KR102124493B1 - 모터 어셈블리 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예는 회전축과, 회전축에 설치되는 로터와, 회전축의 반경 방향을 따라 로터와 소정 간격 이격되도록 로터의 외측을 둘러싸는 스테이터와, 회전축의 축 방향을 따라 로터와 소정 간격 이격되도록 회전축에 설치되는 임펠러와, 회전축이 관통하는 통공을 구비하되, 로터와 임펠러의 사이에 설치되는 베어링 하우징 및 베어링 하우징에 설치되어 회전축을 지지하는 구름 베어링을 포함하고, 회전축은, 회전축의 반경 방향을 기준으로 베어링 하우징과 중첩되는 일부에 형성되되 베어링 하우징을 향하는 방향으로 돌출되는 돌출부를 구비하며, 회전축의 회전 시 베어링 하우징의 내주면과 돌출부의 외주면 사이에는 고압의 가스(gas)가 유동 가능한 소정의 간극이 형성되고, 회전축은 간극에서 유동하는 고압의 가스에 의해 회전축의 반경 방향으로 지지되는 것을 특징으로 하는 모터 어셈블리를 개시한다.

Description

모터 어셈블리 및 그 제조 방법{MOTOR ASSEMBLY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명의 실시예들은 모터 어셈블리 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 구체적으로 회전축을 지지하는 베어링을 구비하는 모터 어셈블리 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

모터는 청소기나 헤어 드라이기 등의 가전기기에 설치되어 회전력을 발생시키는 구동원으로 기능할 수 있다. 모터는 팬(Fan)과 체결될 수 있으며, 이 경우 모터의 회전력은 팬에 전달되어 팬의 회전에 따라 기류가 생성될 수 있다.

앞서 예를 든 청소기나 헤어 드라이기는 사용자가 직접 손으로 들어 올린 상태에서 작동되므로, 필요한 기능을 향상시키거나 적어도 동일하게 유지한다는 전제 하에 가능한 무게는 더 가볍고 부피는 더 작게 제조하는 것이 최근 엔지니어링의 핵심 가치임은 부연할 필요가 없다.

청소기나 헤어 드라이기 뿐만 아니라, 일반적으로 가전기기를 설계하고 제조함에 있어 고유의 기능을 개선하거나 적어도 유지하는 동시에 경량화와 소형화가 요구된다. 이는 사용자의 편의성을 극대화하기 위함으로, 치열한 시장에서 경쟁 제품과의 차별화를 확보하기 위해서는 필수적으로 고려되어야 하는 사항이다.

일 예시로써, 청소기의 경우 모터의 출력을 향상시키는 동시에 모터를 소형 경량화하는 것이 요구된다. 이를 위해서는 모터의 고속 회전이 필수적이다. 하지만, 모터의 고속 회전은 필연적으로 소음과 진동 문제를 야기할 수 밖에 없다.

종래 모터들은 고속으로 회전하는 회전축을 지지하기 위해 2개의 베어링을 구비하되, 로터와 스테이터를 중심으로 양 방향에 각각 하나씩의 구름 베어링을 설치하거나(한국 등록특허번호 제10-1852111호, 2018.03.21 공개), 또는 로터와 스테이터를 중심으로 양 방향에 각각 하나씩의 가스 베어링을 설치하는 것이 일반적이었다(한국 등록특허번호 제10-1898348호, 2018.06.25 공개).

이와 같이 2개의 베어링이 회전축의 멀리 떨어진 부위를 각각 지지하도록 하는 구조에서는, 회전축의 회전 중심을 정확하게 정렬하지 않을 경우 소음과 진동이 심화될 뿐만 아니라 모터의 수명 또한 단축될 수 밖에 없는 문제점이 존재한다.

뿐만 아니라, 2개의 베어링을 각각 수용하는 베어링 하우징 또한 2개가 구비되어야 하므로 전체적인 무게가 증가하는 동시에 베어링과 베어링 하우징이 설치될 공간 또한 추가적으로 필요하게 되어 모터의 소형 경량화가 요구되는 최신의 추세를 반영할 수 없는 한계가 존재한다.

따라서, 이러한 소음과 진동문제에 대응하여 모터의 신뢰성과 내구성을 확보하는 동시에, 모터의 소형 경량화를 이루기 위해서는 고속으로 회전하는 모터의 회전축을 가능한 오랜 시간 동안 변형이나 파손 없이 지지할 수 있는 베어링의 설계가 반드시 필요하다.

본 발명의 실시예들은 가전기기에 설치되는 모터 어셈블리의 소형화 및 경량화의 요건을 충족하면서도, 고속으로 회전하는 모터의 회전축을 지지함에 있어 신뢰성과 내구성이 높은 모터 어셈블리 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

또한, 회전축을 편측 지지하면서도 복수개의 베어링들 간의 정렬이 용이한 모터 어셈블리와 그 제조 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

본 발명의 일 실시예는 하나의 베어링 하우징에 구름 베어링과 가스 베어링이 회전축의 축 방향을 따라 서로 이격되도록 설치되는 모터 어셈블리와 이의 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시예는 회전축과, 회전축에 설치되는 로터와, 회전축의 반경 방향을 따라 로터와 소정 간격 이격되도록 로터의 외측을 둘러싸는 스테이터와, 회전축의 축 방향을 따라 로터와 소정 간격 이격되도록 회전축에 설치되는 임펠러와, 회전축이 관통하는 통공을 구비하되, 로터와 임펠러의 사이에 설치되는 베어링 하우징 및 베어링 하우징에 설치되어 회전축을 지지하는 구름 베어링을 포함하고, 회전축은, 회전축의 반경 방향을 기준으로 베어링 하우징과 중첩되는 일부에 형성되되 베어링 하우징을 향하는 방향으로 돌출되는 돌출부를 구비하며, 회전축의 회전 시 베어링 하우징의 내주면과 돌출부의 외주면 사이에는 고압의 가스(gas)가 유동 가능한 소정의 간극이 형성되고, 회전축은 간극에서 유동하는 고압의 가스에 의해 회전축의 반경 방향으로 지지되는 것을 특징으로 하는 모터 어셈블리를 개시한다.

본 실시예에 있어서, 임펠러와 구름 베어링 및 돌출부는 회전축의 축 방향을 따라 순서대로 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 베어링 하우징의 상기 내주면에 형성되는 제1 코팅층을 더 포함할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 제1 코팅층은 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene), 다이아몬드유사 탄소막(diamond like carbon), 부르라이트(lubrite), 이황화몰리브덴(molybden disulphide), D10, 질화붕소(boron nitride), 세라믹 가루(ceramic powder), 비누(soap), 구리(copper), 납(lead) 및 연질 금속(soft metal) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 제1 코팅층의 내주면의 일부는 구름 베어링의 외주면과 접촉하고, 회전축의 회전 시 제1 코팅층의 내주면 중 다른 일부와 돌출부의 외주면 사이에는 고압의 가스가 유동 가능한 소정의 간극이 형성되고, 회전축은 간극에서 유동하는 고압의 가스에 의해 회전축의 반경 방향으로 지지되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 제1 코팅층은 회전축의 반경 방향을 따라 돌출부를 감싸도록 베어링 하우징의 내주면 중 일부에 형성되고, 베어링 하우징의 내주면의 다른 일부는 구름 베어링의 외주면과 접촉하며, 회전축의 회전 시 제1 코팅층의 내주면과 돌출부의 외주면 사이에는 고압의 가스가 유동 가능한 소정의 간극이 형성되고, 회전축은 간극에서 유동하는 고압의 가스에 의해 회전축의 반경 방향으로 지지되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 회전축은 임펠러가 설치되는 임펠러 결합부와, 회전축의 반경 방향을 따라 베어링 하우징과 대향하는 지지부와, 로터가 설치되는 로터 결합부를 포함할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 지지부는 구름 베어링의 내주면과 접촉하는 접촉부와, 접촉부로부터 회전축의 축 방향으로 연장되며, 회전축의 반경 방향을 기준으로 베어링 하우징의 내주면에 대해 베어링 하우징의 내주면과 돌출부의 외주면 사이에 형성되는 간극보다 넓은 공간을 두고 서로 이격되는 연결부를 포함할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 베어링 하우징은 구름 베어링의 외주면을 둘러싸되, 상대적으로 임펠러에 인접하도록 배치되는 구름 베어링 하우징부와, 구름 베어링 하우징부로부터 회전축의 축 방향으로 연장되며, 연결부의 외주면을 둘러싸되, 연결부와 공간을 두고 서로 이격되는 하우징 연결부와, 하우징 연결부로부터 회전축의 축 방향으로 연장되고, 돌출부의 외주면을 둘러싸되, 돌출부와 간극을 두고 서로 이격되도록 배치되며, 상대적으로 로터에 인접하도록 배치되는 가스 베어링 하우징부를 포함할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 구름 베어링은 회전축의 외주면에 압입 고정되는 내륜과, 베어링 하우징의 내주면에 압입 고정되는 외륜과, 내륜과 외륜 사이에 개재되는 볼을 포함할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 회전축의 회전 시, 구름 베어링의 내륜은 회전축과 함께 회전하고, 구름 베어링의 외륜은 베어링 하우징에 의해 고정된 상태를 유지하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 베어링 하우징은 회전축의 반경 방향을 따라 내측으로 돌출되는 베어링 고정부를 포함하고, 통공은 베어링 고정부에 의해 둘러싸이는 빈 공간이며, 베어링 고정부는 회전축의 축 방향을 따라 구름 베어링의 외륜이 임펠러 측으로 이동하는 것을 방지할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 베어링 하우징은 알루미늄과 황동, 청동 및 니켈-크롬 합금 중 하나 이상을 포함하되, 니켈-크롬 합금은 니켈의 함량이 크롬의 함량보다 큰 것을 특징으로 할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 베어링 하우징의 내주면에 설치되는 부시를 더 포함하고, 부시는 알루미늄과 황동, 청동 및 니켈-크롬 합금 중 하나 이상을 포함하되, 회전축의 회전 시 부시의 내주면과 돌출부의 외주면 사이에는 고압의 가스가 유동 가능한 간극이 형성되고, 회전축은 간극에서 유동하는 고압의 가스에 의해 회전축의 반경 방향으로 지지되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 부시의 내주면에 형성되는 제2 코팅층을 더 포함할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 제2 코팅층은 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene), 다이아몬드유사 탄소막(diamond like carbon), 부르라이트(lubrite), 이황화몰리브덴(molybden disulphide), D10, 질화붕소(boron nitride), 세라믹 가루(ceramic powder), 비누(soap), 구리(copper), 납(lead) 및 연질 금속(soft metal) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 제2 코팅층의 내주면의 일부는 구름 베어링의 외주면과 접촉하고, 회전축의 회전 시 제2 코팅층의 내주면 중 다른 일부와 돌출부의 외주면 사이에는 고압의 가스가 유동 가능한 소정의 간극이 형성되고, 회전축은 간극에서 유동하는 고압의 가스에 의해 회전축의 반경 방향으로 지지되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 제2 코팅층은 회전축의 반경 방향을 따라 돌출부를 감싸도록 부시의 내주면 중 일부에 형성되고, 부시의 내주면 중 다른 일부는 구름 베어링의 외주면과 접촉하며, 회전축의 회전 시 제2 코팅층의 내주면과 돌출부의 외주면 사이에는 고압의 가스가 유동 가능한 소정의 간극이 형성되고, 회전축은 간극에서 유동하는 고압의 가스에 의해 회전축의 반경 방향으로 지지되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예는 회전축의 외주면에 구름 베어링의 내륜을 압입 고정시키는 단계와, 구름 베어링을 수용하는 베어링 하우징의 내주면을 코팅하여 코팅층을 형성하는 단계와, 회전축과 구름 베어링을 베어링 하우징에 설치하는 단계를 포함하고, 회전축과 구름 베어링을 베어링 하우징에 결합하는 단계는, 구름 베어링의 외륜을 베어링 하우징의 내주면이나 코팅층의 내주면에 압입 고정시키고, 회전축의 반경 방향을 따라 돌출되는 회전축의 돌출부의 외주면과 베어링 하우징의 내주면 사이, 또는 돌출부의 외주면과 코팅층의 내주면 사이에 회전축의 회전 시 고압의 가스가 수용 가능한 소정의 공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 모터 어셈블리의 제조 방법을 개시한다.

본 발명의 또 다른 실시예는 회전축의 외주면에 구름 베어링의 내륜을 압입 고정시키는 단계와, 구름 베어링을 수용하는 부시의 내주면을 코팅하여 코팅층을 형성하는 단계와, 부시를 베어링 하우징의 내주면에 설치하는 단계와, 회전축과 구름 베어링을 베어링 하우징에 설치하는 단계를 포함하고, 회전축과 구름 베어링을 베어링 하우징에 설치하는 단계는, 구름 베어링의 외륜을 부시의 내주면이나 코팅층의 내주면에 압입 고정시키고, 회전축의 반경 방향을 따라 돌출되는 회전축의 돌출부의 외주면과 부시의 내주면 사이, 또는 돌출부의 외주면과 코팅층의 내주면 사이에 회전축의 회전 시 고압의 가스가 수용 가능한 소정의 공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 모터 어셈블리의 제조 방법을 개시한다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따른 모터 어셈블리 및 그 제조 방법에 의하면, 하나의 베어링 하우징에 수용되는 구름 베어링과 가스 베어링이 함께 회전축을 편측 지지함으로써 회전축을 양측 지지하는 경우보다 용이하게 베어링들 간의 회전 중심 오차를 줄일 수 있다.

또한, 구름 베어링과 가스 베어링을 수용하는 베어링 하우징을 하나로 구성함으로써 모터 어셈블리의 크기와 하중을 감소시킬 수 있어 모터 어셈블리의 소형화와 경량화를 꾀할 수 있다.

또한, 회전축에 설치되는 복수개의 베어링들 사이의 회전 중심 오차를 최소화함으로써, 모터를 고속으로 회전시킬 경우 발생하는 진동과 소음을 완화시켜 안정적으로 회전축을 지지할 수 있다.

또한, 마모로 인해 교체가 필요한 오링(O-ring)과 같은 소모품을 사용하지 않고도 회전축을 안정적으로 지지할 있어 모터 어셈블리의 내구성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 수명 또한 연장시킬 수 있다.

물론 이러한 효과들에 의해 본 발명의 실시예들의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 실시예들은 다음의 자세한 설명과 그에 수반되는 도면들의 결합으로 쉽게 이해될 수 있으며, 참조 번호(reference numerals)들은 구조적 구성요소(structural elements)를 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 어셈블리의 각 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 모터 어셈블리를 분해하여 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 모터 어셈블리의 일부 구성을 분리하여 더 구체적으로 나타내는 단면도이다.
도 4(a)는 도 3의 I-I'선을 절개하여 상측에서 바라본 모습을 나타내는 단면도이다.
도 4(b)는 도 3의 II-II'선을 절개하여 상측에서 바라본 모습을 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 3에 도시된 모터 어셈블리의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 6(a)는 도 5의 III-III'선을 절개하여 상측에서 바라본 모습을 나타내는 단면도이다.
도 6(b)는 도 5의 IV-IV'선을 절개하여 상측에서 바라본 모습을 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 3에 도시된 모터 어셈블리의 다른 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 8(a)는 도 7의 V-V'선을 절개하여 상측에서 바라본 모습을 나타내는 단면도이다.
도 8(b)는 도 7의 VI-VI'선을 절개하여 상측에서 바라본 모습을 나타내는 단면도이다.
도 9는 도 3에 도시된 모터 어셈블리의 또 다른 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 10(a)는 도 9에 도시된 VII-VII'선을 절개하여 상측에서 바라본 모습을 나타내는 단면도이다.
도 10(b)는 도 9에 도시된 VIII-VIII'선을 절개하여 상측에서 바라본 모습을 나타내는 단면도이다.
도 11은 도 3 및 도 5에 도시된 모터 어셈블리를 제조하는 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 12는 도 7 및 도 9에 도시된 모터 어셈블리를 제조하는 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.

본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명의 실시예들의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.

