KR20130137007A - 유도에 의한 차량으로의 전기 에너지의 전달 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량, 특히 도로 자동차 또는 경량 철도 차량과 같은 트랙 바운드 차량에 전기 에너지를 전달하는 시스템에 관한 것이며, 시스템은, 자기장을 생성하고, 이것에 의해 차량에 에너지를 전달하는 전기 도체 배열 (37) 을 포함하며, 전기 도체 배열 (37) 은 적어도 하나의 전류 라인 (37a, 37b, 37c) 을 포함하고, 각각의 전류 라인 (37a, 37b, 37c) 은 자기장을 생성하는 전류를 반송하도록 구성되거나, 자기장을 생성하는 병렬 전류들 중 하나를 반송하도록 구성되며,
- 전류 라인 또는 라인들 (37a, 37b, 37c) 은 제 1 높이 레벨에서 연장되고,
- 시스템은 자기장을 차폐하는 도전성 실드 (20) 로서, 트랙 아래에서 연장되고, 제 1 높이 레벨 아래에서 연장되는, 상기 실드 (20) 를 포함하며,
- 자기 코어 (39) 가 제 2 높이 레벨에서 상기 트랙을 따라 연장되고, 상기 실드 (20) 위에서 연장된다.

Description

유도에 의한 차량으로의 전기 에너지의 전달 {TRANSFERRING ELECTRIC ENERGY TO A VEHICLE BY INDUCTION}

본 발명은 차량, 특히 도로 자동차 또는 경량 철도 차량 (예를 들어, 트램) 과 같은 트랙 바운드 차량에 전기 에너지를 전달하기 위한 시스템에 관한 것이다. 트랙 바운드 차량들의 예들은 종래의 철도 차량들, 모노레일 차량들, 지하철 및 (철도 이외의 선택적 수단 또는 기계적 수단에 의해 트랙 상에서 안내될 수도 있는) 버스들이다.

트랙 바운드 차량들, 특히 대중 교통을 위한 차량들은 항상 전기 레일 또는 오버헤드 라인과 같은, 트랙을 따른 라인 도체와 기계적 및 전기적으로 접촉하는 접촉자를 포함한다. 통상, 차량들의 보드 상의 적어도 하나의 추진 모터는 외부 트랙 또는 라인으로부터 전력이 공급되고 기계적 추진 에너지를 생성한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 전달된 에너지는 차량의 보조 시스템들을 동작시키는데 사용될 수 있다. 차량의 견인을 생성하지 않는 그러한 보조 시스템들은 예를 들어 조명 시스템들, 가열 및/또는 에어콘 시스템, 환기 및 승객 정보 시스템들이다. 트랙 바운드 차량들 (예를 들어, 트램들) 뿐아니라 도로 자동차들 (예를 들어 도로 위에서 드라이브하기 위한 타이어들을 갖는 4 개의 바퀴들을 가짐) 이 전기 에너지를 사용하여 동작될 수 있다.

이동하는 차량과 루트를 따른 전기 레일 또는 와이어 사이의 연속적인 전기적 접촉이 원해지지 않는 경우, 전기 에너지는 탑재된 에너지 저장장치로부터 인출될 수 있거나 루트의 전기 라인들의 배열로부터 유도에 의해 수신될 수 있다.

유도에 의한 차량으로의 전기 에너지의 전달은 본 발명의 배경을 형성한다. 루트측 (일차측) 도체 배열은 특히 교번 전자기장의 컴포넌트인 자기장을 생성한다. 그 자기장은 유도에 의해 전압을 생성하도록 차량의 보드 상의 코일 (이차측) 에 의해 수신된다. 전달된 에너지는 차량의 추진을 위해 및/또는 차량의 보조 시스템들 (예를 들어, 가열 및 환기 시스템) 에 에너지를 제공하는 것과 같은 다른 목적들을 위해 사용될 수도 있다.

일반적으로 말해서, 차량은 예를 들어 전기적으로 동작되는 구동 모터를 갖는 차량일 수도 있다. 그러나, 차량은 또한 하이브리드 구동 시스템, 예를 들어 전기 에너지에 의해 또는 연료 (예를 들어, 천연가스, 디젤 연료, 휘발유 또는 수소) 를 사용하여 제공된 에너지와 같은 다른 에너지에 의해 동작될 수 있는 시스템을 갖는 차량일 수도 있다.

WO 95/30556 A2 는 전기 차량들이 철로로부터 에너지가 공급되는 시스템을 기술한다. 모든 전기 차량은 전류로부터 획득된 에너지로 급속히 충전되거나 공급될 수 있는 하나 이상의 탑재된 에너지 저장 엘리먼트들 또는 디바이스들, 예를 들어 전기기계적 배터리들의 네트워크를 갖는다. 에너지 저장 엘리먼트들은 차량이 동작 중인 동안 충전될 수도 있다. 충전은 트랙에 임베딩된 전력 커플링 엘리먼트들, 예를 들어 코일들의 네트워크를 통해 발생한다. 유도 코일들은 승객 안전성을 증가시키기 위해 승객 정거장들에 위치된다.

US 4,836,344 는 전기 모듈 철로 시스템 상에서 이동하는 유도적으로 커플링된 차량들로 전력을 송신 및 제어하도록 구성된 전기 모듈 철로 시스템을 개시한다. 그 시스템은 연속적인 차량 경로를 형성하기 위해 정렬된 단부 대 단부 이격된 순서로 배열된 복수의 기다란 전기적으로 연결된 인덕터 모듈들을 포함한다. 각각의 모듈은 도로 표면 상에 연장되는 자기장을 생성하는 자기 코어 및 전력 권선들을 갖는다. 모듈들은 그라운드에 임베딩되어 차량이 이동할 수 있는 도로 표면과 동일면이 된다. 각각의 모듈은 대량으로 용이하게 제조될 수 있고 최소의 노동과 장비로 노반에 용이하게 설치될 수 있도록 균일한 폭 및 두께의 기다란 구조이다. 각각의 모듈은 철심을 포함하며, 그 철심 둘레에 일련의 코일들을 포함하는 전력 권선이 싸여있다.

전력 도체들이 그라운드의 바로 위에 배열되거나 그라운드에 매설되지만, 도체 배열 아래에 시스템들 또는 디바이스들이 존재할 수도 있고, 결과적으로 전자기 적합성 (electromagnetic compatibility: EMC) 은 전자기장들 또는 자기장들의 세기들이 작게 유지될 것을 요구한다.

본 발명의 목적은 도체 배열 아래의 전자기장 세기들을 감소시키고 차량으로의 유도에 의한 에너지의 전달의 효율을 상당히 열화시키지 않는, 상술된 종류의 시스템 및 그러한 시스템을 구축하는 방법을 제공하는 것이다. 또, 강자성 재료와 같은 고가의 재료의 양이 적게 유지될 것이다.

본 발명의 기본적인 아이디어는 도체 배열에 의해 생성된 필드를 차폐하는 실드 (shield) 와 자기 코어의 콤비네이션을 사용하는 것이다.

원칙적으로, 실드, 예를 들어 알루미늄 시트들의 층은 통상 도체 배열 아래의 필드 세기들을 감소시키기에 충분하다. 따라서, 실드는 페라이트와 같은 고가의 강자성 재료의 사용을 회피하는 것을 도울 수 있다. 그러나, 특히 차량의 이차측 상의 각 도체 배열의 공진 주파수들인 주파수들에서 교류를 사용하여 동작되는 바람직한 도체 배열들의 경우, 실드는 일차측 및 이차측 도체 배열로 이루어지는 총 배열을 (이차측의 공진 주파수에서 발생해야하는) 에너지의 효과적인 전달에 대해 조화를 이루지 못하게 한다. 또, 도전성 재료의 차폐 효과는 와전류들에 의해 생성되어, 차폐 효과가 에너지 손실들을 야기한다.

한편, 자기 코어 재료의 단독 사용은 자속을 증가시킬 것이지만, 또한 일차측/이차측 도체 배열을 조화를 이루지 못하게 할 것이다. 원칙적으로, 도체 배열 아래에 자기 코어 재료 (강자성 재료) 의 층을 제공함으로써 일차측 도체 배열 아래의 필드 세기를 감소시키는 것이 가능하다. 강자성 특성들에 기인하여, 자속선들은 층 표면들에 거의 평행하게 층 내에서 안내되어, 자기 코어 재료 아래 또는 너머의 자속은 거의 제로가 될 것이다. 그러나, 특히 도체 배열의 전기 라인들이 (바람직한, 이하 참조) 이동의 방향으로 연장되는 구불구불한 경로를 따르는 경우, 이것은, (수평 방향의) 층 폭이 일차측 도체 배열의 폭만큼 클 필요가 있기 때문에, 자기 코어 재료의 실질적인 양을 필요로 할 것이다. 따라서, 도체 배열의 폭은 통상적인 철도나 전동 차량 루트의 경우 수십 센티미터의 범위에 있을 것이며, 자기 코어 재료의 요구되는 양은 극히 많을 것이다.

