KR101633674B1 - 3 차원 저 자장 발생 장치. - Google Patents

3 차원 저 자장 발생 장치. Download PDF

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Abstract

테스트용 마그네틱 컴퍼스를 거치할 수 있도록 거치부, 거치부는 상부 부재의 상면 양측에 각각 거치대가 형성되고, 하부에는 제 1 나사부가 구비되고, 중앙에 구비된 거치대 조절 나사의 하부에형성된 제 2 나사부와 면접 되며, 상부 부재의 중앙에는 하부로 제 1 슬라이드 부재가 형성되고 내경에는 제 3 나사부가 구비되며, 상기한 제 3 나사부에 면접 될 수 있도록 제 4 나사부가 구비되고, 제 4 나사부 말단에는 좌,우 조절나사가 양측으로 구비되어 좌,우 조절부가 형성되며, 좌,우 조절부와 하부 부재는 고정볼트로 고정되고, 하부 부재의 중앙 하부에는 제 2 슬라이드 부재가 구비되고, 내경에는 제 5 나사부가 형성되며, 제 5 나사부에 면접 될 수 있도록 제 6 나사부가 구비되고, 제 6 나사부 말단에는 전,후 조절 나사가 양측으로 구비되어 전,후 조절부가 형성되어 있다.

Description

3 차원 저 자장 발생 장치.{three-dimensional magnetic field generating device}
본 고안은 3차원 저(低) 자장(磁場) 발생기의 장치에 관한 것으로, 더욱더 상세하게는 테스트용 마그네틱 컴퍼스를 효율적으로 거치할 수 있는 거치부 구조 와 3 차원 저 자장 발생기의 보빈(bobbin) 부재의 구조에 관한 것이다.
최근 세월 호 사건 이후 선박에 탑재되는 기자재는 고온, 저온, 다습, 진동 등의 가혹한 주변 환경에서 사용되는 관계로 인하여 보다 엄격한 신뢰성과 안전성을 요구하게 된다.
전기전원이 없이 사용되는 마그네틱 컴퍼스(Magnetic Compas)는 선박에서 탑재되어 실제로 사용되기 전에 제조사에서 정밀한 성능 평가를 받아야 하며, 특히 조선용 기자재 중에서 마그네틱 컴퍼스는 선박 항로의 길잡이를 하는 중요한 장비로써 부가가치가 매우 높은 품목이다.
선행 기술로는 대한민국 특허 등록번호 10-10084720 " 3차원 입체 전자기 구동장치 "가 있다.
선박에 기본적으로 탑재되는 마그네틱 컴퍼스는 국제적인 규격 ISO 25862 규정에 미달되는 품질 볼량의 제품의 경우에는 선박 안전과 선원의 생명 그리고 경제인 측면에서 지대한 영향을 주기 때문에 시험설비가 중용하나, 운영기관이 없어 마그네틱 컴퍼스를 개발하고도 정밀한 측정을 할 수 없으며, 형식 승인을 받을 수 없는 실정이다.
