KR102493421B1 - 곡면형 전극을 갖는 임펄스 측정용 전자기 센서 및 그의 제조방법 - Google Patents

곡면형 전극을 갖는 임펄스 측정용 전자기 센서 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 곡면형 전극을 갖는 임펄스 측정용 전자기 센서 및 그의 제조방법을 제공한다. 이와 같은 본 발명에 따른 곡면형 전극을 갖는 임펄스 측정용 전자기 센서 및 그의 제조방법은 대상기기(전력기기 등)의 곡률반경과 캐비티의 내부 폭방향 길이에 맞추어 정확하게 연산된 수치값의 전체 길이를 가지도록 가공된 전극이 캐비티의 고정홈이나 고정용 캡에 의해 정위치 고정되면서 완전한 호(arc) 형상의 곡면이 구현되는 구조를 제공함으로써 센서 제작편차 최소화와 센싱성능 균일화(균일한 커패시턴스 확보)가 도모되고, 제품불량률이 저감될 뿐만 대상기기 제작사별로 달라지는 곡률반경에 따라 전극을 손쉽게 다변화할 수 있고, 전극 길이를 달리하여 캐비티에 고정시키는 단순 구조임에 따라 생산비 절감이 도모될 수 있는 기술적 특징을 갖는다.

Description

곡면형 전극을 갖는 임펄스 측정용 전자기 센서 및 그의 제조방법{electromagnetic sensor with curved electrode for measuring impulse and manufacturing method thereof}
본 발명은 곡면형 전극을 갖는 임펄스 측정용 전자기 센서 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 대상기기(전력기기 등)의 곡률반경과 캐비티의 내부 폭방향 길이에 맞추어 정확하게 연산된 수치값의 전체 길이를 가지도록 가공된 전극이 캐비티의 고정홈이나 고정용 캡에 의해 정위치 고정되면서 완전한 호(arc) 형상의 곡면이 구현되는 구조를 제공함으로써 센서 제작편차 최소화와 센싱성능 균일화(균일한 커패시턴스 확보)가 도모되고, 제품불량률이 저감될 뿐만 대상기기 제작사별로 달라지는 곡률반경에 따라 전극을 손쉽게 다변화할 수 있고, 전극 길이를 달리하여 캐비티에 고정시키는 단순 구조임에 따라 생산비 절감이 도모될 수 있는 곡면형 전극을 갖는 임펄스 측정용 전자기 센서 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
시간 영역에서 매우 짧은 주기동안 발생하는 임펄스 신호는 주파수 영역에서는 광대역 특성을 가지게 된다. 근래에는 상기와 같은 광대역 특성의 임펄스 신호가 다양한 어플리케이션에서 활용되고 있는 추세이며, 예를 들어 상기 임펄스 신호는 유방암 진단 장치, 지반 탐사 레이더 (UWB GPR), 위험 물질 비파괴 진단 장치 등 다양한 시스템에 적용되고 있다. 나아가, 상기 임펄스 신호는 전력 기기의 노후화, 외부 및 내부 구조의 손상 등으로도 발생할 수 있는 바, 노후화된 전력 기기 등에서 방사되는 신호를 검출하여, 상기 기기의 이상 유무 감지 및 절연체의 열화 정도를 감시하거나 나아가 상기 기기의 수리 시기 등을 예측하는 용도로도 활용될 수 있다. 상기 전력 기기 내에서 상기 임펄스 신호는 여러 원인으로 발생할 수 있으나, 예를 들어 절연물 내 공극에 의한 보이드 방전, 전극의 첨단 부분에서 발생하는 코로나 방전, 절연물의 표면을 따라 발생하는 연면 방전 등의 부분방전에 의해서 나타날 수 있으며, 상기와 같은 경우 외에도 각종 산업체 및 전력 계통 변전소 등에 설치되는 수전 설비 및 고압 배전반 등 다양한 전력 기기에서 나타날 수 있다.
전력기기의 이상 유무 감지 및 절연체의 열화 정도를 감시하고 수리 시기를 예측하는 것은 매우 중요하며, 부분방전의 측정 및 감시로 이러한 예측과 관리가 가능하다. 이러한 목적으로 고압케이블, 변압기, 가스절연 개폐장치(gas insulated switchgear: GIS) 등의 다양한 전력기기에서 부분방전 측정장치들이 사용되고 있으며, 대부분의 부분방전 측정장치는 측정된 방전량의 시간적 변화 추이를 이용하여 대상의 절연 진단을 수행하고, 측정된 부분방전 펄스의 고전압 위상에 따른 분포를 기반으로 방전의 종류 구별 및 잡음 제거 등의 기술적으로 고도화된 기능을 수행한다. 전력기기 내부 결함에 의해 발생된 전자파 신호는 UHF(Ultra high frequency: 300 MHz ~ 3 GHz) 대역에서 반응하는 센서를 전력기기 내부나 외부에 장착하여 검출할 수 있으며, 이를 통칭 UHF 부분방전 검출기법(UHF Method)라고 하고, 현재 전력기기 진단에 적용되고 있으며 특히 국내외 가스절연 개폐장치(gas insulatedswitchgear: GIS)의 감시진단에 널리 이용되고 있다. UHF 부분방전 검출기법에 사용되는 초고주파 센서는 가스절연 개폐장치(gas insulated switchgear: GIS)의 경우 점검창(Maintenance hall or Window) 내부에 설치하는 통칭 내장형 센서와 스페이서 외부에 부착하는 형태의 외장형 센서가 있다. 두 가지 형태 모두 기기 내부에 진행하는 전자파 신호를 효과적으로 커플링 하기 위한 전극과 이 전극을 내장하고 감싸는 금속 캐비티 (Cavity)로 구성되어 있고, 외장형 센서의 경우 캐비티 내부 공간은 가스절연 개폐장치(gas insulated switchgear: GIS) 스페이서와 동일한 재료나 유사한 유전율을 가진 재료로 몰딩되어 있다.
