KR100892565B1 - 자기부상식 이송장치 및 이에 이용되는 영구자석 휠 - Google Patents

Abstract

본 발명은 판재, 스트립 등과 같은 비자성의 전도성 평판을 이송시키기 위한 자기부상식 이송장치 및 이에 이용되는 영구자석 휠에 관한 것이다.

본 발명에 따른 영구자석 휠은, 지지프레임과, 상기 지지프레임의 상측에 위치하는 회전판과, 상기 화전판 위에 원주방향을 따라 N극과 S극이 상측을 향하도록 교차배열된 복수의 영구자석과, 상기 회전판과 상기 지지프레임 사이에 구비되어 전류가 인가되면 상기 회전판에 배열된 각각의 영구자석과 상호작용하여 상기 회전판을 회전시키는 코일부와, 상기 회전판 상측에 위치하며 상기 회전판에 교차배열된 영구자석에서 발생하는 자기장이 부분 개방되도록 소정 크기의 개방부를 구비한 차폐판과, 상기 차폐판을 회전시켜 상기 차폐판의 개방부 위치를 변경할 수 있는 차폐판 구동기를 포함하도록 구성된다.

본 발명에 따른 자기부상식 이송 장치는, 상기 영구자석 휠을 적어도 2열로 배치하고 각 영구자석 휠의 상기 차폐판의 개방부 위치를 제어함에 의해 각 영구자석 휠의 추력 방향을 가변시키도록 구성된다.

전도성 평판, 영구자석 휠, 차폐판, 부분 개방, 이송 장치

Description

자기부상식 이송장치 및 이에 이용되는 영구자석 휠{Magnetic levitation type transfer device and permanent magnet wheel for use the therein}

본 발명은 판재, 스트립 등과 같은 비자성의 전도성 평판을 이송시키기 위한 자기부상식 이송장치 및 이에 이용되는 영구자석 휠에 관한 것이다.

판재(plate), 스트립(strip) 등의 생산 공정에서는 압연 시트의 압연(rolling), 도금(plating), 코팅(coating), 그리고 건조(drying) 등과 같은 처리 과정에서 가공 장치 간에 판재나 스트립(이하, 스트립으로 통칭함)의 이송 및 방향 전환이 필요하며, 이를 위해 종래에는 이송 방향으로 롤러(roller)를 다수 배치한 롤러 궤도를 이용하는 방법이 사용되었다.

이와 같은 롤러궤도를 이용한 이송방법에서는 스트립의 이송 시 스트립과 지지롤(supporting roll)의 마찰구동은 지지롤의 지지력과 접촉각에 의하여 구동상태가 결정되는데, 이때 스트립과 지지롤의 직접 접촉으로 인하여 여러 문제점이 발생하곤 한다. 즉, 스트립과 지지롤 사이에 이물질의 개입으로 인하여 스트립의 사행이 발생하거나 스트립과 지지롤의 접촉으로 인하여 스트립의 표면에 긁힘 자국(scratch) 이나 패인 자국(dent)과 같은 표면 결함이 발생하거나 또는 롤의 열팽 창만곡(roll thermal crown)으로 인한 표면 결함이 발생하여 스트립의 품질이 저하되는 문제점이 발생하며, 이러한 문제는 특히 스트립의 고속 이송 시 더욱 커지게 된다.

이에 이러한 스트립과 지지롤의 접촉으로 인하여 발생되는 문제점을 해결하기 위하여 자기부상방식을 이용하는 이송법이 제안되고 있다.

도 1은 IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 35, No. 5, pp. 4013-15, 1999에 기재된 것으로서, 영구자석 휠을 이용하여 부상력과 추력 및 안내력을 얻는 자기부상장치의 개략도이다.

