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KR20180064218A - Contactlesspower supplying device for small electric vehicle - Google Patents

Contactlesspower supplying device for small electric vehicle Download PDF

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KR20180064218A
KR20180064218A KR1020160164599A KR20160164599A KR20180064218A KR 20180064218 A KR20180064218 A KR 20180064218A KR 1020160164599 A KR1020160164599 A KR 1020160164599A KR 20160164599 A KR20160164599 A KR 20160164599A KR 20180064218 A KR20180064218 A KR 20180064218A
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KR
South Korea
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power transmission
plate
transmission device
electric vehicle
conductors
Prior art date
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Ceased
Application number
KR1020160164599A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이경훈
강성주
박종한
함병기
이주효
신영무
정예찬
Original Assignee
동원건설산업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to KR1020160164599A priority Critical patent/KR20180064218A/en
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Abstract

소형 전기자동차용 비접촉 전력전송장치는 지면에 매설되어, 충전을 위한 자기장을 발생시키는 급전판; 및 급전판과 소정간격을 형성하고 배치되어, 급전판에서 생성되는 자기장을 수렴하여 무선으로 충전되는 집전판을 포함하고, 급전판 및 집전판은, 코일이 나선형상으로 권회되어, 중심부가 비어있는 원판형상으로 형성되는 코일부 및 코일부의 적어도 하나 이상의 면의 소정간격을 감싸는 형상으로 배치되는 복수의 도전체를 포함한다. 소형 전기자동차용 비접촉 전력전송장치는 효율적인 급전 및 집전이 가능하고, 기존 차량의 구조변경 없이도 적용되며, 소형이면서도, 자기장 맴돌이 전류를 크게 발생시켜 좌우편차를 줄일 수 있다.A contactless power transmission device for a compact electric vehicle includes: a feed plate embedded in the ground to generate a magnetic field for charging; And a current collecting plate which is arranged at a predetermined distance from the power feeding plate and which is charged wirelessly by converging a magnetic field generated by the power feeding plate. The power feeding plate and the current collecting plate are formed by winding the coil in a spiral shape, And a plurality of conductors arranged in a shape to surround a predetermined interval between at least one surface of the coil portion and the coil portion formed in the disk shape. The contactless power transmission device for a small-sized electric vehicle can be efficiently fed and collected, and can be applied without changing the structure of a conventional vehicle. The small-sized noncontact electric power transmission device can generate a large amount of eddy currents.

Description

소형 전기자동차용 비접촉 전력전송장치{CONTACTLESSPOWER SUPPLYING DEVICE FOR SMALL ELECTRIC VEHICLE}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a contactless power transmission device for a small-

발명의 소형 전기자동차용 비접촉 전력전송장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 전기자동차의 충전 시, 급전장치와 집전장치의 좌우의 편차를 감소시켜 유기되는 전압의 감소를 방지하는 소형 전기자동차용 비접촉 전력전송장치에 관한 것이다.  More particularly, the present invention relates to a contactless power transmission device for a compact electric automobile, which reduces the deviation of right and left of a power supply device and a current collector device when charging an electric vehicle, Transmitting apparatus.

비접촉으로 충전이 가능한 온라인 전기자동차가 발전하면서, 다양한 형태의 맞춤형 기술이 요구되고 있다. 그 중의 하나의 응용예로서, 본 명세서에서는 소형으로 궤도나 한정된 공간을 반복 운행하는 소형 전기자동차의 경우에는 이에 맞추어서 최적화된 맞춤형 기술개발에 대해 논하고자 한다.With the development of online electric vehicles that can be charged in a noncontact manner, various types of customized technologies are required. As one application example, in this specification, in the case of a miniature electric vehicle in which a small orbit or a limited space is repeatedly operated, an optimized customized technology development will be discussed.

즉, 전시회나 공원, 수목원, 관람시설 등에서 운행되는 소형의 친환경 차량이나 미니트램, 소형 셔틀버스 등에는 소형이면서도 주차 또는 정차 중에 최적의 효율로 충전되는 구조와 제어방법이 필요하다.In other words, a structure and a control method are required for small-sized eco-friendly vehicles, mini-trams, and small shuttle buses operated in exhibitions, parks, arboretums, and sightseeing facilities.

이러한 소형 전기자동차는 급전 인버터로부터 급전 선로를 통해 공급된 고주파 교류 전류로부터 발생된 고주파 유도자계를 차량 하부에 장착된 집전모듈이 전압으로 변환한 후, 집전 레귤레이터를 통해 승압을 하여 배터리를 충전한다. 즉, 급전 인버터는 급전 선로에 고주파 전류를 도통시키며, 전력 케이블을 통하는 고주파 전류에 의해 급전 선로 내부의 유도 자계가 발생하고 페라이트 코어를 통해 유도 자계 경로가 만들어지며, 차량 하부에 장착된 집전 모듈에 의해 자계가 다시 전기로 변환된다. 이와 같이 급전 인버터는 전기적, 기계적 접촉이 없이 자기적인 커플링(coupling)에 의해 전력을 전송하여 주는 역할을 하기 때문에, 비접촉 전력 전송장치(CPS: Contact-less Power Supply)라고도 한다.In such a compact electric vehicle, the high frequency induction magnetic field generated from the high frequency alternating current supplied from the feed inverter through the feed line is converted into a voltage by the current collecting module mounted on the lower portion of the vehicle, and then the voltage is increased through the current collecting regulator to charge the battery. That is, the feed inverter conducts high frequency current to the feed line, induction magnetic field in the feed line is generated by the high frequency current passing through the power cable, induction magnetic path is formed through the ferrite core, The magnetic field is then converted back to electricity. In this way, the feeder inverter is also referred to as a contactless power supply (CPS) because it serves to transmit electric power by magnetic coupling without electrical and mechanical contact.

