KR101607025B1

KR101607025B1 - 플럭스 게이트 전류 감지 유니트

Info

Publication number: KR101607025B1
Application number: KR1020140150609A
Authority: KR
Inventors: 나병철; 김병구; 정태홍
Original assignee: 대성전기공업 주식회사
Priority date: 2014-10-31
Filing date: 2014-10-31
Publication date: 2016-04-12

Abstract

본 발명은, 전선의 외주를 감싸도록 배치되는 코어부와, 상기 코어부의 단부 사이에 배치되어 상기 코어부를 관통하는 전선으로부터의 자기장을 포함하여 상기 코어부의 단부에 집속되는 자기장을 감지하는 센싱부와, 상기 코어부에 전선에 의한 자기장과 반대되는 상쇄 자기장을 인가하는 권선부와, 상기 센싱부 및 상기 권선부와 전기적 신호의 소통을 이루는 기판을 구비하고, 상기 코어부는 복수 개의 코어부로 분할 가능한 것을 특징으로 하는 플럭스 게이트 전류 감지 유니트를 제공한다.

Description

플럭스 게이트 전류 감지 유니트{FULXGATE CURRENT SENSING UNIT}

본 발명은 전류를 감지하는 감지 유니트로서, 다양한 범위의 전류 크기를 감지함과 동시에 정밀도를 증대시킨 구조의 전류 감지 유니트에 관한 것이다.

전류 센서는 도선을 흐르는 전류의 크기를 측정하기 위한 측정 장치이다. 전류 센서는 다양한 전기분야에서 도선을 관류하는 전류의 크기를 감지하기 위한 센서로 사용되고, 최근 자동차의 전장화로 인하여 차량의 배터리 내지 인버터 등에 있어 전류 크기를 감지하기 위한 센서로 장착된다.

일반적으로 플럭스게이트 방식의 전류센서는 정밀한 전류측정이 필요한 부분에서 사용된다.

본 발명은 권선방법이 용이하며 구조적으로 간단한 fluxgate 전류센서를 제시한다. 일반적으로 fluxgate 방식은 정밀한 전류측정이 필요한 부분에서 사용되어지며, 설계 시 권선법과 코일의 턴수는 전류의 측정범위를 결정하는 중요한 요소가 된다.

이러한 fluxgate 방식의 경우 코어의 형상에 따라 권선 범위의 제한이 있다. 구조적 제한으로부터 벗어나기 위하여 분할 코어 방식의 특허(US 8618796 B2)가 출원되어 있지만, 신호를 출력을 하는 Probe의 위치와 형상에 제한이 있으며 이는 또다시 전류 측정 범위의 제한을 야기한다.

일반적으로 플럭스게이트 방식의 전류센서의 경우 원형 코어에 권선을 하는 구조가 대부분이나, 이와 같은 구조의 경우 코일이 바르게 정렬이 되지 않아 정밀 급 전류센서의 오프셋(offset) 오차를 증가시키고 양산성이 저하되는 문제점이 수반되었다.

KR

10-2012-0017543

A

US

8618796

B2

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 감지 신호를 출력하는 프로브의 위치와 형상에 제한을 제거하여 설계 자유도를 높이고, 전류 측정 범위 제한을 차단 내지 최소화시키고, 형상을 단순화하여 양산성을 증대시키고, 코일 정렬 구조로 오프셋 오차 발생을 저감시키는 구조의 플럭스 게이트 전류 감지 유니트를 제공하는 것이다.

상기 플럭스 게이트 전류 감지 유니트에 있어서, 상기 코어부는: 상기 센싱부의 양단에 이격 배치되는 단부를 구비하고 상호 이격 배치되는 센싱 코어부와, 양단의 적어도 일부가 상호 이격 배치되는 상기 센싱 코어부의 다른 단부 각각과 중첩 배치되는 브릿지 코어부를 구비할 수도 있다.

