KR20030072034A - Magnetic Coupling for Power Transmission Using Eddy Current - Google Patents

Magnetic Coupling for Power Transmission Using Eddy Current Download PDF

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    • F16D27/01—Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor with permanent magnets

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Abstract

PURPOSE: A power transmitting apparatus by using an eddy current magnetic coupling is provided to prevent wear and dust by turning a rotor with using eddy current, and to transmit power actively without contact by separating the rotor from a stator with installing the diaphragm between the stator and the rotor. CONSTITUTION: A noncontact power transmitting apparatus is composed of a stator(1) attaching 2 - 20 magnets with arranging the north pole and the south pole alternately, and a rotor(2) spaced 0.01-5.0 mm from the stator and composed of a conductive plate(25). When eddy current is generated in the conductive plate of the rotor in turning the stator or the rotor, the other is rotated. The stator has magnets(15), a stator back metal core(13) forming a magnetic circuit(30) and supporting the magnets, and a shaft(17) extended from the core to transmit power. The rotor includes the conductive plate, a rotor back metal core(26) forming the magnetic circuit and supporting the conductive plate, and a shaft(27) extended from the core to transmit power. Power is transmitted actively by turning the rotor without contact with eddy current.

Description

와전류 마그네틱 커플링을 이용한 동력 전달 장치{Magnetic Coupling for Power Transmission Using Eddy Current}Magnetic Coupling for Power Transmission Using Eddy Current

발명의 분야Field of invention

본 발명은 와전류 마그네틱 커플링을 이용한 동력 전달 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 고정자와 회전자를 분리하여 회전자에 맴돌이 전류(와전류)를 형성함으로써 회전자를 회전시킬 수 있는 비접촉식 동력 전달 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power transmission device using eddy current magnetic coupling. More specifically, the present invention relates to a non-contact power transmission device capable of rotating a rotor by separating a stator from a rotor and forming a eddy current (eddy current) in the rotor.

발명의 배경Background of the Invention

종래의 전동기와 같은 동력전달 장치에서는 구동축과 피구동축을 직접 연결하여 동력을 전달하거나 구동축과 피구동축 사이에 기어 또는 벨트 등의 동력전달수단을 부가적으로 사용하여 동력을 전달하고 있다. 이러한 경우에는 기어 또는 벨트가 마모되거나, 그로 인한 분진이 발생하는 등의 문제가 발생한다. 특히 정밀 기술분야의 TFD-LCD, PDP, 반도체 등의 제조공정에 사용되는 로울러 컨베이어와 같이, 청정한 작업환경을 필요로 하는 경우에 분진이 발생하면 치명적인 영향을 미치게 된다.In a conventional power transmission device such as an electric motor, power is transmitted by directly connecting a drive shaft and a driven shaft or additionally using a power transmission means such as a gear or a belt between the drive shaft and the driven shaft. In such a case, a problem arises, such as a wear of a gear or a belt, and dust resulting from it. Particularly when dust is generated when a clean working environment is required, such as a roller conveyor used in the manufacturing process of TFD-LCD, PDP, semiconductor, etc. in the precision technology field, it has a fatal effect.

또한 밀봉을 요하는 챔버(chamber) 속으로 피구동축이 관통하는 경우에는 그 관통하는 부위를 완전히 밀봉하기 어렵다.In addition, when a driven shaft penetrates into a chamber requiring sealing, it is difficult to completely seal the penetrating portion.

모터의 구동축과 피구동축이 일체로 조립된 경우에 수리, 유지 보수, 등의목적으로 이들을 분해 및 조립해야 하는데 이 때 많은 시간과 인력이 소모되고 있다.When the drive shaft and the driven shaft of the motor are assembled together, it is necessary to disassemble and assemble them for repair, maintenance, etc. At this time, a lot of time and manpower are consumed.

상기와 같은 문제점들을 해결하고자 본 발명자들은 고정자와 회전자를 분리하여 2∼20 극의 자석이 부착된 고정자를 회전하게 하면 그 고정자에 대향하는 회전자에 맴돌이 전류(와전류)가 생성되어 회전자를 회전시킬 수 있는 비접촉식 동력 전달 장치를 개발하기에 이른 것이다.In order to solve the above problems, the present inventors separate the stator and the rotor to rotate the stator attached to the magnet of 2 to 20 poles, the eddy current (eddy current) is generated in the rotor opposite to the stator to rotate the rotor The company has begun developing a non-contact power transmission that can rotate.

