KR101818924B1 - 다층 피시비 코어 구조를 이용한 플럭스 게이트 방식의 전압 및 전류 복합 감지장치 - Google Patents

다층 피시비 코어 구조를 이용한 플럭스 게이트 방식의 전압 및 전류 복합 감지장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다층 피시비 코어 구조를 이용한 플럭스 게이트 방식의 전압 및 전류 복합 감지장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다층 피시비 코어 구조를 가지는 전류 검출 소자를 이용하여 전류값 검출 및 전류 검출 소자를 이용한 전류값과 고정 저항값을 이용하여 전압값 검출을 복합적으로 수행할 수 있는 전압 및 전류 복합 감지장치를 제공하게 되며, 특히 피시비코어구조형회로블럭을 이용하여 복합 센서 기능(전류, 전압 감지)을 수행하게 되므로 전압 센서와 전류 센서를 각각 구비할 필요없이 하나의 장치로 감지가 가능한 효과를 제공하는 다층 피시비 코어 구조를 이용한 플럭스 게이트 방식의 전압 및 전류 복합 감지장치에 관한 것이다.

Description

다층 피시비 코어 구조를 이용한 플럭스 게이트 방식의 전압 및 전류 복합 감지장치{Voltage and current Sensing device type Fluxgate with PCB multi-layer core structure}
본 발명은 다층 피시비 코어 구조를 이용한 플럭스 게이트 방식의 전압 및 전류 복합 감지장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다층 피시비 코어 구조를 가지는 전류 검출 소자를 이용하여 전류값 검출 및 전류 검출 소자를 이용한 전류값과 고정 저항값을 이용하여 전압값 검출을 복합적으로 수행할 수 있는 전압 및 전류 복합 감지장치를 제공하게 되며, 특히 피시비코어구조형회로블럭을 이용하여 복합 센서 기능(전류, 전압 감지)을 수행하게 되므로 전압 센서와 전류 센서를 각각 구비할 필요없이 하나의 장치로 감지가 가능한 효과를 제공하는 다층 피시비 코어 구조를 이용한 플럭스 게이트 방식의 전압 및 전류 복합 감지장치에 관한 것이다.
종래의 전류 검출소자의 구성을 도 1을 참조하여 설명하자면, 입력되는 전원에 따라 동작하는 부하(20)와, 전력 공급원(PS)으로부터 발생되는 전원을 입력받고 입력되는 제어신호에 따라 상기 부하(20)측에 전원을 공급하는 전압출력제어부(10)와, 상기 부하(20)를 경유하는 전류를 상기 전력 공급원(PS)으로 전달하는 전압전달용 동선(PP)에 감겨있는 코일(CL)과, 상기 동선(PP)을 통해 전류가 흐를 경우 전자기 유도에 따라 상기 코일(CL)에 유도되어 상기 코일(CL)에 흐르는 전류를 검출하는 유도전류량 검출부(40A), 및 상기 유도전류량 검출부(40A)에서 출력되는 유도전류량을 전압량으로 변화하여 상기 전압출력 제어부(10)에 제공하는 전압량송출부(40B)로 구성되어 있다.
상술한 바와 같이 구성되는 근래의 전류 검출 방식은 전술한 전압 검출에 따른 전류 검출 방식에서 발생되는 문제점을 해소하는 효과가 있으나, 특정 용량의 코일을 회로에 감아야 하므로 제조 공정이 복잡하고, 코일의 간격, 방향에 따른 전기적 특성이 일정하지 않은 문제점을 가지고 있어 전류 검출소자의 검출 정확성을 떨어뜨리는 문제점이 발생하였다.
한편, 도선에 흐르는 전류를 측정하는 방법으로는, 전류 계측기를 그 도선에 전기적으로 직접 연결하여 측정하는 직접 측정방법과 그 도선의 전류에 의해 주변에 발생하는 전자기장을 전류 계측기로 검출하여 도선의 전류를 측정하는 간접측정방법이 있다.
여기서, 직접측정 방법은 계측기를 연결하기에 번거롭고 어려우며 회로적으로 분리할 수도 없는 등의 제약조건이 뒤따라, 최근에는 이러한 직접측정방법의 제약조건을 탈피하기 위한 간접측정방법이 대두되고 있다.
간접측정방법은 대표적인 예로서, 플럭스 게이트(Flux Gate) 방식을 이용하는 방법이 있다.
이러한 플럭스 게이트(Flux Gate) 방식을 이용한 전류 측정방법에 따르면 두개의 코어에 교류 자화 방향이 서로 반대가 되도록 교류전류를 인가하고, 두 개의 코어에 각각 권선한 코일에 발생하는 기전력 변화를 감지하여 도선에 흐르는 전류에 의한 직류 자속(Magnetic Flux)을 검출한다.