상기 플럭스 게이트 전류 감지 유니트에 있어서, 상기 센싱 코어부는: 상기 센싱부를 사이에 두고 상호 이격 배치되는 센싱 코어 집자단과, 상기 센싱 코어 집자단의 타단으로 상기 브릿지 코어부와 중첩되는 센싱 코어 중첩단을 구비할 수도 있다.

상기 플럭스 게이트 전류 감지 유니트에 있어서, 상기 센싱부 코어부에 형성되는 자기장의 흐름을 충분히 활용할 수 있도록, 상기 센싱부 코어부는 상기 브릿지 코어부의 투자율 이상의 투자율을 갖는 재질로 형성될 수도 있다.

상기 플럭스 게이트 전류 감지 유니트에 있어서, 상기 센싱 코어 집자단과 상기 센싱 코어 중첩단은 교차되어 'ㄱ'자 구조로 배치되고, 상기 브릿지 코어부는 'ㄷ'자 구조로 배치되고, 상기 브릿지 코어부는: 상기 센싱 코어 중첩단과 중첩되는 브릿지 코어 중첩단과, 상기 브릿지 코어 중첩단을 연결하는 브릿지 코어 연결단을 구비할 수도 있다.

상기 플럭스 게이트 전류 감지 유니트에 있어서, 상기 센싱 코어 집자단과 상기 센싱 코어 중첩단은 교차되어 'l'자 구조로 배치되고, 상기 브릿지 코어부는 'ㄷ'자 구조로 배치되고, 상기 브릿지 코어부는: 상기 센싱 코어 중첩단과 중첩되는 브릿지 코어 중첩단과, 상기 브릿지 코어 중첩단을 연결하는 브릿지 코어 연결단을 구비할 수도 있다.

상기 플럭스 게이트 전류 감지 유니트에 있어서, 상기 권선부는: 적어도 상기 센싱 코어 중첩단과 상기 브릿지 코어 중첩단의 외주를 권취하는 권선부 감지 코일부를 구비할 수도 있다.

상기 플럭스 게이트 전류 감지 유니트에 있어서, 상기 권선부는, 상기 권선부 감지 코일부와 상기 코어부의 사이에 배치되는 권선부 보빈부를 구비할 수도 있다.

상기 플럭스 게이트 전류 감지 유니트에 있어서, 상기 권선부 감지 코일부는: 상기 브릿지 코어 중첩단에 배치되는 중첩단 코일과, 상기 브릿지 코어 연결단에 배치되는 연결단 코일을 구비하고, 상기 중첩단 코일과 상기 연결단 코일은 연결 배치될 수도 있다.

상기 플럭스 게이트 전류 감지 유니트에 있어서, 상기 중첩단 코일과 상기 연결단 코일은 상기 기판을 통하여 직렬 연결 배치될 수도 있다.

상기 플럭스 게이트 전류 감지 유니트에 있어서, 상기 중첩단 코일과 상기 연결단 코일은 상기 기판을 통하여 병렬 연결 배치될 수도 있다.

상기 플럭스 게이트 전류 감지 유니트에 있어서, 상기 센싱부는 홀센서를 구비할 수도 있다.

상기 플럭스 게이트 전류 감지 유니트에 있어서, 상기 센싱부 및 상기 권선부와 연결되는 제어부가 구비되고, 상기 제어부는 상기 센싱부가 감지한 자기력에 대응하는 전압 신호를 검출하고, 상기 권선부에 상기 센싱부가 감지한 자기력을 상쇄시키는 자기장을 형성하기 위한 전류 신호를 인가할 수도 있다.

본 발명에 의하면, 코어로 인한 원가 증대를 방지하여, 제조 원가를 최소화할 수 있는 전류 감지 유니트를 제공할 수 있다.

또한, 코어부를 통하여 동일 크기의 다른 코어 대비 더 많은 수의 권선을 감을 수 있고, 코일의 턴수 및 프로브의 형상에 제약을 배제 내지 최소화시켜 전류측정 범위를 증대시킬 수도 있다.

