KR20100080106A

KR20100080106A - Magnetic field profile measuring apparatus for electromagnet of the closed type cyclotron

Info

Publication number: KR20100080106A
Application number: KR1020080138734A
Authority: KR
Inventors: 김유석; 홍성석; 강준선; 박기현; 정영규; 윤영덕
Original assignee: 재단법인 한국원자력의학원
Priority date: 2008-12-31
Filing date: 2008-12-31
Publication date: 2010-07-08
Also published as: WO2010076980A3; WO2010076980A2; KR100996265B1

Abstract

PURPOSE: A measuring magnetic field of a pole type cyclotron electromagnet is provided to accurately measure the distribution of the magnetic field by installing a sensor measuring the magnetic field in the sensor transport member. CONSTITUTION: A rotating member(20) is arranged in the coplanar air gap of the center of an iron yoke(12). The rotating member passes through the center of the iron yoke. The rotating member is expanded as the diametric direction of the iron yoke. The rotating member is relatively rotated about the iron yoke. A sensor transport member is combined in the rotating member in order to relatively move to the longitudinal direction of the rotating member about the rotating member. A sensor measuring the magnetic field is attached to the sensor transport member. A first drive device(50) rotates the rotating member. A second driver device(60) transfers the sensor transport member on the rotating member.

Description

Magnetic field profile measuring apparatus for electromagnet of the closed type cyclotron

본 발명은 원통형의 아이언 요크로 이루어진 밀폐된 구조의 차폐형 사이클로트론에서 전자석의 공극 면적 전체의 자기장을 실시간으로 정밀하게 측정하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for accurately measuring in real time the magnetic field of the entire pore area of an electromagnet in a closed cyclotron of a closed structure consisting of a cylindrical iron yoke.

본 발명은 교육과학기술부의 원자력연구개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다.[과제고유번호: M2070605000108M060500110, 과제명: 초전도 사이클로트론 가속기 핵심 기술 개발]The present invention is derived from the research conducted as part of the nuclear research and development project of the Ministry of Education, Science and Technology. [Task unique number: M2070605000108M060500110, Title: Development of core technology of superconducting cyclotron accelerator]

일반적으로 자기장 측정은 루프 코일과 적분기를 사용하는 방법과, 홀 프로브(일명 "홀 센서")를 사용하는 방법이 있다. 또한, 펄스 와이어를 사용하여 가속기에 사용되는 삽입장치의 자기장을 현장에서 측정하기도 한다. 그러나, 홀 센서의 감도가 커지고 아날로그 신호처리 기술이 발전함에 따라 홀 프로브와 테슬라 미터를 결합한 시스템이 자기장 측정에 많이 사용되고 있다. 측정 시스템의 규모가 작으면서 홀 센서를 사용할 경우 0.001%까지 정밀도를 얻을 수 있는 계기가 상용화되어 있다. 또한, 정밀하게 위치를 제어하기 위한 메카트로닉스 기술의 발전으로 자 기장 측정의 정밀도는 향상되고 있다. 그러나, 자기장 측정장치의 제조비용은 증가하게 된다.In general, magnetic field measurement includes a method using a loop coil and an integrator, and a method using a hall probe (also called a "hall sensor"). In addition, pulsed wires are used to measure the magnetic field of insertion devices used in accelerators in the field. However, as the sensitivity of Hall sensors increases and the development of analog signal processing technology, systems combining hall probes and tesla meters are increasingly used for magnetic field measurements. A small measuring system has been commercially available that can achieve a precision of 0.001% when using a Hall sensor. In addition, with the development of mechatronics technology for precise position control, the accuracy of magnetic field measurement is improved. However, the manufacturing cost of the magnetic field measuring device is increased.

일반적으로 사이클로트론용 전자석의 자기장을 측정하는 장치(이하 "자기장 측정장치"라 한다)는 자기장의 세기를 감지할 수 있는 홀 센서를 사용하여 전자석의 단면적 전체의 자기장을 측정하게 된다.In general, a device for measuring a magnetic field of a cyclotron electromagnet (hereinafter referred to as a "magnetic field measuring device") measures a magnetic field of the entire cross-sectional area of the electromagnet using a hall sensor capable of detecting the strength of the magnetic field.

사이클로트론 전자석은 원통형으로 이루어진 아이언 요크와 코일의 결합체이다. 상기 아이언 요크의 상방에는 그 아이언 요크의 직경방향으로 이동할 수 있도록 외팔보 형상의 이동부재가 설치된다. 이러한 이동부재에는 홀 센서가 설치되어서, 상기 홀 센서가 이동하면서 아이언 요크의 직경방향의 어느 위치에 해당하는 자기장의 세기에 해당하는 신호를 감지하게 된다.The cyclotron electromagnet is a combination of a cylindrical iron yoke and a coil. A cantilever-shaped moving member is installed above the iron yoke so as to move in the radial direction of the iron yoke. The moving member is provided with a hall sensor, and the hall sensor is moved to sense a signal corresponding to the strength of the magnetic field corresponding to any position in the radial direction of the iron yoke.

여기서, 상기 이동부재는 상기 아이언 요크를 사이에 두고 양측에 각각 배치되는 가이드레일을 따라 이동하게 된다. 그리고, 상기 외팔보 형상의 이동부재의 어느 일단부에는 모터가 설치된다. 이러한 모터는 상기 이동부재가 상기 가이드레일을 따라 이동할 수 있게 한다. Here, the moving member is moved along the guide rails respectively disposed on both sides with the iron yoke therebetween. A motor is installed at one end of the cantilever-shaped moving member. This motor allows the movable member to move along the guide rail.