따라서, (강자성이 아닌) 도전성 재료의 실드와 자기 코어의 콤비네이션이 사용된다. 바람직하게는, 자기 코어 재료의 양과 자기 코어와 실드로 이루어지는 배열의 기하학적 구성 (configuration) 은, 차량 내의 또는 차량 상의 일차측 도체 배열 및 이차측 도체 배열의 총 시스템이 전자기 에너지의 공진 주파수 전달에 대해 조화를 이루는 방식으로 구성된다. 즉 일차측 도체 배열에 의해 생성되는 전자기장의 주파수가 이차측 도체 배열의 공진 주파수에서 전자기 전류의 유도를 야기한다. 도전성 실드 재료는 공진 주파수를 감소시키는 효과를 갖고, 자기 코어 재료는 공진 주파수를 증가시키는 효과를 갖는다. 따라서, 실드와 자기 코어의 콤비네이션은 보상 효과들로 인한 이차측 도체 배열의 공진 주파수를 변경하지 않는 배열을 생성할 수 있다.

실제로, 실드가 먼저 제공될 수 있고, 자기 코어 재료의 양 및/또는 기하학적 배열이 공진 주파수에 원하는 효과를 미치는 (즉, 바람직하게는 어떠한 효과도 미치지 않는) 실드 및 자기 코어의 콤비네이션을 발견하도록 변화될 수 있다.

특히, 자기 코어 재료는 전자기장을 생성하는 일차측 도체 배열의 전기 라인 또는 라인들 아래에 배치된다. US 4,836,344 에 개시된 배열 (상술된 것을 참조) 과는 대조적으로, 일차측 전기 라인 또는 라인들은 자기 코어 주위에 감기지 않는다. 오히려, 일차측 도체 배열의 전기 라인 또는 라인들은 실질적으로 수평으로 연장되는 것이 바람직하고, 이것은 전기 라인 또는 라인들의 곡선들 및 만곡들이 실질적으로 수평 평면 내에서 연장되는 것을 의미한다. "수평" 은 차량이 이동하는 트랙 또는 도로가 경사를 갖지 않는 경우를 지칭한다. 그러한 경사가 존재한다면, 수평 평면은 바람직하게는 또한 트랙 또는 루트의 경사 및 연장을 따르도록 경사진다. 실질적으로 수평인 평면 내의 전기 라인 또는 라인들의 연장은, 예를 들어 US 4,836,344 에 따라 자기 코어 주위에 감겨지는 전기 라인의 하강 및 상승하는 연장과 대조적이다.

바람직하게는, 자기 코어는 이동의 방향으로, 특히 연속적으로, 즉 중단 없이 연장된다. 그러나, 자기 코어 재료의 연속적인 블록들 사이의 작은 갭들은 중단들인 것으로 간주되지 않는다. 한편, 중단은 일차측 도체 배열의 전기 라인 또는 라인들의 폭보다 더 넓은 갭일 것이다.

특히, 자기 코어는 (트랙 또는 루트의 옆에서 디바이스들로의 임의의 전기적 연결들을 배제하는) 일차측 도체 배열의 폭의 30 % 미만, 바람직하게는 20 % 미만의 폭을 가질 수도 있다. 이동의 방향으로 연장되는 좁은 자기 코어를 사용하는 아이디어를 뒷받침하는 기본 발견은, 도체 배열의 폭과 동일한 정도의 크기의 폭을 갖는 도전성 재료의 실드가 자기장들에 대항하여 실드 아래의 영역들을 충분히 차폐하고, 비록 자기 코어가 좁을지라도, 자기 코어는 실드의 효과를 충분히 보상한다는 것이다. 상술한 바와 같이, 보상은 총 시스템을 이차측의 공진 주파수에 대해 조화를 이루게 유지하기 위한 것 뿐아니라, 보상은 또한 일차측과 이차측 사이의 범위에서의 필드의 자속이 실드 없는 자속보다 작지 않거나 상당히 작지 않는 효과를 갖는다. 도체 배열의 전기 라인 또는 라인들의 라인 섹션들이 이동의 방향에 대해 가로질러 연장되는 바람직한 실시형태의 경우, 좁은 자기 코어는 자기 코어 위의 영역에서 높은 자속을 초래할 것이지만, 일차측 도체 배열과 이차측 도체 배열 사이의 다른 영역들에서는 자속을 상당히 증가시키지 않을 것이다. 그러나, 그러한 가로질러 연장되는 전기 라인 섹션의 연장에 대한 총 자속은 자기 코어에 의해 증가된다. 총 자속은 예를 들어 가로질러 연장되는 라인 섹션의 길이에 걸쳐 자속을 적분함으로써 계산될 수 있다.

단지 하나의 자기 코어 대신에, 시스템은 이동의 방향으로 연장되는 2 개 이상의 자기 코어들을 포함할 수도 있다. 그러한 복수의 자기 코어들은 가로질러 연장되는 라인 섹션들의 방향으로 자속의 균질성을 증가시킨다.

예를 들어, 자기 코어 또는 자기 코어들에 의해 생성된 원하는 보상 효과는 수직 방향으로의 자기 코어의 두께 및/또는 전기 라인 또는 라인들 및/또는 실드로의 자기 코어의 거리를 변화시킴으로써 설정될 수 있다. "변화시킴" 은 일차측 전기 도체 배열, 실드 및 자기 코어 또는 코어들의 콤비네이션의 구성을 발견하는 것을 의미한다. 주어진 구성에 대해, 자기 코어 또는 코어들의 두께는 바람직하게는 이동의 방향에서의 연장에 걸쳐 일정하다.

예를 들어, 자기 코어의 재료는 그 재료를 지니고 교류 라인 또는 라인들을 고정시키도록 구성된 미리 제조된 모듈들의 그루브들 및/또는 리세스들에 배치된다. 그러한 모듈의 예는 이하에 기술될 것이다. 자기 코어 재료로 이루어지는 블록들은 접착제를 사용하여 미리 제조된 모듈 상에 고정될 수도 있다.

특히, 다음이 제안된다: 차량, 특히 도로 자동차 또는 경량 철도 차량과 같은 트랙 바운드 차량에 전기 에너지를 전달하기 위한 시스템으로서, 자기장을 생성하고, 이것에 의해 차량에 에너지를 전달하는 전기 도체 배열을 포함하며, 전기 도체 배열은 적어도 하나의 전류 라인을 포함하고, 각각의 전류 라인은 자기장을 생성하는 전류를 반송하도록 구성되거나 자기장을 생성하는 병렬 전류들 중 하나를 반송하도록 구성되며,

- 전류 라인 또는 라인들은 제 1 높이 레벨에서 연장되고,

- 시스템은 자기장을 차폐하는 도전성 실드로서, 트랙 아래에서 연장되고, 제 1 높이 레벨 아래에서 연장되는, 상기 실드를 포함하며,

- 자기 코어는 제 2 높이 레벨에서 트랙을 따라 연장되고 실드 위에서 연장된다.

또한, 차량에 전기 에너지를 전달하기 위한, 특히 도로 자동차 또는 경량 철도 차량과 같은 트랙 바운드 차량에 전기 에너지를 전달하기 위한 시스템을 구축하는 방법으로서, 자기장을 생성하고, 이것에 의해 차량에 에너지를 전달하는 전기 도체 배열이 제공되며, 전기 도체 배열에는 적어도 하나의 전류 라인이 제공되고, 각각의 전류 라인은 자기장을 생성하는 전류를 반송하도록 구성되거나 자기장을 생성하는 병렬 전류들 중 하나를 반송하도록 구성되며,

- 전류 라인 또는 라인들은 제 1 높이 레벨에서 연장되도록 배열되고,

- 자기장을 차폐하는 도전성 실드가 제공되며, 상기 실드는 트랙 아래에서 연장되고, 제 1 높이 레벨 아래에서 연장되도록 배열되며,

- 자기 코어는 제 2 높이 레벨에서 트랙을 따라 연장되고 실드 위에서 연장되도록 제공된다.

제 1 높이 레벨에서 연장되는 것은 전류 라인 또는 라인들이 차량이 이동하는 가상적인 평면 (예를 들어, 철도 차량의 경우에는 레일들의 표면들을 포함하는 평면 또는 도로 자동차의 경우에는 도로의 표면) 에 대한 높이들의 범위 내에서 연장되는 것을 의미한다. 그러나, 교류 라인 또는 라인들의 부분들은 상이한 높이 레벨에서, 특히 제 1 높이 레벨 아래에서 연장될 수도 있다. 이들 부분들은 차량에 에너지를 제공하는 전자기장을 생성하는, 트랙 내 및/또는 트랙 아래의 라인 섹션들로 트랙의 옆에서 디바이스들 (예를 들어, 스위치들, 인버터들, 커패시터들, 인덕터들 및 이들의 조합들) 로부터 교류 라인 또는 라인들의 연결들일 수도 있다. 이것은 교류 라인 또는 라인들의 적어도 (라인의 길이에서) 대다수의 라인 섹션들이 제 1 높이 레벨에서 연장된다는 것을 의미한다.

자기 코어가 연장되는 제 2 높이 레벨은 제 1 높이 레벨 아래에 있을 수도 있으며, 자기 코어는 바람직하게는 실드와 전류 라인 또는 라인들 사이에서 연장되도록 제공된다.

자기 코어는 바람직하게는 이동의 방향으로 연장되도록 제공된다. 이점들 및 실시형태들은 이하에 기술된다.

