KR100408112B1 - 베어링유닛 - Google Patents

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슈운이찌 아이요시자와
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가부시키 가이샤 에바라 세이사꾸쇼
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Abstract

수동형 래디얼 자기베어링 부재내에 배치되는 영구자석에 의해 발생되는 자기효과에 의해 반경방향으로 지지되고 능동제어되는 축 자기베어링에 의해 축방향으로 지지되는 회전자를 포함하는 자기베어링 유닛이 개시된다. 이 유닛은 고정자와 회전자 사이에 배치되는 가동부재와, 가동부재와 회전자 사이에 배치되는 수동형 자기부재도 포함한다. 적어도 축방향으로의 제 1대향면쌍 및 제 2대향면쌍이 각각 고정자와 가동부재상에 제공된다. 바이어싱수단은 제 1대향면쌍 사이의 공간을 감소시키기 위해 가동부재에 힘을 가하는 가동부재와 기능적으로 결합된다. 제 1대 향면쌍에는 각각의 대향면상에 곡선의 단면형상을 갖는 오목부가 형성되고, 오목부의 반경보다 크지 않는 반경을 갖는 복수의 볼이 오목부내에 배치된다. 제 2대향면쌍은 탄성소재로 된 감쇠부재를 통해 연결(bridge)된다. 압축된 상태에서의 본 발명에 따른 베어링유닛은 종래의 자기베어링이 가로방향에서 사용될 때 발생했던 동작상의 문제들을 일으키지 않고 임의의 방향에서 사용가능하다. 베어링유닛은 제어하기 용이하며, 반경방향 및 축방향에서 항상 안정적으로 동작한다.

Description

베어링유닛
본 발명은 일반적으로 자기베어링에 관한 것으로서, 특히 터보분자펌프와 같은 봉인된 진공 시스템에 적용하기에 알맞은 자기베어링 유닛에 관한 것이다.
자기베어링의 종류에는 반경방향에서 회전축을 지지하는 반경방향으로의 힘을 발생시키기 위해 내부에 영구자석을 갖는 "수동형" 자기베어링과, 축방향으로 회전축을 능동적으로 제어하기 위한 축방향 힘에 저항하는 축방향 저항력을 발생하는 "능동형" 자기베어링이 있는데, 이는 종종 단축(uniaxial) 제어형 자기베어링으로 언급된다.
수동형 베어링은 회전자와 고정자내에 제공된 2개의 영구자석 사이에서 발생되는 반경방향으로의 반발력을 이용하지만, 축방향에서는 영구자석 사이에 작용력이 없다. 그러나, 수동형 베어링에서, 예를 들어, 부품제작의 정밀도의 한계 때문에 상대적인 변위가 회전자와 고정자 사이에서 발생되면, 자계에 영향을 미치는 영구자석 사이에서 축방향으로 자력이 발생하여, 베어링유닛의 동작제어를 불안정하게 한다. 그래서, 안전하게 부양된 회전자를 얻기 위해, 축방향으로 영구자석의 고정자측을 지지하는 부재의 강성을 가능한한 높이 유지하는 것이 가장 바람직하다.
한편, 반경방향에서 회전자를 지지하는 시스템에는, 영구자석에 의해 제공된 자력은 어떤 감쇠 인자도 제공하지 못하고, 일단 회전자가 소정의 회전속도(공진점)에서 심하게 진동하기 시작하면, 이 단계에서 회전자가 보호베어링에 접촉하여, 삐걱거리는 소리(screeching noise)가 발생하고 회전속도는 더 이상 증가할 수 없다.
따라서, 회전자베어링 기구에는 반경방향과 축방향에서 위치를 유지하기 위해 다른 능력을 발생하는 감쇠 기구가 제공되어야 한다. 회전자와 고정자 사이에 배치되는 중간부재 및 감쇠효과를 발생시키기 위해 중간부재와 회전자 사이에 배치되는 감쇠부재를 포함하는 이러한 기구의 예로는 일본국 공개 공보 특개평2-125106호에 개시된다. 이 시스템은 고정자내에 중간부재의 센터링(centering)을 위해 고정자와 중간부재 사이에서 발생되는 자기적인 결합을 이용한다.
