WO2022139323A1 - 다중 출력구조를 갖는 가변속 동력전달 클러치 시스템 - Google Patents

다중 출력구조를 갖는 가변속 동력전달 클러치 시스템 Download PDF

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magnetic force
shaft
power transmission
variable speed
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정길용
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주식회사 태영팬가드
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    • 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
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    • F16D27/01—Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor with permanent magnets
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    • H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
    • H02N2/12—Constructional details
    • H02N2/123—Mechanical transmission means, e.g. for gearing

Definitions

  • the present invention relates to a variable speed power transmission clutch system having a multiple output structure, and more particularly, to a variable speed power transmission clutch system having a multiple output structure capable of transmitting power in a non-contact state using a magnet-to-magnetic strength plate structure.
  • This coupling is for transmitting driving force, and by connecting two different shafts, such as a power shaft connected to a motor or engine to transmit driving force, and a load side or driven shaft connected to a rotating object side such as a pump, two shafts are connected. This is to allow them to rotate at the same time.
  • the coupling through the mechanical connection prevents noise and vibration from occurring, or as the load shaft or driven shaft stops rotating due to, for example, foreign substances caught in the pump, an overload is applied to the electric motor of the power shaft.
  • a magnetic coupling using the magnetic force of a magnet is used.
  • the prior art as described above has a structure that uses the attractive and repulsive force of the magnets disposed on the power shaft disk and the magnets disposed on the load shaft disk.
  • the prior art as described above has a structure that uses the attractive and repulsive force of the magnets disposed on the power shaft disk and the magnets disposed on the load shaft disk.
  • a rotation unit including a magnetic member and a corresponding load shaft or power side to be operated by being connected to one side of the power shaft or the load shaft
  • An object of the present invention is to provide a variable speed power transmission clutch system having a multi-output structure capable of transmitting power and minimizing heat generated due to slip or eddy current generation by magnetic force formed between rotation units of an arranged magnetic member.
  • the present invention provides a variable speed power transmission clutch system having a multi-output structure that can control the amount of load on a load shaft to which a rotating object is coupled, thereby preventing damage to a power generating source such as a motor or an engine of the power shaft. It has a different purpose.
  • the technical task to be achieved by the present embodiment is not limited to the technical task as described above, and other technical tasks may exist.
  • a plurality of load shafts (B) disposed on concentric circles; a plurality of second rotation units (20) forming a cylindrical body portion (21a) at an end of the load shaft (B) and forming a magnet (22) around the outer diameter of the cylindrical body portion (21a); A first rotation that is installed to face the outer diameter surfaces of the plurality of second rotation units 20, and forms a magnetic force strengthening plate 12 that reacts with the magnet 22 and magnetic force on the surface opposite to the second rotation unit 20 unit (10); and a power shaft (A) coupled to the center of rotation of the first rotation unit (10) to provide rotational force;
  • the axial center of the power shaft (A) is disposed to penetrate the inner center of the concentric circles of the plurality of load shafts (B), and the first rotation unit 10 installed at the end of the power shaft (A) is a cylindrical body portion (11a). ) to form a concentric circle of the plurality of second rotation units 20 and are installed to be located at the center of the concentric circles, and the magnetic force reinforcing plate 12 is formed on the outer diameter surface of the cylindrical body portion 11a to form the outer diameter surface of the second rotation unit 20 It is characterized in that it is formed to face the magnet 22 formed in the.
  • the axial center of the power shaft (A) is arranged to penetrate the inner center of the concentric circles of the plurality of load shafts (B), and the first rotating unit 10 installed at the end of the power shaft (A) is a drum-type body part ( 11b) is formed to surround the outside of the concentric circles of the plurality of second rotation units 20, and a magnetic force reinforcing plate 12 is formed on the inner surface of the drum-shaped body portion 11b to form an outer diameter surface of the second rotation unit 20 It is characterized in that it is formed to face the magnet 22 formed in the.
  • the axial direction of the power shaft (A) is disposed to form a right angle with respect to the axial direction of the load shaft (B).
  • a plurality of load shafts (B) are radially disposed with respect to the axial center of the power shaft (A), and the first rotation unit (10) installed at the end of the power shaft (A) includes a disk-shaped body portion (11c) It is characterized in that it is formed to face the magnet 22 formed on the outer diameter surface of the second rotating unit 20 by forming a magnetic force reinforcing plate 12 on the disk-shaped body portion 11c.
  • first rotation unit (10) and the second rotation unit (20) is spaced apart or close to each other to control the amount of load applied to the coupling.
  • the second rotation unit 20 includes a second body portion 21 and a magnet 22 disposed and coupled around a surface opposite to the first rotation unit 10 of the second body portion 21, and the magnet A magnetic force forming plate 23 that is in contact with one side of the 22 and discharges the magnetic force generated from the magnet 22 to the outside, and the magnet 22 are fastened to the second body 21 to bind, and magnetic force It is characterized in that it is composed of a magnetic force forming fastening member 24 to be discharged to the outside.
  • the magnet 22 is characterized in that a plurality of N poles and S poles are alternately arranged.
  • the first rotating unit (10) is characterized in that it is composed of a first body portion (11) and a magnetic force reinforcing plate (12) coupled to the outer circumference of the first body portion (11).
  • a corrosion prevention plate 13 for preventing corrosion of the first body part 11 and the magnetic reinforcement plate 12 by eddy currents. characterized in that it is provided.
  • a motor 30 is connected to the power shaft A to input power, and a pump 40 is connected to the load shaft B to output power.
  • a core magnet 25 is further radially disposed around the rotation shaft (load shaft).
  • the heat generating fan 26 which is formed to penetrate in the axial direction around the rotation shaft (load shaft) of the center of the second body part 21 of the second rotation unit 20 is further disposed in a radial direction.