본 발명의 목적은 고정자와 회전자를 분리하여 2∼20 극의 자석이 부착된 고정자와 도전판으로 이루어진 회전자로 이루어지고, 고정자가 회전하게 하면 그 고정자에 대향하는 회전자에 맴돌이 전류(와전류)가 생성되어 회전자를 회전시킬 수 있는 비접촉식 동력 전달 장치를 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention consists of a rotor consisting of a stator and a conductive plate attached with a magnet of 2 to 20 poles by separating the stator and the rotor, and when the stator rotates, the eddy current (eddy current) circulates in the rotor opposite the stator. Is generated to provide a non-contact power transmission device capable of rotating the rotor.

본 발명의 다른 목적은 고정자와 회전자를 분리하여 그 사이에 격막이나 격판을 설치함으로써 외부와 격리된 공간 내로 비접촉식으로 동력을 전달할 수 있는 비접촉식 동력 전달 장치를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a non-contact power transmission apparatus capable of transmitting power in a non-contact manner into a space separated from the outside by separating the stator and the rotor and installing a diaphragm or diaphragm therebetween.

본 발명의 또 다른 목적은 고정자와 회전자를 분리하여 맴돌이 전류에 의하여 회전자를 회전시킴으로써 부품을 마모시키지 않으며 분진 등이 발생하지 않는 청정한 작업환경을 제공할 수 있는 비접촉식 동력 전달 장치를 제공하기 위한 것이다.Still another object of the present invention is to provide a non-contact power transmission device capable of providing a clean working environment in which parts are not worn and dust is not generated by rotating the rotor by eddy current by separating the stator and the rotor. will be.

본 발명의 또 다른 목적은 고정자와 회전자가 분리되어 있기 때문에 구동축과 피구동축을 분해 또는 조립하기에 편리한 비접촉식 동력 전달 장치를 제공하기 위한 것이다.Still another object of the present invention is to provide a non-contact power transmission device which is convenient for disassembling or assembling the drive shaft and the driven shaft because the stator and the rotor are separated.

본 발명의 또 다른 목적은 고정자와 회전자가 분리되어 있기 때문에 구동부의 진동이 피구동축에 전달되지 않는 비접촉식 동력 전달 장치를 제공하기 위한 것이다.Still another object of the present invention is to provide a non-contact power transmission device in which vibration of the drive unit is not transmitted to the driven shaft because the stator and the rotor are separated.

본 발명의 또 다른 목적은 고정자의 회전중심과 피구동축이 연결된 회전자의 회전 중심이 정확히 일치하지 않더라도 동력이 원활하게 전달되는 비접촉식 동력 전달 장치를 제공하기 위한 것이다.Still another object of the present invention is to provide a non-contact power transmission device in which power is smoothly transmitted even if the center of rotation of the stator and the rotation center of the rotor to which the driven shaft is not exactly matched.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 상세히 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.The above and other objects of the present invention can be achieved by the present invention described in detail below.

제1도 내지 제3도는 본 발명에 따른 와전류 마그네틱 커플링을 이용한 동력 전달 장치를 도시하기 위한 것으로, 제1도는 고정자와 회전자가 분리된 비접촉식 동력전달 장치의 단면도이고, 제2도는 고정자의 우측면도이고, 제3도는 회전자의 좌측면도이다.1 to 3 illustrate a power transmission device using an eddy current magnetic coupling according to the present invention. FIG. 1 is a cross-sectional view of a non-contact power transmission device in which a stator and a rotor are separated, and FIG. 2 is a right side view of the stator. 3 is a left side view of the rotor.

