Индуктивный прием электрической энергии для транспортного средства

Индуктивный прием электрической энергии для транспортного средства

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к устройству, системе и способу для снабжения электрической энергией транспортного средства, прежде всего колейного транспортного средства, с использованием приемного устройства, выполненного с возможностью приема переменного электромагнитного поля и получения переменного электрического тока за счет электромагнитной индукции. В частности, изобретение применимо к снабжению энергией легких рельсовых транспортных средств (например, трамваев) для приведения их в движение.

Уровень техники

Транспортным средствам, в частности колейным транспортным средствам, такие как обычные рельсовые транспортные средства, монорельсовые транспортные средства, троллейбусы и транспортные средства, направляемые по колее другими средствами, например, другими механическими, магнитными, электронными и/или оптическими средствами, требуется электрическая энергия, необходимая для приведения их в движение по колее и для работы вспомогательных систем, не создающих тяги транспортного средства. Такими вспомогательными системами являются, например, системы освещения, система отопления и/или кондиционирования воздуха, системы вентиляции и информирования пассажиров. Вместе с тем, следует особо отметить, что настоящее изобретение относится к передаче электрической энергии на транспортное средство, которое не обязательно (но предпочтительно) является колейным транспортным средством. В более широком смысле, транспортное средство может быть, например, транспортным средством, имеющим электрический тяговый двигатель. Транспортное средство также может быть транспортным средством, имеющим гибридную систему привода, например систему, которая может приводиться в действие электрической энергией или другим видом энергии, например, энергией из электрохимического источника или энергией топлива (например, природного газа или бензина).

Колейные транспортные средства, в частности транспортные средства для общественного пассажирского транспорта, обычно имеют токоприемник для обеспечения механического и электрического контакта с проходящим вдоль колеи контактным проводником, таким как контактный рельс или подвесная контактная линия (контактный провод). По меньшей мере один тяговый двигатель на борту транспортных средств питается электрической энергией от внешней колеи или линии и вырабатывает механическую энергию движения.

Трамваи и другие поезда местного сообщения или региональные поезда обычно работают от контактных подвесных линий, прокладываемых в городской черте. Однако в городах, особенно в их исторических частях, контактные подвесные линии являются нежелательными. С другой стороны, контактные рельсы в земле или рядом с поверхностью земли создают проблемы в отношении безопасности.

В публикации WO 95/30556 A2 описана система энергоснабжения колесного транспортного средства с электроприводом. Полностью электрифицированное транспортное средство имеет один или несколько бортовых элементов или устройств накопления энергии или приборов, которые могут быстро заряжаться энергией, получаемой из электрического тока, например сети электромеханических батарей. Элементы накопления энергии могут заряжаться во время работы транспортного средства. Зарядка осуществляется посредством сети элементов передачи энергии, например катушек, встроенных в дорожное полотно. Для повышения безопасности пассажиров, индуктивно нагревающиеся катушки расположены в зонах посадки/высадки пассажиров.

Размещение катушек в избранных местах по длине дорожного полотна имеет тот недостаток, что хранение энергии на борту транспортного средства требует использования аккумулятора большой емкости. Кроме того, если транспортное средство во время не доехало до ближайшей катушки, запас энергии на транспортном средстве для создания тяги или других целей может закончиться. Поэтому, по меньшей мере для некоторых применений, передачу энергии на транспортное средство предпочтительно осуществлять вдоль пути движения, т.е. вдоль колеи, непрерывно.

На индуктивную передачу энергии с колеи на транспортное средство, т.е. на создание электромагнитных полей, накладываются ограничения в отношении ЭМС (электромагнитной совместимости). С одной стороны, электромагнитные поля могут вызывать помехи работе других технических устройств. С другой стороны, люди и животные не должны подвергаться постоянному воздействию электромагнитных полей. По крайней мере, необходимо соблюдать соответствующие предельные значения напряженности поля.

