KR20230048260A - Halbach Array Magnet Manufacturing Method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 할바흐 배열 마그네트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 일측은 상대적으로 더 큰 자계를 형성하고 타측은 상대적으로 작은 자계를 형성하도록 배열된 할바흐 배열 마그네트 어셈블리를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a Halbach array magnet, and more particularly, to a method for manufacturing a Halbach array magnet assembly arranged such that one side forms a relatively large magnetic field and the other side forms a relatively small magnetic field.
여러 개의 마그네트(또는 자석이라 칭함)를 사용할 때 각 마그네트(또는 자석편이라 칭함)의 배치에 따라 자계의 세기가 달라지는데, 도 1과 같이 마그네트를 배치하는 것을 할바흐 배열(Halbach array)이라고 한다.When using multiple magnets (or referred to as magnets), the strength of the magnetic field varies according to the arrangement of each magnet (or referred to as a magnet piece). Placing the magnets as shown in FIG. 1 is called a Halbach array.
할바흐 마그네트(자석)는 1983년 할바흐에 의해 제안된 마그네트 배열 방식으로 복수의 자석편이 배치되어 이루어진 것으로, 원하는 면에 자속을 집중시키면서 원하지 않는 면에는 자속을 상쇄시킬 수 있다. 즉, 자석을 같은 방향으로 배치하는 것과 비교하였을 때 도 1의 할바흐 배열의 위쪽은 자계가 더 크고 아래쪽은 더 작다. 아래쪽 자계가 감소하는 만큼 위쪽 자계가 증가한다. 이론적으로 자계는 최대 2배 만큼 커질 수 있다.The Halbach magnet (magnet) is formed by arranging a plurality of magnet pieces in the magnet arrangement method proposed by Halbach in 1983, and can concentrate magnetic flux on a desired surface while canceling magnetic flux on an undesired surface. That is, compared to arranging the magnets in the same direction, the upper side of the Halbach array of FIG. 1 has a larger magnetic field and the lower side has a smaller field. As the lower magnetic field decreases, the upper magnetic field increases. Theoretically, the magnetic field can be up to twice as large.
전술한 할바흐 배열 마그네트는 할바흐 배열된 복수의 자석편들의 간격을 없애 서로 접하도록 하고 비자성체 재질의 외피로 케이싱 하여 최종 제품을 완성하는데, 제품 케이싱 공정이 까다롭고 복잡하여 제품 단가가 상승하는 문제점이 있었다.The above-mentioned Halbach array magnet eliminates the gap between the plurality of magnet pieces arranged in Halbach so that they come into contact with each other, and the casing is made of non-magnetic material to complete the final product. There was a problem.
본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 할바흐 배열 마그네트의 제품 케이싱 공정을 개선하여 종래 대비 보다 쉽고 편리하게 할바흐 배열 마그네트 제품을 제조할 수 있는 할바흐 배열 마그네트 제조 방법을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and its object is to improve the product casing process of the Halbach array magnet to manufacture a Halbach array magnet product more easily and conveniently than the prior art. is to provide
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 할바흐 배열 마그네트 제조 방법은, (a) 복수의 자석편들이 서로 접하도록 할바흐 배열된 할바흐 배열 마그네트를 준비하는 단계; (b) 상기 할바흐 배열 마그네트에 대응하는 크기 및 형태의 삽입홈이 일면에 하나 이상 복수개 형성된 비자성체 재질의 제1 판재 및 상기 제1 판재의 일면에 대응하는 비자성체 재질의 제2 판재를 준비하되, 상기 제1 및 제2 판재는 사출 방식으로 제조된 단계; (c) 상기 제1 판재의 상기 삽입홈에 상기 할바흐 배열 마그네트를 삽입하는 단계; (d) 상기 제1 판재의 상부를 덮도록 상기 제2 판재를 상기 제1 판재의 일면 상에 부착하는 단계; 및 (e) 상기 단계 (d)의 결과물을 상기 할바흐 배열 마그네트의 모양을 따라 형상가공하여 비자성체 재질의 외피로 케이싱된 할바흐 배열 마그네트 제품을 완성하는 단계;를 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, a method for manufacturing a Halbach array magnet according to an aspect of the present invention includes: (a) preparing a Halbach array magnet in which a plurality of magnet pieces are in contact with each other; (b) Preparing a first plate material made of a non-magnetic material having a plurality of insertion grooves having a size and shape corresponding to the Halbach array magnet formed on one surface and a second plate material made of a non-magnetic material corresponding to one surface of the first plate material However, the first and second plates are manufactured by injection method; (c) inserting the Halbach array magnet into the insertion groove of the first plate member; (d) attaching the second plate member on one surface of the first plate member so as to cover an upper portion of the first plate member; and (e) shape-processing the product of step (d) according to the shape of the Halbach array magnet to complete a Halbach array magnet product casing with an outer shell of a non-magnetic material.
