KR101795857B1 - 마그네틱 베어링 장치 및 이를 포함하는 용융아연도금장치 - Google Patents

마그네틱 베어링 장치 및 이를 포함하는 용융아연도금장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 베어링 장치는 롤축에 인접하게 구비되어, 상기 롤축을 향하여 자기장을 형성하는 지지유닛 및 상기 롤축에 밀착하여 결합되며, 상기 지지유닛과 대면하는 부분만이 자성체로 구비되어 상기 자기장에 의해서 자화되는 자력수용유닛을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 용융아연도금장치는 용융아연이 수용되는 도금욕조, 상기 도금욕조를 향해 인입되는 강판의 이송경로 상에 구비되는 포트롤 및 상기 포트롤의 롤축에 구비되는 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 마그네틱 베어링 장치를 포함할 수 있다.

Description

마그네틱 베어링 장치 및 이를 포함하는 용융아연도금장치{Magnetic bearing apparatus and hot dip galvanizing apparatus having thereof}
본 발명은 마그네틱 베어링 장치 및 이를 포함하는 용융아연도금장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 롤축을 지지하는 발명에 관한 것이다.
용융아연도금공정에서 강판은 스나우트를 거쳐 용융아연으로 채워진 도금포트에 침적된 후, 도금욕조 내 포트롤에 접하여 지지되면서 수직방향으로 진행한다.
상기 포트롤은 싱크롤과 교정롤로 구별된다. 상기 싱크롤은 강판의 진행방향을 전환시키는 역할을 하고, 상기 교정롤은 강판의 형상을 교정하는 역할을 한다.
그리고, 종래의 포트롤의 롤축용 베어링은 베어링의 축이 회전하는 방식 또는 볼베어링을 사용하여 회전시키는 방식 등과 같이 기계적 접촉이 불가피한 경우가 대부분이다.
이러한 회전방식을 갖는 베어링이 도금라인에서 사용되는 경우, 용융아연 도금욕조 내에서 포트롤이 회전하면서 점차 마모가 발생하고, 불안정한 회전을 일으켜 진동과 소음을 발생시킨다.
또한, 접촉식 베어링 방식은 수명이 급격하게 단축될 뿐만 아니라, 포트롤의 진동에 기인한 도금 부착량 편차 불균일과 같은 도금강판 표면결함을 유발하는 문제를 발생시킨다.
한편, 최근에는 전술한 접촉식 베어링 방식의 문제를 방지하고자, 마그네틱 베어링 장치와 같은 비접촉식 베어링 장치가 제시되었다.
그런데, 이러한 마그네틱 베어링 장치의 경우에는 롤축과의 일정 간격 유지 등으로 충돌을 방지해야 한다.
그러나, 롤축과 마그네틱 베어링 장치의 간격 유지를 위한 자기력 발생의 제어가 정밀하지 않으면 롤축과의 충돌을 방지하기 어려운 한계가 있다.
즉, 상기 마그네틱 베어링 장치를 정밀하게 제어하지 않으면, 상기 롤축과의 충돌에 의해 마그네틱 베어링 장치의 수명이 단축되는 문제가 발생한다.
더욱이, 상기 마그네틱 베어링 장치가 정밀하게 제어되지 않아, 상기 롤축과 마그네틱 베어링 장치 사이에 충돌이 발생하게 되면, 상기 포트롤에 진동이 발생하게 된다.
그리고, 상기 포트롤의 진동에 기인한 도금 부착량 편차 불균일과 같은 도금강판 표면결함의 문제가 전술한 접촉식 베어링 장치와 유사하게 발생한다.
따라서, 전술한 문제를 해결하기 위한 마그네틱 베어링 장치 및 이를 포함하는 용융아연도금장치에 대한 연구가 필요하게 되었다.
