KR19990084233A - 동력전달용 마그네틱 커플링장치 - Google Patents

Abstract

목적 : 마그네트와 자성체의 사이에서 발생된 자기력을 이용하여 2 축을 연결하고 동력을 전달하는 마그네틱 커플링장치에 관한 것으로서, 특히 2 축의 동력전달 효율이 향상되게 하고, 과부하시 공회전되도록 한 것이며, 축의 동심 조정에 의해 동력전달 효율이 향상되도록 함에 그 목적을 두고 있다.

구성 : 이에 따라 구동축(2)의 끝 단부에 소정 길이의 중공을 갖는 원통형 홀더(10)를 설치하고, 그 홀더에 등간격으로 다수개가 배치된 마그네트(14)를 장착하며, 종동축(4)의 끝 단부에는 자성체(16)를 설치하되, 그 자성체가 상기 중공으로 삽입되어 마그네트에 대하여 균일한 간격으로 이격된 상태로 설치되도록 한 구성으로 이루어진다. 여기서 상기한 구동축 또는 종동축에는 상호 대향하도록 설치된 반 구체가 기어에 의해 치차 결합되고, 다시 연결부재로 상호 결합되어 소정 각도의 동력전달을 가능토록 한 유니버셜 조인트가 설치될 수 있다.

효과 : 폐쇄된 마그네트의 자기력에 의해 동력전달 효율이 향상되고, 과부하시 연결부의 공회전에 의해 장비의 파손이 방지되며, 구조의 단순화에 의해 저가 제품을 구현할 수 있다. 또 마그네트와 자성체가 균일한 간격으로 유지되어 자동으로 축의 동심 조정이 이루어지는 효과를 얻을 수 있다.

Description

동력전달용 마그네틱 커플링장치

본 발명은 2 축을 연결하고 동력을 전달하는 커플링에 관한 것으로서, 특히 마그네트와 자성체와의 사이에서 발생된 자기력(磁氣力)을 이용하여 축을 연결하고 동력을 전달하는데 적합하게 이용될 수 있는 동력전달용 마그네틱 커플링장치에 관한 것이다.

주지된 바와 같이 커플링은 산업기계, 자동화 설비 등의 동력전달장치에 부착되어, 구동축과 종동축을 상호 연결하고 그 사이에서 등속으로 동력을 전달하는 축 이음부재로 널리 이용되고 있다.

이러한 커플링은 유체 펌프에 사용될 경우 동력원의 구동축과 펌프 축에 직결되어 사용되고 있으나, 종종 펌프 내부의 고장으로 인해 과부하가 걸리는 문제점이 있으며, 때로 그 주위의 구조물이나 동력원에 치명적인 손상을 입히게 된다.

이러한 점을 고려하여 종래에는 유체 커플링이 개발되어 있다. 그러나 유체 커플링은 슬립에 의해 동력전달 효율이 떨어지고 구조가 복잡하며 고가이기 때문에 실제적으로 적용이 어려운 문제점이 있다.

또 종래에는 전자 코일에서 발생된 전자장의 세기를 이용하여 구동축과 종동축의 동력전달을 단속하고 그 회전수를 조절할 수 있도록 한 전자 클러치가 개발되어 있다. 그러나 전자 클러치는 구조가 복잡하고 고가이며, 종동축의 과부하에 대하여 적절하게 대응하지 못하는 문제점이 있다.

또 다른 예로서 종래에는 구동축과 종동축에 상호 대향되는 디스크를 설치하고 여기에 마그네트를 부착하여 자기력을 이용함으로써, 동력이 전달되도록 한 마그네트 커플링이 개발되어 있으나, 이것은 디스크 사이의 슬립이 커 동력전달 효율이 떨어지는 문제점이 있다.

앞서 설명된 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명은 폐쇄된 마그네트의 자기력을 이용하여 구동축과 종동축의 동력전달 효율이 향상되도록 하고, 과부하시 연결부의 공회전에 의해 장비의 파손이 방지되도록 한 것이며, 구조의 단순화에 의해 저가 제품을 구현할 수 있도록 한 동력전달용 마그네틱 커플링 장치를 제공함에 그 목적을 두고 있다.

아울러 본 발명은 연결 축의 동심 조정에 의해 동력전달 효율이 향상되도록 함에 또 다른 목적을 두고 있다.

이에 따라 본 발명은 구동축의 끝 단부에 소정 길이의 중공을 갖는 원통형 홀더를 설치하고, 그 홀더에 등간격으로 다수개가 배치된 마그네트를 장착한 것이며, 상기 종동축의 끝 단부에는 자성체를 설치하되, 그 자성체가 상기 중공으로 삽입되어 마그네트에 대하여 균일한 간격으로 이격된 상태로 설치되도록 한 동력전달용 마그네틱 커플링장치를 제안한다.

