KR20140053286A - 모터형 드럼 셸 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내부에 모터를 갖는 드럼 셸을 구비하는 모터형 드럼에 관한 것으로서, 모터는 고정식 샤프트, 복수의 스테이터 와인딩 및 고정식 샤프트에 고정되는 스테이터 지지 구조체를 구비한다. 로터는 스테이터 둘레에서 동축으로 회전하며, 사이클로이달 감속기는 감소비로 회전하는 출력부를 구비한다. 감속기 출력부는 드럼 셸에 회전 가능하게 고정되며 드럼 셸 내부에 배치된다. 감속기의 입력 기어는 중공 편심 입력 샤프트를 수용하며, 입력 샤프트가 회전함에 따라 편심 운동을 하게 된다. 출력 기어는 드럼 셸이 출력 기어와 동일한 회전 속도로 회전하게 한다. 입력 샤프트를 구비하는 조화 구동 감속기는 가요성 스플라인 부재에 대해 배치되는 파동 발생기에 회전 운동을 제공한다. 가요성 스플라인 부재는 2개의 방사 방향으로 대향하는 구역에서 강성의 원형 스플라인 부재와 맞물린다. 작동의 영구 자석 형태 및 유도가 사용된다.

Description

모터형 드럼 셸 장치{MOTORIZED DRUM SHELL ARRANGEMENT}

다른 출원과의 관련성

본 출원은 모든 공개 내용이 본원에 참조로 포함되어 있는 2011년 8월 11일에 출원된 미국 가특허 출원번호 제61/522,587호, 2012년 1월 25일에 출원된 미국 가특허 출원번호 제61/590,790호 및 2012년 6월 28일에 출원된 미국 가특허 출원번호 제61/665,888호의 출원일을 우선일로 주장한다.

본 발명은 일반적으로 고출력 컴팩트 전기 모터에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 특히 드럼 셸 둘레로 컨베이어 벨트 등을 구동시키도록 컨베이어 등에 사용되는 모터형 드럼에 적용 가능한 외부 로터(rotor) 모터인 모터 및 감속기 시스템에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 위생적인 컨베이어 모터형 드럼의 적용 분야에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 컨베이어 롤러 및 지지 구조물 내부의 유압뿐만 아니라 고출력 컴팩트 전기 모터 내부의 유압을 모니터링하는 위생 시스템에 관한 것이며, 이 위생 시스템은 특히 위생 컨베이어 분야에 적용 가능하다.

모터형 드럼은 대부분 모터 및 감속기가 드럼 셸 내부에 배치되고 모터의 회전이 감속기에 의해 감속된 후 드럼 셸에 전달되어 외부 샤프트가 컨베이어의 프레임에 고정될 때 드럼 셸이 회전 가능하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 드럼 셸은 평면 벨트 또는 치형 벨트 또는 모듈형 벨트를 구동시킨다.

현재 이용 가능한 모터형 드럼은 드럼 셸을 구비하며, 모터 및 감속기는 이 드럼 셸 내부에 보유된다. 베어링 및 시일(seal)은 드럼 셸의 양 단부 섹션에 배치되며, 이들 단부 섹션을 폐쇄하기 위한 단부 커버가 베어링과 드럼 셸 사이에 배치된다. 식품 처리 설비를 세척하는 데 사용되는 고압수로부터 시일을 보호하기 위해 단부 커버 내에 종종 미로(labyrinth)가 사용된다. 드럼 셸에 대하여 회전을 가능하게 하는 제1 및 제2 장착 샤프트가 사용된다. 따라서, 드럼 셸은 제1 및 제2 장착 샤프트의 중심 축선을 중심으로 회전한다. 제1 장착 샤프트는 모터에 연결되어 있는 모터 와이어링 리드가 통과하여 모터형 드럼을 빠져나가는 중공부를 포함한다. 공지된 모터형 드럼은 개방 기어 박스 및 베어링을 윤활시키는 오일로 부분적으로 채워지며, 오일이 모터형 드럼 전체로 이동할 때 모터로부터 롤러 드럼의 내부 주변으로 열을 전달한다.

공지된 모터는 샤프트가 고정된 내부 로터를 구비한다. 이 모터 로터 샤프트는 또한 감속기에 대한 입력 샤프트로서도 기능을 한다. 감속기는 감속기(그 하우징)의 고정된 기준점이 드럼 셸에 대하여 회전하고 모터 스테이터(stator) 및 장착 샤프트에 대해 회전 운동하지 않는 동안 셸에 연결되는 출력 샤프트를 구비한다. 모터가 가동되면, 공지된 모터의 샤프트가 회전한다. 이 회전의 속도는 감속기에 의해 감속되며, 이때 감속기 출력 파워가 출력 샤프트를 통해 드럼 셸에 전달되고, 이에 의해 드럼 셸이 회전 구동한다. 부드럽게 작동하도록 하기 위해, 모터 출력 샤프트의 중심 축선과 제1 및 제2 장착 샤프트의 중심 축선은 서로에 대해 실질적인 정렬 상태에 있어야 한다.

음식 처리 산업은 통상 2개의 생산 시프트(shift)와 하나의 세척 시프트를 사용하는 24시간 사이클이다. 높은 수율에 초점이 맞추어지고, 가동 중지(downtime)가 허용되지 않는다. 장비 고장은 즉시 수리되거나 예비 부품으로 교체 가능해야 한다.

현존하는 모터형 드럼은 필수적으로 주문 제품이다. 모터형 드럼의 선택에는 4개의 변수가 수반된다. 이들 변수는 벨트 속도, 벨트 폭, 벨트 풀(belt pull) 및 풀리(pulley) 직경이다. 래깅(lagging), 다양한 전기적 옵션 및 보강 샤프트에 대한 수요와 같은 추가의 옵션이 분석에 포함될 수도 있다.

현재, 이 산업은 대체로 고정 속도로 작동하는 AC 유도 모터를 사용한다. 모터 속도 및 기어 감속 배치는 가장 낮은 양의 열을 발생하면서 적용 분야에 가장 적합한 벨트 풀을 제공하도록 선택되어야 한다. 열 문제는 모터형 드럼이 열의 제거를 매우 어렵게 하는 폐쇄 시스템이기 때문에 중요하다. 따라서, 복수의 2단 및 3단 기어 박스와 함께 각각의 직경에 대하여 다양한 극(pole)에서 다수의 모터가 고려되어야만 한다.

현재, 이 산업은 풀리의 직경 및 축방향 길이에 의해 한정되는 나선형 기어를 사용한다. 따라서, 기어 박스를 통해 필요한 토크를 전달하기 위해서는, 대체로 시장에서 바람직하지 않은 보다 큰 직경의 풀리를 사용하는 것이 종종 필요하다.

각각의 적용 분야에 대해 이용 가능한 올바른 모터형 드럼을 사용하기 위해, 제조자는 수천 가지의 가능성을 비축할 필요가 있으나 이것은 재정상 실현 불가능하다. 따라서, 각각의 모터는 상술한 4가지 변수에 기초하여 주문 제작되어, 결과적으로 본 산업에 용인할 수 없는 긴 리드 타임을 야기한다.

시장의 요구 사항은 가동 중지 시간이 제로인 것이기 때문에, 식품 처리자 고객은 그가 사용하는 모든 모터의 예비품을 비축해야만 한다. 이것은 무려 수백 가지나 되는 모터일 수 있으며, 높은 금융 투자 및 비용을 요구한다.

따라서, 본 발명의 목적은 다양한 부품들이 그 위에 장착될 수 있는 모터형 드럼의 일 단부 상에 장착면 시스템을 포함하는 최소 축방향 길이로 제조되는 모터형 드럼(이하, 베이스 유닛이라 함)에 의해서 방대한 예비 부품 목록에 대한 고객의 요구를 제거할 수 있는 모듈 방식의 모터형 드럼을 제공하는 것이다. 이러한 부품들은 단부 덮개(end lid), 추가의 연장 드럼 셸 및 그 중에서도 특히 스프라켓(sprocket)의 부착물을 수용할 수 있는 연장 샤프트를 포함한다.

본 발명의 다른 목적은 모듈형 베이스 유닛이 바람직한 직경 및 축방향 길이의 단일 유닛일 수 있도록 모터형 드럼의 토크 밀도를 증가시키는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 단일 베이스 유닛이 주어진 제조 설비 내의 모든 적용 분야에 사용될 수 있도록 광범위한 속도 범위에 걸쳐 비교적 일정한 토크 및 효율 곡선을 유지하는 모터를 제공하는 것이다.

고객들은 현재의 기술에 존재하는 심각한 고장의 높은 가능성 때문에 재고품 및 예비 부품을 필요로 한다. 현재 기술에서 심각한 고장의 한 원인 제공자는 내부 부품에 심각하고 즉각적인 손상을 야기하는 모터형 드럼 상의 높은 벨트 풀 및/또는 벨트의 인장이다. 현존하는 모터형 드럼은 세그먼트형 또는 부분 샤프트를 사용한다. 부분 샤프트는 컨베이어에 고정되어 모터형 드럼에 들어가서 모터 플랜지에 고정된다. 모터 플랜지는 모터에 고정되고, 모터는 기어 박스에 고정된다. 기어 박스는, 모터형 드럼을 빠져나와서 컨베이어에 고정되는 부분 샤프트에 고정된다. 이들 부분 샤프트 세그먼트는 모터 샤프트 부분과 실질적으로 동축이거나 평행하다. 그러나 샤프트의 분할은 샤프트의 축을 가로지르는 강성도(rigidity)를 축방향으로 약화시켜서, 부분 샤프트들 사이에서 편향과 오정렬을 야기하고 그로 인해 모터와 트랜스미션 사이에서 편향과 오정렬을 야기한다.

이러한 오정렬은 트랜스미션 또는 모터의 비능률, 고마모 및 종종 심각한 고장을 야기한다. 이러한 문제를 완화하기 위한 종래의 시도는 모터형 드럼의 축방향 길이가 증가함에 따라 모터형 드럼 내부의 제1 또는 제2 장착 샤프트의 직경을 증가시키는 것을 포함한다. 종래의 다른 시도는 축방향으로 보다 긴 단부 덮개를 사용함으로써 보상하고자 하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 모터형 드럼의 모든 부품 사이의 오정렬을 수용하고, 모터형 드럼에 들어가는 편향을 야기하는 내재적인 힘을 최소화시키기 보다는 수용하는 것이다.

현존하는 기술이 갖고 있는 다른 중요한 문제는 시장의 식품 안전 요구에 완전히 부응할 수 없다는 것이다. 첫째로, 현존 제품은 기어, 베어링 및 시일의 윤활을 위해 오일로 채워져 있다. 이 오일은 또한 모터 중심으로부터 셸로 열을 전달하며, 여기서 벨트로의 전도에 의해 열이 제거될 수 있다. 또한, 시스템 비능률로 인해 시스템 내에서 열이 생성되고 압력이 발생하여, 고무 립 시일을 통해 오일이 누설되고 - 특별히 시일이 있는 샤프트에서는 스코어링(scoring)이 발생하였다. 오일 누설은 식품을 오염시키는 위험을 야기한다.

따라서, 본 발명의 또 다른 목적은 모터형 드럼 내에서 오일의 사용을 제거하는 것이다.

둘째로, 현존 모터 디자인이 갖고 있는 중요한 문제는 세균 콜로니(colony)(즉, 병원균)가 성장할 수 있는 은신 지점(harborage point)이 드럼 유닛의 외부에 존재한다는 것이다. 이러한 문제를 경감시키기 위한 시도의 실례들은 고압 세척으로부터 로터리 샤프트 시일을 보호하기 위해 사용되는 단부 덮개 내에 미로를 사용하는 것을 포함한다. 또한, 외부 볼트 및 와셔는 드럼 셸에 단부 덮개를 연결하는 데 사용되며, 드럼 셸과 그 단부 덮개 사이에는 추가의 세균 은신 영역이 존재한다.

따라서, 본 발명의 또 다른 목적은 세균의 콜로니가 번식할 수 있는 은신 지점을 제거하는 것이다.

셋째로, 모듈형 컨베이어 벨트 장치 또는 치형 종동 벨트 장치를 구동시키는 현존 모터형 드럼은 대부분 홈형 고무 또는 폴리우레탄 래깅에 의해 벨트 장치와 맞물린다. 이러한 래깅은 균열이 발생하거나, 리프팅 되거나 또는 흠집이 생성됨으로써 세균에 대한 추가의 은신 지점을 형성할 뿐만 아니라 모터 내부에 열을 고립시킨다. 그 결과 현재 이용 가능한 모터는 통상 약 18%만큼 출력을 내려서 사용해야만 한다. 이것은 모터가 감소된 효율로 현재 작동하기 때문에 실행되는 작업과 관련해서 추가의 열이 생성됨을 의미한다. 따라서 이 래깅은 풀리가 안정 상태에 도달하기까지 보다 긴 시간이 걸리게 하며, 안정 상태 조건에 도달하는 경우에는 폴리머 래깅이 없는 상황이었던 것보다 높은 온도가 되어, 결국 보다 높은 벨트 온도를 야기하게 된다. 이때 이러한 추가의 열은 컨베이어 벨트에 의해 래깅으로부터 제거되어야 한다. 컨베이어 벨트가 컨베이어를 따라 이동할 때, 열은 통상 주변으로의 대류에 의해서 또는 운반되는 식품 안으로의 전도를 통해서 벨트로부터 제거된다. 식품 산업 인력에 의해 구동 시스템으로부터 식품 안으로 열이 전달되지 않는 것이 바람직하다.

종래의 다른 장치는 래깅 대신에 드럼 셸에 스프라켓을 장착함으로써 모듈형 컨베이어 벨트 장치 또는 치형 종동 벨트 장치를 구동시킨다. 이러한 장치에서, 컨베이어 벨트는 드럼 셸과 직접 접촉하지 않으며, 따라서 드럼 모터는 여전히 출력을 내려서 사용되어야 할 필요가 있다. 또한, 셸에 장착되는 다양한 구조물에서 스프라켓은 세균 콜로니가 성장할 수 있는 은신 지점 또는 사 공간(dead space)을 형성한다.

따라서, 본 발명의 목적은 모터형 드럼의 안정 상태 온도를 감소시키는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 전기 모터 내부의 와인딩에서 드럼 셸의 내부 면까지 열 소산율을 증가시키는 것이다.