그리고, 도선의 전류에 의한 교류 자속은 별도의 코일을 이용하여 검출하고, 이와 같이 검출한 직류 자속 및 교류 자속에 대응되는 전류를 인가하여 도선에 흐르는 전류에 의한 전자기장을 상쇄하게 구성함으로써, 인가한 전류의 검출로 도선에 흐르는 전류를 측정한다.
이와 같이, 플럭스 게이트(Flux Gate) 방식으로 전류를 계측하는 종래기술들로서, 등록실용신안 제20-0283971호, 공개특허 제10-2010-0001504호, 공개특허 제10-2004-0001535호 등이 있었다.
상기 종래기술들에 따르면, 구형파 또는 정현파로 발진한 전류를 인가하여 서로 반대되는 방향으로 두 개의 코어를 자화시킨 상태에서 도선의 피측정 전류로 인한 전자기장의 영향에 의해 두 개의 코어에 발생하는 왜곡을 전압 신호로 감지하여 직류 성분을 검출하고, 교류 성분은 별도의 코어 또는 별도의 회로구성으로 검출한다.
그리고, 검출한 성분에 상응하는 보상전류로 자속을 가하여 피측정 전류에 의한 자속을 상쇄하도록 보상 전류를 수렴시키고, 그 수렴한 보상 전류를 측정하여 피측정 전류를 계측하였다.
하지만, 상기한 종래기술들에 따른 플럭스 게이트 방식의 전류 계측기는, 사인파 또는 구형파의 발진신호를 생성하는 구성을 코어에 권선한 코일과는 별도로 마련하여 그 구성에 의한 발진신호를 양 코어의 권선 코일에 동시 인가하였다.
이에 따라, 코어의 자성 특성에 따라 시정수가 달라지게 되고, 결국 코어의 자성 특성을 반영하지 아니한 고정된 주파수의 발진신호를 인가함에 따라 코어를 불완전하게 자화시켜 전류 계측의 정확도를 저하시키는 요인으로 나타나게 되었다.
이러한 요인을 제거하기 위해서는, 코어의 자성 특성에 맞는 발진신호를 생성하여야 하지만, 전류 계측기의 제작상 코어의 오차율 편차가 심하므로 발진신호를 생성하는 회로요소를 코어에 맞추기란 매우 어렵고, 생산하는 계측기마다 일일이 맞추는 것도 매우 번거로워서 생산성의 저하 및 성능 저하라는 문제점을 갖게 되었다.
더욱이, 상기한 종래기술들은 양측 코어를 반대 극성이 나타나도록 코일을 직렬(발진신호의 입력을 위해 연결하는 접속점에서 보면 병렬)로 연결한 후에 발진신호를 양 코일의 직렬 접속점에 인가하여 양측 코어를 서로 반대 방향으로 자화시키고 있어서, 양측 코어에 약간의 자화 오차가 발생하더라도 계측 성능에는 큰 편차로 나타나는 문제점이 있었다.
한편, 상기한 종래기술들에서 발진신호로 자화하려는 양측 코어가 도선에 흐르는 피측정 전류에 의해서도 자화되므로, 피측정 전류가 크면 계측 초기에 코어가 포화되어 발진신호의 주파수보다 매우 큰 고주파로 발진하므로, 플럭스 게이트 방식을 이용한 직류 성분의 검출이 불가능하게 되는 문제점도 있었다.
한편, 고압을 측정하기 위한 일반적인 장치로는 MOF가 있으며 고압 측정용에 적합한 장치이지만, 대형 사이즈라서, 설치 공간상의 제약과 설치 비용 상승의 원인이 되었다.
상기 MOF는 AC 전압과 AC 전류를 검출하는데, 적산 전력계로 검출값을 제공하여 전기요금 과금용으로 사용되어 왔다.
그러나, DC 전압과 DC 전류의 검출은 불가능한 단점이 있었다.
따라서, 현재 전력 제어시 전압과 전류를 동시에 제어하는 추세이므로 전압과 전류를 동시에 측정할 수 있는 장치 개발이 시급한 실정이며, DC 전압과 전류를 검출해야 하는 시대가 다가오고 있다.
만약, 전압과 전류를 측정한다면, 전압 센서와 전류 센서를 각각 구비하여 측정해야 하며, 전압 센서의 경우에는 600V 이하에서는 직접 센싱이 가능하지만, 600V 이상의 고압에서는 반드시 절연해야 하므로 절연 과정 혹은 절연 부품을 사용해야 하는 번거로움이 발생하였다.
결국, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하고자 본체케이스(7000)에 피시비코어구조형회로블럭에 의해 검출된 전류값을 획득하기 위한 전류출력부(4000);를 포함하여 구성되는 피시비코어구조전류검출부(4500)와, 피시비코어구조형회로블럭이 본체케이스의 타측에 형성되어 있으며, 피시비코어구조형회로블럭에 특정 내압을 가지는 다수의 고정 저항(5000);이 연결되어 있으며, 상기 피시비코어구조형회로블럭에 의해 검출된 전압값을 획득하기 위한 전압출력부(5500);를 포함하여 구성되는 피시비코어구조전압검출부(6000);를 구성함으로써, 전류와 전압을 동시에 측정할 수 있는 기술을 제안하게 된 것이다.
