KR100586470B1 - 순환팬 장치 및 순환팬 구동모터 - Google Patents

순환팬 장치 및 순환팬 구동모터 Download PDF

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가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
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Abstract

순환팬 장치는 부식성 기체를 포함하는 밀폐용기(1), 밀폐용기에 설치되는 순환팬(2), 베어링에 의해 회전가능하게 지지되는 순환팬의 회전자(2-1, 2-2)를 포함하며, 베어링은 제어형 레디얼 자기 베어링(4, 5) 및 적어도 하나의 제어형 축방향 자기 베어링(6, 7)으로 구성되며, 레디얼 자기 베어링(4, 5) 및 축방향 자기 베어링(6, 7)의 변위 센서 타겟(4-1, 5-1, 6-1, 7-1) 및 회전자측 자극(4-2, 5-2, 6-2, 7-2)은 순환팬(2)의 회전자(2-1, 2-2)에 고정되며, 밀폐용기로 통하는 밀폐공간에 배치되며, 변위 센서 타겟 및 회전자측 자극에 대응되는 변위 센서(4-3, 5-3, 6-3, 7-3) 및 고정자측 자극(4-4, 5-4, 6-4, 7-4)은 사이에 개재되는 캔(14, 15, 17,18)을 구비한 밀폐용기의 외부에 배치되며, 그로인해 순환팬이 고속 및 고하중하에 회전하더라도, 처리기체는 오염되지 않으며, 유지보수가 필요없는 운전을 보장하며, 더 나아가, 설치공간을 줄여준다.

Description

순환팬 장치 및 순환팬 구동모터{CIRCULATION FAN APPARATUS AND CIRCULATION FAN DRIVING MOTOR}
본 발명은 부식성 기체를 포함한 밀폐용기에 장착된 순환팬을 구비하는 순환팬 장치 및 순환팬 구동 모터에 관한 것이다.
도 8은 밀폐용기내에 순환팬이 장착된 종래의 순환팬 장치의 구조예를 나타낸다. 이러한 순환팬 장치에 있어서, 다양한 화학적 공정 및/또는 물리적 공정에 필요한 부식성 처리기체(3)가 소정압력하에서 밀폐용기(1)에 봉해져 있으며, 처리기체(3)는 밀폐용기(1)내에서 순환팬(2)에 의해 순환되어 소정의 공정을 수행한다.
순환팬(2)의 양끝단에는 구동측 회전자(2-1)와 비구동측 회전자(2-2)가 각각 고정되어 있다. 구동측 회전자(2-1)는 구동측 베어링 커버(30)에 의해 지지되는 회전 베어링(31)에 의해 회전가능하게 지지되고, 비구동측 회전자(2-2)는 비구동측 베어링 커버(40)에 의해 지지되는 회전 베어링(41)에 의해 회전가능하게 지지된다.
또한, 구동측 회전자(2-1)에는 피동자석(32)이 고정되며, 밀폐용기(1)의 외부에서, 피동자석(32)에 대향하는 위치에 구동자석(33)이 위치되며, 피동자석과 구동자석 사이에 구동측 베어링 커버(30)가 개재된다. 구동자석(33)은 모터(34)에 직접 연결되어 순환팬(2)의 구동측 회전자(2-1)로 구동력을 전달한다.
상기 종래의 장치에 있어서, 회전 베어링(31) 및 회전 베어링(41)은 밀폐용기(1)와 통하는 밀폐공간에 배치된다. 따라서, 회전 베어링에 사용되는 윤활제는 처리기체를 오염시키기 쉽다. 이로 인해 처리공정의 신뢰성 및 안정성이 떨어지며, 처리기체의 비교적 잦은 교체를 수반한다. 또한, 순환팬(2)의 회전수와 베어링 하중이 증가하면, 회전 베어링의 수명은 단축된다. 따라서, 회전 베어링(31 및 41)이 열화됨에 따라, 금속성 먼지가 발생되어 처리기체를 오염시키며, 처리기체를 교체할 필요성을 가져온다.
또한, 모터(34)는 용기의 외부에 배치되고, 자성적으로 구동력을 전달하는 피동자석(32)과 구동자석(33)으로 이루어지는 자기 커플링이 순환팬(2)으로 회전력을 전달하는데 이용된다. 따라서, 회전수가 증가하면, 좀 더 큰 크기의 모터(34)와 자석(피동자석(32)과 구동자석(33))이 사용되어야하고, 그에 따라 좀 더 큰 설치공간의 사용이 수반된다.
상기 문제를 참작하여, 본 발명의 목적은 순환팬이 고부하에서 고속 회전할 때에도, 처리기체를 오염시키지 않으며, 유지보수에 대한 필요를 덜어주며, 좀더 작은 설치공간을 채용하는 순환팬 장치 및 순환팬 구동 모터를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 처리기체와의 접촉면에 내부식성을 가지게 해서, 좀더 긴 유효수명을 제공하는 순환팬 장치 및 순환팬 구동 모터를 제공하는 것이다.
