KR20230121572A

KR20230121572A - 자석 어셈블리 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20230121572A
Application number: KR1020230017933A
Authority: KR
Inventors: 오춘택; 창곤희; 심형보; 김동욱; 김현승
Original assignee: 주식회사 노바텍
Priority date: 2022-02-11
Filing date: 2023-02-10
Publication date: 2023-08-18

Abstract

본 발명은 개방부를 포함하는 조립 부재; 상기 조립 부재의 내부면 상에 도포된 접착층; 및 상기 조립 부재 내에 삽입되어 상기 접착층 상에 부착되며, 할바흐 배열(halbach array)로 배치된 복수의 자석부를 포함하는 자석 유닛을 포함하되, 상기 조립 부재는 고분자 수지를 제외한 비자성체를 포함하는, 자석 어셈블리에 관한 것이다.

Description

자석 어셈블리 및 이의 제조방법{MAGNET ASSEMBLY AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}

본 발명은 자석 어셈블리 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 부착력이 우수하고 제조방법이 간편하고 경제적인 자석 어셈블리 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

할바흐 자석은 1983년 할바흐에 의해 제안된 자석 배열 방식으로 복수의 자석편이 배치되어 원하는 면에는 자속을 집중시키고 원하지 않는 면에는 자속을 상쇄시켜 자기력을 극대화하기 위한 자석 배열이 된 자석을 말한다.

이러한 할바흐 자석은 일반적으로 착자된 자석단편들로 이루어져있다. 다만, 할바흐 자석은 자력 증폭 영역의 자석단편들이 수직 방향으로 밀려 올라가는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서, 당 업계에서는 할바흐 자석의 제조시 지지부재 내부에 할바흐 자석을 삽입하고, 수직 방향으로 밀려 올라가려는 할바흐 자석을 지지(조립)부재의 상/하면에 프리프레그를 이용한 열융착방식으로 프리프레그를 덮어 기계적인 힘으로 막는 방식인 이른바, 폐쇄형 자석 어셈블리를 채택하고 있었다. 그러나, 프리프레그를 이용한 열융착 공정은 일정 시간 가열 및 가압이 필요한 공정으로서, 공정이 복잡하여 시간적/경제적인 문제점 및 고온 가열에 따른 자력 감소의 문제점이 있었다. 또한, 폐쇄형 자석 어셈블리는 상/하면의 프리프레그의 두께로 인하여 실제 제품에 사용시 할바흐 자석에 의한 부착력이 감소된다는 문제가 있었다.

등록특허공보 제10-2292970호

전술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 과제는 부착력이 우수하고 제조방법이 간편하고 경제적인 자석 어셈블리 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.

다만, 본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 과제들은 청구범위의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자("통상의 기술자"라 함)에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 개방부를 포함하는 조립 부재; 상기 조립 부재의 내부면 상에 도포된 접착층; 및 상기 조립 부재 내에 삽입되어 상기 접착층 상에 부착되며, 할바흐 배열(halbach array)로 배치된 복수의 자석부를 포함하는 자석 유닛을 포함하고, 상기 조립 부재는 고분자 수지를 제외한 비자성체를 포함하는, 자석 어셈블리를 제공한다.

상기 비자성체는 상자성체 및 반자성체로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.

상기 조립 부재는 비투자율이 약 0.999 내지 5인 금속 또는 준금속을 포함할 수 있다.

상기 접착층은 접착제, 접착 테이프 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.

상기 자석 유닛은 서로 인접하는 자석부들 사이에 접착층을 비포함할 수 있다.

상기 복수의 자석부는 각각, N극 및 S극을 포함하는 하나의 자석으로 이루어진 자석부를 n개 포함하고, n개의 자석부가 할바흐 배열로 배치된 n배열이고, 상기 n은 2 이상의 자연수일 수 있고, 또 상기 n은 3 이상의 홀수일 수 있다.

상기 자석부의 모양은 정육면체, 직육면체, 평행사변형, 사다리꼴, 마름모 또는 이형 형상일 수 있다.

상기 조립 부재의 외부면 상에 도포된 코팅층을 더 포함할 수 있다.

상기 코팅층은 니켈도금, 아연도금, 크롬도금, 에폭시도장, 아노다이징 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 개방부를 포함하는 조립 부재를 제작하는 단계; 상기 조립 부재의 내부면 상에 접착층을 도포하는 단계; 및 상기 접착층 상에 할바흐 배열로 배치된 복수의 자석부를 포함하는 자석 유닛을 부착하여 상기 조립 부재 내로 자석 유닛을 삽입하는 단계를 포함하고, 상기 조립 부재는 고분자 수지를 제외한 비자성체를 포함하는, 자석 어셈블리의 제조방법을 제공한다.

상기 조립 부재를 제작하는 단계에서, 상기 조립 부재는 프레스가공 공정 또는 CNC가공 공정으로 제작될 수 있고, 상기 프레스가공 공정은 벤딩 공정, 단조 공정, 하프단조 공정 또는 열융착 공정일 수 있다.

상기 자석유닛을 삽입하는 단계에서, 상기 복수의 자석부 중 일부는 비착자된 자석부이고, 상기 자석유닛을 삽입하는 단계 이후, 상기 비착자된 자석부를 착자하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 자석유닛을 삽입하는 단계에서 비착자된 자석부는 n배열인 복수의 자석부 중 짝수번째 또는 홀수번째에 배치된 자석일 수 있다.

상기 조립 부재의 외부면 상에 코팅층을 도포하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 따른 자석 어셈블리는 한쪽 면이 개방되어 있는 개방부를 포함하는 조립 부재를 포함함으로써, 본 발명의 자석 어셈블리와 상대 자석간 거리가 감소하여 우수한 부착력을 가진다. 그리고, 본 발명은 접착층을 포함함으로써, 그 제조방법이 간편하고 경제적이며 열융착 공정이 필요하지 않아 고온 가열에 따른 자력 감소의 문제가 없다.

본 발명의 다른 일 구현예에 따른 자석 어셈블리의 제조방법은 한쪽 면이 개방되어 있는 개방부를 포함하는 조립 부재를 이용함으로써, 우수한 부착력을 갖는 자석 어셈블리를 제공할 수 있다. 그리고, 본 발명은 접착층 도포 공정을 이용함으로써 제조방법이 간편하고 경제적이며, 열융착 공정의 고온 가열에 따른 자력 감소의 문제점이 없다. 또한, 본 발명은 자석 유닛 삽입 시 일부 비착자된 자석부를 삽입한 후에 후착자 공정을 수행함으로써, 조립 효율을 증가시키며 공정 소요시간을 단축할 수 있다.

다만, 본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자("통상의 기술자"라 함)에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예들은, 이하 설명하는 첨부 도면들을 참조하여 설명될 것이며, 여기서 유사한 참조 번호는 유사한 요소들을 나타내지만, 이에 한정되지는 않는다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 자석 어셈블리의 사시도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 자석 어셈블리의 단면도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 조립 부재(10)의 일 예를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 조립 부재(10)의 다른 일 예를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 조립 부재(10)의 또 다른 일 예를 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 조립 부재(10)의 또 다른 일 예를 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 자석 유닛(M)의 단면도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 8는 본 발명의 일 구현예에 따른 자석 어셈블리가 코팅층을 더 포함할 때의 단면도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 9는 (종래기술인)폐쇄형 자석 어셈블리의 사시도를 개략적으로 나타낸 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 실시할 수 있도록 명확하고 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 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.

본 명세서에서, "포함하는"과 같은 표현은, 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.

