KR101698955B1 - 위치표식을 갖는 자기부상 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자기부상 열차의 위치를 용이하게 검출할 수 있는 자기부상 시스템을 제공한다.
본 발명의 측면에 따른 자기부상 시스템은 궤도 상에서 자기력으로 부상하여 이동하는 대차를 포함하는 자기부상 시스템에 있어서, 길이방향으로 이어져 형성되며 대차에 전력을 공급하는 급전부가 설치된 궤도, 및 상기 궤도 상에서 자기력에 의하여 부상하여 이동하며 상기 급전부로부터 전력을 공급받는 집전부가 설치된 대차를 포함하고, 상기 급전부의 외표면에는 위치정보를 표시하는 위치표식이 부착되고, 상기 대차에는 상기 위치표식과 마주하여 위치표식을 인식하는 식별 센서가 부착된다.

Description

위치표식을 갖는 자기부상 시스템{MAGNETIC LEVITATION SYSTEM HAVING LOCATION MARK}
본 발명은 자기부상열차에 관한 것으로서 보다 상세하게는 위치표식을 갖는 자기부상열차에 관한 것이다.
자기부상 추진은 전기 자기력을 이용하여, 궤도로부터 일정한 높이로 부상하여 추진하는 것을 말한다. 자기부상 반송장치는 궤도와 궤도 상에서 비접촉으로 부상 및 추진하는 대차를 포함한다.
자기부상 시스템은 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.
이러한 자기부상 열차는 선로의 신호기나 GPS 수신 장치를 이용하여 위치를 검출한다. 그러나 GPS 장치에 이상이 발생하거나 신호기에 이상이 발생한 경우에는 실시간으로 위치를 검출하기 어려운 문제가 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 자기부상 열차의 위치를 용이하게 검출할 수 있는 자기부상 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 측면에 따른 자기부상 시스템은 궤도 상에서 자기력으로 부상하여 이동하는 대차를 포함하는 자기부상 시스템에 있어서, 길이방향으로 이어져 형성되며 대차에 전력을 공급하는 급전부가 설치된 궤도, 및 상기 궤도 상에서 자기력에 의하여 부상하여 이동하며 상기 급전부로부터 전력을 공급받는 집전부가 설치된 대차를 포함하고, 상기 급전부의 외표면에는 위치정보를 표시하는 위치표식이 부착되고, 상기 대차에는 상기 위치표식과 마주하여 위치표식을 인식하는 식별 센서가 부착된다.
여기서 상기 대차에는 상기 궤도와 마주하는 부상전자석이 설치되고, 상기 궤도에는 상기 부상 전자석과 마주하는 부상용 강자성체판이 설치될 수 있다.
또한, 상기 대차에는 추진 전자석이 설치되고 상기 궤도에는 상기 추진 전자석과 대향 배치된 추진용 강자성체판이 설치될 수 있다.
또한, 상기 급전부는 급전 케이블과 상기 금전 코일을 감싸는 커버를 포함하고, 상기 위치표식은 상기 커버에 부착될 수 있다.
또한, 상기 위치표식은 RFID 태그로 이루어질 수 있으며, 성가 표식은 QR코드 또는 바코드로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 궤도는 거더와 거더의 하부에 배치되어 거더를 지지하는 기둥을 포함하고, 상기 급전부는 상기 기둥의 측면에 배치될 수 있다.
또한, 상기 대차는 대차 상판과 상기 대차 상판의 하부에 배치되어 대차 상판을 지지하는 복수 개의 보기 프레임을 포함하고, 상기 집전부는 상기 보기 프레임들 중 어느 하나에 고정되고, 상기 식별 센서는 상기 보기 프레임에 고정될 수 있다.
또한, 상기 보기 프레임은 측판과 상기 측판의 상단에서 돌출된 상부 돌출부, 상기 측판의 하단에서 돌출된 하부 돌출부를 포함하고, 상기 식별 센서는 상기 하부 돌출부에서 상기 기둥을 향하는 면에 고정될 수 있다.
또한, 상기 궤도는 거더와 거더의 하부에 배치되어 거더를 지지하는 기둥을 포함하고, 상기 급전부는 상기 거더의 상면에 배치될 수 있다.
