KR101124575B1 - 온라인 전기자동차의 자기장 차폐장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 온라인 전기자동차의 자기장 차폐장치를 개시한다. 보다 상세하게는, 급전장치 및 차폐장치에서 발생하는 불요 자기장에 대하여 차폐를 위해, 집전부의 집전장치와, 급전선로의 급전장치를 동시에 차폐하는 온라인 전기자동차 급전부 및 집전부의 자기장 차폐장치로서, 급전부의 양측으로 소정거리 이격되어 도로밑에 매설되며, 다수의 천공형태의 구조를 가지는 스테인리스 스틸 펀칭 플레이트 및, 집전부의 양측에 구비되고 지면을 향한 하나이상의 꼬인철선으로 구성되는 상기 스테인리스 스틸 펀칭 플레이트의 연장부와 전기적으로 접속하는 메탈 브러쉬를 포함한다.

이에 따라, 온라인 전기자동차의 급전부 및 집전부에 설치되는 스틸 펀칭 플레이트 및 메탈 브러쉬에 의해 급전부에서 발생하는 자기장을 효율적으로 차폐하는 효과가 있다.

전기자동차, 자기장, 스틸 펀칭 플레이트, 메탈브러쉬, 듀얼타입

Description

온라인 전기자동차의 자기장 차폐장치{Magenetic Field Cancellation apparatus for OLEV}

본 발명은 온라인 전기자동차의 자기장 차폐장치에 관한 것으로, 특히 급전장치 및 차폐장치에서 발생하는 불요 자기장에 대하여 차폐를 위해, 집전부의 집전장치와, 급전선로의 급전장치를 동시에 차폐하는 온라인 전기자동차 급전부 및 집전부의 자기장 차폐장치에 관한 것이다.

환경오염 문제를 유발하는 화석연료를 바탕으로 동작하는 기존의 자동차를 대체하기 위해 개발중인 대체 에너지 자동차 중, 배터리 모듈을 탑재한 전기 자동차는 배터리 용량의 한계로 인하여 장거리 주행이 어려우며, 또한 배터리의 충전을 위해 소정시간동안 전력공급수단에 연결하여 기다려야한다는 단점이 있다. 뿐만 아니라, 1회 충전으로 주행할 수 있는 거리가 제한적이다.

이러한 단점을 극복하기 위해, 배터리의 용량을 늘리고 충전 시스템의 효율을 높이는 기술이 개발되었으나, 차량 무게의 증가로 효율이 떨어지고, 차량 단가가 상승하며, 배터리의 수명이 짧아지는 다른 문제점이 발생하였다.

이에 따라, 전술한 배터리 모듈 탑재형 전기자동차의 개선된 형태로서, 도로 밑에 급전장치를 설치하고 이를 통한 자기유도방식으로 배터리를 충전하는 온라인 전기자동차가 제안되었다. 이러한 자기유도방식 전기자동차는 급전장치로부터 전력공급이 중단되는 경우에는 탑재된 배터리의 충전 전력으로 구동되는 장점이 있다.

전술한 전기자동차의 급전부 및 집전부에서는 필연적으로 불요 자기장이 발생하게 되며, 이에 대한 차폐 기술로서 기존에 제안된 MFCW(Magenetic Field Cancellation Wiring)은 모노타입(mono type) 집전장치에 대한 자기장 차폐 기술이다. 이는 자기장 형성 분포가 수평방향(Horizontal Direction)으로 형성되어 집전장치 양 끝단에 구리코일(copper coil)로 와이어링(Wiring)함으로서 형성된 불요 자기장을 손쉽게 차폐(Cancelling) 할 수 있다는 장점이 있다. 그러나, 듀얼타입(dual type) 집전장치 즉, 출력 효율을 향상시킨 집전장치는 자기장 형성 분포가 수직방향(Vertical Direction)으로 형성되어 종래의 기술을 적용할 경우 전혀 자기장을 상쇄시키지 못하고 오히려 배가시키는 경우가 많다는 문제점이 있었다.

특히, 전술한 듀얼타입 집전장치는 전파법 제111조의 2항 관련 ‘전자파 접합성 기준’별표 30의 3에서, 20kHz 대역에서 전자파가 6.25uT 이하인 조건을 만족하기 어렵다는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 출력 효율을 향상시킨 듀얼타입(dual type) 집전장치에서, 수직방향(Vertical Direction)으로 형성되는 자기장을 보다 효율적으로 차폐하는 온라인 전기자동차 급전부 및 집전부에 구비되는 자기장 차폐장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 온라인 전기자동차의 자기장 차폐장치는, 도로밑에 매설되며, 급전부의 양측으로 소정거리 이격되어 상기 급전부에서 발생하는 자기장을 차폐하는 스테인리스 스틸 펀칭 플레이트; 및, 도로밑에 일면이 매설되어 상기 스테인리스 스틸 펀칭 플레이트와 연결되고, 다른 일면이 도로상부에 노출되어 평행한 레일형태를 형성하는 연장부를 포함한다.

