KR102597214B1 - 자기 구동식 미닫이 자동문 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자석으로 발생한 자력을 통해 미닫이 도어를 자동 개폐시키는 자동문과 관련되며 실시예로, 출입구에 설치되는 문틀과, 상기 문틀의 레일을 타고 슬라이딩 이동하는 도어를 구비하는 미닫이 자동문 시스템에 있어서, 상기 문틀의 상기 레일을 따라 설치되는 제1 자력부재, 상기 도어의 도어틀에 장착되며, 상기 제1 자력부재에 대하여 자기력을 발생시켜 상기 도어를 슬라이딩 이동시키는 제2 자력부재 및 상기 도어틀의 내부에 구비되며, 상기 제2 자력부재를 작동 제어하는 제어부를 포함하는 자기 구동식 미닫이 자동문 시스템을 제시한다.

Description

자기 구동식 미닫이 자동문 시스템{Sliding Automatic Door System with Magnetic Drive}

본 발명은 전자석으로 발생한 자력을 통해 미닫이 도어를 자동 개폐시키는 자동문과 관련된다.

실내 건축물의 내부에 사용되는 자동문 시스템은 출입이 잦은 공동 현관, 지하 주차장 출입구 등에 널리 사용되다가, 특유의 편의성으로 인하여 아파트 실내 현관, 베란다와 연결되는 거실 창 등 개인 거주 공간 안에도 설치되고 있다.

종래에 사용되는 자동문 시스템은 구동모터에 의해 회전하는 벨트나 기어에 도어를 연결하는 구조로, 구동모터, 벨트, 풀리, 래크, 피니언 등 기계 구성들을 장착할 수 있는 사이즈의 기계실 공간을 필요로 한다. 기계실 공간을 도어틀 상부에 마련해 두는 구조로, 기계실 공간만큼 상부 도어틀이 상하로 두꺼워지며, 그만큼 도어의 상하 길이가 줄어들게 된다. 그만큼 출입구를 좁게 쓰게 되는 단점이 있다.

특히 주택 공간의 수동식 미닫이문을 새로이 자동문으로 대체하려할 때에, 기계실 공간에 의해 낮아지는 출입구 높이가 눈에 띄는 불이익으로 비춰져 자동문 교체를 주거하는 경우가 많다.

또한 종래의 기술에 따른 기계식 자동문 시스템은 자동문 개폐 작동시 구동모터의 작동음이 크게 발생하여, 정숙이 요구되는 실내 거주 공간과 어울리지 아니하는 단점도 있다.

대한민국 등록특허 제10-1594606호 (2016.02.05)

본 발명은 가능한 출입구를 크게 확보할 수 있으면서, 정숙한 개폐작동이 가능하도록 자력을 이용한 자동문 시스템을 제공하고자 한다.

그 외 본 발명의 세부적인 목적은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.

위 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 실시예로, 출입구에 설치되는 문틀과, 상기 문틀의 레일을 타고 슬라이딩 이동하는 도어를 구비하는 미닫이 자동문 시스템에 있어서, 상기 문틀의 상기 레일을 따라 설치되는 제1 자력부재, 상기 도어의 도어틀에 장착되며, 상기 제1 자력부재에 대하여 자기력을 발생시켜 상기 도어를 슬라이딩 이동시키는 제2 자력부재 및 상기 도어틀의 내부에 구비되며, 상기 제2 자력부재를 작동 제어하는 제어부를 포함하는 자기 구동식 미닫이 자동문 시스템을 제시한다.

구체적으로 상기 제1 자력부재는 상기 레일의 길이 방향에 따라 극성이 반전되도록 배치되는 복수의 영구자석이고, 제2 자력부재는 상기 레일의 길이 방향과 평행하면서 상기 영구자석의 배치 간격과 다른 간격으로 배치되어 상기 영구자석과 상호 작용하는 복수의 전자석일 수 있다.

제1 실시예로, 상기 문틀은 문틀프레임, 상기 문틀프레임에서 돌출되어 레일을 형성하면서, 상기 영구자석을 파지하는 레일블록 및 상기 레일블록의 좌측면과 우측면에 각기 구비되며, 하단부가 상기 레일블록보다 하부로 돌출되어 있는 한 쌍의 전극레일을 포함할 수 있다. 이때 도어틀은 상기 전자석과, 상기 전극레일의 하단면과 접촉하며 회전 가능한 한 쌍의 전극롤러가 구비되는 구동블록, 상기 구동블록을 안치하며, 상기 레일에 파지되는 외곽틀프레임 및 상기 외곽틀프레임과 상기 구동블록 사이에 개재되어, 상기 구동블록을 탄성 지지하는 현가부재를 포함한다.

