KR200318001Y1 - 자기부동베어링 - Google Patents

Abstract

팬의 자기부동베어링은 중심축 관통홀이 형성되고, 관통홀 벽의 상단과 하단은 벽 중앙보다 더 큰 자기력을 가지는 외부 자기링과, 회전축이 맞도록 중심축 안치홀이 형성되고, 외주벽의 극성은 외부 자기링의 관통홀 벽의 극성과 일치하며, 외주의 하단과 상단이 외주벽의 중앙보다 더 약한 자기력을 가지게 되어, 상하로 이탈됨 없이 위치되고 외부 자기링 내에서 회전하도록 구속받는 내부 자기링으로 이루어진다.

Description

자기부동베어링{Magnetic floating bearing}

본 고안은 내부 자기링에 삽입된 회전축이 자기력의 분포에 의해 부동상태에서 회전하도록 외부 자기링에 끼워지는 팬의 자기부동베어링에 관한 것이다.

팬에는 볼베어링이나 오일베어링이 팬의 회전축에 대한 저항을 감소시키록 적용된다. 그러나, 회전시, 샤프트에는 소음을 발생시키도록 가해지는 마찰력이 존재한다. 도 1에는 방열팬의 자기부동베어링이 도시되어 있다. 베어링은 수직슬리브를 가지는 베이스시트(80)을 포함한다. 적어도 하나의 자기 중공실린더(81)가 슬리브의 내부벽에 환형으로 설치된다. 또한, 적어도 하나의 자기링(82)이 자기 중공 실린더(81)에 대응하는 회전축(83)의 하부면 둘레에 끼워진다.

자기링(82)은 자기 중공실린더에 의해 하측으로 밀려난다. 따라서, 회전축(83)은 수직슬리브에 끼워졌을 때, 회전축(83)은 하측으로 당기어진다. 회전시, 회전축(83)둘레로 끼워지는 자기링(82)은 자기중공실린더(81)에 접촉되지 않는다. 그러나, 자기링(82)이 자기 중공실린더(81)에 의해 하측으로 인력을 받게 되어, 회전축(83)은 하측으로 인력을 받고, 회전축의 하단(831)은 보드(84)의 상면에 대해 접하게 된다. 따라서, 회전축(83)이 회전할 때, 보드(84)는 회전축(83)의 하단(831)에 대해 여전히 마찰력을 가할 것이다. 결과적으로, 회전율은 감소되고, 더욱이 사용시간 후에, 회전축(83)의 하단(831)과 보드(84)는 마모되어 팬의 수명이 짧아지는 문제점이 있었다.

도 2에는 회전축(92)의 둘레에 고정되게 끼워진 자기회전축 결합면(91)과 돌출부를 포함하는 종래 또 다른 형태의 자기부동베어링의 구조를 도시되어 있다.결합면(91)의 상, 하단에는 경사면(911)이 형성되어 있다. 더욱이, 베어링구조는 로케이터(locator)에 고정되게 환형으로 결합되는 홈이 형성된 자기 로케이터(locator) 결합면(93)을 포함한다.

로케이터 결합면의(93)의 상, 하단에는 경사면(931)이 형성되어 있다. 회전축 결합면(91)의 경사면(911)과 경사면(931)은 서로 밀어내고, 그러한 수단에 의해 회전축(92)은 소정의 범위 내에서 회전되도록 구속받는다. 그러나, 회전축 결합면(91)의 경사면(911)과 로케이터 결합면(93)의 경사면(931)은 회전축(92) 위로 동일한 상하방향의 축력(F1, F2)을 가하기 위해서 동일한 경사각으로 이루어지고, 로케이터 결합면(93) 사이에서 회전축 결합면(91)이 부동되도록 형성되어야 한다.

따라서, 회전축(92)이 마찰력의 저항 없이 회전할 수 있게 된다. 그러나, 자기부동베어링의 가공, 조립은 고정밀도가 필요하므로, 가공비용이 비교적 높다. 더욱더, 회전축 결합면(91)은 내, 외부 경사면(911, 931)사이에서 생성된 횡 방향요소 힘에 의해 로케이터 결합면(93) 사이에서 반경방향으로 부동된다.

팬이 회전할 때 생성된 횡형 원심힘은 베어링에 적용되는 주력이다. 횡 방향 요소힘은 매우 제한적이어서, 회전축 결합면(91) 둘레에 지지는 없어진다.

