KR101930601B1 - 차량에 전기 에너지를 제공하는 장치, 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량, 특히 궤도 구속 차량에 전기 에너지를 제공하는 장치에 관한 것으로, 본 장치는 교번 전자기장을 받아서 전자기 유도로 교류를 발생시키는 수용 장치 (200) 를 포함하며, 상기 수용 장치 (200) 는 전기 전도성 재료로 된 다수의 권선 및/또는 코일 (9, 10, 11) 을 포함하며, 각각의 권선 또는 코일 (9, 10, 11) 은 교류의 개별적인 상(phase)을 발생시키도록 되어 있다.

Description

차량에 전기 에너지를 제공하는 장치, 시스템 및 방법{ARRANGEMENT, SYSTEM AND A METHOD FOR A VEHICLE WITH ELECTRIC ENERGY}

차량용 전기 에너지의 유도적 수용{INDUCTIVELY RECEIVING ELECTRIC ENERGY FOR A VEHICLE}

통상적인 레일 차량, 모노레일 차량, 트롤리 버스 및 다른 수단(예컨대, 다른 기계적 수단, 자기적 수단, 전자적 수단 및/또는 광학적 수단) 에 의해 궤도상에서 안내되는 차량과 같은 궤도 구속 차량에서는, 궤도상에서의 추진과 보조 시스템(차량의 동력을 발생시키지 않음)을 위한 전기 에너지가 필요하다. 이러한 보조 시스템은 예컨대 조명 시스템, 가열 및/또는 공기 조화 시스템, 환기 및 승객 정보 시스템이다. 그러나, 좀더 구체적으로 말하면, 본 발명은 꼭 궤도 구속 차량일 필요는 없는(그러나 바람직하게는 그러한 차량인) 차량에 전기 에너지를 전달하는 것에 관련되어 있다. 일반적으로, 차량은 예컨대 전기 작동식 추진 모터를 갖는 차량일 수도 있다. 상기 차량은 또한 하이브리드 추진 시스템, 예컨대 전기 에너지 또는 전기 화학적으로 저장되는 에너지나 연료(예컨대, 천연 가스, 가솔린 또는 휘발유) 와 같은 다른 에너지로 작동될 수 있는 시스템을 갖는 차량일 수도 있다.

궤도 구속 차량, 특히 대중 승객 수송용 차량은 보통 전기 레일이나 오버헤드 라인와 같은 궤도를 따르는 라인 컨덕터와 기계/전기적으로 접촉하는 컨택터를 포함한다. 차량에 탑재되는 적어도 하나의 추진 모터는 외부 궤도나 라인으로부터 전력을 공급받아서 기계적 추진 에너지를 발생시킨다.

시가 전차 또는 다른 지역 열차는 보통 시내의 오버헤드 송전선을 통해 작동된다. 그러나, 특히 도시의 역사적인 곳에서는 오버헤드 송전선이 바람직하지 않다. 다른 한편, 땅 또는 땅 근처에 있는 컨덕터 레일은 안전 문제를 일으킨다.

WO 95/30556 A2 에는 차도 전력공급식 전기 차량 시스템이 개시되어 있다. 모든 전기 차량은 전기/기계적 배터리 네트워크와 같은 전류에서 얻어지는 에너지로 신속히 충전되거나 통전될 수 있는 하나 이상의 차량탑재 에너지 저장 요소 또는 장치를 갖고 있다. 이 에너지 저장 요소는 차량이 운전 중일 때 충전될 수 있다. 충전은 전력 커플링 요소의 네트워크, 예컨대 차도에 매설된 코일을 통해 일어난다. 승객의 안전을 높히기 위해 유도가열 코일이 승객 승차/하차 구역에에 위치한다.

차도의 길이를 따르는 선택된 위치에 코일을 배치하면, 차량에 탑재되어 있는 에너지 저장부는 큰 저장 용량을 필요로 하다는 단점이 있다. 또한, 차량이 제시간에 다음 코일에 이르지 못하면, 차량은 추진 또는 목적을 위한 에너지가 부족할 수가 있다. 그러므로, 적어도 일부 경우에는 주행 경로, 즉 궤도를 따라 연속적으로 차량에 에너지를 전달하는 것이 바람직하다.

에너지를 궤도로부터 차량에 유도적으로 전달하는 것, 즉 전자기장을 발생시키는 것은 EMC(electromagnetic compatibility) 대해 제약을 받는다. 한편, 전자기장은 다른 기술적 장치와 간섭할 수도 있다 . 다른 한편, 사람과 동물들은 영구적으로 전자기장에 노출되지 않아냐 된다. 적어도, 장 세기에 대한 각각의 한계값이 준수되어야 한다

주로 WO 95/30556 A2 에 개시되어 있는 바와 같이, 궤도상에서 주행하는 차량은 코일을 포함할 수 있고 전자기장이 그 코일에 교번 전압을 발생시키며, 이 전압은 추진 모터와 같은 차량내 전기 부하를 작동시키는데 사용되거나 통상적인 배터리 및/또는 슈퍼 캡과 같은 에너지 저장 시스템을 충전하는데 사용될 수 있다.

WO 95/30556 A2

본 발명의 목적은 차량, 특히 궤도 구속 차량에 전기 에너지를 효과적으로 제공하는 장치, 시스템 및 방법을 제공하는 것이다. 특히, 차량내의 수용 장치에 의해 고 전력 밀도가 발생될 것이다. 또한, 차량내에서의 교류나 교번 전압의 변동이 감소할 것이다. 바람직하게는, 차량내 수용 장치의 환경에서 장 세기(field intensity) 가 낮아질 것이다.

본 발명의 기본 양태에 따르면, 에너지는 전기 컨덕터 장치로부터 차량에 전달되는데, 상기 전기 컨덕터 장치는 주행 경로 (예컨대, 궤도 구속 차량의 궤도) 를 따라 배치되며 또한 차량의 주행 중에 움직이지 않는다. 상기 컨덕터 장치에 각각의 전자기장을 발생시키는 교류가 흐르며, 이 전자기장은 전기 에너지를 차량에 전달하는데 사용된다.

바람직하게는, 상기 컨덕터 장치는 궤도에 그리고/또는 궤도 아래에, 특히 차량이 주행하는 지표면 아래에 위치된다. 그러나, 본 발명은 예컨대 귀도가 시골쪽이나 터널안에 위치될 때는 컨덕터 장치의 적어도 일부가 궤도의 옆에 위치되는 경우도 또한 포함한다.

컨덕터 장치에 흐르는 교류의 주파수는 1 ∼ 100 kHz, 특히 10 ∼ 30 kHz, 바람직하게는 약 20 kHz 의 고 주파수일 수 있다. 그러나, 다른 주파수도 가능하다.

전자기장으로 에너지를 전달하는 원리는 컨덕터 장치가 컨택트에 대해 전기적으로 절연될 수 있다는 이점이 있다. 예컨대, 컨덕터 장치의 와이어나 라인은 땅속에 매설된다. 보행자가 뜻하지 않게 그 매설된 라인과 접촉하는 일이 없을 것이다. 또한, 표준 오버헤드 라인이나 라이브 레일과 접촉하기 위해 사용되는 컨택터의 마멸 및 파열의 문제가 해결된다.

그러나, 단일의 코일을 사용하면 (WO 95/30556 A2 에 개시된 바와 같이) 코일에 의해 발생되는 교류 또는 교번 전압의 진폭이 심하게 변동하게 된다. 이의 한 이유는 받아들여진 전자기장의 장 세기가 차량의 주행중에 변할 수 있기 때문이다. 또한, 단일 코일의 전력 밀도는 낮으며 코일에 의해 발생되는 교류는 이차적인 전자기장을 야기하게 된다.

그러므로, 다수의 상을 갖는 교류를 발생시키는 수용 장치를 차량내에 사용하는 것이 제안된다.

특히, 다음과 같이 차량, 특히 궤도 구속 차량에 전기 에너지를 제공하는 장치가 제안되는데, 이 장치는 교번 전자기장을 받아서 전자기 유도로 교류를 발생시키는 수용 장치를 포함하며, 상기 수용 장치는 전기 전도성 재료로 된 다수의 권선 및/또는 코일을 포함하며, 각각의 권선 또는 코일은 교류의 개별적인 상(phase)을 발생시키도록 되어 있다.

또한, 차량, 특히 궤도 구속 차량에 전기 에너지를 제공하는 장치가 제안되는데, 이 장치는 교번 전자기장을 받아서 전자기 유도로 교류를 발생시키는 수용 장치를 포함하며, 상기 수용 장치는 전기 전도성 재료로 된 다수의 권선 및/또는 코일을 포함하며, 권선 및/또는 코일은 교류의 상이한 상을 발생시키도록 되어 있고 또한 차량의 주행 방향으로 상이한 위치에 배치된다. 차량이 주행중일 때 상이한 권선 또는 코일은 상이한 세기의 전자기장을 받을 수 있지만 그 권선이나 코일에 의해 발생되는 총 전력은 시간에 덜 의존적인데, 그 이유는 한 권선 또는 코일의 감소하는 전력은 다른 권선 또는 코일의 더 높은 전력으로 보상될 수 있기 때문이다. 권선 또는 코일이 상이한 위치에 배치되므로, 전력은 권선이나 코일로 덮혀 있는 영역에서의 전자기장의 평균 세기에 의존하게 된다.

툭정 실시 형태에 따르면, 상이한 권선 및/또는 코일의 수용 영역 (즉, 권선 및/또는 코일에서 교번 전압을 야기하는 자기 플럭스를 받는 영역) 이 서로 겹칠 수 있다. 이에 대한 예들이 첨부 도면에 나타나 있고 뒤에서 설명할 것이다. 보다 일반적으로 말하면, 권선 및/또는 코일의 상이한 상들은 단일 유닛의 일부분일 수 있다. 그러한 유닛은 권선 및/또는 코일이 위치하는 하우징을 구비할 수 있다. 또한, 차량은 주행 방향으로 상이한 위치에서 두개 이상의 유닛을 가질 수도 있다.

다수의 상을 갖는 수용 장치의 다른 이점은 그 상에 의해 발생되는 전자기장은 적어도 부분적으로 서로를 보상한다는 것이다. 그러므로, 에너지는 EMC 한계를 초과하지 않고서 높은 전력 밀도로 차량에 전달될 수 있거나, 또는 장 세기를 줄일 수 있다. 또한, 다수의 상을 갖는 수용 장치로 얻을 수 있는 전력 밀도는 단일 상의 경우 보다 높다.

많은 수의 권선을 갖는 단일 코일이 큰 교류 또는 교번 전압을 발생시킬 수 있다는 것은 사실이지만, 그러한 코일은 주행 방향에 대한 횡방향으로 상당한 치수를 요하기 때문에 바람직하지 않다. 따라서, 권선에서 전자기장 발생원(이는 예컨대 철도의 침목에 결합될 수도 있다) 까지의 평균 거리는 크다. 반대로, 본 발명에 따른 수용 장치는 상이한 상의 권선이 더 넓은 영역에 걸쳐 분배되도록 배치될 수 있는데, 따라서 주행 방향에 대한 횡방향의 치수는 더 작게 된다.

코일은 서로 직결 또는 병렬 연결되는 다수의 권선을 갖는 것으로 이해되는 것이다.

바람직하게는, 권선 또는 코일에 의해 발생되는 교류 또는 교번 전압의 상이한 상들은 단일의 직류가 발생되도록 연결되거나 그리고/또는 차량의 전기 시스템의 다른 요소 및/또는 장치와 결합된다. 예컨대, 뒤에서 더 자세히 설명하겠지만, 각 상은 AC/DC 컨버터 (즉, 수용 장치에 의해 발생된 교류를 직류로 변환하는 컨버터) 에 연결될 수 있고 컨버터의 DC 측들은 서로 직렬 및/또는 병렬 연결된다. 그러나, 모든 상의 일부 또는 전부를 동일한 AC/DC 컨버터에 연결하는 것도 가능하다. 상들은 스타 포인트 회로 (즉, 상이한 권선 및/또는 코일이 공통 스타 포인트에 연결된다) 를 구성할 수도 있다. 권선이나 코일의 반대쪽 단부는 부하에 연결될 수 있다.

바람직하게는, 수용 장치의 권선 및/또는 코일은 일차측 컨덕터 장치로부터 단지 수 센티미터 상방에 배치되는데, 왜냐하면 일차측 코일과 이차측 코일간의 자기 커플링은 거리의 증가에 따라 감소할 것이기 때문이다. 예컨대, 권선 및/또는 코일은 지면 (레일 차량의 특별한 경우에서는 레일의 상측 표면의 높이이기도 한 바퀴의 저부로 정해지는 지면 높이) 으로부터 10 cm 이하의 상방에 배치되며, 바람직하게는 지면으로부터 7 cm 이하의 상방, 가장 바람직하게는 2 ∼ 3 cm 의 상방에 배치된다. 움직이지 않는 컨덕터 장치의 라인(들)은 지면으로부터 20 cm 이하의 아래, 바람직하게는 10 cm 이하의 아래에 배치될 수 있다. 그러나, 특히 횡연장 섹션은 철도의 침목내에 또는 보다 일반적으로 말하면 지면의 위쪽에 배치될 수 있다. 이 경우, 수용 장치까지의 거리는 감소된다.