소형 전기자동차는 도로 표면과 차량 하부에 장착된 집전 모듈 간의 간격인 지상고가 자동차 안전기준에 의해 12cm 이상이 되도록 규정되어 있으며, 이와 같은 규정 하에서 최대 효율은 60% 이상, 최대 집전 전력은 60kW이상, 그리고 차량 주위의 자기장 치수인 EMF(Electro-Magnetic Field)는 62.6mG(밀리가우스) 이하(ICNIRP: International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection) 권고사항)가 되는 것이 바람직하다. 특히, 소형 전기자동차용 급진전시스템은 급전장치를 여러 개의 세그먼트(segment)로 나누고, 각 세그먼트를 차량의 진행에 맞추어 온/오프 제어하며, EMI(Electro Magnetic Interference) 규격을 만족해야 한다. 또한, 정차 혹은 주차 시 등 차량이 정지되었을 경우에 집중적인 전력 전송이 이루어져야 하는데, 아직은 효율적이지 못한 실정이다. 또한, 짧은 시간동안 원하는 만큼의 충전을 달성하기 위해서는 관련 장치가 비대해지는 문제가 있다. 또한, 충전을 위한 차량의 진입 시, 좌우 편차가 발생할 경우 유기되는 전압이 낮아지게 될 수 있어, 차량의 정확한 진입이 요구되고 있다. In a compact electric vehicle, the ground clearance, which is the distance between the road surface and the current collecting module installed in the lower part of the vehicle, is set to be 12 cm or more by automobile safety standards. Under these regulations, maximum efficiency is 60% And EMF (Electro-Magnetic Field), which is a magnetic field dimension around the vehicle, is preferably 62.6 mG (Million Gauss) or less (ICNIRP: International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection) recommendation). Particularly, in a radar system for a compact electric vehicle, the power supply device is divided into a plurality of segments, each segment is on / off controlled according to the progress of the vehicle, and it is required to satisfy the EMI (Electro Magnetic Interference) standard. In addition, intensive power transmission must be performed when the vehicle is stopped, such as when stopping or parking, which is not yet efficient. Further, there is a problem that the related apparatus becomes large in order to achieve the desired charging for a short time. In addition, when a vehicle enters for charging, a voltage induced when a right / left deviation occurs may be lowered, so that a precise entry of the vehicle is required.

따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 실시예들에 따르면, 정차 혹은 주차중에 효율적으로 급전 및 집전이 가능하여 일정 궤도를 운행하는 소형 전기자동차에 적합한 소형 전기자동차용 비접촉 전력전송장치를 제공하기 위한 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a contactless power transmission apparatus for a compact electric vehicle suitable for a compact electric vehicle, .

또한, 기존의 소형 전기자동차의 구조변경 없이도 적용될 수 있도록 하는 소형 전기자동차용 비접촉 전력전송장치를 제공하기 위한 것이다. Further, the present invention is to provide a contactless power transmission apparatus for a small electric automobile which can be applied without changing the structure of a conventional small electric vehicle.

또한, 소형이면서도, 자기장 맴돌이 전류를 크게 발생시켜 좌우편차를 줄일 수 있는 비접촉 전력 전송장치를 제공하기 위한 것이다. Further, the present invention is to provide a contactless power transmission device that is small in size and can generate a large magnetic eddy current to reduce lateral deviation.

본 발명에 따른 소형 전기자동차용 비접촉 전력전송장치에 대해 설명한다. 소형 전기자동차용 비접촉 전력전송장치는 주차 또는 정차중인 소형 전기자동차에 무선으로 전자기에너지를 전달하는 비접촉 전력전송장치에 있어서, 지면에 매설되어, 충전을 위한 자기장을 발생시키는 급전판 및 상기 급전판과 소정간격을 형성하고 상기 소형 전기자동차에 배치되어, 상기 급전판에서 생성되는 자기장을 수렴하여 무선으로 충전되는 집전판을 포함하고, 상기 급전판 및 상기 집전판은, 코일이 나선형상으로 권회되어, 중심부가 비어있는 원판형상으로 형성되는 코일부 및 상기 코일부의 적어도 하나 이상의 면의 소정간격을 감싸는 형상으로 배치되는 복수의 도전체를 포함할 수 있다. A contactless power transmission device for a small electric automobile according to the present invention will be described. A contactless power transmission device for a compact electric vehicle, which is a non-contact power transmission device for wirelessly transmitting electromagnetic energy to a small electric vehicle parked or stopped, comprising: a power feeding plate embedded in the ground to generate a magnetic field for charging; And a collecting plate disposed at a predetermined interval and disposed in the small electric vehicle and charged with radio waves by converging a magnetic field generated in the power feeding plate, wherein the power feeding plate and the current collecting plate are formed by winding a coil in a spiral shape, And a plurality of conductors arranged in a shape to surround a predetermined interval between at least one surface of the coil portion and a coil portion formed in a disc shape having an empty central portion.

일측에 따르면, 상기 복수의 도전체는, "凹" 자 형상의 단면이 일방향으로 소정간격 연장되는 형상일 수 있다. According to one aspect, the plurality of conductors may have a shape in which the cross section of the "concave" shape extends in a predetermined direction in one direction.

일측에 따르면, 상기 복수의 도전체는, 상기 코일부 상에 방사상으로 배치될 수 있다. According to one aspect, the plurality of conductors may be disposed radially on the coil section.

일측에 따르면, 상기 복수의 도전체는, 페라이트일 수 있다.According to one aspect, the plurality of conductors may be ferrite.

일측에 따르면, 상기 집전판에 배치되는 상기 복수의 도전체의 폭이 상기 급전판에 배치되는 상기 복수의 도전체의 폭에 2.5배일 수 있다. According to one aspect, the width of the plurality of conductors disposed on the current collecting plate may be 2.5 times the width of the plurality of conductors disposed on the feed plate.

