KR102431600B1 - Radial Magnetic Bearing Module with Magnetic Flux Blocker - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자속 차단부를 구비한 반경 방향 자기 베어링 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 종래에 복수개로 구비되는 고정자측 코어를 하나의 링 형상으로 제작하여 조립이 용이하고, 베어링의 정밀도가 향상되는 동시에 코어에서 발생되는 자속이 누설되는 것을 방지하여 코일에 의한 로터의 능동 제어효율을 극대화할 수 있는 반경 방향 자기 베어링 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a radial magnetic bearing module having a magnetic flux blocking part, and more particularly, by manufacturing a plurality of stator-side cores conventionally provided in a single ring shape to facilitate assembly and improve bearing precision at the same time. The present invention relates to a radial magnetic bearing module capable of maximizing active control efficiency of a rotor by a coil by preventing leakage of magnetic flux generated from a core.
회전 또는 왕복 운동과 같은 움직임이 있는 회전축 또는 이동축 등과 같은 부품의 운동 과장에서 일어나는 마찰에 의해 발생하는 부품 마모 또는 손상, 소음 및 진동 발생, 에너지 낭비 문제와 같은 다양한 문제점이 발생한다. 이러한 문제점을 해소하기 위하여 다양한 종류의 베어링이 사용된다. Various problems such as abrasion or damage to parts caused by friction occurring in the exaggerated motion of parts such as a rotating shaft or a moving shaft with movement such as rotation or reciprocating motion, generation of noise and vibration, and energy waste problems occur. To solve this problem, various types of bearings are used.
일반적인 베어링은 기계적 마찰 베어링인 볼 베어링, 구름 베어링, 미끄럼 베어링 등이 있다. 하지만, 이러한 기계적 마찰 베어링은 회전 축 등과 직접 접촉하여 구동되기 때문에 마모가 발생하고, 마찰에 의한 손실이 발생하는 문제점이 있다. 또한, 마찰에 의해 기계적 진동 및 소음이 발생하고, 지속적인 유지 보수 및 교체가 필요하기 때문에 유지 보수에 많은 인력 및 비용이 소모되는 문제점이 있다. Common bearings include mechanical friction bearings such as ball bearings, rolling bearings, and sliding bearings. However, since these mechanical friction bearings are driven in direct contact with a rotating shaft, there is a problem in that wear occurs and loss due to friction occurs. In addition, mechanical vibration and noise are generated by friction, and since continuous maintenance and replacement are required, there is a problem in that a lot of manpower and cost are consumed for maintenance.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 비 접촉 특성을 가지고, 무소음, 무윤활, 고속회전 및 친환경적인 특징을 갖는 자기 베어링이 개발되었다. To solve this problem, a magnetic bearing with non-contact characteristics, noise-free, non-lubricating, high-speed rotation, and eco-friendly characteristics has been developed.
자기 베어링은 크게 수동형(Passive) 자기 베어링 및 능동형(Active) 자기 베어링으로 이루어진다. Magnetic bearings are largely composed of passive magnetic bearings and active magnetic bearings.
수동형 자기 베어링은 영구자석이 같은 극을 바라볼 때 발생되는 척력을 활용하는 자기 부상 방식을 이용하여 회전축 등을 지지하는 구조로 이루어진다. 즉, 회전자 및 고정자에 상호 대면하는 영구자석이 동일한 극을 갖도록 구성하여 회전자가 고정자와 근접할수록 척력이 증가하는 원리를 이용하는 것이다. 하지만, 이러한 수동형 자기 베어링은 영구자석의 척력 활용하여 회전자를 지지하는 것이기 때문에 제어가 불가능하고, 단순히 영구자석의 척력에만 의존하기 때문에 원활한 제어가 어려운 문제점이 있다. The passive magnetic bearing has a structure that supports a rotating shaft, etc. using a magnetic levitation method that utilizes the repulsive force generated when the permanent magnets face the same pole. That is, the permanent magnet facing the rotor and the stator is configured to have the same pole, so that the repulsive force increases as the rotor approaches the stator. However, these passive magnetic bearings are difficult to control because they support the rotor by utilizing the repulsive force of the permanent magnets, and because they simply depend on the repulsive force of the permanent magnets, smooth control is difficult.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 능동형 자기 베어링을 사용이 점차 증가하고 있는 추세이다. In order to solve this problem, the use of active magnetic bearings is gradually increasing.
능동형 자기 베어링은 회전체의 위치를 센서를 토하여 감지한 다음 전자석을 이용하여 감지된 회전체의 위치를 능동적으로 제어한다. 즉, 전자석을 통해 발생하는 흡인력을 이용하여 회전체를 자기 부상하는 구조로 이루어진다. 이를 위하여 일반적인 능동형 자기 베어링은 회전자의 회전 중심을 기준으로 방사상으로 복수의 전자석을 구비하여 회전체를 지지하게 된다. 하지만, 전자석의 특성상 전류가 인가되지 않는 경우에는 자기장이 발생하지 않기 때문에 회전체를 부상시켜 회전자의 중심을 유지하기 위한 초기 전류 및 바이어스 전류를 요구하기 때문에 전력 소모량이 크게 증가하는 문제점이 있다. Active magnetic bearings detect the position of the rotating body by vomiting a sensor, and then use an electromagnet to actively control the detected position of the rotating body. That is, it has a structure in which the rotating body is magnetically levitated using the attraction force generated through the electromagnet. For this purpose, a general active magnetic bearing is provided with a plurality of electromagnets radially based on the rotational center of the rotor to support the rotating body. However, since a magnetic field is not generated when no current is applied due to the characteristics of the electromagnet, an initial current and a bias current are required to maintain the center of the rotor by levitating the rotating body, so there is a problem in that power consumption is greatly increased.
또한, 기존의 자기 베어링은 회전체 주변에 복수의 고정자측 코어를 사용하기 때문에 조립이 용이하지 않으며, 조립된 고정자측 코어의 동심을 일치시키기 위하여 전문 작업자를 요구하는 등 제작이 용이하지 않은 문제점이 있다. 또한, 코어의 정밀도를 유지하기 위하여 복잡한 형상의 전자석 모듈의 고정 부품이 다수 필요하기 때문에 제조 공정의 공정 수가 증가하고, 이에 따라 조립 공정 역시 증가하게 된다. 이로 인해 제조 단가가 상승하고, 사용 중 보수 또는 교체가 필요한 경우 이를 분해 및 조립하기가 용이하지 않은 문제점이 있다. 또한, 기존의 자기 베어링은 복수 구비되는 코어의 조립이 용이하지 않고, 동심을 맞추기 어려워 자기 베어링의 정밀도가 감소하는 문제점이 있다.In addition, the existing magnetic bearings are not easy to assemble because they use a plurality of stator-side cores around the rotating body, and they are difficult to manufacture, such as requiring a professional worker to match the concentricity of the assembled stator-side cores. have. In addition, in order to maintain the precision of the core, since a large number of fixing parts of the electromagnet module having a complex shape are required, the number of manufacturing processes increases, and accordingly, the assembly process also increases. Due to this, the manufacturing cost increases, and when maintenance or replacement is required during use, it is difficult to disassemble and assemble it. In addition, conventional magnetic bearings have problems in that it is not easy to assemble a plurality of cores, and it is difficult to match the concentricity, so that the precision of the magnetic bearing is reduced.
