KR20100036526A - Halbach array magnet and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 할바크 배열 자석 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는할바크 배열 자석을 구성하는 자석 유닛 사이의 결합력을 향상시킨 할바크 배열 자석 및 그 제조방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Halbach array magnet and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a Halbach array magnet having improved coupling force between the magnet units constituting the Halbach array magnet and a method of manufacturing the same.
산업 현장에서는 빠른 속도와 저소음, 그리고 고정밀을 요구하는 시스템이 점차적으로 증가하고 있다. 이러한 현상은 자석과 코일을 이용한 모터와 다양한 시스템의 사용 증가를 유도하고 있다. 이에 따라 종래에는 보다 높은 효율과 정밀도를 구비한 모터 및 전자 시스템의 생산을 위하여, 자석과 코일은 다양한 구조로 조합되고 활용되었다. 이중에서 종래에는 모터에 강한 구동력과 효율을 제공할 수 있는 할바크 배열의 자석이 사용되었다.In the industrial field, systems that require high speed, low noise and high precision are gradually increasing. This phenomenon has led to an increase in the use of motors and various systems using magnets and coils. Accordingly, in order to produce motors and electronic systems with higher efficiency and precision, magnets and coils have been combined and utilized in various structures. Among them, conventionally, Hallbach array magnets are used that can provide a strong driving force and efficiency to the motor.
할바크 배열의 자석은 복수의 자석 유닛이 자속 방향을 달리하여 결합된 구조로, 자속 방향을 달리하는 자석 유닛 사이에 간격이 거의 없어, 자석 유닛 사이 에 반발력이 매우 크게 작용한다. 이와 같이 도 1의 종래기술에 따른 할바크 배열 자석(10)은 자석 유닛(2) 사이에 발생하는 반발력이 지속적으로 존재하여 자석 유닛 사이의 견고한 결합이 유지될 수 없으며, 장시간의 사용이 어려운 문제점이 있었다.The magnets of the Halbach array have a structure in which a plurality of magnet units are coupled in different magnetic flux directions, and there is almost no gap between the magnetic units having different magnetic flux directions, so that the repulsive force acts greatly between the magnet units. As described above, the Halbach array magnet 10 according to the related art of FIG. 1 has a constant repulsion force generated between the
또한 종래에는 자석 유닛들 사이의 반발력을 이겨내면서 접착제를 이용하여 단위 자석을 하나씩 조립하였다. 이와 같은 종래기술은 접착제가 경화될 때까지 자석 유닛을 고정시켜야 하므로 작업시간이 많이 소요되었다. 또한 경화된 접착제가 자석 유닛의 반발력을 오랜 시간 감당할 수 없어, 약간의 외부 충격에도 결합된 자석 유닛이 분리되는 문제점이 존재하였다.Also, conventionally, the unit magnets are assembled one by one by using an adhesive while overcoming the repulsive force between the magnet units. This prior art takes a lot of work time because the magnet unit must be fixed until the adhesive is cured. In addition, the cured adhesive can not withstand the repulsive force of the magnetic unit for a long time, there was a problem that the combined magnetic unit is separated even a slight external impact.
본 발명은 할바크 배열 자석의 자석 유닛 사이에 상호 맞물리는 결합 구조를 채택함으로써 각각의 자석 유닛이 신뢰성 있게 결합된 할바크 배열 자석 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a Halbach array magnet in which each magnet unit is reliably coupled by adopting a coupling structure that is interlocked between the magnet units of the Halbach array magnet, and a method of manufacturing the same.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 복수의 자석 유닛(magnet unit)이 자속 방향을 달리하며 결합된 할바크 배열 자석으로서, 일측에 걸림 돌기가 형성된 제1 자석 유닛, 제1 자석 유닛의 이격이 제한되도록 제1 자석 유닛의 걸림 돌기와 맞물리며 결합되는 수용홈이 일측에 형성된 제2 자석 유닛을 포함하는 할바크 배열 자석이 제공된다.According to the first aspect of the present invention, a plurality of magnet units (magnet unit) is a Hallbach array magnet coupled in a different magnetic flux direction, the separation of the first magnet unit, the first magnet unit is formed with a locking projection on one side is limited A Halbach array magnet is provided that includes a second magnet unit having an accommodating groove engaged with and engaged with the engaging projection of the first magnet unit.
여기에서 제1 자석 유닛의 걸림 돌기와 제2 자석 유닛의 수용홈은 측방향으로 슬라이딩 가능하게 상호 결합될 수 있다.Here, the locking projection of the first magnet unit and the receiving groove of the second magnet unit may be mutually slidably coupled to each other.
