KR100413840B1 - 자성입자식 제동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 상호 대향하도록 설치되는 제1 부라켓과 제2 부라켓; 상기 제1 부라켓과 제2 부라켓 사이에 고정 설치되며, 그 내부에는 코일이 내장된 환형의 고정자; 상기 제1 부라켓과 제2 부라켓 사이의 동심원주 상에, 상기 고정자의 내주면으로부터 소정 간격 이격된 채로 고정 설치되는 환형의 제동자; 상기 제2 부라켓의 중심부에 형성된 축공에 회전가능하도록 결합되는 회전축; 상기 제1 부라켓과 제2 부라켓 사이의 동심원주 상에, 그 외주면이 상기 제동자의 내주면으로부터 이격된 채로 상기 회전축에 결합되어 회전하도록 설치되는 회전자; 및 상기 제동자의 내주면과 상기 회전자의 외주면 사이의 공간에 충진되는 자성입자;를 포함하는 자성입자식 제동장치를 개시한다.

Description

자성입자식 제동장치 {Brake apparatus using magnetic powder}

본 발명은 자성입자식 제동장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고정자와 회전자 사이에 제동자가 고정자에 고착되도록 마련됨으로써 제어 전류 변화에 정확하게 대응하여 동작할 수 있는 자성입자식 제동장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자성입자식 제동장치는 회전축을 중심으로 회전하는 물체를 감속하거나 정지시키기 위해 채용된다. 상기 제동장치는 자력이 인가될 경우 자화되는 자성 입자를 포함하여, 상기 자성 입자와 회전자의 마찰력에 의해 회전이 감속되거나 정지되도록 구성된다. 이러한 자성입자식 제동장치의 한 예가 일본 특개평7-293607에 개시되어 있는데, 그 개략적인 구성이 도 1에 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 종래의 일반적인 자성입자식 제동장치는 환형상의 고정자(1) 내부에 원주방향으로 코일(2)이 내장되어 있고, 고정자(1)는 알루미늄 또는 주철재의 재료로 이루어진 원판 형상의 제1부라켓(3)과 제4부라켓(29)에 의하여 고정되고 지지되어 있다. 회전축(8)은 베아링(9)(10)에 의하여 지지되어 제1부라켓(3)과 연결되어 있고, 회전자(26)는 그 외주면이 고정자(1)의 내주면과 대향배치되어 회전축(8)의 원부방향으로 제5부라켓(30)을 통하여 회전축(8)과 일체로 고착 연결되어 있고, 회전자(26)의 한 측면에 보호판(28)을 취부 고착하여 자성입자(12)가 회전자(26)의 내주면과 제동자(27)의 외주면과의 미소공간에 봉입되도록 하였으며, 이 때 보조판(19)(20)(21)(22)은 봉입된 자성입자가 작동부의 외부로 빠져나오지 못하도록 막아주기 위한 것이다. 온도 스위치(25)는 고정자(1)의 외주면 상에 취설되어 있고 작동부에서 전달되어 온 마찰열을 검출한다. 전동기 구동 송풍기(23)는 다수의 공기출입구가 천공된 제4부라켓(29)의 외부 측면에 취설되어 있으며, 여기에서 고정자(1)와 회전자(26)와 제동자(27)는 자성재료인 탄소강의 연강재질로 되어 있는데 이것은 코일(2)이 여자되었을 때 효율적으로 자속(6)을 발생시키게 하기 위한 것이다.

위와 같은 구조로 된 종래의 자성입자식 제동장치의 작동에 대해서 설명한다. 고정자(1)에 내장된 코일(2)에 전류가 흐르면 코일(2)이 여자되어 자속(6)이 발생한다. 그러면, 자성입자(12)는 회전자(26)의 내주면과 제동자(27)의 외주면과의 미소공간에서 쇄상연결을 하게 되고, 흐르는 전류의 세기에 따라서 쇄상연결의 강도가 변화하게 되며, 이것은 회전축(8)과 함께 회전하는 회전자(26)의 제동상태를 변화시켜 제동이 되면서 회전을 계속하든지 아니면 완전제동이 되어 회전이 정지되든지 하게 되고, 흐르는 전류를 차단하면 자속이 없어지고 자성입자의 쇄상연결이 해제되어 회전자(26)는 제동되지 않은 상태에서 자유회전을 하게 되는 것이다.