Как это в основном раскрыто в публикации WO 95/30556 A2, транспортное средство, которое движется по колее, может содержать катушку, и в этой катушке электромагнитное поле создает переменное электрическое напряжение, которое может использоваться для работы любой электрической нагрузки в транспортном средстве, такой как тяговый двигатель, или может использоваться для зарядки аккумуляторной системы, такой как обычные батареи и/или ионисторы (конденсаторы сверхбольшой емкости).

Раскрытие изобретения

Целью настоящего изобретения является разработка устройства, системы и способа для эффективного снабжения электрической энергией транспортного средства, прежде всего колейного транспортного средства. В частности, приемным устройством в транспортном средстве должна создаваться высокая плотность энергии. Кроме того, необходимо уменьшить колебания переменного тока или напряжения в транспортном средстве. Предпочтительно, чтобы напряженность поля в среде, окружающей приемное устройство в транспортном средстве, была низкой.

В соответствии с основным аспектом настоящего изобретения передача энергии на транспортное средство осуществляется от электрической проводниковой структуры, расположенной вдоль пути движения (например, колеи колейного транспортного средства) и не движущейся во время движения транспортного средства. Через проводниковую структуру пропускают переменный ток, который возбуждает соответствующее электромагнитное поле, и это электромагнитное поле используется для передачи электрической энергии на транспортное средство.

Предпочтительно, чтобы проводниковая структура была расположена в колее и/или под колеей, в частности под поверхностью земли, по которой движется транспортное средство. Вместе с тем, изобретение также применимо к случаю, когда по меньшей мере часть проводниковой структуры расположена сбоку от колеи, например, если колея находится в сельской местности или в туннеле.

Частота переменного тока, проходящего по проводниковой структуре, может быть высокой частотой в диапазоне 1-100 кГц, в частности в диапазоне 10-30 кГц, предпочтительно может составлять около 20 кГц. Вместе с тем, возможно также использование других частот.

Принцип передачи энергии посредством электромагнитных полей имеет то преимущество, что проводниковую структуру можно электрически изолировать от контакта с ней. Например, провода или линии проводниковой структуры могут прокладываться под землей. Пешеход не сможет случайно коснуться подземной линии. Кроме того, решается проблема изнашивания и поломок токоприемников, применяемых для обеспечения контакта со стандартными подвесными контактными линиями или контактными рельсами.

Однако использование одной катушки (раскрытое в публикации WO 95/30556 A2) обусловливает сильные колебания амплитуд переменного тока или переменного напряжения, создаваемых катушкой. Одна причина этого заключается в том, что во время движения транспортного средства напряженность принимаемого электромагнитного поля может колебаться. Кроме того, плотность энергии одной катушки низка, а создаваемый этой катушкой переменный ток порождает вторичные электромагнитные поля.

Поэтому предлагается использовать в транспортном средстве приемное устройство, которое создает (вырабатывает) переменный электрический ток, имеющий несколько фаз.

В частности, предлагается устройство для снабжения электрической энергией транспортного средства, прежде всего колейного транспортного средства, содержащее приемное устройство, выполненное с возможностью приема переменного электромагнитного поля и получения переменного электрического тока за счет электромагнитной индукции, причем приемное устройство содержит несколько витков и/или катушек из электропроводящего материала, где каждый виток или каждая катушка приспособлен(-а) для генерирования отдельной фазы переменного электрического тока.

Кроме того, предлагается устройство для снабжения электрической энергией транспортного средства, прежде всего колейного транспортного средства, содержащее приемное устройство, выполненное с возможностью приема переменного электромагнитного поля и получения переменного электрического тока за счет электромагнитной индукции, причем приемное устройство содержит несколько витков и/или катушек из электропроводящего материала, где витки и/или катушки приспособлены для генерирования различных фаз переменного тока и расположены в различных местах в направлении движения транспортного средства. Во время движения транспортного средства различные витки или катушки могут принимать электромагнитное поле различной напряженности, но общая мощность, вырабатываемая витками или катушками, зависит от времени в меньшей степени, поскольку уменьшение мощности на одном витке или катушке может компенсироваться более высокой мощностью другого витка или катушки. Поскольку витки или катушки расположены в различных местах, мощность зависит от средней напряженности электромагнитного поля в области, покрываемой витками или катушками.

