KR100989808B1 - 싱글 마그넷 구조의 자기회로를 이용한 진동형 운동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 싱글 마그넷의 자기회로를 이용한 진동형 운동장치에 관한 것으로, 더욱 바람직하게는 싱글(1개) 마그넷을 이용하여 자기회로부를 구비하고, 자계를 발생하는 자기회로부를 상부패널에 부착하고, 또 일반적으로 진동을 전달하는 역할을 하는 보빈을 하부패널에 부착시킴으로써, 상기 자기회로부에서 발생되는 자계에 의해 보빈이 상하이동하면서 상부패널을 진동할 수 있도록 하기 위한 것이다.
그 구성은 상부에서 진동하는 상부패널에 부착된 받침대에 하판이 결합되고, 상기 하판의 하부중앙에 장착되어 자계를 발생하는 마그넷과, 그 아래로 결합되는 중간링과. 하판의 외곽을 따라 형성되는 외곽링 및 상기 외곽링의 하부에 장착된 하부링에 의해 형성되는 자기회로부; 상기 하부링과 중간링 사이에 형성되는 자기갭에 삽입되어 자기장과 상호작용하면서 상부패널을 상하로 진동시키기 위해 외주연으로 코일을 권취한 보빈; 상기 보빈이 상하 이동하면서 발생하는 열을 강제 냉각시키기 위하여 보빈의 하부에 장착된 팬; 상기 보빈을 안정되게 결합한 하부패널과, 상기 상부패널과 하부패널의 사이에 장착되어 보빈이 정밀한 수직운동을 할 수 있도록 샤프트를 삽입한 리니어부싱 베어링; 상기 상부패널의 진동을 완충시키기 위하여 상부패널과 하부패널 사이에 장착된 완충스프링; 상기 하판을 지지하기 위하여 하판의 삽입홈에는 하부돌출턱을 삽입하고, 상부패널의 삽입공에는 상부돌출턱을 삽입하고 있는 비자성물질로 형성된 받침대를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 싱글 마그넷 구조의 자기회로를 이용한 진동형 운동장치를 제공한다.

Description

싱글 마그넷 구조의 자기회로를 이용한 진동형 운동장치{Motioning device Sound wave Using the Magnetic Circuit of structure Single Magnets}

본 발명은 싱글 마그넷 구조의 자기회로를 이용한 진동형 운동장치에 관한 것으로, 더욱 바람직하게는 싱글(1개) 마그넷을 이용하여 자기회로부를 구비하고, 자계를 발생하는 자기회로부를 상부패널에 부착하고, 또 일반적으로 진동을 전달하는 역할을 하는 보빈을 하부패널에 부착시킴으로써, 상기 자기회로부에서 발생되는 자계와 교류전원에 의해 보빈이 상하이동하면서 상부패널을 진동할 수 있도록 하기 위한 것이다.

현대 사회가 발전하면서 우리 인간은 건강에 대하여 많은 신경을 쓰게 되면서 다이어트에 관한 관심이 집중되고, 또 다이어트를 하기 위한 각종 운동기구 및 건강보조식품이 범람하고 있는 상황에서도 현대인들은 바쁜 생활 때문에 여유를 가질 시간이 부족하였고, 또한 현재 일반적으로 알려진 대부분의 운동기구는 운동기구가 작동하면서 직접 신체를 움직여야 하는 것에 반하여 더욱 쉽게 그 효과를 얻기 바라지만 그 효과를 얻지 못하기 때문에 실제 비만의 문제를 가지고 있으면서도 운동을 소홀하게 하는 경우를 많이 볼 수 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 최근에는 수직 또는 좌우로 미세 진동을 주고 여러 가지 자세로 진동하는 발판에 올라서는 것만으로 다이어트의 효과를 얻을 수 있는 진동 운동기구에 대한 관심이 늘고 있다.

