KR101672897B1

KR101672897B1 - 제어기를 포함하는 자기부상 열차

Info

Publication number: KR101672897B1
Application number: KR1020150026793A
Authority: KR
Inventors: 김창현; 한형석; 임재원; 하창완; 이종민; 김봉섭; 김동성; 박도영
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2015-02-25
Filing date: 2015-02-25
Publication date: 2016-11-04
Also published as: KR20160103862A

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 자기부상 열차는 궤도 상에서 자기력에 의하여 부상하여 이동하는 자기부상 열차에 있어서, 상기 궤도 상에 설치되며 상기 궤도에 대하여 부상하여 이동하며 부상전자석을 갖는 대차, 상기 대차의 하부에 배치되어 상기 대차를 안내하는 궤도, 각각의 상기 부상 전자석과 연결 설치되어 상기 부상 전자석에 전류를 인가하는 복수 개의 전원 공급기, 및 복수개의 전원 공급기와 연결되어 상기 전원 공급기에 의하여 공급되는 전류를 제어하는 복수 개의 제어기를 포함하고, 하나의 상기 제어기에는 복수 개의 전원 공급기가 연결 설치되고 일부의 상기 전원공급기에는 2개의 제어기가 함께 연결 설치된다.

Description

제어기를 포함하는 자기부상 열차{MAGNETIC LEVITATION TRAIN HAVING CONTROLLER}

본 발명은 자기부상 열차에 관한 것으로서 보다 상세하게는 제어기를 갖는 자기부상 열차에 관한 것이다.

자기부상 추진은 전기 자기력을 이용하여, 궤도로부터 일정한 높이로 부상하여 추진하는 것을 말한다. 자기부상 열차는 궤도와 궤도 상에서 비접촉으로 부상 및 추진하는 대차를 포함한다.

자기부상 열차는 대차와 궤도 사이에서 전자석에 의한 인력 또는 반발력을 응용하여, 대차를 궤도로부터 이격시킨 상태로 추진한다. 이와 같이 자기 부상 시스템은 궤도와 비접촉 상태로 추진하므로 소음 및 진동이 적고 고속 추진이 가능하다.

자기 부상 방법에는 자석의 인력을 이용하는 흡인식과, 자석의 반발력을 이용하는 반발식이 있다. 또한, 자기 부상의 부상 방법에는 전자석의 원리에 따라, 초전도 방식과 상전도 방식이 있다. 초전도 방식은 전기 저항이 없고 강한 자력을 얻을 수 있으므로 고속 열차에 적용하고, 상전도 방식은 중속도의 중단거리용 열차에 적용하고 있다.

자기부상 열차를 구성하는 주요 힘 성분은 부상력, 추진력 그리고 안내력이며, 자기부상 전자석이 부상력을 담당하고, 선형전동기가 추진력을 담당하며, 안내 전자석이 안내력을 부담한다.

전자석에 전력을 공급하기 위해서는 전원 공급기가 설치되는데, 전원 공급기가 안정적으로 제어되어야 부상력 및 추진력을 안정적으로 생성할 수 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 안정적인 전력을 공급할 수 있는 자기부상 시스템을 제공함에 있다.

여기서 상기 대차의 폭방향으로 이격된 차량측 전자석에 연결된 전원 공급기에는 서로 다른 제어기가 연결 설치될 수 있다.

또한, 상기 대차의 폭방향으로 이격된 차량측 전자석에 연결된 전원 공급기에는 동일한 제어기가 연결 설치될 수 있다.

또한, 상기 차량측 전자석은 코어와 코어를 감싸는 코일을 포함할 수 있다.

또한, 상기 궤도에는 복수 개의 홈이 형성된 지상측 전자석이 설치되고 상기 홈에는 3상 코일이 삽입 설치될 수 있다.

또한, 상기 제어기는 회로기판을 포함하는 트레이 형태로 이루어지고 상기 대차에는 상기 제어기가 삽입되는 홈이 형성될 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 자기부상 열차는 제어기가 복수 개의 전원 공급기를 제어하므로 하나인 경우보다 효율적으로 차량측 전자석을 제어할 수 있다. 또한, 전원 공급기에 2개의 제어기가 함께 연결 설치되므로 하나의 제어기에 이상이 발생한 경우에도 다른 제어기로 전원 공급기를 제어하므로 사고가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 전원 공급기가 작은 단위의 코일을 구동하면 되므로 용량과 크기를 줄일 수 있다. 또한, 제어기가 트레이 형태로 형성되고, 홈에 삽입 설치되므로 제어기를 보다 용이하게 설치하고 정비할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자기부상 열차를 폭방향으로 잘라 본 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 지상측 전자석을 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자기부상 열차의 전원 공급기와 제어기의 연결 관계를 도시한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 자기부상 열차의 전원 공급기와 제어기의 연결 관계를 도시한 구성도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기부상 열차를 폭방향으로 잘라 본 종단면도이다.