본 명세서에서, "바람직한" 및 "바람직하게"는 소정 환경 하에서 소정의 이점을 제공할 수 있는 본 발명의 실시 형태를 지칭한다. 그러나, 동일한 환경 또는 다른 환경 하에서, 다른 실시 형태가 또한 바람직할 수 있다. 추가로, 하나 이상의 바람직한 실시 형태의 언급은 다른 실시 형태가 유용하지 않다는 것을 의미하지 않으며, 본 발명의 범주로부터 다른 실시 형태를 배제하고자 하는 것은 아니다.

본 명세서에서, 마쿠시 형식의 표현에 서술된 "이들의 조합(들)"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.

본 명세서에서, "A 및/또는 B"의 기재는 A 또는 B 또는 이들 모두를 의미한다.

본 명세서에서, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 또는 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 위쪽에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.

본 명세서에서, "제1", "제2" 등의 용어는 특정 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위해 사용되는 것으로, 이러한 용어에 의해 상술된 구성 요소가 제한되진 않는다. 예를 들어, "제1" 구성 요소는 "제2" 구성 요소와 동일하거나 유사한 형태의 요소일 수 있다.

본 명세서에서, "상부" 및 "하부"와 같은 표현은, 반드시 중력 방향을 기준으로 위쪽 및 아래에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니며, 일면 및 일면에 대향하는 반대쪽면의 위치 관계를 설명하기 위한 표현으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 단수인 것으로 특정하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 복수의 표현은 문맥상 명백하게 복수인 것으로 특정하지 않는 한, 단수의 표현을 포함한다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

1. 자석 어셈블리

도 1의 (a)는 본 발명의 일 구현예에 따른 자석 어셈블리의 사시도를 개략적으로 나타낸 것이고, 도 1의 (b)는 본 발명의 일 구현예에 따른 자석 어셈블리를 뒤집었을 때의 사시도를 개략적으로 나타낸 것이다. 도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 자석 어셈블리의 단면도를 개략적으로 나타낸 것이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 자석 어셈블리는 개방부를 포함하는 조립 부재(10); 상기 조립 부재의 내부면 상에 도포된 접착층(20); 및 상기 조립 부재 내에 삽입되어 상기 접착층 상에 부착되며, 할바흐 배열(halbach array)로 배치된 복수의 자석부를 포함하는 자석 유닛(M)을 포함한다.

도 9는 종래기술인 이른바 폐쇄형 자석 어셈블리의 사시도를 개략적으로 나타낸 것이다. 도 9를 참조하면, 종래에는 할바흐 자석의 자력 증폭 영역의 자석단편들이 수직 방향으로 밀려 올라가는 문제점을 극복하기 위해서, 할바흐 자석의 제조시 지지(조립)부재 내부에 할바흐 자석을 삽입하고, 지지(조립)부재의 상/하면에 열융착공정으로 프리프레그를 덮어 할바흐 자석 자체가 수직 방향으로 밀려 올라가려는 것을 기계적인 힘으로 막는 방식을 채택하고 있었다. 그러나, 프리프레그를 이용한 열융착 공정은 일정 시간 이상의 가열, 가압이 필요한 공정으로, 공정이 복잡하여 시간적/경제적인 문제점 및 고온 가열으로 인한 자력 감소의 문제점이 있었다. 또한, 폐쇄형 자석 어셈블리는 상/하면의 프리프레그의 두께로 인하여 실제 사용시 할바흐 자석에 의한 부착력이 감소된다는 문제점이 있었다.

이에, 본 발명의 일 구현예에 따른 자석 어셈블리는 적어도 일면이 개방되어 있는 개방부를 포함하는 조립 부재를 이용함으로써, 종래 폐쇄형 자석 어셈블리의 문제점, 즉 프리프레그의 두께로 인한 부착력 감소의 문제점을 해결하였다. 특히, 휴대 단말기 소형화의 요구가 커지고 있는 현재 실정에서, 휴대 단말기 및/또는 휴대 단말기 케이스에 부착되는 할바흐 자석 역시 그 크기나 두께에 한계가 있는 상황이며, 이 때 휴대 단말기 및/또는 휴대 단말기 케이스에 부착되는 자석 및 상대 자석 간의 거리가 감소함에 따른 부착력 증가의 효과는 매우 중요하다.

또한 본 발명의 일 구현예에 따른 자석 어셈블리는 종래 프리프레그를 이용하여 기계적인 힘으로 할바흐 자석이 밀려올라가는 현상을 막는 대신, 조립 부재의 내부면 상에 도포나 부착된 접착층을 이용하여 자석의 밀려올라감 현상을 막을 수 있다. 상기 접착층을 도포하는 공정은 상기 프리프레그의 열융착 방식 공정의 가열, 가압 공정에 비해, 접착제, 접착 테이프 등을 포함하는 접착층을 단순히 도포하거나 또는 부착하기만 하면 되기 때문에 자석 어셈블리의 제조방법이 매우 간편하고 경제적이라는 이점이 있다.

전술한 본 발명의 일 구현예에 따른 자석 어셈블리는 휴대 단말기 또는 휴대 단말기의 케이스에 부착되어 사용될 수 있다.

상기 휴대 단말기는 예를 들어, 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 스마트워치(smart watch), 개인용 정보 단말기(personal digital assistant), 디지털 비디오 카메라(digital video camera), 디지털 스틸 카메라(digital still camera), 이어폰, 태블릿 PC, 랩탑(laptop), 넷북(netbook), 오토모티브(automotive), 전자담배, 피엠피(PMP; portable multimedia player), 브이알(VR; virtual reality)기기, 에이알(AR; argumented reality)기기, 수면유도장치, 엠씨스퀘어, 뇌파 조절기 또는 LED 마스크 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

일 예로서, 본 발명의 일 구현예에 따른 자석 어셈블리는 스마트 폰 또는 태블릿 PC에 부착되어 사용되거나, 이들의 케이스에 부착되어 사용될 수 있다.

이하, 본 발명의 일 구현예에 따른 자석 어셈블리의 각각의 구성을 보다 상세히 설명한다.

(1) 조립 부재

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 자석 어셈블리는 개방부를 포함하는 조립 부재(10)를 포함한다.

본 발명에서, 상기 조립 부재(10)는 자석 유닛(M)을 수용하여 지지하는 부분이다. 그리고, 상기 개방부는 자석 어셈블리의 제조시, 자석 유닛(M)이 삽입될 수 있도록 조립 부재 중 개방된 부분이다.

본 발명에서, 상기 개방부를 포함하는 조립 부재는 제조공정상 자석 유닛을 조립 부재 내로 삽입할 수 있도록 하기 위하여, 일부 면이 개방되어 있는 개방부를 포함하는 폐곡면 형상일 수 있다.

도 3 내지 6은 본 발명에 따른 조립 부재(10)의 형상을 더욱 구체적으로 나타내기 위한 조립 부재의 일 예들을 나타내는 사시도이다.

도 3을 참조하면, 일 예로서, 상기 조립 부재(10)는 1개의 면이 개방되어 있는 개방부를 포함하는 육면체 형상일 수 있다. 다만, 반드시 수학적으로 직각으로 맞닿은 5개의 평면으로 되어 있는 직육면체 형상일 필요는 없고, 일부 면들 사이의 맞닿는 각도는 수학적으로 직각이 아닐 수도 있으며, 일부 면은 평면이 아닌 곡면일 수도 있으며, 한 면의 전 영역이 개방될 수도 있고, 한 면의 일부 영역만 개방될 수도 있으며, 후술하는 자석 유닛이 삽입될 수 있도록 폐곡면 중 일부 면의 일 영역이 개방되어 있다면, 특별히 제한되지 않는다.