바람직하게는, 전달된 에너지를 받는 상기 수용 장치는 수직 방향으로 움직일 수 있으며 따라서 그 수용 장치는 지면 가까이의 위치로 갈 수 있으며 또한 사용되지 않을 때는 더 높은 위치로 갈 수 있다.

바람직하게는 뒤에서 더 자세히 설명하겠지만, 에너지 공급 목적으로 차량에 전달되는 전자기장은 주행 방향 또는 그 반대 방향으로 이동하는 파로서 전파된다. 이 파의 속도가 차량의 주행 속도 보다 빠르면 (예컨대, 10 배 이상 더 빠르면) 수용 장치의 개별 코일이나 권선에 의해 발생될 수 있는 전력은 높은 주파수 (예에서는 10 kHz 이상) 로 변동하게 된다. 그러므로, 몇초의 시간에 걸친 평균값을 고려한다면 각 코일 또는 권선은 거의 일정한 전력을 발생시킬 수 있다. 그러한 변동은 예컨대 AC/DC 컨버터와 DC 측의 평활화 캐패시터를 사용해서 쉽게 처리할 수 있다.

권선 및/또는 코일이 받는 교번 전자기장(이하에서는 일차 전자기장)은 수용 장치의 권선 및/또는 코일에서 이차 교류 또는 교번 전압을 유도한다. 다시 이들 교류는 교번 전자기장 (이하에서는 이차 전자기장) 을 발생시킨다. 상기 일차 전자기장이 수용 장치의 상이한 위치에서 상이한 장 강도를 갖고 또한 바람직하게는 길이방향 연장내에서 (주행 방향으로) 적어도 두개의 상이한 자극 (하나는 북극 하나는 남극) 을 갖는 다면, 반대 방향의 전류가 각 시점에서 수용 장치의 상이한 위치에서 발생될 수 있다. 예컨대, 일차 전자기장은 교류 컨덕터 장치의 다수의 상의 라인에 의해 발생될 수 있는데, 각 상은 주행 방향에 대해 횡으로 연장되어 있는 섹션을 갖는다 (이에 대해서는 아래에서 보다 자세히 설명한다). 이 경우, 수용 장치의 상은 주행 방향에 대해 횡으로 연장되는 라인 섹션을 또한 갖는 것이 바람직하다. 또한, 극 거리 (상이한 상의 연속된 섹션에 흐르는 전류가 서로 반대로 향하면 횡연장 섹션의 거리로 정의됨) 는 일차측과 이차측에서(즉, 수용 장치내에서) 동일 할 수 있거나 동일한 정도의 크기일 수 있다. 극 거리가 거의 동일한 경우, 일차측과 이차측 사이의 거리가 너무 크지 않다면 (그렇지 않으면 장 세기가 너무 작게 되는데, 즉 자기 커플링이 효과적이지 않게 된다) 일차 전자기장의 자극은 반대 방향으로 흐르는 전류를 수용 장치의 횡연장 섹션에서 발생시킨다. 실제로, 상기 거리는 몇 센티미터, 예컨대 5 - 10 cm 의 범위일 수 있다. 극 거리가 일차측의 라인과 이차측의 라인 사이의 거리의 10 배 이하, 바람직하게는 5 배 이하면 상기 거리는 너무 크지 않은 것으로 생각한다. 다른 한편, 상기 극 거리가 일차측의 라인과 이차측의 라인 사이의 거리 보다 더 크게 되면 일차측과 이차측 사이의 커풀링은 크게 개선되지 않는다.

바람직하게는, 강자성 재료를 포함하는 본체가 차량안에 그리고/또는 차량상에 위치하는 권선 및/또는 코일의 위쪽에 설치된다. 전형적으로, 이 본체는 균질한 재료일 수 있는 재료로 이루어질 수 있으며, 따라서 그 재료내에는 자극이 형성되지 않는다. 상기 본체는 슬라브 또는 플레이트의 형태를 가질 수 있다.

강자성 본체는 자기 플럭스 밀도를 증가시키며 그리하여 수용 장치의 출력을 증가시키며, 또한 강자성 본체에 있어서 권선 또는 코일의 반대편에 있는 측은 권선/코일에 의해 발생되는 전자기장이 (거의) 없다. 바람직하게는, 이 반대측은 정상부측일 수 있으며, 수용 장치는 차량의 바닥 또는 차량의 아래에 배치되어 그 차량내의 장 세기가 작게 된다.

수용 장치의 출력을 더욱 증가시키기 위해, 상기 권선 및/또는 코일은, 차량의 주행 방향에 대해 횡으로 연장되어 있고 또한 실질적으로 공통의 평면 (바람직하게는 수평면) 내에서 연장되어 있는 섹션을 포함한다. 이들 색션은 상기 평면상으로의 상기 본체의 투영 표면적과 동일한 크기를 갖는 길이를 따라 주행 방향으로 분배되어 있는 것이 바람직하고, 상기 권선 및/또는 코일은 전체 길이에 걸쳐 분배된다. 이는 상기 강자성 본체로 덮히는 전체 길이가 권선 및/또는 코일에 의해 사용됨을 의미한다. 따라서, 강자성 본체로 덮혀 있고 자기 플럭스를 받는 권선 또는 코일의 영역은 최대로 된다.

이들 색션의 측방 단부는 보통 "헤드" 또는 "코일 헤드" 라고 불린다 (여기서 측방은 주행 방향에 대한 횡방향을 의미함). 상기 헤드는 강자성체로 덮히는 것이 바람직하다. 다른 한편, 헤드는 상기 강자성 본체로 덮히는 영역의 측방 한계까지 연장되어 있는 것이 바람직하다. 다시 말해, 상기 섹션들은 상기 평면상으로의 상기 본체의 투영 표면적과 동일한 크기를 갖는 영역의 폭의 한계내에서 연장되어 있는 것이 바람직하다.

이러면 다시 수용 장치의 출력이 증가되고 (즉, 전자기장을 발생시키는 컨덕처 장치에 대한 자기 커플링이 개선된다) 또한 상기 본체는 코일 및/또는 권선의 전자기장으로부터 상기 반대측을 여전히 차폐한다.

특정 실시 형태에 따르면, 수용 장치의 상들 중의 적어도 하나는 서로 전기적으로 병렬 연결된 두개 이상의 병렬 컨덕터 (즉, 라인을 말하며, 각각의 라인은 권선 또는 코일을 포함한다)를 포함한다. 이는 교번 자기 플럭스가 권선 또는 코일에 존재하면 두 컨덕터가 교류를 발생시킴을 의미한다. 그러나, 두 라인이 동일 경로를 정확히 따르는 것은 아니기 때문에, 이들 라인에 의해 발생되는 교번 전압은 약간 다르게 된다. 이들 차이 때문에 전류의 부분적인 보상이 있게 되며 유효 전력이 감소하게 될 것이다. 그러므로, 두 병렬 라인의 전류차를 없애기 위한 디퍼렌셜 변류기 (differential current transformer) 를 통해 상기 라인들을 차량내의 전기 부하에 연결하는 것이 제안된다. 예컨대, 상기 차 전류 트랜스포머는 강자성 재료로 된 링으로 구현될 수 있으며, 제 1 라인이 제 1 측에서 제 2 측으로 상기 링을 통과하며 제 2 라인은 제 2 측에서 제 1 측으로, 즉 제 1 라인과는 반대 방향으로 링을 통과하게 된다. 보다 일반적으로 말하면, 차 전류 트랜스포머는 두 라인에 의해 발생된 자기장이 그 트랜스포머 내에서 반대방향으로 향하도록 되어 있고 그 트랜스포머는 이들 자기장을 연결시켜 전류차가 제거되거나 방지된다. 그러므로, 차 전류 트랜스포머는 병렬 라인에서 전류차를 제거함으로써, 사용가능한 전력이 증가하게 된다.

캐패시티 (예컨대, 하나의 캐패시터 또는 두개 이상의 캐패시터를 갖는 장치) 가 권선 및/또는 코일의 각각에 직렬 또는 병렬 연결되어 그 권선 및/또는 코일의 인덕턴스를 보상할 수 있다.

상기 캐패시티가 권선 및/또는 코일에 직결 연결되면, 주행 경로를 따르는 컨덕터 장치(예컨대, 철도에 있는 컨덕터 장치) 에서 전자기장을 발생시키는 일정 진폭의 교류가 권선 및/또는 코일에서 일정 진폭의 교번 전압을 야기하게 된다. 특정 상의 캐패시티는 부분적인 캐패시티로 분할될 수 있으며 (예컨대, 다수의 개별 캐패시터) 그리고 이 부분적인 개패시티는 상의 색션들 중에서 분배될 수 있어 각 캐패시티가 섹션의 인덕티비티를 보상하게 된다. 실제로, 라인 (굽어져 있거나 감겨져 있어 권선 또는 코일을 만든다) 은 적어도 하나의 캐패시터를 포함할 수 있다. 적어도 두개의 캐패시터가 라인내에 배치되는 경우 이들은 바람직하게는 라인의 경로에서 상이한 위치에 배치된다. 이는 일차측 컨덕터 장치의 경우에도 마찬가지일 수 있다.

캐패시티가 권선 및/또는 코일에 병렬 연결되면, 주행 경로를 따르는 컨덕터 장치에서 전자기장을 발생시키는 일정 진폭의 교류가 권선 및/또는 코일에서 일정 진폭의 교류를 야기하게 된다. 다른 한편, 캐패시티가 권선 및/또는 코일에 병렬 연결되고 일정 진폭의 교번 전압이 사용되어 주행 경로를 따르는 전자기장을 발생시키면, 일정 진폭의 교번 전압이 권선 및/또는 코일에 의해 발생된다.

차량내 전력 공급 시스템의 구성에 따라 일정 진폭의 교류나 일정 진폭의 교번 전압이 바람직할 수 있다.

앞에서 언급한 모든 경우에, 권선 및/또는 코일의 인덕티비티를 보상하여 직렬 연결인 경우에 제로의 결과적인 임피던스가 생기게 하고 병렬 연결의 경우에는 무한대의 임피던스가 생기도록 캐피시티가 선택된다.

상기 권선 및/또는 코일 각각은 AC/DC 컨버터에 연결되어 직류를 발생시키고, 상기 AC/DC 컨버터는 이 컨버터의 DC 측의 전압들이 서로 합해져 차량내의 소비부에 전기 에너지를 공급하는데 사용될 수 있는 총 전압을 발생시키도록 연결될 수 있다. 예컨대, 각각의 컨버터는 두개의 다이오드로 이루어진 브리지를 포함할 수 있는데, 권선 및/또는 코일의 단자는 상기 다이오드 사이의 연결선에 연결된다. 상이한 컨버터의 브리지는 이 경우 서로 직렬 연결될 수 있다.

대안적인 방안에 따르면, 각각의 권선 또는 코일에 대해 개별적으로 상기 권선 및/또는 코일 중 적어도 몇개의 단자는 직류를 발생시키는 AC/DC 컨버터에 연결되어 있으며, 이 컨버터는 전기적으로 서로 병렬 연결되어 있고 따라서 컨버터에 의해 발생되는 직류가 차량내의 소비부에 전기 에너지를 공급하기 위해 서로 합해지게 된다.

앞의 두 단락에서 설명한 경우에, 회로의 성능은 상이한 상의 비대칭 거동에 의해 나쁜 영향을 받지 않는데, 즉 상이한 상들에 의해 발생되는 교번 전압 또는 교류는 서로를 보상하지 않는다. 비대칭 거동은, 평균 자기 플럭스가 각 권선이나 코일에서 동일하더라도, 예컨대 권선이나 코일의 상이한 배향이나 전자기장의 자기 플럭스를 받는 유효 영역의 상이한 크기로 인해 상기 상이한 상들이 다른 진폭의 교번 전압 또는 교류를 발생시키는 것을 의미한다.

캐패시티는 컨버터(들)의 직류 단자 사이에 연결될 수 있다. 그러한 캐패시티는 컨버터(들)의 DC 측에서의 직류 전압의 변동을 평활하게 한다. 특히 캐패시티가 슈퍼 캡이나 슈퍼 캡의 배열체이면, 차량의 에너지 공급 시스템의 에너지 저장부로서 사용될 수 있다.

바람직하게는, 스위치가 캐패시티에 병렬 연결되어 있고, 상기 장치는 제어 장치를 포함하며, 이 제어 장치는 캐패시티가 전기 에너지로 완전히 충전되면 스위치를 자동적으로 닫아서 컨버터의 DC 측을 쇼트시키고 또한 캐패시티가 권선 및/또는 코일에서 전기 에너지를 받을 수 있으면 상기 스위치를 자동적으로 열도록 되어 있다. 완전 충전 상태는 캐패시티에 걸리는 전압을 측정해서 검출될 수 있다. 완전 충전 상태에 대응하는 특정의 전압값을 미리 규정해 둘 수 있다. 캐패시티가 쇼트되지 않도록 다이오드 또는 다른 일방 밸브를 스위치에 직렬 연결할 수도 있다.