본 발명의 목적은 롤축을 비접촉 지지하는 것을 정밀하게 제어할 수 있는 마그네틱 베어링 장치 및 이를 포함하는 용융아연도금장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 베어링 장치는 롤축에 인접하게 구비되어, 상기 롤축을 향하여 자기장을 형성하는 지지유닛 및 상기 롤축에 밀착하여 결합되며, 상기 지지유닛과 대면하는 부분만이 자성체로 구비되어 상기 자기장에 의해서 자화되는 자력수용유닛을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 베어링 장치의 상기 자력수용유닛은, 상기 지지유닛과 대면하는 롤축의 부분에 구비되며, 자성체로 형성된 자성부재 및 상기 자성부재가 제공되는 부분 이외의 롤축 부분에 구비되며, 비자성체로 형성된 비자성부재를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 베어링 장치의 상기 자력수용유닛은, 상기 롤축에 끼워지며, 상기 자성부재와 비자성부재가 결합되는 축외피부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 베어링 장치의 상기 자성부재는 실린더 형상으로 구비되며, 상기 자성부재의 폭은 상기 지지유닛과 대면하는 롤축 부분의 폭과 동일한 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 베어링 장치의 상기 자성부재는 디스크 형상으로 구비되며, 상기 자성부재는 상기 지지유닛과 대면하는 롤축 부분의 폭에 상응하는 개수로 제공되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 베어링 장치의 상기 롤축은 비자성체로 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 베어링 장치의 상기 지지유닛은, 상기 롤축에 인접하게 구비되어, 상기 롤축의 축방향 및 반경방향 중 적어도 하나의 방향으로 상기 롤축을 지지하는 마그네틱 지지부 및 상기 마그네틱 지지부와 전기적으로 연결되어, 상기 마그네틱 지지부의 진동량을 측정하여 제어하는 센서부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 베어링 장치의 상기 마그네틱 지지부는, 상기 롤축의 반경방향에 형성되어 있고, 상기 롤축이 회전할 때 상기 롤축의 반경방향으로 상기 롤축을 지지하는 반경방향 마그네틱 부재 및 상기 롤축 또는 상기 롤축에 끼워지는 상기 자력수용유닛의 축외피부재에 형성된 단턱부와 상기 롤축의 축방향으로 대면하게 구비되어, 상기 롤축이 회전할 때 상기 롤축의 방향으로 상기 롤축을 지지하는 축방향 마그네틱 부재를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 베어링 장치의 상기 지지유닛은, 상기 마그네틱 지지부와 센서부가 결합되는 하우징부 및 상기 하우징부 또는 상기 반경방향 마그네틱 부재의 내측에 결합되고, 내측 직경이 상기 반경방향 마그네틱 부재의 내측 직경보다 작게 형성된 디스크 형상으로 구비되는 반경방향 터치디스크를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 베어링 장치의 상기 지지유닛은, 상기 축방향 마그네틱 부재와 상기 롤축의 단턱부 사이에 구비되게 상기 하우징부에 결합되는 축방향 터치디스크를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 베어링 장치의 상기 자력수용유닛은, 상기 마그네틱 지지부와 센서부가 대면하는 롤축의 부분에만 자성체인 자성부재가 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 용융아연도금장치는 용융아연이 수용되는 도금욕조, 상기 도금욕조를 향해 인입되는 강판의 이송경로 상에 구비되는 포트롤 및 상기 포트롤의 롤축에 구비되는 상기 마그네틱 베어링 장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 마그네틱 베어링 장치 및 이를 포함하는 용융아연도금장치는 롤축을 비접촉으로 지지할 수 있다.
특히, 본 발명의 마그네틱 베어링 장치 및 이를 포함하는 용융아연도금장치는 롤축을 자기력으로 지지할 때, 자기력이 롤축의 지지되는 부분에만 영향을 미치도록 함으로써, 자기력에 의한 롤축의 지지를 정밀하게 제어할 수 있는 효과를 가질 수 있다.
이에 의해, 롤축과 마그네틱 베어링 장치의 충돌을 방지하여, 포트롤의 진동에 기인한 도금 부착량 편차 불균일 개선 등으로 도금강판의 품질을 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 용융아연도금장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 마그네틱 베어링 장치를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 마그네틱 베어링 장치에서 자력수용유닛을 도시한 측면도이다.
도 4는 본 발명의 마그네틱 베어링 장치에서 자력수용유닛을 도시한 분해사시도이다.
도 5는 본 발명의 마그네틱 베어링 장치에서 자력수용유닛을 도시한 분해사시도이다.
도 6은 본 발명의 마그네틱 베어링 장치에서 반경방향 터치디스크의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 마그네틱 베어링 장치에서 반경방향 마그네틱 지지부를 도시한 정면도 및 사시도이다.
도 8은 본 발명의 마그네틱 베어링 장치에서 축방향 마그네틱 지지부를 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 마그네틱 베어링 장치에서 센서부를 도시한 사시도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
본 발명의 마그네틱 베어링 장치(1) 및 이를 포함하는 용융아연도금장치는 롤축(2)을 지지하는 발명에 관한 것으로, 롤축(2)을 비접촉으로 지지할 수 있다.
특히, 본 발명의 마그네틱 베어링 장치(1) 및 이를 포함하는 용융아연도금장치는 롤축(2)을 자기력으로 지지할 때, 자기력이 롤축(2)의 지지되는 부분에만 영향을 미치도록 함으로써, 자기력에 의한 롤축(2)의 지지를 정밀하게 제어할 수 있다.
이에 의해, 롤축(2)과 마그네틱 베어링 장치(1)의 충돌을 방지하여, 포트롤(3)의 진동에 기인한 도금 부착량 편차 불균일 개선 등으로 도금강판의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 용융아연도금장치를 도시한 사시도로써, 이를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 용융아연도금장치는 용융아연이 수용되는 도금욕조(4), 상기 도금욕조(4)를 향해 인입되는 강판의 이송경로 상에 구비되는 포트롤(3) 및 상기 포트롤(3)의 롤축(2)에 구비되는 후술할 마그네틱 베어링 장치(1)를 포함할 수 있다.
