KR102614114B1 - 자기 베어링 카트리지의 자기중심조정 보조 베어링 - Google Patents

자기 베어링 카트리지의 자기중심조정 보조 베어링 Download PDF

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Abstract

자기중심조정 베어링 조립체가 제공된다. 베어링 조립체는 회전 샤프트를 지지하도록 구성된 자기 베어링 장치, 및 자기 베어링 지지 하우징을 포함한다. 자기 베어링 하우징은 디스크형 형상을 갖고, 축 방향에서 외경 부분으로부터 연장되는 다수의 탭을 갖는다. 베어링 조립체는 보조 베어링 상태 동안 회전 샤프트를 지지하도록 구성된 보조 베어링 장치, 및 보조 베어링 지지 하우징을 더 포함한다. 보조 베어링 지지 하우징은 제1 직경 부분 및 제2 직경 부분을 갖는 디스크형 형상을 갖는다. 제1 직경 부분은 제2 직경 부분보다 더 큰 직경을 갖는다. 탭은, 보조 베어링 지지 하우징이 자기 베어링 지지 하우징과 동심이 되도록, 제2 직경 부분에 결합되도록 구성된다.

Description

자기 베어링 카트리지의 자기중심조정 보조 베어링
본 출원은 2017년 7월 12일자로 출원된 미국 가출원 제62/531,639호의 우선권을 주장하며, 그 전체 내용은 본원에 참조로 포함된다.
본 발명은 일반적으로, 예를 들어, 칠러 조립체의 원심 압축기를 구동하는 고속 인덕션 모터(induction motor)의 모터 샤프트와 같은 회전 샤프트를 지지하기 위해 사용될 수 있는 자기중심조정 베어링(self-centering bearing) 조립체에 관한 것이다. 고속 인덕션 모터에 자기 베어링(magnetic bearing)을 사용하면, 마찰을 최소화하여 모터 성능을 개선하고 과도한 마모를 방지한다. 모터가 정지된 경우, 또는 과부하 상태나 시스템 고장이 발생하는 경우, 회전 샤프트를 지지하기 위해 보조 백업 베어링이 각각의 자기 베어링과 동심으로 장착될 수 있다. 자기 베어링에 대해 보조 베어링 장치를 위치 시키는 것은, 어렵고 시간 소모적인 공정일 수 있는 수동 조정 및/또는 개별 심(shim) 부품의 사용을 포함할 수 있다.
본 개시의 일 구현예는 자기중심조정 베어링 조립체이다. 상기 베어링 조립체는 회전 샤프트를 지지하도록 구성된 자기 베어링 장치, 및 자기 베어링 지지 하우징을 포함한다. 상기 자기 베어링 하우징은 디스크형 형상을 갖고, 축 방향에서 외경 부분으로부터 연장되는 다수의 탭을 갖는다. 상기 베어링 조립체는 보조 베어링 상태 동안 회전 샤프트를 지지하도록 구성된 보조 베어링 장치, 및 보조 베어링 지지 하우징을 더 포함한다. 상기 보조 베어링 지지 하우징은 제1 직경 부분 및 제2 직경 부분을 갖는 디스크형 형상을 갖는다. 상기 제1 직경 부분은 상기 제2 직경 부분보다 더 큰 직경을 갖는다. 상기 탭은 보조 베어링 지지 하우징이 자기 베어링 지지 하우징과 동심이 되도록, 상기 제2 직경 부분에 결합되도록 구성된다.
일부 실시형태에서, 상기 탭은 억지 끼워 맞춤(interference fit)을 사용하여 상기 제2 직경 부분에 결합된다. 일부 실시형태에서, 상기 보조 베어링 장치는 내부 링, 외부 링, 및 내부 링과 외부 링 사이에 위치된 다수의 볼을 포함하는 볼 베어링이다. 일부 실시형태에서, 상기 탭은 적어도 3개의 탭을 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 탭은 규칙적인 간격으로 외경 부분에 대하여 이격된다.
일부 실시형태에서, 상기 베어링 조립체는 자기 베어링 지지 하우징과 보조 베어링 지지 하우징 사이의 필요한 간격을 유지하기 위해, 자기 베어링 지지 하우징과 보조 베어링 지지 하우징 사이에 배치된 축방향 심을 더 포함한다.
일부 실시형태에서, 상기 보조 베어링 상태는 자기 베어링 장치의 비활성화, 자기 베어링 장치의 과부하, 및 자기 베어링 장치 구성 요소의 고장 중 적어도 하나를 포함한다.
