KR101364185B1

KR101364185B1 - 루프형태의 전자파 차폐장치

Info

Publication number: KR101364185B1
Application number: KR1020110097192A
Authority: KR
Inventors: 김정호; 조동호; 박성욱; 안승영; 전양배; 김은정; 류지윤; 김미주; 강덕수; 변정건
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2011-09-26
Filing date: 2011-09-26
Publication date: 2014-02-20
Also published as: KR20130033234A

Abstract

본 발명은 루프형태의 전자파 차폐장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자기장 차폐를 위한 루프에 있어서, 그 루프를 관통하는 페라이트(ferrite) 코어를 적용한 루프형태의 전자파 차폐장치에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 자기장 차폐를 위한 루프에 있어서, 그 루프를 관통하는 페라이트(ferrite) 코어를 적용하여 적은 전류로 상쇄 자기장을 크게 만들 수 있도록 함으로써, 급집전 장치간 발생하는 대전력 누설 자기장을 적은 전류로도 효과적으로 차단할 수 있도록 하는, 루프형태의 전자파 차폐장치를 제공한다.

Description

루프형태의 전자파 차폐장치{LOOP TYPE EMF SHIELDING APPARATUS}

본 발명은 루프형태의 전자파 차폐장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자기장 차폐를 위한 루프에 있어서, 그 루프를 관통하는 페라이트(ferrite) 코어를 적용한 루프형태의 전자파 차폐장치에 관한 것이다.

전자 기기, 의료기기, 전기 자동차, 전차 등과 같이 전기를 동력원으로 구동 및 동작하는 기기들의 전력은 지금까지 전력선을 사용하여 전달 받았다. 그러나 이러한 전력선의 사용은 기기의 이동성을 저해 하거나 위치적 제약을 수반하였다. 따라서, 이를 극복하기 위하여 전자기 유도 방식, 주파수 공진 방식, radiation 방식 등과 같은 무선전력 전송 장치를 개발하였다.

이러한 무선 전력 전송 장치는 전자기유도 현상, 자기공명현상 및 RF 대역 송수신 안테나 간의 radiation 성질을 이용하여 전력을 전달하는 것으로 전력 전달시 높은 전자파를 발생시킨다. 이러한 전자파는 전자기기의 오동작과 인체를 영향을 줄 수 있어 각 나라 별로 법규를 정하여, 그 발생되는 자기장이나 전기장의 세기를 규제하여 전자파의 세기를 규제하고 있다.

이러한 전자파 차폐를 위하여, 종래 사용되고 있는 전자파 차폐 루프는 도 1과 같이 단순히 금속 와이어 양끝단을 전기적으로 결합하여 루프 형태로 만들어 사용하는 것으로, 전기장치(110)에서 수 Hz ~ 수백 Hz 주파수 대역의 자기장(130) 발생 시 차폐하고자 하는 부위에 이러한 루프형태의 코일(120)을 장착하여 자기장 발생을 억제하게 된다. 즉, 전자파 발생 부위에 루프형태의 차폐코일(120)을 장착하면, 루프를 통과하는 자속(magnetic flux)(130) 의하여 자기장을 억제하는 방향의 전류가 유도되어 기존의 자기장을 상쇄한다.

그러나 수 kW 이상 급의 대전력 자기장을 막기 위해서는 루프에 흐르는 전류도 매우 커야 하는데, 그러려면 루프형태의 차폐장치 자체가 윈래의 자기장을 만드는 장치(급집전장치)만큼 커져야 하는 어려운 점이 있다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 자기장 차폐를 위한 루프에 있어서, 그 루프를 관통하는 페라이트(ferrite) 코어를 적용하여 적은 전류로 상쇄 자기장을 크게 만들 수 있도록 함으로써, 급집전 장치간 발생하는 대전력 누설 자기장을 적은 전류로도 효과적으로 차단할 수 있도록 하는, 루프형태의 전자파 차폐장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전자파를 차폐하기 위한 장치는, 전기장치의 전자파 발생 부위에 설치되는 루프형태의 차폐코일; 상기 차폐코일의 특정 위치에 설치되어, 전기장치에서 발생하는, 차단하고자 하는 자기장이 가진 주파수 대역에서도 상기 차폐코일에 기 설정된 수치범위 내의 임피던스를 걸리도록 하는 커패시터; 및 상기 루프형태의 차폐코일을 관통하도록 설치된 페라이트(ferrite) 코어를 포함한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 이동체에 자기유도방식으로 전력을 공급하는, 전자파 차폐기능을 갖춘 급전장치는, 이동체 진행방향을 따라 직렬로 배치된 하나 이상의 자극을 구비한 급전코어; 이동체 진행방향을 따라 상기 급전코어의 서로 이웃하는 자극이 다른 극성을 갖도록 배치되는 급전선; 상기 급전코어의 누설 전자파 발생 부위에 설치되는 루프형태의 차폐코일; 상기 차폐코일의 특정 위치에 설치되어, 상기 급전장치에서 발생하는, 차단하고자 하는 자기장이 가진 주파수 대역에서도 상기 차폐코일에 기 설정된 수치범위 내의 임피던스를 걸리도록 하는 커패시터; 및 상기 루프형태의 차폐코일을 관통하도록 설치된 페라이트(ferrite) 코어를 포함한다.

