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KR20220073124A - 정보 출력 장치 - Google Patents

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KR20220073124A
KR20220073124A KR1020200160903A KR20200160903A KR20220073124A KR 20220073124 A KR20220073124 A KR 20220073124A KR 1020200160903 A KR1020200160903 A KR 1020200160903A KR 20200160903 A KR20200160903 A KR 20200160903A KR 20220073124 A KR20220073124 A KR 20220073124A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
magnet
unit
permanent magnet
housing
output device
Prior art date
Application number
KR1020200160903A
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English (en)
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KR102495645B1 (ko
Inventor
권동수
김준영
양운제
Original Assignee
한국과학기술원
주식회사 이지엔도서지컬
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술원, 주식회사 이지엔도서지컬 filed Critical 한국과학기술원
Priority to KR1020200160903A priority Critical patent/KR102495645B1/ko
Publication of KR20220073124A publication Critical patent/KR20220073124A/ko
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Abstract

일 실시 예에 따른 정보 출력 장치는, 내부에 전류가 흐르는 전기 영구 자석 유닛; 상기 전기 영구 자석 유닛에 대하여 상대적인 위치가 변하는 플레이트; 상기 전기 영구 자석 유닛 및 상기 플레이트를 둘러싸고, 일측이 개방되는 하우징; 및 상기 하우징의 개방된 부분을 통하여 상승 또는 하강하는 출력부를 포함하고, 상기 전기 영구 자석 유닛에 흐르는 전류 방향에 따라서 상기 영구 자석 유닛과 상기 플레이트의 상대적 위치가 달라짐으로써 상기 출력부의 상단이 상기 하우징에 대하여 상승 또는 하강할 수 있다.

Description

정보 출력 장치{INFORMATION OUTPUTTING APPARATUS}
아래의 설명은 정보 출력 장치에 관한 것이다.
전자석(Electromagnet)은 도선에 전류를 흘려주면 도선 주위에 자기장이 형성되고, 원리를 이용하여 만든 자석이다. 이 자기장의 크기는 전류에 비례하고, 도선으로부터의 거리의 제곱에 반비례한다. 원형 도선을 코일 모양으로 촘촘하게 원통형으로 감은 것을 솔레노이드라고 하는데, 이 솔레노이드가 발생하는 자기장은 솔레노이드 외부에는 거의 0이고, 내부에는 거의 균일한 자기장이 생성되며, 양단이 각각 S극 및 N극을 나타낸다.
특히 영구 자석은 홀딩 장치나 액추에이터 등에 적용될 수 있는데, 고전류를 인가하여 철과 같은 자성물질로 된 대상물을 자기력을 이용하여 부착시키는데 사용될 수 있다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.
일 실시 예의 목적은 전류 방향에 따라서 온-오프(on-off)가 가능한 정보 출력 장치를 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 정보 출력 장치는, 내부에 전류가 흐르는 전기 영구 자석 유닛; 상기 전기 영구 자석 유닛에 대하여 상대적인 위치가 변하는 플레이트; 상기 전기 영구 자석 유닛 및 상기 플레이트를 둘러싸고, 일측이 개방되는 하우징; 및 상기 하우징의 개방된 부분을 통하여 상승 또는 하강하는 출력부를 포함하고, 상기 전기 영구 자석 유닛에 흐르는 전류 방향에 따라서 상기 영구 자석 유닛과 상기 플레이트의 상대적 위치가 달라짐으로써 상기 출력부가 상기 하우징에 대하여 상승 또는 하강할 수 있다.
상기 전기 영구 자석 유닛은, 정적 자석; 상기 정적 자석보다 항자기성(coercivity)이 작은 가역 자석; 및 상기 정적 자석 및 상기 가역 자석에 의해 형성된 자기장이 통과하는 자기력 경로를 제공하는 코어를 포함할 수 있다.
상기 가역 자석은, 솔레노이드 코일로 감겨 있고, 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류의 방향이 전환될 수 있다.
상기 가역 자석은, 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류의 방향이 전환됨에 따라서, 상기 가역 자석의 자화 방향성이 전환될 수 있다.