도 1은 외장형 UHF 부분 방전 센서의 일반적인 구조를 나타내는 도면으로서, 외장형 UHF 부분방전 센서(External UHF PD Sensor)는 고압 전류가 흐르는 도선의 외부를 감싸는 가스절연 개폐장치(Gas Insulated Switchgear)의 스페이서(Spacer)의 외측에 접촉하여 설치된다. 이러한 외장형 UHF 부분방전 센서(External UHF PD Sensor)의 내부 구조는 가스절연 개폐장치(Gas Insulated Switchgear) 내의 방전전파를 감지하는 패치안테나(Patch Antenna)의 외부를 캐비티(Cavity)로 둘러싸는 형태로 이루어져 있다. 캐비티(Cavity)의 외측의 일부분에는 커넥터(Connector)가 구비되어 있어, 외부의 측정기기와 센서를 연결하는 역할을 한다. 이 커넥터(Connector)을 이용하여 UHF 센서가 수신한 GIS 등의 전력기기의 내부의 부분방전에 의해 발생한 전압을 외부의 측정기기를 통하여 살펴볼 수 있다. 센서 전극, 즉 패치안테나는 내장형 센서의 경우 디스크 안테나(Disk Antenna) 혹은 탑 로디드 모노폴(Toploaded Monopole) 형태가 주로 사용되고 있고, 최근 국내에서 스피럴 안테나(Spiral Antenna)나 평판형 로그 피리어딕(Log-periodic) 등 초광대역 안테나를 내부 전극으로 이용하고 있기도 하다. 일반적으로 디스크 안테나(Disk Antenna) 형태는 가스절연 개폐장치(Gas Insulated Switchgear;GIS) 내부 기본 모드인 TEM-mod의 편파와 일치하여 효과적인 센싱이 가능하고, 초광대역 평판 안테나 전극의 경우 내장형 센서가 취부되는 가스절연 개폐장치(Gas Insulated Switchgear;GIS) 점검창에 의한 필드 분포를 왜곡을 고려한 면밀한 설계가 동반되어야 한다. 외장형 센서의 전극 또한 다양한 형태의 패치안테나(Patch Antenna)를 내부 전극으로 사용하여 응용되고 있다. 센서의 금속 캐비티는 전력기기 외부에서 직접 유입되는 방사 잡음을 차단하여 내부 부분방전을 정밀하게 측정하기 위한 목적으로 장착된다.
상기와 같이 캐비티 등의 구조물을 사용하여 커플러를 구성하는 경우, 상기 캐비티 등의 구조물에 의하여 상기 전극에서의 전자기 분포가 틀어지면서 커플러의 주파수 대역폭이 좁아지는 등의 문제가 나타날 수 있고, 나아가 상기 커플러의 감도 등 성능이 크게 저하되는 문제가 나타날 수 있다. 이에 따라, 상기 캐비티 등의 구조물을 사용하면서도 감도 등 성능을 개선할 수 있는 구조의 커플러가 요구되었다. 이에 따라, 대상기기의 접촉 부위의 형상에 대응하는 곡면 형상을 가지도록 캐비티를 구성하여 대상기기에 밀착되도록 하는 것이 일반적이었는데, 감도 상승을 위해서는 대상기기에 밀착되는 동시에 대상기기의 곡면 형상에 정밀하게 대응하는 전극 구조를 제공할 필요가 있었다.
본 출원인에 의해 출원된 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1819173호 "커플링 감도가 개선된 캐비티-백 커플러"는 도 2에서와 같이 캐비티-백 커플러(100)가 접촉하는 전력기기의 접촉부위 형상에 대응하는 곡면 형상의 전극(110)을 제공하는 기술로서, 이를 통해 캐비티-백 커플러(100)가 전력기기로부터 인가되는 임펄스 신호를 좀더 효율적으로 수신하게 된다. 이를 통해 전극(110)과 전력기기 간에 형성되는 등가 커패시턴스(equivalent capacitance)를 높일 수 있게 되고, 이에 따라 전력기기로부터 전달되는 임펄스 신호를 좀더 효과적으로 커플링하게 된다. 또한, 전극(110)이 전력기기의 접촉부위 형상에 대응하는 곡면 형상을 가지게 됨에 따라, 임펄스 신호에 의한 전자기장 분포가 집중되는 표면 전류 밀집 지역을 포함하는 전극(110)의 전체 영역이 전력기기로 근접 배치됨으로써 좀더 효율적으로 전력기기로부터 인가되는 임펄스 신호를 커플링할 수 있게 된다.