도 4를 참조하면, 일 예로서, 상기 조립 부재(10)는 서로 마주보는 2개의 면이 개방되어 있는 개방부를 포함하는 육면체 형상일 수 있다. 다만, 반드시 수학적으로 직각으로 맞닿은 4개의 평면으로 되어 있는 직육면체 형상일 필요는 없고, 일부 면들 사이의 맞닿는 각도는 수학적으로 직각이 아닐 수도 있으며, 일부 면은 평면이 아닌 곡면일 수도 있으며, 한 면의 전 영역이 개방될 수도 있고, 한 면의 일부 영역만 개방될 수도 있으며, 후술하는 자석 유닛이 삽입될 수 있도록 폐곡면 중 일부 면의 일 영역이 개방되어 있다면, 특별히 제한되지 않는다.

도 5를 참조하면, 일 예로서, 상기 조립 부재(10)는 서로 맞닿는 2개의 면이 개방되어 있는 개방부를 포함하는 육면체 형상일 수 있다. 다만, 반드시 수학적으로 직각으로 맞닿은 4개의 평면으로 되어 있는 직육면체 형상일 필요는 없고, 일부 면들 사이의 맞닿는 각도는 수학적으로 직각이 아닐 수도 있으며, 일부 면은 평면이 아닌 곡면일 수도 있으며, 한 면의 전 영역이 개방될 수도 있고, 한 면의 일부 영역만 개방될 수도 있으며, 후술하는 자석 유닛이 삽입될 수 있도록 폐곡면 중 일부 면의 일 영역이 개방되어 있다면, 특별히 제한되지 않는다.

도 6을 참조하면, 일 예로서, 상기 조립 부재(10)는 서로 맞닿는 3개의 면이 개방되어 있는 개방부를 포함하는 육면체 형상일 수 있다. 다만, 반드시 수학적으로 직각으로 맞닿은 3개의 평면으로 되어 있는 직육면체 형상일 필요는 없고, 일부 면들 사이의 맞닿는 각도는 수학적으로 직각이 아닐 수도 있으며, 일부 면은 평면이 아닌 곡면일 수도 있으며, 한 면의 전 영역이 개방될 수도 있고, 한 면의 일부 영역만 개방될 수도 있으며, 후술하는 자석 유닛이 삽입될 수 있도록 폐곡면 중 일부 면의 일 영역이 개방되어 있다면, 특별히 제한되지 않는다.

본 발명에 따른 자석 어셈블리는 전술한 바와 같이 조립 부재(10)의 일부 면이 개방되어 있는 개방부를 포함함에 따라, 조립 부재(10)의 두께만큼 본 발명에 따른 자석 유닛(M)과 상대 자석간의 거리가 가까워질 수 있고, 이에 따라 자석 간 부착력이 극대화될 수 있다.

상기 조립 부재의 재료는 비자성체일 수 있다.

비자성체란, 강자성체가 아닌 것을 말하는 것으로서, 상기 비자성체는 상자성체, 반자성체 또는 이들의 조합일 수 있다.

강자성체란 영구 자기 쌍극자 모멘트가 강한 물질을 일컫는 것으로서, 외부 자기장에 대한 유도 자기장의 방향이 히스테리시스를 갖으며, 비투자율이 1보다 매우 크다. 이러한 강자성체는 철, 니켈, 코발트, 일부 희토류 금속 등일 수 있다.

상자성체란, 영구 자기 쌍극자 모멘트가 있으나 약한 물질을 일컫는 것으로서, 외부 자기장에 대한 유도 자기장 방향이 같은 방향이고, 비투자율 1 이상인 물질을 말한다. 이러한 상자성체는 알루미늄, 칼슘, 마그네슘, 텅스텐 등일 수 있다.

반자성체란, 영구 자기 쌍극자 모멘트가 없는 물질을 일컫는 것으로서, 외부 자기장에 대한 유도 자기장 방향이 반대 방향이고, 비투자율이 1 미만인 물질을 말한다. 이러한 반자성체는 구리, 금, 은 등일 수 있다.

조립 부재가 강자성체인 경우, 일부 자기장이 투자율이 높은 강자성체를 타고 흘러 자석유닛의 개방부쪽의 자기력 증폭 효과가 감소하는 문제가 있다. 그러므로, 조립 부재가 비자성체일 경우, 자석 유닛의 자기력을 극대화시킬 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 조립 부재는 비투자율이 약 0.999 내지 5인 금속 또는 준금속을 포함할 수 있고, 구체적으로 비투자율이 약 0.999 내지 1.001인 금속 또는 준금속일 수 있다. 또, 본 발명의 다른 구현예에 있어서, 상기 조립 부재는 알루미늄, 칼슘, 마그네슘, 텅스텐, 구리, 금, 은 등일 수 있고, 이들은 단독으로 사용되거나, 또는 2종 이상이 조합하여 사용될 수 있다.

상기 조립 부재의 두께는 특별히 제한되지 않으며, 자석 유닛의 두께 및 본 발명에 따른 자석 어셈블리가 사용되는 목적에 따라 조절될 수 있다. 예를 들어, 상기 조립 부재의 두께는 약 0.5mm 내지 6mm일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

(2) 접착층

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 자석 어셈블리는 상기 조립 부재의 내부면 상에 도포된 접착층(20)을 포함한다.

본 발명에서, 상기 접착층(20)은 조립 부재(10)의 내부면과 후술하는 자석 유닛(M)을 서로 부착시키는 기능을 한다.

상기 접착층(20)은 당업계에서 통상적으로 사용되는 접착에 이용될 수 있는 물질이라면, 특별히 제한되지 않는다.

예를 들어, 상기 접착층은 접착제, 접착 테이프 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.

상기 접착제는 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 접착제는 에폭시 접착제, 우레탄 접착제, 순간 접착제, 혐기성 접착제, SGA 접착제, 핫-멜트 접착제, UV 경화성 접착제, 내열성 접착제, 어셈블리 필름 접착제, 수성 접착제 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 접착 테이프는 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 일례로 양면 테이프일 수 있다. 예를 들어, 상기 테이프는 PET기재타입 테이프, 필름기재타입 테이프, 아크릴폼기재 테이프, 폼기재 테이프, 열전도발열타입 테이프, 열융착타입 테이프, 전기전도성타입 테이프, 무기재타입 테이프 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 접착층의 도포량(두께)은 조립 부재의 내부면과 후술하는 자석 유닛을 부착시킬 수 있을 정도의 양이라면, 특별히 제한되지 않는다.

상기 접착층이 조립 부재 내부면 상에 도포되는 도포영역은 조립 부재의 형상에 따라 자석 유닛이 효과적으로 부착될 수 있도록 적절히 조절될 수 있고, 특별히 제한되지 않는다.

도 3을 참조하면, 일 예로서, 조립 부재가 1개의 면이 개방되어 있는 개방부를 포함하는 육면체 형상일 경우, 상기 개방된 면에 대향하는 면에 접착층이 도포될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 4를 참조하면, 일 예로서, 조립 부재가 서로 마주보는 2개의 면이 개방되어 있는 개방부를 포함하는 육면체 형상일 경우, 상기 개방된 면들을 제외한 조립 부재의 전체 내부면 상에 접착층이 도포될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 5를 참조하면, 일 예로서, 조립 부재가 서로 맞닿는 2개의 면이 개방되어 있는 개방부를 포함하는 육면체 형상일 경우, 상기 개방된 면들을 제외한 조립 부재의 전체 내부면 상에 접착층이 도포되거나, 상기 개방된 면들을 제외한 조립 부재의 전체 내부면 중 서로 대향하는 2면을 제외한 나머지 전체 내부면 또는 그 중 일 내부면 상에 접착층이 도포될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 6을 참조하면, 일 예로서, 조립 부재가 서로 맞닿는 3개의 면이 개방된 개방부를 포함하는 육면체 형상일 경우, 상기 개방된 면들을 제외한 조립 부재의 내부면 상에 접착층이 도포될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.

