KR101087768B1

KR101087768B1 - 자기유도 전력전달용 급전장치와 집전장치의 전자기 차폐장치

Info

Publication number: KR101087768B1
Application number: KR1020100049052A
Authority: KR
Inventors: 서남표; 장순흥; 조동호; 조규형; 임춘택; 이성우; 박창병
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2010-05-26
Filing date: 2010-05-26
Publication date: 2011-11-30
Also published as: WO2011149263A2; WO2011149263A3

Abstract

본 발명의 자기유도 전력전달용 급전선로의 전자기 차폐장치는 급전선로의 상부에 일직선으로 연장되는 제1 접지부재; 및 상기 제1 접지부재와 교차된 상태로 일정 간격마다 배치되는 제2 접지부재를 포함하며, 상기 제1 접지부재와 상기 제2 접지부재는 뼈대형 구조의 형상으로 연결된다. 본 발명에 의하면, 온라인 전기자동차의 급전선로 및 집전코일에 각각 뼈대구조형 접지선을 설치함으로써 온라인 전기자동차의 전력 전달시 자기유도에 의한 와류전류손실이 발생하지 않으면서 급전선로와 집전코일에서 발생되는 전자기파를 차폐시키고 고압전기에 안전하게 되는 효과가 있다.

Description

자기유도 전력전달용 급전장치와 집전장치의 전자기 차폐장치{EMI CANCELLATION DEVICE IN POWER SUPPLY AND COLLECTOR DEVICE FOR MAGNETIC INDUCTION POWER TRANSMISSION}

본 발명은 자기유도 전력전달용 급전장치와 집전장치의 전자기 차폐장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 온라인 전기자동차의 급전선로와 집전코일에 전자기파 차폐장치를 설치하여 급전선로와 집전코일에서 발생되는 전자기파(EMI: Electro Magnetic Interference)를 차폐시키는 자기유도 전력전달용 급전장치와 집전장치의 전자기 차폐장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차는 휘발유와 경유와 같은 연료를 공급받아 운행되지만 매연을 발생시켜 공기를 오염시킨다. 이러한 공기 오염을 방지하고자 최근에는 휘발유나 경유와 같은 연료 대신 차량에 배터리를 장착하여 배터리를 주기적으로 충전하는 방식에 의해 운행되는 전기 자동차가 개발 추세에 있다. 전기 자동차의 다른 형태로서, 주행 중에 도로에 매설된 급전장치로부터 차량 내에 설치된 집전장치로 전기가 공급되어 운행되는 전기 자동차가 있다. 이러한 급전/집전장치 구조의 전기 자동차는 본 출원인에 의해 기출원된 대한민국 특허출원번호 10-2009-0029671호(명칭: 전기자동차용 초박형 급전장치와 집전장치)에 개시되어 있다. 그러나, 전기자동차의 급전장치와 집전장치의 자기유도에 의해 전력 전달시 자기유도에 의한 와류전류손실과 급전선로와 집전코일에서 전자기파가 발생된다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 온라인 전기자동차의 전력 전달시 자기유도에 의한 와류전류손실이 발생하지 않으면서 급전선로와 집전코일에서 발생되는 전자기파를 차폐시킬 수 있도록 한 자기유도 전력전달용 급전장치와 집전장치의 전자기 차폐장치를 제공함을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자기유도 전력전달용 급전선로의 전자기 차폐장치의 일 측면에 따르면, 급전선로의 상부에 일직선으로 연장되는 제1 접지부재; 및 상기 제1 접지부재와 교차된 상태로 일정 간격마다 배치되는 제2 접지부재를 포함하며, 상기 제1 접지부재와 상기 제2 접지부재는 뼈대형 구조의 형상으로 연결된다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자기유도 전력전달용 집전장치의 전자기 차폐장치의 일 측면에 따르면, 전기자동차의 하부에 설치된 집전코일의 하부에 일직선으로 배치되는 제1 접지부재; 및 상기 제1 접지부재와 교차된 상태로 일정 간격마다 배치되는 제2 접지부재를 포함하며, 상기 제1 접지부재와 상기 제2 접지부재는 뼈대형 구조의 형상으로 연결된다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자기유도 전력전달용 급전장치의 전자기 차폐장치의 다른 측면에 따르면, 도로를 따라 연장되는 급전선로의 하부에 설치되어 도로의 길이 방향을 따라 연장되는 차폐판 하부 부재; 상기 차폐판 하부 부재의 양 측부에 수직으로 연결되어 도로의 길이 방향을 따라 연장되는 차폐판 측면 부재; 및 상기 차폐판 하부 부재의 전 후면부에 도로의 폭 방향으로 수직 연결되는 차폐판 전후 부재를 포함한다.