  • an air hole 15 made of copper plate material is further radially arranged around the rotating shaft (power shaft). do it with
  • the heating fan 16 formed through the axial direction around the rotation shaft (power shaft) of the center of the first body portion 11 of the first rotation unit 10 is further disposed in a radial direction.
  • the present invention transmits power in a non-contact, non-load state with magnetic force formed between a rotating unit including a magnet disposed on a load shaft and a rotating unit of a magnetic force reinforcement plate disposed on a power shaft, thereby causing mechanical damage, noise, vibration, and dust. It has the effect of providing stable output without periodic slip phenomenon compared to conventional magnetic coupling.
  • the present invention enables forward rotation and reverse rotation due to the magnetic coupling of the magnet-to-magnetic strength plate structure, and the effect of maximizing energy efficiency by controlling the rotation speed and output amount through free spacing adjustment have.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a variable speed power transmission clutch system having a multiple output structure according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a variable speed power transmission clutch system having a multiple output structure according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a variable speed power transmission clutch system having a single output structure according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a variable speed power transmission clutch system having a multiple output structure according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating a variable speed power transmission clutch system having a multiple output structure according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a first rotating unit having a cylindrical body according to the present invention.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a first rotating unit having a drum-type body according to the present invention.
  • 10 and 11 are side cross-sectional views showing a modified embodiment of the second rotating unit according to the present invention.
  • 14 to 16 are schematic views showing a modified embodiment of the magnetic reinforcement plate according to the present invention.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a variable speed power transmission clutch system having a multiple output structure according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a diagram showing a variable speed power transmission clutch system having a multiple output structure according to a second embodiment of the present invention
  • 3 is a conceptual diagram illustrating a variable speed power transmission clutch system having a single output structure according to a third embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a variable speed power having a multiple output structure according to a fourth embodiment of the present invention. It is a conceptual diagram showing a transmission clutch system.
  • the present invention is largely composed of a load shaft (B), a second rotation unit (20), a first rotation unit (10), and a configuration including a power shaft (A).
  • a plurality of load shafts (B) disposed on concentric circles; a plurality of second rotation units 20 forming a cylindrical body portion 21a at an end of the load shaft B and forming a magnet 22 around the outer diameter of the cylindrical body portion 21a; A first rotation that is installed to face the outer diameter surfaces of the plurality of second rotation units 20, and forms a magnetic force strengthening plate 12 that reacts with the magnet 22 and magnetic force on the surface opposite to the second rotation unit 20 unit (10); and a power shaft (A) coupled to the rotation center of the first rotation unit 10 to provide rotational force.
  • the magnet 22 is meant to include an electromagnet.
  • the magnetic force reinforcing plate 12 refers to materials having a property in which a magnetic force acts by a magnet as a whole.
  • FIG. 1 to 3 show an example in which the axial direction of the power shaft A is arranged so that the axial direction of the power shaft A is parallel to the axial direction of the load shaft B. As shown in FIG.
  • the shaft center of the power shaft (A) is disposed so as to penetrate the inner center of the concentric circle of the plurality of load shafts (B), the first rotation unit (10) installed at the end of the power shaft (A) to form a cylindrical body portion (11a).
  • the cylindrical body portion (11a) is installed so as to be located in the center of the concentric circles of the plurality of second rotation units (20).
  • a plurality of second rotation units 20 around the circumference of the first rotation unit 10 are arranged in the form of planetary gears.
  • the magnetic force reinforcing plate 12 is formed on the outer diameter surface of the cylindrical body portion 11a to face the magnet 22 formed on the outer diameter surface of the second rotation unit 20 .
  • FIG. 6 is a perspective view showing a second rotating unit having a cylindrical body according to the present invention.
  • the second rotation unit 20 forms a second body portion 21, that is, a cylindrical body portion 21a, and a first rotation unit ( A plurality of magnets 22 opposite to 10) are arranged and coupled.
  • the plurality of magnets 22 are alternately arranged with N poles and S poles.
  • An insertion groove for installing the magnets 22 may be formed around the outer surface of the cylindrical body portion 21a, and the insertion groove is in contact with one side of the magnet 22 and provides magnetic force generated from the magnet 22 to the outside.
  • the magnetic force forming plate 23 and the magnet 22 are fastened to the second body 21 so as to be discharged to the Inserts are installed together.
  • the second body portion 21 forms a cylindrical body portion (21a).
  • FIG. 7 is a perspective view showing a first rotating unit having a cylindrical body according to the present invention.
  • the first rotation unit 10 is composed of a first body portion 11 and a magnetic force reinforcing plate coupled around the outer surface of the first body 11 , that is, a magnetic force reinforcing plate 12 .
  • a corrosion prevention plate 13 for preventing corrosion of the first body part 11 and the magnetic reinforcement plate 12 by eddy currents. More may be provided.
  • a magnetic force reinforcing plate 12 is formed on the inner surface of the drum-type body 11b to face the magnet 22 formed on the outer diameter surface of the second rotating unit 20 .
  • FIG. 8 is a perspective view showing a first rotating unit having a drum-type body according to the present invention.
  • the first rotation unit 10 forms a first body portion 11, that is, a drum-type body portion 11b, and a second rotation unit ( The magnet 22 of 20) and the magnetic force reinforcing plate 12 opposite to each other are arranged and coupled.
  • the first body portion 11 forms a drum-type body portion 11b, and between the drum-type body portion 11b and the magnetic force reinforcing plate 12, the first body portion 11 and An anti-corrosion plate 13 for preventing corrosion from occurring in the magnetic reinforcement plate 12 may be further provided.