(3) 자석 유닛

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 자석 어셈블리는 할바흐 배열(halbach array)로 배치된 복수의 자석부를 포함하는 자석 유닛(M)을 포함한다.

상기 자석 유닛(M)은 조립 부재(10)의 내부면 상에 도포된 접착층 상에 부착되어 고정된다.

상기 자석부의 재료는 당업계에서 통상적으로 사용되는 자석의 재료라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 자석부의 재료는 페라이트(ferrite)계, 알니코(Alnico)계, 희토류계, 본드계 자석 재료일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 7은 상기 복수의 자석부를 포함하는 자석 유닛(M)의 단면도를 개략적으로 나타낸 것이다.

도 7을 참조하면, 상기 자석 유닛(M)은 복수의 자석부(예: M1a, M1b, M2a, M2b, M2c, M2d, M3a, M3b, M3c)를 포함한다. 이 때, 복수의 자석부는 할바흐 배열(halbach array)로 배치되어 있고, 일례로 9배열로 배치될 수 있다.다만, 이에 한정되지 않으며, 예시일 뿐이다. 상기 복수의 자석부는 도 7에 도시된 바와 같이, 양 끝단 배치 자석부(예: M1a, M1b), 짝수번째 배치 자석부(예: M2a, M2b, M2c, M2d) 및 양 끝단 제외한 홀수번째 배치 자석부(예: M3a, M3b, M3c)로 이루어질 수 있고, 또는 도시되지 않았지만, 일 끝단 배치 자석부(예: M1a), 짝수번째 배치 자석부(예: M2a, M2b, M2c, M2d), 및 홀수번째 배치 자석부(예: M3a, M3b, M3c)로 이루어질 수 있다.

이하 본 명세서에서, 자석부(M1a)는 제1 자석부, 자석부(M2a)는 제2 자석부, 자석부(M3a)는 제3 자석부, 자석부(M2b)는 제4 자석부, 자석부(M3b)는 제5 자석부, 자석부(M2c)는 제6 자석부, 자석부(M3c)는 제7 자석부, 자석부(M2d)는 제8 자석부, 자석부(M1b)는 제9 자석부로 명명하여 할바흐 배열을 설명한다.

일 예로서, 자석 유닛(M)은 제1 방향(예; 자석 유닛의 길이 방향)을 따라 제1 자석부(M1a), 제2 자석부(M2a), 제3 자석부(M3a) 및 제4 자석부(M2b)의 순서로 반복 배열된 복수의 자석부를 포함한다. 이때, 제1 자석부(M1a)는 제1 방향을 따라 S극 자석편 및 N극 자석편의 순서로 배열되어 제1 자화 방향(예: 제2 자석부측 방향)을 가질 수 있다. 또, 상기 제2 자석부(M2a)는 제1 방향의 수직인 제2 방향(예: 두께 방향)으로 S극 자석편 및 N극 자석편의 순서, 즉 S극 자석편 상에 N극 자석편이 배치되어 제1 자화 방향의 수직인 제2 자화 방향(예: 상측 방향)을 가질 수 있다. 또, 상기 제3 자석부(M3a)는 제1 방향을 따라 N극 자석편 및 S극 자석편의 순서로 배열되어, 상기 제1 자화 방향과 대칭인 제3 자화 방향(예: 제2 자석부측 방향)을 가질 수 있다. 또, 상기 제4 자석부(M2b)는 제1 방향의 수직인 제2 방향으로 N극 자석편 및 S극 자석편의 순서, 즉 N극 자석편 상에 S극 자석편이 배치되어 제2 자화 방향과 대칭인 제4 자화 방향(예: 하측 방향)을 가질 수 있다. 이와 같은 방식으로 나머지 제5 자석부 내지 제9 자석부가 배치될 수 있다. 결과적으로, 제1 자석부와 제3 자석부의 자화 방향은 반대일 수 있고, 제3 자석부와 제5 자석부의 자화 방향은 반대일 수 있고, 제5 자석부와 제7 자석부의 자화 방향은 반대일 수 있고, 제7 자석부와 제9 자석부의 자화 방향은 반대일 수 있고, 제2 자석부와 제4자석부의 자화 방향은 반대일 수 있고, 제4 자석부와 제6 자석부의 자화 방향은 반대일 수 있고, 제6 자석부와 제8자석부의 자화 방향은 반대일 수 있다. 또한 결과적으로, 제1 자석부와 제5 자석부의 자화 방향은 동일할 수 있고, 제5 자석부와 제9 자석부의 자화 방향은 동일할 수 있고, 제2 자석부와 제6 자석부의 자화 방향은 동일할 수 있고, 제4 자석부와 제8 자석부의 자화 방향은 동일할 수 있다. 이러한 제1 내지 제9 자석부의 각 N극 및 S극 자석편의 순서는 일례일 뿐이며, 각 자석부의 각 N극 및 S극 자석편의 순서는 전술한 것과 반대일 수도 있다.

상기 복수의 자석부들 사이의 상대적 크기 관계는 특별한 제한이 없다.

구체적으로, 상기 복수의 자석부 중 양 끝단 배치 자석부(M1a, M1b), 짝수번째 배치 자석부(M2a, M2b, M2c, M2d) 및 양 끝단 제외한 홀수번째 배치 자석(M3a, M3b, M3c)부들 사이의 상대적 크기 관계는 특별한 제한이 없다.

다만, 상기 양 끝단 배치 자석부(M1a, M1b), 짝수번째 배치 자석부(M2a, M2b, M2c, M2d) 및 양 끝단 제외한 홀수번째 배치 자석부(M3a, M3b, M3c)는 서로 크기가 상이할 수 있다. 구체적으로, 짝수번째 배치 자석부의 크기 ≥ 양 끝단 제외한 홀수번째 배치 자석부의 크기 ≥ 양 끝단 배치 자석부의 크기일 경우, 할바흐 배열에 의한 자기력 증대 효과가 더 극대화될 수 있다.

상기 양 끝단 배치 자석부들 사이의 상대적 크기 관계는 특별한 제한이 없다. 일 예로서, 자석부(M1a)와 자석부(M1b)는 서로 크기가 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다.

상기 짝수번째 배치 자석부들 사이의 상대적 크기 관계는 특별한 제한이 없다. 일 예로서, 짝수번째 배치 자석부들은 서로 크기가 전부 동일할 수도 있고, 일부는 같고 일부는 상이할 수도 있으며, 전부 상이할 수도 있다.

상기 양 끝단 제외한 홀수번째 배치 자석부들 사이의 상대적 크기 관계는 특별한 제한이 없다. 일 예로서, 홀수번째 배치 자석부들은 서로 크기가 전부 동일할 수도 있고, 일부는 같고 일부는 상이할 수도 있으며, 전부 상이할 수도 있다.

본 발명에 따른 자석 유닛(M)에서, N극 자석편과 인접한 다른 N극 자석편 사이 및 S극 자석편과 인접한 다른 S극 자석편 사이에는 척력이 발생한다. 이러한 척력 발생 영역의 자석부, 예컨대 제2 자석부(M2a)의 N극 자석편은 척력에 의해 수직 방향으로 밀려 올라가는 문제가 있다.

이 때, 본 발명의 일 구현예에 따른 자석 어셈블리는 상기 서술한 접착층과 자석 유닛 사이의 부착력을 통하여 상기 문제를 해결할 수 있다.

특히, 상기 자석 유닛은 서로 인접하는 자석부들 사이에 접착층을 비포함할 수 있다. 종래에는 상기 할바흐 자석이 수직 방향으로 밀려 올라가는 문제를 해결하기 위하여 복수의 인접하는 자석부들 사이에 접착제 등을 도포하였다. 그러나, 할바흐 자석 자체의 구조상 자석부들 사이에 접착제를 도포하는 것은 쉽지 않았고, 이러한 접착체 도포의 본딩 공정으로 인해 제조시간 및 비용이 증대되는 문제가 있었다. 반면, 본 발명의 일 구현예에 따른 자석 어셈블리는 조립 부재 상에 접착층을 도포하고, 접착층 상에 자석 유닛을 부착시킴으로써, 서로 인접하는 자석부들 사이에 접착층을 비포함할 수 있다.