또한, 조립 시 기존의 플럭스 게이트(fluxgate) 전류센서에 비해 구조가 단순하기 때문에 제조공정을 쉽게 하여 제조 원가를 현저하게 저감시킬 수도 있다.

도 1는 본 발명의 일실시예에 다른 플럭스 게이트 전류 감지 유니트(10)의 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1의 측면도이다.
도 3 내지 도 7은 도 1의 플럭스 게이트 전류 감지 유니트(10)의 각 부분에 대한 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 다른 플럭스 게이트 전류 감지 유니트(10)의 최종 조립 상태도이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 일실시예에 다른 플럭스 게이트 전류 감지 유니트(10)의 조립 상태도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 다른 플럭스 게이트 전류 감지 유니트(10)의 작동 제어 과정을 나타내는 흐름도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 일실시예에 따른 플럭스 게이트 전류 감지 유니트(10)는 코어부(100)와, 센싱부(300)와, 권선부(40)와 기판(200)을 구비하고, 도시되지는 않았으나 일들 구성요소를 수용하는 하우징(미도시)이 구비될 수 있는데, 예를 들어 자동차의 인버터 내지 배터리 전류를 측정하는 등 다양한 전류 감지 기능을 필요로 하는 장치에 사용될 수 있다.

도 1에는 본 발명의 일실시예에 다른 플럭스 게이트 전류 감지 유니트(10)의 개략적인 구성도가 도시되고, 도 2에는 도 1의 측면도가 도시되고, 도 3 내지 도 7에는 도 1의 플럭스 게이트 전류 감지 유니트(10)의 각 부분에 대한 구성도가 도시되고, 도 7에는 본 발명의 일실시예에 다른 플럭스 게이트 전류 감지 유니트(10)의 최종 조립 상태도가 도시되고, 도 8 내지 도 10에는 본 발명의 일실시예에 다른 플럭스 게이트 전류 감지 유니트(10)의 조립 상태도가 도시되고, 도 11에는 본 발명의 일실시예에 다른 플럭스 게이트 전류 감지 유니트(10)의 작동 제어 과정을 나타내는 흐름도가 도시된다.

발명의 플럭스 게이트 전류 감지 유니트(10)는 코어부(100)를 관통하여 전선(W)이 배치되고 전선(W)에 전류가 흐르는 경우 발생하는 자기장에 의하여 생성되는 자기장(φ1)을 감지하고 이에 대응하는 자기장(φ2)을 생성하기 위한 하기되는 권선부(400)에 권취되는 권선부 감지 코일부(410)를 통하여 흐르는 전류(i)를 생성하고, 센싱부(200)에서 감지되는 자기장이 영(φ1-φ2=0)의 값을 갖는 경우의 권선부 감지 코일부(410)에서의 전압을 이용하여 궁극적으로 전선(W)에 흐르는 전류를 측정하는 구조를 이룬다.

코어부(100)는 전선(W)의 외주를 감싸도록 배치된다. 코어부(100)는 센싱 코어부(110)와 브릿지 코어부(120)를 구비한다.

센싱 코어부(110)는 하기되는 센싱부(300)의 양단에 이격 배치되는 단부를 구비하고 사이에 센싱부(300)의 적어도 일부가 배치되도록 하여 서로 이격 배치된다. 본 실시예에서 센싱 코어부(110)는 적어도 하기되는 브릿지 코어부의 적어도 일부가 중첩되는 구조, 즉 'ㄱ'자 형상 및/또는 'l'자 형상을 취하는 한 쌍이 대칭 센싱부(300)를 사이에 두고 대칭 배치되는 구조를 취한다. 본 실시예 및 도면에서는 'ㄱ'자 형상을 중심으로 기술되나, 본 발명의 구현되는 실시예는 센싱 코어부가 'l'자 형상을 구비할 수도 있다.