도 1에서, N극과 S극의 영구자석(11. 12)이 놓인 복수의 영구자석 휠(13)을 사각 대차(15) 아래에 4개의 쌍으로 배치시키고 각 영구자석 휠(13)을 소정의 방향(24)으로 회전시키면, 대차(15) 아래에 배치된 분할된 전도판(18) 위에서 대차(15)에 부상력(19)과 추력(16)이 발생한다. 이때 영구자석 휠(13)과 전도판(18)이 일부만 중첩되어 있으므로 대차(15)를 전도판(18) 안쪽으로 향하게 하는 안내력(17)이 발생하게 되고, 이에 따라 대차(15)는 전도판(18) 상에서 부상하여 일방향으로 이송된다. 상기 메커니즘을 반대로 고려하면, 전도판(18) 가장 자리 하부에 영구자석 휠들(13)을 배치하여 전도판(18)을 이송하는 것이 가능해진다.

그러나, 상기 방식의 경우 부상력과 추력이 연동하는 특성을 갖는다. 즉, 영구자석 휠(13)의 회전 속도에 의해 부상력과 추력이 결정되기 때문에, 전도판(18)을 부상된 상태에서 전진시키던가 방향을 전환하는데 큰 애로점이 있으며, 이송 속도를 변경하기 위해서는 영구자석 휠(13)의 회전 속도를 변경해야 하므로 이에 따 라 부상 높이가 변경되어 이송장치의 안정성에 문제가 발생하게 된다.

부상력과 추진력을 독립적으로 제어하기 위한 종래기술로는 교류자기부상 반송장치 및 그 운전방법(국내특허 등록번호:10-0123025)이 있으며, 도 2에 개략적 구성을 도시하였다.

도 2에서, 요크(21)에 감겨있는 다수의 코일(22)로 구성된 코일부(23)에 교류전류를 인가하게 되면 전도판(24)에는 자기력이 인가된다. 이때 코일(22) 하나만으로는 전도판(24)에 부상력 밖에 인가되지 않기 때문에, 전도판에 추력을 만들기 위해서 여러 개의 코일 조합에 다상 교류를 인가하는 것이다.

상기 이송장치에서는 부상력(26)과 추력(25)을 별도로 제어하기 위해서, 부상력(26)을 위한 고주파 단상 교류와 추력(25)을 위한 저주파 다상 교류를 중첩시켜 코일부(23)에 인가한다.

