KR20200010552A

KR20200010552A - 자기력 제어 장치 및 이를 이용한 자성체 홀딩 장치

Info

Publication number: KR20200010552A
Application number: KR1020200008266A
Authority: KR
Inventors: 최태광
Original assignee: 최태광
Priority date: 2017-09-15
Filing date: 2020-01-22
Publication date: 2020-01-30
Also published as: KR102072122B1; US20200203048A1; EP3624148A4; KR20190031115A; EP3624148A1; CN110612581B; JP6996061B2; KR20200013031A; KR102279531B1; CN110612581A; US11264157B2; KR20190031133A; JP2020524471A

Abstract

본 발명은 자유롭게 회전하는 영구자석의 배치상태를 코일로 제어함으로써 작용면에서의 자기력을 제어하는 자기력 제어 장치 및 이를 이용한 자성체 홀딩 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자기력 제어 장치는, 작용면을 구비하고 강자성체로 이루어지며, 영구자석의 N극과 접촉되는 제1 폴피스; 작용면을 구비하고 강자성체로 이루어지며, 상기 영구자석 또는 상기 영구자석과는 다른 영구자석의 S극과 접촉되는 제2 폴피스; N극이 상기 제2 폴피스와 자기적으로 연결됨과 함께 S극이 상기 제1 폴피스와 자기적으로 연결되는 제1 배치상태와, N극이 상기 제1 폴피스와 자기적으로 연결됨과 함께 S극이 상기 제2 폴피스와 자기적으로 연결되는 제2 배치상태를 이룰 수 있도록 회전가능하게 구성되는 회전영구자석; 및 상기 제1 폴피스 및 상기 제2 폴피스 중 적어도 하나에 감기는 코일; 을 포함하며, 상기 코일에 인가되는 전류를 제어함으로써, 상기 회전영구자석을 회전시켜서 상기 제1 배치상태와 상기 제2 배치상태 간의 전환을 발생시키고, 이에 따라 상기 제1 폴피스 및 상기 제2 폴피스의 작용면들 상의 자기력을 제어한다.

Description

자기력 제어 장치 및 이를 이용한 자성체 홀딩 장치{MAGNETIC FORCE CONTROL DEVICE AND MAGNETIC SUBSTANCE HOLDING DEVICE USING THE SAME}

본 발명은 자기력 제어 장치 및 이를 이용한 자성체 홀딩 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 자유롭게 회전하는 영구자석의 배치상태를 코일로 제어함으로써 작용면에서의 자기력을 제어하는 자기력 제어 장치 및 이를 이용한 자성체 홀딩 장치에 관한 것이다.

영구자석 워크홀딩 장치 (permanent magnet workholding device) 와 같은 자성체 홀딩 장치는 철과 같은 자성 물질 (magnetic material) 로 구성된 부착 대상을 자기력을 이용하여 부착시키는데 사용되는 장치로서, 오늘날 사출기의 금형 클램핑, 프레스기의 금형 클램핑, 공작 기계의 척 등에 부착되는 내부 장치 등으로 널리 사용되고 있다.

이러한 자성체 홀딩 장치는, 기본적으로 영구자석의 강한 자기력을 이용하여, 자성체인 부착 대상을 작용면에 부착시키게 되는데, 해제 시에는 영구자석으로부터의 자기 흐름을 제어하여 작용면으로 자기 흐름이 형성되지 않도록 하여 부착 대상을 작용면으로부터 떨어뜨린다.

본 출원인은 영구자석을 회전시킴으로써 자기 회로를 변경시킴으로써 홀딩 및 해제를 행하는 영구자석 워크홀딩 장치를 개시한 바 있다 (특허문헌 1 참조). 그러나, 이러한 영구자석 워크홀딩 장치의 경우, 영구자석을 모터로서 회전시키게 되는데, 모터에 많은 힘을 인가하여야 하므로, 사용성이 좋지 못하였고, 모터에 많은 전력이 들어가서 실용화에 이르지 못하였다.

(특허문헌 1)

한국등록특허 제10-1131134호 (발명의 명칭 : 영구자석 워크홀딩 장치)

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 자유롭게 회전하는 영구자석의 배치상태를 코일로 제어함으로써 작용면에서의 자기력을 제어하는 자기력 제어 장치 및 이를 이용한 자성체 홀딩 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자기력 제어 장치는, 작용면을 구비하고 강자성체로 이루어지며, 영구자석의 N극과 접촉되는 제1 폴피스; 작용면을 구비하고 강자성체로 이루어지며, 상기 영구자석 또는 상기 영구자석과는 다른 영구자석의 S극과 접촉되는 제2 폴피스; N극이 상기 제2 폴피스와 자기적으로 연결됨과 함께 S극이 상기 제1 폴피스와 자기적으로 연결되는 제1 배치상태와, N극이 상기 제1 폴피스와 자기적으로 연결됨과 함께 S극이 상기 제2 폴피스와 자기적으로 연결되는 제2 배치상태를 이룰 수 있도록 회전가능하게 구성되는 회전영구자석; 및 상기 제1 폴피스 및 상기 제2 폴피스 중 적어도 하나에 감기는 코일; 을 포함하며, 상기 코일에 인가되는 전류를 제어함으로써, 상기 회전영구자석을 회전시켜서 상기 제1 배치상태와 상기 제2 배치상태 간의 전환을 발생시키고, 이에 따라 상기 제1 폴피스 및 상기 제2 폴피스의 작용면들 상의 자기력을 제어한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 제1 폴피스는 상기 영구자석의 N극과 접촉되고, 상기 제2 폴피스는 상기 영구자석의 S극과 접촉되고, 상기 영구자석은 상기 회전영구자석보다 상기 작용면에 가깝게 위치된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 코일은 상기 영구자석과 상기 회전영구자석 사이에 배치된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 영구자석 및 복수의 상기 다른 영구자석을 모두 포함하고, 복수의 상기 다른 영구자석은 강자성체로 이루어지는 폴피스에 의해 서로 자기적으로 연결된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 폴피스 및 상기 제2 폴피스와 자기적으로 연결 가능하게 배치되며, 강자성체로 이루어지는 연결 폴피스; 를 더 포함하고, 상기 코일은 상기 제1 폴피스, 상기 제2 폴피스 및 상기 연결 폴피스 중 적어도 하나에 감긴다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제2 폴피스는 상기 영구자석과 다른 영구자석의 S극과 접촉되며, 상기 영구자석은 제1 영구자석이고, 상기 영구자석과 다른 영구자석은 제2 영구자석이며, 상기 연결 폴피스는 상기 제1 영구자석의 S극과 접촉되고, 또한 상기 제2 영구자석의 N극과 접촉되며, 상기 연결 폴피스는 상기 제1 폴피스 및 상기 제2 폴피스와 갭 (gap) 을 형성하면서 자기적으로 연결가능하게 이격된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 영구자석, 상기 제2 영구자석 및 상기 회전영구자석은 일렬로 배치된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 코일은 상기 회전영구자석과 상기 제1 영구자석 사이의 상기 제1 폴피스 또는 상기 회전영구자석과 상기 제2 영구자석 사이의 상기 제2 폴피스에 배치된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 코일은 상기 제1 폴피스의 작용면과 상기 제1 영구자석 사이에 배치되고, 또한 상기 제2 폴피스의 작용면과 상기 제2 영구자석 사이에 배치된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 코일은 상기 갭과 상기 제1 영구자석 사이에 더 배치되고, 또한 상기 갭과 상기 제2 영구자석 사이에 더 배치된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제2 폴피스는 상기 영구자석과 다른 영구자석의 S극과 접촉되며, 상기 영구자석은 제1 영구자석이고, 상기 영구자석과 다른 영구자석은 제2 영구자석이며, 상기 제1 영구자석의 S극과 접촉되며, 강자성체로 이루어지는 제3 폴피스; 및 상기 제2 영구자석의 N극과 접촉되며, 강자성체로 이루어지는 제4 폴피스; 를 더 포함하고, 상기 연결 폴피스는, 상기 제3 폴피스 및 상기 제4 폴피스와 자기적으로 연결되는 제1 위치와, 상기 제3 폴피스 및 상기 제4 폴피스 중 적어도 하나와 자기적으로 연결되지 않는 제2 위치 간에 이동 가능하게 구성되고, 상기 연결 폴피스가 상기 제1 위치에 위치된 경우라 하더라도, 상기 제1 폴피스 및 상기 제2 폴피스와 갭 (gap) 을 형성하면서 자기적으로 연결가능하게 이격된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제3 폴피스 및 상기 제4 폴피스는 작용면을 가진다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 연결 폴피스와 상기 제3 폴피스 사이 또는 상기 연결 폴피스와 상기 제4 폴피스 사이에는 탄성을 가진 충격완화부재가 개재된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 연결 폴피스와 상기 제3 폴피스 사이 또는 상기 연결 폴피스와 상기 제4 폴피스 사이에는 상기 연결 폴피스가 상기 제3 폴피스 또는 상기 제4 폴피스와 멀어지는 방향으로 힘을 가하는 탄성부재가 개재된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제2 폴피스는 상기 영구자석의 S극과 접촉되며, 상기 연결 폴피스는 상기 제1 폴피스 및 상기 제2 폴피스와 갭 (gap) 을 형성하면서 자기적으로 연결 가능하게 이격된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 회전영구자석은 상기 영구자석보다 상기 작용면들에 근접하여 위치된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 코일은 상기 회전영구자석과 상기 영구자석의 사이의 상기 제1 폴피스 및 상기 제2 폴피스에 각각 감기고, 상기 제1 폴피스의 작용면과 상기 회전영구자석의 사이의 상기 제1 폴피스에 감기고, 상기 제2 폴피스의 작용면과 상기 회전영구자석의 사이의 상기 제2 폴피스에 감기도록 배치된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 회전영구자석은 제1 회전영구자석이고, 상기 영구자석은 제1 영구자석이고, 작용면을 구비하고 강자성체로 이루어지는 제3 폴피스; 상기 제1 폴피스에 N극이 접촉되고 상기 제3 폴피스에 S극이 접촉되도록 배치된 제2 영구자석; 및 N극이 상기 제3 폴피스와 자기적으로 연결됨과 함께 S극이 상기 제1 폴피스와 자기적으로 연결되는 제1 배치상태와, N극이 상기 제1 폴피스와 자기적으로 연결됨과 함께 S극이 상기 제3 폴피스와 자기적으로 연결되는 제2 배치상태를 이룰 수 있도록 회전가능하게 구성되는 제2 회전영구자석; 을 더 포함하고, 상기 연결 폴피스는, 상기 제3 폴피스와도 갭을 형성하면서 자기적으로 연결가능하게 이격된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제2 폴피스는 상기 영구자석의 S극과 접촉되며, 상기 연결 폴피스는, 상기 제1 폴피스 및 상기 제2 폴피스 중 적어도 하나와 자기적으로 연결되지 않는 제1 위치와, 상기 제1 폴피스 및 상기 제2 폴피스와 자기적으로 연결되는 제2 위치 간에 이동 가능하게 구성된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 코일은, 상기 회전영구자석과 상기 영구자석의 사이의 상기 제1 폴피스 및 상기 제2 폴피스에 각각 감긴다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 회전영구자석은 제1 회전영구자석이고, 상기 영구자석은 제1 영구자석이고, 작용면을 구비하고 강자성체로 이루어지는 제3 폴피스; 상기 제1 폴피스에 N극이 접촉되고 상기 제3 폴피스에 S극이 접촉되도록 배치된 제2 영구자석; 및 N극이 상기 제3 폴피스와 자기적으로 연결됨과 함께 S극이 상기 제1 폴피스와 자기적으로 연결되는 제1 배치상태와, N극이 상기 제1 폴피스와 자기적으로 연결됨과 함께 S극이 상기 제3 폴피스와 자기적으로 연결되는 제2 배치상태를 이룰 수 있도록 회전가능하게 구성되는 제2 회전영구자석; 을 더 포함하고, 상기 연결 폴피스는 상기 제1 위치에 있을 때 상기 제1 폴피스, 상기 제2 폴피스 및 상기 제3 폴피스 중 인접하는 폴피스들끼리는 자기적으로 연결시키지 않도록 구성되고, 상기 제2 위치에 있을 때 상기 제1 폴피스, 상기 제2 폴피스 및 상기 제3 폴피스에 모두 자기적으로 연결되도록 구성된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 폴피스는 상기 영구자석의 N극과 접촉되고, 상기 제2 폴피스는 상기 영구자석의 S극과 접촉되고, 상기 코일은 상기 영구자석과 상기 회전영구자석 사이에 배치되고, 상기 작용면은 상기 제1 폴피스에 한쌍 및 상기 제2 폴피스에 한쌍이 각각 형성된다. 상기 작용면이 향하는 방향은 상기 회전영구자석의 회전축을 따르는 방향과 평행하다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 자기력 제어 장치는, 작용면을 구비하고 강자성체로 이루어지는 중심 폴피스; 상기 중심 폴피스의 적어도 일부를 감싸도록 배치되며, 작용면을 구비하고 강자성체로 이루어지는 주변 폴피스; 상기 중심 폴피스에 N극 및 S극 중 어느 하나가 접촉되고, 상기 주변 폴피스에 다른 하나가 접촉되도록 배치되는 영구자석; S극이 상기 중심 폴피스와 자기적으로 연결된 상태로 이격됨과 함께 N극이 상기 주변 폴피스와 자기적으로 연결된 상태로 이격되는 제1 배치상태와, S극이 상기 주변 폴피스와 자기적으로 연결된 상태로 이격됨과 함께 N극이 상기 중심 폴피스와 자기적으로 연결된 상태로 이격되는 제2 배치상태를 이룰 수 있도록 회전가능하게 구성되는 회전영구자석; 및 상기 중심 폴피스 및 상기 주변 폴피스 중 적어도 하나에 감기는 코일; 을 포함하며, 상기 코일에 인가되는 전류를 제어함으로써, 상기 회전영구자석을 회전시켜서 상기 제1 배치상태와 상기 제2 배치상태 간의 전환을 발생시키고, 이에 따라 상기 중심 폴피스 및 상기 주변 폴피스의 작용면들 상의 자기력을 제어한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 영구자석은 적어도 두개가 상기 중심 폴피스를 중심에 두고 대칭을 이루도록 배치되고, 상기 회전영구자석은 상기 제1 배치상태 또는 상기 제2 배치상태 시에, N극 또는 S극이 상기 중심 폴피스의 작용면을 향하도록 배치된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 영구자석의 N극이 상기 중심 폴피스에 접촉되며, 상기 코일은 상기 영구자석과 상기 회전영구자석의 사이의 상기 중심 폴피스에 감긴다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 회전영구자석은 상기 제1 배치상태 또는 상기 제2 배치상태를 유지하도록 기계적으로 고정되도록 구성되며, 배치상태들 간의 변경 시에는 고정이 해제되도록 구성된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 회전영구자석은 회전 중심으로부터 동일한 거리 만큼 외연이 형성된 원형부와, 회전 중심으로부터의 거리가 상기 원형부보다 작게 외연이 형성된 비원형부로 이루어지며, 상기 비원형부로 인하여 상기 회전영구자석의 N극과 S극이 분할된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 회전영구자석이 상기 제1 배치상태 또는 상기 제2 배치상태에 있을 경우에, 상기 제1 폴피스 및 상기 제2 폴피스는 상기 원형부의 전부와 대면하도록 구성된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자성체 홀딩 장치는 상술한 자기력 제어 장치의 구성을 포함한다.

