KR960007847B1 - 유도 결합된 전력 시스템 - Google Patents

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KR960007847B1 KR1019880700682A KR880700682A KR960007847B1 KR 960007847 B1 KR960007847 B1 KR 960007847B1 KR 1019880700682 A KR1019880700682 A KR 1019880700682A KR 880700682 A KR880700682 A KR 880700682A KR 960007847 B1 KR960007847 B1 KR 960007847B1
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더블유.켈리 아더
알.오웬스 윌리암
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선드 스트랜드 데이타 콘트롤 인코포레이티드
트레버 비. 죠이크
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Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]
유도 결합된 전력 시스템
[도면의 간단한 설명]
제1도는 항공기 캐빈에 설치된 전력 시스템의 개략도.
제2도는 2개의 2차 픽업 어셈블리를 갖는 전력 전송 회로의 개략도.
제3도는 2차 픽업 어셈블리를 갖는 전송 회로의 일부의 투시도.
제4도는 전송 회로 및 2차 픽업을 통한 확대 투시 단면도.
제5도는 좌석 그룹, 좌석 트랙, 전기 전송 회로 및 픽업 어셈블리의 확대 평면도.
제6도는 전송 라인과 픽업간의 임피던스 보상을 설명하는 개략도.
제7도는 분로 임피던스 조정기를 갖는 2차 회로의 개략도.
[발명의 상세한 설명]
본 발명은 유도 결합된 전력 시스템(inductive coupled power system)에 관한 것이고 상기 시스템에 사용하기 위한 전송 회로, 픽업(pick up) 및 2차 조정기 회로(secondary regulator circuit)에 관한 것이다.
[발명의 배경]
쿠오(kuo) 미국 특허 제4,428,078호에는 항공기 승객 접대용 유도 결합된 전력 및 신호 시스템이 기재되어 있다. 1차 회로 전송 라인은 항공기 캐빈(cabin) 전체에 걸쳐 거대한 루프로 연장된다. 각 좌석 그룹은 상기 전송 라인에 유도적으로 결합된 픽업 루프(pickup loop)를 갖는다. 상기 시스템은 전기 회로를 재접속하거나 재배선하지 않고도 좌석 그룹의 간격 배치가 변경되게 하는 유도 결합을 통해 항공기 좌석에의 수신 회로 전력 및 오디오 프로그램 같은 정보 신호를 제공한다.
상기 쿠오 시스템은 비능률적이고 상기 거대한 루프 전송 라인은 다른 항공기 시스템에 혼선을 야기시킬 수 있는 고레벨 자계를 발생시킨다.
[발명의 개요]
본원에 기재된 전력 시스템은 자계를 최소화 하는 새로운 전송 회로와, 수신기 회로에 전력의 능률적인 결합을 공급하는 픽업 어셈블리를 이용한다.
특히, 본 발명의 한 특징은 전원과 접속되고 수신기를 포함하는 영역을 통해 연장하는 2개의 도체 루프를 포함하는 이중의 1차 전송 회로(dual primary transmissio n circuit)인데, 각 루프는 한 전원 단자와 접속된 제1의 세그멘트와 다른 전원 단자와 접속된 제2의 세그멘트를 구비하며, 상기 두 루프의 제1의 세그멘트는 서로 인접한 영역을 통해 연장하고 상기 루프의 제2의 세그멘트는 상기 인접한 제1의 세그멘트의 어느 한쪽을 하나씩 해당 영역을 통해 연장한다. 제2의 도체 루프 세그멘트는 두개의 인접한 1개의 도체 루프세그멘트의 양측에 하나씩 가깝게 위치되고 모든 도체 루프 세그멘트는 실체로 동일 평면에 있다. 작은 루프 구성은 표유자계(stray magnetic field)를 최소화 한다.