즉, 'ㄱ'자 형상의 센싱 코어부(110)는 센싱 코어 집자단(111)과 센싱 코어 중첩단(113)을 구비하는데, 센싱 코어 집자단(111)은 센싱부(300)를 사이에 두고 단부가 서로 마주하도록 이격 배치된다. 센싱 코어 중첩단(113)은 일단이 센싱 코어 집자단(111)의 타단과 연결되고 센싱 코어 집자단(111)과 소정의 각도를 이루도록 배치되는데, 본 실시예에서 센싱 코어 중첩단(113)은 하기되는 브릿지 코어부(120)의 적어도 일부와 인접하여 중첩 배치된다. 여기서, 중첩이라 함은 플러스 게이트 전류 감지 유니트가 배치되는 평면 상에서 해당 평면에 수직하고 동시에 센싱 코어 중첩단(113)의 길이 방향이 포함되는 평면 상에 투영할 경우 센싱 코어 중첩단(113) 및 하기되는 브릿지 코어부(120)의 적어도 일부가 맞닿아 접촉하여 평면 상에 중첩되는 구조를 지칭한다.

브릿지 코어부(120)는 양단의 적어도 일부가 상호 이격 배치되는 센싱 코어부(110)의 다른 단부 각각과 중첩 배치된다. 브릿지 코어부(120)는 'ㄷ'자 구조로 배치되고, 브릿지 코어 중첩단(121)과 브릿지 코어 연결단(123)을 포함하다.

브릿지 코어 중첩단(121)은 센싱 코어부(110)의 센싱 코어 중첩단(113)과 인접하여 중첩 배치되는 구조를 이루고, 브릿지 코어 연결단(123)은 양단이 각각 브릿지 코어 중첩단(121)의 단부와 연결되는 구조를 나타낸다. 즉, 브릿지 코어 연결단(123)의 양 단부에 센싱 코어 중첩단(113)이 접촉하여 배치되고, 브릿지 코어 연결단(123)은 센싱 코어 집자단(111)과 평행하게 배치되는 구조를 취한다.

권선부(400)는 전선(W)에 의한 자기장(φ1)과 반대되는 상쇄 자기장(φ2)을 형성하는데, 권선부(400)는 권선부 감지 코일부(410)를 구비하고, 권선부 보빈부(420)를 더 구비할 수 있다.

권선부 감지 코일부(410)는 적어도 센싱 코어 중첩단(113)와 브릿지 코어 중첩단(121)의 외주를 권취하는데, 본 실시예에서 권선부 감지 코일부(410)과 코어부(100)의 센싱 코어 중첩단(113)와 브릿지 코어 중첩단(121) 사이에는 권선부 보빈부(420)가 배치되는 구조를 취한다. 권선부 보빈부(420)는 원통 구조로 형성되어 센싱 코어 중첩단(113)와 브릿지 코어 중첩단(121)가 관통 배치되고, 권선부 보빈부(420)의 외주에 권선부 감지 코일부(410)가 권취되는 구조를 취한다.

권선부 감지 코일부(410)는 중첩단 코일(411)과 연결단 코일(413)을 구비한다. 중첩단 코일(411)은 브릿지 코어 중첩단(121)에 배치되는데, 브릿지 코어 중첩단(121) 및 센싱 코어 중첩단(113)이 밀접 중첩 배치되는 영역의 외주에 배치되는 권선부 보빈부(420)의 외주에 권취된다.

연결단 코일(413)은 브릿지 코어 연결단(123)에 배치되는데, 센싱 코어 집자단(111)과 평행하게 배치되는 브릿지 코어 연결단(121)의 외주에 배치되는 권선부 보빈부(420)의 외주에 권취된다.

이와 같은 구조를 통하여 두 개의 중첩단 코일(411)과 한 개의 연결단 코일(413)이 배치되는데, 이들은 서로 연결 배치되는 구조를 취한다.

