KR101217287B1 - 영구자석을 레일로 활용한 자기부상 이송시스템 - Google Patents

영구자석을 레일로 활용한 자기부상 이송시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 영구자석을 레일로 활용한 자기부상 이송시스템에 관한 것으로, 해결하고자하는 기술적 과제는 종래의 EMS방식과 EDS방식을 따르지 않고도 신뢰도가 있는 부상력과 추진력을 확보할 수 있는 영구자석을 레일로 활용한 자기부상 이송시스템을 제공하는 데 있다.
이를 위해 좌측 상부에 사선방향으로 배치되는 좌측상부이송자석부; 우측 상부에 배치되는 우측상부이송자석부; 좌측 하부에 배치되는 좌측하부이송자석부; 우측 하부에 배치되는 우측하부이송자석부; 상기 좌측상부이송자석부와 상기 우측상부이송자석부와 상기 좌측하부이송자석부 및 상기 우측하부이송자석부 사이에 연결되는 중앙결합부; 를 포함하는 이송체; 사분원호형으로 형성되는 제1고정자석부; 및, 사분원호형으로 형성되며, 사분원호형의 외주연이 상기 좌측상부이송자석부(111)의 외주연과 대향하게 배치되는 제2고정자석부; 반원호형으로 형성되며, 반원호형의 외주연이 상기 좌측하부이송자석부와 상기 우측하부이송자석부를 향하도록 상기 좌측하부이송자석부와 상기 우측하부이송자석부 밑에 배치되는 하부고정자석부; 제1고정자석부와 제2고정자석부가 1쌍으로 하여 복수개 배치하고, 복수개가 쌍으로 이루어진 제1고정자석부와 제2고정자석부 사이에 하부고정자석부를 복수개 배치하여 고정자석부와의 척력을 이용하여 이송체를 고정자석부 사이로 이송시키는 부상력과 추진력을 만들어 내는 것을 특징으로 레일; 을 포함하며, 상기 제1고정자석부와 상기 제2고정자석부 및 하부고정자석부 사이에 상기 이송체가 배치되고, 상기 제1고정자석부와 상기 제2고정자석부 및 하부고정자석부는 상기 이송체의 이송자석부와 대향하는 면의 극성과 반대극성을 형성함으로써 상기 이송체에 척력을 발생시켜 상기 이송체를 자기 부상 및 추진시키는 것을 특징으로 하는 영구자석을 레일로 활용한 자기부상 이송시스템을 개시한다.

Description

영구자석을 레일로 활용한 자기부상 이송시스템{Magnetic levitating transportation vehicle using permanent magnets as rails}
본 발명은 영구자석을 레일로 활용한 자기부상 이송시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자석을 이용하여 부상력과 추진력을 발생시킬 수 있는 영구자석을 레일로 활용한 자기부상 이송시스템에 관한 것이다.
자기부상열차는 미래 궤도 교통수단 중의 하나로 자기부상열차가 국내외적으로 연구개발 및 상용화가 이루어지고 있다.
자기부상열차의 부상방식은 크게 2가지 방식으로 분류된다. 첫 번째는, EMS(electromagnetic suspension) 방식으로써, EMS방식은 부상력이 전자석의 흡인력에 의하여 만들어지며 정지 상태에서도 부상이 가능하고 주행 시 자기 저항력이 작은 장점이 있고, 부상력을 얻기 위하여 항상 제어가 필요하기 때문에 신뢰성 확보에 어려우며 궤도와 대차의 공극이 1 cm 내외로 작아 궤도의 건설 공차를 엄격하게 관리해야하는 단점이 있다.
두 번째는, EDS(electrodynamic suspension) 방식으로써, EDS방식은 제어가 없이도 부상 방향으로 안정성이 보장되며 대차와 궤도의 간극을 10 cm 내외로 크게 할 수 있다는 장점이 있으며, 반면에 부상(반발력)을 얻기 위해서는 차량을 일정한 속도 이상으로 주행해야 하는 조절아래서만 주행이 가능하며, 자기저항이 크고, 자기장이 승객 구역으로 누출이 일어날 수 있으며, 원천적으로 감쇠력이 부족하여 승차감이 나쁠 수 있는 단점이 있다.
즉, 상기한 두 가지 방식의 자기부상열차는 신뢰도가 있는 부상력과 추진력을 확보해야 만하는 문제점을 수반하고 있다.
본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 해결하고자하는 기술적 과제는 종래의 EMS방식과 EDS방식을 따르지 않고도 신뢰도가 있는 부상력과 추진력을 확보한다.
기존의 EMS 시스템은 부상과 추진을 시키기 위한 전력소모가 크고, EDS시스템은 부상을 시키기 위해 일정 속도 이상 주행해야 하는 단점을 해결하는 전력의 소모를 줄이고 출발시에도 부상이 가능한 자기부상 이송시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 영구자석을 레일로 활용한 자기부상 이송시스템은 좌측 상부에 사선방향으로 배치되는 좌측상부이송자석부; 우측 상부에 배치되는 우측상부이송자석부; 좌측 하부에 배치되는 좌측하부이송자석부; 우측 하부에 배치되는 우측하부이송자석부; 상기 좌측상부이송자석부와 상기 우측상부이송자석부와 상기 좌측하부이송자석부 및 상기 우측하부이송자석부 사이에 연결되는 중앙결합부; 를 포함하는 이송체; 사분원호형으로 형성되는 제1고정자석부; 및, 사분원호형으로 형성되며, 사분원호형의 외주연이 상기 좌측상부이송자석부(111)의 외주연과 대향하게 배치되는 제2고정자석부; 를 포함하며, 상기 제1고정자석부와 상기 제2고정자석부 사이에는 상기 이송체가 배치되고, 상기 제1고정자석부와 상기 제2고정자석부는 상기 이송체와 대향하는 면의 극성과 반대극성을 형성함으로써 상기 이송체에 척력을 발생시켜 상기 이송체를 자기 부상시키는 것을 특징으로 한다.
이 경우, 상기 영구자석을 레일로 활용한 자기부상 이송시스템은 하부고정자석부를 더 포함할 수 있으며, 상기 하부고정자석부는 반원호형으로 형성되며, 반원호형의 외주연이 상기 우측하부이송자석부와 상기 좌측하부이송자석부를 향하도록 상기 우측하부이송자석부와 상기 좌측하부이송자석부 밑에 배치될 수 있다.
한편, 상기 이송체는 모터를 더 포함할 수 있으며, 상기 모터는 상기 중앙결합부를 기준으로 하여 상기 좌측상부이송자석부, 상기 우측상부이송자석부, 상기 좌측하부이송자석부 및, 상기 우측하부이송자석부의 각도를 조절함으로써, 상기 이송체의 부상력과 추진력을 형성할 수 있다.
나아가, 상기 이송체는 위치센서를 더 포함할 수 있으며, 상기 위치센서는 상기 중앙결합부에 결합되고, 상기 이송체의 진행 방향의 위치를 검출할 수 있다. 진행 방향의 이송체의 위치에 따라 이송자석부의 각도를 모터로 다르게 조절하여 이송체를 부상시킴과 동시에 앞, 뒤로 이송을 할 수 있다.
본 발명은 종래의 EMS방식과 EDS방식과는 다른 형태로 기존의 자기부상 이송시스템에 비하여 저전력으로 높은 부상력과 추진력을 얻을 수 있다. 고정자석부들 사이에 자석부가 구비된 이송체가 설치되어 이송체를 부상시킴과 동시에 이송체를 추진시키는 추진력을 발생시켜 마찰력이 최소화된 상태에서 이송체를 추진시킬 수 있는 효과가 있다.