상기 자극의 이동체 진행방향에 수직인 단면은 'I' 자 형상이고, 상기 급전선은 상기 I자 형상의 양측을 통과하는 것일 수 있다.

상기 급전코어는, 이동체 진행방향을 따라 직렬로 배치된 하나 이상의 자극을 구비한 급전모듈이 이동체 진행방향을 따라 직렬로 열을 이루도록 배치된 형태일 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 이동체에 자기유도방식으로 전력을 공급하는, 전자파 차폐기능을 갖춘 급전장치는, 이동체 진행방향과 평행하고 서로 나란한 다수의 자극을 구비한 급전코어; 이동체 진행방향에 수직인 면에서 상기 급전코어의 서로 이웃하는 자극이 다른 극성을 갖도록 이동체 진행방향을 따라 연장되는 급전선; 상기 급전코어의 전자파 발생 부위에 설치되는 루프형태의 차폐코일; 상기 차폐코일의 특정 위치에 설치되어, 상기 급전장치에서 발생하는, 차단하고자 하는 자기장이 가진 주파수 대역에서도 상기 차폐코일에 기 설정된 수치범위 내의 임피던스를 걸리도록 하는 커패시터; 및 상기 루프형태의 차폐코일을 관통하도록 설치된 페라이트(ferrite) 코어를 포함한다.

상기 자극의 이동체 진행방향과 수직인 단면은 'U'자형의 형태를 가지고, 상기 급전선은 상기 U자형 자극 내부에 이동체 진행방향에 평행하게 배치될 수 있다.

상기 자극의 이동체 진행방향과 수직인 단면은 두 개의 'U'자가 좌우로 인접한 형태를 가지고, 상기 급전선은 상기 각 U자형 자극 내부에 이동체 진행방향에 평행하게 배치될 수 있다.

상기 급전코어는, 이동체 진행방향과 평행하고 서로 나란한 다수의 자극을 구비한 급전모듈이 이동체 진행방향을 따라 직렬로 배치된 형태일 수 있다.

상기 루프형태의 차폐코일은, 이동체 진행경로 좌우에, 누설전자파가 루프안으로 수용되도록 설치될 수 있다.

상기 루프형태의 차폐코일은, 이동체 진행경로 좌우에, 지면과 수직하도록 지면 위에 설치될 수 있다.

상기 루프형태의 차폐코일은, 이동체 진행경로 좌우에, 지면과 수직하도록 지면 아래 급전장치 좌우측에 설치될 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 이동체의 진행경로를 따라 설치된 급전장치로부터 자기유도방식으로 전력을 공급받으면서 전자파 차폐기능을 갖는, 이동체에 설치된 집전장치는, 이동체 하단에 급전장치와 일정간격 이격되어 설치되는 집전코어; 급전장치로부터 유도된 유도전류가 흐르도록 상기 집전코어에 루프형태로 설치된 집전코일; 상기 유도전류에 의한 전자파 발생 부위에 설치되는 루프형태의 차폐코일; 상기 차폐코일의 특정 위치에 설치되어, 상기 집전장치에서 발생하는, 차단하고자 하는 자기장이 가진 주파수 대역에서도 상기 차폐코일에 기 설정된 수치범위 내의 임피던스를 걸리도록 하는 커패시터; 및 상기 루프형태의 차폐코일을 관통하도록 설치된 페라이트(ferrite) 코어를 포함한다.

상기 차폐코일은, 이동체 하부의 좌우에, 누설전자파가 루프안으로 수용되도록 설치될 수 있다.

상기 차폐코일은, 전자파 차폐 기능을 작동시키지 않는 경우, 회전축을 중심으로 들어올려 이동체 하부면과 평행하게 위치하도록 할 수 있다.

