KR20150036501A

KR20150036501A - 회전 구동 장치

Info

Publication number: KR20150036501A
Application number: KR1020157003493A
Authority: KR
Inventors: 가즈아키 나카노
Original assignee: 유겐가이샤 나카노세이사쿠쇼; 가부시키가이샤 엔에스 크리에이션
Priority date: 2013-03-05
Filing date: 2013-03-05
Publication date: 2015-04-07
Also published as: US20150292468A1; EP2966295A4; EP2966295B1; US10267285B2; JPWO2014136198A1; WO2014136198A1; EP2966295A1; CN105121839A; KR101643109B1; JP5671754B1; CN105121839B

Abstract

이러한 회전 구동 장치 (10A) 에는 원기둥 형상의 회전체 (16) 를 배치하기 위한 수용 구멍 (30) 이 형성된 하우징 (12), 회전체 (16) 의 일단부 면에 유체 압력을 인가시키기 위해 작동 유체가 유동하는 작동 유로 (28), 타단부를 향하는 회전체 (16) 의 이동을 제한하는 이동 제한 유닛 (24), 및 외부로 회전체 (16) 의 회전력을 출력하기 위한 출력 축 (28) 이 구비된다. 작동 유체가 순환하는 소정 공간 (S) 은 회전체 (16) 의 외주면과 수용 구멍 (30) 을 형성하는 벽 면 (31) 사이에 형성된다.

Description

회전 구동 장치{ROTARY DRIVE DEVICE}

본 발명은 원기둥 형상의 회전체에 유체 압력을 인가함으로써 원기둥 형상의 회전체를 회전시키기 위한 회전 구동 장치 (디바이스) 에 관한 것이다.

지금까지는, 유체 압력을 회전 이동으로 변환하기 위한 모터 등과 같은 회전 구동 장치가 널리 사용되어 왔다. 이러한 타입의 공지된 모터들은 베인 모터, 기어 모터, 및 피스톤 모터 등을 포함한다 (예를 들면, 일본 특허 공개 평 09-303273 호 공보, 일본 특허 공개 제 2010-265797 호 공보, 및 일본 특허 공개 소 60-204978 호 공보 참조).

상기 설명된 종래의 모터들은 구조에서 복잡하고 크기에서 큰 경향을 갖고, 따라서 그 제조 비용이 높다는 점에서 문제점을 갖는다.

본 출원의 발명자들은 원기둥 형상의 회전체가 하우징에서의 수용 구멍에 배치되고 소정 간극이 수용 구멍을 규정하는 벽 면과 회전체의 외주면 사이에 존재한다면, 이때 유체의 압력이 회전체의 일단부 면에 인가되고 유체가 간극을 통해 유동하여 회전체가 회전하게 된다는 것을 그들에 의해 행해진 예의 연구의 결과로서 발견하였다.

본 발명은 상기 연구의 결과의 관점에서 행해졌다. 본 발명의 목적은 간단하고 크기에서 소형화할 수 있고 감소된 비용으로 제조될 수 있는 회전 구동 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 원기둥 형상의 회전체, 하우징으로서, 상기 하우징 안에 규정된 수용 구멍을 갖고, 상기 회전체는 상기 수용 구멍에 배치되는, 상기 하우징, 상기 회전체의 일단부 면에 유체 압력을 인가하기 위해 작동 유체가 유동하는 작동 유로, 상기 회전체의 타단부를 향하는 상기 회전체의 이동을 제한하도록 구성된 이동 제한 유닛, 및 상기 회전 구동 장치의 외부로 상기 회전체의 회전력을 출력하도록 구성된 출력 축을 포함하고, 상기 회전체의 외주면과 상기 수용 구멍을 규정하는 벽 면 사이에 상기 작동 유체를 유동시키기 위한 소정 간극이 생성되는, 회전 구동 장치가 제공된다.

본 발명에 따른 회전 구동 장치에서, 소정 간극이 수용 구멍에 배치된 원기둥 형상의 회전체의 외주면과 수용 구멍을 규정하는 내주면 사이에 생성되는 한편, 유체 압력은 회전체의 일단부 면에 인가되고, 작동 유체는 간극을 통해 유동한다. 결국, 회전체는 회전되고 회전체의 회전력은 출력 축으로부터 출력된다. 회전 구동 장치는 간소화되고 크기에서 소형화될 수 있고 감소된 비용으로 제조될 수 있다. 회전 구동 장치는 타단부를 향하는 회전체의 이동을 제한하기 위한 이동 제한 유닛을 가지므로, 유체 압력이 타단부를 향해 회전체를 이동시키도록 회전체의 일단부 면에 인가될 때에, 회전체는 수용 구멍의 외부로 완전히 빠지는 것으로부터 방지된다.

상기 회전 구동 장치에서, 회전체는 자석으로 제조될 수 있고, 하우징은 비자성 재료로 제조될 수 있다.

상기 배열체에서, 회전체는 자석으로 제조되고, 하우징은 비자성 재료로 제조되므로, 회전체는 효율적으로 회전될 수 있다.

상기 회전 구동 장치에서, 회전체는 네오디뮴 자석으로 제조될 수 있고, 하우징은 폴리아세탈로 제조될 수 있다.

상기 배열체에서, 회전체는 네오디뮴 자석으로 제조되고, 하우징은 폴리아세탈로 제조되므로, 회전체는 작동 유체 압력 (상대적으로 낮은 작동 압력) 에서 신뢰성 있게 회전될 수 있고 상기 작동 유체 압력 하에서 회전체는 회전체가 알루미늄 등으로 제조된다면 회전될 수 없다.

상기 회전 구동 장치에서, 이동 제한 유닛은 회전체의 타단부 면과 대향하는 관계로 회전체를 반발시키도록 구성된 고정 자석을 가질 수 있다.

상기 배열체에서, 타단부를 향하는 회전체의 이동은 고정 자석의 반발력 하에서 무접촉 방식으로 제한된다. 환언하면, 어떠한 접촉 저항 (마찰) 도 회전체와 고정 자석 사이에 발생하지 않기 때문에, 회전체의 회전력은 회전체의 이동을 제한함으로써 감소되는 것으로부터 방지된다.

상기 회전 구동 장치에서, 고정 자석은 환형 형상을 가질 수 있다.

상기 배열체에서, 예를 들면 출력 축이 고정 자석에 규정된 내부 구멍을 통해 연장될 수 있기 때문에, 따라서 회전 구동 장치는 크기에서 감소될 수 있다.

상기 회전 구동 장치에서, 회전체는 수용 구멍에 배치되고, 수용 구멍의 외부로 돌출하는 타단부를 가질 수 있고, 이동 제한 유닛은 회전체의 타단부로부터 방사상 외향으로 연장되는 수압부 (pressure bearing member) 및 회전체의 일단부를 향해 상기 수압부를 가압하기 위해 유체를 유동시키는, 상기 유로를 가질 수 있다.

상기 배열체에서, 회전체의 타단부 상에서 수압부는 도입 유로로부터 도입된 유체에 의해 회전체의 일단부를 향해 가압되므로, 회전체는 그 타단부를 향하는 이동에 대해 신뢰성 있게 제한된다. 수압부가 회전체의 방사상 외향으로 연장되므로, 유로로부터 도입된 유체는 수용 구멍 내로 유동하는 것으로부터 방지되고 유체에 의해 접촉되기 위한 수압부의 수압 면적은 상대적으로 크게 된다.