여기서 상기 "커플링 감도가 개선된 캐비티-백 커플러"의 경우 FR-4 등의 기판을 사용하여 구성하게 되는 전극(110)의 일측이 커넥터(120)에 고정되고, 전극(11)의 일측에 대향하는 타측이 고정용 구조물에 의해 고정되는데, 고정용 구조물은 캐비티(130)의 상단 내측면 부위에 형성된다.
이와 같은 구조의 종래 커플러는 전극(10)의 곡면 제작편차가 심하고 곡면고정과정이 임의적이어서 구조적으로 완전한 호(arc) 구현이 어려워 일정한 커패시턴스 구조를 확보하려는 설계목적 달성에 한계가 있었다. 또한, 전극 정위치 고정을 위한 몰딩 공정의 물질 주입 및 소성 과정에서 전극(10)의 위치가 변형되거나 이탈하는 경우가 종종 발생하였고, 이와 같은 전극 위치 이탈로 제품불량이 발생하게 되었다. 여기서 전력기기와 같은 대형의 대상기기의 수명 예측과 사고 예방을 위한 커플러의 경우 센싱 성능이 균일해야 하나, 전극의 미세 위치변형은 검수시 확인이 어려워 설치 이후 실제 운용에서 미세 위치변형이 확인되었다. 그리고 도 3에서와 같이 전극(10)과 고정 구조물 간 간섭이 발생하게 되는데, 고정 구조물이 도체일 경우 센싱 성능에 큰 영향을 미치게 되고, 고정 구조물이 부도체일 경우 유전율이 상이하게 되면서 전극 특성이 변하는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1379201호 "캐비티 상쇄간섭을 줄인 부분방전 커플러" 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1819173호 "커플링 감도가 개선된 캐비티-백 커플러" 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2018-0052968호 "후면 연결부를 구비하는 캐비티-백 커플러"
따라서 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하여, 대상기기의 곡률반경, 캐비티의 내부 폭방향 길이를 입력값으로 하여 설정 수학식에 의해 산출되는 전극의 폭방향 전체 길이에 따라 가공되어 캐비티의 고정홈이나 고정용 캡에 의해 정위치 고정되는 구조를 제공함으로써 완전한 호(arc) 형상의 곡면 구현이 가능해져 센서 제작편차 최소화와 센싱성능 균일화(균일한 커패시턴스 확보)가 도모될 수 있는 새로운 형태의 곡면형 전극을 갖는 임펄스 측정용 전자기 센서 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 전극 길이를 달리하여 캐비티에 고정시키는 단순 구조임에 따라 생산비 절감이 도모될 수 있고 대상기기 제작사별로 달라지는 곡률반경에 따라 전극을 손쉽게 다변화할 수 있는 새로운 형태의 곡면형 전극을 갖는 임펄스 측정용 전자기 센서 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 대상기기의 곡률반경(R), 캐비티(20)의 내부 폭방향 길이(L)에 대응하여 [수학식 1]에 의해 산출되는 폭방향 전체 길이(x)를 가지고, 상기 대상기기와 동일한 곡률의 곡면 형상으로 구현되는 전극(10); 설정크기의 내부 폭방향 길이(L)를 가지고, 상단부위 폭방향 양측 내부면에 고정홈(21)이 전후방향으로 형성되며, 상기 고정홈(21)에 상기 전극(10)의 폭방향 양단부위가 고정되면서 상기 전극(10)의 곡면 형상 고정을 유도하게 되는 캐비티(20);를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 곡면형 전극을 갖는 임펄스 측정용 전자기 센서를 제공한다.