본 발명의 자기력 제어 장치는 적은 전류를 인가하더라도 회전영구자석이 회전함으로써 자기흐름의 변동이 발생되어 홀딩 및 해제가 행하여지므로, 제어가 용이하다.

또한, 본 발명의 자기력 제어 장치는 홀딩 또는 해제 유지 시에 소량의 전류 만이 필요하여, 저전력을 도모할 수 있다.

도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 일실시예에 따른 자기력 제어 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 다른 실시예에 따른 자기력 제어 장치의 개략적인 단면도이다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자기력 제어 장치의 개략적인 단면도이다. 또한, 도 3f는 도 3a 내지 도 3e를 변형하여 구성한 자기력 제어 장치의 단면도이다.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자기력 제어 장치의 개략적인 단면도이다.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자기력 제어 장치의 개략적인 단면도이다. 또한, 도 5f는 도 5a 내지 도 5e의 자기력 제어 장치의 또 다른 변형실시예의 개략적인 단면도이다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자기력 제어 장치의 개략적인 단면도이다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자기력 제어 장치의 개략적인 단면도이다.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자기력 제어 장치의 개략적인 단면도이다.
도 9는 회전영구자석의 다양한 실시 형태를 도시한 단면도이다.
도 10은 회전영구자석의 일 실시형태 및 자기력 제어 장치에 배치된 상태를 나타낸다.
도 11은 도 1a 내지 도 1d의 자기력 제어 장치의 변형례이다.
도 12는 도 11의 자기력 제어 장치의 변형례이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층"위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 자기력 제어 장치의 실시예에 대해 설명한다.

본 발명의 자기력 제어 장치는 작용면에서의 자기 특성을 변화시킴으로써 외부의 자성체에 대해 자기력을 발생시키거나 발생시키지 않도록 제어하는 장치이다. 본 발명의 자기력 제어 장치는 자성체 홀딩 장치, 동력 장치 등에 포괄적으로 활용가능하다. 이하에서는, 자기력 제어 장치가 자성체 홀딩 장치로서 활용되는 것을 예시하여 설명하나, 활용처는 이에 국한되는 것은 아니다.

도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 일실시예에 따른 자기력 제어 장치의 개략적인 단면도이다.

본 실시예에 따른 자기력 제어 장치 (100) 는, 제1 폴피스 (110), 제2 폴피스 (120), 회전영구자석 (130), 영구자석 (140) 및 코일 (150) 을 포함한다.

제1 폴피스 (110) 는 철과 같은 강자성체로 이루어지고, 작용면 (111) 을 구비한다. 또한, 제2 폴피스 (120) 는 철과 같은 강자성체로 이루어지고, 작용면 (121) 을 구비한다.

회전영구자석 (130) 은 S극이 제1 폴피스 (110) 와 근접하여 자기적으로 연결됨과 함께, N극이 제2 폴피스 (120) 와 근접하여 자기적으로 연결되는 제1 배치상태 (도 1a 및 도 1b에서의 배치 상태) 와, N극이 제1 폴피스 (110) 와 근접하여 자기적으로 연결됨과 함께, S극이 제2 폴피스 (120) 와 근접하여 자기적으로 연결되는 제2 배치상태 (도 1c 및 도 1d에서의 배치 상태) 간에 전환되도록 회전 가능하게 배치된다.

구체적으로, 회전영구자석 (130) 은 제1 폴피스 (110) 와 제2 폴피스 (120) 사이에 배치되어, 제1 폴피스 (110) 와 제2 폴피스 (120) 간을 자기적으로 연결시킬 수 있다. 하지만, 회전영구자석 (130) 이 제1 배치상태와 제2 배치상태에 있을 때 각각 서로 반대 방향의 자기 흐름이 형성된다.

회전영구자석 (130) 은 마찰을 최소화하여 회전 가능하도록 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 제1 배치상태 및 제2 배치상태 시 제1 폴피스 (110) 및 제2 폴피스 (120) 와의 이격 거리가 가까우면 가까울수록 더 큰 자기흐름을 형성할 수 있어서 바람직하다.

회전영구자석 (130) 과 폴피스들 (110, 120) 간에 "자기적으로 연결"된다는 것은 직접적으로 접촉되지는 않는다 하더라도 회전영구자석 (130) 의 자기력에 의해 폴피스들 (110, 120) 에 자기흐름이 형성될 수 있을 정도로 이격된 것을 포함한다. 예를 들어서, 회전영구자석 (130) 이 폴피스들 (110, 120) 에 접촉하여 발생하는 자기흐름의 세기에 비해, A % 이상의 세기의 자기흐름이 폴피스들 (110, 120) 에 형성되는 경우, 회전영구자석 (130) 과 폴피스들 (110, 120) 간에 자기적으로 연결되었다고 할 수 있다. 여기서, A는 80, 70, 60, 50, 40, 30, 20 등일 수 있다. 하지만, 앞서 언급하였듯이, 회전영구자석 (130) 과 폴피스들 (110, 120) 간의 이격 거리는 최소로 설정하는 것이 바람직하다.

