KR20200056747A - 자기기어용 폴피스유닛의 제조방법, 자기기어용 폴피스유닛 및 이를 구비한 자기기어 - Google Patents

자기기어용 폴피스유닛의 제조방법, 자기기어용 폴피스유닛 및 이를 구비한 자기기어 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 자기기어에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자기를 이용하여 구동하는 자기기어용 폴피스유닛의 제조방법, 자기기어용 폴피스유닛 및 이를 구비한 자기기어에 관한 것이다.
본 발명은, 외주면에 복수의 제1영구자석(11)들이 결합되는 내측자속부(10)와, 상기 내측자속부(10)와 동축을 이루며 내주면에 복수의 영구자석(31)들이 결합되는 외측자속부(30)와, 상기 내측자속부(10)의 외주면 및 상기 외측자속부(30)의 내주면 사이에 위치되어 자속을 조절하는 폴피스유닛(20)를 포함하는 자기기어의 폴피스유닛 제조방법으로서, 미리 설정된 폴피스유닛(20)의 형상에 대응되는 원기둥 형상의 비자성체 재질을 가지며 상기 내측자속부(10)의 외주면에 대하여 간극을 가지는 중공(911)이 형성된 모재(910)에 대하여, 자성체 재질의 복수의 폴피스부재(120)들이 원주방향을 따라서 일정간격으로 이격되어 설치되도록 폴피스삽입부(912)를 형성하는 삽입부 형성단계와; 상기 폴피스삽입부(912) 각각에 폴피스부재(120)를 삽입하는 폴피스 부재 삽입단계와; 상기 모재(910) 중 폴피스부재(120)가 삽입된 단부에서 상기 모재(910)와 엔드링(430)을 결합시켜 상기 모재(910)에 상기 폴피스부재(120)들을 고정하는 폴피스 부재 고정단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴피스유닛 제조방법을 개시한다.

Description

자기기어용 폴피스유닛의 제조방법, 자기기어용 폴피스유닛 및 이를 구비한 자기기어 {Method for manufacturing pole piece assembly, pole piece assembly and magnetic gear having the same}
본 발명은, 자기기어에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자기를 이용하여 구동하는 자기기어용 폴피스유닛의 제조방법, 자기기어용 폴피스유닛 및 이를 구비한 자기기어에 관한 것이다.
일반적으로 자기기어란, 물리적인 접촉에 의해 동력을 전달하는 접촉식기어 와는 달리 자기력을 이용하여 비접촉식으로 동력을 전달하는 비접촉 기어 장치로서, 접촉식 기어의 단점인 노이즈 및 진동이 적고, 윤활유 주입이나 보수 점검이 불필요하며 기계적인 마찰이 없어 안정성과 내구성이 뛰어난 기어장치이다.
더 나아가, 자기기어는 에너지 손실을 경감할 수 있으므로 접촉식 기어에 비해 고효율 구동이 가능하며, 정확한 피크 토크의 전달이 가능한 기어장치이다.
그리고 종래의 자기기어는, 자기 방식을 이용한 구성이면 다양한 구성이 가능하며, 일예로서, 특허문헌 1에 개시된 바와 같이, 영구자석이 결합되는 내측로터 및 외측로터와, 자성체가 일정한 간격을 두고 설치되며 내측로터 및 외측로터 사이에 위치하여 자속을 매개함으로써 내측로터 및 외측로터 중 어느 하나의 입력회전에 따른 회전을 통해 다른 하나의 회전을 유도하는 폴피스유닛를 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로, 종래의 자기기어는, 도 1 및 도 2의 개념도에 도시된 바와 같이, 내측로터(10)와 외측로터(30) 간의 상대적 회전에 따른 각각의 영구자석(11, 31)을 통한 자속변화 유도를 통해 입력 대비 원하는 회전속도 비로 조절된 동력을 출력하는 장치로서, 내측로터(10) 및 외측로터(30)와, 내측로터(10) 및 외측자속부(30) 사이의 자속을 매개하기 위하여 내측로터(20)와 외측로터(30)의 사이에 고정설치되는 폴피스유닛(20)를 포함할 수 있다.
여기서 상기 내측자속부(10)는, N극 및 S극이 교대로 배치되는 복수의 내측 영구자석(11)을 포함하며 회전가능하도록 설치된다.
그리고 상기 외측로터(30)는, 내측자속부(10)와의 회전비를 고려하여 미리 설정된 수의 N극 및 S극이 교대로 배치되는 복수의 외측 영구자석(31)을 포함하며 회전가능하도록 설치된다.
상기 폴피스유닛(20)은, 내측로터(10) 및 외측자속부(30) 사이의 자속을 매개하기 위하여 내측로터(20)와 외측로터(30)의 사이에 고정설치된다.
특히 상기 폴피스유닛(20)은, 고속회전 및 회전에 따른 열 발생 등의 사용환경에서도, 내측로터(10) 및 외측로터(30) 사이에 최초 설정된 일정 간격을 유지하여야 정밀한 토크 출력을 달성할 수 있다.
그러나, 종래의 폴피스유닛의 경우, 사용환경의 영향에 따라 자성체 간의 간격이 달라지거나, 최초 설치위치로부터 이탈하는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 폴피스유닛를 제조하는 재질에 따라 와전류가 발생되며, 이에 따른 와전류손을 피하기 어려운 문제점이 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 특허문헌 1과 같이, 유지부재가 가지는 복수의 연결 봉 개수를 로터의 자극 쌍의 개수의 약수로 구성하여 와전류 손실을 억제하는 발명을 개시한 바 있으나, 이 경우에도 폴피스유닛의 무게가 증대되고, 그 강도가 떨어지는 문제점이 있었다.
