KR101624207B1 - 회전 자계의 에너지 분포 측정기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전 자계의 에너지 분포 측정기에 관한 것으로, 자기장의 세기를 측정하고자 하는 영구 자석과, 원 기둥 형태로서 윗면에 상기 영구 자석이 안착 고정되는 지지대, 입체 형상으로써 윗면 중심에 상기 지지대가 안착되고 모터축의 회전력에 의해 회전되는 고정척, 상기 모터축을 회전시킴으로써 모터축과 일체로 결합된 고정척을 회전시키는 모터, 상기 모터에 모터 구동 신호를 전달하여 모터축을 정 방향이나 역 방향으로 회전시키거나 모터축을 정해진 각도만큼 회전시키는 모터 구동 모듈, 및 상기 고정척의 윗면에 장착된 상태에서 지지대를 중심으로 3개 이상 원형 배치되어 지지대 방향으로 오므려졌을 때에는 고정척에 지지대를 붙들어 고정하고 반대로 지지대 반대 방향으로 펼쳐졌을 때에는 고정척과 지지대의 결합을 해제하는 슬라이드형 고정 부재를 포함한다. 또한, 본 발명은 상기 영구 자석의 측부에서 영구 자석과 소정 간격 떨어져 배치된 상태에서 영구 자석의 자기장 세기를 측정하는 센서 프로브와, 상기 센서 프로브를 붙들어 고정한 상태에서 센서 프로브를 X축 방향 또는 Y축 방향 또는 Z축 방향으로 이동시키는 프로브 이동 수단, 상기 센서 프로브를 동작시키거나 영구 자석의 자기장 세기에 따라 센서 프로브로부터 출력되는 아날로그 전압을 신호 처리하여 디지털 신호로 바꾼 다음 측정 제어 모듈로 전달하는 신호 처리부, 및 상기 모터 구동 모듈에 제어 신호를 전달하여 모터를 구동시키고 상기 신호 처리부에 제어 신호를 전달하여 센서 프로브를 구동시키며 상기 신호 처리부로부터 입력된 디지털 값을 영구 자석에 대한 자기장 세기로 환산하는 측정 제어 모듈을 더 포함한다. 이러한 구조로 이루어진 본 발명에 따른 회전자계의 에너지 분포 측정기는 영구 자석의 회전 각도별 가우스 값을 그래프로 표시하고 영구 자석을 360도 회전시켰을 때 카운트된 폴(Pole)의 개수를 카운트하여 표시하며 각각의 폴(Pole)에서 가우스 면적을 계산하여 극의 분포를 표시할 수 있다. 또한, 본 발명은 폴(Pole)의 시작 각도와 폴의 종료 각도를 측정하여 폴의 각도를 계산하여 표시할 수 있으며 서로 인접한 어느 한 개의 폴(Pole) 피크점과 다른 한 개의 폴(Pole) 피크점 사이 각도를 계산하여 표시할 수 있고, 회전 각도별 가우스 값을 극별 좌표값에 대한 분포로 표시할 수 있다.

Description

회전 자계의 에너지 분포 측정기{AN APPARATUS FOR MEASURING THE ENERGY DISTRIBUTION DEGREE OF THE ROTATING MAGNETIC FIELD}

본 발명은 회전 자계의 에너지 분포 측정기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 영구 자석의 자기 에너지 분포를 측정하여 영구 자석에 대한 자기 에너지 균일도 및 분포도를 측정할 수 있는 회전 자계의 에너지 분포 측정기에 관한 것이다.

일반적으로 영구 자석의 자기장 세기를 측정하는 센서로는 자기장의 영역 또는 센서에 사용되는 소재에 따라 다양하게 분류될 수 있다.

자기장이란 자석이 지닌 자기력이 미치는 공간을 의미하며, 자기력은 물체와 영구 자석 사이의 거리 제곱에 반비례함으로 영구 자석이 어느 정도 떨어지면 자기력을 거의 느낄 수 없다.

따라서, 자석 사이의 힘이 느껴지는 거리 내의 공간을 자기장이라 한다.

상기 자기장은 자력선(자기력선)으로 표현할 수 있는데, 상기 자력선의 밀도는 자기장의 세기를 나타내며, 자력선의 간격이 촘촘할수록 자기장의 세기가 세다.

자석의 양쪽 자극에서 자력선의 밀도가 높고, 자극으로부터 점차 멀어지면 자력선의 밀도가 낮아진다.

이때, 일정하게 폐쇄된 면을 통과하는 자력선의 밀도는 가우스(Gauss)로 나타낸다.

일반적으로 수십 nT 정도의 미세 자장을 측정하기 위해서는 초전도 양자간섭 장치(SQUID, Superconducting Quantum Interference Device)나 서치 코일 마그네토미터(search coil magnetometer) 등이 사용된다.

또한, 수 uT 정도의 자기장을 측정하기 위해서는 자기 저항 센서와, 플럭스 게이트(fluxgate) 센서 등이 사용된다.

또, 수십 mT 정도의 자기장을 측정하기 위해서는 자기 트렌지스터 센서와, 자기 다이오드 센서, 및 홀 센서 등이 사용되며, 이 중에서 홀 센서가 가장 널리 사용되고 있는 실정이다.

이러한 자기장 측정용 센서는 N극에서 S극으로 향하는 무수히 많은 방향성을 지닌 자력선 중 측정하고자 하는 자력선과 수직을 이루는 접선 방향으로 접해서 측정값을 얻을 수 있다.

