KR101511164B1 - 자력을 이용한 비접촉 동력전달구조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분리된 주동축과 종동축 사이를 연결하면서 동력을 전달하기 위한 구조에 관한 것으로서, 구체적으로는 중앙에 형성되면서 N극,S극 중 어느 하나의 극성으로 이루어진 제1 자석 및 상기 제1 자석의 외곽에 형성되면서 다수개의 N극과 S극으로 분활된 제2 자석으로 이루어진 한 쌍의 자성체;가 구성됨에 따라, 자력을 이용하여 비접촉 상태에서 주동축의 동력을 종동축에 전달할 수 있는 자력을 이용한 비접촉 동력전달구조를 제공하게 된다.

Description

자력을 이용한 비접촉 동력전달구조장치{Structure of the non-contact power transmission device using magnetic}

본 발명은 자력을 이용하여 주동축의 동력을 종동축에 연결하기 위한 비접촉식 동력전달구조장치에 관한 것이다.

일반적으로 주동축과 종동축의 연결은 커플러, 조인트 또는 베어링과 같은 연결구를 이용한 접촉식 동력전달구조로 이루어지고 있다. 즉, 종래 주동축(10)과 종동축(20)의 연결구조를 살펴보면 도 1에 도시된 바와 같이 모터(11)의 주동축(10)과 피동체(21)의 종동축(20)이 커플러(30)에 의해 연결된 상태를 보이고 있다.

그러나 이와 같은 통상의 접촉식 동력전달구조는 동력전달의 효율은 좋지만 연결이나 분리가 불편하고, 파손이나 훼손에 의해 수명이 짧아지며, 장시간 경과시 안전성이 취약해지는 문제점이 있다. 특히, 주동축과 종동축이 완전히 다른 조건 하의 양측 공간에 설치되어 고도의 기밀이 필요한 경우가 있는데, 이 경우 양측 공간 사이로 주동축이나 종동축이 관통하여 설치되므로 두 공간 사이의 기밀을 높이고 유지하기가 매우 어려운 단점이 있다.

본 발명은 자력을 이용하여 비접촉 상태인 주동축과 종동축 사이에 동력을 연결할 수 있도록 한 자력을 이용한 비접촉식 동력전달구조를 제공하려는 것이다.

본 발명은 자력에 의해 주동축을 따라 종동축이 안정적으로 회전하는 과정에서 상호 인력과 척력이 동일하게 작용하도록 한 자력을 이용한 비접촉식 동력전달구조를 제공하려는 것이다.

본 발명은 주동축과 종동축 사이에 척력을 조절할 수 있도록 한 자력을 이용한 비접촉식 동력전달구조를 제공하려는 것이다.

본 발명은 분리된 주동축과 종동축 사이를 연결하면서 동력을 전달하기 위한 구조에 있어서, 상기 주동축과 종동축에 각각 결합되는 원반 형태로서 서로 일정간격 이격된 상태로 대향 설치되어 상호 인력과 척력이 작용하는 한 쌍의 자성체;를 구비하되, 상기 자성체는 중앙에 형성되면서 N극,S극 중 어느 하나의 극성으로 이루어진 제1 자석; 및 상기 제1 자석의 외곽에 형성되면서 다수개의 N극과 S극으로 분활된 제2 자석;으로 구성된다.

상기 두 자성체의 제1 자석과 제2 자석을 각각 고정하면서 상기 주동축 또는 종동축에 각각 연결되도록 하되, 상기 제1 자석과 제2 사석 사이에 간격을 이격시키기 위한 환형의 격벽이 형성된 하우징;을 포함하여 구성된다.

상기 한 쌍의 자성체는 상기 제2 자석의 N극과 S극이 8, 12, 16 분할 중 어느 하나의 형태로 형성된다.

상기 하우징은 상기 격벽 내측에 상기 제1 자석을 수용하도록 하되, 상기 수용된 제1 자석이 축 방향으로 일정거리 이동하도록 요입된 수용홈이 형성되고, 상기 수용홈의 중앙을 관통하는 너트부가 형성되는 한편, 상기 제1 자석을 전면에 고정한 상태에서 상기 수용홈 내부에서 축 방향으로 일정거리 이동하도록 하되, 후단에는 상기 너트부에 대응하여 체결하도록 볼트부가 형성되고, 상기 볼트부 후단에 드라이버 홈이 형성된 간격조절부재;를 포함하여 구성된다.