  • variable speed power transmission clutch system having a multiple output structure, wherein the axial direction of the power shaft A is disposed at a right angle to the axial direction of the load shaft B.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a first rotation unit having a disk-shaped body according to the present invention, wherein the first rotation unit 10 forms a first body portion 11, that is, a disk-shaped body portion 11c, A plurality of magnetic force reinforcing plates 12 opposite to the magnets 22 of the second rotating unit 20 are coupled around the inner surface of the disk-shaped body portion 11c.
  • an insertion groove for installing the magnetic force reinforcing plate 12 may be formed on the front surface of the disk-shaped body portion 11c.
  • the corrosion prevention plate (13) for preventing corrosion of the first body portion (11) and the magnetic reinforcement plate (12) by an eddy current This may be further provided.
  • the present invention as described above is characterized in that the position of the first rotation unit 10 and the second rotation unit 20 is spaced apart or close to each other to control the amount of load applied to the coupling.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating a variable speed power transmission clutch system having a multiple output structure according to a fifth embodiment of the present invention.
  • a motor 30 is connected to the power shaft A to input power, and a pump 40 is connected to the load shaft B to output power.
  • a variable speed power transmission clutch system having a structure is disclosed.
  • variable speed power transmission clutch system having a multiple output structure provides a variable speed power transmission clutch system that allows a plurality of load shafts to be driven correspondingly to one power shaft, and thus has the advantage of being convenient to use and expanding the field of application.
  • FIG. 12 and 13 are side cross-sectional views showing a modified embodiment of the first rotating unit according to the present invention.
  • an example of radially arranging an air hole 15 made of a copper plate material around the rotation shaft (power shaft) is shown, and FIG. 13 is a heat generating fan formed through the rotation shaft (power shaft) in the axial direction.
  • An example in which (16) is further arranged radially is shown.
  • FIGS. 14 to 16 are schematic views showing a modified embodiment of the magnetic force strengthening plate according to the present invention
  • the magnetic force strengthening plate 12 formed in the first rotating unit 10 of the present invention is various as in FIGS.
  • a heat dissipation pattern 12a of the form may be formed.
  • FIG. 14 and 16 show the heat dissipation pattern 12a of a transverse pattern parallel to the axial direction
  • FIG. 15 shows an example of forming the heat dissipation pattern 12a of a longitudinal pattern orthogonal to the axial direction. .
  • the present invention transmits power in a non-contact, no-load state with magnetic force formed between a rotating unit including a magnetic force reinforcing plate 12 disposed on the load shaft and a rotating unit of a magnetic force reinforcing plate disposed on the power shaft, thereby causing mechanical damage and noise. It is free from , vibration and dust, and it can provide stable output without periodic slip phenomenon compared to conventional magnetic coupling.
  • the present invention enables forward rotation and reverse rotation due to the magnetic coupling of the magnet-to-non-magnet structure, and it is possible to control the rotation speed and output amount through free spacing adjustment, thereby maximizing energy efficiency.
  • the motor pump of the present invention may be replaced with a power device such as an engine.
  • a power device such as an engine.
  • shape and number of the first rotation unit and the second rotation unit are not limited and can be variously modified.

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Abstract

본 발명은 자력 및 회전자계에 의해 발생되는 와전류에 의해, 1개의 동력축에 복수개의 부하축이 대응하여 구동되도록 하는 가변속 동력전달 클러치 시스템에 관한 것이다. 이를 위해, 동심원 상에 배치되는 복수개의 부하축(B); 상기 부하축(B)의 단부에 실린더형 몸체부(21a)를 형성하고, 상기 실린더형 몸체부(21a)의 외경 둘레에 자석(22)을 형성하는 복수개의 제2회전유니트(20); 상기 복수개의 제2회전유니트(20)의 외경면과 대면하도록 설치되고, 상기 제2회전유니트(20)와의 대향면에 자석(22)과 자력 반응하는 자력강화판(12)를 형성하는 제1회전유니트(10); 및 상기 제1회전유니트(10)의 회전중심에 결합되어 회전력을 제공하는 동력축(A);을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 출력구조를 갖는 가변속 동력전달 클러치 시스템를 제공하게 된다.

Description

다중 출력구조를 갖는 가변속 동력전달 클러치 시스템
본 발명은 다중 출력구조를 갖는 가변속 동력전달 클러치 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자석 대 자력강화판의 구조를 이용하여 비접촉 상태로 동력을 전달할 수 있는 다중 출력구조를 갖는 가변속 동력전달 클러치 시스템에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명의 일 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
일반적으로 동력전달장치에는 다양한 형태의 장치들이 존재하게 된다. 그 중 대표적인 것이 기계적인 접촉을 통한 물리력의 전달 수단으로 기어를 이용한 동력전달, 풀리와 밸트를 이용한 전달 등이 있으며, 이와 같이 쌍으로 이루어진 동력전달장치를 커플러 또는 커플링 등으로 명칭하게 된다.
이러한 커플링은 구동력을 전달하기 위한 것으로, 모터 또는 엔진 등에 연결되어 구동력을 전달하는 동력축과 펌프 등과 같은 회전 대상체 측에 연결되는 부하측 또는 종동축과 같이 서로 다른 두 개의 축을 연결하여 두 개의 축이 동시에 회전할 수 있도록 하기 위한 것이다.
이와 같은 커플링은 기계적 연결을 통해 맞물려 회전함에 따라 마찰에 의한 소음, 분진, 진동, 에너지 효율 감소, 내구성 저하, 기계적 소손 등이 발생수 있다.
또한, 초기 동작시 부하축 또는 동종축에 고부하의 회전대상체가 위치할 경우, 동력축에 고부하가 동일하게 부여되기 때문에 모터 또는 엔진 등이 수명을 단축시키거나, 이상상황에 따른 급정지 또는 급회전방향 전환 등의 작업시 기계적인 충격이 동력축에 완충없이 전달되어 파손되는 경우가 빈번하게 일어나게 된다.