그러나, 상기 베어링 유닛은 베어링유닛이 설치된 장치가 예를 들면, 가로 방향으로 놓여있을 경우 등의 임의의 자세에서도 회전자를 센터링하는 기능을 할 수 있어야 한다. 또한, 유지 및 생산성을 중시하는 관점에서는, 장치를 조립할 때, 베어링유닛이 재현가능한 센터링기능을 확보하는 것이 특히 중요하다. 이러한 관점에서, 상술한 종래의 베어링유닛에서는, 회전자가 자기적 탄성 결합을 통하여 적소에 유지되는 중간부재에 의해 지지되기 때문에, 조립될 때, 센터링의 정밀도를 재현하기가 어려운 심각한 문제가 나타난다.
본 발명의 목적은 회전속도의 확실한 제어를 확보하기 위해 정확한 센터링을 유지하는 동시에, 세로방향으로부터 가로방향까지 임의의 방향에서 안정한 동작을 제공하는 자기베어링 유닛을 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명의 베어링유닛을 터보분자펌프에 적용한 예를 나타낸 단면도,
도 2는 도 1에 도시된 장치의 상측부의 확대도,
도 3은 도 2에 도시된 상측부의 요부를 더욱 확대한 상세도,
도 4는 도 2에 도시된 압축부 및 바이어싱부의 확대도,
도 5는 상하의 가동부재의 관계를 나타내는 도,
도 6은 회전자 및 고정자의 위치관계를 비상 보호베어링부재와 나타내는 도이다.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
3:고정자(고정부재) 7:회전자(회전부재)
9a,9b,16a,16b:영구자석 14:능동형 축 자기베어링
15a,15b:가동부재 17a,17b:수동형 래디얼 자기베어링
22a,22b,23a,23b:제 1대향면 24a,24b,25a,25b:제 3대향면
24A,24B,25A,25B:원주홈(오목부) 26a,26b,27a,27b:볼
28a,28b,29a,29b:제 2대향면 28A,28B,29A,29B:부착홈
30a,30b:감쇠부재 31a,31b:보호베어링
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은: 고정부재, 수동형 래디얼 자기베어링 부재내에 배치되는 영구자석에 의해 발생되는 자기효과에 의해 반경방향으로 지지되고 능동제어되는 축 자기베어링 부재에 의해 축방향으로 지지되어 고정부재에 상대적으로 회전하는 회전부재, 고정부재와 회전부재 사이에 배치되는 가동부재, 및 제 1대향면쌍 사이의 공간을 감소시키기 위해 가동부재에 힘을 가하는 상기 가동부재에 기능적으로 결합된 바이어싱부재를 포함하여 이루어지며; 상기 수동형 래디얼 자기베어링 부재는 가동부재와 회전부재 사이에 배치되고, 적어도 축방향으로의 제 1대향면쌍 및 제 2대향면쌍이 제공되고, 각각의 대향면은 고정부재와 가동부재상에 각각 존재하고, 제 1대향면쌍에는 각각의 대향면에 곡선의 단면형상을 갖는 오목부가 형성되고, 오목부의 반경보다 크지 않는 반경을 갖는 복수의 볼이 오목부에 배치되고, 제 2대향면쌍은 탄성소재로된 감쇠부재를 통해 연결되는 자기베어링 유닛을 제공한다.
본 발명의 베어링유닛에 따르면, 제 1대향면쌍과 볼은 외팔보타입 매달림효과(cantilever type suspension effects)를 발생하도록 바이어싱 장치의 작용에 의해 직접적으로 접촉되어 고정부재내에 적소에 유지된다. 가동부재의 타단은 반경방향으로 다소 자유롭게 이동할 수 있어서, 감쇠부재의 작용에 의해 야기되는 에너지 흡수를 제공한다.
본 발명의 베어링유닛의 특징은 수동형 래디얼 베어링부재와 가동부재내의 영구자석이 서로에 대하여 축방향으로 오프셋 위치에 배치되어 바이어싱장치로 작용한다. 수동형 래디얼 베어링부재의 축 위치를 간단히 바꿈으로써, 강한 바이어싱 수단이 형성될 수 있다.