* 도면의 주요부호에 대한 간단한 설명 *Brief description of the main symbols in the drawing

1 : 고정자2 : 회전자1 stator 2 rotor

13 : 고정자 배면철심 15 : 자석13: stator back core 15: magnet

17 : 축 25 : 원판형 도전판17: axis 25: disc conductive plate

26 : 회전자 배면철심 27 : 축26: rotor back core 27: shaft

30 : 자력선 순환회로30: magnetic line circuit

발명의 요약Summary of the Invention

본 발명의 고정자(1)와 회전자(2)가 분리된 비접촉 동력전달장치는 N극과 S극이 교대로 배열되는 2∼20 극의 자석이 부착된 고정자 및 도전판으로 이루어진 회전자로 이루어지고, 고정자가 회전하게 되면 그 고정자에 대향하는 회전자에 맴돌이 전류(와전류)가 생성되어 회전자를 회전시킬 수 있는 동력 전달 장치에 관한 것이다. 상기 고정자와 회전자는 어느 것이나 구동축에 연결할 수 있고, 한쪽이 먼저 회전하면, 다른 한 쪽은 따라 회전하게 된다. 고정자와 회전자는 0.01∼5.0 mm의 간격을 유지하는 것이 바람직하다.The non-contact power transmission device in which the stator 1 and the rotor 2 are separated from the present invention includes a rotor made of a stator and a conductive plate having magnets of 2 to 20 poles alternately arranged with the N pole and the S pole. When the stator rotates, a eddy current (eddy current) is generated in the rotor opposite to the stator, and a power transmission device capable of rotating the rotor. Both the stator and the rotor can be connected to the drive shaft, and if one rotates first, the other rotates along. The stator and the rotor are preferably kept at a distance of 0.01 to 5.0 mm.

본 발명에 따른 고정자(1)는 N극과 S극이 교대로 배열되는 2∼20 개의 자석(15), 상기 자석을 지지하며 자력선 순환회로(30)를 생성하기 위한 고정자 배면철심(13), 및 상기 중앙철심에 연장되어 동력을 전달하기 위한 축(17)으로 이루어진다.The stator 1 according to the present invention has 2 to 20 magnets 15 in which the N poles and the S poles are alternately arranged, the stator rear core 13 for supporting the magnets and generating the magnetic force line circulation circuit 30, And a shaft 17 extending to the central iron core to transmit power.

본 발명에 따른 회전자(2)는 원판형 형태의 도전판(25), 상기 도전판을 지지하며 자력선 순환회로(30)를 생성하기 위한 회전자 배면철심(26), 및 상기 중앙철심에 연장되어 동력을 전달하기 위한 축(27)으로 이루어진다.The rotor 2 according to the present invention has a disk-shaped conductive plate 25, a rotor back iron core 26 for supporting the conductive plate and generating a magnetic force circuit circuit 30, and extends to the central iron core. It consists of a shaft 27 for transmitting power.

이하 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 내용을 하기에 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the contents of the present invention.

발명의 구체예에 대한 상세한 설명Detailed Description of the Invention

본 발명에 따른 비접촉식 동력 전달 장치는 고정자(1)와 회전자(2)가 분리되는 구조를 이룬다. 고정자(1)는 N극과 S극이 교대로 배열되는 2∼20 극의 자석이 부착되어 이루어지고, 회전자(2)는 도전판(25)이 배면철심(26)에 부착되어 이루어진다. 고정자가 회전하게 되면 그 고정자에 대향하는 회전자에 맴돌이 전류(와전류)가 생성되어 자력선 순환회로(30)를 형성하여 회전자를 회전시킨다. 마찬가지로 회전자가 회전하는 경우에도 그 회전자에는 맴돌이 전류(와전류)가 생성되어 회전자를 회전시킨다. 이는 유도 생성된 와전류에 의해 또 다시 자기장이 형성되고 이렇게 발생한 자기장과 상기 고정자에 부착된 자석과의 인력 또는 축력에 의해 회전하는 것이다 즉, 상기 고정자와 회전자는 어느 것이나 구동축에 연결할 수 있고, 한쪽이 먼저 회전하면, 다른 한 쪽은 따라 회전하게 된다. 고정자와 회전자는 0.01∼5.0 mm의 간격을 유지하는 것이 바람직하다.The non-contact power transmission device according to the present invention forms a structure in which the stator 1 and the rotor 2 are separated. The stator 1 is formed by attaching a magnet of 2 to 20 poles in which the N pole and the S pole are alternately arranged, and the rotor 2 is formed by attaching the conductive plate 25 to the rear core 26. When the stator rotates, a eddy current (eddy current) is generated in the rotor opposite to the stator to form a magnetic line circuit 30 to rotate the rotor. Similarly, even when the rotor rotates, a eddy current (eddy current) is generated in the rotor to rotate the rotor. The magnetic field is formed again by the induced eddy current, and the magnetic field is rotated by the attraction force or axial force between the magnetic field and the magnet attached to the stator. That is, both the stator and the rotor can be connected to the drive shaft. If you rotate first, the other side will rotate along. The stator and the rotor are preferably kept at a distance of 0.01 to 5.0 mm.

