KR100929579B1 - 자석 베어링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외륜과 내륜에 동일한 극성을 가지는 자석 베어링을 개시한다. 본 발명에 따른 자석 베어링은 외륜케이스과, 상기 외륜케이스의 내부에 회전가능하게 설치되어 있는 내륜케이스와, 중앙부에 요홈이 형성되어 있으며, 상기 요홈이 형성되는 부위는 동일극성을 가지도록 형성되어 상기 외륜케이스에 설치되어 있는 외륜자석부재와, 일측이 상기 요홈에 내장되도록 상기 내륜케이스에 설치되어 있으며, 상기 일측이 상기 요홈과 동일한 극성을 가지는 내륜자석부재를 포함한다. 따라서 동일극성을 가지는 자석의 반발력을 이용하여 외륜과 내륜이 접촉되는 것을 방지함과 동시에 자석들 사이에 자성유체를 주입시켜 자석간의 마찰력을 최소화하여 내구성 및 기밀성을 향상시킬 수 있다.

자석, 베어링, 척력, 인력

Description

자석 베어링{Magnet Bearing}

본 발명은 외륜과 내륜에 동일한 극성을 가지는 자석 베어링에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 동일극성을 가지는 자석의 반발력을 이용하여 외륜과 내륜이 접촉되는 것을 방지함과 동시에 자석들 사이에 자성유체를 주입시켜 자석간의 마찰력을 최소화함으로써, 내구력 및 기밀성을 향상시킬 수 있는 자석 베어링에 관한 것이다.

일반적으로, 베어링은 회전하고 있는 기계의 축을 일정한 위치에 고정시키고 축의 자중과 축에 걸리는 하중을 지지하면서 축을 회전시키는 역할을 하는 기계요소로서 통상적으로 축받이라고 하며 베어링과 접촉하고 있는 축 부분을 저널이라 하고 그 접촉상태에 따라 미끄럼베어링과 구름베어링의 두 종류로 분류된다.

상기 미끄럼베어링은 베어링 저널부의 표면 전부 또는 표면의 일부에 둘러싸여 있고, 베어링과 저널의 접촉면 사이에는 보통 윤활유가 있으며, 이 베어링은 면과 면이 접촉하기 때문에 축이 회전할 때 마찰저항이 구름베어링보다 크지만 하중 을 지지하는 능력은 일반적으로 큰 장점이 있다. 반면, 구름베어링은 축과 베어링의 볼 또는 롤러가 접촉되도록 한 구성을 갖는 것으로서, 축이 회전하면 볼 또는 롤러도같이 회전하기 때문에 마찰저항이 작은 장점이 있으며, 회전하는 기계축에는 하중이 축과 수직으로 걸리는 경우와 축방향으로 걸리는 경우가 있고 베어링은 이와같은 하중에 견디면서 회전운동을 확실히 해야 한다.

상기와 같이 베어링은 이와 같은 하중방향에 따라 그 구조가 많이 달라지며 축과 수직으로 하중이 걸리는 경우에 사용하는 것을 레이디얼베어링이라 하고 축방향으로 하중이 작용하는 경우에 쓰이는 것을 스러스트 베어링이라 하며, 예를 들면 볼베어링의 경우 레이디일 볼베어링과 스러스트 볼베어링 및 가늘고 긴 침상의 롤러를 사유하는 니들베어링이 있다.

그런데, 상기와 같은 일반적인 베어링은 그 구성이 복잡하고 베어링이 마찰력에 의하여 마모되어 파손되는 경우가 빈번하게 발생하고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 한국등록실용신안 제341078호에는 자석을 이용한 자석베어링이 개시되어 있다.

한국등록실용신안 제341078호에 개시된 자석베어링은 베어링의 내륜 및 외륜이 일정 규격의 링형태로 이루어지며, 내부에 자력을 가지는 자석이 부착되어 있다. 그리고 자석은 상기 내륜의 외주면과 상기 외륜의 내주면에 상호간에 대응되는 위치에 다단형태의 단차부가 형성되어 있으며, 동일한 극성을 가지도록 형성되어 있다. 즉, 동일한 극성을 가지는 자석에 의하여 내륜 및 외륜이 일정간격을 가지지게 되는 것이다.

그런데, 상기와 같은 종래의 자석 베어링은 상호 접하는 자석의 면이 다단으로 형성되어 있어서 자석 사이에 작용하는 척력 및 외륜 또는 내륜에 작용하는 축방향의 하중이 동일한 방향으로 힘이 작용하게 되어 내륜과 외륜이 분리될 수 있는 문제가 내포되어 있는 실정이다.