В особом варианте осуществления изобретения области приема (т.е. области, через которые входит магнитный поток, создающий в витках и/или катушках переменное напряжение) различных витков и/или катушек могут перекрывать друг друга. Соответствующие примеры показаны на прилагаемых чертежах и рассматриваются ниже. В более общем смысле различные фазы витков и/или катушек могут быть частью одной конструктивного элемента. Такой конструктивный элемент может иметь корпус, в котором расположены витки и/или катушки. Кроме того, транспортное средство может иметь более одного конструктивного элемента в различных местах в направлении движения.

Еще одно преимущество приемного устройства, имеющего несколько фаз, заключается в том, что создаваемые фазами электромагнитные поля по меньшей мере частично компенсируют друг друга. Это позволяет передавать энергию на транспортное средство при более высоких значениях плотности энергии, не выходя за рамки ограничений по ЭМС, или же обеспечивает уменьшение напряженности полей. Кроме того, плотность энергии, достижимая приемным устройством, имеющим несколько фаз, выше, чем для единственной фазы.

Хотя справедливо утверждение, что одна катушка, имеющая большое число витков, может создавать большой переменный ток или напряжение, иметь такую катушку нежелательно, поскольку она имела бы значительный размер в направлении, проходящем поперек направления движения. Следовательно, среднее расстояние от витков до источника электромагнитного поля (который может быть встроен, например, в шпалы рельсового пути) будет большим. В отличие от такой катушки, предлагаемое в изобретении приемное устройство может быть выполнено таким образом, что витки различных фаз будут распределены по большей площади, а значит, необходимый размер поперек направления движения, будет меньше.

Подразумевается, что катушка имеет множество витков, соединенных последовательно или параллельно друг другу.

Предпочтительно, чтобы различные фазы переменного тока или напряжения, создаваемого витками или катушками, соединялись и/или комбинировались с другими элементами и/или устройствами системы электроснабжения транспортного средства таким образом, чтобы выдавать один постоянный ток. Например, как это будет подробнее описано ниже, каждая фаза может быть присоединена к преобразователю переменного тока в постоянный (т.е. к преобразователю, который превращает переменный ток, создаваемый приемным устройством, в постоянный ток), а стороны постоянного тока преобразователей могут быть соединены последовательно и/или параллельно друг другу. Вместе с тем, также возможен вариант, в котором некоторые или все фазы подключены к одному преобразователю переменного тока в постоянный. Фазы могут образовывать цепь с нейтральной точкой звезды (т.е. цепь, в которой различные витки и/или катушки соединены с общей нейтральной точкой звезды). Противоположные концы витков или катушек могут быть соединены с нагрузкой.

Предпочтительно, чтобы витки и/или катушки приемного устройства располагались над проводниковой структурой первичной стороны лишь в нескольких сантиметрах от нее, поскольку магнитная связь между первичной и вторичной катушками уменьшается с увеличением расстояния. Например, витки и/или катушки могут быть расположены не более чем в 10 см над землей (в частном случае рельсового транспортного средства уровень земли определяется нижней стороной колес, что также соответствует уровню поверхности на верхней стороне рельсов), предпочтительно не более чем в 7 см и наиболее предпочтительно - в 2-3 см над землей. Линия или линии неподвижной проводниковой структуры может/могут быть расположена(-ы) на глубине не более 20 см под поверхностью земли, предпочтительно не более 10 см. Однако определенные отрезки линии, особенно поперечно вытянутые отрезки, могут быть размещены и внутри шпал рельсового пути или же, в более общем смысле, над землей. В этом случае расстояние до приемного устройства уменьшается.