그러나, 이와 같은 구조의 자기장 측정장치는 전자석이 설치된 아이언 요크 외부에서 상기 홀 센서가 그 아이언 요크에 진입하여 자기장을 측정하게 된다. 그런데, 아이언 요크가 폐쇄형으로 구성된 차폐형 사이클로트론의 전자석의 자기장을 측정하고자 하는 경우에는 종래의 자기장 측정장치를 사용할 수 없는 문제점이 있다. 즉, 아이언 요크 사이의 공극이 외부와 차단되어 있기 때문에 자기장 측정장치의 홀 센서가 전자석 사이의 공간으로 진입할 수 없는 것이다.However, in the magnetic field measuring device having such a structure, the hall sensor enters the iron yoke outside the iron yoke provided with the electromagnet to measure the magnetic field. By the way, when the iron yoke is to measure the magnetic field of the electromagnet of the shielded cyclotron composed of a closed type, there is a problem that a conventional magnetic field measuring device cannot be used. That is, because the air gap between the iron yoke is blocked from the outside, the Hall sensor of the magnetic field measuring device cannot enter the space between the electromagnets.

따라서, 차폐형 사이클로트론 전자석의 자기장의 세기를 측정할 수 있는 새로운 자기장 측정장치를 개발이 요구되고 있다.Therefore, there is a demand for developing a new magnetic field measuring device capable of measuring the strength of the magnetic field of the shielded cyclotron electromagnet.

또한, 자기장 측정에 사용되는 홀 프로브는 온도, 습도 등 주변 환경에 영향을 받기 때문에 가능한 신속하게 자기장을 측정할 필요가 있다.In addition, since the hole probe used to measure the magnetic field is affected by the surrounding environment such as temperature and humidity, it is necessary to measure the magnetic field as soon as possible.

본 발명의 목적은 전자석 자체가 원통형으로 이루어진 차폐형 사이클로트론 전자석의 자기장의 분포를 측정할 수 있도록 구조가 개선된 자기장 측정장치를 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a magnetic field measuring device having an improved structure to measure the distribution of the magnetic field of the shielded cyclotron electromagnet, the electromagnet itself is made of a cylindrical shape.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 차폐형 사이클로트론 전자석의 자기장 측정장치는, 전자석 자체가 원통형으로 이루어진 차폐형 사이클로트론 전자석의 자기장을 측정하기 위한 것으로서,In order to achieve the above object, the magnetic field measuring device of the shielded cyclotron electromagnet according to the present invention, the electromagnet itself is to measure the magnetic field of the shielded cyclotron electromagnet made of a cylindrical shape,

아이언 요크의 중심의 평면상 공극에 배치되며, 상기 아이언 요크의 중심을 통과하고 상기 아이언 요크의 직경방향으로 연장되며, 상기 아이언 요크에 대해 상대회전이 가능하도록 설치된 회전 부재;A rotating member disposed in the planar gap of the center of the iron yoke, passing through the center of the iron yoke and extending in the radial direction of the iron yoke, and installed to allow relative rotation with respect to the iron yoke;

상기 회전 부재의 길이방향으로 그 회전 부재에 대해 상대 이동이 가능하도록 상기 회전 부재에 결합되며, 자기장을 측정하는 센서가 부착된 센서운반 부재;A sensor carrying member coupled to the rotating member to allow relative movement in the longitudinal direction of the rotating member relative to the rotating member, and having a sensor measuring a magnetic field;

상기 회전 부재를 회전시키는 제1구동장치; 및A first driving device for rotating the rotating member; And

상기 센서운반 부재를 상기 회전 부재 상에서 왕복이동시키는 제2구동장치; 를 포함하는 점에 특징이 있다.A second driving device for reciprocating the sensor carrying member on the rotating member; There is a feature in that it includes.

상기 회전 부재의 양단부에는 그 회전 부재의 처짐을 방지하도록 지지부재가 설치되어 있으며, 상기 지지부재는 상기 아이언 요크에 접촉되어 회전하는 제2바퀴를 포함한 것이 바람직하다.Both ends of the rotating member is provided with a supporting member to prevent sagging of the rotating member, and the supporting member preferably includes a second wheel that rotates in contact with the iron yoke.

상기 회전 부재는 상기 센서운반 부재의 이동을 안내하는 가이드 레일을 구비하며,The rotating member has a guide rail for guiding the movement of the sensor carrying member,

상기 센서운반 부재는 상기 가이드 레일에 접촉되어 회전되는 제2바퀴를 구비한 것이 바람직하다.Preferably, the sensor carrying member has a second wheel that rotates in contact with the guide rail.

상기 제1구동장치는,The first driving device,

상기 회전 부재의 중심에 일단부가 상대 고정된 회전축;A rotating shaft having one end relatively fixed to a center of the rotating member;

상기 회전축에 상대 고정되며 외주면에 톱니가 형성된 디스크 부재;A disk member relatively fixed to the rotating shaft and having teeth formed on an outer circumferential surface thereof;

상기 디스크 부재를 회전시키기 위해 상기 아이언 요크에 상대 고정된 제1모터; 및A first motor relatively fixed to the iron yoke for rotating the disk member; And

상기 제1모터와 상기 디스크 부재를 동력적으로 연결하는 벨트를 포함한 것이 바람직하다.It is preferable to include a belt for dynamically connecting the first motor and the disk member.

