KR20220169100A - 가변형 영구자석 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가변형 영구자석 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 제1 영구자석과 제2 영구자석을 적층되도록 위치시키고, 상부에 있는 제1 영구자석을 레버부를 통하여 회전시키며 발생하는 자기장의 세기를 가변적으로 조절하되, 레버부의 제어 각도를 제어하고, 레버부를 특정 각도에서 고정홈에 삽입하여 고정함으로써, 발생하는 자기장을 일정하게 유지하는 가변형 영구자석 장치에 관한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 가변형 영구자석 장치에 있어서, 개구된 공간으로 회전블록(11)을 수용하며, 상면 일측이 상부로 돌출되는 걸림편(12)이 형성되는 하부프레임(13)과, 상기 걸림편(12) 상면에 체결되며 상기 하부프레임(13)을 소정의 간격으로 덮는 상부프레임(14)을 구비하는 몸체부(10); 상기 회전블록(11)의 외주면 일측에 연결되어 상기 회전블록(11)을 회전하되, 상기 걸림편(12)으로 회전 반경이 제어되는 레버부(20); 상기 회전블록(11)의 회전에 대응하여 회전하도록 하부에 구비되는 제1 영구자석(31)과, 상기 제1 영구자석(31) 하부에 제2 영구자석(32)을 구비하여 상기 제1 영구자석(31)의 회전 각도에 따라 가변하는 자기장(33)을 제공하는 자력부(30); 상기 하부프레임(13) 하부에 설치되며, 상기 자력부(30)가 수용되도록 내부가 개구되되, 상기 제2 영구자석(32)을 고정하는 고정핀(41)이 구비되고, 상기 자기장(33)을 외부로 전달하도록 강자성체 재질로 형성되는 자극부(40);를 포함한다.

Description

가변형 영구자석 장치 {SWITCHABLE PERMANENT MAGNETIC DEVICE}

본 발명은 가변형 영구자석 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 제1 영구자석과 제2 영구자석을 적층되도록 위치시키고, 상부에 있는 제1 영구자석을 레버부를 통하여 회전시키며 발생하는 자기장의 세기를 가변적으로 조절하되, 레버부의 제어 각도를 제어하고, 레버부를 특정 각도에서 고정홈에 삽입하여 고정함으로써, 발생하는 자기장을 일정하게 유지하는 가변형 영구자석 장치에 관한 것이다.

영구자석은 자기화된 강자성체 물질로 구성되며, 강자성체 물질에 끌리거나 견고히 부착되고, 자기장을 형성하기 위하여 전류를 요구하지 않아 안전하지만, 극에서 발생하는 자속의 세기를 제어하기 어려운 단점이 있었다.

영구 자석은 상기와 같은 단점이 있기 때문에, 전류나 전자석을 사용하여 자기장을 제어하며, 전자석의 자기장의 세기 및 배향(orientation)은 전류의 방향과 세기를 통하여 필요한 자속을 얻을 수 있었다.

그러나, 이는 일정하게 전류를 제공하는 전원과, 전원을 연결하는 배선이 필요하며 이는 비용적 문제와 이동성의 문제가 있었다.

이에 따라, 자기장의 세기가 변화될 수 있는 영구자석을 제조하기 위하여 많은 연구가 이뤄졌지만, 장치의 부피와 구조 그리고 제조 비용 등의 문제가 발생하였다.

전술한 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 등록특허 제10-0728448호"가변 자기장 영구 자기 장치"는 원판형의 자석을 적층하되, 제1 자석은 레버에 의하여 회전할 수 있도록 설치하고, 제2 자석은 위치를 고정하여 제1 자석의 회전 각도에 따라 합산되어 출력되는 자력을 제어하는 기술에 대하여 공지한 바 있으나, 레버가 회전하는 각도를 알 수 없고, 레버가 고정되지 않아 외부의 충격에 의하여 자기장의 세기가 변화하는 단점이 있었다.

따라서, 본 발명에서는 상기와 같은 문제를 개선하기 위한 것으로서 레버의 회전 반경을 제어하며, 레버가 최대 또는 최소 자기장을 발생하는 위치에서 고정되어 외부로 일정한 자기장을 발생하는 가변형 영구자석 장치에 관한 것이다.

