KR100849971B1 - Terrestrial magnetism rotation sensor - Google Patents

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Abstract

지구 자기장을 이용한 회전체의 회전수 및 자기장의 세기를 측정할 수 있는 지자기 센서에 있어서, 본 발명의 지자기 회전 센서는 회전체에 구비되어 상기 회전체와 함께 회전하는 코어와, 상기 코어의 축방향에 대하여 제1방향으로 틸트(Tilt)되어 상기 코어에 권취된 하부 코일과, 상기 하부 코일이 권취된 코어에 상기 제1방향과 수직되도록 제2방향으로 틸트되어 권취된 상부 코일 및 상기 코어의 회전에 의해 상기 하부코일 및 상부코일에서 발생되는 유도 전류의 크기 변화와 상기 유도 전류의 주파수 변화를 검출하여 상기 회전체의 운동특성을 판단하기 위한 연산장치를 포함한다. 지자기 회전 센서는 위치가 변동하는 회전체에 적용되어 지구 자기장의 진행 방향에 대하여 변화가 발생할 경우 상기 회전체의 실제 회전수 보다 적게 회전수를 감지하는 것을 방지할 수 있다.In the geomagnetic sensor capable of measuring the rotational speed of the rotating body and the strength of the magnetic field using the earth's magnetic field, the geomagnetic rotating sensor of the present invention is provided in the rotating body and rotates together with the rotating body, and the axial direction of the core The lower coil is tilted in the first direction with respect to the core and the upper coil is wound in the second direction so that the lower coil is perpendicular to the first direction with the core wound thereon and the core is rotated. By detecting the change in the magnitude of the induced current generated in the lower coil and the upper coil and the frequency change of the induced current includes a computing device for determining the movement characteristics of the rotating body. The geomagnetic rotation sensor may be applied to a rotating body whose position is variable to prevent the rotational speed from being sensed less than the actual rotational speed of the rotating body when a change occurs in the traveling direction of the earth's magnetic field.

지자기, 센서, 코일방향, 자기장, 회전체 Geomagnetic, Sensor, Coil Direction, Magnetic Field, Rotating Body

Description

지자기 회전 센서의 코일 권취구조{Terrestrial magnetism rotation sensor}Coil winding structure of geomagnetic rotation sensor {Terrestrial magnetism rotation sensor}

도 1은 자기장의 진행방향과 지자기 센서 코일의 권취 방향의 관계를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지자기 회전 센서의 구성을 나타내는 개요도이다.1 is a diagram illustrating a relationship between a traveling direction of a magnetic field and a winding direction of a geomagnetic sensor coil.
Figure 2 is a schematic diagram showing the configuration of a geomagnetic rotation sensor according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지자기 회전 센서를 나타내는 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing a geomagnetic rotation sensor according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지자기 회전 센서를 나타내는 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing a geomagnetic rotation sensor according to another embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100 : 코어 110 : 하부 코일100: core 110: lower coil

120 : 상부 코일 130 : 연산 장치120: upper coil 130: computing device

본 발명은 자기장을 측정하는 지자기 센서에 관한 것으로서 보다 상세하게는 지구 자기장을 이용하여 회전체의 회전수를 감지하는 지자기 회전 센서의 코일 권취구조에 관한 것이다.The present invention relates to a geomagnetic sensor for measuring a magnetic field, and more particularly to a coil winding structure of a geomagnetic rotation sensor for detecting the rotational speed of a rotating body using the earth magnetic field.

일반적으로 자기장((Magnetic Field)은 시간 경과에 따라 양극(+)과 음극(-)으로 교변하는 교류(Alternatibg Current) 자기장과 시간의 경과에 관계없이 일정한 값을 직류(Directing Current) 자기장으로 구분된다. 상기 교류 자기장은 교류전원이 인가되는 모터에서 발생되는 자기장에 속하고 상기 직류 자기장은 영구자석 및 지구 자기장 등에서 발생되는 자기장에 속한다.In general, a magnetic field is divided into an alternating magnetic field alternating with a positive (+) and a negative (-) over time and a constant value regardless of the passage of time with a direct current magnetic field. The AC magnetic field belongs to a magnetic field generated by a motor to which an AC power is applied, and the DC magnetic field belongs to a magnetic field generated from a permanent magnet and an earth magnetic field.

상기 지구 자기장은 지구 자체가 가지고 있는 고유의 자기장으로 녹은 철을 주성분으로 하는 지구의 유체핵 속의 다이너 모작용에 의해 발생된다. 지표 가까운 곳에서의 지구 자기장 모양은 쌍극자형 자기장에 가깝다.The earth's magnetic field is a unique magnetic field owned by the earth itself, and is generated by the dynamo action of the earth's fluid nucleus mainly composed of molten iron. Near the Earth, the shape of the Earth's magnetic field is close to that of the dipole.

