KR20120036439A - 공중 부양 전시 장치 - Google Patents

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KR20120036439A KR1020100098108A KR20100098108A KR20120036439A KR 20120036439 A KR20120036439 A KR 20120036439A KR 1020100098108 A KR1020100098108 A KR 1020100098108A KR 20100098108 A KR20100098108 A KR 20100098108A KR 20120036439 A KR20120036439 A KR 20120036439A
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Abstract

본 발명의 일실시예는 공중 부양 전시 장치에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 상품, 산업용 제품 또는 이를 응용한 완구 등을 공중에 부양시키고, 공중 부양 높이를 자유롭게 조절하며, 공중에 부양시킨 상태에서 회전시켜 사용자에게 전시할 수 있는 공중 부양 전시 장치를 제공하는데 있다.
이를 위해 본 발명은 내부에 공간을 갖는 베이스 부재; 상기 베이스 부재의 내부 공간에 구비된 영구 자석, 상기 영구 자석의 둘레를 감싸는 코어, 및 상기 코어에 권취된 와이어로 이루어진 높이 조절 부재; 및 상기 베이스 부재로부터 상부 방향으로 이격되어 설치된 부양 부재로 이루어진 공중 부양 전시 장치를 제공한다.

Description

공중 부양 전시 장치{Levitation display device}
본 발명의 일실시예는 공중 부양 전시 장치에 관한 것이다.
일반적으로 공중 부양이란 중력에 대항하여 안정된 위치에서 물리적인 접촉점이 없이 공중에 떠있는 상태를 의미한다.
이러한 공중 부양 전시 장치는 공기압이나 자기력을 이용한 것들이 있으며, 최근까지 주로 공기압에 의한 공중 부양 장치가 연구 및 개발되고 있다. 그러나, 이러한 공기압을 이용한 공중 부양 장치는 공기압을 제공하기 위한 펌프 및 컴프레셔가 필요함으로써, 장치 구조가 커질 뿐만 아니라, 소음이 크고 또한 에너지가 많이 소비되는 문제가 있다.
한편, 최근에는 자석에 의해 발생되는 인력 또는 척력을 통하여 물체를 비접촉 방식으로 소정 위치에 공중 부양 시키는 공중 부양 전시 장치가 연구 및 개발되고 있다. 예를 들면, 회전하는 자석 팽이를 부양시키거나 지구본 등을 공중 부양시키는 장치 등이 알려져 있다.
자석 팽이의 공중 부양 원리는 자석 팽이를 회전시키게 되면 토크가 만들어져 쓸어지지 않으려는 힘이 있으며 이 원리를 이용하여 동일한 극성 즉, 척력을 갖는 판 자석 위에서 부상시키는 방법이다.
지구본을 부양시키는 장치는 "ㄷ"자 형태의 장치를 만들고, "ㄷ"자 내측 공간에 지구본을 부양시키는 방법이다. 즉, 장치의 윗단에 전자석을 설치하고, 지구본에는 영구 자석을 설치하며, 전자석의 중심에 설치된 센서를 이용하여 부양 높이를 조절하는 방법이다. 여기서 지구본은 중력에 의해 항상 아래로 떨어지려는 힘이 있으므로, 수평으로의 힘은 존재하지 않고 수직 방향으로의 힘만 존재함으로써, 전자 회로를 이용하여 수직 힘만 조절하는 되면 비교적 간단한 장치이다.
그러나,이러한 종래의 부양 장치는 다양한 상품을 공중 부양하여 디스플레이하기 위한 장치로서는 부적합하다. 즉, 이러한 종래의 부양 장치는 특정한 상품 및 특정한 조건을 갖는 제품만을 공중 부양하여 전시할 수 있을 뿐, 다양한 상품(예를 들면, 화장품, 휴대폰, 노트북 등등)을 공중에 부양시켜 사용자에게 전시하기에는 부적합하다.
본 발명의 일실시예는 상품, 산업용 제품 또는 이를 응용한 완구 등을 공중에 부양시켜 사용자에게 전시할 수 있는 공중 부양 전지 장치를 제공한다.
본 발명의 일실시예는 상품, 산업용 제품 또는 이를 응용한 완구 등의 공중 부양 높이를 자유롭게 조절하여 사용자에게 전시할 수 있는 공중 부양 전지 장치를 제공한다.
