KR102549364B1 - 엔코더내장 동기전동기 일체형 마그네트드라이버 - Google Patents

엔코더내장 동기전동기 일체형 마그네트드라이버 Download PDF

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Abstract

본 발명은 동기전동기 일체형 마그네트드라이버로서, 내측에 원통형 챔버(12)가 형성되고 내부에 고정자권선(14)이 매입되는 고정자바디(10)와, 상기 고정자바디(10)의 챔버(12)의 내주면에 끼워지며 하단플랜지(24)를 가진 이너하우징(20)와, 상기 이너하우징(20)의 내부에 끼워져서 베어링(22,23)에 의해 축지지되며 상단 둘레에는 복수개의 마그네트(31)가 일체로 결합되고 하단은 이너하우징(20)의 하부로 연장되는 회전축(30)과, 상기 이너하우징(20)의 하단에 배치되는 워터하우징(40)과, 워터하우징(40)의 외주면에 끼워지고 상단에는 상기 이너하우징(20)의 하단플랜지(24)와 체결되는 상단플랜지(52)를 가진 자켓하우징(50)을 포함하며, 상기 고정자바디(10)의 후단에는 엔코더(100)가 결합된다.

Description

엔코더내장 동기전동기 일체형 마그네트드라이버{Magnetic Driver with Integrated Induced Motor}
본 발명은 엔코더내장 동기전동기 일체형 마그네트드라이버에 관한 것으로, 보다 상세하게는 동기전동기가 마그네트드라이버에 일체형으로 형성되어 종래에 구동하기 위하여 필요했던 모터나 구동벨트와 같은 별도의 구동수단이 불필요하여 구조가 콤팩트할 뿐만 아니라 용이하게 분해조립할 수 있고, 복수개의 회전자마그네트와 회전축이 일체로 결합되어 높은 회전력으로 고속으로 안전하게 회전할 수 있고, 동기전동기의 고정자권선과 회전자마그네트가 이너하우징에 의해 완전 격리수용되어 고속고압으로 교반되는 반응액이 마그네트드라이버 내로의 누설이나 유입으로 인한 장치의 손상을 방지되어 장시간 안전하게 사용할 수 있고, 회전토크나 유체의 점도를 신속용이하게 측정하여 제어할 수 있는 새로운 구조의 인코더내장 동기전동기 일체형 마그네트드라이버에 관한 것이다.
일반적으로 마그네트드라이버는 시험실 내에서 고압의 액체 화학반응을 생성시켜 원료를 생산하는 교반기를 구동하기 위하여 사용되는데, 이러한 마그네트드라이버 교반기는 시험실 내의 액체 화학반응을 생성하는 약품,식품, 화학반응, 정류 등에 사용되므로 100Bar이상의 초고압이 발생되어 안전성과 함께 구동장치와의 연동되는 교반장치의 장기적인 가동이 매우 중요한 요소가 된다.
상기 종래의 고압용 화학반응용 교반기에 사용되는 마그네트드라이버는 도 6에 도시된 바와 같이, 원통형의 구동몸체(1)와, 상기 구동몸체(1)와 연결되어 구동되는 구동부(2)와, 상기 구동몸체(1)와 구동부(2)의 사이에 모터(미도시)와 연결되어 회전력을 전달하는 벨트(미도시)와 연결되도록 요입된 벨트연결부(3)와, 챔버에 화학반응을 생성하도록 임펠러와 연결되어 회전되는 회전축(5)과, 상기 회전축(5)을 구동몸체(1)에 체결하는 커플러(4)로 구성된다.
그러나 상기와 같은 종래의 고압용 화학반응 교반기에 사용되는 마그네트드라이버는 구동력을 발생시키는 모터가 별도로 구비되어 벨트로 연결하거나 축결합합해야 하므로 부피와 크기가 매우 커서 설치와 취급이 매우 불편하고 공간이 제약된 좁은 공간에는 설치가 곤란한 문제점이 있었다.