한편, 본 발명의 선행이 되는 기술로는 공개 번호 "특2000-0006800"호의 "고리형 자석의 자기장 분포 측정 장치"가 출원되어 공개되었는데, 상기 고리형 자석의 자기장 분포 측정 장치는 고리형 자석이 수용되는 지그와, 상기 지그를 단위 시간당 소정의 각도만큼 회전시키는 회전 수단, 상기 고리형 자석의 외주면에 상하, 전후로 유동되게 형성되고, 고리형 자석 주변의 자력 분포를 소정 시간 단위로 측정하는 자력 측정 수단, 상기 자력 측정 수단에 의해 측정된 측정 신호를 전달받아 고리형 자석의 자력 분포를 소정의 회전 각도에 따라 분석하는 자력 분석 수단, 상기 지그의 상단에 덮개 형태로 형성되고 고리형 자석의 측정 압력을 일정하게 유지시키는 자석 고정캡, 및 상기 지그를 회전 수단에 고정 또는 분리시키는 조임캡으로 이루어져, 다양한 자석 크기에 따라 지그를 교체하여 고리형 자석의 자기장 분포를 측정한다.

하지만, 상기와 같은 구조로 이루어진 고리형 자석의 자기장 분포 측정 장치는 영구 자석의 규격이 달라졌을 때 영구 자석의 규격에 맞는 새로운 지그를 가공해야 한다는 문제점이 있었고, 자력 측정 수단의 위치를 변경하기 번거롭다는 문제점이 있었다.

대한민국 특허공개번호 특2000-0006800 (2000.02.07) 대한민국 특허공개번호 10-2009-0052550 (2009.05.26)

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 회전자계의 에너지 분포 측정기는 생산 완료된 영구 자석의 자기 에너지 분포를 측정하여 영구 자석에 대한 자기 에너지 균일도 및 분포도를 확인함으로써 영구 자석의 품질을 검사할 수 있는 회전자계의 에너지 분포 측정기를 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.

또한, 본 발명은 영구 자석의 생산 제조 후 영구 자석에 대한 자기 에너지 균일도 및 분포도를 확인함으로써 생산된 영구 자석에 대한 신뢰성을 증명할 수 있는 회전자계의 에너지 분포 측정기를 제공하는데 본 발명의 또 다른 목적이 있다.

또, 본 발명은 모터 회전자에 삽입되는 영구 자석의 품질을 검사 및 보증함으로써 영구 자석이 삽입되는 제품의 매출 증대와 응용 기술 발전에 이바지할 수 있는 회전자계의 에너지 분포 측정기를 제공하는데 본 발명의 또 다른 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 회전자계의 에너지 분포 측정기는 자기장의 세기를 측정하고자 하는 영구 자석과, 원 기둥 형태로서 윗면에 상기 영구 자석이 안착 고정되는 지지대, 입체 형상으로써 윗면 중심에 상기 지지대가 안착되고 모터축의 회전력에 의해 회전되는 고정척, 상기 모터축을 회전시킴으로써 모터축과 일체로 결합된 고정척을 회전시키는 모터, 상기 모터에 모터 구동 신호를 전달하여 모터축을 정 방향이나 역 방향으로 회전시키거나 모터축을 정해진 각도만큼 회전시키는 모터 구동 모듈, 및 상기 고정척의 윗면에 장착된 상태에서 지지대를 중심으로 3개 이상 원형 배치되어 지지대 방향으로 오므려졌을 때에는 고정척에 지지대를 붙들어 고정하고 반대로 지지대 반대 방향으로 펼쳐졌을 때에는 고정척과 지지대의 결합을 해제하는 슬라이드형 고정 부재를 포함한다. 또한, 본 발명은 상기 영구 자석의 측부에서 영구 자석과 소정 간격 떨어져 배치된 상태에서 영구 자석의 자기장 세기를 측정하는 센서 프로브와, 상기 센서 프로브를 붙들어 고정한 상태에서 센서 프로브를 X축 방향 또는 Y축 방향 또는 Z축 방향으로 이동시키는 프로브 이동 수단, 상기 센서 프로브를 동작시키거나 영구 자석의 자기장 세기에 따라 센서 프로브로부터 출력되는 아날로그 전압을 신호 처리하여 디지털 신호로 바꾼 다음 측정 제어 모듈로 전달하는 신호 처리부, 및 상기 모터 구동 모듈에 제어 신호를 전달하여 모터를 구동시키고 상기 신호 처리부에 제어 신호를 전달하여 센서 프로브를 구동시키며 상기 신호 처리부로부터 입력된 디지털 값을 영구 자석에 대한 자기장 세기로 환산하는 측정 제어 모듈을 더 포함한다.

이러한 구조로 이루어진 본 발명에 따른 회전자계의 에너지 분포 측정기는 영구 자석의 회전 각도별 가우스 값을 그래프로 표시하고 영구 자석을 360도 회전시켰을 때 카운트된 폴(Pole)의 개수를 표시하며 각각의 폴(Pole)에서 가우스 면적을 계산하여 극의 분포를 표시할 수 있다.

또한, 본 발명은 폴(Pole)의 시작 각도와 폴의 종료 각도를 측정하여 폴의 각도를 계산하여 표시할 수 있으며 서로 인접한 어느 한 개의 폴(Pole) 피크점과 다른 한 개의 폴(Pole) 피크점 사이 각도를 계산하여 표시할 수 있고, 회전 각도별 가우스 값을 극별 좌표값에 대한 분포로 표시할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 회전자계의 에너지 분포 측정기는 생산 완료된 영구 자석의 자기 에너지 분포를 측정하여 영구 자석에 대한 자기 에너지 균일도 및 분포도를 확인함으로써 영구 자석의 품질을 검사할 수 있다.