본 발명은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 종래에 복수개로 구비되는 고정자측 코어를 하나의 링 형상으로 제작하여 조립이 용이하고, 베어링의 정밀도가 향상되는 동시에 코어에서 발생되는 자속이 누설되는 것을 방지하여 코일에 의한 로터의 능동 제어효율을 극대화할 수 있는 반경 방향 자기 베어링 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the conventional problem, and it is easy to assemble by manufacturing a plurality of stator-side cores conventionally provided in a single ring shape, improving the precision of the bearing, and preventing magnetic flux generated from the core from leaking. An object of the present invention is to provide a radial magnetic bearing module capable of maximizing the active control efficiency of the rotor by the coil.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The object of the present invention is not limited thereto, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 자속 차단부를 구비한 반경 방향 자기 베어링 모듈은 로터와 소정간격 이격되어 상기 로터를 감싸도록 링 형상으로 구비되는 베어링 코어, 상기 베어링 코어의 외측 종단부 일측에 구비되는 영구자석, 상기 베어링 코어의 일측에 권취되는 코일 및 상기 베어링 코어의 일측에 권취되는 상기 코일과 인접하도록 구비되어 상기 베어링 코어를 따라 누설되는 자속을 차단하는 자속 차단부를 포함한다.A radial magnetic bearing module having a magnetic flux blocking unit for achieving the object of the present invention as described above is a bearing core spaced apart from a rotor and provided in a ring shape so as to surround the rotor, at one side of the outer end of the bearing core. A permanent magnet provided, a coil wound on one side of the bearing core, and a magnetic flux blocking unit provided adjacent to the coil wound on one side of the bearing core to block magnetic flux leaking along the bearing core.
이때, 상기 코일이 구비되는 상기 베어링 코어의 일측과 인접한 일측에는 상기 자속 차단부가 삽입되는 삽입홈이 더 형성되고, 상기 자속 차단부는 상기 삽입홈에 삽입되도록 구비될 수 있다. In this case, an insertion groove into which the magnetic flux blocking unit is inserted may be further formed at one side adjacent to one side of the bearing core provided with the coil, and the magnetic flux blocking unit may be provided to be inserted into the insertion groove.
또한, 링 형상으로 구비되는 베어링 코어의 일측에 소정 각도 경사지게 적어도 하나 이상 구비되는 코어 지지부를 더 포함할 수 있다. In addition, it may further include at least one core support provided to be inclined at a predetermined angle to one side of the bearing core provided in a ring shape.
또한, 상기 코일은 상기 코어 지지부에 상기 로터의 반경방향을 따라 권취될 수 있다. In addition, the coil may be wound along a radial direction of the rotor to the core support.
또한, 상기 영구자석은 상기 코어 지지부의 일측에 구비될 수 있다. In addition, the permanent magnet may be provided on one side of the core support.
또한, 상기 베어링 코어는, 상기 코어 지지부의 일단에 구비되는 링 형상의 제1베어링 코어 및 상기 코어 지지부의 타단에 구비되는 링 형상의 제2베어링 코어를 포함할 수 있다. In addition, the bearing core may include a ring-shaped first bearing core provided at one end of the core support part and a ring-shaped second bearing core provided at the other end of the core support part.
또한, 상기 코어 지지부는, 상기 링 형상의 제1베어링 코어의 일측에 소정각도 경사지게 돌출되는 적어도 하나 이상 구비되는 제1코어 지지부 및 상기 링 형상의 제2베어링 코어의 일측에 상기 제1코어 지지부와 대응되도록 구비되는 제2코어 지지부를 포함하고, 상기 제1코어 지지부 및 제2코어 지지부가 결합되도록 구비될 수 있다. In addition, the core support part includes at least one first core support part provided to be inclined at a predetermined angle to one side of the ring-shaped first bearing core, and the first core support part to one side of the ring-shaped second bearing core, and It may include a second core support portion provided to correspond to the second core support portion, and the first core support portion and the second core support portion may be provided to be coupled to each other.
또한, 상기 영구자석은 상기 제1코어 지지부 및 상기 제2코어 지지부의 결합면에 구비될 수 있다. In addition, the permanent magnet may be provided on a coupling surface of the first core support part and the second core support part.
또한, 상기 베어링 코어의 내부 일측에는 적어도 하나 이상의 극편이 돌출 형성될 수 있다. In addition, at least one pole piece may protrude from one inner side of the bearing core.
또한, 상기 베어링 코어의 내부 일측에는 상기 베어링 코어 및 상기 코일을 보호하기 위한 보호부가 더 구비될 수 있다. In addition, a protection part for protecting the bearing core and the coil may be further provided at one inner side of the bearing core.
또한, 상기 보호부는 기계식 베어링으로 이루어지는 보조 베어링으로 구성될 수 있다. In addition, the protection unit may be configured as an auxiliary bearing made of a mechanical bearing.
또한, 상기 베어링 코어의 일측에 구비되어 상기 로터의 변위를 감지하기 위한 센서부를 더 포함할 수 있다.In addition, it may further include a sensor unit provided on one side of the bearing core to detect the displacement of the rotor.
본 발명의 자속 차단부를 구비한 반경 방향 자기 베어링 모듈은 다음과 같은 효과가 있다.The radial magnetic bearing module provided with the magnetic flux blocking part of the present invention has the following effects.
첫째, 종래에 방사상으로 복수 구비되는 고정자측 코어를 하나의 링 형상 코어로 활용하여 제작이용이하고, 복수의 고정자측 코어를 배치 및 유지하기 위한 고정 부품을 활용하지 않아 구조가 간단하고 전체적인 부피가 감소하는 효과가 있다. First, conventionally, a plurality of radially provided stator-side cores are utilized as a single ring-shaped core to facilitate manufacturing, and since a fixed component for arranging and maintaining a plurality of stator-side cores is not utilized, the structure is simple and the overall volume is reduced. has a decreasing effect.
둘째, 링 형상 코어를 활용하여 코일의 배치 또는 로터의 정렬이 용이하여 베어링 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다. Second, by utilizing the ring-shaped core, it is possible to improve the bearing precision by facilitating the arrangement of the coil or the arrangement of the rotor.