상기 정보 출력 장치는, 상기 플레이트가 상기 하우징에 고정되고, 상기 전기 영구 자석 유닛은 상기 플레이트에 대하여 이동 가능하게 연결되고, 상기 출력부가 상기 전기 영구 자석 유닛에 연결되어 일체로 움직일 수 있다.
상기 정보 출력장치는, 상기 전기 영구 자석 유닛은 상기 하우징에 고정되고, 상기 플레이트는 상기 전기 영구 자석 유닛에 대하여 이동 가능하게 연결되고, 상기 출력부가 상기 플레이트에 연결되어 일체로 움직일 수 있다.
상기 플레이트는 모서리 부분이 테이퍼된 형상을 갖고, 상기 코어는 상기 플레이트의 모서리 부분에 형합하는 형상으로 형성될 수 있다.
상기 정적 자석 및 상기 가역 자석은, 상기 출력부가 움직이는 방향으로 적층될 수 있다.
상기 정적 자석 및 상기 가역 자석은, 상기 출력부가 움직이는 방향에 수직한 방향으로 나란히 배열될 수 있다.
상기 정적 자석은, 네오디뮴(NdFeB) 자석일 수 있다.
상기 가역 자석은, 알리코(AlNiCo) 자석일 수 있다.
상기 정보 출력 장치는, 상기 전기 영구 자석 유닛 및 상기 플레이트 사이의 거리가 멀어지는 방향으로 탄성 복원력을 제공하는 탄성체를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 정적 자석과, 외부 전류가 흐르는 방향에 따라서 자화 방향성이 전환되는 가역 자석과, 출력부를 포함하는 정보 출력 장치는, 상기 외부 전류가 제 1 방향으로 흐를 때, 상기 정적 자석 및 상기 가역 자석의 자화 방향성이 반대가 되고, 상기 외부 전류가 상기 제 1 방향과 반대 방향인 제 2 방향으로 흐를 때, 상기 정적 자석 및 상기 가역 자석의 자화 방향성이 일치하게 되고, 상기 출력부는, 상기 외부 전류가 상기 제 1 방향으로 흐를 때, 상기 정보 출력 장치가 제 1 정보를 출력하고, 상기 외부 전류가 상기 제 2 방향으로 흐를 때, 상기 정보 출력 장치가 제 2 정보를 출력할 수 있다.
상기 제 1 정보가 출력된 상태에서, 상기 외부 전류가 흐르지 않더라도 상기 제 1 정보가 출력된 상태가 유지되고, 상기 제 2 정보가 출력된 상태에서, 상기 외부 전류가 흐르지 않더라도 상기 제 2 정보가 출력된 상태가 유지될 수 있다.
상기 정보 출력 장치는, 상기 정적 자석 및 상기 가역 자석이 내부에 배치되는 코어; 상기 코어에 대하여 상대적인 위치가 변하는 플레이트; 및 상기 정적 자석, 상기 가역 자석 및 상기 플레이트를 둘러싸고, 일측이 개방되는 하우징을 더 포함하고, 상기 출력부는, 상기 하우징의 개방된 부분을 통하여 상승 또는 하강함으로써, 상기 제 1 정보를 출력하거나 상기 제 2 정보를 출력할 수 있다.
상기 코어 및 상기 플레이트 중 어느 하나는 상기 하우징에 고정되고, 나머지 하나는 상기 하우징에 대하여 이동 가능하게 연결되고, 상기 출력부는, 상기 나머지 하나에 연결되어 일체로 구동될 수 있다.
일 실시 예에 따른 정보 출력 장치는, 일측이 개방되는 하우징; 상기 하우징의 내부에 배치되고, 내부에 전류가 흐르는 전기 영구 자석 유닛; 및 상기 전기 영구 자석 유닛에 흐르는 전류 방향에 따라서 상기 전기 영구 자석 유닛 사이에 발생되는 인력에 의해, 상기 하우징의 개방된 부분을 통하여 상승 또는 하강하는 핀을 포함하고, 상기 핀이 상기 하우징에 대하여 상승 또는 하강함으로써, 정보를 출력할 수 있다.
