KR101498888B1 - Position detecting device for two-phase and two-row linear motor propulsion system - Google Patents

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KR101498888B1
KR101498888B1 KR1020120120420A KR20120120420A KR101498888B1 KR 101498888 B1 KR101498888 B1 KR 101498888B1 KR 1020120120420 A KR1020120120420 A KR 1020120120420A KR 20120120420 A KR20120120420 A KR 20120120420A KR 101498888 B1 KR101498888 B1 KR 101498888B1
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이형우
박찬배
이준석
이준호
김재희
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한국철도기술연구원
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Abstract

본 발명은 2상2열의 리니어 펄스 모터 추진시스템에 있어서 이동체의 위치를 검출하기 위한 위치검출장치에 관한 것으로, 이동체(110)의 하부에 길이 방향으로 2열로 마련되어 자계를 발생시키는 계자부와; 주행궤도에 마련되어 전력변환장치(210)에서 공급되는 전원에 의해 이동자계를 발생하되, 상기 2열의 계자부와 각각 대응되도록 2열로 마련되어 2상의 동기신호에 의한 상호작용에 의해 이동체(110)의 추진력을 발생시키는 전기자부(121)(122)를 포함하는 2상2열 리니어 펄스 모터 추진시스템을 포함하여 상기 이동체(110)의 위치를 검출하기 위한 것으로써, 상기 이동체(110)의 하부에 마련되는 제2계자부(111)와; 2열로 배치된 상기 전기자부(121)(122)의 사이에 나란하게 설치되어 상기 제2계자부의 계자자속에 의해 유기된 기전력을 검출하는 서치코일부(131)와; 상기 서치코일부(131)에서 검출된 신호를 수신하여 상기 이동체(110)의 위치를 결정하기 위한 제어부(200)로 구성되어, 2열의 전기자부에서 발생되는 주전력에 의한 노이즈를 제거하기 위한 별도의 필터링 없이도 이동체의 정확한 위치를 검출할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a position detecting device for detecting the position of a moving object in a two-phase, two-row linear pulse motor propulsion system, and more particularly to a position detecting device for detecting a position of a moving object. The driving force of the moving body 110 is generated by the mutual action of the two-phase synchronizing signals, provided in two rows so as to correspond to the two row column portions, respectively, Phase two-row linear pulse motor propulsion system including an armature 121 (122) for generating a magnetic field generated by the moving body 110, A second field portion 111; A search coil part 131 installed side by side between the armatures 121 and 122 arranged in two rows and detecting electromotive force induced by the field magnetic flux of the second field part; And a control unit 200 for receiving the signal detected by the search coil unit 131 and determining the position of the moving body 110. In order to remove the noise due to the main power generated in the two rows of the armature unit, It is possible to detect the exact position of the moving object without filtering.

Description

2상2열 리니어 펄스 모터 추진시스템의 위치검출장치{Position detecting device for two-phase and two-row linear motor propulsion system}[0001] The present invention relates to a position detecting device for a two-phase, two-row linear pulse motor propulsion system,

본 발명은 2상2열 리니어 펄스 모터 추진시스템의 위치검출장치에 관한 것으로, 특히 2상2열의 리니어 펄스 모터 추진시스템에 있어서, 추진코일에서 발생되는 주전력에 의한 노이즈에 대한 별도의 필터링 없이 이동체의 위치를 검출할 수 있는 위치검출장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a position detecting device for a two-phase, two-row, two-row linear pulse motor propulsion system, and more particularly to a position detecting device for a two- To a position detecting device capable of detecting the position of the position detecting device.

일반적으로 철도차량의 가감속 성능은 차량의 무게와 추진장치의 성능을 고려하여 설정되며, 정차역이 많은 우리나라의 경우에 가감속 성능 향상은 운행시격 및 전체 소요시간 단축에 핵심이 된다.In general, the acceleration / deceleration performance of a railway car is set considering the weight of the vehicle and the performance of the propulsion unit. In the case of the station having a lot of stopping stations, the acceleration / deceleration performance improvement is a key to the operation of the vehicle and the reduction of the total travel time.

일반 철도차량은 휠온레일(Wheel On Rail) 방식으로 점착 구동방식을 사용하므로 점착한계(약 430km/h) 이상으로는 속도의 한계가 있다.The general railway vehicle uses the wheel-on-rail type adhesive driving method, so there is a speed limit above the sticking limit (about 430 km / h).

전기 철도차량은 직류 또는 교류 전력을 공급받아서 주전원장치를 통해 견인전동기를 구동하게 되며, 보조전원장치(SIV)를 통하여 공조시스템, 전등, 통신 등의 차내에 필요한 전기를 공급한다.The electric railway vehicle receives DC or AC power, drives the traction motor through the main power unit, and supplies the necessary electricity to the vehicle such as the air conditioning system, electric lamp and communication through the auxiliary power unit (SIV).

견인전동기에서 발생된 토크는 감속기어를 통하여 고토크 저속의 기계적 에너지를 변환되며, 이는 열차의 바퀴와 레일 사이의 마찰력에 의해 추진력을 발생시키게 된다.The torque generated by the traction motor is converted to mechanical energy of high torque and low speed through the reduction gear, which generates the driving force by the friction between the wheels of the train and the rail.

특히, 가속 또는 감속 구간에서는 큰 토크와 제동력을 필요로 하지만 실주행 구간에서는 그 보다는 낮은 토크만을 필요로 하므로, 일반적으로 견인전동기는 실주행에 요구되는 연속정격으로 설계와 제작이 이루어지고 있다.In particular, a large torque and a braking force are required in the acceleration or deceleration section, but only a lower torque is required in the actual running section. Therefore, the traction motor is generally designed and manufactured at a continuous rating required for actual travel.

