KR100360923B1 - 유체역학식 베어링의 회전자와 고정자간의 커패시턴스를 모니터하는 수단을 포함하는 유체역학식 베어링 - Google Patents

유체역학식 베어링의 회전자와 고정자간의 커패시턴스를 모니터하는 수단을 포함하는 유체역학식 베어링 Download PDF

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시게이트 테크놀로지 엘엘씨
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Abstract

서로에 대해 회전하는 회전자와 축(52)을 포함하고 있으며, 서로에 대해 회전하는 면(60, 72) 사이의 간극(58) 내에 유체역학식 베어링을 한정하는 유체역학식 베어링이 개시된다.

Description

유체역학식 베어링의 회전자와 고정자간의 커패시턴스를 모니터하는 수단을 포함하는 유체역학식 베어링 {HYDRODYNAMIC BEARING INCLUDING MEANS FOR MONITORING THE CAPACITANCE BETWEEN THE ROTOR AND STATOR OF A HYDRODYNAMIC BEARING}
디지탈 정보를 저장하기 위하여 디스크 드라이브 메모리 시스템이 수년에 걸쳐 사용되어 왔다. 그러한 정보는 자기 디스크 매체의 동심 메모리 트랙상에 기록되고, 매체의 자기 변환의 형태로 저장된다. 디스크는 스핀들에 회전 가능하게 장착되고, 정보는 디스크의 표면 위를 신속하게 움직이는 선회식 아암상에 지지된 판독/기록 헤드에 의해 억세스된다. 판독/기록 헤드 또는 변환기는 정보를 정확하게 판독 및 기록할 수 있도록 디스크 상의 저장 트랙과 정밀하게 정렬되어야 한다. 따라서, 디스크가 기울어지거나 흔들리지 않아야 한다.
작동하는 동안에, 디스크는 일반적으로 디스크의 밑이나 허브의 내부에 놓이는 전기 모터에 의하여 하우징 내에서 매우 높은 속도로 회전하게 된다. 현재의디스크 드라이브 업계에서는 허브 내부 또는 스핀들 내부 모터가 통상적인 모터로서 공지되어 있다. 그러한 스핀들 내부 모터는 모터의 크기를 최소화하기 위하여, 축 주위의 회전을 위한 회전자를 지탱하는 유체역학식 베어링과 함께 사용된다. 그러한 유체역학식 베어링은 예를 들어, Hans Leuthold 등에 의해 1995년 6월 7일에 출원되고 본 출원의 발명자에게 양도된 미국 특허출원 제 08/472,338호인 "자체 균형 유체 레벨 및 유체 순환을 갖춘 단일판 유체역학식 베어링(SINGLE PLATE HYDRODYNAMIC BEARING WITH SELF-BALANCING FLUID LEVEL AND FLUID CIRCULATION)"에 개시되어 있다.
그러한 베어링에서, 윤활 유체는 고정 기저부 또는 하우징과 회전 스핀들 또는 허브와 모터의 주변 고정부 사이의 실제 베어링 표면으로서의 역할을 한다. 시간이 경과하면, 스핀들과 하우징의 물리적 표면이 서로 접촉되어, 마모를 증가시키고 베어링 시스템의 고장을 유발한다. 마찬가지로 심각한 것은, 베어링 시스템 내에서 윤활유를 유지시키는 밀봉의 손실 또는 윤활유 레벨의 불충분한 제어, 또는 윤활유의 증발, 또는 윤활유 품질의 악화가 고정 부품에 대한 회전 부품의 안정성을 더 이상 유지시키지 못하여 베어링의 효율을 감소시킬 수 있다는 것이다. 이러한 안정성의 결여는 시간이 경과함에 따라 회전 디스크를 "반복 불가능 소모(non-repeatable runout)" 상태로 만들어서, 변환기가 데이터를 판독 및 기록하는 트랙을 따라가기 어렵게 한다. 따라서, 유체역학식 베어링의 동작을 모니터하기 위한 방법 및 시스템을 향상시키는 것이 중요하다.
