KR101003219B1

KR101003219B1 - 영구자석배열의 회전운동에 의한 도전성 환봉의 비접촉 반송장치

Info

Publication number: KR101003219B1
Application number: KR1020100043589A
Authority: KR
Inventors: 정광석
Original assignee: 충주대학교 산학협력단
Priority date: 2010-05-10
Filing date: 2010-05-10
Publication date: 2010-12-21

Abstract

본 발명은 환봉의 고속 접촉 이송에 의해 야기되는 표면 결함을 극복하기 위한 비접촉 자기 부상 반송법을 적용하되, 이송 대상 모재가 강자성체뿐만 아니라 도전성 재료로 이루어진 환봉을 공간상에 부상시킴과 아울러 축 방향의 이송이 가능한 영구자석배열의 회전운동에 의한 도전성 환봉의 비접촉 반송장치를 제공함에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 구현하기 위한 본 발명은, 도전성 환봉의 둘레에 회전 가능하게 배치되며, 이웃하는 영구자석 간에는 상기 환봉의 축 방향으로 단차를 가지며 다수로 배열된 영구자석 집합체; 상기 영구자석 집합체를 상기 환봉을 중심으로 회전시키는 구동부를 포함한다.
본 발명에 의하면, 이웃하는 영구자석 간에 축 방향의 단차를 갖는 영구자석 집합체를 환봉 둘레에 배치하고 고속으로 회전시킬 때 발생하는 나선 효과를 이용하여 환봉을 부상 및 추진시킴과 아울러 환봉의 불필요한 회전 운동을 억제시킴과 동시에 환봉의 이송 속도 및 위치의 조절이 가능한 효과가 있다.

Description

영구자석배열의 회전운동에 의한 도전성 환봉의 비접촉 반송장치{Contactless conveyor of a conductive rod using a screw motion of permanent magnet array}

본 발명은 영구자석배열의 회전운동에 의한 도전성 환봉의 비접촉 반송장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이웃하는 영구자석 간에 단차를 두어 도전성 환봉 주위에 배치시키고 영구자석을 고속으로 회전시킬 때 발생되는 나선 효과를 이용하여 환봉을 부상, 추진시킬 수 있는 영구자석배열의 회전운동에 의한 도전성 환봉의 비접촉 반송장치에 관한 것이다.

종래 구리, 알루미늄 등의 도전성 재질로 이루어진 환봉, 파이프 등의 생산 공정에서는 인발 과정을 통과한 최종 단계의 제품을 반송 방향으로 롤러를 다수 배치한 롤러궤도를 사용하여 반송하는 방법이 채용되고 있다.

그러나 환봉과 롤러 사이에 이물질의 개입으로 인한 사행 발생, 환봉과 지지롤러의 접촉에 의한 표면 긁힘 자국(scratch) 및 패인 자국(dent)과 같은 원인으로 표면 결함이 발생하여 최종 품질에 직접적인 악영향을 주어왔다.

특히 환봉의 고속 이송시 이러한 문제는 더욱 커지게 된다. 이 때문에 먼지 등이 롤러에 부착되지 않도록 항상 롤러를 정비하여야 하기 때문에 다대한 노력과 비용을 필요로 하는 문제가 있었다.

따라서 생산성 향상과 제품 수율의 향상을 위해, 그리고 환봉의 고속 접촉 이송에 의해 야기되는 표면 결함을 극복하기 위한 해결책의 하나로서 비접촉 자기 부상 반송법은 하나의 대안이 될 수 있다.

국내 등록특허 제10-0280752호(발명의 명칭 : 직선운동 테이블용 자기 베어링 제어기), 등록실용신안 제20-0211348호(고안의 명칭 : 센서증폭기 내장형 자기부상 직선운동 테이블) 등에 개시된 바와 같이 반송 대상 물체가 철과 같은 강자성 환봉인 경우 자기베어링 등을 이용하여 지지프레임으로부터 부상시켜 기계적인 접촉을 회피할 수 있다.

