WO2014126447A1

WO2014126447A1 - 자석식 커플링장치

Info

Publication number: WO2014126447A1
Application number: PCT/KR2014/001314
Authority: WO
Inventors: 김성근
Original assignee: 주식회사 월드자석카플링
Priority date: 2013-02-18
Filing date: 2014-02-18
Publication date: 2014-08-21
Also published as: KR101308044B1

Abstract

본 발명은 동일 중심축을 갖는 구동축과 피구동축을 자기적 결합으로 연결하여 동력을 전달하기 위한 자석식 커플링 장치에 있어서, 상기 구동축과 동심을 이루고 중심으로부터 일정 분할각을 이루는 복수 개의 영구자석 수용구멍들이 뚫려있으며 중앙에는 상기 구동축과 연결되는 보스부가 축 방향으로 돌출된 형성된 제1 허브와; 중앙에는 상기 제1 허브의 보스부가 통과하는 보스 관통구멍이 형성되어 있으며, 전면에는 상기 제1 허브의 영구자석 수용구멍들에 대응하여 복수 개의 영구자석 고정 홈들이 형성된 제1 영구자석 설치부재와; 상기 제1 영구자석 설치부재의 고정 홈들 각각에 고정되고, 이웃하는 자극이 서로 다른 극성을 갖도록 배치되며, 각각 상기 제1 허브의 영구자석 수용구멍들로 들어가면 상기 제1 허브의 영구자석 수용구멍들과 일정한 간격이 유지되는 복수 개의 제1 영구자석들과; 상기 제1 영구자석 고정홈들에 고정된 상기 제1 영구자석들이 각각 대응하는 상기 제1 허브의 영구자석 수용구멍들로 들어가 일정한 간격을 유지하도록 하는 상기 제1 영구자석 설치부재를 전진시키는 제1 진퇴 조절부재와; 상기 피구동축과 동심을 이루고 중심으로부터 일정 분할각을 이루는 복수 개의 영구자석 수용구멍들이 뚫려있으며 중앙에는 상기 피구동축과 연결되는 보스부가 축 방향으로 돌출된 형성된 제2 허브와; 중앙에는 상기 제2 허브의 보스부가 통과하는 보스 관통구멍이 형성되어 있으며, 전면에는 상기 제2 허브의 영구자석 수용구멍들에 대응하여 복수 개의 영구자석 고정 홈들이 형성된 제2 영구자석 설치부재와; 상기 제2 영구자석 설치부재의 고정 홈들 각각에 고정되고, 이웃하는 자극이 서로 다른 극성을 갖도록 배치되고, 또 대응하는 상기 제1 영구자석들에 대하여도 서로 다른 극성을 갖도록 배치되며, 각각 상기 제2 허브의 영구자석 수용구멍들로 들어가면 상기 제2 허브의 영구자석 수용구멍들과 일정한 간격이 유지되는 복수 개의 제2 영구자석들과; 상기 제2 영구자석 고정홈들에 고정된 상기 제2 영구자석들이 각각 대응하는 상기 제2 허브의 영구자석 수용구멍들로 들어가 일정한 간격을 유지하도록 하는 상기 제2 영구자석 설치부재를 전진시키는 제2 진퇴 조절부재를 포함하여; 상기 제1 영구자석들과 상기 제2 영구자석들이 자기적으로 결합되어 구동축과 피구동축이 연결되도록 구성으로 되어 있다.

Description

자석식 커플링장치

본 발명은 구동력을 전달하기 위한 자석식 커플링 장치에 관한 것으로, 더 상세히는 영구자석을 이용하여 구동측의 회전력을 부하측으로 전달하는 자석식 커플링 장치에 관한 것이다.

자석식 커플링 장치를 사용하여 구동측의 회전력을 부하측으로 전달하기 위해서는 구동측의 영구자석과 부하측의 영구자석이 자기적으로 강하게 결합되어야 한다. 구동측의 영구자석과 부하측의 영구자석이 상호 자기적으로 강하게 결합하기 위해서는 누설되는 자속이 없이 상호 대응되는 영구자석을 향하도록 영구자석을 배치시킬 필요성이 있다. 한편, 자석식 커플링 장치는 영구자석들 끼리의 흡입력 또는 반발력 때문에 구동축과 부하축이 동일 축상에 위치하도록 결합하는데 많은 어려움을 야기시키고 유지 보수를 어렵게 한다.

본 발명자는 구동측의 영구자석과 부하측의 영구자석이 상호 자기적으로 강하게 결합되도록 자력선이 상호 대응되는 영구자석을 향하도록 배치한 구조를 발명하고, 특허출원을 하였는데, 이 특허출원은 공개특허공보 10-2011- 0120565호에 공개되어 있다. 공개특허공보 10-2011-0120565호에 개시된 자석식 커플링장치는 서로 면 대칭을 이루는 구동측 커플링 부재와 부하측 커플링 부재가 중간 부재를 사이에 두고 서로 마주보는 형상으로 조립되는데, 각각의 커플링 부재는 원판 모양으로 이루어지고 중앙에 관통 구멍이 형성되어 있으며 그 구멍을 중심으로 다수개의 영구자석이 방사상으로 조립되어 있다. 또 각각의 커플링 부재는 조절볼트 관통구멍이 형성된 영구자석 지지부재와, 축이 조립될 수 있도록 중앙에 관통 구멍이 형성되고 끝단에 자석들이 들어가는 자석구멍이 형성된 플랜지가 형성된 허브와 조절볼트 관통구멍에 삽입되는 조절용 볼트로 구성되어 조절볼트로 자석 지지부재와 허브의 플랜지 사이의 거리를 조절할 수 있도록 되어 있다.