상기 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제 1 형태에 따르면, 부식성 처리 기체를 내포한 밀폐용기와, 상기 밀폐용기내에 설치된 순환팬을 포함하고, 상기 순환팬의 회전자는 베어링에 의해 회전가능하게 지지되는 순환팬 장치에 있어서, 상기 장치는 상기 베어링이 제어형 레디얼 자기베어링과 적어도 하나의 제어형 축방향 자기베어링으로 구성되고, 레디얼 자기베어링와 축방향 자기베어링의 회전자측 자극과 변위 센서 타겟은 순환팬의 회전자에 고정되고, 밀폐용기와 연통하는 밀폐공간에 배치되며, 자기베어링의 변위 센서 타겟과 회전자측 자극과 대향하는 변위 센서와 고정자측 자극은 그 사이에 캔 또는 보호층을 개재한 상태로 밀폐용기의 외부에 배치되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 순환팬의 회전자는 제어형 자기베어링에 의해 회전가능하게 지지되고, 변위 센서 타겟과 회전자측 자극은 밀폐용기와 연통하는 밀폐공간에 배치되고, 변위 센서와 고정자측 자극은 그 사이에 캔 또는 보호층을 개재한 상태로 밀폐용기의 외부에 배치된다. 이 경우, 처리 기체를 열화시키는 경향이 있는 변위 센서와 고정자측 자극이 처리 기체와 접촉하지 않아, 처리기체의 열화를 피할 수 있다. 또한, 밀폐용기내의 순환팬은 접촉없이 자기베어링에 의해 지지되어, 유지보수가 필요없는 베어링이 구현될 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2 형태에 따르면, 상기한 순환팬 장치용 순환팬 구동모터는, 모터 회전자가 순환팬의 적어도 하나의 회전자에 고정되고, 상기 모터 회전자는 밀폐용기와 통하는 밀폐공간에 배치되고, 모터 회전자에 대향하는 모터 고정자는 캔 또는 보호층이 그 사이에 개재된 채로 밀폐용기의 외부에 배치되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 순환팬에 회전구동력을 제공하는 모터 회전자는 밀폐용기와 연통하는 밀폐공간에 배치된 순환팬의 회전자에 고정되며, 고정자는 캔 또는 보호층이 그 사이에 개재된 채로 밀폐용기의 외부에 배치된다. 이리하여, 처리기체를 열화시키는 경향이 있는 고정자는 처리기체와 접촉하지 않기 때문에, 처리기체의 열화를 피할 수 있다. 또한, 모터 회전자에 의해 회전 구동력이 순환팬에 제공되기 때문에, 자기 커플링이 필요없다.
또한, 본 발명의 제 3 형태에 따르면, 상술된 순환팬 장치는, 제어형 베어링의 변위 센서 타겟이나 회전자측 자극 중 어느 하나, 또는 이들 양자가 퍼멀 로 이(30에서 80%의 니켈을 포함하는 철-니켈 합금)로 구성되는 것을 특징으로 한다.
퍼멀로이는 처리 기체에 대해 내부식특성을 갖는다. 따라서, 상기한 바와 같이, 제어형 베어링의 변위 센서 타겟이나 회전자측 자극 중 어느 하나, 또는 이들 양자를 형성하기 위해 퍼멀로이를 사용함으로써, 변위 센서 타겟 및 회전자측 자극의 표면에 대한 내부식공정을 생략할 수 있다. 따라서, 회전자와 고정자간의 거리를 줄일 수 있으며, 그로 인해 자기 베어링의 효율과 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 제 4 형태에 따르면, 상기 순환팬 구동 모터 또는 순환팬 장치는, 상기 캔이 오스테나이트 스테인리스 스틸로 형성되는 것을 특징으로 한다.
오스테나이트 스테인리스 스틸은 처리 기체에 대해 내부식특성을 가지고, 높은 기계적 강도를 가지며, 게다가, 비자성이다. 따라서, 상기한 바와 같이, 오스테나이트 스테인레스 스틸로 캔을 형성함으로써, 처리 기체에 의한 캔의 부식을 피할 수 있으며, 캔을 만드는데 더 얇은 플레이트가 사용되어질 수 있고, 자기베어링과 모터의 개개의 회전자와 고정자사이의 거리를 줄일 수 있으며, 게다가, 자기베어링과 모터에 의해 생성된 자력은 파괴되지 않을 것이다. 따라서, 순환팬 장치와 순환팬 구동 모터를 좀더 긴 유효수명, 향상된 성능과 효율, 좀더 작은 크기로 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 5 형태에 따르면, 상기한 순환팬 장치 또는 순환팬 구동모터는 니켈-몰리브덴-크롬 합금으로 상기 캔을 구성하는 것을 특징으로 한다.