좌, 우 측의 불안정한 힘에 의하여 좌, 우로 움직임을 잡아주는 봉이나 벽면의 가이드가 필요하기 때문에 완전한 자기부상 이송시스템이 되지 못한 문제점이 있다.
하지만, 봉이나 가이드를 설치한 자기부상 이송시스템만으로도 부상력에 의해 마찰력을 줄일 수 있는 장점이 있다. 또, 바퀴의 구름 마찰력에 의해 작용 반작용의 힘으로 추진이 발생하는 기존의 이송체는 헛바퀴가 돌아 추진력의 한계가 발생하는 시스템의 단점이 있는 반면에 본 시스템은 자석간의 반발력을 이용하여 추진력이 발생하기 때문에 접촉에 의한 힘이 아니므로 추진력의 한계가 존재하지 않는다.
또, 전자석 제어를 추가한다면 봉이나 가이드 없이 완전한 자기부상 이송시스템의 구현도 가능할 것으로 본다.
도 1은 본 발명의 영구자석을 레일로 활용한 자기부상 이송시스템의 기본구조의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 영구자석을 레일로 활용한 자기부상 이송시스템의 기본구조의 정면도.
도 3은 도 1에 도시된 영구자석을 레일로 활용한 자기부상 이송시스템의 기본구조의 평면도.
도 4는 도 2에 도시된 영구자석을 레일로 활용한 자기부상 이송시스템의 기본구조의 자성 극성을 표기한 상태의 모식도.
도 5a는 도 1에 도시된 고정자석부들을 복수 개 배열한 상태의 사시도.
도 5b는 도 5a에 도시된 고정자석부들을 복수 개 배열한 자기부상 이송시스템의 기본구조의 평면도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 도 1의 기본구조의 이송체를 복수개 결합하여 만든 완성된 모습의 영구자석을 레일로 활용한 자기부상 이송시스템의 사시도.
도 7은 도 6에 도시된 영구자석을 레일로 활용한 자기부상 이송시스템의 평면도.
도 8은 도 6에 도시된 영구자석을 레일로 활용한 자기부상 이송시스템의 정면도.
도 9는 도 8에 도시된 이송체의 상부자석부들의 각도가 변경된 상태를 나타낸 정면도.
도 10은 도 8에 도시된 이송체의 하부자석부들의 각도가 변경된 상태를 나타낸 정면도.
도 11은 도 6 내지 도 10에서 이송체의 상부자석부들와 하부자석부들이 구동되는 상태를 나타낸 표.
이하, 본 발명을 첨부된 예시 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 기본구조가 되는 영구자석을 레일로 활용한 자기부상 이송시스템의 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 영구자석을 레일로 활용한 자기부상 이송시스템의 정면도이다. 도 3은 도 1에 도시된 영구자석을 레일로 활용한 자기부상 이송시스템의 평면도이다. 도 4는 도 2에 도시된 영구자석을 레일로 활용한 자기부상 이송시스템의 자성 극성을 표기한 상태의 모식도이다. 도 5a는 도 1에 도시된 고정자석부들을 복수 개 배열한 상태의 사시도이다. 도 5b는 도 5a에 도시된 고정자석부들을 복수 개 배열한 자기부상 이송시스템의 기본구조의 평면도이다.
도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 영구자석을 레일로 활용한 자기부상 이송시스템은 이송체(10), 제1고정자석부(20), 제2고정자석부(30)를 포함하며, 하부고정자석부(40)를 더 포함할 수 있다.
상기 이송체(10)는 좌측상부이송자석부(11), 우측상부이송자석부(12), 좌측하부이송자석부(13), 우측하부이송자석부(14) 및, 중앙결합부(15), 모터(16)를 포함한다.
상기 좌측상부이송자석부(11)는 막대 형상으로 형성된다. 또한, 좌측상부이송자석부(11)는 좌측 상부에 사선방향으로 배치된다. 이 경우, 좌측상부이송자석부(11)는 중앙 길이방향을 기준으로 하부가 N극의 극성을 이루고, 상부가 S극의 극성을 이룬다.
상기 우측상부이송자석부(12)는 막대 형상으로 형성된다. 또한, 우측상부이송자석부(12)는 우측 상부에 사선방향으로 배치된다. 이 경우, 우측상부이송자석부(12)는 중앙 길이방향을 기준으로 하부가 S극의 극성을 이루고, 상부가 N극의 극성을 이룬다.
상기 좌측하부이송자석부(13)는 막대 형상으로 형성된다. 또한, 좌측하부이송자석부(13)는 좌측 하부에 사선방향으로 배치된다. 이 경우, 좌측하부이송자석부(13)는 중앙 길이방향을 기준으로 하부가 S극의 극성을 이루고, 상부가 N극의 극성을 이룬다.
상기 우측하부이송자석부(14)는 막대 형상으로 형성된다. 또한, 우측하부이송자석부(14)는 우측 하부에 사선방향으로 배치된다. 이 경우, 우측하부이송자석부(14)는 중앙 길이방향을 기준으로 하부가 N극의 극성을 이루고, 상부가 S극의 극성을 이룬다.
여기서, 중앙결합부(15)는 좌측상부이송자석부(11)와 우측상부이송자석부(12)와 좌측하부이송자석부(13) 및 우측하부이송자석부(14), 좌측상부이송자석부(11)의 각도를 조절하는 모터(16a), 우측상부이송자석부(12)의 각도를 조절하는 모터(16b), 좌측하부이송자석부(13)의 각도를 조절하는 모터(16c), 우측하부이송자석부(14)의 각도를 조절하는 모터(16d)들을 연결시켜 일체화시킴으로써, 이송체(10)가 하나의 구조물로 형성될 수 있다.
이 경우, 중앙결합부(15)는 봉(19)이 삽입될 수 있는 관통공이나 관통홀이 더 형성될 수 있다. 이때, 봉(19)은 관통공이나 관통홀에 삽입됨으로써, 이송체(10)의 이송방향으로 이송시 이송체(10)를 지지할 수 있게 된다.
상기 제1고정자석부(20)는 사분원호형으로 형성된다. 또한, 제1고정자석부(20)는 좌측상부이송자석부(11)와 좌측하부이송자석부(13) 사이에 배치된다. 이 경우, 사분원호형의 제1고정자석부(20)는 사분원호형의 외주연측이 N극의 극성을 이루며, 내주연측이 S극의 극성을 이루게 된다. 즉, 제1고정자석부(20)는 좌측상부이송자석부(11)와 대향하는 면의 극성이 반대극성으로 이루어지게 된다.
상기 제2고정자석부(30)는 사분원호형으로 형성된다. 또한, 제2고정자석부(30)는 우측상부이송자석부(12)와 우측하부이송자석부(14) 사이에 배치된다. 이 경우, 사분원호형의 제2고정자석부(30)는 사분원호형의 외주연측이 S극의 극성을 이루며, 내주연측이 N극의 극성을 이루게 된다. 즉, 제2고정자석부(30)는 우측상부이송자석부(12)와 대향하는 면의 극성이 반대극성으로 이루어지게 된다.
여기서, 제1고정자석부(20)와 제2고정자석부(30) 사이에는 이송체(10)이 배치된다. 따라서, 제1고정자석부(20)와 제2고정자석부(30)는 좌측상부이송자석부(11)과 우측상부이송자석부(12)과 대항하는 면의 극성이 반대극성을 형성함으로써 이송체(10)에 척력을 발생시켜 이송체(10)를 자기 부상시키고 추진을 시킨다.