본 발명의 다른 측면에 따르면 상기 할바흐 배열 마그네트는 착자 또는 비착자된 마그네트일 수 있다.According to another aspect of the present invention, the Halbach array magnet may be a magnetized or non-magnetized magnet.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면 비착자된 할바흐 배열 마그네트를 상기 단계 (a) 내지 단계 (e) 중 어느 하나의 단계 후 또는 중에 착자하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, a step of magnetizing the unmagnetized Halbach array magnet after or during any one of steps (a) to (e) may be further included.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면 상기 단계 (d)는 열압착 또는 접착제를 통해 부착할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the step (d) may be attached through thermal compression or adhesive.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면 상기 단계 (e)에서 상기 형상가공은 CNC(Computerized Numerical Control) 가공을 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the shape processing in step (e) may include CNC (Computerized Numerical Control) processing.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면 상기 비자성체 재질은 폴리카보네이트(PC), 폴리 부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 아크릴, 나일론계열, 고무, 플라스틱, 및 에폭시 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the non-magnetic material may include at least one of polycarbonate (PC), polybutylene terephthalate (PBT), acrylic, nylon-based material, rubber, plastic, and epoxy.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 다양한 측면에 따르면, 할바흐 배열 마그네트의 제품 케이싱 공정을 쉽고 단순한 공정으로 개선하여 종래 대비 보다 쉽고 편리하게 할바흐 배열 마그네트 제품을 제조할 수 있는 효과를 창출한다.As described above, according to various aspects of the present invention, the product casing process of the Halbach array magnet is improved with an easy and simple process to create an effect of manufacturing a Halbach array magnet product more easily and conveniently than in the prior art.
도 1은 할바흐 배열 마그네트를 설명하는 도면,
도 2은 본 발명의 예시적인 일 실시예에 따른 할바흐 배열 마그네트 제조 방법의 흐름도,
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 예시적인 일 실시예에 따른 할바흐 배열 마그네트의 제조 공정도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 할바흐 배열 마그네트의 일부 절개 예시도이다.1 is a diagram explaining a Halbach array magnet;
2 is a flowchart of a method for manufacturing a Halbach array magnet according to an exemplary embodiment of the present invention;
3A to 3E are manufacturing process diagrams of a Halbach array magnet according to an exemplary embodiment of the present invention;
4 is a partial cutaway view of a Halbach array magnet manufactured according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 구체적으로 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하였다. 또한, 본 발명의 실시예에 대한 설명 시 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, the same components were to have the same numerals as much as possible, even if they are displayed on different drawings. In addition, when it is determined that a detailed description of a known configuration or function related to an embodiment of the present invention may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.
도 2은 본 발명의 예시적인 일 실시예에 따른 할바흐 배열 마그네트 제조 방법의 흐름도로, 동 도면에 도시된 바와 같이, 마그네트 및 판재 준비 단계(S201), 마그네트 삽입 단계(S203), 판재 부착 단계(S205), 및 형상 가공 단계(S207)를 포함할 수 있다.2 is a flowchart of a Halbach array magnet manufacturing method according to an exemplary embodiment of the present invention. (S205), and a shape processing step (S207).
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 예시적인 일 실시예에 따른 할바흐 배열 마그네트의 제조 공정도로, 동 도면을 참조하여, 도 2의 할바흐 배열 마그네트 제조 방법의 각 단계의 세부 공정에 대하여 상세히 설명한다.3A to 3E are manufacturing process diagrams of a Halbach array magnet according to an exemplary embodiment of the present invention, and detailed processes of each step of the method for manufacturing a Halbach array magnet of FIG. 2 are described in detail with reference to the drawings. do.