셋째, 자속 차단부가 코일에서 발생되는 자속의 누설을 차단하여 로터의 능동 제어 효율이 향상되는 효과가 있다. Third, there is an effect that the active control efficiency of the rotor is improved by the magnetic flux blocking unit blocking the leakage of magnetic flux generated in the coil.
넷째, 자속 차단부에 의해 자속의 손실 없이 코일에서 생성된 자속이 로터로 전달되어 정확한 로터의 능동제어가 가능하기 때문에 로터가 사용되는 스핀들 등이 안정적으로 구동되는 효과가 있다. Fourth, since the magnetic flux generated from the coil is transferred to the rotor without loss of magnetic flux by the magnetic flux blocking unit, accurate active control of the rotor is possible, so that the spindle in which the rotor is used is stably driven.
다섯째, 링 형상으로 이루어지는 베어링 코어 및 코일을 모듈화하여 사용하기 때문에 일부 제품을 보수 또는 교체하는 경우 제품의 분해 및 조립이 용이한 효과가 있다. 이를 통해 유지보수 비용이 감소하는 효과가 있다. Fifth, since the ring-shaped bearing core and coil are modularized and used, when some products are repaired or replaced, disassembly and assembly of the products are easy. This has the effect of reducing maintenance costs.
본 발명의 효과들은 상기 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 자속 차단부를 구비한 반경 방향 자기 베어링 모듈의 사시도;
도 2는 본 발명에 따른 자속 차단부를 구비한 반경 방향 자기 베어링 모듈의 분해 사시도;
도 3은 본 발명에 따른 자속 차단부를 구비한 반경 방향 자기 베어링 모듈의 평면도;
도 4는 본 발명에 따른 자속 차단부를 구비한 반경 방향 자기 베어링 모듈의 측면도;
도 5는 본 발명에 따른 자속 차단부를 구비한 반경 방향 자기 베어링 모듈의 단면도;
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자속 차단부를 구비한 반경 방향 자기 베어링 모듈의 분해 사시도;
도 7은 본 발명에 따른 자속 차단부를 구비한 반경 방향 자기 베어링 모듈에서 자속 차단부를 제거한 상태에서 자속 누설을 확인하기 위한 시뮬레이션 상태를 나타내는 투과 사시도;
도 8은 도 7의 부분 확대도; 및
도 9는 본 발명에 따른 자속 차단부를 구비한 반경 방향 자기 베어링 모듈의 자속 차단부의 구비 여부에 따른 입력 전류 대비 힘의 관계를 나타내는 그래프이다.The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical spirit of the present invention together with the detailed description of the present invention, so the present invention is limited only to the matters described in those drawings should not be interpreted as
1 is a perspective view of a radial magnetic bearing module having a magnetic flux blocker according to the present invention;
Figure 2 is an exploded perspective view of a radial magnetic bearing module having a magnetic flux block according to the present invention;
3 is a plan view of a radial magnetic bearing module having a magnetic flux blocker according to the present invention;
4 is a side view of a radial magnetic bearing module having a magnetic flux blocker according to the present invention;
5 is a cross-sectional view of a radial magnetic bearing module having a magnetic flux blocker according to the present invention;
6 is an exploded perspective view of a radial magnetic bearing module having a magnetic flux blocker according to another embodiment of the present invention;
7 is a transparent perspective view showing a simulation state for confirming magnetic flux leakage in a state in which the magnetic flux blocking unit is removed in the radial magnetic bearing module having the magnetic flux blocking unit according to the present invention;
Fig. 8 is a partially enlarged view of Fig. 7; and
9 is a graph showing the relationship between the input current versus the force according to whether or not the magnetic flux blocking part of the radial magnetic bearing module having the magnetic flux blocking part according to the present invention is provided.
본 발명의 이점 및 특징 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, only those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains, to complete the disclosure of the present invention. It is provided to fully understand the scope of the present invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.
