KR101615714B1

KR101615714B1 - 급전 코일

Info

Publication number: KR101615714B1
Application number: KR1020150038822A
Authority: KR
Inventors: 정구호; 송보윤; 신승용; 이충희; 이자현
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2015-03-20
Filing date: 2015-03-20
Publication date: 2016-04-28

Abstract

급전 코일을 개시한다.
종래와 같은 급전 선로 사이에서 발생하는 집전 픽업에 형성되는 유도 전압의 전압 강하를 최소화하기 위해 선로 사이를 루프 결합부를 중첩하는 형태로 연결하여 급전 선로 사이에서의 집전 픽업에 형성되는 유도전압을 원하는 값으로 얻을 수 있도록 하는 설계된 급전 코일을 제공한다.

Description

급전 코일{Power Supplying Coil}

본 실시예는 급전 코일에 관한 것이다.

이하에 기술되는 내용은 단순히 본 실시예와 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다.

도 1은 종래의 급전 선로 배치를 나타낸 도면이다. 종래의 일반적인 방식으로 급전 선로를 배치하는 경우, 도 1에 도시된 바와 같이 코어(110)와 권선(120)이 배치된다. 다시 말해, 권선(110)과 권선(120)이 세그먼트 별로 구분되어 배치될 때 사이가 띄어지도록 배치(급전 선로로 구현)된다. 종래와 같이 배치된 급전 선로 위를 집전 픽업을 구비한 전기 자동차(이동체)가 주행하면서 충전하는 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 전기 자동차 내 집전부(집전 픽업)에 유도되는 전압이 급격하게 전압 강하(Voltage Drop)되어 ‘0’이 되는 지점이 발생한다. 도 2는 종래의 급전 선로 사이에서의 유도 전압 비율을 나타낸 도면이다.

전기 자동차가 집전 시 급격한 전압 강하로 인해, 전기 자동차 내에 구비된 베터리에 안정적인 전력 공급을 할 수 없게 된다. 결과적으로 전기 자동차 내에 구비된 베터리에 충전이 불안정해지므로, 베터리의 손상 또는 폭발이 야기될 수 있다.

전술한 문제를 해결하기 위해 급전 선로 내에 레귤레이터(Regulator)와 같이 전압 안정화 또는 전압 불안정 시 견딜 수 있도록 하기 위한 별도의 장치를 부가하여야 한다. 하지만, 전압 안정화를 위해 부가된 장치들로 인한 급전 선로에 전력 손실이 발생하며, 전력 손실로 인해 급전 시 전력 효율이 떨어지는 문제가 있다.

본 실시예는 종래와 같은 급전 선로 사이에서 발생하는 집전 픽업에 유도되는 전압의 전압 강하를 최소화하기 위해 선로 사이를 루프 결합부를 중첩하는 형태로 연결하여 급전 선로 사이에서의 집전 픽업에 유도되는 전압을 원하는 값으로 얻을 수 있도록 설계된 급전 코일을 제공하는 데 목적이 있다.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 급전 코어의 형상에 따라 권취되며, 측면을 이루는 제 1 주권선과 제 2 주권선; 상기 제 1 주권선과 상기 제 2 주권선이 서로 연결되며, 상기 제 1 주권선과 상기 제 2 주권선 사이에 연결되어 외부에서 내부로 차례로 루프를 이루는 루프 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 급전 코일을 제공한다.

본 실시에의 다른 측면에 의하면, 외부에서 내부로 차례로 루프를 이루는 형태로 연결되며, 외부로 연결되는 면보다 아래를 향하여 형성되며, 대응면과 결합되는 제 1 루프 결합부; 및 외부에서 내부로 차례로 루프를 이루는 형태로 연결되며, 외부로 연결되는 면과 동일한 평면상의 형성되며, 대응면과 결합되는 제 2 루프 결합부가 중첩된 상태로 별도의 패킹으로 처리된 커넥터를 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 종래와 같은 급전 선로 사이에서 발생하는 집전 픽업에 유도되는 전압의 전압 강하를 최소화하기 위해 선로 사이를 루프 결합부를 중첩하는 형태로 연결하여 급전 선로 사이에서의 집전 픽업에 유도되는 전압을 원하는 값으로 얻을 수 있도록 설계할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 급전 선로 배치를 나타낸 도면이다.
도 2는 종래의 급전 선로 사이에서의 유도 전압 비율을 나타낸 도면이다.
도 3a는 본 실시예에 따른 시작 급전 권선부를 나타낸 도면이다.
도 3b는 본 실시예에 따른 중간 급전 권선부를 나타낸 도면이다.
도 3c는 본 실시예에 따른 종단 급전 권선부를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 실시예에 따른 시작 급전 권선부, 중간 급전 권선부 및 종단 급전 권선부의 상부를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 실시예에 따른 급전 선로의 배치도를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 실시예에 따른 전류 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 실시예에 따른 집전 픽업의 연동을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 실시예에 따른 급전 선로 사이에서의 유도 전압 비율을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 실시예에 따른 급전 선로의 교차부분의 커넥터를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 실시예에 다른 커넥터를 이용한 급전 선로의 배치도를 나타낸 도면이다.
도 11a는 본 실시예에 따른 각 급전 선로 타입의 모듈화를 나타낸 도면이다.
도 11b는 본 실시예에 따른 모듈화된 급전 선로를 나타낸 도면이다.

