KR20210123078A - 변위 센서 - Google Patents

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KR20210123078A
KR20210123078A KR1020200040357A KR20200040357A KR20210123078A KR 20210123078 A KR20210123078 A KR 20210123078A KR 1020200040357 A KR1020200040357 A KR 1020200040357A KR 20200040357 A KR20200040357 A KR 20200040357A KR 20210123078 A KR20210123078 A KR 20210123078A
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wall portion
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housing
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KR1020200040357A
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백성기
이기욱
정세나
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은, 검사장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 변위 센서는, 권선된 코일로 구성된 코일 구조, 코일 구조의 외부 둘레를 감싸도록 형성되는 차폐부재 및 하우징을 포함하고, 하우징은, 차폐부재의 외부 둘레를 감싸는 상단 측벽부 및 상단 측벽부로부터 연장되어 형성되는 하단 측벽부를 포함하고, 하단 측벽부의 내주면은 상단 측벽부의 내주면보다 하우징의 내측으로 돌출되어 형성되고, 하단 측벽부의 외주면은 하우징의 내측으로 소정 깊이만큼 함몰되어 형성되는 함몰 영역을 포함할 수 있다. 그 외에 다양한 실시예들이 가능하다.

Description

변위 센서{DISPLACEMENT SENSOR}
본 발명은, 변위 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 제품 내 위치 조정이 용이한 변위 센서에 관한 것이다.
비접촉 변위 센서는, 이격되어 위치하는 물체의 위치를 검출하는 센서로서, 일반적으로 갭 센서(Gap sensor)로 명명된다. 일반적인 갭 센서는, 프로브(probe)의 코일에 흐르는 고주파 전류를 통해 코일 주변에 자장을 형성하고, 자장 내에 위치하는 물체로 인해 생성되는 와전류에 기초하여, 코일과 물체 사이의 거리를 검출할 수 있다.
이러한 갭 센서는, 다양한 산업 분야의 제품에서 다양한 목적으로 사용되며, 선행문헌 1(한국 등록특허공보 제10-1084477호)와 같이, 칠러 시스템에 배치될 수도 있다. 여기서, 칠러 시스템은, 냉수를 냉수 수요처로 공급하는 것으로서, 냉동 시스템을 순환하는 냉매와, 냉수 수요처와 냉동 시스템의 사이를 순환하는 냉수 간에 열교환이 이루어져, 냉수를 냉각시키는 것을 특징으로 하며, 대용량 설비로서, 규모가 큰 건물 등에 설치될 수 있다.
예를 들면, 갭 센서가 칠러 시스템에 배치되는 경우, 갭 센서는, 압축기의 임펠러를 회전시키는 회전축과의 거리를 감지하도록 배치될 수 있고, 칠러 시스템은 갭 센서의 센싱 값에 기초하여 회전축의 위치 등을 판단함으로써, 이상 진동의 발생 여부나 서지(surge) 발생의 가능성 등을 판단할 수 있다.
한편, 일반적인 갭 센서는, 선행문헌 2(한국 등록디자인공보 제30-0753105호)와 같이, 센싱 모듈의 상면과 하면 중 적어도 하나에 코일이 위치하고, 코일과 연결된 단자가 PCB(Printed Circuit Board)에 전기적으로 연결되면서, 센싱 모듈이 PCB에 결합되어 구성된다.
그러나 갭 센서가 상기와 같은 코일 구조를 포함하는 경우, 센싱 모듈의 상면과 하면에 형성되는 코일이 센서마다 균일하게 형성되기 어려우며, 각 코일의 권선 간격도 일정하지 않아, 코일의 임피던스(impedance)가 일정하지 않을 수 있다. 또한, 코일의 양 단에 연결된 단자의 크기가 제한적임에 따라, 단자와 PCB 간의 물리적 연결이 끊어지기 쉬운 문제점이 있으며, 센싱 모듈과 PCB의 물리적 결합을 통해 갭 센서가 구성됨에 따라, 갭 센서가 제품 내에 배치됨에 있어서 공간적 제약이 생길 수밖에 없어, 갭 센서가 센싱 대상인 회전축 등에 근접하여 배치되기 위해서는 갭 센서의 배치 공간이 충분히 확보되어야 하는 문제점도 있다.