본 명세서에서 사용되는 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2구성요소일수도 있음은 물론이다.The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. As used herein, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, “comprises” and/or “comprising” does not exclude the presence or addition of one or more other components in addition to the stated components. Like reference numerals refer to like elements throughout, and "and/or" includes each and every combination of one or more of the recited elements. Although "first", "second", etc. are used to describe various elements, these elements are not limited by these terms, of course. These terms are only used to distinguish one component. Accordingly, it goes without saying that the first component mentioned below may be the second component within the technical spirit of the present invention.
다른 정의가 없다면 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used with the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not to be interpreted ideally or excessively unless clearly specifically defined.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
자속 차단부를 구비한 반경 방향 자기 베어링 모듈의 구성Construction of radial magnetic bearing module with magnetic flux blocker
도 1은 본 발명에 따른 자속 차단부를 구비한 반경 방향 자기 베어링 모듈의 사시도, 도 2는 본 발명에 따른 자속 차단부를 구비한 반경 방향 자기 베어링 모듈의 분해 사시도, 도 3은 본 발명에 따른 자속 차단부를 구비한 반경 방향 자기 베어링 모듈의 평면도, 도 4는 본 발명에 따른 자속 차단부를 구비한 반경 방향 자기 베어링 모듈의 측면도 및 도 5는 본 발명에 따른 자속 차단부를 구비한 반경 방향 자기 베어링 모듈의 단면도이다. 본 발명에 따른 반경 방향 자기 베어링 모듈(10)은 로터 등과 같은 회전축의 둘레에 구비되어 마찰을 저감하는 래디얼(Radial)형 자기 베어링, 바람직하게는 영구자석부(300)가 구비되는 하이브리드 호모폴라타입(hybrid Homo-Polar Type) 래디얼 자기 베어링으로 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 크게 베어링 코어(100), 영구자석부(300), 코일(210), 자속 차단부(400), 보호부(500) 및 센서부로 구성될 수 있다. 1 is a perspective view of a radial magnetic bearing module provided with a magnetic flux blocker according to the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of a radial magnetic bearing module provided with a magnetic flux blocker according to the present invention, and FIG. 3 is a magnetic flux blocker according to the present invention A plan view of a radial magnetic bearing module having a portion, FIG. 4 is a side view of a radial magnetic bearing module provided with a magnetic flux block according to the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view of a radial magnetic bearing module provided with a magnetic flux block according to the present invention to be. The radial
베어링 코어(100)는 로터의 외경과 비교하여 상대적으로 큰 내경을 갖도록 구비되어 로터가 관통되도록 삽입될 수 있도록 링 형상으로 구비되어 영구자석부(300), 코일(210) 및 자속 차단부(400)가 구비될 수 있는 공간을 제공하는 동시에 코일(210)에 의해 형성되는 자속의 경로를 제공하는 장치이다. 이때, 베어링 코어(100)는 로터와 소정 간격 이격된 상태로 로터의 외주면을 감싸도록 구비될 수 있고, 베어링 코어(100)의 일측에 구비되는 영구자석부(300) 및 코일(210)이 용이하게 동심을 가질 수 있도록 로터가 관통하는 중심부 일측이 개방된 링 형상으로 이루어진다. 이러한 베어링 코어(100)는 하나의 부재로 이루어질 수 있지만 도면에 도시된 바와 같이, 제1베어링 코어(110) 및 제2베어링 코어(120)로 구성될 수 있다. 본 발명에서는 제1베어링 코어(110) 및 제2베어링 코어(120)가 함께 사용되는 것을 중심으로 도시 및 설명하고 있으나, 사용양태에 따라서는 제1베어링 코어(110) 또는 제2베어링 코어(120)만 사용될 수 있음은 자명하고, 이를 각각 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. The
제1베어링 코어(110)는 전체적으로 중심부 일측이 개방되어 로터가 관통할 수 있는 링 형상 부재로 이루어진다. 이때, 제1베어링 코어(110)의 일측에는 제1극편(111), 제1코어 지지부(112) 및 제1삽입홈(113)을 포함할 수 있다. The
제1극편(111)은 제1베어링 코어(110)의 내주면 일측에 적어도 하나 이상 돌출 형성되어 코어에 의해 발생되는 자기장의 경로를 제공할 수 있도록 제1베어링 코어(110)와 로터와 제1베어링 코어(110) 사이에 갭을 형성하여 자기 플럭스를 균일하게 하는 장치이다. 이러한 제1극편(111)은 제1베어링 코어(110)의 내주면 일측에 복수 구비되는 것이 좋으며, 바람직하게는 등간격으로 복수 구비되고, 보다 바람직하게는 상호 대응되는 위치에 대향되도록 복수 구비되는 것이 좋으며, 가장 바람직하게는 코일(210)의 개수와 대응되는 개수로 상호 대응되는 위치에 대향되도록 복수 구비되는 것이 좋다. 본 발명에서는 4개의 코일(210)이 구비되는 것으로 구비되는 것을 중심으로 도시 및 설명하기 때문에 제1극편(111) 역시 제1베어링 코어(110)의 내주면 일측에 90도의 각도로 이격되도록 제1베어링 코어(110)의 내주면에 4개의 제1극편(111)이 방사상으로 구비될 수 있다. 전술한 바와 같이 복수 구비되는 각각의 제1극편(111)은 전반적으로 평판 형상으로 이루어지고, 내측 종단은 로터의 외주면과 동일한 곡률을 갖도록 형성되는 것이 좋다. 이러한 제1극편(111)은 로터와의 갭을 형성하고, 코일(210)에서 발생되는 자속의 경로를 제공하는 것으로서, 제1극편(111)의 두께, 넓이, 돌출 길이 등은 사용환경 등을 고려하여 다양하게 제작될 수 있다.The
제1코어 지지부(112)는 제2베어링 코어(120)와 결합을 위한 연결장치인 동시에 사용양태에 따라서는 코일(210)이 권취될 수 있는 공간을 제공하는 장치이다. 이러한 제1코어 지지부(112)는 제1베어링 코어(110)의 일측에 제1베어링 코어(110)와 소정각도 경사지게 적어도 하나 이상 돌출되도록 형성된다. 이때, 제1코어 지지부(112)의 결합각도는 사용양태 및 반경 방향 자기 베어링 모듈(10)의 전체 형상 등을 고려하여 다양한 각도로 구비될 수 있지만, 바람직하게는 제1베어링 코어(110)의 일측에 수직하게 돌출 형성되는 것이 좋다. 또한, 제1코어 지지부(112)는 등간격으로 복수 구비될 수 있으며, 바람직하게는 상호 대응되는 위치에 대향되도록 복수 구비되는 것이 좋으며, 보다 바람직하게는 제1극편(111)과 대응되는 위치에 복수 구비되는 것이 좋다. The
