KR0133159B1 - 자성입자식 토크 전달장치 - Google Patents

Abstract

자성재료로 형성된 내측연결주체와 방열체 사이에 내측연결주체보다 열전도가 좋은 재료, 예를들면 동으로 형성된 열전도용부재를 설치한다.

또 코일을 수용하는 고정주체의 외주부 사이에 도류통로를 형성하도록 커버를 설치해 도류통로에 냉각풍을 흘린다.

열이 자성입자로부터 방열체로 전달되기 쉬우므로, 자성입자의 온도가 상승이 경감되어 자성입자의 수명을 연장할 수가 있다.

또 코일의 냉각을 좋게 하고 장치도 소형화 할 수 있다.

Description

자성입자식 토크 전달장치

제1도는 이 발명의 실시예1을 표시하는 부분 단면도.

제2도는 이 발명의 실시예2을 표시하는 부분 단면도.

제3도는 이 발명의 실시예3을 표시하는 부분 단면도.

제4도는 이 발명의 실시예4을 표시하는 부분 단면도.

제5도는 종래의 자성입자식 토크 제동장치를 표시하는 부분 단면도.

＊도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 코일 2 : 요크

3 : 회전자 7 : 플레이트

8 : 내측고정자 9 : 간극

10 : 자성입자 12 : 히트파이프

14 : 축류팬 20 : 내측고정자

21 : 열전도용부재 23 : 커버

24 : 도류통로 30 : 내측회전자

31 : 열전도용부재 32 : 히트파이프

41 : 방열 및 열전도용부재 41a : 열전도용부재부

41b :방열체부 51 : 방열 및 열전도용부재

51a : 열전도용부재부 51b 방열체부

이 발명은 일반 산업용 기계등에 사용되는 자성입자식 토크 전달장치에 관한 것이다.

제5도는 예를들면 일본국 실개 평3-12626호 공보에 표시된 종래의 자성입자식 토크 전달장치, 여기서는 자성입자식 토크 제동장치를 표시하는 부분 단면도이다.

도면에서 1은 자계를 발생시키는 원통상의 코일이고, 2는 이코일(1)을 수용한 원통상의 고정주체로서의 요크이다.

이 요크(2)는 자성체인 탄소강으로 형성되어 있다.

3은 요크(2)의 내측에 또 요크(2)와 동심으로 배치된 원통상의 외측연결주체로서의 회전자이다. 이 회전자(3)는 자성체인 탄소강으로 형성되어 있다.

4는 이 회전자(3)와 일체로 결합된 회전자축이고, 이 회전자축(4)은 외부의 회전체(도시않음)에 연결되어 있다. 5는 이 회전자축(4)를 지지하기 위한 베아링 등의 축받침(베아링)이고, 6은 회전자축(4)을 베아링(5)을 통해서 요크(2)에 회전가능하게 지지시키는 제1의 브래킷이다. 7은 회전자(3)의 도면중 좌측에 열린 개구부에 뚜껑을 덮는 원판상의 플레이트이고, 이 플레이트(7)의 외경부(7a)는 회전자(3)에 고착되고, 내경부(7b)는 내측연결주체(8)의 소경부(8a)(후술)사이에 래버린스씰을 형성하고 자성입자(10)(후술)가 외부로 새지 않도록 하고 있다. 8은 회전자(3)의 내측에 회전자(3)와 동심으로, 회전자(3) 사이에 원통상의 간극(9)을 두고 설치된 자성체인 탄소강으로 형성된 내측연결주체로서의 내측고정자이고, 소경부(8a)를 갖고 있다.

9는 회전자의 내주면과 내측고정자(8)의 외주면 사이에 설치된 원통상의 간극이고, 10은 이 간극(9)에 충전되어 있는 자성입자이다.

11은 내측고정자(8)와 요크(2)를 결합하는 제2의 브래킷이고, 이 제2의 브래킷(11)은 내측고정자(8)와 도시하지 않은 볼트에 의해 고정되어 있다. 12는 내측고정자(8)와 동축에 배치되고 내측고정자(8)로부터 열이 양호하게 전도되도록 내측고정자(8)에 끼워져 있는 방열체로서의 히트파이프이다.

13은 이 히트파이프(12)의 외주에 설치된 방열용 원판상의 방열판이고, 14는 제2의 브래킷(11)의 설치되어 있는 팬으로서의 축류팬이다.

다음에 동작에 대해 설명한다.