Предпочтительно, чтобы приемное устройство, принимающее передаваемую энергию, было подвижным в вертикальном направлении, что позволяет устанавливать его в положение над землей вблизи нее и поднимать приемное устройство в более высокое положение, когда оно не используется.

Как это подробнее описывается ниже, предпочтительно, чтобы электромагнитное поле, передаваемое на транспортное средство с целью электроснабжения последнего, распространялось в виде волны, движущейся в направлении движения транспортного средства или противоположно этому направлению движения. Если скорость волны гораздо выше скорости движения транспортного средства (например, если волна бежит по меньшей мере в 10 раз быстрее), мощность, вырабатываемая отдельными катушками или витками приемного устройства, будет колебаться с высокой частотой (в данном примере с частотой, составляющей по меньшей мере 10 Гц). Поэтому мощность, вырабатываемая катушками или витками, будет почти постоянной, если рассматривать среднее значение за временной интервал в несколько секунд. Справляться с такими колебаниями несложно (если это вообще необходимо), например, используя преобразователь переменного тока в постоянный и сглаживающий конденсатор на стороне постоянного тока.

Переменное электромагнитное поле, принимаемое витками и/или катушками (в дальнейшем - первичное электромагнитное поле), наводит в витках и/или катушках приемного устройства вторичные переменные токи или напряжения. Эти переменные токи, в свою очередь, порождают переменное электромагнитное поле (в дальнейшем - вторичное электромагнитное поле). Если первичное электромагнитное поле имеет в различных местах приемного устройства различную напряженность и, предпочтительно, имеет по меньшей мере два различных магнитных полюса (один северный полюс и один южный полюс) в пределах продольной протяженности (в направлении движения), то в различных местах приемного устройства в любой момент времени могут создаваться электрические токи, имеющие противоположные направления. Например, первичное электромагнитное поле может создаваться линиями нескольких фаз проводниковой структуры переменного тока, причем каждая фаза имеет отрезки, вытянутые поперек направления движения транспортного средства (подробнее это описывается ниже). В этом случае предпочтительно, чтобы фазы приемного устройства также имели отрезки линий, вытянутые поперек направления движения транспортного средства. Кроме того, полюсное расстояние (определяемое расстоянием между поперечно вытянутыми отрезками, при условии, что токи, проходящие через следующие один за другим отрезки различных фаз, направлены противоположно друг другу) может быть одинаковым или может быть одного порядка величины на первичной стороне и на вторичной стороне (т.е. в приемном устройстве). Если полюсное расстояние практически одинаково, магнитные полюсы первичного электромагнитного поля будут создавать в поперечно вытянутых отрезках линий приемного устройства токи, текущие в противоположных направлениях, при условии, что расстояние между первичной стороной и вторичной стороной не слишком велико (иначе напряженность поля станет слишком низкой, т.е. индуктивная связь станет неэффективной). На практике это расстояние может находиться в пределах нескольких сантиметров, например, в интервале от 5 до 10 см. Расстояние считается не слишком большим, если полюсное расстояние не превышает десятикратного, предпочтительно пятикратного, расстояния между линиями на первичной стороне и линиями на вторичной стороне. С другой стороны, связь между первичной и вторичной стороной существенно не улучшается, если полюсное расстояние становится больше расстояния между линиями на первичной стороне и линиями на вторичной стороне.

Предпочтительно, чтобы над витками и/или катушками, размещенными в транспортном средстве и/или на нем, было расположено тело, содержащее ферромагнитный материал. Как правило, тело состоит из материала, которым может быть однородный материал, благодаря чему внутри материала не образуется магнитных полюсов. Тело может иметь форму плиты или пластины.