대한민국 등록특허 제10-0728448호 (2007.06.07)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로, 본 발명의 목적은 영구자석을 적층하고, 레버부를 통하여 상부의 영구자석을 회전하되 회전 각도를 제어하여 제공되는 자기장의 세기를 확인할 수 있도록 하는 가변형 영구자석 장치를 제공하는 것이다.

그리고, 레버가 외력에 흔들리지 않도록 하여 자기장을 일정하게 유지하는 것이다.

또한, 적층되어 있는 영구자석이 부드럽게 회전할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 가변형 영구자석 장치에 있어서, 개구된 공간으로 회전블록(11)을 수용하며, 상면 일측이 상부로 돌출되는 걸림편(12)이 형성되는 하부프레임(13)과, 상기 걸림편(12) 상면에 체결되며 상기 하부프레임(13)을 소정의 간격으로 덮는 상부프레임(14)을 구비하는 몸체부(10); 상기 회전블록(11)의 외주면 일측에 연결되어 상기 회전블록(11)을 회전하되, 상기 걸림편(12)으로 회전 반경이 제어되는 레버부(20); 상기 회전블록(11)의 회전에 대응하여 회전하도록 하부에 구비되는 제1 영구자석(31)과, 상기 제1 영구자석(31) 하부에 제2 영구자석(32)을 구비하여 상기 제1 영구자석(31)의 회전 각도에 따라 가변하는 자기장(33)을 제공하는 자력부(30); 상기 하부프레임(13) 하부에 설치되며, 상기 자력부(30)가 수용되도록 내부가 개구되되, 상기 제2 영구자석(32)을 고정하는 고정핀(41)이 구비되고, 상기 자기장(33)을 외부로 전달하도록 강자성체 재질로 형성되는 자극부(40);를 포함한다.

그리고, 상기 레버부(20)는 외주면을 감싸는 손잡이(21)를 포함하며, 상기 손잡이(21)는 상기 몸체부(10) 방향으로 탄성 지지되도록 내부에 탄성부재(22)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

더하여, 상기 몸체부(10)는 일측에 상기 손잡이(21)가 삽입되도록 고정홈(15)을 구비하여 상기 레버부(20)가 삽입 고정됨으로써, 상기 자기장(33)이 일정하게 유지하도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 자력부(30)는 상기 제1 영구자석(31)과 상기 제2 영구자석(32) 사이에 필름(34)을 구비하여 마찰력을 저감함으로써, 상기 제1 영구자석(31)의 회전을 용이하도록 하고, 마찰에 의한 파손을 저감하는 것을 특징으로 한다.

게다가, 상기 자극부(40)는 하면의 모서리를 소정의 각도로 면취함으로써 상기 자기장(33)의 자속밀도를 높이는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 가변형 자기장 장치는 영구자석을 적층하고, 레버부를 통하여 상부의 영구자석을 회전하되 회전 각도를 제어하여 제공되는 자기장의 세기를 확인할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 레버가 외력에 흔들리지 않도록 하여 자기장을 일정하게 유지하는 효과가 있다.

또한, 적층되어 있는 영구자석이 부드럽게 회전하여 마찰에 의한 영구자석의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 가변형 영구자석 장치의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 가변형 영구자석 장치의 평면도.
도 3은 본 발명에 따른 가변형 영구자석 장치의 분해사시도.
도 4는 본 발명에 따른 가변형 영구자석 장치가 최소 자기장을 제공하는 영구자석의 배치를 나타낸 개략도.
도 5는 본 발명에 따른 가변형 영구자석 장치가 최대 자기장을 제공하는 영구자석의 배치를 나타낸 개략도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과함께 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.

아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 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 수도있음은 물론이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 가변형 영구자석 장치의 사시도이며, 도 2는 본 발명에 따른 가변형 영구자석 장치의 평면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 가변형 영구자석 장치의 분해사시도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가변형 영구자석 장치는 몸체부(10)와, 레버부(20)와, 자력부(30) 및 자극부(40)를 포함한다.