또한, 종래에는 제품 내 갭 센서의 배치 공간이 갭 센서의 크기 및 형상에 대응되도록 형성됨에 따라, 갭 센서가 제품 내 배치 공간에 배치된 이후에는, 갭 센서의 위치를 미세하게 조정하기 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 복수의 코일로 구성된 코일 구조의 임피던스가 일정한 변위 센서를 제공함에 있다.
또한, 본 발명은, 코일 구조와 제어회로 간의 물리적 연결이 견고한 변위 센서를 제공함에 있다.
또한, 본 발명은, 제품 내 배치된 갭 센서의 위치 조정이 용이한 변위 센서를 제공함에 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 실시예에 따른 변위 센서는, 권선된 코일로 구성된 코일 구조, 코일 구조의 외부 둘레를 감싸도록 형성되는 차폐부재 및 하우징을 포함하고, 하우징은, 차폐부재의 외부 둘레를 감싸는 상단 측벽부 및 상단 측벽부로부터 연장되어 형성되는 하단 측벽부를 포함하고, 하단 측벽부의 내주면은 상단 측벽부의 내주면보다 하우징의 내측으로 돌출되어 형성되고, 하단 측벽부의 외주면은 하우징의 내측으로 소정 깊이만큼 함몰되어 형성되는 함몰 영역을 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 복수의 코일을, FPCB(Flexible Printed Circuits Board)에 크기 및 두께가 서로 동일하도록 각각 형성하고, FPCB를 접어 복수의 코일이 중첩되도록 코일 구조를 형성함으로써, 센서마다 일정한 임피던스의 코일 구조를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 코일 구조의 최상단과 최하단에 배치된 코일들이 커넥터에 각각 연결되고, 커넥터가 제어회로에 물리적으로 연결됨에 따라, 코일 구조와 제어회로가 보다 견고하게 연결될 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 코일 구조와 커넥터가 도선에 의해 전기적으로 연결됨에 따라, 코일 구조와 제어회로가 소정 이격거리를 두고 배치될 수 있어, 변위 센서의 제품 내 배치를 위한 공간적 제약을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 하우징에 형성된 함몰 영역을 이용하여, 제품 내 배치된 갭 센서의 위치를 미세하게 조정할 수 있어, 갭 센서의 센싱 값의 산포를 줄일 수 있고, 센싱 값에 기초한 제어의 정확도를 높일 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1a는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 변위 센서의 분해 사시도이고, 도 1b는, 도 1a의 변위 센서에 포함된 구성들이 결합된 상태에서의 평면도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 차폐부재의 평면도이다.
도 3은, 도 1a의 하우징의 평면도이다.
도 4a는, 도 3의 A-A'에 대한 하우징의 측면 단면도이고, 도 4b는, 도 3의 B-B'에 대한 하우징의 측면 단면도이다.
도 5는, 도 4b의 하우징의 일 영역을 확대한 도면이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 하우징의 함몰 영역에 대응하는 체결 기구의 일 예를 도시한 도면이다.
도 7a 및 7b는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 변위 센서의 위치 조정에 따른 센싱 값의 산포 변화의 설명에 참조되는 도면이다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 변위 센서에 포함된 구성들이 결합된 상태에서의 사시도이다.
도 9 내지 12는, 도 1a의 코일 구조에 대한 설명에 참조되는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은, 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소와 다른 구성 요소 간의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 구성요소의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓일 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계 및/또는 동작은 하나 이상의 다른 구성요소, 단계 및/또는 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도면에서 각 구성요소의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기와 면적은 실제크기나 면적을 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "~부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
또한, 본 명세서에서, 다양한 요소들을 설명하기 위해 제1, 제2 등의 용어가 이용될 수 있으나, 이러한 요소들은 이러한 용어들에 의해 제한되지 아니한다. 이러한 용어들은 한 요소를 다른 요소로부터 구별하기 위해서만 이용된다.
