KR20220167495A - 링 형태 영구자석 - Google Patents

Abstract

본 발명은 링 형태의 영구자석에 관한 것으로서, 상기 영구자석은 회전방향과 축 방향의 값을 동시에 갖는 자기장을 갖으며, 상기 자기장은 축을 중심으로 회전 할 때 구면대칭인 것을 특징으로 한다. 따라서, 상기의 링 형태 영구자석이 서로 마주보게 구비되면, 두 개의 영구자석에서 나오는 자기장의 척력에 의하여 회전력이 발생한다.

Description

링 형태 영구자석 {RING TYPE PERMANENT MAGNET}

본 발명은 링 형태의 영구자석에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 링 형태의 영구자석 두 개를 마주보게 구비하면 회전력을 얻을 수 있는 링 형태의 영구자석에 관한 것이다.

영구자석은 생활 및 산업 전 분야에 있어서 광범위하게 사용되어지고 있으며, 그 적용 범위는 산업의 발전과 더불어 더욱 확장되어지고 있다.

또한, 오늘날 환경적인 면을 고려하여 전기 자동차와 전기 비행기 같은 이동 수단의 개발 및 보급이 급속도로 진행이 되고 있으며, 이에 따라서 효율이 높은 전기 전동기의 개발이 절실하게 필요한 상태이다.

종래의 영구자석 전동기는 영구자석에서 발생하는 자기 에너지와 전기자에서 발생하는 자기 에너지와의 상호 작용에 의하여 회전력이 발생하는 것으로, 전기자에 공급되는 전기가 같다면 영구자석이 강력할수록 큰 회전력을 얻을 수 있다.

따라서, 강력하면서도 보자력이 우수한 영구자석의 개발에 많은 노력을 기울이고 있으며, 전기자와의 적절한 상호 작용을 이끌어내기 위한 노력이 중점적으로 이루어지고 있다.

본 발명의 목적은 링 형태의 영구자석 두 개가 서로 마주보게 구비될 때, 자기장의 상호 작용에 의하여 회전력이 발생하는 영구자석을 제공하는 것이다.

종래의 영구자석 전동기에 있어서, 영구자석에서 나오는 자기장의 방향은 회전방향에 대하여 연속적이지 않다.

따라서, 영구자석에서 나오는 자기장을 연속적인 회전력을 발생시키는 데 이용하기 위하여, 전기자에 공급되는 전기의 극성을 적절하게 변화시켜야만 하며 전기의 사용이 필수적이다.

본 발명에 의한 링 형태 영구자석은 영구자석에서 나오는 자기장의 힘으로 회전력을 얻기 위하여, 영구자석에서 나오는 자기장이 회전방향을 향하면서도 끊어짐이 없이 연속적이어야 하며, 또한, 자기장의 방향이 마주보는 영구자석에서 발생하는 자기장과 상호 작용을 하여 상대적인 회전력을 얻을 수 있는 방향이어야 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 링 형태 영구자석은 도 4와 도 5에서 보이는 바와 같이 영구자석에서 나오는 자력선의 방향이 연속적인 회전력을 발생시킬 수 있도록, 영구자석 내부 자기장의 방향이 필요에 맞게 착자 되어야 한다.

상기에서 기술한 '착자'란 자력을 띠고 있지 않는 자성체를 강한 자기장에 노출시켜서 자성체가 자석이 되게 자력을 넣는 작업을 말한다.

본 발명의 링 형태 영구자석은 서로 마주하는 두 개의 영구자석에서 나오는 자기장의 상호 작용으로 회전력을 발생시킨다.

따라서, 간단한 구조로 전동기와 같은 회전력을 얻을 수 있으며, 종래의 전동기를 대체 할 수 있다.

종래의 전동기와 비교하여 친환경적이고 경제적이며 간단한 구조로 내구성 또한 뛰어나다.

도 1은 본 발명의 링 형태 영구자석이 가져야 하는 내부 자기장의 방향을 설명하기 위한 사시도,
도 2는 본 발명의 링 형태 영구자석에 필요한 방향의 자기장이 생성되게 하기 위한 방법의 일예로서, 회전축(10)에 대하여 경사지게 감겨진 공심 코일(40)의 내부에 위치한 링(Ring) 형태의 영구자석(30)에 생성되는 자기장의 방향을 보이기 위한 부분 사시도,
도 3은 링 형태의 자성체 전체를 회전축에 대하여 경사지게 감겨진 코일 및 이로 인하여 자성체 내부에 생기는 자기장의 방향을 보이기 위한 사시도,
도 4는 도 3의 방법에 의하여 착자된 영구자석의 내부 자기장의 방향을 보이기 위한 사시도,
도 5는 본 발명에 의한 링 형태 영구 자석에서 외부로 나오는 자기장의 방향 및 형태를 보이기 위한 사시도,
도 6과 도 7, 그리고 도 8은 자기장의 힘으로 회전력을 얻을 수 있는 것을 보이기 위한 사시도,
도 9는 분할 자성체에 경사진 자기장이 형성되도록 착자 시키는 것을 보이기 위한 사시도,
도 10은 분할 자성체에 경사진 자기장이 형성된 모습을 보이기 위한 사시도,
도 11은 전류가 흐르는 도선 주위에 생기는 자기장의 방향을 보이기 위한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시 예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다.