넷째로, 식품 산업은 모터형 드럼 내부의 물질과 운반되는 식품 간의 잠재적인 상호 오염에 대해서 관심이 있다. 따라서, 식품 산업은 상호 오염의 가능성을 야기하는 조건의 출현을 알려주는 해결 방안을 계속해서 찾아왔다. 예컨대, 다수의 식품 산업 고객들은 오일이 누설되는 경우에 이러한 누설 상황이 검출될 수 있도록 식품 등급 오일에 적색 또는 청색 염료가 추가되는 것을 요구한다. 이러한 제안된 해결안은 모터형 드럼이 일정 기간 동안 작동된 후에는 오일이 흑색 및 적색 또는 청색 염료가 되어 더 이상 경보로서의 기능을 하지 않기 때문에 신뢰성 있게 효과적이지 않다. 또한, 심지어 오일이 실제로 누설되지 않는 경우라도, 세균 콜로니가 눈에 띄지 않는 미로 또는 시일 내에서 성장하기 때문에 상호 오염은 여전히 위협이며, 이와 같은 위협 상황은 고압 세척 과정의 실행 동안 컨베이어 상에서 야기될 수 있다.

따라서, 본 발명의 또 다른 목적은 폐쇄 시스템 내에서 오일의 사용을 제거하는 것뿐만 아니라, 시일의 완전성(integrity)이 위태롭게 되었다는 사실을 시스템 작업자에게 적시에 알려주기 위하여 로터리 샤프트 시일 및 스태틱 단부 덮개의 오염을 모니터링하는 것이기도 하다.

상술한 목적 및 다른 목적은 본 발명의 제1 장치 양상에 따라 드럼 셸을 구비하는 모터형 드럼을 제공하는 본 발명에 의해서 달성된다. 모터는 드럼 셸 내에 배치된다. 모터는 고정식 중심 샤프트, 복수의 스테이터 와인딩 및 이 복수의 스테이터 와인딩을 지지하는 강자성 스테이터 구조체를 구비한다. 이 강자성 스테이터 구조체는 고정식 중심 샤프트에 고정된다. 또한, 복수의 스테이터 와인딩 둘레에서 동축으로 회전하도록 로터가 배치된다. 드럼 셸 내부에 감속기가 배치되며, 이 감속기에는 로터로부터의 회전 입력을 수용하도록 연결되는 감속기 입력부가 제공된다. 이 감속기는 감속기 입력부의 입력 회전 속도에 대해 감소된 출력 회전 속도로 회전하는 감속기 출력부를 추가로 구비한다. 감속기 출력부는 드럼 셸에 회전 가능하게 고정되어, 감속기 출력부가 감속된 회전 속도로 드럼 셸에 회전력을 전달한다.

본 발명의 제1 장치 양상의 일 실시예에서, 고정식 중심 샤프트는 감속기를 통해 연장되도록 배치된다. 고정식 중심 샤프트는 감속기에 대하여 모터로부터 축 방향으로 멀리 떨어져 있는 고정식 중심 샤프트의 제1 영역, 및 상기 모터에 대하여 감속기로부터 축 방향으로 멀리 떨어져 있는 고정식 중심 샤프트의 제2 영역에서 드럼 셸을 지지한다. 따라서, 모터 및 감속기는 고정식 중심축의 제1 및 제2 영역의 축 방향으로 중간에 배치된다.

다른 실시예에서, 감속기는 입력 기어, 출력 기어 및 입력 기어와 맞물리는 편심 입력 샤프트를 구비하는 사이클로이달 회전 속도 감속기이다. 입력 기어는 입력 샤프트가 회전함에 따라 감속기 내부에서 편심 운동을 하게 된다. 입력 기어에는 n개의 외부 기어 치형부가 제공되고, 출력 기어는 편심 입력 샤프트의 회전 운동에 응답해서 입력 기어의 외부 기어 치형부와 맞물리기 위해 적어도 n+1개의 내부 기어 치형부를 구비한다.

이러한 다른 실시예에서, 출력 기어는 드럼 셸에 고정되고, 출력 기어는 회전하여 드럼 셸이 출력 기어와 동일한 회전 속도로 회전하게 한다. 본 발명의 유리한 실시예에서, 사이클로이달 회전 속도 감속기는 중공인 입력부를 구비한다.

다른 실시예에서, 감속기는 가요성 스플라인 부재에 대해서 배치되는 파동 발생기에 회전 운동을 제공하는 입력 샤프트를 포함하는 조화 구동 감속기다. 가요성 스플라인 부재는 2개의 방사 방향 대향 구역에서 강성의 원형 스플라인 부재와 맞물리고, n개의 외부 치형부를 구비한다. 이 원형 스플라인 부재는 적어도 n+1개의 내부 치형부를 구비한다. 일부 실시예에서는, 원형 스플라인 부재가 드럼 셸에 고정된다. 따라서, 원형 스플라인 부재는 회전하여 드럼 셸이 원형 스플라인 부재와 동일한 회전 속도로 회전하게 한다.

유리한 실시예에서, 조화 구동 감속기는 중공인 입력부를 구비한다.

본 발명의 일 실시예에서, 모터는 유도 모터이다. 로터는 서로에 대해 그리고 고정식 중심 샤프트에 대해 미리 정해진 공간 관계로 배치되는 복수의 로터 컨덕터를 구비한다. 각각의 로터 컨덕터는 제1 및 제2 컨덕터 단부를 구비한다. 제1 단락 요소는 서로에 대해 로터 컨덕터의 제1 컨덕터 단부를 단락시키고, 제2 단락 요소는 서로에 대해 로터 컨덕터의 제2 컨덕터 단부를 단락시킨다.

본 발명의 다른 실시예에서, 모터는 영구 자석 모터이다. 본 실시예에서, 로터는 강자성 물질로 형성되는 강자성 로터 요소 및 이 강자성 로터 요소에 대해 소정의 관계로 배치되는 복수의 영구 자석을 포함한다. 일부 실시예에서, 강자성 로터 요소는 내주면을 갖도록 형성되며, 복수의 영구 자석은 강자성 로터 요소의 내주면에 장착된다. 일부 실시예에서는, 영구 자석을 장착하기 위해 접착제가 사용된다.

강자성 로터 요소가 내주면 및 외주면을 갖도록 형성되는 실시예에서는, 내주면과 외주면 사이에 끼워지는 복수의 자석 수용 홈이 제공된다. 복수의 영구 자석은 복수의 자석 수용 슬롯 중 각각의 관련 슬롯 내부에 설치된다.

일부 실시예에서, 강자성 로터 요소는 복수의 강자성 적층물로 형성된다. 이러한 일부 실시예에서, 복수의 영구 자석은 강자성 로터 요소 내부에 방사 방향으로 매설된다.

일 실시예에서, 복수의 영구 자석 내의 영구 자석 각각은 사각형 구성을 갖는다. 강자성 로터 요소 내부에 복수의 영구 자석의 각각의 영구 자석이 매설되는 실시예에서, 각각의 자석면은 2개의 자석 코너 중간에 배치되며, 복수의 영구 자석은 로터의 원주 둘레에 배치되는 북극 쌍의 병치된 영구 자석 및 남극 쌍의 병치된 영구 자석의 교번 패턴으로 배치된다. 유사 극성의 병치된 영구 자석의 각각의 쌍은 유사 극성 코너들 중 인접하는 코너가 유사 극성 코너들 중 멀리 떨어진 코너보다 로터의 내주면에서 방사 방향으로 더 멀리 있도록 배치된다.

이러한 실시예에서, 유사 극성의 병치된 영구 자석 쌍 내의 영구 자석은 그 사이에 둘레 방향 간극을 갖도록 배치된다. 이 둘레 방향 간극을 통해 축방향으로 연장되도록 배치되는 패스너가 더 제공된다. 패스너는 강자성 적층물을 상호 고정식으로 유지하기 위해 강자성 로터 요소를 통해 축방향으로 연장되도록 배치된다.

다른 실시예에서, 로터와 강자성 스테이터 구조체 사이에 배치되는 제1의 실질적인 축방향 유동 경로를 따라 공기를 보내기 위해 로터에 연결되는 회전 공기 임펠러가 추가로 제공된다. 로터와 드럼 셸의 내부면 사이에 제2의 실질적인 축방향 유동 경로가 배치된다. 제1 및 제2의 실질적인 축방향 유동 경로는 이 제1 및 제2의 실질적인 축방향 유동 경로 내에서의 공기 유동이 축방향으로 반대 방향인 연속 루프를 형성한다. 일부 실시예에서, 회전 공기 임펠러는 축방향 팬 임펠러이다. 다른 실시예에서, 회전 공기 임펠러는 원심 팬 임펠러이다.

또 다른 실시예에서, 장착면 시스템은 모터형 드럼의 축방향 단부를 향해, 즉 모터에 가장 근접한 축방향 단부를 향해 배치되거나 감속기에 가장 가깝지만 감속기 출력부가 드럼 셸에 힘을 전달하는 소정의 축방향 위치로부터 멀리 떨어져 있는 축방향 단부를 향해 배치된다. 장착면 시스템은 모터형 드럼의 축방향 길이를 변경하는 추가 부품의 고정을 가능하게 하도록 구성된다.

일부 실시예에서, 장착면 시스템은 드럼 셸의 내주 상에서 원주 방향으로 위치된 대응하는 홈 내에 배치되는 스프링 링을 구비한다. 드럼 셸 내부에서 스프링 링의 축방향 내측에 장착 링이 배치되고, 스프링 링의 축방향 외측에 클램프 링이 배치된다. 장착 링은 스프링 링과 맞물리기 위해 축방향 외측 상의 외부 둘레에 챔퍼를 구비하며, 클램프 링이 스프링 링을 향해 축방향으로 끌어 당겨지면 스프링 링이 드럼 셸 안으로 방사 방향으로 확장되어 드럼 셸에 축을 가로지르는 힘을 분배한다.

본 발명의 제3 장치 양상에 따르면, 드럼 셸을 구비하는 모터형 드럼이 제공되며, 모터는 드럼 셸 내부에 배치된다. 드럼 셸 내부에 배치되는 감속기는 모터의 회전 속도보다 낮은 회전 속도를 갖는 회전 출력을 생성하는 감속기 출력부를 갖는다. 이 감속기 출력부는 드럼 셸에 연결되어 드럼 셸에 회전력을 전달한다. 본 발명의 이러한 구체적인 도해 실시예에는 중심축을 갖는 고정식 샤프트가 추가로 제공된다. 복수의 스테이터 와인딩이 복수의 스테이터 와인딩을 지지하기 위한 스테이터 구조체 상에 설치된다. 스테이터 구조체는 고정식 중심 샤프트에 고정된다. 추가로, 스테이터 와인딩의 외주 둘레에서 동축으로 회전하도록 로터가 배치된다. 일부 실시예에서, 고정식 중심 샤프트는 감속기의 중심을 통해 연장되며, 감속기 및 모터의 축방향 말단부 상에 위치되는 드럼 셸 연결부에서 드럼 셸에 연결된다. 이러한 방식으로, 모터 및 감속기는 축방향으로 말단인 드럼 셸 연결부 내부에 모두 배치된다.

제3 장치 양상의 일 실시예에서, 감속기는 사이클로이달 회전 속도 감속기이며, 입력 기어와 맞물리는 편심 입력 샤프트를 구비한다. 이 입력 기어는 입력 샤프트가 회전함에 따라 감속기 내부에서 편심으로 이동하며, 입력 기어는 n개의 외부 기어 치형부를 구비한다. 출력 기어는 편심 샤프트의 회전 운동에 응답해서 입력 기어의 외부 기어 치형부와 맞물리기 위해 적어도 n+1개의 내부 기어 치형부를 구비하며, 출력 기어는 드럼 셸에 고정되고, 감속기와 드럼 셸 사이에서는 상대 회전 운동이 없다.

일 실시예에서, 사이클로이달 회전 속도 감속기는 이곳을 통과하는 다른 부품들을 수용하기 위해 중공인 입력부를 구비한다.

다른 실시예에서, 감속기는 가요성 스플라인 부재에 대항해서 배치되는 파동 발생기를 구비하는 조화 구동 감속기이다. 이 가요성 스플라인 부재는 2개의 방사 방향 대향 구역에서 강성의 원형 스플라인 부재와 맞물린다. 입력 샤프트가 파동 발생기를 구동시키고, 가요성 스플라인 부재는 n개의 외부 치형부를 구비하며, 원형 스플라인 부재는 적어도 n+1개의 내부 치형부를 구비한다. 원형 스플라인 부재는 드럼 셸에 고정되고, 원형 스플라인 부재와 드럼 셸 사이에서는 상대 회전 운동이 없다.

다른 실시예에서, 조화 구동 감속기는 이곳을 통과하는 다른 부품들을 수용하기 위해 중공인 입력부를 구비한다. 커플러는 감속기 입력부에 로터를 연결하기 위해 직교로 배치되는 구동면 쌍들을 구비한다. 일부 실시예에서, 감속기는 직교로 배치되는 구동면 쌍들을 갖는 커플러에 의해 고정식 샤프트에 연결되는 고정된 기준점을 갖는다. 일부 실시예에서, 커플러는 고정식 샤프트에 고정되는 키이 없는(keyless) 부싱과 맞물린다. 일부 실시예에서 감속기 출력부는 드럼 셸의 소정의 동력 전달 축방향 영역에서 드럼 셸에 연결된다. 이 소정의 동력 전달 축방향 구역으로부터 멀리 떨어져서 모터형 드럼의 축방향 단부에 배치되는 장착면 시스템이 제공된다. 이 장착면 시스템은 모터형 드럼의 전체 축방향 길이를 변경시키는 부품들의 고정을 용이하게 하도록 구성된다.

장착면 시스템에는, 드럼 셸의 내주 상에서 원주 방향으로 위치하는 대응하는 홈 내에 배치되는 스프링 링이 제공된다. 드럼 셸 내부에서 스프링 링의 축방향 내측에 장착 링이 배치되며, 이 장착 링은 스프링 링과 맞물리기 위한 축방향 외측의 외부 둘레 상에 챔퍼를 구비한다. 링의 축방향 외부에 클램프 링이 배치되고, 스프링 링을 향해 축방향으로 장착 링을 이동시키기 위해 클램프 링을 통해서 패스너가 배치된다. 이러한 방식으로, 스프링 링은 드럼 셸에 축을 가로지르는 힘을 분배하도록 드럼 셸 내의 대응하는 홈 안으로 방사 방향으로 확장된다.