그리하여 자성입자(12)가 쇄상연결이 된 상태에서 회전자(26)가 회전하게 되면 회전자(26)의 내주면과 제동자(27)의 외주면과 자성입자(12) 사이에서 마찰 현상이 일어나 마찰열이 발생하게 된다. 이 마찰열이 어느 한계치 이상으로 올라가면 자성입자(12)의 산화 및 소결상태가 발생되어 제동장치로써의 성능이 저하될 뿐만 아니라 더 나아가 고정자(1)로 마찰열이 전달되어 코일(2)이 타게되면 자속(6)이 발생하지 않게 되어 제동장치로써의 기능을 상실하게 된다. 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 제4부라켓(29) 외부 측면에 선풍기(23)를 취설하여 외부 공기를 강제로 불어서 제4부라켓(29)과 보호판(28)에 전달되어진 마찰열을 신속히 방출시킴으로써 제동장치로써의 성능을 향상시키고 수명을 연장하는 방안이 제안되었다. 그러나 송풍기(23)가 어떤 이유로 멈춘다거나 공기 출입구에 이물질이 들어가 막히게 되어 마찰열의 방출이 늦어지게 되면 제동장치가 과열로 인하여 손상되어 기능을 상실하게 되는 우려가 생기게 된다. 여기에 온도 스위치(25)를 고정자(1)의 외주면 상에 취설하여 고정자(1)의 외주면의 온도가 일정한계치에 달하면 코일(2)에 흐르는 전류를 차단시켜 제동장치의 손상을 방지하도록 되어 있다.

종래의 자성입자식 제동장치는 이상에서 살펴본 바와 같이, 회전자(26)가 고정자(1)의 내주면과 제동자(27)의 외주면과의 사이에 위치하면서 고정자(1)와 회전자(26)와 제동자(27)의 동심도가 일치한 상태에서 회전하도록 되어 있고, 또한 일반적인 종래의 자성입자식 제동장치에 있어서는 연속적이고 효율적인 자화를 위해 고정자(1)의 내주면과 회전자(26)의 외주면과의 공간이 0.2mm에서 0.6mm까지의 미소 공간을 형성하게 되어 있는데, 가공상의 공차로 인해서 동심도가 틀어진 상태에서 제동력이 가해지고 회전을 하게 되면 고정자, 회전자 및 제동자 사이의 동심도는 더욱 틀어지게 되어 일정한 전류를 흘렸을 때에 회전력이 불균일한 현상이 발생하게 될 뿐만 아니라 심한 경우에는 고정자의 내주면과 회전자의 외주면이 접촉하게 되어 제동장치로서의 기능을 상실하게 되는 경우도 발생하게 된다. 또한, 회전자(26)로부터 고정자(11)의 외주면에 취설된 온도스위치(25)로 전달되는 마찰열의 열량과 그 전달 속도의 불균일 현상의 발생원인이 되어 온도 스위치(25)가 오작동을 하게 되는 우려가 있게 된다. 또한 고정자(1)의 외주면에 취설된 온도 스위치(25)는 마찰열이 발생하는 작동부인 회전자(26)의 내주면과 제동자(27)의 외주면으로부터 떨어져 있어 정확한 마찰열을 신속하게 감지하지 못한다는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 작동부에서 발생하는 마찰열을 정확하고 신속하게 검출하여 과열로 인한 자성입자의 성능약화를 방지함과 동시에 과열로 인한 코일의 손상을 방지하는데 목적이 있으며 또한 작동부에서 발생한 마찰열을 신속히 외부로 전달시켜 방출시킴으로써 자성입자의 산화 및 소결상태의 발생을 억제하여 장치의 성능을 향상시키고 수명을 늘릴 수 있는 자성입자식 제동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 고정자와 제동자가 고정장착된 상태에서 고정자의 내주면과 제동자의 외주면 사이의 공간을 균일하게 유지되도록 함으로써 전류에 세기에 따라 제동력이 편차없이 정밀하게 조정되도록 함과 동시에 고정자와 제동자와회전자가 동심도 상에 위치하면서 작동하도록 하는 자성입자식 제동장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 아래 도면들에 의해 구체적으로 설명될 것이지만, 이러한 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 것이므로 본 발명의 기술사상이 그 도면에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.