본 발명에서는 고정자와 회전자가 분리되기 때문에 그 사이에 격막이나 격판(도시되지 않음)을 설치할 수 있고, 그 결과 외부와 단절된 공간 내로 동력을 전달할 수 있다. 제1도 내지 제3도는 본 발명에 따른 와전류 마그네틱 커플링을 이용한 동력전달장치를 도시하기 위한 것으로, 제1도는 고정자와 회전자가 분리된 비접촉식 동력전달장치의 단면도이고, 제2도는 고정자의 우측면도이고, 제3도는 회전자의 좌측면도이다.In the present invention, since the stator and the rotor are separated, a diaphragm or diaphragm (not shown) can be provided therebetween, and as a result, power can be transmitted into a space disconnected from the outside. 1 to 3 are views showing a power transmission device using the eddy current magnetic coupling according to the present invention, Figure 1 is a cross-sectional view of a non-contact power transmission device in which the stator and the rotor are separated, Figure 2 is a right side view of the stator 3 is a left side view of the rotor.

본 발명의 고정자(1)는 N극과 S극이 서로 교대되도록 2∼20 개의 자석을 고정시킨다. 제2도는 제1도의 고정자의 우측면도로서, 이 고정자는 두 개의 자석(15a, 15b)이 서로 교대되도록 배치한다. 자석을 지지하며 자력선 순환회로를 형성하기 위하여 고정자 배면철심(13)이 일체로 형성된다. 즉 고정자는 2∼20 개의 자석(15)이 부착되고, 그 배면에는 고정자 배면철심(13)이 형성된다.The stator 1 of the present invention fixes 2 to 20 magnets so that the N pole and the S pole alternate with each other. FIG. 2 is a right side view of the stator of FIG. 1, which positions the two magnets 15a and 15b to alternate with each other. The stator back core 13 is integrally formed to support the magnet and form the magnetic force line circuit. That is, the stator has two to twenty magnets 15 attached thereto, and a stator back core 13 is formed on the back thereof.

본 발명에 따른 회전자(2)는 원판형 형태의 도전판(25), 상기 도전판을 지지하며 자력선 순환회로를 형성하기 위한 회전자 배면철심(26), 및 상기 배면철심에 연장되어 동력을 전달하기 위한 축(27)으로 이루어진다.The rotor 2 according to the present invention has a circular plate-shaped conductive plate 25, a rotor back iron core 26 for supporting the conductive plate and forming a magnetic line circulation circuit, and extends to the rear iron core for power. It consists of a shaft 27 for transmission.

고정자가 회전하게 되면 그 고정자에 대향하는 회전자에 맴돌이 전류(와전류)가 생성되어 회전자를 회전시킬 수 있다. 상기 고정자와 회전자는 어느 것이나 구동축에 연결할 수 있고, 한쪽이 먼저 회전하면, 다른 한 쪽은 따라 회전하게 된다. 고정자와 회전자는 0.01∼5.0 mm의 간격을 유지하는 것이 바람직하다.When the stator rotates, a eddy current (eddy current) is generated in the rotor opposite to the stator to rotate the rotor. Both the stator and the rotor can be connected to the drive shaft, and if one rotates first, the other rotates along. The stator and the rotor are preferably kept at a distance of 0.01 to 5.0 mm.

본 발명에 따른 비접촉 동력 전달 장치는 와전류에 의하여 회전자가 회전하기 때문에 고정자의 회전중심과 피구동축이 연결된 회전자의 회전중심이 정확히 일치하지 않더라도 동력이 원활하게 전달되어 피구동축을 회전시킬 수 있다. 고정자와 회전자가 일체로 형성되어 피구동축이 직접 연결되는 종래의 전동기에서는 회전축이 정확히 일치하지 않으면 구동이 불가능하다.In the non-contact power transmission device according to the present invention, because the rotor rotates by the eddy current, even if the rotation center of the stator and the rotation center of the rotor to which the driven shaft is connected do not exactly match, the power can be smoothly transmitted to rotate the driven shaft. In the conventional electric motor in which the stator and the rotor are integrally connected and the driven shaft is directly connected, driving is impossible unless the rotation shaft is exactly the same.