따라서, 기계적 연결을 통한 커플링이 소음과 진동이 발생하는 것을 방지하거나, 일예로 펌프에 이물질이 끼이는 등의 원인으로 부하축 또는 종동축이 회전을 정지함에 따라 동력축의 전동모터 등에 과부하가 걸리는 것을 방지할 수 있도록 자석의 자력을 이용한 마그네틱 커플링이 사용되고 있다.
이에 따라 다양한 형태의 커플링이 제안되고 있는데, 그 중 대표적인 것이 대한민국 공개특허 제10-2005-0017885호(자력을 이용한 비접촉 동력전달구조 이하'선행기술'이라 함, 2015년 02월 23일 공개)로서 분리된 주동축과 종동축 사이를 연결하면서 동력을 전달하기 위한 구조에 관한 것으로서, 구체적으로는 중앙에 형성되면서 N극,S극 중 어느 하나의 극성으로 이루어진 제1 자석 및 상기 제1 자석의 외곽에 형성되면서 다수개의 N극과 S극으로 분활된 제2 자석으로 이루어진 한 쌍의 자성체가 구성됨에 따라, 자력을 이용하여 비접촉 상태에서 주동축의 동력을 종동축에 전달할 수 있는 자력을 이용한 비접촉 동력전달구조를 제공하게 된다.
그러나, 상기와 같은 선행기술은 동력축 디스크에 배치된 자석과 부하축 디스크에 배치된 자석의 인력과 척력을 이용하는 구조로 주기적 슬립현상이 일어나 일정한 동력 전달에 어려움이 있고, 주기적 슬립현상을 극복하기 위해서는 일체형 구조를 갖게 되는 단점이 있다.
또한 이외의 일반적인 마그네틱 커플링은 인력과 척력이 발생할 때에 와전류에 의한 자기열과 저항열이 발생하게 되고, 이렇게 발생된 고열은 자력 감소의 주 원인이 되며 에너지 효율을 저하 시킨다. 기존 일반 커플링의 경우, 유량 조절을 위한 밸브의 설치 및 조작으로 해결하였으나, 이 과정은 과부하를 발생시키는 주 원인이 되며 기계적 소손을 가져오고 에너지 효율을 감소시키는 문제점이 있다. 즉, 종래의 마그네틱 커플링은 모터 측의 동력을 종동축으로 효율적으로 전달하지 못하여 동력전달 효율이 다소 낮고, 모터의 동력전달 효율이 낮아 종동축의 정밀한 회전 제어가 곤란하다는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따라 동력축 또는 부하축 중 일측에 연결되어 동작할 수 있도록 자력부재를 포함하는 회전유니트와 이에 대응되는 부하축 또는 동력측에 배치된 자력부재의 회전유니트 사이에 형성된 자력으로 슬립 또는 와전류발생에 따른 발열을 최소화 하고 동력을 전달할 수 있는 다중 출력구조를 갖는 가변속 동력전달 클러치 시스템을 제공하는 것에 목적이 있다.
또한, 본 발명은 회전대상체가 결합되는 부하축의 부하량을 제어할 수 있도록 하여 동력축의 모터 또는 엔진 등의 동력발생원의 파손을 방지할 수 있도록 하는 다중 출력구조를 갖는 가변속 동력전달 클러치 시스템을 제공하는데 또다른 목적이 있다.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 자력 및 회전자계에 의해 발생되는 와전류에 의해, 1개의 동력축에 복수개의 부하축이 대응하여 구동되도록 하는 가변속 동력전달 클러치 시스템에 있어서, 동심원 상에 배치되는 복수개의 부하축(B); 상기 부하축(B)의 단부에 실린더형 몸체부(21a)를 형성하고, 상기 실린더형 몸체부(21a)의 외경 둘레에 자석(22)을 형성하는 복수개의 제2회전유니트(20); 상기 복수개의 제2회전유니트(20)의 외경면과 대면하도록 설치되고, 상기 제2회전유니트(20)와의 대향면에 자석(22)과 자력 반응하는 자력강화판(12)을 형성하는 제1회전유니트(10); 및 상기 제1회전유니트(10)의 회전중심에 결합되어 회전력을 제공하는 동력축(A);을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 출력구조를 갖는 가변속 동력전달 클러치 시스템이 제공될 수 있다.
상기 부하축(B)의 축방향에 대해서 동력축(A)의 축방향이 상호 평행한 상태가 되도록 배치하는 것을 특징으로 한다.
