KR20230018902A - 자석을 이용한 입체 큐브 - Google Patents

자석을 이용한 입체 큐브 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 자석을 이용한 입체 큐브는 다면체의 입체도형 본체; 상기 입체도형 본체에 형성되어 자력에 의해 다른 입체도형 본체와의 결합을 가능하게 하는 자성체 모듈; 상기 입체도형 본체 내부에 형성되어 상기 자성체 모듈이 수용될 수 있는 자성체 모듈 수용부;를 포함하여 복수의 입체도형 본체가 결합할 때 인력에 의해 결합력이 향상되는 효과가 있다.

Description

자석을 이용한 입체 큐브{THREE-DIMENSIONAL CUBE USING MAGNETS}
본 발명은 자석을 이용한 입체 큐브에 관한 것으로써, 구를 포함하는 다면체 입체도형에 자석을 개재시키고, 해당 다면체 입체도형들이 자력에 의해 부착되도록 함으로써 다양한 형상의 모형을 만들 수 있도록 한 자석을 이용한 입체 큐브에 관한 것이다.
종래 자석이 이용된 입체 큐브는 본체(10)의 내부에 자석(20)이 회전 가능토록 수용되며, 상기 내부에 수용된 자석(20)이 외부자석(20')과의 인력에 의해 달라붙는 마개부(32A)는 비자성으로 형성되고, 상기 마개부(32A) 이외 부분 중 적어도 일부에는 상기 내부에 수용된 자석(20)이 붙을 수 있는 소재로 이루어진 자성부(M)가 형성된 것을 특징으로 하는 자석장착용 부품(30)을 제시한다
하지만, 상술한 종래 자석이 이용된 입체 큐브는 마개부(32A) 내부의 자석(20)이 서로 상이한 극성으로 접착하기 위해 상기 마개부(32A) 내부에서 움직임으로 인해 상당한 소음이 발생되는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1147394호(2012.05.11)
상술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 영구자석의 극성을 이용하여 직육면체, 정육면체, 원기둥, 각기둥, 다면체, 뿔대 등의 입체도형들이 퍼즐식으로 결합될 수 있도록, 입체도형 일측에 막대형 자석을 개재하고, 해당 막대형 자석 양측으로 도체의 하우징을 결합하여 해당 하우징 자체가 양축을 중심으로 자석의 극성으로 인하여 원활하게 회전하여 각 입체도형이 용이하게 결합될 수 있도록 하는 자석을 이용한 입체 큐브를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 상술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 비금속재료로 이루어진 입체도형에 자석과 분할해서 조립할 수 있거나 자석과 일체형으로 제작할 수 있는 자석을 이용한 입체 큐브를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 상술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 네오디움 자석을 이용하여 자석을 하우징과 결합하여 한쪽 자석의 극성을 +로 다른 Body 입체도형의 극성을 -로 하여 입체도형이 원활하게 결합할 수 있는 자석을 이용한 입체 큐브를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명에 따른 자석을 이용한 입체 큐브는 다면체의 입체도형 본체; 상기 입체도형 본체에 형성되어 자력에 의해 다른 입체도형 본체와의 결합을 가능하게 하는 자성체 모듈; 상기 입체도형 본체 내부에 형성되어 상기 자성체 모듈이 수용될 수 있는 자성체 모듈 수용부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 본 발명에 따른 자석을 이용한 입체 큐브의 자성체 모듈은 원통형의 막대 구조로, 극성이 상이한 N극과 S이 번갈아 가며 교번되어 형성되는 자석; 원통형으로 일측에 상기 자석이 삽입되어 고정 결합될 수 있는 오목한 결합홀이 형성된 하우징; 및 상기 하우징의 결합홀이 형성된 반대면으로 볼록하게 돌출형성된 회전축;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게, 본 발명에 따른 자석을 이용한 입체 큐브의 자성체 모듈 수용부는 상기 하우징과 해당 하우징 일측면으로 볼록하게 형성된 회전축과 대응되는 구조의 수용홈이 형성되어 상기 자성체 모듈을 회전 가능하게 수용하되, 상기 회전축은 상기 수용홈에 삽입되어 결합되는 다른 입체도형 본체의 자석 간에 상이한 극성을 찾기 위해 상기 수용홈에서 회전하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 자석을 이용한 입체 큐브는 다면체에 자성체 모듈을 회전가능하게 형성시킴으로써, 복수의 입체도형 본체가 결합할 때 척력에 의해 결합력이 약해지는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 자석을 이용한 입체 큐브는 다면체에 자성체 모듈을 회전가능하게 형성시킴으로써, 복수의 입체도형 본체가 결합할 때 인력에 의해 결합력이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자석을 이용한 입체 큐브의 사시도 이다.