본 발명의 본 실시예에서는 기판(200)을 통하여 직렬 연결 배치되는 구조를 도시하였으나, 병렬 연결되는 구조도 가능하다. 즉, 본 발명의 권선부 감지 코일부(410)는 복수 개가 구비되어 기판(200)을 통하여 직렬 연결도 가능하고 병렬 연결도 가능하다. 다만, 본 실시에에서는 설명의 일예로서 직렬 연결 배치되는 구조를 설명한다. 즉, 기판(200)은 코어부(100)와 이격 배치되는데, 하우징(미도시) 내에서 기판(200) 및 코어부(100)는 일정한 이격 상태를 유지하도록 배치될 수도 있다.

기판(200)은 도 2에 도시된 바와 같이 코어부(100)로부터 이격 배치되는데, 기판(200)의 중앙에는 기판 관통구(201)가 구비되어 전선(W)의 관통 배치를 가능하게 한다.

기판(200)에는 각각의 배선(미도시)이 배치되고, 중첩단 코일(411)과 연결단 코일(413)은 각각 권선부 보빈부(420)의 외주에 권취되어 배치되되, 중첩단 코일(411)의 일단 및 연결단 코일(413)의 양단은 기판(200)과 연결되는 구조를 취하여, 기판(200)을 통하여 중첩단 코일(411)과 연결단 코일(413)과 중첩단 코일(411)의 순차적 직렬 연결 관계를 형성한다.

한편, 본 발명의 플럭스 게이트 전류 감지 유니트(10)는 센싱부(300)를 포함하는데, 센싱부(300)는 전선(W)에 의하여 생성되는 자기장(φ1)을 감지하고, 감지된 자기장(φ1)을 상쇄하도록 권선부 감지 코일부(410)에 의하여 생성되는 자기장(φ2)에 의하여 코어부(100)의 센싱 코어 집자단(111) 사이에 집자되는 자기장의 총합(φ1+φ2; φ1과 φ2는 반대 방향)에 의하여 영 내지 실질적으로 영의 자기장을 감지하는 방식으로 제어 실행된다.

센싱부(300)는 서로 마주하는 센싱 코어 집자단(111)의 사이에 양단의 길이 방향을 따라 배치되는 센싱부 코어(310)와, 센싱부 코어(310)의 외주에 배치되는 센싱부 보빈(320)과, 센싱부 보빈(32)의 외주에 권취되는 센싱부 코일(330)을 구비하고, 센싱부 코일(330)은 기판(200)과 연결되어 센싱 코어 집자단(111) 사이에 형성되는 초기 상태에서의 자기장(φ1) 내지 상쇄 자기장(φ2)의 형성에 의한 자기장의 총합(φ1+φ2)에 의하여 유도되는 전류 내지 전압의 전기적 신호를 이용하여 현재 코어부(100)에 형성된 자기장을 감지한다. 센싱부 코어(310)는 자계 φ에 대한 반응도를 충분히 활용하기 위해 브릿지 코어와 동일한 투자율을 구비할 수도 있고, 경우에 따라 그 이상의 투자율 재질로 형성되어 양자가 상이한 투자율을 구비하여 센싱부 코어를 통한 자계 반응도를 증대시키는 구조를 취할 수도 있다. 즉, 센싱부 코어부에 형성되는 자기장의 흐름을 충분히 활용할 수 있도록, 센싱부 코어부는 상기 브릿지 코어부의 투자율 이상의 투자율을 갖는 재질로 형성될 수 있는데, 달리 표현하면, 센싱부 코어부와 상기 브릿지 코어부는 동일한 재질로 형성될 수도 있고, 센싱부 코어부의 투자율이 상기 브릿지 코어부의 투자율보다 높은 값을 갖도록 센싱부 코어부와 브릿지 코어부의 재질이 서로 상이한 구조를 취할 수도 있다.

