非接触无负荷动力传递装置的制作方法

1.本发明涉及一种可利用磁铁对非磁铁的结构来以非接触无负荷状态传递动力的非接触无负荷动力传递装置。


背景技术：

2.这部分所记述的内容只是单纯地提供关于本发明的一个实施例的背景信息，而不是构成现有技术。
3.通常，动力传递装置中存在多种形态的装置。其中最具代表性的是，通过机械接触的物理力传递手段，包括利用齿轮进行动力传递、利用滑轮和皮带进行传递等，如上所述，将成对的动力传递装置称为耦合器或联轴器等。
4.这种联轴器用于传递驱动力，像与马达或引擎等相连接而传递驱动力的动力轴和与泵等旋转对象体侧相连接的负荷轴或从动轴一样，连接相互不同的两个轴，可使得两个轴可同时旋转。
5.如上所述，由于联轴器通过机械连接啮合并旋转，因此可能会因摩擦而产生噪音、粉尘、振动、能量效率降低，耐久性低下和机械烧损等。
6.另外，在初期操作时将高负荷的旋转对象体位于负荷轴或从动轴的情况下，由于将高负荷同样赋予至动力轴，因此缩短了马达或引擎等的寿命，或者当根据异常情况进行紧急停止或紧急转换旋转方向等作业时，使得机械冲击在没有缓冲的情况下传递至动力轴而损坏的情况频繁发生。
7.因此，使用利用磁铁的磁力的磁联轴器，以便能够防止通过机械连接的联轴器产生噪音和振动，或者例如，当由于异物夹在泵中等原因而使得负荷轴或从动轴停止旋转时，防止在动力轴的电动马达等产生超负荷。
8.因此，提出了多种形态的联轴器，其中作为最具代表性的韩国公开专利第10-2015-0017885号(利用磁力的非接触动力传递结构，以下称为“先行技术”，2015年02月23日公开)，其涉及一种用于将分离的主动轴和从动轴之间连接的同时传递动力的结构，具体来说，提供一种利用磁力的非接触动力传递结构，其包括一对磁性体，一对磁性体包括第一磁铁和第二磁铁，其中，第一磁铁形成于中央，并且由n极、s极中的任意一个极性组成，第二磁铁形成于第一磁铁的外围，并且分割为多个n极和s极，由此，可利用磁力，在非接触状态下将主动轴的动力传递至从动轴。
9.但是，如上所述的先行技术是利用配置于动力轴磁盘的磁铁和配置于负荷轴磁盘的磁铁的引力与斥力的结构，缺点在于，会发生周期性滑脱现象，因此在一定的动力传递上存在困难，为了克服周期性滑脱现象，而具有一体型结构。
10.另外，当产生引力和斥力时，除此以外的一般磁联轴器会通过涡电流产生磁热和电阻热，像这样产生的高热是磁力减少的主要原因，并且使得能量效率低下。在现有普通联轴器的情况下，通过安装及操作用于调节流量的阀门来解决，但是问题在于，该过程是产生过载的主要原因，并且存在带来机械烧损和降低能量效率的问题。换句话说，以往的磁联轴
器的问题在于，由于不能有效地将马达侧的动力传递至从动轴，因此动力传递效率较低，并且马达的动力传递效率较低，因此难以精确地控制从动轴的旋转。


技术实现要素：

11.本发明的目的在于提供一种磁联轴器，为了解决前述的问题，根据本发明的一个实施例，通过在以可与动力轴活着负荷轴中一侧相连接并操作的形式包括磁性体的磁盘和配置于与之对应的负荷轴或动力轴的非磁铁的磁盘之间形成的磁力，可使得因滑脱或涡电流产生的发热最小化，并且传递动力。
12.另外，本发明的又一个目的在于提供一种磁联轴器，其可通过控制与旋转对象体结合的负荷轴的负荷量来防止动力轴的马达或引擎等的动力产生源的损坏。
13.但是，本实施例想要实现的技术课题并不限于如上所述的技术课题，并且可能存在其他技术课题。