도 1a는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 변위 센서의 분해 사시도이고, 도 1b는, 도 1a의 변위 센서에 포함된 구성들이 결합된 상태에서의 평면도이다.
도 1a 및 1b를 참조하면, 변위 센서(10)는, 코일 구조(100), 차폐부재(200) 및/또는 하우징(300)을 포함할 수 있다. 변위 센서(10)는, 코일 구조(100)에 전기적으로 연결되는 커넥터(411, 412)를 더 포함할 수 있다.
코일 구조(100)는, 권선된 코일로 구성될 수 있다. 예를 들면, 코일 구조(100)는, 서로 전기적으로 연결된 복수의 코일(예: 도 9의 101 내지 109)이 중첩되어 형성될 수 있다. 본 도면에서는, 코일 구조(100)의 권선된 코일의 형상이 원형인 것으로 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 삼각형, 사각형과 같은 다각형 형상으로 형성될 수도 있다.
코일 구조(100)는, 도선(111, 112)을 통해 커넥터(411, 412)와 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들면, 코일 구조(100)의 최하단에 배치된 코일과 제1 커넥터(411)가 제1 도선(111)에 의해 연결될 수 있고, 코일 구조(100)의 최상단에 배치된 코일과 제2 커넥터(412)가 제2 도선(112)에 의해 연결될 수 있다.
차폐부재(200)는, 코일 구조(100)의 외부 둘레를 감싸도록 형성될 수 있다. 차폐부재(200)의 구조에 대해서 도 2를 참조하여 설명하도록 한다.
도 2는, 도 1a의 차폐부재의 평면도이다.
도 2를 참조하면, 차폐부재(200)는, 코일 구조(100)가 배치되는 수용부(210), 코일 구조(100)의 내부 둘레에 의하여 감싸지도록 형성되는 내벽부(220) 및/또는 코일 구조(100)의 외부 둘레를 감싸도록 형성되는 외벽부(230)를 포함할 수 있다.
내벽부(220)와 외벽부(230) 사이의 간격은, 코일 구조(100)의 크기에 대응할 수 있다. 내벽부(220) 및/또는 외벽부(230)의 높이는, 코일 구조(100)의 D3 방향의 두께에 대응할 수 있다. 예를 들면, 내벽부(220) 및/또는 외벽부(230)의 D3 방향의 높이는, 코일 구조(100)의 D3 방향의 두께 이상일 수 있다.
외벽부(230)는, 서로 이격되어 형성되는 제1 외벽(231) 및 제2 외벽(232)를 포함할 수 있다. 이때, 코일 구조(110)가 내벽부(220)와 외벽부(230) 사이의 수용부(210)에 배치되는 경우, 도선(111, 112)은, 제1 외벽(231)과 제2 외벽(232) 사이의 공간(241, 242)에 각각 위치될 수 있다.
차폐부재(200)는, 코발트(Co), 철(Fe), 니켈(Ni), 붕소(B), 규소(Si) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 원소의 조합으로 이루어진 페라이트로 구성될 수 있다. 예를 들면, 차폐부재(200)는, 감자하기 쉽고, 히스테리시스 손실(hysteresis loss)이 적은 연자성체(soft magnetic material)로 구성될 수 있다.
다시 도 1a 및 1b를 참조하면, 하우징(300)은, 차폐부재(200)의 외부 둘레를 감싸도록 형성될 수 있다. 예를 들면, 차폐부재(200)는, 하우징(300)의 상단에 형성된 개구부에 삽입되어 배치될 수 있다. 하우징(300)의 구조에 대해서 도 3 내지 5를 참조하여 설명하도록 한다.
