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KR101809104B1 - 자기베어링 및 영구자석부가 구비된 롤러모듈 - Google Patents

자기베어링 및 영구자석부가 구비된 롤러모듈 Download PDF

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KR101809104B1
KR101809104B1 KR1020150124648A KR20150124648A KR101809104B1 KR 101809104 B1 KR101809104 B1 KR 101809104B1 KR 1020150124648 A KR1020150124648 A KR 1020150124648A KR 20150124648 A KR20150124648 A KR 20150124648A KR 101809104 B1 KR101809104 B1 KR 101809104B1
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magnetic
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permanent magnet
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박철훈
이택민
강동우
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한국기계연구원
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Abstract

본 발명은 자기베어링 및 영구자석부가 구비된 롤러모듈에 관한 것으로, 상세하게는 롤러(100)의 반경방향 및 축방향에 레이디얼 자기베어링(300) 및 스러스트 자기베어링(500)이 구비됨과 더불어 롤러(100)의 상부에 영구자석부(400)이 추가로 구비됨으로써, 롤러(100)의 반경방향 및 축방향의 부하를 지지할 수 있을 뿐만 아니라 전류가 흐르지 않는 동안에도 롤러(100)의 자중을 지지할 수 있음에 따라 롤러(100)의 흔들림 오차를 최소화시킬 수 있는 효과가 있는 것을 특징으로 하는 자기베어링 및 영구자석부가 구비된 롤러모듈에 관한 것이다.

Description

자기베어링 및 영구자석부가 구비된 롤러모듈{A roller module with magnetic bearings and permanent magnets}
본 발명은 자기베어링 및 영구자석부가 구비된 롤러모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 롤러의 반경방향 및 축방향에 레이디얼 자기베어링 및 스러스트 자기베어링이 구비됨과 더불어 롤러의 상부에 영구자석부가 추가로 구비됨으로써, 롤러의 반경방향 및 축방향의 부하를 지지할 수 있을 뿐만 아니라 전류가 흐르지 않는 동안에도 롤러의 자중을 지지할 수 있음에 따라 롤러의 흔들림 오차를 최소화시킬 수 있는 장치에 관한 것이다.
최근 디스플레이, 태양전지 제품 등에 투명전극의 소재로 사용되는 그래핀 생산을 위한 롤투롤 장비, 터치스크린이나 휘어지는 디스플레이에 활용할 수 있는 초미세 인쇄전자 롤프린팅 장비, 핫엠보싱 장비의 정밀도 향상에 대한 관심이 높다.
이에 따라, 고집적도 회로소자와 사물인터넷에 사용되는 스마트 센서 등에 적용하기 위한 인쇄전자 롤프린팅 장비, 나노임프린팅 장비 및 핫엠보싱 장비 등은 인쇄 정밀도를 높이기 위해 장비에 사용되는 롤러의 정밀도 향상이 필수이다.
그러나, 일반적으로 기존 장비에 적용되는 롤러는 기계적인 구름베어링 즉, 볼베어링 또는 롤러베어링에 의해 지지되고 있다.
그 일예로서, 도 1에 도시된 한국공개특허 제10-2009-0060223호("요동롤러의 요동방법")에서와 같이 날개가 붙은 내륜(13)과 외륜(12) 및 이들 사이에 복수개의 원통 롤러(14)를 전동체로서 배치한 구름베어링(11)에서 내륜(13) 및 외륜(12)의 원통 롤러(14)의 궤도면과 대향하는 면의 폭방향의 길이를 원통 롤러(14)의 축방향의 길이보다도 길게 하여, 내륜(13) 및 외륜(12)이 그 축방향으로 이동가능하게 하여 롤러를 요동하게 한다. 롤러(10)가 그 축방향으로 이동했을 때에 이 구름베어링을 장착한 롤러가 요동가능하도록 내륜, 외륜 및 원통 롤러를 축방향으로 이동하게 한다.
이와 같은 선행문헌의 구름베어링은 내부 구름요소의 위치에 따라 강성이 다르고, 자체의 기계적 흔들림이 있기 때문에 롤러의 정밀도 향상에 한계가 있으며, 롤러와 베어링사이의 기계적 마찰로 인해 이를 극복하고 롤러를 구동하기 위해서는 구동모터의 높은 출력이 필요하다.