기판(200)은 제어부(20)과 연결되어 센싱부(300)에서 감지된 자기장 신호를 이용하여, 이를 상쇄시키는 자기장을 생성하기 위한 전류(i)를 권선부(400)의 권선부 감지 코일부(410)에 인가한다. 본 실시예에서 명확하게 도시되지는 않았으나, 센싱부에서의 감지 내지 권선부 감지 코일부로의 전류 인가를 위하여 대응 데이터의 저장을 위한 저장부 및 대응 신호 생성 내지 변환을 위한 연산부 등이 더 구비될 수도 있으며, 본 실시예에서와 같이 제어부에 통합되는 구조를 취할 수도 있다. 본 실시예에서 센싱부는 코어 코일 구조를 취하였으나 경우에 따라 홀센서 내지 홀IC 등과 같은 자기 센서로 구현될 수도 있다.

권선부 감지 코일부(410)를 따른 전류(i)에 의하여 형성된 상쇄 자기장에 의한 자기장의 총합을 센싱 코어 집자단(111) 사이에 배치되는 센싱부(300)에서 다시 감지하는 방식으로 코어부(100)에서의 자기장이 실질적으로 영에 도달할 때 제어부(20)는, 권선부 감지 코일부(410)에 연결되는 단에서의 전압(Vout)을 측정하여 인가되는 전류(i)를 도출하여 궁극적으로 전선(W)에 흐르는 전류(iw)를 정확하게 검출할 수 있다.

도 8 내지 도 10에는 본 발명의 일실시예에 다른 플럭스 게이트 전류 감지 유니트(10)의 조립 상태도가 도시된다. 먼저, 본 실시예에서 코일부(100)의 조립을 위한 조립 베이스(B)가 사용된다. 즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 조립 베이스(B)의 외측에 각각 코어부(100)의 센싱 코어부(110)가 배치된다. 센싱 코어부(110)의 센싱 코어 집자단(111)이 조립 베이스(B)의 상측에, 그리고 센싱 코어 중첩단(113)이 조립 베이스(B)의 측부에 배치되도록 한다.

서로 대칭되도록 배치한 후, 권선부 감지 코일부(410;410L,410R)가 권취된 권선부 보빈부(420;420L,420R)를 센싱 코어 중첩단(113)이 권선부 보빈부(420)의 중앙 관통되도록 배치한다. 일측의 권선부 보빈부(420R)에 권취된 권선부 감지 코일부(410R)의 단부에는 소정의 저항소자가 배치되어 전압 측정을 통한 권선부 감지 코일부(410)를 흐르는 전류(i)를 검측 가능하게 할 수 있으며, 저항소자의 배치 구조는 및 검측단의 설계는 다양한 구성이 가능하다. 권선부 보빈부를 삽입하는 과정에서 조립 베이스(B)의 측부와의 간섭없이 안정적 위치 확보를 이루는 구조가 제공될 수 있다.

그런 후, 브릿지 코어부(120)가 센싱 코어부(110)의 적어도 일부와 밀접 중첩되도록 배치되는데, 브릿지 코어부(120)는 하부로부터 삽입되어 브릿지 코어 중첩단(121)이 권선부 보빈부(420)를 관통하도록 한다.

소정의 체결 수단 내지 접착부 등의 구성을 통하여 센싱 코어 중첩단과 브릿지 코어 중첩단의 밀접 구조를 형성될 수도 있고, 경우에 따라 이들의 서로 맞물림 면에 대응되는 돌출 내지 요홈 구조를 형성하여 끼움 구조를 형성할 수도 있는 등 다양한 구성이 가능하다. 도 9에서 좌측의 권선부 보빈부는 도시가 생략되었다.

