KR101131920B1 - 하이브리드 공기포일베어링 - Google Patents

하이브리드 공기포일베어링 Download PDF

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Abstract

본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 공기포일베어링은, 회전장치의 일측에 고정되는 외륜과 외륜에 대해 상대회전하는 내륜을 구비하는 구름베어링과, 회전장치의 회전축을 감싸도록 구름베어링의 내륜의 내주면을 따라 배치되는 공기포일베어링과, 일단이 내륜에 회동가능하게 장착되고 타단이 외륜에 연결가능한 복수개의 연결부재를 포함할 수 있다. 연결부재와 내륜 사이에는 탄성부재가 개재될 수 있다.

Description

하이브리드 공기포일베어링{HYBRID AIR FOIL BEARING}
본 발명은 하이브리드 공기포일베어링에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전축이 부상속도 이하에서 구름베어링에 의해 지지되고 부상속도 이상에서 공기포일베어링에 의해 지지되는 하이브리드 공기포일베어링에 관한 것이다.
일반적으로, 산업용 압축기, 발전기, 항공기용 보조 동력장치(APU: Auxiliary Power Unit) 또는 공기조화 시스템(ACS: Air Conditioning System)과 같은 고속 회전장치에는 회전축을 지지하는 베어링이 사용되고 있다. 베어링은 회전자와 고정자 사이의 마찰에 의한 동력손실을 줄이는 역할을 한다. 저속으로 운행되고 하중이 큰 회전장치에는 회전자와 고정자 사이에 볼 또는 롤러와 같은 구름요소(rolling element)가 개재되는 구름베어링이 사용되어 왔다. 구름베어링은 고하중의 회전축을 지지할 수 있지만, 고속회전시에는 구름요소에 열변형이 발생하여 토크가 급격히 증가하므로 고속 회전장치에 사용하는 것이 부적합하다.
고속 회전장치에는 회전자와 고정자 사이에 액체(오일) 또는 기체(공기 또는 가스)상태의 윤활제를 주입하여 사용하는 유체베어링이 주로 사용된다. 특히, 저하중 및 초고속으로 작동하는 회전장치에는 초고속 회전시 안정성을 향상시키기 위해 회전자와 고정자 사이에서 고속회전에 따른 공기 윤활막을 형성하는 공기포일베어링(Air Foil Bearing)이 사용된다. 공기포일베어링은 공기 윤활막에 의해 약간 부상된 상태에서 고속 회전하므로 회전자와 고정자의 마찰에 따른 동력 손실이 적고 탄성의 포일을 가짐으로써 고속회전시 안정성이 우수하다. 하지만, 공기포일베어링은 저속회전시 공기 윤활막이 형성되지 않으므로 높은 하중을 지지할 수 없고, 정지상태에서 높은 토크를 가지는 단점을 가진다. 또한, 공기포일베어링은 포일 표면이 마모되는 문제점도 가진다.
상술한 단점들을 개선하기 위해 높은 하중지지가 가능하면서 고속운전시 안정성이 뛰어난 마그네틱-공기포일 하이브리드 베어링이 개발되었으나, 많은 제작비용 및 시스템의 대형화로 인해 실용화가 어려운 상태이다. 또한, 마그네틱-공기포일 하이브리드 베어링은 전자기장비가 자기력의 영향을 받아 오작동할 수 있어 항공기에 사용될 수 없는 치명적인 단점을 갖는다.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 회전축이 부상속도 이하에서 구름베어링에 의해 지지되고 부상속도 이상에서 공기포일베어링에 의해 지지되는 하이브리드 공기포일베어링을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 구름베어링과 공기포일베어링이 함께 작동하는 비정상적 과도운전 구간을 최소화한 하이브리드 공기포일베어링을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 공기포일베어링은, 회전장치의 일측에 고정되는 외륜과 외륜에 대해 상대회전하는 내륜을 구비하는 구름베어링과, 회전장치의 회전축을 감싸도록 구름베어링의 내륜의 내주면을 따라 배치되는 공기포일베어링과, 일단이 내륜에 회동가능하게 장착되고 타단이 외륜에 연결가능한 복수개의 연결부재를 포함할 수 있다. 연결부재와 내륜 사이에는 탄성부재가 개재될 수 있다. 이 실시예에서, 공기포일베어링은, 내륜 측에 배치되는 범프포일과, 범프포일과 회전축 사이에 배치되는 탑포일을 포함할 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 공기포일베어링은, 회전장치의 일측에 고정되는 하우징과, 하우징의 내주면을 따라 배치되는 공기포일베어링과, 공기포일베어링 내측에 배치되는 외륜과 외륜에 대해 상대회전하는 내륜을 구비하는 구름베어링과, 내륜에 장착되는 회전축과, 일단이 내륜에 회동가능하게 장착되고 타단이 외륜에 연결가능한 복수개의 연결부재를 포함할 수 있다. 연결부재와 내륜 사이에는 탄성부재가 개재될 수 있다. 이 실시예에 있어서, 공기포일베어링은, 하우징 측에 배치되는 범프포일과, 범프포일과 외륜 사이에 배치되는 탑포일을 포함할 수 있다.