본 발명은 차량에 전기 에너지를 전달하는 시스템을 포함하는데, 이 시스템은 주행 경로를 따르는 전자기장을 발생시키는 컨덕터 장치와, 차량내부에 또는 차량상에서 수용 장치를 갖는 장치도 포함한다. 또한, 본 발명은 수용 장치를 갖는 차량 및 상기 시스템, 수용 장치 및/또는 차량을 작동시키는 방법도 포함한다. 상기 시스템, 수용 장치 및/또는 차량을 제조하는 방법도 본 발명에 포함된다.

차량에 전기 에너지를 전달하는 상기 시스템의 움직이지 않는 부분은 다음과 같은 특징을 가질 수 있다.

- 상기 시스템은 전자기장을 발생시켜 에너지를 차량에 전달하는 (움직이지 않는) 전기 컨덕터 장치를 포함한다.

- 상기 전기 컨덕터 장치는 (각 경우) 교류의 한 상이 흐르는 적어도 두개의 라인을 포함한다.

- 상기 라인은 궤도를 따라 연장되어 있다.

- 상기 라인은 교류가 이들 라인에 흐르는 중에 각 시점에서 전자기장의 연속된 자극열을 발생시키도록 배치되며, 상기 연속된 자극은 교번 자기 극성을 갖는다.

- 상기 연속된 자극열은 궤도에 의해 정해지는 차량의 주행 방향으로 연장되어 있다.

대안적으로, 상기 시스템은 다음과 같은 특징을 가질 수 있다.

- 상기 시스템은 전기 컨덕터 장치를 포함한다.

- 상기 전기 컨덕터 장치는 (각 경우) 교류의 한 상이 흐르는 적어도 두개의 라인을 포함한다.

- 상기 라인은 궤도를 따라 연장되어 있다.

- 상기 라인은 궤도에 의해 정해지는 차량의 주행 방향에 대해 횡으로 연장되어 있는 다수의 섹션을 포함한다.

- 동일 라인의 섹션은 궤도를 따라 열을 이루어 배치되며, 이때 상기 섹션은 교류가 라인에 흐르는 중에 각 시점에서 그 교류가 상기 열에 있는 연속된 섹션을 양쪽 방향으로 번갈아 흐르도록 배치되어 있다.

차량에 에너지를 전달하는 대응하는 방법은 다음과 같은 특징들을 포함한다.

- 궤도를 따라 배치된 전기 컨덕터 장치로 전자기장을 발생시켜 차량에 에너지를 전달한다.

- 전기 컨덕터 장치의 라인에 교류의 두 상의 적어도 상 전류를 흐르게 하여 전자기장을 발생시킨다.

- 상 전류가 라인에 흐르는 중에 각 시점에서 각 라인의 다수의 섹션에 상 전류가 차량의 주행 방향에 대해 횡으로 흐르도록 라인에 상 전류가 궤도를 따라 흐르게 만든다. 상 전류는 제 1 섹션 군에서 제 1 방향으로 흐르고 제 2 섹션 군에서는 반대 방향으로 흐르게 되고, 동일 상의 제 1 군과 제 2 군의 색션들은 주행 방향으로 번갈아 존재한다.

상기 전기 컨덕터 장치는 위에서 언급한 바와 같이 적어도 두개의 라인을 포함한다. 바람직하게는, 이 장치는 세개 이상의 라인을 포함하는데, 각 라인에는 다상 교류의 한 상이 흐르게 된다. 실제로, 전기 컨덕터 장치는 세개의 라인을 포함하며 각 라인에는 3상 교류의 세 상중의 한 상이 흐르는 것이 바람직하다. 그러나, 네개 이상의 상이 상응하는 수의 라인에 흐르는 것도 가능하다. 상이한 라인의 라인 및/또는 섹션에 의해 발생되는 자극은 각 시점에서 주행 방향으로 반복적인 순서로 존재하는데, 이 반복적인 순서는 상의 순서에 상당한다. 예컨대, U, V, W 상을 갖는 3상 교류의 경우, 상 U 가 흐르는 섹션 다음에는 상 V 가 흐르는 색션이 있으며 그 다음에는 상 W 가 흐르는 섹션이 있으며, 상 U, V, W 의 이러한 순서는 궤도 방향으로, 즉 주행 방향으로 수회 반복된다. 첨부 도면을 참조하여 일예를 뒤에서 설명할 것이다.

적어도 두 라인 각각은 이 라인에 교류가 흐르는 중에 각 시검에서 전자기장의 연속된 자극열을 발생시키는데, 연속된 자극열은 교번 자기 극성을 갖는다. 다시 말해, 주어진 시점에서 라인의 교류는 자기장 벡터를 갖는 자기장을 주행 방향으로 발생시키는데, 상기 자기장 벡터는 제 1 라인 영역에서 제 1 방향으로 향하고 다음에 있는 제 2 라인 영영에서는 제 1 방향의 반대 방향으로 향하며 또 그 다음에 있는 다른 라인 영역에서는 다시 제 1 방향으로 향하며, 이런식으로 계속된다. 그러나, 다음 라인 영역에서 자기장 벡터의 제 1 방향과 제 2 방향이 항상 정확히 반대 방향으로 향해 있는 것은 아니다. 일 이유는 라인이 규칙적이고 반복적으로 정확히 배열되어 있는 것이 아닐 수 있기 때문이다. 다른 이유는 컨덕터 장치의 다른 라인들의 비대칭 영향 때문이다. 또 다른 이유는 외부의 전자기장 때문일 수 있다. 또한, 궤도상에서 주행하고 있는 차량은 결과적인 전자기장에 영향을 줄 것이다.

그러나, 각 시점에서 컨덕터 장치의 동일 라인에 의해 교번 자극을 발생시키는 원리는, 컨덕터 장치의 옆에서 결과적인 전자기장의 강도는 컨덕터 장치까지의 거리가 증가할 수록 빠르게 감소하는 매우 작은 세기를 갖는다는 이점이 있다. 다시 말해, 라인 영역에 있는 반대 방향의 자기장은 라인의 옆에서 중첩되며 서로를 보상하게 된다. 궤도의 양측에서 전자기장의 강도는 매우 작은 것이 바람직하므로, 전기 컨덕터 장치의 적어도 한 라인은 궤도 안에 그리고/또는 그 아래에 위치하는 것이 바람직하고, 주행 방향에 대해 횡으로 연장되어 있는 섹션들은 수평면에서 연장되어 있다. 이와 관련하여, "수평" 이란 말은 궤도가 굴곡부를 형성할 수 있고 약간 경사져 있는 경우도 포함하는 것이다. 이에 따라 라인 섹션의 각 "수평" 면또한 약간 경사질 수도 있다. 그러므로 수평은 궤도가 수평면에서 연장되어 있는 표준적인 경우를 말한다. 이는 궤도가 언덕 위로 올라가거나 그 언덕에서 아래로 내려가는 경우에도 해당된다. 궤도의 옆에서 자기장의 보상을 위해 궤도의 어느 정도의 경사도는 무시할 수 있다.

궤도 옆의 장 세기는 매우 작기 때문에, 에너지는 높은 전력으로 차량에 전달될 수 있고 또한 동시에 EMC 한계값 (예컨대, 측방 자기장 세기에 대해서는 5 uT) 을 쉽게 만족할 수 있다.

특히 바람직한 실시 형태에 따르면, 전기 컨덕터 장치의 각 라인은 궤도를 따라 구불구불하게 연장되어 있는데, 즉 주행 방향으로 연장되어 있는 섹션 다음에는 주행 방향에 대해 각 경우 횡으로 연장되어 있는 섹션이 있으며, 이 다음에는 다시 주행 방향으로 연장되어 있는 섹션이 있는 것이다. 라인은 케이블로 이루어질 수 있다.

상기 "구불구불한" 이라는 표현은 이웃하는 섹션(주행 방향으로 연장되어 있는) 에 이어진 급하게 휘어진 천이 영역을 갖는 직선 형상 및/또는 만곡 형상을 갖는 라인도 포함한다. 직선 섹션이 더 균일한 장을 발생시키기 때문에 바람직하다.

특히, 컨덕터 장치의 라인에 흐르는 다상 교류는, 라인의 연속된 자극의 거리에 비례하고 또한 교류의 주파수에도 비례하는 속도로 주행 방향 또는 그 반대 방향으로 이동하는 전자기파를 발생시킨다. 바람직하게는, 주행 방향으로 횡으로 연장되어 있는 섹션들 중 적어도 일부 및 바람직하게는 이들 섹션 모두는 전달된 에너지를 받기 위해 궤도상의 차량에 있는 수용 장치의 폭 보다 큰 폭에 걸쳐 연장되어 있다. 예컨대, 섹션의 폭은 궤도를 탈 수 있는 차량의 최대 폭 보다 클 수 있다.

본 실시 형태의 일 이점은, 섹션에 흐르는 교류가 수용장치가 배치될 수 있는 영역에서 거의 균일한 세기의 자기장을 발생시킨다는 것이다.

본 발명의 시스템 또는 방법의 다른 실시 형태는 교번 자기장의 세기가 시간이 지나도 일정함을 보장한다. 이를 위해, 라인에 교류를 공급하는 일정 전류의 AC(교류) 전원에 라인이 연결되며, 상기 교류의 평균값은 전기 컨덕터 장치에서 궤도상의 차량(들)에 전달되는 전력에 무관하게 일정하다(또는 거의 일정하다).

일정 전류의 AC 전원의 바람직한 실시 형태에서 따르면, 이 전원은 AC 전압을 AC 전류로 변환하는 전기 장치를 포함한다. 이 전기 장치는 각 라인에서 일정 전류원의 입력측에 있는 입력 인덕티비티 및 일정 전류원의 출력측에 있는 출력 인덕티비티를 포함할 수 있으며, 상기 출력측은 궤도를 따르는 라인 섹션에 연결되며, 각 라인은 입력측과 출력측 사이의 연결점을 포함하고, 각 연결점은 캐패시티를 통해 공통의 동일한 스타 포인트에 연결된다.

한번에 단지 하나의 차량이나 집전기가 일차측 전원(컨덕터 장치에 전력을 공급한다) 에 의해 전력을 받으면, 일정한 AC 전압이 궤도측 전기 컨덕터 장치에 대안적으로 인가될 수 있다. 단지 하나의 차량만 존재하기 때문에, 부하 분배의 간섭이 회피된다. 이 경우, 컨덕터 장치에 흐르는 AC 전류(이는 일정한 AC 전압 공급에 의해 야기된다) 는 부하의 강도에 의존한다. 그러므로, 일차측 전기 컨덕터 장치의 전기적 손실은 부하 의존적이며 또한 일정한 AC 전원의 (전술한) 경우에서 처럼 전류는 일정하지 않다.

에너지원(또는 전원)은 일정한 DC 전압에서 AC 전압을 발생시키는 통상적인 인버터일 수 있다 (이는 시스템의 다른 실시 형태에도 해당된다).

바람직하게는, 상기 전기 컨덕터 장치는 궤도의 아래, 예컨대 땅 밑에 배치된다.

일 실시 형태에 따르면, 다상 컨덕터 장치의 라인들은 스타 포인트에서 연결되는데, 즉 라인들은 모든 상에 공통인 연결점에서 서로 연결된다. 이러한 스타 포인트 구성은 실현하기가 특히 쉬우며 또한 물론 상들 사이에 상 변위가 있기는 하지만 복수 상의 거동이 대칭이 되도록 해주는데, 즉 모든 상에 동일한 유효 전류가 흐르도록 해준다. 예컨대, 3상 시스템의 경우, 상 변위는 보통 120°이다. 각 상에서의 교류는 사인 곡선 또는 거의 사인 곡선의 전류이다. 스타 포인트 연결의 추가적인 이점은 전원에 대한 후방 컨덕터가 필요 없다는 것이다. 전력 공급 시스템에 대한 컨덕터 장치의 모든 연결은 궤도의 동일한 섹션에서 이루어질 수 있다.

적어도 하나의 라인은 전기 에너지를 차량(들)에 전달하는데 사용되는 인덕티비티를 포함하고 또한 차량(들)에 대한 에너지 전달에 기여하지 않는 누설 인덕티비티도 포함하며, 인덕티비티는 동일 라인에 있는 캐패시티(들)에 의해 보상되어 개패시티와 인덕티비티의 결과적인 임피던스는 제로가 된다. 이러한 제로 임피던스는 시스템의 리액티브 전력이 최소화되고 그래서 액티브 전력 구성품의 설계 역시 최소화된다는 이점이 있다.

