KR101050552B1 - 비접촉 강자성체 추진 장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 길고 연속적인 모양을 갖는 강자성체를 길이방향으로 연속적으로 이동시킬 수 있는 추진장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 특히 강자성체를 추진시키기 위한 추진부를 수동 전자기 요소인 영구자석과 능동 전자기 요소인 공심 솔레노이드로 구성하여, 영구자석에 의해 강자성체에 형성되는 자기장과 공심 솔레노이드의 코일에 흐르는 전류와의 전자기적인 상호작용을 통해 로렌츠 힘(Lorentz force)을 발생시켜 강자성체에 연속적인 추진운동을 제공할 수 있도록 구성함으로써, 강자성체의 추진 메커니즘 구조를 간단하고 콤팩트하게 구현할 수 있고, 이에 따른 제작비 및 전력 소비를 크게 절감시킬 수 있는 비접촉식 강자성체 추진 장치및 그 제어방법에 관한 것이다.

강자성체(强磁性體), 로렌츠 힘(Lorentz force), 공심 솔레노이드, 자기구동

Description

비접촉 강자성체 추진 장치 및 그 제어방법{Noncontact Ferromagnetic Propulsion Actuator and Method for controlling the same}

본 발명은 길고 연속적인 모양을 갖는 강자성체를 길이방향으로 연속적으로 이동시킬 수 있는 추진장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 강자성체에 형성되는 자기장과 코일에 흐르는 전류와의 전자기적인 상호작용을 통해 로렌츠 힘(Lorentz force)을 발생시켜 강자성체에 연속적인 추진운동이 유발되도록 구성하여, 강자성체의 추진운동이 높은 정밀도를 가지며 부드럽게 이루어지도록 할 수 있는 동시에, 강자성체의 추진 메커니즘 구조를 간단하고 콤팩트하게 구현할 수 있어서 제작비 및 전력 소비를 크게 절감시킬 수 있는 비접촉식 강자성체 추진 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 단일 강체(rigid body)는 공간에서 6 자유도 운동이 가능하기 때문에 볼 베어링 혹은 롤러 베어링과 같은 접촉식 베어링이나, 자기 베어링 혹은 공압 베어링과 같은 비접촉식 베어링을 이용하여 원하는 1 자유도 병진운동 방향을 제외한 나머지 5 자유도 운동을 제한하면서 구속시키게 된다.

상기 단일 강체의 운동을 부드럽고 정밀하게 하려면, 운동 중에 발생하는 물리적인 접촉에 의한 마찰 혹은 마모 문제를 발생시키지 않는 것이 중요하다. 이를 가능하게 하는 것이 바로 비접촉 지지 및 안내 방식인 자기부상 방식이다.

자기부상 방식은 미세 먼지나 파티클(particle)의 무발생, 윤활제의 불필요, 긴 수명, 낮은 보수/유지/수리 비용 및 시간 등의 이점으로 인하여 청정환경이나 진공환경에서의 사용에 매우 적합하다. 이러한 자기부상 방식은 전자기력을 이용하여 비접촉 추진력을 발생시키는 기능을 하는 전자기 구동기와 결합되어 단일 강체인 이동부에 추력을 발생시켜 운동을 만들어 낸다. 이렇게 추력을 발생시키는 기능을 하는 전자기 구동방식은 다음과 같다.

일반적으로 비접촉 추진력을 발생시키는 전자기 구동기는 크게 릴럭턴스(reluctance)형과 로렌츠(Lorentz)형 그리고 유도형으로 나눌 수 있다.

첫째, 릴럭턴스형 구동기는 이빨 모양의 강자성체 이동부와 다수의 코일과 다수의 코어로 된 전자석을 가진 구동부로 구성된다. 이러한 구동기는 이동부와 구동부 둘 다에 강자성체를 이용하고 있으며 불연속적인 강자성체 구조를 취하고 있다. 다수의 단상 혹은 다상의 전류가 인가된 전자석은 이빨 모양의 강자성체 이동부와 상호 작용하여 릴럭턴스 힘(reluctance force)인 추진력으로서 수평력을 발생시킨다. 이렇게 발생된 수평력은 이빨 모양을 가진 강자성체 이동부를 이동시킨다. 이 것의 대표적인 예는 "Sawyer motor" 라고 종종 불리는 구동기이며, Bruce A. Sawyer는 미국특허 3,376,578(1968)에 이러한 구동기의 추진원리를 제시하였다. 또 한 Toshiro Higuchi의 미국특허 4,689,529(1987)에 이와 관련된 후속 원리가 제시되어 있다.

둘째, 로렌츠형 구동기는 다수의 영구자석이 배열된 이동부와 다수의 공심 솔레노이드가 배열된 구동부로 구성된다. 이러한 구동기는 크게 두 가지로 구분할 수 있다. 그것은 임의의 위치에 존재하는 영구자석의 자기장방향이 공심 솔레노이드의 자기장 방향에 대하여 각각 수직인 경우와 수평인 경우이다. 이때 영구자석의 자기장이 갖는 중심축의 연장선상에 공심 솔레노이드가 위치한다. 전자의 경우, 이 구동기는 영구자석을 고정되어 있는 공심 솔레노이드의 자기장 방향과 같은 수평방향으로 움직이게 한다. 그 예로는 정광석과 백윤수의 대한민국특허 10-0362930(2002)를 들 수 있다. 이와는 반대로, 후자의 경우, 이 구동기는 공심 솔레노이드를 고정되어 있는 영구자석의 자기장 방향과 수직으로 움직일 수 있다. 그 예로는 Ralph L. Hollis의 미국특허 4,874,998(1989)가 있다.

이들과는 달리, 강자성체에 수평력을 발생시키는 방식이 있다. 영구자석을 포함하고 있는 강자성체 코어와 강자성체 이동부는 하나의 자기회로를 형성한다. 이렇게 형성된 자기회로 내에 강자성체 코어와 강자성체 이동부 사이의 일정한 공극 내에 코일이 존재하며 이 코일은 강자성체 코어에 부착되어 있다. 강자성체 이동부를 이동시키기 위하여 코일에 전류를 인가하면 강자성체 이동부는 로렌츠 힘(Lorentz force)에 의해 이동하면서 연속적으로 자기회로의 길이를 줄이거나 늘이면서 코일에 흐르는 전류의 방향에 따라 코일의 길이 한계 내에서 움직임이 가능하다. 이 방식은 영구자석과 강자성체를 이용한 자기회로와, 이렇게 형성된 자기회 로 내에 존재하는 코일을 이용하여 강자성체에 로렌츠 힘을 발생시켜 수평력을 발생시킨다. 그 예로는 A. Molenaar의 국제공개특허 WO 98/37335(1998)을 들 수 있다.

셋째, 유도형 구동기는 다수의 코일을 가진 강자성체 구조로 된 구동부와 구리, 구리와 강자성체, 혹은 강자성체로 구성된 이동부로 구성된다. 다상의 전류가 인가된 코일을 갖는 구동부는 시변 자기장을 발생시키고 이렇게 발생된 자기장은 페러데이의 법칙에 의해 이동부에 유도전류를 발생시킨다. 이렇게 발생된 전류는 다시 구동부에서 발생되는 시변 자기장과 상호 작용하여 수평력을 발생시켜 이동부를 이동시킨다. 구리 혹은 구리와 강자성체를 이동부로 갖는 유도형 구동기는 S. A. Nasar와 I. Boldea의 Linear Motion Electric Machines (John Wiley & Sons, 1976)와 S. Yamamura의 Theory of Linear Induction Motors (2nd Edition, University of Tokyo Press, 1978)와 같은 문헌에 자세하게 언급되어 있으며, 산업체 전반에서 널리 이용되어 왔다.

이와는 달리, 강자성체를 이동부로 갖는 유도형 구동기에 대한 연구는 그리 많지 않다. 그 대표적인 예는 M. Morishita의 미국특허 5,647,477(1997)이고, 연속적인 모양을 갖는 긴 강판을 이송시킬 수 있는 것을 특징으로 하고 있다.

그러나 상기와 같은 릴럭턴스형 구동기, 로렌츠형 구동기, 유도형 구동기 등의 비접촉 추진력을 발생시키는 전자기 구동기들은 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫 번째 방식인 릴럭턴스형은 강자성체에 이빨 혹은 톱니모양과 유사한 기하적인 모양이 있지 않다면 연속적으로 추진시킬 수 있는 힘을 발생시키기 곤란하다. 즉, 릴럭턴스형은 이러한 불연속적인 모양을 갖는 강자성체와의 상호작용에 의해 자기에너지가 최소가 되는 방향으로 힘을 발생시킬 수 있기 때문에 일정하면서도 연속적인 모양을 갖는 긴 강자성체에 발생시킬 수 있는 힘은 길이방향으로 발생하는 것이 아니라 수직방향으로의 흡인력만이 발생한다. 이와는 달리, 강자성체의 편심을 이용하여 수평력을 발생시킬 수 있는 방식이 이상헌과 백윤수의 대한민국특허 10-0572367(2006)에 나타나 있다. 하지만 이러한 방식은 강자성체가 자기적으로 부상되어 임의의 평형점 근처에서 안정성을 유지할 시점에, 부상력들의 중심점에서 강자성체가 편심 되어 있지 않고 중심점으로부터 수직연장선상에 강자성체의 무게중심이 위치할 경우 강자성체에 수평력을 발생시킬 수 없다는 문제가 발생할 수 있다.