일반적으로 반발 부상력은 저주파에서는 거의 발생하지 않고 또한 추력은 고주파에서는 거의 변화가 없기 때문에 이러한 특성을 이용하여 두 가지 패턴의 입력을 코일에 인가하는 것이나, 이러한 조합 역시 주파수와 자기력간에 교차 연성(coupling)이 존재하고, 코일만으로 큰 자기력을 얻기 위해서 매우 큰 입력이 인가되어야 하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 자석의 고속 회전에 의해 전도체에 유기되는 자기력을 적절하게 개폐하여 전도성 평판을 자기 부상시켜 이송하는 비접촉 자기부상식 이송 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기와 같이 전도체에 작용하는 자기력을 부분적으로 차폐시킴으로서 추력의 방향을 임의적으로 조절할 수 있어서 전도체를 원하는 방향으로 부상 및 이송 시킬 수 있는 자기부상식 이송장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 추력의 방향을 가변함에 의해 의해 이송 속도를 제어할 수 있어서 부상력에 영향을 주지 않기 때문에 전도성 평판을 안정적으로 부상 및 이송시키거나 특정 위치에 정지 시킬 수 있는 자기부상식 이송장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또한 상기 자기부상식 이송장치의 핵심구성요소로서, 자기력의 일부만을 개방하기 위한 개방부를 구비한 차폐판을 포함하는 영구자석 휠을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 영구자석 휠은, 코일부와, 원주방향을 따라 교차극성을 가지도록 상기 코일부의 상측에 배치되며 상기 코일부에 전류가 인가되면 상기 코일부와 상호작용하여 회전하는 영구자석부와, 상기 영구자석부 의 상측에 위치하며 상기 영구자석부에서 발생하는 자기장이 부분 개방되도록 소정 크기의 개방부를 구비한 차폐판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 영구자석 휠은 상기 차폐판을 회전시켜 상기 차폐판의 개방부 위치를 변경할 수 있는 차폐판 구동기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 영구자석부는 회전판과, 상기 회전판위에 원주방향을 따라 N극과 S극이 상측을 향하도록 교차 배열된 복수의 영구자석을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 영구자석 휠은 상기 차폐판 구동기 및 상기 코일부에 인가되는 전류량을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 영구자석 휠은 상기 코일부를 상면에 수용하기 위한 지지프레임을 더 포함하며, 상기 회전판과 상기 지지프레임은 상기 차폐판 구동기를 수용하기 위한 중앙 개구부를 구비하며, 상기 지지프레임의 상기 중앙 개구부 외주에는 상기 회전판을 회전가능하도록 지지하여 주는 베어링부가 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 자기부상식 이송장치는 상기 영구자석 휠이 소정 간격으로 적어도 2열로 배치된 대차를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 전도성 대상물의 이송방법은 상기 자기부상식 이송장치의 각 영구자석 휠의 상기 차폐판 개방부의 위치를 제어함에 의해 전도성 대상물에 인가되는 추력의 방향을 조절하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 자석의 고속 회전에 의해 전도체에 유기되는 자기력을 적절하게 개폐하여 전도성 평판을 자기 부상시켜 이송하는 비접촉 자기부상식 이송 장치가 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기와 같이 전도체에 작용하는 자기력을 부분적으로 차폐시킴으로서 추력의 방향을 임의적으로 조절할 수 있어서 전도체를 원하는 방향으로 부상 및 이송 시킬 수 있는 자기부상식 이송장치가 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 추력의 방향을 가변함에 의해 이송 속도를 제어할 수 있어서 부상력에 영향을 주지 않기 때문에 전도성 평판을 안정적으로 부상 및 이송시키거나 특정 위치에 정지 시킬 수 있는 자기부상식 이송장치가 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 자기부상식 이송장치의 핵심구성요소로서, 자기력의 일부만을 개방하기 위한 개방부를 구비한 차폐판을 포함하는 영구자석 휠이 제공된다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 바람직한 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 바람직한 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 바람직한 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영구자석 휠의 분해 사시도이고, 도 4는 영구자석을 전도체 아래에서 고속으로 회전시킬 때 전도성 평판에 발생하는 힘을 도시한 개념도이고, 도 5는 차폐판 아래에서 회전하는 영구자석에 의해 발생하는 자기력의 방향을 도시한 개념도이고, 도 6은 차폐판의 개방위치에 따른 추력 방향의 변화를 도시한 개념도이다. 그리고 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기부상식 이송장치의해 자기 부상되어 이송되는 전도성 평판의 모습을 나타낸 참조도이고, 도 8은 도 7의 전도성 평판에 작용하는 자기력 선도를 나타낸 참조도이고, 도 9는 정지 상태에서 부상하는 전도성 평판에 작용하는 자기력 선도를 나타낸 참조도이다.

이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영구자석 휠(100)의 구성요소에 대하여 살펴본 후, 이와 같은 영구자석 휠(100)의 작동 및 이를 이용한 비접촉 자기부상식 이송장치의 바람직한 실시예에 대하여 자세히 살펴보기로 한다.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영구자석 휠(100)은 지지프레임(110)과, 상기 지지프레임(110)의 상측에 위치하는 링형상의 회전판(200)과, 상기 회전판(200)위에 원주방향을 따라 N극과 S극이 상측을 향하도록 교차 배열된 복수의 영구자석(220)과, 상기 지지프레임(110)의 상단에 구비되며 상기 회전판(200)이 회전 가능하도록 지지하여 주는 베어링부(124)와, 상기 회전판(200)과 상기 지지프레임(110) 사이에 구비되어 상기 회전판(200)에 배열된 각각 의 영구자석(220)과 상호작용하여 상기 회전판(200)을 회전시키는 코일부(120)와, 상기 회전판(200) 상측에 위치하며 상기 회전판(200)에 교차 배열된 영구자석(220)에서 발생되는 자기장이 부분 개방되도록 소정 크기의 개방부(310)를 구비한 차폐판(300)과, 상기 차폐판(300)을 회전시켜 상기 차폐판(300)의 개방부(310) 위치를 변경할 수 있는 차폐판 구동기(320)로 이루어져 있다.

