KR20160028285A - Magnetic gear having external pole piece member - Google Patents

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KR20160028285A
KR20160028285A KR1020140117198A KR20140117198A KR20160028285A KR 20160028285 A KR20160028285 A KR 20160028285A KR 1020140117198 A KR1020140117198 A KR 1020140117198A KR 20140117198 A KR20140117198 A KR 20140117198A KR 20160028285 A KR20160028285 A KR 20160028285A
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김용재
박의종
김성진
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조선대학교산학협력단
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H49/00Other gearings
    • F16H49/005Magnetic gearings with physical contact between gears

Abstract

The present invention relates to a magnetic gear and, more specifically, to a magnetic gear which has a pole piece at an outside of rotors located spaced apart on a rotary shaft such that a structure of the magnetic gear can be simplified by reducing number of gaps and reduction of a torque transmissibility due to friction can be minimized by reducing number of bearings supporting the rotary shaft.

Description

폴 피스가 로터들의 외측에 구비되는 마그네틱 기어{Magnetic gear having external pole piece member}Magnetic gear having an external pole piece member, wherein the pole piece is provided on the outside of the rotors,

본 발명은 마그네틱 기어에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 회전축 상에서 이격되어 위치하는 로터들의 외측에 폴 피스를 구비함으로써, 공극의 수를 줄여 구조를 단순화할 수 있고, 회전축을 지지하는 베이링의 수를 줄여 마찰에 의한 토크 전달률의 감소를 최소화할 수 있는 마그네틱 기어에 관한 것이다.
The present invention relates to a magnetic gear, and more particularly, to provide a pole piece on the outer side of rotors located on a rotating shaft, thereby simplifying the structure by reducing the number of pores and reducing the number of bearing rings Thereby minimizing a reduction in the torque transmission rate due to abrasion.

마그네틱 기어는 자기력을 이용하여 비접촉식으로 동력을 전달하는 비접촉식 기어 장치로써 물리적인 접촉에 의해 동력을 전달하는 기어에 비해 노이즈 및 진동이 적고, 윤활유 주입이나 보수 점검이 불필요하며, 기계적인 마찰이 없어 안정성과 내구성이 높아 최근 연구가 활발하다.Magnetic gear is a non-contact type gear unit that transmits power in a non-contact manner by using magnetic force. It has less noise and vibration than a gear that transmits power by physical contact, does not require lubricant injection and maintenance, And durability are high.

또한, 마그네틱 기어는 에너지 손실을 경감할 수 있으므로 고효율 구동이 가능하고 신뢰도 및 정확한 피크 토크의 전달이 가능하다.In addition, since magnetic gears can reduce energy loss, high efficiency driving is possible, and reliability and accurate peak torque can be transmitted.

또한, 최근에는 풍력 터빈, 전기 자동차, 트랜스 미션 등 다양한 산업 전반에 걸쳐 마그네틱 기어의 적용하고자 하는 노력이 있다.Recently, efforts have been made to apply magnetic gears to various industries such as wind turbines, electric vehicles, and transmissions.

도 1은 일반적인 마그네틱 기어를 보여주는 것이고, 도 2는 일반적인 마그네틱 기어의 수직 단면을 보여주는 것이다.FIG. 1 shows a general magnetic gear, and FIG. 2 shows a vertical section of a general magnetic gear.

도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 마그네틱 기어(10)는 크게 내측 로터(11), 외측 로터(12), 내측 로터(11)와 외측 로터(12) 사이에 로터들(11,12)과 이격되어 위치하는 폴 피스 모듈(13)을 포함하여 구성된다.1 and 2, a conventional magnetic gear 10 mainly includes an inner rotor 11, an outer rotor 12, rotors 11 and 12 between an inner rotor 11 and an outer rotor 12, And a pole piece module (13) spaced apart from the pole piece module (13).

또한, 상기 내측 로터(11)는 내측 회전자(11b)와 내측 회전자(11b) 외부에 회전축을 중심으로 방사상으로 부착되는 자석(11a)을 포함하고, 상기 외측 로터(12)는 외측 회전자(12a)와 외측 회전자(12a) 내부에 회전축을 중심으로 방사상으로 부착되는 자석(12b)을 포함하며, 상기 폴 피스 모듈(13)은 회전축에 대해 방사상으로 등 간격 이격된 복수 개의 폴 피스(13a)를 포함한다.The inner rotor 11 includes a magnet 11a radially attached to the outside of the inner rotor 11b and the inner rotor 11b about a rotating shaft, (12a) and a magnet (12b) radially attached inside the outer rotor (12a) about a rotation axis, the pole piece module (13) having a plurality of pole pieces 13a.

또한, 상기 내측 로터(11)와 상기 외측 로터(12)의 자석들은 각각 서로 반대방향(회전축을 향한 방향과 회전축의 반대방향을 향한 방향)으로 자력을 갖는 자석들이 서로 교대로 위치하며, 서로 반대방향의 자력을 갖는 두 개의 자석은 쌍극을 이룬다.The magnets of the inner rotor 11 and the outer rotor 12 are arranged such that the magnets having magnetic force in opposite directions to each other (in the direction toward the rotation axis and the direction opposite to the rotation axis) Two magnets with a magnetic force in the direction form a dipole.

또한, 상기 폴 피스 모듈(13)이 고정되어 있을 경우, 상기 내측 로터(11)와 상기 외측 로터(12)는 서로 반대방향으로 회전하게 되고, 어떤 로터가 입력 축이 되는지에 따라 감속기 또는 가속기로 이용된다.In addition, when the pole piece module 13 is fixed, the inner rotor 11 and the outer rotor 12 rotate in opposite directions to each other. Depending on which rotor is the input shaft, a reduction gear or an accelerator .

또한, 상기 외측 로터(12)는 저속으로 회전하고, 상기 내측 로터(11)는 고속으로 회전하며, 상기 외측 로터(12)의 쌍극수와 상기 내측 로터(11)의 쌍극수는 아래의 수학식 a와 같이 폴 피스들(13a)의 개수를 결정한다.The number of dipoles of the outer rotor 12 and the number of dipoles of the inner rotor 11 are expressed by the following equations the number of pole pieces 13a is determined.

[수학식 a][Mathematical expression a]

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, Ns는 폴 피스들(13a)의 개수, p1은 외측 로터(12)의 쌍극 수, p2은 내측 로터(11)의 쌍극 수를 의미한다.Here, N is the number s, p 1 is a bipolar number, p 2 of the outer rotor 12 of the pole piece (13a) is the number of the bipolar inner rotor (11).

또한, 도 2를 예로 들면, 외측 로터(12)의 자석의 극수가 42극으로 쌍극 수가 21극이고 내측 로터(11)의 자석의 극수가 4극으로 쌍극 수가 2극이므로 폴 피스들(13a)의 개수는 각 로터의 쌍극 수 21극 및 2극을 더한 23개가 된다.2, the number of poles of the magnet of the outer rotor 12 is 42 poles, the number of poles of the poles is 21 poles, the number of poles of the magnet of the inner rotor 11 is 4 poles and the number of poles of the poles is 2 poles, The number of poles of each rotor is 21 poles and 23 poles plus two poles.

또한, 마그네틱 기어(10)의 기어비는 아래의 수학식 b와 같이 로터들의 쌍극 수의 비로 결정된다.Further, the gear ratio of the magnetic gear 10 is determined by the ratio of the number of dipoles of the rotors as shown in the following equation (b).

[수학식 b][Mathematical expression b]

Figure pat00002
Figure pat00002

또한, 마그네틱 기어(10)의 로터들의 속도비는 아래의 수학식 c와 같다.In addition, the speed ratio of the rotors of the magnetic gear 10 is expressed by the following equation (c).

