛的那一側(cè))的接收裝置所接收，并且電磁場(chǎng)能量通過磁感應(yīng)轉(zhuǎn)換成電能。本發(fā)明尤其涉及這種系統(tǒng)的初級(jí)側(cè)。接收裝置可以被稱為“拾電器”并且是車輛的一部分，但是初級(jí)側(cè)電導(dǎo)體裝置通常被埋在地下或以機(jī)械方式連接到車輛的軌道上或車輛可停止或可停放的地方。
[0004]術(shù)語“初級(jí)側(cè)”和“次級(jí)側(cè)”與用于變壓器的術(shù)語相對(duì)應(yīng)地使用。事實(shí)上，用于通過感應(yīng)將電能從車輛軌道或車輛?？奎c(diǎn)傳遞至車輛的系統(tǒng)的電部件形成了一種變壓器。與常規(guī)變壓器相比的唯一區(qū)別是，該車輛，并因此次級(jí)側(cè)，可以移動(dòng)。
[0005]WO 2010/000495 Al描述了用于將電能傳遞至車輛的系統(tǒng)和方法。能量可以在車輛正在移動(dòng)時(shí)被傳遞至該車輛。雖然本發(fā)明可以涉及到這樣一種系統(tǒng)，但它不局限于將能量傳遞給移動(dòng)車輛。當(dāng)然，可以在車輛暫時(shí)停止時(shí)(例如，公共汽車在公共汽車站)或者在車輛被停放時(shí)傳遞能量。
[0006]車輛可以是任何陸地車輛，包括軌道約束的車輛，諸如常規(guī)的軌道車輛、單軌車輛、電車巴士和通過其它方式被引導(dǎo)在軌道上的車輛。陸地車輛的其它實(shí)例是公路汽車，包括不受軌道約束的公共汽車。例如，車輛可以是具有電操作的推進(jìn)馬達(dá)的車輛。車輛還可以是具有混合推進(jìn)系統(tǒng)的車輛，例如可通過電能或者通過諸如電化學(xué)存儲(chǔ)能量或燃料(例如天然氣、汽油或石油)的其它能量來操作的系統(tǒng)。
[0007]WO 2010/000495 Al描述了初級(jí)側(cè)上用于產(chǎn)生電磁場(chǎng)的蛇形繞組的實(shí)例。由工作期間產(chǎn)生電磁場(chǎng)的導(dǎo)電材料制成同時(shí)導(dǎo)電材料運(yùn)送交變電流的本發(fā)明的初級(jí)側(cè)導(dǎo)體組件可以具有相同或不同的構(gòu)造。在任何情況下，初級(jí)側(cè)導(dǎo)體組件的至少部分和/或部件具有一長度和一寬度，以便初級(jí)側(cè)導(dǎo)體組件包括側(cè)邊緣。例如，如WO 2010/000495 Al中描述，初級(jí)側(cè)導(dǎo)體組件的各部分可沿車輛的軌道延伸，以便在初級(jí)側(cè)導(dǎo)體組件的相對(duì)側(cè)上有兩個(gè)側(cè)邊緣。其它構(gòu)造也是可能的，諸如在行進(jìn)方向上延伸的細(xì)長電導(dǎo)體，具有若干繞組的電導(dǎo)體的線圈以及具有不同構(gòu)造的電導(dǎo)體的裝置。
[0008]在前面的描述中所描述的初級(jí)側(cè)導(dǎo)體組件的特征也可以應(yīng)用于次級(jí)側(cè)導(dǎo)體組件，不同之處在于該組件位于車上。
[0009]在任何情況下，初級(jí)側(cè)導(dǎo)體組件導(dǎo)致由初級(jí)側(cè)導(dǎo)體組件產(chǎn)生的電磁場(chǎng)輻射到周圍環(huán)境。對(duì)應(yīng)的極限值，特別是電磁強(qiáng)度或磁場(chǎng)強(qiáng)度，必須被觀察。另外，次級(jí)側(cè)導(dǎo)體組件也導(dǎo)致輻射。
[0010]初級(jí)側(cè)導(dǎo)體組件和次級(jí)側(cè)導(dǎo)體組件應(yīng)當(dāng)以有效的方式彼此耦合。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種通過磁感應(yīng)為車輛提供能量的裝置，提供一種制造這種裝置的對(duì)應(yīng)方法以及提供適當(dāng)?shù)钠骷沟媚芰磕軌蛞杂行У姆绞綇某跫?jí)側(cè)傳遞到磁極側(cè)并且使得周圍環(huán)境的至少一部分處的場(chǎng)強(qiáng)度減小。