도 1을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 자기부상 열차(100)는 대차(110)와 대차(110)가 이동하는 궤도(120)를 포함한다.

본 실시예에 따른 대차(110)는 궤도(120) 상에서 자기력에 의하여 부상하여 이동한다. 궤도(120)는 일방향으로 길게 이어져 형성되며, 상부에 형성된 거더(123)와 거더(123)의 아래에 배치되어 지면으로부터 거더(123)을 지지하는 기둥(121)을 포함한다. 거더(123)의 하면에는 지상측 전자석(180)이 설치되는데, 지상측 전자석(180)은 궤도(120)의 길이 방향으로 이어져 형성된다.

지상측 전자석(180)과 차량측 전자석(140)은 서로 대향하도록 배치되는데, 지상측 전자석(180)과 차량측 전자석(140)의 작용으로 부상력 및 추진력이 발생한다.

지상측 전자석(180)은 코어(181)와 코어(181)에 삽입된 복수 개의 코일(182)을 포함한다. 코어(181)에는 지상측 전자석(180)의 길이방향으로 이격 배치된 홈들(185)이 형성되며 홈(185)에는 3상 코일이 설치된다. 도 2에 도시된 바와 같이 지상측 전자석(180)에는 3개의 코일들(182a, 182b, 182c)이 설치되는데, 3개의 코일들(182a, 182b, 182c)은 서로 번갈아 홈(185)에 삽입된다. 이와 같은 구조로 코일들(182a, 182b, 182c)을 설치하면 긴 거리에 코일들(182a, 182b, 182c)을 용이하게 설치할 수 있다.

지상측 전자석(180)은 돌출된 부분으로 집중된 자력이 인접한 차량측 전자석(140)을 끌어 당기는 바, 이에 따라 흡인력과 추진력이 발생한다. 흡인력으로는 부상을 유지할 뿐만 아니라, 부상력을 제어하여 궤도(120)와 대차(110) 사이의 간격을 제어한다. 이에 따라, 차량측 전자석(140)에서 소모되는 전력을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 갭을 용이하게 제어할 수 있다.

대차(110)는 대차 상판(130)과 대차 상판(130)의 아래에 배치된 보기 프레임들(112)을 포함하며, 복수 개의 보기 프레임(112)이 대차 상판(130)의 아래에서 대차 상판(130)을 지지한다. 대차 상판(130)과 보기 프레임(112) 사이에는 대차 상판(130)을 지지하며 충격을 흡수하는 댐퍼(150)가 설치된다.

보기 프레임(112)은 대차 상판(130)의 아래에서 대차 상판(130)과 평행하게 상부 지지부(112a)와 상부 지지부(112a)의 일측 단부에서 아래로 이어진 수직 지지부(112b), 및 수직 지지부(112b)의 하단에서 대차의 폭방향 중앙을 향하여 돌출된 하부 지지부(112c)를 포함한다.

하부 지지부(112c)에는 지상측 전자석(180)과 마주하는 차량측 전자석(140)이 설치된다. 차량측 전자석(140)은 코어(141)와 코어(141)를 감싸는 코일(145)을 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이 보기 프레임(112)에는 복수 개의 코일(145)이 궤도(120)의 길이방향으로 이격 배치되고, 각각의 코어(141)에 코일들(145)이 감겨진다. 또한, 지상측 전자석(180)은 돌출된 부분으로 집중된 자력이 인접한 차량측 전자석(140)을 끌어 당기는 바, 이에 따라 흡인력과 추진력이 발생한다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자기부상 열차의 전원 공급기와 제어기의 연결 관계를 도시한 구성도이다.

도 3에 도시된 바와 같이 각각의 차량측 전자석(140)에는 차량측 전자석(140)에 전류를 인가하는 전원 공급기(161)가 연결 설치되며 전원 공급기(161)에는 전원 공급기(161)에 의하여 공급되는 전류를 제어하는 복수 개의 제어기(165)가 설치된다. 하나의 차량측 전자석(140)에는 하나의 전원 공급기(161)가 개별적으로 연결 설치되며 하나의 제어기(165)는 복수 개의 전원 공급기(161)가 연결 설치되고 일부의 전원 공급기(161)에는 2개의 제어기(165)가 함께 연결 설치된다.