두 번째 방식인 로렌츠형은 강자성체에 영구자석 혹은 공심 솔레노이드를 부착할 수 없는 경우에는 적용하기 어렵다. 만일 영구자석이나 공심 솔레노이드를 강자성체에 부착하더라도, 강자성체를 연속적으로 이동시키기 위해서는 이동방향으로 다수의 영구자석이나 다수의 공심 솔레노이드를 추가적으로 배치하여야만 가능하다. 이것은 구동기에 조립 오차를 유발시키고 구동기의 단가 상승의 원인이 된다. 또한 영구자석과 공심 솔레노이드 간에 발생하는 힘은 원하는 방향인 수평력은 일정 구간 내에서 발생하지만, 그와 동시에 원하지 않는 방향으로의 비선형적인 수직력이 발생하는 문제가 있다. 게다가 길고 연속적인 모양을 갖는 강자성체를 갖는 이러한 구동기는 작동범위에 한계를 갖는다. 다시 말해서, 영구자석이 움직일 수 있고 공심 솔레노이드가 고정된 경우, 영구자석이 움직일 수 있는 범위는 공심 솔 레노이드의 양쪽 끝단 부근까지이다. 이와 반대로 영구자석이 고정되어 있고 공심 솔레노이드가 움직일 수 있다고 하더라도 영구자석의 양쪽 끝단 부근까지 공심 솔레노이드가 움직일 수 있다. 이로 인하여 로렌츠형 구동기는 긴 강자성체를 길이방향으로 연속적으로 추진시키기 위해서 다수의 영구자석 혹은 다수의 공심 솔레노이드를 필요로 하여 복잡한 구조를 가지게 된다.

세 번째 방식인 유도형은 길고 연속적인 모양을 갖는 강자성체를 길이방향으로 연속적으로 운동시킬 수 있다. 강자성체가 길이방향으로 연속적으로 이동하더라도, 다상의 AC 전류가 인가된 구동부에서 발생되는 시간에 따라 변하는 자기장은 강자성체에 연속적으로 유도전류를 발생시킬 수 있고 이렇게 발생된 유도전류는 이 시변 자기장과 상호작용하여 추진력인 수평력을 발생시킬 수 있어 강자성체에 연속적으로 운동을 발생시킨다. 하지만 이러한 수평력과 동시에 발생하는 수직력이 문제가 된다. 구동부의 자기장은 강자성체에 흡인력을 발생시키는데, 통상적으로 3상 AC 전류를 인가하는 유도형 구동기는 6 개의 철심 전자석을 가지는 것으로 볼 수 있다. 이들은 각각은 120도의 위상차를 가진 AC 전류를 가지고, 이들에 의해 강자성체에 발생하는 흡인력들은 AC 전류가 인가되기 때문에 시간에 따라 다르게 발생하여 강자성체를 진동시키는 문제를 야기한다.

이들 전자기 구동기는 이동부를 길게 왕복 운동시키기 위해서 최소 두 개 이상의 능동요소인 전자석을 필요로 한다. 여기서 이동부를 길게 왕복 운동시킨다는 것은 사용된 전자석의 사이즈보다 긴 거리를 왕복으로 움직이는 것으로 정의한다. 즉 릴럭턴스형 구동기는 최소 두 개 이상의 전자석을 가져야만 이동부를 움직일 수 있다. 이와 유사하게 유도형 구동기도 유도전류를 발생시키고 발생된 유도전류와 상호작용하여 힘을 발생시키기 위해서는 최소 두 개의 전자석을 필요로 한다. 로렌츠형 구동기 또한 한 개의 전자석이 제공할 수 있는 운동범위를 벗어나는 긴 거리를 왕복으로 움직이기 위해서는 전자석의 추가 부착을 필요로 한다. 이로 인하여 전자석을 갖는 구동부의 사이즈가 그에 상응하게 커지고 이로 인하여 컴팩트하면서도 소형인 구조를 가지기 어려운 단점이 있었다.

이에, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 강자성체를 추진시키기 위한 추진부를 수동 전자기 요소인 영구자석과 능동 전자기 요소인 공심 솔레노이드로 구성하여, 영구자석에 의해 강자성체에 형성되는 자기장과 공심 솔레노이드의 코일에 흐르는 전류와의 전자기적인 상호작용을 통해 로렌츠 힘(Lorentz force)을 발생시켜 강자성체에 연속적인 추진운동을 제공할 수 있도록 구성함으로써, 강자성체의 추진운동이 높은 정밀도를 가지며 부드럽게 이루어지도록 할 수 있는 동시에, 강자성체의 추진 메커니즘 구조를 간단하고 콤팩트하게 구현할 수 있고, 제작비 및 전력 소비를 크게 절감시킬 수 있는 비접촉 강자성체 추진장치 및 그 제어방법을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 긴 강자성체를 길이방향으로 연속적으로 이동시킬 수 있는 비접촉 전자기력인 수평력과 상기 강자성체를 수직방향으로 끌어당기는 비접촉 전자기력인 수직력이 동시에 발생하도록 구성함으로써, 별도의 복잡한 전달 메커니즘 없는 자기 부상 방식 등의 추진장치에 용이하게 접목시켜 구성할 수 있는 비접촉 강자성체 추진장치 및 그 제어방법을 제공함에 있다 .

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 강자성체에 수평력을 발생하여 연속적으로 추진시키는 동시에, 추진되는 강자성체에 일정한 수직력을 발생시켜서 상기 수직력에 의해 상기 강자성체의 추진 과정에서 진동발생을 억제함으로써 높은 정밀도를 갖는 부드러운 강자성체의 추진운동이 이루어지도록 할 수 있는 비접촉 강자성체 추진장치 및 그 제어방법을 제공함에 있다

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 영구자석과 같은 수동적인 자기요소가 발생하는 자기장에 의해 강자성체가 연속적으로 자화되도록 하여 수동적인 자기요소의 기능을 대체함과 동시에 대체시간이 경과된 이후에는 그 자기요소의 기능이 사라지도록 함으로써, 강자성체의 추진 메커니즘을 보다 효율적으로 구성할 수 있는 비접촉 강자성체 추진장치 및 그 제어방법을 제공함에 있다

또한, 본 발명은 길고 유연하거나 얇은 두께의 강자성체 평판에 외란에 의해 횡방향 혹은 종방향 진동이 발생할 경우, 추진 메커니즘에서 양방향성을 갖는 추진력을 발생시켜 횡방향 진동뿐만 아니라 종방향 진동도 함께 줄일 수 있도록 하는 비접촉 강자성체 추진장치 및 그 제어방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 비접촉 강자성체 추진장치는, 강자성체(强磁性體)가 내부로 관통 설치되는 본체와; 상기 본체 내에 설치되며 외부에서 인가된 전원에 의해 구동하여 상기 강자성체를 X축 방향으로 추진시키기 위한 추진력을 발생시키는 추진부와; 외부로부터 인가된 전원에 의해 구동되며, 상기 강자성체의 추진 과정에서 상기 본체 내부와 접촉되지 않도록 상기 X축과 수직한 방향으로 흡인력을 발생시키는 자기구동부와; 상기 추진부 및 상기 자기구동부를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 추진부는, 상기 강자성체를 자화시킬 수 있도록 상기 본체 내에 설치되는 영구자석과; 상기 영구자석과 결합되며, 외부의 전원 인 가시 상기 영구자석에 의해 강자성체에 형성된 자기장과 내부를 따라 흐르는 전류의 상호작용에 의해 로렌츠 힘을 발생시켜 상기 강자성체를 움직이게 하는 추진력을 제공하는 공심 솔레노이드로 구성된 것을 특징으로 한다.

한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 형태에 의한 비접촉 강자성체 추진장치는, 강자성체(强磁性體)가 내부로 관통 설치되는 본체와; 상기 본체 내에 설치되며 외부에서 인가된 전원에 의해 구동하여 상기 강자성체를 X축 방향으로 추진시키기 위한 추진력을 발생시키는 추진부와; 외부로부터 인가된 전원에 의해 구동되며, 상기 강자성체의 추진 과정에서 상기 본체 내부와 접촉되지 않도록 상기 X축과 수직한 방향으로 흡인력을 발생시키는 자기구동부와; 상기 추진부 및 상기 자기구동부를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 추진부는, 상기 강자성체를 자화시킬 수 있도록 상기 본체 내에 서로 일정 간격을 이루며 설치되는 복수의 영구자석과; 상기 복수의 영구자석을 전자기적으로 상호 연결하는 강자성체 막대와; 상기 각각의 영구자석과 결합되며, 외부의 전원 인가시 상기 각 영구자석에 의해 강자성체에 형성된 자기장과 내부를 따라 흐르는 전류의 상호작용에 의해 로렌츠 힘을 발생시켜 상기 강자성체를 움직이게 하는 추진력을 제공하는 복수의 공심 솔레노이드로 구성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 자기구동부는, 상기 X축과 수직을 이루는 Y축 방향으로 흡인력을 발생시키는 복수의 Y축 자기구동부와; 상기 X축 및 Y축과 서로 수직을 이루는 Z축 방향으로 흡인력을 발생시키는 복수의 Z축 자기구동부로 구성될 수 있다.

이때, 상기 Y축 자기구동부는 X축 방향으로 최소 2개 이상 설치하는 것이 바 람직하다.

이와 함께, 상기 Z축 자기구동부는 X축 방향으로 최소 2개 이상이 설치되거나 또는 Y축 방향으로 최소 2개 이상 설치되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에는 상기 제어부와 연결되며 상기 강자성체에 발생하는 운동을 측정할 수 있는 갭센서가 더 설치될 수 있다.

