KR100355256B1

KR100355256B1 - 영구자석커플링및트랜스미션

Info

Publication number: KR100355256B1
Application number: KR1019950705245A
Authority: KR
Inventors: 칼제이.램
Original assignee: 칼제이.램
Priority date: 1993-05-21
Filing date: 1994-05-16
Publication date: 2002-12-18
Also published as: DK0699358T3; GR3026455T3; US5477094A; DE69407782D1; EP0699358B1; US5668424A; ES2113661T3; WO1994028614A1; NO954680L; US5473209A; EP0699358A1; AU678834B2; NO307320B1; JP3800430B2; US5477093A; ATE162016T1; KR960702694A; CA2161965C; BR9406542A; DE69407782T2

Abstract

자기커플러는 두개의 비철성 전기전도판(10, 10')사이에 배치되고 그로부터 공극에 의해 분리된 영구자석을 포함하는 자기 디스크(24')를 갖는다. 자기 디스크와 비철성 전기전도판은 동축 또는 평행 공간을 둔 입력과 출력 샤프트(8, 9)에 장착되어, 입력 샤프트의 회전은 영구자석과 비철성 전기전도판 사이의 자기마찰에 의해서 출력 샤프트의 회전을 야기시킨다.

Description

영구자석 커플링 및 트랜스미션

본 출원은 1993 년 5 월 21 일에 출원한 출원번호 제 08/065,867 호의 일부계속 출원이다.

본 발명은 영구자석을 포함하는 회전형 디스크와 회전형 전기전도판을 이용하는 자기 커플러에 관한 것이다. 본원의 경우, "자기 커플러"는 자기 클러치와 자기 브레이크를 포함하고 있는 것으로 한다.

발명의 배경

디스크 상에 대향하는 자석들(opposing magnets)이 이극성(opposite polarity)으로 이루어지도록 배열된 영구자석들을 포함하고 있는 두개의 고정 디스크("자기디스크")사이에서 비철성 전기전도판이 회전되고 있는 경우 회전판에는 에디 전류(eddy current)가 발생되어 전기전도판과 자기 디스크사이에 자기마찰이 생긴다. 운동용 자전거에 저항공급 수단으로서 합체되어 있는 이러한 장치는 미국특허 제 4,826,150 호에 공개되어 있다. 이러한 장치의 자기마찰로 인해서 생기는 드래그(drag)량은 바로 대향하는 곳에 이극성 자석이 배치되어 있는 위치(최대자기마찰)와 바로 대향하는 곳에 동극성(like polarity) 자석이 배치되어 있는 위치(무자기마찰) 사이에서 자기디스크의 상대위치를 조절함으로써 변화될 수 있다. 또한, 자기마찰은 전기전도판과 자기 디스크사이에서 공극(air gap)을 조절함으로써 변화될 수도 있다. 즉 그 간격이 증가하면 자기마찰이 감소된다.

비철성 전기 전도판(non-ferrous electroconductive plate)(예컨대 동판)이 인접 자기디스크에 대하여 회전되고 있는 부하 인가 장치의 동작과, 철성판(ferrous plate)이 인접자기디스크에 대해 회전되고 있는 자기 커플링 장치의 동작과는, 후자의 경우에서는 철성판과 자기 디스크사이에 비교적 강한 축상의 인력이 존재하지만, 전자의 경우는 비철성 전기전도판과 자기디스크 사이에 그 인력이 존재하지 않는다는 점에서 다르다는 것이 이해되어야 한다. 동판은 축상의 회전과 이동이 자유로운 동일 축상의 인접 자기디스크에 대해 회전되고 있을 때, 자기디스크는 동판과 함께 반발 및 회전할것이며, 회전속도가 높아짐에 따라 축상에서 동판을 향해 이동하지만, 일반적으로 동판과 정상적으로 접촉하지 않음이 확인되어져 있다. 동판과 자기디스크 사이에 발생되는 축 트러스트는 그들의 속도차에 비례한다. 그러나, 인접회전판이 동이 아니라 철성(ferrous)인 경우, 그대로 방치해둔다면 정지 또는 회전하고 있는 동안에 자기판과 직접 접촉하도록 이동할 것이다. 이러한 동작의 상이점은 본 발명의 동작에 있어서 중요하다.

자기디스크가 자기디스크의 회전축과 동축인 회전축에서 회전하기 위해 장착되어 있는 한 쌍의 인접 비철성 전기전도판들 사이에서, 그들에 독립적으로 자유롭게 회전하며, 예컨대, 자기디스크가 전기전도판들에 대해 구동될 때에, 처음에는 그 판들은 그 판들의 회전속도가 증가하고 그들간의 미끄러짐(slip)이 감소함에 따라서 축상에서 자기디스크로부터 반발하여 멀어지는 경향이 있다. 그러고 나서는, 축상의 반발은 감소하고, 결국 동판들은 자기 디스크를 향해서 축상에서 이동하여,대개 적어도 약 3mm 인 작은 공극(air gap)을 평상적으로 유지한다. 이것은 철성판들이 자가디스크에 인접한 비철성 전기전도판들 대신에 사용되는 경우에는 적용되지 않는다.