제1 및 제2 실시예에 있어서, 회전축 및 내륜이 공기포일베어링의 부상속도 이상에서 회전할 때 연결부재는 내륜과 외륜을 연결할 수 있다. 이 실시예에서, 탄성부재의 탄성계수는 부상속도 이상에서 내륜의 회전에 의한 원심력이 탄성부재의 탄성복원력 보다 크게 작용하도록 설정될 수 있다. 구름베어링의 내륜과 외륜 사이의 상대적인 운동을 정지시키므로, 구름베어링과 공기포일베어링이 함께 작동하는 비정상적 과도운전 구간을 최소화할 수 있다.
제1 및 제2 실시예에 있어서, 연결부재의 타단에는 돌기가 형성되고, 외륜에는 돌기가 맞물리는 다수의 리세스가 형성될 수 있다. 이 실시예에 있어서, 돌기 및 리세스는 톱니형상을 가질 수 있다. 또한, 톱니형상은 일면이 외륜의 내주면에 수직으로 이루어질 수 있다. 따라서, 톱니형상에 따른 마찰력이 탄성부재의 탄성복원력 보다 크게 설정되어 구름베어링의 내륜과 외륜은 상대적인 운동을 하지 않으므로, 구름베어링과 공기포일베어링이 함께 작동하는 비정상적 과도운전 구간을 최소화할 수 있다.
제1 및 제2 실시예에 있어서, 탄성부재는 코일스프링 또는 토션스프링일 수 있다.
본 발명에 따르면, 하이브리드 공기포일베어링은 부상속도 이하에서 구름베어링에 의해 회전축을 지지하고 부상속도 이상에서 공기포일베어링에 의해 회전축을 지지하도록 구성되므로, 고속회전장치는 고속영역에서 회전축을 안정적으로 지지하면서도 고하중을 지지할 수 있는 장점을 모두 달성할 수 있다.
또한, 연결부재는 탄성부재에 의해 내륜과 연결되고 부상속도 이상에서 외륜에 기계적으로 연결되도록 구성되므로, 본 발명에 따른 하이브리드 공기포일베어링은 연결부재를 제어하기 위한 제어시스템을 별도로 구비할 필요가 없다. 따라서, 본 발명은 베어링의 중량 및 크기를 감소시킬 수 있고 제조원가를 절감할 수 있는 장점을 갖는다. 게다가, 회전축이 공기포일베어링의 감쇠성능에 의해 고속영역에서도 안정적으로 회전할 수 있다. 더욱이, 본 발명에 따른 하이브리드 공기포일베어링은 전자기력을 이용하지 않으므로 사용상의 제약이 적어진다.
게다가, 본 발명에 따른 하이브리드 공기포일 베어링은 부상속도 이상에서 연결부재의 원심력 또는 톱니형상에 따른 마찰력이 탄성부재의 탄성복원력 보다 크게 설정되어 구름베어링의 내륜과 외륜은 상대적인 운동을 하지 않는다. 따라서, 구름베어링과 공기포일베어링이 함께 작동하는 비정상적 과도운전 구간을 최소화할 수 있다.