공개특허공보 10-2011-0120565호에 개시된 자석식 커플링장치에서는 구동측의 영구자석과 부하측의 영구자석의 자속은 상호 대응되는 영구자석을 향하지 못하고, 각각 측면에 배치된 영구자석으로 향하는 누설자속이 발생하여 영구자석의 자력을 충분히 사용하지 못하는 문제점을 가지고 있다. 또 영구자석 지지부재에 다수개의 영구자석을 방사상으로 조립할 때, 뒤에 조립되는 영구자석이 먼저 조립된 영구자석에서 발생되는 자력의 영향을 받아, 뒤에 조립되는 영구자석을 정확한 위치에 조립하기 어렵다는 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 구동측의 영구자석과 부하측의 영구자석의 자속은 상호 대응되는 영구자석을 향하도록 하여 누설자속의 발생을 억제한 자석식 커플링 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 유지 보수가 용이한 자석식 커플링 장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

본 발명은 소음의 발생을 억제한 자석식 커플링 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명에 의한 자석식 커플링 장치는 동일 중심축을 갖는 구동축과 피구동축을 자기적 결합으로 연결하여 동력을 전달하기 위한 자석식 커플링 장치로, 상기 구동축과 동심을 이루고 중심으로부터 일정 분할각을 이루는 복수 개의 영구자석 수용구멍들이 뚫려있으며 중앙에는 상기 구동축과 연결되는 보스부가 축 방향으로 돌출된 형성된 제1 허브와; 중앙에는 상기 제1 허브의 보스부가 통과하는 보스 관통구멍이 형성되어 있으며, 전면에는 상기 제1 허브의 영구자석 수용구멍들에 대응하여 복수 개의 영구자석 고정 홈들이 형성된 제1 영구자석 설치부재와; 상기 제1 영구자석 설치부재의 고정 홈들 각각에 고정되고, 이웃하는 자극이 서로 다른 극성을 갖도록 배치되며, 각각 상기 제1 허브의 영구자석 수용구멍들로 들어가면 상기 제1 허브의 영구자석 수용구멍들과 일정한 간격이 유지되는 복수 개의 제1 영구자석들과; 상기 제1 영구자석 고정홈들에 고정된 상기 제1 영구자석들이 각각 대응하는 상기 제1 허브의 영구자석 수용구멍들로 들어가 일정한 간격을 유지하도록 하는 상기 제1 영구자석 설치부재를 전진시키는 제1 진퇴 조절부재와; 상기 피구동축과 동심을 이루고 중심으로부터 일정 분할각을 이루는 복수 개의 영구자석 수용구멍들이 뚫려있으며 중앙에는 상기 피구동축과 연결되는 보스부가 축 방향으로 돌출된 형성된 제2 허브와; 중앙에는 상기 제2 허브의 보스부가 통과하는 보스 관통구멍이 형성되어 있으며, 전면에는 상기 제2 허브의 영구자석 수용구멍들에 대응하여 복수 개의 영구자석 고정 홈들이 형성된 제2 영구자석 설치부재와; 상기 제2 영구자석 설치부재의 고정 홈들 각각에 고정되고, 이웃하는 자극이 서로 다른 극성을 갖도록 배치되고, 또 대응하는 상기 제1 영구자석들에 대하여도 서로 다른 극성을 갖도록 배치되며, 각각 상기 제2 허브의 영구자석 수용구멍들로 들어가면 상기 제2 허브의 영구자석 수용구멍들과 일정한 간격이 유지되는 복수 개의 제2 영구자석들과; 상기 제2 영구자석 고정홈들에 고정된 상기 제2 영구자석들이 각각 대응하는 상기 제2 허브의 영구자석 수용구멍들로 들어가 일정한 간격을 유지하도록 하는 상기 제2 영구자석 설치부재를 전진시키는 제2 진퇴 조절부재를 포함하여; 상기 제1 영구자석들과 상기 제2 영구자석들이 자기적으로 결합되어 구동축과 피구동축이 연결되는 구조이다.

본 발명에서, 영구자석이 제1 및 제2 허부에 뚫려있는 각각의 영구자석 수용구멍에 일정한 간격은 자기저항을 크게 하여 영구자석에서 발생된 자속이 인접한 영구자석으로 향하지 않고 상호 대응하는 전면의 영구자석으로 향하게 하여 그 결합력을 크게한다. 영구자석이 제1 및 제2 허브의 영구자석 수용구멍에 일정한 간격은 위치하도록 하기 위해서는 대략 1mm 내지 2 mm의 간격을 두는 것이 바람직하다.

상기 구조에서, 제1 및 제2 허브의 영구자석 자석 수용구멍은 4의 배수개 로 하는 것이 바람직한데, 이는 전체적인 자력 분포를 균일하게 할 수 있기 때문이다.

상기 구조에서, 진퇴 조절부재는 볼트로 간편하게 할 수 있다. 진퇴 조절부재로 나사산이 형성된 볼트를 사용함으로써, 볼트를 회전시키는 것만으로도 제1 및 제2 영구자석 설치부재를 축 방향으로 진퇴시킬 수 있다.