본 개시의 다른 구현예는 증기 압축 시스템이다. 상기 증기 압축 시스템은 밀봉형 인덕션 모터에 의해 직접 구동되는 원심 압축기, 응축기, 팽창 장치, 및 폐쇄형 냉매 루프에 연결된 증발기를 포함한다. 상기 밀봉형 인덕션 모터는 고정자, 회전자, 및 제1 단부와 제2 단부를 갖는 샤프트를 포함한다. 상기 밀봉형 인덕션 모터는, 샤프트의 제1 단부에 인접하여 위치된 제1 반경 방향 자기 베어링 조립체, 및 샤프트의 제2 단부에 인접하여 위치된 제2 반경 방향 자기 베어링 조립체를 더 포함한다. 상기 제1 및 제2 반경 방향 자기 베어링 조립체는 반경 방향에서 샤프트를 지지하도록 구성된다. 상기 밀봉형 인덕션 모터는 축 방향에서 샤프트를 지지하도록 구성된 스러스트(thrust) 자기 베어링 조립체를 더 포함한다. 상기 제1 반경 방향 자기 베어링 조립체, 제2 반경 방향 자기 베어링 조립체, 및 스러스트 자기 베어링 조립체 각각은 자기 베어링 하우징에 지지된 자기 베어링 장치, 및 보조 베어링 하우징에 지지된 보조 베어링 장치를 포함한다. 상기 보조 베어링 하우징은, 보조 베어링 하우징이 상기 자기 베어링 하우징과 동심이 되도록, 자기 베어링 하우징으로부터 연장되는 탭을 사용하여 자기 베어링 하우징에 결합된다.
일부 실시형태에서, 상기 탭은 억지 끼워 맞춤을 사용하여 보조 베어링 하우징에 결합된다. 일부 실시형태에서, 상기 보조 베어링 장치는 내부 링, 외부 링, 및 내부 링과 외부 링 사이에 위치된 다수의 볼을 포함하는 볼 베어링이다. 일부 실시형태에서, 상기 탭은 적어도 3개의 탭을 포함한다.
일부 실시형태에서, 상기 증기 압축 시스템은, 자기 베어링 하우징과 보조 베어링 하우징 사이의 필요한 간격을 유지하기 위해, 자기 베어링 하우징과 보조 베어링 하우징 사이에 배치된 축방향 심을 더 포함한다.
일부 실시형태에서, 상기 자기 베어링 하우징 및 상기 보조 베어링 하우징 각각은 디스크형 형상을 갖는다.
본 개시의 또 다른 구현예는 자기중심조정 베어링 조립체이다. 상기 베어링 조립체는 회전 샤프트를 지지하도록 구성된 제1 베어링 장치에 결합된 제1 베어링 지지 하우징을 포함한다. 상기 제1 베어링 지지 하우징은 디스크형 형상을 갖고, 축 방향에서 외경 부분으로부터 연장되는 다수의 탭을 갖는다. 상기 베어링 조립체는 회전 샤프트를 지지하도록 구성된 제2 베어링 장치에 결합된 제2 베어링 지지 하우징을 더 포함한다. 상기 제2 베어링 지지 하우징은 제1 직경 부분 및 제2 직경 부분을 갖는 디스크형 형상을 가지며, 상기 제1 직경 부분은 상기 제2 직경 부분보다 더 큰 직경을 갖는다. 상기 탭은, 상기 제2 베어링 지지 하우징이 상기 제1 베어링 지지 하우징과 동심이 되도록, 상기 제2 직경 부분에 결합되도록 구성된다.
일부 실시형태에서, 상기 제1 베어링 장치는 자기 베어링 장치이며, 상기 제2 베어링 장치는 보조 베어링 장치이다. 다른 실시형태에서, 상기 제1 베어링 장치는 보조 베어링 장치이며, 상기 제2 베어링 장치는 자기 베어링 장치이다.
일부 실시형태에서, 상기 탭은 억지 끼워 맞춤을 사용하여 상기 제2 직경 부분에 결합된다. 일부 실시형태에서, 상기 탭은 적어도 3개의 탭을 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 탭은 규칙적인 간격으로 외경 부분에 대하여 이격된다.
일부 실시형태에서, 상기 제2 베어링 장치는 내부 링, 외부 링, 및 내부 링과 외부 링 사이에 위치된 다수의 볼을 포함하는 볼 베어링이다.