외부의 회전체(도시않음)로부터 회전자축(4)을 통해서 회전자(3)에 동력이 전달되어 회전자(3)는 회전하고 있다. 코일(11)에 전류가 흐르지 않을 때는 회전자(3)와 내측고정자(8)사이의 간극(9)의 자성입자(10)는 고화되어 있지 않으므로, 회전자(3)와 내측고정자(8) 사이에는 마찰이 생기지 않고, 회전자(3)에는 제동이 걸리지 않는다. 여기서 코일(1)에 전류를 흘리면 자로가 점선(15)과 같이 되는 자계가 발생한다. 이 자계에 의해 자성입자(10)은 고화되고, 이 고화된 자성입자(10)에 의해 회전자(3)와 내측고정자(8) 사이에 마찰이 생겨 회전자(3)에 제동이 걸린다.

이때 자성입자(10)에는 마찰열이 발생한다. 이 자성입자(10)에 발생한 마찰열은 자성입자(10)로부터 내측고정자(8)로 전달되고, 이 내측고정자(8)로부터 히트파이프(12)로 전달되어 이 히트파이프(12)에 설치된 방열판(13)이 축류팬(14)으로부터의 냉각풍에 의해 냉각된다. 이 냉각풍은 화살표(16a)와 같이 방열판(13)을 냉각하고 화살(16b)표와 같이 반경방향으로 외부로 방출된다.

또 코일(1)에 전류가 흐르면 코일(1)에 쥴열이 발생한다.

이 쥴열은 코일(1)로부터 요크(2)로 전달되고 이 요크(2)로부터 외부로 방열된다.

종래의 자성입자식토크제동장치는 이상과 같이 구성되어 있으므로, 자성입자(10)에 발생한 마찰열은 내측고정자(8)를 통해서 히트파이프(12)에 전달된다. 내측고정자(8)은 자성체인 탄소강이 사용되고, 이 탄소강의 열전도율은 약 60[kcal/mh℃]로 작고, 자성입자(10)에 발생하는 마찰열이 히트파이트(12)에 전달되기 힘들다.

이 때문에 자성입자(10)의 온도가 올라가고 산화되기 쉽게 된다.

자성입자(10)의 산화가 심하면, 장치의 수명이 짧아 진다.

이 때문에 온도상승을 억제하는 데는 내측고정자(8)를 크게해야 하며 장치를 작게할 수 없었다. 또 코일(1)에 발생한 쥴열은 요크(2)에 전달되고, 이 요크(2)로부터 외부에 방열된다. 이 때문에 코일(1)이나 요크(2)를 크게 해서 방열을 쉽게해야 하며, 장치가 대형화 한다는 등의 문제점이 있었다. 이 발명은 상기와 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 된 것으로 자성입자에 발생한 열을 효과적으로 방열해서 소형이고 수명이 긴 자성 입자식 토크 전달장치를 얻는 것을 목적으로 하고 있다.

또 코일이 설치된 고정주체를 양호하게 냉각해서 소형화 할 수 있는 자성입자식 토크 전달장치를 얻는 것을 목적으로 하고 있다.

이 발명에 있어서의 자성입자식 토크 전달장치는 내측연결주체와 방열체 사이에 내측연결주체보다 열전도가 좋은 재로로 형성된 열전달용부재를 설치한 것이다.

또 고정주체의 외주부에 팬에 의한 냉각풍의 도류통로를 형성하는 커버를 설치한 것이다

또 내측연결주체와 방열체 사이에 내측연결주체보다 열전도가 좋은 재료로 형성된 열전도용부재를 설치하는 동시에 고정주체의 외주부에 팬에 의한 냉각풍의 도류통로를 형성하는 커버를 설치한 것이다.

또 내측연결주체보다 열전도가 좋은 재로로 형성된 열전도용부재와 방열체를 일체로 형성한 것이다. 또 내측연결주체를 열전도 용부재에 열처리해 끼운 것이다.

이 발명에 있어서는 내측연결주체와 방열체 사이에 내측연결주체 보다 열전도가 좋은 재료에 의해 형성된 열전도용부재를 설치하고 있으므로 마찰열이 자성입자로부터 방열체로 전달되기 쉽고, 자성입자의 온도상승의 저감되어 자성입자의 산화가 방지되고, 수명도 길어진다.

또 고정주체의 외주부에 도류통로를 형성하는 커버를 설치하고 있으므로, 이 도류통로를 냉각풍이 통과해서 고정주체를 효과적으로 냉각할 수 있다.

따라서 코일이나 고정주체를 소형화할 수 있다.