상기 동력축(A)의 축중심이 복수개의 부하축(B)들의 동심원 내측 중심을 관통하도록 배치되고, 상기 동력축(A) 단부에 설치하는 제1회전유니트(10)는 원통형 몸체부(11a)를 형성하여 복수개의 제2회전유니트(20)들의 동심원 중심에 위치하도록 설치되며, 원통형 몸체부(11a)의 외경면에 자력강화판(12)을 형성하여 제2회전유니트(20)의 외경면에 형성하는 자석(22)과 대면하도록 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 동력축(A)의 축중심이 복수개의 부하축(B)들의 동심원 내측 중심을 관통하도록 배치되고, 상기 동력축(A) 단부에 설치하는 제1회전유니트(10)는 드럼형 몸체부(11b)를 형성하여 복수개의 제2회전유니트(20)들의 동심원 외부를 감싸도록 설치되며, 드럼형 몸체부(11b) 내면에 자력강화판(12)을 형성하여 제2회전유니트(20)의 외경면에 형성하는 자석(22)과 대면하도록 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 부하축(B)의 축방향에 대해 동력축(A)의 축방향이 직각을 이루도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 동력축(A)의 축중심에 대해 복수개의 부하축(B)들의 방사상으로 배치되고, 상기 동력축(A) 단부에 설치하는 제1회전유니트(10)는 원판형 몸체부(11c)를 형성하며, 상기 원판형 몸체부(11c)에 자력강화판(12)을 형성하여 제2회전유니트(20)의 외경면에 형성하는 자석(22)과 대면하도록 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1회전유니트(10)와 제2회전유니트(20)의 위치를 이격시키거나 근접하도록 하여 커플링에 가해지는 부하량을 제어할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2회전유니트(20)는 제2몸체부(21)와, 상기 제2몸체부(21)의 제1회전유니트(10)와의 대향면 둘레에 배치 결합되는 자석(22)와, 상기 자석(22)의 일측면에 접하며, 자석(22)으로부터 발생되는 자력을 외부로 배출되도록 하는 자력형성판(23), 및 자석(22)을 제2몸체부(21)에 체결하여 결속하며, 자력을 외부로 배출되도록 하는 자력형성체결부재(24)로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 자석(22)은 다수 개가 N극과 S극이 교번적으로 배열되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1회전유니트(10)는 제1몸체부(11)와, 상기 제1몸체부(11)의 외면 둘레에 결합되는 자력강화판(12)으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1몸체부(11)와 자력강화판(12)의 사이에는 와전류에 의해 제1몸체부(11)와 자력강화판(12)에 부식이 발생되는 것을 방지하기 위한 부식방지판(13)이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 동력축(A)에는 모터(30)가 연결되어 동력이 입력되고, 상기 부하축(B)에는 펌프(40)가 연결되어 동력이 출력되는 것을 특징으로 한다.
상기 자석(22)와 자력강화판(12)간의 인력만이 발생되어 극성변화와 상관없이 구동이 가능하며, 자석(22)의 회전에 따라 변하는 극성변화 즉, 회전자계에 의해 와전류가 발생되고, 회전자계에 의해 자력강화판(12)이 회전함으로써 운전 중 급정지 또는 정회전 중 역회전시 물리적 충격 및 기계적 파손없이 가능하도록 하며, 비접촉식으로 두개의 회전유니트 사이의 이격공간으로 인한 쿠션 현상을 주어 동력축 및 부하축에 물리적 충격과 기계적 파손 없이 운전 중 부드러운 역회전이 가능하도록 할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 제2회전유니트(20)의 제2몸체부(21) 외면둘레에 설치하는 자석(22)외에 회전축(부하축) 둘레에 심부자석(25)를 방사상으로 추가 배치하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2회전유니트(20)의 제2몸체부(21) 중심의 회전축(부하축) 둘레에 축방향으로 관통하여 형성되는 발열팬(26)을 방사상으로 추가 배치하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1회전유니트(10)의 제1몸체부(11) 외면둘레에 설치하는 자력강화판(12)외에 회전축(동력축) 둘레에 동판 소재의 에어홀(15)을 방사상으로 추가 배치하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1회전유니트(10)의 제1몸체부(11) 중심의 회전축(동력축) 둘레에 축방향으로 관통하여 형성되는 발열팬(16)을 방사상으로 추가 배치하는 것을 특징으로 한다.
이상에서와 같은 본 발명은 부하축에 배치된 자석을 포함하는 회전유니트와 동력축에 배치된 자력강화판의 회전유니트 사이에 형성된 자력으로 비접촉 무부하 상태의 동력을 전달함으로써 기계적 소손, 소음, 진동, 분진으로부터 자유롭고, 기존의 마그네틱 커플링에 비해 주기적 슬립 현상없이 안정적인 출력을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 자석 대 자력강화판 구조의 마그네틱 커플링으로 인해 정 방향 회전과 역 방향 회전이 가능하고, 자유로운 간격 조절을 통해 회전 속도와 출력량을 제어할 수 있어 에너지 효율이 극대화될 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 1개의 동력축에 복수개의 부하축이 대응하여 구동되도록 하는 가변속 동력전달 클러치 시스템를 제공함으로써, 사용이 편리하고 적용분야가 확장되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 다중출력구조를 갖는 가변속 동력전달 클러치 시스템를 도시한 개념도.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 다중출력구조를 갖는 가변속 동력전달 클러치 시스템를 도시한 개념도.
도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 단일출력구조를 갖는 가변속 동력전달 클러치 시스템를 도시한 개념도.
도 4는 본 발명의 제4실시예에 따른 다중출력구조를 갖는 가변속 동력전달 클러치 시스템를 도시한 개념도.
도 5은 본 발명의 제5실시예에 따른 다중출력구조를 갖는 가변속 동력전달 클러치 시스템를 도시한 개념도.
도 6은 본 발명에 따른 실린더형 몸체부를 갖는 제2회전유니트를 도시한 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 원통형 몸체부를 갖는 제1회전유니트를 도시한 사시도.
도 8은 본 발명에 따른 드럼형 몸체부를 갖는 제1회전유니트를 도시한 사시도.
도 9는 본 발명에 따른 원판형 몸체부를 갖는 제1회전유니트를 도시한 사시도.
도 10, 도 11은 본 발명에 따른 제2회전유니트의 변형실시예를 도시한 측단면도.
도 12, 도 13은 본 발명에 따른 제1회전유니트의 변형실시예를 도시한 측단면도.
도 14내지 도 16은 본 발명에 따른 자력강화판의 변형실시예를 도시한 개략도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 다중출력구조를 갖는 가변속 동력전달 클러치 시스템를 도시한 개념도이고, 도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 다중출력구조를 갖는 가변속 동력전달 클러치 시스템를 도시한 개념도이며, 도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 단일출력구조를 갖는 가변속 동력전달 클러치 시스템를 도시한 개념도이고, 도 4는 본 발명의 제4실시예에 따른 다중출력구조를 갖는 가변속 동력전달 클러치 시스템를 도시한 개념도이다.
