WO2019009513A1 - 선형 가변 차동 변환기 - Google Patents

선형 가변 차동 변환기 Download PDF

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WO2019009513A1
WO2019009513A1 PCT/KR2018/005315 KR2018005315W WO2019009513A1 WO 2019009513 A1 WO2019009513 A1 WO 2019009513A1 KR 2018005315 W KR2018005315 W KR 2018005315W WO 2019009513 A1 WO2019009513 A1 WO 2019009513A1
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bobbin
shape
secondary coil
primary coil
axis
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PCT/KR2018/005315
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Inventor
윤동원
문전일
Original Assignee
재단법인 대구경북과학기술원
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/20—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
    • G01D5/22—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature differentially influencing two coils
    • G01D5/2291—Linear or rotary variable differential transformers (LVDTs/RVDTs) having a single primary coil and two secondary coils
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/04—Fixed inductances of the signal type  with magnetic core
    • H01F17/045—Fixed inductances of the signal type  with magnetic core with core of cylindric geometry and coil wound along its longitudinal axis, i.e. rod or drum core
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    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
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    • H01F27/32—Insulating of coils, windings, or parts thereof
    • H01F27/324—Insulation between coil and core, between different winding sections, around the coil; Other insulation structures
    • H01F27/325—Coil bobbins
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/121—Guiding or setting position of armatures, e.g. retaining armatures in their end position
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    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures

Definitions

  • the present invention relates to linearly variable differential transducers.
  • a linear variable differential transformer is a displacement sensor used to measure the displacement of a system.
  • Linearly variable differential transducers operate on the principle of transformer, which provides excellent sensitivity and accurate measurement results.
  • the linear variable differential transducer can be implemented with small size and light weight, and can be used without limitation of temperature and humidity in general environment, and has a good sealing property when used in a liquid or gas environment.
  • a conventional linear variable differential transducer 10 includes a moving part 11 made of a ferromagnetic material, a bobbin 12 provided so that the moving part 11 is slidable, A primary coil 13 wound around an outer circumferential surface thereof and a secondary coil 14 wound around the primary coil 13.
  • the secondary coil 14 is moved by a voltage difference generated as the moving unit 11 moves, The displacement of the portion 11 is measured.
  • the primary coil 13 is wound on the bobbin 12 to a constant thickness
  • the secondary coil 14 is wound on the center line C of the bobbin 12, To the edge (E), the thickness thereof is changed.
  • the winding shape of the secondary coil 14 is intended to reduce the effect of the end effect of the edge of the secondary coil 14.
  • the winding shape of the secondary coil 14 decreases toward the edge E of the bobbin 12,
  • the thickness of the wound should be changed at a predetermined ratio, so that the manufacturing process thereof is difficult, and therefore, the production rate of the product and the production yield are greatly influenced by the skill of the operator performing the same.
  • a linear variable differential transducer having a structure capable of improving production efficiency during manufacture.
  • an image forming apparatus including: a moving unit having a shape extending in the direction of an axis; a through hole formed in the moving unit so that the moving unit can move in the direction of the axis, A first primary coil wound on an outer circumferential surface of the bobbin, and a second primary coil wound around the first primary coil, wherein the outer surface of the first primary coil is parallel to the axis
  • a linear variable differential converter including a secondary coil having a shape.
  • a portable electronic device including: a moving part having a shape extending in the axial direction; and a through hole formed in the moving part so as to move in the direction of the axial line, A first primary coil wound on an intermediate portion of an outer circumferential surface of the bobbin and having a shape in which a winding outer surface of the bobbin is parallel to the axial line; And a second secondary coil wound around a portion of the outer circumferential surface of the bobbin that is located on both sides of the wound first primary coil, wherein the outer surface of the secondary coil has a shape parallel to the axial line .
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a cross section of a conventional linear variable differential transducer.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a linear variable differential transducer according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view of a bobbin of a linear variable differential transducer according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a linear variable differential transducer according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic perspective view of a bobbin of a linear variable differential transducer according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a linear variable differential transducer according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic perspective view of a bobbin of a linear variable differential transducer according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a linear variable differential converter according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic perspective view of a bobbin of a linear variable differential transducer according to a fourth embodiment of the present invention.
  • an image forming apparatus including: a moving unit having a shape extending in the direction of an axis; a through hole formed in the moving unit so that the moving unit can move in the direction of the axis, A first primary coil wound on an outer circumferential surface of the bobbin, and a second primary coil wound around the first primary coil, wherein the outer surface of the first primary coil is parallel to the axis
  • a linear variable differential converter including a secondary coil having a shape.
  • one of the first and second coils is wound to a constant thickness over the entire length of the bobbin, and the coil of the other one of the first and second coils
  • the shape of the inner surface facing the bobbin may be formed to be inclined symmetrically with respect to the center line thereof with reference to the direction of the axis.
  • the shape of the outer circumferential surface of the bobbin may have a largest diameter at a portion passing through the center line.
  • the first primary coil may be wound to a constant thickness over the entire length of the bobbin.
  • the shape of the outer peripheral surface of the bobbin may be larger as the distance from the center line increases.
  • the shape of the wound outer surface of the first primary coil may be parallel to the axis.
  • the secondary coil may be wound to a constant thickness over the entire length of the bobbin.
  • a method of manufacturing a semiconductor device comprising: a moving part having a shape extending in the axial direction; and a through hole formed in the moving part so as to move in the direction of the axis, A first primary coil wound around an intermediate portion of an outer circumferential surface of the bobbin and having a shape in which a wound outer surface thereof is parallel to the axial line of the bobbin, And a second secondary coil wound around a portion of the outer circumferential surface located on both sides of the wound first primary coil, wherein the outer coil has a shape parallel to the axial line.
  • the shape of the outer circumferential surface of the bobbin may have a largest diameter at a portion passing through the center line.
  • the shape of the inner surface of the first primary coil facing the bobbin can be inclined symmetrically with respect to the center line thereof with respect to the direction of the axis.
  • the shape of the inner surface of the secondary coil facing the bobbin may be inclined symmetrically with respect to the center line when the direction of the axis is taken as a reference.
  • the shape of the outer peripheral surface of the bobbin may be larger as the distance from the center line increases.
  • the shape of the inner surface of the first primary coil facing the bobbin can be inclined symmetrically with respect to the center line thereof with respect to the direction of the axis.
  • the shape of the inner surface of the secondary coil facing the bobbin may be inclined symmetrically with respect to the center line when the direction of the axis is taken as a reference.
  • the outer surface of the first primary coil and the outer surface of the secondary coil may be located at the same distance from the axis.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a linear variable differential transducer according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a schematic perspective view of a bobbin of a linear variable differential transducer according to a first embodiment of the present invention.
  • the linear variable differential transducer 100 includes a moving unit 110, a bobbin 120, a primary coil 130, a secondary coil 140).
  • the moving part 110 includes a core 111 and a core rod 112 and has a shape extending in the direction of the axis S as a whole and having a circular cross section.
  • the moving part 110 according to the first embodiment has the shape of a rod having a circular section, but the present invention is not limited thereto. That is, the shape of the moving part according to the present invention can be variously modified.
  • the moving unit according to the present invention may have a shape of a beam having a square cross section or a shape of a rod having an elliptical cross section.
  • the core 111 includes a ferromagnetic material and generates an electromagnetic interaction with the primary coil 130 and the secondary coil 140.
  • the core rod 112 supports the core 111 and the diameter of the core rod 112 is smaller than the diameter of the core 111 so that the core rod 112 is supported by the moving hole 121a of the support plate 121 So as to be slidable.
  • the bobbin 120 guides the movement of the moving part 110 so that the through hole 120a is formed in the direction of the axis S so that the moving part 110 can move in the direction of the axis S. [ . That is, at least a part of the moving part 110 is received in the through hole 120a so as to be slidable.
  • a first coil 130 is wound around the outer circumferential surface 120b of the bobbin 120 and a plate-like support plate 121 is provided at both ends of the bobbin 120.
  • a moving hole 121a is formed in the support plate 121.
  • the inside diameter of the moving hole 121a is smaller than the inside diameter of the through hole 120a. Therefore, the core 111 can not move through the moving hole 121a, but the core rod 112 is configured to be movable through the moving hole 121a.
  • the movement holes 121a are formed in all the support plates 121 of the bobbin 120, but the present invention is not limited thereto. That is, according to the present invention, only one of the support plates of the bobbin can be provided with a moving hole, in which case the movement of the moving unit is limited by the supporting plate without the moving hole.
  • the outer circumferential surface 120b of the bobbin 120 has a shape that is symmetrical with respect to the center line C with respect to the direction of the axis S as a reference.
  • the center line C is perpendicular to the axis S.
  • the shape of the outer circumferential surface 120b of the bobbin 120 according to the first embodiment is formed such that the diameter D1 of the portion of the bobbin 120 through which the center line C passes is the largest.
  • the diameter D1 of the portion of the bobbin 120 passing through the center line C is the largest, but the present invention is not limited thereto. That is, the outer circumferential surface of the bobbin according to the present invention may have various shapes.
  • the primary coil 130 is wound on the outer circumferential surface 120b of the bobbin 120.
  • the primary coil 130 is wound around the bobbin 120 with a constant thickness t1.
  • the fact that the winding thickness t1 of the primary coil 130 is constant means that the thickness of the primary coil 130 is substantially constant, and also includes the case where the thickness of the primary coil 130 slightly varies. This is because the primary coil 130 is actually formed by winding a wire, so that there may be slight variations in its thickness during winding, and the shape of the wire causes the winding surface to be somewhat rugged.
  • the shape of the inner surface 130a of the first primary coil 130 facing the bobbin 120 is determined by the shape of the first primary coil 130 and the shape of the bobbin 120, And has a symmetrical inclined shape with respect to the center line C when the direction is the reference.
  • the secondary coil 140 is wound on the wound first primary coil 130 so that the outer surface 141 of the secondary coil 140 is parallel to the axis S .
  • the outer surface 141 of the secondary coil 140 has a shape parallel to the axis S, which means that the outer surface 141 is substantially parallel to the axis S, but also includes a case where the position of the outer surface 141 slightly varies. This is because the secondary coil 140 is actually formed by winding the wire, so that there may be slight fluctuation in the winding process with respect to the parallelism, and the wound surface is also somewhat rugged by the shape of the wire.
  • the shape of the inner surface 140a of the secondary coil 140 facing the bobbin 120 side is determined by the shape of the secondary coil 140 and the shape of the bobbin 120, And has a symmetrical inclined shape with respect to the center line C when the direction is the reference.
  • the winding thickness is designed to be thicker (designed so that the wire is wound more) as it gets farther from the center line C of the bobbin 120, So as to increase the accuracy of displacement measurement of the moving part 110.
  • the ratio of the thickness of the secondary coil 140 to the thickness of the primary coil 130 becomes greater as the distance from the center line C of the bobbin 120 increases.
  • the shape of the outer peripheral surface 120b of the bobbin 120 is designed so that the diameter of the portion where the center line C passes is the largest, If the outer surface 141 of the secondary coil 140 is wound so as to be parallel to the axis S when the operator winds the secondary coil 140, 140 becomes thicker as the distance from the center line C of the bobbin 120 increases, the end effect effect can be reduced.
  • the invention is not limited thereto. That is, according to the present invention, an additional insulating member may exist between the bobbin 120 and the primary coil 130 and between the primary coil 130 and the secondary coil 140.
  • the manufacturer prepares a moving part 110 having a core 111 and a core rod 112.
  • the support plate 121 is installed at both ends of the bobbin 120 after the core 111 is positioned inside the through hole 120a of the bobbin 120.
  • the manufacturer then winds the primary coil 130 on the outer circumferential surface 120b of the bobbin 120 so that the primary coil 130 is wound with a constant thickness t1 over the entire length of the bobbin 120.
  • the manufacturer winds the primary coil 130 and then winds the secondary coil 140 on the wound primary coil 130.
  • the outer surface 141 of the secondary coil 140 to be wound must have a shape that is parallel to the axis S when the secondary coil 140 is wound, And winding the secondary coil 140 while confirming that it is parallel to the axis S.
  • a secondary coil The diameter of the outer surface 141 of the secondary coil 140 is measured with a measuring tool such as a burnia caliper during the operation of winding the secondary coil 140 over the entire length of the bobbin 120, Whether or not the diameter of the outer surface 141 is constant ".
  • the outer surface 141 of the secondary coil 140 is naturally parallel to the axis S by the geometrical structure.
  • Another example of a method of knowing whether the outer surface 141 of the secondary coil 140 to be wound is parallel to the axis S is to use a tool for measuring parallelism, Photographing, and so on.
  • the linear variable differential transducer 100 is wound in order of sequentially winding the primary coil 130 and the secondary coil 140, but the present invention is not limited thereto. That is, according to the present invention, after the first and second coils 130 and 140 are wound around the bobbin 120, the moving part 110 may be installed on the bobbin 120.
  • a voltage difference is generated between both ends of the secondary coil 140 by the core 111 when the moving part 110 moves while the AC voltage is applied to the primary coil 130 during operation. Since such a voltage difference is proportional to the displacement of the moving part 110, the control part (not shown) measures the displacement of the moving part 110 using such a voltage difference.
  • the shape of the outer peripheral surface 120b of the bobbin 120 is formed to be symmetrical with respect to the center line C,
  • the operator can easily adjust the shape of the outer surface 141 of the secondary coil 140 to be parallel to the axis S even if the winding thickness changes in the direction of the axis S when the coils 140 are wound It can be made into one shape. That is, when the worker winds the secondary coil 140, the worker has only to wind the outer surface 141 of the secondary coil 140 so as to be parallel to the axis S, So that the secondary coil 140 can be wound. That is, in the process of winding the secondary coil 140 of the linear variable differential converter 100, the secondary coil 140 can be wound precisely and easily regardless of the skill of the operator, The manufacturing yield can be realized.
  • Fig. 4 is a schematic cross-sectional view of a linear variable differential converter according to a second embodiment of the present invention
  • Fig. 5 is a schematic perspective view of a bobbin of a linear variable differential transducer according to a second embodiment of the present invention.