또 내측연결주체와 방열체 사이에 내측연결주체보다 열전도가 좋은 재료에의해 형성된 열전도용 부재를 설치하고 있으므로, 마찰열이 자성입자로부터 방열체로 전달되기 쉬우므로, 자성입자의 온도상승이 저감되고, 자성입자의 산화도 방지되며, 또 고정주체의 외주부에 도류통로를 형성하는 커버를 설치하였으므로 이 도류통로를 내각풍이 통과해 고정주체를 효과적으로 냉각할 수 있다. 따라서 장치를 소형화 시키고 수명도 길게할 수 있다

또 내측연결주주체보다 열전도가 좋은 재로로 형성된 열전도용 부재와 방열체를 일체로 형성하였으므로 마찰열이 자성입자로부터 열전도용주재에 전달되기 쉽고, 또 방열체에 전달되기 쉬으므로 자성입자의 온도상승이 저감되고, 자석입자의 산화가 방지되며 수명도 길어진다. 또 내측연결주체를 열전도용부재에 열처리해서 끼워넣음으로써 내부 연결주체와 열전도용부재와의 열전도가 좋아지고, 열이 내측연결주체로부터 열전도용부재에 전달하기 쉽게된다.

[실시예1]

제1도는 이 발명의 한 실시예를 표시하는 부분 단면도이다. 도면에서 20은 탄소강으로 형성된 원통형의 내측 연결주체로서의 내측 고정자이고, 21은 열전도율이 탄소강의 약 5배인 동을 사용한 열전도용 부재이며, 이 열전도용 부재(21)은 내측고정자(20)과 열처리해서 끼워넣은 등에 의해 접촉 면적이 크고 열전도가 양호한 상태로 끼워 맞추어져있다. 22는 열전도용부재(21)와 요크를 결합하는 알루미늄 등을 사용한 제 2의 브래킷이고 이 제 2의 브래킷(22)는 열전도용부재(21)와 도시하지 않은 볼트에 의해 고정되어 있다.

23은 제 2의 브래킷(22)의 도면중 우측에 접합되고, 요크(2)의 외주를 덮도록 설치되고, 요크(2)의 외주에 축방향의 도류통로(24)를 완성하는 원통상의 커버이다.

25는 제 2의 브래킷(22)의 내측에 설치되고 축류팬(14)로부터의 냉각풍의 풍량을 검출해서 신호를 보내는 풍량센서이다. 26은 풍량센서(25)로부터의 신호에 의해 경고음을 울리는 경보장치이다. 27은 풍량센서(25)와 경보장치(26)을 연결하는 접속선이다.

기타의 구성에 대해서는 제5도에 표시된 종래의 장치와 같으므로 상당하는 곳에는 동일부호를 붙이고 설명은 생략한다.

상기와 같이 구성된 자성입자식 토크 자동장치에 있어서는 자성입자(10)에 발생하는 마찰열은 자성입자(10)으로부터 열전도용부재(21)을 통해서 히트파이프(12)로 전달된다.

이 경우, 열전도용부재(21)는 동을 사용하고 있으므로, 내측고정자(20)과 같은 탄소강을 사용하였을때에 비해 열저항은 약1/5이되고 자성입자(10)의 온도상승이 낮게 억제된다.

또 축류팬(14)으로부터 화살표 (28a)와 같이 분출된 냉각풍은 커버(23)와 요크(2) 사이에 있는 도류통로(24)를 화살표(28b)와 같이 축방향으로 돌리고 요크(2)를 효과적으로 냉각하고 (28c)와 같이 내부로 방열한다.

또 풍량센서(25)에 의해 축류팬(14)으로부터 냉각된 방출된 냉각풍의 풍량을 검출하고, 접속선(27)을 통해서 경보장치(26)로 신호를 보내며, 풍량이 일정치 이하가 되었을 때 경고음을 발한다.

[실시예2]

제2도는 이 발명의 실시예2인 자성입자식 클러치를 표시하는 부분단면도이다. 30은 회전가증한 원통상의 탄소강을 형성된 내측연결주자로서의 내측회전자이다.

31은 이 내측원자(30)에 열전도가 양호한 상태로 고착되어 있는 동체의 열전도용부재이고 32는 이 열전도용부재(31)에 도시한바와 같은 방사상으로 끼워맞춘 복수개의 봉상의 방열체로서 복수개의 봉상의 방열체로서의 히트(2)파이프이다. 33은 내측회전자(30)와 동축에 설치되며, 열전도용부재(31)에 고착된 제 2의 회전자축이고 34는 이 제2의 회전자축(3b)을 회전가능하게 하는 지지하는 베어링이며, 35는 베어링(34)을 통해서 제 2의 회전자축(33)을 회전가능하게 지지하는 제 2의 브래킷이다. 기타의 구성에 대해서는 제1도에 표시된 실시예 1과 같으므로 상당하는 것에 대해서는 같은 부호를 붙여서 설명을 생략한다.

