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公開番号2024103559
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-01
出願番号2024085466,2021534162
出願日2024-05-27,2019-12-19
発明の名称誘導電力伝達用の導体配置、誘導電力伝達装置、及び誘導電力伝達用の導体配置の形成方法
出願人ボンバルディアープリモーフゲゼルシャフトミットベシュレンクテルハフツング,Bombardier Primove GmbH
代理人個人,個人
主分類H01F 38/14 20060101AFI20240725BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】導体配置内での電磁相互作用を低減した誘導電力伝達用の導体配置、誘導電力伝達装置、及び誘導電力伝達用の導体配置の形成方法等を提供する。
【解決手段】誘導電力伝達用の導体配置等に関し、長手方向軸に沿って配置され、少なくとも1つの導体で形成された少なくとも3つのコイルを備えており、互いに対向して配置され、各コイルの導体セクションが長手方向軸に沿って延出する、少なくとも2つの巻線ヘッドを含み、シールドアセンブリの一部として、磁化可能材料物を有しており、磁化可能材料物が、第1～第3のコイル上部及び側面と、第3のコイルの下部と、を覆うように配置されており、少なくとも2つの導体セクションの間に配置されており、かつ、磁化可能材料物は、所定の突起として形成され、当該突起は、巻線ヘッドの長さの少なくとも半分の長さで突出している。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
誘導電力伝達用の導体配置であって、
当該導体配置が、長手方向軸（ＬＯ）に沿って配置され、少なくとも１つの導体で形成された少なくとも３つのコイルである第１～第３のコイルを備えており、
前記長手方向軸（ＬＯ）に直交する方向を横方向軸（ＬＡ）として、当該横方向軸（ＬＡ）に沿って、互いに対向して配置され、前記第１～第３のコイルの各々の導体セクションが、前記長手方向軸（ＬＯ）に沿って延出する、少なくとも２つの巻線ヘッド（Ｗ）を含んでおり、
前記巻線ヘッド（Ｗ）に沿って延出するシールドアセンブリの一部として、磁化可能材料物を有しており、
前記第３のコイルを、下側に配置した場合に、前記磁化可能材料物が、前記第１～第３のコイルの上部及び側面と、前記第３のコイルの下部と、を覆うように配置されており、
前記磁化可能材料物は、少なくとも１つの前記巻線ヘッド（Ｗ）の内部において、前記第１～第３のコイルの少なくとも１つが形成されている平面に対して、非平行な軸に沿って見たときに、少なくとも２つの前記導体セクションの間に配置されており、かつ、
前記第１～第３のコイルの少なくとも１つが形成されている平面に対して、少なくとも部分的に平行に延出し、横方向軸に沿って突出する突起として形成されており、
前記突起は、前記巻線ヘッドの長さの少なくとも半分の長さで突出していることを特徴とする誘導電力伝達用の導体配置。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記第３のコイルが、前記長手方向軸（ＬＯ）に沿って見たときに、前記第１のコイルと前記第２のコイルとの間に少なくとも部分的に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の誘導電力伝達用の導体配置。
【請求項３】
前記第３のコイルが、前記第１のコイル及び前記第２のコイルと比較して小さい、前記横方向軸（ＬＡ）に沿ってなる横方向の寸法を有しており、当該横方向の寸法が、２つの前記巻線ヘッド（Ｗ）の間に延出していることを特徴とする請求項１又は２に記載の誘導電力伝達用の導体配置。
【請求項４】
前記磁化可能材料物が、各巻線ヘッド（Ｗ）の内部において、前記第３のコイルの前記導体セクションと、前記第１のコイル及び前記第２のコイルの一方の前記導体セクションとの間に、配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の誘導電力伝達用の導体配置。
【請求項５】
前記横方向軸（ＬＡ）に沿った平面で切断した場合に、前記上部に配置された前記磁化可能材料物の前記横方向の寸法が、前記導体配置の下部に配置された前記磁化可能材料物及び２つの前記導体セクションの間に配置された前記磁化可能材料物の前記横方向の寸法よりも長いことを特徴とする請求項１又は２に記載の誘導電力伝達用の導体配置。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の誘導電力伝達用の導体配置を備えている誘導電力伝達装置であって、
電磁界を発生させるように構成された一次側と、電磁界を受信するように構成された二次側とを備えており、それによって前記二次側で磁気誘導を生成し、
前記一次側及び前記二次側の少なくとも一方が、前記導体配置を備えていることを特徴とする誘導電力伝達装置。
【請求項７】
前記二次側が、陸上車両に搭載され、前記一次側が、前記陸上車両の周囲に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の誘導電力伝達装置。
【請求項８】
誘導電力伝達用の導体配置の形成方法であって、
当該導体配置を形成するために、少なくとも３つのコイルである第１～第３のコイルを長手方向軸（ＬＯ）に沿って配置する工程と、
前記長手方向軸（ＬＯ）に直交する方向を横方向軸（ＬＡ）として、当該横方向軸（ＬＡ）に沿って、互いに対向して配置され、前記第１～第３のコイルの各々の導体セクションが、前記長手方向軸（ＬＯ）に沿っているとともに、互いに沿って延出する、少なくとも２つの巻線ヘッド（Ｗ）を形成する工程と、
前記巻線ヘッド（Ｗ）に沿って延出するシールドアセンブリの一部として、磁化可能材料物を配置する工程と、
前記第３のコイルを、下側に配置する場合に、前記磁化可能材料物を、前記第１～第３のコイルの上部及び側面と、前記第３のコイルの下部と、を覆うように配置する工程と、