[0012]本發(fā)明的基本思想在于使用可磁化材料以保護(hù)周圍環(huán)境的一部分，特別是初級(jí)側(cè)導(dǎo)體裝置下方的區(qū)域，不受由初級(jí)側(cè)導(dǎo)體組件所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)的影響。因此，包括可磁化材料的屏蔽組件與導(dǎo)體組件結(jié)合在一起。優(yōu)選地，所述屏蔽組件還可以包括導(dǎo)電材料，該導(dǎo)電材料特別是不可磁化的材料。一個(gè)實(shí)例是鋁。特別地，該導(dǎo)電材料的電導(dǎo)率比可磁化材料的電導(dǎo)率高至少1，000 (—千)倍，優(yōu)選高至少10，000 (—萬)倍。例如，在實(shí)際應(yīng)用中，鐵氧體的電導(dǎo)率可以在10-7至認(rèn)/(￥!11)的范圍內(nèi)，導(dǎo)電材料(例如金屬，如鋁)的電導(dǎo)率可以在16至18A/ (Vm)的范圍內(nèi)。
[0013]特別地，屏蔽組件或屏蔽組件的一部分可在初級(jí)側(cè)導(dǎo)體組件的下方，導(dǎo)體組件的水平的下方延伸。其結(jié)果是，位于可磁化材料之外的區(qū)域(如果從導(dǎo)體組件的角度看)被保護(hù)不受由導(dǎo)體組件所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)的影響。
[0014]如果還存在導(dǎo)電材料，則用于將電能傳遞至車輛的系統(tǒng)，特別地傳遞至公路汽車或諸如輕軌車輛等軌道約束的車輛，可以包括用于產(chǎn)生磁場(chǎng)以及用于因此將能量傳遞至次級(jí)側(cè)的初級(jí)側(cè)電導(dǎo)體裝置，其中初級(jí)側(cè)電導(dǎo)體裝置的一條或多條電流線路在第一高度水平延伸，用于屏蔽磁場(chǎng)的導(dǎo)電屏蔽件在第一高度水平下方延伸，并且可磁化材料在該屏蔽件上方的第二高度水平延伸。另外或可選地，這種裝置可以在初級(jí)側(cè)電導(dǎo)體裝置的旁邊被使用，即，如果從導(dǎo)體裝置的一條或多條電流線路來看，則導(dǎo)電材料被放置在可磁化材料之外。通過利用可磁化材料制成的連續(xù)層替換由可磁化材料元件構(gòu)成的可磁化材料層，這種裝置可以被變型。
[0015]特別地，可以使用具有較小電傳導(dǎo)性的可磁化材料，例如鐵氧體。其結(jié)果是，在屏蔽材料中感應(yīng)的電流的影響被減小。更具體地說，可磁化材料可以是鐵磁性的、順磁性的或亞鐵磁性的。優(yōu)選的是，可磁化材料具有至少為10的磁化率，優(yōu)選至少為50。
[0016]使用可磁化材料作為屏蔽材料具有磁場(chǎng)的磁通線在材料內(nèi)被引導(dǎo)的優(yōu)點(diǎn)。因此，該材料可被表征為磁場(chǎng)線(即磁通線)成形材料。與不存在屏蔽材料的情形相比，磁通線的至少一部分不能穿透可磁化材料。相反，這些磁通線被重定向在可磁化材料的延伸方向上。
[0017]此外，可磁化材料具有可以將磁場(chǎng)的磁通線集中或聚攏在初級(jí)側(cè)導(dǎo)體組件和次級(jí)側(cè)接收裝置之間的區(qū)域中的效果。但是，接收裝置和初級(jí)側(cè)導(dǎo)體裝置的相對(duì)位置可以變化，這是由于車輛可以行駛或可以停止在不同的位置。由于磁通線的密度(即磁場(chǎng)強(qiáng)度)也變化，特別是在車輛軌道的橫向水平方向的方向上觀看時(shí)，功率從初級(jí)側(cè)向次級(jí)側(cè)傳遞的效率的程度也隨接收裝置和初級(jí)側(cè)導(dǎo)體組件的相關(guān)位置而變化。然而，期望這種依賴性的影響被減小。
[0018]因此，提出使用包括可磁化材料的場(chǎng)成形層。特別地，如果從接收裝置觀看(特別地如果從上方觀看)，則場(chǎng)成形層被定位在初級(jí)側(cè)導(dǎo)體裝置之外。如果軌道或車輛?？奎c(diǎn)水平地延伸，則該場(chǎng)成形層優(yōu)選地集成在初級(jí)側(cè)導(dǎo)體裝置下方的結(jié)構(gòu)中。特別地，這種結(jié)構(gòu)可以是鐵路的結(jié)構(gòu)或用于汽車的公路的結(jié)構(gòu)。作為選擇，該結(jié)構(gòu)可以是用于停放至少一輛車輛的停車場(chǎng)的結(jié)構(gòu)。
[0019]為了減小功率傳遞效率對(duì)接收裝置與初級(jí)側(cè)導(dǎo)體組件的相對(duì)位置的依賴性，提出了場(chǎng)成形層包括由可磁化材料制成的多個(gè)元件，其中相鄰元件被定位成彼此隔開一距離。