(특허문헌 1) KR10-1457523 B1
본 발명의 목적은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 최초 설치상태를 유지하면서도 가볍고, 고강도의 안정적인 자기기어용 폴피스유닛의 제조방법, 자기기어용 폴피스유닛 및 이를 구비한 자기기어를 제공하는데 있다.
본 발명은, 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은, 외주면에 복수의 제1영구자석(11)들이 결합되는 내측자속부(10)와, 상기 내측자속부(10)와 동축을 이루며 내주면에 복수의 영구자석(31)들이 결합되는 외측자속부(30)와, 상기 내측자속부(10)의 외주면 및 상기 외측자속부(30)의 내주면 사이에 위치되어 자속을 조절하는 폴피스유닛(20)를 포함하는 자기기어의 폴피스유닛 제조방법으로서, 미리 설정된 폴피스유닛(20)의 형상에 대응되는 원기둥 형상의 비자성체 재질을 가지며 상기 내측자속부(10)의 외주면에 대하여 간극을 가지는 중공(911)이 형성된 모재(910)에 대하여, 자성체 재질의 복수의 폴피스부재(120)들이 원주방향을 따라서 일정간격으로 이격되어 설치되도록 폴피스삽입부(912)를 형성하는 삽입부 형성단계와; 상기 폴피스삽입부(912) 각각에 폴피스부재(120)를 삽입하는 폴피스 부재 삽입단계와; 상기 모재(910) 중 폴피스부재(120)가 삽입된 단부에서 상기 모재(910)와 엔드링(430)을 결합시켜 상기 모재(910)에 상기 폴피스부재(120)들을 고정하는 폴피스 부재 고정단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴피스유닛 제조방법을 개시한다.
상기 삽입부 형성단계는, 상기 폴피스삽입부(912)를 상기 모재(910)에 상기 폴피스삽입부(912)의 길이방향을 따라서 관통공으로 형성하거나, 상기 폴피스삽입부(912)를 상기 모재(910)에 상기 폴피스삽입부(912)의 길이방향을 따라서 상기 모재(910)의 일단에서 타단이 개방되지 않은 요홈으로 형성할 수 있다.
상기 폴피스 고정단계는, 상기 모재(910)에 상기 엔드링(430)과의 결합을 위한 결합공(914)을 형성하여 나사(913)에 의하여 상기 엔드링(430)을 상기 모재(910)에 결합시킬 수 있다.
상기 폴피스 고정단계 후에는, 상기 엔드링(430)이 결합된 일단에 대향되는 상기 모재(910)의 타단에 구조물과의 결합을 위한 베이스부재(810)이 결합될 수 있다.
상기 엔드링(430)은, 구조물과의 결합을 위한 베이스부재(810)와 일체로 형성되거나 구조물과의 결합을 위한 베이스부재(810)가 결합될 수 있다.
상기 삽입부 형성단계 전에는, 상기 모재(910)에 상기 중공(911)을 형성하는 중공형성단계가 수행될 수 있다.
본 발명은 또한 외주면에 복수의 제1영구자석(11)들이 결합되는 내측자속부(10)와, 상기 내측자속부(10)와 동축을 이루며 내주면에 복수의 영구자석(31)들이 결합되는 외측자속부(30)와, 상기 내측자속부(10)의 외주면 및 상기 외측자속부(30)의 내주면 사이에 위치되어 자속을 조절하는 폴피스유닛(20)를 포함하는 자기기어의 폴피스유닛 제조방법으로서, 자성체 재질의 복수의 폴피스부재(120)들이 원주방향을 따라서 일정간격으로 이격되어 설치되도록 복수의 폴피스삽입부(912)들을 구비하는 모재(910)를 사출성형하는 사출성형단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴피스유닛 제조방법을 개시한다.
상기 폴피스삽입부(912)는, 상기 모재(910)를 기준으로 적어도 일단이 개방되도록 형성되며, 상기 사출성형단계 후에 상기 폴피스삽입부(912) 각각에 폴피스부재(120)를 삽입하는 폴피스 부재 삽입단계가 수행될 수 있다.
상기 모재(910) 중 폴피스부재(120)가 삽입된 단부에서 상기 모재(910)와 엔드링(430)을 결합시켜 상기 모재(910)에 상기 폴피스부재(120)들을 고정하는 폴피스 부재 고정단계를 포함할 수 있다.
상기 사출성형단계는, 상기 폴피스부재(120)와 함께 상기 모재(910)가 사출성형될 수 있다.
상기 폴피스부재(120)는, 상기 모재(910)의 사출성형시 원주방향을 따라서 자성체 재질의 복수의 폴피스부재(120)들이 일정간격으로 이격되어 설치된 상태를 유지하도록 베이스부재(810) 및 엔드링(430) 중 적어도 하나에 의하여 고정될 수 있다.
상기 사출성형단계는, 베이스부재(810)에 원주방향을 따라서 자성체 재질의 복수의 폴피스부재(120)들이 일정간격으로 이격되어 고정하고 복수의 폴피스부재(120)들의 상단을 엔드링(430)에 고정한 후, 상기 베이스부재(810) 및 상기 엔드링(430)에서 상기 모재(910)를 사출성형할 수 있다.
상기 모재(910)는, 엔지니어링 플라스틱 재질을 가질 수 있다.
본 발명은, 또한 상기와 같은 구성을 가지는 폴피스유닛 제조방법에 의하여 제조된 자기기어의 폴피스 유닛을 개시한다.
본 발명은 또한 외주면에 복수의 제1영구자석(11)들이 결합되는 내측자속부(10)와; 상기 내측자속부(10)와 동축을 이루며 내주면에 복수의 영구자석(31)들이 결합되는 외측자속부(30)와; 상기 내측자속부(10)의 외주면 및 상기 외측자속부(30)의 내주면 사이에 위치되어 자속을 조절하는 폴피스유닛(20)를 포함하며, 상기 폴피스유닛(20)은, 상기와 같은 구성을 가지는 폴피스유닛 제조방법에 의하여 제조된 것을 특징으로 하는 자기기어를 개시한다.