상기 하우징은 상기 격벽 내측에 상기 제1 자석을 수용하도록 하되, 상기 수용된 제1 자석이 축 방향으로 일정거리 이동하도록 요입된 수용홈이 형성되는 한편, 상기 제1 자석을 전면에 고정한 상태에서 상기 수용홈 내부에서 축 방향으로 일정거리 이동하도록 형성된 간격조절부재; 및 상기 수용홈과 간격조절부재 사이에 설치되는 스프링;을 포함하여 구성된다.

본 발명의 자력을 이용한 비접촉식 동력전달구조에 의하면 자력을 이용하여 비접촉 상태인 주동축과 종동축 사이에 동력을 연결할 수 있도록 함으로써, 두 축 사이에 연결이나 분리가 간편하고 오랜 시간 안정적으로 사용할 수 있는 효과와 아울러 두 축 사이에 공간을 완전히 분리할 수 있어 기밀성이 극대화되는 효과가 있다.

본 발명의 자력을 이용한 비접촉식 동력전달구조에 의하면 자력에 의해 주동축을 따라 종동축이 안정적으로 회전하는 과정에서 상호 인력과 척력이 동일하게 작용하도록 함으로써, 상기 주동축이나 종동축을 지지하는 구조물에 압력이나 열에 의한 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 자력을 이용한 비접촉식 동력전달구조에 의하면 주동축과 종동축 사이에 척력을 조절할 수 있도록 함으로써, 여러 분야의 다양한 조건에서 자력을 적절히 조절하여 편리하게 사용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 접촉식 동력전달구조를 도시한 구성도.
도 2는 본 발명이 적용된 자력을 이용한 비접촉식 동력전달구조를 도시한 구성도.
도 3은 본 발명이 적용된 자력을 이용한 비접촉식 동력전달구조의 요부를 도시한 사시도.
도 4는 본 발명이 적용된 자력을 이용한 비접촉식 동력전달구조의 자성체를 도시한 분해도.
도 5는 본 발명이 적용된 자력을 이용한 비접촉식 동력전달구조의 작용을 도시한 설명도.
도 6은 본 발명이 적용된 자력을 이용한 비접촉식 동력전달구조의 자성체를 도시한 다른 실시 예시도.
도 7 내지 도 9는 본 발명이 적용된 자력을 이용한 비접촉식 동력전달구조의 다른 실시 예를 도시한 도면,
도 10은 본 발명이 적용된 자력을 이용한 비접촉식 동력전달구조의 또 다른 실시 예를 도시한 도면.

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 구체적으로 살펴본다.

본 발명의 자력을 이용한 비접촉 동력전달구조는 도 2 내지 도 10에 도시된 바와 같이 중앙에 형성되면서 N극,S극 중 어느 하나의 극성으로 이루어진 제1 자석(110, 210) 및 상기 제1 자석의 외곽에 형성되면서 다수개의 N극과 S극으로 분활된 제2 자석(120, 220)으로 이루어진 한 쌍의 자성체(100, 200)로 구성된다.

상기 한 쌍의 자성체(100, 200)는 분리된 주동축(10)과 종동축(20)에 각각 결합된 상태에서 자력을 이용하여 주동축(10)의 동력을 종동축(20)에 전달하기 위한 것이다. 이와 같은 한 쌍의 자성체(100, 200)는 상기 주동축(10)과 종동축(20)에 각각 결합되는 원반 형태로서 서로 일정간격 이격된 상태로 대향 설치되어 상호 인력과 척력이 작용하도록 형성된다. 따라서 상기 자성체(100, 200)는 중앙에 형성되면서 N극,S극 중 어느 하나의 극성으로 이루어진 제1 자석(110, 210) 및 상기 제1 자석(110, 210)의 외곽에 형성되면서 다수개의 N극과 S극으로 분활된 제2 자석(120, 220)으로 구성된다.

이때, 상기 제1 자석(110, 210)은 도 5에 도시된 바와 같이 N극이거나 S극으로 이루어진 것으로서 하나의 자성을 갖으면서 양측의 자성체(100, 200) 사이에서 서로 밀어내는 척력을 작용한다.