제1삽입홈(113)은 제1베어링 코어(110)의 일측에 적어도 하나 이상 구비되어 자속 차단부(400)가 삽입될 수 있는 공간을 제공하는 장치이다. 자속 차단부(400)가 제1베어링 코어(110)의 일측에 외부에 돌출된 상태로 구비되어도 무방하지만, 자속 차단부(400)를 보호하고, 외관의 부피를 감소시키며, 안정적으로 배치 상태를 유지하기 위하여 형성되는 것이 좋다. 이때, 자속 차단부(400)는 코일(210)에 의해 형성되는 자속이 제1베어링 코어(110)의 반경방향으로 누설되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 코일(210)이 구비되는 일측과 인접한 양측에 구비되는 것이 좋다. 일실시예로, 본 발명에 따른 코일(210)은 제1코어 지지부(112) 및 후술하는 제2코어 지지부(122)를 감싸도록 구비될 수 있기 때문에 제1삽입홈(113)은 제1코어 지지부(112)를 기준으로 제1코어 지지부(112)와 인접한 제1베어링 코어(110)의 양측에 소정 깊이 또는 관통되도록 형성된다. 또한, 제1삽입홈(113)의 면적은 코일(210)에서 발생되는 자력의 크기 및 자속 누설 정도를 고려하여 삽입되는 자속 차단부(400)의 크기에 대응되는 크기 및 형상으로 다양하게 이루어질 수 있다.At least one
제2베어링 코어(120)는 전술한 제1베어링 코어(110)와 대응되는 형상으로 제1베어링 코어(110)와 대향되도록 구성된다. 이때, 제2베어링 코어(120)는 제1베어링 코어(110)의 제1코어 지지부(112)와 제2베어링 코어(120)의 제2코어 지지부(122)가 상호 대면하도록 결합되어 전체적인 베어링 코어(100)를 형성한다. 물론, 제2베어링 코어(120)의 제2극편(121) 및 제2삽입홈(123) 역시 제1베어링 코어(110)와 대응되는 형성된다. The
사용양태에 따라 제1코어 지지부(112) 및 제2코어 지지부(122)는 일체로 형성될 수 있으며, 제1코어 지지부(112) 및 제2코어 지지부(122)가 일체로 이루어지는 경우에는 그 중심 일측에 영구자석부(300)가 삽입될 수 있도록 홈 또는 관통공이 형성될 수 있다. 이처럼 제1코어 지지부(112) 및 제2코어 지지부(122)가 일체로 형성될 수도 있지만, 본 발명에서는 코일(210)이 제1코어 지지부(112) 및 제2코어 지지부(122)를 감싸도록 권취되는 것을 중심으로 구성됨에 따라 코일(210)의 권취를 용이하게 하기 위하여 제1코어 지지부(112) 및 제2코어 지지부(122)는 각각 제1베어링 코어(110) 및 제2베어링 코어(120)에 개별적으로 구비되는 것이 좋다. Depending on the mode of use, the
영구자석부(300)는 베어링 코어(100)의 일측, 바람직하게는 베어링 코어의 외측 종단부 일측에 구비되어 로터를 지지하기 위한 바이어스 자속을 제공하는 장치이다. 이러한 영구자석부(300)는 제1극편(111) 또는 제2극편(121)과 마찬가지로 복수 구비되는 것이 좋으며, 바람직하게는 등간격으로 이격되도록 복수 구비되고, 보다 바람직하게는 상호 대응되는 위치에 대향되도록 복수 구비되는 것이 좋으며, 가장 바람직하게는 코일(210)의 개수와 대응되는 개수로 상호 대응되는 위치에 대향되도록 복수 구비되는 것이 좋다. 일실시예로, 영구자석부(300)는 코어 지지부의 일측, 바람직하게는 제1코어 지지부(112)와 제2코어 지지부(122)의 결합면에 배치 및 결합되는 것이 좋다. 이때, 영구자석부(300)의 두께 몇 크기는 로터의 중량 및 사용양태에 따라 다양하게 형성될 수 있으며, 바람직하게는 제1코어 지지부(112) 및 제2코어 지지부(122)의 대면하는 각각의 일면과 대응되는 면적을 갖도록 이루어지는 것이 좋다. 만약, 사용양태에 따라 제1코어 지지부(112) 및 제2코어 지지부(122)가 일체로 형성되는 경우에는 중심 일측에 형성되는 홈 또는 관통공에 삽입되도록 구비될 수도 있다.The
코일(210)은 베어링 코어(100)의 일측에 구비되어 로터의 흔들림 등을 억제하여 로터가 회전 중심을 유지할 수 있도록 능동적으로 로터를 제어하기 위한 자력을 발생시키는 장치이다. 이러한 코일(210)은 베어링 코어(100)의 일측에 로터의 축방향 또는 반경방향을 따라 권취될 수 있다. 일반적으로 로터의 축방향으로 코일(210)이 권취되는 경우에는 베어링 코어(100)를 감싸도록 구비된다. 즉, 본 발명에서는 제1베어링 코어(110) 및 제2베어링 코어(120) 중 적어도 어느 하나의 일측에 각각 복수 권취될 수 있다. 또한, 로터의 반경방향으로 권취되는 경우에는 링 형상으로 이루어진 제1베어링 코어(110) 또는 제2베어링 코어(120)에 직접 권취하지 못하기 때문에 코어 지지부에 권취된다. 본 발명에서는 코어 지지부의 일측, 바람직하게는 제1코어 지지부(112) 및 제2코어 지지부(122)가 결합되는 일측에 영구자석부(300)를 감싸도록 권취된다. 이때, 코일(210)이 권취되는 방향 및 권선 수는 사용양태 등을 고려하여 다양하게 권취될 수 있다. The
또한, 코일(210)은 제1코어 지지부(112) 및 제2코어 지지부(122)에 직접 권취할 수 있지만, 사용양태에 따라 코일(210)의 결합을 용이하게 하기 위하여 중심 일측에 제1코어 지지부(112) 및 제2코어 지지부(122)가 삽입될 수 있는 관통공(221)이 형성되고, 외측에 코일(210)을 권취할 수 있는 코일 베이스(220)를 이용하여 모듈화된 코일 모듈(200)을 사용할 수 있다. 이처럼 코일 베이스(220)를 활용하는 경우에는 코일(210)이 권취된 코일 모듈(200)의 관통공(221)을 통해 제1코어 지지부(112) 및 제2코어 지지부(122)를 코일 모듈(200)의 양측에서 결합함에 따라 제조가 용이하고, 코일(210)의 권취가 용이한 구성을 갖는다. In addition, the
자속 차단부(400)는 베어링 코어(100)의 일측, 바람직하게는 제1베어링 코어(110) 및 제2베어링 코어(120) 각각의 일측, 보다 바람직하게는 코일(210)이 권취되는 코어 지지부와 인접한 제1베어링 코어(110) 및 제2베어링 코어(120)의 반경 방향 양측에 구비되어 코일(210)에서 발생되는 자속 누설을 방지하는 장치이다. 이러한 자속 차단부(400)는 코일(210)에서 발생되는 자속이 제1베어링 코어(110) 및 제2베어링 코어(120)의 반경 방향을 따라 누설되는 것을 방지할 수 있는 것이라면 어떠한 장치를 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 영구자석을 사용할 수 있다. 이때, 자속 차단부(400)로 영구자석을 사용하는 경우 복수의 영구자석은 제1베어링 코어(110) 및 제2베어링 코어(120)의 내측 및 외측방향으로 상호 다른 극성을 갖도록 배치되는 것이 좋다. 여기서, 자속 차단부(400)에 활용되는 복수의 영구자석의 극성은 동일 방향으로 극성을 갖도록 배치되는 것이 좋다. 일실시예로, 자속 차단부(400)에 사용되는 모든 영구자석은 제1베어링 코어(110) 및 제2베어링 코어(120)의 내측으로 모두 S극이 배치되고, 외측으로 모두 N극을 갖도록 배치되는 것이 좋다. 물론, 이러한 자속 차단부(400)의 극성은 사용양태에 따라 인접한 자속 차단부(400)와 상호 다른 극성을 갖도록 배치될 수 있음은 자명하다. The magnetic