또한, 상기 대차는 대차 상판과 상기 대차 상판의 하부에 배치되어 대차 상판을 지지하는 복수 개의 보기 프레임을 포함하고, 상기 집전부는 상기 대차 상판에 고정되고, 상기 식별 센서는 상기 집전부에 고정될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 자기부상 시스템은 궤도에 급전부의 외표면에 설치된 위치표식을 이용하여 대차의 위치를 용이하게 파악할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자기부상 시스템을 폭 방향으로 잘라 본 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 궤도를 도시한 절개 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 자기부상 시스템을 폭 방향으로 잘라 본 단면도이다.
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 제1 실시예에 따른 자기부상 시스템을 폭방향으로 잘라 본 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 궤도를 도시한 절개 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 자기부상 시스템(101)은 일방향으로 이어져 설치된 궤도(120)와 궤도(120)에서 자기력에 의하여 부상하여 이동하는 대차(110)를 포함한다.
본 실시예에 따른 대차(110)는 궤도(120) 상에 놓이거나 궤도(120)로부터 부상하여 추진한다. 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 부상용 강자성체판(173)이 고정 설치되며, 부상용 강자성체판(173)의 양쪽 가장자리에는 아래로 돌출된 돌기가 형성된다. 돌기는 아래에서 상술하는 부상 전자석(114)의 코어(114a)에 형성된 돌기와 마주하도록 배치된다. 또한 거더(123)의 상면에는 도체판(172)이 설치되며 도체판(172)은 추진 전자석(160)과 대향 배치된다.
대차(110)는 화물이 적재되거나 사람이 탑승하는 적재부(151)와 적재부(151)의 하부에서 적재부(151)를 지지하는 대차 상판(117)과 대차 상판(117)의 아래에 배치된 보기 프레임(112)을 포함한다.
적재부(151)는 판상으로 이루어지거나 내부 공간을 갖는 상자 형태로 이루어질 수 있다. 적재부(151)와 대차 상판(117) 사이에는 충격이나 진동을 감소시키는 완충장치(152)가 설치될 수 있다. 완충장치(152)는 유압 댐퍼 또는 공압 댐퍼로 이루어질 수 있으며 스프링으로 이루어질 수도 있다.
4개의 보기 프레임(112)이 대차 상판(117)의 아래에서 대차 상판(117)을 지지한다. 보기 프레임(112)은 지면에 대하여 수직은 방향으로 세워진 측판(112b)과 측판(112b)의 상단에서 대차의 내측을 향하여 돌출된 상부 돌출부(112a) 및 측판(112b)의 하단에서 대차의 내측을 향하여 돌출된 하부 돌출부(112c)를 포함한다.
하부 돌출부(112c)에는 부상 전자석(114)이 부상용 강자성체판(173)과 대향하도록 설치된다. 부상 전자석(114)은 코어(114a)와 코어(114a)의 외주를 감싸도록 설치된 코일(114b)을 포함한다. 코어(114a)는 홈을 사이에 두고 두 개의 돌기들이 이격 형성된 구조로 이루어지며 이 돌기들에 코일(114b)이 감겨진다. 부상 전자석(114)은 부상용 강자성체판(173)와 마주하여 부상용 강자성체판(173)를 끌어당기며, 이에 따라 부상력이 발생한다. 본 실시예에서는 자기부상 시스템(101)이 흡인식으로 이루어진 것으로 예시하고 있지만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 반발식으로 이루어질 수도 있다.
상부 돌출부(112a)는 이웃하는 보기 프레임(112)을 향하여 돌출되며 보기 프레임(112)의 하면에 추진 전자석(160)이 고정 설치된다. 상부 돌출부(112a)는 보기 프레임(112)의 측판(112b)에서 궤도(120)의 폭방향 중앙을 향하여 돌출 형성되어 있다.
추진 전자석(160)은 코어(161)와 코어(161)에 형성된 홈에 삽입된 코일(165)을 포함한다. 코어(161)에는 복수 개의 돌기(163)가 궤도(120)의 길이 방향으로 이격 형성되고 이 돌기(163) 사이의 홈에 코일(165)이 삽입 설치된다. 코일(165)은 3개가 설치되며 3개의 코일들(165)이 서로 번갈아 홈에 삽입 설치된다. 추진 전자석(160)는 도체판(172)과 마주하도록 설치되므로 추진 전자석(160)가 이동할 때, 시간적 공간적으로 이동하는 자속이 발생하여 도체판(172)에 와전류가 발생한다. 이 와전류와 공극 자속이 로렌츠의 힘 방정식으로 표현되는 상호 작용에 의하여 추진력이 발생한다. 본 실시예와 같이 선형 유도 전동기를 적용하면 궤도의 상면에 궤도 상에 평판 형태의 도체판을 설치할 수 있으며 이에 따라 궤도의 설계가 자유로워 진다. 또한 교류기와 같은 제어가 가능하며 대출력 대기동력 발생이 용이하고 유지보수가 간편하다.