이와 같은 운동기구의 선행기술로는 근력 강화기용 발판 진동 구조(특허출원 제10-2004-84610호)와 진동형 운동장치(특허출원 제10-2004-87126호)가 공개된 바 있다.

상기 근력 강화기용 발판 진동 구조는 승강 가이드; 가이드 봉; 리니어 모터; 연결수단; 탄발부재; 보강 탄발부재;를 구비하여 지지 프레임의 바닥에 고정 설치되는 한 조의 승강 가이드에 발판의 가이드 봉을 삽설시켜 발판이 상하로 유동 가능하게 구성함과 동시에 지지 프레임의 바닥에는 동력의 전동방향이 자유로운 연결수단을 통해 발판과 연결되는 리니어 모터를 설치하도록 한 것으로, 구조를 단순화하여 제조원가의 절감과 고장 발생률을 감소함과 아울러 동작의 정확성을 기할 수 있도록 하여 제품의 신뢰성을 개선할 수 있도록 한 것이다.

상기 진동형 운동장치는 제 1요크와 제 2요크, 구동코일이 구비되는 수직 구동부; 보빈 가이드; 보빈 가이드 봉; 조인트; 베이스; 가이드; 진동 흡수 수단;을 구비하여 강한 자력을 발생할 수 있는 자석을 이용한 자기회로와 자기 갭에 진동판과 연결된 보빈 코일을 배치한 구조를 채용함에 의해 충분한 수직 운동력을 제공할 수 있는 기술이다.

그런데 상기한 기술들은 듀얼마그넷 구조의 음파 제너레이터를 활용하기 때문에 스피커와 마찬가지로 진동주파수와 가속도를 아주 정밀하게 조절할 수 있으며 진폭 2cm 이상 가속도 3G 이상의 힘을 낼 수 있는 장점은 있으나, 그 제조공정이 복잡하며 구성하고 있는 재료의 단가가 매우 높은 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, 그 목적은 싱글 네오디뮴 마그넷을 이용하여 구성한 자기회로부에 의해 자기 갭의 자속밀도를 증가시킴과 동시에 자기 갭으로부터의 누설자속이 발생하는 것을 억제하여 고 출력, 고 효율의 특성을 갖는 싱글 마그넷 구조의 운동장치를 제공하고자 함을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 싱글 마그넷으로 이루어지는 자기회로부를 이용하여 수직운동장치를 제작하는데 있어서, 구조를 간단하게 설계하여 제조공정을 간소화함으로써 제작단가를 줄여 수요자들이 쉽게 구입할 수 있도록 경쟁력을 높였다.

이와 같이 수직운동을 하는 운동장치의 상부패널에 싱글 마그넷으로 형성되는 자기회로부를 부착하고, 일반적으로 상하 이동하면서 진동을 전달하는 역할을 하는 보빈을 하부패널에 부착하여 고정시켜서 상부패널이 상하로 진동할 수 있도록 함을 목적으로 한다.