또한, 자석을 지지하는 하우징과 이 하우징의 내부에 설치되는 자석이 접촉되어 있어 하우징 및 자석이 파손될 수 있으므로, 내구성이 저하될 뿐만 아니라, 베어링의 내부로 이물질이 침투할 수 있는 문제가 내포되어 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 동일극성을 가지는 자석의 반발력을 이용하여 외륜과 내륜이 접촉되는 것을 방지함과 동시에 자석들 사이에 자성유체를 주입시켜 자석간의 마찰력을 최소화하여 내구성 및 기밀성을 향상시킬 수 있는 자석 베어링을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 자석 베어링은 외륜케이스과, 상기 외륜케이스의 내부에 회전가능하게 설치되어 있는 내륜케이스와, 원통 형상으로 형성되어 상기 외륜케이스의 내부에 설치되며, 내면이 동일극성을 가지는 외륜자석부재와, 원통 형상으로 형성되어 상기 외륜자석부재의 내부에 위치되도록 상기 내륜케이스의 내부에 설치되며, 외면이 상기 외륜자석부재의 내면과 동일한 극성을 가지는 내륜자석부재 및 상기 외륜자석부재 및 상기 내륜자석부재의 내부로 이물질이 침투되는 것이 방지되도록 상기 외륜케이스와 상기 내륜케이스 사이에 마련되는 실링자석부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

삭제

또한, 상기 외륜자석부재는, 상기 내륜자석부재의 외주면과 일정간격 이격되도록 상기 외륜케이스에 결합되어 있으며, 상기 내륜자석부재의 외주면과 대응되는 부위가 상기 내륜자석부재와 동일극성을 가지지는 링 형태의 제1 자석과, 상기 내륜자석부재의 외주면 부위가 삽입되도록 상기 제1 자석의 양측에서 상기 제1 자석의 내주면측으로 돌출되도록 상기 외륜케이스에 부착되어 있으며, 상기 내륜자석부재와 대응되는 부위가 상기 내륜자석부재와 동일극성을 가지는 링 형태의 제2 및 제3 자석을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 실링자석부재는 상기 외륜케이스에 결합되어 있는 링 형태의 제1 자석과, 상기 실링자석부재의 제1 자석의 내부에 위치되도록 상기 내륜케이스에 부착되어 있는 링 형태의 제2 자석으로 구성되어 있으며, 상기 외륜자석부재의 양측에 각각 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 및 제2 자석 사이에 자성유체가 주입되도록 상기 제1 및 제2 자석의 대응되는 부위가 다른 극성을 가지도록 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 자석 베어링에 의하면, 동일극성을 가지는 자석의 반발력을 이용하여 외륜과 내륜이 접촉되는 것을 방지함과 동시에 자석들 사이에 자성유체가 마련되어 있으므로, 자석간의 마찰력이 최소화되어 내구성 및 기밀성이 향상되는 효과가 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 자석 베어링을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 자석 베어링(100)은 구조물(도시생략)에 고정되는 외륜케이스(110)와, 이 외륜케이스(110)의 내부에 회전가능하게 마련되어 있으며, 내부에 회전체(도시생략)가 삽입되는 내륜케이스(120)와, 외륜케이스(110)와 내륜케이스(120) 사이에 설치되는 외륜자석부재(130) 및 내륜자석부재(140)를 포함한다. 그리고 자석 베어링(100)의 양측에는 외륜자석부재(130) 및 내륜자석부재(140)로 이물질이 침투되는 것이 방지되도록 실링자석부재(150)가 각각 마련되어 있다.

자석 베어링(100)의 외륜케이스(110)는 내부에 일정공간이 마련되어 있고, 상기 공간부에 외륜자석부재(130) 및 실링자석부재(150)가 부착되어 있다. 내륜케 이스(120) 또한 내부에 일정공간이 마련되어 있고, 상기 공간부에 내륜자석부재(140) 및 실링자석부재(150)가 부착되어 있다. 이때, 외륜케이스(110) 및 내륜케이스(120)는 외륜자석부재(130), 내륜자석부재(140) 및 실링자석부재(150)를 용이하게 결합할 수 있도록 분할되어 있다. 그리고 분할된 외륜케이스(110) 및 내륜케이스(120)는 장볼트(B) 및 이에 체결되는 너트(N)에 의하여 견고하게 결합되어 있다. 본 실시예에서는 외륜케이스(110) 및 내륜케이스(120)를 볼트(B) 및 너트(N)를 이용하여 결합시킨 것이 도시되어 있지만, 용접을 통해서도 상호 결합시킬 수 있다.