본 발명의 일실시예는 상품, 산업용 제품 또는 이를 응용한 완구 등을 공중에 부양시킨 상태에서 회전시켜 사용자에게 전시할 수 있는 공중 부양 전시 장치를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 공중 부양 전시 장치는 내부에 공간을 갖는 베이스 부재; 상기 베이스 부재의 내부 공간 중심부에 구비된 영구 자석, 상기 영구 자석의 둘레를 감싸는 상측에 일정 크기의 홀을 갖는 코어, 및 상기 코어에 권취된 와이어로 이루어진 높이 조절 부재; 및 상기 베이스 부재로부터 상부 방향으로 이격되어 설치된 부양 부재를 포함한다.
상기 베이스 부재 및 상기 높이 조절 부재의 하면에는 자화 가능한 베이스 플레이트가 부착된다.
상기 높이 조절 부재와 상기 부양 부재의 사이에는 상기 높이 조절 부재와 상기 부양 부재의 거리를 센싱하는 센서가 더 설치된다. 상기 센서로부터 센싱된 값에 따라 상기 전자석의 와이어에 흐르는 전류 방향 또는 전압을 조절하여 상기 부양 부재의 부양 높이를 제어하는 제어부가 더 구비된다.
상기 베이스 부재와 상기 높이 조절 부재 사이에는 상기 부양 부재의 부양 높이를 증가시키기 위한 보조 부재가 더 설치된다.
상기 베이스 부재는 원형 링 형태이다.
상기 부양 부재는 제1하우징; 상기 제1하우징에 결합된 제1영구자석; 상기 제1영구자석에 결합된 제2하우징; 및 상기 제2하우징에 결합된 상기 제1영구자석의 직경보다 작은 제2영구자석으로 이루어진다. 상기 제1영구 자석은 원반 형태 또는 링 형태이고, 상기 제2영구자석은 봉 형태이다.
상기 부양 부재를 회전시키기 위한 회전 부재를 더 포함하고, 상기 회전 부재는 상기 베이스 부재와 상기 높이 조절 부재의 사이에 설치되고, 상기 회전 부재에 설치된 적어도 두개의 제1영구 자석; 상기 회전 부재를 회전시키기 위한 동력원으로서의 모터; 상기 모터의 동력을 상기 회전 부재에 전달하기위한 동력 전달 장치로서 기어 또는 벨트가 설치되고, 상기 부양 부재의 둘레에 설치된 적어도 두개의 제2영구 자석을 포함한다.
본 발명의 일실시예는 상품, 산업용 제품 또는 이를 응용한 완구 등을 공중에 부양시킬 수 있고, 공중 부양 높이를 자유롭게 조절할 수 있으며, 공중에 부양시킨 상태에서 회전시켜 사용자에게 전시할 수 있는 공중 부양 전시 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 일실시예는 부양 부재에 상품 디스플레이용 플라스틱 트레이 등을 결합하여 어떠한 상품이든지 트레이 위에 올려 놓아 상품을 전시할 수 있으며, 다양한 높이 조절과 움직임을 만들어 냄으로써 소비자의 시선을 확보할 수 있는 공중 부양 전시 장치를 제공한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 공중 부양 전시 장치를 도시한 사시도 및 측면도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 공중 부양 전시 장치중 베이스 부재를 도시한 사시도 및 자기력선을 함께 도시한 측면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 공중 부양 전시 장치중 베이스 부재와 부양 자석 사이의 관계를 도시한 사시도 및 측면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일실시예에 따른 공중 부양 전시 장치중 높이 조절 부재를 도시한 분해 사시도, 종단면도 및 결합 사시도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공중 부양 전시 장치를 도시한 사시도 및 자기력선을 함께 도시한 측면도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공중 부양 전시 장치중 베이스 부재를 도시한 단면도 및 자기력선을 함께 도시한 측면도이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공중 부양 전시 장치중 다양한 형태의 부양 부재를 도시한 결합 사시도 및 분해 사시도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공중 부양 전시 장치중 회전 부재를 도시한 정면 사시도 및 후면 사시도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 공중 부양 전시 장치(100)를 도시한 사시도 및 측면도이다.
