KR101180026B1 - 하이브리드 무급유 댐퍼 베어링 및 그 제어장치 - Google Patents

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Abstract

공급 오일이 없는 무급유 환경하에서의 구름베어링 및 범프구조를 가지고 압전액츄에이터를 통해 능동적으로 제어가능한 하이브리드 무급유 댐퍼 베어링이 제공된다. 본 발명에 따른 하이브리드 무급유 댐퍼 베어링은 회전장치의 회전축의 외주면을 감싸도록 회전장치에 고정되는 하우징과, 하우징 내에서 배치되고 회전축의 외주면에 장착되는 구름베어링과, 하우징과 구름베어링 사이에 배치되는 범프구조와, 하우징과 범프구조 사이에서 하우징의 내주면을 따라 배치되어 전압의 인가에 의해 작동하는 압전액츄에이터를 포함한다.

Description

하이브리드 무급유 댐퍼 베어링 및 그 제어장치{HYBRID OIL FREE DAMPER BEARING AND DEVICE FOR CONTROLLING THE SAME}
본 발명은 구름베어링과 회전축의 진동을 흡수할 수 있도록 구름베어링의 외륜에 범프구조를 가지고 압전액츄에이터를 통해 능동적으로 제어가능한 무급유 하이브리드 댐퍼 베어링 및 그 제어장치에 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. 특히, 구름베어링은 회전축에 결합되는 내륜과, 내륜을 회전가능하게 지지하는 외륜과, 내륜과 외륜의 사이에 배치되어 외륜에 대한 내륜의 회전시 마찰저항을 감소시키도록 구름운동하는 구름요소(rolling element)로 구성된다. 회전장치의 원활한 구름운동과 고속회전시 안정성 확보를 위해 베어링의 감쇠장치로서 댐퍼가 사용되고 있다. 대표적으로 사용되는 댐퍼를 예로 들면 오일, 고무 또는 전자기력을 이용한 스퀴즈 댐퍼가 있다.
도 1은 오일을 이용한 스퀴즈 필름 댐퍼를 보인 단면도이다. 도 1을 참조하면, 오일을 이용한 스퀴즈 필름 댐퍼(10)는 하우징(1)과 하우징 내에 위치하는 구름베어링(2)을 포함한다. 하우징(1) 내부에는 구름베어링(2)의 감쇠를 위해 오일이 충전되어 있으며, 이를 위해 하우징(1)의 일측에는 오일주입구(1a)가 마련되어 있다. 구름베어링(2)은 회전축(3)이 결합되는 내륜(2a)과, 내륜(2a)에 대해 회전가능한 외륜(2b)과, 내륜(2a)과 외륜(2b)의 사이에 배치되는 볼(2c)을 포함한다. 내륜(2a)은 회전축(3)과 함께 회전하고, 외륜(2b)의 둘레에는 오일이 충전되어 있다. 구름베어링(2)은 오일에 의해 진동 및 외란이 감쇠되는 구조이다. 이러한 오일 스퀴즈 필름 댐퍼는 별도의 오일주입장치 및 오일의 밀봉장치를 구비해야 하므로 회전장치의 크기를 소형화하는데 어려움이 있다.
그리고, 고무를 이용한 스퀴즈 필름 댐퍼는 하우징의 내부에 고무부재를 장착하여 사용된다. 이 경우에, 고무는 고열과 산성에 의해 부식될 수 있어 고무부재를 자주 교체해야 하는 번거로움이 있다. 또한, 전자기력을 이용한 스퀴즈 필름 댐퍼는 코일 및 자석을 구비해야 하므로 코일 및 자석의 중량으로 인해 베어링의 전체 중량을 증가시키는 문제점이 있다. 특히, 항공우주분야에서 사용되는 회전장치는 전자기장에 의해 영향을 받을 수 있으므로 사용상 제한이 따르게 된다. 마지막으로, 오일과 고무부재를 이용하는 스퀴즈 필름 댐퍼는 오히려 전체 시스템의 작동에 부정적인 영향을 줄 수 있으므로 설계가 난해하고 적용이 용이하지 않은 문제점이 있다.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 공급 오일이 없는 무급유 환경하에서 구름베어링 및 범프구조를 가지고 압전액츄에이터를 통해 능동적으로 제어가능한 하이브리드 무급유 댐퍼 베어링을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 제어기를 포함하는 하이브리드 무급유 댐퍼 베어링의 제어장치를 제공하는 것이다.
