KR200285842Y1 - 무단 가변속 전동기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전동기내에 강구를 두어, 강구의 회전력을 이용하여, 전동기의 회전자축을 중심으로 회전하는 사프트를 갖는 것을 특징으로 하는 무단 가변속 전동기에 관한 것으로, 회전 디스크쌍과 고정 디스크쌍 사이에 강구를 두고, 회전 디스크의 일단이 전동기의 회전자와 연결되고, 고정디스크의 일단이 전동기 프레임에 고정되고 , 회전디스크에 의해 강구가 회전하고, 강구의 회전력을 안내날개가 받아서 출력 사프트를 회전시키는 것으로 구성된다.

Description

무단 가변속 전동기 { Countinious Speed Control MOTOR }

전동기내에 무단 가변속 장치를 채결하여 무단 가변속 출력을 하는 전동기에 있어서, 종래의 기계적 무단 가변속 전동기는 벨트와 접속하는 풀리를 이용하는 것과, 링과 접속하는 회전 원뿔판을 이용하는 것과, 디스크 사이에 오일의 점도를 이용한 것이 있다.

링과 원뿔형태 무단 가변속하는 전동기는 링과 접촉된 원뿔 면의 회전 중심으로 부터의 거리비로 가변속을 얻는 방식으로, 링의 이동구간이 크고, 출력속도가 회전자의 속도보다 적고, 회전자 속도이상의 회전속도로 운전이 않되고, 동력 전달을 크게 할수 없는 문제가 있다.

또한 벨트와 가변플리 형태 무단 가변속하는 전동기는 공간을 많이 차지하게 되는 문제가 있다.

오일의 점도로 무단 가변속하는 전동기는 회전축 방향의 공간이 늘어나게 되고, 동력 전달 효율이 떨어지게 되는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 벨트방식의 축방향 설치 공간이 크게 필요한 것과 , 동력 전달을 크게 할수 없는 것과, 출력측 정지 토오크를 낼수 없는 것과, 최대 출력 회전수가 회전자의 속도 이상 운전 할수 없는 문제와, 공간상의 제약 을 해결하는 것을 기술적 과제로 한다.

대표도는 무단 가변속 전동기의 측면단면도 (Section B-B')

도 1은 무단 가변속 전동기의 정면단면도 (Section A-A')

도 2는 가변속이 되면서의 강구와 롤러의 변화상태 표시한 정면단면상세도

도 3은 가변속이 되면서의 강구와 디스크의 변화상태 표시한 측면단면상세

도 4은 무단 가변속 전동기가 저속일때의 정면단면도

도 5은 무단 가변속 전동기가 저속일대의 측면단면도

도 6은 무단가변시 안내날개에 대한 롤러의 위치변화가 극소한 정면단면도

도 7은 무단가변시 안내날개에 대한 롤러의 위치변화가 극소한 측면단면도

도 8은 출력축의 속도가 영속인(0 rpm)때의 측면상세단면도

도 9는 강구의 접속면의 중심축 거리비에 따른 출력속도가 변화되는 도면

도 10는 무단 가변속 출력축이 2개인 무단가변속 전동기 측면 단면도

도 11은 증속기를 포함한 무단가변속 전동기 측면 단면도

도 12은 증속기를 포함한 무단가변속 전동기 측면 단면도의 상세도

도 13은 증속기를 포함한 무단가변속 전동기 정면도

(대표도면의 주요부분에 대한 부호 및 설명)

1. 회전 디스크 1

2. 회전 디스크 2

3. 고정 디스크 3

4. 고정 디스크 4

5. 강구

6. 회전 스크 스프링

7. 회전 디스크 볼 베어링

8. 유로

9. 웜기어

10. 롤러를 지지하는 핀

11. 베어링

12. 안내 날개

13. 롤러

14. 피니언기어와 베벨기어가 조합된 감속 기어축

15. 베벨기어

16. 고정디스크 지지하는 사프트

17. 출력 사프트

18. 키흠

19. 실링제

20. 베어링

21. 베어링

22. 베어링

23. 볼트

24. 모터 권선

25. 모터 고정자

26. 모터고정프레임

27. 고정 볼트

28. 베어링

29. 모터 회전자

30. 비틀림 스프링

31. 쇠구슬

32. 모터 몸통 케이스

33. 모터고정프레임

34. 위치제어기 (스테핑 모터)