이전에 출원인에게 확인된 비철성 전기전도판이 커플링 기능에 대해서 자기 디스크와 관련하여 사용되었던 모든 경우에 있어서, 그 판은 이미 전술된 미국특허번호 제 4,826,150 호에서와 같이 두개의 자기 디스크사이에 위치되어 있거나 영구자석을 포함하고 있는 디스크와 그 디스크를 연동하는 요크 요소 사이에 위치되어 있어, 자화된다. 후자의 장치는 미특허번호 제 4,826,150 호에서 공개되어 있는 속도 통제기에 사용된다.

출원인이 알기로는, 종래 기술을 자기 커플러에 있어서 자기 디스크를 두개의 인접 비철성 전기전도판들 사이에 배치함으로써 이득을 얻은 이점을 인식하지는 못하였다. 본 발명 목적은 본 발명의 이러한 우수한 배치를 수용하는 있는 개량형 커플러를 제공하는데 있다.

발명의 개요

본 발명의 장치는 자기 디스크수단, 전기전도수단 및, 자기디스크수단을 장착하는 장착수단의 조합과 개개의 회전 샤프트들 상의 전기전도 수단을 포함하고 있으며, 그 샤프트들 중 한 샤프트는 전력이 공급되는 입력 샤프트이고 다른 샤프트는 출력 샤프트이다. 본 발명의 몇몇 실시예에 있어서, 입력 샤프트와 출력 샤프트는 동축이고, 다른 실시예에 있어서, 그 샤프트들은 오프셋 평행 관계에 있다.

양호하게는 전기전도수단은, 양호하게는 동이지만 알루미늄일 수도 있고 적당한 전기전도 특성을 갖는 다른 비철성 물질일 수도 있는 한 쌍의 공간을 둔 전기전도판들을 포함하고 있다. 또한, 전기전도수단은 철성판에 의해서 맞닿아 있는 비철성 전기전도판(예컨대, 동)을 갖고 있는 한 쌍의 공간을 둔 적층판 (laminated plate)들을 양호하게 구비하고 있다. 이러한 적층판은 보통 맞닿아 있지 않은 전기전도판(non-backed electroconductive plate)보다 더 효율적임이 확인되었다. 자기 디스크수단은 내부에 삽입되어 있는 복수의 영구자석을 가지는 디스크를 구성하고 있다. 몇몇 실시예에서, 자기 디스크수단은 다른 디스크와 정합하고 그와 동축인 제 2 자기 디스크를 포함하고 있다.

자기디스크와 비철성 전기전도판 사이에 소정의 공극(air gap)에 대해서 자기 디스크와 비철성 전기전도판 사이에 있는 자기드래그는 그 판의 직경을 증가시키고, 그 판을 적층하며, 그 판에 철성판을 맞닿게 하고, 그리고 자기 디스크에서 영구자석의 수 및/또는 강도를 증가시킴으로써 증가될 수 있다. 이들 변수들은, 일단 커플러 설계안에 설정되면, 소정의 커플러에 대해서 영구적이다. 따라서 커플러 동작 동안에 있어서 잠재적인 변수는 공극(air gap)이다.

몇몇 실시예에서, 두개의 전기전도판들은 함께 결합되어, 입력 또는 출력 샤프트에 장착되어 있고 그 다른 샤프트에 장착되어 있는 자기디스크 수단을 갖고있는 하나의 유닛으로서 회전한다. 대안의 장치에 있어서, 자기 디스크수단은 전기전도판들 사이에서 아이들러로서 동작하고, 이들 판들 중 한 판은 입력 샤프트에, 다른 판은 출력 샤프트에 장착되어 있다. 또한, 몇몇 실시예에서는 스프링 바이어싱이 사용되므로 공극은 초기에 상대적으로 좁지만 출력 샤프트의 회전이 예킨대 베어링 포획(bearing seizure)의 결과로서 정지되는 경우 자기 척력(반발)에 의해서 증가될 수도 있다. 또 다른 실시예에서 공극은 원격제어 된다.

커플러에서 자기디스크와 전기전도판의 회전축은 동축 이외에 평행 오프셋 관계에 있다. 이러한 오프셋 관계에 의해서 자기 커플링은 입력과 출력 샤프트 사이에 소정의 속도차를 갖는다.

제 1 도는 횡측입면으로 도시되어 있는 입출력 샤프트를 가지며 회전축을 횡으로 절단한 커플러의 제 1 실시예의 수평단면도.

제 2 도 내지 제 5 도는 제 1 도와 같은 방식으로 취한 제 2, 제 3, 제 4 및 제 5 실시예의 도면.