도 1은 회전축이 부상속도 이하에서 회전할 때 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 공기포일베어링을 보인 도면이다.
도 2는 회전축이 부상속도 이상에서 회전할 때 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 공기포일베어링을 보인 도면이다.
도 3은 도 1의 부분확대도이다.
도 4는 도 2의 부분확대도이다.
도 5는 회전축이 부상속도 이하에서 회전할 때 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 공기포일베어링을 보인 도면이다.
도 6은 회전축이 부상속도 이상에서 회전할 때 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 공기포일베어링을 보인 도면이다.
도 7은 회전축의 회전속도에 따른 토크를 보인 그래프이다.
이하, 도면을 참조하여 하이브리드 공기포일베어링의 제1 및 제2 실시예를 설명한다.
(제1 실시예)
도 1은 회전축이 부상속도 이하에서 회전할 때 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 공기포일베어링을 보인 도면이다. 도 2는 회전축이 부상속도 이상에서 회전할 때 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 공기포일베어링을 보인 도면이다. 도 3 및 도 4는 각각 도 1 및 도 2의 각 부분확대도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 공기포일베어링(100)은 구름베어링(110)과, 공기포일베어링(120)과, 회전축(130)과, 연결부재(140)를 포함한다.
구름베어링(110)은 외륜(111)과, 내륜(112)과, 구름부재(113)를 구비한다. 외륜(111)은 회전장치의 일측에 고정된다. 내륜(112)은 외륜(111)에 대해 상대회전하도록 구성된다. 구름부재(113)는 외륜(111)과 내륜(112) 사이에 배치되어 외륜(111)에 대한 내륜(112)의 회전시 마찰력을 감소시키는 역할을 한다. 구름부재(113)는 볼 또는 롤러를 포함한다.
공기포일베어링(120)은 회전장치의 회전축(130)을 감싸도록 구름베어링(110)의 내륜(112)을 따라 배치된다. 공기포일베어링(120)은 회전축(130)이 고속으로 회전함에 따라 회전축(130)과 구름베어링(110) 사이에 공기 윤활막을 형성하여 회전축(130)을 부상시켜 지지한다.
공기포일베어링(120)은 범프포일(121)과, 탑포일(122)과, 결합편(123)을 포함한다. 범프포일(121)은 내륜(112)의 내주면을 따라 배치된다. 탑포일(122)은 범프포일(121)과 회전축(130) 사이에 배치된다. 범프포일(121) 및 탑포일(122)은 탄성을 가지는 박막 형태의 포일(foil)을 성형하여 제조된다. 범프포일(121)은 복수개가 회전축(130)의 중심을 향해 볼록한 형상이고, 탑포일(122)은 평판 형상이다. 범프포일(121)은 높은 강성을 가지므로 회전축(130)의 하중 지지능력을 향상시킨다. 또한, 범프포일(121)은 회전축(130)의 회전에 의해 동압이 발생하면 원주방향으로 변형되어 하중을 지지한다. 범프포일(121) 및 탑포일(122)의 일단은 결합편(123)에 의해 내륜(112)에 고정되고, 그 타단은 자유단이다. 또한, 범프포일(121) 및 탑포일(122)은 각각 일단과 타단을 연결함으로써 일체형으로 사용될 수도 있다.
공기포일베어링(120)은 회전축(130)의 회전시 발생하는 진동을 감쇠시키는 역할도 수행한다. 범프포일(121) 및 탑포일(122)이 가지고 있는 자체의 탄성 및 회전축(130)의 고속회전시 작용하는 동압에 의해 각 포일이 서로 밀착되어 원주 방향으로 상대운동함에 따라 발생하는 쿨롱 마찰력이 회전축 진동시의 에너지를 소산시켜 진동을 감쇠시키게 된다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 복수개의 연결부재(140)는 일단이 내륜(112)에 회동가능하게 장착되고 타단이 외륜(111)에 연결가능하다. 연결부재(140)는 회전축(130)이 부상속도 이상에서 회전할 때 외륜(111)과 내륜(112) 사이의 상대회전을 제한하는 역할을 한다. 여기서, 부상속도란 공기포일베어링(120)에서 공기 윤활막이 형성되어 회전축(130)이 공기포일베어링(120)으로부터 소정 거리 이격 또는 부상하여 회전할 때 회전축(130)의 회전속도를 의미한다. 이 실시예는 3개의 연결부재(140)가 설치되는 것으로 설명하고 있으나, 본 발명에 따른 연결부재는 이에 한정되지 않고 3개 이상으로 구성될 수 있다.