일 실시 예에 따른 정보 출력 장치는, 전류의 방향을 바꿈으로써, 온-오프할 수 있고, 온 또는 오프 모드를 유지할 때 전력을 소모하지 않을 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 정보 출력 장치이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 정보 출력 장치의 원리를 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 정보 출력 장치가 구동되는 모습을 나타낸 도면이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 정보 출력 장치가 구동되는 모습을 나타낸 도면이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 정보 출력 장치가 활용되는 예시를 나타낸 도면이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 수평 배치 및 구동형 정보 출력 장치를 나타낸 도면이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 수직 배치 및 구동형 정보 출력 장치를 나타낸 도면이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 수평 배치 및 고정형 정보 출력 장치를 나타낸 도면이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 수직 배치 및 고정형 정보 출력 장치를 나타낸 도면이다.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 정보 출력 장치이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 정보 출력 장치의 원리를 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 정보 출력 장치(1)는, 정적 자석(static magnet)(111)과 외부 전류가 흐르는 방향에 따라서 자화 방향성이 전환되는 가역 자석(reversible magnet)(112)을 포함하고, 외부 전류가 흐르는 방향이 전환됨에 따라서, 정보 출력 장치(1)가 온-오프(on-off)될 수 있다. 예를 들어, 외부 전류가 특정 방향으로 흐를 때, 출력부(14)가 하우징(13)에 대하여 상승 또는 하강함으로써, 정보를 출력할 수 있다. 이와 같은 구조에 따르면, 온-오프 모드를 전환할 때만 전력이 소모되고, 온-오프 모드를 각각 유지할 때에는 전력이 소모되지 않을 수 있다. 보다 구체적인 구동 원리는 도 2에서 후술하기로 한다.
정보 출력 장치(1)는 복수 개가 하나의 어셈블리를 구성할 수 있고, 하나의 어셈블리에 포함된 복수 개의 정보 출력 장치(1)의 적어도 일부가 각각 온-오프 됨으로써, 다양하고 구체적인 정보를 전달할 수 있다. 예를 들어, 정보 출력 장치(1)는, 점자로 활용될 수 있다. 일 실시 예에 따른 점자판은 복수 개의 점자를 포함하고, 복수 개의 점자 중 적어도 일부의 점자는 후술할 정보 출력 장치(1)의 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 정보 출력 장치(1)는 전기 영구 자석 유닛(electropermanent magnet unit, EPM unit)(11), 플레이트(12), 하우징(13) 출력부(14) 및 탄성체(16)를 포함할 수 있다.
전기 영구 자석 유닛(11)은, 자기밀도는 같으나 보자력(coercive force)이 다른 두 개의 영구 자석의 보자력 차이를 이용하여, 상대적으로 보자력이 아주 약한 영구자석에 코일을 감아 전류를 흘려 자극을 바꾸는 스위치로 동작하게 하여 자기장을 온-오프할 수 있다. 내부에 전류가 흐를 수 있다. 예를 들어, 전기 영구 자석 유닛(11)은, 정적 자석(111), 가역 자석(112), 코어(113) 및 솔레노이드 코일(114)을 포함할 수 있다.
정적 자석(111)은, 높은 항자기성(coercivity)을 갖는 영구 자석으로, 하드 자석(hard magnet)이라고 할 수 있다. 정적 자석(111)은, 코어(113)에 의하여 둘러싸여 지지될 수 있다. 예를 들어, 정적 자석(111)은 네오디뮴(NdFeB) 자석일 수 있다.
정적 자석(111)은, 낮은 항자기성(coercivity)을 갖는 영구 자석으로, 소프트 자석(soft magnet)이라고 할 수 있다. 가역 자석(112)은 정적 자석(111)보다 항자기성(coercivity)이 작을 수 있다. 즉, 가역 자석(112)은 정적 자석(111)에 비하여 외부 자기장에 의하여 자화 방향성이 전환되기 쉬운 것으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 가역 자석(112)은, 솔레노이드 코일(114)로 감겨 있고, 솔레노이드 코일(114)에 흐르는 전류의 방향이 전환될 수 있다. 가역 자석(112)은, 솔레노이드 코일(114)에 흐르는 전류의 방향이 전환됨에 따라서, 가역 자석(112)의 자화 방향성이 전환될 수 있다. 예를 들어, 가역 자석(112)은, 알리코(AlNiCo) 자석일 수 있다.