[수학식 1]
Figure 112022103242617-pat00001
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 본 발명은 대상기기의 곡률반경(R), 캐비티(20)의 내부 폭방향 길이(L)에 대응하여 상기 [수학식 1]에 의해 산출되는 폭방향 전체 길이(x)를 가지고, 상기 대상기기와 동일한 곡률의 곡면 형상으로 구현되는 전극(10); 설정크기의 내부 폭방향 길이(L)를 갖는 내부공간(22)이 형성되는 캐비티(20); 상기 캐비티(20)의 내부공간(22)에 대응하는 형상의 고체 재질로 이루어져 상기 내부공간(22)에 삽입고정되고, 상기 대상기기와 동일한 곡률의 곡면 형상으로 이루어져 상기 전극(10)의 하부면이 밀착고정되는 상부 고정면(31)을 가지는 유전체(30); 상기 전극(10)의 상측에 배치되고, 상기 대상기기와 동일한 곡률의 곡면 형상으로 이루어져 상기 전극(10)의 상부면이 밀착고정되고, 상기 캐비티(20)의 상단 가장자리 둘레부위에 고정되면서 상기 전극(10)의 곡면 형상 정위치 고정을 유도하는 고정용 캡(40);를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 곡면형 전극을 갖는 임펄스 측정용 전자기 센서를 제공한다. 여기서 상기 유전체(30)와 고정용 캡(40)은 대상기기와 동일한 유전율을 갖는 부도체로 이루어질 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또다른 특징에 의하면, 본 발명은 대상기기의 곡률반경(R)과 캐비티(20)의 내부 폭방향 길이(L)가 설정되거나 측정되는 대상기기-캐비티 수치정보 획득단계; 대상기기의 곡률반경(R)과 캐비티(20)의 내부 폭방향 길이(L)를 상기 [수학식 1]에 입력하여 전극(10)의 폭방향 전체 길이(x)를 연산하는 전극 길이 연산단계; 상기 전극 길이 연산단계에서 연산된 폭방향 전체 길이(x)를 가지는 전극(10)을 가공하는 전극 가공단계; 설정크기의 내부 폭방향 길이(L)를 가지고, 상단부위 폭방향 양측 내부면에 고정홈(21)이 전후방향으로 형성된 캐비티(20)가 성형되는 캐비티 성형단계; 상기 캐비티(20)의 고정홈(21)에 상기 전극(10)의 폭방향 양단부위가 끼움고정되면서 상기 전극(10)의 곡면 형상 고정이 유도되는 전극 끼움고정단계;를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 곡면형 전극을 갖는 임펄스 측정용 전자기 센서의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 대상기기의 곡률반경(R)과 캐비티(20)의 내부 폭방향 길이(L)가 설정되거나 측정되는 대상기기-캐비티 수치정보 획득단계; 대상기기의 곡률반경(R)과 캐비티(20)의 내부 폭방향 길이(L)를 [수학식 1]에 입력하여 전극(10)의 폭방향 전체 길이(x)를 연산하는 전극 길이 연산단계; 상기 전극 길이 연산단계에서 연산된 폭방향 전체 길이(x)를 가지는 전극(10)을 가공하는 전극 가공단계; 설정크기의 내부 폭방향 길이(L)를 갖는 내부공간(22)이 형성된 캐비티(20)가 성형되는 캐비티 성형단계; 상기 캐비티(20)의 내부공간(22)에 대응하는 형상을 갖는 고체 재질의 부도체로 이루어지고, 상기 대상기기와 동일한 유전율을 가지며, 상기 대상기기와 동일한 곡률의 곡면 형상의 상부 고정면(31)을 가지는 유전체(30)가 성형되는 유전체 성형단계; 상기 대상기기와 동일한 곡률의 곡면 형상으로 이루어지는 상기 전극(10)의 폭방향 전체 길이(x)보다 설정길이 만큼 긴 전체 길이(y)를 가지고, 대상기기와 동일한 유전율을 갖는 부도체로 이루어지는 고정용 캡(40)이 성형되는 고정용 캡 성형단계; 상기 유전체(30)가 상기 캐비티(20)의 내부공간(22)에 삽입되어 고정되는 유전체 고정단계; 상기 전극(10)이 상기 유전체(30)의 상부 고정면(31)에 놓여지는 전극 배치단계; 상기 전극(10)의 상측에 상기 고정용 캡(40)이 배치되고, 상기 고정용 캡(40)이 상기 캐비티(20)의 상단 가장자리 둘레부위에 고정되는 과정에서 상기 전극(10)의 하부면은 상기 유전체(30)의 상부 고정면(31)이 밀착고정되는 동시에 상기 전극(10)의 상부면은 상기 고정용 캡(40)에 밀착고정되어 상기 전극(10)의 곡면 형상 정위치 고정이 유도되는 전극 조립 고정단계;를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 곡면형 전극을 갖는 임펄스 측정용 전자기 센서의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 의한 곡면형 전극을 갖는 임펄스 측정용 전자기 센서 및 그의 제조방법에 의하면, 대상기기(전력기기 등)의 곡률반경과 캐비티의 내부 폭방향 길이에 맞추어 정확하게 연산된 수치값의 전체 길이를 가지도록 가공된 전극이 캐비티의 고정홈이나 고정용 캡에 의해 정위치 고정되면서 완전한 호(arc) 형상의 곡면이 구현되는 구조를 제공하므로, 센서 제작편차 최소화와 센싱성능 균일화(균일한 커패시턴스 확보)가 도모되고, 제품불량률이 저감되는 효과가 있다. 또한 본 발명에 의한 곡면형 전극을 갖는 임펄스 측정용 전자기 센서 및 그의 제조방법에 의하면, 대상기기 제작사별로 달라지는 곡률반경에 따라 전극을 손쉽게 다변화할 수 있고, 전극 길이를 달리하여 캐비티에 고정시키는 단순 구조임에 따라 생산비 절감이 도모되는 효과가 있다.