36. 회전손잡이

37. 모터 콘트롤러

38. 피니언 기어

39. 발런스웨이트

40. 베어링

41. 베어링

42. 판스프링

43. 12와 같은 안내 날개

44. 프레임 볼트 구멍

45. 웜＆피니언 감속기어축

46. 케리어 기어

47. 링기어

48. 선기어

49. 베어링

50. 케리어 기어축

51. 베어링

52. 베어링

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은 다음과 같이 구성하는 것을 특징으로 한다.

본 원의 특허청구범위 청구항1 에 기재의 발명(이하, 제1 발명이라 한다)은 일단이 전동기의 회전자(29)와 연결된 회전하는 디스크쌍(1. 2)과, 일단 이 전동기의 고정프레임에 연결된 회전하지 않는 디스크쌍(3. 4)과, 회전하는 디스크와 회전하지 않는 디스크에 접촉되어 선속도를 얻는 강구(5)와, 강구의 회전력을 받아 전동기 축으로 동력을 전달하는 사프트(17)와, 회전하지 않는 디스크쌍(3, 4) 강구(5) 와의 접촉위치를 변경하는 접촉위치 변경부재를 가지는 것을 특징으로 한다.

청구항 2항에 기재의 발명(이하, 제2 발명이라 한다)은 외측 회전 디스크쌍(1,2)과 내측 고정 디스크쌍(3,4) 사이에 강구(5)를 두고, 외측 회전 디스크(1)의 일단이 전동기의 회전자(29)와 연결되고, 강구(5)의 회전력을 안내날개(12)가 받아서 출력 사프트(17)를 회전시키는 것을 특징으로 한다.

청구항 3항에 기재의 발명(이하, 제3 발명이라 한다)은 강구(5)의 자전 중심축에서 외측 회전 디스크(1)와의 접촉면의 거리(도면 9, A) 와 강구(5)의 자전 중심축에서 내측 고정디스크(3)와의 접촉면의 거리(도면 9, B)비 와 전동기 회전중심축으로 부터 강구(5)와 고정 디스크(4)와의 접촉면과의 거리(도면 9, C)와 강구(5)와 회전디스크(2)와의 접촉면과의 거리(도면9, D)의 비를 가변하여 출력속도를 조절하는 일정의 공식

이 성립되는 것을 특징으로 한다.

청구항4에 기재의 발명(이하, 제4발명이라 한다)은 상기 제1 발명에 있어서 고정 디스크(3,4)가 강구(5)의 선속도가 영 인점(도면 7 접촉면 C,D)을 접촉하여 전동기 회전자축을 중심으로 회전하는 강구(5)의 회전속도가 영속을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한 청구항5에 기재의 발명(이하, 제5 발명이라 한다)은 상기 제1발명에 있어서 강구표면(5)과 디스크(1, 2, 3, 4) 곡면 사이에 오일을 두고 ,상기오일의 점성에 의해 동력전달을 하는 것을 특징으로 한다.

또한 청구항6에 기재의 발명(이하, 제6 발명이라 한다)은 상기 제1발명에 있어서 이송장치(45, 34, 37, 9, 38)가 회전하지 않는 디스크(4)와 접속되고, 회전하지 않는 디스크(4)를 축방향으로 움직이게 하는 것을 특징으로 한다.

또한 청구항7에 기재의 발명(이하, 제7 발명이라 한다)은 상기 제1발명에 있어서 유로가 전동기 내부와 통하게 형성되어 에 있어 전동기 외부에서 기름의 입출(8)을 하는 것을 특징으로 한다.

또한 청구항8에 기재의 발명(이하, 제8 발명이라 한다)은 상기 제4발명에 있어서 이송장치에 2개의 동력 접속단(스테핑 모터(34)와 손으로 수동제어(36))을 두어 이송장치(45, 34, 37, 9, 38)를 2중으로 구동하는 것을 특징으로 한다.