여기서, 상기 갭센서는 상기 강자성체의 좌,우측(Y축 방향)에 배치되는 복수의 Y축 방향 갭센서와; 상기 강자성체의 상,하측(Z축 방향)에 배치되는 복수의 Z축 방향 갭센서로 구성될 수 있다.

이때, 상기 Y축 방향 갭센서는 X축 방향으로 최소 2개 이상 설치되는 것이 바람직하다.

이와 함께, 상기 Z축 방향 갭센서는 X축 방향으로 최소 2개 이상이 설치되거나 또는 Y축 방향으로 최소 2개 이상 설치되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에는 상기 강자성체의 끝단부로부터 일정거리 이격된 위치상에는 상기 제어부와 연결되며 상기 강자성체의 X축 방향 운동을 측정할 수 있는 X축 방향 센서가 설치될 수 있다.

이때, 상기 X축 방향 센서는 상기 X축과 수직을 이루는 Y축 방향으로 2개 이상이 일정 간격을 이루며 설치되는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 강자성체의 끝단부에는 상기 X축 방향 센서로부터 나오는 출력신호를 반사시키기 위한 전반사 거울이 더 설치될 수 있다.

그리고, 상기 영구자석과 공심 솔레노이드의 결합체는 복수 개 구비되어, 서 로 일정 간격을 이루며 X축 방향으로 일렬로 설치되도록 구성할 수 있다.

상기 추진부는 상기 강자성체의 길이방향을 따라 복수 개 배열 설치될 수 있다.

또한, 상기 강자성체에 양방향 추진력을 발생시킬 수 있도록 상기 각 추진부에 인가되는 인가 전류의 방향을 서로 다르게 공급할 수 있다.

한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 형태에 의한 비접촉 강자성체 추진장치는, 그라운드에 고정되는 강자성체(强磁性體)와; 상기 강자성체가 내부로 관통 설치되는 본체와; 상기 본체 내에 설치되며 외부에서 인가된 전원에 의해 구동하여 상기 강자성체를 중심으로 상기 본체를 X축 방향으로 추진시키기 위한 추진력을 발생시키는 추진부와; 외부로부터 인가된 전원에 의해 구동되며, 상기 본체의 추진 과정에서 상기 강자성체와 접촉되지 않도록 상기 X축과 서로 수직을 이루는 Y축 및 Z축 방향으로 흡인력을 발생시키는 복수의 Y축 및 Z축 자기구동부와; 상기 본체로부터 일정거리 이격된 상태로 그라운드에 고정되고, 상기 본체의 X축 방향 운동을 측정할 수 있는 X축 방향 센서와; 상기 본체에 발생하는 운동을 측정할 수 있는 복수의 Y축 및 Z축 방향 갭센서와; 상기 추진부와, 복수의 Y축 및 Z축 자기구동부와, X축 방향 센서와, Y축 및 Z축 방향 갭센서를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 추진부는, 상기 강자성체를 자화시킬 수 있도록 상기 본체 내에 설치되는 영구자석과; 상기 영구자석과 결합되며, 외부의 전원 인가시 상기 영구자석에 의해 강자성체에 형성된 자기장과 내부를 따라 흐르는 전류의 상호작용에 의해 로렌츠 힘을 발생시켜 상기 본체를 움직이게 하는 추진력을 제공하는 공심 솔레노 이드로 구성되어, 상기 고정된 상태의 강자성체를 따라 상기 본체가 추진되면서 상기 제어부에 의해 6 자유도 운동제어가 가능하도록 구성할 수 있다.

한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 비접촉 강자성체 추진장치 제어방법은, 강자성체에 발생된 진동의 폭과 주파수를 센서를 이용하여 감지하고, 상기 감지된 신호를 아날로그-디지털 변환기를 거쳐 컴퓨터에 피드백하여 전달한 후, 상기 전달된 신호를 진동제어 알고리즘에 입력하고, 상기 진동제어 알고리즘의 계산 결과값으로부터 상기 강자성체의 진동을 저감시키는 데에 필요한 추진력을 구한 다음, 상기 구해진 추진력 값을 디지털-아날로그 변환기를 거쳐 파워앰프에 전달하고, 상기 파워앰프를 통해 강자성체 추진부에 전류 혹은 전압을 공급하여 필요로 하는 양방향성 추진력을 발생시키는 일련의 피드백 과정을 일정한 주기로 실시간으로 반복하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 1 자유도 직선운동 혹은 다 자유도 직선운동 메커니즘 개발시 나타나는 구조적 복잡성을 개선할 수 있고, 원하는 방향으로의 힘 발생 이외의 나머지 방향에서 동시에 발생하는 원하지 않는 방향으로의 힘의 비선형성을 줄이거나 없앨 수 있기 때문에, 저자유도 직선운동 혹은 다자유도 직선운동 메커니즘의 구현시 구조의 단순화가 가능해지고, 부드럽고 연속적이면서도 높은 정밀도의 운동이 가능해지는 한편 긴 작업 영역으로의 확장이 가능하다는 장점이 있다. 아울러, 청정한 작업환경이나 진공의 작업환경을 요하는 곳에서의 작업에 적합한 장점이 있다.

또한 긴 작업 영역으로의 확장시 수동 전자기 요소 혹은 능동 전자기 요소를 추가적으로 가질 필요 없이 수동 전자기 요소인 한 개의 영구자석과 능동 전자기 요소로인 한 개의 공심 솔레노이드로 구성된 추진부를 이용하여 긴 강자성체를 연속적으로 추진 구동시킬 수 있기 때문에, 추가적인 추진 구동기 요소 설치로 인하여 발생할 수 있는 제작 오차, 조립 오차, 모델링 오차 등에 의한 제어 과정에서 발생하는 안정성 및 구조적인 강성 저하를 미연에 방지할 수 있으면서 고정밀도를 갖는 강자성체 추진장치를 구현할 수 있는 동시에 대변위 이동이 가능한 곳에 용이하게 적용할 수 있는 장점이 있다. 아울러, 기존의 방식과 비교하여 스위칭 과정을 갖는 복잡한 전기회로의 사용이 필요하지 않기 때문에 제작비 및 전력 소비를 낮출 수 있는 우수한 효과가 있다.

또한, 강자성체의 운동 속도를 빠르게 하기 위해서 추가적으로 수동 전자기 요소인 영구자석과 능동 전자기 요소인 공심 솔레노이드로 구성된 한 쌍의 추진부를 모듈화하여 모듈화된 다수개의 추진부 모듈을 부착하여 구성함으로써 상기 복수의 추진부 모듈에 의한 전자기장의 선형적인 중첩의 원리를 이용하여 추진부 모듈의 설치 개수에 상응하게 강자성체의 운동 속도를 배가시킬 수 있고, 추진부 모듈 자체의 구조가 간단하기 때문에 강자성체 추진장치의 전체 구동 메커니즘을 간단하고 콤팩트하게 구현할 수 있으며, 추가적인 추진부 모듈의 배치에 따라 강자성체의 운동속도를 배가시킬 수 있기 때문에 긴 작업 영역에 효율적으로 배치하여 적용할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 강자성체를 비접촉으로 이송하는 장치, 예컨대, 미소 물체 를 분석하고 조작하기 위한 Scanning Probe Microscope, 레이저 인터페로미터의 레이저 빔의 반사를 위한 거울을 직선 운동시키는 병진운동 장치, 진공환경인 우주의 인공위성의 레이저 빔 반사경 거울의 병진운동 장치, 웨이퍼를 싣고 직선 운동하여 이송시키는 웨이퍼 이송 장치, 청정 혹은 진공환경의 웨이퍼 혹은 레티클의 초정밀 위치결정을 위한 고분해능 위치결정 장치, 로봇 매니퓰레이터의 병진 운동 장치, TFT LCD와 같은 판넬의 이송장치 등과 같은 병진 운동을 요구하는 분야에 응용의 목적에 따라 본 발명에 관련한 전문성을 가진 전문가는 적절한 설계 변경을 통하여 이러한 직선운동을 필요로 하는 응용분야에 적용할 수 있는 본 발명의 분야를 모두 포함한다. 아울러, 향후, 마이크로/나노팩토리를 위한 이송, 위치결정 혹은 조립 기능을 수행하기 위한 직선운동용 구동기로도 적용이 가능하다.

또한, 본 발명은 외란에 의해 길고 유연하거나 얇은 두께의 강자성체 평판에 횡방향 혹은 종방향 진동이 발생할 경우, 철심 전자석을 이용한 기존의 진동 억제 방식은 길이방향인 수평방향으로 힘을 발생시키기 곤란하여 강판 면에 수직한 힘을 발생시켜 횡방향 진동만을 줄일 수 있는데 반하여, 본 발명은 강자성체 평판의 길이방향으로 추진력을 발생시킬 수 있기 때문에 이러한 횡방향 진동뿐만 아니라 종방향 진동도 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 강자성체 평판이 길고 유연하거나 얇은 두께의 강자성 재질로 되어 있는 경우, 상기 강자성체 평판의 길이방향으로 비접촉 강자성체 추진장치를 복수 개 배치함으로써, 상기 각각의 추진장치가 상기 강자성체 평판에 길이방향으로 분포력을 발생시킬 수 있도록 하여, 길고 유연하거나 얇은 두께의 강자성 평 판을 효과적으로 위치 결정하거나 이송시킬 수 있는 장점이 있다.

