Disposición y método para proporcionar energía eléctrica a un vehículo por inducción magnética.

Una disposición para proporcionar energía eléctrica a un vehículo (81), en el que la disposición comprende un dispositivo de recepción

(85) adaptado para recibir la componente magnética de un campo electromagnético alterno y para producir una corriente eléctrica alterna por inducción magnética, en el que el dispositivo de recepción (85) comprende por lo menos una línea de fase (U, V, W), cada línea de fase (U, V, W) estando adaptada para portar una fase de la corriente eléctrica alterna,

en el que la por lo menos una línea de fase (U, V, W) es / están dispuestas para formar una disposición de línea que se extiende en una dirección longitudinal transversalmente a una dirección de línea de flujo, en el que las líneas de flujo magnético del campo electromagnético penetran la disposición de línea, de modo que la disposición de línea comprende un primer extremo y un segundo extremo, que son opuestos entre sí con respecto a la dirección longitudinal, caracterizado por el hecho de que

la disposición de línea está estrechada, teniendo un contorno cónico o el contorno de un tronco de cono, hacia el primer extremo y / o el segundo extremo.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2013/058387.

Solicitante: BOMBARDIER TRANSPORTATION GMBH.

Inventor/es: WORONOWICZ,KONRAD, CZAINSKI,ROBERT.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > VEHICULOS EN GENERAL > PROPULSION DE VEHICULOS PROPULSADOS ELECTRICAMENTE... > Propulsión eléctrica por fuente de energía suministrada... > B60L11/18 (que utilizan la energía suministrada por pilas primarias, pilas secundarias o pilas de combustibles)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > VEHICULOS EN GENERAL > LINEAS DE SUMINISTRO DE CORRIENTE O DISPOSITIVOS... > B60M7/00 (Líneas o raíles de suministro de energía adaptados especialmente para vehículos propulsados eléctricamente de un tipo particular, p. ej. vehículos suspendidos, teleféricos, ferrocarriles subterráneos)

PDF original: ES-2548559_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Disposición y método para proporcionar energía eléctrica a un vehículo por inducción magnética

La invención se refiere a una disposición para proporcionar energía eléctrica a un vehículo, en el que la disposición comprende un dispositivo de generación adaptado para generar un campo electromagnético alterno y se refiere a una disposición para proporcionar energía eléctrica a un vehículo, en el que la disposición comprende un dispositivo de recepción adaptado para recibir la componente magnética del campo electromagnético alterno con el fin de producir una corriente eléctrica alterna por inducción magnética. En particular, la corriente eléctrica fluye hacia una carga eléctrica mientras la inducción magnética causa un voltaje eléctrico alterno en el dispositivo de recepción.

Además, la invención se refiere a un vehículo que comprende la disposición. Adicionalmente, la invención se refiere a un sistema para la transferencia de energía a un vehículo, en el que el sistema comprende el dispositivo de recepción y el dispositivo de generación. La invención también se refiere a un método de fabricación de la disposición y a un método de funcionamiento de un vehículo por medio del dispositivo de recepción que recibe la componente magnética de un campo electromagnético alterno y produce una corriente eléctrica alterna por inducción magnética.

El documento WO 2010/031595 A2 divulga una disposición para proporcionar energía eléctrica a un vehículo, en particular un vehículo unido a unas vías, en el que la disposición comprende un dispositivo de recepción adaptado para recibir la componente magnética de un campo electromagnético alterno y para producir una corriente eléctrica alterna por inducción electromagnética. El dispositivo de recepción comprende una pluralidad de devanados y / o bobinas de material eléctricamente conductor, en el que cada devanado o bobina está adaptado para producir una fase independiente de la corriente eléctrica alterna.