도 1은 종래 기술에 따른 자성입자식 제동장치의 일 예를 도시한 단면도이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자성입자식 제동장치를 나타낸 단면도이다.

도 3은 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따른 자성입자식 제동장치를 나타낸 단면도이다.

도 4는 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따른 자성입자식 제동장치를 나타낸 단면도이다.

도 5는 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따른 자성입자식 제동장치를 나타낸 단면도이다.

도 6은 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따른 자성입자식 제동장치를 나타낸 단면도이다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자성입자식 제동장치를 나타낸 단면도이다.

<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>

100.고정자 102.코일 104.제1부라켓 105.제2부라켓

106.회전축 108.제3부라켓 109.연결부재 110.제동자

120.회전자 112a-d.보조판 113.방열판 114.방열돌출핀

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 자성입자식 제동장치는, 부라켓에 그 일단이 고정되며, 그 내부에는 코일이 내장된 환형의 고정자; 상기 고정자의 내주면으로부터 소정 간격 이격된 채로, 상기 부라켓에 그 일단이 고정 설치되는 환형의 제동자; 상기 부라켓의 중심부에 형성된 축공에 회전가능하도록 결합되는 회전축; 그 외주면이 상기 제동자의 내주면으로부터 이격된 채로 상기 회전축에 결합되어 회전하도록 설치되는 회전자; 및 상기 제동자의 내주면과 상기 회전자의 외주면을 둘러싸는 공간 내에 충진되는 자성입자;를 포함한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상호 대향하도록 설치되는 제1 부라켓과 제2 부라켓; 상기 제1 부라켓과 제2 부라켓 사이에 고정 설치되며, 그 내부에는 코일이 내장된 환형의 고정자; 상기 제1 부라켓과 제2 부라켓 사이의 동심원주 상에, 상기 고정자의 내주면으로부터 소정 간격 이격된 채로 고정 설치되는 환형의 제동자; 상기 제2 부라켓의 중심부에 형성된 축공에 회전가능하도록 결합되는 회전축; 상기 제1 부라켓과 제2 부라켓 사이의 동심원주 상에, 그 외주면이 상기 제동자의 내주면으로부터 이격된 채로 상기 회전축에 결합되어 회전하도록 설치되는 회전자; 및 상기 제동자의 내주면과 상기 회전자의 외주면 사이의 공간에 충진되는 자성입자;를 포함하는 자성입자식 제동장치가 제공된다.

바람직하게, 본 발명의 자성입자식 제동장치는, 상기 회전자와 연결되어 함께 회전하는 원형의 방열판; 및 상기 방열판의 표면에 원주방향을 따라 돌출 형성된 다수의 날개;를 더 포함한다.

더욱, 바람직하게, 본 발명은 상기 제2 부라켓과 함께 상기 회전자를 감싸도록 연장 형성되어, 상기 제동자를 지지하는 제3 부라켓을 더 포함한다.

여기서, 상기 제2 부라켓과 제3 부라켓은 알루미늄으로 제조될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 방열판과 상기 회전자 사이에 개재되어 이들을 상호 연결하는 동시에 상기 회전자에 비해 높은 열전도도를 가지고 상기 방열판으로 열을 전달하는 열전도부재를 더 포함한다.

바람직하게, 본 발명은 상기 제동자의 측면에 접하거나 상기 제동자의 측면를 지지하는 부라켓에 접하도록 설치되어 제동장치의 동작시 발생하는 마찰열을 감지하는 온도스위치를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 비자성제 재료로서 상기 제동자의 중간 부분에 설치되어 제동자를 두 부분으로 분리함으로써 자력이 집중되도록 하는 중간연결재를 더 포함할 수 있다.

바람직하게, 본 발명에 따른 자성입자식 제동장치의 회전자에는 이를 가로질러 공기가 유동하여 냉각효과를 높일 수 있도록 공기 통로가 관통 형성된다.

아울러, 본 장치의 회전축은 상기 회전자를 관통하여 연장되고 그 끝단이 베어링에 의해 회전가능하도록 지지될 수 있다.

