KR20030070261A - 전자기식 타격기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 전자기식 타격기는 방사상 방향의 자장을 가지는 원통형의 영구자석, 두 개의 동심원 원통형 철심 및 상기 동심원 원통형 철심을 덮는 원판,상기 원통형 철심 내벽에 있으면서 상기 영구자석이 부착되어 있는 영구자석 철심, 상기 영구자석 철심을 이루고 있는 내측의 원통형 철심 외벽에 삽입되어 있는 원통형의 코일 철심,상기 코일 철심에 감겨 있으면서 상기 원통형 영구자석에 대향하고 있는 원통형 코일, 상기 원통형 철심에 삽입되어 타격이 이루어지는 타격발생부 ,및 상기 원통형 코일과 코일 철심이 부착되어 있는 밑판을 포함하는 것을 특징으로 한다. 그리하여,원통형 영구자석의 방사상 방향의 자장과 원통형 코일에 흐르는 원주 방향의 전류에 의하여 로오렌쯔의 힘(Lorentz Force)가 상하로 작용하여 원통형 코일에 흐르는 전류의 방향에 따라 타격발생부가 상하로 진동하여 타격이 발생한다. 이와같이,본 발명의 전자기식 타격기는 원통형 코일에 흐르는 전류와 원통형 영구자석의 방사상 방향의 자장 사이에 작용하는 로오렌쯔의 힘을 사용함으로써 전류와 자장의 크기에 따라서 타격력이 커지고, 서로 대향하고 있는 원통형 코일과 원통형 영구자석의 축 방향으로 상대적 위치가 변하여도 넓은 범위에서 타격력이 큰 장점이 있다. 또한, 본 발명의 전자기식 타격기는 원통형 코일과 영구자석의 높이를 얇게 할 수 있으므로, 실제 물품에 장착할 때에는 실용성이 좋은 타격기로 사용할 수 있다. 그리하여 예를들어, 침대에 설치되는 안마기의 타격기 및 전자기식 망치에도 적용할 수도 있으며, 타격력을 크게 하여 착암기, 브레이커에도 사용할 수 있다.

Description

전자기식 타격기{Electromagnetic Strikers}

본 발명은 전류 및 영구자석에 의해서 형성된 자장 사이에 작용하는 로오렌쯔의 힘(Lorentz Force)을 사용한 전자기식 타격기에 관한 것이다.

타격기는 그 용도가 다양한데 예를들어, 안마기등에 진동을 발생시키기 위해 사용된다. 종래의 타격기는 일반적으로 편심이 있는 진동자를 전동기로 구동시키거나, 전자석을 사용하여 자석의 흡인력이나 반발력으로 타격기를 진동시키는 방법등을 사용하여 왔다(일본공개특허 평5-76152호).

그러나 이와 같은 종래의 타격기는 타격방식의 특성상 타격기를 얇게 제작하는데에 어려움이 있고, 타격 주기가 비교적 길어서 자연스러운 타격이 이루어지지 않는 결점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 타격기의 구성을 원통형 코일 및 방사상 방향으로 자장이 작용하는 영구자석을 포함하여 타격기를 얇게 제작할 수 있고, 원통형 코일에 흐르는 전류와 방사상 방향의 자장 사이에 작용하는 로오렌쯔의 힘을 사용함으로써 타격기의 타격력이 크고, 타격기의 진동 범위가 큰 장치를 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 전자석식 타격기의 동작원리를 설명하기 위한 개념도

도 2는 본 발명의 전자기식 타격기의 동작원리를 설명하기 위한 개념도

도 3은 하나의 영구자석을 사용한 전자기식 타격기의 실시 예

도 4는 하나의 영구자석을 사용한 전자기식 타격기의 다른 실시 예

도 5는 두개의 영구자석을 사용한 전자기식 타격기의 실시 예

도 6은 두개의 영구자석을 사용한 전자기식 타격기의 다른 실시 예

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

(1) 타격발생부 (Strike point) (2) 영구자석 (Magnet)

(3) 영구자석 철심 (Magnet Core)

(4) 코일 (Coil) (5) 코일 철심 (Coil Core)

(6) 밑판 (Base)

종래의 자석의 흡인력이나 반발력을 이용하는 전자석식 타격기는 켈빈의 힘(Kelvin Magnetization Force)에 의해서 생기는 힘으로 설명할 수 있다.

