KR102274949B1 - Electromagnetic coil system having a triangular structure - Google Patents

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KR102274949B1
KR102274949B1 KR1020200003147A KR20200003147A KR102274949B1 KR 102274949 B1 KR102274949 B1 KR 102274949B1 KR 1020200003147 A KR1020200003147 A KR 1020200003147A KR 20200003147 A KR20200003147 A KR 20200003147A KR 102274949 B1 KR102274949 B1 KR 102274949B1
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Abstract

The present invention relates to an electromagnetic coil system having a triangular structure, and more particularly, to an electromagnetic coil system having a triangular structure in which the same three circular coils are arranged in a triangular shape to form a structure with a small number of electromagnetic coils compared to the conventional electromagnetic coil system, so that a space for controlling a magnetic robot is reduced, and efficiency of power is increased. To this end, the electromagnetic coil system having a triangular structure of the present invention includes: a coil unit formed therein with a working area and having a first coil, a second coil, and a third coil arranged in a triangular shape; the magnetic robot provided in the control space to have movements controlled by a magnetic field of the coil unit; and a power supply unit for supplying a current value having the same current direction to the coil unit.

Description

삼각형 구조를 갖는 전자기 코일 시스템 {Electromagnetic coil system having a triangular structure}Electromagnetic coil system having a triangular structure

본 발명은 삼각형 구조를 갖는 전자기 코일 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 동일한 3개의 원형 코일을 삼각형상으로 배치하여, 종래의 전자기 코일 시스템에 비해 적은 수의 전자기 코일 구조로 형성하여, 자기로봇이 제어되는 공간을 줄이고, 전력의 효율성을 높일 수 있도록 하는 삼각형 구조를 갖는 전자기 코일 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an electromagnetic coil system having a triangular structure, and more particularly, by arranging the same three circular coils in a triangular shape to form a smaller number of electromagnetic coil structures compared to the conventional electromagnetic coil system, the magnetic robot It relates to an electromagnetic coil system having a triangular structure that can reduce a controlled space and increase power efficiency.

전자기 코일은 자기장을 제어하기 어려운 영구자석과는 달리 코일에 입력되Unlike permanent magnets, which are difficult to control magnetic fields, electromagnetic coils

는 전류를 조절하여 내부에 생성되는 자기장을 편리하게 제어할 수 있으므로 모터,can conveniently control the magnetic field generated inside by adjusting the current, so the motor,

발전기, 전자기 액추에이터 등 다양한 장치에서 널리 사용되고 있다.It is widely used in various devices such as generators and electromagnetic actuators.

특히, 전자기 액추에이터와 같이 자기장을 사용하여 기기의 다양한 역학적In particular, the use of magnetic fields, such as electromagnetic actuators, can be used to

움직임을 생성하는 경우, 여러 가지형태의 자기장 생성이 요구되므로 일반적으로When generating motion, it is generally necessary to generate various types of magnetic fields.

다수의 전자기 코일의 조합을 갖는다.It has a combination of multiple electromagnetic coils.

한편, 전자기 코일이 사용되는 장치의 소형화 또는 고효율화를 위해서는 구On the other hand, in order to miniaturize or to increase the efficiency of the device using the electromagnetic coil,

조적, 전자기적으로 효과적인 전자기 코일의 개발이 요구된다. 기존에는 다양한 형태의 자기장을 생성하기 위해 서로 다른 코일을 이용하고 있다.The development of an electromagnetically effective electromagnetic coil is required. Conventionally, different coils are used to generate various types of magnetic fields.

예를 들면, 헬름홀츠 코일(Helmholtz coil) 또는 유니폼 새들 코일(UniformFor example, Helmholtz coil or Uniform Saddle coil (Uniform)

saddle coil)은 내부에 축방향 균일 자기장을 생성할 수 있고, 맥스웰코일(MaxwellThe saddle coil can create an axial uniform magnetic field inside, and the Maxwell coil

coil) 또는 그래디언트 새들 코일(Gradient saddle coil)은 내부에 축방향 경사 자coil) or a gradient saddle coil inside an axial sloper

기장을 생성할 수 있고, 고레이 코일(Golay coil)은 내부에 횡방향 경사 자기장을A magnetic field can be generated, and a Golay coil generates a transverse gradient magnetic field therein.

생성할수 있다.can create

다시 말해, 종래의 전자기 코일은 하나의 코일로 한 종류의 자기장만 생성할In other words, the conventional electromagnetic coil can generate only one kind of magnetic field with one coil.

수 있는 것이며, 이에 따라 여러 종류의 자기장을 필요로 하는 장치에서는 필요한 자기장의 종류만큼 전자기 코일의 수가 늘어나야 한다. 이 경우 장치는 더 복잡해지고 크기도 더 커지게 되는 문제가 발생될 수 있다.Therefore, in a device that requires several types of magnetic fields, the number of electromagnetic coils should increase as much as the required types of magnetic fields. In this case, a problem in that the device becomes more complex and has a larger size may occur.

아울러, 자기장의 세기는 전자기 코일의 반경에 반비례하며 전류의 세기에는 비례하고, 전자기 코일의 소모 전력은 전자기 코일의 반경에 비례하는 것을 고려할때, 상기 문제점은 장치의 자기장 생성 효율도 급격히 떨어뜨릴 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 원통(실린더) 상에 장착이 가능한 구조의 전자기 코일을 다수 개발함으로써 각종 장치에 적용하기에 구조적으로 효과적인 방법을 개발한 사례도 있으나, 이 경우 역시 필요한 자기장의 종류만큼 전자기 코일의 수를 늘려야 하는 한계가 있다.In addition, considering that the strength of the magnetic field is inversely proportional to the radius of the electromagnetic coil and proportional to the strength of the current, and the power consumption of the electromagnetic coil is proportional to the radius of the electromagnetic coil, the above problem can also sharply decrease the magnetic field generation efficiency of the device. have. In order to solve this problem, there is a case of developing a structurally effective method for applying to various devices by developing a large number of electromagnetic coils having a structure that can be mounted on a cylinder (cylinder). There is a limit to increase the number of coils.