도 1은 일부 실시형태에 따른 칠러 조립체의 사시도이다.
도 2는 일부 실시형태에 따른 도 1의 칠러 조립체의 정면도이다.
도 3은 일부 실시형태에 따른 도 1의 칠러 조립체의 모터 및 원심 압축기의 단면도이다.
도 4는 일부 실시형태에 따른 자기중심조정 베어링 조립체의 등측도(isometric view)이다.
도 5는 일부 실시형태에 따른 도 4의 자기중심조정 베어링 조립체의 분해도이다.
도 6은 일부 실시형태에 따른 도 4의 자기중심조정 베어링 조립체의 정면도이다.
도 7은 일부 실시형태에 따라, 도 6의 A-A 라인에 대해 취해진 자기중심조정 베어링 조립체의 부분 단면도이다.
전반적으로 도면을 참조하면, 칠러 조립체에서 원심 압축기의 모터 샤프트를 지지하기 위해 사용될 수 있는 자기중심조정 베어링 조립체가 도시된다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 칠러 조립체(100)의 예시적인 구현예가 도시된다. 칠러 조립체(100)는 모터(104)에 의해 구동되는 압축기(102), 응축기(106), 및 증발기(108)를 포함하는 것으로 도시된다. 냉매는 증기 압축 사이클에서 칠러 조립체(100)를 통해 순환된다. 또한, 칠러 조립체(100)는 칠러 조립체(100) 내에서 증기 압축 사이클의 작동을 제어하기 위한 제어판(114)을 포함할 수 있다.
모터(104)는 가변속 드라이브(variable speed drive)(VSD)(110)에 의해 전력을 공급받을(powered) 수 있다. VSD(110)는 특정 고정 라인 전압 및 고정 라인 주파수를 갖는 교류(AC) 전력을 AC 전원(도시되지 않음)으로부터 수신하며, 가변 전압 및 주파수를 갖는 전력을 모터(104)에 제공한다. 모터(104)는 VSD(110)에 의해 전력을 공급받을 수 있는 임의의 유형의 전기 모터일 수 있다. 예를 들어, 모터(104)는 고속 인덕션 모터일 수 있다. 압축기(102)가 모터(104)에 의해 구동되어, 흡입 라인(112)을 통해 증발기(108)로부터 수신된 냉매 증기를 압축하고, 냉매 증기를 배출 라인(124)을 통해 응축기(106)로 전달한다. 압축기(102)는 원심 압축기, 스크류 압축기, 스크롤 압축기, 또는 임의의 다른 유형의 적합한 압축기일 수 있다. 도 2에 설명되는 실시예에서, 압축기(102)는 원심 압축기이다.
증발기(108)는 내부 튜브 번들(도시되지 않음), 내부 튜브 번들에 공정 유체(process fluid)를 공급 및 제거하기 위한 공급 라인(120) 및 복귀 라인(122)을 포함한다. 공급 라인(120) 및 복귀 라인(122)은 공정 유체를 순환시키는 도관을 통해 HVAC 시스템 내의 구성 요소(예를 들어, 공기 조화기)와 유체 연통할 수 있다. 공정 유체는 빌딩을 냉각시키기 위한 냉각된 액체이며, 물, 에틸렌 글리콜, 염화칼슘 브라인, 염화나트륨 브라인, 또는 임의의 다른 적합한 액체일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 증발기(108)는 공정 유체가 증발기(108)의 튜브 번들을 통과하여 냉매와 열 교환함에 따라, 공정 유체의 온도를 낮추도록 구성된다. 공정 유체와 열 교환하여 냉매 증기로의 상(phase) 변화를 겪는, 증발기(108)로 전달된 냉매 액체에 의해 증발기(108)에서 냉매 증기가 형성된다.
압축기(102)에 의해 증발기(108)로부터 응축기(106)로 전달된 냉매 증기는 열을 유체로 전달한다. 냉매 증기는 유체와의 열 전달의 결과로서 응축기(106)에서 냉매 액체로 응축된다. 응축기(106)로부터의 냉매 액체는 팽창 장치를 통하여 유동하고, 칠러 조립체(100)의 냉매 사이클을 완료하기 위해 증발기(108)로 복귀된다. 응축기(106)는 응축기(106)와 HVAC 시스템의 외부 구성 요소(예를 들어, 냉각탑) 사이에서 유체를 순환시키기 위한 공급 라인(116) 및 복귀 라인(118)을 포함한다. 복귀 라인(118)을 통해 응축기(106)에 공급된 유체는 응축기(106)의 냉매와 열을 교환하고, 공급 라인(116)을 통해 응축기(106)로부터 제거되어 사이클을 완료한다. 응축기(106)를 통해 순환하는 유체는 물 또는 임의의 다른 적합한 액체일 수 있다.