이하 첨부된 도면들을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2에는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자성입자식 제동장치가 개시되어 있다. 도면을 참조하면, 본 실시예의 자성입자식 제동장치는 코일(102)을 내장한 환형의 고정자(100)를 포함한다. 상기 고정자(100)는 제동장치 본체를 구성하도록 상호 대향 배치되는 한 쌍의 제1부라켓(104)과 제2부라켓(105) 사이에 고정된다. 상기 제1부라켓(104)의 중심부에는 축공(104a)이 형성되어 있으며, 여기에 회전축(106)이 베어링(107a)(107b)에 의해 회전가능하도록 결합된다.

본 발명에 따르면, 상기 제1부라켓(104)과 제2부라켓(105) 사이의, 상기 고정자(100)의 내측에는 그 고정자(100)로부터 소정간격 이격되어 환형의 제동자(110)가 고정 결합된다. 바람직하게, 상기 제동자(110)는 제2부라켓(105)과, 상기 제1부라켓(104)으로부터 연장된 제3부라켓(108)에 의해 지지 고정되어 그 외주면이 상기 고정자(100)의 내주면과 대향하도록 결합된다. 여기서, 상기 제2부라켓(105)과 제3부라켓(108)은 비자성체로서 열전도성과 내식성이 우수하고 가벼우며 형상가공 제작이 용이한 알루미늄으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제동자(110)의 내측에는 상기 제동자(110)로부터 소정간격 이격되어 회전하는 회전자(120)가 설치된다. 상기 회전자(120)는 제1부라켓(104)에 회전가능하도록 결합된 회전축(106)에 고정되어 회전하게 된다. 바람직하게, 상기 회전자(120)는 별도의 연결부재(109)를 통해 회전축에 결합될 수 있다. 더욱 바람직하게, 상기 연결부재(109)는 비자성체 재료로 제작되어 제동장치의 동작시에 자속이 고정자(100)와 회전자(120) 사이에 집중되도록 할 수 있다.

본 발명에 따르면, 동심원주 상에 설치되는 상기 고정자(100), 제동자(110) 및 회전자(120)는 자성재료인 탄소강 중에서 연강재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 제2부라켓(105)과 제3부라켓(108)은 상기 회전자(120)를 감싸도록 연장되어 있으며, 그 내부의 상기 제동자(110)와 회전자(120) 사이의 공간에는 자성입자(111)가 충진되어 있다. 상기 자성입자(111)는, 상기 제2 및 제3부라켓(105)(108)의 내주면과 회전자(120)에 각각 형성된 보조판(112a)(112b)(112c)(112d)에 의해 외부로 누설되거나 탈락되는 것이 방지된다.

전술한 바와 같이 본 발명의 제동장치에 따르면, 제동자(110)가 고정자(100)와 함께 고정설치되므로 고정자(100)의 내주면과 제동자(110)의 외주면 사이의 미소 간격이 일정하게 유지될 수 있다.

나아가, 본 발명에 있어서, 상기 회전자(120)에는 방열판(113)이 구비되어 함께 회전하므로 제동장치의 작동에 따라 발생하는 열을 효과적으로 냉각시키도록구성된다. 바람직하게, 상기 방열판(113)은 회전축(106)이 위치하는 반대측의 회전자(120)에 고정되는 원형판으로서, 그 표면에는 공기의 흐름을 촉진하기 위해 원주방향으로 다수의 날개(113a)가 형성되어 있다. 전술한 바와 마찬가지로, 상기 방열판(113) 역시 열전도성이 우수한 소재 즉, 알루미늄과 같은 재료로 제작된다.

상기 제2부라켓(105)의 외측에는 방열돌출핀(114)을 형성하여 공기와의 접촉면적을 넓힘으로써 내부로부터 발생한 열이 신속히 방출될 수 있도록 하고, 상기 방열판(113)의 외측에는 다수의 공기 유입구 형성된 덮개(115)가 구비된다. 또한, 상기 방열판(113)이 구비된 제2부라켓(105)의 외부 측면에는 외부 공기를 제동장치 내부를 향해 강제로 불어 넣기 위해 송풍기(118)가 더 설치된다.

본 발명의 또 다른 예에 따르면, 상기 회전자(120)와 방열판(113) 사이에는, 상기 회전자(120)에 비해 열전도성이 우수한 예를 들어, 알루미늄과 같은 소재로 이루어진 열전도부재(119)가 개재되어 회전자(120)와 자성입자(111)의 마찰에 따라 발생한 열을 방열판(113)으로 신속하게 전달한다.