이하, 본 발명의 일실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 비접촉 강자성체 추진장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 비접촉 강자성체 추진장치의 내부 구성을 보여주는 분해 사시도이다. 그리고, 도 3은 도 2의 추진부 부분을 확대 도시한 상세도이고, 도 4는 도 3에 도시된 추진부의 YZ 평면 단면도이며, 도 5는 도 3에 도시된 추진부를 A-A섹션 방향으로 바라본 단면도로서, 추진부에 의한 강자성체 평판의 추진원리를 설명하고 있다. 도 6은 도 2에 도시된 비접촉 강자성체 추진장치에서 Z축 자기구동부와 Z축 방향 갭센서 부분을 발췌하여 도시한 사시도이고, 도 7은 도 2에 도시된 비접촉 강자성체 추진장치에서 Y축 자기구동부와 Y축 방향 갭센서 부분을 발췌하여 도시한 사시도이다.

도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 비접촉 강자성체 추진장치는 크게 추진수단이 구비된 본체(1)와, 상기 본체(1) 내부를 관통하여 설치되어 상기 추진수단에 의해 추진되는 강자성체 평판(14)과, 상기 강자성체 평판(14)의 X축 방향의 운동을 감지하는 X축 방향 센서(150)로 구성된다.

상기 본체(1)는 하우징(H)과, 상기 하우징(H) 내부에 설치되며 외부에서 인가되는 전원에 의해 작동되며 상기 강자성체 평판(14)에 추진력을 제공하는 추진 부(100)와, 상기 강자성체 평판(14)의 3 자유도 면외 운동(Z축, Roll, Pitch 운동)을 발생시키는 Z축 자기구동부(110A,110B,110C,110D)와, 상기 강자성체 평판(14)의 3 자유도 면내 운동 중 Y축 및 Yaw 운동을 발생시키는 Y축 자기구동부(120A,120B,120C,120D)와, 상기 강자성체 평판(14)에 발생하는 3 자유도 면외 운동(Z축, Roll, Pitch운동)을 감지하기 위한 Z축 방향 갭센서(130A,130B,130C,130D)와, 상기 강자성체 평판(14)의 Y축 및 Yaw 운동을 감지하기 위한 Y축 방향 갭센서(140A,140B,140C,140D)를 포함하여 구성된다.

상기 하우징(H)은 내부에 X축 방향의 직사각형 홀(hole)이 뚫린 직사각형 관 형태로 이루어져 있는바, 상기 하우징(H) 내부에 형성된 직사각형 홀을 관통하여 일정 길이를 갖는 강자성체 평판(14)이 X축 방향으로 길게 배치된 구조를 이루고 있다. 이때, 상기 하우징(H)은 그라운드(G)에 고정된다.

상기 추진부(100)는 하우징(H)의 내측 상단부 중앙에 설치되며, 강자성체 평판(14)을 X축 방향으로 추진시킬 수 있는 높은 자기장을 형성하게 되는 영구자석(11)과, 상기 영구자석(11)의 하단에 배치되어 외부에서 인가되는 전원에 의해 구동하여 상기 영구자석(11)과 전자기적으로 상호작용하는 공심 솔레노이드(12)로 구성된다.

상기 강자성체 평판(14)은 상기 본체(1)의 하우징(H) 내부를 X축 방향으로 관통하여 어떠한 구조물에도 접촉되지 않는 비접촉 상태에서 상기 추진부(100)에 의해 X축 방향으로 왕복 추진운동이 가능하게 설치된다.

즉, 상기 강자성체 평판(14)은 추진부(100)의 공심 솔레노이드(12) 내부를 X 축 방향으로 관통하여 배치되는데, 상기 공심 솔레노이드(12)의 내측 상단으로부터 Z축 방향 하부로 일정거리(13) 이격되어 상기 공심 솔레노이드(12)와 비접촉 상태로 유지되는 동시에, 상기 공심 솔레노이드(12)의 내측 좌,우면과 Y축 방향으로 일정거리 이격되어 상기 공심 솔레노이드(12)와 접촉되지 않은 비접촉상태를 유지하고 있다.

또한, 상기 강자성체 평판(14)은 그 상부에 위치한 4개의 Z축 자기구동부(110A,110B,110C,110D)와 Z축 방향으로 일정거리 이격된 상태로 유지되고, 그 좌,우측에 위치한 Y축 자기구동부(120A,120B,120C,120D)와도 Y축 방향으로 일정거리 이격된 상태로 배치되어 있다. 아울러, 상기 강자성체 평판(14)은 그 상부에 위치한 4개의 Z축 방향 갭센서(130A,130B,130C,130D)와 Z축 방향으로 일정한 거리를 유지하고, 상기 Y축 방향 갭센서(140A,140B,140C,140D)와도 Y축 방향으로 일정거리 이격된 상태를 유지하는 한편, 상기 강자성체 평판(14)의 전방측 끝단부는 X축 방향 센서(150)와도 X축 방향으로 일정거리 이격된 상태로 배치되어 있다.

상기 4개의 Z축 자기구동부(110A,110B,110C,110D)는 요크(111A,111B,111C,111D)와, 상기 요크(111A,111B,111C,111D)에 각각 감겨 결합되어 외부로부터 인가되는 전원에 의해 구동되는 코일(112A,112B,112C,112D)로 구성된다.

이러한 Z축 자기구동부(110A,110B,110C,110D)는 하우징(H) 내측 상단의 네 모서리에 각각 설치되는데, 추진부(100)를 중심으로 하여 그 전방측에 2개의 Z축 자기구동부(110A,110D)가 한 쌍을 이루며 배치되고, 그 후방측에 2개의 Z축 자기구 동부(110B,110C)가 한 쌍을 이루며 배치된다.

이때, 상기 추진부(100)의 전방측에 배치되는 Z축 자기구동부(110A,110D)와 후방측에 배치되는 Z축 자기구동부(110B,110C)는 상기 강자성체 평판(14)에 롤(Roll) 운동을 발생시킬 수 있도록 Y축 방향으로 상호 일정한 거리를 두고 수평으로 배치된다. 또한, 상기 추진부(100)의 전,후방측에 각각 배치되는 Z축 자기구동부(110A,110B)(110C,110D)는 상기 강자성체 평판(14)에 피치(Pitch) 운동을 발생시킬 수 있도록 X축 방향으로 일정한 거리를 두고서 수평으로 배치된다.

이와 같은 배치구조를 갖는 Z축 자기구동부(110A,110B,110C,110D)는 강자성체 평판(14)의 3 자유도 면외 운동(Z축, Roll, Pitch운동)을 발생시키기 위해 최소 3개 이상의 Z축 자기구동부를 갖게 되는데, 나머지 1개 이상의 Z축 자기구동부는 여자유도 구동 혹은 3개의 Z축 자기구동부의 고장 발생시 이를 대체하여 구동하는 기능을 수행하게 된다.

한편, 상기 Y축 자기구동부(120A,120B,120C,120D)는 요크(121A,121B,121C,121D)와, 상기 요크(121A,121B,121C,121D)에 각각 감겨 결합되어 외부로부터 인가되는 전원에 의해 구동되는 코일(122A,122B,122C,122D)로 구성된다.

상기 Y축 자기구동부(120A,120B,120C,120D)는 하우징(H) 내부에서 강자성체 평판(14)의 좌,우측에 각각 배치되는데, 상기 하우징(H)의 내부 좌측면과 우측면의 수평방향 중심선에서 내부 좌측면과 우측면의 중심과 모서리 사이 부분에 각각 배치된다.

이때, 강자성체 평판(14)의 전방측에 좌우 한 쌍을 이루며 배치되는 Y축 자기구동부(120A,120D)와 후방측에 좌우 한 쌍을 이루며 배치되는 Y축 자기구동부(120B,120C)는 추진부(100)를 중심으로 상호 대칭을 이루며 배치되고, 상기 강자성체 평판(14)의 좌측 및 우측에 각각 한 쌍을 이루며 배치되는 Y축 자기구동부(120A,120B)(120C,120D)는 상기 강자성체 평판(14)에 Y축 운동을 발생시킬 수 있도록 상기 강자성체 평판(14)의 XZ평면을 중심으로 서로 일정거리 이격된 상태로 대칭을 이루며 배치된다. 또한, 상기 Y축 자기구동부(120A,120B)(120C,120D)는 상기 강자성체 평판(14)에 요(Yaw) 운동을 발생시킬 수 있도록 상기 강자성체 평판(14)의 전후방향(X축 방향)으로 일정한 거리를 두고 수평으로 배치된다.

이와 같이 배치되는 Y축 자기구동부(120A,120B,120C,120D)는 강자성체 평판(14)의 3 자유도 면내 운동 중 Y축 및 요(Yaw) 운동을 발생시키기 위하여 최소 3개 이상의 Y축 자기구동부를 갖게 되는데, 나머지 1개 이상의 Y축 자기구동부는 여자유도 구동 혹은 2개의 Y축 자기구동부의 고장 발생시 이를 대체하여 구동하는 기능을 수행하게 된다.