그런 후, 기판(200)이 코어부(100)에 대하여 이격 되어 배면 측에 배치되고 기판(200)에 연결되는 센싱부(300)는 센싱 코어 집자단(111)의 사이에 배치되도록 위치 조정된다. 그런 후, 각각의 권선부 보빈부(420)에 권취된 권선부 감지 코일부(410)는 서로 기판(200)을 통하여 순차적으로 직렬 연결되는 구조를 취한다. 본 실시예에서는 조립베이스(B)에서 조립되는 구조를 도시하였으나, 이는 일예로서 조립 과정이 이에 국한되는 것은 아니다.

도 11에는 본 발명의 일실시예에 따른 플럭스 게이트 전류 감지 유니트(10)의 작동 제어 과정을 나타내는 흐름도가 도시된다.

먼저, 전선(W)을 통하여 측정하고자 하는 전류(iw)가 인가된다(S10). 그런 후 제어부(20)는 센싱부(300, 프로브)를 통하여 전압을 확인한다. 즉, 전선(W)을 흐르는 전류(iw)에 의하여 생성되는 자기장(φ1)에 대응하는 전압을 센싱부(300)가 감지 확인한다(S20).

그런 후, 제어부(20)는 자기장(φ1)에 상응하는 상쇄 자기장(φ2)을 형성하기 위한 전류(i)를 권선부 감지 코일부(410) 측에 인가한다(S30).

그런 후, 재차 센싱부(300)로 하여금 자기장을 검측하도록 하고, 제어부(20)는 센싱부(300)에서 감지된 자기장의 세기가 실질적으로 영에 해당하는지 여부를 판단한다(S40).

단계 S40에서 제어부(20)가 현재 센싱부(300)의 출력이 영이 아니라고 판단한 경우 제어부(20)는 새로이 검측된 자기장을 상쇄시켜 영으로 출력 가능하게 하기 위한 전류를 권선부 감지 코일부(410) 측에 인가한다(S30).

반면, 단계 S40에서 제어부(20)가 현재 센싱부(300)의 출력이 영이라고 판단한 경우, 제어부(20)는 권선부 감지 코일부(410)에 인가된 전류를 확인(S50,S60)하여, 권선부 감지 코일부(410)의 출력단 측에 배치되는 저항소자를 통하여 전압을 측정하고, 이로부터 전선(W)에 흐르는 전류의 세기(iw)를 도출한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10...플럭스 게이트 전류 감지 유니트
100...코어부 200...기판
300...센싱부 400...권선부