또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명의 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명의 실시예들은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 어셈블리의 각 구성을 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 모터 어셈블리를 분해하여 나타내는 분해 사시도이다.

도 1 및 2를 참조하면, 모터 어셈블리(100)는 회전축(110)과 로터(120), 스테이터(130), 임펠러(140), 베어링 하우징(150) 및 구름 베어링(160)을 포함할 수 있고, 이들 구성들은 모터 어셈블리(100)의 외관을 형성하는 인렛 바디(51)와 모터 하우징(52)의 내부에 설치될 수 있다.

먼저, 인렛 바디(51)는 가스가 흡입되는 흡입구(51A)를 구비할 수 있고, 임펠러(140)의 외측 둘레를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 즉, 인렛 바디(51)의 내부에는 임펠러(140)가 회전 가능하도록 수용되는 임펠러 공간(S1)이 형성될 수 있고, 그 외관은 임펠러(140)의 형상에 대응되는 한편, 임펠러 공간(S1)을 따라 유동하는 가스를 안정적으로 안내할 수 있도록 그 내측 표면이 굴곡지도록 형성될 수 있다.

구체적으로, 인렛 바디(51)의 흡입구(51A) 반대편은 모터 하우징(52)과 체결되어 모터 어셈블리(100)의 외관을 형성할 수 있다. 인렛 바디(51)와 모터 하우징(52)의 체결 부위는 모터 어셈블리(100)의 내부를 유동하는 가스가 유출되지 않도록 서로 밀착되도록 체결될 수 있다. 즉, 인렛 바디(51)와 모터 하우징(52)의 사이에는 갭(gap)이 형성되지 않도록 단단하게 체결되는 것이 바람직하며, 그 체결 방식은 예컨대 나사 결합이나 끼움 결합 등 다양한 방법이 이용될 수 있으나 어느 특정한 하나의 방법에 한정되는 것은 아니다.

모터 하우징(52)은 스테이터(130)를 외측 둘레를 둘러싸도록 형성되어 인렛 바디(51)와 체결될 수 있다. 상세히, 모터 하우징(52)의 내부에는 회전축(110)과 로터(120) 및 스테이터(130)가 수용될 수 있는 모터 공간(S2)이 형성될 수 있다. 모터 하우징(52)은 임펠러(140)의 회전에 의해 임펠러 공간(S1)에서 모터 공간(S2)으로 안내되는 가스가 모터 하우징(52)의 외부로 배출되는 배출구(521)를 구비할 수 있으며, 가스의 유동 방향을 기준으로 배출구(521)는 흡입구(51A)의 반대편에 형성될 수 있다.

인렛 바디(51)와 모터 하우징(52)은 일종의 중공 형상의 케이스일 수 있으며, 가운데 빈 공간에 회전축(110)이 축 방향(L)으로 연장되도록 배치될 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 회전축(110)은 인렛 바디(51)나 모터 하우징(52)에 의해 직접적으로 지지되지 않을 수 있다. 즉, 인렛 바디(51)나 모터 하우징(52)은 회전축(110)을 지지하기 위한 별도의 회전축 서포터(가칭)를 구비하지 않을 수 있다.

회전축(110)은 임펠러 공간(S1)과 모터 공간(S2)을 축 방향(L)으로 가로지르도록 연장 형성될 수 있다. 구체적으로, 회전축(110)의 일단(110A)은 모터 하우징(52) 측에 배치될 수 있고, 회전축(110)의 타단(110B)은 인렛 바디(51) 측에 배치될 수 있다.

회전축(110)의 일단(110A)과 회전축(110)의 타단(110B) 각각은 모터 하우징(52)과 후술할 베어링 하우징(150)에 의해 지지되지 않는 자유단일 수 있다. 여기서, "자유단"이라 함은 그 어느 구성요소에 의해서도 지지되거나 구속되지 않는 회전축(110)의 양측 끝단을 의미할 수 있다.

한편, 후술하겠으나 회전축(110)은 그 일단(110A)과 타단(110B) 사이의 지지부(113)가 복수개의 베어링에 의해 지지될 수 있다. 여기서, 복수개의 베어링은 후술할 구름 베어링(160)과, 회전축(110)의 돌출부(111)와 베어링 하우징(150) 사이의 결합 구조에 의해 구현되는 가스 베어링을 의미하며, 이들에 대해서는 아래에서 구체적으로 설명하기로 한다.

회전축(110)의 일단(110A)은 로터(120)와 임펠러(140) 중 로터(120)에 근접할 수 있고, 로터(120) 측 자유단일 수 있다. 그리고, 회전축(110)의 타단(110B)은 로터(120)와 임펠러(140) 중 임펠러(140)에 근접할 수 있고, 임펠러(140) 측 자유단일 수 있다.

구체적으로, 회전축(110)은 돌출부(111)와 임펠러 결합부(112), 지지부(113) 및 로터 결합부(114)를 포함할 수 있다.

돌출부(111)는 회전축(110)의 반경 방향(R)을 기준으로 베어링 하우징(150)과 중첩되는 회전축(110)의 일부에 형성되되, 베어링 하우징(150)을 향하는 방향으로 돌출될 수 있다. 돌출부(111)와 베어링 하우징(150)과의 관계와 그 작용 및 효과에 대해서는 이하에서 베어링 하우징(150)에 대한 설명과 함께 자세하게 후술하기로 한다.

임펠러 결합부(112)는 임펠러(140)가 설치되는 회전축(110)의 일부로써, 회전축(110)의 타단(110B)에 인접하는 부분이며, 임펠러 공간(S1)에 배치될 수 있다.

지지부(113)는 회전축(110)의 반경 방향(R)을 따라 베어링 하우징(150)과 대향하는 회전축(110)의 일부로써, 임펠러 결합부(112)와 후술할 로터 결합부(114)의 사이에 해당하는 회전축(110)의 일부일 수 있다.

로터 결합부(114)는 로터(120)가 설치되는 회전축(110)의 일부로써, 회전축(110)의 일단(110A)에 인접하는 부분이며, 모터 공간(S2)에 배치될 수 있다.

구체적으로, 지지부(113)는 후술할 구름 베어링(160)의 내주면과 접촉하는 접촉부(1131)와, 접촉부(1131)로부터 회전축(110)의 축 방향(L)으로 연장되며, 회전축(110)의 반경 방향(R)을 기준으로 베어링 하우징(150)의 내주면(1501)에 대해 베어링 하우징(150)의 내주면(1501)과 돌출부(111)의 외주면(1112) 사이에 형성되는 간극(G)보다 넓은 공간(E)을 두고 이격되는 연결부(1132)를 포함할 수 있다.

로터(120)는 회전축(110)의 로터 결합부(114)에 설치될 수 있다. 로터(120)는 회전축(110)의 외주면을 둘러싸도록 회전축(110)에 결합될 수 있으며, 로터 결합부(114)가 위치하는 모터 공간(S2)에 배치될 수 있다.

구체적으로, 로터(120)는 마그네트(121)와, 마그네트(121)가 장착되는 마그네트 코어(122)를 포함할 수 있다. 또한, 로터(120)는 회전축(110)의 축 방향(L)으로 소정 간격 이격되어 배치되는 제1 엔드 플레이트(123)와 제2 엔드 플레이트(124)를 더 포함할 수 있다.

스테이터(130)는 모터 하우징(52)의 내부에 설치되어 회전축(110)의 반경 방향(R)을 따라 로터(120)와 소정 간격 이격되도록 로터(120)의 외측을 둘러쌀 수 있으며, 로터(120)와 마찬가지로 회전축(110)의 로터 결합부(114)가 위치하는 모터 공간(S2)에 배치될 수 있다.

구체적으로, 스테이터(130)는 스테이터 코어(131)와, 스테이터 코어(131)에 권선되는 코일(132)과, 스테이터 코어(131)와 코일(132) 사이를 전기적으로 절연하는 인슐레이터(133)를 포함할 수 있다.

임펠러(140)는 회전축(110)의 축 방향(L)을 따라 로터(120)와 소정 간격 이격되도록 회전축(110)에 설치될 수 있다. 전술한 바와 같이, 임펠러(140)는 회전축(110)의 임펠러 결합부(112)에 설치되어 회전축(110)의 회전에 따라 함께 회전할 수 있으며, 인렛 바디(51)의 내부에 구비되는 임펠러 공간(S1)에 배치될 수 있다.

구체적으로, 임펠러(140)는 허브(141)와, 허브(141)의 외측 둘레로부터 외측으로 돌출하도록 형성되는 복수개의 블레이드(142)를 포함할 수 있다. 한편, 임펠러(140)는 그 소재로써, 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone, PEEK) 등의 고강도 합성수지 재질로 성형될 수 있다.

또한, 임펠러(140)는 회전축(110)의 축 방향(L)으로 공기 등의 가스를 흡입한 후 원심 방향(R)으로 토출하는 사류형 임펠러일 수 있다. 즉, 흡입구(51A)를 통해 인렛 바디(51)의 내부로 유입된 가스는 블레이드(142)의 회전에 따라 허브(141)의 외측 표면을 따라 모터 하우징(52) 측으로 안내될 수 있다.

임펠러(140)와 모터 하우징(52)의 사이에는 임펠러(140)를 통해 인렛 바디(51)의 내부로 유입된 가스를 모터 하우징(52) 측으로 안내하는 디퓨져(53)가 설치될 수 있다. 디퓨져(53)는 후술할 베어링 하우징(150)에 볼트 및 너트와 같은 체결부재(미도시)를 통해 체결되어 고정될 수 있다. 디퓨져(53)와 인렛 바디(51)의 사이에는 가스가 유동할 수 있는 소정의 공간이 형성될 수 있다.

디퓨져(53)의 외측 표면에는 인렛 바디(51)의 내측 표면을 향해 돌출되는 복수개의 디퓨져 베인(531)이 형성될 수 있다. 복수개의 디퓨져 베인(531)들은 원주 방향을 따라 실질적으로 동일한 거리로 이격되도록 배치될 수 있다.

흡입구(51A)를 통해 인렛 바디(51)로 유입된 가스는 임펠러(140)에 의해 인렛 바디(51)와 디퓨져(53) 사이의 공간으로 인도될 수 있으며, 인렛 바디(51)와 디퓨져(53) 사이로 유입된 가스는 디퓨져 베인(531)에 의해 모터 공간(S2)으로 안내될 수 있다.

베어링 하우징(150)은 회전축(110)이 관통하는 통공(151)을 구비하되, 로터(120)와 임펠러(140)의 사이에 설치될 수 있다. 베어링 하우징(150)은 회전축(110)의 일부, 즉 지지부(113)의 외주면을 둘러쌀 수 있다.

베어링 하우징(150)은 인렛 바디(51)와 일체로 형성되는 것도 가능하나, 바람직하게는 인렛 바디(51)와는 별도로 제조된 이후 인렛 바디(51)나 모터 하우징(52)에 결합될 수도 있다. 예컨대, 베어링 하우징(150)은 볼트 및 나사와 같은 체결부재를 통해 인렛 바디(51)나 모터 하우징(52)에 체결될 수도 있다. 베어링 하우징(150)이 인렛 바디(51)나 모터 하우징(52)과 일체로 형성될 경우, 상대적으로 조립 공차가 줄어들 수 있다.

구체적으로, 베어링 하우징(150)은 구름 베어링(160)의 외주면(1602)을 둘러싸되, 임펠러(140)에 인접하도록 배치되는 구름 베어링 하우징부(152)와, 구름 베어링 하우징부(152)로부터 회전축(110)의 축 방향(L)으로 연장되며, 지지부(113)의 연결부(1132)의 외주면(미표시)을 둘러싸되, 연결부(1132)와 공간(E)을 두고 서로 이격되는 하우징 연결부(153)와, 하우징 연결부(153)로부터 회전축(110)의 축 방향(L)으로 연장되고, 돌출부(111)의 외주면(1112)을 둘러싸되, 돌출부(111)와 간극(G)을 두고 서로 이격되도록 배치되며, 상대적으로 로터(120)에 인접하도록 배치되는 가스 베어링 하우징부(154)를 포함할 수 있다.

또한, 베어링 하우징(150)은 알루미늄과 황동, 청동 및 니켈-크롬 합금 중 하나 이상을 포함하는 소재로 제조될 수 있으며, 니켈-크롬 합금의 경우 니켈의 함량이 크롬 보다 큰 것이 바람직하다.

이와 같이, 베어링 하우징(150)이 알루미늄과 황동, 청동 및 니켈-크롬 합금 중 하나 이상을 포함하는 소재로 제조될 경우, 베어링 하우징(150)은 비접촉식 베어링인 가스 베어링의 하우징의 역할을 수행할 수 있다.

즉, 회전축(110)의 회전 시 베어링 하우징(150)의 내주면(1501)과 돌출부(111)의 외주면(1112) 상에는 고압의 가스(gas)가 유동 가능한 소정의 간극(G)이 형성될 수 있으며, 이때 회전축(110)은 간극(G)을 유동하는 고압의 가스에 의해 회전축(110)의 반경 방향(R)으로 지지될 수 있다. 여기서, 간극(G)은 지지부(113)와 베어링 하우징(150)의 사이에 형성되는 빈 공간(E)과 비교하여 상대적으로 미세하게 형성될 수 있다.

만약, 코일(132)에 전류가 인가되지 않은 경우, 즉 회전축(110)이 회전하기 이전의 정지 상태일 경우, 간극(G)은 돌출부(111)의 원주 방향을 따라 일정하게 형성되지 않을 수도 있다. 즉, 회전축(110)이 회전하지 않은 경우 회전축(110)은 회전 중심(O)을 기준으로 축 방향(L)을 따라 부분적으로 기울어진 상태가 될 수도 있다.

이러한 상태에서, 회전축(110)이 회전할 경우 베어링 하우징(150)의 가스 베어링 하우징부(154)와 회전축(110)의 돌출부(111) 사이에는 간극(G)이 형성되고, 회전축(110)이 고속으로 회전할수록 간극(G)은 돌출부(111)의 원주 방향을 따라 일정하게 형성될 수 있다. 이러한 구조에 따라, 회전축(110)의 고속 회전이 시작되면 가스 베어링 하우징부(154)와 돌출부(111) 사이에는 고압의 유체가 유동할 수 있는 환경이 조성될 수 있다.

여기서, 회전축(110)이 "고속"으로 회전한다고 할 때, "고속"은 회전축(110)이 수만 RPM(revolutions per minute)으로 회전할 경우를 의미하며, 바람직하게는 10만 RPM 이상일 경우를 의미할 수 있다.

구체적으로, 회전축(110)의 고속 회전 시 간극(G)을 통해 유동하는 가스는 일종의 베어링 역할을 수행할 수 있다. 즉, 간극(G)을 유동하는 가스는 회전축(110)을 반경 방향(R)으로 지지하는 저널 베어링의 기능을 수행할 수 있다.

즉, 간극(G)을 통해 유동하는 유체는 고체 상태가 아니므로 베어링 하우징(150)의 내주면(1501)과 회전축(110)의 외주면(1102)의 마찰을 야기하지 않으며, 이는 마모나 파손으로 인해 교체가 필요한 오링(O-ring)과 같은 소모품을 사용하지 않고도 회전축을 안정적으로 지지할 수 있음을 의미한다.

즉, 회전축(110)의 돌출부(111)와, 돌출부(111)에 대해 미세한 간극(G)을 두고 이격되어 배치되는 베어링 하우징(150)의 구조에 의하면, 주기적인 교체나 긴급한 보수 없이 반영구적으로 회전축(110)을 안정적으로 지지할 수 있으므로, 모터 어셈블리(100)의 수명을 획기적으로 연장시킬 수 있다.

뿐만 아니라, 기존 베어링 구조의 유지 및 작동을 위해 필요하던 그리스나 오일 등의 윤활유를 사용하지 않고도 회전축(110)의 회전을 안정적으로 지지할 수 있으므로, 모터 어셈블리(100)의 내구성을 향상시킬 수 있다.