제2도의 경우 실시예1과 같이 코일(1)로의 통전의 유무에 의해 자성입자 10가 고화 또는 고화로부터 개방되어서 회전자(3)과 내측회전자(30)을 연결하거나, 양자의 연결을 개방하거나 한다.

[실시예3]

제 3도는 이 발명의 실시예3인 자성입자식 브레이크를 표시하는 부분단면도이다.

자성입자(10)에 발생하는 마찰열은 내측고정자(22)의 내측에 열처리 끼워놓기 등에 의해 열전도에 의해 열전도가 양호한 상태로 끼워 맞춰진 방열 및 열전도용부재(41)에 전달된다. 이 방열 및 열전도용부재(41)는 열전도용부재부(41a)와 방열체부(41b)가 일체로 형성된 것이다. 축류팬으로부터 화살표(42a), 화살표(42b), 화살표(42c), 화살표(42d)와 같이 냉각풍이 흐른다. 열전도용부재(41)의 방열체부(41b), 축류팬(14)으로부터의 냉각풍의 화살표(42b)와 같이 직접 냉각한다. 기타의 구성에 대해서는 제1도에 표시된 실시예1과 같으므로 상당하는 것에 동일 부호를 붙여서 설명을 생략한다.

[실시예4]

제4도는 이 발명의 실시예 4인 자성입자식 클러치를 표시하는 부분단면도이다.

자성입자(10)에 발생하는 마찰열은 내측회전자(30)을 통해서 내측회전자(30)의 내측에 인접한 방열 및 열전도용부재(51)로 전달된다.

이 방열 및 열전도용부재(51)는 열전도용부재부(51a)와 방열체부(51b)가 일체로 형성된 것이다. 축류팬으로부터 화살표(51a), 화살표(51b), 화살표(52c), 화살표(52b)와 같이 냉각풍이 흐른다.

열전도용 부재 (51)의 방열체부(51b)를 축류팬으로 부터의 냉각풍이 화살표 (52a)와 같이 직접냉각한다.

기타의 구성에 대해서는 제2도에 표시된 실시예 2와 같으므로 상당하는 것에 동일부호를 붙여서 설명을 생략한다.

또 상기 각 실시예에서는 열전도용부재를 동에 의해 형성된 것을 표시하였으나, 알루미늄 기타의 열전도가 좋은 재료이면 가한다.

또 열전도용부재를 복수의 부품으로 구성해도 된다.

또 상기 실시예 1 또는 실시예2에 있어서 열전도용부재 (21),(31)는 내측연결 주체(20) 또는 (30)으로부터 방열체로서의 히트파이프(12) 또는 (32)에 열을 전도하는 것을 표시하였으나, 히트파이프를 제외하고 제2의 브래킷(22) 또는 (35)를 방열체로서 이용하여도 된다. 이 경우 필요에 따라 열전도용부재 (21),(31)과 제 2의 브래킷(22) 또는 (35) 사이에 열전도를 좋게 하는 그리스등의 충전제를 충전해도 된다.

또 히트파이프대신에 핀을 설치해도 된다.

또 상기 각 실시예에 있어서 열전도용부재에 내측연결주체보다 자성이 낮은 재료를 사용해서 코일에 의해 발생하는 자계의 자로가 효율적으로 내측연결 주체내를 통과하도록 하는 것도 가능하다.

또 상기 실시예 3 및 실시예 4에 있어서는 열전도용부재부와 방열체부를 일체로 형성한 것을 표시하였으나, 볼트 등에 의한 연결이나 접착제 등에 한다. 고착등에 의해 일체로 해도 된다.

또 상기 각 실시예에서는 내측 연결주체와 열전도용부재를 열처리 후 끼워넣기에 의해 고정한 것을 표시하였으나, 볼트나 접착제 등으로 고정해도 된다.

이 발명은 이상 설명한 바와 같이 구성되어 있으므로 아래 기재한 바와 같은 효과를 나타낸다. 내측 연결주체와 방열체 사이에 내측연결주체보다 열전도가 좋은 재료로 형성된 열전도용부재를 설치하고 있으므로 마찰열이 자성입자로부터 방열체를 전달하기 쉽고, 자성입자의 온도상승을 막을 수가 있기 때문에 자성입자의 산화를 방지하고 장치의 수명을 연장시킬 수가 있다.

또 고정주체의 외주부에 원통상의 도류통로를 형성하는 커버를 설치하여 냉각풍을 통과시켜서 고정주체를 냉각하도록 하고 있으므로 코일 및 고정주체를 작게해서 장치를 소형화 할 수가 있다.