기둥(121)의 일 측면에는 대차에 전력을 공급하는 급전부(140)가 설치되는데, 급전부(140)는 급전 케이블(141)과 급전 케이블(141)을 감싸는 커버(142)를 포함한다. 급전 케이블(141)은 궤도(120)의 길이방향으로 이어져 형성되고 급전 케이블(141)에는 교류 전류가 인가된다. 커버(142)는 급전 케이블(141)을 보호하며 급전 케이블(141)에 이물질이 침투하는 것을 방지한다. 커버(142)는 기둥(121)의 측면에 고정되며 급전 케이블(141)의 상단과 하단 및 측단을 감싸고 급전 케이블(141)에서 기둥을 향하는 면은 감싸지 않는다.
급전부(140)에는 위치정보를 표시하는 위치표식(145)이 부착되는데, 위치표식(145)은 커버(142)에 부착된다. 특히 위치표식(145)은 본 제1 실시예와 같이 커버(142)에서 보기 프레임(112)을 향하는 외면에 부착될 수 있다. 위치표식(145)은 QR코드(quick response code) 또는 바코드(bar code)로 이루어질 수 있으며, RFID 태그(radio frequency identification tag)로 이루어질 수도 있다. 위치표식(145)에는 현재 위치의 GPS 좌표와 다음 역까지의 거리 등이 포함될 수 있다.
급전 케이블(141)에는 집전부(113)가 맞닿도록 설치되는데, 집전부(113)는 급전부(140)로부터 전력을 공급받아 대차로 전달한다. 집전부(113)는 급전 케이블(141)과 기둥(121)의 사이의 틈새로 삽입된다. 집전부(113)는 보기 프레임(112)에 고정되며 집전부는 보기 프레임의 하부 돌출부에 고정 설치될 수 있다.
대차(110)에는 위치표식(145)과 마주하여 위치표식(145)을 인식하는 식별 센서(115)가 부착되는데, 식별 센서(115)는 하부 돌출부(112c)에서 기둥(121)을 향하는 면에 고정된다. 식별 센서(115)는 바코드 또는 QR코드를 인식하는 스캐너로 이루어지거나, RFID 태그를 인식하는 RFID 러더기로 이루어질 수 있다.
본 실시예와 같이 궤도(120)에 위치표식(145)이 설치되고 대차(110)에 식별 센서(115)가 설치되면 주행 중이더라도 보다 용이하게 대차(110)의 위치를 확인할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 자기부상 시스템을 폭 방향으로 잘라 본 단면도이다.
도 3을 참조하여 설명하면, 본 제2 실시예에 따른 자기부상 시스템(102)은 급전부(180)와 집전부(191)를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 자기부상 시스템과 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구조에 대한 중복 설명은 생략한다.
거더(123)의 상면에는 대차(110)에 전력을 공급하는 급전부(180)가 설치되는데, 급전부(180)는 급전 케이블(182)과 급전 케이블(182)을 지지하는 지지대(181)를 포함한다. 급전 케이블(182)은 궤도의 길이방향으로 이어져 형성되고 급전 케이블(182)에는 교류 전류가 인가된다. 급전 케이블(182)은 리쯔 케이블로 이루어질 수 있으며, 급전 케이블(182)로는 고주파 교류 전류가 흐른다. 본 실시예와 같이 급전 케이블(182)이 리쯔 케이블로 이루어지면 표면 효과를 감소시켜서 전력이 낭비되는 것을 방지할 수 있다.
급전부(180)에는 위치정보를 표시하는 위치표식(183)이 부착되는데, 위치표식(183)은 지지대(181)에 부착된다. 위치표식(183)은 QR코드(quick response code), 바코드(bar code), 또는 RFID 태그(radio frequency identification tag)로 이루어질 수도 있다. 위치표식(183)에는 현재 위치의 GPS 좌표와 다음 역까지의 거리 등이 포함될 수 있다.