KR 20-0283971 Y1 2002.07.19. KR 10-2010-0001504 A 2010.01.06. KR 10-2004-0001535 A 2004.01.07. KR 10-2011-0128686 A 2011.11.30.
따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로,
본 발명의 목적은 다층 피시비 코어 구조를 가지는 전류 검출 소자를 이용하여 전류값 검출 및 전류 검출 소자를 이용한 전류값과 고정 저항값을 이용하여 전압값 검출을 복합적으로 수행할 수 있는 전압 및 전류 복합 감지장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 피시비코어구조형회로블럭을 이용하여 복합 센서 기능(전류, 전압 감지)을 수행하게 되므로 전압 센서와 전류 센서를 각각 구비할 필요없이 하나의 장치로 감지가 가능하도록 하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 종래의 전류 검출소자의 코일을 대체할 수 있게 되어 전기적 특성을 일정(균일)하게 하며, 대량 생산이 가능하여 이에 따른 제조원가를 절감시킬 수 있으며, 완제품을 만드는 친화성을 높일 수 있도록 하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 다층 피시비 코어 구조를 가지는 전류 검출 소자를 제공함에 있어 플럭스 게이트 방식의 다층 피시비 코어 구조를 가지도록 하여 직류 및 교류를 검출할 수 있는 전류 검출 소자를 전압 및 전류 복합 감지장치에 제공하고자 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 제 1실시예에 따른 다층 피시비 코어 구조를 이용한 플럭스 게이트 방식의 전압 및 전류 복합 감지장치는,
본체케이스(7000)와,
비자성체로 형성되며, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 비아홀(110)을 통해 연결되는 다수의 코일 패턴(120)이 형성되는 상부코일패턴형성층(100);
상기 상부코일패턴형성층의 하측에 위치하여 중앙코어층을 사이에 두고, 양측에 각각 수평하게 형성되며, 상기 비아홀(110)의 위치에 동일한 크기의 비아홀(210)이 다수 형성되는 통공층(200);
상기 통공층 사이에 코어 재질로 형성되는 중앙코어층(300);
상기 통공층과 중앙코어층의 하측에 위치하며, 비자성체로 형성되되, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 다수의 비아홀(410)을 통해 연결되는 다수의 코일 패턴(420)이 형성되어 있는 하부코일패턴형성층(400);을 포함하여 구성되되, 중앙에 통공홀(80)이 형성되는 형태를 취하고, 코일 패턴은 통공홀의 둘레를 따라 형성되어 상기 통공홀에 전류를 검출하고자 하는 전선(70)들을 관통시키는 피시비코어구조형회로블럭(3000)이,
상기 본체케이스의 일측에 형성되어 있으며, 피시비코어구조형회로블럭에 의해 검출된 전류값을 획득하기 위한 전류출력부(4000);를 포함하여 구성되는 피시비코어구조전류검출부(4500)와,
상기 피시비코어구조형회로블럭이 본체케이스의 타측에 형성되어 있으며, 피시비코어구조형회로블럭에 특정 내압을 가지는 다수의 고정 저항(5000);이 연결되어 있으며, 상기 피시비코어구조형회로블럭에 의해 검출된 전압값을 획득하기 위한 전압출력부(5500);를 포함하여 구성되는 피시비코어구조전압검출부(6000),를 포함하여 구성됨으로써, 본 발명의 과제를 해결하게 된다.
본 발명에 따른 다층 피시비 코어 구조를 이용한 플럭스 게이트 방식의 전압 및 전류 복합 감지장치는,
다층 피시비 코어 구조를 가지는 전류 검출 소자를 이용하여 전류값 검출 및 전류 검출 소자를 이용한 전류값과 고정 저항값을 이용하여 전압값 검출을 복합적으로 수행할 수 있는 전압 및 전류 복합 감지장치를 제공함으로써, 고압에서 전류 측정 뿐만 아니라, 전압 측정까지 동시에 수행할 수 있는 효과를 제공하게 된다.
즉, 피시비코어구조형회로블럭을 이용하여 복합 센서 기능(전류, 전압 감지)을 수행하게 되므로 전압 센서와 전류 센서를 각각 구비할 필요없이 하나의 장치로 감지가 가능한 상승 효과를 제공하게 되는 것이다.
또한, 종래의 전류 검출소자의 코일을 대체할 수 있게 되어 전기적 특성을 일정(균일)하게 하며, 대량 생산이 가능하여 이에 따른 제조원가를 절감시킬 수 있으며, 완제품을 만드는 친화성을 높일 수 있게 된다.