이제 도 3을 참조하면, 원심 압축기를 구동하기 위해 사용되는 고속 인덕션 모터의 단면도가 도시된다. 일부 실시형태에서, 고속 인덕션 모터는 모터(104)와 실질적으로 유사하고, 원심 압축기는 압축기(102)와 실질적으로 유사하며, 이 둘 모두는 도 1을 참조로 위에서 설명되었다. 모터(104)는 다른 구성 요소 중에서, 인클로저(enclosure) 또는 하우징(202), 고정자(204), 및 회전자(206)를 포함하는 것으로 도시된다. 고정자(204)는 회전자(206)에 반경 방향 및 축 방향 자기력을 부여하는 모터의 전자기 회로의 고정 부분이다. 적절히 정렬된 시스템에서, 이러한 힘의 합은 제로 또는 거의 제로이다. 일부 실시형태에서, 고정자(204)는 모터 자켓(210)에 의해 부분적으로 캡슐화되고(encapsulated), 고정자(204) 및 모터 자켓(210)은 모두 실질적으로 원통형 형상을 가질 수 있다. 모터 자켓(210)은 알루미늄으로 구성될 수 있으며, 모터(104)의 과열을 방지하기 위해 고정자(204)로부터의 열 전달을 최적화하도록 구성될 수 있다.
회전자(206)는 모터의 전자기 회로의 회전 부분이다. 다양한 실시형태에서, 회전자(206)는 농형(squirrel-cage) 회전자, 권선형(wound) 회전자, 돌극형(salient-pole) 회전자, 또는 원통형 회전자일 수 있다. 회전자(206)는 샤프트(208)에 결합된다. 샤프트(208)는 제1 단부(238) 및 제2 단부(240)를 포함하는 것으로 도시된다. 회전자(206) 및 샤프트(208)는 모터(104)에 결합된 다른 구성 요소 및/또는 조립체에 토크 및 회전을 전달하기 위해, 중심 축(226)에 대하여 함께 회전한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 샤프트(208)의 제2 단부(240)는 직접 구동 연결부(228)를 사용하여 원심 압축기(102)의 임펠러(230)에 결합된다. 일부 실시형태에서, 직접 구동 연결부(228)는 샤프트(208)를 임펠러(230)에 결합하기 위해 사용되는 기계식 파스너(fastener)(예를 들어, 볼트, 핀)를 포함할 수 있다. 직접 구동 시스템은 기어 구동 시스템에 비해, 마찰 손실을 감소시키고, 더 적은 수의 더 간단한 구성 요소를 필요로 하기 때문에 장점을 제공한다. 임펠러(230)에 더하여, 원심 압축기(102)는, 다른 구성 요소 중에서, 유입구(242); 가변 기하학적 디퓨저(variable geometry diffuser)(VGD)(232)와 확산판(236)으로 구성되는 확산기 조립체; 및 집전기(collector) 또는 스크롤 조립체(234)를 포함할 수 있다. 유입구(242)는 증기에 운동 에너지를 점진적으로 부여하는 회전식 베인 세트인 임펠러(230)로 유체(예를 들어, LP 냉매)를 빨아 들이는 파이프를 포함할 수 있다. 임펠러(230)의 하류는 VGD(232) 및 확산판(236)에 의해 형성된 확산기 갭이다. 증기가 유동하여 확산기 갭을 통해 팽창할 때, 그리고 집전기 또는 스크롤 조립체(234)를 통해 원심 압축기에서 배출되기 전에, 증기의 운동 에너지는 압력 에너지로 변환된다.
또한, 모터(104)는, 회전자(206) 및 샤프트(208)를 지지하고 고정자(204)에 대한 회전자(206) 및 샤프트(208)의 회전을 가능하게 하는 자기 베어링 조립체(214; 216; 218)를 포함하는 것으로 도시된다. 자기 베어링 조립체는 자기 부상(levitation)을 이용하여 하중을 지지하므로, 매우 적은 마찰로 그리고 기계적 마모가 거의 없거나 전혀 없이 상대 운동을 가능하게 한다. 일부 실시형태에서, 자기 베어링 조립체(214; 216; 218)는 능동 자기 베어링(active magnetic bearing)(AMB) 조립체이다. AMB 조립체는 회전자(206) 및 샤프트(208)를 원하는 위치에 유지시키고 안정적인 부상을 달성하기 위해 연속적으로 조정되는 전류 값을 갖는 전자기 작동기를 사용한다.