한편, Z축 방향 갭센서(130A,130B,130C,130D)는 상기 하우징(H)의 내부 상단면의 네 모서리 부근에 각각 설치된다. 이러한 Z축 방향 갭센서(130A,130B,130C,130D)는 강자성체 평판(14)에 발생하는 3 자유도 면외 운동(Z축, Roll, Pitch운동)을 측정하기 위하여 최소 3개 이상의 Z축 방향 갭센서가 구비되는데, 나머지 1개 이상의 Z축 방향 갭센서는 여자유도 변위 혹은 3개의 Z축 방향 갭센서의 고장 발생시 이를 대체하여 측정하는 기능을 수행하게 된다

이때, 상기 강자성체 평판(14)의 전방측에 위치한 한 쌍의 Z축 방향 갭센서(130A,130D) 및 후방측에 위치한 한 쌍의 Z축 방향 갭센서(130B,130C)는 강자성체 평판(14)에 발생하는 Roll 운동을 측정할 수 있도록 각각 Y축 방향으로 일정한 거리를 두고 수평으로 배치된다. 아울러 상기 강자성체 평판(14)의 좌측에 위치한 한 쌍의 Z축 방향 갭센서(130A,130B) 및 우측에 위치한 한 쌍의 Z축 방향 갭센서(130C,130D)는 강자성체 평판(14)에 발생하는 Pitch 운동을 측정할 수 있도록 각각 X축 방향으로 일정거리를 두고 수평으로 배치된다. 여기서, 상기 강자성체 평판(14)에 발생하는 Z축 방향으로의 운동은 상기 Roll 및 Pitch 운동에 의해 Z축 변위에 미치는 기하학적 영향과 최소 세 개의 Z축 방향 갭센서로부터 얻어지는 운동 정보로부터 구해지게 된다.

한편, Y축 방향 갭센서(140A,140B,140C,140D)는 하우징(H)의 내부 좌측면과 우측면의 수평방향 중심선의 네 모서리 근처에 각각 배치되는데, 이러한 Y축 방향 갭센서(140A,140B,140C,140D)는 강자성체 평판(14)에서 발생하는 3 자유도 면내 운동 중 Y축 및 요(Yaw) 운동을 측정하게 된다. 이때, 상기 Y축 방향 갭센서(140A,140B,140C,140D)는 X축 방향으로 최소 두 개 이상의 Y축 방향 갭센서가 구비되며, 나머지 하나 이상의 Y축 방향 갭센서는 여자유도 측정 혹은 배치된 Y축 방향 갭센서 중 하나의 Y축 방향 갭센서에 고장 발생시 이를 대체하여 구동하는 기능을 수행한다.

여기서, 상기 강자성체 평판(14) 좌측 및 우측에 전후방향으로 한 쌍을 이루며 배치되는 각각의 Y축 방향 갭센서(140A,140B)(140C,140D)는 강자성체 평판(14) 에 발생하는 Yaw 운동을 측정하기 위하여 X축 방향으로 상호 일정거리 이격된 상태로 수평으로 배치된다. 이때, 상기 강자성체 평판(14)에 발생하는 Y축 방향으로의 운동은 상기 Yaw 운동에 의해 Y축 변위에 미치는 기하학적 영향과 최소 두 개의 Y축 방향 갭센서로부터 얻어지는 운동 정보로부터 구해진다.

한편, X축 방향 센서(150)는 강자성체 평판(14)의 전방측 끝단으로부터 일정거리 떨어진 전방측에 설치되어 상기 강자성체 평판(14)의 전방측 끝단에 설치된 전반사 거울(150A)과의 상호작용에 의해 상기 강자성체 평판(14)의 X축 방향 운동을 측정하게 된다.

이러한 X축 방향 센서(150)는 그라운드(G)에 설치되어 강자성체 평판(14)과 직접적으로 접촉하지 않은 상태에서 상기 강자성체 평판(14)의 X축 방향의 운동을 측정할 수 있도록 하는 비접촉 센서로 구성된다

이때, 상기 X축 방향 센서(150)는 Y축 방향으로 두 개 이상이 배열 설치되며 강자성체 평판(14)의 X축 방향 및 Yaw 운동을 측정하게 되는데, 이러한 X축 방향 센서(150)를 레이저 측정방식으로 구성하게 되는 경우, 강자성체 평판(14)의 끝단부에 별도의 전반사 거울(150A)을 부착하지 않고서도 상기 X축 방향 센서(150)로부터 상기 강자성체 평판(14)에 레이저를 발사하여 상기 강자성체 평판(14) 자체에서 반사되는 레이저를 이용하여 X축 방향 운동 및 Yaw 운동을 측정할 수 있다.

도 8은 상술한 본 발명의 비접촉 강자성체 추진장치에 의한 강자성체 평판(14)의 6 자유도 운동을 제어하는 제어방법을 설명하는 도면이다. 도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 비접촉 강자성체 추진장치는 강자성체 평판(14)의 6 자유도 운동을 제어하기 위하여 다수의 추진부(100)와 다수의 Z축 및 Y축 자기구동부(110A,110B,110C,110D)(120A,120B,120C,120D)와 Z축 및 Y축 방향 갭센서(130A,130B,130C,130D)(140A,140B,140C,140D)와 X축 방향 센서(150)와 파워 앰프, 아날로그-디지털 변환기, 디지털-아날로그 변환기, 제어 알고리즘과 컴퓨터를 통하여 원하는 3 자유도 병진운동과 3 자유도 회전운동에 대한 정보와 상기 다수의 센서의 실제 값과의 차이를 비교하여 그 차이를 줄여가는 제어 알고리즘에 기초하여 상기 강자성체 평판(14)의 비접촉 6 자유도 운동을 제어하게 되는 것이다.

이하, 상술한 구성을 갖는 본 발명의 비접촉 강자성체 추진장치의 동작과정을 첨부된 도 1 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 비접촉 강자성체 추진장치의 본체(1) 내부를 관통하는 강자성체 평판(14)의 X축 방향 추진부(100)의 공심 솔레노이드(12)와, Z축 및 Y축 자기구동부(110A,110B,110C,110D)(120A,120B,120C,120D)에 구비된 각각의 코일(112A,112B,112C,112D)(122A,122B,122C,122D)을 작동시키기 위하여 외부로부터 인가하는 입력 전원값을 산정한다.

한편, 강자성체 평판(14)을 감싸고 있는 추진부(100)를 살펴보면, 도 5에서 보는 바와 같이 영구자석(11)에 의해 형성되는 자기장(11-2)이 음의 Z축 방향으로 향하여 하부에 위치한 강자성체 평판(14)을 자화시키게 되는데, 이렇게 자화된 상기 강자성체 평판(14)은 상기 영구자석(11)과 동일한 자화 방향(11-1)을 가지게 된다.

아울러, 상기 자화된 강자성체 평판(14)에 형성되는 자기장은 추진부(100)의 공심 솔레노이드(12)에 인가된 인가전류(12-1)와 전자기적으로 상호작용하여 상기 자화된 강자성체 평판(14)에 추진력(T)인 X축 방향의 로렌츠 힘(Lorentz force)을 발생시켜서 상기 자화된 강자성체 평판(14)을 X축 방향으로 추진시키게 된다.

이렇게 강자성체 평판(14)이 X축 방향으로 추진되는 과정에서, 상기 강자성체 평판(14)의 한 부분이 영구자석(11)에 의해 자화된 상태에서 X축 방향으로 연속적으로 움직이게 되는 한편 상기 강자성체 평판(14)의 그 다음 부분이 상기 영구자석(11)에 의해 다시 자화시키는 과정이 연속적으로 반복하게 된다. 이와 같이, 상기 강자성체 평판(14)이 로렌츠 힘에 의해 연속적으로 X축 방향으로 움직임에 따라 상기 영구자석(11)에 의해 상기 강자성체 평판(14)이 연속적으로 자화되면서 강자성체 평판(14)의 추진운동이 이루어지게 된다.

이때, 상기 영구자석(11)의 자기장이 강자성체 평판(14)에 영향을 미치는 한 부분은 상기 강자성체 평판(14)의 이동시간에 따라 연속적으로 바뀌게 되고, 상기 공심 솔레노이드(12)에 인가되는 인가전류(12-1)는 연속적으로 자화된 상기 강자성체 평판(14)과 연속적으로 상호작용하면서 상기 강자성체 평판(14)의 길이가 허락하는 한, X축 방향으로 이동하고 있는 상기 강자성체 평판(14)에 계속해서 로렌츠 힘(T)을 발생시키게 되어 연속적인 추진력을 얻게 되는 것이다.

이러한 과정에서, 상기 강자성체 평판(14)을 Z축 방향으로 운동시키는 다수의 Z축 자기구동부(110A,110B,110C,110D)에 구비된 각각의 코일(112A,112B,112C,112D)에 전원을 인가하게 되면, 인가된 전류에 의해 코일(112A,112B,112C,112D)의 자기장은 요크(111A,111B,111C,111D)를 자화시키게 되 고, 이렇게 자화된 요크(111A,111B,111C,111D)는 상기 강자성체 평판(14)을 자화시키면서 도 6의 화살표 방향으로 흡인력(LA,LB,LC,LD)을 발생시키고, 추진부(100)의 영구자석(11)도 상기 강자성체 평판(14)을 자화시키면서 다른 하나의 흡인력(LT)을 발생시킨다. 이렇게 상기 Z축 자기구동부(110A,110B,110C,110D)에 의해 발생하는 흡인력(LA,LB,LC,LD)과 상기 추진부(100)의 영구자석(11)에 의해 발생하는 다른 하나의 영구자석 흡인력(LT)의 합력을 통해 상기 강자성체 평판(14)을 Z축 방향으로 부상시키게 된다.