상기 회전 구동 장치는 그 일단부를 향하는 회전체의 이동을 제한하도록 구성된 스톱퍼부를 추가로 포함할 수 있다.

상기 배열체에서, 이동 제한 유닛에 의해 발생되는 일단부를 향하는 회전체의 이동은 스톱퍼부에 의해 제한되므로, 회전체의 위치는 수용 구멍에 대해 실질적으로 일정하게 유지되면서 회전체는 정지 상태 (작동 유체가 작동 유로에서 유동하지 않을 때) 로 유지된다. 결국, 회전체의 회전 특성들은 회전 구동 장치가 동작할 때마다 변하는 것으로부터 방지된다.

상기 회전 구동 장치는 출력 축에 회전체의 회전력을 전달하도록 구성된 동력 전달 유닛을 추가로 포함할 수 있다.

상기 배열체에서, 회전체 및 출력 축이 서로로부터 분리되지만 회전 구동 장치는 동력 전달 유닛을 가지므로 회전체의 회전력은 출력 축에 신뢰성 있게 전달될 수 있다.

도 1a 는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 회전 구동 장치의 예시로부터 부분적으로 생략된 종단면도이고,
도 1b 는 작동 중일 때에 회전 구동 장치의 예시로부터 부분적으로 생략된 종단면도이고,
도 2a 는 회전체가 회전하는 원리를 예시하기 위해 회전 구동 장치의 제 1 상태를 도시하는 예시로부터 부분적으로 생략된 종단면도이고,
도 2b 는 회전 구동 장치의 제 2 상태를 도시하는 예시로부터 부분적으로 생략된 종단면도이고,
도 3a 는 도 2b 의 IIIA-IIIA 선을 따라 취해진 횡단면도이고,
도 3b 는 도 2b 의 IIIB-IIIB 를 따라 취해진 횡단면도이고,
도 4 는 회전체가 회전하는 원리를 예시하기 위해 회전 구동 장치의 제 3 상태를 도시하는 예시로부터 부분적으로 생략된 종단면도이고,
도 5a 는 도 4 의 VA-VA 선을 따라 취해진 횡단면도이고,
도 5b 는 도 4 의 VB-VB 선을 따라 취해진 횡단면도이고,
도 6 은 회전체가 회전하는 방식을 예시하는 횡단면도이고,
도 7 은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 회전 구동 장치의 예시로부터 부분적으로 생략된 종단면도이고,
도 8 은 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 회전 구동 장치의 예시로부터 부분적으로 생략된 종단면도이고,
도 9 는 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 회전 구동 장치의 예시로부터 부분적으로 생략된 종단면도이고,
도 10a 는 본 발명의 제 5 실시형태에 따른 회전 구동 장치의 예시로부터 부분적으로 생략된 종단면도이고,
도 10b 는 회전 구동 장치가 회전하기 시작하는 방식을 도시하는 예시로부터 부분적으로 생략된 종단면도이고,
도 11 은 본 발명의 제 6 실시형태에 따른 회전 구동 장치의 예시로부터 부분적으로 생략된 종단면도이고,
도 12 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 1 실험 장치의 예시로부터 부분적으로 생략된 종단면도이고,
도 13 은 제 1 실험 장치에 의해 행해진 실험의 결과를 도시하는 그래프이고,
도 14 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 제 2 실험 장치의 예시로부터 부분적으로 생략된 종단면도이고,
도 15 는 제 2 실험 장치에 의해 행해진 실험의 결과들을 도시하는 그래프이다.

본 발명의 바람직한 실시형태들에 따른 회전 구동 장치들은 첨부된 도면들을 참조하여 아래에 설명될 것이다.

(제 1 실시형태)

도 1a 에 도시된 바와 같이, 본 실시형태에 따른 회전 구동 장치 (10A) 는 통 형상 (본 실시형태에 따른 중공의 원통 형상) 을 각각 갖는 제 1 하우징 (12) 및 제 2 하우징 (14), 제 1 하우징 (12) 에 배치된 원기둥 형상의 회전체 (16), 회전체 (16) 의 일단부 면에 유체 압력을 인가시키기 위해 작동 유체를 공급하기 위한 유체 공급부 (18), 출력 축 (20) 으로 회전체 (16) 의 회전력을 전달하기 위한 동력 전달부 (동력 전달 유닛) (22), 타단부를 향하는 회전체 (16) 의 이동을 제한시키기 위해 제 2 하우징 (14) 에 배치된 이동 제한부 (이동 제한 유닛) (24), 및 제 2 하우징 (14) 에 배치되고 출력 축 (20) 을 회전 가능하게 지지하는 베어링 (26) 을 포함한다.

제 1 하우징 (12) 은 비자성 재료, 예를 들면 고분자 재료로 제조된다. 고분자 재료는 예를 들면 폴리우레탄, 폴리아세탈, MC 나일론, PTFE (Teflon : 등록 상표) 등일 수 있다.

제 1 하우징 (12) 은 그 일단부 부분에 규정된 작동 유로 (28) 및 그 타단부 부분에 규정되고 작동 유로 (28) 와 유체 연통하는 수용 구멍 (30) 을 갖는다. 작동 유로 (28) 는 작동 유체가 회전체 (16) 의 일단부 면에 유체 압력을 인가시키기 위해 유동하는 유로로서 역할을 한다.

회전체 (16) 는 수용 구멍 (30) 에 배치된다. 수용 구멍 (30) 의 직경은 회전체 (16) 의 외경보다 약간 크다. 따라서, 회전체 (16) 가 수용 구멍 (30) 에 배치될 때에, 소정 간극 (클리어런스) (S) 은 수용 구멍 (30) 을 규정하는 벽 면 (내주면) (31) 과 회전체 (16) 의 외주면 사이에 규정된다. 간극 (S) 은 바람직하게 수 ㎛ 내지 수백 ㎛ 의 범위의 크기 (수용 구멍 (30) 의 직경으로부터 회전체 (16) 의 직경을 감산함으로써 연산된 치수) 를 가져야 한다. 간극 (S) 의 크기가 상기 범위 외로 설정된다면, 이때 회전체 (16) 는 효율적으로 회전될 수 없다.

수용 구멍 (30) 의 직경은 작동 유로 (28) 의 직경보다 큰 값으로 설정된다. 그 결과로서, 단차부가 작동 유로 (28) 와 수용 구멍 (30) 사이에 경계부에서 생성된다. 단차부 중에, 제 1 하우징 (12) 의 타단부를 대향하는 벽 면은 회전체 (16) 의 일단부 면에 의해 접촉되기 위한 스톱퍼부 (32) 로서 역할을 한다.

회전체 (16) 는 네오디뮴 자석으로 제조된다. 그러나, 회전체 (16) 는 네오디뮴 자석 이외의 임의의 다양한 자석들, 예를 들면 사마륨 코발트 자석 등으로 제조될 수 있다. 회전체 (16) 의 전체 길이는 수용 구멍 (30) 의 깊이와 실질적으로 동일하다.