상기 급전부는, 인버터와 연결되어 전력을 전달하는 급전선; 및, 상기 급전선이 내측으로 구비되는 급전 페라이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 스테인리스 스틸 펀칭 플레이트는, 가로 5900mm, 세로 1000mm 및 두께 3mm를 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 스테인리스 스틸 펀칭 플레이트는, 상기 급전부의 중심으로부터 양쪽으로 1327mm 떨어진 위치에 세로방향으로 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 스테인리스 스틸 펀칭 플레이트는, 다수의 천공형상을 가지는 것을 특 징으로 한다.

상기 연장부는, 도로상으로 노출된 일면은 폭 50mm 및 두께 20mm를 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 스테인리스 스틸 펀칭 플레이트 및 연장부는 서로 나사결합하는 것을 특징으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 온라인 전기자동차의 자기장 차폐장치는, 차량의 집전부의 양측에 구비되어 도로상에 노출된 급전부의 자기장 차폐수단과 일단이 접속하는 하나이상의 꼬인철선으로 구성되는 메탈 브러쉬를 포함한다.

상기 메탈 브러쉬는, 200 mm의 폭을 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 메탈 브러쉬는, 차량의 양측면에 각각 구비되는 브러쉬 브라켓과 나사결합하는 것을 특징으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 온라인 전기자동차의 자기장 차폐장치는, 도로밑에 매설되며, 급전부의 양측으로 소정거리 이격되어 상기 급전부에서 발생하는 자기장을 차폐하는 스테인리스 스틸 펀칭 플레이트; 도로밑에 일면이 매설되어 상기 스테인리스 스틸 펀칭 플레이트와 연결되고, 다른 일면이 도로상부에 노출되어 평행한 레일형태를 형성하는 연장부; 및, 차량의 집전부의 양측에 구비되고 상기 연장부와 일단이 접속되며, 지면을 향한 하나이상의 꼬인철선으로 구성되는 메탈 브러쉬를 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 온라인 전기자동차의 급전부 및 집전부에 설치되는 스테인리스 스틸 펀칭 플레이트 및 메탈 브러쉬에 의해 급전부에서 발생하는 자기장을 효율적으로 차폐하는 효과가 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 온라인 전기자동차 급전부 및 집전부의 자기장 차폐장치를 설명한다. 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 해설되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것을 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 온라인전기자동차 집전구조의 듀얼타입 전환에 대한 급전장치 및 집전장치의 자기장 차폐 방법을 도식화해서 보여 주는 정면도및 측면도이다. 본 발명의 실시예에서는 급전장치와 함께 도로밑에 매설되어 땅속에서 발산하는 자기장을 차폐하는 수단과, 차량에 부착되어 땅속에 매설된 차폐수단과 함께 하나의 거대한 폐 루프를 형성하는 수단을 구현한다.

도시한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 도로밑 매설된 급전부에는 급전선로의 급전선(200) 중심으로부터 양쪽으로 1327mm 떨어진 위치에 가로 5900mm, 세로 1000mm, 두께 3mm의 스테인리스 스틸 펀칭 플레이트(Stainless Steel Punching Plate)(250)가 지하 구조로 매설된다.

여기서, 전술한 스테인리스 스틸 펀칭 플레이트(250)는 가로길이가 5900mm를 만족하는 것이 바람직하며, 본 발명의 실시예에서는 둘 이상의 플레이트를 서로 나사결합하여 가로길이를 5900mm 로 구현한다.

또한 온라인전기자동차(100) 차량의 양측 끝에는 200mm의 너비를 가지는 메탈 재질의 메탈 브러쉬(Metal Brush)(150)를 다수 부착하고 지상에서 20mm 높이의 스틸 펀칭 플레이트(250)의 연장부(252)와 접촉되도록 하여 지하 매설된 구조(250)와 전기적으로 연결되도록 한다. 여기서, 연장부(252)는 “ㄱ”자형의 빔으로서, 각 면의 두께가 20mm, 폭이 50mm이며, 일면이 도로밑으로 매설되고, 다른면이 도로상부로 노출되는 형태이다. 이러한 연장부(252)는 도로길이 방향으로 노출면이 레일형태를 형성한다.