유체역학식 베어링에 있어서의 또 다른 중요한 문제점은 유체역학식 베어링의 강도(stiffness)를 유지시키는 것이다. 베어링을 강하게 하고, 모터의 반경방향 및 축방향의 고유 진동수가 높아져, 판독 및 기록을 위한 디스크의 트랙이 더욱 안정하게 된다. 따라서, 베어링의 강도를 모니터하는 것은 회전 적재물 또는 디스크가 흔들리거나 기울어짐 없이 안정적으로 정확하게 지탱되도록 유체역학식 베어링의 수명을 평가하는데 매우 중요하다.
유체역학식 베어링을 사용하는 디스크 드라이브 모터에 있어서의 또 다른 문제점은 상대적으로 움직이는 부품들 간의 기계적인 접촉의 결여로 인하여 충격에 민감하다는 것이다. 이 문제에 있어서는, 충격이 지나갈 때까지 데이터의 기록을 중단시킬 수 있도록 디스크 드라이브가 민감한 충격 탐지기를 포함하여야 한다. 그러나, 그러한 충격 탐지기는 추가의 비용을 발생시키며 유체역학식 베어링의 작동 상태를 판단하는 것이 용이하지 않다.
바람직한 디스크 드라이브 모터가 갖추어야 하는 또 다른 특성은 작동 온도를 모니터하는 것이다. 그러나, 이 또한 모터나 디스크 드라이브에 부품을 추가시켜야 한다.
본 발명은 유체역학식 베어링 조립체의 분야에 관한 것으로서, 특히 유체역학식 베어링의 기대 수명, 유체역학식 베어링의 내부 상태, 및 유체역학식 베어링에 가해진 충격을 모니터하기 위한 수단에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 유체역학식 베어링을 갖춘 모터의 수직 단면도이고,
도 2는 유체역학식 베어링에 의해 나타나는 커패시턴스를 모니터하고 커패시턴스의 변화를 지시하는 신호를 발생시키는데 사용될 수 있는 회로의 블록도이고,
도 3은 커패시턴스를 모니터하기 위한 회로의 다른 실시예를 도시한 개략도이고, 그리고
도 4 및 도 5는 유체역학식 베어링의 수명을 모니터하고 베어링에 가해지는 충격을 탐지하는데 사용될 수 있는 본 발명의 다른 실시예의 개략도이다.
본 발명의 목적은 유체역학식 베어링의 성능 및 상태(질)를 모니터할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 통상적으로 회전 디스크인 적재물로 전달될 수 있는 베어링의 어떠한 기울어짐이나 흔들림도 감지할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 회전하는 디스크 정보 저장 시스템에서 특히 중요한 기준인 베어링의 강도를 모니터할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 부품들의 상대 회전을 지지하는 유체를 유지하는데 있어서의 베어링의 효율은 물론, 유체의 계속적인 상태를 모니터할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 간극 내에서 유체의 유전률의 변화를 모니터함으로써 베어링 유체의 온도를 모니터하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 베어링이 고장나기 전에 정보 저장 시스템에 데이터를 백업할 수 있도록 베어링 또는 베어링 유체의 상태와 안정성의 변화를 감지할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 시스템이 충격으로부터 회복될 때까지 시스템의 작동을 중단시킬 수 있도록, 유체역학식 베어링의 안정성에 영향을 미치는 시스템에 가해지는 충격을 실시간 경고하는 것이다.
이들 및 이외의 본 발명의 목적은 통상적으로 회전자를 커패시터의 접지측(groundside)으로 사용하는, 모터의 고정 부품과 회전자 사이의 커패시턴스를 모니터함으로써 달성될 수 있다. 커패시터의 플레이트의 역할을 하는 회전자와 고정자 사이의 간극 거리가 발생하기 때문에, 베어링의 강도 또는 안정성의 결여는 커패시턴스의 변화를 유발할 수 있다. 커패시턴스의 변화를 감지함으로써, 베어링의 수명이 다되었는지, 즉 베어링이 필요 강도 또는 안정성을 갖고 있지 않는지를 판단할 수 있다. 또한, 유사한 접근법에서, 유체의 품질이 떨어지거나 유체의 양이 감소되거나 베어링 유체의 온도가 정상 작동온도에서 변화하는 것을 확인하기 위하여 베어링의 커패시턴스의 교번(alternation)이 이용될 수 있다. 유체 상태(질)의 변화가 베어링 유체의 유전율(dielectric constant) 즉, 커패시턴스를 변경시키기 때문에 이러한 해법이 가능하다.