제2 실시예로 상기 문틀은 문틀프레임, 상기 문틀프레임에서 돌출되어 레일을 형성하면서, 상기 영구자석을 파지하는 레일블록 및 상기 레일블록의 좌측면과 우측면에 각기 구비되는 한 쌍의 전극레일을 포함할 수 있다. 이때 상기 도어틀은 상부를 향하여 개방된 설치공간부를 형성하고 있으며, 상부가 상기 문틀에 수용되는 도어틀프레임, 상기 영구자석의 좌우 및 하부를 포함한 둘레를 감싸는 말굽 형태로, 상기 설치공간부에 장착되는 전자석 및 상기 도어틀프레임 내벽에 회전 가능하게 결합되며, 상기 전극레일의 측면부와 접촉하는 좌우 한 쌍의 전극롤러를 포함한다.

제3 실시예로 상기 제1 자력부재는 하부로 돌출된 복수의 자기수렴블록이 상기 레일의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 구비되는 강자성체이고, 상기 제2 자력부재는 양 단부가 상기 제1 자력부재를 향하도록 배치되는 말굽형 전자석들이며, 상기 전자석들은 상기 레일의 길이 방향에 따라 횡 방향으로 복수가 배치될 수 있다.

추가적인 구성으로 상기 제어부는 상기 도어틀 내부에 구비되는 배터리와, 상기 도어가 상기 출입구를 개방 또는 폐쇄하는 위치에서 상기 배터리를 충전하는 충전모듈을 구비할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 자동문을 구성하는 구성요소들이 차지하는 공간을 가급적 줄여 출입구를 크게 사용할 수 있게 한다. 또한 정숙한 작동이 가능하여 소음 발생에 따른 불편을 해소하고, 오랜 기간 고장 없이 사용할 수 있는 장점이 있다.

그 외 본 발명의 효과들은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여, 또는 본 발명을 실시하는 과정 중에 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자동문 시스템의 개략적인 사용 상태를 나타낸 도면.
도 2는 제1 실시예의 주요부에 대한 측면 방향의 단면도.
도 3은 제1 실시예의 주요부에 대한 정면 방향의 단면도.
도 4는 제1 실시예의 작동 예시를 나타낸 개략도.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 자동문 시스템의 측면 방향 단면도.
도 6은 제2 실시예의 주요 구성에 대한 사시도.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 자동문 시스템의 주요 구성에 대한 사시도.
도 8과 도 9는 제3 실시예의 사용 상태를 개략적으로 나타낸 도면들.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 자기 구동식 미닫이 자동문 시스템의 구성, 기능 및 작용을 설명한다. 단, 도면들과 실시예들에 걸쳐 동일하거나 유사한 구성요소에 대한 도면번호는 통일하여 사용하기로 한다.

또한 이하의 설명에서 '제1', '제2' 등의 용어는 기술적 의미가 동일성 범위에 있는 구성요소를 편의상 구별하기 위하여 사용된다. 즉, 어떠한 하나의 구성은 임의적으로 '제1구성' 또는 '제2구성'으로 명명될 수 있다.

첨부된 도면은 본 발명의 적용된 실시예를 나타낸 것으로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 통하여 제한 해석해서는 아니된다. 이 기술분야에 속하는 전문가의 견지에서 도면에 도시된 일부 또는 전부가 발명의 실시를 위하여 필연적으로 요구되는 형상, 모양, 순서가 아니라고 해석될 수 있다면, 이는 청구범위에 기재된 발명을 한정하지 아니한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 미닫이 자동문 시스템의 개략적인 구성이 나타나 있다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 미닫이 자동문 시스템(100)은 출입구에 설치되는 문틀(10)과, 문틀(10)에 형성된 레일을 타고 슬라이딩 이동하는 도어(201)를 포함한다.

문틀(10)은 출입구의 천장과 바닥에 레일을 형성하는 것으로, 출입구의 천장, 바닥 및 양 측벽에 맞춰 사각으로 짜인 문틀프레임(11)으로 제작될 수 있다. 또는 양 측벽을 비워두고 천장과 바닥에만 문틀프레임이 구비되는 형태로 제작될 수도 있다.

도어(201)는 문틀의 레일을 타고 슬라이딩 이동함으로써 미닫이 방식으로 출입구를 개폐한다. 도어의 수는 적어도 하나 이상의 복수로 구비될 수 있고, 3중 도어 이상에서 도어끼리 연동하도록 구성될 수 있다.