즉, 상기 지구는 커다란 영구자석과 같으며 북극은 자기장의 대략 1가우스(Gauss; 0.1mT) 정도이고, 남극으로 내려갈수록 자기장의 세기가 약한 특성을 갖는다. 또한 상기 지구 자기장은 대한민국 서울에서는 약 350 내지 400mG 정도의 자기장 값을 가지고 있으며, 계절이나 시간대에 따라 조금씩 변동한다.That is, the earth is like a large permanent magnet, and the north pole is about 1 gauss (0.1 mT) of the magnetic field, and the strength of the magnetic field is weaker toward the south pole. In addition, the earth magnetic field has a magnetic field value of about 350 to 400mG in Seoul, Korea, and varies slightly depending on the season or time zone.

이러한 지구 자기장 속에서 자기장의 진행방향과 지자기 센서의 코일의 권취 방향이 평행하도록 지자기 센서를 설치하고 상기 지자기 센서를 회전시키면 교번 유도 전류를 얻을 수 있으며, 이때 유도 전류의 출력 값은 도 1에 도시된 그래프에서 나타나듯이 최대가 된다. 즉, 도 1의 그래프에서 나타낸 바와 같이 이렇게 수득된 교번 유도 전류의 주파수는 상기 지자기 센서의 회전수에 비례하는 특성을 갖는다. 이때, 상기 지자기 센서는 코어에 상기 회전 축 방향과 동일한 방향으로 권취된 코일을 갖고 있다.When the geomagnetic sensor is installed so that the traveling direction of the magnetic field and the winding direction of the coil of the geomagnetic sensor are parallel in the earth magnetic field and the geomagnetic sensor is rotated, an alternating induction current can be obtained, and the output value of the induction current is shown in FIG. 1. It is the maximum as shown in the graph. That is, as shown in the graph of FIG. 1, the frequency of the alternating induced current thus obtained has a characteristic proportional to the rotation speed of the geomagnetic sensor. At this time, the geomagnetic sensor has a coil wound on the core in the same direction as the rotation axis direction.

그러나, 자기장의 진행방향과 상기 지자기 센서의 코일의 권치 방향이 수직 되도록 상기 지자기 센서를 설치한 후 상기 지자기 센서를 회전시킬 경우 유도 전류의 출력 값이 0에 가까워지는 문제점이 초래되기 때문에 상기 지자기 센서의 회전수 측정에 오류가 발생 된다. 즉, 상기 지자기 센서가 위치가 변동하는 장치에 사용될 경우에는 실제 회전수보다 적게 회전수를 감지하는 문제점이 발생한다.However, when the geomagnetic sensor is rotated after the geomagnetic sensor is installed such that the traveling direction of the magnetic field and the winding direction of the coil of the geomagnetic sensor are perpendicular to each other, the output value of the induced current approaches zero. An error occurs in the measurement of the number of revolutions. That is, when the geomagnetic sensor is used in a device whose position varies, a problem of detecting the rotation speed less than the actual rotation speed occurs.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 위치 변화에 관계없이 상기 오차를 현저하게 감소시킬 수 있는 지자기 회전 센서의 코일 권취구조를 제공하는 데 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to provide a coil winding structure of a geomagnetic rotation sensor that can significantly reduce the error regardless of the position change.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 지자기 회전 센서는 회전체에 구비되어 상기 회전체와 함께 회전하는 코어를 포함한다. 상기 코어에 권취되고, 코어의 축 방향에 대하여 제1방향으로 틸트(Tilt)되어 상기 코어에 권취된 코일을 포함한다. 상기 하부 코일이 권취된 코어에 상기 제1방향과 수직되는 제2방향으로 틸트 되어 권취된 상부 코일을 포함한다. 상기 코어의 회전에 의해 상기 하부 코일 및 상부 코일에서 발생되는 유도 전류의 크기 변화와 상기 유도전류의 주파수 변화를 검출하여 상기 회전체의 운동 특성을 판단하기 위한 연산장치를 포함한다.Geomagnetic rotation sensor according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is provided in the rotating body includes a core that rotates with the rotating body. And a coil wound around the core and tilted in the first direction with respect to the axial direction of the core. The upper coil includes a coil wound around the core wound in a second direction perpendicular to the first direction. And a computing device for determining a movement characteristic of the rotating body by detecting a magnitude change of the induced current generated in the lower coil and the upper coil and a frequency change of the induced current by the rotation of the core.

상기 지자기 회전 센서는 상기 유도 기전력의 세기를 최대화하기 위하여 투자율(자기장을 투과시키는 비율)이 높은 비정질 실리콘 코어가 적용된다. 상기 하 부 코일은 상기 코어의 축 방향으로부터 약 42°내지 48° 틸트된 상태로 권취 되며, 상부 코일은 상기 코어의 축 방향으로부터 약 -42°내지 - 48°틸트된 상태로 권취된다.The geomagnetic rotation sensor is applied with an amorphous silicon core having a high permeability (permeation rate) to maximize the intensity of the induced electromotive force. The lower coil is wound about 42 ° to 48 ° tilted from the axial direction of the core, and the upper coil is wound about -42 ° to -48 ° tilted from the axial direction of the core.