  • the linear variable differential transducer 200 includes a moving unit 210, a bobbin 220, a primary coil 230, a secondary coil 240).
  • the moving part 210 includes a core 211 and a core rod 212.
  • the moving part 210 has a shape extending in the direction of the axis S as a whole and having a circular cross section.
  • the moving part 210 according to the second embodiment has the shape of a rod having a circular section, but the present invention is not limited thereto. That is, the shape of the moving part according to the present invention can be variously modified.
  • the moving unit according to the present invention may have a shape of a beam having a square cross section or a shape of a rod having an elliptical cross section.
  • the core 211 includes a ferromagnetic material and generates an electromagnetic interaction with the primary coil 230 and the secondary coil 240.
  • the core rod 212 Since the core rod 212 supports the core 211 and the diameter of the core rod 212 is smaller than the diameter of the core 211, the core rod 212 has the movement hole 221a of the support plate 221 So as to be slidable.
  • the bobbin 220 guides the movement of the moving part 210 so that the through hole 220a is formed in the direction of the axis S so that the moving part 210 can move in the direction of the axis S. [ . That is, at least a part of the moving part 210 is received in the through hole 220a so as to be slidable.
  • a first coil 230 is wound around the outer circumferential surface 220b of the bobbin 220 and a plate-like support plate 221 is provided at both ends of the bobbin 220.
  • a moving hole 221a is formed in the support plate 221.
  • the inside diameter of the moving hole 221a is smaller than the inside diameter of the through hole 220a. Therefore, the core 211 can not move through the moving hole 221a, but the core rod 212 is configured to be movable through the moving hole 221a.
  • the movement holes 221a are formed in all the support plates 221 of the bobbin 220, but the present invention is not limited thereto. That is, according to the present invention, only one of the support plates of the bobbin can be provided with a moving hole, in which case the movement of the moving unit is limited by the supporting plate without the moving hole.
  • the outer circumferential surface 220b of the bobbin 220 has a shape that is symmetrical with respect to the center line C with respect to the direction of the axis S as a reference.
  • the center line C is perpendicular to the axis S.
  • the shape of the outer circumferential surface 220b of the bobbin 220 according to the second embodiment is formed so that the diameter D2 of the portion of the bobbin 220 passing through the center line C is the smallest. That is, the shape of the outer circumferential surface 220b of the bobbin 220 becomes larger as the distance from the center line C increases, so that the bobbin 220 has an elongated shape as a whole.
  • the diameter D2 of the portion of the bobbin 220 passing through the center line C is the smallest, but the present invention is not limited thereto. That is, the outer circumferential surface of the bobbin according to the present invention may have various shapes.
  • the primary coil 230 is wound on the outer circumferential surface 220b of the bobbin 220 so that the outer surface 231 of the primary coil 230 has a shape parallel to the axis S. do.
  • the outer surface 231 of the primary coil 230 has a shape parallel to the axis S, which means that it is substantially parallel.
  • the primary coil 230 is actually formed by winding the wire, so that there may be slight variations in the winding process on the basis of the parallelism, and the shape of the wire causes the winding surface to be slightly rugged.
  • the shape of the inner surface 230a of the primary coil 230 facing the bobbin 220 side is determined by the shape of the bobbin 220 and the shape of the winding of the primary coil 230, And has a symmetrical inclined shape with respect to the center line C when the direction is the reference.
  • the winding thickness is designed to be thinner (designed so that the wire is wound less) as the distance from the center line C of the bobbin 220 is reduced. This reduces the end effect effect of the edge So as to increase the accuracy of the displacement measurement of the moving part 210.
  • the ratio of the thickness of the primary coil 230 to the thickness of the secondary coil 240 becomes smaller as the distance from the center line C of the bobbin 220 increases.
  • the shape of the outer circumferential surface 220b of the bobbin 220 is designed so that the diameter of the portion where the center line C passes is the smallest. Therefore, when the operator winds the primary coil 230, the outer surface 231 thereof is wound so as to have a shape parallel to the axis S, and the secondary coil 240 is wound over the entire length of the bobbin 220 to a predetermined thickness the ratio of the thickness of the secondary coil 240 to the thickness of the primary coil 230 increases as the distance from the center line C of the bobbin 220 increases. The effect effect can be reduced.
  • the secondary coil 240 is wound on the wound first primary coil 230 and wound around the entire length of the bobbin 220 with a constant thickness t2. Since the wound outer surface 231 of the primary coil 230 has a shape parallel to the axis S and the wound thickness t2 of the secondary coil 240 is constant, The outer surface 241 of the coil 240 also has a shape parallel to the axis S.
  • the fact that the wound thickness t2 of the secondary coil 240 is constant means that the thickness is substantially constant and also includes the case where the thickness of the secondary coil 240 slightly varies. This is because the secondary coil 240 is actually formed by winding the wire, so that there may be slight variations in its thickness during winding, and the shape of the wire causes the winding surface to be somewhat rugged.
  • the outer surface 241 of the secondary coil 240 has a shape parallel to the axis S, which means that it is substantially parallel to the outer surface 241 of the secondary coil 240, but also includes the case where there is. This is because the secondary coil 240 is actually formed by winding the wire, so that there may be slight variations in the winding process with respect to the parallelism, and the shape of the wire causes the winding surface to be slightly rugged.
  • the invention is not limited thereto. That is, according to the present invention, an additional insulating member may exist between the bobbin 220 and the primary coil 230, and between the primary coil 230 and the secondary coil 240.
  • the manufacturer prepares a moving part 210 having a core 211 and a core rod 212.
  • the support plate 221 is installed at both ends of the bobbin 220 after the core 211 is positioned inside the through hole 220a of the bobbin 220.
  • the outer surface 231 of the primary coil 230 to be wound must have a shape that is parallel to the axis S when the primary coil 230 is wound, , And winding the primary coil 230 while confirming that it is parallel to the axis (S).
  • the diameter of the outer surface 231 of the first coil 230 is measured with a measuring tool such as a burnia caliper during the operation of winding the first coil 230 on the entire length of the bobbin 220, Whether or not the diameter of the outer surface 231 is constant "can be confirmed. If the diameter of the outer surface 231 of the primary coil 230 is constant over the entire length of the bobbin 220, the outer surface 231 is naturally parallel to the axis S due to the geometrical structure.
  • Another example of a method of knowing whether or not the outer surface 231 of the wound primary coil 230 is parallel to the axis S is to use a tool for measuring parallelism, Photographing, and so on.
  • the secondary coil 240 is wound around the bobbin 220 at a constant thickness t2 when the secondary coil 240 is wound.
  • the outer surface 241 of the secondary coil 240 to be wound must have a shape that is parallel to the axis S when the secondary coil 240 is wound, , Winding the secondary coil 240 while confirming that it is parallel to the axis S.
  • a secondary coil The diameter of the outer surface 241 of the secondary coil 240 is measured by a measuring tool such as a burnia caliper during the operation of winding the secondary coil 240 along the entire length of the bobbin 220, Whether or not the diameter of the outer surface 241 is constant ". That is, if the diameter of the outer surface 241 of the secondary coil 240 is constant over the entire length of the bobbin 220, the outer surface 241 is naturally parallel to the axis S due to the geometrical structure.
  • Another example of a method of knowing whether the outer surface 241 of the secondary coil 240 to be wound is parallel to the axis S is to use a tool for measuring parallelism, Photographing, and so on.
  • the linear variable differential transducer 200 is rotated in the order of sequentially winding the primary coil 230 and the secondary coil 240, but the present invention is not limited thereto. That is, according to the present invention, after the first and second coils 230 and 240 are wound around the bobbin 220, the moving part 210 may be installed on the bobbin 220.
  • linear variable differential transducer 200 The operation of the linear variable differential transducer 200 according to the second embodiment of the present invention will be described below.
  • a voltage difference is generated at both ends of the secondary coil 240 by the core 211 when the moving part 210 moves while the AC voltage is applied to the primary coil 230 during operation. Since such a voltage difference is proportional to the displacement of the moving part 210, the control part (not shown) measures the displacement of the moving part 210 using such a voltage difference.
  • the shape of the outer peripheral surface 220b of the bobbin 220 is formed to be symmetrical with respect to the center line C,
  • the operator can easily adjust the shape of the outer surface 231 of the primary coil 230 to be parallel to the axis S even if the winding thickness changes in the direction of the axis S when the secondary coil 230 is wound It can be made into one shape. That is, when the worker winds the primary coil 230, the operator only needs to wind the outer surface 231 of the primary coil 230 so as to be parallel to the axis S, So that it is possible to perform the operation of winding the primary coil 230. That is, in the process of winding the primary coil 230 of the linear variable differential transformer 200, the primary coil 230 can be wound precisely and easily regardless of the skill of the operator, It is possible to realize high manufacturing process efficiency and high manufacturing yield.
  • FIG. 3 the linear variable differential transducer 300 according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
  • FIG. 3 the linear variable differential transducer 300 according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a linear variable differential transducer according to a third embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a schematic perspective view of a bobbin of a linear variable differential transducer according to a third embodiment of the present invention.
  • the linear variable differential transducer 300 includes a moving unit 310, a bobbin 320, a primary coil 330, a secondary coil 340).
  • the moving part 310 includes a core 311 and a core rod 312 and has the shape of a rod having a shape extending in the direction of the axis S as a whole and having a circular section.
  • the moving part 310 according to the third embodiment has the shape of a rod having a circular section, but the present invention is not limited thereto. That is, the shape of the moving part according to the present invention can be variously modified.
  • the moving unit according to the present invention may have a shape of a beam having a square cross section or a shape of a rod having an elliptical cross section.
  • the core 311 includes a material of a ferromagnetic material and generates an electromagnetic interaction with the primary coil 330 and the secondary coil 340.
  • the core rod 312 supports the core 311 and the diameter of the core rod 312 is smaller than the diameter of the core 311 so that the core rod 312 can be inserted into the moving hole 321a of the support plate 321 So as to be slidable.
  • the bobbin 320 guides the movement of the moving part 310 so that the through hole 320a is formed in the direction of the axis S so that the moving part 310 can move in the direction of the axis S. . That is, at least a part of the moving part 310 is received in the through hole 320a so as to be slidable.
  • the first primary coil 330 is wound around the intermediate portion M of the outer circumferential surface 320b of the bobbin 320 and a plate support plate 321 is provided at both ends of the bobbin 320.
  • the middle portion M refers to an area up to a portion of the outer peripheral surface 320b of the bobbin 320 that is separated by distances L1 and L2 with respect to the center line C as a reference do.
  • the size of the area of the intermediate portion M may be designed differently depending on the function and properties of the linear variable differential transducer 300.
  • the distance L1 may be equal to the distance L2.
  • the distance L1 is configured to be the same as the distance L2, but the present invention is not limited to this, and the distance L1 may be configured to be different from the distance L2.
  • a moving hole 321a is formed in the supporting plate 321.
  • the moving hole 321a has an inner diameter smaller than an inner diameter of the through hole 320a. Therefore, the core 311 can not move through the moving hole 321a, but the core rod 312 is configured to be movable through the moving hole 321a.
  • the moving holes 321a are formed in all the support plates 321 of the bobbin 320, but the present invention is not limited thereto. That is, according to the present invention, only one of the support plates of the bobbin can be provided with a moving hole, in which case the movement of the moving unit is limited by the supporting plate without the moving hole.
  • the outer circumferential surface 320b of the bobbin 320 has a shape that is symmetric with respect to the center line C with respect to the direction of the axis S as a reference.
  • the center line C is perpendicular to the axis S.
  • the shape of the outer peripheral surface 320b of the bobbin 320 according to the third embodiment is formed so that the diameter D3 of the portion of the bobbin 320 where the center line C passes is the largest.
  • the diameter D3 of the portion of the bobbin 320 passing through the center line C is the largest, but the present invention is not limited thereto. That is, the outer circumferential surface of the bobbin according to the present invention may have various shapes.
  • the primary coil 330 is wound around the intermediate portion M of the outer peripheral surface 320b of the bobbin 320.
  • the outer surface 331 of the primary coil 130 is wound around the axis S, And is wound so as to have a shape parallel to that of FIG.
  • the outer surface 331 of the primary coil 330 has a shape parallel to the axis S and the outer surface 331 thereof is substantially parallel to the axis S, but also includes the case where the position of the outer surface 331 is slightly changed. This is because the primary coil 330 is actually formed by winding a wire, so that there may be slight variations in the position of the outer surface with respect to the parallel in the winding process, and the shape of the wire may cause a slight uneven .
  • the shape of the inner surface 330a of the first primary coil 330 facing the bobbin 320 side is determined by the shape of the first primary coil 330 and the shape of the bobbin 320, And has a symmetrical inclined shape with respect to the center line C when the direction is the reference.
  • the secondary coil 340 is wound on both side portions P of the portion of the outer circumferential surface 320b of the bobbin 320. 6, the secondary coil 340 is wound on a portion located on both sides of the primary coil 330.
  • the outer surface 341 of the secondary coil 340 is wound around the axis 341, Is wound so as to have a shape parallel to the plane (S).
  • the outer surface 341 of the secondary coil 340 has a shape parallel to the axis S and the outer surface 341 thereof is substantially parallel to the axis S, but also includes a case where the position of the outer surface 341 is slightly changed. This is because the secondary coil 340 is actually formed by winding the wire, so that there may be slight variations in the position of the outer surface with reference to the parallel in the winding process, and the shape of the wire causes the wound surface to be slightly uneven .
  • the shape of the inner surface 340a of the secondary coil 340 facing the bobbin 320 side is determined by the shape of the secondary coil 340 and the shape of the bobbin 320, And has a symmetrical inclined shape with respect to the center line C when the direction is the reference.
  • the outer surface 331 of the primary coil 330 and the outer surface 341 of the secondary coil 340 are located at the same distance G from the axis S.
  • the same distance G from the axis S can be determined differently depending on the function and properties of the linear variable differential transducer 300.
  • outer surface 331 of the primary coil 330 and the outer surface 341 of the secondary coil 340 are located at the same distance from the axis S, 341 are located at substantially the same distance from the axis S, and it means that the position of the outer surface 331, 341 is slightly changed. This is because the primary coil 330 and the secondary coil 340 are actually formed by winding the wire, so that there may be slight variations in the position of the outer surface in the winding process, It is also a bit rugged.
