WO2022168997A1 - 자기 홀더 및 이를 포함하는 마그네틱 드릴 - Google Patents

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WO2022168997A1
WO2022168997A1 PCT/KR2021/001366 KR2021001366W WO2022168997A1 WO 2022168997 A1 WO2022168997 A1 WO 2022168997A1 KR 2021001366 W KR2021001366 W KR 2021001366W WO 2022168997 A1 WO2022168997 A1 WO 2022168997A1
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permanent magnet
yoke
fixed
rotating
yokes
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PCT/KR2021/001366
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English (en)
French (fr)
Inventor
송노수
Original Assignee
주식회사 호산기술
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Priority to US17/325,739 priority patent/US20220241916A1/en
Priority to KR1020210081771A priority patent/KR20220111631A/ko
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B45/00—Hand-held or like portable drilling machines, e.g. drill guns; Equipment therefor
    • B23B45/02—Hand-held or like portable drilling machines, e.g. drill guns; Equipment therefor driven by electric power
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/15—Devices for holding work using magnetic or electric force acting directly on the work
    • B23Q3/154—Stationary devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B1/00—Devices for securing together, or preventing relative movement between, constructional elements or machine parts

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic holder and a magnetic drill including the same.
  • a magnetic holder is a device for attaching an attachment object made of a magnetic material using magnetic force, and is used in various holding devices, machine tools, and the like.
  • This magnetic holder basically attaches a magnetic object to an attachment by using the strong magnetic force of a permanent magnet. do.
  • Patent Document 1 discloses a magnetic drill to which such a magnetic holder is applied.
  • a magnetic drill including a magnetic holder as in Patent Document 1 it is a manual type and has the advantage of not needing power to fix the drill, but it is inconvenient to use, and in particular, even when released, force must be applied due to residual magnetization. There is a problem of falling from the attachment target.
  • Patent Document 1
  • the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is to provide a magnetic holder that is easy to fasten and release, and which is easy to move even after release, and a magnetic drill including the same.
  • the present invention provides a magnetic holder and a portable magnetic drill as follows in order to achieve the above object.
  • the present invention in one embodiment a fixed permanent magnet extending in one direction; a rotatable permanent magnet extending in the one direction and having both ends rotatably fixed; first and second yokes covering both sides of the fixed permanent magnet and the rotating permanent magnet and extending in the vertical direction; and a coil wound around the first and second yokes, wherein in a cross section perpendicular to the one direction, the first yoke is in contact with the N pole of the fixed permanent magnet, and the second yoke is the fixed permanent magnet.
  • a magnetic holder in contact with the S pole and in which a coil, a rotating permanent magnet and a fixed permanent magnet are sequentially disposed along the first and second yokes from an attachment surface to which the first and second yokes are attached to an attachment object.
  • the first yoke and the second yoke include a groove to which the fixed permanent magnet is in close contact and a cover part surrounding the rotatable permanent magnet, and the rotatable permanent magnet includes a curved part and a straight part.
  • the cover portion may include a curved surface having a radius of curvature greater than a radius of the curved portion of the rotating permanent magnet.
  • the radius of curvature of the curved surface of the cover is 0.1 to 0.6 mm larger than the maximum radius of the rotatable permanent magnet, and the radius of the radius of curvature of the curved surface of the cover is the same as the rotational center of the rotatable permanent magnet.
  • the grades of the fixed permanent magnet and the rotating permanent magnet are the same, and on one end surface perpendicular to the one direction, the cross-sectional area of the fixed permanent magnet and the cross-sectional area of the rotating permanent magnet may be the same.
  • the fixed permanent magnet and the rotating permanent magnet may have the same grade and volume.
  • the first and second yokes include a permanent magnet yoke corresponding to the fixed permanent magnet and the rotating permanent magnet, and a coil unit yoke including an attachment surface from a portion on which the coil is wound, the permanent magnet
  • the magnet yoke and the coil unit yoke may have a separable structure.
  • the coil unit yoke may be configured to be separated and mounted to the permanent magnet yoke by a bolt fastened in a direction perpendicular to the attachment surface.
  • the rotational permanent magnet is disposed at positions corresponding to both end surfaces in the one direction, further comprising a bracket fixed to the first and second yokes, the bracket having a shaft mounted thereon, A groove is formed in the typical permanent magnet, so that the rotating permanent magnet can be rotatably fixed to the shaft of the bracket.
  • the present invention is a drill unit; the magnetic holder described above; and a power supply unit for providing power to the drill unit and the magnetic holder, wherein the power supply unit may include a rechargeable battery.
  • the present invention can provide a magnetic holder that is easy to fasten and disengage, and which is easy to move even after release, and a magnetic drill including the same.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a magnetic drill according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram of a magnetic holder according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view of a magnetic holder according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a first yoke of a magnetic holder according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a rotating permanent magnet of a magnetic holder according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a magnetic drill according to an embodiment of the present invention is shown.