그리고 상기 상하운동을 하는 보빈의 하부에는 팬을 장착하여 보빈에서 발생하는 높은 열을 강제 냉각시킬 수 있도록 함을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 갖는 본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 도 1의 사시도 및 도 2의 단면도에 나타내는 바와 같이, 상부에서 진동하는 상부패널에 부착된 받침대에 하판이 결합되고, 상기 하판의 하부중앙에 장착되어 자계를 발생하는 마그넷과 그 아래로 결합되는 중간링과 하판의 외곽을 따라 형성되는 외곽링 및 상기 외곽링의 하부에 장착된 하부링에 의해 형성되는 자기회로부와, 상기 하부링과 중간링 사이에 형성되는 자기갭에 삽입되어 자기장과 상호작용하면서 상부패널을 상하로 진동시키기 위해 외주연으로 코일을 권취한 보빈과, 상기 보빈이 상하 이동하면서 발생하는 열을 강제 냉각시키기 위하여 보빈의 하부에 장착된 팬과, 상기 보빈을 안정되게 결합한 하부패널과, 상기 상부패널과 하부패널의 사이에 장착되어 보빈이 정밀한 수직운동을 할 수 있도록 샤프트를 삽입한 리니어부싱 베어링과, 상기 상부패널의 진동을 완충시키기 위하여 상부패널과 하부패널 사이에 장착된 완충스프링과, 상기 하판을 지지하기 위하여 하판의 삽입홈에는 하부돌출턱을 삽입하고, 상부패널의 삽입공에는 상부돌출턱을 삽입하고 있는 비자성물질로 형성된 받침대를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 싱글 마그넷 구조의 자기회로를 이용한 진동형 운동장치를 제공한다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 수직운동을 이용한 운동장치에서 마그넷과 보이스코일에 의하여 상하로 진동을 발생시키는 것을 이용하기 때문에, 가동중에 충격발생이 적어 운동장치의 사용에 따른 소음 발생이 줄어들고, 사용자의 관절에 가해지는 충격이 완화되는 효과가 있고, 또 마그넷을 이용한 자기회로부에서 발생하는 자기력과 상호 작용에 의해 보빈이 자기갭 내부에서 상하이동하면서 상부패널을 상하로 구동시킴으로써 충분한 수직운동력을 제공할 수 있다.

또한, 저주파 대역에서도 수직운동 회수를 정밀하게 제어가능하며 정확한 수직운동이 이루어지도록 지지함에 따라 인체의 관절에 무리가 없으며 소음과 부품 마모가 적은 진동용 운동장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 싱글 마그넷을 이용한 수직 운동장치의 분해 사시도이고,
도 2는 본 발명의 싱글 마그넷을 이용한 수직 운동장치를 결합하여 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 운동장치를 나타낸 사시도이다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 대해서 설명한다.

본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 싱글 마그넷을 구비하여 수직 운동하는 운동장치(200)는, 종래에 알려진 바와 같이, 듀얼(2중의) 마그넷을 사용하지 않고, 싱글(1개의) 마그넷(20)을 사용하여 수직 운동하는 운동장치의 구조를 간편하게 함으로써 제조공정의 간소화는 물론 소형화시킬 수 있도록 한 것이다.

본 발명은, 도 1에 도시한 바와 같이, 원형의 하판(10) 하부중앙에는 네오디뮴으로 형성되는 싱글(1개의) 마그넷(20)이 장착되어 있다. 이때 하판(10)이 원형으로 형성되어 있으므로 마그넷(20)도 원형으로 형성하여 하판(10)의 하부중앙에 장착하는 것이 바람직하다. 그러나 본 발명은 상기 실시 예와 같이, 원형에 한정하는 것은 아니고, 제품의 형상과 모양에 따라 다양한 형태로 설계 변경하여 제작할 수 있다.

상기 원형으로 이루어진 하판(10)의 하부중앙에 장착된 마그넷(20)에서 발생하는 자기력에 의해 결합된 중간링(30)과, 또 하판(10)의 외곽을 따라 형성된 외곽링(40)의 하단부에는 하부링(50)을 형성하여 자기회로부(60)를 구성한다.

이때 상기 외곽링(40)을 하판(10)과 하부링(50) 사이에 결합하여 분리되지 않도록 하기 위하여 하판(10)의 하부 단턱과 하부링(50)의 상부 단턱에 삽입하면 마그넷(20)의 자기력에 의해 서로 결합이 된다.

즉, 상기 하판(10), 중간링(30), 외곽링(40), 하부링(50)은 모두 철(Fe) 등 자성 재질을 사용함으로써, 싱글(한 개의) 마그넷(20)에 의하여 자화된다.

그리고 상기 마그넷(20)에서 발생 되는 자기력에 의하여 자화되는 하판(10), 외곽링(40), 하부링(50)은 자력손실을 줄이기 위하여 모서리 부분을 면취하여 완만한 곡선(11)(41)(51)을 이루도록 하였고, 중간링(30)도 역시 마그넷(20)에 의하여 자화되는데 자력손실을 줄이고 외곽으로 자기력을 극대화하기 위하여 모서리에 각(31)을 주었고 외곽을 경사지게 원통형(32)으로 구성하였다.