본 발명의 보다 바람직한 실시예에 따르면, 제동장치에서 발생한 온도를 감지하고 그 제어신호를 출력하는 온도스위치(121)는 제동자(110)의 측면에 접하여 설치되거나, 도 3에 도시된 바와 같이 제동자(110)의 측면 영역의 부라켓에 접하여 설치된다. 따라서, 제동장치의 작동부에서 발생한 열을 즉시로 검출할 수 있게 된다. 상기 온도 스위치(121) 자체의 구성은 이미 알려진 것이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

비록 본 명세서에서 상기 고정자와 제동자의 구성이 도면을 참조로 구체적으로 설명되었으나 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 고정자(100)는 그 일단만이 제1부라켓(104)에 고정되고 타단은 본체 케이스에 직접 고정될 수 있다. 또한, 제동자(110')는 제1부라켓(104)에 직접 또는 다른 부재를 매개로 간접적으로 결합되어 지지될 수 있다. 구체적으로, 제1부라켓(104)의 결합공에 제3부라켓(108')의 돌출결합부가 끼워지고 나사와 같은 체결수단으로 체결될 수 있다. 이렇게 결합된 상기 제3부라켓(108')에 제동자(110')의 일단이 결합되고, 제동자(110')의 타단에는 제2부라켓(105')이 밑으로 연장되도록 형성된다. 이러한 구성은 제동자와 고정자를 공간적으로 분리시킴으로써 제동자 부근에서 발생하는 열이 고정자 근처로 전달되지 않도록 하는데 유리하다. 대안으로서, 전술한 바와 같이, 상기 제동자(110')의 일단만이 제1부라켓(104)에 직접 고정될 수 있다. 다시 말해, 본 발명의 기술적 사상을 달성하는 범위내에서 고정자와 제동자가 고정장착된 상태에서 고정자의 내주면과 제동자의 외주면 사이의 공간을 균일하게 유지되도록 하는 구성이라면 상기 부라켓의 구조는 얼마든지 다양하게 변형되어 실시될 수 있음을 이해하여야 한다.

그러면, 이상과 같은 구성을 가진 본 발명의 일 실시예에 따른 자성입자식 제동장치의 동작에 대해서 설명하기로 한다.

회전축(106)의 회전력을 감속하거나 이를 정지시키기 위해 코일(102)에 전류를 인가하면, 코일(102)이 여자되어 발생하는 자속에 의해 제동자(110)와 회전자(120) 사이에 있는 자성입자(111)가 쇄상연결을 이루게 되고, 이때 회전자(120)와 자성입자(111) 사이에 발생하는 마찰력에 의해 회전자(120) 및 회전축(106)이 감속되거나 정지하게 된다. 바람직하게, 제1 및 제2부라켓(104)(105)등의 지지부재가 비자성체 재료로 구성되므로 자속은 도면에 점선으로 도시된 것과 같이 제동자(110)와 회전자(120) 사이에 집중될 수 있다.

본 발명의 동작에 있어서, 상기 제동자(120)가 고정자(100)에 대하여 고정 결합되어 있으므로, 양자 사이의 간격은 예를 들어, 0.2mm ∼ 0.6mm 정도로 항상 정밀하게 유지될 수 있다. 따라서, 코일(102)에 인가되는 제어전류에 정확하게 상응하는 제동력을 발휘할 수 있게 된다.

상기 제동과정 중에 발생하는 열은 제1, 2 부라켓(104)(105)으로 전달되어 그와 연결된 방열돌출핀(114)을 통해 외부로 방출되는 동시에, 회전자(120)에 결합된 방열판(113)으로 신속하게 전달되고, 상기 방열판(113)은 회전자(120)와 함께 회전하므로 송풍기(118)에 의해 송풍된 외부 공기와 접촉하면서 방열판 날개(113a)를 통해 열을 방출하게 된다. 이때, 전술한 바와 같이, 회전자(120)와 방열판(113) 사이에 열전도부재(119)가 구비되면, 회전자(120)로부터 방열판(113)으로의 열전달은 더욱 촉진된다. 상기 방열판(113)의 날개(113a)는 자체적으로 냉각팬과 같은 역할을 하게 되므로 결과적으로 냉각효율을 더욱 높일 수 있게 되는 것이다.