한편, 도 1과 같이, 솔레노이드 코일(115)은 가역 자석(112) 뿐만 아니라, 정적 자석(111)도 함께 감는 구조로 제공될 수도 있다. 이와 같은 구조에 있어서도, 가역 자석(112) 및 정적 자석(111)의 항자기성의 차이를 고려하여, 솔레노이드 코일(115)에 흐르는 전류의 세기를 적절히 조절함으로써, 전기 영구 자석 유닛(11)을 온-오프 동작시킬 수 있다. 다시 말하면, 솔레노이드 코일(115)이 가역 자석(112)의 보자력에 해당하는 전자기력을 발생시키는 전류의 세기를 "제 1 세기"라고 하고, 정적 자석(112)의 보자력에 해당하는 전자기력을 발생시키는 전류의 세기를 "제 2 세기"라고 할 때, 제 1 세기보다 크고 제 2 세기보다 작은 세기의 전류를 솔레노이드 코일(115)에 인가함으로써, 가역 자석(112)의 자화 방향성을 전환시킬 수 있다.
코어(113)는, 정적 자석(111) 및 가역 자석(112)을 수용하는 내부 공간을 구비할 수 있다. 코어(113)의 양측 내벽에는 각각 정적 자석(111)의 양극 및 가역 자석(112)의 양극이 면접할 수 있다. 이와 같은 구조를 통하여, 코어(113)를 통과하는 자기장이 형성될 수 있다. 예를 들어, 코어(113)는 철과 같은 강자성체로 형성될 수 있다.
플레이트(12)는, 전기 영구 자석 유닛(11)에 대하여 상대적인 위치가 변할 수 있다. 예를 들어, 플레이트(12)는 철과 같은 강자성체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 정보 출력 장치(1)는, 플레이트(12) 또는 전기 영구 자석 유닛(11) 중 어느 하나가 고정되고 나머지 하나가 움직이는 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 플레이트(12)와 전기 영구 자석 유닛(11)은, 양자 사이에 배치되는 탄성체(16)를 매개로 연결될 수 있고, 정보 출력 장치(1)가 온-오프될 때, 인력에 의하여 서로 가까워지거나 탄성에 의하여 멀어질 수 있다. 이 경우 탄성체(16)는 비자성체로 형성될 수 있다.
탄성체(16)는, 플레이트(12) 및 전기 영구 자석 유닛(11) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 탄성체(16)는 스프링 또는 스펀지 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 1에 도시된 것처럼, 플레이트(12)는 모서리 부분이 테이퍼된(tapered) 형상을 갖고, 코어(113)는 플레이트(12)에 형합하는 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 플레이트(12)는, 정적 자석을 향하여 갈수록 단면적이 감소하는 형상을 갖고, 코어(113)는, 플레이트(12)를 향하여 갈수록 단면적이 감소하는 형상을 갖고, 플레이트(12)의 단부 및 코어(113)의 단부는 서로 형합할 수 있다. 예를 들어, 플레이트(12)의 단부 및 코어(113)의 단부는 45도의 경사를 갖는 형상일 수 있다. 서로 45도로 이와 같은 구조에 따르면, 코어(113)와 플레이트(12)가 맞닿는 면의 면적이 넓어져 자기장이 효율적으로 전달될 수 있다.
하우징(13)은 전기 영구 자석 유닛(11) 및 플레이트(12)를 둘러싸고, 일측이 개방될 수 있다. 예를 들어, 하우징(13)은 비자성체로 형성될 수 있다. 하우징(13)은, 내부에 출력부(14)가 슬라이딩 가능한 공간을 제공할 수 있다.