본 발명은 고정자와 회전자를 분리하여 와전류에 의하여 회전자를 회전시킬 수 있는 비접촉식 동력전달 장치로서, 고정자와 회전자 사이에 격막이나 격판을 설치함으로써 외부와 격리된 공간 내로 비접촉식으로 동력을 전달할 수 있고, 와전류에 의하여 회전자를 회전시킴으로써 부품을 마모시키지 않으며 분진 등이 발생하지 않는 청정한 작업환경을 제공할 수 있으며, 고정자와 회전자가 분리되어 있기 때문에 구동축과 피구동축을 분해 또는 조립하기에 편리하고, 구동부의 진동이 피구동축에 전달되지 않으며, 고정자의 회전중심과 피구동축이 연결된 회전자의 회전 중심이 정확히 일치하지 않더라도 동력이 원활하게 전달되는 비접촉식 동력 전달 장치를 제공하는 발명의 효과를 갖는다.The present invention is a non-contact power transmission device that can rotate the rotor by the eddy current by separating the stator and the rotor, by installing a diaphragm or diaphragm between the stator and the rotor can transmit power in a non-contact space into the space isolated from the outside By rotating the rotor by the eddy current, it can provide a clean working environment that does not wear out the parts and does not generate dust.It is convenient to disassemble or assemble the drive shaft and driven shaft because the stator and rotor are separated. The vibration of the drive unit is not transmitted to the driven shaft, and even if the rotation center of the stator and the rotation center of the rotor to which the driven shaft is not exactly matched have the effect of providing a non-contact power transmission device for smoothly transmitting power.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.Simple modifications or changes of the present invention can be easily carried out by those skilled in the art, and all such modifications or changes can be seen to be included in the scope of the present invention.

Claims (4)

N극과 S극이 교대로 배열되는 2∼20 개의 자석이 부착된 고정자; 및A stator with 2 to 20 magnets arranged alternately with an N pole and an S pole; And 상기 고정자와 일정한 간격을 유지하면서 대향 배치되며, 도전판을 구비하는 회전자;A rotor disposed to face the stator while maintaining a constant distance, the rotor including a conductive plate; 로 이루어지고, 상기 고정자 또는 상기 회전자 중에서 어느 하나가 회전하면 상기 회전자의 도전판에 와전류가 발생함으로써 다른 하나가 회전하게 되는 것을 특징으로 하는 비접촉 동력전달장치.And any one of the stator or the rotor rotates to generate an eddy current in the conductive plate of the rotor so that the other rotates. 제1항에 있어서, 상기 고정자는 자석(15), 상기 자석을 지지하고 자력선 순환회로(30)를 생성하기 위한 고정자 배면철심(13), 및 동력을 전달하기 위한 축(17)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비접촉 동력전달장치.2. The stator according to claim 1, characterized in that the stator consists of a magnet (15), a stator back core (13) for supporting the magnet and generating a magnetic force line circuit (30), and a shaft (17) for transmitting power. Non-contact power train. 제1항에 있어서, 상기 회전자(2)는 원판형 형태의 도전판(25), 상기 도전판을 지지하며 자력선 순환회로(30)를 생성하기 위한 회전자 배면철심(26), 및 상기 중앙철심에 연장되어 동력을 전달하기 위한 축(27)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비접촉 동력전달장치.2. The rotor (2) according to claim 1, wherein the rotor (2) has a disk-shaped conductive plate (25), a rotor rear core (26) for supporting the conductive plate and generating a magnetic force circuit circuit (30). Non-contact power transmission device, characterized in that consisting of a shaft (27) extending to the iron core for transmitting power. 제1항에 있어서, 상기 고정자와 회전자는 0.01∼5.0 mm의 간격을 유지하는 것을 특징으로 하는 비접촉 동력전달장치.The non-contact power transmission device according to claim 1, wherein the stator and the rotor maintain a distance of 0.01 to 5.0 mm.
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