KR101426416B1 - Rotation axis structure - Google Patents

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Abstract

본 발명의 회전 축 구조체는, 회전축을 중심으로 회전하는 축으로서, 회전축으로부터 상기 축의 외주면까지의 거리보다 작은 거리의 외주면을 갖도록 상기 축의 외주면에 형성된 적어도 하나의 자성체 결합부와 고정부재 결합부를 갖는 축; 상기 적어도 하나의 자성체 결합부에 배치되는 적어도 하나의 자성체; 및 상기 자성체를 고정하도록 그 위와 상기 고정부재 결합부에 배치되는 고정부재를 포함하고, 상기 자성체와 상기 축의 고정부재 결합부에 배치된 고정부재의 외주면은 상기 축의 외주면과 동일한 면을 이룬다.A rotary shaft structure of the present invention includes at least one magnetic body engaging portion formed on an outer circumferential surface of a shaft and a shaft having a fixing member engaging portion so as to have an outer circumferential surface having a distance smaller than a distance from a rotation shaft to an outer circumferential surface of the shaft, ; At least one magnetic body disposed in the at least one magnetic body coupling portion; And a fixing member disposed on the fixing member coupling portion to fix the magnetic body, wherein the outer circumferential surface of the fixing member disposed on the magnetic member and the fixing member coupling portion of the shaft is flush with the outer circumferential surface of the shaft.

Description

회전 축 구조체{Rotation axis structure}Rotation axis structure [0002]

본 발명은 회전 축 구조체에 관한 것으로, 특히 회전 축의 직경이 각 부분에서 서로 다르게 되도록 구조를 개선한 회전 축 구조체에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotary shaft structural body, and more particularly to a rotary shaft structural body improved in structure so that the diameter of the rotary shaft is different in each part.

본 발명의 회전 축 구조체는 연료 전지 차량의 공기 공급 장치와 같이 고속으로 구동되는 공기 공급 장치에 적용된다. 이와 같이 고속으로 구동되는 공기 공급 장치는 매우 짧은 시간 내에 제로 알피엠(zero rpm)에서 정격 속도까지 도달하여야 하는 급가속의 특성을 갖는데, 본 발명의 회전 축 구조체는 이러한 공기 공급 장치에 적합하다. 회전 축 구조체는 일반적으로 회전축, 자성체, 에어포일 베어링(Air Foil Bearing), 고정부재를 포함한다. 회전 축 구조체는 안쪽부터 회전축, 자성체, 고정부재, 에어포일 베어링(Air Foil Bearing)순으로 결합된다. 이러한 회전 축 구조체가 제한된 전력과 시간으로 급가속 등의 고속 구동 특성을 만족하기 위해서는 관성 모멘트를 최소화하여야 한다. The rotary shaft structure of the present invention is applied to an air supply device which is driven at high speed like an air supply device of a fuel cell vehicle. The air supply device driven at such a high speed has a rapid acceleration characteristic that must reach a rated speed at zero rpm within a very short time period. The rotary shaft structure of the present invention is suitable for such an air supply device. The rotary shaft structure generally includes a rotary shaft, a magnetic body, an air foil bearing, and a fixing member. The rotating shaft structure is coupled from the inside in order of a rotating shaft, a magnetic body, a fixing member, and an air foil bearing. In order to satisfy the high-speed driving characteristics such as rapid acceleration at a limited power and time, the inertia moment should be minimized.

관성 모멘트를 최소화하기 위하여 종래의 회전 축 구조체는 일정한 직경의 회전축을 사용하고 그 위에 자성체 및 고정 부재를 열박음 공법으로 조립하였다. 그러나 이러한 종래의 회전 축 구조체는 일정한 직경의 회전축을 사용하므로 그 위 에 자성체 및 고정부재를 열박음 조립하는 데에 어려움이 있었다.In order to minimize the moment of inertia, the conventional rotary shaft structure uses a rotating shaft having a constant diameter, and a magnetic member and a fixing member are assembled thereon by a heat shrink method. However, since such a conventional rotary shaft structure uses a rotary shaft having a constant diameter, it has been difficult to assemble the magnetic member and the fixing member on the shaft.

본 발명은 회전시의 관성 모멘트를 최소화하면서도 조립성이 개선된 회전 축 구조체를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a rotary shaft structural body with improved assemblability while minimizing moment of inertia during rotation.