연결부재(140)는 바디(141)와, 돌기(142)와, 탄성부재를 포함할 수 있다. 바디(141)는 일단이 내륜(112)에 힌지결합되어 일단을 중심으로 회동가능하다. 바디(141)는 내륜(112)이 회전함에 따라 원심력에 의해 일단을 중심으로 회동한다.
돌기(142)는 바디(141)의 타단으로부터 외륜(111) 측을 향해 연장된다. 돌기(142)는 연결부재(140)와 외륜(111) 사이의 마찰력을 극대화하는 역할을 한다. 이를 위해, 외륜(111)에는 돌기(142)의 형상에 대응하는 다수의 리세스(111a)가 형성되어 있다. 다수의 리세스(111a)는 돌기(142)가 임의의 위치에서 맞물릴 수 있도록 외륜(111)의 원주방향을 따라 연속적으로 형성될 수 있다. 또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 공기포일베어링(100)이 돌기(142)와 리세스(111a)를 구비함으로써, 구름베어링(110)과 공기포일베어링(120)이 비정상적으로 함께 작동하는 과도운전 구간을 방지할 수 있다.
돌기(142) 및 리세스(111a)는 톱니형상을 가질 수 있다. 이 실시예에서, 회전축(130)이 부상속도에 도달하면, 연결부재(140)가 원심력에 의해 외륜(111)을 내륜(112)과 연결하여 외륜(111)과 내륜(112)은 상대운동을 정지한다. 이 경우에, 외륜(111)과 내륜(112) 사이의 토크도 감소한다. 연결부재(140)에 작용하는 원심력이 감소하므로, 연결부재(140)가 외륜(111)과 내륜(112)의 연결상태를 해제할 수 있다. 하지만, 본 발명의 목적에 부합하기 위해, 회전축(130)이 부상속도에 도달한 이후에도 연결부재(140)가 외륜(111)과 내륜(112)의 연결상태를 유지해야 한다. 이를 위해, 일 실시예에서, 돌기(142) 및 리세스(111a)는 일면이 외륜(111)의 내주면에 수직으로 이루어지는 톱니형상을 가질 수 있다. 탄성부재의 탄성복원력에 대항하는 돌기(142)와 리세스(111a) 사이의 마찰력이 증가하게 되어, 회전축(130)이 부상속도에 도달한 이후에 연결부재(140)가 외륜(111)과 내륜(112)의 연결상태를 유지할 수 있다. 즉, 상술한 톱니바퀴의 형상은 연결부재(140)의 의도하지 않은 이동을 방지할 수 있다.
탄성부재는 연결부재(140)와 내륜(112) 사이에 개재된다. 이 실시예는 바디(141)의 타단과 내륜(112) 사이에 연결된 코일스프링(143)을 설명하고 있으나, 본 발명에 따른 탄성부재는 이에 한정되지 않고 판스프링, 토션스프링 등을 포함할 수 있다. 탄성부재의 탄성계수는 부상속도 이상에서 내륜(112)의 회전에 의한 원심력이 탄성부재의 탄성복원력 보다 크게 작용하도록 설정된다. 즉, 부상속도 이하에서는 내륜(112)의 회전에 의한 원심력이 탄성부재의 탄성복원력 보다 작다. 다른 실시예로서, 회전축(130)이 부상속도에 도달한 이후에, 탄성부재의 탄성계수는 연결부재(140)에 작용하는 탄성복원력이 돌기(142)와 리세스(111a) 사이의 마찰력(이 경우에, 외륜(111)과 내륜(112) 사이의 토크는 비교적 적음)은 토크보다 크게 작용하도록 설정될 수 있다.
이하, 제1 실시예에 따른 하이브리드 공기포일베어링(100)의 작동을 설명한다.
