KR20050102962A - 자기 부상 완구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레일과 완구차량에 장착된 자석의 자력을 이용한 자기 부상 완구에 관한 것이다.

본 발명 자기 부상 완구는 연속적인 비대칭 선형 궤도를 이루며 외주면에 자성이 부여된 띠자석(12)이 장착되어 경사 및 회전 구간이 혼합 형성된 한 쌍의 레일(11)과, 상기 레일(11)의 경사레일(13) 일측에 모터(14)가 장착되고 상기 모터(14) 작동에 의해 구동되는 구동기어(15)상에 양측부가 결합되어 장방형으로 순환 이송되는 동력전달수단(16)과, 상기 동력전달수단(16)에 의해 궤도 레일(11)의 최상부로 이송되고 저면 양측부에 상기 띠자석(12)과 동일한 극성이 표출되는 영구자석(22)이 장착 고정되어 자력에 의해 레일(11)상에서 부상(浮上)된 상태로 궤도를 따라 순환 이송되는 완구차량(20)으로 구성에 기술적 특징이 있다.

본 발명 자기 부상 완구는 별도의 동력전달이 필요없이 차량완구의 연속적인 궤도 주행이 가능하고 자석의 자성 결합 원리에 의해 레일의 순환 주행이 이루어지도록 하여 어린이들의 과학적 호기심을 유발시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

자기 부상 완구{Magnetic levitation plaything}

본 발명은 레일과 차량에 부착된 영구자석의 자력을 이용한 자기 부상 완구에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 외주면에 띠자석이 부착된 레일 상부에 상기 띠자석과 동일한 극성이 표출되는 영구자석이 하부 전방에 장착된 차량완구가 결합되며 레일과 차량완구에 각각 부착된 영구자석간에 발생되는 척력에 의해서 차량이 레일 상부에 부상된 상태로 선형 궤도를 따라 순환 이송될 수 있도록 한 자기 부상 완구에 관한 것이다.

현재 일반적인 기차 완구는 다수의 레일과 지지구가 조합되어 형성된 궤도를 따라 완구차량이 선형 이동될 수 있도록 구성되어 있으며 상기 레일은 직선레일과 곡선레일이 조합되어 원형의 레일이나 경사레일등으로 구성된다.

또한, 종래 레일 완구는 상기 레일을 따라 이동하는 완구차량에 레일상에서 구동될 수 있는 바퀴가 장착되어 상기 레일위에서 바퀴의 구동에 의한 차량의 이동이 이루어지게 된다.

이와 같은 종래의 기차 완구는 완구차량을 궤도를 구성하는 레일의 최고점에 위치시킨 후에 원형 또는 경사레일로 이루어진 레일을 따라 관성에 의해서 마치 롤러코스터와 같은 구조로 차량이 이동될 수 있도록 하거나 완구차량의 내부에 바퀴를 구동시킬 수 있는 모터가 장착되어 밧데리나 전기 접속에 의한 모터 구동에 의해서 완구차량이 레일을 따라 이송될 수 있는 구조로 이루어진다.

이때, 상기 후자의 구조로 레일을 따라 유동하는 기차완구는 바퀴를 구동시키는 모터와 모터를 구동시키는 건전지가 몸체의 내부에 모두 포함되어야 하기 때문에 완구차량이 무거워질 수 밖에 없어 레일위에서 바퀴가 헛돌거나 차량 자체의 무게때문에 경사진 레일을 이동시에는 등판능력이 떨어지고 원활한 차량 이동이 이루어지지 못할 뿐 만 아니라 차량 케이스에 중량체를 삽입 고정시키기 위해서 케이스 내부에 별도의 고정수단이 설치되어야 하기 때문에 완구차량의 번거롭고 생산단가가 상승될 수 밖에 없는 단점이 있다.