상기 복수의 자석부는 각각, N극 및 S극을 포함하는 하나의 자석으로 이루어진 자석부를 n개 포함하고, n개의 자석부가 할바흐 배열로 배치된 n배열로 배치될 수 있고, 상기 n은 2 이상의 자연수일 수 있다. 일례로, 상기 n은 3 이상의 홀수일 수 있다. 상기 n이 3 이상의 홀수일 경우, 홀수번째 자석부에 의한 자기장이 짝수번째 자석부에 의한 자기장을 적절히 보강하여 할바흐 배열의 이점을 더 극대화할 수 있는 장점이 있다. 한편, 상기 n이 짝수(예: 2 이상의 짝수, 구체적으로 4 이상의 짝수)일 경우, 할바흐 배열로 인한 자기장 보강 효과가 다소 감소될 수 있다.

예를 들어, 상기 복수의 자석부는 2배열 내지 18배열, 구체적으로 3배열 내지 17배열로 배치될 수 있다. 더 구체적으로, 상기 복수의 자석부는 2배열, 3배열, 5배열, 7배열, 9배열 이상이고, 11배열, 13배열, 15배열, 17배열 이하일 수 있다. 다만, 상기 복수의 자석부가 3배열 내지 17배열일 경우, 조립성 또는 제품 크기 조건의 한계 없이 할바흐 효과를 극대화시킬 수 있다.

상기 자석부의 모양은 본 발명의 일 구현예에 따른 자석 어셈블리가 사용될 제품의 종류 및 목적에 따라 적절히 선택될 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 자석부의 모양은 정육면체, 직육면체, 평행사변형, 사다리꼴 또는 마름모 등의 다각형 형상이거나, 또는 불규칙적인 이형 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 자석 유닛(M)은 복수의 자석부가 전술한 자화 방향을 갖기 때문에, 자기장이 비대칭적으로 분포하고, 이에 따라 자력도 비대칭적이다. 즉, 자석 유닛(M)은 척력 발생 영역을 포함하는 일면(예: 개방부방향)측의 자력이 타면(예: 접착층방향)측의 자력에 비해 더 강할 수 있다.

(4) 코팅층

도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 자석 어셈블리가 코팅층을 더 포함할 때의 단면도를 개략적으로 나타낸 것이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 자석 어셈블리는 상기 조립 부재의 외부면 상에 도포된 코팅층(30)을 더 포함할 수 있다.

상기 코팅층(30)은 상기 조립 부재의 외부면 상에 도포되어 다양한 색상을 표현하는 기능을 수행한다.

상기 코팅층(30)은 본 발명에 따른 자석 어셈블리가 사용될 제품의 목적에 맞도록 색상을 구현할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 코팅층은 니켈도금, 아연도금, 크롬도금, 에폭시도장, 아노다이징 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

2. 자석 어셈블리의 제조방법

본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 개방부를 포함하는 조립 부재를 제작하는 단계; 상기 조립 부재의 내부면 상에 접착층을 도포하는 단계; 및 상기 접착층 상에 할바흐 배열로 배치된 복수의 자석부를 포함하는 자석 유닛을 부착하여 상기 조립 부재 내로 자석 유닛을 삽입하는 단계를 포함하는 자석 어셈블리의 제조방법을 제공한다.

이하, 상기 각 단계의 제조공정에 대하여 상세히 설명한다.

(1) 조립 부재를 제작하는 단계

먼저, 개방부를 포함하는 조립 부재(10)를 제작한다.

본 발명에서, 상기 조립 부재(10)는 자석 유닛(M)을 수용하여 지지하는 부분이다. 그리고, 상기 개방부는 자석 어셈블리의 제조시, 자석 유닛이 삽입될 수 있도록 조립 부재 중 개방된 부분이다.

본 발명에서, 상기 개방부를 포함하는 조립 부재는 제조공정상 자석 유닛을 조립 부재 내로 삽입할 수 있도록 하기 위하여, 적어도 일면이 개방되어 있는 개방부를 포함하는 폐곡면 형상일 수 있다.

조립 부재(10)의 일부 면이 개방되어 있는 개방부를 포함하도록 조립 부재를 제조함에 따라, 조립 부재의 두께만큼 본 발명에 따른 자석 유닛(M)과 상대 자석간의 거리가 가까워질 수 있고, 이에 따라 자석 간 부착력이 극대화될 수 있다.

상기 조립 부재의 재료는 당 업계에서 통상적으로 사용되는 고경도 및 고강도를 가진 것이라면 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는, 상기 조립 부재는 비자성체를 포함할 수 있다.

비자성체란, 강자성체가 아닌 것을 말하는 것으로서, 상기 비자성체는 상자성체, 반자성체 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 조립 부재는 알루미늄, 칼슘, 마그네슘, 텅스텐, 구리, 금 및 은 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 조립 부재가 비자성체를 포함함에 따른 기술적 이점은 전술한 바와 같으므로, 자세한 내용은 생략한다.

상기 조립 부재는 프레스가공 공정 또는 CNC가공 공정으로 제작될 수 있고, 상기 프레스가공 공정은 벤딩 공정, 단조 공정, 하프단조 공정 또는 열융착 공정일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 상기 조립 부재는 상기 프레스가공 공정 또는 CNC가공 공정으로 제작된 2개 이상의 가공품을 조립하여 제작될 수 있고, 상기 조립은 열융착테이프, 본드, 양면테이프 등을 이용하여 수행될 수 있다.

일 예로서, 벤딩 공정에 따른 조립 부재의 제작 방법은, 십자가 형상의 기판을 준비하는 단계; 및 상기 준비된 십자가 형상의 기판의 사각형 형상의 가운데 부분을 제외한 나머지 부분을 접어 올려 조립 부재를 제작하는 단계를 포함할 수 있다.

이 때, 상기 기판의 재료는 본 발명에 따른 조립 부재의 재료가 되는 것으로서, 당 업계에서 통상적으로 사용되는 고경도 및 고강도를 가진 것이라면 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는, 상기 기판은 비자성체일 수 있다.

일 예로서, 하프단조 공정에 따른 조립 부재의 제작 방법은, (육면체 형상의)기판, (육면체 형상의)제1 프레스 단조 금형 및 (육면체 형상의)홈이 형성된 제2 프레스 단조 금형을 준비하는 단계; 상기 기판을 상기 제1 프레스 단조 금형을 상부 금형으로 하고, 상기 제2 프레스 단조 금형을 하부 금형으로 하여 프레스 단조(press forging)하여 일면에 형성된 자석 삽입홈 및 상기 자석 삽입홈의 위치에 대응되는 타면의 위치에 연장 돌출된 돌출부를 포함하는 제1 조립 부재를 형성하는 단계; 상기 제1 조립 부재를 소정의 형상으로 블랭킹(blanking)하여 일면에 자석 삽입홈이 형성된 바디부 및 상기 바디부의 타면 일부에 연장 돌출된 돌출부를 포함하는 제2 조립 부재를 형성하는 단계; 상기 제2 조립 부재의 돌출부 및/또는 바디부의 타측 일부를 절삭하여 조립 부재를 제작하는 단계를 포함할 수 있다.

이 때, 상기 자석홉입홈의 개방된 영역이 본 발명에 따른 조립 부재가 포함하는 개방부일 수 있다.