또한 청구항9에 기재의 발명(이하, 제9 발명이라 한다)은 상기 제1발명에 있어서 강구(5)와 접촉하는 안내날개(12)를 출력사프트(17)에 두어 강구(5)의 회전력을 출력 사프트(17)에 전달하는 것을 특징으로 한다.

또한 청구항10에 기재의 발명(이하, 제10발명이라 한다)은 상기 제1발명에 회전디스크1(1)과 회전 디스크2 (2) 사이에 스프링(6)을 두고, 고정디스크(3)과 고정디스크4(4) 사이에 인장력이 작용하는 탄성체(30)를 두어 강구(5)와의 접촉압을 유지하는 것을 특징으로 한다.

또한 청구항11에 기재의 발명(이하, 제11발명이라 한다)은 상기 제9발명에 있어서 안내날개(12)에 로울러(13)를 두고, 로울러(13)에 탄성체(42)를 두어 강구(5)와 연속적으로 접촉하게 하고, 강구(5)의 회전력을 안내 날개(12)에 전달하는 것을 특징으로 한다.

청구항 12항의 발명(이하, 제12발명이라 한다)은 1항에 있어서 1항기 장치를 전동기 회전자 양측에 장치하여, 2개의 전동기 출력 회전 속도 갖는 것을 특징으로 한다.

청구항 13항의 발명(이하, 제13발명이라 한다)은 1항에 있어서 안내날개와 출력 사프트 사이에 회전속도 증감속기를 취부하는 것을 특징으로 한다.

상기의 구성에 의해 본 원의 각 발명에 의하면 다음 작용을 얻을수 있다.

우선 제1 발명에 의하면 일단이 전동기의 회전자(29)와 연결된 회전 디스크(1, 2)와 일단이 전동기의 고정프레임(26)에 연결된 고정 디스크(3, 4) 사이에 강구(5)가 있어 회전 디스크(1, 2)와 고정 디스크(3, 4)와 접촉 되고, 강구(5)의 회전력을 받아 안내날개(9)를 통하여 전동기 축으로 동력을 전달하는 사프트(17)를 갖는다.

이경우에 회전 디스크(1, 2)는 전동기 회전자(29)와 결합되어 회전 디스크(1,2)의 회전속도는 전동기 회전자(29)의 회전속도와 같게 되고, 회전 디스크(1,2)의 선속도는 회전 디스크(1,2)의 회전중심으로 부터의 거리에 따라 다르다.

이때 강구는 회전 디스크(1, 2)와 접촉하여 접촉면(접속면 A, B)에서 회전 디스크(1, 2)의 선속도로 회전하는 자전력을 얻게 된다.

자전력을 얻은 강구(5)는 고정 디스크(3,4)와 접촉되어 고정 디스크(3,4) 접촉면에서 선속도로 움직이게 된다.

강구(5)의 선속도 운동은 회전 디스크(1, 2)와 고정 디스크(3, 4) 사이에 있기 때문에 디스크(1,2,3,4) 사이에서 움직이게 되고, 디스크(1, 2, 3, 4)가 원반형이므로 강구(5)는 회전 디스크(1,2)의 회전 중심축을 기준으로 회전운동을 하게 된다.

이 회전하는 강구(5)를 안내날개(12)에 접촉시켜 안내날개(12)는 강구(5)의 공전속도와 같은 속도로 회전하게 하고, 안내날개(12)와 출력사프트(17)를 연결하여 강구(5)의 공전속도와 같은 속도를 얻을수 있다.

또한 디스크(1, 2, 3, 4)와 강구(5)와의 접촉부위를 변경하는 접촉위치 변경부재(4, 14)에 의해 강구(5)의 접촉부위를 변경하게 된다.

도면 2와, 도면 3은 강구(5)의 접촉면 위치(도면 8의 접촉면 A, B, C, D)를 변경함에 따라 디스크(1, 2, 3, 4)의 위치변화와 강구(5)의 접촉면 변화와 그에 따른 스프링(6, 30, 42)등의 변화 상태를 이점쇄선과 실선으로 나타내는 것이다. 실선에서 이점쇄선방향으로 디스크(1, 2, 3, 4)가 이동함에 따라 스프링(6)은 압축되고, 비틀림 스프링(30)은 압축되고, 판스프링(42)은 인장이 되며, 출력속도는 점점 느려지게 된다.

