KR20180121756A - 가변 토크 마그네틱 커플링 - Google Patents

가변 토크 마그네틱 커플링 Download PDF

Info

Publication number
KR20180121756A
KR20180121756A KR1020170055748A KR20170055748A KR20180121756A KR 20180121756 A KR20180121756 A KR 20180121756A KR 1020170055748 A KR1020170055748 A KR 1020170055748A KR 20170055748 A KR20170055748 A KR 20170055748A KR 20180121756 A KR20180121756 A KR 20180121756A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
movable permanent
magnetic coupling
permanent magnet
pocket portion
shaft
Prior art date
Application number
KR1020170055748A
Other languages
English (en)
Inventor
김성완
성환호
성환진
김영식
차길업
Original Assignee
주식회사 피에스텍
주식회사 포스코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 피에스텍, 주식회사 포스코 filed Critical 주식회사 피에스텍
Priority to KR1020170055748A priority Critical patent/KR20180121756A/ko
Publication of KR20180121756A publication Critical patent/KR20180121756A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H13/00—Gearing for conveying rotary motion with constant gear ratio by friction between rotary members
    • F16H13/10—Means for influencing the pressure between the members
    • F16H13/12—Means for influencing the pressure between the members by magnetic forces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H49/00—Other gearings
    • F16H49/005—Magnetic gearings with physical contact between gears

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Dynamo-Electric Clutches, Dynamo-Electric Brakes (AREA)

Abstract

본 발명은 마그네틱 커플링(magnetic coupling)을 통해 구동축과 부하축을 연결하고 복수로 배치된 영구자석을 전자기적 방법으로 개별적으로 이격하여 자기결합을 해제함으로써 자기결합 강도를 조절할 수 있으며, 이로 인해 전동기로 구동되는 시스템의 전력사용을 최소화하고, 구조가 간단하여 설치 및 유지보수 비용이 최소화되는 특징이 있다.