그리고, 상기 지자기 회전 센서는 상기 하부 코일 및 상기 상부 코일이 순차적으로 상기 코어에 권취되어 하부 코일 및 상부 코일이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다.The geomagnetic rotation sensor has a structure in which the lower coil and the upper coil are sequentially wound on the core so that the lower coil and the upper coil are sequentially stacked.

상기 구성을 갖는 지자기 회전 센서는 상기 지구 자기장의 진행방향과 코일의 권취 방향과 관계없이 일정한 출력의 유도 기전력과, 주파수를 검출할 수 있어 회전하는 회전체의 이동거리 및 회전수의 측정 오차를 최소화 할 수 있다.The geomagnetic rotation sensor having the above configuration can detect the induced electromotive force and the frequency of a constant output irrespective of the traveling direction of the earth magnetic field and the winding direction of the coil, thereby minimizing the measurement error of the moving distance and the rotational speed of the rotating rotor. can do.

또한, 상기 지자기 회전 센서는 지구 방위각 및 지구 자기장의 세기의 측정에 사용되어 방위각 및 자기장의 측정 효율을 극대화시킬 수 있다.In addition, the geomagnetic rotation sensor may be used to measure the earth azimuth angle and the strength of the earth magnetic field to maximize measurement efficiency of the azimuth angle and the magnetic field.

이하, 본 발명에 의한 일 실시예에 따른 지자기 회전 센서를 도면을 참조해서 설명한다.Hereinafter, a geomagnetic rotation sensor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

<지자기 회전 센서 1>
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지자기 회전 센서의 구성을 나타내는 개요도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지자기 회전 센서를 나타내는 단면도이다.<Magnetic magnetic rotation sensor 1>
2 is a schematic view showing the configuration of a geomagnetic rotation sensor according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a cross-sectional view showing a geomagnetic rotation sensor according to an embodiment of the present invention.

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도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 지자기 회전 센서는 회전체(미도시) 또는 회전수단(미도시)에 의해 회전하는 코어(100)와 상기 코어에 권취된 하부 코일(110), 상기 하부 코일의 권취 방향과 수직되도록 상기 코어(100)에 권취된 상부 코일(120) 및 상기 코어의 회전시 하부 코일(110)과 상부 코일(120)에서 생성된 유도 전류의 크기 변화와 상기 유도 전류의 주파수 변화를 검출하는 연산 장치(130)를 포함한다.2 and 3, the geomagnetic rotation sensor includes a core 100 that rotates by a rotating body (not shown) or a rotating means (not shown), a lower coil 110 wound around the core, and the lower coil. The change in magnitude of the upper coil 120 wound around the core 100 and the induced current generated by the lower coil 110 and the upper coil 120 when the core rotates so as to be perpendicular to the winding direction of the coil 100 and the frequency of the induced current And arithmetic device 130 for detecting the change.

상기 지자기 회전 센서에 응용되고 있는 자기적 현상은, ①. 페러데이(Faraday)의 전자기 유도법칙, ②. 인덕턴스 변화 및 와전류 효과, ③. 자속 분포의 변화에 의한 유도 기전력의 변화, ④. 주울(Joule) 효과, ⑤. ΔE 효과, ⑥. Matteucci 효과, ⑦. Thomson 효과(자기저항효과), ⑧. Hall 효과, ⑨. Wiedmann 효과, ⑩. Vallari 효과, ⑪. Sixtus 효과 및 ⑫ Curie 온도 및 Hopkinson 효과등이 있다.The magnetic phenomenon applied to the geomagnetic rotation sensor is ①. Faraday's law of electromagnetic induction, ②. Inductance change and eddy current effect, ③. Change in induced electromotive force due to change in magnetic flux distribution, ④. Joule effect, ⑤. ΔE effect, ⑥. Matteucci effect, ⑦. Thomson effect (magnetic resistance effect), ⑧. Hall effect, ⑨. Wiedmann effect, i. Vallari effect, i. Sixtus effect, ⑫ Curie temperature and Hopkinson effect.

특히, 상기 페러데이(Faraday) 전자기 유도법칙은 자속의 시간 변화율에 비례하여 유도 기전력이 발생하는 것을 원리로 하는 지자기 회전 센서에 적용된다. 상기 코어(100)에 코일을 권취 하였을 때 페러데이(Faraday) 전자기 유도 법칙에 의하여 유도 기력이 생성된다.In particular, the Faraday electromagnetic induction law is applied to a geomagnetic rotation sensor based on the principle that induced electromotive force is generated in proportion to the rate of change of magnetic flux. When the coil is wound around the core 100, induction force is generated by Faraday electromagnetic induction law.