또한, 구름베어링의 기계적 흔들림을 최소화하기 위해서는 구름베어링의 높은 예압이 필요하며 이는 롤러와 구름베어링사이의 기계적 마찰을 더욱 증가 시켜 더 높은 출력의 구동모터가 필요하게 됨에 따라, 구동모터의 크기 및 출력이 불필요하게 상승하게 되는 문제점이 있다.
한국공개특허 제10-2009-0060223호(공개일자 2009년06월11일)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 롤러의 반경방향 및 축방향에 레이디얼 자기베어링 및 스러스트 자기베어링이 구비됨과 더불어 롤러의 상부에 영구자석부가 추가로 구비됨으로써, 롤러의 반경방향 및 축방향의 부하를 지지할 수 있을 뿐만 아니라 전류가 흐르지 않는 동안에도 롤러의 자중을 지지할 수 있음에 따라 롤러의 흔들림 오차를 최소화시킬 수 있는 자기베어링 및 영구자석부가 구비된 롤러모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자기베어링 및 영구자석부가 구비된 롤러모듈은 원통형의 양 외측면에 단차지게 돌출된 원통형의 돌출부가 형성된 롤러; 상기 돌출부의 외주연을 감싸도록 구비되는 한 쌍의 자성체 코어링; 상기 자성체 코어링 단부 외주연에 구비되어 상기 롤러의 반경방향 부하를 지지하기 위한 레이디얼 자기베어링과, 상기 돌출부의 일단에 구비되어 상기 롤러의 축방향 부하를 지지하기 위한 스러스트(thrust) 자기베어링을 포함하는 자기베어링; 상기 롤러의 반경방향 및 축방향을 향하여 구비되는 다수 개의 갭(gap) 센서; 및 상기 자성체 코어링 상부에 구비되어 상기 레이디얼 베어링과 수평방향으로 이웃하게 배치되는 영구자석부;를 포함하되, 상기 영구자석부는 상기 자성체 코어링의 외주연과 외측으로 평행하게 이격되어 호의 형상으로 구비되는 제 1 도체와, 상기 제 1 도체의 하면에 상기 돌출부의 단면 중심 방향으로 향하도록 한 쌍으로 형성되는 영구자석과, 상기 제 1 도체의 하면에 상기 영구자석과 평행하게 내측으로 이웃하여 형성되는 한 쌍의 제 2 도체를 포함하고, 상기 영구자석은 동일한 극이 상기 자성체 코어링을 대향하고 있도록 배치되어, 상기 자성체 코어링, 제 2 도체, 제 1 도체 및 영구자석 순서의 방향으로 자기 경로를 형성함으로써, 자기력을 이용하여 상기 롤러의 자중을 지지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기베어링 및 영구자석부가 구비된 롤러모듈은 원통형의 양 외측면에 단차지게 돌출된 원통형의 돌출부가 형성된 롤러; 상기 돌출부의 외주연을 감싸도록 구비되는 한 쌍의 자성체 코어링; 상기 자성체 코어링 단부 외주연에 구비되어 상기 롤러의 반경방향 부하를 지지하기 위한 레이디얼 자기베어링과, 상기 돌출부의 일단에 구비되어 상기 롤러의 축방향 부하를 지지하기 위한 스러스트(thrust) 자기베어링을 포함하는 자기베어링; 상기 롤러의 반경방향 및 축방향을 향하여 구비되는 다수 개의 갭(gap) 센서; 및 상기 자성체 코어링 상부에 구비되어 상기 레이디얼 베어링과 수평방향으로 이웃하게 배치되는 영구자석부;를 포함하되, 상기 영구자석부는 상기 자성체 코어링의 외주연과 외측으로 평행하게 이격되어 호의 형상으로 구비되는 제 1 도체와, 상기 제 1 도체의 하면에 상기 돌출부의 단면 중심 방향으로 향하도록 한 쌍으로 형성되는 제 2 도체와, 상기 제 1 도체 하면에 상기 제 2 도체와 평행하게 내측으로 이웃하여 형성되는 한 쌍의 영구자석을 포함하고, 상기 영구자석은 동일한 극이 상기 자성체 코어링을 대향하고 있도록 배치되어, 상기 자성체 코어링, 제 2 도체, 제 1 도체 및 영구자석 순서의 방향으로 자기 경로를 형성함으로써, 자기력을 이용하여 상기 롤러의 자중을 지지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기베어링 및 영구자석부가 구비된 롤러모듈은 원통형의 양 외측면에 단차지게 돌출된 원통형의 돌출부가 형성된 롤러; 상기 돌출부의 외주연을 감싸도록 구비되는 한 쌍의 자성체 코어링; 상기 자성체 코어링 단부 외주연에 구비되어 상기 롤러의 반경방향 부하를 지지하기 위한 레이디얼 자기베어링과, 상기 돌출부의 일단에 구비되어 상기 롤러의 축방향 부하를 지지하기 위한 스러스트(thrust) 자기베어링을 포함하는 자기베어링; 상기 롤러의 반경방향 및 축방향을 향하여 구비되는 다수 개의 