KR100372174B1 - 직동형무접촉급전장치 - Google Patents

Abstract

고정부를 고주파 교류전류가 공급되는 원주상(圓柱狀)의 일차도체로 구성하고,

가동부를 상기 일차도체에 대해 그 긴쪽방향으로 슬라이드 가능하도록 동축상(同軸狀)에 절연 배치한 이차도체와 상기 이차도체의 외측에서 덮는 것처럼 배치한 고주차 토로이달 코어와로 구성하고,

상기 고정부에서 상기 가동부에 무접촉으로 급전하는 직동형 무접촉 급전장치.

Description

직동형 무접촉 급전장치

[도면의 간단한 설명]

제1도는 종래의 예를 나타내는 도면이다.

제2도는 본 발명의 실시예를 나타내는 도면이고 (a)는 단면도, (b)는 정면도이다.

제3도는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.

제4도는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 도면이고, (a)는 단면도, (b)는 정면도이다.

제5도는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.

제6도는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.

제7도는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.

(기술분야)

본 발명은 고주파 전자유도를 써서 무접촉으로 직동방향으로 전력(전기신호에 의한 정보를 포함)을 전달하는 직통형 무접촉 급전장치에 관한 것이다.

(배경기술)

직동형(리니아 슬라이더형) 무접촉급전장치는 제1도에 나타나 있는 것처럼, 일차도체에 (일차코일)(21)를 공중가선(空中架線)하고, 이차유도 (이차코일)(22)를갖는 철심(23)이 일차도체(21)를 포함하는 형상으로 슬라이드하는 것이 알려져 있다. 이 경우, 철심(23)을 슬라이드 가능하게 하기 위해, 일차도체(21)는 긴쪽방향의 양단부(24)로 지지되어 있다. (특공소 58-23723호 공보 참조)

그런데, 장치가 이동방향으로 길어진 구성이 되면 일차도체가 자중에 의해 커티이너리 곡선(catenary line)을 그리기 때문에 장기적인 사용이나 기계적 진동의 스트레스를 받은 후에 길이에 걸쳐서의 중앙부 부근에서 이차도체를 감은 자성체 가동코어와 접촉하는 가능성이 있었다. 이 때문에 일차권선을 직통범위의 전길이에 걸쳐 비자성의 강체 (剛體)로 지지하는 것도 생각할 수 있으나, 이 구조로서는 자속의 누설이 생기기 쉽고, 또한 장치의 콤팩트화도 달성할 수 없어 실용적이 아니었다.

한편, 특개평 5-207603호 공보에는 노면 (路面)을 이동하는 이동체로의 무접촉 급전선로를 리쯔선속(線束)으로 구성하는 것이 개시되어 있으나, 노면에 설치하지 않는 구조의 것에는 적용할 수 없다.

(발명의 개시)

그래서 본 발명은 자속의 누설이 생기기 어렵고 또한 장치의 콤팩트화를 달성할 수 있는 직동형 무접촉 급전장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명의 다른 목적은 일차도체(권선)를 비자성체로 전 길이에 걸쳐 지지하면서 일차, 이차도체(권선)간의 전자 결합도를 저하함이 없이 손실발생을 억제하는 리니어 슬라이더형 무접촉 급전장치를 제공함에 있다.

본 발명의 제1의 발명은 고정부와 상기 고정부의 긴쪽방향에 걸쳐 이동가능한 가동부와를 갖추어서, 상기 고정부로부터 상기 가동부로 무접촉으로 급전하는 직동형 무접촉 급전장치에서,

상기 고정부 고주파 교류 전류가 공급되는 원주상의 일차도체로 하고,

상기 가동부는 상기 일차도체에 대해 그 긴쪽방향으로 슬라이드 가능하게끔 동축상(同軸狀)으로 절연배치한 이차도체와 상기 이차도체의 외측에서 덮는 것처럼 배치한 고주파 토로이달 코어와를 갖추게끔 한 것이다.

본 발명의 제2의 발명은 고정부와 상기 고정부의 긴쪽방향에 걸쳐 이동가능한 가동부와를 갖추고, 상기 고정부에서 상기 가동부에 무접촉으로 급전하는 직동형 무접촉 급전장치에서,

상기 고정부는 봉상 고주파 자성체의 일차측 코어와, 고주파 교류전류가 공급되는 다수의 절연선을 묶어서 양단에서 접속한 리쯔 선속으로 된 일차측 권선과를 비자성체 재료로 일체로 고정한 것으로 하고,

상기 가동부는 상기 고정부의 상기 리쯔 선속을 걸쳐 있는 고주파 자성체 코어와 그에 권회 (卷回)된 이차권선으로 구성하는 것으로 한 것이다.