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자속 차단부를 구비한 자기 베어링 모듈의 분해 사시도이다. 본 발명에 따른 자속 차단부를 구비한 자기 베어링 모듈(10)은 사용양태에 따라 도 6에 도시된 바와 같이, 제1베어링 코어(110) 및 제2베어링 코어(120)의 결합을 용이하게 하고, 로터와의 충돌을 방지하기 위한 보호부(500)가 더 구비될 수 있다. 보호부(500)는 상호 대응되는 형상으로 이루어지는 제1베어링 코어(110)의 제1코어 지지부(112) 및 제2베어링 코어(120)의 제2코어 지지부(122)가 일치될 수 있도록 제1베어링 코어(110) 및 제2베어링 코어(120)의 결합을 용이하게 하여 정밀도록 향상시킬 수 있도록 결합을 보조하는 동시에, 제품 사용 중 기계적 또는 전자적 오류에 의해 로터의 흔들림이 커짐에 따라 로터가 베어링 코어(100) 또는 코일(210)과 직접 충돌하는 것을 방지하기 위한 장치이다. 이러한 보호부(500)는 중심부가 관통된 파이프 형상, 바람직하게는 양단이 제1극편(111) 및 제2극편(121)과 대응되는 형상으로 요홈이 형성되는 파이프 형상으로 이루어져 결합을 용이하게 할 수 있다. 또한, 보호부(500)는 단순히 충동을 방지하는 것 뿐만 아니라 로터가 보호부(500)에 접촉하는 경우에도 안정적으로 로터를 회전시킬 수 있도록 하기 위하여 볼 베어링 등과 같은 기계식 베어링으로 이루어질 수도 있다. 6 is an exploded perspective view of a magnetic bearing module having a magnetic flux blocking unit according to another embodiment of the present invention. The
전술한 구성을 갖는 반경 방향 자기 베어링 모듈(10)은 사용양태에 따라 외부에서 발생하는 충격 또는 이물질의 유입을 방지하기 위한 베어링 커버(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이러한 커버는 제1베어링 코어(110) 또는 제2베어링 코어(120) 중 적어도 어느 하나의 외측면 일측을 감싸도록 구비되거나, 코일(210)이 구비되는 베어링 코어(100)의 측면까지 모두 감싸도록 구비될 수 있다. 이러한 베어링 커버의 형상은 제한적이지 않으며, 외부의 충격으로부터 반경 방향 자기 베어링 모듈(10)을 보호하거나, 이물질이 유입될 수 있다면 어떠한 형상으로 이루어져도 무방하다. The radial
센서부(미도시)는 베어링 코어(100) 또는 베어링 커버 일측에 구비되어 로터의 변위를 감지하는 장치이다. 이러한 센서부는 로터의 변위를 감지하여 코일(210)의 자속 발생 여부 및 자력의 크기 등을 결정할 수 있는 정보를 제공할 수 있다면 어떠한 센서장치를 사용하여도 무방하다. 하지만, 바람직하게는 갭센서를 사용하는 것이 좋다. The sensor unit (not shown) is provided on one side of the
자속 차단부를 구비한 반경 방향 자기 베어링 모듈의 사용양태Usage of radial magnetic bearing module with magnetic flux blocking part
전술한 구성을 갖는 반경 방향 자기 베어링 모듈(10)의 사용양태를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 먼저, 반경 방향 자기 베어링 모듈(10)의 조립 공정을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 여기서, 설명의 편의를 위하여 순차적으로 결합되는 공정을 설명하지만, 각각의 공정 순서는 변경되어도 무방하다. The usage aspect of the radial
먼저, 코어 베이스에 사용하고자 하는 반경 방향 자기 베어링 모듈(10)의 전력 및 자속 방향을 고려하여 그와 대응되는 방향 및 권선 수 만큼 코일(210)을 권취하여 코일 모듈(200)을 준비한다. First, in consideration of the power and magnetic flux direction of the radial
다음으로, 반경 방향 자기 베어링 모듈(10)을 구성하는 각각의 장치들을 결합한다. Next, the respective devices constituting the radial
제1베어링 코어(110) 및 제2베어링 코어(120) 각각에 복수 형성되는 제1삽입홈(113) 및 제2삽입홈(123)에 자속 차단부(400)로 활용되는 영구자석의 자성을 사용양태에 맞추어 삽입한다. 일실시예로, 삽입홈(113, 123)에 삽입되는 자속 차단부(400)는 모두 S극이 반경방향 내측을 향하고, N극이 외측을 향하도록 배치되도록 삽입홈(113, 123)에 삽입될 수 있다. 물론, 사용양태에 따라서는 이와 반대로 삽입되거나, 상호 인접한 자속 차단부(400)가 상호 반대되는 극성을 갖도록 삽입될 수도 있다. 이러한 자속 차단부(400)의 극성의 배치 방향 또는 자력의 세기 등은 사용하고자 하는 베어링 코어의 사용양태 및 코일(210)에서 발생하는 전력의 크기 등을 고려하여 다양하게 구비될 수 있다. The magnetism of the permanent magnet utilized as the magnetic
다음으로 제1베어링 코어(110) 및 제2베어링 코어(120) 사이에 영구자석부(300) 및 코일(210)이 배치되도록 제1베어링 코어(110) 및 제2베어링 코어(120)를 결합한다. 제1베어링 코어(110)의 제1코어 지지부(112)를 코일(210)의 권선 방향을 고려하여 코일 베이스(220)의 관통공(221)의 일측에 삽입한다. 다음으로, 제1코어 지지부(112)의 종단면에 영구자석부(300)를 부착한다. 사용양태에 따라서는 제1코어 지지부(112)의 종단면에 영구자석부(300)를 부착한 후 제1베어링 코어(110)와 코일 모듈(200)을 결합하여도 무방하다. 다음으로, 코일 모듈(200)의 타측면의 관통공(221)을 통해 제2베어링 코어(120)의 제2코어 지지부(122)를 삽입하여 본 발명에 따른 자속 차단부를 구비한 반경방향 자기 베어링 모듈(10)의 결합을 완료한다. 사용양태에 따라서는 모듈화된 코일 모듈(200)을 사용하지 않고, 직접 제1베어링 코어(110) 및 제2베어링 코어(120)의 결합부 일측에 영구자석부(300) 감싸도록 코일(210)을 직접 권취할 수 있다. 하지만, 코일 모듈(200)을 사용하는 경우 결합이 보다 용이하고, 전문가가 아니더라도 누구나 용이하게 제1베어링 코어(110) 및 제2베어링 코어(120)의 동심을 일치시켜 결합할 수 있기 때문에 코일(210)은 직접 권취 방식보다는 모듈화된 코일 모듈(200)을 사용하는 것이 좋다. Next, the
만약, 보호부(500)가 더 구비되는 경우에는 제2코어 지지부(122)를 코일 모듈(200)에 결합하기 전에 보호부(500)를 먼저 결합한 후 제2 코어 지지부를 결합할 수 있다. 이때, 보호부(500)의 양단에는 각각 제1베어링 코어(110) 극편 및 제2베어링 코어(120) 극편이 삽입될 수 있는 요홈이 형성되어 있기 때문에 전문 작업자가 아니더라도 보다 용이하게 제1베어링 코어(110) 및 제2베어링 코어(120)의 동심이 일치하도록 결합할 수 있다. If the
그리고, 베어링 커버 및 센서부가 더 구비된 경우에는 베어링 커버 및 센서부를 더 결합하여 조립을 완료할 수 있다. 이러한 베어링 커버 및 센서부의 구성은 당업계에서 통상적으로 사용하는 것으로서 상세한 설명은 생략하기로 한다.In addition, when the bearing cover and the sensor unit are further provided, the assembly may be completed by further combining the bearing cover and the sensor unit. The configuration of the bearing cover and the sensor unit is commonly used in the art, and a detailed description thereof will be omitted.