상기 제2 자석(120, 220)은 도 3에 도시된 바와 같이 분할된 다수개의 N극과 S극이 순차적으로 배열된 것으로서, 상기 제2 자석(120, 220)은 자연스럽게 서로 N극과 S극이 마주하면서 인력을 작용한다. 이때, 양측의 자성체(100, 200) 중 일측이 회전하면 상기 제2 자석(120, 220)의 N극과 S극이 서로 교차하다가 상호 작용하는 천력과 인력에 의해 결국 타측도 따라서 회전력을 얻게 된다. 즉, 일측 제2 자석(120)의 N극이 회전하면 타측 제2 자석(220)의 N극을 회전 방향으로 밀어내려고 동시에 타측 제2 자석(220)의 S극을 끌어당기려고 하는 자성이 계속해서 작용하기 때문에 일측 자성체(100)의 회전력은 타측 자성체(200)를 회전하게 한다.

상기 한 쌍의 자성체(100, 200)는 상기 제2 자석(120, 220)의 N극과 S극이 도 6에 도시된 바와 같이 8, 12, 16 분할 중 어느 하나의 형태로 형성하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 N극과 S극의 분할이 더 많거나 작으면 회전이 원활하지 못하다.

따라서 이와 같은 구성에 의하면 상기 제1 자석(110, 210)은 동일한 극성으로 이루어져 항상 서로 밀어내는 척력이 작용하고, 상기 제2 자석(120, 220)은 자연스럽게 N극과 S극이 마주하면서 항상 서로 당기려는 인력이 작용하는데, 이렇게 척력과 인력이 동일하게 작용하기 때문에 상기 주동축과 종동축을 설치하기 위한 구조물에 압력이 작용하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 상기 제1 자석이 없이 제2 자석으로만 설치되는 경우 서로 N극과 S극이 마주하는 상태로 회전하는 동안 서로 끌어당기려는 힘만 작용하여 편중된 압력과 열에 의해 파손되는 것을 방지하는 것이다.

한편, 상기 두 자성체(100, 200)의 제1 자석(110, 210)과 제2 자석(120, 220)을 각각 고정하면서 상기 주동축(10) 또는 종동축(20)에 각각 결합하기 위한 하우징(130, 230)이 구성되는데, 상기 하우징(130, 230)은 상기 제1 자석(110, 210)과 제2 사석(120, 220) 사이에 간격을 이격시키기 위한 환형의 격벽(130a, 230a)이 형성된다. 이때, 상기 하우징(130, 230)에는 상기 주동축(10)과 종동축(20)에 안정적으로 결합하기 위한 별도의 결합부재가 구비될 수 있다.

또한, 본 발명은 다른 실시 예로서 도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이 상기 하우징(130, 230)의 격벽(130a, 230a) 내측에 상기 제1 자석(110, 210)을 수용하도록 하면서 상기 수용된 제1 자석(110, 210)이 축 방향으로 일정거리 이동하도록 요입된 수용홈(130b, 230b)을 형성하고, 상기 수용홈(130b, 230b)의 중앙을 관통하는 너트부(130c, 230c)를 형성하는 한편, 상기 제1 자석(110, 210)이 전면에 부착된 상태에서 상기 수용홈(130b, 230b) 내부에서 축 방향으로 일정거리 이동하도록 간격조절부재(140, 240)을 형성하되, 상기 간격조절부재(140, 240)의 후단에는 상기 너트부(130c, 230c)에 대응하여 체결하도록 볼트부(140a, 240a)가 형성되고, 상기 볼트부(140a, 240a) 후단에 드라이버 홈(140b, 240b)이 형성된다.

따라서 두 자성체(100, 200) 사이의 제1 자석(110, 210)과 제2 자석(120, 220) 사이에 인력과 척력을 감안하여 상기 척력이 크면 '+' 또는 '-'형 드라이버를 이용하여 상기 간격조절부재(140, 240)를 돌림으로써 상기 제1 자석(110, 210) 사이의 거리를 크게 조절하고, 상기 인력이 크면 거리를 작게 조절할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시 예로서 도 10에 도시된 바와 같이 상기 하우징(130, 230)은 상기 격벽(130a, 230b) 내측에 상기 제1 자석(110, 210)을 수용하도록 하되, 상기 수용된 제1 자석(110, 210)이 축 방향으로 일정거리 이동하도록 요입된 수용홈(130b, 230b)이 형성되는 한편, 상기 제1 자석(110, 210)을 전면에 고정한 상태에서 상기 수용홈(130b, 230b) 내부에서 축 방향으로 일정거리 이동하도록 형성된 간격조절부재(140, 240) 및 상기 수용홈(130b, 230b)과 간격조절부재(140, 240) 사이에 설치되는 스프링(150, 250)을 포함하여 구성된다. 이 경우 상기 스프링(150, 250)이 자체 탄성력으로 두 제1 자석(110, 210) 사이의 간격을 조절하게 된다.