Description

가변 토크 마그네틱 커플링{Variable Torque Magnetic Coupling}
본 발명은 자기결합을 이용한 가변 토크 동력전달장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 모터와 부하의 동력연결에 자기결합 방식을 이용하여 전동기(모터)로 구동되는 부하의 가변속 운전을 용이하게 하기 위한 가변 토크 마그네틱 커플링에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
모터에 의해 구동되는 부하의 운전속도를 제어하는 방법으로는 전기적인 방식과 기계적인 방식을 들 수 있다.
전기적인 방식은 인버터를 이용하는 방식이 있다. 인버터는 전동기에 공급하는 전압과 주파수를 변환시켜 속도를 제어하는 장치로서, 전력 변환 과정에서 교류를 직류로 변환하는 컨버터 회로를 거치고, 이를 다시 필요한 전압과 주파수로 변환하기 위한 인버터 회로를 거쳐 전동기에 전력을 공급하게 된다. 이러한 인버터 방식은 기존 유도전동기를 간단하게 제어할 수 있고, 넓은 범위에서 무단 가변속 운전이 가능하며, 정밀한 속도제어가 가능하다는 등의 장점이 있다. 그러나 설치비가 많이 들고, 내구성이 유체 커플링에 비해 낮으며, 유지 보수가 어려운 단점이 있다.
기계적인 방식은 유체 커플링을 이용하는 방식이 있다. 유체 커플링은 점성이 높은 유체를 매개로 하여 입력 축의 회전력을 출력 축에 전달하는 동력전달요소이다. 유체 커플링은 유체를 매개로 하기 때문에 충격과 비틀림 진동을 잘 흡수하고, 과부하 시 슬립(slip)을 일으켜 모터를 보호할 수 있다.
이러한 유체 커플링 방식은 부품의 마모가 없고, 내구성이 우수하며, 대용량에서 설치비가 경제적이라는 장점이 있으나, 저속에서 동력손실이 크고(예컨대 70 % 속도에서 동력전달효율 65 %; 60 % 속도에서 동력전달효율 52 %), 유체 커플링 내부에서 발생하는 열(손실)을 냉각하기 위한 냉각장치가 필요하며, 내부의 유체 유동 및 온도 변화에 따른 점도 변화 등에 의한 유체 커플링 자체의 불규칙한 슬립으로 인해 정밀한 속도제어가 어렵다는 단점이 있다.
본 발명은 마그네틱 커플링의 동력결합 정도를 조절하여 운전속도를 조절하고, 모터로 구동되는 부하의 가변속 운전을 통해 전력낭비를 최소화하며, 설치 및 유지보수 비용을 절감하는 것이 목적이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 토크 마그네틱 커플링은 구동축; 구동축에 결합되고, 강자성체로 이루어진 구동 디스크; 부하축; 부하축에 결합되고, 구동 디스크와 축 방향으로 에어 갭(air gap)만큼 이격되어 배치되되, 구동 디스크에 대향하는 일측면으로부터 형성되는 환형의 제1포켓부, 제1포켓부로부터 형성되고 회전축을 중심으로 방사형으로 배치되는 복수의 제2포켓부 및 제2포켓부의 내부에 돌출 형성된 코어를 포함하는 부하단 하우징; 코어를 감싸며 제2포켓부에 수용되는 전자석 코일; 및 제1포켓부에 수용되되, 전자석 코일과 축 방향으로 쌍을 이루고, 축 방향으로 소정의 범위 내에서만 이동 가능하도록 배치된 이동식 영구자석;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 입력 축과 출력 축을 마그네틱 커플링(magnetic coupling)으로 연결하고, 커플링을 구성하는 복수의 영구자석의 자기(magnetic) 결합을 부분적으로 해제함으로써 자기결합 강도를 조절하는 것이 특징이다. 토크 전달 정도를 조절함으로써 부하에 따라 운전속도가 제어되며, 이로 인해 전동기로 구동되는 시스템의 전력사용량을 절감하고, 구조가 단순하여 설치 및 유지보수 비용이 최소화되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 커플링을 나타내는 단면 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 커플링을 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 커플링을 나타내는 정면 투시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 커플링을 나타내는 회전 단면도로서, 도 3의 C-C'부분의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 커플링의 측면 투시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 