본 발명의 베어링유닛의 다른 특징은 회전부재에는 축방향을 따라 개별적으로 배치되는 적어도 2개의 가동부재가 제공되어 베어링유닛의 안정성을 증가시킨다.
본 발명의 베어링유닛의 다른 특징은 축방향으로의 제 3대향면쌍은 가동부재와 회전부재에 제 1대향면쌍에 반대 방향으로 각각 배치되고, 제 3대향면쌍에는 반경방향의 단면에 곡선의 단면형상을 갖는 오목부가 제공되고, 복수의 볼은 오목부내에 배치된다. 제 1대향면쌍과 제 3대향면쌍은 서로 반대위치에 있기 때문에, 가동부재는 2세트의 볼에 의해 고정부재에 대하여 적소에 고정되어 제 1대향면쌍의 일 세트는 압축되고 제 3대향면쌍의 다른 세트는 약간의 처짐(slack)을 가지게 된다. 이 처짐 간격은 오목부와 볼의 직경차를 선택하거나 이들 대향면 사이의 간격을 이격시킴으로써, 반경방향으로의 소량의 편향(deviation)을 통해 흡수될 수 있다.
본 발명의 베어링유닛의 다른 특징은 감쇠부재는 바이어싱 장치로 동작하기 위해 제 2대향면내에 압축된 상태로 배치되어, 고효율에서 모든 구성요소를 이용한다.
본 발명의 베어링유닛의 다른 특징은 오목부는 원주방향으로 연장하도록 형성되어 모든 방향에서 일정한 동작을 제공한다.
본 발명의 베어링유닛의 다른 특징은 감쇠장치는 원통형상이어서 감쇠효과가 동일크기로 발생할 수 있다.
본 발명의 베어링유닛의 다른 특징은 감쇠장치는 제 2대향면쌍내에 형성되는각각의 홈내에 맞춰져서 오목부에 부착되어 강한 기계적인 결합을 발생할 수 있다.
본 발명의 베어링유닛의 다른 특징은 비상 보호베어링부재를 재조립할 때, 센터링을 쉽게 하고 정밀도를 확보하도록 가동부재와 보호베어링을 필수요소로 제공된다.
본 발명의 베어링유닛의 마지막 특징은 회전부재와 비상 보호베어링부재 사이의 반경방향으로의 공간거리와 가동부재와 고정부재 사이의 공간거리의 합은 회전부재와 고정부재 사이의 반경방향으로의 공간거리보다 크지 않아서 회전부재가 심하게 진동하더라도, 회전자와 고정자 사이에는 접촉이 발생하지 않는다.
도 1은 터보분자펌프에 적용되는 본 발명의 베어링유닛의 실시예를 나타내고, 이 베어링유닛은: 저판(1)과 원통형 측벽(2)을 구비하는 고정자(고정부재)(3); 및 주축(4), 원판부(5), 및 복수의 임펠러(6c)를 포함하는 원통부(6)를 구비하는 회전자(회전부재)(7)를 포함한다. 도면에서, 주축(4)은 세로방향으로 맞춰지지만,이는 장치의 상하부의 위치관계를 설명하기 위한 목적일 뿐이고, 베어링유닛이 이 방향으로만 동작할 수 있다는 것을 의미하지는 않는다. 베어링유닛의 상부의 성분들은 접미사"a 또는 A"가 붙여지고, 하부의 성분들은 접미사"b 또는 B"가 붙여져서 베어링유닛의 각각의 위치를 지시한다는 것도 상기되어야 한다.
주축(4)에는 중심부에 모터회전자(8)가 제공되고, 회전자(7)를 반경방향으로 지지하기 위한 한쌍의 상부 영구자석(9a)와 하부 영구자석(9b)을 구비하며, 이 영구자석은 회전자측 영구자석(9a, 9b)으로 언급된다. 주축(4)의 하단부는 주축(4)에 부착되는 조립된 축디스크(10)를 포함한다. 한편, 베어링유닛의 고정자측에는 모터회전자(8)와 위치적으로 대응하는 모터고정자(11)가 제공되고, 전자석(12)은 하부영역에 제공되어 축디스크(10)를 둘러싼다. 따라서, 베어링유닛은 회전구동을 목적으로 베어링유닛의 중간부에 모터부(13)를 구비한 고정자(3)와 회전자(7) 사이에 제공되고, 축의 지지를 목적으로 베어링유닛의 하부영역에 축 자기베어링(14)이 제공된다.
