KR200278133Y1 - 평등 자계 형성용 전자석의 자극 - Google Patents

Abstract

본 고안은 전자석의 자극 수평부와 연결부를 연속적으로 연결하여 자계 왜곡을 최소화함으로써 평등 자계의 유효 범위를 극대화시키도록 하는 평등 자계 형성용 전자석의 자극의 제공을 그 목적으로 한다.

상기 본 고안의 목적은, 평등 자계 형성용 전자석의 자극에 있어서, 상기 자극의 단면이, 수직부와, 수평부 및 상기 수직부와 수평부를 연결하는 연결부로 이루어지고, 상기 연결부는 상기 수평부의 접선 방향과 일치하는 타원인 것을 특징으로 하는 평등 자계 형성용 전자석의 자극에 의해 달성된다.

이러한 본 고안의 평등 자계 형성용 자극에 따르면, 동일한 자극 면적을 갖고도 더 큰 평등 자계의 유효 범위(면적)를 얻을 수 있으므로, 평등 자계를 형성시키기 위한 전자석의 효과적인 제작은 물론 보다 정밀한 측정이 가능한 효과가 있게 된다.

Description

평등 자계 형성용 전자석의 자극 {Magnetic pole of electro magnet for forming equalized magnetic field}

본 고안은 평등 자계 형성용 전자석의 자극에 관한 것으로서, 특히 영구 자석과 같은 자성체의 BH 커브(감자 곡선) 특성을 측정하는데 사용하는 BH 커브 트레이서에서 평등 자계를 형성시키기 위한 전자석의 자극으로 매우 적합하게 이용할 수 있는 평등 자계 형성용 전자석의 자극에 관한 것이다.

일반적으로 자성체란 자계 내에서 자화되는 물질의 총칭으로서, 정도의 차이가 있지만 지구상의 존재하는 물질은 모두 자성체라고 할 수 있다.

그러나, 그 자성의 레벨은 물질에 따라서 크게 달라지는바, 철과 같이 강한 자성을 나타내는 것을 강자성체, 알루미늄과 같이 거의 자성을 나타내지 않는 것을 상자성체(비자성체)로 구분하고 있다.

이러한 자성체의 특성은, 외부에서 인가되는 자기장의 세기 변화에 따른 자화 상태를 알려주는 히스테리시스 곡선으로부터 측정할 수 있다.

자계 관련 측정장치로서, 도 1 에 도시된 BH 커브 트레이서를 통해 일반 페라이트(Ferrite) 등과 같은 영구 자석(30)의 BH 커브(감자 곡선) 특성을 측정할 수 있게 된다.

상기 BH 커브 트레이서는, 전원을 코일(20)에 공급하는 것에 의해 만들어지는 전자석의 자극(10) 사이에 자계를 형성시키고, 이렇게 형성된 자계를 마주 보는 자극(10) 사이에 밀착시킨 영구 자석(30)에 인가한다.

이때 인가된 자계에 의해 발생되는 영구 자석(30)의 자속을 측정하고, 또한 외부 자계를 측정하기 위한 홀 센서(40)를 영구 자석(30)로부터 10∼20 mm 정도 떨어진 곳에 위치시켜 외부 자계를 측정하여, 이들 자속과 자계를 A/D 컨버터, 모니터 또는 프린터를 통해 BH 커브(감자 곡선)로 표시하게 된다.

이러한 BH 커브 트레이서의 전자석의 자극(10) 사이에 형성되는 자계가, 평등 자계 내인가의 여부는 자성체 특성 측정의 정밀도를 유지하는데 커다란 영향을 미치게 된다.

즉, B 코일이나 J 코일을 이용하여 자성체의 자속을 측정할 때 피 측정체인 영구 자석(30)이 평등한 자계 내에 위치하여야 오차 발생을 줄일 수 있게 된다.

또한, 외부 자계를 측정하기 위한 홀 센서(40)도 이러한 평등 자계 내에 위치하여야 측정된 자속밀도 B 와 자계 H와의 상관성을 오차가 작게 파악할 수 있게 된다.

BH 커브 트레이서에서 이용되는 전자석의 자극(10) 단면 형태는, 도 2 에 도시되어 있는 바와 같이, 수직부(11)와 수평부(12)를 연결하는 연결부(13)를 단순한 직선 형태의 경사면으로 이루어져 있다.

따라서, 자극(10)의 연결부(13)가 단순한 직선 형태의 경사면으로 이루어진 경우에는, 자극(10)의 수평부(12)와 연결부(13)가 만나는 곳에 불연속적으로 꺾여진 점인 자극 모서리가 존재하게 되고, 이 모서리 부분에서 상기 자극(10) 사이에서 형성된 자계의 집중을 유발시킨다.

