KR20110041780A - 비접촉 자기 유도 충전 방식의 전기자동차용 자기장 차폐장치 - Google Patents

비접촉 자기 유도 충전 방식의 전기자동차용 자기장 차폐장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비접촉 자기 유도 충전 방식의 전기자동차에서 집전장치에 충전이 이루어지는 과정에서 집전장치와 급전장치 간에 발생하는 전자파 및 자기장이 외부로 누출을 되는 것을 최소화할 수 있는 비접촉 자기 유도 충전 방식의 전기자동차용 자기장 차폐장치에 관한 것으로, 본 발명은 급전도로에 매설된 급전장치의 자기장에 의해 유기 전력을 생성하는 집전장치가 차체 하부에 설치된 비접촉 자기 유도 충전 방식의 전기자동차에 있어서, 상기 전기자동차의 차체의 하부에 상기 집전장치의 외측을 둘러싸도록 설치되는 금속 재질의 차폐커버와; 상기 차폐커버의 내측면에 설치되어 집전장치와 급전도로 사이에 발생하는 전자파 및 자기장이 외부로 누출되는 것을 차단하는 자성체를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 비접촉 자기 유도 충전 방식의 전기자동차용 자기장 차폐장치를 제공한다.
자기 유도 충전, 전기자동차, 집전장치, 자기장, 차폐장치, 차폐판, 페라이트, 자성체

Description

비접촉 자기 유도 충전 방식의 전기자동차용 자기장 차폐장치{magnetic field shielding device for non-contact electromagnetic inductive charging electric vehicle}
본 발명은 비접촉 자기 유도 충전 방식의 전기자동차에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비접촉 자기 유도 충전 방식의 전기자동차에서 집전장치에 충전이 이루어지는 과정에서 집전장치와 급전장치 간에 발생하는 전자파 및 자기장이 외부로 누출되는 것을 최소화할 수 있는 비접촉 자기 유도 충전 방식의 전기자동차용 자기장 차폐장치에 관한 것이다.
일반적으로 비접촉 자기 유도 방식의 전기자동차의 집전장치는 급전도로에서 발생하는 자기장의 힘을 전기에너지로 변환시키는 트랜지스터의 원리가 적용된다. 이 때, 급전도로에 흐르는 고압전류가 발생시키는 자기장이 오른나사의 법칙에 의해 흐르는데, 차량의 하부에 설치된 집전장치가 급전도로와 수평한 평면형상이기 때문에 집전장치와 급전도로 사이의 공극에서 전자파 및 자기장이 외부로 누출되는 현상이 발생하게 된다.
이렇게 누출된 전자파 및 자기장은 도로변에 있는 사람들의 건강에 유해한 영향을 미칠 뿐만 아니라, 누출된 자기장으로 인하여 집전 효율이 저하되는 문제를 유발한다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 집전장치에 집전이 이루어지는 과정에서 집전장치와 급전도로 간에 발생하는 전자파 및 자기장이 외부로 누출을 되는 것을 최소화함으로써 집전 효율을 향상시키고, 전자파 및 자기장이 외부의 사람들에게 미치는 영향을 최소화할 수 있는 비접촉 자기 유도 충전 방식의 전기자동차용 자기장 차폐장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 급전도로에 매설된 급전장치의 자기장에 의해 유기 전력을 생성하는 집전장치가 차체 하부에 설치된 비접촉 자기 유도 충전 방식의 전기자동차에 있어서, 상기 전기자동차의 차체의 하부에 상기 집전장치의 외측을 둘러싸도록 설치되는 금속 재질의 차폐커버와; 상기 차폐커버의 내측면에 설치되어 집전장치와 급전도로 사이에 발생하는 전자파 및 자기장이 외부로 누출되는 것을 차단하는 자성체를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 비접촉 자기 유도 충전 방식의 전기자동차용 자기장 차폐장치를 제공한다.
본 발명의 한 실시형태에 따르면, 본 발명의 자기장 차폐장치는 상기 자성체를 둘러싸면서 차폐커버의 내측면에 고정되는 비금속 재질의 홀더를 더 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 자성체는 페라이트(ferrite)로 된 것이 바람직하다.