기동 시에는 견인전동기의 연속정격보다 많은 전류를 투입하여 견인력을 발생시키게 되지만 순시정격은 약 1.5 ~ 2배로 한계가 있다.At start-up, more current is applied than the continuous rating of the traction motor to generate the traction force, but the instantaneous rating is limited to 1.5 ~ 2 times.

따라서 종래의 전기 철도차량은 추진장치의 용량 한계, 차량의 중량, 전력공급의 한계, 점착 한계 등에 의한 가감속 성능 또는 초고속 주행 개선에 많은 어려움이 존재한다.Therefore, the conventional electric railway vehicle has a great difficulty in acceleration / deceleration performance due to the capacity limit of the propulsion device, the weight of the vehicle, the limit of the power supply, the adhesion limit, or the improvement of the high-speed driving.

예를 들어, 가감속 성능 향상을 위하여 큰 용량의 견인전동기를 사용할 수가 있으나, 가감속 구간 이외의 일반주행 구간에서는 차량의 중량 증가로 인하여 오히려 주행 효율을 떨어뜨리게 된다.For example, a large-capacity traction motor can be used to improve acceleration / deceleration performance, but the driving efficiency is lowered due to an increase in the weight of the vehicle in a normal driving section other than the acceleration / deceleration section.

이를 회피하기 위하여 출력밀도를 높인 견인전동기를 사용하는 경우에는 차량의 중량 증가 문제점은 해결될 수 있으나, 차량 내 전력공급의 한계와 전차선의 용량 증대로 인하여 현실적으로 적용하기는 어려움이 있다.In the case of using a traction motor having an increased output density to avoid this problem, the problem of increasing the weight of the vehicle can be solved, but it is difficult to apply the present invention due to the limitation of the power supply in the vehicle and the capacity of the catenary.

또한 초고속 주행 성능 향상을 위하여 큰 용량의 견인전동기를 적용하더라도 휠온레일 방식에서의 점착 한계로 인하여 바퀴가 미끄러지므로 초고속 주행이 불가한 문제점 등이 있다.In addition, even if a large-capacity traction motor is used to improve the super-high-speed driving performance, there is a problem that the wheel slips due to the adhesion limit in the wheel-rail system,

한편, 등록특허공보 제10-0440389호(등록일자: 2004.07.05)(이하, "선행기술문헌1"이라 함)는 고출력으로 동력 발생효율을 높이기 위하여 2상의 선형 전동기를 개시하고 있다.On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-0440389 (Registered Date: Jul. 2004) (hereinafter referred to as "Prior Art Document 1") discloses a two-phase linear motor in order to increase power generation efficiency with high output.

상기 선행기술문헌1은 1상 횡자속형 영구자석 여자 선형 전동가의 한 쌍을 각각의 이동자측이 서로 마주보게 배치한 2상 횡자속형 영구자석 여자 선형 전동기를 제안하고 있으나, 고정자가 상하로 배치되는 구조로써 구조적으로 고정자가 설치 공간을 많이 차지하여 적용이 용이하지 않은 문제점이 있다.The prior art document 1 proposes a two-phase transversal permanent magnet excitation linear motor in which a pair of one-phase transverse magnet permanent magnet excitation linear motors are disposed so that their mover sides are opposed to each other. However, There is a problem that the stator occupies a lot of installation space and is not easily applied.

다른 한편으로 본 출원인은 특허출원 제10-2012-0110169(출원일: 2012.10.04)(이하, "선행기술문헌2"라 함)에서 가속 성능, 토오크 특성을 개선하여 비점착 구동 특성을 통해 고속 주행, 정지, 전/후진 방향전환 기능을 구현할 수 있으며, 컴팩트하게 고정자(전기자 측)를 구성할 수 있는 2상2열의 리니어 펄스 모터 추진시스템을 제안하였다.On the other hand, the applicant of the present invention improves the acceleration performance and the torque characteristic in the patent application No. 10-2012-0110169 (filed on April 10, 2012) (hereinafter referred to as "Prior Art Document 2" , Two-phase, two-row linear pulse motor propulsion system capable of implementing stop, forward / backward direction switching, and compact stator (armature side).

도 1을 참고하면, 상기 선행기술문헌2의 2상2열 리니어 펄스 모터 추진시스템은 이동체(10)의 하부에 길이 방향으로 2열로 마련되어 자계를 발생시키는 계자부(11)(12)와; 주행궤도에 마련되어 전력변환장치(미도시)에서 공급되는 전원에 의해 이동자계를 발생하며, 상기 2열의 계자부(11)(12)와 각각 대응되도록 2열로 마련되어 2상의 동기신호에 의한 상호작용에 의해 이동체(10)의 추진력을 발생시키는 전기자부(21)(22)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the two-phase, two-row, two-row linear pulse motor propulsion system of the prior art document 2 includes a magnet unit 11 and 12 for generating a magnetic field in two rows in the longitudinal direction at a lower portion of the moving body 10; (11) and (12) of the two rows, and are provided in two rows so as to correspond to the mutual action by the two-phase synchronous signal (22) for generating the driving force of the moving body (10).

이동체(10)의 하부에 마련되는 2열의 계자부(11)(12)는 서로 180°의 위상차를 갖도록 마련된다.The two rows of columnar portions 11 and 12 provided at the lower portion of the moving body 10 are provided so as to have a phase difference of 180 degrees with respect to each other.

전기자부(21)(22)는 2열로 이루어지되, 각 열(21)은 주행궤도의 길이방향으로 일정 구간마다 꼬임이 있도록 권선되어 서로 이웃하는 구간은 자계 방향이 서로 반대 방향인 a상 코일부(21a)와, 이 a상 코일부(21a)와 동일하게 구성되되 길이 방향으로 90°의 위상차를 갖도록 마련되는 b상 코일부(21b)로 구성된다.Each of the armatures 21 and 22 is made up of two rows, and each row 21 is wound so as to be twisted in a predetermined section in the longitudinal direction of the traveling track, and the adjacent sections have a- Phase coil section 21a and an b-phase coil section 21b which is configured to have the same phase difference as that of the a-phase coil section 21a and has a phase difference of 90 ° in the longitudinal direction.