[0020]特別地，以下裝置被提出:
[0021]一種通過磁感應(yīng)為車輛提供能量的裝置，其中所述裝置包括:
[0022]初級(jí)側(cè)電導(dǎo)體裝置，其適于當(dāng)交變電流流過所述導(dǎo)體裝置時(shí)產(chǎn)生電磁場(chǎng)，和
[0023]場(chǎng)成形層，其包括適于使所述電磁場(chǎng)的磁場(chǎng)線成形的可磁化材料，
[0024]其中，所述場(chǎng)成形層包括由可磁化材料制成的多個(gè)元件，相鄰元件被定位成彼此隔開一距離。
[0025]此外，提出了一種形成通過磁感應(yīng)為車輛提供能量的裝置的方法，其中:
[0026]初級(jí)側(cè)電導(dǎo)體裝置被提供，所述初級(jí)側(cè)電導(dǎo)體裝置適于當(dāng)交變電流流過所述導(dǎo)體裝置時(shí)產(chǎn)生電磁場(chǎng)，和
[0027]場(chǎng)成形層被布置在所述導(dǎo)體裝置的周圍，所述場(chǎng)成形層包括適于使所述電磁場(chǎng)的磁場(chǎng)線成形的可磁化材料，
[0028]其中所述場(chǎng)成形層被利用由可磁化材料制成的多個(gè)元件來布置，相鄰元件被定位成彼此隔開一距離。
[0029]特別地，所述元件可以為瓦片的形狀。因此，各瓦片可以包括平行的(特別是平面的)上、下表面。因此，通過瓦片的豎直剖面可以包括瓦片的矩形輪廓，其中所述上、下表面形成所述輪廓的平行的上、下筆直部分。優(yōu)選地，所述場(chǎng)成形層的所有元件或至少大部分元件可以具有相同的形狀。此外，優(yōu)選的是，所述場(chǎng)成形層的元件被定位在同一平面上。如果該層在水平面上延伸，則該層的瓦片形元件的上表面被定位在共同的水平面上，并且這同樣適用于下表面。然而，所述場(chǎng)成形層包括被定位成彼此隔開一距離的多個(gè)元件的優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)于各元件的定位具有一定的靈活性。例如，如果所述場(chǎng)成形層將要被定位的基部的表面不完全光滑或平坦，則所述場(chǎng)成形層的延伸也將不平坦。所提出的場(chǎng)成形層的構(gòu)造的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，各元件偏離平面內(nèi)的理想位置僅僅略微地改變了初級(jí)側(cè)導(dǎo)體裝置之外的磁通密度。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的場(chǎng)成形層的另一優(yōu)點(diǎn)在于，包括初級(jí)側(cè)導(dǎo)體組件和次級(jí)側(cè)接收裝置的系統(tǒng)的合成電感對(duì)接收裝置和初級(jí)側(cè)導(dǎo)體組件的相對(duì)位置不敏感。這適用于接收裝置的豎直和橫向位移。因此，如果接收裝置適于工作在共振下，則相對(duì)位置的改變不會(huì)顯著減小功率傳輸?shù)男?。適于從初級(jí)側(cè)傳遞能量到次級(jí)側(cè)的整個(gè)裝置可以包括用于控制初級(jí)側(cè)和/或次級(jí)側(cè)的電特性以便接收裝置工作在共振下的控制器。然而，至少在一些應(yīng)用中，這種控制器不再是必要的，因?yàn)樵撗b置對(duì)是相對(duì)位置的變化不敏感。
[0031]特別地，兩個(gè)相鄰元件之間的距離比相鄰元件在橫貫所述距離的方向上的延伸范圍短。優(yōu)選地，該距離短至少五倍且優(yōu)選十倍(即，距離乘以倍數(shù)等于延伸范圍)。
[0032]特別地，該層的各個(gè)元件在垂直于該層的方向上的輪廓可以具有任何形狀。優(yōu)選的是，該輪廓以使到每個(gè)相鄰元件的距離可以具有相同尺寸的方式來成形。優(yōu)選的輪廓形狀為矩形或正方形。然而，也可以使用例如具有正六邊形輪廓(例如，如同蜂窩結(jié)構(gòu)的元件的裝置)、圓形輪廓、橢圓形輪廓或三角形輪廓的元件。
[0033]考慮到裝置的制造，S卩，考慮到現(xiàn)場(chǎng)放置該層的元件的過程，優(yōu)選的是，各對(duì)相鄰元件之間的間隙與其它對(duì)相鄰元件之間的間隙對(duì)齊，使得存在在縱向上延伸的至少一個(gè)連續(xù)的直間隙和/或不同對(duì)之間在垂直于該層的縱向的橫向上延伸的至少一個(gè)連續(xù)的直間隙。因此，優(yōu)選的是，所述元件的輪廓為矩形或正方形，并且該層的元件都具有相同的尺寸，以便在垂直于該層的方向上觀看時(shí)各元件可以以列和行被布置。在這種情況下，直間隙也順著列和行的線路。