일측에 따르면, 상기 집전판에 배치되는 상기 복수의 도전체의 개수가 상기 급전판에 배치되는 상기 복수의 도전체의 개수의 절반일 수 있다.According to one aspect, the number of the plurality of conductors disposed on the current collecting plate may be half the number of the plurality of conductors disposed on the feed plate.

일측에 따르면, 상기 급전판은, 외경이 상기 집전판의 외경보다 크게 형성될 수 있다. According to one aspect, the feed plate may have an outer diameter larger than an outer diameter of the current collecting plate.

본 발명의 실시예들에 따르면, 정차 혹은 주차중에 효율적인 급전 및 집전이 가능할 수 있다. According to the embodiments of the present invention, it is possible to efficiently supply and collect electricity during stopping or parking.

또한, 기존의 소형 전기자동차의 구조변경 없이도 적용될 수 있다. In addition, it can be applied without changing the structure of a conventional compact electric vehicle.

또한, 소형이면서도, 자기장 맴돌이 전류를 크게 발생시켜 좌우편차를 줄일 수 있다.In addition, it is possible to reduce the lateral deviation by generating the magnetic field eddy current to a large extent.

도 1은 실시예에 따른 소형 전기 자동차의 충전 시스템을 도시한 구성도이다.
도 2는 실시예에 따른 비접촉 전력전송장치의 모습을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 실시예에 따른 비접촉 전력전송장치의 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 실시예에 따른 급전판과 집전판을 동심이 일치하게 배치한 후, 자기장 플럭스를 시뮬레이션하여 도시한 도면이다.
도 5는 실시예에 따른 급전판과 집전판에 좌우편차가 발생했을 경우의 자기장 형상 모습을 시뮬레이션한 도면이다.
1 is a configuration diagram showing a charging system of a small electric vehicle according to an embodiment.
2 is a perspective view schematically illustrating a noncontact power transmission apparatus according to an embodiment.
3 is a cross-sectional view schematically showing a cross section of the noncontact power transmission apparatus according to the embodiment.
FIG. 4 is a graph showing a simulation of a magnetic field flux after concentric arrangements of the feed plate and the current collector plate according to the embodiment. FIG.
FIG. 5 is a graph simulating a magnetic field shape when a right-left deviation occurs in the feed plate and the current collecting plate according to the embodiment. FIG.

이하, 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to exemplary drawings. It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference symbols as possible even if they are shown in different drawings. In the following description of the embodiments, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the best of an understanding clear.

또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In describing the components of the embodiment, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms do not limit the nature, order or order of the constituent elements. When a component is described as being "connected", "coupled", or "connected" to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, Quot; may be "connected," "coupled," or "connected. &Quot;

도 1은 실시예에 따른 소형 전기자동차용 충전 시스템을 도시한 구성도이다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a configuration diagram showing a charging system for a small-sized electric vehicle according to an embodiment. FIG.

도 1을 참조하면, 소형 전기자동차(20)의 급전 시스템(1)은 급전장치(10), 급전인버터(30) 및 제어장치(40)를 포함할 수 있다.1, a power supply system 1 of a miniature electric vehicle 20 may include a power supply device 10, a power supply inverter 30 and a control device 40. [

급전장치(10)는 자성코어(11) 및 고주파 케이블(12)을 포함할 수 있다.The power feeding device 10 may include a magnetic core 11 and a high frequency cable 12. [

자성코어(11)는 고주파 전류에 의해 유도된 자계를 위한 자계 통로를 만들 수 있다. 또한, 자성코어(11)는 온라인 자동차에 구비된 집전장치(21)까지 고효율로 자계가 도달되도록 하는 역할을 한다. 자성코어(11)는 지면에 매설되어 구비될 수 있다. 또한, 자성코어(11)는 고주파 전류를 EMF(Electro Magnetic Field)로 변환할 수 있다. The magnetic core 11 can create a magnetic field path for the magnetic field induced by the high-frequency current. In addition, the magnetic core 11 plays a role in allowing the magnetic field to reach the current collector 21 provided in the online automobile with high efficiency. The magnetic core 11 may be embedded in the ground. Further, the magnetic core 11 can convert a high-frequency current into an electromagnetic field (EMF).

고주파 케이블(12)은 고주파 전류를 도통시켜 줄 수 있다. 고주파 케이블(12)의 일측은 자성코어(11)와 연결되어 자성코어(11)에 고주파 전류를 도통할 수 있다. 고주파 케이블(12)의 타측은 급전 인버터(30)와 연결될 수 있다. The high-frequency cable 12 can conduct a high-frequency current. One side of the high frequency cable (12) is connected to the magnetic core (11) so that a high frequency current can be conducted to the magnetic core (11). And the other side of the high-frequency cable 12 can be connected to the feed inverter 30. [

급전장치(10)는 지면에 매설되어 급전 인버터(30)와 전기적을 연결될 수 있다. 또한, 급전 장치(10)는 급전 인버터(30)에서 공급하는 전력을 주차 또는 정차중인 소형 전기자동차에 공급할 수 있다.The feeder 10 may be embedded in the ground and electrically connected to the feeder inverter 30. [ Further, the power feeding device 10 can supply the electric power supplied from the power feeding inverter 30 to the small electric vehicle being parked or stopped.

급전 인버터(30)는 고효율 공진 제어를 통한 3상의 교류 전원인 고주파 전류를 생성할 수 있다. 여기서 3상 교류 전원은 3상 교류 발전기에 의해서 발생되는 전압과 전류의 주파수 및 진폭이 각각 같으면서 서로 120°의 위상차이를 가지는 교류 전원으로서, 단상교류 전원에 비해서 같은 양의 전력을 보내는 데 필요한 도선의 무게가 작고 선로에서 소비되는 줄(Joule)열이 적을 뿐만 아니라 전동기의 경우에서도 단상에 비해 3상 교류를 이용한 전동기가 우수하기 때문에 널리 이용되고 있다. The feed inverter 30 can generate a high frequency current which is a three-phase AC power source through the high-efficiency resonance control. Here, the three-phase alternating current power source is an alternating current power source having a phase difference of 120 ° from each other with the same frequency and amplitude of voltage and current generated by the three-phase alternating current generator, Is small and the Joule heat consumed by the line is small, and the electric motor using the three-phase alternating current is superior to the single phase in the case of the electric motor, which is widely used.