한편, 걸림 돌기 외면에는 나사산이 형성되고, 수용홈 내면에는 걸림 돌기의 나사산에 상응하는 나사골이 형성될 수도 있다.On the other hand, a thread is formed on the outer surface of the locking projection, the screw bone corresponding to the thread of the locking projection may be formed on the inner surface of the receiving groove.
그리고 제1 자석 유닛의 타측에는 제2 자석 유닛의 수용홈에 상응하는 수용홈이 형성되며, 제2 자석 유닛의 타측에는 제1 자석 유닛의 걸림 돌기에 상응하는 걸림 돌기가 형성될 수 있다.In addition, an accommodating groove corresponding to the accommodating groove of the second magnet unit may be formed at the other side of the first magnet unit, and a catching protrusion corresponding to the catching protrusion of the first magnet unit may be formed at the other side of the second magnet unit.
또한, 본 발명의 제2 측면에 따르면, 복수의 자석 유닛이 자속 방향을 달리 하며 결합된 할바크 배열 자석을 제조하는 방법에 있어서, 일측에 걸림 돌기가 형성된 제1 자석 유닛을 제공하는 단계, 제1 자석 유닛의 걸림 돌기와 맞물리며 결합될 수 있는 수용홈이 일측에 형성된 제2 자석 유닛을 제공하는 단계, 제1 자석 유닛의 걸림 돌기와 제2 자석 유닛의 수용홈을 측방향으로 슬라이딩시키며 상호 결합하는 단계를 포함하는 할바크 배열 자석 제조방법이 제공된다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a Halbach array magnet in which a plurality of magnet units are coupled in different magnetic flux directions, the method comprising: providing a first magnet unit having a locking protrusion formed at one side thereof; Providing a second magnet unit formed on one side of the receiving groove that can be engaged with the engaging projection of the magnet unit, step of sliding the locking projection of the first magnet unit and the receiving groove of the second magnet unit laterally Halbach array magnet manufacturing method comprising a.
전술한 할바크 배열 자석 제조방법은, 제1 자석 유닛의 걸림 돌기와 제2 자석 유닛의 수용홈을 측방향으로 슬라이딩시키며 상호 결합하는 단계 이전에, 제1 자석 유닛의 일측 또는 제2 자석 유닛의 일측에 접착제를 도포하는 단계가 더 수행될 수 있다.The above-described method for manufacturing a Hallbach array magnet includes one side of the first magnet unit or one side of the second magnet unit before the step of sliding the engagement protrusion of the first magnet unit and the accommodation groove of the second magnet unit laterally. The step of applying the adhesive may be further performed.
또한, 본 발명의 제3 측면에 따르면, 복수의 자석 유닛이 자속 방향을 달리하며 결합된 할바크 배열 자석을 제조하는 장치로서, 일측에 걸림 돌기가 형성된 제1 자석 유닛을 고정하는 지그, 제1 자석 유닛의 걸림 돌기와 맞물리며 결합될 수 있는 수용홈이 일측에 형성된 제2 자석 유닛의 외측면을 홀딩하며, 제2 자석 유닛을 이송하는 캐리어, 제2 자석 유닛이 캐리어로부터 분리되고 제2 자석 유닛의 수용홈이 측방향으로 슬라이딩되면서 제1 자석 유닛의 걸림 돌기와 결합될 수 있도록 제2 자석 유닛을 가압하는 프레스를 포함하는 할바크 배열 자석 제조장치가 제공된다.In addition, according to the third aspect of the present invention, a device for manufacturing a Halbach array magnet coupled to a plurality of magnet units in a different magnetic flux direction, jig for fixing the first magnet unit having a locking projection on one side, the first A receiving groove that can engage and engage with the engaging projection of the magnet unit holds the outer surface of the second magnet unit formed on one side, the carrier for conveying the second magnet unit, the second magnet unit is separated from the carrier and the Provided is a Halbach array magnet manufacturing apparatus including a press for pressing the second magnet unit to be coupled to the engaging projection of the first magnet unit while the receiving groove slides laterally.
전술한 할바크 배열 자석 제조장치는, 지그와 캐리어 사이에 위치하며, 캐리어로부터 분리된 제2 자석 유닛의 일측에 접착제를 도포하는 접착제 분사기를 더 구비할 수 있다.The Halbach array magnet manufacturing apparatus described above may further include an adhesive injector disposed between the jig and the carrier and applying an adhesive to one side of the second magnet unit separated from the carrier.
