KR101947109B1 - 교류 전자장을 수신하도록 된 수신 장치를 사용하여 차량에 전기 에너지의 제공 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량(81)에 전기 에너지를 제공하는 구성에 관한 것이며, 상기 구성은 교류 전자장을 수신하고 자기 유도에 의해 교류 전류를 생성하도록 된 수신 장치(85)를 포함하며, 상기 수신 장치(85)는 복수의 위상 라인들 - 각 위상 라인은 교류 전류의 복수의 위상 전류들 중 서로 다른 하나를 전송하도록 됨 - 을 포함하며, 각 위상 라인은 적어도 2개의 코일들(C)을 형성하며, 각 코일(C)은 상기 위상 라인의 적어도 하나의 턴으로 이루어지며, 코일들(C) 중 어느 하나가 하나의 턴으로 이루어지면 상기 턴은 상기 코일의 중심축을 중심으로 권회되며, 코일들(C) 중 어느 하나가 하나의 턴보다 많은 턴으로 이루어지면, 이 턴은 코일(C)의 중심축을 중심으로 권회되는 위상 라인의 연속적인 부분들이며, 각 위상 라인의 적어도 두개의 코일들(C)은 이 코일들(C)의 중심축에 대해 수직으로 연장되는 평면 내의 유효 영역을 커버하는 코일들(GCL, GCM1, GCM2, GCR; RCL, RCM1, RCM2, RCR; BCL, BCM1, BCM2, BCR) 시퀀스(G, R, B)를 형성하도록 나란히 위치하고 있어, 이에 따라 시퀀스의 대향 단부들에 제 1 단부 코일(GCL; RCL; BCL) 및 제 2 단부 코일(GCR; RCR; BCR)이 존재하며, 그리고 옵션에 따라서는 3개 이상의 코일의 경우 상기 시퀀스의 단부 코일들 사이에 적어도 하나의 중간 코일이 존재하며, 위상 라인들(9, 10, 11) 중 적어도 하나에 대해서, 코일들(GCL, GCM1, GCM2, GCR; RCL, RCM1, RCM2, RCR; BCL, BCM1, BCM2, BCR) 시퀀스(G, R, B)의 코일당 턴 수는 서로 다르다.

Description

교류 전자장을 수신하도록 된 수신 장치를 사용하여 차량에 전기 에너지의 제공{PROVIDING A VEHICLE WITH ELECTRIC ENERGY USING A RECEIVING DEVICE ADAPTED TO RECEIVE AN ALTERNATING ELECTROMAGNETIC FIELD}

본 발명은 차량에 전기 에너지를 제공하는 구성(arrangement)에 관한 것이며, 이 구성은 교류 전자장을 수신하고 자기 유도에 의해 교류 전류를 생성하도록 된 수신 장치를 포함한다. 수신 장치는 적어도 하나의 위상 라인(phase line)과 바람직하게는 복수의 위상 라인들을 포함하며, 각 위상 라인은 교류 전류의 복수의 위상 전류들 중 서로 다른 하나를 전송하도록 되어 있다. 또한, 본 발명은 상기 구성을 포함하는 차량에 관한 것이다. 더욱이, 본 발명은 차량에 에너지를 전달하는 시스템에 관한 것이며, 이 시스템은 수신 장치와, 2차측 수신 장치에 의해 수신될 교류 전자장을 발생하도록 된 1차측 도체 어셈블리(assembly)(구성)를 포함하는 구성을 구비한다. 본 발명은 또한, 상기 구성을 만드는 방법과, 교류 전자장을 수신하여 자기 유도에 의해 교류 전자장을 생성하는 수신 장치에 의해 차량을 작동하는 방법에 관한 것이다.

"1차측" 및 2차측"이라는 용어는 트랜스포머들을 위해 사용되는 전문 용어에 대응하여 사용된다. 사실상, 차량 트랙 또는 차량 정류장으로부터 차량으로 유도에 의해 전기 에너지를 전달하기 위한 시스템의 전기 부품들은 한 종류의 트랜스포머를 형성한다. 따라서, 종래의 트랜스포머와 비교되는 하나의 차이점은 차량이 움직임에 따라서 2차측이 움직일 수 있다는 사실이다.

WO 2010/031595 A2는 차량, 특히 트랙 바운드 차량(track bound vehicle)에 전기 에너지를 제공하는 구성을 개시하며, 이 구성은 교류 전자장을 수신하고 전자 유도에 의해 교류 전류를 생성하도록 된 수신 장치를 포함한다. 수신 장치는 전도성 재료의 복수의 권선들 및/또는 코일들을 포함하며, 각 권선 또는 코일은 교류 전류의 개별 위상을 생성하도록 되어 있다.

본 발명은 어느 랜드 차량(land vehicle), 특히 레일 차량들[예, 트램들(trams)]과 같은 트랙 바운드 차량들에 적용될 수 있으나, 또한 개별(사적인) 승객 카들 또는 공공 이송 차량들(예, 버스들)과 같은 로드 오토모빌들(road automobiles)에 적용될 수 있다. 바람직하게는, 교류 전자장을 생성하는 1차측 도체 구성은 차량의 트랙 또는 로드에 일체화되어서, 1차측 도체 구성의 전기 라인들이 차량이 주행할 수 있는 로드 또는 트랙의 표면에 거의 평행한 면으로 연장된다. 교류 전자장은 주행중, 또는 차량이 정차하거나 주차하는 동안 수신 장치에 의해 수신될 수 있다.

1차측 도체 구성의 바람직한 실시예의 상세사항은 WO 2010/031595 A2에 설명되어 있다. 예컨대, 1차측 도체 구성의 전류 라인들은 서펀틴 방식(serpentine manner)으로 트랙 또는 로드를 따라 연장될 수 있다. 즉, 라인들의 몇몇 부분은 주행 방향에 대해 횡으로 연장되며, 라인들의 몇몇 부분들은 주행 방향으로 연장됨으로써, 횡방향의 연장 부분들을 결합시킨다. 특히, WO 2010/031595 A2의 도 5 및 12에 도시된 바와 같이, 1차측 도체 구성은 바람직하게는 주행 방향 또는 주행 방향의 반대로 전파하는 자기파를 생성한다. 자기파의 속도는 횡방향 연장 부분들의 거리와, 1차측 전도체 구성의 서로 다른 위상들에 의해서 운반되는 교류 전류의 주파수에 의해 결정된다.

또한, WO 2010/031595 A2에 의해 설명된 바와 같이, 수신 장치는 차량의 하부에 위치될 수 있으며, 슬래브 또는 평판 형상의 바디와 같은 강자성체에 의해 커버될 수 있다. 적절한 재료는 페라이트이다. 바디는 자기장의 필드 라인들(field lines)을 묶거나 방향을 변경하며, 따라서 이 바디상의 필드 강도(field intensity)를 거의 제로(zero)까지 줄인다.

그러나, 이와 같은 강자성 재료의 바디, 또는 대안으로 전도성 재료의 실드(shield)는 전자장의 필드 강도를 바디 또는 실드의 옆쪽(sideways) 위치들에서 제로까지 줄일 수 없다. 특히, 사람들이 차량에 들어가거나 차량을 떠나는 동안 사람들은 수신 장치의 옆쪽 영역을 통과할 수 있다. 따라서, 필드 강도의 대응하는 한계들이 적용되고, 초과하지 말아야 한다.

본 발명의 목적은 차량에 전기 에너지를 제공하는 구성, 이 구성을 포함하는 차량, 이 구성을 포함하는 시스템, 이 구성을 제조하는 방법, 및 동일한 사이즈의, 교류 전류를 생성하는 수신 장치들에 비해 수신 장치의 옆쪽 필드 강도를 줄이는 수신 장치에 의해 차량을 작동하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 기본 개념에 따르면 수신 장치는 "평탄한" 구조를 가진다. 이 "평탄한" 구조의 예는 WO 2010/031595 A2, 특히 명세서의 도 13 내지 17과 관련하여 설명되어 있다. 이 문맥에서 "평탄한"은, 1차측 도체 구성 및 차량의 트랙 또는 로드가 수평 방향으로 연장되면, 수신 장치의 위상 라인들(즉, 서로 다른 위상들의 전기 라인들)이 수평 방향으로 연장되거나 또는 대략 연장되는 것을 의미한다. 그러나, 이와 같은 수신 장치가 일반적으로 한번의 턴 또는 권회 보다 많은 턴 또는 권회를 포함하며, 더욱이 하나의 위상 라인보다 많은 라인을 포함하기 때문에 위로부터 보면 전기 라인들의 교차점들이 있다. 결과적으로, 평탄한 구조에도 불구하고 전기 라인들의 모든 부분들이 단일 전기 라인의 두께를 갖는 평탄한 영역내에 위치하는 것은 불가능하다.

더욱이, 위상 라인들 중 적어도 하나는 하나의 턴보다 많은 턴을 갖는 코일들을 포함할 수 있다. 턴은 코일의 중심축을 중심으로 연장하는 위상 라인의 부분이라고 이해해야 한다. 즉: 상기 부분은 중심축을 중심으로 권회하는 것이다. 모든 경우에 모든 턴들이 중심축을 중심으로 완전한 권회를 수행하는 것은 아니다. 오히려, 특히 코일의 마지막 턴 및 첫번째 턴이 중심을 중심으로 완전한 권회를 수행할 수 없어서 코일에 대한 전기 접속들 및 코일로부터의 전기 접속들은 적절한 위치들에서 적절한 방식으로 이루어질 수 있다. 한편, 코일이 적어도 3턴을 가지면, 턴들 중 적어도 하나는 첫번째 턴도 아니고, 마지막 턴도 아니며, 일반적으로 중심축을 중심으로 완전한 권회를 수행한다.

이와 같은 코일의 경우, 중심축 방향으로 측정된 코일의 두께는 예컨대, 턴의 수에 턴들을 수행하는 전기 라인의 두께를 곱한 값과 동일할 수 있다. 그러나, 코일의 특정 구성에 따라, 두께는 대안으로 이전에 언급한 두께보다 크거나 또는 작을 수 있다. 예컨대, 연속적인 턴들은 나선을 형성하도록 코일의 중심축을 중심으로 감겨질 수 있다. 이는 코일의 두께를 줄이지만, 또한 모두 나선의 다른 턴의 사이즈를 갖는 동일한 수의 턴들을 갖는 코일에 비해, 코일의 유효 영역을 줄인다. 어느 경우에, 동일 위상 라인의 모든 코일들이 동일한 방식으로 형성되는 것, 예컨대 모든 코일들은 나선들이며 또는 모든 코일들은 적층되는 턴들을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 해결책은 동일한 위상 라인의 코일들인 적어도 3개의 코일들을 포함한다. 이는 위상 라인들 중 적어도 하나의 전기 라인이 적어도 3개의 코일들을 형성하는 것을 의미한다. 코일은 적어도 하나의 턴을 포함하는 것으로 이해되며, 하나의 턴보다 많은 경우 복수의 턴들은, 서로 다른 턴들의 부분들이 서로 평행하게 연장되거나 또는 서로 대략 평행하게 연장되며, 그리고 옵션에 따라서는 동일한 (직사각형, 원형 등과 같은)형상을 갖는 방식으로 구성되어 있다. 각 코일이 직각 턴들을 갖는 연속 코일들의 시퀀스는 개별 코일들에 의해 커버되는 영역들의 합인 직사각형 유효 영역을 커버하도록 구성될 수 있기 때문에, 턴들의 바람직한 형상은 직사각형이다. 개별 코일에 의해 "커버되는" 영역은 자기장의 자속선들이 연장될 수 있는 영역이며, 이 자속선들에 대응하는 자속은 코일내에서 대응하는 전압을 유도함으로써 자기 유도를 유발한다.