  • the wound outer surface 331 of the primary coil 330 and the wound outer surface 341 of the secondary coil 340 are located at the same distance from the axis S, But is not limited thereto. That is, depending on the type, characteristics, and the like of the linear variable differential transducer manufactured according to the present invention, the outer surface 331 of the first primary coil 330 and the outer surface 341 of the secondary coil 340, The outer circumferential surface 331 of the primary coil 330 and the outer circumferential surface 341 of the secondary coil 340 are designed to have a predetermined step distance from each other It is possible.
  • the insulating member is not present between the first and second electrodes 340, but the present invention is not limited thereto. That is, according to the present invention, between the bobbin 320 and the first primary coil 330, between the bobbin 320 and the secondary coil 340, between the primary coil 330 and the secondary coil 340, An additional insulating member may be present between the electrodes.
  • the manufacturer prepares a moving part 310 having a core 311 and a core rod 312.
  • the support plate 321 is installed at both ends of the bobbin 320 after the core 311 is positioned inside the through hole 320a of the bobbin 320.
  • the manufacturer then winds the primary coil 330 on the intermediate portion M of the portion of the outer circumferential surface 320b of the bobbin 320 so that the outer surface 331 of the first primary coil 330 contacts the axial line S Has a parallel shape and is wound to be positioned at a distance G from the axis (S).
  • the manufacturer places a secondary coil 340 on a portion of the outer circumferential surface 320b of the bobbin 320 located on both sides of the already-wound primary coil 330
  • the shape of the secondary coil 340 is such that the outer surface 341 of the secondary coil 340 has a shape parallel to the axis S.
  • the outer surface 341 of the secondary coil 340 is spaced from the outer surface 331 and the axis S of the primary coil 330 by the same distance G so that there is no step at the boundary between the outer surface 331 of the primary coil 330 and the outer surface 341 of the secondary coil 340.
  • the winding outer surfaces 331 and 341 must have a shape parallel to the axis S when the primary coil 330 and the secondary coil 340 are wound, The primary coil 330 and the secondary coil 340 are wound while confirming that the outer surfaces 331 and 341 of the secondary coil 340 and the secondary coil 340 are parallel to the axis S .
  • the diameter of the outer surfaces 331 and 341 of the primary coil 330 and the secondary coil 340 to be wound are parallel to the axis S,
  • the diameter of the outer surfaces 331 and 341 of the primary coil 330 and the secondary coil 340 is constant over the entire length of the bobbin 320 by measuring with a measuring instrument such as a Bourneial caliper Quot; whether or not " That is, if the diameters of the outer surfaces 331 and 341 of the first and second coils 330 and 340 are constant over the entire length of the bobbin 320, the outer surface 331 341 are parallel to the axis S as well as the outer surface 331 of the primary coil 330 and the outer surface 341 of the secondary coil 340 from the axis S It is located at a distance.
  • the present invention is not limited thereto, and a linear variable differential transducer can be manufactured in various ways.
  • the moving unit 310 may be installed on the bobbin 320.
  • the linear variable differential transducer 300 may be manufactured in the order of winding the primary coil 330 after winding the secondary coil 340, The linear variable differential transducer 300 may be manufactured in such a manner that the winding operation and the winding operation of the secondary coil 340 are simultaneously or randomly performed.
  • linear variable differential transducer 300 The operation of the linear variable differential transducer 300 according to the third embodiment of the present invention will be described below.
  • a voltage difference is generated between both ends of the secondary coil 340 by the core 311 when the moving part 310 moves while the AC voltage is applied to the primary coil 330 during operation.
  • Such a voltage difference is proportional to the displacement of the moving part 310, so that the control part (not shown) measures the displacement of the moving part 310 using such a voltage difference.
  • the description of the linear variable differential transducer 300 according to the third embodiment includes the " reduction of the end effect effect " described in the description of the linear variable differential transducer 100 (200) of the first and second embodiments Are omitted. This is because the manufacturer or operator can use a variety of known electric circuits or software to reduce the end effect effect in manufacturing or operating the linear variable differential transducer, and this technique corresponds to a technique for securing the linearity of the sensor.
  • the shape of the outer peripheral surface 320b of the bobbin 320 is formed to be symmetrical with respect to the center line C, The operator can easily adjust the winding thickness of the primary coil 330 and the secondary coil 340 in the direction of the axis S while winding the primary coil 330 and the secondary coil 340,
  • the shape of the outer surfaces 331 and 341 of the inner surface 341 can be made parallel to the axis S.
  • the primary coil 330 and the secondary coil 340 when the worker winds the primary coil 330 and the secondary coil 340, the outer surfaces 331 and 341 of the primary coil 330 and the secondary coil 340 are wound around the axis The worker can quickly and easily perform the work of winding the primary coil 330 and the secondary coil 340.
  • the primary coil 330 and the secondary coil 340 of the linear variable differential transducer 300 the primary coil 330 and the secondary coil 340 can be precisely and easily
  • the secondary coil 340 can be wound, and high manufacturing process efficiency and high manufacturing yield can be realized.
  • FIG. 8 the linear variable differential transducer 400 according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 and 9.
  • FIG. 8 the linear variable differential transducer 400 according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 and 9.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a linear variable differential converter according to a fourth embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a schematic perspective view of a bobbin of a linear variable differential transducer according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the linear variable differential transducer 400 includes a moving unit 410, a bobbin 420, a primary coil 430, a secondary coil 440).
  • the moving part 410 includes a core 411 and a core rod 412.
  • the moving part 410 has the shape of a rod having a shape extending in the direction of the axis S as a whole and having a circular section.
  • the moving part 410 according to the fourth embodiment has the shape of a rod having a circular section, but the present invention is not limited thereto. That is, the shape of the moving part according to the present invention can be variously modified.
  • the moving unit according to the present invention may have a shape of a beam having a square cross section or a shape of a rod having an elliptical cross section.
  • the core 411 includes a ferromagnetic material and generates an electromagnetic interaction with the primary coil 430 and the secondary coil 440.
  • the core rod 412 supports the core 411 and the core rod 412 has a diameter smaller than the diameter of the core 411 so that the core rod 412 has the movement hole 421a of the support plate 421 So as to be slidable.
  • the bobbin 420 guides the movement of the moving part 410 so that the through hole 420a is formed in the direction of the axis S so that the moving part 410 can move in the direction of the axis S. . That is, at least a part of the moving part 410 is received in the through hole 420a so as to be slidable.
  • the first primary coil 430 is wound around the intermediate portion M of the outer circumferential surface 420b of the bobbin 420 and a plate-like support plate 421 is provided at both ends of the bobbin 420.
  • the middle portion M refers to an area up to a portion of the outer peripheral surface 420b of the bobbin 420 that is separated from the center line C by distances L3 and L4 on both sides, as shown in Fig. do.
  • the size of the area of the intermediate portion M may be determined depending on the function and properties of the linear variable differential transducer 400.
  • the distance L3 may be the same as the distance L4.
  • the distance L3 is configured to be the same as the distance L4, but the present invention is not limited to this, and the distance L3 may be configured different from the distance L4.
  • a moving hole 421a is formed in the support plate 421.
  • the moving hole 421a has an inner diameter smaller than an inner diameter of the through hole 420a. Therefore, the core 411 can not move through the moving hole 421a, but the core rod 412 is configured to be movable through the moving hole 421a.
  • the moving holes 421a are formed in all the support plates 421 of the bobbin 420, but the present invention is not limited thereto. That is, according to the present invention, only one of the support plates of the bobbin can be provided with a moving hole, in which case the movement of the moving unit is limited by the supporting plate without the moving hole.
  • the outer peripheral surface 420b of the bobbin 420 has a shape inclined symmetrically with respect to the center line C with respect to the direction of the axis S as a reference.
  • the center line C is perpendicular to the axis S.
  • the shape of the outer peripheral surface 420b of the bobbin 420 according to the fourth embodiment is formed so that the diameter D4 of the portion of the bobbin 420 passing through the center line C is the smallest. That is, the outer peripheral surface 420b of the bobbin 420 has a larger diameter as the distance from the center line C increases, so that the bobbin 420 has an elongated shape as a whole.
  • the diameter D4 of the portion of the bobbin 420 passing through the center line C is the smallest, but the present invention is not limited thereto. That is, the outer circumferential surface of the bobbin according to the present invention may have various shapes.
  • the primary coil 430 is wound on the intermediate portion M of the outer peripheral surface 420b of the bobbin 420.
  • the outer surface 431 of the primary coil 430 is wound around the axis S, And is wound so as to have a shape parallel to that of FIG.
  • the outer surface 431 of the primary coil 430 has a shape parallel to the axis S and the outer surface 431 thereof is substantially parallel to the axis S, but also includes a case where the position of the outer surface 431 is slightly changed. This is because the primary coil 430 is actually formed by winding the wire, so that there may be slight variations in the position of the outer surface with reference to the parallel in the winding process, .
  • the shape of the inner surface 430a of the first primary coil 430 facing the bobbin 420 side is determined by the shape of the bobbin 420 and the shape of the inner surface 430a of the first primary coil 430, And has a symmetrical inclined shape with respect to the center line C when the direction is the reference.
  • the secondary coil 440 is wound on both side portions P of the portion of the outer peripheral surface 420b of the bobbin 420. [ 8, the secondary coil 440 is wound on a portion located on both sides of the primary coil 430.
  • the outer surface 441 of the secondary coil 440 is wound around the axis of the secondary coil 440, Is wound so as to have a shape parallel to the plane (S).
  • the outer surface 441 of the secondary coil 440 has a shape parallel to the axis S and the outer surface 441 of the secondary coil 440 is substantially parallel to the axis S, but also includes a case where the position of the outer surface 441 slightly varies. This is because the secondary coil 440 is actually formed by winding the wire, so that there may be slight variations in the position of the outer surface with reference to the parallel in the winding process, and the shape of the wire causes the wound surface to be somewhat uneven .
  • the shape of the inner surface 440a of the secondary coil 440 facing the bobbin 420 side is determined by the shape of the secondary coil 440 and the shape of the bobbin 420, And has a symmetrical inclined shape with respect to the center line C when the direction is the reference.
  • the outer surface 431 of the primary coil 430 and the outer surface 441 of the secondary coil 440 are located at the same distance G from the axis S.
  • the same distance G from the axis S may be determined differently depending on the function and properties of the linear variable differential transducer 400.
  • outer surface 431 of the primary coil 430 and the outer surface 441 of the secondary coil 440 are located at the same distance from the axis S, 441 are located at substantially the same distance from the axis S, and also includes the case where the positions of the outer surfaces 431, 441 are slightly changed. This is because the primary coil 430 and the secondary coil 440 are actually formed by winding the wire, so that there may be slight variations in the position of the outer surface in the winding process, It is also a bit rugged.
  • the wound outer surface 431 of the primary coil 430 and the wound outer surface 441 of the secondary coil 440 are located at the same distance from the axis S, But is not limited thereto. That is, depending on the type, characteristics, etc. of the linear variable differential transducer manufactured according to the present invention, the outer surface 431 of the first primary coil 430 and the outer surface 441 of the secondary coil 440, The outer circumferential surface 431 of the primary coil 430 and the outer circumferential surface 441 of the secondary coil 440 are designed to have a predetermined stepped distance from each other It is possible.
  • the manufacturer prepares a moving part 410 having a core 411 and a core rod 412.
  • the support plate 421 is installed at both ends of the bobbin 420 after the core 411 is positioned inside the through hole 420a of the bobbin 420.
  • the manufacturer After winding the primary coil 430, the manufacturer winds the secondary coil 440 on a portion of the outer circumferential surface 420b of the bobbin 420 located on both sides of the already-wound first primary coil 430 And the shape of the secondary coil 440 is such that the outer surface 441 of the secondary coil 440 has a shape parallel to the axis S.
  • the outer surface 441 of the secondary coil 440 is separated from the outer surface 431 of the primary coil 430 and the axis S by the same distance G so that there is no step at the boundary between the outer surface 431 of the primary coil 430 and the outer surface 441 of the secondary coil 440.
  • the winding outer surfaces 431 and 441 must have a shape parallel to the axis S when the primary coil 430 and the secondary coil 440 are wound, The primary coil 430 and the secondary coil 440 are wound while confirming that the outer surfaces 431 and 441 of the secondary coil 440 and the secondary coil 440 are parallel to the axis S .
  • the present invention is not limited thereto, and a linear variable differential transducer can be manufactured in various ways.
  • the moving part 410 may be installed on the bobbin 420.
  • the linear variable differential transducer 400 may be manufactured in the order of winding the primary coil 430 after winding the secondary coil 440, The linear variable differential transducer 400 may be manufactured in such a manner that the winding operation and the winding operation of the secondary coil 440 are simultaneously or randomly performed.
  • linear variable differential transducer 400 The operation of the linear variable differential transducer 400 according to the fourth embodiment of the present invention will be described below.
  • a voltage difference is generated between both ends of the secondary coil 440 by the core 411 when the moving part 410 moves while the AC voltage is applied to the primary coil 430 during operation. Since such a voltage difference is proportional to the displacement of the moving part 410, the control part (not shown) measures the displacement of the moving part 410 by using such a voltage difference.
  • the description of the linear variable differential transducer 400 according to the fourth embodiment includes the " reduction of the end effect effect " mentioned in the description of the linear variable differential transducer 100 (200) of the first and second embodiments Are omitted. This is because the manufacturer or operator can use a variety of known electric circuits or software to reduce the end effect effect in manufacturing or operating the linear variable differential transducer, and this technique corresponds to a technique for securing the linearity of the sensor.
  • the shape of the outer peripheral surface 420b of the bobbin 420 is formed to be symmetrical with respect to the center line C,
  • the operator can easily change the winding thickness of the secondary coil 440 in the direction of the axis S when winding the secondary coil 440 and the secondary coil 440. Therefore,
  • the outer surfaces 431 and 441 can be formed in a shape parallel to the axis S. That is, when the worker winds the primary coil 430 and the secondary coil 440, the outer surfaces 431 and 441 of the primary coil 430 and the secondary coil 440, The worker can quickly and easily wind the first and second coils 430 and 440 around the workpiece S, as shown in FIG.