[0034]如果存在從該層的一側(cè)延伸到相反側(cè)的至少一個(gè)連續(xù)的直間隙，并且如果各元件被固定在柔性支撐材料上，則可以通過將各元件固定在柔性支撐材料上并沿連續(xù)的直間隙折疊該層來預(yù)制造該層。如果存在多個(gè)連續(xù)的直間隙，則預(yù)制造的裝置可以被折疊多層。例如，如果存在彼此平行地延伸的許多連續(xù)的直間隙，則預(yù)制造的裝置可以沿著這些平行的直間隙折疊，并且在將預(yù)制造的裝置運(yùn)輸?shù)窖b置要工作的現(xiàn)場(chǎng)的位置的過程中所需的空間顯著縮小。例如，預(yù)制造的裝置可以以線圈的方式或者以蛇形的形式被折疊。
[0035]在下文中，復(fù)合層被描述為用于使由電導(dǎo)體裝置產(chǎn)生的電磁場(chǎng)的磁場(chǎng)線成形的器件。該復(fù)合層的連續(xù)的支撐層可以是上述的柔性材料。該復(fù)合層包括由可磁化材料(優(yōu)選鐵素體)制成的多個(gè)元件，各元件被定位成彼此隔開一距離并且被固定在支撐層上。此外，各元件可以為瓦片的形狀，例如上面提到的瓦片。
[0036]優(yōu)選地，所述元件在所述場(chǎng)成形層的縱向上和/或在所述場(chǎng)成形層的橫向上在所述場(chǎng)成形層的延伸范圍上均勻地分布。
[0037]根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，連續(xù)的支撐層(例如，金屬的片材)由導(dǎo)電材料制成。例如，導(dǎo)電材料可以是鋁，其可以是退火鋁，以便它是柔性的，并且可以至少在一個(gè)直間隙處被折疊。
[0038]優(yōu)選地，由導(dǎo)電材料制成的連續(xù)的支撐層被定位成比由可磁化材料制成的元件更遠(yuǎn)離初級(jí)側(cè)導(dǎo)體裝置。
[0039]導(dǎo)電材料的附加層(同樣適用于導(dǎo)電材料的層不是可磁化元件所固定的層的替代實(shí)施方式)具有提供額外的屏蔽效果的優(yōu)點(diǎn)。導(dǎo)電材料之外的區(qū)域被有效地從電磁場(chǎng)屏蔽開，特別是由初級(jí)側(cè)導(dǎo)體裝置產(chǎn)生的電磁場(chǎng)。
[0040]特別地，如果各元件為瓦片的形狀，并且如果每對(duì)相鄰元件之間存在距離或間隙，則該裝置可以被稱為鑲嵌件。各瓦片優(yōu)選在該層的延伸范圍上均勻地(即以均一的方式)分布。
[0041]例如，各個(gè)元件可以通過鑄造來制造。優(yōu)選地，在這種情況下可磁化材料是鐵素體材料。
[0042]特別地，可磁化材料的元件可被固定到支撐層，特別是使用優(yōu)選也是柔性的附加的連接材料(如同支撐材料的優(yōu)選實(shí)施方式)固定到由導(dǎo)電材料制成的支撐層。連接材料可以是粘合劑，諸如聚合物或任何其它塑料材料。因此，可磁化材料的各元件被定位在與支撐材料隔開一距離處。在金屬材料作為支撐材料的情況下，屏蔽效果得到改善，并且腐蝕可以被排除。各元件(例如，鐵素體元件)與金屬支撐層(例如由鋁制成)之間的距離優(yōu)選在幾毫米的范圍內(nèi)。
[0043]特別地，包括所述連續(xù)的支撐層和所述元件并且以線圈的形式被卷繞并且彼此上下被分段地折疊的復(fù)合層可以被提供且在現(xiàn)場(chǎng)被放置在目標(biāo)區(qū)域的一部分上，并且所述復(fù)合層可以被退繞或展開，使得它占用目標(biāo)區(qū)域。
[0044]特別是在復(fù)合層的情況下，而且在裝置的其它實(shí)施方式中，所述可磁化材料優(yōu)選與導(dǎo)電材料(如上所述)相結(jié)合。如果從初級(jí)側(cè)電導(dǎo)體裝置的角度看，存在含有可磁化材料的元件的層(簡(jiǎn)稱:所述磁性層)，其中相鄰元件被定位成彼此隔開一距離，從而在各元件之間留下間隙。此外，仍從初級(jí)側(cè)電導(dǎo)體裝置的角度看，導(dǎo)電材料設(shè)置在磁性層之外，其中導(dǎo)電材料被至少定位在各元件之間的間隙后方并優(yōu)選地在磁性層后方形成連續(xù)的層。在任何情況下，導(dǎo)電材料也可以設(shè)置在元件的裝置的輪廓外的區(qū)域后方(即邊緣部分的后方)，例如，如果連續(xù)層延伸超出元件的裝置的輪廓。由此，導(dǎo)電材料覆蓋至少各間隙，其中導(dǎo)電材料選擇性地包括通孔，以便間隙或邊緣部分的區(qū)域的僅一部分被覆蓋。