14.作为用于实现上述技术课题的技术手段，根据本发明的一个实施例的非接触无负荷动力传递装置，由动力轴和负荷轴构成,
15.提供一种非接触无负荷动力传递装置，其特征在于，包括：第一磁盘单元10，其与动力轴或负荷轴中的任意一个相结合，并且在一侧面设置有磁性体；第二磁盘单元20，其结合于与第一磁盘单元10相对应的动力轴或负荷轴，由磁性体和引力作用的非磁性体形成，并以非接触方式操作。
16.此时，使得第一磁盘单元10和第二磁盘单元20的位置隔开或接近，从而可控制施加到联轴器的转数及负荷量。
17.另外，第一磁盘单元10包括：第一磁盘11；磁性体13，其在第一磁盘11的一侧面以放射型配置并结合；磁力形成板12，其与磁性体13的一侧面相接触，将从磁性体13产生的磁力排出至外部；以及磁力形成紧固连接部件14，其将磁性体13紧固连接在第一磁盘11并结合，并且将磁力排出至外部，磁性体13为多个n极和s极交变排列，并且在第一磁盘11还形成有放热孔112，其用于放出因当磁性体13旋转时随着极性变化而产生的涡电流放出来的热气。
18.另外，磁力形成紧固连接部件14和磁力形成紧固连接部件14的一侧面所接触的磁力形成板12形成为内插磁性体13的舰体结构，使得磁力形成紧固连接部件14的一部分朝向外部，从而可使得从磁性体13产生的磁力向第二磁盘单元20方向集中。
19.另外，第二磁盘单元20包括：第二磁盘21；磁力强化板22，其与第二磁盘21的一侧面相结合，在第二磁盘21和磁力强化板22之间还设置用于防止因异种金属腐蚀等在第二磁盘21和磁力强化板22发生腐蚀的防腐蚀板23。
20.此时，磁力强化板22还形成有放热孔221，其放出因涡电流产生的热气，并且可产生涡电流，放热孔221形成为点形态、曲线形态、宽度较窄的扇形形态、变形的王字形态等多种形态。
21.在此，借助磁力及因旋转磁场产生的涡电流，即使在结合于第一磁盘单元10和第二磁盘单元20的动力轴或负荷轴的中心在同一水平轴线上，或者向上部或下部错开时，在动力轴或负荷轴的中心保持扭转角的情况下,第一磁盘单元10和第二磁盘单元20也可被驱动，借助第一磁盘单元10和第二磁盘单元20之间产生的磁力及因旋转磁场产生的涡电流，
多个负荷轴可对应于一个动力轴并驱动。
22.另外，提供一种非接触无负荷动力传递装置，其特征在于，由于只产生磁性体和非磁性体间的引力，因此无论极性怎么变化都可驱动，并且通过随着磁性体的旋转而变化的极性变化，即旋转磁场产生涡电流，并且非磁性体通过旋转磁场旋转，从而在运转中急停或在正旋转中逆旋转时，可以在没有物理冲击和机械损坏的情况下实现，并且通过非接触式带来因两个磁盘之间的间隔空间产生的缓冲现象，可在运转中进行顺畅的逆旋转，而不会对动力轴及负荷轴造成物理冲击和机械损坏，从而可更好地实现本发明的目的。
23.根据前述的本发明的课题解决手段，本发明通过在包括配置于负荷轴的磁性体的磁盘和配置于动力轴的非磁铁的磁盘之间形成的磁力，传递非接触无负荷状态的动力，从而可不受机械烧损、噪音、振动、粉尘的影响，与现有的磁联轴器相比，可提供稳定输出的效果，而不会出现无周期性滑脱现象。
24.另外，本发明因磁铁对非磁体结构的磁联轴器，可正向旋转和反向旋转，并且可通过自由地调节间隔来控制旋转速度和输出量，从而具有可使得能量效率最大化的效果。
附图说明