또한, 본 발명은 영구 자석의 생산 제조 후 영구 자석에 대한 자기 에너지 균일도 및 분포도를 확인함으로써 생산된 영구 자석에 대한 신뢰성을 증명할 수 있다.

또, 본 발명은 모터 회전자에 삽입되는 영구 자석의 품질을 검사 및 보증함으로써 영구 자석이 삽입되는 제품의 매출 증대와 응용 기술 발전에 이바지할 수 있다.

도면 1은 본 발명의 결합 사시도,
도면 2는 본 발명의 제어 블록도,
도면 3는 X축 가이드 중간 연결 수단을 도시한 도면,
도면 4는 모터 케이스가 상판 고정 지지바를 통해 케이스의 내부 천정에 결합된 상태를 도시한 도면,
도면 5a 내지 도면 5b는 고정척과 모터축 사이의 중간 결합 구조를 설명하기 위한 도면,
도면 6a 내지 도면 6b는 고정척에 장착된 슬라이드형 고정 부재를 설명하기 위한 도면,
도면 7은 프로브 이동 수단의 결합 사시도,
도면 8은 Y축 이동 수단의 분해 사시도,
도면 9는 프로브 이동 수단의 정면도,
도면 10은 X축 이동 수단의 분해 사시도,
도면 11는 Z축 이동 수단의 분해 사시도,
도면 12는 본 발명에 갖추어진 센서 프로브 홀더의 결합 사시도,
도면 13은 본 발명에 갖추어진 센서 프로브 홀더의 분해 사시도,
도면 14은 디스플레이부에 표시된 운용 프로그램을 도시한 도면,
도면 15는 측정 데이터 표시부에 표시된 결과 수치를 설명하기 위한 도면,

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 자세히 설명한다.

본 발명에 따른 회전자계의 에너지 분포 측정기는 도면 1 내지 도면 2에 도시한 바와 같이, 자기장의 세기를 측정하고자 하는 영구 자석(1)과, 원 기둥 형태로서 윗면에 상기 영구 자석(1)이 안착 고정되는 지지대(3), 입체 형상으로써 윗면 중심에 상기 지지대(3)가 안착되고 모터축(5)의 회전력에 의해 회전되는 고정척(7), 상기 모터축(5)을 회전시킴으로써 모터축(5)과 일체로 결합된 고정척(7)을 회전시키는 모터(9), 상기 모터(9)에 모터(9) 구동 신호를 전달하여 모터축(5)을 정 방향이나 역 방향으로 회전시키거나 모터축(5)을 정해진 각도만큼 회전시키는 모터 구동 모듈(11), 및 상기 고정척(7)의 윗면에 장착된 상태에서 지지대(3)를 중심으로 3개 이상 원형 배치되어 지지대(3) 방향으로 오므려졌을 때에는 고정척(7)에 지지대(3)를 붙들어 고정하고 반대로 지지대(3) 반대 방향으로 펼쳐졌을 때에는 고정척(7)과 지지대(3)의 결합을 해제하는 슬라이드형 고정 부재(13)를 구비한다.

또한, 본 발명은 도면 1 내지 도면 2에 도시한 바와 같이, 상기 영구 자석(1)의 측부에서 영구 자석(1)과 소정 간격 떨어져 배치된 상태에서 영구 자석(1)의 자기장 세기를 측정하는 센서 프로브(14)와, 상기 센서 프로브(14)를 붙들어 고정한 상태에서 센서 프로브(14)를 X축 방향 또는 Y축 방향 또는 Z축 방향으로 이동시키는 프로브 이동 수단(15), 상기 센서 프로브(14)를 동작시키거나 영구 자석(1)의 자기장 세기에 따라 센서 프로브(14)로부터 출력되는 아날로그 전압을 신호 처리하여 디지털 신호로 바꾼 다음 측정 제어 모듈(17)로 전달하는 신호 처리부(19), 상기 모터 구동 모듈(11)에 제어 신호를 전달하여 모터(9)를 구동시키고 상기 신호 처리부(19)에 제어 신호를 전달하여 센서 프로브(14)를 구동시키며 상기 신호 처리부(19)로부터 입력된 디지털 값을 영구 자석(1)에 대한 자기장 세기로 환산하는 측정 제어 모듈(17)을 더 포함한다.

상기 신호 처리부(19)는 측정 제어 모듈(17)로부터 전달된 제어 신호에 따라 센서 프로브(14)를 작동시켜 센서 프로브(14)가 영구 자석(1)의 자기장 세기를 측정하도록 하고 영구 자석(1)의 자기장 세기에 따라 센서 프로브(14)로부터 출력되는 신호를 아날로그 전압으로 출력하는 센서 제어 모듈(131)과, 상기 센서 제어 모듈(131)로부터 출력되는 아날로그 전압을 증폭하는 신호 증폭부(133), 및 상기 신호 증폭부(133)로부터 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 측정 제어 모듈(17)로 전송하는 A/D 변환부(135)로 이루어질 수 있다.

상기 고정척(7)은 케이스(21)의 외부 윗면에 배치되어 모터축(5)의 회전력을 전달받아 회전된다.