그러므로, 내, 외부 경사면(911,931)사이에서 생성된 횡 방향 요소 힘에 단순히 의존하면, 고속으로 회전할 때 회전축은 횡방향 힘을 거의 견디지 못한다.

결과적으로, 회전축은 불가피하게 횡방향으로 심하게 진동되는 문제점 있었다.

본 고안은 이러한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 자기력의 분포에 의해 회전축이 외부 자기링의 내부에 부동상태로 회전하도록 위치되어 소음이 발생되지 않고, 가공과 조립이 간편하며, 가공비용이 절감되는 팬의 자기부동베어링을 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 자기부동베어링의 단면도이다.

도 2는 종래 다른 형태의 자기부동베어링의 단면도이다.

도 3은 본 고안의 분해사시도이다.

도 4는 본 고안의 조합사시도이다.

도 5는 본 고안의 단면도이다.

도 6은 방열팬에 적용된 본 고안의 단면도이다.

도 7은 본 고안의 또 다른 실시예의 단면도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 외부 자기링 2: 내부 자기링

3: 스톱링 5: 회전축

11: 관통홀 12, 22: 공간링

20: 안치홀 21: 외주벽

41: 베이스시트 42: 메인바디

411: 안치공

본 고안에 따른 목적 달성을 위한 자기부동베어링은 중심축의 관통홀을 가지게 형성되고, 관통홀 벽의 상단과 하단은 벽 중앙보다 더 큰 자기력을 가지는 외부 자기링; 회전축이 맞도록 중심축 안치홀이 형성되고, 외주벽의 극성은 외부 자기링의 관통홀 벽의 극성과 일치하며, 외주벽의 하단과 상단이 외주벽의 중앙보다 더 약한 자기력을 가지며, 이로 인해 외부 자기링의 관통홀 벽의 상, 하단이 내부 자기링의 외주벽의 중앙위로 각각 더 큰 척력을 가함으로써, 외부 자기링으로부터 상, 하측으로 이탈됨 없이 위치되고, 회전되도록 구속받는 내부자기링;으로 이루어진다.

이하, 본 고안의 구체적인 실시예를 도 3 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명한다. 본 고안에 따른 팬의 자기부동베어링은 중심축 관통홀(11)이 형성된 외부 자기링(1)을 포함한다. 관통홀 벽의 상, 하단(11a, 11b)은 벽중앙(11c)보다 더 큰 자기력을 지니고 있다. 또한, 자기부동베어링은 회전축이 맞게 회전하도록 중심축 안치홀(20)이 형성된 내부 자기링(2)을 포함한다. 내부 자기링(2)의 외주벽(21)의 극성은 외부 자기링(1)의 관통홀(11) 벽의 극성과 일치한다. 외주벽의 상, 하단(21a, 21b)은 외주벽의 중앙보다 더 약한 자기력을 지니고 있다. 따라서, 외부 자기링의 관통홀(11) 벽의 상, 하단(11a, 11b)은 각각 내부 자기링(2)의 외벽의 중앙(21c)으로 더 큰 자기 척력을 가하게 되고, 이로 인해 내부 자기링(2)은 외부 자기링으로부터 상, 하측으로 이탈되지 않고 외부 자기링(1)의 내부에 위치되고, 회전하도록 구속받는다.

도 5에 도시된 바와 같이, 외부 자기링(1)의 높이(H1)은 내부 자기링(2)의 높이(H2)보다 더 크고, 이로 인해 내부 자기링(2)의 상, 하단은 외부 자기링(1)에서 돌출되지 못한다. 따라서, 외부 자기링(1)의 관통홀의 상단(11a)은 내부 자기링(2)의 상단(21a) 위로 하방 축분력(F)를 가하게 된다. 외부 자기링(1)의 관통홀의 하단(11b)은 내부 자기링(2)의 하단(21b) 위로 상방 축분력(F')을 가한다. 따라서, 내부 자기링(2)은 외부 자기링(1) 내에서 회전하도록 구속받는다.

도 5에 도시된 바와 같이, 외부 자기링(1)의 관통홀 벽의 상, 하단(11a, 11b)은 벽의 중앙(11c)보다 더 큰 자기력을 지지고 있다. 또한, 내부 자기링(2)의 외주벽의 상, 하단(21a, 21b)은 외주벽의 중앙(21c)보다 더 약한 자기력을 지니고 있다.