이러한 자기베어링의 경우 가장 큰 목적이 접촉 마찰을 줄여 환봉의 회전 속도를 극대화하는 데에 있지만 환봉의 축 방향 이송 구동기만 구비한다면 상기 환봉을 비접촉 방식으로 반송하는 것이 가능하다. 이처럼 재질이 강자성체인 경우, 등록특허 제10-0164956호(발명의 명칭 : 자기 부상 반송장치)에 개시된 바와 같이 환봉뿐만 아니라 판재 역시 자기부상 방법을 이용하여 반송하는 것이 가능하다.

그러나 반송 대상물의 재질이 자성체가 아닌 도전성 재질인 경우에는 이러한 자기 흡인력에 근거한 자기베어링 등을 이용하는 것이 불가능하다. 이러한 도전성 재질의 경우 자기력 생성은 와전류 생성에 의한 유도력이 유일한데, 일반적인 코일 전류로는 환봉의 관성 부하를 감내하기가 어렵기 때문에 실용화되지 못하였다.

이러한 유도력은 교번 자장에 의해 발생되는데 도전성 재질에 대항하는 코일에 의해서도 가능하지만 이와 대별되어 영구자석의 기계적인 구동에 의해서도 가능하다. 영구자석의 기계적인 구동에 의해 도전성 판재를 비접촉으로 반송하는 예로, 선행 문헌 : 영구자석을 구비한 회전 자석 휠(Revolving magnet wheels with permanent magnets, Electrical Engineering in Japan, Vol. 116, pp. 319-326, 1996)이나 국내 등록특허 제10-0892565호(발명의 명칭 : 자기부상식 이송장치 및 이에 이용되는 영구자석 휠)에 개시된 바와 같이 서로 교차 극성을 갖는 영구자석 배열을 대항하는 판재 위에서 회전시켜 이를 통해 얻어지는 유도력을 이용하는 방법이 있다.

그러나 이와 대별되어 판재가 아닌, 단면이 원형 형상인 도전성 환봉에 대해 상기 유도력을 이용한 비접촉 반송 방법은 문헌이나 기존 특허에는 개시된 바가 없으며, 상기 판재를 대상으로 영구자석 배열을 회전시켜 구동력을 얻는 시스템의 경우와 동일한 방법으로 환봉 주위에서 기계적으로 영구자석 배열을 회전시킨다면 부상력은 국소적으로 얻을 수 있지만 이송에 관련된 힘은 그 자체 메커니즘으로는 구현이 불가능한 문제점이 있었다.

또한 종래 강자성 환봉을 대상으로 개발되어온 자기베어링의 경우 코일 구동 방식인데 코일에 인가되는 전원이 고주파 교류 전원일 경우 대상 모재가 강자성체뿐만 아니라 도전성 재료에도 적용시켜 환봉을 공간상에 부상시키는 것이 가능하지만 그 힘 밀도가 대단히 작기 때문에 허용 관성부하가 작아지고 따라서 실제 응용에 많은 제약이 따르는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 환봉의 고속 접촉 이송에 의해 야기되는 표면 결함을 극복하기 위한 비접촉 자기 부상 반송법을 적용하되, 이송 대상 모재가 강자성체뿐만 아니라 도전성 재료로 이루어진 환봉을 공간상에 부상시킴과 아울러 환봉의 축 방향 이송이 가능한 영구자석배열의 회전운동에 의한 도전성 환봉의 비접촉 반송장치를 제공함에 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 환봉의 축 방향 이송시 환봉의 불필요한 회전을 억제하면서 안정되게 원하는 속도로 환봉을 이송시킬 수 있는 영구자석배열의 회전운동에 의한 도전성 환봉의 비접촉 반송장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 영구자석배열의 회전운동에 의한 도전성 환봉의 비접촉 반송장치는, 도전성 환봉을 중심으로 둘러싸면서 회전 가능하게 배치되며, 이웃하는 영구자석 간에는 상기 환봉의 축 방향으로 단차를 가지며 다수로 배열된 영구자석 집합체; 상기 영구자석 집합체를 상기 환봉을 중심으로 회전시키는 구동부를 포함한다.