위상 라인들 중 적어도 하나의 라인(그리고, 바람직하게는 모든 위상 라인들)의 코일들은 코일들 시퀀스가 코일들의 중심축에 대해 수직으로 연장되는 면내의 유효 영역을 커버함을 수행하도록 나란히 위치한다. 바람직하게는, 적어도 3개의 코일들(예컨대, 5개의 코일들)이 있으며, 이 코일들 시퀀스는 이 경우 시퀀스의 대향 단부에서 제 1 단부 코일 및 제 2 단부 코일을 포함하며, 이 시퀀스의 단부 코일들 사이에 적어도 하나의 중간 코일(예컨대, 3개의 중간 코일들)이 있다. 상기 시퀀스의 길이 방향은 제 1 단부 코일로부터 제 2 단부 코일로(즉, 하나의 단부로부터 대향 단부로) 연장된다. 특히, 중간 코일(들)은 (비록, 이웃하는 코일들의 몇몇 오버랩핑이 발생할 수 있을지라도) 상기 시퀀스의 모든 코일들이 연이어 구성되도록, 길이방향을 따라 또한 구성되어 있다. 특히, 길이 방향으로 연장되는 길이방향 축은 길이방향 축의 우측 상의 시퀀스 영역과 길이방향 축의 좌측 상의 시퀀스 영역이 대칭 축에 대해서 서로 대칭이 되도록 대칭축을 형성할 수 있다. 이 대칭은 코일들의 턴들의 진로에 적용되나, 반드시 코일들을, 서로 그리고 외부 장치들에 접속하는 접속들 및 접속 라인들에 적용되는 것은 아니다.

바람직하게는, 유효 영역은 시퀀스의 개별 코일들에 의해 커버되는 영역들의 합이다. 즉, 코일들은 오버랩핑되지 않는다. 그러나, 작은 오버랩핑 영역은 유효 영역을 상당히 줄이지 않는다. 더욱이, 유효 영역이 연속적인 영역이 되지 않도록 코일들 시퀀스 내에서 이웃하는 코일들의 영역들 사이의 작은 거리가 있을 수 있다. 그러나, 상기 거리가 작은 것이 바람직하다(예컨대, 코일들 시퀀스의 길이 방향의 2%보다 작으며, 이 길이 방향은 제 1 단부 코일로부터 제 2 단부 코일로 연장되는 방향이다).

뒤에 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 서로 다른 위상 라인들이 교류 전류의 서로 다른 위상 들을 생성하도록 설계되기 때문에, 서로 다른 위상 라인들의 코일들 시퀀스에 의해서 커버되는 서로 다른 유효 영역들은 서로 오버랩핑되지만 동일하지 않다. 일반적으로, 교류 전류는 3상 정연파 전류이다.

본 발명은 다음의 사항들에 의거한다: 수신 장치가 전력을 차량내의 어느 부하에 전달하는 동안 위상 라인들을 통해 흐르는 전류들은 전자장을 생성한다. 위상 라인들의 서로 다른 부분들 중 몇몇에 의해 생성되는 전자장들은 간섭에 의해 서로 보상한다. 이는 코일들 시퀀스의 옆쪽 영역들, 특히 코일들 시퀀스의 중간 부분의 옆쪽 영역들이 존재한다는 것을 의미하며, 이 영역들에서 필드 강도는 작거나 또는 심지어는 제로에 근접한다. 이 문맥에서 "필드 강도"는 변동하는 전자장의 진폭, 또는 이 진폭의 (데카르트 좌표계의 방향으로의) 컴포넌트들의 2승 평균 평방근(RMS)에 의해 계산된 유효 필드 값을 의미한다. 그러나, 고 필드 강도들을 갖는 코일들 시퀀스들의 단부 영역들의 옆쪽 영역들이 존재한다. 그 이유는 개별적인 위상 라인들에 의해 생성되는 전자장들에 비해 증가된 필드 진폭들이 생기도록 서로 다른 위상 라인들의 단부 코일들 부분들에 의해 생성되는 전자장들이 서로 겹친다는 것을 의미한다. 물론, 전체 필드가 계산될 때 위상 전류들 사이의 위상 시프트가 고려되어야 한다. 그러나, 수신 장치의 특정 구성에 따라, 코일들 시퀀스들의 단부 영역의 옆쪽 필드 진폭이 개별적인 위상 라인들에 의해 생성된 필드 진폭들의 두배 보다 큰 실시예들이 있다.

종래 기술에 따른 기존의 해결책들에 있어서, 수신 장치의 모든 코일들은 일반적으로 동일한 턴 수를 가진다. 주어진 사이즈의 전류에 의해 생성되는 필드 강도는 턴수가 곱해지는, 단일 턴을 가진 코일들에 의해 생성되는 필드 강도와 동일하다. 따라서, 턴수를 줄임으로써 필드 강도를 줄이는 것이 가능하지만, 이는 수신 장치에 의해 각 부하에 전달될 수 있는 전력을 또한 줄인다.

본 발명의 기본적인 아이디어는, 적어도 하나의 위상 라인에 대해서 적어도 2개의 코일들을 갖는 코일들 시퀀스를 제공하고/사용하는 것이며, 시퀀스의 코일들의 턴 수는 서로 다르다. 특히, 수신 장치의 각 위상 라인은 적어도 2개의 코일들을 갖는 시퀀스를 가진다. 바람직하게는, 수신 장치의 각 위상 라인은 동일한 코일수를 가진다. 구성을 만드는 방법과 관련하여, 작동시에 구성의 옆쪽의 전자장의 필드 강도가 시퀀스의 모든 코일들의 턴수가 동일한 경우에 비해 보다 작은 최대 값을 가지지만 전체의 턴수가 동일한 방식으로 턴 수를 선택하는 것이 제안되어 있다. 특히, 필드 강도는 수신 장치의 전기 라인들을 통하는, 그리고 옵션에 따라서는, 수신 장치의 전기 라인들에 접속된 어느 다른 전기 라인을 통하는 전류들에 의해 생성된 전자장의 필드 강도이다. 대안적으로 그리고 바람직한 것으로서, 필드 강도는 전자장의 강도이며, 이 전자장은 수신 장치의 전기 라인들에 의해서(그리고, 옵션에 따라서는 이들 전기 라인들에 접속된 어느 전기 라인에 의해서) 생성된 필드에 기인하고, 자기 유도에 의해 수신 장치에 전자기 전압을 유도하는 전자장을 생성하는 1차측 도체 구성의 작동에 기인한 필드이다. 이 경우에, 강도는 1차측으로부터 2차측 수신 장치로 에너지를 유도적으로 전달하는 시스템의 작동 중에 생성된 전체 필드의 강도이다.

특히, 위치(특히, 코일 구성의 옆쪽 직선을 따르며 이 코일 구성의 중심축에 평행한 위치)의 함수로서의 강도는 턴들의 주어진 분배를 위해 시뮬레이터 및/또는 측정될 수 있다. 게다가. 턴들의 분배는 가변될 수 있으며, 이와 같은 식으로, 동일한 전체 턴 수를 갖는 모든 턴들의 분배들 중에서 가장 작은 필드의 최대값을 생성하는 턴들의 분배가 확인될 수 있다. 이 절차는 수신 장치를 통하는 교류 전류의 단일 위상에 대해 수행될 수 있거나, 또는 바람직하게는 모든 위상 라인들을 포함하는 구성에 대해 수행될 수 있다. 특히, 턴들의 분배는 위상당 전체 턴수가 동일할 수 있음에도 불구하고, 수신 장치의 서로 다른 위상 라인들과 관련하여 가변될 수 있다. 그러나, 많은 경우에, 구성의 각 위상 라인에 대한 턴들의 동일 분배에 의해, 구성의 모든 코일들이 동일한 턴수를 가지는 경우에 비해 상당히 줄어든 최대 강도를 가져온다.

코일들 시퀀스의 중간 영역의 옆쪽 필드 강도가 코일들 시퀀스의 단부 영역들의 옆쪽 필드 강도보다 작기 때문에, 적어도 3개의 코일들을 갖는 시퀀스의 경우 중간 코일들의 턴수보다 적은 단부 코일들의 턴수를 선택하는 것이 바람직하다. 다행히도, 코일들 시퀀스의 중간 영역의 옆쪽의 전자장들의 보상은 매우 효과적이며(즉, 그 결과로 초래되는 필드 진폭은 매우 작다), 이에 따라서, 단부 코일들이 감소되는 턴수가, 코일들 시퀀스의 단부 영역들의 옆쪽 필드 강도의 레벨을 초과하여 코일들 시퀀스의 중간 영역의 옆쪽 필드 강도를 증가시킴이 없이, 중간 코일 또는 중간 코일들에 추가될 수 있다. 이는 하나 보다 많은 중간 코일이 있을 때 특히 유효하다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예는 각 시퀀스 내에 2개의 중간 코일들과 2개의 단부 코일들이 존재하도록 각 코일들 시퀀스에 4개의 코일들을 포함한다. 이 구성에 있어서, 2개의 중간 코일들과 2개의 단부 코일들의 부분들은 효과적인 방법으로 서로 보상하는 전자장들을 생성하며, 단지 서로 다른 위상라인들의 작은 부분들이 단부 코일들의 옆쪽 영역들에 증가된 필드 진폭을 생성하는 전자장들을 생성한다.

그러나, 본 발명은 또한 단지 2개의 코일들이 위상의 코일들 시퀀스를 형성하는 경우들을 커버한다. 특히, 2개 또는 3개의 위상들, 또는 심지어는 보다 많은 위상들(즉, 수신 장치의 도체 구성이 2개 이상의 위상들을 갖는 교류 전류를 생성한다)이 존재하면, 적어도 하나의 위상의 코일들 시퀀스 내의 코일당 턴수는, 그 결과로 초래되는 필드 강도가 위상 라인의 동일한 턴수 및 동일한 전체 턴수에 비해 보다 적은 최대 값을 갖는 방식으로 선택될 수 있다.

위에 언급된 본 발명의 기본적인 개념에 따르면, 위상 라인들 중 적어도 하나에 대한 시퀀스의 코일들의 턴수는 서로 다르다. 바람직하게는 적어도 하나의 턴만큼 서로 다르다.