이러한 본 발명에 따르면, 금속 재질의 차폐커버와 페라이트와 같은 우수한 자기장 차폐 성능을 갖는 자성체가 급전도로와 집전장치 사이에서 발생하는 자기장 및 전자파가 외부로 누출되지 않도록 차폐시키는 기능을 하게 되므로 자기장 누출에 따른 집전 효율 저하를 방지하고, 인체에 미치는 악영향을 최소화할 수 있는 이점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 비접촉 자기 유도 충전 방식의 전기자동차용 자기장 차폐장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 5는 본 발명에 따른 비접촉 자기 유도 충전 방식의 전기자동차용 자기장 차폐장치의 일 실시예를 나타낸 것으로, 도 1을 참조하면, 급전도로(1)에 페라이트코어(2) 및 이 페라이트코어(2)에 권선된 1차 코일(3)로 이루어진 급전장치가 매설되고, 전기자동차의 차체 하부에 유기 전력을 생성하는 집전장치(5)가 설치된다.
상기 집전장치(5)는 급전도로(1)와 일정 간격을 유지하면서 상기 급전장치에 의해 생성된 자기장에 의해 유기 전력을 생성하여 차량의 모터(미도시) 또는 축전지(미도시)에 전력을 공급한다. 도면에 도시하지는 않았으나, 상기 집전장치(5)는 편평한 판상의 페라이트코어에 2차 코일이 감겨진 구조로 이루어진다.
그리고, 상기 전기자동차의 차체의 하부 프레임(4) 양측면에 상기 집전장치(5)의 양측면 외측부를 둘러싸며 자기장의 누설을 차폐하는 차폐장치(10)가 설치된다. 상기 차폐장치(10)는 집전장치(5)의 양측면 외측에 배치되는 금속 재질의 차 폐커버(11)와, 상기 차폐커버(11)의 내측면에 고정되는 자성체(12)를 포함한다. 상기 자성체(12)는 페라이트로 된 것이 바람직하나, 이외에도 다양한 소재로 된 자성체를 적용하여 전자파 및 자기장을 차폐시킬 수 있다.
상기 차폐커버(11)와 자성체(12)는 차체에 고정되게 설치될 수도 있으나, 집전장치(5)에 집전이 이루어지지 않는 동안에는 차폐판(10)이 도로 면과 접촉하는 것을 방지하기 위하여 차폐판(10)이 상측으로 이동 가능하게 구성됨이 바람직하다. 이 실시예에서는 상기 차폐커버(11)와 자성체(12)가 차체의 양측면 하부에 구성되는 승강수단에 의해 상하로 이동하도록 구성된다.
이 실시예에서 상기 승강수단은 차체의 하부 프레임(4)에 고정되는 고정브라켓(13)과, 일단이 상기 고정브라켓(13)에 회전 가능하게 고정된 제1링크부재(15)와 일단이 상기 차폐커버(11)에 회전 가능하게 결합되며 상기 제1링크부재(15)에 X자형으로 엇갈리면서 제1링크부재(15)에 힌지결합된 제2링크부재(16)로 이루어진 작동부재(14)와, 일단이 상기 고정브라켓(13)에 회전 가능하게 결합되고 타단이 상기 작동부재(14)의 제1링크부재(15)의 자유단 인근에 결합되어 인가되는 공압 또는 유압에 의해 신축되면서 제1링크부재(15)를 가동시키는 액츄에이터(18)로 구성된다.
상기 고정브라켓(13)은 도 4에 도시된 것과 같이, 대략 'L'자형의 금속판으로 이루어지며, 하부면 일측에 상기 액츄에이터(18)의 동작을 위한 개구부(13a)가 형성되고, 이 개구부(13a)에 상기 액츄에이터(18)의 일단부가 회전 가능하게 결합되는 힌지핀(18b)이 결합된다.
그리고, 상기 작동부재(14)는 도 5에 도시된 것과 같이 2개 1조로 구성된 제1링크부재(15)와 제2링크부재(16)가 서로 X자 형으로 엇갈리면서 중앙의 힌지축(17)을 중심으로 상대 회전하도록 구성된다. 따라서, 상기 액츄에이터(18)의 피스톤로드(18a)가 신장 또는 수축되면, 상기 제1링크부재(15)의 자유단이 고정단을 중심으로 회전하려는 힘이 발생하게 되고, 이에 따라 상기 제1링크부재(15) 및 제2링크부재(16)가 서로 벌어지는 방향으로 회전하거나 서로 모여지는 방향으로 회전하게 된다.
상기 제1링크부재(15)와 제2링크부재(16)의 자유단에는 차폐커버(11)의 승강 동작을 더욱 원활하게 하기 위한 롤러(15a, 16a)가 설치된다.
