KR101672898B1 - Magnetic levitation train having sensor - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 자기부상 열차는 자기력에 의하여 부상하여 이동하며, 부상력 및 추진력을 발생시키는 차량측 전자석을 갖는 대차, 상기 대차의 하부에 배치되어 상기 대차를 안내하는 궤도를 포함하며, 상기 대차에는 상기 차량측 전자석과 상기 궤도의 간격을 측정하는 갭 측정부, 및 상기 갭 측정부에서 측정된 신호를 디지털 신호로 변환하는 컨버터를 갖는 센서가 설치되고, 상기 대차에는 복수개의 상기 센서와 연결되어 상기 센서에서 전달된 신호를 이용하여 상기 차량측 전자석을 제어하는 제어기가 설치된다.A magnetic levitation train according to an embodiment of the present invention includes a bogie having a vehicle-side electromagnet that floats and moves by a magnetic force and generates a levitation force and a propulsion force, a track disposed below the bogie to guide the bogie, A sensor having a gap measuring unit for measuring an interval between the vehicle-side electromagnet and the orbit, and a converter for converting a signal measured by the gap measuring unit into a digital signal is provided in the bogie, And a controller for controlling the vehicle-side electromagnet using a signal transmitted from the sensor.
Description
본 발명은 자기부상 열차에 관한 것으로서 보다 상세하게는 센서를 갖는 자기부상 열차에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to magnetic levitation trains, and more particularly to magnetic levitation trains having sensors.
자기부상 추진은 전기 자기력을 이용하여, 궤도로부터 일정한 높이로 부상하여 추진하는 것을 말한다. 자기부상 열차는 궤도와 궤도 상에서 비접촉으로 부상 및 추진하는 대차를 포함한다.Magnetic levitation propulsion refers to the propulsion of levitated at a constant height from the orbit using electric magnetic force. Magnetic levitation trains include bogies that float and propel in non-contact on orbit and orbit.
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.Magnetic levitation trains apply propelling force or repulsive force between electromagnets between bogies and orbits, and push bogies away from their orbits. As described above, the magnetic levitation system is driven in a non-contact state with the orbit, so that it is possible to carry out the high speed propulsion with less noise and vibration.
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.In the magnetic levitation method, there are a suction type using the attractive force of the magnet and a repulsive type using the repulsive force of the magnet. In addition, there are a superconducting system and a superconducting system in accordance with the principle of electromagnetism in the method of levitation of the magnetic levitation. The superconducting method is applied to high speed train because it has no electric resistance and strong magnetic force, and the phase transfer method is applied to the medium speed long distance train.
자기부상 열차는 궤도와 대차의 간격을 측정하는 갭 센서가 설치되는데 갭 센서에서 측정된 신호가 제어기로 전달될 때 강한 자기장에 의하여 신호에 노이즈가 발생하여 정확한 신호가 전달되지 못하는 문제가 발생할 수 있다.The magnetic levitation train is equipped with a gap sensor for measuring the distance between the track and the bogie. When the signal measured by the gap sensor is transmitted to the controller, noise may be generated due to strong magnetic field, .
본 발명은 상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 센서에서 측정된 신호에서 노이즈를 감소시킬 수 있는 자기부상 시스템을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a magnetic levitation system capable of reducing noise in a signal measured by a sensor.