이상 상술한 것처럼, 본 발명에 의하면 자속 쇄교(鎖交) 누설이 생기기 어려운 장치를 제공할 수 있다는 효과가 있다. 또한 직동형의 무접촉 급전장치에서 일차권선(혹은 도체)의 기계적 지지의 문제 (즉 길어진 구조에서 자중에 의한 아래로 드리워짐)을 해결하고 장기간의 사용이나 기계적 진동의 스트레스에도 견딜 수 있는 강성이 높은 구조가 실현된다.

(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)

제2도는 본 발명의 제1 발명의 직동형 무접촉 급전장치의 실시예를 나나낸다.

여기에서 이차도체(1)는 중공파이프상의 도체이고, 그 양단에 기드선(2), (3)이 접속되어 유도전압을 집어내게끔 되어 있다.

고주파 자성재료로 된 토로이달 코어(4)는 이 이차도체에 틈새없이 피복되게 붙인다.

일차도체(5)는 상기 이차도체(1)의 중공부에서 직동방향으로 동축배치되고 일차도체(5)와 이차도체(1)의 사이는 전기적으로 절연시킴과 더불어 필요에 따라 미끄러짐 지지기구가 붙여진다. 예컨대, 세라믹제 베아링기구(6)를 쓰면 전기절연과 일차도체(5)의 자중에 의한 중력방향에로의 늘어뜨림을 방지할 수 있다.

일차도체(5)는 고정되어 있고, 그 양단이 고주파 인버터(7)에 접속되고 고주파 여자에 의해 토로이달 코어(4) 내부에 주자속을 발생시킨다.

여기서 일차도체(5)로서는 단일 도체를 써서 전류용량을 크게 해서 고주파 인버터의 전류공급능력의 한계에서 구동할 수 있다.

이 경우는 이차도체(1)의 구조상 1대1의 권선비로 이차도체(1)에 전압이 유도된다.

전기 부하를 접속한 상태의 이차도체(1)에는 일차도체(5)의 고주파여자에 의한 토로이달코어(4)내의 자속변화를 방해하는 전류를 흐르게 끔, 그 양단에 전압이 유기(誘起)된다.

제3도는 제2도에 나타낸 본 발명의 무접촉 급전장치를 적용한 시스템을 나타낸다.

여기에서 일차도체가 만든 주자속을 유효하게 이용하기 위해 제2도에 나타낸 구조를 직렬 접속하기 위해 토로이달 코어 및 이차도체를 2조(組) 사용하고 있다. 즉 가동부(8)는 레일(9)위를 슬라이드하게끔 되어 있고, 그 가동방향을 향하여 양날개부에 제2도에 나타낸 이차도체와 토로이달 코어가 설치되어 있다. 일차도체(5)는 그 양날개의 이가도체(1)는 그 양날개의 이차도체(1)의 중공부를 관통하도록 루프상태로 배치되어 있다.

이차도체(1)의 양단은 가동부(7)상의 전력 변환회로 (10)에 접속되고, 그 내부의 반도체 스위치에 의해 저주파화 또는 정류후 직류화시키고 전동기 등의 가동부(8)위에 설치된 전기부화(11)의 구동전원이 된다.

여기서 고주파 인버터의 출력 전류용량이 적은 경우는, 제4도에 나타낸 것처럼 일차도체를 다수권의 코일상으로 해도 좋다. 이 경우는 N대 1의 비율로 이차측에 출력전압이 발생된다. 또한 제5도에 나타낸 것처럼 일차도체를 중공으로 하고, 그 속에 냉각용의 유체를 흘려서 발열을 방지하도록 해도 좋다.

제6도는 본 발명의 제2발명의 직동형 무접촉 급전장치의 실시예를 나타낸다.

여기에서 일차권선은 중앙의 리쯔선곡(31)과 좌우로 둘러 나눈 리쯔선속(32), (33)에서 이룩된 것이다. 리쯔선이란 고주파 전류 통과시의 도체표피 효과에 의해 발생하는 손실을 방지키 위하여 단일의 도체로 되어 있지 않고, 많은 절연선을 묶어서 양단에 접속한 것이다.