또한, 종래의 고압용 화학반응 교반기는 구조가 복잡하여 넓어 안전사고 발생될 가능성이 높고, 분해와 조립이 불편한 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로 본 발명의 목적은, 동기전동기가 마그네트드라이버에 일체형으로 형성되어 종래에 구동하기 위하여 필요했던 모터나 구동벨트와 같은 별도의 구동수단이 불필요하여 구조가 콤팩트할 뿐만 아니라 용이하게 분해조립할 수 있고, 복수개의 회전자마그네트와 회전축이 일체로 결합되어 높은 회전력으로 고속으로 안전하게 회전할 수 있고, 동기전동기의 고정자권선과 회전자 마그네트가 이너하우징에 의해 격리되어 수용되므로 고속 또는 고압으로 교반되는 반응액의 마그네트드라이버 내로의 누설이나 유입으로 인한 장치의 손상을 방지되어 장시간 안전하게 사용할 수 있고 회전토크나 유체의 점도를 신속용이하게 측정하여 제어할 수 있는 새로운 구조의 엔코더내장 동기전동기 일체형 마그네트드라이버를 제공하고자 하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 내측에 원통형 챔버(12)가 형성되고 내부에 회전자계를 형성하도록 둘레를 따라 복수개의 고정자권선(14)이 매입되는 고정자바디(10)와, 상기 고정자바디(10)의 챔버(12)의 내주면에 끼워지며 상단이 막히고 하단이 개방된 원통부(21)와 이 원통부(21)의 하단에서 외향확장되며 상기 고정자바디(10)의 하부에 체결되는 하단플랜지(24)를 가진 이너하우징(20)와, 상기 이너하우징(20)의 내부에 끼워져서 베어링(22,23)에 의해 지지되며 상단 둘레에는 상기 고정자권선(14)과 대향하도록 외주면에 복수개의 마그네트(31)가 일체로 결합되고 하단은 이너하우징(20)의 하부로 연장되는 회전축(30)과, 상기 이너하우징(20)의 하단에 배치되고 상기 회전축(30)이 끼워지면서 외주면에는 요입부(43)가 형성되고 하단에는 믹싱챔버(60)가 나사결합되는 연결탭(44)이 형성된 워터하우징(40)과, 원통형으로 이루어져서 상기 요입부(43)를 감싸도록 상기 워터하우징(40)의 외주면에 끼워지고 상단에는 상기 이너하우징(20)의 하단플랜지(24)와 체결되는 상단플랜지(52)를 가진 자켓하우징(50)과, 상기 고정자바디(10)의 후단에 결합되며 회전축(30)의 회전을 검출하는 엔코더(100)를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔코더내장 동기전동기 일체형 마그네트드라이버가 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 엔코더(100)는 상기 회전축(30)이 연장된 회전축연장부(130)와, 이 회전축연장부(130)의 둘레부에 매입된 복수개의 마그네트(131)와, 상기 회전축연장부(130)의 마그네트(131)에 대향하여 그 둘레부에 배치되어 상기 마그네트(131)와 동기적으로 회전되는 복수개의 종동마그네트(134)가 구비된 종동링체(135)와, 이 종동마그네트(134)의 회전을 검출하는 엔코더유닛(110)으로 구성된 것을 특징으로 하는 엔코더내장 동기전동기 일체형 마그네트드라이버가 제공된다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 동기전동기 일체형 마그네트드라이버 는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 내측에 원통의 챔버(12)가 형성되고 내부에 회전자계를 형성하도록 둘레를 따라 복수개의 고정자권선(14)이 매입된 고정자바디(10)와, 이 고정자바디(10)의 원통형 챔버(12) 내주면에 이너하우징(20)의 원통부(21)를 매개로 고정자권선(14)과 대향하는 복수개의 마그네트(31)가 일체로 결합된 회전축(30)을 포함하여 동기전동기가 일체화된 마그네트드라이버를 제공함으로, 종래와 같이 마그네트드라이버를 구동하기 위해 별도의 모터나 구동벨트 또는 풀리와 같은 구동수단이 불필요하므로 구조가 간단하고 컴팩트하며 용이하게 분해와 조립할 수 있게 된다.