하이브리드 무급유 댐퍼 베어링은 회전장치의 회전축의 외주면을 감싸도록 회전장치에 고정되는 하우징과, 하우징 내에서 배치되고 회전축의 외주면에 장착되는 구름베어링과, 하우징과 구름베어링 사이에 배치되는 범프구조와, 하우징과 범프구조 사이에서 하우징의 내주면을 따라 배치되어 전압의 인가에 의해 작동하는 압전액츄에이터를 포함한다.
실시예로서, 범프구조는 구름베어링의 외주면을 따라 배치되고 하우징에 고정되는 범프포일과, 범프포일의 외주면을 따라 배치되고 하우징에 고정되는 심포일을 포함할 수 있다.
실시예로서, 압전액츄에이터는 하우징의 내주면을 따라 복수개가 이격되어 배치될 수 있다.
실시예로서, 압전액츄에이터는 중앙 부분에 형성된 리세스와, 리세스로부터 하우징의 외측으로 연통하는 배기구를 포함할 수 있다.
실시예로서, 압전액츄에이터는 회전축이 회전구동을 시작하거나 종료할 때 구름베어링 및 범프구조를 함께 작동시킬 수 있다.
실시예로서, 압전액츄에이터는 회전축이 설정 진폭 보다 크게 진동하는 경우에 구름베어링 및 범프구조를 함께 작동시킬 수 있다.
실시예로서, 압전액츄에이터는 회전축의 회전속도가 임계속도의 ±20% 이내인 경우에 구름베어링 및 범프구조를 함께 작동시킬 수 있다. 여기서, 임계속도는 압전액츄에이터가 작동되지 않을 때 하이브리드 무급유 댐퍼 베어링의 진동모드에 따른 공진속도를 의미한다.
하이브리드 무급유 댐퍼 베어링의 제어장치는, 회전장치의 회전축의 외주면을 감싸도록 회전장치에 고정되는 하우징과, 하우징 내에서 배치되고 회전축의 외주면에 장착되는 구름베어링과, 하우징과 구름베어링 사이에 배치되는 범프구조와, 하우징과 범프구조 사이에서 하우징의 내주면을 따라 배치되어 전압의 인가에 의해 작동하는 압전액츄에이터를 포함하는 하이브리드 무급유 댐퍼 베어링과, 회전축의 회전속도를 측정하는 속도센서와, 압전액츄에이터를 제어하는 제어기를 포함한다.
실시예로서, 제어기는 회전축이 회전구동을 시작하거나 종료할 때 압전액츄에이터를 작동시킬 수 있다.
실시예로서, 압전액츄에이터는 회전축의 회전시 범프구조에 작용하는 압력분포를 측정함으로써 회전축의 진동을 감지할 수 있다. 이 실시예에서, 제어기는 압전액츄에이터에 의해 감지된 진동이 설정 진폭 보다 큰 경우에 압전액츄에이터를 작동시킬 수 있다.
실시예로서, 제어기는 회전축의 회전속도가 임계속도의 ±20% 이내인 경우에 압전액츄에이터를 작동시킬 수 있다. 여기서, 임계속도는 압전액츄에이터가 작동되지 않을 때 하이브리드 무급유 댐퍼 베어링의 진동모드에 따른 공진속도를 의미한다.
첫째, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 무급유 댐퍼 베어링에 따르면, 구름베어링 및 범프구조의 각 장점을 발휘하면서 압전액츄에이터를 통해 능동적으로 제어가능하다.
둘째, 회전장치의 회전축이 외력에 의한 진동이 유발될 때, 본 발명에 따른 하이브리드 무급유 댐퍼 베어링은 회전축 및 구름베어링 후면에 범프구조에 작용하는 하중압력을 변동시킴에 따라 강성의 부가 및 외부 충격의 흡수를 도모하여, 안정적인 운전이 가능하다.
셋째, 회전축의 회전속도가 임계속도를 기준으로 소정의 범위에 도달하는 경우에 압전액츄에이터가 작동하여 회전축의 공진구간을 회피함으로써, 하이브리드 무급유 댐퍼 베어링이 안정적으로 작동할 수 있다.