또한 이 때, 상기 기판의 재료는 본 발명에 따른 조립 부재의 재료가 되는 것으로서, 당 업계에서 통상적으로 사용되는 고경도 및 고강도를 가진 것이라면 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는, 상기 기판은 비자성체일 수 있다.

일 예로서, 단조 공정에 따른 조립 부재의 제작 방법은, (육면체 형상의)기판, (육면체 형상의)제1 프레스 단조 금형 및 (육면체 형상의)제2 프레스 단조 금형을 준비하는 단계; 상기 기판을 상기 제1 프레스 단조 금형을 상부 금형으로 하고 제2 프레스 단조 금형을 하부 금형으로 하여 프레스 단조(press forging)하여 일면에 형성된 자석 삽입홈을 포함하는 조립 부재를 제작하는 단계를 포함할 수 있다.

일 예로서, 열융착 공정에 따른 조립 부재의 제작 방법은, 서로 마주보는 양쪽 면이 개방된 육면체 형상의 제1 조립 부재 및 기판 형상(육면체 형상)의 제2 조립 부재를 준비하는 단계; 상기 제1 조립 부재의 개방된 양쪽 면 중 어느 한쪽 면 상에 열융착 테이프를 도포하여 열융착 테이프 도포영역을 형성하는 단계; 상기 열융착 테이프 도포영역 상에 상기 제2 조립 부재를 접촉시켜 접촉영역을 형성하는 단계; 및 상기 접촉영역을 일정시간 가열 및 가압하여 제1 조립 부재와 제2 조립 부재를 서로 융착시켜 조립 부재를 제작하는 단계를 포함할 수 있다.

또 다른 일 예로서, 열융착 공정에 따른 조립 부재의 제작 방법은, 서로 마주보는 양쪽 면이 개방된 육면체 형상의 제1 조립 부재 및 기판 형상(육면체 형상)의 제2 조립 부재를 준비하는 단계; 상기 제2 조립부재의 테두리 부분에 열융착 테이프를 도포하여 열융착 테이프 도포영역을 형성하는 단계; 상기 열융착 테이프 도포영역 상에 상기 제1 조립 부재를 접촉시켜 접촉영역을 형성하는 단계; 및 상기 접촉영역을 일정시간 가열 및 가압하여 제1조립 부재와 제2 조립 부재를 서로 융착시켜 조립 부재를 제작하는 단계를 포함할 수 있다.

이 때, 상기 제1 조립 부재 및 상기 제2 조립 부재의 재료는 본 발명에 따른 조립 부재의 재료가 되는 것으로서, 당 업계에서 통상적으로 사용되는 고경도 및 고강도를 가진 것이라면 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는, 상기 제1 조립 부재 및 상기 제2 조립 부재는 비자성체일 수 있다.

(2) 접착층을 도포하는 단계

다음으로, 상기 조립 부재의 내부면 상에 접착층(20)을 도포한다.

상기 접착층은 당업계에서 통상적으로 사용되는 접착에 이용될 수 있는 물질이라면, 특별히 제한되지 않는다.

상기 접착층의 도포량은 조립 부재의 내부면과 후술하는 자석 유닛을 부착시킬 수 있을 정도의 양이라면, 특별히 제한되지 않는다.

상기 접착층이 조립 부재 내부면 상에 도포(부착)되는 도포(부착) 영역은 조립 부재의 형상에 따라 자석 유닛이 효과적으로 부착될 수 있도록 적절히 조절될 수 있고, 특별히 제한되지 않는다.

도 5를 참조하면, 일 예로서, 조립 부재가 서로 맞닿는 2개의 면이 개방되어 있는 개방부를 포함하는 육면체 형상일 경우, 상기 개방된 면들을 제외한 조립 부재의 전체 내부면 상에 접착층이 도포되거나, 상기 개방된 면들을 제외한 조립 부재의 전체 내부면 중 대향하는 2면을 제외한 나머지 전체 내부면 또는 그 중 일 내부면 상에 접착층이 도포될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.

(3) 조립 부재 내로 자석 유닛을 삽입하는 단계

다음으로, 상기 접착층 상에 할바흐 배열로 배치된 복수의 자석부를 포함하는 자석 유닛을 부착하여 상기 조립 부재 내로 자석 유닛을 삽입한다.

상기 자석부의 재료는 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 자석부의 재료는 페라이트(ferrite)계, 알니코(Alnico)계, 희토류계, 본드계 자석 재료일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 7을 참조하면, 상기 자석 유닛(M)은 복수의 자석부(예: M1a, M1b, M2a, M2b, M2c, M2d, M3a, M3b, M3c)를 포함한다. 이 때, 복수의 자석부는 할바흐 배열(halbach array)로 배치되어 있고, 일례로 9배열로 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 이는 예시일 뿐이다. 상기 복수의 자석부는 도 7에 도시된 바와 같이, 양 끝단 배치 자석부(예: M1a, M1b), 짝수번째 배치 자석부(예: M2a, M2b, M2c, M2d) 및 양 끝단 제외한 홀수번째 배치 자석부(예: M3a, M3b, M3c)로 이루어질 수 있고, 또는 도시되지 않았지만, 일 끝단 배치 자석부(M1a), 짝수번째 배치 자석부(예: M2a, M2b, M2c, M2d) 및 홀수번째 배치 자석부(예: M3a, M3b, M3c)로 이루어질 수 있다.

이 때, 본 발명의 다른 일 구현예에 따른 자석 어셈블리의 제조방법은 상기 서술한 접착층과 자석 유닛 사이의 부착력을 통하여 상기 문제를 해결할 수 있다.

예를 들어, 상기 복수의 자석부는 2배열 내지 18 배열, 구체적으로 3배열 내지 17배열로 배치될 수 있다. 더 구체적으로, 상기 복수의 자석부는 3배열, 5배열, 7배열, 9배열 이상이고 11배열, 13배열, 15배열, 17배열 이하일 수 있다. 다만, 상기 복수의 자석부가 3배열 내지 17배열일 경우, 조립성 또는 제품 크기 조건의 한계 없이 할바흐 효과를 극대화시킬 수 있다.

상기 자석 유닛(M)은 복수의 자석부가 전술한 자화 방향을 갖기 때문에, 자기장이 비대칭적으로 분포하고, 이에 따라 자력도 비대칭적이다. 예컨대, 자석 유닛(M)은 척력 발생 영역을 포함하는 일면(예: 상부)측의 자력이 타면(예: 하부)측의 자력에 비해 더 강할 수 있다.

특히, 후술하는 바와 같이, 상기 자석 유닛을 삽입하는 단계에서 복수의 자석부 중 일부는 비착자된 자석부일 수 있는데, 이런 경우가 아니고 복수의 자석부가 모두 착자된 자석부일 경우, 복수의 자석부를 포함하는 자석 유닛을 지그를 이용하여 삽입할 수 있다.

일 예로서, 할바흐 배열로 배치된 복수의 자석부를 포함하는 자석 유닛을 지그에 안착 또는 고정시킨 상태에서 접착층 상에 자석 유닛을 부착하여 조립 부재 내로 자석 유닛을 삽입할 수 있다. 본 명세서에서, 지그란 가공이나 조립시에 제품과 공구의 작업위치를 지시 및 유도하기 위해 사용되는 기구의 총칭을 의미한다.

전술한 바와 같이, 할바흐 배열로 배치된 복수의 자석부는 N극 자석편과 인접한 다른 N극 자석편 사이 및 S극 자석편과 인접한 다른 S극 자석편 사이에 척력이 발생하여 밀려 올라가려는 반발력이 작용한다. 이 때, 상기 지그를 이용하여 복수의 자석부 사이의 반발력을 기계적인 힘으로 제어하면서 접착층 상에 자석 유닛을 부착시킬 수 있다.

상기 지그의 재료는 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면 특별히 제한되지 않는다.