이와 같이, 본 발명은 제1고정자석부(20)와 제2고정자석부(30) 사이에 이송체(10)를 배치시키고 좌측상부이송자석부(11), 우측상부이송자석부(12)에 각각 달린 모터(16a), 모터(16b)의 각도를 조절하여 좌측상부이송자석부(11), 우측상부이송자석부(12)와 제1고정자석부(20), 제2고정자석부(30)와의 거리를 가깝게 각도를 조절하면, 이송체(10)를 자기 부상시킬 수 있는 부상력과 제1고정자석부(20)와 제2고정자석부(30)를 벗어나려는 추친력이 발생할 수 있다. 이 때 이송체(10)의 제1고정자석부(20), 제2고정자석부(30) 사이에서 진행 방향으로의 상대 위치에 따라 고정자석부의 가운데 부분에 위치하면 부상력이 발생하고 고정자석부의 끝 부분에 위치하면 추진력이 발생한다. 추진방향은 고정자석부의 진행방향을 기준으로 앞쪽 끝에 위치하여 있으면 앞 방향으로 추진하고 뒤쪽 끝에 위치하고 있으면 뒤 방향으로 추진하게 된다. 이러한 추진력을 이용하게 되면, 자기 부상된 상태로 이동하는 자기 부상 시스템을 구현할 수 있게 된다.
이 경우, 영구자석을 레일로 활용한 자기부상 이송시스템은 이송체(10)를 이송시키기 위하여 하부고정자석부(40)를 더 포함 한다.
상기 하부고정자석부(40)는 반원호형으로 형성되고, 좌측하부이송자석부(13)와 우측하부이송자석부(14) 밑에 배치된다. 이 경우, 하부고정자석부(40)의 반원호형 외주연은 좌측하부이송자석부(13)와 우측하부이송자석부(14)를 향하게 된다. 이때, 반원호형의 하부고정자석부(40)는 외주연의 중앙을 기준으로 이분하였을 경우, 좌측하부이송자석부(13)와 대향하는 면의 극성이 S극으로 형성되고, 우측하부이송자석부(14)와 대향하는 면의 극성이 N극으로 형성된다.
여기서, 하부고정자석부(40) 위에는 이송체(10)이 배치된다. 따라서, 하부고정자석부(40)는 좌측하부이송자석부(13)과 우측하부이송자석부(14)와 대향하는 면의 극성이 반대극성을 형성함으로써 이송체(10)에 척력을 발생시켜 이송체(10)를 자기 부상시키고 추진을 시킨다.
이와 같이, 본 발명은 하부고정자석부(40) 위에 이송체(10)를 배치시키고 좌측하부이송자석부(13), 우측하부이송자석부(14)에 각각 달린 모터(16c), 모터(16d)의 각도를 조절하여 좌측하부이송자석부(13), 우측하부이송자석부(14)와 하부고정자석부(40)와의 거리를 가깝게 각도를 조절하면, 이송체(10)를 자기 부상시킬 수 있는 부상력과 하부고정자석부(40)을 벗어나려는 추친력이 발생할 수 있다. 이 때 이송체(10)의 하부고정자석부(40) 위에서 진행 방향으로의 상대 위치에 따라 고정자석부의 가운데 부분에 위치하면 부상력이 발생하고 고정자석부의 끝 부분에 위치하면 추진력이 발생한다. 추진방향은 고정자석부의 진행방향을 기준으로 앞쪽 끝에 위치하여 있으면 앞 방향으로 추진하고 뒤쪽 끝에 위치하고 있으면 뒤 방향으로 추진하게 된다.
따라서, 이송체(10)는 척력에 의해 하부고정자석부(40) 위의 수직한 방향으로 봉(19)를 따라 이동하게 되고, 제1고정자석부(20)와 제2고정자석부(30) 사이의 수직한 방향으로 봉(19)를 따라 이동하게 된다.
이 경우, 하부고정자석부(40)는 수직한 방향에서 봤을 때, 제1고정자석부(20)와 제2고정자석부(30)와 동일선상에 위치되지 않고 이격되도록 배치를 한다. 하부고정자석부(40)는 수직한 방향에서 봤을 때, 부상력을 향상시키기 위하여 제1고정자석부(20)와 제2고정자석부(30)와 겹치는 구간을 형성 한다.
이와 같은 원리로, 제1고정자석부(20)와 제2고정자석부(30)를 쌍으로 하여 복수 개 배치하고, 복수 개가 쌍으로 이루어진 제1고정자석부(20)와 제2고정자석부(30)들 사이에 하부고정자석부(40)를 복수 개 배치한 후, 고정자석부들의 척력을 이용하여 이송체(10)를 고정자석부들 사이로 이송시킬 수 있게 된다.
따라서, 본 발명은 영구 자석의 자력만을 이용하여 이송체(10)를 고정자석부 사이로 이송시킬 수 있게 된다.
위의 원리를 이용하여 도 5에서 이송체(10)가 계속 앞으로 추진하기 위해서는 이송체(10)가 제1고정자석부(20)과 제2고정자석부(30)의 진행방향의 중심을 기준으로 앞쪽에 위치해서 출발하면, 좌측상부이송자석부(11), 우측상부이송자석부(12)의 각도를 제1고정자석부(20), 제2고정자석부(30)과 가깝게 하고 좌측하부이송자석부(13), 우측하부이송자석부(14)의 각도를 하부고정자석부(40)과 멀게 하면 부상력이 있고 앞쪽으로 추진력이 생긴다.
앞쪽으로 추진하여 그 다음구간으로 이송체(10)가 제1고정자석부(20)과 제2고정자석부(30)의 진행방향의 모서리의 끝에 위치하게 되고 같은 각도를 유지하면 이 구간에서는 부상력은 줄어들고 추진력이 발생한다.
앞쪽으로 더 추진하여 그 다음 구간으로 이송체(10)가 제1고정자석부(20)과 제2고정자석부(30)의 진행방향의 모서리의 끝을 지나 하부고정자석부(40)의 진행방향의 중심을 기준으로 뒤쪽에 위치하면 부상력과 추진력을 얻을 수 없는 구간이 발생한다.
이 구간을 앞 구간에서의 추진력으로 지나 그 다음구간으로 이송체(10)가 하부고정자석부(40)의 진행방향의 중심근처에 위치하게 되면 좌측상부이송자석부(11), 우측상부이송자석부(12)의 각도를 제1고정자석부(20), 제2고정자석부(30)과 멀게 하고 좌측하부이송자석부(13), 우측하부이송자석부(14)의 각도를 하부고정자석부(40)와 가깝게 바꾸면 부상력은 있고 중심근처에서는 추진력은 없다.
앞 구간에서의 추진력으로 지나 그 다음 구간으로 이송체(10)이 하부고정자석부(40)의 진행방향의 중심을 기준으로 앞쪽에 위치하게 되고 앞 구간과 같은 각도를 유지하면 부상력이 있고 앞쪽으로의 추진력이 생긴다.
앞쪽으로 추진하여 그 다음구간으로 이송체(10)이 하부고정자석부(40)의 진행방향의 모서리의 끝에 위치하게 되고 같은 각도를 유지하면 이 구간에서는 부상력은 줄어들고 추진력이 발생한다.
앞쪽으로 더 추진하여 그 다음구간으로 이송체(10)이 하부고정자석부(40)의 진행방향의 모서리의 끝을 지나 제1고정자석부(20)과 제2고정자석부(30)의 진행방향의 중심을 기준으로 뒤쪽에 위치하면 부상력과 추진력을 얻을 수 없는 구간이 발생한다.
이 구간을 앞 구간에서의 추진력으로 지나 그 다음구간으로 이송체(10)이 제1고정자석부(20)과 제2고정자석부(30)의 진행방향의 중심근처에 위치하게 되면 좌측상부이송자석부(11), 우측상부이송자석부(12)의 각도를 제1고정자석부(20), 제2고정자석부(30)과 가깝게 하고 좌측하부이송자석부(13), 우측하부이송자석부(14)의 각도를 하부고정자석부(40)과 멀게 바꾸면 부상력은 있고 중심근처에서는 추진력은 없다.