상기 지지프레임(110)은 상기 영구자석 휠(100)의 하단부에 위치하여 각각의 구성요소들을 지지하기 위한 요소로서 대체로 원통 형상으로 이루어져 있다. 그리고 원통형의 상기 지지프레임(110)의 내측 원형 개구부에는 원주면을 따라 링 형상의 돌출부(122)가 구비되며 상기 링 형상의 돌출부(122)의 상단에는 트러스트 베어링부(124)가 구비되어 있다.

상기 링 형상의 돌출부(122) 및 트러스트 베어링부(124)는 상기 코일부(120)가 상기 지지프레임(110)의 상단과 상기 회전판(200)의 사이 즉, 상기 지지프레임(110)의 상단면에 구비될 수 있도록 하기 위함이며, 그리고 상기 회전판(200)이 상기 지지프레임(110)의 상측에 고속 회전 가능하도록 위치될 수 있도록 하기 위함이다.

상기 회전판(200)은 상기 링 형상의 돌출부(122)의 상단에 구비된 트러스트 베어링부(124)에 안착되는데 이를 위하여 상기 회전판(200)의 내측 원형 개구부 하단에는 안착부(미도시)가 구비된다.

그리고 상기 회전판(200)의 상단면에는 복수개의 영구자석(220)이 원주방향을 따라 배열되는데 이때 상기 영구자석(220)은 상면 및 하면이 N극 및 S극을 띠는 판형태의 영구자석(220)으로서 상기 회전판(200)의 상면 방향으로 N극과 S극이 상호 번갈아 나타나도록 교차 배열되는 형태로 구비된다.

그리고 상기 코일(120)은 상기 지지프레임(110)의 상면에 구비되는데 여기서 상기 코일(120)은 상기 회전판(200)에 배열된 각각의 상기 영구자석(220)과 상호작용할 수 있도록 상기 영구자석(220)의 배열에 대응되도록 상기 지지프레임(110)의 상단면에 원주방향을 따라 각각의 코일(120)이 배열되는 형태로 구비된다.

그리고 상기 회전판(200)의 상측에는 상기 영구자석(220)에 의해 발생하는 자기장 중 일부만이 상측으로 개방되도록 원판형상으로 형성되되 일부는 절개된 개방부(310)를 가지는 차폐판(300)이 위치한다.

상기 차폐판(300)은 상기 개방부(310)의 위치가 변경될 수 있도록 구동기(320)에 의해 회전 가능하도록 구비된다. 즉, 상기 원통형의 지지프레임(110) 및 상기 링 형상의 회전판(200)의 중앙부에 형성된 개구부에 상기 구동기(320)가 인입되어 구비되고 상기 구동기(320)의 구동부(322)에 상기 차폐판(300)의 하면 중앙부가 고정되는 형태로 구비되어 상기 구동부(322)가 구동함에 따라 상기 차폐판(300)이 상기 회전판(200)의 상측에서 회전하게 되는 것이다.

이하에서는 이와 같은 구성을 가지는 상기 영구자석 휠(100)의 작동 및 제어에 대하여 설명하기로 한다.

먼저, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영구자석 휠(100)에 대한 이해를 돕기 위하여 먼저 상기 영구자석(220)을 상기 전도성 평판(400) 아래에서 고속으로 회전시켜 상기 전도성 평판(400)을 부상 및 이송시킬 수 있는 부상력 및 추진력을 얻는 것에 대하여 설명한 후 상기와 같은 부상력 및 추진력을 상기 차폐판(300)을 이용하여 제어하는 것에 대하여 설명하기로 한다.

도 4는 상기 영구자석(220)을 상기 전도성 평판(400) 아래에서 고속으로 회전시킬 때 상기 전도성 평판(400)에 발생하는 힘을 도시한 개념도이다.