따라서, 다음 사항이 제안된다: 차량에 전기 에너지를 제공하는 구성, 여기서 상기 구성은 교류 전자장을 수신하고 자기 유도에 의해 교류 전류를 생성하도록 된 수신 장치를 포함하며, 상기 수신 장치는 복수의 위상 라인들 - 각 위상 라인은 교류 전류의 복수의 위상 전류들 중 서로 다른 하나를 전송하도록 되어 있음 - 을 포함하며,

여기서,

- 각 위상 라인은 적어도 2개의 코일들을 형성하며,

- 각 코일은 위상 라인의 적어도 하나의 턴으로 이루어지며,

- 코일들 중 어느 하나가 하나의 턴으로 이루어지면, 이 턴은 코일의 중심 축을 중심으로 권회하며,

- 코일들 중 어느 하나가 하나의 턴보다 많은 턴으로 이루어지면, 이 턴은 코일의 중심축을 중심으로 권회하는 위상 라인의 연속 부분들이며,

- 각 위상 라인의 적어도 두개의 코일들은 이 코일들의 중심축들에 대해 직교하여 연장되는 평면 내의 유효 영역을 커버하는 코일들 시퀀스를 형성하도록 나란히 위치하고 있으며, 이에 따라 시퀀스의 대향 단부들에 제 1 단부 코일 및 제 2 단부 코일이 존재하며, 그리고 옵션에 따라서는(optionally) 3개 이상의 코일의 경우 시퀀스의 단부 코일들 사이에 적어도 하나의 중간 코일이 존재하며, 위상 라인들 중 적어도 하나에 대해서(그리고, 바람직하게는 모든 위상 라인들에 대해서), 코일들 시퀀스의 코일당 턴 수는 서로 다르다.

특히, 위상 라인들 중 적어도 하나는 코일들 시퀀스가 이 시퀀스의 단부 코일들 사이에 적어도 하나의 중간 코일을 포함하도록 3개 이상의 코일들을 포함하며, 단부 코일들 각각은 중간 코일 또는 중간 코일들보다 적은 턴수로 이루어진다.

위상 라인의 턴들의 구성은 "턴의 분배"로 불릴 수 있다. 예컨대, 위상 라인의 전체 코일들의 수는 고정될 수 있으며, 위치의 함수로서의 필드 강도 및/또는 필드 강도의 최대는 개별 코일들에 걸쳐 전체 수를 분배함으로써 특히, 가능한 한 가장 좋은 방식으로 최적화될 수 있다. 특별한 분배 특징들은 다음에 설명될 것이다. 어떤 경우에는, 특별한 수신 장치의 각 코일들 시퀀스에 있어서 턴들의 분배가 동일한 것이 바람직하다.

본 발명은 또한, 본 상세한 설명에 설명된 실시예들 중 하나의 구성을 포함하는 차량을 커버하며, 이 구성은 차량이 수평 지하 또는 수평 트랙 상에서 주행하면 코일들의 중심축들이 수직 방향으로 연장되도록 차량의 바닥에 위치한다.

더욱이, 본 발명은 차량에 에너지를 전달하는 시스템을 커버하며, 이 시스템은 차량의 주행 경로를 따라 구성되는 1차측 전도체 구성을 포함하며, 1차측 전도체 구성은 각각의 교류 전자장을 발생하는 교류 전류를 전송하도록 되어 있으며, 이 시스템은 자기 유도에 의해 교류 전류를 생성하기 위해 교류 전자장을 수신하는 2차측 구성으로서 이 상세한 설명에 설명된 실시예들 중 하나의 구성을 포함한다.

더욱이, 차량에 전기 에너지를 제공하는 구성을 만드는 방법이 제안되어 있으며, 여기서 구성의 수신 장치는 작동시에 교류 전자장을 수신하고 자기 유도에 의해 교류 전류를 생성하도록 된 구성의 수신 장치가 제조되며, 수신 장치는 복수의 위상 라인들을 구비하고 있으며, 각 위상 라인은 작동시에 교류 전류의 복수의 위상들 중 서로 다른 하나를 전달하도록 되어 있으며, 여기서,

- 적어도 2개의 코일들이 각 위상 라인에 의해 생성되며,

- 각 코일은 위상 라인의 적어도 하나의 턴으로 이루어지며,

- 코일들 중 어느 하나가 하나의 턴으로 이루어지면 이 턴은 코일의 중심 축을 중심으로 권회하도록 형성되며,

- 코일들 중 어느 하나가 하나의 턴보다 많은 턴으로 이루어지면, 이 턴들은 코일의 중심축을 중심으로 권회하도록 위상 라인의 연속적인 부분들로서 형성되며,

- 각 위상 라인의 적어도 두개의 코일들은 이 코일들의 중심축에 대해 직교하여 연장되는 평면 내의 유효 영역을 커버하는 코일들 시퀀스를 형성하도록 나란히 위치하고 있으며, 이에 따라 시퀀스의 대향 단부들에 제 1 단부 코일 및 제 2 단부 코일이 존재하며, 그리고 옵션에 따라서는 3개 이상의 코일들의 경우, 시퀀스의 단부 코일들 사이에 적어도 하나의 중간 코일이 존재하며,

- 위상 라인들 중 적어도 하나에 대해서(그리고, 바람직하게는 모든 위상 라인들에 대해서), 코일들 시퀀스의 코일당 턴 수들은 서로 다르도록 선택된다.

특히, 위상 라인들 중 적어도 하나는 코일들 시퀀스가 적어도 하나의 중간 코일을 포함하도록 3개 이상의 코일들을 구비할 수 있으며, 단부 코일들 각각은 중간 코일 또는 중간 코일들보다 적은 턴수로 구성된다.

특히, 구성에 의해 생성되고, 그리고 대안으로 또는 추가로 시스템(이 시스템은 상기 구성을 포함하며, 전자 장을 발생하는 1차측 도체 구성을 더 포함함)에 의해 생성된 전자기, 전기 또는 자기 필드의 필드 강도의 적어도 하나의 측정, 시뮬레이션 및/또는 계산이 수행될 수 있고, 이 측정 결과, 시뮬레이션 및/또는 계산의 결과에 기초하여 위상 라인들 중 적어도 하나의 라인의 코일들의 턴 수는 가변되며 실제 사용될 구성에 대해 선택될 수 있다. 바람직하게는, 필드 강도의 측정, 시뮬레이션 및/또는 계산은 반복적으로, 특히 동일한 전체 턴수를 갖는 서로 다른 턴들의 분배들을 위해 반복하여 수행될 수 있다.

게다가, 교류 전자장을 수신하고 자기 유도에 의해 교류 전류를 생성하는 수신 장치에 의해 차량을 작동하는 방법이 제안되어 있고, 복수의 위상 라인들은 수신 장치에 의해 사용되며, 각 위상 라인들은 교류 전류의 복수의 위상들 중 서로 다른 하나를 전송하며, 여기서,

- 적어도 2개의 코일들을 사용하여 각 위상 라인이 작동되며,

- 각 코일에 있어서, 위상 라인의 적어도 하나의 턴에 의해 교류 전류가 전송되며,
- 코일들 중 어느 하나가 하나의 턴으로 이루어지면, 이 턴은 코일의 중심축을 중심으로 권회하며,

- 코일들 중 어느 하나가 하나의 턴보다 많은 턴들로 이루어지면 이 턴들은 코일의 중심축을 중심으로 권회되는 위상 라인의 연속 부분들이며,

- 시퀀스의 대향 단부들에 제 1 단부 코일 및 제 2 단부 코일이 존재하며, 그리고 옵션에 따라서는 3개 이상의 코일들의 경우에 시퀀스의 단부 코일들 사이에 적어도 하나의 중간 코일이 존재하도록, 각 위상 라인의 적어도 두개의 코일들은 이 코일들의 중심축에 대해 직교하여 연장되는 평면 내의 유효 영역을 커버하는 코일들 시퀀스로서 사용되며,

- 위상 라인들 중 적어도 하나에 있어서(그리고, 바람직하게는 모든 위상 라인들에 있어서), 교류 전류의 위상 전류가 흐르는 코일들 시퀀스의 코일당 턴 수는 서로 다르다.

특히, 코일들 시퀀스가 적어도 하나의 중간 코일을 포함하도록 3개 이상의 코일들을 포함하면, 교류 전류의 위상 전류는 바람직하게는 중간 코일 또는 중간 코일들보다 단부 코일들에서 적은 수의 턴을 통해 흐른다.

구성을 만드는 방법과, 수신 장치에 의해 차량을 작동하는 방법의 실시예들은 구성의 실시예들의 설명으로부터 얻어진다.

특히, 코일들 시퀀스가 이 시퀀스의 단부 코일들 사이에 적어도 하나의 중간 코일을 포함하도록 위상 라인들 중 적어도 하나(그리고, 바람직하게는 위상라인들 각각)는 3개 이상의 코일들을 구비하는 것이 바람직하다. 단부 코일들 각각은 중간 코일 또는 중간 코일들보다 적은 턴수로 이루어진다. 바람직하게는, 시퀀스 내에서 3개의 코일들의 경우, 중간 코일을 형성하는 턴수에 대한 단부 코일들을 형성하는 턴수의 비는 0.33 내지 0.66의 범위 내에 있으며, 바람직하게는 0.4 내지 0.6의 범위 내에 있으며, 특히 0.5이다.

특히, 코일들 시퀀스가 적어도 2개의 중간 코일들을 포함하도록 위상 라인들 중 적어도 하나는 적어도 4개의 코일들을 포함할 수 있다. 게다가 또는 대안으로, 시퀀스 내에서 코일들과 이웃하는 중간 코일들 중 2개는 위상 라인의 동일한 턴수로 이루어질 수 있다. 그러나, 3개의 중간 코일들 또는 적어도 3개의 중간 코일들을 갖는 대안적인 실시예들이 있으며, 2개의 다른 중간 코일들 사이에 위치하는 중간 코일의 턴수는 다른 중간 코일들의 턴수와 다르다. 몇몇 경우에, 4개 이상의 코일들은, 증가된 수의 코일들을 가질 수 있는 보다 많은 중간 코일들이 존재하기 때문에, 단부 코일들의 턴수가 다량의 턴들에 의해 감소되는 구성들을 가능하게 한다.

특히, 바람직한 실시예에 있어서, 위상 라인들 중 적어도 하나(그리고, 바람직하게는 위상 라인들 각각)는 코일들 시퀀스가 적어도 2개의 중간 코일들을 포함하도록 적어도 4개의 코일들을 포함하며, 여기서 2개의 단부 코일들은 옵션에 따라서는 위상 라인의 동일한 턴수로 이루어지며, 각각의 단부 코일 다음에(즉, 이웃하는) 중간 코일들을 형성하는 턴수에 대한 단부 코일들 각각을 형성하는 턴수의 비는 0.33 내지 0.66의 범위 내에 있으며, 바람직하게는 0.4 내지 0.6의 범위 내에 있으며, 특히 0.5이다. 발명자의 연구들은 4개의 코일들의 시퀀스에 대한 턴들의 이상적인 분배가 0.5에 근접한 비를 특징으로 한다는 것을 보여주었다. 그러나, 시퀀스에서의 모든 전체 턴수는 비가 정확하게 0.5 또는 거의 정확하게 0.5임을 허용하지 않는다. 예컨대, 전체 20턴의 수는 3-7-7-3의 바람직한 턴들의 분배를 따르며, 즉, 단부 코일들은 3턴을 가지며, 중간 코일들은 7턴을 가진다. 5개의 코일에 대해서, 분배는 예컨대 2-4-3-4-2 또는 4-9-6-7-4일 수 있다. 바람직하게는, 5개의 코일들의 경우 중간 코일은 코일당 평균 수인 턴수를 가진다.