또한, 코일의 구조로 인한 기하학적인 문제로 인하여 전자기 코일을 이용해In addition, due to the geometrical problems caused by the structure of the coil,

제어할 수 있는 범위가 작아지게 되고, 저항, 반지름 및 인덕턴스 등 코일의 상태값이 달라지게 되어 각각의 코일마다 다른 파워서플라이를 이용해야 하는 번거로움 이 있었다.The controllable range becomes smaller, and the state values of the coils such as resistance, radius, and inductance change, so it is inconvenient to use a different power supply for each coil.

이와 같은 문제를 해결하기 위해 등록특허공보 10-1450091(이하, 선행문헌 1이라 함.)에서는 코일의 권선 중심축이 X축 상에 놓인 한 쌍의 X축 헬름홀쯔 코일; 코일의 권선 중심축이 Y축 상에 놓인 한 쌍의 Y축 헬름홀쯔 코일; 작업 공간 상에서 마이크로 로봇의 위치 및 방향을 감지하는 위치인식시스템; 상기 위치인식시스템에서 얻은 마이크로 로봇의 움직임 정보와 기입력된 마이크로 로봇의 경로 정보를 기반으로 마이크로 로봇의 움직임을 제어하기 위해 X축 헬름홀쯔 코일 또는 Y축 헬름홀쯔 코일에 흐르는 전류공급량을 제어하는 제어부; 및 상기 제어부의 전류 제어 명령에 응답하여 각각의 헬름홀쯔 코일에해당 전류를 공급하는 전류증폭부를 포함하며, 상기 한 쌍의 X축 헬름홀쯔 코일은 서로 대향하여 배치되고, 상기한 쌍의 Y축 헬름홀쯔 코일은 서로 대향하여 배치되며, X축 헬름홀쯔 코일과 Y축 헬름홀쯔 코일은 수직으로 교차하여 설치됨으로써 상기 마이크로 로봇의 작업 공간을 형성하여 기존의 전자기 코일 시스템에 비해 더 적은 수의 전자기 코일 구조를 가지는 마이크로 로봇의 구동 제어를 위한 전자기 코일 시스템이 기재되어 있다.In order to solve this problem, in Patent Publication No. 10-1450091 (hereinafter referred to as Prior Document 1), a pair of X-axis Helmholtz coils in which the central axis of the winding of the coil is placed on the X-axis; a pair of Y-axis Helmholtz coils in which the winding central axis of the coil lies on the Y-axis; a position recognition system that detects the position and direction of the micro-robot on the work space; A control unit that controls the amount of current supplied to the X-axis Helmholtz coil or the Y-axis Helmholtz coil to control the movement of the micro-robot based on the micro-robot movement information obtained from the position recognition system and the entered micro-robot path information ; and a current amplifier for supplying a corresponding current to each Helmholtz coil in response to a current control command from the controller, wherein the pair of X-axis Helmholtz coils are disposed to face each other, and the pair of Y-axis Helms The Holtz coils are disposed to face each other, and the X-axis Helmholtz coil and the Y-axis Helmholtz coil are vertically intersected to form a working space of the micro-robot, so that the number of electromagnetic coils is smaller than that of the existing electromagnetic coil system. An electromagnetic coil system for driving control of a microrobot having a

그러나, 선행문헌 1의 전자기 코일 시스템의 경우, 최소 4개의 코일로 구성되는 바, 이보다 더 코일의 수를 더 적게 하여 공간의 효율성 및 소모전력 감소의 효과를 가지도록 하는 전자기 코일 시스템 개발에 대한 요구가 높아지고 있는 실정이다.However, in the case of the electromagnetic coil system of Prior Document 1, since it is composed of at least four coils, the demand for the development of an electromagnetic coil system that has the effect of reducing space efficiency and power consumption by reducing the number of coils further than this is on the rise.

KRUS 10-145009110-1450091 B1B1

본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 3개의 동일한 원형 코일을 삼각형상으로 배치하여 자기로봇을 제어할 수 있는 전자기 코일 시스템을 구현하여 종래의 전자기 코일 시스템에 비해 컴팩트한 사이즈를 가지도록 함으로써, 자기로봇 제어 공간이 최소화 되도록 하면서 공간의 효율성을 높이도록 하는 삼각형 구조를 갖는 전자기 코일 시스템을 제공하는데 있다.The present invention has been devised to solve the above-mentioned problems, and its object is to implement an electromagnetic coil system capable of controlling a magnetic robot by arranging three identical circular coils in a triangular shape to be applied to the conventional electromagnetic coil system. An object of the present invention is to provide an electromagnetic coil system having a triangular structure that increases the efficiency of the space while minimizing the space for controlling the magnetic robot by having a compact size.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 삼각형 구조를 갖는 전자기 코일 시스템은 내부에 제어공간(working area)이 형성되며, 제1코일과 제2코일 및 제3코일이 삼각형상으로 배치되어 구성되는 코일부와, 상기 제어공간에 구비되어 상기 코일부의 자기장에 의해 움직임이 제어되는 자기로봇 및 상기 코일부에 동일한 전류 방향을 갖는 전류 값을 공급하는 전원공급부를 포함하는 것을 특징으로 하였다.In order to achieve the above object, in the electromagnetic coil system having a triangular structure of the present invention, a working area is formed therein, and the first coil, the second coil, and the third coil are arranged in a triangular shape. It characterized in that it includes a part, a magnetic robot provided in the control space, the movement of which is controlled by the magnetic field of the coil part, and a power supply part supplying a current value having the same current direction to the coil part.

또한, 상기 제1코일과 상기 제2코일 및 상기 제3코일은 전자기장을 생성하여, 상기 코일부의 제어공간에 구비되는 자기로봇의 모션을 제어하도록 구성되고, 각각의 반지름 및 권취되는 코일수가 서로 동일하게 이루어지는 것을 특징으로 하였다.In addition, the first coil, the second coil, and the third coil are configured to generate an electromagnetic field to control the motion of the magnetic robot provided in the control space of the coil unit, and each radius and the number of coils to be wound are mutually exclusive. It was characterized in that it was made in the same way.

또한, 상기 전원공급부는 제어페널과 연결되어 상기 제1코일과 상기 제2코일 및 상기 제3코일에 전가되는 전류를 동시에 조절할 수 있도록 이루어지는 것을 특징으로 하였다.In addition, the power supply unit is connected to the control panel, characterized in that the first coil, the second coil and the current applied to the third coil can be adjusted at the same time.