La presente invención puede aplicarse a cualquier vehículo terrestre, en particular, vehículos unidos a vías, tales como vehículos ferroviarios (por ejemplo, tranvías), pero también a automóviles de carretera, tales como automóviles de pasajeros Individuales (privados) o vehículos de transporte público (por ejemplo, autobuses). Preferentemente, la disposición de conductor del lado primarlo del dispositivo de generación que produce el campo electromagnético alterno está Integrada en la vía, la carretera o la zona de aparcamiento del vehículo de modo que las líneas eléctricas de la disposición de conductor del lado primarlo se extienden en un plano que es casi paralelo a la superficie de la carretera, vía o zona de aparcamiento en la que el vehículo puede marchar o puede ser estacionado.

Detalles de una realización preferida de la disposición de conductor de lado primario se describen en el documento WO 2010/031595 A2. Por ejemplo, las líneas de corriente de la disposición de conductor del lado primario se pueden extender a lo largo de la vía o carretera de una forma de serpentina, es decir, algunas secciones de las líneas se extienden transversalmente a la dirección de desplazamiento y algunas secciones de las líneas se extienden en la dirección de desplazamiento, con lo que se conectan las secciones que se extienden transversalmente. En particular, tal como se ¡lustra en la figura 5 y la figura 12 del documento WO 2010/031595 A2, la disposición de conductor de lado primario produce preferentemente una onda magnética que se propaga en la dirección de desplazamiento u opuesta a la dirección de desplazamiento. La velocidad de la onda está determinada por la distancia de las secciones que se extienden transversalmente y por la frecuencia de la corriente alterna que se porta por las diferentes fases de la disposición de conductor eléctrico del lado primario.

Como se describe también en el documento WO 2010/031595 A2, el dispositivo de recepción puede estar situado en la parte inferior de un vehículo y puede estar cubierto por un cuerpo ferromagnético, tal como un cuerpo en la forma de una losa o placa. Un material adecuado es la ferrita. El cuerpo convierte en haces y redirige las líneas de campo del campo magnético y por lo tanto reduce la intensidad de campo por encima del cuerpo, a casi cero.

Sin embargo, dicho cuerpo de material ferromagnético o, alternativamente, un escudo de material eléctricamente conductor, no puede reducir la intensidad de campo del campo electromagnético a cero en lugares en sentido lateral del cuerpo o escudo. En particular, mientras que las personas están entrando o saliendo del vehículo, podrían pasar por la zona en sentido lateral del dispositivo de recepción. Por lo tanto, se aplican unos correspondientes límites de intensidad del campo y no deberían ser superados.

El documento US 2011/0315496 A1 describe un sistema de transferencia de energía sin contacto para un activo móvil. El sistema incluye una espiral primaria. Una bobina receptora secundaria está dispuesta en el activo móvil y acoplada a un motor de tracción para recibir energía desde la espiral primaria.

El documento DE 10 2007 014 712 A1 describe una instalación para la transferencia sin contacto de energía que incluye por lo menos un sistema de conductor primario y una bobina de recepción, incluyendo por lo menos un devanado secundario acoplado inductivamente al sistema de conductor primario. El devanado secundario incluye por lo menos un cable de cinta plana, que tiene por lo menos dos conductores eléctricos que se extienden en paralelo. El devanado secundario está formado por devanados parciales, los cuales en cada caso están conformados a partir de uno de los conductores eléctricos.

El documento US 2008/129246 A1 describe un sistema de alimentación de energía de tipo sin contacto para la alimentación de energía a un objeto móvil que comprende una porción de alimentación de energía y una porción de recepción de energía. La porción de alimentación de energía está provista en una superficie sobre la que el objeto móvil funciona. La porción de recepción de energía está provista en la parte inferior del objeto móvil en una posición orientada a la porción de suministro de energía. Cada una de la porción de alimentación de energía y la porción de recepción de energía se compone de devanados formados en una forma oval.

