KR20140024131A

KR20140024131A - 웜 구동부를 이용한 승강장치

Info

Publication number: KR20140024131A
Application number: KR1020120090640A
Authority: KR
Inventors: 남 영 김
Original assignee: 남 영 김
Priority date: 2012-08-20
Filing date: 2012-08-20
Publication date: 2014-02-28
Also published as: WO2014030906A1; KR101410342B1

Abstract

승강장치는 엘리베이터 승강통로를 따라 이동하는 객실부, 객실부와 함께 이동하며 회전축이 객실부의 이동경로와 나란하게 배치되는 웜 구동부, 객실부의 이동경로를 따라 승강통로 내에 제공되며 웜 구동부의 치 간격을 주기로 웜 구동부의 웜치와 대응하도록 형성된 다수의 지지치를 포함하는 웜 지지부, 지지치에 제공되는 제1자석모듈, 웜치를 따라 복수개가 제공되며 전원 인가시 제1자석모듈에 대해 척력 또는 인력을 제공하는 제2자석모듈, 및 복수개의 제2자석모듈을 전부 또는 일부 그룹으로 공통적으로 연결하는 전원연결부를 포함한다.

Description

웜 구동부를 이용한 승강장치{ELEVATOR USING WORM DIRIVING PART}

본 발명은 웜 구동부를 이용한 승강장치에 관한 것으로서, 보다 자세하게는, 와이어나 로프 없이 승객이나 화물을 이송할 수 있는 엘리베이터 또는 기타 리프팅(lifting) 장치를 포함하는 승강장치에 관한 것이다.

엘리베이터(Elevator)는 사람 또는 화물을 중력에 대응하여 상하 수직으로 운반하는 장치로서, 고층 건물은 물론 저층 건물에서 두루 사용되고 있다. 일반적으로 엘리베이터는 그 구동방식에 따라 로프식 엘리베이터와 유압식 엘리베이터가 있으며, 그 외에도 스크류식, 랙앤피니언식 등이 있고, 권상기 대신 리니어모터를 사용한 로프리스 엘리베이터도 등장하였다.

로프식 엘리베이터는 최상층에 엘리베이터를 구동시키는 기계실이 마련되며, 기계실의 권상기(traction machine)는 객실(car)과 균형추(balance weight)를 로프로 연결하여 객실을 상하로 이동시킨다. 이러한 기계실은 높이 제한과 같이 몇몇 이유로 건축물에 불리하게 작용할 수가 있다.

최근 초고층 건물들의 건설 붐과 함께 고성능 엘리베이터가 등장하여 약 60km/h(1000m/min)이상의 빠른 속도로 움직이는 초고속 엘리베이터가 개발되고 있다. 또한 엘리베이터 2대가 상하로 연결되어 수송능력을 향상시킨 더블데크 엘리베이터도 있으며, 하나의 엘리베이터 통로에 2대의 엘리베이터가 독립적으로 동작하는 트윈 엘리베이터도 있다.

초고층 건물들은 수직 동선의 수송을 원활하게 하기 위하여 더욱 더 빠르게 움직이는 엘리베이터를 요구하고 있다. 엘리베이터의 속도를 높이려면 속도의 제곱에 비례하는 장력이 와이어에 가해지며, 고속 엘리베이터일수록 큰 장력을 지탱할 수 있어야 한다. 따라서 로프의 단면적이 더 커지게 되고 로프의 무게도 늘어나게 된다. 게다가 초고층빌딩의 긴 이동거리만큼 로프의 길이도 길어져야 하기 때문에, 속도 외에도 로프 자신의 무게의 증가로 로프는 더욱 굵어져야 한다. 초고층 건물에서는 결국 엘리베이터의 객실보다 로프가 더 무거울 수도 있다.

참고로, 엘리베이터는 45m/min 이하로 이동하는 저속 엘리베이터, 60~105m/min으로 이동하는 중속(normal) 엘리베이터, 약 120~300m/min으로 이동하는 고속 엘리베이터, 및 약 360m/min 이상으로 이동하는 초고속 엘리베이터로 구분될 수 있다.

실제로 버즈두바이 빌딩에 설치된 초고속 엘리베이터 중에는 로프 무게만 20톤(t)에 달한다. 게다가 균형추의 중량까지 더해지므로 엘리베이터를 고속으로 가속시키는 데는 의외로 큰 동력을 필요로 하게 된다. 결국 로프로 인해 잔뜩 무거워진 엘리베이터를 초고속으로 가속하여야 하기 때문에, 권상기의 모터 역시 일반 모터보다 현저히 큰 용량으로 제공되어야 한다.