  • the magnetic drill (1) is a body with a handle; a drill part 10 connected to one side of the main body and provided with a motor for driving a drill, a gear, etc.; It includes a power supply unit 20 for providing power to the drill unit 10 and a magnetic holder 30 for fixing the main body to an attachment target.
  • the power supply unit 20 may include a rechargeable battery.
  • the magnetic holder 30 In the case of the magnetic holder 30, it includes a fixed permanent magnet 31, a rotating permanent magnet 32, and a coil unit 35 (refer to FIG. 2) connected to the power supply unit 20, and is supplied to the coil unit 35
  • the magnetic holder 30 may or may not operate depending on the direction of the power source. The configuration of the magnetic holder 30 will be described again in detail with reference to FIGS. 2 to 5 .
  • the magnetic holder 30 is switched on/off by electricity supply without the need for a person to rotate the handle. Therefore, the user's force is not required and the operation is easy.
  • power consumption can be reduced by switching operation/non-operation with an instantaneous current of about 0.3 to 0.5 seconds, so that the power supply unit 20 of limited capacity shared by the drill unit 10 and the magnetic holder 30 is used. It can be used more in the drill part 10, which can lead to an increase in the use time until charging.
  • the magnetic holder 30 when the magnetic holder 30 does not operate, there is no residual magnetism, so that the user can use the magnetic force due to the magnetic force in addition to the weight of the magnetic drill 1 or the weight of the attachment object when the magnetic drill 1 is moved or the attachment object is removed. This addition may not be necessary, which may reduce the user's workload.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram of a magnetic holder 30 according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 (a) shows a state when the magnetic holder 30 does not operate.
  • a fixed permanent magnet 31 extending in one direction
  • a rotatable permanent magnet extending in the one direction and having both ends rotatably fixed
  • first and second yokes (33, 34) covering both sides of the fixed permanent magnet (31) and the rotating type permanent magnet (32) and extending in the vertical direction
  • a coil (35) wound around the first and second yokes (33, 34) wherein, in a cross section perpendicular to the one direction, the first yoke (33) is the N pole of the fixed permanent magnet (31).
  • the second yoke 34 In contact with, the second yoke 34 is in contact with the S pole of the fixed permanent magnet 31, and the first and second yokes 33 and 34 are attached to the attachment surface (O) 37), a coil 35, a rotating permanent magnet 32 and a stationary permanent magnet 31 are arranged in succession along the first and second yokes 33, 34.
  • the magnetic flow is formed through the first and second yokes 33 and 34 in the stationary permanent magnet 31 and the rotating permanent magnet 32 during non-operation. Since no current flows in the coil 35 , the rotating permanent magnet 32 is rotated so that the S pole faces the first yoke 33 and the N pole faces the second yoke 34 .
  • the same does not mean perfect agreement, and includes cases where there is a slight difference due to factors occurring in the structure during processing. If the degree to provide less than %, if the fixed permanent magnet 31 and the rotary permanent magnet 32 of the same grade, the volume of the fixed permanent magnet 31 and the rotary permanent magnet 32 is substantially the same.
  • the rotating permanent magnet 32 In this non-operational state, it is possible to rotate the rotating permanent magnet 32 by applying a current to the coil 35 .
  • the rotational permanent magnet 32 rotates by applying a current to the coil so that the upper portion of the coil 35 of the first yoke 33 becomes the S pole and the upper portion of the coil 35 of the second yoke 34 becomes the N pole.
  • the rotating permanent magnet 32 rotates, and when the application of current is cut off in this state, the magnetic field flow is formed to pass through the attachment surface 37 as shown in FIG. 2( b ).
  • the N poles of the fixed permanent magnet 31 and the rotating permanent magnet 32 are disposed toward the first yoke 33 , and the fixed permanent magnet 31 and the rotating permanent magnet 32 are directed toward the second yoke 34 . ) of the S pole is arranged.
  • the magnetic holder 1 Since the magnetic holder 1 is sufficient to use power only momentarily, it is possible to improve user convenience without burdening the rechargeable battery.
  • the rotating magnet of the permanent magnet was manually rotated by the user holding it and moving it and then fixing it. It is effective to use power only momentarily when passing through the coil 35 , and it is also useful in that it does not require a separate user's effort for rotation.
  • the curvature of the curved surfaces formed in the first and second yokes 33 and 34 is greater than the maximum radius of the rotating permanent magnet 32 so that the rotational permanent magnet 32 can rotate smoothly due to the coil 35 .
  • a gap is formed between the rotating permanent magnet 32 and the curved surface.
  • the gap acts as a resistance element in the magnetic force transmission, the gap is preferably in the range of 0.1 to 0.6 mm.
  • FIG. 3 is a perspective view of a magnetic holder 30 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the first yoke 33 of the magnetic holder 30 according to an embodiment of the present invention
  • 5 is a cross-sectional view of the rotating permanent magnet 32 of the magnetic holder 30 according to an embodiment of the present invention.
