KR100401096B1 - 스러스트 자기 베어링 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 축방향 하중 지지를 위해 피봇 베어링을 사용한 스러스트 자기 베어링 모터에 관한 것이다.

본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 스러스트 자기 베어링 모터의 동작 시 스러스트 방향의 마찰을 감소시켜 스러스트 자기 베어링 모터의 수명을 극대화시킬 수 있는 스러스트 자기 베어링 모터를 제공함에 있다.

상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 스러스트 자기 베어링 모터에 있어서,헤링본 그루브가 형성되어 로터와의 사이에서 동압 윤활을 하는 샤프트와;상기 샤프트가 고정된 샤프트 홀더와;상기 로터의 마그네트와 상호 작용하여 상기 로터가 구동하도록 상기 샤프트 홀더에 설치된 고정자와;상기 로터의 하부에 설치되고 상하 방향으로 착자된 제1마그네트와, 상기 샤프트 홀더에 장착되고 상기 제1마그네트의 극과 반대극이 대향되도록 배치되어 상호 인력이 작용하는 제2마그네트를 포함하는 제1자기 수단과;상기 샤프트와 상기 로터에 설치되고 상호 동일극으로 대향되어 상호 척력이 작용하는 제3마그네트와 제4마그네트를 포함하는 제2자기 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

스러스트 자기 베어링 모터 {Thrust magnetic bearing motor}

본 발명은 모터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 축방향 하중 지지를 위해 피봇 베어링을 사용한 스러스트 자기 베어링 모터에 관한 것이다.

일반적으로, 고속, 고신뢰성을 요구하는 모터에서는 회전 시 마찰을 최소화하기 위하여 공기 베어링(피봇 베어링)을 사용하게 된다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이 샤프트 홀더(50)와, 상기한 샤프트 홀더(50)에 직립된 상태로 고정됨과 아울러 헤링본 그루브(51)가 상하 2부분에 형성된 고정축(52)과, 상기한 고정축(52) 외주에 설치되어 회전되는 부시(53)와, 상기한 부시(53)에 설치된 마그네트(54) 및 미러(55)와, 상기한 샤프트 홀더(50)에 고정됨과 아울러 마그네트(54) 측면에 위치되는 고정자(56)로 구성되어 있다.

또한, 상기한 고정축(52)의 상면은 피봇 구면을 형성하고 있을 뿐만 아니라 상기한 부시(53)에는 상기한 피봇 구면에 접촉되어 스러스트 방향으로 지지하는 세라믹 재질의 스러스트 부재(57)가 설치되어 있다.

상기한 바와 같은 스러스트 자기 베어링 모터의 동작을 설명하면 상기한 고정자(56)에 전류가 인가되면 상기한 마그네트(54)와의 자계 형성에 의해 부시(53) 및 마그네트(54)가 회전하게 된다.

이때, 상기한 헤링본 그루브(51)에는 오일이 충진되어 있는 바, 회전 반경 방향의 윤활 및 압력 지지를 담당하게 되고, 상기한 스러스트 부재(57)는 피봇 구면과의 접촉에 의해 축방향의 윤활 및 압력 지지를 담당하게 된다.

물론, 상기한 피봇 구면은 스러스트 부재(57)와의 접촉 시 접촉이 최소화되도록 구성되어 있게 된다.

그러나, 상기한 바와 같이 스러스트 자기 베어링 모터의 스러스트 방향 지지및 윤활을 위해 기계적 구성 부품인 피봇 구면 및 스러스트 부재를 사용하게 되면, 기계적 접촉면이기 때문에, 정지에서 구동 시등과 같이 정지하고 있는 상태에서는 상기한 스러스트 부재와 피봇 구면 사이에서 마찰이 비교적 크게 발생되고, 이로 인해 수명 저하가 발생되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 스러스트 자기 베어링 모터의 동작 시 스러스트 방향의 마찰을 감소시켜 스러스트 자기 베어링 모터의 수명을 극대화시킬 수 있는 스러스트 자기 베어링 모터를 제공함에 있다.