또한, 로프가 수 백 미터 이상 길어지게 되면 로프가 닳는 정도나 온도변화에 따라 로프의 길이가 달라지므로 정확한 위치에 정지하기 어려워진다. 따라서 와이어로프의 특성이 더욱 까다로워지고 그 제어방법도 복잡하게 된다.

종래의 스크류식 엘리베이터는 나사가공을 한 긴 지주를 세우고 너트에 상당하는 슬리브를 객실에 설치하는 구조를 이용하고 있다. 스크류식 엘리베이터에서는 지주가 회전하는 것에 의해 객실을 승강시키기 때문에, 소형의 간이 엘리베이터에 이용되거나 유체의 이동이 어려울 때 사용하고 있다.

이미 100층 이상의 초고층 빌딩에서는 기존의 로프식 엘리베이터 대신 로프리스(ropeless) 엘리베이터가 이용될 것이라는 예상도 있으며, 이와 관련하여 미국특허 제5234079호에는 리니어모터를 이용한 엘리베이터가 개시되어 있다. 하지만, 이들 리니어식 엘리베이터는 로프 없이 허공에 뜬 상태로 이동하기 때문에, 안전장치를 3중 4중으로 견고히 하여야 하며, 물리적 접촉이 없어 수평 이동이 가능하다고 하지만 상용화를 위해서는 고객의 인식과 경제성 등 풀어야 할 요소가 적지 않아 매우 극복하기 어렵다.

본 발명은 웜 구동부를 이용한 로프리스 승강장치를 제공하되, 전력 소모를 최소화할 수 있는 승강장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 구조를 간소화할 수 있으며, 제작이 용이하면서 저렴하고, 내부 부품의 배치를 용이하게 할 수 있는 승강장치를 제공한다.

상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 승강장치는 엘리베이터 승강통로를 따라 이동하는 객실부, 객실부와 함께 이동하며 회전축이 객실부의 이동경로와 나란하게 배치되는 웜 구동부, 객실부의 이동경로를 따라 승강통로 내에 제공되며 웜 구동부의 치 간격을 주기로 웜 구동부의 웜치와 대응하도록 형성된 다수의 지지치를 포함하는 웜 지지부, 지지치에 제공되는 제1자석모듈, 웜치를 따라 복수개가 제공되며 전원 인가시 제1자석모듈에 대해 척력 또는 인력을 제공하는 제2자석모듈, 및 복수개의 제2자석모듈을 전부 또는 일부 그룹으로 공통적으로 연결하는 전원연결부를 포함한다.

웜 구동부는 웜기어(wormgear) 형태의 몸체를 포함하며, 웜 구동부의 몸체는 등간격으로 배치된 웜 지지부(worm supporting parts)의 지지치와 맞물려 지지되면서 승강을 위한 힘을 제공할 수 있다. 웜 구동부는 그 자체만으로도 승강에 필요한 힘을 충분히 제공할 수 있으며, 웜 지지부의 지지치가 약 40cm 간격으로 배열되어 있다고 가정할 때 웜 기어체는 약 900rpm의 회전속도로 초고속 엘리베이터에 적합한 약 360m/min의 속도를 충분히 구현할 수 있다. 물론, 600~1500m/min의 초고속도 역시 충분히 구현이 가능하다.

기본적으로 웜 구동부와 웜 지지부 간의 상호 작용에 의해서 객실부를 수직하게 이동시킬 수 있으며, 종래와 같은 로프를 사용하지 않는다. 따라서 초고층 건물에서 사용하여도 로프 무게에 따른 비효율성을 극복할 수 있으며, 수십 톤에 달하는 로프를 움직이지 않아도 되기 때문에 에너지를 효율적으로 사용할 수가 있다.

웜 기어체의 웜치 및 웜 지지부의 지지치에는 각각 자석모듈이 제공되어 상호 척력 또는 인력을 제공할 수 있으며, 제1자석모듈과 제2자석모듈 간에 상호 척력 또는 인력이 작용함으로써 웜 구동부와 웜 지지부가 자기 부상 방식으로 저저항 접촉될 수 있다. 웜 기어체의 웜치는 자기 부상 방식으로 지지치 위를 미끄러지듯이 이동하기 때문에 소음이나 진동 없이 객실부를 이동시킬 수 있는 것은 물론 부품 간의 마모를 방지하여 부품의 수명을 증가시킬 수도 있다. 아울러, 제2자석모듈로서는 통상의 전자석이 사용될 수 있으며, 제1자석모듈로서는 통상의 영구자석 또는 전자석이 사용될 수 있다.