이와 같이, 상기 강판에 대한 아연 도금을 위해서, 상기 도금욕조(4) 및 포트롤(3)이 제공될 수 있는 것이다.
여기서, 상기 포트롤(3)은 상기 강판의 진행방향을 전환시키는 역할을 하는 싱크롤과 상기 강판의 형상을 교정하는 교정롤을 포함할 수 있다.
특히, 본 발명의 용융아연도금장치는 상기 마그네틱 베어링 장치(1)를 포함하고 있는데, 이에 의해서 본 발명의 용융아연도금장치는 상기 포트롤(3)의 롤축(2)를 정밀하게 지지할 수 있게 된다.
도 2는 본 발명의 마그네틱 베어링 장치(1)를 도시한 단면도이며, 도 3은 본 발명의 마그네틱 베어링 장치(1)에서 자력수용유닛(200)을 도시한 측면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 베어링 장치(1)는 롤축(2)에 인접하게 구비되어, 상기 롤축(2)을 향하여 자기장을 형성하는 지지유닛(100) 및 상기 롤축(2)에 밀착하여 결합되며, 상기 지지유닛(100)과 대면하는 부분만이 자성체로 구비되어 상기 자기장에 의해서 자화되는 자력수용유닛(200)을 포함할 수 있다.
다시 말해, 상기 지지유닛(100)에 의한 자기력의 영향을 상기 자력수용유닛(200)이 제공되는 롤축(2)의 부분으로 집중시킬 수 있어, 상기 롤축(2)의 지지 제어를 정밀하게 수행할 수 있는 것이다.
상기 지지유닛(100)은 자기력에 의해서 상기 롤축(2)을 비접촉 지지하는 역할을 한다. 이를 위해서, 상기 지지유닛(100)은 자기장을 형성할 수 있으며, 상기 롤축(2)과의 상호 작용에 의해서 상기 롤축(2)을 지지할 수 있게 된다.
이를 위해, 상기 지지유닛(100)은 자기력에 의해서 상기 롤축(2)을 축방향 및 반경방향 중 적어도 하나의 방향으로 지지하는 마그네틱 지지부(110) 및 진동을 감지하는 센서부(120) 등을 포함할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 도 7 내지 도 9를 참조하여 후술한다.
더하여, 상기 지지유닛(100)은, 상기 마그네틱 지지부(110), 센서부(120) 등을 결합시키기 위한 하우징부(130) 및 상기 마그네틱 지지부(110)와 상기 롤축(2)의 충돌을 방지하기 위한 반경방향 터치디스크(140), 축방향 터치디스크(150) 등을 포함할 수 있는데, 이에 대한 자세한 설명은 도 5 및 도 6을 참조하여 후술한다.
여기서, 상기 롤축(2)이 자성체로 형성된 경우에는 상기 롤축(2)이 직접적으로 상기 지지유닛(100)의 자기장의 영향을 받아 극성이 형성되면서 인력 또는 척력에 의해서 지지될 수 있다.
특히, 상기 롤축(2)이 자성체로 제공되지 않는 경우에도, 후술할 자력수용유닛(200)이 결합되어 있어서, 상기 지지유닛(100)과 상기 자력수용유닛(200)의 상호 작용으로 상기 롤축(2)을 지지할 수 있게 된다.
다시 말해, 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 베어링 장치(1)의 상기 롤축(2)은 비자성체로 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.
이와 같이 상기 롤축(2)이 비자성체로 제공되는 경우에는, 상기 지지유닛(100)에서 형성하는 자기장의 영향을 받지 않기 때문에, 후술할 자력수용유닛(200)이 자성체로 제공되는 부분에만 자기력에 의한 영향을 받게 된다. 따라서, 상기 지지유닛(100)에 의한 롤축(2)의 지지 제어를 더 정밀하게 수행할 수 있게 된다.
다시 말해, 상기 롤축(2)이 자성체로 제공되는 경우에는, 상기 지지유닛(100)과 대면하는 롤축(2)의 부분에서 전달받은 자기력에 의해 형성된 유도 전류 또는 상기 지지유닛(100)이 형성하는 자기장이 상기 롤축(2)의 다른 부분에도 영향을 미치게 되어, 제어 오류가 발생할 수 있게 되는 것이다.
또한, 상기 롤축(2)이 비자성체로 형성되면, 상기 자기장에 의해서 발생하는 유도 전류에 의한 발열의 문제도 제거할 수 있게 된다.