유체 공급부 (18) 는 도시 생략된 유체 공급원으로부터 작동 유체를 도입하기 위한 도입 유로 (34) 및 제 1 하우징 (12) 에 도입 유로 (34) 를 커플링하는 조인트부 (36) 를 갖는다. 조인트부 (36) 는 작동 유로 (28) 의 하나의 개방된 단부 내에 나사 결합된다. 도입 유로 (34) 및 작동 유로 (28) 는 조인트부 (36) 를 통해 서로 유체 연통한다.

본 실시형태에 따른 작동 유체는 공기, 물, 및 오일 등을 포함하는 임의의 다양한 유체들을 포함한다. 작동 유체는 펌프, 압축기 등에 의해 압축된 유체 (압축 유체) 일 수 있거나 또는 작동 유로 (28) 위에 수직으로 배치된 공급원으로부터 자유 낙하하는 유체일 수 있다. 환언하면, 작동 유체는 회전체 (16) 의 일단부 면에 소정 유체 압력을 인가시킬 수 있는 한 임의의 유체일 수 있다.

회전체 (16) 및 출력 축 (20) 은 서로 동축으로 배치된다. 동력 전달부 (22) 는 회전체 (16) 의 타단부 면에 규정된 스플라인 구멍 (38) 및 상기 스플라인 구멍 (38) 에 피팅된 그 일단부에서 출력 축 (20) 의 스플라인 단부 부분 (40) 을 갖는다. 따라서 구성된 동력 전달부 (22) 는 출력 축 (20) 으로 회전체 (16) 의 회전력을 신뢰성 있게 전달하는 것이 가능하다.

제 2 하우징 (14) 은 임의의 원하는 재료들로 제조된다. 예를 들면, 제 2 하우징 (14) 은 제 1 하우징 (12) 과 동일한 재료로 제조된다. 제 2 하우징 (14) 은 수용 구멍 (30) 과 실질적으로 동일한 직경을 갖는 그 안에 규정된 내부 구멍 (41) 을 갖는다. 도 1a 에 도시된 바와 같이, 제 2 하우징 (14) 은 그 내부 구멍 (41) 이 제 1 하우징 (12) 에서 수용 구멍 (30) 으로부터의 소정 간격으로 이간되도록 그에 대향하는 관계로 배치된다.

이동 제한부 (24) 는 회전체 (16) 를 반발하도록 제 2 하우징 (14) 에서의 내부 구멍 (41) 의 일단부에 압입 또는 그렇지 않다면 고정된 고정 자석 (42) 을 갖는다. 고정 자석 (42) 은 회전체 (16) 와 대향한다.

고정 자석 (42) 은 임의의 원하는 자석을 포함할 수 있지만, 바람직하게 네오디뮴 자석이 상대적으로 큰 반발력을 생성하는 것이 가능하므로 네오디뮴 자석을 포함해야만 한다. 고정 자석 (42) 은 출력 축 (20) 이 삽입되는 그안에 규정된 삽통 구멍 (44) 을 갖는다. 환언하면, 고정 자석 (42) 은 환형 형상 (본 실시형태에 따른 원환형 형상) 을 갖는다.

베어링 (26) 은 제 2 하우징 (14) 의 내부 구멍 (41) 의 타단부에 압입되거나 또는 그렇지 않다면 고정된다. 도 1a 등에서, 롤 베어링은 베어링 (26) 으로서 예시된다. 그러나, 베어링 (26) 은 미끄럼 베어링 등을 포함할 수 있다.

따라서 구성된 회전 구동 장치 (10A) 의 작동은 아래에 설명될 것이다. 회전 구동 장치 (10A) 가 동작 정지되면서, 회전체 (16) 는 고정 자석 (42) 의 반발력 하에서 스톱퍼부 (32) 와 접촉하는 일단부를 향해 가압된다.

회전 구동 장치 (10A) 를 동작시키기 위해, 도시 생략된, 유체 공급원은 도입 유로 (34) 로 작동 유체를 공급한다. 작동 유체는 도입 유로 (34) 로부터 조인트부 (36) 를 통해 작동 유로 (28) 로 도입되고, 회전체 (16) 의 일단부 면에 인가될 때까지 회전체 (16) 의 축선 방향으로 유동한다. 따라서, 작동 유체에 의해 인가된 유체 압력은 회전체 (16) 의 일단부 면 상에 작용한다.

회전체 (16) 상에 작용하는 작동 유체의 가압력이 고정 자석 (42) 의 반발력보다 크게될 때에, 회전체 (16) 는 타단부를 향해 이동하고 스톱퍼부 (32) (도 1b 를 참조) 로부터 이간된다. 회전체 (16) 는 작동 유체의 가압력 및 고정 자석 (42) 의 반발력이 평형으로 유지되는 위치에서 축선 방향으로의 이동이 정지된다. 환언하면, 회전체 (16) 는 수용 구멍 (30) 으로부터 완전히 빠지지 않는다.

그 후 작동 유체는 작동 유로 (28) 로부터 회전체 (16) 의 일단부에 생성된 공간으로 유동하고, 그 후 회전체 (16) 의 외주면과 수용 구멍 (30) 을 규정하는 내주면 (31) 사이의 간극 (S) 을 통해 그리고 그 후에 수용 구멍 (30) 의 다른 개방된 단부 외부로 유동한다. 이때, 회전체 (16) 는 작동 유체의 작용에 의해 회전된다.

회전체 (16) 가 회전될 때에, 회전체 (16) 에 커플링된 출력 축 (20) 은 또한 그와 일체로 회전된다. 따라서, 회전체 (16) 의 회전력은 출력 축 (20) 을 통해 회전 구동 장치 (10A) 의 외부로 전달된다. 출력 축 (20) 은 베어링 (26) 에 의해 회전 가능하게 지지되므로, 출력 축 (20) 은 진동으로부터 방지된다.

회전 구동 장치 (10A) 를 동작 정지시키기 위해, 유체 공급원은 작동 유체의 공급을 정지한다. 어떠한 유체 압력도 회전체 (16) 의 일단부 면에 인가되지 않기 때문에, 회전체 (16) 는 고정 자석 (42) 의 반발력 하에서 일단부를 향해 가압되고, 스톱퍼부 (32) 와 접촉할 때 정지된다.

본 출원의 발명자들은 회전체 (16) 가 작동 유체에 의해 회전하는 원리를 고찰하였다. 회전체 (16) 를 회전시키는 것으로 추정되는 고찰된 원리는 도 2a 내지 도 6 을 참조하여 아래에 상세하게 설명될 것이다. 도 2a 내지 도 6 의 각각은 예시적인 목적들을 위한 예시로부터 부분적으로 과장되거나 또는 생략하여 상기 언급된 본 실시형태를 개략적으로 도시한다.

도 2a 에 도시된 바와 같이, 유체 압력이 회전체 (16) 의 일단부 면에 인가될 때에, 회전체 (16) 는 스톱퍼부 (32) 로부터 타단부를 향해 이간하여 이동한다. 유체 압력이 상대적으로 낮은 초기 단계에서, 회전체 (16) 는 회전하지 않지만, 회전체 (16) 의 축선 (Ax) 에 수직인 방향들을 따라 수용 구멍 (30) 을 규정하는 내주면 (31) 을 강타하면서 그리고 진동음을 생성하면서 무질서하게 요동한다. 환언하면, 회전체 (16) 는 수용 구멍 (30) 의 중심선 (O) 에 대해 경사진 그 축선 (Ax) 을 갖고, 무질서하게 그 경사 이동을 반복한다.