유사한 접근법으로, 유체역학식 베어링에 의해 나타나는 커패시턴스의 급격한 변화는 "플레이트" 사이의 거리가 변하는 것과 같은, 시스템에 가해지는 충격을 반영할 수도 있다. 이러한 커패시턴스 내의 급격한 변화를 탐지하는 것은 충격으로부터 회복되었다는 것을 나타내는 정상 레벨로 커패시턴스가 복귀할 때까지 관련 시스템의 작동을 중단하는데 이용될 수 있다.
전술한 본 발명의 목적 및 이외의 특성들은 당업자라면 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 설명으로부터 명백하게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명에 사용될 수 있는 유체역학식 베어링과 사용되는 모터를 도시하고 있다. 본 발명은 도 1에 도시된 유형의 모터와 유체역학식 베어링으로 제한되지는 않는다.
도 1에는 고정 부싱 또는 슬리브(70)를 통과하며 회전하는 축(52)이 포함되어 있다. 회전 축(52)은 홈(56)을 통해 간극(58)으로 유체를 공급하는 저장부(54)를 포함하고 있으며, 간극(58)은 서로에 대해 회전하는 표면(60, 72) 사이에 형성되어 있다. 이 간극(58)을 가로지르는 커패시턴스를 측정하고 이 커패시턴스를 모니터하는 것이 본 발명의 목적이다. 짧은 기간이나 긴 기간 동안의 어떠한 커패시턴스의 변화가 적절한 회로(후술됨)에 의해 분석되어 유체역학식 베어링의 고장 또는 긴 기간에 걸쳐 퇴보되는 경향을 지적하거나 베어링에 가해지는 충격을 감지하게 된다.
하기의 원리는 고정 축 유체역학식 베어링에도 동일하게 적용될 수 있다. 또한, 상대적으로 회전하는 두 개의 부품 사이의 간극(G)을 가로지르는 커패시턴스를 탐지함은 물론, 회전 및 고정 부품 각각에 전기적 접촉을 일으키기 위한 전자 부품에 대한 설명은 당업자에게는 공지되어 있는 사실이므로 본 명세서에서는 특별하게 설명하지 않는다.
만일 회전자가 접지 전위에 있다고 가정한다면, 고정 부품과 회전 부품 사이의 커패시턴스는 다음의 방정식에 의해 측정될 수 있다.
여기서, C는 커패시턴스이고,
A는 커패시터 플레이트의 표면적이고,
E0는 유니트를 유리화하는데 사용되는 투자율(permeability constant)이고,
ER은 유전율이고, 그리고
G는 커패시터의 두 개의 플레이트 사이의 간극이다.
선택적으로, 커패시턴스는 다음의 식을 이용하여 측정될 수도 있다.
여기서, L은 유체역학식 베어링의 길이이고,
D1은 환형 커패시터의 외경이고, 그리고
D0은 환형 커패시터의 내경이다.
어떤 경우에도, 본 발명의 회로는 커패시턴스의 값을 정확하게 측정하기보다는 커패시턴스 내의 변화를 감지하기 위한 것임을 기억해야 한다.
따라서, 예를 들어 도 2를 참조하면, 커패시턴스 탐지기(10)의 출력치가 비교기 회로(12)의 입력치 중의 하나이고, 비교기 회로(12)는 표준 커패시터값 입력 신호(14)를 받아들인다. 상기 비교기 회로(12)에 의하여 커패시턴스의 기준선 값의 변화가 탐지되지 않는 한 커패시턴스가 변화 비교기 회로(12)에 의해 탐지되어서, 계속 신호(16)만이 회로(12)로부터의 유일한 출력치가 되고, 정보 저장 시스템 또는 디스크 드라이브는 계속 작동한다. 만일 커패시턴스의 변화가 탐지되면, 설정 레벨로부터의 변화값이 문턱값 회로(18)에서 평가된다. 만일 문턱값를 초과하지 않는다면, 계속 신호(16)가 유지되고, 디스크 드라이브 또는 다른 정보 저장 시스템은 계속 작동한다. 만일 문턱값를 초과한다면, 커패시턴스의 변화가 허용치보다 크다는 것을 나타내고, 백업 플래그(20)가 설정된다. 이에 의하여, 정보 저장 시스템이 디스크 드라이브에 저장된 정보를 즉각적으로 백업하거나 시스템의 운용자에게 저장되어 있는 모든 정보를 즉시 백업하라는 신호를 보내게 되어, 고장 전에 백업이 실행된다.