이하에서는, 설명의 편의를 위해 회전축(110)의 돌출부(111)와 가스 베어링 하우징부(154), 그리고 회전축(110)의 회전 시 돌출부(111)의 외주면(1112)과 가스 베어링 하우징부(154)의 내주면(1501) 사이에 형성되는 간극(G)의 유기적인 구조를 "가스 베어링(GB)"이라고 표현하기로 하고, 구체적으로 가스 베어링(GB)은 회전축(110)의 회전 시 간극(G)에서 유동하는 고압의 가스를 통해 회전축(110)을 반경 방향(R)으로 지지하는 구성요소를 의미함을 전제로 설명을 이어가기로 한다.

한편, 구름 베어링(160)은 베어링 하우징(150)에 설치되어 회전축(110)을 지지할 수 있다. 구름 베어링(160)은 회전축(110)의 외주면(1102)에 압입 고정되는 내륜(161)과, 베어링 하우징(150)의 내주면(1501)에 압입 고정되는 외륜(162)과, 내륜(161)과 외륜(162) 사이에 개재되는 볼(163)을 포함할 수 있다.

또한, 구름 베어링(160)은 회전축(110)의 돌출부(111)보다 더 임펠러(140) 측으로 인접하도록 배치될 수 있다. 즉, 임펠러(140)와 구름 베어링(160) 및 돌출부(111)는 회전축(110)의 축 방향(L)을 따라 순서대로 배치될 수 있다.

하지만, 실시예들은 이에 한정되지 않으며, 예컨대 회전축(110)의 돌출부(111)가 구름 베어링(160)보다 더 임펠러(140) 측으로 인접하도록 배치될 수도 있다. 즉, 회전축(110)의 축 방향(L)을 따라 임펠러(140)와 돌출부(111) 및 구름 베어링(160)의 순서대로 배치될 수도 있다.

구체적으로, 구름 베어링(160)의 내륜(161)은 회전축(110)의 외주면(1102)에 압입 고정되므로, 회전축(110)이 회전할 경우 내륜(161) 또한 회전축(110)과 함께 회전할 수 있다.

구름 베어링(160)의 외륜(162)은 베어링 하우징(150)의 내주면(1501)에 압입 고정되므로, 회전축(110)이 회전하더라도 외륜(162)은 베어링 하우징(150)에 의해 고정된 상태를 유지할 수 있다.

한편, 베어링 하우징(150)은 회전축(110)의 반경 방향(R)을 따라 내측으로 돌출되는 베어링 고정부(155)를 더 포함할 수 있다. 베어링 하우징(150)의 통공(151)은 베어링 고정부(155)에 의해 둘러싸이는 빈 공간으로, 통공(151)의 반경은 회전축(110)의 반경보다 크게 형성됨이 바람직하다.

이는, 회전축(110)의 회전 시 구름 베어링(160)의 내륜(161)과 베어링 하우징(150)의 마찰을 방지하기 위함으로, 회전축(110)은 베어링 하우징(150) 내부에 설치되는 구름 베어링(160)과, 전술한 가스 베어링(GB)에 의해 지지될 수 있다.

이러한 구름 베어링(160)은 접촉식 베어링의 일 예시로써, 회전축(110)을 축 방향(L) 및 반경 방향(R)으로 지지할 수 있다. 즉, 구름 베어링(160)의 내륜(161)은 회전축(110)의 외주면(1102)에 압입 고정되고, 외륜(162)은 베어링 하우징(150)의 내주면(1501)에 압입 고정되며 동시에 베어링 고정부(155)에 의해 축 방향(L)으로의 이동이 방지됨으로써 회전축(110)을 축 방향(L) 및 반경 방향(R)으로 지지할 수 있다.

구체적으로, 베어링 하우징(150)의 내주면(1501)은 축 방향(L)으로 연장되는 베어링 하우징(150)의 내측 표면이고, 베어링 고정부(155)는 반경 방향(R)으로 연장되는 베어링 하우징(150)의 내측 표면을 포함할 수 있다.

그리고, 구름 베어링(160)의 외주면(1602)은 외륜(162)의 축 방향(L)으로 연장되는 외측 표면을 의미하며, 이는 베어링 하우징(150)의 내주면(1501)에 압입 고정될 수 있다. 이와 같이, 구름 베어링(160)의 외륜(162)이 베어링 하우징(150)의 내주면(1501)에 압입 고정되는 구조에 의해, 구름 베어링(160)은 회전축(110)이 반경 방향(R)으로 이동하지 않도록 그 회전 중심이 고정될 수 있다.

한편, 구름 베어링(160)의 외륜(162) 중 반경 방향(R)으로 연장되는 외측 표면(도 1에서 수평면)은 베어링 고정부(155)의 내측 표면에 밀착될 수 있다. 이와 같이, 구름 베어링(160)의 외륜(162)이 베어링 하우징(150)의 베어링 고정부(155)에 압입 고정되는 구조에 의해, 베어링 하우징(150)은 구름 베어링(160)의 축 방향(L) 이동을 방지할 수 있고, 나아가 구름 베어링(160)의 내륜(161)과 체결된 회전축(110)의 축 방향(L) 이동을 방지할 수 있다.

이러한 구조에 따르면, 구름 베어링(160)의 내륜(161)은 회전축(110)의 회전에 따라 함께 회전할 수 있고, 구름 베어링(160)의 내륜(161)이 회전축(110)과 함께 회전하는 동안 구름 베어링(160)의 외륜(162)은 베어링 하우징(150)에 의해 고정된 상태를 유지하며, 이를 통해 회전축(110)을 축 방향(L) 및 반경 방향(R)으로 고정한 상태에서 회전축(110)의 회전을 안정적으로 지지할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 모터 어셈블리(100)는 2개의 베어링이 회전축(110)을 편측(eccentric) 지지할 수 있다. 여기서, '편측 지지'라 함은 회전축(110)의 무게 중심(미표시)을 중심으로 2개의 베어링이 상대적으로 회전축(110)의 타단(110B) 측에 함께 배치되는 것을 의미한다.

여기서, 편측 지지와 반대되는 개념은 양측 지지로써, 도면에 도시되지는 않았으나 양측 지지의 경우 하나의 베어링(예컨대, 하나의 구름 베어링(160))은 로터(120) 측에 인접하는 회전축(110)의 일단(110A) 부위를, 다른 하나의 베어링(예컨대, 또 하나의 구름 베어링(160))은 임펠러(140) 측에 인접하는 회전축(110)의 타단(110B) 부위를 지지하는 구조를 의미한다.

이와 같이 회전축(110)이 양측 지지될 경우, 회전축(110)의 일단(110A)과 타단(110B)에는 각각 베어링과 베어링을 수용하는 하우징이 별개로 2개 구비되어야만 한다. 즉, 본 실시예와 비교하여 추가로 하나의 베어링 하우징(미도시)이 더 필요하며, 이 뿐만 아니라 회전축(110)의 일단(110A) 측에 베어링 하우징이 설치되어야 할 공간이 추가로 필요하게 되어 전체적으로 모터 어셈블리(100)의 크기와 하중이 증가할 수 밖에 없다.

반면, 양측 지지와는 달리, 본 실시예에 따른 모터 어셈블리(100)는 가스 베어링(GB)과 구름 베어링(160)이 하나의 베어링 하우징(150)의 내부에 설치되므로 하나의 베어링 하우징(150)이 설치될 수 있는 공간만을 확보하면 되므로, 모터 어셈블리(100)의 크기와 하중이 상대적으로 감소될 수 있어 모터 어셈블리(100)의 소형화와 경량화를 꾀할 수 있다.

또한, 양측 지지의 경우 회전축(110)의 양단(110A, 110B)을 지지하는 베어링들 사이의 거리가 멀어 정렬이 용이하지 않으며, 이에 따라 회전 중심 오차가 발생하므로 회전축(110)의 회전 시 진동과 소음이 발생할 수 있다.

반면, 양측 지지와는 달리, 본 실시예에 따른 모터 어셈블리(100)는 가스 베어링(GB)과 구름 베어링(160)이 하나의 베어링 하우징(150)의 내부에 설치되되 회전축(110)의 타단(110B) 측에만 설치되므로, 회전축(110)에 설치되는 복수개의 베어링들 사이의 회전 중심 오차를 최소화할 수 있으며, 이에 따라 회전축(110)이 고속으로 회전할 경우 발생하는 진동과 소음을 완화시킬 수 있어 안정적으로 회전축(110)을 지지할 수 있다.

또한, 양측 지지의 경우 회전축(110)의 양단(110A, 110B)을 지지하는 베어링들 간의 정렬을 위해 오링(O-ring)과 같은 소모품이 설치되어야 하나, 본 실시예에 따른 모터 어셈블리(100)는 마모로 인해 교체가 필요한 오링과 같은 소모품을 사용하지 않고도 회전축(110)을 안정적으로 지지할 수 있어 모터 어셈블리(100)의 내구성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 수명 또한 연장시킬 수 있다.

구체적으로, 하나의 베어링 하우징(150)은 가스 베어링(GB)과 구름 베어링(160)을 수용할 수 있고, 가스 베어링(GB)과 구름 베어링(160)은 베어링 하우징(150)의 내부에 안착된 상태에서 회전축(110)을 회전 가능하도록 지지할 수 있다.

전술한 바와 같이, 구름 베어링(160)은 회전축(110)을 축 방항(L)과 반경 방향(R)으로 모두 지지할 수 있는 스러스트(thrust) 및 저널(journal) 베어링의 기능을 수행할 수 있고, 가스 베어링(GB)은 회전축(110)을 반경 방향(R)으로 지지할 수 있는 저널 베어링의 기능을 수행할 수 있다.

본 실시예와 같이 회전축(110)이 수만 RPM 이상으로 고속 회전할 경우, 회전축(110)을 반경 방향(R)으로 지지하는 능력은 축 방향(L)으로 하중을 지지하는 능력보다 중요할 수 있다. 이러한 경우, 회전축(110)을 반경 방향(R)으로 지지하는 가스 베어링(GB)과, 회전축(110)을 반경 방향(R) 및 축 방향(L)으로 동시에 지지하는 구름 베어링(160)의 조합으로 회전축(110)을 지지하는 것이 가장 바람직할 수 있다.

즉, 본 실시예는 비접촉 베어링의 일 예인 가스 베어링(GB)과 접촉식 베어링의 일 예인 구름 베어링(160)이 하나의 베어링 하우징(150)에 동시에 수용된 상태로 회전축(110) 중 로터(120)와 임펠러(140) 사이에 위치하는 부분을 지지함으로써, 회전축(110)을 축 방향(L) 및 반경 방향(R)으로 안정적으로 지지하기 위해 필요한 부품의 수를 줄일 수 있고, 이를 통해 모터 어셈블리(100)의 크기와 무게를 줄일 수 있다.

도 3은 도 1에 도시된 모터 어셈블리의 일부 구성을 분리하여 더 구체적으로 나타내는 단면도이고, 도 4(a)는 도 3의 I-I'선을 절개하여 상측에서 바라본 모습을 나타내는 단면도이며, 도 4(b)는 도 3의 II-II'선을 절개하여 상측에서 바라본 모습을 나타내는 단면도이다.

이하에서, 도 3, 도 4(a) 및 도 4(b)를 참조하여 설명하는 모터 어셈블리(100)의 각 구성요소들 중 후술할 제1 코팅층(270)을 제외한 나머지 구성요소들, 예컨대 회전축(210), 로터(220), 스테이터(230), 임펠러(240), 베어링 하우징(250) 및 구름 베어링(260)의 구조는 도 1 및 도 2에 도시된 구성요소들과 실질적으로 동일하므로, 이들에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

도 3을 참조하면, 모터 어셈블리(200)는 베어링 하우징(250)의 내주면(2501)에 형성되는 제1 코팅층(270)을 더 포함할 수 있다.

도 3 및 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 제1 코팅층(270)의 내주면(2701)의 일부는 구름 베어링(260)의 외주면(2602)과 접촉할 수 있다. 구체적으로, 제1 코팅층(270)의 내주면(2701)의 일부는 외륜(262)의 외주면(2602)과 접촉할 수 있다.

또한, 도 3 및 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 제1 코팅층(270)의 내주면(2701) 중 구름 베어링(260)의 외주면(2602)과 접촉하는 일부를 제외한 나머지 일부는 회전축(210)의 회전 시 돌출부(211)의 외주면(2112)과 소정의 간극(G)을 두고 서로 이격되도록 배치될 수 있다. 간극(G)을 통해서는 고압의 가스가 유동될 수 있으며, 간극(G)을 통해 유동하는 고압의 가스에 의해 회전축(210)은 회전축(210)의 반경 방향(R)으로 지지될 수 있다.

이하에서는, 설명의 편의를 위해 회전축(210)의 돌출부(211)와 제1 코팅층(270), 그리고 회전축(210)의 회전 시 돌출부(211)의 외주면(2112)과 제1 코팅층(270)의 내주면(2701) 사이에 형성되는 간극(G)의 유기적인 구조를 "가스 베어링(GB)"이라고 표현하기로 하고, 구체적으로 가스 베어링(GB)은 회전축(210)의 회전 시 간극(G)에서 유동하는 고압의 가스를 통해 회전축(210)을 반경 방향(R)으로 지지하는 구성요소를 의미함을 전제로 설명을 이어가기로 한다.

구체적으로, 제1 코팅층(270)은 회전축(210)이 정지 상태에서 회전을 시작할 경우, 회전축(210)의 외주면(2102)과 베어링 하우징(250)의 내주면(2501) 사이에 혹시라도 발생할 수 있는 마찰을 완충하는 역할을 수행할 수 있다.

이상적으로, 구름 베어링(GB)은 회전축(210)이 정지 상태에서 회전을 개시하고, 회전 속도가 정상상태(steady state)에 도달한 이후 간극(G)을 통해 유동하는 고압의 가스를 통해 회전축(210)에 대한 지지 효과를 극대화시킬 수 있다.

따라서, 회전축(210)의 회전 속도가 정상상태에 도달하기 이전이나, 정상상태에서 감속하는 동안에는 회전축(210)과 베어링 하우징(250)의 내주면(2501) 사이에서 마찰이 발생할 수도 있다. 이렇게 회전축(210)과 베어링 하우징(250)의 내주면(2501) 사이에서 마찰이 발생할 경우 온도가 상승할 뿐만 아니라 마찰이 발생하는 부위가 마모되어 가스 베어링(GB)의 수명이 감소될 우려가 있다.

제1 코팅층(270)은 베어링 하우징(250)의 내주면(2501)에 코팅되어 베어링 하우징(250)의 내주면(2501)의 마찰계수를 감소시킬 수 있으며, 마찰이 발생하더라도 마모에 의해 베어링 하우징(250)의 형상이 급격히 변형되지 않도록 베어링 하우징(250)의 내주면(2501)에 내마모성을 부여할 수 있는 소재로 구성될 수 있다.

구체적으로, 제1 코팅층(270)은 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene), 다이아몬드유사 탄소막(diamond like carbon), 루브라이트(lubrite), 이황화몰리브덴(molybden disulphide), D10, 질화붕소(boron nitride), 세라믹 가루(ceramic powder), 비누(soap), 구리(copper), 납(lead) 및 연질 금속(soft metal) 중 하나 이상을 포함하는 소재로 형성될 수 있다.

상세히, 제1 코팅층(270)은 베어링 하우징(250)의 내주면(2501)에 코팅되되, 구름 베어링 하우징부(252)와 연결부(253) 및 가스 베어링 하우징부(254)의 내주면(2501)에 코팅될 수 있다. 즉, 제1 코팅층(270)은 베어링 하우징(250)의 내부에서 회전축(210)의 축 방향(L)으로 연장되도록 형성될 수 있다.

또한, 구름 베어링(260)의 내륜(261)은 회전축(210)의 외주면(2102)에 압입 고정되며, 회전축(210)이 회전할 경우 내륜(261)은 회전축(210)과 함께 회전할 수 있다.

한편, 구름 베어링(260)의 외륜(262)은 제1 코팅층(270)의 내주면(2701)에 압입 고정될 수 있다. 제1 코팅층(270)과 제1 코팅층(270)이 코팅된 베어링 하우징(250)은 회전축(210)의 회전과는 상관 없이 인렛 바디(51)나 모터 하우징(52)에 고정된 상태를 유지하므로, 구름 베어링(260)의 외륜(262) 또한 회전축(210)이 회전하더라도 제1 코팅층(270)에 의해 고정된 상태를 유지할 수 있다.