첨부의 도면과 함께 아래의 상세한 설명을 통해 본 발명을 용이하게 이해하게 될 것이다.
도 1은 종래의 모터형 드럼의 단순화된 개략도이다.
도 2는 다른 종래의 모터형 드럼의 단순화된 개략도이다.
도 3a는 하이 토크 커플러와 맞물리는 중심 샤프트 내에 삽입된 키이(key)를 보여주는 부분 절개된 본 발명에 따른 모터형 드럼의 실시예의 단순화된 단부도(end view)이다.
도 3b는 드럼 셸 내부의 중공 보어 입력 샤프트를 이용하여 외부 로터가 사이글로이달 감속기에 연결되어 있고, 일체화된 스프로켓 형상부를 갖는 연장 셸 성분이 베이스 유닛의 장착면에 고정되어 있는, 본 발명에 따른 특정 실시예의 모터형 드럼의 축방향 단면도이다.
도 3c는 장착면을 보여주는, 도 3b의 A-A선에 따른 단순화된 단면도(section view)이다.
도 4는 드럼 셸 내부의 중심 입력 샤프트를 이용하여 외부 로터가 사이클로이달 감속기에 연결되는, 본 발명에 따른 양상들의 일부를 증명하는 특정한 도해적 실시예의 모터형 드럼의 축방향 횡단면도이다.
도 5는 도 4의 실시예의 단순화된 개략적인 횡단면도의 B-B 부분의 확대도이다.
도 6은 24개의 슬롯을 갖는 본 발명에 따른 외부 로터 유도 모터 실시예의 스테이터의 일부분의 단순화된 개략적인 횡단면도이다.
도 7은 24개의 슬롯 중 2개를 보다 상세하게 보여주는 도 6의 스테이터 실시예의 단순화된 개략적인 횡단면의 일부분의 확대도이다.
도 8은 32개의 실질적으로 둥근 형태의 슬롯을 갖는 본 발명에 따른 외부 로터 유도 모터 실시예의 로터의 단순화된 개략적인 횡단면도이다.
도 9는 32개의 실질적으로 둥근 형태의 슬롯 중 하나를 보다 상세하게 보여주는, 도 8의 로터 실시예의 단순화된 개략적인 횡단면의 일부분의 확대도이다.
도 10은 다이 캐스팅이 필요 없이 도 7 및 도 8의 로터 배열체의 실질적으로 둥근 형태의 슬롯을 통해 삽입되어 단부 링 내부에 고정되는 로터 바아의 단순화된 개략적인 횡단면도이다.
도 11은 본 발명을 실시하기에 유용한 와인딩 분배의 단순화된 개략도이다.
도 12는 본 발명의 특정한 도해적 실시예에 의해 달성되는 하중 조건 하에서 스테이터와 로터 사이의 밀착된 연결 상태를 보여주는 유도 모터의 단순화된 자속(magnetic flux) 다이어그램이다.
도 13a는 로터 적층부(lamination) 내부에 자석이 매립되는 외부 터닝 로터를 사용하는 영구 자석 모터의 단순화된 개략적인 횡단면도이다.
도 13b는 각각의 자석 극성 쌍의 중심에 있는 볼트 홀을 보여주는 외부 터닝 로터 적층부의 횡단면도이다.
도 14a는 외부 터닝 로터를 이용하는 내부 영구 자석 동기 모터의 단순화된 자속 다이어그램이고, 도 14b는 북극 남극 자석이 상당히 근접해 있는 지점에서의 자속의 확대도이다.
도 15는 복수의 영구 자석 요소들이 나선형 구성으로 배열되어 있는 영구 자석 로터 하우징을 갖는 영구 자석 로터 시스템의 단순화된 개략적인 사시도이다.
도 16은 도 15의 영구 자석 로터 하우징 실시예의 단순화된 개략적인 단부도이다.
도 17은 도 16의 영구 자석 로터 하우징 실시예의 A-A 단면의 단순화된 개략도이다.
도 18은 모터형 드럼 내에 사용하기에 특히 적합한 드럼 셸을 갖는 외부 로터를 절단한 축방향 횡단면의 단순화된 개략도이며, 이것은 본 발명에 따른 단일 원심 임펠러 실시예에서 냉각 가스의 유동을 설명하는 데 유용하다.
도 19는 통상 표준 외부 모터에 장착되는 종래의 사이클로이달 감속기를 절단한 횡단면도이다.
도 20은 모터형 드럼 내부에 장착된 본 발명의 사이클로이달 감속기를 절단한 횡단면도이다.
도 21은 파동 발생기의 주축이 수평 위치에 있는, 중공 보어 입력부를 갖는 조화 감속기를 사용하는 모터형 드럼의 단순화된 개략도이다.
도 22는 파동 발생기의 주축이 수직 위치에 있는, 중공 보어 입력부를 갖는 조화 감속기를 사용하는 모터형 드럼의 단순화된 개략도이다.
도 23은 모터 입력을 수용하기 위해 돌출 탭을 이용하고 입력 기어와 맞물리기 위해 일체형 편심 궤도를 이용하는, 본 발명의 사이클로이달 감속기의 중공 보어 입력부의 단순화된 사시도이다.
도 24는 모터 입력을 수용하기 위해 돌출 탭을 이용하고 입력 기어와 맞물리기 위해 일체형 편심 궤도를 이용하는, 본 발명의 사이클로이달 감속기의 중공 보어 입력부의 다른 단순화된 사시도이다.
도 25는 본 발명에 따른 실시예의 전기 모터의 외부 로터, 사이클로이달 감속기 및 중심 샤프트 간의 커플링 상태를 보여주는 단순화된 부분 분해 사시도이다.
도 26a는 본 발명에 따라 구성된 모터형 드럼의 측면도의 단순화된 개략도이고, 도 26b는 샤프트 커플러의 평면 횡단면도이며, 도 26c는 모터형 드럼의 단부도이다.
도 27은 내부에 있는 구조물의 구성요소들 간의 커플링 상태를 보여주며 도 26a의 A-A 단면을 따라 절단한 도 26a, 도 26b 및 도 26c의 실시예의 단순화된 개략적인 부분 단면 측면도이다.
도 28은 고속 커플러가 2개의 슬롯 쌍을 구비하는, 본 발명에 따른 실시예의 전기 모터의 로터, 사이클로이달 감속기 및 중심 샤프트 간의 커플링 상태를 단순화한 개략도이다.
도 29는 고속 커플러가 2개의 슬롯 쌍을 구비하는, 본 발명에 따른 실시예의 전기 모터의 로터, 사이클로이달 감속기 및 중심 샤프트 사이에 있는 커플링 시스템의 단순화되고 부분적으로 분해된 개략 사시도이다.
도 30은 고속 커플러가 2개의 슬롯 쌍을 구비하는, 본 발명에 따른 실시예의 전기 모터의 로터, 사이클로이달 감속기 및 중심 샤프트 사이에 있는 커플링 시스템의 다른 단순화되고 부분적으로 분해된 개략 사시도이다.
도 31은 고속 커플러가 슬롯 대신에 2개의 탭 쌍을 구비하는, 본 발명에 따른 실시예의 전기 모터의 로터, 사이클로이달 감속기 및 중심 샤프트 사이에 있는 커플링 시스템의 단순화되고 부분적으로 분해된 대안적인 개략 사시도이다.
도 32는 고속 커플러가 한 쌍의 탭과 한 쌍의 슬롯을 구비하는, 본 발명에 따른 실시예의 전기 모터의 로터, 사이클로이달 감속기 및 중심 샤프트 사이에 있는 커플링 시스템의 단순화되고 부분적으로 분해된 대안적인 개략 사시도이다.
도 33은 고속 커플러가 슬롯과 짝을 이룬 탭을 구비하는, 본 발명에 따른 실시예의 전기 모터의 로터, 사이클로이달 감속기 및 중심 샤프트 사이에 있는 커플링 시스템의 단순화되고 부분적으로 분해된 대안적인 개략 사시도이다.
도 34는 고속 커플러가 수직축으로 쌍을 이룬 탭/슬롯을 갖는 수평축의 슬롯 쌍을 구비하는, 본 발명의 실시예의 전기 모터의 로터, 및 사이클로이달 감속기 사이의 커플링 시스템의 대안의 단순화된 부분적으로 분해된 개략 사시도이다.
도 35는 키이가 중심 샤프트 안으로 직접 삽입되어 있지 않고 키이가 없는 부싱이 중심 샤프트와 맞물리는, 본 발명에 따른 실시예의 전기 모터의 로터, 사이클로이달 감속기 및 중심 샤프트 사이에 있는 커플링 시스템의 단순화되고 부분적으로 분해된 대안적인 개략 사시도이다.
도 36은 베이스 유닛의 장착면에 연장 샤프트가 장착되는, 본 발명에 따른 실시예의 모터형 드럼의 축방향 횡단면도이다.
도 37은 중간 장착면을 사용하지 않고서 연장 샤프트의 클램프 링이 베이스 유닛의 장착 링과 직접 접촉하는, 본 발명에 따른 실시예의 모터형 드럼의 축방향 횡단면도이다.
도 38은 연장 셸 부품이 베이스 유닛의 장착면에 고정되고 큰 중심 너트에 의해 제 위치에 유지되는, 본 발명에 따른 특정 실시예의 모터형 드럼의 축방향 횡단면도이다.
도 39는 본 발명의 실시예와 같이, 모터형 드럼의 베이스 유닛에 연장 셸 부품을 고정할 때 사용되는 장착면 시스템의 분해 사시도이다.
도 40은 올록볼록한 스프링 밴드의 사시도이다.
도 41은 본 발명의 모터형 드럼에 대하여 단부 덮개를 고정시키는 올록볼록한 스프링 밴드의 일 실시예의 절개 사시도이다.
도 42a는 본 발명에 따른 모터형 드럼 내의 스태틱 드럼 셸 시일과 단부 덮개가 접촉하는, 단부 덮개 내에 사용되는 압축 형상부의 실시예의 단순화된 횡단면도이고, 도 42b는 설치 힘의 적용에 응답하여 본 발명에 따른 모터형 드럼 내의 스태틱 드럼 셸 시일과 단부 덮개가 접촉하며, 설치 시에 변형되는 올록볼록한 밴드의 작동에 의해 단부 덮개가 고정식으로 유지되는, 단부 덮개 내에 사용되는 압축 형상부의 실시예의 단순화된 횡단면도이다.
도 43은 스태틱 드럼 시일에 대한 단부 덮개의 스프링과 같은 특성을 최대화하기 위해 단부 덮개가 올록볼록한 스프링 밴드(03420)와 외부 둘레 사이의 방사 방향 거리에 비교적 얇은 벽을 갖는, 일 실시예에서 본 발명에 따른 모터형 드럼의 단부 덮개의 단순화된 축방향 횡단면도이다.
도 44는 단부 덮개가 본 발명에 따른 모터형 드럼의 로터리 샤프트 시일과 접촉하는, 단부 덮개에 사용하는 압축 형상부의 일 실시예의 단순화된 횡단면도이다.
도 45는 본 발명에 따른 모터형 드럼의 로터리 샤프트 시일 압축 시스템의 일 실시예의 절개 분해도이다.
도 46은 본 발명에 따른 모터형 드럼의 단부 덮개에 고정될 때에 도시된 단부 덮개 제거 툴의 사시도이다.
도 47은 도 46의 분해 사시도이다.
도 48은 본 발명에 따른 모터형 드럼의 시일 영역 내의 환형 챔버를 통해 세척액을 순환시키는 데 사용되는 한 쌍의 유체 포트뿐만 아니라 모터 내부에서의 선택적인 소개(evacuation) 또는 가압화를 이용하여 모터의 위생에 유용한 유체 포트의 특정한 도해적인 실시예의 단순화된 개략도이다.
도 49는 본 발명에 따른 모터형 드럼의 위생에 유용한, 더욱 특별하게는 시일의 상태를 모니터링하는 데 유용한 유체 포트 시스템의 단순화된 개략도이다.
도 50은 연장 셸 부품이 클램핑 볼트를 이용하여 베이스 유닛의 장착면에 고정되며 베이스 유닛의 드럼 셸이 연장 드럼 셸 상의 대응하는 챔퍼와 부합하는 챔퍼를 구비하는, 본 발명의 특정 실시예의 모터형 드럼의 축방향 횡단면도이다.

다음의 도면의 구성요소의 참조 부호가 아래의 상세한 설명에 사용된다.