[수학식 c][Mathematical expression c]

Figure pat00003
Figure pat00003

또한, 종래의 마그네틱 기어(1)의 폴 피스(13a)는 수직단면이 중심각은 서로 동일하고 직경은 다른 외측 호(13aa)와 내측 호(13ab), 그리고 외측 호(13aa)와 내측 호(13ab)의 각 일단을 연결하는 직선(13ac) 및 각 타단을 연결하는 직선(13ad)으로 둘러싸인 도형의 형태를 갖는다.The pole pieces 13a of the conventional magnetic gear 1 have outer rings 13aa and 13ab and outer rings 13aa and 13ab having the same central angle and different diameters, , And a straight line 13ad connecting the other ends.

그러나, 종래의 마그네틱 기어(10)는 이러한 폴 피스들(13a)의 형태적인 한계로 인해 외측 로터(12)와 폴 피스 모듈(13) 간, 내측 로터(11)와 폴 피스 모듈(13) 간의 공극에 자속을 집중시킬 수 없어 토크 전달이 낮고 토크 리플이 큰 문제점이 있다.However, due to the morphological limitations of these pole pieces 13a, the conventional magnetic gear 10 has a problem in that the gap between the outer rotor 12 and the pole piece module 13, between the inner rotor 11 and the pole piece module 13 The magnetic flux can not be concentrated on the air gap, resulting in a low torque transmission and a large torque ripple.

또한, 도 3은 종래의 마그네틱 기어(10)의 회전축 방향 수직단면을 보여주는 것으로 종래의 마그네틱 기어(10)는 상기 내측 로터(11), 상기 외측 로터(12), 상기 폴 피스 모듈(13) 이외에 하우징(14), 폴 피스 모듈 지지부재(15), 내측 로터 지지부재(16) 및 외측 로터 지지부재(17)를 더 포함하여 구성된다.3 shows a vertical section of the conventional magnetic gear 10 in the direction of the rotation axis. The conventional magnetic gear 10 includes the inner rotor 11, the outer rotor 12, the pole piece module 13, And further comprises a housing 14, a pole piece module support member 15, an inner rotor support member 16, and an outer rotor support member 17.

또한, 상기 하우징(14)은 외부 형태를 규정하고, 상기 폴 피스 모듈 지지부재(15)는 상기 폴 피스 모듈(13)을 상기 하우징(14)의 내부에서 상기 하우징(14)과 이격되도록 지지한다.The housing 14 defines an external configuration and the pole piece module support member 15 supports the pole piece module 13 so as to be spaced apart from the housing 14 inside the housing 14 .

또한, 상기 내측 로터 지지부재(16)는 상기 내측 로터(11)를 상기 폴 피스 모듈 지지부재(15)의 내측에 상기 폴 피스 모듈 지지부재(15)와 이격하여 지지하며 상기 하우징(14)의 일측으로 노출된 입력축(11c)을 갖는다.The inner rotor support member 16 supports the inner rotor 11 on the inner side of the pole piece module supporting member 15 away from the pole piece module supporting member 15, And has an input shaft 11c exposed to one side.

또한, 상기 외측 로터 지지부재(17)는 상기 외측 로터(12)를 상기 하우징(14)와 상기 폴 피스 모듈(13) 사이에서 상기 하우징(14) 및 상기 폴 피스 모듈(13)과 각각 이격하여 지지하며 상기 하우징(14)의 타측으로 노출된 출력축(12c)을 갖는다.The outer rotor support member 17 may also be configured to separate the outer rotor 12 from the housing 14 and the pole piece module 13 and away from the housing 14 and the pole piece module 13, And has an output shaft 12c exposed to the other side of the housing 14. [

또한, 고정된 부재와 회전하는 부재 사이에는 베어링들(14a,15a,16a,16b)이 구비된다. 자세하게는 상기 베어링들(14a,15a,16a,16b)은 회전하는 부재의 회전축에 수직으로 작용하는 하중을 지지하는 레이디얼 베어링(radial bearing)일 수 있다.Also, bearings 14a, 15a, 16a, 16b are provided between the stationary member and the rotating member. In detail, the bearings 14a, 15a, 16a and 16b may be radial bearings supporting a load acting perpendicular to the rotation axis of the rotating member.

또한, 상기 베어링들(14a,15a,16a,16b)은 상기 하우징(14)에 상기 출력축(12c)를 지지하는 제1 외측 로터 지지 베어링(14a), 상기 폴 피스 모듈 지지부재(15)에 상기 외측 로터 지지부재(17)를 지지하는 제2 외측 로터 지지 베어링(15a), 상기 폴 피스 모듈 지지부재(15)에 상기 입력축(11c)을 지지하는 제1 내측 로터 지지 베어링(16a), 상기 외측 로터 지지 부재(17)에 상기 내측 로터(11)를 지지하는 제2 내측 로터 지지 베어링(16b)를 포함한다.The bearings 14a, 15a, 16a, and 16b may include a first outer rotor support bearing 14a that supports the output shaft 12c in the housing 14, a second outer rotor support bearing 14b that supports the pole piece module support member 15, A second outer rotor support bearing 15a for supporting the outer rotor support member 17, a first inner rotor support bearing 16a for supporting the input shaft 11c to the pole piece module support member 15, And a second inner rotor bearing (16b) supporting the inner rotor (11) on the rotor support member (17).

즉, 종래의 마그네틱 기어(10)는 4개의 베어링들(14a,15a,16a,16b)을 포함하하여 구성되므로 베어링의 마찰에 의한 토크 전달률이 낮아지는 문제점이 있다.That is, since the conventional magnetic gear 10 includes the four bearings 14a, 15a, 16a, and 16b, the torque transmission rate due to the friction of the bearings is low.

또한, 상기 로터들(11,12)이 상기 하우징(14) 내부에서 회전하기 위해서는 상기 하우징(14)과 상기 내측 로터 사이에 제1 공극(a1), 상기 외측 로터(12)와 상기 폴 피스 모듈(13) 사이에 제2 공극(a2), 상기 폴 피스 모듈(13)과 상기 내측 로터(11) 사이에 제3 공극(a3)이 반드시 존재하여야 하므로 구조가 매우 복잡해지는 문제점이 있다.In order for the rotors 11 and 12 to rotate inside the housing 14, a first gap a1 between the housing 14 and the inner rotor, the outer rotor 12, The second gap a2 between the pole piece module 13 and the inner rotor 11 and the third gap a3 between the pole piece module 13 and the inner rotor 11 must be present.

[선행기술문헌][Prior Art Literature]

[특허문헌][Patent Literature]

1.한국공개특허 제10-2013-0042564호, 자기 기어 장치 및 유지 부재1. Korean Patent Publication No. 10-2013-0042564, magnetic gear device and retaining member

2.한국공개특허 제10-2014-0013087호, 자기 기어 장치
2. Korean Patent Publication No. 10-2014-0013087, magnetic gear device

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 본 발명의 목적은 공극 수를 줄일 수 있어 구조가 간단한 마그네틱 기어를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a magnetic gear having a simple structure which can reduce the number of voids.

또한, 본 발명의 목적은 베어링의 개수를 줄일 수 있어 베어링의 마찰에 의한 토크 전달률의 감소를 최소화할 수 있는 마그네틱 기어를 제공하는 데 있다.It is another object of the present invention to provide a magnetic gear capable of reducing the number of bearings and minimizing the reduction in the torque transmission rate due to the friction of the bearings.