니켈-몰리브덴-크롬 합금은 처리기체에 대해 내부식특성을 가지며, 높은 기계적 강도를 가지며, 게다가, 비자성이다. 따라서, 상기한 바와 같이, 캔을 형성하는데 니켈-몰리브덴-크롬 합금을 사용함으로써, 처리기체에 의한 캔의 부식을 막을 수 있으며, 캔으로 좀더 얇은 플레이트를 사용할 수 있으며, 모터와 자기 베어링의 개개의 고정자와 회전자사이의 거리를 줄일 수 있으며, 게다가, 모터와 자기 베어링에 의해 생성된 자력은 파괴되지 않을 것이다. 따라서, 순환팬 장치와 순환팬 구동 모터를 좀더 긴 유효수명, 향상된 성능과 효율, 좀더 작은 크기로 구현할 수 있다.
본 발명에 대한 상기 및 또 다른 목적, 특징, 장점은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 첨부도면과 연계한 다음의 서술에 의해 명백해 질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 순환팬 장치의 구조예를 도시한 단면도.
도 2는 도 1의 구동측 케이싱내의 레디얼 자기 베어링과 모터의 상세 구조를 도시한 단면도.
도 3은 도 1의 비구동측 케이싱내의 레디얼 자기 베어링의 상세구조를 도시 한 단면도.
도 4는 도 1의 구동측 케이싱에 고정된 축방향 자기 베어링의 상세구조를 도시한 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 순환팬 장치의 또 다른 구조예를 도시한 단면도.
도 6은 도 5의 구동측 케이싱내의 레디얼 자기 베어링과 모터의 상세구조를 도시한 단면도.
도 7은 도 5의 비구동측 케이싱내의 레디얼 자기 베어링과 축방향 자기 베어링의 상세구조를 도시한 단면도.
도 8은 종래의 순환팬 장치의 구조예를 도시한 단면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 기술한다. 도 1은 본 발명에 따른 순환팬 장치의 구조예를 도시한 단면도이다. 도 1에 있어서, 도 8의 기호와 동일한 기호는 도 8과 동등하거나 동일한 요소 혹은 부분을 나타낸다.
다양한 화학적 및/또는 물리적 처리를 행하는 데 필요한 부식성 처리기체(3)가 밀폐용기(1)내에 소정의 압력으로 포함되어 밀봉되어 있고, 상기 처리 기체(3)가 순환팬(2)에 의해 순환되어 소정의 처리를 수행한다는 구성의 면에서, 본 순환팬 장치는 도 8에 도시된 종래의 순환팬 장치와 동일하다.
구동측 회전자(2-1)와 비구동측 회전자(2-2)는 순환팬(2)의 대향측상에 제공된다. 구동측 회전자(2-1)는 제어형 레디얼 자기 베어링(4)과 제어형 축방향 자기 베어링(6)에 의해 회전가능하게 지지되어 있다. 비구동측 회전자(2-2)는 제어형 레 디얼 자기 베어링(5)과 제어형 축방향 자기 베어링(7)에 의해 저널(journal)되어 일반적으로 그곳에서 회전한다. 구동측 회전자(2-1)는 모터(8)에 의해 회전구동된다.
구동측 회전자(2-1)에는 레디얼 자기 베어링(4)의 변위 센서 타겟(4-1)과 회전자측 자극(4-2), 모터(8)의 회전자(8-1) 및 축방향 자기 베어링(6)의 변위 센서 타겟(6-1)과 회전자측 자극(6-2)이 제공된다.
상기와 같은 방식으로, 비구동측 회전자(2-2)에는 레디얼 자기 베어링(5)의 변위 센서 타겟(5-1)과 회전자측 자극(5-2) 및 축방향 자기 베어링(7)의 변위 센서 타겟(7-1)과 회전자측 자극(7-2)이 제공된다.
밀폐용기(1)에는 대향단부에 구동측 케이싱(9)과 비구동측 케이싱(10)이 제공된다. 구동측 케이싱(9)은 케이싱 본체(9-1), 보호 베어링(11)용 하우징(9-2) 및 베어링 커버(9-3)로 구성된다. 비구동측 케이싱(10)은 케이싱 본체(10-1), 보호 베어링(12)용 하우징(10-2) 및 베어링 커버(10-3)로 구성된다. 부수적으로, 각각의 보호 베어링(11, 12)은 평상시에는 접촉되지 않으며, 긴급상황시에만 사용된다. 이들 보호 베어링(11, 12)의 베어링 표면상에는 고체 윤활제가 인가된다. 따라서, 이러한 베어링은 오염원이 아니다.
구동측 케이싱(9)의 케이싱 본체(9-1)는 레디얼 자기 베어링(4)의 변위 센서(4-3)와 고정자측 자극(4-4) 및 모터(8)의 고정자(8-2)를 수용한다. 밀폐용기(1)의 측면상의 케이싱 본체(9-1)의 내주면 끝단 및 측판(13)의 내주면 끝단에서 캔(14)은 예를들면 용접에 의해 고정된다.