또한, 전자의 구조로 이루어지는 기차 완구는 차량의 하부 양측에 바퀴가 결합되고 상기 바퀴가 레일을 따라 구동됨에 의해서 완구차량의 전진이 이루어지게 되는 데, 완구차량을 레일의 최고점까지 이동시켜 관성에 의해서 레일을 따라 이동되도록 하며 관성에 의한 유동이 끝나는 지점에서는 다른 구동수단에 의해서 레일의 상부로 다시 이동하여 레일의 낙차에 따라 순환 유동이 이루어지기는 하나, 바퀴 또는 차량의 몸체가 레일면에 접촉된 상태로 레일을 따라 이동될 수 밖에 없기 때문에 레일의 굴곡면상에서는 급격한 레일의 이동방향 변화에 의해서 차량이 매끄럽게 진행되지 못하고 바퀴를 비롯한 몸체가 레일상에서 쉽게 이탈되는 문제점이 있다.

한편, 종래의 기차완구는 조립 완제품 또는 레일을 조립하여 일반적인 동력 장치에 의한 기차완구의 구동으로 인하여 사용 대상인 유아들을 비롯한 어린이들의 과학적 호기심을 자극할만한 수단이 구비되지 못함으로써 단순한 놀이기구로서의 기능밖에 수행할 수 없는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 종래 기차완구를 비롯한 궤도 레일을 이용한 놀이기구에서 지적되고 있는 상기 제반 단점과 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 기차완구를 구성하는 레일의 외주면을 감싸며 연질의 띠자석이 결합되고 상기 띠자석과 같은 극성이 표출되는 영구자석이 저면 양측부에 부착된 완구차량이 레일의 상부에 장착되며, 이때 상기 레일에 결합된 띠자석과 완구차량에 장착된 영구자석간에 발생되는 척력에 의해서 완구차량이 레일 상부로 부상된 상태에서 레일을 따라 순환 이동될 수 있도록 함으로써, 별도의 동력전달이 필요없이 차량완구의 궤도 주행이 가능하고 자석의 결합원리에 의해 순환 주행이 이루어지도록 하여 과학적 호기심이 유발될 수 있도록 한 자기 부상 완구가 제공됨에 발명의 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적은, 연속된 선형궤도를 구성하는 레일과 상기 레일을 따라 그 상부에서 이동되는 완구차량으로 구성된 열차 완구에 있어서, 외주면 전체에 걸쳐 연질의 띠자석으로 둘러싸인 레일과 상기 띠자석의 극성과 반대 극성이 표출되는 영구자석이 하부 양측에 다수 부착된 완구차량으로 구성되고 상기 완구차량이 레일을 따라 그 상부에서 이동 가능하게 장착되어 띠자석과 영구자석간의 반발력에 의해서 차량이 레일 상부에 부상된 상태로 레일을 따라 순환 이동될 수 있도록 한 자기 부상 완구 구조에 의해서 달성된다.

상기 레일은 동일 평면을 따라 서로 대응되는 한 쌍의 선형 구조물로 형성되어 완만한 곡면이나 원형 또는 경사레일등이 포함되는 궤도가 형성되며 상기 궤도 레일의 외주면에는 사방으로 N극 또는 S극의 자성이 표출되는 띠자석이 도포되거나 감싸고 있는 구조이다.

이때, 상기 레일은 궤도상에서 레일을 따라 유동하는 완구차량을 궤도의 최고점에 이동시키기 위하여 체인등의 동력전달수단이 결합될 수 있으며, 상기 동력전달수단은 별도의 영구자석이 장착되어 레일을 따라 부상 이동되는 완구차량의 경로를 유인하여 궤도 레일의 최고점 이송이 이루어질 수 있도록 한다.

상기 레일을 따라 이동하는 완구차량은 그 저면 양측부에 레일의 띠자석과 같은 극성이 표출되는 면이 띠자석과 대응되게 부착되며, 완구차량 저면의 전방 중앙부에는 동력 전달수단에 장착된 자석의 극성과 다른 극성이 표출되는 동력전달용 자석이 장착된 구조이다.