상기 제2구동장치는,The second driving device,

제2모터; 상기 제2모터에 동력적으로 연결된 볼스크류;A second motor; A ball screw dynamically connected to the second motor;

상기 볼스크류를 따라 직선운동을 하는 직선운동 부재; 및A linear motion member performing linear motion along the ball screw; And

상기 센서운반 부재와 상기 직선운동 부재를 순환적으로 연결하는 와이어 부재; 를 포함하며,A wire member cyclically connecting the sensor transport member and the linear motion member; Including;

상기 센서운반 부재는, 상기 직선운동 부재의 직선운동에 종속적으로 상기 회전 부재 상에서 직선운동을 하도록 된 것이 바람직하다.The sensor carrying member may be configured to linearly move on the rotating member in dependence on the linear movement of the linear movement member.

본 발명에 따른 차폐형 사이클로트론 전자석의 자기장 측정장치는, 아이언 요크로 둘러싸인 차폐형 사이클로트론 전자석의 자기장을 측정할 수 있는 효과를 제공한다. 또한, 아이언 요크의 공극 면적 전체 구간에서 회전하는 회전 부재에서 직선동을 하는 센서운반 부재에 자기장을 측정하는 센서가 설치됨으로써, 자기장의 분포를 빠르고 정확하게 측정할 수 있는 효과를 제공한다.The magnetic field measuring device of the shielded cyclotron electromagnet according to the present invention provides an effect capable of measuring the magnetic field of the shielded cyclotron electromagnet surrounded by the iron yoke. In addition, the sensor for measuring the magnetic field is installed in the sensor transport member that is linear movement in the rotating member rotates in the entire area of the void area of the iron yoke, it provides an effect that can quickly and accurately measure the distribution of the magnetic field.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차폐형 사이클로트론 전자석의 자기장 측정장치가 사이클로트론 전자석에 설치된 상태의 도면이다. 도 2는 도 1의 평면도이다. 도 3은 도 1에 도시된 회전부재와 센서운반 부재를 추출하여 보여주는 도면이다. 도 4는 3에 도시된 Ⅳ-Ⅳ 선의 개략적 단면도이다. 도 5는 제1구동장치와 회전축의 동력전달 관계를 설명하기 위한 도면이다. 도 6은 센서운반 부재와 순환적으로 연결된 와이어 부재와 제2구동장치와의 동력전달 관계를 설명하기 위한 도면이다. 도 7은 센서운반 부재의 이동원리를 도식적으로 보여주는 도면이다.1 is a view showing a magnetic field measuring device of a shielded cyclotron electromagnet according to a preferred embodiment of the present invention installed in a cyclotron electromagnet. 2 is a plan view of Fig. FIG. 3 is a view showing an extract of the rotating member and the sensor transport member shown in FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the IV-IV line shown in FIG. 5 is a view for explaining the power transmission relationship between the first drive device and the rotating shaft. 6 is a view for explaining the power transmission relationship between the wire member and the second driving device cyclically connected to the sensor carrying member. 7 is a view schematically showing the principle of movement of the sensor transport member.

도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차폐형 사이클로트론 전자석의 자기장 측정 장치(10, 이하 "자기장 측정 장치"라 함)는 전자석 자체가 원통형으로 이루어진 차폐형 사이클로트론 전자석의 자기장을 측정하기 위한 것이다. 차폐형 사이클로트론은 원통형의 아이언 요크(12)와 그 아이언 요크(12)에 자력을 발생시키는 코일(13)을 포함하고 있다. 상기 아이언 요크(12)는 중앙부에 평면상의 공극(15)을 포함하고 있다. 상기 아이언 요크(12)는 복수의 다 리(14)에 의해 지면에 이격되어 지지되어 있다. 그런데 상기 공극(15)이 아이언 요크(12)의 의해 둘러쌓여 있기 때문에 상기 아이언 요크(12)의 외부로부터 상기 공극(15)에 직접적인 접근이 불가능하다.1 to 7, a magnetic field measuring device of a shielded cyclotron electromagnet (hereinafter, referred to as “magnetic field measuring device”) according to an exemplary embodiment of the present invention is a shielded cyclotron electromagnet of which the electromagnet itself is cylindrical. To measure the magnetic field. The shielded cyclotron includes a cylindrical iron yoke 12 and a coil 13 for generating magnetic force in the iron yoke 12. The iron yoke 12 includes a planar gap 15 in the center. The iron yoke 12 is supported by being spaced apart from the ground by a plurality of legs 14. However, since the air gap 15 is surrounded by the iron yoke 12, it is impossible to directly access the air gap 15 from the outside of the iron yoke 12.

따라서, 본 발명에 따른 자기장 측정 장치(10)는 상기 아이언 요크(12)의 공극(15)에 상기 자기장 측정 장치(10)를 미리 설치한 후에 상기 공극(15)의 자기장을 측정하고, 목적이 완료되면 사이클로트론 전자석으로부터 상기 자기장 측정장치(10)를 해체하게 된다.Therefore, the magnetic field measuring device 10 according to the present invention measures the magnetic field of the air gap 15 after the magnetic field measuring device 10 is pre-installed in the air gap 15 of the iron yoke 12. Upon completion, the magnetic field measuring device 10 is disassembled from the cyclotron electromagnet.