도면을 참조하여 설명된 본 발명의 실시 예는 본 발명의 이상적인 실시 예를 구체적으로 나타낸다.

그 결과, 도해의 다양한 변경, 예를 들면 제조방법 및/또는 사양의 변형이 예상된다.

따라서, 실시 예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.

따라서 도면에 도시된 영역은 원래 대략적인 것에 불과하며, 이들의 형태는 영역의 정확한 형태를 도시하도록 의도된 것이 아니고, 본 발명의 범위를 좁히려고 의도된 것도 아니다.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다.

본 발명은 링 형태의 영구자석 두 개가 서로 마주보게 구비될 때, 두 개의 영구자석에서 나오는 자기장의 상호 작용에 의하여 회전력이 발생하는 영구자석에 대한 것으로서, 영구자석 내부 자기장의 방향을 목적에 맞게 착자 시키는 것이 가장 중요한 문제이다.

두 개의 마주보는 링 형태의 영구자석만으로 연속적인 회전력을 얻기 위해서는 영구자석에서 나오는 자력선의 방향이 회전 방향에 대하여 항상 일정해야 한다.

이를 위하여 본 발명에 의한 영구자석은 도 4와 같이 회전 방향에 대하여 끊어짐이 없는 링(Ring) 형태의 영구자석으로서, 회전 방향으로 자력을 발생시키는 자기장을 가져야만 한다.

본 발명에 의한 링 형태 영구자석은 도 6에서 보이는 바와 같이 동일한 구면대칭 중심선(10)을 갖는 두 개의 링(Ring) 형태인 영구자석(30)의 상호 작용으로 회전력을 얻는 구조이다. 구면대칭이란 어떠한 각도로 회전시켜도 대칭이 되는 형태를 말한다.

따라서, 영구자석에서 발생하는 자력이 마주하는 대상의 영구자석에 영향을 미치도록 하기 위하여, 자기장의 방향이 완전히 회전방향으로만 향해서는 회전력을 얻을 수 없다.

그러므로, 본 발명에 의한 영구자석이 회전력을 발생시키기 위해서는 도 1에서 보이는 바와 같이 자석이 갖는 자기장의 방향이 회전방향(22)의 값을 가지면서도 상대의 자석에게 향하는 회전축 방향(21)의 값을 가져야만 한다.

또한, 도 6과 도 7에서 보이는 바와 같이 마주하는 두 링 형태의 영구자석에서 나오는 자기장의 극성은 같은 극성으로 서로 밀어내는 척력이 작용하여 회전력이 발생하며, 자기장의 방향이 동일 직선상에 놓이도록 하는 것이 높은 회전력을 얻을 수 있는 방법이다.

이처럼, 링 형태의 영구자석이 회전방향의 값을 가지면서도 회전축 방향의 값도 갖는 자기장을 갖도록 하기 위한 방법의 일예를 설명하면 다음과 같다.

전류가 흐르는 도선의 주위에는 도 11에서 보이는 바와 같이 전류 방향의 직각방향으로 자기장이 발생한다.

따라서, 도 2에서 보이는 바와 같이 필요한 자기장의 방향과 직각되는 방향으로 코일(40)을 감아 전류를 통하면, 필요한 방향의 자기장을 갖는 링 형태의 영구 자석을 얻을 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 링 형태 영구자석에 필요로 하는 방향의 자기장을 착자 시키기 위한 코일 구성의 일예를 보여주는 도면이다.

본 발명의 링 형태 영구자석이 하나로 제작하기가 불가능 할 만큼 대형이거나 또는 그 어떤 사유로 인하여 분할하여 제작을 할 필요가 있을 경우에는, 도 10에서 보이는 바와 같이 영구자석 내부 자기장의 방향과 직각되는 절단면을 갖도록 분할하여 제작을 할 수가 있다.

이와 같이 링 형태의 자석을 분할하여 착자 시키면, 도 9에서 보이는 바와 같이 공심 코일(30)의 구조를 간단하게 제작 할 수 있다.

상기에서는 본 발명에 의한 링 형태 영구자석 두 개가 서로 마주보게 구비되었을 경우에 회전력이 발생하는 것에 대하여 설명하였으나, 도 8에서 보이는 바와 같이 본 발명에 의한 링 형태 영구자석과 같은 회전축을 가지며 배치된 막대자석의 경우도 상호간의 척력에 의하여 회전력을 얻을 수 있음을 알 수 있다.

10 : 구면대칭 중심선 (회전축)
20 : 링 형태 영구자석 내부의 자기장 방향
21 : 구면대칭 중심선 방향 (회전축 방향)
22 : 링의 접선 방향 (회전 방향)
30 : 링 형태 영구자석
40 : 착자 코일
50 : 전류의 방향
60 : 링 형태 영구자석 외부 자기장
70 : 분할 링 형태 영구자석
80 : 막대자석

Claims (2)

1. 링(RING) 형태의 영구자석으로서, 내부 자기장의 방향이 영구자석 링의 접선 방향 값과 링 형태 영구자석의 회전축 방향의 값을 동시에 가지며, 상기 영구자석 내부 자기장의 방향이 회전축에 대하여 구면대칭인 것을 특징으로 하는 링 형태 영구자석.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 링 형태 영구자석은 2개 이상으로 분할되어 구성되며, 이때 분할을 위한 절단면은 영구자석 내부 자기장의 방향에 수직인 것을 특징으로 하는 링 형태 영구자석.

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