본 발명의 또다른 특징은 2차 픽업 어셈블리가 U-자형 코어에 2차 회로 코일이 감긴 2개의 레그를 구비한 상기 U-자형 코어를 포함하는 것인데, 상기 U-자형 코어의 레그는 상기 전송 회로 및 2차 회로간의 신호의 유도 결합을 위해 2개의 도체 루프의 제1의 세그멘트를 포함한다. 상기 픽업 코어(pickup core)의 단부는 전송 회로 도체 루프 세그멘트를 지나 연장하고 제1의 도체 루프 세그멘트에 인접한 코어 소자는 2개의 에어 갭(air gap)을 가진 자기 회로를 형성하는 2차 픽업 코어 레그의 단부간에 위치된다.
본 발명의 또다른 특징은 전송 회로가 중앙에 제1의 루프 세그멘트와 외측에 제2의 루프 세그멘트를 분리하는 2개외 채널을 갖는 트랙-형 커버(track-like cover)를 구비한다는 것이다. U-자형 픽업의 레그는 상기 채널에 수용된다.
본 발명의 또다른 특성은 전송 회로용의 다수의 부하의 각 전력 회로가 분로 조정기(shunt regulator)를 포함하여, 각 부하의 임피던스가 조정되고 전력이 부하간에 분배된다는 것이다.
본 발명의 또다른 특징 및 잇점은 이하 명세서와 도면으로부터 명백해질 것이다.
본 발명은 여객기에 통합된 것처럼 설명되고 묘사될 것이다. 상기 환경에서, 상기 시스템은 특히 유용하다.
그러나, 많은 특징이 예를들면 사무실내에서와 같은 다른 전력 분배 시스템에 사용될 수 있다.
항공기 캐빈(15)의 횡단부의 평면이 제1도에 도시된다. 두개의 좌석부(16,17)는 통로(18)에 의해 분리된다. 전원(20)은 좌석부(16,17)에 각기 작용하는 두개의 전력 전송 회로(21,22)와 접속된다. 각각의 좌석부에 있어서, 좌석은 줄지어 배치된다. 각 좌석부의 각 열(row)은 본원에선 3개의 좌석으로써 도시된 좌석 그룹이다. 통상의 상업적 항공기에 있어선, 좌석 그룹은 좌석 트랙(제1도에 도시되지 않음)에 설치되고 희망좌석 공간 구성을 위해 항공기의 길이 방향으로 배치될 수도 있다. 상기 좌석은 전기적 서비스, 오디오 신호, 조명 제어 등등을 위한 전기 플러그 커넥터를 구비하는테, 상기 전기 커넥터는 상기 좌석이 이동될 때와 좌석 구성의 선택이 제한될 때 결합 및 분리되야 한다. 쿠오 및 본원에 기술된 바와 같은 커넥터가 필요없는 전기 시스템의 경우에는, 임의의 좌석 간극 배치가 사용될 수도 있고 커넥터의 결합 및 분리는 무시된다.
쿠오 시스템에 기술된 바와 같이, 오디오 신호는 시스템의 전원 또는 헤드엔드(headend)와 좌석의 회로(상세히 도시되지 않음)간에 전송될 수 있다. 또한, 승객에 대한 오디오 및 비디오 접대, 좌석 조명 제어, 좌석 승객으로부터 전원 유닛과 연관된 중앙 스테이션으로의 기내 통신 등을 제공하기 위한 비디오 및 데이타가 신호가 전송될 수 있다.
전원(20)은 28 킬로헤르쯔의 AC 전력을 제공하고 2개의 단자(25,26)을 구비한다. 상기 전원은 제1도의 전송 회로중 한 회로와 함께 제2도에 도시되었다. 각 전송 회로는 2개의 도체 루프(28,29)를 갖는 이중의 1차 회로를 갖는다. 각 도체 루프는 전원의 한 단자(26)에 함께 접속된 제1의 세그멘트(28a,29a)를 갖는다. 상기 루프(28,29)는 다른 전원 단자(25)와 접속된 제2의 세그멘트(28b,29b)를 갖는다. 상기 제1의 루프 세그멘트(28a,29a)는 서로 인접한 전력 시스템에 의해 공급된 영역을 통해 연장한다. 제2의 루프 세그멘트(28b,29b)는 인접한 제1의 세그멘트로부터 이격되고 상기 제1의 세그멘트의 어느 한쪽의 1개의 영역을 통해 연장한다. 4개의 회로 루프 세그멘트(28a,29a,28b,29b)는 되도록 실제로 동일 평면에 있다.