또한 상기 영구자석 집합체는 상기 환봉의 둘레에 나선 방향으로 배치되고, 이웃하는 영구자석 간에 서로 교차 극성을 갖는 것으로 구성될 수 있다.

또한 상기 영구자석 집합체는 상기 환봉의 둘레에 나선 방향으로 배치되고, 이웃하는 영구자석 간에 서로 동일한 극성을 갖는 것으로 구성될 수 있다.

또한 상기 영구자석 집합체는 이웃하는 영구자석 간에 서로 반대 방향의 단차가 교차하도록 배열되고, 원주 방향을 따라서 한 쌍의 영구자석 단위로 극성이 교차하도록 배열된 것으로 구성될 수 있다.

또한 상기 영구자석 집합체를 사이에 두고 상기 환봉의 양측 둘레에는 상기 영구자석 집합체의 회전시 발생하는 원주 방향의 회전력을 상쇄하기 위한 제1영구자석 유니트와 제2영구자석 유니트가 구비될 수 있다.

또한 상기 제1영구자석 유니트와 제2영구자석 유니트는 상기 환봉의 축 방향으로 단차가 없으며 교차 극성을 갖는 다수의 영구자석의 집합으로 이루어지고, 서로 반대 방향으로 회전되는 것으로 구성될 수 있다.

또한 상기 제1영구자석 유니트와 제2영구자석 유니트는 자성의 강도차 또는 회전속도차에 의해 상기 영구자석 집합체의 회전시 발생하는 원주 방향의 회전력을 상쇄하도록 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 영구자석배열의 회전운동에 의한 도전성 환봉의 비접촉 반송장치에 의하면, 종래 코일 구동 방식에 비해 힘 밀도가 월등한 영구자석을 이용하여 이웃하는 영구자석 간에 단차를 두어 도전성 환봉 주위에 배치시키고 영구자석을 고속으로 회전시킬 때 발생되는 나선 효과를 이용하여 환봉을 부상 및 추진시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 의하면, 와전류 생성을 영구자석의 기계적인 회전에 의해 구현하였으므로 그 힘의 크기가 월등하게 커짐에 따라서 환봉의 반송 용도로 적용이 가능한 이점이 있으며, 이로써 종래 자기베어링으로는 반송 대상물이 강자성체일 때에는 문제가 없지만 도전성 환봉일 때에는 와전류력의 힘 밀도가 너무 작아 환봉의 반송 용도로의 적용이 불가능하였던 문제점을 해결할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 단차를 갖는 적절한 극성 정렬을 갖는 영구자석 배열의 회전만으로 비접촉 반송에 필요한 모든 구동력을 얻을 수 있으므로 시스템의 구조를 간단하게 구성할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 의하면, 환봉의 양측에 영구자석의 조합을 대칭으로 배치시켜 환봉의 반송시 불필요한 회전 운동을 억제시킴과 동시에 두 조합간의 이송력을 가변시킴으로써 환봉의 이송 속도의 조절이 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 영구자석배열의 회전운동에 의한 도전성 환봉의 비접촉 반송장치의 개략도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 영구자석배열의 회전운동에 의한 도전성 환봉의 비접촉 반송장치를 환봉의 원주 방향으로 펼쳐놓은 개념도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 영구자석배열의 회전운동에 의한 도전성 환봉의 비접촉 반송장치의 비접촉 반송 원리를 설명하기 위한 개념도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 영구자석배열의 회전운동에 의한 도전성 환봉의 비접촉 반송장치에서 도전성 환봉의 비접촉 반송시 환봉의 회전운동을 억제하는 반송 시스템의 개략도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 영구자석배열의 회전운동에 의한 도전성 환봉의 비접촉 반송장치를 환봉의 원주 방향으로 펼쳐놓은 개념도,
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 영구자석배열의 회전운동에 의한 도전성 환봉의 비접촉 반송장치를 환봉의 원주 방향으로 펼쳐놓은 개념도이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 영구자석배열의 회전운동에 의한 도전성 환봉의 비접촉 반송장치의 개략도이다.