몸체부(10)는 내부 중심에 개구된 공간으로 회전블록(11)을 수용하며, 상면 일측이 상부로 돌출되는 걸림편(12)이 형성되는 하부 프레임(13)과, 걸림편(12) 상면에 형성되며 하부프레임(13)과 볼트로 체결되어 하부프레임(13)을 소정의 간격으로 덮는 상부프레임(14)이 구비된다.

다음으로, 레버부(20)는 원통 형상의 회전블록(11)의 외주면 일측에 연결되어 사용자가 레버부(20)를 회전하면 연결된 회전블록(11)이 회전한다.

이때, 레버부(20)는 상부프레임(14)과 하부프레임(13) 사이의 공간을 이동하게 되며, 걸림편(12)이 레버부(20)의 회전 반경을 0°내지 180°까지 제어하며 회전블록(11)도 이에 대응하는 각도로 회전한다.

또한, 레버부(20)는 사용자가 잡을 수 있도록 외주면을 감싸는 손잡이(21)를 포함하며, 손잡이(21)는 몸체부(10) 방향으로 탄성 지지되도록 내부에 탄성부재(22)를 포함한다.

이때, 레버부(20)의 단부에는 탄성부재(22)와 손잡이(21)를 지지하도록 핸들커버(23)가 구비되며, 핸들커버(23)는 레버부(20)의 바깥 단부면에 고정나사를 통하여 고정되고, 외경은 손잡이(21)의 내경에 대응하도록 하여 손잡이가 외부로 빠지지 않도록 하되, 탄성부재(22)의 탄성이 제한되지 않도록 내경에 끼이지 않게 설계하는 것이 바람직하다.

즉, 탄성부재(22)가 핸들커버(23)를 지지하여 손잡이(21)에 탄성을 제공함으로써 손잡이(21)는 회전블록(11)의 방향으로 탄성 지지되는 것이다.

그리고, 몸체부(10)는 레버부(20)가 걸림편(12)에 지지되는 최대 반경으로 회전 되었을 때, 손잡이(21)가 삽입되도록 고정홈(15)을 구비하여 손잡이(21)가 삽입 고정됨으로써, 레버가 외력에 흔들리지 않도록 하여 자기장을 일정하게 유지하는 효과가 있다.

즉, 상부프레임(14)와 하부프레임(13) 사이에 레버부(20)가 위치하므로 상부프레임(14)과 하부프레임(13) 각각에 대응하도록 절삭하여 고정홈(15)을 형성하게 되고, 고정홈에 삽입된 레버부(20)는 작업중 발생할 수 있는 외부의 충격에 대하여 상하좌우 모든 방향의 충격에 대하여 대비할 수 있는 것이다.

본 발명의 실시예에서, 탄성부재(22)는 레버부(20)의 외주면을 감싸는 형태의 스프링을 사용하였으나 탄성부재(22)의 종류를 한정하는 것은 아니다.

더하여, 상부프레임(14) 상면에는 사용자가 본 발명의 가변형 영구자석의 자기장(33)의 세기를 알 수 있도록 0°가 되는 위치에는 'OFF'로 표시하고, 180°가 되는 위치에는 'ON'으로 표시함으로써, 제공되는 자기장의 세기를 확인할 수 있는 효과가 있다.

다음으로, 회전블록(11)과 제1 영구자석(31)의 결합은 제1 영구자석(31) 상면에 레일(35)이 설치되며, 레일(35)이 회전블록(11) 하면에 형성된 가이드(19)에 결합되어 회전블록(11)의 회전에 대응하여 제1 영구자석(31)이 회전한다.

더하여, 자력부(30)는 제1 영구자석(31)과 제2 영구자석(32) 사이에 필름(34)을 구비하여 마찰력을 저감 함으로써, 본 발명의 영구자석 장치는 제1 영구자석(31)의 회전을 용이하도록 하고, 마찰에 의한 파손을 저감하는 효과가 있다.