본 발명에 의하면, 온라인 전기자동차의 급전선로 및 집전코일에 각각 뼈대구조형 접지선을 설치함으로써 온라인 전기자동차의 전력 전달시 자기유도에 의한 와류전류손실이 발생하지 않으면서 급전선로와 집전코일에서 발생되는 전자기파를 차폐시키고 고압전기에 안전하게 되는 효과가 있다.

또한, I형 급전선로의 하부와 양 측면부에 전자기 차폐판을 설치함으로써 급전선로에서 발생되는 자장 및 전자기파를 차폐시키고, 누설자속에 의한 인덕턴스도 감소되어 선로전압이 낮아지게 되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 온라인 전기자동차용 급전선로상의 뼈대구조 접지선의 평면도.
도 2는 도 1에서 급전선로상의 뼈대구조 접지선의 측면도.
도 3은 도 1에서 급전선로상의 뼈대구조 접지선의 정면도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 온라인 전기자동차용 집전코일상의 뼈대구조 접지선의 평면도.
도 5는 도 4에서 집전코일상의 뼈대구조 접지선의 측면도.
도 6은 도 4에서 집전코일상의 뼈대구조 접지선의 정면도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 온라인 전기자동차용 급전선로상의 전자기 차폐판의 평면도.
도 8은 도 7에서 급전선로상의 전자기 차폐판을 측면에서 본 도면.
도 9는 도 7에서 급전선로상의 전자기 차폐판의 정면도.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 온라인 전기자동차용 급전선로상의 뼈대구조 접지선의 평면도이고, 도 2는 도 1에서 급전선로상의 뼈대구조 접지선의 측면도이며, 도 3은 도 1에서 급전선로상의 뼈대구조 접지선의 정면도이다.

도시된 바와 같이, 급전코어(10)는 도로의 길이 방향을 따라 연장되고, 급전코어(10)의 양 측면 공간부에는 급전선(30)이 배치된다. 급전코어(10)의 상부에는 급전선(30)에 연결된 뼈대구조 접지선(50)이 설치된다.

뼈대구조 접지선(50)은 급전코어(10)의 상부에 도로의 길이 방향을 따라 일직선으로 연장되는 긴 금속선(51)과, 금속선(51)과 직교된 상태로 일정 간격(예를 들어, 10cm)으로 배치되는 다수개의 짧은 금속막대(53)가 구비된 뼈대구조('王' 자형)의 형상을 갖는다.

이러한 형상의 뼈대구조 접지선(50)은 자장을 발생시키는 U, W, I형 등 다양한 형상의 급전선로　위에 도로의 길이 방향(차량 진행 방향)으로 나란히 설치된다. 뼈대구조 접지선(50)의 양 끝 또는 한쪽 끝 부분은 지면의 어스선(미도시됨)과 연결된다. 이에 의해, 급전선로에서 발생되는 전장이나 전자기파, 고압누설전류 등이 뼈대구조 접지선(50)을 통해 흡수되어 전자기 차폐 및 고압전기로부터 안전하게 된다.

특히, 금속선(51)에 의해 아무런 폐회로(루프)도 발생하지 않으므로 와류손실이 발생하지 않는다. 따라서, 이러한 와류손 때문에 고주파에는 적용할 수 없는 기존의 케이블　실드선을 대체할 수 있다. 단, 금속선의 폭이 너무 두꺼워지면 금속선 내부에 와류전류가 흐를 수는 있으므로 충분히 가늘게 제작되는 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 온라인 전기자동차용 집전코일상의 뼈대구조 접지선의 평면도이고, 도 5는 도 4에서 집전코일상의 뼈대구조 접지선의 측면도이며, 도 6은 도 4에서 집전코일상의 뼈대구조 접지선의 정면도이다.