Ферромагнитное тело увеличивает плотность магнитного потока, а тем самым - и выходную мощность приемного устройства, и, кроме того, на стороне тела, противоположной виткам или катушкам, отсутствуют (почти отсутствуют) электромагнитные поля, создаваемые витками/катушками. В зависимости от предпочтений, эта противоположная сторона может быть верхней стороной, а приемное устройство может быть расположено внизу транспортного средства или под транспортным средством, так что напряженность поля внутри транспортного средства будет мала.

Для дополнительного повышения выходной мощности приемного устройства витки и/или катушки могут содержать отрезки, вытянутые поперек направления движения транспортного средства и расположенные по существу в общей плоскости (предпочтительно - в горизонтальной плоскости). Предпочтителен вариант, в котором эти отрезки распределены - в указанном направлении движения - вдоль участка длины, имеющего ту же величину, что и проекция области поверхности тела на указанную плоскость, причем витки и/или катушки распределены по всему этому участку длины. Это означает, что весь участок длины, перекрытый ферромагнитным телом, используется витками и/или катушками. Следовательно, занимаемая витками или катушками площадь, которая перекрыта телом и принимает магнитный поток, является максимальной.

Боковые концы (понятие "боковые" означает крайние в направлении, поперечном направлению движения транспортного средства) этих отрезков обычно называют лобовыми частями или головками катушек/обмоток. Предпочтительно, чтобы эти лобовые части перекрывались ферромагнитным телом. С другой стороны, предпочтительно, чтобы лобовые части доходили до боковых границ области, перекрытой телом. Иными словами, предпочтительно, чтобы отрезки проходили в пределах участка ширины, представляющего собой ширину области, имеющую ту же величину, что и проекция области поверхности тела на указанную плоскость. Опять же, это повысит выходную мощность приемного устройства (т.е. улучшит его магнитную связь с проводниковой структурой, создающей электромагнитное поле), а тело при этом по-прежнему будет в качестве экрана защищать противоположную сторону от электромагнитных полей катушек и/или витков.

В особом варианте осуществления изобретения по меньшей мере одна из фаз приемного устройства содержит два или более параллельных проводника (т.е. линий, причем каждая из линий содержит виток или катушку), электрически соединенных параллельно друг другу. Это означает, что оба проводника создают переменный ток, если в витке или катушке присутствует переменный магнитный поток. Однако, поскольку две линии не проходят точно по одному и тому же пути, переменные напряжения, создаваемые этими линиями, будут слегка различаться. Следствием этих различий стала бы частичная компенсации тока, что привело к уменьшению эффективной мощности. Поэтому для исключения возможного дифференциального тока в двух параллельных линиях эти линии предлагается присоединять к электрической нагрузке в транспортном средстве через дифференциальный трансформатор тока. Например, дифференциальный трансформатор тока может быть реализован кольцом из ферромагнитного материала, причем первая из линий проходит через кольцо с первой стороны на вторую сторону, а вторая линия проходит через кольцо со второй стороны на первую сторону, т.е. в противоположном, по сравнению с первой линией, направлении. В более широком смысле, дифференциальный трансформатор тока выполнен таким образом, чтобы магнитные поля, создаваемые двумя линиями, были направлены внутри трансформатора противоположно друг к другу, и трансформатор связывал эти магнитные поля, исключая или предотвращая возникновение дифференциального тока. Таким образом, дифференциальный трансформатор тока устраняет возможный дифференциальный ток в параллельных линиях, что обеспечивает увеличение полезной мощности.

Для компенсации собственной индуктивности витков и/или катушек к каждому из витков и/или к каждой из катушек может быть последовательно или параллельно подключена емкость (например, один конденсатор или устройство, имеющее более одного конденсатора).