한편, 회전영구자석 (130) 은 본 실시예에서 영구자석을 특정 형상으로 성형한 구조를 예시하나, 이에 국한되는 것은 아니며, 영구자석과 폴피스의 조합으로 구성될 수도 있다. 다양한 회전영구자석 (130) 의 구성은 도 9를 참조하여 자세히 후술한다.

영구자석 (140) 은 N극이 제1 폴피스 (110) 에 접촉되고, S극이 제2 폴피스 (120) 에 접촉되도록 배치된다. 영구자석 (140) 은 회전영구자석 (130) 보다 작용면들 (111, 121) 에 가깝게 위치되는 것이 바람직하다.

코일 (150) 은 제1 폴피스 (110) 및 제2 폴피스 (120) 중 적어도 하나에 감길 수 있다. 코일 (150) 은 자기흐름을 변경시키기 위한 적절한 위치에 배치되면 되는데, 본 실시예에서는 회전영구자석 (130) 과 영구자석 (140) 사이에 배치되는 것을 예시하고 있으며, 효율적인 자기흐름 제어에 있어서 이러한 배치가 바람직하다.

이하에서는 도 1a 내지 도 1d를 다시 참조하여, 자성체인 대상물 (1) 을 홀딩하고 해제하는 원리에 대해서 설명한다.

먼저, 도 1a를 참조하면, 코일 (150) 에 전류를 전혀 인가하지 않으면, 회전영구자석 (130) 은 영구자석 (140) 에 의한 제1 폴피스 (110) 및 제2 폴피스 (120) 의 자화에 의해 자동적으로 제1 배치상태로 배치된다. 이에 의해 점선과 같이, 내부 순환 자기흐름이 형성된다. 이에 따라, 작용면들 (111, 121) 방향으로는 자기흐름이 형성되지 않아, 대상물이 작용면들 (111, 121) 에 홀딩될 수 없다.

작용면들 (111, 121) 방향으로 자기흐름을 형성하려면 도 1b와 같이 코일 (150) 에 전류를 인가한다. 즉, 제1 폴피스 (110) 의 작용면 (111) 방향으로 N극이 형성되고, 그 반대편으로 S극이 형성되도록 제1 폴피스 (110) 에 감긴 코일 (150) 을 제어하고, 제2 폴피스 (120) 의 작용면 (121) 방향으로 S극이 형성되고, 그 반대편으로 N극이 형성되도록 제2 폴피스 (120) 에 감긴 코일 (150) 을 제어한다.

코일 (150) 에 인가되는 전류가 충분히 크다면, 회전영구자석 (130) 과 대면하는 제1 폴피스 (110) 의 면은 S극을 띄게 되고, 회전영구자석 (130) 과 대면하는 제2 폴피스 (120) 의 면은 N극을 띄게 된다. 그렇다면, 회전영구자석 (130) 은 각 폴에서 척력을 받게 되어, 회전력을 받게 되고, 회전하게 된다.

회전영구자석 (130) 의 도 1c와 같이 제2 배치상태로 배치가 전환되고, 이에 따라 작용면들 (111, 121) 이 각각 N극과 S극을 띄게 되어 대상물 (1) 을 홀딩할 수 있게 된다. 이때, 자기흐름은 대상물 (1) 을 통과하도록 도 1c의 점선과 같이 형성된다. 일단, 도 1c와 같은 자기흐름이 형성되면 코일 (150) 에 인가되는 전류를 제거하여도 자기흐름이 유지됨에 따라, 홀딩이 유지된다.

홀딩된 대상물 (1) 을 해제하기 위해서는, 도 1d와 같이 코일 (150) 에 전류를 인가하면 된다. 즉, 도 1b와 반대방향의 전류를 코일 (150) 에 인가하면, 회전영구자석 (130) 과 대면하는 제1 폴피스 (110) 의 면은 N극을 띄게 되고, 회전영구자석 (130) 과 대면하는 제2 폴피스 (120) 의 면은 S극을 띄게 된다. 그렇다면, 회전영구자석 (130) 은 각 폴에서 척력을 받게 되어, 회전력을 받게 되고, 도 1a와 같이 제1 배치상태로 배치가 전환된다. 이에 따라, 작용면들 (111, 121) 로부터 대상물 (1) 이 해제될 수 있다.

일단, 제1 배치상태로 회전영구자석 (130) 의 배치가 전환되면, 코일 (150) 에 전류를 인가하지 않더라도, 도 1a의 점선과 같은 내부 순환 자기흐름이 형성되어, 작용면들 (111, 121) 에 대상물 (1) 이 홀딩될 수 없다.

한편, 도 1b 및 도 1d에 도시한 회전영구자석 (130) 의 회전방향은 예시적인 것이므로, 어떠한 방향으로 회전되어도 무방하다. 이하에서도 회전영구자석 (130) 의 회전방향은 예시에 불과하다.

즉, 본 실시예의 자기력 제어 장치 (100) 는, 코일 (150) 에 인가되는 전류를 제어함으로써, 회전영구자석 (130) 을 회전시켜서 제1 배치상태와 제2 배치상태 간의 전환을 발생시키고, 이에 따라 제1 폴피스 (110) 및 제2 폴피스 (120) 의 작용면들 (111, 121) 상의 자기력을 제어한다.

도 2는 다른 실시예에 따른 자기력 제어 장치의 개략적인 단면도이다.

도 2의 자기력 제어 장치 (100') 는, 도 1a 내지 도 1d의 자기력 제어 장치 (100) 에 제1 영구자석 (160), 제2 영구자석 (170) 및 폴피스 (180) 의 구성을 부가한 것을 특징으로 한다.

제1 영구자석 (160) 은 N극이 제1 폴피스 (110) 에 접촉되고 S극이 폴피스 (180) 에 접촉되도록 배치된다. 제2 영구자석 (170) 은 S극이 제2 폴피스 (120) 에 접촉되고 N극이 폴피스 (180) 에 접촉되도록 배치된다.

폴피스 (180) 는 제1 영구자석 (160) 및 제2 영구자석 (170) 을 자기적으로 연결함으로써, 내부에 점선과 같은 자기흐름을 생성시킨다. 폴피스 (180) 는 자기 쉴드와 함께, 케이스로 활용될 수 있다.

본 실시예의 자기력 제어 장치 (100') 는 자기력 제어 장치 (100) 보다 많은 영구자석들 (140, 160, 170) 을 보유함으로써 보다 강한 홀딩력을 얻을 수 있다.

도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자기력 제어 장치의 개략적인 단면도이다. 또한, 도 3f는 도 3a 내지 도 3e를 변형하여 구성한 자기력 제어 장치의 단면도이다.

도 3a 내지 도 3e를 참조하면, 본 실시예에 따른 자기력 제어 장치 (200) 는, 제1 폴피스 (110), 제2 폴피스 (120), 회전영구자석 (130), 코일 (150), 제1 영구자석 (160), 제2 영구자석 (170) 및 연결 폴피스 (280) 를 포함한다.

본 설명에서 도 1a 내지 도 1d의 자기력 제어 장치 (100) 와 동일한 구성에 대한 설명은 생략하고, 차이점에 대해 구체적으로 설명한다.

제1 영구자석 (160) 은 N극이 제1 폴피스 (110) 에 접촉되고, S극이 연결 폴피스 (280) 에 접촉되도록 배치된다. 제2 영구자석 (170) 은 S극이 제2 폴피스 (120) 에 접촉되고, N극이 연결 폴피스 (280) 에 접촉되도록 배치된다.

여기서, 회전영구자석 (130), 제1 영구자석 (160) 및 제2 영구자석 (170) 은 본 실시예에서와 같이 일렬로 배치되는 것이 자기흐름의 형성에 있어서 바람직할 수 있다. 구체적으로 회전영구자석 (130) 이 제1 배치상태와 제2 배치상태 시에 있을 때에, 각 폴들이 일렬로 배치되는 것이 자기흐름의 형성에 있어서 바람직할 수 있다.

연결 폴피스 (280) 는 철과 같은 강자성체로 이루어지며, 제1 영구자석 (160) 의 S극이 접촉되고, 제2 영구자석 (170) 의 N극이 접촉된다. 또한, 연결 폴피스 (180) 는 제1 폴피스 (110) 및 제2 폴피스 (120) 와 각각 갭 (G, gap) 을 형성하면서 자기적으로 연결 가능하게 배치된다.

여기서, 갭 (G) 은 연결 폴피스 (280) 와 폴피스들 (110, 120) 간에 자기적으로 연결될 수 있을 정도로 설정된다. 즉, 연결 폴피스 (280) 와 폴피스들 (110, 120) 간에 접촉되어 형성되는 자기흐름의 세기에 비해, B % 이상의 세기의 자기흐름이 전달된다면, 자기적으로 연결되었다고 할 수 있다. 여기서, B는 60, 50, 40, 30, 20 등일 수 있다.

코일 (150) 은 제1 폴피스 (110), 제2 폴피스 (120) 및 연결 폴피스 (280) 중 적어도 하나에 감길 수 있다. 코일 (150) 은 자기흐름을 변경시키기 위한 적절한 위치에 배치되면 되는데, 본 실시예에서는 제1 폴피스 (110) 와 제2 폴피스 (120) 에 각각 작용면들 (111, 121) 에 근접하여 코일 (150) 을 배치한 것을 예시하고 있다. 이렇게 코일 (150) 이 제1 폴피스 (110) 의 작용면 (111) 과 제1 영구자석 (160) 사이 및 제2 폴피스 (120) 의 작용면 (121) 과 제2 영구자석 (170) 사이에 배치되면, 작용면들 (111, 121) 에서의 자기력의 직접적인 제어가 가능하고, 회전영구자석 (130) 의 배치상태의 전환에 있어서 용이하므로, 바람직하다. 미도시하지만, 더욱 적정한 제어를 위해서, 갭 (G) 과 제1 영구자석 (160) 사이의 제1 폴피스 (110) 에 코일이 더 감기고, 갭 (G) 과 제2 영구자석 (170) 사이에 코일이 더 감기는 것이 더 바람직하다.

이하에서는 도 3a 내지 도 3e를 다시 참조하여, 자성체인 대상물 (1) 을 홀딩하고 해제하는 원리에 대해서 설명한다.