도 1은 외장형 UHF 부분 방전 센서의 일반적인 구조를 나타내는 도면;
도 2는 곡면 형상 전극을 가지는 캐비티-백 커플러의 예시도;
도 3은 곡면 형상 전극을 가지는 캐비티-백 커플러의 문제점을 보여주기 위한 도면;
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 곡면형 전극을 갖는 임펄스 측정용 전자기 센서를 보여주기 위한 도면;
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 곡면형 전극을 갖는 임펄스 측정용 전자기 센서를 보여주기 위한 도면;
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 곡면형 전극을 갖는 임펄스 측정용 전자기 센서의 제조방법을 보여주기 위한 도면;
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 곡면형 전극을 갖는 임펄스 측정용 전자기 센서의 제조방법을 보여주기 위한 도면;
도 8은 [수학식 1]이 유도되는 대상기기의 기학학적 형상구조를 보여주기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.
본 발명의 실시예에 따른 곡면형 전극을 갖는 임펄스 측정용 전자기 센서는 도 4에서와 같이 전극(10), 캐비티(20)를 포함하는 구성으로 이루어진다.
전극(10)은 대상기기의 곡률반경(R), 캐비티(20)의 내부 폭방향 길이(L)에 대응하여 [수학식 1]에 의해 산출되는 폭방향 전체 길이(x)를 가지는 것으로, 캐비티(20)에 고정될 시 대상기기와 동일한 곡률의 곡면 형상을 구현하게 된다.
Figure 112022103242617-pat00002
상기 [수학식 1]은 도 8에서와 같은 대상기기의 형상구조에 대한 기하학적 해석을 통해 아래와 같은 [수학식 2]와 [수학식 3]으로부터 유도된다.(하기 [수학식 2], [수학식 3]에서 θ는 전극(10)에 밀착되는 대상기기 곡선라인 부위의 각도를 이등분한 것이다.)
Figure 112022103242617-pat00003
Figure 112022103242617-pat00004
이와 같이 전극의 폭방향 전체 길이가 기학학적 해석에 따른 수학식에 의해 정밀 연산되고 가공된 전극(10)이 사용됨에 따라, 캐비티(20)에 전극(10)이 고정될 시 완전한 호(arc) 형상의 곡면이 구현되고, 이를 통해 센서별 제작편차가 최소화되고, 센싱성능 균일화(균일한 커패시턴스 확보)가 도모된다.
캐비티(20)는 설정크기의 내부 폭방향 길이(L)를 가지는 것으로, 도 4에서와 같이 상단부위 폭방향 양측 내부면에 고정홈(21)이 전후방향으로 형성된다. 이와 같은 캐비티(20)의 고정홈(21)에 전극(10)의 폭방향 양단부위가 고정되면서 전극(10)의 곡면 형상 고정이 유도된다. 종래기술에서 돌출된 고정구조물을 사용하는 것과 달리 고정홈(21)에 전극(10)이 끼움고정되면서 전극(10)이 정위치 고정되는 구조임에 따라, 센서 설계특성과의 오차가 최소화되고 센서별 제작편차가 최소화된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 곡면형 전극을 갖는 임펄스 측정용 전자기 센서는 도 4에서와 같이 전극(10), 캐비티(20), 유전체(30), 고정용 캡(40)을 포함하는 구성으로 이루어진다.
전극(10)은 대상기기의 곡률반경(R), 캐비티(20)의 내부 폭방향 길이(L)에 대응하여 상기 [수학식 1]에 의해 산출되는 폭방향 전체 길이(x)를 가지고, 대상기기와 동일한 곡률의 곡면 형상으로 구현된다.
캐비티(20)는 설정크기의 내부 폭방향 길이(L)를 갖는 내부공간(22)을 형성한다.
유전체(30)는 캐비티(20)의 내부공간(22)에 대응하는 형상의 고체 재질로 이루어져 내부공간(22)에 삽입고정되는 것으로, 유전체(30)의 상부 고정면(31)은 대상기기와 동일한 곡률의 곡면 형상으로 이루어져 전극(10)의 하부면이 밀착고정된다. 특히 본 발명의 실시예에 따른 유전체(30)는 대상기기와 동일한 유전율을 갖는 부도체로 이루어진다.
고정용 캡(40)은 전극(10)의 상측에 배치되는 것으로, 대상기기와 동일한 곡률의 곡면 형상으로 이루어져 전극(10)의 상부면이 밀착고정된다. 이와 같은 고정용 캡(40)은 캐비티(20)의 상단 가장자리 둘레부위에 고정되면서 전극(10)의 곡면 형상 정위치 고정을 유도하게 된다. 특히 본 발명의 실시예에 따른 고정용 캡(40)은 대상기기와 동일한 유전율을 갖는 부도체로 이루어진다. 유전체(30)와 고정용 캡(40)이 대상기기와 동일한 유전율을 가지게 됨에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 곡면형 전극을 갖는 임펄스 측정용 전자기 센서는 설계된 센싱성능이나 센싱특성의 변동없이 기능발현을 할 수 있게 된다.