트랙을 따른 전기 도체들의 배열은 다양한 방식으로 실현될 수 있다. 원칙적으로, 도체들 또는 라인들은 도로 건설 또는 지하 엔지니어링에서 통상 그렇듯이 그라운드 내에 놓인 케이블들일 수 있다. 그러나, 특히 도로 건설의 경우, 라인 또는 라인들을 수용하는 그루브들 또는 다른 수단을 갖는 미리 제조된 모듈들이 바람직하다.

특히, 루트의 표면 상을 드라이브하는 차량들, 특히 도로 자동차들을 위한 루트는 다음의 특징들을 가질 수도 있다:

- 루트는 하나 이상의 전기 라인들의 복수의 라인 섹션들을 위치시키고/위치시키거나 유지하도록 구성된 복수의 정형된 블록들을 포함하고,

- 각각의 정형된 블록은 라인 섹션들 중 적어도 하나를 수용하기 위해 공간들을 형성하는 리세스들 및/또는 공간들의 경계를 정하는 돌출부들을 포함하며,

- 전기 라인 또는 라인들은 공간들을 통해 연장되고,

- 전기 라인 또는 라인들은 루트 상에서 드라이브하고 있는 차량들의 이동 방향으로 및/또는 이동 방향 주위에서 루트의 표면을 따라 연장되며,

- 정형된 블록들 및 전기 라인 또는 라인들은 루트의 베이스층에 의해 지지되고,

- 정형된 블록들 및 전기 라인 또는 라인들은 루트의 커버층에 의해 커버되며,

- 커버층의 재료는 또한 정형된 블록들 및 커버층이 베이스층의 상부 상에 통합된 층을 형성하도록 정형된 블록들의 옆에서 루트의 영역들에 위치된다.

바람직하게는, 실드는 베이스층과 정형된 블록들 사이에 배치된다.

특히, 자기 코어의 재료는 미리 제조된 모듈들 (예를 들어, 상술된 정형된 블록들) 의 그루브들 및/또는 리세스들에 배치되어 모듈들이 재료를 지니도록 하며, 전류 라인 또는 라인들은 모듈들에 의해 고정된다. 예를 들어, 도전성 실드는, 모듈이 트랙 또는 루트의 건설 동안 현장에 배치되기 전에, 미리 제조된 트랙 모듈에 통합될 수 있거나 모듈에 부착될 수 있다. 그러나, 도전성 실드를 먼저 배치하고, 그 후 실드의 상부 상에 모듈 또는 모듈의 부분들을 배치하는 것이 바람직하다. 선택적으로 임의의 추가적인 재료 및/또는 엘리먼트가, 전기 라인 섹션들을 위치시키기 위한 모듈의 정형된 블록이 배치되기 전에 실드의 상부 상에 배치될 수 있다.

가장 바람직하게는, 전류 라인 또는 라인들은 이동의 방향에 대해 가로질러 연장되는 복수의 라인 섹션들을 포함하도록 배열된다. 가로질러 연장되는 라인 섹션들은 이동하는 동안 차량에 에너지를 제공한다. 여기서, 라인 섹션들은 라인에 의해 따라지는 구불구불한 경로의 부분이며, 트랙의 옆에서 자기장들이 서로를 보상하는 이점을 갖는다. 특히, 이들 (및 바람직하게는 모든) 가로질러 연장되는 라인 섹션들은 제 1 높이 레벨에 위치된다. 바람직하지는 않지만, 가로질러 연장되는 라인 섹션들을 연결하는 다른 라인 섹션들의 부분들은 제 1 높이 레벨 아래 및 심지어 실드 아래에서 연장될 수도 있다.

또한, 가로질러 연장되는 라인 섹션들은 차량에서 유도가 발생하는 이차측이 일차측 도체 배열까지의 변화하는 거리를 가질 수도 있다는 이점을 갖는다. 실드 및 자기 코어의 콤비네이션은, 일차측과 이차측 사이의 거리가 가로질러 연장되는 라인 섹션의 길이의 약 30 % 이하인 경우 여전히 이차측에 영향을 미치지 않을 것이다.

실드 재료는 비강자성 재료이지만, 도전성 재료이다. 자기장들은 실드 재료에서 와전류들을 생성하며, 이들은 차례로 실드 너머의 자기장을 보상한다.

실드는 차량이 이동할 수도 있는 트랙에 실질적으로 평행하게 연장될 수도 있다. 실드는 실질적으로 수평으로, 특히 층 내에서 연장될 수도 있다. "평행" 은 차량이 수평 또는 실질적으로 수평인 평면을 따라 이동하고 있는 경우 실드가 수평인 평면 또는 실질적으로 수평인 평면 (상술된 것을 참조) 에서 연장되는 것을 의미한다. 예를 들어, 도로 차량의 경우, 실드는 도로의 표면에 평행하거나 실질적으로 평행하게 연장된다.

실드는 도전성 재료의 복수의 시트들, 예를 들어 알루미늄 시트들을 포함할 수도 있다. 대안적으로, 실드는 금속, 예를 들어 구리의 메시 (mesh) 일 수도 있다. 예를 들어 실드는 미리 제조된 트랙 모듈의 견고하거나 다른 재료에 통합될 수도 있다. 이러한 경우, 실드는 손상에 대해 보호된다. 실드, 특히 메시는 트랙 또는 루트 건축물의 저부에 볼트로 조여지거나 달리 고정될 수도 있다. 한편, 금속 시트들의 형태의 실드가 트랙 또는 루트가 건설되어야 하는 현장에서 배치되는 경우, 손상의 위험은 적고, 시트들의 상부에 콘크리트나 아스팔트와 같은 건축 재료의 층을 배치함으로써 실드가 고정될 수 있다. 특히, 실드는 베이스층과 중간 또는 상부 층 사이와 같은 다른 재료의 수평으로 연장되는 층들 사이에 배치될 수도 있다.

실드는 차량이 이동할 수도 있는 트랙 아래의 (바람직하게는, 이동의 방향에 대해 연속적으로 연장되는) 층에서 연장될 수도 있다. 바람직하게는, 실드의 엘리먼트들 (예를 들어, 시트들) 사이에 상당한 갭들은 존재하지 않는다. 바람직하게는, 임의의 갭은 전기 라인 또는 라인들의 폭보다 작다.

바람직하게는, 전기 도체 배열에 의해 생성되는 자기장은 교번 전자기장의 자기장 성분이며, 즉 교류 전류가 자기장을 생성하는 전기 라인 또는 라인들을 통해 흐른다. 또한, 적어도 하나의 전류 라인이 교류 라인인 것이 바람직하며, 여기서 각 교류 라인은 교류 전류의 유일한 상 또는 복수의 상들 중 하나 (바람직하게는 3개의 상들 중 하나) 를 나르도록 구성된다. 도체 배열을 통해 흐르는 교류의 주파수는 1-100 kHz 의 범위, 특히 10-30 kHz 의 범위, 바람직하게는 약 20 kHz 일 수도 있다.

자기 코어의 재료는 바람직하게는 300 과 10,000 사이의 범위의 상대 투자율 (μ_r) 을 갖는다. 페라이트 또는 페라이트 화합물은 자기 코어의 재료로서 바람직하다.

본 발명의 예들 및 바람직한 실시형태들이 첨부된 도면들을 참조하여 기술될 것이다.
도 1 은 2 개의 레인들을 갖는 도로를 개략적으로 도시하며, 여기서 각 라인들은 미리 제조된 정형된 블록들을 사용하여 레인들 중 하나의 표면 아래에 놓여진다.
도 2 는 루트, 예를 들어 도 1 에 도시된 도로의 부분의 제 1 바람직한 실시형태를 통한 수직 단면도이다.
도 3 은 도 2 의 부분의 확대도이다.
도 4 는 전기 라인들, 특히 케이블들을 지지하기 위한 지지 엘리먼트로서 사용될 수 있는 정형된 블록의 바람직한 실시형태의 사시도이다.
도 5 는 도 4 에 도시된 정형된 블록의 평면도이다.
도 6 은 도 4 및 도 5 의 블록의 반절의 수직 단면도이다.
도 7 은 루트, 즉 철도 차량의 트랙의 제 2 바람직한 실시형태를 통한 수직 단면도이다.
도 8 은 철로 트랙의 제 2 제 1 실시형태의 단면도의 확대도이다.
도 9 는 전자기장을 생성하기 위해, 루트에 통합될 수도 있는 도체 배열의 연속적인 세그먼트들이다.
도 10 은 도체 배열의 2 개의 연속적인 세그먼트들의 천이 구역에서의 3 상 도체 배열의 바람직한 실시형태이며, 여기서 적어도 하나의 정형된 블록의 절삭부는 루트 내의 케이블들을 루트의 옆에서 디바이스들 및/또는 연결들로 지향시키는데 사용된다.
도 11 은 도 10 에 도시된 배열과 유사한 배열이며, 여기서 절삭부는 연속적인 세그먼트들의 3 개의 상들의 2 개의 스타 포인트 연결들을 형성하는데 사용된다.
도 12 는 이동의 방향에 대해 가로질러 연장되는 전기 라인 섹션 및 자기 코어를 포함하는 루트의 간단한 건축물을 개략적으로 도시한다.
도 13 은 일차측 및 이차측 전기 라인들을 포함하는, 에너지를 차량에 유도적으로 전달하는 시스템의 개략 측면도이다.
도 14 는 실드를 포함하는 것을 제외하고는 도 13 과 유사한 배열의 측면도이다.
도 15 는 자기 코어를 포함하는 것을 제외하고는 도 13 및 도 14 와 유사한 배열의 측면도이다.