도 3은, 도 1a의 하우징의 평면도이고, 도 4a는, 도 3의 A-A'에 대한 하우징의 측면 단면도이고, 도 4b는, 도 3의 B-B'에 대한 하우징의 측면 단면도이다.
도 3 내지 4b를 참조하면, 하우징(300)은, 상단 측벽부(310) 및 상단 측벽부(310)로부터 연장되어 형성되는 하단 측벽부(320)를 포함할 수 있다.
하우징(300)은, 적어도 일단이 개구되고, 하우징(300)의 내부 중심을 지나는 중심축(305)이 수직하게 놓이는 원통 형상으로 형성될 수 있다. 본 도면에서는, 하우징(300)의 형상이 원통 형상인 것으로 도시하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 하우징(300)은 중심축(305)에 수직하는 단면이 사각형과 같은 다각형으로 형성될 수도 있다.
상단 측벽부(310)는, 차폐부재(200)의 외부 둘레를 감싸도록 형성될 수 있다. 예를 들면, 상단 측벽부(310)의 내주면의 직경은, 차폐부재(200)의 외주면의 직경에 대응할 수 있다.
상단 측벽부(310)는, 서로 이격되어 형성되는 제1 측벽(310a) 및 제2 측벽(310b)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 측벽(310a)과 제2 측벽(310b) 간의 이격 거리(W1)는, 차폐부재(200)의 제1 외벽(231)과 제2 외벽(232) 사이의 공간(241, 242)의 너비에 대응할 수 있다. 예를 들면, 제1 측벽(310a)과 제2 측벽(310b) 간의 이격 거리(W1)는, 차폐부재(200)의 제1 외벽(231)과 제2 외벽(232) 사이의 공간(241, 242)의 너비와 동일할 수 있다.
상단 측벽부(310)의 D3 방향의 높이(H1)는, 차폐부재(200)의 내벽부(220) 및/또는 외벽부(230)의 높이에 대응할 수 있다. 예를 들면, 상단 측벽부(310)의 D3 방향의 높이(H1)는, 차폐부재(200)의 내벽부(220) 및/또는 외벽부(230)의 높이와 동일할 수 있다.
하단 측벽부(320)는, 내주면이 상단 측벽부(310)의 내주면보다 D2 방향의 하우징(300)의 내측으로 소정 너비(W2)만큼 돌출되어 형성될 수 있다. 즉, 하단 측벽부(320)의 D2 방향의 두께(T2)는, 상단 측벽부(310)의 D2 방향의 두께(T1)보다 클 수 있다.
한편, 상단 측벽부(310)의 내주면과 하단 측벽부(320)의 내주면 사이에는, 상단 측벽부(310)의 두께(T1)와 하단 측벽부(320)의 두께(T2)의 차이에 의한, 하단 측벽부(320)의 상단면(323)이 형성될 수 있다. 이때, 하우징(300)의 상단에 형성된 개구부, 즉, 상단 측벽부(310)에 의해 형성되는 개구부를 통해 차폐부재(200)가 삽입되는 경우, 차폐부재(200)는 하단 측벽부(320)의 상단면(323) 상에 배치될 수 있다.
하단 측벽부(320)의 외주면은, 하우징(300)의 내측으로 소정 깊이만큼 함몰되어 형성되는 함몰 영역(325)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 함몰 영역(325)은, 하단 측벽부(320)의 외주면의 둘레를 따라 형성될 수 있다. 하단 측벽부(320)의 외주면에 형성되는 함몰 영역(325)에 대해서, 도 5를 참조하여 설명하도록 한다.
도 5는, 도 4b의 하우징의 일 영역을 확대한 도면이다.