바람직하게는, 전기 컨덕터 장치의 적어도 하나의 라인(그리고 바람직하게는 모든 라인들)은 다수의 라인 세그먼트를 포함한다. 각각의 라인 세그먼트는 궤도의 상이한 색션을 따라 연장되어 있고 다른 라인 세그먼트와는 개별적으로 스위치 온/오프될 수 있다. 각각의 라인 세그먼트는 보통 주행 방향에 대해 횡으로 연장되어 있는 복수의 색션을 포함한다.

따라서, 본 방법의 일 실시 형태는, 라인 세그먼트들을 다른 라인 세그먼트와는 독립적으로 스위치 온/오프하고 차량이 점유하고 있는 궤도의 섹션에 있는 차량에 전기 컨덕터 장치로부터 에너지가 공급되고 또한 차량이 점유하고 있지 않는 궤도의 적어도 일부 섹션을 따른 라인 세그먼트는 스위치 오프되는 단계를 포함한다. 결과적으로, 시스템의 작동 중의 손실이 감소된다. 또한, 불필요한 전자기장이 회피되므로, EMC 요건을 더욱 용이하게 만족할 수 있다.

특히 바람직하게는, 궤도의 색션들은 주행 방향으로 궤도상의 차량의 길이 보다 짧고 또한 라인 세그먼트가 위치해 있는 궤도의 각 섹션을 차량이 점유하고 있는 경우에만 시스템이 라인 세그먼트를 작동시키게 된다(또한 특히 스위치 온시킨다). 궤도 아래의 라인 세그먼트들만(또는 어떤 경우에는 터널내 궤도의 옆에 있는)이 스위치 온되기 때문에, 차량은 컨덕터 장치에 의해 발생되는 전자기장으로부터 환경을 차폐한다. 바람직하게는, 차량이 완전히 점유하고 있는 세그먼트만 작동되는데, 즉 주행 방향을 따른 길이 방향으로 피작동 세그먼트는 차량의 앞을 넘지 않으며 또한 차량의 끝 부분도 넘지 않는다.

스위칭 과정은 스위치 오프되어 있는 라인 세그먼트를 사용해서 제어될 수 있다. 바람직하게는, 특히 라인 세그먼트에 대한 차량의 유도 커플링으로 야기되고 그리고/또는 차량에 의해 발생되는 전자기장에 의해 야기되는 라인 세그먼트에서의 전압 및/또는 전류를 검출해서 궤도의 각 섹션에 차량이 점유하고 있는지의 여부를 검출할 수 있다. 이에 따라, 적어도 하나의 라인 세그먼트에 측정 장치를 연결할 수 있다. 바람직하게는, 복수의 라인 세그먼트 또는 모든 라인 세그먼트가 측정 장치 및/또는 동일 측정 장치에 연결된다. 측정 장치(들)는 라인 세그먼트에 대한 차량의 유도 커플링으로 야기되고 그리고/또는 차량에 의해 발생되는 전자기장에 의해 야기되는 라인 세그먼트에서의 전압 및/또는 전류를 검출해서 궤도의 각 섹션에 차량이 점유하고 있는지의 여부를 검출할 수 있다.

본 시스템은 전달된 에너지를 받기 위한 차량의 수용 장치가 라인세그먼트가 위치하는 궤도의 섹션에 들어가기 전에 라인 세그먼트를 스위치 온시킬 수 있다.

예컨대, 라인 세그먼트의 길이는, 라인 세그먼트들 중 적어도 두개가 궤도상의 차량에 의해 길이방향으로 덮히도록, 즉 궤도상의 차량의 최소 길이가 한 라인 세그먼트의 길이의 두배가 되도록(바람직하게는 모든 라인 세그먼트는 동일한 길이를 갖는다) 정해질 수 있다. 결과적으로, 전달된 에너지는 받기 위한 차량의 수용 장치(들)는 길이 방향으로 차량의 중간 부분에 위치될 수 있다. 또한, 궤도상의 차량에 의해 완전히 덮여 있는 라인 세그먼트만 스위치 온되는 것이 바람직하다. 다른 한편, 차량이 특정 라인 세그먼트 위쪽의 영역에 들어가고 있는 경우를 검출할 수 있고(전술한 바와 같이) 또한 차량이 다음 라인 세그먼트 위쪽의 영역에 들어가자 마자 이 라인 세그먼트는 스위치 온된다.

따라서, 차량이 라인 세그먼트 위쪽의 영역을 떠나기 전에 라인 세그먼트는 스위치 오프된다. 바람직하게는 라인 세그먼트들은 더 이상 차량에 의해 완전히 덮혀지지 않게 되기 전에 스위치 오프된다.

컨덕터 장치가 두개 이상의 라인을 포함하면, 차량이 특정 라인 세그먼트에 들어가는지 또는 떠나는지를 단지 하나의 라인만 사용해서 검출할 수 있다. 그러나, 다른 라인을 대응되게 스위치 온/오프시킬 수 있는데, 즉 컨덕터 장치는 다른 섹션에 있는 모든 라인들이 함께 스위치 온/오프될 수 있는 섹션들을 포함한다.

본 발명의 실시 형태와 실시예를 첨부 도면을 참고하여 설명한다.

도 1 은 궤도를 따라 연장되어 있는 3상 컨덕터 장치를 개략적으로 나타낸다.
도 2 는 도 1 에 따른 장치의 세개의 상에 흐르는 교류를 시간의 함수로 나타낸 선도를 보여준다.
도 3 은 차량의 수용 장치가 컨덕터 장치의 나타낸 영역의 상방에 위치하고 있을 때, 도 1 에 따른 컨덕터 장치로 발생되는 자기장의 자기장선을 나타내며, 자기장 분포의 이동 방향은 우에서 좌로 또는 좌에서 우로 도면의 평면에서 연장되어 있다.
도 4 는 부하가 차량의 수용 장치에 연결되어 있을 때, 컨덕터 장치에 의해 발생되는 자기장의 일 영역을 보여주는 다른 선도를 나타낸다.
도 5 는 궤도를 따르는 컨덕터 장치로 발생된 자기장의 이동을 개략적으로 보여주며 또한 궤도상에서의 차량의 이동에 의한 수용 장치의 이동을 보여주는 선도이다.
도 6 은 전원의 전압을 컨덕터 장치에 공급되는 일정한 교류로 변환하는 전기 장치를 통해 AC 전압원에 연결되는 도 1 에 따른 컨덕터 장치의 개략적인 회로도를 나타낸다.
도 7 은 세개의 상이한 상을 위한 코일을 갖는 차량의 수용 장치를 보여주는 회로도로, 수용 장치는 AC/DC 컨버터에 연결되어 있다.
도 8 은 컨덕터 장치가 따라 연장되어 있는 궤도상을 주행하는 레일 차량을 보여준다.
도 9a∼c 는 레일 차량이 궤도상에서 주행하는 상황을 연속된 세개의 시점에서 보여주는데, 궤도에는 컨덕터 장치의 복수개의 연속된 라인 세그먼트가 제공되어 있고, 라인 세그먼트는 차량에 에너지를 제공하기 위해 스위치 온/오프될 수 있다.
도 10 은 도 8 에 나타난 장치와 유사한 장치를 보여주며, 궤도를 따른 컨덕터 장치의 회로도를 포함하며, 컨덕터 장치는 스위치 온/오프될 수 있는 라인 세그먼트를 포함한다.
도 11 은 도 1 에 나타난 장치와 유사한 장치를 보여주며, 철도의 두 레일 사이에 있는 컨덕터 장치를 개략적으로 도시한다.
도 12 는 차량의 주행 방향으로 v_M 의 속도로 이동하는 자기장파를 나타낸다.
도 13 은 교류의 세개의 상을 발생시키기 위한 권선 또는 코일을 갖는 수용 장치를 개략적으로 나타낸다.
도 14 는 권선 또는 코일을 포함하는 층 및 이 층의 정상부에 있는 강자성 슬라브와 함께 나타나 있는 수용 장치의 측면도이다.
도 15 은 도 13 및 도 14 의 코일 또는 권선과 강자성 슬라브의 위치를 개략적으로 나타내는 상면도이다.
도 16 은 도 15 에 나타난 장치의 대안적인 방안을 나타내는 것으로, 강자성 슬라브는 코일 또는 권선의 영역을 완전히 덮고 있다.
도 17 은 도 16 에 나타난 장치의 변형예를 나타내는 것으로, 강자성 슬라브로 덮힌 전체 영역은 코일에 의해 사용된다.
도 18 은 수용 장치의 대안적인 방안을 개략적으로 나타내는 것으로, 권선 또는 코일의 각 상은 두개의 병렬 라인을 포함하며, 이 병렬 라인의 비대칭 거동은 각 상에 대한 차전류 트랜스포머에 의해 제거된다.
도 19 는 도 18 에 나타난 장치의 세부를 개략적으로 나타내는 것으로, 차전류 트랜스포머와 상의 두 라인을 보여준다.
도 20 은 수용 장치의 세개의 상을 개략적으로 보여주는 것으로, 캐패시티가 각 상의 인덕티비티에 병렬 연결되어 있다.
도 21 은 수용 장치를 개략적으로 나타내는 것으로, 캐패시티가 각 상의 인덕티비티에 병렬 연결되어 있다.
도 22 는 도 20 에 나타난 것과 유사한 장치를 보여주는 것이지만, 세개의 상은 스타 포인트 연결부에서 서로 연결되어 있지 않고 델타 연결을 구성한다.
도 23 은 도 20 에 나타난 장치를 보여주는 것이지만, 캐패시티는 분할되어 각 상 중에 분배되어 있다.
도 24 는 새개의 상을 갖는 수용 장치를 보여주는 것으로, 상의 교류는 직류로 변환되고, 변환된 결과적인 전압은 서로 합해지고 총 전압은 차량내의 전기 부하를 구동시키는데 사용될 수 있다.
도 25 는 수용 장치를 나타내는 것으로, 이 수용 장치의 세개의 상으로 발생된 교류는 직류로 변환되고 이 직류는 합해져 총 전류를 형성한다.
도 26 는 도 25 의 수용 장치를 포함하는 장치를 보여주는 것으로, 에너지 저장부가 수용 장치에 연결되어 있고 상기 장치는 에너지 저장부를 충전하는 과정을 차단하도록 되어 있다.

도 1 은 트랙, 예컨대 철도의 레일을 따라 지하에 배치될 수 있는 컨덕터 장치를 나타낸다 (예컨대 도 1 에 나타난 장치를 참조요). 레일은 도 1 에서 좌측에서 우측으로 뻗어 있을 수 있다.

도 1 은 개략도이다. 상기 컨덕터 장치의 세 라인 (1, 2, 3) 은 주행 방향(좌에서 우로 또는 우에서 좌로)에 대해 횡으로 연장되는 섹션을 포함한다. 라인 (1, 2, 3) 의 횡연장 섹션중 일부에만 참조 번호가 나타나 있는데, 라인 (3) 의 세 섹션은 "5a, 5b, 5c" 로 나타나 있고 라인 (3) 의 일부 다른 섹션은 "5" 로 나타나 있으며, 라인 (2) 의 한 섹션은 "5x" 로 나타나 있고 그리고 라인 (1) 의 한 섹션은 "5y" 로 나타나 있다. 가장 바람직한 경우로, 도 1 에 나타난 장치 (12) 는 트랙의 지하 또는 철도의 침목에 배치되며, 따라서 도 1 은 장치 (12) 위에서 본 상면도이다. 레일은 도 1 의 정상부와 저부에서 좌에서 우로 연장할 수 있는데, 즉 횡연장 라인 섹션은 레일에 의해 정해지는 경계내에 완전히 있을 수 있다 (또한 도 11 참조).

예컨대, 도 6 에 도시된 바와 같이, 세 라인 (1, 2, 3) 은 3상 AC 전원에 연결될 수 있다. 도 1 에 도시된 경우에는 포지티브(positive) 전류 (I1) 가 라인 (3) 에 흐르고 있다. 여기서 "포지티브" 는 전류가 전원에서 라인으로 흐르는 것을 뜻한다. 세 라인 (1, 2, 3) 은 장치의 타 단부에서 함께 공통 스타 포인트 (4) 에 연결된다. 따라서, 다른 전류 중의 적어도 하나, 여기서는 라인 (2) 에 흐르는 전류 (I2) 및 라인 (1) 에 흐르는 전류 (I3) 는 네거티브(negative) 이다. 일반적으로 말해서, 스타 포인트로 흐르는 전류와 그로부터 흘러나오는 전류의 합이 매 시점에서 제로임을 뜻하는 스트 포인트 규칙이 적용된다. 라인 (1, 2, 3) 을 흐르는 전류의 방향은 화살표로 나타나 있다.

주행 방향에 대해 횡으로 연장하는 라인 (3) 의 섹션과 라인 (1, 2) 의 대응하는 섹션은 바람직하게 동일한 폭을 가지며 또한 서로 나란하다. 실제로, 세 라인의 횡연장 섹션 사이에 폭 방향 변위가 없는 것이 바람직하다. 각 섹션 또는 각 라인이 식별될 수 있도록 도 1 에 그러한 변위가 나타나 있다.

