KR200171709Y1 - 자기장 발생유니트 및 그를 적용한 자기장 리프팅장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 강력한 자장을 형성하는 자기장 발생유니트 및 그를 적용한 자기장 리프팅장치에 관한 것이다. 자기장 발생유니트는, 소정의 폭(T)과 높이(H)를 가지는 단면이 사각형으로 된 제1판형자석(1); 및 소정의 직경(D)을 가지는 단면이 원형이며 제1판형자석(1)이 수납되는 강자성체로 된 코어(2);로 구성된다. 자기장 리프팅장치는, 소정의 폭(T)과 높이(H)를 가지는 단면이 사각형으로 된 제1판형자석(1); 소정의 직경(D)을 가지는 단면이 원형이며 제1판형자석(1)이 수납되는 강자성체로 된 코어(2); 코어(2)의 일부가 수납되도록 코어(2)의 외주면에 대응하는 홈(5a)(6a)이 각각 형성된 그 코어(2)의 좌우측에 밀착되는 한쌍의 강자성체블럭(5)(6); 및 강자성체블럭(5)(6) 사이의 간격(K)을 이격시키는 반자성체 이격부재(7)(8);로 된다. 이와 같은 구조의 자기장 발생유니트 및 자기장 리프팅장치에 의하면, 강력한 자장을 형성할 수 있으며, 이 자기장을 이용하여 톤 단위의 철강제품을 들어올릴 수 있다.

Description

자기장 발생유니트 및 그를 적용한 자기장 리프팅장치{Unit for producing magnetic field and lifting apparatus ad아파트ing the same}

본 고안은 강력한 자기장을 발생하는 자기장 발생유니트 및 그 자기장발생유니트를 채용하여 무거운 철강제품을 들어올리기 위한 자기장 리프팅장치에 관한 것이다.

철은 산업사회에서 가장 많이 사용되는 재료로서, 철을 주 재료로 하여 많은 제품들이 만들어지고 있다. 철은 공장에서 판형 형상 또는 관형 형상의 제품으로 제조되어 소비자에게 인도되고, 소비자들은 인도된 철강제품을 가공하여 필요한 목적에 맞게 사용한다.

철강제품은 공장에서 만들어진 후 보관을 하기 위하여 운반되어야 하는데, 그 무게가 매우 무겁기 때문에 사람의 힘으로 운반할 수 없다. 따라서 별도의 운반장치를 이용하게 된다. 운반장치를 이용하기 위하여 철강제품이 운반될 수 있는 상태로 되어야 하는데 보통 체인을 감은후 도르레를 이용하여 들어올린다. 그러나, 철강제품에 체인을 감기 위하여 철강제품의 일측을 들어올려야 하는데 철강제품의 무게가 상당할 경우 이 또한 용이하지 않았다.

이러한 문제점을 감안하여 체인을 사용하지 않는 전자석을 이용한 리프팅장치가 고안되었다. 이러한 리프팅장치는 전자석에 전류를 인가하였을 때 발생하는 자기장을 이용하여 자성체인 철강제품을 들어올린다. 그러나, 무거운 철강제품을 들어올리는 전자석은 그 가격이 매우 비싸고, 많은 전류가 소모되기 때문에 별도의 전력공급장치를 부착하여야 하는등 구입 및 설치상의 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 저비용으로 구현할 수 있으며 전력 소모가 없는 자기장 발생유니트 및 그를 적용한 자기장 리프팅장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 고안에 따른 자기장 발생유니트의 분해사시도,

도 2는 본 고안에 따른 자기장 리프팅장치의 분해사시도,

도 3은 도 2의 자기장 리프팅장치의 조립사시도,

도 4는 본 고안에 따른 자기장 리프팅장치의 상태사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 ... 제1판형자석 2 ... 코어