참조부호	구성요소 명칭	참조부호	구성요소 명칭
03000	모터형 드럼	2010	내부 터닝 로터 모터
03010	베이스 유닛	20100	사이클로이달 감속기
03100	사이클로이달 감속기	20110	중공 보어 편심 입력부
03110	중공 보어 편심 입력부	20140	사이클로이달 디스크 (수나사산 기어)
03140	사이클로이달 디스크 (수나사산 기어)	20141	개구
03150	1차 가이드 핀 지지 링	20152	가이드 핀
03151	2차 가이드 핀 지지 링	20153	가이드 핀 부싱
03153	가이드 핀 부싱	20160	사이클로이달 감속기 하우징 (암나사산 링 기어)
03160	사이클로이달 감속기 하우징 (암나사산 링 기어)	20161	링 핀
03161	링 핀	20162	링 핀 부싱
03200	모터 (영구 자석)	2020	사이클로이달 감속기
03210	중심 샤프트	2030	제1 부분 샤프트
03220	스테이터	2040	모터 하우징
03221	스테이터 적층부	2050	지지 플랜지
03222	스테이터 와인딩	2060	제2 부분 샤프트
03223	스테이터 와인딩 리드	21000	모터형 드럼
03230	로터	21800	조화 감속기
03231	제1 로터 베어링	21810	파동 발생기
03232	제2 로터 베어링	21811	타원형 볼 베어링
03233	1차 로터 단부 덮개	21820	가요성 스플라인
03234	2차 로터 단부 덮개	21830	강성의 원형 스플라인
03241	로터 적층부	21831	고정용 핀
03242	로터 적층부 클램프 볼트	23120	중공 보어 편심 궤도
03247	로터 출력 탭	23130	중공 보어 편심 입력 탭
03310	고속 커플러	27110	사이클로이달 감속기 입력부
03350	하이 토크 커플러	27150	사이클로이달 감속기 고정 기준
03351	하이 토크 중심 샤프트 키이	27160	사이클로이달 감속기 출력부
03410	1차 단부 덮개	27410	단부 덮개
03420	올록볼록한 스프링 밴드	31130	중공 보어 편심 입력 슬롯
03430	단부 덮개 장착면	31248	로터 출력 슬롯
03440	시일 압축 플레이트	31310	고속 커플러 - 제1 대안
03441	패스너	32310	고속 커플러 - 제2 대안
03442	로터리 폴리머 립 시일	33131	중공 보어 편심 입력 탭
03450	스태틱 폴리머 시일	33132	중공 보어 편심 입력 슬롯
03510	장착 링	33310	고속 커플러 - 제3 대안
03511	1차 스프링 링	35210	중심 샤프트
03512	장착면	35311	고속 커플러 직교 구동면
03520	연장 클램프 스페이서	35312	고속 커플러 직교 구동면
03530	클램프 링	35313	고속 커플러 직교 구동면
03531	2차 스프링 링	35314	고속 커플러 직교 구동면
03532	연장 클램핑 볼트	35315	고속 커플러 직교 구동면
03533	짝맞춤 캠 면 와셔	35316	고속 커플러 직교 구동면
03534	볼트 홀더	35317	고속 커플러 직교 구동면
03540	시일 압축 플레이트	35318	고속 커플러 직교 구동면
03541	패스너	35350	하이 토크 커플러
03542	로터리 폴리머 립 시일	35352	키이가 없는 하이 토크 부싱
03560	연장 셸 부착물	35353	하이 토크 키이 링
03570	단부 덮개 부착물	36000	모터형 드럼
03571	올록볼록한 스프링 밴드	36513	장착 링 정렬 볼트
03572	스태틱 시일	36530	클램프 링
03700	드럼 셸	36532	연장 클래핑 볼트
03710	제1 베이스 유닛 베어링	36560	연장 샤프트 부착물
03711	제2 베이스 유닛 베어링	37000	모터형 드럼
04000	모터형 드럼	37510	장착 링
04111	편심 입력 샤프트	37511	1차 스프링 링
04140	사이클로이달 디스크 (수나사산 기어)	37530	클램프 링
04152	가이드 핀	37560	연장 샤프트 부착물
04153	가이드 핀 부싱	38530	클램프 링
04160	사이클로이달 감속기 하우징 (암나사산 링 기어)	38550	나선가공된 플랜지
04161	링 핀	38551	중심 너트
04200	모터 (유도)	46900	단부 덮개 제거 툴
04210	스테이터 샤프트	46910	결합 코드
04220	스테이터	46920	오목한 외주 형상부
04221	스테이터 적층부	46930	오목한 내주 형상부
04230	로터	46940	단부 툴 클램프
04231	제1 로터 베어링	46950	슬라이드 해머
04232	제2 로터 베어링	48000	모터형 드럼
07224	스테이터 슬롯	48210	중심 샤프트
07225	스테이터 슬롯	48540	시일 압축 플레이트
07226	스테이터 와인딩 유지 후크	48541	시일 스페이서 링
08235	로터 슬롯	48570	단부 덮개 부착물
1010	내부 터닝 로터	48610	제1 세척관
1020	나선형 기어 감속기 하우징	48611	제2 세척관
10236	로터 바아	48612	유체관
1030	제1 부분 샤프트	48613	환형 챔버
1040	모터 하우징	48614	사 공간
1050	모터 플랜지	48615	모터형 드럼 챔버
1060	제2 부분 샤프트	48620	유입 포트
1070	드럼 셸	48621	유출 포트
11224	스테이터 와이어부	48622	유체 포트
11225	스테이터 와이어부	48630	폴리머 방사 방향 시일
11226	스테이터 와이어부	48631	폴리머 방사 방향 시일
11227	스테이터 와이어부	48632	폴리머 방사 방향 시일
13243	매립형 북극 로터 자석	49100	유체 라인
13244	매립형 남극 로터 자석	49200	센서
13246	로터 적층 볼트 홀	49300	제어기
15245	로터 자석 - 표면 장착형	49400	밸브
18233	1차 로터 단부 덮개	49500	펌프
18234	2차 로터 단부 덮개	50450	챔퍼
18240	로터 핀	50510	장착 링
18249	공기 유동 루프	50511	스프링 링
19100	사이클로이달 감속기	50512	장착면
19111	편심 입력 샤프트	50530	클램프 링
19140	사이클로이달 디스크 (수나사산 기어)	50531	스프링 링
19141	개구	50532	클램핑 볼트
19152	가이드 핀	50560	연장 셸 부착물
19153	가이드 핀 부싱	50700	드럼 셸
19160	사이클로이달 감속기 하우징 (암나사산 링 기어)
19161	링 핀
19162	링 핀 부싱

도 1은 내부 터닝 로터 모터(1010), 나선형 기어 감속기(1020), 모터 하우징(1040)에 연결되는 나선형 기어 감속기 하우징(1020)에 연결된 제1 부분 샤프트(1030)를 사용하는 종래의 모터형 드럼의 단순화된 개략도이다. 모터 하우징(1040)은 제2 부분 샤프트(1060)에 연결되는 모터 하우징 플랜지(1050)에 연결된다. 이러한 모터형 드럼은 드럼 셸(1070)에 모터 열(도시 안 됨)을 전달하기 위해 오일(도시 안 됨)을 사용하는 폐쇄된 오일 충진형 열 시스템이다.

도 2는 내부 터닝 로터 모터(2010), 사이클로이달 감속기(2020), 및 사이클로이달 감속기(2020)의 하우징(구체적으로 지시 안 됨)에 연결되는 제1 부분 샤프트(2030)를 사용하는 종래의 모터형 드럼의 단순화된 개략도이다. 사이클로이달 감속기(2020)의 하우징은 모터를 둘러싸는 지지 플랜지(2050) 및 모터 스테이터 하우징(구체적으로 지시 안 됨)에 연결된다. 지지 플랜지(2050)는 제2 부분 샤프트(2060)에 추가로 연결된다.

이러한 모터형 드럼은 모터 열을 주변 환경으로 전달하기 위해 모터형 드럼 안으로 유입되어 모터 및 감속기를 가로질러 유동하고 모터형 드럼의 대향 단부로 빠져나가는 외부 공기(곡선형 화살표로 도시됨)를 사용하는 개방 열 시스템이다.

도 3b는 본 발명에 따른 특정 도해 실시예로서 구성되는 모터형 드럼(03000)의 축방향 측면 단면도이다. 본 실시예에서, 외부 로터(03230)의 방사 방향 내부 둘레는 방사 방향 외부 스테이터(03220)를 중심으로 회전하고, 드럼 셸(03700) 내부의 중공 보어 입력 샤프트(03110)를 이용하여 사이클로이달 감속기(03100)에 연결되며, 연장 셸 부착물(03560)은 베이스 유닛(03010)의 장착면(03512)에 고정된다.

본 발명의 모터형 드럼(03000)은 드럼 셸(03700) 및 모터(03200)를 포함하며, 드럼 셸(03700)의 내부에는 사이클로이달 감속기(03100)가 보유된다. 중심 샤프트(03210) 상의 드럼 셸의 양측 단부 섹션에 베어링(03710, 03711)이 배치되어 베이스 유닛(03010)을 구성한다. 본 실시예에서, 연장 셸 부착물(03560)은 베이스 유닛(03010)의 우측 상의 장착면(03512)에 장착된다. 이 베이스 유닛(03010)에 추가로 장착된 연장 셸 부착물(03560)은 밀봉되어 폐쇄된 열 시스템을 형성한다.

로터(03230) 상에 있는 한 쌍의 탭(03247)인 모터 출력부는 고속 커플러(03310)에 의해 사이클로이달 감속기 입력부(03110)에 연결되어 속도를 감속시키고 토크를 증가시킨다. 암나사산 링 기어(03160)인 사이클로이달 하우징은 드럼 셸이 고정형 중심 샤프트(03210)를 중심으로 회전하도록 드럼 셸(03700)에 직접 연결된다.

모터(03200)의 스테이터(03220)는 중심 샤프트(03210)에 고정된다. 중심 샤프트 및 스테이터 와인딩 리드(03223)는 중심 샤프트(03210)가 작동 중에 경험하는 편향을 수용하기에 충분한 간극을 두고서 사이클로이달 감속기(03100)의 중공 보어 편심 입력부(03110)의 중심을 통과한다. 외부 터닝 로터(03230)는 로터 베어링(03231 및 03232)에 의해 중심 샤프트(03210)에 장착된다.

사이클로이드 감속기(03100)의 고정 기준점은 하이 토크 커플러(03350) 및 하이 토크 중심 샤프트 키이(03351)에 의해 중심 샤프트(03210)에 고정된다(도 3a).

1차 단부 덮개(03410)는 올록볼록한 스프링 밴드(03420) 및 단부 덮개 장착면(03430)에 의해 베이스 유닛(03010)에 고정된다.

도 4 내지 도 12는 외부 터닝 로터가 유도 모터의 로터인, 본 발명의 실시예에 관한 것이다. 도 4는 모터(04200)가 본 발명의 일 실시예의 원리들에 따라 구성된 외부 로터(04230)를 구비하는 모터형 드럼(04000)의 단순화된 축방향 횡단면도이다. 외부 터닝 로터(04230)는 모터의 토크 밀도를 향상시켜서, 내부 터닝 로터에서 달성 가능한 동일한 토크가 보다 작은 직경 또는 보다 짧은 축방향 길이의 외부 터닝 로터에서 달성될 수 있다. 도 4에서, 상술한 바와 같이 외부 터닝 로터(04230)는 유도 모터의 로터이다. 스테이터(04220)는 스테이터 샤프트(04210)에 고정되고, 외부 로터(04230)는 고정되는 스테이터(04220) 및 스테이터 샤프트(04210)를 중심으로 회전하도록 배치된다.

도 5는 도 4의 전기 모터의 B-B 부분의 확대도이다. 여기에서 외부 로터(04230)는 이러한 본 발명의 특정 도해 실시예에서 통상의 볼 베어링인 베어링(04231 및 04232)(도 5에 단지 부분적으로 도시됨)에 의해 스테이터 샤프트(04210) 상에 회전 가능하게 지지되는 것으로 도시된다.

도 6은 외부 로터 유도 모터(04200)(본 도면에 도시 안 됨)의 스테이터(04220)의 일부분의 단순화된 개략적인 수평 횡단면도이다. 본 발명의 일부 실시예에서, 스테이터(04220)의 도시된 부분은 스테이터(04220)(본 도면에 개괄적으로 지시됨)의 강자성 적층 요소(04221)에 대응한다. 본 발명의 이러한 특정 도해 실시예에서, 스테이터(04220)는 24개의 슬롯(도면에서 각각 개별적으로 번호가 부여됨)을 구비하도록 구성된다.

도 7은 도 6에 도시된 스테이터(04220)의 일부분의 확대도이다. 이 도면은 24개의 슬롯 중에 2개를 보다 상세하게 도시한다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 도시된 슬롯(07224 및 07225)은 각각 스테이터(04220)를 통해 실질적으로 방사 방향으로 연장하며, 실질적으로 V자형 구성을 갖는다. 각각의 이러한 슬롯은 본 발명의 특정 도해 실시예에서 슬롯 개구의 둘레 치수를 감소시켜서 스테이터 와인딩(도시 안 됨)을 슬롯 내부에 유지시키는 안전성을 향상시키는 실질적인 내향 부분(07226)을 구비한다.

도 8은 32개의 실질적으로 둥근 형태의 슬롯(08235)을 갖는 본 발명의 외부 로터 유도 모터 실시예의 로터(04230)의 단순화된 개략적인 횡단면도이다.

도 9는 32개의 실질적으로 둥근 형태의 슬롯 중 하나를 보다 상세하게 보여주는, 도 8의 로터 실시예의 일부분의 확대도이다.

로터는 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 32개의 둥근 형태의 슬롯을 포함한다. 32개의 바아(bar)의 사용은 위험한 기생 동기 잠금 토크가 존재하지 않음을 보증해준다. 상술한 바와 같이 24개의 자석 치형부를 갖는 스테이터와 32개의 자석 치형부를 갖는 로터 사이의 가장 낮은 공통 조화급의 기자력(magneto-motive force)은 2개의 자극이 존재하는 경우 95 및 97이다. 이것은 제로 회전 속도에서 작은 토크 딥(dip)을 형성시킬 것이다. 따라서, 본 출원의 외부 로터는 기생 동기 토크를 제거하도록 비스듬히 움직일 필요가 없다. 바아에 대해서는 원형 또는 사각형과 같은 단순한 횡단면 형상이 적절할 것이다.

도 10은 본 발명의 일부 실시예에서 알루미늄으로 이루어지며, 본 실시예에서 상술한 바와 같이 로터 슬롯(08235) 안에 직접 삽입되는 전도성 로터 바아(10236)를 도시한다. 단락 요소는 로터 전도체의 각 단부를 단락시킨다.

도 11은 본 발명을 실시하기에 유용한 와인딩 분배의 단순화된 개략도이다. 2-극 와인딩은 본 도면에 도시된 바와 같은 1개 층 분배에 자동으로 삽입될 수 있다. 실례를 통해, 본 발명의 이러한 특정 도해에서 와이어 부분(11224)을 감으면 도면 부호 1의 슬롯과 도면 부호 14의 슬롯 사이에 루프가 만들어진다. 유사하게, 와이어 부분(11225)은 도면 부호 23의 슬롯과 도면 부호 12의 슬롯 사이에 루프를 만들고, 와이어 부분(11226)은 도면 부호 13의 슬롯과 도면 부호 2의 슬롯 사이에 루프를 만들고, 와이어 부분(11227)은 도면 부호 11의 슬롯과 도면 부호 24의 슬롯 사이에 루프를 만든다.

도 12는 본 발명의 특정한 도해적인 실시예에 의해 달성되는 하중 조건 하에서 스테이터와 로터 사이의 밀착된 연결 상태를 보여주는 단순화된 자속 다이어그램이다. 본 도면은 하중 조건 하에서 스테이터와 로터 사이의 밀착된 연결 상태를 도시한다. 본 도면에서는 가장 높은 플럭스-밀도가 로터 덧날(rotor back iron)에서 발생함을 알 수 있다.

로터가 스테이터의 외부에 위치하므로, 스테이터에 면하는 영역에서의 로터 직경은 내부 로터 구성에 대해서보다 크다. 모터의 토크는 모터 공기-간극(L*n* D ² /4) 내의 부피에 비례하며, 여기서 L은 활성 스택 길이이고, D는 로터 직경이다. 직경 D가 내부 로터 유도 모터의 직경보다 크기 때문에, 스택 길이(L)에 대한 감소된 값은 주어진 토크에 대해 달성 가능하다. 본 발명의 외부 로터 유도 모터의 도해 실시예는 0.7의 D/L 비를 갖는다. 내부 로터 유도 모터 구성과 비교해서, 외부 로터 해결안은 보다 높은 (토크) : (총 부피) 비를 갖는다.

모터 내의 주된 손실 성분은 스테이터 와인딩 구리 손실이다. 폐쇄 열 시스템을 갖는 통상의 모터형 드럼에서 스테이터로부터 주변 환경으로 열을 소산시키는 1차적인 방법은 모터 열을 오일로 전도시킨 후에 모터 열을 드럼 셸로 전도시키는 것에 의한다. 그러면 드럼 셸 내의 열은 컨베이어 벨트가 존재한다면 컨베이어 벨트로 전도될 수 있거나, 컨베이어 벨트가 존재하지 않는다면 주변 공기로 대류될 수 있다.