또한, 다층 피시비 코어 구조를 가지는 전류 검출 소자를 제공함에 있어 플럭스 게이트 방식의 다층 피시비 코어 구조를 가지도록 하여 직류 및 교류를 검출할 수 있는 전류 검출 소자를 복합 장치에 제공하게 되어 종래의 코일 방식의 플럭스 게이트 방식의 소자를 대체할 수 있으며, 인쇄 기법을 이용하여 균일한 품질과 기계적 에러 없이 대량 생산을 가능하게 한다.
도 1은 종래의 전류 검출소자의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다층 피시비 코어 구조를 이용한 플럭스 게이트 방식의 전압 및 전류 복합 감지장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다층 피시비 코어 구조를 이용한 플럭스 게이트 방식의 전압 및 전류 복합 감지장치의 피시비코어구조전압검출부에 의해 검출되는 전압값을 계산하도록 형성되는 고정 저항 예시도이다.
도 4는 본 발명의 제 1실시예에 따른 다층 피시비 코어 구조를 이용한 플럭스 게이트 방식의 전압 및 전류 복합 감지장치의 피시비코어구조형회로블럭의 각 층이 적층되는 것을 도시한 사시도이며, 도 5는 적층된 예시도이다.
도 6은 본 발명의 제 2실시예에 따른 다층 피시비 코어 구조를 이용한 플럭스 게이트 방식의 전압 및 전류 복합 감지장치의 피시비코어구조형회로블럭의 각 층이 적층되는 것을 도시한 사시도이며, 도 7은 적층된 예시도이다.
도 8 내지 도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 피시비코어구조형회로블럭의 각 층이 적층된 후의 평면도이다.
도 10은 본 발명의 제 2실시예에 따른 다층 피시비 코어 구조를 이용한 플럭스 게이트 방식의 전압 및 전류 복합 감지장치에 구성되는 피시비코어구조형회로블럭이 사각 형상을 이루는 것을 나타낸 사시도이며, 도 11은 삼각 형상을 이루는 것을 나타낸 사시도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 다층 피시비 코어 구조를 이용한 플럭스 게이트 방식의 전압 및 전류 복합 감지장치에 구성되는 피시비코어구조형회로블럭의 어느 한 영역을 절단한 도면 예시도이다.
이하, 본 발명에 의한 다층 피시비 코어 구조를 이용한 플럭스 게이트 방식의 전압 및 전류 복합 감지장치의 실시예를 통해 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다층 피시비 코어 구조를 이용한 플럭스 게이트 방식의 전압 및 전류 복합 감지장치의 사시도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 복합 감지장치는 본체케이스(7000)의 어느 일측에 전류출력부(4000)를 구성하고, 타측에는 전압출력부(5500)를 구성하고 있다.
즉, 도면에 도시한 바와 같이, 피시비코어구조형회로블럭(3000)은 중앙에 통공홀(80)이 형성되는 형태를 취하고, 코일 패턴은 통공홀의 둘레를 따라 형성되어 상기 통공홀에 전류를 검출하고자 하는 전선(70)을 관통시키는 구조를 가지고 있다.
이때, 본 발명의 복합 감지 장치에 전원을 공급하기 위한 전원공급포트를 통해 전원이 공급될 수 있으며, 전원공급포트와 일정 간격 이격된 위치에 전류출력부(4000)를 구성하게 된다.
그리고, 내부에 전류값검출회로부(8000)를 구성하여 이를 통해 피시비코어구조형회로블럭(3000)에 의해 감지된 전류값을 검출하게 되며, 상기 전류출력부(4000)는 상기 검출된 전류값을 획득하게 되는 것이다.
상기 전류값검출회로부(8000)는 일반적인 전류값을 검출하는 회로부이므로 상세한 설명은 생략하겠다.
요약하자면, 피시비코어구조전류검출부(4500)는 피시비코어구조형회로블럭과 전류값검출회로부(8000) 및 전류출력부(4000)를 포함하여 구성되는 것이다.
한편, 피시비코어구조전압검출부(6000)를 본체케이스의 타측에 형성시키게 된다.
이때, 피시비코어구조전압검출부(6000)는 피시비코어구조형회로블럭이 구성되어 있으며, 상기 피시비코어구조형회로블럭에 특정 내압을 가지는 다수의 고정 저항(5000);이 연결되어 있게 된다.
그리고, 상기 피시비코어구조형회로블럭에 의해 검출된 값을 전압값검출회로부(8100)를 통해 전압값으로 계산하게 되며, 상기 전압출력부(5500)를 통해 전압값을 획득하게 되는 것이다.
상기 전압값검출회로부(8100)는 일반적인 전류값을 검출하는 회로부이므로 상세한 설명은 생략하겠다.