본 발명의 회전 축 구조체는, 회전축을 중심으로 회전하는 축으로서, 회전축으로부터 상기 축의 외주면까지의 거리보다 작은 거리의 외주면을 갖도록 상기 축의 외주면에 형성된 적어도 하나의 자성체 결합부와 고정부재 결합부를 갖는 축; 상기 적어도 하나의 자성체 결합부에 배치되는 적어도 하나의 자성체; 및 상기 자성체를 고정하도록 그 위와 상기 고정부재 결합부에 배치되는 고정부재를 포함하고, 상기 자성체와 상기 축의 고정부재 결합부에 배치된 고정부재의 외주면은 상기 축의 외주면과 동일한 면을 이룬다.A rotary shaft structure of the present invention includes at least one magnetic body engaging portion formed on an outer circumferential surface of a shaft and a shaft having a fixing member engaging portion so as to have an outer circumferential surface having a distance smaller than a distance from a rotation shaft to an outer circumferential surface of the shaft, ; At least one magnetic body disposed in the at least one magnetic body coupling portion; And a fixing member disposed on the fixing member coupling portion to fix the magnetic body, wherein the outer circumferential surface of the fixing member disposed on the magnetic member and the fixing member coupling portion of the shaft is flush with the outer circumferential surface of the shaft.

본 발명에 있어서, 상기 자성체의 두께는 상기 축의 자성체 결합부의 깊이와 동일한 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable that the thickness of the magnetic body is the same as the depth of the magnetic substance coupling portion of the shaft.

본 발명에 있어서, 상기 고정부재의 두께는 상기 축의 고정부재 결합부의 깊이와 동일한 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable that the thickness of the fixing member is the same as the depth of the fixing member coupling portion of the shaft.

본 발명에 있어서, 상기 자성체는 두 개의 반원통형 부재의 결합으로 이루어질 수 있다.In the present invention, the magnetic body may be a combination of two semi-cylindrical members.

본 발명에 있어서, 상기 고정부재는 원형 부재로서, 열박음 조립에 의해 상 기 자성체 위와 상기 축의 고정부재 결합부에 배치될 수 있다.In the present invention, the fixing member may be a circular member, and may be disposed on the magnetic body and the fixing member coupling portion of the shaft by heat shrinkage assembly.

본 발명의 회전 축 구조체는, 조립을 쉽게 할 수 있고, 회전시의 관성 모멘트를 줄여 급가속 및 급제동을 가능하게 하는 효과를 갖는다.INDUSTRIAL APPLICABILITY The rotary shaft structural body of the present invention has the effect of facilitating the assembly and reducing the moment of inertia at the time of rotation to enable rapid acceleration and quick braking.

이하에서는 본 발명을 첨부된 도면에 나타난 실시 예들을 참조하여 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 관한 회전 축 구조체(1)를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a rotary shaft structural body 1 according to an embodiment of the present invention.

회전 축 구조체(1)는 축(11), 자성체(12) 및 고정부재(13)로 구성된다. The rotary shaft structural body 1 is constituted by a shaft 11, a magnetic body 12 and a fixing member 13.

축(11)은, 도 2에 나타나 있는 바와 같이, 자성체 결합부(111), 및 고정부재 결합부(112)를 갖는다. 축(11)은 기존의 일정한 직경을 가지는 것과는 달리, 상이한 직경을 가진다. 즉, 축(11)에 있어서 자성체 결합부(111)의 직경이 가장 작고 고정부재 결합부(112)의 직경은 자성체 결합부(111)의 직경보다 크다. The shaft 11 has a magnetic body coupling portion 111 and a fixed member coupling portion 112, as shown in Fig. The shaft 11 has a different diameter, as opposed to having an existing constant diameter. That is, the diameter of the magnetic substance coupling portion 111 is the smallest on the shaft 11 and the diameter of the fixed member coupling portion 112 is larger than the diameter of the magnetic substance coupling portion 111.