코어(100)는 상기 지자기 회전 센서의 중심부에 구비되며, 상기 지자기 회전 센서의 감도를 향상시키기 위하여 투자율이 높은 물질로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 코어의 투자율은 코어(100)의 재료의 특성과 기하학적 구조에 의해 결정될 수 있다. 특히, 지자기 회전 센서는 투자율이 우수한 비정질 실리콘 코어가 적용되는 것이 바람직하다.The core 100 is provided at the center of the geomagnetic rotation sensor, and is preferably formed of a material having a high permeability to improve the sensitivity of the geomagnetic rotation sensor. The permeability of the core can be determined by the properties and geometry of the material of the core 100. In particular, the geomagnetic rotation sensor is preferably applied to the amorphous silicon core with excellent permeability.

여기서, 투자율은 자기 유도와 자장 크기와의 비로 자기 투과율 또는 자기 유도 용량이라고도 한다. 즉, 자장 내에 놓여진 자성체의 자속 밀도와 자장의 강도와의 비를 절대 투자율이라고 한고 이를 진공의 절대 투자율로 나눈 것이다.Here, the permeability is also called magnetic permeability or magnetic induction capacity in the ratio between magnetic induction and magnetic field size. That is, the ratio between the magnetic flux density of the magnetic material placed in the magnetic field and the strength of the magnetic field is called absolute permeability and divided by the absolute permeability of vacuum.

또한, 코어(100)는 사각기둥 또는 원 기둥 형상을 갖는다. 본 실시예에서 상 기 지자기 회전 센서에 비정질 실리콘으로 이루어진 원기둥 코어(100)가 적용되어 있다.In addition, the core 100 has a rectangular pillar or a circular columnar shape. In this embodiment, a cylindrical core 100 made of amorphous silicon is applied to the geomagnetic rotation sensor.

제1코일(110)은 상기 코어(100)에 수십 내지 수 백회 권취 됨으로서 형성된다. 하부 코일(110)은 상기 코어의 축 방향에 대하여 제1방향으로 틸트되도록 상기 코어에 권취됨으로서 형성된다. 특히, 상기 하부 코일은 코어(100)의 축방향에 대하여 약 42° 내지 48° 틸트 되도록 상기 코어에 권취되는 것이 바람직하며, 상기 코어의 축방향에 대하여 약 45°틸트되도록 상기 코어(100)에 권취되는 것이 보다 바람직하다.The first coil 110 is formed by being wound on the core 100 several tens to several hundred times. The lower coil 110 is formed by being wound around the core to tilt in the first direction with respect to the axial direction of the core. In particular, the lower coil is preferably wound around the core to be tilted about 42 ° to 48 ° with respect to the axial direction of the core 100, and the core 100 is wound about 45 ° with respect to the axial direction of the core. It is more preferable to be wound up.

상기 하부 코일(110)로 절연물질이 코팅된 금속선을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 금속선은 구리선, 은선, 알루미늄선, 등이 적용될 수 있다.It is preferable to use a metal wire coated with an insulating material as the lower coil 110. The metal wire may be a copper wire, a silver wire, an aluminum wire, or the like.

상부 코일(120)은 상기 하부 코일이 권취된 코어(100)에 수십 내지 수 백회 권치 됨으로서 형성된다. 상부 코일(120)은 상기 제1방향과 수직되는 제2방향으로 틸트되어 상기 코어(100)에 권취되며, 특히 상부 코일(120)은 상기 코어의 축방향에 대하여 약 -42° 내지 -48°틸트 되도록 상기 코어에 권취되는 것이 바람직하며, 상기 코어의 축방향에 대하여 약 -45°틸트되도록 상기 코어(100)에 권취되는 것이 보다 바람직하다.The upper coil 120 is formed by being wound several tens to several hundred times on the core 100 in which the lower coil is wound. The upper coil 120 is tilted in the second direction perpendicular to the first direction to be wound around the core 100, in particular the upper coil 120 is about -42 ° to -48 ° with respect to the axial direction of the core. It is preferable to be wound around the core so as to tilt, and more preferably wound around the core 100 so as to tilt about -45 ° with respect to the axial direction of the core.

상부 코일(120)은 하부 코일(110)과 동일한 절연물질이 코팅된 금속선을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 금속선은, 구리선, 은선, 알루미늄선, 등이 적용될 수 있다. 본 실시예에서는 구리선을 적용하였다.The upper coil 120 preferably uses a metal wire coated with the same insulating material as the lower coil 110. The metal wire, copper wire, silver wire, aluminum wire, and the like can be applied. In this embodiment, a copper wire was applied.