도 2는 전기자부 중에서 하나의 열만을 도시한 것으로, a상 코일부(21a)는 일정 길이(D)마다 꼬임이 있도록 권선되어 일정한 단위 구간 길이(d1)(d1=2D)가 반복된 구조를 가지며, 전력변환장치로부터 a상 코일부(21a)에 전원이 인가되면 꼬임 위치를 기준으로 서로 이웃하는 두 구역은 자계 방향이 서로 반대 방향으로 발생한다.FIG. 2 shows only one row of the armature portion. The a-phase coil portion 21a is wound so as to be twisted by a predetermined length D, and a structure in which a constant unit region length d1 (d1 = 2D) When power is applied to the a-phase coil part 21a from the power conversion device, two neighboring areas with respect to the twisted position occur in opposite directions to each other.

b상 코일부(21b)는 a상 코일부(21a)와 동일한 구조를 가지며, 이때 단위 구간 길이(d2)는 a상 코일부(21a)의 구간 길이(d1)와 동일하되, 90° 위상차를 갖도록 마련된다.The b-phase coil portion 21b has the same structure as the a-phase coil portion 21a. The unit length d2 is equal to the section length d1 of the a-phase coil portion 21a, Respectively.

각각 a상 코일부와 b상 코일부로 구성된 2열의 전기자부(21)(22)는 서로 동일한 위상을 갖도록 마련된다.The two rows of armature portions 21 and 22 each composed of a phase coil portion and b phase coil portion are provided so as to have the same phase with each other.

전기자부(21)(22)의 전원으로는 직류 펄스 전류, 구형파(square wave) 또는 사인파의 교류 전류가 사용될 수 있으며, 각 열의 a상 코일부와 b상 코일부에는 90° 위상차를 갖는 전원이 전력변환장치를 통해 공급되어 각 열의 전기자부(21)(22)에서 발생된 이동자계에 의해 해당 계자부(11)12)의 자계와 상호작용하여 이동체(10)의 추진력이 발생된다.A DC pulse current, a square wave, or a sinusoidal AC current may be used as the power source of the armatures 21 and 22, and a power source having a phase difference of 90 degrees between the a-phase coil part and the b- Power is supplied through the electric power conversion device to interact with the magnetic field of the corresponding magnetic element 11 by the moving magnetic field generated by the armatures 21 and 22 of each row to generate the driving force of the moving body 10. [

본 발명은 이러한 본 출원인의 선출원된 2상2열 리니어 펄스 모터 추진시스템을 개선하여 이동체의 위치를 검출할 수 있는 수단을 부가함으로써, 이동체의 정확한 위치를 검출할 수 있는 위치검출장치를 출원하고자 하는 것이다.
The present invention relates to a position detecting apparatus capable of detecting an accurate position of a moving object by adding a means capable of detecting the position of the moving object by improving the two-phase two-row, two-row linear pulse motor propulsion system of the present applicant will be.

본 발명은 2상2열 리니어 펄스 모터 추진시스템에 있어서 이동체의 위치를 정확히 검출할 수 있는 위치검출장치를 제공하고자 하는 것으로, 특히 2상2열의 리니어 펄스 모터 추진시스템에 있어서, 추진코일에서 발생되는 주전력에 의한 노이즈에 대한 별도의 필터링 없이 간단한 구성만으로도 이동체의 위치를 검출할 수 있는 위치검출장치를 제공하고자 한다.
The present invention relates to a two-phase, two-row linear pulse motor propulsion system, and more particularly, to a position detecting device capable of accurately detecting a position of a moving object in a two- And to provide a position detecting device capable of detecting a position of a moving object by a simple configuration without any filtering for noise caused by main power.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 2상2열 리니어 펄스 모터 추진시스템의 위치검출장치는, 이동체의 하부에 길이 방향으로 2열로 마련되어 자계를 발생시키는 계자부와; 주행궤도에 마련되어 전력변환장치에서 공급되는 전원에 의해 이동자계를 발생하되, 상기 2열의 계자부와 각각 대응되도록 2열로 마련되어 2상의 동기신호에 의한 상호작용에 의해 이동체의 추진력을 발생시키는 전기자부를 포함하는 2상2열 리니어 펄스 모터 추진시스템에 있어서 상기 이동체의 위치를 검출하기 위한 것으로써, 상기 이동체의 하부에 마련되는 제2계자부와; 2열로 배치된 상기 전기자부의 사이에 나란하게 설치되어 상기 제2계자부의 계자자속에 의해 유기된 기전력을 검출하는 서치코일부와; 상기 서치코일부에서 검출된 신호를 수신하여 상기 이동체의 위치를 결정하기 위한 제어부에 의해 달성된다.To achieve these and other advantages and in accordance with the purpose of the present invention, as embodied and broadly described herein, there is provided an apparatus for detecting a position of a two-phase, two-row linear pulse motor propulsion system, comprising: a stator for generating a magnetic field in two rows in a longitudinal direction; An electromagnet portion, which is provided in a trajectory and generates a moving magnetic field by a power source supplied from a power conversion apparatus, is provided in two rows so as to correspond to the two rows of column portions and generates driving force of the moving body by mutual action by two- A second phasedector for detecting a position of the moving body in a two-phase two-row linear pulse motor propulsion system, the second phasedector being provided at a lower portion of the moving body; A search coil part arranged side by side between the armature parts arranged in two rows and detecting electromotive force induced by the field magnetic flux of the second field part; And a control unit for receiving the signal detected by the search coil unit and determining the position of the moving body.

바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 계자부는 2열로 이루어지되, 서로 180°의 위상차를 갖는 것을 특징으로 한다.Preferably, in the present invention, the field portion is formed of two rows, and has a phase difference of 180 DEG with respect to each other.