나아가, 본 실시예에 있어서, 제동장치의 작동부로부터 발생한 열을 감지하는 온도 스위치(121)가 제동자(110)의 측면에 인접하여 위치하므로 제동자(110)와 회전자(120)에서 발생한 마찰열을 제동자를 통해 곧 바로 신속하게 감지할 수 있게 된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자성입자식 제동장치의 구조가 도 3에 도시되어 있다. 여기에서, 앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조부호는 동일한 부재를 가리킨다.

도면을 참조하면, 본 실시예의 회전자(120')는 열전도부재(129)를 매개로 하여 제1부라켓(104)에 회전가능하게 지지된 회전축(106')에 고정된다. 상기 열전도부재(129)는 전술한 바와 같이 열전도성이 우수하고 형상가공성이 뛰어난 알루미늄 등으로 제작된다. 회전축(106')에 대한 회전자(120')의 견고한 결합을 위해서 회전자(120')와 회전축(106')에 요철부(129a)(106'a)가 각각 형성될 수 있다. 상기 회전자(120')와 열전도부재(129)는 끼워 맞춤 결합될 수 있으나, 대안으로서 주물작업에 의해 일체로 형성될 수도 있다. 상기 열전도부재(129)에는 전술한 바와 같이 방열판(113)이 연장 결합된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이, 제동자(110')의 중간부분에 비자성체의 재료로 된 중간연결재(139)를 개재시켜 탄소강의 연강재질로 된 제동자(110')를 두 부분으로 분리하여 일정간격을 유지시킨다. 이러한 구성은 코일(102)에 전류가 인가되어 자속이 형성될 때 회전자(120')와 제동자(110')의 중심부분에 자력이 집중되도록 하는 작용을 한다.

본 실시예의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 회전자(120')를 관통하여 상기 송풍기(118)가 구비된 공간과 회전축(106')이 구비된 공간을 상호 연결하는 복수개의 공기 통로(130)가 형성된다. 보다 바람직하게, 상기 공기 통로(130)는 회전자(120')와 회전축(106')을 상호 결합시키는 열전도부재(129)를 관통하도록 형성된다. 따라서, 본 실시예에 따른 자성입자식 제동장치의 동작에 있어서,회전축(106')의 회전에 따라 방열판(113')이 회전하면서 송풍기(118)에 의해 유입된 외부 공기는 도면에 화살표로 도시된 것과 같이, 방열판(113')의 날개(113a)에 의해 사방으로 확산되는 동시에 상기 공기 통로(130)를 통과한 뒤 제1부라켓(104)에 형성된 배출공(131)을 통해 배출된다. 이러한 공기 흐름에 따라 제동장치의 작동부에서 발생하는 마찰열은 보다 신속하게 외부로 방출될 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 회전자와 회전축 사이에 개재되는 열전도부재는 부분적으로 채용될 수 있는데 그러한 예가 도 4에 도시되어 있다. 여기에서, 앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조부호는 동일한 기능을 하는 동일한 부재를 가리킨다.

도 4에 도시된 바와 같이, 회전자(120")와 회전축(106") 사이에는 이들을 부분적으로 연결하는 열전도부재(129')가 개재되어 있다. 상기 열전도부재(129')는 전술한 바와 같이 방열판(113)과 연결되어 회전자와 제동자 사이의 공간에서 발생하는 마찰열을 방열판(113)으로 신속하게 전달하게 된다. 상기 열전도부재(129') 역시 알루미늄과 같이 열전도성이 우수한 재료로 구성됨은 앞에서 설명한 바와 동일하다. 참조부호 132는 회전자(120")를 회전축(106")에 결합 고정시키는 보조결합부재이다.

상기 열전도부재(120')와 보조결합부재(132)는 끼워 맞춤 결합이나 주물작업에 의해 회전축(106")과 일체로 결합될 수 있다. 또한, 상기 열전도부재(120')와 보조결합부재(132)를 관통하는 공기통로(130')가 송풍기(118)가 위치한 공간과 제1부라켓(104)이 위치한 외부공간을 연통시키도록 형성되어 있다. 이러한 공기통로의작용은 앞서 설명한 바와 동일하다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 회전축은 제1부라켓과 제2부라켓의 두 지점에서 지지됨으로써 안정하게 회전될 수 있는데, 이러한 실시예에 대한 구성이 도 5 및 도 6에 각각 도시되어 있다. 본 도면들에서 설명하지 않은 참조부호는 앞서 설명된 구성요소들이다.