먼저, 도 3a를 참조하면, 코일 (150) 에 전류를 전혀 인가하지 않으면, 회전영구자석 (130) 은 제1 영구자석 (160) 및 제2 영구자석 (170) 에 의한 제1 폴피스 (110) 및 제2 폴피스 (120) 의 자화에 의해 자동적으로 제1 배치상태로 배치된다. 이에 의해 점선과 같이, 연결 폴피스 (180) 를 통한 내부 순환 자기흐름이 형성된다. 이에 따라, 작용면들 (111, 121) 방향으로는 자기흐름이 형성되지 않아, 대상물이 작용면들 (111, 121) 에 홀딩될 수 없다.

작용면들 (111, 121) 방향으로 자기흐름을 형성하려면 도 3b와 같이 코일 (150) 에 전류를 인가한다. 즉, 제1 폴피스 (110) 의 작용면 (111) 방향으로 N극이 형성되고, 그 반대편으로 S극이 형성되도록 제1 폴피스 (110) 에 감긴 코일 (150) 을 제어하고, 제2 폴피스 (120) 의 작용면 (121) 방향으로 S극이 형성되고, 그 반대편으로 N극이 형성되도록 제2 폴피스 (120) 에 감긴 코일 (150) 을 제어한다.

코일 (150) 에 인가되는 전류가 충분히 크다면, 회전영구자석 (130) 과 대면하는 제1 폴피스 (110) 의 면은 S극을 띄게 되고, 회전영구자석 (130) 과 대면하는 제2 폴피스 (120) 의 면은 N극을 띄게 된다. 그렇다면, 회전영구자석 (130) 은 각 폴에서 척력을 받게 되어, 회전력을 받게 되고, 도 3c와 같이 회전하게 된다.

이때, 회전하는 동안에, 갭 (G) 을 통과하는 점선과 같은 자기흐름이 도 3c와 같이 형성된다. 물론, 코일 (150) 에 인가된 전류에 의해 작용면들 (111, 121) 에도 N극과 S극이 각각 형성된다.

대상물 (1) 이 작용면들 (111, 121) 에 근접하면, 갭 (G) 을 통과하던 자기흐름은 약화되고, 도 3d와 같이 회전영구자석 (130), 제1 영구자석 (160) 및 제2 영구자석 (170) 의 자기흐름은 대상물 (1) 을 통과함에 따라, 대상물 (1) 이 작용면들 (111, 121) 에 강고하게 홀딩된다.

다시 말해, 회전영구자석 (130) 의 배치 전환을 전후하여, 대상물 (1) 이 작용면들 (111, 121) 에 홀딩된다. 일단, 도 3d와 같은 자기흐름이 형성되면, 코일 (150) 에 인가되는 전류를 제거하여도 무방하다. 그러나, 코일 (150) 에 인가되는 전류를 완전히 제거하지 않고, 도 3b와 같은 방향의 전류를 어느 정도 인가하는 것이 회전영구자석 (130) 의 안정적 고정을 위해서 바람직할 수 있다. 코일 (150) 에 어느 정도의 전류를 인가해야 안정성에 충분한지는 폴피스들 (110, 120, 280) 의 두께, 형상 및 영구자석들 (130, 160, 170) 의 세기, 대상물 (1) 의 두께 등에 따라 결정될 것이다.

홀딩된 대상물 (1) 을 해제하기 위해서는, 도 3e와 같이 코일 (150) 에 전류를 인가하면 된다. 즉, 도 3b와 반대방향의 전류를 코일 (150) 에 인가하면, 회전영구자석 (130) 과 대면하는 제1 폴피스 (110) 의 면은 N극을 띄게 되고, 회전영구자석 (130) 과 대면하는 제2 폴피스 (120) 의 면은 S극을 띄게 된다. 그렇다면, 회전영구자석 (130) 은 각 폴에서 척력을 받게 되어, 회전력을 받게 되고, 도 3a와 같이 제1 배치상태로 배치가 전환된다. 이에 따라, 작용면들 (111, 121) 로부터 대상물 (1) 이 해제될 수 있다.

일단, 제1 배치상태로 회전영구자석 (130) 의 배치가 전환되면, 코일 (150) 에 전류를 인가하지 않더라도, 도 3a의 점선과 같은 내부 순환 자기흐름이 형성되어, 작용면들 (111, 121) 에 대상물 (1) 이 홀딩될 수 없다.

한편, 도 3b 및 도 3e에 도시한 회전영구자석 (130) 의 회전방향은 예시적인 것이므로, 어떠한 방향으로 회전되어도 무방하다. 이하에서도 회전영구자석 (130) 의 회전방향은 예시에 불과하다.

도 3f를 참조하면, 회전영구자석 (130) 과 제1 영구자석 (160)/제2 영구자석 (170) 이 도 3a 내지 도 3e에서와는 달리, 일직선이 아니도록 배치될 수도 있다. 이 경우, 회전영구자석 (130) 과 제2 영구자석 (170) 사이의 제2 폴피스 (120) 에 코일 (150) 이 배치되는 것이 바람직하다. 하지만, 도 3f에서와 같은 코일 (150) 의 배치는 예시적이며, 회전영구자석 (130) 과 제1 영구자석 (160) 사이의 제1 폴피스 (110) 에만 코일 (150) 이 배치되어도 된다. 또한, 제1 폴피스 (110) 및 제2 폴피스 (120) 에 코일 (150) 이 모두 배치되어도 된다.

도 3f의 자기력 제어 장치 (200') 는 자기흐름의 제어에 유리하며, 최소의 코일 (150) 을 사용하더라도 무방하다.

도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자기력 제어 장치의 개략적인 단면도이다.

도 4a 내지 도 4e를 참조하면, 본 실시예의 자기력 제어 장치 (300) 는, 제1 폴피스 (110), 제2 폴피스 (120), 회전영구자석 (130), 코일 (150), 제1 영구자석 (160), 제2 영구자석 (170), 연결 폴피스 (380), 제3 폴피스 (385) 및 제4 폴피스 (390) 를 포함한다.

본 실시예에서, 제1 폴피스 (110), 제2 폴피스 (120), 회전영구자석 (130), 코일 (150), 제1 영구자석 (160) 및 제2 영구자석 (170) 은 도 3a 내지 도 3e를 참조하여 상술한 자기력 제어 장치 (200) 에서의 그것들과 동일한 구성으로서, 동일한 참조번호를 부여하였다. 동일한 구성에 대한 설명은 중복이므로, 생략하기로 하고, 차이점에 대해서 구체적으로 설명한다.

본 실시예의 자기력 제어 장치 (300) 에서는, 상술한 자기력 제어 장치 (200) 와는 달리, 연결 폴피스 (380) 에 제1 영구자석 (160) 및 제2 영구자석 (170) 이 접촉되지 않고, 제3 폴피스 (385) 및 제4 폴피스 (390) 가 제1 영구자석 (160) 및 제2 영구자석 (170) 과 접촉된다.

제3 폴피스 (385) 는 철과 같은 강자성체로 이루어지고, 제1 영구자석 (160) 의 S극과 접촉된다. 또한, 제4 폴피스 (390) 는 철과 같은 강자성체로 이루어지고 제2 영구자석 (170) 의 N극과 접촉된다.

제3 폴피스 (385) 는 작용면 (386) 을 가질 수 있고, 제4 폴피스 (390) 는 작용면 (391) 을 가질 수 있다. 이 작용면들 (386, 391) 은 제1 폴피스 (110) 및 제2 폴피스 (120) 의 작용면들 (111, 121) 과 함께, 대상물 (1) 을 홀딩할 수 있도록 형성된다.

연결 폴피스 (380) 는, 제3 폴피스 (385) 및 제4 폴피스 (390) 와 자기적으로 연결되는 제1 위치 (도 4a, 도 4b 및 도 4c에서의 위치) 와, 제3 폴피스 (385) 및 제4 폴피스 (390) 중 적어도 하나와 자기적으로 연결되지 않는 제2 위치 (도 4d 및 도 4e에서의 위치) 간에 이동 가능하게 구성된다.

연결 폴피스 (380) 가 도 4a와 같은 제1 위치에 위치된 경우라 하더라도, 제1 폴피스 (110) 및 제2 폴피스 (120) 와 갭 (G) 을 형성하면서 자기적으로 연결 가능하게 이격된다.

연결 폴피스 (380) 는 볼트 (301) 에 의해 제3 폴피스 (385) 및 제4 폴피스 (390) 에 이동 가능하도록 고정된다. 연결 폴피스 (380) 에는 카운터 보어 (counter bore) 가 형성되고, 이 카운터 보어에 볼트 (301) 의 헤드가 걸림으로써 이동거리가 제한된다.

연결 폴피스 (380) 와 제3 폴피스 (385)/제4 폴피스 (390) 사이에는 각각 스프링과 같은 탄성부재 (302) 가 개재되는 것이 바람직하다. 이러한 탄성부재 (302) 는 연결 폴피스 (380) 가 제3 폴피스 (385) 및 제4 폴피스 (390) 와 멀어지는 방향으로 연결 폴피스 (380) 에 힘을 가하게 된다.

또한, 연결 폴피스 (380) 와 제3 폴피스 (385) 사이 또는 연결 폴피스 (380) 와 제4 폴피스 (390) 사이에는 탄성을 가진 충격완화부재 (303) 가 개재되는 것이, 연결 폴피스 (380) 의 제2 위치로부터 제1 위치로의 이동 시에 발생되는 충격을 완화시킬 수 있어서 바람직하다. 충격완화부재 (303) 는 판 형상의 고무, 중합체 등일 수 있으며, 자기흐름에 영향을 미치지 않는 비자성 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 코일 (150) 은 보다 적정한 자기흐름의 제어를 위해 연결 폴피스 (380) 에도 추가적으로 감기는 것이 바람직하다.

이하에서는 도 4a 내지 도 4e를 다시 참조하여, 자성체인 대상물 (1) 을 홀딩하고 해제하는 원리에 대해서 설명한다.

먼저, 도 4a를 참조하면, 코일 (150) 에 전류를 전혀 인가하지 않으면, 회전영구자석 (130) 은 제1 영구자석 (160) 및 제2 영구자석 (170) 에 의한 제1 폴피스 (110) 및 제2 폴피스 (120) 의 자화에 의해 자동적으로 제1 배치상태로 배치된다. 이와 더불어, 연결 폴피스 (380) 는 제1 위치에 위치됨으로써, 점선과 같이, 연결 폴피스 (380) 를 통한 내부 순환 자기흐름이 형성된다. 이에 따라, 작용면들 (111, 121, 386, 391) 방향으로는 자기흐름이 형성되지 않아, 대상물이 작용면들 (111, 121, 386, 391) 에 홀딩될 수 없다.