넷째, 급유가 필요한 종래의 베어링 시스템에 비하여 친환경적이고, 특히 별도의 급유 시스템이 필요하지 않으므로 경량화를 달성할 수 있다.
도 1은 구름베어링에 사용되는 오일 스퀴즈 필름 댐퍼를 보인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 액츄에이터를 갖는 하이브리드 무급유 댐퍼 베어링을 보인 단면도이다.
도 3은 도 2의 부분확대도이다.
도 4는 압전액츄에이터의 일 실시예를 보인 분해사시도이다.
도 5는 압전액츄에이터의 작동유무에 따라 회전축의 회전수에 대한 진폭을 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 무급유 댐퍼 베어링의 제어장치를 보인 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 무급유 댐퍼 베어링의 제어흐름도이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 무급유 댐퍼 베어링 및 하이브리드 무급유 댐퍼 베어링 제어장치를 상세하게 설명한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 무급유 댐퍼 베어링(100)은 하우징(110)과, 구름베어링(120)과, 범프구조(130)와, 압전액츄에이터(140)를 포함한다.
하이브리드 무급유 댐퍼 베어링(100)은 회전장치의 회전축(105)을 구름베어링(120)과 범프구조(130)의 특성을 모두 이용하여 지지하는 베어링이다. 하우징(110)은 회전장치의 회전축(105)의 외주면을 감싸도록 회전장치에 고정된다.
구름베어링(120)은 내륜(121)과, 외륜(122)과 구름부재(123)를 포함한다. 내륜(121)은 회전축(105)에 압입되어 회전축(105)과 함께 회전하도록 구성된다. 외륜(122)은 내륜(121)을 회전가능하게 지지한다. 회전축(105)의 회전시, 외륜(122)은 내륜(121)의 회전속도 보다 낮은 회전속도로 회전하도록 구성된다. 구름부재(123)는 내륜(121)이 외륜(122)에 대해 회전할 때 마찰력을 저감하는 역할을 한다. 구름부재(123)로서 볼 또는 롤러가 사용될 수 있다. 회전축(105)이 회전구동을 시작하거나 종료할 때와 같이 저속으로 구동될 때, 회전축(105)은 주로 구름베어링(120)에 의해서만 지지된다.
범프구조(130)는 범프포일(131)과 심포일(132)을 포함한다. 범프포일(131)은 구름베어링(120)의 외주면을 따라 배치되고 하우징(110)에 고정된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 범프포일(131)은 재료가 갖는 강성(stiffness) 특성 및 구조적 감쇠(structural damping) 특성과, 기공의 기하학적인 저항 특성으로 고온 공기의 누수를 감소시켜서 범프포일 내부에서 공기에 대한 부가적 감쇠효과를 발생시켜 에너지 소산을 크게 하는 스퀴즈(squeeze) 원리를 이용하는 것이다. 심포일(132)은 범프포일(131)의 외주면을 따라 배치되고 하우징(110)에 고정된다. 심포일(132)은 구름베어링(120)과 범프구조(130) 사이의 간극을 조절하기 위한 것으로 사용자에 의해 조절가능하게 구성된다. 범프포일(131) 및 심포일(132)은 탄성을 갖는 금속재료로 제조되며, 압전액츄에이터(140)의 작동에 영향을 주지 않도록 비자성체인 인코넬 계열의 금속재료로 제조되는 것이 바람직하다. 범프포일(131)의 구름베어링(120)을 향하는 볼록한 부분 및 심포일(132)을 향하는 면에는 동으로 코팅되어 미끄럼을 방지하고 마찰로 인한 손상을 방지할 수 있다. 구름베어링(120)이 범프구조(130)에 의해 부상되면, 회전축(105)은 구름베어링(120) 및 범프구조(130)에 의해 지지된다. 즉, 회전축(105) 및 내륜(121)은 외륜(122)에 대해 회전함과 동시에 부상된 상태에서 구름베어링(120)은 범프구조(130)에 대해 회전한다.
범프포일(131) 및 심포일(132)은 결합편(150)에 의해 하우징(110)에 고정된다. 결합편(150)은 몸체(151)와 몸체(151)로부터 외측으로 연장되어 범프포일(131) 및 심포일(132)을 상호연결하는 연결부재(152)를 포함한다. 또한, 하우징(110)에는 결합편(150)의 몸체(151)가 결합하는 결합홈(111)이 형성되어 있다.