한편, 이러한 상태에서 상기 강자성체 평판(14)을 Y축 방향으로 운동시키는 상기 다수의 Y축 자기구동부(120A,120B,120C,120D)의 코일(122A,122B,122C,122D)에 전원을 인가하게 되면, 인가된 전류에 의해 코일(122A,122B,122C,122D)의 자기장은 요크(121A,121B,121C,121D)를 자화시키고, 이렇게 자화된 상기 요크(121A,121B,121C,121D)는 상기 강자성체 평판(14)을 자화시키면서 도 7의 화살표 방향으로 흡인력(GA,GB,GC,GD)을 발생시킨다. 이렇게 발생된 흡인력(GA,GB,GC,GD)을 통해 상기 강자성체 평판(14)을 Y축 방향으로 움직이게 한다.

이와 같이, 본 발명의 비접촉 강자성체 추진장치는 Z축 자기구동부(110A,110B,110C,110D)의 코일(112A,112B,112C,112D)에 전원을 인가함으로써 강자성체 평판(14)이 Z축 방향으로 부상되어 Roll 및 Pitch 운동이 가능해지고, 상기 Y축 자기구동부(120A,120B,120C,120D)의 코일(122A,122B,122C,122D)에 전원을 인가함으로써 강자성체 평판(14)이 Y축 방향으로 움직이게 되며 Yaw 운동이 가능해지며, 상기 추진부(100)의 공심 솔레노이드(12)에 전원을 인가함으로써 강자성체 평 판(14)이 X축 방향으로 추진 가능해진다. 이러한 과정에 의해 본 발명의 비접촉 강자성체 추진장치는 강자성체 평판(14)이 본체(1) 내부 공간에서 비접촉 상태로 6 자유도 운동이 가능해지게 되는 것이다.

이때, 상기 Z축 자기구동부(110A,110B,110C,110D)의 코일(112A,112B,112C,112D)과 상기 Y축 자기구동부(120A,120B,120C,120D)의 코일(122A,122B,122C,122D)에 인가되는 전류의 세기에 따라서 강자성체 평판(14)의 Z축, Roll 및 Pitch 운동이 결정됨과 동시에 Y축 및 Yaw 운동이 결정되고, 상기 추진부(100)의 공심 솔레노이드(12)에 인가되는 전류(12-1)의 세기에 따라 강자성체 평판(14)의 X축 방향 운동이 결정되는 한편 인가되는 전류의 방향에 따라 강자성체 평판(14)의 X축 방향 왕복운동이 가능해진다.

여기서, 상기 강자성체 평판(14)의 X축 방향으로의 추진운동에 따른 위치 변화는 X축 방향 센서(150)에 의해 측정되는데, 상기 강자성체 평판(14)의 X축 방향으로의 운동을 감지하기 위하여 상기 강자성체 평판(14)의 초기위치를 임의로 설정하고, 이렇게 설정된 초기위치를 기준으로 하여 상기 강자성체 평판(14)의 X축 방향 변위를 측정하게 된다. 이때, 최소 한 개 이상의 X축 방향 센서(150)가 상기 강자성체 평판(14)의 X축 방향의 연장선상인 그라운드(G)의 임의의 위치에 설치된다. 그리고, 상기 X축 방향 센서(150)로부터 나오는 레이저 빔을 반사하기 위한 전반사 거울(150A)이 강자성체(14)의 전방측 끝단에 설치되어 상기 X축 방향 센서(150)와의 상호작용에 의해 상기 강자성체 평판(14)의 X축 운동을 감지하게 된다.

또한, 상기 강자성체 평판(14)의 Z축 방향으로의 운동에 따른 위치변화는 Z축 방향 갭센서(130A,130B,130C,130D)를 통해 감지하게 되는데, 이때, 상기 강자성체 평판(14)의 임의의 초기위치를 설정한 후, 이 초기위치를 기준으로 하여 강자성체 평판(14)의 Z축, Roll 및 Pitch 운동을 감지하여 Z축 방향 변위와 자세 변화를 측정하게 된다.

이와 함께, Y축 방향 갭센서(140A,140B,140C,140D)는 상기 강자성체 평판(14)의 Y축 방향으로의 운동에 따른 위치변화를 감지하게 되는데, 상기 강자성체 평판(14)의 임의의 초기위치를 설정한 다음, 이 초기위치를 기준으로 하여 상기 강자성체(14)의 Y축 및 Yaw 운동을 감지하여 Y축 방향 변위와 자세 변화를 측정하게 되는 것이다.

한편, 도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 비접촉 강자성체 추진장치 구조를 도시한 것이다. 도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2실시 예에 따른 비접촉 강자성체 추진장치는 전술된 제1실시 예에 보인 비접촉 강자성체 추진장치 구조에 있어서, 강자성체 평판(14)의 추진력을 향상시키기 위하여 상기 강자성체 평판(14)에 추진력을 제공하는 추진부(100A)를 복수의 영구자석(11A,11B)과 공심 솔레노이드(12A,12B)로 구성하고 있다.

즉, 상기 하우징(H)의 내부 상단면 중심에 양 혹은 음의 Z축 방향으로 동일 한 자화 방향을 갖는 2개의 영구자석(11A)(11B)이 X축 방향으로 일렬로 배열 설치되고, 상기 각 영구자석(11A)(11B)의 하단에는 X축 방향으로 공심 축을 갖는 공심 솔레노이드(12A)(12B)가 X축 방향으로 일렬로 배열 설치되어 있다. 그리고, 상기 공심 솔레노이드(12A)(12B)의 공심 내부에 X축 방향으로 긴 길이를 갖는 하나의 강자성체 평판(14)이 비접촉 상태로 배치되어 있다.

이러한 추진부(100A)는 다수의 영구자석(11A)(11B)이 하부에 위치한 강자성체 평판(14)을 자화시키고, 이렇게 자화된 상기 강자성체 평판(14)은 상기 다수의 영구자석(11A)(11B)의 자기장 발생 기능을 대체하게 되어 직렬이나 병렬 또는 독립적으로 전원이 인가된 공심 솔레노이드(12A)(12B)와 전자기적으로 상호작용함으로써, 하나의 영구자석 및 공심 솔레노이드가 구비된 전술된 실시 예의 형태보다 큰 로렌츠 힘(Lorentz force)을 발생시킬 수 있기 때문에 강자성체 평판(14)을 X축 방향으로 강하게 추진시킬 수 있다.

한편, 도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 의한 비접촉 강자성체 추진장치 구조를 도시한 사시도이고, 도 11은 도 10에 도시된 비접촉 강자성체 추진장치의 추진원리를 설명하는 단면도이다.

도 10 및 도 11에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3실시 예에 따른 비접촉 강자성체 추진장치는 전술된 도 9에 나타낸 추진부(100A) 구조에 있어서, 2개의 영구자석(11A)(11B)을 하나의 강자성체 막대(26)로 연결한 구조를 이루고 있다.

즉, 본 발명의 제3실시 예에 따른 강자성체 추진장치의 추진부(100B) 구조는, 강자성체 평판(24)을 X축 방향으로 더 큰 로렌츠 힘으로 추진시킬 수 있도록 하기 위하여 하우징(H)의 내부 상단면 중심에 강자성체 막대(26)를 설치하고, 상기 강자성체 막대(26)의 하단에 X축 방향으로 일정한 거리를 두고서 음의 Z축 방향으로 자화 방향(21A-1)을 갖는 첫 번째 영구자석(21A)과 양의 Z축 방향으로 자화 방향(21B-1)을 갖는 두 번째 영구자석(21B)을 배치하며, 상기 첫 번째 및 두 번째 영구자석(21A)(21B)의 하단에 X축 방향으로 공심축을 갖는 첫 번째 및 두 번째 공심 솔레노이드(22A)(22B)를 각각 배치하고, 상기 첫 번째 및 두 번째 공심 솔레노이드(22A)(22B)의 공심 속에 X축 방향으로 긴 길이를 갖는 하나의 강자성체 평판(24)을 배치하여 구성한다.

이러한 구조를 갖는 추진부(100B)는 음의 Z축 방향의 자화 방향(21A-1)을 갖는 첫 번째 영구자석(21A)과 양의 Z축 방향의 자화 방향(21B-1)을 갖는 두 번째 영구자석(21B)에 의해 발생하는 자기장이 강자성체 평판(24)과 강자성체 막대(26)에 의해 도 11에서와 같은 반시계 방향의 폐루프(closed loop) 자기회로(21AB-2)를 형성한다.

이로 인해 상기 강자성체 평판(24)은 첫 번째 영구자석(21A)과 상호작용하면서 상기 첫 번째 영구자석(21A) 아래의 Z축 방향으로 일정한 거리(23A)만큼 떨어져 있는 부분에서 음의 Z축 방향으로 자기장을 가지며 형성되고, 이렇게 형성된 자기장은 첫 번째 공심 솔레노이드(22A)에 인가된 전류(22A-1)와 상호작용하여 하나의 로렌츠 힘을 발생시키고, 상기 두 번째 영구자석(21B)과 상호작용하면서 상기 두 번째 영구자석(21B) 아래의 Z축 방향으로 일정한 거리(23B)만큼 떨어져 있는 부분에서 양의 Z축 방향으로 자기장을 가지며 이렇게 형성된 자기장은 상기 두 번째 공 심 솔레노이드(22B)에 인가된 전류(22B-1)와 상호작용하여 나머지 하나의 로렌츠 힘을 발생시키면서, 상기 강자성체 평판(24)은 X축 방향으로 추진력이 발생한다.

이때, 상기 첫 번째 공심 솔레노이드(22A)에 인가되는 전류(22A-1)는 상기 두 번째 공심 솔레노이드(22B)에 인가되는 전류(22B-1)와 반대방향을 가짐으로써 발생되는 두 개의 로렌츠 힘은 합력이 되면서 더 커지게 된다. 이때, 상기 첫 번째 및 두 번째 공심 솔레노이드(22A)(22B)에는 전원이 직렬, 병렬 혹은 독립적으로 공급될 수 있다.