본 발명의 영구자석배열의 회전운동에 의한 도전성 환봉의 비접촉 반송장치는, 환봉(1)의 원주 방향으로 나선형 모양을 갖는 영구자석 집합체(2)를 모터와 동력전달장치로 이루어진 구동부(미도시됨)의 동력을 이용하여 환봉(1)을 중심으로 회전시켜 환봉(1)에서 발생하는 유도력으로 환봉(1)을 기계적 지지 없이 반송하는 시스템에 관한 것으로, 환봉(1)의 반경 방향으로는 생성되는 유도 반발력을 이용하여 환봉(1)을 부상시키고 동시에 환봉(1)의 축 방향으로 생성되는 인력 또는 반발력을 이용하여 상기 환봉(1)을 축 방향으로 이송 가능하도록 구성되어 있다.

이러한 구성을 위해 도 1에 도시된 바와 같이, 도전성 환봉(1) 주위에서 영구자석 집합체(2)가 원주 방향으로 나선형 패턴으로 정렬되어 있는데, 상기 영구자석 집합체(2)를 구성하는 영구자석은 화살표(3,4)와 같이 반경 방향으로 극성이 바뀌는 형태를 취한다.

이러한 영구자석 집합체(2)를 화살표(5)와 같이 시계 방향으로 환봉(1) 주위에서 회전시키면 환봉(1)은 유도 원리에 의해 -θ 방향(시계 방향)으로 회전하고 동시에 임의의 θ각에서는 -r 방향(환봉의 축 중심을 향하는 방향)으로의 반발력이 생겨 센터링(환봉의 축 중심에서 멀어지면 다시 중심으로 회귀하려는 현상) 운동을 하고 또한 서로 축 방향으로 단차를 갖는 이웃하는 영구자석에 의해 x 방향(축 방향)으로 이송된다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 영구자석배열의 회전운동에 의한 도전성 환봉의 비접촉 반송장치를 환봉의 원주 방향으로 펼쳐놓은 개념도이다.

본 실시예에서는 영구자석 집합체를 환봉의 둘레에 나선 방향으로 배치하고, 영구자석 집합체를 구성하는 영구자석들의 배열을 이웃하는 영구자석 간에 서로 교차 극성을 갖도록 배열한 것이다.

환봉(1)을 θ 방향으로 펼쳐놓은 도전판(11)과 대항하여 영구자석(12)이 나선 모양으로 배치되고, N극의 영구자석(13), S극의 영구자석(14)과 같이 r축 방향(환봉의 반경 방향)으로 자극이 형성된 영구자석을 화살표(15)의 방향으로 회전시킬 때 도 1에서 설명한 바와 같이 화살표(15)와 같은 방향인 θ 방향으로 유도력에 의해 환봉의 도전판(11)은 따라 움직이고 동시에 -r 방향(도면에서 지면으로 들어가는 방향)으로 반발력이 형성되며 동시에 이웃하는 영구자석에 의해 x축 방향으로 이송된다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 영구자석배열의 회전운동에 의한 도전성 환봉의 비접촉 반송장치의 비접촉 반송 원리를 설명하기 위한 개념도로서, 도 2에서 점선 블록(20)으로 표시된 부분을 대상으로 힘 발생 메커니즘을 설명하기 위한 것이다.

환봉(1)을 펼쳐놓은 도전판(31) 위에서 r 방향으로 자극이 형성된 N극의 영구자석(32)과 S극의 영구자석(33)이 +θ 방향(35)으로 회전될 때 '렌쯔의 법칙'에 의해 N극의 영구자석(32)의 후미에는 와전류에 의해 S극(40)이 형성되고, S극의 영구자석(33)의 후미에는 N극(41)이 형성된다.

따라서 N극의 영구자석(32)과 와전류에 의해 생성된 S극(40) 사이에 인력(45)이 형성되고, 동시에 S극의 영구자석(33)과 와전류에 의해 생성된 N극(41) 사이에도 인력(46)이 형성되는데, 이 때 S극의 영구자석(33)에 의해 N극의 영구자석(32)의 후미에 형성된 S극(40)은 화살표(48)로 표시된 사선 방향의 척력에 의해 북동쪽으로 밀린다.