상기 구조에서, 자석식 커플링 장치는 제1 허부와 제2 허브가 직접 접촉되는 것을 방지하기 위한 접촉 방지판을 더 포함할 수 있다. 제1 허부와 제2 허브 사이의 접촉 방지판은 금속과 금속이 직접 접촉할 때 발생할 수 있는 소음을 방지한다. 또,이러한 접촉방지판은 축이 어긋나거나 회전체가 마모되더라도 일정간격을 유지할 수 있도록 우레탄과 같이 탄성을 갖는 재질로 제조하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 또 다른 구조는, 동일 중심축을 갖는 구동축과 피구동축을 자기적 결합으로 연결하여 동력을 전달하기 위한 자석식 커플링 장치로, 상기 구동축과 동심을 이루고, 중심으로부터 방사상으로 연장되는 가상선과 동심원을 이루는 가상선이 교차하는 위치에 중심이 갖고 일정 분할각을 이루는 그 단면이 원형인 복수 개의 영구자석 수용구멍들이 뚫려있으며 중앙에는 상기 구동축과 연결되는 보스부가 축 방향으로 돌출된 형성된 제1 허브와; 중앙에는 상기 제1 허브의 보스부가 통과하는 보스 관통구멍이 형성되어 있으며, 전면에는 그 단면이 원형인 상기 제1 허브의 영구자석 수용구멍들에 대응하여 복수 개의 그 단면이 원형인 영구자석 고정 홈들이 형성된 제1 영구자석 설치부재와; 상기 제1 영구자석 설치부재의 고정 홈들 각각에 고정되고, 이웃하는 자극이 서로 다른 극성을 갖도록 배치되며, 각각 상기 제1 허브의 영구자석 수용구멍들로 들어가면 상기 제1 허브의 영구자석 수용구멍들과 일정한 간격이 유지되는 복수 개의 제1 영구자석들과; 상기 제1 영구자석 고정홈들에 고정된 상기 제1 영구자석들이 각각 대응하는 상기 제1 허브의 영구자석 수용구멍들로 들어가 일정한 간격을 유지하도록 하는 상기 제1 영구자석 설치부재를 전진시키는 제1 진퇴 조절부재와; 상기 피구동축과 동심을 이루고, 중심으로부터 방사상으로 연장되는 가상선과 동심원을 이루는 가상선이 교차하는 위치에 중심이 갖고 일정 분할각을 이루는 그 단면이 원형인 복수 개의 영구자석 수용구멍들이 뚫려있으며 중앙에는 상기 구동축과 연결되는 보스부가 축 방향으로 돌출된 형성된 제2 허브와; 중앙에는 상기 제2 허브의 보스부가 통과하는 보스 관통구멍이 형성되어 있으며, 전면에는 그 단면이 원형인 상기 제2 허브의 영구자석 수용구멍들에 대응하여 복수 개의 그 단면이 원형인 영구자석 고정 홈들이 형성된 제2 영구자석 설치부재와; 상기 제2 영구자석 설치부재의 고정 홈들 각각에 고정되고, 이웃하는 자극이 서로 다른 극성을 갖도록 배치되고, 또 대응하는 상기 제1 영구자석들에 대하여도 서로 다른 극성을 갖도록 배치되며, 각각 상기 제2 허브의 영구자석 수용구멍들로 들어가면 상기 제2 허브의 영구자석 수용구멍들과 일정한 간격이 유지되는 복수 개의 제2 영구자석들과; 상기 제2 영구자석 고정홈들에 고정된 상기 제2 영구자석들이 각각 대응하는 상기 제2 허브의 영구자석 수용구멍들로 들어가 일정한 간격을 유지하도록 하는 상기 제2 영구자석 설치부재를 전진시키는 제2 진퇴 조절부재를 포함하여; 상기 제1 영구자석들과 상기 제2 영구자석들이 자기적으로 결합되어 구동축과 피구동축이 연결되는 구조이다.

본 발명에서, 영구자석이 제1 및 제2 허부에 뚫려있는 각각의 영구자석 수용구멍에 일정한 간격은 자기저항을 크게 하여 영구자석에서 발생된 자속이 인접한 영구자석으로 향하지 않고 상호 대응하는 전면의 영구자석으로 향하게 하여 그 결합력을 크게한다. 영구자석이 제1 및 제2 허브의 영구자석 수용구멍에 일정한 간격은 위치하도록 하기 위해서는 제1 및 제2 허부의 영구자석 수용구멍의 직경은 영구자석 보다 3% ~ 5% 크게 하는 것이 바람직하다. 제1 및 제2 허브의 자석 수용구멍의 직경과 영구자석의 직경의 차가 너무 작으면 제1 및 제2 허브의 영구자석 수용구멍의 측면에 접촉될 우려가 있고, 제1 및 제2 허브의 영구자석 수용구멍의 직경과 영구자석의 직경의 차가 너무 크면 불필요한 간격이 발생하기 때문이다.

상기 구조에서 제1 및 제2 영구자석 설치부재의 영구자석 고정 홈은 영구자석의 아래 일부분만이 끼워지도록 얕게 대략 1mm 정도의 깊이로 형성하는 것이 바람직한데, 제1 및 제2 영구자석 설치부재의 영구자석 고정 홈은 영구자석 설치부재에 영구자석을 고정할 때, 고정위치를 정확히 할 수 있게 하고, 먼저 설치된 영구자석의 영향을 받더라도 설치되는 영구자석의 이동을 제한하여 설치를 용이하게 한다. 제1 및 제2 영구자석 설치부재의 영구자석 고정 홈의 중심은 볼트를 체결할 수 있도록 미리 탭을 낸 홈을 뚫어 놓는 것이 바람직하다. 이는 볼트체결 구멍을 형성한 영구자석을 사용할 때 영구자석의 고정을 원활히 한다.