그뿐만 아니라 마그넷(20)과 외곽링(40) 사이에 빈 공간(21)을 형성하여 마그넷(20)으로부터 자화를 막아주도록 하였기 때문에 하부링(50)과 중간링(30) 사이의 자력을 극대화시켰다.

게다가 상기 하부링(50)과 중간링(30) 사이에 형성된 자기갭(70) 내부에는 자기장이 형성되고, 상기 자기갭(70) 내부에 삽입된 보빈(90)의 외주연으로 권취된 보이스코일(80)에 교류전류가 인가되면, 플레밍의 왼손법칙에 의하여 보빈(90)은 자기갭(70) 내부에서 상하로 수직운동을 한다.

이와 같이 싱글 마그넷(20)을 부착한 하판(10)은 상부에 삽입홈(12)이 형성되고, 상기 삽입홈(12)에는 이를 지지하는 받침대(160)의 하부돌출턱(161)을 삽입하여 지지하고, 또 받침대(160)의 상부돌출턱(162)은 상부로 진동을 전달하는 상부패널(100)의 삽입공(101)에 삽입고정이 된다.

또한, 보빈(90)의 하부에는 하부패널(110)이 장착되어 있고, 상기 하부패널(110)의 모서리부에는 보빈(90)이 플레밍의 왼손법칙에 의해 자기갭(70) 내에서 상하로 수직운동하면서 상부패널(100)로 진동을 안정되게 전달할 수 있도록 고정대(170)가 장착되어 있다.

그리고 상부패널(100)과 하부패널(110)의 진동에 의한 완충역할을 해주기 위하여 상부패널(100)과 하부패널(110)의 사이에는 2개의 완충스프링(120)이 장착하고, 상기 완충스프링(120)이 진동하면서 발생하는 소음을 방지하기 위하여 상부패널(100)과 하부패널(110)에 장착된 합성수지재의 브라켓(121)에 완충스프링(120)을 고정시켰다.

상기 하부패널(110)에서 안정되게 상부패널(100)이 상하로 수직운동하면서 진동을 유지할 수 있도록 하기 위하여, 상부패널(100)의 모서리부에는 상하이동하는 샤프트(130)가 장착되고, 하부패널(110)의 모서리부에는 상기 샤프트(130)를 삽입한 리니어부싱 베어링(140)이 장착된다.

또한, 본 발명은 고출력으로 오래 사용하게 되면 보빈(90)에는 많은 열이 발생하게 하는데 보빈(90)을 상부패널(100)에 부착하게 되면 그 열로 상부패널(100)에 전달되어 사용자가 올라서서 진동 운동하기에 적합하지 않으며 마그넷의 고열로 인한 출력저하와 마그넷 수명이 감소한다. 따라서 보빈(90)을 하부패널(110)에 직접 부착하여 열전도로 인해 하부패널(110)에 열을 전달하기 때문에 사용자가 상부패널(100)에 올라가서 편안하게 운동을 할 수 있도록 하였다.

그리고 보빈(90)에서 발생한 높은 열로 인하여 내부의 마그넷(영구자석)(20)에도 영향을 미친다. 즉, 마그넷(20)은 높은 온도에서 감자되는 특성이 있기 때문에 높은 온도에 오랜 시간 동안 노출될 경우 자기력이 현저히 약화 되어 출력이 감소하는 요인으로 작용한다. 그래서 가장 열이 자주 발생하는 보빈(90)을 1차적으로는 하부패널(110)에 부착함으로써 열전도에 의한 냉각을 하고, 2차적으로는 보빈(90)의 하부에서 강제냉각을 시키기 위하여 팬(150)을 장착하였다.