도어는 문틀의 레일에 일부 삽입되며, 도어 바디를 고정하는 도어틀(20)을 구비한다. 도시한 실시예에서 유리판(202)의 상, 하단 각각에 도어틀(20)이 장착되어 있다. 하부의 도어틀에는 레일을 타고 이동하는 구름바퀴(203)가 장착되어 도어의 슬라이딩 이동이 가능하게 하고, 상부의 도어틀(20)에는 도어를 슬라이딩 작동하는 구동 부재들이 구비된다.

도시하지 아니하였으나 도어틀(20)과 도어 바디는 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어 도어 바디는 나무 판재 등으로 대체될 수 있고, 도어틀과 도어 바디가 일체로 제작될 수도 있다.

도 2 내지 도 3은 제1 실시예에 따른 미닫이 자동문 시스템의 상부 구조를 도시하고 있다.

제1 실시예에 따른 미닫이 자동문 시스템(100)은 문틀(10)에 장착되는 제1 자력부재(30), 도어틀(20)에 장착되는 제2 자력부재(40) 및 제2 자력부재(40)를 작동 제어하는 제어부(50)를 포함한다.

제1 자력부재(30)는 레일을 따라 길게 설치되며, 제2 자력부재(40)와 자력에 의해 서로 밀거나 당기는 상호 작용한다. 제1 자력부재(30)는 문틀(10)에 설치됨으로써, 문틀(10)과 마찬가지로 한 번 설치되면 그 위치가 고정된다.

제2 자력부재(40)는 제1 자력부재(30)에 대하여 자기력을 발생시켜 도어(201)를 슬라이딩 이동시키는 구동 요소이다. 제2 자력부재(40)는 제1 자력부재(30)에 가깝게 배치된다. 이러한 제2 자력부재(40)는 도어틀(20)의 내부에 설치되어 고정됨으로써, 도어(201)와 함께 제1 자력부재(30)에 대하여 슬라이딩 이동하게 된다.

제2 자력부재(40)는 복수의 전자석으로 구성될 수 있다. 도어의 특정 위치에서 특정 전자석에 전원을 공급함으로써 자력을 발생시키고, 발생한 자력이 제1 자력부재(30)와 작용하여 도어를 어느 한 방향으로 이동시키거나 이동을 멈추게 하는 것이다.

제어부(50)는 제2 자력부재(40)의 작동을 제어하는 구성요소로, 제2 자력부재(40)를 구성하는 전자석들 중 타이밍에 맞춰 전자석을 선정하고 전원을 공급하는 것이다.

제어부(50)는 문틀과 도어틀에 설치되어 문틀(10)에 대한 도어(201)의 위치를 감지하기 위한 위치 감지 센서와, 센서와 연결되어 제1 자력부재에 대해 제2 자력부재의 상대적 위치를 판단하는 위치연산부를 구비한다.

또한 제어부는 위치연산부에서 산출된 현재의 도어 위치 정보와, 도어를 열거나 닫고자 하는 조작 정보로부터 작동시킬 전자석을 선정하고 전원 공급 수준을 판단하여 제어 명령을 생성하는 작동연산부 및 제어 명령에 따라 해당 전자석에 전원을 인가하는 전원공급부를 포함한다.

이러한 각부 구성을 포함하는 제어부는 제어 기판의 형태로 제작되어, 도어틀에 장착될 수 있다.

나아가 제어부는 배터리와 충전모듈을 더 구비할 수 있다. 배터리는 차후 설명하는 전극레일과 전극롤러에 의한 외부 전원 공급이 끊기는 경우도, 제어부에 안정된 전력을 제공할 수 있다.

충전모듈은 외부 전원이 공급되는 상태 등에서 배터리를 충전시키는 것이다. 이러한 배터리와 충전모듈은 이미 공지된 다양한 구성들 중 하나를 선택하여 구성할 수 있다.

배터리가 움직이는 도어(도어틀) 안에 구비됨으로써, 도어 전면부에 설치되는 전기 구동 장치나 디스플레이 겸 조작 모듈 등에 안정된 전원을 공급할 수 있다.

제2 자력부재(40)와 제어부(50)의 대부분은 상부 도어틀(20) 내부에 구비된다.

제1,2 자력부재들 간의 자기력을 이용하여 도어를 개폐하는 구조를 설치하기 위해 요구되는 공간은, 종래의 기계식 자동문 구조에 비하여 상대적으로 작다.

나아가 다수의 전자석으로 구성되는 제2 자력부재와 전력 공급을 제어하는 제어부의 대부분 또는 전부가 도어틀에 구비됨으로써, 종래의 기계식 자동문에 비하여, 상부 문틀을 매우 얇게 형성할 수 있다. 그 결과, 기존 자동문에 비하여 상대적으로 도어 사이즈가 커지고, 도어에 의해 개방되는 면적을 크게 할 수 있는 장점이 있다.