도 4에서와 같이 N극, S극이 위를 향하는 상기 영구자석(222, 224)을 원주 방향으로 배열시키고 이를 상기 전도성 평판(400) 아래에서 고속으로 반시계 방향(1) 혹은 그 반대로 회전시키면, 상기 전도성 평판(400)에는 유도 기전력이 발생하고 상기 영구자석(222, 224)에 의한 자기장과의 상호 작용에 의해서 상기 전도성 평판(400)에는 반발 부상력(3)과 회전력(2)이 발생한다.

본 발명에서는, 상기 회전력(2)을 추력으로 변환시키며 변환된 추력을 제어할 수 있도록 상기 차폐판(300)이 구비된다.

즉, 도 5에 도시된 바와 같이 원주 방향으로 서로 극성을 달리하여 배열되어 있는 상기 영구자석(220)이 상기 전도성 평판(400) 아래에서 반시계 방향(4)으로 회전할 때 각각의 상기 영구자석(220)에 의해 상기 전도성 평판(400)에 인가되는 자기장을 차폐할 수 있는 상기 차폐판(300)을 상기 영구자석(220)의 상측에 배치하여 주되 상기 차폐판(300)의 일부만을 개방하여 주면 상기 차폐판(300)의 개방부(310)를 통해서만 부상력(6)과 회전력(5)이 발생하는데 상기 회전력(5)은 회전의 접선 방향으로 추력(5)이 발생하는 것과 같은 형태로 발생한다.

즉, 일부만 개방된 영역에서 회전하는 영구자석(220)은 회전의 접선 방향으로 놓인 선형 유도 모터와 동일한 방향의 자기력을 발생시킨다. 따라서 이러한 상 기 차폐판(300)의 개방부(310) 위치를 조절하면 추력(5)의 방향을 가변시킬 수 있다.

이와 같은 추력(5)의 방향 가변에 대하여 도 6을 참조하여 설명하면, 도 6의 (a)에서와 같이 상기 차폐판(300)의 개방부(310)가 12시 방향에 위치하게 되면 상기 영구자석(220)의 회전에 의해 상기 차폐판(300) 위의 전도판에서 발생하는 추력은 좌,우 방향(7)으로 발생한다.

마찬가지로 도 5의 (b)와 같이 상기 차폐판(300)의 개방부(310)가 1시 반 방향에 위치하게 되면 상기 영구자석(220)의 회전에 의해 상기 차폐판(300) 위의 전도판에서는 45°각도로 기울여진 방향(8)으로 추력이 발생하며 (c)와 같이 상기 차폐판(300)이 3시 방향에 위치하게 되면 추력은 상, 하 방향(9)으로 발생한다.

상기에서 상, 하, 좌, 우 등의 추력의 발생 방향 선택은 상기 회전판(200)의 회전방향을 제어하여 줌으로써 선택하여 줄 수 있다.

그리고 이와 같은 상기 차폐판(300)의 개방부(310)의 위치는 상기 구동기(320)를 구동시켜 변경시킬 수 있다.

이하에서는 이와 같은 상기 영구자석 휠(100)들이 일정간격으로 배치되어 있으며 이와 같은 상기 영구자석 휠(100)들의 작동의 제어를 통해 상기 전도성 평판(400)을 원하는 방향으로 자기 부상시켜 이송시킬 수 있는 비접촉 자기부상식 이송 장치에 대하여 설명하기로 한다.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기부상식 이송장치에 의하여 자기 부상되어 이송되는 전도성 평판의 모습을 간략히 나타낸 개략도이다.

도 7에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 자기부상식 이송장치의 대차에는 복수개(M×N)의 영구자석 휠(100)들이 소정 간격으로 적어도 2열로 배열되어 있으며 상기 영구자석 휠(100)들의 상단에는 전도성 평판(400)이 놓여진다. 이때 영구자석 휠(100)들의 배치는 전도성 평판(400)의 크기 및 이송 속도 등에 따라 가변될 수 있으나, 가능한 일정 간격으로 배치되는 것이 바람직하다.