도 1a 및 도 1 b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 공중 부양 전시 장치(100)는 베이스 부재(110), 높이 조절 부재(120), 베이스 플레이트(130), 센서(140), 부양 부재(150) 및 제어부(미도시)를 포함한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 공중 부양 전시 장치(100)중 베이스 부재(110)를 도시한 사시도 및 자력선을 함께 도시한 측면도이다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 베이스 부재(110)는 기본적으로 원형의 링 형태로 이루어진 영구 자석일 수 있다. 그러나, 상기 베이스 부재(110)는 봉 형태의 영구 자석을 링 형태로 배열하여 구현할 수도 있다. 또한, 상기 베이스 부재(110)는 상부가 N극, 하부가 S극일 수 있다. 물론, 그 반대도 가능하다. 이러한 베이스 부재(110)는 자력선이 측면에 볼 때 상부로 발산하여 하부로 수렴한다. 여기서, 베이스 부재(110)의 외곽으로 발산된 N극 자력선은 자유롭게 하부의 S극으로 수렴하지만, 베이스 부재(110)의 내부로 발산된 N극 자력선은 베이스 부재(110)의 중심부에 가까워질수록 서로 충돌하고, 따라서 중심부로 밀려들어 하부의 S극으로 수렴한다. 이것을 거시적으로 보았을 때, 베이스 부재(110)의 내측 상단부에 자력선에 의한 자기장 돔이 만들어진다고 할 수 있다. 이때, 상기 베이스 부재(110)의 내측 중심 상부에 부양 부재(150)(상부는 N극, 하부는 S극)가 위치되면, 상기 부양 부재(150)는 아래와 같이 3가지 힘을 받게 된다.
(1) 베이스 부재(110)의 내측 중심 상부(자기장 돔이 형성되는 지역)에서 베이스 부재(110)와 부양 부재(150) 사이의 반발력
즉, 베이스 부재(110)의 N극에서 발산된 자력선은 자기장 돔 상층부에서 S극으로 수렴하기 위해 기울어지는데, 이때부터 자력선은 N극에서 발산될 때의 자력선 방향과 반대 방향이 된다. 다르게 표현하면, 자력선은 N극에서 나왔지만 방향이 반대가 되어 S극의 자력선과 같은 방향이 되고, 이에 따라 자기장 돔이 형성된 중심 일부 지역은 S극과 척력이 발생되고, 또다른 일부 지역은 N극과 인력이 발생된다. 본 발명은 이러한 역전 현상을 갖는 베이스 자석의 중심 일부 지역을 이용하여 부양 부재(150)를 부양시키는 원리를 이용한 것이다.
(2) 베이스 부재(110)와 부양 부재(150) 사이의 인력
부양 부재(150)의 하면에는 S극이 형성되어 있는데, 이러한 S극은 베이스 부재(110)의 상면에 형성된 N극과 상호간 인력을 발생시킨다.
(3) 부양 부재(150)의 방향 유지력
여기서, 방향 유지력은 부양 부재(150)가 뒤집어지지 않으려는 힘으로 정의한다. 즉, 부양 부재(150)의 상면에는 N극이 형성되어 있는데, 이러한 N극은 베이스 부재(110)의 상면에 형성된 N극과 상호 척력을 발생시킨다. 따라서, 상기 부양 부재(150)는 상기 베이스 부재(110)의 내측 상부 일정 거리 높이에서 뒤집어지지 않으려는 힘이 발생한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 공중 부양 전시 장치(100)중 베이스 부재(110)와 부양 부재(150) 사이의 관계를 도시한 사시도 및 측면도이다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 베이스 부재(110) 및 부양 부재(150)는 상면에 N극이 형성되고, 하면에 S극이 형성된다. 따라서, 베이스 부재(110)의 N극과 부양 부재(150)의 S극 사이에는 인력이 작용하고, 베이스 부재(110)의 중심부 상측에 형성된 자기장 돔의 S극과 부양 부재(150)의 S극 사이에는 척력이 발생하며, 베이스 부재(110)의 N극과 부양 부재(150)의 N극 사이에는 척력에 의한 방향 유지력이 발생한다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일실시예에 따른 공중 부양 전시 장치(100)중 높이 조절 부재(120)를 도시한 분해 사시도, 종단면도 및 결합 사시도이다.
도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 공중 부양 전시 장치(100)중 높이 조절 부재(120)는 베이스 부재(110)의 중심부 내부 공간에 구비되는 영구 자석(121), 상기 영구 자석(121)의 둘레를 감싸는 코어(122), 및 상기 코어(122)에 권취된 전자석(123)으로 이루어진다.
상기 영구 자석(121)은 상면이 S극, 하면이 N극인 봉 형태일 수 있다. 상기 코어(122)는 상기 영구 자석(121)의 상면 및 하면을 제외한 측면을 감싸는 형태를 갖는다 . 또한, 상기 전자석(123)은 상기 코어(122)를 감싸는 형태를 한다. 여기서, 상기 전자석(123)은 보빈(123a)에 권취된 다수의 와이어(123b)로 이루어진다. 물론, 이러한 보빈(123a)의 내측에 코어(122)가 결합된다.