상기에서 유발된 자계의 집중에 의해 자극(10)내의 자계 분포에 왜곡을 가져오게 되는데, 자극(10)의 모서리 부분에서 가장 심하게된다.

도 3 에는 종래 단순한 직선 형태의 경사면으로 이루어져 있는 연결부(13)를 갖는 전자석의 자극에 의해 형성되는 자계 분포를 도시하고 있다.

여기서는, 자극(10)의 수평부(12)를 직경이 90 ㎜ 크기의 원형으로 하였을 때, 자극(10)의 수평부(12)의 중심 자계 값의 99% 이내인 평등 자계의 유효 범위를 나타낸 것으로, 자극 중심으로부터 30.5 ㎜ 정도까지 평등 자계의 유효 범위가 형성됨을 알 수 있다.

따라서, 전체 자극 면적에 대한 평등 자계의 유효 범위(면적)의 비율은 (πㆍ30.5²)/(πㆍ45²) = 0.46 이 된다.

이로부터, 종래 단순한 직선 형태의 경사면으로 이루어져 있는 연결부(13)를 갖는 전자석의 자극에 의해 형성되는 자계 분포중 평등 자계의 유효 범위(50)는, 도 4 에 보이듯이, 자계의 왜곡에 의한 영향으로 자극 모서리에 훨씬 못미치게 되어 작게 형성된다.

따라서, 단면적이 큰 영구 자석(30')과 같은 자성체의 BH 커브(감자 곡선) 특성을 측정하는 경우, 여기에 외부 자계를 측정하기 위한 홀 센서(40)까지 평등 자계의 유효 범위 내에 들어가게 하기 위해서는, 도 4 의 점선으로 도시되어 있는 바와 같은, 보다 큰 면적의 수평부(12)를 갖는 자극이 필요하게 되므로, BH 커브 트레이서에서 이용되는 전자석의 유효한 제작과 정밀한 BH 커브의 측정을 어렵게 할 수 있다.

상기에서 설명된 BH 커브 트레이서에서 이용되는 경우의 종래 전자석의 자극 수평부와 연결부를 불연속적으로 연결함으로써 발생되는 자계 왜곡에 의해 평등 자계의 유효 범위가 줄어드는 문제점을 해결하기 위해, 본 고안은 전자석의 자극 수평부와 연결부를 연속적으로 연결하여 자계 왜곡을 최소화함으로써 평등 자계의 유효 범위를 극대화시키도록 하는 평등 자계 형성용 전자석의 자극의 제공을 그 목적으로 한다.

도 1 은 일반적인 BH 커브 트레이서의 구성을 도시한 것이고,

도 2 는 도 1 의 BH 커브 트레이서에서 이용되는 종래 전자석의 자극 단면 형태를 도시한 것이고,

도 3 은 도 2 의 종래 전자석의 자극에 의해 형성되는 자계 분포를 도시한 것이고,

도 4 는 도 3 의 종래 전자석의 자극에 의해 형성되는 자계 분포중 평등 자계의 유효 범위를 자극 사이에서 도시한 것이고,

도 5 는 도 1 의 BH 커브 트레이서에서 이용되는 본 고안의 실시예에 따른 전자석의 자극 단면 형태를 도시한 것이고,

도 6 은 도 5 의 본 고안의 실시예에 따른 전자석의 자극에 의해 형성되는 자계 분포를 도시한 것이고,

도 7 은 도 6 의 본 고안의 실시예에 따른 전자석의 자극에 의해 형성되는 자계 분포중 평등 자계의 유효 범위를 자극 사이에서 도시한 것이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 종래 전자석의 자극

11, 110 : 자극의 수직부

12, 120 : 자극의 수평부

13 : 종래 자극의 연결부

20 : 코일

30 : 영구 자석

40 : 홀 센서

50 : 종래 전자석의 자극에 의해 형성되는 평등 자계의 유효 범위

100 : 본 고안의 전자석의 자극

130 : 본 고안의 자극의 연결부

150 : 본 고안의 전자석의 자극에 의해 형성되는 평등 자계의 유효 범위

상기 본 고안의 목적은, 평등 자계 형성용 전자석의 자극에 있어서, 상기 자극의 단면이, 수직부와, 수평부 및 상기 수직부와 수평부를 연결하는 연결부로 이루어지고, 상기 연결부는 타원인 것을 특징으로 하는 평등 자계 형성용 전자석의 자극에 의해 달성된다.

바람직하게는, 상기 연결부가 상기 수평부의 접선 방향과 일치하는 타원으로 구성되어도 좋다.

이러한 본 고안의 평등 자계 형성용 전자석의 자극 연결부를 타원으로 형성되도록 함으로써, 자극의 수평부와 연결부 사이에 불연속적으로 꺾인 점이 존재하지 않아 국부적인 자계의 집중을 발생시키지 않게 되므로, 자계의 왜곡을 최소화하여 평등 자계의 유효 범위가 극대화된다.