부하축의 전자석 부분을 나타내는, 도 5의 F-F'부분의 측 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 부하축의 이동식 영구자석 부분을 나타내는, 도 5의 G-G'부분의 측 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 커플링에서, 이동식 영구자석을 구동 디스크로부터 분리하는 과정을 나타내는 개념도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 커플링에서, 이격된 상태의 이동식 영구자석을 구동 디스크에 자기적으로 결합하는 과정을 나타내는 개념도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 커플링에서, 모든 이동식 영구자석이 구동 디스크와 자기적으로 결합된 상태를 나타내는 개념도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 커플링에서, 모든 이동식 영구자석이 구동 디스크로부터 자기적으로 분리된 상태를 나타내는 개념도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 커플링에서, 이동식 영구자석과 구동 디스크가 일부만 자기적으로 결합된 상태를 나타내는 개념도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '…부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 커플링을 나타내는 단면 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기결합을 이용한 가변 토크 마그네틱 커플링은 구동단, 부하단 및 외부 하우징을 포함한다.
구동단에는 유도전동기(미도시)가 연결될 수 있다. 유도전동기는 고정자 권선에 흐르는 교번 전류에 의해 회전자계가 만들어지고, 그 회전자계와 회전자에 발생하는 유도전류의 상호 작용에 의한 토크를 이용한 모터이다. 유도전동기는 출력 축에 부하가 있으면 슬립이 발생한다. 유도전동기에서 회전자와 회전자계가 동일한 속도로 회전하면 회전자 도체와 쇄교하는 자속의 시간당 변화량이 0이 되어 전압을 유기하지 못하고, 따라서 회전력은 발생하지 않는다. 즉, 회전력이 발생하기 위해서는 회전자의 속도는 회전자계의 속도보다 느려야 한다. 분당 회전자계의 속도를 N0, 회전자의 속도를 N이라고 하면, 자속을 끊는 속도는 N0-N이 되고, N0에 대한 비를 슬립(slip)이라고 한다.
Figure pat00001
유도전동기는 모터의 회전력과 부하의 회전력이 일치하면 가속회전력이 0이되어 일정한 속도로 회전하게 되고, 부하가 변동되어 예컨대 증가하면 회전 속도가 감소하게 된다. 즉, 슬립은 부하의 크기에 따라 변하며, 부무하에서 거의 0이고, 부하에서는 5~10%이다.
한편, 유도전동기의 용량에 비해 부하가 큰 경우, 부하 변동에 의해 불안정한 운전이 되거나 과부하에 의해 모터가 멈추게 된다. 이를 방지하기 위해 큰 용량의 전동기를 사용하는 것은 소비전력 증가의 원인이 되어 바람직하지 않다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가변 토크 마그네틱 커플링은 자기결합력의 크기를 가변함으로써 구동단에 부가되는 부하 및 속도를 가변하는 것이 특징이다. 특히, 유도전동기의 구동 단계에서 전동기에 전달되는 부하를 낮춤으로써 실제 전동기의 출력에는 관여하지 않는, 회전자계를 발생시키기 위한 자화전류의 요구 용량을 낮춰 유도전동기의 역률을 높이는 효과가 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 커플링을 나타내는 분해 사시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 커플링의 구동단은 구동축(110), 구동축(110)을 지지하는 제1베어링(120) 및 구동 디스크(140)를 포함한다.
구동 디스크(140)는 강자성체이며, 내주면에서 구동축(110)과 결합되고, 부하단을 향한 일측면에는 방사형으로 배치된 복수의 슬릿(142)을 포함한다.
부하단은 부하축(210), 부하축(210)을 지지하는 제2베어링(220), 부하단 하우징(240), 전자석 코일(250) 조립체, 이동식 영구자석(280) 조립체, 각각의 이동식 영구자석(280)의 축 방향 움직임을 가이드하기 위한 숄더 볼트(shoulder bolt, 260) 및 다우웰 핀(Dowel pin, 270)을 포함한다.