압전액츄에이터(140)는 하우징(110)의 내주면을 따라 복수개가 원주방향으로 이격되어 배치될 수 있다. 도 2 및 도 3에는 3개의 압전액츄에이터(140)가 하우징(110)에 설치되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명이 이에 한정되지 않으며 압전액츄에이터의 개수 및 크기는 다양하게 변형될 수 있다.
도 4를 참조하면, 압전액츄에이터(140)는 압전액츄에이터 어레이(141)와, 압전액츄에이터 어레이(141)의 상면 및 하면에 부착되는 제1 및 제2 전극판(142, 143)과, 제1 전극판(142)의 상면 및 제2 전극판(143)의 하면에 부착되는 제1 및 제2 절연패드(144, 145)를 포함한다. 압전액츄에이터 어레이(141)는 다수개의 압전액츄에이터가 플레이트 형상으로 배열된 것이다. 압전액츄에이터 어레이(141)는 중앙 부분에 형성된 리세스(141a)(공기포켓)와 리세스(141a)로부터 압전액츄에이터 어레이(141)의 외측으로 연통하는 배기구(141b)를 포함한다. 압전액츄에이터(140)가 재료의 특성상 감쇠특성 보다는 강성에 영향을 많이 주므로, 리세스(141a)는 공기압력(동압)을 이용하여 공기스프링 역할을 함으로써 감쇠성능을 보강할 수 있다. 또한, 리세스(141a)는 회전축의 반경방향의 진동을 흡수하는 역할도 한다. 배기구(141b)는 리세스(141a)에 포집된 공기를 하우징(110)의 외측으로 배기함으로써 리세스(141a)가 공기스프링 역할을 계속 유지시킨다. 배기구(141b)는 리세스(141a)에 포집된 공기를 원활하게 배기시키기 위해 회전축(105)의 축방향으로 형성될 수 있다.
제1 및 제2 전극판(142, 143)은 서로 반대되는 극성((+)극 및 (-)극)을 가지도록 배치된다. 제1 및 제2 절연패드(144, 145)는 전류가 제1 및 제2 전극판(142, 143)으로부터 하우징(110)의 외측으로 누설되는 것을 방지한다.
압전액츄에이터(140)는 전원(160)과 전기적으로 연결되어 있으며, 전원(160)으로부터 전압이 인가됨에 따라 전기에너지를 기계적인 에너지(즉, 기계적 변위)로 변환시키는 역할을 한다. 또한, 압전액츄에이터(140)는 회전축(105)의 회전시 범프구조(130)에 작용하는 압력분포를 측정함으로써 회전축(105)의 진동을 감지한다. 구체적으로, 범프구조(130)에 작용하는 압력분포가 변하면, 압전액츄에이터(140)에서는 전압차가 발생하고 상기 전압차에 기초하여 회전축(105)의 진동의 정도를 감지할 수 있다. 압전액츄에이터(140)는 다음과 같은 3가지 경우에 작동하도록 구성된다.
첫째, 압전액츄에이터(140)는 회전축(105)이 회전구동을 시작하거나 종료할 때 구름베어링(120) 및 범프구조(130)를 함께 작동시켜 구름베어링(120)의 강성 및 감쇠 등의 특성을 변화시킨다. 회전축(105)이 정지상태에 있을 때, 범프구조(130)(구체적으로는, 범프포일(131))는 회전축(105) 및 구름베어링(120)의 하중에 의해 압축되어 있다. 또한, 회전축(105)이 회전구동을 시작하여 소정의 회전속도에 도달하기 전까지 또는 회전구동을 종료하기 위해 상기 소정의 회전속도 이하로 감속된 이후에, 범프구조(130)는 구름베어링(120)을 작동시킬 수 있는 동압을 발생시키지 못한다. 이러한 경우에, 압전액츄에이터(140)는 구름베어링(120) 및 범프구조(130)를 미소량 부상시킴으로써 회전축(105)의 구동토크를 현저히 줄일 수 있다. 이를 위해, 압전액츄에이터(140)는 회전축(105)의 정지상태 또는 저속회전시 회전축(105) 및 구름베어링(120)의 하중이 집중되는 부분(이 실시예에서, 도면의 하측)에 배치될 수 있다. 따라서, 압전액츄에이터(140)는 구름베어링(120) 및 범프구조(130)를 집중적으로 부상시킬 수 있다. 그 결과, 범프구조(130)는 구름베어링(120)과의 마찰이 줄어들어 그 수명이 현저히 연장될 수 있다.