바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 전기자부는 2열이 이루어지되, 각 열은 주행궤도의 길이방향으로 일정 구간마다 꼬임이 있도록 권선되어 서로 이웃하는 구간은 자계 방향이 서로 반대 방향인 a상 코일부와, 이 a상 코일부와 동일하게 구성되되 길이 방향으로 90°의 위상차를 갖도록 마련되는 b상 코일부로 구성되는 것을 특징으로 한다.Preferably, in the present invention, the armature portion is formed in two rows, and each row is wound so as to be twisted in a predetermined section in the longitudinal direction of the running track, And a b-phase coil portion configured to have the same phase difference as the a-phase coil portion and having a phase difference of 90 degrees in the longitudinal direction.

바람직하게는 본 발명에 있어서 상기 서치코일부는, 길이 방향으로 일정 간격마다 반복되어 절곡 또는 만곡된 형태를 갖는 단선 또는 연선 구조인 것을 특징으로 한다.Preferably, in the present invention, the search coil portion is a single wire or a twisted wire structure having a shape repeatedly bent or curved at regular intervals in the longitudinal direction.

바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 서치코일부는, 길이 방향으로 일정 간격마다 반복되어 절곡 또는 만곡된 형태를 갖는 단선 또는 연선 구조인 제1서치코일과; 상기 제1서치코일과 동일하게 구성되되 길이 방향으로 180°의 위상차를 갖도록 마련되는 제2서치코일로 구성되며, 보다 바람직하게는, 상기 서치코일부는 이동체의 제2계자부보다는 폭이 최소한 같거나 더 큰 것을 특징으로 한다.Preferably, in the present invention, the search coil unit includes: a first search coil having a single wire or a twisted wire structure having a shape repeatedly bent or curved at regular intervals in the longitudinal direction; And a second search coil configured to have the same phase difference as the first search coil and having a phase difference of 180 degrees in the longitudinal direction. More preferably, the search coil portion has a width at least equal to .

바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 제어부는 상기 서치코일부로부터 수신되는 검출신호를 카운트하여 이동체의 위치를 결정하며, 이동체의 정지 위치에 따라서 상기 전기자부의 2상 신호 중에 어느 하나의 위상 전원 공급만으로 전후진을 결정하는 것을 특징으로 한다.
Preferably, in the present invention, the control unit counts the detection signal received from the search coil unit to determine the position of the moving body, and controls the phase of the phase power supply To determine the forward and backward movement.

본 발명에 따른 2상2열 리니어 펄스 모터 추진시스템의 위치검출장치는, 2열의 전기자부 사이에 길이 방향으로 나란하게 배치된 서치코일부에 의해 이동체 하부에 마련된 제2계자부의 계자자속에 의한 유도기전력을 검출하여 이동체의 위치결정이 가능함으로써, 이동체의 위치 검출을 위하여 비콘, 발리스, 액티브 테그 및 리더, GPS 등과 같은 별도의 위치검지장치를 부가하지 않고 간단한 구성만으로 이동체의 정확한 위치 검출이 이루어질 수 있다. The position detecting device of the two-phase, two-row linear pulse motor propulsion system according to the present invention is characterized in that the position detecting device of the two-phase two-row linear pulse motor propulsion system comprises a first coil part arranged parallel to the longitudinal direction, It is possible to detect the position of the moving object by detecting the electromotive force so that accurate position detection of the moving object can be performed only by a simple configuration without adding a separate position detecting device such as a beacon, balise, active tag, reader, .

특히 본 발명에 따른 위치검출장치는 추진코일인 전기자부에서 발생되는 주전력에 의해 발생하는 동일 주파수의 노이즈는 상쇄되어 제거됨으로써, 별도의 노이즈 제거를 위한 별도의 필터회로 없이도 이동체의 검출이 이루어질 수 있는 장점이 있다.Particularly, since the noise of the same frequency generated by the main electric power generated in the armature part, which is the propulsion coil, is canceled out, the position detection device according to the present invention can detect the moving body without a separate filter circuit for removing noise. There is an advantage.

또한 본 발명에 따른 위치검출장치는 비접촉식으로 검출이 이루어지므로 위치검출장치의 유지보수비를 크게 절감할 수 있다.
In addition, since the position detecting apparatus according to the present invention performs detection in a non-contact manner, the maintenance ratio of the position detecting apparatus can be greatly reduced.

도 1은 종래기술에 따른 2상2열 리니어 펄스 모터 추진시스템을 보여주는 도면,
도 2는 도 1에서 한 열의 전기자만을 도시한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 2상2열 리니어 펄스 모터 추진시스템의 위치검출장치의 구성을 보여주는 도면,
도 4는 본 발명에 따른 2상2열 리니어 펄스 모터 추진시스템의 위치검출장치의 블록 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 2상2열 리니어 펄스 모터 추진시스템의 위치검출장치의 작동예를 설명하기 위한 도면,
도 6의 (a)(b)는 본 발명에 따른 2상2열 리니어 펄스 모터 추진시스템의 위치검출장치에서 서치코일부의 출력파형과 전력변환장치의 출력파형을 예시한 도면,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 2상2열 리니어 펄스 모터 추진시스템의 위치검출장치의 구성을 보여주는 도면.1 shows a prior art two-phase, two-row linear pulse motor propulsion system,
Fig. 2 is a view showing only one row of the electric elements in Fig. 1,
3 is a view showing a configuration of a position detecting device of a two-phase, two-row linear pulse motor propulsion system according to the present invention,
4 is a block diagram of a position detecting device of a two-phase, two-row linear pulse motor propulsion system according to the present invention,
5 is a view for explaining an operation example of a position detecting device of a two-phase, two-row linear pulse motor propulsion system according to the present invention,
6 (a) and 6 (b) illustrate output waveforms of a search coil section and an output waveform of a power conversion apparatus in a position detecting apparatus of a two-phase, two-row linear pulse motor propulsion system according to the present invention,
7 is a view showing a configuration of a position detecting device of a two-phase, two-row linear pulse motor propulsion system according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
The specific structure or functional description presented in the embodiment of the present invention is merely illustrative for the purpose of illustrating an embodiment according to the concept of the present invention, and embodiments according to the concept of the present invention can be implemented in various forms. And should not be construed as limited to the embodiments described herein, but should be understood to include all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