자성체 결합부(111)의 축(11)의 방사 방향으로의 깊이 Dm은 축(11)의 반경 Ra보다는 작으면서 후술하는 자성체(12)의 두께에 대응되는 깊이를 갖도록 하는 것이 바람직하다. 자성체 결합부(111)의 축(11)의 길이 방향으로의 길이 Lm은 축(11)의 길이보다는 짧으면서 후술하는 자성체(12)의 길이에 대응하는 길이를 갖는 것이 바람직하다. 자성체 결합부(111)의 축(11)의 원주 방향으로의 폭은 축(11)의 원주 길이와 동일하거나 그보다 작으면서 후술하는 자성체(12)의 폭에 대응되는 폭을 갖 도록 하는 것이 바람직하다. 자성체 결합부(111)는 한 개이거나 복수 개일 수 있는데, 어느 경우이든 자성체 결합부(111)의 배열은 축(11)의 중심축을 기준으로 하여 방사 방향, 원주 방향 또는 길이 방향을 따라 서로 대칭적으로 배열되어 있는 것이 바람직하다. 예컨대, 자성체 결합부(111)가 한 개일 경우에는 그 깊이 및 길이는 일정하며 그 폭은 축(11)의 원주 길이와 동일한 것이 바람직하다. 자성체 결합부(111a, 111b)가 두 개일 경우에, 한편으로는 도 3에 나타나 있는 바와 같이, 각각의 깊이, 길이 폭은 서로 동일하되, 서로 원주 방향을 따라 대칭이 되는 위치에 배열되도록 하는 것이 바람직하다. 자성체 결합부(111c, 111d)가 두 개일 경우에, 다른 한편으로는 도 4에 나타나 있는 바와 같이, 자성체 결합부(111)가 한 개인 경우의 도 2에 나타나 있는 구조가 길이 방향을 따라 두 개 배열되도록 할 수도 있다. 마찬가지로 자성체 결합부(111)가 세 개 이상일 경우에도 그 구조 및 배열 위치는 축(11)의 중심축을 기준으로 하여 방사 방향, 원주 방향 또는 길이 방향을 따라 서로 대칭이 되도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성함으로써 자성체 결합부(111)에 후술하는 자성체(12)가 결합된 축(11)의 회전시 관성 모멘트를 최소화시킬 수 있게 된다.The depth Dm in the radial direction of the shaft 11 of the magnetic body coupling portion 111 is preferably smaller than the radius Ra of the shaft 11 and has a depth corresponding to the thickness of the magnetic body 12 described later. The length Lm of the magnetic body coupling portion 111 in the longitudinal direction of the shaft 11 is preferably shorter than the length of the shaft 11 and has a length corresponding to the length of the magnetic body 12 described later. It is preferable that the width of the shaft 11 of the magnetic body coupling portion 111 in the circumferential direction is equal to or smaller than the circumferential length of the shaft 11 and has a width corresponding to the width of the magnetic body 12 . In any case, the arrangement of the magnetic coupling portions 111 may be symmetrical with respect to the central axis of the shaft 11 in the radial direction, the circumferential direction, or the longitudinal direction, As shown in Fig. For example, when the number of the magnetic substance coupling portions 111 is one, the depth and the length thereof are constant and the width is preferably equal to the circumferential length of the shaft 11. When two magnetic substance coupling portions 111a and 111b are provided, on the one hand, as shown in FIG. 3, it is preferable that the depth and the width of each of the magnetic substance coupling portions 111a and 111b are arranged to be symmetrical with each other desirable. On the other hand, as shown in Fig. 4, the structure shown in Fig. 2 when there is one magnetic body coupling portion 111 is divided into two pieces of magnetic body coupling portions 111c and 111d along the longitudinal direction . Similarly, when three or more magnetic coupling portions 111 are provided, the structure and the arrangement position are preferably symmetrical with respect to the center axis of the shaft 11 in the radial direction, the circumferential direction, or the longitudinal direction. With this configuration, it is possible to minimize the moment of inertia when the shaft 11 coupled with the magnetic body 12, which will be described later, is coupled to the magnetic substance coupling portion 111.

고정부재 결합부(112)는 자성체 결합부(111)에 결합되는 후술하는 자성체(12)를 고정시키는 고정부재(13)가 결합되는 부분이다. 고정부재 결합부(112)는 그 자체적인 구조 및 배열 위치가 전술한 자성체 결합부(111)와 대부분 동일하다. 이와 같이 함으로써 고정부재 결합부(112)에 고정부재(13)가 결합된 축(11)의 회전시 관성 모멘트를 최소화시킬 수 있게 된다. The fixing member coupling portion 112 is a portion to which a fixing member 13 for fixing a magnetic body 12 to be described later, which is coupled to the magnetic body coupling portion 111, is coupled. The fixing member coupling portion 112 has a substantially identical structure and arrangement position to that of the magnetic coupling portion 111 described above. By doing so, it is possible to minimize the moment of inertia when the shaft 11 to which the fixing member 13 is coupled to the fixing member engaging portion 112 is rotated.