도 3에는 비교기 회로(12)의 일례가 도시되어 있다. 여기서는, 적분기(22)가 미리 설정된 표준값(14)과 탐지된 커패시턴스(C1)를 나타내는 값(10)을 입력치로서 각각 받아들인다. 입력치(10)는 시계(클락(clock), 24)에 의해 제어되는 몇 번의 유체역학식 베어링이 수 회의 회전하는 동안 적분된다. 그 다음에, 적분기의 출력치는 비교기(26)로 보내지고, 비교기(26)는 표준값(14)과 비교하여 적분 결과치가 허용치 내에 있는지 허용치를 초과했는지를 결정한다. 만일 허용치를 초과했다면, 적분기의 출력치를 나타내는 아날로그 신호(17)가 문턱값 회로(18)로 보내진다.
바람직한 실시예에서는, 초기치(C0)가 적분되고, 여기서 적분기는 유체역학식 베어링으로부터의 커패시턴스(C1)에 R을 더하여 사용한다. 시계(클락(clock), 24)에 의해 정해진 시간이 경과한 후에, 비교기(26)는 적분기의 출력치에 의해 지시된 커패시턴스가 허용될 수 있는지 아닌지를 지시한다.
이러한 방법을 이용함으로써, 본 시스템에 의해 일정 기간동안 적분되고 탐지된 커패시턴스(C1)가 변경될 수도 있다는 사실에 의하여 오염된 오일이 감지될 수있으며, 또한 커패시터의 낭비요인이 밝혀질 수 있다.
이러한 개념을 더욱 연장시키면, 스핀들 모터 등에 사용되는 유체역학식 베어링의 작동 온도를 모니터할 수 있다. 온도의 변화가 유체역학식 베어링 유체의 점성에 영향을 미치기 때문에, 본 발명의 방법 및 장치를 사용하여 점성의 변화를 나타내는 값을 모니터할 수 있다.
즉, 최적의 온도에서 작동하는 유체역학식 베어링에 대한 기준값은 경험치로서 설정된다. 베어링의 온도 변화는 유체의 점성을 변경시켜 결국, 유체의 유전율(ER)을 변경시키게 된다. 이는 결국, 유전율(ER)이 전술한 방정식의 인자이고 유체는 축(52)과 부싱 또는 슬리브(70)를 플레이트로하는 커패시터의 유전체이기 때문에, 베어링 간극을 가로지르는 커패시턴스의 측정 가능한 변화를 만들어낸다. 따라서, 유체 온도의 상당한 변화는 커패시턴스를 측정 가능할 정도로 변경시키게 된다. 기준치로부터 커패시턴스를 나타내는 값의 이러한 변화는 전술한 방법으로 탐지 및 측정될 수 있다.
또한, 본 명세서에 기재된 커패시턴스 센서가 공기 베어링식 유체역학 모터에 사용될 수도 있다. 여기서, 유전율(Er)은 1이고, 비록 유체상수(ER)의 변화가 없어도 간극의 폭(G)의 변화를 모니터할 필요가 있다.
이러한 탐지기의 변형예가 실시간 충격 경보를 위해 사용될 수 있다. 디스크 드라이브가 통상적으로 충격 센서를 사용함이 공지되어 있으며, 이는 트랙으로부터 변환기를 이동시킬 수 있는 충격이 감지되면 데이터의 기록을 중단하고, 충격이 지나간 다음에 기록을 다시 시작한다. 따라서, 이러한 설계에 따르는 또 다른 이점은 동일한 회로가 독립식 충격 센서를 교체하는데 사용될 수 있다는 것이다. 커패시턴스 탐지기의 출력에 의해 지시되는 바와 같은 커패시턴스(C1)의 연속 샘플링은 사이클에 걸친 커패시턴스(C1)의 값의 변조를 나타낼 수 있다. 문턱값 회로(18)의 출력은 정상적인 작동을 중지시키는 충격 하에서의 접촉을 설정하도록 제한될 수 있다. 중단된 작동의 상태가 기록될 수 있으며, 커패시턴스 반응이 문턱값 회로로부터의 출력치와 같이 재개되는 계속 신호(16)에 의해 나타내지는 허용가능한 레벨 내에서 회복된 후에 정상적인 작동이 재개된다.