[0045]因此，在垂直于磁性層的直方向上從初級(jí)側(cè)電導(dǎo)體裝置朝向磁性層延伸的假想射線要么射在可磁化材料的其中一個(gè)元件上要么穿過間隙(或更一般地講:射在無可磁化材料的區(qū)域上)。射在無可磁化材料的區(qū)域上的射線穿過該區(qū)域并且射在導(dǎo)電材料上或選擇性地穿過導(dǎo)電材料的通孔。當(dāng)然，在實(shí)踐中，這些假想射線會(huì)在初級(jí)側(cè)電導(dǎo)體裝置和磁性層之間穿透該裝置的任何其它材料，并且選擇性地也會(huì)穿透間隙中的和/或磁性層和導(dǎo)電材料之間的任何材料(其既不是可磁化材料也不是導(dǎo)電材料)。其結(jié)果是，磁性層內(nèi)由可磁化材料的元件占用的區(qū)域(其是由各個(gè)元件的輪廓所限定的區(qū)域的總和)可以被計(jì)算為通過初級(jí)側(cè)電導(dǎo)體裝置觀看的總磁性區(qū)域。此外，磁性層后方由導(dǎo)電材料占用的面積可以被計(jì)算為通過初級(jí)側(cè)電導(dǎo)體裝置觀看的總導(dǎo)電面積。如果在導(dǎo)電材料中沒有通孔，則磁性層內(nèi)的間隙的面積(加上任何邊緣部分的面積，見上文)等于總導(dǎo)電面積。
[0046]根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式，總磁性區(qū)域與磁性層的總面積的比率(即總磁性區(qū)域與無磁化材料的區(qū)域的面積的總和)為至少70%,優(yōu)選為至少81%,最優(yōu)選為至少84%。仍然根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式，總磁性區(qū)域與磁性層的總面積的比率不大于97%，優(yōu)選不大于94%，最優(yōu)選不大于89%。
[0047]總磁性區(qū)域與磁性層的總面積的該比率具有如下優(yōu)點(diǎn)，S卩，用于從初級(jí)側(cè)導(dǎo)體組件向次級(jí)側(cè)接收裝置傳遞能量的系統(tǒng)的合成電感對(duì)于接收裝置和初級(jí)側(cè)導(dǎo)體組件的相對(duì)位置的(上述)敏感性特別小。特別地，該比率取決于初級(jí)側(cè)導(dǎo)體組件到磁性層的距離。優(yōu)選地，該距離不大于20cm。在這種情況下，該比率可以被選擇為使得它至少是81 %，優(yōu)選至少是84%，并且可以被選擇為使得它不大于94%，優(yōu)選不大于89 %。特別地，如果這些值的極限被滿足，則當(dāng)線圈到磁性層的距離從30cm以加上或減去1cm來變化時(shí)，電導(dǎo)體的線圈的電感(參見下文)不會(huì)以超過正或負(fù)5%進(jìn)行變化。
[0048]更一般地講，一方面所述場(chǎng)成形層內(nèi)被由可磁化材料制成的元件占用的面積與另一方面包括所述場(chǎng)成形層內(nèi)無可磁化材料的區(qū)域的所述場(chǎng)成形層的總面積的比率優(yōu)選在這些極限內(nèi)。關(guān)于上述復(fù)合層，由可磁化材料制成的所述多個(gè)元件優(yōu)選地布置成形成磁性層，其中一方面所述磁性層內(nèi)被由可磁化材料制成的元件占用的面積與另一方面包括所述磁性層內(nèi)無可磁化材料的區(qū)域的所述磁性層的總面積的比率優(yōu)選在這些極限內(nèi)。
[0049]在后側(cè)被導(dǎo)電材料覆蓋的各元件之間留有間隙的可磁化材料的結(jié)合對(duì)電導(dǎo)體的線圈的電感具有補(bǔ)償效果:線圈設(shè)置成離導(dǎo)電材料越靠近，電感越小，并且線圈設(shè)置成離可磁化材料越靠近，電感越大。各材料相結(jié)合的補(bǔ)償效果是對(duì)于接收裝置與初級(jí)側(cè)導(dǎo)體組件的相對(duì)位置的敏感性降低的原因。
[0050]特別地，本發(fā)明可以應(yīng)用于構(gòu)建用于車輛的道路(如鐵路或公路)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0051]將參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例和優(yōu)選實(shí)施方式，其中，