  • the primary coil 430 and the secondary coil 440 of the linear variable differential transformer 400 can be precisely and easily
  • the secondary coil 440 can be wound, and high manufacturing process efficiency and high manufacturing yield can be realized.
  • the present invention can be applied to industries that manufacture or use linear variable differential transducers.

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따르면, 축선의 방향으로 연장된 형상을 가지는 이동부와, 상기 이동부가 상기 축선의 방향으로 움직일 수 있도록 관통공이 형성되며 그 외주면은 상기 축선의 방향을 기준으로 할 때 그 중심선에 대하여 대칭으로 경사진 형상을 가지는 보빈과, 상기 보빈의 외주면에 감겨진 제1차 코일과, 상기 감겨진 제1차 코일에 감겨지되 그 감겨진 외면이 상기 축선에 대해 평행한 형상을 가지는 제2차 코일을 포함하는 선형 가변 차동 변환기를 제공한다.

Description

선형 가변 차동 변환기
본 발명은 선형 가변 차동 변환기에 관한 것이다.
선형 가변 차동 변환기(Linear variable differential transformer)는 시스템의 변위를 측정하는데 사용되는 변위센서이다.
선형 가변 차동 변환기는 변압기의 원리로 작동하는데, 감도가 뛰어나고 정밀한 측정 결과를 얻을 수 있다. 또한 선형 가변 차동 변환기는 소형 및 경량으로 구현할 수 있으며, 일반적인 환경에서 온도와 습도 등의 제한 없이 사용 가능하며, 액체 또는 가스 환경에서 사용 시 실링이 좋은 장점이 있다.
종래의 선형 가변 차동 변환기의 구조가 도 1에 개시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 선형 가변 차동 변환기(10)는, 강자성체로 이루어진 이동부(11)와, 이동부(11)가 슬라이딩 가능하도록 설치된 보빈(12)과, 보빈(12)의 외주면에 감겨진 제1차 코일(13)과, 제1차 코일(13)에 감겨진 제2차 코일(14)을 포함하고, 이동부(11)가 움직임에 따라 발생되는 전압차에 의해 이동부(11)의 변위를 측정하게 된다.
그런데, 종래의 선형 가변 차동 변환기(10)의 경우, 제1차 코일(13)은 보빈(12)에 일정한 두께로 감겨지는데 비하여 제2차 코일(14)은 보빈(12)의 중심선(C)에서 가장자리(E)로 갈수록 그 감겨지는 두께가 변화되는 형상을 가지게 된다.
이러한 제2차 코일(14)의 감겨진 형상은, 가장자리의 엔드 이펙트(end effect)의 효과 등을 감소시키기 위함인데, 보빈(12)의 가장자리(E) 쪽으로 갈수록 제2차 코일(14)의 감겨지는 두께가 소정의 비율로 변화되어야 하므로, 그 제조 공정이 어렵고, 따라서 제품의 생산 속도 및 제조 수율은 이를 수행하는 작업자의 숙련도에 영향을 많이 받았다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 제조 시 생산 효율을 향상시킬 수 있는 구조를 가지는 선형 가변 차동 변환기를 구현하는 것을 주된 과제로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 축선의 방향으로 연장된 형상을 가지는 이동부;와, 상기 이동부가 상기 축선의 방향으로 움직일 수 있도록 관통공이 형성되며, 그 외주면은 상기 축선의 방향을 기준으로 할 때 그 중심선에 대하여 대칭으로 경사진 형상을 가지는 보빈;과, 상기 보빈의 외주면에 감겨진 제1차 코일;과, 상기 감겨진 제1차 코일에 감겨지되, 그 감겨진 외면이 상기 축선에 대해 평행한 형상을 가지는 제2차 코일을 포함하는 선형 가변 차동 변환기를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 축선의 방향으로 연장된 형상을 가지는 이동부;와, 상기 이동부가 상기 축선의 방향으로 움직일 수 있도록 관통공이 형성되며, 그 외주면은 상기 축선의 방향을 기준으로 할 때 그 중심선에 대하여 대칭으로 경사진 형상을 가지는 보빈;과, 상기 보빈의 외주면의 중간부에 감겨지되, 그 감겨진 외면이 상기 축선에 대해 평행한 형상을 가지는 제1차 코일;과, 상기 보빈의 외주면의 부분 중 상기 감겨진 제1차 코일의 양측에 위치한 부분에 감겨지되, 그 감겨진 외면이 상기 축선에 대해 평행한 형상을 가지는 제2차 코일을 포함하는 선형 가변 차동 변환기를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 제조 시 생산 효율을 향상시킬 수 있는 구조를 가지는 선형 가변 차동 변환기를 제공하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 선형 가변 차동 변환기의 단면을 도시한 개략적인 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선형 가변 차동 변환기의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선형 가변 차동 변환기의 보빈의 개략적인 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 선형 가변 차동 변환기의 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 선형 가변 차동 변환기의 보빈의 개략적인 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 선형 가변 차동 변환기의 개략적인 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 선형 가변 차동 변환기의 보빈의 개략적인 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 선형 가변 차동 변환기의 개략적인 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 선형 가변 차동 변환기의 보빈의 개략적인 사시도이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 축선의 방향으로 연장된 형상을 가지는 이동부;와, 상기 이동부가 상기 축선의 방향으로 움직일 수 있도록 관통공이 형성되며, 그 외주면은 상기 축선의 방향을 기준으로 할 때 그 중심선에 대하여 대칭으로 경사진 형상을 가지는 보빈;과, 상기 보빈의 외주면에 감겨진 제1차 코일;과, 상기 감겨진 제1차 코일에 감겨지되, 그 감겨진 외면이 상기 축선에 대해 평행한 형상을 가지는 제2차 코일을 포함하는 선형 가변 차동 변환기를 제공한다.
여기서, 상기 제1차 코일과 상기 제2차 코일 중 어느 하나의 코일은, 상기 보빈의 전체 길이에 걸쳐 일정한 두께로 감겨지고, 상기 제1차 코일과 상기 제2차 코일 중 나머지 하나의 코일의 상기 보빈 쪽을 향하는 내면의 형상은, 상기 축선의 방향을 기준으로 할 때 그 중심선에 대하여 대칭으로 경사지게 형성될 수 있다.
여기서, 상기 보빈의 외주면의 형상은, 상기 중심선이 지나가는 부분의 직경이 가장 클 수 있다.
여기서, 상기 제1차 코일은, 상기 보빈의 전체 길이에 걸쳐 일정한 두께로 감겨질 수 있다.
여기서, 상기 보빈의 외주면의 형상은, 상기 중심선에서 멀어질수록 그 직경이 더 커질 수 있다.
여기서, 상기 제1차 코일의 감겨진 외면의 형상은, 상기 축선에 대해 평행할 수 있다.
여기서, 상기 제2차 코일은, 상기 보빈의 전체 길이에 걸쳐 일정한 두께로 감겨질 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 축선의 방향으로 연장된 형상을 가지는 이동부;와, 상기 이동부가 상기 축선의 방향으로 움직일 수 있도록 관통공이 형성되며, 그 외주면은 상기 축선의 방향을 기준으로 할 때 그 중심선에 대하여 대칭으로 경사진 형상을 가지는 보빈;과, 상기 보빈의 외주면의 중간부에 감겨지되, 그 감겨진 외면이 상기 축선에 대해 평행한 형상을 가지는 제1차 코일;과, 상기 보빈의 외주면의 부분 중 상기 감겨진 제1차 코일의 양측에 위치한 부분에 감겨지되, 그 감겨진 외면이 상기 축선에 대해 평행한 형상을 가지는 제2차 코일을 포함하는 선형 가변 차동 변환기를 제공한다.
여기서, 상기 보빈의 외주면의 형상은, 상기 중심선이 지나가는 부분의 직경이 가장 클 수 있다.
여기서, 상기 제1차 코일의 상기 보빈 쪽을 향하는 내면의 형상은, 상기 축선의 방향을 기준으로 할 때 그 중심선에 대하여 대칭으로 경사질 수 있다.
여기서, 상기 제2차 코일의 상기 보빈 쪽을 향하는 내면의 형상은, 상기 축선의 방향을 기준으로 할 때 그 중심선에 대하여 대칭으로 경사질 수 있다.
여기서, 상기 보빈의 외주면의 형상은, 상기 중심선에서 멀어질수록 그 직경이 더 커질 수 있다.
여기서, 상기 제1차 코일의 상기 보빈 쪽을 향하는 내면의 형상은, 상기 축선의 방향을 기준으로 할 때 그 중심선에 대하여 대칭으로 경사질 수 있다.
여기서, 상기 제2차 코일의 상기 보빈 쪽을 향하는 내면의 형상은, 상기 축선의 방향을 기준으로 할 때 그 중심선에 대하여 대칭으로 경사질 수 있다.
여기서, 상기 제1차 코일의 감겨진 외면과 상기 제2차 코일의 감겨진 외면은 상기 축선으로부터 동일한 거리에 위치할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 사용함으로써 중복 설명을 생략한다.
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 관한 선형 가변 차동 변환기(100)에 관하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선형 가변 차동 변환기의 개략적인 단면도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선형 가변 차동 변환기의 보빈의 개략적인 사시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선형 가변 차동 변환기(100)는, 이동부(110), 보빈(120), 제1차 코일(130), 제2차 코일(140)을 포함한다.
이동부(110)는 코어(111)와 코어 로드(112)를 포함하며, 전체적으로 축선(S)의 방향으로 연장된 형상을 가지며 단면이 원형인 봉의 형상을 가진다.
본 제1 실시예에 따른 이동부(110)는 단면이 원형인 봉의 형상을 가지지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 이동부의 형상은 다양한 변형이 가능하다. 예를 들어, 본 발명에 따른 이동부는 단면이 사각형인 빔의 형상을 가질 수도 있고, 단면이 타원형인 막대기의 형상을 가질 수도 있다.
코어(111)는 강자성체(ferromagnetic)의 소재를 포함하여 이루어져 제1차 코일(130) 및 제2차 코일(140)과 전자기적 상호 작용을 일으킨다.
코어 로드(112)는 코어(111)를 지지하는데, 코어 로드(112)의 직경은 코어(111)의 직경보다는 작게 이루어져 있으므로, 코어 로드(112)는 지지판(121)의 이동 구멍(121a)을 통과하여 슬라이딩이 가능하도록 구성된다.
한편, 보빈(120)은 이동부(110)의 움직임을 가이드하는데, 이를 위해 이동부(110)가 축선(S)의 방향으로 움직일 수 있도록 관통공(120a)이 축선(S)의 방향으로 형성되어 있다. 즉 관통공(120a)에는 이동부(110)의 적어도 일부가 슬라이딩 가능하도록 수용된다.
또한, 보빈(120)의 외주면(120b)에는 제1차 코일(130)이 감겨지며, 보빈(120)의 양단부에는 판 형상의 지지판(121)이 설치된다.
지지판(121)에는 이동 구멍(121a)이 형성되는데, 이동 구멍(121a)의 내경은 관통공(120a)의 내경보다 작게 형성된다. 따라서 코어(111)는 이동 구멍(121a)을 통해 이동하지 못하지만 코어 로드(112)는 이동 구멍(121a)을 통해 이동이 가능하도록 구성된다.
본 제1 실시예에 따르면, 보빈(120)의 모든 지지판(121)들에 이동 구멍(121a)이 형성되어 있지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉 본 발명에 따르면 보빈의 지지판들 중 하나에만 이동 구멍이 형성될 수 있고, 그 경우에 이동 구멍이 형성되지 않은 지지판에 의해 이동부의 움직임이 제한되게 된다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 보빈(120)의 외주면(120b)은, 축선(S)의 방향을 기준으로 할 때 그 중심선(C)에 대하여 대칭으로 경사진 형상을 가진다. 여기서 중심선(C)은 축선(S)에 대해 수직이다.
특히 본 제1 실시예에 따른 보빈(120)의 외주면(120b)의 형상은, 보빈(120)의 부분 중 중심선(C)이 지나가는 부분의 직경(D1)이 가장 크도록 형성된다.
본 제1 실시예에 따른 보빈(120)의 경우에는 보빈(120)의 부분 중 중심선(C)이 지나가는 부분의 직경(D1)이 가장 크도록 구성되지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉 본 발명에 따른 보빈의 외주면은 다양한 형상을 가질 수 있다.
한편, 제1차 코일(130)은 보빈(120)의 외주면(120b)에 감겨지는데, 제1차 코일(130)은 보빈(120)의 전체 길이에 걸쳐 일정한 두께(t1)로 감겨지게 된다.
여기서 제1차 코일(130)의 감겨진 두께(t1)가 일정하다는 의미는, 그 두께가 실질적으로 일정하다는 의미이며, 그 두께의 크기에 약간 변동이 있는 경우도 포함한다는 의미이다. 이는, 제1차 코일(130)은 실제로 와이어를 감아서 이루어져 있으므로, 감는 과정에서 그 두께에 약간의 변동이 존재할 수도 있고, 와이어의 형상에 의해 그 감겨진 표면도 약간 울퉁불퉁하기 때문이다.
그러한 제1차 코일(130)의 감겨진 형상과 보빈(120)의 형상에 의해, 제1차 코일(130)의 보빈(120) 쪽을 향하는 내면(130a)의 형상은, 축선(S)의 방향을 기준으로 할 때 그 중심선(C)에 대하여 대칭으로 경사진 형상을 가지게 된다.
한편, 제2차 코일(140)은, 상기 감겨진 제1차 코일(130)의 위에 감겨지는데, 제2차 코일(140)의 감겨진 외면(141)은 축선(S)에 대해 평행한 형상을 가지도록 한다.
여기서, 제2차 코일(140)의 외면(141)이 축선(S)에 대해 평행한 형상을 가진다는 의미는, 그 외면(141)이 축선(S)에 대해 실질적으로 평행하다는 의미이며, 그 외면(141)의 위치에 약간 변동이 있는 경우도 포함한다는 의미이다. 이는, 제2차 코일(140)은 실제로 와이어를 감아서 이루어져 있으므로, 감는 과정에서 평행을 기준으로 하여 약간의 변동이 존재할 수도 있고, 와이어의 형상에 의해 그 감겨진 표면도 약간 울퉁불퉁하기 때문이다.