또한, 본 발명의 목적은 폴 피스의 형상을 최적화하여 공극에 자속을 집중시킴으로써 토크 전달을 향상시키고 토크 리플은 낮게 하여 동력 전달률과 신뢰성을 향상시킬 수 있는 마그네틱 기어를 제공하는 데 있다.
It is also an object of the present invention to provide a magnetic gear capable of improving torque transmission and lowering torque ripple by optimizing the shape of the pole piece to concentrate the magnetic flux in the gap, thereby improving power transmission rate and reliability.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 입력측 로터; 상기 입력측 로터의 회전축 연장상에 상기 입력측 로터와 이격되어 구비되는 출력측 로터; 및 상기 입력측 로터 및 상기 출력측 로터의 외측에서 상기 입력측 로터 및 상기 출력측 로터를 감싸고, 회전축에 방사상으로 위치하는 복수 개의 폴 피스를 가지며, 상기 입력측 로터의 자력을 상기 출력측 로터로 전달하는 폴 피스 모듈;을 포함하고, 상기 입력측 로터 및 상기 출력측 로터는 상기 폴 피스 모듈 내측에 함께 위치하되, 상기 폴 피스 모듈과는 서로 이격되어 위치하는 것을 특징으로 하는 마그네틱 기어를 제공한다.According to an aspect of the present invention, An output side rotor disposed on the rotation axis extension of the input side rotor and spaced apart from the input side rotor; And a pole piece module that surrounds the input side rotor and the output side rotor from the outside of the input side rotor and the output side rotor and has a plurality of pole pieces radially positioned on the rotation axis and transmits the magnetic force of the input side rotor to the output side rotor; Wherein the input side rotor and the output side rotor are located together inside the pole piece module and are spaced apart from the pole piece module.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 폴 피스 모듈은 상기 폴 피스들이 회전축에 대해 방사상을 유지하도록 지지하는 폴 피스 모듈 지지부재를 포함하고, 상기 마그네틱 기어는 외륜은 상기 폴 피스 모듈 지지부재의 일측 내부에 고정되고, 내륜은 상기 입력측 로터의 입력축에 고정되며, 상기 입력측 로터가 상기 폴 피스 모듈에서 이격된 채 회전하게 하는 입력축 지지 베어링; 외륜은 상기 폴 피스 모듈 지지부재의 타측 내부에 고정되고, 내륜은 상기 출력측 로터의 출력축에 고정되며, 상기 출력측 로터가 상기 폴 피스 모듈에서 이격된 채 회전하게 하는 출력축 지지 베어링; 및 상기 입력측 로터의 출력축과 상기 출력측 로터의 입력축이 회전축 상에서 지지되도록, 상기 입력측 로터의 출력축과 상기 출력측 로터의 입력축이 서로 슬라이딩 하면서 회전하게 하는 로터 연결 베어링;을 더 포함한다.In a preferred embodiment, the pole piece module includes a pole piece module support member for supporting the pole piece to maintain its radial position with respect to the rotation axis, and the magnetic gear is fixed to one side of the pole piece module support member An input shaft support bearing which is fixed to an input shaft of the input side rotor and which rotates the input side rotor while being spaced apart from the pole piece module; An output shaft support bearing which is fixed to the inside of the other side of the pole piece module support member and whose inner ring is fixed to the output shaft of the output side rotor and which rotates the output side rotor while being spaced apart from the pole piece module; And a rotor connection bearing that rotates the output shaft of the input side rotor and the input side rotor of the output side rotor while sliding so that the output side of the input side rotor and the input side of the output side rotor are supported on the rotation axis.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 각 폴 피스의 단면은, 제1 호(arc), 상기 제1 호와 중심의 위치 및 중심각은 동일하고 내경은 상기 제1 호의 내경보다 작은 제2 호 및 상기 제1 호와 상기 제2 호의 각 일단 및 각 타단 을 연결하는 선으로 둘러싸인 제1 도형과, 상기 제2 호와 중심의 위치 및 내경은 동일하고 중심각은 상기 제2 호의 중심각보다 큰 제3 호, 상기 제3 호와 중심의 위치와 중심각은 동일하고 내경은 상기 제3 호의 내경보다 작은 제4 호 및 상기 제3 호와 상기 제4 호의 각 일단 및 각 타단을 연결하는 선으로 둘러싸인 제2 도형이 결합한 형상을 갖되, 상기 제2 호의 2등분 위치와 상기 제3 호의 2등분 위치는 서로 겹쳐지도록 결합한 형상을 갖는다.In a preferred embodiment, the cross-section of each of the pole pieces has a first arc, a second arc having the same center and center angles as the first arc and an inner diameter smaller than the inner diameter of the first arc, And a second figure surrounded by a line connecting one end and each other end of the second call and a third figure having the same position and inner diameter as the second call and the central angle being larger than the central angle of the second call, 3, the center position and the central angle are the same, the inner diameter is the fourth figure which is smaller than the inner diameter of the third call, and the shape in which the second figure surrounded by the line connecting the one end and the other end of the third call and the fourth call And the bisector positions of the second call and the third call are combined so as to overlap with each other.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 제4 호와 상기 제3 호의 수직 거리(이하, '제1 수직거리'라 함)는 아래의 수학식 1과 같이 상기 제4 호와 상기 제1 호의 수직 거리(이하, '제2 수직거리'라 함)에 13.5%보다는 크고 23.5%보다는 작다.In a preferred embodiment, the vertical distance (hereinafter, referred to as 'first vertical distance') between the fourth call and the third call is a vertical distance between the fourth call and the first call , &Quot; second vertical distance ") is larger than 13.5% and smaller than 23.5%.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00004
Figure pat00004

여기서, α는 상기 제1 수직거리이고 Lpr은 상기 제2 수직거리이다.Where alpha is the first vertical distance and L pr is the second vertical distance.

ㅍ상기 제4 호의 중심각은 아래의 수학식 2와 같이 하나의 폴 피스를 사이에 둔 두 개의 폴피스의 제1 호들을 연결하는 가상 호의 중심각(이하, '기준각'이라 함)의 40%보다는 크고 50%보다는 작다.The central angle of the fourth arc is less than 40% of the central angle of the virtual arc connecting the first calls of the two pole pieces with one pole piece interposed therebetween (hereinafter referred to as a reference angle) Bigger and smaller than 50%.

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure pat00005
Figure pat00005

여기서, β는 상기 제4 호의 중심각이고 Np는 상기 폴 피스들의 개수이다.Where beta is the central angle of the fourth arc and N p is the number of pole pieces.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 제1 도형에서 상기 제1 호 및 상기 제2 호를 연결하는 선은 상기 제1 도형의 중심부를 향해 오목한 곡선(이하, '오목 곡선'이라 함)이다.In a preferred embodiment, a line connecting the first call and the second call in the first figure is a curve concave toward the center of the first figure (hereinafter, referred to as a 'concave curve').

바람직한 실시예에 있어서, 상기 오목 곡선의 양단을 연결하는 가상선분(이하, '제1 가상 선분'이라 함)의 2등분 위치에서 수직방향으로 상기 오목 곡선까지의 길이(이하, '오목 길이'라 함)는, 상기 오목 곡선의 상기 제1 호 측 일단에서 상기 제4 호에 수직방향으로 연결되는 가상선분(이하, '제2 가상 선분'이라 함)의 2등분 위치에서 수직방향으로 상기 제1 호의 2등분 위치와 상기 제4 호의 2등분 위치를 연결하는 가상선분(이하, '제3 가상 선분'이라 함)까지의 길이의 30%보다는 크고 40%보다는 작다.In a preferred embodiment, the length from the bisecting position of the virtual line segment connecting the both ends of the concave curve (hereinafter, referred to as 'first virtual line segment') to the concave curve in the vertical direction (Hereinafter, referred to as " second virtual line segment ") vertically connected to the fourth arc at one end of the concave curve, Is greater than 30% and less than 40% of the length up to a virtual line segment connecting the bisection position of the arc and the bisection position of the fourth line (hereinafter, referred to as 'third virtual line segment').