이 반대의 경우에는 출력속도가 점점 증가하게 되는대, 이것을 이용하여 강구(5)와 디스크(1, 2, 3, 4)의 접속면을 변화를 시켜서 증감속을 시키는 가변속 전동기가 이루어 진다.

상기와 같은 이유로 전동기의 입력 전압, 주파수가 일정해도 전동기에서 가변속이 가능 하게 된다 .

제2 발명에 의하면 외측 회전 디스크쌍(1,2)과 내측 고정 디스크쌍(3,4) 사이에 강구(5)를 두고, 외측 회전 디스크(1)의 일단이 전동기의 회전자(29)와 연결되고, 강구(5)의 회전력을 안내날개(12)가 받아서 출력 사프트(17)를 회전시킨다.

이경우에 강구는 디스크(1,2,3,4)쌍으로 이루어진 환형 경로내에 있게 되어. 회전 디스크(1, 2) 가 회전하여 강구(5)를 회전시킨다. 강구(5)는 고정 디스크(1.2) 강구와의 접촉면에서 접촉력을 발휘해 강구(5)가 원통형 경로를 순환하게 한다.

이는 회전력을 얻은 구형체가 고정체에 접촉할 경우, 구형체는 고정체위에서 마찰력에 해당하는 동력 전달력을 받아 구형체의 회전방향으로 이동하게 된다.

원통형 경로 내에서 회전하는 강구(5)의 회전방향에 안내날개를 두고 접촉하여, 강구의 회전력을 안내날개가 받고, 출력 사프트는 안내날개와 연결되어 강구의 회전속도로 회전 한다.

상기와 같은 이유로 전동기의 입력 전압, 주파수가 일정해도 전동기에서 가변속이 가능 하게 된다 .

제 3 발명에 의하면 강구(5)의 자전 중심축에서 외측 회전 디스크(1)와의 접촉면의 거리(도면 9, A) 와 강구(5)의 자전 중심축에서 내측 고정디스크(3)와의 접촉면의 거리(도면 9, B)비 와 전동기 회전중심축으로 부터 강구(5)와 고정 디스크(4)와의 접촉면과의 거리(도면 9, C)와 강구(5)와 회전디스크(2)와의 접촉면과의 거리(도면9, D)의 비를 가변하여 출력속도를 조절하는 일정의 공식

이 성립 한다.

이 경우 강구는 회전디스크의 회전 방향과 함께 회전하는데, 강구가 공전하는 것과 동시에 자전을 하여 자전하는 거리의 비만큼 공전을 적게 하게 된다. 이는 강구의 회전디스크보다 적게 회전하는 강구의 공전속도는 강구와 접촉하는 회전디스크의 직경과, 강구와 접촉하는 회전디스크의 직경과 강구와 접촉하는 고정 디스크의 직경을 더한 것의 비에 의해 강구의 공전속도는 결정된다.

상기와 같은 이유로 회전 반경 거리에 의해 전동기에서 가변속이 가능 하게 된다.

한편 제4 발명에 의하면 회전하는 강구(5)의 선속도가 영 인점(회전중심의 양끝점(도8의 접촉점 C, D))을 접촉하여 강구(5)는 자전을 하게 되고, 전동기 회전자축(29)을 중심으로 하는 회전은 영속을 유지하는데, 이는 전동기출력 축(17)에서 볼 경우 정지하고 있는 상태가 되며, 정지 토오크로 발휘하도 8의 도면과 같이 상기 제1발명에 있어서 회전하지 않는 디스크쌍(3,4)과 강구(5)의 선속도가 영 인점을 접촉(접속면 C, D)하여 전동기 회전자축(17)을 중심으로 회전하는 강구(5)의 회전속도가 영속을 갖는 것을 특징으로 한다.