  • the magnetic holder 30 has a first yoke 33 and a second yoke 34 disposed on the side thereof, and a permanent magnet 31 fixed to the first yoke 33 and the second yoke 34 . ) are arranged consecutively in a plurality along the longitudinal direction or arranged as one piece.
  • a rotating permanent magnet 32 is disposed directly below the fixed permanent magnet 31 .
  • the rotation type permanent magnet 32 is formed in one piece, it is also possible that a plurality of permanent magnets are fixed to the frame or configured in series.
  • Brackets 36 for rotatably supporting the rotatable permanent magnet 32 are disposed at both ends of the rotatable permanent magnet 32 in the longitudinal direction.
  • the bracket 36 is bolted to the first and second yokes 33 and 34 , and a groove 36a and a bearing 36b are disposed at positions corresponding to the rotational axis of the rotating permanent magnet 32 .
  • a rotating shaft may be inserted into the center of both ends of the rotating permanent magnet 32 , and the rotating shaft is inserted into the bearing 36b so that the rotating permanent magnet 32 is disposed between the first and second yokes 33 and 34 . can be rotated.
  • the fixed permanent magnet 31 and the rotating permanent magnet 32 are arranged adjacent to each other, and are arranged close to each other within the limit not interfering with the rotation of the rotating permanent magnet 32 .
  • the coil 35 is disposed below the rotating permanent magnet 32 .
  • the first yoke 33 and the second yoke 34 are not formed as a single piece, and may be configured to be separated from a portion where the coil 35 is wound.
  • the first yoke 33 includes a permanent magnet yoke 33a and a coil yoke 33b.
  • the permanent magnet yoke 33a and the coil unit yoke 33b have a structure that can be coupled/separated by the bolt 35a, which facilitates disassembly and assembly during manufacturing and repair.
  • problems such as disconnection may occur depending on use.
  • the present invention by arranging the coil 35 in the first and second yokes 33 and 34 at a position adjacent to the attachment surface 37, and applying a separable structure, workability is improved.
  • guide plates 35b are disposed above and below the coil 35 on which the coil 35 is wound on the coil unit yoke 33b.
  • the fixed permanent magnet 31 has a rectangular parallelepiped shape
  • the rotating permanent magnet 32 includes a pair of curved portions 32a having a constant radius of curvature and a flat portion 32b positioned between the coplanar portion 32a. and a rotation groove (32c) into which the rotation shaft is inserted is provided at both ends.
  • the rotating groove (32c) it is possible to be provided at both ends, and it is also possible to be composed of a single groove that completely penetrates the rotating permanent magnet (32).
  • the permanent magnet yoke 33a is a surface facing the second yoke 34 , and a groove 33c into which the fixed permanent magnet is fitted is formed, and the curved surface of the rotating permanent magnet 32 is formed below it. and a cover portion 33d covering the portion 32a.
  • the upper and lower edges of the cover part 33d protrude from the groove 33c, and the central part is located further inside.
  • the cover portion 33d is formed with a curved surface 33e between the upper and lower edges, and the curved surface 33e has a greater radius of curvature R than the radius r of the curved portion 32a of the rotating permanent magnet 32 .
  • the radius of curvature R of the cover portion 33d may be 0.1 to 0.6 mm greater than the radius r of the rotating permanent magnet 32 .
  • the center of the radius r of the rotating permanent magnet 32 and the center of the radius of curvature R of the cover portion 33d coincide with each other.
  • the first and second yokes 33 and 34 having a cross section of the same shape as in FIG. 4 , a rotating permanent magnet 32 having a cross section of the same shape as the cross section of FIG. 5 , and the rotating permanent magnet 32 and substantially
  • a magnetic holder 30 having a fixed permanent magnet 31 of the same volume.
  • the rotating permanent magnet 32 and the fixed permanent magnet 31 had a volume of approximately 35,400 to 36,500 mm 3 , and the magnet grade was the same as Nd50.
  • the magnetic force was 8,992N when there was an upper and lower edge protruding from the groove 33c in the cover part 33d having an interval of 0.6mm, but 8,362N when there was no upper and lower edge, 7% when the edge was missing A degree of magnetic force reduction occurred.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Electromagnets (AREA)

Abstract

본 발명은 해제 후에도 이동이 용이한 자기 홀더를 제공하는 것으로, 일실시예에서 일방향으로 연장된 고정형 영구자석; 상기 일방향으로 연장되며, 양단이 회전 가능하게 고정된 회전형 영구자석; 상기 고정형 영구자석과 상기 회전형 영구자석의 양측면을 커버하며, 상하 방향으로 연장 형성된 제 1 요크 및 제 2 요크; 및 상기 제 1 및 제 2 요크에 감겨진 코일을 포함하며, 상기 일방향에 수직한 단면상에서, 상기 제 1 요크는 상기 고정형 영구자석의 N극에 접촉하며, 상기 제 2 요크는 상기 고정형 영구자석의 S극에 접촉하며, 상기 제 1 및 제 2 요크가 부착대상에 부착되는 부착면으로부터 코일, 회전형 영구자석 및 고정형 영구자석이 상기 제 1 및 제 2 요크를 따라서 연이어 배치되는 자기 홀더를 제공한다.