둘째, 고정자권선(14)이 매입된 고정자바디(10)와 이에 대향배치된 마그네트(31)가 일체로 결합된 회전축(30) 사이에, 상단이 막히고 하단이 개방된 원통부(21)와 이 원통부(21)의 하단에서 외향확장되어 고정자바디(10)의 하부에 체결되는 하단플랜지(24)를 가진 이너하우징(20)가 배치됨으로써, 동기전동기의 고정자권선(14)과 회전자를 이루는 마그네트(31)가 이너하우징(20)에 의해 격리므로 고속 또는 고압으로 교반되는 반응액이 교반되는 교반기에 축결합하여 사용할 경우, 이 회전축(30)을 따라 고정자권선(14) 측으로 유입되어 권선이 부식되거나 장치가 손상되는 것이 방지되어 장치의 내구성이 증대되어 장시간 안전하게 사용할 수 있다.
셋째, 이너하우징(20)의 하단에 배치되어 회전축(30)이 끼워져 회전가능하게 지지되며 외주면에는 요입부(43)가 형성되고 하단에는 교반기의 믹싱챔버가 나사결합되는 연결탭(44)이 형성된 워터하우징(40)과, 상기 원통형으로 이루어져서 상기 요입부(43)를 감싸도록 상기 워터하우징(40)의 외주면에 끼워지고 상단에는 상기 이너하우징(20)의 하단플랜지(24)와 체결되는 상단플랜지(52)를 가진 자켓하우징(50)을 구비함으로써, 고속 또는 고온으로 교반되는 믹싱챔버(60)로부터 회전축(30)을 통해 전달되는 열을 워터하우징(40)의 요입부(43)로 공급되는 냉각수에 의해 냉각시킴으로써 동기전동기 일체형 마그네트드라이버가 과열되지 않고 원활하게 회전될 수 있도록 하고, 워터하우징(40)과 자켓하우징(50)을 통해 회전축(30)를 둘러쌈으로써 회전축(30)을 견고하고 안정적으로 지지할 수 있어서 회전축이 고속으로 원활하고 안정적으로 회전할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 고정자바디(10)의 후단에는 회전축(30)의 회전을 검출하는 엔코더(100)가 구비됨으로써, 모터 또는 믹서의 회전속도를 검출하거나 토크 및 유체의 점도를 측정함으로써 좀 더 정밀한 제어가 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예의 동기전동기 일체형 마그네트드라이버의 외관도
도 2는 상기 실시예의 단면도
도 3은 상기 실시예의 이너하우징의 단면도
도 4는 상기 실시예의 워터하우징과 자켓하우징의 결합상태 단면도
도 5는 상기 실시예의 분해사시도
도 6은 종래 기술에 따른 마그네트드라이버의 구성도
다음은 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 동기전동기 일체형 그네트드라이버의 바람직하 실시예에 대하여 기술한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 동기전동기 일체형 마그네트는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 시험실 내에서 고압의 액체 화학반응을 생성하여 원료를 생산하는 교반기에 축결합하여 교반기를 구동하는 마그네트드라이버로서, 내측에 원통형 챔버(12)가 구비되고 내부에 회전자계를 형성하도록 둘레를 따라 복수개의 고정자권선(14)이 매입되는 고정자바디(10)가 구비된다. 이 고정자바디(10)의 외부에는 3상교류 또는 기타 전원이 인가되는 전원입력단(16)이 구비된다. 이 고정자권선(14)은 코일이 8극 이상으로 원형으로 배열되는데, 3상교류전원이 인가되면 회전자계를 형성하는 고정자(스테이터)로 기능한다.
이 고정자바디(10)의 원통형 챔버(12)에는 이너하우징(20)이 삽입된다. 이 이너하우징(20)은 고정자바디(10)의 챔버(12) 내주면에 끼워지며 상단이 막히고 하단이 개방된 원통부(22)와, 이 원통부(21)의 하단에서 외향확장되며 상기 고정자바디(10)의 하부에 체결되는 하단플랜지(24)로 구성된다.