좀더 상세하게 기술하면 강구(5)의 회전하는 방향축의 극점(접속면 C, D)을 고정측 디스크쌍(3, 4)에 접속시킴으로써 회전측 디스크(1, 2)가 강구(5)와 접속(접속면 A, B)하여 회전을 하여도 고정측에 디스크(3, 4)는 강구(1)의 회전방향의 극점(접속면 A, B)을 접속시킴으로써 강구는 자전은 하지만 공전은 하지 않음으로써 안내날개(12)를 움직이는 속도가 0이 된다.

상기와 같은 이유로 정지 상태에서도 전동기는 토오크를 갖게 된다.

한편 제5 발명에 의하면 강구표면과 디스크 곡면 사이에 오일을 두고 ,오일의 점성에 의해 동력전달을 하는 것으로, 강구(5)와 디스크(1, 2, 3, 4)간의 직접적인 접촉이 없어 수명이 증대된다.

이 경우 동력전달 오일이 접촉면에 유막을 형성하게 되는데, 이 유막의 점성에 의해 동력이 전달 되는데, 구동측과 피동측이 직접 접촉하지 않고 유막을 통해 동력을 전달하게 되어 수명이 증대되며, 기름에 의해서 열방산이 쉬워져 접촉부위 발열을 억제할수 있다.

한편 제6 발명에 의하면 이송장치(45, 34, 37, 9, 38)가 회전하여 전동기의 회전자(29) 회전 축방향으로 이동하고, 상기 이송장치(45, 34, 37, 9, 38)와 회전하지 않는 디스크(3, 4)가 연결 되어 상기 디스크를 축방향으로 움직이는데,

이 경우 이송장치(45, 34, 37, 9, 38)가 디스크(1, 2, 3, 4)와 강구(5)의 접촉면(도8의 접촉면 A, B, C, D)을 바꾸게 되어 출력 회전속도가 변하게 된다.

한편 제7 발명에 의하면 유로(8)가 전동기 내부와 통하게 형성되어 있어 전동기 외부에서 기름의 입출을 하는데,

이 경우 유로를 통해 기름을 외부에서 입출하게 하여 전동기 분해없이 기름의 냉각과 교환을 하여 유지보수가 손쉬워 진다.

한편 제8 발명에 의하면 이송장치(45, 34, 37, 9, 38)에 2개의 동력 접속단(14, 34, 36)을 두어 이송장치(45, 34, 37, 9, 38)를 2중으로 구동하는 것으로.

이 경우 이송장치에 2개의 동력 접속단을 두어 수동장치(36)와 자동장치(34.37)를 2중으로 장착하여 이송 제어의 신뢰도를 높힌다.

한편 제9 발명에 의하면 강구(5)와 접촉하는 사프트(17)에 안내날개(12)를 두어 강구(5)의 회전력을 사프트(17)에 전달하는데 , 이 경우 회전하는 강구(5)를 안내날개(12)로 접촉하여 디스크(1,2,3,4)내부로 부터 디스크(1,2,3,4)외부로 회전력을 전달 할 수 있게 된다.

한편 제10 발명에 의하면 회전디스크(1,2)와 고정디스크(3,4)에 인장력이 작용하는 탄성체(6)를 두어 강구(5)의 접촉압을 유지하는데,

이 경우 탄성체인 스프링(6)의 힘으로 강구(5)의 양측에서 압력을 가하여 접촉압을 유지하게 된다.

한편 제 11 발명에 의하면 안내날개(12)에 로울러(13)를 두고, 로울러(13)에 탄성체(도면 5, 1)를 두어 강구(5)와 연속적으로 접촉하게 하고, 강구(5)의 회전력을 안내 날개(12)에 전달하는데 ,

이 경우 로울러(13)는 강구(5)와 접속하여 접촉면의 마찰을 줄여주고, 강구(5)의 회전을 원활하게 한다.

한편 제 12 발명에 의하면 발명 제 1 항의 장치를 전동기 회전자 양측에 장치(도면 10 참조)하여, 2개의 전동기 출력 회전 속도 사프트를 갖는데, 이 경우 가변속 축이 전동기 양측에 있게 되어 1개의 전동기에서 2개의 가변속 축을 갖게 된다.

한편 제 13 발명에 의하면 2항에 있어서 안내날개와 출력 사프트 사이에 회전속도 증속기를 취부하는 것을 특징으로 한다.