Description

자기 홀더 및 이를 포함하는 마그네틱 드릴
본 발명은 자기 홀더 및 이를 포함하는 마그네틱 드릴에 대한 것이다.
자기 홀더(magnet holder)는 자성 물질로 구성된 부착대상을 자기력을 이용하여 부착시키는 장치로, 각종 홀딩장치, 공작 기계 등에 사용되고 있다.
이러한 자기 홀더는 기본적으로는 영구 자석의 강한 자기력을 이용하여 자성체인 부착대상을 부착시키는 것으로, 부착대상에 자기 흐름이 형성되는 경우에 부착되고, 부착대상에 자기 흐름이 형성되지 않는 경우에 해제되게 된다.
특허문헌 1 에는 이러한 자기 홀더가 적용된 마그네틱 드릴이 개시되어 있다. 특허문헌 1 과 같은 자기 홀더를 포함하는 마그네틱 드릴의 경우에 수동형으로, 드릴의 고정에 전원 사용이 필요없다는 장점이 있지만, 사용이 불편하며, 특히 해제를 한 경우에도 잔류자화로 인하여 힘을 가해야지만 부착대상으로부터 떨어진다는 문제가 있다.
특허문헌 1
US 9,452,521 B2(2016.9.27 공고)
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 체결과 해제가 용이하며, 해제 후에도 이동이 용이한 자기 홀더 및 이를 포함하는 마그네틱 드릴을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 자기 홀더 및 휴대용 마그네틱 드릴을 제공한다.
본 발명은 일실시예에서 일방향으로 연장된 고정형 영구자석; 상기 일방향으로 연장되며, 양단이 회전 가능하게 고정된 회전형 영구자석; 상기 고정형 영구자석과 상기 회전형 영구자석의 양측면을 커버하며, 상하 방향으로 연장 형성된 제 1 요크 및 제 2 요크; 및 상기 제 1 및 제 2 요크에 감겨진 코일을 포함하며, 상기 일방향에 수직한 단면상에서, 상기 제 1 요크는 상기 고정형 영구자석의 N극에 접촉하며, 상기 제 2 요크는 상기 고정형 영구자석의 S극에 접촉하며, 상기 제 1 및 제 2 요크가 부착대상에 부착되는 부착면으로부터 코일, 회전형 영구자석 및 고정형 영구자석이 상기 제 1 및 제 2 요크를 따라서 연이어 배치되는 자기 홀더를 제공한다.
일실시예에서, 상기 제 1 요크 및 제 2 요크는 상기 고정형 영구자석이 밀착하는 홈 및 상기 회전형 영구자석을 감싸는 커버부를 포함하며, 상기 회전형 영구자석은 곡면부와 직선부를 포함하고. 상기 커버부는 상기 회전형 영구자석의 곡면부의 반경보다 큰 곡률 반경을 가지는 곡면을 포함할 수 있다.
일실시예에서, 상기 커버부 곡면의 곡률 반경은 상기 회전형 영구자석의 최대 반경보다 0.1 ~ 0.6 mm 크며, 상기 커버부 곡면의 곡률 반경의 반경 중심은 상기 회전형 영구자석의 회전 중심과 동일할 수 있다.
일실시예에서, 상기 고정형 영구자석과 회전형 영구자석의 등급은 동일하며, 상기 일방향에 수직한 일단면상에서, 상기 고정형 영구자석의 단면적과 상기 회전형 영구자석의 단면적은 동일할 수 있다.
일실시예에서, 상기 고정형 영구자석 및 회전형 영구자석은 등급 및 부피가 동일할 수 있다.
일실시예에서, 상기 제 1 및 제 2 요크는 상기 고정형 영구자석 및 회전형 영구자석에 대응되는 영구자석 요크와 상기 코일이 감겨진 부분으로부터 부착면을 포함하는 코일부 요크를 포함하며, 상기 영구자석 요크와 상기 코일부 요크는 분리 가능한 구조일 수 있다. 이때, 상기 코일부 요크는 상기 부착면에 수직한 방향으로 체결되는 볼트에 의해서 상기 영구자석 요크에 분리 및 장착되게 구성될 수 있다.
일실시예에서, 상기 회전형 영구자석의 상기 일방향의 양단부면에 대응되는 위치에 배치되며, 상기 제 1 및 제 2 요크에 고정되는 브라켓을 더 포함하며, 상기 브라켓에는 축이 장착되며, 상기 회전형 영구자석에는 홈이 형성되어, 상기 회전형 영구자석이 상기 브라켓의 축에 회전가능하게 고정될 수 있다.
본 발명은 드릴 유닛; 상술한 자기 홀더; 및 상기 드릴 유닛 및 상기 자기 홀더로 전원을 제공하는 전원부;를 포함하며, 상기 전원부는 충전 가능한 베터리를 포함할 수 있다.