전원연결부는 복수개의 제2자석모듈 중 적어도 일부를 공통적으로 연결하도록 제공되는 바, 여기서, 제2자석모듈이 공통적으로 연결된다 함은, 복수개의 제2자석모듈의 전부 또는 일부가 전원연결부를 통해 동시에 전원이 공급될 수 있도록 전기적으로 연결되며, 전원연결부를 통해 전원이 공급됨에 따라 공통적으로 연결된 제2자석모듈이 동시에 작동할 수 있는 것으로 이해될 수 있다.

일 예로, 전원연결부는 복수개의 제2자석모듈을 공통적으로 연결하는 배선을 포함하여 구성될 수 있다. 가령, 배선은 웜치를 따라 나선형으로 배치될 수 있으며, 복수개의 제2자석모듈은 모두 배선에 직렬 또는 병렬로 공통적으로 연결될 수 있다.

다른 일 예로, 전원연결부는 복수개의 제2자석모듈 중 웜치의 상하 방향을 따라 동일선상에 배치되는 제2자석모듈을 그룹으로 공통적으로 연결하는 복수개의 배선유닛을 포함할 수 있으며, 복수개의 배선유닛에는 웜 구동부의 회전에 대응하여 순차적으로 전원이 공급될 수 있고, 배선유닛에 전원이 공급되면 배선유닛에 연결된 제2자석모듈이 동시에 작동될 수 있다. 따라서, 웜 기어체의 치면 중 실질적으로 웜 지지부에 지지되는 부위(또는 제1자석모듈과 상호 척력 또는 인력이 작용할 수 있는 영역의 제2자석모듈)에만 순차적으로 자기장이 형성될 수 있기 때문에, 전력 소비를 최소화할 수 있다.

배선유닛은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 배치될 수 있다. 일 예로, 배선유닛은 웜치를 따라 나선형으로 배치되며, 상하 방향을 따라 동일선상에 배치되는 제2자석모듈을 공통적으로 연결할 수 있다. 다른 일 예로, 배선유닛은 웜구동부의 회전축 방향을 따라 배치되며, 상하 방향을 따라 동일선상에 배치되는 제2자석모듈을 공통적으로 연결하는 것도 가능하다.

또 다른 일 예로, 전원연결부는 웜 구동부의 외주를 따라 제공되는 매트릭스 회로기판(matrix circuit board)을 포함할 수 있으며, 복수개의 제2자석모듈은 매트릭스 회로기판에 공통적으로 접속되어 각각 독립적으로 제어될 수 있다. 매트릭스 회로기판을 사용하는 방식에서도 웜 기어체의 치면 중 실질적으로 웜 지지부에 지지되는 부위에만 순차적으로 자기장이 형성될 수 있기 때문에, 전력 소비를 최소화할 수 있다.

본 발명의 승강장치는 로프나 와이어를 사용하지 않기 때문에, 로프의 거대한 무게에 따른 비효율성을 개선할 수가 있으며, 초고층 빌딩이나 초고속 엘리베이터일수록 더 큰 에너지 절감 효과를 기대할 수가 있다.

또한, 본 발명에 따르면 웜 기어체의 웜치 및 웜 지지부의 지지치에 제1자석모듈 및 제2자석모듈을 구비하고, 제1자석모듈과 제2자석모듈 간에 상호 척력 또는 인력에 의해 웜 구동부와 웜 지지부가 자기 부상 방식으로 저저항 접촉될 수 있기 때문에, 전력 소모를 낮출 수 있으며, 소음이나 진동 없이 객실부를 이동시킬 수 있는 것은 물론 부품 간의 마모를 방지하여 부품의 수명을 증가시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 제2자석모듈이 전원연결부에 의해 공통적으로 연결될 수 있기 때문에, 웜 구동부의 구조를 간소화할 수 있고, 내부 부품의 배치를 용이하게 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 웜 기어체의 회전에 대응하여 웜 기어체의 치면 중 실질적으로 웜 지지부에 지지되는 부위에만 자기장이 형성(전원이 공급)될 수 있게 함으로써, 불필요한 전력 소비를 방지할 수 있어 전력 소모를 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 승강장치를 설명하기 위한 정면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 승강장치를 이용한 승강 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 승강장치로서, 웜 구동부 및 웜 지지부의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 승강장치로서, 전원연결부의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 9는 본 발명에 따른 승강장치로서, 전원연결부의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 상기 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 승강장치를 설명하기 위한 정면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 승강장치를 이용한 승강 시스템을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 승강장치로서, 웜 구동부 및 웜 지지부의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 4는 본 발명에 따른 승강장치로서, 전원연결부의 일 예를 설명하기 위한 도면이고, 도 5 내지 도 9는 본 발명에 따른 승강장치로서, 전원연결부의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 승강장치(100)는 객실부(110), 승강 프레임(120), 웜 구동부(130) 및 웜 지지부(170)를 포함하며, 승강장치(100)의 객실부(110)는 웜 구동부(130) 및 웜 지지부(170) 간의 상호 작용에 의해서 건축물 내의 엘리베이터 승강통로를 따라 이동할 수 있다. 승강장치(100)는 독립적인 제어부(180), 에어컨디셔너(185) 및 무선 통신 모듈(190) 등을 더 포함할 수 있으며, 승강장치(100)의 원활한 구동 및 제어를 실행할 수가 있다.