Claims

전선의 외주를 감싸도록 배치되는 코어부와, 상기 코어부의 단부 사이에 배치되어 상기 코어부를 관통하는 전선으로부터의 자기장을 포함하여 상기 코어부의 단부에 집속되는 자기장을 감지하는 센싱부와, 상기 코어부에 전선에 의한 자기장과 반대되는 상쇄 자기장을 인가하는 권선부와, 상기 센싱부 및 상기 권선부와 전기적 신호의 소통을 이루는 기판을 구비하고, 상기 코어부는 복수 개의 코어부로 분할 가능하고,
상기 코어부는: 상기 센싱부의 양단에 이격 배치되는 단부를 구비하고 상호 이격 배치되는 센싱 코어부와, 양단의 적어도 일부가 상호 이격 배치되는 상기 센싱 코어부의 다른 단부 각각과 중첩 배치되는 브릿지 코어부를 구비하고,
상기 센싱 코어부는: 상기 센싱부를 사이에 두고 상호 이격 배치되는 센싱 코어 집자단과, 상기 센싱 코어 집자단의 타단으로 상기 브릿지 코어부와 중첩되는 센싱 코어 중첩단을 구비하는 것을 특징으로 하는 플럭스 게이트 전류 감지 유니트.
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전선의 외주를 감싸도록 배치되는 코어부와, 상기 코어부의 단부 사이에 배치되어 상기 코어부를 관통하는 전선으로부터의 자기장을 포함하여 상기 코어부의 단부에 집속되는 자기장을 감지하는 센싱부와, 상기 코어부에 전선에 의한 자기장과 반대되는 상쇄 자기장을 인가하는 권선부와, 상기 센싱부 및 상기 권선부와 전기적 신호의 소통을 이루는 기판을 구비하고, 상기 코어부는 복수 개의 코어부로 분할 가능하고,
상기 코어부는: 상기 센싱부의 양단에 이격 배치되는 단부를 구비하고 상호 이격 배치되는 센싱 코어부와, 양단의 적어도 일부가 상호 이격 배치되는 상기 센싱 코어부의 다른 단부 각각과 중첩 배치되는 브릿지 코어부를 구비하고,
상기 센싱부의 센싱부 코어에 형성되는 자기장의 흐름을 충분히 활용할 수 있도록, 상기 센싱부 코어부는 상기 브릿지 코어부의 투자율 이상의 투자율을 갖는 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 플럭스 게이트 전류 감지 유니트.
제 1항에 있어서,
상기 센싱 코어 집자단과 상기 센싱 코어 중첩단은 교차되어 'ㄱ'자 구조로 배치되고,
상기 브릿지 코어부는 'ㄷ'자 구조로 배치되고, 상기 브릿지 코어부는:
상기 센싱 코어 중첩단과 중첩되는 브릿지 코어 중첩단과,
상기 브릿지 코어 중첩단을 연결하는 브릿지 코어 연결단을 구비하는 것을 특징으로 하는 플럭스 게이트 전류 감지 유니트.
제 1항에 있어서,
상기 센싱 코어 집자단과 상기 센싱 코어 중첩단은 교차되어 'l'자 구조로 배치되고,
상기 브릿지 코어부는 'ㄷ'자 구조로 배치되고, 상기 브릿지 코어부는:
상기 센싱 코어 중첩단과 중첩되는 브릿지 코어 중첩단과,
상기 브릿지 코어 중첩단을 연결하는 브릿지 코어 연결단을 구비하는 것을 특징으로 하는 플럭스 게이트 전류 감지 유니트.
제 5항 또는 제 6항에 있어서,
상기 권선부는:
적어도 상기 센싱 코어 중첩단과 상기 브릿지 코어 중첩단의 외주를 권취하는 권선부 감지 코일부를 구비하는 것을 특징으로 하는 플럭스 게이트 전류 감지 유니트.
제 7항에 있어서,
상기 권선부는, 상기 권선부 감지 코일부와 상기 코어부의 사이에 배치되는 권선부 보빈부를 구비하는 것을 특징으로 하는 플럭스 게이트 전류 감지 유니트.
제 8항에 있어서,
상기 권선부 감지 코일부는:
상기 브릿지 코어 중첩단에 배치되는 중첩단 코일과,
상기 브릿지 코어 연결단에 배치되는 연결단 코일을 구비하고,
상기 중첩단 코일과 상기 연결단 코일은 연결 배치되는 것을 특징으로 하는 플럭스 게이트 전류 감지 유니트.
제 9항에 있어서,
상기 중첩단 코일과 상기 연결단 코일은 상기 기판을 통하여 직렬 연결 배치되는 것을 특징으로 하는 플럭스 게이트 전류 감지 유니트.
제 9항에 있어서,
상기 중첩단 코일과 상기 연결단 코일은 상기 기판을 통하여 병렬 연결 배치되는 것을 특징으로 하는 플럭스 게이트 전류 감지 유니트.
제 1항에 있어서,
상기 센싱부는 홀센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 플럭스 게이트 전류 감지 유니트.
제 1항에 있어서,
상기 센싱부 및 상기 권선부와 연결되는 제어부가 구비되고,
상기 제어부는 상기 센싱부가 감지한 자기력에 대응하는 전압 신호를 검출하고, 상기 권선부에 상기 센싱부가 감지한 자기력을 상쇄시키는 자기장을 형성하기 위한 전류 신호를 인가하는 것을 특징으로 하는 플럭스 게이트 전류 감지 유니트.