본 발명은 체결과 해제가 용이하며, 해제 후에도 이동이 용이한 자기 홀더 및 이를 포함하는 마그네틱 드릴을 제공할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 마그네틱 드릴의 개략도이다.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 자기 홀더의 개념도이다.
도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 자기 홀더의 사시도이다.
도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 자기 홀더의 제 1 요크의 단면도이다.
도 5 는 본 발명의 일실시예에 따른 자기 홀더의 회전형 영구자석의 단면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 구체적일 실시예를 중심으로 설명하도록 한다.
도 1 에는 본 발명의 일실시예에 따른 마그네틱 드릴의 개략도가 도시되어 있다.
도 1 에서 보이듯이, 마그네틱 드릴(1)은 손잡이가 달린 본체; 상기 본체의 일측에 연결되며, 드릴을 구동시키는 모터, 기어등이 구비된 드릴부(10); 상기 드릴부(10)에 전원을 제공하는 전원부(20) 및 상기 본체를 부착대상에 고정시키는 자기 홀더(30)를 포함한다.
드릴부(10)의 경우에 종래의 마그네틱 드릴(1)과 차이가 없으므로, 상세한 설명은 생략하며, 전원부(20)의 경우에 충전 가능한 베터리를 포함할 수 있다.
자기 홀더(30)의 경우에 고정형 영구자석(31), 회전형 영구자석(32) 및 상기 전원부(20)와 연결된 코일부(35; 도 2 참고)를 포함하며, 코일부(35)로 공급되는 전원 방향에 따라서 자기 홀더(30)가 동작되거나, 동작되지 않을 수 있다. 자기 홀더(30)의 구성은 도 2 내지 5 의 설명에서 다시 자세히 설명하도록 한다.
이 실시예에서, 자기 홀더(30)는 동작/비동작의 전환이 사람이 핸들을 회전시킬 필요 없이 전기 공급에 의해서 이루어진다. 따라서, 사용자의 힘이 필요하지 않아서 조작이 용이하다. 또한, 0.3 ~ 0.5초 정도의 순간적인 전류로 동작/비동작 전환을 함으로써 전원의 소비가 작아질 수 있어서, 드릴부(10)와 자기 홀더(30)가 공유하는 제한된 용량의 전원부(20)를 드릴부(10)에 좀 더 사용할 수 있으며, 이는 충전까지의 사용 시간의 증대를 가져올 수 있다.
또한 간단한 구조 및 분해 조립이 용이한 구조를 사용하므로, 수리 혹은 조립이 용이하며, 차지하는 공간이 작아서 마그네틱 드릴(1)을 컴팩트하게 하는 것이 가능하다.
나아가, 자기 홀더(30)가 비동작할 때, 잔류 자기가 없어서 사용자는 마그네틱 드릴(1)의 이동시에 혹은 부착대상 제거시에 마그네틱 드릴(1)의 무게 혹은 부착대상의 무게 외에 자기력으로 인한 힘이 추가로 필요하지 않을 수 있으며, 이는 사용자의 작업 부하를 감소시킬 수 있다.
도 2 내지 도 5 에는 도 1 의 마그네틱 드릴(1)에 포함된 자기 홀더(30)의 구성이 도시되어 있다.
도 2 에는 본 발명의 일실시예에 따른 자기 홀더(30)의 개념도가 도시되어 있다.
도 2 (a) 에는 자기 홀더(30)가 동작하지 않을 때의 모습이 도시되어 있다. 본 발명의 자기 홀더(30)의 경우에, 일방향으로 연장된 고정형 영구자석(31); 상기 일방향으로 연장되며, 양단이 회전 가능하게 고정된 회전형 영구자석(32); 상기 고정형 영구자석(31)과 상기 회전형 영구자석(32)의 양측면을 커버하며, 상하 방향으로 연장 형성된 제 1 요크 및 제 2 요크(33, 34); 및 상기 제 1 및 제 2 요크(33, 34)에 감겨진 코일(35)을 포함하며, 상기 일방향에 수직한 단면상에서, 상기 제 1 요크(33)는 상기 고정형 영구자석(31)의 N극에 접촉하며, 상기 제 2 요크(34)는 상기 고정형 영구자석(31)의 S극에 접촉하며, 상기 제 1 및 제 2 요크(33, 34)가 부착대상(O)에 부착되는 부착면(37)으로부터 코일(35), 회전형 영구자석(32) 및 고정형 영구자석(31)이 상기 제 1 및 제 2 요크(33, 34)를 따라서 연이어 배치된다.
도 2(a)에서 보이듯이, 비동작시에 고정식 영구자석(31)과 회전식 영구자석(32)은 제 1 요크 및 제 2 요크(33, 34)를 통하여 자기 흐름이 형성된다. 코일(35)에 전류가 흐르지 않으므로, 회전식 영구자석(32)은 S극이 제 1 요크(33)을 향하며, N극이 제 2 요크(34)를 향하게 회전된다.