또한, 상기 모터(9)와, 모터 구동 모듈(11), 및 측정 제어 모듈(17)은 케이스(21) 내부에 장착되고, 상기 케이스(21)의 정면에는 신호 처리부(19)가 장착되어 사용자가 신호 처리부(19)를 용이하게 제어할 수 있도록 한다.

상기 신호 처리부(19)는 센서 프로브(14)의 감도와, 신호 증폭 이득 및, A/D 변환 시 샘플링 레이트(Sampling rate)와 분해능을 조정할 수 있다.

또한, 상기 프로브 이동 수단(15)과 케이스(21) 사이에는 도면 3에 도시한 바와 같이, 프로브 이동 수단(15)과 케이스(21)를 중간에서 결합시키면서 프로브 이동 수단(15)을 X축 방향으로 이동시키는 X축 가이드 중간 연결 수단(151)이 연결된다.

상기 X축 가이드 중간 연결 수단(151)은 밑면이 케이스 윗면에 장착되고 양측면에 한쌍의 반원형 이동 레일(141)이 갖추어진 X축 이동 레일(143)과, 디귿자 형태로 이루어져 X축 이동 레일(143)의 상부에서 상기 X축 이동 레일(143)과 겹쳐지고, 반원형 이동 레일(141)을 마주보는 양쪽 내측 면에 반원형 이동 레일(141)과 맞물리는 반원형 돌기(145)가 갖추어져 X축 이동 레일(143)의 길이 방향으로 왕복 이동하는 디귿형 X축 이동 부재(147)를 구비하고, 상기 X축 이동 레일(143)의 양끝단에는 디귿형 X축 이동 부재(147)가 X축 이동 레일(143)을 벗어나지 못하도록 이탈 방지 부재(149)가 장착된다.

상기 디귿형 X축 이동 부재(147)에는 Y축 이동 수단(47)에 갖추어진 베이스판(57)이 장착되어 디귿형 X축 이동 부재(147)가 X축으로 움직이면, 베이스판(57)과 일체로 결합된 프로브 이동 수단(15)이 X축 방향으로 이동한다.

상기 모터 케이스(25)는 도면 4에 도시한 바와 같이, 상판 고정 지지바(27)를 통해 케이스(21)의 내부 천정에 결합된다.

또한, 상기 모터축(5)에는 도면 5a 내지 도면 5b에 도시한 바와 같이, 모터 축 고정 부재(29)가 장착되는데, 상기 모터 축 고정 부재(29)는 원기둥 형태로서 모터축(5)에 끼움 고정되어 모터축(5)을 따라 회전되는 모터 축 고정 부재(29)와, 상기 모터 축 고정 부재(29)의 외경 보다 큰 원판 형태로서 모터 축 고정 부재(29)의 상단에 고정되어 모터 축 고정 부재(29)를 따라 회전되는 하부 회전 원판(33), 및 상기 하부 회전 원판(33)과 동일 외경을 갖으면서 고정척(7)과 하부 회전 원판(33) 사이에 끼워져 고정척(7)과 하부 회전 원판(33)을 연결하는 중간 연결 부재(35)로 이루어진다.

상기 하부 회전 원판(33)을 마주보는 중간 연결 부재(35)의 밑면에는 원판 형태로 돌출된 하부 원형 돌기(37)가 갖추어지고, 고정척(7)을 마주보는 중간 연결 부재(35)의 윗면에는 원판 형태로 돌출된 상부 원형 돌기(39)가 갖추어진다.

상기 중간 연결 부재(35)를 마주보는 고정척(7)의 밑면에는 상부 원형 돌기(39)와 맞물리는 하부 원형 홈(41)이 갖추어지고, 상기 하부 회전 원판(33)의 윗면에는 하부 원형 돌기(37)와 맞물리는 상부 원형 홈(43)이 갖추어져, 하부 회전 원판(33)과 중간 연결 부재(35), 및 고정척(7)이 동심을 이룬 상태에서 조립될 수 있다.

상기 슬라이드형 고정 부재(13)는 도면 6a 내지 도면 6b에 도시한 바와 같이, 단이 진 계단 형태로서 하단이 고정척(7) 윗면에 레일 결합되어 고정척(7) 중심 방향으로 슬라이드 되거나 고정척(7) 바깥 방향으로 슬라이드 되는 구조이다.

상기 프로브 이동 수단(15)은 도면 7에 도시한 바와 같이, 센서 프로브(14)를 Y축 이동 레버(45)의 회전 방향이나 회전량에 따라 Y축 방향으로 이동시키는 Y축 이동 수단(47)과, 상기 센서 프로브(14)를 X축 이동 레버(49)의 회전 방향이나 회전량에 따라 X축 방향으로 이동시키는 X축 이동 수단(51), 및 상기 센서 프로브(14)를 Z축 이동 레버(53)의 회전 방향이나 회전량에 따라 Z축 방향으로 이동시키는 Z축 이동 수단(55)으로 이루어질 수 있다.