이는 기존에 수동문 구조로 얇은 문틀을 장착한 아파트 중문, 베란다문의 개방감을 그대로 누리면서 자동문으로 교체할 수 있게 한다.

다시 도 1을 참고하면, 도어틀 내부에 구비되는 배터리(51)를 충전시키는 또 다른 방안으로, 도어(201)가 출입구를 개방 또는 폐쇄하는 위치에서 배터리(51)를 충전하는 충전모듈(53)을 구비할 수 있다.

여기서 충전모듈(53)은 도어틀의 양단부에 구비되는 제1 전극(501)과, 문틀 또는 도어가 접촉하는 출입구의 양측벽에 구비되어, 도어가 닫히거나 열린 상태에서 제1 전극(501)과 접촉하는 제2 전극(502)을 포함할 수 있다. 외부 전원과 연결된 제2 전극(502)이 제1 전극(501)과 접촉하는 동안, 도어틀 내부에 구비된 배터리(51)가 충전된다.

또 다른 실시예로 상기 제1,2 전극은 전자기 유도 방식의 무선 충전 유닛으로 대체될 수 있다.

대개의 자동문은 완전히 열린 상태 또는 닫힌 상태로 운영되므로, 도어틀에 내장된 배터리를 거의 상시 완충 상태로 운영할 수 있는 장점이 있다. 이러한 충전모듈과 배터리를 구비하는 경우에, 후술하는 전극레일과 전극롤러가 생략될 수 있다.

도 2 내지 도 4를 참고하면, 제1 자력부재(30)는 레일의 길이 방향에 따라 극성이 반전되도록 배치되는 복수의 영구자석이다.

한편 제2 자력부재(40)는 레일의 길이 방향과 평행하면서 영구자석의 배치 간격과 다른 간격으로 배치되어 영구자석과 상호 작용하는 복수의 전자석(41)이다.

제1 실시예에서 제1 자력부재(30)는 동일한 사이즈의 막대자석(31)을 극성이 서로 번갈아 바뀌도록, 레일의 길이 방향을 따라 길게 연결한 것이고, 제2 자력부재(40)는 철심 둘레에 감긴 솔레노이드로 구성된 전자석(41)이다.

여기서 영구자석의 배치 간격과 전자석의 배치 간격을, 도 4의 (a)를 참고하면 살펴보면, 막대자석(31)의 2 개를 합친 길이(4개의 전극이 구비됨)에 대하여 3개의 전자석(401,402,403)이 등간격으로 분산 배치되어 있다. 이들 전자석(401,402,403)을 하나의 세트(S)로 취급하고, 다음의 영구자석 2개에 대하여 또 다른 3개의 연속된 전자석들이 두 번째 전자석 세트(S)로 묶여 취급된다.

여기서 막대자석의 수, 그에 대한 전자석의 수, 전자석의 배치간격 등은 도어의 작동 하중, 영구자석의 자력, 도어의 최대 이동 속도 등에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

도 4의 (b)와 (c)는 제1 실시예의 사용 상태와 관련된다.

도어(201)를 어느 일방향으로 슬라이딩 이동시키고자 하는 경우, 제어부는 전자석의 상단면이 서로 다른 전극에 겹쳐진 상태인 전자석을 선정한다. 다시 말해 전자석의 단부가 영구자석들의 이웃한 전극의 경계와 겹치는 전자석을 선정한다. 이후 도어의 이동 방향을 고려하여 전원을 인가하여 자력을 발생시킨다.

도 4의 (b)에서 한 세트(S)를 이루는 3개의 전자석(401,402,403) 중 중앙의 2번째 전자석(402)에 전력을 공급하여, 전자석(402)의 상단부가 S극이 되게 함으로써, 그 바로 위의 전극들(S극과 N극)과의 척력과 인력 작용으로, 도어(201)를 오른쪽으로 이동시키게 된다.

그에 따라 도어(201)가 오른쪽으로 좀 더 이동한 도 4의 (c)에서, 한 세트의 첫 번째 전자석(401)에는 N극을, 세 번째 전자석(403)에서는 S극을 발생시킴으로써, 제1 자력부재와의 상호 작용으로 도어를 더욱 오른쪽으로 이동시킬 수 있다.

도어가 더욱 더 오른쪽으로 이동함에 따라 다시 2번째 전자석(402)이 제1 자력부재의 전극 경계(N극과 S극) 아래에 위치하게 되고, 2번째 전자석(402)의 상부에 N극을 발생시켜, 도어를 계속 오른쪽으로 이동시킬 수 있다.