회전식 영구자석(32)과 고정식 영구자석(31)의 자화력이 동일한 경우에 부착면(37)을 통하여 외부로의 자기 흐름이 발생되지 않으나, 고정식 영구자석(31)과 회전식 영구자석(32)의 자화력에 차이가 있는 경우에, 부착면(37)으로 일부자기 흐름이 형성되어, 잔류자기로 인한 부착력이 발생한다. 이에 본 발명은 고정식 영구자석(31)과 회전식 영구자석(32)의 등급과 부피가 동일한 것을 사용함으로써, 잔류자기로 인한 부착력의 발생을 제거할 수 있었다. 회전식 영구자석(32)과 고정식 영구자석(31)이 통상 길이 방향으로 대략 동일한 길이를 가지므로, 단면상에서, 회전식 영구자석(32)과 고정식 영구자석(31)의 단면적이 동일한 것도 가능하다. 여기서 동일하다는 것은 완전 일치만을 의미하는 것은 아니며, 가공상 구조상 발생하는 요인으로 약간의 차이가 있는 경우도 포함하며, 자화력의 차이로 인하여 비동작시에 잔류자기로 인한 흡착력이 동작시 흡착력의 1% 미만을 제공하는 정도라면 동일한 등급의 고정식 영구자석(31)과 회전식 영구자석(32)이라면 고정식 영구자석(31)과 회전식 영구자석(32)의 부피가 실질적으로 동일한 것으로 볼 수 있다.
이러한 비동작 상태에서 코일(35)에 전류를 인가하여 회전형 영구자석(32)을 회전시키는 것이 가능하다. 제 1 요크(33)의 코일(35)의 상부가 S극이 되도록, 제 2 요크(34)의 코일(35)의 상부가 N극이 되도록 코일에 전류를 회전형 영구자석(32)이 회전될 정도로 크게 인가하면, 회전형 영구자석(32)은 회전하며, 이 상태에서 전류 인가를 차단하면, 도 2(b)와 같이 자계 흐름이 부착면(37)을 통과하게 형성된다. 제 1 요크(33)를 향하여 고정형 영구자석(31) 및 회전형 영구자석(32)의 N극이 배치되며, 제 2 요크(34)를 향하여 고정형 영구자석(31) 및 회전형 영구자석(32)의 S극이 배치된다.
이러한 자기 홀더(1)는 순간적으로만 전원을 사용하면 충분하므로, 충전형 베터리에 부담을 주지 않으면서도 사용자의 편의성을 향상시킬 수 있다.
특히, 마그네틱 드릴(1)의 경우에 사용자가 들고 이동시킨 후 고정시키는 것으로 종래기술에서는 영구자석의 회전형 자석을 수동으로 회전시켰으나, 외부 전원을 사용하기 어려워서 종래기술과 같이 기계식 구조를 사용하였으나, 코일(35)을 통하는 경우에 순간적으로만 전원을 사용하는 것이어서 효과적이며, 회전을 위한 별도의 사용자의 노력이 필요 없다는 점에서도 유용하다.
또한, 코일(35)로 인하여 회전형 영구자석(32)의 회전이 원활할 수 있도록 상기 회전형 영구자석(32)의 최대 반경보다 제 1 및 제 2 요크(33, 34)에 형성된 곡면의 곡률 반경이 더 크게 형성하여, 회전형 영구자석(32)과 곡면 사이에 간극이 형성되게 한다. 자기력 전달에 있어서 간극은 자력 전달에 저항요소로 작용하므로, 상기 간극은 0.1~0.6 mm 사이의 범위인 것이 바람직하다.
도 3 에는 본 발명의 일실시예에 따른 자기 홀더(30)의 사시도가 도시되어 있고, 도 4 에는 본 발명의 일실시예에 따른 자기 홀더(30)의 제 1 요크(33)의 단면도가 도시되어 있으며, 도 5 에는 본 발명의 일실시예에 따른 자기 홀더(30)의 회전형 영구자석(32)의 단면도가 도시되어 있다.
도 3 에서 보이듯이, 자기 홀더(30)는 제 1 요크(33), 제 2 요크(34)가 측면에 배치되며, 제 1 요크(33)와 제 2 요크(34)에 고정형 영구자석(31)이 길이 방향을 따라서 복수 개 이어서 배치되거나 하나의 피스로 배치된다. 상기 고정형 영구자석(31)의 바로 아래에 회전형 영구자석(32)이 배치된다. 상기 회전형 영구자석(32)은 원피스로 형성되어 있으나, 복수 개의 영구자석이 프레임에 고정되거나, 이어져 구성되는 것도 가능하다.