상기 Y축 이동 수단(47)은 도면 8 내지 도면 9에 도시한 바와 같이, 베이스판(57)과, 밑면이 상기 베이스판(57)에 고정된 Y축 고정 부재(59), 상기 Y축 고정 부재(59)의 윗면을 사각 형태로 깍아 가공하고 내부 양쪽 측면이 테이퍼(Taper)져 톱니 형상을 갖고 Y축 고정 부재(59)의 정면과 후면을 관통하는 Y축 암놈 가이드 레일(61), 상기 Y축 암놈 가이드 레일(61)의 밑면을 Y축 고정 부재(59)의 정면과 후면까지 사각 형태로 관통하여 윗면이 개방된 Y축 사각홈(63), 밑면이 상기 Y축 고정 부재(59)의 윗면과 맞닿고 밑면에 사각 형태로 돌출되면서 양측면이 테이퍼(Taper)져 Y축 암놈 가이드 레일(61)과 맞물린 채 슬라이드 되는 Y축 수놈 가이드 레일(65)을 구비한 Y축 이동 부재(67), 상기 Y축 수놈 가이드 레일(65)의 밑면에서 하방으로 돌출되어 Y축 사각홈(63)과 맞물리고 밑면에 랙 기어(69)가 갖추어지며 Y축 수놈 가이드 레일(65)의 정면과 후면까지 연장된 Y축 사각 돌기(71)를 구비한다.

상기 Y축 이동 레버(45)의 일단은 도면 8 내지 도면 9에 도시한 바와 같이, Y축 고정 부재(59)를 관통하고 Y축 고정 부재(59)를 관통한 Y축 이동 레버(45)의 일단에는 Y축 사각홈(63)을 관통한 상태에서 랙 기어(69)와 맞물려 구동되는 피니언 기어(73)가 갖추어져, 상기 Y축 이동 레버(45)를 회전시키면 피니언 기어(73)와 랙 기어(69)가 맞물려 회전되면서 Y축 이동 부재(67)가 Y축 방향으로 이동된다.

또한, 상기 Y축 암놈 가이드 레일(61)의 어느 한 측부와 소정 간격을 두고 떨어진 Y축 고정 부재(59)에는 Y축 고정 부재(59)의 정면과 후면까지 Y축 고정 부재(59)의 윗면을 사각 형태로 절개한 Y축 절개홈(75)이 갖추어진다.

또, 상기 Y축 고정 부재(59)의 측부에는 Y축 고정 부재(59)에 나사 결합되어 Y축 절개홈(75)의 내부 측면과 맞닿는 Y축 스톱 레버(77)가 장착된다.

상기와 같은 구조로 이루어진 Y축 이동 수단(47)은 Y축 이동 레버(45)를 이용하여 Y축 이동 부재(67)를 Y축 방향으로 이동시킨 다음 Y축 스톱 레버(77)를 조이면, Y축 스톱 레버(77)의 일단이 Y축 절개홈(75)의 내부 측면을 밀어 붙여 Y축 암놈 가이드 레일(61)의 폭이 좁아지게 되고, 결과적으로 Y축 암놈 가이드 레일(61)이 Y축 수놈 가이드 레일(65)을 물어 잡아 Y축 이동 부재(67)가 움직이지 않게 된다.

또한, 상기 X축 이동 수단(51)은 도면 10에 도시한 바와 같이, Y축 이동 부재(67)의 직교 방향으로 배치된 상태에서 밑면이 상기 Y축 이동 부재(67)에 고정된 X축 고정 부재(79)와, 상기 X축 고정 부재(79)의 윗면을 사각 형태로 깍아 가공하고 내부 한쪽 측면이 테이퍼(Taper)져 톱니 형태를 갖으며 X축 고정 부재(79)의 좌측 면과 우측 면을 관통하는 X축 암놈 가이드 레일(81), 상기 X축 암놈 가이드 레일(81)의 밑면을 X축 고정 부재(79)의 좌측 면과 우측 면까지 사각 형태로 관통하여 윗면이 개방된 X축 사각홈(83), 밑면이 상기 X축 고정 부재(79)의 윗면과 맞닿고 밑면에 사각 형태로 돌출되면서 양측면이 테이퍼(Taper)져 X축 암놈 가이드 레일(81)과 맞물린 채 슬라이드 되는 X축 수놈 가이드 레일(85)을 구비한 X축 이동 부재(87), 상기 X축 수놈 가이드 레일(85)의 밑면에 하방으로 돌출되어 X축 사각홈(83)과 맞물리고 밑면에 랙 기어가 갖추어지며 X축 수놈 가이드 레일(85)의 좌측면과 우측면까지 연장된 X축 사각 돌기(91)를 구비한다.

상기 X축 이동 레버(49)의 일단은 X축 고정 부재(79)를 관통하고 X축 고정 부재(79)를 관통한 X축 이동 레버(49)의 일단에는 X축 사각홈(83)을 관통한 상태에서 랙 기어와 맞물려 구동되는 피니언 기어가 갖추어져, 상기 X축 이동 레버(49)를 회전시키면 피니언 기어와 랙 기어가 연동되어 X축 이동 부재(87)가 X축 방향으로 이동한다.

또한, 상기 X축 암놈 가이드 레일(81)의 어느 한 측부와 소정 간격을 두고 떨어진 X축 고정 부재(79)에는 X축 고정 부재(79)의 좌측면과 우측면까지 X축 고정 부재(79)의 윗면을 사각 형태로 절개한 X축 절개홈(95)이 갖추어진다.

또, 상기 X축 고정 부재(79)의 측부에는 X축 고정 부재(79)에 나사 결합되어 일단이 X축 암놈 가이드 레일(81)을 마주보는 X축 절개홈(95)의 내부 측면과 맞닿는 X축 스톱 레버(97)가 장착된다.

상기 X축 스톱 레버(97)의 동작 원리는 X축 스톱 레버(77)와 동일함으로 자세한 동작 과정 설명은 생략한다.