이후 또 다시 1번째 전자석(41)과 3번째 전자석(41)에 전원을 공급하며, 이러한 작동 제어를 반복하여, 도어(201)를 계속 오른쪽으로 이동시킬 수 있다.

한편 전원 공급을 반대 방향으로 함으로써 도어의 이동 속도를 늦추거나, 도어를 왼쪽으로 이동시킬 수 있다.

다시 도 2 내지 도 3을 참고하면, 제1 실시예에서 문틀(10)은 문틀프레임(11), 레일블록(12) 및 한 쌍의 전극레일(13)을 포함한다.

문틀프레임(11)은 출입구의 천장에 직접 고정되는 형틀이며, 양 사이드부(111)가 나란히 하부로 돌출되어 있다.

레일블록(12)은 문틀프레임(11)의 중앙에서 하부로 돌출되게 결합되어, 도어가 타고 이동하는 레일을 형성한다. 이 레일블록(12)의 하단면에는 영구자석들을 구비하는 제1 자력부재(30)가 위치한다.

전극레일(13)은 레일블록(12)의 좌측면과 우측면에 각기 구비되며, 레일의 길이 방향에 따라 길게 연장되어 있다. 전극레일(13)의 하단부는 레일블록(12)보다 하부로 더 길게 돌출되어 있다. 도시하지 아니하였으나 전극레일(13)은 외부 전원과 연결되어 있다.

한편 도어틀(20)은 구동블록(21), 전극롤러(22), 외곽틀프레임(23) 및 현가부재(24)를 포함한다.

구동블록(21)은 상부로 개방된 장착 공간이 형성된 틀 부재로, 장착 공간 안에 전자석들(41)과 전극레일(13)과 접촉하는 전극롤러(22)를 구비한다. 또한 제어부의 주요 구성들이 장착된다.

구동블록(21)은 문틀(10)의 레일블록(12) 하부에 위치된다. 레일블록(12)의 바로 아래에 전자석(41)의 상단면이 위치하도록, 구동블록(21) 내에 안치되는 거치구(211)를 통해 전자석(41)이 설치된다.

전극롤러(22)는 구동블록(21)의 양 측벽으로부터 레일블록을 향하여 돌출된 축에 회전 가능하게 결합된다. 전극롤러(22)는 전도성 금속으로 제작되어, 전극레일(13)의 하단면과 접촉하게 된다. 이후 도어(201)가 슬라이딩 이동함에 따라 전극레일(13)을 타고 전극롤러(22)가 구르게 된다.

제어부를 구성하는 제어 기판(52)과, 배터리(51)는 전자석(41)의 아래에 위치하며, 제어 기판(52) 및 전자석(41)은 전기적으로 연결된다. 그에 따라 전극레일(13)에 인가된 외부 전력은, 전극롤러(22)를 통해 제어 기판(52)에 도달하며, 배터리(51)를 충전하거나 전자석(41)을 작동시키는 데에 사용하게 된다.

한편 외곽틀프레임(23)은 상부로 개방된 홈을 구비하여, 그 안에 구동블록(21)이 안치된다. 외곽틀프레임(23)의 양 단부는 내측으로 절곡되어 있어, 구동블록(21)이 상부로 이탈하지 아니하게 한다.

현가부재(24)는 외곽틀프레임(23)과 구동블록(21) 사이에 개재되어, 구동블록(21)을 탄성 지지하는 것으로, 스프링, 탄성 고무 블록, 에어 쿠셔너 등이 사용될 수 있다.

현가부재(24)는 구동블록(21)을 상시 상부로 밀어냄으로써 전극레일(13)의 하단면과 전극롤러(22)의 접점이 온전히 유지되도록 하는 것이다. 외부 충격, 시간의 흐름에 따른 도어 하부 롤러나 레일의 접촉면의 마모, 출입구를 형성하는 건물의 뒤틀림 등 다양한 원인으로 전극레일(13)과 전극롤러(22)의 간격이 벌어지려할 때에, 현가부재로 구동블록(21)이 탄성 지지됨으로써 전극롤러(22)와 전극레일(13)의 접촉을 유지할 수 있게 한다. 그에 따라 전력 수급에 대한 신뢰성이 향상된다.

도 5 내지 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 미닫이 자동문 시스템과 관련된다.

제2 실시예에 따른 미닫이 자동문 시스템(100)은 제1 자력부재(30)를 구비하는 문틀(10)과, 제2 자력부재(40) 및 제어부를 구비하는 도어틀(20)을 포함하는 것으로, 이하에서 설명하는 내용과 저촉하지 아니하는 범위에서 전술한 실시예의 기술적 특징을 그대로 포함할 수 있다.