도 5를 참조하면, 함몰 영역(325)은, 외주면의 주변 영역보다 소정 깊이(L)만큼 하우징(300)의 내측으로 함몰되어 형성될 수 있다. 이때, 소정 깊이(L)가 클수록 하우징(300)의 내구성이 저하되는 점을 고려하여, 함몰 영역(325)이 형성되는 소정 깊이(L)는, 하단 측벽부(320)의 두께(T2)에 대응하여, 하단 측벽부(320)의 두께의 절반 미만일 수 있다. 예를 들면, 함몰 영역(325)은, 하단 측벽부(320)의 두께의 15% 이하로 함몰되어 형성될 수 있다.
한편, 함몰 영역(325)은, 하우징(300)의 하단으로부터 소정 높이(H3) 이상 이격된 위치에 형성될 수 있다. 이때, 소정 높이(H3)가 작을수록 하우징(300)의 내구성이 저하되는 점을 고려하여, 함몰 영역(325)이 형성되는 소정 높이(H3)는, 함몰 영역(325)의 너비(W3) 이상일 수 있다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 하우징의 함몰 영역에 대응하는 체결 기구의 일 예를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 체결 기구(500)는, 하우징(300)의 외주면에 형성된 함몰 영역(325)에 대응하는 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 체결 기구(500)는, 함몰 영역(325)에 삽입되는 복수의 삽입부(511, 512)와, 복수의 삽입부(511, 512)를 지지하는 지지부(520)를 포함할 수 있다.
체결 기구(500) 전체 너비는, 하우징(300)의 하단 측벽부(320)의 외주면의 직경(D)에 대응하고, 복수의 삽입부(511, 512) 각각의 너비는, 함몰 영역(325)이 형성되는 소정 깊이(L)에 대응할 수 있다.
이때, 변위 센서(10)가 제품 내에 장착된 후, 사용자는 체결 기구(500)의 복수의 삽입부(511, 512)를 함몰 영역(325)에 삽입할 수 있고, 복수의 삽입부(511, 512)가 함몰 영역(325)에 삽입된 상태에서 지지부(520)를 좌,우로 이동시켜, 변위 센서(10)의 제품 내 위치를 조정할 수 있다.
도 7a 및 7b는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 변위 센서의 위치 조정에 따른 센싱 값의 산포 변화의 설명에 참조되는 도면이다.
도 7a를 참조하면, 제품 내에 배치된 네 개의 변위 센서(10)의 센싱 값의 산포된 정도가 약 100kHz인 것을 확인할 수 있다.
이에 반해, 도 7b를 참조하면, 체결 기구(500)를 이용하여 제품 내에 배치된 네 개의 변위 센서(10)의 위치를 조정한 경우, 네 개의 변위 센서(10)의 센싱 값의 산포된 정도가 약 70kHz인 것을 확인할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 하우징(300)의 외주면에 형성된 함몰 영역(325)을 이용하여, 제품 내 배치된 갭 센서(10)의 위치를 미세하게 조정할 수 있어, 갭 센서(10)의 센싱 값의 산포를 줄일 수 있고, 센싱 값에 기초한 제어의 정확도를 높일 수 있다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 변위 센서에 포함된 구성들이 결합된 상태에서의 사시도이다.
도 8을 참조하면, 하우징(300)의 하단 외부로 노출되는 도선(111, 112)을 통해, 커넥터(411, 412)는 제어회로(400)에 연결될 수 있다. 이때, 제어회로(400)는, 커넥터(411, 412)와의 물리적 결합을 위한 커넥터 단자(미도시)를 포함할 수 있다.
제어회로(400)는, 커넥터(411, 412)와 도선(111, 112)을 통해 코일 구조(100)로 전류를 공급할 수 있고, 코일 구조(100)의 임피던스 변화를 검출할 수 있다. 이때, 제어회로(400)는, 코일 구조(100)의 임피던스에 대응하는 전기적 신호를 외부 구성으로 전달할 수도 있다.
도 9 내지 12는, 도 1a의 코일 구조에 대한 설명에 참조되는 도면이다.