다른 실시예에서는, 축(52)의 중심에 절연재(101)가 제공되어 있어서, 커패시턴스 탐지기(98, 99)에 의해 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 두 개의 개별 커패시턴스 값(C1, C2)을 감지하도록 두 개의 개별 커패시터가 형성된다. 절연재는 축(52)의 전폭에 걸쳐 상단으로부터 하단까지 연장되어 있어야 한다. 선택적으로, 절연재 층(103)은 스러스트 플레이트(thrust plate, 108)를 통과하여 중앙 저장부(54)로부터 외측 간극(105)까지 횡으로 연장될 수 있으며, 외측 간극(105)은 스러스트 플레이트(108)의 단부(107)와 슬리브(70)의 내측면(109) 사이에 형성된다. 이 실시예에서, 슬리브(70)의 하면(114)과 스러스트 플레이트(108)의 상면(110) 사이의 간극(111)을 가로지르는 커패시턴스는 카운터플레이트(122)의 상면(120)과 스러스트 플레이트(108)의 하면(118) 사이의 간극(116)을 가로지르는 커패시턴스와 비교된다. 주변 슬리브(70)에 대한 축(52) 및/또는 카운터플레이트(122)의 어떠한 기울어짐도 보다 민감한 탐지기에 의해 제공되는 두 개의 커패시턴스 값(C1, C2)의 변화로서 즉각적으로 표시될 수 있다. 커패시턴스 값(C1, C2)의 이러한 측정은 다른 방법으로 상기 작업 중의 두 개를 실행할 수 있게 한다. 또한, 위치 정보, 즉 부싱 또는 슬리브(70)에 대한 축(52)의 약간의 움직임도 커패시턴스 값(C1, C2)의 비교에 의하여 탐지될 수 있다. 즉, 커패시턴스 값(C1, C2)은 정상적일 때는 같아야 한다. 커패시턴스 값(C1, C2)을 비교함으로써, 커패시턴스 값의 미세한 변화를 탐지할 수 있어서 보다 민감한 탐지기를 만들 수 있다. 또한, 이러한 시스템은 Dunfield에 의해 1996년 6월 11일에 허여되고 본 출원의 발명자에게 양도된 미국특허 제 5,524,986호인 "유체역학식 베어링을 위한 유체 보유 원리(Fluid Retention Principle for Hydrodynamic Bearings)"에 개시된 바와 같은, 자기 베어링을 사용하는 현가장치에서 위치 정보를 감지하는데 사용될 수 있다. 이러한 정보는 자기 베어링의 접한 자극들을 유지하도록 피드백을 제공하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 특징과 이점, 및 본 명세서에 기술된 양호한 실시예에 따른 변형은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 청구의 범위에 의해서만 제한된다.

Claims (15)

  1. 서로에 대해 상대적으로 회전하는 축(52)과 슬리브(70)를 포함하는 유체역학식 베어링으로서, 상기 상대적으로 회전하는 부품들 사이에 간극(58, 105, 111, 116)을 포함하고 그리고 상기 유체역학식 베어링의 고장 가능성을 식별하거나 신호를 보내기 위한 장치를 포함하는데, 상기 장치가:
    커패시턴스 탐지기로서, 상기 커패시턴스 탐지기의 플레이트가 상기 축과 상기 슬리브(70)의 두 개의 서로 마주하는 표면을 포함하고, 상기 유체역학식 베어링을 형성하는 간극(58, 105, 111, 116)을 가로지르는 상기 커패시턴스를 나타내는 신호(10)를 생성하기 위한 커패시턴스 탐지기;와
    상기 커패시턴스를 나타내는 신호(10)와 기준 레벨을 나타내는 신호(14)를 비교하여 상기 커패시턴스의 변화(17)를 검출하기 위한 비교기 회로(12);와
    상기 커패시턴스의 변화(17)와 문턱값을 비교하여 상기 커패시턴스의 변화(17)가 상기 문턱값을 초과하는지를 결정하기 위한 문턱값 회로(18); 그리고
    상기 유체역학식 베어링을 병합하는 정보 저장 장치의 작동이 계속되어야 한다는 것을 나타내는 계속 신호(16) 또는 정보 저장 장치의 작동이 중단되어야 한다는 것을 지시하는 고장 가능성 신호(20)를 각각 제공하기 위한 지시기를 포함하는 유체역학식 베어링.