대차 상판(117)에는 급전부(180)로부터 전력을 공급하는 집전부(191)가 설치되는데, 집전부(191)는 대판 상판(117)의 하면에 고정된다. 집전부(191)에는 급전 케이블(182)이 부분적으로 삽입될 수 있도록 홈이 형성되는 바, 집전부(191) 내에는 급전 케이블(182)에 의하여 발생한 유도 전류를 얻는 픽업 코일이 설치된다. 이와 같이 집전부(191)에 홈이 형성되면 픽업 코일과 급전 케이블(182)이 더욱 밀착되어 더욱 효율적으로 전력을 전달할 수 있다.
집전부(191)에는 위치표식(183)과 마주하여 위치표식(183)을 인식하는 식별 센서(193)가 고정 설치되는데, 식별 센서(193)는 고정막대(192)를 매개로 집전부(191)에 고정된다. 고정막대(192)는 집전부(191)의 하면에 고정되며 거더(123)를 향하여 이어져 형성된다. 식별 센서(193)는 바코드 또는 QR코드를 인식하는 스캐너로 이루어지거나, RFID 태그를 인식하는 RFID 러더기로 이루어질 수 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.
101, 102: 자기부상 시스템 110: 대차
112: 보기 프레임 112a: 상부 돌출부
112b: 측판 112c: 하부 돌출부
113, 191: 집전부 114: 부상 전자석
114a, 161: 코어 114b, 165: 코일
115, 193: 식별 센서 117: 대차 상판
120: 궤도 121: 기둥
123: 거더 140, 180: 급전부
141, 182: 급전 케이블 142: 커버
145, 183: 위치표식 151: 적재부
152: 완충장치 160: 추진 전자석
163: 돌기 172: 도체판
173: 부상용 강자성체판 181: 지지대
192: 고정막대

Claims (11)

  1. 궤도 상에서 자기력으로 부상하여 이동하는 대차를 포함하는 자기부상 시스템에 있어서,
    길이방향으로 이어져 형성되며 대차에 전력을 공급하는 급전부가 설치된 궤도;
    상기 궤도 상에서 자기력에 의하여 부상하여 이동하며 상기 급전부로부터 전력을 공급받는 집전부가 설치된 대차;
    를 포함하고,
    상기 급전부의 외표면에는 위치정보를 표시하는 위치표식이 부착되고,
    상기 대차에는 상기 위치표식과 마주하여 위치표식을 인식하는 식별 센서가 부착되며,
    상기 궤도는 거더와 상기 거더의 하부에 배치되어 상기 거더를 지지하는 기둥을 포함하고,
    상기 대차는 대차 상판과 상기 대차 상판의 하부에 배치되어 상기 대차 상판을 지지하는 복수 개의 보기 프레임을 포함하며,
    상기 위치표식은 상기 대차에 구비되는 상기 식별 센서에 마주하도록 상기 기둥 및 상기 거더 중 하나에 설치되고,
    상기 집전부는 상기 보기 프레임 및 상기 대차 상판 중 하나에 구비된 자기부상 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 대차에는 상기 궤도와 마주하는 부상전자석이 설치되고, 상기 궤도에는 상기 부상 전자석과 마주하는 부상용 강자성체판이 설치된 자기부상 시스템.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 대차에는 추진 전자석이 설치되고 상기 궤도에는 상기 추진 전자석과 대향 배치된 추진용 도체판이 설치된 자기부상 시스템.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 급전부는 급전 케이블과 급전 코일을 감싸는 커버를 포함하고, 상기 위치표식은 상기 커버에 부착된 자기부상 시스템.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 위치표식은 RFID 태그로 이루어진 것을 특징으로 하는 자기부상 시스템.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 위치표식은 QR코드 또는 바코드로 이루어진 것을 특징으로 하는 자기부상 시스템.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 급전부는 상기 기둥의 측면에 배치된 자기부상 시스템.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 집전부는 상기 보기 프레임들 중 어느 하나에 고정되고, 상기 식별 센서는 상기 보기 프레임에 고정된 자기부상 시스템.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 보기 프레임은 측판과 상기 측판의 상단에서 돌출된 상부 돌출부, 상기 측판의 하단에서 돌출된 하부 돌출부를 포함하고, 상기 식별 센서는 상기 하부 돌출부에서 상기 기둥을 향하는 면에 고정된 자기부상 시스템.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 급전부는 상기 거더의 상면에 배치된 자기부상 시스템.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 집전부는 상기 대차 상판에 고정되고, 상기 식별 센서는 상기 집전부에 고정된 자기부상 시스템.
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