KR20170014364A

KR20170014364A - 마그네틱 커플링

Info

Publication number: KR20170014364A
Application number: KR1020150107558A
Authority: KR
Inventors: 오영한; 신말순
Original assignee: 오영한; 신말순
Priority date: 2015-07-29
Filing date: 2015-07-29
Publication date: 2017-02-08
Also published as: KR101726848B1

Abstract

본 발명은 영구자석을 이용하여 회전력을 전달하되, 표면에 스케일의 생성을 억제하고 생성된 스케일을 제거할 수 있도록 형성된 마그네틱 커플링이 개시된다.
본 발명은 일측의 중심부에 제1샤프트 또는 제2샤프트가 끼워지는 체결홈이 형성된 돌출부를 형성하고, 타측에 상기 돌출부보다 큰 직경을 갖고 내부에 수용공간을 구비하는 용기형태의 수용부로 이루어진 몸체와; 상기 몸체의 수용공간에 상기 수용부의 형태와 대응되게 구비되는 도전성 금속재질의 도전부재와; 상기 도전부재의 상부에 형성되고, 중심부에 상부로 볼록하게 형성된 융기부와, 상기 융기부의 주변에 상기 융기부와 단차지게 형성되는 기저부로 이루어진 분할부재와; 상기 융기부의 하부에 수용되는 훼라이트자석과; 상기 기저부의 상부에 상기 훼라이트자석을 중심으로 N극과 S극이 번갈아가며 방사형으로 배치된 복수의 영구자석을 포함하는 마그네틱 커플링에 관한 것이다.

Description

마그네틱 커플링{magnetic coupling}

본 발명은 마그네틱 커플링에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 영구자석을 이용하여 회전력을 전달하되, 표면에 스케일의 생성을 억제하고 생성된 스케일을 제거할 수 있도록 형성된 마그네틱 커플링에 관한 것이다.

일반적으로 커플링이라 함은 전동모터 측에 장치된 구동축과 임펠러 같은 회전 대상체 측에 장치된 종동축 등 서로 다른 두 개의 축을 연결하여 상기 두 개의 축이 동시에 회전할 수 있도록 하기 위한 것으로, 최근에는 금속으로 이루어진 커플링이 서로 기계적으로 맞물려 회전함에 따라 소음이 발생하는 것을 방지하거나, 임펠러에 이물질이 끼이는 등의 원인으로 종동축이 회전을 정지함에 따라 전동모터에 과부하가 걸리는 것을 방지할 수 있도록 자석을 이용한 커플링이 사용되고 있다.

그러나, 종래의 마그네틱 커플링은 구조가 복잡하여 유지보수 및 세척 등이 불편한 문제점이 있다.

또한, 금속소재인 커플링이 유체와 접촉한 경우, 금속면에 피막상의 불순물이 형성되고, 나아가 스케일의 성분에 따라서는 부식까지 유발하는 문제가 있다.

공개특허공보 10-2011-0120565호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 유지보수 및 세척이 용이하고, 커플링 구조가 보다 간단해질 수 있으며 자화작용으로 커플링의 표면에 스케일의 생성을 억제하고, 생성된 스케일을 제거할 수 있는 마그네틱 커플링을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 서로 대향하는 제1커플러 및 제2커플러로 이루어져, 동일 중심축을 갖는 구동측의 제1샤프트와 피구동측 제2샤프트를 자기적 결합으로 연결하여 동력을 전달하되, 상기 제1커플러 및 제2커플러는, 일측의 중심부에 제1샤프트 또는 제2샤프트가 끼워지는 체결홈이 형성된 돌출부를 형성하고, 타측에 상기 돌출부보다 큰 직경을 갖고 내부에 수용공간을 구비하는 용기형태의 수용부로 이루어진 몸체와; 상기 몸체의 수용공간에 상기 수용부의 형태와 대응되게 구비되는 도전성 금속재질의 도전부재와; 상기 도전부재의 상부에 형성되고, 중심부에 상부로 볼록하게 형성된 융기부와, 상기 융기부의 주변에 상기 융기부와 단차지게 형성되는 기저부로 이루어진 분할부재와; 상기 융기부의 하부에 수용되는 훼라이트자석과; 상기 기저부의 상부에 상기 훼라이트자석을 중심으로 N극과 S극이 번갈아가며 방사형으로 배치된 복수의 영구자석을 포함하며, 상기 제1커플러와 제2커플러에 내장된 훼라이트자석은 서로 다른극 끼리 마주보게 배치된 마그네틱 커플링을 제공한다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 유지보수 및 세척이 용이하고, 커플링 구조가 보다 간단해질 수 있으며 자화작용으로 커플링의 표면에 스케일의 생성을 억제하고, 생성된 스케일을 제거할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 마그네틱 커플링의 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 마그네틱 커플링의 분해 사시도,
도 3 내지 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 마그네틱 커플링의 단면도이다.