Es un objeto de la presente invención proporcionar una disposición para proporcionar energía eléctrica a un vehículo, un vehículo que comprende la disposición, un sistema que comprende la disposición, un método de fabricación de la disposición y un método de funcionamiento de un vehículo por medio de un dispositivo de recepción que reducen la intensidad de campo en sentido lateral del dispositivo de generación y / o en sentido lateral del dispositivo de recepción.

Las reivindicaciones adjuntas definen el ámbito de protección.

En particular, el dispositivo de generación puede tener la configuración de serpentín (llamada alternativamente: de meandro) descrita en el documento WO 2010/031595 A2. Una modificación preferida de la configuración de serpentín se describirá más adelante.

Alternativamente, o además, el dispositivo de recepción puede tener una configuración "plana". Un ejemplo de dicha configuración "plana" se describe por el documento WO 2010/031595 A2, en particular en relación con la figura 13 a 17 del documento. "Plana" en este contexto significa que las líneas de fase (es decir, las líneas eléctricas de las diferentes fases) del dispositivo de recepción se extienden o aproximadamente se extienden en una dirección horizontal, si la disposición de conductor de lado primario y la vía o carretera del... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Una disposición para proporcionar energía eléctrica a un vehículo (81), en el que la disposición comprende un dispositivo de recepción (85) adaptado para recibir la componente magnética de un campo electromagnético alterno y para producir una corriente eléctrica alterna por inducción magnética, en el que el dispositivo de recepción (85) comprende por lo menos una línea de fase (U, V, W), cada línea de fase (U, V, W) estando adaptada para portar una fase de la corriente eléctrica alterna,

en el que la por lo menos una línea de fase (U, V, W) es / están dispuestas para formar una disposición de línea que se extiende en una dirección longitudinal transversalmente a una dirección de línea de flujo, en el que las líneas de flujo magnético del campo electromagnético penetran la disposición de línea, de modo que la disposición de línea comprende un primer extremo y un segundo extremo, que son opuestos entre sí con respecto a la dirección longitudinal, caracterizado por el hecho de que

la disposición de línea está estrechada, teniendo un contorno cónico o el contorno de un tronco de cono, hacia el primer extremo y / o el segundo extremo.

2. La disposición de la reivindicación 1, en la que

- cada línea de fase conforma por lo menos una bobina (C),

- cada bobina (C) consta de por lo menos una vuelta de la línea de fase,

- la por lo menos una vuelta, gira alrededor de un eje central de la bobina,

- la bobina o las bobinas (C) es / están dispuestas para formar una disposición de bobina, que es la disposición de línea y que se extiende en la dirección longitudinal transversalmente al eje central de la bobina o transversalmente a los ejes centrales de las bobinas (C) de la disposición de bobina.

3. La disposición de la reivindicación 2, en el que la disposición de bobina comprende una pluralidad de bobinas (C) que están dispuestas en la dirección longitudinal en una secuencia consecutiva y / o superpuestas entre sí y donde por lo menos una de las bobinas (GCL, RCL, BCL, GCR, RCR, BCR) de la disposición de bobina en el primer y / o segundo extremo se estrecha a lo largo de la extensión de la disposición de bobina hacia el respectivo extremo.

4. La disposición de la reivindicación 3, en el que por lo menos dos de las bobinas (C) de la disposición de bobinas son bobinas de la misma línea de fase que están dispuestas consecutivamente en la dirección longitudinal definiendo de este modo por lo menos una zona de borde, donde una primera y una segunda de las por lo menos dos bobinas (C) de la misma línea de fase limitan la una con la otra, opcionalmente con un hueco o se solapan entre sí, en el que la primera bobina (GCL, RCL, BCL, GCR, RCR, BCR) es una bobina de extremo situada en el primer extremo o en el segundo extremo de la disposición de bobina y en el que - debido a su configuración estrechada a lo largo de su extensión hacia el primer extremo o hacia el segundo extremo - la primera bobina cubre un área más pequeña por unidad de longitud en la dirección longitudinal en una región de extremo en el primer extremo o segundo extremo en comparación con una región de borde en la zona de borde.