도시된 바와 같이, 온라인 전기자동차의 하부에 집전코어(70)와 집전코일(90)로 구성된 집전장치가 설치되고, 집전장치의 하부에는 집전코일(90)에 연결된 뼈대구조 접지선(110)이 설치된다.

뼈대구조 접지선(110)은 집전장치의 하부에 차량의 폭 방향 또는 차량의 진행 방향을 따라 일직선으로 배치되는 긴 금속선(111)과, 금속선(111)과 직교된 상태로 일정 간격(예를 들어, 10cm)으로 배치되는 다수개의 짧은 금속막대(113)가 구비된 뼈대구조('王' 자형)의 형상을 갖는다.

이러한 형상의 뼈대구조 접지선(110)은 집전코일(90)에 연결됨으로써 코일에서 발생되는 전장이나 전자기파, 고압누설전류 등이 뼈대구조 접지선(110)을 통해 흡수되어 전자기 차폐 및 고압전기로부터 안전하게 된다. 또한, 고주파 자장이 발생하거나 고주파 전자기파가　발생하는 장비에 적용하는 경우에도　전자기 차폐효과가 있다.

전술한 본 발명의 뼈대구조 접지선은　온라인 전기자동차의 자기유도에 의한 전력전달을 위한 급전코일과 집전코일에 있어서 자기유도에 의한 와류전류손실이 발생하지 않고 전장이나 전자기파를 흡수할 수 있도록 한 금속부재 형상에 관한 것으로서, 향후 전자파(EMI) 문제가 대두되는 도심 급집전선로와 집전장치에 적용될 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 온라인 전기자동차용 급전선로상의 전자기 차폐판의 평면도이고, 도 8은 도 7에서 급전선로상의 전자기 차폐판을 측면에서 본 도면이며, 도 9는 도 7에서 급전선로상의 전자기 차폐판의 정면도이다.

도시된 바와 같이, I형 급전코어(130)는 도로의 길이 방향을 따라 연장되고, I형 급전코어(130)의 양 측면 공간부에는 급전선(150)이 배치된다. I형 급전코어(130)의 양 측면과 하부에는 I형 급전코어(130)의 급전선로를 감싸는 구조의 'ㄷ'자형 전자기 차폐판(170)이 도로의 길이 방향을 따라 연장되어 설치된다. I형 급전코어(130)의 상부에는 I형 급전코어(130)와 소정 간격을 두고 비금속 절연판(190)이 도로의 길이 방향을 따라 연장되어 설치된다.

전자기 차폐판(170)은 I형 급전코어(130)의 하부에 설치되어 도로의 길이 방향을 따라 연장되는 차폐판 하부 부재(171)와 차폐판 하부 부재(171)의 양 측부에 수직으로 연결되어 도로의 길이 방향을 따라 연장되는 차폐판 측면 부재(173)와 차폐판 하부 부재(171)의 전 후면부에 도로의 폭 방향으로 수직 연결되는 차폐판 전후 부재(175)로 구성된다.

이와 같이, I형 급전선로의 양 측면과 하부가 금속 재질의 전자기 차폐판(170)에 의해 감싸지는 구조에 의해 급전선로에서 발생되는 자장 및 전자기파가 모두 차폐될 뿐 만 아니라 누설자속에 의한 인덕턴스도 감소되어 선로전압이 낮아지게 된다.

또한, 차폐판 하부 부재(171)와 차폐판 측면 부재(173)는 각각 전술한 뼈대형 구조의 형상을 갖을 수 있으며, 이러한 형상을 갖는 경우에는 급전선로에서 발생되는 전장과 전자기파를 차폐시키게 된다.