  2. 서로에 대하여 상대적으로 회전하는 축(52)과 슬리브(70)를 구비하고 상기 상대적으로 회전하는 부품들 사이에 간극(58, 105, 111, 116)을 포함하는 유체역학식 베어링의 고장 가능성을 식별하거나 신호를 보내기 위한 장치로서,
    커패시턴스 탐지기로서, 상기 커패시턴스 탐지기의 플레이트가 상기 축과 상기 슬리브(70)의 두 개의 서로 마주하는 표면을 포함하고, 상기 유체역학식 베어링을 형성하는 간극(58, 105, 111, 116)을 가로지르는 상기 커패시턴스를 나타내는 신호(10)를 생성하기 위한 커패시턴스 탐지기;와
    상기 커패시턴스를 나타내는 신호(10)와 기준 레벨을 나타내는 신호(14)를 비교하여 상기 커패시턴스의 변화(17)를 검출하기 위한 비교기 회로(12);와
    상기 커패시턴스의 변화(17)와 문턱값을 비교하여 상기 커패시턴스의 변화(17)가 상기 문턱값을 초과하는지를 결정하기 위한 문턱값 회로(18); 그리고
    상기 유체역학식 베어링을 병합하는 정보 저장 장치의 작동이 계속되어야 한다는 것을 나타내는 계속 신호(16) 또는 정보 저장 장치의 작동이 중단되어야 한다는 것을 지시하는 고장 가능성 신호(20)를 각각 제공하기 위한 지시기를 포함하는, 유체역학식 베어링의 고장 가능성을 식별하거나 신호를 보내기 위한 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 비교기 회로(12)가 상기 기준 레벨을 나타내는 제 1신호(14)를 구비하는 적분기(22)를 포함하고, 그리고 상기 유체역학식 베어링의 상기 간극(58, 105, 111, 116)을 가로지르는 상기 커패시턴스를 나타내는 신호(10)를 수용하는 제 2 입력부를 포함하고, 상기 계속 신호(16) 또는 상기 고장 가능성 신호(20)를 설정하기 위하여 상기 적분기(22)의 출력 신호가 비교기(26)에 제공되며 상기 기준 레벨을 나타내는 신호(14)에 비교되는, 유체역학식 베어링의 고장 가능성을 식별하거나 신호를 보내기 위한 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 적분기(22)가 상기 커패시턴스를 나타내는 신호(10)와 상기 사전 설정된 기준 레벨을 나타내는 신호(14)를 비교하기 위하여 시간 주기에 대하여 상기 유체역학식 베어링으로부터의 상기 커패시턴스를 나타내는 신호(10)를 적분하기 위한 수단을 포함하는, 유체역학식 베어링의 고장 가능성을 식별하거나 신호를 보내기 위한 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 비교기 회로(12)가 상기 기준 레벨을 나타내는 제 1신호(14)를 구비하는 적분기(22)를 포함하고, 그리고 상기 유체역학식 베어링의 상기 간극(58, 105, 111, 116)을 가로지르는 상기 커패시턴스를 나타내는 신호(10)를 수용하는 제 2 입력부를 포함하고, 상기 계속 신호(16) 또는 상기 고장 가능성 신호(20)를 설정하기 위하여 상기 적분기(22)의 출력 신호가 비교기(26)에 제공되며 상기 기준 레벨을 나타내는 신호(14)에 비교되는 유체역학식 베어링.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 적분기(22)가 상기 커패시턴스를 나타내는 신호(10)와 상기 사전 설정된 기준 레벨을 나타내는 신호(14)를 비교하기 위하여 시간 주기에 대하여 상기 유체역학식 베어링으로부터의 상기 커패시턴스를 나타내는 신호(10)를 적분하기 위한 수단을 포함하는 유체역학식 베어링.
