KR101316024B1 - 전기차량의 비접촉 자기유도식 집전모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비접촉 자기유도식 전기차량의 집전모듈에 관한 것으로, 특히 서로 반대방향으로 엇갈리게 편심되어 센터코어부(32)상에 교대로 반복하여 설치된 2개의 코일부(41,42)들을 복수조로 구비하고, 상기 2개의 코일부(41,42)중 코어 바닥플레이트(31)에 인접한 코일부(41)들은 모두 사이드 코어부(33)로 갈수록 코어 바닥플레이트(31)와의 간격(S1)이 점차 증가하도록 변형되고, 다른 코일부(42)는 사이드 코어부(34)쪽으로 갈수록 코어 바닥플레이트(31)와의 간격(S2)이 감소하도록 변형되어 하나의 층을 이루는 2개의 코일부(41,42)들의 인덕턴스들을 균일하게 셋팅할 수 있게 한 것이다.

Description

전기차량의 비접촉 자기유도식 집전모듈{Power pick-up Module in a non-contact power transmission typed electric vehicle}

본 발명은 전기차량의 비접촉 자기유도식 집전모듈에 관한 것이다. 특히 본 발명은 집전모듈의 2차코일 배열구조(arrangement of power pick-up coils)에 관한 것이다.

비접촉 자기유도식 급전 전기차량은, 아래의 특허문헌 1 및 2에 기재된 것이 알려져 있다. 특허문헌 1과 특허문헌 2에 개시된 통상의 비접촉 자기 유도식 급전 전기 차량의 비접촉 자기 유도식 급전 시스템을 개략적으로 나타내면 도 1에 도시된 바와 같다.
이러한 종래의 비접촉 자기 유도식 급전 전기차량은, 도 1에 도시된 바와 같이, 차량이 주행하는 노면에 설치된 급전모듈(100)로부터 전력을 집전하기 위한 집전모듈(200)를 구비하고 있다. 집전모듈(200)는 급전모듈(100)의 1차코일(110)과 자기유도에 의해 1차코일(110)로부터 유도전력을 집전하는 2차코일(210)을 구비한다.
(특허문헌 1) KR10-0944113 B1
(특허문헌 2) JP3482772 B2

이러한 종래의 집전모듈(200)는 도 2의 (a) 및 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 'E'자형 코어(220)의 중앙코어부(221)의 둘레에 2차코일(210)이 단일의 루프로 권취된 구조를 가진다. 이러한 2차코일 배열구조에 의하면, 전기차량이 주행중에서 곡형 주행로를 통과하면서 집전모듈이 급전라인의 중심위치에서 좌/우로 벗어나면 2차코일에서의 집전효율이 급격히 낮아지고, 1차코일과 근접한 위치에 있는 2차코일 부분에만 집전전력이 집중됨으로써 내압이 증가하는 문제점이 있었다.

또한, 전기차량이 복수개의 집전모듈을 구비하고, 각 집전모듈마다 일정한 규정 출력을 낼 수 있도록 하기 위하여 각 집전모듈의 2차코일의 각 층간 인덕턴스를 균일하게 조정하여야 하는 데, 종래의 집전모듈은 2차코일(210)과 코어(220)의 바닥플레이트 (222)간의 거리가 불일정하여 각 층간 인덕턴스가 불균일해지고, 그에 따라 각 집전모듈마다 규정출력을 조정하기가 어려운 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 급전모듈에 대한 중심위치에 변화가 있더라도 집전효율을 유지할 수 있는 비접촉 자기유도식 전기차량의 집전모듈을 제공함에 목적이 있다.

또한 본 발명은 2차코일의 각 층간 인덕턴스를 균일하게 조정할 수 있는 2차코일의 배열을 가진 비접촉 자기유도식 전기차량의 집전모듈을 제공함에 다른 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

코어 바닥플레이트의 중앙에서 세로로 직립연장된 센터코어부와, 상기 센터코어부의 양측에 일정한 간격을 두고 서로 대향하게 배치된 1쌍의 사이드 코어부로 이루어진 단면 'E'자형 코어부재; 상기 코어부재의 센터코어부의 둘레에 루프를 형성하도록 권취된 집전코일부를 포함한 전기차량의 비접촉 자기유도식 집전모듈에 있어서,

상기 집전코일부는 하나의 루프를 이루고 루프의 중심이 상기 센터코어부에 대하여 한쪽으로 소정거리만큼 편심되어 설치되는 제1코일부;와

상기 제1코일부의 루프와는 반대방향으로 편심되게 상기 센터코어부에 설치되는 제2코일부로 이루어지고,

상기 제1코일부와 제2코일부는 상기 코어 바닥플레이트에서 센터코어부의 길이방향을 따라 복수개가 교대로 반복하여 적층되어 설치되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 제1코일부는, 센터코어부에서 사이드 코어부쪽으로 갈수록 코어 바닥플레이트와의 간격이 점차 더 벌어지도록 변형되고,

상기 제2코일부는 센터코어부에서 사이드 코어부쪽으로 갈수록 코어 바닥플레이트와의 간격이 점차 더 좁아지도록 변형된 것에 특징이 있다.