다만, 고정부재 결합부(112)의 구조 및 배열 위치는 더 나아가 자성체 결합부(111)의 구조 및 배열 위치를 고려하여 자성체 결합부(111)에 결합되는 자성체(12)를 고정시킬 수 있는 구조 및 배열 위치가 되도록 하여야 한다. 예컨대, 도 1 및 도 2에 나타나 있는 바와 같이 고정부재 결합부(112)의 깊이 Df는 자성체 결합부(111)의 깊이 Dm보다 작으며 고정부재 결합부(112)의 길이 Lf는 자성체 결합부(111)의 길이 Lm보다 길고 고정부재 결합부(112)의 폭은 자성체 결합부(111)의 폭과 동일하게 축(11)의 원주 길이와 동일할 수 있다. 이와 같이 구성함으로써 고정부재 결합부(112)에 결합되는 고정부재(13)가 자성체(12)를 용이하게 고정할 수 있게 된다.The structure and arrangement position of the fixed member coupling portion 112 may further include a structure capable of fixing the magnetic body 12 coupled to the magnetic coupling portion 111 in consideration of the structure and arrangement position of the magnetic coupling portion 111 And the array position. 1 and 2, the depth Df of the fixing member coupling portion 112 is smaller than the depth Dm of the magnetic coupling portion 111 and the length Lf of the fixing member coupling portion 112 is smaller than the depth Df of the magnetic coupling portion 111 111 and the width of the fixing member engaging portion 112 may be equal to the circumferential length of the shaft 11 in the same manner as the width of the magnetic engaging portion 111. [ With this configuration, the fixing member 13, which is coupled to the fixing member engaging portion 112, can easily fix the magnetic body 12.

자성체(12)는 자성체 결합부(111)에 대응되는 형상을 갖는다. 자성체(12)는 도 1에 나타나 있는 축(11)에 결합되는 것으로서, 도 5에 나타나 있는 바와 같이, 두 개의 반원통형 부재(12a, 12b)가 결합되어 이루어질 수 있다. 이와 같이 구성함으로써 자성체(12)를 축(11)의 자성체 결합부(111)에 용이하게 결합하여 기존의 한 개의 원통형 부재로 된 자성체(12)의 결합 방법에서 발생하던 자성체(12)의 파괴가 발생하는 것을 막을 수 있다. 자성체(12)는 자성을 가지는 물체를 사용하는 것이 바람직하다. 자성체(12)의 두께 Tm은 축(11)의 자성체 결합부(111)의 깊이 Dm과 동일한 두께를 갖는 것이 바람직하다. The magnetic body 12 has a shape corresponding to the magnetic body coupling portion 111. [ The magnetic body 12 is coupled to the shaft 11 shown in Fig. 1, and two semi-cylindrical members 12a and 12b may be combined as shown in Fig. The magnetic body 12 can be easily coupled to the magnetic body coupling portion 111 of the shaft 11 and the breakage of the magnetic body 12 generated in the conventional coupling method of the magnetic body 12 made of a cylindrical member Can be prevented. The magnetic body 12 preferably uses an object having magnetism. The thickness Tm of the magnetic body 12 preferably has the same thickness as the depth Dm of the magnetic body coupling portion 111 of the shaft 11. [

고정부재(13)는 고정부재 결합부(112)에 대응되는 형상을 갖는다. 고정부재(13)는 도 1에 나타나 있는 축(11)에 결합되는 것으로서, 도 6에 나타나 있는 바와 같이, 한 개의 원통형 부재로 이루어질 수 있다. 고정부재(13)는 자성체(12)의 이탈을 방지하는 것으로, 자성체 결합부(111)에 결합된 자성체(12)의 외주면과 고정부재 결합부(113)에 열박음하여 결합된다. 이와 같이 고정부재(13)를 축(11)에 결합한 후에는 고정부재(13)의 표면과 축(11)의 노출된 표면이 동일한 표면으로 된다. 왜냐하면 고정부재(13)는 축(11)의 고정부재 결합부(113)의 깊이 Df와 동일한 두께 Tf를 갖기 때문이다. The fixing member 13 has a shape corresponding to the fixing member engaging portion 112. The fixing member 13 is coupled to the shaft 11 shown in Fig. 1, and may be formed of a single cylindrical member as shown in Fig. The fixing member 13 prevents the magnetic substance 12 from coming off and is joined to the outer circumferential surface of the magnetic body 12 coupled to the magnetic body engaging portion 111 and the fixing member engaging portion 113 by shrinking. After the fixing member 13 is thus coupled to the shaft 11, the surface of the fixing member 13 and the exposed surface of the shaft 11 become the same surface. This is because the fixing member 13 has a thickness Tf equal to the depth Df of the fixing member engaging portion 113 of the shaft 11.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.It is intended that the present invention not be limited by the foregoing embodiments and the accompanying drawings, but rather by the appended claims, and that various changes, substitutions, and alterations can be made hereto without departing from the spirit of the invention as defined in the appended claims. It will be apparent to those skilled in the art that changes may be made.