Если емкости соединены с витками и/или катушками последовательно, то переменный ток с постоянной амплитудой, создающий электромагнитное поле в проводниковой структуре, расположенной вдоль пути движения (например, в проводниковой структуре, расположенной в железнодорожном полотне), создает в витках и/или катушках переменное напряжение постоянной амплитуды. Емкость определенной фазы может быть разделена на отдельные емкости (например, на несколько отдельных конденсаторов), и эти отдельные емкости можно распределить среди отрезков линий фаз таким образом, чтобы каждая емкость компенсировала индуктивность отрезка. На практике линия (изогнутая или намотанная с образованием витка или катушки) может содержать по меньшей мере один конденсатор. Если в пределах линии расположено по меньшей мере два конденсатора, их предпочтительно разместить в различных местах по ходу линии. То же самое может относиться и к линиям проводниковой структуры первичной стороны.

Если емкости соединены с витками и/или катушками параллельно, то переменный ток с постоянной амплитудой, создающий электромагнитное поле в проводниковой структуре вдоль пути движения, создает в витках и/или катушках переменный ток с постоянной амплитудой. С другой стороны, если емкости соединены с витками и/или катушками параллельно, а для создания электромагнитного поля вдоль пути движения используется переменное напряжение с постоянной амплитудой, то витками и/или катушками создается переменное напряжение с постоянной амплитудой.

В зависимости от построения системы электропитания транспортного средства, желательным может быть либо переменный ток с постоянной амплитудой, либо переменное напряжение с постоянной амплитудой.

Во всех рассмотренных выше случаях емкости выбираются из условия компенсации индуктивности витков и/или катушек с получением результирующего полного электрического сопротивления, равного (приблизительно) нулю в случае последовательного соединения или стремящегося к бесконечности в случае параллельного соединения.

Для получения постоянного тока каждый из витков и/или каждая из катушек может быть подключен(-а) к преобразователю переменного тока в постоянный, причем преобразователи переменного тока в постоянный могут быть соединены таким образом, что напряжения на сторонах постоянного тока преобразователей складываются между собой с получением общего напряжения, используемого для питания электрической энергией потребителя в транспортном средстве. Например, каждый из преобразователей может иметь мост, состоящий из двух диодов, причем вывод витка и/или катушки подключен к соединительной линии между диодами. В этом случае мосты различных преобразователей могут быть последовательно соединены друг с другом.

Согласно альтернативному решению выводы по меньшей мере некоторых из витков и/или катушек соединены, отдельно для каждого витка или каждой катушки, с преобразователем переменного тока в постоянный, предназначенным для получения постоянного тока, причем преобразователи включены электрически параллельно друг другу, так что постоянные токи, выдаваемые преобразователями, складываются между собой для питания электрической энергией потребителя в транспортном средстве.

В случаях, описанных в двух предыдущих абзацах, на эффективность работы цепи не оказывает отрицательного влияния любое несимметричное поведение различных фаз, т.е. переменные напряжения или переменные токи, создаваемые различными фазами, не компенсируют друг друга. Несимметричное поведение фаз означает, что различные фазы создают переменные напряжения или переменные токи различных амплитуд, например вследствие различной ориентации витка или катушки или вследствие различных размеров эффективной области, используемой для приема магнитного потока электромагнитного поля, даже если средний магнитный поток на каждом витке или катушке одинаков.

Между выводами постоянного тока преобразователя или преобразователей может быть включена емкость. Такая емкость сглаживает колебания напряжения постоянного тока на стороне постоянного тока преобразователя(-ей). В частности, если емкость представляет собой ионистор (конденсатор сверхбольшой емкости) или устройство на ионисторах, она может использоваться в качестве накопителя энергии в системе электроснабжения транспортного средства.

Предпочтительно, чтобы к емкости был параллельно подключен переключатель, и чтобы устройство содержало устройство управления, приспособленное для автоматического замыкания переключателя в случае, если емкость полностью заряжена электрической энергией, с закорачиванием стороны постоянного тока преобразователей, и для автоматического размыкания переключателя в случае, если емкость способна получать электрическую энергию от витков и/или катушек. Полностью заряженное состояние может быть регистрироваться путем измерения напряжения на емкости. При этом может быть предварительно задано определенное значение напряжения, соответствующее полностью заряженному состоянию. Во избежание закорачивания емкости с переключателем может быть последовательно соединен диод или другой вентиль одностороннего действия.