이러한 높이 조절 부재(120)를 이루는 영구 자석(121)과, 상기 와이어(123b)를 흐르는 전류에 의해 형성되는 전자석(123)에 의해 자기장 트랩이 형성된다. 즉, 높이 조절 부재(120)를 이루는 영구 자석(121)의 상면이 N극이 되도록 하고, 부양 부재(150)의 S극이 상기 베이스 부재(110)를 향하도록 하면, 상기 부양 부재(150)의 S극에 대한 자기장 트랩이 자기장 돔 중심부에 만들어진다. (도 1b 참조) 이와 동일한 원리로, 높이 조절 부재(120)의 코어(122) 상면에 N극이 발생하도록 상기 와이어(123b)에 전류를 흘려 보내면, 상기 높이 조절 부재(120)의 코어(122) 상면에 자기장 트랩이 자기장 돔 중심부에 만들어진다. 본 발명에서 상기 높이 조절 부재(120)에 의한 전자력은 상기 자기장 트랩을 만드는데 약간의 힘을 사용하고, 대부분은 부양 부재(150)의 높이 조절 또는 부양력으로 사용된다.
여기서, 상기 부양 부재(150)의 하면에 형성된 S극에 의한 자기장 트랩이 만들어지는 원리를 간단히 설명한다.
상기 베이스 부재(110)의 N극에서 발산된 자력선 방향은 자기장 돔 상층부에서 방향이 반대가 되어, 하면의 S극으로 수렴할 때 S극과 반발하는 자기장 돔이 형성된다.(도 1b 참조) 베이스 부재(110)의 중심부에 설치된 코어(122) 내측의 영구 자석(121)의 N극은 자기장 돔의 S극화된 자력선들을 외측 방향으로 밀처 내어 (자력선들은 N극으로 수렴 할 수 없기 때문에) 자기장 돔 중심부에 자기장 트랩을 만들고, N극의 세기가 크면 클 수록(자력선 밀도가 클수록) 자기장 트랩의 높이는 높아지며, 자력선이 발산되는 N극의 표면적이 클수록 자기장 트랩의 넓이는 넓어진다.
여기서, 부양 부재(150)가 베이스 부재(110)의 외곽으로 끌려 나가지 않는 원리를 설명하면 다음과 같다.
베이스 부재(110)의 N극에 의해 형성된 자기장 돔의 자력선이 S극으로 수렴하는 중에 있는 자력선들은 부양 부재(150)의 S극과 척력 관계에 있다. 그러므로, 자기장 돔은 기본적으로 부양 부재(150)의 S극을 상방향으로 밀처 올리는 힘을 갖고 있다. 또한, 높이 조절 부재(120)의 코어(122) 상면에 N극이 발생하도록 와이어(123b)에 전류를 가하면, 코어(122) 내측에 설치된 영구 자석(121)의 N극과 자력선의 세기가 더해져 힘이 더욱 강해진다. 이 상태에서 부양 부재(150)의 S극이 하단을 향하도록 하여, 자기장 트랩 안쪽에 위치시켜 주면 부양 부재(150)의 주변은 S극으로 수렴하는 자기장 돔의 자력선에 둘러 쌓이게 되고, 이에 따라 높이 조절 부재(120)의 N극 자기장과 높이 조절 부재(120)의 코어(122)의 내측의 영구 자석(121)의 N극 자기장이 더해진 힘이 자기장 돔의 힘보다 크면 부양 부재(150)는 하단으로 끌리게 된다.
트랩 형태로 변형된 베이스 부재(110)의 자기장은 부양 부재(150)의 S극과 상호 척력 관계이며, 코어(122) 내측의 영구 자석(121)에 의한 N극 그리고 높이 조절 부재(120)에 의한 N극과는 상호 인력 관계이므로 부양 부재(150)는 베이스 부재(110)의 외측으로 끌려 나기지 않게 된다. 즉, 부양 부재(150)가 베이스 부재(110)의 외측으로 끌려 나가기 위해서는 트랩 위로 넘어 가야 하지만 높이 조절 부재(120)의 N극, 또는 코어(122) 내측의 영구 자석(121)의 N극이 부양 부재(150)를 하측 방향으로 끌어 당기고 있기 때문에 넘어갈 수 없다.
계속해서, 베이스 플레이트(130)는 상기 베이스 부재(110) 및 상기 높이 조절 부재(120)의 하면에 설치되어 있다. (도 1a 및 도 1b 참조)
이러한 베이스 플레이트(130)는 강자성체로 만들어진 금속판일 수 있으며, 이는 베이스 부재(110) 및 높이 조절 부재(120)의 하면에 설치되면, 부양 부재(150)의 S극과 척력 관계에 있는 자기장의 돔은 더욱 높아지고 강해진다.