즉, 위 도면들을 참조하면, 회전축(116)(116')의 끝단은 회전자(120')(120")를 관통한 뒤 베어링(117)(117')에 의해 회전가능하도록 지지된다. 상기 회전축(116)(116')의 끝단은 바람직하게 덮개(115)에 지지되거나, 대안으로서 제동장치를 구성하는 케이스에 지지될 수 있다.

이와 같은 구성에 따르면, 회전축(116)(116')은 베어링(117)(117')에 그 끝단이 지지되므로 회전이 원활할 뿐만 아니라 상기 회전자(120')(120")를 정확한 동심도를 유지한 채로 회전시킬 수 있어 제동장치의 동작 신뢰성을 더욱 보장할 수 있다.

본 발명의 자성입자식 제동장치에 따르면, 고정자와 회전자 사이에 제동자가 고정 설치됨으로써, 고정자와 제동자 사이의 미소 간격을 일정하게 유지시킬 수 있다. 따라서, 강력한 제동력이 가해진 상태에서 회전자가 회전을 하게 되더라도 코일에 인가되는 제어전류에 대응하는 자속이 제동자로 정확하게 전달되므로 제동력을 균일하게 얻을 수 있다. 또한, 종래기술에 있어서, 회전자의 회전시 동심도가 틀어짐에 따라 제동자가 자화의 영향을 받게되는 것과는 달리, 제동자는 회전자의영향을 받지 않고 일정한 자화특성을 지니게 된다.

또한, 본 발명에 따르면, 회전자에 방열판과 날개를 부착하여 냉각팬의 기능을 할 수 있도록 함으로써 제동장치의 작동부에서 발생하는 마찰열을 더욱 효과적으로 냉각시킬 수 있다. 이러한 냉각 효과는 본 발명의 다양한 실시예에서 알 수 있는 바와 같이 회전자와 방열판 사이에 열전도부재를 채용함으로써 더욱 촉진될 수 있다. 나아가, 송풍기가 위치하는 영역에서부터 회전축이 위치하는 영역을 상호 관통하는 공기통로를 형성하고 이를 통해 공기를 유입시킴으로써 마찰열을 더욱 신속하게 외부로 방출시킬 수 있도록 한다.

아울러, 제동장치의 작동부로부터 발생하는 마찰열을 즉시 감지할 수 있도록 제동자와 접하거나 또는 제동자의 측면에 온도 스위치를 설치함으로써 과도한 마찰열이 발생할 경우 이를 신속하고 정밀하게 감지하여 장치를 제어할 수 있도록 한다.

Claims (21)

1. 제1부라켓에 그 일단이 고정되며, 그 내부에는 코일이 내장된 환형의 고정자;

   그 외주면이 상기 고정자의 내주면으로부터 소정 간격 이격된 채로, 상기 제1부라켓에 그 일단이 지지되는 환형의 제동자;

   상기 제1부라켓의 중심부에 형성된 축공에 회전가능하도록 결합되는 회전축;

   그 외주면이 상기 제동자의 내주면으로부터 이격된 채로 상기 회전축에 결합되어 회전하도록 설치되는 회전자; 및

   상기 제동자의 내주면과 상기 회전자의 외주면을 둘러싸는 공간 내에 충진되는 자성입자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자성입자식 제동장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제동자의 일단은 상기 제1부라켓에 직접 결합되어 고정된 것을 특징으로 하는 자성입자식 제동장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제동자의 일단은, 상기 회전자를 감싸도록 하방으로 연장 형성되는 또 다른 부라켓을 매개로 상기 제1부라켓에 결합되어 고정된 것을 특징으로 하는 자성입자식 제동장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 회전자와 연결되어 함께 회전하는 원형의 방열판; 및