전술한 뼈대구조형 전자기 차폐장치와 'ㄷ'자형 전자기 차폐판은 온라인 전기자동차뿐 아니라 자기유도 전력전달(Inductive Power Transfer)을 이용하는 모든 급집전장치에 적용 가능하다. 예컨대 이동형 로봇이나 가전제품에 무선으로 전력을 전달하는 장치에 적용 가능하다. 이 경우 넓은 면적을 덮기 위해 길이 방향으로 복수의 뼈대구조가 병렬로 설치될 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

10, 130 : 급전코어 30, 150 : 급전선
50, 110 : 뼈대구조 접지선 70 : 집전코어
90 : 집전코일 110 : 온라인 전기자동차
130 : I형 급전코어 170 : 전자기 차폐판
190 : 비금속 절연판

Claims

자기유도 전력전달용 급전선로의 전자기 차폐장치로서,
급전선로의 상부에 일직선으로 연장되는 제1 접지부재; 및
상기 제1 접지부재와 교차된 상태로 일정 간격마다 배치되는 제2 접지부재를 포함하며,
상기 제1 접지부재와 상기 제2 접지부재는 뼈대형 구조의 형상으로 연결되는 자기유도 전력전달용 급전선로의 전자기 차폐장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 접지부재는 도로를 따라 연장되는 급전선로의 상부에 도로의 길이 방향을 따라 일직선으로 연장되는 도체이고, 상기 제2 접지부재는 상기 제1 접지부재와 교차된 상태로 일정 간격마다 배치되는 도체인
것을 특징으로 하는 자기유도 전력전달용 급전선로의 전자기 차폐장치.
청구항 2에 있어서,
상기 제1 접지부재의 양 끝 또는 한쪽 끝 부분은 지면의 어스선과 연결되어 상기 급전선로에서 발생되는 전자기파를 흡수하는
것을 특징으로 하는 자기유도 전력전달용 급전선로의 전자기 차폐장치.
자기유도 전력전달용 집전코일의 전자기 차폐장치로서,
전기자동차의 하부에 설치된 집전코일의 하부에 일직선으로 배치되는 제1 접지부재; 및
상기 제1 접지부재와 교차된 상태로 일정 간격마다 배치되는 제2 접지부재를 포함하며,
상기 제1 접지부재와 상기 제2 접지부재는 뼈대형 구조의 형상으로 연결되는 자기유도 전력전달용 집전코일의 전자기 차폐장치.
청구항 4에 있어서,
상기 제1 접지부재는 상기 전기자동차의 폭 방향 또는 상기 전기자동차의 진행 방향을 따라 일직선으로 배치되는 도체이고, 상기 제2 접지부재는 상기 제1 접지부재와 교차된 상태로 일정 간격마다 배치되는 도체인
것을 특징으로 하는 자기유도 전력전달용 집전코일의 전자기 차폐장치.
청구항 4에 있어서,
상기 제1 접지부재와 상기 제2 접지부재는 상기 집전코일에 부착되어 상기 집전코일에서 발생되는 전자기파를 흡수하는
것을 특징으로 하는 자기유도 전력전달용 집전코일의 전자기 차폐장치.
자기유도 전력전달용 급전선로의 전자기 차폐장치로서,
도로를 따라 연장되는 급전선로의 하부에 설치되어 도로의 길이 방향을 따라 연장되는 차폐판 하부 부재;
상기 차폐판 하부 부재의 양 측부에 수직으로 연결되어 도로의 길이 방향을 따라 연장되는 차폐판 측면 부재; 및
상기 차폐판 하부 부재의 전 후면부에 도로의 폭 방향으로 수직 연결되는 차폐판 전후 부재를 포함하되,
상기 차폐판 하부 부재와 상기 차폐판 측면 부재는 각각 제1 접지부재와 제2 접지부재가 교차되는 뼈대형 구조의 형상으로 연결되어 상기 급전선로에서 발생되는 전장과 전자기파를 차폐시키는
것을 포함하는 자기유도 전력전달용 급전선로의 전자기 차폐장치.
청구항 7에 있어서,
상기 급전선로의 상부에 도로의 길이 방향을 따라 연장되는 비금속 절연판이 설치되는
것을 특징으로 하는 자기유도 전력전달용 급전선로의 전자기 차폐장치.
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