25.图1是对根据本发明的一个实施例的非接触无负荷动力传递装置的结构进行说明的图。
26.图2是图1的分解立体图。
27.图3是对图1的一部分构成要素，即磁力强化板的多种形态进行说明的图。
28.图4是关于图1的第一磁盘的图。
29.图5是用于说明图1的一部分构成要素，即磁力强化板的结构的图。
30.图6是对根据本发明的一个实施例的非接触无负荷动力传递装置的前/后、上/下间隔调节过程进行说明的图。
31.图7是对通过图6的第一磁盘和第二磁盘的上/下、左/右间隔调节过程进行说明的图。
32.图8是对根据本发明的一个实施例的第一磁盘的第一轴和第二磁盘的第二轴从水平脱离的状态进行说明的图。
33.图9是用于说明适用根据本发明的一个实施例的多个负荷轴的动力传递结构的示例图。
34.图10是用于说明适用根据本发明的一个实施例的多个负荷轴的动力传递结构的动力传递方法的示例图。
35.图11是示出现有的适用磁铁对磁铁的非接触式磁动力传递结构的示例图。
36.标号说明
37.10：第一磁盘单元
38.11：第一磁盘
39.12：磁力形成板
40.13：磁性体
41.14：磁力形成紧固连接部件
42.20：第二磁盘单元
43.21：第二磁盘
44.22：磁力强化板
45.23：防腐蚀板
具体实施方式
46.以下，将参照附图对本发明的实施例进行详细的说明，以便可在本发明所属的技术领域中具有一般知识的人能够轻易地实施。然而，本发明可以以各种不同的形式实现，并且不限于这里说明的实施例。另外，为了在图中明确说明本发明，省略了与说明无关的部分，并且通过整个说明书对相似的部分贴上了类似的附图标号。
47.在整个说明书中，当某个部分与其他部分“连接”时，这不仅包括“直接连接”的情况，还包括其中间存在其他元件“电连接”的情况。另外，当某个部分“包括”某种构成要素时，这意味着除非有特别相反的记载，否则不是排除其他构成要素，而是还可包括其他构成要素，应理解为不是事先排除一个或一个以上的其他特征或数字、步骤、动作、构成要素、部件或它们组合的存在或者附加可能性。
48.以下实施例是帮助理解本发明的详细说明，而不是限制本发明的权利范围。因此，执行与本发明相同功能的相同范围的发明也将属于本发明的权利范围之内。
49.以下，参考附图对本发明的一个实施例进行详细说明。
50.图1是对根据本发明的一个实施例的非接触无负荷动力传递装置的结构进行说明的图，图2是图1的分解立体图，图3是对图1的一部分构成要素，即磁力强化板的多种形态进行说明的图，图4是关于图1的第一磁盘的图，图5是用于说明图1的一部分构成要素，即磁力强化板的结构的图。
51.参照图1至图2，本发明的非接触无负荷动力传递装置包括：第一磁盘单元10，其与动力轴或负荷轴中的任意一个相结合，在一侧面设置有磁性体；第二磁盘单元20，其结合于与第一磁盘单元10相对应的动力轴或负荷轴，由非磁性体形成，第一磁盘单元10和第二磁盘单元20彼此面对面隔开，并以非接触的方式操作。
52.此时，第一磁盘单元10包括：第一磁盘11；磁性体13，其在第一磁盘11的一侧面以放射型配置并结合；磁力形成板12，其与磁性13的一侧面相接触，将从磁性体13产生的磁力排出至外部；以及磁力形成紧固连接部件14，其将磁性体13紧固连接在第一磁盘11并结合，将磁力排出至外部。
53.在此，第一磁盘11在中心部形成有轴结合孔111，以便可紧固连接动力轴a或负荷轴b中的任意一个，以轴结合孔111为中心，还形成磁性体引入孔113，以便可将磁性体13以放射型配置并结合，磁性体引入孔113形成向内侧蚀刻空间。