또한, 베어링 하우징(250)은 회전축(210)의 반경 방향(R)을 따라 내측으로 돌출되는 베어링 고정부(255)를 더 포함할 수 있다. 베어링 하우징(250)의 통공(251)은 베어링 고정부(255)에 의해 둘러싸이는 빈 공간으로, 통공(251)의 반경은 회전축(210)의 반경보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.

이는, 회전축(210)의 회전 시 구름 베어링(260)의 내륜(261)과 베어링 하우징(250)의 마찰을 방지하기 위함으로, 회전축(210)은 베어링 하우징(250) 내부에 설치되는 구름 베어링(260)과, 전술한 가스 베어링(GB)에 의해 지지될 수 있다.

구름 베어링(260)은 접촉식 베어링의 일 예시로써, 회전축(210)을 축 방향(L) 및 반경 방향(R)으로 지지할 수 있다. 즉, 구름 베어링(260)의 내륜(261)은 회전축(210)의 외주면(2102)에 압입 고정되고, 외륜(262)은 제1 코팅층(270)의 내주면(2701)에 압입 고정되며, 동시에 베어링 고정부(255)에 의해 축 방향(L)으로의 이동이 방지됨으로써 회전축(210)을 축 방향(L) 및 반경 방향(R)으로 지지할 수 있다.

구체적으로, 제1 코팅층(270)의 내주면(2701)은 축 방향(L)으로 연장되는 제1 코팅층(270)의 내측 표면이고, 베어링 고정부(255)는 반경 방향(R)으로 연장되는 베어링 하우징(250)의 내측 표면을 의미할 수 있다.

그리고, 구름 베어링(260)의 외주면(2602)은 외륜(262)의 축 방향(L)으로 연장되는 외측 표면을 의미하며, 이는 전술한 바와 같이 제1 코팅층(270)의 내주면(2701)에 압입 고정될 수 있다. 이와 같이, 구름 베어링(260)의 외륜(262)이 제1 코팅층(270)의 내주면(2701)에 압입 고정되는 구조에 의해, 구름 베어링(260)은 회전축(210)이 반경 방향(R)으로 이동하지 않도록 그 회전 중심이 고정될 수 있다.

한편, 구름 베어링(260)의 외륜(262) 중 반경 방향(R)으로 연장되는 외측 표면(도 3에서 수평면)은 베어링 고정부(255)의 내측 표면에 밀착될 수 있다. 이와 같이, 구름 베어링(260)의 외륜(262)이 베어링 하우징(250)의 베어링 고정부(255)에 밀착되는 구조에 의해, 베어링 하우징(250)은 구름 베어링(260)의 축 방향(L) 이동을 방지할 수 있고, 나아가 구름 베어링(260)의 내륜(261)과 체결된 회전축(210)의 축 방향(L) 이동을 방지할 수 있다.

이러한 구조에 따르면, 구름 베어링(260)의 내륜(261)은 회전축(210)의 회전에 따라 함께 회전할 수 있고, 구름 베어링(260)의 내륜(261)이 회전축(210)과 함께 회전하는 동안 구름 베어링(260)의 외륜(262)은 베어링 하우징(250)과 제1 코팅층(270)에 의해 고정된 상태를 유지하며, 이를 통해 회전축(210)을 축 방향(L) 및 반경 방향(R)으로 고정한 상태에서 회전축(210)의 회전을 안정적으로 지지할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 모터 어셈블리(200)는 2개의 베어링이 회전축(210)을 편측(eccentric) 지지할 수 있다. 여기서, '편측 지지'라 함은 회전축(210)의 무게 중심(미표시)을 중심으로 2개의 베어링이 상대적으로 회전축(210)의 타단(210B) 측에 함께 배치되는 것을 의미한다.

여기서, 편측 지지와 반대되는 개념은 양측 지지로써, 도면에 도시되지는 않았으나 양측 지지의 경우 하나의 베어링(예컨대, 하나의 구름 베어링(260))은 로터(220) 측의 회전축(210)의 일단(210A) 부위를, 다른 하나의 베어링(예컨대, 또 하나의 구름 베어링(260))은 임펠러(240) 측에 인접하는 회전축(210)의 타단(210B) 부위를 지지하는 구조를 의미한다.

이와 같이 회전축(210)이 양측 지지될 경우, 회전축(210)의 일단(210A)과 타단(210B)에는 각각 베어링과 베어링을 수용하는 하우징이 별개로 2개 구비되어야만 한다. 즉, 본 실시예와 비교하여 추가로 하나의 베어링 하우징(미도시)이 더 필요하며, 이 뿐만 아니라 회전축(210)의 일단(210A) 측에 베어링 하우징이 설치되어야 할 공간이 추가로 필요하게 되어 전체적으로 모터 어셈블리(200)의 크기와 하중이 증가할 수 밖에 없다.

반면, 양측 지지와는 달리, 본 실시예에 따른 모터 어셈블리(200)는 가스 베어링(GB)과 구름 베어링(260)이 하나의 베어링 하우징(250)의 내부에 설치되므로 하나의 베어링 하우징(250)이 설치될 수 있는 공간만을 확보하면 되므로, 모터 어셈블리(200)의 소형화와 경량화를 꾀할 수 있다.

또한, 양측 지지의 경우 회전축(210)의 양단(210A, 210B)을 지지하는 베어링들 사이의 거리가 멀어 정렬이 용이하지 않으며, 이에 따라 회전 중심 오차가 발생하므로 회전축(210)의 회전 시 진동과 소음이 발생할 수 있다.

반면, 양측 지지와는 달리, 본 실시예에 따른 모터 어셈블리(200)는 가스 베어링(GB)과 구름 베어링(260)이 하나의 베어링 하우징(250)의 내부에 설치되되 회전축(210)의 타단(210B) 측에만 설치되므로, 회전축(210)에 설치되는 복수개의 베어링들 사이의 회전 중심 오차를 최소화할 수 있으며, 이에 따라 회전축(210)이 고속으로 회전할 경우 발생하는 진동과 소음을 완화시킬 수 있어 안정적으로 회전축(210)을 지지할 수 있다.

또한, 양측 지지의 경우 회전축(210)의 양단(210A, 210B)을 지지하는 베어링들 간의 정렬을 위해 오링(O-ring)과 같은 소모품이 설치되어야 하나, 본 실시예에 따른 모터 어셈블리(200)는 마모로 인해 교체가 필요한 오링과 같은 소모품을 사용하지 않고도 회전축(210)을 안정적으로 지지할 수 있어 모터 어셈블리(200)의 내구성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 수명 또한 연장시킬 수 있다.

구체적으로, 하나의 베어링 하우징(250)은 가스 베어링(GB)과 구름 베어링(260)을 수용할 수 있고, 가스 베어링(GB)과 구름 베어링(260)은 베어링 하우징(250)의 내부에 안착된 상태에서 회전축(210)을 회전 가능하도록 지지할 수 있다.

전술한 바와 같이, 구름 베어링(260)은 회전축(210)을 축 방향(L)과 반경 방향(R)으로 모두 지지할 수 있는 스러스트 및 저널 베어링의 기능을 수행할 수 있고, 가스 베어링(GB)은 회전축(210)을 반경 방향(R)으로 지지할 수 있는 저널 베어링의 기능을 수행할 수 있다.

본 실시예와 같이 회전축(210)이 수만 RPM 이상으로 고속 회전할 경우, 회전축(210)을 반경 방향(R)으로 지지하는 능력은 축 방향(L)으로 하중을 지지하는 능력보다 중요할 수 있다. 이러한 경우, 회전축(210)을 반경 방향(R)으로 지지하는 가스 베어링(GB)과, 회전축(110)을 반경 방향(R) 및 축 방향(L)으로 동시에 지지하는 구름 베어링(160)의 조합으로 회전축(110)을 지지하는 것이 가장 바람직할 수 있다.

즉, 본 실시예는 비접촉 베어링의 일 예인 가스 베어링(GB)과 접촉식 베어링의 일 예인 구름 베어링(260)이 하나의 베어링 하우징(250)에 동시에 수용된 상태로 회전축(210) 중 로터(220)와 임펠러(240) 사이에 위치하는 부분을 지지함으로써, 회전축(210)을 축 방향(L) 및 반경 방향(R)으로 안정적으로 지지하기 위해 필요한 부품의 수를 줄일 수 있고, 이를 통해 모터 어셈블리(200)의 크기와 무게를 줄일 수 있다.

도 5는 도 3에 도시된 모터 어셈블리의 변형예를 나타내는 단면도이고, 도 6(a)는 도 5의 III-III'선을 절개하여 상측에서 바라본 모습을 나타내는 단면도이며, 도 6(b)는 도 5의 IV-IV'선을 절개하여 상측에서 바라본 모습을 나타내는 단면도이다.

이하에서, 도 5, 도 6(a) 및 도 6(b)를 참조하여 설명하는 모터 어셈블리(300)의 각 구성요소들 중 후술할 제1 코팅층(370)을 제외한 나머지 구성요소들, 예컨대 회전축(310), 로터(320), 스테이터(330), 임펠러(340), 베어링 하우징(350) 및 구름 베어링(360)의 구조는 도 1 및 도 2에 도시된 구성요소들과 실질적으로 동일하므로, 이들에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

도 5 및 도 6(b)를 참조하면, 모터 어셈블리(300)는 회전축(310)의 반경 방향(R)을 따라 돌출부(311)를 감싸도록 베어링 하우징(350)의 내주면(3501) 중 일부에 형성되는 제1 코팅층(370)을 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 제1 코팅층(370)은 회전축(310)의 반경 방향(R)을 따라 회전축(310)의 돌출부(311)를 감싸도록 베어링 하우징(350)의 가스 베어링 하우징부(354)의 내주면(3501)에 형성될 수 있다.

한편, 도 5 및 도 6(a)에 도시된 바와 같이, 베어링 하우징(350)의 내주면(3501)의 일부는 구름 베어링(360)의 외주면(3602)과 접촉할 수 있다. 즉, 도 3과 비교하여, 베어링 하우징(350)의 내주면(3501)의 일부와 구름 베어링(360)의 외주면(3602) 사이에는 제1 코팅층(370)이 개재되지 않을 수 있다. 다시 말해, 베어링 하우징(350)의 내주면(3501)의 일부와 구름 베어링(360)의 외주면(3602)은 사이에 제1 코팅층(370)이 개재되지 않은 상태로 직접적으로 밀착될 수 있다.

또한, 도 5 및 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 회전축(310)의 회전 시 제1 코팅층(370)의 내주면(3701)과 돌출부(311)의 외주면(3112) 사이에는 고압의 가스가 유동 가능한 소정의 간극(G)이 형성되고, 회전축(310)은 간극(G)에서 유동하는 고압의 가스에 의해 회전축(310)의 반경 방향(R)으로 지지될 수 있다.

이하에서는, 설명의 편의를 위해 회전축(310)의 돌출부(311)와 제1 코팅층(370), 그리고 회전축(310)의 회전 시 돌출부(311)의 외주면(3112)과 제1 코팅층(370)의 내주면(3701) 사이에 형성되는 간극(G)의 유기적인 구조를 "가스 베어링(GB)"이라고 표현하기로 하고, 구체적으로 가스 베어링(GB)은 회전축(310)의 회전 시 간극(G)에서 유동하는 고압의 가스를 통해 회전축(310)을 반경 방향(R)으로 지지하는 구성요소를 의미함을 전제로 설명을 이어가기로 한다.

구체적으로, 제1 코팅층(370)은 회전축(310)이 정지 상태에서 회전을 시작할 경우, 회전축(310)의 외주면(3102)과 베어링 하우징(350)의 내주면(3501) 사이에 혹시라도 발생할 수 있는 마찰을 완충하는 역할을 수행할 수 있다.

이상적으로, 구름 베어링(GB)은 회전축(310)이 정지 상태에서 회전을 개시하고, 회전 속도가 정상상태(steady state)에 도달한 이후 간극(G)을 통해 유동하는 고압의 가스를 통해 회전축(310)에 대한 지지 효과를 극대화시킬 수 있다.

따라서, 회전축(310)의 회전 속도가 정상상태에 도달하기 이전이나, 정상상태에서 감속하는 동안에는 회전축(310)과 베어링 하우징(350)의 내주면(3501) 사이에서 마찰이 발생할 수도 있다. 이렇게 회전축(310)과 베어링 하우징(350)의 내주면(3501) 사이에서 마찰이 발생할 경우 온도가 상승할 뿐만 아니라 마찰이 발생하는 부위가 마모되어 가스 베어링(GB)의 수명이 감소될 우려가 있다.

제1 코팅층(370)은 베어링 하우징(350)의 내주면(3501)의 일부, 즉 가스 베어링 하우징부(354)의 내주면(3501)에 코팅되어 회전축(310)의 돌출부(311)와 마주보는 베어링 하우징(350)의 내주면(3501)의 마찰계수를 감소시킬 수 있으며, 마찰이 발생하더라도 마모에 의해 베어링 하우징(350)의 형상이 급격히 변형되지 않도록 베어링 하우징(350)의 내주면(3501)에 내마모성을 부여할 수 있는 소재로 구성될 수 있다.

구체적으로, 제1 코팅층(370)은 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene), 다이아몬드유사 탄소막(diamond like carbon), 루브라이트(lubrite), 이황화몰리브덴(molybden disulphide), D10, 질화붕소(boron nitride), 세라믹 가루(ceramic powder), 비누(soap), 구리(copper), 납(lead) 및 연질 금속(soft metal) 중 하나 이상을 포함하는 소재로 형성될 수 있다.

상세히, 제1 코팅층(370)은 베어링 하우징(350)의 내주면(3501)에 코팅되되, 구름 가스 베어링 하우징부(354)의 내주면(3501)에 코팅될 수 있다. 즉, 제1 코팅층(370)은 베어링 하우징(350)의 내부에서 회전축(310)의 축 방향(L)으로 연장되도록 형성되되, 회전축(310)의 돌출부(311)와 마주보는 베어링 하우징(350)의 내주면(3501)의 일부에만 형성됨으로써, 회전축(310)과 베어링 하우징(350) 사이의 마찰에 효과적으로 대비할 수 있는 동시에 베어링 하우징(350)의 내주면(3501) 전체에 코팅되는 것보다 코팅에 필요한 재료를 절약할 수 있다.

또한, 구름 베어링(360)의 내륜(361)은 회전축(310)의 외주면(3102)에 압입 고정되며, 회전축(310)이 회전할 경우 내륜(361)은 회전축(310)과 함께 회전할 수 있다.

한편, 구름 베어링(360)의 외륜(362)은 베어링 하우징(350)의 내주면(3501)에 압입 고정될 수 있다. 베어링 하우징(350)은 회전축(210)의 회전과는 상관 없이 인렛 바디(51)나 모터 하우징(52)에 고정된 상태를 유지하므로, 구름 베어링(360)의 외륜(362) 또한 회전축(310)이 회전하더라도 베어링 하우징(350)에 의해 고정된 상태를 유지할 수 있다.

또한, 베어링 하우징(350)은 회전축(310)의 반경 방향(R)을 따라 내측으로 돌출되는 베어링 고정부(355)를 더 포함할 수 있다. 베어링 하우징(350)의 통공(351)은 베어링 고정부(355)에 의해 둘러싸이는 빈 공간으로, 통공(351)의 반경은 회전축(310)의 반경보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.

이는, 회전축(310)의 회전 시 구름 베어링(360)의 내륜(361)과 베어링 하우징(350)의 마찰을 방지하기 위함으로, 회전축(310)은 베어링 하우징(350) 내부에 설치되는 구름 베어링(360)과 전술한 가스 베어링(GB)에 의해 지지될 수 있다.