상기 피시비코어구조전압검출부(6000)는,
피시비코어구조형회로블럭에 의해 측정되는 전류값과 다수의 고정 저항값을 이용하여 전압값을 검출하는 것을 특징으로 하고 있는데, 도 3을 통해 설명하자면, 1KV 내압을 가지는 1MΩ을 10개를 연결하게 되면, 고정 저항값은 내압이 10KV인 총 10MΩ이 될 것이며, 여기에 피시비코어구조형회로블럭에 의해 측정된 전류값이 1mA라면 1KV를 검출하게 되는 것이다.
상기와 같이, 전류를 검출하는 피시비코어구조형회로블럭(3000)은 다층 피시비 코어 구조를 가지고 있어 협소한 공간만이 필요하게 되므로 부품의 크기를 대폭적으로 축소시킬 수가 있게 되며, 대량 생산 공정을 통해 제조되기 때문에 이에 따른 불량률을 제거할 수 있는 장점을 제공한다.
상기한 피시비코어구조형회로블럭에 대한 구성 및 동작을 도 4 내지 도 12를 참조하여 구체적으로 설명하도록 하겠다.
도 4는 본 발명의 제 1실시예에 따른 다층 피시비 코어 구조를 이용한 플럭스 게이트 방식의 전압 및 전류 복합 감지장치의 피시비코어구조형회로블럭의 각 층이 적층되는 것을 도시한 사시도이며, 도 5는 적층된 예시도이다.
도 4 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 다층 피시비 코어 구조를 가지는 피시비코어구조형회로블럭은, 상측부터, 상부코일패턴형성층(100)과; 통공층(200)과; 통공층과 동일 수평선상에 구성되는 중앙코어층(300)과; 하부코일패턴형성층(400);을 포함하여 구성하게 된다.
상기 상부코일패턴형성층(100)은 비자성체로 형성되며, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 비아홀(110)을 통해 연결되는 다수의 코일 패턴(120)이 형성되게 된다.
그리고, 상기 상부코일패턴형성층의 하측에 통공층(200)을 위치시키되, 두 개를 중앙코어층을 사이에 두고, 양측에 각각 수평하게 형성하게 된다.
이때, 상기 비아홀(110)의 위치와 수직으로 보았을 때, 동일한 크기의 비아홀(210)이 다수 형성되게 된다.
이때, 상기 통공층 사이에 코어 재질로 중앙코어층(300)을 형성하게 되는 것이다.
그리고, 하부코일패턴형성층(400)을 상기 통공층과 중앙코어층의 하측에 위치시키며, 비자성체로 형성시키게 된다.
그리고, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 다수의 비아홀(410)을 통해 연결되는 다수의 코일 패턴(420)이 형성되게 된다.
상기와 같은 구성을 통해 상부코일패턴형성층(100)의 코일 패턴은 통공층(200)에 형성된 비아홀과 하측의 하부코일패턴형성층(400)에 형성된 비아홀과 연결되어 하부에 형성된 코일 패턴과 3차원적 코일 형상을 제공하게 되는 것이다.
한편, 발명에서 설명하고 있는 자성체로는 Ni-Fe계의 퍼멀로이(pemalloy)를 사용하게 된다.
상기한 1실시예의 경우에는 AC 검출시 사용되며, 이는 원가 절감(경제성) 효과도 부수적으로 제공할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제 2실시예에 따른 다층 피시비 코어 구조를 이용한 플럭스 게이트 방식의 전압 및 전류 복합 감지장치의 피시비코어구조형회로블럭의 각 층이 적층되는 것을 도시한 사시도이며, 도 7은 적층된 예시도이다.
도 8 내지 도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 피시비코어구조형회로블럭의 각 층이 적층된 후의 평면도이다.
도 6 내지 도 9에 도시한 바와 같이, 제 2 실시예에 따른 피시비코어구조형회로블럭은, 최상부외측용코일패턴형성층(500)과; 상부코일패턴형성층(100)과, 통공층(200)과, 중앙코어층(300)과, 하부코일패턴형성층(400)을 포함하는 내부코어부(1000)와; 최하부외측용코일패턴형성층(600);을 포함하여 구성하게 된다.
상기 최상부외측용코일패턴형성층(500)과 최하부외측용코일패턴형성층(600)의 사이에 내부코어부(1000)가 형성되게 된다.
좀 더 구체적으로 설명하자면, 상기 최상부외측용코일패턴형성층(500)은 비자성체로 형성되며, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 외측비아홀(510)을 통해 연결되는 다수의 외측용 코일 패턴(520)이 형성되게 된다.
또한, 상기 최하부외측용코일패턴형성층(600)도 마찬가지로 비자성체로 형성되며, 상기 내부코어부의 하측에 위치하게 배치하게 된다.
그리고, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 외측비아홀(610)을 통해 연결되는 다수의 외측용 코일 패턴(620)을 형성하게 된다.