바람직하게는, 각 라인은 트랙을 따르는 동일한 구불구불한 경로를 따르는데, 라인은 주행 방향에 대해 횡으로 연장하는 동일 라인의 연속하는 섹션 사이의 거리의 1/3 만큼 주행 방향에서 있어서 변위되어 있다. 예컨대, 도 1 의 중간부에서 보는 바와 같이, 연속하는 섹션 (5) 사이의 거리는 "T_p (폴 거리)" 로 나타나 있다. 이들 연속하는 섹션 (5) 사이의 영역 내에는 주행 방향에 대해 횡으로 연장하는 다른 두 섹션, 즉 라인 (2) 의 섹션 (5x) 과 라인 (1) 의 섹션 (5y) 가 있다. 연속하는 섹션 (5, 5x, 5y) 의 이 패턴은 주행 방향으로 이들 섹션 사이의 일정한 거리로 반복된다.

섹션을 흐르는 전류의 대응 방향은 도 1 의 좌측 영역에 나타나 있다. 예컨대, 섹션 (5a) 에는 전류가 장치 (12) 의 제 1 측면 (A) 에서 장치의 반대측면 (B) 으로 흐른다. 장치 (12) 가 트랙 아래의 지하, 좀더 일반적으로 말하면 (적어도 횡으로 연장하는 섹션이) 수평면에서 연장하면, 측면 (A) 은 트랙의 일 측면이고 (이동하는 차량에서 볼 때 이봉 방향의 우측) 이고 측면 (B) 은 반대측이다 (예컨대, 트랙의 좌측).

연속하는 섹션 (5b) 에는 따라서 측면 (B) 에서 측면 (A) 으로 흐르는 전류가 동시에 흐르게 된다. 라인 (3) 의 다음 연속하는 섹션 (5c) 에는 따라서 측면 (A) 에서 측면 (B) 으로 전류가 흐르게 된다. 이들 모든 전류는 동시에 동일한 라인에 흐르기 때문에 동일한 크기를 갖는다. 다시 말해, 횡으로 연장하는 섹션은 주행 방향으로 연장하는 섹션에 의해 서로 연결되어 있다.

이러한 구불구불한 라인 배열의 결과, 라인 (3) 의 섹션 (5a, 5b, 5c,...)에 의해 발생되는 자기장은 전자기장의 연속적인 자극(magnetic pole) 열을 생성하는데, 연속적인 자극(섹션 (5a, 5b, 5c,...) 에 의해 생성되는 극)은 교번 자기 극성을 갖게 된다. 예컨대, 섹션 (5a) 의 의해 생성되는 자극의 극성은 특정 시점에서 자기 쌍극에 대응하는데, 자기 쌍극의 경우에 자기 북극은 위로 향하고 자기 남극은 아래로 향하게 된다. 동시에, 섹션 (5b) 에 의해 생성되는 자기장의 자기 극성은 동시에, 대응하는 지가 쌍극의 남극이 위로 향하고 그의 북극은 아래로 향하도록 배향되어 있다. 섹션 (5c) 의 대응하는 자기 쌍극은 섹션 (5a) 등과 같은 방식으로 배향된다. 이는 라인 (1) 과 라인 (2) 에도 해당된다.

그러나, 본 발명은 상(phase) 이 하나만 있거나, 두개 있거나 또는 셋 이상 있는 경우도 포함한다. 하나의 상만 갖는 컨덕터 장치는 도 1 에서 라인 (3) 으로 배치될 수 있지만, 스타 포인트 (4) 대신에, 라인 (3) 의 단부 (도 1 의 우측에 위치하는) 는 트랙을 따라 연장하는 커넥터 라인(도 1 에는 미도시) 에 의해 에너지 원 ( 도 1 에는 미도시) 에 연결될 수 있다. 2-상 장치는 예컨대 라인 (3, 2) 으로 이루어질 수 있지만, 두 라인 (또는 좀더 일반적으로 말하면 모든 라인)의 횡 연장 섹션 사이의 거리는 바람직하게는 일정하다 (즉, 라인 (3) 의 횡 연장 섹션과 라인 (2) 의 가장가까운 두 횡 연장 섹션 사이의 거리(주행 방향 및 반대 방향으로)는 동일하다).

도 11 은 컨덕커 장치, 예먼대 도 1 에 나타난 컨덕터 장치의 몇몇 치수를 도시한다. 세 라인 (111, 112, 113) 중의 일부만 도 11 에 나타나 있으며 서로에 또한 전력 공급부(미도시)에 연결되어 있다.

구불구불한 라인 (111, 112, 113) 은 철도 차량(시가 전차와 같은 지역 열차) 을 위한 철도의 두 레일 (116a, 116b) 사이에 위치한다. 여기서 "사이에" 라는 표현은 도 11 에 나타난 상면도와 관련된다. 예컨대, 라인 (111, 112, 113) 은 레일 (116) 의 레벨의 아래에 위치될 수도 있다.

각각의 라인 (112, 112, 113) 은 트랙 방향, 즉 레일 (116) 의 길이 방향에 대해 횡으로 연장하는 선형 섹션을 포함한다. 이들 횡연장 섹션은 레일의 길이방향으로 연장하는 길이방향 연장 섹션을 통해 동일 라인의 연속하는 횡연장 섹션에 연결되어 있다. 횡 및 선형 연장 섹션은 길이 (LB) 를 가지며, 이 길이는 바람직하게는 레일 사이의 거리 (RB) 의 절반과 적어도 같다. 예컨대, 거리 (RB) 는 1 m 일 수 있고, 횡연장 섹션의 길이는 50 cm 또는 50∼75 cm 의 범위일 수 있다.

동일 라인의 횡연장 섹션과 길이방향 연장 섹션은 곡선 섹션에 의해 서로 연결된다. 곡률은 예컨대 150mm 반경을 갖는 원의 곡률에 상당한다.

도 11 은 또한 레일 (116) 상에 이동하는 차량의 수용 장치의 코일에 의해 덮히는 음영 영역 (118) 을 나타낸다. 코일의 폭은 라인의 횡연장 섹션의 길이와 같다. 그러나, 실제로는 이 폭은 횡연장 섹션의 길이 보다 작은 것이 바람직하다. 이러면, 두 화살표와 음영 영역 (118) 아래의 선으로 나타낸 바와 같이, 이동방향에 대한 횡방향으로 코일의 위치가 변위될 수 있다. 변위에 의해 코일이 횡연장 섹션의 경계를 넘어 이동하지 않는다면, 이러한 변위는 코일에 의한 에너지 수용에 영향을 주지 않을 것이다.

도 2 에 나타난 시간 종속 선도에서 보는 바와 같이, 도 1 의 상 (1, 2, 3) 을 흐르는 전류는 통상적인 3-상 교류의 상 전류이다.

도 2 에서 L1, L2, L3 은 구불구불한 라인 (1, 2, 3) 이 인덕티브를 형성하는 것을 나타낸다.

도 2 에서 보는 바와 같이, 전류의 피크 전류값은 각각 300A ∼ -300A 의 범위에 있을 수 있다. 그러나, 더 크거나 더 작은 피크 전류값도 가능하다. 300A 피크 전류값은 예컨대 도시의 역사적인 시내 중심 내에서 수백 미터 내지 수 길로미터의 트랙을 따라 시가 전차를 주행시키기 위해 그 시가 전차에 추진 에너지를 제공하는데 충분하다. 또한, 시가 전차는 통상적인 전기화학적 배터리 장치 및/또는 슈퍼 캡의 배열체와 같은 차내 에너지 저장부에서 에너지를 인출할 수도 있다. 시가 전차가 시내 중심부를 떠나서 오버헤드 라인에 연결되면 곧 상기 에너지 저장부는 다시 완전히 충전될 수 있다.

도 3 에서 휘어진 라인은 도 1 에 도시된 라인 (1, 2, 3) 의 섹션에 의해 생성되는 자기장의 필드 라인이다. 도 3 은 도 2 의 시간 스케일상의 "0", "30", "60", "90" 에 대응하는 네개의 상이한 시점에서의 상황을 나타난다. 도 2 의 시간 스케일은 또한 전류의 싸인 곡선 거동의 각을 보여주는 스케일로서 해석될 수 있는데, 이는 도 2 가 하나의 완전한 주기 동안의 전류 거동을 나타내는 것, 즉 "0" 의 주기 시작점에서의 전류값이 "360" 의 주기 끝점에서와 동일하다는 것을 의미한다.

도 3 의 네개의 부분 다이어그램의 좌측에는 라인 (1, 2, 3) 의 횡연장 섹션의 단면이 나타나 있다. 참조 부호 "I1" 는 라인 (1) 등의 횡연장부에 흐르는 전류 (I1) 를 나타낸다. 이들 횡연장 섹션은 도 3 의 이미지 면에 수직이며, 상기 이미지 면은 도 1 의 장치 (12) 를 통과하는 수직 절단면이고, 도 1 과 도 3 의 이미지 면들은 서로 수직이며, 도 3 의 이미지 면은 도 1 의 섹션을 2개의 절반으로 나누면서 주행 방향으로 연장되어 있다. 도 3 의 상부 영역에는, 전자기 코일 (7) 이 편평한 직사각형 프레임 영역으로 개략적으로 나타나 있다. 장치 (12) 로부터 에너지를 받기 위한 차량의 수용 장치의 일부분인 이들 코일 (7) 의 정상부에는, 자기장 라인을 다발지어 전환시키기 위해 강자성 백본 (8) 이 위치해 있다. 이들 백본 (8) 은 전자석 코어의 기능을 갖는다.

도 4 는 도 3 과 유사한 도면이다. 그러나, 도 4 는 차량(트랙에서 주행하는)내의 코일이 트랙의 컨덕터 장치에서 전류를 유도하는 가상적인 상황을 도시하고자 하는 것이다. 도 3 외에, 도 4 역시 코일 (7) 의 영역 (7a, 7b, 7c, 7d) 에 있는 전기 컨덕터 (41a, 41b) 를 자른 단면을 나타낸다. 영역 (7a, 7b) 에서, 도 4 의 이미지 면 밖으로 위쪽으로 향하는 전류가 도시된 시점에서 흐르고 있다. 코일 (7) 의 영역 (7c, 7d) 이 나타나 있는 도 4 의 우측에서는, 교차된 선으로 나타낸 바와 같이, 전류가 도 4 의 이미지 면 안으로 아래쪽으로 향하고 있다. 코일 (7) 에 의해 생성되는 전자기장 (도 4 에서 필드 라인으로 도시되어 있음) 은 섹션 (7b, 7d) 의 경계선에 대해 대칭인데, 왜냐하면 섹션 (7a ∼ 7d) 에서의 전류량 역시 상기 경계선에 대해 대칭이기 때문이다.

도 5 는 수직으로 연장되고 또한 주행 방향으로 연장되는 절단면을 따른 다른 단면을 나타낸다. 주행 방향에 대해 횡으로 연장되어 있는 라인 (1, 3, 2) 의 섹션에 위치하는 라인 (1, 3, 2) 의 와이어 또는 와이어 다발이 도 5 의 상측 절반부에 나타나 있다. 주행 방향에 대해 횡으로 연장되어 있는 장치 (12) 의 총 7개의 섹션이 도 5 에 적어도 부분적으로 나타나 있다. 행(좌에서 우로)에 있는 제 1, 제 4 및 제 7 섹션은 라인 (1) 에 속한다. 섹션 (5b) (도 5 에서 제 4 섹션) 에 흐르는 전류 (I1) 의 방향이 섹션 (5a, 5c)(도5 에서 제 1 및 제 7 섹션) 에 흐르는 전류 (I1) 의 방향에 반대이고 또한 전류 (I1, I3, I2) 가 교류이기 때문에, 생성된 전자기파는 속도 (vw) 로 주행 방향으로 이동한다. 이 전자기파는 "99" 로 나타나 있고, 장치 (12) 의 인덕티비티는 "Lp" 로 나타나 있다.

도 5 의 상측 절반부에 나타난 단면은 주행 방향으로 속도 (vm) 로 주행하는 차량의 수용 장치를 나타내며, 도 5 의 정상부에 표시된 "2TP" 는 도 5 가 장치 (12) 의 선분을 보여줌을 나타내는데, 그 길이는 라인 (여기서는 라인 (1))의 연속하는 세 횡연장 섹션 사이의 거리의 2배와 같다.