상기 모재(910)는, 엔지니어링 플라스틱 재질을 사용하여 사출 또는 가공에 의하여 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 자기기어용 폴피스유닛의 제조방법, 자기기어용 폴피스유닛 및 이를 구비한 자기기어는, PEEK와 같은 엔지니어링 플라스틱의 비자성 재질의 모재를 사출 또는 가공에 의하여 형성하고, 모재 형성과 동시에 또는 모재 형성 후 폴피스부재를 결합시킴으로써 제조가 간단하여 생산성 및 양산성을 크게 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
특히, 폴피스부재를 포함하는 폴피스유닛을 구성함에 있어서 비자성 재질 부분을 PEEK와 같은 슈퍼엔지니어링 플라스틱에 의하여 사출 또는 가공에 의하여 폴피스유닛을 제조함으로써 기계적 강성을 크게 향상시키면서 제조를 간단화하여 생산성 및 양산성을 크게 향상시킬 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 자기기어용 폴피스유닛의 제조방법, 자기기어용 폴피스유닛 및 이를 구비한 자기기어는, 비교적 간단한 제조방법을 통해 정밀하면서도 내구성이 뛰어난 폴피스유닛 및 자기기어를 제조할 수 있으며, 이로써 경제성이 우수한 이점이 있다.
도 1은, 종래의 자기기어를 보여주는 측면도이다.
도 2는, 도 1의 자기기어의 구성을 보여주는 분해 사시도이다.
도 3은, 본 발명에 따른 자기기어의 일부를 절개한 절개 사시도이다.
도 4는, 도 3의 자기기어의 구성 일부를 분해한 분해 사시도이다.
도 5는, 도 3의 자기기어를 구성하는 폴피스유닛의 제1실시예를 보여주는 평면도이다.
도 6은, 도 5의 폴피스유닛의 제조과정을 보여주는 사시도들이다.
도 7a 및 도 7b는, 각각 엔드링 또는 베이스부재와 함께 사출되어 형성되는 폴피스 유닛의 예를 보여주는 단면도이다.
도 8은, 도 7b에 도시된 폴피스유닛의 사출시 내측에 설치된 내피부의 제조방법을 보여주는 사시도이다.
이하 본 발명에 따른 자기기어용 폴피스유닛의 제조방법, 자기기어용 폴피스유닛 및 이를 구비한 자기기어에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 자기기어는, 도 1 및 도 2에 도시된 바 자기기어와 유사한 구성으로서, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 외주면에 복수의 제1영구자석(11)들이 결합되는 내측자속부(10)와, 내주면에 복수의 제2영구자석(31)들이 결합되며 회전가능하게 설치되는 외측자속부(30)와, 내측자속부(10)의 외주면 및 외측자속부(30)의 내주면 사이에 위치되어 자속을 매개하는 폴피스유닛(30)을 포함한다.
상기 내측자속부(10)는, 외주면에 복수의 제1영구자석(11)들이 결합되는 구성으로서, 회전 또는 고정구조에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 내측자속부(10)는, 회전가능하게 설치되는 구조로서, 외주면에 복수의 폴피스유닛(20)이 결합되는 내측코어부(12)와, 내측코어부(12)에 결합되어 외부로부터 회전을 입력 또는 출력받는 내측샤프트(42)를 포함할 수 있다.
상기 내측코어부(12)는, 외주면에 복수의 제1영구자석(11)이 결합되며, 결합되는 내측샤프트를 통해 외부로부터 회전을 입력 또는 출력받는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
상기 내측코어부(12)는, 내측샤프트(42)가 길이방향으로 관통하여 결합가능하도록 중공이 형성되며, 외주면에 복수의 제1영구자석(11)이 결합될 수 있다.
이를 통해, 상기 내측코어부(12)는, 외측자속부(30)에 설치된 복수의 제2영구자석(31)과 폴피스유닛(20)를 통하여 작용하는 자기력에 의하여 외측자속부(30)를 회전시키거나, 외측자속부(30)에 의하여 회전될 수 있다.
그리고 상기 내측코어부(12)는, 금속재질, CFRP와 같은 재질의 사용이 가능하다.
여기서 상기 내측자속부(10) 및 후술하는 외측자속부 사이의 회전비는, 영구자석(11, 31)의 크기 및 설치숫자에 따라서 달라진다.
상기 제1영구자석(11)은, 내측코어부(12)의 외주면에 결합되어, 외측자속부(30)에 설치된 복수의 제2영구자석(31)과 폴피스유닛(20)를 통하여 자기력이 상호작용하는 부재로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 제1영구자석(11)은, 내측코어부(12)의 외주면에 복수의 N극 및 S극이 순서대로 교대로 배치될 수 있으며, 외측자속부(30)와 내측자속부(10)의 회전비를 고려하여 미리 설정된 수 및 원주길이를 가지고 배치될 수 있다.
또한, 상기 복수의 제1영구자석(11)은, 동일한 간격으로 배치될 수 있으며, 보다 바람직하게는 내측코어부(12)의 외주면을 따라서 동일한 면적을 가지도록 배치되어 결합될 수 있다.
상기 내측샤프트(42)는, 내측코어부(12)에 형성되는 중공을 관통하여 내측코어부(12)와 결합되어, 내측코어부(12)의 동력을 외부로 전달하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 내측샤프트(42)는, 내측코어부(12)에 형성되는 중공을 관통하여 내측코어부(12)에 결합되는 바, 내측자속부(10)에 동력이 입력되는 경우, 내측샤프트(42)에 외부에서 결합되는 동력원으로부터 전달되는 동력을 내측코어부(12)에 전달할 수 있다.