갭(gap) 센서; 및 상기 자성체 코어링 상부에 구비되어 상기 레이디얼 베어링과 수평방향으로 이웃하게 배치되는 영구자석부;를 포함하되, 상기 영구자석부는 상기 자성체 코어링의 외주연과 외측으로 평행하게 이격되어 호의 형상으로 구비되는 제 1 도체와, 상기 제 1 도체의 하면에 상기 돌출부의 단면 중심 방향으로 향하도록 한 쌍으로 형성되는 제 2 도체와, 상기 제 1 도체 하면에 상기 제 2 도체 내측에 형성되는 영구자석을 포함하고, 상기 영구자석은 동일한 극이 상기 자성체 코어링을 대향하고 있도록 배치되어, 상기 자성체 코어링, 제 2 도체, 제 1 도체 및 영구자석 순서의 방향으로 자기 경로를 형성함으로써, 자기력을 이용하여 상기 롤러의 자중을 지지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 레이디얼 자기베어링 및 스러스트 자기베어링은 영구자석 및 전자석으로 구성된 하이브리드 자기베어링인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 갭센서는 상기 롤러의 상부에 구비된 반경방향 센서; 및 상기 롤러 일단부에 구비된 축방향 센서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 롤러모듈은 상기 갭센서와 연결된 갭센서 앰프; 상기 갭센서 앰프와 연결된 제어부; 및 상기 제어부를 통해 계산된 구동 전류가 상기 레이디얼 자기베어링 및 스러스트 자기베어링으로 공급되도록 연결된 전류드라이버;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명에 따른 자기베어링 및 영구자석부가 구비된 롤러모듈은 롤러의 반경방향 및 축방향에 레이디얼 자기베어링 및 스러스트 자기베어링이 구비됨과 더불어 롤러의 상부에 영구자석부가 추가로 구비됨으로써, 롤러의 반경방향 및 축방향의 부하를 지지할 수 있을 뿐만 아니라 전류가 흐르지 않는 동안에도 롤러의 자중을 지지할 수 있음에 따라 롤러의 흔들림 오차를 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 발명의 일 실시예에 따른 카트리지 히터의 사용 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 롤러모듈의 단면도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 영구자석부의 정면도.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 영구자석부의 정면도.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 영구자석부의 정면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 롤러모듈의 동작 구성도.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 자기베어링 및 영구자석부가 구비된 롤러모듈를 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
이 때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 롤러(100)의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 소정 길이의 원통형의 양 외측면 직경 보다 작은 직경으로 돌출된 원통형의 돌출부(110)가 형성된 롤러(100); 상기 롤러(100)상에 자기베어링(300, 500) 및 영구자석부(400)가 구비된 롤러모듈에 있어서, 상기 자기베어링(300, 500) 및 영구자석부(400)가 구비된 롤러모듈은 상기 돌출부(110)의 외주연을 감싸도록 구비된 한 쌍의 자성체 코어링(200); 상기 자성체 코어링(200) 단부 외주연에 구비되며 상기 롤러(100)의 반경방향 부하를 지지하기 위한 레이디얼 자기베어링(300); 상기 자성체 코어링(200)의 상부에 구비되며 상기 레이디얼(radial) 자기베어링과 수평방향으로 이웃하게 배치된 한 쌍의 영구자석부(400); 상기 돌출부(110)의 일단에 구비되며 상기 롤러(100)의 축방향 부하를 지지하기 위한 스러스트(thrust) 자기베어링(500); 및 상기 롤러(100)의 반경 방향 및 축방향을 향하여 다수 개 구비되는 갭(gap)센서(600);를 더 포함하는 구성일 수 있다.