도 1내지 도 5를 참조하면, 자력 및 회전자계에 의해 발생되는 와전류에 의해, 1개의 동력축에 복수개의 부하축이 대응하여 구동되도록 하는 가변속 동력전달 클러치 시스템가 개시된다.
동 도면에서 보는 바와 같은 본 발명은 크게 부하축(B), 제2회전유니트(20), 제1회전유니트(10), 동력축(A)을 포함하는 구성으로 이루어진다.
보다 상세하게는 동심원 상에 배치되는 복수개의 부하축(B)과; 상기 부하축(B)의 단부에 실린더형 몸체부(21a)를 형성하고, 상기 실린더형 몸체부(21a)의 외경 둘레에 자석(22)을 형성하는 복수개의 제2회전유니트(20)과; 상기 복수개의 제2회전유니트(20)의 외경면과 대면하도록 설치되고, 상기 제2회전유니트(20)와의 대향면에 자석(22)과 자력 반응하는 자력강화판(12)을 형성하는 제1회전유니트(10); 및 상기 제1회전유니트(10)의 회전중심에 결합되어 회전력을 제공하는 동력축(A);을 포함한다.
이때, 상기 자석(22)은 전자석을 포함하는 의미이고. 상기 자력강화판(12)은 자석에 의해 자기력이 작용하는 성질을 갖는 물질들을 전체적으로 일컫는 의미이다.
도 1내지 도 3에서는 상기 부하축(B)의 축방향에 대해서 동력축(A)의 축방향이 상호 평행한 상태가 되도록 배치되는 예를 도시하고 있다.
도 1을 참조하면, 상기 동력축(A)의 축중심이 복수개의 부하축(B)들의 동심원 내측 중심을 관통하도록 배치되고, 상기 동력축(A) 단부에 설치하는 제1회전유니트(10)는 원통형 몸체부(11a)를 형성한다.
상기 원통형 몸체부(11a)는 복수개의 제2회전유니트(20)들의 동심원 중심에 위치하도록 설치된다. 예컨대 제1회전유니트(10)를 중심으로 그 원주둘레에 복수개의 제2회전유니트(20)가 유성기어 형태로 배치되는 것이다.
이때, 상기 원통형 몸체부(11a)의 외경면에 자력강화판(12)을 형성하여 제2회전유니트(20)의 외경면에 형성하는 자석(22)과 대면하도록 형성한다.
도 6은 본 발명에 따른 실린더형 몸체부를 갖는 제2회전유니트를 도시한 사시도이다.
도 6을 참조하면, 상기 제2회전유니트(20)는 제2몸체부(21) 즉 실린더형 몸체부(21a)를 형성하고, 상기 실린더형 몸체부(21a) 외면 둘레에 제1회전유니트(10)와의 대향되는 복수 개의 자석(22)들이 배치 결합된다.
이때, 상기 자석(22)은 다수 개가 N극과 S극이 교번적으로 배열되는 것이 바람직하다.
상기 실린더형 몸체부(21a) 외면 둘레에는 자석(22)들이 설치되기 위한 삽입홈이 형성될 수 있고, 상기 삽입홈에는 자석(22)의 일측면에 접하며 자석(22)으로부터 발생되는 자력을 외부로 배출되도록 하는 자력형성판(23) 및 상기 자석(22)을 제2몸체부(21)에 체결하여 결속하며, 자력을 외부로 배출되도록 하는 자력형성체결부재(24)가 자석(22)과 함께 삽입 설치된다.
이때, 상기 제2몸체부(21)는 실린더형 몸체부(21a)를 형성한다.
이하, 제1회전유니트(10)에 대해 설명한다.
도 7은 본 발명에 따른 원통형 몸체부를 갖는 제1회전유니트를 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 원통형 몸체부를 갖는 제2회전유니트를 도시한 사시도이다. 도 7을 참조하면, 상기 제1회전유니트(10)는 제1몸체부(11)와, 상기 제1몸체부(11)의 외면 둘레에 결합되는 자력강화판 즉, 자력강화판(12)으로 구성되는데, 상기 제1몸체부(11)와 자력강화판(12)의 사이에는 와전류에 의해 제1몸체부(11)와 자력강화판(12)에 부식이 발생되는 것을 방지하기 위한 부식방지판(13)이 더 구비될 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 동력축(A)의 축중심이 복수개의 부하축(B)들의 동심원 내측 중심을 관통하도록 배치되고, 상기 동력축(A) 단부에 설치하는 제1회전유니트(10)는 드럼형 몸체부(11b)를 형성하여 복수개의 제2회전유니트(20)들의 동심원 외부를 감싸도록 설치된다.
상기, 드럼형 몸체부(11b) 내면에 도 8에서 보는 바와 같이 자력강화판(12)을 형성하여 제2회전유니트(20)의 외경면에 형성하는 자석(22)과 대면하도록 한다.
도 8은 본 발명에 따른 드럼형 몸체부를 갖는 제1회전유니트를 도시한 사시도이다. 도 8을 참조하면, 상기 제1회전유니트(10)는 제1몸체부(11) 즉 드럼형 몸체부(11b)를 형성하고, 상기 드럼형 몸체부(11b) 내면 둘레에 제2회전유니트(20)의 자석(22)와 대향되는 자력강화판(12)이 배치 결합된다.