[0052]圖1示出了包括由可磁化材料制成的多個(gè)元件的復(fù)合層的示意性俯視圖，所述多個(gè)元件以行和列布置在支撐層上，
[0053]圖2示出了與圖1所示的裝置類似的示意性俯視圖，其中各元件是從裝置的一側(cè)延伸到相反側(cè)的矩形元件，
[0054]圖3示出了圖1所示裝置中以虛線III標(biāo)記的區(qū)域的放大圖，
[0055]圖4示出了包括車輛可以在上面行駛或停止的軌道或道路的表面的裝置、嵌入式初級(jí)側(cè)導(dǎo)體裝置和與圖1所示層類似的復(fù)合層的橫截面的示意圖，以及
[0056]圖5示出了圖4的復(fù)合層，其中該層沿著各元件之間的三個(gè)直間隙稍微折疊。

【具體實(shí)施方式】
[0057]圖1所示的裝置包括由可磁化材料制成的總計(jì)六十個(gè)元件，這些元件中的一部分由I表示。元件I以在每種情況下為五個(gè)元件I的列和在每種情況下為十二個(gè)元件I的行進(jìn)行布置。每列和行中元件的數(shù)量僅僅是實(shí)例，其可以改變并且在實(shí)踐中取決于所需的構(gòu)造，特別取決于該層的所需的尺寸。
[0058]在每對(duì)相鄰元件I之間存在距離(也參見圖3)，從而對(duì)應(yīng)的間隙2存在于相鄰元件I之間，這些間隙是無磁化材料的。在實(shí)踐中，這些間隙可以根本不含材料或者可以至少部分地包含其它(非磁化的)材料。
[0059]在元件I下存在支撐層3。另外如圖3所示，支撐層3的輪廓以距離22延伸到鄰近支撐層3的輪廓設(shè)置的元件la、lb、Ic的邊緣。
[0060]兩個(gè)相鄰元件I之間，例如元件Ia和元件Ic之間的間隙由附圖標(biāo)記2和用來表示所述相鄰元件的字母來表示(例如，相鄰元件Ia和元件Ic之間的間隙在圖3中由2a，2c表示)。間隙被對(duì)齊，以形成連續(xù)的直間隙。特別地，相鄰元件I的所有對(duì)之間的間隙具有相同的寬度(即，在相鄰元件之間的距離是相同的)。
[0061]例如，在圖1所示的實(shí)施方式的情況下，元件I的長度(在圖1的水平方向上)和寬度(在圖1的豎直方向上)可以是相等的，并且可以等于10cm。在這種情況下，橫跨對(duì)應(yīng)的間隙2的任意兩個(gè)相鄰元件I之間的距離可以在0.75至1.25cm的范圍內(nèi)，優(yōu)選在0.9至1.1cm的范圍內(nèi)，并且例如可以等于1cm。
[0062]如結(jié)合圖5所描述的，支撐層可以沿著連續(xù)的直間隙被折疊。利用圖2所示的變型裝置這也是可能的，雖然這種復(fù)合層不是優(yōu)選的。與圖1所示的裝置相比，圖2所示裝置的元件11在橫向(圖2中的豎直方向)上更寬。各個(gè)元件11從橫向上的一側(cè)延伸到橫向上的相反側(cè)。元件11下方的支撐層由13表示。
[0063]例如，在圖2所示的實(shí)施方式的情況下，元件11的長度(在圖1的水平方向上)可以是相等的，并且可以等于10cm。在這種情況下，橫跨對(duì)應(yīng)的間隙的任意兩個(gè)相鄰元件11之間的距離可以在0.85至1.35cm的范圍內(nèi)，優(yōu)選在1.0至1.2cm的范圍內(nèi)，并且例如可以等于1.1cm。
[0064]除了圖1和2所示的情況之外，在從上方觀看時(shí)支撐層3、13的輪廓到元件1、11的邊緣之間可以沒有距離。
[0065]圖4所示的橫截面可以以不同的方式進(jìn)行解釋。在一種情況下，圖4的水平方向在縱向上延伸，從而垂直于圖4的圖面的方向是橫向。在這種情況下，元件le、If、lg、lh的數(shù)量優(yōu)選不是可磁化材料制成的在縱向上一前一后布置的連續(xù)元件的總數(shù)。
[0066]根據(jù)圖4的另一種解釋，該圖的水平方向是橫向，從而場(chǎng)成形層的縱向垂直于圖4的圖面延伸。在這種情況下，以連續(xù)方式彼此相鄰設(shè)置的四個(gè)元件le、lf、lg、lh的數(shù)量可以是元件的總數(shù)(但在實(shí)踐中可以存在位于橫向上的多個(gè)連續(xù)元件或更少的元件)。在任何情況下，元件I由支撐層23支撐。特別地，元件I可以固定在支撐層23的上表面上，例如使用粘合劑。粘合劑沒有被示出，并且由于存在粘合劑，元件I可以被定位在豎直方向上，即在支撐層的上表面上方的一距離(例如，幾mm)處。