본 발명의 회전 축 구조체는, 연료 전지 차량의 공기 공급 장치, 차량용 터보 차져 등에 사용될 수 있다.The rotary shaft structure of the present invention can be used for an air supply device of a fuel cell vehicle, a turbocharger for a vehicle, and the like.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 회전 축 구조체를 나타내는 단면도이다.1 is a sectional view showing a rotary shaft structural body according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1의 회전 축 구조체의 축을 나타내는 사시도이다.Fig. 2 is a perspective view showing the axis of the rotary shaft structure of Fig. 1;

도 3 및 도 4는 본 발명의 다른 실시예들에 관한 회전 축 구조체의 축을 나타내는 사시도이다.3 and 4 are perspective views showing axes of a rotary shaft structure according to other embodiments of the present invention.

도 5는 도 1의 회전 축 구조체의 자성체를 나타내는 도면이다.5 is a view showing a magnetic body of the rotary shaft structural body of FIG.

도 6은 도 1의 회전 축 구조체의 고정부재를 나타내는 도면이다.6 is a view showing a fixing member of the rotary shaft structural body of FIG. 1;

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 *BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.

1: 회전 축 구조체 11: 축1: rotary shaft structure 11: shaft

12: 자성체 13: 고정부재12: Magnetic body 13: Fixing member

111: 자성체 결합부 112: 고정부재 결합부111: magnetic body coupling portion 112: fixed member coupling portion

Claims (5)

회전축을 중심으로 회전하는 축으로서, 상기 회전축으로부터 상기 축의 외주면까지의 거리보다 작은 거리의 외주면을 갖도록 상기 축의 외주면에 형성된 적어도 하나의 자성체 결합부와 고정부재 결합부를 갖는 축;A shaft having at least one magnetic body engaging portion and a fixing member engaging portion formed on an outer circumferential surface of the shaft so as to have an outer circumferential surface having a distance smaller than a distance from the rotation shaft to the outer circumferential surface of the shaft, 상기 적어도 하나의 자성체 결합부에 배치되는 적어도 하나의 자성체; 및At least one magnetic body disposed in the at least one magnetic body coupling portion; And 상기 자성체를 고정하도록 상기 자성체의 외주면과 상기 고정부재 결합부에 배치되는 고정부재를 포함하고,And a fixing member disposed on an outer circumferential surface of the magnetic body and the fixing member coupling portion to fix the magnetic body, 상기 고정부재의 외주면은 상기 축의 외주면과 동일한 면을 이루고, 상기 고정부재의 두께는 상기 축의 고정부재 결합부의 깊이와 동일한 회전 축 구조체.Wherein the outer circumferential surface of the fixing member is flush with the outer circumferential surface of the shaft, and the thickness of the fixing member is equal to the depth of the fixing member coupling portion of the shaft. 청구항 2은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 2 has been abandoned due to the setting registration fee. 제1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 자성체의 두께는 상기 축의 자성체 결합부의 깊이와 동일한 회전 축 구조체.And the thickness of the magnetic body is equal to the depth of the magnetic substance coupling portion of the shaft. 삭제delete 청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 4 has been abandoned due to the setting registration fee. 제1항에 있어서,The method according to claim 1, 청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 5 has been abandoned due to the setting registration fee. 제1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 고정부재는 원형 부재로서, 열박음 조립에 의해 상기 자성체의 외주면과 상기 고정부재 결합부에 배치되는 회전 축 구조체.Wherein the fixing member is a circular member and is disposed on the outer peripheral surface of the magnetic body and the fixing member coupling portion by heat shrinkage assembly.
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