또, 상기 Z축 이동 수단(55)은 도면 11에 도시한 바와 같이, 수평판(98)과 수직판(100)이 결합되어 기역자 형태로 이루어지고 수평판(98)이 X축 이동 부재(87)에 결합되어 X축 이동 부재(87)를 따라 이동하는 기역자 브라켓(102)과, 상기 수직판(100)에 고정된 Z축 고정 부재(99), 상기 Z축 고정 부재(99)의 정면을 사각 형태로 깍아 가공하고 내부 양쪽 측면이 테이퍼(Taper)져 톱니 형태를 갖으며 Z축 고정 부재(99)의 윗면과 밑면을 관통하는 Z축 암놈 가이드 레일(101), 상기 Z축 암놈 가이드 레일(101)의 정면을 Z축 고정 부재(99)의 윗면과 아랫면까지 사각 형태로 관통하여 정면이 개방된 Z축 사각홈(103), 후면이 상기 Z축 고정 부재(99)의 정면과 맞닿고 후면에 사각 형태로 돌출되면서 양측면이 테이퍼(Taper)져 Z축 암놈 가이드 레일(101)과 맞물린 채 Z축 방향으로 슬라이드 되는 Z축 수놈 가이드 레일(105)을 구비한 Z축 이동 부재(107), 상기 Z축 수놈 가이드 레일(105)의 후면에서 후방으로 돌출되어 Z축 사각홈(103)과 맞물리고 밑면에 랙 기어가 갖추어지며 Z축 수놈 가이드 레일(105)의 윗면과 밑면까지 연장된 Z축 사각 돌기(111)를 구비한다.

상기 Z축 이동 레버(53)의 일단은 Z축 고정 부재(99)를 관통하고 Z축 고정 부재(99)를 관통한 Z축 이동 레버(53)의 일단에는 Z축 사각홈(103)을 관통한 상태에서 랙 기어와 맞물려 구동되는 피니언 기어가 갖추어져, 상기 Z축 이동 레버(53)를 회전시키면 피니언 기어와 랙 기어가 연동되어 Z축 이동 부재(107)가 Z축 방향으로 이동한다.

또한, 상기 Z축 암놈 가이드 레일(101)의 어느 한 측부와 소정 간격을 두고 떨어진 Z축 고정 부재(99)에는 Z축 고정 부재(99)의 윗면과 밑면까지 Z축 고정 부재(99)의 정면을 사각 형태로 절개한 Z축 절개홈(115)이 갖추어진다.

또, 상기 Z축 고정 부재(99)의 측부에는 Z축 고정 부재(99)에 나사 결합되어 일단이 Z축 절개홈(115)의 내부 측면과 맞닿는 Z축 스톱 레버(117)가 장착된다.

상기 Z축 이동 부재(107)에는 도면 12에 도시한 바와 같이, 센서 프로브(14)를 붙들어 고정하는 센서 프로브 홀더(119)가 장착되고, 상기 센서 프로브 홀더(119)는 도면 12 내지 도면 13에 도시한 바와 같이, Z축 이동 부재(107)의 측면에 고정되면서 중앙에 프로브 통과홀(121)이 관통된 고정 몸체(123)와, 상기 고정 몸체(123)로부터 일자 형태로 뻗어 나온 프로브 고정대(125), 및 상기 영구 자석(1)을 마주보는 프로브 고정대(125)의 정면 상부 모서리를 프로브 고정대(125)의 길이 방향으로 단지게 가공한 단턱(127)을 구비하고, 상기 센서 프로브(14)는 프로브 통과홀(121)에 끼워진 상태에서 단턱(127)에 걸쳐 고정된다.

상기 Z축 이동 부재(107)의 측면에는 프로프 통과홀(121)과 연통되어 센서 프로브(14)와 끼워지는 측부 관통홀이 갖추어진다.

또한, 상기 센서 프로브(14)가 안착된 단턱(127)에는 기역자 형태의 덮개(129)가 덮여져 단턱(127)에 안착된 센서 프로브(14)가 단턱(127)으로부터 빠져나오지 못하도록 한다.

이때, 상기 센서 프로브(14)의 일단은 덮개(129) 바깥으로 노출되어 영구 자석(1)을 마주보게 된다.

상기 센서 프로브(14)는 도면 13에 도시한 바와 같이, 얇은 판 형태로서 길이 방향으로 연장되고 중앙에는 원기둥 형태의 파지부(23)가 갖추어짐이 바람직하다.

상기 측정 제어 모듈(17)은 도면 14 내지 도면 15에 도시한 바와 같이, 측정을 시작하는 시작부와 측정을 중단하는 중단부 저장된 파일을 검색하는 검색부 측정된 데이터를 저장하는 저장부 측정 데이터를 초기화시키는 초기화부 측정 데이터를 인쇄하는 인쇄부 측정 옵션(Option)을 설정하는 설정부 및 측정을 종료하는 종료부를 구비하는 제어 조작부와, 상기 영구 자석(1)의 회전 각도별 가우스 값을 그래프로 표시하고 영구 자석(1)을 360도 회전시켰을 때 카운트된 폴(Pole)의 개수를 표시하며 각각의 폴(Pole)에서 가우스 면적을 계산하여 극의 분포를 표시하고 폴(Pole)의 시작 각도와 폴의 종료 각도를 측정하여 폴의 각도를 계산하여 표시하며 서로 인접한 어느 한 개의 폴(Pole) 피크점과 다른 한 개의 폴(Pole) 피크점 사이 각도를 계산하여 표시하고 회전 각도별 가우스 값을 극별 좌표값에 대한 분포로 표시하는 측정 데이터 표시부를 포함한다.