상기 구조에서, 자석식 커플링 장치는 제1 허부와 제2 허브가 직접 접촉되는 것을 방지하기 위한 접촉 방지판을 더 포함할 수 있다. 제1 허부와 제2 허브 사이의 접촉 방지판은 금속과 금속이 직접 접촉할 때 발생할 수 있는 소음을 방지한다. 또, 접촉 방지판은 축이 어긋나거나 제1 허브 및 제2 허브 중 어느 하나가 마모되더라도 일정간격을 유지할 수 있도록 우레탄과 같이 탄성을 갖는 재질로 제조하는 것이 바람직하다.

커플링 장치에서, 제1 및 제2 허브에 뚫려있는 영구자석 수용구멍의 개수는 4의 배수로 하는 것이 바람직한데, 이는 전체적인 자력 분포를 균일하게 할 수 있기 때문이다.

상기 구조에서, 진퇴 조절부재로는 볼트를 사용할 수 있다. 진퇴 조절부재로 나사산이 형성된 볼트를 사용함으로써, 볼트를 회전시키는 것만으로도 제1 및 제2 영구자석 설치부재를 축 방향으로 진퇴시킬 수 있다.

커플링 장치에서, 제1 허부와 제1 영구자석 설치부재 사이에는 제1 영구자석 설치부재가 축 방향을 따라 직선적으로 진퇴하도록 하기 위하여, 가이드부재가 설치될 수 있다. 이 가이드 부재는 제1 영구자석 설치부재의 회전을 방지하고 축방향을 따라 직선적으로 진퇴하도록 한다. 이러한 구조는 제2 허부와 제2 영구자석 설치부재 사이에도 마찬가지로 설치될 수 있다. 이 가이드 부재는 제2 영구자석 설치부재의 회전을 방지하고 축 방향을 따라 직선적으로 진퇴하도록 한다.

본 발명에 의한 자석식 커플링장치에 의해 구동측의 영구자석과 피구동측의 영구자석의 대부분의 자력이 상호 대응되는 영구자석을 향하게 되어 강한 결합력을 얻을 수 있는 효과가 있다. 또, 영구자석 지지부재에 다수개의 영구자석을 방사상으로 조립할 때, 뒤에 조립되는 영구자석이, 먼저 조립되어 있는 영구자석이 발생하는 자력의 영향을 받더라도 정확한 위치에 조립시킬 수 있으며, 분해할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 자석식 커플링 장치를 나타내는 도면이다.

도 2는 자석식 커플링 장치를 접촉 방지판을 중심으로 구동측과 피구동측으로 분해한 도면이다.

도 3은 자석식 커플링 장치를 분해한 상세 분해도이다.

도 4는 구동측의 제1 허브와 제1 영구자석 설치부재에 설치되는 영구자석의 배치를 나타내고, 도 5는 피구동측의 제2 허브와 제2 영구자석 설치부재에 설치되는 영구자석의 배치를 나타낸다.

도 6은 도 1에서 VI-VI선으로 커플링 장치를 부분 절개한 사시도이고, 도 7은 도 6을 위에서 내려다 본 평면도이다.

도 8은 도 7에서 원으로 둘러싸인 부분의 확대도이다.

도 9는 도 1에서 VI-VI선으로 절단된 커플링 장치에서 영구자석 설치부재와 허브가 분리되는 모양을 나타내는 사시도이고, 도 10은 도 9를 위에서 내려다 본 평면도이다.

도 11은 도 1에서 XI-XI선으로 커플링 장치를 부분 절개한 사시도이고, 도 12는 도 11을 위에서 내려다 본 평면도이다.

도 13은 도 1에서 XI-XI선으로 절단된 커플링 장치에서 영구자석 설치부재와 허브가 분리되는 모양을 나타내는 사시도이고, 도 14는 도 13을 위에서 내려다 본 평면도이다.

도 1은 본 발명에 의한 자석식 커플링 장치(10)를 나타내는 도면이다.

도 2는 자석식 커플링 장치를 접촉 방지판(151)을 중심으로 구동측과 피구동측으로 분해한 도면이다.

도 1과 도 2를 참조하면, 자석식 커플링 장치(10)는 구동측 회전체(100)와 피구동측 회전체(200) 그리고 이들 회전체(100, 200) 사이에 끼워져 있는 접촉 방지판(151)로 구성된다.

구동측 회전체(100)는 제1 허브(111)와 제1 영구자석 설치부재(131) 그리고, 제1 영구자석 설치부재(131)에 고정된 제1 영구자석들(137)을 포함하고, 피구동측 회전체(200)는 제2 허브(211)와 제2 영구자석 설치부재(231) 그리고, 제2 영구자석 설치부재(231)에 고정된 제2 영구자석들(237)을 포함한다. 구동측 회전체(100)와 피구동측 회전체(200)는 접촉 방지판(151)을 사이에 두고 대칭 구조로 되어 있다. 제1 및 제2 구동측 회전체(100, 200)는 내부에 설치된 제1 및 제2 영구자석들(137, 237)의 자력이 차폐되거나 외부로 빠져 나오는 자력을 약하게 하기 위하여 철과 같은 재질로 만드는 것이 바람직하다.

도 3은 자석식 커플링 장치(10)를 분해한 상세 분해도이다.

