KR20020035539A - 자성입자식 제동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자성입자식 제동장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자성입자식 제동장치가 작동중에 발생하는 마찰열을 신속하게 외부로 방출시키고 또한 작동부에서 발생한 열량을 빠르고 정확하게 검출할 수 있는 자성입자식 제동장치에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명은, 외부 회전체와 연결되어 함께 회전하는 회전축(12)이 있고, 그 회전축의 중심과 동심원주상에 코일을 내장한 고정자(1)가 배설되어 있으며, 그 고정자의 내주면과 일정 간격을 유지하면서 마주대하는 외주면을 갖는 제동자(5)가 배설되어 있고, 상기 고정자(1)와 제동자(5)는 제1부라켓(3)과 제2부라켓(4)과 제3부라켓(8)에 의하여 연결되어 고정되고, 제2부라켓(4)의 측면에는 온도스위치(25)가 취부되어 있다. 또한 제1브라켓(3)은 베어링(15)(16)(17)을 통하여 회전축(12)과 연결되어 회전축(12)이 자유로이 회전할 수 있게 되어 있고, 회전축(12)과 연결매체(11)를 통하여 고착연결된 회전자(10)의 외주면은 제동자(5)의 내주면과 마주보도록 배설됨과 동시에 그 사이 공간에는 자성입자(7)가 충진 되어 있으며, 회전자(10)의 측면에 회전방열판(13)이 취설되어 고정되고, 그 회전방열판 측면은 다수의 회전판날개(14)가 방사방향으로 돌출되었으며, 전기구동 송풍기(24)는 제2부라켓(4)의 외부 측면에 설치고정된 덮게(23)에 취설되어 있는 구조로 되어진 것에 특징이 있다.

Description

자성입자식 제동장치{omitted}

본 발명은 자성입자식 제동장치에 관한 것이다.

종래의 일반적인 자성입자식 제동장치는 도2에 예시한 바와 같이 환형상의 고정자(1)의 내부에 원주방향으로 코일(2)이 내장되어 있고, 고정자(1)는 알루미늄 또는 주철재의 재료로 형성된 원판형상의 제1부라켓(3)과 제5부라켓(30)에 의하여 지지되어 고정되어 있다. 회전축(12)은 베아링(15)(17)에 의하여 지지되어 제1부라켓(3)과 연결되어 있고, 회전자(27)는 그 외주면이 고정자(1)의 내주면과 대향배치되고 한쪽 측면이 제5부라켓(30)을 통하여 회전축(12)과 일체로 고착 연결되어 있고, 제5부자켓(30)의 중심부와 고착연결된 제동자(28)는 그 외주면이 회전자(27)의 내주면과 마주대하도록 되어 있으며, 고정자(1)와 제동자(28)는 제5부라켓(30)을 통하여 일체로 연결되어 고정되었으며, 회전자(27)의 내주면과 제동자(28)의 외주면과의 사이의 공간에는 자성입자(7)가 충진되어있고, 회전자(27)의 한 측면에 보조판(31)을 취부고착하여 자성입자(7)가 회전자(27)의 내주면과 제동자(28)의 외주면과의 미소공간에 봉입되도록 하였으며, 이때 보조판(18)(19)(20)(21)은 봉입된 자성입자(7)가 작동부에서 외부로 빠져나오지 못하도록 막아주기 위한것이다. 온도 스위치(32)는 고정자(1)의 외주면상에 취부 되어 있고, 작동부에서 전달되어온 마찰열을 검출한다. 전동기 구동 송풍기(24)는 다수의 공기출입구가 천공된 제5부라켓(30)의 외부 측면에 취설 되어 있으며, 여기에서 고정자(1)와 회전자(27)와 제동자(28)은 자성재료인 탄소강의 연강재질로 되어 있는데 이것은 코일(2)이 여자되었을 때 자속(6)를 발생시키게 하기 위한 것이다.

위와 같은 구조로 된 종래의 자성입자식 제동장치의 작동에 대해 설명한다.