상기 차폐코일은, 전자파 차폐 기능을 작동시키지 않는 경우, 지면에 수직인 방향으로 들어올려 차량 내부에 위치시킬 수 있다.

본 발명에 의하면, 자기장 차폐를 위한 루프에 있어서, 그 루프를 관통하는 페라이트(ferrite) 코어를 적용하여 적은 전류로 상쇄 자기장을 크게 만들 수 있도록 함으로써, 급집전 장치간 발생하는 대전력 누설 자기장을 적은 전류로도 효과적으로 차단할 수 있도록 하는, 루프형태의 전자파 차폐장치를 제공하는 효과가 있다.

도 1은 종래의 루프형태의 전자파 차폐코일을 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른, 페라이트 코어를 구비하는 루프형태의 전자파 차폐장치를 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 루프형태의 전자파 차폐장치를 I형 급전장치에 적용한 실시예를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 루프형태의 전자파 차폐장치를 W형 급전장치에 적용한 실시예를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 루프형태의 전자파 차폐장치를 차량에 적용한 일 실시예로서, 그 측면도를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명에 따라 페라이트 코어를 적용한 차폐루프와 종래의 차폐루프에 대하여, 각각에 있어서의 상쇄 자기장 발생 크기를 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면.
도 7은 본 발명에 따라 차량에 적용한 전자파 차폐루프의 위치를 변화시킬 수 있도록 구성한 일 실시예로서, 그 정면도를 나타내는 도면.
도 8 본 발명에 따라 차량에 적용한 전자파 차폐루프의 위치를 변화시킬 수 있도록 구성한 다른 실시예로서, 그 정면도를 나타내는 도면.

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 2는 본 발명에 따른, 페라이트 코어를 구비하는 루프형태의 전자파 차폐장치를 도시한 도면이다.

도면을 참조하면, 전기장치(210)에서 발생하는 자기장(230)을 상쇄하기 위한 전자파 차폐장치(220)는, 차폐 루프(221)와 이 루프를 관통하도록 설치된 페라이트(ferrite) 코어(222) 및 커패시터(223)를 구비한다.

도 1과 같이 금속 와이어 양끝 단을 전기적으로 결합한 루프를 자기장이 발생하는 부위에 위치시키면, 루프를 관통하는 자속(magnetic flux)에 의하여 루프를 관통하는 자기장을 저감시키는 방향의 전류가 유도된다. 이러한 전류는 루프의 임피던스(impedance)가 낮을수록 크게 발생하여 자기장의 세기를 현저히 저감시킨다.

즉, 자속(230)이 루프(221)를 지나게 되면, 수학식 1과 같이 자속의 시간 변화에 비례하는 전압(V)이 유도가 되고, 루프의 턴수가 많아지면 그만큼 유도 전압도 커지게 된다.

도 1과 같이 만들어진 루프(120)에는 물리적으로 인덕턴스(inductance)라는 전기적 특성을 가지게 되고, 이러한 인덕턴스는 주파수가 높아짐에 따라 주파수에 비례하여 루프(120)의 임피던스를 높이게 된다.

이는 다음의 수학식 3 및 수학식 4에 의해 설명된다.

여기서 Z는 루프의 임피던스, |Z|는 임피던스의 크기, L은 루프의 인덕턴스, R은 루프의 저항을 나타내며,

는

(f는 주파수)를 나타낸다.

이에 따라서, 높은 주파수의 자기장이 루프를 통과하는 경우에는 관통한 자속(magnetic flux)(130)에 의하여 유도되는 전류가 작아지게 되어 자기장의 차폐효과가 현저히 감소한다. 이를 보완하고자 하면 루프의 크기를 작게 만들어 인덕턴스를 작게 만들어야 하나, 그럴 경우는 루프의 크기에 제약이 따르며, 또한 많은 루프를 만들어 장착해야 하는 문제점을 수반하게 된다.

도 2에 도시한 도면(200)과 같이 전자파 차폐장치(220)로서 금속 와이어의 양 끝 단에 커패시터(223)를 직렬로 연결한 루프(221)를 만들면, 루프의 임피던스를 줄일 수 있게 된다. 이때 루프의 임피던스 Z 및 임피던스의 크기 |Z|는 수학식 5 및 수학식 6과 같이 표시된다.