또한, 본 발명의 제4 측면에 따르면, 복수의 자석 유닛이 자속 방향을 달리하며 결합된 할바크 배열 자석을 제조하는 방법에 있어서, 일측에 걸림 돌기가 형성된 제1 자석 유닛을 지그에 고정하는 단계, 제1 자석 유닛의 걸림 돌기와 맞물리며 결합될 수 있는 수용홈이 일측에 형성된 제2 자석 유닛을 캐리어를 통하여 이송하는 단계, 제2 자석 유닛을 프레스로 가압함으로써, 제2 자석 유닛의 수용홈을 측방향으로 슬라이딩시키면서 제1 자석 유닛의 걸림 돌기와 결합시키는 단계를 포함하는 할바크 배열 자석 제조방법이 제공된다.Further, according to a fourth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a Halbach array magnet coupled to a plurality of magnet units varying in the magnetic flux direction, the step of fixing the first magnet unit having a locking projection on one side to the jig And transporting the second magnet unit formed on one side of the receiving groove which may be engaged with the engaging protrusion of the first magnet unit through the carrier, by pressing the second magnet unit with a press, the receiving groove of the second magnet unit is sided. Provided is a Halbach array magnet manufacturing method comprising engaging with the engaging projection of the first magnet unit while sliding in the direction.
여기에서 캐리어는 제2 자석 유닛의 외측면을 홀딩하는 구조일 수 있다.Here, the carrier may have a structure for holding the outer surface of the second magnet unit.
그리고 상기 할바크 배열 자석 제조방법에 있어서, 제2 자석 유닛을 캐리어를 통하여 이송하는 단계 이후에, 제2 자석 유닛을 프레스로 가압함으로써, 제2 자석 유닛을 캐리어로부터 분리시키는 단계, 캐리어로부터 분리된 제2 자석 유닛의 일측에 접착제를 도포하는 단계가 더 수행될 수 있다.And in the method for manufacturing a Halbach array magnet, after the step of transferring the second magnet unit through the carrier, pressing the second magnet unit with a press to separate the second magnet unit from the carrier, separated from the carrier. Applying an adhesive to one side of the second magnet unit may be further performed.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.Other aspects, features, and advantages other than those described above will become apparent from the following drawings, claims, and detailed description of the invention.
본 발명의 실시예에 따르면 자석 유닛 사이의 결합력을 보강함으로써 할바크 배열 자석을 용이하게 제조할 수 있으며, 할바크 배열 자석의 내구성 및 신뢰성을 높일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by reinforcing the coupling force between the magnet units, the Halbach array magnet can be easily manufactured, and the durability and reliability of the Halbach array magnet can be improved.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In the following description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are only used to distinguish one component from another.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.
이하, 본 발명에 따른 할바크(Halbach) 배열 자석 및 그 제조방법의 실시예 를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, an embodiment of a Halbach array magnet and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components are the same drawings. The numbering and duplicate description thereof will be omitted.