고정자(1)에 내장된 코일(2)에 전류를 흐르면 코일(2)이 여자되어 자속(6)이발생한다. 그러면 자성입자(7)는 회전자(27)의 내주면과 제동자(28)의 외주면과의 미소공간에서 쇄상연결을 하게 되고, 흐르는 전류의 세기에 따라서 쇄상연결의 강도가 변화하게 되며, 이것은 회전축(12)과 함께 회전하는 회전자(27)의 제동상태를 변화시켜 제동되어지면서 회전을 계속하던가 완전제동되어 회전이 정지되어지던가 하게 되고, 흐르는 전류를 차단하면 자속(6)이 없어지고 자성입자(7)의 쇄상연결이 해제되어 회전자(27)는 제동되지 않은 상태에서 자유회전을 하게 되는 것이다. 그리하여 자성입자(7)가 쇄상연결이 된 상태에서 회전자(27)가 회전하게 되면 회전자(27)의 내주면과 제동자(28)의 외주면과 자성입자(7) 사이에서 마찰 현상이 일어나 마찰열이 발생하게 된다. 이 마찰열이 어느 한계치 이상으로 올라가면 자성입자(7)가 산화되어 소결상태가 됨으로써 성능이 저하되고 더 나아가 고정자(1)로 마찰열이 전달되어 코일(2)이 타게되면 자속(6)이 발생하지 않게 되어 제동장치로써의 기능을 상실하게 된다. 이와같은 문제를 해결하게 위하여 제5부라켓(30) 외부 측면에 선풍기(24)를 취설하여 외부공기를 강제로 불어서 제5부라켓(30)과 보조판(31)에 전달되어진 마찰열을 방출시키고, 온도 스위치(32)를 고정자(1)의 외주면 상에 취부하여 고정자(1)의 외주면의 온도가 일정한계치에 달하면 코일(2)에 흐르는 전류를 차단시켜 제동장치의 손상을 방지하는 것이다.

종래의 자성입자식 제동장치는 이상에서 본 바와 같이, 회전자(27)가 고정자(1) 의 내주면과 제동자(28)의 외주면과의 사이에 위치하면서 고정자(1)와 회전자(27)와 제동자(28)의 동심도가 일치한 상태에서 회전하게 되어 있는데, 일반적인 종래의 자성입자식 제동장치에 있어서는 고정자(1)의 내주면과 회전자(27)의 외주면과의 공간이 0.2mm에서 0.6mm까지의 미소 공간을 형성하게 되어있어, 가공상의 공차로 인하여 동심도가 틀어진 상태에서 제동력이 가해지고 회전을 하게되면, 동심도의 틀어짐은 더욱 커지게 되어 일정한 전류를 흘렸을 때의 제동력의 불균일 현상의 발생원인이 되고, 회전자(27)로부터 고정자(1)의 외주면에 취부된 온도 스위치(32)로 전달되는 마찰열의 열량과 그 전달 속도의 불균일 현상의 발생원인이 되어 온도스위치(32)가 오작동을 하게되는 우려가 있게 된다. 또한 고정자(1)의 외주면에 취부된 온도스위치(32)는 마찰열이 발생하는 작동부인 회전자(27)의 내주면과 제동자(28)의 외주면으로부터 떨어져 있고 또한 고정자(1)의 내주면과 회전자(27)의 외주면 사이의 공간을거쳐 마찰열이 전달됨으로써 열의 전달속도가 늦어 정확한 마찰열을 신속하게 감지하지 못한다는 문제가 있는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로써 고정자(1)와 제동자(5)가 동심축상에서 제1부라켓(3)과 제2부라켓(4)과 제3부라켓(8)에 의해서 일체로 연결되어 고정되어짐으로써, 일정 전류가 코일(2)에 흘러 자속(6)이 발생하였을 때 균일한 제동력을 얻을수 있도록 하는데 목적이 있으며, 마찰열을 신속하고 정확하게 검지하도록 온도스위치(25)를 제동자(5)와 근접한 제2부라켓(4)의 측면에 취부하여 과열로 인한 코일(2)의 손상을 방지하는데 목적이 있으며, 또한 작동부에서 발생한 마찰열을 신속히 외부로 전달시켜 방출시킴으로써 자성입자(12)의 산화를 억제하여 자성입자식 제동장치의 성능을 향상시킴과 동시에 수명을 연장시키는데 목적이 있는 것이다.

도1은 본 발명에 의한 자성입자식 제동창치의 단면도

도2는 종래의 자성입자식 제동장치의 단면도

＜도면의 주요 부분에 대항 부호의 설명＞

1 : 고정자 2 : 코일 3 : 제1부라켓

4 : 제2부라켓 5 : 제동자 6 : 자속

7 : 자성입자 8 : 제3부라켓 9 : 제1중간연결재

10 : 회전자 11 : 연결매체 12 : 회전축

13 : 회전방열판 14 : 회전판날개 15,16,17 : 베어링

18,19,20,21 : 보호판 22 : 방열판날개 23 : 덮게

24 : 송풍기 25 : 온도스위치 26 : 정지고리

27 : 회전자 28 : 제동자 29 : 제4부라켓

30 : 제5부라켓 31 : 보조판 32 : 온도스위치 33 : 제2중간연결재

이하 첨부된 도면에 의거 자세히 설명하면 다음과 같다.