한편, 도 12는 본 발명의 또 다른 실시 예에 의한 비접촉 강자성체 추진장치 구조를 도시한 사시도이고, 도 13은 도 12에 도시된 비접촉 강자성체 추진장치의 추진원리를 설명하기 위한 단면도이다.

도 12 및 도 13에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제4실시 예에 따른 비접촉 강자성체 추진장치는 전술된 도 10 및 11에서 보인 추진부(100B) 구조에서 영구자석 및 공심 솔레노이드가 각각 1개씩 더 구비되어 하나의 강자성체 막대로 연결시킨 구조를 형성하고 있다.

즉, 본 발명의 제4실시 예에 의한 추진부(100C)는, 강자성체 평판(34)을 X축 방향으로 더 큰 로렌츠 힘으로 추진시키기 위하여, 하우징(H)의 내부 상단면 중심에 강자성체 막대(36)를 설치하되, 상기 강자성체 막대(36)의 하단에 X축 방향으로 일정한 거리를 두어 음의 Z축 방향으로 자화 방향(31A-1)을 갖는 첫 번째 영구자석(31A)과 양의 Z축 방향으로 자화 방향(31B-1)을 갖는 두 번째 영구자석(31B)과 음의 Z축 방향으로 자화 방향(31C-1)을 갖는 세 번째 영구자석(31C)을 일정 이격 간격을 두고서 일렬로 배열 설치하고, 상기 첫 번째 영구자석(31A)의 하단에 X축 방향으로 공심축을 갖는 첫 번째 공심 솔레노이드(32A)를 배치하고 상기 두 번째 영구자석(31B)의 하단에 X축 방향으로 공심축을 갖는 두 번째 공심 솔레노이드(32B)를 배치하며 상기 세 번째 영구자석(31C)의 하단에 X축 방향으로 공심축을 갖는 세 번째 공심 솔레노이드(32C)를 배치하여, 상기 세 개의 공심 솔레노이드(32A)(32B)(32C)의 공심 속에 X축 방향으로 긴 길이를 갖는 하나의 강자성체 평판(34)을 배치하여 구성한다.

이와 같이 추진부(100C)를 구성하게 되며, 음의 Z축 방향의 자화 방향(31A-1)을 갖는 첫 번째 영구자석(31A)과 양의 Z축 방향의 자화 방향(31B-1)을 갖는 두 번째 영구자석(31B)과 음의 Z축 방향의 자화 방향(31C-1)을 갖는 영구자석(31C)에 의해 발생하는 자기장이 강자성체 평판(34)과 강자성체 막대(36)에 의해 도 13과 같이 하나의 반시계 방향의 폐루프 자기회로(31AB-1)와 하나의 시계 방향의 폐루프 자기회로(31BC-1)를 형성하게 된다.

이로 인해 상기 강자성체 평판(34)은 상기 첫 번째 및 세 번째 영구자석(31A)(31C)과 상호작용하면서 상기 첫 번째 및 세 번째 영구자석(31A)(31C) 아래의 Z축 방향으로 각각 일정한 거리(33A)(33C)만큼 떨어져 있는 부분에서 음의 Z축 방향으로 자기장을 가지며 이렇게 형성된 자기장은 첫 번째 및 세 번째 공심 솔레노이드(32A)(32C)에 인가된 전류(32A-1)(32C-1)와 각각 상호작용하여 로렌츠 힘을 발생시키고, 상기 두 번째 영구자석(31B)과 상호작용하면서 상기 두 번째 영구자석(31B) 아래의 Z축 방향으로 일정한 거리(33B)만큼 떨어져 있는 부분에서 양의 Z 축 방향으로 자기장을 형성하고, 이렇게 형성된 자기장은 상기 두 번째 공심 솔레노이드(32B)에 인가된 전류(32B-1)와 상호작용하여 나머지 하나의 로렌츠 힘을 발생시키면서, 상기 강자성체 평판(34)은 X축 방향으로 추진력이 발생하게 된다. 이때, 상기 첫 번째 및 세 번째 공심 솔레노이드(32A)(32C)에 인가되는 전류(32A-1)(32C-1)는 상기 두 번째 공심 솔레노이드(32B)에 인가되는 전류(32B-1)와 반대 반향을 가지기 때문에 각각에서 발생되는 세 개의 로렌츠 힘은 합력이 이루어지면서 더 커지게 되어 보다 큰 추진력을 발생시키게 되는 것이다. 이때, 상기 첫 번째, 두 번째 및 세 번째 공심 솔레노이드(32A)(32B)(32C)에는 전원을 직렬, 병렬 혹은 독립적으로 공급할 수 있다.

한편, 도 14는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 비접촉 강자성체 추진장치의 구조를 도시한 사시도이고, 도 15는 도 14에 도시된 하우징 내부의 구조를 상세하게 도시한 상세도이다.

도 14 및 도 15에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제5실시 예에 따른 비접촉 강자성체 추진장치는, 전술된 도 2에서 보인 비접촉 강자성체 추진장치 형태에서 강자성체 평판(14)과 X축 방향 센서(150)를 각각 그라운드(G)에 고정하고 추진부(100)와 Z축 및 Y축 자기구동부(110A,110B,110C,110D)(120A,120B,120C,120D)와 Z축 및 Y축 방향 갭센서(130A,130B,130C,130D)(140A,140B,140C,140D)를 갖는 하우징(H)을 X축을 중심으로 180도 회전된 구조로서 고정된 강자성체 평판(14)에 대해 하우징(H)이 추진운동을 하게 되는 구조이다.

즉, 추진부(100)의 영구자석(11)과, Z축 자기구동부(110A,110B,110C,110D) 및 Z축 방향 갭센서(130A,130B,130C,130D)를 상기 강자성체 평판(14) 아래에 배치하고, 상기 추진부(100)와 Z축 및 Y축 자기구동부(110A,110B,110C,110D)(120A,120B,120C,120D) 및 Z축 및 Y축 방향 갭센서(130A,130B,130C,130D)(140A,140B,140C,140D)를 제어하는 제어부를 움직이는 상태의 하우징(H)이나 고정된 그라운드에 배치함으로써, 상기 고정된 상태의 강자성체 평판(14)을 기준으로 하우징(H) 구조물 자체가 운동할 수 있도록 구성할 수 있고, 상기 하우징(H) 자체를 긴 직선운동 범위를 가지면서 6 자유도 운동의 제어가 가능하게 구성할 수 있는 것이다.

한편, 도 16과 도 17은 본 발명의 강자성체가 얇고 유연한 재질의 긴 평판으로 적용되는 경우 강자성체 평판에 작용되는 횡방향 및 종방향 진동을 저감시키게 되는 원리를 설명하는 작동 상태도이다.

도 16 및 도 17을 참조하면, 강자성체 평판(14)이 길고 유연하거나 얇은 두께의 강자성체 재질로 되어 있는 경우, 외력, 외란이나 자체 하중 등으로 인하여 상기 강자성체 평판(14)에 횡방향 혹은 종방향 진동이 발생할 수 있다.

즉, 상기 강자성체 평판(14)의 횡방향 진동은 자체 하중, 외력이나 외란 등에 의해 Z축 방향 힘(W)에 의해 발생한다. 추진부(100)는 횡방향 진동을 겪고 있는 상기 강자성체 평판(14)을 X축 방향으로 잡아당겨주는 추진력(T)을 발생시킬 수 있고, 이로 인하여 상기 추진력 벡터(T)와 상기 Z축 방향 힘 벡터(W)의 벡터 합에 의해 Z축 방향성분 합력의 크기를 감소시킬 수 있기 때문에, 상기 강자성체 평판(14)의 횡방향 진동을 줄일 수 있게 된다.

아울러, 상기 강자성체 평판(14)의 종방향 진동은 외력이나 외란 등에 의해 X축 방향 힘(C)(C')에 의해 발생한다. 추진부(100)는 종방향 진동을 겪고 있는 상기 강자성체 평판(14)을 X축 방향으로 잡아당겨주는 추진력(T)을 발생시킬 수 있고, 이로 인하여 상기 추진력 벡터(T)와 상기 X축 방향 힘 벡터(C)(C')의 벡터 합에 의해 X축 방향성분 합력의 크기를 감소시킬 수 있기 때문에, 상기 강자성체 평판(14)의 횡방향 진동을 줄일 수 있다. 도 17의 X축 방향 힘(C)(C')은 상기 강자성체 평판(14)에 압축력을 가하고 있지만, 상기 강자성체 평판(14)에 인장력을 가하고 있는 경우에 상기 추진부(100)는 인가전류의 방향에 따라 추진력의 발생 방향이 달라지는 양방향성 추진력을 발생시킬 수 있기 때문에 밀어주는 추진력인 압축력을 발생시킬 수 있다 (도면으로는 제시하지 않았음).