이와 같은 이유는, 베이스 플레이트(130)가 베이스 부재(110)의 하면의 S극과 접촉되어 있기 때문에 금속판의 상면이 모두 S극으로 자화된다. 따라서, 베이스 부재(110)의 내측의 베이스 플레이트(130)가 모두 S극으로 자화되기 때문에, 부양 부재(150)의 S극과 척력 관계인 전체의 자기장 돔이 높아지고 강해진다.
한편, 이러한 높이 조절 부재(120)를 이루는 영구 자석(121), 코어(122) 및 전자석(123)의 기능을 설명하면 다음과 같다.
상기 코어(122)는 일반적인 전자석의 코어의 기능과 동일하다. 코어(122)의 외부에 설치된 전자석(123)을 이루는 와이어(123b)에 전류를 흘리면 전류의 방향에 따라 자기장이 형성되고, 강자성체인 내측의 코어(122)를 자화시켜 자기장을 더욱 강화시킬 수 있다. 그리고 상기 코어(122)는 상측에 일정 크기로 홀(hole)이 형성되어 있어 코어(122) 내측에 설치된 영구자석(121)의 자력선이 상단부로 발산 할 수 있도록 되어 있으며, 홀의 크기에 따라 코어(122) 상측으로 빠져나가는 자력선의 세기가 결정 된다. 상기 코어(122)의 재질은 강자성체인 일반적인 연철 또는 그와 상응한 재질로 만들어지기 때문에 홀이 없으면 코어 내측에 설치된 영구자석(121)의 자력선은 차폐된다. 여기서, 코어(122) 내측의 영구 자석(121)은 상부가 N극, 하부가 S극이 되도록 설치됨으로써, 자기장 돔 중심부 위에서 설명한 바와 같이 자기장 트랩이 형성된다. 자기장 트랩 내의 부양 부재(150)는 상부가 N극, 하부가 S극이 되도록 위치되면, 부양 부재(150)는 상부 및 하부로 힘을 거의 받지 않지만 스스로 공중 부양할 수는 없다. 즉, 영구 자석(121)만으로 미세한 힘의 차이를 조절하여 맞추기 어렵고, 또한 맞춘다고 하여도 상품 전시를 위해 물건을 올려 놓을 수 있을 만큼 부상력이 크지 않기 때문이다.
그러나, 전자석(123)에 전류를 흘렸을 때 균형 관계는 깨지고 부양 부재(150)를 위로 밀어 올릴 수도 있으며, 끌어 내릴 수도 있다. 전류가 흐르는 방향에 따라 전자석(123)의 코어(122) 상단부가 N극으로, 또는 S극으로 만들어질 수 있기 때문이다.
이러한 전자석(123)에 의한 부양 부재(150)의 높이 조절 방법을 설명하면 다음과 같다.
상술한 바와 같이 상부 및 하부의 힘의 균형을 이루는 부양 자석의 부양 높이는 순수하게 전자석(123)의 세기에 의해 결정될 수 있다. 부양 부재(150)의 하면이 S극임으로 전자석(123)에 전류의 방향을 시계 방향으로 흘리면 코어(122)의 상부가 N극으로 자화되어 부양 부재(150)를 끌어 내리고, 반시계 방향으로 전류를 흘리면 코어(122)의 상부가 S극이 되어 부양 부재(150)를 밀어 올리게 된다.
센서(140)는 상기 높이 조절 부재(120)와 상기 부양 부재(150)의 사이에 설치되어 있으며, 이는 상기 높이 조절 부재(120)와 상기 부양 부재(150) 사이의 거리를 센싱하여, 제어부에 전송하는 역할을 한다.
이러한 센서(140)는 예를 들면 홀 센서(140)일 수 있으며, 이는 부양 부재(150)로부터 발산되는 자기장의 변화를 감지하고 자기장의 세기에 따라 출력 전압을 변경하여 제어부에 출력한다. 상기 센서(140)의 출력 전압은 베이스 부재(110), 코어(122)내측에 설치된 영구 자석(121) 및 기타 다른 부재들에 의해 발생되는 전체의 자기장에 의해 초기값이 결정되어지고, 전자석(123)에 전류가 흘러 발생되는 자기장의 변화와, 부양 부재(150)에 의한 변화량이 더해져 출력 전압이 만들어진다. 센서(140)에서 전압의 변화로 나타나는 신호는 제어부에 전송되어 부양 부재(150)의 높이를 제어하게 되고, 원하는 높이에 부양 부재(150)를 공중 부양시킬 수 있게 된다.