상기 자력수용유닛(200)은 상기 지지유닛(100)에서 형성하는 자기장을 집중하게 제공함으로써, 상기 지지유닛(100)에 의한 상기 롤축(2)의 지지 제어를 정밀하게 할 수 있는 역할을 한다.
이를 위해서, 상기 자력수용유닛(200)은 상기 지지유닛(100)과 대면하는 상기 롤축(2)의 일부분에만 자성체를 제공할 수 있다. 이와 같이 상가 자력수용유닛(200)이 제공하는 자성체의 부분은 상기 지지유닛(100)이 형성하는 자기장과의 상호작용으로 자기력이 집중되게 된다.
특히, 상기 자력수용유닛(200)이 자성체로 제공하는 부분은 상기 지지유닛(100)의 후술할 마그네틱 지지부(110)와 센서부(120)가 대면하는 롤축(2)의 부분인 것이 바람직하다.
다시 말해, 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 베어링 장치(1)의 상기 자력수용유닛(200)은, 상기 마그네틱 지지부(110)와 센서부(120)가 대면하는 롤축(2)의 부분에만 자성체인 자성부재(210)가 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.
이는 상기 지지유닛(100)에서 자기력을 발생시키는 부분은 상기 롤축(2)과 대면하는 상기 마그네틱 지지부(110)와 센서부(120)의 부분이기 때문이다.
상기 자력수용유닛(200)은 더 구체적인 구성으로 자성부재(210), 비자성부재(220), 등을 포함할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 베어링 장치(1)의 상기 자력수용유닛(200)은, 상기 지지유닛(100)과 대면하는 롤축(2)의 부분에 구비되며, 자성체로 형성된 자성부재(210) 및 상기 자성부재(210)가 제공되는 부분 이외의 롤축(2) 부분에 구비되며, 비자성체로 형성된 비자성부재(220)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 자성체로는 일례로 철, 코발트, 니켈, 페라이트계/마르텐사이트계 스테인레스 등의 물질이 있을 수 있다. 그리고, 상기 비자성체로는 일례로 세라믹 등의 비금속 소재 및 오스스테나이트계 스테인레스 등의 금속 소재도 있을 수 있다.
그리고, 상기 자성부재(210) 및 비자성부재(220)는 상기 롤축(2)에 결합되기 위해서, 실린더 형상 또는 디스크 형상으로 제공될 수 있는데, 이에 대한 자세한 설명은 도 4를 참조하여 후술한다.
더하여, 상기 자력수용유닛(200)은 축외피부재(230)를 더 포함하여, 상기 자성부재(210) 및 비자성부재(220)의 결합을 용이하게 할 수 있다.
다시 말해, 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 베어링 장치(1)의 상기 자력수용유닛(200)은, 상기 롤축(2)에 끼워지며, 상기 자성부재(210)와 비자성부재(220)가 결합되는 축외피부재(230)를 더 포함할 수 있다.
이와 같이, 상기 축외피부재(230)를 더 제공하는 것은, 상기 롤축(2)이 일정한 직경의 봉 형상이 아니고, 위치마다 직경이 다른 형상인 경우에는 상기 자성부재(210) 또는 비자성부재(220)를 결합하기 어렵기 때문이다.
즉, 상기 축외피부재(230)의 내측만을 상기 롤축(2)에 대응하는 형상으로 성형하면 되기 때문에, 상기 자성부재(210), 비자성부재(220)를 별도의 크기로 성형하는 번거로움을 제거할 수 있게 되는 것이다.
여기서, 상기 롤축(2)이 비자성체로 형성되는 경우에는 상기 축외피부재(230)도 비자성체로 형성하여, 상기 자력수용유닛(200)에 의한 자기력의 집중 효율을 높이는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명의 마그네틱 베어링 장치(1)에서 자력수용유닛(200)을 도시한 분해사시도로써, 이를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 베어링 장치(1)의 상기 자성부재(210)는 실린더 형상으로 구비되며, 상기 자성부재(210)의 폭은 상기 지지유닛(100)과 대면하는 롤축(2) 부분의 폭과 동일한 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 베어링 장치(1)의 상기 자성부재(210)는 디스크 형상으로 구비되며, 상기 자성부재(210)는 상기 지지유닛(100)과 대면하는 롤축(2) 부분의 폭에 상응하는 개수로 제공되는 것을 특징으로 할 수 있다.
다시 말해, 상기 자성부재(210) 및 비자성부재(220)는 상기 롤축(2)에 결합되기 위해서, 실린더 형상 또는 디스크 형상으로 제공될 수 있는 것이다.
여기서, 상기 자성부재(210) 및 비자성부재(220)를 실린더 형상으로 제공하는 경우에는, 상기 롤축(2)에 결합이 용이한 이점이 있다. 즉, 상기 지지유닛(100)과 대면하는 롤축(2) 부분의 폭과 동일한 폭으로 형성된 실린더 형상의 자성부재(210) 및 상기 지지유닛(100)과 대면하지 않는 롤축(2) 부분의 폭과 동일한 폭으로 형성된 실린더 형상의 비자성부재(220)만 끼우면 결합을 완료할 수 있기 때문이다.