따라서 도전판(31)은 인력(45,46)에 의해 +θ 방향으로 움직이고, 동시에 척력(48)에 의해 일부는 +θ 방향에 영향을 주지만 x 방향으로 움직이게 된다.

이와 비슷한 원리로 영구자석(32,33)의 환봉(1)측 전면에는 렌쯔의 법칙에 의해 N극, S극이 각각 형성되어 두 영구자석(32,33)을 r 방향으로 밀어 올리는데 따라서 도전판(31)은 인력(45,46)에 의해 회전하고 척력(48)에 의해 이송되며, 동시에 영구자석(32,33) 전면에 생성된 극에 의해 부상된다.

결국 이송력을 만들어내는 인자는 이웃하는 영구자석(32,33) 간의 x축 방향의 단차(49)에 기인하는 것임을 알 수 있는데, 이러한 단차(49)가 결국 도전판(31)을 기준으로 영구자석(32,33)이 나사와 같이 회전하면서 진행하는 스크류 운동을 야기시킨다는 것을 알 수 있다.

단차(49)의 크기는 발생되는 기전력의 크기에 영향을 주는데 단차(49)가 없으면 이송력이 전혀 발생되지 않으며, 단차(49)가 너무 크면 두 영구자석(32,33)간의 사이 거리가 너무 커지기 때문에 오히려 이송력이 줄어들게 된다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 영구자석배열의 회전운동에 의한 도전성 환봉의 비접촉 반송장치에서 도전성 환봉의 비접촉 반송시 환봉의 회전운동을 억제하는 반송 시스템의 개략도이다.

전술한 바와 같이, 환봉(1) 주위에서 영구자석 집합체(2)가 회전하면 환봉(1)은 영구자석과 동기하여 회전한다. 물론 이 때 환봉(1)의 회전 속도는 슬립(미끄러짐) 현상에 의해 영구자석의 회전 속도보다는 작지만 반송 차원에서 보면 무의미한 현상이다.

따라서 이러한 환봉(1)의 회전을 억제하기 위한 방법으로, 도 4와 같이 환봉(1)의 축 방향 중앙부에 나선형 패턴을 갖는 영구자석 집합체(61)를 배치하고, 환봉(1)의 양측 둘레에는 축 방향의 단차가 전혀 없는 제1영구자석 유니트(62)와 제2영구자석 유니트(63)를 각각 배치한 후에, 상기 제1영구자석 유니트(62)를 시계 방향(65)으로 회전시키고 동시에 상기 제2영구자석 유니트(63)를 반시계 방향(66)으로 회전시키거나, 서로 방향을 달리하여 회전시키면, 상기 제1영구자석 유니트(62)와 제2영구자석 유니트(63)의 서로 반대 방향으로 대칭된 배열에 의해 환봉(1)의 회전 운동은 서로 상쇄가 되며, 동시에 환봉(1)의 반경 방향으로 작용하는 반발력에 의해 환봉(1)의 양쪽을 지지하는 형태가 된다.

이 때 상기 영구자석 집합체(61)를 이송시키고자 하는 방향으로 회전시키면 환봉(1)이 구동되는데 상기 영구자석 집합체(61)에 의해 재차 발생되는 환봉(1)의 회전은 양측으로 배치된 제1영구자석 유니트(62)와 제2영구자석 유니트(63)의 자성의 강도차 또는 회전 속도차를 적절히 조절하여 상쇄시킬 수 있다.

따라서 이러한 제1영구자석 유니트(62)와 제2영구자석 유니트(63)의 배치 방법에 의해 환봉(1)의 견인 토크에 의한 회전 운동을 억제시킬 수 있으며, 이 경우 환봉(1)은 단지 부상되어 전진 혹은 후진 운동만 하게 된다.