상기 롤러(100)는 일반적으로 인쇄 및 그래핀 생산을 위한 장비에 포함되는 롤러(100)에 적용될 수 있으며, 기계적인 흔들림 및 마찰 부하가 적어야 하며 초정밀 및 고효율의 롤러(100)를 필요로 하는 다양한 장비에 사용될 수 있다.
상기 자성체 코어링(200)은 상기 영구자석부(400) 및 레이디얼 자기베어링(300)에 의한 자속 경로를 형성하기 위해 상기 롤러(100)의 양단부 외주연에 링 형상의 도체로 형성될 수 있다.
또한, 상기 자성체 코어링(200)은 상기 돌출부(110) 외주연에 밀착되도록 끼움 결합될 수 있다.
상기 영구자석부(400)는 상기 자성체 코어링(200)의 상부에 배치됨으로써, 상기 롤러(100)의 자중을 지지할 수 있다.
여기서, 상기 영구자석부(400)는 하면 및 상기 자성체 코어링(200) 상부와 갭(gap)이 형성되며 자기부상될 수 있다.
상기 레이디얼 자기베어링(300) 및 스러스트 자기베어링(500)은 영구자석(430) 및 전자석으로 구성된 하이브리드 자기베어링일 수 있다.
상기 레이디얼 자기베어링(300) 및 스러스트 자기베어링(500)은 종래에 공지된 기술이므로 상세한 설명은 생략될 수 있다.
여기서, 상기 레이디얼 자기베어링(300)은 상기 돌출부(110) 양단부에 상기 레이디얼 자기베어링(300)의 내주면 및 자성체 코어링(200) 외주면과 갭(gap)이 형성되어 배치될 수 있다.
또한, 상기 스러스트 자기베어링(500)은 상기 돌출부(110) 일단면에 스러스트 칼라(510)가 일체 결합되며 상기 스러스트 칼라(510)의 둘레면에 상기 스러스트 자기베어링(500)이 구비될 수 있다.
상기 갭센서(600)는 상기 롤러(100)의 상부에 구비된 반경방향 센서(610); 및 상기 롤러(100) 일단부에 구비된 축방향 센서(620);를 포함하는 구성일 수 있다.
상기 반경방향 센서(610)는 상기 롤러(100)의 상부에서 소정 거리 이격되어 외부에 고정될 수 있다. 이 때, 상기 반경방향 센서(610)는 상기 롤러(100)가 구동시 상하로의 흔들림을 감지할 수 있다.
상기 축방향 센서(620)는 상기 스러스트 베어링의 일단부 외측에서 소정 거리 이격되도록 외부에 고정될 수 있다. 이 때, 상기 축방향 센서(620)는 상기 롤러(100)의 축방향을 향하며 상기 롤러(100)의 축방향 흔들림을 감지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 영구자석부(400)의 정면도이고, 도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 영구자석부(400)의 정면도이며, 도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 영구자석부(400)의 정면도이다.
도 3을 참조하면, 제 1 실시예의 상기 영구자석부(400)은 상기 자성체 코어링(200)의 외주연과 외측으로 평행하게 이격되며 호의 형상으로 구비된 제 1 도체(410); 상기 제 1 도체(410)의 하면에 형성되며 상기 자성체 코어링(200)을 향하는 단일 또는 다수 개의 제 2 도체(420); 및
상기 제 1 도체(410)의 하면에 형성되며 상기 제 2 도체(420)의 내측 또는 외측으로 이웃하는 단일 또는 다수 개의 영구자석(430);을 포함하는 구성일 수 있다.