반대로 상기 내측샤프트(42)는, 후술하는 외측샤프트(41)에 의하여 입력되는 회전력에 의하여 회전될 수 있다.
한편 상기 내측자속부(10)는, 회전가능하게 설치된 실시예를 들어 설명하였으나 회전조합에 따라서 고정된 상태로 구성될 수 있음은 물론이다.
상기 외측자속부(30)는, 내주면에 복수의 제2영구자석(31)들이 결합되는 구성으로서, 회전 또는 고정구조에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 외측자속부(30)는, 회전가능하게 설치되는 실시예로서, 내측자속부(10)와의 회전비-폴피스유닛(20)이 회전되는 경우 폴피스유닛(20)와의 회전비-를 고려하여 미리 설정된 수의 N극 및 S극이 교대로 배치되는 복수의 제2영구자석(31)들을 포함하며, 회전가능하도록 설치되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 외측자속부(30)는, 내주면에 복수의 제2영구자석(31)이 결합되며, 회전가능하도록 설치되는 외측코어부(32)와, 외측코어부(32)에 결합되어 외부로 회전을 출력하거나 입력받는 외측샤프트(41)를 포함할 수 있다.
상기 외측코어부(32)는, 회전가능하도록 설치되어, 결합되는 외측샤프트(41)를 통해 회전을 입력 또는 출력하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면 상기 외측코어부(32)는, 폴피스유닛(20)에 대응되는 내주면에 복수의 제2영구자석(31)이 결합되며, 길이방향을 기준으로 양측 중 적어도 일측에 외측샤프트(41)가 결합된다.
보다 구체적으로, 상기 외측코어부(32)는, 내주면에 복수의 제2영구자석(31)들이 설치됨과 아울러 그 내측에 동심을 이루는 폴피스유닛(20) 및 내측자속부(10)가 설치될 수 있도록 실린더 형상을 가짐이 바람직하다.
한편 상기 외측코어부(32)는, 금속재질, CFRP와 같은 재질의 사용이 가능하다.
상기 복수의 제2영구자석(31)은, 외측코어부(32)의 내주면에 결합되어, 복수의 제1영구자석(11)과 폴피스유닛(20)를 통하여 상대적 회전에 따라 자속변화를 유도하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 복수의 제2영구자석(31)은, 외측코어부(32)의 내주면에 복수의 N극 및 S극이 순서대로 교대로 배치될 수 있으며, 외측자속부(30)와 내측자속부(10)의 회전비를 고려하여 미리 설정된 수 및 원주길이를 가지고 배치될 수 있다.
또한, 상기 복수의 제2영구자석(31)은, 원주방향을 따라서 일정한 간격으로 배치될 수 있으며, 보다 바람직하게는 외측코어부(32)의 내주면을 따라서 일정한 면적을 가지도록 배치되어 결합될 수 있다.
상기 외측샤프트(41)는, 외측코어부(32)의 길이방향을 기준으로 양측 중 적어도 일측에 결합되어 내측자속부(10) 및 외측로터부(20)의 상호 자속변화에 따라서 회전력을 외부로 출력하거나, 내측자속부(10)로 회전력을 입력하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
한편, 본 발명에 따른 자기기어는, 내측자속부(10), 폴피스유닛(20) 및 외측자속부(30)가 안정적으로 설치되도록 하는 하우징(43)을 포함할 수 있다.
상기 하우징(43)은, 내부에 내측자속부(10), 폴피스유닛(20) 및 외측자속부(30)가 설치되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 하우징(43)은, 일단이 개방된 실린더 형상을 가지고, 개방된 부분에는 개방된 부분을 복개하는 커버부재(44)를 포함할 수 있다.
상기 커버부재(44)는, 하우징(43)의 개방된 부분을 복개하는 부재로서, 볼트 등에 의하여 하우징(43)과 결합될 수 있다.
한편 상기 커버부재(44)는, 내측샤프트(42)가 외측으로 노출되도록 중앙에 제1관통공이 형성되고 하우징(43)은, 커버부재가 결합되는 부분과 반대 쪽에 외측샤프트(41)가 외측으로 노출되도록 중앙에 제2관통공이 형성될 수 있다.
그리고 상기 하우징(43) 및 커버부재(44) 등에는, 내측자속부(10) 및 외측자속부(30)의 원활한 회전을 위하여 적소에 복수의 베어링(81, 82, 83, 84)들이 설치될 수 있다.
한편 상기 하우징(43)은, 후술하는 폴피스유닛(20)가 고정 또는 회전가능하게 설치될 수 있다.
이하 본 발명에 따른 폴피스유닛(20)에 관하여 설명한다.
본 발명에 따른 폴피스유닛(20)은, 내측자속부(10)의 외주면 및 외측자속부(30)의 내주면 사이에 위치되어 자속을 조절하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
구체적으로 상기 폴피스유닛(20)은, 도 3 내지 도 7b에 도시된 바와 같이, 원주방향을 따라서 일정간격으로 이격되어 배치되는 자성체 재질의 복수의 폴피스부재(120)들과, 복수의 폴피스부재(120)들 각각이 삽입되는 복수의 폴피스삽입부(912)들이 형성되는 모재(910)를 포함할 수 있다.
상기 복수의 폴피스부재(120)들은, 내피부(110)의 외주면에 원주방향을 따라서 일정간격으로 이격되어 설치되는 자성체로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 복수의 폴피스부재(120)들은, 내피부(110)의 외주면에 원주방향을 따라서 일정간격으로 이격되어 설치될 수 있으며, 외측 영구자석(31) 및 폴피스유닛(20)의 수에 따라서 미리 설정된 수의 폴피스부재(120)들이 설치될 수 있다.