자성재료인 탄소강중에서 연강재질로 되어있는 고정자(1)와 제동자(5)와 회전자(10)는 회전축(12)을 중심으로 하는 동심원주상에 위설되어있고, 코일(2)을 내장한 환형상의 고정자(1)와 제동자(5)는 제1부라켓(3)과 제2부라켓(4)과 제3부라켓(8)에 의하서 양측면에서 지지되어 연결 고정되었으며, 제2부라켓(4)과 제3부라켓(8)은 비자성체이며 열전도성이 제동자(5)보다 우수한 알미늄을 재료로 제작되였고, 제동자(5)의 중심부위는 비자성체의 재료로 제작된 소정의 크기의 제1중간연결재(9)를 개재하여 연결되여있고, 회전축(12)은 제1부라켓(3)과 베어링(15)(16)에 의해서 결합되고 덮게(23)의 중심부와는 베어링(17)에 의해서 결합되어 자유롭게 회전할 수 있으며, 회전축(12)상에 비자성체이며 열전도성이 회전자(10)보다 양호한 재료로 제작된 연결매체(11) 및 제2중간연결체(33)을 통하여 회전자(10)와 회전축(12)이 일체로 고착연결되였고, 연결매체(11)의 측면에 열전도성이 우수하고 형상가공성이 뛰어난 알미늄을 재료로 제작된 회전방열판(13)이 연결 고정되였고, 이와같이 일체로 연결고정된 제2중간연결제(33)와 연결매체(11)와 회전방열판(13)은 축방향으로 관통하는 다수의 공기통로가 천공되였으며, 상기 회전방열판(13)의 측면은 방사방향으로 다수의 회전판날개(14)가 돌출되여있다. 제2부라켓(4)의 측면상에 제동자(5)와 가장 근접한 위치에 온도스위치(25)가 취부되여 있고, 또한 제2부라켓(4)의 측면은 방사방향으로 다수의 방열판날개(22)가 돌출되였으며, 제2부라켓(4)의 외부측면에는 공기의 출입이 가능하도록 다수의 구멍이 천공된 덮게(23)를 취설하여 고정시키고, 상기 덮게(23)의 외측면에 전동기 구동 송풍기를 취설한 구조로 되어 있다. 설명되지 않은 보조판(18)(19)(20)(21)은 자성입자(7)가 외부로 빠져나가지 못하도록 하여주는 판이다.

이상에서 상술한 바와 같응 구조로 된 본 발명은, 종래의 자성입자식 제동장치에서의 회전자(27)는 회전축(12)과 일체로 연결되어 고정자(1)의 내주면과 제동자(28)의 외주면과의 사이에서 회전하였지만, 본 발명에서의 제동자(5)는 제1부라켓(3)과 제2부라켓(4)과 제3부라켓(8) 통하여 고정자(1)와 연결고정되여, 일치된 동심도상에서 고정자(1)의 내주면과 제동자(11)의 외주면 사이 0.2mm ～ 0.6mm의 소정의 미소공간을 정확하게 유지할 수 있게되어 강력한 제동력이 가해진 상태에서 회전자(10)가 회전을 하드라도 코일(2)에 흐르는 전류에 정확히 대응하는 제동력을 균일하게 얻을 수 있고, 제동자(5)의 중심부위에 비자성체의 재료로 제작된 중간연결재(9)를 개입시켜 탄소강의 연강재질로 된 제동자(5)를 두 부분으로 분리시켜 일정간격을 유지시킴으로써 코일(2)에 전류가 흘러 자속(6)이 형성될 때 회전자(10)와 제동자(5)의 중심부위에 자력이 집중되도록 하였으며, 제동자(5)의 내주면과 회전자(10)의 외주면과 자성입자(7)와의 사이에서 발생하는 마찰열은 제동자(5)의 측면과 밀착 연결된 열전도성이 제동자(5)보다 양호한 알미늄의 재료로 제작된 제2브라켓(4)을 통하여 전도되어 방사방향으로 돌출된 다수의 방열판날개(22)를 통하여 송풍기(24)의 강제 송풍에 의해서 외부로 방출시키게되고, 또한 탄소강의 연강재질로 제작된 회전자(10)보다 열전도성이 양호한 재질로 된 연결매체(11)를 통하여 회전자(10)와 알미늄의 재질로 된 회전방열판(13)을 연결시킴으로써, 회전자(10)의 회전과 동시에 회전판날개(14)도 회전하게되어 자체로써 송풍기의 역할을 할뿐만 아니라, 송풍기(24)의 강제 송풍에 의해서 마찰열을 외부로 신속히 방출시킴으로써 작동부에서 발생한 마찰열이 누적되어서 생기는 고온으로 인한 자성입자(7)의 산화를 방지하여 제동장치의 성능을 향상시키고 수명을 장기화 할 수 있는 효과가 있는 것이다. 또한 제동자(5)와 밀착연결된 제2브라켓(4)에서 제동자(5)와 가장 근접한 위치에 온도스위치(25)를 취부함으로써 작동부에서 발생한 열을 신속하고 정확하게 감지할수 있어, 비정상적인 상태, 예를들면 송풍기의 공기휠타가 막히거나 송풍기의 회전이 중지된다거나하는 경우 이상과열로 인하여 열이 일정한계치 이상이 될 때 이를 신속하고 정확하게 감지하여 자성입자식 제동장치가 파손되는 것을 막을수 있는 효과가 있으며, 덮게(23)의 중심부에 취설된 베어링(17)은 회전축(12)이 회전체(10)와 연결매체(11)의 무게를 지탱하여 제동장치의 수명을 연장시켜주는 것이다.