이와 같이 유전체(30), 전극(10), 고정용 캡(40)이 순차 배치되어 조립되는 과정에서 전극(10)에 의해 정위치 고정되는 구조임에 따라, 종래기술에서 반-액체 유전물질 몰딩에 의한 것과 달리 전극(10)의 이탈이나 위치변동 우려가 없어지고, 부품의 사전확보와 조립시간 감소에 따라 제조생산성이 증대되는 동시에 향후 센서 수리작업이 용이해지며, 설계특성과의 오차가 최소화되고 센서별 제작편차가 최소화된다.
한편 본 발명의 실시예에 따른 곡면형 전극을 갖는 임펄스 측정용 전자기 센서의 제조방법은 도 6에서와 같이 대상기기-캐비티 수치정보 획득단계, 전극 길이 연산단계, 전극 가공단계, 캐비티 성형단계, 전극 끼움고정단계를 포함하는 구성으로 이루어진다.
대상기기-캐비티 수치정보 획득단계는 대상기기의 곡률반경(R)과 캐비티(20)의 내부 폭방향 길이(L)가 설정되거나 측정되는 단계이다.
전극 길이 연산단계는 대상기기의 곡률반경(R)과 캐비티(20)의 내부 폭방향 길이(L)를 상기 [수학식 1]에 입력하여 전극(10)의 폭방향 전체 길이(x)를 연산하는 단계이다.
전극 가공단계는 전극 길이 연산단계에서 연산된 폭방향 전체 길이(x)를 가지는 전극(10)을 가공하는 단계이다.
캐비티 성형단계는 설정크기의 내부 폭방향 길이(L)를 가지고, 상단부위 폭방향 양측 내부면에 고정홈(21)이 전후방향으로 형성된 캐비티(20)가 성형되는 단계이다.
전극 끼움고정단계는 캐비티(20)의 고정홈(21)에 전극(10)의 폭방향 양단부위가 끼움고정되면서 전극(10)의 곡면 형상 고정이 유도되는 단계이다.
그리고 본 발명의 다른 실시예에 따른 곡면형 전극을 갖는 임펄스 측정용 전자기 센서의 제조방법은 도 7에서와 같이 대상기기-캐비티 수치정보 획득단계, 전극 길이 연산단계, 전극 가공단계, 캐비티 성형단계, 유전체 성형단계, 고정용 캡 성형단계, 유전체 고정단계, 전극 배치단계, 전극 조립 고정단계를 포함하는 구성으로 이루어진다.
대상기기-캐비티 수치정보 획득단계는 대상기기의 곡률반경(R)과 캐비티(20)의 내부 폭방향 길이(L)가 설정되거나 측정되는 단계이다.
전극 길이 연산단계는 대상기기의 곡률반경(R)과 캐비티(20)의 내부 폭방향 길이(L)를 상기 [수학식 1]에 입력하여 전극(10)의 폭방향 전체 길이(x)를 연산하는 단계이다.
전극 가공단계는 전극 길이 연산단계에서 연산된 폭방향 전체 길이(x)를 가지는 전극(10)을 가공하는 단계이다.
캐비티 성형단계는 설정크기의 내부 폭방향 길이(L)를 갖는 내부공간(22)이 형성된 캐비티(20)가 성형되는 단계이다.
유전체 성형단계는 캐비티(20)의 내부공간(22)에 대응하는 형상을 갖는 고체 재질의 부도체로 이루어지고, 대상기기와 동일한 유전율을 가지며, 대상기기와 동일한 곡률의 곡면 형상의 상부 고정면(31)을 가지는 유전체(30)가 성형되는 단계이다.
고정용 캡 성형단계는 대상기기와 동일한 곡률의 곡면 형상으로 이루어지는 전극(10)의 폭방향 전체 길이(x)보다 설정길이 만큼 긴 전체 길이(y)를 가지고, 대상기기와 동일한 유전율을 갖는 부도체로 이루어지는 고정용 캡(40)이 성형되는 단계이다.
유전체 고정단계는 유전체(30)가 캐비티(20)의 내부공간(22)에 삽입되어 고정되는 단계이다.
전극 배치단계는 전극(10)이 유전체(30)의 상부 고정면(31)에 놓여지는 단계이다.