(4) (선택적으로) 비착자된 자석부를 착자하는 단계

필요에 따라 선택적으로, 상기 자석 유닛을 삽입하는 단계에서 복수의 자석부 중 일부는 비착자된 자석부이고, 상기 자석 유닛을 삽입하는 단계 이후 상기 비착자된 자석부를 착자하는 단계를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 자석 유닛은 복수의 자석부를 포함하는데, 이러한 복수의 자석부가 할바흐 배열로 배치됨에 따라 자석 유닛의 일면 중 일부 영역의 자석부들은 동일한 극을 가진 자석부들이 서로 접촉한다. 이 때, 동일한 극을 가진 자석부들이 착자 자석일 경우, 이들 사이에는 척력이 발생하여 조립 부재 내로 자석 유닛을 삽입할 때 자석 유닛의 일부 자석부가 수직 방향으로 밀려 올라와 조립 효율을 떨어뜨릴 수 있다. 따라서, 본 발명의 다른 일 구현예에 따른 자석 어셈블리의 제조방법에서는, 복수의 자석부 중 일부가 비착자된 자석부를 포함함으로써, 조립 효율을 향상시키고 공정 소요시간을 단축할 수 있다.

이렇듯 상기 자석 유닛을 삽입하는 단계에서 비착자된 자석부를 자석 유닛이 포함할 경우, 상기 자석유닛을 삽입하는 단계 이후 상기 비착자된 자석부를 착자하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 착자하는 단계에서는, 자석 유닛에 외부 자기장을 가함으로써 자석 유닛의 비착자된 자석부에 자력을 부여할 수 있다. 상기 자석부의 자력은 외부 자기장의 세기에 비례한다.

일 예로서, 자석 유닛은 착자된 자석부 및 비착자된 자석부가 교대로 배열된 복수의 자석부를 포함할 수 있고, 이 때 비착자된 자석부를 자석유닛을 삽입하는 단계 이후 외부 자기장을 가함으로써 자력을 부여하여 착자할 수 있다.

구체적으로, 상기 자석 유닛을 삽입하는 단계에서 비착자된 자석부는 n배열인 복수의 자석부 중 짝수번째 또는 홀수번째에 배치된 자석일 수 있다. 다만, 비착자된 자석부가 n배열인 복수의 자석부 중 짝수번째에 배치되면, 할바흐 배열에 의한 척력 발생 효과가 효과적으로 감소하여 자석 유닛 중 일부 자석부가 돌출되는 현상이 없이 자석 유닛을 삽입할 수 있으므로, 지그를 이용하여 자석 유닛을 삽입하지 않아도 되는 이점이 있다.

(5) (선택적으로) 코팅층을 도포하는 단계

필요에 따라 선택적으로, 상기 조립 부재의 외부면 상에 코팅층을 도포하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 코팅층은 상기 조립 부재의 외부면 상에 도포되어 다양한 색상을 표현하는 기능을 수행한다.

상기 코팅층은 본 발명에 따른 자석 어셈블리가 사용될 제품의 목적에 맞도록 색상을 구현할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 코팅층은 니켈도금, 아연도금, 크롬도금, 에폭시도장, 아노다이징 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이하, 실시예를 통해서 본 발명의 구현예를 보다 상세하게 설명한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1-1: 알루미늄 조립 부재를 이용한 9배열 자석 어셈블리의 제조]

먼저, 한쪽 면이 개방되어 있는 개방부를 포함하는 육면체 형상의 조립 부재를 알루미늄을 이용하여 제작하였다. 그리고, 상기 조립 부재의 내부면 상에 혐기성 접착제를 포함하는 접착층을 도포하였다. 그리고, 상기 도포된 접착층 상에 9배열의 할바흐 배열로 배치된 복수의 자석부를 포함하는 자석 유닛을 부착하여, 자석 유닛을 상기 조립 부재 내에 삽입하였다. 이 때, 자석 유닛이 포함하는 복수의 자석부 중 짝수번째에 배치된 자석은 비착자된 자석이고, 지그를 이용하여 자석 유닛을 조립 부재 내에 삽입한 후에, 외부 자기장을 걸어줌으로써 비착자된 자석을 착자시켰다.

이 때, 직육면체 형상의 조립 부재의 가로 길이는 21mm, 세로길이는 3.9mm, 높이는 3.15mm가 되도록 하고, 조립 부재의 두께는 0.2mm가 되도록 하여 제작하였다.

[실시예 1-2: 알루미늄 조립 부재를 이용한 11배열 자석 어셈블리의 제조]

11배열의 할바흐 배열로 배치된 복수의 자석부를 포함하는 자석 유닛을 조립 부재 내로 삽입한 것을 제외하고, 실시예 1-1과 동일한 방법으로 자석 어셈블리를 제조하였다.

[실시예 2-1: 황동 조립 부재를 이용한 9배열 자석 어셈블리의 제조]

한쪽 면이 개방되어 있는 개방부를 포함하는 육면체 형상의 조립 부재를 황동을 이용하여 제작한 것을 제외하고, 실시예 1-1과 동일한 방법으로 자석 어셈블리를 제조하였다.

[실시예 2-2: 황동 조립 부재를 이용한 11배열 자석 어셈블리의 제조]

11배열의 할바흐 배열로 배치된 복수의 자석부를 포함하는 자석 유닛을 조립 부재 내로 삽입한 것을 제외하고, 실시예 2-1과 동일한 방법으로 자석 어셈블리를 제조하였다.

[비교예 1-1: 에폭시 조립 부재를 이용한 9배열 자석 어셈블리의 제조]

양쪽 면이 개방되어 있는 육면체 형상의 조립 부재를 에폭시 수지를 이용하여 제작하였다. 그리고, 상기 조립 부재의 내부로 9배열의 할바흐 배열로 배치된 복수의 자석부를 포함하는 자석 유닛을 삽입하였다. 그리고, 조립 부재의 개방된 양쪽 면 상에 에폭시 수지 프리프레그를 접촉시킨 후, 일정시간 가열 및 가압을 가하는 열융착 공정을 이용하여 에폭시 수지 프리프레그를 합지(융착)함으로써, 모든 면이 폐쇄되어 있는 이른바 폐쇄형 육면체 형상의 조립 부재를 포함한 자석 어셈블리를 제조하였다.

이 때, 최종 제조된 직육면체 형상의 조립 부재의 가로 길이는 21mm, 세로길이는 3.9mm, 높이는 3.15mm가 되도록 제작하였고, 상기 에폭시 수지 프리프레그의 두께는 0.05mm로 하였다.

[비교예 1-2: 에폭시 조립 부재를 이용한 11배열 자석 어셈블리의 제조]

11배열의 할바흐 배열로 배치된 복수의 자석부를 포함하는 자석 유닛을 조립 부재 내부로 삽입한 것을 제외하고, 비교예 1-1과 동일한 방법으로 자석 어셈블리를 제조하였다.

[실험예 1: 부착력 평가]

실시예 1-1 내지 2-2 및 비교예 1-1 내지 1-2에 의해 제조된 자석 어셈블리와 상대 자석간의 부착력 및 가우스를 평가하였고, 그 결과를 아래 표 1에 나타내었다. 이 때, 상대 자석은 가로 21mm, 세로 3.9mm, 높이 3.15mm인 직육면체 형상의 자석을 이용하였다.