상기 자기장 측정 장치(10)는 회전 부재(20)와, 센서운반 부재(30)와, 제1구동장치(50)와, 제2구동장치(60)를 포함하고 있다. The magnetic field measuring device 10 includes a rotating member 20, a sensor carrying member 30, a first driving device 50, and a second driving device 60.

상기 회전 부재(20)는 상기 공극(15)에 배치된다. 상기 회전 부재(20)는 상기 공극(15)의 중심을 통과하고 상기 공극(15)의 직경방향으로 연장되어 있다. 상기 회전 부재(20)는 상기 아이언 요크(12)에 대해 상대회전이 가능하도록 설치되어 있다. 상기 회전 부재(20)는 후술하는 센서운반 부재(30)의 이동을 안내하는 가이드 레일(22)을 구비하고 있다. 상기 가이드 레일(22)은 상기 회전 부재(20)의 길이방향을 따라 한 쌍이 배치되어 있다. 상기 가이드 레일(22)은 오목한 가이드 홈부(23)를 구비하고 있다. 상기 가이드 레일(22)은 후술하는 센서운반 부재(30)의 직선운동을 안내하도록 하기 위해 마련된 것이다. 상기 회전 부재(20)의 양단부에는 지지부재(24)가 설치되어 있다. 상기 지지부재(24)는 상기 회전 부재(20)의 처짐을 방지하도록 하기 위해 마련된 것이다. 상기 지지부재(24)는 상부와 하부에 각각 제2바퀴(34)가 마련되어 있다. 상기 제2바퀴(34)는 상기 아이언 요크(12)에 접 촉되어 회전한다. 상기 회전 부재(20)는 자기장 내부에 설치되기 때문에 자기장에 영향을 받지 않는 아크릴 수지와 같은 플라스틱 소재를 사용하여 제작하였다.The rotating member 20 is disposed in the void 15. The rotating member 20 passes through the center of the pore 15 and extends in the radial direction of the pore 15. The rotating member 20 is provided to allow relative rotation with respect to the iron yoke 12. The rotating member 20 is provided with a guide rail 22 for guiding the movement of the sensor carrying member 30 described later. The pair of guide rails 22 is disposed along the longitudinal direction of the rotating member 20. The guide rail 22 has a concave guide groove 23. The guide rail 22 is provided to guide the linear movement of the sensor transport member 30 to be described later. Support members 24 are provided at both ends of the rotating member 20. The support member 24 is provided to prevent sagging of the rotating member 20. The support member 24 is provided with a second wheel 34 at the top and bottom, respectively. The second wheel 34 rotates in contact with the iron yoke 12. The rotating member 20 is manufactured using a plastic material such as an acrylic resin that is not affected by the magnetic field because it is installed inside the magnetic field.

상기 센서운반 부재(30)는 상기 회전 부재(20)의 길이방향으로 그 회전 부재(20)에 대해 상대 이동이 가능하도록 상기 회전 부재(20)에 결합되어 있다. 상기 센서운반 부재(30)는 자기장을 측정하는 센서가 부착되어 있다. 상기 센서(32)는 일반적으로 홀 센서(hall sensor)라고 불리는 것으로서 홀 프로브(hall probe)라고 칭해지기도 한다. 상기 센서(32)는 전선에 의해 외부의 제어장치(미도시)에 연결되어 있다. 상기 센서(32)는 상기 아이언 요크(12)에서 발생하는 자기장의 세기를 측정하여 상기 제어장치로 전송한다. 상기 센서(32)는 상기 센서운반 부재(30)에 2개가 서로 이격되어 배치되어 있다. 상기 센서운반 부재(30)는 제1바퀴(25)를 포함하고 있다. 상기 제1바퀴(25)는 상기 회전 부재(20)의 가이드 레일(22)에 마련된 가이드 홈부(23)에 접촉되어 회전한다. 상기 제1바퀴(25)는 상기 센서운반 부재(30)가 상기 회전 부재(20)에 대해 부드럽게 상대 이동이 가능하도록 하기 위해 마련된 것이다. 상기 센서운반 부재(30)는 자기장 내부에 설치되기 때문에 상기 회전 부재(20)와 같이 자기장에 영향을 받지 않는 아크릴 수지와 같은 플라스틱 소재를 사용하여 제작하였다.The sensor carrying member 30 is coupled to the rotating member 20 to allow relative movement with respect to the rotating member 20 in the longitudinal direction of the rotating member 20. The sensor carrying member 30 is attached to a sensor for measuring a magnetic field. The sensor 32 is generally referred to as a hall sensor and may also be referred to as a hall probe. The sensor 32 is connected to an external control device (not shown) by a wire. The sensor 32 measures the strength of the magnetic field generated by the iron yoke 12 and transmits it to the control device. The sensor 32 is disposed on the sensor transport member 30 spaced apart from each other. The sensor carrying member 30 includes a first wheel 25. The first wheel 25 is in contact with the guide groove 23 provided in the guide rail 22 of the rotating member 20 to rotate. The first wheel 25 is provided to allow the sensor transport member 30 to be smoothly moved relative to the rotation member 20. Since the sensor carrying member 30 is installed inside the magnetic field, it is manufactured using a plastic material such as acrylic resin that is not affected by the magnetic field, such as the rotating member 20.

제1구동장치(50)는 상기 회전 부재(20)를 회전시키기 위해 마련된 것이다. 상기 제 제1구동장치(50)는 회전축(40)과, 디스크 부재(42)와, 제1모터(52)와, 벨트(54)를 포함하고 있다.The first driving device 50 is provided to rotate the rotating member 20. The first drive device 50 includes a rotation shaft 40, a disk member 42, a first motor 52, and a belt 54.

