KR0129779Y1 - 교번 여자극 자기 베어링 - Google Patents

Abstract

본 고안은 교번 여자극 자기 베어링에 관한 것이다.

본 고안의 교번 여자극 자기 베어링은 복수의 여자극을 형성하기 위한 것으로 각각에는 코일이 권회된 복수의 돌출부가 몸체의 내주면에 상호 소정 간격으로 마련되어 있는 요크와, 상기 요크 내부에 안치되는 축의 둘레에 마련되며, 상기 복수의 여자극의 자기경로를 제공하는 저어널을 구비하는 자기 베어링에 있어서, 상기 복수의 여자극들은 인접하는 여자극들끼리 상호 다른 극성을 가지도록 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성적 특징을 가진 본 고안의 교번 여자극 자기 베어링은 동일 크기의 종래 자기 베어링에 비해 두 배의 자기 부상력을 획득할 수 있어 기계장치의 소형화는 물론 원가 절감에도 상당한 효과를 기대할 수 있어 궁극적으로 제품의 경쟁력을 더 한층 높이게 될 것이다.

Description

교번(交番) 여자극(勵磁極) 자기(磁氣) 베어링

제1도(a)(b)(c)는 종래 자기 베어링에 있어서의 권선 및 자극배열 상태도.

제2도(a)(b)(c)는 종래 자기 베어링에 있어서의 여자극에 의한자속 경로도.

제3도(a)(b)(c)는 본 고안에 따른 교번 여자극 자기 베어링에 있어서의 권선 및 자극 배열 상태도.

제4도(a)(b)(c)는 본 고안에 따른 교번 여자극 자기 베어링에 있어서의 여자극에 의한 자속 경로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 축(Shaft) 2, 2' : 자속 경로용 저어널(Journal)

3 : 돌출부 4, 4' : 외부 요크(Yoke)

5 : 코일(Coil) 6, 6' : 자속 경로

본 고안은 자기(磁氣) 베어링에 관한 것으로서, 특히 계자권선(界磁捲線)에 의한 여자극(Xxciting Pole)이 교번으로 형성되는 교번 여자극 자기 베어링에 관한 것이다.

오늘날, 산업기술의 고도화와 함께 어떤 시스템에서의 기계적 동작은 초정밀을 요하게 되었다. 그러한 초정밀성 동작은 긴밀한 관계가 있는 진동, 마찰, 균일한 회전력등에 의해 크게 영향을 받으며, 이러한 요인들에 의한 영향력의 경감에 관련한 기계요소로 자기(磁氣) 베어링을 들 수 있겠다. 이것은 종래의 일반적인 볼베어링과는 달리 축(Shaft)과의 직접적인 접촉없는 비접촉식 요소로서, 축의 외주를 감싼 채, 대칭구조 내지 등각 배치구조로 여자극(勵磁極)을 마련시켜 이 여자극에 의해 형성되는 자기력에 의해 축을 허공에 부상시켜 축의 회전 혹은 직선운동이 가능하도록 하는 기계장치이다. 따라서, 이러한 구조는 축과 베어링이 접촉되지 않기 때문에 기계적인 진동이나 마찰이 거의 존재하지 않고, 이로써, 소음등이 거의 없는 안정된 초정밀성 동작을 가능하게 하는 것이다. 이러한 종래 자기 베어링의 일예가 첨부 도면의 제1도(a)(b)(c)에 도시되어 있다. 제1도(a)에는 코일(5)이 감긴 8개의 돌출부(3)가 2쌍의 수직축에 나란한 대칭구조로 마련되고, 다른 2쌍은 수평축에 나란한 대칭구조로 마련되어 있으며, 외부 요크(4)의 가장자리 둘레가 정사각형으로 되어 있는 형태가 도시되어 있다. 제1도(b)는 상기 제1도(a)의 형태에서 외부 요크의 가장자리 둘레를 마름모꼴로 변경응용한 것이고, 제1도 (c)는 외부 요크의 가장자리 둘레를 원형으로 변경 응용한 것이다. 제1도(a)를 참조하면, 자기 베어링은 외부요크(4)와 그 외부 요크(4)의 내면에 돌출 형성된 다수의 돌출부(3) 자극(정확히 말하면, 권회코일에 의해 극성이 형성되는 여자극)으로 이루어져 있다. 그리고, 상기 돌출부(3)에는 코일(5)이 각각 권회되어 있다.

그런데, 이와 같은 종래의 자기 베어링에 있어서, 코일(5)의 권선에 의한 여자극의 극성 배열을 보면 N-S, S-N, N-S, S-N과 같이, 어느 하나의 자극(N극 또는 S극)을 기준으로 볼 때, 인접하는 다른 자극들중 일측 자극의 극성이 동일하게 되어 있다. 이러한 극성 배열은 결국 인접하는 동일 극성간에 자속을 상호 상쇄시키는 결과를 초래하여, 제2도(a)(b)(c)에 도시된 바와 같이 N극으로부터 유출된 자속은 가장 근접된 일측 S극으로만 유입되는 한 개의 자로(磁路)를 형성하게 된다.