밀폐용기(1)의 측면상의 베어링 커버(9-3)상에는 축방향 자기 베어링(6)의 고정자측 자극(6-4)이 설치되고; 고정자측 자극(6-4)의 외면에는 예를 들어 용접에 의해 캔(15)이 고정된다. 또한, 변위 센서(6-3)는 베어링 커버(9-3)의 얇은 벽부에 설치된다.
비구동측 케이싱(10)의 케이싱 본체(10-1)는 레디얼 자기 베어링(5)의 변위 센서(5-3)와 고정자측 자극(5-4)을 수용한다. 밀폐용기(1)의 측면상의 케이싱 본체(10-1)의 내주면 끝단과 측판(16)의 내주면 끝단에 캔(17)이 예를 들어 용접에 의해 고정된다.
밀폐용기(1)의 측면상의 베어링 커버(10-3)에는 축방향 자기 베어링(7)의 고정자측 자극(7-4)이 설치되고; 고정자측 자극(7-4)의 외면에는 캔(18)은 예를 들어 용접에 의해 고정된다. 또한, 변위 센서(7-3)는 베어링 커버(10-3)의 얇은 벽부에 설치된다.
도 2는 구동측 케이싱(9)내의 레디얼 자기 베어링(4)과 모터(8)의 상세구조도이다. 레디얼 자기 베어링(4)의 변위 센서(4-3)와 고정자측 자극(4-4) 및 모터(8)의 고정자(8-2)는, 그 상대적인 위치가 스페이서(21-1, 21-2, 21-3) 및 측판(13)에 의해 각각 결정되어 케이싱 본체(9-1)내에 수용된다.
변위 센서(4-3), 고정자측 자극(4-4), 및 고정자(8-2)의 내주면으로 박판 원통으로된 캔(14)이 삽입되고, 그 두개의 단부는 예를 들어 용접에 의해 고정된다. 캔(14)은 처리 기체에 대해 내부식특성을 갖는 재료로 만들어 진다. 캔(14)의 플레이트는 처리기체(3)의 밀폐압력에 견딜수 있게 충분히 두껍다.
도 3은 비구동측 케이싱(10)내의 레디얼 자기 베어링(5)의 상세구조도이다. 레디얼 자기 베어링(5)의 변위 센서(5-3)와 고정자측 자극(5-4)은 이들의 상대적인 위치가 스페이서(22-1, 22-2) 및 측판(13)에 의해 각각 결정되는 상태에서 케이싱 본체(10-1)내에 수용된다.
변위 센서(5-3) 및 고정자측 자극(5-4)의 내주면으로 박판 원통으로된 캔(17)이 삽입되고, 그 두개의 단부는 예를 들어 용접에 의해 고정된다. 캔(17)은 처리 기체에 대해 내부식특성을 갖는 재료로 만들어 진다. 캔(17)의 플레이트는 처리기체(3)의 밀폐압력에 견딜수 있게 충분히 두껍다.
도 4는 구동측 케이싱(9)내에 구비된 축방향 자기 베어링(6)의 상세한 구조를 도시한 단면도이다. 축방향 자기 베어링(6)의 고정자측 자극(6-4)은 베어링 커버(9-3)에 의해 지지된다. 축방향 자기 베어링(6)의 고정자측 자극(6-4)의 외면상에는 박판 디스크로서의 캔(15)이 예를 들어 용접에 의해 고정된다. 축방향 자기 베어링(6)의 변위 센서(6-3)는 베어링 커버(9-3)의 얇은 벽부(9-3a)에 장착된다. 비구동측 케이싱(10)에 구비된 축방향 자기 베어링(7)의 구조는 상기한 축방향 자기 베어링(6)의 구조와 동일하다; 따라서, 동일구조에 관한 설명은 생략한다.
상기 구조에 따르면, 도 4에 도시된 바와 같이, 구동측 케이싱(9) 내에 제공되는 축방향 자기 베어링(6)에 있어서 축방향 하중에 대한 추력이 도시된 바와 같이 왼쪽으로 발생하고, 비구동측 케이싱(10) 내에 제공되는 축방향 자기 베어링(7)에 있어서는 상기 방향과 반대방향으로 추력이 발생한다. 즉, 반대방향으로의 추력이 발생하여 축방향 하중을 반대방향으로 지지하게 된다.