구동단과 부하단은 제1베어링(120)의 외륜이 조립되는 제1하우징(130)과 제1하우징(130)과 조립되고 제2베어링(220)의 외륜이 조립되는 제2하우징(230) 내에 배치된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 커플링을 나타내는 정면 투시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 커플링을 나타내는 회전 단면도로서, 도 3의 C-C'부분의 단면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 구동축(110)은 일단이 유도전동기에 연결되고, 타단이 구동 디스크(140)의 내주면과 결합되도록 연장된다. 구동축(110)에는 제1베어링(120)이 삽입되고, 제1베어링(120)의 외륜은 제1하우징(130)에 조립된다.
구동 디스크(140)는 강자성체로서 이동식 영구자석(280)과 대응되는 형상이 방사형으로 배치된다. 즉, 부하단과 대향되는 구동 디스크(140)의 일측면으로부터 방사형으로 배치된 슬릿(142)이 소정의 깊이로 형성되어 각각의 이동식 영구자석(280)에 의한 자기장과 결합하는 형상이 구비된다. 본 발명의 일 실시예에서는 예컨대 방사형으로 10개의 조각이 일정한 형상과 간격으로 배치된다. 방사형으로 배치되는 조각의 개수는 예시적인 것이며 더 적은 혹은 더 많은 개수가 배치될 수 있다.
구동 디스크(140)의 일측면에 대향되는 위치에는 소정의 간격, 예컨대 0.5~1 mm의 에어 갭(air gap, 310)을 가지도록 부하단 하우징(240) 및 이동식 영구자석(280) 조립체가 배치된다.
부하단의 이동식 영구자석(280) 조립체는 방사형으로 10개의 조각이 배치되며, 이동식 영구자석(280) 조립체는 구동 디스크(140)의 일측면에 대향되는 부하단 하우징(240)의 일측면과 부하단 하우징(240) 내측의 제2멈춤면(245) 사이에서 축 방향으로만 이동 가능하도록 형성된다.
부하단의 부하축(210)에는 제2베어링(220)이 삽입되고, 제2베어링(220)의 외륜은 제2하우징(230)에 조립된다. 부하축(210)의 일단은 출력 축에 연결되고, 타단은 제2하우징(230) 내로 배치되되, 부하단 하우징(240)의 일측면까지 연장되어 부하단 하우징(240)과 결합된다.
부하단 하우징(240)은 구동 디스크(140)에 대향되는 일측면으로부터 방사형의 제1포켓부(342)가 형성되고, 제1포켓부(342)의 내측면으로부터 추가로 복수의 제2포켓부(344)가 형성된 형태이다. 본 발명의 일 실시예에서 예컨대 10개의 제2포켓부(344)가 회전축을 중심으로 방사형으로 일정한 형상과 간격으로 형성된다. 각각의 제2포켓부(344)를 구획하는 격벽(246)의 구동 디스크(140)를 향하는 면(245)은 일정한 높이를 가지며, 제2멈춤면(245)으로 정의할 수 있다.
각각의 제2포켓부(344)의 내부에는 전자석 코일(250)을 수용하기 위해 원주 방향 양측의 격벽(246), 부하단 하우징(240)의 반경 방향 내측면 및 외측면으로부터 소정의 간격을 가지고 제2포켓부(344)의 중앙부에 격벽(246)과 같은 높이로, 제2멈춤면(245)까지 돌출되는 코어(241)가 형성된다.
코어(241)의 내부에는 축 방향과 나란히 형성되되, 반경 방향으로 회전축에 가까운 위치에 다우웰 핀 가이드 홀(243), 회전축으로부터 먼 위치에 숄더 볼트(260) 조립을 위한 가이드 나사구멍이 차례로 형성된다. 가이드 나사구멍은 입구가 숄더 볼트 몸체(264)의 외경과 정밀하게 조립되도록 원통구멍이 형성된다. 원통구멍의 깊이는 숄더 볼트(260)가 일정한 깊이로 조립되도록 모두 일정하게 형성된다. 숄더 볼트(260)의 조립을 위한 나사부는 원통구멍을 지나 내측에 형성된다.
제1포켓부(342)는 이동식 영구자석(280) 조립체가 수용된다. 각각의 이동식 영구자석(280)은 제1포켓부(342) 깊이보다 작은 두께를 가지며, 제1포켓부(342) 내에서 축 방향으로 이동이 가능하다.
제2포켓부(344)는 전자석 코일(250) 조립체가 배치되며 각각의 전자석 코일(250)은 코어(241)를 감싸며 배치된다. 전자석 코일(250)의 배선을 위해 제2포켓부(344)를 둘러싸는 양측의 격벽(246)에는 반경 방향 외측에 근접하여 배선 홈(249)이 형성될 수 있다.