이하, 본 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 실시예에 기재된 급전 권선(301)은 전기 자동차(이동체)가 급전 코일(권선)이 매설된 도로 위를 주행하는 중에 전기 자동차에 구비된 집전 픽업으로 전자기유도의 원리에 의해 주행에 필요한 전력을 공급하는 권선을 의미한다. 본 실시예에 기재된 급전 코일은 급전 코어(300) 및 급전 권선(301)을 포함하는 개념이다.

도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 급전 선로는 충전 구간 첫머리에 위치하는 시작 급전 권선부(302), 충전 구간 중간에 위치하는 중간 급전 권선부(304) 및 충전 구간 끝에 위치하는 종단 급전 권선부(306)로 구별되어 구성된다. 도 3a 내지 도 3c에 도시된 각각의 급전 권선부(302, 304, 306)를 배치하는 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 루프 결합부들이 중첩되는 형태로 급전 선로를 구현할 수 있다.

도 3a 내지 도 3c에 도시된 대략 사각형의 루프 결합부(제 1 루프 결합부(320), 제 2 루프 결합부(400))에 대하여 설명한다. 루프 결합부(제 1 루프 결합부(320), 제 2 루프 결합부(400))는 외부에서 내부로 차례로 대략 사각형의 경로를 이루는 복수의 스파이럴 권선(Spiral Cable)(제 1 스파이럴 권선(340), 제 2 스파이럴 권선(350), 제 3 스파이럴 권선(420), 제 4 스파이럴 권선(430))을 포함한다.

스파이럴 권선(340, 350, 420, 430)이 이루고 있는 면의 개수는 제한이 없다. 본 실시예에서의 제 1 스파이럴 권선(340)과 제 3 스파이럴 권선(420)을 이루고 있는 면의 개수는 세 개의 경우가 바람직하며, 제 2 스파이럴 권선(350)과 제 4 스파이럴 권선(430)을 이루고 있는 면의 개수는 네 개의 경우가 바람직하다.

각 스파이럴 권선(340, 350, 420, 430)은 세 개 또는 네 개의 면으로 이루어진 사각형의 형상이다. 각 스파이럴 권선(340, 350, 420, 430)의 외면은 대응하는 내면(제 1 대응면(344) > 제 2 대응면(356), 제 3 측면부(346) > 제 5 측면부(358), 제 3 대응면(424) > 제 4 대응면(436), 제 8 측면부(426) > 제 10 측면부(438))보다 크므로, 평면상에서 외면이 내면을 둘러싸는 형상을 이루고 있다. 각 스파이럴 권선(제 1 스파이럴 권선(340), 제 2 스파이럴 권선(350), 제 3 스파이럴 권선(420)은 전술한 구조를 취하고 있으므로, 급전 권선(301)을 감기가 용이하며, 수직 절곡부(332, 362, 366, 374, 442, 446) 또는 수평 절곡부(336, 364, 412, 444)의 특징으로 인해 사각형뿐만 아니라 다각형이나, 원형으로 권선을 권취하기가 용이하다.

도 3a는 본 실시예에 따른 시작 급전 권선부를 나타낸 도면이다.

본 실시예에 따른 시작 급전 권선부(302)는 제 1 주권선(310), 제 2 주권선(312) 및 제 1 루프 결합부(320)를 포함한다. 시작 급전 권선부(302)에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

급전 권선(301)은 급전 코어(300)의 형상에 따라 권취되며, 측면을 이루는 제 1 주권선(310)과 제 2 주권선(312)을 형성한다. 제 1 주권선(310)과 제 2 주권선(312) 사이에 제 3 주권선(314)이 연결되며, 제 1 주권선(310)과 제 2 주권선(312)의 반대편 사이에 제 1 루프 결합부(320)가 연결된다. 제 1 루프 결합부(320)는 외부에서 내부로 차례로 루프(대략 사각형(□), 다각형, 원형(○) 등의 경로)를 이루는 형태로 연결된다. 제 1 루프 결합부(320)는 제 1 주권선(310)과 제 2 주권선(312)의 동일 평면보다 아래를 향하여 일방향에 형성되며, 제 2 루프 결합부(400)의 대응면과 결합된다.

제 1 루프 결합부(320)에 구체적으로 대해 설명한다. 제 1 루프 결합부(320)는 제 1 외면(330), 제 1 스파이럴 권선(340), 제 2 스파이럴 권선(350), 하면(360) 및 제 2 외면(370)을 포함한다. 제 1 외면(330)은 제 1 주권선(310)의 끝단과 연결되어 제 1 루프 결합부(320)의 외측면을 형성한다. 제 1 스파이럴 권선(340)은 제 1 외면(330)과 연결되어 제 1 루프 결합부(320)의 외측이 전체적으로 사각형(□)의 경로를 이루도록 한다. 제 2 스파이럴 권선(350)은 제 1 스파이럴 권선(340)과 연결되어, 외부에서 내부로 차례로 전체적으로 사각형(□)의 경로를 이룬다. 하면(360)은 제 2 스파이럴 권선(350)의 끝단과 연결되며, 제 2 스파이럴 권선(350)의 동일 평면보다 아래를 향하여 절곡된 후 외측(바깥쪽)으로 절곡되는 면을 형성한다. 제 2 외면(370)은 하면과 연결되며, 하면(360)이 제 2 외면(370)의 동일 평면보다 위를 향하여 절곡되는 면을 형성하여 제 2 주권선(312)과 연결된다.