도 9를 참조하면, 코일 구조(100)를 구성하는 복수의 코일(101 내지 109)은, FPCB에 길이 방향에 따라 각각 형성될 수 있다. 여기서, 연성 인쇄회로기판으로 명명되는 FPCB는, 내열성, 내가곡성 및 내약품성이 강하며, 연성재료(예: 폴리이미드(Polyimide))를 주 소재로 하여 굴곡성을 가지는 인쇄회로기판을 의미한다.
복수의 코일(101 내지 109) 각각은, 일부가 FPCB의 제1 레이어에 형성되고, 나머지 일부가 FPCB의 제2 레이어에 형성될 수 있다. 여기서, 제1 레이어 및 제2 레이어는, 구리와 같은 전도체가 동박 패턴으로 인쇄되는 FPCB의 전도층을 의미할 수 있다. 이와 관련하여 도 10a 및 10b를 참조하여 설명하도록 한다.
도 10a는 FPCB의 제1 레이어에 형성되는 복수의 코일(101 내지 109)의 일부를 도시한 도면이고, 도 10b는 FPCB의 제2 레이어에 형성되는 복수의 코일(101 내지 109)의 일부를 도시한 도면이다.
도 10a 및 10b를 참조하면, 복수의 코일의 일부(101a 내지 109a)는 FPCB의 제1 레이어에 코일 형상의 패턴으로 형성될 수 있고, 복수의 코일의 나머지 일부(101b 내지 109b)는 FPCB의 제2 레이어에 코일 형상의 패턴으로 형성될 수 있다.
이때, 제1 도선(111)은 FPCB의 제2 레이어에 동박 패턴으로 형성되어, 제9 코일의 일부(109b)에 연결될 수 있다. 또한, 제2 도선(112)은 FPCB의 제1 레이어에 동박 패턴으로 형성되어, 제1 코일의 일부(101a)에 연결될 수 있다.
복수의 코일(101 내지 109) 각각의 권선 횟수는, 코일 구조(100)의 임피던스에 따라 결정될 수 있다. 예를 들면, FPCB의 제1 레이어에 형성된 제1 내지 제7 코일의 일부(101a 내지 107a)는 7회 권선되고, 제8 및 제9 코일의 일부(108a, 109a)는, 1.5회 권선될 수 있다. 이때, 복수의 코일(101 내지 109) 각각의 직경 및 권선 간격은 동일할 수 있다.
한편, FPCB의 제1 레이어에 형성된 복수의 코일의 일부(101a 내지 109a)와, FPCB의 제2 레이어에 형성된 복수의 코일의 나머지 일부(101b 내지 109b)는, 비아 홀(via hole)을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 이와 관련하여, 도 11을 참조하여 설명하도록 한다.
도 11은 도 10a의 1001 영역과 도 5b의 1002 영역을 확대한 도면이다.
도 11을 참조하면, FPCB의 제1 레이어에 형성된 제1 코일의 일부(101a)는, 반시계 방향으로 회전하면서, 중심으로 연장되는 나선형 구조의 패턴으로 형성될 수 있다.
이때, 제1 코일의 일부(101a)의 일단은, 비아 홀(121)을 통해 FPCB의 제2 레이어에 형성된 제1 코일의 일부(101b)의 일단과 전기적으로 연결될 수 있고, FPCB의 제2 레이어에 형성된 제1 코일의 일부(101b)는, 시계 방향으로 회전하면서, 중심에서부터 연장되는 나선형 구조의 패턴으로 형성될 수 있다.
한편, FPCB의 제2 레이어에 형성된 제1 코일의 일부(101b)의 타단은, FPCB의 제2 레이어에 패턴으로 형성된 연결 도선(1110)을 통해, FPCB의 제2 레이어에 형성된 제2 코일의 일부(102b)의 일단과 전기적으로 연결될 수 있다.
FPCB의 제2 레이어에 형성된 제2 코일의 일부(102b)는, 연결 도선(1110)에 연결된 일단에서부터 시계 방향으로 회전하면서, 중심으로 연장되는 나선형 구조의 패턴으로 형성될 수 있다.