한편, 상기 폴피스부재(120)는, 폴피스유닛(20)과 외측영구자석(31) 사이의 원활한 상호 자속변화를 유도하기 위하여 내피부(110)의 길이방향에 대응되는 길이를 가지며, 내피부(110)의 길이방향으로 복수의 전기강판이 적층되는 구조를 가질 수 있다.
상기 모재(910)는, 사출 및 가공 중 적어도 하나의 공정을 거쳐 복수의 폴피스부재(120)들 각각이 삽입되는 복수의 폴피스삽입부(912)들이 형성되는 구성으로서, 비자성체 재질로 형성되며, 폴피스부재(120)들의 위치 및 형태를 유지하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
특히 상기 모재(910)는, 바람직하게는 에폭시, PEEK와 같은 엔지니어링 플라스틱 등의 재질을 가질 수 있다.
특히 상기 모재(910)는, PEEK와 같은 슈퍼 엔지니어링 플라스틱 재질을 가짐으로써 폴피스부재(120)들의 위치 및 형태를 유지하는데 충분한 강성을 가질 수 있다.
한편 상기 폴피스유닛(20)의 양단 중 적어도 일단은, 복수의 폴피스부재(120)들 및 모재(910)를 고정하기 위한 비자성체 재질의 엔드링(430)이 결합될 수 있다.
상기 엔드링(430)은, 복수의 폴피스부재(120)들 및 모재(910)를 고정하기 위하여 폴피스유닛(20)의 양단 중 적어도 일단에 결합되는 구성으로서, 복수의 폴피스부재(120)들 및 모재(910)에 의하여 형성되는 원통형상의 연장되는 원형의 링형상으로 형성됨이 바람직하다.
그리고 상기 엔드링(430)은, Engineering plastic, SUS, CFRP 등 다양한 재질을 가질 수 있으며, PEEK와 같은 엔지니어링 플라스틱 재질을 가짐이 바람직하다.
한편 상기 복수의 폴피스부재(120)들 및 모재(910) 중 적어도 하나, 바람직하게는 모재(910)는, 단부에 엔드링(430)과의 나사 결합을 위하여 결합공(131)이 형성될 수 있다.
구체적으로 상기 폴피스부재(120)들은, 전기강판이 적층된 구조로서 홀형성이 어려운바, 모재(910)의 단부에 엔드링(430)과의 나사 결합을 위하여 결합공(131)이 형성됨이 바람직하다.
한편 상기와 같은 구성을 가지는 폴피스유닛(20)은, 내측자속부(10) 및 외측자속부(20)과의 회전/고정 조합에 있어서 회전가능하게 설치되거나, 고정될 수 있다.
예로서, 상기 폴피스유닛(20)은, 도 3에 도시된 바와 같이 고정되는 경우 하우징(43)과의 직접 또는 간접으로 고정결합될 수 있도록 엔드링(410)이 일단에 결합되고 타단에는 커버부재(44)와 결합되는 베이스부재(810)가 결합될 수 있다.
이때 상기 복수의 폴피스부재(120)들 및 비자성부재(130)들 중 적어도 하나, 바람직하게는 모재(910)는, 단부에 베이스부재(810)와 결합나사(812)에 의하여 나사 결합되는 결합공(131)이 형성될 수 있다.
상기 베이스부재(810)는, 알루미늄, 알루미늄합금 등 하우징(43) 등과의 결합을 고려하여 구조적 강성이 높은 비자성 금속재질을 가짐이 바람직하다.
한편 상기와 같은 구성을 가지는 폴피스유닛(20)은, 제조 후 사용시 견고함을 유지함과 아울러 생산성을 향상시킬 필요가 있다.
이에 상기와 같은 구성을 가지는 폴피스유닛(20)의 제조방법의 생산성에 있어서 매우 중요한 요소이다.
이에 본 발명은, 상기와 같은 구성을 가지는 폴피스유닛(20)의 제조방법으로서, 비자성체 재질을 가지는 부재를 가공에 의하여 상기와 같은 구조를 가지는 모재(910)를 형성하거나, 비자성체 재질을 통하여 상기와 같은 구조를 가지는 모재(910)를 형성할 수 있다.
제1실시예로서, 본 발명에 따른 폴피스유닛의 제조방법은, 가공에 의한 방법으로서, 도 6에 도시된 바와 같이, 미리 설정된 폴피스유닛(20)의 형상에 대응되는 원기둥 형상의 비자성체 재질을 가지며 내측자속부(10)의 외주면에 대하여 간극을 가지는 중공(911)이 형성된 모재(910)에 대하여, 자성체 재질의 복수의 폴피스부재(120)들이 원주방향을 따라서 일정간격으로 이격되어 설치되도록 폴피스삽입부(912)를 형성하는 삽입부 형성단계와; 폴피스삽입부(912) 각각에 폴피스부재(120)를 삽입하는 폴피스 부재 삽입단계와; 모재(910) 중 폴피스부재(120)가 삽입된 단부에서 모재(910)와 엔드링(430)을 결합시켜 모재(910)에 폴피스부재(120)들을 고정하는 폴피스 부재 고정단계를 포함할 수 있다.
상기 삽입부 형성단계는, 도 6(b) 및 도 6(c)에 도시된 바와 같이, 미리 설정된 폴피스유닛(20)의 형상에 대응되는 원기둥 형상의 비자성체 재질을 가지며 내측자속부(10)의 외주면에 대하여 간극을 가지는 중공(911)이 형성된 모재(910)에 대하여, 자성체 재질의 복수의 폴피스부재(120)들이 원주방향을 따라서 일정간격으로 이격되어 설치되도록 폴피스삽입부(912)를 형성하는 단계로서 다양한 방법에 의하여 수행될 수 있다.
