KR200162039Y1 - 동압베어링 - Google Patents

Abstract

본 고안은 동압베어링에 관한 것으로, 그 목적은 베어링의 회전을 지지해주는 지지체를 구형상으로 제작하고 부시를 이에 대향되게 마련하여 제작과 측정이 용이하고, 전 구면을 베어링면으로 사용하여 특히 축방향강성이 커지는 동압베어링을 제공하는 것이다.

본 고안의 동압베어링은, 부시(30), 상기 부시(30)의 내부에 형성된 부시홈(40), 상기 부시홈(40)에 삽입되는 지지체(20), 상기 부시(30)와 상기 지지체(20)가 편심회전하여 그 사이가 이격되는 동압베어링에 있어서, 상기 지지체(20)는 구형상으로 마련되고 상기 부시홈(40)은 상기 지지체(20)에 대향된 형상으로 마련되어 축방향하중과 반경방향 하중을 함께 지지해주는 구성이다.

Description

동압베어링

본 고안은 동압베어링에 관한 것으로, 특히 그 내부의 작용면이 구형상인 구형베어링에 대한 것이다.

일반적으로 동압(動壓)베어링(Dynamic Presure Bearing)은 편심결합된 부시와 지지체가 회전하여 그 사이의 최소의 틈새로 최대의 압력이 발생하여 그 사이를 이격시켜 주는 것으로 비디오 재생기, 컴퓨터의 하드디스크, 레이저 프린터, 레이저 스캐너 등의 모터 내부에 쓰이며 특히 반구형 베어링은 수평축방향과 수직축방향을 함께 지지해주므로 각 방향별로 베어링을 사용할 필요가 없어 부피를 작게 만들 수 있으며 사용유체를 공기로 할 때에는 윤활제와 이에 따른 실링부재가 필요치않아 전자제품의 내부용모터로 사용하기에 적합하다.

도1은 동압베어링중에서 일반적으로 전자제품의 내부에서 사용되는 반구형베어링이 마련된 모터의 내부를 도시한 도면이다. 도시한 바와 같이 상측에는 다면경(1)이 마련되어있다. 이 다면경(1)은 레이저프린터나 컴퓨터의 하드디스크, 스캐너, 비디오재생기에서 반도체레이저(미도시)가 주사한 레이저빔을 반사시켜 감광드럼(미도시)으로 보내는 역할을 하는 것으로서 이러한 다면경(1)의 하측으로는 반구부시(2)가 결합되어있으며 반구부시(2)의 안쪽으로는 축의 역할을 하는 반구(3)와 지지축(5)이 결합되고 반구부시(2)의 외측으로는 회전자(5)가 결합되어있다. 그리고 회전자(5)의 외측으로는 고정자(6)가 하우징(7)에 결합되어 마련된다.

이에 도2을 참조하여 반구부시(2)와 반구(3) 그리고 반구부시(2)의 외부에 형성되는 그루브(8)에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 다면경(1)의 하측에는 상하측으로 함몰된 반구형상의 반구홈(2a)이 형성된 반구부시(2)가 마련되고, 이 반구홈(2a)의 사이에는 연통홀(2b)이 형성되어 상하측의 반구홈(2a)을 연통시키게된다. 반구홈(2a)에는 상하측으로 반구(3)가 편심되게 결합되며, 이 반구(3)는 내부에 지지축(5)이 삽입할수 있는 결합홀(미도시)이 형성되어있고, 외부에는 나선형으로 마련된 스파이럴 그루브(Spiral Groove,8)가 형성되어있다. 반구(3)의 사이에는 지지축에 결합되어, 조립할 때 반구(3)와 반구부시(2)사이의 상하 간격을 조절하는 스페이서(9)가 마련이 되어 이 스페이서(9)의 두께를 조절함으로써 반구(3)의 사이가 조절이 되어 결국 반구(3)와 반구부시(2)의 간격이 조정된다.

한편 반구(3)와 반구홈(2a)의 사이는 수 미크론의 공차로서 관리가 되는데 이를 위해서 반구(3)에는 정밀한 래핑가공을 하여 진구도를 맞추게 되고, 이를 측정하기 위해 광간섭장치를 사용하게 된다.

이와 같이 구성된 반구형베어링은 전원이 인가되면 고정자(6)와 회전자(5)가 서로 척력을 일으켜 회전자(5)와 이에 연결된 반구부시(2)와 다면경(1)이 지지축(5)과 반구(3)를 중심으로 최초 하측에 마련된 반구홈(2a)과 반구(3)가 접촉하며 상측의 반구홈(2a)과 반구(3)는 이격된 상태에서 회전을 시작하게된다.