작용면들 (111, 121, 386, 391) 방향으로 자기흐름을 형성하려면 도 4b와 같이 코일 (150) 에 전류를 인가한다. 즉, 제1 폴피스 (110) 의 작용면 (111) 방향으로 N극이 형성되고, 그 반대편으로 S극이 형성되도록 제1 폴피스 (110) 에 감긴 코일 (150) 을 제어하고, 제2 폴피스 (120) 의 작용면 (121) 방향으로 S극이 형성되고, 그 반대편으로 N극이 형성되도록 제2 폴피스 (120) 에 감긴 코일 (150) 을 제어하고, 연결 폴피스 (380) 의 우측으로 N극이 형성되도록 코일 (150) 을 각각 제어한다.

코일 (150) 에 인가되는 전류가 충분히 크다면, 회전영구자석 (130) 과 대면하는 제1 폴피스 (110) 의 면은 S극을 띄게 되고, 회전영구자석 (130) 과 대면하는 제2 폴피스 (120) 의 면은 N극을 띄게 된다. 그렇다면, 회전영구자석 (130) 은 각 폴에서 척력을 받게 되어, 회전력을 받게 되고, 도 4c와 같이 회전하게 된다.

이때, 회전하는 동안에, 갭 (G) 을 통과하는 점선과 같은 자기흐름이 도 4c와 같이 형성된다. 물론, 코일 (150) 에 인가된 전류에 의해 작용면들 (111, 121) 에도 N극과 S극이 각각 형성된다.

대상물 (1) 이 작용면들 (111, 121) 에 근접하면, 갭 (G) 을 통과하던 자기흐름은 약화되고, 도 4d와 같이 회전영구자석 (130), 제1 영구자석 (160) 및 제2 영구자석 (170) 의 자기흐름은 대상물 (1) 을 통과함에 따라, 대상물 (1) 이 작용면들 (111, 121) 에 강고하게 홀딩된다.

또한, 이와 함께, 제3 폴피스 (385) 와 대면하는 연결 폴피스 (380) 의 면이 S극으로 형성되고, 제4 폴피스 (390) 와 대면하는 연결 폴피스 (380) 의 면이 N극으로 형성됨에 따라, 연결 폴피스 (380) 는 탄성부재 (302) 의 탄성력에 의해 제2 위치로 이동된다.

이에 따라, 도 4d와 같이, 회전영구자석 (130) 은 제2 배치상태로 배치되고, 연결 폴피스 (380) 는 제2 위치에 위치된다. 회전영구자석 (130) 및 연결 폴피스 (380) 의 배치를 전후하여, 대상물 (1) 이 작용면들 (111, 121, 386, 391) 에 홀딩된다. 홀딩과 함께, 도 4d와 같이 대상물 (1) 을 통과하는 점선으로 도시된 자기흐름이 형성된다. 일단, 도 4d와 같은 자기흐름이 형성되면, 코일 (150) 에 인가되는 전류를 제거하여도 무방하다. 그러나, 코일 (150) 에 인가되는 전류를 완전히 제거하지 않고, 도 2b와 같은 방향의 전류를 어느 정도 인가하는 것이 회전영구자석 (130) 의 안정적 고정을 위해서 바람직할 수 있다. 코일 (150) 에 어느 정도의 전류를 인가해야 안정성에 충분한지는 폴피스들 (110, 120, 380, 385, 390) 의 두께, 형상 및 영구자석들 (130, 160, 170) 의 세기, 대상물 (1) 의 두께 등에 따라 결정될 것이다.

홀딩된 대상물 (1) 을 해제하기 위해서는, 도 4e와 같이 코일 (150) 에 전류를 인가하면 된다. 즉, 도 4b와 반대방향의 전류를 코일 (150) 에 인가하면, 회전영구자석 (130) 과 대면하는 제1 폴피스 (110) 의 면은 N극을 띄게 되고, 회전영구자석 (130) 과 대면하는 제2 폴피스 (120) 의 면은 S극을 띄게 된다. 그렇다면, 회전영구자석 (130) 은 각 폴에서 척력을 받게 되어, 회전력을 받게 되고, 도 4a와 같이 제1 배치상태로 배치가 전환된다. 또한, 이와 함께, 제3 폴피스 (385) 와 대면하는 연결 폴피스 (380) 의 면이 N극으로 형성되고, 제4 폴피스 (390) 와 대면하는 연결 폴피스 (380) 의 면이 S극으로 형성됨에 따라, 연결 폴피스 (380) 는 탄성부재 (302) 의 탄성력을 이기고 제1 위치로 이동된다. 이에 따라, 도 4a와 같은 내부 순환 자기흐름이 형성되고, 작용면들 (111, 121, 386, 391) 로부터 대상물 (1) 이 해제될 수 있다.

일단, 제1 배치상태로 회전영구자석 (130) 의 배치가 전환되고, 제1 위치로 연결 폴피스 (380) 가 이동되면, 코일 (150) 에 전류를 인가하지 않더라도, 도 4a의 점선과 같은 내부 순환 자기흐름이 형성되어, 작용면들 (111, 121) 에 대상물 (1) 이 홀딩될 수 없다.

도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자기력 제어 장치의 개략적인 단면도이다. 또한, 도 5f는 도 5a 내지 도 5e의 자기력 제어 장치의 또 다른 변형실시예의 개략적인 단면도이다.

도 5a 내지 도 5e를 참조하면, 본 실시예의 자기력 제어 장치 (400) 는, 제1 폴피스 (110), 제2 폴피스 (120), 회전영구자석 (130), 코일 (150), 영구자석 (440) 및 연결 폴피스 (480) 를 포함한다.

본 실시예에서, 제1 폴피스 (110), 제2 폴피스 (120), 회전영구자석 (130) 및 코일 (150) 은 도 1a 내지 도 1d를 참조하여 상술한 자기력 제어 장치 (100) 에서의 그것들과 동일한 구성으로서, 동일한 참조번호를 부여하였다. 동일한 구성에 대한 설명은 중복이므로, 생략하기로 하고, 차이점에 대해서 구체적으로 설명한다.

본 실시예에서 영구자석 (440) 은 N극이 제1 폴피스 (110) 에 접촉되고, S극이 제2 폴피스 (120) 에 접촉하도록 배치된다. 영구자석 (440) 은 도 1a 내지 도 1d에서의 영구자석 (140) 과 다른 구성은 동일하지만 배치에서 차이가 있어서 다른 참조번호를 부여하였을 뿐이고, 실질적으로는 동일한 구성이다.

회전영구자석 (130) 은 영구자석 (440) 보다 작용면들 (111, 121) 에 근접하여 위치될 수 있다. 이로 인해, 작용면들 (111, 121) 상의 자기력의 제어가 보다 용이하다. 그러나, 영구자석 (440) 이 작용면들 (111, 121) 에 근접하여 위치될 수도 있다.

제1 폴피스 (110) 와 제2 폴피스 (120) 는 연결 폴피스 (480) 와 갭 (G) 을 형성하면서 자기적으로 연결 가능하게 이격된다. 갭 (G) 의 구성에 대해서는 상술한 바와 같으므로, 중복 설명은 생략한다.

코일 (150) 은 회전영구자석 (130) 과 영구자석 (340) 의 사이의 제1 폴피스 (110) 및 제2 폴피스 (120) 에 각각 감기고, 제1 폴피스 (110) 의 작용면 (111) 과 회전영구자석 (130) 의 사이의 제1 폴피스 (110) 에 감기고, 제2 폴피스 (120) 의 작용면 (121) 과 회전영구자석 (130) 의 사이의 제2 폴피스 (120) 에 감기도록 배치되는 것이 회전영구자석 (130) 의 배치 전환에 용이하여 바람직하다.

이하에서는 도 5a 내지 도 5e를 다시 참조하여, 자성체인 대상물 (1) 을 홀딩하고 해제하는 원리에 대해서 설명한다.

먼저, 도 5a를 참조하면, 코일 (150) 에 전류를 전혀 인가하지 않으면, 회전영구자석 (130) 은 영구자석 (440) 에 의한 제1 폴피스 (110) 및 제2 폴피스 (120) 의 자화에 의해 자동적으로 제1 배치상태로 배치된다. 이에 따라 점선과 같이, 영구자석 (440), 제1 폴피스 (110), 회전영구자석 (130) 및 제2 폴피스 (120) 를 통과하는 내부 순환 자기흐름이 형성된다. 이때, 갭 (G) 으로 인해, 영구자석 (440) 으로부터의 자기흐름은 연결 폴피스 (480) 로 건너가기 어렵다. 이에 따라, 작용면들 (111, 121) 방향으로는 자기흐름이 형성되지 않아, 대상물이 작용면들 (111, 121) 에 홀딩될 수 없다.

작용면들 (111,121) 방향으로 자기흐름을 형성하려면 도 5b와 같이 코일 (150) 에 전류를 인가한다. 즉, 회전영구자석 (130) 의 S극과 근접한 부분의 제1 폴피스 (110) 에 S극이 형성되고, N극과 근접한 부분의 제2 폴피스 (120) 에 N극이 형성되도록, 코일 (150) 을 제어한다.

코일 (150) 에 인가되는 전류가 충분히 크다면, 회전영구자석 (130) 과 대면하는 제1 폴피스 (110) 의 면은 S극을 띄게 되고, 회전영구자석 (130) 과 대면하는 제2 폴피스 (120) 의 면은 N극을 띄게 된다. 그렇다면, 회전영구자석 (130) 은 각 폴에서 척력을 받게 되어, 회전력을 받게 되고, 도 5c와 같이 회전하게 된다.

이때, 회전하는 동안에, 갭 (G) 을 통과하는 점선과 같은 자기흐름이 도 5c와 같이 형성된다. 물론, 코일 (150) 에 인가된 전류에 의해 작용면들 (111, 121) 에도 N극과 S극이 각각 형성된다.

대상물 (1) 이 작용면들 (111, 121) 에 근접하면, 갭 (G) 을 통과하던 자기흐름은 약화되고, 도 5d와 같이 회전영구자석 (130) 및 영구자석 (440) 으로부터의 자기흐름은 대상물 (1) 을 통과함에 따라, 대상물 (1) 이 작용면들 (111, 121) 에 강고하게 홀딩된다.