적어도 하나의 제2포켓부(344)의 내측 바닥면 또는 내주면을 향하는 부위는 전자석 코일(250)의 배선을 부하축(210)을 통해 외부 제어기(미도시)와 연결하기 위한 배선용 관통구가 형성될 수 있다. 일 실시예에서는 부하단 하우징(240)의 회전축을 기준으로 대칭되는 위치에 두 곳의 배선용 관통구를 형성하여 부하축(210)을 통해 외부로 배선하는 것을 예시하였다. 부하단 하우징(240)은 연자성 재료로 이루어질 수 있다.
도 4는 이동식 영구자석(280) 중 180도로 대칭 위치에 있는 두 개의 이동식 영구자석(280)이 전자석 코일(250) 측으로 후퇴된 경우를 도시한 것으로서, 도 4의 중심축 상단에는 후퇴된 이동식 영구자석(280)을, 중심축 하단에는 구동단과 자기적으로 결합된 이동식 영구자석(280)을 도시하고 있다.
도 4을 참조하면, 이동식 영구자석(280)은 축 방향과 나란히 형성되고 회전축으로부터 먼 위치에 배치된 숄더 볼트 가이드 홀(282)과 회전축에 가깝게 배치된 다우웰 핀 고정 구멍(284)을 포함한다.
다우웰 핀(270)은 이동식 영구자석(280)의 부하단 방향 측면으로부터 형성되어 다우웰 핀(270)이 고정되고, 다우웰 핀(270)은 부하단 하우징(240)에 형성된 다우웰 핀 가이드 홀(243)에 이동 가능하도록 삽입된다.
숄더 볼트 가이드 홀(282)은 이동식 영구자석(280)의 구동단 방향 측면으로부터 2단으로 형성된다. 이동식 영구자석(280)은 숄더 볼트 가이드 홀(282)에 삽입되어 부하단 하우징(240)에 고정되는 숄더 볼트(260)에 의해 축 방향으로의 움직임만 허용된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 숄더 볼트(260)는 통상의 숄더 볼트와 유사한 형태이나 볼트 머리(262)의 외경부와 몸체(264)의 외경부가 정밀 가공되어 동축이 확보되는 것이 바람직하다. 또한 머리(262)와 몸체(264)가 만나는 환형의 내측면(263)으로부터 몸체(264)의 원통면 끝 부분과 나사(266) 시작부의 경계까지의 거리가 일정하도록 형성되는 것이 바람직하다. 이로써 숄더 볼트(260)가 부하단 하우징(240)에 조립되면 숄더 볼트(260)의 머리(262)가 일정한 높이를 갖도록 조립될 수 있다. 숄더 볼트(260)의 머리(262)와 몸체(264)가 만나는 환형의 내측면(263)은 제1멈춤면(263)으로 정의할 수 있다.
이와 같이 부하단이 조립됨으로써 이동식 영구자석(280)은 제1멈춤면(263)과 제2멈춤면(245) 사이에서 이동 가능한 상태가 된다. 각각의 이동식 영구자석(280)을 제1멈춤면(263)까지의 전진, 제2멈춤면(245)까지의 후퇴는 이동식 영구자석(280)과 축 방향으로 나란히 배치된 전자석 코일(250)이 이동식 영구자석(280)을 밀거나 당김으로써 이루어진다. 이동식 영구자석(280)은 이동된 후에는 전자석 코일(250)의 자기장이 제거되더라도 에어 갭(310)을 가지고 구동 디스크(140)와, 또는 직접 접촉하며 제2멈춤면(245)과 자기장 루프(magnetic flux loop)를 형성하여 부착된 상태가 유지된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 커플링의 측면 투시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 부하축의 전자석 부분을 나타내는, 도 5의 F-F'부분의 측 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 부하축의 이동식 영구자석 부분을 나타내는, 도 5의 G-G'부분의 측 단면도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 부하단 하우징(240)에 각각 10개의 전자석 코일(250) 및 이동식 영구자석(280)이 회전축을 중심으로 방사형으로 배치된 상태를 나타낸다. 이동식 영구자석(280)은 원주를 균일하게 나누고, 서로 슬라이딩 가능하도록 접한 상태로 배치되며, 숄더 볼트(260) 및 다우웰 핀(270)에 의해 가이드 되어 축 방향 이동 이외의 움직임은 억제된다. 일 실시예에서 각각의 전자석 코일(250)은 서로 180도 위치에 배치된 전자석 코일(250)이 한 쌍이 되도록 전기적으로 연결된 것을 예시하였으나 이에 한정하는 것은 아니다. 