본 발명의 지자기 회전 센서는 제1방향으로 틸트 되어 상기 코어에 권최된 하부 코일과 상기 제1방향과 수직되도록 상기 코어에 권취된 상부 코일이 구비되기 때문에 상기 지자기 회전 센서가 회전할 경우 지구 자기장의 진행방향과 상기 지자기 회전 센서 코일들의 권취 방향이 모두 평행한 상태로 위치하게 되는 문제점이 발생하지 않는다.Since the geomagnetic rotation sensor of the present invention is provided with a lower coil wound in the first direction and an upper coil wound around the core so as to be perpendicular to the first direction, the geomagnetic rotation sensor rotates when the geomagnetic rotation sensor rotates. The problem that the traveling direction and the winding direction of the geomagnetic rotation sensor coils are both positioned in parallel does not occur.

즉, 상기 하부 코일이 상기 코어의 중심축 방향에서 45°틸트 되도록 권취되고, 상기 상부 코어의 중심축 방향에서 -45°틸트되어 상기 하부 코일의 권취 방향과 수직되도록 상기 하부 코일이 권취된 코어에 권취되어 있어 지자기 회전 센서는 자기장의 방향과 코어의 중심축 방향이 수직인 상태로 회전할 경우에서 상기 하부 코어 및 상부 코어에서는 모두 유도 기전력이 유도된다.That is, the lower coil is wound to be 45 ° tilted in the direction of the center axis of the core, and the lower coil is tilted at -45 ° in the direction of the center axis of the upper core to be perpendicular to the winding direction of the lower coil. Since the geomagnetic rotation sensor is wound in a state in which the direction of the magnetic field and the direction of the central axis of the core are perpendicular to each other, the induced electromotive force is induced in both the lower core and the upper core.

이 때문에 상기 하부 코일 및 상부 코일에는 최대 유도 전류의 출력값에 대하여 30 내지 40%에 해당하는 유도 전류가 균일하게 흐르게 되어 상기 지자기 회전 센서는 회전체의 회전수 측정 오차를 최소화시킬 수 있다. 즉, 상기 지자기 회전 센서가 위치가 변동되는 회전체에 적용되어 지구 자기장의 진행방향에 대하여 변화가 발생할 경우 상기 회전체의 실제 회전수 보다 적게 회전수를 감지하는 것을 방지할 수 있다.For this reason, the induction current corresponding to 30 to 40% of the output value of the maximum induction current flows uniformly in the lower coil and the upper coil, so that the geomagnetic rotation sensor can minimize the rotation speed measurement error of the rotating body. That is, the geomagnetic rotation sensor may be applied to a rotating body whose position is changed to prevent sensing of the rotational speed less than the actual rotational speed of the rotating body when a change occurs in the traveling direction of the earth's magnetic field.

여기서, 상기 유도 전류는 전자 기전력에 의해 발생하는 전류로 감응전류라고도 한다. 폐회로의 코일을 통과하는 자기력 자속이 변하면 코일에 유도 기전력이 발생하여 이 회로에는 전류가 흐르게 되는데 이를 유도 전류라고 한다.Here, the induced current is a current generated by the electromotive force, also referred to as a sensitive current. When the magnetic flux through the coil of the closed circuit changes, an induced electromotive force is generated in the coil, and a current flows in the circuit. This is called an induced current.

연산장치(130)는, 상기 하부 코일(110) 및 상기 상부 코일(120)과 연결되어 상기 지자기 회전 센서가 회전체 또는 회전 유닛에 구비되어 회전할 경우 상기 하부 코일 및 상부 코일에서 발생되는 유도 기전력에 의해 생성되는 유도 전류의 전압 크기 변화 및 상기 유도전류의 주파수 변화를 검출하여 상기 회전체의 운동 특성을 파악 한다. 상기 연산장치(130)는 현재 지자기 회전 센서에 적용되어 전류의 세기 및 주파수 변화를 검출할 수 있는 장치라면 모두 사용가능하다.The calculation device 130 is connected to the lower coil 110 and the upper coil 120 to induce electromotive force generated in the lower coil and the upper coil when the geomagnetic rotation sensor is provided in the rotating body or the rotating unit to rotate. The change in the voltage magnitude of the induced current and the frequency change of the induced current are detected to determine the movement characteristics of the rotor. The computing device 130 can be used as long as the device is currently applied to the geomagnetic rotation sensor can detect the strength and frequency change of the current.

상기한 구성을 갖는 지자기 회전 센서는 회전체에 구비되어 회전체의 이동거리를 측정하는데 적용될 수 있을 뿐만 아니라 기 설정된 방위각에 따른 전류량의 데이터를 이용함으로서 지구 방위각 및 고정 자기장을 측정하는데 적용될 수 있다, 또한, 상기 지자기 회전 센서는 회전체의 속도를 측정하는데 적용될 수 있다.The geomagnetic rotation sensor having the above-described configuration may be applied to the rotational body to measure the moving distance of the rotational body and may also be applied to the measurement of the earth's azimuth and fixed magnetic field by using data of the amount of current according to a predetermined azimuth. In addition, the geomagnetic rotation sensor may be applied to measure the speed of the rotating body.