여기서, 커패시터의 커패시턴스(capacitance)와 직렬 연결된 루프(220)의 인덕턴스에 의하여 L-C 직렬 공진을 발생시켜, 낮은 임피던스를 가진 루프를 확보하는 것이 가능하게 된다. 즉

를 만족하는 공진주파수

에서, 루프 임피던스는 수학식 7과 같이 최소값이 된다.

즉, 커패시터의 크기를 적절히 조절하면, 원하는 주파수 대역, 즉 전기장치(210)에서 발생하는, 차단하고자 하는 자기장(230)이 가진 주파수 대역에서 낮은 임피던스를 얻게 된다. 따라서, 루프의 크기에 관계없이 적절한 크기의 커패시터(223)를 사용함으로서 다양한 주파수 대역에서 높은 차폐효과를 가진 루프의 제작이 가능하게 된다.

결국 커패시터의 크기 C를 조절하여 임피던스 Z를 조절하고, 수학식 2에 따라 I를 조절할 수 있게 되는 것이다.

I는 새로운 자속 φ_loop를 만들고, 전술한 자속 φ와 상쇄가 된다. 새로운 자속 φ_loop는 I에 비례한다. 즉 φ _loop ∝I 이다.

한편, 전기자동차의 급전장치와 집전장치와 같이 수 kW 이상 급의 대전력 자기장을 막기 위해서는 루프에 흐르는 전류도 매우 커야 하는데, 그러기 위해서는 루프형태의 차폐장치 자체가 윈래의 자기장을 만드는 장치 (급집전장치)만큼 커져야 하는 어려운 점이 있다.

B=μH 식에서 보는 바와 같이, 자속밀도 B는 자기장 H와 μ에 비례하므로, μ 값이 큰(약 2500 내외) 페라이트(ferrite) 코어를 차폐루프에 관통하도록 설치하면 같은 I에 대해서 발생되는 상쇄 자속의 양이 많아지게 된다. 따라서 루프에 의해 발생되는 자속을 유지한다고 보면 적은 전류(I)를 흐르게 해도 되므로, Z를 조절하여 전류 I를 줄일 수 있다.

I를 줄이면, 루프의 케이블이나 회로가 가지는 내전류가 낮아도 되므로, 더 얇은 케이블을 사용할 수도 있고, 내전류가 낮은 저렴한 부품을 사용할 수도 있게 되어 비용을 줄일 수 있게 되는 장점이 있다..

도 3은 본 발명에 따른 루프형태의 전자파 차폐장치를 I형 급전장치에 적용한 실시예를 나타낸 도면이다.

급전장치는 이동체에 자기유도방식으로 전력을 공급하며, 집전장치는 이동체에 부착되어 급전장치로부터 자기유도방식으로 전력을 집전하여 배터리 등을 충전하도록 하는 장치이다. 본 도면에는 I형 급전장치 및 이로부터 전력을 집전하는 집전장치의 평면도(31), 측면도(32) 및 정면도(33)가 단면도 형태로 도시되어 있다.

본 도면은 I형 급전장치의 일 실시예로서, 급전장치가 도로(1)에 매설된 경우를 나타낸다.

I형 급전장치는 이동체 진행방향을 따라 직렬로 다수 배치된 자극(312)을 구비한 급전코어(311), 이동체 진행방향을 따라 상기 급전코어의 서로 이웃하는 자극(312)이 다른 극성을 갖도록, 즉 N극과 S극이 교대로 발생하도록 배치되는 급전선(320)을 포함한다. 본 도면의 실시예의 경우 두 급전선(320)에는 서로 반대방향의 전류가 흐르게 되며, 이에 따라 측면도(32)에 도시된 바와 같이 연속되는 자극(312)들 위쪽으로 서로 반대방향의 자기장(10)이 발생함으로써 N극과 S극이 교대로 발생하게 된다. 이와 같은 방식으로 그 위를 주행하는 이동체에 자기유도방식으로 전력을 공급하게 되며, 집전장치(340)는 이로부터 전력을 집전하게 된다. 'I형'이라 함은 정면도(33)에 도시된 바와 같이 자극(312)의 단면이 'I'자형을 이루기 때문이다. 물론 이로부터 약간 변형되고 개선된 다른 형태도 충분히 가능하고, 이를 통칭하여 'I형'이라고 칭하기로 한다.