본 발명에 따른 마그네틱 커플링은 영구자석을 이용하여 회전력을 전달하되, 표면에 스케일의 생성을 억제하고 생성된 스케일을 제거할 수 있는 것으로, 그 일 실시예를 도 1 내지 도 4에 나타내 보였다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 마그네틱 커플링의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 마그네틱 커플링의 분해 사시도이며, 도 3 내지 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 마그네틱 커플링의 단면도이다.

본 발명에 따른 마그네틱 커플링은 서로 대향하는 제1커플러(100) 및 제2커플러(200)로 이루어져, 동일 중심축을 갖는 구동측의 제1샤프트(10)와 피구동측 제2샤프트(20)를 자기적 결합으로 연결하여 동력을 전달하는 것으로, 상기 제1커플러(100) 및 제2커플러(200)는 각각 몸체(110)와, 도전부재(120)와, 분할부재(130)와, 훼라이트자석(140)과, 영구자석(150)을 포함한다.

먼저, 상기 몸체(110)는 전반적으로 원판의 형상이며, 일측면의 중심부에 제1샤프트(10) 또는 제2샤프트(20)가 끼워지는 체결홈(111)이 형성된 돌출부(112)를 구비하고, 타측면에는 상기 돌출부(112)보다 큰 직경의 수용공간(113)을 내부에 구비하는 용기형태의 수용부(114)를 포함한다.

따라서, 상기 돌출부(112) 및 체결홈(111)은 상기 제1샤프트(10) 또는 제2샤프트(20)와 동축상에 형성된다. 또한, 상기 몸체(110)는 스테인레스 스틸 재질로 구비될 수 있다.

도전부재(120)는 철(Fe) 등과 같은 도전성 금속재질로 구비되고, 상기 몸체(110)의 수용공간(113)에 상기 수용부(114)의 형태와 대응되게 용기의 형태로 구비된다.

상기 도전부재(120)는 훼라이트자석(140)의 자력을 상기 몸체(110)의 외부로 전달하는 역할을 하며, 외부로 전달된 자력에 의해 자화현상이 발생할 수 있다.

일례로, 상기 제1커플러(100) 및 제2커플러(200)는 유체에 잠긴 상태로 사용될 수 있다. 이때, 상기 제1커플러(100) 및 제2커플러(200)의 주변에는 자기장이 형성되어 주변의 유체가 자화되고, 자화작용에 의해 유체에 와류가 발생할 수 있으며, 이러한 와류현상에 의해 제1커플러(100) 및 제2커플러(200)의 표면에 스케일이 생성되는 것을 억제하고, 생성된 스케일을 제거할 수 있으며, 나아가 금속의 부식을 방지할 수 있다.

분할부재(130)는 상기 도전부재(120)의 상부에 형성되고, 중심부에 상부로 볼록하게 형성된 융기부(131)와, 상기 융기부(131)의 주변에 상기 융기부(131)와 하향 단차지게 형성되는 기저부(132)로 이루어져, 도전부재(120)의 내부공간을 분할한다. 상기 분할부재(130)는 스테인레스 스틸 재질로 구비될 수 있다.

상기 분할부재(130)의 융기부(131)의 하부에는 훼라이트자석(140)이 수용되고, 상기 기저부(132)의 상부에는 상기 훼라이트자석(140)을 중심으로 복수의 영구자석(150)이 방사형으로 배치된다. 상기 영구자석(150)은 외부로 노출되는 부분의 이웃하는 극성이 서로 동일하지 않도록 N극과 S극이 번갈아가며 배치되며, 엔디자석(ND magnet)으로 구비될 수 있다.

이때, 상기 제1커플러(100)와 제2커플러(200)에 내장된 훼라이트자석(140)은 서로 다른극 끼리 마주보게 배치되며, 따라서, 제1커플러(100)와 제2커플러(200)가 접한 상태를 유지할 수 있도록 한다.

도 3은 제1커플러(100)와 제2커플러(200)의 영구자석(150)이 서로 다른 극끼리 마주했을 때를 도시한 단면도이고, 도 4는 제1커플러(100)와 제2커플러(200)의 영구자석(150)이 서로 같은 극끼리 마주했을 때를 도시한 단면도이다.

상기와 같은 구성으로, 구동측의 제1샤프트(10)의 회전력이 영구자석(150)의 강한 자력에 의해 피구동측 제2샤프트(20)에 전달되어 상기 제1샤프트(10)와 제2샤프트(20)가 함께 회전 가능할 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 커플링의 유지보수 및 세척이 용이하고, 커플링 구조가 보다 간단해질 수 있으며 자화작용으로 커플링의 표면에 스케일의 생성을 억제하고, 생성된 스케일을 제거할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 수용부(114)와 상기 도전부재(120)의 경계에는 실링부재(160)가 끼워진다.