28 킬로헤르쯔 주파수는 항공기의 항행 또는 조작시에 사용되는 다른 신호와 기본파 및 그의 주 고조파의 혼신을 최소화 하는데 사용된다. 다른 전력 주파수도 사용될 수 있다.
본원에선 한 열에 3개의 좌석으로 도시된 각 좌석 그룹에 대해 통상적으로 한개의 수신기가 제공된다. 각 수신기는 2차 픽업 어셈블리(31)를 포함하는데, 2개의 2차 픽업 어셈블리가 제2도에 개략적으로 도시되었다.
상기 2차 픽업 어셈블리는 페라이트일 수도 있는 U-자헝 코어(33)를 구비한다. 상기 U-자형 코어(33)는 1차 도체(제1의 루프 세그멘트 28a, 29a)와 복수-턴 2차 코일(37)이 감기는 중앙부(36)를 포함하는 레그(34,35)를 구비한다. 제1의 세그멘트 도체(28a,29a)와 물리적으로 연관된 것이 코어 레그(34,35)의 단부간에 위치되어 자기 회로를 완성하는 폐라이트 바(40)이다. 패라이트는 깨지기 쉬운 물질이고 도체 세그멘트(28a,29a)의 길이를 연장하는 상기 바(40 ; 점선으로 도시된 바와 같은)는 되도록 1/2인치 정도의 길이를 갖는 짧은 부분으로 만들어진다.
레그(34,35)와 바(40)간의 두 에어갭(41,42)은 상기 바에 대한 2차 코어의 상대적 위치와 관계없이 일정의 합계 치수를 갖는다. 전송 회로 및 2차 픽업 어셈블리는 단일 턴의 2개의 1차 도체를 형성하는 도체 루프(28,29)와 2차의 복수-턴의 권선(37)을 갖는 변압기를 형성한다. 수신기용 전력 회로의 또다른 세부 사항이 이하에 기재된다.
작은 영역 회로를 제공하는 두 도체 루프(28,29)는 포유 자계를 제한하려는 경향이 있다. 상기는 또한 좌석 전기 시스템과 항공기의 항행 또는 조작간의 혼신의 위험을 감소시킨다.
전송 회로(21) 및 픽업 어셈블리(31)의 양호한 물리적 실시예가 제3도 및 제4도에 상세히 도시되었다. 전송 회로 세피멘트(28a,29a,28b 및 29b)는 되도록이면, 직사각헝 단면 리쯔(litz) 도체이다. 전송 회로 도체 및 페라이트 바(40)는 커버(45) 및 베이스(46)를 갖는 절연 물질의 트랙-형 하우징(track-like housing ; 44)을 구비한다. 커버(45)는 위쪽으로 연장되고 아래쪽으로 개방된 포켓(50,51 및 52)에 의해 구성되는 2개의 채널(48,49)를 갖는다. 베이스(46)는 상기 포켓(50,51 및 52)내로 각기 연장된 길이 방향으로 연장하는 립(ribs ; 55,56,57)을 갖는다. 상기 커버 및 베이스는 플라스틱 물질로 틀에 넣어 만들거나 또는 틀에서 사출되어져 만들어질 수도 있다. 제1의 도체 루프 세그멘트(28a,28b)는 페라이트 바(40) 위쪽의 중앙 포켓(51)내에 나란히 위치된다. 제2의 도체 루프 세그멘트(28b,29b)는 제1의 도체 세그멘트(28a,29a)와 실제로 동일 평면인 포켓(50,52)내에 위치된다. 베이스 립(55,56 및 57)은 도체 및 페라이트 바를 적절히 지탱한다.