출력부(14)는 하우징(13)의 개방된 부분을 통하여 상승 또는 하강할 수 있다. 예를 들어, 출력부(14)는, 전기 영구 자석 유닛(11) 및 플레이트(12) 중에서 하우징(13)에 대하여 이동 가능한 부분(예: 도 1을 기준으로 전기 영구 자석 유닛(11))과 연결됨으로써, 하우징(13)에 대하여 움직일 수 있다. 예를 들어, 출력부(14)는 비자성체로 형성될 수 있다. 출력부(14)는 적어도 2가지 이상의 상태를 유지할 수 있다. 예를 들어, 출력부(14)가 하강된 상태를 "제 1 상태"라고 하고, 출력부(14)가 상승된 상태를 "제 2 상태"라고 할 수 있다. 또한, 이상의 상태는 시각 또는 촉각을 통하여 확인 가능하므로, 각각의 상태에서의 감지할 수 있는 사용자의 감각 정보를 "제 1 정보" 및 "제 2 정보"라고 할 수 있다. 다시 말하면, 정보 출력 장치는, 출력부(14)의 상태 변화를 통하여, 정보를 출력할 수 있고, 일단 상태가 변화된 상태에서 외부 전원의 공급 없이도 출력된 정보를 지속시킬 수 있다.
도 2를 참조하면, 전기 영구 자석 유닛(11)은, 정적 자석(111)과 외부 전류가 흐르는 방향에 따라서 자화 방향성이 전환되는 가역 자석(112)을 포함하고, 외부 전류(예: 솔레노이드 코일(114)에 흐르는 전류)가 제 1 방향으로 흐를 때, 정적 자석 및 가역 자석의 자화 방향성이 반대가 되고, 외부 전류가 제 1 방향과 반대 방향인 제 2 방향으로 흐를 때, 정적 자석 및 가역 자석의 자화 방향성이 일치하게 될 수 있다.
예를 들어, 오른나사 법칙(Law of clockwise screw)에 따라서, 솔레노이드 코일(114)에 흐르는 전류가, 오른손의 엄지 손가락이 우측을 향하도록 가역 자석(112)을 감싸는 방향(제 1 방향)으로 흐를 때, 정적 자석(111)의 N극은 좌측에 배치되는 반면 가역 자석(112)의 N극은 우측에 형성될 수 있다(도 2의 좌측 도면). 이와 같은 구성에 따르면, 전류가 제 1 방향으로 흐를 때, 정적 자석(111) 및 가역 자석(112)의 자화 방향성이 반대가 되어, 정적 자석(111) 및 가역 자석(112)이 형성하는 자기장은 하나의 폐곡선을 형성하고, 이 때, 플레이트(12)에 대하여 인력이 작용하지 않을 수 있다.
반대로, 솔레노이드 코일(114)에 흐르는 전류가, 오른손의 엄지 손가락이 좌측을 향하도록 가역 자석(112)을 감싸는 방향(제 2 방향)으로 흐를 때, 정적 자석(111)의 N극은 좌측에 배치되고, 가역 자석(112)의 N극은 또한 좌측에 형성될 수 있다(도 2의 우측 도면). 이와 같은 구성에 따르면, 전류가 제 2 방향으로 흐를 때, 정적 자석(111) 및 가역 자석(112)의 자화 방향성이 같게 되어, 정적 자석(111) 및 가역 자석(112)이 형성하는 자기장은 각각 플레이트(12)를 관통하는 폐곡선을 형성하고, 이 때, 플레이트(12)에 대하여 인력이 작용할 수 있다.
즉, 플레이트(12)는 전기 영구 자석 유닛(11)에 흐르는 전류 방향에 따라서 전기 영구 자석 유닛(11) 사이에 인력의 발생 여부가 달라짐으로써, 영구 자석 유닛(11) 및 플레이트(12)의 상대적 위치가 달라질 수 있다. 이 때, 코어(113) 및 플레이트(12) 중 어느 하나(예: 코어(113))는 하우징(13)에 고정되고, 나머지 하나(예: 플레이트(12))는 하우징(13)에 대하여 이동 가능하게 연결될 수 있다. 또한, 출력부(14)는 하우징(13)에 대하여 이동 가능하게 연결된 나머지 하나(예: 플레이트(12))와 연결되어 일체로 구동됨으로써, 출력부(14)의 상단이 하우징(13)에 대하여 상승 또는 하강할 수 있다.