상기 회전축(40)은 그 일단부가 상기 회전 부재(20)의 중심에 상대고정되어 있다. 상기 디스크 부재(42)는 상기 회전축에 상대 고정되어 있다. 상기 디스크 부재(42)는 외주면에 톱니가 형성되어 있다. 상기 회전축(40)의 타단부는 후술하는 제2구동장치(60)에 상대고정되어 있다. 상기 제1모터(52)는 상기 디스크 부재(42)를 회전시키기 위해 마련된 것이다. 상기 제1모터(52)는 상기 아이언 요크(12)에 상대 고정되어 있다. 상기 제1모터(52)의 회전량을 측정하고 제어하기 위해 인코더(미도시)가 설치되어 있으며, 상기 제1모터(52)는 상기 제어장치에 전기적으로 연결되어서 제어된다. 상기 벨트(54)는 상기 제1모터(52)와 상기 디스크 부재(42)를 동력적으로 연결하고 있다. 상기 벨트(54)에도 톱니가 마련되어 상기 디스크 부재(42)에 마련된 톱니와 맞물려 있다. 상기 제1모터(52)가 작동함에 따라 상기 벨트(54)에 의해 상기 제1모터(52)의 회전력이 상기 디스크 부재(42)에 전달된다. 상기 디스크 부재(42)가 회전함에 따라 상기 회전축(40)이 일체로 회전하고, 그 회전축(40)에 상대고정된 상기 회전 부재(20)와 상기 제2구동장치(60)가 회전하게 된다.One end of the rotating shaft 40 is fixed relative to the center of the rotating member 20. The disk member 42 is relatively fixed to the rotation shaft. The disc member 42 has teeth formed on its outer circumferential surface. The other end of the rotating shaft 40 is fixed relative to the second drive device 60 to be described later. The first motor 52 is provided to rotate the disk member 42. The first motor 52 is relatively fixed to the iron yoke 12. An encoder (not shown) is installed to measure and control the amount of rotation of the first motor 52, and the first motor 52 is electrically connected to the control device and controlled. The belt 54 dynamically connects the first motor 52 and the disk member 42. The belt 54 is also provided with teeth, and meshes with teeth provided in the disk member 42. As the first motor 52 operates, the rotational force of the first motor 52 is transmitted to the disc member 42 by the belt 54. As the disk member 42 rotates, the rotating shaft 40 rotates integrally, and the rotating member 20 and the second driving device 60 fixed relative to the rotating shaft 40 rotate.

상기 제2구동장치(60)는 상기 센서운반 부재(30)를 상기 회전 부재(20)에 대해 직선운동이 가능하도록 하기 위해 마련된 것이다. 상기 제2구동장치(60)는 회전 프레임(62)과, 제2모터(64)와, 볼스크류(66)와, 직선운동 부재(67)와, 와이어 부재(36)를 포함하고 있다.The second driving device 60 is provided to enable the linear movement of the sensor carrying member 30 with respect to the rotating member 20. The second drive device 60 includes a rotation frame 62, a second motor 64, a ball screw 66, a linear motion member 67, and a wire member 36.

상기 회전 프레임(62)은 상기 회전축(40)의 타단부에 상대고정되어 있다. 따라서 상기 회전 프레임(62)는 상기 회전축(40)과 일체로 회전하게 되어 있다. 상기 제2모터(64)는 상기 회전 프레임(62)에 상대고정되어 있다. 상기 제2모터(64)에는 인코더(미도시)가 설치되어 있으며, 그 인코더는 상기 제2모터(64)의 회전량을 측정하고 그 신호를 상기 제어장치(미도시)에 전송함으로써 상기 제어장치가 상기 제2모터(64)를 정밀하게 제어할 수 있도록 한다. 상기 볼스크류(66)는 상기 회전 프레임(62)에 설치되어 있다. 상기 볼스크류(66)는 상기 제2모터(64)에 동력적으로 연결되어 있다. 상기 직선운동 부재(67)는 상기 볼스크류(66)에 동력적으로 연결되어 있다. 상기 직선운동 부재(67)는 상기 제2모터(64)가 회전함에 따라 상기 볼스크류(66)를 따라 직선운동을 하게 된다. 상기 와이어 부재(36)는 상기 센서운반 부재(30)와 상기 직선운동 부재(67)를 순환적으로 연결하는 부재이다. 즉 상기 와이어 부재(36)에 의해 상호 연결된 상기 센서운반 부재(30)와 상기 직선운동 부재(67)는 일체로 직선운동을 하게 된다. 상기 와이어 부재(36)는 상기 회전 프레임(62)이나, 상기 회전 부재(20)에 마련된 복수의 롤러(70)에 의해 팽팽하게 지지되어 있다. 따라서, 상기 센서운반 부재(30)는, 상기 직선운동 부재(67)의 직선운동에 종속적으로 상기 회전 부재(20) 상에서 직선운동을 하게 된다.The rotating frame 62 is relatively fixed to the other end of the rotating shaft 40. Therefore, the rotating frame 62 is to rotate integrally with the rotating shaft 40. The second motor 64 is fixed relative to the rotation frame 62. The second motor 64 is provided with an encoder (not shown). The encoder measures the amount of rotation of the second motor 64 and transmits the signal to the control device (not shown). To precisely control the second motor 64. The ball screw 66 is attached to the rotation frame 62. The ball screw 66 is dynamically connected to the second motor 64. The linear motion member 67 is dynamically connected to the ball screw 66. The linear motion member 67 is linearly moved along the ball screw 66 as the second motor 64 rotates. The wire member 36 is a member that cyclically connects the sensor transport member 30 and the linear motion member 67. That is, the sensor transport member 30 and the linear motion member 67 interconnected by the wire member 36 are linearly integrated. The wire member 36 is tightly supported by the rotation frame 62 or the plurality of rollers 70 provided on the rotation member 20. Therefore, the sensor transport member 30 is linearly moved on the rotation member 20 in dependence on the linear motion of the linear motion member 67.