도 2 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 할바크 배열 자석을 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 할바크 배열 자석를 나타낸 평면도이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 할바크 배열 자석의 자석 유닛을 나타낸 사시도이다.2 to 4, a Halbach array magnet according to an embodiment of the present invention will be described. 2 is a plan view illustrating a Halbach array magnet according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 3 and 4 are perspective views illustrating a magnet unit of a Halbach array magnet according to an embodiment of the present invention.
할바크 배열 자석은 복수의 자석 유닛이 각각 자속 방향을 달리하며 결합된다. 즉, 할바크 배열 자석은 인접하는 각 자석 유닛의 자속 방향 및 자극이 동일하지 않은 구조를 이루어, 결합되는 각 자석 유닛 사이에 척력, 즉 반발력이 존재한다. 본 설명에서 도면에 나타난 화살표는 S극에서 N극으로 향하는 자석의 자속 방향을 의미한다In the Halbach array magnet, a plurality of magnet units are coupled in different magnetic flux directions, respectively. That is, the Halbach array magnet has a structure in which the magnetic flux directions and magnetic poles of the adjacent magnetic units are not the same, so that a repulsive force, that is, a repulsive force, exists between each magnetic unit to be coupled. Arrows shown in the drawings in the present description means the magnetic flux direction of the magnet from the S pole to the N pole
본 발명의 일 실시예에 따른 할바크 배열 자석(20)은, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 복수의 자석 유닛이 각각 걸림 돌기(22a, 24a)와 걸림 돌기에 상응하는 형상의 수용홈(22b, 24b)을 구비하여 결합되어 있다.Halbach
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 제1 자석 유닛(22)의 일측에는 걸림 돌기(22a)가 형성되어 있다. 본 실시예에 따르면 걸림 돌기(22a)는 제1 자석 유닛의 일측에서 외부로 돌출된 형상이며, 걸림 돌기의 단면적은 제1 자석 유닛의 일측에서 외부로 멀어질수록 점차 크게 형성되어 있다. 이러한 걸림 돌기는 제1 자석 유닛의 상측에서 하측에 이르기까지 높이 방향으로 길게 연장되어 있다.As illustrated in FIGS. 2 and 3, a
그리고 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 제2 자석 유닛(24)의 일측에는 제1 자석 유닛의 걸림 돌기(22a)와 상응하는 형상의 수용홈(24b)이 형성되어 있다. 본 실시예에 따르면 수용홈(24b)은 제2 자석 유닛(24)의 일측에서 내부로 만입된 형상이며, 수용홈의 너비는 제2 자석 유닛의 일측에서 내부로 들어갈수록 점차 크게 형성되어 있다.2 and 4, an
본 발명의 일 실시예에 따르면 전술한 바와 같이 제2 자석 유닛(24)의 수용홈(24b)은 제1 자석 유닛(22)의 걸림 돌기(22a)의 형태와 동일한 오목 형상일 수 있다. 따라서 제1 자석 유닛의 걸림 돌기와 제2 자석 유닛의 수용홈은 서로 맞물리며 결합될 수 있다.According to the exemplary embodiment of the present invention, as described above, the receiving
제1 자석 유닛(22)과 제2 자석 유닛(24)은 각각의 걸림 돌기(22a)와 수용홈(24b)이 측방향에서 정렬된 상태에서 조립될 수 있다. 먼저 제1 자석 유닛 걸림 돌기(22a)의 일단과 제2 자석 유닛 수용홈(24b)의 일단이 서로 맞물릴 수 있도록 정렬된 후, 제1 자석 유닛(22)의 걸림 돌기와 제2 자석 유닛의 수용홈이 측방향으로 슬라이딩되면서 상호 결합될 수 있다. 걸림 돌기와 수용홈이 측방향으로 슬라이딩되면서 제1 자석 유닛과 제2 자석 유닛은 할바크 배열의 일부분을 이루며 결합될 수 있다.The
도 2와 같이 제1 자석 유닛(22)의 걸림 돌기(22a)와 제2 자석 유닛(24)의 수용홈(24b)이 맞물리며 결합됨으로써 제1 자석 유닛과 제2 자석 유닛의 이격은 제한된다. 자속 방향이 다르고 동일한 자극이 인접하게 되어 자석 유닛 사이에는 상호 이격시키는 척력이 발생하는데, 제1 자석 유닛의 걸림 돌기(22a)와 제2 자석 유 닛(24)의 수용홈(24b)은 측방향으로만 슬라이딩 가능하게 맞물리며 결합되어 있다. 따라서 이와 같은 결합 구조를 이용하여 제1 자석 유닛과 제2 자석 유닛 사이의 척력을 극복할 수 있다.As shown in FIG. 2, since the
또한 제1 자석 유닛(22)의 타측에는 다른 자석 유닛이 결합될 있도록 제2 자석 유닛(24)의 수용홈과 동일한 형상의 수용홈(22b)이 형성될 수 있으며, 제2 자석 유닛의 타측에 또한 또 다른 자석 유닛이 결합될 수 있도록 제1 자석 유닛의 걸림 돌기와 동일한 형상의 걸림 돌기(24a)가 형성될 수 있다.In addition, the