또한, 상기 자기로봇은 원기둥 형상의 네오디움 자석으로 구성되어 상기 코일부의 전자기장에 의해 구동되도록 이루어지는 것을 특징으로 하였다.In addition, the magnetic robot is composed of a cylindrical neodium magnet, characterized in that it is made to be driven by the electromagnetic field of the coil unit.

또한, 상기 코일부의 입력 전류의 구속 방정식은 In addition, the constraint equation of the input current of the coil unit is

Figure 112020002534695-pat00001
Figure 112020002534695-pat00001

인 것을 특징으로 하였다.was characterized as being

본 발명의 삼각형 구조를 갖는 전자기 코일에 의하면, 3개의 동일한 코일을 이용하여 전자기 코일 시스템을 구성함에 따라, 종래의 전자기 코일 시스템에 비해 자기장을 발생시키는데 필요한 전력의 소비가 감소되도록 하는 효과가 있다.According to the electromagnetic coil having the triangular structure of the present invention, as the electromagnetic coil system is configured using three identical coils, there is an effect that the consumption of power required to generate a magnetic field is reduced compared to the conventional electromagnetic coil system.

또한, 전자기 코일 시스템이 3개의 코일 제어에 의해 구동되도록 함으로써, 4개 이상의 코일이 구비 되었던 종래의 전자기 코일 시스템에 비해 제어가 용이하고, 자기로봇의 제어 공간을 최소화 함으로써, 공간의 효율성을 높이는 효과가 있다.In addition, by allowing the electromagnetic coil system to be driven by the control of three coils, it is easier to control compared to the conventional electromagnetic coil system having four or more coils, and by minimizing the control space of the magnetic robot, the effect of increasing the efficiency of the space there is

도 1은 본 발명의 코일부의 사시도
도 2는 본 발명의 전자기 코일 시스템의 기하학적 특성을 xy평면에 나타낸 도면
도 3은 다른 조건의 α 및

Figure 112020002534695-pat00002
에 대한 코일부의 자기장 (
Figure 112020002534695-pat00003
) 및 자기력 (F')의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면
도 4a는 본 발명의 전자기 코일 시스템의 프로토 타입을 나타낸 도면
도 4b는 점성 실리콘 오일로 채워진 2D 패트리 접시에 장착된 프로토 타입의 자기로봇을 나타낸 도면
도 5는 추진 및 정렬 방향의 조건에서 자기로봇의 병진 운동 중복 이미지를 나타낸 도면1 is a perspective view of a coil part of the present invention;
2 is a view showing the geometric characteristics of the electromagnetic coil system of the present invention in the xy plane.
3 shows α and
Figure 112020002534695-pat00002
The magnetic field of the coil for
Figure 112020002534695-pat00003
) and a diagram showing the simulation results of magnetic force (F')
Figure 4a is a diagram showing a prototype of the electromagnetic coil system of the present invention;
Figure 4b shows a prototype magnetic robot mounted on a 2D Petri dish filled with viscous silicone oil.
5 is a view showing an overlapping image of the translational motion of the magnetic robot under the conditions of propulsion and alignment

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventor may properly define the concepts of the terms to best describe his invention. Based on the principle, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Accordingly, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical spirit of the present invention, so various equivalents that can be substituted for them at the time of the present application It should be understood that there may be variations and examples.

이하, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항 즉 통상의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.Hereinafter, prior to the description with reference to the drawings, it is not shown or specifically described for the known configurations that are not necessary to reveal the gist of the present invention, that is, those skilled in the art that can be added obviously by those skilled in the art. reveal the sound

본 발명의 삼각형 구조를 갖는 전자기 코일 시스템(이하, 전자기 코일 시스템이라 함.)은 내부에 제어공간(working area)이 형성되는 코일부(100)와, 상기 제어공간에 구비되어 상기 코일부(100)의 자기장에 의해 움직임이 제어되는 자기로봇(magnetic robot)과, 상기 코일부(100)에 동일한 전류 방향을 갖는 전류 값을 공급하는 전원공급부(미도시)를 포함한다.The electromagnetic coil system (hereinafter, referred to as an electromagnetic coil system) having a triangular structure according to the present invention includes a coil unit 100 having a working area formed therein, and a coil unit 100 provided in the control space. ) includes a magnetic robot whose movement is controlled by a magnetic field, and a power supply unit (not shown) for supplying a current value having the same current direction to the coil unit 100 .

상기 코일부(100)는 서로 동일한 형상으로 이루어지는 제1코일(110)과 제2코일(120) 및 제3코일(130)을 포함하며 각각의 코일은 도 1에 도시된 바와 같이 정삼각형상으로 배치된다.The coil unit 100 includes a first coil 110 , a second coil 120 , and a third coil 130 having the same shape as each other, and each coil is arranged in an equilateral triangle shape as shown in FIG. 1 . do.

이때 상기 제1,2,3코일(110,120,130)은 도 1과 같이 각각의 배치가 한정되는 것은 아니며, 상기 제1,2,3코일(110,120,130)이 삼각형상으로 배치되어 코일부를 형성하는 범위 내에서, 상기 제1,2,3코일의 배치는 자유롭게 구현될 수 있다.At this time, the arrangement of the first, second, and third coils 110, 120, and 130 is not limited as shown in FIG. 1, and the first, second, and third coils 110, 120, and 130 are arranged in a triangular shape to form a coil unit. , the arrangement of the first, second, and third coils can be freely implemented.

이와 같은 상기 제1,2,3코일(110,120,130)은 전자기장을 생성하여, 상기 코일부(100) 내부의 제어공간에 구비되는 자기로봇의 모션을 제어하도록 구성되며, 반지름 및 코일의 권취수가 서로 동일하게 이루어지고, 상호 동일한 방향의 전류가 인가되도록 하는 것이 바람직하다.The first, second, and third coils 110 , 120 and 130 are configured to generate an electromagnetic field to control the motion of the magnetic robot provided in the control space inside the coil unit 100 , and the radius and number of turns of the coil are the same. It is preferable that currents in the same direction are applied to each other.

이와 같이 상기 제1,2,3코일의 삼각배치에 의해 상기 코일부가 삼각형상으로 형성됨에 따라, 상기 코일부의 내부에는 균일 자기장이 형성되는 제어공간이 형성되고, 이러한 제어공간에 상기 자기로봇이 구비되도록 이루어진다.As the coil unit is formed in a triangular shape by the triangular arrangement of the first, second, and third coils as described above, a control space in which a uniform magnetic field is formed is formed inside the coil unit, and the magnetic robot is installed in this control space. made to be available.