자기 베어링 조립체(214; 218)는 반경 방향에서(즉, 중심 축(226)에 수직으로) 샤프트(208)의 위치를 제어하도록 구성된 반경 방향 베어링 조립체일 수 있는 반면에, 자기 베어링 조립체(216)는 축 방향에서(즉, 중심 축(226)에 평행하게) 샤프트(208)의 위치를 제어하도록 구성된 스러스트 베어링 조립체일 수 있다. 일부 실시형태에서, 반경 방향 자기 베어링 조립체(214)는 샤프트(208)의 제1 단부(238)에 인접하여 위치될 수 있는 반면에, 반경 방향 자기 베어링 조립체(218)는 샤프트(208)의 제2 단부(240)에 인접하여 위치될 수 있다. 스러스트 자기 베어링 조립체(216)는 반경 방향 베어링 조립체(214; 218) 사이에 위치될 수 있고, 임펠러(230) 및 샤프트(208)의 제2 단부(240) 근처에 위치될 수 있다. 스러스트 자기 베어링 조립체(216)를 임펠러(230) 근처에 위치시킴으로써, 모터(104)의 작동으로 인해 유발된 열이 샤프트(208)를 팽창시키는 경우, 스러스트 자기 베어링 조립체(216)의 근접성은 최적화된 공기 역학적 성능을 달성하도록 압축기 확산기 내에서 임펠러(230)의 정밀한 정렬을 가능하게 한다.
이제 도 4 내지 도 6을 참조하면, 자기중심조정 베어링 조립체(400)의 등측도, 분해도, 및 정면도가 각각 도시된다. 자기중심조정 베어링 조립체(400)는 수동 조정 공정 또는 심 부품의 사용을 필요로 하지 않으면서, 보조 베어링 장치가 자기 베어링 장치에 결합되어 자기 베어링 장치에 대해 자동으로 위치될 수 있게 하도록 구성된다. 효과적으로 기능하기 위해서, 보조 베어링 장치는 자기 베어링 장치와 동심이어야 한다. 본 명세서에 사용된 바와 같은 "자기중심조정"은 수동 로케이팅 부품 또는 공정의 사용을 필요로 하지 않고, 보조 베어링 장치가 자기 베어링 장치에 대해 동심으로 위치될 수 있게 하는 베어링 조립체(400)의 기하학적 특징을 지칭할 수 있다. 다양한 실시형태에서, 서로에 대한 베어링 장치들의 동심 위치에 대한 공차는 자기 베어링 장치와 모터 샤프트 사이, 또는 보조 베어링 장치와 모터 샤프트 사이의 공칭 간극(nominal clearance) 치수의 10%를 초과하지 않을 수 있다. 공칭 간극은 자기 및 보조 베어링 장치와 모터 샤프트 사이의 완전한 동심 정렬로서 정의될 수 있다. 다양한 실시형태에서, 자기중심조정 베어링 조립체(400)는 고속 인덕션 모터(예를 들어, 도 1 내지 도 3을 참조로 전술한 모터(104))에 사용될 수 있지만, 본 명세서의 개시는 자기 베어링과 보조 베어링이 모두 필요한 어떠한 상황에서도 사용될 수 있다.
자기중심조정 베어링 조립체(400)는 자기 베어링 지지 하우징(402) 및 보조 베어링 지지 하우징(404)을 포함하는 것으로 도시된다. 자기 베어링 지지 하우징(402) 및 보조 베어링 지지 하우징(404)은 모두 실질적으로 디스크형 형상을 가지며, 하우징들(402; 404)이 동심이 되도록 자기 베어링 장치 및 보조 베어링 장치에 각각 결합되도록 구성된다. 자기 베어링 장치(도 4 내지 도 7에 도시되지 않음)는 반경 방향 또는 스러스트 AMB일 수 있다. 대안적으로 백업 베어링 장치 또는 터치다운(touch down) 베어링 장치로 지칭될 수 있는 보조 베어링 장치는 특정 상태에 따라 모터 샤프트를 위한 지지를 제공한다. 이러한 상태는 자기 베어링 장치의 비활성화, 자기 베어링 장치의 과부하, 또는 자기 베어링 장치 구성 요소의 고장을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 또한, 보조 베어링 장치는 모터가 정지된 경우(즉, 회전하지 않는 경우) 모터 샤프트를 지지할 수 있다.