또 내측연결주체와 방열체 사이에 내측연결주체보다 열전도가 좋은 재료로 형성된 열전도용부재를 설치하고 있으므로, 마찰열이 자성입자로부터 방열체로 전달하기 쉽고, 자성입자의 온도상승을 방지할 수 있으며, 또 고정주체의 외주부에 원통상에 도류통로를 형성하는 커버를 설치해서 냉각풍을 통과시켜 고정주체를 냉각하도록 하였음으로 소형이고 수명이 긴 자성입자식 토크 전달장치를 얻을 수가 있다.

또 내측연결주체보다 열전도가 좋은 재료로 형성된 열전도용부재와 방열체를 일체로 형성하였으므로 마찰열이 자성입자로부터 열전도용부재에 전달되기 쉽고, 또 방열체에 전달하기 쉬우므로 자성입자의 온도상승이 저감되고 자성입자의 산화를 방지하며 장치의 수명을 연장시킬 수 있다.

또 내측연결주체를 열전도용부재에 열처리후 끼워넣었으므로, 내측연결주체와 열전도용부재의 열전도가 좋게 되어 열이 내측연결주체로부터 열전도용부재에 전달되기 쉽고, 자성입자의 온도상승을 보다 저감해서 자성입자의 산화가 방지되고 장치의 수명을 연장시킬 수 있다.

Claims (5)

1. 회전가능하게 설치된 원통상의 외측연결주체, 자성재료로 형성되고 상기외측연결주체의 내측에 상기 외측연결주체와 동심으로 배치되는 동시에 상기 외측연결주체와의 사이에 간극을 갖는 내측연결주체, 상기 간주에 충전되고 코일에서 발생하는 자속에 의해 고화되고 상기 외측연결주체와 상기 내측연결주체 사이에 마찰을 발생시키는 자성입자 및 상기 내측연결주체의 열을 방열하는 방열체를 구비한 자성입자식 토크 전달장치에 있어서, 상기 내측연결주체와 상기 방열체 사이에서, 상기 내측연결주체보다 열전도가 양호한 재료로 형성된 열전도용부재를 설치한 것을 특징으로 하는 자성입자식 토크전달장치.
2. 원통상의 자성재료로 형성되고 코일이 설치된 고정주체, 이 고정주체의 내측에 회전가능하게 설치된 원통상의 외측연결주체,자성재료로 형성되고 상기 외측연결주체의 내측에 상기 외측연결주체와 동심으로 배치되는 동시에 상기 외측연결주체와의 사이에 간극을 갖는 내측연결주체, 상기 간극에 충전되고 상기 코일에서 발생하는 자속에 의해 고화되고 상기 외측연결주체와 상기 내측연결주체 사이에 마찰을 발생시키는 자성입자, 상기 내측연결주체의 열을 방열하는 방열체 및 이 방열체를 냉각하는 팬을 구비한 자성입자식 토크 전달장치에 있어서, 상기 고정주체의 외주부에 도류통로를 형성하는 커버를 설치하고, 상기 도류통로에 상기 팬에 의한 냉각풍을 통과시키도록 한 것을 특징으로 하는 자성입자식 토크 전달장치.
3. 원통상의 자성재로로 형성되고 코일이 설치된 고정주체, 이 고정주체의 내측에 회전가능하게 설치된 원통상의 외측연결주체, 자성재료로 형성되고 상기 외측연결주체의 내측에 상기 외측연결주체와 동심으로 설치되고, 상기 외측연결주체와의 사이에 간극을 갖는 내측연결주체, 상기 간극에 충전되고, 상기 코일에서 발생하는 자속에 의해 고화되고, 상기 외측연결주체와 상기 내측연결주체 사이에 마찰을 발생시키는 자성입자, 상기 내측연결주체의 열을 방열하는 방열체 및 이 방열체를 냉각하는 팬을 구비한 자성입자식 토크 전달장치에 있어서, 상기 내측연결주체와 상기 방열체 사이에, 상기 내측연결주체보다 열전도가 좋은 재료로 형성된 열전도용부재를 설치하는 동시에, 상기 고정주체의 외주부에 도류통로를 형성하는 커버를 설치해 상기 도류통로에 상기 팬에 의한 냉각풍을 통과시키도록 한 것을 특징으로 하는 자성입자식 토크 전달장치.
4. 제1항에 있어서, 열전도용부재와 방열체를 일체로 형성한 것을 특징으로 하는 자성입자식 토크전달장치.
5. 제1항에 있어서, 내측연결주체를 열전도용부재에 열처리후 끼워넣은 것을 특징으로 하는 자성입자식 토크 전달장치.