픽업 어셈블리(31)는 또한 U-자형 부(59) 및 보강 커버(ribbed cover,60)를 갖는 비도전 하우징(58)을 구비한다. 하우징부(59)는 U-자헝 페라이트 코어(33)를 수용한다. 커버(60)는 2차 코일(37)이 이 감긴 보빈(bobbin)을 하우징 레그(65,66)와 함께 규정하는 길이 방향으로 연장한 측면 립(63,64)을 구비한다.
본원에 기재된 항공기 시스템에 대해서, 트랙 하우징(44)은 0.750 정도의 놀이와 2.5 정도의 폭을 가질 수도 있다. 각 채널의 폭은 0.5이다. 픽업 어셈블리 레그는 0.375의 폭을 갖고 1.625의 높이를 갖는다. 플라스틱 하우징의 두께는 0.062이고 트랙 및 픽업의 전체 높이는 1.75이다. 상기 도체 루프 세그멘트의 밀폐 공간은 표유 자계의 범위를 최소화 한다.
제5도에 최적으로 도시된 바와 같이, 두 좌석 장착 트랙(68,69)은 캐빈 플로어내에 항공기의 길이 방향으로 연장하고 좌석 그룹(71)의 레그(70)를 수용한다. 전력 트랙(44)이 또한 캐빈 플로어내에 위치되고, 좌석장착 트랙(68)과 나란히 연장한다. 픽업 어셈블리(31)는 트랙 채널(48,49)내로 연장한 레그(65,66)를 갖는 좌석 그룹에 물리적으로 장각된다. 좌석 간격 배치를 변경하기 위해 좌석이 항공기의 길이 방향으로 이동할 시에 상기 픽업은 트랙내에 미끄러진다.
픽업 어셀블리 레그(65,66)와 트랙 채널(48,49)의 공칭 폭의 0.125의 차이는 좌석 그룹이 이동될시에 상기 트랙과 픽업간의 구속을 피하기 위한 적당한 공차를 제공한다. 플라스틱 트랙 및 픽업 커버(44,58)의 치수 및 두께의 차이는 U-자형 코어(33) 및 페라이트 바(40)의 자기 회로에 0.250의 유효 갭을 제공한다.
좌석 장착 트랙(68,69)은 제5도에서 도시되지 않은 좌석 그룹간의 커버를 갖는다. 전력 전송 트랙(44)은 되도록이면 픽업 유닛간에 도전성 캡(도시되지 않음)을 갖는데, 상기 캡은 다른 대상을 배척하고 전자기 방사 및 혼신을 감소시킨다.
제7도에는, 전력 전송 시스템용의 간략화된 등가 회로이다. 회로(21)는 전원 단자(25,26)와 접속된다. 인덕터(74)는 도체 루프의 인덕턴스를 나타내고 루프 길이의 함수이다. 캐패시터(75)는 전원(20)내에 존재하고 도체 루프의 리액턴스를 보상한다. 그 값도 또한 루프 길이의 함수이다. 변압기(76)는 1차 도체 루프(28,29)와 픽업 어셈블리의 2차 코일(37)간의 유도 결합을 나타낸다. 인덕터(78)는 부하에서 보여진 바와같은 전원 임피던스를 나타낸다. 픽업 부하 전력 회로내의 캐패시터(79)는 전송 루프 리액턴스와 병렬로 전원 임피던스, 인덕터(78)를 보상한다.