제 1 외면(330)에 구체적으로 대해 설명한다. 제 1 외면(330)은 제 1 수직 절곡부(332), 제 1 측면부(334) 및 제 1 수평 절곡부(336)를 포함한다. 제 1 수직 절곡부(332)는 제 1 주권선(310)의 끝단과 연결되며, 제 1 주권선(310)의 동일 평면보다 아래를 향하여 수직으로 절곡된다. 제 1 측면부(334)은 제 1 수직 절곡부(332)의 끝단과 연결되어 하나의 면을 이룬다. 제 1 수평 절곡부(336)는 제 1 측면부(334)의 끝단에서 내측(안쪽)을 향하여 수평으로 절곡된다.

제 1 스파이럴 권선(340)에 구체적으로 대해 설명한다. 제 1 스파이럴 권선(340)은 제 2 측면부(342), 제 1 대응면(344), 제 3 측면부(346)을 포함한다. 제 2 측면부(342)은 제 1 수평 절곡부(336)와 연결되며, 제 1 수평 절곡부(336)의 끝단과 거의 직각을 이루는 면을 형성한다. 제 1 대응면(344)은 제 2 측면부과 연결되며, 제 2 측면부(342)의 끝단과 거의 직각을 이루는 면을 형성한다. 제 3 측면부(346)은 제 1 대응면(344)과 연결되며, 제 1 대응면(344)의 끝단과 거의 직각을 이루는 면을 형성한다.

제 2 스파이럴 권선(350)에 구체적으로 대해 설명한다. 제 2 스파이럴 권선(350)은 제 1 연결면(352), 제 4 측면부(354), 제 2 대응면(356), 제 5 측면부(358)을 포함한다. 제 1 연결면(352)은 제 3 측면부(346)과 연결되며, 제 3 측면부(346)의 끝단과 거의 직각을 이루는 면을 형성한다. 제 4 측면부(354)은 제 1 연결면(352)과 연결되며, 제 1 연결면(352)의 끝단과 거의 직각을 이루며 제 1 수평 절곡부보다 안쪽으로 이어지는 면을 형성한다. 제 2 대응면(356)은 제 4 측면부(354)과 연결되며, 제 4 측면부(354)의 끝단과 거의 직각을 이루며 제 1 대응면(344)보다 안쪽으로 이어지는 면을 형성한다. 제 5 측면부(358)은 제 2 대응면(356)과 연결되며, 제 2 대응면(356)의 끝단과 거의 직각을 이루며 제 3 측면부(346)보다 안쪽으로 이어지는 면을 형성한다.

하면(360)에 구체적으로 대해 설명한다. 하면(360)은 제 2 수직 절곡부(362), 제 2 수평 절곡부(364), 제 3 수직 절곡부(366)를 포함한다. 제 2 수직 절곡부(362)는 제 5 측면부(358)의 끝단과 연결되며, 제 5 측면부(358)의 동일 평면보다 아래를 향하여 수직으로 절곡된다. 제 2 수평 절곡부(364)는 제 2 수직 절곡부(362)의 끝단에서 외측(바깥쪽)을 향하여 수평으로 절곡된다. 제 3 수직 절곡부(366)는 제 2 수평 절곡부(364)의 끝단과 연결되며, 제 2 수평 절곡부(364)의 평면보다 위를 향하여 수직으로 절곡된다.

제 2 외면(370)에 구체적으로 대해 설명한다. 제 2 외면(370)은 제 6 측면부(372), 제 4 수직 절곡부(374)를 포함한다. 제 6 측면부(372)는 제 3 수직 절곡부(366)의 끝단과 연결되어 하나의 면을 이루도록 한다. 제 4 수직 절곡부(374)는 제 6 측면부(372)의 끝단과 연결되며, 제 6 측면부의 동일 평면보다 위를 향하여 수직으로 절곡되어 제 2 주권선과 연결된다.

도 3b는 본 실시예에 따른 중간 급전 권선부를 나타낸 도면이다.

본 실시예에 따른 중간 급전 권선부(304)는 제 1 주권선(310), 제 2 주권선(312), 제 1 루프 결합부(320) 및 제 2 루프 결합부(400)를 포함한다. 중간 급전 권선부(304)에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

급전 권선(301)은 급전 코어(300)의 형상에 따라 권취되며, 측면을 이루는 제 1 주권선(310)과 제 2 주권선(312)을 형성한다. 제 1 주권선(310)과 제 2 주권선(312) 사이에 제 1 루프 결합부(320)가 연결되며, 제 1 주권선(310)과 제 2 주권선(312)의 반대편 사이에 제 2 루프 결합부(400)가 연결된다.

제 1 외면(330)에 구체적으로 대해 설명한다. 제 1 외면(330)은 제 1 수직 절곡부(332), 제 1 측면부 및 제 1 수평 절곡부(336)를 포함한다. 제 1 수직 절곡부(332)는 제 1 주권선(310)의 끝단과 연결되며, 제 1 주권선(310)의 동일 평면보다 아래를 향하여 수직으로 절곡된다. 제 1 측면부(334)은 제 1 수직 절곡부(332)의 끝단과 연결되어 하나의 면을 이룬다. 제 1 수평 절곡부(336)는 제 1 측면부(334)의 끝단에서 내측(안쪽)을 향하여 수평으로 절곡된다.