또한, 제어공간에 구비되는 상기 자기로봇은 원기둥 형상의 네오디움 자석으로 구성되어 상기 코일부의 전자기장에 의해 구동되도록 이루어진다.In addition, the magnetic robot provided in the control space is configured to be driven by the electromagnetic field of the coil unit is composed of a cylindrical neodymium magnet.

상기 전원공급부는 상기 제1,2,3코일(110,120,130)에 전류를 공급하는 제어페널(미도시)과 연결되어, 상기 제1,2,3코일(110,120,130)에 전가되는 전류를 동시에 조절할 수 있도록 이루어진다.The power supply unit is connected to a control panel (not shown) for supplying current to the first, second, and third coils 110, 120, and 130 so as to simultaneously control the current applied to the first, second, and third coils 110, 120, and 130. is done

이하에서는 본 발명의 삼각형 구조를 갖는 코일 시스템에 의해 자기로봇이 제어되는 것에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, the control of the magnetic robot by the coil system having a triangular structure of the present invention will be described.

이하의 수학식 및 도면에 사용되는 아래첨자 TEC는 Traid of Electromagnetic Coils의 약자로써, 본원발명의 코일부(10)를 의미하는 것이다.The subscript TEC used in the following equations and drawings is an abbreviation of Traid of Electromagnetic Coils, which means the coil unit 10 of the present invention.

도 2는 본 발명의 전자기 코일 시스템의 기하학적 특성을 xy평면에 나타낸 것이다.Figure 2 shows the geometrical characteristics of the electromagnetic coil system of the present invention in the xy plane.

일반적으로 자기장에서 자기로봇에 작용하는 자기 토크(T) 및 힘(F)은 각각 다음의 수학식 1 및 수학식 2로 표현될 수 있다.In general, the magnetic torque (T) and the force (F) acting on the magnetic robot in a magnetic field can be expressed by the following Equations 1 and 2, respectively.

Figure 112020002534695-pat00004
Figure 112020002534695-pat00004

Figure 112020002534695-pat00005
Figure 112020002534695-pat00005

여기서, ∇은 나블라(nabla:미분연산자)이고, m은 자기로봇의 자기모멘트이고, B는 외부자기장이며,

Figure 112020002534695-pat00006
는 각 공간 좌표 벡터 x에 대한 B(외부자기장)의 야코비안 행렬(Jacobian Matrix)이고, where ∇ is nabla (differential operator), m is the magnetic moment of the magnetic robot, B is the external magnetic field ,
Figure 112020002534695-pat00006
is the Jacobian matrix of B (external magnetic field) for each spatial coordinate vector x,

이때, 본 발명의 전자기 코일 시스템에서 생성되는 총 자기장은 제1코일(110)과 제2코일(120) 및 제3코일(130)이 독립적으로 만들어 내는 자기장의 합으로 볼 수 있다.In this case, the total magnetic field generated in the electromagnetic coil system of the present invention can be viewed as the sum of the magnetic fields independently generated by the first coil 110 , the second coil 120 , and the third coil 130 .

도 2에서, 전자기 코일 시스템의 축과 근접한

Figure 112020002534695-pat00007
의 위치에서, 전자기 코일 시스템의 k번째 코일이 생성하는 자기장은 다음의 수학식 3으로 표현될 수 있다.In Figure 2, close to the axis of the electromagnetic coil system
Figure 112020002534695-pat00007
At the position of , the magnetic field generated by the k- th coil of the electromagnetic coil system can be expressed by Equation 3 below.

Figure 112020002534695-pat00008
Figure 112020002534695-pat00008

여기서

Figure 112020002534695-pat00009
는 진공에서의 투자율이고 ,
Figure 112020002534695-pat00010
,
Figure 112020002534695-pat00011
,
Figure 112020002534695-pat00012
, 및
Figure 112020002534695-pat00013
는 각각
Figure 112020002534695-pat00014
의 현재방향의 구성요소와 x,y 및 z 방향의 구성요소이며, R과 N은 각각 제1,2,3코일(110,120,130)의 권선반경과 제1,2,3코일(110,120,130)의 권선수이다.here
Figure 112020002534695-pat00009
is the permeability in vacuum,
Figure 112020002534695-pat00010
,
Figure 112020002534695-pat00011
,
Figure 112020002534695-pat00012
, and
Figure 112020002534695-pat00013
are each
Figure 112020002534695-pat00014
are components in the current direction and components in the x, y and z directions, where R and N are the winding radius of the first, second, and third coils 110, 120, and 130, respectively, and the number of turns of the first, second, and third coils 110, 120, and 130, respectively. to be.

또한, 도 2에서 코일부(100)의 중심과 일치하는 전체 원점을 O라 하면, O를 기준으로

Figure 112020002534695-pat00015
위치에서, 코일부(100)의 k번째 코일이 생성하는 자기장은 다음의 수학식 4로 표현될 수 있다.In addition, if the entire origin coincides with the center of the coil unit 100 in FIG. 2 is O , based on O
Figure 112020002534695-pat00015
In the position, the magnetic field generated by the k- th coil of the coil unit 100 may be expressed by Equation 4 below.

Figure 112020002534695-pat00016
Figure 112020002534695-pat00016

여기서,

Figure 112020002534695-pat00017
는 도 2의 z축을 따라 회전 각도가
Figure 112020002534695-pat00018
인 z방향의 회전행렬이다.here,
Figure 112020002534695-pat00017
is the rotation angle along the z-axis of FIG.
Figure 112020002534695-pat00018
is the rotation matrix in the z-direction.

따라서, 중심 근처에 있는 코일부(100)의 전체 자기장은 다음의 수학식 5로 표현될 수 있다.Accordingly, the total magnetic field of the coil unit 100 near the center may be expressed by Equation 5 below.