전술한 구조에 따라, 전기적으로 연결되게 함으로서 온라인전기자동차(100) 및 도로 급전선(200)의 구조가 하나의 커다란 폐 루프(Loop) 구조를 형성하게 되어 이 루프 구조에 자기장이 갇히도록 하는 특성을 가지게 된다.

또한, 측면에서 봤을 때 차량의 집전부에 일정한 간격으로 장치되는 메탈 브러쉬(Metal Brush)(150)가 지하에 매설된 스테인리스 스틸 펀칭 플레이트(250)와 전기적으로 연결됨으로서 수평방향(Horizontal Direction)의 또 다른 루프구조를 형성하므로 집전장치 측면에서 방사되는 자기장 성분을 상쇄시킬 수 있다.

전술한 스테인리스 스틸 펀칭 플레이트(250)는 동일평면의 스테인리스 플레이트가 서로 나사 결합하며, 또한 도로밑으로 매설된 연장부(252)의 일면과 나사 결합하는 구조인 것이 바람직하다.

도 3은 본 발명에 따른 온라인전기자동차 집전장치 자기장 차폐 구조 개략도이다.

도시한 바와 같이, 집전장치의 양 끝에 위치하며, 이에 따라 집전장치를 둘러싸는 형태로 6개의 브러쉬 브라켓(Brush BRKT)이 구비되고, 이에 메탈 브러쉬가 연결된다. 또한, 집전장치 방향으로 픽업 커버(pickup cover)(160)가 구비되어 집전장치를 고정하고 외부의 충격으로부터 보호하는 구조이다. 여기서, 전술한 브러쉬 브라켓은 3t SUS판으로 구현될 수 있으며, 하나의 3t SUS판은 대략 8개정도의 메탈 브러쉬와 나사결합하는 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명에 따른 집전장치 및 급전장치의 자기장 차폐 구조 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다.

도면을 참조하면, 시뮬레이션 결과가 보여주듯 전체적으로 하나의 폐 루프 구조를 형성토록 함으로서 집전부와 급전부에서 발생하는 불요 자기장이 일정한 거리 공간에서 벗어나지 못하도록 하는 구조가 형성된다. 상세하게는 차량 집전부의 메탈 브러쉬(Metal Brush) 측면과 도로 하부의 차폐 플레이트가 맞닿는 것과 동시 에 불요 자기장은 이 구조 속에 갇힌 구조로 구성되게 된다. 즉, 도로 하부에 스틸 펀칭 플레이트 및 메탈 브러쉬에 의해 도로위로 EMF가 유기 되지 않음을 확인할 수 있다.

도 5 및 도 6은 집전장치 및 급전장치의 자기장 차폐 구조의 테스트를 위해 구현한 메탈 브러쉬 및 스테인리스 스틸 펀칭 플레이트에 대한 도면이다.

도면을 참조하면, 도면은 테스트를 위해 하나의 메탈 브러쉬(15)를 집전장치의 외곽 프레임에 연결한 것으로 다수의 철선을 꼬아 만든 메탈 브러쉬가 스테인리스 스틸 펀칭 플레이트와 연결되는 연장부(252)의 지상에 노출되는 일면과 접속하도록 구성된다.

이러한 구성에 따라, 급전장치에서 발생하는 자기장은 외곽으로 도로 밑으로 구비되는 스테인리스 스틸 펀칭 플레이트(250)에 의해 차폐되고, 스테인리스 스틸 펀칭 플레이트와 나사결합하는 연장부(252)와 메탈 브러쉬(Metal Brush)(15)와 전기적으로 접촉되게 됨으로서 집전장치 또한 차폐된다.

따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 차폐장치가 전체적으로 하나의 폐 루프 구조를 형성토록 함으로서 집전부와 급전부에서 발생하는 불요 자기장이 일정한 거리 공간에서 벗어나지 못하도록 하는 구조를 형성하므로 차량 집전부의 메탈 브러쉬 측면과 도로 급전부의 스테인리스 스틸 펀칭 플레이트가 맞닿는 것과 동시에 불요 자기장은 이 구조 속에 갇힌 구조로 구성된다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 집전장치 및 급전장치의 자기장 차폐 구조의 일 예에 대한 도면이다.

도면을 참조하면, 차량의 측면에 부착된 메탈 브러쉬(150)와 도로밑에 일면이 매설되고 다른 일면이 노출되는 연장부(252)가 도시되어 있다. 여기서, 메탈 브러쉬(150)를 다수개 부착하는 것은 노출된 연장부(252)의 폭이 50mm 정도로 좁아 주행중인 차량의 경우 메탈 브러쉬(150)와의 접촉이 유지되기 어렵기 때문이다. 따라서, 수개의 메탈 브러쉬(150)를 부착하여 차량의 주행방향이 어긋나도 계속적으로 연장부(252)와의 접촉을 유지하도록 한다.