구름 베어링(360)은 접촉식 베어링의 일 예시로써, 회전축(310)을 축 방향(L) 및 반경 방향(R)으로 지지할 수 있다. 즉, 구름 베어링(360)의 내륜(361)은 회전축(310)의 외주면(3102)에 압입 고정되고, 외륜(362)은 베어링 하우징(350)의 내주면(3501)에 압입 고정되며, 동시에 베어링 고정부(355)에 의해 축 방향(L)으로의 이동이 방지됨으로써 회전축(310)을 축 방향(L) 및 반경 방향(R)으로 지지할 수 있다.

구체적으로, 제1 코팅층(370)의 내주면(3701)은 축 방향(L)으로 연장되는 제1 코팅층(370)의 내측 표면이고, 베어링 고정부(355)는 반경 방향(R)으로 연장되는 베어링 하우징(350)의 내측 표면을 의미할 수 있다.

그리고, 구름 베어링(360)의 외주면(3602)은 외륜(362)의 축 방향(L)으로 연장되는 외측 표면을 의미하며, 이는 전술한 바와 같이 베어링 하우징(350)의 내주면(3501)에 압입 고정될 수 있다. 이와 같이, 구름 베어링(360)의 외륜(362)이 구름 베어링 하우징부(352)의 내주면(3501)에 압입 고정되는 구조에 의해, 구름 베어링(360)은 회전축(310)이 반경 방향(R)으로 이동하지 않도록 그 회전 중심이 고정될 수 있다.

한편, 구름 베어링(360)의 외륜(362) 중 반경 방향(R)으로 연장되는 외측 표면(도 5에서 수평면)은 베어링 고정부(355)의 내측 표면에 밀착될 수 있다. 이와 같이, 구름 베어링(360)의 외륜(362)이 베어링 하우징(350)의 베어링 고정부(355)에 밀착되는 구조에 의해, 베어링 하우징(350)은 구름 베어링(360)의 축 방향(L) 이동을 방지할 수 있고, 나아가 구름 베어링(360)의 내륜(361)과 체결된 회전축(310)의 축 방향(L) 이동을 방지할 수 있다.

이러한 구조에 따르면, 구름 베어링(360)의 내륜(361)은 회전축(310)의 회전에 따라 함께 회전할 수 있고, 구름 베어링(360)의 내륜(361)이 회전축(310)과 함께 회전하는 동안 구름 베어링(360)의 외륜(362)은 베어링 하우징(350)에 의해 고정된 상태를 유지하며, 이를 통해 회전축(310)을 축 방향(L) 및 반경 방향(R)으로 고정한 상태에서 회전축(310)의 회전을 안정적으로 지지할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 모터 어셈블리(300)는 2개의 베어링이 회전축(310)을 편측(eccentric) 지지할 수 있다. 여기서, '편측 지지'라 함은 회전축(310)의 무게 중심(미표시)을 중심으로 2개의 베어링이 상대적으로 회전축(310)의 타단(310B) 측에 배치되는 것을 의미한다.

여기서, 편측 지지와 반대되는 개념은 양측 지지로써, 도면에 도시되지는 않았으나 양측 지지의 경우 하나의 베어링(예컨대, 하나의 구름 베어링(360))은 로터(320) 측의 회전축(310)의 일단(310A) 부위를, 다른 하나의 베어링(예컨대, 또 하나의 구름 베어링(360))은 임펠러(340) 측에 인접하는 회전축(310)의 타단(310B) 부위를 지지하는 구조를 의미한다.

이와 같이 회전축(310)이 양측 지지될 경우, 회전축(310)의 일단(310A)과 타단(310B)에는 각각 베어링과 베어링을 수용하는 하우징이 별개로 2개 구비되어야만 한다. 즉, 본 실시예와 비교하여 추가로 하나의 베어링 하우징(미도시)이 더 필요하며, 이 뿐만 아니라 회전축(310)의 일단(310A) 측에 베어링 하우징이 설치되어야 할 공간이 추가로 필요하게 되어 전체적으로 모터 어셈블리(300)의 크기와 하중이 증가할 수 밖에 없다.

반면, 양측 지지와는 달리, 본 실시예에 따른 모터 어셈블리(300)는 가스 베어링(GB)과 구름 베어링(360)이 하나의 베어링 하우징(350)의 내부에 설치되므로 하나의 베어링 하우징(350)이 설치될 수 있는 공간만을 확보하면 되므로, 모터 어셈블리(300)의 소형화와 경량화를 꾀할 수 있다.

또한, 양측 지지의 경우 회전축(310)의 양단(310A, 310B)을 지지하는 베어링들 사이의 거리가 멀어 정렬이 용이하지 않으며, 이에 따라 회전 중심 오차가 발생하므로 회전축(310)의 회전 시 진동과 소음이 발생할 수 있다.

반면, 양측 지지와는 달리, 본 실시예에 따른 모터 어셈블리(300)는 가스 베어링(GB)과 구름 베어링(360)이 하나의 베어링 하우징(350)의 내부에 설치되되 회전축(310)의 타단(310B) 측에만 설치되므로, 회전축(310)에 설치되는 복수개의 베어링들 사이의 회전 중심 오차를 최소화할 수 있으며, 이에 따라 회전축(310)이 고속으로 회전할 경우 발생하는 진동과 소음을 완화시킬 수 있어 안정적으로 회전축(310)을 지지할 수 있다.

또한, 양측 지지의 경우 회전축(310)의 양단(310A, 310B)을 지지하는 베어링들 간의 정렬을 위해 오링(O-ring)과 같은 소모품이 설치되어야 하나, 본 실시예에 따른 모터 어셈블리(300)는 마모로 인해 교체가 필요한 오링과 같은 소모품을 사용하지 않고도 회전축(310)을 안정적으로 지지할 수 있어 모터 어셈블리(300)의 내구성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 수명 또한 연장시킬 수 있다.

구체적으로, 하나의 베어링 하우징(350)은 가스 베어링(GB)과 구름 베어링(360)을 수용할 수 있고, 가스 베어링(GB)과 구름 베어링(360)은 베어링 하우징(350)의 내부에 안착된 상태에서 회전축(310)을 회전 가능하도록 지지할 수 있다.

전술한 바와 같이, 구름 베어링(360)은 회전축(310)을 축 방향(L)과 반경 방향(R)으로 모두 지지할 수 있는 스러스트 및 저널 베어링의 기능을 수행할 수 있고, 가스 베어링(GB)은 회전축(310)을 반경 방향(R)으로 지지할 수 있는 저널 베어링의 기능을 수행할 수 있다.

본 실시예와 같이 회전축(310)이 수만 RPM 이상으로 고속 회전할 경우, 회전축(310)을 반경 방향(R)으로 지지하는 능력은 축 방향(L)으로 하중을 지지하는 능력보다 중요할 수 있다. 이러한 경우, 회전축(310)을 반경 방향(R)으로 지지하는 가스 베어링(GB)과, 회전축(310)을 반경 방향(R) 및 축 방향(L)으로 동시에 지지하는 구름 베어링(360)의 조합으로 회전축(310)을 지지하는 것이 가장 바람직할 수 있다.

즉, 본 실시예는 비접촉 베어링의 일 예인 가스 베어링(GB)과 접촉식 베어링의 일 예인 구름 베어링(360)이 하나의 베어링 하우징(350)에 동시에 수용된 상태로 회전축(310) 중 로터(320)와 임펠러(340) 사이에 위치하는 부분을 지지함으로써, 회전축(310)을 축 방향(L) 및 반경 방향(R)으로 안정적으로 지지하기 위해 필요한 부품의 수를 줄일 수 있고, 이를 통해 모터 어셈블리(300)의 크기와 무게를 줄일 수 있다.

도 7은 도 3에 도시된 모터 어셈블리의 다른 변형예를 나타내는 단면도이고, 도 8(a)는 도 7의 V-V'선을 절개하여 상측에서 바라본 모습을 나타내는 단면도이며, 도 8(b)는 도 7의 VI-VI'선을 절개하여 상측에서 바라본 모습을 나타내는 단면도이다.

이하에서, 도 7, 도 8(a) 및 도 8(b)를 참조하여 설명하는 모터 어셈블리(400)의 각 구성요소들 중 후술할 부시(480)와 제2 코팅층(490)을 제외한 나머지 구성요소들, 예컨대 회전축(410), 로터(420), 스테이터(430), 임펠러(440), 베어링 하우징(450) 및 구름 베어링(460)의 구조는 도 1 및 도 2에 도시된 구성요소들과 실질적으로 동일하므로, 이들에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

도 7을 참조하면, 모터 어셈블리(400)는 베어링 하우징(450)의 내주면(4501)에 설치되는 부시(480)를 더 포함할 수 있다. 즉, 부시(480)는 구름 베어링 하우징부(452)와 연결부(453) 및 가스 베어링 하우징부(454)의 내주면(4501)에 압입 고정될 수 있다.

구체적으로, 부시(480)는 알루미늄과 황동, 청동 및 니켈-크롬 합금 중 하나 이상을 포함하는 소재로 제조될 수 있으며, 니켈-크롬 합금의 경우 니켈의 함량이 크롬보다 큰 것이 바람직하다.

이와 같이, 부시(480)가 알루미늄과 황동, 청동 및 니켈-크롬 합금 중 하나 이상을 포함하는 소재로 제조될 경우, 부시(480)는 비접촉식 베어링인 가스 베어링의 하우징의 역할을 수행할 수 있다.

만약 부시(480)가 알루미늄과 황동, 청동 및 니켈-크롬 합금 중 하나 이상을 포함하는 소재로 제조되어 가스 베어링의 하우징 역할을 수행할 경우, 부시(480)와 구름 베어링(460)을 수용하는 베어링 하우징(450)은 플라스틱을 소재로 할 수 있으며, 예컨대 베어링 하우징(450)은 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone, PEEK) 등의 고강도 합성수지 재질로 성형될 수 있다.

이와 같이, 베어링 하우징(450)을 알루미늄과 황동, 청동 및 니켈-크롬 합금과 같은 금속을 소재로 하는 대신 PEEK와 같은 플라스틱을 소재로 성형할 경우, 모터 어셈블리(400)의 전체적인 무게를 보다 더 감소시킬 수 있다.

이와 동시에, 베어링 하우징(450)보다 현저하게 작은 부피를 갖는 부시(480)를 알루미늄과 황동, 청동 및 니켈-크롬 합금과 같은 금속 소재로 성형하여 가스 베어링의 하우징 역할을 수행하게 함으로써, 모터 어셈블리(400)의 경량화할 수 있을 뿐만 아니라 회전축(410)을 안정적으로 지지할 수 있다.

즉, 회전축(410)의 회전 시, 부시(480)의 내주면(4801)과 돌출부(411)의 외주면(4112) 사이에는 고압의 가스가 유동 가능한 간극(미표시, G보다 후술할 제2 코팅층(490)의 두께만큼 작은 공간)이 형성되고, 회전축(410)은 간극에서 유동하는 고압의 가스에 의해 회전축(410)의 반경 방향(R)으로 지지될 수 있다.

또한, 모터 어셈블리(400)는 부시(480)의 내주면(4801)에 형성되는 제2 코팅층(490)을 더 포함할 수 있다.

도 7 및 도 8(a)에 도시된 바와 같이, 제2 코팅층(490)의 내주면(4901)의 일부는 구름 베어링(460)의 외주면(4602)과 접촉할 수 있다. 구체적으로, 제2 코팅층(490)의 내주면(4901)의 일부는 외륜(462)의 외주면(4602)과 접촉할 수 있다.

또한, 도 7 및 도 8(b)에 도시된 바와 같이, 제2 코팅층(490)의 내주면(4901) 중 구름 베어링(460)의 외주면(4602)과 접촉하는 일부를 제외한 나머지 일부는 회전축(410)의 회전 시 돌출부(411)의 외주면(4112)과 소정의 간극(G)을 두고 서로 이격되도록 배치될 수 있다. 간극(G)을 통해서는 고압의 가스가 유동될 수 있으며, 간극(G)을 통해 유동하는 고압의 가스에 의해 회전축(410)은 회전축(410)의 반경 방향(R)으로 지지될 수 있다.

이하에서는, 설명의 편의를 위해 회전축(410)의 돌출부(411)와 제2 코팅층(490), 그리고 회전축(410)의 회전 시 돌출부(411)의 외주면(4112)과 제2 코팅층(490)의 내주면(4901) 사이에 형성되는 간극(G)의 유기적인 구조를 "가스 베어링(GB)"이라고 표현하기로 하고, 구체적으로 가스 베어링(GB)은 회전축(410)의 회전 시 간극(G)에서 유동하는 고압의 가스를 통해 회전축(410)을 반경 방향(R)으로 지지하는 구성요소를 의미함을 전제로 설명을 이어가기로 한다.

구체적으로, 제2 코팅층(490)은 회전축(410)이 정지 상태에서 회전을 시작할 경우, 회전축(410)의 외주면(4102)과 부시(480)의 내주면(4801) 사이에 혹시라도 발생할 수 있는 마찰을 완충하는 역할을 수행할 수 있다.

이상적으로, 구름 베어링(GB)은 회전축(410)이 정지 상태에서 회전을 개시하고, 회전 속도가 정상상태(steady state)에 도달한 이후 간극(G)을 통해 유동하는 고압의 가스를 통해 회전축(410)에 대한 지지 효과를 극대화시킬 수 있다.

따라서, 회전축(410)의 회전 속도가 정상상태에 도달하기 이전이나, 정상상태에서 감속하는 동안에는 회전축(410)과 부시(480)의 내주면(4801) 사이에서 마찰이 발생할 수도 있다. 이렇게 회전축(410)과 부시(480)의 내주면(4801) 사이에서 마찰이 발생할 경우 온도가 상승할 뿐만 아니라 마찰이 발생하는 부위가 마모되어 가스 베어링(GB)의 수명이 감소될 우려가 있다.

제2 코팅층(490)은 부시(480)의 내주면(4801)에 코팅되어 부시(480)의 내주면(4801)의 마찰계수를 감소시킬 수 있으며, 마찰이 발생하더라도 마모에 의해 부시(480)의 형상이 급격히 변형되지 않도록 부시(480)의 내주면(4801)에 내마모성을 부여할 수 있는 소재로 구성될 수 있다.

구체적으로, 제2 코팅층(490)은 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene), 다이아몬드유사 탄소막(diamond like carbon), 루브라이트(lubrite), 이황화몰리브덴(molybden disulphide), D10, 질화붕소(boron nitride), 세라믹 가루(ceramic powder), 비누(soap), 구리(copper), 납(lead) 및 연질 금속(soft metal) 중 하나 이상을 포함하는 소재로 형성될 수 있다.

상세히, 제2 코팅층(490)은 부시(480)의 내주면(4801)에 코팅될 수 있으며, 제2 코팅층(490)은 부시(480)의 내부에서 회전축(410)의 축 방향(L)으로 연장되도록 형성될 수 있다.

또한, 구름 베어링(460)의 내륜(461)은 회전축(410)의 외주면(4102)에 압입 고정되며, 회전축(410)이 회전할 경우 내륜(461)은 회전축(410)과 함께 회전할 수 있다.

한편, 구름 베어링(460)의 외륜(462)은 제2 코팅층(490)의 내주면(4901)에 압입 고정될 수 있다. 제2 코팅층(490)과 제2 코팅층(490)이 코팅된 부시(480) 및 부시(480)가 압입 고정된 베어링 하우징(450)은 회전축(410)의 회전과는 상관 없이 인렛 바디(51)나 모터 하우징(52)에 고정된 상태를 유지하므로, 구름 베어링(460)의 외륜(462) 또한 회전축(410)이 회전하더라도 제2 코팅층(490)과 부시(480) 및 베어링 하우징(450)에 의해 고정된 상태를 유지할 수 있다.

또한, 베어링 하우징(450)은 회전축(410)의 반경 방향(R)을 따라 내측으로 돌출되는 베어링 고정부(455)를 더 포함할 수 있다. 베어링 하우징(450)의 통공(451)은 베어링 고정부(455)에 의해 둘러싸이는 빈 공간으로, 통공(451)의 반경은 회전축(410)의 반경보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.