상기한 것과 같은 구성을 갖는 본 순환팬 장치에서, 각각의 캔(14, 17, 15, 18)및 캔(14)은 레디얼 자기 베어링(4)의 회전자측 자극(4-2)과 고정자측 자극(4-4)사이, 레디얼 자기 베어링(5)의 회전자측 자극(5-2)과 고정자측 자극(5-4)사이, 축방향 자기 베어링(6)의 회전자측 자극(6-2)과 고정자측 자극(6-4)사이, 축방향 자기 베어링(7)의 회전자측 자극(7-2)과 고정자측 자극(7-4)사이, 모터(8)의 회전자(8-1)와 고정자(8-2)사이에 배치되고; 이러한 캔들은 밀폐용기(1)와 연통되어 밀폐공간을 형성한다.
밀폐공간내부에는 레디얼 자기 베어링(4)의 회전자측 자극(4-2), 레디얼 자기 베어링(5)의 회전자측 자극(5-2), 축방향 자기 베어링(6)의 회전자측 자극(6-2), 축방향 자기 베어링(7)의 회전자측 자극(7-2) 및 모터(8)의 회전자(8-1)가 배치 되어 있다. 공간 외부에는 상기한 회전자측 자극(4-2, 5-2, 6-2, 7-2) 및 회전자(8-1)에 각각 대향하는 고정자측 자극(4-4, 5-4, 6-4, 7-4) 및 고정자(8-2)가 배치되어 있다. 이러한 장치로 인해, 처리 기체(3)를 오염시킬 수 있는 물질을 밀폐용기(1)로부터 배제시킬 수 있다.
또한, 순환팬(2)의 구동측 회전자(2-1) 및 비구동측 회전자(2-2)는 레디얼 자기 베어링(4, 5), 축방향 자기 베어링(6, 7)에 의해 접촉없이 회전가능하게 지지되기 때문에, 마찰 등에 의한 금속성 먼지 및 그와 유사한 것을 피할 수 있다. 이에 따라, 처리 기체(3)의 유효수명은 연장된다. 또한, 자기 베어링을 사용하기 때문에, 유지보수가 필요없는 운전이 구현된다.
또한, 순환팬(2)은 순환팬(2)의 구동측 회전자(2-1)에 고정된 회전자(8-1) 및 모터(8)의 대향 고정자(8-2)의 작용으로 발생된 구동력에 의해 회전되기 때문에, 힘전달 수단역할을 하는 자기 커플링이 필요치 않으며, 그 결과 장치의 설치공간을 좀더 작게 할 수가 있다.
부수적으로, 상기 실시예에 있어서 모터는 한쪽 측면에 장착되고, 두 대향측면은 모터가 장착된 구동측과 모터가 장착되지 않는 비구동측으로 구별된다. 하지만, 좀더 고속으로 순환팬(2)을 회전시키기 위해 모터가 두 대향측면에 장착되는 구성이 있을 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 순환팬의 또 다른 구조예이다. 처리기체(3)가 순환팬(2)에 의해 순환되어 소정의 처리를 수행하고, 다양한 화학적 또는 물리적 처리를 행하는 데 필요한 부식성 처리 기체(3)가 소정압력하의 밀폐용기에 봉해 지는 구성이라는 점에서 본 실시예의 순환팬 장치는 상술된 순환팬장치와 같다.
구동측 회전자(2-1)와 비구동측 회전자(2-2)는 순환팬(2)의 양 대향 측면에 고정된다. 구동측 회전자(2-1)는 제어형 레디얼 자기 베어링(4)에 의해 회전가능하게 지지된다. 비구동측 회전자(2-2)는 제어형 레디얼 자기 베어링(5)과 축방향 자기 베어링(7)에 의해 회전가능하게 지지된다. 순환팬(2)은 구동측 회전자(2-1)를 통하여 모터(8)에 의해 회전하도록 구동된다.
레디얼 자기 베어링(4)의 변위 센서 타겟(4-1) 및 회전자측 자극(4-2), 및 모터(8)의 회전자(8-1)는 구동측 회전자(2-1)에 고정되어 있다. 레디얼 자기 베어링(5)의 변위 센서 타겟(5-1) 및 회전자측 자극(5-2), 및 축방향 자기 베어링(7)의 변위 센서 타겟(7-1) 및 회전자측 자극(7-2)은 비구동자측 회전자(2-2)에 고정되어 있다.
레디얼 자기 베어링(4)의 변위 센서 타겟(4-1) 및 회전자측 자극(4-2), 및 레디얼 자기 베어링(5)의 변위 센서 타겟(5-1) 및 회전자측 자극(5-2)은 얇은 규소강판으로 덮어 씌워 형성된다. 처리 기체(3)하에서 부식을 막기 위해서는 규소강판의 표면에 내부식성 코팅 예를 들어 Ni-도금 또는 Teflon-코팅을 하거나, 내부식성 비자성 물질로 얇은 도금을 함으로써 표면을 도포할 수 있다.