[0067]初級(jí)側(cè)導(dǎo)體裝置26被設(shè)置在元件I的上表面上方的一距離處，初級(jí)側(cè)導(dǎo)體裝置26在工作期間產(chǎn)生要由車輛(未示出)的接收裝置所接收的電磁場(chǎng)。在圖4的實(shí)施例中，初級(jí)側(cè)導(dǎo)體裝置26被埋在地下或集成在車輛的軌道中，軌道的表面由25表示。
[0068]一些磁通線F的路線在圖4中被示出。然而，只有磁通線F在元件I的區(qū)域中的部分被示出。磁通線F沿著它們的延伸方向從元件I的上方彎曲，這是由于元件I的可磁化材料使磁通線F重定向，以便遵循可磁化材料的延伸方向。所示出的磁通線F僅僅是示例。其它磁通線可以在其它位置進(jìn)入元件I的材料，例如在元件I的上表面。
[0069]根據(jù)圖1-圖4的圖示的場(chǎng)成形層的水平延伸方向是優(yōu)選的，但不是利用與初級(jí)側(cè)導(dǎo)體裝置相關(guān)的場(chǎng)成形層的唯一方式。例如，所述場(chǎng)成形層或附加的場(chǎng)成形層可以相對(duì)于水平面傾斜和/或可以被定位在初級(jí)側(cè)導(dǎo)體裝置的橫向上。還有可能的是，包括支撐層和固定到支撐層的元件的相同復(fù)合層在初級(jí)側(cè)導(dǎo)體裝置的下方和側(cè)向(在橫向上)延伸。
[0070]圖5示出了例如圖4的復(fù)合層23、Ie-1h可以沿相鄰元件I之間的間隙被折疊。在圖5所示的狀態(tài)下，復(fù)合層沿三個(gè)間隙2ef、2fg、2gh中的每一個(gè)被折疊。圖5中所示的折疊角度是20度，但是根據(jù)支撐層23的柔性并根據(jù)相鄰元件I之間的相應(yīng)間隙的寬度，折疊角度可以更大。例如，圖5所示的裝置可以被折疊為形成線圈或形成彼此上下堆疊的層部分。
【權(quán)利要求】
1.一種通過磁感應(yīng)為車輛提供能量的裝置，所述裝置包括: 初級(jí)側(cè)電導(dǎo)體裝置(26)，其適于當(dāng)交變電流流過所述導(dǎo)體裝置(26)時(shí)產(chǎn)生電磁場(chǎng)，和 場(chǎng)成形層(la-ld，其包括適于使所述電磁場(chǎng)的磁場(chǎng)線成形的可磁化材料， 其特征在于， 所述場(chǎng)成形層(la-ld包括由可磁化材料制成的多個(gè)元件(1)，其中相鄰元件(la, Ib ；la, lc)被定位成彼此隔開一距離。
2.根據(jù)前一權(quán)利要求所述的裝置，其中，兩個(gè)相鄰元件(I)之間的距離比相鄰元件(I)在橫貫所述距離的方向上的延伸范圍短。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，一方面所述場(chǎng)成形層(la-ld;le-lf)內(nèi)被由可磁化材料制成的所述元件(I)占用的面積與另一方面包括所述場(chǎng)成形層(Ia-1d5Ie-1f)內(nèi)無可磁化材料的區(qū)域的所述場(chǎng)成形層(la-ld;le-lf)的總面積的比率為至少70%且不大于97%。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述元件(I)為瓦片的形狀。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述元件(I)在所述場(chǎng)成形層(la-ld ；le-lf)的縱向上和/或在所述場(chǎng)成形層的橫向上在所述場(chǎng)成形層的延伸范圍上均勻地分布。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述元件(I)被固定到連續(xù)的支撐層(23)上。
7.根據(jù)前一權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述連續(xù)的支撐層(23)由導(dǎo)電材料制成。
8.一種用于使由電導(dǎo)體裝置(26)產(chǎn)生的電磁場(chǎng)的磁場(chǎng)線成形的復(fù)合層，所述復(fù)合層包括: 連續(xù)的支撐層(23)和 由可磁化材料制成的多個(gè)元件(1)， 其中所述元件(I)被定位成彼此隔開一距離，并且被固定到所述支撐層(23)上。