전술한 자석 유닛의 결합 구조를 통하여 전체적으로 신뢰성 있게 결합된 할바크 배열 자석(20)을 제공할 수 있다.Through the coupling structure of the above-described magnet unit, it is possible to provide the
이하 도 5 내지 도 7을 참조하며, 본 발명의 다른 실시예에 따른 할바크 배열 자석(20)을 설명한다. 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 할바크 배열 자석을 나타낸 단면도이고, 도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 할바크 배열 자석의 자석 유닛을 나타낸 사시도이다.5 to 7, a
본 발명의 다른 실시예에 따른 할바크 배열 자석(20)은, 도 5에 도시된 바와 같이 복수의 자석 유닛이 각각 나사산이 형성된 걸림 돌기(22a, 24b), 걸림 돌기에 상응하는 형상의 수용홈(22b, 24b)을 구비하여 결합되어 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 제1 자석 유닛(22)의 일측에는 나사산을 구비한 걸림 돌기(22a)가 형성되어 있다. 본 실시예에 따르면 걸림 돌기는 제1 자석 유닛의 일측에서 외부로 돌출된 원통 형상이다. 원통 형상의 걸림 돌기(22a) 외면에는 나사산이 형성되어 있다.According to another exemplary embodiment of the present invention, as illustrated in FIGS. 5 and 6, one side of the
그리고 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이 제2 자석 유닛(24)의 일측에는 제1 자석 유닛의 걸림 돌기(22a)와 상응하는 형상의 수용홈(24b)이 형성되어 있다. 본 실시예에 따르면 수용홈(24b)은 제2 자석 유닛의 일측에서 내부로 만입된 형상이며, 수용홈의 내면에는 걸림 돌기의 나사산에 상응하는 나사골이 형성되어 있다. 즉 제2 자석 유닛의 수용홈은 암나사 기능을 수행할 수 있는 구조이다.5 and 7, one side of the
본 발명의 다른 실시예에 따르면 전술한 바와 같이 제2 자석 유닛(24)의 수용홈(24b)은 제1 자석 유닛(22)의 걸림 돌기(22a)가 삽입될 수 있는 형상이다. 따라서 제1 자석 유닛의 걸림 돌기와 제2 자석 유닛(24)의 수용홈은 나사 결합 구조를 이용하여 체결될 수 있다.According to another embodiment of the present invention as described above, the receiving
나살 결합 구조를 통하여 제1 자석 유닛(22)의 걸림 돌기(22a)가 제2 자석 유닛의 수용홈(24b)에 삽입되고 체결된 상태에서, 제1 자석 유닛과 제2 자석 유닛은 할바크 배열의 일부분을 이루며 신뢰성 있게 결합될 수 있다.In the state where the engaging
도 5와 같이 제1 자석 유닛(22)의 걸림 돌기(22a)와 제2 자석 유닛(24)의 수용홈(24b)이 맞물리며 체결됨으로써 제1 자석 유닛과 제2 자석 유닛의 이격은 신뢰성 있게 제한된다. 따라서 본 발명의 다른 실시예에 따르면 자석 유닛 사이에 나사 체결 구조를 채택하여 제1 자석 유닛과 제2 자석 유닛 사이의 척력을 극복할 수 있다. As shown in FIG. 5, the engaging
또한 제1 자석 유닛(22)의 타측에는 다른 자석 유닛이 결합될 있도록 제2 자석 유닛(24)의 수용홈(24b)과 동일한 형상의 수용홈(22b)이 형성될 수 있으며, 제2 자석 유닛의 타측에 또한 또 다른 자석 유닛이 결합될 수 있도록 제1 자석 유닛의 걸림 돌기와 동일한 형상의 걸림 돌기(24a)가 형성될 수 있음은 전술한 본 발명의 일 실시예와 동일하다.In addition, a receiving
이하 도 8 내지 도 11을 참조하며, 본 발명의 일 실시예에 따른 할바크 배열 자석 제조방법을 설명한다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 할바크 배열 자석의 제조방법을 나타낸 순서도이고, 도 9 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 할바크 배열 자석의 제조 공정을 나타낸 흐름도이다.Hereinafter, a method for manufacturing a Halbach array magnet according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 to 11. 8 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a Halbach array magnet according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 9 to 11 are flowcharts illustrating a process of manufacturing a Halbach array magnet according to an embodiment of the present invention.
먼저, 도 9에 도시된 바와 같이 일측에 걸림 돌기(22a)가 형성된 제1 자석 유닛(22)을 제공한다(S100). 제1 자석 유닛은 전술한 바와 같이 외부로 돌출된 걸림 돌기를 구비하고 있으며, 걸림 돌기의 단면적은 제1 자석 유닛의 일측에서 외부로 멀어질수록 점차 크게 형성되어 있다. 이러한 걸림 돌기는 제1 자석 유닛의 상측에서 하측에 이르기까지 높이 방향으로 길게 연장되어 있다.First, as shown in FIG. 9, a
그리고 나서 제1 자석 유닛(22)의 걸림 돌기(22a)와 맞물리며 결합될 수 있는 수용홈(24b)이 일측에 형성된 제2 자석 유닛(24)을 제공한다(S200). 수용홈(24b)은 제1 자석 유닛의 걸림 돌기와 상응하는 형상으로, 제2 자석 유닛(24)의 일측에서 내부로 만입된 형상이며, 수용홈의 너비는 제2 자석 유닛의 일측에서 내부로 들어갈수록 점차 크게 형성되어 있다.Then, it provides a