도 1 의 개략 평면도는 2 개의 레인들 (19a, 19b) 을 갖는 도로 (1) 를 도시한다. 레인들 (19) 은 외측 마진들에서 실선 (3a, 3b) 에 의해 제한되고, 라인 세그먼트들 (9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f, 9g, 9h) 로 이루어지는 공통 점선에 의해 제한된다. 결과적으로, 이동의 방향은 도 1 의 좌측으로부터 우측으로 또는 우측으로부터 좌측으로 연장된다. 레인들 (19) 의 폭은 차량이 레인 (19a) 또는 레인 (19b) 중 어느 하나 상에서 이동할 수 있거나 2 개의 차량들이 레인들 (19) 상에서 서로 나란히 이동할 수 있도록 충분히 크다.

레인들 중 하나, 즉 레인 (19a) 은 전자기장을 생성하는 도체 배열 (7a, 7b, 7c) 이 구비된다. 도체들 (7) (예를 들어, 도체 배열의 각 세그먼트에서의 3 개의 전기 위상 라인들) 및 그 도체들을 제위치에 유지하는 정형된 블록들 (4) 은, 도로를 위에서 보는 경우 비가시적이다. 그러나, 도 1 은 도체들 (7) 및 연속적인 정형된 블록들 (4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4g) 의 라인을 도시한다. 연속적인 정형된 블록들의 라인은 도 1 의 한계들을 너머 우측을 향해 계속된다. 도체 배열은 서로 별개로 동작될 수 있는 적어도 3 개의 연속적인 세그먼트들 (7a, 7b, 7c) 을 포함한다. 이것은, 예를 들어 도체 (7a) 는 그 세그먼트 위에서 차량이 이동하는 동안 동작되는 반면, 다른 세그먼트 (7b, 7c) 는 동작되지 않는다는 것을 의미한다. 차량들이 세그먼트 (7b) 에 도달하는 경우, 이 세그먼트는 스위치 온되고 세그먼트 (7a) 는 스위치 오프된다. 대응하는 스위치들 및/또는 인버터들은 도 1 의 상부 영역에 도시된 디바이스들 (52a, 52b, 52c) 에 통합될 수도 있다.

도체들 (7) 을 놓는 바람직한 방법은 구불구불한 경로 또는 경로들을 형성하는 것이며, 이는 도체가 이동의 방향에 대해 가로질러 연장되는 섹션들을 갖는다는 것을 의미한다. 예를 들어, 도체 (7a) 는 정형된 블록 (4a) 에서 3 개의 가로질러 연장되는 섹션들, 연속적인 블록 (4b) 로의 천이 구역에서 하나의 가로질러 연장되는 섹션, 블록 (4b) 의 영역에서 3 개의 가로질러 연장되는 섹션들, 및 도체 (7a) 가 디바이스 (52b) 에 연결되는 블록 (4c) 에서 하나의 가로질러 연장되는 섹션을 갖는다. 실제로, 도체 배열의 각 세그먼트에 대해 적어도 2 개의 상들을 사용하는 것이 바람직하다.

도 1 의 중간 섹션에는, 이동의 방향에 대해 가로질러 연장되는 2 개의 평행한 라인들이 존재한다. 이들 라인들은 상대적인 이동 및/또는 열 팽창 또는 열 수축을 허용하기 위해 서로의 사이에 갭 (200) 을 갖는 루트 세그먼트들의 단부의 라인들이다. 갭 (200) 은 2 개의 연속적인 정형된 블록들 (4c, 4d) 사이에 위치되고, 도체 (7b) 는 역청과 같은 탄성적으로 변경가능한 재료로 채워질 수도 있는 갭 (200) 을 가로질러 연장된다.

도 2 는 루트의 바람직한 실시형태를 통한 수직 단면도를 도시하며, 여기서 루트 상에서 이동하는 차량들의 이동의 방향은 도 2 의 이미지 평면에 수직으로 연장된다. 도 2 는 예를 들어 도 1 의 레인 (19a) 의 단면을 도시할 수도 있으며, 디바이스들 (52) 이 도시되어 있는 상부 영역에서 도 1 에 위치될 수도 있는 이머전시 레인의 단면을 도시한다. 이머전시 레인은 참조번호 29 에 의해 도 2에 표시된다. 옆으로, 이머전시 레인 (29) 의 우측에 디바이스들 (52) 중 하나가 도 2 에 도시되어 있다.

레인 (19a) 은 예를 들어 20 cm 의 층 두께를 가질 수도 있는 베이스층 (31) 을 포함한다. 베이스층 (31) 의 상부에는, 예를 들어 5 mm 의 두께를 갖는, (알루미늄 플레이트들과 같은) 도전성 재료의 층 (20) 이 놓여 진다. 층 (20) 의 목적은 전자기장을 차폐하는 것, 즉 층 (20) 아래의 전자기파들을 방지하거나 감소시키는 것이다. 층 (20) 은 레인 (19a) 의 폭보다 더 좁고 층 (20) 위에 배치되는 정형된 블록 (4) 의 폭의 범위에 있을 수도 있다.

차폐층 (20) 은 예를 들어 5 cm 의 두께를 가질 수도 있는 중간층 (33) 에 임베딩된다. 중간층 (33) 의 상부에는, 예를 들어 도 1 에 도시된 배열과 유사하게 구불구불한 방식으로, 전기 라인들 (17) 을 유지하기 위한 정형된 블록 (4) 이 배치된다. 블록 (4) 은 예를 들어 15 cm 의 두께를 가질 수도 있다. 블록 (4) 으로부터 중간층 (33) 의 상부 표면으로 하방으로 그리고 이머전시 레인 (29) 을 통해 옆으로 다바이스 (55) 까지의 전기 라인 (17) 의 연결이 도 2 에 도시되어 있다.

블록 (4) 은 20 cm 의 두께를 가질 수도 있는 커버층 (35) 에 임베딩된다. 선택적으로, 상부층 (37) 은 이머전시 레인 (29) 과 레인 (19a) 의 표면을 형성하기 위해 제공될 수도 있다.

베이스층 (31) 은 레인 (19a) 의 전체 폭에 걸쳐 연장된다. 이머전시 레인 (29) 은 동일한 재료이지만, 바람직하게는 예를 들어 8 cm 의 더 작은 두께를 갖는 베이스층 (31a) 을 가질 수도 있다. 커버층 (35) 은 레인 (19a) 의 전체 폭에 걸쳐 연장되며, 이는 커버층 (35) 이 (위에서 사용된 용어로 정형된 블록의 옆의 영역들인) 블록 (4) 의 양 측면들 상의 영역들을 갖는다는 것을 의미하며, 블록 (4) 의 옆의 커버층 (35) 의 두께가 블록 (4) 의 상부의 커버층 (35) 의 두께보다 더 크다는 것을 의미한다. 이머전시 레인 (29) 은 일정한 두께를 갖는 동일한 재료의 커버층 (35a) 을 가질 수도 있다. 그러나, 도체 (17) 을 차폐하기 위해, 전기 절연 재료, 예를 들어 (예를 들어, 1 cm 의 두께를 갖는) 알루미늄의 층 (21) 이 도체 (17) 의 연결 바로 위에 커버층 (35) 의 저부에 위치될 수도 있다. 바람직하게는 이머전시 레인 (29) 의 전체 폭들에 대해 연장되는 그러한 차폐층 (21) 에 의해, 주위로의 전자기 방출이 상당히 감소된다. 도체 배열의 세그먼트들이 차량이 세그먼트 상에서 이동하고 있는 동안에만 동작되는 경우, 차량은 도체 배열에 의해 생성되는 전자기장으로부터 주위를 차폐한다. 따라서, 이머전시 레인 (29) 과 정형된 블록 (4) 사이의 도체 (17) 의 섹션을 차폐하는 것은 사소한 개선만을 초래할 것이다.

베이스층은 모래 시멘트로 만들어질 수도 있다. 중간층 (33) 은 아스팔트로 만들어질 수도 있다. 정형된 블록 (4) 및 커버층 (35) 은 파이버 콘크리트로 만들어질 수도 있다.

도 3 은 도 2 에 도시된 건출물에 대응하는 레인 (19a) 의 건출물의 확대도를 도시한다. 동일한 참조 번호는 건축물의 동일한 부분들을 지칭한다.

차폐층 (20) 이 중간층 (33) 이 생성되기 전에 제공되기 때문에, 중간층 (33) 은 차폐층 (20) 이 위치되는 리세스 (24) 를 가질 것이다.

유사하게, 상방을 향하고, 전기 라인들의 섹션들 (37a, 37b, 37c) 을 포함하며, 바람직하게는 블록 (4) 의 중심 라인의 리세스 (95) 내에 자기 코어 재료 (39) 를 또한 포함하는 정형된 블록 (4) 내의 리세스들은 도 3 의 상부 영역에 개략적으로 나타낸 재료 부분들 (41a, 41b 및 42) 을 수용한다. 이들 재료 영역들은 바람직하게는 전기 라인 섹션들 (37) 또는 자기 코어 재료 (39) 와 리세스들의 벽들 사이의 모든 또는 거의 모든 나머지 개들을 채운다.