상기 영구자석(430)은 동일한 극이 상기 자성체 코어링(200)을 대향할 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 상기 영구자석부(400)은 양 외측에 영구자석(430)이 배치되며, 내측 및 상측에 자성을 띄는 제 1 도체(410) 및 제 2 도체(420)가 배치되어 일체 결합된 구성일 수 있다.
또한, 상기 영구자석부(400)은 하부에 상기 자성체 코어링(200)과 자기 경로를 형성하며 비접촉으로 결합될 수 있다.
또한, 제 1 실시예의 상기 영구자석(430)은 상기 자성체 코어링(200)을 대향하는 극이 2개 모두 N극 또는 S극으로 동일하게 구성될 수 있다.
또한, 제 1 실시예의 상기 영구자석(430)은 상기 자성체 코어링(200), 제 2 도체(420), 제 1 도체(410) 및 상기 영구자석(430) 순의 방향으로 자기 경로가 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 영구자석부(400)은 양측에 배치된 상기 영구자석(430)에서 상기 자성체 코어링(200)을 밀어내는 자기력이 형성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 제 2 실시예의 상기 영구자석부(400)은 상기 제 1 도체(410) 하면의 양단부에 상기 제 2 도체(420)가 배치되며, 상기 제 2 도체(420)의 내측으로 2개의 영구자석(430)이 배치될 수 있다.
또한, 제 2 실시예의 상기 영구자석(430)은 상기 자성체 코어링(200)을 대향하는 극이 2개 모두 N극 또는 S극으로 동일하게 구성될 수 있다.
또한, 상기 영구자석부(400)은 하부에 상기 자성체 코어링(200)과 자기 경로를 형성하며 비접촉으로 결합될 수 있다.
또한, 제 2 실시예의 상기 영구자석(430)은 상기 자성체 코어링(200), 제 2 도체(420), 제 1 도체(410) 및 상기 영구자석(430) 순의 방향으로 자기 경로가 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 영구자석부(400)은 양측에 배치된 상기 영구자석(430)에서 상기 자성체 코어링(200)을 밀어내는 자기력이 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 제 3 실시예의 상기 영구자석부(400)은 상기 제 1 도체(410) 하면의 양단부에 상기 제 2 도체(420)가 배치되며, 상기 제 2 도체(420)의 내측으로 1개의 영구자석(430)이 배치될 수 있다.
또한, 제 2 실시예의 상기 영구자석(430)은 상기 자성체 코어링(200)을 대향하는 극이 N극 또는 S극으로 동일하게 구성될 수 있다.
또한, 상기 영구자석부(400)은 하부에 상기 자성체 코어링(200)과 자기 경로를 형성하며 비접촉으로 결합될 수 있다.
또한, 제 3 실시예의 상기 영구자석(430)은 상기 자성체 코어링(200), 제 2 도체(420), 제 1 도체(410) 및 상기 영구자석(430) 순의 방향으로 자기 경로가 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 영구자석부(400)은 양측에 배치된 상기 영구자석(430)에서 상기 자성체 코어링(200)을 밀어내는 자기력이 형성될 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예, 제 2 실시예 및 제 3 실시예에 따른 상기 영구자석부(400)은 공통적으로 상기 자성체 코어링(200)을 밀어내는 자력이 형성됨으로써, 상기 롤러(100)에 전류가 흐르지 않을 경우에도 상기 롤러(100)의 자중을 지지할 수 있다.
롤러의 직경 및 이에 따른 영구바석 및 도체부(410, 4210) 제작에 있어서의 용이성, 영구자석에 의한 발생하는 자력의 요구 크기 등을 고려하여 3가지 실시예 중 적절한 실시예를 선정할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 롤러모듈의 동작 구성도이다.
도 6을 참조하면, 상기 롤러(100)는 상기 갭센서(600)와 연결된 갭센서 앰프(700); 상기 갭센서 앰프(700)와 연결된 제어부(800); 및 상기 제어부(800)를 통해 계산된 구동 전류가 상기 레이디얼 자기베어링(300) 및 스러스트 자기베어링(500)으로 공급되도록 연결된 전류드라이버(900);를 더 포함하는 구성일 수 있다.