이때, FPCB의 제2 레이어에 형성된 제2 코일의 일부(102b)의 타단은, 비아 홀(122)을 통해 FPCB의 제1 레이어에 형성된 제2 코일의 일부(102a)의 일단과 전기적으로 연결될 수 있고, FPCB의 제1 레이어에 형성된 제2 코일의 일부(102a)는, 시계 방향으로 회전하면서, 중심에서부터 연장되는 나선형 구조의 패턴으로 형성될 수 있다.
다시 도 10a 및 10b를 참조하면, 제2 도선(112)으로 전류가 공급되는 경우, 전류는 FPCB의 제1 레이어에 형성된 제1 코일의 일부(101a), FPCB의 제2 레이어에 형성된 제1 코일의 일부(101b), FPCB의 제2 레이어에 형성된 제2 코일의 일부(102b), FPCB의 제1 레이어에 형성된 제2 코일의 일부(102a), FPCB의 제1 레이어에 형성된 제3 코일의 일부(103a), FPCB의 제2 레이어에 형성된 제3 코일의 일부(103b), FPCB의 제2 레이어에 형성된 제4 코일의 일부(104b), FPCB의 제1 레이어에 형성된 제4 코일의 일부(104a), FPCB의 제1 레이어에 형성된 제5 코일의 일부(105a), FPCB의 제2 레이어에 형성된 제5 코일의 일부(105b), FPCB의 제2 레이어에 형성된 제6 코일의 일부(106b), FPCB의 제1 레이어에 형성된 제6 코일의 일부(106a), FPCB의 제1 레이어에 형성된 제7 코일의 일부(107a), FPCB의 제2 레이어에 형성된 제7 코일의 일부(107b), FPCB의 제2 레이어에 형성된 제8 코일의 일부(108b), FPCB의 제1 레이어에 형성된 제8 코일의 일부(108a), FPCB의 제1 레이어에 형성된 제9 코일의 일부(109a) 및 FPCB의 제2 레이어에 형성된 제9 코일의 일부(109b)를 거쳐, 제1 도선(111)으로 흐를 수 있다.
한편, FPCB에 형성된 복수의 코일(101 내지 109)은, 중첩되어 코일 구조(100)를 형성할 수 있다. 이와 관련하여 도 12을 참조하여 설명하도록 한다.
도 12를 참조하면, 제1 코일(101)부터 제9 코일(109)까지 순차적으로 중첩될 수 있다. 이때, 제1 코일(101)의 일면과 제2 코일(102)의 일면이 서로 접하고, 제2 코일(102)의 타면과 제3 코일(103)의 타면이 서로 접하면서, 제1 코일(101)부터 제9 코일(109)까지 순차적으로 중첩될 수 있다.
즉, FPCB의 제2 레이어에 형성된 제1 코일의 일부(101b)와, FPCB의 제2 레이어에 형성된 제2 코일의 일부(102b)가 서로 대향하고, FPCB의 제1 레이어에 형성된 제2 코일의 일부(102a)와, FPCB의 제1 레이어에 형성된 제3 코일의 일부(103a)가 서로 대향하면서, 제1 코일(101)부터 제9 코일(109)까지 순차적으로 중첩될 수 있다.