외륜케이스(110)에 부착되는 외륜자석부재(130)는 중앙부에 내륜자석부재(140)의 외측이 수용되도록 요홈(130a)이 형성되어 있으며, 요홈(130a)이 형성되는 부위는 동일극성을 가지도록 구성되어 있다. 구체적으로, 외륜자석부재(130)는 내륜자석부재(140)의 외주면과 일정간격 이격되도록 외륜케이스(110)에 결합되어 있는 링 형태의 제1 자석(131)과, 이 제1 자석(131)의 양측에 각각 위치되도록 외륜케이스(110)에 결합되어 있는 링 형태의 제2 및 제3 자석(133, 135)을 구비한다.

이때, 제2 및 제3 자석(133, 135)은 제1 자석(131)의 내측으로 노출되도록 그 외경(D1)이 제1 자석(131)의 외경(D2)보다는 작고 내경(D3)보다는 크게 형성되어 있고, 제2 및 제3 자석(133, 135)의 내경(D4)은 제1 자석(131)의 내경(D3)보다 작게 형성되어 있다. 이로 인하여, 외륜자석부재(130)에 내륜자석부재(140)가 수용되는 요홈(130a)이 형성되는 것이다.

제1, 제2 및 제3 자석(131, 133, 135)은 내륜자석부재(140)와 상호 반발력이 작용하도록 내륜자석부재(140)와 대응되는 부위가 내륜자석부재(140)와 동일한 극성을 가진다. 예를 들어, 내륜자석부재(140)의 외주면측이 N극을 띠면 이와 대응되는 외륜자석부재(130)의 제1 자석(131)은 내측이 N극을 띠며, 외륜자석부재(130)의 제2 및 제3 자석(133, 135)은 그 내측이 N극을 띠게 된다. 이로 인하여, 외륜자석부재(130)와 내륜자석부재(140) 사이에 반발력이 작용하여 일정간격의 갭(GAP)이 형성되어 자석 베어링(100)의 내륜케이스(120)와 외륜케이스(110)가 접촉되지 않고 회전하게 되는 것이다.

내륜자석부재(140) 및 외륜자석부재(130)를 실링할 수 있도록 마련되는 실링자석부재(150)는 외륜케이스(110) 및 내륜케이스(120)에 각각 결합되는 링 형태의 제1 및 제2 자석(151, 153)로 구성되어 있으며, 외륜자석부재(130)의 양측에 설치되어 있다. 실링자석부재(150)의 제1 자석(151)은 외륜케이스(110)에 결합되고, 제2 자석(153)은 외륜케이스(110)의 내측에 위치되어 내륜케이스(120)에 결합되어 있다. 그리고 실링자석부재(150)는 제1 자석(151)과 제2 자석(153) 사이가 완전하게 실링되도록 제1 및 제2 자석(151, 153) 사이에 자성유체(155)가 구비되어 있다.

이때, 실링자석부재(150)는 자성유체(155)가 제1 및 제2 자석(151, 153) 사이에서 이탈되는 것이 방지함과 동시에 내륜케이스(120)가 외륜케이스(110)에서 이탈되는 것이 방지되도록 되도록 제1 및 제2 자석(151, 153)의 대응되는 부위가 다른 극성을 띠게 된다. 즉, 실링자석부재(150)의 제1 및 제2 자석(151, 153)의 대응되는 부위가 다른 극성을 가지므로, 제1 및 제2 자석(151, 153) 사이에 인력(引力)이 발생하여 내륜케이스(120)와 외륜케이스(110)가 견고하게 결합되는 것이다.

한편, 실링자석부재(150)의 제1 및 제2 자석(151, 153) 사이에 마련되는 자성유체(155)는 제1 자석(151)과 제2 자석(153)의 마찰력을 저하시켜 제1 및 제2 자석(151, 153)이 마모되는 것을 방지한다.

지금부터는 상기와 같이 구성되어 있는 본 실시예에 따른 자석 베어링의 작동 및 작용을 상세히 설명한다.