최적화된 방식으로 시퀀스의 개별 코일들에 걸쳐 코일들 시퀀스의 전체 턴수를 분배함으로써 위치들의 기설정된 범위내에서 필드 강도의 최대 값을 줄이는 턴들의 분배 최적화는 분배와 함께 시작될 수 있으며, 선행하는 절에서 설명된 조건에 따라 단부 코일들 다음의 단하나의 중간 코일 또는 중간 코일들은 이웃하는 단부 코일보다 많은 턴수를 가진다. 이후, 턴들의 분배는 수정될 수 있으며, 이 수정이 기설정된 위치 범위내에서 향상된(감소된) 필드 최대 값을 가져왔는지를 판단할 수 있다. 특히, 1차측 도체 구성 및 2차측 수신 장치에 의해 유발된 전체 필드는 최적화를 위해 고려될 수 있다.

그러나, 특히 만약 1차측 도체 구성으로부터 2차측 수신 장치로 에너지를 전달하는 시스템의 전체 필드가 고려되고, 코일들 시퀀스가 5개의 코일들을 포함하면, 3개의 중간 코일들에 있어서의 코일당 턴수는 서로 다를 수 있다. 예컨대, 5개의 코일들의 전체 턴수는 15일 수 있다. 이 경우, 턴들의 분배는 2-4-3-4-2일 수 있으며, 즉 2개의 다른 중간 코일들이 4턴을 가지는 동안 중심 코일은 단지 3턴을 가진다. 전체 35턴의 수의 경우, 분배는 5-9-7-9-5, 또는 대안으로 4-10-7-10-4일 수 있다. 따라서, 코일들 시퀀스에서의 4개의 코일들에 대한 위에서 언급된 룰은 다음의 방식으로 5개 이상의 코일들에 적합할 수 있다: 단부 코일과 바로 이웃하는 중간 코일들을 형성하는 턴수에 대한 단부 코일들 각각을 형성하는 턴수의 비는 0.33 내지 0.66의 범위내, 바람직하게는 0.4 내지 0.6의 범위내에 있으며, 특히 0.5이다. 그러나, 단부 코일과 바로 이웃하는 2개의 중간 코일들이 동일한 턴수를 가질 필요는 없다. 특히, 그것들의 턴수는 1 또는 2 만큼 서로 다를 수 있다. 게다가 또는 대안으로, 2개의 단부 코일들의 턴수는 1 또는 2 만큼, 또는 다른 수만큼 서로 다를 수 있다.

특히, 단부 코일들의 턴수를 줄이거나 중간 코일들의 수를 증가시킴으로써 턴들의 분배를 최적화시키는 것은 전자장 또는 자기장으로부터 환경을 차폐하는 추가적인 재료를 이용함이 없이 필드 강도의 최대 한계들이 준수될 수 있다는 장점을 가진다. 게다가, 전체 턴수를 줄이고, 그리고/또는 1차측 도체 구성에 의해 생성되는 전자장의 필드 강도를 줄이는 것이 필요하지는 않다. 본 발명은 특히, 1차측 도체 구성과 2차측 수신 장치 사이에서 비교적 긴 거리를 갖는 유도 전력 전달 시스템에 유용하며, 이는 특히 2차측 수신 장치를 포함하는 차량이 1차측 도체 구성에 대해 상대적으로 이동하는 동안 발생한다.

통상, 턴들의 분배 최적화를 위한 기준은 바람직하게는 코일 구성의 중심 라인에 평행한 직선을 따르는 것과 같은, 기설정된 위치 범위 내의 필드 강도(특히, 자기장 진폭의 RMS)의 최대값이다.

위에 언급된 바와 같이, 완전한 턴들을 형성하는 전기 라인의 부분들의 길이들은 동일한 코일의 서로 다른 턴들에 있어서 가변될 수 있으며, 또한 서로 다른 코일들에 있어서 가변될 수 있다. 그러나, 동일 코일들 시퀀스의 모든 코일들과, 바람직하게는 전체 코일 구성의 모든 코일들은 동일한 형상을 가지며 동일한 영역을 커버하는 것이 바람직하다. 특히, 완전한 턴을 형성하는 전기 라인의 부분들은 코일이 나선형으로 형성되면 서로 다른 길이들을 가질 수 있다. 그러나, 첨부된 도면들을 참조하여 설명되는 바와 같이, 심지어는 이경우에 턴들의 길이들의 차이가 비교적 작다(예컨대, 최대 10%만큼 서로 다르다). 그러나, 일반적으로 말해서, 서로 다른 턴수는 복수의 턴들을 갖는 코일을 형성하는 전기 라인의 서로 다른 전체 길이와 동등하다.

다른 실시예는 다음 결과들에 의거한다: 작동시에 수신 장치의 위상 라인(들)을 통하는 전류들에 의해 생성되는 전자장의 필드 강도는 (적어도 하나의 위상 라인에 대해서, 바람직하게는 수신 장치의 모든 위상 라인들에 대해서) 단지 5개의 코일들을 갖는 시퀀스를 이용함으로써 줄어들 수 있다. 5개의 코일들의 경우, 코일들 시퀀스의 길이 방향에 대해 횡으로 연장되는 위상 라인 부분들의 쌍이 존재한다. 횡으로 연장되는 부분들의 각 쌍이 고려되면, 이들 횡으로 연장되는 위상 라인 부분들을 통해 흐르는 전류는 서로 부분적으로 보상하는 전자장들을 생성한다. 기수(odd number)의 코일들로 인해, 위상 라인의 횡으로 연장되는 부분들은 완전하게 이와 같은 종류의 쌍으로 그룹화될 수 있다. 반면에, 우수(even number)의 코일들을 갖는 코일들 시퀀스의 위상 라인의 횡으로 연장되는 부분들은 이와 같은 종류의 쌍으로 완전히 그룹화될 수 없다. 오히려, 어떠한 보상하는 파트너 부분을 가지고 있지 않은 나머지 횡으로 연장되는 부분(또는, 1턴보다 많은 턴을 가진 코일들의 경우에, 대응하는 수의 나머지 횡으로 연장되는 부분들)이 존재할 것이다. 게다가, 시퀀스의 모든 코일들이 동일한 형상을 가지며 동일 사이즈의 영역을 커버하는 경우에, 코일들을 통해 흐르는 모든 전류들은 중심 코일의 중심축 상의 점과 관련해 대칭이다.

또한, 3개의 코일들 만을 갖는 시퀀스에 비해, 5개의 코일들을 갖는 시퀀스는 3개의 중간 코일들로 구성된 상당히 큰 중간부가 존재한다는 장점을 가진다. 중간부의 옆쪽 필드 강도는 전술한 바와 같이 단부 부분들의 옆쪽 필드에 비해 작다. 7개 이상의 코일들을 갖는 시퀀스에 비해, 5개의 코일들을 갖는 시퀀스는 코일들의 수가 적고, 그리고 따라서 무게 및 동작 동안의 에너지 손실이 줄어든다는 장점을 가진다. 특히, 에너지 손실은 위상 라인의 저항과, 수신 장치의 결합 부분인 어느 강자성 재료에서 유도되는 전류들에 의해 유발된다. 게다가, 극 간격, 즉 유도로 인해 코일들 시퀀스에 의해 생성된 자기장의 극들의 거리는 7개 이상의 코일들에 비해 4개의 코일들에 있어서 멀다.

시퀀스의 코일들이 동일한 턴수를 가지면(즉, 각각의 경우에 하나의 코일을 형성하는, 위상 라인의 부분들의 길이는 동일하다) 5개의 코일들로 형성된 시퀀스의 장점들이 또한, 적용된다. 따라서, 바람직하지 않을지라도, 본 실시예는 또한, 시퀀스의 모든 5개의 코일들이 동일한 턴수를 가질 경우를 포함한다. 그러나, 바람직하게는 시퀀스(들)의 코일들의 턴수는 본 명세서의 다른 곳에 설명된 것과 다르다. 이 경우, 5개의 코일의 장점이 최적화된 턴 분배의 장점에 추가된다.

따라서, 일반적으로 말해서, 5개의 코일들을 갖는 시퀀스를 포함하는 실시예는 다음과 같이 규정될 수 있다: 차량에 전기 에너지를 제공하는 구성으로서, 이 구성은, 교류 전자장을 수신하고 자기 유도에 의해 교류 전류를 생성하도록 된 수신 장치를 포함하며, 수신 장치는 적어도 하나의 위상 라인 그리고 바람직하게는 복수의 위상 라인들 - 각 위상 라인은 교류 전류의 복수의 위상 전류들 중 서로 다른 하나를 전송하도록 됨 - 을 포함하며,

- 각 위상 라인은 5개의 코일들을 형성하며,

- 각 코일은 위상 라인의 적어도 하나의 턴으로 이루어지며,

- 코일들 중 어느 하나가 하나의 턴으로 이루어지면 이 턴은 코일의 중심 축을 중심으로 권회되며,

- 코일들 중 어느 하나가 하나의 턴보다 많은 턴으로 이루어지면, 이 턴들은 코일의 중심축을 중심으로 권회되는 위상 라인의 연속 부분들이며,

- 단일 위상 라인 또는 적어도 하나의 위상 라인들에 대해서(그리고, 바람직하게는 모든 위상 라인들에 대해서), 시퀀스의 대향 단부들에 제 1 단부 코일 및 제 2 단부 코일이 존재함과 아울러, 시퀀스의 단부 코일들 사이에 3개의 중간 코일이 존재하도록, 각 위상 라인의 5개의 코일들은 이 코일들의 중심축에 대해 직교하여 연장되는 평면 내의 유효 영역을 커버하는 코일들 시퀀스를 형성하도록 나란히 위치하고 있다.

시퀀스당 5개의 코일들과 관련한 대응하는 실시예들은 구성을 포함하는 차량, 차량에 에너지를 전송하는 시스템, 구성을 만드는 방법, 및 수신 장치에 의해 차량을 작동하는 방법의 정의들로부터 얻어진다.

일실시예에 있어서, 적어도 하나의 위상 라인의 코일들 각각은 코일들의 중심축들에 대해 수직으로 연장되는 평면 내의 동일한 코일 시퀀스의 다른 코일들과 같은 사이즈의 영역을 커버한다. 특히, 코일들의 폭은 동일할 수 있다. 그 폭은 코일들의 중심축에 대해 직교하며 제 1 단부 코일로부터 제 2 단부 코일로 연장되는 길이 방향에 대해 직교하는 방향으로 측정된다. 특히, 동일한 폭들을 갖는 코일들의 경우, 길이 방향과 관련해 단부 코일들의 길이를 감소시키는 것은 단부 코일들의 옆쪽 필드 강도를 줄이지 못한다.

동일 코일들 시퀀스의 부분들인 적어도 하나의 위상 라인의 코일들은 제 1 단부 코일로부터 제 2 단부 코일로 연장되는 길이 방향과 관련해 일정한 제 1 시프트 길이만큼 서로 시프트된 방법으로 위치될 수 있다. "시프트된"이라는 것은 코일들이 적층되지 않지만 길이 방향으로 분배됨을 의미한다. 따라서, (코일들이 오버랩되거나 거리 없이 나란히 놓이면 전혀 거리가 존재할 수 없기 때문에)제 1 시프트 길이는 2개의 이웃하는 코일들 사이의 거리가 아니라, 2개의 이웃하는 코일들이 적층된 코일들의 가상의 초기 상태로부터 시작되어 시프트되는 길이이다. 동일한 형태(예컨대, 직사각형 또는 원형 등)를 갖는 코일들의 경우, 제 1 시프트 길이는, 2개의 이웃하는 코일들이 정확히 동일 영역을 커버하도록 2개의 이웃하는 코일들 중 하나가 이동하게 되는 길이이다. 제 1 시프트 길이는 구성의 작동중에 길이 방향으로 전파되는 동안 교류 전자장에 의해 생성되는 미리-규정된 전자파의 파장의 1/2과 동일한 것이 바람직하다.