할바크 배열의 일부분을 구성하는 제1 자석 유닛(22)과 제2 자석 유닛(24)은 희토류 금속인 Nd, Fe, B를 성형 및 소결하여 제조한 네오듐(Neodium) 자석이 이용될 수 있고, 상기와 같은 걸림 돌기와 수용홈은 성형 및 소결 과정에서 형성될 수 있다.The
다음으로 도 10에 도시된 바와 같이 제1 자석 유닛(22)의 일측 또는 제2 자석 유닛(24)의 일측에 접착제를 도포한다(S300). 접착제는 자석 유닛 사이에 발생하는 척력을 극복하며, 할바크 배열 자석(20)의 구조를 유지하고 보강하는 역할을 한다. 본 실시예에서 사용되는 접착제는 자석 유닛의 특성에 영향을 주지 않고, 자속의 흐름을 방해하지 않는 레진(Resin)계 접착제나 합성 수지계 접착제가 사용될 수 있다.Next, as shown in FIG. 10, an adhesive is applied to one side of the
그리고 나서 도 11에 도시된 바와 같이 제1 자석 유닛(22)의 걸림 돌기(22a)와 제2 자석 유닛(24)의 수용홈(24b)을 측방향으로 슬라이딩시키며 상호 결합시킨다(S400). 본 실시예에 따르면 제1 자석 유닛과 제2 자석 유닛을 각각의 걸림 돌기(22a)와 수용홈이 측방향에서 조립될 수 있도록 정렬시킨다. 즉 제1 자석 유닛 걸림 돌기의 일단과 제2 자석 유닛 수용홈의 일단이 서로 맞물릴 수 있도록 정렬된 후, 제2 자석 유닛(24)의 수용홈(24b)을 제1 자석 유닛의 걸림 돌기에 끼우면서, 제2 자석 유닛을 측방향으로 슬라이딩시킨다. 제2 자석 유닛의 상면과 제1 자석 유닛의 상면이 동일한 높이를 이룰 때까지 제2 자석 유닛을 제1 자석 유닛에 끼워 맞춘다.Then, as illustrated in FIG. 11, the locking
본 실시예에 따르면 제1 자석 유닛(22)과 제2 자석 유닛(24) 사이에 접착제를 개재하고, 제1 자석 유닛의 걸림 돌기(22a)와 제2 자석 유닛의 수용홈(24b)을 이용하여 기계적 결합력을 확보함으로써 신뢰성 있게 결합된 할바크 배열 자석(20) 을 제조할 수 있다.According to this embodiment, the adhesive is interposed between the
본 설명에서는 직선으로 배열된 할바크 자석의 결합 구성을 개시하였지만, 할바크 자석은 원형으로도 제조될 수 있다. 즉, 이와 같은 할바크 자석은 모터에 적용되어 사용되는데, 할바크 자석은 코일이 권선된 코어와 대향하여 배치될 수 있다. 선형 모터의 경우 코어 및 할바크 자석은 직선형으로 제조될 수 있으며, 회전형 모터에서는 코어 및 할바크 자석은 원형으로 제조될 수 있다. 전술한 걸림 돌기 및 수용홈이 형성된 자석 유닛을 구비하는 할바크 자석은 직선형, 회전형 모두 본 발명의 사상 및 범위에 속할 것이다.In this description, the coupling configuration of the Halbach magnets arranged in a straight line is disclosed, but the Halbach magnets can be manufactured in a circular shape. That is, such a Halbach magnet is applied to the motor and used, and the Halbach magnet may be disposed to face the core on which the coil is wound. In the case of a linear motor, the core and Halbach magnets can be made straight, while in the rotary motor, the core and Halbach magnets can be made circular. Halbach magnets having a magnet unit formed with the above described locking projections and receiving grooves will be within the spirit and scope of the present invention, both linear and rotary.
본 실시예에서와 같이 걸림 돌기와 수용홈 구조를 채택하여 기계적 결합력이 확보된 할바크 배열 자석(20)은, 모터의 사용에서 발생할 수 있는 기계적 진동 및 외부 충격에도 일정한 배열 구조를 유지할 수 있는 이점이 있다. 따라서 모터의 내부적 결함 및 불량을 줄일 수 있다.As in the present embodiment, the
이하 도 12 내지 도 16을 참조하며, 할바크 배열 자석 제조장치(40) 및 이를 이용한 할바크 배열 자석 제조방법을 설명한다.12 to 16, a Halbach array
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 할바크 배열 자석의 제조장치를 나타낸 측면도이고, 도 13 내지 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 할바크 배열 자석의 제조공정을 나타낸 흐름도이다.12 is a side view illustrating a device for manufacturing a Halbach array magnet according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 13 to 16 are flowcharts illustrating a manufacturing process of a Halbach array magnet according to an embodiment of the present invention.