또한, 급전 인버터(30)는 복수의 스위치(미도시)가 직렬로 연결되어 레그(Leg)를 이룰 수 있다. 급전 인버터(30)는 복수의 레그가 병렬로 연결되어 서로 다른 레그의 스위치 사이의 공통 접점에 기초하여 형성되는 급전장치(10)에 전류를 공급할 수 있다. In addition, a plurality of switches (not shown) may be connected in series in the feed inverter 30 to form a leg. The power supply inverter 30 can supply current to the power supply device 10, which is formed on the basis of common contacts between switches of different legs, by connecting a plurality of legs in parallel.

또한, 소형 전기 자동차(20)에서는 많은 급전 인버터(30)가 소요되므로, 하나의 급전 인버터(30)로 다수의 급전장치(10)를 연결할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 하나의 급전 인버터(30)로 다수의 급전장치(10)에 전력을 공급하기 위하여 스위치를 포함하는 것이 바람직 하다. In addition, since a small number of the power feed inverters 30 are required in the small electric vehicle 20, it is preferable that a plurality of the power feeders 10 can be connected to one power feed inverter 30. [ It is preferable to include a switch for supplying electric power to the plurality of feeders 10 by one feeder inverter 30. [

제어장치(40)는 급전 인버터(30)에서 출력되는 전압값에 스위치를 온 또는 오프 제어할 수 있다.The control device (40) can turn on or off the switch to the voltage value output from the feed inverter (30).

소형 전기자동차(20)에는 집전장치(21)가 포함될 수 있다. The compact electric vehicle (20) may include a current collector (21).

집전장치(21)는 소형 전기자동차(20) 하부에 장착될 수 있다. 또한, 집전장치(21)는 비접촉 유도 자계를 전압으로 변환하여 주며, 변환된 저전압을 이용하여 소형 전기자동차(20)를 구동할 수 있다. The current collecting device 21 can be mounted under the miniature electric vehicle 20. Further, the current collector 21 converts the non-contact induced magnetic field to a voltage, and can drive the miniature electric vehicle 20 using the converted low voltage.

급전 인버터(30)에서 공급되는 고주파 전력은 고주파 케이블(12)을 통해 자성코어(11)로 공급될 수 있다. 자성코어(11)는 공급된 고주파 전력에 의해 유도된 자계를 위한 자계 통로를 만들어 줄 수 있다. 자성코어(11)에서 유도된 자기장이 집전장치(21)에 도달하면 집전장치(21)에서 유도된 자기장을 정류하여 소형 전기 자동차(20)의 전원으로 사용할 수 있다. The high frequency power supplied from the feed inverter 30 can be supplied to the magnetic core 11 through the high frequency cable 12. [ The magnetic core 11 can provide a magnetic field path for the magnetic field induced by the supplied high frequency power. When the magnetic field induced in the magnetic core 11 reaches the current collector 21, the magnetic field induced in the current collector 21 can be rectified and used as a power source for the small electric vehicle 20.

이러한 급전시스템(1)을 사용하는 소형 전기자동차(20)는 한정된 소정구간을 왕복 운행하는 친환경 차량, 미니트램, 소형 셔틀버스, 소형궤도 차량(Personal Rapid Transit, PRT), 택시 및 소형 승합차 등일 수 있다.A small electric vehicle 20 using such a power supply system 1 can be an eco-friendly vehicle, a mini-tram, a small shuttle bus, a Personal Rapid Transit (PRT), a taxi and a small van, have.

즉, 전시회나 공원, 수목원, 관람시설 등에서 운행되는 소형의 친환경 차량이나 미니트램, 소형 셔틀버스 등에는 소형이면서도 주차 또는 정차 중에 최적의 효율로 충전이 가능하므로, 이들의 적용에 적합하다.That is, it is suitable for small-sized eco-friendly vehicles, mini trams, and small shuttle buses operated in exhibitions, parks, arboretums, and sightseeing facilities because they are compact and can be charged with optimum efficiency during parking or stopping.

도 2 내지 도 3을 참조하여, 본 발명을 보다 자세히 설명하기로 한다. 도 2는 실시예에 따른 소형 전기자동차용 비접촉 전력전송장치의 모습을 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 3은 실시예에 따른 소형 전기자동차용 비접촉 전력전송장치의 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다. 본 실시예의 이해를 돕기 위해 급전판과 집전판에 포함되는 코일부 및 도전체를 각각 제 1코일부 및 제2코일부, 그리고 제 1도전체 및 제 2도전체로 구분하여 설명한다.2 to 3, the present invention will be described in more detail. 2 is a perspective view schematically showing a noncontact power transmission apparatus for a miniature electric vehicle according to an embodiment. 3 is a cross-sectional view schematically showing a cross-section of a contactless power transmission apparatus for a small-sized electric vehicle according to an embodiment. In order to facilitate understanding of the present embodiment, the coil portion and the conductor included in the feed plate and the current collecting plate are separately described as a first coil portion and a second coil portion, and a first conductor and a second conductor, respectively.

도 2 내지 도 3을 참조하면, 소형 전기자동차용 비접촉 전력전송장치(2)는 급전장치(10)에 위치한 급전판(110)과, 집전장치(20) 내에 위치한 집전판(210)을 포함할 수 있다. 2 to 3, the contactless power transmission device 2 for a miniature electric vehicle includes a power feeding plate 110 located in the power feeding device 10 and a current collecting plate 210 located in the power collecting device 20 .