도 6 에 도시된 장치는 도 1 에 따른 컨덕터 장치 (12) 일 수 있는 컨덕터 장치 (103, 104, 105) 를 포함한다. 그들의 전기적 특성을 보여주기 위해도 6 에 등가 회로가 사용되고 있다. 3상 시스템 (103, 104, 105) 은 상 (1, 2, 3) 에서 상 잔류 (I1, I2, I3) 를 갖는다. 상 (1, 2, 3) 의 고유 인덕티비티는 "Lp1, Lp2, Lp3" 로 나타나 있으며, 이들은 에너지를 궤도상의 차량에 전달하기 위한 전자기장을 생성한다. 그러나, 라인 (1, 2, 3) 은 또한 누설 인덕티비티 (Ls1, Ls2, Ls3) (도 6 에서 블록 (104) 안에 나타나 있음) 을 포함한다. 인덕티비티의 임피던스는 블록 (103) 에 나타난 바와 같이 라인 (1, 2, 3) 에 있는 캐피시티 (Ck1, Ck2, Ck3) 로 보상된다.

라인 (1, 2, 3) 에서 전자기장을 생성하는데 사용되는 전기 에너지는 3상 전압원 (101) 으로 발생된다. 상에 대한 상 전원은 블록 (101) 에서 "V1, V2, V3" 로 나타나 있다. 라인 (1, 2, 3) 에서 생성된 전압은 "U1, U2, U3" 로 나타나 있다. 전압원은 일정 전류원 (102) 의 입력부에 연결되어 있다. 이 전원 (102) 의 출력부는 블록 (103) 에 있는 캐피시티에 연결되어 있다. 전압원 (102) 의 출력부에서 전류 (I1, I2, I3) 가 발생된다. 이들 전류는 라인 (1, 2, 3) 에서 궤도상의 차량의 전달되는 에너지에 상관없이 시간이 지나도 일정하다. 일정 전류원 (102) 의 입력부 측에서 이 전류원 (102) 는 각 라인 (1, 2, 3) 에서 입력 인덕티비티 (L1a, L2a, L3a) 를 포함한다. 상기 일정 전류원 (102) 의 출력부 측에서 각 라인 (1, 2, 3) 은 출력 인덕티비티 (L1b, L2b, L3b) 를 포함한다. 입력 인덕티비티와 출력 유도를 사이에서 각 라인 (1, 2, 3) 은 캐패시티 (C1, C2, C3) 를 통해 공통 스타 포인트 (61) 에 연결된다.

도 7 은 궤도상에서 주행하는 차량에 배치될 수 있는 장치의 회로도를 보여준다. 이 장치는 궤도로부터 전자기장을 받고 또한 그로부터 전기 에너지를 생성하기 위한 3상 수용 장치를 포함한다. 이 수용 장치는 각 상 (1a, 2a, 3a) 을 위해 하나의 코일 또는 코일 장치를 포함하며, 코일은 "L71, L72, L73"(블록 (201)) 으로 표시되어 있다. 도시된 실시 형태에서, 상 (1a, 2a, 3a) 은 공통 스타 포인트 (71) 에서 함께 연결되어 있다. 상 (1a, 2a, 3a) 의 누설 인덕티비티(도 7 에는 별도로 도시되어 있지 않음)는 블록 (202) 에 나타난 캐피시티 (C71, C72, C73) 로 보상된다.

도 7 에 상 전류 (Is1a, Is2a, Is3a) 가 나타나 있는 상기 수용 장치 (201, 202) 의 출력측은 AC/DC (교류/직류) 컨버터 (203) 에 연결되어 있다. 컨버터 (203) 의 DC측은 중간 회로의 라인 (76a, 76b) 에 연결되어 있다. 이 라인 (76a, 76b) 은 "204" 로 나타낸 바와 같이 스무딩 캐패시티 (C7d) 를 통해 서로에 연결된다. 차량내의 에너지가 제공될 수 있는 전기 부하는 "205" 에서 저항 (RL) 으로 나타나 있으며, 이는 중간 회로의 라인 (76a, 76b) 에 연결될 수 있다. 예컨대 중간 회로의 전압인 "Ud" 는 상기 부하 (RL) 가 전압 강하를 야기할 수 있음을 나타낸다.

도 8 은 지역 공공 수송 열차 또는 시가 전차와 같은 궤도 주행 차량 (81) 이 점유하고 있는 궤도 (83) (여기서는 2개의 레일을 갖는 철도 궤도) 를 보여준다.

도시된 장치는 전자기장을 생성하여 에너지를 궤도상의 차량에 전달하기 위한 전기 컨덕터 장치를 포함한다. 컨덕터 장치 (89) 는 개략적으로 나타나 있다. 예컨대, 이 컨덕터 장치는 도 1 에서 보는 바와 같이 설계될 수 있다. 컨덕터 장치 (89) (이는 도 8 에 나타난 예뿐만 아니라 다른 장치에도 적용됨) 는 지하 또는 지상에 배치될 수 있다. 특히 레일 차량의 바퀴가 구를 수 있는 2개의 레일을 갖는 철도의 경우, 컨덕터 장치는 철도 침목의 레벨에서 레일 사이에서 지상에 또는 부분적으로 지상에 배치될 수 있지만, 철도 침목 아래에도 배치될 수 있다. 철도 침목이 예컨대 콘크리트로 만들어진 경우, 침목 또는 레일을 유지하기 위한 다른 구조물은 구멍 및/또는 공동부를 포함할 수 있는데, 컨덕터 장치의 라인(들)이 이를 통과할 수 있다. 그리 하여,철도 구조물을 사용해서 라인(들)을 원하는 바의 불구불한 형태로 유지할 수 있다.

궤도 주행 차량 (81) 은 그의 저부에서 수용 장치 (85) 를 포함하는데, 이 장치는 컨덕터 장치 (89) 에 의해 생성된 전자기장을 받기 위한 것이다. 수용 장치 (85) 는 차량내 전기 네트워크 (86) 에 전기적으로 접속되어 있어, 수용 장치 (85) 에서 유도되는 전기 에너지가 차량 (81) 내에 분배될 수 있다. 예컨대, 보조 장치 (90) 및 바퀴 (88a, 88b, 88c, 88d) 를 갖는 보기 (780a, 780b) 에 있는 추진 모터(미도시)를 구동하기 위한 추진부 (80, 84) 가 분배 네트워크 (86) 에 연결될 수 있다. 또한, 전자기 에너지 저장부와 같은 에너지 저장부 (82) 또는 슈퍼 캠과 같은 캐패시터 장치도 분배 네트워크에 연결될 수 있다. 그러므로, 에너지 저장부 (82) 는 특히 궤도상의 차량 (81) 이 정지하는 동안에 상기 수용 장치가 받는 에너지로 충전될 수 있다. 차량 (81) 이 궤도상에서 이동하는 중에, 차량 (81) 의 이동에 필요한 추진 에너지의 일부는 에너지 저장부 (82) 에서 인출될 수 있으며, 동시에 수용 장치가 받는 에너지는 추진에 기여할 수 있는데, 즉 추진 에너지의 일부일 수 있다.

도 9a∼c 는 스위치 온된 섹션만이 에너지를 궤도상의 차량(들)에 전달하기 위해 전자기장을 생성하도록 스위치 온/오프될 수 있는 섹션들을 포함하는 컨덕터 장치 (112) 의 개념도이다. 도 9 의 예는 궤도를 따라 연속적인 세그먼트의 열로 배열된 5개의 세그먼트 (T1, T2, T3, T4, T5) 를 보여준다.

시가 전차와 같은 차량 (92) 이 궤도상에서 주행하고 있다. 이 차량 (92) 의 바닥 아래에는 상기 세그먼트에 의해 생성된 전자기장을 받는 수용 장치 (95a, 95b) (즉, 두개의 상이한 유닛)가 제공된다. 수용 장치 (95a, 95b) 는 중복 장치인데, 이 장치 중 하나만 차량의 작동에 필요하다. 이는 작동 안전성을 증가시켜 준다. 그러나, 장치 (95a, 95b) 는 차량의 작동에 필요한 에너지를 동시에 생성할 수 있는 비 중복 장치일 수도 있다. 그러나, 이 경우, 장치 (95) 중 적어도 하나는 전기 에너지를 생성하지 않을 수도 있다. 두개의 저장 장치 대신에, 차량은 그 이상의 저장 장치를 포함할 수도 있다.

다음 설명은 이들 모든 경우 및 추가로 차량이 단지 하나의 수용 장치를 갖는 경우에 관한 것이다.

도 9 에 나타난 실시예에 따르면, 차량은 좌에서 우로 이동하는 중이다. 도 9a 에서, 차량 (92) 은 요소 (T2, T3) 위에서 궤도를 타며 부분적으로는 요소 (T1, T4) 위에서 궤도를 점유하고 있다. 수용 장치 (95)(들) 는 항상 차량이 완전히 점유하고 있는 요소 위에 위치한다. 이는 왜냐하면 실이 방향으로 수용 장치에서 차량의 가장 가까운 단부까지의 거리가 컨덕터 장치 (112) 의 각 세그먼트의 길이 보다 크기 때문이다.

도 9a 의 상황에서, 요소 (T2, T3) 는 스위치 온되어 있고 다른 모든 요소 (T1, T4, T5) 는 스위치 오프되어 있다. 차량 (92) 이 요소 (T2, T3) 를 위에서 궤도를 완전히 점유하고 있고 또한 요소 (T4) 위에서 궤도를 거의 완전히 점유하고 있는 상황인 도 9b 에서는 요소 (T2) 는 스위치 오프되어 있는데, 왜냐하면 수용 장치 (95) 또는 수용 장치는 요소 (T2) 위의 영역을 이미 떠났기 때문이여, 요소 (T4) 는 차량이 요소 (T4) 위의 영역을 완전히 점유하자 마자 스위치 온으로 될 것이다. 요소 (T4) 가 스위치 온될 때의 이 상태가 도 9c 에 나타나 있다. 그러나, 한편 요소 (T3) 는 스위치 오프되어 있다.

도 10 은 도 9 에 나타난 장치와 유사한 장치를 보여준다. 사실은 도 9 에 나타난 것과 동일한 장치의 다른 도면일 수도 있다. 그러나, 도 10 은 장치의 추가적인 부분을 보여준다. 전자기장을 생성하기 위한 컨덕터 장치의 연속된 세그먼트 (103a, 103b, 103c) 의 각각은 요소 (103) 를 스위치 온/오프하기 위한 별도의 스위치 (102a, 102b, 102c) 를 통해 주라인 (108) 에 연결된다. 3상 교류 시스템의 경우, 상기 주라인 (108) 은 각각의 상을 위한 와이어나 케이블을 포함할 수 있다. 주라인 (108) 의 원위 단부(도 10 에서 우측에 있는데 나타나 있지 않음) 는 모든 3상의 공통 스타 포인트를 포함할 수 있다. 주라인 (108) 은 반대쪽에서는 도 6 에 나타난 바와 같은 블록 (101, 102) 에 따른 장치와 같은 에너지원 (101) 에 연결된다.

도 12 에 나타난 자기파는 차량의 주행 방향을 따라 있는 컨덕터 장치의 적어도 두 상에 의해 생성되는 합파(resulting wave) 이다. 예컨대, 도 1 에 나타난 컨덕커 장치는 도 12 의 파를 생성할 수 있다. 수평축 (x) 은 차량의 주행 방향 (또는 이 주행 방향의 반대 방향) 으로 향해 있다. 도 12 에서 수직축은 자기강 세기 (B(x)) 의 축이다. 상기 파는 "1a" 로 표시된 양극과 "1b" 로 표시된 음극을 포함한다. 파는 v_M 의 속도로 전파하고 있다. 이 속도 (v_M) 는 컨덕터 장치(예컨대, 도 1 에 나타난 컨덕터 장치) 의 교류 또는 교번 전압의 주파수가 곱해진 길이 (Tp)(도 1 에 도시) 의 2배의 값이다. 그러나, 컨덕터 장치는 스타 포인트(예컨대, 도 1 의 스타 포인트 (4)) 를 포함할 필요는 없으며, 다른 구성도 가능하다. 예컨대, 도 1 의 스타 포인트 (4) 대신에, 라인 (1, 2, 3) 은 양쪽 단부에서 전력 공급 라인에 연결될 수 있다. 또한, 이 전력 공급 라인은 교류 라인일 수 있고, 또는 직류 라인일 수도 있다. 직류 라인의 경우, 라인 (1, 2, 3) 의 양쪽 단부는 양 끝에서 DC/AC 컨버터를 통해 DC 전력 공급 라인에 연결될 수 있다. 예컨대, 주행 경로를 따른 컨덕터 장치의 연속된 섹션 사이의 거리 (Tp) 는 0.1 m ∼ 1 m 일 수 있고, 교류 또는 교번 전압의 주파수는 1 kHz ∼ 100 KHz 일 수 있는데, 그리 하여 상기 전파 속도 (v_M) 는 200 m/s ∼ 20 km/s 일 수 있다. 따라서, 상기 속도는 차량의 속도 보다 훨씬 더 크며, 결과적으로, 차량의 수용 장치의 상이한 권선이나 코일이 길이방향으로 상이한 위치에 있더라도 동일한 방식으로 구성되어 있으면, 그 권선이나 코일은 동일한 출력을 낼 것이다.