도 4 는 정형된 블록 (304) 의 사시도를 나타내고, 도 5 는 2 개의 반절들로 블록 (304) 을 분할하는 중심 라인 (310) 에 대해 수직으로 연장되는 6 개의 리세스들 (315a-315f) 을 포함하는 정형된 블록 (304) 의 평면도를 도시한다. 중신 라인 (310) 은 블록 (304) 이 차량을 위한 루트의 부분을 형성하는 경우 차량의 이동의 방향으로 연장된다.

리세스들 (315) 은 서로 평행하며, 도 5 의 평면에 평행한 동일한 수평 평면 내에 배열된다. 리세스들 (315) 은 블록 (304) 의 총 폭의 약 3/4 에 걸쳐 폭 방향 (도 5 의 수직 방향) 으로 연장된다. 그들은 중심 라인 (310) 에 대해 대칭으로 배열된다.

각각의 리세스는 U 자 형상 단면을 가져 케이블을 수용한다. 리세스들 (315) 을 따라 연장되는 도 5 에 도시된 점선들은 리세스들 (315) 의 중심 라인들이다. 곧은 리세스들 (315) 의 2 개의 대향 단부들의 각각에는, 블록 (304) 의 측방향 에지를 따라 연장되는 주변의 곧은 리세스 (317) 로의 천이들을 형성하는 두갈래로 갈라진 만곡된 리세스 영역들 (316) 이 존재한다. 케이블들은 곧은 리세스들 (315) 로부터 만곡된 리세스 영역 (316) 을 통해 주변의 곧은 리세스 (317) 로 연속적으로 연장되는 방식으로 놓여질 수 있고, 이로 인해 이동의 방향에 대해 수직으로 이동의 방향에 대해 평행으로 연장의 방향을 변경한다. 전기 라인들 (예를 들어, 케이블들) 의 배열들의 예들이 도 10 및 도 11 에 도시되어 있으며, 후술될 것이다.

만곡된 리세스 영역들 (316) 은 리세스 (315) 의 곧은 방향에서 보는 경우, 좌측 또는 우측으로 계속되는 방식으로, 리세스 (315) 를 통해 연장되는 케이블을 배치하는 것을 허용한다. 예를 들어, 케이블 (도 4 및 도 5 에는 도시되지 않음) 은 리세스 (315b) 를 통해 연장될 수도 있고, (리세스 영역 (316) 을 통해 연장하는 동안) 우측으로 터닝할 수도 있으며, 그 후 만곡된 리세스 영역 (316) 의 대향 측상의 리세스들 (315) 에 대해 수직으로 연장되는 곧은 리세스 (317) 을 통해 연장될 수도 있다. 블록 (304) 의 대향 측들 상에는 2 개의 주변의 곧은 리세스들 (317) 이 존재한다. 케이블은 그 후 리세스 (315e) 를 통해 연장될 수도 있다. 도 5 의 하부에 도시되어 있는 리세스 (315a) 의 단부에서,케이블은 다시 리세스 영역 (316) 을 통해 다른 곧은 리세스 (317) 로 다시 터닝할 수도 있다. 다른 리세스들 (315) 은 2 개의 다른 케이블들을 위해 사용될 수도 있다.

도 6 에 도시된 바와 같이, 리세스들 (315, 316, 317) 의 깊이는 상이하다. 리세스 (315) 의 깊이는 하나의 케이블을 수용하기에 충분하다. 만곡된 리세스 영역 (316) 의 깊이는 도 6 의 점선에 의해 표시된 바와 같이 리세스 (315) 의 단부로부터 리세스 (317) 로 증가한다. 만곡된 리세스 영역 (316) 의 저부 프로파일은, 단면도가 리세스되지 않은 블록 (304) 의 영역 (319) 을 포함하기 때문에, 도 6 에 완전히 도시되지 않는다. 만곡된 리세스 영역들 (316) 각각은 만곡된 리세스 영역 (316) 의 2 개의 만곡된 브랜치들 사이에 위치되는 그러한 아일랜드 영역 (319) 을 포함한다. 브랜치들 중 하나는 도 6 의 평면 위에서 연장되고, 다른 브랜치는 도 6 의 평면 아래에서 연장된다. 또, 아일랜드 영역 (319) 은 곧은 리세스 (317) 와 만곡된 리세스 영역 (316) 의 2 개의 브랜치들 사이에 위치된다.

만곡된 리세스 영역 (316) 의 깊이가 곧은 리세스 (317) 를 향하여 증가하기 때문에, 상이한 케이블들이 서로의 위에 놓여질 수 있다. 곧은 리세스 (317) 의 깊이는 동일한 곧은 방향으로 연장되는 서로의 위에 2 개의 케이블들을 정렬하는데 충분하다. 예를 들어, 제 1 케이블은 도 5 의 더 낮은 리세스 (317) 를 통해 연장될 수도 있고, 도 5 의 저부 좌측부에 도시된 리세스 영역 (316) 을 통해 리세스 (315b) 로 좌측으로 터닝할 수도 있다. 또, 제 2 케이블은 리세스 (315a) 를 통해 연장될 수도 있고, 리세스 (317) 로 터닝할 수도 있으며, 이로 인해 제 1 케이블을 (위에서 보는 경우) 교차한다.

위에 주어진 케이블들 또는 전기 라인들의 연장에 관한 예는 4 개의 구불구불한 케이블들을 놓기 위한 하나의 특정의 애플리케이션을 지칭한다. 그러나, 도 4 내지 도 6 에 도시된 정형된 블록 (304) 의 사용은 이러한 애플리케이션에 제한되지 않는다. 오히려, 예를 들어, 3 개보다 더 적거나 더 많은 케이블들이 도 5 및 도 6 에 도시된 블록 (304) 를 사용하여 놓여질 수 있다.

도 4 에 도시된 블록 (304) 의 측 표면들은 리세스들, 특히 보어들 (290a, 290b, 292a, 292b, 290c) 을 포함한다. 다른 리세스들은 도 4 에서 가시적이지 않은 측 표면들에 위치된다. 도시된 예에서, (도 4 의 우측 상의) 이동의 방향으로 연장되는 측 표면은 3 개의 리세스들 (292a, 292b, 292c) 을 포함한다. 모든 리세스들 (292) 은 앵커 (294a, 294c) 를 포함하고, 여기서 앵커 또는 리세스 (292b) 는 도시되지 않는다. 앵커들 (294) 은 측 표면으로부터 돌출부들로서 연장된다. 커버층이 304 의 옆의 영역들을 채우도록 제공되는 경우, 앵커들 (294) 은 커버층의 재료에 의해 임베딩된다.

이동의 방향으로 대향하는 측 표면의 리세스들 (290a, 290b) 은 또한 앵커들 (291) 을 포함하며, 여기서 리세스 (290a) 의 앵커는 도 4 에 도시되지 않는다. 이들 앵커들은 이웃하는 블록 (도 4 에 도시되지 않음) 이 측 표면 근처에 배치되기 전에 리세스들 (290) 내에 고정된다. 이웃하는 블록은 블록 (304) 의 측 표면을 향해 이동되어, 앵커들 (291) 이 이웃하는 블록의 대응하는 리세스들에 삽입되도록 한다. 그 후, 또는 바로 전에, 충전 재료 (filling material) 가 이웃하는 블록의 대응하는 리세스들에 도입되어 앵커들 (291) 과 대응하는 리세스들 사이의 갭들을 채운다. 충전 재료는 2-성분 접착제일 수도 있다.

도 7 은 철도 차량을 위한 트랙의 건축물을 통한 단면도를 도시한다. 도 8 은 철도 차량을 위한 트랙의 변경된 건출물을 통한 확대 단면도를 도시한다. 양 도면에서, 서로 평행하게 연장되는 2 개의 레일들은 303a, 303b 로 표시된다. 레일들 (303) 사이에서, 블록 (304) 은 케이블들을 수용하기 위해 배치된다. 블록 (304) 은 도 4 의 미리 제조된 정형된 블록일 수도 있다. 도 7 및 도 8 에 도시된 실시형태들은 도 8 에서는 직사각형이고 도 7 에서는 U자 형상인 베이스층 (10) 에 대해 상이하다. 또한, 도 7 은 언더그라운드 (35) 를 도시한다. 또한, 도 7 은 트랙의 양측면들 상의 그라운드 (12) 의 2 개의 부분들을 도시한다. 도 7 및 도 8 에 따른 루트 건축물의 공통 부분들 및 엘리먼트들은 동일한 참조 번호들을 사용하여 이하에 기술될 것이다. 예를 들어, 자기 코어에 대한 차이들은 강조될 것이다.