1차측 전도체 구성은 미리 규정된 전자파를 생성하도록 될 수 있다. 차량의 트랙 또는 로드와 관련하여 고정되는 1차측 도체 구성을 사용하여 이와 같이 이동하거나 전파되는 전자파를 생성하는 것은 WO 2010/031595 A2로부터 공지되어 있다. 예컨대, 도 12 및 대응하는 본 명세서에서의 설명은 이와 같은 이동하는 파를 설명한다. 제 1 시프트 길이가 파장의 1/2과 동일하면, 동일 코일 시퀀스의 코일들은 최대 가능한 위상 전류를 전송하는 한편, 그 위상 전류는 중심축들의 방향에서 볼 때(예컨대, 위로부터 볼 때) 이웃하는 코일들의 각 쌍을 통해 반대 방향으로 흐른다. 물론, 위상 전류는 기본적인 전기의 원리들에 따라 전체 위상 라인을 통해 동일한 방향으로 흐른다. 다시 말해서, 위상 라인의 연장이 이어지고 그리고 중심축들의 방향에서 보면, 2개의 이웃하는 코일들은 반대 방향으로 감긴다.

특히, 위상 라인들의 서로 다른 코일들 시퀀스들은 제 1 단부 코일로부터 코일들 시퀀스들 중 어느 것의 제 2 단부 코일로 연장되는 길이 방향과 관련해 제 2 시프트 길이 만큼 서로 시프트되어 위치하며, 여기서, 제 2 시프트 길이는 제 1 시프트 길이를 위상 라인들의 수로 나눈 값의 정수배와 동일하다. 예컨대, 위상 라인들의 경우, 시퀀스들은 제 1 시프트 길이의 1/3 (시퀀스의 구성의 전체 길이가 짧기 때문에 바람직함) 또는 2/3 만큼 시프트될 수 있다. 결과적으로, 정수는 이들 예들에 있어서 1 또는 2일 것이다.

본 발명의 예들은 첨부 도면들을 참조하여 다음과 같이 설명될 것이다.

도 1은 차량에 전기 에너지를 제공하기 위한 구성의 상면도를 개략적으로 도시하며, 여기서 이 구성은 3상 라인들을 포함하며, 각 위상 라인은 나란히 놓인 4개의 코일들의 시퀀스를 형성한다.
도 2는 도 1의 위상 라인들 각각의 2개의 코일들을 도시하며, 여기서 전자파는 또한 제 1 시점에서 교류 자기장의 필드 강도를 예시하기 위해 도시되어 있다.
도 3은 도 2에 도시된 도면과 유사하지만 나중 시점에서의 도면을 개략적으로 도시한다.
도 4는 도 2 및 도 3의 도면들과 유사하지만 하나의 코일들 시퀀스 중 2개의 중간 코일들에 대한 도면을 도시한다.
도 5는 하나의 코일들 시퀀스(예컨대, 도 1에 도시된 시퀀스들 중 하나)의 턴들의 분배를 개략적으로 도시한다.
도 6은 전자장을 생성하기 위한(특히, 차량의 주행 방향으로 전파되는 자기파를 생성하기 위한) 1차측 도체 구성을 개략적으로 도시하며, 여기서 차량은 또한 이 도면에 개략적으로 도시되어 있다.
도 7은 차량 내에 몇몇 장치들을 포함하는, 도 6의 차량을 개략적으로 도시한다.
도 8은 차량의 수신 장치의 개략적인 측면도를 도시하며, 여기서 수신 장치는 코일들을 가진 층을 포함하며, 더욱이 층의 상부 상에 강자성체를 포함한다.
도 9는 위상 라인 층의 상부 상에 강자성체의 포지션(position)을 포함하는, 도 1 및 8의 코일들의 개략적인 상면도를 도시한다.
도 10은 도 9에 도시된 구성의 대안적인 실시예를 도시하며, 강자성체는 코일들에 의해 커버되는 유효 영역을 완전히 커버한다.
도 11은 코일들 시퀀스의 상면도를 개략적으로 도시하며, 여기서 코일들은 나선형으로 감긴 턴들에 의해 형성된다.
도 12는 수신 장치의 코일 구성의 중심 라인에 평행하게 연장되는 직선을 따라 필드 강도의 측정 값들(여기서: RMS)을 도시하며, 여기서 직선은 중심선까지 140cm의 거리로 연장되며, 필드 강도의 값들은 각 코일 내에서 동일한 턴 수를 갖는 3상 코일 구성의 턴들의 분배를 위해 측정되었으며, 필드 강도는 코일 구성의 전도체들 및 1차측 도체 구성에 의해 생성된 전체 필드를 나타낸다.
도 13은 유사한 1차측 도체 구성을 위해 도 12와 관련하여 설명된, 직선을 따르는 시뮬레이터된 전체 필드 강도를 도시한다.
도 14는 도 13에 도시된 것과 동일한 상황이지만, 본 발명에 따른 최적화된 분배를 위한 시뮬레이터된 전체 필드 강도를 도시한다.
도 15는 도 1에 도시된 구성과 유사하지만 시퀀스 당 5개의 코일들을 가진 구성을 도시한다.

도 1은 4개의 코일들의 시퀀스들을 도시하며, 여기서 각 시퀀스는 자기 유도에 의해 3상 교류 전류를 생성하기 위한 도체 구성의 서로 다른 위상 라인에 의해 형성된다. 상기 구성은 차량에 장착된 수신 장치의 부분이다.

시퀀스들(G, R, B) 각각은 4개의 코일들(C)을 포함한다. 개별 코일들은 시퀀스(G)에 대해 GCL, GCM1, GCM2, GCR로, 시퀀스(R)에 대해 RCL, RCM1, RCM2, RCR로, 시퀀스(B)에 대해 BCL, BCM1, BCM2, BCR로 표시된다. 예에 있어서, 코일들(C)은 직사각형을 가진다. 즉, 각각의 형상에 의해 커버된 영역은 직사각형이다. 어느 다른 형상은 대안으로 가능하다. 그러나, 모든 코일들의 형상들은 동일하며, 수신 장치의 도체 구성의 모든 시퀀스들은 동일한 수의 코일들을 갖는 것이 바람직하다. 코일들(C)의 각 시퀀스(G, R, B)가 개별적인 코일들(C)을 나란히 구성함으로써 형성되며, 이 예에서, 각 시퀀스(G, R, B)의 유효 영역은 또한 직사각형이다. 더욱이, 동일 위상 라인의 코일들(C)은 오버랩핑(overlaping)되지 않으므로, 시퀀스의 유효 영역은 시퀀스(G, R, B)의 코일들(C)에 의해 커버되는 영역들의 합과 동일하다. 표기를 보다 명확하게 도시하기 위해, 예컨대 코일 "GCL"의 표기는 코일이 시퀀스(G)의 부분이며 코일이 시퀀스(G)내에서 좌측(L) 코일(즉, 제 1 단부 코일)임을 의미한다. 표기 "GCM1"은 코일(C)이 시퀀스(G)의 부분이며 제 1 중간(M1) 코일(C)임을 의미한다. 코일의 표기(예, GCR)에서 3번째 문자로서의 표기 "R"은 코일이 각 시퀀스에서 우측(R) 코일(즉, 제 2 단부 코일)임을 의미한다. 도 1에 도시된 3개의 시퀀스들(G, R, B)은 도면의 수직 방향으로 분산되어 있지만, 이는 도시의 목적으로 단지 이루어졌다. 실제로, 각 시퀀스에서 좌측 코일로부터 우측 코일로 연장됨과 아울러 도 1에서 수평 방향인 길이 방향에 대해 수직인 방향으로 분산되지 않는 것이 바람직하다.

시퀀스(G)의 코일들은 제 1 시프트 길이(SL1)만큼 서로 시트프되며, 이 제 1 시프트 길이(SL1)는 시퀀스(G)의 모든 코일들 쌍에 대해서 일정하며, 다른 시퀀스들(R, B)에 마찬가지로 적용된다. 시퀀스 당 다른 수의 코일들을 포함할 수 있는 다른 구성들에도 마찬가지로 적용될 수 있다. 제 1 시프트 길이(SL1)는 이중 라인 화살표로 도시된다. 시퀀스(G)의 코일들(C) 다음에 연장되는 단일 라인 화살표들이 있다. 이들 단일 라인 화살표는 코일들(C)을 구성하는 턴들을 형성하기 위해 위상 라인을 감는 방향을 도시한다. 다른 시퀀스들(R, B)은 시퀀스(G)와 같은 방식으로 형성된다. 그러나, 서로 다른 시퀀스들(G, R, B)은 서로 제 2 시프트 길이(SL2)만큼 시프트되며, 제 2 시프트 길이(SL2)는 또한 시퀀스들(G, R)에 대해서 이중 라인 화살표로 도시된다. 제 3 시퀀스(B)는 또한 제 2 시퀀스(R)와 관련하여 동일한 제 2 시프트 길이(SL2)만큼 시프트된다. 이 제 2 시프트 길이(SL2)는 제 1 시프트 길이(SL1)의 1/3이다. 길이 방향과 관련하여 변화하는 주기적인 필드 강도(이와 같은 변화하는 자기장들은 도 2 내지 도 4에 도시되어 있다)를 갖는 전자장의 경우에, 주기 길이는 제 1 시프트 길이(SL1)에 2를 곱한 값과 동일하며, 이들 라인 부들이 길이 방향의 동일 위치에 놓이거나, 동일 위치 +/- 제 1 시프트 길이(SL1)의 두배의 위치에 놓이면, 동일 사이즈들의 전류들은 길이 방향에 대해 횡으로 연장되는 각 라인 부에서 유도된다. 다음의 도면들 도 2 내지 도 4에 있어서, 구성의 옆쪽 필드의 필드 진폭에 대한 효과들을 포함하는, 전기 전압들의 유도와 관련한 몇몇 상황들과 그 결과로 초래되는 전류들이 논의된다. "옆쪽"은 시퀀스들의 위와 아래가 아니라, 시퀀스들(G, R, B)의 옆쪽의 도 1의 수평 또는 수직 방향을 의미한다.

도 15는 시퀀스 당 5개의 코일들을 갖는 구성을 위한, 도 1의 변형예를 도시한다. 따라서, 개별적인 코일들은 시퀀스(G)에 대해서 GCL, GCM1, GCM2, GCM3, GCR로, 시퀀스(R)에 대해서 RCL, RCM1, RCM2, RCM3, RCR로, 시퀀스(B)에 대해서 BCL, BCM1, BCM2, BCM3, BCR로 표시된다. 기타의 점에 있어서는, 도 1의 설명과 도 1에 개략적으로 도시된 구성의 특징들 및/또는 다른 변형예들에 대한 설명이 도 15에 개략적으로 도시된 구성에도 적용된다.