2a ... 관통공 3 ... 자기장 발생유니트

4 ... 자기장 발생유니트열 5, 6 ... 강자성체블럭

5a, 6a ... 홈 7, 8 ... 반자성체 이격부재

9 ... 제2판형자석 10 ... 제2판형자석열

11 ... 케이스 12 ... 레버

13 ... 체인

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 고안에 따른 자기장 발생유니트는, 소정의 폭(T)과 높이(H)를 가지는 단면이 사각형으로 된 제1판형자석(1); 및 소정의 직경(D)을 가지는 단면이 원형이며 상기 제1판형자석이 수납되는 강자성체로 된 코어(2);로 구성된 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 폭(T)과 높이(H)의 비율은 1 : 2 내지 1 : 7 이며, 상기 높이(H)와 직경(D)의 비율은 1 : 1.1 내지 1 : 2 이다. 또한, 상기 제1판형자석(1)은 엔디 또는 네오듐으로 된 것이 바람직하다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 고안에 따른 자기장 리프팅장치는, 소정의 폭(T)과 높이(H)를 가지는 단면이 사각형으로 된 제1판형자석(1); 소정의 직경(D)을 가지는 단면이 원형이며 상기 제1판형자석이 수납되는 강자성체로 된 코어(2); 상기 코어의 일부가 수납되도록 상기 코어(2)의 외주면에 대응하는 홈(5a)(6a)이 각각 형성된 그 코어(2)의 좌우측에 밀착되는 한쌍의 강자성체블럭(5)(6); 및 상기 강자성체블럭(5)(6) 사이의 간격(K)을 이격시키는 반자성체 이격부재(7)(8);로 된 것을 특징으로 한다.

이때, 이격된 상기 강자성체블럭(5)(6) 사이로 출몰 가능하게 설치되어서, 상기 제1판형자석(1)의 자기력을 선택적으로 상쇄하는 제2판형자석을 더 구비한다.

이하, 본 고안에 따른 자기장 발생유니트 및 그를 적용한 자기장 리프팅장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 자기장 발생유니트의 분해사시도이다. 도시된 바와 같이, 자기장 발생유니트는 제1판형자석(1)과, 그 제1판형자석(1)이 수납되는 코어(2)로 구성된다.

상기 제1판형자석은 폭(T)과 높이(H) 및 길이(L)를 가지며 전체적인 형상이 정육면제 형상으로 되어 있다. 제1판형자석(1)은 엔디 또는 네오듐과 같은 재질로 되어 있으며 자기장이 10000 Gauss 정도되는 공지의 영구자석이다. 이러한 제1판형자석(1)은 일측면이 N극, 타측면이 S 극으로 되어 있다. 상기 코어(2)는 직경(D)과 길이(L)를 가지는 원통형 형상이며, 선철과 같은 강자성체로 되어 있다. 코어(2)는 길이 방향으로 단면이 직사각형 형상의 관통공(2a)이 형성되어 이곳에 상기 제1판형자석(1)이 밀착되게 끼워진다. 강자성체인 코어(2)에 판형자석(1)이 삽입되면 자기장 발생유니트(3)가 완성된다. 이때, 상기한 제1판형자석의 폭(T), 높이(H), 코어의 직경(D) 의 비율이 매우 중요하다. 본 실시예에서는 폭(T)과 높이(H)의 비율은 1 : 2 내지 1 : 7 이며, 높이(H)와 직경(D)의 비율은 1 : 1.1 내지 1 : 2 이다.

본 실시예에서서 자기장 발생유니트를 이루는 제1판형자석(1)의 T 는 15mm, L 은 50mm, H 는 40mm 또는 60mm 로 하였으며, H 가 40mm 인 것을 2개 세워 쌓아서 80mm 로 구현하기도 하였다. 여기서, 코어의 직경(D)은 H 값에 따라 다르게 되는데, 보통 H 보다 10mm 정도 큰 값을 가지며, H 가 40mm 일때는 50mm, H 가 60mm 일때는 70mm, H 가 80mm 일때는 90mm 의 값을 가진다. 이때, 자기장 발생유니트에서 발생되는 자기장의 세기를 더욱 크게 하기 위하여 자기장 발생유니트를 여러개 직렬로 결합시킨다.