그러나 본 발명의 중요한 특징은 오일이 사용되지 않는다는 것이다. 그 대신에, 일부 실시예에서 공기 유동 루프인 가스 유동 루프(18249)(도 18 참조)가 예컨대 로터리 핀을 갖는 1개 또는 그 이상의 축방향 공기 임펠러의 사용에 의해 발생된다. 도 18의 실시예에서는, 원심 로터리 핀(18240)이 1차 로터 단부 덮개(18233)에 고정된다. 외부 터닝 로터와 같은 이러한 팬 임펠러 핀은 내부 터닝 로터에 고정된다면 보다 큰 직경을 가지며, 이에 따라 보다 큰 효과의 가스 유동을 갖게 된다. 이 가스 유동 루프는 로터와 스테이터 사이에 환형의 축방향 유동 경로, 및 실질적으로 불투과성인 드럼 셸의 내부면과 로터 사이에 반대 방향으로 다른 환형의 축방향 유동 경로를 갖는다. 2차 로터 단부 덮개(18234)는 원심 로터리 핀(18240)에 의해 발생되는 가스 유동 루프에 최소의 영향을 미치는 것으로 간단히 언급된다.

여기에 도시되지 않은 다른 실시예에서, 축방향 핀 구성은 가스 유동을 발생하도록 1차 및 2차 로터 단부 덮개 안으로 매립된다.

외부 터닝 로터는 종래의 모터형 드럼에 내재한 편향과 오정렬에서 기인하는 심각한 모터 고장의 가능성을 상당히 감소시킨다. 본 발명에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 모터(03200)의 고정형 스테이터 샤프트(03210)는 베이스 유닛 베어링(03710 및 03711)에 의해 드럼 셸(03700)에 장착된 모터형 드럼(03000)의 고정형 중심 샤프트(03210)로서 기능을 한다. 이 구성에서, 작동 중에 단지 중요한 편향 부분은 고정형 중심 샤프트(03210)이다. 스테이터(03220)는 중심 샤프트(03210)에 직접 고정되고, 외부 터닝 로터(03230)는 1차 로터 단부 덮개(03233) 내의 로터 베어링(03231)에 의해 그리고 2차 로터 단부 덮개(03234) 내의 로터 베어링(03232)에 의해 고정형 중심 샤프트에 고정된다. 따라서, 스테이터(03220) 및 외부 터닝 로터(03230)는 고정형 중심 샤프트(03210)가 편향될 때 나란히 이동한다.

도 13 내지 도 17은 외부 터닝 로터가 영구 자석 모터의 로터인 본 발명의 실시예에 관한 것이다. 도 13은 외부 터닝 영구 자석 모터(03200)의 횡단면도이다. 본 도해 실시예에서, 자석은, 북극 자석(13244)과 남극 자석(13243)의 극성 쌍에서 로터(03230)와 같은 강자성 로터 요소의 내부 및 외부 외주면(circumferential peripheral surface) 사이에 있는 자석 수용 슬롯 내에 매립된다. 로터는 스테이터(03220) 둘레로 회전한다. 자석들은 모든 다른 자석이 반대 극성을 갖도록 배치되어, 북극 쌍 자석(13244) 및 남극 쌍 자석(13243)의 교번 패턴을 형성한다. 도시된 자석은 2개 코너의 자석면 중간과 직각이다. 또한, 자석 쌍들은 인접하는 극성 코너가 말단의 동일-극성 코너의 방사 방향 외부를 향하도록 배치된다. 이 형태에서, 자속은 각을 형성하는 자석 쌍들에 의해 집중되고, 이로써 스테이터(03220)에 대한 로터(03230)의 위치를 결정하도록 제어 전력 전자부품(도시 안 됨)에 의해 감지되는 스테이터(03220) 내의 피드백을 야기한다. 이 구성의 한 가지 장점은 모터(03200)를 적절히 구동하도록 제어 전력 전자부품에 대해 모터형 드럼(03000) 안으로 추가의 물리적 엔코더 또는 센서가 삽입될 필요가 없다는 것이다.

또한, 본 도해 실시예에서 로터(03230)는 하우징을 사용하지 않는다. 그 대신에, 도 13b에 도시된 로터 적층부(03241)는, 로터 적층부 클램프 볼트(03242)(도 3)에 의해 양쪽 로터 단부 덮개 사이에 적층 스택이 통과하여 고정되는 동일한 극성 자석 쌍 사이에 있는 둘레 갭 또는 홀(13246)을 사용한다. 이 구성은 모터(03200)의 전체 직경을 최소화시켜서 보다 큰 토크 밀도의 달성을 가능하게 한다.

도 14a 및 도 14b는 본 도해 실시예에 의해 형성되는 로터 적층부 패턴을 통한 자속 회로를 추가로 도시한다.

도 15, 도 16 및 도 17은 영구 자석 모터의 다른 실시예를 도시한다. 본 실시예에서는, 자석들이 외부 터닝 로터 내에 매립되는 것이 아니라, 오히려 자석(15245)이 로터 하우징의 내부 둘레(구체적으로 지시되지 않음)에 장착된 면이다. 본 실시예에서, 자석은 코깅 토크(cogging torque)를 감소시키는 하나의 나선으로 구성된다. 그러나 다른 실시예들에서는 나선형 또는 헬리컬 구성이 요구되지 않고, 자석들은 예컨대 접착제에 의해 로터 하우징의 내주를 따라 축방향으로 장착되는 면이다.

도 19는 외부 모터(본 도면에 도시 안 됨)에 사이클로이달 감속기 하우징의 면(구체적으로 지시 안 됨)을 볼팅(bolting) 함으로써 표준 외부 모터에 통상 장착되는 종래의 사이클로이달 감속기(19100)를 절단한 횡단면도이다. 종래의 본 도면에서, 사이클로이달 감속기 하우징(19160)은 감속기의 고정된 기준점으로서 기능을 한다. 사이클로이달 감속기 하우징(19160)의 내주 둘레에는 링 핀(19161)이 끼워진다. 일부 낮은 감속비에서는, 링 핀(1961)이 링 핀 부싱(19162)에 의해 감싸져 있으며, 이것은 이후 외부 치형 기어 또는 사이클로이달 디스크(19140)와 맞물리는 암나사산 링 기어로서 기능을 한다. 도시되지 않은 다른 보다 높은 감속비에서, 링 핀은 부싱 없이 하우징 내에 끼워져서 사이클로이달 디스크와 직접 맞물린다.

편심 입력 샤프트(19111)는 회전하고, 사이클로이달 디스크(19140)가 암나사산 링 기어의 링 핀 부싱(19162)을 중심으로 진자 운동하도록 자극한다. 도 19에서, 사이클로이달 감속기 하우징(19160)의 내주 둘레로 12개의 링 핀 부싱(19162) 또는 내부 기어 치형부가 존재하며, 사이클로이달 디스크(19140)의 외주 둘레로 11개의 로브(lobe) 또는 외부 기어 치형부가 존재한다. 편심 입력 샤프트(19111)의 각각의 완전한 회전에 의해서 사이클로이달 디스크(19140)의 로브가 각각의 후속하는 링 핀 부싱(19162)과 맞물리게 된다. 따라서, 본 도해 실시예에서는 사이클로이달 디스크(19140)가 11개의 로브를 구비하고 12개의 링 핀 부싱(19162)이 존재하기 때문에, 사이클로이달 디스크(19140)가 12개의 링 핀 부싱(19162) 중에 단지 11개와 맞물려 있어서, 사이클로이달 디스크(19140)는 하나의 링 핀 부싱을 후방으로 효과적으로 회전하게 한다. 일반적으로, 사이클로이달 디스크는 링 기어 내의 적어도 n+1개의 암나사산과 맞물리는 n개의 수나사산을 구비한다. 사이클로이달 디스크(19140)가 회전함에 따라, 사이클로이달 디스크(19140) 내의 개구(19141)는 가이드 핀(19152) 및 가이드 핀 부싱(19153)과 맞물려서, 가이드 핀(19152) 및 부싱(19153)이 사이클로이달 디스크(19140)와 함께 회전하게끔 한다. 이들 가이드 핀(19152) 및 부싱(19153)은 감속기의 출력부로서 기능을 하는 가이드 핀 지지 링(도시 안 됨)에 고정된다.

이러한 개념은 사이클로이달 감속기 하우징(19160)의 면(도 2에서 (2020)으로 표시됨)이 종래의 모터에 볼팅되는 도 2의 종래의 드럼 모터에 분명하게 적용된다. 도 2의 출력 샤프트(2030)는 도 19의 가이드 핀(19152) 및 가이드 핀 부싱(19153) 내부에 강성으로 연결된다.

도 20은 모터형 드럼(본 도면에 도시 안 됨) 내부에 장착된 본 발명의 사이클로이달 감속기(20100)를 절단한 횡단면도이다. 사이클로이달 감속기 하우징의 면이 모터에 볼팅되는 종래 기술과 달리, 본 도해 실시예에서 내부 링 기어인 사이클로이달 감속기 하우징(20160)은 드럼 셸(03700)의 내주에 직접 장착된다. 따라서, 사이클로이달 감속기 하우징(20160)은 감속기의 고정된 기준점으로서 기능을 하지 않고, 그 대신에 감속기의 출력부로서 기능을 하여, 드럼 셸(03700)과 동시에 회전한다.

도 20의 실시예에서는, 사이클로이달 감속기 하우징(20160)의 내주 둘레에 내부 링 기어로서 기능을 하는 20개의 링 핀(20161) 및 20개의 링 핀 부싱(20162)이 존재하는 것으로 도시된다. 사이클로이달 디스크(20140)의 외주 둘레로 19개의 로브가 존재한다. 본 실시예에서, 가이드 핀(20152) 및 가이드 핀 부싱(20153)은 사이클로이달 감속기(20100)의 고정된 기준점으로서 기능을 하기 위해 하이 토크 커플러(03350)(도 20에 도시 안 됨)에 의해 고정된 중심 샤프트(03210)(도 20에 도시 안 됨)에 연결되는 가이드 핀 하우징(도 20에 도시 안 됨)이라고도 불리는 가이드 핀 지지 링(03150)에 고정된다. 편심 입력 샤프트(20110)가 회전함에 따라, 사이클로이달 디스크(20140) 내의 개구(20141)가 가이드 핀(20152) 및 가이드 핀 부싱(20153)과 맞물리며, 사이클로이달 디스크는 가이드 핀(20152) 및 가이드 핀 부싱(20153) 중심으로 진자 운동한다. 이러한 사이클로이달 디스크(20140)의 진자 운동은 각각의 후속하는 링 핀 부싱(20162)과 맞물린다. 사이클로이달 디스크(20140) 상의 로브보다 많은 링 핀 부싱(20162)이 존재하므로, 사이클로이달 하우징(20160)의 내부 링 기어는 편심 입력 샤프트(20110)가 완전하게 회전할 때마다 하나의 링 핀 부싱(20153)만큼 앞서게 된다. 따라서, 내부 링 기어는 입력 샤프트에 비해 감소된 회전 속도로 회전한다.

도 20의 바람직한 도해 실시예에서, 사이클로이달 감속기(20100)의 편심 입력 샤프트(20110)는 중공 보어를 갖는 관형이며, 이로써 모터형 드럼(03000)(도 20에 도시 안 됨)의 중심 샤프트(03210)(도 20에 도시 안 됨) 및 스테이터 와인딩 리드(03223)(도 20에 도시 안 됨)가 사이클로이달 감속기(20100)의 중심을 통과할 수 있게 한다. 동일한 바람직한 실시예인 도 3은 스테이터 와인딩 리드(03223) 및 중심 샤프트(03210)가 사이클로이달 감속기(03100)의 중공 보어 편심 입력 샤프트(03110)를 관통하는 것을 보여준다. 이러한 구성의 장점은 사이클로이달 감속기(03100)가 모터형 드럼(03000)의 최대 강성 요소인 드럼 셸(03700)에 장착된다는 것이다. 중심 샤프트(03210)와 중공 보어 입력 샤프트(20110) 사이에 충분한 간극이 존재함으로써, 중심 샤프트가 편향되는 경우에 중공 보어 편심 입력 샤프트(20110)와 접촉하지 않기 때문에 사이클로이달 감속기(03100)에 전혀 충격이 가해지지 않는다.

도 3 및 도 20의 바람직한 실시예의 다른 장점은, 사이클로이달 감속기 요소의 롤링 작용으로부터 발생되는 열이 드럼 셸(03700)에 대한 사이클로이달 감속기 하우징(20160, 03160)의 직접 접촉에 의해 드럼 셸(03700)에 곧바로 전도된다는 점이다.

드럼 셸(03700)에 사이클로이달 하우징(20160)이 직접 맞물림으로써, 보다 큰 사이클로이달 감속기(20100)가 주어진 드럼 셸 직경 내부에 사용될 수 있고, 따라서 주어진 축방향 길이에 대해 모터형 드럼(03000)의 보다 큰 토크 밀도가 가능하게 한다. 사이클로이달 감속기가 본질적으로 축방향으로 컴팩트하기 때문에, 토크 밀도는 드럼 셸의 축방향 길이 및 이용 가능한 내부 직경 모두에 대해 최대가 된다.

고속 감속이 요구되는 일부 실시예에서, 하이 토크 감속기의 다른 실시예는 도 21에 도시된 조화 감속기(21800)이다. 도 21은 중공 보어 입력부를 갖는 조화 감속기(21800)를 사용하는 모터형 드럼(21000)의 단순화된 개략도이며, 파동 발생기(21810)의 주축이 수평 위치에 있다. 강성의 원형 스플라인(21830)이 파동 발생기(21810)에 의해 구동되는 가요성 스플라인 부재(21820)보다 많은 치형부를 구비한다는 점에서, 조화 감속기(21800)는 사이클로이달 감속기와 동일한 기본 원리를 이용하여 작동된다. 파동 발생기(21810)의 각각의 회전은 강성의 원형 스플라인(21830)으로 하여금 가요성 스플라인 부재(21820)의 치형부의 개수를 초과하는 양의 치형부만큼 앞서게 한다.

본 실시예에서, 강성의 원형 스플라인(21830)은 드럼 셸(03700)에 직접 장착되어 조화 감속기(21800)의 출력부로서 기능을 한다. 가요성 스플라인(21820)은 고정용 핀(21831)에 의해 중심 샤프트에 고정되어 조화 감속기(21800)의 고정된 기준점으로서 기능을 한다. 조화 감속기(21800)의 입력부인 파동 발생기(21810)는 스테이터 리드 와이어(03223) 및 중심 샤프트(03210)가 조화 감속기(21800)의 중심을 통과하도록 하기 위해 중공이다.