제 5A 도는 제 5 도의 선 5A-5A 로 취한 제 5 실시예의 횡단면도.

제 6 도는 다른 것으로부터 입출력 오프셋 샤프트들을 가지며, 제 1 도와 같은 방식으로 취한 제 6 실시예의 수직단면도.

제 6A도는 제 6 도의 선 6A-6A로 취한 횡단면도.

제 6B 도는 다른 실시예를 도시하며 제 6A 도와 같이 취한 횡단면도.

제 7 도는 제 1 도에서의 선 7-7로 취한, 자기 디스크 유닛의 입면도.

제 8 도, 제 9 도 및 제 10 도는 제 7 도에서와 같은 자기디스크에서 영구 자석의 세 가지 대안의 장치들을 도시하는 도면.

제 11도는 제 1 도에서와 같은 방식으로 취한 다른 실시예.

제 1 도의 자기 커플러 실시예에서, 입출력 샤프트들(8-9)은 동축이고 비철성 전기전도판들(10-10')은 볼트(14)에 의해서 제자리에 고정된 접속링(12)에 의해서 주변에 함께 접속된다. 양호하게는 판(10-10')은 동판이거나 적층동판이다. 판(10)은 볼트(18)에 의해서와 같이 거기에 고정된 외부허브(16)를 가지며, 이 허브는 키(19)를 끼워 맞추는 키홈을 가지고 있고, 키(19)는 입력 샤프트(8)의 외측 단부에서 키 홈 '안으로 끼워 맞춰진다. 고정나사(20)는 판(10)의 위치를 샤프트(8)에 고정시킨다. 다른 전기전도판(10')은 출력 샤프트(9)의 자유로운 관통을 위해 중심 개구부(21)를 갖는다. 이 샤프트는 키(22)를 수납하는 키홈을 가지며, 키(22)는 영구자석들(25)을 포함하고 있는 자기디스크(24)의 허브(23)에 의해서 제공되는 키홈안으로 끼워 맞춘다. 이 커플러 실시예에서, 자기디스크(12)와 전기전도판(10-10')간의 공극(26-27)은 폭이 고정되어 있다.

입력 샤프트(8)가 횡의 회전축에 대해서 회전되어 전기전도판(10-10')을 회전시킬 때, 자기 디스크(12)는 자기디스크와 두개의 판(10-10')사이의 자기 마찰을 통해서 응답적으로 속도를 선택한다. 샤프트들(8-9)간에는 물리적 접속이 없으므로, 그들 사이에는 미끄러짐이 발생할 수 있고, 따라서 예컨대 베어링 냉각으로 인한 출력 샤프트(9)의 잠금에 의해 생기는 과부하로부터 입력 샤프트와 그 관련된 구동 메커니즘을 보호한다.

본 발명의 제 2 실시예(제 2 도)에서, 자기 디스크 수단은 두개의 자기 디스크(12a-12a')를 구비하고, 두개의 자기 디스크(12a-12a')는 출력 샤프트(9)에 제공된 스플라인(30)에 활주 가능하게 장착되어 있는 대향 허브(28-28')를 가지고 있다. 허브(28-28')는 그 단부에서 그 허브들에 접속된 압축 스프링(31)에 의해서 바이어스 되어 떨어져 있다. 이러한 장치에 의해서, 자기 디스크(12a-12a')와 전기전도판(10-10')간의 공극(26-27)은 초기에 상대적으로 좁다. 이어서 휴지 상태(rest state)로부터 입력 샤프트(8)의 가속에 응답하여, 자기력은 자기 디스크(12a-12a')와 전기전도판(10-10')간의 최소 공극을 판단하고 출력 사프트 입력 샤프트와 실질적으로 같은 속도로 자기마찰에 의해서 구동된다. 출력 샤프트가 포획되어 전기전도판(10-10')과 자기디스크(12a-12')사이에 미끄러짐이 발생하면 공극(26-27)은, 응답적으로 넓어져, 그 결과 전기전도판(10')에 대해서 디스크(12a-12')에 영구자석들의 척력이 발생한다. 이 척력은 압축스프링(31)의 바이어스에 대해 카운터를 동작시킨다.

제 3 실시예(제 3 도)에서, 전기전도판(10-10')에는 복수의 볼트(33-33')에 의해서 고정되는 허브들(32-32')이 제공된다. 그 허브들(32-32')은 개개의 키(34-34')를 끼워 맞추는 키홈을 가지며, 키들은 입력과 출력 샤프트(8-9)의 대향 단부에서 키홈들을 끼워 맞춘다. 입력 샤프트(8)는 판(10)으로 집어넣어 자기 디스크(24')의 허브에 있는 부싱(36)을 수납한다. 이 부싱(36)은 입력 샤프트상에서 자유롭게 회전한다. 그러므로, 부싱과 자기디스크(24')는 아이들러 회전자 조립체를 구비하여 디스크(24')가 입력 샤프트(8)와 전기전도판(10)에 상대적으로 회전할 수 있다. 두 판(10-10')사이에는 적당한 공간이 제공되어, 그 판들과 자기디스크(24')사이의 공극(26-27)에는 공간을 둔다.