테스트용 마그네틱 컴퍼스를 거치할 수 있도록 거치부가 형성되고,
상기한 거치부는 상부 부재의 상면 양측에 각각 거치대가 구비되고, 하부에제 1 나사부가 구비되고, 중앙에 구비된 거치대 조절 나사의 하부에 형성된 제 2 나사부와 면접 되며, 상부 부재의 중앙에는 하부로 제 1 슬라이드 부재가 형성되고 내경에는 제 3 나사부가 구비되며, 상기한 제 3 나사부에 면접 될 수 있도록 제 4 나사부가 구비되고, 제 4 나사부 말단에는 좌,우 조절나사가 양측으로 구비되어 좌,우 조절부가 형성되며, 좌,우 조절부와 하부 부재는 고정볼트로 고정되고, 하부 부재의 중앙 하부에는 제 2 슬라이드 부재가 구비되고, 내경에는 제 5 나사부가 형성되며, 제 5 나사부에 면접 될 수 있도록 제 6 나사부가 구비되고, 제 6 나사부 말단에는 전,후 조절 나사가 양측으로 구비되어 전,후 조절부가 형성됨을 구조로 이루어지며,
상기와 같은 구조로 이루어진 거치부 외부에는 프레임과 보빈 부재 가 구비되며, 상기한 프레임은 정면부, 배면부, 좌측부, 우측부, 평면부, 저면부로 구성되며, 다수 개의 고정 부재를 이용하여 사각형상으로 고정되며, 정면부와 배면부에 한 쌍의 X-축 헬름홀츠 코일 보빈 부재, 좌측부와 우측부에 한 쌍의 Y-축 헬름홀츠 코일 보빈 부재, 평면부와 저면부에 한 쌍의 Z-축 헬름홀츠 코일 보빈 부재가 형성되며, 평면부와 저면부에 형성된 한 쌍의 Z-축 헬름홀츠 코일 보빈 부재는 수평 지지부에 의하여 상부 또는 하부로 이탈되지 않으며,
상기한 X-축 헬름홀츠 코일 보빈 부재, Y-축 헬름홀츠 코일 보빈 부재, Z-축 헬름홀츠 코일 보빈 부재는 내부에 보빈 케이스가 형성되고, 보빈 케이스 외부로 등 간격으로 헬름홀츠 코일이 감겨지며, 헬름 홀츠 코일 외부로는 절연지로 감싸져 구성된다.
본 발명 의한 시험 결과를 가지고 품질 경쟁력을 갖출 수 있는 기반을 마련하였으며, 이를 통하여 항로 예방기술을 확보하여 차후 외국기업과 OEM 방식으로 수주 받은 제품(마그네틱 컴퍼스)에 대해 측정을 정밀하게 함으로써, 우수한 제품을 수출할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 사시도.
도 2는 본 발명의 거치부 사시도.
도 3은 도 2의 횡단면도.
도 4는 본 발명의 거치대 조절나사 일실시 횡단면도.
도 5는 본 발명의 좌,우 조절나사 일실시 횡단면도.
도 6은 도 2의 종단면도.
도 7은 본 발명의 전,후 조절나사 일실시 종단면도.
도 8은 본 발명의 프레임 사시도.
도 9는 본 발명의 보빈 부재 사시도.
도 10은 본 발명의 보빈 부재 전개도.
도 11은 본 발명의 보빈 부재 일부 절취 사시도.
도 12는 본 발명의 전원부 개략도.
도 13은 본 발명의 제 1 실시 예 보빈 부재 사시도.
도 14는 본 발명의 제 1 실시 예 보빈 부재와 프레임 결합시의 사시도.
도 15는 본 발명의 제 2 실시 예 보빈 부재 사시도.
도 16은 본 발명의 제 2 실시 예 보빈 부재와 프레임 결합시의 사시도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 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 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려 져야 할 것이다.
테스트용 마그네틱 컴퍼스(100)를 거치할 수 있도록 거치부(10)가 형성되고, 거치부(10) 외부에 프레임(20)이 형성되어, 절연지(30)를 이용하여 보빈 부재(40)와 함께 감싸 고정하며, 보빈 부재(40)에 전원을 인가하기 위하여 다수개의 단자(50)가 프레임(20)에 구비되며, 상기한 단자(50)와 구동부(10)에 전원을 인가할 수 있도록 전원 공급장치(60)가 형성된 3 차원 저 자장 발생기의 보빈 부재구조에 있어서,
상기한 거치부(10)는 상부 부재(11)의 상면 양측에 각각 거치대(11-1)가 구비되고, 거치대(11-1) 하부에는 제 1 나사부(11-2)가 구비되며, 제 1 나사부(11-2)는 중앙에 구비된 거치대 조절나사(12)의 하부에 형성된 제 2 나사부(12-1)와 면접되며, 상부 부재(11)의 중앙에는 하부로 제 1 슬라이드 부재(11-3)가 형성되고 내경에는 제 3 나사부(11-4)가 구비되며,
상기한 제 3 나사부(11-4)에 면접 될 수 있도록 제 4 나사부(15-1)가 구비되고, 제 4 나사부(15-1) 말단에는 좌,우 조절나사(15-2)가 양측으로 구비되어 좌,우 조절부(15)가 형성되며,
상기한 좌,우 조절부(15)와 하부 부재(16)는 고정볼트(16-1)로 고정되고, 하부 부재(16)의 중앙 하부에는 제 2 슬라이드 부재(16-2)가 구비되고, 내경에는 제 5 나사부(16-3)가 형성되며,
상기한 제 5 나사부(16-3)에 면접 될 수 있도록 제 6 나사부(17-1)가 구비되고, 제 6 나사부(17-1) 말단에는 전,후 조절 나사(17-2)가 양측으로 구비되어 전,후 조절부(17)로 이루어져 있다.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 더욱더 상세하게 설명한다.