제어부는 상기 센서(140)에서 수신되는 신호 전압의 크기에 따라 높이 조절 부재(120)를 이루는 전자석(123)에 흐르는 전류의 방향을 제어하여 정해진 높이까지 부양 부재(150)를 부상시킬 수 있다. 부양 부재(150)가, 도 1b에서와 같이, A 위치에서 C 위치로 이동시 센서(140)에 의해 제어부에 전송되는 신호 전압의 크기는 리니어하게 커진다. 즉, 부양 부재(150)의 하부의 S극의 자기장이 센서(140)에 가까워지기 때문에 감도가 커지고, 이에 따라 신호 전압의 크기가 커진다.
한편, 부양 부재(150)가 A-B 구간에 있을 때 수신되는 신호 전압에 대하여, 제어부가 높이 조절 부재(120)를 이루는 전자석(123)에 전류를 시계 방향으로 흐르게 하여 전자석(123)의 코아 상부에 N극이 발생하도록 하면, 부양 부재(150)의 하부 S극과 반응하여 부양 부재(150)가 아래로 끌어내리게 된다. 또한 부양 부재(150)가 B-C 구간에 있을 때 수신되는 신호 전압에 대하여, 제어부가 높이 조절 부재(120)를 이루는 전자석(123)에 전류를 반시계 방향으로 흐르게 하여 전자석(123)의 코아 상부에 S극이 발생하도록 하면, 부양 부재(150)의 하부 S극과 반응하여 부양 부재(150)가 상부로 밀려 올려지게 된다.
그러므로 , 설정된 B 위치에 의해 부양 부재(150)의 부상 높이가 결정되며, 부양 부재(150)는 B 위치의 상부 및 하부의 근접거리에서 미세한 진동과 함께 부상한다. 센서의 감도를 높이고 제어부에서 구동 속도(전류 방향 변경 속도)를 빠르게 하면, 상기 진동은 사람의 눈에 인식되지 않는다.
여기서, 부양 부재(150)의 부상력은 높이 조절 부재(120)를 이루는 전류에 의해 결정되며, 부양 부재(150) 위에 어떠한 무게의 상품을 올려 놓아 전시할 수 있게 된다. 그리고, 부양 부재(150)가 A 위치 이상이거나, C 위치 이하에 있을 때는, 제어부가 자동적으로 전자석(123)에 인가되는 전류를 오프시키도록 하여 전력 소모를 방지할 수 있다.
여기서, 이러한 제어부는 통상의 아날로그 회로 또는/및 디지털 회로로 구현될 수 있으며, 프로그램 가능한 컴퓨터에 의해 제어될 수도 있다. 이러한 제어부의 기능은 본 명세서를 읽어본 당업자라면 쉽게 구현할 수 있으므로, 이에 대한 상세 설명은 생략한다.
계속해서, 제어부를 통한 공중 부양 제어 방법을 좀더 구체적으로 설명한다.
먼저, 부양 부재(150)의 상,하 진동은 B 위치가 자기장 트랩 내에서 시간에 따라 상,하로 변하도록 프로그래밍하면 부양 부재(150)를 위, 아래로 움직이게 할 수 있고, 이러한 방법으로 다양한 형태의 상하 동작을 구현할 수 있다.
한편, 높이 조절 부재(120)를 이루는 코어(122) 내측의 영구 자석(121)은 또다른 기능을 갖고 있다. 즉, 상품 전시를 위해 부양 부재(150)에 상품을 전시하는 동안 정전될 경우, 부양 부재(150)가 코어(122) 내의 영구 자석(121) 상부에 달라 붙게 하여 상품을 보호하기 위한 장치로서의 기능을 갖고 있다. 이러한 기능을 갖게 하기 위해서는 베이스 부재(110)의 자기장 돔에 의한 부양력보다 코어(122) 내측의 영구 자석(21)에 의한 끌어 당기는 힘이 약간 크게 되도록 하여 정전시 부양 부재(150)가 트랩속으로 끌려 내려가 코어(122) 내의 영구 자석(121)에 달라 붙도록 하여 상품을 보호하도록 한다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공중 부양 전시 장치(200)를 도시한 사시도 및 자력선을 함께 도시한 측면도이다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 베이스 부재(110)와 높이 조절 부재(120) 사이에는 부양 부재(150)의 부양 높이를 증가시키기 위한 보조 부재(260)가 더 설치될 수 있다. 이러한 보조 부재(260)는 링 형태의 자석일 수 있다. 더불어, 상기 보조 부재(260)는 S극이 상부 방향을 향하고, N극이 하부를 향하도록 설치한다. 그러면, 상기 보조 부재(260)에 의해 하면이 S극인 부양 부재(150)에 대하여 자기장 트랩을 더욱 높게 만들 수 있다.