구체적인 실시예의 설명에 앞서서, 본 발명에서 2상2열 리니어 펄스 모터 추진시스템은 배경기술에서도 설명한 것과 같이, 본 출원인의 특허출원 제10-2012-0110169호와 실질적으로 동일하다. 따라서 본 실시예에서는 중복되는 설명은 생략하며 본 발명의 특징적인 구성을 중심으로 설명하도록 한다.Prior to the description of the specific embodiment, the two-phase, two-row linear pulse motor propulsion system of the present invention is substantially the same as that of the applicant's patent application No. 10-2012-0110169, as described in the background art. Therefore, redundant description will be omitted in the present embodiment, and the characteristic configuration of the present invention will be mainly described.

도 3은 본 발명에 따른 2상2열 리니어 펄스 모터 추진시스템의 위치검출장치의 구성을 보여주는 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 2상2열 리니어 펄스 모터 추진시스템의 위치검출장치의 블록 구성도이다. FIG. 3 is a view showing a configuration of a position detecting apparatus of a two-phase, two-row linear pulse motor propulsion system according to the present invention, and FIG. 4 is a block diagram .

도 3 및 도 4를 참고하면, 본 발명에 따른 위치검출장치는 이동체(110)의 하부에 마련되는 제2계자부(111)와; 2열로 배치되는 전기자부(121)(122) 사이에 나란하게 설치되어 제2계자부(111)의 계자자속에 의해 유기된 기전력을 검출하는 서치코일부(131)와; 서치코일부(131)에서 검출된 신호를 수신하여 이동체(110)의 위치를 결정하기 위한 제어부(200)를 포함한다.
3 and 4, the position detecting apparatus according to the present invention includes a second sensor unit 111 provided at a lower portion of the mobile unit 110; A search coil part 131 provided side by side between the armatures 121 and 122 arranged in two rows and detecting an electromotive force induced by the field magnetic flux of the second magnetic field part 111; And a control unit 200 for receiving the signal detected by the search coil unit 131 and determining the position of the mobile unit 110.

이동체(110) 하부에는 전기자부(121)(122)에서 발생되는 이동자계와 상호작용이 이루어져 이동체(110)를 추진시킬 수 있도록 2열 구조의 계자부가 마련됨은 배경기술에서 설명하였다. 도 3에서 2열 구조의 계자부는 도시되지 않았으나, 영구자석, 저온 또는 상온의 초전도자석, 또는 전자석 등에 의해 제공될 수 있으며, 바람직하게는 2열의 계자부는 서로 180°의 위상차를 갖도록 배치되는 것이 바람직할 것이다.In the background art, a field unit having a two-column structure is provided in a lower portion of the moving body 110 so that the moving body 110 can be driven by interaction with a moving magnetic field generated in the armatures 121 and 122. Although not shown in the figure, the field portion of the two-row structure is provided by a permanent magnet, a superconducting magnet of low temperature or room temperature, an electromagnet, etc. Preferably, the two rows of field portions are arranged so as to have a phase difference of 180 something to do.

제2계자부(111)는 이동체(110) 하부의 추진자석인 2열의 계자부 사이에 마련되며, 바람직하게는 서치코일부(131)와 인접하여 마련될 수 있도록 서치코일부(131)의 수직 상방 위치에 대응되어 이동체(110) 하부에 설치되는 것이 바람직할 것이다.The second actuator unit 111 is provided between the two rows of the magnet units as the propelling magnets below the moving unit 110 and is preferably provided between the vertical portions of the search coil unit 131 It may be preferable to be provided at the lower portion of the mobile body 110 in correspondence with the upper position.

제2계자부(111)는 영구자석, 초전도자석, 전자석 등에 의해 제공될 수 있으며, 초전도자석 또는 전자석이 이용되는 경우에는 필요한 전류를 공급할 수 있는 전원장치가 부가될 수 있음은 자명하게 이해될 수 있다.It is to be appreciated that the second field unit 111 may be provided by a permanent magnet, a superconducting magnet, an electromagnet or the like, and a power supply capable of supplying a necessary current may be added when the superconducting magnet or the electromagnet is used have.

전기자부(121)(122)는 지상의 주행궤도를 따라서 2열의 계자부와 각각 대응되어 2열로 마련되며, 주행궤도와 인접하여 마련되는 전력변환장치(210)에 의해 전원 공급이 이루어져 2상 동기신호에 의한 이동자계를 발생시켜 계자부와의 상호작용에 의해 이동체(110)의 주행에 필요한 추진력을 제공한다.The armatures 121 and 122 are provided in two rows corresponding to the two rows of column portions along the running trajectory on the ground and power is supplied by the power inverter 210 provided adjacent to the traveling track, And generates a moving magnetic field by the signal to provide the driving force required for traveling the moving body 110 by interaction with the magnetic field portion.