도 3을 참조하면, 구동측 회전체(100)는 제1 허브(111)와 영구자석 설치부재(131)을 포함한다. 제1 허브(111)는 축 방향을 따라 연장되어 있는 보스부(113)로 구성된다. 제1 허브의 보스부(113) 내부는 구동축을 연결할 수 있도록 중공으로 되어 있다. 제1 허브(111)의 중심은 구동축의 연장선상에 있고 중심으로부터 일정 분할각을 이루는 방사선상에 복수 개의 제1 영구자석 수용구멍들(117)이 뚫려있으며, 중앙에는 내부가 중공부로 된 제1 보스부(113)가 축 방향으로 돌출되어 있다. 제1 허브(111)의 영구자석 수용구멍들(117)은 제1 영구자석들(137)의 측면과 간격이 만들어져 접촉되지 않도록 하기 위하여 제1 영구자석들(137)의 직경 보다 3% ~ 5% 정도 크게 되어 있다. 제1 허브(111)의 영구자석 수용구멍들(117)과 제1 영구자석들(137)의 측면 사이의 간격은 제1 영구자석들(137)의 자력이 인접하는 영구자석들(137)로 향하지 않고, 상호 대응되는 제2 영구자석들(237)을 향하게 하여 강한 결합력을 얻을 수 있도록 한다.

제1 영구자석 수용구멍(117)의 수는 이웃하는 제1 영구자석들(137) 끼리 반발하지 않도록 2의 배수 개인 것이 바람직하고, 전체적으로 균일한 자력 분포를 얻기 위하여 4의 배수개인 것이 더욱 바람직하다.

제1 영구자석 설치부재(131)의 전면은 제1 허브(111)의 배면을 향하도록 배치되는데, 제1 영구자석 설치부재(131)의 중앙에는 제1 허브의 보스부(113)가 통과하도록 보스 통과구멍(133)이 뚫려 있으며, 한쪽 면에는 제1 영구자석들(137)의 일부가 끼워지는 제1 영구자석 고정홈(135)이 형성되어 있다. 제1 영구 자석 고정홈(135)은 제1 허브(111)에 뚫려있는 제1 영구자석 수용구멍(117)에 각각 대응하는 위치에 형성되어 있다. 따라서 제1 영구자석 설치부재(131)의 제1 자석 고정홈(135)에 부착된 영구자석들(137)은 각각 대응하는 자석 수용구멍(117) 내에 위치한다.

제1 영구자석 설치부재(131)의 영구자석 고정홈(135)은 그 직경이 영구자석의 직경과 같아 영구자석이 움직이지 못하도록 하는 것이 바람직하다. 제1 영구자석 설치부재(131)의 영구자석 고정홈(135)의 중심에는 영구자석을 볼트를 체결할 수 있도록 미리 탭을 낸 홈이 뚫려 있다. 영구자석 고정홈(135)에 영구자석이 삽입되어 있을 때 자력은 자기저항이 적은 영구자석 설치부재(131)를 통하여 이웃하는 영구자석을 향하게 된다.

제1 영구자석 설치부재(131)에 고정되는 제1 영구자석들(137)의 직경은 제1 영구자석 고정홈(135)의 직경과 같으며, 중앙에는 볼트 삽입구멍이 뚫려 있다. 제1 영구자석들(137)은 아래 쪽이 제1 영구자석 고정홈(137)에 끼워진 다음, 볼트(139)를 체결하여 제1 영구자석 설치부재(131)에 고정시킬 수 있다.

제1 영구자석 설치부재(131)와 제1 허브(111)는 제1 영구자석들(137)을 축 방향으로 전진시켜 제1 허브(111)의 제1 영구자석 수용구멍들(117)에 위치시키기 위한 제1 진퇴 조절부재(124)로 결합된다. 제1 진퇴 조절부재(124)를 회전시키면 제1 영구자석 설치부재(131)가 축 방향을 따라 전진하여 영구자석 설치부재(131)에 고정된 제1 영구자석들(137)은 제1허브(111)의 제1 영구자석 수용구멍(117) 내로 들어간다. 제1 진퇴 조절부재(124)로는 볼트를 사용할 수 있다. 제1 진퇴 조절부재로 나사산이 형성된 볼트를 사용함으로써, 볼트를 회전시키는 것만으로도 제1 영구자석 설치부재를 축 방향으로 진퇴시킬 수 있다.

제1 허부(111)와 제1 영구자석 설치부재(131) 사이에는 제1 영구자석 설치부재(131)가 축 방향을 따라 직선적으로 진퇴하도록 하기 위하여, 제1 가이드 부재(166)가 설치될 수 있다. 제1 가이드 부재(166)는 제1 영구자석 설치부재(131)의 회전을 방지하고 축방향을 따라 직선적으로 전진하도록 한다.

제1 진퇴 조절부재(124)에 의해 제1 영구자석 설치부재(131)가 축 방향을 따라 전진하여, 영구자석 설치부재(131)에 고정된 제1 영구자석들(137)이 제1허브(111)의 제1 영구자석 수용구멍(117) 내로 들어간 상태에서 고정볼트(162)에 의해 제1 허브(111)와 제1 영구자석 설치부재(1310는 단단히 결합된다.

피구동측 회전체(200)는 제2 허브(211)와 영구자석 설치부재(231)를 포함한다. 제2 허브(211)는 축 방향을 따라 연장되어 있는 보스부(213)로 구성된다. 제2 허브의 보스부(213) 내부는 구동축을 연결할 수 있도록 중공으로 되어 있다. 제2 허브(211)의 중심은 구동축의 연장선상에 있고 중심으로부터 일정 분할각을 이루는 방사선상에 복수 개의 제2 영구자석 수용구멍들(217)이 뚫려있으며, 중앙에는 내부가 중공부로 된 제2 보스부(213)가 축 방향으로 돌출되어 있다. 제2 허브(211)의 영구자석 수용구멍들(217)은 제2 영구자석들(237)의 측면과 간격이 만들어져 접촉되지 않도록 하기 위하여 제2 영구자석들(237)의 직경 보다 3% ~ 5% 정도 크게 되어 있다. 제2 허브(211)의 영구자석 수용구멍들(217)과 제2 영구자석들(237)의 측면 사이의 간격은 제2 영구자석들(137)의 자력이 인접하는 영구자석들(237)로 향하지 않고, 상호 대응되는 제1 영구자석들(137)을 향하게 하여 강한 결합력을 얻을 수 있도록 한다.