Figure 112020002534695-pat00019
Figure 112020002534695-pat00019

앞서 설명한 바와 같이 상기 코일부(100)는 정삼각형으로 이루어지며, 정삼각형은 기하학에서

Figure 112020002534695-pat00020
Figure 112020002534695-pat00021
이고,
Figure 112020002534695-pat00022
Figure 112020002534695-pat00023
이며, 여기서
Figure 112020002534695-pat00024
는 y방향의 단위 벡터이다.As described above, the coil unit 100 is formed of an equilateral triangle, and the equilateral triangle is
Figure 112020002534695-pat00020
is
Figure 112020002534695-pat00021
ego,
Figure 112020002534695-pat00022
is
Figure 112020002534695-pat00023
and where
Figure 112020002534695-pat00024
is a unit vector in the y direction.

한편, 상기 코일부(100)의 k번째 코일의 야코비안 행렬은 로컬좌표

Figure 112020002534695-pat00025
에 대해 수학식 1로 부터 직접 계산 되므로, 전자기 코일 시스템의 전반적인 야코비안 행렬은 다음의 수학식 6으로 표현될 수 있다.On the other hand, the Jacobian matrix of the k- th coil of the coil unit 100 is local coordinates
Figure 112020002534695-pat00025
Since it is calculated directly from Equation 1, the overall Jacobian matrix of the electromagnetic coil system can be expressed by Equation 6 below.

Figure 112020002534695-pat00026
Figure 112020002534695-pat00026

따라서, 코일부(100)의 중앙 영역 근처의 자기로봇에 가해지는 자기 토크 및 힘은 수학식 1 내지 수학식 6을 사용하여 계산될 수 있다.Accordingly, the magnetic torque and force applied to the magnetic robot near the central region of the coil unit 100 may be calculated using Equations 1 to 6.

또한, 코일부(100)의 입력 전류 제어를 통해 자기로봇의 2차원 평면 움직임을 조작하기 위한 구속조건 방정식을 도출하였으며, 코일부(100)의 중심(o)에서 수학식 5와 수학식 6은, 다음의 수학식 7 및 수학식 8과 같이 야코비안 행렬의 단순화된 방정식을 도출 할 수 있다.In addition, a constraint equation for manipulating the two-dimensional plane movement of the magnetic robot was derived through the input current control of the coil unit 100, and Equations 5 and 6 at the center (o) of the coil unit 100 are , a simplified equation of the Jacobian matrix can be derived as shown in Equations 7 and 8 below.

Figure 112020002534695-pat00027
Figure 112020002534695-pat00027

Figure 112020002534695-pat00028
Figure 112020002534695-pat00028

여기서,

Figure 112020002534695-pat00029
Figure 112020002534695-pat00030
이고,
Figure 112020002534695-pat00031
Figure 112020002534695-pat00032
이다.here,
Figure 112020002534695-pat00029
silver
Figure 112020002534695-pat00030
ego,
Figure 112020002534695-pat00031
is
Figure 112020002534695-pat00032
to be.

또한, 자기로봇이 자유롭게 회전할 수 있고, 2차원 평면인 xy평면에서 방해받지 않는다고 가정한다면, 자기로봇의 방향은 항상 적용되는 자기장인

Figure 112020002534695-pat00033
//
Figure 112020002534695-pat00034
을 따르고 있다고 가정할 수 있다.In addition, assuming that the magnetic robot can rotate freely and is not disturbed in the xy plane, which is a two-dimensional plane, the direction of the magnetic robot is always the applied magnetic field.
Figure 112020002534695-pat00033
//
Figure 112020002534695-pat00034
can be assumed to follow.

따라서, 수학식 1 및 수학식 2에서 코일부(100)의 중심 근처에 위치한 자기로봇이

Figure 112020002534695-pat00035
방향으로 정렬하면서 x축에서
Figure 112020002534695-pat00036
방향을 따라 이동(추진)되는 경우, 코일부(100)의 자기장은 다음의 수학식 9의 및 수학식 10의 조건을 충족해야 한다.Therefore, in Equations 1 and 2, the magnetic robot located near the center of the coil unit 100 is
Figure 112020002534695-pat00035
on the x axis while aligning in the direction
Figure 112020002534695-pat00036
When moving (propulsion) along the direction, the magnetic field of the coil unit 100 must satisfy the conditions of Equations 9 and 10 below.

Figure 112020002534695-pat00037
Figure 112020002534695-pat00037

Figure 112020002534695-pat00038
Figure 112020002534695-pat00038

여기서,

Figure 112020002534695-pat00039
Figure 112020002534695-pat00040
는 각각
Figure 112020002534695-pat00041
Figure 112020002534695-pat00042
의 단위벡터이다.here,
Figure 112020002534695-pat00039
Wow
Figure 112020002534695-pat00040
are each
Figure 112020002534695-pat00041
Wow
Figure 112020002534695-pat00042
is the unit vector of

그리고, 수학식 3과 수학식 7 내지 10에서 코일부(100)의 입력 전류의 구속 방정식은 다음의 수학식 11로 표현될 수 있다.And, in Equations 3 and 7 to 10, the constraint equation of the input current of the coil unit 100 may be expressed by Equation 11 below.

Figure 112020002534695-pat00043
Figure 112020002534695-pat00043

여기서,

Figure 112020002534695-pat00044
은 자기 모멘트의 크기이고,
Figure 112020002534695-pat00045
는 자기로봇에 필요한 자기력이며,
Figure 112020002534695-pat00046
Figure 112020002534695-pat00047
이고,
Figure 112020002534695-pat00048
Figure 112020002534695-pat00049
는 각각 도 3 및 도 5에 도시된 로봇의 이동방향이다.here,
Figure 112020002534695-pat00044
is the magnitude of the magnetic moment,
Figure 112020002534695-pat00045
is the magnetic force required for the magnetic robot,
Figure 112020002534695-pat00046
is
Figure 112020002534695-pat00047
ego,
Figure 112020002534695-pat00048
Wow
Figure 112020002534695-pat00049
are the moving directions of the robot shown in FIGS. 3 and 5, respectively.