제 1 스파이럴 권선(340)에 구체적으로 대해 설명한다. 제 1 스파이럴 권선(340)은 제 2 측면부(342), 제 1 대응면(344), 제 3 측면부(346)을 포함한다. 제 2 측면부(342)은 제 1 수평 절곡부(336)와 연결되며, 제 1 수평 절곡부(336)의 끝단과 거의 직각을 이루는 면을 형성한다. 제 1 대응면(344)은 제 2 측면부과 연결되며, 제 2 측면부(342)의 끝단과 거의 직각을 이루는 면을 형성한다. 제 3 측면부(346)은 제 1 대응면(344)과 연결되며, 제 1 대응면의 끝단과 거의 직각을 이루는 면을 형성한다.

제 2 루프 결합부(400)에 구체적으로 대해 설명한다. 제 2 루프 결합부(400)는 제 3 외면(410), 제 3 스파이럴 권선(420), 제 4 스파이럴 권선(430) 및 상면(440)을 포함한다. 제 3 외면(410)은 제 1 주권선의 반대편 끝단과 연결되어 외측을 면을 형성한다. 제 3 스파이럴 권선(420)은 제 3 외면(410)과 연결되어 외측이 전체적으로 사각형(□)의 경로를 이루도록 한다. 제 4 스파이럴 권선(430)은 제 3 스파이럴 권선(420)과 연결되어, 외부에서 내부로 차례로 전체적으로 사각형(□)의 경로를 이루도록 한다. 상면(440)은 제 2 스파이럴 권선(350)의 끝단과 연결되며, 제 2 스파이럴 권선(350)의 동일 평면보다 위를 향하여 절곡된 후 외측(바깥쪽)으로 절곡되는 면을 형성한다.

제 3 외면(410)에 구체적으로 대해 설명한다. 제 3 외면(410)은 제 3 수평 절곡부(412)를 포함한다. 제 3 수평 절곡부(412)는 제 1 주권선(310)의 반대편 끝단에서 내측(안쪽)을 향하여 수평으로 절곡된다.

제 3 스파이럴 권선(420)에 구체적으로 대해 설명한다. 제 3 스파이럴 권선은 제 7 측면부(422), 제 3 대응면(424), 제 8 측면부(426)을 포함한다. 제 7 측면부(422)은 제 3 수평 절곡부(412)와 연결되며, 제 3 수평 절곡부(412)의 끝단과 거의 직각을 이루는 면을 형성한다. 제 3 대응면(424)은 제 7 측면부(422)과 연결되며, 제 7 측면부(422)의 끝단과 거의 직각을 이루는 면을 형성한다. 제 8 측면부(426)은 제 3 대응면과 연결되며, 제 3 대응면(424)의 끝단과 거의 직각을 이룬다.

제 4 스파이럴 권선(430)에 구체적으로 대해 설명한다. 제 4 스파이럴 권선(430)은 제 2 연결면(432), 제 9 측면부(434), 제 4 대응면(436), 제 10 측면부(438)을 포함한다. 제 2 연결면(432)은 제 8 측면부(426)과 연결되며, 제 8 측면부(426)의 끝단과 거의 직각을 이루는 면을 형성한다. 제 9 측면부(434)은 제 2 연결면(432)과 연결되며, 제 2 연결면(432)과 거의 직각을 이루며 제 3 수평 절곡부(412)보다 안쪽으로 이어지는 면을 형성한다. 제 4 대응면(436)은 제 9 측면부(434)과 연결되며, 제 9 측면부(434)과 거의 직각을 이루며 제 3 대응면(424)보다 안쪽으로 이어지는 면을 형성한다. 제 10 측면부(438)은 제 4 대응면(436)과 연결되며, 제 4 대응면(436)과 거의 직각을 이루며 제 8 측면부(426)보다 안쪽으로 이어지는 면을 형성한다.

상면(440)에 구체적으로 대해 설명한다. 상면(440)은 제 5 수직 절곡부(442), 제 4 수평 절곡부(444), 제 6 수직 절곡부(446)를 포함한다. 제 5 수직 절곡부(442)는 제 10 측면부(438)의 끝단과 연결되며, 제 10 측면부(438)의 동일 평면보다 위를 향하여 수직으로 절곡된다. 제 4 수평 절곡부(444)는 제 5 수직 절곡부(442)의 끝단에서 외측(바깥쪽)을 향하여 수평으로 절곡된다. 제 6 수직 절곡부(446)는 제 4 수평 절곡부(444)의 끝단과 연결되며, 제 4 수평 절곡부(444)의 동일 평면보다 아래를 향하여 수직으로 절곡되어 제 2 주권선(312)과 연결된다.

도 3c는 본 실시예에 따른 종단 급전 권선부를 나타낸 도면이다.

본 실시예에 따른 종단 급전 권선부(306)는 제 1 주권선(310), 제 2 주권선(312), 제 3 주권선(314) 및 제 2 루프 결합부(400)를 포함한다. 종단 급전 권선부(306)에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

급전 권선(301)은 급전 코어(300)의 형상에 따라 권취되며, 측면을 이루는 제 1 주권선(310)과 제 2 주권선(312)을 형성한다. 제 1 주권선(310)과 제 2 주권선(312) 사이에 제 3 주권선(314)이 연결되며, 제 1 주권선(310)과 제 2 주권선(312)의 반대편 사이에 제 2 루프 결합부(400)가 연결된다. 제 2 루프 결합부(400)는 제 1 주권선(310)과 제 2 주권선(312) 사이에 외부에서 내부로 차례로 루프(대략 사각형(□), 다각형, 원형(○) 등의 경로)를 이루는 형태로 연결되며, 제 1 주권선(310)과 제 2 주권선(312)과 동일한 평면상의 타방향에 형성되며, 제 1 루프 결합부(320)의 대응면과 결합된다.