(복수의 엘리먼트들로 이루어지는) 미리 제조된 트랙 모듈의 배치를 준비하기 위해, 언더그라운드는 콘크리트의 베이스층 (10) 을 포함한다. 또한, 베이스층 (10) 의 양 대향 측면들 상에는, 도관들 (361) 이 놓여진다 (도 8 에 만 도시됨). 특히, 이들 도관들 (361) 은 트랙 모듈의 전기 및 전자 디바이스들을 연결하기 위한 전기 연결 케이블들을 배치하는데 사용된다. 이들 케이블들은 예를 들어 캐비티 (cavity) 에서 트랙의 옆에 위치된 인버터들을 연결하는 전력 공급 라인의 부분들이다.

도 8 에 도시된 모든 다른 부분들은 미리 제조된 트랙 모듈의 상부 표면 상에 놓여지는 브릭층 (brick layer) (340) 을 제외하고 미리 제조된 트랙 모듈의 부분들이다. 브릭층 (340) 은 레일들 (303) 및 다른 부분들이 위치되는 미리 제조된 트랙 모듈의 중앙 영역의 양 측면들 상에 연장된다. 브릭층 (340) 은 트랙 건축물의 거의 수평으로 연장되는 표면을 형성하도록 작용한다 (도 7 참조). 브릭층 대신에, 그라운드 (12) 와 트랙 모듈의 중앙 부분 사이의 갭이 콘크리트와 같은 다른 재료로 채워질 수 있다.

도 8 및 도 7 에 도시되어 있는 트랙 모듈의 실시형태는 바람직하게는 콘크리트로 제조된 U 자 형상 저부층 (15) 을 포함한다. 종래의 콘크리트, 플라스틱 재료를 포함하는 콘크리트 및 섬유 보강 콘크리트와 같은 임의의 종류의 콘트리트 재료가 사용될 수도 있다. 특히, 콘크리트는 종래의 금속 메시들에 의해 장갑될 수도 있다. 그러나, 보강을 위한 섬유 입자들을 포함하고 플라스틱 엘리먼트들을 포함하는 경량 콘크리트를 사용하는 것이 바람직하다. 그러한 콘크리트 재료는 트랙 상을 이동하는 임의의 철도 차량에 의해 야기된 진동들이 감쇠되는 다른 이점을 갖는다.

U 자 형상 저부층 (15) 은 U 의 2 개의 아암들 사이에 절삭 영역에 위치되는 트랙 모듈의 중앙 영역을 정의한다. 이러한 중앙 절삭 영역은 상부에 대해 개방되고 저부로부터 상부로 진동들의 추가의 댐핑을 위한 엘라스토머 재료로 제조된 층 (345), 차폐 엘리먼트 (355), (도 8 및 도 7 에 도시되지 않은) 도체 배열을 지지하는 지지 엘리먼트 (304) 및 고무로 제조된 커버 (351) 를 포함한다.

층 (345) 은 트랙 모듈의 중앙 영역의 전체 길이에 걸쳐 수평 방향으로 연장된다. 중앙 영역들의 측면 마진들의 영역들에서, 2 개의 레일들 (303a, 303b) 은 층 (345) 의 상부 상에 배치된다. 본 기술에서 원칙적으로 알려져 있는 바와 같이, 레일들 (303) 은 바람직하게는 폴리우레탄과 같은 플라스틱 재료로 제조된 내측 및 외측 고정 엘리먼트들 (335, 336) 을 사용하여 제위치에 유지된다. 지지 엘리먼트 (304) 는 리세스들 (315, 317) 을 포함하고 도 1 내지 도 5 에 도시된 바와 같이 구성될 수도 있다. 지지 엘리먼트 (304) 는 내측 고정 엘리먼트들 (336) 사이에 타이트하게 끼워맞춰진다.

지지 엘리먼트 (304) 아래에, 도체 배열에 의해 생성된 전자기장들을 차폐하는 실드 (355) 가 슈들 (shoes) (299a, 299b) 사이에 연장되며, 이것에 의해 슈들 (336) 을 전기적으로 접촉시킨다. 대안적인 실시형태에서, 실드는 레일들 중 단지 하나에 연결될 수도 있다. 이러한 실시형태는, 차량이 2 개의 레일들을 전기적으로 연결하고 있는 효과를 사용하여 트랙이 차량 검출 시스템과 결합되는 경우 사용된다.

커버 (351) 는 2 개의 레일들 (303) 의 상부 부분들 사이에 연장되고, 지지 엘리먼트 (304) 와 레일 (303) 사이의 그루브들 내로 하향하여 돌출함으로써 기계적으로 고정된다. 도 8 에 도시된 것 외에, 부분들 (15, 345, 355, 335, 336, 304 및 351) 을 포함하는 (그리고 선택적으로 도체 배열과 같은 다른 부분들을 포함하는) 미리 제조된 트랙 모듈은 먼저 제조되고, 그 후 베이스층 (10) 의 상부 상에 위치된다. 그러나, 트랙 모듈의 상이한 부분들은, 예를 들어 도체 배열을 리세스들 (315, 317) 내로 배치하기 위한 커버 (351) 는 현장에서 제거될 수 있다. 도체 배열을 놓은 후, 커버는 다시 제위치에 놓여질 수 있다. 이전에 언급된 바와 같이, 도체 배열은 대안적으로 미리 제조된 트랙 모듈의 일부일 수 있어서, 유지보수 및 수리를 제외하고는 커버 (351) 을 제거할 필요가 없도록 한다.

바람직하게는, 도체 배열은, 도체 배열의 라인들 또는 와이어들이 리세스들의 에지들의 높이 레벨 위로 돌출하지 않는 방식으로 지지 엘리먼트의 리세스들 내에 배치된다. 따라서, 지지 엘리먼트를 향하고 있는 거의 평면인 표면을 갖는 커버는 지지 엘리먼트의 최대 가능한 상부 표면 상에 안착할 수 있다.

도 7 에 도시된 건출물은 실드 (355) 와 정형된 모듈 (304) 사이에 배치되는 중간층 (341) 의 하측면상의 리세스 (339) 를 포함한다. 도 8 에 도시된 건축물과는 대조적으로, 도 7 의 정형된 모듈 (304) 은 실드 (355) 까지 연장되지 않고, 중간층 (341) 에 의해 실드 (355) 로부터 분리된다.

도 7 에 도시된 건축물에 대안적으로, 리세스 (339) 가 중간층 (341) 의 상부측 상에 위치될 수도 있고, 및/또는 도 8 에 도시된 건축물과 유사하게 정형된 모듈 (304) 의 하측면상에 위치될 수도 있다. 그러나, 도 8 의 정형된 모듈 (304) 은 실드 (355) 에 대해 수직 방향으로 연장되며, 즉 정형된 모듈 (304) 과 실드 (355) 사이에 중간층이 존재하지 않는다. 도 8 에 도시된 건축물 내의 자기 코어를 위한 리세스는 참조 번호 (349) 에 의해 표시된다.

도 7 및 도 8 에 도시된 리세스들 (339, 349) 은 도면들의 이미지 평면에 수직인 이동의 방향으로 연장된다. 수직 방향에 대한 리세스 (339, 349) 의 적어도 일부는 도 12 에 도시된 개략도와 유사하게 자기 코어 재료 (도 7 및 도 8 에는 도시하지 않음) 로 채워진다. 그러나, 도 12 는 리세스 (439) 가 정형된 블록 또는 재료층 (404) 의 상측 상에 제공되고, 따라서 상부를 향해 개방되어 있는 변형을 도시한다. 루트의 건설 동안, 리세스 (439) 는 소정의 미리 정의된 높이 까지 자기 코어 재료 (39) 로 채워질 것이고, 그 후 일차측 도체 배열의 라인 또는 라인들이 놓여진다. 이동의 방향 (이동의 방향은 도 12 의 이미지 평면에 수직이다) 에 대해 가로질러 연장되는 하나의 라인 섹션 (407) 이 도 12 에 도시된다. 실드 (도 12 에 도시하지 않음) 는 정형된 모듈 또는 재료층 (404) 의 저부 표면에 위치될 수도 있거나 더 아래에 위치될 수도 있다.

도 7 에 도시된 실시형태에서, 실드 (355) 가 먼저 놓이고, 그 후 리세스 (339) 내에 자기 코어 재료를 이미 포함하고 있는 미리 제조된 중간층 (341) 이 실드 (355) 의 상부 상에 배치된다. 예를 들어, 자기 코어 재료는 접착제를 사용하여 중간층 모듈 (341) 에 고정될 수도 있다. 대안적으로, 자기 코어 재료는 실드 (355) 의 상부측 상에 먼저 배치될 수도 있고, 그 후 중간층 (341) 이 콘크리트와 같은 넌-솔리드 (non-solid) 원자재로부터 생성될 수도 있다.

도 8 에 도시된 건축물에서의 자기 코어의 생성은 도 7 에 도시된 건축물에 대해 전에 설명된 바와 동일한 방식으로 수행될 수도 있다. 그러나, 자기 코어 재료가 실드 (355) 의 상부 상에 정형된 모듈 (304) 을 배치하기 전에 정형된 모듈 (304) 에 고정되거나, 배열의 상부 상에 정형된 모듈 (304) 을 배치하기 전에 실드 (355) 의 상부 상에 먼저 배치되도록, 도 8 에는 중간층이 존재하지 않는다.