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 발명과 기술사상과 다음에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 온라인전기자동차 집전구조의 듀얼타입 전환에 대한 급전선로 및 집전장치의 자기장 차폐 방법을 도식화해서 보여 주는 정면도및 측면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 온라인전기자동차 집전장치 자기장 차폐 구조 개략도이다.

도 4는 본 발명에 따른 집전장치 및 급전장치의 자기장 차폐 구조 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다.

도 5 및 도 6은 집전장치 및 급전장치의 자기장 차폐 구조 실제 적용 사진 및 이를 확대한 사진이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 집전장치 및 급전장치의 자기장 차폐 구조의 일 예에 대한 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 집전부 150 : 메탈 브러쉬

200 : 급전부 250 : 스테인리스 스틸 펀칭 플레이트

252 : 연장부

Claims (19)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 온라인 전기자동차의 자기장 차폐장치로서,

   차량의 집전부의 양측에 구비되어 도로상에 노출된 급전부의 자기장 차폐수단과 일단이 접속되며 하나이상의 꼬인철선으로 구성되는 메탈 브러쉬

   를 포함하되,

   상기 메탈 브러쉬는,

   차량의 주행방향이 어긋나도 상기 자기장 차폐수단과의 접속상태가 유지되도록 차량의 양측에서 각각 폭 방향으로 복수개가 배치되는

   온라인 전기자동차용 자기장 차폐장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 메탈 브러쉬는, 200 mm의 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 온라인 전기자동차용 자기장 차폐장치.
10. 제 8 항에 있어서,

    상기 메탈 브러쉬는,

    차량의 양측면에 각각 구비되는 브러쉬 브라켓과 나사결합하는 것을 특징으로 하는 온라인 전기자동차용 자기장 차폐장치.
11. 온라인 전기자동차의 자기장 차폐장치로서,

    도로밑에 매설되며, 급전부의 양측으로 소정거리 이격되어 상기 급전부에서 발생하는 자기장을 차폐하는 스테인리스 스틸 펀칭 플레이트;

    도로밑에 일면이 매설되어 상기 스테인리스 스틸 펀칭 플레이트와 연결되고, 다른 일면이 도로상부에 노출되어 평행한 레일형태를 형성하는 연장부; 및,

    차량의 집전부의 양측에 구비되고 상기 연장부와 일단이 접속되며, 지면을 향한 하나이상의 꼬인철선으로 구성되는 메탈 브러쉬를 포함하되,

    상기 메탈 브러쉬는,

    차량의 주행방향이 어긋나도 상기 자기장 차폐수단과의 접속상태가 유지되도록 차량의 양측에서 각각 폭 방향으로 복수개가 배치되는

    온라인 전기자동차용 자기장 차폐장치.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 급전부는,

    인버터와 연결되어 전력을 전달하는 급전선; 및,

    상기 급전선이 내측으로 구비되는 급전 페라이트

    를 포함하는 것을 특징으로 하는 온라인 전기자동차용 자기장 차폐장치.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 스테인리스 스틸 펀칭 플레이트는,

    가로 5900mm, 세로 1000mm 및 두께 3mm를 가지는 것을 특징으로 하는 온라인 전기자동차용 자기장 차폐장치.
14. 제 11 항에 있어서,

    상기 스테인리스 스틸 펀칭 플레이트는,

    상기 급전부의 중심으로부터 양쪽으로 1327mm 떨어진 위치에 세로방향으로 설치되는 것을 특징으로 하는 온라인 전기자동차용 자기장 차폐장치.
15. 제 11 항에 있어서,

    상기 스테인리스 스틸 펀칭 플레이트는, 다수의 천공형상을 가지는 것을 특징으로 하는 온라인 전기자동차용 자기장 차폐장치.
16. 제 11 항에 있어서,

    상기 연장부는,

    도로상으로 노출된 일면은 폭 50mm 및 두께 20mm를 가지는 것을 특징으로 하는 온라인 전기자동차용 자기장 차폐장치.
17. 제 11 항에 있어서,

    상기 스테인리스 스틸 펀칭 플레이트 및 연장부는 서로 나사결합하는 것을 특징으로 하는 온라인 전기자동차용 자기장 차폐장치.
18. 제 11 항에 있어서,

    상기 메탈 브러쉬는, 200 mm의 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 온라인 전기자동차용 자기장 차폐장치.
19. 제 11 항에 있어서,

    상기 메탈 브러쉬는,

    차량의 양측면에 각각 구비되는 브러쉬 브라켓과 나사결합하는 것을 특징으로 하는 온라인 전기자동차용 자기장 차폐장치.

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