상기 실링부재(160)는 고무 등의 쿠션재질로 이루어진 오링(O-ring)으로 구비될 수 있다. 상기 실링부재(160)의 구성으로 상기 수용부(114)와 상기 도전부재(120)의 경계가 차폐될 수 있음은 물론, 상기 수용부(114)와 상기 도전부재(120)가 접촉하는 것을 방지하여 소음을 줄이고, 상기 수용부(114)와 상기 도전부재(120)가 충돌에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 돌출부(112)에는 상기 체결홈(111)과 상기 돌출부(112)의 주변을 관통하는 핀홀(115)이 방사형으로 복수 형성된다. 상기 핀홀(115)은 상기 체결홈(111)과 수직하는 방향으로 형성된다. 상기 핀홀(115)에는 고정핀, 고정나사 등이 끼워져 상기 체결홈(111)에 끼워진 제1샤프트(10) 및 제2샤프트(20)를 고정할 수 있다. 일례로, 상기 핀홀(115)은 120도 간격을 형성하여 3개 형성될 수 있다.

변형예로, 상기 돌출부(112)에는 상기 체결홈(111)이 형성된 내측면에 키홈(116)을 형성할 수 있으며, 상기 키홈(116)과 상기 제1샤프트(10) 및 제2샤프트(20)에 형성된 키홈 사이에 고정키를 끼워 샤프트(10,20)를 체결홈(111)에 고정할 수 있다. 상기 키홈(116)은 상기 핀홀(115) 중 어느 하나와 연통되게 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 수용부(114)와 상기 도전부재(120) 사이에는 접착성 에폭시 수지(170)가 형성된다. 또한, 상기 도전부재(120)와 상기 분할부재(130) 사이에도 접착성 에폭시 수지(170)가 형성될 수 있고, 상기 분할부재(130)와 상기 훼라이트자석(140) 및 영구자석(150) 사이에도 접착성 에폭시 수지(170)가 형성될 수 있다.

상기 접착성 에폭시 수지(170)는 고무실리콘 등으로 대체될 수 있으며, 상기 수용부(114)와 상기 도전부재(120), 상기 도전부재(120)와 상기 분할부재(130), 상기 분할부재(130)와 상기 훼라이트자석(140) 및 영구자석(150)을 접착시키는 기능 및 충격을 흡수하는 기능을 수행할 수 있다.

또한, 상기 접착성 에폭시 수지(170)는 상기 수용부(114)와 상기 도전부재(120), 상기 도전부재(120)와 상기 분할부재(130), 상기 분할부재(130)와 상기 훼라이트자석(140) 및 영구자석(150)의 사이공간에 유체 등이 침투하지 못하도록 차폐시킬 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 몸체(110)의 모서리는 곡선으로 라운딩 처리되어 제1커플러(100) 및 제2커플러(200)의 회전 시 발생하는 소음을 줄이고 공기저항을 줄일 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10 : 제1샤프트 20 : 제2샤프트
100 : 제1커플러 110 : 몸체
111 : 체결홈 112 : 돌출부
113 : 수용공간 114 : 수용부
115 : 핀홀 116 : 키홈
120 : 도전부재 130 : 분할부재
131 : 융기부 132 : 기저부
140 : 훼라이트자석 150 : 영구자석
160 : 실링부재 170 : 에폭시수지
200 : 제2커플러

Claims

서로 대향하는 제1커플러 및 제2커플러로 이루어져, 동일 중심축을 갖는 구동측의 제1샤프트와 피구동측 제2샤프트를 자기적 결합으로 연결하여 동력을 전달하는 자석식 커플링에 있어서,
상기 제1커플러 및 제2커플러는, 일측의 중심부에 제1샤프트 또는 제2샤프트가 끼워지는 체결홈이 형성된 돌출부를 형성하고, 타측에 상기 돌출부보다 큰 직경을 갖고 내부에 수용공간을 구비하는 용기형태의 수용부로 이루어진 몸체와; 상기 몸체의 수용공간에 상기 수용부의 형태와 대응되게 구비되는 도전성 금속재질의 도전부재와; 상기 도전부재의 상부에 형성되고, 중심부에 상부로 볼록하게 형성된 융기부와, 상기 융기부의 주변에 상기 융기부와 단차지게 형성되는 기저부로 이루어진 분할부재와; 상기 융기부의 하부에 수용되는 훼라이트자석과; 상기 기저부의 상부에 상기 훼라이트자석을 중심으로 N극과 S극이 번갈아가며 방사형으로 배치된 복수의 영구자석을 포함하되,
상기 제1커플러와 제2커플러에 내장된 훼라이트자석은 서로 다른극 끼리 마주보게 배치된 것을 특징으로 하는 마그네틱 커플링.
제 1항에 있어서,
상기 수용부와 상기 도전부재의 경계에는 실링부재가 끼워진 것을 특징으로 하는 마그네틱 커플링.
제 1항에 있어서,
상기 돌출부에는 상기 체결홈과 상기 돌출부의 주변을 관통하는 핀홀이 방사형으로 복수 형성된 것을 특징으로 하는 마그네틱 커플링.
제 1항에 있어서,
상기 수용부와 상기 도전부재 사이, 및/또는 상기 도전부재와 상기 분할부재 사이, 및/또는 상기 분할부재와 상기 훼라이트자석 및 영구자석 사이에는 접착성 에폭시 수지가 형성된 것을 특징으로 하는 마그네틱 커플링.
제 1항에 있어서,
상기 몸체의 모서리는 곡선으로 라운딩 처리된 것을 특징으로 하는 마그네틱 커플링.