54.另外，在第一磁盘11上还形成有放热孔112，其用于放出因随着磁性体13旋转时极性变化的旋转磁场产生的涡电流而放出的热气。
55.此时，放热孔112以从第一磁盘11的一面向另一侧面贯通多个的形式形成。
56.与如上所述形成的第一磁盘11紧固连接并结合的磁性体13适用一般的永久磁铁,但并不限于此，只要像永久磁铁和电磁体一样能够产生磁力，无论什么都可以。
57.在此，磁性体13以第一磁盘11的轴结合孔111为中心，以放射型配置并结合，并且当第一磁盘单元10旋转时，为了补偿离中心轴的间隔距离的旋转轨迹差异，一侧端部形成
为比另一侧端部长的上窄下广或上广下窄形状的四角形或其截面具有扇形或梯形形状，并且形成为向外侧具有长弧或向内侧具有短弧的形状，但并不限于此，可形成为各种形状。
58.另外，当磁性体13在第一磁盘11的一侧面以轴结合孔111为中心，以放射型配置时，多个n极和s极交变排列。
59.另外，与磁性体13的一侧面相接触，被引入至第一磁盘11的磁性体引入孔113的内侧，用于将从磁性体13产生的磁力放出至外部的磁力形成板12形成为与磁性体13的形状相同的形状。
60.在此，磁力形成板12与第一磁盘11的内侧相结合，并且可在与第一磁盘单元10相对应的第二磁盘单元20的方向上，提高磁性体13的磁导率。
61.优选地，如上所述的磁力形成板12由可提高磁性体的磁导率的材料形成，并且在本发明中，可以是硅钢板、非晶磁性体、铝等，但并不限于此，只要是能够提高磁导率的材料都可以。
62.在磁力形成板12还设置有多个放热孔121，用于放出因涡电流从磁性体13产生的热气。
63.另外，磁力形成板12和一侧面相接触并支撑，以将磁性体13的外侧面与内侧面相接触的形式内插并结合的磁力形成紧固连接部件14也由与磁力形成板12相同的材料形成。
64.更详细地说明的话，磁力形成紧固连接部件14通过强制插入的方式紧固连接在第一磁盘11的磁性体引入孔113的内侧面和磁性体13之间，并且在结合磁性体13的同时，将磁力形成板12和磁性体13的磁力放出至外部，从而可提高磁导率。
65.这是磁力形成紧固连接部件14和与磁力形成紧固连接部件14的一侧面相接触的磁力形成板12形成为内插磁性体13的舰体结构，并且使得磁力形成紧固连接部件14的一部分朝向外部，从而可使得从磁性体13产生的磁力向第二磁盘单元20方向集中。
66.第二磁盘单元20与如上所述的第一磁盘单元10相对应，以一侧面隔开的形式配置，并且紧固连接在与结合于第一磁盘单元10的动力轴或负荷轴相对应的动力轴或负荷轴，第二磁盘单元20由可通过从第一磁盘单元10的磁性体产生的磁力进行同种旋转的非磁性体构成。
67.在此，非磁性体是指能够与磁性体保持引力的金属材料或非金属材料，但只要能够与磁性体保持引力，无论什么材料都可以。
68.更详细地说明的话，是指金属材料磁盘或合成树脂中含有金属粉末等而形成，并且能够与磁性体引力。
69.如上所述的第二磁盘单元20还包括圆盘形状的第二磁盘21，在中心形成可与动力轴a或负荷轴b中的一个紧固连接的轴结合孔211，并且以紧固连接孔211为中心，还形成有多个放热孔212。
70.此时，放热孔212以轴结合孔211为中心以放射型配置而形成。