켈빈의 힘은 도 1에서와 같이 균일하지 않은 자장속에 있는 물체에 작용하는 힘으로써, 켈빈의 힘F는

F=μ₀ Mㆍ▽H

로 나타내며, 여기서 μ₀는 투자율(Permeability of Free Space)이고,M는 자화력(Magnetization),H는 자장의 세기(Magnetic Intensity)이다. 영구자석에 가까이 있는 철로 된 원판이 받는 힘은 도 1에서와 같이 원통 좌표계(Cylindrical Coordinate System)에서의 켈빈의 힘은 Z-축 방향의 힘만 존재하므로

이고, M_r= M_ψ= 0 이므로

이다.

여기서, H_Z는 Z-축 방향으로 감소하므로 원판에 작용하는 켈빈의 힘은 영구자석이 있는 방향으로 작용하고, 그 힘의 크기는 자장의 세기에 관계되는 것이 아니고 운동방향에 대한 자장의 세기의 변화율에 좌우되므로, 원판과 영구자석 사이의 거리가 일정한 범위를 벗어나면 원판에 작용하는 힘은 급격히 감소한다.

그리하여, 종래의 전자석식 타격기는 영구자석 대신에 전자석을 사용하여 전자석 코일에 전류를 가하여 철로 된 원판과 전자석 사이에 작용하는 힘을 사용함으로써, 타격력이 작용하는 범위가 좁고, 자장의 세기가 크더라도 운동방향에 대한 자장의 세기의 변화율이 작으면 타격력이 작아지는 단점이 있다.

본 발명의 전자기식 타격기(electromagentic striker)의 기본적인 동작원리 및 구성은 도 2와 같다. 원통형 코일과 방사상 방향으로 자장이 작용하는 원통형영구자석으로 이루어져 있어서 원통형 코일에 흐르는 전류와 방사상 방향의 자장 사이에 작용하는 로오렌쯔의 힘(Lorentz Force)을 사용하는 것이다.

원통형 영구자석의 방사상 방향의 자장과 원통형 코일에 흐르는 원주 방향의 전류에 의하여 생기는 로오렌쯔의 힘이 상하로 작용하여 원통형 코일에 흐르는 전류의 방향에 따라 타격발생부는 상하로 진동하게 된다.

그리하여,본 발명의 전자기식 타격기는 원통형 코일에 흐르는 전류와 원통형 영구자석의 방사상 방향의 자장 사이에 작용하는 로오렌쯔의 힘을 사용함으로써 전류 및 자장의 크기에 따라서 타격력이 커지고, 원통형 코일과 원통형 영구자석의 축 방향으로 상대적 위치가 변하여도 넓은 범위에서 타격력이 큰 장점이 있다.

본 발명의 전자기식 타격기의 기본적인 구성은 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 타격기에 공급하는 진동의 종류에 맞는 파형의 전류를 코일에 공급하기 위한 전원부(도시되어 있지 않음), 타격을 가하기 위한 타격발생부(1), 방사상 방향의 자장을 가지는 원통형의 영구자석(2), 두 개의 동심원 원통형 철심과 두 동심원 원통형 철심을 덮어주는 원판으로 구성되고, 내측의 원통형 철심에 타격발생부(1)가 삽입되어 있고, 외측의 원통형 철심 내벽에 상기 영구자석(2)이 부착되어 있는 영구자석 철심(3), 상기 영구자석 철심(3)을 이루고 있는 내측의 원통형 철심 외벽에 삽입되어 있는 원통형의 코일 철심(5), 상기 코일 철심(5)에 감겨 있으면서 상기 원통형 영구자석(2)에 대향하고 있는 원통형 코일(4), 상기 원통형 코일(4)과 코일 철심(5)이 부착되어 있는 밑판(6)으로 구성된 것을 특징으로 한다.

그리하여, 원통형 영구자석의 방사상 방향의 자장과 원통형 영구자석과 대향하고 있는 원통형 코일에 흐르는 원주 방향의 전류에 의하여 생기는 로오렌쯔의 힘이 상하로 작용하여 원통형 코일에 흐르는 전류의 방향에 따라 타격발생부는 상하로 진동하게 된다.

또한, 도 4는 본 발명의 다른 실시예로서, 영구자석(2)과 원통형 코일(4)의 위치를 바꾸어서 영구자석 철심(3)을 이루고 있는 내측의 원통형 철심 외벽에 영구자석(2)을 부착하고, 영구자석 철심(3)을 이루고 있는 외측의 원통형 철심 내벽에 원통형 코일 철심(5)을 삽입하며, 원통형 코일 철심(5)의 내벽에 상기 원통형 영구자석(2)과 대향하여 원통형 코일(4)을 삽입하여 구성할 수도 있다.