상기 이너하우징(20)의 내부에는 회전축(30)이 끼워진다. 이 회전축(30)은 이너하우징(20) 내부에 구비되는 상부베어링(22)과 하부베어링(23)에 의해 회전가능하게 축지지되고 이너하우징(20)의 외부까지 연장돌출된다. 그리고 이 회전축(30)의 상단 둘레부에는 상기 고정자권선(14)에 대향하도록 외주면에 영구자석으로 이루어진 복수개의 마그네트(31)가 일체로 결합된다. 이러한 구조에 의해 고정자바디(10)의 고정자권선(14)에 3상 교류전원이 인가되면 회전자계를 형성하게 되고, 회전축(30)의 마그네트(31)는 고정자권선(14) 측의 회전자계에 이끌려서 동기적으로 회전하게 되는 동기전동기를 형성한다. 이러한 구조에 따라 본 발명은 별도의 구동모터나 구동벨트 등의 구동수단이 없이도 자체적으로 구동력을 발휘하는 마그네트드라이버를 이루게 된다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 고정자바디(10)의 후단에는 회전축(30)의 회전을 검출하는 엔코더(100)가 구비된다. 이를 살펴보면, 상기 엔코더(100)는 고정자바디(10)의 후단에 결합되는 단부하우징(102)의 내부에 회전축(30)의 후단이 연장되어 이루어진 회전축연장부(130)가 구비되고, 이 회전축연장부(130)의 둘레부에는 전술한 마그네트(31)와 유사하게 복수개의 마그네트(131)가 매입된다. 그리고 이 회전축연장부(130)의 복수개의 마그네트(131)에 대향하도록 그 둘레부를 따라서 복수개의 종동마그네트(134)가 종동링체(135)에 매입된다. 이 종동마그네트(134)는 상기 마그네트(131) 자력에 끌려서 같은 속도로 동기적으로 회전하게 된다.
그리고 단부하우징(102)의 외측에는 이러한 종동링체(135)의 종동마그네트(134)의 회전을 검출하는 엔코더유닛(110)이 구비된다. 이와 같이, 고정자바디(10)의 후단에 회전축(30)의 회전을 검출하는 엔코더(100)가 구비되므로, 모터 또는 이에 축결합된 믹서의 회전속도를 검출하거나 모터의 토크 및 유체의 점도를 측정함으로써, 별도의 토크나 점도의 측정수단을 구비하지 않더라도 간단한 구조로서 모터와 교반기에 대한 다양하고 정밀한 제어가 가능하게 된다.
또한, 상기 이너하우징(20)의 하단에는 워터하우징(40)이 배치되고, 이 워터하우징(40)의 외부에는 자켓하우징(50)이 결합되어 이너하우징(20)에 체결고정된다. 상기 워터하우징(40)은 대략 원통형으로 이루어져서 중앙에는 회전축(30)이 관통되는 축공(41)이 수직방향으로 형성되고, 이 축공(41)의 상부에는 암나사부(47)가 형성된 축공확장부(45)가 형성되어 이너하우징(20) 하단으로 돌출형성된 숫나사부(26)에 나사결합된다.
워터하우징(40)의 축공(41)의 상하부에는 슬리브베어링(41,42)이 결합되어 이너하우징(20)을 관통하여 하향연장되는 회전축(30)을 안정적으로 회전가능하게 지지한다. 이 워터하우징(40)의 외주면 둘레부에는 요입부(43)가 형성되고 이 요입부(43)에는 냉각수가 공급된다. 그리고 이 워터하우징(40)의 하단부 외주면에는 연결탭(44)이 형성되는데, 이 연결탭(44)에는 교반기 챔버의 상단커버가 밀봉적으로 나사결합된다.
이 워터하우징(40)의 외부에는 상기 자켓하우징(50)이 요입부(43)를 감싸도록 워터하우징(40)의 외주면에 끼워지고 자켓하우징(50)의 상단플랜지(52)가 이너하우징(20)의 하단플랜지(24)와 볼트(28)에 의해 나사체결된다. 워터하우징(40)과 자켓하우징(50) 사이에는 오링(48,49)이 개재되어 밀봉시킨다. 이 자켓하우징(50)와 워터하우징(40)이 결합되면 워터하우징(40)의 요입부(43)는 냉각수챔버가 되는데, 자켓하우징(50)에는 냉각수관이 연결되는 냉각수포트(54)가 구비된다. 이 자켓하우징(50)의 내주면에 형성된 단턱부(56)가 워터하우징(40) 외주면의 대응부위에 형성된 단턱부(46)에 맞닿아 지지함으로써, 이너하우징(20)의 하단플랜지(24)와 자켓하우징(50)의 상단플랜지(52)가 볼트(28)에 의해 체결되면 워터하우징(50)도 함께 견고하게 체결고정된다.