도 2는 본 발명에 따른 자석을 이용한 입체 큐브의 자성체 모듈과 입체도형 본체를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 자석을 이용한 입체 큐브의 자성체 모듈의 분해 사시도 이다.
도 4는 본 발명에 따른 자석을 이용한 입체 큐브의 결합 구조를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 자석을 이용한 입체 큐브의 자성체 모듈이 대각선으로 형성되는 것을 도시한 도면이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 자석을 이용한 입체 큐브의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 자석을 이용한 입체 큐브의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
이상과 같은 본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제의 해결 수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
또한 도면에는 설명에 필요한 구성 만을 도시할 수 있으며, 도면에서 도시하지 않았다 하여 그 구성이 제거된 것은 아니다. 또한 도면에 도시된 형상은 실제 형상을 도시한 것이 아니고, 이해를 돕기 위하여 길이, 폭, 높이, 두께 등을 크게 또는 작게 도시한 것일 수도 있다
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 자석을 이용한 입체 큐브에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 자석을 이용한 입체 큐브의 사시도 이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 자석을 이용한 입체 큐브는 입체도형 본체(100), 자성체 모듈(200), 및 자성체 모듈 수용부(300)를 포함한다.
상기 입체도형 본체(100)는 직육면체, 정육면체, 원기둥, 각기둥, 다면체, 뿔대 등의 입체도형들에 상당하는 구성이다.
상기 자성체 모듈(200)은 도 2에 도시된 바와 같이 자석(210), 상기 자석(210)의 양측에 고정결합되는 원통형 구조의 하우징(220), 상기 자석(210)이 고정결합되는 상기 하우징(220)의 반대면으로 형성된 회전축(230)을 포함한다.
상기 자석(210)은 도 3에 도시된 바와 같이 원통형의 막대 구조로, 극성이 상이한 N극과 S이 번갈아 가며 교번되어 형성되어 있다.
보다 구체적으로 도 3에 도시된 바와 같이 상기 자석(210)은 원형 단면을 보면 1사 분면에 S극, 2사 분면에 N극, 3사 분면에 S극, 4사분면에 N극과 같이 극성이 상이한 N극과 S이 번갈라 가며 교번되어 형성되어 있다.
상기 하우징(220)은 원통형으로 일측에 상기 자석(210)이 삽입되어 고정결합될 수 있는 오목한 결합홀(221)이 형성되어 있다.
상기 회전축(230)은 상기 하우징(220)의 결합홀(221)이 형성된 반대면으로 볼록하게 돌출 형성된다.
상기 자성체 모듈 수용부(300)는 상기 자성체 모듈(200)과 대응되는 구조로 상기 입체도형 본체(100)가 다른 입체도형 본체(100)와 접촉되는 면 중앙부분에 형성되어 자력이 균일하게 분포되도록 하는 것이 바람직하다.
특히, 상기 자성체 모듈 수용부(300)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 하우징(220)과 해당 하우징 일측면으로 볼록하게 형성된 회전축(230)과 대응되는 구조의 수용홈(310)이 형성되어 있다.
상기 회전축(230)은 상기 수용홈(310)에 삽입되어 결합되는 다른 입체도형 본체(100)의 자석(210)간에 상이한 극성을 찾기 위해 회전하게 된다.
이때, 상기 수용홈(310)에서 상기 회전축(230)의 회전이 더욱 용이하게 이루어질 수 있도록 상기 회전축(230)과 상기 수용홈(310) 사이에 베어링이 개재되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 자석을 이용한 입체 큐브는 접촉할 수 있는 모든 면에 상기 자성체 모듈(200)이 형성되어, 도 4에 도시된 바와 같이 입체도형 본체(100)가 다른 입체도형 본체(100)와 결합할 때, 접촉하는 면에 형성된 자성체 모듈(200)은 상이한 극성의 자석이 대향(對向)하여 인력이 작용할 수 있도록 회전하게 된다.
이때, 본 발명에 따른 자석을 이용한 입체 큐브는 상기 자성체 모듈 수용부(300)가 대각선으로 형성되어 상기 자성체 모듈(200)이 대각선으로 수용될 수 있도록 함으로써 해당 자성체 모듈(200)의 자력이 미치는 범위를 확대할 수 있는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 자석을 이용한 입체 큐브는 다른 실시예로써, 도 6에 도시된 바와 같이 자성체 모듈(200a)은 한 쌍의 동전형의 자석(210a)과 해당 자석(210)을 수용하기 위한 하우징(220a)으로 구성된다.