앞 구간에서의 추진력으로 지나 그 다음 구간으로 이송체(10)이 제1고정자석부(20)과 제2고정자석부(30)의 진행방향의 중심을 기준으로 앞쪽에 위치하게 되고 이 구간은 처음 출발과 같은 구간으로 위의 구간이 계속 반복이 되고 이송체(10)의 이송자석부의 각도도 같은 방법으로 조절하면 앞으로 계속 추진하게 된다. 이와 유사한 방법으로 뒤로 움직일 수 있어 이송체(10)은 앞, 뒤로의 움직임이 가능하다.
하지만 전 구간에서 부상력과 추진력이 항상 존재하지 못하고 부상력과 추진력이 발생하지 않는 구간이 발생한다. 부상력이 전 구간에서 일정하게 발생하지 않으므로 봉(19)을 지지하여 이송체(10)이 앞, 뒤로 추진하게 된다. 이와 같은 문제점을 해결하기위해 모든 진행방향의 구간에서 일정한 부상력과 추진력을 얻어내고 봉(19)이 없이도 부상이 된 상태로 추진이 가능하게 하기 위해 이송체(10)를 기본구조로 복수개 결합하여 만든 완성된 자기부상 이송시스템인 도6의 이송체(110)를 만든다.
도 6은 본 발명의 실시예로 도 5a 및 도 5b를 기본구조로 하고 이송체(10)을 복수개로 구성하여 봉(19)를 제거하고 전 위치에서 일정한 부상력과 추진력을 얻을 수 있는 영구자석을 레일로 활용한 완성된 자기부상 이송시스템의 사시도이다. 이송체(10)의 개수는 제1고정자석부(20), 제2고정자석부(30)와 하부고정자석부(140)을 길이의 합을 한 쌍으로 하였을 때 한 쌍안에 들어가는 이송체의(10)의 개수로 개수가 클수록 부상력, 추진력이 커지고 일정한 부상력과 추진력을 얻기 위해 복수개(2개이상)가 필요하다. 도 6에 도시된 이송체(110)는 제1고정자석부(20), 제2고정자석부(30)와 하부고정자석부(140)을 길이의 합을 한 쌍으로 하였을 때 한 쌍안에 들어가는 이송체의(10)의 개수가 6개로 이루어진 이송체(110)의 한 실시예이다.
도 7은 도 6에 도시된 영구자석을 레일로 활용한 자기부상 이송시스템의 평면도이다. 도 8은 도 6에 도시된 영구자석을 레일로 활용한 자기부상 이송시스템의 정면도이다.
도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 영구자석을 레일로 활용한 자기부상 이송시스템은 이송체(110), 제1고정자석부(20), 제2고정자석부(30)를 포함하며, 하부고정자석부(140)를 더 포함할 수 있다.
상기 이송체(110)는 좌측상부이송자석부(111), 우측상부이송자석부(112), 좌측하부이송자석부(113), 우측하부이송자석부(114) 및, 중앙결합부(115)를 포함하며, 모터(116), 위치센서(117), 제어부(118), 가이드(150)을 더 포함할 수 있다.
상기 좌측상부이송자석부(111), 우측상부이송자석부(112), 좌측하부이송자석부(113) 및, 우측하부이송자석부(114)는 전술한 기본구조와 같이 막대형상으로 형성되며, 배치위치는 부상력의 크기를 향상시키기 위해 전술한 기본구조와 다르게 좌측하부이송자석부(113), 우측하부이송자석부(114)의 모터의 회전중심의 거리를 가깝게 위치시킨다. 또한, 좌측상부이송자석부(111), 우측상부이송자석부(112), 좌측하부이송자석부(113) 및, 우측하부이송자석부(114)는 각각 6개로 이루어지게 된다.
상기 중앙결합부(115)는 좌측상부이송자석부(111), 우측상부이송자석부(112), 좌측하부이송자석부(113) 및, 우측하부이송자석부(114)와 연결된다. 이 경우, 중앙결합부(115)는 좌측판부(115a)와 우측판부(115b) 및 중앙결합대(115c)로 구성될 수 있다. 상기 좌측판부(115a)는 좌측상부이송자석부(111)와 연결되어 좌측상부이송자석부(111)를 지지하게 된다. 상기 우측판부(115b)는 우측상부이송자석부(112)와 연결되어 우측상부이송자석부(112)를 지지하게 된다. 상기 중앙결합대(115c)는 좌측판부(115a)와 우측판부(115b) 사이에 결합되며, 하부의 좌측에 좌측하부이송자석부(113)가 연결되고, 하부의 우측에 우측하부이송자석부(114)가 연결된다.
상기 모터(116)는 복수 개로 구성된다. 이러한 모터(116)는 몸통이 좌측판부(115a)에 결합되고 모터축이 좌측상부이송자석부(111)와 결합되는 좌측상부모터(116a)와, 몸통이 우측판부(115b)에 결합되고 모터축이 우측상부이송자석부(112)와 결합되는 우측상부모터(116b)와, 몸통이 중앙결합대(115c)의 하부 좌측과 결합되고 모터축이 좌측하부이송자석부(113)에 결합되는 좌측하부모터(116c) 및, 몸통이 중앙결합대(115c)의 하부 우측과 결합되고 모터축이 우측하부이송자석부(114)에 결합되는 우측하부모터(116d)로 구성될 수 있다. 이러한 모터(116)는 중앙결합부(115)를 기준으로 하여 좌측상부이송자석부(111), 우측상부이송자석부(112), 좌측하부이송자석부(113) 및, 우측하부이송자석부(114)의 각 각도를 조절하게 된다.
상기 위치센서(117)는 중앙결합부(115)와 결합되며, 제1고정자석부(20)와 제2고정자석부(30) 사이에 배치되고, 제1고정자석부(20)와 제2고정자석부(30) 사이에 위치하거나 하부고정자석부(140) 위에 위치하는 이송체(110)의 각 쌍의 이송자석부의 위치를 검출하게 된다.
상기 제어부(118)는 중앙결합부(115)와 결합된다. 또한, 제어부(118)는 모터(116)와 위치센서(117)와 전기적으로 연결된다. 이러한 제어부(118)는 위치센서(117)로부터 이송체(110)의 위치를 입력받고, 이송체(110)와 고정자석부의 배치 위치에 따라 모터(116)에 신호를 보냄으로써, 좌측상부이송자석부(111), 우측상부이송자석부(112), 좌측하부이송자석부(113), 우측하부이송자석부(114)들의 각도를 조절하게 된다. 이 경우, 좌측상부이송자석부(111), 우측상부이송자석부(112), 좌측하부이송자석부(113), 우측하부이송자석부(114)는 모터(116)에 의한 각도 차이에 의해 고정자석부와의 척력이 조절됨으로써, 이송체(110)를 일 방향으로 이송시킬 수 있게 된다.
상기 제1고정자석부(20) 및 상기 제2고정자석부(30)는 전술한 기본구조와 동일한 형상과 동일한 배치 위치로 구성된다. 제1고정자석부(20) 및 제2고정자석부(30)의 개수는 레일의 길이에 따라 가변될 수 있음은 물론이다. 또한, 제1고정자석부(20) 및 제2고정자석부(30)는 각각의 극성이 전술한 기본구조와 같이 이송체(110)의 이송자석부와 반대되는 극성으로 이루어진다.
상기 하부고정자석부(140)는 전술한 기본구조의 하부고정자석부(40)에서 중앙이 분리된 형태로 구성될 수 있다. 또한, 하부고정자석부(140)는 각각의 극성이 전술한 실시예와 같이 이송체(110)의 이송자석부와 반대되는 극성으로 이루어진다.