또한, 보빈(90)에 권취된 보이스코일(80)에 교류전류를 공급해주는 전선을 하부패널(110)에 고정할 수 있어 진동에 의한 전선의 파손을 막을 수 있으며 시스템 조립시 제어부와의 연결을 간편하게 할 수 있다. 상기 전선(미도시)은 보빈(90)의 외주연에 천공된 2개의 통공으로 삽입되어 보이스코일(80)과 연결된다.

이하 본 발명의 운동장치(200)에 대한 작동상태의 실시 예를 도면과 대비하여 더욱 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서는 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 네오디뮴으로 형성되는 싱글 마그넷(20)을 사용함에 따라 마그넷(20)의 크기를 증가시키고, 또 재료를 직접 착자방식으로 형성한 분할편형 네오디뮴 마그넷(20)에서 발생되는 자기력에 의해 하판(10), 중간링(30), 외곽링(40), 하부링(50)이 결합되면서 자기회로부(60)를 형성하여 자기갭 내부로 자기장을 형성한다. 또한, 받침대(160)는 자기회로부(60)에 의하여 자화가 되면 자기회로부(60)의 자기갭(70)에 형성되는 자기력을 떨어트리는 요인이 되기 때문에 자화를 방지시키기 위하여 알루미늄 등 비자성 물질을 사용한다.

따라서 하판(10) 아래의 마그넷(20)과 하판(10)의 외곽을 따라 장착되는 외곽링(40) 사이에 형성되는 빈 공간(21)은 마그넷(20)에서 발생되는 자화를 막아주기 때문에 하부링(50)과 중간링(30) 사이에서 자력이 극대화되면서 중간링(30)과 하부링(50) 사이에 형성되는 자기갭(70)의 자속밀도를 증가시켜, 보이스코일(80)에 대한 작용력을 증가시키고, 자기갭(70)에 삽입되는 보빈(90)의 외주면에 권취된 보이스코일(80)의 권선량을 충분하게 증가시켜 허용입력을 증가시킴에 따라 진동계가 제한 없이 입력신호에 따라 충분한 진동을 할 수 있게 향상을 도모하였다.

이러한 본 발명의 운동장치(200)의 가동은 하판(10) 아래에 부착된 마그넷(20)에서 발생된 자계에 의해 철 등 자성 재질로 이루어지는 중간링(30), 외곽링(40), 하부링(50)은 서로 결합되어 자기회로부(60)를 형성하기 때문에, 중간링(30)과 하부링(50)의 사이에 형성되는 자기갭(70) 내부에는 자기장이 형성되고, 상기 자기갭(70) 내부에 삽입되어 있는 보빈(90)의 외주연으로 권취된 보이스코일(80)에 교류전류가 인가되면 보빈(90)은 자기갭(70) 내부에서 상하이동한다.

이를 보다 구체적으로 설명하면, 상기 자기갭(70) 내부에 삽입된 보빈(90)의 외주연에 권취된 보이스코일(80)에 교류신호가 전류방향(오른쪽)으로 인가되면, 자기갭 내부에서 형성되는 자기장과 상호작용하면서 플레밍의 왼손법칙에 따라 보빈(90)은 자기갭(70) 내부에서 상부로 이동하고, 또 보이스코일(80)에 인가된 교류신호가 전류방향과 반대방향(왼쪽)으로 인가되면, 보빈(90)은 자기갭(70) 내부에서 하부로 이동한다. 따라서 보빈(90)은 플레밍의 왼손법칙에 의하여 자기갭(70) 내부에서 상하로 이동하면서 상부로 진동을 전달하는 것이다. 따라서 상하로 진동하는 상부패널에 올라가서 사용자들은 운동을 즐길 수 있도록 하였다.