도 22는 파동 발생기의 주축이 수직 위치에 있는, 도 21과 동일한 조화 감속기를 도시한다.

도 23 및 도 24는 본 발명에 따른 사이클로이달 감속기의 중공 보어 입력부(03110)의 단순화된 사시도이다. 이 입력부는, 모터 입력을 수용하기 위해 돌출 탭(23130)이라고 불리는 돌출부를 사용하며 사이클로이달 디스크 입력 기어(도시 안 됨)와 맞물리기 위해 일체형 편심 궤도(23120)를 사용하는 실질적으로 관형 구성이다. 본 도해 실시예에서, 사이클로이달 감속기의 입력 샤프트는 중공이어서, 중심 샤프트 및 스테이터 와인딩 리드가 사이클로이달 감속기의 중심을 통과하게 한다.

도 25는 본 발명에 따른 일 실시예의 전기 모터의 외부 로터, 사이클로이달 감속기 및 중심 샤프트 사이의 동력 트랜스미션 커플링 배열을 도시하기에 유용한 단순화된 부분 분해 사시도이다. 본 도면은 본 발명이 축방향으로 컴팩트한 방식의 모든 모터형 드럼에 내재하는 오정렬 및 편향을 어떻게 수용하는지를 입증해준다.

모터(03200)의 중심 샤프트(03210)는 모터형 드럼(03000)(본 도면에 구체적으로 지시 안 됨)을 통해 연장되며, 구체적으로는 사이클로이달 감속기의 중공 보어 편심 입력 샤프트(20110)의 중심을 통해 연장된다. 바람직한 본 도해 실시예에서, 중심 샤프트(03210)의 편향에 의해 야기되는 모터(03200)와 사이클로이달 감속기의 편심 입력 샤프트(20110) 사이의 각진 동심 오정렬은 고속 커플러(03310)에 의해 수용된다.

돌출형 로터 탭(03247)은 축방향으로 협소한 고속 커플러(03310)의 외주 상의 슬롯과 맞물린다. 또한, 사이클로이달 감속기의 중공 보어 편심 입력 샤프트(20110)의 돌출 탭(23130)은 고속 커플러(03310)의 내주에 있는 슬롯과 맞물린다. 중심 샤프트(03210)의 외경과 고속 커플러(03310)의 내경 사이의 적절한 간극뿐만 아니라, 로터 탭(03247)과 고속 커플러(03310)의 외부 슬롯들 사이의 적절한 간극, 및 중공 보어 편심 입력 샤프트 탭(23130)과 고속 커플러(03310)의 내부 슬롯들 사이의 적절한 간극으로 인해 커플러는 다양한 구동면을 가로질러 경사지고 미끄러질 수 있다.

그 둘레로 사이클로이달 디스크(20140)가 진자 운동하는 가이드 핀(20152) 및 가이드 핀 부싱(20153)은 1차 가이드 핀 지지 링(03150)에 고정된다. 1차 가이드 핀 지지 링(03150)은 1차 가이드 지지 링 반대 모터(03200)의 축방향 측에 내부 슬롯을 구비한다. 이들 내부 슬롯은 하이 토크 커플러(03350)의 돌출 탭을 수용한다. 하이 토크 커플러(03350)는 내주 상에 키이 웨이(key way)를 구비하며 샤프트 키이(03351)에 의해 중심 샤프트에 고정된다. 이러한 방식으로, 사이클로이달 감속기의 고정된 기준점은 중심 샤프트(03210)에 효과적으로 연결된다.

도 26a는 본 발명에 따라 구성된 커플러 장치(본 도면에 도시 안 됨)를 갖는 모터형 드럼(03000)의 단순화된 개략도이다. 도 26b는 샤프트 커플러(03350)의 평면 횡단면도이며, 도 26c는 모터형 드럼(03000)의 단부도이다. 이들 도면은 중심 모터 샤프트(03210) 둘레로 회전 가능하도록 배치된 드럼 셸(03700)을 구비하는 모터형 드럼(03000)을 도시한다. 드럼 셸은 중심 모터 샤프트(03210)에 대하여 도 26a의 좌측 면에서 단부 덮개(03410)에 의해 밀봉된다.

도 27은 도 25a의 A-A 단면을 따라 절단한 도 25의 실시예의 단순화된 횡단면도이며 모터, 감속기와 샤프트 사이의 커플링 상태를 보여준다. 본 도면에 도시된 바와 같이, 전기 모터(03200)는 사이클로이달 감속기 입력부(27110)에 연결되는 상술한 고속 커플러(03310)에 의해 연결된다. 본 발명의 이러한 특정 도해 실시예에서, 사이클로이달 감속기 고정 기준(27150)은 하이 토크 커플러(03350)에 의해 중심 모터 샤프트(03210)에 연결된다. 드럼 셸(03700)은 사이클로 드라이브 출력부(27160)에 대한 연결에 의해 회전하게 된다. 하이 토크 커플러(03350)는 중심 모터 샤프트(03210)에 대한 사이클로이달 감속기 고정 기준(27150)의 회전 운동을 막는 한편, 그와 동시에 중심 샤프트(03210)가 하중을 받아 휘어지는 경우 사이클로이달 감속기 고정 기준((27150)에 대한 중심 샤프트(03210)의 오정렬을 수용한다. 고속 커플러(03310)는 또한 중심 모터 샤프트(03210)의 휘어짐으로 인한 모터(03200)와 사이클로이달 입력부(27110) 사이의 오정렬을 수용한다. 이러한 횡단면도에서, 로터 탭(03247)은 한쪽은 도면 표면의 외부에 있고 다른 쪽은 중심 모터 샤프트의 뒤에 있기 때문에 보이지 않는다.

도 28은 본 발명에 따른 실시예의 전기 모터(03200)의 로터(03230), 사이클로이달 감속기(03100) 및 중심 모터 샤프트(03210) 간의 커플링 상태를 보여주는 단순화된 개략도이다.

도 29는 전기 모터(03200)의 로터(03230), 사이클로이달 감속기(03100) 및 중심 모터 샤프트(03210) 사이에 있는 커플링 시스템의 단순화되고 부분적으로 분해된 개략 사시도이다.

도 30은 전기 모터(03200)의 로터(03230), 사이클로이달 감속기(03100) 및 중심 모터 샤프트(03210) 사이에 있는 커플링 시스템의 제2 각도에서 바라보았을 때의 다른 단순화되고 부분적으로 분해된 개략 사시도이다. 상술하였던 구조체의 구성요소들은 유사하게 표기된다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 고속 커플러는 모터(03230)의 로터 탭(03247)을 수용하기 위한 외주 둘레의 2개의 방사 방향 외향 슬롯, 및 사이클로이달 감속기 입력부(27110)의 돌출 탭을 수용하기 위한 내주 둘레의 2개의 방사 방향 내향 슬롯을 구비하도록 구성된다. 고속 커플러의 슬롯 또는 노치(notch)는 키이 웨이로서 기능을 하고 서로에 대해 실질적으로 90° 변위하여 배치된다.

고속 커플러는 임의의 시점에 4개의 능동 직교 구동면을 구비한다. 도해 실시예를 도시하는 도 35에서, 이들 능동 구동면 중에 2개의 능동 구동면(35312, 35314)은 서로에 대해 평행하며 직교 구동면의 제1 쌍으로 간주될 수 있고, 다른 2개의 능동 구동면(35316, 35318)은 서로에 대해 평행하며 직교 구동면의 제2 쌍으로 간주될 수 있다. 본 도해의 배치에서, 제1 쌍의 능동 구동면은 제2 쌍의 능동 구동면에 직교한다.

2개의 직교 구동면(35312, 35314)은 구동 요소로 간주될 수 있는 로터 탭으로부터 2개의 각각의 직교 구동면(35311, 35313)으로부터 능동적으로 토크를 수용한다.

2개의 직교 구동면(35318, 35316)은 한 쌍의 종동 요소를 구비하는 것으로 간주될 수 있는 사이클로이달 감속기 입력부(27110)의 2개의 각각의 직교 구동면(35317, 35315)에 토크를 전달한다. 따라서, 총 8개의 직교 구동면은 작동하는 동안 계속 맞물려 있다.

다양한 직교 배치가 가능하다. 도 31은 외부 터닝 로터로부터 슬롯을 수용하기 위한 외주 둘레의 돌출 탭 및 중공 보어 편심 사이클로이달 감속기 입력 샤프트 내에 슬롯을 수용하기 위한 내주 둘레의 돌출 탭을 갖춘 고속 커플러(03310)를 도시하는 단순화된 개략 사시도이다.

도 32는 로터 탭을 수용하기 위한 고속 커플러(32310)의 내주 둘레의 슬롯, 및 사이클로이달 감속기의 중공 보어 편심 입력 샤프트의 슬롯을 수용하기 위한 고속 커플러(32310)의 내주 둘레의 돌출 탭을 도시하는 단순화된 개략 사시도이다.

도 33은 로터 탭을 수용하기 위한, 맞물림 커플러 또는 속도 커플러라고도 불리는 고속 커플러(33319)의 내주 둘레의 2개의 슬롯, 및 사이클로이달 감속기의 중공 보어 편심 입력 샤프트로부터의 대응하는 슬롯 및 탭을 수용하기 위한 내주 둘레의 하나의 돌출 탭 및 내주 둘레의 하나의 슬롯을 더 도시하는 단순화된 개략 사시도이다.

도 34는 도면에서 중심 샤프트가 삭제됨으로써 더욱 명확해진 본 도해 실시예의 고속 커플러(34310)를 도시하는 단순화된 개략 사시도이다. 이러한 고속 커플링의 장점은 사이클로이달 감속기의 입력부와 로터 사이의 각진 동심 오정렬이 수용됨에도, 차단되지 않은 토크가 사이클로이달 감속기에 전달된다는 점이다.

상술한 바와 같이, 도 29 및 도 30의 사이클로이달 고정 기준(27150)은 중심 샤프트(03210)에 대해 고정되지만, 시스템이 측방향 하중을 받는 경우 중심 샤프트의 휨으로 인한 오정렬을 수용할 수 있다. 이러한 수용은 맞물림 커플러 또는 기준 커플러라고도 불리는 하이 토크 커플러(03350)가 하이 토크 커플러(03350) 내부에서 종방향으로 연장되는 대응하는 키이 웨이와 맞물리는 방사 방향 샤프트 키이(03351)와 맞물림으로써 중심 샤프트(03210)에 회전 가능하게 고정된 기준 커플러 배열에서 성취된다. 하이 토크 커플러(03350) 둘레에는 사이클로이달 감속기의 고정 기준에 있는 대응 슬롯 내부에 끼워 맞춰지는 돌출 탭이 형성되어 있다. 따라서, 도 35의 고속 커플러와 함께 사용되는 직교 구동면의 동일한 개념이 하이 토크 커플러에 의해 마찬가지로 사용된다.

도 35는 하이 토크 커플러를 샤프트에 고정시키는 수단에 대한 도해 실시예의 다른 단순화된 개략도이다. 정합하는 키이를 갖는 키이 웨이를 사용하지 않고, 키이가 없는 부싱(35352)이 사용된다. 키이가 없는 부싱의 장점은 보다 작은 직경의 중심 샤프트가 본 발명의 실시에 사용될 수 있다는 점이다.

도 36은 베이스 유닛(03010)(도 3에 지시됨)의 장착면(36512)에 연장 샤프트(36560)가 장착되는, 본 발명에 따른 실시예의 모터형 드럼(36000)의 단순화된 축방향 횡단면도이다. 연장 샤프트(36560)는, 클램프 링(36530)을 통해 연장하여 장착면(03512)의 대향 측에 있는 장착 링(03510) 안으로 나사결합되는 복수의 패스너(연장 클램핑 볼트(36532))의 사용에 의해 장착면(03512)에 고정되는 클램프 링(36530)에 강성으로 연결된다. 이 장착 링은 회전력 전달의 소정의 영역으로부터 또는 감속기가 드럼 셸에 힘을 전달하는 곳으로부터 일정 거리에 위치한다.

장착면(03512)의 축방향 내측에 장착 링(03510)이 위치된다. 이 장착 링(03510)은 축방향 외향면의 외주 상에 챔퍼를 구비한다. 장착 링(03510)의 챔퍼는 스프링 링(03511)과 직접 접촉한다. 공격적인 감촉을 갖는 경화 금속으로 형성될 수 있는 스프링 링은 예컨대 대체로 원형, 다이아몬드형 또는 직사각형의 횡단면 형상을 가질 수 있다. 스프링 링(03511), 장착 링(03510) 및 장착면(03512)은 고정 가능한 부품이 장착면(03512)에 장착되지 않는 경우 장착 링 정렬 볼트(36513)에 의해 제 위치에 유지된다. 본 도해 실시예에서, 연장 클램핑 볼트(36532)는 장착 링(03510)을 향해 클램프 링(36530)을 끌어당기기 위해 사용되어 장착 링(03510) 상의 챔퍼가 스프링 링(03511)에 대항해서 끌어 당겨지게 하고, 스프링 링이 드럼 셸(03700) 안으로 방사 방향으로 확장되게 하여, 연장 샤프트(36560)의 축을 가로지르는(transaxial) 힘이 드럼 셸(03700) 안으로 전달되게 한다.

도 37은 중간 장착면을 사용하지 않고 연장 샤프트(37560)의 클램프 링(37530)이 베이스 유닛(03010)(도 3에 지시됨)의 장착 링(37510)과 직접 접촉하는, 본 발명에 따른 다른 실시예의 모터형 드럼(37000)의 단순화된 축방향 횡단면도이다. 본 실시예에서, 장착 링(37510)은 도 36에서의 챔퍼와 유사한 챔퍼를 구비하며, 클램프 링(37530)을 통해 연장하는 패스너의 사용에 의해 스프링 링(37511)에 대항해서 유사하게 당겨진다.

도 38은 연장 셸 부착물(03560)(도 3에 도시됨)이 베이스 유닛(03010)(도 3에 도시됨)의 장착면(03510)에 고정되고 큰 중심 너트(38551)에 의해 제 위치에 유지되는, 본 발명에 따른 특정 실시예의 모터형 드럼의 단순화된 축방향 횡단면도이다. 연장 셸 부착물(03560)을 장착하기 전에, 장착 링(03510) 안으로 나사결합된 복수의 패스너(도시 안 됨)의 사용에 의해 나선가공된 플랜지(38550)가 장착면(03512)에 장착되어, 스프링 링(03511)이 드럼 셸(03700) 안으로 방사 방향으로 확장되도록 스프링 링(03511)에 대항해서 장착 링(03510)의 챔퍼를 끌어당긴다. 추가로, 클램프 링(03530)이 연장 셸 부착물(03560) 안으로 삽입되고, 2차 스프링 링(03531)이 클램프 링(03530)의 축방향 외측으로 연장 셸 부착물(03560) 내주의 둘레 홈 안으로 삽입된다. 그러면, 연장 셸 부착물(03560)은 베이스 유닛(03010)에 대항하여 위치되고, 중심 너트(38551)는 셸 연장 부착물(03560)의 대향 단부로부터 삽입된다. 이 중심 너트(38551)는 나선가공된 플랜지(38550) 상에 나선결합되어, 클램프 링(03531)이 2차 스프링 링(03531)에 대항해서 끌어 당겨져서, 2차 스프링 링(03531)이 연장 셸 부착물(03560) 안으로 방사 방향으로 확장되게 한다.