자세히 알아보면, 상기 갭센서(600)는 상기 롤러(100)와의 간격 차이를 검출하며, 상기 갭센서(600)에서 나온 신호를 상기 갭센서 앰프(700)를 통해 전압 출력으로 보낼 수 있다.
이 때, 상기 갭센서 앰프(700)는 상기 갭센서(600)와 분리되어 외부에 배치될 수 있다.
또한, 상기 제어부(800)는 상기 갭센서 앰프(700)로부터 변위피드백을 받아 상기 레이디얼 자기베어링(300) 및 스러스트 자기베어링(500)의 구동 전류를 계산할 수 있다.
또한, 상기 레이디얼 자기베어링(300) 및 스러스트 자기베어링(500)은 계산된 전류를 상기 전류드라이버(900)를 통해 공급함으로써 상기 롤러(100)의 진동을 최소화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 롤러모듈은 상기 롤러(100)의 반경방향 및 축방향에 상기 레이디얼 자기베어링(300) 및 스러스트 자기베어링(500)이 구비됨과 더불어 상기 롤러(100)의 상부에 영구자석부(400)이 구비됨으로써 상기 롤러(100)의 반경방향 및 축방향의 부하를 지지할 수 있을 뿐만 아니라 전류가 흐르지 않는 동안에도 상기 롤러(100)의 자중을 지지할 수 있음에 따라 상기 롤러(100)의 흔들림 오차를 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 일 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술되는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100 : 롤러 110 : 돌출부
200 : 자성체 코어링 300 : 레이디얼 자기베어링
400 : 영구자석부 500 : 스러스트 자기베어링
600 : 갭센서 610 : 반경방향 센서
620 : 축방향 센서 410 : 제 1 도체
420 : 제 2 도체 430 : 영구자석
510 : 스러스트 칼라 700 : 갭센서 앰프
800 : 제어부 900 : 전류드라이버

Claims (6)

  1. 원통형의 양 외측면에 단차지게 돌출된 원통형의 돌출부가 형성된 롤러;
    상기 돌출부의 외주연을 감싸도록 구비되는 한 쌍의 자성체 코어링;
    상기 자성체 코어링 단부 외주연에 구비되어 상기 롤러의 반경방향 부하를 지지하기 위한 레이디얼 자기베어링과, 상기 돌출부의 일단에 구비되어 상기 롤러의 축방향 부하를 지지하기 위한 스러스트(thrust) 자기베어링을 포함하는 자기베어링;
    상기 롤러의 반경방향 및 축방향을 향하여 구비되는 다수 개의 갭(gap) 센서; 및
    상기 자성체 코어링 상부에 구비되어 상기 레이디얼 자기베어링과 수평방향으로 이웃하게 배치되는 영구자석부;를 포함하되,
    상기 영구자석부는
    상기 자성체 코어링의 외주연과 외측으로 평행하게 이격되어 호의 형상으로 구비되는 제 1 도체와,
    상기 제 1 도체의 하면에 상기 돌출부의 단면 중심 방향으로 향하도록 한 쌍으로 형성되는 영구자석과,
    상기 제 1 도체의 하면에 상기 영구자석과 평행하게 내측으로 이웃하여 형성되는 한 쌍의 제 2 도체를 포함하고,
    상기 영구자석은 동일한 극이 상기 자성체 코어링을 대향하고 있도록 배치되어, 상기 자성체 코어링, 제 2 도체, 제 1 도체 및 영구자석 순서의 방향으로 자기 경로를 형성함으로써, 자기력을 이용하여 상기 롤러의 자중을 지지하는 것을 특징으로 하는 자기베어링 및 영구자석부가 구비된 롤러모듈.