그리고, 상기 제1코일부와 제2코일부는 각각 매칭 커패시터가 연결되어 개별적으로 공진주파수로 매칭할 수 있도록 된 것에 특징이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같이 센터코어부의 길이방향을 따라 복수개가 교대로 반복하여 복수의 층으로 적층된 집전코일부가 루프의 중심이 상기 센터코어부에 대하여 한쪽으로 소정거리만큼 편심되어 설치되는 제1코일부와, 상기 제1코일부와 다른 별개의 루프를 이루고 루프의 중심이 상기 센터코어부에 대하여 상기 제1코일부와는 반대방향으로 편심되어 설치되는 제2코일부;로 이루어지는 구조를 가짐으로써 주행중에 집전모듈이 급전라인의 중심위치에서 좌우로 벗어나더라도 안정적으로 집전할 수 있게 된다.

또한 본 발명은 코어 바닥플레이트 쪽에 인접한 제1코일부는 사이드 코어부측 방향으로 갈수록 코어 바닥플레이트에서 점차 간극이 벌어지도록 변형되고, 제2코일부는 사이드코어부측으로 갈수록 제1코일부와 반대방향으로 코어 바닥플레이트에서 점차 간극이 좁아지도록 변형된 구조를 가짐으로써, 2차코일들이 코어 바닥플레이트에 대한 위치편차를 조정하여 각 층간 인덕턴스를 균일하게 조정할 수 있게 된다.

도 1은 비접촉 자기유도식 전기차량의 개략도,
도 2는 종래기술에 따른 집전모듈의 개략적인 구성을 도시한 도면으로서,
(a)는 횡단면도이고,
(b)는 도 2의 (a)의 'X-X'선을 따라 도시한 종단면도이며,
도 3은 본 발명에 따른 집전모듈의 개략적인 구성을 도시한 횡단면도이고
도 4는 도 3의 'Y-Y'선을 따라 절단하여 도시한 종단면도,
도 5는 본 발명에 따른 집전모듈의 개략적인 회로도이다.

이하, 본 발명에 따른 비접촉 자기유도식 전기차량의 집전모듈의 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.

비접촉 자기유도식 전기차량의 집전모듈(20)은 도 1에 도시된 종래의 집전모듈(200)과 마찬가지로, 전기차량의 차체 저면에 지면의 급전모듈(100)과 대향하게 설치된다.

상기 본 발명에 따른 집전모듈(20)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 'E'자형 코어부재(30)와, 상기 코어부재(30)에 복수층으로 적층된 집전코일부(40)로 이루어진다.

상기 코어부재(30)는 지면과 수평으로 배치된 코어 바닥플레이트(31)와, 코어 바닥플레이트의 중앙에서 지면을 향하여 세로로 직럽 연장된 센터코어부(32)와, 상기 센터코어부(32)의 양측에 일정한 간격을 두고 서로 대향하게 배치된 1쌍의 사이드 코어(33,34)부로 이루어진다. 이하 설명의 편의를 위하여, 도 3의 좌측의 사이드 코어부를 좌측 사이드 코어부(33), 우측의 사이드 코어부를 우측 사이드 코어부(34)로 지칭한다.

상기 코어부재(30)에 설치된 집전코일부(40)는 상기 센터 코어부(32)의 길이방향을 따라 교대로 반복하여 서로 적층되는 복수개의 제1코일부(41)와 복수개의 제2코일부(42)로 구성된다.

그리고, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1코일부(41)는 센터코어부(32)에서 좌측 사이드 코어부(33)쪽으로 편심되어 배치되고, 제2코일부(42)는 제1코일부(41)와는 반대방향, 즉 우측 사이드 코어부(34)쪽으로 편심되어 배치된다.

그리고 적층된 복수개의 제1코일부(41)와 제2코일부(42)들 사이에 절연지(도시생략)를 개재하여 서로 절연되게 되어 있다.