  7. 서로에 대하여 상대적으로 회전하는 축(52)과 슬리브(70)를 포함하는 유체역학식 베어링으로서, 상기 상대적으로 회전하는 축(52)과 슬리브(70) 사이에서 간극(58, 105, 111, 116)을 포함하고 그리고 상기 간극(58, 105, 111, 116) 내에 유체를 포함하고, 그리고 상기 간극(58, 105, 111, 116) 내 상기 유체의 질을 모니터링하기 위한 장치를 포함하는데, 상기 장치가:
    상기 축(52)과 상기 슬리브(70)에 의하여 형성되고 상기 유체역학식 베어링을 형성하는 상기 간극(58, 105, 111, 116)을 가로지르는 커패시턴스를 나타내는 신호(10)를 생성하기 위한 커패시턴스 탐지기(98, 99);와
    상기 커패시턴스를 나타내는 신호(10)와 기준 레벨을 나타내는 신호(14)를 비교하여 상기 커패시턴스의 변화(17)를 검출하기 위한 비교기 회로(12);와
    상기 커패시턴스의 변화(17)와 문턱값을 비교하여 상기 커패시턴스의 변화(17)가 상기 문턱값을 초과하였는지를 결정하기 위한 문턱값 회로(18); 그리고
    설정된 기준에 대한 상기 유체의 질을 나타내는 신호를 제공하기 위한 지시기를 포함하는 유체역학식 베어링.
  8. 서로에 대하여 상대적으로 회전하는 축(52)과 슬리브(70)를 구비하는 유체역학식 베어링의 축(52)과 슬리브(70) 사이의 간극(58, 105, 111, 116)에서 유체의 질을 모니터링하기 위한 장치로서,
    상기 축(52)과 상기 슬리브(70)에 의하여 형성되고 상기 유체역학식 베어링을 형성하는 상기 간극(58, 105, 111, 116)을 가로지르는 커패시턴스를 나타내는 신호(10)를 생성하기 위한 커패시턴스 탐지기(98, 99);와
    상기 커패시턴스를 나타내는 신호(10)와 기준 레벨을 나타내는 신호(14)를 비교하여 상기 커패시턴스의 변화(17)를 검출하기 위한 비교기 회로(12);와
    상기 커패시턴스의 변화(17)와 문턱값을 비교하여 상기 커패시턴스의 변화(17)가 상기 문턱값을 초과하였는지를 결정하기 위한 문턱값 회로(18); 그리고
    설정된 기준에 대한 상기 유체의 질을 나타내는 신호를 제공하기 위한 지시기를 포함하는 유체의 질을 모니터링하기 위한 장치.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 비교기 회로(12)가 상기 기준 레벨을 나타내는 제 1 신호(14)를 구비하는 적분기(22)를 포함하고, 그리고 상기 유체역학식 베어링의 상기 간극(58, 105, 111, 116)을 가로지르는 커패시턴스를 나타내는 신호(10)를 수용하는 제 2 입력부를 포함하고, 계속 신호(16) 또는 고장 가능성 신호(20)를 설정하기 위하여 상기 적분기(22)의 출력 신호가 비교기(26)에 제공되며 상기 기준 레벨을 나타내는 신호(14)에 비교되는 유체의 질을 모니터링하기 위한 장치.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 적분기(22)가 상기 커패시턴스를 나타내는 신호(10)와 상기 사전 설정된 기준 레벨을 나타내는 신호(14)를 비교하기 위하여 시간 주기에 대하여 상기 유체역학식 베어링으로부터의 상기 커패시턴스를 나타내는 신호(10)를 적분하기 위한 수단을 포함하는 유체의 질을 모니터링하기 위한 장치.