회전축(130)이 정지된 상태 또는 저속영역(즉, 부상속도 이하)에서 회전할 때, 회전축(130)은 자중에 의해 공기포일베어링(120)의 탑포일(122)과 접촉하고 범프포일(121)을 가압하고 있다. 이 경우에, 공기포일베어링(120)은 공기 윤활막을 형성하지 못하므로 베어링으로서 역할을 제대로 수행할 수 없다. 즉, 회전축(130)이 정지상태로부터 부상속도에 도달할 때까지 또는 부상속도로부터 정지상태에 도달할 때까지, 탄성부재의 탄성복원력은 내륜(112)에 작용하는 원심력보다 크다. 따라서, 회전축(130)은 구름베어링(110)에 의해 지지된다. 그리고 회전축(130)은 내륜(112)과 함께 외륜(111)에 대해 상대회전한다. 그 결과, 저속영역에서 회전축(130)의 토크가 감소하고 회전축(130)에 의한 공기포일베어링(120)의 마모 및 파손을 방지할 수 있다.
회전축(130)이 부상속도에 도달하면, 내륜(112)의 원심력은 탄성부재의 탄성복원력 보다 커진다. 따라서, 연결부재(140)의 타단이 내륜(112)으로부터 이격되어 돌기(142)가 외륜(111)의 리세스(111a)에 맞물린다(도 2 및 도 4 참조). 이와 동시에, 공기포일베어링(120)은 공기 윤활막에 의해 회전축(130)을 공기포일베어링(120)으로부터 부상시켜 지지한다. 따라서, 내륜(112) 및 외륜(111)은 연결부재(140)에 의해 상대회전이 제한되고, 회전축(130)은 공기포일베어링(120)에 의해 지지된다. 따라서, 회전축(130)은 적은 마찰토크로 고속회전이 가능하다. 뿐만 아니라, 회전축(130)은 공기포일베어링(120)의 감쇠성능에 의해 고속영역에서 안정적으로 회전하는 것이 가능해진다. 그 결과, 구름베어링(110)의 작동에 의한 열변형이 감소하고 하이브리드 공기포일베어링(100)의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있다.
(제2 실시예)
도 5는 회전축이 부상속도 이하에서 회전할 때 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 공기포일베어링을 보인 도면이다. 도 6은 회전축이 부상속도 이상에서 회전할 때 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 공기포일베어링을 보인 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 공기포일베어링(200)은 하우징(210)과, 공기포일베어링(220)과, 구름베어링(230)과, 회전축(240)과, 연결부재(250)를 포함한다.
하우징(210)은 회전장치의 일측에 고정되고, 내측에 공기포일베어링(220) 및 구름베어링(230)이 구비된다. 공기포일베어링(220)은 하우징(210)의 내주면을 따라 배치된다. 구름베어링(230)은 공기포일베어링(220) 내측에 배치되는 외륜(231)과 외륜(231)에 대해 상대회전하는 내륜(232)을 구비한다. 회전축(240)은 내륜(232)에 장착된다. 복수개의 연결부재(250)는 일단이 내륜(232)에 회동가능하게 장착되고 타단이 외륜(231)에 연결가능하다. 연결부재(250)와 내륜(232) 사이에는 탄성부재가 개재된다.
공기포일베어링(220)은 범프포일(221)과, 탑포일(222)과, 결합편(223)을 포함하는 것으로, 크기 및 배치를 제외하고는 제1 실시예의 공기포일베어링(120)과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
또한, 구름베어링(230)은 외륜(231)과, 내륜(232)과, 구름부재(233)를 포함하는 것으로, 크기 및 배치를 제외하고는 제1 실시예의 구름베어링(110)과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
게다가, 연결부재(250)는 바디(251)와, 돌기(252)와, 탄성부재를 포함하는 것으로, 크기 및 배치를 제외하고는 제1 실시예의 연결부재(140)와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하, 제2 실시예에 따른 하이브리드 공기포일베어링(200)의 작동을 설명한다.