Claims (9)

1. 코일을 내장한 환상의 고정자와, 동심원주상에서 상기 고정자의 내주면과 소정의 간격을 유지하면서 마주대하는 외주면을 갖는 제동자와, 상기고정자와 상기 제동자를 연결하여 고정시켜주는 제2부라켓 및 제3부라켓과, 상기 고정자의 한측면에 고정 연결된 제l부라켓과, 상기 제1부라켓에 베어링을 통하여 연결되어 상기 고정자 및 상기 제동자의 동심원의 중심부에 배설된 회전축과, 동심원주상에서 상기 제동자의 내주면과 소정의 간격을 유지하면서 마주대하는 외주면을 갖는 회전자와, 상기 회전자 및 상기 회전축을 일체로 결합연결하여주는 연결매체와, 상기 회전자의 외주면과 상기 제동자의 내주면과의 사이의 공간에 충진되어진 자성입자로 이루어진 자성입자식 제동장치에 있어서, 상기 고정자와 상기 제동자가 제2부라켓이나 제3부라켓에 의해서 또는 제2부라켓과 제3부라켓 모두에 의해서 결합연결되어 고정되어진 것을 특징으로하는 자성입자식 제동장치.
2. 청구항 1에 있어서 제2브라켓과 제3브라켓을 알미늄의 재료로 제작한 것을 특징으로 하는 자성입자식 제동장치.
3. 코일을 내장한 환상의 고정자와, 동심원주 상에서 상기 고정자의 내주면과 소정의 간격을 유지하면서 마주대하는 외주면을 갖는 제동자와, 상기고정자와 상기 제동자를 연결하여 고정시켜주는 제2부라켓 및 제3부라켓과, 상기 고정자의 한측면에 고정 연결된 제1부라켓과, 상기 제1부라켓에 베어링을 통하여 연결되어 상기 고정자 및 상기 제동자의 동심원의 중심부에 배설된 회전축과, 동심원주상에서 상기 제동자의 내주면과 소정의 간격을 유지하면서 마주대하는 외주면을 갖는 회전자와, 상기 회전자 및 상기 회전축을 일체로 결합연결하여주는 연결매체와, 상기 회전자의 외주면과 상기 제동자의 내주면과의 사이의 공간에 충진되어진 자성입자로 이루어진 자성입자식 제동장치에 있어서, 상기 제동자의 중심부의 소정간격에 비자성체의 재료로 제작된 중간연결재를 개재시킨 것을 특징으로 하는 자성입자식 제동장치.
4. 코일을 내장한 환상의 고정자와, 동심원주상에서 상기 고정자의 내주면과 소정의 간격을 유지하면서 마주대하는 외주면을 갖는 제동자와, 상기고정자와 상기 제동자를 연결하여 고정시켜주는 제2부라켓 및 제3부라켓과, 상기 고정자의 한측면에 고정 연결된 제1부라켓과, 상기 제1부라켓에 베어링을 통하여 연결되어 상기 고정자 및 상기 제동자의 동심원의 중심부에 배설된 회전축과, 동심원주상에서 상기 제동자의 내주면과 소정의 간격을 유지하면서 마주대하는 외주면을 갖는 회전자와, 상기 회전자 및 상기 회전축을 일체로 결합연결하여주는 연결매체와, 상기 회전자의 외주면과 상기 제동자의 내주면과의 사이의 공간에 충진되어진 자성입자로 이루어진 자성입자식 제동장치에 있어서, 상기 회전축과 상기 회전자를 일체로 결합연결 하여주는 연결매체가 상기 회전자보다 열전도성이 양호한 재료로 제작된 것을 특징으로 하는 자성입자식 제동장치.