축 자기베어링(14)에는 축방향 변위센서(14a)가 제공되어 회전자(7)의 축방향 위치가 검출되고, 센서(14a)로부터의 출력신호는 측 자기베어링(14)의 피드백 제어를 위한 제어기에 전달된다. 출력신호에 따른 상하의 전자석(12)의 흡인력을 조절함으로써, 축방향에서 회전자(7)의 부양력은 회전자(7)의 축방향 위치를 유지하기 위해 제어된다. 즉, 위치센서에 의해 발생된 신호에 따른 회전자(7)의 위치를 조절함으로써, 축 자기베어링(14)은 회전자의 부양된 위치의 능동제어를 수행한다.
회전자(7)와 고정자(3)사이에, 상부의 가동부재(15a)와 하부의 가동 부재 (15b)가 배치된다. 이러한 가동부재는 고인성 금속과 같은 소재로 제조된 원통형이고, 복수의 링형 영구자석(16a, 16b)은 가동부재의 내부에 부착되고, 주축(4)상의 영구자석(9a, 9b)과 협력하여 링형 영구자석(16a, 16b)은 도 1 및 도 2의 단면도에 도시된 수동형 래디얼 베어링(17a, 17b)을 구성한다. 같은 극들이 서로 마주보도록 회전자측과 고정자측상에 영구자석이 설치(예를 들면, 회전자(7)의 N극은 고정자(3)의 N극에 마주보도록 배치된다.)되고, 같은 극들 사이의 반발력에 의해 중앙 위치에 회전자(7)를 유지시킨다.
각각의 가동부재(15a, 15b)의 외면상에는, 가동부재의 상하부에서 반경방향외측으로 돌출하는 외부 디스크(18a, 18b, 19a, 19b)가 존재한다. 고정자(3)의 원통형 벽(2)의 내부면상에 오목부(20a, 20b)가 각각 형성되어 외부 디스크(18a-19b)와 위치적으로 대응한다. 오목부의 중심에서 안쪽으로 연장하여 외부 디스크(18a-19b) 사이의 공간으로 돌출하는 내부 디스크(21a, 21b)가 존재한다. 도 4를 참조하여, 아치형부를 구비한 원주홈(오목부)(22A, 22B, 23A, 23B, 24A, 24B, 25A, 25B)은: 오목부(20a, 20b)상의 바닥면(22a, 22b); 하부의 외부 디스크(18a, 18b)의 바닥면(23a, 23b), 오목부(20a, 20b)의 최상부면(24a, 24b); 및 상부의 외부 디스크(19a, 19b)의 상부면(25a, 25b)에 각각 형성된다. 원형의 홈에는 원형의 홈의 반경(R)보다 더 작은 반경을 갖는 작은 볼(26a, 26b, 27a, 27b)이 제공되고, 홈(22A-25B)의 주변 방향으로 배치된다.
면(22a, 22b, 23a, 23b)은 제 1대향면쌍을 구성하고, 면(28a, 28b, 29a, 29b)는 제 2대향면쌍을 구성한다. 제 1 및 제 2대향면쌍은 서로 반대방향인데, 즉, 고정자(3)부터 가동부재(15a)까지 볼 때, 제 1대향면쌍(22a, 22b, 23a, 23b)은 아래로 향하고 제 2대향면쌍(28a, 28b, 29a, 29b)은 위로 향한다.
직사각형의 단면형상을 갖는 부착홈(28A, 28B, 29A, 29B)은 하부의 외부 디스트(18a, 18b)의 최상부면(28a, 28b)과 내부 디스크(21a, 21b)의 바닥면(29a, 29b)에 제공되어 주변 방향으로 연장한다. 면(28a, 28b, 29a, 29b)은 제 2대향면쌍을 구성한다. 부착홈(28A, 28B, 29A, 29B)에는 합성고무와 같은 탄성소재로 제조된 원통형상의 감쇠부재(30a, 30b)가 탄력적으로 끼워진다. 대향면(28a-29b)사이에 압축된 상태로 설치되는 방식으로 감쇠부재(30a, 30b)의 치수가 선택되어, 감쇠부재(30a, 30b)에 의해 가해진 힘에 의해 가동부재(15a, 15b)가 아래로 바이어싱된다.