바람직한 실시예에 있어서, 상기 오목 길이는 아래의 수학식 3에 의해 계산된다.In a preferred embodiment, the concave length is calculated by the following equation (3).

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure pat00006
Figure pat00006

여기서, Dpi는 상기 제4 호의 내경, Dpo는 상기 제1 호의 내경, Np는 폴 피스들의 개수이다.Where D pi is the inner diameter of the fourth arc, D po is the inner diameter of the first arc, and N p is the number of pole pieces.

또한, 본 발명은 상기 마그네틱 기어를 적어도 두 개 포함하고, 상기 마그네틱 기어들 중, 제1 마그네틱 기어의 출력측 로터는 제2 마그네틱 기어의 입력측 로터에 직결되는 것을 특징으로 하는 멀티플 타입 마그네틱 기어를 더 제공한다.
The present invention further provides a multiple type magnetic gear comprising at least two magnetic gears, wherein the output side rotor of the first magnetic gear is directly coupled to the input side rotor of the second magnetic gear do.

본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.The present invention has the following excellent effects.

먼저, 본 발명의 마그네틱 기어에 의하면, 폴 피스 모듈이 하우징 역할을 겸하기 때문에 폴 피스 모듈 내부에 하나의 공극만으로도 로터들을 회전시킬 수 있어 구조가 매우 간단한 장점이 있다.First, according to the magnetic gear of the present invention, since the pole piece module also serves as a housing, the rotors can be rotated with only one gap in the pole piece module, so that the structure is very simple.

또한, 본 발명의 마그네틱 기어에 의하면, 세 개의 베어링만으로 로터들을 비접촉식으로 회전시킬 수 있으므로 베어링의 마찰에 의한 토크 전달률의 감소를 최소화할 수 있는 장점이 있다.Further, according to the magnetic gear of the present invention, since the rotors can be rotated in a noncontact manner by only three bearings, there is an advantage that the decrease in the torque transmission rate due to the friction of the bearings can be minimized.

또한, 본 발명의 마그네틱 기어에 의하면, 폴 피스의 형상을 최적화하여 공극에 자속을 집중시킴으로써 토크 전달을 향상시키고 토크 리플은 낮게 하여 동력 전달률과 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.Further, according to the magnetic gear of the present invention, by optimizing the shape of the pole piece to concentrate the magnetic flux in the gap, the torque transmission is improved and the torque ripple is reduced, thereby improving the power transmission rate and reliability.

또한, 본 발명의 멀티플 타입 마그네틱 기어에 의하면, 두 개의 마그네틱 기어를 직결하여 작은 부피로도 큰 토크비를 제공할 수 있는 효과가 있다.
Further, according to the multiple type magnetic gear of the present invention, there is an effect that a large torque ratio can be provided even with a small volume by directly connecting two magnetic gears.

도 1은 일반적인 마그네틱 기어를 보여주는 도면,
도 2는 일반적인 마그네틱 기어의 수직 단면을 보여주는 도면,
도 3은 일반적인 마그네틱 기어의 회전축 방향 수직 단면을 보여주는 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 기어를 보여주는 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 기어의 수직 단면을 보여주는 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 기어의 회전축 방향 수직 단면을 보여주는 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 기어의 폴 피스의 일례를 보여주는 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 기어의 폴 피스의 형태를 설명하기 위한 도면,
도 9 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 기어의 폴 피스의 형태를 결정하는 변수를 설명하기 위한 도면,
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티플 타입 마그네틱 기어를 설명하기 위한 도면이다.
1 is a view showing a general magnetic gear,
2 is a vertical sectional view of a general magnetic gear,
3 is a vertical cross-sectional view of a general magnetic gear in the direction of the rotation axis,
4 is a view showing a magnetic gear according to an embodiment of the present invention,
5 is a vertical sectional view of a magnetic gear according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a vertical cross-sectional view of a magnetic gear according to an embodiment of the present invention,
7 is a view showing an example of a pole piece of a magnetic gear according to an embodiment of the present invention,
8 is a view for explaining the shape of a pole piece of a magnetic gear according to an embodiment of the present invention,
9 to 11 are diagrams for explaining a variable for determining the shape of a pole piece of a magnetic gear according to an embodiment of the present invention,
12 is a view for explaining a multiple type magnetic gear according to another embodiment of the present invention.

본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.Although the terms used in the present invention have been selected as general terms that are widely used at present, there are some terms selected arbitrarily by the applicant in a specific case. In this case, the meaning described or used in the detailed description part of the invention The meaning must be grasped.

이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the technical structure of the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments shown in the accompanying drawings.

그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Like reference numerals designate like elements throughout the specification.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 마그네틱 기어(100)는 입력측 로터(110), 상기 입력측 로터(110)의 회전축(c) 연장선 상에 상기 입력측 로터(110)와 이격되어 구비되는 출력측 로터(120), 상기 입력측 로터(110)와 상기 출력측 로터(120)의 외부를 감싸는 폴 피스 모듈(130)을 포함하여 이루어진다.4 and 5, the magnetic gear 100 according to the present invention includes an input side rotor 110, an output side disposed apart from the input side rotor 110 on an extension line of the rotation axis c of the input side rotor 110, A rotor 120, and a pole piece module 130 surrounding the input side rotor 110 and the output side rotor 120.

또한, 상기 입력측 로터(110)는 입력측 회전자(111)와 상기 입력측 회전자(111)의 외측에 회전축(c)을 중심으로 방사상으로 부착되는 자석(112)를 포함하여 구성된다.The input side rotor 110 includes an input side rotor 111 and a magnet 112 which is radially attached to the outside of the input side rotor 111 about a rotational axis c.

또한, 상기 출력측 로터(120)는 출력측 회전자(121)와 상기 출력측 회전자(121)의 외측에 회전축(c)을 중심으로 방사상으로 부착되는 자석(122)을 포함한다.The output side rotor 120 includes an output side rotor 121 and a magnet 122 radially attached to the outside of the output side rotor 121 about a rotation axis c.

또한, 상기 마그네틱 기어(100)의 기어비는 상기 수학식 b와 바와 같이 상기 입력측 로터(110)와 상기 출력측 로터(120)의 쌍극 수의 비로 결정된다.The gear ratio of the magnetic gear 100 is determined by the ratio of the number of dipoles of the input side rotor 110 and the output side rotor 120, as shown in Equation (b).

또한, 상기 폴 피스 모듈(130)은 상기 입력측 로터(110)와 상기 출력측 로터(120)의 외측에서 상기 입력측 로터(110)와 상기 출력측 로터(120)를 함께 감싸며, 회전축(c)에 대해 방사상으로 위치하는 복수 개의 폴 피스(131)를 포함한다.The pole piece module 130 also encloses the input side rotor 110 and the output side rotor 120 from the outside of the input side rotor 110 and the output side rotor 120, And a plurality of pole pieces 131 positioned at a predetermined position.

즉, 상기 입력측 로터(110)와 상기 출력측 로터(120)는 상기 폴 피스 모듈(130) 내측에 함께 위치한다.That is, the input side rotor 110 and the output side rotor 120 are located together inside the pole piece module 130.