그러한 제2차 코일(140)의 감겨진 형상과 보빈(120)의 형상에 의해, 제2차 코일(140)의 보빈(120) 쪽을 향하는 내면(140a)의 형상은, 축선(S)의 방향을 기준으로 할 때 그 중심선(C)에 대하여 대칭으로 경사진 형상을 가지게 된다.
제2차 코일(140)의 경우, 보빈(120)의 중심선(C)에서 멀어질수록 그 감겨지는 두께가 더 두꺼워지도록 설계되는데(와이어가 더 많이 감기도록 설계), 이는 가장자리의 엔드 이펙트 효과를 감소시켜 이동부(110)의 변위 측정의 정밀도를 높이기 위함이다. 즉 보빈(120)의 중심선(C)에서 멀어질수록 제1차 코일(130)의 두께 대비 제2차 코일(140)의 두께의 비율이 점점 더 커지도록 설계된다.
그런데 본 제1 실시예에서는 보빈(120)의 외주면(120b)의 형상은, 중심선(C)이 지나가는 부분의 직경이 가장 크도록 설계되어 있고, 제1차 코일(130)은 보빈(120)의 전체 길이에 걸쳐 일정한 두께(t1)로 감겨져 있으므로, 작업자가 제2차 코일(140)을 감을 때 그 외면(141)이 축선(S)에 대해 평행한 형상이 되도록 감는다면, 제2차 코일(140)의 감겨진 두께는 보빈(120)의 중심선(C)에서 멀어질수록 더 두꺼워지게 되므로 엔드 이펙트 효과를 감소시킬 수 있게 된다.
한편, 본 제1 실시예에 따르면, 보빈(120)과 제1차 코일(130) 사이와, 제1차 코일(130)과 제2차 코일(140) 사이에 절연 부재가 존재하지 않지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면, 보빈(120)과 제1차 코일(130) 사이와, 제1차 코일(130)과 제2차 코일(140) 사이에 추가적인 절연 부재가 존재할 수 있다.
이상에서 설명한 선형 가변 차동 변환기(100)의 구성 이외의 다른 구성은, 공지의 선형 가변 차동 변환기의 구성을 그대로 이용할 수 있으므로, 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명의 제1 실시예에 관한 선형 가변 차동 변환기(100)의 제조 공정에 대해 설명한다.
먼저, 제조자는 코어(111)와 코어 로드(112)를 구비한 이동부(110)를 준비한다. 그리고 보빈(120)의 관통공(120a)의 안쪽에 코어(111)가 위치하도록 한 후, 지지판(121)을 보빈(120)의 양단부에 설치한다.
이어 제조자는 보빈(120)의 외주면(120b)에 제1차 코일(130)을 감되, 제1차 코일(130)이 보빈(120)의 전체 길이에 걸쳐 일정한 두께(t1)로 감겨지도록 한다.
제조자는 제1차 코일(130)을 감은 후, 그 감겨진 제1차 코일(130) 위에 제2차 코일(140)을 감는다.
제2차 코일(140)을 감을 때, 그 감겨진 외면(141)이 축선(S)에 대해 평행한 형상을 가져야 하므로, 작업자는, 감겨지는 제2차 코일(140)의 외면(141)이, 축선(S)에 대해 평행한지 확인하면서 제2차 코일(140)을 감는다. 여기서, 감겨지는 제2차 코일(140)의 외면(141)이, 축선(S)에 대해 평행한지 여부를 알 수 있는 방법은 여러 가지가 있는데, 그 중 일 예를 들면, 제2차 코일(140)을 감는 작업 중 제2차 코일(140)의 외면(141)의 직경을 버어니아 캘리퍼스 등의 측정도구로 측정함으로써, 「보빈(120)의 전 길이에 걸쳐 제2차 코일(140)의 외면(141)의 직경이 일정한지의 여부」로 확인할 수 있다. 즉 보빈(120)의 전 길이에 걸쳐 제2차 코일(140)의 외면(141)의 직경이 일정하다면, 기하학적인 구조에 의해 당연히 외면(141)은 축선(S)에 대해 평행하게 된다. 또한, 「감겨지는 제2차 코일(140)의 외면(141)이, 축선(S)에 대해 평행한지 여부」를 알 수 있는 방법의 다른 예로, 평행을 측정하는 도구를 사용하거나 실시간으로 영상 또는 사진 촬영 등을 통해 확인하는 방법 등도 있다.
본 제1 실시예에 따르면 이동부(110)를 보빈(120)에 설치한 후에, 제1차 코일(130) 및 제2차 코일(140)을 순차적으로 감는 순서로 선형 가변 차동 변환기(100)를 제조하지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉 본 발명에 따르면, 보빈(120)에 제1차 코일(130) 및 제2차 코일(140)을 감아 설치한 후에, 이동부(110)를 보빈(120)에 설치할 수도 있다.
이하, 본 발명의 제1 실시예에 관한 선형 가변 차동 변환기(100)의 작동에 대해 설명한다.
작동 시 제1차 코일(130)에 교류 전압을 인가한 상태에서, 이동부(110)가 움직이게 되면, 코어(111)에 의해 제2차 코일(140)의 양 끝단에 전압차가 발생하게 된다. 그러한 전압차는 이동부(110)의 변위에 비례하게 되므로, 제어부(미도시)는 그러한 전압차를 이용하여 이동부(110)의 변위를 측정하게 된다.
이상과 같이, 본 제1 실시예에 따른 선형 가변 차동 변환기(100)는, 보빈(120)의 외주면(120b)의 형상을, 중심선(C)에 대하여 대칭으로 경사진 형상으로 형성함으로써, 제2차 코일(140)을 감을 때 축선(S)의 방향으로 그 감는 두께에 변화를 주더라도, 작업자는 용이하게 제2차 코일(140)의 외면(141)의 형상을 축선(S)에 대해 평행한 형상으로 할 수 있게 된다. 즉 작업자는 제2차 코일(140)을 감는 작업을 할 때, 제2차 코일(140)의 외면(141)이 축선(S)에 대해 평행하도록 감기만 하면 되므로, 작업자는 신속하고 용이하게 제2차 코일(140)을 감는 작업을 수행할 수 있게 된다. 즉 선형 가변 차동 변환기(100)의 제2차 코일(140)을 감는 공정에서, 작업자의 숙련도와 관련 없이 정밀하고 용이하게 제2차 코일(140)을 감을 수 있게 되므로, 높은 제조 공정 효율 및 높은 제조 수율을 구현할 수 있게 된다.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 관한 선형 가변 차동 변환기(200)에 관하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 선형 가변 차동 변환기의 개략적인 단면도이고, 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 선형 가변 차동 변환기의 보빈의 개략적인 사시도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 선형 가변 차동 변환기(200)는, 이동부(210), 보빈(220), 제1차 코일(230), 제2차 코일(240)을 포함한다.
이동부(210)는 코어(211)와 코어 로드(212)를 포함하며, 전체적으로 축선(S)의 방향으로 연장된 형상을 가지며 단면이 원형인 봉의 형상을 가진다.
본 제2 실시예에 따른 이동부(210)는 단면이 원형인 봉의 형상을 가지지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 이동부의 형상은 다양한 변형이 가능하다. 예를 들어, 본 발명에 따른 이동부는 단면이 사각형인 빔의 형상을 가질 수도 있고, 단면이 타원형인 막대기의 형상을 가질 수도 있다.
코어(211)는 강자성체의 소재를 포함하여 이루어져 제1차 코일(230) 및 제2차 코일(240)과 전자기적 상호 작용을 일으킨다.
코어 로드(212)는 코어(211)를 지지하는데, 코어 로드(212)의 직경은 코어(211)의 직경보다는 작게 이루어져 있으므로, 코어 로드(212)는 지지판(221)의 이동 구멍(221a)을 통과하여 슬라이딩이 가능하도록 구성된다.
한편, 보빈(220)은 이동부(210)의 움직임을 가이드하는데, 이를 위해 이동부(210)가 축선(S)의 방향으로 움직일 수 있도록 관통공(220a)이 축선(S)의 방향으로 형성되어 있다. 즉 관통공(220a)에는 이동부(210)의 적어도 일부가 슬라이딩 가능하도록 수용된다.
또한, 보빈(220)의 외주면(220b)에는 제1차 코일(230)이 감겨지며, 보빈(220)의 양단부에는 판 형상의 지지판(221)이 설치된다.
지지판(221)에는 이동 구멍(221a)이 형성되는데, 이동 구멍(221a)의 내경은 관통공(220a)의 내경보다 작게 형성된다. 따라서 코어(211)는 이동 구멍(221a)을 통해 이동하지 못하지만 코어 로드(212)는 이동 구멍(221a)을 통해 이동이 가능하도록 구성된다.
본 제2 실시예에 따르면, 보빈(220)의 모든 지지판(221)들에 이동 구멍(221a)이 형성되어 있지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉 본 발명에 따르면 보빈의 지지판들 중 하나에만 이동 구멍이 형성될 수 있고, 그 경우에 이동 구멍이 형성되지 않은 지지판에 의해 이동부의 움직임이 제한되게 된다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 보빈(220)의 외주면(220b)은, 축선(S)의 방향을 기준으로 할 때 그 중심선(C)에 대하여 대칭으로 경사진 형상을 가진다. 여기서 중심선(C)은 축선(S)에 대해 수직이다.
특히 본 제2 실시예에 따른 보빈(220)의 외주면(220b)의 형상은, 보빈(220)의 부분 중 중심선(C)이 지나가는 부분의 직경(D2)이 가장 작도록 형성된다. 즉 보빈(220)의 외주면(220b)의 형상은 중심선(C)에서 멀어질수록 그 직경이 더 커지게 구성되어, 보빈(220)은 전체적으로 장고 형상을 가진다.
본 제2 실시예에 따른 보빈(220)의 경우에는 보빈(220)의 부분 중 중심선(C)이 지나가는 부분의 직경(D2)이 가장 작도록 구성되지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉 본 발명에 따른 보빈의 외주면은 다양한 형상을 가질 수 있다.
한편, 제1차 코일(230)은 보빈(220)의 외주면(220b)에 감겨지는데, 제1차 코일(230)의 감겨진 외면(231)이 축선(S)에 대해 평행한 형상을 가지도록 한다.
여기서, 제1차 코일(230)의 외면(231)이 축선(S)에 대해 평행한 형상을 가진다는 의미는, 실질적으로 평행하다는 의미이며, 그 외면(231)의 위치에 약간 변동이 있는 경우도 포함한다는 의미이다. 이는, 제1차 코일(230)은 실제로 와이어를 감아서 이루어져 있으므로, 감는 과정에서 평행을 기준으로 하여 약간의 변동이 존재할 수도 있고, 와이어의 형상에 의해 그 감겨진 표면도 약간 울퉁불퉁하기 때문이다.
그러한 제1차 코일(230)의 감겨진 형상과 보빈(220)의 형상에 의해, 제1차 코일(230)의 보빈(220) 쪽을 향하는 내면(230a)의 형상은, 축선(S)의 방향을 기준으로 할 때 그 중심선(C)에 대하여 대칭으로 경사진 형상을 가지게 된다.
제1차 코일(230)의 경우, 보빈(220)의 중심선(C)에서 멀어질수록 그 감겨지는 두께가 더 얇아지도록 설계되는데(와이어가 덜 감기도록 설계), 이는 가장자리의 엔드 이펙트 효과를 감소시켜 이동부(210)의 변위 측정의 정밀도를 높이기 위함이다. 즉 보빈(220)의 중심선(C)에서 멀어질수록 제2차 코일(240)의 두께 대비 제1차 코일(230)의 두께의 비율이 점점 더 작도록 설계된다.
그런데 본 제2 실시예에서는 보빈(220)의 외주면(220b)의 형상은, 중심선(C)이 지나가는 부분의 직경이 가장 작도록 설계되어 있다. 따라서 작업자가 제1차 코일(230)을 감을 때 그 외면(231)이 축선(S)에 대해 평행한 형상이 되도록 감고, 2차 코일(240)을 보빈(220)의 전체 길이에 걸쳐 일정한 두께(t2)로 감는다면, 보빈(220)의 중심선(C)에서 멀어질수록 제1차 코일(230)의 두께 대비 제2차 코일(240)의 두께의 비율이 점점 더 커지도록 구성되므로, 엔드 이펙트 효과를 감소시킬 수 있게 된다.
한편, 제2차 코일(240)은 상기 감겨진 제1차 코일(230) 위에 감겨지는데, 보빈(220)의 전체 길이에 걸쳐 일정한 두께(t2)로 감겨지게 된다. 여기서 제1차 코일(230)의 감겨진 외면(231)은 축선(S)에 대해 평행한 형상을 가지고, 제2차 코일(240)의 감겨진 두께(t2)가 일정하므로, 제2차 코일(240)의 감겨진 외면(241)도 축선(S)에 대해 평행한 형상을 가지게 된다.
여기서 제2차 코일(240)의 감겨진 두께(t2)가 일정하다는 의미는, 그 두께가 실질적으로 일정하다는 의미이며, 그 두께의 크기에 약간 변동이 있는 경우도 포함한다는 의미이다. 이는, 제2차 코일(240)는 실제로 와이어를 감아서 이루어져 있으므로, 감는 과정에서 그 두께에 약간의 변동이 존재할 수도 있고, 와이어의 형상에 의해 그 감겨진 표면도 약간 울퉁불퉁하기 때문이다.
또한, 여기서, 제2차 코일(240)의 외면(241)이 축선(S)에 대해 평행한 형상을 가진다는 의미는, 실질적으로 평행하다는 의미이며, 그 외면(241)의 위치에 약간 변동이 있는 경우도 포함한다는 의미이다. 이는, 제2차 코일(240)는 실제로 와이어를 감아서 이루어져 있으므로, 감는 과정에서 평행을 기준으로 하여 약간의 변동이 존재할 수도 있고, 와이어의 형상에 의해 그 감겨진 표면도 약간 울퉁불퉁하기 때문이다.