본 발명 자기 부상 완구는 띠자석이 장착된 레일상에서 부상된 차량완구가 궤도상에서 유동될 때 경사부에 부가설치된 동력전달장치의 자력에 의해서 궤도의 최고점으로 이동되고 궤도 레일의 최고점에서 동력전달장치의 자력이 해제됨에 의한 관성에 의해서 완구차량의 자유낙하에 의해서 레일상에 부상된 상태로 궤도 이동이 이루어지도록 구성됨에 기술적 특징이 있다.

본 발명 자기 부상 완구의 상기 목적에 대한 기술적 구성을 비롯한 작용효과에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.

먼저, 도1은 본 발명 자기 부상 완구의 사시도이고, 도2는 본 발명 자기 부상 완구의 일부 확대 사시도이며, 도3은 본 발명 자기 부상 완구의 완구차량 사시도이고, 도4는 본 발명 자기 부상 완구차량의 다른 방향 사시도이며, 도5는 본 발명 자기 부상 완구차량의 저면도이다.

도시된 바와같이, 본 발명 자기 부상 완구(10)는 연속적인 비대칭 선형 궤도를 이루며 외주면에 자성이 부여된 띠자석(12)이 장착되는 한 쌍의 레일(11)과, 상기 레일(11)의 경사레일(13) 일측에 모터(14)가 장착되고 상기 모터(14) 작동에 의해 구동되는 구동기어(15)상에 양측부가 결합되어 장방형으로 순환 이송되는 동력전달수단(16)과, 상기 동력전달수단(16)에 의해 궤도 레일(11)의 최상부로 이송되어 레일(11)상에서 자력에 의해 부상(浮上)된 상태로 궤도를 따라 레일(11)을 순환 이송되는 완구차량(20)으로 구성되어 있다.

상기 완구차량(20)은 저면 길이방향의 양측부에 레일(11)의 띠자석(12)과 같은 극성이 표출되는 영구자석(22)이 장착되고 상기 영구자석(22) 양단부에 이웃하여 클립 형상의 레일 파지부(21)가 구비되며 상기 레일 파지부(21)의 내측 저면과 벽면상에는 각각 레일(11)을 따라 완구차량(20)이 이동될 때 회전되는 롤러(25)가 장착된 구조이다.

이때, 상기 롤러(25)는 완구차량(20)이 레일(11)을 따라 이송될 때 레일(11)의 양측면과 저면을 감싸고 있는 상태에서 레일(11)면에 접촉될 때마다 롤링됨으로써, 레일(11) 외주면의 띠자석(12)과 차량 저면의 영구자석(22)간에 중심의 편중없이 이송 가능하도록 한다.

상기 완구차량(20)은 양측부 레일 파지부(21)의 내측으로 레일(11)이 결합되고 상기 레일(11)의 띠자석(12)과 차량 저면 전,후방의 레일 파지부(21) 사이에 장착된 영구자석(22)간에 발생되는 척력(斥力)에 의해서 레일(11) 상부로 완구차량(20)이 부상(浮上)될 수 있는 구조로 이루어진다.

또한, 상기 완구차량(20) 저면의 전방 중앙부에는 다른 영구자석(23)이 삽입 장착되고 상기 영구자석(23)은 레일(11)의 경사레일(13)상에 장착된 동력전달수단(16)의 동력전달용 자석(16a)과 부착됨으로써, 완구차량(20)이 경사레일(13)상에서 구동기어(15)에 의해서 이송되는 체인등의 동력전달수단(16)을 따라 레일 궤도의 최상부로 이동될 수 있도록 한다.

이때, 상기 완구차량(20)의 저면 양측부에 부착되는 영구자석(23)과 동력전달수단(16)의 중앙에 일렬로 배치 결합되는 동력전달용 자석(16a)은 그 대응면이 서로 다른 극성으로 표출되도록 장착되어 상호 인력이 발생되도록 구성된다.