이러한 급전장치에서 발생하는 자기장 중 예를 들어 정면도(33)에 도시된 바와 같이 지면(1)을 벗어나는 전자파(11)는 차폐할 필요가 있다. 이를 위해 도 2에서 설명한 바와 같은, 자기장 차폐용 루프(331), 상기 루프형 차폐코일(331)의 특정 위치에 설치되어, 높은 주파수 대역에서도 상기 차폐코일(331)에 낮은 임피던스를 걸리도록 하는 커패시터(333) 및, 그 루프(331)를 관통하도록 설치된 페라이트 코어(332)를 구비하는 전자파 차폐장치(330)를 지면 좌우측에 설치하여 바깥으로 벗어나는 전자파(11)를 차단할 수 있다. 설치의 실시예로서 편도 차선에서는 지면 좌우측에 설치될 수 있고, 양방향 차선에서는 중앙선 및 도로 측면에 설치될 수 있으나, 그 외에도 다양한 방법으로 설치가 가능하다. 예를 들어 정면도(33)에서 지면 내부를 통하여 누설되어 나가는 자기장(12)을 상쇄하기 위하여 지면 아래에 이와 같은 전자파 차폐장치(340)를 설치할 수도 있다. 다만 평면도(31) 및 측면도(32)에서는 편의상, 이와 같이 지면 아래에 설치되는 전자파 차폐장치(340)는 도시하지 아니하였고, 또한 편의상 커패시터(333)는 측면도(32)에만 도시하였다.

한편, 상기 급전코어는, 이동체 진행방향을 따라 직렬로 배치된 하나 이상의 자극을 구비한 급전모듈이 이동체 진행방향을 따라 직렬로 열을 이루도록 배치된 형태로 구성할 수도 있다. 즉, 자극을 구비한 급전코어가 모듈화 되어 각 모듈들을 직렬로 연결한 형태일 수도 있다.

도 4는 본 발명에 따른 루프형태의 전자파 차폐장치를 W형 급전장치에 적용한 실시예를 나타낸 도면이다.

본 도면에는 W형 급전장치 및 이로부터 전력을 집전하는 집전장치의 평면도(41), 측면도(42) 및 정면도(43)가 단면도 형태로 도시되어 있다.

본 도면은 W형 급전장치의 일 실시예로서, 도로(1)에 매설된 경우를 나타낸다.

W형 급전장치는 이동체 진행방향과 평행하고 서로 나란한 다수의 자극(412)을 구비한 급전코어(411), 이동체 진행방향에 수직인 면에서 상기 급전코어의 서로 이웃하는 자극이 다른 극성을 갖도록, 즉 N극과 S극이 교대로 발생하도록 이동체 진행방향을 따라 연장되는 급전선(420)을 포함한다. 본 도면의 실시예의 경우 정면도(43)에 도시된 바와 같이 두 급전선(420)에는 서로 반대방향의 전류가 흐르게 되며, 또한 정면도(43)에 도시된 바와 같이 이동체 진행방향과 평행하고 서로 나란하게 연장되는 자극(412)들에, 서로 반대방향의 자기장(20)이 발생함으로써 N극과 S극이 교대로 발생하게 된다. 이와 같은 방식으로 그 위를 주행하는 이동체에 자기유도방식으로 전력을 공급하게 되며, 집전장치(440)는 이로부터 전력을 집전하게 된다. 'W형'이라 함은 정면도(43)에 도시된 바와 같이 자극(412)을 포함하는 급전코어(411)의 단면이 'W'자형을 이루기 때문이다. 물론 이로부터 약간 변형되고 개선된 다른 형태도 충분히 가능하다. 예를 들어 정면도(43)에서 가운데 세워진 자극이 없어 양측에 세워진 두 개의 나란한 자극만이 있고 이에 따라 한 쌍의 N극 및 S극만 존재하도록 할 수도 있다. 이때의 형태는 'U'자형에 가까우나, 이를 통칭하여 'W형'이라고 칭하기로 한다. W형 급전장치는 상기 U형 급전장치의 급전코어를 이동체 진행방향에 나란하게 인접시켜 놓은 형태로 구성할 수도 있다.