제 4 스파이럴 권선(430)에 구체적으로 대해 설명한다. 제 4 스파이럴 권선(430)은 제 2 연결면(432), 제 9 측면부(434), 제 4 대응면(436), 제 10 측면부을 포함한다. 제 2 연결면(432)은 제 8 측면부(426)과 연결되며, 제 8 측면부(426)의 끝단과 거의 직각을 이루는 면을 형성한다. 제 9 측면부(434)은 제 2 연결면(432)과 연결되며, 제 2 연결면(432)과 거의 직각을 이루며 제 3 수평 절곡부(412)보다 안쪽으로 이어지는 면을 형성한다. 제 4 대응면(436)은 제 9 측면부(434)과 연결되며, 제 9 측면부(434)과 거의 직각을 이루며 제 3 대응면(424)보다 안쪽으로 이어지는 면을 형성한다. 제 10 측면부(438)은 제 4 대응면(436)과 연결되며, 제 4 대응면(436)과 거의 직각을 이루며 제 8 측면부(426)보다 안쪽으로 이어지는 면을 형성한다.

도 4는 본 실시예에 따른 시작 급전 권선부, 중간 급전 권선부 및 종단 급전 권선부의 상부를 나타낸 도면이다.

시작 급전 권선부(302)는 제 1 루프 결합부(320)를 포함하는 하나의 세그먼트로 구현된다. 중간 급전 권선부(304)는 제 1 루프 결합부(320) 및 제 2 루프 결합부(400)를 포함하는 N 개의 세그먼트로 구현된다. 종단 급전 권선부(306)는 제 2 루프 결합부(400)를 포함하는 하나의 세그먼트로 구현된다.

시작 급전 권선부(302)의 제 1 루프 결합부(320)와 중간 급전 권선부(304)의 제 2 루프 결합부(400)가 중첩되도록 연결된다. 중간 급전 권선부(304)의 제 1 루프 결합부(320)와 종단 급전 권선부(306)의 제 2 루프 결합부(400)가 중첩되도록 연결된다.

도 5는 본 실시예에 따른 급전 선로의 배치도를 나타낸 도면이다.

도 5에서는 급전 코어(300)가 복수 개의 ‘┗┛’자 형상으로 도시하고 있으나, 급전 코어(300)는 전기 자동차의 형태에 따라서 일체형의 ‘┗┛’자의 막대 형상, ‘∪’자 형상, ‘―’자 형상, ‘E’자 형상 등이 다양한 코어 형태가 적용될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 급전 선로와 같이 배치하는 경우 집전코일 유도전압 비율이 도 2에 도시된 바와 같다. 도 5에 도시된 바와 같이 급전 선로를 배치하는 경우, 전기 자동차에 구비된 집전 픽업(500)이 급전 선로 중앙에 위치하는 경우와 급전 선로 교차 부분에 위치하고 있는 경우의 유도전압 비율이 집전 픽업 형태에 따라 35 ~ 40 % 수준으로 얻어져 전압 강하가 감소함을 알 수 있다. 제 1 루프 결합부(320)와 제 2 루프 결합부(400)가 중첩된 교차부에 감긴 코일의 턴 수를 조정하여 유도 전압의 비율을 조종할 수 있다.

도 6은 본 실시예에 따른 전류 흐름도를 나타낸 도면이다.

각각의 급전 권선부(시작 급전 권선부(302), 중간 급전 권선부(304), 종단 급전 권선부(306))의 전류 방향은 도 6에 도시된 바와 같다. 도 6에서는 급전 선로의 구조를 묘사하기 위해서 권선의 형태가 중요하므로 설명의 편의상 축전지를 생략하여 도시한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 루프 결합부(320)가 하단에 위치하고 제 2 루프 결합부(400)가 상단에 위치하는 형태로 체결된다. 제 1,2 루프 결합부(320, 400)가 서로 체결될 때, 제 1 루프 결합부(320)와 제 2 루프 결합부(400) 각각은 서로 상쇄되는 방향으로 전류가 흐르게 된다. 그러나, 전기 자동차의 집전 픽업(500)은 제 1,2 루프 결합부(320, 400) 중 상단에 위치한 급전 권선부의 영향을 지배적으로 받게되므로, 실제 전류의 상쇄는 거의 일어나지 않는다.

물론, 제 1 루프 결합부(320) 또는 제 2 루프 결합부(400) 내의 외부에서 내부로 차례로 루프(대략 사각형(□), 다각형, 원형(○) 등의 경로)를 이루는 턴수를 조절할 수도 있다. 하지만, 실제 급전 장치가 평면을 이루기 어렵기 때문에, 실제 발명의 구현에 있어서는 제 1 루프 결합부(320) 또는 제 2 루프 결합부(400)의 사이즈를 다르게 구현하여 전압 분포를 조절할 수 있다.