이하, 도면을 참조하여 본 고안에 관한 평등 자계 형성용 전자석의 자극의 실시예를, BH 커브 트레이서에서 이용되는 평등 자계 형성용 전자석의 자극을 예로 들어 상세하게 설명한다.

본 고안의 BH 커브 트레이서에서 이용되는 전자석의 자극(100) 단면 형태는, 도 5 에 도시되어 있는 바와 같이, 수직부(110)와 수평부(120)를 연결하는 연결부(130)가 x 및 y 를 반경으로 하는 타원으로 이루어져 있다. 따라서, 본 고안의 전자석의 자극은 x 와 y 를 타원의 두 반경으로 잡게 됨에 따라 자연스럽게 자극(100)의 수평부(120)와 연결부(130)인 타원의 접선이 일치하는 형태를 취하게된다.

이로부터, 자극(100)의 수평부(120)와 연결부(130)가 만나는 부분이 연속이므로 모서리가 존재하지 않아 상기 자극(100)에서 형성된 자계의 집중이 유발되지 않으므로 자극(100)내의 자계 분포에 왜곡도 최소화하게 된다.

도 6 에는 본 고안의 곡면 형태의 타원으로 이루어져 있는 연결부(130)를 갖는 전자석의 자극(100)에 의해 형성되는 자계 분포를 도시하고 있다.

도 3 과 마찬가지로 종래와 동일한 조건인 자극(100)의 수평부(120)를 직경이 90 ㎜ 크기의 원형으로 하였을 때, 자극(100)의 수평부(120)의 중심 자계 값의 99% 이내인 평등 자계의 유효 범위를 나타낸 것으로, 자극 중심으로부터 42 ㎜ 정도까지 평등 자계의 유효 범위가 형성됨을 알 수 있다.

따라서, 전체 자극 면적에 대한 평등 자계의 유효 범위(면적)의 비율은, (πㆍ42²)/(πㆍ45²) = 0.87 이 된다.

이로부터, 종래 단순한 직선 형태의 경사면으로 이루어져 있는 연결부(13)를 갖는 전자석의 자극(10)에 의해 형성되는 평등 자계의 유효 범위(50)에 비해, 본 고안의 전자석의 자극(100)에 의해 형성되는 평등 자계의 유효 범위(150)는, 도 6 및 도 7 에 보이듯이, 자계의 왜곡에 의한 영향이 최소화되므로 크게 형성된다.

즉, 자극(100)의 연결부(130)를 타원 형상으로 연속 처리함으로써 국부적인 자계 집중을 없애 자극 사이의 자계 왜곡 정도가 최소화되고, 따라서 평등 자계의 유효 범위를 극대화시킬 수 있게된다.

종래 자극(10)에 의해 형성되는 평등 자계의 유효 범위에 대한 본 고안의 자극(100)에 의해 형성되는 평등 자계의 유효 범위의 비율은, (πㆍ42²)/(πㆍ30.5²) = 1.90 이 된다.

따라서, 본 고안의 자극이 종래 자극에 비해 평등 자계의 유효 범위(면적)가 약 1.9 배로 증대되므로, 단면적이 큰 영구 자석(30')과 같은 자성체의 BH 커브(감자 곡선) 특성을 측정하는 경우에도, 도 7 에 도시되어 있는 바와 같이, 여기에 외부 자계를 측정하기 위한 홀 센서(40)까지 평등 자계의 유효 범위(150) 내에 들어가도록 할 수 있으므로, 큰 면적의 수평부를 갖는 자극이 필요하지 않게 된다.

이상에서 본 고안의 평등 자계 형성용 전자석의 자극에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 설명하였지만, 이는 본 고안의 가장 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 고안을 한정하는 것은 아니다. 또한, 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 고안의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

이상에서 상세하게 설명한 본 고안의 평등 자계 형성용 전자석의 자극에 따르면, 동일한 자극 면적을 갖고도 더 큰 평등 자계의 유효 범위(면적)를 얻을 수 있으므로, 평등 자계를 형성시키기 위한 전자석의 효과적인 제작은 물론 보다 정밀한 측정이 가능한 효과가 있게 된다.

Claims (2)

1. 평등 자계 형성용 전자석의 자극에 있어서,

   상기 자극의 단면은, 수직부와, 수평부 및 상기 수직부와 수평부를 연결하는 연결부로 이루어지고,

   상기 연결부는 타원인 것을 특징으로 하는 평등 자계 형성용 전자석의 자극.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 연결부는, 상기 수평부의 접선 방향과 일치하는 타원인 것을 특징으로 하는 평등 자계 형성용 전자석의 자극.