제 3 실시예의 동작에서는, 입력 샤프트(8)의 회전의 결과, 전기전도판(10)과 자기디스크(24')사이에는 자기 마찰이 생기고, 자기디스크의 결과적인 회전은 디스크(24')와 전기전도판(10')사이의 자기 마찰에 의해서 출력 샤프트(9)를 회전시킨다. 출력 샤프트(9)가 포획되면, 커플러는 자기 아이들러 디스크(24')와 판(10')이 입력 샤프트(8)와 다른 것에 대해 상대적으로 회전할 수 있게 한다.

제 4 실시예(제 4 도)에서, 전기전도판(10)은 제 1 실시예에서와 같은 방식으로 입력 샤프트에 접속되어 있지만 다른 전기전도판(10')에는 접속되어 있지않다. 후자는 출력 샤프트 (9)에 의해서 제공되는 스플라인(40)에 활주 장착된 허브(38)를 가지며, 입력 샤프트(8)를 향해 압축스프링(42)에 의해서 바이어스 된다. 칼라(43)는 고정나사(44)에 의해 출력 샤프트 (9)에 고정되어 스프링(42)의 자리로서의 역할을 한다. 또한, 스플라인(40)에는 자기 디스크(24')에 장착된 베어링 유닛(46)이 활주 장착되어, 후자는 아이들러로 된다. 출력 샤프트(9)의 스플라인된 단부는 입력 샤프트(8)에 매우 근접하게 삽입된다.

제 4 실시예는 입력 샤프트(8)의 회전에 의해서 동작중일 때, 자기디스크(24")는 자기마찰에 응답하여 회전을 행하고 있는 동안 전기전도판(10)에 이끌리고 출력 샤프트 (9)위에서 활주한다. 자기디스크(24")자체는 판(10)으로부터의 최소 공극을 달성한다. 디스크(24")가 판(10)의 속도까지 속도를 높이면, 디스크(24")와 전기전도판(10')간의 자기 인력과 자기마찰로 인해 판(10')은 회전하고 다른 판(10)을 향해서 디스크(24")와 함께 활주한다. 출력 샤프트(9)가 포획되어 전기전도판(10')의 회전이 정지되면, 그들의 상대적인 속도의 갑작스런 차이 때문에 디스크(24")와 판(10')사이의 결과적인 척력을 다른 판(10)과 함께 자유롭게 회전하도록 남아있는 스프링(42)과 반대로 판(10')을 자기 디스크로부터 멀어지게 한다.

자기 디스크가 두개의 동축 전기전도판 사이에서 플로우터(floater)로서 동축적으로 자유롭게 활주하는 허브에 연결된 아이들러이다. 이 두개의 동축 전기 전도판 중 하나는 모터로 구동되고 다른 것은 부하에 접속되며, 자기 디스크는 통상 그 판들의 회전속도가 같을 때에는 전기전도판들간의 중간 위치를 차지한다. 그러나, 자기디스크와 모터구동식 전기전도판 또는 부하접속 전기전도판 사이의 공극이 너무 크면, 자기디스크에 대해 상대적인 모터구동식 판의 미끄러짐으로 인해, 부하 접속 전기전도판은 모터구동식판과 같은 속도로 구동되지 않는다. 이러한 상황에서 자기 디스크는 보통 부하접속 전기전도판을 향해서 이동하므로 자기 디스크와 모터구동식 판간의 공극은 자기 디스크와 부하접속판간의 간격보다 커짐을 확인하였다. 이어서 공극들의 합이 점차 감소되어 모터구동식 전기전도판과 자기디스크간의 간격이 감소하면, 그들간의 회전 미끄러짐은 감소하고 자기디스크와 부하접속판의 속도는 응답하여 감소한다. 자기 디스크와 모터구동식 전기전도판간의 간극은 자기디스크와 부하 접속자기판간의 간격 보다 크게 유지된다.