일차권선을 이와 같은 리쯔선상(線狀)의 배선을 한겹 혹은 여러겹으로 감아서 형성하지만, 리쯔선속 (32),(33)은 리쯔선곡(31)의 속선수(束線數)의 2분의 1로하고, 각각 리쯔선속(31)의 통과전류의 2분의 1의 양을 흘려서 자속을 생기게 한다. 리쯔선속(31)의 하부에는 직동 전 길이에 걸쳐 봉상의 고주파 자성체(34)가 밀착 접속되고, 리쯔선곡(31)을 기계적으로 지지함과 더불어 후술하는 이차권선(35)에 일차권선이 만든 자속을 쇄교시키기 위한 고주파 자성체 코어(36)가 이것을 아주 좁은 틈새를 개재하여 걸쳐 있는 형태로 일차권선 주자속의 자로(磁路)를 형성한다.

여기에서 고주파 자성체(34)와 고주파 자성체 코어(36)는 동일 고주파 자성재료에 의해 만들어지고 그 투자율을 공기의 그것에 비해 각별히 높이(예컨대 2,000배 이상)취하면, 이차권선(35)에는 일차권선을 구성하는 리쯔선속(31), (32), (33)이 완성되는 자속의 대부분이 쇄교하게 되고, 일차측에서 이차측으로의 손실이 낮은 무전극 전력 전송이 가능하게 된다.

또한 리쯔선속 (32),(33)의 하부에는 직동 전 길이에 걸쳐 비자성체의 지지물(37)이 밀착접속되고, 이들의 선속을 기계적으로 지지한다.

이와 같이 하여 일치권속은 기계적으로 전 길이에 걸쳐 지지되게 되나. 제7도는 이를 더 나아가 이동하지 않은 부분 리쯔(31),(32)(33), 고주파자성체(34)를 일체고정하는 구성을 나타내고 있으며, 전체를 세라믹 등 비자성체의 베이스(37')의 속에 파묻어 고정함에 의해 전자유도특성을 흩어짐이 없이 기계적인 강도를 확보하는 형태로 되어 있다. 다만 이 구성으로 이동체에 붙인 고주파 자성체 코어(36)와 고주파 자성체(34)의 사이의 공극은 전력 전송효율에 크고 또한 직접으로 영향을 주기 때문에, 이를 극력 적게 억제함과 더불어, 그 크기가 위치에 의해 변화되지 않고, 또한 경년변화가 생기지 않도록 고정부의 가공을 하지 않으면 안된다. 물론, 고주파 자성체 코어(36)의 기계정도(精度) 및 이동체의 위치 결정기구의 강성을 충분히 높게 취할 필요가 있음은 말할 필요가 없다.

(산업상의 이용가능성)

본 발명은 고정부에서 가동부로 무접촉으로 전력을 전송하는 장치로써 예컨대, 공장기계 등의 산업기계에 적용된다.

Claims (4)

1. 고정부와 상기 고정부의 긴쪽방향에 따라 이동가능한 가동부와를 갖추고, 상기 고정부에서 상기 가동부에 무접촉으로 급전하는 직동형 무접촉 급전장치에 있어서,

   상기 고정부는 고주파 교류전류가 공급되는 원주상의 일차도체로 하고,

   상기 가동부는 상기 일차도체에 대하여 그 긴쪽방향으로 슬라이드 가능하게끔 동축상으로 전기적으로 절연배치한 이차도체와, 상기 이차도체의 외측에서 덮는 것처럼 배치한 고주파 토로이달 코어와 미끄러짐 지지기구가 일차도체와 이차도체의 사이에 구비되게끔 한 직동형 무접촉 급전장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 고주파 토로이달 코어를 외측에 갖는 상기 이차도체를 가동부의 양날개부에 마련하고 그 이차도체의 중공부를 관통하는 긴 원의 루프상으로 일차도체를 배치한 것을 특징으로 하는 직통형 무접촉 급전장치.
3. 고정부와 사기 고정부의 긴쪽방향을 따라 이동가능한 가동부와를 갖추고 상기 고정부에서 상기 가동부로 무접촉으로 급전하는 직동형 무접촉 급전장치에 있어서,

   상기 고정부는 봉상 고주파 자성체의 일차측 코어와, 고주파 교류전류가 공급되는 다수의 절연선을 묶어서 양단에서 접속한 리쯔선속으로 된 일차측 권선과를비자성체 재료로 일체로 고정한 것으로 하고,

   상기 가동부는 상기 고정부의 상기 리쯔선속을 걸쳐 있는 고주파 자성체 코어와 그에 권회된 이차권선으로 구성하는 것으로 한 것을 특징으로 하는 직동형 무접촉 급전장치.
4. 제3항에 있이서, 상기 비자성체 재료는 세라믹임을 특징으로 하는 직동형 무접촉 급전장치.