급전판(110)은 제 1코일부(111)와 제 1도전체(113)를 포함할 수 있다.The feed plate 110 may include a first coil part 111 and a first conductor 113.

제 1코일부(111)는 코일이 나선형상으로 동심원을 그리면서 권회되어 내부로 회오리모양으로 수렴되도록 구성될 수 있다. 제 1코일부(111)는 전체형상이 중심부가 비어있는 원판형상으로 형성될 수 있다. 제 1코일부(111)의 일면에는 제 1도전체(113)가 구비될 수 있다.The first coil part 111 may be configured so that the coil is wound in a concentric circle in a spiral shape and converged into a whirl-like shape internally. The first coil section 111 may be formed in a disc shape whose entire shape is hollow at the center. A first conductor 113 may be provided on one surface of the first coil section 111.

제 1도전체(113)는 "凹" 자 형상의 단면이 일방향으로 소정간격 연장되어 형성되는 형상일 수 있다. 따라서, 제 1도전체(113)는 제 1코일부(111)의 저면이 "凹"자 형상의 내부면에 결합되어 코일부(111)의 저면을 감싸는 형상으로 배치될 수 있다. 또한, 제 1도전체(113)는 제 1코일부(111)의 저면에 방사상으로 일정간격을 형성하고 복수개가 배치될 수 있다. 제 1도전체(113)는 페라이트일 수 있다. The first conductor 113 may have a shape in which a section of a "concave" shape is formed by extending a predetermined distance in one direction. Accordingly, the first conductor 113 can be arranged in such a shape that the bottom surface of the first coil part 111 is coupled to the inner surface of the "concave" shape so as to surround the bottom surface of the coil part 111. The first conductor 113 may be disposed at a predetermined distance in the radial direction on the bottom surface of the first coil section 111, and a plurality of the first conductors 113 may be disposed. The first conductor 113 may be ferrite.

예를 들면, 제 1도전체(113)는 폭이 2cm인 것이 바람직할 수 있다. 또한, 제 1도전체(113)는 제 1코일부(111) 상에 24개가 일정간격으로 배치되는 것이 바람직할 수 있다. 이렇게 형성된 급전판(110)은 고주파 전류를 자기장으로 변환하여 충전을 위한 자기장을 발생시킬 수 있다. For example, the first conductor 113 preferably has a width of 2 cm. In addition, it is preferable that twenty-four first conductors 113 are arranged on the first coil portion 111 at regular intervals. The power supply plate 110 thus formed can convert a high-frequency current into a magnetic field to generate a magnetic field for charging.

집전판(210)은 제 2코일부(211)와 제 2도전체(213)를 포함할 수 있다. The current collector plate 210 may include a second coil portion 211 and a second conductor 213.

제 2코일부(211)는 제 1코일부(111)와 마찬가지로, 코일이 나선형상으로 동신원을 그리면서 권회되어 내부로 회오리모양으로 수렴되도록 구성될 수 있다. 제 2코일부(211)는 전체형상이 중심이 비어있는 원판 형상일 수 있다. 제 2 코일부(211)는 제 1코일부(111)보다 외경이 작게 형성될 수 있다. Like the first coil part 111, the second coil part 211 can be constituted such that the coil is wound in a spiral shape and is converged in a whirling manner to the inside. The second coil portion 211 may be in the form of a disk whose entire shape is hollow at the center. The second coil portion 211 may have a smaller outer diameter than the first coil portion 111.

제 2도전체(213)는 "凹"자 형상의 단면이 일방향으로 소정간격 연장되어 형성되는 형상일 수 있다. 제 2도전체(213)는 제 2코일부(211)의 상면을 "凹" 자형상의 내부면이 감싸는 형태로 배치될 수 있다. 또한, 제 2도전체(213)는 제 2코일부(211)의 상면에 방사상으로 일정간격을 형성하고 복수개가 배치될 수 있다. 제 2도전체(213)는 페라이트일 수 있다. The second conductor 213 may have a shape in which a section of a "concave" shape is formed by extending a predetermined distance in one direction. The second conductor 213 may be disposed such that the upper surface of the second coil portion 211 is surrounded by a "concave" inner surface. A plurality of second conductors 213 may be disposed radially on the upper surface of the second coil portion 211 at regular intervals. The second conductor 213 may be ferrite.

집전판(210)에 배치되는 제 2도전체(211)의 폭은 급전판(110)에 배치되는 제 1도전체(111)의 폭에 2.5배인 것이 바람직할 수 있다. 예를 들면, 제 1도전체(111)의 폭이 2cm 인것이 바람직할 수 있으므로, 제 2도전체(211)는 폭이4.5 cm인 것이 바람직할 수 있다. It is preferable that the width of the second conductor 211 disposed on the current collecting plate 210 is 2.5 times the width of the first conductor 111 disposed on the feed plate 110. For example, it may be preferred that the width of the first conductor 111 is 2 cm, so that the second conductor 211 preferably has a width of 4.5 cm.

또한, 집전판(210)에 배치되는 제 2도전체(211)의 개수는 급전판(110)에 배치되는 제 2도전체(213)의 개수의 절반인 것이 바람직할 수 있다. 예를 들면 제 1도전체(113)의 개수가 24개 이므로, 제 2도전체(213)는 제 2코일부(211) 상에 12개가 일정간격으로 배치되는 것이 바람직할 수 있다.It is preferable that the number of the second conductors 211 disposed on the current collecting plate 210 is half the number of the second conductors 213 disposed on the feed plate 110. For example, since the number of the first conductors 113 is twenty-four, it is preferable that twelve second conductors 213 are arranged on the second coil portion 211 at regular intervals.

이러한, 집전판(210)은 급전판(110)에서 생성되는 자기장을 수렴하여 무선으로 충전되는 최적의 구조일 수 있다.The current collecting plate 210 may be an optimal structure for converging the magnetic field generated by the power feeding plate 110 to be charged wirelessly.