상기 폴(Pole)의 개수는 도면 15를 예로 들어 설명했을 때, 도면 15에 표시된 동그라미 1번과 같이 그래프의 첨두치를 카운트한 개수이고, 각각의 폴에서 가우스 수치는 각각의 폴별 피크(Peak)값을 나타내며, 각각의 폴에서 가우스 면적은 도면 15에 표시된 실시 예에서 동그라미 3번과 같이, 빗금 친 부분의 면적을 나타낸다.

또한, 폴의 시작 각도와 폴의 종료 각도를 측정하여 폴의 각도를 계산하여 표시한 것은 도면 15에 표시된 동그라미 4번에 해당하고, 서로 인접한 어느 한 개의 폴 피크점과 다른 한 개의 폴 피크점 사이 각도를 계산하여 표시한 것은 도면 15에 표시된 동그라미 5번에 해당한다.

또, 회전 각도별 가우스 값을 극별 좌표값에 대한 분포로 표시한 것은 도면 15에 표시된 동그라미 7번에 해당한다.

또, 상기 측정 제어 모듈(17)은 도면 14에 도시한 바와 같이, 상기 영구 자석(1)의 회전 각도별 가우스 값을 표시한 그래프의 스케일을 조정하는 스케일 조정부와, 상기 영구 자석(1)을 품질 테스트 결과 양품인지 또는 불량품인지 테스트 결과를 표시하는 측정 결과 표시부, 현재 테스트하고 있는 영구 자석(1)의 모델명을 표시하고 측정 진행 상태와 측정 일시를 표시하는 측정 상태 표시부, 모터 구동 모듈에 신호를 전달하여 수동 설정된 각도에 따라 고정척(7)을 좌측 방향이나 우측 방향으로 회전시키는 회전각도 수동 조작부, 상기 제어 조작부와, 측정 데이터 표시부, 스케일 조정부, 측정 결과 표시부, 측정 상태 표시부, 및 회전 각도 수동 조작부를 모니터상에 표시하는 디스플레이부(137)로 이루어질 수 있다.

상기 케이스(21)의 정면에는 디스플레이부(137)가 장착되고, 상기 케이스(21)의 정면은 테이퍼(Taper)져 사용자가 디스플레이부(137)를 용이하게 확인할 수 있으며, 상기 디스플레이부(137)에는 터치스크린이 장착되어 디스플레이부(137)에 표시된 아이콘을 터치하여 프로그램을 진행할 수 있다.

상기와 같은 구조로 이루어진 본 발명에 따른 회전자계의 에너지 분포 측정기는 도면 1 내지 도면 15에 도시한 바와 같이, 먼저, 상기 슬라이드형 고정 부재(13)를 이용하여 영구 자석(1)이 결합된 지지대(3)를 고정척(7)에 장착시키고, 상기 센서 프로브(14)를 센서 프로브 홀더(119)에 장착시킨 다음, Y축 이동 수단(47)과 X축 이동 수단(51) 및 Z축 이동 수단(55)을 작동하여 영구 자석(1)과 센서 프로브(14)의 위치를 조정한다.

다음, 모터 구동 모듈(11)과 신호 처리부(19)를 제어하여 모터(9)를 회전시킴과 동시에 영구 자석(1)의 자기장 세기를 측정하고, 측정 결과를 측정 제어 모듈(17)로 전송한다.

이때, 상기 측정 제어 모듈(17)은 신호 처리부(19)로부터 전송된 로우 데이터(Raw Data)를 연산하여 영구 자석(1)의 회전 각도별 가우스 값을 그래프로 표시하고 영구 자석(1)을 360도 회전시켰을 때 카운트된 폴(Pole)의 개수를 카운트하여 표시하며 각각의 폴(Pole)에서 가우스 면적을 계산하여 극의 분포를 표시할 수 있다.

또한, 본 발명은 폴(Pole)의 시작 각도와 폴의 종료 각도를 측정하여 폴의 각도를 계산하여 표시할 수 있으며 서로 인접한 어느 한 개의 폴(Pole) 피크점과 다른 한 개의 폴(Pole) 피크점 사이 각도를 계산하여 표시할 수 있고, 회전 각도별 가우스 값을 극별 좌표값에 대한 분포로 표시한 다음, 기준치를 벗어났을 때 영구 자석의 불량 여부를 판정할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 회전자계의 에너지 분포 측정기는 생산 완료된 영구 자석(1)의 자기 에너지 분포를 측정하여 영구 자석(1)에 대한 자기 에너지 균일도 및 분포도를 확인함으로써 영구 자석(1)의 품질을 검사할 수 있다.

또한, 본 발명은 영구 자석(1)의 생산 제조 후 영구 자석(1)에 대한 자기 에너지 균일도 및 분포도를 확인함으로써 생산된 영구 자석(1)에 대한 신뢰성을 증명할 수 있다.

또, 본 발명은 모터 회전자에 삽입되는 영구 자석(1)의 품질을 검사 및 보증함으로써 영구 자석(1)이 삽입되는 제품의 매출 증대와 응용 기술 발전에 이바지할 수 있다.