한편, 상기 자성부재(210) 및 비자성부재(220)를 디스크 형상으로 제공하는 경우에는, 다양한 형상의 롤축(2) 또는 지지유닛(100)에 상기 자성부재(210) 및 비자성부재(220)를 제공할 때마다 별도로 상기 자성부재(210) 및 비자성부재(220)를 제조하지 않아도 되는 이점이 있다. 즉, 상기 자성부재(210)는 상기 지지유닛(100)과 대면하는 롤축(2) 부분의 폭과 동일한 폭만큼 적층하여 상기 롤축(2)에 결합하면 되고, 상기 비자성부재(220)는 상기 지지유닛(100)과 대면하지 않는 롤축(2) 부분의 폭과 동일한 폭만큼 적층하여 상기 롤축(2)에 결합하면 되는 것이다.
도 5는 본 발명의 마그네틱 베어링 장치(1)에서 자력수용유닛(200)을 도시한 분해사시도이며, 도 6은 본 발명의 마그네틱 베어링 장치(1)에서 반경방향 터치디스크(140)의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 베어링 장치(1)의 상기 지지유닛(100)은, 상기 마그네틱 지지부(110)와 센서부(120)가 결합되는 하우징부(130) 및 상기 하우징부(130) 또는 상기 반경방향 마그네틱 부재(111)의 내측에 결합되고, 내측 직경(D2)이 상기 반경방향 마그네틱 부재(111)의 내측 직경(D1)보다 작게 형성된 디스크 형상으로 구비되는 반경방향 터치디스크(140)를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 베어링 장치(1)의 상기 지지유닛(100)은, 상기 축방향 마그네틱 부재(112)와 상기 롤축(2)의 단턱부(s) 사이에 구비되게 상기 하우징부(130)에 결합되는 축방향 터치디스크(150)를 더 포함할 수 있다.
다시 말해, 상기 지지유닛(100)은 상기 마그네틱 지지부(110)와 상기 롤축(2)의 충돌을 방지하기 위한 반경방향 터치디스크(140), 축방향 터치디스크(150) 등을 포함할 수 있는 것이다.
상기 하우징부(130)는 상기 마그네틱 지지부(110), 센서부(120) 등이 결합되는 부분이다. 이를 위해서, 상기 하우징부(130)는 기본 베이스 부재인 하우징바디(131) 등으로 구성될 수 있다.
즉, 상기 하우징바디(131)는 상기 마그네틱 지지부(110), 센서부(120) 등이 결합되는 구성이다. 이를 위해, 상기 하우징바디(131)는 상기 마그네틱 지지부(110), 센서부(120) 등이 결합될 수 있게 실린더 형상으로 제공될 수 있으며, 상기 마그네틱 지지부(110), 센서부(120) 등의 직경의 차이에 따른 단턱이 형성될 수도 있다.
더하여, 상기 하우징부(130)는 상기 마그네틱 지지부(110), 센서부(120) 등을 외부의 제어부와 전기적으로 연결하기 위한 케이블관을 포함할 수 있다. 즉, 상기 케이블관은 상기 마그네틱 지지부(110), 센서부(120)의 코일과 연결된 제어/통신 케이블을 고온 환경 등으로부터 보호하는 역할을 하게 된다.
그리고, 상기 하우징부(130)는 상기 하우징바디(131)의 내부로 상기 마그네틱 지지부(110), 센서부(120) 등이 결합된 후에, 상기 마그네틱 지지부(110), 센서부(120) 등의 이탈을 방지하기 위한 하우징 커버(133)를 더 포함할 수 있다. 상기 하우징 커버(133)는 실린더 형상의 상기 하우징바디(131)의 단부에 결합될 수 있다.
더하여, 상기 하우징부(130)에는 상기 상기 마그네틱 지지부(110), 센서부(120) 등의 결합시에 용융도금 등의 외부 물질의 유입을 차단하기 위한 개스킷(g) 등이 결합될 수도 있다.
상기 반경방향 터치디스크(140)는 상기 마그네틱 지지부(110)의 후술할 반경방향 마그네틱 부재(111)와 상기 롤축(2)의 충돌을 방지하는 역할을 할 수 있다.
다시 말해, 상기 반경방향 터치디스크(140)는 상기 반경방향 마그네틱 부재(111)에 전류가 인가되지 않아 자기장이 형성되지 않는 경우에, 상기 반경방향 마그네틱 부재(111)보다 상기 롤축(2)에 먼저 접촉하게 구성됨으로써, 상기 반경방향 마그네틱 부재(111)와 상기 롤축(2)의 충돌을 방지할 수 있다.