다음으로, 자력부(30)는 회전블록(11)의 회전에 대응하여 회전하도록 하부에 구비되는 제1 영구자석(31)과, 제1 영구자석(31) 하부에 제2 영구자석(32)을 구비하여 제1 영구자석(31)의 회전 각도에 따라 최솟값부터 최댓값까지 가변하는 자기장(33)을 제공하는데, 회전 각도와 자기장(33)의 관계는 후술하도록 한다.

다음으로, 자극부(40)는 하부프레임(13) 하부에 설치되며, 자력부(30)가 수용되도록 내부가 개구되되, 제2 영구자석(32)을 고정하도록 외부에서 관통된 통로로 고정핀(41)이 구비된다.

다음으로, 본 발명의 가변형 영구자석 장치는, 몸체부(10)부터 자극부(40)까지 체결되도록 상부프레임(14)과 하부프레임(13)을 체결하는 제1 나사(16)와, 하부프레임(13)과 자극부(40)를 체결하는 제2 나사(17)와, 상부프레임(14)부터 자극부(40)까지 체결하는 제3 나사(18)가 구비된다.

본 발명의 올바른 실시예로, 전술한 나사가 돌출되지 않도록 랜치볼트를 사용하여 레버부(20)가 회전할 때 걸리지 않도록 하고, 제2 나사(17)와 제3 나사(18)는 회전블록(11)을 중심으로 대칭되도록 위치하였으나, 나사의 종류와 갯수 및 위치를 한정하는 것은 아니다.

더하여, 자극부(40)는 자력부(30)에서 제공하는 자기장(33)을 외부로 전달하도록 강자성체로 구비하며, 몸체부(10)는 자력부(30)의 자력에 영향을 최소화하도록 상자성체로 구비하는 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명에 따른 가변형 영구자석 장치가 최소 자기장을 제공하는 영구자석의 배치를 나타낸 개략도이며, 도 5는 본 발명에 따른 가변형 영구자석 장치가 최대 자기장을 제공하는 영구자석의 배치를 나타낸 개략도이다.

먼저, 자석은 원판 형상으로 자극(magnetic pole)은 외주면에 형성되고, 중앙(C)의 단면적을 기준으로 바깥 방향 단부면이 가장 강한 자성을 가지며 중앙(C)에서는 자성이 매우 약하며, 자기력선은 N극에서 출발하여 S극으로 도착하는 폐곡선을 이루고, 자기력선이 밀집한 곳일수록 자기장(33)의 세기가 강하며, 전술한 자기력선이 영향을 끼치는 공간을 자기장(33)으로 표현하였고, 자기장(33)은 직선으로 이뤄지지 않으며, 서로 교차하지 않고, 수직으로 꺾이지 않는 성질이 있다.

하지만, 이는 자석의 널리 알려진 자석의 성질이므로 통상적으로 이해될 수 있으므로 자석의 성질에 의한 현상에 대하여는 설명을 생략하도록 한다.

도시된 바와 같이, 제1 영구자석(31)이 상부에 위치하고 제2 영구자석(32)가 하부에 위치하여 적층하였고, 제2 영구자석(32)는 고정된 상태에서 제1 영구자석(31)이 레버부(20)에 의하여 회전하며, 제1 영구자석(31)과 제2 영구자석(32)의 극성은 단부면에서 상반되거나 나란하게 정렬되어 자극부(40)에 전달된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제1 영구자석(31)과 제2 영구자석(32)이 상반된 극이 나란하게 적층된 경우는 회전블록(11)의 각도가 0°이며, 본 발명의 가변형 영구자석 장치의'OFF '상태를 나타낸다.

이때, 제1 영구자석(31)의 N극에서 출발한 자기력선이 제2 영구자석(32)의 S극으로 도착하여 자극부(40) 외부로 제공되는 자기장(33)이 최소가 된다.

다시 말하여, 제1 영구자석(31)의 N극과 제2 영구자석(32)의 S극이 나란하게 되면 외부로 최소의 자기장(33)이 외부로 제공된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 제1 영구자석(31)과 제2 영구자석(32)이 같은 극이 나란하게 적층된 경우는 회전블록(11)의 각도가 180°이며, 본 발명의 가변형 영구자석 장치의'ON'상태를 나타낸다.