회전축(240)이 정지된 상태 또는 저속영역(즉, 부상속도 이하)에서 회전할 때, 구름베어링(230)의 외륜(231)은 구름베어링(230)의 자중 및 회전축(240)의 중량에 의해 공기포일베어링(220)의 탑포일(222)과 접촉하고 범프포일(221)을 가압하고 있다. 이 경우에, 공기포일베어링(220)은 공기 윤활막을 형성하지 못하므로 베어링으로서 역할을 제대로 수행할 수 없다. 즉, 회전축(240)이 정지상태로부터 부상속도에 도달할 때까지 또는 부상속도로부터 정지상태에 도달할 때까지, 탄성부재의 탄성복원력은 외륜(231)에 작용하는 원심력보다 크다. 따라서, 회전축(240)은 구름베어링(230)에 의해 지지된다. 그리고 회전축(240)은 내륜(232)과 함께 외륜에 대해 상대회전한다. 그 결과, 저속영역에서 회전축(240)의 토크가 감소하고 회전축(240)에 의한 공기포일베어링(220)의 마모 및 파손을 방지할 수 있다.
회전축(240)이 부상속도에 도달하면, 내륜(232)의 원심력은 탄성부재의 탄성복원력 보다 커진다. 따라서, 연결부재(250)의 타단이 내륜(232)으로부터 이격되어 돌기(252)가 외륜(231)의 리세스(231a)에 맞물린다(도 4 및 도 6 참조). 이와 동시에, 공기포일베어링(220)은 공기 윤활막에 의해 회전축(240) 및 구름베어링(230)을 공기포일베어링(220)으로부터 부상시켜 지지한다. 따라서, 내륜(232) 및 외륜(231)은 연결부재(250)에 의해 상대회전이 제한되고, 회전축(240) 및 구름베어링(230)은 공기포일베어링(220)에 의해 지지된다. 따라서, 회전축(240)은 저마찰로 고속으로 회전할 수 있다. 뿐만 아니라, 회전축(240)은 공기포일베어링(220)의 감쇠성능에 의해 고속영역에서 안정적으로 회전하는 것이 가능해진다. 또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 공기포일베어링(200)이 돌기(252)와 리세스(231a)를 구비함으로써, 구름베어링(230)과 공기포일베어링(220)이 비정상적으로 함께 작동하는 과도운전 구간을 방지할 수 있다. 게다가, 구름베어링(220)의 작동에 의한 열변형이 감소하고 하이브리드 공기포일베어링(100)의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 있어서 회전축의 회전속도에 따른 토크를 보인 그래프이다. 도 7에서, TA는 회전속도에 따른 공기포일베어링의 토크변화 곡선이고, TR은 회전속도에 따른 구름베어링의 토크변화 곡선이며, TH는 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 하이브리드 공기포일베어링에 작용하는 토크변화 곡선이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 정지상태로부터 부상속도(W1)까지 공기포일베어링에는 큰 토크가 작용하고, 부상속도(W1) 이후에 구름베어링은 토크가 점차 증가하는 경향을 가진다. 특히, 구름베어링은 고속(대략 한계속도(W2) 이상)으로 회전하면 열변형 등으로 인해 작동이 거의 불가능하다. 본 발명에 따른 하이브리드 공기포일베어링은 정지상태로부터 부상속도까지는 구름베어링의 토크변화 곡선을 따르고, 부상속도 이후에는 공기포일베어링의 토크변화 곡선을 따른다. 따라서, 본 발명에 따른 하이브리드 공기포일베어링은 상술한 공기포일베어링 및 구름베어링의 토크 변화를 적절히 조화시켜, 적은 토크를 가지고 고속영역에서도 안정적으로 작동할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
100: 제1 실시예에 따른 하이브리드 공기포일베어링
110: 구름베어링
111: 외륜
112: 내륜
113: 구름부재
120: 공기포일베어링
121: 범프포일
122: 탑포일
123: 결합편
130: 회전축
140: 연결부재
141: 바디
142: 돌기
143: 코일스프링
200: 제2 실시예에 따른 하이브리드 공기포일베어링
210: 하우징
220: 공기포일베어링
221: 범프포일
222: 탑포일
223: 결합편
230: 구름베어링
231: 외륜
232: 내륜
233: 구름부재
240: 회전축
250: 연결부재
251: 바디
252: 돌기

Claims (15)

  1. 회전장치의 일측에 고정되는 외륜과 상기 외륜에 대해 상대회전하는 내륜을 구비하는 구름베어링과,
    상기 회전장치의 회전축을 감싸도록 상기 구름베어링의 상기 내륜의 내주면을 따라 배치되는 공기포일베어링과,
    일단이 상기 내륜에 회동가능하게 장착되고 타단이 상기 외륜에 연결가능한 복수개의 연결부재를 포함하고,
    상기 연결부재와 상기 내륜 사이에는 탄성부재가 개재되는
    하이브리드 공기포일베어링.