前記磁化可能材料物を、少なくとも１つの前記巻線ヘッド（Ｗ）の内部において、前記第１～第３のコイルの少なくとも１つが形成されている平面に対して、非平行な軸に沿って見たときに、少なくとも２つの前記導体セクションの間に配置する工程と、
前記磁化可能材料物を、前記第１～第３のコイルの少なくとも１つが形成されている平面に対して、少なくとも部分的に平行に延出し、横方向軸に沿って突出する突起として形成する工程と、
前記突起を、前記巻線ヘッドの長さの少なくとも半分の長さで突出させる工程と、
を含むことを特徴とする誘導電力伝達用の導体配置の形成方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導電力伝達用の導体配置（導体構成や導体配列と称する場合がある。）、誘導電力伝達装置（誘導電力伝達配置や誘導電力伝達システムと称する場合がある。）、及び誘導電力伝達用の導体配置の形成方法、特に電磁相互作用を低減した誘導電力伝達用の導体配置等に関する。
より具体的には、本発明は、特に、車両への誘導電力伝達の分野に関する発明である。かかる車両としては、路面走行用車両等（例えば、自動車、トラック、バス）の陸上車両、又は列車やトラム等の軌道系車両とすることができる。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、電気自動車、特に軌道系車両及び／又は路面走行用車両は、誘導電力伝達によって伝達される電気エネルギーによって作動し、特に推進力を得ることができる。
このような車両は、交流電磁界を受信し、電磁誘導により交流電流を生成するように適合された受信装置を含む車両のトラクションシステム又はトラクションシステムの一部である回路構成（回路配置）を含むことができる。
更に、このような車両は、交流を直流に変換するように適合された整流器を含むことができる。
この直流は、トラクション・バッテリーの充電や電気機械の作動に使用することができる。そして、後者の場合、直流はインバータによって交流に変換される。
【０００３】
又、誘導電力の伝達は、例えば、２セットの三相巻線を使用して行われる。
すなわち、第１のセットの巻線である一次巻線は、地上に設置され、ウェイサイドパワーコンバーター（ＷａｙｓｉｄｅＰｏｗｅｒＣｏｎｖｅｒｔｅｒ、以下、単に、ＷＰＣと称する場合がある。）から給電される。
一方、第２セットの巻線である二次巻線は、車両に設置される。例えば、路面走行用車両の場合は、その複数の車両における台車のうちの一部の下側に、取り付けることができる。
かかる第２セットの巻線又は一般的に二次側は、しばしばピックアップ構成又はレシーバーと呼ばれる。
そして、第１セットの巻線及び第２セットの巻線は、それぞれ電気エネルギーを車両に伝達するための高周波トランスを形成している。
これは、車両が動いていない静的状態でも、車両が動いている動的状態でも、行うことができる。
【０００４】
又、一次巻線及び二次巻線は、それぞれ複数のコイルで形成される導体配置を示している。そして、各導体配置、特に各コイルは、相線とも呼ばれる電気導体、例えばケーブルで形成することができる。
【０００５】
一次巻線と二次巻線の間に大きなクリアランスがあるため、形成されたトランスの動作特性は、エアギャップが無視できるか、或いは小さい密閉された磁気コアを持つ従来のトランスの動作特性とは異なっている。
すなわち、エアギャップが大きいと、相互誘導結合が小さくなり、インダクタンスのリークが大きくなる。
【０００６】
かかるインダクタンスのリークは、通常、それぞれの導体配置の各コイルとの直列インダクタンスとして作用する。そのため、高出力を伝達するためには、例えばｋＨｚの動作周波数においてインダクタのリアクタンスを補償するために、適切なキャパシタンスを有する必要がある。
高周波トランスの二次側では、主インダクタンス又は相互インダクタンス及び／又はインダクタンスのリークからなるインダクタンスと、補償容量からなるキャパシタンスの組み合わせが共振回路を形成していることが好ましい。
共振回路の自然共振周波数が動作周波数と等しくなるように、インダクタンスとキャパシタンスのインピーダンス値を選択すると、完全なインピーダンスキャンセルが起こることになる。
このような共振回路は「同調」と呼ばれ、それぞれ調整された回路の例は、例えば、本出願人の先の特許出願である特許文献１に開示されている。
【０００７】
又、導体配置内に複数のコイルが存在し、それぞれが補償容量を構成している場合、一般的には各コイルが同調した共振回路を形成することが好ましい。
具体的には、これらのコイルは、同じ動作周波数に調整されているか、より一般的には、共通の動作点で動作可能であることが好ましい。
【０００８】
そこで、まずは、コイル間の電磁相互作用のため、これを実現するのが難しい場合があり、コイルは、通常、導体配置内で互いに近接して配置されている。
このような電磁相互作用は、特に、コイルの磁界が互いに影響し合うことによるコイルのインダクタンスの違いに関連し、かつその結果として生じることがある。
【０００９】
又、温度変化や経年変化により、補償容量の許容値が大きくなり、各コイルが形成する共振回路の共振周波数が変化する場合がある。
特に、各回路の補償容量が異なる場合には、各回路の共振動作に異なる影響を与え、共振回路が不調になる場合がある。
その結果、変更された共振周波数は、動作周波数や他の回路の共振周波数と一致しなくなる場合がある。
このような現象は離調と呼ばれるが、誘導電力伝達装置（誘導電力伝達システム）の全体的な性能と電力伝達能力を逸脱させることになる。
又、トランスの一次側に反射する二次側のインピーダンスが容量性になる場合がある。
その結果、ＷＰＣの電圧に対して電流が先行することになり、この電流が先行すると半導体スイッチのソフトスイッチング状態がなくなり、電力損失が大幅に増加するため、非常に好ましくない。
しかも、このような動作条件では、ＷＰＣが過熱してオフになり、必要な電力供給が妨げられてしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
ＧＢ２５０７５３３Ａ（特許請求の範囲等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
（【００１１】以降は省略されています）

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