상기 자성체와 홀더는 스페이서에 의해 구획된 것이고, 상기 홀더의 외주에는 하우징이 설치된다.

또 상기한 구동축 또는 종동축에는 상호 대향하도록 설치된 반 구체가 기어에 의해 치차 결합되고, 다시 연결부재로 상호 결합되어 소정 각도의 동력전달을 가능토록 한 유니버셜 조인트가 연결될 수 있다.

도 1은 본 발명의 동력전달용 마그네틱 커플링장치를 보인 정단면도.

도 2는 도 1의 A-A선을 절취 도시한 측단면도.

도 3은 본 발명에 관련된 자성체의 다른 예를 보인 측단면도.

도 4는 본 발명에 관련된 유니버셜 조인트를 보인 정면 구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

2-구동축 4-종동축

10-홀더 14-마그네트

16-자성체 16a-인너 마그네트

16b-인너 홀더 20-반 구체

22-기어 24-돌기

26-연결부재

이하, 본 발명을 실현하기 위한 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 동력전달용 마그네틱 커플링장치의 전체 구성을 보인 정단면도이고, 도 2는 도 1의 A-A선을 절취 도시한 측단면도를 보여주고 있다.

도면에서와 같이 본 발명의 마그네틱 커플링장치는 동력원에 연결된 구동의 제 1 축(또는 구동축)(2)과 유체 펌프의 내부로 연결된 종동의 제 2 축(또는 종동축)(4)의 사이에 설치되는 것이고, 2 축간에 상호 직결되지 않은 상태에서 마그네트의 자기력을 이용하여 동력전달을 구현하도록 되어 있다.

구동축(2)과 종동축(4)은 유체 펌프(도시생략)에 부착되는 하우징(6)과 그 하우징(6)에 부착되는 스페이서(8)를 이용하여 상호 구획된 공간에 위치되는 것이며, 특히 종동축(4)은 상기 하우징(6)과 비자성체로 된 스페이서(8)에 의해 밀폐된 유체 펌프의 내부에 위치된다.

여기서 구동축(2)의 끝 단부에는 소정 길이의 중공을 갖는 원통형 홀더(10)가 설치되고, 그 홀더(10)에는 다수개의 자석 스페이서(12)를 이용하여 다수개의 마그네트(14)가 등간격으로 배치 및 장착되어 진다. 마그네트(14)는 내주면을 향하여 동일 극성을 갖도록 설치되며, 이것은 홀더(10)의 중공으로 삽입되는 대상물에 대하여 균일한 자기력을 부여하게 된다.

반면 구동축(2)에 대응하는 종동축(4)의 끝 단부에는 상기 홀더(10)의 중공으로 삽입되는 자성체(16)가 설치된다. 자성체(16)는 마그네트(14)의 균일 자기력에 의해 그 마그네트(14)에 대하여 원주상 균일한 간격으로 이격되도록 설치되는 것이며, 마그네트(14)를 보호하는 스페이서(8)의 협동으로 구동축(2)에 대하여 동심을 이루는 정위치에 설치될 수 있다.

여기서 자성체(16)는 구동축(2)에 부착된 마그네트(14)의 자기력에 의해 반대 극성으로 자화되고, 자기력의 상호 잡아당기는 힘과 마그네트(14)의 회전시 그 내부에 발생되는 맴돌이 자계에 의해 상기 구동축(2)의 마그네트(14)와 함께 회전되므로, 종동축(4)의 동기 회전이 이루어지도록 하고 동시에 동력전달이 이루어지도록 하는 것이다. 이때 본 발명의 마그네트(14)에 의해 생성되는 자기력은 폐쇄된 공간에서 자성체(16)에 작용되므로, 동력전달 효율을 더욱 높일 수 있다.

한편 상기한 자성체(16)는 도 3과 같이, 홀더(10)에 장착된 마그네트(14)에 대하여 상호 다른 극성을 갖도록 인너 마그네트(16a)를 배치하고, 이것을 인너 홀더(16b)를 이용하여 장착되게 한 구성으로 될 수 있다. 이때, 상기 인너 마그네트(16a)는 구동축(2)의 마그네트(14)와 협동하여 자기력을 배가시킴으로써, 구동축(2)과 종동축(4)의 동력전달 효율을 더욱 높일 수 있는 것이다.

이상에서 설명된 구성에 의거하여 본 발명의 마그네틱 커플링장치는 구동축(2)과 종동축(4)을 상호 연결하여 동력원의 회전력을 유체 펌프로 전달하게 되는 것이며, 마그네트(14)와 자성체(16)의 자기력을 이용하여 높은 효율로 동력전달을 하게 된다.