한편, 회전축(30)의 하단에는 교반기의 임펠러(61)가 구비된 교반기축(60)이 축연결된다. 이러한 교반기축(60)과 임펠러(61)는 워터하우징(40) 하단의 연결탭(44)에 결합되는 도시안된 교반기의 믹싱챔버의 내부에 위치되게 된다.
바람직하게는 상기 고정자권선(14)과 마그네트(31)는 충분한 구동력과 구동속도를 발휘하기에 적합하도록 8극 이상으로 배열하고, 상기 마그네트(31)는 회전력을 발휘하도록 네오디움 28EH~38EH의 영구자석으로 형성하는 것이 바람직하다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 이러한 실시예는 종래의 공지 기술과 단순히 조합 적용한 변형예는 물론 본 발명의 청구범위와 상세한 설명에서 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 변경하여 이용할 수 있는 모든 기술들은 본 발명의 기술범위에 당연히 포함된다고 보아야 할 것이다.
10 ; 고정자바디 12 ; 챔버
14 ; 고정자권선 20 ; 이너하우징
22 ; 원통부 24 ; 하단플랜지
30 ; 회전축 31 ; 마그네트
40 ; 워터하우징 43 ; 요입부
50 ; 자켓하우징 52 ; 상단플랜지
60 ; 교반기축 61 ; 임펠러
100; 엔코더

Claims (2)

  1. 내측에 원통형 챔버(12)가 형성되고 내부에 회전자계를 형성하도록 둘레를 따라 복수개의 고정자권선(14)이 매입되는 고정자바디(10)와, 상기 고정자바디(10)의 챔버(12)의 내주면에 끼워지며 상단이 막히고 하단이 개방된 원통부(21)와 이 원통부(21)의 하단에서 외향확장되며 상기 고정자바디(10)의 하부에 체결되는 하단플랜지(24)를 가진 이너하우징(20)와, 상기 이너하우징(20)의 내부에 끼워져서 베어링(22,23)에 의해 지지되며 상단 둘레에는 상기 고정자권선(14)과 대향하도록 외주면에 복수개의 마그네트(31)가 일체로 결합되고 하단은 이너하우징(20)의 하부로 연장되는 회전축(30)과, 상기 이너하우징(20)의 하단에 배치되고 상기 회전축(30)이 끼워지면서 외주면에는 요입부(43)가 형성되고 하단에는 믹싱챔버(60)가 나사결합되는 연결탭(44)이 형성된 워터하우징(40)과, 원통형으로 이루어져서 상기 요입부(43)를 감싸도록 상기 워터하우징(40)의 외주면에 끼워지고 상단에는 상기 이너하우징(20)의 하단플랜지(24)와 체결되는 상단플랜지(52)를 가진 자켓하우징(50)과, 상기 고정자바디(10)의 후단에 결합되며 회전축(30)의 회전을 검출하는 엔코더(100)를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔코더내장 동기전동기 일체형 마그네트드라이버.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 엔코더(100)는 상기 회전축(30)이 연장된 회전축연장부(130)와, 이 회전축연장부(130)의 둘레부에 매입된 복수개의 마그네트(131)와, 상기 회전축연장부(130)의 마그네트(131)에 대향하여 그 둘레부에 배치되어 상기 마그네트(131)와 동기적으로 회전되는 복수개의 종동마그네트(134)가 구비된 종동링체(135)와, 이 종동마그네트(134)의 회전을 검출하는 엔코더유닛(110)으로 구성된 것을 특징으로 하는 엔코더내장 동기전동기 일체형 마그네트드라이버.
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