예컨대, 도 1 의 컨덕터 장치에 3상 교류가 공급되면(이 경우 상이한 상전류는 대응하는 상이동을 갖는다), 이 교류 시스템은 복소 평면에 있는 대응 회전 포인터 시스템으로 생각될 수 있다.

도 13 에 개략적으로 나타난 수용 장치 (200) 는 주행 경로를 따르는 컨덕터 장치에 의해 생성되는 전자기장의 에너지를 받는데 사용될 수 있다. 이 수용 장치 (200) 는 주행 방향 (도 13 에서 수평 방향) 과 이 주행 방향을 가로지르는 방향 (도 13 에서 수직 방향) 으로 형성된 영역 (308) 을 포함한다. 바람직하게는, 이 영역 (308) 은 수평면에 형성되며, 주행 경로를 따라 연장하는 대응 컨덕터 장치 (예컨대, 도 1 에 나타난 장치) 또한 영역 (308) 의 면의 아래의 수평면에서 연장되어 있다.

상기 영역 (308) 내에서 수용 장치 (200) 는 도 13 에 나타난 예에 따르면 3개의 상을 포함하는데, 각 상은 적어도 하나의 라인 (9, 10, 11) 을 갖는도 13, 15, 16, 17 에서 보는 바와 같이, 각 상은 공통 스타 포인트 (122) 에 연결되는 하나의 라인 (9, 10, 11) 를 가질 수 있다. 그러나, 다른 방안도 가능하다. 예컨대, 도 18 에서 보는 바와 같이, 각 상은 둘 이상의 라인을 포함할 수도 있다. 도 18 에 나타난 예에서, 각 상에 대해 두개의 병렬 라인 (9, 9a; 10, 10a,; 11, 11a) 이 있다. 도 22 에서 보는 바와 같이, 상들의 공통 스타 포인트가 있을 필요는 없다. 대신에 상들은 델타 회로를 형성할 수도 있다.

주행 경로를 따라 연장하는 컨덕터 장치와 도 13 ∼ 26 의 수용 장치 사이의 자기 커플링(다시 말해 유도 커플링) 때문에, 수용 장치의 각 상에서는 교변 전압 (U1, U2, U3) 가 유도된다. 상기 자기 커플링은 도 13 ∼ 26 에서 문자 "M" 으로 표시되어 있다.

도 13 ∼ 26 에 나타난 것과 달리 상기 수용 장치는 단지 두개의 상 또는네개 이상의 상을 가질 수도 있다.

도 13, 15 및 16 에 나타난 바와 같이, 수용 장치의 라인 (9, 10, 11) 은 스타 포인트 (122) 에서 서로 만날 때까지 주행 방향으로 구불구불하게 연장할 수 있다. 그러나, 도 17 에서 보는 바와 같이, 라인 (9, 10, 11) 은 대안으로 폐루프를 형성할 수도 있고 또는 구불구불한 형태에 추가하여 폐루프를 형성할 수도 있다.

도 14 의 측면도에서 보는 바와 같이, 수용 장치의 라인은 층 (201) 내에서 연장할 수 있고 슬라브형 본체 (211) 가 층 (201) 의 면에 평행한 면에서 연장할 수 있다. 앞에서 언급한 바와 같이, 층 (201) 과 슬라브형체 (211) 의 면들은 (거의) 수평면에서 연장하는 것이 바람직하다.

도 15, 16 및 17 의 평면도는 상기 슬라브형체 (211) 의 크기가 영역 (308) 에 비교하여 변할 수 잇음을 보여주면, 상기 영역내에서 수용 장치의 라인 (9, 10, 11) 은 전자기장의 장 에너지를 받기 위한 루프나 권선을 형성한다. 바람직하게는, 슬라브형체 (211) 의 주행 방향 길이 (도 14 에서 차량의 속도를 나타내는 v_A 가 표시된 화살표로 나타나 있음) 는 수용 장치의 라인 (9, 10, 11) 이 장 에너지를 받기 위한 푸프나 권선을 형성하는 영역과 적어도 같은 크기이다. 가장 바람직하게는, 상기 슬라브형체의 길이는 이 영역의 길이와 실질적으로 동일하다.

또한, 도 16 와 도 17 에서 보는 보와 같이, 이 영역이 폭은 슬라브형체 (211) 의 폭과 실질적으로 동일한 것이 바람직하다. 이러한 구성의 이점은, 상기 루프나 권선의 헤드 (두 헤드는 도 17 에서 참조 번호 "231, 232" 로 표시되어 있음) 역시 슬라브형체 (211) 로 덮히게 되며, 따라서 이 슬라브형체 (211) 가 수용 장치와 차량의 내부 사이에서 수평면에서 연장한다면 상기 라인 (9, 10, 11) 에 의해 생성된 전자기장은 차량의 내부로부터 차폐된다는 것이다. 한편, 도 3 과 관련하여 설명한 바와 같이, 상기 슬라브형체 (211) 는 자기장의 장 라인들을 다발짓고 그래서 주행 경로를 따르는 컨덕터 장치와 차량의 이동하는 수용 장치 사이의 자기 커플링의 효율을 증대시키게 된다.

또한, 강자성 본체 (211) 로 덮히는 영역 전체는 수용 장치의 루프나 권선을 포함하는 것이 바람직한데(도 17 에서 보는 보와 같이), 즉 상기 영역 전체는 주행 경로를 따르는 컨덕터 장치에 의해 생성되는 전자기장의 자기 플럭스를 받기 위한 수용 장치로서 사용될 수 있다.

바람직하게는, 수용 장치의 상이한 상의 각각은 주행 방향에 대해 횡으로 연장하는 권선 또는 코일의 라인 섹션을 포함하는데, 상이한 상의 섹션들은 주행 방향으로 수용 장치의 길이 사이에 분배되어 있고, 이들 섹션은 주행 경로를 따라 연장하는 컨덕터 장치에 대해 전술한 바와 동일한 방식으로 주행 방향으로 연속된 섹션의 열을 형성하게 된다. 이는 두개의 이웃하는 섹션을 고려할 때 전자기장에 의해 유도되는 교류가 반대 방향으로 흘러서 반대되는 자기극을 생성하게 됨을 의미한다. 따라서, 수용 장치의 권선 또는 코일까지의 거리가 짧은 위치에서도 상이한 상에 의해 생성되는 자기장이 서로를 보상하게 된다. 특히, 주행 방향을 가로지르는 어느 방향 (도 13 에서 이미지 면에 수직인 방향 및 이미지의 수직 방향) 으로도 자기장은 짧은 거리에서 서로를 보상한다.

도 18 은 수용 장치의 각 상을 위해 두개의 병렬 라인을 사용하는 원리를 개략적으로 나타낸다. 상이 스타 포인트 접속부 (222) 에 연결되어 있지 않으면 이 원리를 적용할 수 있다. 도 19 에서 보는 바와 같이, 상 중의 하나 (예컨대, 라인 (10, 10a)) 를 위해 두 라인은 강자성 링 (218) 의 내부 영역을 반대 방향으로 통과하는데, 즉 그밖의 곳에서는 병렬 라인들은 평행하지 않지 않지만, 변압기 영역에서 역방향이다. 링 (218) 은 라인 (10, 10a) 의 자기장을 연결하며, 따라서 평행 전류 (I1a(t), I1b(t)) 의 어떠한 차도 보상된다.

도 20 은 수용 장치의 인덕티비티를 보상하는 원리를 도시한다. 각 상의 총 인덕티비티는 주 인덕티비티 (Lh_s) 와 누설 인덕티비티 (Ls_s) 로 나누어진다. 주 인덕티비티는 총 인덕티비티 중에서 주행 경로를 따라서 연장하지만 주행 방향으로 움직이지 않는 컨덕터 장치에 자기 연결되어 있는 부분이다. 각 상의 총 인덕티비티는 상의 각각의 캐패시티로 보상되며, 따라서 결과적인 임피던스는 제로이다. 도 20 에 도시된 예에서, 상 라인 (9a) 의 인덕티비티는 캐패시티 (214) 로 보상되고, 상 라인 (101) 의 인덕티비티는 캐패시티 (215) 로 보상되며, 상 라인 (11a) 의 인덕티비티는 캐패시티 (2160 로 보상된다. 움직이지 않는 컨덕터 장치에 일정한 진폭의 교류가 공급되면 도 20 에 도시된 인덕티비티 (L) 와 캐패시티 (214, 215, 216) 의 직렬 연결이 일정한 진폭의 상 전압을 발생시킴을 나타내기 위해, 상 라인 (9a, 10a, 11a) 의 단자 사이의 결과적인 전압과 기준 전위 (237) 가 도 20 에서 "U1(t), U2(t), U3(t)" 으로 표시되어 있다.

그러나, 도 21 에서 보는 바와 같이, 상을 각각의 캐패시티 (214, 215, 216) 를 통해 기준 전위 (237) 에 연결해서 각 상의 총 인덕티비티의 동일한 보상을 할 수 있다. 도 21 에서 "I1(t), I2(t), I3(t)" 로 포시된 상 전류는, 전자기장의 일차측에 있는 컨덕터 장치에 일정한 진폭의 교류가 공급되면 인덕티비티와 보상 캐패시티의 병렬 연결이 일정한 진폭의 상 교류를 발생시킬 것임을 나타낸다. 그러나, 상기 일차측이 일정한 진폭의 교번 전압으로 구동되면, 상 라인 (9a, 10a, 11a) 의 출력 전압은 일정한 진폭을 갖는다.

도 22 에 도시된 델타 연결에서, 캐패시티 (214, 215, 216) 은 또한 상 라인 (9a, 10a, 11a) 의 인덕티비티에 직렬 연결되어 있다.

상 라인 (9a, 10a, 11a) 의 인덕티비티와 받아들여진 전자기장의 세기에 따라 높은 전압이 유도될 수 있다. 유도 전압의 최대 값은 1kV 가 될 수 있다. 수용 장치의 작동 중에 유도 전압이 최대 값을 초과할 것으로 예상되면, 보상 캐패시티 (214, 215, 216) 는 부분 캐패시티로 분할되고, 이들 부분 캐패시티는 상 라인 (9a, 10a, 11a) 의 경로 사이에 분배된다. 예컨대, 도 23 에서 보는 바와 같이, 보상 캐패시티는 두개의 부분 캐패시티 (214a, 214b; 215a, 215b; 216a, 216b) 로 분할될 수 있는데, 부분 캐패시티 (214a, 215a, 216a) 중의 하나는 상 라인 (9a, 10a, 11a) 의 단자에 배치되고, 다른 부분 캐패시티 (214b, 215b, 216b) 는 인덕티비티 (L) 를 두개의 절반으로 나누는 상 라인 (9a, 10a, 11a)의 위치에 배치된다.

도 21 에 도시된 회로는 상 라인 (9a, 10a, 11a) 의 인덕티비티 (L) 에 직렬 연결된 보상 캐패시티 (214, 215, 216) 을 또한 포함한다. 이들 상 라인은 각 경우 상 라인의 양쪽 단자에서, 서로 직렬 연결되어 있는 두 다이오드 (20) 로 형성된 브리지에 연결된다. 상 라인의 단자들은 두 다이오드 (20) 를 연결하는 브리지의 라인 섹션에 연결된다.

상 라인의 동일 측의 (예컨대, 각각의 대응 단자에 있는) 브리지는 서로 직렬 연결된다. 또한, 각 상 라인의 반대쪽 단부에 있는 브리지는 도 24 에서 보는 바와 같이 쇼트닝 라인 (361, 362, 363, 364) 에 의해 서로 병렬 연결되어 있으며, 캐패시티 (217, 218, 219) 는 각 상 라인의 브리지에 병렬 연결된다. 이들 캐패시티는 각 상의 브리지에 걸리는 직류 전압의 변동을 완화시켜 줄 것이다. 도 24 에서 보는 바와 같이, 세개의 캐패시티 (217, 218, 219) 는 효과적으로 서로 직렬 연결되며, 세개의 상에 의해 발생되는 대응 전압 (Ud1(t), Ud2(t), Ud3(t)) 은 함께 합해진다. 총 전압은 "Ud(t)" 로 표시되어 있다. 완화 캐패시티 (217, 218, 219) 에도 불구하고, 상 라인 (9a, 10a, 11a) 에 의해 발생되는 전기 에너지에 따라, 또한 도 24 에 도시된 회로의 단자 (J, K) 에 연결되어 있는 전기 부하에 따라 총 전압 (Ud(t)) 은 여전히 변동한다. 단지 2개의 상 라인 또는 넷 이상의 상 라인이 있는 경우, 이에 따라 도 24 의 회로를 수정할 수 있다. 예컨대, 상 라인이 두개 있는 경우, 상 라인 (11a), 캐패시티 (219) 및 상 라인 (11a) 의 양쪽 단부에 있는 각각의 브리지를 생략할 수 있다.