<지자기 회전 센서 2><Magnetic rotation sensor 2>

도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 지자기 회전 센서를 나타내는 단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating a geomagnetic rotation sensor according to another exemplary embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 상기 지자기 회전 센서는 회전체(미도시) 또는 회전수단(미도시)에 의해 회전하는 코어(200)와 상기 코어에 권취되어 적층된 하부코일들(210a, 201b, 210c)과 상부 코일들(220a, 220b, 220c)을 포함한다. 이때, 상기 하부 코일은 제1방향으로 틸트되어 상기 코어에 권취되며, 상기 상부 코일은 제1방향과 수직되도록 상기 하부 코일이 권취된 코어(200)에 권취된다. 상기 코어의 회전시 하부 코일들(210)과 상부 코일들(220)에서 생성된 유도전류의 크기 변화와 상기 유도 전류의 주파수 변화를 검출하는 연산장치(130)를 포함한다. 여기서 연산장치(130)는 도 4에는 도시되지 않았으나, 도 2의 연산장치(130)와 동일 구성이다.
코어(200)는 사각기둥 또는 원 기둥 형상을 갖는다. 본 실시예에서 상기 지자기 회전 센서에 비정질 실리콘으로 이루어진 사각기둥 코어(200)가 적용되었다.Referring to FIG. 4, the geomagnetic rotation sensor includes a core 200 which is rotated by a rotating body (not shown) or a rotating means (not shown) and lower coils 210a, 201b, and 210c wound and stacked on the core. And upper coils 220a, 220b, 220c. In this case, the lower coil is tilted in the first direction and wound around the core, and the upper coil is wound around the core 200 in which the lower coil is wound so as to be perpendicular to the first direction. It includes a calculation device 130 for detecting the change in the magnitude of the induced current generated in the lower coils 210 and the upper coils 220 and the frequency change of the induced current during the rotation of the core. Here, the computing device 130 is not shown in FIG. 4, but has the same configuration as the computing device 130 of FIG. 2.
The core 200 has a rectangular pillar or a circular columnar shape. In the present embodiment, a square pillar core 200 made of amorphous silicon is applied to the geomagnetic rotation sensor.

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하부 코일(210)은 제1 내지 n개의 하부 코일들(210a, 201b, ...210n)을 포함하며, 상기 각각의 하부 코일들은 상기 코어에 수십 내지 수 백회 권취됨으로서 각각 형성된다. 하부 코일들 각각은 상기 코어의 축 방향에 대하여 제1방향으로 틸트되도록 권취되어 있다. 특히, 상기 하부 코일들은 코어(200)의 축방향에 대하여 약 42°내지 48°틸트 되도록 권취되고, 바람직하게는 코어의 축방향에 대하여 약 45°틸트 되도록 상기 코어에 권취 된다. 상기 하부 코일들 사이에는 상부 코일이 구비되어 있다.The lower coil 210 includes first to n lower coils 210a, 201b, ... 210n, and each of the lower coils is formed by being wound several tens to hundreds of times on the core. Each of the lower coils is wound to be tilted in a first direction with respect to the axial direction of the core. In particular, the lower coils are wound to be about 42 ° to 48 ° tilted with respect to the axial direction of the core 200, and preferably wound around the core to be tilted about 45 ° with respect to the axial direction of the core. An upper coil is provided between the lower coils.

상부 코일(220)은 제1 내지 n개의 상부 코일들(220a, 220b, ... 220n)을 포함하며, 상기 각각의 상부 코일들은 상기 하부 코일이 권취된 코어(200)에 수십 내지 수 백회 권취 됨으로서 형성된다. 상부 코일(220)은 상기 제1방향과 수직되는 제2방향으로 틸트되어 상기 코어(200)의 하부 코일 상에 권취된다.The upper coil 220 includes first to n upper coils 220a, 220b, ... 220n, wherein each of the upper coils is wound tens to hundreds of times on the core 200 in which the lower coil is wound. Is formed. The upper coil 220 is tilted in a second direction perpendicular to the first direction and wound on the lower coil of the core 200.

특히, 상부 코일(220)들은 상기 코어의 축방향에 대하여 약-42°내지 -48°틸트 되도록 상기 코어에 각각 권취되는 것이 바람직하며, 상기 코어의 축방향에 대하여 약 -45°팅트 되도록 상기 코어에 각각 권취되는 것이 바람직하다.In particular, the upper coils 220 are preferably wound around the core to be tilted about -42 ° to -48 ° with respect to the axial direction of the core, respectively, and the core to be about -45 ° to the axial direction of the core. It is preferable to wind up respectively.