상기한 바와 같이, 집전코일부(40)를 센터코어부(32)에 대하여 서로 반대방향으로 편심되게 배치된 제1코일부(41)와 제2코일부(42)로 구성함으로써 전기차량이 주행중 급전라인에서 이탈하더라도 편심된 제1코일부(41) 또는 제2코일부(42)중 어느 하나의 코일부를 통하여 집전하게 되므로 안정적인 집전을 할 수 있게 된다.

그리고, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 집전코일부(40)의 제1코일부(41)는, 센터코어부(32)에서 좌측 사이드 코어부(33)쪽으로 갈수록 코어 바닥플레이트(31)와의 간격(S1)이 점차 더 벌어지도록 변형되고, 상기 제2코일부(42)는 제1코일부(41)의 변형방향과는 반대방향으로 변형된다. 즉 제2코일부(42)는 센터코어부(32)에서 우측 사이드 코어부(34)쪽으로 갈수록 코어 바닥플레이트(31)와의 간격(S2)이 점차 더 좁아지도록 변형된다.

제1코일부(41)와 제2코일부(42)를 상기한 바와 같이 변형함으로써 서로 엇갈리게 배치된 제1코일부(41)와 제2코일부(42)의 각각의 인덕턴스값을 균일하게 셋팅할 수 있게 된다.

또한 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 집전코일부의 제1코일부(41)와 제2코일부(42)는 각각의 매칭 커패시터와 연결된다. 이로써 집전코일부(40)의 출력을 규정값으로 조정하는 것이 용이해진다. 즉, 도 4 및 도 5의 회로도로 도시된 바와 같이, 상기 복수개의 제1코일부(41)는 제1매칭 커패시터(45)를 통하여 정류기(47)에 연결되고, 상기 복수개의 제2코일부(42)는 제2매칭 커패시터(46)을 통하여 별도의 정류기(48)에 연결된다. 이러한 제1코일부와 제1매칭 커패시터를 통하여 매칭된 후 정류기를 거친 출력과, 제2코일부와 제2매칭 커패시터를 통하여 매칭된 후 정류기를 거친 출력은 레귤레이터(50)에서 조정되어 축전지 또는 구동부에 제공된다.

이상에서는 급전모듈의 급전코일이 지면에 매설되어 설치되고, 차량에 설치된 집전모듈은 차량의 바닥에 지면을 향하여 수평으로 설치된 경우에 대하여 설명하였으나, 급전모듈의 급전코일을 도로의 가장자리에 수직으로 설치되는 경우에는 본 발명의 집전모듈은 동일한 구조로, 도로 가장자리에 수직으로 설치된 급전코일에 대향하게 차량의 측면에 세로로 설치될 수도 있다.

100: 급전모듈 20: 집전모듈
30: 'E'자형 코어부재 31: 코어 바닥플레이트
32: 센터코어부 33: 좌측 사이드 코어부
34: 우측 사이드 코어부 40: 집전코일부
41: 제1코일부 42: 제2코일부
S1: 제1코일부와 코어 바닥플레이트와의 간격
S2: 제2코일부와 코어 바닥플레이트와의 간격

Claims (3)

1. 코어 바닥플레이트의 중앙에서 세로로 직립연장된 센터코어부와, 상기 센터코어부의 양측에 일정한 간격을 두고 서로 대향하게 배치된 1쌍의 사이드 코어부로 이루어진 단면 'E'자형 코어부재; 상기 코어부재의 센터코어부의 둘레에 루프를 형성하도록 권취된 집전코일부를 포함하고,
   상기 집전코일부는 하나의 루프를 이루고 루프의 중심이 상기 센터코어부에 대하여 한쪽으로 편심되어 설치되는 제1코일부;와 상기 제1코일부의 루프와는 반대방향으로 편심되게 상기 센터코어부에 설치되는 제2코일부로 이루어지고, 상기 제1코일부와 제2코일부는 상기 코어 바닥플레이트에서 센터코어부의 길이방향을 따라 복수개가 교대로 반복하여 적층되어 설치되는 전기차량의 비접촉 자기유도식 집전모듈에 있어서,
   상기 제1코일부는, 센터코어부에서 사이드 코어부쪽으로 갈수록 코어 바닥플레이트와의 간격이 점차 더 벌어지도록 변형되고,
   상기 제2코일부는 센터코어부에서 사이드 코어부쪽으로 갈수록 코어 바닥플레이트와의 간격이 점차 더 좁아지도록 변형된 것을 특징으로 하는 전기차량의 비접촉 자기유도식 집전모듈.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1코일부와 제2코일부에는 각각 매칭 커패시터가 연결되어 개별적으로 공진주파수로 매칭할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 전기차량의 비접촉 자기유도식 집전모듈.

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