설명된 발견현상은 이하 제 5 실시예(제 5 도)를 참조하여 설명되는 바와 같이 모터가 최대속도인 다음에 부하를 모터에 점차적으로 제공하는 클러치형 커플러로서 이용될 수 있다. 이 실시예에서, 입력 샤프트(8)는 전기전도판(10)을 벗어나게 전개되고 자기디스크(59)에서의 부싱(58)에 대해 저널로서 기능하여, 입력 샤프트(8)와 판(10)에 무관하게 아이들러로서 자유롭게 회전한다. 전기전도판(10)은 출력 샤프트(9)상의 스플라인(61)에 활주 장착된 허브(60)를 가지고 있으므로 판(10')은 출력 샤프트에 결합되지만 그를 따라서 자유롭게 활주하지는 않는다. 출력 샤프트(9)위에는 원형으로 일주하게 홈이 패인 칼라(62)가 결합해방용 베어링(throw-out bearing; 64)에 의해서 장착되므로, 칼라(62)는 회전 없이 출력 샤프트를 따라서 자유롭게 활주한다. 요크 부재(66)는 칼라(62)안의 원형일주홈 (63)과 내부결합하고 장착 블록(70)위에서 피복 핀(68)에 의해서 그의 대향단부에 스윙장착(swing-mounted)된다. 출력 샤프트(9)위에서 칼라(62)를 응답적으로 활주하게 하기 위한 요크 부재(66)의 운동은 그 요크 부재의 아암에서 슬롯(74)을 통해 전개하는 나사샤프트 (71)를 갖는 서보 모터(70)에 의해서 제어된다. 이 장치에 의해서 전기전도판(10')은 자기디스크와 판(10')간의 간극이 너무 넓어 입력 샤프트 (8')가 최대속도로 돌고 있을 때 판이 휴지상태로 남아있는 비부하 전달위치와, 상기 간극이 자기디스크를 통해 부하 접속 전기전도판(10')을 최대속도 구성하기에 충분히 좁은 근접 최대부하 전달위치사이에 활주범위를 가질 수 있다. 이 범위 안에서는 구동모터가 일정속도로 동작하는 동안 판(10)과 자기 디스크에 대해 상대적으로 부하접속판(10')의 미끄러짐이 제어되어, 부하의 속도를 조절할 수 있다.

제 5 도에 도시된 장치의 대안으로서, 출력 샤프트(9)가 입력 샤프트로 될 수 있고 그 반대로 성립한다. 또한, 다른 대안으로서, 자기디스크(59)는 입력 샤프트(8)의 전개상에서가 아니라 출력 샤프트(9)의 전개상에서 아이들러로서 장착될 수 있다.

제 6 실시예(제 6 도, 제 6A 도)에서는 입력 샤프트(8)와 출력 샤프트(9)가동축이 아닌 예를 도시하고 있다. 이 실시예에서는 샤프트들(8-9)을 수납하기 위해 두 쌍의 베어링(70-70') 및 (71-71')이 하우징(72)안에 장착되어 있다. 자기 디스크 유닛(74)은 키(75)에 의해서 출력 샤프트(9)에 끼워 맞춰지고, 전기전도판(10-10')은 스페이서(76)와 함께 키(77)에 의해서 입력 샤프트(8)에 끼워 맞춰진다. 이러한 장치에 의해서, 판들(10-10')도 자기디스크(74)와 부분적으로 중첩하고 입력 샤프트(8)의 회전은 자기디스크(74)와 전기전도판(10-10') 간의 자기 마찰에 의해서 출력 샤프트(9)의 회전을 야기시킨다. 그러나, 도시된 예에서 판들(10-10')은 디스크(74)에서 보다 직경이 크기 때문에 출력 샤프트(9)는 상이한 피치 직경을 가지는 메시 기어(mesh gear)와 유사하게 비례적으로 보다 고속 회전한다. 제 6B 도에 도시되어 있는 바와 같이, 전기전도판들(10-10')에 의해 부분적으로 중첩되는 다른 자기디스크(74')에 결합되어 있는 제 2 출력 샤프트(9')가 제공되는 것을 인식해야 한다.

양호하게는, 자기디스크유닛에 사용된 영구자석들은 희토류 형태, 즉 사마륨 코발트와 네오디뮴 아이런 보론과 같은 란토나이드로 이루어져 있다. 이들 자석들은 아니코형과 세라믹형을 초과하는 자기적 성질을 갖고 있다. 자석은 단면이 장방형 또는 원형일 수 있으며, 예컨대 플라스틱, 금속 또는 세라믹일 수도 있는 디스크에 제공된 보상 개구안으로 결합된다. 자석들은 그 자석들이 디스크의 각 면에 대향극(opposite poles)을 제공하도록 배열된 인접자석들과 대칭적으로 배열되어 있다. 또한, 자석들은 디스크 개구에서 끝과 끝이 맞닿고 양극에 음극이 맞닿도록 적층될 수 있다.

제 7 도에서는 4 개의 등간격을 둔 사각형 개구(80)는 4 세트의 영구자석 (25)을 수납하도록 디스크(24)에 제공되는 자기디스크의 예를 도시하고 있다. 각 세트는 스택 당 3 개의 자석을 갖는 두 스택의 사각형 자석을 구비한다. 각 세트의 쌍에서는 극이 다른 극과 반대로 배열되어 있다. 즉, 한 쌍의 극은 디스크의 한 면에서 다른 면으로 N-S-N-S-N-S 순으로 배열되고, 인접쌍의 극은 S-N-S-N-S 순으로 배열된다. 양호하게는 자석들은 디스크의 면들을 단거리로 벗어나게 삽입된다.