이때, 내부코어부의 경우에는 제 1실시예와 마찬가지로 상부코일패턴형성층(100)과, 통공층(200)과, 중앙코어층(300)과, 하부코일패턴형성층(400)을 포함하여 구성하게 되는데, 제 1실시예와의 차이점은 상기 최상부외측용코일패턴형성층(500)과 최하부외측용코일패턴형성층(600)에 형성된 외측비아홀과 연결시키기 위한 외측비아홀을 수직 방향으로 동일한 위치에 비아홀을 형성하게 된다는 것이다.
구체적으로, 상기 상부코일패턴형성층(100)은 상기 최상부외측용코일패턴형성층의 하측에 위치하며, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 비아홀(110)을 통해 연결되는 다수의 코일 패턴(120)이 형성되며, 상기 최상부외측용코일패턴형성층에 형성된 외측비아홀의 수직 방향 위치에 동일한 크기의 외측비아홀(130)이 다수 형성되는 것이다.
또한, 상기 통공층(200)은 상부코일패턴형성층의 하측에 위치하여 중앙코어층을 사이에 두고, 양측에 각각 수평하게 형성되며, 상기 비아홀(110)과 외측비아홀(130)의 수직 위치에 동일한 크기의 비아홀(210)과 외측비아홀(220)이 다수 형성되는 것이다.
또한, 상기 하부코일패턴형성층(400)은 상기 통공층과 중앙코어층의 하측에 위치하며, 비자성체로 형성되되, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 다수의 비아홀(410)을 통해 연결되는 다수의 코일 패턴(420)이 형성되어 있으며, 상기 외측비아홀(130)의 수직 위치에 동일한 크기의 외측비아홀(430)이 다수 형성되는 것이다.
이때, 다층 피시비 코어 구조를 가지는 피시비코어구조형회로블럭(3000)은 플럭스 게이트 방식의 직류 및 교류 검출 기능을 수행하기 위하여 상기 내부코어부를 적어도 두 개 이상을 적층하게 되는 것이다.
따라서, 플럭스 게이트 방식의 다층 피시비 코어 구조를 가지도록 하여 직류 및 교류를 검출할 수 있게 되는 것이다.
한편, 부가적인 양상에 따라 상기 본 발명의 적층 구조를 가지는 피시비코어구조형회로블럭(3000)은 중앙에 전선이 통과할 수 있는 중앙통과공이 형성되어 있는 원형, 삼각형, 사각형, 다각형 형상 중 어느 하나의 형상을 가지고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 실시예에서는 사각형을 구성하였다.
즉, 전류 검출 동작을 수행하기 위하여 전선을 통과시키기 위한 형상을 가지고 있어야 하므로 중앙에 전선이 통과할 수 있는 중앙통과공이 형성되어 있는 원형, 삼각형, 사각형, 다각형 형상을 가질 수도 있다.
상기 다각형 형상은 예를 들어, 마름모꼴, 육각형, 팔각형 등 중앙에 중앙통과공이 형성되어 있으면 어느 형상이라도 상관없을 것이며, 전선을 통과시킬 수 있는 어느 형상을 가지고 있더라도 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.
도 10은 본 발명의 제 2실시예에 따른 다층 피시비 코어 구조를 이용한 플럭스 게이트 방식의 전압 및 전류 복합 감지장치에 구성되는 피시비코어구조형회로블럭이 사각 형상을 이루는 것을 나타낸 사시도이며, 도 11은 삼각 형상을 이루는 것을 나타낸 사시도이다.
도 4 내지 도 9의 경우에는 도 12의 어느 일면의 일부를 절단한 도면을 나타낸 것으로서, 전선의 전류를 검출하기 위하여 중앙 부위에 중앙통과공이 형성되어 있게 되며, 도 10과 같이, 중앙통과공이 형성된 사각형상, 도 11과 같이, 중앙통과공이 형성된 삼각형상을 가지게 되는 것이다.
종래의 코일 방식의 전류 검출의 경우에는 권선기를 사용하여 코일을 감게 되므로 간격 불균형, 크로스 발생 등으로 인하여 특성이 변화할 수밖에 없었다.
그러나, 도 12에 도시한 바와 같이, 본 발명의 경우에는 일정한 간격을 유지하면서 패턴이 형성되게 되므로 패턴들의 전체적인 형상이 코일을 감은 형상을 가지고 있게 되므로 양산시에 균일한 특성을 제공할 수 있게 된다.
즉, 권선기나 수작업으로 코일을 감게 되면, 코일간의 간격이 일정하기 않을 수 있으며, 코일들이 뭉쳐있는 경우도 발생할 수 있으며, 특히 원형 이외의 형상에서도는 일정 간격을 유지하기가 힘들어지게 된다.
예를 들어, 권선기를 사용할 경우에는 원형 형태의 검출소자만 가능하지만, 타원형, 각진 모서리가 있는 사각형, 삼각형 등의 형태에서는 간격이 불균형할 수밖에 없어서 균일한 특성을 제공할 수가 없다.