이는, 회전축(410)의 회전 시 구름 베어링(460)의 내륜(461)과 베어링 하우징(450)의 마찰을 방지하기 위함으로, 회전축(410)은 베어링 하우징(450) 내부에 설치되는 구름 베어링(460)과 전술한 가스 베어링(GB)에 의해 지지될 수 있다.

구름 베어링(460)은 접촉식 베어링의 일 예시로써, 회전축(410)을 축 방향(L) 및 반경 방향(R)으로 지지할 수 있다. 즉, 구름 베어링(460)의 내륜(461)은 회전축(410)의 외주면(4102)에 압입 고정되고, 외륜(462)은 제2 코팅층(490)의 내주면(4901)에 압입 고정되며, 동시에 베어링 고정부(455)에 의해 축 방향(L)으로의 이동이 방지됨으로써 회전축(410)을 축 방향(L) 및 반경 방향(R)으로 지지할 수 있다.

구체적으로, 제2 코팅층(490)의 내주면(4901)은 축 방향(L)으로 연장되는 제2 코팅층(490)의 내측 표면이고, 베어링 고정부(455)는 반경 방향(R)으로 연장되는 베어링 하우징(450)의 내측 표면을 의미할 수 있다.

그리고, 구름 베어링(460)의 외주면(4602)은 외륜(462)의 축 방향(L)으로 연장되는 외측 표면을 의미하며, 이는 전술한 바와 같이 제2 코팅층(490)의 내주면(4901)에 압입 고정될 수 있다. 이와 같이, 구름 베어링(460)의 외륜(462)이 제2 코팅층(490)의 내주면(4901)에 압입 고정되는 구조에 의해, 구름 베어링(460)은 회전축(410)이 반경 방향(R)으로 이동하지 않도록 그 회전 중심이 고정될 수 있다.

한편, 구름 베어링(460)의 외륜(462) 중 반경 방향(R)으로 연장되는 외측 표면(도 7에서 수평면)은 베어링 고정부(455)의 내측 표면에 밀착될 수 있다. 이와 같이, 구름 베어링(460)의 외륜(462)이 베어링 하우징(450)의 베어링 고정부(455)에 밀착되는 구조에 의해, 베어링 하우징(450)은 구름 베어링(460)의 축 방향(L) 이동을 방지할 수 있고, 나아가 구름 베어링(460)의 내륜(461)과 체결된 회전축(410)의 축 방향(L) 이동을 방지할 수 있다.

이러한 구조에 따르면, 구름 베어링(460)의 내륜(461)은 회전축(410)의 회전에 따라 함께 회전할 수 있고, 구름 베어링(460)의 내륜(461)이 회전축(410)과 함께 회전하는 동안 구름 베어링(460)의 외륜(462)은 제2 코팅층(490)과 부시(480) 및 베어링 하우징(450)에 의해 고정된 상태를 유지하며, 이를 통해 회전축(410)을 축 방향(L) 및 반경 방향(R)으로 고정한 상태에서 회전축(410)의 회전을 안정적으로 지지할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 모터 어셈블리(400)는 2개의 베어링이 회전축(410)을 편측(eccentric) 지지할 수 있다. 여기서, '편측 지지'라 함은 회전축(410)의 무게 중심(미표시)을 중심으로 2개의 베어링이 상대적으로 회전축(410)의 타단(410B) 측에 함께 배치되는 것을 의미한다.

여기서, 편측 지지와 반대되는 개념은 양측 지지로써, 도면에 도시되지는 않았으나 양측 지지의 경우 하나의 베어링(예컨대, 하나의 구름 베어링(460))은 로터(420) 측의 회전축(410)의 일단(410A) 부위를, 다른 하나의 베어링(예컨대, 또 하나의 구름 베어링(460))은 임펠러(440) 측에 인접하는 회전축(410)의 타단(410B) 부위를 지지하는 구조를 의미한다.

이와 같이 회전축(410)이 양측 지지될 경우, 회전축(410)의 일단(410A)과 타단(410B)에는 각각 베어링과 베어링을 수용하는 하우징이 별개로 2개 구비되어야만 한다. 즉, 본 실시예와 비교하여 추가로 하나의 베어링 하우징(미도시)이 더 필요하며, 이 뿐만 아니라 회전축(410)의 일단(410A) 측에 베어링 하우징이 설치되어야 할 공간이 추가로 필요하게 되어 전체적으로 모터 어셈블리(400)의 크기와 하중이 증가할 수 밖에 없다.

반면, 양측 지지와는 달리, 본 실시예에 따른 모터 어셈블리(400)는 가스 베어링(GB)과 구름 베어링(460)이 하나의 베어링 하우징(450)의 내부에 설치되므로 하나의 베어링 하우징(450)이 설치될 수 있는 공간만을 확보하면 되므로, 모터 어셈블리(400)의 소형화와 경량화를 꾀할 수 있다.

또한, 양측 지지의 경우 회전축(410)의 양단(410A, 410B)을 지지하는 베어링들 사이의 거리가 멀어 정렬이 용이하지 않으며, 이에 따라 회전 중심 오차가 발생하므로 회전축(410)의 회전 시 진동과 소음이 발생할 수 있다.

반면, 양측 지지와는 달리, 본 실시예에 따른 모터 어셈블리(400)는 가스 베어링(GB)과 구름 베어링(460)이 하나의 베어링 하우징(450)의 내부에 설치되되 회전축(410)의 타단(410B) 측에만 설치되므로, 회전축(410)에 설치되는 복수개의 베어링들 사이의 회전 중심 오차를 최소화할 수 있으며, 이에 따라 회전축(410)이 고속으로 회전할 경우 발생하는 진동과 소음을 완화시킬 수 있어 안정적으로 회전축(410)을 지지할 수 있다.

또한, 양측 지지의 경우 회전축(410)의 양단(410A, 410B)을 지지하는 베어링들 간의 정렬을 위해 오링(O-ring)과 같은 소모품이 설치되어야 하나, 본 실시예에 따른 모터 어셈블리(400)는 마모로 인해 교체가 필요한 오링과 같은 소모품을 사용하지 않고도 회전축(410)을 안정적으로 지지할 수 있어 모터 어셈블리(400)의 내구성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 수명 또한 연장시킬 수 있다.

구체적으로, 하나의 베어링 하우징(450)은 가스 베어링(GB)과 구름 베어링(460)을 수용할 수 있고, 가스 베어링(GB)과 구름 베어링(460)은 베어링 하우징(450)의 내부에 안착된 상태에서 회전축(410)을 회전 가능하도록 지지할 수 있다.

전술한 바와 같이, 구름 베어링(460)은 회전축(410)을 축 방향(L)과 반경 방향(R)으로 모두 지지할 수 있는 스러스트 및 저널 베어링의 기능을 수행할 수 있고, 가스 베어링(GB)은 회전축(410)을 반경 방향(R)으로 지지할 수 있는 저널 베어링의 기능을 수행할 수 있다.

본 실시예와 같이 회전축(410)이 수만 RPM 이상으로 고속 회전할 경우, 회전축(410)을 반경 방향(R)으로 지지하는 능력은 축 방향(L)으로 하중을 지지하는 능력보다 중요할 수 있다. 이러한 경우, 회전축(410)을 반경 방향(R)으로 지지하는 가스 베어링(GB)과, 회전축(410)을 반경 방향(R) 및 축 방향(L)으로 동시에 지지하는 구름 베어링(460)의 조합으로 회전축(410)을 지지하는 것이 가장 바람직할 수 있다.

즉, 본 실시예는 비접촉 베어링의 일 예인 가스 베어링(GB)과 접촉식 베어링의 일 예인 구름 베어링(460)이 하나의 베어링 하우징(450)에 동시에 수용된 상태로 회전축(410) 중 로터(420)와 임펠러(440) 사이에 위치하는 부분을 지지함으로써, 회전축(410)을 축 방향(L) 및 반경 방향(R)으로 안정적으로 지지하기 위해 필요한 부품의 수를 줄일 수 있고, 이를 통해 모터 어셈블리(400)의 크기와 무게를 줄일 수 있다.

도 9는 도 3에 도시된 모터 어셈블리의 또 다른 변형예를 나타내는 단면도이고, 도 10(a)는 도 9에 도시된 VII-VII'선을 절개하여 상측에서 바라본 모습을 나타내는 단면도이며, 도 10(b)는 도 9에 도시된 VIII-VIII'선을 절개하여 상측에서 바라본 모습을 나타내는 단면도이다.

이하에서, 도 9, 도 10(a) 및 도 10(b)를 참조하여 설명하는 모터 어셈블리(500)의 각 구성요소들 중 후술할 부시(580)와 제2 코팅층(590)을 제외한 나머지 구성요소들, 예컨대 회전축(510), 로터(520), 스테이터(530), 임펠러(540), 베어링 하우징(550) 및 구름 베어링(560)의 구조는 도 1 및 도 2에 도시된 구성요소들과 실질적으로 동일하므로, 이들에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

도 9를 참조하면, 모터 어셈블리(500)는 베어링 하우징(550)의 내주면(5501)에 설치되는 부시(580)를 더 포함할 수 있다. 즉, 부시(580)는 구름 베어링 하우징부(552)와 연결부(553) 및 가스 베어링 하우징부(554)의 내주면(5501)에 압입 고정될 수 있다.

구체적으로, 부시(580)는 알루미늄과 황동, 청동 및 니켈-크롬 합금 중 하나 이상을 포함하는 소재로 제조될 수 있으며, 니켈-크롬 합금의 경우 니켈의 함량이 크롬보다 큰 것이 바람직하다.

이와 같이, 부시(580)가 알루미늄과 황동, 청동 및 니켈-크롬 합금 중 하나 이상을 포함하는 소재로 제조될 경우, 부시(580)는 비접촉식 베어링인 가스 베어링의 하우징의 역할을 수행할 수 있다.

만약 부시(580)가 알루미늄과 황동, 청동 및 니켈-크롬 합금 중 하나 이상을 포함하는 소재로 제조되어 가스 베어링의 하우징 역할을 수행할 경우, 부시(580)와 구름 베어링(560)을 수용하는 베어링 하우징(550)은 플라스틱을 소재로 할 수 있으며, 예컨대 베어링 하우징(550)은 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone, PEEK) 등의 고강도 합성수지 재질로 성형될 수 있다.

이와 같이, 베어링 하우징(550)을 알루미늄과 황동, 청동 및 니켈-크롬 합금과 같은 금속을 소재로 하는 대신 PEEK와 같은 플라스틱을 소재로 성형할 경우, 모터 어셈블리(500)의 전체적인 무게를 보다 더 감소시킬 수 있다.

이와 동시에, 베어링 하우징(550)보다 현저하게 작은 부피를 갖는 부시(580)를 알루미늄과 황동, 청동 및 니켈-크롬 합금과 같은 금속 소재로 성형하여 가스 베어링의 하우징 역할을 수행하게 함으로써, 모터 어셈블리(500)의 경량화할 수 있을 뿐만 아니라 회전축(510)을 안정적으로 지지할 수 있다.

즉, 회전축(510)의 회전 시, 부시(580)의 내주면(5801)과 돌출부(511)의 외주면(5112) 사이에는 고압의 가스가 유동 가능한 간극(미표시, G보다 후술할 제2 코팅층(590)의 두께만큼 작은 공간)이 형성되고, 회전축(510)은 간극에서 유동하는 고압의 가스에 의해 회전축(510)의 반경 방향(R)으로 지지될 수 있다.

또한, 모터 어셈블리(500)는 회전축(510)의 반경 방향(R)을 따라 돌출부(511)를 감싸도록 부시(580)의 내주면(5801) 중 일부에 형성되는 제2 코팅층(590)을 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 제2 코팅층(590)은 회전축(510)의 반경 방향(R)을 따라 회전축(510)의 돌출부(511)를 감싸도록 부시(580)의 내주면(5801)에 형성될 수 있다.

한편, 도 9 및 도 10(a)에 도시된 바와 같이, 부시(580)의 내주면(5801) 중 일부는 구름 베어링(560)의 외주면(5601)과 접촉할 수 있다. 즉, 도 7과 비교하여, 베어링 하우징(550)의 내주면(5501)의 일부와 구름 베어링(560)의 외주면(5602) 사이에는 제2 코팅층(590)이 개재되지 않을 수 있다. 다시 말해, 베어링 하우징(550)의 내주면(5501)의 일부와 구름 베어링(560)의 외주면(5602)은 사이에 제2 코팅층(590)이 개재되지 않은 상태로 직접적으로 밀착될 수 있다.

또한, 도 9 및 도 10(b)에 도시된 바와 같이, 회전축(510)의 회전 시 제2 코팅층(590)의 내주면(5901)과 돌출부(511)의 외주면(5112) 사이에는 고압의 가스가 유동 가능한 소정의 간극(G)이 형성되고, 회전축(510)은 간극(G)에서 유동하는 고압의 가스에 의해 회전축(510)의 반경 방향(R)으로 지지될 수 있다.

이하에서는, 설명의 편의를 위해 회전축(510)의 돌출부(511)와 제2 코팅층(590), 그리고 회전축(510)의 회전 시 돌출부(511)의 외주면(5112)과 제2 코팅층(590)의 내주면(5901) 사이에 형성되는 간극(G)의 유기적인 구조를 "가스 베어링(GB)"이라고 표현하기로 하고, 구체적으로 가스 베어링(GB)은 회전축(510)의 회전 시 간극(G)에서 유동하는 고압의 가스를 통해 회전축(510)을 반경 방향(R)으로 지지하는 구성요소를 의미함을 전제로 설명을 이어가기로 한다.

구체적으로, 제2 코팅층(590)은 회전축(510)이 정지 상태에서 회전을 시작할 경우, 회전축(510)의 외주면(5102)과 부시(580)의 내주면(5801) 사이에 혹시라도 발생할 수 있는 마찰을 완충하는 역할을 수행할 수 있다.

이상적으로, 구름 베어링(GB)은 회전축(510)이 정지 상태에서 회전을 개시하고, 회전 속도가 정상상태(steady state)에 도달한 이후 간극(G)을 통해 유동하는 고압의 가스를 통해 회전축(510)에 대한 지지 효과를 극대화시킬 수 있다.

따라서, 회전축(510)의 회전 속도가 정상상태에 도달하기 이전이나, 정상상태에서 감속하는 동안에는 회전축(510)과 부시(580)의 내주면(5801) 사이에서 마찰이 발생할 수도 있다. 이렇게 회전축(510)과 부시(580)의 내주면(5801) 사이에서 마찰이 발생할 경우 온도가 상승할 뿐만 아니라 마찰이 발생하는 부위가 마모되어 가스 베어링(GB)의 수명이 감소될 우려가 있다.

제2 코팅층(590)은 부시(580)의 내주면(5801)에 코팅되어 부시(580)의 내주면(5801)의 마찰계수를 감소시킬 수 있으며, 마찰이 발생하더라도 마모에 의해 부시(580)의 형상이 급격히 변형되지 않도록 부시(580)의 내주면(5801)에 내마모성을 부여할 수 있는 소재로 구성될 수 있다.

구체적으로, 제2 코팅층(590)은 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene), 다이아몬드유사 탄소막(diamond like carbon), 루브라이트(lubrite), 이황화몰리브덴(molybden disulphide), D10, 질화붕소(boron nitride), 세라믹 가루(ceramic powder), 비누(soap), 구리(copper), 납(lead) 및 연질 금속(soft metal) 중 하나 이상을 포함하는 소재로 형성될 수 있다.

상세히, 제2 코팅층(590)은 부시(580)의 내주면(5801)에 코팅될 수 있으며, 제2 코팅층(590)은 부시(580)의 내부에서 회전축(510)의 축 방향(L)으로 연장되도록 형성되되, 회전축(510)의 돌출부(511)와 마주보는 부시(580)의 내주면(5801)의 일부에만 형성됨으로써, 회전축(510)과 부시(580) 사이의 마찰에 효과적으로 대비할 수 있는 동시에 베어링 하우징(550)의 내주면(5501) 전체에 코팅되는 것보다 코팅에 필요한 재료를 절약할 수 있다.