도 24 에 나타난 특정 실시 형태에 따르면, 캐패시티 (217, 218, 219) 는 에너지 저장부, 예컨대 수퍼 캡이다. 이 에너지 저장부에 저장되는 에너지는 차량내의 전기/전자 장치를 작동시키는데 직접 사용될 수 있다 . 특히, 차량에 있는 적어도 하나의 추진 모터가 저장된 에너지를 사용하여 작동될 수 있다.

도 23 에 나타난 수용장치의 실시 형태에 따르면, 상 라인 (9a, 10a, 11a) 은 공통의 스타 포인트 (122) 에 연결되어 있다. 상 라인 (9a, 10a, 11a) 의 양쪽 단자 (371, 372, 373) 은 각 경우 두개의 다이오드 (20) 를 포함하는 정류 브리지에 연결되어 있다. 이들 세 브리지는 서로 병렬로 연결되어 정류된 직류가 서로 합해진다. 총 전류 (Id) 는 차량내의 전기 또는 전자 장치를 작동시키는데 사용될 수 있다. 평활화 캐패시티 (219) 가 브리지에 병렬로 연결되어 있다. 선택적으로, 캐패시티 (219) 는 수퍼 캡의 배열체와 같은 에너지 저장부일 수도 있다.

도 25 에 나타난 회로의 변형예가 도 26 에 도시되어 있다. 도 26 에서 점선의 우측에 있는 모든 부분과 요소는 도 25 에 나타난 회로의 부분이다. 그러나, 점선의 우측에 있는 회로는 상 라인에 의해 발생되는 교류를 정류하기 위한 적어도 하나의 정류기를 포함하는 다른 수용 장치로 대체될 수 있다. 점선의 좌측에 있는 회로 부분을 이하에서 설명할 것이다.

수용 장치와 점선의 좌측에 있는 회로 부분의 두 연결점은 O, N 으로 나타나 있는데, 점 N 에서의 전위는 점 O 에서의 전위 보다 높다. 스위치 (221) 와 유도 (220) 로 이루어지는 직렬 연결은 연결점 (N, O) 사이에 연결된다. 또한, 점 O 는 유도 (220) 및 다이오드 (222) 를 통해 회로의 마이너스 단자 (J) 에 연결된다. 점 (N) 은 회로의 다른 단자 (K) 인 플러스 단자에 직접 연결된다. 에어지 저장부 (223) 는 단자 (J, K) 사이에 연결된다.

제어 라인 (286) 을 통해 스위치 (221) 에 연결된 제어 장치 (285) 에 의해 스위치 (221) 가 제어된다. 또한 (도 26 에는 미도시) 에너지 저장부 (223) 의 전압을 측정하거나 그 에너지 저장부 (223) 의 충전 상태를 측정하는 측정 장치에 제어 장치 (285) 가 연결되어 있다. 에너지 저장부 (223) 가 완전 충전 상태이면, 제어 장치 (285) 는 스위치 (221) 를 닫고 따라서 연결점 (N, O) 은 캐패시티 (220) 를 통해 단락되고 수용 장치는 저장부 (223) 에 에너지를 전달할 수 없게 된다.

에너지 저장부 (223) 가 더 이상 완전 충전 상태가 아니면(자기 방전 때문에 그리고/또는 에너지가 차량내의 소비부에 전달되었기 때문에) 제어 장치 (285) 는 스위치 (221) 를 열게 되며 또한 수용 장치의 권선이나 코일이 전자기장을 받으면 에너지 저장부 (223) 은 수용 장치에 의해 다시 충전된다.

Claims (20)

1. 차량에 전기 에너지를 제공하는 장치로서, 교번 전자기장을 수용하여 전자기 유도에 의해 교류를 발생시키는 수용 장치 (85) 를 포함하며,
   상기 수용 장치 (85) 는 전기 전도성 재료로 된 다수의 권선 (9, 10, 11) 을 포함하며, 각각의 권선 또는 코일 (9, 10, 11) 은 교류의 개별적인 상 (phase) 을 발생시키도록 되어 있고 강자성 재료를 포함하는 본체 (211) 가 상기 권선들 코일들 (9, 10, 11) 의 위쪽에 설치되어 있고,
   차량의 주행 방향에 대해 횡으로 연장되어 있고 또한 실질적으로 공통의 평면내에서 연장되어 있는 상기 권선들 (9, 10, 11) 의 섹션들은,
   상기 평면상으로의 본체 (211) 의 투영 표면적과 동일한 크기를 갖는 영역의 폭의 한계폭 내에서 연장되어 있거나; 또는
   상기 평면상으로의 본체 (211) 의 투영 표면적과 동일한 크기를 갖는 길이를 따라 주행 방향으로 분배되어 있고, 상기 권선 (9, 10, 11) 은 전체 길이에 걸쳐 분배되어 있는, 차량에 전기 에너지를 제공하는 장치
2. 제 1 항에 있어서, 상기 권선들 (9, 10, 11) 은 교류를 직류로 변환시키는 컨버터 (20) 에 연결되어 있는, 차량에 전기 에너지를 제공하는 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 본체 (211) 는 슬라브 형태로 되어 있는, 차량에 전기 에너지를 제공하는 장치.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 본체 (211) 는 슬라브 형태로 되어 있는, 차량에 전기 에너지를 제공하는 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 캐패시티 (214, 215, 216) 가 상기 권선들 (9, 10, 11) 의 각각에 직렬 또는 병렬 연결되어 있는, 차량에 전기 에너지를 제공하는 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 수용 장치 (85) 의 상들 중의 적어도 하나는 전기적으로 서로 병렬 연결된 두 라인 (9, 9a; 10, 10a; 11, 11a) 을 포함하며, 이들 라인 (9, 9a; 10, 10a; 11, 11a) 은 두 병렬 라인 (9, 9a; 10, 10a; 11, 11a) 의 임의의 전류차를 없애기 위한 디퍼렌셜 변류기 (218) 를 통해 차량내의 전기 부하에 연결되어 있는, 차량에 전기 에너지를 제공하는 장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 권선들 (9, 10, 11) 은 공통 스타 포인트 (122) 에 연결되어 있는, 차량에 전기 에너지를 제공하는 장치.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 권선들 (9, 10, 11) 의 각각은 AC/DC 컨버터 (20) 에 연결되어 직류를 발생시키고, 상기 AC/DC 컨버터 (20) 들은 이 컨버터 (20) 의 DC 측들의 전압들이 서로 합해져 차량내의 소비부에 전기 에너지를 공급하는데 사용될 수 있는 총 전압을 발생시키도록 연결되어 있는, 차량에 전기 에너지를 제공하는 장치.
9. 제 1 항에 있어서, 각각의 권선 또는 코일에 대해 개별적으로 상기 권선들 (9, 10, 11) 의 단자가 직류를 발생시키는 컨버터 (20) 에 연결되어 있으며, 이 컨버터 (20) 는 전기적으로 서로 병렬 연결되어 있고 따라서 컨버터 (20) 에 의해 발생되는 직류가 차량내의 소비부에 전기 에너지를 공급하기 위해 서로 합해지는, 차량에 전기 에너지를 제공하는 장치.
10. 제 9 항에 있어서, 캐패시티 (219) 가 컨버터 (20) 의 직류 단자 사이에 연결되어 있는, 차량에 전기 에너지를 제공하는 장치.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 캐패시티 (219) 가 수퍼 캐퍼시터들 또는 수퍼 캐퍼시터들의 배열체인, 차량에 전기 에너지를 제공하는 장치.
12. 제 10 항에 있어서, 스위치 (221) 가 캐패시티 (223) 에 병렬 연결되어 있고, 상기 장치는 제어 장치 (285) 를 포함하며, 이 제어 장치는 캐패시티 (223) 가 전기 에너지로 완전히 충전되면 스위치 (221) 를 자동적으로 닫아서 컨버터 (20) 의 DC 측을 쇼트시키고 또한 캐패시티 (223) 가 상기 권선 (9, 10, 11) 로부터 전기 에너지를 수용할 수 있으면 상기 스위치 (221) 를 자동적으로 열도록 되어 있는, 차량에 전기 에너지를 제공하는 장치.
13. 제 11 항에 있어서, 스위치 (221) 가 캐패시티 (223) 에 병렬 연결되어 있고, 상기 장치는 제어 장치 (285) 를 포함하며, 이 제어 장치는 캐패시티 (223) 가 전기 에너지로 완전히 충전되면 스위치 (221) 를 자동적으로 닫아서 컨버터 (20) 의 DC 측을 쇼트시키고 또한 캐패시티 (223) 가 상기 권선 (9, 10, 11) 로부터 전기 에너지를 수용할 수 있으면 상기 스위치 (221) 를 자동적으로 열도록 되어 있는, 차량에 전기 에너지를 제공하는 장치.
14. 제 1 항에 있어서, 상기 차량은 궤도 구속 차량인, 차량에 전기 에너지를 제공하는 장치.
15. 차량 (81; 92) 에 전기 에너지를 전달하는 시스템으로서, 이 시스템은 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 장치를 포함하고, 이 장치는 상기 차량에 설치되며, 또한 상기 시스템은 교번 전자기장을 발생시켜 에너지를 차량 (81; 92) 에 전달하기 위해 차량의 주행 경로에 배치되는 전기 컨덕터 장치 (12) 를 더 포함하고,
    a. 상기 전기 컨덕터 장치 (12) 는 교류의 한 상이 흐르는 적어도 두개의 라인 (1, 2, 3) 을 포함하며,
    b. 상기 라인 (1, 2, 3) 은 주행 경로를 따라 연장되어 있으며,
    c. 상기 라인 (1, 2, 3) 은 교류가 이들 라인 (1, 2, 3) 에 흐르는 중에 각 시점에서 전자기장의 연속된 자극 열을 발생시키도록 배치되며, 이 연속된 자극은 교번 자기 극성을 가지며,
    d. 상기 연속된 자극열은 주행 경로로 정해지는 차량 (81; 92) 의 주행 방향으로 연장되어 있는, 차량에 전기 에너지를 전달하는 시스템.
16. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 장치를 포함하는, 차량 (81).
17. 제 16 항에 있어서, 상기 차량은 레일 차량인, 차량.
18. 차량 (81; 92) 에 전기 에너지를 전달하는 시스템으로서, 이 시스템은 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 장치를 포함하고, 이 장치는 상기 차량 (81) 에 배치되며, 또한 상기 시스템은 교번 전자기장을 발생시켜 에너지를 차량 (81; 92) 에 전달하기 위해 차량의 주행 경로에 배치되는 전기 컨덕터 장치 (12) 를 더 포함하고,
    a. 상기 전기 컨덕터 장치 (12) 는 교류의 한 상이 흐르는 적어도 두개의 라인 (1, 2, 3) 을 포함하며,
    b. 상기 라인 (1, 2, 3) 은 주행 경로를 따라 연장되어 있으며,
    c. 상기 라인 (1, 2, 3) 은 주행 경로로 정해지는 차량 (81; 92) 의 주행 방향에 대해 횡으로 연장되어 있는 다수의 섹션 (5) 을 포함하며,
    d. 동일 라인 (1, 2, 3) 의 섹션 (5) 은 상기 주행 경로를 따라 열을 이루어 배치되며, 이때 상기 섹션은 교류가 라인 (1, 2, 3) 에 흐르는 중에 각 시점에서 그 교류가 상기 열에 있는 연속된 섹션 (5a, 5b, 5c) 을 양쪽 방향으로 번갈아 흐르도록 배치되어 있는, 차량에 전기 에너지를 전달하는 시스템.
19. 차량 (81) 에 전기 에너지를 제공하는 방법으로서,
    차량 (81) 의 수용 장치 (85) 에 의해 교번 전자기장을 수용하고 교번 전자기장을 사용하여 전자기 유도에 의해 교류를 발생시키는 단계,
    상기 수용 장치 (85) 의 전기 전도성 재료로 된 다수의 권선들 (9, 10, 11) 을 사용해서 상기 교류를 발생시키는 단계로서, 상기 교류는 다수의 상을 갖고 강자성 재료를 포함하는 본체 (211) 가 상기 권선들 (9, 10, 11) (B1) 의 위쪽에 설치되어 있는 상기 단계를 포함하고
    차량의 주행 방향에 대해 횡으로 연장되어 있고 또한 실질적으로 공통의 평면내에서 연장되어 있는 상기 권선들 (9, 10, 11) 의 섹션들은,
    상기 평면상으로의 본체 (211) 의 투영 표면적과 동일한 크기를 갖는 영역의 폭의 한계폭 내에서 연장되어 있거나; 또는
    상기 평면상으로의 본체 (211) 의 투영 표면적과 동일한 크기를 갖는 길이를 따라 주행 방향으로 분배되어 있고, 상기 권선 (9, 10, 11) 은 전체 길이에 걸쳐 분배되어 있는, 차량에 전기 에너지를 제공하는 방법.
20. 제 19 항에 있어서,
    캐패시티 (214, 215, 216) 가 상기 권선들 (9, 10, 11) 의 각각에 직렬 또는 병렬 연결되어 있는, 차량에 전기 에너지를 제공하는 방법.
    
    

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