이때 반구부시(2)와 반구(3)의 사이로 공기가 유입되고 이 유입된 공기는 반구(3)와 반구부시(2)의 사이에 편심결합으로 형성되는 최소틈새로 최대의 압력분포가 이루어져 반구(3)와 반구부시(2)의 사이를 수 미크론의 간격으로 이격시켜 반구부시(2)를 부상시키게 된다.

이와 함께 반구(3)에 마련된 그루브(8)의 입구에도 공기가 유입이 된다. 입구를 통해 유입된 공기는 그루브(8)의 출구쪽에서 최대의 압력분포를 이루어 반구(3)와 반구부시(2)의 이격을 돕게 된다.

그러나 이와 같은 동압베어링은 회전지지수단을 반구형상으로 제작함으로써 반구의 상하면을 수평되게 절삭하고 랩다듬질(lapping)을 하여야 하는 등 그 제작과정이 번거로운 문제가 발생한다. 특히, 반구와 반구부시의 사이가 수 미크론의 단위로 공차를 관리함으로 이에 대한 가공과 측정에 많은 공정과 시간이 소요되므로 결국은 가격상승의 요인으로 작용하게 되는 문제가 발생한다.

본 고안은 상기한 문제를 해결하기 위한것으로서 본 고안의 목적은 모터 내부의 동압베어링을 구형베어링으로 사용함으로써 제작과 측정이 용이하고, 전 구면을 베어링면으로 사용하여 특히 축방향강성이 커지는 구형베어링을 제공하는 것이다.

도1은 일반적인 동압베어링이 내부에 마련된 모터를 도시한 단면도이다.

도2는 일반적인 동압베어링을 도시한 단면도이다.

도3은 본 고안에 따른 동압베어링이 마련된 모터를 도시한 단면도이다.

도4는 본 고안에 따른 동압베어링을 도시한 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10:다면경 20:지지체

24:그루브 30:부시

31:상부부시 32:하부부시

35:연통홀 40:부시홈

41:상부부시홈 42:하부부시홈

50:스페이서 60:연결부재

61:회전자 70:프레임

71:고정자 72:지지축

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 동압베어링은, 부시, 상기 부시의 내부에 형성된 부시홈, 상기 부시홈에 삽입되는 지지체, 상기 부시와 상기 지지체가 편심회전하여 그 사이가 이격되는 동압베어링에 있어서, 상기 지지체는 구형상으로 마련되고 상기 부시홈은 상기 지지체에 대향된 형상으로 마련되어 축방향하중과 반경방향 하중을 함께 지지해주는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 고안에 따른 반구형베어링의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하겠다.

일반적으로 베어링은 회전 또는 왕복운동을 하는 축을 지지하고, 이러한 운동을 원활하게 시키는 장치로, 여러 종류의 베어링 중 동압베어링은 축과 부시가 편심회전하여 그 사이의 최소틈새로 최대의 압력이 발생하여 그 사이를 이격시키고 그 압력으로 축을 지지하는 형식의 미끄럼베어링이다.

도3은 본 고안에 따른 동압베어링으로서 회전을 지지하고, 지지받는 부분이 구(球)형상을 가지는 베어링이 내재된 모터를 도시한 도면으로서 이에 도시된 바와 같이, 상측에는 다면경(10)이 마련되어있다. 이 다면경(10)은 레이저프린터나 컴퓨터의 하드디스크, 스캐너, 비디오재생기에서 반도체레이저(미도시)가 주사한 레이저빔을 반사시켜 감광드럼(미도시)으로 보내는 역할을 하는 것으로서 이하에서는 이러한 다면경(10)을 회전시키는 모터와 이에 결합되는 동압베어링에 대하여 설명하겠다.

다면경(10)의 하측으로는 내부에 지지체(20)가 삽입되는 부시(30)가 마련이 되며 이 부시(30)는 상측과 하측으로 분리되어 형성되고, 그 사이에 스페이서(50)가 결합이 되어있다.