또한, 구름 베어링(560)의 내륜(561)은 회전축(510)의 외주면(5102)에 압입 고정되며, 회전축(510)이 회전할 경우 내륜(561)은 회전축(510)과 함께 회전할 수 있다.

한편, 구름 베어링(560)의 외륜(562)은 부시(580)의 내주면(5801)에 압입 고정될 수 있다. 부시(580)와 부시(480)가 압입 고정된 베어링 하우징(550)은 회전축(510)의 회전과는 상관 없이 인렛 바디(51)나 모터 하우징(52)에 고정된 상태를 유지하므로, 구름 베어링(560)의 외륜(562) 또한 회전축(510)이 회전하더라도 부시(580)와 베어링 하우징(550)에 의해 고정된 상태를 유지할 수 있다.

또한, 베어링 하우징(550)은 회전축(510)의 반경 방향(R)을 따라 내측으로 돌출되는 베어링 고정부(555)를 더 포함할 수 있다. 베어링 하우징(550)의 통공(551)은 베어링 고정부(555)에 의해 둘러싸이는 빈 공간으로, 통공(551)의 반경은 회전축(510)의 반경보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.

이는, 회전축(510)의 회전 시 구름 베어링(560)의 내륜(561)과 베어링 하우징(550)의 마찰을 방지하기 위함으로, 회전축(510)은 베어링 하우징(550) 내부에 설치되는 구름 베어링(560)과 전술한 가스 베어링(GB)에 의해 지지될 수 있다.

구름 베어링(560)은 접촉식 베어링의 일 예시로써, 회전축(510)을 축 방향(L) 및 반경 방향(R)으로 지지할 수 있다. 즉, 구름 베어링(560)의 내륜(561)은 회전축(510)의 외주면(5102)에 압입 고정되고, 외륜(562)은 부시(580)의 내주면(5801)에 압입 고정되며, 동시에 베어링 고정부(555)에 의해 축 방향(L)으로의 이동이 방지됨으로써 회전축(510)을 축 방향(L) 및 반경 방향(R)으로 지지할 수 있다.

구체적으로, 제2 코팅층(590)의 내주면(5901)은 축 방향(L)으로 연장되는 제2 코팅층(590)의 내측 표면이고, 베어링 고정부(555)는 반경 방향(R)으로 연장되는 베어링 하우징(550)의 내측 표면을 의미할 수 있다.

그리고, 구름 베어링(560)의 외주면(5602)은 외륜(562)의 축 방향(L)으로 연장되는 외측 표면을 의미하며, 이는 전술한 바와 같이 부시(580)의 내주면(5801)에 압입 고정될 수 있다. 이와 같이, 구름 베어링(560)의 외륜(562)이 부시(580)의 내주면(5801)에 압입 고정되는 구조에 의해, 구름 베어링(560)은 회전축(510)이 반경 방향(R)으로 이동하지 않도록 그 회전 중심이 고정될 수 있다.

한편, 구름 베어링(560)의 외륜(562) 중 반경 방향(R)으로 연장되는 외측 표면(도 9에서 수평면)은 베어링 고정부(555)의 내측 표면에 밀착될 수 있다. 이와 같이, 구름 베어링(560)의 외륜(562)이 베어링 하우징(550)의 베어링 고정부(555)에 밀착되는 구조에 의해, 베어링 하우징(550)은 구름 베어링(560)의 축 방향(L) 이동을 방지할 수 있고, 나아가 구름 베어링(560)의 내륜(561)과 체결된 회전축(510)의 축 방향(L) 이동을 방지할 수 있다.

이러한 구조에 따르면, 구름 베어링(560)의 내륜(561)은 회전축(510)의 회전에 따라 함께 회전할 수 있고, 구름 베어링(560)의 내륜(561)이 회전축(510)과 함께 회전하는 동안 구름 베어링(560)의 외륜(562)은 부시(580)와 베어링 하우징(550)에 의해 고정된 상태를 유지하며, 이를 통해 회전축(510)을 축 방향(L) 및 반경 방향(R)으로 고정한 상태에서 회전축(510)의 회전을 안정적으로 지지할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 모터 어셈블리(500)는 2개의 베어링이 회전축(510)을 편측(eccentric) 지지할 수 있다. 여기서, '편측 지지'라 함은 회전축(510)의 무게 중심(미표시)을 중심으로 2개의 베어링이 상대적으로 회전축(510)의 타단(510B) 측에 함께 배치되는 것을 의미한다.

여기서, 편측 지지와 반대되는 개념은 양측 지지로써, 도면에 도시되지는 않았으나 양측 지지의 경우 하나의 베어링(예컨대, 하나의 구름 베어링(560))은 로터(520) 측의 회전축(510)의 일단(510A) 부위를, 다른 하나의 베어링(예컨대, 또 하나의 구름 베어링(560))은 임펠러(540) 측에 인접하는 회전축(510)의 타단(510B) 부위를 지지하는 구조를 의미한다.

이와 같이 회전축(510)이 양측 지지될 경우, 회전축(510)의 일단(510A)과 타단(510B)에는 각각 베어링과 베어링을 수용하는 하우징이 별개로 2개 구비되어야만 한다. 즉, 본 실시예와 비교하여 추가로 하나의 베어링 하우징(미도시)이 더 필요하며, 이 뿐만 아니라 회전축(510)의 일단(510A) 측에 베어링 하우징이 설치되어야 할 공간이 추가로 필요하게 되어 전체적으로 모터 어셈블리(500)의 크기와 하중이 증가할 수 밖에 없다.

반면, 양측 지지와는 달리, 본 실시예에 따른 모터 어셈블리(500)는 가스 베어링(GB)과 구름 베어링(560)이 하나의 베어링 하우징(550)의 내부에 설치되므로 하나의 베어링 하우징(550)이 설치될 수 있는 공간만을 확보하면 되므로, 모터 어셈블리(500)의 소형화와 경량화를 꾀할 수 있다.

또한, 양측 지지의 경우 회전축(510)의 양단(510A, 510B)을 지지하는 베어링들 사이의 거리가 멀어 정렬이 용이하지 않으며, 이에 따라 회전 중심 오차가 발생하므로 회전축(510)의 회전 시 진동과 소음이 발생할 수 있다.

반면, 양측 지지와는 달리, 본 실시예에 따른 모터 어셈블리(500)는 가스 베어링(GB)과 구름 베어링(560)이 하나의 베어링 하우징(550)의 내부에 설치되되 회전축(510)의 타단(510B) 측에만 설치되므로, 회전축(510)에 설치되는 복수개의 베어링들 사이의 회전 중심 오차를 최소화할 수 있으며, 이에 따라 회전축(510)이 고속으로 회전할 경우 발생하는 진동과 소음을 완화시킬 수 있어 안정적으로 회전축(510)을 지지할 수 있다.

또한, 양측 지지의 경우 회전축(510)의 양단(510A, 510B)을 지지하는 베어링들 간의 정렬을 위해 오링(O-ring)과 같은 소모품이 설치되어야 하나, 본 실시예에 따른 모터 어셈블리(500)는 마모로 인해 교체가 필요한 오링과 같은 소모품을 사용하지 않고도 회전축(510)을 안정적으로 지지할 수 있어 모터 어셈블리(500)의 내구성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 수명 또한 연장시킬 수 있다.

구체적으로, 하나의 베어링 하우징(550)은 가스 베어링(GB)과 구름 베어링(560)을 수용할 수 있고, 가스 베어링(GB)과 구름 베어링(560)은 베어링 하우징(550)의 내부에 안착된 상태에서 회전축(510)을 회전 가능하도록 지지할 수 있다.

전술한 바와 같이, 구름 베어링(560)은 회전축(510)을 축 방향(L)과 반경 방향(R)으로 모두 지지할 수 있는 스러스트 및 저널 베어링의 기능을 수행할 수 있고, 가스 베어링(GB)은 회전축(510)을 반경 방향(R)으로 지지할 수 있는 저널 베어링의 기능을 수행할 수 있다.

본 실시예와 같이 회전축(510)이 수만 RPM 이상으로 고속 회전할 경우, 회전축(510)을 반경 방향(R)으로 지지하는 능력은 축 방향(L)으로 하중을 지지하는 능력보다 중요할 수 있다. 이러한 경우, 회전축(510)을 반경 방향(R)으로 지지하는 가스 베어링(GB)과, 회전축(510)을 반경 방향(R) 및 축 방향(L)으로 동시에 지지하는 구름 베어링(560)의 조합으로 회전축(510)을 지지하는 것이 가장 바람직할 수 있다.

즉, 본 실시예는 비접촉 베어링의 일 예인 가스 베어링(GB)과 접촉식 베어링의 일 예인 구름 베어링(560)이 하나의 베어링 하우징(550)에 동시에 수용된 상태로 회전축(510) 중 로터(520)와 임펠러(540) 사이에 위치하는 부분을 지지함으로써, 회전축(510)을 축 방향(L) 및 반경 방향(R)으로 안정적으로 지지하기 위해 필요한 부품의 수를 줄일 수 있고, 이를 통해 모터 어셈블리(500)의 크기와 무게를 줄일 수 있다.

도 11은 도 3 및 도 5에 도시된 모터 어셈블리를 제조하는 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.

도 3 및 도 11을 함께 참조하면, 먼저 회전축(210)의 외주면(2102)에 구름 베어링(260)의 내륜(261)을 압입 고정하여, 회전축(210)에 구름 베어링(260)을 설치할 수 있다(S1101).

다음으로, 구름 베어링(260)을 수용하는 베어링 하우징(250)의 내주면(2501)을 코팅하여 코팅층(270)을 형성할 수 있다(S1102).

상기 회전축(210)에 구름 베어링(260)을 설치하는 단계(S1101)와, 상기 베어링 하우징(250)의 내주면(2501)에 코팅층(270)을 코팅하는 단계(S1102)는 모터 어셈블리(200)의 제조 단계에서 사실 상 별개로 수행되어도 무방한 단계들이다.

예컨대, 전술한 순서와는 반대로 베어링 하우징(250)의 내주면(2501)을 코팅하여 코팅층(270)을 형성하는 단계(S1102)가 선행되고, 그 이후 회전축(210)에 구름 베어링(260)을 설치하는 단계(S1101)가 뒤따르도록 진행될 수도 있다.

또한, 회전축(210)에 구름 베어링(260)을 설치하는 단계(S1101)와, 베어링 하우징(250)의 내주면(2501)을 코팅하여 코팅층(270)을 형성하는 단계(S1102)가 동시에 수행될 수도 있다.

상기 설명한 단계들이 완료된 이후, 회전축(210)과 구름 베어링(260)을 베어링 하우징(250)에 결합할 수 있다(S1103). 즉, 구름 베어링(260)이 설치된 회전축(210)의 타단(210B)이 베어링 하우징(250)의 통공(251)을 관통하도록 도면 상으로 하측에서 상측으로, 즉 축 방향(L)을 따라 회전축(210)과 구름 베어링(260)을 베어링 하우징(250)에 결합할 수 있다.

상세히, 회전축(210)과 구름 베어링(260)을 베어링 하우징(250)에 결합하는 단계(S1103)는, 구름 베어링(260)의 외륜(262)을 코팅층(270)의 내주면(2701)에 압입 고정시키는 방식으로 수행될 수 있다.

전술한 제조 방법에 따르면, 회전축(210)의 반경 방향(R)을 따라 돌출되는 회전축(210)의 돌출부(211)의 외주면(2112)과 코팅층(270)의 내주면(2701) 사이에는 회전축(210)의 회전 시 고압의 가스가 수용 가능한 소정의 공간(G)을 형성할 수 있다.

한편, 도 5 및 도 11을 함께 참조하면, 먼저 회전축(310)의 외주면(3102)에 구름 베어링(360)의 내륜(361)을 압입 고정하여, 회전축(310)에 구름 베어링(360)을 설치할 수 있다(S1101).

다음으로, 구름 베어링(360)을 수용하는 베어링 하우징(350)의 내주면(3501)을 코팅하여 코팅층(370)을 형성할 수 있다(S1102). 이때, 코팅층(370)은 베어링 하우징(350)의 내주면(3501) 중 회전축(310)의 돌출부(311)와 마주보는 베어링 하우징(350)의 내주면(3501) 중 일부에 형성될 수 있다. 즉, 코팅층(370)은 베어링 하우징(350)의 가스 베어링 하우징부(354)의 내주면(3501)에 형성될 수 있다.

상기 회전축(310)에 구름 베어링(360)을 설치하는 단계(S1101)와, 상기 베어링 하우징(350)의 내주면(3501)에 코팅층(370)을 코팅하는 단계(S1102)는 모터 어셈블리(300)의 제조 단계에서 사실 상 별개로 수행되어도 무방한 단계들이다.

예컨대, 전술한 순서와는 반대로 베어링 하우징(350)의 내주면(3501)을 코팅하여 코팅층(370)을 형성하는 단계(S1102)가 선행되고, 그 이후 회전축(310)에 구름 베어링(360)을 설치하는 단계(S1101)가 뒤따르도록 진행될 수도 있다.

또한, 회전축(310)에 구름 베어링(360)을 설치하는 단계(S1101)와, 베어링 하우징(350)의 내주면(3501)을 코팅하여 코팅층(370)을 형성하는 단계(S1102)가 동시에 수행될 수도 있다.

상기 설명한 단계들이 완료된 이후, 회전축(310)과 구름 베어링(360)을 베어링 하우징(350)에 결합할 수 있다(S1103). 즉, 구름 베어링(360)이 설치된 회전축(310)의 타단(310B)이 베어링 하우징(350)의 통공(351)을 관통하도록 도면 상으로 하측에서 상측으로, 즉 축 방향(L)을 따라 회전축(310)과 구름 베어링(360)을 베어링 하우징(350)에 결합할 수 있다.

상세히, 회전축(310)과 구름 베어링(360)을 베어링 하우징(350)에 결합하는 단계(S1103)는, 구름 베어링(360)의 외륜(362)을 베어링 하우징(350)의 내주면(3501)에 압입 고정시키는 방식으로 수행될 수 있다. 즉, 구름 베어링(360)의 외륜(362)은 베어링 하우징(350)의 구름 베어링 하우징부(352)의 내주면(3501)에 압입 고정될 수 있다.

전술한 제조 방법에 따르면, 회전축(310)의 반경 방향(R)을 따라 돌출되는 회전축(310)의 돌출부(311)의 외주면(3112)과 코팅층(370)의 내주면(3701) 사이에는 회전축(310)의 회전 시 고압의 가스가 수용 가능한 소정의 공간(G)을 형성할 수 있다.

도 12는 도 7 및 도 9에 도시된 모터 어셈블리를 제조하는 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.

도 7 및 도 12를 함께 참조하면, 먼저 회전축(410)의 외주면(4102)에 구름 베어링(460)의 내륜(461)을 압입 고정하여, 회전축(410)에 구름 베어링(460)을 설치할 수 있다(S1201).

다음으로, 구름 베어링(460)을 수용하는 부시(480)의 내주면(4801)을 코팅하여 코팅층(490)을 형성할 수 있다(S1202).

상기 회전축(410)에 구름 베어링(460)을 설치하는 단계(S1201)와, 상기 부시(480)의 내주면(4801)에 코팅층(490)을 코팅하는 단계(S1102)는 모터 어셈블리(400)의 제조 단계에서 사실 상 별개로 수행되어도 무방한 단계들이다.

예컨대, 전술한 순서와는 반대로 부시(480)의 내주면(4801)을 코팅하여 코팅층(490)을 형성하는 단계(S1202)가 선행되고, 그 이후 회전축(410)에 구름 베어링(460)을 설치하는 단계(S1201)가 뒤따르도록 진행될 수도 있다.

또한, 회전축(410)에 구름 베어링(460)을 설치하는 단계(S1201)와, 부시(480)의 내주면(4801)을 코팅하여 코팅층(490)을 형성하는 단계(S1202)가 동시에 수행될 수도 있다.

상기 설명한 단계들이 완료된 이후, 부시(480)를 베어링 하우징(450)의 내주면(4501)에 압입 고정하여 결합시킬 수 있다(S1203).