회전체 (16) 의 일단부 면에 인가된 유체 압력이 증가함에 따라, 회전체 (16) 는 도 2b 에 도시된 바와 같이 타단부를 향해 더 이동하고, 고정 자석 (42) 으로부터 증가된 반발력을 받는다. 회전체 (16) 는 요동을 중지하고 중심선 (O) 에 대해 경사진 축선 (Ax) 을 갖는 내주면 (31) 과 접촉한다.

이때, 도 3a 및 도 3b 에 도시된 바와 같이, 그 일단부에서 회전체 (16) 의 외주면과 수용 구멍 (30) 을 규정하는 내주면 (31) 사이에 제 1 접촉점 (P1) 및 그 타단부에서 회전체 (16) 의 외주면과 수용 구멍 (30) 을 규정하는 내주면 (31) 사이에 제 2 접촉점 (P2) 은 수용 구멍 (30) 의 원주 방향들로 서로 위상에서 180°어긋나 있다. 상대적으로 큰 제 1 간극 (S1) 은 제 1 접촉점 (P1) 과 위상에서 180°어긋나 있는 회전체 (16) 의 일단부 근처의 위치에 생성되는 한편, 상대적으로 큰 제 2 간극 (S2) 은 제 2 접촉점 (P2) (도 2b 을 참조) 과 위상에서 180°어긋나 있는 회전체 (16) 의 타단부 근처의 위치에 생성된다.

도 4 내지 도 5b 에 도시된 바와 같이 회전체 (16) 의 일단부 면 상에 작용하는 유체 압력에서 추가의 증가시에, 회전체 (16) 는 타단부를 향해 추가로 이동하고 고정 자석 (42) 으로부터 더욱 증가된 반발력을 받는다. 이때 제 2 접촉점 (P2) 은 수용 구멍 (30) 의 원주 방향으로 시프트되고, 즉 제 1 접촉점 (P1) 과 제 2 접촉점 (P2) 사이의 위상차가 약간 시프트된다. 이때, 회전체 (16) 는 제 2 접촉점 (P2a) 을 갖는다. 환언하면, 제 1 접촉점 (P1) 및 제 2 접촉점 (P2a) 은 180°로부터 약간 시프트된 각에 의해 서로 위상에서 어긋난다

그 후, 회전체 (16) 의 외주면 상에, 제 1 접촉점 (P1) 및 제 2 접촉점 (P2a) 을 상호 연결하는 최단 선분 (L) 과 내주면 (31) 사이에 간극은 상대적으로 보다 작게된다. 선분 (L) 으로부터 회전체 (16) 의 일단부 면을 향해 연장되는 영역 (제 1 영역) 에서, 작동 유체의 압력은 유체 공급원에서의 압력으로부터 크게 감소되지 않는다. 반대로, 선분 (L) 으로부터 회전체 (16) 의 타단부 면을 향해 연장되는 영역 (제 2 영역) 에서, 작동 유체의 압력은 작동 유체의 유량이 규제되므로 제 1 영역에서보다 적절히 낮다.

작동 유체는 위상 각이 변경되기 때문에 감소되는 공간 (보다 높은 압력을 갖는 공간, 선분 (L) 근처에 공간) 으로 유동하지 않지만, 위상 각이 변경되기 때문에 넓어지는 공간 (보다 낮은 압력을 갖는 공간) 으로 유동한다. 작동 유체는 압력이 보다 낮은 출구에 보다 근접함에 따라, 작동 유체가 유동하는 속도는 보다 높게 되고, 즉 작동 유체의 압력은 보다 낮게 된다.

그 결과로서, 회전체 (16) 는 화살표 (X) 에 의해 나타낸 방향을 따라 추력을 받고, 제 1 접촉점 (P1) 과 제 2 접촉점 (P2a) 사이의 위상차가 제 1 간극 (S1) 으로부터 제 2 간극 (S2) 을 향해 보다 넓은 공간으로 유동하는 작동 유체와 회전체 (16) 의 외주면 사이에 마찰로 인해 유지되면서 그 자체 축선을 중심으로 자전 (revolve) 한다.

환언하면, 도 6 에 도시된 바와 같이, 회전체 (16) 는 회전체 (16) 의 일단부 면으로부터 봤을 때의 방향에 대해 반시계 방향으로 그 자체 축선을 중심으로 자전하고, 동시에 수용 구멍 (30) 을 규정하는 내주면 (31) 을 따라 시계 방향으로 회전한다. 회전체 (16) 가 회전하기 시작하면, 회전체 (16) 는 제 1 접촉점 (P1) 과 제 2 접촉점 (P2a) 사이에 위상차가 유지되면서 안정적으로 연속적으로 회전한다. 제 2 접촉점 (P2) 이 도 5a 및 도 5b 에서의 제 2 접촉점 (P2a) 으로부터 이간하는 방향으로 시프트된다면, 그 후에 회전체 (16) 는 회전체 (16) 의 일단부로부터 봤을 때의 방향에 대해 시계 방향으로 그 자체 축선을 중심으로 자전하고, 동시에 수용 구멍 (30) 을 규정하는 내주면 (31) 을 따라 반시계 방향으로 회전한다.

상기 설명된 바와 같이 본 실시형태에 따른 회전 구동 장치 (10A) 에서, 간극 (S) 은 수용 구멍 (30) 에 배치된 원기둥 형상의 회전체 (16) 의 외주면과 수용 구멍 (30) 을 규정하는 내주면 (31) 사이에 생성되는 한편, 유체 압력은 회전체 (16) 의 일단부 면에 인가되고, 작동 유체는 간극 (S) 을 통해 유동한다. 결국, 회전체 (16) 는 회전되고 회전체 (16) 의 회전력은 출력 축 (20) 으로부터 전달된다. 회전 구동 장치 (10A) 는 크기에서 작고 소형화될 수 있고 감소된 비용으로 제조될 수 있다.

회전 구동 장치 (10A) 는 타단부를 향하는 회전체 (16) 의 이동을 제한하기 위한 고정 자석 (42) (이동 제한부 (24)) 을 가지므로, 유체 압력이 타단부를 향해 회전체 (16) 를 이동시키도록 회전체 (16) 의 일단부 면에 인가될 때에, 회전체 (16) 는 수용 구멍 (30) 의 외부로 완전히 빠지는 것으로부터 방지된다.

회전체 (16) 가 네오디뮴 자석 (자석) 으로 제조되고 제 1 하우징 (12) 이 폴리아세탈로 제조된다면, 이때 회전체 (16) 는 작동 유체의 상대적으로 낮은 압력 (작동 압력) 에서조차 신뢰성 있게 회전될 수 있다. 이는 또한 본 발명의 제 1 실시예 및 본 발명의 제 2 실시예에서 나중에 설명될 것이다.

본 실시형태에 따르면, 고정 자석 (42) 은 회전체 (16) 의 타단부 면과 대향하는 관계로 배치되므로, 타단부를 향하는 회전체 (16) 의 이동은 고정 자석 (42) 의 반발력 하에서 비접촉 방식으로 제한된다. 환언하면, 회전체 (16) 와 고정 자석 (42) 사이에 발생된 접촉 저항 (마찰) 이 존재하지 않기 때문에, 회전체 (16) 의 회전력은 회전체 (16) 의 이동을 제한함으로써 감소되는 것으로부터 방지된다.