자기장 발생유니트(3)에서, 제1판형자석(1)에서 발생하는 자기장은 코어(2)를 구성하는 원자들을 고도로 자기 정렬시킨다. 이에 따라 코어 내부에서는 교환결합(exchange coupling)이라고 하는 특수형의 상호작용이 이웃하는 원자 및 분자 사이에 생기게 된다. 그들이 가지는 자기 모멘트는 합쳐져서 엄격한 평형 상태로 결합하게 되고, 코어에서 발생하는 자기장은 제1판형자석(1)에서 발생하였던 자기장보다 더욱 큰 자기장이 발생된다.

다음, 자기장 발생유니트를 채용한 자기장 리프팅장치를 설명한다.

도 2는 본 고안에 따른 자기장 리프팅장치의 일 실시예의 분해사시도이며, 도 3은 도 2의 자기장 리프팅장치의 조립사시도이다. 도시된 바와 같이, 자기장 리프팅장치는, 도 1에서 설명되었던 자기장 발생유니트를 직렬로 결합시킨 자기장 발생유니트열(3)과, 자기장 발생유니트열(4)의 양측에 결합되는 강자성체블럭(5)(6) 및 강자성체블럭사이(5)(6)의 간격을 이격시키는 반자성체 이격부재(7)(8)를 포함한다.

상기 강자성체블럭(5)(6)에는 각각 자기장 발생유니트열(4)의 측부가 일부 끼워질 수 있도록 대략 반원 형상의 홈(5a)(6a)이 형성되어 있다. 홈(5a)(6a)에 자기장 발생유니트열이 밀착되게 끼워지면 강자성체블럭(5)(6) 사이에 소정의 간격(K)이 형성된다. 상기 반자성체 이격부재(5)(6)는 간격(K)이 계속 유지되도록 한다. 이 간격(K)은 제1판형자석(1)의 두께(T)와 대략 비슷하다. 반자성체 이격부재의 재질로는 대표적인 반자성체인 스테인레스 스틸을 사용한다.

상기 강자성체블럭(5)(6)의 간격(K)으로 제1판형자석(1)의 자기력을 상쇄시키기 위한 제2판형자석(9)이 일렬로 연결된 제2판형자석열(10)이 출몰 가능하게 설치된다. 제2판형자석(10)열의 극성은 도 3에 도시된 바와 같이 제1판형자석(1)의 극성과 동일하게 형성되어 있다. 따라서, 제2판형자석열(10)이 간격(K)으로 몰입되면 제2판형자석열(10)의 극성과 강자성체블럭(5)(6)의 극성은 상호 대향된다. 즉, 제2판형자석(10)의 N 극은 5 강자성체블럭쪽에, 제2판형자석(10)의 S 극은 6 강자성체블럭쪽으로 향하게 된다.

다음, 이와 같은 구조의 자기장 리프팅장치의 동작을 설명한다.

도 4는 본 고안에 따른 자기장 리프팅장치의 상태사시도이다. 상기 자기장 발생유니트열(4), 강자성체블럭(5)(6), 반자성체 이격부재(7)(8) 및 제2판형자석열(10)은 케이스(11)에 수납된다. 이때, 상기 케이스(11)에는 제2판형자석(10)을 간격(K)에 선택적으로 출몰시키는 레버(12)가 설치되어 있어, 레버(12)를 잡아당김에 따라 제2판형자석(10)은 간격(K)으로 출몰된다. 케이스(11)의 상부에는 운반장치(미도시)와 연결되는 체인(13)이 결합되어 있다. 레버(13)와 제2판형자석(10)의 결합구조는 매우 일반적이므로 상세한 설명은 생략한다.