이와 같은 원리를 이용한 강자성체 추진장치의 제어방법을 전술된 도 8을 참조하여 설명하면, 먼저, 횡방향 또는 종방향 진동을 겪고 있는 강자성체 평판(14)의 진동 정보를 위치, 속도, 가속도 감지센서를 이용한 직접적인 정보 획득방식 또는 감지된 위치/속도 등을 이용한 수학적인 미분과정 혹은 감지된 가속도 등을 이용한 수학적인 적분과정을 이용한 간접적인 정보 획득방식을 이용하여 강자성체 평판(14)에서 발생하고 있는 진동의 크기 및 주파수를 얻어내고, 얻어낸 정보는 아날로그-디지털 변환기를 거쳐 컴퓨터에 피드백 되어 전달되고, 전달된 신호와 원하는 신호와의 차인 에러에 기반한 진동제어 알고리즘에 입력되고, 상기 진동제어 알고리즘의 계산값으로부터 상기 진동을 저감시키는데 필요한 추진력을 구하고, 이렇게 구해진 추진력 값은 디지털-아날로그 변환기를 거쳐 파워앰프에 전달되고, 상기 파 워앰프는 추진 메커니즘에 전류 혹은 전압을 공급하여 필요로 하는 양방향성 추진력을 발생시키게 된다. 이러한 일련의 피드백 과정을 일정한 주기로 실시간으로 반복함으로서 상기 강자성체 평판(14)에서 발생하는 횡방향 혹은 종방향 진동을 줄여주게 되는 것이다.

이상과 같이 본 발명을 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 첨부된 특허청구의 범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 비접촉 강자성체 추진장치를 도시한 사시도.

도 2는 도 1에 도시한 비접촉 강자성체 추진장치의 내부 구성을 보여주는 분해 사시도.

도 3은 도 2에 도시한 비접촉 강자성체 추진장치의 추진부 부분을 확대 도시한 상세도.

도 4는 도 3에 도시된 추진부의 YZ 평면 단면도.

도 5는 도 3에 도시된 추진부를 A-A섹션 방향으로 바라본 단면도.

도 6은 도 2에 도시된 비접촉 강자성체 추진장치에서 Z축 자기구동부와 Z축 방향 갭센서 부분을 발췌 도시한 사시도.

도 7은 도 2에 도시된 비접촉 강자성체 추진장치에서 Y축 자기구동부와 Y축 방향 갭센서 부분을 발췌 도시한 사시도.

도 8은 본 발명의 비접촉 강자성체 추진장치에 의한 강자성체 평판의 6 자유도 운동을 제어하는 제어방법을 설명하는 알고리즘.

9는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 비접촉 강자성체 추진장치 구조를 도시한 사시도.

도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 의한 비접촉 강자성체 추진장치 구조를 도시한 사시도.

도 11은 도 10에 도시된 비접촉 강자성체 추진장치의 추진원리를 설명하는 단면도.

도 12는 본 발명의 또 다른 실시 예에 의한 비접촉 강자성체 추진장치 구조를 도시한 사시도.

도 13은 도 12에 도시된 비접촉 강자성체 추진장치의 추진원리를 설명하기 위한 단면도.

도 14는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 비접촉 강자성체 추진장치의 구조를 도시한 사시도.

도 15는 도 14에 도시된 하우징 내부의 구조를 상세하게 도시한 상세도.

도 16 및 도 17은 본 발명의 강자성체가 얇고 유연한 재질의 긴 평판으로 적용되는 경우 강자성체 평판에 작용되는 횡방향 및 종방향 진동을 저감시키게 되는 원리를 설명하는 작동 상태도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 본체

11, 21, 31 : 영구자석

12, 22, 32 : 공심 솔레노이드

14, 24, 34 : 강자성체 평판

26, 36 : 강자성체 막대

100, 100A, 100B, 100C : 추진부

110A,110B,110C,110D : Z축 자기구동부

111A,111B,111C,111D/121A,121B,121C,121D : 요크

112A,112B,112C,112D/122A,122B,122C,122D : 코일

120A,120B,120C,120D : Y축 자기구동부

130A,130B,130C,130D : Z축 방향 갭센서

140A,140B,140C,140D : Y축 방향 갭센서

150: X축 방향 센서

150A : 전반사 거울

G : 그라운드

H : 하우징

Claims (17)

1. 강자성체(强磁性體)가 내부로 관통 설치되는 본체와;

   상기 본체 내에 설치되며 외부에서 인가된 전원에 의해 구동하여 상기 강자성체를 X축 방향으로 연속적으로 추진시키기 위한 추진력을 발생시키는 추진부와;

   외부로부터 인가된 전원에 의해 구동되며, 상기 강자성체의 추진 과정에서 상기 본체 내부와 접촉되지 않도록 상기 X축과 수직한 방향으로 흡인력을 발생시키는 자기구동부와;

   상기 추진부 및 상기 자기구동부를 제어하는 제어부를 포함하며,

   상기 추진부는,

   상기 강자성체를 자화시키고, Z축 방향으로 자기장을 형성하며 상기 본체 내에 설치되는 영구자석과;

   상기 영구자석과 결합되며, 외부의 전원 인가시 상기 영구자석에 의해 강자성체에 형성된 자기장과 내부를 따라 흐르는 전류의 상호작용에 의해 로렌츠 힘을 발생시켜 상기 강자성체를 X축 방향으로 연속적으로 움직이게 하는 추진력을 제공하는 공심 솔레노이드로 구성된 것을 특징으로 하는 비접촉 강자성체 추진장치.
2. 강자성체(强磁性體)가 내부로 관통 설치되는 본체와;

   상기 본체 내에 설치되며 외부에서 인가된 전원에 의해 구동하여 상기 강자성체를 X축 방향으로 연속적으로 추진시키기 위한 추진력을 발생시키는 추진부와;

   외부로부터 인가된 전원에 의해 구동되며, 상기 강자성체의 추진 과정에서 상기 본체 내부와 접촉되지 않도록 상기 X축과 수직한 방향으로 흡인력을 발생시키는 자기구동부와;

   상기 추진부 및 상기 자기구동부를 제어하는 제어부를 포함하며,

   상기 추진부는,

   상기 강자성체를 자화시키고, Z축 방향으로 자기장을 형성하며 상기 본체 내에 서로 일정 간격을 이루며 설치되는 복수의 영구자석과;

   상기 복수의 영구자석을 전자기적으로 상호 연결하는 강자성체 막대와;

   상기 각각의 영구자석과 결합되며, 외부의 전원 인가시 상기 각 영구자석에 의해 강자성체에 형성된 자기장과 내부를 따라 흐르는 전류의 상호작용에 의해 로렌츠 힘을 발생시켜 상기 강자성체를 X축 방향으로 연속적으로 움직이게 하는 추진력을 제공하는 복수의 공심 솔레노이드로 구성된 것을 특징으로 하는 비접촉 강자성체 추진장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 자기구동부는,

   상기 X축과 수직을 이루는 Y축 방향으로 흡인력을 발생시키는 복수의 Y축 자기구동부와;

   상기 X축 및 Y축과 서로 수직을 이루는 Z축 방향으로 흡인력을 발생시키는 복수의 Z축 자기구동부로 구성되는 것을 특징으로 하는 비접촉 강자성체 추진장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 Y축 자기구동부는 X축 방향으로 최소 2개 이상 설치되는 것을 특징으로 하는 비접촉 강자성체 추진장치.
5. 제3항에 있어서, 상기 Z축 자기구동부는 X축 방향으로 최소 2개 이상이 설치되거나 또는 Y축 방향으로 최소 2개 이상 설치되는 것을 특징으로 하는 비접촉 강자성체 추진장치.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어부와 연결되며 상기 강자성체에 발생하는 운동을 측정할 수 있는 갭센서가 더 설치된 것을 특징으로 하는 비접촉 강자성체 추진장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 갭센서는,

   상기 강자성체의 좌,우측(Y축 방향)에 배치되는 복수의 Y축 방향 갭센서와;

   상기 강자성체의 상,하측(Z축 방향)에 배치되는 복수의 Z축 방향 갭센서로 구성된 것을 특징으로 하는 비접촉 강자성체 추진장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 Y축 방향 갭센서는 X축 방향으로 최소 2개 이상 설치되는 것을 특징으로 하는 비접촉 강자성체 추진장치.
9. 제7항에 있어서, 상기 Z축 방향 갭센서는 X축 방향으로 최소 2개 이상이 설치되거나 또는 Y축 방향으로 최소 2개 이상 설치되는 것을 특징으로 하는 비접촉 강자성체 추진장치.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 강자성체의 끝단부로부터 일정거리 이격된 위치상에는 상기 제어부와 연결되며 상기 강자성체의 X축 방향 운동을 측정할 수 있는 X축 방향 센서가 설치된 것을 특징으로 하는 비접촉 강자성체 추진장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 X축 방향 센서는 상기 X축과 수직을 이루는 Y축 방향으로 2개 이상이 일정 간격을 이루며 설치되는 것을 특징으로 하는 비접촉 강자성체 추진장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 강자성체의 끝단부에는 상기 X축 방향 센서로부터 나오는 출력신호를 반사시키기 위한 전반사 거울이 더 설치된 것을 특징으로 하는 비접촉 강자성체 추진장치.
13. 제1항에 있어서, 상기 영구자석과 공심 솔레노이드의 결합체는 복수 개 구비되며, 서로 일정 간격을 이루며 X축 방향으로 일렬로 설치되는 것을 특징으로 하는 비접촉 강자성체 추진장치.
14. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 추진부는 상기 강자성체의 길이방향을 따라 복수 개 배열 설치된 것을 특징으로 하는 비접촉 강자성체 추진장치.
15. 제14항에 있어서, 상기 강자성체에 양방향 추진력을 발생시킬 수 있도록 상기 각 추진부에 인가되는 인가 전류의 방향을 서로 다르게 공급하는 것을 특징으로 하는 비접촉 강자성체 추진장치.
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