한편, 상기 완구차량(20)은 전방의 레일 파지부(21)가 양측에 구비된 전방 결합판(24)이 소정의 범위 내에서 회동 가능하게 결합되도록 전방 결합판(24) 후방 중앙에는 원통형의 회전지지구(26)가 구비된 구조이다.

상기 회전지지구(26)는 완구차량(20)의 전면에 구비된 지지구 삽입공(25)에 삽입 장착되며 상기 전방 결합판(24)은 완구차량(20)이 레일(11)을 따라 이동될 때 회전지지구(26)를 중심으로 전방 결합판(24)이 좌우로 회동됨으로써 완구차량(20)의 자연스런 방향 전환이 이루어지도록 함으로써 레일(11)상에서 차량의 탈선이 방지될 수 있도록 구성되어 있다.

상기 완구차량(20)이 부상(浮上)된 상태로 이동되도록 하는 레일(11)은 탄성 재질의 고무자석등으로 이루어진 띠자석(12)이 그 외주면 전체 길이에 걸쳐 장착되어 상기 띠자석(12)의 자성에 의해서 레일(11) 상부에 결합된 완구차량(20)이 부상하게 되는 바, 상기 완구차량(20)은 저면 양측부에 장착된 영구자석(22)과 레일 파지부(21)의 내측면상에 삽입 장착된 다른 영구자석(28)과의 척력(斥力)에 의해서 레일(11) 상부에서 부상(浮上)이 이루어지게 된다.

한편, 상기 레일(11)의 연속적인 결합에 의해서 형성되는 궤도상에서 완구차량(20)을 궤도의 최고 높이까지 끌어올리기 위해서 일단부가 레일(11)의 최고 높이를 구성하는 경사레일(13)상에 체인등으로 이루어진 동력전달수단(16)이 구동기어(15)에 의해서 순환 이송되는 데, 상기 동력전달수단(16)은 그 내부의 사이마다 교호를 이루어 동력전달용 자석(16a)이 삽입 장착된다.

상기 동력전달수단(16)의 동력전달용 자석(16a)은 레일(11)을 따라 관성에 의해 이송되는 완구차량(20)의 전방 저면에 장착된 영구자석(23)과 근접했을 때 서로 다른 극성의 인력 작용에 의해서 상호 부착됨으로써 상기 동력전달수단(16)에 완구차량(20)이 자성결합을 이루어 경사레일(13)의 최상부까지 레일(11)상에서 부상된 채로 경사 이동되는 구조이다.

이와 같은 구조로 이루어진 본 발명 자기 부상 완구의 작동 과정과 작동 과정에서 이루어지는 완구열차의 부상 원리를 아래 도시된 도6과 도7에 의거하여 살펴보면 다음과 같다.

도6은 본 발명 자기 부상 완구의 경사레일 차량 이송시 단면도이고, 도7은 본 발명 자기 부상 완구의 레일 이송시 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명 자기 부상 완구는 상기 완구차량(20)이 레일(11) 상부에 부상된 상태에서 관성에 의해서 연속된 레일(11)을 따라 이송될 때 레일(11)의 경사레일(13)상에서 별도의 동력전달수단(16)에 의해 레일(11)의 최상부로 경사 이송이 이루어진다.

이때, 상기 경사진 레일(11)을 따라 동력전달수단(16)에 의해서 이송되는 완구차량(20)은 도6에 도시된 바와같이 그 전방 저면에 장착된 영구자석(23)이 상기 동력전달수단(16)에 일렬로 배치 결합된 동력전달용 자석(16a)과 자성 결합되어 경사레일(13)의 최고 높이까지 끌어올려지게 된다.

상기 완구차량(20)은 레일(11)의 최고 높이에서 최대의 위치에너지가 생성되고 경사레일(13)을 순환 이송되는 동력전달수단(16)의 동력전달용 자석(16a)이 완구차량(20)의 영구자석(23)과 분리되면서 완구차량(20)은 레일(11)의 낙차에 의해 도7에 도시된 바와같이 레일(11) 상부에 부상된 채로 레일(11)을 따라 무부하 이송이 이루어지게 된다.