다양한 실시형태에서, 보조 베어링 장치는 볼 베어링 장치이다. 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 볼 베어링 장치는 외부 링(408), 내부 링(410), 및 외부 링(408)과 내부 링(410) 사이의 간격을 유지시키기 위해 외부 링(408)과 내부 링(410) 사이에 위치된 다수의 볼(412)을 포함할 수 있다. 외부 링(408)은 임의의 적합한 방법을 사용하여 보조 베어링 지지 하우징(404)에 결합될 수 있다. 다양한 실시형태에서, 보조 베어링 장치는 다른 유형의 롤링 요소 베어링(예를 들어, 원통형 또는 구형 롤러 베어링, 니들 베어링), 또는 임의의 다른 적합한 유형의 보조 베어링일 수 있다.
자기 베어링 지지 하우징(402)은 자기 베어링 지지 하우징(402)의 외경 부분(406)에 대하여 분포되어 축 방향에서 연장되는 다수의 만곡 탭(flexure tabs)(414)을 포함하는 것으로 도시된다. 만곡 탭(414)은 자기 베어링 지지 하우징(402)에 대한 보조 베어링 지지 하우징(404)의 자기중심조정(즉, 동심 위치), 및 균일한 하중 분포를 보장하기 위해, 외경 부분(406)에 대하여 규칙적인 간격으로 분포된다. 만곡 탭(414)은 자기 베어링 지지 하우징(402)과 보조 베어링 지지 하우징(404)의 결합으로 유발된 하중을 지지하기 위해 필요한 임의의 단면 형상 또는 치수(즉, 만곡 탭 두께, 만곡 탭 길이)를 가질 수 있다. 다양한 실시형태에서, 자기 베어링 지지 하우징(402)은 단지 3개의 만곡 탭(414)만을 포함할 수 있지만, 자기 베어링 지지 하우징(402)은 보조 베어링 지지 하우징(404)을 지지 및 효과적으로 위치시키기 위해 필요한 임의의 수의 만곡 탭(414)(예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 12개의 만곡 탭(414))을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 각각의 만곡 탭(414) 사이에 배치된 반경 방향 표면(416)의 영역은, 만곡 탭(414)이 스플릿 콜릿(split collet) 장치(예를 들어, 기계 가공 적용에 사용되는 콜릿 척)의 콜릿 핑거와 유사하도록 최소화될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 실시형태에서, 만곡 탭(414)은 각각의 만곡 탭(414) 사이에 절대 최소 간극이 제공되도록 외경 부분(406)에 대하여 분포된다.
이제 도 7을 참조하면, 도 6의 A-A 라인을 따라 취해진 자기중심조정 베어링 조립체(400)의 부분 단면도가 도시된다. 도시된 바와 같이, 보조 베어링 지지 하우징(404)은 제1 직경 하우징 부분(418) 및 제2 직경 하우징 부분(420)을 포함하는 것으로 도시된다. 제1 직경 하우징 부분(418)은 제2 직경 부분(420)보다 더 클 수 있다. 자기 베어링 지지 하우징(402)의 만곡 탭(414)은 억지 끼워 맞춤으로 보조 베어링 지지 하우징(404)의 제2 직경 하우징 부분(420)에 결합되도록 구성됨으로써, 마찰력을 통해 그리고 어떠한 추가적인 파스너 또는 구성 요소의 사용도 없이, 자기 베어링 지지 하우징(402) 및 보조 베어링 지지 하우징(404)이 결합 상태로 유지된다. 억지 끼워 맞춤을 달성하기 위해, 제2 직경 부분(420)은 긴밀한 직경 공차를 유지하도록 정밀 기계 가공될 수 있으며, 만곡 탭(414)은 만곡 지점(422)에서 만곡되도록 구성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 베어링 조립체(400)는 하우징(402; 404) 사이의 필요한 간격을 유지하기 위해, 자기 베어링 지지 하우징(402)과 보조 베어링 지지 하우징(404) 사이에 배치된 축방향 심(424)을 추가적으로 포함한다.