   상기 방열판의 표면에 원주방향을 따라 돌출 형성된 다수의 날개;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자성입자식 제동장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 방열판과 상기 회전자 사이에 개재되어 이들을 상호 연결하는 동시에 상기 회전자에 비해 높은 열전도도를 가지고 상기 방열판으로 열을 전달하는 열전도부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자성입자식 제동장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 회전자는 상기 열전도부재와 보조결합부재를 매개로 하여 상기 회전축에 결합된 것을 특징으로 하는 자성입자식 제동장치.
7. 제6항에 있어서,

   상기 열전도부재와 보조결합부재에는 이를 가로질러 공기가 유동할 수 있도록 공기통로가 관통 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자성입자식 제동장치.
8. 상호 대향하도록 설치되는 제1 부라켓과 제2 부라켓;

   상기 제1 부라켓과 제2 부라켓 사이에 고정 설치되며, 그 내부에는 코일이 내장된 환형의 고정자;

   상기 제1 부라켓과 제2 부라켓 사이의 동심원주 상에, 상기 고정자의 내주면으로부터 소정 간격 이격된 채로 고정 설치되는 환형의 제동자;

   상기 제2 부라켓의 중심부에 형성된 축공에 회전가능하도록 결합되는 회전축;

   상기 제1 부라켓과 제2 부라켓 사이의 동심원주 상에, 그 외주면이 상기 제동자의 내주면으로부터 이격된 채로 상기 회전축에 결합되어 회전하도록 설치되는 회전자; 및

   상기 제동자의 내주면과 상기 회전자의 외주면 사이의 공간에 충진되는 자성입자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자성입자식 제동장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 회전자와 연결되어 함께 회전하는 원형의 방열판; 및

   상기 방열판의 표면에 원주방향을 따라 돌출 형성된 다수의 날개;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자성입자식 제동장치.
10. 제8항에 있어서,

    상기 제2 부라켓과 함께 상기 회전자를 감싸도록 연장 형성되어, 상기 제동자를 지지하는 제3 부라켓을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자성입자식 제동장치.
11. 제9항에 있어서,

    상기 방열판과 상기 회전자 사이에 개재되어 이들을 상호 연결하는 동시에 상기 회전자에 비해 높은 열전도도를 가지고 상기 방열판으로 열을 전달하는 열전도부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자성입자식 제동장치.
12. 제11항에 있어서,

    상기 회전자는 상기 열전도부재를 매개로 하여 상기 회전축에 결합된 것을 특징으로 하는 자성입자식 제동장치.
13. 제12항에 있어서,

    상기 열전도부재에는 이를 가로질러 공기가 유동할 수 있도록 공기 통로가 관통 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자성입자식 제동장치.
14. 제11항에 있어서,

    상기 회전자는 상기 열전도부재와 보조결합부재를 매개로 하여 상기 회전축에 결합된 것을 특징으로 하는 자성입자식 제동장치.
15. 제14항에 있어서,

    상기 열전도부재와 보조결합부재에는 이를 가로질러 공기가 유동할 수 있도록 공기 통로가 관통 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자성입자식 제동장치.
16. 제8항에 있어서,

    상기 제동자의 측면에 접하거나 상기 제동자의 측면를 지지하는 부라켓에 접하도록 설치되어 제동장치의 동작시 발생하는 마찰열을 감지하는 온도스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 자성입자식 제동장치.
17. 제8항에 있어서,

    비자성제 재료로서 상기 제동자의 중간 부분에 설치되어 제동자를 두 부분으로 분리함으로써 자력이 집중되도록 하는 중간연결재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자성입자식 제동장치.
18. 제8항에 있어서,

    상기 회전자에는 이를 가로질러 공기가 유동할 수 있도록 공기 통로가 관통 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자성입자식 제동장치.
19. 제18항에 있어서,

    상기 회전자가 회전함에 따라 상기 공기 통로로 유입된 공기는 상기 제1 부라켓에 형성된 배출공을 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 자성입자식 제동장치.
20. 제8항에 있어서,

    상기 회전축은 상기 회전자를 관통하여 연장되고 그 끝단이 베어링에 의해 회전가능하도록 지지되는 것을 특징으로 하는 자성입자식 제동장치.
21. 제8항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제2부라켓의 외측에는 다수의 공기 유입구가 형성된 덮개가 구비되고,

    상기 덮개의 측면에는 공기를 강제로 송풍하는 송풍기가 설치된 것을 특징으로 하는 자성입자식 제동장치.