5. Un vehículo (81) que comprende la disposición de una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la disposición se encuentra en la parte inferior del vehículo (81), de manera que los ejes centrales de las bobinas (C) se extienden en dirección vertical, siempre que el vehículo (81) mueve en una vía horizontal bajo tierra u horizontal.

6. Una disposición para proporcionar un vehículo (81) con energía eléctrica, en el que la disposición comprende un dispositivo de generación adaptado para generar un campo electromagnético alterno para producir una corriente eléctrica alterna por inducción magnética en un dispositivo de recepción (85) correspondiente, en el que el dispositivo de generación comprende por lo menos una línea de fase (U, V, W), cada línea de fase (U, V, W) estando adaptado para portar a una fase de una corriente eléctrica alterna,

en el que

- la por lo menos una línea de fase (U, V, W) es / están dispuestas para conformar una disposición de línea que se extiende en una dirección longitudinal transversalmente a una dirección de línea de flujo, en el que las líneas de flujo magnético del campo electromagnético penetran en la línea de disposición, de modo que la disposición de línea comprende un primer extremo y un segundo extremo, que son opuestos entre sí con respecto a la dirección longitudinal,

caracterizado por el hecho de que

- la disposición de línea está estrechada, teniendo un contorno cónico o el contorno de un tronco de cono, hacia el primer extremo y / o el segundo extremo.

7. La disposición de la reivindicación 6, en el que por lo menos una línea de fase (U, V, W) de la disposición de línea describe meandros en la dirección longitudinal, en el que esta línea de fase (U, V, W) comprende unas primeras secciones (1) que se extienden transversalmente a la dirección longitudinal y unas segunda secciones (2) que conectan en cada caso dos primeras secciones (1), las segundas secciones (2) que se extienden sensiblemente en la dirección longitudinal, y en el que las longitudes de las primeras secciones (1) disminuyen gradualmente a lo largo de la extensión de la disposición de línea hacia el primer extremo y / o hacia el segundo extremo.

8. La disposición de la reivindicación 6, en la que la disposición es una disposición de bobina que comprende una pluralidad de bobinas (C) que están dispuestas en la dirección longitudinal en una secuencia consecutiva y / o se

solapan entre sí y en la que por lo menos una de las bobinas (GCL, RCL, BCL, GCR, RCR, BCR) en el primer extremo y el segundo extremo de la disposición de bobina se estrechan a lo largo de la extensión de la disposición de bobina hacia el extremo respectivo de la disposición de bobina.

9. La disposición de la reivindicación 8, en la que por lo menos dos de las bobinas (C) de la disposición de bobinas son bobinas de la misma línea de fase que están dispuestas consecutivamente en la dirección longitudinal definiendo de este modo por lo menos una zona de borde, donde una primera y una segunda de las por lo menos dos bobinas (C) de la misma línea de fase limitan la una con la otra, opcionalmente con un hueco o se solapan entre sí, en la que la primera bobina (GCL, RCL, BCL, GCR, RCR, BCR) es una bobina de extremo situada en el primer extremo o en el segundo extremo de la disposición de bobina y en la que - debido a su configuración estrechada a lo largo de su extensión hacia el primer extremo o hacia el segundo extremo - la primera bobina cubre un área más pequeña por unidad de longitud en la dirección longitudinal en una región de extremo en el primer extremo o segundo extremo en comparación con una región de borde en la zona de borde.