이러한 급전장치에서도, 발생하는 자기장 중 예를 들어 정면도(43)에 도시된 바와 같이 지면(1)을 벗어나는 전자파(21)는 차폐할 필요가 있다. 이를 위해 도 2에서 설명한 바와 같은, 자기장 차폐용 루프(431), 상기 루프형 차폐코일(431)의 특정 위치에 설치되어, 높은 주파수 대역에서도 상기 차폐코일(431)에 낮은 임피던스를 걸리도록 하는 커패시터(433) 및, 그 루프(431)를 관통하도록 설치된 페라이트 코어(432)를 구비하는 전자파 차폐장치(430)를 지면 좌우측에 설치하여 바깥으로 벗어나는 전자파(21)를 차단할 수 있다. 설치의 실시예로서 편도 차선에서는 지면 좌우측에 설치될 수 있고, 양방향 차선에서는 중앙선 및 도로 측면에 설치될 수 있으나, 그 외에도 다양한 방법으로 설치가 가능하다. 예를 들어 정면도(43)에서 지면 내부를 통하여 누설되어 나가는 자기장을 상쇄하기 위하여 지면 아래에 이와 같은 전자파 차폐장치(440)를 설치할 수도 있다. 다만 평면도(41) 및 측면도(42)에서는 편의상, 이와 같이 지면 아래에 설치되는 전자파 차폐장치(440)는 도시하지 아니하였고, 또한 편의상 커패시터(433)는 측면도(42)에만 도시하였다.

한편, 상기 급전코어는, 이동체 진행방향과 평행하고 서로 나란한 다수의 자극을 구비한 급전모듈이 이동체 진행방향을 따라 직렬로 배치된 형태로 구성할 수도 있다. 즉, 자극을 구비한 급전코어가 모듈화 되어 각 모듈들을 직렬로 연결한 형태일 수도 있다.

도 5는 본 발명에 따른 루프형태의 전자파 차폐장치(520)를 차량(510)의 집전장치에 적용한 일 실시예로서, 그 측면도를 나타내는 도면이다.

도 3 및 도 4에서 집전장치(340,440)도 커패시터를 포함하는 루프형태의 전자파 차폐장치를 구비할 수 있다. 즉, 이동체 하단에 급전장치와 일정간격 이격되어 설치되는 집전코어와, 급전장치로부터 유도된 유도전류가 흐르도록 상기 집전코어에 루프형태로 설치된 집전코일을 포함한 집전장치에, 자기장 차폐용 루프(521), 상기 루프형 차폐코일(521)의 특정 위치에 설치되어, 높은 주파수 대역에서도 상기 차폐코일(521)에 낮은 임피던스를 걸리도록 하는 커패시터(523) 및, 그 루프(521)를 관통하도록 설치된 페라이트 코어(522)를 구비하는 하나 또는 다수의 전자파 차폐장치(520)를 구비할 수 있다.

도로에 매설된 급전장치 및 차량하부의 집전장치(미도시)로부터 발생되는 전자파 중 측면으로 누설되는 전자파(도 3의 누설자속(11), 도 4의 누설자속(21) 참조)를 자기장 차폐용 루프(521) 및 그 루프를 관통하도록 설치된 페라이트 코어(522)를 구비하는 전자파 차폐장치(520)에 의해 차폐시키게 된다. 차폐되는 원리는 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한 바와 같다.

도 6은 본 발명에 따라 페라이트 코어를 적용한 차폐루프와 종래의 차폐루프에 대하여, 각각에 있어서의 상쇄 자기장 발생 크기를 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이다.

급전장치(620)가 설치된 도로 위에 위치한 차량(610)의 하부에 집전장치(630)가 설치되어 있는 모습이 정면도로써 도시되어 있다. 좌측에는 자기장 차폐를 위한 루프(641)가 설치되어 있고, 우측에는 차폐루프(651)와, 이를 관통하는 페라이트 코어(652)가 설치되어 있다. 시뮬레이션 결과로서 도시된 바와 같이 페라이트 코어가 존재하는 경우에 그 상쇄 자기장이 크게 형성되어 차폐효과가 커지는 것을 볼 수 있다.

도 7은 본 발명에 따라 차량(710)에 적용된 차폐루프의 위치를 변화시킬 수 있도록 구성한 일 실시예로서, 그 정면도를 나타내는 도면이다.

급전장치가 매설된 도로(10) 위에 위치한 차량 하부에는 집전장치(720)가 설치되어 있고, 좌우에는 자기장 차폐루프(731)와 이를 관통하는 페라이트 코어(732), 상기 루프형 차폐코일(731)의 특정 위치에 설치되어, 높은 주파수 대역에서도 상기 차폐코일에 낮은 임피던스를 걸리도록 하는 커패시터(733)를 구비한 루프형태의 전자파 차폐장치(730)가 설치되어 있다. 이러한 루프형태의 전자파 차폐장치(730)는, 필요에 따라 지면에 수직인 상태로 내려와서 좌우로 빠져나가는 누설 자기장을 차폐하거나, 회전축(734)을 중심으로 하여 점선으로 도시된 위치로 들어 올려질 수도 있다. 특히 정차중에 있는 경우 등에는 주변에 사람들이 있을 수 있으므로 지면에 수직인 상태로 내려오게 하여 누설자기장을 차폐하고, 주행중에는 점선으로 도시된 위치로 들어 올려지도록 하는 방법을 채택할 수도 있다.