제7도에는, 좌석 그룹 전력 회로의 일부가 분로 조정기를 갖는 것으로 도시되었는데, 상기 분로 조정기는 전력 전송 회로와 접속된 다수의 부하간에 전력이 적당히 분배되도록 전력 회로외 임피던스를 설정한다. 도체 루프(28,29)는 픽업 어셈블리 변압기(76)의 1차를 형성한다. 2차 권선(37)은 보상 캐패시터(79)를 통해 다이오드(80,81,82,83)의 브릿지 회로와 접속된다. 다이오드 브릿지의 단자(86,87)는 변압기의 2차 권선(37)양단에 접속되고 DC 분로 조정기 회로는 브릿지 단자(88,89) 양단에 접속된다. 분로 조정기 회로는 캐패시터(91) 및 제너 다이오드(92)의 병렬 결할을 포함한다. 캐패시터(92) 양단의 전압이 제너 다이오드의 항복전압을 초과할시에, 상기 다이오드는 브릿지 단자(88,89) 양단의 DC 전압과 브릿지 단자(86,87) 양단의 AC전압을 조정한다. 조정된 AC 전압은 좌석 그룹(31)의 3개의 좌석과 연관된 AC 회로용 1차 권선(95,96 및 97)에 접속된다. 만일 DC 전력이 필요로 되면, 상기 DC 전력은 단자(88,89)로부터 분배된다. 통상의 시스템에선, 각 부하에 대한 제너 다이오드(92)는 동일한 전압 특성을 가질 것이다. 따라서. 각 부하에 대한 전력 회로외 임피던스는 동일한 것이고 전력은 시스템 부하간에 동일하계 분배될 것이다.
만일 보다 정밀한 전압 조정이 바람직하다면, 제너 다이오드는 폐루프 궤환 회로로 대치될 수도 있다. 출력 전압이 모니터됨에 따라, 분로 임피던스도 변화된다.

Claims (17)

  1. 2개의 단자를 가진 전원과 결합된 도체가 다수의 수신기 유닛을 포함하는 전력 시스템 영역을 통해 연장되며 ; 한 전원 단자와 접속되어진 상기 도체의 제1의 세그멘트와 다른 전원 단자와 접속되어진 상기 도체의 제2의 세그멘트를 구비한 전송 회로에 의해 상기 전원으로부터 각각의 상기 다수의 수신기 유닛으로의 교류(AC) 전력의 유도 결합용 시스템에 있어서, 상기 도체는 상기 전력 시스템 영역을 통해 연장된 상기 제 1의 세그먼트와 상기 전력 시스템 영역을 통해 상기 제1의 세그먼트의 어느 한쪽에 하나씩 연장되는 제2의 세그먼트를 가진 2개의 루프로 형성되는 것을 특징으로 하는 교류(AC) 전력의 유도 결합 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 도체 루프 세그먼트는 실제로 동일 평면상에 있는 것을 특징으로 하는 교류(AC) 전력의 유도 결합 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 각각의 상기 제2의 도체 루프 세그먼트는 두 개의 인접한 제1의 도체 루프 세그멘트로부터 이격된 것을 특징으로 하는 교류(AC) 전력의 유도 결합 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 각각의 상기 도체 루프 세그멘트는 통상 단면 형상에 있어서 직사각형인 것을 특징으로 하는 교류(AC) 전력의 유도 결합 시스템.
  5. 제2항에 있어서, 28KHz 정도의 주파수로 동작하게, 상기 도체 루프는 리쯔(litz) 와이어인 것을 특징으로 하는 교류(AC) 전력의 유도 결합 시스템.
  6. 제3항에 있어서, 상기 도체 루프용 절연 하우징을 구비하는데, 상기 하우징은 상기 이격된 관계로 세그멘트를 유지하도록 도체 루프의 각각의 세그멘트를 속박하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 교류(AC) 전력의 유도 결합 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 하우징은 평행하고 길이 방향으로 연장하며 동일 평면상에 이격된 3개의 도체포켓을 구비하는데, 중앙 포켓에 상기 두 도체 루프의 제1의 세그멘트 및 각각의 외측 포켁에 상기 도체루프의 제2의 세그멘트를 하나씩 보유하게 하는 것을 특징으로 하는 교류(AC) 전력의 유도 결합 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 하우징은 길이 방향으로 연장하는 3개의 립을 가진 베이스를 포함하는데, 상기 립은 도체 루프 세그멘트의 위치를 정하기 위해 포켓내로 연장하는 것을 특징으로 하는 교류(AC) 전력의 유도 결합 시스템.