이와 같은 상황에서 상기 전도성 평판(400)을 이송시키고자 하는 경우, 각각의 상기 영구자석 휠(100)들의 개방부(310)의 위치를 원하는 방향으로 부상력 및 추력이 발생할 수 있도록 변경하여 준 후 상기 회전판(200)을 회전시키면 상기 전도성 평판(400)은 제어된 방향으로 부상 및 이송되게 된다.

즉, 도 7의 큰 화살표로 표시된 방향(50, 60)으로 상기 전도성 평판(400)을 부상 및 이송시키고자 하면, 좌, 우측 2열로 배열된 각각의 상기 영구자석 휠(100)에서 우측열의 상기 영구자석 휠(100)의 개방부(310)는 이송방향에 직각인 일방향(도 7에서는 우측)에 위치하게 하고 좌측열의 상기 영구자석 휠(100)의 개방부(310)는 그 반대방향(도 7에서는 좌측)에 위치하게 하여, 각각의 상기 영구자석 휠(100)에서 발생하는 부상력(6) 및 추력(5)의 조합에 의하여 상기 전도성 평판(400)이 전체적으로 안정되게 부상되어 추진될 수 있다.

이하에서는 이와 같은 상기 자기부상식 이송장치에서의 추력의 제어에 대하여 자세히 살펴보기로 한다.

도 8은 상기 자기부상식 이송장치서 회전하는 상기 영구자석 휠(100)에 의해 상기 전도성 평판(400)에 작용하는 자기력 선도를 나타낸 참조도이다.

여기서 각각의 상기 비접촉 이송장치(100)에 의해 상기 전도성 평판에 작용하는 각각의 자기력은 그림에서와 같이 평판에 수직인 z축력

와 x축을 기준으로 θ만큼 기울어진 추력

이다. 이를 기초로 전도성 평판에 작용하는 in-plane, 즉 면내 운동 x, y, θ 축에 대한 힘 평형 방정식을 세워보면 다음과 같다.

In-plane :

위 식에서 m, I_zz는 평판의 질량과 z축 질량관성 모멘트를 나타내고,

는 평판의 무게 중심에서 각 힘까지의 최단 거리를 나타낸다. 따라서 x, y, θ축으로의 목표 힘이 결정되면 위식을 풀어 각 추력의 방향

를 계산할 수 있다. 이 때 각각의 추력

는 영구자석 회전 속도에 의해 결정되어 있는 값이며 특별히 상기 각 비접촉 이송장치에서의 영구자석의 회전 속도를 서로 다르게 하지 않는 이상, 동일한 값을 갖는다. 결과적으로 위 식에서와 같이 각각의 상기 비접촉 이송장치의 추력 방향을 변화시켜 면내 운동 전체를 조절하는 것이 가능함을 알 수 있다.

도 9는 이와 같은 자기부상식 이송장치에서 상기 전도성 평판(400)의 정지 상태에서의 부상을 나타내는 자기력 조합 선도인데, 상기 전도성 평판(400)이 정지 상태에서도 부상하기 위한 추력의 방향을 나타낸다. 도시된 바와 같이 각각의 추력 이 서로 반대 방향으로 되어있으면 좌, 우측 운동은 동적 평형을 이루게 된다. 이러한 방법으로 상기 영구자석 휠(100)에 의한 추력은 발생하지만, 결과적으로 평판에는 아무런 추력이 미치지 않게 할 수 있다.

따라서 본 실시예에 따른 자기부상식 이송장치는 추력 방향을 임의로 조절하여 시스템의 동적 평형을 유지시켜 특정 위치에서 전도성 평판을 정지시키는 것이 가능하다.

도 10는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기부상식 이송장치의 작동에 관한 전체 흐름도이다.

도 10을 참조하여 전체 흐름에 대하여 살펴보면, 이송해야 하는 전도성 평판(400)의 부상 높이가 결정되면 전도성 평판(400)의 질량을 고려하여 상기 영구자석 휠(100)의 회전 속도가 결정되고 또한 전도성 평판(400)의 목표 이송 위치 x, y, θ가 설정되면 힘 평형 방정식을 통해 상기 각 영구자석 휠(100)의 차폐판(310)의 개방부의 위치가 결정된다.