원주홈(22A-25B)과 볼(26a-27b)사이에 형성되는 공간의 치수는 오목부(20a, 20b)의 최상부면과 바닥면과의 거리, 상부의 외부 디스크(19a, 19b)의 최상부면(25a, 25b)과 하부의 외부 디스크(18a, 18b)의 하부면(23a, 23b)과의 거리, 원주홈(22A-25B)의 깊이, 및 볼(26a-27b)의 반경에 의해 결정된다. 이 공간은 감쇠부재(30a, 30b)에 의한 감쇠효과를 이루도록 요구되고, 크기는 원주홈(22A-25B)의 반경(R)과 볼(26a, 27b)의 반경(r)과의 차이(R-r)를 고려함으로써 결정된다. 이것은 이하에서 더욱 자세히 설명된다. 볼의 반경과 홈의 곡률은 각각의 적용에 맞춰 차이가 있을 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 회전자측 영구자석(9a ,9b) 사이의 공간거리(B)는 가동부재(15a, 15b)의 상하의 고정자측 영구자석(16a, 16b)의 공간거리(A)와 조금 차이가 있다. 이러한 예에서, 회전자측 공간거리의 치수는 고정자측보다 크다. 따라서, 회전자(7)가 부양될 때, 가동부재(15a, 15b)의 영구자석(16a, 16b)은 회전자측으로부터 축의 중앙(즉, 모터부를 향하여)을 향하여 작용하는 힘에 종속되어, 제1 대향면(22a, 22b, 23a, 23b)사이의 거리를 감소시키는 방향으로 가동부재(15a, 15b)를 바어어스한다. 이러한 상태에서, 제 1대향면상의 원주홈(22A-22B)은 볼(26a, 26b)과 친밀한 접촉을 하여 중앙 작용을 발생하고, 공간은 제 3대향면상의 원주홈 (24A-25B)과 볼(27a, 27b) 사이에 발생된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 회전자(7)가 부양하지 않거나 회전자(7)에 과잉진동량이 발생할 때, 각각의 가동부재(15a, 15b)에는 회전자(7)의 변위정도를 제한 함으로써, 회전자(7)와 고정자(3) 사이의 직접 접촉을 방지하기 위한 보호 베어링부재(비상용 보호 베어링부재)(31a, 31b)가 제공된다. 더욱 상세히, 도 6에 도시된 바와 같이, 가동부재(15a, 15b)와 고정자(3) 사이의 반경방향의 공간(C), 회전자 (7)와 가동부재(15a, 15b) 사이의 공간(D), 및 회전자(7)와 고정자(3) 사이의 공간 (E)은 E>C+D 라는 관계식에 의해 설명된다. 이 관계식은 회전자(7)가 큰 변위에 종속되더라도, 회전자(7)는 고정자(3)와 접촉하지 않도록 선택된 것이다.
상기 구조를 갖는 베어링유닛의 동작을 이하에 설명한다.
예를 들어, 도1에 도시된 바와 같이, 베어링유닛이 수직방향으로 배향된 주축(4)과 작동되면, 회전자(7)는 비작동시에 중력에 의해 아래로 위치되며, 따라서, 상기 능동형 축베어링(14)이 작동되어 상기 회전자(7)를 특정 위치로 상승시키게 된다. 따라서, 상술한대로, 영구자석의 변위는 가동부재(15a, 15b)를 축 중앙으로 바이어싱한다. 이 상태에서, 제 1대향면(23a, 23b)상의 홈(22A-23B)과 볼(26a, 26b)은 서로 밀착되고, 가동 부재(15a, 15b)는 중앙에 위치됨으로써, 수동형 래디얼 베어링부재(17a, 17b)의 작용에 의해 정확한 센터링(centering)을 발생시킨다.