이하에서는 상기한 본 발명의 실시예에 따른 영구자석을 레일로 활용한 자기부상 이송시스템의 구동을 설명하기로 한다.
도 9는 도 8에 도시된 이송체의 상부자석부들의 각도가 변경된 상태를 나타낸 정면도이다. 도 10은 도 8에 도시된 이송체의 하부자석부들의 각도가 변경된 상태를 나타낸 정면도이다.
총 6개의 쌍으로 구성되는 좌측상부이송자석부(111), 우측상부이송자석부(112), 좌측하부이송자석부(113) 및, 우측하부이송자석부(114)는 제어부(118)의 모터(116) 각도 조절에 의해, 자기 부상력과 추진력을 형성하게 된다.
전술한 기본구조에서 설명하였듯이 도 5a 및 도 5b에서 이송체(10)은 제1고정자석부(20), 제2고정자석부(30) 사이에 위치하거나 하부고정자석부 위에 위치하게 되는데 제1고정자석부(20), 제2고정자석부(30) 사이에 위치하고 좌측상부이송자석부(11), 우측상부이송자석부(12)를 제1고정자석부(20), 제2고정자석부(30)와 가깝게 모터의 각도를 조절하고 이송체(10)의 상대적 위치가 제1고정자석부(20), 제2고정자석부(30)의 진행방향의 중간부분에 위치 할 때는 추진력은 작고 부상력이 발생하고, 진행방향의 앞과 뒤 끝부분에 위치할 때는 부상력은 작고 각각 앞과 뒤 방향의 추진력을 발생시킬 수 있다. 이송체(10)가 하부고정자석부(40) 위에 위치하고 좌측하부이송자석부(13), 우측하부이송자석부(14)를 하부고정자석부(40)과 가깝게 모터의 각도를 조절하면 상대적 위치가 하부고정자석부(40)의 진행방향의 중간부분에 위치 할 때는 추진력은 작고 부상력이 발생하고, 진행방향의 앞과 뒤 끝부분에 위치할 때는 부상력은 작고 각각 앞과 뒤 방향의 추진력을 발생시킬 수 있다.
마찬가지 방법으로 이송체(10)을 기본구조로 6쌍으로 구성되는 자기부상 이송시스템은 각 쌍의 이송자석부의 위치를 따져 제1고정자석부(20), 제2고정자석부(30) 사이에 위치하고 도 9와 같이 좌측상부이송자석부(111), 우측상부이송자석부(112), 좌측하부이송자석부(113) 및, 우측하부이송자석부(114)을 회전시키면 각 쌍의 상대적 위치가 제1고정자석부(20), 제2고정자석부(30)의 진행방향의 중간부분에 위치 할 때는 좌측상부이송자석부(111), 우측상부이송자석부(112)과 제1고정자석부(20), 제2고정자석부(30) 사이에서 부상력이 발생하고, 진행방향의 앞과 뒤 끝부분에 위치할 때는 좌측상부이송자석부(111), 우측상부이송자석부(112)과 제1고정자석부(20), 제2고정자석부(30) 사이에서 각각 앞과 뒤 방향의 추진력을 발생시킨다. 또, 각 쌍의 위치를 따져 하부고정자석부(140) 위에 위치하고 도 10과 같이 좌측상부이송자석부(111), 우측상부이송자석부(112), 좌측하부이송자석부(113) 및, 우측하부이송자석부(114)을 회전시키면 각 쌍의 상대적 위치가 하부고정자석부(140)의 진행방향의 중간부분에 위치 할 때는 좌측하부이송자석부(113), 우측하부이송자석부(114)과 하부고정자석부(140) 사이에서 부상력이 발생하고, 진행방향의 앞과 뒤 끝부분에 위치할 때는 좌측하부이송자석부(113), 우측하부이송자석부(114)과 하부고정자석부(140) 사이에서 각각 앞과 뒤 방향의 추진력을 발생시킨다.
도 7 및, 도 11과 같이 이송체(110)은 이송체(10)을 기본구조로 6쌍으로 결합하여 만들어진다. 제1고정자석부(20), 제2고정자석부(30)과 하부고정자석부(140)의 한 쌍의 고정자석부의 길이 안에 들어가는 이송체의(10)의 기본구조는 6쌍으로 이루어진다. 도 7과 같이 이송체(110)의 출발 위치는 평면도를 기준으로 하부에서 상부 방향으로 첫 번째 쌍의 위치가 제1고정자석부(20), 제2고정자석부(30)과 하부고정자석부(40)의 겹치는 구간의 가운데 지점에 위치하게 되고 한 쌍의 고정자석부의 길이 뒤에 반복되는 제1고정자석부(20), 제2고정자석부(30)과 하부고정자석부(40)의 겹치는 구간의 가운데 지점까지 6구간으로 나누어 각 구간에서 이송체(110)의 총 6쌍의 좌측상부이송자석부(111), 우측상부이송자석부(112), 좌측하부이송자석부(113), 우측하부이송자석부(114)의 각 쌍의 각도를 아래와 같이 모터로 제어를 한다. 이 경우, 이송체(110)은 모든 구간에서 4쌍의 이송자석부에서 부상력이 발생하고 2쌍의 이송자석부에서 추진력이 발생하게 된다. 이송체(110)의 이송자석부와 고정자석부의 상대 위치는 위의 6구간이 이어서 계속 반복되고 이송체(110)의 이송자석부도 같은 방법으로 반복하여 제어하면 이송체(110)은 앞 방향(평면도를 기준으로 하부에서 상부 방향)으로 계속 추진하게 된다.
도 11의 (a)와 같이 첫 번째 구간은 도 7에서 첫 번째(평면도를 기준으로 하부에서 상부 방향으로) 쌍이 현재 위치에서 시작하여 두 번째 쌍의 위치까지 움직여 가는 구간이다. 총 6쌍의 좌측상부이송자석부(111), 우측상부이송자석부(112), 좌측하부이송자석부(113), 우측하부이송자석부(114) 중에 첫 번째, 다섯 번째, 여섯 번째 각각 쌍에서는 도 9에 도시된 바와 같이 일정각도 회전시켜 좌측상부이송자석부(111)와 우측상부이송자석부(112)를 제1고정자석부(20)와 제2고정자석부(30)에 가깝게 각도를 조절하고 좌측하부이송자석부(113)와 우측하부이송자석부(114)를 하부고정자석부(140)에 멀게 각도를 조절한다. 나머지 두 번째, 세 번째, 네 번째 각각 쌍에서는 도 10에 도시된 바와 같이 일정각도 회전시켜 좌측상부이송자석부(111)와 우측상부이송자석부(112)를 제1고정자석부(20)와 제2고정자석부(30)에 멀게 각도를 조절하고 좌측하부이송자석부(113)와 우측하부이송자석부(114)를 하부고정자석부(140)에 가깝게 각도를 조절한다. 그러면, 총 6쌍 중에 다섯 번째, 여섯 번째 각각 쌍에서 좌측상부이송자석부(111), 우측상부이송자석부(112)와 제1고정자석부(20), 제2고정자석부(30) 사이에 부상력이 발생하고 두 번째, 세 번째 각각 쌍에서는 좌측하부이송자석부(113), 우측하부이송자석부(114)와 하부고정자석부(140) 사이에 부상력이 발생하게 된다. 총6쌍 중 4쌍에서 부상력이 발생하고 이송체(110)는 부상하게 된다. 이때, 총 6쌍 중에 첫 번째 쌍에서 좌측상부이송자석부(111), 우측상부이송자석부(112)와 제1고정자석부(20), 제2고정자석부(30) 사이에 추진력이 발생하고 네 번째 쌍에서는 좌측하부이송자석부(113), 우측하부이송자석부(114)와 하부고정자석부(140) 사이에 추진력이 발생하게 된다. 총 6쌍 중 2쌍에서 추진력이 발생하고 이송체(110)는 추진하게 된다.