회전영구자석 (130) 의 배치 전환을 전후하여, 대상물 (1) 이 작용면들 (111, 121) 에 홀딩된다. 홀딩과 함께, 도 5d와 같이 대상물 (1) 을 통과하는 점선으로 도시된 자기흐름이 형성된다. 일단, 도 5d와 같은 자기흐름이 형성되면, 코일 (150) 에 인가되는 전류를 제거하여도 무방하다. 그러나, 회전영구자석 (130) 과 작용면들 (111, 121) 사이에 위치하는 코일 (150) 에 인가되는 전류를 완전히 제거하지 않고, 도 5b와 같은 방향의 전류를 어느 정도 인가하는 것이 회전영구자석 (130) 의 안정적 고정을 위해서 바람직할 수 있다. 코일 (150) 에 어느 정도의 전류를 인가해야 안정성에 충분한지는 폴피스들 (110, 120, 480) 의 두께, 형상 및 영구자석들 (130, 440) 의 세기, 대상물 (1) 의 두께 등에 따라 결정될 것이다.

홀딩된 대상물 (1) 을 해제하기 위해서는, 도 5e와 같이 코일 (150) 에 전류를 인가하면 된다. 즉, 도 5b와 반대방향의 전류를 코일 (150) 에 인가하면, 회전영구자석 (130) 과 대면하는 제1 폴피스 (110) 의 면은 N극을 띄게 되고, 회전영구자석 (130) 과 대면하는 제2 폴피스 (120) 의 면은 S극을 띄게 된다. 그렇다면, 회전영구자석 (130) 은 각 폴에서 척력을 받게 되어, 회전력을 받게 되고, 도 5a와 같이 제1 배치상태로 배치가 전환된다. 이에 따라, 작용면들 (111, 121) 로부터 대상물 (1) 이 해제될 수 있다.

도 5f를 참조하면, 변형예인 자기력 제어 장치 (400') 는 상술한 자기력 제어 장치 (400) 의 구성에, 제3 폴피스 (485), 제2 영구자석 (450) 및 제2 회전영구자석 (490) 을 더 포함하여 구성된다.

제3 폴피스 (485) 는 작용면 (486) 을 구비하고, 철과 같은 강자성체로 이루어진다.

제2 영구자석 (450) 은 제1 폴피스 (110) 에 N극이 접촉되고 제3 폴피스 (485) 에 S극이 접촉되도록 배치된다.

제2 회전영구자석 (490) 은 N극이 제3 폴피스 (485) 와 자기적으로 연결됨과 함께 S극이 제1 폴피스 (110) 와 자기적으로 연결되는 제1 배치상태와, N극이 제1 폴피스 (110) 와 자기적으로 연결됨과 함께 S극이 제3 폴피스 (485) 와 자기적으로 연결되는 제2 배치상태를 이룰 수 있도록 회전가능하게 구성된다.

연결 폴피스 (480') 는 제1 폴피스 (110), 제2 폴피스 (120) 및 제3 폴피스 (485) 와 갭 (G) 을 형성하면서 자기적으로 연결가능하게 이격된다.

이렇게 도 5a 내지 도 5e의 자기력 제어 장치 (400) 는 횡으로 확장될 수 있다. 구체적인 작동원리는 상술한 자기력 제어 장치 (400) 의 작동원리와 동일하므로, 자세한 설명은 생략한다.

도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자기력 제어 장치의 개략적인 단면도이다.

도 6a 내지 도 6d를 참조하면, 본 실시예의 자기력 제어 장치 (500) 는, 제1 폴피스 (110), 제2 폴피스 (120), 회전영구자석 (130), 코일 (150), 영구자석 (440) 및 연결 폴피스 (580) 를 포함한다.

본 실시예에서, 제1 폴피스 (110), 제2 폴피스 (120), 회전영구자석 (130), 영구자석 (440) 및 코일 (150) 은 상술한 자기력 제어 장치들 (100, 200, 300, 400) 에서의 그것들과 동일한 구성으로서, 동일한 참조번호를 부여하였다. 동일한 구성에 대한 설명은 중복이므로, 생략하기로 하고, 차이점에 대해서 구체적으로 설명한다.

연결 폴피스 (580) 는, 제1 폴피스 (110) 및 제2 폴피스 (120) 중 적어도 하나와 자기적으로 연결되지 않는 제1 위치 (도 6a 및 도 6b에서의 위치) 및 제1 폴피스 (110) 및 제2 폴피스와 자기적으로 연결되는 제2 위치 (도 6c 및 도 6d에서의 위치) 간에 이동 가능하게 구성된다.

코일 (150) 은 제1 폴피스 (110), 제2 폴피스 (120) 및 연결 폴피스 (580) 중 적어도 하나에 감길 수 있으나, 본 실시예에서와 같이, 회전영구자석 (130) 과 영구자석 (440) 사이의 제1 폴피스 (110) 및 제2 폴피스 (120) 에 각각 감기는 것이 바람직하다.

연결 폴피스 (580) 는 볼트 (501) 에 의해 제1 폴피스 (110) 및 제2 폴피스 (120) 에 이동 가능하도록 고정된다. 연결 폴피스 (580) 에는 카운터 보어 (counter bore) 가 형성되고, 이 카운터 보어에 볼트 (501) 의 헤드가 걸림으로써 이동거리가 제한된다.

연결 폴피스 (580) 와 제1 폴피스 (110)/제2 폴피스 (120) 사이에는 각각 스프링과 같은 탄성부재 (502) 가 개재되는 것이 바람직하다. 이러한 탄성부재 (502) 는 연결 폴피스 (580) 가 제1 폴피스 (110) 및 제2 폴피스 (120) 와 멀어지는 방향으로 연결 폴피스 (580) 에 힘을 가하게 된다.

또한, 연결 폴피스 (580) 와 제1 폴피스 (110) 사이 또는 연결 폴피스 (580) 와 제2 폴피스 (120) 사이에는 탄성을 가진 충격완화부재 (503) 가 개재되는 것이, 연결 폴피스 (580) 의 제1 위치로부터 제2 위치로의 이동 시에 발생되는 충격을 완화시킬 수 있어서 바람직하다. 충격완화부재 (503) 는 판 형상의 고무, 중합체 등일 수 있으며, 자기흐름에 영향을 미치지 않는 비자성 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

이하에서는 도 6a 내지 도 6d를 다시 참조하여, 자성체인 대상물 (1) 을 홀딩하고 해제하는 원리에 대해서 설명한다.

먼저, 도 6a를 참조하면, 코일 (150) 에 전류를 전혀 인가하지 않으면, 회전영구자석 (130) 은 제1 영구자석 (140) 및 제2 영구자석 (150) 에 의한 제1 폴피스 (110) 및 제2 폴피스 (120) 의 자화에 의해 자동적으로 제1 배치상태로 배치된다. 이와 더불어, 연결 폴피스 (580) 는 제1 위치에 위치됨으로써, 점선과 같이, 내부 순환 자기흐름이 형성된다. 이에 따라, 작용면들 (111, 121) 방향으로는 자기흐름이 형성되지 않아, 대상물이 작용면들 (111, 121) 에 홀딩될 수 없다.

작용면들 (111, 121) 방향으로 자기흐름을 형성하려면 도 6b와 같이 코일 (150) 에 전류를 인가한다. 즉, 영구자석 (440) 방향으로 N극이 형성되고, 회전영구자석 (130) 방향으로 S극이 형성되도록 제1 폴피스 (110) 에 감긴 코일 (150) 을 제어하고, 영구자석 (440) 방향으로 S극이 형성되고, 회전영구자석 (130) 방향으로 N극이 형성되도록 제2 폴피스 (120) 에 감긴 코일 (150) 을 제어한다.

코일 (150) 에 인가되는 전류가 충분히 크다면, 회전영구자석 (130) 과 대면하는 제1 폴피스 (110) 의 면은 S극을 띄게 되고, 회전영구자석 (130) 과 대면하는 제2 폴피스 (120) 의 면은 N극을 띄게 된다. 그렇다면, 회전영구자석 (130) 은 각 폴에서 척력을 받게 되어, 회전력을 받게 되고, 도 6c와 같이 회전하여 배치상태가 전환된다.

또한, 이와 함께, 제1 폴피스 (110) 및 제2 폴피스 (120) 는 연결 폴피스 (580) 를 끌어당겨, 연결 폴피스 (580) 는 탄성부재 (502) 의 탄성력을 이기고, 제2 위치로 이동된다. 도 4c와 같이 연결 폴피스 (580) 가 이동되면, 영구자석 (440) 으로부터의 자기흐름은 연결 폴피스 (580) 를 통하여 형성된다.

이에 따라, 회전영구자석 (130) 으로부터의 자기흐름으로 대상물 (1) 이 홀딩되게 된다.

홀딩된 대상물 (1) 을 해제하기 위해서는, 도 6d와 같이 코일 (150) 에 전류를 인가하면 된다. 즉, 도 6b와 반대방향의 전류를 코일 (150) 에 인가하면, 회전영구자석 (130) 과 대면하는 제1 폴피스 (110) 의 면은 N극을 띄게 되고, 회전영구자석 (130) 과 대면하는 제2 폴피스 (120) 의 면은 S극을 띄게 된다. 그렇다면, 회전영구자석 (130) 은 각 폴에서 척력을 받게 되어, 회전력을 받게 되고, 도 6a와 같이 제1 배치상태로 배치가 전환된다. 또한, 이와 함께, 제1 폴피스 (110) 와 제2 폴피스 (120) 가 연결 폴피스 (580) 를 당기는 힘이 약해져서, 탄성부재 (502) 의 탄성에 의해 연결 폴피스 (580) 는 다시 제1 위치로 복귀된다. 이에 따라, 도 6a와 같은 내부 순환 자기흐름이 형성되고, 작용면들 (111, 121) 로부터 대상물 (1) 이 해제될 수 있다.

도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자기력 제어 장치의 개략적인 단면도이다.

도 7a 내지 도 7d를 참조하면, 본 실시예의 자기력 제어 장치 (600) 는, 제1 폴피스 (110), 제2 폴피스 (120), 제1 회전영구자석 (130), 제1 영구자석 (440), 연결 폴피스 (680), 코일 (150), 제3 폴피스 (620), 제2 회전영구자석 (630) 및 제2 영구자석 (640) 을 포함한다.