또한, 상기 폴 피스 모듈(130)은 상기 입력측 로터(110) 및 상기 출력측 로터(120)와 각각 이격되어 위치한다.The pole piece module 130 is spaced apart from the input side rotor 110 and the output side rotor 120, respectively.

또한, 상기 폴 피스 모듈(130)은 상기 입력측 로터(110)의 회전에 의해 발생하는 자력을 상기 출력측 로터(120)로 전달하여 상기 출력측 로터(120)가 회전하게 하는 역할을 한다.The pole piece module 130 transmits the magnetic force generated by the rotation of the input side rotor 110 to the output side rotor 120 to rotate the output side rotor 120.

또한, 상기 폴 피스(131)의 개수는 상기 수학식 a를 만족한다.In addition, the number of the pole pieces 131 satisfies the above-mentioned formula (a).

또한, 도 4 및 도 5에서는 본 발명의 마그네틱 기어(100)가 원통 회전형의 마그네틱 기어인 것으로 도시하였으나 원판 회전형, 평판 리니어형, 원통 리니어형으로 제작이 가능하다.(예를 들면, 특허문헌 1의 원판 회전형, 평판 리니어형, 원통 리니어형의 형태를 참조할 수 있다.)4 and 5 illustrate that the magnetic gear 100 of the present invention is a cylindrical rotary type magnetic gear, it can be manufactured as a disk rotating type, a flat plate linear type, and a cylindrical linear type. (See, for example, Patent Reference can be made to the disk rotation type, flat plate linear type, and cylindrical linear type of Document 1).

또한, 도 6을 참조하면, 본 발명의 마그네틱 기어(100)는 상기 폴 피스들(131)을 방사상의 형태로 유지하기 위한 폴 피스 모듈 지지부재(132)와 상기 로터들(110,120)의 회전축들을 지지하기 위한 복수 개의 베어링(140,150,160)을 더 포함하여 구성된다.6, the magnetic gear 100 of the present invention includes a pole piece module supporting member 132 for holding the pole piece 131 in a radial shape, And a plurality of bearings (140, 150, 160) for supporting the bearings.

또한, 상기 폴 피스 모듈 지지부재(132)는 상기 폴 피스들(131)을 방사상의 위치에 지지하는 역할을 하며, 상기 폴 피스들(131)과 함께 상기 폴 피스 모듈(130)을 구성한다.The pole piece module supporting member 132 supports the pole pieces 131 in a radial position and constitutes the pole piece module 130 together with the pole pieces 131.

즉, 상기 폴 피스 모듈(130)은 상기 로터들(110,120)의 외부에서 하우징의 역할을 겸할 수 있다.That is, the pole piece module 130 may serve as a housing outside the rotors 110 and 120.

또한, 상기 베어링들(140,150,160)은 외륜은 상기 폴 피스 모듈 지지부재(132)의 일측 내부에 고정되고, 내륜은 상기 입력측 로터(110)의 입력축(113)에 고정되는 입력축 지지 베어링(140), 외륜은 상기 폴 피스 모듈 지지부재(132)의 타측 내부에 고정되고, 내륜은 상기 출력측 로터(120)의 출력축(123)에 고정되며, 상기 출력측 로터(120)가 상기 폴 피스 모듈(130)에서 이격된 채 회전하게 하는 출력축 지지 베어링(150) 및 상기 입력측 로터(110)의 출력축(114)과 상기 출력측 로터(120)의 입력축(124)이 회전축(c) 상에서 지지되도록 연결하며, 상기 입력측 로터(110)의 출력축(114)과 상기 출력측 로터(120)의 입력축(124)이 서로 슬라이딩 하면서 회전하게 하는 로터 연결 베어링(160)을 포함한다.The bearings 140, 150 and 160 are fixed to the inside of one side of the pole piece module supporting member 132 and the inner race is supported by an input shaft support bearing 140 fixed to the input shaft 113 of the input side rotor 110, The outer ring is fixed to the inside of the other side of the pole piece module supporting member 132 and the inner ring is fixed to the output shaft 123 of the output side rotor 120 and the output side rotor 120 is fixed to the pole piece module 130 And the output shaft 114 of the input side rotor 110 and the input shaft 124 of the output side rotor 120 are supported on the rotation axis c so that the input side rotor 110, And a rotor connecting bearing 160 for rotating the output shaft 114 of the output shaft 110 and the input shaft 124 of the output shaft 120 while sliding on each other.

또한, 상기 출력축 지지 베어링(150)과 상기 입력축 지지 베어링(140)은 각각 회전축(c)에 수직으로 작용하는 하중을 받는 레이디얼 베어링(radial bearing)으로 구비되고, 상기 로터 연결 베어링(160)은 회전축(c)과 평행한 추력을 받는 스러스트 베어링(thrust bearing)으로 구비된다.The output shaft support bearing 150 and the input shaft support bearing 140 are each provided with a radial bearing receiving a load acting perpendicular to the rotation axis c and the rotor connection bearing 160 And is provided with a thrust bearing receiving a thrust parallel to the rotation axis c.

즉, 본 발명의 마그네틱 기어(100)는 종래의 마그네틱 기어(10)와 비교하여 3개의 베어링만이 요구되므로 베어링의 마찰에 의한 토크 전달률의 감소를 줄일 수 있는 장점이 있다.That is, since the magnetic gear 100 of the present invention requires only three bearings as compared with the conventional magnetic gear 10, it is possible to reduce the reduction of the torque transmission rate due to the friction of the bearings.

또한, 본 발명의 마그네틱 기어(100)는 종래의 마그네틱 기어(10)와 비교하여 상기 로터들(110,120)과 상기 폴 피스 모듈(130) 간에 하나의 공극(a4)만이 필요하므로 구성이 매우 간단하여 제작이 용이하고 제작비용을 절감할 수 있으며 공극의 크기 제어가 쉬운 장점이 있다.Since the magnetic gear 100 of the present invention requires only one gap a4 between the rotors 110 and 120 and the pole piece module 130 as compared with the conventional magnetic gear 10, It is easy to manufacture, can reduce manufacturing cost, and can easily control the size of the gap.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 기어(100)의 폴 피스(130)의 단면 일례를 보여주는 것으로 종래의 마그네틱 기어(10)의 폴 피스(13a)와 비교하여 공극에 자속을 집중할 수 있는 형태로 제작된다.7 is a sectional view showing an example of a pole piece 130 of a magnetic gear 100 according to an embodiment of the present invention. The pole piece 13a of the magnetic gear 10 can concentrate the magnetic flux .

자세하게는 도 8을 참조하면, 본 발명의 마그네틱 기어(100)의 폴 피스(131)는 회전축(c)과 나란한 바 형상으로 그 수직 단면이 제1 도형(131a)과 제2 도형(131b)이 평면상에서 결합한 형상을 갖는다.8, the pole piece 131 of the magnetic gear 100 of the present invention has a shape of a bar parallel to the rotation axis c and has a vertical section of the first figure 131a and the second figure 131b And has a shape joined in a planar manner.

또한, 상기 제1 도형(131a)은 곡선인 제1 호(arc,131aa), 상기 제1 호(131aa)와 중심(c)의 위치 및 중심각(θ1)은 동일하고, 내경(d2)이 상기 제1 호(131aa)의 내경(d1)보다 작은 제2 호(131ab), 상기 제1 호(131aa)와 상기 제2 호(131ab)의 각 일단을 연결하는 선(131ac) 및 상기 제1 호(131aa)와 상기 제2 호(131ab)의 각 타단을 연결하는 선(131ad)으로 둘러싸인 평면 도형이다.The first figure 131a has a first arc 131aa which is a curved line and the first arc 131aa and the center c have the same position and a central angle 1 and their inner diameters d2 are equal to each other. A second line 131ab that is smaller than the inner diameter d1 of the first line 131aa, a line 131ac that connects one ends of the first line 131aa and the second line 131ab, And a line 131ad connecting the other end of the second arc 131ab and the other end of the second arc 131ab.