그리고,

Figure 112020002534695-pat00050
,
Figure 112020002534695-pat00051
Figure 112020002534695-pat00052
는 각각 제1코일, 제2코일 및 제3코일의 전류값이며,
Figure 112020002534695-pat00053
Figure 112020002534695-pat00054
,
Figure 112020002534695-pat00055
Figure 112020002534695-pat00056
의 벡터값을 의미한다.And,
Figure 112020002534695-pat00050
,
Figure 112020002534695-pat00051
and
Figure 112020002534695-pat00052
are the current values of the first coil, the second coil and the third coil, respectively,
Figure 112020002534695-pat00053
is
Figure 112020002534695-pat00054
,
Figure 112020002534695-pat00055
and
Figure 112020002534695-pat00056
is the vector value of

수학식 11에서 코일부(100)의 필수 입력 전류

Figure 112020002534695-pat00057
는, 코일부(100) 자체 내적(
Figure 112020002534695-pat00058
) 전체 전력 소비에 비례한다는 조건으로부터
Figure 112020002534695-pat00059
의 조건식을 이용하여 유도되었고, 이 전류를 통해 자기로봇을 가장 효율적인 정렬방향으로 정렬하며 움직일 수 있다.In Equation 11, the required input current of the coil unit 100
Figure 112020002534695-pat00057
is, the coil unit 100 itself dot product (
Figure 112020002534695-pat00058
) from the condition that it is proportional to the total power consumption
Figure 112020002534695-pat00059
It was induced using the conditional expression of , and through this current, the magnetic robot can be moved in the most efficient alignment direction.

도 3은 다른 조건의 α 및

Figure 112020002534695-pat00060
에 대한 코일부의 자기장 (
Figure 112020002534695-pat00061
) 및 자기력 (F')의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.3 shows α and
Figure 112020002534695-pat00060
The magnetic field of the coil for
Figure 112020002534695-pat00061
) and a diagram showing the simulation results of the magnetic force (F').

상기와 같이 도출된 수학식 11의 타당성을 조사하고, 코일부(100)의 중심점에서 자기장과 힘의 상대적인 변화를 보여주기 위해, 도 3에 사용된 모든 변수를 아래의 표 1과 같이 무차원 변수로 변환하였다.([

Figure 112020002534695-pat00062
)In order to examine the validity of Equation 11 derived as described above, and to show the relative change of the magnetic field and the force at the center point of the coil unit 100, all the variables used in FIG. 3 are dimensionless variables as shown in Table 1 below. was converted to ([
Figure 112020002534695-pat00062
)

변수variable 위치location CurrentCurrent 자기장magnetic field 자기력magnetic force 무차원 변수dimensionless variable

Figure 112020002534695-pat00063
Figure 112020002534695-pat00063
Figure 112020002534695-pat00064
Figure 112020002534695-pat00064
Figure 112020002534695-pat00065
Figure 112020002534695-pat00065
Figure 112020002534695-pat00066
Figure 112020002534695-pat00066
Figure 112020002534695-pat00067
Figure 112020002534695-pat00067
무차원 변수와의 관계Relationship with dimensionless variables
Figure 112020002534695-pat00068
Figure 112020002534695-pat00068
Figure 112020002534695-pat00069
Figure 112020002534695-pat00069
Figure 112020002534695-pat00070
Figure 112020002534695-pat00070
Figure 112020002534695-pat00071
Figure 112020002534695-pat00071
Figure 112020002534695-pat00072
Figure 112020002534695-pat00072

도 3을 통해 알 수 있듯이, 코일부(100)는 코일부(100)의 특정 중앙영역에서 비교적 균일한 자기장과 힘을 생성하며, 이 영역에서는 자기로봇을 직선으로 조작할 수 있다.As can be seen from FIG. 3 , the coil unit 100 generates a relatively uniform magnetic field and force in a specific central region of the coil unit 100 , and in this region, the magnetic robot can be operated in a straight line.

이하에서는 도 4a 및 도4b를 참조하여 본 발명의 실험예를 설명하도록 한다.Hereinafter, an experimental example of the present invention will be described with reference to FIGS. 4A and 4B.

도 4a는 본 발명의 전자기 코일 시스템의 프로토 타입을 나타낸 도면이고, 도 4b는 점성 실리콘 오일로 채워진 2D 패트리 접시에 장착된 프로토 타입의 자기로봇을 나타낸 도면이다.4A is a diagram showing a prototype of the electromagnetic coil system of the present invention, and FIG. 4B is a diagram showing a prototype magnetic robot mounted on a 2D Petri dish filled with viscous silicone oil.

도 4a과 같이 구리와이어를 이용하여 3개의 동일한 원형코일(제1,2,3코일:1st coil,2nd coil, 3rd coil)을 이용하여 정삼각형을 형성하고, 정삼각형의 정점에 자기로봇을 장착하여 삼각형상의 전자기 코일 시스템이 구현되도록 하였다.As shown in Fig. 4a, an equilateral triangle is formed using three identical circular coils (1st, 2nd, 3rd coil: 1st coil, 2nd coil, 3rd coil) using copper wire, and a magnetic robot is mounted at the vertex of the equilateral triangle to form a triangle. The electromagnetic coil system on the top was implemented.

원형코일(제1,2,3코일)에 사용된 구리와이어의 두께는 1mm이고, 원형코일의 반경은 125mm며, 원형코일 권선 횟수는 1300번이다.The thickness of the copper wire used in the circular coil (first, second, and third coils) is 1 mm, the radius of the circular coil is 125 mm, and the number of turns of the circular coil is 1300.

또한, 식 11의 전류를 인가하는 전원공급부는 AMENTEK 사의 DCS-M130 를 사용하였고, 전원공급부가 제어페널에 연결되도록 하여 코일부(100)의 제1코일(110)과 제2코일(120) 및 제3코일(130)의 전류를 동시에 조절할 수 있도록 하였다.In addition, the power supply for applying the current of Equation 11 used AMENTEK's DCS-M130, and the first coil 110 and the second coil 120 of the coil unit 100 so that the power supply is connected to the control panel, and The current of the third coil 130 can be adjusted at the same time.

그리고 도 4b에 도시된 자기로봇은 가로로 자화된 디스크 형 NdFeB 자석을 이용하여 프로토타입으로 제작하였으며, 자석의 직경은 3mm이며, 두께는 1mm, 자화는 955kA/m로 제작 하였다.And the magnetic robot shown in Fig. 4b was manufactured as a prototype using a horizontally magnetized disk-type NdFeB magnet, the diameter of the magnet was 3 mm, the thickness was 1 mm, and the magnetization was 955 kA/m.