도 2 내지 도 4는 또한, 도 1 또는 도 15에 도시된 구성의 코일들에 대한 상면도들을 도시하지만, 모든 코일들이 도시된 것은 아니며, 도면들은 또한 자기파를 도시한다. 자기파는 코일들 시퀀스의 길이 방향으로 속도(

)로 움직이며, 길이 방향은 "x-방향"으로 표시된다. 단지 도시의 목적으로, 이 길이 방향에 수직인 방향은 가변하는 자속(B)을 도시하도록 사용된다. 실제로, 자속(B)은 실제로 길이 방향으로 가변하지만, 코일들의 중심 축들(이들 축들은 따라서 도 1 내지 도 4 그리고 도 15의 화상 면에 대해 직교하여 연장된다)에 대해 또한 직교하는 길이 방향에 대해 직교하는 방향으로는 상당히 변화하지 않는다. 자기장의 대응하는 자속선들은 서로 대략 평행하게 연장되며, 또한 코일들의 중심축들에 대해 대략 평행하게 연장된다.

자속 B(x)는 위치(x)의 사인 함수이다. 파장은 제 1 시프트 길이(SL1)에 2를 곱한 값과 동일하다. 도 2에 도시된 시점에서, 자속(B)은 코일(GCL)의 좌측 단부에서 최대이며, 코일(GCL)의 좌측 단부는 코일들의 G시퀀스의 좌측 단부이다. 서로 다른 시퀀스들(G, R, B)은 제 2 시프트 길이(SL2) 만큼 서로 시프트되기 때문에, 시퀀스(R)의 좌측 단부(즉, 코일 RCL의 좌측 단부)에서의 자속은 여전히 양(positive)이다. 따라서, 코일(RCL)의 좌측 단부에서 전기 라인을 통해 흐르는 전류는 코일(GCL)의 좌측 단부에서의 전기 라인을 통하는 전류와 같은 방향으로 흐르지만 작다. 그러나, 코일(BCL)의 좌측 단부에서 전기 라인을 통해 흐르는 전류는 반대 방향으로 흐른다. 결과적으로, 좌측 단부들의 영역에서 코일들을 통하는 전류들에 의해서 발생된 자기장들은 서로 부분적으로 보상된다.

반면에, 도 3은 코일들(GCL, RCL, BCL)의 좌측 단부에서 전기 라인들을 통하는 전류들은 동일 방향으로 흐르는 다른 시점을 도시한다. 결과적으로, 이들 전류에 의해 생성된 자기장들은 서로 보상되지 않고, 악화된 자기장을 생성한다. 시퀀스들(G, R, B)의 좌측 단부들의 코일들(GCL, RCL, BCL)의 다른 부분들에 있어서의 전류들에도 마찬가지로 적용된다. 물론, 시퀀스들(G, R, B)의 반대 단부들에서의 코일들(GCR, RCR, BCR)에도 마찬가지로 적용된다. 결과적으로 초래된 악화된 자기장이 단부 코일들의 옆쪽에서 관찰될 수 있다.

시퀀스들의 중간 코일들 옆쪽의 상황은 도 4에 도시된 바와 같이 서로 다르며, 일예로서, 시퀀스(G)의 중간 코일들(GCM1, GCM2)이 도시되어 있다. 자기파에 의해 발생된 전류들은 2개의 이웃하는 중간 코일들을 통해 반대 방향으로 순환한다. 따라서, 예컨대 도 4의 상부에서의 중간 코일들의 옆쪽에서, 중간 코일들(GCM1, GCM2)을 통하는 전류에 의해 발생된 자기장들은 서로 부분적으로 보상한다.

따라서, 도 2, 도 3, 도 4를 참조하여 도시된 관찰들을 고려하여, 단부 코일들에 있어서의 턴수는 중간 코일들에 있어서의 턴수보다 적게 선택될 수 있다. 도 5는 특정 예를 개략적으로 도시하며, 여기서 시퀀스(G)의 모든 코일에 있어서의 전체 턴수는 24이다. 각 턴은 직사각형으로 표시된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 예컨대, 좌측 코일(GCL)과 우측 코일(GCR)은 각 경우에 4 턴을 가지며, 중간 코일들(GCM1, GCM2)은 각 경우에 8 턴을 갖는다. 시퀀스 당 5 코일들의 경우에, 제 3 중간 코일(GCM3)은 도 5에 도시된 제 2 중간 코일(GCM2)의 턴수를 가질수 있으며, 제 2 중간 코일(GCM2)(시퀀스의 길이 방향과 관련하여 중심 코일임)은 동일한 턴수 또는 서로 다른 턴수를 가질 수 있다. 바람직하게는, 시퀀스 당 5개의 코일의 경우에 턴들의 분배는, 위에 그리고 아래에 설명된 바와 같이, 최대 필드 강도와 관련하여 최적화된 결과이다.

도 6은 지역적인 공공 이송 트레인 또는 트램(tram)과 같은, 트랙 바운드 차량(81)에 의해 점유된 트랙(83)(여기서: 레일웨이 트랙은 2개의 레일들을 가짐)을 도시한다. 1차측 전도체 구성은 전자장을 생성하는 트랙에 장착된다. 그것은 서로 독립적으로 작동될 수 있는 세그먼트들(T1, T2, T3)을 포함한다. 도 6에 도시된 상황에서, 차량(81)의 수신 장치(85)가 세그먼트(T2) 상에 위치되기 때문에, 중간 세그먼트(T2)가 단지 작동된다. 예컨대, 1차측 도체 구성은 명세서내에서 도 1과 관련하여 WO 2010/031595 A2에 설명된 바와 같이 설계될 수 있다. 첨부된 도 6에 도시된 바와 같이, 연속적인 세그먼트들(T1, T2, T3) 각각은 세그먼트(T1, T2, T3)를 온, 오프 스위칭하는 개별 스위치(K1, K2, K3)를 통해 메인 라인(108)에 접속될 수 있다. 3상 교류 전류 시스템의 경우에, 메인라인(mainline)(108)은 각 위상에 대해서 와이어들 또는 케이블들을 포함할 수 있다. 메인라인(108)의 원단부(far end)(도 6의 우측에 있으나 도시하지 않음)는 모든 3상의 공통 스타 포인트(star point)를 포함할 수 있다. 대안으로, 메인라인(108)은 DC(직류) 라인일 수 있으며, 스위치들(K1, K2, K3)은 세그먼트들(T1, T2, T3)을 통해 교류 전류를 생성하는 인버터들을 포함할 수 있다. 메인라인(108)의 반대측은 에너지 원(101)에 접속된다.

1차측 도체 구성은 지하 또는 지상에 위치될 수 있다. 특히 레일 차량들의 휠들이 롤링(rolling)될 수 있는 2개의 레일들을 갖는 레일웨이들의 경우에, 도체 구성은 레일 슬립퍼(railway sleeper)의 레벨 상의 레일들 사이의 지상에, 또는 부분적으로 지상에, 그러나 레일 슬립퍼들 아래에 위치될 수 있다. 예컨대, 레일 슬립퍼들이 콘크리들로 이루어지면, 슬립퍼들 또는 레일들을 유지하는 다른 구조는 홀(hole)들 및/또는 캐비티(cabity)들을 포함할 수 있으며, 이 홀들 및/또는 캐비티들을 통해 도체 구성의 라인 또는 라인들은 연장된다. 이에 따라서, 레일웨이 구조는 소망의 서펀틴(serpentine) 형상으로 라인(들)을 유지하기 위해 사용될 수 있다. 로드(road)의 경우, 1차측 도체 구성은 또한 지하(즉, 로드의 재료에 합쳐짐) 및/또는 지상에 위치할 수 있다.

트랙 바운드 차량(track bound vehicle)(81)은 하부에 1차측 도체 구성에 의해 생성되는 전자장을 수신하는 수신 장치(85)를 포함한다. 수신 장치(85)는 온-보드 전기 네트워크(on-board network)(86)(도 7 참조)에 전기적으로 접속되어 있어서, 수신 장치(85)에서 유도되는 전기 에너지가 차량(81) 내에 분배될 수 있다. 예컨대, 휠들(88a, 88b, 88c, 88d)을 갖는 보기들(bogies)(87a, 87b) 내의 추진 모터들(도시되지 않음)을 구동하는 추진 유닛들(80, 84) 및 보조 장치들(90)는 분배 네트워크(86)에 접속될 수 있다. 더욱이, 전기화학 에너지 스토리지와 같은 에너지 스토리지(82) 및/또는 수퍼 캡(super cap)들과 같은 캐패시터들의 구성은 또한 분배 네트워크에 접속될 수 있다. 따라서, 특히, 트랙상에서의 차량(81)의 정차중에, 수신 장치(85)에 의해 수신된 에너지에 의해 에너지 스토리지(82)는 충전될 수 있다. 차량(81)이 트랙상에서 움직일 때, 차량(81)을 움직이기 위해 필요한 추진 에너지의 일부는 에너지 스토리지(82)로부터 인출되고, 동시에 수신 장치에 의해 수신되는 에너지는 추진에 기여할 수 있다. 즉, 상기 수신되는 에너지는 추진 에너지의 부분일 수 있다.

도 8의 단면도는 트랙(201) 및 트랙(201) 상의 차량(예컨대, 도 6 및 도 7의 트랙 및 차량)의 수신 장치(213)를 개략적으로 도시한다. 트랙(201) 및 수신 장치(213)는 주행 방향(도 8에서 차량의 속도를 나타내는 v_A로 마킹된 화살표로 표시되는 도 8 내지 10에 있어서의 수평 방향)으로 횡으로 연장되는 전기 라인들(도 8에서 작은 원들로서 도시됨)을 포함한다. 그러나, 도 8 내지 10에 있어서 전기 라인들의 구성 및 포지션들은 단지 예시의 목적으로 선택되며, 실제 사용될 수 있는 본 발명의 실시예들에서의 포지션들에 일치하지 않는다. 대신에, 수신 장치(213)의 전기 라인들(또한, 위상 라인들이라 불림)은 전술한 코일들을 형성한다. 도 9 및 10에 도시된 수신 장치의 전기 라인들(9, 10, 11)의 구성은 단지 실시예에 3상 라인들이 있다는 사실을 나타낸다. 더욱이, 전기 라인들(9, 10, 11)의 구성은 코일들에 의해 커버되는 유효 영역의 외부 치수들을 나타낸다. 이 유효 영역은 직사각형(308)으로 표시된, 수신 장치(213)의 외부 치수들보다 작다. 예컨대, 전기 라인들(9, 10, 11)은 서로 접속되어 스타 포인트(122)를 형성할 수 있다. 도 9 및 10에서 좌측에 도시되는 전기 라인들(9, 10, 11)의 접속들 사이에서, 전압들(U1, U2, U3)(시간 t의 함수들임)은 수신 장치의 작동 중에 자기 유도에 의해 유도된다.

페라이트 또는 다른 강자성 재료로 제조된 슬래브 형상 바디(211)는 보다 높은 레벨에서 수신 장치(213)의 전기 라인들의 평면 위의 평면으로 연장된다. 도 9 및 10의 상면도들은 바디(211)의 사이즈가 유효 영역과 비교하여 다를 수 있다는 것을 도시한다. 바람직하게는, 주행 방향에 있어서의 바디(211)의 길이와, 주행 방향에 대해 직교함과 아울러 코일들의 중심축들에 대해 직교하는 방향에 있어서의 폭은 도 9에서의 작은 사이즈의 바디(211)와는 반대로, 적어도 코일들(도 10)에 의해 커버되는 유효 영역만큼 크다. 장점은 코일들이 바디(211)에 의해 완전히 커버됨으로써 바디(211) 위의 차량의 내부가 코일들에 의해 그리고 1차측 도체 구성에 의해 생성된 전자장으로부터 거의 자유롭게 유지된다는 것이다. 한편, 바디(211)가 자속선들을 번들링(bundling)하고, 이에 따라 1차측 도체 구성과 차량의 수신 장치 사이에서 자기 유도 결합의 효율을 증가시킨다. 자기 결합은 도 9 및 10에서 문자 M으로 나타내어진다.