또한, 산업 구조가 나날이 발전하면서 산업기계들의 구조가 다양한 형태로 변경되고 있다.
예를 들어, 태양광 인버터 내에 구성되는 전류 검출소자의 경우에는 원형이 부적합하다.
그러나, 본 발명의 경우에는 어떠한 산업 기계 구조에도 다양한 형상 적용이 가능하되, 제조 원가는 상승하지 않으면서 기존 산업 기계 구조와의 접목력이 탁월해지는 효과를 발휘한다.
즉, 사람의 개입이 없으며, 기계적 에러가 없으므로 균일한 품질을 제공하면서도 사이즈도 초소형화가 가능하며, 다양한 형태의 검출 소자를 제공할 수 있다는 상승 효과를 발휘하게 되는 것이다.
한편, 도 12의 경우에는 사각형 형상의 검출소자에서 어느 한 영역을 절단한 사시도이며, 절단한 사시도를 다시 분해한 사시도를 나타낸 것으로서, 도 4 내지 도 9를 통해 구체적으로 도시하였다.
지금까지 설명한 상기 제 2실시예의 경우에는 AC-CT 기능 및 DC-CT의 기능을 수행하게 된다.
즉, 복합 측정이 가능한 효과를 제공하게 된다.
상기와 같은 구성을 통해, 다층 피시비 코어 구조를 가지는 전류 검출 소자를 이용하여 전류값 검출 및 전류 검출 소자를 이용한 전류값과 고정 저항값을 이용하여 전압값 검출을 복합적으로 수행할 수 있는 전압 및 전류 복합 감지장치를 제공함으로써, 고압에서 전류 측정뿐만 아니라, 전압 측정까지 동시에 수행할 수 있는 효과를 제공하게 된다.
상기와 같은 내용의 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시된 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.
100 : 상부코일패턴형성층
200 : 통공층
300 : 중앙코어층
400 : 하부코일패턴형성층
500 : 최상부외측용코일패턴형성층
600 : 최하부외측용코일패턴형성층
3000 : 피시비코어구조형회로블럭
4000 : 전류출력부
5500 : 전압출력부

Claims (4)

  1. 다층 피시비 코어 구조를 이용한 플럭스 게이트 방식의 전압 및 전류 복합 감지장치에 있어서,
    본체케이스(7000)와,
    비자성체로 형성되며, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 외측비아홀(510)을 통해 연결되는 다수의 외측용 코일 패턴(520)이 형성되는 최상부외측용코일패턴형성층(500)과;
    비자성체로 형성되며, 상기 최상부외측용코일패턴형성층의 하측에 위치하며, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 비아홀(110)을 통해 연결되는 다수의 코일 패턴(120)이 형성되며, 상기 외측비아홀의 위치에 동일한 크기의 외측비아홀(130)이 다수 형성되는 상부코일패턴형성층(100)과,
    상기 상부코일패턴형성층의 하측에 위치하여 중앙코어층을 사이에 두고, 양측에 각각 수평하게 형성되며, 상기 비아홀(110)과 외측비아홀(130)의 위치에 동일한 크기의 비아홀(210)과 외측비아홀(220)이 다수 형성되는 통공층(200)과,
    상기 통공층 사이에 코어 재질로 형성되는 중앙코어층(300)과,
    상기 통공층과 중앙코어층의 하측에 위치하며, 비자성체로 형성되되, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 다수의 비아홀(410)을 통해 연결되는 다수의 코일 패턴(420)이 형성되어 있으며, 상기 외측비아홀(130)의 위치에 동일한 크기의 외측비아홀(430)이 다수 형성되는 하부코일패턴형성층(400)을 포함하는 내부코어부(1000)와;
    비자성체로 형성되며, 상기 내부코어부의 하측에 위치하며, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 외측비아홀(610)을 통해 연결되는 다수의 외측용 코일 패턴(620)이 형성되는 최하부외측용코일패턴형성층(600);을 포함하여 구성되되,
    중앙에 통공홀(80)이 형성되는 형태를 취하고, 코일 패턴은 통공홀의 둘레를 따라 형성되어 상기 통공홀에 전류를 검출하고자 하는 전선(70)들을 관통시키는 피시비코어구조형회로블럭(3000)이,
    상기 본체케이스의 일측에 형성되어 있으며, 피시비코어구조형회로블럭에 의해 검출된 전류값을 획득하기 위한 전류출력부(4000);를 포함하여 구성되는 피시비코어구조전류검출부(4500)와,
    상기 피시비코어구조형회로블럭이 본체케이스의 타측에 형성되어 있으며, 피시비코어구조형회로블럭에 특정 내압을 가지는 다수의 고정 저항(5000);이 연결되어 있으며, 상기 피시비코어구조형회로블럭에 의해 검출된 전압값을 획득하기 위한 전압출력부(5500);를 포함하여 구성되는 피시비코어구조전압검출부(6000),를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다층 피시비 코어 구조를 이용한 플럭스 게이트 방식의 전압 및 전류 복합 감지장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 내부코어부를 적어도 두 개 이상을 적층하여 플럭스 게이트 방식의 직류 및 교류의 전압과 전류 검출을 수행하는 것을 특징으로 하는 다층 피시비 코어 구조를 이용한 플럭스 게이트 방식의 전압 및 전류 복합 감지장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 피시비코어구조형회로블럭(3000)은,