레디얼 자기 베어링(4, 5)의 변위 센서 타겟(4-1, 5-1) 및 회전자측 자극(4-2, 5-2) 및 축방향 자기 베어링(7)의 변위 센서 타겟(7-1, 7-2)은 퍼멀로이로 형성될 수 있다. 퍼멀로이는 내부식성을 증가시키기 위하여 다량의 니켈을 함유하고 있기 때문에, 레디얼 자기 베어링(4, 5)의 변위 센서 타겟(4-1, 5-1) 및 회전자측 자극(4-2, 5-2), 축방향 자기 베어링(7)의 변위 센서 타겟(7-1, 7-2)의 표면에 대한 내부식공정을 생략할 수 있다. 따라서, 회전자측 자극(4-2, 5-2)과 고정자측 자극(4-4, 5-4)간의 거리, 축방향 자기 베어링(7)의 회전자측 자극(7-2)과 좌우 고정자측 자극(7-4, 7-5)간의 거리를 줄임으로써, 레디얼 자기 베어링(4, 5) 및 축방향 자기 베어링(7)의 성능 및 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 구동측 케이싱(9)과 비구동측 케이싱(10)이 밀폐용기(1)의 양 대향측면에 제공된다. 구동측 케이싱(9)은 케이싱 본체(9-1) 및 보호 베어링(11)용 하우징(9-2)으로 형성된다. 비구동측 케이싱(10)은 케이싱 본체(10-1) 및 보호 베어링용 하우징(10-2), 베어링 커버(10-3)로 형성된다.
구동측 케이싱(9)의 케이싱 본체(9-1)는 레디얼 자기 베어링(4)의 고정자측 자극(4-4) 및 변위 센서(4-3) 및 모터(8)의 고정자(8-2)를 수용한다. 밀폐용기(1)의 측면상의 케이싱 본체(9-1)의 내주면 끝단 및 측판(13)의 내주면 끝단에 용접과 같은 방식으로 캔(14)이 고정된다.
비구동측 케이싱(10)의 케이싱 본체(10-1)는 레디얼 자기 베어링(5)의 변위 센서(5-3) 및 고정자측 자극(5-4)을 수용한다. 밀폐용기(1)의 측면상의 케이싱 본체(10-1)의 내주면 끝단 및 측판(16)의 내주면 끝단에는, 캔(17)이 예를 들어 용접에 의해 고정된다.
보호 베어링(12)용 하우징(10-2)내에는, 축방향 자기 베어링(7)의 우측 고정자측 자극(7-5)이 설치되고; 우측 고정자측 자극(7-5)의 외부 표면상에는 캔(19)이 예를 들어 용접에 의해 고정된다. 베어링 커버(10-3)내에는, 축방향 자기 베어링(7)의 좌측 고정자측 자극(7-4) 및 변위 센서(7-3)가 설치되고; 좌측 고정자측 자극(7-4) 및 변위 센서(7-3)의 외부 표면상에는 캔(18) 및 캔(20)이 예를 들어 용접에 의해 각각 고정된다.
캔(14, 17, 18, 19, 20)은 처리기체에 대한 내부식성질을 가지며 축방향 자기 베어링(7) 및 모터(8)에 의해 발생된 자속선(magnetic flux)을 붕괴시키지 않는 비자성 물질로 이루어 진다. 이로 인해, 처리기체에 기인한 부식을 막을 수 있으며, 레디얼 자기 베어링(4, 5), 축방향 자기 베어링(7) 및 모터(8)의 성능에 있어서 해로운 영향을 받지 않는다. 이러한 캔(14, 17, 18, 19, 20)은 밀폐용기(1)를 구성하는 구성요소이기 때문에, 이들의 플레이트는 밀폐압력에 견딜수 있을 정도로 충분히 두껍다.
특히, 불소 개스 또는 염소 개스를 포함하는 처리 기체(3)에 대해, 오스테나이트 스테인레스 스틸 또는 니켈-몰리브덴-크롬 합금같은 물질을 캔(14, 17, 18, 19, 20)용으로 사용함으로써, 캔(14, 17, 18, 19, 20)이 처리 기체(3)에 의해 부식되는 것을 막을 수 있다. 오스테나이트 스테인레스 스틸 및 니켈-몰리브텐-크롬 합금은 높은 기계적 강도를 가지기 때문에, 얇은 플레이트의 캔(14, 17, 18, 19, 20)으로 사용되어 질 수 있다. 또한, 이러한 물질들은 비자성이기 때문에, 레디얼 자기 베어링(4, 5), 축방향 자기 베어링(7) 및 모터(8)는 효과적으로 작동할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 이러한 캔들의 상기 재료는 처리 기체, 밀폐 압력 등에 따라 다르므로, 오스테나이트 스테인레스 스틸 및 니켈-몰리브덴-크롬 합금같은 물질로 한정되지 않으며, 다른 재료로 된 얇은 플레이트, 박막으로 된 보호층 등일 수도 있다.