도 7은 본 실시예에 따른 집전 픽업의 연동을 나타낸 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이 전기 자동차에 구비된 집전 픽업(500)이 급전 선로의 위를 기설정된 일방향(↑)으로 지나가게 된다.

전기 자동차(이동체)는 급전 선로에 매설된 급전 도로를 이용하여 전기 자동차에 구비된 배터리를 충전한다. 전기 자동차는 구비된 집전 픽업(500)으로 급전 코일에 의한 유도기전력이 형성되어 전기 자동차로 전원은 공급한다. 전기 자동차에 결합되는 집전부에는 전압 조절부(Regulator)가 탑재된다.

도 7에 도시된 바와 같이 급전 선로는 자동차의 진행방향(↑)으로 일정한 간격을 두고 연속하여 설치된다. 전기 자동차는 구비된 집전 픽업(500)으로 급전 코일에 의한 유도기전력이 형성되어 전기 자동차로 전원이 공급된다.

전기 자동차는 급전 선로 위를 주행하면서 배터리를 충전할 때 급전 선로와 선로 간이 제 1 루프 결합부(320)와 제 2 루프 결합부(400)가 중첩되는 형태로 연결되어 있으므로 전압 강하가 발생하지 않은 상태에서 배터리를 충전할 수 있다.

도 8은 본 실시예에 따른 급전 선로 사이에서의 유도 전압 비율을 나타낸 도면이다. 도 8에 도시된 회색 영역은 유도 전압 이율을 조정할 수 있는 폭을 나타낸다. 따라서, 필요에 따라 급전 선로 교차부분에서의 유도전압을 원하는 값으로 얻을 수 있도록 급전 선로를 설계할 수 있다.

도 9는 본 실시예에 따른 급전 선로의 교차부분의 커넥터를 나타낸 도면이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 강질의 플라스틱 성분 등으로 구현된 하우징 내부에 교차 부분의 코일 구조로 꼰 권선을 넣고 여유공간에 축전기를 넣어 구조를 간소화 커넥터(600)를 구현할 수 있다. 커넥터(600)는 제 1 루프 결합부(320)와 제 2 루프 결합부(400)가 중첩된 상태로 별도의 패킹으로 처리된다. 제 1 루프 결합부(320)는 외부에서 내부로 차례로 루프(대략 사각형(□), 다각형, 원형(○) 등의 경로)를 이루는 형태로 연결되며, 외부로 연결되는 면보다 아래를 향하여 형성되며, 제 2 루프 결합부(400)의 대응면과 결합된다. 제 2 루프 결합부(400)는 외부에서 내부로 차례로 루프(대략 사각형(□), 다각형, 원형(○) 등의 경로)를 이루는 형태로 연결되며, 외부로 연결되는 면과 동일한 평면상의 형성되며, 제 1 루프 결합부(320)의 대응면과 결합된다.

도 10은 본 실시예에 다른 커넥터를 이용한 급전 선로의 배치도를 나타낸 도면이다. 도 9에 도시된 바와 같은 패킷으로 구현된 커넥터(600)를 이용하는 경우 도 10과 같이, 본 실시예의 구조를 동일하게 얻을 수 있다.

커넥터(600)를 이용하는 경우 시작 급전 권선부(302), 중간 급전 권선부(304) 및 종단 급전 권선부(306)와 같이 세 가지 타입의 급전 선로 구조를 이용하지 않고, 커넥터(600)에 권선(제 1 주권선(310), 제 2 주권선(312))만 연결하여 비교적 쉽게 급전 선로를 배치할 수 있다. 도 10의 구조를 이용하는 경우, 시공 시 커넥터(600) 내의 권선을 건드리지 않으며 모양이 단순화하여 시공 비용을 낮출 수 있다.

도 11a는 본 실시예에 따른 각 급전 선로 타입의 모듈화를 나타낸 도면이다. 도 11a에 도시된 바와 같이, 시작 급전 권선부(302), 중간 급전 권선부(304) 및 종단 급전 권선부(306)는 별도의 패킹으로 인해 각각 모듈화하여 시작 급전 모듈(710), 중간 급전 모듈(720) 및 종단 급전 모듈(730)로 구현할 수 있다. 다시 말해, 시작 급전 모듈(710), 중간 급전 모듈(720) 및 종단 급전 모듈(730)은 강질의 플라스틱 성분 등으로 구현된 하우징 내부에 권선을 배치하여 각각의 모듈로 구현할 수 있다.

도 11b에 도시된 바와 같이, 시작 급전 모듈(710), 중간 급전 모듈(720) 및 종단 급전 모듈(730)을 연결하여 급전 선로를 구현할 수 있다. 다시 말해, 본 실시예의 또 다른 실시예의 형태로 도 11a에 도시된 바와 같이 도 3a 내지 도 3c에 도시된 급전 선로에 각각 패킹하여 도 11b와 같이 배열할 수 있다. 도 11b는 본 실시예에 따른 모듈화된 급전 선로를 나타낸 도면이다. 도 11a에 도시된 바와 같은 형태로 급전 선로를 고안하면 도 9에 도시한 패킷 보다 시공비용을 더욱 낮출 수 있다. 그러나 운반비용 등이 패킷 형태에 비해 휴대성이 다소 떨어질 수 있다.