웜 구동부(130)는 웜기어(wormgear) 형상의 웜기어체(140)를 포함하며, 웜기어체(140)의 외면에는 웜치(teeth)(142)가 형성된다. 웜기어체(140)는 승강장치(100)에 진행 방향과 나란하게 배열된 회전축을 포함하며, 상기 회전축을 중심으로 회전 가능하게 장착된다.

또한, 승강통로에는 웜기어체(140)의 웜치(142)에 대응하여 웜 지지부(170)가 제공되며, 본 실시예에서 웜 지지부(170)는 웜기어체(140)에 대응하는 랙 형상으로 형성됨으로써 랙 지지부(rack supporting part)로서의 기능을 할 수 있다.

상기 객실부(110)는 웜 구동부(130)를 이용하여 승강할 수 있기 때문에, 종래의 로프나 와이어를 사용하지 않으며, 최상층에 권상기나 기계실을 설치할 필요가 없다. 즉, 각 객실부(110)의 상부 또는 하부에 설치되는 웜 구동부(130)를 사용하며, 로프에 의존하지 않고 웜 구동부(130)의 회전을 객실부(110)의 상하 이동으로 전환할 수 있다.

따라서, 승강장치(100)의 구동 계통이 간소화되며, 로프를 생략함으로써 초고층 빌딩에 적용되었을 때 거대한 로프의 무게에 대한 부담을 제거할 수가 있다. 또한, 구조적으로도 로프의 원활한 이동 및 균형추 가설에 대한 부담도 제거할 수가 있다.

효율 면에서도 마찰이 아닌 부상하여 회전하기 때문에, 실질적으로 에너지 손실 없이 회전을 위치에너지로 전환시킬 수 있으며, 반대로 하강 시에는 최소의 에너지만으로도 원하는 속도 및 제어를 실행할 수가 있다. 최초 가속의 경우, 현재 개발된 구동모터로 충분한 기동력을 제공할 수 있으며, 모터 제어를 통해서 초기 가속, 저속 유지, 고속 유지 및 감속 등을 용이하게 수행할 수가 있다.

상기 웜기어체(140)의 일 회전에 대응하여 웜 지지부(170)의 지지치의 피치(pitch)만큼 이동할 수 있다. 따라서 웜 지지부(170)의 피치가 약 25~50cm 정도라 가정할 때, 웜 구동부(130)는 약 2000rpm의 회전만으로도 약 500~1000m/min의 속도를 충분히 제공할 수가 있다. 즉, 좌측에 도시된 바와 같이, 초고속 엘리베이터를 용이하게 구현할 수가 있다.

그리고 하나의 승강통로에서 2대 이상의 객실부(110)가 이동할 수 있는 트윈 시스템을 쉽게 구현할 수가 있다. 로프를 사용하지 않기 때문에 2대 이상의 객실부(110)를 동일 공간 내에서 자유롭게 배치할 수 있으며, 상호 객실부(110)에 장착된 무선 통신 모듈(190)을 이용하여 승강장치(100)의 제어를 용이하게 수행할 수가 있다. 특히, 승강통로에는 장애물이 없기 때문에 무선 통신 모듈(190)의 이용이 더 용이할 수 있다.