도 4에 예시된 것과 같이, 제1열 전기자부(121)와 제2열 전기자부(122)는 각각 주행궤도의 길이방향으로 일정 구간마다 꼬임이 있도록 권선되어 서로 이웃하는 구간은 자계 방향이 서로 반대 방향인 a상 코일부(121a)(122a)와, a상 코일부(121a)(122a)와 동일하게 구성되되 길이 방향으로 90°(d/4)의 위상차를 갖도록 마련되는 b상 코일부(121b)(122b)에 의해 제공될 수 있다. 제1열 전기자부(121)와 제2열 전기자부(122)는 구조적으로 동일하게 마련된다.As illustrated in FIG. 4, the first thermoelectric part 121 and the second thermoelectric part 122 are wound so as to be twisted at regular intervals in the longitudinal direction of the running track, Phase coil sections 121a and 122a which are opposite in direction to each other and a phase coil section 121a and 122a which are formed so as to have a phase difference of 90 ° (d / 4) in the longitudinal direction, (121b) and (122b). The first thermoelectric part 121 and the second thermoelectric part 122 are structurally the same.

참고로, 도 4에서 각 전기자부(121)(122)를 구성하는 a상 코일부(121a)(122a)와 b상 코일부(121b)(122b)는 이해를 돕기 위하여 따로 도시되어 있으나, 각 열의 전기자부(121)(122)의 a상 코일부(121a)(122a)와 b상 코일부(121b)(122b)는 도 3과 같이 90°(d/4)의 위상차를 가지며 겹쳐진 구조를 갖는다.4, the a-phase coil part 121a (122a) and the b-phase coil part 121b (122b) constituting each of the armature parts 121 and 122 are separately shown for the sake of understanding, The a-phase coil portions 121a and 122a and the b-phase coil portions 121b and 122b of the column arm portions 121 and 122 have a phase difference of 90 ° (d / 4) .

전력변환장치(210)는 각 열의 a상 코일부(121a)(122a)에 전원을 공급하는 제1전력변환장치(211)와, 각 열의 b상 코일부(121b)(122b)에 전원을 공급하는 제2전력변환장치(212)로 구성될 수 있다.
The power conversion apparatus 210 includes a first power conversion device 211 for supplying power to the a-phase coil sections 121a and 122a of the respective columns, and a second power conversion apparatus 211 for supplying power to the b- And a second power conversion device 212 for converting the output power of the power conversion device.

특히 본 발명에서 2열의 전기자부(121)(122) 사이에는 이동체(110)의 이동 시에 제2계자부(111)에서 발생되는 계자자속에 의해 유도되는 기전력을 검출할 수 있는 서치코일부(131)가 마련됨을 주요 기술상의 특징으로 한다.Particularly, in the present invention, between the armatures 121 and 122 of the two rows, a search coil part (hereinafter, referred to as " first coil part ") capable of detecting an electromotive force induced by the field magnetic flux generated in the second sector part 111 131) are provided.

본 발명에서 서치코일부(131)는 2열의 전기자부(121)(122) 사이에 위치하며, 바람직하게는 2열의 전기자부(121)(122) 사이의 가운데를 따라서 배치됨으로써 서치코일부(131)는 제2계자부(111)에서 발생되는 계자자속에 의한 유도기전력만을 검출할 수가 있다.In the present invention, the search coil section 131 is positioned between the two armature sections 121 and 122, and preferably disposed along the center between the two armature sections 121 and 122, Can detect only the induced electromotive force due to the field magnetic flux generated in the second field unit 111. [

따라서, 본 발명에서 서치코일부(131)는 2열의 전기자부(121)(122) 사이에 배치됨으로써, 전기자부에서 발생될 수 있는 노이즈를 제거하기 위하여 별도의 필터회로를 부가할 필요가 없는 장점이 있다.Therefore, in the present invention, since the search coil part 131 is disposed between the two rows of the armature parts 121 and 122, it is not necessary to add a separate filter circuit in order to remove noise that may be generated in the armature part .

서치코일부(131)는 길이 방향으로 일정 간격마다 반복되어 절곡 또는 만곡된 형태를 갖는 단선(single line) 구조에 의해 제공될 수 있으며, 크기(간격 등)와 형태는 다양하게 변형이 가능할 수 있다. 한편, 서치코일부에 유도되는 유도기전력을 크게 하기 위하여 연선이 사용될 수도 있을 것이다.The search coil portion 131 may be provided by a single line structure having a bent or curved shape repeatedly repeated at regular intervals in the longitudinal direction, and the size (spacing, etc.) and the shape may be variously modified . On the other hand, a twisted pair may be used to increase the induced electromotive force induced in a portion of the search coil.

도 3에 예시된 것과 같이, 서치코일부(131)는 일정 간격마다 절곡된 단선 구조를 보여주고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 부분적으로 만곡, 또는 절곡부 없이 만곡된 형태를 가질 수 있다.As illustrated in FIG. 3, the search coil part 131 shows a single wire structure bent at regular intervals, but the present invention is not limited thereto, and the search coil part 131 may have a partially curved shape or a curved shape without a bent part.

도 5에 예시된 것과 같이, 바람직하게는, 서치코일부(131)는 이동체의 제2계자부 보다는 폭이 적어도 같거나 더 큰 것(W1≤W2)을 특징으로 한다.As illustrated in Fig. 5, preferably, the search coil portion 131 is characterized by a width at least equal to or greater than a second sector portion of the moving body (W1? W2).

도 5를 참고하면, 이동체와 함께 제2계자부(111)가 도면의 우측으로 이동하게 되면, 제2계자부(111)의 이동 시에 자극 방향에 따라서 진행 방향에 대해 서치코일부(131)의 우측 구간(131a)과 좌측 구간(131b)은 서로 반대 방향으로 유도기전력이 발생된다.Referring to FIG. 5, when the second magnetic element 111 moves to the right side of the drawing together with the moving object, the second magnetic element 111 is moved in the direction of the magnetic pole, An induced electromotive force is generated in the right side section 131a and the left side section 131b in directions opposite to each other.

도 6의 (a)는 서치코일부에서 검출되어 출력된 파형을 예시한 도면으로써, 사인 형태(sinusoidal)의 파형이 출력된다. FIG. 6A is a diagram illustrating waveforms detected and output from a portion of the search coil, and a sinusoidal waveform is output.