그리고 본 발명의 운동장치(200)는 정밀한 수직운동을 할 수 있도록 상부패널(100)과 하부패널(110)의 사이에 샤프트(130)가 삽입하여 상하이동하는 4개의 리니어부싱 베어링(140)이 장착되어 있고, 또 상하진동에 의한 완충역할 하기 위하여 상부패널(100)과 하부패널(110)의 사이에 2개의 완충스프링(120)이 장착되어 있다. 또한, 보빈(90)의 상하진동에 의해 발생된 열은 하부패널(110)로 열이 전도되어 1차적으로 냉각되고, 또 나머지 열은 보빈(90)의 하부에 부착된 팬(150)이 가동하면서 강제 냉각시키기 때문에 상부패널(100)로 고열이 전달되지 않게 함으로써 사용자는 안전하게 상부패널(100) 위에서 운동을 즐길 수 있다.

그리고 상기 보빈(90)에 의해 상하 진동하는 상부패널(100)의 완충 역할을 하는 완충스프링(120)은 일반적으로 플랜지에 용접을 하여 상부패널과 하부패널에 고정시켰는데, 본 발명의 특성상 진동에 노출이 되므로 축적된 피로로 인하여 용접부위에 파손이 발생하여 소음을 유발시키기 때문에 이를 해소하기 위하여 적당한 탄성강도를 갖는 합성수지재의 브라켓(121)을 제작하여 상기 브라켓(121)에 완충스프링(120)을 부착함으로써 소음방지는 물론 반복사용으로 인한 파손을 미연에 방지할 수 있다.

삭제

이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서 본 발명에 게시된 실시 예들은 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이런 실시 예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

또한, 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명은 싱글 마그넷에 의해 형성되는 자기회로부에서 자계를 발생하여 보이스코일이 권취된 보빈을 상하 수직 운동시켜서 상부패널을 진동시킴으로써, 상하 진동하는 수직 운동장치에 다양하게 사용할 수 있다.

10. 하판 20. 마그넷
30. 중간링 40. 외곽링
50. 하부링 60. 자기회로부
70. 자기갭 80. 보이스코일
90. 보빈 100. 상부패널
110. 하부패널 120. 완충스프링
130. 샤프트 140. 리니어부싱 베어링
150. 팬 160. 받침대
170. 고정대 200. 운동장치

Claims (5)

1. 삭제
2. 상부에서 진동하는 상부패널에 부착된 받침대에 하판이 결합되고, 상기 하판의 하부중앙에 장착되어 자계를 발생하는 마그넷과, 그 아래로 결합되는 중간링과, 하판의 외곽을 따라 형성되는 외곽링 및 상기 외곽링의 하부에 장착된 하부링에 의해 형성되는 자기회로부와,
   상기 하부링과 중간링 사이에 형성되는 자기갭에 삽입되어 자기장과 상호작용하면서 상부패널을 상하로 진동시키기 위해 외주연으로 코일을 권취한 보빈과,
   상기 보빈이 상하 이동하면서 발생하는 열을 강제 냉각시키기 위하여 보빈의 하부에 장착된 팬과,
   상기 보빈을 안정되게 결합한 하부패널과,
   상기 상부패널과 하부패널의 사이에 장착되어 보빈이 정밀한 수직운동을 할 수 있도록 샤프트를 삽입한 리니어부싱 베어링과,
   상기 상부패널의 진동을 완충시키기 위하여 상부패널과 하부패널 사이에 장착된 완충스프링과,
   상기 하판을 지지하기 위하여 하판의 삽입홈에는 하부돌출턱을 삽입하고, 상부패널의 삽입공에는 상부돌출턱을 삽입하고 있는 비자성물질로 형성된 받침대를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 싱글 마그넷 구조의 자기회로를 이용한 진동형 운동장치.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 완충스프링은 소음을 저감하기 위하여 상부패널과 하부패널에 플라스틱 또는 고무로 이루어지는 탄성재질로 성형하여 결합한 브라켓에 부착하여 구성한 것을 특징으로 하는 싱글 마그넷 구조의 자기회로를 이용한 진동형 운동장치.
4. 삭제
5. 삭제

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