본 발명의 일 실시예에 따른 자기부상 열차는 궤도 상에서 자기력에 의하여 부상하여 이동하는 자기부상 열차에 있어서, 자기력에 의하여 부상하여 이동하며, 부상력 및 추진력을 발생시키는 차량측 전자석을 갖는 대차, 상기 대차의 하부에 배치되어 상기 대차를 안내하는 궤도를 포함하며, 상기 대차에는 상기 차량측 전자석과 상기 궤도의 간격을 측정하는 갭 측정부, 및 상기 갭 측정부에서 측정된 신호를 디지털 신호로 변환하는 컨버터를 갖는 센서가 설치되고, 상기 대차에는 복수개의 상기 센서와 연결되어 상기 센서에서 전달된 신호를 이용하여 상기 차량측 전자석을 제어하는 제어기가 설치된다.A magnetic levitation train according to an embodiment of the present invention is a magnetic levitation train on which a magnetic levitation train moves by magnetic force on a trajectory and includes a vehicle having a vehicle-side electromagnet that floats and moves by a magnetic force and generates a levitation force and a propulsion force, A gap measuring unit disposed at a lower portion of the bogie and guiding the bogie, the bogie measuring a gap between the vehicle-side electromagnet and the orbit, and a controller for converting the signal measured by the gap measuring unit into a digital signal And a controller for controlling the vehicle-side electromagnet using a signal transmitted from the sensor is provided in the bogie.
또한, 상기 센서는 가속도를 측정하는 가속도 측정부를 더 포함할 수 있다.In addition, the sensor may further include an acceleration measuring unit for measuring an acceleration.
또한, 하나의 센서에 설치된 갭 측정부와 가속도 측정부는 동일한 컨버터에 연결되며 상기 컨버터는 갭 신호와 가속도 신호를 동시에 디지털 신호로 변환하도록 구성될 수 있다.In addition, the gap measuring unit and the acceleration measuring unit provided in one sensor are connected to the same converter, and the converter can be configured to simultaneously convert the gap signal and the acceleration signal into a digital signal.
또한, 상기 제어기와 상기 센서는 광케이블로 연결될 수 있다.Also, the controller and the sensor may be connected by an optical cable.
또한, 상기 궤도에는 상기 차량측 전자석과 마주하도록 배치된 지상측 전자석이 설치될 수 있다.Further, a ground-side electromagnet arranged to face the vehicle-side electromagnet may be installed in the orbit.
또한, 상기 지상측 전자석은 복수 개의 홈이 형성된 코어와 상기 홈에 삽입 설치된 3상 코일을 포함할 수 있다.The ground-side electromagnet may include a core having a plurality of grooves formed therein and a three-phase coil inserted into the grooves.
또한, 상기 차량측 전자석은 코어와 코어를 감싸는 코일을 포함할 수 있다.Further, the vehicle-side electromagnet may include a core and a coil surrounding the core.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 자기부상 열차는 센서가 컨버터를 포함하므로 센서와 컨버터가 일체화 되어, 센서에서 측정된 신호가 컨버터로 전달되는 과정에서 노이즈가 개입되는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따라 센서에서 발생된 아날로그 신호에 노이즈가 개입하는 것을 최소화할 수 있다. 또한, 센서와 제어기가 광 케이블을 매개로 연결되므로 디지털 신호에 노이즈가 개입하는 것을 최소화할 수 있다. 또한, 하나의 컨버터를 이용하여 갭 측정부와 가속도 측정부에서 발생한 신호를 동시에 디지털 신호로 변환하므로 효율성이 향상된다.As described above, the magnetic levitation train according to an embodiment of the present invention includes the converter, so that the sensor and the converter are integrated to prevent the noise from intervening in the process of transmitting the signal measured by the sensor to the converter , Thereby minimizing the intervention of noise in the analog signal generated by the sensor. In addition, since the sensor and the controller are connected via the optical cable, noise interference to the digital signal can be minimized. In addition, efficiency can be improved by converting a signal generated by the gap measuring unit and the acceleration measuring unit into a digital signal simultaneously using one converter.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기부상 열차를 폭방향으로 잘라 본 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지상측 전자석을 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서를 도시한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서와 제어기의 연결 관계를 도시한 구성도이다.1 is a longitudinal sectional view of a magnetic levitation train according to an embodiment of the present invention.
2 is a plan view showing a ground-side electromagnet according to an embodiment of the present invention.
3 is a configuration diagram illustrating a sensor according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram showing a connection relationship between a sensor and a controller according to an embodiment of the present invention.