상기 액츄에이터(18)는 외부에서 인가되는 유압에 의해 피스톤로드(18a)가 신축되는 유압실린더가 적용되나, 이외에도 공압실린더가 적용될 수도 있다. 이 실시예에서 상기 액츄에이터(18)는 제1링크부재(15)와 대체로 나란하게 설치되며, 일단부는 고정브라켓(13)에 연결되고 타단부는 제1링크부재(15)의 자유단 인근에 결합되어 제1링크부재(15)에 외력을 가하도록 되어 있지만, 이와 다르게 액츄에이터(18)의 일단부가 제1링크부재(15)의 고정단에 고정되고, 타단부가 제2링크부재(16)의 자유단에 고정되어 제1링크부재(15)에 대해 제2링크부재(16)를 회동시킬 수도 있을 것이다. 물론, 이와 반대로도 가능하다. 상기와 같이 액츄에이터(18)가 제1링크부재(15) 또는 제2링크부재(16)와 대체로 나란하게 배치되면, 액츄에이터(18)에 의한 작동부재(14)의 회전 작동시 밸런스 유지가 용이하여 차폐커버(11)이 승강 동작이 부드럽고 원활하게 이루어지는 이점이 있다.
한편, 상기 차폐커버(11)는 도 1에 도시된 것과 같이 대략 'ㄱ'자 형태의 판상으로 이루어지는데, 상기 차폐커버(11)의 하단부는 외측 방향으로 약간 경사지게 형성되는 것이 바람직하다. 이는 집전장치(5)와 급전도로(1) 사이에서 발생하는 자기장이 차폐커버(11)에 의해 차폐될 때, 차폐커버(11) 하단부와 급전도로(1) 간의 공극을 통해서 누설되는 자기장까지도 차폐시킴으로써 차폐 성능을 더욱 극대화시키기 위함이다.
이 실시예에서는 상기 차폐커버(11) 하단부가 대략 'J' 형상으로 일정 각도 경사지게 형성되어 있지만, 도 6에 다른 실시예로 도시한 것과 같이 차폐커버(11) 하단부를 완전히 수직하게 절곡시켜 'L'자형으로 형성할 수도 있을 것이다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 차폐장치(10)는 다음과 같이 작동한다.
집전장치(5)를 통한 집전이 이루어지지 않는 상태에서는 차폐장치(10)의 작동부재(14)가 도 2에 도시된 것과 같이 수축된 상태이며, 차폐커버(11) 및 자성체(12)가 상측으로 이동된 상태가 된다.
이 상태에서 집전장치(5)를 통한 집전이 이루어지기 시작하면, 액츄에이터(18)에 유압이 인가되어 피스톤로드(18a)가 신장되고, 제1링크부재(15)의 자유단 부분에 미는 힘이 가해져 제1링크부재(15)가 하측으로 회전하려는 힘을 받게 된다. 이에 따라, 도 3에 도시된 것과 같이 제1링크부재(15) 및 제2링크부재(16)가 외측으로 벌어지면서 회전하게 되어 차폐커버(11) 및 자성체(12)가 하측으로 이동하게 된다.
상기와 같은 승강수단의 작동에 의해 하측으로 이동한 차폐커버(11) 및 자성 체(12)는 하단부가 급전도로(1)와 일정 거리 이격된 상태를 유지한다.
상기 하측으로 이동된 차폐커버(11) 및 자성체(12)는 도 1에 도시한 것과 같이 집전장치(5)의 양측면 외측을 둘러싸면서 전자파 및 자기장이 외부로 누설되지 않도록 차폐시키는 기능을 하게 된다.
한편, 전술한 실시예에서는 자성체(12)가 차폐커버(11)에 바로 부착되도록 되어 있지만, 이와 다르게 도 7에 도시된 것처럼, 자성체(12)가 섬유강화플라스틱(FRP ; Fiber Reinforced Plastics)과 같은 비금속으로 이루어진 홀더(19)에 장착된 다음, 상기 홀더(19)가 금속 재질의 차폐커버(11)에 부착되는 방식으로 차폐커버(11)에 고정될 수 있다.
전술한 실시예에서는 상기 차폐커버(11)가 승강수단에 상하로 수직 이동하도록 구성되었지만, 이와 다르게 공지의 회전운동시스템에 의해 회전운동하면서 집전장치(5)의 양측면부를 차폐시키거나 개방시킬 수도 있을 것이다.
그리고, 상기 차폐커버(11)의 승강운동은 운전자의 수동 조작에 의해 일어날 수도 있지만, 전기자동차의 컨트롤러에서 집전장치(5)를 통한 집전이 이루어짐을 감지하여 자동으로 승강수단이 작동하도록 할 수도 있을 것이다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 비접촉 자기 유도 충전 방식의 전기자동차는 금속 재질의 차폐커버(11)와 페라이트와 같은 우수한 자기장 차폐 성능을 갖는 자성체(12)가 급전도로(1)와 집전장치(5) 사이에서 발생하는 자기장 및 전자파를 차폐시키게 되므로 집전과정에서 자기장 누출에 따른 집전 효율 저하를 방지하고, 인체에 미치는 악영향을 최소화할 수 있는 이점이 있다.