다시 말해서, 상기 제2 호(131ab)의 내경 반지름(d2/2)은 상기 제1 호(131aa)의 내경 반지름(d1/2)보다 작고, 곡률은 서로 동일하며, 중심(c)의 위치는 회전축(c)의 위치와 서로 일치한다.In other words, the inner radius d2 / 2 of the second arc 131ab is smaller than the inner radius d1 / 2 of the first arc 131aa, the curvatures are equal to each other, and the position of the center c is And coincides with the position of the rotation axis (c).

또한, 상기 제1 호(131aa)와 상기 제2 호(131ab)를 연결하는 선들(131ac,131ad)은 상기 제1 도형(131a)의 중심부를 향해 오목한 곡선(이하 '오목 곡선'이라 함)인 것이 바람직하다.The lines 131ac and 131ad connecting the first line 131aa and the second line 131ab are curved toward the center of the first graphic pattern 131a .

또한, 상기 제2 도형(131b)은 상기 제2 호(131ab)와 중심(c)의 위치 및 내경(d2)은 동일하고, 중심각(θ2)은 상기 제2 호(131ab)의 중심각(θ1)보다 큰 제3 호(131ba), 상기 제3 호(131ba)와 중심(c)의 위치 및 중심각(θ2)의 크기는 동일하고, 내경(d3)은 상기 제3 호(131ba)의 내경(d2)보다 작은 제4 호(131bb), 상기 제3 호(131ba)와 상기 제4 호(131bb)의 각 일단을 연결하는 선(131bd) 및 상기 제3 호(131ba)와 상기 제4 호(131bb)의 각 타단을 연결하는 선(131bc)으로 둘러싸인 평면 도형이다.The second figure 131b has the same position and inner diameter d2 as the second arc 131ab and the center c and the central angle 2 is equal to the central angle 1 of the second arc 131ab. The inner diameter d3 is equal to the inner diameter d2 of the third row 131ba and the inner diameter d2 of the third row 131ba is the same as that of the third row 131ba, A line 131bd connecting one end of the third call 131b and the fourth call end 131bb and a line 131bb connecting the third call end 131ba and the fourth call end 131bb, And a line 131bc that connects the other ends of the two electrodes 131a and 131b.

다시 말해서, 상기 제2 호(131ab)와 상기 제3 호(131ba)의 내경 반지름(d2/2)은 서로 동일하고, 상기 제3 호(131ba)의 내경 반지름(d2/2)은 상기 제4 호(131bb)의 내경 반지름(d3/2)보다 크다.In other words, the inner diameters d2 / 2 of the second arc 131ab and the inner diameters d2 / 2 of the third arc 131ba are the same, and the inner radius d2 / 2 of the third arc 131ba is the same Is larger than the inner radius (d3 / 2) of the arc 131bb.

또한, 상기 제3 호(131ba)와 상기 제4 호(131bb)의 각 단을 연결하는 선들(131bc,131bd)은 직선인 것이 바람직하다.The lines 131bc and 131bd connecting the ends of the third and fourth circles 131ba and 131bb are preferably straight lines.

또한, 상기 제1 도형(131a)과 상기 제2 도형(131b)은 상기 제2 호(131ab)의 2등분 위치(c1)와 상기 제3 호(131ba)의 2등분 위치(c1)가 서로 겹쳐지도록 평면상에서 결합하여 상기 폴 피스(131)의 단면 형상을 이룬다.The first figure 131a and the second figure 131b are arranged such that the bisection position c1 of the second arc 131ab and the bisection position c1 of the third arc 131ba overlap each other So that the cross-sectional shape of the pole piece 131 is formed.

도 9 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 기어의 폴 피스의 형태 결정하는 변수를 설명하기 위한 것으로, 상기 폴 피스(131)의 형태를 결정하는 변수는 크게 세 가지이다.9 to 11 illustrate variables for determining the shape of a pole piece of a magnetic gear according to an embodiment of the present invention, and the shape of the pole piece 131 is largely divided into three variables.

먼저, 도 9를 참조하면, 첫 번째 변수는 상기 제3 호(131ba)와 상기 제4 호(131bb)에 각각 수직인 직선의 거리(α,이하 '제1 수직거리'라 함)이다.9, the first variable is a distance of a straight line perpendicular to the third and fourth lines 131ba and 131bb (hereinafter, referred to as 'first vertical distance').

또한, 상기 제1 수직거리(α)는 상기 제4 호(131bb)와 상기 제1 호(131aa)에 각각 수직인 직선의 거리(Lpr',이하 '제2 수직거리'라 함)에 13.5%보다는 크고 23.5%보다는 작다.Further, the first vertical distance? Is set to 13.5 占 퐉 (L pr ', hereinafter referred to as' second vertical distance') between the fourth line 131bb and the first line 131aa, % And smaller than 23.5%.

즉, 상기 제1 수직거리(α)는 아래의 수학식 1을 만족하도록 설계된다.That is, the first vertical distance? Is designed to satisfy the following equation (1).

Figure pat00007
Figure pat00007

다음, 도 10을 참조하면, 두 번째 변수는 상기 제4 호(131bb)의 중심각(β)이다.Next, referring to FIG. 10, the second variable is the central angle (?) Of the fourth number 131bb.

또한, 상기 제4 호(131bb)의 중심각(β)은 하나의 폴 피스(131)를 사이에 둔 두 개의 폴 피스(131',131")의 제1 호들(131'aa,131"aa)의 마주보는 끝단을 연결하는 가상 호의 중심각(β',이하 '기준각'이라 함)의 40%보다는 크고 50%보다는 작다.The central angle beta of the fourth line 131bb is greater than the angle of the first arcs 131'aa and 131'aa of the two pole pieces 131 'and 131' Is greater than 40% and less than 50% of the central angle of the virtual arc connecting the opposite end of the arc (β ', hereinafter referred to as the' reference angle ').

즉, 상기 제4 호(131bb)의 중심각(β)은 아래의 수학식2와 같이 기준각(β')의 40% 내지 50% 사이의 범위의 각도에서 설계된다.That is, the central angle β of the fourth number 131bb is designed at an angle ranging from 40% to 50% of the reference angle β 'as shown in the following equation (2).

Figure pat00008
Figure pat00008

여기서, 여기서 Np는 상기 폴 피스들의 개수이다.Where N p is the number of pole pieces.

다음, 도 11을 참조하면, 세 번째 변수는 어느 하나의 오목 곡선(131ac)의 양단을 연결하는 가상선분(ℓ1,이하 '제1 가상선분'이라 함)의 2등분 위치(c2)에서 수직방향으로 상기 어느 하나의 오목 곡선(131ac)까지의 길이(γ,이하 '오목 길이'라 함)이다.11, the third variable is a vertical bisecting point c2 at a bisecting position c2 of a virtual line segment l1 (hereinafter, referred to as a first virtual line segment) connecting both ends of a concave curve 131ac. (Hereinafter, referred to as a "concave length") to one of the concave curves 131ac.