급전판(110)의 외경은 집전판(210)의 외경보다 보다 크게 형성될 수 있다. 급전판(110)의 도전체(113)는 집전판(210)에 도전체(213)와 마주보지 않고, 서로 등을 지는 형태로 배치될 수 있다. 또한, 급전판(110)과 집전판(210)은 소정간격을 형성하고 배치될 수 있다. The outer diameter of the feed plate 110 may be larger than the outer diameter of the current collector plate 210. The conductors 113 of the power feeding plate 110 may be disposed on the current collecting plate 210 in such a manner that they do not face the conductors 213 but face each other. Also, the power feed plate 110 and the current collecting plate 210 may be disposed at predetermined intervals.

이러한 소형 전기자동차용 비접촉 전력전송장치(2)는 효율이 증대되고 출력이 우수할 수 있다. The noncontact power transmission device 2 for a compact electric automobile can have an increased efficiency and an excellent output.

도 4는 실시예에 따른 급전판과 집전판을 동심이 일치하게 배치한 후, 자기장 플럭스를 시뮬레이션하여 도시한 도면이다. 도 4의 (a)는 비접촉 전력전송장치에 발생되는 자기장 플럭스를 시뮬레이션 하여 도시한 사시도이며, 도 4의 (b)는 비접촉 전력전송장치에 발생되는 급전판의 저면에 발생하는 자기장 플럭스를 시뮬레이션 하여 도시한 저면도이다.FIG. 4 is a graph showing a simulation of a magnetic field flux after concentric arrangements of the feed plate and the current collector plate according to the embodiment. FIG. 4 (a) is a perspective view showing a simulation of a magnetic field flux generated in a non-contact power transmission device, and FIG. 4 (b) is a graph showing a simulation result of a magnetic field flux generated on a bottom surface of a feed plate generated in a non- Fig.

도 4를 참조하면 소형 전기자동차용 비접촉 전력전송장치(2)는 급전판(110)에 2cm 폭의 "凹" 자 형상의 페라이트인 24개의 도전체(113)가 제 1코일부(111)에 일정한 간격으로 배치될 수 있으며, 집전판(210)에 4.5cm 폭의 "凹" 자 형상의 페라이트인 12개의 도전체(213)가 일정한 간격으로 제 2코일부(211)에 배치될 수 있다. 또한, 비접촉 전력전송장치(3)는 급전판(110)의 외경이 집전판(210)의 외경보다 크게 형성될 수 있다. Referring to FIG. 4, in the contactless power transmission device 2 for a small electric automobile, 24 conductors 113, which are ferrite in the form of a "concave" shape with a width of 2 cm, are attached to the first coil section 111 12 conductors 213, which are ferrite in the form of a "concave" shape having a width of 4.5 cm, may be disposed on the second coil portion 211 at regular intervals. Further, in the non-contact power transmission device 3, the outer diameter of the feed plate 110 may be larger than the outer diameter of the current collecting plate 210.

이러한, 소형 전기자동차용 비접촉 전력전송장치(2)에 형성되는 자기장 플럭스는 파란색으로 표시하였다. The magnetic field flux formed in such a non-contact power transmission device 2 for small electric vehicles is indicated in blue.

자기장 플럭스는 도전체(113, 213)의 부분에는 형성되지 않는다. 따라서, 도전체(113, 213)가 너무 많을 경우에는 효율이 떨어질 수 있다. The magnetic field flux is not formed in the portion of the conductors 113 and 213. Therefore, if the conductors 113 and 213 are too many, the efficiency may be lowered.

또한, 이러한 소형 전기자동차용 비접촉 전력전송장치(2)의 급전체(110)와 집전체(210)에 형성되는 자기장 플럭스는 균일한 튜브형태로 형성됨을 확인할 수 있다. 이러한, 비접촉 전력 전송장치(2)에 형성되는 자기장 플럭스는 급전판(110)의 제 1코일부(111)의 인덕턴스 값을 페라이트로 구성된 도전체(113)로 향상시키고 효율을 유지할 수 있는 구조임을 보여줄 수 있다. It can also be seen that the magnetic field flux formed in the feeder 110 and the current collector 210 of the non-contact power transmission device 2 for small electric vehicles is formed in a uniform tube shape. The magnetic field flux formed in the noncontact power transmission apparatus 2 is a structure in which the inductance value of the first coil section 111 of the feed plate 110 is improved by the conductor 113 composed of ferrite and the efficiency can be maintained I can show you.

도 5는 실시예에 따른 급전판과 집전판에 좌우편차가 발생했을 경우의 자기장 형상 모습을 시뮬레이션한 도면이다.FIG. 5 is a graph simulating a magnetic field shape when a right-left deviation occurs in the feed plate and the current collecting plate according to the embodiment. FIG.

도 5를 참조하면, 급전판(110)과 집전판(210)의 좌우편차를 20cm 발생시킨 후, 자기장을 벡터 형태로 표현한 것이다. 실험에 따르면, 본 실시예에 따른 소형 전기자동차용 비접촉 전력전송장치(2)는 자기장 맴돌이 형태가 크게 발생하여 좌우편차에 대한 출력감소를 줄일 수 있다. 따라서, 효율적인 자기장의 확산에 따른 급전 및 충전 효율을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 5, after a deviation of 20 cm between the feed plate 110 and the current collecting plate 210 is generated, the magnetic field is expressed in a vector form. According to the experiment, the non-contact power transmission device 2 for a compact electric automobile according to the present embodiment generates a large magnetic field eddy shape, thereby reducing a reduction in output with respect to lateral deviations. Therefore, it is possible to confirm the feeding and charging efficiency due to efficient diffusion of the magnetic field.