한편, 도 6의 (b)는 전력변환장치에서 전기자부로 출력되는 파형을 예시한 것으로써, 구형파(square wave)의 교류 전류가 사용될 수 있으며, 또는 직류 펄스 전류가 사용될 수 있다.6 (b) illustrates a waveform output from the power converter to the armature portion, wherein an alternating current of a square wave may be used, or a DC pulse current may be used.

다시 도 4를 참고하면, 제어부(200)는 서치코일부(131)에서 검출된 신호를 수신하게 되며, 검출된 신호를 펄스로 변환하고 그 펄스 신호를 카운트하여 제2계자부(111)의 위치, 즉 이동체(110)의 위치를 결정할 수 있다.4, the control unit 200 receives the signal detected by the search coil unit 131, converts the detected signal into a pulse, counts the pulse signal, and outputs the pulse signal to the position of the second field unit 111 That is, the position of the moving object 110, can be determined.

특히 제어부(200)는 서치코일부(131)로부터 검출된 신호에 따라 결정된 이동체의 위치정보를 이용하여 2열의 전기자부(121)(122)에 인가되는 전원을 공급하는 전력변환장치(210)를 제어함으로써 이동체의 제어가 이루어질 수 있다.Particularly, the controller 200 controls the power converter 210 to supply power to the two armatures 121 and 122 using the positional information of the moving object determined according to the signal detected from the search coil part 131 The control of the moving object can be performed.

예를 들어, 제어부(200)는 서치코일부(131)로부터 수신되는 검출신호를 카운트하여 이동체의 위치를 결정하게 되며, 한편 제어부(200)는 이동체가 정지 시에 추진자석인 계자부가 a상 코일부에 위치하는지 b상 코일부에 위치하는지를 결정할 수 있다. For example, the control unit 200 counts the detection signal received from the search coil unit 131 to determine the position of the moving object. On the other hand, when the moving object is stopped, It can be determined whether it is located at a part or a b-phase coil part.

따라서, 정지 시에 추진자석인 계자부가 a상 코일부 상에 정지하였을 경우에는 b상 코일부에 +/- 방향의 전원이 공급되도록 전력변환장치(210)를 제어함으로써 전후진을 결정할 수 있다. Accordingly, when the field unit as the propelling magnet stops at a portion of the a-phase coil at the time of stop, the forward and backward movement can be determined by controlling the power converter 210 so that the b-phase coil portion is supplied with power in the +/- direction.

정지 시에 추진자석인 계자부가 b상 코일부 상에 정지하였을 경우에는 a상 코일부에 +/- 방향의 전원이 공급되도록 전력변환장치(210)를 제어함으로써 전후진을 결정할 수가 있다.When the field unit as the propelling magnet stops at a part of the b-phase coil at the time of stop, the forward / backward movement can be determined by controlling the power converter 210 so that the power source in the + direction is supplied to a part of the phase coil.

이와 같이 제어부(200)는 서치코일부(131)에 의해 검출된 위치정보를 이용하여 정지 시에 추진자석인 계자부 위치에 따라서 a상 코일부와 b상 코일부의 전원의 극성을 바꾸지 않고 연속적으로 공급하여 이동체의 정지 상태를 구현할 수가 있다.
In this way, the control unit 200 can use the position information detected by the search coil part 131 to change the polarity of the power supply of the a-phase coil part and the b-phase coil part according to the position of the magnetic field, So that the stationary state of the moving object can be realized.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 2상2열 리니어 펄스 모터 추진시스템의 위치검출장치의 구성을 보여주는 도면이다.FIG. 7 is a view showing a configuration of a position detecting device of a two-phase, two-row, linear pulse motor propulsion system according to another embodiment of the present invention.

도 7에 예시된 것과 같이, 본 발명에서 서치코일부(141)(142)는, 길이 방향으로 일정 간격마다 반복되어 절곡 또는 만곡된 형태를 갖는 단선구조인 제1서치코일(141)과; 제1서치코일(141)과 동일하게 구성되되 길이 방향으로 180°의 위상차를 갖도록 마련되는 제2서치코일(142)로 구성될 수 있다.As illustrated in FIG. 7, in the present invention, the search coil portions 141 and 142 include a first search coil 141 having a single wire structure having a shape repeatedly bent or curved at regular intervals in the longitudinal direction; And a second search coil 142 configured to have the same phase difference as the first search coil 141 and having a phase difference of 180 degrees in the longitudinal direction.

제1,2서치코일(141)(142)은 서로 전기적으로 절연되어 제2계자부의 계자자속에 의한 유도기전력을 각각 검출하게 되며, 제1,2서치코일(142)의 검출신호는 앞서의 실시예에서와 같이 제어부로 전달된다.The first and second search coils 141 and 142 are electrically insulated from each other to detect the induced electromotive force by the field magnetic flux of the second field portion respectively and the detection signals of the first and second search coils 142 And transmitted to the control unit as in the example.

제어부는 제1,2서치코일(141)(142)로부터 검출된 신호를 각각 수신하여 이동체의 위치를 결정하게 되며, 두 개의 서치코일로부터 이동체의 위치를 결정하게 되므로 이동체의 위치 결정에 대한 신뢰성을 높일 수가 있다.
The control unit receives the signals detected from the first and second search coils 141 and 142 to determine the position of the moving object and determines the position of the moving object from the two search coils, .

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 위치검출장치는 2상2열 구조의 리니어 펄스 모터 추진시스템에 있어서 2열의 전기자부 사이에 길이 방향으로 나란하게 배치되어 이동체 하부에 마련된 제2계자부의 계자자속에 의한 유도기전력을 검출하여 이동체의 위치결정이 가능하다.In the linear pulse motor propulsion system having a two-phase, two-row structure, the position detecting device according to the present invention having such a structure is arranged in parallel in the longitudinal direction between the two rows of the armature portions and is guided by the field magnetic flux of the second field portion provided below the moving body It is possible to determine the position of the moving object by detecting the electromotive force.