본 실시예에 따른 승강장치(100)는 전력이 단전되거나 제동장치가 불능이 되는 최악의 상황이 발생하여도, 객실부(110)가 무력하게 추락하는 사고를 방지할 수 있다. 웜기어의 특성 상, 하강하고 있는 경우라 하더라도 모터 구동이 정지하면 오히려 하강이 원활하게 감속되는 것은 물론, 물리적으로 정지할 수 있으며, 설령 하강이 계속된다고 하여도 안전한 저속으로 하강 속도가 유지되기 때문에 탑승자를 안전하게 보호할 수 있다.

객실부(110)는 승강 프레임(120)에 의해서 승강통로 내에서 안정적으로 이동할 수 있으며, 승강 프레임(120)은 코너에 위치한 롤러(124)를 이용하여 승강통로 내에서 흔들림 없이 이동하도록 안내될 수 있다. 본 실시예에서 웜 구동부(130)는 지지 프레임(126) 상에 장착되며, 웜 구동부(130)에 의해서 객실부(110) 및 승강 프레임(120)이 함께 이동할 수 있다.

웜 구동부(130)는 구동모터 및 변속기를 외부에 장착(미도시)할 수도 있지만, 본 실시예에서는 웜기어체(140)는 그 내부에 구동력을 발생시킬 수 있는 모터 구조를 포함할 수 있다. 이를 위해 웜기어체(140)는 중공형으로 제공될 수 있으며, 웜기어체(140)의 양단은 회전축에서 베어링을 이용하여 회전 가능하게 장착될 수 있다. 또한, 구동을 위해 회전축에 고정되는 고정자(152) 및 웜기어체(140)의 내면에 장착되는 회전자(154)를 포함할 수 있으며, 고정자(152)와 회전자(154)는 자석과 코일의 조합, 코일과 코일의 조합 등을 통해서 제공될 수 있다.

도 3을 참조하면, 웜기어체(140)의 내부에 제공되는 구동 모듈은 2쌍의 고정자 및 회전자를 포함할 수 있다. 이를 위해 웜기어체(140) 역시 중공형으로 제공될 수 있다. 웜기어체(140)의 내부에서 상부로는 코일-코일의 조합으로서 코일 고정자(152) 및 코일 회전자(154)가 제공되며, 하부로는 코일-자석의 조합으로서 코일 고정자(156) 및 자석 회전자(158)가 제공될 수 있다. 물론, 코일 회전자(154)는 코일이 아닌 철심 형태로도 제공될 수가 있으며, 상부와 하부의 배치가 바뀔 수 있다.

2쌍 이상의 고정자 및 회전자를 이용하여 회전 토크 및 회전 속도를 적절하게 조절할 수 있으며, 웜기어체(140)의 회전에 따른 유도 전력 발생도 기대할 수 있다. 예를 들어, 승강장치가 하강하는 경우, 고정자 및 회전자의 상대적 회전에 발전을 일으킬 수 있으며, 승강을 반복하면서 에너지를 효율적으로 사용하게 할 수 있다.

또한, 자석과 코일 간의 간격을 조절함으로써, 코깅(cogging) 현상을 조절할 수 있는데, 이때는 전력이 단전되는 경우 코깅 현상을 이용하여 웜기어체(140)의 회전을 감속시키는 기능을 할 수도 있다.

상기 웜 기어체(140)의 웜치(142) 및 웜 지지부(170)의 지지치(172)에는 각각 자석모듈이 제공되어 상호 척력(repulsive force) 또는 인력(attractive force)을 제공할 수 있다.

이하에서는 상기 웜치(142)를 따라 복수개의 제2자석모듈(220)이 나선형으로 배치되고, 상기 지지치(172)에는 제1자석모듈(210)이 제공되며, 제1자석모듈(210)과 제2자석모듈(220) 간에 상호 척력이 작용함으로써 웜 구동부(130)와 웜 지지부(170)가 자기 부상 방식으로 저저항 접촉되도록 구성된 예를 들어 설명하기로 한다. 경우에 따라서는, 웜치의 상면에 전자석모듈을 배치하고 지지치의 저면에 전자석모듈을 배치하여 상호 인력으로 저저항 접촉을 형성할 수도 있고, 웜치를 중심으로 상면에서 인력을 제공하고 저면에서 척력을 제공하여 자기부상방식의 저저항 접촉을 형성하는 것도 가능하다.