한편, 본 제2 실시예에 따르면, 보빈(220)과 제1차 코일(230) 사이와, 제1차 코일(230)과 제2차 코일(240) 사이에 절연 부재가 존재하지 않지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면, 보빈(220)과 제1차 코일(230) 사이와, 제1차 코일(230)과 제2차 코일(240) 사이에 추가적인 절연 부재가 존재할 수 있다.
이상에서 설명한 선형 가변 차동 변환기(200)의 구성 이외의 다른 구성은, 공지의 선형 가변 차동 변환기의 구성을 그대로 이용할 수 있으므로, 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명의 제2 실시예에 관한 선형 가변 차동 변환기(200)의 제조 공정에 대해 설명한다.
먼저, 제조자는 코어(211)와 코어 로드(212)를 구비한 이동부(210)를 준비한다. 그리고 보빈(220)의 관통공(220a)의 안쪽에 코어(211)가 위치하도록 한 후, 지지판(221)을 보빈(220)의 양단부에 설치한다.
이어 제조자는 보빈(220)의 외주면(220b)에 제1차 코일(230)을 감는다. 제1차 코일(230)을 감을 때, 그 감겨진 외면(231)이 축선(S)에 대해 평행한 형상을 가져야 하므로, 작업자는, 감겨지는 제1차 코일(230)의 외면(231)이, 축선(S)에 대해 평행한지 확인하면서 제1차 코일(230)을 감는다. 여기서, 감겨지는 제1차 코일(230)의 외면(231)이, 축선(S)에 대해 평행한지 여부를 알 수 있는 방법은 여러 가지가 있는데, 그 중 일 예를 들면, 제1차 코일(230)을 감는 작업 중 제1차 코일(230)의 외면(231)의 직경을 버어니아 캘리퍼스 등의 측정도구로 측정함으로써, 「보빈(220)의 전 길이에 걸쳐 제1차 코일(230)의 외면(231)의 직경이 일정한지의 여부」로 확인할 수 있다. 즉 보빈(220)의 전 길이에 걸쳐 제1차 코일(230)의 외면(231)의 직경이 일정하다면, 기하학적인 구조에 의해 당연히 외면(231)은 축선(S)에 대해 평행하게 된다. 또한, 「감겨지는 제1차 코일(230)의 외면(231)이, 축선(S)에 대해 평행한지 여부」를 알 수 있는 방법의 다른 예로, 평행을 측정하는 도구를 사용하거나 실시간으로 영상 또는 사진 촬영 등을 통해 확인하는 방법 등도 있다.
그 다음, 제조자는, 감겨진 제1차 코일(230) 위에 제2차 코일(240)을 감는다.
제2차 코일(240)을 감을 때, 제2차 코일(240)을 보빈(220)의 전체 길이에 걸쳐 일정한 두께(t2)로 감겨지도록 한다. 아울러 제2차 코일(240)을 감을 때도 그 감겨진 외면(241)이 축선(S)에 대해 평행한 형상을 가져야 하므로, 작업자는, 감겨지는 제2차 코일(240)의 외면(241)이, 축선(S)에 대해 평행한지 확인하면서 제2차 코일(240)을 감는다. 여기서, 감겨지는 제2차 코일(240)의 외면(241)이, 축선(S)에 대해 평행한지 여부를 알 수 있는 방법은 여러 가지가 있는데, 그 중 일 예를 들면, 제2차 코일(240)을 감는 작업 중 제2차 코일(240)의 외면(241)의 직경을 버어니아 캘리퍼스 등의 측정도구로 측정함으로써, 「보빈(220)의 전 길이에 걸쳐 제2차 코일(240)의 외면(241)의 직경이 일정한지의 여부」로 확인할 수 있다. 즉 보빈(220)의 전 길이에 걸쳐 제2차 코일(240)의 외면(241)의 직경이 일정하다면, 기하학적인 구조에 의해 당연히 외면(241)은 축선(S)에 대해 평행하게 된다. 또한, 「감겨지는 제2차 코일(240)의 외면(241)이, 축선(S)에 대해 평행한지 여부」를 알 수 있는 방법의 다른 예로, 평행을 측정하는 도구를 사용하거나 실시간으로 영상 또는 사진 촬영 등을 통해 확인하는 방법 등도 있다.
본 제2 실시예에 따르면 이동부(210)를 보빈(220)에 설치한 후에, 제1차 코일(230) 및 제2차 코일(240)을 순차적으로 감는 순서로 선형 가변 차동 변환기(200)를 제조하지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉 본 발명에 따르면, 보빈(220)에 제1차 코일(230) 및 제2차 코일(240)을 감아 설치한 후에, 이동부(210)를 보빈(220)에 설치할 수도 있다.
이하, 본 발명의 제2 실시예에 관한 선형 가변 차동 변환기(200)의 작동에 대해 설명한다.
작동 시 제1차 코일(230)에 교류 전압을 인가한 상태에서, 이동부(210)가 움직이게 되면, 코어(211)에 의해 제2차 코일(240)의 양 끝단에 전압차가 발생하게 된다. 그러한 전압차는 이동부(210)의 변위에 비례하게 되므로, 제어부(미도시)는 그러한 전압차를 이용하여 이동부(210)의 변위를 측정하게 된다.
이상과 같이, 본 제2 실시예에 따른 선형 가변 차동 변환기(200)는, 보빈(220)의 외주면(220b)의 형상을, 중심선(C)에 대하여 대칭으로 경사진 형상으로 형성함으로써, 제1차 코일(230)을 감을 때 축선(S)의 방향으로 그 감는 두께에 변화를 주더라도, 작업자는 용이하게 제1차 코일(230)의 외면(231)의 형상을 축선(S)에 대해 평행한 형상으로 할 수 있게 된다. 즉 작업자는 제1차 코일(230)을 감는 작업을 할 때, 제1차 코일(230)의 외면(231)이 축선(S)에 대해 평행하도록 감기만 하면 되므로, 작업자는 신속하고 용이하게 제1차 코일(230)을 감는 작업을 수행할 수 있게 된다. 즉 선형 가변 차동 변환기(200)의 제1차 코일(230)을 감는 공정에서, 작업자의 숙련도와 관련 없이 정밀하고 용이하게 제1차 코일(230)을 감을 수 있고 이어 제2차 코일(240)도 용이하게 감을 수 있게 되므로, 높은 제조 공정 효율 및 높은 제조 수율을 구현할 수 있게 된다.
이하, 도 6 및 도 7을 참조하여, 본 발명의 제3 실시예에 관한 선형 가변 차동 변환기(300)에 관하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 선형 가변 차동 변환기의 개략적인 단면도이고, 도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 선형 가변 차동 변환기의 보빈의 개략적인 사시도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 선형 가변 차동 변환기(300)는, 이동부(310), 보빈(320), 제1차 코일(330), 제2차 코일(340)을 포함한다.
이동부(310)는 코어(311)와 코어 로드(312)를 포함하며, 전체적으로 축선(S)의 방향으로 연장된 형상을 가지며 단면이 원형인 봉의 형상을 가진다.
본 제3 실시예에 따른 이동부(310)는 단면이 원형인 봉의 형상을 가지지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 이동부의 형상은 다양한 변형이 가능하다. 예를 들어, 본 발명에 따른 이동부는 단면이 사각형인 빔의 형상을 가질 수도 있고, 단면이 타원형인 막대기의 형상을 가질 수도 있다.
코어(311)는 강자성체의 소재를 포함하여 이루어져 제1차 코일(330) 및 제2차 코일(340)과 전자기적 상호 작용을 일으킨다.
코어 로드(312)는 코어(311)를 지지하는데, 코어 로드(312)의 직경은 코어(311)의 직경보다는 작게 이루어져 있으므로, 코어 로드(312)는 지지판(321)의 이동 구멍(321a)을 통과하여 슬라이딩이 가능하도록 구성된다.
한편, 보빈(320)은 이동부(310)의 움직임을 가이드하는데, 이를 위해 이동부(310)가 축선(S)의 방향으로 움직일 수 있도록 관통공(320a)이 축선(S)의 방향으로 형성되어 있다. 즉 관통공(320a)에는 이동부(310)의 적어도 일부가 슬라이딩 가능하도록 수용된다.
또한, 보빈(320)의 외주면(320b)의 중간부(M)에는 제1차 코일(330)이 감겨지며, 보빈(320)의 양단부에는 판 형상의 지지판(321)이 설치된다.
여기서 중간부(M)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 보빈(320)의 외주면(320b)의 부분 중 중심선(C)을 기준으로 하여 양측으로 거리 L1, L2 만큼 떨어진 부분까지의 영역을 의미한다. 중간부(M)의 영역의 크기는 선형 가변 차동 변환기(300)의 기능, 성질에 따라 다르게 설계될 수 있으며, 본 실시예에서는 거리 L1은 거리 L2와 동일하게 구성될 수 있다. 본 실시예에서는 거리 L1은 거리 L2와 동일하게 구성되지만, 본 발명은 이에 한정하는 것은 아니고, 거리 L1은 거리 L2와 상이하게 구성될 수 있다.
지지판(321)에는 이동 구멍(321a)이 형성되는데, 이동 구멍(321a)의 내경은 관통공(320a)의 내경보다 작게 형성된다. 따라서 코어(311)는 이동 구멍(321a)을 통해 이동하지 못하지만 코어 로드(312)는 이동 구멍(321a)을 통해 이동이 가능하도록 구성된다.
본 제3 실시예에 따르면, 보빈(320)의 모든 지지판(321)들에 이동 구멍(321a)이 형성되어 있지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉 본 발명에 따르면 보빈의 지지판들 중 하나에만 이동 구멍이 형성될 수 있고, 그 경우에 이동 구멍이 형성되지 않은 지지판에 의해 이동부의 움직임이 제한되게 된다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 보빈(320)의 외주면(320b)은, 축선(S)의 방향을 기준으로 할 때 그 중심선(C)에 대하여 대칭으로 경사진 형상을 가진다. 여기서 중심선(C)은 축선(S)에 대해 수직이다.
특히 본 제3 실시예에 따른 보빈(320)의 외주면(320b)의 형상은, 보빈(320)의 부분 중 중심선(C)이 지나가는 부분의 직경(D3)이 가장 크도록 형성된다.
본 제3 실시예에 따른 보빈(320)의 경우에는 보빈(320)의 부분 중 중심선(C)이 지나가는 부분의 직경(D3)이 가장 크도록 구성되지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉 본 발명에 따른 보빈의 외주면은 다양한 형상을 가질 수 있다.
한편, 제1차 코일(330)은 보빈(320)의 외주면(320b)의 부분 중 중간부(M)에 감겨지는데, 제1차 코일(130)의 감겨진 외면(331)은 축선(S)에 대해 평행한 형상을 가지도록 감겨지게 된다.
여기서 제1차 코일(330)의 감겨진 외면(331)이 축선(S)에 대해 평행한 형상을 가진다는 의미는, 그 외면(331)이 축선(S)에 대해 실질적으로 평행하다는 의미이며, 그 외면(331)의 위치에 약간 변동이 있는 경우도 포함한다는 의미이다. 이는, 제1차 코일(330)은 실제로 와이어를 감아서 이루어져 있으므로, 감는 과정에서 평행을 기준으로 하여 외면의 위치에 약간의 변동이 존재할 수도 있고, 와이어의 형상에 의해 그 감겨진 표면도 약간 울퉁불퉁하기 때문이다.
그러한 제1차 코일(330)의 감겨진 형상과 보빈(320)의 형상에 의해, 제1차 코일(330)의 보빈(320) 쪽을 향하는 내면(330a)의 형상은, 축선(S)의 방향을 기준으로 할 때 그 중심선(C)에 대하여 대칭으로 경사진 형상을 가지게 된다.
한편, 제2차 코일(340)은 보빈(320)의 외주면(320b)의 부분 중 양측부(P)에 감겨진다. 즉 도 6에 도시된 바와 같이, 제2차 코일(340)은 제1차 코일(330)의 양측에 위치한 부분에 감겨지게 되는데, 제2차 코일(340)의 감겨진 외면(341)은 축선(S)에 대해 평행한 형상을 가지도록 감겨지게 된다.
여기서 제2차 코일(340)의 감겨진 외면(341)이 축선(S)에 대해 평행한 형상을 가진다는 의미는, 그 외면(341)이 축선(S)에 대해 실질적으로 평행하다는 의미이며, 그 외면(341)의 위치에 약간 변동이 있는 경우도 포함한다는 의미이다. 이는, 제2차 코일(340)은 실제로 와이어를 감아서 이루어져 있으므로, 감는 과정에서 평행을 기준으로 하여 외면의 위치에 약간의 변동이 존재할 수도 있고, 와이어의 형상에 의해 그 감겨진 표면도 약간 울퉁불퉁하기 때문이다.
그러한 제2차 코일(340)의 감겨진 형상과 보빈(320)의 형상에 의해, 제2차 코일(340)의 보빈(320) 쪽을 향하는 내면(340a)의 형상은, 축선(S)의 방향을 기준으로 할 때 그 중심선(C)에 대하여 대칭으로 경사진 형상을 가지게 된다.
한편, 제1차 코일(330)의 감겨진 외면(331)과 제2차 코일(340)의 감겨진 외면(341)은 축선(S)으로부터 동일한 거리 G에 위치한다. 여기서, 축선(S)으로부터 동일한 거리 G는, 선형 가변 차동 변환기(300)의 기능, 성질에 따라 다르게 결정될 수 있다.
제1차 코일(330)의 감겨진 외면(331)과 제2차 코일(340)의 감겨진 외면(341)이, 축선(S)으로부터 동일한 거리에 위치한다는 의미는, 그 외면(331)(341)들이 축선(S)으로부터 실질적으로 동일한 거리에 위치한다는 의미이며, 그 외면(331)(341)의 위치에 약간 변동이 있는 경우도 포함한다는 의미이다. 이는, 제1차 코일(330)과 제2차 코일(340)은 실제로 와이어를 감아서 이루어져 있으므로, 감는 과정에서 외면의 위치에 약간의 변동이 존재할 수도 있고, 와이어의 형상에 의해 그 감겨진 표면도 약간 울퉁불퉁하기 때문이다.