도 11의 (b)와 같이 첫 번째 구간을 지나서 두 번째 구간은 도 7에서 첫 번째(평면도를 기준으로 하부에서 상부 방향으로) 쌍이 두 번째 쌍의 위치에서 시작하여 세 번째 쌍의 위치까지 움직여 가는 구간이다. 총 6쌍의 좌측상부이송자석부(111), 우측상부이송자석부(112), 좌측하부이송자석부(113), 우측하부이송자석부(114) 중에 네 번째, 다섯 번째, 여섯 번째 각각 쌍에서는 도 9에 도시된 바와 같이 일정각도 회전시켜 좌측상부이송자석부(111)와 우측상부이송자석부(112)를 제1고정자석부(20)와 제2고정자석부(30)에 가깝게 각도를 조절하고 좌측하부이송자석부(113)와 우측하부이송자석부(114)를 하부고정자석부(140)에 멀게 각도를 조절한다. 나머지 첫 번째, 두 번째, 세 번째 각각 쌍에서는 도 10에 도시된 바와 같이 일정각도 회전시켜 좌측상부이송자석부(111)와 우측상부이송자석부(112)를 제1고정자석부(20)와 제2고정자석부(30)에 멀게 각도를 조절하고 좌측하부이송자석부(113)와 우측하부이송자석부(114)를 하부고정자석부(140)에 가깝게 각도를 조절한다. 그러면, 총 6쌍 중에 네 번째, 다섯 번째 각각 쌍에서 좌측상부이송자석부(111), 우측상부이송자석부(112)와 제1고정자석부(20), 제2고정자석부(30) 사이에 부상력이 발생하고 첫 번째, 두 번째 각각 쌍에서는 좌측하부이송자석부(113), 우측하부이송자석부(114)와 하부고정자석부(140) 사이에 부상력이 발생하게 된다. 총6쌍 중 4쌍에서 부상력이 발생하고 이송체(110)는 부상하게 된다. 이때, 총 6쌍 중에 여섯 번째 쌍에서 좌측상부이송자석부(111), 우측상부이송자석부(112)와 제1고정자석부(20), 제2고정자석부(30) 사이에 추진력이 발생하고 세 번째 쌍에서는 좌측하부이송자석부(113), 우측하부이송자석부(114)와 하부고정자석부(140) 사이에 추진력이 발생하게 된다. 총 6쌍 중 2쌍에서 추진력이 발생하고 이송체(110)는 추진하게 된다.
도 11의 (c)와 같이 두 번째 구간을 지나서 세 번째 구간은 도 7에서 첫 번째(평면도를 기준으로 하부에서 상부 방향으로) 쌍이 세 번째 쌍의 위치에서 시작하여 네 번째 쌍의 위치까지 움직여 가는 구간이다. 총 6쌍의 좌측상부이송자석부(111), 우측상부이송자석부(112), 좌측하부이송자석부(113), 우측하부이송자석부(114) 중에 세 번째, 네 번째, 다섯 번째 각각 쌍에서는 도 9에 도시된 바와 같이 일정각도 회전시켜 좌측상부이송자석부(111)와 우측상부이송자석부(112)를 제1고정자석부(20)와 제2고정자석부(30)에 가깝게 각도를 조절하고 좌측하부이송자석부(113)와 우측하부이송자석부(114)를 하부고정자석부(140)에 멀게 각도를 조절한다. 나머지 첫 번째, 두 번째, 여섯 번째 각각 쌍에서는 도 10에 도시된 바와 같이 일정각도 회전시켜 좌측상부이송자석부(111)와 우측상부이송자석부(112)를 제1고정자석부(20)와 제2고정자석부(30)에 멀게 각도를 조절하고 좌측하부이송자석부(113)와 우측하부이송자석부(114)를 하부고정자석부(140)에 가깝게 각도를 조절한다. 그러면, 총 6쌍 중에 세 번째, 네 번째 각각 쌍에서 좌측상부이송자석부(111), 우측상부이송자석부(112)와 제1고정자석부(20), 제2고정자석부(30) 사이에 부상력이 발생하고 첫 번째, 여섯 번째 각각 쌍에서는 좌측하부이송자석부(113), 우측하부이송자석부(114)와 하부고정자석부(140) 사이에 부상력이 발생하게 된다. 총6쌍 중 4쌍에서 부상력이 발생하고 이송체(110)는 부상하게 된다. 이때, 총 6쌍 중에 다섯 번째 쌍에서 좌측상부이송자석부(111), 우측상부이송자석부(112)와 제1고정자석부(20), 제2고정자석부(30) 사이에 추진력이 발생하고 두 번째 쌍에서는 좌측하부이송자석부(113), 우측하부이송자석부(114)와 하부고정자석부(140) 사이에 추진력이 발생하게 된다. 총 6쌍중 2쌍에서 추진력이 발생하고 이송체(110)는 추진하게 된다.
도 11의 (d)와 같이 세 번째 구간을 지나서 네 번째 구간은 도 7에서 첫 번째(평면도를 기준으로 하부에서 상부 방향으로) 쌍이 네 번째 쌍의 위치에서 시작하여 다섯 번째 쌍의 위치까지 움직여 가는 구간이다. 총 6쌍의 좌측상부이송자석부(111), 우측상부이송자석부(112), 좌측하부이송자석부(113), 우측하부이송자석부(114) 중에 두 번째, 세 번째, 네 번째 각각 쌍에서는 도 9에 도시된 바와 같이 일정각도 회전시켜 좌측상부이송자석부(111)와 우측상부이송자석부(112)를 제1고정자석부(20)와 제2고정자석부(30)에 가깝게 각도를 조절하고 좌측하부이송자석부(113)와 우측하부이송자석부(114)를 하부고정자석부(140)에 멀게 각도를 조절한다. 나머지 첫 번째, 다섯 번째, 여섯 번째 각각 쌍에서는 도 10에 도시된 바와 같이 일정각도 회전시켜 좌측상부이송자석부(111)와 우측상부이송자석부(112)를 제1고정자석부(20)와 제2고정자석부(30)에 멀게 각도를 조절하고 좌측하부이송자석부(113)와 우측하부이송자석부(114)를 하부고정자석부(140)에 가깝게 각도를 조절한다. 그러면, 총 6쌍 중에 두 번째, 세 번째 각각 쌍에서 좌측상부이송자석부(111), 우측상부이송자석부(112)와 제1고정자석부(20), 제2고정자석부(30) 사이에 부상력이 발생하고 다섯 번째, 여섯 번째 각각 쌍에서는 좌측하부이송자석부(113), 우측하부이송자석부(114)와 하부고정자석부(140) 사이에 부상력이 발생하게 된다. 총6쌍 중 4쌍에서 부상력이 발생하고 이송체(110)는 부상하게 된다. 이때, 총 6쌍 중에 네 번째 쌍에서 좌측상부이송자석부(111), 우측상부이송자석부(112)와 제1고정자석부(20), 제2고정자석부(30) 사이에 추진력이 발생하고 첫 번째 쌍에서는 좌측하부이송자석부(113), 우측하부이송자석부(114)와 하부고정자석부(140) 사이에 추진력이 발생하게 된다. 총 6쌍 중 2쌍에서 추진력이 발생하고 이송체(110)는 추진하게 된다.
