KR200295400Y1 - 공작기계의 빌트인 스핀들용 자기베어링의 고정자구조 - Google Patents

Abstract

본 고안에 의한 공작기계의 빌트인 스핀들용 자기베어링의 고정자구조는 공작기계에 사용되는 스핀들의 주축을 자기력을 부양하는 것으로 이루어지는 공작기계의 빌트인 스핀들용 자기베어링에 있어서, 전기의 인가로 자기력을 발생하여 주축(4)과 연동하는 회전자(6a)의 양측면을 각각 당기는 두 개의 고정자(6b)의 둘레면이 합성수지로 코팅과 도포 중의 어느 하나로 처리되는 것으로 이루어진다.

따라서 본 고안은 고정자의 자기력에 의하여 자화 가능한 금속 재질의 본체의 자화를 저감하여 하나의 고정자에서 방출되는 자기력을 다른 하나의 고정자로 전달되는 것을 줄이게 됨과 동시에 상호간의 자기력 간섭이 줄게 되어 각각의 고정자가 회전자를 당기는 힘에 영향을 줄이기 때문에, 전자석인 두 개의 고정자 상호간의 간섭을 용이하게 줄일 수 있어 자기베어링의 기능을 효율적으로 향상하게 되는 등의 효과를 발휘한다.

Description

공작기계의 빌트인 스핀들용 자기베어링의 고정자구조{STRUCTURE OF STATOR OF MAGNETIC BEARING USED IN BUILT IN SPINDLE}

본 고안은 공작기계의 빌트인 스핀들에 내장되는 자기베어링의 고정자구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자화할 수 있는 금속재질의 본체에 전달되는 자기력을 줄임으로써 전자석인 두 개의 고정자 상호간의 간섭을 용이하게 줄일 수 있도록 하는 공작기계의 빌트인 스핀들용 자기베어링의 고정자구조에 관한 것이다.

공작기계에는 공구를 회전하기 위한 스핀들이 구비되어 있으며, 종래에는 스핀들의 내부에 모터를 내장하고, 모터의 회전력으로 주축을 회전하게 되는 바, 다수의 베어링으로 상기 주축을 회전 가능하게 지지하게 된다.

종래의 스핀들의 주축이 기계적인 마찰로 인하여 열손실이나 모터를 구동하기 위한 전기적인 손실이 많이 발생되며, 이에 따라 종래에는 도 2에 도시한 바와 같이, 주축을 지지하는 베어링을 다수의 원주자기베어링(101,102)과 축자기베어링(103)으로 대체함으로써 주축(100)의 둘레면에 접촉되는 마찰을 최소화하게 된다.

예컨대 종래에는 상기 주축(100)의 양측에 두 개의 원주자기베어링(101,102)이 설치되고, 두 개의 원주자기베어링(101,102) 사이에 축자기베어링(103)이 배치되는 바, 주축(100)과 자기베어링(101,102,103) 사이가 접촉하지 않기 때문에 상기 주축(100)이 공중에 부양된 상태이며, 이에 따라 기계적 마찰을 제거하여 고속 회전을 가능하게 한다.

특히 상기 축자기베어링(103)은 상기 주축(100)과 연동하는 원판형상의 회전자(103a)의 양쪽에 자기력을 발생하는 두 개의 고정자(103b)가 배치되는 형상이며, 이에 따라 상기 회전자(103a)의 양측면을 두 개의 고정자(103b)로 각각 당기게 된다.

그러나 종래에는 축자기베어링을 구성하는 두 개의 고정자의 원주에 자화 가능한 금속재질의 본체(104)가 위치하기 때문에, 상기 본체가 자화되면서 반대쪽에 위치한 고정자에 방해되는 자기력을 형성할 수 있어 두 개의 고정자에 의하여 형성되는 자기장의 변화를 초래하게 되며, 이에 따라 회전자와 고정자 사이의 인력을 감쇄할 수 있다는 단점이 있다.

본 고안은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 자화할 수 있는 금속재질의 본체에 전달되는 자기력을 줄임으로써 전자석인 두 개의 고정자 상호간의 간섭을 용이하게 줄일 수 있는 공작기계의 빌트인 스핀들용 자기베어링의 고정자구조를 제공하는 데 있다.

이를 실현하기 위하여, 본 고안은 공작기계에 사용되는 스핀들의 주축을 자기력을 부양하는 것으로 이루어지는 공작기계의 빌트인 스핀들용 자기베어링에 있어서, 전기의 인가로 자기력을 발생하여 주축과 연동하는 회전자의 양측면을 각각 당기는 두 개의 고정자의 둘레면이 합성수지로 코팅과 도포 중의 어느 하나로 처리되는 것으로 이루어지는 공작기계의 빌트인 스핀들용 자기베어링의 고정자구조를 제공한다.