구체적으로 상기 삽입부 형성단계는, 도 6(b) 및 도 6(c)에 도시된 바와 같이, 정밀기계가공에 의하여 중공(911)이 형성된 모재(910)에 자성체 재질의 복수의 폴피스부재(120)들이 원주방향을 따라서 일정간격으로 이격되어 설치되도록 폴피스삽입부(912)를 형성한다.
여기서 상기 폴피스삽입부(612)는, 폴피스부재(120) 각각이 삽입되는 공간으로서, 모재(910)의 길이방향을 따라서 관통되어 형성되거나 일단이 막힌 상태의 요홈으로 형성될 수 있다.
즉, 상기 삽입부 형성단계는, 폴피스삽입부(912)를 모재(910)에 폴피스삽입부(912)의 길이방향을 따라서 관통공으로 형성하거나, 폴피스삽입부(912)를 모재(910)에 폴피스삽입부(912)의 길이방향을 따라서 모재(910)의 일단에서 타단이 개방되지 않은 요홈으로 형성할 수 있다.
한편 상기 폴피스삽입부(612)는, 기계가공의 한계로, 길이방향과 수직을 이루는 횡단면의 형상 중 양끝단이 곡선 또는 쇄기형상을 가지도록 형성됨이 바람직하다.
이때 상기 폴피스삽입부(612)에 삽입되는 폴피스부재(120)의 형상은 폴피스삽입부(612)의 형상에 대응되는 형상을 가진다.
한편 상기 삽입부 형성단계에서의 가공대상인 중공(911)이 형성된 모재(910)는, 사출에 의하여 중공형 실린더 형상으로 형성되거나, 도 6(a)에 도시된 바와 같이, 미리 설정된 폴피스유닛(20)의 형상에 대응되는 원기둥 형상의 비자성체 재질을 가지는 부재에서 기계가공 등을 통하여 중공(911)이 형성됨으로써 제조될 수 있다.
즉, 상기 삽입부 형성단계 전에는, 모재(910)에 중공(911)을 형성하는 중공형성단계가 수행될 수 있다.
상기 폴피스 부재 삽입단계는, 도 6(c) 및 도6(d)에 도시된 바와 같이, 폴피스삽입부(912) 각각에 폴피스부재(120)를 삽입하는 단계로서 다양한 방법에 의하여 수행될 수 있다.
상기 폴피스 부재 고정단계는, 도 6(e)에 도시된 바와 같이, 모재(910) 중 폴피스부재(120)가 삽입된 단부에서 모재(910)와 엔드링(430)을 결합시켜 모재(910)에 폴피스부재(120)들을 고정하는 단계로서 다양한 방법에 의하여 수행될 수 있다.
여기서 상기 모재(910)에 형성되는 폴피스 삽입부(912)가 일단이 막힌 형상을 가지는 경우 폴피스 삽입부(912)가 형성된 쪽에만 엔드링(430)이 결합될 수 있다.
이 경우 상기 엔드링(430)은, 앞서 설명한 바와 같이 하우징(43) 등 외부 구조물과의 결합을 위한 베이스부재(810)로 대체될 수 있다.
한편 상기 모재(910)에 형성되는 폴피스 삽입부(912)가 관통공으로 형성된 경우 도 3에 도시된 바와 같이, 일단은 엔지니어링 플라스틱 재질의 엔드링(430)이 결합되고 타단은 하우징(43)과의 결합을 위한 베이스부재(810)이 결합될 수 있다.
이를 위하여 상기 폴피스 고정단계 후에는, 엔드링(430)이 결합된 일단에 대향되는 모재(910)의 타단에 구조물과의 결합을 위한 베이스부재(810)이 결합될 수 있다.
한편 상기 모재(910)의 양단 모두 엔지니어링 플라스틱 재질의 엔드링(430)이 결합될 수 있음은 물론이다.
또한 상기 엔드링(430)은, 구조물과의 결합을 위한 베이스부재(810)와 일체로 형성되거나 구조물과의 결합을 위한 베이스부재(810)가 결합될 수 있다.
그리고 상기 폴피스 고정단계는, 모재(910)에 엔드링(430)과의 결합을 위한 결합공(914)을 형성하여 나사(913)에 의하여 엔드링(430)을 모재(910)에 결합시키는 등 다양한 방법에 의하여 엔드링(430)을 모재(910)에 결합시킬 수 있다.
제2실시예로서, 본 발명에 따른 폴피스유닛의 제조방법은, 사출에 의한 방법으로서, 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 자성체 재질의 복수의 폴피스부재(120)들이 원주방향을 따라서 일정간격으로 이격되어 설치되도록 복수의 폴피스삽입부(912)들을 구비하는 모재(910)를 사출성형하는 사출성형단계를 포함할 수 있다.
상기 사출성형단계는, 자성체 재질의 복수의 폴피스부재(120)들이 원주방향을 따라서 일정간격으로 이격되어 설치되도록 복수의 폴피스삽입부(912)들을 구비하는 모재(910)를 사출성형하는 단계로서, 폴피스삽입부(912)가 형성된 모재(910)의 형성 후 폴피스부재(120)를 결합시키거나 사출시 폴피스삽입부(912)에 폴피스부재(120)가 설치된 상태로 사출되는 등 다양한 방법에 의하여 수행될 수 있다.
사출성형의 제1예로서, 상기 사출성형단계에서, 폴피스삽입부(912)는, 모재(910)를 기준으로 적어도 일단이 개방되도록 형성되며, 사출성형단계 후에 폴피스삽입부(912) 각각에 폴피스부재(120)를 삽입하는 폴피스 부재 삽입단계가 수행될 수 있다.
그리고 상기 폴피스 부재 삽입단계 후에는 모재(910) 중 폴피스부재(120)가 삽입된 단부에서 모재(910)와 엔드링(430)을 결합시켜 모재(910)에 폴피스부재(120)들을 고정하는 폴피스 부재 고정단계가 수행될 수 있다.