감쇠부재의 바이어싱 작용을 발생시키는 감쇠부재(30a, 30b)에 주어진 축방향으로의 약간의 압축량도 센터링 작용에 기여한다. 다른 기여 인자는 감쇠부재 (30a, 30b)가 부착홈(28A-29B)에 기계적인 결합부착을 함으로써 가동부재(15a, 15b)와 고정자(3)에 결합되어 높은 정밀도로 위치 결정된다.
이 상태에서, 모터부(13)가 작동되어 회전자(7)를 회전시킬 때, 공진진동은주축(4)의 반경방향으로 소정의 회전속도에서 발생하지만, 이 진동에너지는 감쇠부재(30a, 30b)에 흡수되어, 베어링유닛의 안정한 동작을 유지한다. 감쇠부재(30a, 30b)의 반경, 길이, 두께 또는 재질을 적절히 선택함으로써, 다른 적용분야에서의 에너지 흡수 특성을 얻을 수 있다.
상술한대로, 제 1대향면(22a, 23b)상에서 볼(26a, 26b)을 수용하는 원주홈 (22A, 23B)은 볼의 반경(r)보다 미세하게 큰 반경(R)을 갖는 원호로서 베어링유닛의 단면 형상을 이룬다. 고정자(3)에 대하여 가동부재(15a, 15b)의 센터링은 중앙위치의 상태를 유지하도록 반경방향으로의 이동량을 제한할 뿐만 아니라, 볼과 홈사이의 서로의 상호작용에 의해 달성된다.
감쇠부재(30a, 30b)는 일단은 가동부재(15a, 15b)에 고정되고 타단은 고정 자(3)에 고정된 탄성의 원통으로 제조되어 감쇠부재(30a, 30b)는 외팔보 매달림의 상태로 지지된다. 이 배치에서, 가동부재가 반경방향으로 변위하면, 모든 원통형 감쇠부재는 변형하여 일 유닛에서 가장 효과적으로 변형에너지를 소모하고, 이로써, 최고의 감쇠능력을 나타낼 수 있다. 이 배치는 가동부재(15a, 15b)의 유지 강성(retention rigidity)을 반경방향의 거리 영역내에서 작게 유지하여, 회전자(7)의 진동을 효과적으로 감소시킨다.
상술한 구조를 갖는 베어링유닛은 근본적으로 동일한 동작 절차에 의해 임의로 설정된 방향, 즉, 가로방향 또는 경사진 방향에서도 동작 가능하다. 이 경우에, 제 3대향면(24a~25b) 사이의 미소한 공간의 존재는 반경방향으로 주축의 미소 이동을 발생하지만, 이동정도는 원주홈(24A~25B)의 반경과 볼(27a, 27b)의 반경 사이의 차이에 의해 주어진 미소한 공간의 치수에 의해 결정된다. 실제로, 이 공간의 치수와 반경 차이는 발생되는 반경방향으로의 이동이 베어링유닛의 동작특성을 방해하지 않도록 선택된다.
어떤 이유로, 주축(4)에 반경방향으로 이동을 초래하는 비정상의 진동이 나타나면, C와 D의 합이 회전자(7)와 고정자(3) 사이의 반경방향의 공간보다 작아져서, 보호베어링(31a, 31b)에 의해 안전하게 지지됨으로써, 회전하는 회전자(7)가 고정된 고정자(3)와 직접 접촉하는 위험은 없다. 보호베어링부재(31a, 31b)(비상 보호베어링)를 가동부재(15a, 15b)와 완전하게 구성함으로써, 베어링유닛의 고정자 측의 센터링을 쉽게 하는데, 이는 가동부재(15a, 15b)상의 영구자석(16a, 16b)과 보호베어링(31a, 31b) 사이의 센터링이다. 또한, 가동부재(15a, 15b)와 고정자(3)의 외형과 치수를 적절히 조작함으로써, 보호장치의 제조에서 높은 정밀도가 가능해진다
본 발명인 베어링유닛의 구조상 특징을 요약하면, 반경방향에서 회전자는 영구자석을 이용하는 수동형 베어링요소에 의해 지지되고, 축방향에서 안정성은 전자석과 변위센서를 갖는 능동형 베어링요소에 의해 제동된다. 상기 구조의 베어링유닛은 다음의 장점을 제시한다.