도 3은 일 실시 예에 따른 정보 출력 장치가 구동되는 모습을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 정보 출력 장치(1)의 플레이트(12)가 하우징(13)에 고정되고, 전기 영구 자석 유닛(11)은 플레이트(12)에 대하여 이동 가능하게 연결되고, 출력부(14)가 전기 영구 자석 유닛(11)에 연결되어 일체로 움직일 수 있다.
도 4는 일 실시 예에 따른 정보 출력 장치가 구동되는 모습을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 정보 출력 장치(2)의 전기 영구 자석 유닛(11)이 하우징(13)에 고정되고, 플레이트(12)는 전기 영구 자석 유닛(11)에 대하여 이동 가능하게 연결되고, 출력부(14)가 플레이트(12)에 연결되어 일체로 움직일 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 정보 출력 장치가 활용되는 예시를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 정보 출력 장치(3)는, 전기 영구 자석 유닛(31), 하우징(33), 핀(35) 및 탄성체(36)를 포함할 수 있다.
하우징(33)은, 핀(35)이 슬라이딩 가능한 슬라이딩 공간을 제공할 수 있다.
전기 영구 자석 유닛(31)은, 예를 들어, 하우징(33)에 대하여 위치가 고정될 수 있다. 예를 들어, 전기 영구 자석 유닛(31)은, 하우징(33)의 슬라이딩 공간의 중간에 형성된 지지 구조물에 고정될 수 있다.
핀(35)은, 내부에 전기 영구 자석 유닛(31) 및 이와 연결된 지지 구조물의 적어도 일부를 수용 가능한 수용 공간을 구비할 수 있다. 예를 들어, 전기 영구 자석 유닛(31)을 기준으로 핀(35)의 수용 공간의 일측(예: 하단 부분)은 강자성체로 형성되고, 그 반대측은 비자성체로 형성될 수 있다.
탄성체(36)는, 핀(35)의 수용 공간의 일측 벽(예: 바닥벽 또는 상벽) 및 전기 영구 자석 유닛(31) 사이에 배치됨으로써, 탄성체(36)의 탄성 복원력에 의해 핀(35)의 특정한 초기 위치를 유지시킬 수 있다. 예를 들어, 탄성체(36)는 비자성체로 형성될 수 있다.
(i) 먼저, 정보 출력 장치(3)가 오프 모드(off mode)일 때, 핀(35)은 핀(35)의 자중 및 탄성체(36)의 탄성력에 의하여, 하우징(33)의 바닥 부분 가까이 위치할 수 있다. (ii) 다음으로, 순간적으로 전기 영구 자석 유닛(31)의 내부(예: 가역 자석을 감싸는 솔레노이드 코일)에 전류가 흐르면 전기 영구 자석 유닛(31)과 핀(35)의 하부 사이에 인력이 발생하여, 위치가 고정된 전기 영구 자석 유닛(31) 쪽으로 핀(35)이 이동할 수 있다. 즉, 핀(35)이 상승하게 되고, 하우징(33)으로부터 노출됨으로써, 사용자가 상승한 핀(35)을 인지할 수 있다. (iii) 반대로, 순간적으로 전기 영구 자석 유닛(31)에 반대 방향의 전류를 인가하면, 전기 영구 자석 유닛(31)과 핀(35) 사이의 인력이 소멸하고 탄성체(36)의 탄성 복원력에 의하여 핀(35)이 하강할 수 있다.
도 6은 일 실시 예에 따른 수평 배치 및 구동형 정보 출력 장치를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 정보 출력 장치(4)는 한 쌍의 자석(111, 112)이 수평 방향으로 배치되고, 전기 영구 자석 유닛(41)이 출력부(14)와 함께 수직 방향으로 구동될 수 있다. 예를 들어, 정보 출력 장치(4)는, 전기 영구 자석 유닛(41), 플레이트(12), 하우징(미도시) 및 출력부(14)를 포함할 수 있다. 내부 구조의 이해를 위하여, 하우징의 도시는 생략하였음을 밝혀 둔다.