이를 위해서, 상기 반경방향 터치디스크(140)는 상기 반경방향 마그네틱 부재(111)의 내측 직경(D1)보다 내측 직경(D2)이 더 작게 형성되어 제공될 수 있다.
그리고, 상기 반경방향 터치디스크(140)는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 반경방향 마그네틱 부재(111)의 내측에 결합되어 제공될 수 있다.
다른 실시예로써, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 반경방향 터치디스크(140)는 상기 하우징부(130)에 외측면이 결합되게 제공되며, 상기 반경방향 마그네틱 부재(111)에 인접하게 결합되어 제공될 수도 있다.
상기 축방향 터치디스크(150)는 상기 마그네틱 지지부(110)의 후술할 축방향 마그네틱 부재(112)와 상기 롤축(2)의 충돌을 방지하는 역할을 할 수 있다.
다시 말해, 상기 축방향 터치디스크(150)는 상기 축방향 마그네틱 부재(112)에 전류가 인가되지 않아 자기장이 형성되지 않는 경우에, 상기 축방향 마그네틱 부재(112)보다 상기 롤축(2)에 먼저 접촉하게 구성됨으로써, 상기 축방향 마그네틱 부재(112)와 상기 롤축(2)의 충돌을 방지할 수 있다.
이를 위해서, 상기 축방향 터치디스크(150)는 상기 축방향 마그네틱 부재(112)와 상기 롤축(2)의 단턱부(s) 사이에 위치할 수 있도록, 상기 하우징부(130)에 결합될 수 있다.
도 7은 본 발명의 마그네틱 베어링 장치(1)에서 반경방향 마그네틱 지지부(110)를 도시한 정면도 및 사시도이고, 도 8은 본 발명의 마그네틱 베어링 장치(1)에서 축방향 마그네틱 지지부(110)를 도시한 사시도이며, 도 9는 본 발명의 마그네틱 베어링 장치(1)에서 센서부(120)를 도시한 사시도이다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 베어링 장치(1)의 상기 지지유닛(100)은, 상기 롤축(2)에 인접하게 구비되어, 상기 롤축(2)의 축방향 및 반경방향 중 적어도 하나의 방향으로 상기 롤축(2)을 지지하는 마그네틱 지지부(110) 및 상기 마그네틱 지지부(110)와 전기적으로 연결되어, 상기 마그네틱 지지부(110)의 진동량을 측정하여 제어하는 센서부(120)를 포함할 수 있다.
다시 말해 상기 지지유닛(100)은 자기력에 의해서 상기 롤축(2)을 비접촉 지지하기 위해서, 상기 마그네틱 지지부(110), 센서부(120) 등을 포함할 수 있는 것이다.
상기 마그네틱 지지부(110)는 자기장을 형성하여, 상기 롤축(2)을 지지하는 역할을 하게 된다.
여기서, 상기 롤축(2)이 자성체로 형성된 경우에는 상기 롤축(2)이 직접적으로 상기 마그네틱 지지부(110)에서 형성하는 자기장의 영향을 받아 극성이 형성되면서 인력 또는 척력에 의해서 지지될 수 있다.
특히, 상기 롤축(2)이 자성체로 제공되지 않는 경우에도, 상기 자력수용유닛(200)이 결합되어 있어서, 상기 마그네틱 지지부(110)와 상기 자력수용유닛(200)의 상호 작용으로 상기 롤축(2)을 지지할 수 있게 된다.
이를 위해서, 상기 마그네틱 지지부(110)는 상기 롤축(2)을 상기 롤축(2)의 반경방향으로 지지하는 반경방향 마그네틱 부재(111) 및 상기 롤축(2)을 상기 롤축(2)의 축방향으로 지지하는 축방향 마그네틱 부재(112)를 포함할 수 있다.
다시 말해, 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 베어링 장치(1)의 상기 마그네틱 지지부(110)는, 상기 롤축(2)의 반경방향에 형성되어 있고, 상기 롤축(2)이 회전할 때 상기 롤축(2)의 반경방향으로 상기 롤축(2)을 지지하는 반경방향 마그네틱 부재(111) 및 상기 롤축(2) 또는 상기 롤축(2)에 끼워지는 상기 자력수용유닛(200)의 축외피부재(230)에 형성된 단턱부(s)와 상기 롤축(2)의 축방향으로 대면하게 구비되어, 상기 롤축(2)이 회전할 때 상기 롤축(2)의 방향으로 상기 롤축(2)을 지지하는 축방향 마그네틱 부재(112)를 포함할 수 있다.
상기 반경방향 마그네틱 부재(111)는 상기 롤축(2)을 상기 롤축(2)의 반경방향으로 지지하기 위해서, 반경방향 마그네틱 부재 바디(111a), 반경방향 코어(111b), 반경방향 코일(111c)을 포함할 수 있다.