상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 스러스트 자기 베어링 모터에 있어서, 헤링본 그루브가 형성되어 로터와의 사이에서 동압 윤활을 하는 샤프트와, 상기 샤프트가 고정된 샤프트 홀더와, 상기 로터의 마그네트와 상호 작용하여 상기 로터가 구동하도록 상기 샤프트 홀더에 설치된 고정자와, 상기 로터의 하부에 설치되고 상하 방향으로 착자된 제1마그네트와, 상기 샤프트 홀더에 장착되고 상기 제1마그네트의 극과 반대극이 대향되도록 배치되어 상호 인력이 작용하는 제2마그네트를 포함하는 제1자기 수단과, 상기 샤프트와 상기 로터에 설치되고 상호 동일극으로 대향되어 상호 척력이 작용하는 제3마그네트와 제4마그네트를 포함하는 제2자기 수단을 포함하는 것을 그 특징으로 한다본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로, 스러스트 자기 베어링 모터에 있어서,헤링본 그루브가 형성되어 샤프트 홀더와의 사이에서 동압 윤활을 하는 샤프트와, 상기 샤프트의 일단부가 고정되며 마그네트를 포함하는 로터와, 상기 로터의 마그네트와 상호 작용하여 상기 로터가 구동하도록 상기 샤프트 홀더에 설치된 고정자와, 상기 샤프트의 하부에 설치되고 상하 방향으로 착자된 제1마그네트와, 상기 샤프트 홀더에 장착되고 상기 제1마그네트의 극과 반대극이 대향되도록 배치되어 상호 인력이 작용하는 제2마그네트를 포함하는 제1자기 수단과, 상기 샤프트의 상부에 설치되고 상하 방향으로 착자된 제3마그네트와, 상기 샤프트 홀더에 장착되고 상기 제3마그네트의 극과 반대극이 대향되도록 배치되어 상호 인력이 작용하는 제4마그네트를 포함하는 제2자기 수단을 포함하는 것에 있다.

도 1은 본 발명에 따른 스러스트 자기 베어링 모터를 도시한 단면도,

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스러스트 자기 베어링 모터를 도시한 단면도,

도 3은 일반적인 스러스트 자기 베어링 모터를 도시한 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 제1마그네트 2 : 제2마그네트

3 : 제3마그네트 4 : 제4마그네트

1' : 제5마그네트 2' : 제6마그네트

3' : 제7마그네트 4' : 제8마그네트

50 : 샤프트 홀더 52 : 고정축

R : 로터

도 1은 본 발명에 따른 스러스트 자기 베어링 모터를 도시한 단면도로서, 회전시 로터(R)와 고정축(52)의 사이에서 스러스트 방향 및 축반경 방향의 하중을 지지함과 아울러 로터(R)가 공중에 떠있도록 하기 위하여, 로터(R)의 하부와 샤프트 홀더(50) 사이에 장착된 제1자기 수단과, 상기한 고정축(52)과 로터(R)의 사이에 설치된 제2자기 수단으로 구성되어 있다.

물론, 상기한 로터(R)에는 마그네트(54)가 설치되어 있고, 샤프트 홀더(50)에는 고정자(56)가 설치되어 있는 상태가 되고, 상기한 고정축(52)에는 헤링본 그루브(51)가 형성되어 있다.

상기한 제1자기 수단은 로터의 축 반경 방향 지지를 하기 되는 바, 이는 로터(R)의 저면 측부에 설치됨과 아울러 상하면으로 N, S극이 착자된 제1마그네트(1)과, 상기한 제1마그네트(1)의 착자된 극과 축 반경 방향으로 반대극이 대향되도록 배치되어 서로 흡인하는 샤프트 홀더(50) 고정 설치된 제2마그네트(2)으로 구성되어 있다.

또한, 제2자기 수단은 로터의 스러스트 방향을 지지하게 되는 바, 이는 로터의 상면 저부에 설치됨과 아울러 N, S극이 수평으로 배치되도록 착자된 제3마그네트(3)과, 상기한 제3마그네트(3)과 대향되어 동일극이 서로 반발하도록 고정축(52)의 상부에 설치된 제4마그네트(4)으로 구성되어 있다.

물론, 상기한 제1, 2자기 수단의 구성을 도 2에 도시된 바와 같이 제5, 6마그네트(1', 2')의 구성을 축 반경 방향으로 배치하고, 제7, 8마그네트(3', 4')을 동일하게 축 반경 방향으로 배치하여도, 상기한 제5, 6, 7, 8마그네트(1', 2', 3', 4')의 반발력 및 흡입력에 의해 로터(R)의 축 반경 방향 및 스러스트 방향 지지가 가능하게 된다.