첨부된 도 2는 본 발명의 거치부 사시도로, 테스트용 마그네틱 컴퍼스(100)를 정확하게 거치하기 위한 장치이다.
상기한 거치부(10)는 크게 4 부분으로 나눌 수 있다. 테스트용 마그네틱 컴퍼스(100)를 거치할 수 있도록 양측에 각각 형성된 거치대 (11-1)와; 양측에 구비된 거치대(11-1)의 길이를 조절할 수 있는 거치대 조절 나사(12)와; 좌,우 조절나사(15-2)를 이용한 좌,우 조절부(15); 전,후 조절 나사(17-2)를 이용한 전,후 조절부로 이루어진다.
상기와 같이 거치대 조절나사(12). 좌,우 조절 나사(15-2). 전,후 조절 나사(17-2) 등이 필요한 이유는 측정부(도면에 도시하지 않음)와 테스트용 마그네틱 컴퍼스(100)의 중심을 맞추어 정확한 측정을 하기 위한 것이다.
상기한 거치부(10)는 상부 부재(11)로 구비되며, 상부 부재(11)의 상면 양 측면에 거치대(11-1)가 형성되며, 거치대(11-1)의 상부에는 " V " 자 걸림부가 구비되어 테스트용 마그네틱 컴퍼스(100)를 거치할 수 있게 한 것이다.
상기한 거치대(11-1)의 하부에는 제 1 나사부(11-2)가 형성되며, 제 1 나사부(11-2)의 말단은 제 2 나사부(12-1)와 면접 되며, 제 2 나사부(12-1)는 상부에 거치대 조절 나사(12)와 고정된다.
상기와 같은 구조로 이루어져 있기에 첨부된 도 4에서와 같이 거치대 조절 나사(12)를 조절하게 되면, 이와 연결된 제 2 나사부(12-1)도 회전함과 동시에 이와 면접 되어 있던 제 1 나사부(11-2)도 이동하게 된다.
즉, 거치대 조절 나사(12)를 이용하여 양측에 구비된 거치대(11-1)를 이동하여 테스트용 마그네틱 컴퍼스의 크기에 상관없이 고정할 수 있게 한 것이다.
상기한 상부 부재(11)는 중앙 하부에 외경에 제 3 나사부(11-4)가 구비된 제 1 슬라이드 부재(11-3)가 돌출되어 형성되며,
상기한 제 3 나사부(11-4)에 맞물릴 수 있도록 장 방향의 제 4 나사부(15-1)가 형성되며, 상기한 제 4 나사부(15-1)는 원통 형상으로 구비되고 양측 말단에는 좌,우 조절 나사(15-2)가 구비되어 좌,우 조절부(15)가 형성된다.
상기와 같은 구조로 이루어져 있기에 첨부된 도 5에서와 같이 좌,우 조절 나사 (15-2)를 조절하게 되면, 제 4 나사부(15-1)도 함께 회전함과 동시에 이와 맞물려 있던 제 3 나사부(11-4)가 이동됨에 따라 상부 부재(11)가 이동되어 최종적으로 거치대(11-1)에 거치 된 테스트용 마그네틱 컴퍼스(100)도 함께 좌,우로 이동할 수 있게 된다.