먼저, 레버(13)를 당기지 않았을 때, 제2판형자석(10)은 강자성체블럭(5)(6)의 간격(K)에 몰입되지 않는다. 이 상태에서, 제1판형자석(1)의 1차 자기장에 의해 코어(2)의 원자들은 자기 정렬되고 이에 따라 코어(2)에서 더 큰 2차 자기장이 발생한다. 2차 자기장은 다시 강자성체블럭(5)(6)의 원자를 자기 정렬시키고, 이에 따라 강자성체블럭(5)(6)에서는 더욱 더 3차 자기장이 발생된다. 이러한 3차 자기장은 톤 단위의 철강제품(14)을 들어올릴 정도의 막강한 자기력을 발생한다.

다음, 자기장 리프팅장치가 철강제품을 들어올려 소정의 위치로 운반한 후 철강제품을 소정의 위치에 분리하여야 하는데, 이러하기 위하여 레버(13)를 당겨 제2판형자석열(10)을 강자성체블럭(5)(6) 간격(K)으로 밀어 넣는다. 그러면, 제2판형자석열(10)의 4차 자기장은 강자성체블럭(5)(6)의 원자의 자기정렬을 흐트러뜨리고 이에 따라 3차 자기장의 세기는 약해진다. 그러면, 철강제품의 자중에 의하여 분리가 된다.

본 실시예에서 실험한 바에 의하면, 판형자석(1)의 폭(T)이 15mm, 높이(H) 가80mm, 길이(L) 이 50mm, 코어의 직경(D) 90mm을 직렬로 8개 붙인 후, 강자성체블럭(5)(6)의 길이를 450mm 로 하였을 때 5ton 의 철강제품을 들어올릴 수 있었다.

본 고안은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양항 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 알 수 있을 것이다.

상술한 바와 같이, 본 고안에 따른 자기장 리프팅장치는 자기장발생유니트에서 발생되는 1차 자기장을 이용하여 강자성체블럭에서 강한 3차 자기장을 발생토록 한다. 이러한 구조는 크기가 매우 작음에도 불구하고 톤(ton) 단위의 철강제품을 잡아당겨 들어올릴 수 있을 뿐만 아니라, 제2판형자석을 강자성체블럭의 간격에 몰입시킴으로써 철강제품을 분리시킬 수 있다.

Claims (5)

1. 소정의 폭(T)과 높이(H)를 가지는 단면이 사각형으로 된 제1판형자석(1); 및

   소정의 직경(D)을 가지는 단면이 원형이며 상기 제1판형자석이 수납되는 강자성체로 된 코어(2);로 구성된 것을 특징으로 하는 자기장 발생유니트.
2. 제1항에 있어서,

   상기 폭(T)과 높이(H)의 비율은 1 : 2 내지 1 : 7 이며,

   상기 높이(H)와 직경(D)의 비율은 1 : 1.1 내지 1 : 2 인 것을 특징으로 하는 자기장 발생유니트.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제1판형자석(1)은 엔디 또는 네오듐으로 된 것을 특징으로 하는 자기장 발생유니트.
4. 소정의 폭(T)과 높이(H)를 가지는 단면이 사각형으로 된 제1판형자석(1);

   소정의 직경(D)을 가지는 단면이 원형이며 상기 제1판형자석이 수납되는 강자성체로 된 코어(2);

   상기 코어의 일부가 수납되도록 상기 코어(2)의 외주면에 대응하는 홈(5a)(6a)이 각각 형성된 그 코어(2)의 좌우측에 밀착되는 한쌍의 강자성체블럭(5)(6); 및

   상기 강자성체블럭(5)(6) 사이의 간격(K)을 이격시키는 반자성체 이격부재(7)(8);로 된 것을 특징으로 하는 자기장 리프팅장치.
5. 제4항에 있어서,

   이격된 상기 강자성체블럭(5)(6) 사이로 출몰 가능하게 설치되어서, 상기 제1판형자석(1)의 자기력을 선택적으로 상쇄하는 제2판형자석을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 자기장 리프팅장치.