상기한 바와 같은 본 발명의 작용 효과를 도 1에 따라 설명하면 고정자(56)에 전류가 인가되면 상기한 마그네트(54)와의 자계 형성에 의해 로터(R)가 회전하게 된다.

로터(R)가 회전하게 되면 상기한 로터(R)와 고정축(52)의 헤링본 그루브(51) 사이에서 동압 작용이 발생됨으로써, 상기한 로터(R)가 원활하게 회전할 수 있게 된다.

이때, 상기한 제1, 2자기 수단이 서로 반발 및 흡인하면서 즉, 제1마그네트(1)과 제2마그네트(2)의 착자된 극이 흡인하면서 로터(R)의 축 반경 방향을 지지하게 된다.

또한, 상기한 제3마그네트(3)과 제4마그네트(4)이 서로 반발하고 있는 바, 상기한 고정축(52)의 상면에서 상기한 제3마그네트(3)이 반발하여 떠있게 됨으로써, 상기한 스러스트 방향의 지지를 하게 되는 것이다.

특히, 상기한 제1, 2마그네트(1, 2)은 서로 동일 극성이 대향되도록 배치되어 서로 흡인하면서 위치를 유지하고, 일정 거리 이상 하향되면 반대극끼리 반발하게 되는 바, 상기한 스러스트 방향의 지지도 겸하게 된다.

상기한 바와 같이 제1, 2자기 수단으로 로터(R)를 지지하게 되면, 상기한 제1, 2, 3, 4마그네트(1, 2, 3, 4)이 서로 흡인 및 반발하면서 로터(R)를 공중에 띄운 상태가 되는 바, 모터의 정지 및 기동시에도 마찰이 발생되지 않게 됨으로써, 모터의 수명이 향상되는 것이다.

이상과 같이 본 발명은 로터를 제1, 2자기 수단으로 지지하여 공중에 떠있는 상태를 유지하도록 함으로써, 스러스트 자기 베어링 모터의 기동 및 정지시에도 마찰을 제거할 수 있고, 이로 인해 모터가 정지 및 기동시의 마찰에 의해 수명이 저하되는 것을 방지할 수 있는 잇점이 있는 것이다.

Claims (4)

1. 스러스트 자기 베어링 모터에 있어서,

   헤링본 그루브가 형성되어 로터와의 사이에서 동압 윤활을 하는 샤프트와;

   상기 샤프트가 고정된 샤프트 홀더와;

   상기 로터의 마그네트와 상호 작용하여 상기 로터가 구동하도록 상기 샤프트 홀더에 설치된 고정자와;

   상기 로터의 하부에 설치되고 상하 방향으로 착자된 제1마그네트와, 상기 샤프트 홀더에 장착되고 상기 제1마그네트의 극과 반대극이 대향되도록 배치되어 상호 인력이 작용하는 제2마그네트를 포함하는 제1자기 수단과;

   상기 샤프트와 상기 로터에 설치되고 상호 동일극으로 대향되어 상호 척력이 작용하는 제3마그네트와 제4마그네트를 포함하는 제2자기 수단;

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 스러스트 자기 베어링 모터.
2. 삭제
3. 삭제
4. 스러스트 자기 베어링 모터에 있어서,

   헤링본 그루브가 형성되어 샤프트 홀더와의 사이에서 동압 윤활을 하는 샤프트와;

   상기 샤프트의 일단부가 고정되며 마그네트를 포함하는 로터와;

   상기 로터의 마그네트와 상호 작용하여 상기 로터가 구동하도록 상기 샤프트 홀더에 설치된 고정자와;

   상기 샤프트의 하부에 설치되고 상하 방향으로 착자된 제1마그네트와, 상기 샤프트 홀더에 장착되고 상기 제1마그네트의 극과 반대극이 대향되도록 배치되어 상호 인력이 작용하는 제2마그네트를 포함하는 제1자기 수단과;

   상기 샤프트의 상부에 설치되고 상하 방향으로 착자된 제3마그네트와, 상기 샤프트 홀더에 장착되고 상기 제3마그네트의 극과 반대극이 대향되도록 배치되어 상호 인력이 작용하는 제4마그네트를 포함하는 제2자기 수단;

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 스러스트 자기 베어링 모터.