본 실시예에 따르면, 제1차 코일(330)의 감겨진 외면(331)과 제2차 코일(340)의 감겨진 외면(341)은 축선(S)으로부터 동일한 거리에 위치하지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면 제조되는 선형 가변 차동 변환기의 종류, 특성 등에 따라, 제1차 코일(330)의 감겨진 외면(331)과 제2차 코일(340)의 감겨진 외면(341)은 축선(S)으로부터 동일한 거리에 위치하지 않고, 제1차 코일(330)의 감겨진 외면(331)과 제2차 코일(340)의 감겨진 외면(341)은 서로 소정의 단차를 가지도록 설계될 수도 있다.
한편, 본 제3 실시예에 따르면, 보빈(320)과 제1차 코일(330) 사이, 보빈(320)과 제2차 코일(340) 사이, 제1차 코일(330)과 제2차 코일(340) 사이에 절연 부재가 존재하지 않지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면, 보빈(320)과 제1차 코일(330) 사이, 보빈(320)과 제2차 코일(340) 사이, 제1차 코일(330)과 제2차 코일(340) 사이에 추가적인 절연 부재가 존재할 수 있다.
이상에서 설명한 선형 가변 차동 변환기(300)의 구성 이외의 다른 구성은, 공지의 선형 가변 차동 변환기의 구성을 그대로 이용할 수 있으므로, 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명의 제3 실시예에 관한 선형 가변 차동 변환기(300)의 제조 공정에 대해 설명한다.
먼저, 제조자는 코어(311)와 코어 로드(312)를 구비한 이동부(310)를 준비한다. 그리고 보빈(320)의 관통공(320a)의 안쪽에 코어(311)가 위치하도록 한 후, 지지판(321)을 보빈(320)의 양단부에 설치한다.
이어 제조자는 보빈(320)의 외주면(320b)의 부분 중 중간부(M)에 제1차 코일(330)을 감되, 제1차 코일(330)의 외면(331)이 축선(S)에 대해 평행한 형상을 가지며 축선(S)으로부터 거리 G에 위치하도록 감겨지도록 한다.
제조자는 제1차 코일(330)을 감은 후, 보빈(320)의 외주면(320b)의 부분 중 이미 감겨진 제1차 코일(330)의 양측에 위치한 부분에 제2차 코일(340)을 감되, 제2차 코일(340)의 감겨지는 형상은, 제2차 코일(340)의 외면(341)이 축선(S)에 대해 평행한 형상을 가지도록 한다. 아울러, 제2차 코일(340)을 감을 때, 제2차 코일(340)의 감겨진 외면(341)이 제1차 코일(330)의 감겨진 외면(331)과 축선(S)으로부터 동일한 거리 G에 위치하도록 하여 제1차 코일(330)의 감겨진 외면(331)과 제2차 코일(340)의 감겨진 외면(341)의 경계에서 단차가 없도록 한다.
제1차 코일(330)과 제2차 코일(340)을 감을 때, 그 감겨진 외면(331)(341)들이 축선(S)에 대해 평행한 형상을 가져야 하므로, 작업자는, 감겨지는 제1차 코일(330)과 제2차 코일(340)의 외면(331)(341)들이, 축선(S)에 대해 평행한지 확인하면서 제1차 코일(330)과 제2차 코일(340)을 감는다. 여기서, 감겨지는 제1차 코일(330)과 제2차 코일(340)의 외면(331)(341)들이, 축선(S)에 대해 평행한지 여부를 알 수 있는 방법은 여러 가지가 있는데, 그 중 일 예를 들면, 제1차 코일(330)과 제2차 코일(340)을 감는 작업 중 제1차 코일(330)과 제2차 코일(340)의 외면(331)(341)들의 직경을 버어니아 캘리퍼스 등의 측정도구로 측정함으로써, 「보빈(320)의 전 길이에 걸쳐 제1차 코일(330)과 제2차 코일(340)의 외면(331)(341)들의 직경이 일정한지의 여부」로 확인할 수 있다. 즉 보빈(320)의 전 길이에 걸쳐 제1차 코일(330)과 제2차 코일(340)의 외면(331)(341)들의 직경이 일정하다면, 기하학적인 구조에 의해 당연히 외면(331)(341)들은 축선(S)에 대해 평행하게 될 뿐만 아니라 제1차 코일(330)의 감겨진 외면(331)과 제2차 코일(340)의 감겨진 외면(341)이 축선(S)으로부터 동일한 거리에 위치함을 알 수 있다. 또한, 「감겨지는 제1차 코일(330)과 제2차 코일(340)의 외면(331)(341)들이, 축선(S)에 대해 평행한지 여부」를 알 수 있는 방법의 다른 예로, 평행을 측정하는 도구를 사용하거나 실시간으로 영상 또는 사진 촬영 등을 통해 확인하는 방법 등도 있다.
본 제3 실시예에 따르면, 이동부(310)를 보빈(320)에 설치한 후에 제1차 코일(330)을 감고 난 다음, 제2차 코일(340)을 감는 순서로 선형 가변 차동 변환기(300)를 제조하지만, 본 발명은 이에 한정하지 않고 다양한 방식으로 선형 가변 차동 변환기를 제조할 수 있다. 예를 들면, 보빈(320)에 제1차 코일(330) 및 제2차 코일(340)을 감아 설치한 후에, 이동부(310)를 보빈(320)에 설치할 수도 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 제2차 코일(340)을 감고 난 후에 제1차 코일(330)을 감는 순서로 선형 가변 차동 변환기(300)를 제조할 수도 있고, 제1차 코일(330)을 감는 작업과 제2차 코일(340)을 감는 작업을 동시에 또는 무작위로 실시하는 방식으로 선형 가변 차동 변환기(300)를 제조할 수도 있다.
이하, 본 발명의 제3 실시예에 관한 선형 가변 차동 변환기(300)의 작동에 대해 설명한다.
작동 시 제1차 코일(330)에 교류 전압을 인가한 상태에서, 이동부(310)가 움직이게 되면, 코어(311)에 의해 제2차 코일(340)의 양 끝단에 전압차가 발생하게 된다. 그러한 전압차는 이동부(310)의 변위에 비례하게 되므로, 제어부(미도시)는 그러한 전압차를 이용하여 이동부(310)의 변위를 측정하게 된다.
본 제3 실시예에 따른 선형 가변 차동 변환기(300)에 대한 설명에는, 전술한 제1, 2 실시예의 선형 가변 차동 변환기(100)(200)에 대한 설명에서 언급된 「엔드 이펙트 효과의 감소」에 대한 내용이 생략되어 있다. 이는 선형 가변 차동 변환기의 제조 시나 운용 시 엔드 이펙트 효과를 감소시키기 위해서, 제조자 또는 운용자는 공지의 다양한 전기 회로나 소프트웨어를 이용할 수 있기 때문이며, 이러한 기술은 센서의 선형성을 확보하기 위한 기술에 해당한다.
이상과 같이, 본 제3 실시예에 따른 선형 가변 차동 변환기(300)는, 보빈(320)의 외주면(320b)의 형상을, 중심선(C)에 대하여 대칭으로 경사진 형상으로 형성함으로써, 제1차 코일(330)과 제2차 코일(340)을 감을 때 축선(S)의 방향으로 그 감는 두께에 변화를 주더라도, 작업자는 용이하게 제1차 코일(330)과 제2차 코일(340)의 외면(331)(341)들의 형상을 축선(S)에 대해 평행한 형상으로 할 수 있게 된다. 즉 작업자는 제1차 코일(330)과 제2차 코일(340)을 감는 작업을 할 때, 제1차 코일(330)과 제2차 코일(340)의 외면(331)(341)들이 축선(S)에 대해 평행하도록 감기만 하면 되므로, 작업자는 신속하고 용이하게 제1차 코일(330)과 제2차 코일(340)을 감는 작업을 수행할 수 있게 된다. 다시 말해, 선형 가변 차동 변환기(300)의 제1차 코일(330)과 제2차 코일(340)을 감는 공정에서, 작업자의 숙련도와 관련 없이 정밀하고 용이하게 제1차 코일(330)과 제2차 코일(340)을 감을 수 있게 되므로, 높은 제조 공정 효율 및 높은 제조 수율을 구현할 수 있게 된다.
이하, 도 8 및 도 9를 참조하여, 본 발명의 제4 실시예에 관한 선형 가변 차동 변환기(400)에 관하여 설명한다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 선형 가변 차동 변환기의 개략적인 단면도이고, 도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 선형 가변 차동 변환기의 보빈의 개략적인 사시도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 선형 가변 차동 변환기(400)는, 이동부(410), 보빈(420), 제1차 코일(430), 제2차 코일(440)을 포함한다.
이동부(410)는 코어(411)와 코어 로드(412)를 포함하며, 전체적으로 축선(S)의 방향으로 연장된 형상을 가지며 단면이 원형인 봉의 형상을 가진다.
본 제4 실시예에 따른 이동부(410)는 단면이 원형인 봉의 형상을 가지지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 이동부의 형상은 다양한 변형이 가능하다. 예를 들어, 본 발명에 따른 이동부는 단면이 사각형인 빔의 형상을 가질 수도 있고, 단면이 타원형인 막대기의 형상을 가질 수도 있다.
코어(411)는 강자성체의 소재를 포함하여 이루어져 제1차 코일(430) 및 제2차 코일(440)과 전자기적 상호 작용을 일으킨다.
코어 로드(412)는 코어(411)를 지지하는데, 코어 로드(412)의 직경은 코어(411)의 직경보다는 작게 이루어져 있으므로, 코어 로드(412)는 지지판(421)의 이동 구멍(421a)을 통과하여 슬라이딩이 가능하도록 구성된다.
한편, 보빈(420)은 이동부(410)의 움직임을 가이드하는데, 이를 위해 이동부(410)가 축선(S)의 방향으로 움직일 수 있도록 관통공(420a)이 축선(S)의 방향으로 형성되어 있다. 즉 관통공(420a)에는 이동부(410)의 적어도 일부가 슬라이딩 가능하도록 수용된다.
또한, 보빈(420)의 외주면(420b)의 중간부(M)에는 제1차 코일(430)이 감겨지며, 보빈(420)의 양단부에는 판 형상의 지지판(421)이 설치된다.
여기서 중간부(M)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 보빈(420)의 외주면(420b)의 부분 중 중심선(C)을 기준으로 하여 양측으로 거리 L3, L4 만큼 떨어진 부분까지의 영역을 의미한다. 중간부(M)의 영역의 크기는 선형 가변 차동 변환기(400)의 기능, 성질에 따라 다르게 결정될 수 있으며, 본 실시예에서는 거리 L3은 거리 L4와 동일하게 구성될 수 있다. 본 실시예에서는 거리 L3은 거리 L4와 동일하게 구성되지만, 본 발명은 이에 한정하는 것은 아니고, 거리 L3은 거리 L4와 상이하게 구성될 수 있다.
지지판(421)에는 이동 구멍(421a)이 형성되는데, 이동 구멍(421a)의 내경은 관통공(420a)의 내경보다 작게 형성된다. 따라서 코어(411)는 이동 구멍(421a)을 통해 이동하지 못하지만 코어 로드(412)는 이동 구멍(421a)을 통해 이동이 가능하도록 구성된다.
본 제4 실시예에 따르면, 보빈(420)의 모든 지지판(421)들에 이동 구멍(421a)이 형성되어 있지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉 본 발명에 따르면 보빈의 지지판들 중 하나에만 이동 구멍이 형성될 수 있고, 그 경우에 이동 구멍이 형성되지 않은 지지판에 의해 이동부의 움직임이 제한되게 된다.
한편, 도 9에 도시된 바와 같이, 보빈(420)의 외주면(420b)은, 축선(S)의 방향을 기준으로 할 때 그 중심선(C)에 대하여 대칭으로 경사진 형상을 가진다. 여기서 중심선(C)은 축선(S)에 대해 수직이다.
특히 본 제4 실시예에 따른 보빈(420)의 외주면(420b)의 형상은, 보빈(420)의 부분 중 중심선(C)이 지나가는 부분의 직경(D4)이 가장 작도록 형성된다. 즉 보빈(420)의 외주면(420b)의 형상은 중심선(C)에서 멀어질수록 그 직경이 더 커지게 구성되어, 보빈(420)은 전체적으로 장고 형상을 가진다.
본 제4 실시예에 따른 보빈(420)의 경우에는 보빈(420)의 부분 중 중심선(C)이 지나가는 부분의 직경(D4)이 가장 작도록 구성되지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉 본 발명에 따른 보빈의 외주면은 다양한 형상을 가질 수 있다.
한편, 제1차 코일(430)은 보빈(420)의 외주면(420b)의 부분 중 중간부(M)에 감겨지는데, 제1차 코일(430)의 감겨진 외면(431)은 축선(S)에 대해 평행한 형상을 가지도록 감겨지게 된다.
여기서 제1차 코일(430)의 감겨진 외면(431)이 축선(S)에 대해 평행한 형상을 가진다는 의미는, 그 외면(431)이 축선(S)에 대해 실질적으로 평행하다는 의미이며, 그 외면(431)의 위치에 약간 변동이 있는 경우도 포함한다는 의미이다. 이는, 제1차 코일(430)은 실제로 와이어를 감아서 이루어져 있으므로, 감는 과정에서 평행을 기준으로 하여 외면의 위치에 약간의 변동이 존재할 수도 있고, 와이어의 형상에 의해 그 감겨진 표면도 약간 울퉁불퉁하기 때문이다.
그러한 제1차 코일(430)의 감겨진 형상과 보빈(420)의 형상에 의해, 제1차 코일(430)의 보빈(420) 쪽을 향하는 내면(430a)의 형상은, 축선(S)의 방향을 기준으로 할 때 그 중심선(C)에 대하여 대칭으로 경사진 형상을 가지게 된다.
한편, 제2차 코일(440)은 보빈(420)의 외주면(420b)의 부분 중 양측부(P)에 감겨진다. 즉 도 8에 도시된 바와 같이, 제2차 코일(440)은 제1차 코일(430)의 양측에 위치한 부분에 감겨지게 되는데, 제2차 코일(440)의 감겨진 외면(441)은 축선(S)에 대해 평행한 형상을 가지도록 감겨지게 된다.