Объектом изобретения является также система для передачи энергии на транспортное средство, включающая в себя проводниковую структуру, создающую электромагнитное поле вдоль пути движения, а также описанное выше устройство с приемным устройством, расположенным в транспортном средстве или на транспортном средстве. Кроме того, изобретение включает в себя транспортное средство с приемным устройством, и способ управления работой системы, приемного устройства и/или транспортного средства. Способ изготовления системы, приемного устройства и/или транспортного средства также может быть объектом изобретения.

Неподвижная часть системы для передачи электрической энергии на транспортное средство может иметь следующие признаки:

- система содержит (неподвижную) электрическую проводниковую структуру для создания электромагнитного поля и для передачи посредством него энергии на транспортное средство,

- электрическая проводниковая структура содержит по меньшей мере две линии для пропускания по каждой из них одной фазы переменного тока,

- линии тянутся вдоль колеи,

- линии расположены таким образом, что в любой момент времени при прохождении по каждой линии переменного электрического тока она создает ряд следующих один за другим магнитных полюсов электромагнитного поля, имеющих чередующуюся магнитную полярность,

- ряд следующих один за другим магнитных полюсов тянется в направлении движения транспортного средства, определяемом колеей.

В другом варианте предлагаемая в изобретении система может характеризоваться следующими признаками:

- система содержит электрическую проводниковую структуру,

- электрическая проводниковая структура содержит по меньшей мере две линии для пропускания по каждой из них одной фазы переменного тока,

- линии тянутся вдоль колеи,

- линии содержат множество отрезков, вытянутых поперек направления движения транспортного средства, определяемого колеей,

- отрезки одной линии расположены в ряд вдоль колеи таким образом, что в любой момент времени при прохождении по линии переменного электрического тока этот переменный ток проходит через следующие один за другим в ряду отрезки в попеременно противоположных направлениях.

Соответствующий способ передачи энергии на транспортное средство характеризуется следующими признаками:

- с помощью электрической проводниковой структуры, расположенной вдоль колеи, создают электромагнитное поле, передавая посредством него энергию на транспортное средство,

- электромагнитное поле создают путем пропускания по линиям электрической проводниковой структуры по меньшей мере фазного тока двух фаз переменного тока,

- фазные токи пропускают по линиям вдоль колеи таким образом, что в любой момент времени при прохождении по линиям фазных токов они проходят поперек направления движения транспортного средства по множеству отрезков соответствующей линии, причем через первую группу этих отрезков фазные токи проходят в первом направлении, а через вторую группу этих отрезков - в противоположном направлении, и отрезки первой группы и второй группы одной фазы чередуются в направлении движения транспортного средства.

Как указано выше, электрическая проводниковая структура содержит по меньшей мере две линии. В предпочтительном варианте она содержит более двух таких линий, причем каждая линия приспособлена для пропускания одной фазы многофазного переменного тока. На практике предпочтительно, чтобы электрическая проводниковая структура содержала три линии и чтобы каждая линия была приспособлена для пропускания одной из трех фаз трехфазного переменного тока. Вместе с тем, также возможен вариант, в котором имеется более трех фаз, питающих соответствующее число линий. Магнитные полюсы, создаваемые линиями и/или отрезками различных линий, в любой момент времени располагаются в повторяющейся последовательности, проходящей в направлении движения транспортного средства, причем повторяющаяся последовательность соответствует последовательности фаз. Например, в случае трехфазного переменного тока, имеющего фазы U, V, W, за отрезком, пропускающим фазу U, следует отрезок, пропускающий фазу V, за которым, в свою очередь, следует отрезок, пропускающий фазу W, и эта последовательность фаз U, V, W повторяется несколько раз в направлении колеи, т.е. в направлении движения транспортного средства. Соответствующий пример рассматривается ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Каждая из по меньшей мере двух линий создает - в любой момент времени при прохождении по линии переменного электрического тока - ряд следующих один за другим магнитных полюсов электромагнитного поля, имеющих чередующуюся магнитную полярность. Иными словами, в данный момент времени переменный ток в линии создает - в направлении движения - магнитное поле, вектор которого ориентирован в первом направлении в первой области линии, за которой следует вторая область линии, где вектор магнитного поля ориентирован в направлении, противоположном первому направлению, за которой следует еще одна область линии, где вектор магнитного поля снова ориентирован в первом направлении, и так далее. Однако не всегда бывает так, что первое направление и направление вектора магнитного поля в следующей области линии ориентированы точно в противоположном направлении. Одной причиной этого может быть то, что линия расположена не строго правильным, упорядоченным, повторяющимся образом. Другой причиной могут быть несимметричные факторы влияния других линий проводниковой структуры. Еще одной причиной могут быть внешние электромагнитные поля. Также на результирующее электромагнитное поле влияет транспортное средство, движущееся по колее.