상기 반경방향 마그네틱 부재 바디(111a)는 상기 롤축(2)을 상기 롤축(2)의 원주방향으로 감싸게 구성되며, 상기 하우징부(130)에 결합될 수 있다. 그리고, 상기 반경방향 마그네틱 부재 바디(111a)의 내측에는 상기 반경방향 코어(111b)가 형성되어 제공될 수 있다.
상기 반경방향 코어(111b)는 상기 반경방향 마그네틱 부재 바디(111a)의 내측에 일정 간격으로 형성될 수도 있고 필요에 따라서는 그 간격을 조정할 수도 있다. 그리고, 상기 반경방향 코어(111b)에는 전류가 인가되는 반경방향 코일(111c)이 감겨져 제공될 수 있다. 여기서, 상기 반경방향 코어(111b)의 자극배치는 N-S-N-S 교차형으로 배치한다.
상기 반경방향 코일(111c)은 전류를 인가하여 자기장을 형성하는 역할을 한다. 상기 반경방향 코일(111c)의 재질은 자기력 지지의 성능이 460℃ 고온의 용융아연 도금욕조(4) 등의 내부에서 유지될 수 있도록, 세라믹 코팅된 고온용 전선을 사용할 수도 있다.
그리고, 상기 반경방향 코일(111c)은 열손상 등의 외부 환경으로부터 보호되기 위해서, 상기 케이블관 등을 통하여 외부와 연결될 수 있다.
여기서, 상기 반경방향 마그네틱 부재(111)의 자기력은 반경방향 코어(111b)의 개수, 반경방향 코일(111c)의 권선수 및 인가 전류에 비례한다.
상기 축방향 마그네틱 부재(112)는 상기 롤축(2)을 상기 롤축(2)의 축방향으로 지지하기 위해서, 축방향 마그네틱 부재 바디(112a), 축방향 코어, 축방향 코일(112b)을 포함할 수 있다.
상기 축방향 마그네틱 부재 바디(112a)는 상기 롤축(2) 또는 상기 축외피부재(230)에 형성된 단턱부(s)와 대면하게 구성될 수 있다. 다만, 상기 축방향 터치디스크(150) 등이 상기 축방향 마그네틱 부재 바디(112a)와 상기 단턱부(s) 사이에 구비될 수도 있다.
그리고, 상기 축방향 마그네틱 부재 바디(112a)는 상기 하우징부(130)에 결합될 수 있으며, 상기 축방향 마그네틱 부재 바디(112a)에는 상기 축방향 코일(112b)이 감겨져 제공될 수 있다.
상기 축방향 코일(112b)은 상기 축방향 마그네틱 부재 바디(112a)에 원주방향으로 형성된 홈을 따라서 권선된다.
상기 축방향 코일(112b)은 전류를 인가하여 자기장을 형성하는 역할을 한다. 상기 축방향 코일(112b)의 재질은 자기력 지지의 성능이 460℃ 고온의 용융아연 도금욕조(4) 등의 내부에서 유지될 수 있도록, 세라믹 코팅된 고온용 전선을 사용할 수도 있다.
여기서, 상기 축방향 마그네틱 부재(112)의 자기력은 축방향 코일(112b)의 권선수 및 인가 전류에 비례한다.
상기 센서부(120)는 상기 롤축(2)의 반경방향 또는 축방향 진동을 감지하여 조정하는 역할을 한다. 이를 위해, 상기 센서부(120)는 센서(121), 센서커버(122), 컨트롤러(123) 등을 포함할 수 있다.
상기 센서(121)는 상기 롤축(2)의 반경방향 또는 축방향 진동을 감지하는 역할을 하게 된다. 이를 위해, 상기 센서(121)는 상기 롤축(2)의 원주방향으로 감싸게 제공되는 센서(121)바디 및 상기 센서(121)바디의 내측에 형성된 센서 코어(121b), 상기 센서 코어(121b)에 권선된 센서 코일(121c)을 포함할 수 있다.
상기 센서커버(122)는 상기 센서(121)를 고온 등의 외부 환경으로부터 상기 센서(121)를 보호하는 역할을 한다. 이를 위해, 상기 센서커버(122)는 상기 센서(121)를 감싸게 제공될 수 있다.
상기 컨트롤러(123)는 상기 센서(121)에서 감지한 진동 데이터를 수집하여, 상기 마그네틱 지지부(110)에 인가되는 전류의 크기를 조정하게 된다. 이러한 컨트롤러(123)는 상기 센서(121)바디에 일체로 형성되거나, 외부에 형성되어 상기 센서(121)와 전기적으로 연결될 수도 있다. 또한, 상기 컨트롤러(123)는 상기 마그네틱 지지부(110)를 제어하기 위해서, 상기 마그네틱 지지부(110)와도 전기적으로 연결될 수 있다.