도 4 내지 도 7은 자기 베어링 지지 하우징(402) 상에 배치된 만곡 탭(414)을 도시하지만, 다른 실시형태에서, 만곡 탭(414)은 보조 베어링 지지 하우징(404) 상에 배치되어 보조 베어링 지지 하우징(404)으로부터 연장될 수 있다. 다양한 실시형태에서, 자기 베어링 지지 하우징(402) 및 보조 베어링 지지 하우징(404)은 알루미늄, 주철, 니켈, 또는 스테인리스 스틸을 포함하지만 이에 한정되지 않는 임의의 적합한 재료로 제조될 수 있다. 하우징(402; 404)을 위한 재료(들)의 선택은 비용, 기계 가공의 용이성, 베어링 장치의 크기, 및 베어링 장치에 대한 예상 하중을 포함하는 다양한 요인에 기초할 수 있다.
다양한 예시적인 실시형태로 도시된 바와 같은 시스템 및 방법의 구성 및 배치는 단지 예시적인 것이다. 예시적인 실시형태만이 본 개시에서 상세하게 설명되었지만, 많은 변형이 가능하다(예를 들어, 다양한 요소, 파라미터 값, 장착 배치, 재료 사용, 색상, 배향 등의 크기, 치수, 구조, 형상 및 비율의 변동). 예를 들어, 요소의 위치는 반대로 되거나 달리 변동될 수 있으며, 개별 요소의 특징이나 수 또는 위치가 변경되거나 변동될 수 있다. 따라서, 이러한 변경은 본 개시의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다. 임의의 공정 또는 방법 단계의 순서 또는 시퀀스는 대안적인 실시형태에 따라 변동되거나 재배열될 수 있다. 본 개시의 범위를 벗어나지 않으면서, 예시적인 실시형태의 설계, 작동 조건 및 배치에서 다른 대체, 변형, 변경 및 생략이 이루어질 수 있다.

Claims (20)

  1. 자기중심조정 베어링 조립체로서,
    회전 샤프트를 지지하도록 구성된 자기 베어링 장치;
    상기 자기 베어링 장치에 결합된 자기 베어링 지지 하우징으로서, 상기 자기 베어링 지지 하우징은 디스크형 형상을 갖고, 축 방향에서 외경 부분으로부터 연장되는 복수의 탭을 갖는, 자기 베어링 지지 하우징;
    보조 베어링 상태 동안 상기 회전 샤프트를 지지하도록 구성된 보조 베어링 장치; 및
    상기 보조 베어링 장치에 결합된 보조 베어링 지지 하우징을 포함하며,
    상기 보조 베어링 지지 하우징은 제1 직경 부분 및 제2 직경 부분을 갖는 디스크형 형상을 갖고, 상기 제1 직경 부분은 상기 제2 직경 부분보다 더 큰 직경을 가지며,
    상기 복수의 탭은, 상기 보조 베어링 지지 하우징이 상기 자기 베어링 지지 하우징과 동심이 되도록, 상기 제2 직경 부분에 결합되게 구성되는,
    자기중심조정 베어링 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 탭은 억지 끼워 맞춤(interference fit)을 사용하여 상기 제2 직경 부분에 결합되는, 자기중심조정 베어링 조립체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보조 베어링 장치는 내부 링, 외부 링, 및 상기 내부 링과 상기 외부 링 사이에 위치된 복수의 볼을 포함하는 볼 베어링인, 자기중심조정 베어링 조립체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 탭은 적어도 3개의 탭을 포함하는, 자기중심조정 베어링 조립체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 탭은 규칙적인 간격으로 상기 외경 부분에 대하여 이격되는, 자기중심조정 베어링 조립체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 자기 베어링 지지 하우징과 상기 보조 베어링 지지 하우징 사이의 필요한 간격을 유지하기 위해, 상기 자기 베어링 지지 하우징과 상기 보조 베어링 지지 하우징 사이에 배치된 축방향 심(shim)을 더 포함하는, 자기중심조정 베어링 조립체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 보조 베어링 상태는 상기 자기 베어링 장치의 비활성화, 상기 자기 베어링 장치의 과부하, 및 자기 베어링 장치 구성 요소의 고장 중 적어도 하나를 포함하는, 자기중심조정 베어링 조립체.