여기서 상기 엔드링(430)은, 가공방법에서 설명한 바와 유사한 바 자세한 설명은 생략한다.
사출성형의 제2예로서, 사출성형단계는, 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 폴피스부재(120)가 삽입된 상태, 소위 인서트 사출방식으로 모재(910)가 사출성형될 수 있다.
즉, 상기 사출성형단계는, 다양한 방법에 의하여 폴피스부재(120)와 함께 모재(910)가 사출성형될 수 있다.
예를 들면, 상기 폴피스부재(120)는, 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 모재(910)의 사출성형시 자성체 재질의 복수의 폴피스부재(120)들이 원주방향을 따라서 일정간격으로 이격되어 설치된 상태를 유지하도록 베이스부재(810) 및 엔드링(430) 중 적어도 하나에 의하여 고정될 수 있다.
구체적으로, 사출 성형 전, 베이스부재(810) 및 엔드링(430) 중 적어도 하나에 자성체 재질의 복수의 폴피스부재(120)들이 원주방향을 따라서 일정간격으로 이격되어 고정한 후 금형을 이용하여 사출성형할 수 있다.
다른 예로서, 상기 사출성형단계는, 베이스부재(810)에 원주방향을 따라서 자성체 재질의 복수의 폴피스부재(120)들이 일정간격으로 이격되어 고정하고 복수의 폴피스부재(120)들의 상단을 엔드링(430)에 고정한 후, 베이스부재(810) 및 엔드링(430)에서 상기 모재(910)를 사출성형할 수 있다.
여기서 상기 베이스부재(810) 및 엔드링(430)은, 폴피스부재(120)들과 접착제에 의한 결합, 용접에 의한 결합 등 다양한 방법에 의하여 결합될 수 있다.
그리고 상기 베이스부재(810) 및 엔드링(430)은, 폴피스부재(120)들의 안정적 고정을 위하여 폴피스부재(120)의 끝단부분에 일부 삽입되는 요홈(811, 431) 또는 단차가 형성될 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 폴피스유닛(20)은, 베이스부재(810)의 내측에 폴피스부재(120)를 본딩하여 고정한 후 사출에 의하여 형성될 수 있다.
이때 사출 성형 후 모재(910)는, 언더컷(915)이 형성될 수 있다.
한편 도 6 내지 도 7b에 도시된 바와 같이, 모재(910)의 가공방법 또는 사출방법에 의하여 폴피스유닛(20)를 제조하는 경우 폴피스부재(120)를 중심으로 내주측 및 외주측의 두께에 따라서 구조적으로 보강될 필요가 있다.
이에 상기 모재(910)의 내주면 및 외주면 중 적어도 하나에는, 구조적 보강을 보강부재(110)가 구비될 수 있다.
상기 보강부재(110)는, 모재(910)의 내주면 및 외주면 중 적어도 하나에 구비되어 폴피스유닛(20)의 구조적 보강을 위한 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
특히 상기 보강부재(110)는, 모재(910)의 내주면에 밀착되는 원통형의 내피, 또는 모재(910)의 외주면에 밀착되는 원통형의 외피로 구성될 수 있다.
상기 보강부재(110)는, 내피로 이루어지는 경우 내측자속부(10)가 미리 설정된 간극을 두고 삽입되어 설치될 수 있도록, 중공의 실린더 구조를 가지며, 외피로 이루어지는 경우 외측자속부(30)가 미리 설정된 간극을 두고 설치될 수 있도록 중공형의 실린더 구조를 가진다.
그리고 상기 보강부재(110)는, 비자성체 재질을 가짐이 바람직하며, SUS, PEEK와 같은 엔지니어링 플라스틱, CFRP 등의 재질을 가질 수 있다.
특히, 상기 보강부재(110)는, 와전류손실을 최소화하고 가벼우면서도 높은 강도를 위하여 CFRP 재질을 가짐이 바람직하다.
이때 상기 보강부재(110)는, 실린더 지그(900)에 탄소시트를 감고 수지를 함침하여 형성될 수 있다.
구체적으로 상기 보강부재(110)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 미리 설정된 외경을 가지는 실린더 지그(900)에 탄소시트를 감아 형성될 수 있다.
여기서 상기 실린더 지그(900)는, 보강부재(110)가 내피 또는 외피로 이루어지는 것을 고려하여 중공형의 실린더 구조 원통 또는 원기둥 실린더로 이루어질 수 있다.
이때 상기 보강부재(110)는, 실린더 지그(900)의 외주면에 설치된 후 탄소시트를 감고 수지를 함침하여 형성될 수 있다.
그리고 상기 보강부재(110)의 형성 후 가열을 통하여 내피부(110)를 보다 견고하게 형성할 수 있다.
한편 상기와 같은 방법에 의하여 형성된 보강부재(110)는, 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 중공(911)이 형성된 모재(910)의 사출 성형시 내피 또는 외피로서 함께 사출되어 형성될 수 있다.