도 39는 본 발명의 실시예와 같이, 모터형 드럼(03000)의 베이스 유닛(03010)에 연장 셸 부품(03560)을 고정할 때 사용되는 장착면 시스템의 분해 사시도이다. 본 실시예에서는, 하나의 중심 유닛을 사용하지 않고, 복수의 연장 클램핑 볼트(03532)가 캠 대면 와셔(cam faced washer)(03533)와 짝맞춤으로 사용된다. 도 38에서 입증된 동일한 원리들이 도 39에 도시되어 있다. 추가로, 볼트 홀더(03534)는 설치하는 동안 클램프 링(03530) 내에 연장 클램핑 볼트(03532)가 유지되는 것을 보장함으로써 연장 셸 부착물(03560)의 장착을 돕는 한편, 장착 링(03510) 안으로 아직 나사결합되지 않은 연장 클램핑 볼트(03532)에 의해 요구되는 추가 거리를 수용한다.

단부 덮개는 올록볼록한 스프링 밴드에 의해 모터형 드럼에 연결된다. 도 40은 공차 링으로도 알려진 올록볼록한 스프링 밴드(03420)의 단순화된 도면이다.

도 41은 본 발명의 드럼 셸 폐쇄 장치 내의 모터형 드럼에 대해서 단부 덮개(03570)를 유지시키는 올록볼록한 스프링 밴드(03571)의 일 실시예의 절개 사시도이다. 올록볼록한 스프링 밴드(03571)는 장착면(03512) 및 단부 덮개(03570)의 원통형 형상으로도 불리는 2개의 동심 돌기부 사이에 배치되며, 2개의 동심 돌기부가 단부 덮개 조립체 내에 함께 안착되면, 올록볼록한 스프링 밴드(03571)가 압축되어 2개의 동심 돌기부 사이에 간섭 끼워맞춤(interference fit)을 형성한다. 장착면 및 단부 덮개의 짝맞춤 동심 돌기부는 상이한 공칭 직경을 갖는다.

다른 도해 실시예에서는, 스태틱 폴리머 시일이 단부 덮개와 드럼 셸 사이에 배치된다. 도 42a는 이러한 실시예의 단순화된 횡단면도이다. 폴리머 시일(03572)은 단부 덮개(03570)와 드럼 셸(03700) 사이에 둘러싸인다. 링 압축 형상부는 단부 덮개(03570)의 축방향 내향면의 외주 둘레에 있다. 단부 덮개(03570)가 올록볼록한 스프링 링에 의해 제 위치에 유지되면, 링 압축 형상부는 시일(03572) 상에 압축력을 부여한다.

도면에 도시되지 않은 다른 실시예에서, 링 압축 형상부는 단부 덮개의 외주 둘레에서 드럼 셸의 축방향 외향면 상에 있다.

도 42b는 본 발명에 따른 모터형 드럼 내의 스태틱 드럼 셸 시일과 단부 덮개가 접촉하는 단부 덮개 내에서 사용되는 압축 형상부, 및 설치 힘의 적용에 응답하여 단부 덮개가 방사 방향 시일이라고도 불리는 로터리 시일과 접촉하는 단부 덮개 내에서 사용되는 링 압축 형상부의 일 실시예의 단순화된 횡단면도이며, 단부 덮개는 설치 시에 변형되는 올록볼록한 스프링 밴드의 작동에 의해서 폴리머 로터리 시일에 대하여 고정식으로 유지된다. 로터리 시일의 실례는 로터리 립 시일, 로터리 샤프트 시일 또는 폴리머 로터리 립 시일을 포함한다. 도 42b의 실시예는 도 42a의 실시예와 유사하며, 따라서 상술한 구조체의 구성요소는 유사하게 지시된다.

도 43은 환형 웨브의 축방향 탄성 특성에 기인하는 스프링 효과를 생성하기 위해, 외경과 올록볼록한 스프링 밴드 사이의 방사 방향 거리에 환형 웨브라고도 불리는 얇은 벽을 갖는 단부 덮개(03410)를 형성함으로써 시일(03450)에 대항하여 압축력이 유지되는 다른 도해 실시예의 단순화된 횡단면도이다. 본 실시예에서, 단부 덮개의 중심부는 올록볼록한 스프링 밴드(03420)에 의해 단부 덮개(03410)의 외부와 외부 스태틱 시일(03450) 간의 자연스러운 접촉보다 약간 멀리 축방향 내측에 유지되어, 스태틱 시일(03450)에 대항하여 일정한 압축력을 유지시킨다.

단부 덮개(03570)가 모터형 드럼(03000)의 일 측에서 장착면(03512)을 덮고 있다는 점을 고려해서, 그리고 압축된 올록볼록한 스프링 밴드(03571)가 이를 제거하기 위해 3톤의 힘을 필요로 한다는 점을 고려해서, 단부 덮개(03570)는 필드에서 간단히 제거하기 위한 제거 툴 클램프와 짝맞춤 하는 형상으로 형성되었다. 도 46은 모터형 드럼의 단부 덮개에 고정될 때에 단부 덮개 제거 툴의 일 실시예의 단순화된 사시도이다. 도 47은 도 46의 실시예의 단순화된 분해 사시도이다. 단부 덮개(03410)는 단부 덮개 오목부라고도 불리는 오목한 외주 형상부(46920)를 구비한다. 제거 툴 클램프(46940)는 단부 덮개(03410)의 형상부(46920)에 대응하는 툴 오목부라고도 불리는 오목한 내주 형상부(46930)를 구비한다. 제거 툴 클램프(46940)가 단부 덮개(03410) 위로 배치되면, 2개의 오목한 형상부(46920, 46930)는 원형 채널을 형성한다. 원형 채널보다 약간 작은 직경의 결합 코드(46910)는 제거 툴 클램프(46940) 내의 접선 구멍 또는 삽입구를 통해 삽입된다. 삽입된 결합 코드(46910)는 슬라이드 해머(46950)와 같은 힘 발생 장치에 의해 이제 용이하게 제거될 수 있는 제거 툴 클램프(46940)에 대해 단부 덮개(03410)를 효과적으로 고정한다.

도 44는 단부 덮개가 모터형 드럼의 로터리 샤프트 시일과 접촉하는, 단부 덮개를 사용하는 압축 형상부의 일 실시예의 단순화된 횡단면도이다. 폴리머 시일(03542)은 단부 덮개(03570)에 대해 직접 배치된다. 단부 덮개(03570)는 자신의 외주 둘레에서 축방향 내향면 상에 링 압축 형상부를 갖는다. 시일 압축 플레이트(03540)는 단부 덮개 시일 조립체를 형성하기 위해 복수의 패스너(03541), 시일 압축 플레이트(03540)와 단부 덮개(03570) 사이에 있는 압축 시일(03542)에 의해 단부 덮개에 고정된다. 단부 덮개(03570)의 링 압축 형상부에 상당한 압축력이 인가되어 시일(03542)과 단부 덮개(03570) 사이에 박테리아가 침투하는 것을 방지한다.

도시되지 않은 다른 실시예에서, 링 압축 형상부는 단부 덮개의 내주 둘레에서 시일 압축 플레이트의 축방향 외향면 상에 있다.

도 45는 모터형 드럼의 로터리 샤프트 시일 압축 시스템의 일 실시예의 단순화된 부분 횡단면도이다.

도 48은 모터형 드럼의 로터리 샤프트 시일용 정치 세척 시스템(cleaning-in-place system)의 단순화된 개략도이다. 이 정치 세척 시스템은,

제1 세척관(48610) 및 제2 세척관(48611)을 갖는 샤프트(48210),

제1 세척관(48610)에 고정되는 유입 포트(48620),

제2 세척관(48611)에 고정되는 유출 포트(48621),

단부 덮개(48570),

축방향 외향 제1 폴리머 방사 방향 시일(48630),

축방향 외향 제2 폴리머 방사 방향 시일(48631),

제1 및 제2 폴리머 방사 방향 시일(48630, 48631) 사이에 형성되는 환형 챔버(48613),

시일 압축 플레이트(48540),

시일 스페이서 링(48541), 및

복수의 패스너를 포함한다.

본 도해 실시예에서, 시일(48630, 48631)은 단부 덮개(48570)와 시일 압축 플레이트(48540) 사이에 적층되고 시일 스페이서 링(48541)에 의해 분리되어, 환형 챔버(48613)를 형성한다. 복수의 패스너는 단부 덮개(48570)를 향해 축방향으로 시일 압축 플레이트(48540)를 끌어당긴다. 바람직한 실시예에서, 단부 덮개(48570)는 방사 방향 시일(48630)에 대항해서 압축력을 부여하는 내주 둘레의 축방향 내향면 상의 링 압축 형상부(도 48에 도시 안 됨)를 포함한다. 다른 실시예에서(도 48에 도시 안 됨), 링 압축 형상부는 단부 덮개의 내주 둘레에서 시일 스페이서 링의 축방향 외향면 상에 있다.

세척제는 유입 포트(48620)를 통해 제1 세척관(48610) 안으로 그리고 환형 챔버(48613) 안으로 전달되며 제2 세척관(48611) 및 유출 포트(48621)로 빠져나온다. 원한다면, 유출 포트(48621)는 유동을 제한하는 데 사용될 수 있어서, 환형 챔버(48613) 내에 보다 큰 압력을 형성한다. 이 압력이 충분히 상승하면, 폴리머 방사 방향 시일(48630)은 외측 상방으로 편향될 것이며, 세척 유체는 시일(48630)의 방사 방향 면 및 샤프트(48210)의 면 사이로 통과할 것이다.

도 48은 밀봉된 영역인 드럼 챔버(48615)에 유체가 유입되거나 드럼 챔버로부터 유체가 제거되는 유체관(48612) 및 유체 포트(48622)를 더 구비한다.

도 49는 드럼 모터로서 공지된 컨베이어 부품을 병합한 시일 모니터링 시스템의 개략도이다. 본 실시예에서, 시일 모니터링 시스템은 밀봉형 드럼 챔버(48615)로 이루어지며, 이 챔버로부터 유체 라인(49100)이 뻗어 나오고, 이 유체 라인에는 제어기(49300)에 보고되는 압력을 측정하는 센서(49200)가 존재한다. 상기 센서(49200)에 후속해서, 펌프(49500)에 이어서 연결되는 밸브(49400)가 있다. 밸브(49400) 및 펌프(49500) 모두 제어기(49300)에 의해 제어될 수 있다. 펌프(49500)는 드럼 챔버(48615)에 또는 드럼 챔버(48615)로부터 유체, 특히 가스를 추가하거나 빼낼 수 있다. 대안적으로, 센서(49200)는 상기 유체 라인(49100) 내의 유체의 유량을 측정하기 위해 도시된 것 이외의 방식으로 병합될 수 있다. 추가로, 센서(49200)는 밀봉된 드럼 챔버(48615) 내부에 장착될 수 있고 유체 라인(49100)에 고정될 수 있거나 약간 다른 방식으로 외부 환경에 연결될 수 있다.

도 50은 연장 셸 부착물(50560)이 장착 링(50510)에 고정되는, 본 발명의 다른 특정 실시예의 모터형 드럼의 축방향 횡단면도이다. 본 실시예에서, 드럼 셸(50700)은 내부로 경사진 챔퍼와 끼워맞춤 되고, 연장 셸 부착물(50560)은 집합적으로 짝맞춤 챔퍼(50450)로 불리는 외부로 경사진 짝맞춤 챔퍼와 끼워 맞추어지며, 이에 의해 드럼 셸(50700) 및 연장 셸 부착물(50560)은 장착 링(50510) 안으로 나사결합되는 복수의 연장 클램핑 볼트(50532)에 의해 함께 당겨진다.

장착 면(50512)의 축방향 내부에 장착 링(50510)이 있다. 장착 링(50510)은 축방향으로 외향면의 외주 둘레 상에 홈을 갖는다. 이 홈은 스프링 링(50511)과 직접 접촉한다.

연장 셸 부착물(50560)의 챔퍼형 단부의 축방향 내측에는 스프링 링(50531)이 끼워지는 방사 방향으로 설치된 홈이 있다. 스프링 링(50531)의 축방향 내부에 클램프 링(50530)이 있다. 연장 클램핑 볼트(50532)는 장착 링(50510)을 향해 클램프 링(50530)을 끌어당기는 데 사용되어, 연장 셸 부착물(50560) 상의 챔퍼가 드럼 셸(50700) 상의 챔퍼와 압축 하에서 동축으로 짝맞춤되게 하고, 짝맞춤 챔퍼(50450)를 형성하게 하며, 이로써 연장 셸 부착물(50560)의 축을 가로지르는 힘이 드럼 셸(50700) 안으로 전달된다.

상술한 바는 부분적으로 아래와 같이 요약된다:

위생 설비 내에서 교차 오염의 위험을 제기하는 모터 시스템 내의 오일에 대한 필요성을 제거하고,

고정된 직경 및 모터 길이 내에서 모터의 토크 밀도를 증가시키며,

가변 하중으로 보다 큰 안정성을 제공하고,

원주형의 가스 난류가 벨트에 의해 제거될 수 있는 스테이터와 로터 사이에서 그리고 로터와 드럼 셸 사이에서 원주형의 가스 난류를 사용함으로써 가스를 통해 드럼 셸에 중심 스테이터 열을 전달하며,

일부 실시예에서, 적층 스택 내에 매립되어 로터의 원주 둘레에서 자속의 변화를 발생시키는 자석을 사용함으로써 파워 전자부품에 로터 위치를 전송하기 위한 추가 위치 센서의 필요를 회피하고, 이 변화는 스테이터 와인딩에 연결되는 파워 전자부품에 의해 검출될 수 있으며,

벨트 풀을 통해 야기되는 편향을 수용한다.

특정 실시예 및 적용예로 본 발명을 설명하였지만, 당업자는 이러한 교시의 견지에서 본원에 기재된 발명의 범위를 넘지 않거나 그 정신을 벗어나지 않는 추가의 실시예들을 만들 수 있다. 따라서, 본원의 도면 및 상세한 설명은 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주 되어서는 안 된다.