1: 마그네틱 베어링 장치 2: 롤축
3: 포트롤 4: 도금욕조
100: 지지유닛 110: 마그네틱 지지부
111: 반경방향 마그네틱 부재 112: 축방향 마그네틱 부재
120: 센서부 121: 센서
122: 센서커버 123: 컨트롤러
130: 하우징부 131: 하우징바디
132: 케이블관 133: 하우징 커버
140: 반경방향 터치디스크 150: 축방향 터치디스크
200: 자력수용유닛 210: 자성부재
220: 비자성부재 230: 축외피부재

Claims (12)

  1. 롤축에 인접하게 구비되어, 상기 롤축을 향하여 자기장을 형성하는 지지유닛; 및
    상기 롤축에 밀착하여 결합되며, 상기 지지유닛과 대면하는 부분만이 자성체로 구비되어 상기 자기장에 의해서 자화되는 자력수용유닛;
    을 포함하며,
    상기 지지유닛은,
    상기 롤축이 회전할 때 상기 롤축의 반경방향으로 상기 롤축을 지지하도록 상기 롤축을 원주방향으로 감싸게 제공된 반경방향 마그네틱 부재 바디, 상기 반경방향 마그네틱 부재 바디의 내측에 일단부가 결합된 복수 개의 반경방향 코어와, 상기 반경방향 코어에 감겨져 제공된 반경방향 코일을 구비하는 반경방향 마그네틱 부재를 포함하며, 상기 롤축에 인접하게 구비되어 상기 롤축을 지지하는 마그네틱 지지부;
    상기 마그네틱 지지부가 결합되는 하우징부; 및
    상기 반경방향 마그네틱 부재 바디의 내측에 일단부가 결합된 복수 개의 상기 반경방향 코어의 상기 일단부의 반대단에 결합되어 제공되며, 내측 직경이 상기 하우징부의 내측에 구비된 상기 반경방향 마그네틱 부재의 내측 직경보다 작게 형성된 디스크 형상으로 구비되어, 상기 반경방향 마그네틱 부재의 내측에 구비되며, 상기 반경방향 마그네틱 부재의 내측면과 상기 롤축의 외측면 사이에 제공되는 반경방향 터치디스크;
    를 포함하는 마그네틱 베어링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자력수용유닛은,
    상기 지지유닛과 대면하는 롤축의 부분에 구비되며, 자성체로 형성된 자성부재; 및
    상기 자성부재가 제공되는 부분 이외의 롤축 부분에 구비되며, 비자성체로 형성된 비자성부재;
    를 포함하는 마그네틱 베어링 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 자력수용유닛은,
    상기 롤축에 끼워지며, 상기 자성부재와 비자성부재가 결합되는 축외피부재;
    를 더 포함하는 마그네틱 베어링 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 자성부재는 실린더 형상으로 구비되며,
    상기 자성부재의 폭은 상기 지지유닛과 대면하는 롤축 부분의 폭과 동일한 것을 특징으로 하는 마그네틱 베어링 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 자성부재는 디스크 형상으로 구비되며,
    상기 자성부재는 상기 지지유닛과 대면하는 롤축 부분의 폭에 상응하는 개수로 제공되는 것을 특징으로 하는 마그네틱 베어링 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 롤축은 비자성체로 구비되는 것을 특징으로 하는 마그네틱 베어링 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 지지유닛은,
    상기 하우징부에 결합되며, 상기 마그네틱 지지부와 전기적으로 연결되어, 상기 마그네틱 지지부의 진동량을 측정하여 제어하는 센서부;
    를 포함하는 마그네틱 베어링 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 마그네틱 지지부는,
    상기 롤축 또는 상기 롤축에 끼워지는 상기 자력수용유닛의 축외피부재에 형성된 단턱부와 상기 롤축의 축방향으로 대면하게 구비되어, 상기 롤축이 회전할 때 상기 롤축의 방향으로 상기 롤축을 지지하는 축방향 마그네틱 부재;
    를 포함하는 마그네틱 베어링 장치.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    상기 지지유닛은,
    상기 축방향 마그네틱 부재와 상기 롤축의 단턱부 사이에 구비되게 상기 하우징부에 결합되는 축방향 터치디스크;
    를 더 포함하는 마그네틱 베어링 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 자력수용유닛은, 상기 마그네틱 지지부와 센서부가 대면하는 롤축의 부분에만 자성체인 자성부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 마그네틱 베어링 장치.
  12. 용융아연이 수용되는 도금욕조;
    상기 도금욕조를 향해 인입되는 강판의 이송경로 상에 구비되는 포트롤; 및
    상기 포트롤의 롤축에 구비되는 제1항 내지 제8항, 제10항 및 제11항 중 어느 한 항의 마그네틱 베어링 장치;
    를 포함하는 용융아연도금장치.
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