또한, 상기 오목 길이(γ)는 상기 어느 하나의 오목 곡선(131ac)의 상기 제1 호(131aa) 측 일단(131ac')에서 상기 제4 호(131bb)에 수직으로 연결되는 가상선분(ℓ2, 이하 '제2 가상선분'이라 함)의 2등분 위치(c3)에서 수직방향으로 상기 제1 호(131aa)의 2등분 위치(c4)와 상기 제4 호(131bb)의 2등분 위치(c5)를 잇는 가상선분(ℓ3, 이하 '제3 가상선분'이라 함)까지의 길이(γ',이하 '기준 길이')에 30%보다는 크고 40%보다는 작다.The concave length may be defined by virtual line segments l2 and l3 perpendicularly connected to the fourth line 131bb at one end 131ac 'of the one concave curve 131ac on the first line 131aa side, (C4) of the first call (131aa) and the bisection position (c5) of the fourth call (131bb) in the vertical direction at the bisection position (c3) (Hereinafter, referred to as a 'reference length') to an imaginary line segment (? 3, hereinafter referred to as a third virtual line segment)

즉, 상기 오목 길이(γ)은 아래의 수학식 3과 같이 상기 기준 길이(γ')의 30% 내지 40% 범위내에서 설계된다.That is, the concave length? Is designed within the range of 30% to 40% of the reference length? 'As shown in Equation 3 below.

Figure pat00009
Figure pat00009

여기서, Dpi는 상기 제4 호(131bb)의 내경(d3), Dpo는 상기 제1 호(131aa)의 내경(d1), Np는 상기 폴 피스들(131)의 개수이다.Here, D pi is the inner diameter d3 of the fourth arc 131bb, D po is the inner diameter d1 of the first arc 131aa, and N p is the number of the pole pieces 131.

또한, 수학식 3에서 분모는 상기 기준 길이(γ')를 의미하는 것으로 원점(c)를 중심으로 하는 직각 좌표계 상에서 상기 제1 가상선분(ℓ3)을 x축으로 하여 점 c5 및 c4를 지나는 직선과 점 c3 및 c6를 지나는 직선의 교점의 y축 좌표값을 계산하기 위한 식이다. 그러나 상기 기준 길이(γ')은 다양한 방법으로 계산이 가능하다.In Equation 3, denominator refers to the reference length y ', which is defined as a straight line passing through points c5 and c4 with the first imaginary line segment l3 being the x axis on a rectangular coordinate system centered on the origin c. And the y-axis coordinate value of the intersection of the straight line passing through the points c3 and c6. However, the reference length? 'Can be calculated by various methods.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티플 타입 마그네틱 기어를 설명하기 위한 도면이다.12 is a view for explaining a multiple type magnetic gear according to another embodiment of the present invention.

도 12를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티플 타입 마그네틱 기어(200)는 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 기어(100)가 복수 개 직결로 연결된 형태이다.Referring to FIG. 12, a multiple type magnetic gear 200 according to another embodiment of the present invention is formed by connecting a plurality of magnetic gears 100 according to an embodiment of the present invention by direct connection.

또한, 도 12에서는 두 개의 마그네틱 기어(100,100')가 직결된 듀얼 타입의 마그네틱 기어를 도시하였으나 세 개 이상의 마그네틱 기어들이 직결되어 구성될 수 있다.In FIG. 12, a dual type magnetic gear is shown in which two magnetic gears 100 and 100 'are directly connected. However, three or more magnetic gears may be directly connected.

또한, 듀얼 타입의 경우, 제1 마그네틱 기어(100)의 출력축(123)이 제2 마그네틱 기어(110')의 입력축(113')에 연결된다.In the case of the dual type, the output shaft 123 of the first magnetic gear 100 is connected to the input shaft 113 'of the second magnetic gear 110'.

또한, 상기 제1 마그네틱 기어(100)에서 상기 제2 마그네틱 기어(100')로 동력이 전달될 경우 경우에는 감속기로, 상기 제2 마그네틱 기어(100')에서 상기 제1 마그네틱 기어(100)로 동력이 전달될 경우에는 가속기로 동작한다.When power is transmitted from the first magnetic gear 100 to the second magnetic gear 100 ', the second magnetic gear 100' is transmitted from the second magnetic gear 100 'to the first magnetic gear 100' When power is transmitted, it acts as an accelerator.

또한, 상기 제1 마그네틱 기어(100)의 입력측 로터(110)와 출력측 로터(120)의 기어비가 1:10이고, 상기 제2 마그네틱 기어(100')의 입력측 로터(110')와 출력측 로터(120')의 기어비가 1:10일 경우 전체 기어비는 1:100이 되고 토크비도 1:100이 된다.The gear ratio of the input side rotor 110 and the output side rotor 120 of the first magnetic gear 100 is 1:10 and the input side rotor 110 'and the output side rotor of the second magnetic gear 100' 120 'has a gear ratio of 1:10, the total gear ratio becomes 1: 100 and the torque ratio becomes 1: 100.

즉, 종래의 마그네틱 기어(10)를 1:100의 토크비를 갖도록 설계하고자 할 경우, 외측 로터의 쌍극 수가 내측 로터의 쌍극 수보다 100배 많아야 하므로 대형화가 불가피하나, 본 발명의 멀티플 타입 마그네틱 기어(200)는 두 개의 마그네틱 기어를 이용하여 소형으로 고 토크비를 구현할 수 있는 장점이 있다.
In other words, when the conventional magnetic gear 10 is designed to have a torque ratio of 1: 100, the number of dipoles of the outer rotor must be 100 times larger than the number of dipoles of the inner rotor. (200) is advantageous in that a high torque ratio can be realized by using two magnetic gears.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation in the present invention. Various changes and modifications will be possible.

100:마그네틱 기어 110:입력측 로터
111:입력측 회전자 112,122:자석
113:입력축 120:출력측 로터
121:출력측 회전자 130:폴 피스 모듈
131:폴 피스 132:폴 피스 모듈 지지부재
140:입력축 지지 베어링 150:출력축 지지 베어링
160:로터 연결 베어링
100: magnetic gear 110: input side rotor
111: input side rotor 112, 122: magnet
113: input shaft 120: output side rotor
121: output side rotor 130: pole piece module
131: pole piece 132: pole piece module supporting member
140: input shaft support bearing 150: output shaft support bearing
160: rotor connection bearing

Claims (9)