또한 한편 상기와 같은 방법에 의하여 형성된 보강부재(110)는, 도 7b에 도시된 바와 같이, 모재(910)의 사출 성형시 내피 또는 외피로서 함께 사출되어 형성될 수 있다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
100 : 폴피스유닛 110 : 내피부
120 : 폴피스부재 10 : 내측로터부
20 : 외측로터부

Claims (16)

  1. 외주면에 복수의 제1영구자석(11)들이 결합되는 내측자속부(10)와, 상기 내측자속부(10)와 동축을 이루며 내주면에 복수의 영구자석(31)들이 결합되는 외측자속부(30)와, 상기 내측자속부(10)의 외주면 및 상기 외측자속부(30)의 내주면 사이에 위치되어 자속을 조절하는 폴피스유닛(20)를 포함하는 자기기어의 폴피스유닛 제조방법으로서,
    미리 설정된 폴피스유닛(20)의 형상에 대응되는 원기둥 형상의 비자성체 재질을 가지며 상기 내측자속부(10)의 외주면에 대하여 간극을 가지는 중공(911)이 형성된 모재(910)에 대하여, 자성체 재질의 복수의 폴피스부재(120)들이 원주방향을 따라서 일정간격으로 이격되어 설치되도록 폴피스삽입부(912)를 형성하는 삽입부 형성단계와;
    상기 폴피스삽입부(912) 각각에 폴피스부재(120)를 삽입하는 폴피스 부재 삽입단계와;
    상기 모재(910) 중 폴피스부재(120)가 삽입된 단부에서 상기 모재(910)와 엔드링(430)을 결합시켜 상기 모재(910)에 상기 폴피스부재(120)들을 고정하는 폴피스 부재 고정단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴피스유닛 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 삽입부 형성단계는,
    상기 폴피스삽입부(912)를 상기 모재(910)에 상기 폴피스삽입부(912)의 길이방향을 따라서 관통공으로 형성하거나, 상기 폴피스삽입부(912)를 상기 모재(910)에 상기 폴피스삽입부(912)의 길이방향을 따라서 상기 모재(910)의 일단에서 타단이 개방되지 않은 요홈으로 형성하는 것을 특징으로 하는 폴피스유닛 제조방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 폴피스 고정단계는,
    상기 모재(910)에 상기 엔드링(430)과의 결합을 위한 결합공(914)을 형성하여 나사(913)에 의하여 상기 엔드링(430)을 상기 모재(910)에 결합시키는 것을 특징으로 하는 폴피스유닛 제조방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 폴피스 고정단계 후에는, 상기 엔드링(430)이 결합된 일단에 대향되는 상기 모재(910)의 타단에 구조물과의 결합을 위한 베이스부재(810)이 결합되는 것을 특징으로 하는 폴피스유닛 제조방법.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 엔드링(430)은, 구조물과의 결합을 위한 베이스부재(810)와 일체로 형성되거나 구조물과의 결합을 위한 베이스부재(810)가 결합되는 것을 특징으로 하는 폴피스유닛 제조방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 삽입부 형성단계 전에는, 상기 모재(910)에 상기 중공(911)을 형성하는 중공형성단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 폴피스유닛 제조방법.
  7. 외주면에 복수의 제1영구자석(11)들이 결합되는 내측자속부(10)와, 상기 내측자속부(10)와 동축을 이루며 내주면에 복수의 영구자석(31)들이 결합되는 외측자속부(30)와, 상기 내측자속부(10)의 외주면 및 상기 외측자속부(30)의 내주면 사이에 위치되어 자속을 조절하는 폴피스유닛(20)를 포함하는 자기기어의 폴피스유닛 제조방법으로서,
    자성체 재질의 복수의 폴피스부재(120)들이 원주방향을 따라서 일정간격으로 이격되어 설치되도록 복수의 폴피스삽입부(912)들을 구비하는 모재(910)를 사출성형하는 사출성형단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴피스유닛 제조방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 폴피스삽입부(912)는, 상기 모재(910)를 기준으로 적어도 일단이 개방되도록 형성되며,
    상기 사출성형단계 후에 상기 폴피스삽입부(912) 각각에 폴피스부재(120)를 삽입하는 폴피스 부재 삽입단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 폴피스유닛 제조방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 모재(910) 중 폴피스부재(120)가 삽입된 단부에서 상기 모재(910)와 엔드링(430)을 결합시켜 상기 모재(910)에 상기 폴피스부재(120)들을 고정하는 폴피스 부재 고정단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴피스유닛 제조방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 사출성형단계는,
    상기 폴피스부재(120)와 함께 상기 모재(910)가 사출성형되는 것을 특징으로 하는 폴피스유닛 제조방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 폴피스부재(120)는, 상기 모재(910)의 사출성형시 원주방향을 따라서 자성체 재질의 복수의 폴피스부재(120)들이 일정간격으로 이격되어 설치된 상태를 유지하도록 베이스부재(810) 및 엔드링(430) 중 적어도 하나에 의하여 고정되는 것을 특징으로 하는 폴피스유닛 제조방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 사출성형단계는,
    베이스부재(810)에 원주방향을 따라서 자성체 재질의 복수의 폴피스부재(120)들이 일정간격으로 이격되어 고정하고 복수의 폴피스부재(120)들의 상단을 엔드링(430)에 고정한 후, 상기 베이스부재(810) 및 상기 엔드링(430)에서 상기 모재(910)를 사출성형하는 것을 특징으로 하는 폴피스유닛 제조방법.
  13. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 모재(910)는, 엔지니어링 플라스틱 재질을 가지는 것을 특징으로 하는 폴피스유닛 제조방법.
  14. 청구항 13에 따른 폴피스유닛 제조방법에 의하여 제조된 자기기어의 폴피스 유닛.
  15. 외주면에 복수의 제1영구자석(11)들이 결합되는 내측자속부(10)와;
    상기 내측자속부(10)와 동축을 이루며 내주면에 복수의 영구자석(31)들이 결합되는 외측자속부(30)와;
    상기 내측자속부(10)의 외주면 및 상기 외측자속부(30)의 내주면 사이에 위치되어 자속을 조절하는 폴피스유닛(20)를 포함하며,
    상기 폴피스유닛(20)은, 청구항 13에 따른 폴피스유닛 제조방법에 의하여 제조된 것을 특징으로 하는 자기기어.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 모재(910)는, 엔지니어링 플라스틱 재질을 사용하여 사출 또는 가공에 의하여 형성된 것을 특징으로 하는 자기기어.
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