도 9 는 차량 (도시하지 않음) 의 이동의 경로을 따라 (우로부터 좌로 또는 그역으로) 연장되는 도체 배열의 6 개의 세그먼트들 (157a 내지 157f) 을 도시한다. 세그먼트들 (157) 은 서로 독립적으로 동작될 수 있다. 그들은 전기적으로 서로 병렬로 연결된다. 차량은 세그먼트들 (157) 중 하나의 세그먼트 또는 하나 보다 많은 세그먼트들에 의해 생성되는 전자기장을 수신하는 수신 디바이스를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 차량의 수신 디바이스가 세그먼트 (157c) 위에 위치되는 경우, 적어도 이러한 세그먼트 (157c) 는 전자기장을 생성하고 차량에 에너지를 제공하도록 동작된다. 또한, 차량은 충분하지 않은 에너지가 세그먼트들 (157) 로부터 수신되는 경우 차량을 동작시키는데 사용될 수도 있는 에너지 저장장치를 포함할 수도 있다.

2 개의 연속적인 세그먼트들 (157) 사이의 각 인터페이스에는, 캐비티 내에, 바람직하게는 루트의 옆의 그라운드 내에 배치되는 인버터 (152a 내지 152e) 가 제공된다. DC (직류) 전력 공급 라인 (141a, 141b) 이 또한 도 9 에 도시되어 있다. 그것은 직류를 생성하는 발전소와 같은 에너지 소스 (51) 에 연결된다.

도 10 은 트랙으로 및/또는 트랙으로부터 전도하는 라인들을 위한 영역 (609) 이 존재하는 것을 제외하고, 도 4 에 도시된 종류의 정형된 블록들 (304) 에 의해 정의될 수도 있는 트랙 또는 트랙의 부분의 외측 한계들 (504) 을 점섬으로 도시한다. 예를 들어, 영역 (609) 은 블록의 일측면에서 절삭부 (341) 내에 위치될 수도 있다. 그러한 절삭부는 블록들에 의해 제위치에 유지되는 전기 라인들로 이루어지는 도체 배열을 완성하는 것을 용이하게 한다.

도 10 에 도시된 도체 배열은 3상 도체 배열이며, 즉 도 10 에 도시된 도체 배열의 2 개의 세그먼트들 각각은 3상 교류 전류의 3 개의 상들을 전도시키는 3 개의 위상 라인들 (507a, 507b, 507c; 508a, 508b, 508c) 을 포함한다. 3개의 상들 중 하나의 상 (507a, 508a) 은 단일 라인으로 표시되고, 3개의 상들 중 두번째 상 (507b, 508b) 은 이중 라인으로 표시되며, 3개의 상들 중 세번째 상 (507c, 508c) 은 삼중 라인으로 표시된다. 모든 전기 라인들은 이동의 방향 (좌측으로부터 우측으로 또는 그 역으로) 으로 구불구불한 방식으로 연장되어 있다. 도 10 에 도시된 영역은 도체 배열의 2 개의 연속적인 세그먼트들의 천이 영역이다. 각 세그먼트는 서로 개별적으로 동작될 수 있지만, 세그먼트들은 또한 동시에 동작될 수 있다. 도 10 은 기본 개념, 즉 연속적인 세그먼트들의 중첩하는 영역들의 개념의 바람직한 실시형태를 도시한다. 바람직하게는, 실드 (도시하지 않음, 예를 들어 도 10 의 이미지 평면에 평행하게 위치됨) 는 점선들 (504) 에 의해 경계가 지어지는 영역, 영역 (609), 및 라인들 (507, 508) 이 트랙 또는 루트의 옆에서 디바이스들로 안내되는 영역을 커버한다.

아래에 기술되는 구불구불한 3상 도체 배열은 또한, 외부 디바이스들로의 연결이 상이한 방식으로 행해지는 경우 실현될 수 있다. 도 10 의 좌측에 도시된 세그먼트는 위상 라인들 (507a, 507b, 507c) 을 포함한다. 이들 위상 라인들 (507) 의 연장을 좌측에서 우측으로 따르는 경우, 절삭 영역 (609) 에 도달하는 각 위상 라인 (507) 은 위상 라인들 (507) 을 동작시키는 임의의 디바이스 (도시하지 않음) 를 향해 정형된 블록들의 연속적인 라인으로부터 멀리 안내된다. 예를 들어, 위상 라인 (507b) 은 절삭부 (609) 에 도달하고, 여기서 절삭부 (609) 는 종료한다. 위상 라인 (507b) 과는 대조적으로, 위상 라인들 (507a, 507c) 은 절삭부 (609) 를 향하는 정형된 블록들의 라인의 반대측으로부터 연장되는 라인 섹션을 갖는 절삭부 (609) 에 도달한다.

3 개의 위상 라인들 (507) 각각은 이동의 방향에 대해 가로질러 연장되는 라인 섹션들을 포함한다. 이들 가로질러 연장되는 섹션들은 이동의 방향에서 위상들의 반복하는 시퀀스를 형성하며, 즉 제 1 위상 라인 (507a) 의 섹션을 제 2 위상 라인 (507b) 의 섹션이 뒤따르고, 제 2 위상 라인 (507b) 의 섹션을 제 3 위상 라인 (507c) 의 라인 섹션이 뒤따르는 등등이다. 위상 라인들의 이러한 반복된 시퀀스로 계속하기 위해, 이웃하는 세그먼트의 위상 라인 (508b) (제 2 위상 라인) 이 절삭 영역 (609) 를 통해 안내되어, 다른 세그먼트의 제 1 위상 라인 (507a) 과 제 3 위상 라인 (507c) 사이에서 가로질러 연장되는 라인 섹션을 형성하며, 여기에서 이들은 영역 (609) 에 도달한다. 즉, 제 2 세그먼트의 제 2 위상 라인 (508b) 은 제 1 세그먼트의 제 2 위상 라인 (507b) 을 대체하여 위상 라인들의 반복되는 시퀀스로 계속된다. 제 2 세그먼트의 다른 위상 라인들, 즉 제 1 위상 라인 (508a) 및 제 3 위상 라인 (508c) 은 대응하는 방식으로 절삭 영역 (609) 을 통해 안내되어, 이동의 방향으로의 연장이 고려되는 경우 위상들의 시퀀스가 도 10 의 좌측의 제 1 세그먼트에 대한 것과 동일하도록 한다.

도 11 은 영역 (609) 이 상이한 목적을 위해 사용되는 유사한 배열을 도시한다. 도 10 및 도 11 에서 동일한 참조 번호들이 동일한 특징들 및 엘리먼트들을 지칭한다.

도 11 은 2 개의 연속적인 세그먼트들, 예를 들어 도 10 의 우측 상에 도시된 세그먼트 및 도체 배열의 다른 세그먼트의 천이 영역을 도시한다. 이러한 다른 세그먼트의 위상 라인들은 그 다른 세그먼트의 509a (제 1 위상 라인), 509b (제 2 위상 라인), 및 509c (제 3 위상 라인) 에 의해 표시된다. 도 11 에 도시된 실시형태에서, 절삭부 (609) 는 각 세그먼트의 3 개의 상들 사이에 전기 연결들을 확립하기 위한 영역으로서 사용되며, 즉 스타 포인트 연결이 각 세그먼트에 대해 행해진다. 스타 포인트들은 511a 또는 511b 로 표시된다. 바람직하게는, 스타 포인트 (511) 의 위치는 위상 라인들의 라인 섹션들 보다 커버층의 상부 표면까지 더 큰 거리에 있으며, 여기서 위상 라인들은 정형된 블록들에 의해 정의되는 리세스들 또는 스페이스들 내에 위치된다. 따라서, 스타 포인트 연결들은 잘 보호된다.

도 13 내지 도 15 는 일차측 및 이차측 전기 라인들을 포함하는, 차량에 에너지를 유도적으로 전달하는 시스템의 개략 측면도를 도시한다. 일차측 라인들은 작은 사각형들 (501a - 501o) 로서 도시된다. 이들 사각형들은 3 상 도체 배열의, 예를 들어 도 10 및 도 11 에 도시된 배열의 전기 라인들의 가로질러 연장되는 라인 섹션들의 단면들을 상징한다. 이들 가로질러 연장되는 라인 섹션들 (501) 은 교류 전자기장을 생성하며, 특히 이동 방향으로 또는 이동 방향에 대해 반대로 이동하는 자기파를 생성한다. 이동 방향은 도 13 내지 도 15 에서 좌측에서 우측으로 또는 우측에서 좌측으로 연장된다.

도 13 내지 도 15 의 더 높은 위치에, 차량의 이차측 배열의 도체들이 도시되고, 502a - 502i 에 의해 표시된다. 이들 이차측 도체들은 또한 이동의 방향에 대해 가로질러 연장된다. 이차측 도체들 (502) 의 상부 상에는, 자기 코어 재료의 층 (510) 이 존재한다. 그러나, 코어 (510) 의 높이는 자속선들의 경로를 보여주기 위해 스케일대로 도시되지 않는다. 동일한 것이 도 14 및 도 15 의 자기 코어들 (510, 530) 에 적용된다. 모든 이들 자기 코어들은 바람직하게는 일차측 및 이차측 도체들의 수직 연장 및 이들 도체들 사이의 수직 거리들에 비해 수직 방향에서 더 작다.