이하에서는, 상술한 바와 같은 구조를 가지는 차폐형 사이클로트론 전자석의 자기장 측정 장치(10)의 작용을 사용자가 그 차폐형 사이클로트론 전자석의 자기장 측정 장치(10)를 사용하여 전자석의 자기장을 측정하는 경우를 예로 들어 상세하게 서술하기로 한다.Hereinafter, a case in which the user measures the magnetic field of the electromagnet using the magnetic field measuring device 10 of the shielded cyclotron electromagnet having the structure as described above will be described. This will be described in detail.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 자기장 측정 장치(10)가 차폐형 사이클로트론에 설치되어 있는 상태로부터 서술을 시작하기로 한다.First, the description will be started from the state in which the magnetic field measuring device 10 is installed in the shielded cyclotron as shown in FIG.

상기 아이언 요크(12)에 자기장이 생성되도록 차폐형 사이클로트론을 가동한 다. 그 상태에서 상기 제1모터(52)를 가동한다. 상기 제1모터(52)의 출력축이 회전함에 따라 상기 벨트(54)가 그 구동력을 상기 디스크 부재(42)에 전달하여 그 디스크 부재(42)를 회전시킨다. 상기 디스크 부재(42)가 회전함에 따라 상기 회전축(40)이 회전하고, 그 회전축(40)에 상대 고정된 상기 회전 부재(20)가 상기 아이언 요크(12)에 의해 생성된 자기장 공간을 휩쓸며 지나가게 된다. 이 과정에서 상기 센서(32)는 자기장의 세기를 측정하여 상기 제어장치로 전송하게 된다. 상기 제1모터(52)는 360°회전한 후에 다시 역방향으로 회전하여 정회전과 역회전을 반복하게 된다. 이에 따라 상기 센서(32)도 동일하게 회전운동을 하면서 자기장의 세기를 연속적으로 측정하여 상기 제어장치로 전송하게 된다. 상기 제1모터(52)는 스텝모터를 사용하였으며, 상기 인코더와의 협력에 의해 상기 센서(32)가 0.04°간격으로 자기장의 세기를 측정하도록 하였다. 또한, 상기 센서(32)는 상기 전자석의 반경 방향으로 10mm의 간격으로 하나의 자기장의 측정 셀을 형성하도록 하였다. 상기 회전 부재(20)가 정회전과 역회전을 하는 과정에서 상기 센서운반 부재(30)는 상기 제2구동장치(60)에 의해 상기 회전 부재(20)의 길이방향으로 직선운동을 하게 된다. 더 구체적으로 상기 회전 부재(20)가 1회전 한 후 일정한 길이만큼 상기 회전 부재(20)의 길이방향으로 상기 센서운반 부재(30)가 이동되고 다시 상기 회전 부재(20)가 회전하면서 자기장의 세기를 측정하게 된다. 이 과정에서 상기 센서운반 부재(30)가 직선운동을 하는 과정을 상세하게 서술하면 다음과 같다.A shielded cyclotron is operated to generate a magnetic field in the iron yoke 12. In this state, the first motor 52 is operated. As the output shaft of the first motor 52 rotates, the belt 54 transmits the driving force to the disk member 42 to rotate the disk member 42. As the disk member 42 rotates, the rotating shaft 40 rotates, and the rotating member 20 relatively fixed to the rotating shaft 40 sweeps through the magnetic field space generated by the iron yoke 12. I will go. In this process, the sensor 32 measures the strength of the magnetic field and transmits it to the control device. The first motor 52 is rotated in the reverse direction again after rotating 360 ° to repeat the forward and reverse rotation. Accordingly, the sensor 32 performs the same rotational movement and continuously measures the intensity of the magnetic field and transmits it to the control device. The first motor 52 uses a step motor, and in cooperation with the encoder, the sensor 32 measures the strength of the magnetic field at 0.04 ° intervals. In addition, the sensor 32 is to form a measuring cell of one magnetic field at intervals of 10 mm in the radial direction of the electromagnet. The sensor carrying member 30 is linearly moved in the longitudinal direction of the rotating member 20 by the second driving device 60 while the rotating member 20 rotates forward and reverse. More specifically, the sensor carrying member 30 is moved in the longitudinal direction of the rotating member 20 by a predetermined length after the rotating member 20 rotates once, and the rotating member 20 rotates again, thereby increasing the strength of the magnetic field. Will be measured. In this process, the process of the linear movement of the sensor member 30 is described in detail as follows.