71.另外，在第二磁盘21的一侧面设置有磁力强化板22，其可对应于从第一磁盘单元10产生的涡电流或增加与从磁性体13产生的磁力的引力，并且在磁力强化板22和第二磁盘21之间还设置有防腐蚀板23，其用于防止因异种金属腐蚀等而发生腐蚀。
72.在此，优选地，防腐蚀板23由用于防止异种金属间的腐蚀、吸收热量的陶瓷纸等吸热材料形成，但并不限于此，只要是可防止因异种金属间涡电流产生的腐蚀，无论什么材料
都可以。
73.如上所述的磁力强化板22还形成有放热孔221，其可放出因涡电流产生的热量并且产生涡电流。
74.此时，如图3所示，就放热孔221而言，点形态、曲线形态、宽度较窄的扇形形态、变形了的王字形态等多种形态的孔可以以放射状形态排列。
75.如上所述，将因涡电流产生的热放出至外部，从而可通过磁热和电阻热防止磁性体13磁力减小，并且使得从动力侧产生的旋转动力可顺利地传递至负荷轴。
76.图6是对根据本发明的一个实施例的非接触无负荷动力传递装置的前/后、上/下间隔调节过程进行说明的图，图7是对通过图6的第一磁盘和第二磁盘的上/下、左/右间隔调节过程进行说明的图，图8是对根据本发明的一个实施例的第一磁盘的第一轴和第二磁盘的第二轴从水平脱离的状态进行说明的图，图9是用于说明适用根据本发明的一个实施例的多个负荷轴的动力传递结构的示例图。
77.此外，图10是用于说明适用根据本发明的一个实施例的多个负荷轴的动力传递结构的动力传递方法的示例图。
78.参照图6至图10进行详细的说明，根据本发明的非接触无负荷动力传递装置，可在第一磁盘单元10和第二磁盘单元20之间，纵向、横向及上下左右等多个方向上，通过调节包括磁盘之间的距离和配置方向在内的间隔，从而可在无负荷状态下进行旋转速度和负荷量的调节。为此，无负荷磁联轴器可通过控制手段(未示出)由管理员手动或自动设置第一磁盘单元10和第二磁盘单元20间的间隔。
79.更详细地说明的话，使得连接到负荷轴b的第二磁盘单元20的位置隔开或接近，从而可调节施加到非接触无负荷动力传递装置的负荷力。
80.例如，通过调整第一磁盘单元10和第二磁盘单元20的接近面的间隔距离，可减弱或增加磁性体磁力，从而调节动力轴a的驱动力或调节负荷轴b的负荷量。
81.如图6和图7所示，假设动力轴a或负荷轴b为第一轴a和第二轴2，当两个轴在同一水平轴线上时，第一磁盘单元10和第二磁盘单元20间的间隔可缩小或扩大，即使当第一轴a和第二轴b不在同一水平轴线上，而是向上部或向下部错开时，第一磁盘单元10和第二磁盘单元20间的间隔也可缩小或扩大。
82.另一方面，如图8所示，即使当第一轴a和第二轴b完全偏离水平轴线时，无论对准和平衡等方向如何,都可以克服扭曲角的局限。这可以克服如下问题：现有的磁联轴器的情况，在一侧具有磁性体，在与之对应的另一侧具有另一个磁性体，当多个磁性体随着旋转而改变极性时，引力和斥力交替产生，从而当两个轴从同一轴上分离时，两面因引力结合或因斥力分离而无法操作。
83.为此，在本发明中，在联轴器中一侧具有磁性体，在与之对应的另一侧具有能够保持与磁性体的引力的非磁性体，即使在两个轴之间不位于同一线上或在两个轴之间发生一定的间隔角度的情况下，也可通过磁力和由磁力的旋转产生的涡电流进行旋转。
84.这在现有的磁联轴器的情况下，当对运转中急停或在正旋转中逆旋转进行控制时，相面对的磁性体的极性改变，同时产生引力和斥力，从而无法实现，但是本发明的非接触无负荷动力传递装置在非接触无负荷状态下仅产生引力，因此无论极性如何变化都可驱动，并且通过随着磁性体的旋转而变化的极性变化，即旋转磁场产生涡电流，非磁性体通过