이상에서 설명한 바와같이, 본 발명 자기 부상 완구는 연속 결합된 레일의 외주면을 감싸며 연질의 띠자석이 결합되고 상기 띠자석과 같은 극성이 표출되는 영구자석이 저면 양측부에 부착된 완구차량이 레일의 상부에 장착되며, 이때 상기 레일에 결합된 띠자석과 완구차량에 장착된 영구자석간에 발생되는 척력에 의해서 완구차량이 레일 상부로 부상된 상태에서 레일을 따라 순환 이동될 수 있도록 한 구조로써, 별도의 동력전달이 필요없이 차량완구의 연속적인 궤도 주행이 가능하고 자석의 자성 결합 원리에 의해 레일의 순환 주행이 이루어지도록 하여 어린이들의 과학적 호기심을 유발시킬 수 있는 장점이 있다.

도1은 본 발명 자기 부상 완구의 사시도.

도2는 본 발명 자기 부상 완구의 일부 확대 사시도.

도3은 본 발명 자기 부상 완구의 완구차량 사시도.

도4는 본 발명 자기 부상 완구차량의 다른 방향 사시도.

도5는 본 발명 자기 부상 완구차량의 저면도.

도6는 본 발명 자기 부상 완구의 경사레일 차량 이송시 단면도.

도7은 본 발명 자기 부상 완구의 레일 이송시 단면도.

((도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명))

11. 레일 12. 띠자석

13. 경사 레일 14. 모터

15. 구동기어 16. 동력전달수단

20. 완구차량 21. 레일 파지부

22, 23. 28 영구자석

24. 전방 결합판 25. 롤러

Claims (5)

1. 연속적인 비대칭 선형 궤도를 이루며 외주면에 자성이 부여된 띠자석(12)이 장착되어 경사 및 회전 구간이 혼합 형성된 한 쌍의 레일(11)과, 상기 레일(11)의 경사레일(13) 일측에 모터(14)가 장착되고 상기 모터(14) 작동에 의해 구동되는 구동기어(15)상에 양측부가 결합되어 장방형으로 순환 이송되는 동력전달수단(16)과, 상기 동력전달수단(16)에 의해 궤도 레일(11)의 최상부로 이송되고 저면 양측부에 상기 띠자석(12)과 동일한 극성이 표출되는 영구자석(22)이 장착 고정되어 자력에 의해 레일(11)상에서 부상(浮上)된 상태로 궤도를 따라 순환 이송되는 완구차량(20)으로 구성됨을 특징으로 하는 자기 부상 완구.
2. 제1항에 있어서, 상기 완구차량(20)은 저면의 영구자석(22) 양단부측에 이웃하여 클립 형상의 레일 파지부(21)가 구비되고 상기 레일 파지부(21)의 내측 저면과 측면상에 롤러(25)가 장착됨을 특징으로 하는 자기 부상 완구.
3. 제1항에 있어서, 상기 완구차량(20)은 전방의 레일 파지부(21)가 양측에 구비된 전방 결합판(24)이 후방 중앙부에 돌출 형성된 회전지지구(26)와 지지구 삽입공(25)의 결합에 의해서 좌우 회동되도록 구성됨을 특징으로 하는 자기 부상 완구.
4. 제1항에 있어서, 상기 동력전달수단(16)은 경사레일(13)의 길이 방향 중앙부 내측에 일렬 배치되어 교호로 동력전달용 자석(16a)이 삽입 장착됨을 특징으로 하는 자기 부상 완구.
5. 제1항에 있어서, 상기 완구차량(20) 저면 전방 중앙부에는 동력전달수단(16)의 동력전달용 자석(16a)과 다른 극성이 표출되어 인력에 의해 자성 결합되는 영구자석(23)이 장착 고정됨을 특징으로 하는 자기 부상 완구.