제2 영구자석 수용구멍(217)의 수는 이웃하는 제2 영구자석들(237) 끼리 반발하지 않도록 2의 배수 개인 것이 바람직하고, 전체적으로 균일한 자력 분포를 얻기 위하여 4의 배수 개인 것이 더욱 바람직하다.

제2 영구자석 설치부재(231)의 배면은 제2 허브(211)의 전면을 향하도록 배치되는데, 제2 영구자석 설치부재(231)의 중앙에는 제2 허브의 보스부(213)가 통과하도록 보스 통과구멍(233)이 뚫려 있으며, 한쪽 면에는 제2 영구자석들(237)의 일부가 끼워지는 제2 영구자석 고정홈(235)이 형성되어 있다. 제2 영구 자석 고정홈(235)은 제2 허브(111)에 뚫려있는 제2 영구자석 수용구멍(217)에 각각 대응하는 위치에 형성되어 있다. 따라서 제2 영구자석 설치부재(231)의 제2 자석 고정홈(235)에 부착된 영구자석들(237)은 각각 대응하는 자석 수용구멍(217) 내에 위치한다.

제2 영구자석 설치부재(231)의 영구자석 고정홈(235)은 그 직경이 영구자석의 직경과 같아 영구자석이 움직이지 못하도록 하는 것이 바람직하다. 제2 영구자석 설치부재(231)의 영구자석 고정홈(235)의 중심에는 영구자석을 볼트를 체결할 수 있도록 미리 탭을 낸 홈이 뚫려 있다. 제2 영구자석 고정홈(235)에 제2 영구자석들(237)이 삽입되어 있을 때 자력은 자기저항이 적은 제2 영구자석 설치부재(231)를 통하여 이웃하는 영구자석을 향하게 된다.

제2 영구자석 설치부재(231)에 부착되는 제2 영구자석들(237)의 직경이 제2 영구자석 고정홈(235)의 직경과 같으며, 중앙에는 볼트 삽입구멍이 뚫려 있다. 제2 영구자석들(237)은 아래 쪽이 제2 영구자석 고정홈(237)에 끼워진 다음, 볼트를 체결하여 제2 영구자석 설치부재(231)에 고정시킬 수 있다.

제2 영구자석 설치부재(231)와 제2 허브(211)는 제2 영구자석들(237)을 축 방향으로 전진시켜 제2 허브(211)의 제2 영구자석 수용구멍들(217)에 위치시키기 위한 제2 진퇴조절부재(224)로 결합된다. 제2 진퇴 조절부재(224)를 회전시키면 제2 영구자석 설치부재(231)가 축 방향을 따라 전진하여 영구자석 설치부재(231)에 고정된 제2 영구자석들(237)은 제2 허브(211)의 제2영구자석 수용구멍(217) 내로 들어간다. 제2 진퇴 조절부재(224)로는 볼트를 사용할 수 있다. 제2 진퇴 조절부재로 나사산이 형성된 볼트를 사용함으로써, 볼트를 회전시키는 것만으로도 제2 영구자석 설치부재를 축 방향으로 진퇴시킬 수 있다.

제2 허부(211)와 제2 영구자석 설치부재(231) 사이에는 제2 영구자석 설치부재(231)가 축 방향을 따라 직선적으로 진퇴하도록 하기 위하여, 제2 가이드 부재(266)가 설치될 수 있다. 제2 가이드 부재(266)는 제2영구자석 설치부재(231)의 회전을 방지하고 축방향을 따라 직선적으로 전진하도록 한다.

제2 진퇴 조절부재(224)에 의해 제2 영구자석 설치부재(231)가 축 방향을 따라 전진하여, 영구자석 설치부재(231)에 고정된 제1 영구자석들(237)이 제2 허브(211)의 제2 영구자석 수용구멍(217) 내로 들어간 상태에서 고정볼트(262)에 의해 제2 허브(211)와 제2 영구자석 설치부재(231)은 단단히 결합된다.

구동측의 제1 허브(111)과 피구동측의 제2 허브(211) 사이에는 제1 허부(111)와 제2 허브(211)가 직접 접촉되는 것을 방지하기 위한 접촉 방지판(151)이 위치한다. 접촉 방지판(151)은 제1 허부(111)와 제2 허브(211)이 직접 접촉되는 것을 방지하여 금속과 금속이 직접 접촉할 때 발생할 수 있는 소음을 최소화 할 수 있다. 또, 접촉 방지판(151)은 구동축과 피구동축이 어긋나거나 제1 허브(111) 및 제2 허브(211) 중 어느 하나가 마모되더라도 일정간격을 유지할 수 있도록 우레탄과 같이 탄성을 갖는 재질로 제조하는 것이 바람직하다.

접촉 방지판(151)은 제1 허브(111) 및 제2 허브(211) 사이에서 이탈되는 것을 방지하기 위하여 중심부는 돌출부(153)를 형성할 수 있다. 이 경우, 제1 허브(111) 및 제2 허브(211)에 접촉 방지판(151)의 돌출부를 수용하는 홈을 형성해두는 것이 바람직하다.