  11. 제 7항에 있어서, 상기 비교기 회로(12)가 상기 기준 레벨을 나타내는 제 1 신호(14)를 구비하는 적분기(22)를 포함하고, 상기 유체역학식 베어링의 상기 간극(58, 105, 111, 116)을 가로지르는 커패시턴스를 나타내는 신호(10)를 수용하는 제 2 입력부를 포함하고, 계속 신호(16) 또는 고장 가능성 신호(20)를 설정하기 위하여 상기 적분기(22)의 출력 신호가 비교기(26)에 제공되며 상기 기준 레벨을 나타내는 신호(14)에 비교되는 유체역학식 베어링.
  12. 제 7항에 있어서, 상기 적분기(22)가 상기 적분기(22)가 상기 커패시턴스를 나타내는 신호(10)와 상기 사전 설정된 기준 레벨을 나타내는 신호(14)를 비교하기 위하여 시간 주기에 대하여 상기 유체역학식 베어링으로부터의 상기 커패시턴스를 나타내는 신호(10)를 적분하기 위한 수단을 포함하는 유체역학식 베어링.
  13. 제 7항에 있어서, 상기 축(52)은 제 1 단부와 제 2 단부를 구비하고;
    상기 축(52)의 단부 또는 부근에서 지지되는 스러스트 플레이트(108)로서 상기 슬리브(70)에 의하여 형성되는 간극(105)으로 연장되어 상기 스러스트 플레이트(108)의 상부 표면(110)과 상기 슬리브(70)의 하부 표면(114) 사이의 제 1 간극 영역(111)을 포함하고, 상기 스러스트 플레이트(108)의 단부 표면(107)과 상기 슬리브(70)의 내부 표면(109) 사이의 제 2 간극 영역(105)을 포함하고, 그리고 상기 스러스트 플레이트(108)의 하부 표면(118)과 카운터 플레이트(112)의 상부 표면(120)을 포함하는 제 3 영역을 포함하는 스러스트 플레이트(108)를 포함하고, 그리고 상기 커패시턴스 탐지기(99)가 상기 제 1 영역, 제 2 영역 및 제 3 영역의 적어도 한 부분을 가로지르는 커패시턴스를 모니터링하는 유체역학식 베어링.
  14. 제 13항에 있어서, 횡방향으로 상기 스러스트 플레이트(108)를 관통하여 상기 축(52)의 중심으로부터 상기 스러스트 플레이트(108)의 외곽 모서리까지 연장되고 그리고 상기 스러스트 플레이트(108)를 상부 및 하부로 분리하는 절연체 층(103)을 포함하고, 그리고 각각의 제 1 커패시턴스 탐지기 및 제 2 커패시턴스 탐지기(98, 99)에 대한 상기 축(52) 및 상기 슬리브(70) 사이의 간극(58, 105, 111, 116)을 가로지르는 커패시턴스를 모니터링하기 위한 제 1 커패시턴스 탐지기 및 제 2 커패시턴스 탐지기(98, 99)를 포함하고, 그리고 상기 슬리브(70)에 대한 상기 스러스트 플레이트(108)의 배향 변화를 검출하기 위하여 상기 각각의 제 1 커패시턴스 탐지기 및 제 2 커패시턴스 탐지기에서의 커패시턴스를 비교하기 위한 수단을 포함하는 유체역학식 베어링.
  15. 제 13항에 있어서, 상기 축(52)의 중심선을 따라 수직으로 연장되고 상기 커패시터를 제 1 섹션과 제 2 섹션으로 효과적으로 분리하는 절연체 층(101)을 포함하고, 그리고 각각의 제 1 커패시턴스 탐지기 및 제 2 커패시턴스 탐지기(98, 99)에 대하여 상기 축(52)과 상기 슬리브(70) 사이의 간극(58, 105, 111, 116)을 가로지르는 커패시턴스를 모니터링하기 위한 제 1 커패시턴스 탐지기 및 제 2 커패시턴스 탐지기(98, 99)를 포함하고, 그리고 상기 제 1 섹션 및 제 2 섹션 사이의 상대적인 커패시턴스의 변화를 검출하여 상기 슬리브(70)에 대한 상기 축(52)의 상대 위치를 효과적으로 모니터링하도록 상기 제 1 커패시턴스 탐지기 및 제 2 커패시턴스 탐지기(98, 99)의 출력을 비교하기 위한 수단을 포함하는 유체역학식 베어링.
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