제2 실시예에 따른 미닫이 자동문 시스템(100)에서, 문틀(10)은 문틀프레임(11), 레일블록(12) 및 전극레일(13)을 포함한다.

여기서 전극레일(13)은, 제1 실시예와 달리, 레일블록(12)의 하부로 돌출하지 아니한다.

또한 도 6을 참고하면, 제1 자력부재(30)를 구성하는 영구자석은, 레일의 길이 방향에 따라 극성이 반전되도록 배치되면서, 전후 방향(y축 방향)으로도 전극이 서로 엇갈리게 배치된다. 이는 막대자석(31)을 전극이 차례로 엇갈리게 하면서 레일의 길이 방향에 따라 길게 연결하여 구성할 수 있다.

한편 도어틀(20)은 도어틀프레임(25), 전자석(41) 및 전극롤러(22)를 구비한다.

도어틀프레임(25)은 도어 바디를 고정하면서, 상부가 문틀에 수용되는 부재이다. 도어틀프레임(25)에는 상부를 향하여 개방된 설치공간부를 형성된다.

설치공간부에는 말굽형 전자석들(41)이 장착되고, 그 아래에 제어 기판(52)과 배터리(51) 등 제어부의 주요 구성이 구비된다.

말굽형 전자석(41)은 양단부(411)가 상부를 향하도록 배치되어, 양단부(411)의 중앙에 제1 자력부재(30)가 위치된다.

전자석들(41)은 레일의 길이 방향(x축 방향)에 복수가 일정 간격에 따라 배치된다. 이때 전자석들(41)의 간격은 전술한 제1 실시예에서의 영구자석과 전자석들 간의 배치 간격과 사실상 동일할 수 있다.

한편 전극롤러(22)는 도어틀프레임(25)의 내벽으로부터 돌출된 거치대(251)에 회전 가능하게 결합되어, 전극레일(13)의 측면부와 접촉한다. 이때 거치대(251)는 전자석들(41) 사이의 공간을 통해 설치된다. 전극롤러(22)는 거치대(251)의 선단부에서 상하 방향으로 설치된 회전 축에 결합하여, 도어의 슬라이딩 이동 시에 전극레일(13)과 접촉하면서 회전하게 된다. 나아가 도시하지 아니하였으나, 전극롤러가 전극레일을 향하여 가압되도록 거치대의 회전축을 탄성 지지하는 스프링 수단이 구비될 수 있다.

제2 실시예에 따른 말굽형 전자석(41)은, 영구자석의 양단부의 전극을 모두 사용하므로 작동 효율이 크게 향상되는 장점이 있다. 다심라해 제1 자력부재와 제2 자력부재의 자기장 통로가 밀집되게 형성되어, 자기력에 의한 도어의 이동력을 크게 얻을 수 있다. 그에 따라 도어의 개폐 작동이 신속하게 이루어지고, 무거운 도어에도 적용할 수 있다.

도 7 내지 도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 미닫이 자동문 시스템과 관련된다.

제3 실시예에 따른 미닫이 자동문 시스템은 제1 자력부재(30)를 구비하는 문틀과, 제2 자력부재(40) 및 제어부를 구비하는 도어틀을 포함하는 것으로, 이하에서 설명하는 내용과 저촉하지 아니하는 범위에서 전술한 실시예들의 기술적 특징을 그대로 포함할 수 있다.

제3 실시예에서 문틀에 고정되는 제1 자력부재(30)는 자석에 들러붙는 강자성체로, 하부로 돌출된 복수의 자기수렴블록(32)을 구비한다. 자기수렴블록들(32)은 레일의 길이 방향에 따라 일정 간격으로 배치되어 있다.

한편 제2 자력부재(40)는 양단부가 제1 자력부재(30), 즉 자기수렴블록들을 향하도록 배치되는 말굽형 전자석들(41)이다.

전자석들(41)은 레일의 길이 방향에 따라 횡 방향으로 복수가 배치되어, 각 전자석(41)의 양단부(411)가 레일의 길이 방향으로 늘어선 형태가 된다. 도시하지 아니하였으나 전자석들(41)의 하부에는 제어부의 주요 구성들이 구비된다.

구체적으로 도시하지 아니하였으나, 제3 실시예에 따른 미닫이 자동문 시스템은 전술한 제1 실시예 또는 제2 실시예에 따른 전극레일과 전극롤러를 구비할 수 있다. 또는 전극형 또는 무선충전형 충전모듈을 통해 도어가 개방 또는 폐쇄된 때에 충전되는 배터리로부터 전원을 공급받도록 구성될 수 있다.

도 8의 (a)는 자기수렴블록들과 전자석의 배치 간격에 대하여 도시하고 있다.