도시된 바와 같이, 상기 웜 구동부(130)는 승강장치에서 웜기어체(140)를 회전시키며, 웜기어체(140)의 웜치(142)는 웜 지지부(170)와의 척력(또는 인력)에 의해서 서로 밀착되지 않고 부상할 수 있는 힘을 받을 수 있고, 웜기어체(140)의 회전에 따라 웜 지지부(170) 상에서 부상된 상태에서 객실부(110)와 함께 미끄러지듯이 상승 또는 하강할 수 있다.

또한, 상기 지지치(172)의 주변에는 보조 롤러(미도시)가 제공될 수 있다. 상기 보조 롤러는 서로 마주하는 전자석모듈 간에 적절한 최소 거리를 유지하도록 할 수 있으며, 척력(또는 인력)과 함께 웜 구동부가 회전하는 경우, 웜치 및 지지치 간의 물리적 마찰에 의한 손상을 방지할 수 있게 한다.

상기 제2자석모듈(220)로서는 통상의 전자석이 사용될 수 있으며, 상기 제1자석모듈(210)로서는 통상의 영구자석 또는 전자석이 사용될 수 있다. 이하에서는 제1 및 제2자석모듈(210,220)로서 모두 전자석이 사용된 예를 들어 설명하기로 한다.

아울러, 상기 웜치(142)는 내부 공간이 있는 중공형으로 제공될 수 있고, 제2자석모듈(220)은 웜치(142)의 내부 공간에 배치될 수 있다. 경우에 따라서는 제2자석모듈이 웜치의 저면 또는 상면에 배치되거나, 웜치의 표면에 형성되도록 할 수 있다. 별도의 홈이나 구멍 또는 턱을 형성할 수 있는데 이는 제2자석모듈을 고정 지지하고 전력공급을 위한 배선 공간뿐만 아니라 원심력에 의해 제2자석모듈이 이탈하는 것을 방지해 준다. 물론, 공간 내부에 배치되도록 다양한 형상을 구성하는 것도 가능하다.

상기 웜기어체(140) 및 웜치(142)는 알루미늄 또는 마그네슘, 그 합금과 같이 경량에 고강도 금속 또는 고강도 합성수지를 사용하여 형성될 수 있으며, 웜기어체(140) 및 웜치(142)의 재질 및 특성은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 적절히 변경될 수 있다. 물론 비중이 낮은 철, 강철합금을 비롯하여 탄소나노튜브 및 그 복합소재로도 제작될 수 있다. 또한, 중공형으로 형성된 웜치(142)의 강도를 보강하기 위해서 웜치(142) 내부에 방사상으로 형성된 수직격벽(미도시)을 형성할 수 있으며, 이를 위해서 다이캐스팅 등의 방법이 사용될 수 있다.

상기 전원연결부는 전술한 복수개의 제2자석모듈(220) 중 적어도 일부를 공통적으로 연결하도록 제공된다. 여기서, 상기 제2자석모듈이 공통적으로 연결된다 함은, 복수개의 제2자석모듈의 전부 또는 일부가 전원연결부를 통해 동시에 전원이 공급될 수 있도록 전기적으로 연결되며, 전원연결부를 통해 전원이 공급됨에 따라 공통적으로 연결된 제2자석모듈이 동시에 작동할 수 있는 것으로 이해될 수 있다.

도 4를 참조하면, 상기 전원연결부는 복수개의 제2자석모듈(220)을 공통적으로 연결하는 배선(222)을 포함을 포함하여 구성될 수 있다. 일 예로, 상기 배선(222)은 웜치(142)를 따라 나선형으로 배치될 수 있으며, 복수개의 제2자석모듈(220)은 모두 배선(222)에 직렬 또는 병렬로 공통적으로 연결될 수 있다.

다만, 복수개의 제2자석모듈(220)이 모두 하나의 배선(222)에 의해 공통적으로 연결되는 구조에서는, 전원이 인가됨에 따라 웜 기어체(140)의 모든 치면에서 자기장이 생성될 수 있으나, 제1자석모듈(210)과 상호 작용(척력 또는 인력 작용)하지 않는 치면 부위까지 불필요하게 자기장이 생성되기 때문에 전력을 필요 이상 소모하는 결과를 가져올 수 있다.

이를 막기 위해, 상기 웜 기어체(140)의 치면 중 실질적으로 웜 지지부(170)에 지지되는 부위(또는 제1자석모듈과 상호 척력 또는 인력이 작용할 수 있는 제2자석모듈)에만 순차적으로 자기장이 형성되도록 구성할 수 있다.