이 경우 링 기어(47)와 선기어(48)의 기어비에 의해 증속을 하며, 링기어가 회전을 받아 , 케리어기어(46)가 회전을 하고 , 케리어 기어에 의해 선기어 (48)가 회전을 하여 링기어(47)의 기어가 선기어(48)의 기어비 보다크게 하여 변속범위를 넓혀 전동기의 회전자 속도 이상의 운전이 가능하다.

무단 가변속 전동기의 설치 공간을 적게하고, 무단 가변속 전동기의 취부를용이 하게 하고, 무단 가변속 범위를 넓히고, 출력 사프트 정지시 토오크를 발휘하며, 동력 전달을 향상시키고, 무단 가변속 수명을 증대시키는 것을 목적으로 한다.

Claims (13)

1. 일단이 전동기의 회전자와 연결된 회전하는 디스크와, 일단이 전동기의 고정프레임에 연결된 회전하지 않는 디스크와, 회전하는 디스크와 회전하지 않는 디스크와 접촉되어 회전하는 강구와, 강구의 회전력을 받아 전동기 축으로 동력을 전달하는 사프트와, 회전하지 않는 디스크와 강구와의 접촉위치를 변경하는 접촉위치 변경부재를 가지는 것을 특징으로 하는 무단 가변속 전동기.
2. 외측 회전 디스크쌍과 내측 고정 디스크쌍 사이에 강구를 두고, 외측 회전 디스크의 일단이 전동기의 회전자와 연결되고, 강구의 회전력을 안내날개가 받아서 출력 사프트를 회전시키는 것을 특징으로 하는 무단 가변속 전동기
3. 강구의 자전 중심축에서 외측 회전디스크와의 접촉면의 거리(A) 와 강구의 자전 중심축에서 내측 고정디스크와의 접촉면의 거리(B)비 와 전동기 회전중심축으로 부터 강구와 고정 디스크와의 접촉면과의 거리(C)와 강구와 일정의 공식

   이 성립되는 것을 특징으로 하는 무단 가변속 전동기.
4. 1항에 있어서 회전하지 않는 디스크가 강구의 선속도가 영 인점을 접촉하여전동기 회전자축을 중심으로 회전하는 강구의 회전속도가 영속을 갖는 것을 특징으로 하는 무단 가변속 전동기.
5. 1항에 있어서 강구표면과 디스크 곡면 사이에 오일을 두고 ,상기오일의 점성에 의해 동력전달을 하는 것을 특징으로 하는 무단 가변속 전동기.
6. 1항에 있어서 이송장치가 회전하지 않는 디스크와 접속되고, 회전하지 않는 디스크를 축방향으로 움직이게 하는 것을 특징으로 하는 무단 가변속 전동기.
7. 1항에 있어서 유로가 전동기 내부와 통하게 형성되어 있어 전동기 외부에서 기름의 입출을 하는 것을 특징으로하는 무단 가변속 전동기.
8. 1항에 있어서 이송장치에 2개의 동력 접속단을 두어 이송장치를 2중으로 구동할수 있는 것을 특징으로 하는 무단 가변속 전동기.
9. 1항에 있어서 강구와 접촉하는 사프트에 안내날개를 두어 강구의 회전력을 사프트에 전달하는 것을 특징으로 하는 무단 가변속 전동기.
10. 1항에 있어서 회전디스크와 고정디스크에 인장력이 작용하는 탄성체를 두어 강구의 접촉압을 유지하는 것을 특징으로 하는 무단 가변속 전동기.
11. 9항에 있어서 안내날개에 로울러를 두고, 로울러에 탄성체를 두어 강구와 연속적으로 접촉하게 하고, 강구의 회전력을 안내 날개에 전달하는 것을 특징으로 하는 무단 가변속 전동기.
12. 1항에 있어서 1항의 장치를 전동기 회전자 양측에 장치하여 2개의 전동기 출력 회전 속도 갖는 것을 특징으로 하는 무단 가변속 전동기.
13. 1항에 있어서 안내날개와 출력 사프트 사이에 회전속도 증감속기를 취부하는 것을 특징으로 하는 무단 가변속 전동기.