마그네트 및 판재 준비 단계(S201)Magnet and plate preparation step (S201)
본 실시예에서 마그네트 및 판재 준비 단계(S201)는 할바흐 배열 마그네트(301)와 할바흐 배열 마그네트(301)의 외피를 형성하기 위한 판재(303,307)를 준비하는 과정이다.In this embodiment, the magnet and plate material preparation step (S201) is a process of preparing the Halbach
할바흐 배열 마그네트(301)는 할바흐 배열된 복수의 자석편들이 서로 접하도록 형성된 것을 나타내고, 본 실시예에서 할바흐 배열 마그네트(301)는 착자된 마그네트일 수 있다.The Halbach
할바흐 배열 마그네트(301)의 외피를 형성하기 위한 판재(303,307)는 하부 판재로서의 제1 판재(303) 및 상부 판재로서의 제2 판재(307)를 포함할 수 있다.The
제1 판재(303)는 할바흐 배열 마그네트에 대응하는 크기 및 형태의 삽입홈(305)이 일면에 하나 이상 복수개 형성된 비자성체 재질의 판재일 수 있다.The
제2 판재(307)는 제1 판재(303)의 일면에 대응하는 크기 및 형태를 가진 비자성체 재질의 판재일 수 있다.The
본 실시예에서 비자성체 재질은 폴리카보네이트(PC), 폴리 부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 아크릴, 나일론계열, 고무, 플라스틱, 및 에폭시 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In this embodiment, the non-magnetic material may include at least one of polycarbonate (PC), polybutylene terephthalate (PBT), acrylic, nylon-based, rubber, plastic, and epoxy, but is not limited thereto.
제1 판재(303) 및 제2 판재(307)는 사출 방식으로 제조된 판재일 수 있다.The
제1 판재(303) 및 제2 판재(307)는 사출 방식 이외의 다른 방식으로 제조된 판재일 수 있다.The
마그네트 삽입 단계(S203)Magnet insertion step (S203)
본 실시예에서 마그네트 삽입 단계(S203)는 도 3a에 도시된 바와 같이 단계 S201에서 준비된 제1 판재(303)의 삽입홈(305)에 준비된 할바흐 배열 마그네트(301)를 삽입하는 과정이다.In this embodiment, the magnet insertion step (S203) is a process of inserting the prepared Halbach
도 3a를 참조하면, 제1 판재(303)의 일면에는 복수개의 삽입홈(305)이 형성되어 있고, 복수개의 삽입홈(305)에 각각 할바흐 배열 마그네트(301)를 삽입하여 조립한다.Referring to FIG. 3A , a plurality of
이하, 설명의 편의를 위해 마그네트 삽입 단계(S203)의 수행 후 결과물을 도 3a의 조립체(3a)라 칭한다.Hereinafter, for convenience of explanation, the result after performing the magnet insertion step (S203) is referred to as an assembly 3a of FIG. 3a.
판재 부착 단계(S205)Plate attachment step (S205)
본 실시예에서 판재 부착 단계(S205)는 제1 판재(303)와 제2 판재(307)를 부착하는 과정으로서, 도 3b에 도시된 바와 같이, 제1 판재(303)의 상부를 덮도록 제2 판재(307)를 제1 판재(303)의 일면 상에 부착한다.In this embodiment, the plate material attaching step (S205) is a process of attaching the
도 3b를 참조하면, 도 3a의 조립체(3a)의 상부를 덮도록 상부 시트(307)를 부착하는데, 예를 들어, 비자성체 하판(303)의 상면에 비자성체 상부 시트(307)를 부착하여 복수개의 삽입홈(305)을 밀폐한다. 이하, 이 상태의 결과물을 도 3b의 조립체(3b)라 칭한다.Referring to FIG. 3B, a
이어, 도 3c에 도시된 바와 같이 도 3b의 조립체(3b)를 도 3c의 화살표 방향으로 고온에서 열압착하여 제1 판재(303)와 제2 판재(307)를 완전히 부착할 수 있는데, 본 단계(S205)에서의 부착 방식은 열압착 방식에 한정되지 않고 열압착 및 각종 접착제 중 하나 또는 이들의 조합을 통해 부착하는 등 다양한 부착 방식을 사용할 수 있다.Subsequently, as shown in FIG. 3C, the
형상 가공 단계(S207)Shape processing step (S207)
본 실시예에서 형상 가공 단계(S207)는 단계 (S205)의 결과물을 할바흐 배열 마그네트의 모양을 따라 형상가공하여 비자성체 재질의 외피로 케이싱된 할바흐 배열 마그네트 제품을 완성하기 위한 과정으로서, 도 3d에 도시된 바와 같이, CNC(Computerized Numerical Control) 조각기 등을 이용하여 할바흐 배열 마그네트 제품(309)의 모양을 따라 형상 가공한 다음, 도 3d의 상태에서 도 3e에 도시된 바와 같이 비자성체 재질의 외피로 케이싱된 할바흐 배열 마그네트 제품(309)을 하나씩 분리할 수 있다.In this embodiment, the shape processing step (S207) is a process for shaping the result of step (S205) according to the shape of the Halbach array magnet to complete a Halbach array magnet product casing with a shell of non-magnetic material. As shown in 3d, after shape processing according to the shape of the Halbach
도 4는 도 3a 내지 도 3e의 과정을 통해 제조된 할바흐 배열 마그네트 제품(309)의 일부 절개도를 나타내는 것으로, 할바흐 배열 마그네트(301)가 비자성체 재질의 외피(303+307)로 케이싱된 제품(309)을 예시한 것이고, 비자성체 재질의 외피(303+307)는 제1 판재(303)와 제2 판재(307)의 일부로 이루어진다.FIG. 4 shows a partial cutaway view of the Halbach
본 발명의 다른 실시예에 따르면 단계 S201에서 준비된 할바흐 배열 마그네트(301)는 비착자된 마그네트일 수 있고, 이 경우 할바흐 배열 마그네트(301)는 단계 S203 내지 단계 S207 중 어느 한 단계의 수행 후 또는 수행 중 (후)착자될 수 있으며, 바람직하게는 마그네트 삽입 단계(S203)의 수행한 다음 착자되는 후착자 할바흐 배열 마그네트(301)일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 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 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an example of the technical idea of the present invention, and various modifications and variations can be made to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be construed according to the claims below, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the present invention.