도 8은 본 발명에 따라 차량에 적용한 전자파 차폐루프의 위치를 변화시킬 수 있도록 구성한 다른 실시예로서, 그 정면도를 나타내는 도면이다.

도 8의 경우도 도 7의 경우와 같이 루프형태의 전자파 차폐장치(730)는, 필요에 따라 누설 자기장을 차폐하거나 또는 차폐하지 않도록 위치를 변화시킬 수 있도록 하는 형상을 나타낸다. 도 7의 경우와 달리 도 8의 경우는 차폐할 필요가 없을 경우, 그대로 평행하게 들어 올려지도록 하는 실시예를 나타낸다.

10: 지면
110,210: 전자파 발생 전기장치
120: 루프형태의 전자파 차폐장치
220: 페라이트 코어를 포함하는 루프형태의 전자파 차폐장치
221: 루프형태의 차폐코일 222: 페라이트 코어
130,230: 전자파
311: I형 급전장치의 급전코어 312: I형 급전장치의 자극
320: I형 급전장치의 급전선
330: 페라이트 코어를 포함하는 루프형태의 전자파 차폐장치
340: 집전장치
411: W형 급전장치의 급전코어 412: W형 급전장치의 자극
420: W형 급전장치의 급전선
430: 페라이트 코어를 포함하는 루프형태의 전자파 차폐장치
440: 집전장치
510: 차량
520: 페라이트 코어를 포함하는 루프형태의 전자파 차폐장치
521: 루프형태의 코일 522: 페라이트 코어
610: 차량
620: 급전장치
630: 집전장치 631: 집전장치 섀시(chassis)
641,651: 전자파 차폐 코일 652: 페라이트 코어
710,810: 차량 720,820: 집전장치
730,830: 페라이트 코어를 포함하는 루프형태의 전자파 차폐장치
731,831: 루프형태의 코일 732,832: 페라이트 코어
733,833: 커패시터 734: 회전축