전기 영구 자석 유닛(41)은, 정적 자석(111), 가역 자석(112), 코어(113) 및 솔레노이드 코일(부호 없음)을 포함할 수 있다. 여기서, 정적 자석(111) 및 가역 자석(112)은, 출력부(14)가 움직이는 방향에 수직한 방향으로 나란히 배열될 수 있다.
플레이트(12)는 하우징에 대하여 고정되고, 플레이트(12)에 대하여 전기 영구 자석 유닛(41)이 이동할 수 있다.
출력부(14)는 전기 영구 자석 유닛(41)과 연결되어 일체로 움직일 수 있다.
도 7은 일 실시 예에 따른 수직 배치 및 구동형 정보 출력 장치를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 정보 출력 장치(1)는 한 쌍의 자석이 수직 방향으로 배치되고, 전기 영구 자석 유닛이 출력부와 함께 구동될 수 있다. 정적 자석 및 가역 자석은, 출력부가 움직이는 방향을 따라서 적층될 수 있다. 플레이트는 하우징에 고정되고, 플레이트에 대하여 전기 영구 자석 유닛 및 이에 고정된 출력부가 이동할 수 있다.
도 8은 일 실시 예에 따른 수평 배치 및 고정형 정보 출력 장치를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 정보 출력 장치(5)는, 전기 영구 자석 유닛(41) 내의 한 쌍의 자석이 수평으로 배치되고, 플레이트(12)와 출력부(14)가 함께 구동될 수 있다. 전기 영구 자석 유닛(41)은 하우징에 대하여 고정되고, 하우징에 대하여 플레이트(12) 및 이에 고정된 출력부가 이동할 수 있다.
도 9는 일 실시 예에 따른 수직 배치 및 고정형 정보 출력 장치를 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 정보 출력 장치(2)는 자석이 수직으로 배치되고, 플레이트가 출력부와 함께 구동될 수 있다. 전기 영구 자석 유닛은 하우징에 대하여 고정되고, 하우징에 대하여 플레이트 및 이에 고정된 출력부가 이동할 수 있다.
이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims (17)

  1. 내부에 전류가 흐르는 전기 영구 자석 유닛;
    상기 전기 영구 자석 유닛에 대하여 상대적인 위치가 변하는 플레이트;
    상기 전기 영구 자석 유닛 및 상기 플레이트를 둘러싸고, 일측이 개방되는 하우징; 및
    상기 하우징의 개방된 부분을 통하여 상승 또는 하강하는 출력부를 포함하고,
    상기 전기 영구 자석 유닛에 흐르는 전류 방향에 따라서 상기 영구 자석 유닛과 상기 플레이트의 상대적 위치가 달라짐으로써 상기 출력부가 상기 하우징에 대하여 상승 또는 하강하는 것을 특징으로 하는 정보 출력 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 영구 자석 유닛은,
    정적 자석;
    상기 정적 자석보다 항자기성(coercivity)이 작은 가역 자석; 및
    상기 정적 자석 및 상기 가역 자석에 의해 형성된 자기장이 통과하는 자기력 경로를 제공하는 코어를 포함하는 정보 출력 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가역 자석은,
    솔레노이드 코일로 감겨 있고, 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류의 방향이 전환될 수 있는 것을 특징으로 하는 정보 출력 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 가역 자석은,
    상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류의 방향이 전환됨에 따라서, 상기 가역 자석의 자화 방향성이 전환되는 것을 특징으로 하는 정보 출력 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 플레이트가 상기 하우징에 고정되고, 상기 전기 영구 자석 유닛은 상기 플레이트에 대하여 이동 가능하게 연결되고, 상기 출력부가 상기 전기 영구 자석 유닛에 연결되어 일체로 움직이는 것을 특징으로 하는 정보 출력 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 영구 자석 유닛은 상기 하우징에 고정되고, 상기 플레이트는 상기 전기 영구 자석 유닛에 대하여 이동 가능하게 연결되고, 상기 출력부가 상기 플레이트에 연결되어 일체로 움직이는 것을 특징으로 하는 정보 출력 장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 플레이트는 모서리 부분이 테이퍼된 형상을 갖고,
    상기 코어는 상기 플레이트의 모서리 부분에 형합하는 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 정보 출력 장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 정적 자석 및 상기 가역 자석은, 상기 출력부가 움직이는 방향으로 적층된 것을 특징으로 하는 정보 출력 장치.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 정적 자석 및 상기 가역 자석은, 상기 출력부가 움직이는 방향에 수직한 방향으로 나란히 배열된 것을 특징으로 하는 정보 출력 장치.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 정적 자석은,
    네오디뮴(NdFeB) 자석인 것을 특징으로 하는 정보 출력 장치.