둘째, 압전액츄에이터(140)는 회전축(105)이 설정 진폭 보다 크게 진동하는 경우에 구름베어링(120) 및 범프구조(130)를 함께 작동시켜 진동을 감쇠시킨다. 회전축(105)의 진동(또는 진폭)은 압전액츄에이터(140)에 의해 측정된다. 회전축(105)이 설정 진폭 보다 과도하게 진동하는 경우에, 복수개의 압전액츄에이터(140) 중 과도한 진동이 측정된 압전액츄에이터가 작동하여 구름베어링(120) 및 범프구조(130)를 함께 작동시킨다. 그 결과, 회전축(105)의 과도한 진동이 감쇠한다.
셋째, 압전액츄에이터(140)는 회전축(105)의 회전속도가 임계속도의 ±20% 이내인 경우에 작동하여 구름베어링(120) 및 범프구조(130)를 함께 작동시킨다. 그 결과, 회전축(105)의 공진구간이 회피될 수 있다. 여기서, 임계속도는 압전액츄에이터(140)가 작동되지 않았을 때 하이브리드 무급유 댐퍼 베어링의 진동모드에 따른 공진속도를 의미한다. 도 4에서 곡선(A)는 압전액츄에이터가 작동하지 않을 때 회전축의 회전수에 따른 진폭을 나타내고, 곡선(B)는 압전액츄에이터가 작동할 때 회전축의 회전수에 따른 진폭을 나타낸다. 회전축의 진폭이 곡선(A)(즉, 5a-5b-5d 경로)을 따르는 경우에는, 회전축의 불균형이 매우 커져서 베어링의 부하도 현저히 증가한다(즉, 회전축의 공진구간). 따라서, 회전장치가 회전축의 공진구간에서 회전구동을 하는 경우에 갑작스러운 불균형으로 인해서 회전장치가 파단에 이르게 될 가능성이 있다. 하지만, 본 발명에 따른 하이브리드 무급유 댐퍼 베어링(100)에서는 압전액츄에이터(140)가 범프구조(130)의 강성 및 감쇠력을 조절함으로써 회전축(105)의 진폭을 조절한다. 따라서, 회전축(105)의 진폭은 곡선(A)을 따르다가 회전수(5a)에서부터 회전수(5d)까지는 곡선(B)을 따른다. 즉, 하이브리드 무급유 댐퍼 베어링(100)은 회전축(105)의 공진구간을 회피하여 보다 안정적으로 작동할 수 있다.
도 6을 참조하면, 하이브리드 무급유 댐퍼 베어링의 제어장치(200)는 하이브리드 무급유 댐퍼 베어링(100)과, 속도센서(210)와, 제어기(220)와, 증폭기(230)를 포함한다. 이 실시예에서, 하이브리드 무급유 댐퍼 베어링(100)은 전술한 바와 같은 구성을 가지므로 이에 대한 설명은 생략한다.
속도센서(210)는 회전축(105)의 회전속도를 측정하기 위한 것으로, 상용의 일반적인 속도센서가 사용될 수 있다. 증폭기(230)는 압전액츄에이터(140)에 인가되는 전압을 증폭시켜 압전액츄에이터(140)의 작동을 극대화시키는 역할을 한다.
제어기(220)는 다음과 같은 세 가지 경우에 압전액츄에이터(140)를 작동시킨다. 또한, 제어기(220)는 압전액츄에이터(140)로부터 수신된 전압차에 기초하여 압력분포를 계산할 뿐만 아니라 상기 압력분포에 기초하여 회전축(105)의 진동 여부를 판단한다.