1. 영구 자석 3. 지지대
5. 모터축 7. 고정척
9. 모터 11. 모터 구동 모듈
13. 슬라이드형 고정 부재 14. 센서 프로브
15. 프로브 이동 수단 17. 측정 제어 모듈
19. 신호 처리부 21. 케이스
23. 파지부 25. 모터 케이스
27. 상판 고정 지지바 29. 모터 축 고정 부재
35. 중간 연결 부재 37. 하부 원형 돌기
39. 상부 원형 돌기 41. 하부 원형 홈
43. 상부 원형 홈 45. Y축 이동 레버
47. Y축 이동 수단 49. X축 이동 레버
51. X축 이동 수단 53. Z축 이동 레버
55. Z축 이동 수단 57. 베이스판
59. Y축 고정 부재 61. Y축 암놈 가이드 레일
63. Y축 사각홈 65. Y축 수놈 가이드 레일
67. Y축 이동 부재 69. 랙 기어
71. Y축 사각 돌기 73. 피니언 기어
75. Y축 절개홈 77. Y축 스톱 레버
79. X축 고정 부재 81. X축 암놈 가이드 레일
83. X축 사각홈 85. X축 수놈 가이드 레일
87. X축 이동 부재 91. X축 사각 돌기
95. X축 절개홈 97. X축 스톱 레버
98. 수평판 100. 수직판
99. Z축 고정 부재 101. Z축 암놈 가이드 레일
102. 기역자 브라켓 103. Z축 사각홈
107. Z축 이동 부재 111. Z축 사각 돌기
115. Z축 절개홈 117. Z축 스톱 레버
119. 센서 프로브 홀더 121. 프로브 통과홀
123. 고정 몸체 125. 프로브 고정대
127. 단턱 129. 덮개
131. 센서 제어 모듈 133. 신호 증폭부
135. A/D 변환부 137. 디스플레이부
141. 반원형 이동 레일 143. X축 이동 레일
145. 반원형 돌기 147. 디귿형 X축 이동 부재
149. 이탈 방지 부재 151. X축 가이드 중간 연결 수단

Claims (4)

1. 자기장의 세기를 측정하고자 하는 영구 자석(1)과;
   원 기둥 형태로서 윗면에 상기 영구 자석(1)이 안착 고정되는 지지대(3);
   입체 형상으로써 윗면 중심에 상기 지지대(3)가 안착되고 모터축(5)의 회전력에 의해 회전되는 고정척(7);
   상기 모터축(5)을 회전시킴으로써 고정척(7)과 일체로 결합된 모터축(5)을 회전시키는 모터(9);
   상기 모터(9)에 모터(9) 구동 신호를 전달하여 모터축(5)을 정 방향이나 역 방향으로 회전시키거나 모터축(5)을 정해진 각도만큼 회전시키는 모터 구동 모듈(11);
   상기 고정척(7)의 윗면에 장착된 상태에서 지지대(3)를 중심으로 3개 이상 원형 배치되어 지지대(3) 방향으로 오므려졌을 때에는 고정척(7)에 지지대(3)를 붙들어 고정하고 반대로 지지대(3) 반대 방향으로 펼쳐졌을 때에는 고정척(7)과 지지대(3)의 결합을 해제하는 슬라이드형 고정 부재(13);
   상기 영구 자석(1)의 측부에서 영구 자석(1)과 소정 간격 떨어져 배치된 상태에서 영구 자석(1)의 자기장 세기를 측정하는 센서 프로브(14);
   상기 센서 프로브(14)를 붙들어 고정한 상태에서 센서 프로브(14)를 X축 방향, Y축 방향 또는 Z축 방향으로 이동시키는 프로브 이동 수단(15);
   상기 센서 프로브(14)를 동작시키거나 영구 자석(1)의 자기장 세기에 따라 센서 프로브(14)로부터 출력되는 아날로그 전압을 신호 처리하여 디지털 신호로 바꾼 다음 측정 제어 모듈(17)로 전달하는 신호 처리부(19);
   상기 모터 구동 모듈(11)에 제어 신호를 전달하여 모터(9)를 구동시키고 상기 신호 처리부(19)에 제어 신호를 전달하여 센서 프로브(14)를 구동시키며 상기 신호 처리부(19)로부터 입력된 디지털 값을 영구 자석(1)에 대한 자기장 세기로 환산하는 측정 제어 모듈(17)로 이루어지고,
   상기 프로브 이동 수단(15)과 케이스(21) 사이에는 프로브 이동 수단(15)과 케이스(21)를 중간에서 결합시키면서 프로브 이동 수단(15)을 X축 방향으로 이동시키는 X축 가이드 중간 연결 수단(151)이 연결되는 것을 특징으로 하는 회전 자계의 에너지 분포 측정기.
   
2. 제1 항에 있어서,
   상기 슬라이드형 고정 부재(13)는 단이 진 계단 형태로서 하단이 고정척(7) 윗면에 레일 결합되어 고정척(7) 중심 방향으로 슬라이드 되거나 고정척(7) 바깥 방향으로 슬라이드 되는 것을 특징으로 하는 회전 자계의 에너지 분포 측정기.
   
3. 삭제
4. 제1 항에 있어서,
   상기 프로브 이동 수단(15)은 센서 프로브(14)를 Y축 이동 레버(45)의 회전 방향이나 회전량에 따라 Y축 방향으로 이동시키는 Y축 이동 수단(47)과,
   상기 센서 프로브(14)를 X축 이동 레버(49)의 회전 방향이나 회전량에 따라 X축 방향으로 이동시키는 X축 이동 수단(51),
   및 상기 센서 프로브(14)를 Z축 이동 레버(53)의 회전 방향이나 회전량에 따라 Z축 방향으로 이동시키는 Z축 이동 수단(55)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 회전 자계의 에너지 분포 측정기.
   

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