일 실시예에서는 이동식 영구자석(280) 다섯 쌍을 각각 제어하는 경우를 예시하였다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 커플링에서, 이동식 영구자석을 구동 디스크로부터 분리하는 과정을 나타내는 개념도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 커플링에서, 이격된 상태의 이동식 영구자석을 구동 디스크에 자기적으로 결합하는 과정을 나타내는 개념도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 커플링은 전자석 코일(250)에 예컨대 수십에서 수백 ms(millisecond) 동안의 짧은 시간 동안만 전류를 인가하여, 전기장의 방향에 따라 이동식 영구자석(280)을 밀거나 당길 수 있다. 각각의 이동식 영구자석(280)은 회전축의 원주 방향으로 한 쌍의 영구자석 폴 피스(pole piece)가 숄더 볼트 가이드 홀(282)을 중간에 두고 직렬로 배치될 수 있다. 일 실시예에서는 이동식 영구자석(280)의 숄더 볼트 가이드 홀(282)에 근접하여 S극이, 원주 방향으로 양측면에 근접하여 N극이 형성된 형태를 예시하였다.
도 8을 참조하면, 전자석 코일(250)의 우측에서 돌출되어 좌측으로 들어가는 방향으로 전류를 흘려줌으로써 도시한 바와 같은 자기장이 형성된다. 따라서, 이동식 영구자석(280)은 제2포켓부(344) 방향으로 이끌려 제2멈춤면(245)과 맞닿게 되고, 자기장 루프를 형성하여 전자석 코일(250)의 전류가 차단되더라도 이동식 영구자석(280)은 제2멈춤면(245)에 부착된 상태를 유지한다.
도 9를 참조하면, 전자석 코일(250)의 전류 방향을 도 8과는 반대로 흘려줌으로써 제2멈춤면(245)에 부착되어 있던 이동식 영구자석(280)은 전자석의 자력에 의해 밀려나고, 이동식 영구자석(280)은 숄더 볼트(260)의 머리(262)에 의해 제1멈춤면(263)에서 멈추게 된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 커플링은 이동식 영구자석(280)이 제1멈춤면(263)에 밀착된 상태에서 강자성체인 구동 디스크(140)의 일측면과 이동식 영구자석(280)의 측면이 에어 갭(310)을 가지고 충분히 가까운 거리로 이격된 상태이며, 상대적으로 제2포켓부(344)와는 많이 이격된 상태이다. 이때 이동식 영구자석(280)과 구동 디스크(140) 사이에는 자기장 루프가 형성되어 전자석 코일(250)의 전류가 차단되더라도 이동식 영구자석(280)은 구동 디스크(140)와 자기적으로 결합된 상태가 유지된다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 커플링에서, 모든 이동식 영구자석이 구동 디스크와 자기적으로 결합된 상태를 나타내는 개념도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 커플링에서, 모든 이동식 영구자석이 구동 디스크로부터 자기적으로 분리된 상태를 나타내는 개념도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 커플링에서, 이동식 영구자석과 구동 디스크가 일부만 자기적으로 결합된 상태를 나타내는 개념도이다.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 각각의 이동식 영구자석(280)은 개별적으로 제어될 수 있으며, 모든 이동식 영구자석(280)이 구동 디스크(140)와 자기적으로 결합되면 최대 토크를 전달하는 상태가 되고, 모두 분리되면 동력이 분리된 상태가 되며, 부하축(210)은 정지하게 된다. 도 12를 참조하면, 일부의 이동식 영구자석(280)만 구동 디스크(140)로부터 자기적으로 분리함으로써 구동단과 부하단 사이의 자기장의 결합 강도를 조절할 수 있다. 결합 강도를 조절함으로써 구동단 모터에 부가되는 부하를 조절할 수 있고, 따라서 회전 속도가 조절된다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 커플링의 자기결합 강도가 약해지면 슬립이 증가하고 부하축(210)의 회전수는 감소한다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 구동축;
    상기 구동축에 결합되고, 강자성체로 이루어진 구동 디스크;
    부하축;
    상기 부하축에 결합되고, 상기 구동 디스크와 축 방향으로 에어 갭(air gap)만큼 이격되어 배치되되, 상기 구동 디스크에 대향하는 일측면으로부터 형성되는 환형의 제1포켓부, 상기 제1포켓부로부터 형성되고 회전축을 중심으로 방사형으로 배치되는 복수의 제2포켓부 및 상기 제2포켓부의 내부에 돌출 형성된 코어를 포함하는 부하단 하우징;