또한, 점도가 97c인 실리콘 오일로 채워진 패트리 접시를 자기로봇의 2차원의 제어공간(working area)으로 구현하였으며, 이와 같은 실리콘 오일을 이용하여 자기로봇에 습식 마찰 조건을 제공하도록 함으로써, 조작 중에 자기로봇이 급격하게 움직이는 것이 방지되도록 하였다.In addition, a Petri dish filled with silicone oil having a viscosity of 97c was implemented as a two-dimensional working area of the magnetic robot. It was designed to prevent the robot from moving rapidly.

이하에서는 도 5를 참조하여 도 4와 같이 구성된 전자기 코일 시스템에 의한 자기로봇의 모션제어를 설명하도록 한다.Hereinafter, motion control of the magnetic robot by the electromagnetic coil system configured as shown in FIG. 4 will be described with reference to FIG. 5 .

도 5는 추진 및 정렬 방향의 조건에서 자기로봇의 병진 운동 중복 이미지를 나타낸 것으로, 도 4와 같이 구성된 프로토타입의 전자기 코일 시스템을 통해 수학식 11에 표현된 자기로봇의 조작방법이 구현되도록 하였다.FIG. 5 shows an overlapping image of the translational motion of the magnetic robot under the conditions of propulsion and alignment, and the method of operating the magnetic robot expressed in Equation 11 is implemented through the electromagnetic coil system of the prototype configured as shown in FIG.

그 결과 아래의 표 2 및 표시된 로봇의 합성 자력이 300

Figure 112020002534695-pat00073
인 코일부(100)의 입력 전류에서, 페트리 접시의 중심에 놓인 자기로봇은 x축에서, 도 5a, 도b, 도c 및 도d에 나타낸 바와 같이 0,30,60, 및 90도의 각도를 따라 6.5 미만 편각의 안정된 병진운동을 보여주었다.As a result, the combined magnetic force of the robot shown in Table 2 and shown below is 300
Figure 112020002534695-pat00073
At the input current of the in-coil unit 100, the magnetic robot placed in the center of the Petri dish takes an angle of 0, 30, 60, and 90 degrees on the x-axis as shown in Figs. 5a, b, c and d. Accordingly, it showed stable translational motion with an angle of declination less than 6.5.

경로유형path type 단계step

Figure 112020002534695-pat00074
[
Figure 112020002534695-pat00075
]
Figure 112020002534695-pat00074
[
Figure 112020002534695-pat00075
]
Figure 112020002534695-pat00076
[
Figure 112020002534695-pat00077
]
Figure 112020002534695-pat00076
[
Figure 112020002534695-pat00077
]
Figure 112020002534695-pat00078
[A]
Figure 112020002534695-pat00078
[A]
Figure 112020002534695-pat00079
[A]
Figure 112020002534695-pat00079
[A]
Figure 112020002534695-pat00080
[A]
Figure 112020002534695-pat00080
[A]
Figure 112020002534695-pat00081
Figure 112020002534695-pat00081
Figure 112020002534695-pat00082
Figure 112020002534695-pat00082
직진경로
straight path
00 6060 00 3.213.21 1.611.61 12.8912.89 300300
3030 6060 1.851.85 3.713.71 2.782.78 24.9224.92 300300 6060 00 1.611.61 3.213.21 00 12.8912.89 300300 9090 00 00 1.851.85 -1.85-1.85 6.846.84 300300 삼각경로
(최적화)
triangular path
(optimization)
II 00 227.6227.6 -1.10-1.10 2.262.26 -0.06-0.06 6.636.63 300300
IIII 120120 347.6347.6 -0.06-0.06 1.101.10 2.262.26 6.306.30 300300 IIIIII 240240 107.6107.6 2.262.26 -0.06-0.06 -1.10-1.10 6.306.30 300300 삼각경로
(비최적화)
triangular path
(Non-optimized)
II 00 250250 0.660.66 4.624.62 3.243.24 32.2832.28 300300
IIII 120120 1010 3.243.24 0.660.66 4.624.62 32.2832.28 300300 IIIIII 240240 130130 4.624.62 3.243.24 0.660.66 32.2832.28 300300

또한, 도 5e와 도 5f와 같이 프로그래밍 된 경로(삼각경로)를 따라 로봇의 연속적인 병진운동을 구현 하였다.In addition, continuous translational motion of the robot was implemented along the programmed path (triangular path) as shown in FIGS. 5E and 5F.

도 5e 및 도 5f는 삼각경로를 따라 움직이는 자기로봇의 겹친 이미지를 나타낸 것으로, 도 5e는 최적화된 삼각경로에서 서로 다른 추진 방향(단계Ⅰ, 단계 Ⅱ 및 단계 Ⅲ, 표 2 참조)마다 로봇의 최적 정렬 방향을 계산하고 적용한 것이다.5e and 5f show superimposed images of a magnetic robot moving along a triangular path, and FIG. 5e shows the optimal optimization of the robot for different propulsion directions (step I, step II and step III, see Table 2) in the optimized triangular route. The sort direction is calculated and applied.

또한, 도 5f는 비최적화된 삼각경로(표 2 참조)에서 서로 다른 전류를 코일부(100)에 적용한 것을 나타낸 것으로, 자기로봇의 정렬방향은 각각 22.4도 높은 값으로 약간 변경되었지만, 자기로봇의 추진력의 방향과 크기는 동일하게 유지되었다.In addition, FIG. 5f shows that different currents are applied to the coil unit 100 in a non-optimized triangular path (see Table 2), and the alignment direction of the magnetic robot is slightly changed to a value 22.4 degrees higher, respectively, but the The direction and magnitude of the driving force remained the same.

결과적으로, 최적화된 삼각경로인 도 5e와, 비최적화된 삼각경로인 도 5f의 자기로봇은 0.51mm/sec의 동일한 평균 속도와 이탈된 각도의 6.5도 미만으로 프로그래밍 된 경로를 따라 거의 동일한 병진 운동을 나타내었다.As a result, the magnetic robot of Fig. 5e, which is an optimized triangular path, and Fig. 5f, which is a non-optimized triangular path, has almost the same translational motion along the programmed path with the same average velocity of 0.51 mm/sec and less than 6.5 degrees of deviation angle. was shown.