상기 하우징(220a)은 상기 한 쌍의 자석(210a)을 수용할 수 있게 상·하부에 한 쌍으로 구성되되, 중앙부분은 일측이 개방된 원통형 구조로 이루어져 있으며, 개방면에서 양옆으로 연장된 반원통구조의 회전축(230a)이 형성되어 있다.
보다 구체적으로 상기 하우징(220a)는 상기 자석(210a)이 삽입될 수 있는 삽입홈(221a)이 형성되어 있고, 하부에서 상기 자석(210a)을 수용하는 수용부와, 해당 수용부와 동일한 구조로 상부에서 해당 자석(210a)을 덮어주는 덮개부로 구성된다.
상기 하우징(220a)에 반 원통형 구조의 회전축(230a)이 형성되어 있어서, 한 쌍의 하우징(220a)이 결합할 경우 결과적으로 상기 하우징(220a)은 원통형의 회전축(230a)을 가지게 된다.
즉, 상기 하우징(220a)의 자석(210a) 수용부와 덮개부를 중심으로 180°위치에 반원통형 막대가 형성되고, 이들 반원통형 막대가 상호결합하여 원통형의 회전축(230a)을 구성하게 된다.
상기에서 상기 자석(210a)이 한 쌍인 것으로 설명했지만, 반드시 한 쌍일 필요는 없으며 하나의 동전형 자석일 수 있다.
상술한 바와 같이 구성되는 상기 자성체 모듈(200a)은 도 7에 도시된 바와 같이 수용홈(310a)에 상기 회전축(230a)이 수용되면서 입체도형 본체(100)의 자성체 모듈 수용부(300a)에 수용된다.
상술한 바와 같이 자성체 모듈(200a)이 형성된 상기 입체도형 본체(100a)는 도 8에 도시된 바와 같이 다른 입체도형 본체(100a)와 결합할 수 있으며, 해당 입체도형 본체(100)의 자성체 모듈 수용부(300a) 각각에 수용된 자성체 모듈(200a)의 자석(210a) 간 동일한 극성으로 최초 접촉이 이루어진 경우, 어느 하나의 자성체 모듈(200a)이 회전축(230a)을 중심으로 회전하여 상이한 극성으로 결합이 이루어지게 된다.
해당 실시예는 구조가 다소 상이할 뿐 결합메커니즘은 상술한 제1 실시예와 유사하다.
한편, 또 다른 실시예로써, 본 발명에 따른 상기 자석을 이용한 입체 큐브는
도 9에 도시된 바와 같이 입체도형 본체(100)가 다른 입체도형 본체(100)와 결합할 수 있도록 일측면에 형성되는 다른 구조의 자성체 모듈(200b), 및 자성체 모듈 수용부(300b)를 포함한다.
상기 자성체 모듈(200b)는 자석(210b), 하우징(220b), 회전축(230b), 및 중심코어(240b)를 포함한다.
상기 자석(210b)은 도 9에 도시된 바와 같이 상부의 S극과 하부의 N극이 형성되는 것과 같이 상·하부에 상이한 극성을 갖으면서 회전 가능하게 형성된다.
상기 하우징(220b)은 상기 입체도형 본체(100) 내부에 형성되고, 상기 자석(210b)이 수용되어 회전할 수 있는 공간을 제공한다.
도면에서 상기 하우징(220b)이 하나의 자석(210b)을 수용하는 것으로 도시하였지만, 모든 자석(210b)을 각각 수용할 수도 있고, 상기 중심코어(240b)를 포함하여, 해당 중심코어(240b)에 연결된 자석(210b)과 회전축(230b) 모두를 수용할 수도 있다.
상기 회전축(230b)은 상기 자석(210b)의 길이방향 양단에 형성되어 상기 자석(210b)이 회전할 수 있도록 한다.
상기 중심코어(240b)는 상기 입체도형 본체(100)의 일면 중심에 형성되어, 사방에서 결합되는 상기 회전축(230b)을 지지하면서 상기 자석(210b)의 회전이 용이하게 이루어질 수 있도록 한다.
한편, 상기 입체도형 본체(100)의 일면으로 형성된 자성체 모듈(200b)은 상술한 바와 같이 자석(210b)이 회전할 수도 있지만, 다른 일면으로 형성된 자석(210b)이 고정될 수도 있다.