상기한 좌,우 조절부(15) 와 하부 부재(16)는 고정볼트(16-1)로 고정되며, 하부 부재(16)는 중앙 하부에 제 2 슬라이드 부재(16-2)가 돌출되어 구비되고, 내경에는 제 5 나사부(16-3)가 형성되어 있다.
상기한 제 5 나사부(16-3)에 맞물릴 수 있도록 제 6 나사부(17-1)가 원통형으로 구비되고 양측 말단에는 전,후 조절 나사(17-2)가 구비되어 전,후 조절부(17)가 형성된다.
상기와 같은 구조로 이루어져 있기에 첨부된 도 7에서와 같이 전,후 조절 나사(17-2)를 조절하게 되면, 제 6 나사부(17-1)도 함께 회전함과 동시에 이와 맞물려 있던 제 5 나사부(16-3) 이동됨에 따라 하부 부재(16)도 같이 이동되며, 하부 부재(16)와 좌,우 조절부(15)는 고정 볼트(16-1)로 고정되었기에, 최종적으로 거치대(11-1)에 거치 된 테스트용 마그네틱 컴퍼스(100)도 함께 전,후로 이동할 수 있게 한 것이다.
상기와 같은 구조로 이루어진 거치부(10) 외부에는 프레임(20)과 보빈 부재 (40)가 구비되며,
상기한 프레임(20)은 정면부(21), 배면부(22), 좌측부(23), 우측부(24), 평면부(25), 저면부(26)로 구성되며, 다수 개의 고정 부재(27)를 이용하여 사각형상으로 고정되며,
상기한 정면부(21)와 배면부(22)에 한 쌍의 X-축 헬름홀츠 코일 보빈 부재(41), 좌측부(23)와 우측부(24)에 한 쌍의 Y-축 헬름홀츠 코일 보빈 부재(42), 평면부(25)와 저면부(26)에 한 쌍의 Z-축 헬름홀츠 코일 보빈 부재(43)가 형성되며,
상기한 평면부(25)와 저면부(26)에 형성된 한 쌍의 Z-축 헬름홀츠 코일 보빈 부재(43)는 수평 프레임(28)에 의하여 상부 또는 하부로 이탈되지 않으며,
상기한 X-축 헬름홀츠 코일 보빈 부재(41), Y-축 헬름홀츠 코일 보빈 부재 (42), Z-축 헬름홀츠 코일 보빈 부재(43)는 내부에 보빈 케이스(40-1)가 형성되고, 보빈 케이스(40-1) 외부로 등 간격으로 헬름홀츠 코일(40-2)이 감겨지며, 헬름 홀츠 코일(40-2) 외부로는 절연지(30)로 감싸져 형성되며,
또한, 상기한 X-축 헬름홀츠 코일 보빈 부재(41), Y-축 헬름홀츠 코일 보빈 부재(42), Z-축 헬름홀츠 코일 보빈 부재(43)의 형상은 굴곡부(61)가 형성된 구조로 이루어져 있다.
또한, 상기한 X-축 헬름홀츠 코일 보빈 부재(41), Y-축 헬름홀츠 코일 보빈 부재(42), Z-축 헬름홀츠 코일 보빈 부재(43)의 형상은 팔각형으로 이루어져 있다.
상기와 같이 이루어진 본 발명은 헬름홀츠 코일을 이용하여 3 차원 저 자장 발생기의 보빈 부재 구조에 관한 것이다.
일반적으로 솔레노이드 보다 더 큰 공간에서 균일한 자기장을 생성시키기 위하여 사용되는 것으로, 두 개의 평행한 링 모양의 코일 포머 (비자상체로 된 코일 지지 틀)에 코일을 감아서 간격이 코일의 간격과 같게 하면 중심부에는 균일한 자기장이 생성되며,
각각의 코일에 같은 방향으로 전류가 인가될 때, 코일의 한쪽 끝 중심상에서 떨어진 지점에서의 자기장은 식 1 과 같이 주어진다.
Figure 112015115649242-pat00001
H - 자기장
I - 전류
r - 코일의 간격
여기서, N은 각 코일 포머에 감겨진 코일의 권선수이고, r 은 코일의 반경이다.