회전형 영구자석(32)의 길이 방향 양 단부에는 회전형 영구자석(32)을 회전가능하게 지지하는 브라켓(36)이 배치된다. 브라켓(36)은 제 1 및 제 2 요크(33, 34)에 볼트 결합되며, 회전형 영구자석(32)의 회전축에 대응되는 위치에 홈(36a) 및 베어링(36b)이 배치된다. 회전형 영구자석(32)의 양단부 중심에 회전축이 삽입될 수 있으며, 상기 회전축이 상기 베어링(36b)에 끼워져 상기 회전형 영구자석(32)은 제 1 및 제 2 요크(33, 34) 사이에서 회전될 수 있다. 고정형 영구자석(31)과 회전형 영구자석(32)는 이웃하게 배치되며, 회전형 영구자석(32)의 회전에 간섭되지 않는 한도내에서 가깝게 배치된다.
회전형 영구자석(32)보다 아래에 코일(35)가 배치된다. 제 1 요크(33)와 제 2 요크(34)는 하나의 피스로 형성되는 것은 아니며, 상기 코일(35)이 권취되는 부분부터 분리되어 구성될 수 있다. 도 4 에서 보이듯이 즉, 제 1 요크(33)는 영구자석 요크(33a)와 코일부 요크(33b)를 포함한다. 영구자석 요크(33a)와 코일부 요크(33b)는 볼트(35a)에 의해서 결합/분리될 수 있는 구조를 가지며, 이는 제작 및 수리 시에 분해 및 조립을 용이하게 한다. 특히, 영구자석의 경우에 고장의 여지가 없으나, 코일(35)의 경우에 사용에 따라서 단선 등의 문제가 발생될 수 있다. 본 발명은 제 1 및 제 2 요크(33, 34)에서 코일(35)을 부착면(37)에 인접위치에 배치하고, 분리형 구조를 적용함으로써, 작업성에 향상을 가져온다.
도 4 에서 보이듯이, 코일부 요크(33b)에는 코일(35)이 권취되는 코일(35)의 상/하부에는 안내판(35b)가 배치되는 것도 가능하다.
고정형 영구자석(31)은 직육면체 형상을 가지며, 회전형 영구자석(32)은 일정한 곡률 반경을 가지는 한쌍의 곡면부(32a)와 상기 공면부(32a) 사이에 위치하는 평면부(32b)를 포함하며, 양 단부에 회전축이 삽입되는 회전홈(32c)이 구비된다. 회전홈(32c)의 경우에 양단부에 구비되는 것도 가능하며, 회전형 영구자석(32)을 완전히 관통하는 하나의 홈으로 구성되는 것도 가능하다.
제 1 요크(33)에서 영구자석 요크(33a)는 제 2 요크(34)를 향한 면으로 고정형 영구자석이 끼워지는 홈(33c)이 형성되며, 그 밑으로 회전형 영구자석(32)의 곡면부(32a)를 커버하는 커버부(33d)를 포함한다. 커버부(33d)의 상하 에지는 상기 홈(33c)보다 돌출되며 중앙부는 더 안쪽에 위치한다. 상기 커버부(33d)는 상하 에지 사이가 곡면(33e)으로 형성되며, 상기 곡면(33e)은 상기 회전형 영구자석(32)의 곡면부(32a)의 반경(r)보다 큰 곡률 반경(R)을 가져, 상기 커버부(33d)의 곡률 반경(R)은 상기 회전형 영구자석(32)의 반경(r)보다 0.1~ 0.6 mm 클 수 있다. 회전형 영구자석(32)의 반경(r) 중심과, 커버부(33d)의 곡률 반경(R)의 중심을 서로 일치한다.
실시예
도 4 와 동일한 형상의 단면을 가지는 제 1 및 제 2 요크(33, 34), 도 5 의 단면과 동일한 형상의 단면을 가지는 회전형 영구자석(32) 및 상기 회전형 영구자석(32)과 실질적으로 동일한 부피의 고정형 영구자석(31)을 가지는 자기 홀더(30)를 가지고 실험하였다. 회전형 영구자석(32) 및 고정형 영구자석(31)은 대략 35,400~36,500㎣ 의 부피를 가지며, 자석 등급은 Nd50으로 동일하였다. 이 자기 홀더(30)에서 회전형 영구자석(32)의 곡면부(32a)와 커버부(33d)의 곡면(33e) 사이의 간극으로 인한 흡착력의 차이가 표 1 에 정리되어 있으며, 표 2 에는 간극으로 인한 회전 토크, 및 자력, 토크 감소율, 자력 감소율이 정리되어 있다. 위와 같은 실험 결과, 즉, 회전 토크, 자력의 경우는 실험하는 요크와 영구자석의 크기/형상에 따라서 변화될 수 있으나, 간격에 따른 토크 감소율 및 자력 감소율의 변화 경향이 유지된다.