일 예로, 도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 전원연결부는 복수개의 제2자석모듈(220) 중 웜치의 상하 방향을 따라 동일선상에 배치되는 제2자석모듈(220)을 그룹으로 공통적으로 연결하는 복수개의 배선유닛(222a,222b,222c)을 포함할 수 있다. 상기 복수개의 배선유닛(222a,222b,222c)에는 웜 구동부의 회전에 대응하여 순차적으로 전원이 공급될 수 있고, 상기 배선유닛(222a,222b,222c)에 전원이 공급되면 배선유닛(222a,222b,222c)에 공통적으로 연결된 제2자석모듈(220)이 동시에 작동할 수 있다. 여기서, 상기 제2자석모듈(220)이 작동한다 함은, 웜 구동부(130)의 회전에 따라 근접하는 순간 제1자석모듈(210)에 대응하는 제2자석모듈(220)에서 척력(또는 인력)이 발생되는 상태로 이해될 수 있다.

상기 배선유닛(222a,222b,222c)은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 배치될 수 있다. 일 예로, 도 5를 참조하면, 상기 배선유닛(222a,222b,222c)은 웜치(142)를 따라 나선형으로 배치될 수 있으며, 상하 방향을 따라 동일선상에 배치되는 제2자석모듈(220)은 배선유닛(222a,222b,222c)에 공통적으로 연결될 수 있다.

또한, 상기 각 배선유닛(222a,222b,222c)의 하부에는 웜기어체(140)의 회전에 따라 순차적으로 전원에 연결 또는 분리될 수 있는 접속단자(164)(또는 스위치, 릴레이, 브러시 등)가 제공될 수 있다. 따라서, 상기 각 배선유닛(222a,222b,222c)에 의해 공통적으로 연결된 제2자석모듈(220) 그룹은 순차적으로 수직하게 연동될 수 있다.

아울러, 전원과 연결되는 접속단자(164)는 하나 또는 복수개가 될 수 있으며, 전원이 인가되는 각도 역시 10도 이하에서 30~40도 이하의 각도와 같이 다양하게 변경될 수가 있다.

다른 일 예로, 도 7과 같이, 상기 배선유닛(222a,222b,222c)은 웜구동부(130)의 회전축 방향을 따라 배치될 수 있으며, 상하 방향을 따라 동일선상에 배치되는 제2자석모듈(220)은 배선유닛(222a,222b,222c)에 공통적으로 연결될 수 있다. 마찬가지로, 배선유닛(222a,222b,222c)의 하부에는 웜기어체(140)의 회전에 따라 순차적으로 전원에 연결 또는 분리될 수 있는 접속단자(164)(또는 스위치, 릴레이, 브러시 등)가 제공될 수 있다. 물론 비접촉 유도전류방식으로 전력을 공급할 수도 있다.

또한, 상기 지지치(172)에 제공되는 제1자석모듈(210)에도 제2자석모듈(220)과 유사한 방식으로 부분적으로 전원이 공급될 수 있다. 즉, 승강통로 내의 지지치에 구비된 모든 제1자석모듈(210)에 전원이 공급되는 것이 아니라, 승강장치가 위치한 특정 위치(웜치와 지지치가 근접한 영역)에 대응하는 제1자석모듈(210)에 순차적으로 전원이 인가되도록 구성할 수 있다.

한편, 전원연결부의 또 다른 예로서, 도 8 및 도 9를 참조하면, 전원연결부는 웜 구동부의 외주를 따라 제공되는 매트릭스 회로기판(matrix circuit board)(222')을 포함할 수 있으며, 상기 복수개의 제2자석모듈(220)은 매트릭스 회로기판(222')에 공통적으로 접속되어 각각 독립적으로 제어될 수 있다.

상기 매트릭스 회로기판으로서는 복수개의 제2자석모듈을 독립적으로 제어 가능한 매트릭스 회로가 적용된 통상의 매트릭스 회로기판이 사용될 수 있으며, 매트릭스 회로기판의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

일 예로, 상기 매트릭스 회로기판(222')은 대략 원통형으로 구부려져 웜기어체(140)의 내면 또는 외면에 부착될 수 있으며, 제2자석모듈(220)은 매트릭스 회로기판(222')에 각각 공통적으로 접속되어 독립적으로 제어될 수 있다.

한편, 본 발명의 승강장치는 평면적으로 건축물의 일 벽면에 형성될 수 있으며, 외부 조망을 유지하며 상하로 승강할 수 있다. 또한, 전술한 승강 프레임(120)은 자기 부상을 이용한 가이드(미도시)를 사용할 수 있으며, 자기 부상을 이용하여 승강 통로 내에서 흔들림 및 떨림 없이 객실부(110)를 이송할 수가 있다.