구분	부착력[gf]	가우스[G]	자석간 거리 [mm]	비고
비교예 1-1 (9배열)	204.79	6468	4.1	자석간 서로 마주보는 면에 있는 프리프레그 두께가 포함된 거리
실시예 1-1 (9배열)	209.11 (2.11% 증가)	6409 (0.91% 감소)	4.0	자석간 서로 마주보는 면에 자석이 직접 드러나 있음
실시예 2-1 (9배열)	209.11 (2.11% 증가)	6409 (0.91% 감소)	4.0	자석간 서로 마주보는 면에 자석이 직접 드러나 있음
비교예 1-2 (11배열)	258.45	6477	4.1	자석간 서로 마주보는 면에 있는 프리프레그 두께가 포함된 거리
실시예 1-2 (11배열)	264.83 (2.47% 증가)	6420 (0.88% 감소)	4.0	자석간 서로 마주보는 면에 자석이 직접 드러나 있음
실시예 2-2 (11배열)	264.83 (2.47% 증가)	6420 (0.88% 감소)	4.0	자석간 서로 마주보는 면에 자석이 직접 드러나 있음

비교예 1-1 내지 1-2에 따른 자석 어셈블리는 상대 제품에 내장된 자석(이하, 상대 자석)과 부착될 때, 0.05mm 두께의 에폭시 수지 프리프레그 두께를 포함하게 됨에 따라, 자석 유닛과 상대 자석간의 거리가 4.1mm인 것이 확인되었다. 반면, 본 발명의 일 구현예에 따른 실시예 1-1 내지 2-2의 자석 어셈블리는 조립 부재의 한쪽 면이 개방됨에 따라 자석 유닛과 상대 자석간의 거리가 프리프레그 두께만큼 감소될 수 있어, 자석 유닛과 상대 자석간의 거리가 비교예에 비하여 4.0mm로 감소한 것이 확인되었다.

그리고, 비교예 1-1 내지 1-2에 따른 자석 어셈블리의 상/하면 프리프레그의 두께는 합해서 0.1mm인 반면, 실시예 1-1 내지 2-2에 따른 자석 어셈블리의 조립 부재의 두께는 0.2mm이므로, 비교예 1-1 내지 1-2에 따른 자석 유닛 자체의 두께는 실시예 1-1 내지 2-2에 따른 자석 유닛 자체의 두께보다 0.1mm 두꺼워져 가우스값은 비교예가 오히려 큰 것이 확인되었다.

하지만, 실시예 1-1 내지 2-2에 따른 자석 어셈블리와 상대 자석간 부착력이 비교예 1-1 내지 1-2에 따른 자석 어셈블리와 상대 자석간 부착력보다 큰 것이 확인되었다. 구체적으로, 9배열인 실시예 1-1 및 2-1은 비교예 1-1에 비하여 부착력이 2.11% 증가하였고, 11배열인 실시예 1-2 및 2-2는 비교예 1-2에 비하여 부착력이 2.47% 증가하였다. 이를 통해, 자석 유닛 자체의 두께 감소로 인한 부착력 감소 효과보다 자석 유닛과 상대 자석간의 거리가 감소함에 따른 부착력 증가 효과가 우세하여 결과적으로 부착력이 증가하는 것을 확인할 수 있었다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허 청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

따라서, 본 발명의 실질적인 권리범위는 첨부된 특허 청구범위와 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

10: 조립 부재 20: 접착층
30: 코팅층 M: 자석 유닛

Claims

개방부를 포함하는 조립 부재;
상기 조립 부재의 내부면 상에 도포된 접착층; 및
상기 조립 부재 내에 삽입되어 상기 접착층 상에 부착되며, 할바흐 배열(halbach array)로 배치된 복수의 자석부를 포함하는 자석 유닛을 포함하고,
상기 조립 부재는 고분자 수지를 제외한 비자성체를 포함하는,
자석 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 비자성체는 상자성체 및 반자성체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인, 자석 어셈블리.
제1항에 이어서,
상기 조립 부재는 비투자율이 약 0.999 내지 5인 금속 또는 준금속을 포함하는 것인, 자석 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 접착층은 접착제 및 접착 테이프로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는, 자석 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 자석 유닛은 서로 인접하는 자석부들 사이에 접착층을 비포함하는, 자석 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 복수의 자석부는 각각 N극 및 S극을 포함하는 하나의 자석으로 이루어진 자석부를 n개 포함하고,
상기 n개의 자석부는 할바흐 배열로 배치되며
상기 n은 2 이상의 자연수인, 자석 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 복수의 자석부는 각각 N극 및 S극을 포함하는 하나의 자석으로 이루어진 자석부를 n개 포함하고,
상기 n개의 자석부는 할바흐 배열로 배치되며
상기 n은 3 이상의 홀수인, 자석 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 자석부의 모양은 정육면체, 직육면체, 평행사변형, 사다리꼴, 마름모 또는 이형 형상인, 자석 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 조립 부재의 외부면 상에 도포된 코팅층을 더 포함하는, 자석 어셈블리.
제9항에 있어서,
상기 코팅층은 니켈도금, 아연도금, 크롬도금, 에폭시도장 및 아노다이징으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는, 자석 어셈블리.
개방부를 포함하는 조립 부재를 제작하는 단계;
상기 조립 부재의 내부면 상에 접착층을 도포하는 단계; 및
상기 접착층 상에 할바흐 배열로 배치된 복수의 자석부를 포함하는 자석유닛을 부착하여 상기 조립 부재 내로 자석 유닛을 삽입하는 단계를 포함하고,
상기 조립 부재는 고분자 수지를 제외한 비자성체를 포함하는,
자석 어셈블리의 제조방법.
제11항에 있어서,
상기 비자성체는 상자성체 및 반자성체로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상인, 자석 어셈블리의 제조방법.
제11항에 이어서,
상기 조립 부재는 비투자율이 약 0.999 내지 5인 금속 또는 준금속을 포함하는 것인, 자석 어셈블리.
제11항에 있어서,
상기 조립 부재를 제작하는 단계에서,
상기 조립 부재는 프레스 가공 공정 또는 CNC 가공 공정으로 제작되고,
상기 프레스가공 공정은 벤딩 공정, 단조 공정, 하프단조 공정 또는 열융착 공정인, 자석 어셈블리의 제조방법.
제11항에 있어서,
상기 접착층은 접착제 및 접착 테이프로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는, 자석 어셈블리의 제조방법.
제11항에 있어서,
상기 자석 유닛은 서로 인접하는 자석부들 사이에 접착층을 비포함하는, 자석 어셈블리의 제조방법.
제11항에 있어서,
상기 복수의 자석부는 각각 N극 및 S극을 포함하는 하나의 자석으로 이루어진 자석부를 n개 포함하고,
상기 n개의 자석부는 할바흐 배열로 배치되며,
상기 n은 2 이상의 자연수인, 자석 어셈블리의 제조방법.
제11항에 있어서,
상기 복수의 자석부는 각각 N극 및 S극을 포함하는 하나의 자석으로 이루어진 자석부를 n개 포함하고,
상기 n개의 자석부는 할바흐 배열로 배치되며,
상기 n은 3 이상의 홀수인, 자석 어셈블리의 제조방법.
제11항에 있어서,
상기 자석 유닛을 삽입하는 단계에서, 상기 복수의 자석부 중 일부는 비착자된 자석부이고,
상기 자석 유닛을 삽입하는 단계 이후, 상기 비착자된 자석부를 착자하는 단계를 더 포함하는, 자석 어셈블리의 제조방법.
제19항에 있어서,
상기 자석 유닛을 삽입하는 단계에서, 상기 비착자된 자석부는 n배열인 복수의 자석부 중 짝수번째 또는 홀수번째에 배치된 자석인, 자석 어셈블리의 제조방법.
제11항에 있어서,
상기 조립 부재의 외부면 상에 코팅층을 도포하는 단계를 더 포함하는, 자석 어셈블리의 제조방법.
제21항에 있어서,
상기 코팅층은 니켈도금, 아연도금, 크롬도금, 에폭시도장 및 아노다이징으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는, 자석 어셈블리의 제조방법.