이때, 제1 영구자석(31)의 N극에서 출발한 자기력선과 제2 영구자석(32)의 N극에서 출발한 자기력선이 합산되어 자극부(40) 외부로 제공되는 자기장(33)이 최대가 된다.

다시 말하여, 제1 영구자석(31)의 N극과 제2 영구자석(32)의 N극이 나란하게 되는 경우, 외부로 최대의 자기장(33)이 외부로 제공되며, 자기장(33)은 자석의 자극(magnetic pole)에 집중되고, 제2 영구자석(32)의 하방으로 자기장(33)이 제공된다.

이때, 자극(magnetic pole)에 집중되는 자기장(33)의 세기를 증대하도록 자극부(40)의 하면의 모서리를 소정의 각도로 면취하여 곡면을 형성한다.

즉, 영구자석의 제한적인 자속(Magnetic Flux)을 면취된 곡면으로 유도하여 자속밀도(Magnetic Flux Density)를 높이는 효과가 있는 것이다.

다만, 면취되는 곡면의 각도는 영구자석의 자기장 세기와 부피에 따라 설계가 다르게 되는 값이므로 특정 값의 각도와 면적을 한정하지 않는다.

이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 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 이해되어야 한다.

10: 몸체부 11: 회전블록
12: 걸림편 13: 하부프레임
14: 상부프레임 15: 고정홈
16: 제1 나사 17: 제2 나사
18: 제3 나사
20: 레버부 21: 손잡이
22: 탄성부재 23: 핸들커버
30: 자력부 31: 제1 영구자석
32: 제2 영구자석 33: 자기장
34: 필름
40: 자극부 41: 고정핀

Claims (5)

1. 가변형 영구자석 장치에 있어서,
   개구된 공간으로 회전블록(11)을 수용하며, 상면 일측이 상부로 돌출되는 걸림편(12)이 형성되는 하부프레임(13)과, 상기 걸림편(12) 상면에 형성되며 상기 하부프레임(13)을 소정의 간격으로 덮는 상부프레임(14)을 구비하는 몸체부(10);
   상기 회전블록(11)의 외주면 일측에 연결되어 상기 회전블록(11)을 회전하되, 상기 걸림편(12)으로 회전 반경이 제어되는 레버부(20);
   상기 회전블록(11)의 회전에 대응하여 회전하도록 하부에 구비되는 제1 영구자석(31)과, 상기 제1 영구자석(31) 하부에 제2 영구자석(32)을 구비하여 상기 제1 영구자석(31)의 회전 각도에 따라 가변하는 자기장(33)을 제공하는 자력부(30); 및
   상기 하부프레임(13) 하부에 설치되며, 상기 자력부(30)가 수용되도록 내부가 개구되되, 상기 제2 영구자석(32)을 고정하는 고정핀(41)이 구비되고, 상기 자기장(33)을 외부로 전달하도록 강자성체 재질로 형성되는 자극부(40);를 포함하는 가변형 영구자석 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 레버부(20)는 외주면을 감싸는 손잡이(21)를 포함하며,
   상기 손잡이(21)는 상기 몸체부(10) 방향으로 탄성 지지되도록 내부에 탄성부재(22)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 영구자석 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 몸체부(10)는 일측에 상기 손잡이(21)가 삽입되도록 고정홈(15)을 구비하여 상기 손잡이(21)가 삽입 고정됨으로써, 상기 자기장(33)이 일정하게 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 가변형 영구자석 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 자력부(30)는 상기 제1 영구자석(31)과 상기 제2 영구자석(32) 사이에 필름(34)을 구비하여 마찰력을 저감함으로써, 상기 제1 영구자석(31)의 회전을 용이하도록 하고, 마찰에 의한 파손을 저감하는 것을 특징으로 하는 가변형 영구자석 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 자극부(40)는 하면의 모서리를 소정의 각도로 면취함으로써 상기 자기장(33)의 자속밀도를 높이는 것을 특징으로 하는 가변형 영구자석 장치.

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