또한,본 발명의 다른 실시예로서 도 5에 도시된 바와 같이, 타격력을 높이기 위하여 자장의 방향이 서로 반대인 방사상 방향의 자장을 가지는 두 개의 원통형 영구자석을 사용할 수 있으며,그 구성으로서는 타격을 가하기 위한 타격발생부(1), 자장의 방향이 서로 반대인 방사상 방향의 자장을 가지는 두 개의 원통형의 영구자석(2), 두 개의 동심원을 이루고 있는 원통형 철심과 원통형 비자성체와 두 개의 동심원 원통체를 덮어주는 비자성체의 원판으로 구성되고, 내측의 원통체에 상기 타격기(1)가 삽입되어 있고, 외측의 원통형 철심 내벽에 상기 두 개의 영구자석(2)이 거리를 두고 부착되어 있는 영구자석 철심(3), 상기 영구자석 철심(3)을 이루고 있는 내측의 원통체 외벽에 삽입되어 있는 원통형의 코일 철심(5), 상기 코일 철심(5)에 감겨 있으면서 상기 두 개의 원통형 영구자석(2)에 대향하고 있는 두 개의 원통형 코일(4), 상기 두 개의 원통형 코일(4)과 코일 철심(5)이 부착되어 있는 밑판(6)을 포함한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예로서, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 도 5의 경우에서 영구자석(2)과 원통형 코일(4)의 위치를 바꾸어서 영구자석 철심(3)을 이루고 있는 내측의 원통형 철심 외벽에 자장의 방향이 서로 반대인 방사상 방향의 자장을 가지는 두 개의 영구자석(2)을 거리를 두고 부착하고, 영구자석 철심(3)을 이루고 있는 외측의 원통체 내벽에 원통형 코일 철심(5)을 삽입하고, 원통형 코일 철심(5)의 내벽에 상기 두 개의 원통형 영구자석(2)과 대향하여 두 개의 원통형 코일(4)을 삽입하여 구성할 수도 있다.

이와같이, 자장의 방향이 서로 반대인 방사상 방향의 자장을 가지는 두 개의 영구자석을 가지는 본 발명의 전자기식 타격기는 상기 두 개의 원통형 영구자석(2)의 자장의 방향이 서로 반대인 방사상 방향의 자장과 상기 두 개의 원통형 영구자석(2)과 대향하고 있는 상기 두 개의 원통형 코일(4)에 흐르는 방향이 서로 반대인 원주 방향의 전류에 의하여 로오렌쯔의 힘이 상하로 작용하여 상기 원통형 코일(4)에 흐르는 전류의 방향에 따라 타격발생부가 상하로 진동하게 된다.

본 발명의 전자기식 타격기는 원통형 코일에 흐르는 전류와 원통형 영구자석의 방사상 방향의 자장 사이에 작용하는 로오렌쯔의 힘을 사용함으로 전류와 자장의 크기에 따라서 타격력이 커지고, 서로 대향하고 있는 원통형 코일과 원통형 영구자석의 축 방향으로 상대적 위치가 변하여도 넓은 범위에서 타격력이 크게 할 수 있다.

또한, 본 발명의 전자기식 타격기는 원통형 코일과 영구자석의 높이를 얇게할 수 있으므로, 실제 물품에 장착할 때에는 실용성이 좋은 타격기로 사용할 수 있다. 그리하여 예를들어, 침대에 설치되는 안마기의 타격기 및 전자기식 망치에도 적용할 수도 있으며, 타격력을 크게 하여 착암기, 브레이커에도 사용할 수 있다.

Claims (3)

1. 전자기식 타격기에 있어서,

   방사상 방향의 자장을 가지는 원통형의 영구자석,

   두 개의 동심원 원통형 철심 및 상기 동심원 원통형 철심을 덮는 원판,

   상기 원통형 철심 내벽에 있으면서 상기 영구자석이 부착되어 있는 영구자석 철심,

   상기 영구자석 철심을 이루고 있는 내측의 원통형 철심 외벽에 삽입되어 있는 원통형의 코일 철심,

   상기 코일 철심에 감겨 있으면서 상기 원통형 영구자석에 대향하고 있는 원통형 코일,

   상기 원통형 철심에 삽입되어 타격이 이루어지는 타격발생부 ,및

   상기 원통형 코일과 코일 철심이 부착되어 있는 밑판을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기식 타격기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 영구자석, 원통형 코일 및 철심의 위치가 서로 바뀐 것을 특징으로 하는 전자기식 타격기.
3. 제 1항 또는 2항에 있어서, 필요한 타격력을 얻기 위해 상기 영구자석 및 원통형 코일의 수가 두 개 이상 구성되는 것을 특징으로 하는 전자기식 타격기.