도 4는 구동측의 제1 허브(111)와 제1 영구자석 설치부재(131)에 설치되는 영구자석의 배치를 나타내고, 도 5는 피구동측의 제2 허브(211)와 제2 영구자석 설치부재(231)에 설치되는 영구자석의 배치를 나타낸다.

도 4에서 구동측의 제1 영구자석들(137)은 이웃하는 영구자석들 끼리 반발하지 않도록 서로 다른 극성을 가는 영구자석들로 배치되고, 자기적으로 결합되어 구동력이 피구동측으로 전달되도록 피구동측의 대응 영구자석과는 다른 극성이 되도록 배치된다. 도 4에는 중심으로부터 일정한 각도로 분할하는 방사상 선과 동심원이 점선으로 나타나 있다. 이러한 구조는 도 5도 마찬가지이다.

도 6은 도 1에서 VI-VI선으로 커플링 장치를 부분 절개한 사시도이고, 도 7은 도 6을 위에서 내려다 본 평면도이다. 또, 도 8은 도 7에서 원으로 둘러싸인 부분의 확대도이다.

도 8와 같이 제1 및 제2 영구자석들(127, 237)은 한 면이 각각 제1 및 제2 영구자석 설치부재(131, 231)에 접촉하고 있으며, 그 위쪽은 각각 간격(G)을 두고 제1 및 제2 허브(111, 211)의 제1 및 제2 영구자석 수용구멍(117, 217)과 떨어져 있다. 따라서 영구자석의 한쪽 면에서 나오는 자력은 각각 자기저항이 적은 영구제1 및 제2 영구자석 설치부재(131, 231)를 통하여 이웃하는 영구자석으로 들어가게 된다. 그러나 영구자석의 반대 쪽 면에서 나오는 자력은 대응하는 영구자석 설치부재(131, 231)에 고정된 영구자석들로 들어가거나 나오도록 되어 자기적 결합된다.

도 13은 도 1에서 XI-XI선으로 절단된 커플링 장치에서 영구자석 설치부재와 허브가 분리되는 모양을 나타내는 사시도이고, 도 14는 도 13을 위에서 내려다 본 평면도이다. 자석식 커플링 장치에서 구동측 회전체와 피구동측 회전체가 자기적으로 결합되면 이를 분리하기가 용이하지 않다. 따라서, 본 발명에 따르는 커플링 장치에서는 구동측 회전체와 피구동측 회전체는 각각 제1 및 제2 진퇴 조절부재(124, 224)를 구비하고 있다. 도 11 및 12에 도시되어 있는 바와 같이 제1 및 제2 허브(111, 211)에는 각각 진퇴 조절부재(124, 224)를 끼워 넣는 진퇴 조절부재 삽입구멍이 뚫려 있고, 조절부재 삽입구멍에 볼트 형상으로 된 진퇴 조절부재(124, 224)를 삽입하고 진퇴 조절부재를 회전시키면 제1 및 제2 영구자석 설치부재(131, 231)가 각각 축방향으로 전진하면서 반대 쪽의 서로 대응하는 영구자석과 자기적 결합한다. 또, 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이 진퇴 조절부재 삽입구멍에 삽입된 진퇴 조절부를 반대로 회전시키면 제1 및 제2 영구자석 설치부재(131, 231)가 각각 축방향으로 후퇴하면서 그 거리가 멀어지게 되어 반대 쪽의 서로 대응하는 영구자석들 사이의 자기적 결합이 약하지게 된다.

본 발명에 의한 자석식 커플링장치에 의해 구동측의 영구자석과 피구동측의 영구자석의 대부분의 자력이 상호 대응되는 영구자석을 향하게 되어 강한 결합력을 얻을 수 있다. 또, 영구자석 지지부재에 다수개의 영구자석을 방사상으로 조립할 때, 뒤에 조립되는 영구자석이, 먼저 조립되어 있는 영구자석이 발생하는 자력의 영향을 받더라도 정확한 위치에 조립시킬 수 있으며, 분해할 수 있다.

Claims

동일 중심축을 갖는 구동축과 피구동축을 자기적 결합으로 연결하여 동력을 전달하기 위한 자석식 커플링 장치에 있어서,

상기 구동축과 동심을 이루고 중심으로부터 일정 분할각을 이루는 복수 개의 영구자석 수용구멍들이 뚫려있으며 중앙에는 상기 구동축과 연결되는 보스부가 축 방향으로 돌출된 형성된 제1 허브와;

중앙에는 상기 제1 허브의 보스부가 통과하는 보스 관통구멍이 형성되어 있으며, 전면에는 상기 제1 허브의 영구자석 수용구멍들에 대응하여 복수 개의 영구자석 고정 홈들이 형성된 제1 영구자석 설치부재와;

상기 제1 영구자석 설치부재의 고정 홈들 각각에 고정되고, 이웃하는 자극이 서로 다른 극성을 갖도록 배치되며, 각각 상기 제1 허브의 영구자석 수용구멍들로 들어가면 상기 제1 허브의 영구자석 수용구멍들과 일정한 간격이 유지되는 복수 개의 제1 영구자석들과;

상기 제1 영구자석 고정홈들에 고정된 상기 제1 영구자석들이 각각 대응하는 상기 제1 허브의 영구자석 수용구멍들로 들어가 일정한 간격을 유지하도록 하는 상기 제1 영구자석 설치부재를 전진시키는 제1 진퇴 조절부재와;

상기 피구동축과 동심을 이루고 중심으로부터 일정 분할각을 이루는 복수 개의 영구자석 수용구멍들이 뚫려있으며 중앙에는 상기 피구동축과 연결되는 보스부가 축 방향으로 돌출된 형성된 제2 허브와;