도 11은 단일 위상 라인의 코일들 시퀀스를 형성하는 코일들(CL, CM1, CM2, CR)의 평탄한 구성을 도시한다. 도 1에 도시된 구성과 유사하게, 도 11에 도시된 코일들 시퀀스는 2개의 다른 위상 라인들의 두개의 다른 코일들 시퀀스들과 결합될 수 있으며, 여기서 서로 다른 코일들 시퀀스들은 길이 방향(도 1 및 11에 있어서의 수평 방향)으로 서로 시프트되어 있다. 도 11에 도시된 시퀀스의 모든 코일들은 나선형으로 감겨진 위상 라인으로 형성되어서, 구성은 도 11의 화상 면에 직교하는 방향으로 특히 평탄하다.

위상 라인(19)은 정류기 및/또는 도 6 및 7에 도시된 차량의 온-보드 전기 네트워크와 같은 외부 장치들에 위상 라인을 접속하는 2개의 단말 접속들(20a, 20b)을 가진다. 단말 접속(20a)으로부터 시작되는 위상 라인(19)의 연장후에, 위상 라인(19)은 나선형 제 1 단부 코일(CL)을 형성하도록 3번의 턴들(31a, 31b, 31c)을 수행한다. 내부 턴(31c)은 제 1 단부 코일(CL)을 제 1 중간 코일(CM1)과 접속하는 제 1 접속 라인(32)에 접속되어 있다.

위상 라인(19)의 더욱 연장후에, 제 1 접속 라인(32)은 나선형 코일을 형성하는 다수의 턴들(33a-33f)을 또한 갖는 제 1 중간 코일(CM1)의 내부 턴(33f)에 접속되지만, 제 1 중간 코일(CM1)의 턴수는 6이다. 제 1 중간 코일(CM1)의 외부 턴(33a)은 제 2 접속 라인(34)을 통해 제 2 중간 코일(CM2)의 외부 턴(35a)에 접속된다. 제 2 중간 코일(CM2)은 제 1 중간 코일(CM1)과 같은 방식[즉, 6개의 턴들(35a-35f)을 가짐]으로 구성된다.

제 2 중간 코일(CM2)의 내부 턴(35)은, 제 3 접속(36)을 통해, 3개의 턴들(37a, 37b, 37c)을 가짐과 아울러 제 1 단부 코일(CL)과 같은 방식으로 구성되는 제 2 단부 코일(CR)의 내부 턴(37c)에 접속된다. 제 2 단부 코일(CR)의 외부 턴(37a)은 위상 라인(19)의 제 2 단말 접속(20b)과 접속된다.

나선형 코일들은 코일들 시퀀스의 다른 구성들에 또한 사용될 수 있다. 예컨대, 시퀀스 당 코일들의 수는 다를 수 있다. 게다가 또는 대안으로, 개별 코일들의 턴수는 다를 수 있다. 예컨대, 턴들의 분배는 3-7-7-3, 4-6-6-4, 2-4-6-4-2 또는 3-5-4-4-2일 수 있다.

2개의 단부 코일들이 동일한 턴 수를 갖는 것이 모든 경우들에 대해 필요하지는 않다. 게다가, 단부 코일들과 이웃하는 2개의 중간 코일들이 동일한 턴 수를 가질 필요는 없다. 일반적으로 말해서, 턴들의 분배 최적화는 각각의 코일에 대한 어느 턴 수를 야기시킬 수 있다. 그러나, 대부분의 경우에, 단부 코일들의 턴 수는 중간 코일들 중 적어도 하나(또는 중간 코일 만)의 턴 수보다 적다. 특히, 단부 코일들의 턴 수는 일반적으로 이웃하는 중간 코일의 턴 수보다 적다.

도 11에 개략적으로 도시된 코일들 시퀀스는 5개의 코일을 갖도록 변경될 수 있다. 이 경우, 제 3 중간 코일(CM3)은 제 2 중간 코일(CM2)과 우측 단부 코일(CR) 사이에 삽입될 수 있다. 예컨대, 제 3 접속(36)은 제 3 중간 코일(CM3)과 제 2 중간 코일(CM2)을 접속할 수 있으며, 추가적인 접속이 제 3 중간 코일(CM3)을 위상 라인(19)의 단말 접속(20b)과 접속할 수 있다. 아무리 2개, 3개 또는 그 이상의 중간 코일들이 있어도, 턴들의 어느 분배도 이와 같은 방식으로 구현될 수 있다.

도 12는 코일 구성의 중심 라인에 평행한 직선을 따르는, 자기장 B의 전체 필드 강도의 측정된 프로파일을 도시한다. 예컨대, 도 11에 도시된 코일 구성에 있어서, 중심 라인은 도면의 수평 방향으로 연장되는, 상기 도면에 도시된 턴들의 상, 하부에 대해서 동일하게 간격을 두고 상기 도면의 수평 방향으로 연장되어 있다. 도 12에 도시된 측정 결과들의 경우에, 중심선까지의 직선 거리는 1.4m이다. 도 12의 수평 축 상에는 직선을 따르는 길이 방향에 있어서의 위치(X)가 도시되어 있다. 3,6m의 전체 길이에 걸쳐 수신 장치의 코일들의 옆쪽에서만 측정들이 이루어졌다. 특히, 이는 코일 구성 길이와 동일하다.

측정값들은 수신 장치의 작동 중에 생성된 전체 필드 강도(B)의 결과이다. 이는 전체 필드가 수신 장치로의 에너지 전달을 위해 전자장을 발생하는 1차측 도체 구성과, 수신 장치 자체에 의해서 생성됨을 의미한다. 도시된 예에 있어서, 직선과 중심선 사이의 거리 방향으로의 코일 구성 폭은 1m이다.

도 13은 유사하지만 서로 다른 1차측 도체 구성의 배치(configuration)를 위해 직선을 따르는 전체 필드 강도(B)의 시뮬레이터된 의존성을 도시한다. 그러나, 도 12에 도시된 원리 측정결과와 도 13에 도시된 시뮬레이션은 동일하다: 직선의 한 위치에서 필드 강도의 최대값이 있으며, 직선을 따르는 다른 위치에서의 필드 강도는 상당히 작으며 (측정들의 경우) 몇몇 위치들에서는 최대값의 단지 절반이다.

도 14는 도 13에 도시된 것과 동일한 상황이지만 코일 구성의 최적화된 턴들의 분배에 대한 시뮬레이션 결과를 도시한다. 필드 강도는 단지 작은 량만큼 직선을 따라 변한다.

Claims (15)