입력측 로터;
상기 입력측 로터의 회전축 연장상에 상기 입력측 로터와 이격되어 구비되는 출력측 로터; 및
상기 입력측 로터 및 상기 출력측 로터의 외측에서 상기 입력측 로터 및 상기 출력측 로터를 감싸고, 회전축에 방사상으로 위치하는 복수 개의 폴 피스를 가지며, 상기 입력측 로터의 자력을 상기 출력측 로터로 전달하는 폴 피스 모듈;을 포함하고,
상기 입력측 로터 및 상기 출력측 로터는 상기 폴 피스 모듈 내측에 함께 위치하되, 상기 폴 피스 모듈과는 서로 이격되어 위치하는 것을 특징으로 하는 마그네틱 기어.
Input side rotor;
An output side rotor disposed on the rotation axis extension of the input side rotor and spaced apart from the input side rotor; And
A pole piece module which surrounds the input side rotor and the output side rotor from the outside of the input side rotor and the output side rotor and has a plurality of pole pieces radially positioned on the rotation axis and transmits the magnetic force of the input side rotor to the output side rotor; Including,
Wherein the input side rotor and the output side rotor are located together inside the pole piece module and are spaced apart from the pole piece module.
제 1 항에 있어서,
상기 폴 피스 모듈은 상기 폴 피스들이 회전축에 대해 방사상을 유지하도록 지지하는 폴 피스 모듈 지지부재를 포함하고,
외륜은 상기 폴 피스 모듈 지지부재의 일측 내부에 고정되고, 내륜은 상기 입력측 로터의 입력축에 고정되며, 상기 입력측 로터가 상기 폴 피스 모듈에서 이격된 채 회전하게 하는 입력축 지지 베어링;
외륜은 상기 폴 피스 모듈 지지부재의 타측 내부에 고정되고, 내륜은 상기 출력측 로터의 출력축에 고정되며, 상기 출력측 로터가 상기 폴 피스 모듈에서 이격된 채 회전하게 하는 출력축 지지 베어링; 및
상기 입력측 로터의 출력축과 상기 출력측 로터의 입력축이 회전축 상에서 지지되도록, 상기 입력측 로터의 출력축과 상기 출력측 로터의 입력축이 서로 슬라이딩 하면서 회전하게 하는 로터 연결 베어링;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네틱 기어.
The method according to claim 1,
Wherein the pole piece module includes a pole piece module support member for supporting the pole pieces to maintain a radial orientation relative to the rotation axis,
An input shaft supporting bearing which is fixed to one side of the pole piece module supporting member and whose inner ring is fixed to an input shaft of the input side rotor and rotates while the input side rotor is spaced apart from the pole piece module;
An output shaft support bearing which is fixed to the inside of the other side of the pole piece module support member and whose inner ring is fixed to the output shaft of the output side rotor and which rotates the output side rotor while being spaced apart from the pole piece module; And
Further comprising a rotor coupling bearing that rotates the output shaft of the input side rotor and the input side rotor of the output side rotor while sliding so that the output side of the input side rotor and the input side of the output side rotor are supported on the rotation axis.
제 1 항에 있어서,
상기 각 폴 피스의 단면은,
제1 호(arc), 상기 제1 호와 중심의 위치 및 중심각은 동일하고 내경은 상기 제1 호의 내경보다 작은 제2 호 및 상기 제1 호와 상기 제2 호의 각 일단 및 각 타단 을 연결하는 선으로 둘러싸인 제1 도형과,
상기 제2 호와 중심의 위치 및 내경은 동일하고 중심각은 상기 제2 호의 중심각보다 큰 제3 호, 상기 제3 호와 중심의 위치와 중심각은 동일하고 내경은 상기 제3 호의 내경보다 작은 제4 호 및 상기 제3 호와 상기 제4 호의 각 일단 및 각 타단을 연결하는 선으로 둘러싸인 제2 도형이 결합한 형상을 갖되,
상기 제2 호의 2등분 위치와 상기 제3 호의 2등분 위치는 서로 겹쳐지도록 결합한 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 마그네틱 기어.
The method according to claim 1,
The cross-section of each of the pole pieces,
A first arc and a second arc having the same center position and center angle as the first arc and having an inner diameter smaller than the inner diameter of the first arc and a second arc having a first arc and a second arc, A first figure surrounded by a line,
And a center angle of the second arc is equal to a center angle of the second arc, a central angle of the third arc is greater than a central angle of the second arc, a central position and a center angle of the third arc are the same, and an inner diameter of the fourth arc is smaller than an inner diameter of the third arc And a second figure surrounded by a line connecting one end and each other end of the third and fourth arcs,
Wherein a bisecting position of the second arc and a bisecting position of the third arc are combined to each other so as to overlap with each other.
제 3 항에 있어서,
상기 제4 호와 상기 제3 호의 수직 거리(이하, '제1 수직거리'라 함)는 아래의 수학식 1과 같이 상기 제4 호와 상기 제1 호의 수직 거리(이하, '제2 수직거리'라 함)에 13.5%보다는 크고 23.5%보다는 작은 것을 특징으로 하는 마그네틱 기어.
[수학식 1]
Figure pat00010

여기서, α는 상기 제1 수직거리이고 Lpr은 상기 제2 수직거리이다.
The method of claim 3,
The vertical distance between the fourth call and the third call (hereinafter, referred to as a 'first vertical distance') may be expressed by the following equation (1) Quot;) is greater than 13.5% and less than 23.5%.
[Equation 1]
Figure pat00010

Where alpha is the first vertical distance and L pr is the second vertical distance.
제 3 항에 있어서,
상기 제4 호의 중심각은 아래의 수학식 2와 같이 하나의 폴 피스를 사이에 둔 두 개의 폴피스의 제1 호들을 연결하는 가상 호의 중심각(이하, '기준각'이라 함)의 40%보다는 크고 50%보다는 작은 것을 특징으로 하는 마그네틱 기어.
[수학식 2]
Figure pat00011

여기서, β는 상기 제4 호의 중심각이고 Np는 상기 폴 피스들의 개수이다.
The method of claim 3,
The central angle of the fourth arc is larger than 40% of the central angle of the virtual arc connecting the first calls of the two pole pieces with one pole piece interposed therebetween (hereinafter referred to as a reference angle) Magnetic gear characterized by less than 50%.
&Quot; (2) "
Figure pat00011

Where beta is the central angle of the fourth arc and N p is the number of pole pieces.
제 3 항에 있어서,
상기 제1 도형에서 상기 제1 호 및 상기 제2 호를 연결하는 선은 상기 제1 도형의 중심부를 향해 오목한 곡선(이하, '오목 곡선'이라 함)인 것을 특징으로 하는 마그네틱 기어.
The method of claim 3,
Wherein a line connecting the first call and the second call in the first figure is a curve concave toward the center of the first figure (hereinafter, referred to as 'concave curve').
제 6 항에 있어서,
상기 오목 곡선의 양단을 연결하는 가상선분(이하, '제1 가상 선분'이라 함)의 2등분 위치에서 수직방향으로 상기 오목 곡선까지의 길이(이하, '오목 길이'라 함)는,
상기 오목 곡선의 상기 제1 호 측 일단에서 상기 제4 호에 수직방향으로 연결되는 가상선분(이하, '제2 가상 선분'이라 함)의 2등분 위치에서 수직방향으로 상기 제1 호의 2등분 위치와 상기 제4 호의 2등분 위치를 연결하는 가상선분(이하, '제3 가상 선분'이라 함)까지의 길이의 30%보다는 크고 40%보다는 작은 것을 특징으로 하는 마그네틱 기어.
The method according to claim 6,
(Hereinafter referred to as a "concave length") in the vertical direction at the bisecting position of a virtual line segment connecting the both ends of the concave curve (hereinafter, referred to as a "first virtual line segment"),
(2) of the first arc in the vertical direction at a bisecting position of a virtual line segment (hereinafter, referred to as a second virtual line segment) connected at a first call side end of the concave curve in a direction perpendicular to the fourth arc Of the length to a virtual line segment (hereinafter, referred to as a 'third virtual line segment') connecting the bisection positions of the fourth arc.
제 7 항에 있어서,
상기 오목 길이는 아래의 수학식 3에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 마그네틱 기어.
[수학식 3]
Figure pat00012

여기서, Dpi는 상기 제4 호의 내경, Dpo는 상기 제1 호의 내경, Np는 폴 피스들의 개수이다.
8. The method of claim 7,
Wherein the concave length is calculated by the following equation (3).
&Quot; (3) "
Figure pat00012

Where D pi is the inner diameter of the fourth arc, D po is the inner diameter of the first arc, and N p is the number of pole pieces.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항의 마그네틱 기어를 적어도 두 개 포함하고,
상기 마그네틱 기어들 중, 제1 마그네틱 기어의 출력측 로터는 제2 마그네틱 기어의 입력측 로터에 직결되는 것을 특징으로 하는 멀티플 타입 마그네틱 기어.
A magnetic bearing assembly comprising at least two magnetic gears according to any one of claims 1 to 8,
Wherein the output side rotor of the first magnetic gear is directly connected to the input side rotor of the second magnetic gear, among the magnetic gears.
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