상기와 같은 제1영구자석 유니트(62)와 제2영구자석 유니트(63)의 배치 구조 및 이에 따른 작용은 후술되는 기타 실시예에서도 동일하게 적용될 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 영구자석배열의 회전운동에 의한 도전성 환봉의 비접촉 반송장치를 환봉의 원주 방향으로 펼쳐놓은 개념도이다.

본 실시예에서는 영구자석 집합체를 환봉의 둘레에 나선 방향으로 배치하고, 영구자석 집합체를 구성하는 영구자석들의 배열을 이웃하는 영구자석 간에 서로 동일한 극성을 갖도록 배열한 것이다.

환봉(1)을 펼쳐놓은 도전판(100) 주위의 영구자석 패턴은 θ 방향으로 반드시 교차하는 극성을 갖도록 배열할 필요는 없으며, 본 실시예에서와 같이 이웃하는 영구자석(101)이 서로 동일한 극성의 정렬을 갖도록 구성될 수 있다.

이 경우 화살표(102) 방향으로의 영구자석 회전에 의해 각각의 영구자석 후미에는 와전류에 의해 S극(105)이 생성되는데, 이러한 S극(105)은 각각의 영구자석과 인력(106)이 작용함과 동시에 이웃하는 영구자석에 의해서 인력(108)이 작용한다.

따라서 도 3에서와 같이 이웃하는 영구자석 간에 극성이 서로 교차될 때와 비교하여, 추력은 반대 방향인 -x축 방향으로 형성됨을 알 수 있다.

도 5에서는 이웃하는 영구자석이 모두 N극으로 구성된 경우를 나타낸 것이지만, 이웃하는 영구자석이 모두 S극으로 구성된 경우에도 추력은 동일한 방향으로 형성된다.

결국 극 패턴이 서로 동일할 때에는 극 패턴이 서로 교차되는 경우의 이송력 방향과 반대 방향으로 이송력이 생성되는데, 이 때 생성되는 힘(108)은 θ 방향을 기준으로 회전력(102)과 서로 반대 방향으로 작용하게 되므로 환봉(1)의 회전 현상을 어느 정도 감소시키는 효과를 갖는다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 영구자석배열의 회전운동에 의한 도전성 환봉의 비접촉 반송장치를 환봉의 원주 방향으로 펼쳐놓은 개념도인데, 전술한 나선형 영구자석 패턴이 축 방향으로 길게 늘어서 있는 형태를 취하는 데에 반해 이웃하는 영구자석 간에 단차만 존재하면 영구자석의 패턴이 나선형 패턴 이외의 패턴으로 구성되더라도 전술한 부상력과 이송 방향의 추진력을 얻는 것이 가능한 것을 설명하기 위한 것이다.

본 실시예에서는 영구자석 집합체를 구성하는 영구자석들의 배열을 이웃하는 영구자석 간에 서로 반대 방향으로 단차가 교차하도록 배열하고, 원주 방향을 따라서 한 쌍의 영구자석 단위로 극성이 교차하도록 배열한 것이다.

즉, 도 6에 도시된 바와 같이 N극의 영구자석(203)과 이에 이웃하는 N극의 영구자석(205) 간에는 +x 방향으로 단차가 형성되고, 상기 N극의 영구자석(205)과 이에 이웃하는 S극의 영구자석(207) 간에는 -x 방향으로 단차가 형성되며, 이와 같이 +x 방향과 -x 방향의 단차가 교차하도록 반복 배열된다.

θ 방향으로 펼쳐놓은 환봉(1)의 도전판(201) 위에 r 방향으로 영구자석의 극성이 N극, N극, S극, S극, N극, N극...과 같은 패턴으로 정렬되어 있을 때 화살표(202) 방향으로 영구자석이 회전하면 N극의 영구자석(203)과 N극의 영구자석(205)의 후미에서 와전류에 의해 생성되는 S극에 의해 인력(208)이 작용하게 된다.

이와 마찬가지로 S극의 영구자석(207)의 후미에서 와전류에 의해 생성되는 N극에는 N극의 영구자석(205)에 의해 척력(209)이 작용한다.