즉, 상기 입체도형 본체(100)는 일면에서는 자석(210b)이 회전하는 회전면과, 다른 일면에서는 자석(210b)이 고정되어 있는 고정면으로 이루어지는 것이 바람직하다.
도 7에 도시된 바와 같이 상기 입체도형 본체(100)의 회전면에 상기 입체도형 본체(100)의 고정면이 접근하면, 상기 회전면의 자석(210b)이 고정면의 자석(210b)과 상이한 극성을 가지면서 인력이 작용할 수 있도록 회전하게 된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 입체도형 본체
200 : 자성체 모듈
210 : 자석
220 : 하우징
230 : 회전축
300 : 자성체 모듈 수용부
310 : 수용홈

Claims (8)

  1. 다면체의 입체도형 본체(100);
    상기 입체도형 본체(100)에 형성되어 자력에 의해 다른 입체도형 본체(100)와의 결합을 가능하게 하는 자성체 모듈(200, 200a, 200b);
    상기 입체도형 본체(100) 내부에 형성되어 상기 자성체 모듈(200)이 수용될 수 있는 자성체 모듈 수용부(300, 300a, 300b);를 포함하는 것을 특징으로 하는 자석을 이용한 입체 큐브.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 자성체 모듈(200)은
    원통형의 막대 구조로, 극성이 상이한 N극과 S이 번갈아 가며 교번되어 형성되는 자석(210);
    원통형으로 일측에 상기 자석(210)이 삽입되어 고정결합될 수 있는 오목한 결합홀(221)이 형성된 하우징(220); 및
    상기 하우징(220)의 결합홀(221)이 형성된 반대면으로 볼록하게 돌출형성된 회전축(230;)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자석을 이용한 입체 큐브.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 자성체 모듈 수용부(300)는
    상기 하우징(220)과 해당 하우징 일측면으로 볼록하게 형성된 회전축(230)과 대응되는 구조의 수용홈(310)이 형성되어 상기 자성체 모듈(200)을 회전 가능하게 수용하는 것을 특징으로 하는 자석을 이용한 입체 큐브.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 회전축(230)은
    상기 수용홈(310)에 삽입되어 결합되는 다른 입체도형 본체(100)의 자석(210) 간에 상이한 극성을 찾기위해 상기 수용홈(310)에서 회전하는 것을 특징으로 하는 자석을 이용한 입체 큐브.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 자성체 모듈(200a)은
    높이가 낮은 원통형 구조로 동전형의 자석(210a); 및
    상기 자석(210a)이 삽입될 수 있는 삽입홈(221a)이 형성되어 있고, 하부에서 상기 자석(210)을 수용하는 수용부와 해당 수용부와 동일한 구조로 상부에서 해당 자석(210)을 덮어주는 덮개부로 구성되는 하우징(220a);
    상기 하우징(220a)의 자석(210a) 수용부와 덮개부를 중심으로 180°위치에 반원통형 막대가 결합하여 형성되는 원통형의 회전축(230a);을 포함하는 하는 것을 특징으로 하는 자석을 이용한 입체 큐브.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 자성체 모듈(200a)은
    상기 회전축(230a)이 상기 자성체 모듈 수용부(300a)의 수용홈(310a)에 삽입된 후, 다른 입체도형 본체(100)와 결합하는 과정에서 자석(210a) 사이에 상이한 극성을 찾기 위해 회전하는 것을 특징으로 하는 자석을 이용한 입체 큐브.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 자성체 모듈(200b)은
    상·하부에 상이한 극성을 갖으면서 고정 또는 회전 가능하게 형성된 자석(210b);
    상기 입체도형 본체(100) 내부에 형성되고, 상기 자석(210b)이 수용되어 회전할 수 있는 공간을 제공하는 하우징(220b);
    상기 자석(210b)의 길이방향 양단에 형성되어 상기 자석(210b)이 회전할 수 있도록 하는 회전축(230b); 및
    상기 입체도형 본체(100)의 일면 중심에 형성되어, 사방에서 결합되는 상기 회전축(230b)을 지지하는 중심코어(240b);를 포함하는 것을 특징으로 하는 자석을 이용한 입체 큐브.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 입체도형 본체(100)는
    일면에서는 자석(210b)이 회전하는 회전면과, 다른 일면에서는 자석(210b)이 고정되어 있는 고정면으로 이루어져, 다른 입체도형 본체가 접근함에 따라 회전면의 자석(210b)이 회전하여 상이한 극성간 접촉이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 자석을 이용한 입체 큐브.
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