본 실시예에서 이동체는 주지의 철도차량일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 이동체의 형태에 제한 없이 2상2열 구조의 리니어 펄스 모터 추진을 이용한 이동체에 모두 적용이 가능할 것이다.In the present embodiment, the moving object may be a well-known railway vehicle, but the present invention is not limited thereto, and the present invention can be applied to any moving object using a linear pulse motor propulsion of a two-phase, two-row structure without limitation on the form of the moving object.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the inventions. It will be apparent to those of ordinary skill in the art.

110 : 이동체 111 : 제2계자부
121, 122 : 전기자부 121a, 122a : a상 코일부
121b, 122b : b상 코일부 131 : 서치코일부
200 : 제어부 210 : 전력변환장치110: Moving body 111: Second stage
121, 122: electrical parts 121a, 122a: a phase coil part
121b, 122b: b-phase coil part 131: search coil part
200: control unit 210: power conversion device

Claims (7)

이동체의 하부에 길이 방향으로 2열로 마련되어 자계를 발생시키는 계자부와; 주행궤도에 마련되어 전력변환장치에서 공급되는 전원에 의해 이동자계를 발생하되, 상기 2열의 계자부와 각각 대응되도록 2열로 마련되어 2상의 동기신호에 의한 상호작용에 의해 이동체의 추진력을 발생시키는 전기자부를 포함하는 2상2열 리니어 펄스 모터 추진시스템에 있어서 상기 이동체의 위치를 검출하기 위한 것으로써,
상기 이동체의 하부에 마련되는 제2계자부와;
2열로 배치된 상기 전기자부의 사이에 나란하게 설치되되, 길이 방향으로 일정 간격마다 반복되어 절곡 또는 만곡된 형태를 갖는 단선 또는 연선 구조를 갖고 상기 제2계자부의 계자자속에 의해 유기된 기전력을 검출하는 서치코일부와;
상기 서치코일부에서 검출된 신호를 수신하여 상기 이동체의 위치를 결정하기 위한 제어부를 포함하는 2상2열 리니어 펄스 모터 추진시스템의 위치검출장치.A step portion provided at a lower portion of the moving body in two rows in the longitudinal direction to generate a magnetic field; An electromagnet portion, which is provided in a trajectory and generates a moving magnetic field by a power source supplied from a power conversion apparatus, is provided in two rows so as to correspond to the two rows of column portions and generates driving force of the moving body by mutual action by two- Wherein the position detecting means detects the position of the moving object in the two-phase two-row linear pulse motor propulsion system,
A second terminal provided on a lower portion of the moving body;
The electromotive force induced by the field magnetic flux of the second field unit is detected by detecting the electromotive force generated by the electromagnet unit of the second field unit in a single line or a twisted line structure, A portion of the search coil;
And a control unit for receiving a signal detected by the search coil unit and determining a position of the moving object. 제1항에 있어서, 상기 계자부는 2열로 이루어지되, 서로 180°의 위상차를 갖는 것을 특징으로 하는 2상2열 리니어 펄스 모터 추진시스템의 위치검출장치.2. The position detecting apparatus of claim 1, wherein the field section comprises two rows, and the field sections have a phase difference of 180 degrees with respect to each other. 제1항에 있어서, 상기 전기자부는 2열이 이루어지되, 각 열은 주행궤도의 길이방향으로 일정 구간마다 꼬임이 있도록 권선되어 서로 이웃하는 구간은 자계 방향이 서로 반대 방향인 a상 코일부와, 이 a상 코일부와 동일하게 구성되되 길이 방향으로 90°의 위상차를 갖도록 마련되는 b상 코일부로 구성되는 것을 특징으로 하는 2상2열 리니어 펄스 모터 추진시스템의 위치검출장치.[2] The apparatus according to claim 1, wherein the armature portion is formed in two rows, and each row is wound so as to be twisted in a predetermined interval in the longitudinal direction of the running track, And a b-phase coil part configured to have the same phase difference as the a-phase coil part and having a phase difference of 90 degrees in the longitudinal direction. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 서치코일부는,
길이 방향으로 일정 간격마다 반복되어 절곡 또는 만곡된 형태를 갖는 단선 또는 연선 구조인 제1서치코일과;
상기 제1서치코일과 동일하게 구성되되 길이 방향으로 180°의 위상차를 갖도록 마련되는 제2서치코일로 구성되는 것을 특징으로 하는 2상2열 리니어 펄스 모터 추진시스템의 위치검출장치.The semiconductor integrated circuit according to claim 1,
A first search coil having a single wire or a twisted wire structure having a bent or curved shape repeated at regular intervals in the longitudinal direction;
Phase linear pulse motor propulsion system according to claim 1, wherein the second search coil is configured to have the same phase difference as that of the first search coil and has a phase difference of 180 degrees in the longitudinal direction. 제5항에 있어서, 상기 서치코일부는 이동체의 제2계자부보다는 폭이 최소한 같거나 더 큰 것을 특징으로 하는 2상2열 리니어 펄스 모터 추진시스템의 위치검출장치.6. The position detection apparatus of claim 5, wherein the search coil portion has a width at least equal to or greater than a second sector portion of the moving body. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 서치코일부로부터 수신되는 검출신호를 카운트하여 이동체의 위치를 결정하며, 이동체의 정지 위치에 따라서 상기 전기자부의 2상 신호 중에 어느 하나의 위상 전원 공급만으로 전후진을 결정하는 것을 특징으로 하는 2상2열 리니어 펄스 모터 추진시스템의 위치검출장치.2. The apparatus according to claim 1, wherein the control unit counts the detection signals received from the search coil unit to determine the position of the moving body, and selects one of the two phase signals of the armature according to the stop position of the moving body, Phase two-row linear pulse motor propulsion system.
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