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.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기부상 열차를 폭방향으로 잘라 본 종단면도이다.1 is a longitudinal sectional view of a magnetic levitation train according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 자기부상 열차(100)는 대차(110)와 대차(110)가 이동하는 궤도(120)를 포함한다.1, the
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.The
지상측 전자석(180)과 차량측 전자석(140)은 서로 대향하도록 배치되는데, 지상측 전자석(180)과 차량측 전자석(140)의 작용으로 부상력 및 추진력이 발생한다.The ground-
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.The ground-
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.The ground-
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. The
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.The
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. 본 실시예에 따른 자기부상 열차(100)는 하나의 차량측 전자석(140)을 이용하여 부상력과 추진력을 모두 발생시킨다.A vehicle-
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서를 도시한 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서와 제어기의 연결 관계를 도시한 구성도이다.FIG. 3 is a configuration diagram of a sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a configuration diagram illustrating a connection relationship between a sensor and a controller according to an embodiment of the present invention.
도 1, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면 대차(110)에는 센서(160)가 설치되는데, 센서(160)는 차량측 전자석(140)에 고정되거나 보기 프레임(112)에 고정될 수 있다.1, 3, and 4, a
센서(160)는 차량측 전자석(140)과 궤도(120)의 간격을 측정하는 갭 측정부(161)와 가속도를 측정하는 가속도 측정부(162), 및 갭 측정부(161)와 가속도 측정부(162)에서 측정된 신호를 디지털 신호로 변환하는 컨버터(165)를 포함한다. 하나의 센서(160)가 갭과 가속도를 모두 측정할 수 있으며, 센서(160)는 아날로그 신호를 즉시에서 디지털 신호로 변환시킨다. The
컨버터(165)는 갭 측정부(161)에서 생성된 갭 신호와 가속도 측정부(162)에서 측정된 가속도 신호를 동시에 디지털 신호로 변환한다. 센서(160)는 커버를 갖는데 커버는 전자파를 차폐할 수 있도록 니켈 도금되거나 금속 메쉬를 포함할 수 있다. 대차(110)에는 복수 개의 센서(160)가 설치되며 센서들(160)은 제어기(170)와 연결된다. 센서들(160)은 광케이블(optical cable)(175)을 매개로 제어기와 연결된다. 광 케이블(175)은 전자파를 차단하여 디지털 신호에 노이즈가 개입하는 최소화한다. 제어기(170)는 센서(160)에서 전달된 신호를 바탕으로 각각의 차량측 전자석(140)으로 인가되는 전류를 제어한다.The
아날로그 신호로 이루어진 센서 신호가 이격 배치된 제어기로 전달되는 과정에서 센서에는 많은 노이즈가 개입되어 잘못된 신호가 제어기로 전달될 수 있다. 또한 센서와 컨버터가 이격 배치되면 센서에서 컨버터로 신호가 이동하는 과정에서 신호에 노이즈가 개입할 수 있으므로 디지털로 변환된 신호의 정확성이 매우 낮아진다. In the process of transmitting the sensor signal composed of the analog signal to the controller which is spaced apart, a lot of noise is involved in the sensor, so that a wrong signal can be transmitted to the controller. In addition, when the sensor and the converter are placed apart from each other, noise may intervene in the process of moving the signal from the sensor to the converter, so that the accuracy of the digitally converted signal is very low.
그러나 상기한 바와 같이 본 실시예에 따르면 센서(160)가 컨버터(165)를 구비하므로 센서(160)에서 발생된 아날로그 신호에 노이즈가 개입하는 것을 최소화할 수 있다. 또한, 센서(160)와 제어기(170)가 광 케이블(175)을 매개로 연결되므로 디지털 신호에 노이즈가 개입하는 것을 최소화할 수 있다. However, as described above, according to the present embodiment, since the
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.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but many variations and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. And it goes without saying that they belong to the scope of the present invention.