본 실시예의 자기력 제어 장치 (600) 는, 상술한 자기력 제어 장치 (500) 의 구성에서, 제3 폴피스 (620), 제2 회전영구자석 (630) 및 제2 영구자석 (640) 을 더 포함하면서, 연결 폴피스 (680) 를 변형한 구조를 가진다. 동일한 기능을 수행하는 구성에 대해서는 도 6a 내지 도 6d에서 표시한 식별번호와 동일한 식별번호를 부여하였다.

본 실시예의 자기력 제어 장치 (600) 는 상술한 자기력 제어 장치 (500) 를 확장한 것으로서, 제3 폴피스 (620) 를 더 구비한다. 제3 폴피스 (620) 는 작용면 (621) 을 구비하고 철과 같은 강자성체로 이루어진다.

제2 회전영구자석 (630) 은 N극이 제3 폴피스 (620) 와 자기적으로 연결됨과 함께 S극이 제1 폴피스 (110) 와 자기적으로 연결되는 제1 배치상태 (도 7a 및 도 7b에서의 배치상태) 와, N극이 제1 폴피스 (110) 와 자기적으로 연결됨과 함께 S극이 제3 폴피스 (620) 와 자기적으로 연결되는 제2 배치상태 (도 7c 및 도 7d에서의 배치상태) 를 이룰 수 있도록 회전가능하게 구성된다.

제2 영구자석 (640) 은 제1 폴피스 (110) 에 N극이 접촉되고, 제3 폴피스 (620) 에 S극이 접촉되도록 배치된다. 제2 영구자석 (640) 은 제1 영구자석 (440) 과 일렬로 배치되는 것이 바람직하다.

연결 폴피스 (680) 는 제1 위치와 제2 위치 간에 이동이 가능하게 구성된다. 제1 위치란, 제1 폴피스 (110), 제2 폴피스 (120) 및 제3 폴피스 (620) 중 인접하는 폴피스들끼리는 자기적으로 연결시키지 않는 연결 폴피스 (680) 의 위치 (도 7a 및 도 7b에서의 위치) 이며, 제2 위치란, 제1 폴피스 (110), 제2 폴피스 (120) 및 제3 폴피스 (620) 에 모두 자기적으로 연결되는 연결 폴피스 (680) 의 위치 (도 7c 및 도 7d에서의 위치) 를 말한다.

본 실시예의 자기력 제어 장치 (600) 의 작동원리는 도 6a 내지 도 6d의 자기력 제어 장치 (500) 와 동일하므로, 자세한 설명은 생략한다.

도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자기력 제어 장치의 개략적인 단면도이다.

도 8a 내지 도 8d를 참조하면, 본 실시예의 자기력 제어 장치 (700) 는, 중심 폴피스 (710), 주변 폴피스 (720), 영구자석 (730) 회전영구자석 (740) 및 코일 (750) 을 포함한다.

중심 폴피스 (710) 는 작용면 (711) 을 구비하고 철과 같은 강자성체로 이루어진다.

주변 폴피스 (720) 는 중심 폴피스 (710) 의 적어도 일부를 감싸도록 배치되며, 작용면 (721) 을 구비하고 철과 같은 강자성체로 이루어진다.

영구자석 (730) 은 중심 폴피스 (710) 에 N극 및 S극 중 어느 하나가 접촉되고, 주변 폴피스 (720) 에 다른 하나가 접촉되도록 배치된다. 본 실시예에서는 중심 폴피스 (710) 에 N극이 접촉된 것을 예시한다.

영구자석 (730) 은 적어도 두개가 구비되는 경우, 중심 폴피스 (710) 를 중심에 두고 대칭을 이루도록 배치되는 것이 바람직하다.

회전영구자석 (740) 은 S극이 중심 폴피스 (710) 와 자기적으로 연결된 상태로 이격됨과 함께 N극이 상기 주변 폴피스 (720) 와 자기적으로 연결된 상태로 이격되는 제1 배치상태 (도 8a 및 도 8b에서의 배치상태) 와, S극이 주변 폴피스 (720) 와 자기적으로 연결된 상태로 이격됨과 함께 N극이 중심 폴피스 (710) 와 자기적으로 연결된 상태로 이격되는 제2 배치상태 (도 8c 및 도 8d에서의 배치상태) 를 이룰 수 있도록 회전가능하게 구성된다.

회전영구자석 (740) 은 제1 배치상태 또는 제2 배치상태 시에, N극 또는 S극이 중심 폴피스 (710) 의 작용면 (711) 을 향하도록 배치되는 것이 바람직하다. 즉, 중심 폴피스 (710) 가 길게 형성될 경우, 회전영구자석 (740) 이 길이 방향으로 배열될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. 이러한 배치에 의해 중심 폴피스 (710) 의 작용면 (711) 에의 자기력 제어가 보다 용이하다.

코일 (750) 은 중심 폴피스 (710) 및 주변 폴피스 (720) 중 적어도 하나에 감기도록 배치되며, 본 실시예에서와 같이 중심 폴피스 (710) 에만 배치될 수도 있다.

이하에서는 도 8a 내지 도 8d를 다시 참조하여, 자성체인 대상물 (1) 을 홀딩하고 해제하는 원리에 대해서 설명한다.

먼저, 도 8a를 참조하면, 코일 (750) 에 전류를 전혀 가하지 않으면, 회전영구자석 (740) 은 제1 배치 상태를 이루고, 점선과 같은 내부 순환 자기흐름이 형성되며, 이에 따라 작용면들 (711, 721) 에 대상물이 홀딩될 수 없다.

홀딩을 위해, 도 8b와 같이 코일 (750) 에 전류를 인가하면, 회전영구자석 (730) 방향으로 S극이 형성된다. 이와 함께, 대상물 (1) 을 작용면 (711, 721) 으로 근접시키면 도 8c와 같이 회전영구자석 (730) 이 제2 배치상태로 회전되면서, 대상물 (1) 이 작용면 (711, 721) 에 홀딩된다.

홀딩되면, 도 8c와 같이 대상물 (1) 을 통과하는 자기흐름이 형성되면서, 대상물이 작용면 (711, 721) 에 강고하게 홀딩된다.

이후, 해제를 위해서는, 도 8d와 같이 도 8b와는 반대 방향으로 코일 (750) 에 전류를 인가하면, 회전영구자석 (740) 방향으로 N극이 형성되므로, 회전영구자석 (740) 이 회전하여, 도 8a와 같은 제1 배치상태로 변경된다. 이에 따라, 도 8a와 같은 내부 순환 자기흐름이 형성되어, 대상물 (1) 은 해제된다.

도 9는 회전영구자석의 다양한 실시 형태를 도시한 단면도이다.

도 9의 (a)를 참조하면, 회전영구자석 (130') 은 단면이 원형인 원통형상으로 구성될 수 있다. 이 경우, 회전영구자석 (130') 은 영구자석 자체로 이루어진다.

도 9의 (b)를 참조하면, 회전영구자석 (130'') 은 단면이 대략적인 타원형으로 구성될 수 있다. 이 경우, 회전영구자석 (130'') 은 영구자석 자체로 이루어진다. 참고로, 본 형태는 도 1 내지 도 6에서 예시한 바와 같다. 또한, 구체적인 설명은 도 10을 참조하여 후술한다.

도 9의 (c)를 참조하면, 회전영구자석 (130''') 은 영구자석 (131) 과 N 폴피스 (132) 와 S 폴피스 (133)를 포함하여 구성될 수 있다. N 폴피스 (132) 및 S 폴피스 (133) 는 철과 같은 강자성체로 이루어질 수 있다.

도 9의 (d)를 참조하면, 회전영구자석 (130'''') 은 회전영구자석 (130''') 에 비자성체 재질의 보호체 (134)를 더 구비할 수 있다. 이 경우, 회전영구자석 (130'''') 은 전반적으로 원통형상을 가진다.

도 9의 (e)를 참조하면, 회전영구자석 (130''''') 은 두 개의 영구자석 (131a, 131b) 과, N 폴피스 (132) 와, S 폴피스 (133) 와, 중간 폴피스 (135) 를 포함하여 구성될 수 있다. N 폴피스 (132), S 폴피스 (133) 및 중간 폴피스 (135) 는 철과 같은 강자성체로 이루어질 수 있다.

이렇듯 회전영구자석 (130, 130', 130'', 130''', 130'''', 130''''') 의 구성은 영구자석 자체로 이루어질 수도 있고, 영구자석과 폴피스의 조합 또는 비자성체 재질의 조합으로 이루어질 수 있다. 이외에도 다양한 방식으로 회전영구자석이 구성될 수도 있다.

한편, 위에서 설명한 회전영구자석 (130) 은 제1 배치상태 또는 제2 배치상태일 경우, 기계적으로 고정되도록 구성될 수 있다. 즉, 코일에 의해 제1 배치상태 및 제2 배치상태로 변경된 이후, 배치상태의 유지를 위해 고정될 수 있다. 이러한 고정은 배치상태 간의 변경 시만 해제되도록 구성될 수 있다. 이러한 구성에 의해, 의도치 않은 회전영구자석 (130) 의 회전을 방지함으로써, 홀딩 또는 해제 상태의 안정적 유지가 보다 가능해진다.

도 10은 회전영구자석의 일 실시형태 및 자기력 제어 장치에 배치된 상태를 나타낸다.

도 10의 (a) 을 참조하면, 회전영구자석 (130'') 은 회전 중심 (O) 으로부터 동일한 거리만큼 외연이 형성된 원형부 (130a) 와 회전 중심 (O) 으로부터의 거리가 원형부 (130a) 보다 작게 외연이 형성된 비원형부 (130b) 로 이루어질 수 있다. 이 비원형부 (130b) 에 의해 회전영구자석 (130'') 의 N극과 S극이 분할된다.

비원형부 (130b) 는 도 10에서 예시한 바와 같이, 일자로 형성될 수 있으나 이는 예시에 불과하고, 곡선의 형태로 형성될 수도 있다.

회전영구자석 (130'') 이 제1 배치상태 또는 제2 배치상태에 있을 경우에, 제1 폴피스 (110) 및 제2 폴피스 (120) 는 원형부 (130a) 의 적어도 일부와는 대면하되 비원형부 (130b) 와는 대면하지 않도록 구성되는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는, 도 10의 (b) 와 같이, 회전영구자석 (130'') 이 제1 배치상태 또는 제2 배치상태에 있을 경우에, 제1 폴피스 (110) 및 제2 폴피스 (120) 는 원형부 (130a) 의 전부와 대면하도록 구성된다.