헬름홀츠 코일의 중심에서 자기장은 즉,
Figure 112015115649242-pat00002
대입하면,
Figure 112015115649242-pat00003
헬름홀츠 코일은 솔레노이드와 비교하면 같은 권선수와 같은 전류에 대하여 낮은 자기장이 생성된다.
그러나 일반적으로 솔레노이드 보다 넓은 범위에서 균일한 자기장이 생성되기 때문에 낮고 넓은 공간 범위에서의 균일한 자기장을 생성하고자 할 경우 매우 유용하다.
3 쌍의 헬름홀츠 코일을 서로 직교로 만들어서 지구 자기장을 상쇄시키는 용도로 사용하여 마그네틱 컴퍼스(100)의 방위 오차시험, 반주기, 정지시간, 마찰각, 수반각 시험 등을 실시할 수 있게 한 것이다.
본 발명에서는 한 쌍의 X-축 헬름홀츠 코일 보빈 부재 (41), Y-축 헬름홀츠 코일 보빈 부재(42), Z-축 헬름홀츠 코일 보빈 부재(43)를 이용하여 3 차원 저 자장 발생기를 만든 것이다.
상기한 헬름홀츠 코일 보빈 부재(40)는 보빈 케이스(40-1), 헬름홀츠 코일 (40-2), 절연지(30)로 형성된 것으로, 보빈 케이스(40-1)는 전기가 통하지 않는 알루미늄 재질을 사용한다.
보빈 케이스(40-1)의 외부에 등 간격으로 헬름홀츠 코일(40-2)이 감기며, 헬름홀츠 코일(40-2)의 외부에는 절연지(30)로 다시 감긴다.
또한, 상기와 같이 제작된 헬름홀츠 코일 보빈 부재(40)를 프레임(20)에 고정시에 헬름홀츠 코일(40-2)의 외부에 감싼 절연지(30)를 연장하여 고정시 킬 수도 있다.
상기한 헬름홀츠 코일(40-2)에 전원을 공급하기 위하여, 프레임(20)에 단자 (50)가 구비되고, 단자(50)는 전원 공급장치(60)로 전원을 공급받는다.
상기한 전원 공급장치(60)는 자장 발생기에 필요한 DC 전류를 헬름홀츠 코일 (40-2)에 공급하는 장치이며, 입력단은 AC 220V, 60Hz로서 공급되어 정류 회로를 거친 후 출력단에서 DC 110V 로 변환된 후, 단자(50)를 통하여 헬름홀츠 코일 (40-2)에 연결된다.
또한, 사용시 전류로 인한 자장의 영향이 예상됨으로 마그네틱 컴퍼스의 성능시험을 수행할 때 방해 자장을 일으키지 않도록 거리(7mm)가 떨어져 설치되도록 제작해야 올바른 일실시 예이다.
상기한 보빈 부재(40)는 첨부된 도 13에서와 같이 X-축 헬름홀츠 코일 보빈 부재(41), Y-축 헬름홀츠 코일 보빈 부재(42), Z-축 헬름홀츠 코일 보빈 부재(43)는 각각 사각형으로 굴곡부(61)가 형성된 구조로 이루어져 있으며,
상기한 보빈 부재(40)는 첨부된 도 15에서와 같이 X-축 헬름홀츠 코일 보빈 부재(41), Y-축 헬름홀츠 코일 보빈 부재(42), Z-축 헬름홀츠 코일 보빈 부재(43)는 각각 팔각형 구조로 형성될 수도 있다.
10 거치부, 11 상부 부재, 11-1 거치대, 11-2 제 1 나사부,
11-3 제 1 슬라이드 부재, 11-4 제 3 나사부,
15 좌,우 조절부, 15-1 제 4 나사부, 15-2 좌,우 조절나사,
16 하부 부재, 16-1 고정볼트, 16-2 제 2 슬라이드 부재,
16-3 제 5 나사부, 17 전,후 조절부, 17-1 제 6 나사부,
17-2 전,후 조절나사,
10 거치부, 20 프레임, 21 정면부, 22 배면부,
23 좌측부, 24 우측부, 25 평면부, 26 저면부.