한편, 전술한 실시예에서 상기 차폐커버(11) 및 자성체(12)가 차량의 양측면부에 장착되어 집전장치(5)의 양측면 외측을 차폐하도록 구성되었지만, 이와 다르게 차량의 전방부 및 후방부 하부에도 설치되어 집전장치(5)의 4면을 모두 차폐시킬 수도 있을 것이다.
전술한 실시예는 단지 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시 목적으로 제시된 것이로 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 첨부된 특허청구범위에 기재된 범위 내에서 다양한 변경 및 실시가 가능할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 비접촉 자기 유도 충전 방식의 전기자동차용 자기장 차폐장치의 첫번째 실시예를 나타낸 정면에서 본 요부 단면도
도 2와 도 3은 도 1의 자기장 차폐장치의 구성 및 승강 동작을 설명하는 요부 단면도
도 4는 도 1의 자기장 차폐장치의 고정브라켓의 형태를 여러 각도에서 나타낸 도면
도 5는 도 1의 자기장 차폐장치의 작동부재의 형태를 여러 각도에서 나타낸 도면
도 6은 본 발명에 따른 비접촉 자기 유도 충전 방식의 전기자동차용 자기장 차폐장치의 두번째 실시예를 나타낸 정면에서 본 요부 단면도
도 7은 본 발명에 따른 비접촉 자기 유도 충전 방식의 전기자동차용 자기장 차폐장치의 셋번째 실시예를 나타낸 정면에서 본 요부 단면도
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 급전도로 2 : 페라이트코어
3 : 1차 코일 4 : 하부 프레임
5 : 집전장치 10 : 차폐장치
11 : 차폐커버 12 : 자성체
13 : 고정브라켓 14 : 작동부재
15, 16 : 제1,2링크부재 17 : 힌지축
18 : 액츄에이터 19 : 홀더

Claims (9)

  1. 급전도로에 매설된 급전장치의 자기장에 의해 유기 전력을 생성하는 집전장치가 차체 하부에 설치된 비접촉 자기 유도 충전 방식의 전기자동차에 있어서,
    상기 전기자동차의 차체의 하부에 상기 집전장치의 외측에 설치되는 금속 재질의 차폐커버와;
    상기 차폐커버의 내측면에 설치되어 집전장치와 급전도로 사이에 발생하는 전자파 및 자기장이 외부로 누출되는 것을 차단하는 자성체를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 비접촉 자기 유도 충전 방식의 전기자동차용 자기장 차폐장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 자성체를 둘러싸면서 차폐커버의 내측면에 고정되는 비금속 재질의 홀더를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 비접촉 자기 유도 충전 방식의 전기자동차용 자기장 차폐장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 자성체는 페라이트로 된 것을 특징으로 하는 비접촉 자기 유도 충전 방식의 전기자동차용 자기장 차폐장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 차폐커버 및 자성체의 하단부는 외측 방향으로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 비접촉 자기 유도 충전 방식의 전기자동차용 자기장 차폐장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 차폐커버 및 자성체의 하단부는 외측 방향으로 직각으로 절곡되게 형성된 것을 특징으로 하는 비접촉 자기 유도 충전 방식의 전기자동차용 자기장 차폐장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 차폐판을 상하로 회전시키는 회전수단을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 비접촉 자기 유도 충전 방식의 전기자동차용 자기장 차폐장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 차폐판을 상하로 수직 이동시키는 승강수단을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 비접촉 자기 유도 충전 방식의 전기자동차용 자기장 차폐장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 승강수단은, 차체의 하부 프레임에 고정되는 고정브라켓과; 일단이 상기 고정브라켓에 회전 가능하게 고정된 제1링크부재와, 일단이 상기 차폐커버에 회전 가능하게 결합되며 상기 제1링크부재에 X자형으로 엇갈리면서 제1링크부재에 힌지결합된 제2링크부재로 이루어진 작동부재와; 일단이 상기 작동부재에 결합되어 인가되는 공압 또는 유압에 의해 신축되면서 제1링크부재 또는 제2링크부재를 가동시키는 액츄에이터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 비접촉 자기 유도 충전 방식의 전기자동차용 자기장 차폐장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 차폐커버 및 자성체는 차체의 양측면부에 설치되는 것을 특징으로 하는 비접촉 자기 유도 충전 방식의 전기자동차용 자기장 차폐장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107068360A (zh) * 2017-01-06 2017-08-18 南通华为电力设备有限公司 大面积磁场均衡阵列式线圈及调节步骤及其无线充电装置

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