출력 축 (20) 은 회전체 (16) 와 동축 방향으로 정렬되어 유지되면서 고정 자석 (42) 에서 삽통 구멍 (44) 을 통해 연장된다. 따라서, 회전 구동 장치 (10A) 는 크기에서 작게 제조된다.

또한, 고정 자석 (42) 의 반발력 하에서 일단부를 향하는 회전체 (16) 의 이동은 스톱퍼부 (32) 에 의해 제한되므로, 회전체 (16) 의 위치는 수용 구멍 (30) 에 대해 실질적으로 일정하게 유지되는 한편 회전체 (16) 는 정지된 채 유지된다. 결국, 회전체 (16) 의 회전 특성들은 회전 구동 장치 (10A) 가 동작할 때마다 변하는 것으로부터 방지된다.

본 실시형태에 따르면, 회전체 (16) 및 출력 축 (20) 은 동력 전달부 (22) 를 통해 서로 커플링된다. 따라서, 회전체 (16) 의 회전력은 출력 축 (20) 으로 신뢰성 있게 전달될 수 있다.

본 실시형태는 상기 구조적 상세들에 제한되지 않는다. 회전 구동 장치 (10A) 의 회전체 (16) 및 출력 축 (20) 은 서로 일체형일 수 있다. 그러한 변경예에 따르면, 동력 전달부 (22) 가 생략될 수 있기 때문에, 회전체 (16) 의 회전력은 출력 축 (20) 의 회전력으로서 직접 사용될 수 있다.

(제 2 실시형태)

본 발명의 제 2 실시형태에 따른 회전 구동 장치 (10B) 는 도 7 을 참조하여 아래에 설명될 것이다. 제 1 실시형태에 따른 회전 구동 장치 (10A) 와 동일한 제 2 실시형태에 따른 회전 구동 장치 (10B) 의 그러한 구성 요소들은 동일한 도면 부호로 나타내고, 따라서 아래에서 상세하게 설명되지 않을 것이다. 동일한 것이 나중에 설명될 제 4 실시형태 및 제 5 실시형태에도 적용된다.

도 7 에 도시된 바와 같이, 회전 구동 장치 (10B) 는 제 1 하우징 (12) 에서 수용 구멍 (30) 에 배치되고 수용 구멍 (30) 의 외부로 부분적으로 돌출하는 회전체 (50), 회전체 (50) 의 타단부 상에 배치된 동력 전달부 (동력 전달 유닛) (52), 회전체 (50) 의 축선에 대해 평행하게 연장되는 출력 축 (54), 및 출력 축 (54) 을 회전 가능하게 지지하는 지지 기구 (56) 를 갖는다. 본 실시형태에 따르면, 이동 제한부 (62) 의 디스크-형상의 고정 자석 (64) 은 실질적으로 U-형상의 횡단면을 갖는 제 2 하우징 (58) 에 규정된 구멍 (60) 에 압입되거나 또는 그렇지 않다면 고정된다.

회전체 (50) 의 전체 길이는 수용 구멍 (30) 의 깊이보다 길다. 따라서, 회전체 (50) 의 일단부 면이 스톱퍼부 (32) 와 접촉하는 회전체 (50) 가 정지 상태일 때에, 회전체 (50) 의 타단부는 수용 구멍 (30) 의 외부로 돌출한다. 회전체 (50) 가 정지 상태일 때에, 동력 전달부 (52) 는 따라서 제 1 하우징 (12) 과 맞물리는 것으로부터 방지된다.

동력 전달부 (52) 는 회전체 (50) 의 타단부에 고정된 제 1 기어 (66) 및 출력 축 (54) 에 고정되고 제 1 기어 (66) 와 기어 결합하는 제 2 기어 (68) 를 갖는 기어 기구로서 구성된다.

지지 기구 (56) 는 중공 원통 형태의 제 1 지지부 (70), 제 1 지지부 (70) 에 규정된 내부 보어 (72) 에 배치되고 출력 축 (54) 의 일단부 부분을 회전 가능하게 지지하는 제 1 베어링 (74), 중공 원통 형태의 제 2 지지부 (76), 및 제 2 지지부 (76) 에 규정된 내부 보어 (78) 에 배치되고 출력 축 (54) 의 타단부 부분을 회전 가능하게 지지하는 제 2 베어링 (80) 을 갖는다. 도 7 에서, 제 1 베어링 (74) 및 제 2 베어링 (80) 의 각각은 롤 베어링으로 예시된다. 그러나, 제 1 베어링 (74) 및 제 2 베어링 (80) 의 각각은 미끄럼 베어링 등을 포함할 수 있다.

본 실시형태에 따른 회전 구동 장치 (10B) 는 제 1 실시형태에 따른 회전 구동 장치 (10A) 와 동일한 이점들을 제공한다. 본 실시형태는 상기 구조적 상세들에 제한되지 않는다. 예를 들면, 동력 전달부 (52) 는 기어 기구에 제한되지 않지만, V 벨트, 체인 등을 사용하는 구조일 수 있다.

(제 3 실시형태)

본 발명의 제 3 실시형태에 따른 회전 구동 장치 (10C) 는 도 8 을 참조하여 아래에 설명될 것이다. 제 2 실시형태에 따른 회전 구동 장치 (10B) 와 동일한 제 3 실시형태에 따른 회전 구동 장치 (10C) 의 그러한 구성 요소들은 동일한 도면 부호들로 나타내고, 따라서 아래에 상세에서는 설명되지 않을 것이다.

도 8 에 도시된 바와 같이, 회전 구동 장치 (10C) 는 회전 구동 장치 (10B) 의 이동 제한부 (62) 와 구조에서 상이한 이동 제한부 (90) 를 포함한다. 회전 구동 장치 (10C) 의 이동 제한부 (90) 는 회전체 (50) 의 타단부 면에 고정된 수압부 (수압판) (92) 및 회전체 (50) 의 일단부를 향해 수압부 (92) 를 가압하기 위한 유체를 공급하기 위한 제 2 하우징 (94) 상에 장착된 유체 공급부 (96) 를 갖는다.

수압부 (92) 는 회전체 (50) 의 외경보다 큰 외경을 갖는 디스크의 형태이다. 환언하면, 수압부 (92) 는 회전체 (50) 의 방사상 외향으로 연장된다. 중공 원통 형태인 제 2 하우징 (94) 은 수압부 (92) 로부터 이간된다.

유체 공급부 (96) 는 도시 생략된 유체 공급원으로부터 작동 유체를 도입하기 위한 도입 유로 (98), 및 제 2 하우징 (94) 에 상기 도입 유로 (98) 를 커플링하는 조인트부 (100) 를 갖는다. 조인트부 (100) 는 제 2 하우징 (94) 에 규정된 내부 구멍 (유로) (102) 의 또 다른 개방된 단부 내에 나사 결합된다. 도입 유로 (98) 는 조인트부 (100) 를 통해 제 2 하우징 (94) 에서 내부 구멍 (102) 과 유체 연통한다.

제 2 하우징 (94) 에서의 내부 구멍 (102) 내로 도입되는 유체는 공기, 물, 오일 등을 포함하는 임의의 다양한 유체들을 포함한다. 유체는 구동 유체와 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 유체가 구동 유체와 동일하다면, 이때 유체 공급원은 구동 유체에 의해 공유될 수 있고, 회전 구동 장치 (10C) 는 구조에서 보다 간소화될 수 있다.