할바크 배열 자석(20)을 구성하는 자석 유닛은 네오듐(Neodium) 자석이 사용될 수 있음은 전술한 바와 같다. 이와 같은 네오듐 자석은 부피가 작으면서도 자 기 특성이 뛰어나, 각각의 자석 유닛을 할바크 배열로 결합 및 접합하기가 어려운 점이 있다.As described above, a neodymium magnet may be used as the magnet unit constituting the
도 12를 참조하면, 각 자석 유닛 사이에 발생하는 강한 척력을 극복하며, 자석 유닛의 결합을 용이하게 할 수 있는 할바크 배열 자석 제조장치(40)가 도시되어 있다.Referring to FIG. 12, a Halbach array
본 실시예에 따른 할바크 배열 제조장치는, 제1 자석 유닛(22)을 고정시키는 지그(42), 지그의 상측에 배치되며 결합에 사용될 복수의 자석 유닛을 이송하는 캐리어(44), 제2 자석 유닛(24)을 캐리어로부터 분리시키며 분리된 제2 자석 유닛을 지그에 고정된 제1 자석 유닛과 결합시키는 프레스(46)를 구비한다.The Halbach array manufacturing apparatus according to the present embodiment includes a
지그(42)는, 도 13에 도시된 된 바와 같이, 일측에 걸림 돌기(22a)가 형성된 제1 자석 유닛(22)을 고정한다. 지그에는 도 13과 같이 제1 자석 유닛과 제1 자석 유닛의 타측에 결합되어 연결된 복수의 자석 유닛이 고정되어 있다. 즉 지그는 조립이 완성되지 않은 할바크 배열 자석의 부분 조립체를 지지하며, 전체적인 결합이 완성되기 전까지 결합된 자석 유닛들을 고정한다.As shown in FIG. 13, the
캐리어(44)는, 도 14에 도시된 바와 같이, 제1 자석 유닛(22)의 걸림 돌기(22a)와 맞물리며 결합될 수 있는 수용홈(24b)이 일측에 형성된 제2 자석 유닛(24)을 이송한다. 즉 캐리어(44)는 지그(42)에 고정된 제1 자석 유닛(22)의 윗쪽에 제2 자석 유닛을 배치시킨다. 도 12에 도시된 바와 같이 제2 자석 유닛은 캐리어를 통하여 제1 자석 유닛의 상측으로 이송되어, 제1 자석 유닛과 결합될 수 있는 위치에 정렬된다. 그리고 캐리어는 도 14와 같이 제2 자석 유닛 뿐만 아니라 할바 크 배열 자석에 결합되는 복수의 자석 유닛들을 이송한다. 즉 캐리어에 의해 이송되는 복수의 자석 유닛은 순차적으로 지그(42) 내부에서 결합된다.As shown in FIG. 14, the
그리고 캐리어(44)는 제2 자석 유닛(24)의 외측면을 홀딩한다. 도 14와 같이 캐리어에는 제2 자석 유닛(24)이 소정의 마찰력으로 끼워질 수 있는 관통홀이 형성되어 있다. 관통홀에 제2 자석 유닛이 끼워진 상태에서 제2 자석 유닛은 제1 자석 유닛의 결합 위치로 이송된다.The
제2 자석 유닛(24)이 지그(42)에 고정된 제1 자석 유닛(22)과 결합될 수 있는 위치에 정렬된 후, 프레스(46)는 제2 자석 유닛을 가압한다. 프레스의 압력에 의해 제2 자석 유닛은 캐리어(44)로부터 분리되고, 제2 자석 유닛의 수용홈(24b)은 측방향으로 슬라이딩되면서 제1 자석 유닛의 걸림 돌기(22a)와 결합될 수 있다.After the
한편, 본 실시예에 따르면 지그(42)와 캐리어(44)의 사이에는 접착제 분사기(48)가 배치될 수 있다. 접착제 분사기는 프레스(46)에 의해 캐리어로부터 분리된 제2 자석 유닛(24)의 일측에 접착제를 도포한다. 즉 제1 자석 유닛(22)과 제2 자석 유닛의 기계적 결합 전에 접착제가 도포됨으로써 제1 자석 유닛과 제2 자석 유닛의 보다 안정적으로 결합될 수 있다.Meanwhile, according to the present exemplary embodiment, the
본 실시예에 따르면 할바크 배열 자석 제조장치(40)에서 캐리어(44)는, 제2 자석 유닛(24)이 제1 자석 유닛(22)과 결합된 후, 우측으로 이동하여 제3 자석 유닛(26)이 제2 자석 유닛과 결합될 수 있도록 제2 자석 유닛의 위치를 정렬한다.According to the present embodiment, in the Halbach array
상기와 같은 할바크 배열 자석 제조장치(40)를 이용하여, 복수의 자석 유닛이 순차적으로 용이하게 결합될 수 있으며, 할바크 배열 자석 제조의 효율이 향상 될 수 있다.By using the Halbach array
이하, 도 13 및 도 16을 참조하며, 할바크 배열 자석의 제조방법을 보다 자세히 설명한다.Hereinafter, referring to FIGS. 13 and 16, a method of manufacturing a Halbach array magnet will be described in more detail.