제 7 도의 자기디스크에는 예컨대 5hp. 동기모터, 3600rpm, 가 원심펌프를 구동시키는데 사용된 실험에서 제 5 도 커플링에 성공적으로 사용되었다. 전기전도판은 8 인치 직경을 갖는 1/2 인치 두께의 동이었다. 자기디스크는 같은 직경으로 되어 있었으며 1-1/8^N의 두께를 가졌다. 영구자석은 각각 1 × 2 인치와 1/2인치 두께로 세 개가 적층되었으므로 각 자석은 각 디스크면을 3/16 인치 벗어나게 삽입되었다.

제 8 도에서는 디스크(124)의 사각형 개구(180)에서 원형 패턴으로 등간격을 둔 관계로 북극과 남극의 교차 하에 배열된 사각형의 영구자석(25)을 이용하는 대안의 자기 디스크예를 도시하고 있다. 제 9 도에서는 디스크(224)의 원형구멍(280)에 장착된 원형 영구자석(125)과 유사한 장치를 도시하고 있다. 제 10 도에서는 사이드 바이 사이드(side-by-side) 영구자석 섹터(225)가 디스크(324)의 각면에 고리형으로 배열되어 있는 다른 예를 도시하고 있다.

제 11 도에서는 비철성 전기전도판(10a-10a')(예컨대, 동)이 예컨대 리벳에의해서와 같은 적당한 방식으로 취부된 강철판(11-11')으로 맞닿게 되고 있는, 제 3 도에 도시된 것과 유사한 양호한 자기커플러를 도시하고 있다. 허브부재(32a-32a')는 강철판(11-11')에 접속된 볼트이고, 테이퍼된 단부플러그(81-81')를 수납하며, 그 플러그(81-81')는 키(34-34')에 의해서 샤프트(8-9)에 취부되어 있다. 단부 플러그(81-81')는 어떤 적당한 방식으로 허브부재(32a-32a')에 접속되어 있다. 상기 허브부재(32a)에 맞추어져서 가해지는 힘은, 영구자석들(25)을 포함하는 자기디스크(24)의 허브에서 부싱을 활주 가능하게 수납하기 위해서 판(10')을 향해서 스터브(stub) 샤프트로서 판(10-11)을 거쳐서 삽입되는 강철관(27)이다.

강철판에 의해서 맞닿은 동판은, 전술한 바와 같이 동판 또는 적층동판이 사용될 때 보다, 전기전도판에 대한 본 발명의 장치에서 보다 더 효율적임이 확인되었다. 예컨대 0.25 인치 두께의 판(10-10'), 0.50 인치 두께의 강철 배면(backing)판 (11-11')과 연계하여 사용되고, 0.50 인치 두께의 동 또는 적층 동판의 사용보다 우수한 결과를 얻는다. 강철 배면판(11-11')의 두께는 회전 시에 직면한 자기력의 지배 하에서 엄격하게 선택되고 커플링 효과에는 영향을 미치지 않는다. 강철 배면판이 사용될 때, 동판(10a-10a')의 선속밀도는 커플러 동작 중에 증가된다. 커플링 구성요소들이 정지 상태일 때 강철배면 판(11-11')과 자석들(25)사이에 축상의 인력이 존재하더라도 자기디스크(24)와 동판(10-10')이 회전하고 있으면, 그 자기 디스크(24)와 동판(10-10')사이에는 공극(26-27)이 유지된다.

제 11 도 실시예에 대해서 설명된 바와 같이 모든 실시예에서의 전기전도판을 강철 배면판에 맞닿게 하는 것이 유리하다.

본 발명의 특정 실시예는 본원에서 예시를 목적으로 설명되었지만 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않고서도 다양한 변형들이 만들어질 수 있음을 전술한 것들로부터 인식해야 한다. 따라서 본 발명은 첨부된 특허청구의 범위에 의해서 제한되지 않는다.

Claims

상호 독립적으로 장착된 제1 및 제2 샤프트(8, 9)용 커플러에 있어서,

회전 부재 위에 인접자석들과 서로 반대극을 갖도록, 대칭으로 배열된 영구 자석들(25, 25', 125, 225)을 포함하는 상기 회전 부재(12a, 12a', 24, 24', 24", 59, 74, 74', 124, 224, 324) 및

상기 회전 부재(12a,.......324)의 대향 측들에 위치되고, 상기 회전 부재들로부터 각각의 공극들(26, 27)에 의해 분리되는 두 개의 회전 비철성 전기 전도 소자들(10, 10', 10a, 10a', 11, 11')을 포함하며,