기본적으로 부양 부재(150)의 부상 높이는 베이스 부재(110)의 자기장 돔 높이에 의해 결정되나, S극이 상부 방향을 향하는 또다른 보조 부재(260)가 설치됨으로써, 자기장 돔의 기존 높이가 상부로 더 상승하게 된다. 따라서, 자기장 트랩의 외곽 둘레에 부양 부재(150)의 S극에 대한 자기장 장벽이 2단으로 높아지고, 이에 따라 자기장 트랩이 더욱 깊게 만들어져, 그만큼 부양 부재(150)의 부상 높이가 상승한다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공중 부양 전시 장치중 베이스 부재(310)를 도시한 단면도 및 자력선을 함께 도시한 측면도이다.
도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 베이스 부재(310)는 상부 내경이 하부 내경보다 크게 형성될 수 있다. 즉, 베이스 부재(310)는 상부의 N극 지름이 넓고 하부의 S극 지름이 작은 형태로 형성될 수 있다. 이와 같이 하여, 베이스 부재(310)는 자기장 발산이 기울어진 상태로 되어 자기장 돔의 높이가 동일 크기의 베이스 부재(310)에 비해 높게 만들어진다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공중 부양 전시 장치중 다양한 형태의 부양 부재(450,550,150)를 도시한 결합 사시도 및 분해 사시도이다.
먼저 도 7a에 도시된 바와 같이, 부양 부재(550)는 플라스틱 제1하우징(451), 상기 제1하우징(451)에 결합된 디스크 형태의 제1영구자석(452), 상기 제1영구자석(452)에 밀착된 제2하우징(453), 상기 제2하우징(453)에 결합된 상기 제1영구자석(452)의 직경보다 작은 봉 형태의 제2영구자석(454)으로 이루어질 수 있다.
또한, 도 7b에 도시된 바와 같이, 부양 부재(550)는 플라스틱 제1하우징(551), 상기 제1하우징(551)에 결합된 링 형태의 제1영구자석(552), 상기 제1영구자석(552)에 밀착된 제2하우징(553), 상기 제2하우징(553)에 결합된 상기 제1영구자석(552)의 직경보다 작은 봉 형태의 제2영구자석(554)으로 이루어질 수 있다.
또한, 도 7c에 도시된 바와 같이, 부양 부재(150)는 봉 형태의 영구 자석일 수도 있다.
여기서, 상술한 부양 부재(450,550,150)는 기본적으로 베이스 부재(110)와 동일한 극성을 가질 때 양호하게 부상될 수 있다. 이를 위해, 상기 베이스 부재(110)가 상부가 N극, 하부가 S극이 되도록 설치되었다면, 부양 부재(450,550,150)도 상부가 N극, 하부가 S극이 되도록 구성된다. 그러나, 상기 부양 부재(450,550,150)는 비록 부양 높이에 차이가 있기는 하지만 상기 베이스 부재(110)와 다른 극성을 가져도 부상될 수 있다. 즉, 상기 베이스 부재(110)가 상부가 N극, 하부가 S극이 되도록 설치되었다면, 부양 부재(450,550,150)도 상부가 S극, 하부가 N극이 되도록 구성될 수 있다.
더불어, 부양 부재는 하나의 봉 형태의 영구 자석일 수도 있으나, 상술한 바와 같이 디스크 형태 또는 링 형태의 영구 자석(454,554)이 추가될 수 있다. 이와 같이 디스크 형태 또는 링 형태의 영구 자석(454,554)이 추가될 경우, 돌출된 봉 형태의 영구 자석(454,554)은 자기장 트랩 속에 고정되고, 추가된 디스크 형태 또는 링 형태의 영구 자석(452,552)은 베이스 부재(110)에 의해 형성된 자기장 돔 상층부에서 방향 유지력과 부상력을 증가시킬 수 있어, 무거운 상품을 전시하는데 효율적이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공중 부양 전시 장치(600)중 회전 부재(660)를 도시한 정면 사시도 및 후면 사시도이다.
도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 공중 부양 전시 장치(600)는 부양 부재(150)를 회전시키기 위한 회전 부재(660)를 더 포함한다.