도 6은 구동측 케이싱(9)내의 구동측 레디얼 자기 베어링(4) 및 모터(8)의 상세 구조도이다. 모터(8)의 고정자(8-2) 및 레디얼 자기 베어링(4)의 변위 센서(4-3) 및 고정자측 자극(4-4)는 그 상대적인 위치가 스페이서(21-1, 21-2) 및 측판(13)에 개별적으로 고정되는 상태로 케이싱 본체(9-1)내에 수용된다. 변위 센서(4-3), 고정자측 자극(4-4) 및 모터(8)의 고정자(8-2)의 내주면에 박판의 원통으로서의 캔(14)이 삽입되며, 캔의 두 단부는 밀폐용기(1)의 측면상의 케이싱 본체(9-1)의 내주면 끝단 및 측판(13)의 내주면 끝단에 예를 들어 용접에 의해 고정된다.
도 7은 비구동측 레디얼 자기 베어링(5) 및 축방향 자기 베어링(7)의 상세 구조도이다. 레디얼 자기 베어링(5)의 변위 센서(5-3) 및 고정자측 자극(5-4)은 그 상대적인 위치가 스페이서(22-1) 및 측판(16)에 개별적으로 고정되는 상태로 케이싱 본체(9-1)내에 수용된다. 변위 센서(5-3) 및 고정자측 자극(5-4)의 내주면에 박판 원통으로서의 캔(17)이 삽입되며, 캔의 두 단부는 밀폐용기(1)의 측면상의 케이싱 본체(10-1)의 내주면 끝단 및 측판(16)의 내주면 끝단에 예를 들어 용접에 의해 고정된다.
또한, 축방향 자기 베어링(7)의 우측 고정자측 자극(7-5) 및 좌측 고정자측 자극(7-4)은 서로 대향하는 위치에 보호 베어링용 하우징(10-2) 및 베어링 커버(10-3)내에 수용된다. 변위 센서(7-3)는 베어링 커버(10-3)내에 수용된다.
축방향 자기 베어링(7)의 우측 고정자측 자극(7-5), 좌측 고정자측 자극(7-4) 및 변위 센서(7-3)의 외부 표면은 예를 들어 용접에 의해 그 위에 고정되는 얇은 디스크형 캔(19, 18, 20)으로 덮힌다.
또한, 상기 예에서, 모터는 한쪽 측면에 장착되고, 두 대향측면은 모터가 장착된 구동부와 모터가 장착되지 않는 비구동부로 구별된다. 하지만, 좀더 고속으로 순환팬(2)을 회전시키기 위해 양 대향부분에 모터가 설치되는 구성이 이용될 수 있다.
상기한 구성을 갖는 본 순환팬 장치에서, 도 1 에서 도 4 까지 도시된 순환팬 장치의 경우와 같은 방식으로 처리 기체(3)를 오염시키는 물질은 완전히 차단되며, 슬라이딩등에 기인한 금속성 먼지도 피할 수 있으며, 처리 기체(3)의 유효수명은 증가한다. 또한, 자기 베어링을 채용함으로써, 유지보수가 필요없는 운전이 구현되며, 힘전달수단으로서의 자기 커플링을 생략할 수 있으며, 그 결과 장치의 설 치공간을 줄일 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 제 1 형태에 따르면, 순환팬의 회전자를 회전가능하게 지지하는 베어링으로서 자기 베어링을 채택하며, 자기 베어링의 회전자측 자극 및 변위 센서 타겟은 순환팬의 회전자에 고정되고 밀폐공간에 설치되며, 자기베어링의 변위 센서 및 고정자측 자극은, 캔 또는 보호층이 사이에 개재된 채로 밀폐용기의 외부에 배치된다. 따라서, 다음과 같은 뛰어난 장점을 얻을 수 있다.
① 처리 기체의 열화를 피할 수 있으며, 장치의 유지보수가 줄어들고, 안정된 처리(장치 운전)가 연속적으로 수행될 수 있다. 특히, 이러한 장점들은 순환팬이 고속으로 회전되고 팬을 지지하는 부하가 더욱 커질 때 현저히 드러난다.
② 밀폐 용기내의 순환팬은 접촉되지 않고 자기 베어링에 의해 지지 될 수 있기 때문에, 유지보수가 필요없는 베어링을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2 형태에 따르면, 모터 회전자는 순환팬의 회전자에 고정되며, 모터 회전자는 밀폐용기와 연통하는 밀폐공간에 배치되며, 모터 회전자에 대응하는 모터 고정자는 캔 또는 보호층이 사이에 개재된 채로 밀폐용기의 외부에 배치된다. 이 경우에, 처리 기체의 열화를 피할 수 있으며; 회전구동력이 회전자로부터 순환팬으로 제공되기 때문에 자기 커플링은 필요치 않으며, 설치공간을 작게 만들 수 있다.