전극 조립 고정단계는 전극(10)의 상측에 고정용 캡(40)이 배치되고, 고정용 캡(40)이 캐비티(20)의 상단 가장자리 둘레부위에 고정되는 과정에서 전극(10)의 하부면은 유전체(30)의 상부 고정면(31)이 밀착고정되는 동시에 전극(10)의 상부면은 고정용 캡(40)에 밀착고정되어 전극(10)의 곡면 형상 정위치 고정이 유도되는 단계이다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 곡면형 전극을 갖는 임펄스 측정용 전자기 센서 및 그의 제조방법은 대상기기의 곡률반경, 캐비티의 내부 폭방향 길이를 입력값으로 하여 설정 수학식에 의해 산출되는 전극의 폭방향 전체 길이에 따라 가공되어 캐비티의 고정홈이나 고정용 캡에 의해 정위치 고정되는 구조를 제공하므로, 완전한 호(arc) 형상의 곡면 구현이 가능해져 센서 제작편차 최소화와 센싱성능 균일화(균일한 커패시턴스 확보)가 도모될 수 있게 된다. 또한 본 발명의 실시예에 따른 곡면형 전극을 갖는 임펄스 측정용 전자기 센서 및 그의 제조방법은 전극 길이를 달리하여 캐비티에 고정시키는 단순 구조임에 따라, 생산비 절감이 도모될 수 있게 되고 대상기기 제작사별로 달라지는 곡률반경에 따라 전극을 손쉽게 다변화할 수 있게 된다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 곡면형 전극을 갖는 임펄스 측정용 전자기 센서 및 그의 제조방법을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
10 : 전극
20 : 캐비티
21 : 고정홈
22 : 내부공간
30 : 유전체
31 : 상부 고정면
40 : 고정용 캡

Claims (5)

  1. 대상기기의 곡률반경(R), 캐비티(20)의 내부 폭방향 길이(L)에 대응하여 [수학식 1]에 의해 산출되는 폭방향 전체 길이(x)를 가지고, 상기 대상기기와 동일한 곡률의 곡면 형상으로 구현되는 전극(10);
    설정크기의 내부 폭방향 길이(L)를 가지고, 상단부위 폭방향 양측 내부면에 고정홈(21)이 전후방향으로 형성되며, 상기 고정홈(21)에 상기 전극(10)의 폭방향 양단부위가 고정되면서 상기 전극(10)의 곡면 형상 고정을 유도하게 되는 캐비티(20);를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 곡면형 전극을 갖는 임펄스 측정용 전자기 센서.
    [수학식 1]
    Figure 112022103242617-pat00005
  2. 대상기기의 곡률반경(R), 캐비티(20)의 내부 폭방향 길이(L)에 대응하여 [수학식 1]에 의해 산출되는 폭방향 전체 길이(x)를 가지고, 상기 대상기기와 동일한 곡률의 곡면 형상으로 구현되는 전극(10);
    설정크기의 내부 폭방향 길이(L)를 갖는 내부공간(22)이 형성되는 캐비티(20);
    상기 캐비티(20)의 내부공간(22)에 대응하는 형상의 고체 재질로 이루어져 상기 내부공간(22)에 삽입고정되고, 상기 대상기기와 동일한 곡률의 곡면 형상으로 이루어져 상기 전극(10)의 하부면이 밀착고정되는 상부 고정면(31)을 가지는 유전체(30);
    상기 전극(10)의 상측에 배치되고, 상기 대상기기와 동일한 곡률의 곡면 형상으로 이루어져 상기 전극(10)의 상부면이 밀착고정되고, 상기 캐비티(20)의 상단 가장자리 둘레부위에 고정되면서 상기 전극(10)의 곡면 형상 정위치 고정을 유도하는 고정용 캡(40);를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 곡면형 전극을 갖는 임펄스 측정용 전자기 센서.
    [수학식 1]
    Figure 112022103242617-pat00006
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 유전체(30)와 고정용 캡(40)은 대상기기와 동일한 유전율을 갖는 부도체인 것을 특징으로 하는 곡면형 전극을 갖는 임펄스 측정용 전자기 센서.
  4. 대상기기의 곡률반경(R)과 캐비티(20)의 내부 폭방향 길이(L)가 설정되거나 측정되는 대상기기-캐비티 수치정보 획득단계;
    대상기기의 곡률반경(R)과 캐비티(20)의 내부 폭방향 길이(L)를 [수학식 1]에 입력하여 전극(10)의 폭방향 전체 길이(x)를 연산하는 전극 길이 연산단계;
    상기 전극 길이 연산단계에서 연산된 폭방향 전체 길이(x)를 가지는 전극(10)을 가공하는 전극 가공단계;
    설정크기의 내부 폭방향 길이(L)를 가지고, 상단부위 폭방향 양측 내부면에 고정홈(21)이 전후방향으로 형성된 캐비티(20)가 성형되는 캐비티 성형단계;
    상기 캐비티(20)의 고정홈(21)에 상기 전극(10)의 폭방향 양단부위가 끼움고정되면서 상기 전극(10)의 곡면 형상 고정이 유도되는 전극 끼움고정단계;를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 곡면형 전극을 갖는 임펄스 측정용 전자기 센서의 제조방법.