도 11의 (e)와 같이 네 번째 구간을 지나서 다섯 번째 구간은 도 7에서 첫 번째(평면도를 기준으로 하부에서 상부 방향으로) 쌍이 다섯 번째 쌍의 위치에서 시작하여 여섯 번째 쌍의 위치까지 움직여 가는 구간이다. 총 6쌍의 좌측상부이송자석부(111), 우측상부이송자석부(112), 좌측하부이송자석부(113), 우측하부이송자석부(114) 중에 첫 번째, 두 번째, 세 번째 각각 쌍에서는 도 9에 도시된 바와 같이 일정각도 회전시켜 좌측상부이송자석부(111)와 우측상부이송자석부(112)를 제1고정자석부(20)와 제2고정자석부(30)에 가깝게 각도를 조절하고 좌측하부이송자석부(113)와 우측하부이송자석부(114)를 하부고정자석부(140)에 멀게 각도를 조절한다. 나머지 네 번째, 다섯 번째, 여섯 번째 각각 쌍에서는 도 10에 도시된 바와 같이 일정각도 회전시켜 좌측상부이송자석부(111)와 우측상부이송자석부(112)를 제1고정자석부(20)와 제2고정자석부(30)에 멀게 각도를 조절하고 좌측하부이송자석부(113)와 우측하부이송자석부(114)를 하부고정자석부(140)에 가깝게 각도를 조절한다. 그러면, 총 6쌍 중에 첫 번째, 두 번째 각각 쌍에서 좌측상부이송자석부(111), 우측상부이송자석부(112)와 제1고정자석부(20), 제2고정자석부(30) 사이에 부상력이 발생하고 네 번째, 다섯 번째 각각 쌍에서는 좌측하부이송자석부(113), 우측하부이송자석부(114)와 하부고정자석부(140) 사이에 부상력이 발생하게 된다. 총6쌍 중 4쌍에서 부상력이 발생하고 이송체(110)는 부상하게 된다. 이때, 총 6쌍 중에 세 번째 쌍에서 좌측상부이송자석부(111), 우측상부이송자석부(112)와 제1고정자석부(20), 제2고정자석부(30) 사이에 추진력이 발생하고 여섯 번째 쌍에서는 좌측하부이송자석부(113), 우측하부이송자석부(114)와 하부고정자석부(140) 사이에 추진력이 발생하게 된다. 총 6쌍 중 2쌍에서 추진력이 발생하고 이송체(110)는 추진하게 된다.
도 11의 (f)와 같이 다섯 번째 구간을 지나서 여섯 번째 구간은 도 7에서 첫 번째(평면도를 기준으로 하부에서 상부 방향으로) 쌍이 여섯 번째 쌍의 위치에서 시작하여 다음 반복되는 첫 번째 쌍의 위치까지 움직여 가는 구간이다. 총 6쌍의 좌측상부이송자석부(111), 우측상부이송자석부(112), 좌측하부이송자석부(113), 우측하부이송자석부(114) 중에 첫 번째, 두 번째, 여섯 번째 각각 쌍에서는 도 9에 도시된 바와 같이 일정각도 회전시켜 좌측상부이송자석부(111)와 우측상부이송자석부(112)를 제1고정자석부(20)와 제2고정자석부(30)에 가깝게 각도를 조절하고 좌측하부이송자석부(113)와 우측하부이송자석부(114)를 하부고정자석부(140)에 멀게 각도를 조절한다. 나머지 세 번째, 네 번째, 다섯 번째 각각 쌍에서는 도 10에 도시된 바와 같이 일정각도 회전시켜 좌측상부이송자석부(111)와 우측상부이송자석부(112)를 제1고정자석부(20)와 제2고정자석부(30)에 멀게 각도를 조절하고 좌측하부이송자석부(113)와 우측하부이송자석부(114)를 하부고정자석부(140)에 가깝게 각도를 조절한다. 그러면, 총 6쌍 중에 첫 번째, 여섯 번째 각각 쌍에서 좌측상부이송자석부(111), 우측상부이송자석부(112)와 제1고정자석부(20), 제2고정자석부(30) 사이에 부상력이 발생하고 세 번째, 네 번째 각각 쌍에서는 좌측하부이송자석부(113), 우측하부이송자석부(114)와 하부고정자석부(140) 사이에 부상력이 발생하게 된다. 총6쌍 중 4쌍에서 부상력이 발생하고 이송체(110)는 부상하게 된다. 이때, 총 6쌍 중에 두 번째 쌍에서 좌측상부이송자석부(111), 우측상부이송자석부(112)와 제1고정자석부(20), 제2고정자석부(30) 사이에 추진력이 발생하고 다섯 번째 쌍에서는 좌측하부이송자석부(113), 우측하부이송자석부(114)와 하부고정자석부(140) 사이에 추진력이 발생하게 된다. 총 6쌍 중 2쌍에서 추진력이 발생하고 이송체(110)는 추진하게 된다.
도 11의 (g)와 같이 여섯 번째 구간을 지나서 다음 구간은 처음 시작하였던 첫 구간과 이송체(110)의 이송자석부와 고정자석부는 상대적으로 같은 위치의 구간으로 첫 구간의 이송자석부의 제어 방법과 같은 방법으로 제어를 하면 된다. 위와 같은 방식으로 6구간이 계속 반복하여 발생하고 반복 되는 구간에서 위에 설명하였던 이송자석부의 제어 방법과 같은 방법으로 제어를 하면 이송체(110)은 계속 추진해 나가게 된다. 위와 유사한 방식으로 이송체(110)은 뒤로 추진할 수 있고 일정한 부상력과 추진력을 가지고 이송체(110)은 앞, 뒤 방향의 움직임을 제어 할 수 있다.
제1고정자석부(20), 제2고정자석부(30)와 하부고정자석부(140)는 수직한 방향에서 봤을 때, 부상력을 향상시키기 위하여 이어지는 구간에서 겹치는 구간을 형성 할 수 있고 이 경우 역추진력으로 부상력을 만들지 못하던 구간을 이송자석부와 고정자석부 사이의 각도를 가까이 조절하여 역추진력 없이 부상력을 발생시키는 이송자석부의 쌍을 증가시킬 수 있는 장점이 있다.
도 7과 같이 이송체(110)은 좌, 우 방향의 힘을 잡아주지 못하기 때문에 좌, 우측에 레일의 벽면에서 뻗어 나온 가이드(150)를 필요로 한다. 이송체(110)의 중앙결합부(115) 중 좌측판부(115a)와 우측판부(115b)는 가이드(150)와 접촉하게 되는데 가이드(150)에 베이링과 같은 기계요소가 설치되어 있어 마찰력을 최소로하여 가이드 역할을 한다.
다음, 이송체(110)가 추진력에 의해 고정자석부들 사이로 이송(평면도를 기준으로 하부에서 상부 방향으로)되면, 제어부(118)는 모터(116)의 각도를 조절하여 총 6쌍의 좌측상부이송자석부(111), 우측상부이송자석부(112), 좌측하부이송자석부(113) , 우측하부이송자석부(114)들과 제1고정자석부(20)와 제2고정자석부(30) 및 하부고정자석부(140) 사이의 각도를 이송자석부들의 배치 위치에 따라 순차적으로 제어하여 조절하게 된다. 그러면, 이송체(110)는 제1고정자석부(20)와 제2고정자석부(30) 및 하부고정자석부(140) 사이로 계속해서 이동하게 된다.
이와 같은 원리로, 본 발명은 이송체(110)의 고정자석부와의 상대적인 위치를 위치센서(117)로 인지하고 위의 알고리즘을 이용하여 제어부(118)에서 이송체(110)에 연결된 이송자석부들의 각도를 모터(116)로 조절하여 이송체(110)의 부상력과 추진력을 형성할 수 있게 된다.