첫째, 제어기(220)는 회전축(105)이 회전구동을 시작하거나 종료할 때 압전액츄에이터(140)를 작동시킨다. 도 7을 참조하면, 제어기(220)는 회전축(105)이 회전구동을 시작하면 단계(S10)에서 압전액츄에이터(140)를 작동시키고 단계(S20)에서 압전액츄에이터(140)의 작동을 정지시키도록 구성된다. 회전축(105)이 정지상태에 있을 때, 회전축(105)을 지지하는 구름베어링(120)은 범프구조(130)를 압축하고 있다. 이 경우에, 구름베어링(120)의 외륜(122)과 범프구조(130) 사이에는 마찰력이 작용하고 있다. 따라서, 회전축(105)이 회전구동을 시작하면, 회전축(105)은 구름베어링(120)의 내륜(121)과 함께 외륜(122)에 대해 회전하기 시작한다. 제어기(220)가 압전액츄에이터(140)에 전압을 인가함으로써, 구름베어링(120) 및 범프구조(130)가 미소량 부상되어 범프구조(130)의 압축상태는 해제된다. 즉, 압전액츄에이터(140)는 구름베어링(120)의 구동토크를 감소시켜 구름베어링(120)의 외륜(122)이 범프구조(130)에 대해 회전할 수 있도록 돕는 역할을 한다. 그 후에, 제어기(220)는 회전축(105)의 회전속도가 소정의 속도에 도달하면 압전액츄에이터(140)의 작동을 정지시킨다.
또한, 제어기(220)는 회전축의 회전구동을 종료할 때 단계(S60)에서 압전액츄에이터(140)를 작동시키고 단계(S70)에서 압전액츄에이터(140)의 작동을 정지시킨다. 회전축(105)의 회전속도가 소정의 속도의 이하로 되면, 구름베어링(120)이 범프구조(130)와 접촉하여 범프포일(131)을 압축할 수 있다. 이 경우에, 제어기(220)는 압전액츄에이터(140)에 전압을 인가하여 구름베어링(120) 및 범프구조(130)를 미소량 부상시키고 회전축(105)의 회전이 정지하면 압전액츄에이터(140)의 작동을 정지시킨다.
둘째, 제어기(220)는 압전액츄에이터(140)에 의해 감지된 진동(즉, 진폭(X))이 설정 진폭(S) 보다 큰 경우에 압전액츄에이터(140)를 작동시킨다. 먼저, 단계(S40)에서 진폭(X)과 설정 진폭(S)을 비교한다. 단계(S40)에서 진폭(X)이 설정 진폭(S) 보다 큰 경우에는 단계(S41)로 넘어가서 압전액츄에이터(140)를 작동시킨다. 압전액츄에이터(140)이 작동에 의해 회전축(105)의 과도한 진동이 감쇠한다. 그리고, 다시 단계(S40)로 돌아간다. 반대로, 단계(S40)에서 진폭(X)이 설정 진폭(S) 보다 작거나 같은 경우에는 단계(S20)로 넘어가서 압전액츄에이터(140)의 작동을 정지시킨다.
셋째, 제어기(220)는 회전축(105)의 회전속도가 임계속도의 ±20% 이내인 경우에 상기 압전액츄에이터를 작동시킨다. 먼저, 단계(S50)에서 회전축(105)의 회전속도(W)가 (W2-W0)와 (W2+W0)의 사이(즉, 임계속도의 ±20%)의 범위인지 판단한다. 단계(S50)에서 회전축(105)의 회전속도(W)가 (W2-W0)와 (W2+W0)의 사이의 범위인 경우에는 단계(S51)로 넘어가서 압전액츄에이터(140)를 작동시킨다. 압전액츄에이터(140)의 작동에 의해, 회전축의 공진구간을 회피할 수 있다. 그리고, 다시 단계(S50)로 돌아간다. 반대로, 단계(S50)에서 회전축(105)의 회전속도(W)가 (W2-W0) 보다 작거나 (W2+W0) 보다 큰 경우에는, 단계(S20)로 돌아간다. 임계속도(W2)는 압전액츄에이터(140)가 작동되지 않았을 때 하이브리드 무급유 댐퍼 베어링의 진동모드에 따른 공진속도를 의미하고, W0는 임계속도(W2)의 20%에 해당하는 수치이다.