1. 차량(81)에 전기 에너지를 제공하는 장치로서,
   상기 장치는 교류 전자장을 수신하고 자기 유도에 의해 교류 전류를 생성하도록 된 수신 장치(85)를 포함하며, 상기 수신 장치(85)는 복수의 위상 라인들(9, 10, 11) - 각 위상 라인(9, 10, 11)은 상기 교류 전류의 복수의 위상 전류들 중 서로 다른 하나를 전송하도록 됨 - 을 포함하며,
   - 각 위상 라인(9, 10, 11)은 적어도 2개의 코일들(C)을 형성하며,
   - 각 코일(C)은 상기 위상 라인(9, 10, 11)의 적어도 하나의 턴으로 이루어지며,
   - 상기 코일들(C) 중 어느 하나가 하나의 턴으로 이루어지면, 이 턴은 상기 코일의 중심축을 중심으로 권회(turning)되며,
   - 상기 코일들(C) 중 어느 하나가 하나의 턴보다 많은 턴들로 이루어지면, 이 턴들은 코일(C)의 중심축을 중심으로 권회되는 위상 라인(9, 10, 11)의 연속적인 부분들이며,
   - 각 위상 라인(9, 10, 11)의 적어도 두개의 코일들(C)은 이 코일들(C)의 중심축에 수직으로 연장되는 평면에서의 유효 영역을 커버하는 코일들(GCL, GCM1, GCM2, GCR; RCL, RCM1, RCM2, RCR; BCL, BCM1, BCM2, BCR)의 시퀀스(G, R, B)를 형성하도록 나란히 위치하고 있으며, 이에 따라 시퀀스의 대향 단부들에 제 1 단부 코일(GCL; RCL; BCL) 및 제 2 단부 코일(GCR; RCR; BCR)이 존재하고 그리고 옵션에 따라서(optionally), 3개 이상의 코일의 경우, 상기 시퀀스의 단부 코일들 사이에 적어도 하나의 중간 코일이 존재하며,
   위상 라인들(9, 10, 11) 중 적어도 하나에 대해서, 코일들(GCL, GCM1, GCM2, GCR; RCL, RCM1, RCM2, RCR; BCL, BCM1, BCM2, BCR)의 시퀀스(G, R, B)의 코일당 턴 수는 서로 다른 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 위상 라인들(9, 10, 11) 중 적어도 하나는 상기 코일들(GCL, GCM1, GCM2, GCR; RCL, RCM1, RCM2, RCR; BCL, BCM1, BCM2, BCR)의 시퀀스(G, R, B)가 이 시퀀스의 단부 코일들 사이에 적어도 하나의 중간 코일(GCM1, GCM2; RCM1, RCM2; BCM1, BCM2)을 포함하도록 3개 이상의 코일들(C)을 포함하며,
   상기 단부 코일들(GCL, GCR; RCL, RCR; BCL, BCR) 각각은 상기 중간 코일 또는 중간 코일들(GCM1, GCM2; RCM1, RCM2; BCM1, BCM2) 보다 적은 턴수로 이루어진 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 코일들(GCL, GCM1, GCM2, GCR; RCL, RCM1, RCM2, RCR; BCL, BCM1, BCM2, BCR)의 시퀀스(G, R, B)가 적어도 2개의 중간 코일들(GCM1, GCM2; RCM1, RCM2; BCM1, BCM2)을 포함하도록 상기 위상 라인들(9, 10, 11) 중 적어도 하나는 적어도 4개의 코일들(C)을 포함하며,
   각 단부 코일 다음의 중간 코일들(GCM1, GCM2; RCM1, RCM2; BCM1, BCM2) 각각을 형성하는 턴수에 대한 상기 단부 코일들(GCL, GCR; RCL, RCR; BCL, BCR) 각각을 형성하는 턴수의 비는 0.4 내지 0.6의 범위내인 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제1항에 있어서,
   적어도 하나의 상기 위상 라인(9, 10, 11)의 코일들(C) 각각은 상기 코일들(C)의 중심축에 대해 수직으로 연장되는 평면 내의 코일들(GCL, GCM1, GCM2, GCR; RCL, RCM1, RCM2, RCR; BCL, BCM1, BCM2, BCR)의 동일한 시퀀스(G, R, B)의 다른 코일들(C)과 동일한 사이즈의 영역을 커버하는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 코일들(GCL, GCM1, GCM2, GCR; RCL, RCM1, RCM2, RCR; BCL, BCM1, BCM2, BCR)의 동일한 시퀀스(G, R, B)의 부분들인 적어도 하나의 위상 라인(9, 10, 11)의 코일들(C)은 상기 제 1 단부 코일(GCL; RCL; BCL)로부터 제 2 단부 코일(GCR; RCR; BCR)까지 연장되는 길이 방향에 대하여, 일정한 제 1 시프트 길이(SL1) 만큼 서로 시프트되어 위치하며,
   상기 제 1 시프트 길이(SL1)는 상기 장치의 동작 중 길이 방향으로 전파되는 동안 교류 전자장에 의해 생성되는 미리 규정된 전자파의 파장의 1/2과 동일한 것읕 특징으로 하는 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 코일들(GCL, GCM1, GCM2, GCR; RCL, RCM1, RCM2, RCR; BCL, BCM1, BCM2, BCR)의 동일한 시퀀스(G, R, B)의 부분들인 적어도 하나의 위상 라인(9, 10, 11)의 코일들(C)은, 상기 제 1 단부 코일(GCL; RCL; BCL)로부터 제 2 단부 코일(GCR; RCR; BCR)까지 연장되는 길이 방향에 대하여, 일정한 제 1 시프트 길이(SL1) 만큼 서로 시프트되어 위치하며,
   상기 위상 라인들(9, 10, 11)의 서로 다른 코일들의 시퀀스들은, 상기 제 1 단부 코일(GCL; RCL; BCL)로부터 상기 코일들의 시퀀스들 중 어느 것의 상기 제 2 단부 코일(GCR; RCR; BCR)까지 연장되는 길이 방향에 대하여, 제 2 시프트 길이(SL2)로 서로 시프트되어 위치하며,
   상기 제 2 시프트 길이(SL2)는 상기 제 1 시프트 길이(SL1)를 위상 라인들(9, 10, 11)의 수로 나눈 값의 정수의 배수와 동일한 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제1항 내지 제2항 및 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항의 구성을 포함하는 차량(81)으로서,
   상기 구성은 상기 차량(81)이 수평 지하(horizontal underground) 또는 수평 트랙 상에서 주행하면 코일들(C)의 중심축들이 수직 방향으로 연장되도록 상기 차량(81)의 바닥에 위치하는 것을 특징으로 하는 차량.
8. 차량(81)에 에너지를 전달하는 시스템으로서,
   상기 시스템은 상기 차량(81)의 주행 경로를 따라 마련되는 1차측 전도체 구성을 포함하며,
   상기 1차측 전도체 구성은 각각의 교류 전자장을 발생하는 교류 전류를 전송하도록 되어 있으며,
   상기 시스템은 자기 유도에 의해 교류 전류를 생성하기 위해 상기 교류 전자장을 수신하는 2차측 구성으로서 제1항 내지 제2항 및 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항의 구성을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
9. 제8항에 있어서,
   코일들(GCL, GCM1, GCM2, GCR; RCL, RCM1, RCM2, RCR; BCL, BCM1, BCM2, BCR)의 동일한 시퀀스(G, R, B)의 부분들인 적어도 하나의 위상 라인(9, 10, 11)의 코일들(C)은 제 1 단부 코일(GCL; RCL; BCL)로부터 제 2 단부 코일(GCR; RCR; BCR)까지 연장되는 길이 방향에 대하여, 일정한 제 1 시프트 길이(SL1) 만큼 서로 시프트되어 위치하며,
   상기 제 1 시프트 길이(SL1)는 상기 구성의 동작 중 길이 방향으로 전파되는 동안 상기 교류 전자장에 의해 생성되는 미리 규정된 전자파의 파장의 1/2과 동일하며,
   상기 1차측 전도체 구성은 상기 미리 규정된 전자파를 생성하도록 된 것을 특징으로 하는 시스템.
10. 차량(81)에 전기 에너지를 제공하는 구성을 만드는 방법으로서,
    작동시에 교류 전자장을 수신하고 자기 유도에 의해 교류 전류를 생성하도록 된 상기 구성의 수신 장치(85)가 제조되며,
    상기 수신 장치(85)는 복수의 위상 라인들(9, 10, 11) - 각 위상 라인(9, 10, 11)은 작동시에 상기 교류 전류의 복수의 위상들 중 서로 다른 하나를 전송하도록 되어 있음 -을 구비하며, 여기서,
    - 적어도 2개의 코일들(C)이 각 위상 라인(9, 10, 11)에 의해 형성되며,
    - 각 코일(C)은 상기 위상 라인(9, 10, 11)의 적어도 하나의 턴으로 이루어지며,
    - 상기 코일들(C) 중 어느 하나가 하나의 턴으로 이루어지면, 이 턴은 상기 코일의 중심축을 중심으로 권회되도록 형성되며,
    - 상기 코일들(C) 중 어느 하나가 하나보다 많은 턴들로 이루어지면, 이 턴들은 상기 코일의 중심축을 중심으로 권회되도록 상기 위상 라인(9, 10, 11)의 연속적인 부분들로서 형성되며,
    - 각 위상 라인(9, 10, 11)의 적어도 두개의 코일들(C)은 이 코일들(C)의 중심축에 대해 수직으로 연장되는 평면 내의 유효 영역을 커버하는 코일들(GCL, GCM1, GCM2, GCR; RCL, RCM1, RCM2, RCR; BCL, BCM1, BCM2, BCR)의 시퀀스(G, R, B)를 형성하도록 나란히 위치하고 있으며, 이에 따라 시퀀스의 대향 단부들에 제 1 단부 코일(GCL; RCL; BCL) 및 제 2 단부 코일(GCR; RCR; BCR)이 존재하며, 그리고 옵션에 따라서는(optionally) 상기 시퀀스의 단부 코일들(GCL, GCR; RCL, RCR; BCL, BCR) 사이에 적어도 하나의 중간 코일이 존재하며,
    - 상기 위상 라인들(9, 10, 11) 중 적어도 하나에 대해서, 상기 코일들(GCL, GCM1, GCM2, GCR; RCL, RCM1, RCM2, RCR; BCL, BCM1, BCM2, BCR)의 시퀀스(G, R, B)의 코일당 턴 수는 서로 다른 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제10항에 있어서,
    상기 코일들(GCL, GCM1, GCM2, GCR; RCL, RCM1, RCM2, RCR; BCL, BCM1, BCM2, BCR)의 시퀀스(G, R, B)가 적어도 하나의 중간 코일들(GCM1, GCM2; RCM1, RCM2; BCM1, BCM2)을 포함하도록 상기 위상 라인들(9, 10, 11) 중 적어도 하나는 3개 이상의 코일들(C)을 구비하며,
    상기 단부 코일들(GCL, GCR; RCL, RCR; BCL, BCR) 각각은 상기 중간 코일 또는 중간 코일들(GCM1, GCM2; RCM1, RCM2; BCM1, BCM2) 보다 적은 턴수로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 코일들(GCL, GCM1, GCM2, GCR; RCL, RCM1, RCM2, RCR; BCL, BCM1, BCM2, BCR)의 시퀀스(G, R, B)가 적어도 2개의 중간 코일들(GCM1, GCM2; RCM1, RCM2; BCM1, BCM2)을 포함하도록 상기 위상 라인들(9, 10, 11) 중 적어도 하나는 적어도 4개의 코일들(C)을 구비하며,
    상기 각 단부 코일 다음의 중간 코일들(GCM1, GCM2; RCM1, RCM2; BCM1, BCM2)을 형성하는 턴 수에 대한 상기 단부 코일들(GCL, GCR; RCL, RCR; BCL, BCR) 각각을 형성하는 턴수의 비는 0.4 내지 0.6의 범위내인 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 구성에 의해 생성되고, 그리고 대안으로 또는 추가로, 상기 구성을 포함함과 아울러 전자 장을 발생하는 1차측 도체 구성을 포함하는 시스템에 의해 생성된 전자기, 전기 또는 자기 필드의 필드 강도의 적어도 하나의 측정, 시뮬레이션 또는 계산이 수행되고, 이 측정, 시뮬레이션 또는 계산의 결과에 기초하여 상기 위상 라인들(9, 10, 11) 중 적어도 하나의 코일들의 턴 수는 가변되고 실제 사용될 구성에 대해 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 교류 전자장을 수신하고 자기 유도에 의해 교류 전류를 생성하는 수신 장치(85)에 의해 차량(81)을 작동하는 방법으로서,
    복수의 위상 라인들(9, 10, 11)이 상기 수신 장치(85)에 의해 사용되며, 각 위상 라인(9, 10, 11)은 상기 교류 전류의 복수의 위상들 중 서로 다른 하나를 전송하며, 여기서,
    - 적어도 2개의 코일들(C)을 사용하여 상기 각 위상 라인(9, 10, 11)이 작동되며,
    - 각 코일(C)에 있어서, 상기 각 위상 라인(9, 10, 11)의 적어도 하나의 턴에 의해 교류 전류가 전송되며,
    - 상기 코일들(C) 중 어느 하나가 하나의 턴으로 이루어지면, 이 턴은 상기 코일의 중심축을 중심으로 권회되며,
    - 상기 코일들(C) 중 어느 하나가 하나보다 많은 턴들로 이루어지면, 이 턴들은 상기 코일의 중심축을 중심으로 권회되는 상기 각 위상 라인(9, 10, 11)의 연속적인 부분들이며,
    - 각 위상 라인(9, 10, 11)의 적어도 두개의 코일들(C)은 이 코일들(C)의 중심축에 대해 수직으로 연장되는 평면 내의 유효 영역을 커버하는 코일들(GCL, GCM1, GCM2, GCR; RCL, RCM1, RCM2, RCR; BCL, BCM1, BCM2, BCR)의 시퀀스(G, R, B)로서 사용되며, 이에 따라 시퀀스의 대향 단부들에 제 1 단부 코일(GCL; RCL; BCL) 및 제 2 단부 코일(GCR; RCR; BCR)이 존재하며, 그리고 옵션에 따라서는(optionally) 상기 시퀀스의 단부 코일들(GCL, GCR; RCL, RCR; BCL, BCR) 사이에 적어도 하나의 중간 코일이 존재하며,
    - 위상 라인들(9, 10, 11) 중 적어도 하나에 있어서, 상기 교류 전류의 위상 전류는 코일들(GCL, GCM1, GCM2, GCR; RCL, RCM1, RCM2, RCR; BCL, BCM1, BCM2, BCR)의 시퀀스(G, R, B) 내에서 서로 다른 코일당 턴 수를 갖는 코일들을 통하여 흐르는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제14항에 있어서,
    코일들(GCL, GCM1, GCM2, GCR; RCL, RCM1, RCM2, RCR; BCL, BCM1, BCM2, BCR)의 동일한 시퀀스(G, R, B)의 부분들인 적어도 하나의 상기 위상 라인(9, 10, 11)의 코일들(C)은 상기 제 1 단부 코일(GCL; RCL; BCL)로부터 상기 제 2 단부 코일(GCR; RCR; BCR)까지 연장되는 길이 방향에 대하여, 일정한 제 1 시프트 길이(SL1) 만큼 시프트된 위치들에서 사용되며,
    상기 제 1 시프트 길이(SL1)는 길이 방향으로 전파되는 동안 상기 교류 전자장에 의해 생성되는 미리 규정된 전자파의 파장의 1/2과 동일한 것을 특징으로 하는 방법.

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