그러나, 최적화 되지 않은 도 5f의 코일부(100)는 최적화된 도 5e의 코일부(100)보다 5배 이상의 전력을 소비하였는 바, 이를 통해 코일부(100)는 조작 중에 자기로봇의 최적의 방향을 따라 정렬함으로써 전력 소비를 최소화 할 수 있음을 알 수 있다.However, the unoptimized coil unit 100 of FIG. 5F consumes five times more power than the optimized coil unit 100 of FIG. 5E , and through this, the coil unit 100 determines the optimal direction of the magnetic robot during operation. It can be seen that the power consumption can be minimized by aligning along

본 발명의 삼각형 구조를 갖는 전자기 코일에 의하면, 3개의 동일한 코일을 이용하여 전자기 코일 시스템을 구성함에 따라, 종래의 전자기 코일 시스템에 비해 자기장을 발생시키는데 필요한 전력의 소비가 감소되도록 하는 효과가 있다.According to the electromagnetic coil having the triangular structure of the present invention, as the electromagnetic coil system is configured using three identical coils, there is an effect that the consumption of power required to generate a magnetic field is reduced compared to the conventional electromagnetic coil system.

또한, 전자기 코일 시스템이 3개의 코일 제어에 의해 구동되도록 함으로써, 4개 이상의 코일이 구비 되었던 종래의 전자기 코일 시스템에 비해 제어가 용이하고, 자기로봇의 제어 공간을 최소화 함으로써, 공간의 효율성을 높이는 효과가 있다.In addition, by allowing the electromagnetic coil system to be driven by the control of three coils, it is easier to control compared to the conventional electromagnetic coil system having four or more coils, and by minimizing the control space of the magnetic robot, the effect of increasing the efficiency of the space there is

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.As described above, the present invention has been described with reference to the illustrated drawings, but the present invention is not limited by the embodiments and drawings disclosed herein, and various modifications may be made by those skilled in the art within the scope of the technical spirit of the present invention. Of course it can be done.

100 : 코일부 110 : 제1코일
120 : 제2코일 130 : 제3코일
100: coil unit 110: first coil
120: second coil 130: third coil

Claims (5)

삼각형 구조를 갖는 전자기 코일 시스템에 있어서,
상기 전자기 코일 시스템은, 내부에 제어공간(working area)이 형성되며, 제1코일(110)과 제2코일(120) 및 제3코일(130)이 삼각형상으로 배치되어 구성되는 코일부(100);와
상기 제어공간에 구비되어 상기 코일부의 자기장에 의해 움직임이 제어되는 자기로봇; 및
상기 코일부에 동일한 전류 방향을 갖는 전류 값을 공급하는 전원공급부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 삼각형 구조를 갖는 전자기 코일 시스템.
In the electromagnetic coil system having a triangular structure,
In the electromagnetic coil system, a control space (working area) is formed therein, and the first coil 110 , the second coil 120 , and the third coil 130 are arranged in a triangular shape to form a coil unit 100 . );Wow
a magnetic robot provided in the control space, the movement of which is controlled by the magnetic field of the coil part; and
Electromagnetic coil system having a triangular structure comprising a; power supply for supplying a current value having the same current direction to the coil unit.
청구항 1에 있어서,
상기 제1코일(110)과 상기 제2코일(120) 및 상기 제3코일(130)은 전자기장을 생성하여, 상기 코일부의 제어공간에 구비되는 자기로봇의 모션을 제어하도록 구성되고, 각각의 반지름 및 권취되는 코일수가 서로 동일하게 이루어지는 것을 특징으로 하는 삼각형 구조를 갖는 전자기 코일 시스템.


The method according to claim 1,
The first coil 110 , the second coil 120 , and the third coil 130 are configured to generate an electromagnetic field to control the motion of the magnetic robot provided in the control space of the coil unit, and each An electromagnetic coil system having a triangular structure, characterized in that the radius and the number of coils to be wound are the same.


청구항 1에 있어서,
상기 전원공급부는 제어페널과 연결되어 상기 제1코일(110)과 상기 제2코일(120) 및 상기 제3코일(130)에 전가되는 전류를 동시에 조절할 수 있도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 삼각형 구조를 갖는 전자기 코일 시스템.
The method according to claim 1,
The power supply unit has a triangular structure, characterized in that it is connected to the control panel so as to simultaneously control the current applied to the first coil 110, the second coil 120, and the third coil 130 electromagnetic coil system.
청구항 1에 있어서,
상기 자기로봇은 원기둥 형상의 네오디움 자석으로 구성되어 상기 코일부(100)의 전자기장에 의해 구동되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 삼각형 구조를 갖는 전자기 코일 시스템.
The method according to claim 1,
The magnetic robot is an electromagnetic coil system having a triangular structure, characterized in that it is composed of a cylindrical neodymium magnet to be driven by the electromagnetic field of the coil unit (100).
청구항 1에 있어서,
상기 코일부의 입력 전류의 구속 방정식은
Figure 112020002534695-pat00083

인 것을 특징으로 하는 삼각형 구조를 갖는 전자기 코일 시스템.
(여기서,
Figure 112020002534695-pat00084
은 자기 모멘트의 크기,
Figure 112020002534695-pat00085
는 자기로봇에 필요한 자기력,
Figure 112020002534695-pat00086
Figure 112020002534695-pat00087
,
Figure 112020002534695-pat00088
,
Figure 112020002534695-pat00089
Figure 112020002534695-pat00090
는 각각 제1코일, 제2코일 및 제3코일의 전류값,
Figure 112020002534695-pat00091
Figure 112020002534695-pat00092
,
Figure 112020002534695-pat00093
Figure 112020002534695-pat00094
에 대한 벡터값.)
The method according to claim 1,
The constraint equation of the input current of the coil part is
Figure 112020002534695-pat00083

Electromagnetic coil system having a triangular structure, characterized in that.
(here,
Figure 112020002534695-pat00084
is the magnitude of the magnetic moment,
Figure 112020002534695-pat00085
is the magnetic force required for the magnetic robot,
Figure 112020002534695-pat00086
is
Figure 112020002534695-pat00087
,
Figure 112020002534695-pat00088
,
Figure 112020002534695-pat00089
and
Figure 112020002534695-pat00090
are the current values of the first coil, the second coil and the third coil, respectively,
Figure 112020002534695-pat00091
is
Figure 112020002534695-pat00092
,
Figure 112020002534695-pat00093
and
Figure 112020002534695-pat00094
vector value for .)
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