При этом принцип чередующихся магнитных полюсов, создаваемых в любой момент времени одной линией проводниковой структуры, имеет то преимущество, что результирующее электромагнитное поле имеет по бокам проводниковой структуры очень малую напряженность, быстро убывающую с увеличением расстояния до проводниковой структуры. Иными словами, противоположно направленные магнитные поля в областях линии накладываются друг на друга по бокам линии и компенсируют друг друга. Поскольку по обе стороны от колеи желательно иметь очень малую напряженность электромагнитного поля, предпочтителен вариант, в котором по меньшей мере одна линия электрической проводниковой структуры расположена в колее и/или под колеей, причем отрезки линии, которые вытянуты поперек направления движения, проходят в горизонтальной плоскости. В этом контексте понятие "горизонтальная" также охватывает тот случай, когда колея может изгибаться и быть слегка наклоненной. Таким образом, соответствующая "горизонтальная" плоскость отрезков линии также может быть слегка наклонена. Поэтому слово "горизонтальная" относится к стандартному случаю, когда колея проходит в горизонтальной плоскости. То же самое применимо к случаю, в котором колея проходит с уклоном в гору или под гору. Небольшие процентные значения уклона колеи пренебрежимо малы для компенсации магнитных полей по бокам от колеи.

Поскольку напряженность поля по бокам от колеи очень мала, передача энергии на транспортное средство может осуществляться при высокой мощности, и в то же время легко выполняются ограничения по ЭМС (например, предельное значение 5 мкТл для напряженности бокового магнитного поля).

В особенно предпочтительном варианте осуществления изобретения каждая из линий электрической проводниковой структуры змеевидно проходит вдоль колеи, т.е. за каждым отрезком линии, вытянутым в направлении движения, следует отрезок, который вытянут поперек направления движения, за которым, в свою очередь, снова следует отрезок, вытянутый в направлении движения. Линии могут быть реализованы кабелями.

Понятие "змеевидно" охватывает линии, имеющие искривленную конфигурацию и/или имеющие прямые отрезки с резко изогнутыми (в виде изломов) зонами перехода к соседним отрезкам (которые тянутся в направлении движения). Прямые отрезки предпочтительны, поскольку они создают более однородные поля.

В частности, многофазный переменный ток в линиях проводниковой структуры порождает электромагнитную волну, которая движется в направлении движения транспортного средства или в противоположном ему направлении со скоростью, пропорциональной расстоянию между следующими друг за другом магнитными полюсами линии и пропорциональной частоте переменного тока. Предпочтительно, чтобы по меньшей мере некоторые из отрезков, вытянутых поперек направления движения, а предпочтительно - все эти отрезки, были вытянуты на расстояние по ширине, превышающее ширину приемного устройства транспортного средства, находящегося на колее, для приема передаваемой энергии. Например, ширина отрезков может быт