이때, 상기 제1몸체부(11)는 드럼형 몸체부(11b)를 형성하고, 상기 드럼형 몸체부(11b)와 자력강화판(12)의 사이에는 와전류에 의해 제1몸체부(11)와 자력강화판(12)에 부식이 발생되는 것을 방지하기 위한 부식방지판(13)이 더 구비될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 부하축(B)의 축방향에 대해 동력축(A)의 축방향이 직각을 이루도록 배치되는 것을 특징으로 하는 다중 출력구조를 갖는 가변속 동력전달 클러치 시스템가 제공될 수 있다.
이때, 상기 동력축(A)의 축중심에 대해 복수개의 부하축(B)들의 방사상으로 배치되고, 상기 동력축(A) 단부에 설치하는 제1회전유니트(10)는 원판형 몸체부(11c)를 형성하며, 상기 원판형 몸체부(11c)에 자력강화판(12)을 형성하여 제2회전유니트(20)의 외경면에 형성하는 자석(22)과 대면하도록 형성한다.
이하, 도 9를 참조하여 원판형 몸체부(11c)를 구성하는 제1회전유니트에 대해 설명한다.
도 9는 본 발명에 따른 원판형 몸체부를 갖는 제1회전유니트를 도시한 사시도로서, 상기 제1회전유니트(10)는 제1몸체부(11) 즉 원판형 몸체부(11c)를 형성하고, 상기 원판형 몸체부(11c) 내면 둘레에 제2회전유니트(20)의 자석(22)와 대향되는 복수 개의 자력강화판(12)이 결합된다.
이때, 상기 원판형 몸체부(11c) 전면에는 자력강화판(12)이 설치되기 위한 삽입홈이 형성될 수 있다.
그리고, 상기 원판형 몸체부(11c)와 자력강화판(12)의 사이에는 와전류에 의해 제1몸체부(11)와 자력강화판(12)에 부식이 발생되는 것을 방지하기 위한 부식방지판(13)이 더 구비될 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명은 제1회전유니트(10)와 제2회전유니트(20)의 위치를 이격시키거나 근접하도록 하여 커플링에 가해지는 부하량을 제어할 수 있도록 하는데 특징이 있다.
도 5는 본 발명의 제5실시예에 따른 다중출력구조를 갖는 가변속 동력전달 클러치 시스템를 도시한 개념도이다.
도 5를 참조하면, 상기 동력축(A)에는 모터(30)가 연결되어 동력이 입력되고, 상기 부하축(B)에는 펌프(40)등이 연결되어 동력이 출력되는 것을 특징으로 하는 다중 출력구조를 갖는 가변속 동력전달 클러치 시스템이 개시된다.
본 발명에 따른 다중출력구조를 갖는 가변속 동력전달 클러치 시스템는 1개의 동력축에 복수개의 부하축이 대응하여 구동되도록 하는 가변속 동력전달 클러치 시스템를 제공함으로써, 사용이 편리하고 적용분야가 확장되는 이점을 갖는다.
또한, 본 발명은 상기 자석(22)과 자력강화판(12)간의 인력만이 발생되어 극성변화와 상관없이 구동이 가능하며, 자석(22)의 회전에 따라 변하는 극성변화 즉, 회전자계에 의해 와전류가 발생되고, 회전자계에 의해 자력강화판(12)이 회전함으로써 운전 중 급정지 또는 정회전 중 역회전시 물리적 충격 및 기계적 파손없이 가능하도록 하며, 비접촉식으로 두개의 회전유니트 사이의 이격공간으로 인한 쿠션 현상을 주어 동력축 및 부하축에 물리적 충격과 기계적 파손 없이 운전 중 부드러운 역회전이 가능하도록 할 수 있게 된다.
도 10, 도 11은 본 발명에 따른 제2회전유니트의 변형실시예를 도시한 측단면도로서, 도 10은 제2회전유니트(20)의 제2몸체부(21) 외면둘레에 설치하는 자석(22)외에 회전축(부하축) 둘레에 심부자석(25)를 방사상으로 추가 배치하는 예를 도시하고 있고, 도 11은 회전축(부하축) 둘레에 축방향으로 관통하여 형성되는 발열팬(26)을 방사상으로 추가 배치하는 예를 도시하고 있다.
도 12, 도 13은 본 발명에 따른 제1회전유니트의 변형실시예를 도시한 측단면도로서, 도 12는 제1회전유니트(10)의 제1몸체부(11) 외면둘레에 설치하는 자력강화판(12)외에 회전축(동력축) 둘레에 동판 소재의 에어홀(15)을 방사상으로 추가 배치하는 예를 도시하고 있고, 도 13은 회전축(동력축) 둘레에 축방향으로 관통하여 형성되는 발열팬(16)을 방사상으로 추가 배치하는 예를 도시하고 있다.
도 14내지 도 16은 본 발명에 따른 자력강화판의 변형실시예를 도시한 개략도로서, 본 발명의 제1회전유니트(10)에 형성되는 자력강화판(12)은 도 14내지 도 16에서와 같은 다양한 형태의 방열패턴(12a)을 형성할 수 있다.
도 14, 도 16은 축방향과 평행한 횡방향 패턴의 방열패턴(12a)를 도시하고 있고, 도 15는 축방향과 직교하는 종방향 패턴의 방열패턴(12a)을 형성하는 예를 도시하고 있다.
이상에서와 같은 본 발명은 부하축에 배치된 자력강화판(12)을 포함하는 회전유니트와 동력축에 배치된 자력강화판의 회전유니트 사이에 형성된 자력으로 비접촉 무부하 상태의 동력을 전달함으로써 기계적 소손, 소음, 진동, 분진으로부터 자유롭고, 기존의 마그네틱 커플링에 비해 주기적 슬립 현상없이 안정적인 출력을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 자석 대 비자석 구조의 마그네틱 커플링으로 인해 정 방향 회전과 역 방향 회전이 가능하고, 자유로운 간격 조절을 통해 회전 속도와 출력량을 제어할 수 있어 에너지 효율이 극대화될 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 모터 펌프는 엔진 등의 동력장치로 대체될 수 있다. 또한, 제1회전유니트와 제2회전유니트의 형태와 개수은 제한되지 않고 다양하게 변형가능하다.