도 13 내지 도 15 는 또한 자속선들 (즉, 도면들에서 도시된 단면들의 3개의 상이한 구성들 및/또는 위치들에 대해 일차측 도체들 (501) 에 의해 생성되는 자기장의 필드 라인들) 을 도시한다.

도 13 은 일차측 도체들 (501) 아래에 도전성 재료의 실드가 존재하지 않고 일차측 도체들 (501) 아래 또는 일차측 도체들 (501) 에 자기 코어 재료가 존재하지 않는 구성을 도시한다. 결과적으로, 플럭스 라인들은 일차측 도체 배열 아래의 영역들에 깊이 침투한다.

도 14 는 일차측 도체들 (501) 아래에 도전성 재료의 실드 (520) 가 존재하는 구성을 도시한다. 실드 (520) 는 거의 완전히 실드 (520) 를 통한 자기장 라인들의 침투를 방지한다. 결과적으로, 필드 라인들은 실드 (520) 위에서 우회되어, 그들이 실드 (520) 와 이차측 도체 배열 (502) 사이에서 거의 수평으로 연장된다. 그러나, 실드 (520) 내의 와전류들에 의해 야기된 에너지 손실들로 인해, 이차측 도체 배열의 자속은 감소된다.

도 15 에 도시된 구성은 도 14 에 도시된 구성의 실드 (520) 대신에 자기 코어 재료 (530) 의 층 또는 라인을 포함한다. 자기 코어 재료 (530) 의 수직 위치는 도 14 의 실드 (520) 의 수직 위치보다 약간 더 높다.

자기 코어 재료 (530) 의 효과는 자기장 라인들이 자기 코어 재료 (530) 로 끌려지며, 즉 자기 코어 재료 (530) 에 거의 수직으로 연장되지만, 자기 코어 재료 (530) 에 의해 재지향되어 층 또는 라인의 수평 연장을 뒤따른다는 것이다. 또한, 자기 코어 재료 (530) 는 이차측 도체 배열에서 자속을 증가시킨다.

도 12 에 도시된 구성으로 되돌아 가서, 수평으로, 즉 가로질러 연장되는 라인 섹션 (407) 에 평행하게 연장되는 자기 코어 재료 (39) 아래에 추가적인 실드가 존재하지 않는다면, 도 15 에 도시된 구성은 도 12 의 점선 XIV 에 의해 나타낸 단면에 대응한다. 즉, 도 14 에 도시된 단면은 점선 XIV 에서 도 12 의 이미지 평면에 대해 수직으로 연장될 것이다. 유사하게, 도 15 에 도시된 단면은 자기 코어 (39) 와 교차하는 점선 XV 에서 도 12 의 이미지 평면에 대해 수직으로 연장될 것이다. 이것은 도 14 에 도시된 구성 및 도 14 에 도시된 결과적인 자속선들이 도 12 의 점선 XIV 의 영역에서의 상황을 근사적으로 나타낸다는 것과 도 15 에 도시된 구성 및 자속선들이 도 12 의 점선 XV 에서의 상황을 나타낸다는 것을 의미한다. 도전성 재료의 실드가 도 15 에 도시된 상황에 영향을 미치지 않는 이유는 자기 코어 재료가 자속선들을 끌어당기고 재지향시킨다는 것이다. 그러나, 자기 코어 재료의 작은 두께로 인해, 비교적 작은 자속은 자기 코어 재료 (530) 아래의 하나의 자속선에 의해 도 15 에 도시된 바와 같이 자기 코어 재료 바로 아래에서도 효과적이다.

이차측 도체 배열에서의 자기장에 의해 야기되는 유도가 가로질러 연장되는 라인 섹션들의 길이에 걸쳐 (즉, 도 12 에서 좌로부터 우로) 적분되는 경우, 자기 코어 및 실드가 적절하게 구성된다면, 총 유도 및 결과적인 전류는 일차측에 실드 및 자기 코어가 없는 대응하는 상황에 대응할 수도 있다. 실드는 자속을 감소시키지만, 실드 아래의 거의 전체 영역을 차폐하고, 자기 코어 재료는 도 12 에 도시된 단면의 중앙 영역에서 자속을 증가시킨다. 즉, 실드는 자기 코어 재료의 요구되는 양을 감소시키는 것을 돕고, 실드의 플럭스 약화 효과는 자기 코어 재료에 의해 보상된다.

Claims (10)

1. 차량, 특히 도로 자동차 또는 경량 철도 차량과 같은 트랙 바운드 차량에 전기 에너지를 전달하는 시스템으로서,
   상기 시스템은, 자기장을 생성하고, 이것에 의해 상기 차량에 에너지를 전달하는 전기 도체 배열 (7) 을 포함하며,
   상기 전기 도체 배열 (7) 은 적어도 하나의 전류 라인 (507, 508, 509) 을 포함하고, 각각의 전류 라인 (507, 508, 509) 은 상기 자기장을 생성하는 전류를 반송하도록 구성되거나, 상기 자기장을 생성하는 병렬 전류들 중 하나를 반송하도록 구성되며,
   - 상기 전류 라인 또는 라인들 (507, 508, 509) 은 제 1 높이 레벨에서 연장되고,
   - 상기 시스템은 상기 자기장을 차폐하는 도전성 실드 (20; 355; 520) 로서, 트랙 아래에서 연장되고, 상기 제 1 높이 레벨 아래에서 연장되는, 상기 실드 (20; 355; 520) 를 포함하며,
   - 자기 코어 (39) 가 제 2 높이 레벨에서 상기 트랙을 따라 연장되고, 상기 실드 (20; 355; 520) 위에서 연장되는, 차량에 전기 에너지를 전달하는 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 자기 코어 (39) 가 연장되는 상기 제 2 높이 레벨은 상기 제 1 높이 레벨 아래에 있고,
   상기 자기 코어 (39) 는 상기 실드 (20; 355; 520) 와 상기 전류 라인 또는 라인들 (507, 508, 509) 사이에 연장되는, 차량에 전기 에너지를 전달하는 시스템.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 자기 코어 (39) 는 이동의 방향으로 연장되는, 차량에 전기 에너지를 전달하는 시스템.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 자기 코어 (39) 의 재료는 그 재료를 반송하도록 그리고 상기 전류 라인 또는 라인들을 고정하도록 구성된 미리 제조된 모듈들의 그루브들 및/또는 리세스들에 배치되는, 차량에 전기 에너지를 전달하는 시스템.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 전류 라인 또는 라인들 (507, 508, 509) 은 상기 제 1 높이 레벨에서 이동의 방향에 대해 가로질러 연장되는 복수의 라인 섹션들 (407) 을 포함하는, 차량에 전기 에너지를 전달하는 시스템.
6. 차량 (81; 92), 특히 도로 자동차 또는 경량 철도 차량과 같은 트랙 바운드 차량에 전기 에너지를 전달하기 위한 시스템을 구축하는 방법으로서,
   자기장을 생성하고, 이것에 의해 상기 차량 (81; 92) 에 에너지를 전달하는 전기 도체 배열 (7) 이 제공되며,
   상기 전기 도체 배열 (7) 에는 적어도 하나의 전류 라인 (507, 508, 509) 이 제공되고, 각각의 전류 라인 (507, 508, 509) 은 상기 자기장을 생성하는 전류를 반송하도록 구성되거나, 상기 자기장을 생성하는 병렬 전류들 중 하나를 반송하도록 구성되며,
   - 상기 전류 라인 또는 라인들 (507, 508, 509) 은 제 1 높이 레벨에서 연장되도록 배열되고,
   - 상기 자기장을 차폐하는 도전성 실드 (20; 355; 520) 가 제공되며, 상기 실드 (20; 355; 520) 는 트랙 아래에서 연장되도록, 그리고 상기 제 1 높이 레벨 아래에서 연장되도록 배열되며,
   - 자기 코어 (39) 가 제 2 높이 레벨에서 상기 트랙을 따라 연장되도록, 그리고 상기 실드 (20; 355; 520) 위에서 연장되도록 제공되는, 차량에 전기 에너지를 전달하는 시스템을 구축하는 방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 자기 코어 (39) 가 연장되는 상기 제 2 높이 레벨은 상기 제 1 높이 레벨 아래에 있고,
   상기 자기 코어 (39) 는 상기 실드 (20; 355; 520) 와 상기 전류 라인 또는 라인들 (507, 508, 509) 사이에 연장되도록 제공되는, 차량에 전기 에너지를 전달하는 시스템을 구축하는 방법.
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
   상기 자기 코어 (39) 는 이동의 방향으로 연장되는, 차량에 전기 에너지를 전달하는 시스템을 구축하는 방법.
9. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 자기 코어 (39) 의 재료는 미리 제조된 모듈들이 상기 재료를 반송하도록 상기 미리 제조된 모듈들의 그루브들 및/또는 리세스들에 배치되고,
   상기 전류 라인 또는 라인들은 상기 미리 제조된 모듈들에 의해 고정되는, 차량에 전기 에너지를 전달하는 시스템을 구축하는 방법.
10. 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전류 라인 또는 라인들 (507, 508, 509) 은 상기 제 1 높이 레벨에서 이동의 방향에 대해 가로질러 연장되는 복수의 라인 섹션들 (407) 을 포함하도록 배열되는, 차량에 전기 에너지를 전달하는 시스템을 구축하는 방법.

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