이러한 초기 설정값이 결정되면 상기 영구자석(220)이 회전운동을 하고 상기 차폐판 구동기(320)가 설정된 자기장 개방을 위해 작동하는데 이를 통해 상기 전도성평판(400)이 원하는 x, y, θ에 도달하면 전체 구동이 종료되지만 그렇지 않을 때에는 센서(미도시)가 현재 전도성 평판(400) 위치를 측정하고 상기 오차를 입력받은 제어부(미도시)는 상기 차폐판 구동기(320)를 작동시켜 오차를 보정시킨다. 이와 같은 제어동작이 목표치에 도달할 때까지 계속 수행된다.

이러한 전체 흐름에 따라 상기 전도성 평판(400)은 원하는 위치로 부상되어 안정되게 이송된다.

지금까지 본 발명을 바람직한 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.

즉, 본 실시예에서는 전도성 평판을 이송시키는 것에 대하여 설명하였지만 전도성 평판을 대차로 이용하여 전도성 평판위에 다른 이송하고자 하는 물체를 올려 놓은 후 이를 이송하는 방식 및 이를 이용한 자기부상식 이송차량으로도 사용할 수 있다.

그러므로 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 특정되는 것이며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 종래의 자기부상장치 개략도.

도 2는 종래의 교류 자기부상 반송장치의 개략도.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영구자석 휠의 분해사시도.

도 4는 영구자석을 전도체 아래에서 고속으로 회전시킬 때 전도성 평판에서 발생하는 힘을 도시한 개념도.

도 5는 차폐판 아래에서 회전하는 영구자석에 의해 발생하는 자기력의 방향을 도시한 개념도.

도 6은 차폐판의 개방위치에 따른 추력 방향의 변화를 도시한 개념도

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기부상식 이송장치에 의해 자기 부상되어 이송되는 전도성 평판의 모습을 나타낸 참조도.

도 8은 도 7의 전도성 평판에 작용하는 자기력 선도를 나타낸 참조도.

도 9는 정지 상태에서 부상하는 전도성 평판에 작용하는 자기력 선도를 나타낸 참조도.

도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기부상식 이송장치의 작동에 관한 전체 흐름도.

Claims (7)

1. 코일부와,

   원주방향을 따라 교차극성을 가지도록 상기 코일부의 상측에 배치되며 상기 코일부에 전류가 인가되면 상기 코일부와 상호작용하여 회전하는 영구자석부와,

   상기 영구자석부의 상측에 위치하며 상기 영구자석부에서 발생하는 자기장이 부분 개방되도록 소정 크기의 개방부를 구비한 차폐판을 포함하여 구성되며,

   상기 영구자석부는 회전판과 상기 회전판위에 원주방향을 따라 N극과 S극이 상측을 향하도록 교차 배열된 복수의 영구자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 영구자석 휠.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 차폐판을 회전시켜 상기 차폐판의 개방부 위치를 변경할 수 있는 차폐판 구동기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영구자석 휠.
3. 삭제
4. 제 2항에 있어서,

   상기 차폐판 구동기 및 상기 코일부에 인가되는 전류량을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영구자석 휠.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 코일부를 상면에 수용하기 위한 지지프레임을 더 포함하며, 상기 회전판과 상기 지지프레임은 상기 차폐판 구동기를 수용하기 위한 중앙 개구부를 구비하며, 상기 지지프레임의 상기 중앙 개구부 외주에는 상기 회전판을 회전가능하도록 지지하여 주는 베어링부가 구비되는 것을 특징으로 하는 영구자석 휠.
6. 제 1항, 제 2항, 제 4항, 제 5항 중 어느 한 항에 따른 영구자석 휠이 소정 간격으로 적어도 2열로 배치된 대차를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기부상식 이송장치.
7. 제 6항에 따른 자기부상식 이송장치를 이용한 전도성 대상물의 이송방법에 있어서, 상기 각 영구자석 휠의 상기 차폐판 개방부의 위치를 제어함에 의해 상기 전도성 대상물에 인가되는 추력의 방향을 조절하는 것을 특징으로 하는 이송방법.

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