  9. 수신기 유닛용의 2차 픽업 어셈블리와 결합하여 제1항의 전송회로를 구비한 유도 전력 결합 시스템에 있어서, 2개의 레그를 갖는 U-자형 코어 및 ; 상기 코어상의 2차 회로 코일을 구비하는데, 상기 U-자형 코어의 레그는 전송회로와 2차 회로간의 신호를 결합시키기 위해 두 도체 루프의 제1의 세그멘트를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 전력 결합 시스템.
  10. 수신기 유닛용의 2차 픽업 어셈블리를 구비한 제3항의 전송회로를 포함한 유도 전력 결합 시스템에 있어서, 2개의 레그를 갖는 U-자형 코어 및 ; 상기 코어상의 2차 회로 코일을 구비하는데, 상기 U-자형 코어의 레그는 두 도체 루프의 제1의 세그멘트를 포함하고, 상기 제1의 세그멘트와 상기 제2의 세그멘트간에 존재하는 것을 특징으로 하는 유도 전력 결합 시스템.
  11. 중앙 포켓과 각각의 다른 포켓간에 하나씩 2개의 채널을 가진 상기 하우징을 구비한 제7항의 전송 회로와 수신기용의 2차 픽업 어셈블리 유닛을 포함하는 유도 전력 결합 시스템에 있어서, 2개의 레그를 갖는 U-자형 코어 및; 상기 코어상의 2차 회로 코일을 구비하는데, 상기 U자형 코어의 레그는 상기 채널내로 연장하고 상기 두 도체 루프의 제1의 세그멘트를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 전력 결합 시스템.
  12. 제9항에 있어서, 픽업 코어의 레그는 도체 루프 세그멘트를 지나 연장하는 단부를 가지며 제1의 도체 루프 세그멘트에 인접하고 2차 픽업 코어 레그의 단부간에 코어 소자를 포함시키는 것을 특징으로 하는 유도 전력 결합 시스템.
  13. 제11항에 있어서, 픽업코어의 레그는 도체 루프 세그멘트의 단면 치수보다 더 길며 제1의 도체 루프 세그멘트에 인접하고 2차 픽업 코어의 레그간에 코어 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 전력 결합 시스템.
  14. 1차 회로 도체를 갖는 유도 전력 결합 시스템의 2차 픽업 어셈블리에 있어서, 2개의 레그를 갖는 U자형 코어 및 ; 상기 코어상의 2차 회로 코일을 구비하는데, 상기 U-자형 코어의 레그는 1차 회로와 2차 회로간의 신호를 결합시키기 위해 상기 1차 회로 도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차 픽업 어셈블리.
  15. 제14항에 있어서, 상기 U-자형 코어는 상기 2개의 레그간에 중심부를 가지며 상기 코일은 상기 중심부에 대해 연장하는 것을 특징으로 하는 2차 픽업 어셈블리.
  16. 제14항에 있어서, 상기 코어상의 절연 커버를 구비하고, 상기 커버 외측의 상기 2차 회로 코일을 갖는 것을 특징으로 하는 2차 픽업 어셈블리.
  17. 제1항에 있어서, 각각의 두 도체 루프는 서로에 인접한 영역을 통해 연장하는 별개의 제1세그멘트와 2개의 제1의 세그멘트를 구비하는 것을 특징으로 하는 교류(AC) 전력의 유도 결합 시스템.
KR1019880700682A 1986-10-16 1987-10-16 유도 결합된 전력 시스템 KR960007847B1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US92010886A 1986-10-16 1986-10-16
US920108 1986-10-16
US920,108 1986-10-16
PCT/US1987/002723 WO1988002944A1 (en) 1986-10-16 1987-10-16 Inductive coupled power system

Publications (2)

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