본 발명의 지자기 회전 센서는 제1방향으로 틸트되어 하부 코일(210)과 상기 제1방향과 수직되도록 제2방향으로 틸트된 상부 코일(220)이 적층되어 형성된 구조를 갖고 있기 때문에 상기 코일들에서 유도되는 유도 기전력을 증가시킬 수 있어 유도 전류의 출력을 향상시킬 수 있다.Since the geomagnetic rotation sensor of the present invention has a structure in which the lower coil 210 is tilted in the first direction and the upper coil 220 tilted in the second direction so as to be perpendicular to the first direction is laminated, The induced induced electromotive force can be increased to improve the output of the induced current.

또한, 상기 지자기 회전 센서는 상기 하부 코일이 상기 코어의 중심축 방향 에서 45°틸트 되도록 권취되고, 상기 상부 코일이 코어의 중심축 방향에서 -45°틸트 되도록 코어에 권취되어 있을 뿐만 아니라 하부 코일과 상부 코일이 적층된 구조를 가지고 있어 지구 자기장의 방향과 코어의 중심축 방향이 수직인 상태로 회전할 경우에서 상기 하부 코어들 및 상부 코어들 각각에는 유도 기전력이 유도된다.In addition, the geomagnetic rotation sensor is wound around the core so that the lower coil is tilted by 45 ° in the direction of the center axis of the core, and the upper coil is wound on the core so that it is tilted by -45 ° in the direction of the center axis of the core. Since the upper coil has a stacked structure, an induced electromotive force is induced in each of the lower cores and the upper cores in the case where the direction of the earth magnetic field and the direction of the central axis of the core are vertical.

이 때문에 상기 하부 및 상부 코일들에는 최대 유도 전류의 출력값에 대하여 30 내지 40%에 해당하는 유도 전류가 흐르게 되어 상기 지자기 회전 센서는 지구 자기장의 진행 방향에 대하여 유도 전류의 변화가 감소를 방지하여 회전체의 회전수 측정 오차를 최소화시킬 수 있다. 즉, 지자기 회전 센서의 위치가 변동하는 회전체에 적용되어 지구 자기장의 진행 방향에 대하여 변화가 발생할 경우 상기 회전체의 실제 회전수 보다 적게 회전수를 감지하는 것을 방지할 수 있다.For this reason, the induction current corresponding to 30-40% of the output value of the maximum induction current flows to the lower and upper coils, and the geomagnetic rotation sensor prevents the change of the induction current with respect to the traveling direction of the earth's magnetic field by The total rotation speed measurement error can be minimized. That is, when the position of the geomagnetic rotation sensor is applied to a rotating body that changes, the rotational direction of the earth magnetic field may be prevented from detecting the rotational speed less than the actual rotational speed of the rotational body.

연산장치(130)는 상기 하부 코일들 및 상기 상부 코일들에 각각 연결되어 지자기 회전 센서가 회전체 또는 회전 유닛에 구비되어 회전할 경우 상기 하부 코일들 및 상부 코일들에서 발생되는 유도 전류의 전압 크기 변화 및 상기 유도 전류의 주파수 변화를 검출하여 상기 회전체의 운동 특성을 판단한다.The calculating device 130 is connected to the lower coils and the upper coils, respectively, and the magnitude of the induced current generated in the lower coils and the upper coils when a geomagnetic rotation sensor is provided in the rotating body or the rotating unit to rotate. The motion characteristics of the rotating body are determined by detecting the change and the frequency change of the induced current.

상기와 같은 본 발명의 지자기 회전 센서에 따르면, 상기 지자기 회전 센서는 일정한 범위 내에서 유도 전류가 흐르고 있어 지구 자기장의 진행방향에 의한 유도 전류의 변화의 감소가 방지되어 회전체의 회전수 측정 오차를 최소화시킬 수 있다. 즉, 상기 지자기 회전 센서가 위치가 변동하는 회전체에 적용되어 지구 자기장의 진행방향에 대해서 변화가 발생할 경우, 상기회전체의 실제 회전수보다 적게 회전수를 감지하는 것을 방지할 수 있다.According to the geomagnetism rotation sensor of the present invention as described above, the geomagnetism rotation sensor is induction current flows within a predetermined range to prevent the change of the induced current due to the traveling direction of the earth's magnetic field to prevent the rotational measurement error of the rotating body It can be minimized. That is, when the geomagnetic rotation sensor is applied to a rotating body whose position changes, a change in the traveling direction of the earth magnetic field may be prevented from detecting the rotational speed less than the actual rotational speed of the rotating body.

또한, 지자기 회전 센서는 회전체에 구비되어 회전체의 이동거리를 측정하는데 적용될 수 있을 뿐만 아니라 기 설정된 방위각에 따른 전류량의 데이터를 이용함으로서 지구 방위각 및 고정 자기장을 측정하는데 적용될 수 있다.In addition, the geomagnetic rotation sensor may be provided in the rotating body to be applied not only to measure the moving distance of the rotating body but also to measure the earth's azimuth angle and the fixed magnetic field by using data of the amount of current according to a predetermined azimuth angle.