먼저 도 13와 같이 일측에 걸림 돌기(22a)가 형성된 제1 자석 유닛(22)을 지그(42)에 고정한다. 제1 자석 유닛을 지그에 고정하는 단계는, 제1 자석 유닛을 전술한 캐리어(44)를 통하여 이송한 후, 프레스(46)를 이용하여 지그에 안착시키는 공정으로 수행될 수 있다.First, as shown in FIG. 13, the
그리고 나서 도 14와 같이 제2 자석 유닛(24)을 캐리어를 통하여 이송한다. 제2 자석은 제1 자석 유닛(22)의 걸림 돌기(22a)와 맞물리며 결합될 수 있는 수용홈을 일측에 구비하고 있다. 이 수용홈이 제1 자석 유닛의 걸림 돌기와 결합될 수 있는 위치에 제2 자석 유닛(24)을 이송한다.Then, as shown in FIG. 14, the
여기에서 캐리어(44)는 전술한 바와 같이 제2 자석 유닛(24)의 외측면을 홀딩한다. 캐리어는 관통홀에 제2 자석 유닛이 끼워있는 상태로 움직인다.The
다음으로 도 15에 도시된 바와 같이 제2 자석 유닛(24)을 프레스로 가압함으로써, 제2 자석 유닛을 캐리어(44)로부터 분리시킨다. 제2 자석 유닛의 상면에서 지그(42)에 고정된 제1 자석 유닛(22) 방향으로 프레스(46)가 움직인다. 프레스에 의해 제2 자석 유닛이 캐리어(44)로부터 분리된 후, 제2 자석 유닛의 일측에 접착제를 도포한다. 본 실시예에서 접착제는 캐리어와 지그 사이에 위치하는 접착제 분사기(48)에 의해 분사될 수 있다.Next, as shown in FIG. 15, the
그리고 나서 도 16과 같이 프레스(46)를 통하여 제2 자석 유닛(24)의 수용홈(24b)을 측방향으로 슬라이딩시키면서 상기 제1 자석 유닛(22)의 걸림 돌기(22a)와 결합시킨다. 캐리어(44)의 관통홀을 통과한 프레스(46)는 제2 자석 유닛을 가압하여, 제2 자석 유닛을 제1 자석 유닛(22)과 슬라이딩시키며 상호 결합시킨다.Then, as shown in FIG. 16, the receiving
제2 자석 유닛(24)이 제1 자석 유닛과 결합된 상태에서 지그(42)에 의해 고정된 후, 전술한 공정을 반복함으로써 제3 자석 유닛(26)이 제2 자석 유닛(24)에 결합될 수 있다. 이와 같은 제조방법을 진행함으로써 복수의 자석 유닛이 순차적으로 용이하게 결합될 수 있으며, 자석 유닛 사이에 신뢰성 있게 결합된 할바크 배열 자석(20)을 제조할 수 있다.After the
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It will be understood that the invention may be varied and varied without departing from the scope of the invention.
전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.Many embodiments other than the above-described embodiments are within the scope of the claims of the present invention.
도 1은 종래기술에 따른 할바크 배열 자석을 나타낸 평면도.1 is a plan view showing a Halbach array magnet according to the prior art.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 할바크 배열 자석를 나타낸 평면도.Figure 2 is a plan view showing a Halbach array magnet according to an embodiment of the present invention.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 할바크 배열 자석의 자석 유닛을 나타낸 사시도.3 and 4 are perspective views showing a magnet unit of the Halbach array magnet according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 할바크 배열 자석을 나타낸 단면도.5 is a cross-sectional view showing a Halbach array magnet according to another embodiment of the present invention.
도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 할바크 배열 자석의 자석 유닛을 나타낸 사시도.6 and 7 are perspective views showing a magnet unit of the Halbach array magnet according to another embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 할바크 배열 자석의 제조방법을 나타낸 순서도.8 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a Halbach array magnet according to an embodiment of the present invention.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 할바크 배열 자석의 제조 공정을 나타낸 흐름도.9 to 11 are flowcharts illustrating a manufacturing process of a Halbach array magnet according to an embodiment of the present invention.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 할바크 배열 자석의 제조장치를 나타낸 측면도.12 is a side view showing an apparatus for manufacturing a Halbach array magnet according to an embodiment of the present invention.
도 13 내지 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 할바크 배열 자석의 제조공정을 나타낸 흐름도.13 to 16 are flowcharts illustrating a manufacturing process of a Halbach array magnet according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
2: 자석 유닛2: magnet unit
10: 종래 기술에 따른 할바크 배열 자석10: Halbach array magnet according to the prior art
20: 할바크 배열 자석 22: 제1 자석 유닛20: Halbach array magnet 22: First magnet unit
22a: 걸림 돌기 22b: 수용홈22a: hanging
24: 제2 자석 유닛 24a: 걸림 돌기24: 2nd
24b: 수용홈 26: 제3 자석 유닛24b: receiving groove 26: third magnet unit
40: 할바크 배열 자석 제조장치 42: 지그40: Halbach array magnet maker 42: Jig
44: 캐리어 46: 프레스44: carrier 46: press
48: 접착제 분사기48: glue sprayer
Claims (11)
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|---|---|---|---|
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