  2. 원통형의 양 외측면에 단차지게 돌출된 원통형의 돌출부가 형성된 롤러;
    상기 돌출부의 외주연을 감싸도록 구비되는 한 쌍의 자성체 코어링;
    상기 자성체 코어링 단부 외주연에 구비되어 상기 롤러의 반경방향 부하를 지지하기 위한 레이디얼 자기베어링과, 상기 돌출부의 일단에 구비되어 상기 롤러의 축방향 부하를 지지하기 위한 스러스트(thrust) 자기베어링을 포함하는 자기베어링;
    상기 롤러의 반경방향 및 축방향을 향하여 구비되는 다수 개의 갭(gap) 센서; 및
    상기 자성체 코어링 상부에 구비되어 상기 레이디얼 자기베어링과 수평방향으로 이웃하게 배치되는 영구자석부;를 포함하되,
    상기 영구자석부는
    상기 자성체 코어링의 외주연과 외측으로 평행하게 이격되어 호의 형상으로 구비되는 제 1 도체와,
    상기 제 1 도체의 하면에 상기 돌출부의 단면 중심 방향으로 향하도록 한 쌍으로 형성되는 제 2 도체와,
    상기 제 1 도체 하면에 상기 제 2 도체와 평행하게 내측으로 이웃하여 형성되는 한 쌍의 영구자석을 포함하고,
    상기 영구자석은 동일한 극이 상기 자성체 코어링을 대향하고 있도록 배치되어, 상기 자성체 코어링, 제 2 도체, 제 1 도체 및 영구자석 순서의 방향으로 자기 경로를 형성함으로써, 자기력을 이용하여 상기 롤러의 자중을 지지하는 것을 특징으로 하는 자기베어링 및 영구자석부가 구비된 롤러모듈.
  3. 원통형의 양 외측면에 단차지게 돌출된 원통형의 돌출부가 형성된 롤러;
    상기 돌출부의 외주연을 감싸도록 구비되는 한 쌍의 자성체 코어링;
    상기 자성체 코어링 단부 외주연에 구비되어 상기 롤러의 반경방향 부하를 지지하기 위한 레이디얼 자기베어링과, 상기 돌출부의 일단에 구비되어 상기 롤러의 축방향 부하를 지지하기 위한 스러스트(thrust) 자기베어링을 포함하는 자기베어링;
    상기 롤러의 반경방향 및 축방향을 향하여 구비되는 다수 개의 갭(gap) 센서; 및
    상기 자성체 코어링 상부에 구비되어 상기 레이디얼 자기베어링과 수평방향으로 이웃하게 배치되는 영구자석부;를 포함하되,
    상기 영구자석부는
    상기 자성체 코어링의 외주연과 외측으로 평행하게 이격되어 호의 형상으로 구비되는 제 1 도체와,
    상기 제 1 도체의 하면에 상기 돌출부의 단면 중심 방향으로 향하도록 한 쌍으로 형성되는 제 2 도체와,
    상기 제 1 도체 하면에 상기 제 2 도체 내측에 형성되는 영구자석을 포함하고,
    상기 영구자석은 동일한 극이 상기 자성체 코어링을 대향하고 있도록 배치되어, 상기 자성체 코어링, 제 2 도체, 제 1 도체 및 영구자석 순서의 방향으로 자기 경로를 형성함으로써, 자기력을 이용하여 상기 롤러의 자중을 지지하는 것을 특징으로 하는 자기베어링 및 영구자석부가 구비된 롤러모듈.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 선택되는 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이디얼 자기베어링 및 스러스트 자기베어링은
    영구자석 및 전자석으로 구성된 하이브리드 자기베어링인 것을 특징으로 하는 자기베어링 및 영구자석부가 구비된 롤러모듈.
  5. 제 1항 내지 제 3항 중 선택되는 어느 한 항에 있어서,
    상기 갭센서는
    상기 롤러의 상부에 구비된 반경방향 센서; 및
    상기 롤러 일단부에 구비된 축방향 센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기베어링 및 영구자석부가 구비된 롤러모듈.
  6. 제 1항 내지 제 3항 중 선택되는 어느 한 항에 있어서,
    상기 자기베어링 및 영구자석부가 구비된 롤러모듈은
    상기 갭센서와 연결된 갭센서 앰프;
    상기 갭센서 앰프와 연결된 제어부; 및
    상기 제어부를 통해 계산된 구동 전류가 상기 레이디얼 자기베어링 및 스러스트 자기베어링으로 공급되도록 연결된 전류드라이버;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기베어링 및 영구자석부가 구비된 롤러모듈.
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