그 이후, 회전축(410)과 구름 베어링(460)을 부시(480)의 내주면(4801)에 결합할 수 있다(S1204)(즉, 구름 베어링(460)이 설치된 회전축(410)을 부시(480)가 결합된 베어링 하우징(450)에 결합할 수 있다). 구체적으로, 구름 베어링(460)이 설치된 회전축(410)의 타단(410B)이 베어링 하우징(450)의 통공(451)을 관통하도록 도면 상으로 하측에서 상측으로, 즉 축 방향(L)을 따라 회전축(2410)과 구름 베어링(460)을 부시(480)에 결합할 수 있다.

상세히, 회전축(410)과 구름 베어링(460)을 부시(480)에 결합하는 단계(S1204)는, 구름 베어링(460)의 외륜(462)을 부시(480)의 내주면(4801)에 압입 고정시키는 방식으로 수행될 수 있다.

전술한 제조 방법에 따르면, 회전축(410)의 반경 방향(R)을 따라 돌출되는 회전축(410)의 돌출부(411)의 외주면(4112)과 코팅층(490)의 내주면(4901) 사이에는 회전축(410)의 회전 시 고압의 가스가 수용 가능한 소정의 공간(G)을 형성할 수 있다.

한편, 도 9 및 도 12를 함께 참조하면, 먼저 회전축(510)의 외주면(5102)에 구름 베어링(560)의 내륜(561)을 압입 고정하여, 회전축(510)에 구름 베어링(560)을 설치할 수 있다(S1201).

다음으로, 구름 베어링(560)을 수용하는 부시(580)의 내주면(5801)을 코팅하여 코팅층(590)을 형성할 수 있다(S1202).

이때, 코팅층(590)은 베어링 하우징(550)의 내주면(5501) 중 회전축(510)의 돌출부(511)와 마주보는 베어링 하우징(550)의 내주면(5501) 중 일부에 형성될 수 있다. 즉, 코팅층(590)은 베어링 하우징(550)의 가스 베어링 하우징부(554)의 내주면(5501)에 형성될 수 있다.

상기 회전축(510)에 구름 베어링(560)을 설치하는 단계(S1201)와, 상기 부시(580)의 내주면(5801)에 코팅층(590)을 코팅하는 단계(S1202)는 모터 어셈블리(500)의 제조 단계에서 사실 상 별개로 수행되어도 무방한 단계들이다.

예컨대, 전술한 순서와는 반대로 베어링 하우징(550)의 내주면(5501)을 코팅하여 코팅층(590)을 형성하는 단계(S1202)가 선행되고, 그 이후 회전축(510)에 구름 베어링(560)을 설치하는 단계(S1201)가 뒤따르도록 진행될 수도 있다.

또한, 회전축(510)에 구름 베어링(560)을 설치하는 단계(S1201)와, 부시(580)의 내주면(5801)을 코팅하여 코팅층(590)을 형성하는 단계(S1202)가 동시에 수행될 수도 있다.

상기 설명한 단계들이 완료된 이후, 부시(580)를 베어링 하우징(550)의 내주면(5501)에 압입 고정하여 결합시킬 수 있다(S1203).

그 이후, 회전축(510)과 구름 베어링(560)을 부시(580)의 내주면(5801)에 결합할 수 있다(S1203)(즉, 구름 베어링(560)이 설치된 회전축(510)을 부시(580)가 결합된 베어링 하우징(550)에 결합할 수 있다). 구체적으로, 구름 베어링(560)이 설치된 회전축(510)의 타단(510B)이 베어링 하우징(550)의 통공(551)을 관통하도록 도면 상으로 하측에서 상측으로, 즉 축 방향(L)을 따라 회전축(510)과 구름 베어링(560)을 부시(580)에 결합할 수 있다.

상세히, 회전축(510)과 구름 베어링(560)을 부시(580)에 결합하는 단계(S1204)는, 구름 베어링(560)의 외륜(562)을 베어링 부시(580)의 내주면(5801)에 압입 고정시키는 방식으로 수행될 수 있다. 즉, 구름 베어링(560)의 외륜(562)은 베어링 하우징(550)의 구름 베어링 하우징부(552)의 내주면(5501)에 압입 고정될 수 있다.

전술한 제조 방법에 따르면, 회전축(510)의 반경 방향(R)을 따라 돌출되는 회전축(510)의 돌출부(511)의 외주면(5112)과 코팅층(590)의 내주면(5901) 사이에는 회전축(510)의 회전 시 고압의 가스가 수용 가능한 소정의 공간(G)을 형성할 수 있다.

본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 실시예들의 범위는 전술한 설명이 아니라 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명의 실시예들에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

51: 인렛 바디 130: 스테이터
52: 모터 하우징 140: 임펠러
53: 디퓨져 141: 허브
53v: 디퓨져 베인 142: 블레이드
100: 모터 어셈블리 150: 베어링 하우징
110: 회전축 151: 통공
111: 돌출부 152: 구름 베어링 하우징부
112: 임펠러 결합부 153: 하우징 연결부
113: 지지부 154: 가스 베어링 하우징부
1131: 접촉부 155: 베어링 고정부
1132: 연결부 160: 구름 베어링
114: 로터 결합부 161: 내륜
120: 로터 162: 외륜
121: 마그네트 163: 볼
122: 마그네트 코어 170, 270, 370: 제1 코팅층
123: 제1 엔드 플레이트 480, 580: 부시
124: 제2 엔드 플레이트 490, 590: 제2 코팅층

Claims (20)

1. 회전축;
   상기 회전축에 설치되는 로터;
   상기 회전축의 반경 방향을 따라 상기 로터와 소정 간격 이격되도록 상기 로터의 외측을 둘러싸는 스테이터;
   상기 회전축의 축 방향을 따라 상기 로터와 소정 간격 이격되도록 상기 회전축에 설치되는 임펠러;
   상기 회전축이 관통하는 통공을 구비하되, 상기 로터와 상기 임펠러의 사이에 설치되는 베어링 하우징; 및
   상기 베어링 하우징에 설치되어 상기 회전축을 지지하는 구름 베어링;을 포함하고,
   상기 회전축은, 상기 회전축의 상기 반경 방향을 기준으로 상기 베어링 하우징과 중첩되는 상기 회전축의 일부에 형성되되 상기 베어링 하우징을 향하는 방향으로 돌출되는 돌출부를 구비하며,
   상기 회전축의 회전 시 상기 베어링 하우징의 내주면과 상기 돌출부의 외주면 사이에는 고압의 가스(gas)가 유동 가능한 소정의 간극이 형성되고, 상기 회전축은 상기 간극에서 유동하는 상기 고압의 가스에 의해 상기 회전축의 상기 반경 방향으로 지지되는 것을 특징으로 하는, 모터 어셈블리.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 임펠러와 상기 구름 베어링 및 상기 돌출부는 상기 회전축의 상기 축 방향을 따라 순서대로 배치되는 것을 특징으로 하는, 모터 어셈블리.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 베어링 하우징의 상기 내주면에 형성되는 제1 코팅층을 더 포함하는, 모터 어셈블리.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 제1 코팅층은 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene), 다이아몬드유사 탄소막(diamond like carbon), 루브라이트(lubrite), 이황화몰리브덴(molybden disulphide), D10, 질화붕소(boron nitride), 세라믹 가루(ceramic powder), 비누(soap), 구리(copper), 납(lead) 및 연질 금속(soft metal) 중 하나 이상을 포함하는, 모터 어셈블리.
5. 제3 항에 있어서,
   상기 제1 코팅층의 내주면의 일부는 상기 구름 베어링의 외주면과 접촉하고,
   상기 회전축의 회전 시 상기 제1 코팅층의 상기 내주면 중 다른 일부와 상기 돌출부의 상기 외주면 사이에는 고압의 가스가 유동 가능한 소정의 간극이 형성되고, 상기 회전축은 상기 간극에서 유동하는 상기 고압의 가스에 의해 상기 회전축의 상기 반경 방향으로 지지되는 것을 특징으로 하는, 모터 어셈블리.
6. 제3 항에 있어서,
   상기 제1 코팅층은 상기 회전축의 상기 반경 방향을 따라 상기 돌출부를 감싸도록 상기 베어링 하우징의 상기 내주면 중 일부에 형성되고,
   상기 베어링 하우징의 상기 내주면의 다른 일부는 상기 구름 베어링의 외주면과 접촉하며,
   상기 회전축의 회전 시 상기 제1 코팅층의 내주면과 상기 돌출부의 상기 외주면 사이에는 고압의 가스가 유동 가능한 소정의 간극이 형성되고, 상기 회전축은 상기 간극에서 유동하는 상기 고압의 가스에 의해 상기 회전축의 상기 반경 방향으로 지지되는 것을 특징으로 하는, 모터 어셈블리.
7. 제1 항에 있어서,
   상기 회전축은,
   상기 임펠러가 설치되는 임펠러 결합부와,
   상기 회전축의 상기 반경 방향을 따라 상기 베어링 하우징과 대향하는 지지부와,
   상기 로터가 설치되는 로터 결합부를 포함하는, 모터 어셈블리.
8. 제7 항에 있어서,
   상기 지지부는,
   상기 구름 베어링의 내주면과 접촉하는 접촉부와,
   상기 접촉부로부터 상기 회전축의 상기 축 방향으로 연장되며, 상기 회전축의 상기 반경 방향을 기준으로 상기 베어링 하우징의 상기 내주면에 대해 상기 베어링 하우징의 상기 내주면과 상기 돌출부의 상기 외주면 사이에 형성되는 상기 간극보다 넓은 공간을 두고 서로 이격되는 연결부를 포함하는, 모터 어셈블리.
9. 제8 항에 있어서,
   상기 베어링 하우징은,
   상기 구름 베어링의 외주면을 둘러싸되, 상대적으로 상기 임펠러에 인접하도록 배치되는 구름 베어링 하우징부와,
   상기 구름 베어링 하우징부로부터 상기 회전축의 상기 축 방향으로 연장되며, 상기 연결부의 외주면을 둘러싸되, 상기 연결부와 상기 공간을 두고 서로 이격되는 하우징 연결부와,
   상기 하우징 연결부로부터 상기 회전축의 상기 축 방향으로 연장되고, 상기 돌출부의 외주면을 둘러싸되, 상기 돌출부와 상기 간극을 두고 서로 이격되도록 배치되며, 상대적으로 상기 로터에 인접하도록 배치되는 가스 베어링 하우징부를 포함하는, 모터 어셈블리.
10. 제1 항에 있어서,
    상기 구름 베어링은,
    상기 회전축의 외주면에 압입 고정되는 내륜과,
    상기 베어링 하우징의 내주면에 압입 고정되는 외륜과,
    상기 내륜과 상기 외륜 사이에 개재되는 볼을 포함하는, 모터 어셈블리.
11. 제10 항에 있어서,
    상기 회전축의 회전 시,
    상기 구름 베어링의 상기 내륜은 상기 회전축과 함께 회전하고,
    상기 구름 베어링의 상기 외륜은 상기 베어링 하우징에 의해 고정된 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는, 모터 어셈블리.
12. 제11 항에 있어서,
    상기 베어링 하우징은 상기 회전축의 상기 반경 방향을 따라 내측으로 돌출되는 베어링 고정부를 포함하고,
    상기 통공은 상기 베어링 고정부에 의해 둘러싸이는 빈 공간이며,
    상기 베어링 고정부는 상기 회전축의 상기 축 방향을 따라 상기 구름 베어링의 상기 외륜이 상기 임펠러 측으로 이동하는 것을 방지하는, 모터 어셈블리.
13. 제1 항에 있어서,
    상기 베어링 하우징은 알루미늄과 황동, 청동 및 니켈-크롬 합금 중 하나 이상을 포함하되,
    상기 니켈-크롬 합금은 니켈의 함량이 크롬의 함량보다 큰 것을 특징으로 하는 모터 어셈블리.
14. 제1 항에 있어서,
    상기 베어링 하우징의 상기 내주면에 설치되는 부시를 더 포함하고,
    상기 부시는 알루미늄과 황동, 청동 및 니켈-크롬 합금 중 하나 이상을 포함하되,
    상기 회전축의 회전 시 상기 부시의 내주면과 상기 돌출부의 상기 외주면 사이에는 고압의 가스가 유동 가능한 간극이 형성되고, 상기 회전축은 상기 간극에서 유동하는 상기 고압의 가스에 의해 상기 회전축의 상기 반경 방향으로 지지되는 것을 특징으로 하는, 모터 어셈블리.
15. 제14 항에 있어서,
    상기 부시의 상기 내주면에 형성되는 제2 코팅층을 더 포함하는, 모터 어셈블리.
16. 제15 항에 있어서,
    상기 제2 코팅층은 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene), 다이아몬드유사 탄소막(diamond like carbon), 부르라이트(lubrite), 이황화몰리브덴(molybden disulphide), D10, 질화붕소(boron nitride), 세라믹 가루(ceramic powder), 비누(soap), 구리(copper), 납(lead) 및 연질 금속(soft metal) 중 하나 이상을 포함하는, 모터 어셈블리.
17. 제15 항에 있어서,
    상기 제2 코팅층의 내주면의 일부는 상기 구름 베어링의 외주면과 접촉하고,
    상기 회전축의 회전 시 상기 제2 코팅층의 상기 내주면 중 다른 일부와 상기 돌출부의 상기 외주면 사이에는 고압의 가스가 유동 가능한 소정의 간극이 형성되고, 상기 회전축은 상기 간극에서 유동하는 상기 고압의 가스에 의해 상기 회전축의 상기 반경 방향으로 지지되는 것을 특징으로 하는, 모터 어셈블리.
18. 제15 항에 있어서,
    상기 제2 코팅층은 상기 회전축의 상기 반경 방향을 따라 상기 돌출부를 감싸도록 상기 부시의 상기 내주면 중 일부에 형성되고,
    상기 부시의 상기 내주면 중 다른 일부는 상기 구름 베어링의 외주면과 접촉하며,
    상기 회전축의 회전 시 상기 제2 코팅층의 내주면과 상기 돌출부의 상기 외주면 사이에는 고압의 가스가 유동 가능한 소정의 간극이 형성되고, 상기 회전축은 상기 간극에서 유동하는 상기 고압의 가스에 의해 상기 회전축의 상기 반경 방향으로 지지되는 것을 특징으로 하는, 모터 어셈블리.
19. 회전축의 외주면에 구름 베어링의 내륜을 압입 고정시키는 단계;
    상기 구름 베어링을 수용하는 베어링 하우징의 내주면을 코팅하여 코팅층을 형성하는 단계; 및
    상기 회전축과 상기 구름 베어링을 상기 베어링 하우징에 설치하는 단계;를 포함하고,
    상기 회전축과 상기 구름 베어링을 상기 베어링 하우징에 결합하는 단계는,
    상기 구름 베어링의 외륜을 상기 코팅층의 내주면에 압입 고정시키고,
    상기 회전축의 반경 방향을 따라 돌출되는 상기 회전축의 돌출부의 외주면과 상기 코팅층의 내주면 사이에 상기 회전축의 회전 시 고압의 가스가 유동 가능한 소정의 간극을 형성하는 것을 특징으로 하는, 모터 어셈블리의 제조 방법.
20. 회전축의 외주면에 구름 베어링의 내륜을 압입 고정시키는 단계;
    상기 구름 베어링을 수용하는 부시의 내주면을 코팅하여 코팅층을 형성하는 단계;
    상기 부시를 베어링 하우징의 내주면에 설치하는 단계; 및
    상기 회전축과 상기 구름 베어링을 상기 베어링 하우징에 설치하는 단계;를 포함하고,
    상기 회전축과 상기 구름 베어링을 상기 베어링 하우징에 설치하는 단계는,
    상기 구름 베어링의 외륜을 상기 코팅층의 내주면에 압입 고정시키고,
    상기 회전축의 반경 방향을 따라 돌출되는 상기 회전축의 돌출부의 외주면과 상기 코팅층의 내주면 사이에 상기 회전축의 회전 시 고압의 가스가 유동 가능한 소정의 공간을 형성하는 것을 특징으로 하는, 모터 어셈블리의 제조 방법.
    

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