27 고정 부재, 30 절연지, 40 보빈 부재.
41 X-축 헬름홀츠 코일 보빈 부재.
42 Y-축 헬름홀츠 코일 보빈 부재.
43 Z-축 헬름홀츠 코일 보빈 부재.
40-1 보빈 케이스, 40-2 헬름홀츠 코일.
50 단자, 60 전원공급장치. 61 굴곡부
100 마그네틱 컴퍼스

Claims (4)

  1. 테스트용 마그네틱 컴퍼스를 거치할 수 있도록 거치부가 형성되고, 거치부 외부에 프레임이 형성되어, 절연지를 이용하여 보빈 부재와 함께 감싸 고정하며, 보빈 부재에 전원을 인가하기 위하여 다수개의 단자가 프레임에 구비되며, 상기한 단자와 구동부에 전원을 인가할 수 있도록 전원 공급장치가 형성된 3 차원 저 자장 발생 장치에 있어서,
    상기한 거치부는 상부 부재의 상면 양측에 각각 거치대가 구비되고, 거치대 하부에는 제 1 나사부가 구비되며, 제 1 나사부는 중앙에 구비된 거치대 조절 나사의 하부에 형성된 제 2 나사부와 면접 되며, 상부 부재의 중앙에는 하부로 제 1 슬라이드 부재가 형성되고 내경에는 제 3 나사부가 구비되며,
    상기한 제 3 나사부에 면접 될 수 있도록 제 4 나사부가 구비되고, 제 4 나사부 말단에는 좌,우 조절 나사가 양측으로 구비되어 좌,우 조절부가 형성되며,
    상기한 좌,우 조절부와 하부 부재는 고정 볼트로 고정되고, 하부 부재의 중앙 하부에는 제 2 슬라이드 부재가 구비되고, 내경 에는 제 5 나사부가 형성되며,
    상기한 제 5 나사부에 면접 될 수 있도록 제 6 나사부가 구비되고, 제 6 나사부 말단에는 전,후 조절 나사가 양측으로 구비되어 전,후 조절부가 형성됨을 특징으로 하는 3 차원 저 자장 발생 장치.

  2. 제 1 항에 있어서,
    상기한 프레임은 정면부, 배면부, 좌측부, 우측부, 평면부, 저면부로 구성되며, 다수 개의 고정 부재를 이용하여 사각형상으로 고정되며,
    상기한 정면부와 배면부에 한 쌍의 X-축 헬름홀츠 코일 보빈 부재, 좌측부와 우측부에 한 쌍의 Y-축 헬름홀츠 코일 보빈 부재, 평면부와 저면부에 한 쌍의 Z-축 헬름홀츠 코일 보빈 부재가 형성되며,
    상기한 평면부와 저면부에 형성된 한 쌍의 Z-축 헬름홀츠 코일 보빈 부재는 수평 지지부에 의하여 상부 또는 하부로 이탈되지 않으며,
    상기한 X-축 헬름홀츠 코일 보빈 부재, Y-축 헬름홀츠 코일 보빈 부재, Z-축 헬름홀츠 코일 보빈 부재는 내부에 보빈 케이스가 형성되고, 보빈 케이스 외부로 등 간격으로 헬름홀츠 코일이 감겨지며, 헬름 홀츠 코일 외부로는 절연지로 감싸져 형성됨을 특징으로 하는 3 차원 저 자장 발생 장치.
  3. 2 항에 있어서,
    상기한 X-축 헬름홀츠 코일 보빈 부재, Y-축 헬름홀츠 코일 보빈 부재, Z-축 헬름홀츠 코일 보빈 부재는 각각 사각형으로 굴곡부가 형성됨을 특징으로 하는 3 차원 저 자장 발생 장치.
  4. 2 항에 있어서,
    상기한 X-축 헬름홀츠 코일 보빈 부재, Y-축 헬름홀츠 코일 보빈 부재, Z-축 헬름홀츠 코일 보빈 부재는 각각 팔각 형상으로 형성됨을 특징으로 하는 3 차원 저 자장 발생 장치.
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