9.根據(jù)前一權(quán)利要求所述的復(fù)合層，其中，由可磁化材料制成的所述多個(gè)元件(I)布置成形成磁性層，并且一方面所述磁性層內(nèi)被由可磁化材料制成的所述元件(I)占用的面積與另一方面包括所述磁性層內(nèi)無可磁化材料的區(qū)域的所述磁性層的總面積的比率為至少70%且不大于97%。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的復(fù)合層，其中所述元件(I)為瓦片的形狀。
11.根據(jù)前三個(gè)權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的復(fù)合層，其中，所述元件(I)在所述場(chǎng)成形層(la-ld ；le-lf)的縱向上和/或在所述場(chǎng)成形層的橫向上在所述場(chǎng)成形層延伸范圍上均勻地分布。
12.根據(jù)前三個(gè)權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的復(fù)合層，其中，所述連續(xù)的支撐層(23)由導(dǎo)電材料制成。
13.一種形成通過磁感應(yīng)為車輛提供能量的裝置的方法，其中: 初級(jí)側(cè)電導(dǎo)體裝置(26)被提供，所述初級(jí)側(cè)電導(dǎo)體裝置適于當(dāng)交變電流流過所述導(dǎo)體裝置(26)時(shí)產(chǎn)生電磁場(chǎng),和 場(chǎng)成形層(la-ld ;le-lf)被布置在所述導(dǎo)體裝置(26)的周圍，所述場(chǎng)成形層包括適于使所述電磁場(chǎng)的磁場(chǎng)線成形的可磁化材料， 其特征在于， 所述場(chǎng)成形層(la-ld ;le-lf)被利用由可磁化材料制成的多個(gè)元件(I)來布置，其中相鄰元件(I)被定位成彼此隔開一距離。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，一方面所述場(chǎng)成形層(la-ld;le-lf)內(nèi)被由可磁化材料制成的元件(I)占用的面積與另一方面包括所述場(chǎng)成形層(Ia-1d5Ie-1f)內(nèi)無可磁化材料的區(qū)域的所述場(chǎng)成形層(la_ld ;le_lf)的總面積的比率為至少70%且不大于97%。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的方法，其中，所述場(chǎng)成形層(Ia-1d5Ie-1f)被構(gòu)成為權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng)所述的復(fù)合層。
16.根據(jù)前述方法權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，相鄰元件(I)被定位成彼此隔開一距離，所述距離比所述相鄰元件(I)在橫貫所述距離的方向上的延伸范圍短。
17.根據(jù)前述方法權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述元件(I)在所述場(chǎng)成形層(la-ld ；le-lf)的縱向上和/或在所述場(chǎng)成形層的橫向上在所述場(chǎng)成形層的延伸范圍上均勻地分布。
18.根據(jù)前述方法權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述元件(I)被固定到連續(xù)的支撐層(23)上。
19.根據(jù)前一權(quán)利要求所述的方法，其中，包括所述連續(xù)的支撐層(23)和所述元件(I)的復(fù)合層被提供和在現(xiàn)場(chǎng)被放置在目標(biāo)區(qū)域的一部分上，所述復(fù)合層以線圈的形式被卷繞或彼此上下被分段地折疊，并且被退繞或展開使得它占用目標(biāo)區(qū)域。
【文檔編號(hào)】H01F38/14GK104350557SQ201380025261
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2013年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月14日
【發(fā)明者】R·查因斯基 申請(qǐng)人:龐巴迪運(yùn)輸有限公司