  2. 제1항에 있어서, 상기 회전축 및 상기 내륜이 상기 공기포일베어링의 부상속도 이상에서 회전할 때 상기 연결부재는 상기 내륜과 상기 외륜을 연결하는
    하이브리드 공기포일베어링.
  3. 제2항에 있어서, 상기 탄성부재의 탄성계수는 상기 부상속도 이상에서 상기 내륜의 회전에 의한 원심력이 상기 탄성부재의 탄성복원력 보다 크게 작용하도록 설정되는
    하이브리드 공기포일베어링.
  4. 제1항에 있어서, 상기 연결부재의 상기 타단에는 돌기가 형성되고, 상기 외륜에는 상기 돌기가 맞물리는 다수의 리세스가 형성되는
    하이브리드 공기포일베어링.
  5. 제4항에 있어서, 상기 돌기 및 상기 리세스는 톱니형상을 가지는
    하이브리드 공기포일베어링.
  6. 제5항에 있어서, 상기 톱니형상은 일면이 상기 외륜의 내주면에 수직으로 이루어지는
    하이브리드 공기포일베어링.
  7. 제1항에 있어서, 상기 공기포일베어링은,
    상기 내륜 측에 배치되는 범프포일과,
    상기 범프포일과 상기 회전축 사이에 배치되는 탑포일을 포함하는
    하이브리드 공기포일베어링.
  8. 제1항에 있어서, 상기 탄성부재는 코일스프링 또는 토션스프링인
    하이브리드 공기포일베어링.
  9. 회전장치의 일측에 고정되는 하우징과,
    상기 하우징의 내주면을 따라 배치되는 공기포일베어링과,
    상기 공기포일베어링 내측에 배치되는 외륜과 상기 외륜에 대해 상대회전하는 내륜을 구비하는 구름베어링과,
    상기 내륜에 장착되는 회전축과,
    일단이 상기 내륜에 회동가능하게 장착되고 타단이 상기 외륜에 연결가능한 복수개의 연결부재를 포함하고,
    상기 연결부재와 상기 내륜 사이에는 탄성부재가 개재되는
    하이브리드 공기포일베어링.
  10. 제9항에 있어서, 상기 회전축 및 상기 내륜이 상기 공기포일베어링의 부상속도 이상에서 회전할 때 상기 연결부재는 상기 연결부재는 상기 내륜과 상기 외륜을 연결하는
    하이브리드 공기포일베어링.
  11. 제10항에 있어서, 상기 탄성부재의 탄성계수는 상기 부상속도 이상에서 상기 내륜의 회전에 의한 원심력이 상기 탄성부재의 탄성복원력 보다 크게 작용하도록 설정되는
    하이브리드 공기포일베어링.
  12. 제9항에 있어서, 상기 연결부재의 상기 타단에는 돌기가 형성되고, 상기 외륜에는 상기 돌기가 맞물리는 다수의 리세스가 형성되는
    하이브리드 공기포일베어링.
  13. 제12항에 있어서, 상기 돌기 및 상기 리세스는 톱니형상을 가지는
    하이브리드 공기포일베어링.
  14. 제9항에 있어서, 상기 공기포일베어링은,
    상기 하우징 측에 배치되는 범프포일과,
    상기 범프포일과 상기 외륜 사이에 배치되는 탑포일을 포함하는
    하이브리드 공기포일베어링.
  15. 제9항에 있어서, 상기 탄성부재는 코일스프링 또는 토션스프링인
    하이브리드 공기포일베어링.
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