Claims

전자파를 차폐하기 위한 장치로서,
전기장치의 전자파 발생 부위에 설치되는 루프형태의 차폐코일;
상기 차폐코일의 특정 위치에 설치되어, 전기장치에서 발생하는, 차단하고자 하는 자기장이 가진 주파수 대역에서도 상기 차폐코일에 기 설정된 수치범위 내의 임피던스를 걸리도록 하는 커패시터; 및
상기 루프형태의 차폐코일을 관통하도록 설치된 페라이트(ferrite) 코어
를 포함하는 루프형태의 전자파 차폐장치.
이동체에 자기유도방식으로 전력을 공급하는, 전자파 차폐기능을 갖춘 급전장치로서,
이동체 진행방향을 따라 직렬로 배치된 하나 이상의 자극을 구비한 급전코어;
이동체 진행방향을 따라 상기 급전코어의 서로 이웃하는 자극이 다른 극성을 갖도록 배치되는 급전선;
상기 급전코어의 누설 전자파 발생 부위에 설치되는 루프형태의 차폐코일;
상기 차폐코일의 특정 위치에 설치되어, 상기 급전장치에서 발생하는, 차단하고자 하는 자기장이 가진 주파수 대역에서도 상기 차폐코일에 기 설정된 수치범위 내의 임피던스를 걸리도록 하는 커패시터; 및
상기 루프형태의 차폐코일을 관통하도록 설치된 페라이트(ferrite) 코어
를 포함하는 전자파 차폐기능을 갖춘 급전장치.
청구항 2에 있어서,
상기 자극의 이동체 진행방향에 수직인 단면은 'I' 자 형상이고,
상기 급전선은 상기 I자 형상의 양측을 통과하는 것
을 특징으로 하는 전자파 차폐기능을 갖춘 급전장치.
청구항 2에 있어서,
상기 급전코어는,
이동체 진행방향을 따라 직렬로 배치된 하나 이상의 자극을 구비한 급전모듈이 이동체 진행방향을 따라 직렬로 열을 이루도록 배치된 형태인 것
을 특징으로 하는 전자파 차폐기능을 갖춘 급전장치.
이동체에 자기유도방식으로 전력을 공급하는, 전자파 차폐기능을 갖춘 급전장치로서,
이동체 진행방향과 평행하고 서로 나란한 다수의 자극을 구비한 급전코어;
이동체 진행방향에 수직인 면에서 상기 급전코어의 서로 이웃하는 자극이 다른 극성을 갖도록 이동체 진행방향을 따라 연장되는 급전선;
상기 급전코어의 전자파 발생 부위에 설치되는 루프형태의 차폐코일;
상기 차폐코일의 특정 위치에 설치되어, 상기 급전장치에서 발생하는, 차단하고자 하는 자기장이 가진 주파수 대역에서도 상기 차폐코일에 기 설정된 수치범위 내의 임피던스를 걸리도록 하는 커패시터; 및
상기 루프형태의 차폐코일을 관통하도록 설치된 페라이트(ferrite) 코어
를 포함하는 전자파 차폐기능을 갖춘 급전장치.
청구항 5에 있어서,
상기 자극의 이동체 진행방향과 수직인 단면은 'U'자형의 형태를 가지고,
상기 급전선은 상기 U자형 자극 내부에 이동체 진행방향에 평행하게 배치되는 것
을 특징으로 하는 전자파 차폐기능을 갖춘 급전장치.
청구항 5에 있어서,
상기 자극의 이동체 진행방향과 수직인 단면은 두 개의 'U'자가 좌우로 인접한 형태를 가지고,
상기 급전선은 상기 각 U자형 자극 내부에 이동체 진행방향에 평행하게 배치되는 것
을 특징으로 하는 전자파 차폐기능을 갖춘 급전장치.
청구항 5에 있어서,
상기 급전코어는,
이동체 진행방향과 평행하고 서로 나란한 다수의 자극을 구비한 급전모듈이 이동체 진행방향을 따라 직렬로 배치된 형태인 것
을 특징으로 하는 전자파 차폐기능을 갖춘 급전장치.
청구항 2 또는 청구항 5에 있어서,
상기 루프형태의 차폐코일은,
이동체 진행경로 좌우에, 누설전자파가 루프안으로 수용되도록 설치되는 것
을 특징으로 하는 전자파 차폐기능을 갖춘 급전장치.
청구항 9에 있어서,
상기 루프형태의 차폐코일은,
이동체 진행경로 좌우에, 지면과 수직하도록 지면 위에 설치되는 것
을 특징으로 하는 전자파 차폐기능을 갖춘 급전장치.
청구항 9에 있어서,
상기 루프형태의 차폐코일은,
이동체 진행경로 좌우에, 지면과 수직하도록 지면 아래 급전장치 좌우측에 설치되는 것
을 특징으로 하는 전자파 차폐기능을 갖춘 급전장치.
이동체의 진행경로를 따라 설치된 급전장치로부터 자기유도방식으로 전력을 공급받으면서 전자파 차폐기능을 갖는, 이동체에 설치된 집전장치로서,
이동체 하단에 급전장치와 일정간격 이격되어 설치되는 집전코어;
급전장치로부터 유도된 유도전류가 흐르도록 상기 집전코어에 루프형태로 설치된 집전코일;
상기 유도전류에 의한 전자파 발생 부위에 설치되는 루프형태의 차폐코일;
상기 차폐코일의 특정 위치에 설치되어, 상기 집전장치에서 발생하는, 차단하고자 하는 자기장이 가진 주파수 대역에서도 상기 차폐코일에 기 설정된 수치범위 내의 임피던스를 걸리도록 하는 커패시터; 및
상기 루프형태의 차폐코일을 관통하도록 설치된 페라이트(ferrite) 코어
를 포함하는, 전자파 차폐기능을 갖춘 집전장치.
청구항 12에 있어서,
상기 차폐코일은,
이동체 하부의 좌우에, 누설전자파가 루프안으로 수용되도록 설치되는 것
을 특징으로 하는 전자파 차폐기능을 갖춘 집전장치.
청구항 13에 있어서,
상기 차폐코일은,
전자파 차폐 기능을 작동시키지 않는 경우, 회전축을 중심으로 들어올려 이동체 하부면과 평행하게 위치하도록 하는 것
을 특징으로 하는 전자파 차폐기능을 갖춘 집전장치.
청구항 13에 있어서,
상기 차폐코일은,
전자파 차폐 기능을 작동시키지 않는 경우, 지면에 수직인 방향으로 들어올려 차량 내부에 위치시키는 것
을 특징으로 하는 전자파 차폐기능을 갖춘 집전장치.