  8. 증기 압축 시스템으로서,
    밀봉형 인덕션 모터에 의해 직접 구동되는 원심 압축기, 응축기, 팽창 장치, 및 폐쇄형 냉매 루프에 연결된 증발기를 포함하며,
    상기 밀봉형 인덕션 모터는,
    고정자;
    회전자;
    제1 단부 및 제2 단부를 포함하는 샤프트로서, 상기 회전자 및 상기 샤프트는 상기 고정자에 대해 회전하도록 구성되는, 샤프트;
    상기 샤프트의 상기 제1 단부에 인접하여 위치된 제1 반경 방향 자기 베어링 조립체, 및 상기 샤프트의 상기 제2 단부에 인접하여 위치된 제2 반경 방향 자기 베어링 조립체로서, 상기 제1 및 제2 반경 방향 자기 베어링 조립체는 반경 방향에서 상기 샤프트를 지지하도록 구성되는, 제1 반경 방향 자기 베어링 조립체 및 제2 반경 방향 자기 베어링 조립체; 및
    축 방향에서 상기 샤프트를 지지하도록 구성된 스러스트 자기 베어링 조립체를 포함하고,
    상기 제1 반경 방향 자기 베어링 조립체, 상기 제2 반경 방향 자기 베어링 조립체, 및 상기 스러스트 자기 베어링 조립체 각각은,
    자기 베어링 하우징에 지지된 자기 베어링 장치; 및
    보조 베어링 하우징에 지지된 보조 베어링 장치를 포함하며,
    상기 보조 베어링 하우징은, 상기 보조 베어링 하우징이 상기 자기 베어링 하우징과 동심이 되도록, 상기 자기 베어링 하우징으로부터 연장되는 복수의 탭을 사용하여 상기 자기 베어링 하우징에 결합되는,
    증기 압축 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 탭은 억지 끼워 맞춤을 사용하여 상기 보조 베어링 하우징에 결합되는, 증기 압축 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 보조 베어링 장치는 내부 링, 외부 링, 및 상기 내부 링과 상기 외부 링 사이에 위치된 복수의 볼을 포함하는 볼 베어링인, 증기 압축 시스템.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 탭은 적어도 3개의 탭을 포함하는, 증기 압축 시스템.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 자기 베어링 하우징과 상기 보조 베어링 하우징 사이의 필요한 간격을 유지하기 위해, 상기 자기 베어링 하우징과 상기 보조 베어링 하우징 사이에 배치된 축방향 심을 더 포함하는, 증기 압축 시스템.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 자기 베어링 하우징 및 상기 보조 베어링 하우징 각각은 디스크형 형상을 갖는, 증기 압축 시스템.
  14. 자기중심조정 베어링 조립체로서,
    회전 샤프트를 지지하도록 구성된 제1 베어링 장치에 결합된 제1 베어링 지지 하우징으로서, 상기 제1 베어링 지지 하우징은 디스크형 형상을 갖고, 축 방향에서 외경 부분으로부터 연장되는 복수의 탭을 갖는, 제1 베어링 지지 하우징; 및
    상기 회전 샤프트를 지지하도록 구성된 제2 베어링 장치에 결합된 제2 베어링 지지 하우징으로서, 상기 제2 베어링 지지 하우징은 제1 직경 부분 및 제2 직경 부분을 갖는 디스크형 형상을 갖고, 상기 제1 직경 부분은 상기 제2 직경 부분보다 더 큰 직경을 갖는, 제2 베어링 지지 하우징을 포함하며,
    상기 복수의 탭은, 상기 제2 베어링 지지 하우징이 상기 제1 베어링 지지 하우징과 동심이 되도록, 상기 제2 직경 부분에 결합되도록 구성되는,
    자기중심조정 베어링 조립체.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 베어링 장치는 자기 베어링 장치이며, 상기 제2 베어링 장치는 보조 베어링 장치인, 자기중심조정 베어링 조립체.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제1 베어링 장치는 보조 베어링 장치이며, 상기 제2 베어링 장치는 자기 베어링 장치인, 자기중심조정 베어링 조립체.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 복수의 탭은 억지 끼워 맞춤을 사용하여 상기 제2 직경 부분에 결합되는, 자기중심조정 베어링 조립체.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 복수의 탭은 적어도 3개의 탭을 포함하는, 자기중심조정 베어링 조립체.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 복수의 탭은 규칙적인 간격으로 상기 외경 부분에 대하여 이격되는, 자기중심조정 베어링 조립체.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 제2 베어링 장치는 내부 링, 외부 링, 및 상기 내부 링과 상기 외부 링 사이에 위치된 복수의 볼을 포함하는 볼 베어링인, 자기중심조정 베어링 조립체.
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