이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정과 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.
10, 110 ; 이송체 11, 111 ; 좌측상부이송자석부
12, 112 ; 우측상부이송자석부 13, 113 ; 좌측하부이송자석부
14, 114 ; 우측하부이송자석부 15, 115 ; 중앙결합부
16, 116 ; 모터 117 ; 위치센서
118 ; 제어부 19 ; 봉
20 ; 제1고정자석부 30 ; 제2고정자석부
40, 140 ; 하부고정자석부 150 ; 가이드

Claims (8)

  1. 좌측 상부에 회전 중심을 가지고 배치되는 좌측상부이송자석부(11); 우측 상부에 회전 중심을 가지고 배치되는 우측상부이송자석부(12); 좌측 하부에 회전 중심을 가지고 배치되는 좌측하부이송자석부(13); 우측 하부에 회전 중심을 가지고 배치되는 우측하부이송자석부(14); 상기 좌측상부이송자석부(11)와 상기 우측상부이송자석부(12)와 상기 좌측하부이송자석부(13) 및 상기 우측하부이송자석부(14) 사이에 연결되는 중앙결합부(15); 를 포함하는 이송체(10);
    상기 이송체(10)의 이송자석부는 레일로 설치한 고정자석부의 대항하는 면의 극성이 모두 반대 극성을 형성함으로써 상기 이송체에 척력을 발생시켜 부상력과 추진력을 얻는 것을 특징으로 하는 영구자석을 레일로 활용한 자기부상 이송시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    사분원호형으로 형성되며, 사분원호형의 외주연이 상기 좌측상부이송자석부(111)를 향하도록 좌측상부이송자석부(111) 밑에 배치되는 제1고정자석부(20); 및,
    사분원호형으로 형성되며, 사분원호형의 외주연이 상기 좌측상부이송자석부(111)의 외주연과 대향하게 배치되고 외주연이 상기 우측상부이송자석부(112)를 향하도록 우측상부이송자석부(112) 밑에 배치되는 제2고정자석부(30); 를 포함하며,
    반원호형으로 형성되며, 반원호형의 외주연이 상기 좌측하부이송자석부(113)와 상기 우측하부이송자석부(114)를 향하도록 상기 좌측하부이송자석부(113)와 상기 우측하부이송자석부(114) 밑에 배치되는 하부고정자석부(140); 를 더 포함하며
    제1고정자석부(20)와 제2고정자석부(30)가 1쌍으로 하여 복수개 배치하고, 복수개가 쌍으로 이루어진 제1고정자석부(20)와 제2고정자석부(30) 사이에 하부고정자석부(140)를 복수개 배치하여 고정자석부와의 척력을 이용하여 이송체(110)를 고정자석부 사이로 이송시키는 부상력과 추진력을 만들어 내는 것을 특징으로 레일; 을 더 포함하는 영구자석을 레일로 활용한 자기부상 이송시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    제1고정자석부(20), 제2고정자석부(30)와 하부고정자석부(140)는 수직한 방향에서 봤을 때, 부상력을 향상시키기 위하여 이어지는 구간에서 겹치는 구간을 형성 할 수 있고 이 경우 겹치는 구간이 없는 같은 길이의 레일에서 이송자석부와 고정자석부 사이의 각도를 가까이 조절하면 역추진력으로 부상력을 만들지 못하던 구간이 역추진력 없이 부상력을 발생시키는 구간으로 바뀌어 부상력을 발생시키는 이송자석부의 쌍을 증가시켜 같은 길이의 레일에서 부상력을 증가시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 레일; 을 더 포함하는 영구자석을 레일로 활용한 자기부상 이송시스템
  4. 제1항에 있어서,
    제1고정자석부(20), 제2고정자석부(30)와 하부고정자석부(140)를 한 쌍으로 하는 길이 안에 제1항의 이송체(10)를 기본구조로 복수개가 결합하여 완성된 이송체(110)를 만들어 일정한 부상력과 추진력을 얻을 수 있고 개수가 많을수록 부상력과 추진력이 증가하고 이 같은 구조의 완성된 이송체(110)를 다시 복수개를 결합할 수 있는 것을 특징으로 하는 완성된 이송체(110); 를 더 포함하는 영구자석을 레일로 활용한 자기부상 이송시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이송체(110)는
    상기 중앙결합부(115)를 기준으로 하여 상기 좌측상부이송자석부(111), 상기 우측상부이송자석부(112), 상기 좌측하부이송자석부(113) 및, 상기 우측하부이송자석부(114)의 각도를 조절함으로써, 상기 이송체(110)의 부상력과 추진력을 형성하는 모터(116); 를 더 포함하는 영구자석을 레일로 활용한 자기부상 이송시스템.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 이송체(110)는
    상기 중앙결합부(115)에 결합되고, 상기 제1고정자석부(20)와 상기 제2고정자석부(30) 사이에 배치되며, 상기 이송체(110)의 각 쌍의 이송자석부의 위치를 검출하는 위치센서(117); 를 더 포함하는 영구자석을 레일로 활용한 자기부상 이송시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 이송체(110)는 좌, 우 방향의 힘을 잡아주지 못하기 때문에 좌, 우측에 레일의 벽면에서 뻗어 나온 가이드(150)를 필요로 하고 이송체의 중앙결합부(115) 중 좌측판부(115a)와 우측판부(115b)는 가이드(150)와 접촉하게 되는데 가이드(150)에 베이링과 같은 기계요소가 설치되어 있어 마찰력을 최소로하는 가이드(150); 를 더 포함하는 영구자석을 레일로 활용한 자기부상 이송시스템.
  8. 제4항에 있어서;
    제1항의 이송체(10)를 복수개 결합하여 만든 완성된 이송체(110)는 일정한 부상력과 추진력을 만들 수 있고 일정한 부상력과 추진력을 만들기 위해 각 쌍의 이송자석부에 부착된 모터를 제어하는 제어부에서 센서부를 통해 각 쌍의 이송자석부의 위치를 인지하고 각 쌍의 이송자석부를 제어하는데 이송자석부의 제1고정자석부(20), 제2고정자석부(30)과 하부고정자석부(140) 레일에서의 상대적 위치를 따져 각 쌍은 제1고정자석부(20), 제2고정자석부(30) 사이에 위치하거나 하부고정자석부(140) 위에 위치하게 되는데 각 쌍이 위치한 고정자석부에 이송자석부의 거리를 가깝게 모터를 조절할 때 이송자석부가 고정자석부의 끝 부분에 위치 할 때는 추진력을 발생하고 가운데 부분에 위치할 때는 부상력을 발생시키게 되는데 앞쪽으로 추진하기 위해서는 고정자석부의 진행방향의 앞쪽 끝에 위치한 상부이송자석부 또는 하부이송자석부를 각각 좌우측고정자석부 또는 하부고정자석부에 가깝게 모터의 각도를 조절하여 앞방향의 추진력을 얻고 좌우측고정자석부 또는 하부고정자석부의 가운데 부분에 위치한 상부이송자석부 또는 하부이송자석부를 고정자석부에 가깝게 모터의 각도를 조절하여 부상력을 얻고 좌우측고정자석부 또는 하부고정자석부의 진행방향의 뒤쪽 끝에 위치한 상부이송자석부 또는 하부이송자석부를 고정자석부에서 멀게 모터의 각도를 조절하여 이송체(110)의 각 쌍의 이송자석부를 제어하여 복수개(n개)로 결합되고 길이가 고정자석부 한 쌍의 길이와 같은 이송체(110)은 일정하게 2쌍에서 추진력이 발생하고 n-2쌍에서 부상력이 발생하는 것을 특징으로 하는 영구자석을 레일로 활용한 자기부상 이송시스템.
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