이러한 자로 형성 상태하에서 그 내부의 축(1)에 걸리는 부하를 견딜만큼의(즉, 부하가 걸려 무거워진 축을 허공에 계속 부상시킬만큼의) 자력을 얻기 위해서는 자연히 내부 자속경로가 되는 저어널(Journal)(2) 및 외부 자속 경로가 되는 외부 요크(4)의 두께가 두꺼워 질 수 밖에 없는 상황이 된다. 따라서, 이러한 것은 결국 자속의 효율적인 이용이라는 측면에서 볼 때 바람직하지 못하며, 이로 인한 자기베어링의 부피 증대는 장치의 소형화에 커다란 장해 요인이 되고 있다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 코일의 권선방식을 변경개선하여 자속의 효율적 이용증대 및 부피의 축소가 이루어진 교번 여자극 자기 베어링을 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 따른 교번 여자극 자기베어링은, 복수의 여자극을 형성하기 위한 것으로 각각에는 코일이 권회된 복수의 돌출부가 몸체의 내주면에 상호 소정 간격으로 마련되어 있는 요크와, 상기 요크 내부에 안치되는 축의 둘레에 마련되며, 상기 복수의 여자극의 자기경로를 제공하는 저어널을 구비하는 자기 베어링에 있어서, 상기 복수의 여자극들은 인접하는 여자극들끼리 상호 다른 극성을 가지도록 마련되어 있는 점에 그 특징이 있다.

상기 본 고안의 구체적인 유형에 있어서는, 상기 몸체가 사각형 또는 마름모형 또는 원형의 테두리를 가지고, 상기 공동부는 사각 또는 마름모 또는 원형 실린더 구조를 가지며, 상기 돌출부는 실리더의 내벽으로부터 공동부의 중심을 향하여 소정폭 돌출 형성되는 구조를 가진다.

이하 첨부 도면을 참조로 본 고안의 실시예들을 상세히 설명한다.

제3도 (a)(b)(c)에는 본 고안의 제1,2,3 실시예가 도시되어 있다. 제3도(a)에는 사각형의 테두리를 갖는 형태의 것으로서 수직 및 수평 방향의 두 개의 변에 공동부 중심을 향하는 돌출부(3)가 각각 두 개씩 마련된 형태가 도시되어 있다. 각변의 돌출부(3)는 변의 연장방향에 대해 직각방향임과 동시에 그들 상호간에 나란 하다. 그리고, 각변의 돌출부는 대향된 변의 대응 돌출부와 동일 선상에 마련된다.

제3도(b)에는 상기 (a)에 도시된 것과는 달리 테두리가 마름모형태로 변형된 것을 보인다. 따라서 8개의 자극이 공동부를 향하도록 연장되되, 두 개의 자극은 하나의 모서리를 중심으로 인접되게 배치되고, 상호 나란하다.

그리고, 제3도 (c)에는 상기 테두리가 원형인 것을 보이며, 상기 돌출부의 배치 구조는 상기 (a)및 (b)에 도시된 바와 같다. 한편, 제3도(a)에서 코일(5)의 권선상태를 보면, 코일에 전류를 흘렸을 때 인접하는 각 여자극은 N-S, N-S, N-S, N-S 교번형태로 극성이 배열되도록 권선되어 있다. 즉, 인접하는 각 극성이 반대의 극성이 나타나도록 권선되어 있다. 이러한 극성에서는 인접하는 극성간에 상호 자속의 상쇄가 발생되지 않아 제4도 (a)(b)(c) 에서와 같이, N극으로부터 유출된 자속은 N극의 양측에 각각 인접된 S극으로 각각 유입되는 2자로(磁路)의 경로를 가지게 된다. 따라서, 이러한 형태에서는 종래의 1자로의 경로를 가지는 것에 비해 또 다른 1자로의 경로를 가지는(추가하는) 것이 되므로, 그에 상응하는 만큼 자속의 이용효율이 높게 되어 축(1)에 결합되어 있는 자속 경로용 저어널(2')의 두께가 종래에 비해 반으로 줄어들어도 충분히 자속에 의한 부상력을 얻을 수 있게 된다. 아울러 자연히 이에 대응되는 외부 요크(4')도 그 두께를 줄일 수 있게 된다. 결국, 상기 내부의 자속경로용 저어널(2')의 두께가 즐어 들어, 이에 비례해서 외부 요크(4')의 두께도 줄어든다면 전체적으로 그 부피는 종래에 비해 상당히 감축되는 결과가 된다.

그러면서도 동일 크기의 종래에 비해 상당히 감축되는 결과가 된다.

그러면서도 동일 크기의 종래의 자기 베어링에 비해 그 부하에 대한 자기부상력은 두 배를 얻을 수 있게 되는 것이다.

이상의 설명에서와 같이, 본 고안에 따른 교번 여자극 자기베어링은 그 전체적인 부피 및 중량면에서는 종래에 비해 월등히 감축될수 있으면서도 동일 크기의 종래 자기 베어링에 비해 부하에 대한 자기부상력은 두 배의 크기를 얻을 수 있어 기계장치의 소형화 및 효율증대에 커다란 장점을 가져 제품의 경쟁력을 한층 더 높이게 될 것이다.

Claims (2)

1. 복수의 여자극을 형성하기 위한 것으로 각각에는 코일이 권화된 복수의 돌출부가 몸체의 내주면에 상호 소정 간격으로 마련되어 있는 요크와, 상기 요크 내부에 안치되는 축의 둘레에 마련되며, 상기 복수의 여자극의 자기경로를 제공하는 저어널을 구비하는 자기 베어링에 있어서, 상기 복수의 여자극들은 인접하는 여자극들끼리 상호 다른 극성을 가지도록 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 교번 여자극 자기 베어링.
2. 제1항에 있어서, 상기 외부 요크(4)의 테두리는 사각형, 마름모꼴, 원형중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 교번 여자극 자기베어링.