전자석(41)의 배치 간격은 자기수렴블록(32)의 사이즈와 배치 간격, 전자석 양단부(411)의 사이즈, 하나의 세트로 묶어 사용하고자 하는 전자석(41)의 개수에 따라 다양한 방식으로 설정할 수 있다.

그 중 하나의 예로, 레일 방향(x축 방향)을 기준으로 하여, 자기수렴블록(32)의 하단면의 길이(a)와, 이웃한 자기수렴블록들 사이에 빈 공간의 길이(b) 및 세트로 운영하고자 하는 전자석의 개수(n)를 통해 전자석들의 배치 간격(t)을 아래 수학식 1을 통해 결정할 수 있다.

도 8의 (a)는, 상기 수학식 1을 적용하여, 4개의 전자석(41)을 하나의 세트(S)로 묶어 산출한 배치 간격이 적용된 예시를 도시하고 있다.

이와 달리 전자석의 배치 간격은, 도어가 임의의 위치에서 적어도 전자석들에 구비된 복수의 단부 중 어느 하나가 자기수렴블록과 비스듬하게 상하로 겹쳐지도록 하는 조건을 만족하는 또 다른 방법으로 결정될 수 있다.

또한 사용되는 전자석의 세트 수는 도어의 작동 하중, 요구되는 개폐 속도, 전력 소모량 등을 종합 고려하여 결정될 수 있다.

도 8의 (b), (c) 및 도 9의 (a) 내지 (c)는, 도면을 기준으로 오른쪽으로 도어(201)를 이동시키는 작동을 순차적으로 나타낸 것이다.

도어(201)의 작동은 전자석(41)에 전원이 인가되어, 전자석(41)의 양단부(411)에 자기력이 발생하였을 때에, 인접한 자기수렴블록(32)이 당겨지는 힘을 이용하여 도어(201)를 의도한 방향으로 이동시키는 방식으로 진행된다.

제어부는 위치 감지 센서를 통해 자기수렴블록들의 위치를 인지하고, 이를 전자석의 각 단부의 위치와 평면상 대조함으로써 어느 전자석에 전원을 인가할지를 결정한다.

도 7의 (b)에서, 도어(201)를 오른쪽을 이동시키고자 한 경우, 세트로 묶인 일련의 전자석들(m1 내지 m4) 중 자기수렴블록(32)이 이동하고자 한 방향(오른쪽)에 선행하면서, 자기수렴블록의 하단면과 전자석 단부의 상면이 상하 방향으로 일부 겹치는 2번째 전자석(m2)을 선정하고, 전원을 인가한다.

해당 전자석(m2)에서 발생한 자기력은 오른쪽 대각선 위에 위치한 자기수렴블록(32)을 전자석(m2) 단부(411)를 향해 당기고, 그 결과 도어(201)가 오른쪽으로 이동하게 된다.

도 7의 (c)는 처음 위치(p)로부터 도어(201)가 오른쪽으로 이동한 후를 나타낸다. 2번째 전자석(m2)의 단부(411)가 자기수렴블록(32)의 하단면과 상하로 맞춰지려는 정도에서, 제어부는 2번째 전자석(m2)에 인가한 전원을 차단하고, 3번째 전자석(m3)에 전원을 인가한다.

여기서 3번째 전자석(m3)은 도어(201)가 최초 위치에서 오른쪽으로 이동함에 따라, 전자석(m3) 단부(411)의 오른편 대각선 위에 자기수렴블록(32)이 위치하고 있다.

3번째 전자석(m3)에 전원이 인가됨에 따라 발생한 자기력이 선행하는 위치의 자기수렴블록(32)을 자력으로 당김으로써, 도어(201)가 오른쪽으로 더 이동하게 된다.

도 8의 (a)는, 도어(201)가 오른쪽으로 더 이동한 상황으로, 제어부는 3번째 전자석(m3)의 전원을 차단하고, 도어(201)를 움직이고자 한 오른쪽 상부에 자기수렴블록(32)이 위치하는 4번째 전자석(m4)에 전원을 인가한다.

도 8의 (b)는, 도어(201)가 더 이동한 후로, 세트로 묶은 전자석 중 1번째 전자석(m1)의 오른쪽 상부에 자기수렴블록(32)이 위치한 상태이다. 제어부는 4번째 전자석(m4)의 전원을 차단하고 1번째 전자석(m1)에 전원을 인가한다.