(1)주축의 센터링의 쉽게하기 위한 반경방향에서 변위를 최소화함과 동시에, 반경방향에서 주축의 진동을 흡수함으로써 베어링유닛의 진동을 제어하는데 필요한 두 개의 상반되는 요구를 해결함으로써, 베어링유닛을 개선하였다. 결과로, 단축의제어형 자기베어링 유닛은 동작제어를 쉽게하고 베어링유닛의 원활한 동작을 확실하게 한다.
(2)베어링유닛은 고정자측 영구자석과 고정자에 대하여 비상 보호베어링부재의 센터링을 쉽게 함으로써, 조립의 신뢰성 뿐만아니라 생산성 효율을 향상시킨다.
(3)베어링유닛은 간단하게 구성되고, 가동부재와 고정자는 자기적으로 결합되지 않아서, 베어링유닛을 소형화할 수 있다.
(4)베어링유닛은 외부의 진동에 의해 두드러지게 영향을 받지 않게 구성되어, 임의로 설정된 방향에서도 사용가능할 뿐만아니라 다양한 동작환경조건하에 적용가능하다.

Claims (10)

  1. 고정부재,
    수동형 래디얼 자기베어링 부재내에 배치되는 영구자석에 의해 발생되는 자기효과에 의해 반경방향으로 지지되고 능동적으로 제어된 축 자기베어링 부재에 의해 축방향으로 지지되어 상기 고정부재에 상대적으로 회전하는 회전부재,
    상기 고정부재와 상기 회전부재 사이에 배치되는 가동부재,
    제 1대향면쌍 사이의 공간을 감소시키기 위해 상기 가동부재에 힘을 가하는 상기 가동부재에 기능적으로 연관된 바이어싱부재를 포함하여 이루어지고;
    상기 수동형 래디얼 자기베어링 부재는 상기 가동부재와 상기 회전부재 사이에 배치되고, 축방향으로 대향하는 제 1대향면쌍 및 제 2대향면쌍이 적어도 제공되고, 이들 각각의 대향면은 상기 고정부재와 상기 가동부재상에 각각 존재하고, 상기 제 1대향면쌍에는 각각의 상기 대향면에 곡선의 단면형상을 갖는 오목부가 형성되고, 상기 오목부의 반경보다 크지 않은 반경을 갖는 복수의 볼이 상기 오목부에 배치되고, 상기 제 2대향면쌍은 탄성소재로된 감쇠부재를 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 베어링유닛.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 회전부재내의 상기 영구자석과 상기 가동부재내에 배치되는 영구자석은 상기 바이어싱수단을 형성하도록 축방향으로 오프셋되는 것을 특징으로 하는 베어링유닛.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 회전부재에는 축방향을 따라 개별적으로 배치되는 적어도 두 개의 상기 가동부재가 제공되는 것을 특징으로 하는 베어링유닛.
  4. 제 1항에 있어서,
    축방향으로의 제 3대향면쌍이 상기 가동부재와 상기 회전부재사이에 상기 제 1대향면쌍에 반대 방향으로 배치되고, 상기 제 3대향면쌍에는 반경방향의 단면에 곡선의 단면형상을 갖는 오목부가 제공되고, 또한 복수의 볼이 상기 오목부내에 배치되는 것을 특징으로 하는 베어링유닛.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 바어어싱수단은, 압축된 상태가 되도록 제 2대향면쌍 사이에 설치되는 상기 감쇠부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 베어링유닛.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 오목부는 상기 대향면상에 원주상으로 연장되는 홈으로 형성되는 것을 특징으로 하는 베어링유닛.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 감쇠부재는 원통형상인 것을 특징으로 하는 베어링유닛.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 감쇠부재는 제 2대향면쌍내에 형성되는 각각의 홈부내에 끼워 맞춰져서 오목부에 부착되는 것을 특징으로 하는 베어링유닛.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 가동부재에는 비상 보호베어링부재가 제공되는 것을 특징으로 하는 베어링유닛.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 회전부재와 상기 비상 보호베어링부재 사이의 반경방향으로의 공간거리와 상기 가동부재와 상기 고정부재 사이의 공간거리의 합은 상기 회전부재와 상기 고정부재 사이의 반경방향으로의 공간거리보다 크지 않은 것을 특징으로 하는 베어링유닛.
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