간격(mm) 흡착력(N)
동작 비동작
0.1 9256 38.5
0.2 9150 34.8
0.4 9023 28.8
0.6 8992 23.6
0.8 8785 21.0
1.0 8556 18.1
간격(mm) 회전토크(Nm) 토크 감소율 자력(N) 자력감소율
0 45.8 1.0 9,718 1.00
0.1 36.2 0.79 9,256 0.95
0.2 34.8 0.76 9,150 0.94
0.4 33.6 0.73 9,023 0.93
0.6 32.5 0.71 8,992 0.93
0.8 31.3 0.68 8,785 0.90
1.0 30.2 0.66 8,556 0.88
표 1 및 표 2 에서 보이듯이, 간격이 작은 경우에 흡착력은 강하지만, 회전형 영구자석(32)의 회전을 위한 토크가 커져서 전류가 크게 필요하여 마그네틱 드릴(1)의 전원부(30)에 많은 부하를 주어서 부적합 하였으며, 회전이 원활하게 이루어지기 위하여 0.1mm 이상이 바람직하였으며, 0.6 mm 를 넘어서면 동작시의 흡착력이 약해져서 마그네틱 드릴(1)을 고정하는데 부족하였다. 마그네틱 드릴의 경우에 컴팩트한 구조가 필수적이어서 과도한 회전 토크를 내기 위하여 큰 사이즈의 전자석 코일을 사용할 수도 없다는 한계가 있다.
한편, 간격 0.6mm 를 가지는 커버부(33d)에서 상기 홈(33c) 보다 돌출되는 상하 에지가 있는 경우에 자력은 8,992N 이었으나, 상하 에지가 없는 경우에는 8,362N 으로 에지가 없어지는 경우에 7% 정도의 자력 감소가 발생하였다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니며 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 물론이다.

Claims (10)

  1. 일방향으로 연장된 고정형 영구자석;
    상기 일방향으로 연장되며, 양단이 회전 가능하게 고정된 회전형 영구자석;
    상기 고정형 영구자석과 상기 회전형 영구자석의 양측면을 커버하며, 상하 방향으로 연장 형성된 제 1 요크 및 제 2 요크; 및
    상기 제 1 및 제 2 요크에 감겨진 코일을 포함하며,
    상기 일방향에 수직한 단면상에서, 상기 제 1 요크는 상기 고정형 영구자석의 N극에 접촉하며, 상기 제 2 요크는 상기 고정형 영구자석의 S극에 접촉하며,
    상기 제 1 및 제 2 요크가 부착대상에 부착되는 부착면으로부터 코일, 회전형 영구자석 및 고정형 영구자석이 상기 제 1 및 제 2 요크를 따라서 연이어 배치되는 자기 홀더.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 요크 및 제 2 요크는
    상기 고정형 영구자석이 밀착하는 홈 및
    상기 회전형 영구자석을 감싸는 커버부를 포함하며,
    상기 회전형 영구자석은 곡면부와 직선부를 포함하고.
    상기 커버부는 상기 회전형 영구자석의 곡면부의 반경보다 큰 곡률 반경을 가지는 곡면을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 홀더.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 커버부 곡면의 곡률 반경은 상기 회전형 영구자석의 반경보다 0.1 ~ 0.6mm 크며,
    상기 커버부 곡면의 곡률 반경의 반경 중심은 상기 회전형 영구자석의 반경 중심과 동일한 것을 특징으로 하는 자기 홀더.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 일방향에 수직한 단면상에서, 상기 커버부의 곡면의 상하에는 상기 홈보다 돌출 형성되는 에지가 형성되는 것을 특징으로 하는 자기 홀더.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정형 영구자석과 회전형 영구자석의 등급은 동일하며,
    상기 일방향에 수직한 일단면상에서, 상기 고정형 영구자석의 단면적과 상기 회전형 영구자석의 단면적은 동일한 것을 특징으로 하는 자기 홀더.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정형 영구자석 및 회전형 영구자석은 등급 및 부피가 동일한 것을 특징으로 하는 자기 홀더.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 요크는 상기 고정형 영구자석 및 회전형 영구자석에 대응되는 영구자석 요크와 상기 코일이 감겨진 부분으로부터 부착면을 포함하는 코일부 요크를 포함하며,
    상기 영구자석 요크와 상기 코일부 요크는 분리 가능한 구조인 것을 특징으로 하는 자기 홀더.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 코일부 요크는 상기 부착면에 수직한 방향으로 체결되는 볼트에 의해서 상기 영구자석 요크에 분리 및 장착되게 구성되는 것을 특징으로 하는 자기 홀더.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전형 영구자석의 상기 일방향의 양단부면에 대응되는 위치에 배치되며, 상기 제 1 및 제 2 요크에 고정되는 브라켓을 더 포함하며,
    상기 브라켓에는 축이 장착되며, 상기 회전형 영구자석에는 홈이 형성되어, 상기 회전형 영구자석이 상기 브라켓의 축에 회전가능하게 고정되는 것을 특징으로 하는 자기 홀더.
  10. 드릴 유닛;
    제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 자기 홀더; 및
    상기 드릴 유닛 및 상기 자기 홀더로 전원을 제공하는 전원부;를 포함하며,
    상기 전원부는 충전 가능한 베터리를 포함하는 휴대용 마그네틱 드릴.
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