여기서 구동축(2)의 마그네트(14)는 유체 펌프의 오동작 및 고장에 의해 과부하가 발생될 경우, 자연히 공회전하므로 주변 장비의 손상을 방지하는 것이며, 자기력에 의해 종동축(4)의 동심이 자동으로 맞추어지도록 하는 작용을 하게 된다.

한편, 본 발명의 동력전달용 마그네틱 커플링장치는 축 방향을 자유롭게 변환할 수 있는 동력전달계통을 구현하기 위해, 구동축(2) 및 종동축(4)에 유니버셜 조인트를 설치한 구성으로 이루어진다.

도 4는 본 발명에 관련된 유니버셜 조인트를 보여주고 있다. 도면에서와 같이 유니버셜 조인트는 구동축(2) 또는 종동축(4)의 중간에 설치되는 것이며, 소정의 각도로 굴절되어 있다. 구체적으로 상호 대향된 축(2)(4)의 끝 단부에는 같은 구조로 된 반 구체(20)가 상호 대향되도록 설치되고, 이것은 정점에서 방사상으로 연장 형성된 기어(22)를 구비하여 상호 치차 결합되므로, 축간에 동력 손실이 없는 등속 연결을 실현하게 된다.

또 상기 반 구체(20)는 외향 돌출된 돌기(24)를 갖추어 그 둘레에 연결부재(26)를 설치함으로써, 그 연결부재(26)에 의해 자체 회전 가능하게 보존 지지되는 것이다.

이러한 구성에 따라, 상기한 유니버셜 조인트는 반 구체(20)와 연결부재(26)의 조합과 반 구체(20)에 형성된 기어(22) 연결에 의해, 축(2)(4)이 소정 각도로 굴곡된 상태에서도 확실한 동력전달을 실현할 수 있다.

이상에서 설명된 구성 및 작용을 통하여 알 수 있듯이, 본 발명에 의한 동력전달용 마그네틱 커플링장치는 종래 기술의 문제점을 실질적으로 해소하고 있다.

즉, 본 발명은 구동의 제 1 축과 종동의 제 2 축을 상호 연결하여 동력원의 회전력을 유체 펌프로 전달함에 있어, 마그네트와 자성체 사이의 폐쇄된 공간에서 자기력을 이용하여 동력을 전달하므로 그 효율을 높일 수 있다.

본 발명은 직결식이 아닌 마그네트와 자성체의 자기력을 이용하여 동력을 전달하므로, 펌프의 오동작 및 고장으로 인한 과부하시 구동축이 공회전되도록 함으로써 주변 장비의 손상 및 파손을 방지할 수 있다.

또 본 발명에 의하면 마그네트의 자기력에 의해 자성체 및 종동축의 동심이 자동으로 맞추어지는 것이며, 구조의 단순화로 저가의 제품을 구현하는 효과를 얻을 수 있다.

아울러 본 발명은 유니버셜 조인트를 채용하여 축 방향을 자유롭게 변환할 수 있는 동력전달계통을 구현하는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (5)

1. 구동 및 종동의 2 축 사이에 연결되어 동력을 전달하는 커플링장치에 있어서, 제 1 축의 끝 단부에 소정 길이의 중공을 갖도록 설치된 원통형 홀더와, 그 홀더에 지지되어 등간격으로 다수개가 장착되는 마그네트와, 제 2 축의 끝 단부에 설치되고 중공으로 삽입되며 마그네트에 대하여 균일한 간격을 유지토록 설치되는 자성체를 포함하여 구성된 것임을 특징으로 하는 동력전달용 마그네틱 커플링장치.
2. 제 1 항에 있어서, 자성체는 홀더에 장착된 마그네트에 대하여 상호 다른 극성을 갖도록 배치된 인너 마그네트와, 그 인너 마그네트를 지지하는 인너 홀더로 구성됨 것임을 특징으로 하는 동력전달용 마그네틱 커플링장치.
3. 제 1 항에 있어서, 마그네트는 자석 스페이서에 의해 지지되어 등간격으로 배치된 것임을 특징으로 하는 동력전달용 마그네틱 커플링장치.
4. 제 1 항에 있어서, 마그네트와 자성체의 사이에는 스페이서가 설치된 것임을 특징으로 하는 동력전달용 마그네틱 커플링장치.
5. 제 1 항에 있어서, 제 1 또는 제 2 축에는 상호 대향하도록 설치된 반 구체가 기어에 의해 치차 결합되고, 다시 연결부재로 상호 결합되어 소정 각도의 동력전달을 가능토록 한 유니버셜 조인트가 연결된 것임을 특징으로 하는 동력전달용 마그네틱 커플링장치.