중앙에는 상기 제2 허브의 보스부가 통과하는 보스 관통구멍이 형성되어 있으며, 전면에는 상기 제2 허브의 영구자석 수용구멍들에 대응하여 복수 개의 영구자석 고정 홈들이 형성된 제2 영구자석 설치부재와;

상기 제2 영구자석 설치부재의 고정 홈들 각각에 고정되고, 이웃하는 자극이 서로 다른 극성을 갖도록 배치되고, 또 대응하는 상기 제1 영구자석들에 대하여도 서로 다른 극성을 갖도록 배치되며, 각각 상기 제2 허브의 영구자석 수용구멍들로 들어가면 상기 제2 허브의 영구자석 수용구멍들과 일정한 간격이 유지되는 복수 개의 제2 영구자석들과;

상기 제2 영구자석 고정홈들에 고정된 상기 제2 영구자석들이 각각 대응하는 상기 제2 허브의 영구자석 수용구멍들로 들어가 일정한 간격을 유지하도록 하는 상기 제2 영구자석 설치부재를 전진시키는 제2 진퇴 조절부재를 포함하여;

상기 제1 영구자석들과 상기 제2 영구자석들이 자기적으로 결합되어 구동축과 피구동축이 연결되는 자석식 커플링 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 허브의 영구자석 자석 수용구멍은 4의 배수 개인 자석식 커플링 장치.
제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 진퇴 조절부재는 볼트인 자석식 커플링 장치
제3항에 있어서, 상기 자석식 커플링 장치는 상기 제1 허부와 상기 제2 허브가 직접 접촉되는 것을 방지하기 위한 접촉 방지판을 더 포함하는 자석식 커플링장치.
동일 중심축을 갖는 구동축과 피구동축을 자기적 결합으로 연결하여 동력을 전달하기 위한 자석식 커플링 장치에 있어서,

상기 구동축과 동심을 이루고, 중심으로부터 방사상으로 연장되는 가상선과 동심원을 이루는 가상선이 교차하는 위치에 중심이 갖고 일정 분할각을 이루는 그 단면이 원형인 복수 개의 영구자석 수용구멍들이 뚫려있으며 중앙에는 상기 구동축과 연결되는 보스부가 축 방향으로 돌출된 형성된 제1 허브와;

중앙에는 상기 제1 허브의 보스부가 통과하는 보스 관통구멍이 형성되어 있으며, 전면에는 그 단면이 원형인 상기 제1 허브의 영구자석 수용구멍들에 대응하여 복수 개의 그 단면이 원형인 영구자석 고정 홈들이 형성된 제1 영구자석 설치부재와;

상기 제1 영구자석 설치부재의 고정 홈들 각각에 고정되고, 이웃하는 자극이 서로 다른 극성을 갖도록 배치되며, 각각 상기 제1 허브의 영구자석 수용구멍들로 들어가면 상기 제1 허브의 영구자석 수용구멍들과 일정한 간격이 유지되는 복수 개의 제1 영구자석들과;

상기 제1 영구자석 고정홈들에 고정된 상기 제1 영구자석들이 각각 대응하는 상기 제1 허브의 영구자석 수용구멍들로 들어가 일정한 간격을 유지하도록 하는 상기 제1 영구자석 설치부재를 전진시키는 제1 진퇴 조절부재와;

상기 피구동축과 동심을 이루고, 중심으로부터 방사상으로 연장되는 가상선과 동심원을 이루는 가상선이 교차하는 위치에 중심이 갖고 일정 분할각을 이루는 그 단면이 원형인 복수 개의 영구자석 수용구멍들이 뚫려있으며 중앙에는 상기 구동축과 연결되는 보스부가 축 방향으로 돌출된 형성된 제2 허브와;

중앙에는 상기 제2 허브의 보스부가 통과하는 보스 관통구멍이 형성되어 있으며, 전면에는 그 단면이 원형인 상기 제2 허브의 영구자석 수용구멍들에 대응하여 복수 개의 그 단면이 원형인 영구자석 고정 홈들이 형성된 제2 영구자석 설치부재와;

상기 제2 영구자석 설치부재의 고정 홈들 각각에 고정되고, 이웃하는 자극이 서로 다른 극성을 갖도록 배치되고, 또 대응하는 상기 제1 영구자석들에 대하여도 서로 다른 극성을 갖도록 배치되며, 각각 상기 제2 허브의 영구자석 수용구멍들로 들어가면 상기 제2 허브의 영구자석 수용구멍들과 일정한 간격이 유지되는 복수 개의 제2 영구자석들과;

상기 제2 영구자석 고정홈들에 고정된 상기 제2 영구자석들이 각각 대응하는 상기 제2 허브의 영구자석 수용구멍들로 들어가 일정한 간격을 유지하도록 하는 상기 제2 영구자석 설치부재를 전진시키는 제2 진퇴 조절부재를 포함하여;

상기 제1 영구자석들과 상기 제2 영구자석들이 자기적으로 결합되어 구동축과 피구동축이 연결되는 자석식 커플링장치.
제5항에 있어서, 상기 자석식 커플링 장치는 상기 제1 허부와 상기 제2 허브가 직접 접촉되는 것을 방지하기 위한 접촉 방지판을 더 포함하는 자석식 커플링장치.
제6항에 있어서, 상기 제1 및 제2 허브의 영구자석 수용구멍들의 직경은 영구자석의 직경 보다 3% ~ 5% 큰 자석식 커플링 장치.
제7항에 있어서, 상기 제1 및 제2 진퇴 조절부재는 볼트인 자석식 커플링 장치.