하나의 대차(110)의 폭방향으로 이격된 차량측 전자석(140)에 연결된 전원 공급기(161)에는 서로 다른 제어기(165)가 연결 설치된다. 또한, 제어기(165)는 회로기판을 포함하는 트레이 형태로 이루어지며 대차(110)에는 제어기(165)가 삽입되는 홈이 형성되어 있다.

제어기(165)는 대차(110)에 설치된 갭 센서와 가속도 센서로부터 신호를 전달받아 전원 공급기(161)를 제어하는데, 하나의 제어기(165)에 이상이 발생한 경우 큰 사고가 발생할 수 있다. 이에 중복으로 연결된 제어기(165)가 다른 차량측 전자석(140)을 제어하여 사고의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 각각의 차량측 전자석(140)에 전원 공급기(161)가 설치되므로 전원 공급기(161)가 작은 단위의 코일을 구동하면 되므로 용량과 크기를 줄일 수 있다. 또한, 하나의 제어기(165)로 복수개의 전원 공급기(161)를 제어하면 보다 용이하게 차량측 전자석(140)을 제어할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 자기부상 열차의 전원 공급기와 제어기의 연결 관계를 도시한 구성도이다.

도 4를 참조하면 본 제2 실시예에 따른 자기부상 열차(200)는 전원 공급기와 제어기의 연결 구조를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 자기부상 열차와 동일한 구조로 이루어지는 바 동일한 구조에 대한 중복 설명은 생략한다.

각각의 차량측 전자석(240)에는 차량측 전자석(240)에 전류를 인가하는 전원 공급기(261)가 연결 설치되며 전원 공급기(261)에는 전원 공급기(261)에 의하여 공급되는 전류를 제어하는 복수 개의 제어기(265)가 설치된다. 차량측 전자석(240)은 코어(241)와 코어(241)를 감싸는 코일(245)을 포함하며 코일(245)에 전원 공급기(261)가 연결된다. 하나의 제어기(265)는 복수 개의 전원 공급기(261)가 연결 설치되고 일부의 전원 공급기(261)에는 2개의 제어기(265)가 함께 연결 설치된다.

하나의 대차(210)의 폭방향으로 이격된 차량측 전자석(240)에 연결된 전원 공급기(261)에는 동일한 제어기(265)가 연결 설치된다. 또한, 제어기(265)는 회로기판을 포함하는 트레이 형태로 이루어지며 대차(210)에는 제어기(265)가 삽입되는 홈이 형성되어 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

100, 200: 자기부상 열차
110, 210: 대차
112: 대차 프레임
112a: 상부 지지부
112b: 수직 지지부
112c: 하부 지지부
112d: 지지 돌기
120: 궤도
121: 기둥
123: 거더
130: 대차 상판
140, 240: 차량측 전자석
141, 181, 241: 코어
145, 182, 245: 코일
180: 지상측 전자석
150: 댐퍼
160, 170, 190: 완충부재
171, 172: 지지판
173: 중간판
174, 175: 탄성체
191, 192: 측판
195: 코일 스프링

Claims

궤도 상에서 자기력에 의하여 자기부상 열차를 부상하여 이동시키는 자기부상 시스템에 있어서,
상기 궤도 상에 설치되며 상기 궤도에 대하여 부상하여 이동하며 차량측 전자석을 갖는 대차;
상기 대차의 하부에 배치되어 상기 대차를 안내하는 궤도;
각각의 상기 차량측 전자석과 연결 설치되어 상기 차량측 전자석에 전류를 인가하는 복수 개의 전원 공급기; 및
복수개의 전원 공급기와 연결되어 상기 전원 공급기에 의하여 공급되는 전류를 제어하는 복수 개의 제어기;
를 포함하고,
하나의 상기 제어기에는 복수 개의 전원 공급기가 연결 설치되고, 일부의 상기 전원공급기에는 2개의 제어기가 함께 연결 설치되며,
상기 제어기는
회로기판을 포함하는 트레이 형태로 이루어지고,
상기 대차에 형성되는 홈에 삽입되는 자기부상 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 대차의 폭방향으로 이격된 상기 차량측 전자석에 연결된 전원 공급기에는 서로 다른 제어기가 연결 설치된 자기부상 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 대차의 폭방향으로 이격된 상기 차량측 전자석에 연결된 전원 공급기에는 동일한 제어기가 연결 설치된 자기부상 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 차량측 전자석은 코어와 코어를 감싸는 코일을 포함하는 자기부상 시스템.
제4 항에 있어서,
상기 궤도에는 복수 개의 홈이 형성된 지상측 전자석이 설치되고 상기 홈에는 3상 코일이 삽입된 자기부상 시스템.
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