자석 베어링(100)은 구조물에서 회전체가 원활하게 회전할 수 있도록 외륜케이스(110)는 구조물에 고정되고 내륜케이스(120)는 상기 구조물에서 회전되는 회전체에 고정된다. 그리고 내륜케이스(120)가 외륜케이스(110)에서 회전할 때, 내륜자석부재(140)의 외측이 척력이 발생되도록 내륜자석부재(140)의 외측과 동일극성을 가지는 외륜자석부재(130)의 요홈(130a)에 수용되어 있으므로, 내륜자석부재(140) 및 외륜자석부재(130)의 상호 작용하는 척력에 의하여 비접촉되면서 회전하게 된다.

또한, 실링자석부재(150)의 제1 및 제2 자석(151, 153)이 대응되는 극성을 가지므로, 상호 인력이 작용되어 내륜자석부재(140)와 외륜자석부재(130)가 척력에 의하여 외륜케이스(110)에서 내륜케이스(120)가 이탈되는 것이 방지된다. 즉, 자석 베어링(100)은 내륜자석부재(140)와 외륜자석부재(130)가 척력에 의해서는 외륜케이스(110)와 내륜케이스(120)가 비첩촉되면서 회전되며, 실링자석부재(150)에 제1 및 제2 자석(151, 153)의 인력에 의해서는 내륜자석부재(140)와 외륜자석부재(130)가 일정한 간격을 유지하게 됨과 동시에 외륜케이스(110)와 내륜케이스(120)가 상 호 이탈되는 것이 방지된다.

이때, 실링자석부재(150)의 제1 및 제2 자석(151, 153) 사이에 마련되는 자성유체(155)에 의하여 자석 베어링(100)의 내부로 이물질이 침투되는 것이 방지된다.

한편, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 외륜자석부재(130)를 나타낸 사시도로써, 도 3에 도시된 바와 같이, 외륜자석부재(160)를 대응되는 형상으로 요홈(160a)이 형성되어 있는 링 형태의 자석(161, 163)을 부착하여 제작할 수도 있다. 즉, 요홈(160a)이 형성된 자석(161, 163)의 내측을 내륜자석부재(140)와 동일극성으로 형성하여 상호 척력이 발생되도록 하고, 그 외측을 외륜케이스(110)에 고정시킬 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자석 베어링의 구성을 타타낸 사시도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자석 베어링의 구성을 타타낸 도 1의 A-A선 단면도이다.

도 3은 본 발명의 외륜자석부재의 다른 실시예를 나타낸 사시도이다.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호설명 ♠

100 : 자석 베어링 110 : 외륜케이스

120 : 내륜케이스 130 : 외륜자석부재

140 : 내륜자석부재 150 : 실링자석부재

Claims (5)

1. 외륜케이스과;

   상기 외륜케이스의 내부에 회전가능하게 설치되어 있는 내륜케이스와;

   원통 형상으로 형성되어 상기 외륜케이스의 내부에 설치되며, 내면이 동일극성을 가지는 외륜자석부재와;

   원통 형상으로 형성되어 상기 외륜자석부재의 내부에 위치되도록 상기 내륜케이스의 내부에 설치되며, 외면이 상기 외륜자석부재의 내면과 동일한 극성을 가지는 내륜자석부재; 및

   상기 외륜자석부재 및 상기 내륜자석부재의 내부로 이물질이 침투되는 것이 방지되도록 상기 외륜케이스와 상기 내륜케이스 사이에 마련되는 실링자석부재;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 자석 베어링.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 외륜자석부재는, 상기 내륜자석부재의 외주면과 일정간격 이격되도록 상기 외륜케이스에 결합되어 있으며, 상기 내륜자석부재의 외주면과 대응되는 부위가 상기 내륜자석부재와 동일극성을 가지지는 링 형태의 제1 자석과, 상기 내륜자석부재의 외주면 부위가 삽입되도록 상기 제1 자석의 양측에서 상기 제1 자석의 내주면측으로 돌출되도록 상기 외륜케이스에 부착되어 있으며, 상기 내륜자석부재와 대응되는 부위가 상기 내륜자석부재와 동일극성을 가지는 링 형태의 제2 및 제3 자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 자석 베어링.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 실링자석부재는, 상기 외륜케이스에 결합되어 있는 링 형태의 제1 자석과, 상기 실링자석부재의 제1 자석의 내부에 위치되도록 상기 내륜케이스에 부착되어 있는 링 형태의 제2 자석으로 구성되어 있으며, 상기 제1 자석과 상기 제2 자석 사이에는 자성유체가 마련되는 것을 특징으로 하는 자석 베어링.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 자석은, 상기 자성유체가 이탈되는 것이 방지되도록 대응되는 부위가 다른 극성을 가지는 것을 특징으로 하는 자석 베어링.

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