상기 회전 부재(660)는 상기 베이스 부재(110)와 상기 높이 조절 부재(120)의 사이에 설치되고, 측면에 다수의 톱니 기어가 형성된 링 부재(661)와, 상기 링 부재(661)에 설치된 적어도 하나의 제1영구자석(662)과, 상기 링 부재(661)의 톱니 기어에 결합되어 상기 링 부재(661)를 회전시키는 모터(663)와, 상기 부양 부재(450)의 둘레에 설치된 적어도 하나의 제2영구자석(664)을 포함한다.
회전 부재(660)와 모터(663)사이의 동력 전달은 벨트를 사용 할 수도 있다.
이와 같이 하여, 제어부가 상기 모터(663)를 제어하면, 상기 링 부재(661)가 소정 방향으로 회전하게 되고, 이에 따라 링 부재(661)에 설치된 제1영구자석(662)과, 부양 부재(450)에 설치된 제2영구자석(664)이 상호 작용함으로써, 상기 부양 부재(450)가 소정 방향으로 회전하게 된다. 즉, 제1영구자석(662)과 제2영구자석(664)에는 미세한 인력 또는 척력이 발생하게 되는데, 이 상태에서 모터(663)로 링 부재(661)를 천천히 회전시키게 되면, 제1영구자석(662)과 제2영구자석(664)의 상호 작용에 의해 부양 부재(450)도 천천히 회전된다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 공중 부양 전시 장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100; 공중 부양 전시 장치
110; 베이스 부재 120; 높이 조절 부재
121; 영구 자석 122; 코어
123; 전자석 123a; 보빈
123b; 와이어 130; 베이스 플레이트
140; 센서 150; 부양 부재
151; 제1하우징; 152; 제1영구자석
153; 제2하우징; 및 154; 제2영구자석
160; 회전 부재 161; 링 부재
162; 제1영구 자석 163; 모터
164; 제2영구 자석

Claims (10)

  1. 내부에 공간을 갖는 베이스 부재;
    상기 베이스 부재의 내부 공간 중심부에 구비된 영구 자석, 상기 영구 자석의 둘레를 감싸는 상측에 일정 크기의 홀을 갖는 코어, 및 상기 코어에 권취된 와이어로 이루어진 높이 조절 부재; 및,
    상기 베이스 부재로부터 상부 방향으로 이격되어 설치된 부양 부재를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 공중 부양 전시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스 부재 및 상기 높이 조절 부재의 하면에는 자화 가능한 베이스 플레이트가 부착된 것을 특징으로 공중 부양 전시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 높이 조절 부재와 상기 부양 부재의 사이에는 상기 높이 조절 부재와 상기 부양 부재의 거리를 센싱하는 센서가 더 설치된 것을 특징으로 하는 공중 부양 전지 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 센서로부터 센싱된 값에 따라 상기 전자석의 와이어에 흐르는 전류 방향 또는 전압을 조절하여 상기 부양 부재의 부양 높이를 제어하는 제어부가 더 구비된 것을 특징으로 하는 공중 부양 전시 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스 부재와 상기 높이 조절 부재 사이에는 상기 부양 부재의 부양 높이를 증가시키기 위한 보조 부재가 더 설치된 것을 특징으로 하는 공중 부양 전시 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스 부재는 원형 링 형태인 것을 특징으로 하는 공중 부양 전시 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 베이스 부재는 상부 내경이 하부 내경보다 큰 것을 특징으로 하는 공중 부양 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 부양 부재는
    제1하우징;
    상기 제1하우징에 결합된 제1영구자석;
    상기 제1영구자석에 결합된 제2하우징; 및
    상기 제2하우징에 결합된 상기 제1영구자석의 직경보다 작은 제2영구자석으로 이루어진 것을 특징으로 하는 공중 부양 장치.
  9. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1영구 자석은 원반 형태 또는 링 형태이고, 상기 제2영구자석은 봉형태인 것을 특징으로 하는 공중 부양 전시 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 부양 부재를 회전시키기 위한 회전 부재를 더 포함하고,
    상기 회전 부재는
    상기 베이스 부재와 상기 높이 조절 부재의 사이에 설치되고,
    상기 회전 부재에 설치된 적어도 두개의 제1영구 자석;
    상기 회전 부재를 회전시키기 위한 동력원으로서의 모터;
    상기 모터의 동력을 상기 회전 부재에 전달하기위한 동력 전달 장치로서 기어 또는 벨트가 설치되고,
    상기 부양 부재의 둘레에 설치된 적어도 두개의 제2영구 자석을 포함하여 이루어진 것을 특징을 하는 공중 부양 전시 장치.
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