이상에서와 같이 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (10)

  1. 자력 및 회전자계에 의해 발생되는 와전류에 의해, 1개의 동력축에 1개 이상의 부하축이 대응하여 구동되도록 하는 가변속 동력전달 클러치 시스템에 있어서,
    상기 부하축(B)의 단부에 실린더형 몸체부(21a)를 형성하고, 상기 실린더형 몸체부(21a)의 외경 둘레에 자석(22)을 형성하는 제2회전유니트(20);
    상기 1개 이상의 제2회전유니트(20)의 외경면과 대면하도록 설치되는 제1회전유니트(10); 및
    상기 제1회전유니트(10)의 회전중심에 결합되어 회전력을 제공하는 동력축(A);을 포함하되,
    상기 부하축(B)과 동력축(A)의 축방향이 상호 평행한 상태가 되도록 배치하고, 상기 동력축(A) 단부에 설치하는 제1회전유니트(10)는 드럼형 몸체부(11b)를 형성하여 단일 또는 복수개의 제2회전유니트(20)들의 동심원 외부를 감싸도록 설치되며, 드럼형 몸체부(11b) 내면에 자력강화판(12)을 형성하여 제2회전유니트(20)의 외경면에 형성하는 자석(22)과 대면하여 자력 반응하도록 형성하는 것을 특징으로 하는 다중 출력구조를 갖는 가변속 동력전달 클러치 시스템.
  2. 자력 및 회전자계에 의해 발생되는 와전류에 의해, 1개의 동력축에 1개 이상의 부하축이 대응하여 구동되도록 하는 가변속 동력전달 클러치 시스템에 있어서,
    상기 부하축(B)의 단부에 실린더형 몸체부(21a)를 형성하고, 상기 실린더형 몸체부(21a)의 외경 둘레에 자석(22)을 형성하는 제2회전유니트(20);
    상기 1개 이상의 제2회전유니트(20)의 외경면과 대면하도록 설치되는 제1회전유니트(10); 및
    상기 제1회전유니트(10)의 회전중심에 결합되어 회전력을 제공하는 동력축(A);을 포함하되,
    상기 부하축(B)과 동력축(A)의 축방향이 직각을 이루도록 배치되고,
    상기 동력축(A)의 축중심에 대해 1개 이상의 부하축(B)들의 방사상으로 배치되고, 상기 동력축(A) 단부에 설치하는 제1회전유니트(10)는 원판형 몸체부(11c)를 형성하며, 상기 원판형 몸체부(11c)에 자력강화판(12)을 형성하여 제2회전유니트(20)의 외경면에 형성하는 자석(22)과 대면하여 자력 반응하도록 형성하는 것을 특징으로 하는 다중 출력구조를 갖는 가변속 동력전달 클러치 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1회전유니트(10)와 제2회전유니트(20)의 위치를 이격시키거나 근접하도록 하여 커플링에 가해지는 부하량을 제어할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 다중 출력구조를 갖는 가변속 동력전달 클러치 시스템.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제1회전유니트(10)와 제2회전유니트(20)의 위치를 이격시키거나 근접하도록 하여 커플링에 가해지는 부하량을 제어할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 다중 출력구조를 갖는 가변속 동력전달 클러치 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제2회전유니트(20)는 제2몸체부(21)와, 상기 제2몸체부(21)의 제1회전유니트(10)와의 대향면 둘레에 배치 결합되는 자석(22)와, 상기 자석(22)의 일측면에 접하며, 자석(12)으로부터 발생되는 자력을 외부로 배출되도록 하는 자력형성판(23), 및 자석(22)을 제2몸체부(21)에 체결하여 결속하며, 자력을 외부로 배출되도록 하는 자력형성체결부재(24)로 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 출력구조를 갖는 가변속 동력전달 클러치 시스템.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 제2회전유니트(20)는 제2몸체부(21)와, 상기 제2몸체부(21)의 제1회전유니트(10)와의 대향면 둘레에 배치 결합되는 자석(22)와, 상기 자석(22)의 일측면에 접하며, 자석(12)으로부터 발생되는 자력을 외부로 배출되도록 하는 자력형성판(23), 및 자석(22)을 제2몸체부(21)에 체결하여 결속하며, 자력을 외부로 배출되도록 하는 자력형성체결부재(24)로 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 출력구조를 갖는 가변속 동력전달 클러치 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 자석(22)은 다수 개가 N극과 S극이 교번적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 다중 출력구조를 갖는 가변속 동력전달 클러치 시스템.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 자석(22)은 다수 개가 N극과 S극이 교번적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 다중 출력구조를 갖는 가변속 동력전달 클러치 시스템.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 동력축(A)에는 모터(30)가 연결되어 동력이 입력되고, 상기 부하축(B)에는 펌프(40)등이 연결되어 동력이 출력되는 것을 특징으로 하는 다중 출력구조를 갖는 가변속 동력전달 클러치 시스템.
  10. 제 2항에 있어서,
    상기 동력축(A)에는 모터(30)가 연결되어 동력이 입력되고, 상기 부하축(B)에는 펌프(40)등이 연결되어 동력이 출력되는 것을 특징으로 하는 다중 출력구조를 갖는 가변속 동력전달 클러치 시스템.
PCT/KR2021/019174 2020-12-24 2021-12-16 다중 출력구조를 갖는 가변속 동력전달 클러치 시스템 WO2022139323A1 (ko)

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