또한, 본 발명의 제 3 형태에 따르면, 제어형 베어링의 변위 센서 타겟 또는 회전자측 자극 중 어느 하나 또는 이들 양자는 퍼멀로이로 만들어 진다. 따라서, 변위 센서 타겟 및 회전자측 자극의 표면에 대한 부식방지 공정을 생략할 수 있다. 따라서, 회전자와 고정자간의 거리가 줄어들게 되며, 이에 따라 자기 베어링의 성능 및 효율이 향상되어진다.
또한, 본 발명의 제 4 형태에 따르면, 캔은 오스테나이트 스테인레스 스틸로 만들어 지며, 처리 기체에 의한 부식을 피할 수 있으며; 오스테나이트 스테인레스 스틸은 뛰어난 기계적 강도를 가지기 때문에, 얇은 플레이트로 만들어진 캔을 사용할 수 있으며, 이에 따라 모터 및 자기 베어링의 개개의 회전자와 고정자사이의 거리를 감소시킴으로써 자기 베어링과 모터의 성능 및 효율을 향상시킬 수 있다. 게다가, 오스테나이트 스테인레스 스틸은 비자성 물질이기 때문에, 자기 베어링 및 모터에 의해 생성된 자력의 파괴없이 성능 및 효율면에서의 향상과 자기 베어링의 크기면에서의 축소가 구현된다.
또한, 본 발명의 제 5 형태에 따르면, 캔은 니켈-몰리브덴-크롬 합금으로 만들어 지기 때문에, 처리 기체에 의한 부식을 피할 수 있으며; 니켈-몰리브텐-크롬 합금은 높은 기계적 강도를 가지기 때문에, 얇은 플레이트로 구성되는 캔을 채용할 수 있고, 이에 따라 자기 베어링 및 모터의 개개의 회전자와 고정자사이의 거리를 줄일 수 있으므로 자기 베어링 및 모터의 성능 및 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 니켈-몰리브덴-크롬 합금은 비자성이며, 자기 베어링 및 모터에 의해 발생된 자력의 파괴없이 성능 및 효율의 향상 및 자기 베어링의 크기축소를 구현할 수 있다.

Claims (5)

  1. 부식성 처리 기체를 포함하는 밀폐용기(1) 및 상기 밀폐용기내에서 상기 부식성 처리기체를 순환시키기 위해 상기 밀폐용기내에 설치된 순환팬(2)을 포함하고, 상기 순환팬의 회전자(2-1, 2-2)는 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되는 순환팬 장치로서,
    상기 장치는,
    상기 베어링이 레디얼 자기 베어링(4, 5) 및 하나 이상의 축방향 자기 베어링(6, 7)을 포함하고,
    상기 레디얼 자기 베어링은 상기 순환팬의 대향부에 배치되고,
    상기 레디얼 자기 베어링(4, 5) 및 축방향 자기 베어링(6, 7)의 변위 센서 타겟(4-1, 5-1, 6-1, 7-1) 및 회전자측 자극(4-2, 5-2, 6-2, 7-2)은 상기 순환팬(2)의 회전자(2-1, 2-2)에 고정되고 상기 밀폐용기와 연통하는 밀폐공간 내에 배치되고,
    상기 변위 센서 타겟 및 회전자측 자극에 대향하는 변위 센서(4-3, 5-3, 6-3, 7-3) 및 고정자측 자극(4-4, 5-4, 6-4, 7-4)은 캔 또는 보호층(14, 15, 16, 17)이 사이에 개재된 채로 상기 밀폐용기의 외부에 배치되는 것을 특징으로 하는 순환팬 장치.
  2. 제 1 항에 청구된 상기 순환팬 장치에 결합된 순환팬 구동 모터로서,
    모터 회전자(8-1)가 상기 순환팬의 하나 이상의 회전자(2-1, 2-2)에 고정되며, 상기 밀폐용기(1)와 연통하는 상기 밀폐공간 내에 배치되고,
    상기 모터 회전자에 대향하는 모터 고정자(8-2)는 캔 또는 보호층(14)이 그 사이에 개재된 채로 상기 밀폐용기의 외부에 배치되는 것을 특징으로 하는 순환팬 구동 모터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 레디얼 자기 베어링(4, 5) 및 축방향 자기 베어링(6, 7)의 상기 변위 센서 타겟(4-1, 5-1, 6-1, 7-1) 및 회전자측 자극(4-2, 5-2, 6-2, 7-2)의 표면에 내부식코팅이 적용되거나, 또는 상기 표면이 내부식성 비자성 물질의 얇은 플레이트로 덮히는 것을 특징으로 하는 순환팬 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 레디얼 및 축방향 자기 베어링의 변위 센서 타겟(4-1, 5-1, 6-1. 7-1) 또는 회전자측 자극(4-2, 5-2, 6-2, 7-2) 중 어느 하나 또는 양자가 퍼멀로이(30에서 80%의 니켈을 포함하는 철-니켈 합금)로 형성되는 것을 특징으로 하는 순환팬 장치.
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