상기 비철성 전기 전도 소자들(10,.....11)과 상기 회전 부재는 상기 샤프트들(8, 9) 상에 장착됨으로써, 상기 제1 샤프트(8)의 회전은, 상기 회전 부재(12a, ... 324) 상의 영구자석들(25,.....225)과 상기 비철성 전기 전도 소자(10,... 11)간의 자기 작용(magnetic action)에 의해 상기 제2 샤프트(9)의 회전을 발생시키는, 제1 및 제2 샤프트용 커플러.
제1항에 있어서,

상기 비철성 전기 전도 소자들 (10, 10')은 함께 접속되어 있는, 제1 및 제2 샤프트용 커플러.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 샤프트들(8, 9)과, 회전 부재(12a,...324)와, 비철성 전기 전도 소자들(12,...11)은 동축(coaxial)인, 제1 및 제2샤프트용 커플러.
제1항에 있어서,

상기 샤프트들(8, 9)은 축 상에서 공간적으로 떨어져 있는, 제1 및 제2 샤프트용 커플러.
제3항에 있어서,

상기 비철성 전기 전도 소자들(10, 10')은 상기 샤프트들(8, 9) 각각에 장착되고 상기 회전 부재(24')는 아이들러(idler)로서 상기 샤프트들 중 하나(8) 상에 장착되는, 제1 및 제2 샤프트용 커플러.
제5항에 있어서,

상기 회전 부재(24")와 상기 비철성 전기 전도 소자들(10, 10')중 한 소자(10')는 상기 샤프트들(8, 9) 중 한 샤프트(9) 위에 활주 가능하게 장착되고, 상기 장착된 소자(10')는 상기 샤프트들 중 다른 한 샤프트(8)를 향해 바이어스되는, 제 1 및 제2 샤프트용 커플러.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 회전 부재(12a, 12a')는 상기 샤프트들(8, 9)중 한 샤프트 위에 정렬되어 있고, 제2 회전 부재(12a')는 영구 자석들(25)을 구비하며, 상기 회전 부재들(12a, 12a')은 서로 떨어져 바이어스 되어 있는, 제1 및 제2 샤프트용 커플러.
제7항에 있어서,

상기 정렬된 회전 부재들(12a, 12a')은 상기 샤프트들(8, 9) 중 한 샤프트(9)에 의해 제공된 스플라인들(30) 상에 장착되고, 상기 스플라인 샤프트(splined shaft)(9)는 상기 비철성 전기 전도 소자들(10, 10') 중 한 소자(10')를 통해서 자유롭게 돌출되며, 상기 비철성 전기 전도 소자들 중 다른 소자(10)는 상기 사프트들(8, 9) 중 다른 한 샤프트(8)에 접속되는, 제1 및 제2샤프트용 커플러.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 회전 부재는 상기 영구 자석들(25)을 구비하는 디스크(24")이고,

상기 비철성 전기 전도 소자들은 회전판들(10, 10')이고,

상기 제1 회전판(10)은 상기 제1샤프트(8)상에 장착되어 제1 샤프트와 함께 회전하며,

상기 제2 회전판(10')은 상기 제2 샤프트(9)에 결합되어 제2 샤프트와 함께 회전하며, 상기 제2 회전판은 상기 제2샤프트(9) 상에 활주 장착되고,

상기 디스크(24")는 상기 제2 샤프트(9) 상에 아이들러로서 배치되고, 그 위에 활주 장착되며,

조절 수단(42, 43, 44)이 상기 제2샤프트(9) 상에서 상기 제2 판(10')의 위치를 축 상에서 조절함으로써 상기 디스크(24")와 상기 비철성 전기전도판들(10, 10') 사이의 상기 공극들(26, 27)의 합을 변화시키는, 제1 및 제2 샤프트용 커플러.
제9항에 있어서,

상기 조절 수단(42, 43, 44)은 상기 제2 비철성 전기전도판(10')의 외측으로 상기 제2 샤프트(9) 상에 고정된 칼라(collar)(43)와, 상기 고정 칼라(43)와 상기 제2 판(10') 사이에서 상기 제2 판(10')을 상기 고정 칼라(43)쪽으로 바이어스하기 위한 바이어싱 수단(42)을 구비하는, 제1 및 제2 샤프트용 커플러.
제10항에 있어서,

상기 바이어싱 수단(42)은 압축 스프링을 구비하는, 제1 및 제2 샤프트용 커플러.
제9항에 있어서,

상기 조절 수단(42, 43, 44)은, 상기 제2 샤프트(9) 상에 활주 장착되고 상기 제2 비철성 전기전도판(10')과 연동하는 활주 유닛(38)과, 상기 활주 유닛(38)과 연동하여 상기 활주 유닛을 상기 제 2 샤프트(9)를 따라서 이동시킴으로써 상기제2 판(10')의 위치를 조절하도록 선택적으로 상기 활주 유닛(38)을 동작시키는 제어 소자(42)를 구비하는, 제1 및 제2 샤프트용 커플러.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제1 샤프트(8)는 회전 전원에 의해서 구동되고, 상기 제2 샤프트는 회전 부하에 연결되는, 제1 및 제2 샤프트용 커플러.
제1항에 있어서,