    상기 코어를 감싸며 상기 제2포켓부에 수용되는 전자석 코일; 및
    상기 제1포켓부에 수용되되, 상기 전자석 코일과 축 방향으로 쌍을 이루고, 축 방향으로 소정의 범위 내에서만 이동 가능하도록 배치된 이동식 영구자석;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 토크 마그네틱 커플링.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1포켓부의 깊이와 상기 이동식 영구자석의 높이 차이는 상기 에어 갭보다 큰 것을 특징으로 하는 가변 토크 마그네틱 커플링.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 이동식 영구자석을 축 방향으로만 이동 가능하도록 배치되는
    숄더 볼트; 및
    다우웰 핀;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 토크 마그네틱 커플링.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 이동식 영구자석은,
    축 방향으로 형성된 상기 숄더 볼트의 머리와 몸체를 수용하는 숄더 볼트 가이드 홀; 및
    상기 다우웰 핀이 결합되는 다우웰 핀 고정 구멍;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 토크 마그네틱 커플링.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 코어는,
    상기 숄더 볼트의 몸체가 삽입되고 나사부가 결합되는 가이드 나사구멍; 및
    상기 다우웰 핀이 수용되는 다우웰 핀 가이드 홀;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 토크 마그네틱 커플링.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 구동 디스크는,
    상기 이동식 영구자석 방향의 일측면에 상기 복수의 이동식 영구자석이 조립된 형상에 대응되도록 소정의 깊이로 방사형으로 배치된 복수의 슬릿을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 토크 마그네틱 커플링.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 이동식 영구자석은,
    축 방향으로 쌍을 이루고 배치된 상기 전자석 코일에 0.1초 이내의 짧은 시간 동안 전류가 인가되어 형성된 자기장의 방향에 따라,
    밀려서 상기 구동축과 자기적으로 결합되거나,
    당겨져서 상기 제2포켓부에 밀착되는
    것을 특징으로 하는 가변 토크 마그네틱 커플링.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 이동식 영구자석은,
    상기 전자석 코일에 전류가 인가되지 않은 상태에서는
    상기 구동 디스크와 자기적으로 결합되거나,
    상기 제2포켓부와 자기적으로 결합되는
    두 가지 상태만 있는 것을 특징으로 하는 가변 토크 마그네틱 커플링.
  9. 제 1항에 있어서,
    모든 상기 이동식 영구자석이 상기 에어 갭을 가지며 상기 구동 디스크와 자기적으로 결합되면 상기 구동축과 상기 부하축 사이에 최대 토크가 전달되고,
    모든 상기 이동식 영구자석이 상기 구동 디스크로부터 이격되어 상기 제2포켓부에 밀착되어 자기적으로 결합되면 상기 구동축과 상기 부하축의 동력 전달이 끊어지고,
    일부 상기 이동식 영구자석만 상기 에어 갭을 가지면 상기 구동 디스크와 자기적으로 결합되면 상기 구동축과 상기 부하축 사이에 상기 최대 토크에 비해 작은 크기의 토크가 전달되는 것을 특징으로 하는 가변 토크 마그네틱 커플링.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 부하단 하우징은 연자성 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 가변 토크 마그네틱 커플링.
KR1020170055748A 2017-04-28 2017-04-28 가변 토크 마그네틱 커플링 KR20180121756A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170055748A KR20180121756A (ko) 2017-04-28 2017-04-28 가변 토크 마그네틱 커플링