따라서 힘의 형태는 인력, 척력이지만 두 힘 모두 -x축 방향을 향하는 것을 알 수 있으며, 나머지 부분에도 마찬가지로 -x축 방향의 힘이 형성되는 것을 알 수 있다. 따라서 단순히 2열 배열이지만 나선형태로 넓게 늘어선 것과 동일한 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있다.

결론적으로 이웃하는 영구자석 간에 단차가 있는 상태에서는 적절한 자극 패턴을 선정하면 환봉(1)에 부상력과 이송력을 동시에 생성시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 환봉의 원주 방향으로 축 방향의 단차를 갖도록 배열된 영구자석을 회전시켜 환봉에 발생하는 유도력으로 환봉을 기계적 지지 없이 반송할 수 있고, 환봉의 반경 방향으로 생성되는 유도 반발력을 이용하여 환봉을 부상시킴과 동시에 환봉의 축 방향으로 생성되는 인력 또는 척력을 이용하여 환봉을 축 방향으로 이송시킬 수 있으며, 환봉의 원주 방향으로 생성되는 견인 토크는 환봉의 양측으로 제1,2영구자석 유니트를 배치시켜 상쇄시키고 동시에 축 방향력을 임의로 조절하여 환봉의 반송 속도 및 위치를 조절할 수 있다.

1 : 환봉
2,61 : 영구자석 집합체
12,13,14,32,33,203,205,207 : 영구자석
62 : 제1영구자석 유니트
63 : 제2영구자석 유니트
11,31,100,201 : 도전판

Claims

도전성 환봉을 중심으로 둘러싸면서 회전 가능하게 배치되며, 이웃하는 영구자석 간에는 상기 환봉의 축 방향으로 단차를 가지며 다수로 배열된 영구자석 집합체;
상기 영구자석 집합체를 상기 환봉을 중심으로 회전시키는 구동부;
를 포함하는 영구자석배열의 회전운동에 의한 도전성 환봉의 비접촉 반송장치.
제1항에 있어서,
상기 영구자석 집합체는 상기 환봉의 둘레에 나선 방향으로 배치되고, 이웃하는 영구자석 간에 서로 교차 극성을 갖는 것을 특징으로 하는 영구자석배열의 회전운동에 의한 도전성 환봉의 비접촉 반송장치.
제1항에 있어서,
상기 영구자석 집합체는 상기 환봉의 둘레에 나선 방향으로 배치되고, 이웃하는 영구자석 간에 서로 동일한 극성을 갖는 것을 특징으로 하는 영구자석배열의 회전운동에 의한 도전성 환봉의 비접촉 반송장치.
제1항에 있어서,
상기 영구자석 집합체는 이웃하는 영구자석 간에 서로 반대 방향의 단차가 교차하도록 배열되고, 원주 방향을 따라서 한 쌍의 영구자석 단위로 극성이 교차하도록 배열된 것을 특징으로 하는 영구자석배열의 회전운동에 의한 도전성 환봉의 비접촉 반송장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 영구자석 집합체를 사이에 두고 상기 환봉의 양측 둘레에는 상기 영구자석 집합체의 회전시 발생하는 원주 방향의 회전력을 상쇄하기 위한 제1영구자석 유니트와 제2영구자석 유니트가 구비된 것을 특징으로 하는 영구자석배열의 회전운동에 의한 도전성 환봉의 비접촉 반송장치.
제5항에 있어서,
상기 제1영구자석 유니트와 제2영구자석 유니트는 상기 환봉의 축 방향으로 단차가 없으며 교차 극성을 갖는 다수의 영구자석의 집합으로 이루어지고, 서로 반대 방향으로 회전되는 것을 특징으로 하는 영구자석배열의 회전운동에 의한 도전성 환봉의 비접촉 반송장치.
제6항에 있어서,
상기 제1영구자석 유니트와 제2영구자석 유니트는 자성의 강도차 또는 회전속도차에 의해 상기 영구자석 집합체의 회전시 발생하는 원주 방향의 회전력을 상쇄하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 영구자석배열의 회전운동에 의한 도전성 환봉의 비접촉 반송장치.