상기 제1 샤프트(8)와 상기 제2 샤프트(9)는 공간적으로 떨어져 있고 상기 제2 샤프트(9)는 상기 비철성 전기 전도 소자들(11, 11')로부터 공간적으로 떨어져있는, 제1 및 제2 샤프트용 커플러.
제 14 항에 있어서,

상기 회전 부재(74)는 상기 비철성 전기 전도 소자(11, 11')에 대해 축 상에서 자유롭게 이동하는, 제1 및 제2 샤프트용 커플러.
제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,

상기 회전 부재(74)는, 극이 서로에 대해 반대 극들을 갖는 영구자석들(25)에 인접하며, 상기 영구자석들(25)의 극(poles)들이 상기 각각의 비철성 전기 전도 유닛들(11, 11')쪽으로 대향하는 영구 자석들(25)이 각각 장착되어 있는 회전 디스크를 포함하는, 제1 및 제2샤프트용 커플러.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 비철성 전기 전도 소자들(11, 11') 각각은 강철판(steel plate)(10, 10')에 등대어진 동판(11, 11')을 포함하는 제1 및 제2샤프트용 커플러.
제1항에 있어서,

상기 비철성 전기 전도 소자들(11, 11')은 동축 샤프트들(8, 9)에 장착되어 있고, 상기 샤프트들(8, 9) 중 한 샤프트(8)는 다른 한 샤프트(9)쪽으로 각각의 비철성 전기 전도 소자(10)를 넘어서 돌출하는 돌출 샤프트부를 가지며, 상기 회전부재(24')는 상기 돌출 샤프트부에 장착되어 있고, 상기 돌출 샤프트부에 대해 자유롭게 회전하여 그 돌출 샤프트부에 대해 축 상에서 이동하는, 제1 및 제2샤프트용 커플러.
제 16 항에 있어서,

상기 디스크(74)와 비철성 전기 전도 소자(11, 11')는, 그들이 공극에 의해서 분리되어 있는 중첩 지대(overlap zone)를 가지며, 상기 영구 자석들(25)은 상기 회전 디스크(74)가 회전될 때 상기 중첩 지대를 통과하도록 배열되어 있는, 제1 및 제2 샤프트용 커플러.
제19항에 있어서,

상기 비칠성 전기 전도 소자(11, 11')는 상기 회전 디스크(74)의 대향측들에서 상기 중첩 지대로 연장하는 한 쌍의 동축 비철성 전기 전도 판들을 구비하고, 각각은 상기 디스크로부터 각각의 공극에 의해 공간을 두고 있는, 제1 및 제2샤프트용 커플러.
제 20 항에 있어서,

상기 영구자석들(25)을 포함하는 제 2 회전 디스크(74')는 상기 제1 및 제2 샤프트(8, 9)에 대해 공간을 두고 평행 관계에 있는 제3 샤프트(9')에서 회전하도록 장착되어 있으며,

상기 제2 디스크(74') 및 비철성 전기전도판(11, 11')은 그들이 공극에 의해 분리되어 있는 제2 중첩 지대를 가지며, 상기 제2 디스크(74') 상의 상기 영구 자석들(25')은 상기 제2 회전 디스크(74')가 회전될 때 상기 제2 중첩 지대를 통과하도록 배열되어 있는, 제1 및 제2 샤프트용 커플러.
제 21 항에 있어서,

상기 비철성 전기전도판(11, 11')은 상기 회전 디스크들(74, 74')의 대향측들 상에서 상기 두 중첩 지대로 연장하는 한 쌍의 동축 비철성 비철성 전기전도판을 구비하고, 각각은 상기 디스크들로부터 각각의 공극에 의해 공간을 두고 있는, 제1 및 제2 샤프트용 커플러.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 영구 자석들(25) 각각은 상기 회전 부재(24)의 중심에 방사형으로 뻗어있는 직선 변 모서리(straight side edge)를 갖는, 제1 및 제2 샤프트용 커플러.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 영구자석들(25)은 그들의 인접 측면이 상기 회전 부재(24)의 중심에서 방사형으로 배열된 두 개의 사이드-바이-사이드 자석들(25)을 각각 갖는 세트들로 배열되어 있고, 각각의 세트의 두 자석들(25)은 상기 비철성 전기 전도 소자들(10, ... 11)을을 향하게 되는 반대방향들에서는 동일한 극을 가지는, 제1 및 제2 샤프트용 커플러.
제24항에 있어서,

상기 세트들은 등거리로 떨어져 있고 상기 회전 부재(24)의 중앙으로부터 균등하게 공간을 두고 있는, 제1 및 제2샤프트용 커플러.