전술한 바와 같이 제조가 완료된 자속 차단부를 구비한 자기 베어링 모듈(10)은 실 사용시 로터 등의 회전축이 내측에 결합된 상태로 사용된다. 즉, 링 형상으로 이루어진 제1베어링 코어(110) 및 제2베어링 코어(120)를 로터가 관통되도록 결합된 상태로 사용된다. As described above, the
이때, 영구자석부(300)가 바이어스 자속을 생성하기 때문에 코일(210)로 별도의 전류를 공급하지 않더라도 로터는 제1베어링 코어(110) 및 제2베어링 코어(120)의 중심 일측에 부양된 상태를 유지할 수 있다. 이를 통해 로터를 부양 및 회전 위치에 고정시키기 위한 초기 전류 및 바이어스 전류 등과 같은 별도의 전력이 소모되지 않기 때문에 사용 전력이 감소하고, 사용비용 역시 감소하게 된다. At this time, since the
이후, 로터의 회전 중 로터의 반경방향 변위가 발생하는 경우 센서부에서 이를 감지하여 제어장치 등으로 전송하면 제어장치에서 이를 보정하기 위하여 방사상으로 배치된 복수의 코일(210) 중 대응되는 코일(210)로 공급되는 전류를 조절한다. 즉, 로터가 상대적으로 밀착되는 코일(210)과 대향되는 방향에 배치된 코일(210)의 전류를 증가시켜 인력을 증가시켜 로터가 중심으로 복귀할 수 있도록 한다. 코일(210)에 전류가 인가되면 코일에서는 자속이 발생하고, 이렇게 발생한 자속은 코일(210), 제1코어 지지부(112), 제1극편(111), 로터, 제2극편(121), 제2코어 지지부(122) 순으로 순환하는 자속 경로를 가지게 된다. 물론, 사용양태에 따라서는 반대로 회전하는 자속 경로를 가질 수도 있다. Thereafter, when a radial displacement of the rotor occurs during rotation of the rotor, the sensor unit detects it and transmits it to a control device. In order to correct this in the control device, a corresponding
이러한 코일(210)에 의해 발생된 자속에 의해 로터를 제어하는 방법은 당업계에서 통상적으로 사용되는 것으로 상세한 설명은 생략하기로 한다. A method of controlling the rotor by the magnetic flux generated by the
전술한 조립 공정을 통해 결합된 본 발명에 따른 자속 차단부를 구비한 반경방향 자기 베어링 모듈(10)을 사용하는 경우 자속 차단부(400)가 없는 경우와 비교하면 다음과 같이 성능이 향상됨을 확인할 수 있다. When using the radial
도 7은 본 발명에 따른 자속 차단부를 구비한 반경 방향 자기 베어링 모듈에서 자속 차단부를 제거한 상태에서 자속 누설을 확인하기 위한 시뮬레이션 상태를 나타내는 투과 사시도이고, 도 8은 도 7의 부분 확대도이다. 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 베어링 코어(100), 즉, 제1베어링 코어(110) 및 제2베어링 코어(120)에서 자속 차단부(400)를 제거하여 시뮬레이션한 결과 링 형상으로 이루어지는 제1베어링 코어(110) 및 제2베어링 코어(120)의 몸체 반경방향을 따라 코일(210)에서 발생되는 자속이 누설되는 것을 확인할 수 있다. 이처럼 자속이 누설됨에 따라 코일(210)에 입력되는 전류(A) 대비 베어링 지지력(N)이 설정값보다 감소된다. 즉, 사용자는 50의 베어링 지지력을 얻기 위하여 이와 대응되는 전류를 코일(210)에 입력하는 경우, 자속의 누설이 발생하면 50에 대응되는 베어링 지지력이 출력되지 않기 때문에 안정적인 로터의 제어가 어려울 수 있다. 이를 보다 명확하게 확인하기 위하여 자속 차단부(400)가 구비된 경우와 구비되지 않은 경우에 따른 입력 전류에 따른 베어링 지지력의 출력을 비교한 데이터를 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 7 is a transparent perspective view showing a simulation state for confirming magnetic flux leakage in a state in which the magnetic flux blocking unit is removed in the radial magnetic bearing module having the magnetic flux blocking unit according to the present invention, and FIG. 8 is a partially enlarged view of FIG. 7 . 7 and 8, the simulation is performed by removing the magnetic
도 9는 본 발명에 따른 자속 차단부를 구비한 반경 방향 자기 베어링 모듈의 자속 차단부(400)의 구비 여부에 따른 입력 전류 대비 힘의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 9에 도시된 그래프는 동일 구조로 이루어지는 반경 방향 자기 베어링에서 자속 차단부(400)의 유무에 따라 코일(210)에 입력되는 전류 대비 출력되는 베어링 지지력을 나타낸 그래프이다. 여기서, 가로축은 코일(210)에 입력되는 전류의 양을 나타내고, 세로축은 이에 따라 출력되는 베어링 지지력을 나타낸다. 또한, 그래프에서 자속 차단부(400)가 구비된 경우는 작은 네모칸(파란색 그래프), 자속 차단부(400)가 구비되지 않은 큰 네모칸(빨간색 그래프)으로 표시된다. 9 is a graph showing the relationship between input current and force according to whether or not the magnetic
그래프를 통해 명확하게 확인할 수 있듯이 코일(210)에 동일 전류를 입력하는 경우 전반적으로 자속 차단부(400)가 구비된 경우에 없는 경우와 비교하여 상대적으로 큰 베어링 지지력이 출력되는 것을 확인할 수 있다. 이는, 누설되는 자속을 자속 차단부(400)가 차단하여 의도된 자속 경로로만 자속이 발생되기 때문에 동일 전류를 입력하는 경우 상대적으로 큰 베어링 지지력을 출력하는 것이다. As can be clearly seen from the graph, when the same current is input to the
특히, 저전류 대역에서 비교를 해보면 자속 차단부(400)가 구비되는 경우에는 전류 대비 출력이 선형을 나타내지만, 자속 차단부(400)가 구비되지 않는 경우 비선형을 나타냄을 확인할 수 있다. 이에 따라, 자속 차단부(400)가 구비되지 않는 경우 고전류 대역부와 비교하여 저전류 대역에서 로터의 제어가 보다 어려운 것을 확인할 수 있다. In particular, when comparing in the low current band, it can be seen that the output relative to the current is linear when the magnetic
하지만, 자속 차단부(400)가 구비되는 경우에는 코일(210)에 전류가 입력되는 순간부터 고전류대역까지 입력과 출력이 일정하게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 코일(210)에 입력되는 전류 대비 출력되는 베어링 지지력을 정확하게 측정 및 제어할 수 있으며, 이를 통해 로터의 능동제어 시 오차 없이 용이하게 수행할 수 있다. 이를 통해, 로터의 변위가 발생하는 경우에 이를 신속하고 용이하게 제어함으로써 본 발명에 따른 자속 차단부를 구비한 반경 방향 자기 베어링 모듈(10)이 사용되는 스핀들 등과 같은 장치에 적용 시 장치의 구동 안정성이 극대화되는 효과가 발생될 수 있다. However, when the magnetic
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시예들은 모든 면에 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.As described above, those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential characteristics thereof. Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention.