이하에서는 직사각형 판형상의 페라이트를 도전체로 코일부에 배치된 소형 전기자동차용 비접촉 전력전송장치와 실시예에 따른 소형 전기자동차용 비전촉 전력전송장치를 비교하여 설명하겠다. Hereinafter, the noncontact power transmission device for a small-size electric car and the non-electric power transmission device for a small-sized electric vehicle according to the embodiment, in which the rectangular plate-shaped ferrite is disposed as a conductor in a coil part, will be described.

아래의 표는, 직사각형 판형상의 페라이트를 도전체로 코일부에 배치된 소형 전기자동차용 비접촉 전력전송장치와 실시예에 따른 소형 전기자동차용 비접촉 전력전송장치의 출력, 좌우편차에 따른 출력감소비율 및 전압을 비교하는 표다.The table below shows the relationship between the output of the noncontact power transmission device for a small electric car and the contactless power transmission device for a small electric vehicle according to the embodiment, the output reduction ratio according to the lateral deviation, .

비교예 : 급접판 및 집전판이 동일한 비접촉 전력전송장치의 제조Comparative Example: Fabrication of a contactless power transmission device having the same feed plate and collector plate

코일이 나선형상으로 권회하여, 중심부가 비어있는 원판 형상으로 코일부를 형성하고, 코일부에 직사각형 판형상의 소정폭을 가진 페라이트인 도전체를 12개를 방사상으로 배치하여 급전판을 제조하였다. 집전판은 급전판과 동일하게 제조하였다. 급전판과 집전판을 소정간격을 형성하여 등지도록 구성하여 소형 전기자동차용 비접촉 전력전송장치를 제조하였다.The coil was wound in a spiral shape to form a coil portion in the form of a disk with an empty central portion and 12 pieces of ferrite in a rectangular shape having a predetermined width in the form of a rectangular plate were arranged radially to prepare a feed plate. The collector plate was manufactured in the same manner as the feed plate. A power feeding plate and a current collecting plate were arranged at a predetermined interval to fabricate a contactless power transmission device for a small sized electric vehicle.

실시예 : 본 발명의 실시예에 따른 소형 전기자동차용 비접촉 전력전송장치(2)의 제조Example: Manufacture of contactless power transmission device (2) for small electric vehicle according to the embodiment of the present invention

급전판(110)은 코일을 나선형상으로 권회하여, 중심부가 비어있는 원판 형상으로 제 1코일부(111)를 형성하고, 제 1코일부(111)에 "凹"자 형상의 단면이 일방향으로 소정간격 연장되어 폭이2cm인 페라이트로 구성된 24개의 도전체(113)를 제 1코일부(111)에 방사상으로 배치하여 제조하였다. 또한, 집전판(210)은 코일을 나선형상으로 권회하여, 중심부가 비어있는 원판 형상으로 제 1코일부(111)보다 외경이 작은 제 2코일부(211)를 형성하고, 제 2코일부(211)에 "凹"자 형상의 단면이 일방향으로 소정간격 연장되어 폭이4.5cm인 페라이트로 구성된 12개의 도전체(213)를 제 2코일부(211)에 방사상으로 배치하여 제조하였다. 급전판(110)과 집전판(210)을 소정간격을 형성하여 등지도록 구성하여 소형 전기자동차용 비접촉 전력전송장치(2)를 제조하였다.The feed plate 110 is formed by winding a coil in a spiral shape so as to form a first coil section 111 in the shape of a disk having an empty central portion and a cross section of a "concave" shape in the first coil section 111 in one direction And 24 conductors 113 composed of ferrite having a width of 2 cm and extended at predetermined intervals were radially arranged in the first coil part 111. [ The current collecting plate 210 is formed by winding a coil in a spiral shape to form a second coil portion 211 having an outer diameter smaller than that of the first coil portion 111 in the shape of a disk having an empty central portion, 211 were formed by radially arranging twelve conductors 213 made of ferrite having a "concave" shape in one direction at a predetermined interval and having a width of 4.5 cm. The power feeding plate 110 and the current collecting plate 210 are formed to be spaced apart from each other by a predetermined distance to manufacture the noncontact power transmission device 2 for a small sized electric vehicle.

시험예 : 소형 전기자동차용 비접촉 전력 전송장치의 전기적 특성평가Test Example: Evaluation of Electrical Characteristics of Contactless Power Transmission Device for Small Electric Vehicle

비교예와 실시예의 출력, 좌우편차에 따른 출력의 감소 및 유도전압에 대해 측정하였다. The output of the comparative example and the embodiment, the reduction of the output according to the lateral deviation, and the induced voltage were measured.

구분division 비교예Comparative Example 실시예Example 출력Print 15kW급15kW 27kW급27kW 좌우편차(20cm) 발생 시,
출력감소량
When a right-left deviation (20 cm) occurs,
Reduced output
약60% 감소Approximately 60% reduction 약45% 감소Approximately 45% reduction
유도전압Induced voltage 600V600V 1.1kV1.1 kV

표 1을 참조하면, 실시예에 따른 소형 전기자동차용 비접촉 전력전송장치(3)의 출력이 비교예에 따른 비접촉 전력전송장치에 비해 약1.8배 높은 것으로 나타났다. 또한, 실시예에 따른 소형 전기자동차용 비접촉 전력전송장치(2)는 20cm 좌우편차를 발생시켜 측정한 결과, 출력감소량이 45% 로, 비교예에 따른 소형 전기자동차용 비접촉 전력전송장치의 출력감소량이 60% 인데 반해, 약 15% 정도 출력감소량을 줄일 수 있는 것으로 확인되엇다. 또한, 실시예에 따른 소형 전기자동차용 비접촉 전력전송장치(2)가 비교예에 따른 소형 전기자동차용 비접촉 전력전송장치에 비해, 유도전압이 1.8배정도 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 실시예에 따른 소형 전기자동차용 비접촉 전력전송장치(2)가 전기적 특성이 우수함을 확인할 수 있었다.Referring to Table 1, the output of the contactless power transmission device 3 for a compact electric vehicle according to the embodiment is about 1.8 times higher than that of the contactless power transmission device according to the comparative example. Further, the noncontact power transmission device 2 for a small electric automobile according to the embodiment measures 20 cm lateral deviation, and as a result, the output reduction amount is 45%. As a result, the output reduction amount of the contactless power transmission device for a small- , Which is about 60%, can be reduced by about 15%. Further, it was confirmed that the contactless power transmission device 2 for a compact electric vehicle according to the embodiment exhibits an induced voltage as high as 1.8 times as compared with the contactless power transmission device for a compact electric vehicle according to the comparative example. Thus, it can be confirmed that the noncontact power transmission device 2 for a compact electric automobile according to the embodiment has excellent electrical characteristics.