5. 코일을 내장한 환상의 고정자와, 동심원주상에서 상기 고정자의 내주면과 소정의 간격을 유지하면서 마주대하는 외주면을 갖는 제동자와, 상기고정자와 상기 제동자를 연결하여 고정시켜주는 제2부라켓 및 제3부라켓과, 상기 고정자의 한측면에 고정 연결된 제1부라켓과, 상기 제1부라켓에 베어링을 통하여 연결되어 상기 고정자 및 상기 제동자의 동심원의 중심부에 배설된 회전축과, 동심원주상에서 상기 제동자의 내주면과 소정의 간격을 유지하면서 마주대하는 외주면을 갖는 회전자와, 상기 회전자 및 상기 회전축을 일체로 결합연결하여주는 연결매체와, 상기 회전자의 외주면과 상기 제동자의 내주면과의 사이의 공간에 충진되어진 자성입자로 이루어진 자성입자식 제동장치에 있어서, 상기 연결매체의 측면에 회전방열판을 연결하여 고착시킨것을 특징으로 하는 자성입자식 제동장치.
6. 청구항 5 에서 회전방열판을 알미늄을 재료로 제작한 것을 특징으로하는 자성입자식 제어장치.
7. 청구항 5 에서 회전방열판의 한측면에 방사방향의 다수의 회전판날개를 돌출시킨 것을 특징으로 하는 자성입자식 전자연결장치.
8. 코일을 내장한 환상의 고정자와, 동심원주상에서 상기 고정자의 내주면과 소정의 간격을 유지하면서 마주대하는 외주면을 갖는 제동자와, 상기고정자와 상기제동자를 연결하여 고정시켜주는 제2부라켓 및 제3부라켓과, 상기 고정자의 한측면에 고정 연결된 제1부라켓과, 상기 제1부라켓에 베어링을 통하여 연결되어 상기 고정자 및 상기 제동자의 동심원의 중심부에 배설된 회전축과, 동심원주상에서 상기 제동자의 내주면과 소정의 간격을 유지하면서 마주대하는 외주면을 갖는 회전자와, 상기 회전자 및 상기 회전축을 일체로 결합연결하여주는 연결매체와, 상기 회전자의 외주면과 상기 제동자의 내주면과의 사이의 공간에 충진되어진 자성입자로 이루어진 자성입자식 제동장치에 있어서, 제2부라켓의 측면상에 온도스위치를 취부한 것을 특징으로 하는 자성입자식 제동장치.
9. 코일을 내장한 환상의 고정자와, 동심원주상에서 상기 고정자의 내주면과 소정의 간격을 유지하면서 마주대하는 외주면을 갖는 제동자와, 상기고정자와 상기 제동자를 연결하여 고정시켜주는 제2부라켓 및 제3부라켓과, 상기 고정자의 한측면에 고정 연결된 제1부라켓과, 상기 제1부라켓에 베어링을 통하여 연결되어 상기 고정자 및 상기 제동자의 동심원의 중심부에 배설된 회전축과, 동심원주상에서 상기 제동자의 내주면과 소정의 간격을 유지하면서 마주대하는 외주면을 갖는 회전자와, 상기 회전자 및 상기 회전축을 일체로 결합연결하여주는 연결매체와, 상기 회전자의 외주면과 상기 제동자의 내주면과의 사이의 공간에 충진되어진 자성입자로 이루어진 자성입자식 제동장치에 있어서, 제2부라켓의 측면에 다수의 공기 출입구가 천공된 덮게를 취설함과 동시에 상기 덮게의 측면에 송풍기를 취부한 것을 특징으로 하는 자성입자식 제동장치.