회전 구동 장치 (10C) 에서, 회전체 (50) 는 자석 이외의 재료, 예를 들면 금속 재료, 고분자 재료 등으로 제조될 수 있고, 제 1 하우징 (12) 은 비자성 재료 이외의 재료, 예를 들면 금속 재료로 제조될 수 있다.

본 실시형태에 따르면, 도시 생략된 유체 공급원으로부터 도입 유로 (98) 내로 도입된 유체는 제 2 하우징 (94) 에서의 내부 구멍 (102) 및 조인트부 (100) 를 통해 유동하고, 수압부 (92) 의 타단부 면 상에 부딪히고, 수압부 (92) 와 제 2 하우징 (94) 사이의 간극을 통해 외부로 유동한다. 수압부 (92) 가 회전체 (50) 의 일단부를 향해 가압되므로, 회전체 (50) 는 그 타단부를 향한 이동에 대해 제한된다.

본 실시형태에 따른 회전 구동 장치 (10C) 는 제 2 실시형태에 따른 회전 구동 장치 (10B) 와 동일한 이점을 제공한다. 본 실시형태에 따르면, 또한, 회전체 (50) 의 타단부 상에 수압부 (92) 가 도입 유로 (98) 로부터 도입된 유체에 의해 회전체 (50) 의 일단부를 향해 가압되므로, 회전체 (50) 는 그 타단부를 향하는 이동에 대해 신뢰성 있게 제한된다. 수압부 (92) 는 회전체 (50) 의 방사상 외향으로 연장되므로, 제 2 하우징 (94) 에서의 내부 구멍 (102) 의 외부로 유동하는 유체는 제 1 하우징 (12) 에서의 수용 구멍 (30) 내로 유동하는 것으로부터 방지되고, 유체에 의해 접촉되기 위한 수압부 (92) 의 수압 면적은 상대적으로 크게 된다.

본 실시형태는 상기 구조적 상세들에 제한되지 않는다. 수압부 (92) 는 그 타단부에서 회전체 (50) 의 외주면에 고정될 수 있다. 환언하면, 수압부 (92) 는 원환형 부재를 포함할 수 있다. 원환형 수압부 (92) 는 상기 구조적 상세들과 동일한 이점들을 제공한다.

(제 4 실시형태)

본 발명의 제 4 실시형태에 따른 회전 구동 장치 (10D) 는 도 9 를 참조하여 아래에 설명될 것이다. 도 9 에 도시된 바와 같이, 회전 구동 장치 (10D) 는 제 1 실시형태에 따른 회전 구동 장치 (10A) 의 동력 전달부 (22) 및 이동 제한부 (24) 와 구조에서 상이한 동력 전달부 (동력 전달 유닛) (110) 및 이동 제한부 (112) 를 갖는다.

회전 구동 장치 (10D) 의 동력 전달부 (110) 는 그 일단부에서 출력 축 (114) 의 증가된-직경 부분 (116) 상에 배치된 클러치부 (118) 를 갖는다. 클러치부 (118) 는 회전체 (16) 의 타단부 면과 접촉할 때에 적절한 마찰을 생성하고 탄성적으로 변형 가능하다. 클러치부 (118) 는 고무 등과 같은 수지 재료로 제조된다.

이동 제한부 (112) 는 제 2 하우징 (120) 에 규정된 내부 구멍 (122) 의 일단부에 압압되거나 또는 그렇지 않다면 고정되는 스러스트 베어링 (124) 을 갖는다. 스러스트 베어링 (124) 은 출력 축 (114) 의 타단부를 향해 지향되는 힘을 받는다.

본 실시형태에 따르면, 유체 압력이 회전체 (16) 의 일단부 면에 인가되어, 회전체 (16) 를 타단부를 향해 이동시킬 때에, 회전체 (16) 의 타단부 면은 클러치부 (118) 와 접촉하게 된다. 이때 클러치부 (118) 는 압축되고 회전체 (16) 의 타단부 면에 밀착한다. 환언하면, 클러치부 (118) 는 회전체 (16) 및 출력 축 (114) 을 서로 커플링 (연결) 하여, 회전체 (16) 의 회전력이 출력 축 (114) 으로 전달되어, 출력 축 (114) 을 회전시킨다.

스러스트 베어링 (124) 이 이때 출력 축 (114) 의 타단부를 향해 지향된 힘을 받으므로, 클러치부 (118) 와 접촉하는 회전체 (16) 는 타단부를 향하는 이동에 대해 제한된다. 따라서, 회전체 (16) 는 수용 구멍 (30) 의 외부로 완전히 빠지는 것으로부터 방지된다.

작동 유체가 예시되지 않은 유체 공급원으로부터 공급되는 것이 정지될 때에, 회전체 (16) 는 클러치부 (118) 로부터 탄성력 (회복력) 하에서 일단부를 향해 가압된다. 이때 회전체 (16) 는 스톱퍼부 (32) 와 접촉시에 정지된다.

회전 구동 장치 (10D) 에서, 회전체 (16) 는 자석 이외의 재료, 예를 들면 금속 재료, 고분자 재료 등으로 제조될 수 있고, 제 1 하우징 (12) 은 비자성 재료 이외의 재료, 예를 들면 금속 재료로 제조될 수 있다. 본 실시형태에 따른 회전 구동 장치 (10D) 는 제 1 실시형태에 따른 회전 구동 장치 (10A) 와 동일한 이점들을 제공한다.

(제 5 실시형태)

본 발명의 제 5 실시형태에 따른 회전 구동 장치 (10E) 는 도 10a 및 도 10b 를 참조하여 아래에 설명될 것이다. 도 10a 에 도시된 바와 같이, 회전 구동 장치 (10E) 는 제 1 실시형태에 따른 회전 구동 장치 (10A) 의 동력 전달부 (22) 와 구조에서 상이한 동력 전달부 (동력 전달 유닛) (130) 를 갖는다.

회전 구동 장치 (10E) 의 동력 전달부 (130) 는 회전체 (16) 의 타단부 면에 규정된 보어 (132), 보어 (132) 에 압입된 핀 (134) 및 핀 (134) 의 타단부 상에 감소된 직경부 (136) 와 출력 축 (138) 의 일단부 상에 감소된 직경부 (140) 를 서로 결합시키는 연결 튜브 (142) 를 갖는다.

탄성적으로 변형 가능한 연결 튜브 (142) 는 핀 (134) 의 감소된 직경부 (136) 가 견고히 피팅되는 일단부 및 출력 축 (138) 의 감소된 직경부 (140) 가 견고히 피팅되는 타단부를 갖는다. 도 10a 에서 도시된 바와 같이 스톱퍼부 (32) 와 접촉하는 회전체 (16) 에서, 연결 튜브 (142) 는 고정 자석 (42) 에서 삽통 구멍 (44) 을 통해 연장된다. 연결 튜브 (142) 는 예를 들면 실리콘 고무 등과 같은 가요성 재료로 제조될 수 있다.