Claims (36)

1. 모터형 드럼으로서,
   드럼 셸;
   상기 드럼 셸 내부에 배치되며, 고정식 중심 샤프트, 복수의 스테이터 와인딩, 및 상기 복수의 스테이터 와인딩을 지지하고 상기 고정식 중심 샤프트에 고정되는 강자성 스테이터 구조체를 구비하는 모터;
   상기 복수의 스테이터 와인딩 둘레로 동축으로 회전하도록 배치되는 로터; 및
   상기 드럼 셸 내부에 배치되며, 상기 로터로부터의 회전 입력을 수용하도록 연결되는 감속기 입력부, 및 상기 감속기 입력부의 입력 회전 속도에 대하여 감소 된 출력 회전 속도로 회전하고 드럼 셸에 회전 방식으로 고정되는 감속기 출력부를 구비하며, 상기 감속기 출력부가 감소된 회전 속도에서 상기 드럼 셸에 회전력을 전달하는 감속기를 포함하는, 모터형 드럼.
2. 제1항에 있어서,
   상기 고정식 중심 샤프트는 상기 감속기를 통해 연장되도록 배치되며, 상기 고정식 중심 샤프트는 상기 감속기에 대해 상기 모터로부터 축방향으로 멀리 떨어진 상기 고정식 중심 샤프트의 제1 영역에서 및 상기 모터에 대해 상기 감속기로부터 축방향으로 멀리 떨어진 상기 고정식 중심 샤프트의 제2 영역에서 상기 드럼 셸을 지지하며, 상기 모터 및 상기 감속기는 상기 고정식 중심축의 상기 제1 및 제2 영역의 축방향으로 중간에 배치되는, 모터형 드럼.
3. 제1항에 있어서,
   상기 감속기는 입력 기어, 출력 기어, 및 상기 입력 기어와 맞물리는 편심 입력 샤프트를 구비하는 사이클로이달 회전 속도 감속기이며, 상기 입력 기어는 상기 입력 샤프트가 회전함에 따라 상기 감속기 내부에서 편심 운동을 야기하고, 상기 입력 기어는 n개의 외부 기어 치형부를 구비하고, 상기 출력 기어는 상기 편심 입력 샤프트의 회전 운동에 응답해서 상기 입력 기어의 외부 기어 치형부와 맞물리기 위해 적어도 n+1개의 내부 기어 치형부를 구비하는, 모터형 드럼.
4. 제3항에 있어서,
   상기 출력 기어는 상기 드럼 셸에 고정되고, 상기 출력 기어는 회전하여, 상기 드럼 셸이 상기 출력 기어와 동일한 회전 속도로 회전하게 하는, 모터형 드럼.
5. 제3항에 있어서,
   상기 사이클로이달 회전 속도 감속기는 중공인 입력부를 구비하는, 모터형 드럼.
6. 제1항에 있어서,
   상기 감속기는 가요성 스플라인 부재에 대해 배치되는 파동 발생기에 회전 운동을 제공하는 입력 샤프트를 포함하는 조화 구동 감속기이며, 상기 가요성 스플라인 부재는 2개의 방사 방향 대향 구역에서 강성의 원형 스플라인 부재와 맞물리고, 상기 가요성 스플라인 부재는 n개의 외부 치형부를 구비하며, 상기 원형 스플라인 부재는 적어도 n+1개의 내부 치형부를 구비하는, 모터형 드럼.
7. 제6항에 있어서,
   상기 원형 스플라인 부재는 상기 드럼 셸에 고정되며, 상기 원형 스플라인 부재는 회전하여 상기 드럼 셸이 상기 원형 스플라인 부재와 동일한 회전 속도로 회전하게 하는, 모터형 드럼.
8. 제6항에 있어서,
   상기 조화 구동 감속기는 중공인 입력부를 구비하는, 모터형 드럼.
9. 제1항에 있어서,
   상기 모터는 유도 모터이며,
   상기 로터는,
   서로에 대해 그리고 고정식 중심 샤프트에 대해 미리 정해진 공간 관계로 배치되며 각각 제1 및 제2 컨덕터 단부를 구비하는 복수의 로터 컨덕터;
   상기 로터 컨덕터의 상기 제1 컨덕터 단부를 서로에 대해 단락시키기 위한 제1 단락 요소; 및
   상기 로터 컨덕터의 상기 제2 컨덕터 단부를 서로에 대해 단락시키기 위한 제2 단락 요소를 구비하는, 모터형 드럼.
10. 제1항에 있어서,
    상기 모터는 영구 자석 모터이고,
    상기 로터는,
    강자성 물질로 형성되는 강자성 로터 요소; 및
    상기 강자성 로터 요소에 대해 소정의 관계로 배치되는 복수의 영구 자석을 포함하는, 모터형 드럼.
11. 제10항에 있어서,
    상기 강자성 로터 요소는 내주면을 갖도록 형성되며, 상기 복수의 영구 자석은 상기 강자성 로터 요소의 내주면에 장착되는, 모터형 드럼.
12. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 영구 자석은 접착제에 의해 상기 강자성 로터 요소의 내주면에 장착되는, 모터형 드럼.
13. 제10항에 있어서,
    상기 강자성 로터 요소는 내주면 및 외주면을 갖도록 형성되며, 상기 내주면과 상기 외주면 사이에 끼워지는 복수의 자석 수용 홈이 제공되고, 상기 복수의 영구 자석은 상기 복수의 자석 수용 슬롯 중 각각의 관련 슬롯 내부에 설치되는, 모터형 드럼.
14. 제13항에 있어서,
    상기 강자성 로터 요소는 복수의 강자성 적층물로 형성되는, 모터형 드럼.
15. 제13항에 있어서,
    상기 복수의 영구 자석은 상기 강자성 로터 요소 내부에 방사 방향으로 매설되는, 모터형 드럼.
16. 제13항에 있어서,
    상기 복수의 영구 자석 내의 영구 자석 각각은 사각형 구성을 갖는, 모터형 드럼.
17. 제15항에 있어서,
    상기 강자성 로터 요소 내부에 매설된 상기 복수의 영구 자석의 각각의 영구 자석은 2개의 자석 코너 중간에 배치되는 자석면을 구비하며, 상기 복수의 영구 자석은 상기 로터의 외주 둘레에 배치되는 북극 쌍의 병치된 영구 자석 및 남극 쌍의 병치된 영구 자석의 교번 패턴으로 배치되고, 유사 극성의 병치된 영구 자석의 각각의 쌍은 유사 극성 코너들 중 가까운 코너가 유사 극성 코너들 중 멀리 떨어진 코너보다 로터의 내주면으로부터 방사 방향으로 더 멀리 있도록 배치되는, 모터형 드럼.
18. 제17항에 있어서,
    상기 유사 극성의 병치된 영구 자석의 쌍 내의 상기 영구 자석은 그 사이에 둘레 방향 간극을 갖도록 배치되며, 상기 둘레 방향 간극을 통해 축방향으로 연장되도록 배치되는 패스너가 더 제공되는, 모터형 드럼.
19. 제18항에 있어서,
    상기 패스너는 서로에 대해 고정식으로 상기 강자성 적층물을 유지하기 위해 상기 강자성 로터 요소를 통해 축방향으로 연장되도록 배치되는, 모터형 드럼.
20. 제1항에 있어서,
    상기 로터와 상기 강자성 스테이터 구조체 사이에 배치되는 제1의 실질적인 축방향 유동 경로 및 상기 로터와 상기 드럼 셸의 내부면 사이에 배치되는 제2의 실질적인 축방향 유동 경로를 따라 공기를 보내기 위해 상기 로터에 연결되는 로터리 공기 임펠러가 더 제공되며, 상기 제1 및 제2의 실질적인 축방향 유동 경로는 상기 제1 및 제2의 실질적인 축방향 유동 경로 내에서의 상기 공기의 유동이 축방향으로 반대 방향인 연속 루프를 형성하는, 모터형 드럼.
21. 제20항에 있어서,
    상기 로터리 공기 임펠러는 축방향 팬 임펠러인, 모터형 드럼.
22. 제20항에 있어서,
    상기 로터리 공기 임펠러는 원심 팬 임펠러인, 모터형 드럼.
23. 제1항에 있어서,
    상기 감속기 출력부가 상기 드럼 셸에 힘을 전달하는 상기 소정의 축방향 위치로부터 멀리 떨어진 상기 모터형 드럼의 축방향 단부를 향해 장착면 시스템이 더 배치되며, 상기 장착면 시스템은 상기 모터형 드럼의 축방향 길이를 변경하는 추가 부품의 고정을 가능하게 하도록 구성되는, 모터형 드럼.
24. 제23항에 있어서,
    상기 장착면 시스템은,
    상기 드럼 셸의 내주 상에서 원주 방향으로 위치되는 대응하는 홈 내에 배치되는 스프링 링;
    상기 드럼 셸 내부에서 상기 스프링 링의 축방향 내측에 배치되는 장착 링; 및
    상기 스프링 링의 축방향 외측으로 배치되는 클램프 링을 포함하는, 모터형 드럼.
25. 제24항에 있어서,
    상기 장착 링은 상기 스프링 링과 맞물리기 위해 축방향 외측에서 외부 둘레 상에 챔퍼를 구비하며, 상기 클램프 링이 상기 스프링 링을 향해 축방향으로 끌어 당겨지면 상기 스프링 링은 상기 드럼 셸 안으로 방사 방향으로 확장되어 상기 드럼 셸에 축을 가로지르는 힘을 분배하는, 모터형 드럼.
26. 모터형 드럼으로서,
    드럼 셸;
    상기 드럼 셸 내부에 배치되는 모터;
    상기 드럼 셸 내부에 배치되며, 상기 모터의 회전 속도보다 낮은 회전 속도를 갖는 회전 출력을 생성하고 상기 드럼 셸에 연결되어 상기 드럼 셸에 회전력을 전달하는 감속기 출력부를 구비하는 감속기;
    중심축을 갖는 고정식 샤프트;
    복수의 스테이터 와인딩;
    상기 복수의 스테이터 와인딩을 지지하며 상기 고정식 샤프트에 고정되는 스테이터 구조체; 및
    상기 스테이터 와인딩의 외주 둘레에서 동축으로 회전하도록 배치되는 로터를 포함하는, 모터형 드럼.
27. 제26항에 있어서,
    상기 고정식 샤프트는 상기 감속기의 중심을 통해 연장되고, 상기 감속기 및 상기 모터의 축방향 말단부 상에 위치되는 드럼 셸 연결부에서 상기 드럼 셸에 연결되며, 상기 모터 및 상기 감속기는 상기 축방향으로 멀리 떨어진 드럼 셸 연결부 내부에 모두 배치되는, 모터형 드럼.
28. 제26항에 있어서,
    상기 감속기는 사이클로이달 회전 속도 감속기이며, 입력 샤프트가 회전함에 따라 n개의 외부 기어 치형부를 구비하는 입력 기어가 상기 감속기 내부에서 편심으로 이동하도록 상기 입력 기어와 맞물리는 편심 입력 샤프트, 상기 편심 샤프트의 회전 운동에 응답해서 상기 입력 기어의 외부 기어 치형부와 맞물리기 위해 적어도 n+1개의 내부 기어 치형부를 구비하는 출력 기어를 포함하며, 상기 출력 기어는 상기 드럼 셸에 고정되고, 상기 감속기 출력부와 상기 드럼 셸 사이에서는 상대 회전 운동이 없는, 모터형 드럼.
29. 제28항에 있어서,
    상기 사이클로이달 회전 속도 감속기는 이곳을 통과하는 다른 부품들을 수용하기 위해 중공인 입력부를 구비하는, 모터형 드럼.
30. 제26항에 있어서,
    상기 감속기는 조화 구동 감속기이며,
    2개의 방사 방향 대향 구역에서 강성의 원형 스플라인 부재와 맞물리는 가요성 스플라인 부재에 대항해서 배치되는 파동 발생기;
    상기 파동 발생기를 구동시키는 입력 샤프트를 포함하며, 상기 가요성 스플라인 부재는 n개의 외부 치형부를 구비하고, 상기 원형 스플라인 부재는 적어도 n+1개의 내부 치형부를 가지며, 상기 원형 스플라인 부재는 상기 드럼 셸에 고정되고, 상기 원형 스플라인 부재와 상기 드럼 셸 사이에서는 상대 회전 운동이 없는, 모터형 드럼.
31. 제30항에 있어서,
    상기 조화 구동 감속기는 이곳을 통과하는 다른 부품들을 수용하기 위해 중공인 입력부를 구비하는, 모터형 드럼.
32. 제26항에 있어서,
    상기 감속기 입력부에 상기 로터를 연결시키기 위해 직교로 배치되는 구동면 쌍들을 갖는 커플러가 더 제공되는, 모터형 드럼.
33. 제26항에 있어서,
    상기 감속기는 직교로 배치되는 구동면 쌍들을 갖는 커플러에 의해 상기 고정식 샤프트에 연결되는 고정된 기준점을 갖는, 모터형 드럼.
34. 제33항에 있어서,
    상기 커플러는 상기 고정식 샤프트에 고정되는 키이 없는 부싱과 맞물리는, 모터형 드럼.
35. 제26항에 있어서,
    상기 감속기 출력부는 상기 드럼 셸의 소정의 동력 전달 축방향 영역에서 상기 드럼 셸에 연결되고, 상기 소정의 동력 전달 축방향 구역으로부터 멀리 떨어진 상기 모터형 드럼의 축방향 단부에 배치되는 장착면 시스템이 제공되며, 상기 장착면 시스템은 상기 모터형 드럼의 전체 축방향 길이를 변경시키는 부품들의 고정을 용이하게 하도록 구성되는, 모터형 드럼.
36. 제35항에 있어서,
    상기 장착면 시스템은,
    상기 드럼 셸의 내주 상에서 원주 방향으로 위치하는 대응하는 홈 내에 배치되는 스프링 링;
    상기 드럼 셸 내부의 상기 스프링 링의 축방향 내측에 배치되며, 상기 스프링 링과 맞물리기 위한 상기 축방향 외부 면의 외부 둘레 상에 챔퍼를 구비하는 장착 링;
    상기 링의 축방향 외부에 배치되는 클램프 링;
    상기 스프링 링을 향해 축방향으로 상기 장착 링을 이동시키기 위해 상기 클램프 링을 통해 배치되는 패스너를 포함하며,
    상기 스프링 링은 상기 드럼 셸에 축을 가로지르는 힘을 분배하도록 상기 드럼 셸 내의 대응하는 홈 안으로 방사 방향으로 확장되는, 모터형 드럼.

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