즉, 상기 제2모터(64)가 구동된다. 상기 제2모터(64)에 동력적으로 연결된 볼스크류(66)에 위해 상기 직선운동 부재(67)가 직선운동을 하게 된다. 상기 직선 운동 부재(67)와 상기 와이어 부재(36)로 연결된 상기 센서운반 부재(30)가 상기 직선운동 부재(67)와 일체로 직선운동을 하게 된다. 즉, 상기 직선운동 부재(67)가 상기 회전 프레임(62) 상에서 직선운동을 하게 되며, 상기 와이어 부재(36)에 의해 상기 센서운반 부재(30)가 상기 회전 부재(20) 상에서 상기 가이드 레일(22)을 따라 직선운동을 하게 된다. 이와 같이 상기 회전 부재(20)가 회전운동을 하고, 상기 센서운반 부재(30)가 직선운동을 하면서, 상기 전자석에 의해 형성되는 자기장의 분포를 연속적으로 측정할 수 있게 된다.That is, the second motor 64 is driven. The linear motion member 67 linearly moves to the ball screw 66 that is dynamically connected to the second motor 64. The sensor transport member 30 connected to the linear motion member 67 and the wire member 36 is linearly integrated with the linear motion member 67. That is, the linear motion member 67 makes a linear motion on the rotation frame 62, and the sensor transport member 30 is guided on the rotation member 20 by the wire member 36. It follows linear movement along 22). As described above, while the rotation member 20 rotates and the sensor transport member 30 moves linearly, the distribution of the magnetic field formed by the electromagnet can be continuously measured.

본 발명에 따른 자기장 측정장치(10)는 상기 제1모터(52)와 상기 제2모터(64) 및 인코더를 사용하여, 상기 아이언 요크(12)의 공극(15) 전면적에 대해 반지름 방향으로 10mm, 원주방향으로 0.04°씩 자기장 측정 셀을 설정하여 상기 회전 부재(20)의 한 회전당 9000개의 데이터를 얻었으며, 전체적으로는 729000개의 자기장 측정 데이터를 1시간 20분 정도에 측정가능하도록 하였다.The magnetic field measuring device 10 according to the present invention uses the first motor 52, the second motor 64, and an encoder, and 10 mm in the radial direction with respect to the entire area of the cavity 15 of the iron yoke 12. The magnetic field measurement cell was set at 0.04 ° in the circumferential direction to obtain 9000 data per one rotation of the rotating member 20. In general, 729000 magnetic field measurement data were measured in about 1 hour and 20 minutes.

이와 같이 본 발명에 따른 자기장 측정 장치(10)는 전자석 요크로 둘러싸인 차폐형 사이클로트론 전자석과 같이 측정이 어려운 공간에서 자기장을 정밀하고 빠르게 측정할 수 있는 효과가 있다. As described above, the magnetic field measuring apparatus 10 according to the present invention has an effect of accurately and quickly measuring a magnetic field in a space that is difficult to measure, such as a shielded cyclotron electromagnet surrounded by an electromagnet yoke.

본 발명의 실시예에서, 상기 회전 부재의 양단부에는 그 회전 부재의 처짐을 방지하도록 지지부재가 설치되어 있으며, 상기 지지부재는 상기 아이언 요크에 접촉되어 회전하는 제2바퀴를 포함한 것으로 서술하였으나, 상기 회전 부재의 강도가 충분하게 담보된 경우에는 상기 지지부재가 구비되지 않더라도 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.In an embodiment of the present invention, both ends of the rotating member is provided with a supporting member to prevent the rotating member from sagging, and the supporting member has been described as including a second wheel that rotates in contact with the iron yoke. When the strength of the rotating member is sufficiently secured, the object of the present invention can be achieved even if the supporting member is not provided.

본 발명의 실시예에서, 상기 회전 부재는 상기 센서운반 부재의 이동을 안내하는 가이드 레일을 구비하며, 상기 센서운반 부재는 상기 가이드 레일에 접촉되어 회전되는 제2바퀴를 구비한 것으로 서술하였으나, 상기 가이드 레일이나 상기 제2바퀴가 구비되지 않더라도 예컨대 상기 센서운반 부재가 상기 회전 부재에 대해 원활하게 슬라이딩 가능한 경우에는 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.In the embodiment of the present invention, the rotating member has a guide rail for guiding the movement of the sensor carrying member, the sensor carrying member has been described as having a second wheel that is rotated in contact with the guide rail, Even if the guide rail or the second wheel is not provided, the object of the present invention can be achieved, for example, when the sensor carrying member can be smoothly slid with respect to the rotating member.

본 발명의 실시예에서, 상기 제1구동장치는, 상기 회전 부재의 중심에 일단부가 상대 고정된 회전축; 상기 회전축에 상대 고정되며 외주면에 톱니가 형성된 디스크 부재; 상기 디스크 부재를 회전시키기 위해 상기 아이언 요크에 상대 고정된 제1모터; 및 상기 제1모터와 상기 디스크 부재를 동력적으로 연결하는 벨트를 포함한 것으로 서술하였으나, 상기 제1구동장치는 예컨대 상기 회전 부재를 직접구동시킬 수 있도록 모터를 상기 회전부재에 직접 연결할 수도 있으며, 이와 같은 경우에는 본 발명의 실시예에서와 같은 구체적인 구성요소가 필요하지 아니할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the first drive device, the rotating shaft having one end relatively fixed to the center of the rotating member; A disk member relatively fixed to the rotating shaft and having teeth formed on an outer circumferential surface thereof; A first motor relatively fixed to the iron yoke for rotating the disk member; And a belt for dynamically connecting the first motor and the disk member, the first driving device may directly connect a motor to the rotating member to directly drive the rotating member, for example. In the same case, specific components as in the embodiment of the present invention may not be necessary.