이와 같은 본 발명의 구성에 의하면 자력을 이용하여 비접촉 상태인 주동축(10)과 종동축(20) 사이에 동력을 연결할 수 있도록 함으로써, 두 축 사이에 연결이나 분리가 간편하고 오랜 시간 안정적으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 두 축 사이에 공간을 완전히 분리할 수 있어 기밀성을 극대화할 수 있게 된다.

또한, 자력에 의해 주동축을 따라 종동축이 안정적으로 회전하는 과정에서 상호 인력과 척력이 동일하게 작용하도록 함으로써, 상기 주동축이나 종동축을 지지하는 구조물에 압력이나 열에 의한 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 주동축과 종동축 사이에 척력을 조절함으로써, 여러 분야의 다양한 조건에서 자력을 적절히 조절하여 편리하게 사용할 수 있게 된다.

10: 주동축 20: 종동축
100, 200: 자성체 110, 210: 제1 자석
120, 220: 제2 자석 130, 230: 하우징
130a, 230a: 격벽 130b, 230b: 수용홈
130c, 230c: 너트부
140, 240: 간격조절부재 140a, 240a: 볼트부
140b, 240b: 드라이버 홈
150, 250: 스프링

Claims (5)

1. 분리된 주동축과 종동축 사이를 연결하면서 동력을 전달하기 위한 구조에 있어서, 상기 주동축(10)과 종동축(20)에 각각 결합되는 원반 형태로서 서로 일정간격 이격된 상태로 대향 설치되어 상호 인력과 척력이 작용하는 한 쌍의 자성체(100, 200);를 구비하고 상기 한 쌍의 자성체(100, 200)는 중앙에 형성되면서 N극,S극 중 어느 하나의 극성으로 이루어진 제1 자석(110, 210); 및 상기 제1 자석의 외곽에 형성되면서 다수개의 N극과 S극으로 분활된 제2 자석(120, 220);으로 구성되며, 상기 두 자성체(100, 200)의 제1 자석(110, 210)과 제2 자석(120, 220)을 각각 고정하면서 상기 주동축(10) 또는 종동축(20)에 각각 결합하도록 하고 상기 제1 자석과 제2 사석 사이에 간격을 이격시키기 위한 환형의 격벽(130a, 230a)이 형성된 하우징(130, 230);을 포함하되,
   상기 하우징(130, 230)은 상기 격벽 내측에 상기 제1 자석을 수용하도록 하되, 상기 수용된 제1 자석이 축 방향으로 일정거리 이동하도록 요입된 수용홈(130b, 230b)이 형성되고, 상기 수용홈의 중앙을 관통하는 너트부(130c, 230c)가 형성되는 한편, 상기 제1 자석을 전면에 고정한 상태에서 상기 수용홈 내부에서 축 방향으로 일정거리 이동하도록 하되, 후단에는 상기 너트부에 대응하여 체결하도록 볼트부(140a, 240a)가 형성되고, 상기 볼트부 후단에 드라이버 홈(140b, 240b)이 형성된 간격조절부재(140, 240);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자력을 이용한 비접촉식 동력전달구조장치.
   
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5. 청구항 1에 있어서, 상기 하우징(130, 230)은,
   상기 격벽 내측에 상기 제1 자석을 수용하도록 하되, 상기 수용된 제1 자석이 축 방향으로 일정거리 이동하도록 요입된 수용홈(130b, 230b)이 형성되는 한편,
   상기 제1 자석을 전면에 고정한 상태에서 상기 수용홈 내부에서 축 방향으로 일정거리 이동하도록 형성된 간격조절부재(140, 240); 및
   상기 수용홈과 간격조절부재 사이에 설치되는 스프링(150, 250);을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자력을 이용한 비접촉식 동력전달구조장치.
   

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