여기서 제2차 코일(440)의 감겨진 외면(441)이 축선(S)에 대해 평행한 형상을 가진다는 의미는, 그 외면(441)이 축선(S)에 대해 실질적으로 평행하다는 의미이며, 그 외면(441)의 위치에 약간 변동이 있는 경우도 포함한다는 의미이다. 이는, 제2차 코일(440)은 실제로 와이어를 감아서 이루어져 있으므로, 감는 과정에서 평행을 기준으로 하여 외면의 위치에 약간의 변동이 존재할 수도 있고, 와이어의 형상에 의해 그 감겨진 표면도 약간 울퉁불퉁하기 때문이다.
그러한 제2차 코일(440)의 감겨진 형상과 보빈(420)의 형상에 의해, 제2차 코일(440)의 보빈(420) 쪽을 향하는 내면(440a)의 형상은, 축선(S)의 방향을 기준으로 할 때 그 중심선(C)에 대하여 대칭으로 경사진 형상을 가지게 된다.
한편, 제1차 코일(430)의 감겨진 외면(431)과 제2차 코일(440)의 감겨진 외면(441)은 축선(S)으로부터 동일한 거리 G에 위치한다. 여기서, 축선(S)으로부터 동일한 거리 G는, 선형 가변 차동 변환기(400)의 기능, 성질에 따라 다르게 결정될 수 있다.
제1차 코일(430)의 감겨진 외면(431)과 제2차 코일(440)의 감겨진 외면(441)이, 축선(S)으로부터 동일한 거리에 위치한다는 의미는, 그 외면(431)(441)들이 축선(S)으로부터 실질적으로 동일한 거리에 위치한다는 의미이며, 그 외면(431)(441)의 위치에 약간 변동이 있는 경우도 포함한다는 의미이다. 이는, 제1차 코일(430)과 제2차 코일(440)은 실제로 와이어를 감아서 이루어져 있으므로, 감는 과정에서 외면의 위치에 약간의 변동이 존재할 수도 있고, 와이어의 형상에 의해 그 감겨진 표면도 약간 울퉁불퉁하기 때문이다.
본 실시예에 따르면, 제1차 코일(430)의 감겨진 외면(431)과 제2차 코일(440)의 감겨진 외면(441)은 축선(S)으로부터 동일한 거리에 위치하지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면 제조되는 선형 가변 차동 변환기의 종류, 특성 등에 따라, 제1차 코일(430)의 감겨진 외면(431)과 제2차 코일(440)의 감겨진 외면(441)은 축선(S)으로부터 동일한 거리에 위치하지 않고, 제1차 코일(430)의 감겨진 외면(431)과 제2차 코일(440)의 감겨진 외면(441)은 서로 소정의 단차를 가지도록 설계될 수도 있다.
한편, 본 제4 실시예에 따르면, 보빈(420)과 제1차 코일(430) 사이, 보빈(420)과 제2차 코일(440) 사이, 제1차 코일(430)과 제2차 코일(440) 사이에 절연 부재가 존재하지 않지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면, 보빈(420)과 제1차 코일(430) 사이, 보빈(420)과 제2차 코일(440) 사이, 제1차 코일(430)과 제2차 코일(440) 사이에 추가적인 절연 부재가 존재할 수 있다.
이상에서 설명한 선형 가변 차동 변환기(400)의 구성 이외의 다른 구성은, 공지의 선형 가변 차동 변환기의 구성을 그대로 이용할 수 있으므로, 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명의 제4 실시예에 관한 선형 가변 차동 변환기(400)의 제조 공정에 대해 설명한다.
먼저, 제조자는 코어(411)와 코어 로드(412)를 구비한 이동부(410)를 준비한다. 그리고 보빈(420)의 관통공(420a)의 안쪽에 코어(411)가 위치하도록 한 후, 지지판(421)을 보빈(420)의 양단부에 설치한다.
이어 제조자는 보빈(420)의 외주면(420b)의 부분 중 중간부(M)에 제1차 코일(430)을 감되, 제1차 코일(430)의 외면(431)이 축선(S)에 대해 평행한 형상을 가지며 축선(S)으로부터 거리 G에 위치하도록 감겨지도록 한다.
제조자는 제1차 코일(430)을 감은 후, 보빈(420)의 외주면(420b)의 부분 중 이미 감겨진 제1차 코일(430)의 양측에 위치한 부분에 제2차 코일(440)을 감되, 제2차 코일(440)의 감겨지는 형상은, 제2차 코일(440)의 외면(441)이 축선(S)에 대해 평행한 형상을 가지도록 한다. 아울러, 제2차 코일(440)을 감을 때, 제2차 코일(440)의 감겨진 외면(441)이 제1차 코일(430)의 감겨진 외면(431)과 축선(S)으로부터 동일한 거리 G에 위치하도록 하여 제1차 코일(430)의 감겨진 외면(431)과 제2차 코일(440)의 감겨진 외면(441)의 경계에서 단차가 없도록 한다.
제1차 코일(430)과 제2차 코일(440)을 감을 때, 그 감겨진 외면(431)(441)들이 축선(S)에 대해 평행한 형상을 가져야 하므로, 작업자는, 감겨지는 제1차 코일(430)과 제2차 코일(440)의 외면(431)(441)들이, 축선(S)에 대해 평행한지 확인하면서 제1차 코일(430)과 제2차 코일(440)을 감는다. 여기서, 감겨지는 제1차 코일(430)과 제2차 코일(440)의 외면(431)(441)들이, 축선(S)에 대해 평행한지 여부를 알 수 있는 방법은 여러 가지가 있는데, 그 중 일 예를 들면, 제1차 코일(430)과 제2차 코일(440)을 감는 작업 중 제1차 코일(430)과 제2차 코일(440)의 외면(431)(441)들의 직경을 버어니아 캘리퍼스 등의 측정도구로 측정함으로써, 「보빈(420)의 전 길이에 걸쳐 제1차 코일(430)과 제2차 코일(440)의 외면(431)(441)들의 직경이 일정한지의 여부」로 확인할 수 있다. 즉 보빈(420)의 전 길이에 걸쳐 제1차 코일(430)과 제2차 코일(440)의 외면(431)(441)들의 직경이 일정하다면, 기하학적인 구조에 의해 당연히 외면(431)(441)들은 축선(S)에 대해 평행하게 될 뿐만 아니라 제1차 코일(430)의 감겨진 외면(431)과 제2차 코일(440)의 감겨진 외면(441)이 축선(S)으로부터 동일한 거리에 위치함을 알 수 있다. 또한, 「감겨지는 제1차 코일(430)과 제2차 코일(440)의 외면(431)(441)들이, 축선(S)에 대해 평행한지 여부」를 알 수 있는 방법의 다른 예로, 평행을 측정하는 도구를 사용하거나 실시간으로 영상 또는 사진 촬영 등을 통해 확인하는 방법 등도 있다.
본 제4 실시예에 따르면, 이동부(410)를 보빈(420)에 설치한 후에 제1차 코일(430)을 감고 난 다음, 제2차 코일(440)을 감는 순서로 선형 가변 차동 변환기(400)를 제조하지만, 본 발명은 이에 한정하지 않고 다양한 방식으로 선형 가변 차동 변환기를 제조할 수 있다. 예를 들면, 보빈(420)에 제1차 코일(430) 및 제2차 코일(440)을 감아 설치한 후에, 이동부(410)를 보빈(420)에 설치할 수도 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 제2차 코일(440)을 감고 난 후에 제1차 코일(430)을 감는 순서로 선형 가변 차동 변환기(400)를 제조할 수도 있고, 제1차 코일(430)을 감는 작업과 제2차 코일(440)을 감는 작업을 동시에 또는 무작위로 실시하는 방식으로 선형 가변 차동 변환기(400)를 제조할 수도 있다.
이하, 본 발명의 제4 실시예에 관한 선형 가변 차동 변환기(400)의 작동에 대해 설명한다.
작동 시 제1차 코일(430)에 교류 전압을 인가한 상태에서, 이동부(410)가 움직이게 되면, 코어(411)에 의해 제2차 코일(440)의 양 끝단에 전압차가 발생하게 된다. 그러한 전압차는 이동부(410)의 변위에 비례하게 되므로, 제어부(미도시)는 그러한 전압차를 이용하여 이동부(410)의 변위를 측정하게 된다.
본 제4 실시예에 따른 선형 가변 차동 변환기(400)에 대한 설명에는, 전술한 제1, 2 실시예의 선형 가변 차동 변환기(100)(200)에 대한 설명에서 언급된 「엔드 이펙트 효과의 감소」에 대한 내용이 생략되어 있다. 이는 선형 가변 차동 변환기의 제조 시나 운용 시 엔드 이펙트 효과를 감소시키기 위해서, 제조자 또는 운용자는 공지의 다양한 전기 회로나 소프트웨어를 이용할 수 있기 때문이며, 이러한 기술은 센서의 선형성을 확보하기 위한 기술에 해당한다.
이상과 같이, 본 제4 실시예에 따른 선형 가변 차동 변환기(400)는, 보빈(420)의 외주면(420b)의 형상을, 중심선(C)에 대하여 대칭으로 경사진 형상으로 형성함으로써, 제1차 코일(430)과 제2차 코일(440)을 감을 때 축선(S)의 방향으로 그 감는 두께에 변화를 주더라도, 작업자는 용이하게 제1차 코일(430)과 제2차 코일(440)의 외면(431)(441)들의 형상을 축선(S)에 대해 평행한 형상으로 할 수 있게 된다. 즉 작업자는 제1차 코일(430)과 제2차 코일(440)을 감는 작업을 할 때, 제1차 코일(430)과 제2차 코일(440)의 외면(431)(441)들이 축선(S)에 대해 평행하도록 감기만 하면 되므로, 작업자는 신속하고 용이하게 제1차 코일(430)과 제2차 코일(440)을 감는 작업을 수행할 수 있게 된다. 다시 말해, 선형 가변 차동 변환기(400)의 제1차 코일(430)과 제2차 코일(440)을 감는 공정에서, 작업자의 숙련도와 관련 없이 정밀하고 용이하게 제1차 코일(430)과 제2차 코일(440)을 감을 수 있게 되므로, 높은 제조 공정 효율 및 높은 제조 수율을 구현할 수 있게 된다.
본 발명의 일 측면들은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 선형 가변 차동 변환기를 제조하거나 이용하는 산업에 적용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 축선의 방향으로 연장된 형상을 가지는 이동부;
    상기 이동부가 상기 축선의 방향으로 움직일 수 있도록 관통공이 형성되며, 그 외주면은 상기 축선의 방향을 기준으로 할 때 그 중심선에 대하여 대칭으로 경사진 형상을 가지는 보빈;
    상기 보빈의 외주면에 감겨진 제1차 코일; 및
    상기 감겨진 제1차 코일에 감겨지되, 그 감겨진 외면이 상기 축선에 대해 평행한 형상을 가지는 제2차 코일을 포함하는 선형 가변 차동 변환기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1차 코일과 상기 제2차 코일 중 어느 하나의 코일은, 상기 보빈의 전체 길이에 걸쳐 일정한 두께로 감겨지고,
    상기 제1차 코일과 상기 제2차 코일 중 나머지 하나의 코일의 상기 보빈 쪽을 향하는 내면의 형상은, 상기 축선의 방향을 기준으로 할 때 그 중심선에 대하여 대칭으로 경사진 선형 가변 차동 변환기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 보빈의 외주면의 형상은, 상기 중심선이 지나가는 부분의 직경이 가장 큰 선형 가변 차동 변환기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1차 코일은, 상기 보빈의 전체 길이에 걸쳐 일정한 두께로 감겨지는 선형 가변 차동 변환기.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 보빈의 외주면의 형상은, 상기 중심선에서 멀어질수록 그 직경이 더 커지는 선형 가변 차동 변환기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1차 코일의 감겨진 외면의 형상은, 상기 축선에 대해 평행한 선형 가변 차동 변환기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2차 코일은, 상기 보빈의 전체 길이에 걸쳐 일정한 두께로 감겨지는 선형 가변 차동 변환기.
  8. 축선의 방향으로 연장된 형상을 가지는 이동부;
    상기 이동부가 상기 축선의 방향으로 움직일 수 있도록 관통공이 형성되며, 그 외주면은 상기 축선의 방향을 기준으로 할 때 그 중심선에 대하여 대칭으로 경사진 형상을 가지는 보빈;
    상기 보빈의 외주면의 중간부에 감겨지되, 그 감겨진 외면이 상기 축선에 대해 평행한 형상을 가지는 제1차 코일; 및
    상기 보빈의 외주면의 부분 중 상기 감겨진 제1차 코일의 양측에 위치한 부분에 감겨지되, 그 감겨진 외면이 상기 축선에 대해 평행한 형상을 가지는 제2차 코일을 포함하는 선형 가변 차동 변환기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 보빈의 외주면의 형상은, 상기 중심선이 지나가는 부분의 직경이 가장 큰 선형 가변 차동 변환기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1차 코일의 상기 보빈 쪽을 향하는 내면의 형상은, 상기 축선의 방향을 기준으로 할 때 그 중심선에 대하여 대칭으로 경사진 선형 가변 차동 변환기.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제2차 코일의 상기 보빈 쪽을 향하는 내면의 형상은, 상기 축선의 방향을 기준으로 할 때 그 중심선에 대하여 대칭으로 경사진 선형 가변 차동 변환기.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 보빈의 외주면의 형상은, 상기 중심선에서 멀어질수록 그 직경이 더 커지는 선형 가변 차동 변환기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1차 코일의 상기 보빈 쪽을 향하는 내면의 형상은, 상기 축선의 방향을 기준으로 할 때 그 중심선에 대하여 대칭으로 경사진 선형 가변 차동 변환기.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제2차 코일의 상기 보빈 쪽을 향하는 내면의 형상은, 상기 축선의 방향을 기준으로 할 때 그 중심선에 대하여 대칭으로 경사진 선형 가변 차동 변환기.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 제1차 코일의 감겨진 외면과 상기 제2차 코일의 감겨진 외면은 상기 축선으로부터 동일한 거리에 위치하는 선형 가변 차동 변환기.
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