10: 자속 차단부를 구비한 반경 방향 자기 베어링 모듈
100: 베어링 코어
110: 제1베어링 코어
111: 제1극편
112: 제1코어 지지부
113: 제1삽입홈
120: 제2베어링 코어
121: 제2극편
122: 제2코어 지지부
123: 제2삽입홈
200: 코일 모듈
210: 코일
220: 코일 베이스
221: 관통공
300: 영구자석
400: 자속 차단부
500: 보호부10: radial magnetic bearing module with magnetic flux blocking
100: bearing core
110: first bearing core
111: first pole piece
112: first core support part
113: first insertion groove
120: second bearing core
121: 2nd play
122: second core support part
123: second insertion groove
200: coil module
210: coil
220: coil base
221: through hole
300: permanent magnet
400: magnetic flux blocking unit
500: protection
Claims (12)
상기 베어링 코어의 일측에 구비되는 영구자석;
상기 베어링 코어의 일측에 권취되는 코일; 및
상기 베어링 코어의 일측에 권취되는 상기 코일과 인접하도록 구비되어 상기 베어링 코어를 따라 누설되는 자속을 차단하는 자속 차단부;
를 포함하고,
상기 베어링 코어는 소정 간격 이격되도록 구비되고, 일체로 형성된 링 형상으로 이루어지는 제1베어링 코어 및 제2베어링 코어를 포함하고,
상기 제1베어링 코어의 일측에 소정 각도 경사지게 돌출되는 적어도 하나 이상의 제1코어 지지부가 구비되고,
상기 제2베어링 코어의 일측에 상기 제1코어 지지부와 대응되도록 제2코어 지지부가 구비되고,
상기 영구자석은 상기 제1코어 지지부 및 제2코어 지지부가 연결되는 연결면 사이에 구비되고,
상기 코일은 상기 제1코어 지지부 및 상기 제2코어 지지부 중 적어도 어느 하나의 일측을 감싸도록 상기 로터의 반경 방향을 따라 권취되는 자속 차단부를 구비한 반경 방향 자기 베어링 모듈.a bearing core spaced apart from the rotor by a predetermined distance and provided in a ring shape integrally formed to surround the rotor;
a permanent magnet provided on one side of the bearing core;
a coil wound on one side of the bearing core; and
a magnetic flux blocking unit provided adjacent to the coil wound on one side of the bearing core to block magnetic flux leaking along the bearing core;
including,
The bearing core is provided to be spaced apart by a predetermined distance and includes a first bearing core and a second bearing core integrally formed in a ring shape,
At least one first core support portion protruding at a predetermined angle obliquely to one side of the first bearing core is provided;
A second core support portion is provided on one side of the second bearing core to correspond to the first core support portion,
The permanent magnet is provided between the connection surface to which the first core support part and the second core support part are connected,
The coil is a radial magnetic bearing module having a magnetic flux blocking part wound along a radial direction of the rotor so as to surround at least one side of at least one of the first core support part and the second core support part.
상기 코일이 구비되는 상기 베어링 코어의 일측과 인접한 일측에는 상기 자속 차단부가 삽입되는 삽입홈이 더 형성되고, 상기 자속 차단부는 상기 삽입홈에 삽입되도록 구비되는 자속 차단부를 구비한 반경 방향 자기 베어링 모듈.According to claim 1,
An insertion groove into which the magnetic flux blocking unit is inserted is further formed at one side adjacent to one side of the bearing core provided with the coil, and the magnetic flux blocking unit is provided with a magnetic flux blocking unit to be inserted into the insertion groove.
상기 베어링 코어의 내부 일측에는 적어도 하나 이상의 극편이 돌출 형성되는 자속 차단부를 구비한 반경 방향 자기 베어링 모듈.According to claim 1,
A radial magnetic bearing module having a magnetic flux blocking portion in which at least one pole piece protrudes from one inner side of the bearing core.
상기 베어링 코어의 내부 일측에는 상기 베어링 코어 및 상기 코일을 보호하기 위한 보호부가 더 구비되는 자속 차단부를 구비한 반경 방향 자기 베어링 모듈.According to claim 1,
A radial magnetic bearing module having a magnetic flux blocking unit further provided with a protection unit for protecting the bearing core and the coil at one inner side of the bearing core.
상기 보호부는 기계식 베어링으로 이루어지는 보조 베어링으로 구성되는 자속 차단부를 구비한 반경 방향 자기 베어링 모듈.11. The method of claim 10,
The protection unit is a radial magnetic bearing module having a magnetic flux blocking unit composed of an auxiliary bearing composed of a mechanical bearing.
상기 자기 베어링 코어의 일측에 구비되어 상기 로터의 변위를 감지하기 위한 센서부를 더 포함하는 자속 차단부를 구비한 반경 방향 자기 베어링 모듈.According to claim 1,
A radial magnetic bearing module having a magnetic flux blocking unit provided on one side of the magnetic bearing core and further comprising a sensor unit for detecting a displacement of the rotor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210100511A KR102431600B1 (en) | 2021-07-30 | 2021-07-30 | Radial Magnetic Bearing Module with Magnetic Flux Blocker |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020210100511A KR102431600B1 (en) | 2021-07-30 | 2021-07-30 | Radial Magnetic Bearing Module with Magnetic Flux Blocker |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR102431600B1 true KR102431600B1 (en) | 2022-08-11 |
Family
ID=82803384
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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KR1020210100511A KR102431600B1 (en) | 2021-07-30 | 2021-07-30 | Radial Magnetic Bearing Module with Magnetic Flux Blocker |
Country Status (1)
Country | Link |
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KR (1) | KR102431600B1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007056892A (en) * | 2005-08-22 | 2007-03-08 | Iwaki Co Ltd | Magnetic bearing |
KR20080040002A (en) * | 2005-10-28 | 2008-05-07 | 가부시키가이샤 이와키 | Hybrid magnetic bearing |
KR101343879B1 (en) | 2013-07-24 | 2013-12-20 | 한국기계연구원 | Magnetic bearing combined radial auxiliary bearing |
-
2021
- 2021-07-30 KR KR1020210100511A patent/KR102431600B1/en active IP Right Grant
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