부시(30)의 상측으로 분리되는 상부부시(31)는 내부에 상측으로 함몰된 반구형상의 상부부시홈(41)이 형성되고, 그 하측에는 이에 대향되는 하부부시홈(42)이 형성되는 하부부시(32)가 마련이 된다. 그리고 상부부시(31)와 하부부시(32)의 사이에는 스페이서(50)가 결합이 된다. 이 스페이서(50)의 두께를 조절함으로써 부시홈(40)의 전체적인 직경을 조정하게된다. 하부부시(32)에는 그 하측으로 부시(30)의 외부와 연통되는 연통홀(35)이 마련이 된다.

부시(30)의 외측으로는 회전자(61)와의 결합을 위한 연결부재(60)가 마련이 되어 상측으로는 다면경(10)과 결합하고, 하측으로는 회전자(61)와 결합이 된다.

한편 회전자(61)의 하측으로는 고정자(71)가 설치되어 서로 접하고 있으며 고정자(71)는 그 하측의 프레임(70)과 결합되어 고정된다. 프레임(70)의 중앙에는 상측으로 돌출되어 부시(30)의 내부에 마련되는 부시홈(40)으로 삽입되는 지지축(72)이 마련되고 지지축(72)에는 구형상의 지지체(20)가 결합이 되어 부시(30)의 내부에 삽입이 되고, 지지체(20)의 외부에는 나선형의 그루브(24)가 형성된다. 지지체는 전체적으로 구형상이고 하측의 지지축과 결합하는 부분에는 편평하게 절삭하여 결합이 용이하게 마련되며 부시홈과 결합시에는 그 사이가 미세하게 이격된다.

도4는 부시(30)와 지지체(20)를 나타낸 도면으로서 이를 참조하여 부시(30)와 지지체(20)의 작동에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 도시한 바와 같이 전원이 인가되면 고정자(71)와 그 상측에 마련된 회전자(61)가 서로 척력을 일으켜 회전자(61)가 회전을 하게된다. 이와 함께 회전자(61)에 결합된 연결부재(60)와 연결부재(60)의 상측에 마련된 다면경(10)과 연결부재(60)의 안쪽으로 결합하는 부시(30)가 지지체(20)의 외부에서 회전하게된다. 부시(30)는 지지체(20)를 중심으로 최초 자중에 의해 지지체(20)의 상측과 부시홈이 서로 접촉하며 회전을 시작하여 접촉면의 사이로 공기가 유입된다. 이 유입된 공기는 지지체(20)와 부시(30)의 사이에 형성되는 최소틈새로 최대의 압력분포가 이루어져 반구와 부시(30)를 이격시키게 되어 지지체(20)와 부시(30)는 비접촉 회전을 하게된다. 이와 함께 지지체(20)의 외부에 마련된 그루브(24)의 하측으로도 공기가 유입되고 이 공기는 상측으로 그루브(24)를 따라 이동하여 상측에서 최대의 압력을 발생하게 되어 지지체(20)와 부시(30)의 이격을 돕게된다.

이상에서 상세하게 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 동압베어링은 모터 베어링 내부의 회전을 지지하는 지지체를 구형상으로 제작하고 부시에 이에 대향되는 부시홈을 형성함으로써 제작과 측정이 용이하고, 이로써 제작에 드는 비용이 절감되며, 또한 전 구면을 베어링면으로 사용하여 특히 축방향강성이 커지는 장점이 있다.

Claims (4)

1. 부시, 상기 부시의 내부에 형성된 부시홈, 상기 부시홈에 삽입되는 지지체, 상기 부시와 상기 지지체가 편심회전하여 그 사이가 이격되는 동압베어링에 있어서,

   상기 지지체(20)는 구형상으로 마련되고 상기 부시홈(40)은 상기 지지체(20)에 대향된 형상으로 마련되어 축방향하중과 반경방향 하중을 함께 지지해주는 것을 특징으로 하는 동압베어링.
2. 제1항에 있어서,

   상기 지지체(20)의 일측에 결합되어 상기 부시(30)의 외부로 연장되는 프레임(70), 상기 프레임(70)과 상기 부시(30)에는 회전자(61)와 고정자(71)가 마련되어 회전하는 것을 특징으로하는 동압베어링.
3. 제1항에 있어서,

   상기 부시(30)는 분리형성되며 그 사이에 스페이서(50)가 마련되고, 상기 스페이서(50)의 두께를 조절하여 상기 부시홈(40)의 크기를 조절하는 것을 특징으로 하는 동압베어링.
4. 제1항에 있어서,

   상기 지지체(20)의 외부면에는 그 내부로 공기가 유입되는 나선형의 그루브(24)가 마련된 것을 특징으로 하는 동압베어링.