10. Un método de fabricación de una disposición para proporcionar energía eléctrica a un vehículo (81), en el que un dispositivo de recepción (85) de la disposición está fabricado el cual está adaptado - durante el funcionamiento - para recibir la componente magnética de un campo electromagnético alterno y producir una corriente eléctrica alterna por inducción magnética, en la que el dispositivo de recepción (85) está equipado con por lo menos una línea de fase (U, V, W), cada línea de fase (U, V, W) estando adaptada para portar - durante el funcionamiento - una fase de la corriente eléctrica alterna,

en el que

- la por lo menos una línea de fase (U, V, W) es / están dispuestas para formar una disposición de línea que se extiende en una dirección longitudinal transversalmente a una dirección de línea de flujo, en el que las líneas de flujo magnético del campo electromagnético penetran en la disposición de línea, de modo que la disposición de línea comprende un primer extremo y un segundo extremo, que son opuestos entre sí con respecto a la longitudinal dirección,

caracterizado por el hecho de que

- la disposición de línea se conforma de tal manera que está estrechada, teniendo un contorno cónico o el contorno de un tronco de cono, hacia el primer extremo y / o el segundo extremo.

11. El método de la reivindicación 10, en el que

- por lo menos una bobina (C) está conformada por cada fase de línea,

- cada bobina (C) está conformada por lo menos por una vuelta de la línea de fase,

- la por lo menos una vuelta, gira alrededor de un eje central de la bobina,

- la bobina o las bobinas (C) está / están dispuestas para conformar una disposición de bobina, que es la disposición de línea y que se extiende en una dirección longitudinal transversalmente al eje central de la bobina o transversalmente a los ejes centrales de las bobinas (C) de la disposición de bobina.

12. El método de la reivindicación 11, en el que la disposición de bobina está conformada por una pluralidad de bobinas (C) que están dispuestas en la dirección longitudinal en una secuencia consecutiva y lo se solapan entre sí y en el que por lo menos una de las bobinas (GCL, RCL, BCL, GCR, RCR, BCR) de la disposición de la bobina en el primer y / o segundo extremo se estrecha a lo largo de la extensión de la disposición de bobina hacia el respectivo extremo.

13. Un método de fabricación de un vehículo (81), en el que el método de la reivindicación 11 o 12 se lleva a cabo y la disposición de línea está dispuesta en la parte inferior del vehículo (81), de modo que los ejes centrales de las bobinas (C) se extienden en la dirección vertical, siempre que el vehículo (81) se mueve en una vía bajo tierra horizontal u horizontal.

14. Un método de fabricación de una disposición para proporcionar energía eléctrica a un vehículo (81), en donde un dispositivo de generación de la disposición está fabricado el cual está adaptado - durante el funcionamiento - para generar un campo electromagnético alterno para producir una corriente eléctrica alterna por inducción magnética en un dispositivo de recepción (85) correspondiente, en el que por lo menos una línea de fase (U, V, W) está dispuesta para el dispositivo de generación (85), en donde cada línea de fase (U, V, W) está adaptada para portar - durante el funcionamiento - una fase de una corriente eléctrica alterna,

en el que

- la por lo menos una línea de fase (U, V, W) está / están dispuestas para conformar una disposición de línea que se extiende en una dirección longitudinal transversalmente a una dirección de línea de flujo, en el que - durante el funcionamiento - las líneas de flujo magnético del campo electromagnético penetran en la disposición de línea, de modo que la disposición línea comprende un primer extremo y un segundo extremo, estando situados los extremos en extremos opuestos de la disposición de línea en la dirección longitudinal,

caracterizado por el hecho de que

- la disposición de línea está conformada de tal manera que está estrechada, teniendo un contorno cónico o el contorno de un tronco de cono, hacia el primer extremo y / o el segundo extremo.

15. El método de la reivindicación 14, en el que por lo menos una línea de fase (U, V, W) de la disposición de línea está dispuesta en meandros en la dirección longitudinal, de manera que esta línea de fase (U, V, W) comprende unas primeras secciones (1) que se extienden transversalmente a la dirección longitudinal y unas segundas secciones (2) que conectan en cada caso dos primeras secciones, las segundas secciones que se extienden 5 sensiblemente en la dirección longitudinal, y en el que las longitudes de las primeras secciones disminuyen gradualmente a lo largo de la extensión de la disposición de línea hacia el primer extremo y / o hacia el segundo extremo.