상기에서 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to the preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art various modifications and variations of the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below I can understand that you can.

Claims (5)

회전체에 구비되어 상기 회전체와 함께 회전하는 코어에 코일이 권취되고, 상기 회전체의 회전에 의해 지자기의 영향으로 상기 코일에 유도되는 유도 전류를 연산장치에서 검출하여 회전체의 운동특성을 판단하는 지자기 회전 센서에 있어서,A coil is wound around a core provided in the rotating body and rotates together with the rotating body, and the motion of the rotating body is determined by detecting an induction current induced in the coil by the influence of the geomagnetism by the rotation of the rotating body. In the geomagnetic rotation sensor, 상기 코일은,The coil is, 상기 코어의 축방향에 대하여 제1방향으로 틸트(Tilt)되어 상기 코어에 권취된 하부 코일;A lower coil tilted in a first direction with respect to an axial direction of the core and wound around the core; 상기 하부 코일이 권취된 코어에 상기 제1방향과 수직되는 제2방향으로 틸트되어 권취된 상부 코일; 로 구성된 것을 특징으로 하는 지자기 회전센서의 코일 권취구조.An upper coil in which the lower coil is tilted and wound in a second direction perpendicular to the first direction; Coil winding structure of geomagnetic rotation sensor, characterized in that consisting of. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 하부 코일은 상기 코어의 축방향에 대하여 42°내지 48°틸트되어 있는 것을 특징으로 하는 지자기 회전 센서의 코일 권취구조.The coil winding structure of a geomagnetic rotation sensor according to claim 1, wherein the lower coil is tilted 42 to 48 degrees with respect to the axial direction of the core. 제 1 항에 있어서, 상기 상부 코일은 상기 코어의 축방향에 대하여 -42°내지 -48°틸트되어 있는 것을 특징으로 하는 지자기 회전 센서의 코일 권취구조.The coil winding structure of a geomagnetic rotation sensor according to claim 1, wherein the upper coil is tilted from -42 ° to -48 ° with respect to the axial direction of the core. 제 1 항에 있어서, 상기 하부 코일 및 상기 상부 코일이 순차적으로 복수층으로 적층된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 지자기 회전 센서의 코일 권취구조.The coil winding structure of a geomagnetic rotation sensor according to claim 1, wherein the lower coil and the upper coil have a structure in which a plurality of layers are sequentially stacked.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101539036B1 (en) * 2014-12-30 2015-07-28 대한민국(국립전파연구원 우주전파센터장) Apparatus of calculating coefficient of geomagnetically induced current and method thereof
KR101604298B1 (en) 2015-11-16 2016-03-17 대한민국(국립전파연구원 우주전파센터장) Apparatus of calculating coefficient of geomagnetically induced current and method thereof
KR20160113753A (en) 2015-03-23 2016-10-04 태창엔이티 주식회사 Terrestrial magnetism rotating sensor

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101315271B1 (en) * 2013-06-28 2013-10-08 대한민국 Calculation method for induced current in seconds unit using geomagnetic field observation data

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1983004304A1 (en) 1982-05-25 1983-12-08 Doulton, Romm Direction responsive apparatus for use in a magnetic field
JPS62250308A (en) 1986-04-23 1987-10-31 Niles Parts Co Ltd Azimuth display apparatus for vehicle
JPH02259416A (en) * 1989-03-31 1990-10-22 Yazaki Corp Sensor device
JPH06160500A (en) * 1992-11-17 1994-06-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd Magnetometer
JPH095083A (en) * 1995-06-16 1997-01-10 Tokin Corp Geomagnetic sensor and manufacture thereof

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1983004304A1 (en) 1982-05-25 1983-12-08 Doulton, Romm Direction responsive apparatus for use in a magnetic field
JPS62250308A (en) 1986-04-23 1987-10-31 Niles Parts Co Ltd Azimuth display apparatus for vehicle
JPH02259416A (en) * 1989-03-31 1990-10-22 Yazaki Corp Sensor device
JPH06160500A (en) * 1992-11-17 1994-06-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd Magnetometer
JPH095083A (en) * 1995-06-16 1997-01-10 Tokin Corp Geomagnetic sensor and manufacture thereof

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101539036B1 (en) * 2014-12-30 2015-07-28 대한민국(국립전파연구원 우주전파센터장) Apparatus of calculating coefficient of geomagnetically induced current and method thereof
KR20160113753A (en) 2015-03-23 2016-10-04 태창엔이티 주식회사 Terrestrial magnetism rotating sensor
KR101717910B1 (en) * 2015-03-23 2017-03-20 태창엔이티 주식회사 Terrestrial magnetism rotating sensor
KR101604298B1 (en) 2015-11-16 2016-03-17 대한민국(국립전파연구원 우주전파센터장) Apparatus of calculating coefficient of geomagnetically induced current and method thereof

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