도 1은 본 고안에 의한 자기베어링의 고정자구조를 나타내는 공작기계의 빌트인 스핀들의 단면도,

도 2는 종래에 관련하는 자기베어링의 고정자구조를 나타내는 공작기계의 빌트인 스핀들의 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

4 : 주축

6 : 축자기베어링

6a : 회전자

6b : 고정자

6c : 자기력차단층

이하 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 고안에 의한 고정자구조가 적용되는 공작기계의 빌트인 스핀들을 나타내는 단면도로서, 상기 스핀들(1)은 공작기계에 장착되어 공구를 회전하게 되고, 본체(2)의 내부에 모터(3)를 회전 가능하게 내장하고, 상기 모터(3)의 회전력으로 주축(4)을 회전하게 되며, 두 개의 원주자기베어링(5)과 하나의 축자기베어링(6)으로 상기 주축(4)을 회전 가능하게 공중 부양하여 지지하게 된다.

여기서 상기 축자기베어링(6)은 상기 주축(4)과 연동하는 원판형상의 회전자(6a), 그리고 상기 회전자(6a)의 양측면에 배치되는 두 개의 고정자(6b)로 이루어진다.

두 개의 고정자(6b)는 전기의 인가로 인하여 회전자(6a)의 양측면을 각각 당기게 되는 바, 상기 회전자(6a)와 고정자(6b) 사이에 공간이 형성되어 상호 접촉하지 않게 된다.

그리고 본 고안은 두 개의 고정자(6b)의 둘레면에 합성수지를 코팅과 도포 중의 어느 하나로 처리하여 자기력차단층(6c)을 각각 형성하는 구조이다.

특히 상기 고정자(6b)의 둘레면에 처리되는 합성수지 재질의 자기력차단층(6c)은 폴리우레탄 재질로 함이 바람직하다.

즉 상기 폴리우레탄 재질은 작업성이 뛰어날 뿐만 아니라 고정자(6b)에 접착되는 능력이 뛰어나며, 혹시나 상기 주축(4)이 회전하는 도중에 상기 회전자(6a)가 상기 고정자(6b)에 접촉하더라도 상기 본체(2)의 내부면과 고정자(6b)의 둘레면 사이의 충격을 쉽게 줄일 수 있는 것이다.

이와 같이 이루어지는 본 고안에 의한 공작기계의 빌트인 스핀들용 자기베어링의 고정자구조는 두 개의 고정자(6b)에 자기력차단층(6c)이 형성되어 있어, 자화 가능한 금속 재질의 본체(2)의 자화를 줄이게 된다.

그리고 하나의 고정자(6b)에서 방출되는 자기력을 다른 하나의 고정자(6b)로 전달되는 것을 줄이게 되며, 이에 따라 상호간의 자기력 간섭이 줄게 되어 각각의 고정자(6b)가 회전자(6a)를 당기는 힘에 영향을 작게 미치게 하는 것이다.

따라서 축자기베어링(6)이 상기 주축(3)의 축방향을 용이하게 지지하게 된다.

물론 다수의 원주자기베어링(5)이 근접하여 스핀들(1)의 주축(3)을 지지할 경우에도 각각의 원주자기베어링(5)의 고정자의 둘레면에 본 고안에 의한 구조를 적용할 수 있음은 자명한 사실이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 고안에 의한 공작기계의 빌트인 스핀들용 자기베어링의 고정자구조는 고정자의 자기력에 의하여 자화 가능한 금속 재질의 본체의 자화를 저감하여 하나의 고정자에서 방출되는 자기력을 다른 하나의 고정자로 전달되는 것을 줄이게 됨과 동시에 상호간의 자기력 간섭이 줄게 되어 각각의 고정자가 회전자를 당기는 힘에 영향을 줄이기 때문에, 전자석인 두 개의 고정자 상호간의 간섭을 용이하게 줄일 수 있어 자기베어링의 기능을 효율적으로 향상하게 된다는 이점이 있다.

Claims (2)

1. 공작기계에 사용되는 스핀들의 주축을 자기력을 부양하는 것으로 이루어지는 공작기계의 빌트인 스핀들용 자기베어링에 있어서,

   전기의 인가로 자기력을 발생하여 주축(4)과 연동하는 회전자(6a)의 양측면을 각각 당기는 두 개의 고정자(6b)의 둘레면이 합성수지로 코팅과 도포 중의 어느 하나로 처리되는 것으로 이루어지는 공작기계의 빌트인 스핀들용 자기베어링의 고정자구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 고정자(6b)의 둘레면에 처리되는 합성수지는 폴리우레탄 재질임을 특징으로 하는 공작기계의 빌트인 스핀들용 자기베어링의 고정자구조.