    중앙에 전선이 통과할 수 있는 통공홀(80)이 형성되어 있는 원형, 타원형, 다각형 형상 중 어느 하나의 형상을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 다층 피시비 코어 구조를 이용한 플럭스 게이트 방식의 전압 및 전류 복합 감지장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    피시비코어구조전압검출부(6000)는,
    피시비코어구조형회로블럭에 의해 측정되는 전류값과 다수의 고정 저항값을 이용하여 전압값을 검출하는 것을 특징으로 하는 다층 피시비 코어 구조를 이용한 플럭스 게이트 방식의 전압 및 전류 복합 감지장치.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020045890A1 (ko) * 2018-08-28 2020-03-05 주식회사 코본테크 차단기에 적용되는 독립형 순시 전류 검출용 피시비 ct소자
KR102145827B1 (ko) * 2020-02-26 2020-08-19 동아전기공업 주식회사 케이스형 zct 조립모듈
KR102239126B1 (ko) * 2019-11-19 2021-04-12 한양대학교 산학협력단 전류 검출이 가능한 적층형 회로 구조체
KR20220085529A (ko) * 2020-12-15 2022-06-22 한양대학교 산학협력단 전류 검출이 가능한 회로 구조체

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002286763A (ja) * 2001-03-28 2002-10-03 Nissin Electric Co Ltd 複合型電流検出器
US6536123B2 (en) * 2000-10-16 2003-03-25 Sensation, Inc. Three-axis magnetic sensor, an omnidirectional magnetic sensor and an azimuth measuring method using the same
KR20040050128A (ko) * 2002-12-09 2004-06-16 주식회사 씨앤케이 다층 pcb 제조공법을 이용한 자기임피던스센서
KR20070029239A (ko) * 2004-07-14 2007-03-13 (주)에이티에스네트웍스 직류 전류 센서
JP4959622B2 (ja) * 2008-04-16 2012-06-27 三菱電機株式会社 電流センサ
KR101557750B1 (ko) * 2011-06-10 2015-10-06 가부시키가이샤 세이덴 세이사꾸쇼 고주파 변압기
JP5815353B2 (ja) * 2011-09-28 2015-11-17 株式会社フジクラ コイル配線素子およびコイル配線素子の製造方法
KR20160004979A (ko) * 2015-12-16 2016-01-13 삼성전기주식회사 직교형 플럭스게이트 센서

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6536123B2 (en) * 2000-10-16 2003-03-25 Sensation, Inc. Three-axis magnetic sensor, an omnidirectional magnetic sensor and an azimuth measuring method using the same
JP2002286763A (ja) * 2001-03-28 2002-10-03 Nissin Electric Co Ltd 複合型電流検出器
KR20040050128A (ko) * 2002-12-09 2004-06-16 주식회사 씨앤케이 다층 pcb 제조공법을 이용한 자기임피던스센서
KR20070029239A (ko) * 2004-07-14 2007-03-13 (주)에이티에스네트웍스 직류 전류 센서
JP4959622B2 (ja) * 2008-04-16 2012-06-27 三菱電機株式会社 電流センサ
KR101557750B1 (ko) * 2011-06-10 2015-10-06 가부시키가이샤 세이덴 세이사꾸쇼 고주파 변압기
JP5815353B2 (ja) * 2011-09-28 2015-11-17 株式会社フジクラ コイル配線素子およびコイル配線素子の製造方法
KR20160004979A (ko) * 2015-12-16 2016-01-13 삼성전기주식회사 직교형 플럭스게이트 센서

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020045890A1 (ko) * 2018-08-28 2020-03-05 주식회사 코본테크 차단기에 적용되는 독립형 순시 전류 검출용 피시비 ct소자
KR102239126B1 (ko) * 2019-11-19 2021-04-12 한양대학교 산학협력단 전류 검출이 가능한 적층형 회로 구조체
WO2021100965A1 (ko) * 2019-11-19 2021-05-27 한양대학교 산학협력단 전류 검출이 가능한 적층형 회로 구조체
KR102145827B1 (ko) * 2020-02-26 2020-08-19 동아전기공업 주식회사 케이스형 zct 조립모듈
KR20220085529A (ko) * 2020-12-15 2022-06-22 한양대학교 산학협력단 전류 검출이 가능한 회로 구조체
KR102470633B1 (ko) * 2020-12-15 2022-11-25 한양대학교 산학협력단 전류 검출이 가능한 회로 구조체

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