비원형부 (130b) 가 구비되면, 도 1c의 제2 배치상태와 도 1a의 제1 배치상태 간의 회전영구자석 (130) 의 전환을 어렵게 만든다. 다시 말해, 홀딩 상태 혹은 해제 상태의 유지를 보다 안정적으로 구현할 수 있다.

비원형부 (130b) 의 폭 (A) 이 크면 클수록 배치상태의 유지 성능은 향상되지만, 배치상태의 전환 시에 코일 (150) 에 인가되는 전류가 증가된다. 반면, 비원형부 (130b) 의 폭 (A) 이 작으면 작을수록 배치상태의 유지 성능은 저하되지만, 배치상태의 전환 시에 코일 (150) 에 인가되는 전류는 작아진다. 따라서, 배치상태의 전환 시에 필요한 전류값 및 견뎌야 하는 외부 충격값을 고려하여 적절히 A 값을 선정할 필요가 있다.

한편, 회전영구자석 (130) 은 자유롭게 회전 가능하게 구성되므로, 베어링을 활용할 수 있다. 그러나, 베어링은 자성체로 이루어져 회전을 어렵게 만들고 비교적 고가이다. 따라서, 베어링 대신에 피크 (peek), PVC, 또는 세라믹 재질 등으로 이루어진 부싱 구조를 적용하는 것이 바람직하다. 이러한 경우 회전 구조 자체가 자성을 띄지 않고, 자석간 밀침 마찰이 감소되어 회전영구자석 (130) 의 회전이 유리하며, 저가로 회전 구조를 구현할 수 있는 장점이 있다.

도 11은 도 1a 내지 도 1d의 자기력 제어 장치의 변형례이다.

도 11을 참조하면, 본 실시예의 자기력 제어 장치 (100'') 는 추가적인 작용면을 가진다는 점 이외에 도 1a 내지 도 1d의 자기력 제어 장치 (100) 의 구성과 동일한 구성을 가진다.

본 실시예의 자기력 제어 장치 (100'') 는 영구자석 (140) 측에 형성되는 작용면들 (111, 121) 이외에 회전영구자석 (130) 측에 추가적인 작용면들 (112, 122) 을 가진다. 구체적으로 제1 폴피스 (110) 는 2개의 작용면들 (111, 112) 을 가지며, 제2 폴피스 (120) 는 2개의 작용면들 (121, 122) 을 가진다.

도 11의 (a) 는 어느 작용면들 (111, 112, 121, 122) 에도 자기력이 작용하지 않게 제어된 상태를 예시하는데, 도 1a의 상태와 대응된다. 또한, 도 11의 (b) 는 작용면들 (111, 121) 에는 대상물 (1) 이 홀딩되고, 작용면들 (112, 122) 에는 대상물 (1') 이 홀딩된 상태를 예시하는데, 도 1c의 상태와 대응된다. 도 1c의 상태와의 차이점은 회전영구자석 (130) 으로부터의 자기흐름이 대상물 (1') 로 향하여, 대상물 (1') 도 홀딩된다는 점이다.

도 11의 (a) 와 (b) 사이의 회전영구자석 (130) 의 배치 변경은 도 1b와 도 1d와 같은 코일 (150) 에의 전류 인가에 의해 행하여 질 수 있고, 자세한 설명은 상술한 바와 같으므로 생략한다.

이러한 추가적인 작용면들 (112, 122) 에 의해 추가적인 대상물 (1') 에 대한 자기력의 작용 (예를 들어, 홀딩 및 해제) 이 가능하다. 이렇듯, 자기력을 작용시키려는 대상물들의 형상, 갯수 등에 의해 자유롭게 작용면들의 배치, 형상, 갯수 등을 변형할 수 있다.

도 12는 도 11의 자기력 제어 장치의 변형례이다. 구체적으로 도 12의 (a) 는 회전영구자석 (130) 이 제1 배치상태인 경우의 개략적인 정면도 및 측면도를 나타내며, 도 12의 (b) 는 회전영구자석 (130) 이 제2 배치상태인 경우의 개략적인 정면도, 측면도 및 하면도를 나타낸다. 참고로, 정면도에서만 코일 (150) 을 단면으로 도시하였다.

도 12의 자기력 제어 장치 (100''') 는 도 11의 자기력 제어 장치 (100'') 와 달리 작용면들 (111', 112', 121', 122') 이 향하는 방향은 회전영구자석 (130) 의 회전축을 따르는 방향과 평행한 방향을 향하도록 배치된다. 즉, 작용면들 (111', 112', 121', 122') 에 홀딩되는 대상물 (1) 과 평행한 평면 상에서 회전영구자석 (130) 이 회전되도록 자기력 제어 장치 (100''') 가 구성된다.

도 12의 (a) 를 참조하면, 회전영구자석 (130) 은 제1 배치를 형성하며, 이 때에는 내부를 순환하는 자기흐름에 의해 작용면들 (111', 112', 121', 122') 은 외부의 자성체에 자기적 영향을 거의 또는 전혀 끼치지 못한다.

반면, 도 12의 (b) 와 같이, 회전영구자석 (130) 이 제2 배치를 형성하면, 작용면들 (111', 112') 은 N극으로 자화되고, 작용면들 (121', 122') 은 S극으로 자화되어 자성체인 대상물 (1) 에 자기적인 영향을 끼칠 수 있다. 이에 따라, 자기력 제어 장치 (100''') 는 대상물 (1) 을 홀딩할 수 있다.

도 12의 (a) 와 (b) 사이의 회전영구자석 (130) 의 배치 변경은 도 1b와 도 1d와 같은 코일 (150) 에의 전류 인가에 의해 행하여 질 수 있고, 자세한 설명은 상술한 바와 같으므로 생략한다.

본 실시예의 자기력 제어 장치 (100''') 는 대상물 (1) 과 평행한 평면 상에서 회전영구자석 (130) 이 회전되도록 구성되어, 높이가 낮은 컴팩트한 구성의 구현이 가능한 장점을 가진다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims

작용면을 구비하고 강자성체로 이루어지며, 영구자석의 N극과 접촉되는 제1 폴피스;
작용면을 구비하고 강자성체로 이루어지며, 상기 영구자석의 S극과 접촉되는 제2 폴피스;
N극이 상기 제2 폴피스와 자기적으로 연결됨과 함께 S극이 상기 제1 폴피스와 자기적으로 연결되는 제1 배치상태와, N극이 상기 제1 폴피스와 자기적으로 연결됨과 함께 S극이 상기 제2 폴피스와 자기적으로 연결되는 제2 배치상태를 이룰 수 있도록 회전가능하게 구성되는 회전영구자석; 및
상기 제1 폴피스 및 상기 제2 폴피스 중 적어도 하나에 감기는 코일; 을 포함하며,
상기 코일에 인가되는 전류를 제어함으로써, 상기 회전영구자석을 회전시켜서 상기 제1 배치상태와 상기 제2 배치상태 간의 전환을 발생시키고, 이에 따라 상기 제1 폴피스 및 상기 제2 폴피스의 작용면들 상의 자기력을 제어하는, 자기력 제어 장치.
복수의 영구자석;
작용면을 구비하고 강자성체로 이루어지며, 상기 복수의 영구자석 중 어느 하나의 N극과 접촉되는 제1 폴피스;
작용면을 구비하고 강자성체로 이루어지며, 상기 복수의 영구자석 중 다른 하나의 S극과 접촉되는 제2 폴피스;
N극이 상기 제2 폴피스와 자기적으로 연결됨과 함께 S극이 상기 제1 폴피스와 자기적으로 연결되는 제1 배치상태와, N극이 상기 제1 폴피스와 자기적으로 연결됨과 함께 S극이 상기 제2 폴피스와 자기적으로 연결되는 제2 배치상태를 이룰 수 있도록 회전가능하게 구성되는 회전영구자석; 및
상기 제1 폴피스 및 상기 제2 폴피스 중 적어도 하나에 감기는 코일; 을 포함하며,
상기 코일에 인가되는 전류를 제어함으로써, 상기 회전영구자석을 회전시켜서 상기 제1 배치상태와 상기 제2 배치상태 간의 전환을 발생시키고, 이에 따라 상기 제1 폴피스 및 상기 제2 폴피스의 작용면들 상의 자기력을 제어하는, 자기력 제어 장치.
제2항에 있어서,
상기 회전영구자석은 상기 복수의 영구자석 사이에 배치되는 자기력 제어 장치.
제1 작용면을 포함하는 제1 폴피스;
상기 제1 폴피스와 이격 배치되고, 제2 작용면을 포함하는 제2 폴피스;
상기 제1 폴피스와 상기 제2폴피스 사이에 고정되는 영구자석;
상기 제1 폴피스와 상기 제2폴피스 사이에 회전 가능하게 배치되는 회전영구자석; 및
상기 제1 폴피스 및 상기 제2 폴피스 중 적어도 하나에 감기는 코일; 을 포함하는 자기력 제어 장치.
제4 항에 있어서,
상기 코일에 인가되는 전류 제어를 통해, 상기 회전영구자석은 제1 배치상태와 상기 제1 배치상태와 다른 제2 배치상태 사이에서 회전 가능하고,
상기 회전영구자석이 상기 제1 배치상태에 배치된 상태에서, 상기 제1 폴피스, 상기 회전영구자석, 상기 제2 폴피스 및 상기 고정자석을 따라 내부 순환 자기흐름이 형성되고,
상기 회전영구자석이 상기 제2 배치상태에 배치된 상태에서, 상기 제1 폴피스, 상기 회전영구자석 및 상기 제2 폴피스를 따라 제1 자기흐름이 형성되고, 상기 제1 폴피스, 상기 고정자석 및 상기 제2 폴피스를 따라 상기 제1 자기흐름과 다른 제2 자기흐름이 형성되도록 구성되는 자기력 제어 장치.
제5 항에 있어서,
상기 회전영구자석이 상기 제2 배치상태에 배치된 상태에서, 상기 제1 자기흐름과 상기 제2 자기흐름은 상기 제1 작용면과 상기 제2 작용면을 통과하도록 구성되는 자기력 제어 장치.
제4 항에 있어서,
상기 코일은 상기 영구자석과 상기 회전영구자석 사이에 배치되는 자기력 제어 장치.