본 실시형태에 따른 회전 구동 장치 (10E) 는 제 1 실시형태에 따른 회전 구동 장치 (10A) 와 동일한 이점들을 제공한다. 또한, 도 10b 에 도시된 바와 같이, 회전 구동 장치 (10E) 가 동작하기 시작할 때에, 회전체 (16) 가 경사지거나 편심 (off-center) 변위될지라도, 연결 튜브 (142) 는 회전체 (16) 의 이동에 기초하여 즉, 회전체 (16) 의 이동을 유연하게 흡수하도록 탄성적으로 변형된다. 결국, 출력 축 (138) 은 회전체 (16) 와 일체형으로 경사지거나 또는 편심 변위되는 것으로부터 방지된다.

(제 6 실시형태)

본 발명의 제 6 실시형태에 따른 회전 구동 장치 (10F) 는 도 11 을 참조하여 아래에 설명될 것이다. 도 11 에 도시된 바와 같이, 제 5 실시형태에 따른 회전 구동 장치 (10E) 와 동일한 회전 구동 장치 (10F) 의 그러한 부분들은 동일한 도면 부호로써 나타내고, 따라서 아래에 상세하게 설명되지 않을 것이다.

도 11 에 도시된 바와 같이, 회전 구동 장치 (10F) 는 통 형상을 갖는 제 1 하우징 (150), 회전체 (16) 의 일단부 상에서 출력 축 (138) 으로 제 1 하우징 (150) 에 배치된 회전체 (16) 의 회전력을 전달하기 위한 동력 전달부 (130), 타단부를 향하는 회전체 (16) 의 이동을 제한하기 위해 제 2 하우징 (152) 에 배치된 이동 제한부 (154), 및 제 1 하우징 (150) 에 배치되고 출력 축 (138) 을 회전 가능하게 지지하는 베어링 (26) 을 갖는다.

제 1 하우징 (150) 은 그 일단부에 규정되고 베어링 (26) 이 그 안에 압입되는 베어링 구멍 (156), 베어링 구멍 (156) 과 유체 연통되는 작동 유로 (28), 및 제 1 하우징 (150) 의 타단부에 규정되고 작동 유로 (28) 와 유체 연통하는 수용 구멍 (30) 을 갖는다. 동력 전달부 (130) 는 작동 유로 (28) 에 배치된 연결 튜브 (142) 를 포함한다. 제 1 하우징 (150) 은 또한 작동 유로 (28) 내로 작동 유체를 도입하기 위해 그 안에 규정된 한 쌍의 공급 포트들 (158, 160) 을 갖고, 공급 포트들 (158, 160) 은 작동 유로 (28) 를 규정하는 벽 면에서 개방된다.

유체 공급부 (162) 는 공급 포트 (158) 에 연결되고, 유체 공급부 (164) 는 공급 포트 (160) 에 연결된다. 유체 공급부들 (162, 164) 의 각각은 도입 유로 (34) 및 조인트부 (36) 를 갖고, 제 1 실시형태에 따른 유체 공급부 (18) 와 동일한 구조를 갖는다.

이동 제한부 (154) 는 실질적으로 U-형상의 횡단면을 갖는 제 2 하우징 (152) 에 규정된 구멍 (166) 에 압입되거나 또는 그렇지 않다면 고정된 고정 자석 (168) 을 갖는다. 예를 들면, 고정 자석 (168) 은 회전체 (16) 에 반발력을 인가하기 위한 디스크의 형태이다.

본 실시형태에 따른 회전 구동 장치 (10F) 는 제 5 실시형태에 따른 회전 구동 장치 (10E) 와 동일한 이점들을 제공한다. 또한, 출력 축 (138) 이 고정 자석 (168) 으로부터 떨어진 회전체의 측에 배치되고, 동력 전달부 (130) (연결 튜브 (142) 등) 가 회전체 (16) 에 작동 유체를 안내하는 작동 유로 (28) 에 배치되므로, 고정 자석 (168) 은 고정 자석을 통해 연장되어 연결 튜브 (142) 등에 연결하기 위해 그 안에 규정된 구멍을 가질 필요는 없다. 환언하면, 본 실시형태에 따르면, 고정 자석 (168) 이 중실이므로, 고정 자석 (168) 과 동일한 직경을 갖는 중공의 고정 자석보다 회전체 (16) 로 보다 강한 반발력을 인가하는 것이 가능하다. 따라서 회전체 (16) 는 보다 안정적으로 회전될 수 있다.

본 발명은 본 발명의 실시예들을 참조하여 추가로 설명될 것이다.

(본 발명의 제 1 실시예)

처음에, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 실험 장치 (제 1 실험 장치) (170) 는 아래에 설명될 것이다. 도 12 에 도시된 바와 같이, 제 1 실험 장치 (170) 는 제 5 실시형태에 따른 회전 구동 장치 (10E), 회전 구동 장치 (10E) 의 출력 축 (138) 의 타단부에 고정된 검출 자석 (172), 검출 자석 (172) 부근에 배치된 코일 (174), 및 코일 (174) 에서 생성된 유도 전류 (전압) 를 측정하기 위한 측정 장치 (오실로스코프) (176) 를 포함한다. 회전체 (16) 및 고정 자석 (42) 의 각각은 네오디뮴 자석으로 제조된다.

검출 자석 (172) 은 검출 자석의 N 극 및 S 극이 출력 축 (138) 의 축선에 대해 수직한 방향을 따라 위치되도록 출력 축 (138) 에 고정된다. 출력 축 (138) 이 그 자체 축선을 중심으로 회전할 때에, 검출 자석 (172) 의 N 극 (S 극) 및 코일 (174) 의 상대적인 위치들은 소정 주기들로 변경된다. 이때, 코일 (174) 은 전자기 유도에 의해 유도 전류를 발생시킨다.

본 발명의 제 1 실시예에서 실험 조건들은 아래에 설명될 것이다. 본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 각각 폴리아세탈, 폴리우레탄, 및 알루미늄으로 제조된 세개의 제 1 하우징들 (12) 이 사용되었고, 회전체 (16) 에 인가된 작동 유체의 압력 (작동 압력) 은 단계적으로 변경되었다. 본 발명의 실시예에서, 코일 (174) 을 통해 유동하는 유도 전류에 기초한 전압의 파형은 상기 실험 조건들 하에서 취득되었고, 출력 축 (138) 의 회전 속도는 취득된 전압 파형으로부터 연산되었다.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 실험의 결과들은 도 13 에 도시된다. 도 13 은 다양한 제 1 하우징들 (12) 상에서 작동 압력에 대해 나타낸 회전 속도들의 그래프이다. 그래프는 폴리아세탈로 제조된 제 1 하우징 (12) 의 실험 결과를 나타내는 실선 커브, 폴리우레탄으로 제조된 제 1 하우징 (12) 의 실험 결과를 나타내는 파선 커브, 및 알루미늄으로 제조된 제 1 하우징 (12) 의 실험 결과를 나타내는 이점 쇄선 커브를 도시한다

도 13 으로부터 알 수 있는 바와 같이, 출력 축 (138) 의 회전은 모든 세개의 제 1 하우징들 (12) 에 대해 관찰되었다. 환언하면, 회전체 (16) 의 일단부 면에 유체 압력을 인가함으로써 그리고 수용 구멍 (30) 에 배치된 원기둥 형상의 회전체 (16) 의 외주면과 수용 구멍 (30) 을 규정하는 내주면 (31) 사이에 생성된 간극 (S) 을 통해 작동 유체를 통과시킴으로써 회전체 (16) 가 회전되었고 그 회전력이 출력 축 (138) 으로부터 출력되었다는 것을 실험은 증명하였다.