아울러, 본 발명에서 건축물이라 함은 일반적인 빌딩, 타워, 아파트 등 외에도, 건축물이나 장소를 연결하는 연결 구조를 포함하는 개념으로 이해될 수 있으며, 승강 공간 역시 건축물 내의 폐쇄된 공간만 한정하는 것이 아니라 부분적으로 개방된 공간도 포함할 수 있다.

또한, 객실부(car)는 사람이나 화물 등을 지지 및 보호하여 이송하기 위한 것으로서, 객실부 내의 공간이 일시적으로 폐쇄되거나 부분적으로 개방된 상태로 제공될 수 있으며, 객실부를 흔들림 없이 이송하기 위한 구조물이나 레일 등도 함께 제공될 수가 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100：승강장치 110：객실부
120：승강 프레임 130：웜 구동부
140：웜기어체 170 : 웜 지지부
210 : 제1자석모듈 220 : 제2자석모듈
222 : 전자석코일 222' : 매트릭스 회로기판

Claims

엘리베이터 승강통로를 따라 이동하는 객실부;
상기 객실부와 함께 이동하며 회전축이 상기 객실부의 이동경로와 나란하게 배치되는 웜 구동부;
상기 객실부의 이동경로를 따라 상기 승강통로 내에 제공되며 상기 웜 구동부의 치 간격을 주기로 상기 웜 구동부의 웜치와 대응하도록 형성된 다수의 지지치를 포함하는 웜 지지부;
상기 지지치에 제공되는 제1자석모듈;
상기 웜치를 따라 복수개가 제공되며, 전원 인가시 상기 제1자석모듈에 대해 척력 또는 인력을 제공하는 제2자석모듈; 및
상기 복수개의 제2자석모듈을 전부 또는 일부 그룹으로 공통적으로 연결하는 전원연결부;
를 포함하는 승강장치.
제1항에 있어서,
상기 전원연결부는 상기 복수개의 제2자석모듈 중 상기 웜치의 상하 방향을 따라 동일선상에 배치되는 제2자석모듈을 그룹으로 공통적으로 연결하는 복수개의 배선유닛을 포함하며,
상기 복수개의 배선유닛에는 상기 웜 구동부의 회전에 대응하여 순차적으로 전원이 공급되고, 상기 배선유닛에 전원이 공급되면 상기 배선유닛에 연결된 상기 제2자석모듈이 동시에 작동하는 것을 특징으로 하는 승강장치.
제2항에 있어서,
상기 배선유닛은 상기 웜치를 따라 나선형으로 배치되며, 상하 방향을 따라 동일선상에 배치되는 상기 제2자석모듈은 상기 배선유닛에 공통적으로 연결된 것을 특징으로 하는 승강장치.
제2항에 있어서,
상기 배선유닛은 상기 웜구동부의 회전축 방향을 따라 배치되며, 상하 방향을 따라 동일선상에 배치되는 상기 제2자석모듈은 상기 배선유닛에 공통적으로 연결된 것을 특징으로 하는 승강장치.
제1항에 있어서,
상기 전원연결부는 상기 웜 구동부의 외주를 따라 제공되는 매트릭스 회로기판(matrix circuit board)을 포함하고,
상기 복수개의 제2자석모듈은 상기 매트릭스 회로기판에 공통적으로 접속되어 각각 독립적으로 제어 가능한 것을 특징으로 하는 승강장치.
제1항에 있어서,
상기 웜 구동부는 웜기어의 치면을 제공하는 웜기어체 및 상기 웜기어체의 외부에서 상기 웜기어체를 회전시키기 위한 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 승강장치.
제1항에 있어서,
상기 웜 구동부는 웜기어의 치면을 제공하는 웜기어체 및 상기 웜기어체의 내부에서 상기 웜기어체를 회전시키기 위한 구동부를 포함하며,
상기 구동부는 상기 객실부에 고정된 상기 회전축에 장착된 고정자 및 상기 고정자에 대응하여 상기 웜기어체의 내면에 장착된 회전자를 포함하고,
상기 웜기어체는 상기 고정자 및 상기 회전자의 상호 작용에 의하여 상기 회전축 주변을 회전하는 것을 특징으로 하는 승강장치.
제1항에 있어서,
상기 제1자석모듈은 영구 자석 또는 전자석으로 구성된 것을 특징으로 하는 승강장치.