旋转磁场旋转，从而在运转中急停或在正旋转中逆旋转时，可以在没有物理冲击和机械损坏的情况下实现。
85.另外，通过非接触式带来因两个磁盘之间的间隔空间而产生的缓冲现象，可在运转中进行顺畅的逆旋转，而不会对动力轴及负荷轴造成物理冲击和机械损坏。
86.如上所述，非接触无负荷动力传递装置通过配置于负荷轴，即从动轴的磁盘单元和配置于动力轴的磁盘单元间形成的磁力和因磁力的旋转，即旋转磁场产生的涡电流传递动力，由于磁铁对非磁铁结构，可以以完全的非接触无负荷状态传递动力，并与现有的磁联轴器(参照图11)相比，可不受机械烧损、噪音、振动、粉尘的影响，从而提高能源效率。
87.另外，调节动力轴和负荷轴的间隔距离，从而调节负荷轴的转数和负荷量，从而在利用现有马达和引擎的驱动体系中，为了改变具有相同扭矩的马达或引擎的转数，存在必须按最大转数更换马达或引擎的不便，但可轻易地克服这种不便。
88.更详细地说明的话，现有技术中，即使是具有相同扭矩的马达，根据内置的磁性体的极数，使用2极、4极、6极等各种极数的马达，例如，在相同频率60hz下适用4极的马达的情况，最大转数保持1800rpm，与之相比，使用6极的马达的情况，最大旋转数保持1200rpm。
89.因此，问题在于，为了控制负荷轴的转速，存在要更换动力轴的马达的不便，并且即使适用同一马达，也需要另外的减速器之类的变速器。
90.另外，本发明可通过调节第一磁盘单元10和第二磁盘单元20间的各种间隔，以无负荷状态同时调节旋转速度和负荷量，并且可使得能量效率最大化。
91.另外，由于现有的磁联轴器的问题，即在磁力形成过程中产生的磁热和电阻热，不仅会减小磁力，还会促进构成部件的腐蚀，因此还具有防腐蚀板23，通过防止腐蚀来提升产品的耐久性，还可延长机械预期寿命。
92.如上所述，与昂贵的逆变器和流体联轴器等相比，本发明的非接触无负荷动力传递装置以更低的安装费用和维护费用具有更好的机械效率和能源效率，并且即使动力轴的第一轴a和负荷轴的第二轴b完全偏离水平线，也可克服可运转的对准和平衡等扭曲角的限制。
93.另外，如图9所示，能够使得动力轴a移动，还可在一个动力轴a配置多个负荷轴b并使其驱动。
94.更详细地说明的话，将一个动力轴a以可移动的形式配置，并且将多个负荷轴b以相面对的形式配置，然后以与需要驱动的负荷轴b邻近的形式移动，从而使得相应的负荷轴b驱动，或以与多个负荷轴b邻近的形式配置(参照图10)，通过磁力和涡电流来驱动相应负荷轴b。
95.此时，动力轴a可在前后左右及上下，或在动力轴中控制负荷轴驱动的空间内向可移动的所有方向移动，从而可控制以与动力轴a相对应的形式相面对配置的负荷轴b的驱动。
96.前述的本发明的说明是为了示例，具有本发明所属技术领域的一般知识的人可理解为在不改变本发明的技术思想或必要特征的情况下，可轻松地变形为其他具体形态。因此，应理解为以上记述的实施例在所有方面都是示例的，而不是有限的。例如，以单一型说明的各构成要素可分散实施，同样，通过被分散的部分说明的构成要素也可以以结合的形态实施。
97.与上述详细的说明相比，本发明的范围由后述的专利权利要求书来表示，应解释为专利权利要求书的意义、范围以及从其均等概念导出的所有变更或变形的形态都包含在本发明的范围之内。