폴리아세탈의 제 1 하우징 (12) 이 사용되었을 때에, 출력 축 (138) 의 회전은 작동 유체의 저-압력 범위 (0.05 MPa) 에서 관찰되었고 상기 작동 유체의 저-압력 범위에서 폴리우레탄 및 알루미늄의 제 1 하우징들 (12) 이 사용되었을 때에 출력 축 (138) 은 회전되지 않았다.

(본 발명의 제 2 실시예)

본 발명의 제 2 실시예에 따른 실험 장치 (제 2 실험 장치) (180) 가 아래에 설명될 것이다. 도 14 에 도시된 바와 같이, 제 2 실험 장치 (180) 는 제 3 실시형태에 따른 회전 구동 장치 (10C), 및 검출 자석 (172), 코일 (174), 및 제 1 실험 장치 (170) 의 것과 동일한 측정 장치 (176) 를 포함한다. 제 2 실험 장치 (180) 에서, 검출 자석 (172) 은 회전 구동 장치 (10C) 의 출력 축 (54) 의 타단부에 고정된다. 회전체 (50) 는 네오디뮴 자석으로 제조된다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 실험 조건들은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 조건들과 동일하고, 따라서 아래에 설명되지 않을 것이다. 본 발명의 제 2 실시예에 따른 실험 결과들은 도 15 에 도시된다. 도 15 는 도 13 과 유사한 그래프이다. 그래프는 폴리아세탈로 제조된 제 1 하우징 (12) 의 실험 결과를 나타내는 실선 커브, 폴리우레탄으로 제조된 제 1 하우징 (12) 의 실험 결과를 나타내는 파선 커브, 및 알루미늄으로 제조된 제 1 하우징 (12) 의 실험 결과를 나타내는 이점 쇄선 커브를 도시한다.

도 15 로부터 알 수 있는 바와 같이, 제 2 실험 장치 (180) 가 사용되었지만, 출력 축 (54) 의 회전은 모든 세개의 제 1 하우징들 (12) 에 대해 관찰되었다. 환언하면, 회전체 (16) 의 일단부 면에 유체 압력을 인가함으로써 그리고 수용 구멍 (30) 에 배치된 원기둥 형상의 회전체 (16) 의 외주면과 수용 구멍 (30) 을 규정하는 내주면 (31) 사이에 생성된 간극 (S) 을 통해 작동 유체를 통과시킴으로써 회전체 (16) 가 회전되었고 그 회전력이 출력 축 (54) 으로부터 출력되었다는 것을 실험은 증명하였다.

폴리아세탈의 제 1 하우징 (12) 이 사용되었을 때에, 출력 축 (54) 의 회전은 작동 유체의 저-압력 범위 (0.10 MPa) 에서 관찰되었고 상기 작동 유체의 저-압력 범위에서 폴리우레탄 및 알루미늄의 제 1 하우징들 (12) 이 사용되었을 때에 출력 축 (54) 은 회전되지 않았다. 또한, 폴리아세탈의 제 1 하우징 (12) 이 사용되었을 때에, 실험시에 작동 압력들의 전체 범위에서 다른 두개의 제 1 하우징들 (12) 이 사용되었을 때보다 출력 축 (54) 의 회전 속도가 보다 높았다는 것이 관찰되었다.

제 1 내지 제 6 실시형태들에 따른 회전 구동 장치들 (10A 내지 10F) 은 다양한 적용예들에서 사용될 수 있다. 예를 들면, 발전기가 회전 구동 장치들 (10A 내지 10F) 의 출력 축들 (20, 54, 114, 138) 에 연결된다면, 이때 회전 구동 장치들은 발전 장치로서 사용될 수 있다. 팬 등이 출력 축들 (20, 54, 114, 138) 에 연결된다면, 이때 회전 구동 장치들은 송풍 장치로서 사용될 수 있다.

본 발명은 예시적인 실시형태들에 제한되지 않고, 다수의 변경예 및 변형예들이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 실시형태들로 행해질 수 있다.

Claims

회전 구동 장치 (10A 내지 10F) 로서,
원기둥 형상의 회전체 (rotor : 16, 50),
하우징 (12, 150) 으로서, 상기 하우징 (12, 150) 안에 규정된 수용 구멍 (housing hole : 30) 을 갖고, 상기 회전체 (16, 50) 는 상기 수용 구멍 (30) 에 배치되는, 상기 하우징 (12, 150),
상기 회전체 (16, 50) 의 일단부 면에 유체 압력을 인가하기 위해 작동 유체가 유동하는 작동 유로 (28),
상기 회전체 (16, 50) 의 타단부를 향하는 상기 회전체 (16, 50) 의 이동을 제한하도록 구성된 이동 제한 유닛 (24, 62, 90, 112, 154), 및
상기 회전 구동 장치의 외부로 상기 회전체 (16, 50) 의 회전력을 출력하도록 구성된 출력 축 (20, 54, 114, 138) 을 포함하고,
상기 회전체 (16, 50) 의 외주면과 상기 수용 구멍 (30) 을 규정하는 벽 면 (31) 사이에 상기 작동 유체를 유동시키기 위한 소정 간극 (S) 이 생성되는, 회전 구동 장치 (10A 내지 10F).
제 1 항에 있어서,
상기 회전체 (16, 50) 는 자석으로 제조되고,
상기 하우징 (12, 150) 은 비자성 재료로 제조되는, 회전 구동 장치 (10A 내지 10F).
제 2 항에 있어서,
상기 회전체 (16, 50) 는 네오디뮴 자석으로 제조되고,
상기 하우징 (12, 150) 은 폴리아세탈로 제조되는, 회전 구동 장치 (10A 내지 10F).
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 이동 제한 유닛 (24, 62, 154) 은 상기 회전체 (16, 50) 의 타단부 면과 대향하는 관계로 상기 회전체 (16, 50) 를 반발시키도록 구성된 고정 자석 (42, 64, 168) 을 갖는, 회전 구동 장치 (10A, 10B, 10E, 10F).
제 4 항에 있어서,
상기 고정 자석 (42) 은 환형 형상을 갖는, 회전 구동 장치 (10A, 10E).
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회전체 (50) 는 상기 수용 구멍 (30) 에 배치되고, 상기 수용 구멍 (30) 의 외부로 돌출하는 타단부를 갖고,
상기 이동 제한 유닛 (90) 은,
상기 회전체 (50) 의 상기 타단부로부터 방사상 외향으로 연장되는 수압부 (pressure bearing member : 92) 및
상기 회전체 (50) 의 상기 일단부를 향해 상기 수압부 (92) 를 가압하기 위해 유체를 유동시키는 유로 (102) 를 포함하는, 회전 구동 장치 (10C).
제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회전체의 상기 일단부를 향하는 상기 회전체 (16, 50) 의 이동을 제한하도록 구성된 스톱퍼부 (32) 를 추가로 포함하는, 회전 구동 장치 (10A 내지 10F).
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 출력 축 (20, 54, 114, 138) 에 상기 회전체 (16, 50) 의 회전력을 전달하도록 구성된 동력 전달 유닛 (22, 52, 110, 130) 을 추가로 포함하는, 회전 구동 장치 (10A 내지 10F).