301: 할바흐 배열 마그네트
303: 제1 판재(하부 판재)
305: 삽입홈
307: 제2 판재(상부 판재)
309: 할바흐 배열 마그네트 제품301: Halbach array magnet
303: first plate (lower plate)
305: insertion groove
307: second plate (upper plate)
309: Halbach array magnet product
Claims (6)
(b) 상기 할바흐 배열 마그네트에 대응하는 삽입홈이 일면에 하나 이상 복수개 형성된 비자성체 재질의 제1 판재 및 상기 제1 판재의 일면에 대응하는 비자성체 재질의 제2 판재를 준비하되, 상기 제1 및 제2 판재는 사출 방식으로 제조된 단계;
(c) 상기 제1 판재의 상기 삽입홈에 상기 할바흐 배열 마그네트를 삽입하는 단계;
(d) 상기 제2 판재를 상기 제1 판재의 일면 상에 부착하는 단계; 및
(e) 상기 단계 (d)의 결과물을 상기 할바흐 배열 마그네트의 모양을 따라 형상가공하여 비자성체 재질의 외피로 케이싱된 할바흐 배열 마그네트 제품을 완성하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 할바흐 배열 마그네트 제조 방법.(a) preparing a Halbach array magnet in which a plurality of magnet pieces are in contact with each other;
(b) preparing a first plate material made of a non-magnetic material having a plurality of insertion grooves corresponding to the Halbach array magnets formed on one surface thereof and a second plate material made of a non-magnetic material corresponding to one surface of the first plate material, The first and second plates are manufactured by an injection method;
(c) inserting the Halbach array magnet into the insertion groove of the first plate member;
(d) attaching the second plate member on one surface of the first plate member; and
(e) shape-processing the product of step (d) according to the shape of the Halbach array magnet to complete a Halbach array magnet product casing with a shell made of a non-magnetic material;
A method for manufacturing a Halbach array magnet comprising a.
상기 할바흐 배열 마그네트는 착자 또는 비착자된 것을 특징으로 하는 할바흐 배열 마그네트 제조 방법.According to claim 1,
The Halbach array magnet manufacturing method, characterized in that the magnetized or non-magnetized Halbach array magnet.
상기 비착자된 할바흐 배열 마그네트를 상기 단계 (a) 내지 (e) 중 어느 하나의 단계 후에 착자하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 할바흐 배열 마그네트 제조 방법.According to claim 2,
The method of manufacturing a Halbach array magnet, characterized in that it further comprises the step of magnetizing the unmagnetized Halbach array magnet after any one of the steps (a) to (e).
상기 단계 (d)는 열압착 또는 접착제를 통해 부착하는 것을 특징으로 하는 할바흐 배열 마그네트 제조 방법.According to claim 1,
The method of manufacturing a Halbach array magnet, characterized in that the step (d) is attached through thermal compression or adhesive.
상기 단계 (e)에서 상기 형상가공은 CNC(Computerized Numerical Control) 가공을 포함하는 것을 특징으로 하는 할바흐 배열 마그네트 제조 방법.According to claim 1,
In the step (e), the shape processing includes CNC (Computerized Numerical Control) processing, characterized in that the Halbach array magnet manufacturing method.
상기 비자성체 재질은 폴리카보네이트(PC), 폴리 부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 아크릴, 나일론계열, 고무, 플라스틱, 및 에폭시 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 할바흐 배열 마그네트 제조 방법.
According to claim 1,
The method of manufacturing a Halbach array magnet, characterized in that the non-magnetic material includes at least one of polycarbonate (PC), polybutylene terephthalate (PBT), acrylic, nylon-based, rubber, plastic, and epoxy.
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- 2023-03-23 KR KR1020230037986A patent/KR20230048260A/en unknown
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