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: 하이브리드 무급유 댐퍼 베어링
105: 회전축
110: 하우징
120: 구름베어링
121: 내륜
122: 외륜
123: 구름부재
130: 범프구조
131: 범프포일
132: 심포일
140: 압전액츄에이터
150: 결합편
160: 전원
200: 하이브리드 무급유 댐퍼 베어링의 제어장치
210: 속도센서
220: 제어기

Claims (13)

  1. 회전장치의 회전축의 외주면을 감싸도록 상기 회전장치에 고정되는 하우징과,
    상기 하우징 내에서 배치되고 상기 회전축의 외주면에 장착되는 구름베어링과,
    상기 하우징과 상기 구름베어링 사이에 배치되는 범프구조와,
    상기 하우징과 상기 범프구조 사이에서 상기 하우징의 내주면을 따라 배치되어 전압의 인가에 의해 작동하는 압전액츄에이터를 포함하고,
    상기 압전액츄에이터는,
    중앙 부분에 형성된 리세스와,
    상기 리세스로부터 상기 압전엑츄에이터의 외측으로 연통하는 배기구를 포함하는 하이브리드 무급유 댐퍼 베어링.
  2. 제1항에 있어서, 상기 범프구조는,
    상기 구름베어링의 외주면을 따라 배치되고 상기 하우징에 고정되는 범프포일과,
    상기 범프포일의 외주면을 따라 배치되고 상기 하우징에 고정되는 심포일
    을 포함하는 하이브리드 무급유 댐퍼 베어링.
  3. 제1항에 있어서, 상기 압전액츄에이터는 상기 하우징의 내주면을 따라 복수개가 이격되어 배치되는
    하이브리드 무급유 댐퍼 베어링.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 압전액츄에이터는 상기 회전축이 회전구동을 시작하거나 종료할 때 상기 구름베어링 및 상기 범프구조를 부상시키는
    하이브리드 무급유 댐퍼 베어링.
  6. 제1항에 있어서, 상기 압전액츄에이터는 상기 회전축이 설정 진폭 보다 크게 진동하는 경우에 상기 구름베어링 및 상기 범프구조를 부상시키는
    하이브리드 무급유 댐퍼 베어링.
  7. 제1항에 있어서, 상기 압전액츄에이터는 상기 회전축의 회전속도가 임계속도의 ±20% 이내인 경우에 상기 구름베어링 및 상기 범프구조를 부상시키고,
    여기서 상기 임계속도는 상기 압전액츄에이터가 작동되지 않을 때 상기 하이브리드 무급유 댐퍼 베어링의 진동모드에 따른 공진속도를 의미하는
    하이브리드 무급유 댐퍼 베어링.
  8. 제2항에 있어서, 상기 범프포일의 내외면은 동으로 코팅되어 있는
    하이브리드 무급유 댐퍼 베어링.
  9. 회전장치의 회전축의 외주면을 감싸도록 상기 회전장치에 고정되는 하우징과, 상기 하우징 내에서 배치되고 상기 회전축의 외주면에 장착되는 구름베어링과, 상기 하우징과 상기 구름베어링 사이에 배치되는 범프구조와, 상기 하우징과 상기 범프구조 사이에서 상기 하우징의 내주면을 따라 배치되어 전압의 인가에 의해 작동하는 압전액츄에이터를 포함하는 하이브리드 무급유 댐퍼 베어링과,
    상기 회전축의 회전속도를 측정하는 속도센서와,
    상기 압전액츄에이터를 제어하는 제어기를 포함하고,
    상기 압전액츄에이터는,
    중앙 부분에 형성된 리세스와,
    상기 리세스로부터 상기 압전액츄에이터의 외측으로 연통하는 배기구를 포함하는 하이브리드 무급유 댐퍼 베어링의 제어장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제어기는 상기 회전축이 회전구동을 시작하거나 종료할 때 압전액츄에이터를 작동시키는
    하이브리드 무급유 댐퍼 베어링의 제어장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 압전액츄에이터는 상기 회전축의 회전시 상기 범프구조에 작용하는 압력분포를 측정함으로써 상기 회전축의 진동을 감지하는
    하이브리드 무급유 댐퍼 베어링의 제어장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제어기는 상기 압전액츄에이터에 의해 감지된 진동이 설정 진폭 보다 큰 경우에 상기 압전액츄에이터를 작동시키는
    하이브리드 무급유 댐퍼 베어링의 제어장치.
  13. 제9항에 있어서, 상기 제어기는 상기 회전축의 회전속도가 임계속도의 ±20% 이내인 경우에 상기 압전액츄에이터를 작동시키고,
    여기서 상기 임계속도는 상기 압전액츄에이터가 작동되지 않을 때 하이브리드 무급유 댐퍼 베어링의 진동모드에 따른 공진속도를 의미하는
    하이브리드 무급유 댐퍼 베어링의 제어장치.
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