이때, 복수의 코일(101 내지 109)은, 서로 접착되어 고정될 수 있다. 예를 들면, 복수의 코일(101 내지 109)의 각 면에 접착제가 부착될 수 있고, 제1 코일(101)부터 제9 코일(109)까지 순차적으로 중첩되면서, 복수의 코일(101 내지 109)이 서로 접착되어 고정될 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 복수의 코일(101 내지 109)을, FPCB에 크기 및 두께가 서로 동일하도록 각각 형성하고, FPCB를 접어 복수의 코일(101 내지 109)이 중첩되도록 코일 구조(100)를 형성함으로써, 변위 센서마다 일정한 임피던스의 코일 구조(100)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 코일 구조(100)의 최상단에 배치된 코일(예: 제1 코일(101))과 최하단에 배치된 코일(예: 제9 코일(109))들이 커넥터(411, 412)에 각각 연결되고, 커넥터(411, 412)가 제어회로(400)에 물리적으로 연결됨에 따라, 코일 구조(100)와 제어회로(400)가 보다 견고하게 연결될 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 코일 구조(100)와 커넥터(411, 412)가 도선(111, 112)에 의해 전기적으로 연결됨에 따라, 코일 구조(100)와 제어회로(400)가 소정 이격거리를 두고 배치될 수 있어, 변위 센서(10)의 제품 내 배치를 위한 공간적 제약을 줄일 수 있다.
첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

Claims (10)

  1. 권선된 코일로 구성된 코일 구조;
    상기 코일 구조의 외부 둘레를 감싸도록 형성되는 차폐부재; 및
    하우징을 포함하고,
    상기 하우징은,
    상기 차폐부재의 외부 둘레를 감싸는 상단 측벽부; 및
    상기 상단 측벽부로부터 연장되어 형성되는 하단 측벽부를 포함하고,
    상기 하단 측벽부의 내주면은, 상기 상단 측벽부의 내주면보다 상기 하우징의 내측으로 돌출되어 형성되고,
    상기 하단 측벽부의 외주면은, 상기 하우징의 내측으로 소정 깊이만큼 함몰되어 형성되는 함몰 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 변위 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차폐부재는, 상기 상단 측벽부에 의해 상기 하우징의 상단에 형성되는 개구부에 삽입되어, 상기 상단 측벽부와 상기 하단 측벽부의 두께 차이에 따라 형성되는 상기 하단 측벽부의 상단면에 배치되는 것을 특징으로 하는 변위 센서.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 함몰 영역은, 상기 하단 측벽부의 외주면의 둘레를 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 변위 센서.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 소정 깊이는, 상기 하단 측벽부의 두께의 절반 미만인 것을 특징으로 하는 변위 센서.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 소정 깊이는, 상기 하단 측벽부의 두께의 15% 이하인 것을 특징으로 하는 변위 센서.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 함몰 영역은, 상기 하우징의 하단으로부터 소정 높이 이상 이격된 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 변위 센서.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 소정 높이는, 상기 함몰 영역의 너비 이상인 것을 특징으로 하는 변위 센서.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 하우징은, 적어도 일단이 개구되고, 상기 하우징의 내부 중심을 지나는 중심축이 수직하게 놓이는 원통 형상인 것을 특징으로 하는 변위 센서.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 코일 구조는, 서로 전기적으로 연결된 복수의 코일이 중첩되어 형성되고,
    상기 복수의 코일은, FPCB(Flexible Printed Circuits Board)에, 길이 방향에 따라 각각 형성되고,
    상기 복수의 코일 중 제1 코일은, 상기 FPCB의 제1 레이어에 일부가 형성되고, 상기 제1 레이어와 비아 홀을 통해 전기적으로 연결되는 상기 FPCB의 제2 레이어에 나머지 일부가 형성되는 것을 특징으로 하는 변위 센서.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 코일 중 상기 제1 코일에 인접한 제2 코일은, 일부가 상기 제1 레이어에 형성되고, 나머지 일부가 상기 제2 레이어에 형성되고,
    상기 제1 코일 중 상기 제2 레이어에 형성된 일부와, 상기 제2 코일 중 상기 제2 레이어에 형성된 일부는, 상기 제2 레이어에 형성된 연결 도선을 통해 서로 연결되고,
    상기 복수의 코일은, 상기 제1 코일 중 상기 제2 레이어에 형성된 일부와, 상기 제2 코일 중 상기 제2 레이어에 형성된 일부가 서로 대향하도록, 중첩되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 변위 센서.
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