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

300: 급전 권선 301: 급전 코어
302: 시작 급전 권선부 304: 중간 급전 권선부
306: 종단 급전 권선부
310: 제 1 주권선 312: 제 2 주권선
314: 제 3 주권선
320: 제 1 루프 결합부
330: 제 1 외면
332: 제 1 수직 절곡부 334: 제 1 측면부
336: 제 1 수평 절곡부
340: 제 1 스파이럴 권선
342: 제 2 측면부 344: 제 1 대응면
346: 제 3 측면부
350: 제 2 스파이럴 권선
352: 제 1 연결면 354: 제 4 측면부
356: 제 2 대응면 358: 제 5 측면부
360: 하면
362: 제 2 수직 절곡부 364: 제 2 수평 절곡부
366: 제 3 수직 절곡부
370: 제 2 외면
372: 제 6 측면부 374: 제 4 수직 절곡부
400: 제 2 루프 결합부
410: 제 3 외면 412: 제 3 수평 절곡부
420: 제 3 스파이럴 권선
422: 제 7 측면부 424: 제 3 대응면
426: 제 8 측면부
430: 제 4 스파이럴 권선
432: 제 2 연결면 434: 제 9 측면부
436: 제 4 대응면 438: 제 10 측면부
440: 상면
442: 제 5 수직 절곡부 444: 제 4 수평 절곡부
446: 제 6 수직 절곡부
500: 집전 픽업 600: 커넥터
710: 시작 급전 모듈 720: 중간 급전 모듈
730: 종단 급전 모듈