본 발명의 실시예에서, 상기 제2구동장치는, 제2모터; 상기 제2모터에 동력적으로 연결된 볼스크류; 상기 볼스크류를 따라 직선운동을 하는 직선운동 부재; 및 상기 센서운반 부재와 상기 직선운동 부재를 순환적으로 연결하는 와이어 부재; 를 포함하는 것으로 서술하였으나, 상기 제2구동장치는 이와 같은 구성요소들을 모두 구비하지 않는 경우에도 예컨대 제2모터와 상기 와이어 부재를 직접연결하여 상기 센서운반 부재를 이동시킬 수도 있다.In an embodiment of the present invention, the second drive device, the second motor; A ball screw dynamically connected to the second motor; A linear motion member performing linear motion along the ball screw; And a wire member cyclically connecting the sensor transport member and the linear motion member. Although described as including, even if the second drive device does not have all such components, for example, the second motor and the wire member may be directly connected to move the sensor carrying member.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다.In the above, the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made by those skilled in the art within the technical idea of the present invention. Is obvious.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차폐형 사이클로트론 전자석의 자기장 측정장치가 사이클로트론 전자석에 설치된 상태의 도면이다.1 is a view showing a magnetic field measuring device of a shielded cyclotron electromagnet according to a preferred embodiment of the present invention installed in a cyclotron electromagnet.

도 2는 도 1의 평면도이다.2 is a plan view of Fig.

도 3은 도 1에 도시된 회전부재와 센서운반 부재를 추출하여 보여주는 도면이다.FIG. 3 is a view showing an extract of the rotating member and the sensor transport member shown in FIG.

도 4는 3에 도시된 Ⅳ-Ⅳ 선의 개략적 단면도이다.4 is a schematic cross-sectional view of the IV-IV line shown in FIG.

도 5는 제1구동장치와 회전축의 동력전달 관계를 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining the power transmission relationship between the first drive device and the rotating shaft.

도 6은 센서운반 부재와 순환적으로 연결된 와이어 부재와 제2구동장치와의 동력전달 관계를 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining the power transmission relationship between the wire member and the second driving device cyclically connected to the sensor carrying member.

도 7은 센서운반 부재의 이동원리를 도식적으로 보여주는 도면이다.7 is a view schematically showing the principle of movement of the sensor transport member.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10...차폐용 사이클로트론 전자석의 자기장 측정 장치10.Measuring device of shielding cyclotron electromagnet

12...아이언 요크 14...다리12 ... iron yoke 14 ... leg

15...공극 20...회전 부재15 ... Air gap 20 ... Rotating member

22...가이드 레일 23...가이드 홈부22 ... guide rail 23 ... guide groove

24...지지부재 25...제1바퀴24.Support member 25 ... First wheel

30...센서운반 부재 32...센서30.Sensor carrying member 32 ... Sensor

34...제2바퀴 36...와이어 부재34.2nd wheel 36 ... without wire

40...회전축 42...디스크 부재40 ... rotating shaft 42 ... disc member

50...제1구동장치 52...제1모터50 ... 1st drive 52 ... 1st motor

54...벨트 60...제2구동장치54 ... belt 60 ... second drive

62...회전 프레임 64...제2모터62.Rotating frame 64.2nd motor

66...볼스크류 67...직선운동 부재66.Ballscrew 67 ... No linear motion

70...롤러70 ... roller

Claims

It is for measuring the magnetic field of a shielded cyclotron electromagnet in which the electromagnet itself is cylindrical.

A rotating member disposed in the planar gap of the center of the iron yoke, passing through the center of the iron yoke and extending in the radial direction of the iron yoke, and installed to allow relative rotation with respect to the iron yoke;

A sensor carrying member coupled to the rotating member to allow relative movement in the longitudinal direction of the rotating member relative to the rotating member, and having a sensor measuring a magnetic field;

A first driving device for rotating the rotating member; And

A second driving device for reciprocating the sensor carrying member on the rotating member; Magnetic field measuring device of the shielded cyclotron electromagnet, characterized in that it comprises a.

The method of claim 1,

A support member is provided at both ends of the rotating member to prevent sagging of the rotating member, and the supporting member includes a second wheel which rotates in contact with the iron yoke. .

The method of claim 1,

The rotating member has a guide rail for guiding the movement of the sensor carrying member,

The sensor transport member is a magnetic field measuring device of a shielded cyclotron electromagnet, characterized in that it has a second wheel that is rotated in contact with the guide rail.

The method of claim 1,

The first driving device,

A rotating shaft having one end relatively fixed to a center of the rotating member;

A disk member relatively fixed to the rotating shaft and having teeth formed on an outer circumferential surface thereof;

A first motor relatively fixed to the iron yoke for rotating the disk member; And

Magnetic field measuring device of the shielded cyclotron electromagnet, characterized in that it comprises a belt for dynamically connecting the first motor and the disk member.

The method of claim 1,

The second driving device,

A second motor; A ball screw dynamically connected to the second motor;

A linear motion member performing linear motion along the ball screw; And

A wire member cyclically connecting the sensor transport member and the linear motion member; Including;

The sensor transport member is a magnetic field measuring device of a shielded cyclotron electromagnet, characterized in that the linear motion on the rotating member in dependence on the linear motion of the linear motion member.