도 8의 (c)는 그 후 도어(201)가 더 이동함으로써, 2번째 전자석(m2)의 오른쪽 상부에 자기수렴블록(32)이 위치하는 상태로, 도어의 위치를 제외하고 자기수렴블록(32)과 전자석(m2) 단부와의 상대적인 구도는 도 7의 (b)와 동일하다. 즉 도 7의 (b), (c) 그리고 도 8의 (a), (b)의 순서와 마찬가지로, 한 세트로 묶인 전자석들(41)을 순차적으로 작동시킴으로써 도어(201)를 오른쪽으로 이동시키게 된다.

오른쪽으로 이동하는 도어의 속력을 줄이고자 하거나, 도어를 왼쪽으로 이동시키고자 한 경우에는, 전자석들 중 양단부의 왼쪽 상부에 자기수렴블록이 위치하는 것들에 전원을 인가하는 방식으로 제어부가 작동 제어한다.

제3 실시예에 따른 미닫이 자동문 시스템은, 전자석에 전원을 공급하는 방향에 대한 제어가 필요 없어, 제어 알고리즘이 더욱 간명해지는 장점이 있다. 희토류를 사용하는 고가의 영구자석을 배제할 수 있어 제조단가를 낮출 수 있으며, 제1 자력부재나 제2 자력부재를 가공성이 좋은 연철을 주재료로 하여 생산성이 향상된다.

본 발명의 실시예들에 따른 미닫이 자동문 시스템은, 자기력을 이용하여 도어를 개폐하는 방식으로 기계적 요소를 최소로 사용하는 것이다. 따라서 소음 발생이 거의 없어, 정숙이 요구되는 실내 주거 환경에 부합한다.

또한 사용 중 마모나 충격에 의한 고장의 우려가 현저히 적다.

또한 기계적 구성을 갖춘 종래의 기술보다, 구성요소들이 차지하는 공간이 줄어들어 출입구를 크게 확보할 수 있게 한다.

100 : 시스템
10 : 문틀 11 : 문틀프레임 111 : 사이드부
12 : 레일블록 13 : 전극레일
201 : 도어 202 : 유리판 203 : 구름바퀴
20 : 도어틀 21 : 구동블록 211 : 거치구 22 : 전극롤러
23 : 외곽틀프레임 24 : 현가부재 25 : 도어틀프레임
251 : 거치대
30 : 제1 자력부재 31 : 막대자석 32 : 자기수렴블록
40 : 제2 자력부재 41, 401 내지 403, m1 내지 m4 : 전자석
411 : 단부 S : 세트
50 : 제어부 51 : 배터리 53 : 충전모듈 501 : 제1 전극 502 : 제2 전극
52 : 제어 기판

Claims (6)

1. 출입구에 설치되는 문틀과, 상기 문틀의 레일을 타고 슬라이딩 이동하는 도어를 구비하는 미닫이 자동문 시스템에 있어서,
   상기 문틀의 상기 레일의 길이 방향에 따라 극성이 반전되도록 배치되어 있는 복수의 영구자석을 구비하는 제1 자력부재,
   상기 도어의 도어틀에 장착되며, 상기 제1 자력부재에 대하여 자기력을 발생시켜 상기 도어를 슬라이딩 이동시키는 것으로, 상기 레일의 길이 방향과 평행하면서 상기 영구자석의 배치 간격과 다른 간격으로 배치되어 상기 영구자석과 상호 작용하는 복수의 전자석을 구비하는 제2 자력부재 및
   상기 도어틀의 내부에 구비되며, 상기 제2 자력부재를 작동 제어하는 제어부를 포함하고,
   
   상기 문틀은
   문틀프레임,
   상기 문틀프레임에서 돌출되어 레일을 형성하면서, 상기 영구자석을 파지하는 레일블록 및
   상기 레일블록의 좌측면과 우측면에 각기 구비되며, 하단부가 상기 레일블록보다 하부로 돌출되어 있는 한 쌍의 전극레일을 포함하고,
   
   상기 도어틀은
   상기 전자석이 구비되는 구동블록,
   상기 구동블록 내측에 설치되어, 상기 전극레일의 하단면과 접촉하며 회전 가능한 한 쌍의 전극롤러,
   상기 구동블록을 안치하며, 상기 레일에 파지되는 외곽틀프레임 및
   상기 외곽틀프레임과 상기 구동블록 사이에 개재되어, 상기 구동블록을 탄성 지지하는 현가부재를 포함하는
   자기 구동식 미닫이 자동문 시스템.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에서,
   상기 제어부는
   상기 도어틀 내부에 구비되는 배터리와,
   상기 도어가 상기 출입구를 개방 또는 폐쇄하는 위치에서 상기 배터리를 충전하는 충전모듈을 구비하는 것을 특징으로 하는
   자기 구동식 미닫이 자동문 시스템.

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