  11. 제 2 항에 있어서,
    상기 가역 자석은,
    알리코(AlNiCo) 자석인 것을 특징으로 하는 정보 출력 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 정보 출력 장치는,
    상기 전기 영구 자석 유닛 및 상기 플레이트 사이의 거리가 멀어지는 방향으로 탄성 복원력을 제공하는 탄성체를 더 포함하는 정보 출력 장치.
  13. 정적 자석과, 외부 전류가 흐르는 방향에 따라서 자화 방향성이 전환되는 가역 자석과, 출력부를 포함하는 정보 출력 장치에 있어서,
    상기 외부 전류가 제 1 방향으로 흐를 때, 상기 정적 자석 및 상기 가역 자석의 자화 방향성이 반대가 되고,
    상기 외부 전류가 상기 제 1 방향과 반대 방향인 제 2 방향으로 흐를 때, 상기 정적 자석 및 상기 가역 자석의 자화 방향성이 일치하게 되고,
    상기 출력부는, 상기 외부 전류가 상기 제 1 방향으로 흐를 때, 상기 정보 출력 장치가 제 1 정보를 출력하고, 상기 외부 전류가 상기 제 2 방향으로 흐를 때, 상기 정보 출력 장치가 제 2 정보를 출력하는 것을 특징으로 하는 정보 출력 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 정보가 출력된 상태에서, 상기 외부 전류가 흐르지 않더라도 상기 제 1 정보가 출력된 상태가 유지되고,
    상기 제 2 정보가 출력된 상태에서, 상기 외부 전류가 흐르지 않더라도 상기 제 2 정보가 출력된 상태가 유지되는 것을 특징으로 하는 정보 출력 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 정보 출력 장치는,
    상기 정적 자석 및 상기 가역 자석이 내부에 배치되는 코어;
    상기 코어에 대하여 상대적인 위치가 변하는 플레이트; 및
    상기 정적 자석, 상기 가역 자석 및 상기 플레이트를 둘러싸고, 일측이 개방되는 하우징을 더 포함하고,
    상기 출력부는, 상기 하우징의 개방된 부분을 통하여 상승 또는 하강함으로써, 상기 제 1 정보를 출력하거나 상기 제 2 정보를 출력하는 것을 특징으로 하는 정보 출력 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 코어 및 상기 플레이트 중 어느 하나는 상기 하우징에 고정되고, 나머지 하나는 상기 하우징에 대하여 이동 가능하게 연결되고,
    상기 출력부는, 상기 나머지 하나에 연결되어 일체로 구동되는 것을 특징으로 하는 정보 출력 장치.
  17. 일측이 개방되는 하우징;
    상기 하우징의 내부에 배치되고, 내부에 전류가 흐르는 전기 영구 자석 유닛; 및
    상기 전기 영구 자석 유닛에 흐르는 전류 방향에 따라서 상기 전기 영구 자석 유닛 사이에 발생되는 인력에 의해, 상기 하우징의 개방된 부분을 통하여 상승 또는 하강하는 핀을 포함하고,
    상기 핀이 상기 하우징에 대하여 상승 또는 하강함으로써, 정보를 출력하는 것을 특징으로 하는 정보 출력 장치.
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