Claims

급전 코어의 형상에 따라 권취되며, 측면을 이루는 제 1 주권선과 제 2 주권선;
상기 제 1 주권선과 상기 제 2 주권선이 서로 연결되며, 상기 제 1 주권선과 상기 제 2 주권선 사이에 연결되어 외부에서 내부로 차례로 루프를 이루는 루프 결합부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 급전 코일.
제 1 항에 있어서,
상기 루프 결합부는,
상기 제 1 주권선과 상기 제 2 주권선 사이에 외부에서 내부로 차례로 루프를 이루는 형태로 연결되며, 상기 제 1 주권선과 상기 제 2 주권선의 평면보다 아래를 향하여 일방향에 형성되며, 대응면과 결합되는 제 1 루프 결합부; 및
상기 제 1 주권선과 상기 제 2 주권선 사이에 외부에서 내부로 차례로 루프를 이루는 형태로 연결되며, 상기 제 1 주권선과 상기 제 2 주권선과 동일한 평면상의 타방향에 형성되며, 대응면과 결합되는 제 2 루프 결합부
중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 급전 코일.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 루프 결합부는,
상기 제 1 주권선의 끝단과 연결되어 외측의 면을 형성하는 제 1 외면;
상기 제 1 외면과 연결되어 루프의 외측 경로를 이루는 제 1 스파이럴 권선;
상기 제 1 스파이럴 권선과 연결되어, 외부에서 내부로 차례로 루프를 이루는 제 2 스파이럴 권선;
상기 제 2 스파이럴 권선과 연결되며, 상기 제 2 스파이럴 권선의 끝단의 동일 평면보다 아래를 향하여 절곡된 후 외측(바깥쪽)으로 절곡되는 면을 형성하는 하면; 및
상기 하면과 연결되며, 상기 하면이 동일 평면보다 위를 향하여 절곡되는 면을 형성하여 상기 제 2 주권선과 연결하는 제 2 외면
을 포함하는 것을 특징으로 하는 급전 코일.
제 3 항에 있어서,
상기 제 1 외면은,
상기 제 1 주권선의 끝단과 연결되며, 상기 제 1 주권선의 평면보다 아래를 향하여 수직으로 절곡된 제 1 수직 절곡부;
상기 제 1 수직 절곡부의 끝단과 연결되어 하나의 면을 이루는 제 1 측면부; 및
상기 제 1 측면부의 끝단에서 내측(안쪽)을 향하여 수평으로 절곡된 제 1 수평 절곡부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 급전 코일.
제 4 항에 있어서,
상기 제 1 스파이럴 권선은,
상기 제 1 수평 절곡부와 연결되며, 상기 제 1 수평 절곡부의 끝단과 직각을 이루는 면을 형성하는 제 2 측면부;
상기 제 2 측면부과 연결되며, 상기 제 2 측면부의 끝단과 직각을 이루는 면을 형성하는 제 1 대응면; 및
상기 제 1 대응면과 연결되며, 상기 제 1 대응면의 끝단과 직각을 이루는 면을 형성하는 제 3 측면부
을 포함하는 것을 특징으로 하는 급전 코일.
제 5 항에 있어서,
상기 제 2 스파이럴 권선은,
상기 제 3 측면부과 연결되며, 상기 제 3 측면부의 끝단과 직각을 이루는 면을 형성하는 제 1 연결면;
상기 제 1 연결면과 연결되며, 상기 제 1 연결면의 끝단과 직각을 이루며 제 1 수평 절곡부보다 안쪽으로 이어지는 면을 형성하는 제 4 측면부;
상기 제 4 측면부과 연결되며, 상기 제 4 측면부의 끝단과 직각을 이루며 상기 제 1 대응면보다 안쪽으로 이어지는 면을 형성하는 제 2 대응면; 및
상기 제 2 대응면과 연결되며, 상기 제 2 대응면의 끝단과 직각을 이루며 상기 제 3 측면부보다 안쪽으로 이어지는 면을 형성하는 제 5 측면부
을 포함하는 것을 특징으로 하는 급전 코일.
제 6 항에 있어서,
상기 하면은,
상기 제 5 측면부의 끝단과 연결되며, 상기 제 5 측면부의 평면보다 아래를 향하여 수직으로 절곡된 제 2 수직 절곡부;
상기 제 2 수직 절곡부의 끝단에서 외측(바깥쪽)을 향하여 수평으로 절곡된 제 2 수평 절곡부; 및
제 2 수평 절곡부의 끝단과 연결되며, 상기 제 2 수평 절곡부의 동일 평면보다 위를 향하여 수직으로 절곡된 제 3 수직 절곡부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 급전 코일.
제 7 항에 있어서,
상기 제 2 외면은,
상기 제 3 수직 절곡부의 끝단과 연결되어 하나의 면을 이루는 제 6 측면부;
상기 제 6 측면부의 끝단과 연결되며, 상기 제 6 측면부의 동일 평면보다 위를 향하여 수직으로 절곡되어 상기 제 2 주권선과 연결되는 제 4 수직 절곡부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 급전 코일.
제 2 항에 있어서,
상기 제 2 루프 결합부는,
상기 제 1 주권선의 반대편 끝단에서 내측(안쪽)을 향하여 수평으로 절곡된 제 3 수평 절곡부를 포함하는 제 3 외면;
상기 제 3 외면과 연결되어 루프의 외측 경로를 이루는 제 3 스파이럴 권선;
상기 제 3 스파이럴 권선과 연결되어, 외부에서 내부로 차례로 루프를 이루는 제 4 스파이럴 권선;
상기 제 2 스파이럴 권선의 끝단과 연결되며, 상기 제 2 스파이럴 권선의 동일 평면보다 위를 향하여 절곡된 후 외측(바깥쪽)으로 절곡되는 면을 형성하는 상면
을 포함하는 것을 특징으로 하는 급전 코일.
제 9 항에 있어서,
제 3 스파이럴 권선;
상기 제 3 수평 절곡부와 연결되며, 상기 제 3 수평 절곡부의 끝단과 직각을 이루는 면을 형성하는 제 7 측면부;
상기 제 7 측면부과 연결되며, 상기 제 7 측면부의 끝단과 직각을 이루는 면을 형성하는 제 3 대응면; 및
상기 제 3 대응면과 연결되며, 상기 제 3 대응면의 끝단과 직각을 이루는 제 8 측면부
을 포함하는 것을 특징으로 하는 급전 코일.
제 10 항에 있어서,
상기 제 4 스파이럴 권선은,
상기 제 8 측면부과 연결되며, 상기 제 8 측면부의 끝단과 직각을 이루는 면을 형성하는 제 2 연결면;
상기 제 2 연결면과 연결되며, 상기 제 2 연결면과 직각을 이루며 상기 제 3 수평 절곡부보다 안쪽으로 이어지는 면을 형성하는 제 9 측면부;
상기 제 9 측면부과 연결되며, 상기 제 9 측면부과 직각을 이루며 상기 제 3 대응면보다 안쪽으로 이어지는 면을 형성하는 제 4 대응면; 및
상기 제 4 대응면과 연결되며, 상기 제 4 대응면과 직각을 이루며 상기 제 8 측면부보다 안쪽으로 이어지는 면을 형성하는 제 10 측면부
을 포함하는 것을 특징으로 하는 급전 코일.
제 11 항에 있어서,
상기 상면은,
상기 제 10 측면부의 끝단과 연결되며, 상기 제 10 측면부의 동일 평면보다 위를 향하여 수직으로 절곡된 제 5 수직 절곡부;
상기 제 5 수직 절곡부의 끝단과 연결되며, 상기 제 5 수직 절곡부에서 외측(바깥쪽)을 향하여 수평으로 절곡된 제 4 수평 절곡부; 및
제 4 수평 절곡부의 끝단과 연결되며, 제 4 수평 절곡부의 평면보다 아래를 향하여 수직으로 절곡되어 상기 제 2 주권선과 연결되는 제 6 수직 절곡부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 급전 코일.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 루프 결합부를 포함하는 하나의 세그먼트로 구현되는 시작 급전 권선부; 상기 제 1 루프 결합부 및 상기 제 2 루프 결합부를 포함하는 N개의 세그먼트로 구현되는 중간 급전 권선부; 및 상기 제 2 루프 결합부를 포함하는 하나의 세그먼트로 구현되는 종단 급전 권선부를 포함하며,
상기 시작 급전 권선부의 상기 제 1 루프 결합부와 상기 중간 급전 권선부의 상기 제 2 루프 결합부가 중첩되도록 연결되며, 상기 중간 급전 권선부의 상기 제 1 루프 결합부와 상기 종단 급전 권선부의 상기 제 2 루프 결합부가 중첩되도록 연결되는 급전 선로를 구현하는 것을 특징으로 하는 급전 코일.
외부에서 내부로 차례로 루프를 이루는 형태로 연결되며, 외부로 연결되는 면보다 아래를 향하여 형성되며, 대응면과 결합되는 제 1 루프 결합부; 및 외부에서 내부로 차례로 루프를 이루는 형태로 연결되며, 외부로 연결되는 면과 동일한 평면상의 형성되며, 대응면과 결합되는 제 2 루프 결합부가 중첩된 상태로 별도의 패킹으로 처리된 커넥터.