    [수학식 1]
    Figure 112022103242617-pat00007
  5. 대상기기의 곡률반경(R)과 캐비티(20)의 내부 폭방향 길이(L)가 설정되거나 측정되는 대상기기-캐비티 수치정보 획득단계;
    대상기기의 곡률반경(R)과 캐비티(20)의 내부 폭방향 길이(L)를 [수학식 1]에 입력하여 전극(10)의 폭방향 전체 길이(x)를 연산하는 전극 길이 연산단계;
    상기 전극 길이 연산단계에서 연산된 폭방향 전체 길이(x)를 가지는 전극(10)을 가공하는 전극 가공단계;
    설정크기의 내부 폭방향 길이(L)를 갖는 내부공간(22)이 형성된 캐비티(20)가 성형되는 캐비티 성형단계;
    상기 캐비티(20)의 내부공간(22)에 대응하는 형상을 갖는 고체 재질의 부도체로 이루어지고, 상기 대상기기와 동일한 유전율을 가지며, 상기 대상기기와 동일한 곡률의 곡면 형상의 상부 고정면(31)을 가지는 유전체(30)가 성형되는 유전체 성형단계;
    상기 대상기기와 동일한 곡률의 곡면 형상으로 이루어지는 상기 전극(10)의 폭방향 전체 길이(x)보다 설정길이 만큼 긴 전체 길이(y)를 가지고, 대상기기와 동일한 유전율을 갖는 부도체로 이루어지는 고정용 캡(40)이 성형되는 고정용 캡 성형단계;
    상기 유전체(30)가 상기 캐비티(20)의 내부공간(22)에 삽입되어 고정되는 유전체 고정단계;
    상기 전극(10)이 상기 유전체(30)의 상부 고정면(31)에 놓여지는 전극 배치단계;
    상기 전극(10)의 상측에 상기 고정용 캡(40)이 배치되고, 상기 고정용 캡(40)이 상기 캐비티(20)의 상단 가장자리 둘레부위에 고정되는 과정에서 상기 전극(10)의 하부면은 상기 유전체(30)의 상부 고정면(31)이 밀착고정되는 동시에 상기 전극(10)의 상부면은 상기 고정용 캡(40)에 밀착고정되어 상기 전극(10)의 곡면 형상 정위치 고정이 유도되는 전극 조립 고정단계;를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 곡면형 전극을 갖는 임펄스 측정용 전자기 센서의 제조방법.
    [수학식 1]
    Figure 112022103242617-pat00008
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080095163A (ko) * 2007-04-23 2008-10-28 가부시키가이샤 신가와 다이 본더의 만곡 회로 기판 고정 방법 및 프로그램
JP2012185310A (ja) * 2011-03-04 2012-09-27 Fuji Xerox Co Ltd 帯電装置及び画像形成装置
KR101379201B1 (ko) 2013-02-28 2014-03-31 한국전기연구원 캐비티 상쇄간섭을 줄인 부분방전 커플러
KR20140093034A (ko) * 2013-01-17 2014-07-25 강석일 외장형 부분방전 검출센서
KR101438171B1 (ko) * 2013-06-05 2014-09-05 (주)에이피엠테크놀러지스 가스 절연 개폐 장치의 부분 방전 검출을 위한 외장형 센서 장치 및 그 제조방법
JP2016538712A (ja) * 2013-10-02 2016-12-08 キャベンディッシュ・キネティックス・インコーポレイテッドＣａｖｅｎｄｉｓｈ Ｋｉｎｅｔｉｃｓ， Ｉｎｃ． 改善されたｃｍａｘのための湾曲したｒｆ電極
KR101759513B1 (ko) * 2017-01-25 2017-07-19 주식회사 타누스 체결 유닛
KR20170093335A (ko) * 2016-02-05 2017-08-16 한국전기연구원 커플링 감도가 개선된 캐비티-백 커플러
KR20180052968A (ko) 2016-11-11 2018-05-21 한국전기연구원 후면 연결부를 구비하는 캐비티-백 커플러

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080095163A (ko) * 2007-04-23 2008-10-28 가부시키가이샤 신가와 다이 본더의 만곡 회로 기판 고정 방법 및 프로그램
JP2012185310A (ja) * 2011-03-04 2012-09-27 Fuji Xerox Co Ltd 帯電装置及び画像形成装置
KR20140093034A (ko) * 2013-01-17 2014-07-25 강석일 외장형 부분방전 검출센서
KR101379201B1 (ko) 2013-02-28 2014-03-31 한국전기연구원 캐비티 상쇄간섭을 줄인 부분방전 커플러
KR101438171B1 (ko) * 2013-06-05 2014-09-05 (주)에이피엠테크놀러지스 가스 절연 개폐 장치의 부분 방전 검출을 위한 외장형 센서 장치 및 그 제조방법
JP2016538712A (ja) * 2013-10-02 2016-12-08 キャベンディッシュ・キネティックス・インコーポレイテッドＣａｖｅｎｄｉｓｈ Ｋｉｎｅｔｉｃｓ， Ｉｎｃ． 改善されたｃｍａｘのための湾曲したｒｆ電極
KR20170093335A (ko) * 2016-02-05 2017-08-16 한국전기연구원 커플링 감도가 개선된 캐비티-백 커플러
KR101819173B1 (ko) 2016-02-05 2018-01-17 한국전기연구원 커플링 감도가 개선된 캐비티-백 커플러
KR20180052968A (ko) 2016-11-11 2018-05-21 한국전기연구원 후면 연결부를 구비하는 캐비티-백 커플러
KR101759513B1 (ko) * 2017-01-25 2017-07-19 주식회사 타누스 체결 유닛

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