100: 자기부상 열차 110: 대차
112: 보기 프레임 112a: 상부 지지부
112b: 수직 지지부 112c: 하부 지지부
120: 궤도 121: 기둥
123: 거더 130: 대차 상판
140: 차량측 전자석 141, 181: 코어
145, 182: 코일 180: 지상측 전자석
150: 댐퍼 160: 센서
161: 갭 측정부 162: 가속도 측정부
165: 컨버터 170: 제어기
175: 광 케이블 185: 홈100: Maglev train 110: Truck
112:
112b:
120: Orbit 121: Column
123: Girder 130: Balance top plate
140: vehicle-
145, 182: coil 180: ground-side electromagnet
150: damper 160: sensor
161: gap measuring unit 162: acceleration measuring unit
165: converter 170: controller
175: Optical cable 185: Home
Claims (7)
자기력에 의하여 부상하여 이동하며, 부상력 및 추진력을 발생시키는 차량측 전자석을 갖는 대차;
상기 대차의 하부에 배치되어 상기 대차를 안내하는 궤도;
를 포함하며,
상기 대차에는 상기 차량측 전자석과 상기 궤도의 간격을 측정하는 갭 측정부, 및 상기 갭 측정부에서 측정된 신호를 디지털 신호로 변환하는 컨버터를 갖는 센서가 설치되고,
상기 대차에는 복수개의 상기 센서와 연결되어 상기 센서에서 전달된 신호를 이용하여 상기 차량측 전자석을 제어하는 제어기가 설치되며,
상기 센서는 커버를 가지며,
상기 커버는 니켈 도금 또는 금속 메쉬 중 하나로 형성되는 자기부상 시스템.A magnetic levitation system for levitating and moving a magnetically levitated train by a magnetic force in an orbit,
A bogie having a vehicle-side electromagnet that floats and moves by magnetic force and generates a levitation force and a propulsion force;
An orbit disposed at a lower portion of the bogie and guiding the bogie;
/ RTI >
A sensor having a gap measuring unit for measuring an interval between the vehicle-side electromagnet and the orbit, and a converter for converting a signal measured by the gap measuring unit into a digital signal,
And a controller for controlling the vehicle-side electromagnet using a signal transmitted from the sensor, the controller being connected to the plurality of sensors,
The sensor has a cover,
Wherein the cover is formed of one of nickel plated or metal mesh.
상기 센서는 가속도를 측정하는 가속도 측정부를 더 포함하는 자기부상 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the sensor further comprises an acceleration measurement unit for measuring an acceleration.
하나의 센서에 설치된 갭 측정부와 가속도 측정부는 동일한 컨버터에 연결되며 상기 컨버터는 갭 신호와 가속도 신호를 동시에 디지털 신호로 변환하는 자기부상 시스템.3. The method of claim 2,
The gap measuring unit and the acceleration measuring unit provided in one sensor are connected to the same converter, and the converter converts the gap signal and the acceleration signal into a digital signal at the same time.
상기 제어기와 상기 센서는 광케이블로 연결된 자기부상 시스템.The method of claim 3,
Wherein the controller and the sensor are connected by an optical cable.
상기 궤도에는 상기 차량측 전자석과 마주하도록 배치된 지상측 전자석이 설치된 자기부상 시스템.3. The method of claim 2,
And a ground-side electromagnet disposed to face the vehicle-side electromagnet in the orbit.
상기 지상측 전자석은 복수 개의 홈이 형성된 코어와 상기 홈에 삽입 설치된 3상 코일을 포함하는 자기부상 시스템.6. The method of claim 5,
Wherein the ground-side electromagnet includes a core having a plurality of grooves formed therein, and a three-phase coil inserted in the grooves.
상기 차량측 전자석은 코어와 코어를 감싸는 코일을 포함하는 자기부상 시스템.The method according to claim 6,
Wherein the vehicle-side electromagnet includes a core and a coil surrounding the core.
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