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170055748A KR20180121756A (ko) 2017-04-28 2017-04-28 가변 토크 마그네틱 커플링

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180121756A true KR20180121756A (ko) 2018-11-08

Family

ID=64330039

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170055748A KR20180121756A (ko) 2017-04-28 2017-04-28 가변 토크 마그네틱 커플링

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20180121756A (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101979367B1 (ko) 2019-01-29 2019-05-15 (주)한텍솔루션 에어 갭의 조절이 가능한 마그네틱 커플링
KR102018315B1 (ko) 2019-02-28 2019-10-21 (주)한텍솔루션 에어 갭 조절부가 구비된 고정형 마그네틱 커플링
KR102080322B1 (ko) 2019-08-29 2020-02-21 (주)한텍솔루션 마그네틱 커플링을 이용한 에너지 절감 설비 관리 시스템
CN114436145A (zh) * 2021-12-22 2022-05-06 浙江二十冶建设有限公司 一种建筑施工用简易吊装装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101979367B1 (ko) 2019-01-29 2019-05-15 (주)한텍솔루션 에어 갭의 조절이 가능한 마그네틱 커플링
KR102018315B1 (ko) 2019-02-28 2019-10-21 (주)한텍솔루션 에어 갭 조절부가 구비된 고정형 마그네틱 커플링
KR102080322B1 (ko) 2019-08-29 2020-02-21 (주)한텍솔루션 마그네틱 커플링을 이용한 에너지 절감 설비 관리 시스템
CN114436145A (zh) * 2021-12-22 2022-05-06 浙江二十冶建设有限公司 一种建筑施工用简易吊装装置
CN114436145B (zh) * 2021-12-22 2024-05-14 浙江二十冶建设有限公司 一种建筑施工用简易吊装装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20180121756A (ko) 가변 토크 마그네틱 커플링
CA2779229C (en) Reconfigurable inductive to synchronous motor
KR102099979B1 (ko) 회전축 또는 고정축을 사용할 수 있는 2개의 회전자를 이용하는 발전기
CN105864292B (zh) 一种永磁偏置三自由度磁轴承
EP2306621A1 (en) Axially movable rotor
US4340261A (en) Magnetic bearing arrangement
US5525851A (en) Apparatus for producing high-speed rotation
KR20090112825A (ko) 발전기-브레이크 일체형 회전기기
KR101783687B1 (ko) 자기결합을 이용한 가변속 동력전달장치
US11333196B2 (en) Thrust active magnetic bearing for shaft slow roll control
CN105991067B (zh) 磁悬浮无铁芯永磁式发电及电动装置
CN112567603A (zh) 具有双定子的无刷直流电动机
CN112865421A (zh) 一种五自由度单绕组无轴承磁悬浮电机
KR20060121355A (ko) 베어링리스 스텝모터
CN114101719B (zh) 一种轴承预紧力调节装置、电主轴及机床
CN103414313A (zh) 离心式磁传动装置
CN110299815B (zh) 一种同轴双转子变速电磁传动器
KR101238855B1 (ko) 이중 공극형 발전기
US20150162800A1 (en) Actuator Compromising Two Magnetic Bearing Motors
CN111564914A (zh) 一种直流电动机
CN104967267B (zh) 一种恒转矩型永磁耦合器
KR101858687B1 (ko) 가변 토크 마그네틱 커플링
CN205792312U (zh) 磁悬浮无铁芯永磁式发电及电动装置
CN211183688U (zh) 一种气流纺高速电机
JP2000083365A (ja) 電動アクチュエータ

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right