이와 같이, 실시예에 따른 소형 전기자동차용 비접촉 전력전송장치는 정차 혹은 주차중에 효율적인 급전 및 집전이 가능할 수 있다. As described above, the noncontact power transmission apparatus for a compact electric vehicle according to the embodiment can be efficiently fed and collected during stopping or parking.

또한, 기존 차량의 구조변경 없이도 적용될 수 있다. It can also be applied without changing the structure of existing vehicles.

또한, 소형이면서도, 자기장 맴돌이 전류를 크게 발생시켜 좌우편차를 줄일 수 있다.In addition, it is possible to reduce the lateral deviation by generating the magnetic field eddy current to a large extent.

이상과 같이 본 발명의 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다. Although the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, And various modifications and changes may be made thereto without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .

1 : 급전 시스템
10 : 급전장치
11 : 자성코어
12 : 고주파 케이블
20 : 소형 전기자동차
21 : 집전장치
30 : 급전 인버터
40 : 제어장치
2 : 소형 전기자동차용 비접촉 전력전송장치
110 : 급전판
111 : 제 1코일부
113 : 제 1도전체
210 : 집전판
211 : 제 2코일부
212 : 제 2도전체
1: Feeding system
10: Feeding device
11: Magnetic core
12: High frequency cable
20: Small electric cars
21: Current collector
30: Feeding inverter
40: Control device
2: Contactless power transmission device for small electric vehicles
110: Feed plate
111: first coil part
113: first conductor
210: House front plate
211: second coil part
212: second conductor

Claims (7)

주차 또는 정차중인 소형 전기자동차에 무선으로 전자기에너지를 전달하는 비접촉 전력전송장치에 있어서,
지면에 매설되어, 충전을 위한 자기장을 발생시키는 급전판; 및
상기 급전판과 소정간격을 형성하고 상기 소형 전기자동차에 배치되어, 상기 급전판에서 생성되는 자기장을 수렴하여 무선으로 충전되는 집전판;
을 포함하고,
상기 급전판 및 상기 집전판은,
코일이 나선형상으로 권회되어, 중심부가 비어있는 원판형상으로 형성되는 코일부; 및
상기 코일부의 적어도 하나 이상의 면의 소정간격을 감싸는 형상으로 배치되는 복수의 도전체;
를 포함하는 소형 전기자동차용 비접촉 전력전송장치.
A contactless power transmission device for wirelessly transmitting electromagnetic energy to a compact electric vehicle parked or stopped, comprising:
A feed plate embedded in the ground to generate a magnetic field for charging; And
A current collecting plate disposed at a predetermined distance from the power feeding plate and disposed in the small electric vehicle, the power collecting plate being charged with radio waves by converging a magnetic field generated at the power feeding plate;
/ RTI >
Wherein the feed plate and the current collector plate are made of a metal,
A coil portion wound in a helical shape and formed in a disc shape having an empty central portion; And
A plurality of conductors arranged in a shape to surround a predetermined interval of at least one surface of the coil section;
Contact electric power transmission device for a compact electric automobile.
제 1항에 있어서,
상기 복수의 도전체는,
"凹" 자 형상의 단면이 일방향으로 소정간격 연장되는 형상인 소형 전기자동차용 비접촉 전력전송장치
The method according to claim 1,
Wherein the plurality of conductors comprise:
Contact electric power transmission device for a compact electric automobile in which the cross-section of the "concave" shape extends in a predetermined direction in one direction
제 1항에 있어서,
상기 복수의 도전체는,
상기 코일부 상에 방사상으로 배치되는 소형 전기자동차용 비접촉 전력전송장치.
The method according to claim 1,
Wherein the plurality of conductors comprise:
And a noncontact power transmission device for a miniature electric vehicle arranged radially on the coil part.
제 1항에 있어서,
상기 복수의 도전체는,
페라이트인 소형 전기자동차용 비접촉 전력전송장치.
The method according to claim 1,
Wherein the plurality of conductors comprise:
Contactless power transmission device for a small electric car, which is a ferrite.
제 1항에 있어서,
상기 집전판에 배치되는 상기 복수의 도전체의 폭이 상기 급전판에 배치되는 상기 복수의 도전체의 폭에 2.5배인 소형 전기자동차용 비접촉 전력전송장치
The method according to claim 1,
Wherein the width of the plurality of conductors disposed on the current collecting plate is 2.5 times the width of the plurality of conductors disposed on the feed plate,
제 1항에 있어서,
상기 집전판에 배치되는 상기 복수의 도전체의 개수가 상기 급전판에 배치되는 상기 복수의 도전체의 개수의 절반인 소형 전기자동차용 비접촉 전력전송장치
The method according to claim 1,
Wherein the number of the plurality of conductors arranged on the current collecting plate is half the number of the plurality of conductors arranged on the feed plate,
제 1항에 있어서,
상기 급전판은,
외경이 상기 집전판의 외경보다 크게 형성되는 소형 전기자동차용 비접촉 전력전송장치.
The method according to claim 1,
The feed plate
Contact electric power transmission device for a compact electric automobile in which an outer diameter is formed larger than an outer diameter of the current collecting plate.
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