따라서, 내부 자기링(2)이 회전축(5)과 같이 회전하면서 상방으로 움직이려고 할 때, 즉 내부 자기링(2)의 외주벽 중앙(21c)이 외부 자기링(1)의 상, 하단(11a, 11b)으로 접근되려고 할 때, 내부 자기링(2)의 외주벽 중앙(21c)이 더 강한 자기력을 지니게 되기 때문에, 외부 자기링(1)의 상, 하단(11a, 11b)은 내부 자기링(2)위로 더 큰 자기척력을 가하고, 내부 자기링(2)이 원위치로 돌아가도록 동일하게 밀어 낼 것이다. 그러므로, 내부 자기링(2)이 외부 자기링의 상, 하방향으로 이탈되는 것이 방지된다.

회전축(5)의 상, 하단은 각각 두개의 스톱링(3)에 의해 탄력적으로 고정될 수 있다. 두개의 스톱링(3)은 각각 외부 자기링(1)의 상, 하단면이나, 회전축(5)의 축 미끄럼범위를 정하기 위한 고정이음매에 대해 접하고 있다.

선택적으로, 스톱링(3)은 생략되고, 회전축(5)의 축 미끄럼범위는 외, 내부 자기링(1, 2)의 자기력의 분포에 의해 제한될 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 고안은 방열팬(4)에 적용될 수 있다. 외부 자기링(1)은 팬의 베이스시트(41)의 중앙 결합공(411)에 설치된다. 팬의 메인바디(42)는 회전축(5)의 일단에 결합된다. 본 고안에 따른 자기부동베어링에서, 내부 자기링(2)은 회전축(5)에 끼워지고, 외부 자기링(1)은 자기적으로 서로 접촉되지 않도록 상호간에 밀어낸다. 내, 외부 자기링(1, 2)의 자기력 분포에 의해 내부 자기링(2)은 외부 자기링(1) 내에서 부동된다. 따라서, 회전축(5)도 부동상태에서 회전한다. 따라서, 방열팬이 작동될 때, 회전축(5)에는 마찰력이 없게 되므로, 전혀 소음이 발생되지 않으며, 방열팬의 수명은 연장된다.

내, 외부 자기링(2, 1)은 다른 자기력의 분포를 지니게 되고, 내부 자기링(2)은 외부 자기링(1) 내에서 부동될 수 있다. 이것은 도 2에 도시된 종래기구의 경사구조와는 다른 것이다. 그러므로, 본 고안은 정확한 공정과 조립수행을 요구하지 않는다. 따라서, 가공과정은 단순화되고, 가공비용은 절감된다.

본 고안의 또 다른 실시예를 나타낸 도 7에는, 외부 자기링(1a)이 적층된 자기링들(1')의 다층으로 구성되어 있다. 공간링(12)이 상호 두개의 자기링들(1')사이에 끼워져 있고, 자기링들(1')은 상, 하단이 중앙보다 큰 자기력을 지닌 외부 자기링(1a)을 형성하도록 조립될 수 있다. 내부 자기링(2a)은 적층된 자기링의 다층으로 구성되어 있다. 공간링(22)은 상호 두개의 자기링들(2')사이에 끼워져 있다. 따라서, 자기링들(2')의 다른 자기력의 의해, 자기링들(2')은 상, 하단이 중앙보다 더 약한 자기력을 지니는 내부 자기링(2a)을 형성하도록 조립될 수 있다.

상기 구성에 따른 본 고안의 작용은 외부 자기링(1)의 관통홀 벽의 상, 하단(11a, 11b)은 벽의 중앙(11c)보다 더 강한 자기력을 지니게 된다. 내부 자기링(2)의 외주벽의 극성은 외부 자기링(1)의 관통홀(11) 벽의 극성과 일치한다. 또한, 내부 자기링(2)의 외주벽(21)의 상, 하단(21a, 21b)은 외주벽의 중앙(21c)보다 더 약한 자기력을 지니고 있다. 이러한 자기력 분포에 의해, 내부 자기링(2)에 끼워진 회전축(5)은 외부 자기링(1)내에서 부동상태로 회전한다.

따라서, 본 고안에 의하면 회전축이 외부 자기링의 내부에서 부동상태로 회전하여 소음이 발생되지 않고, 가공과 조립이 간편하며, 가공비용이 절감되는 효과가 있다.

이상에서 본 고안은 기재된 구체 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 고안의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 실용신안등록청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (9)

1. 중심축의 관통홀이 형성되고, 관통홀 벽의 상단과 하단은 벽 중앙보다 더 큰 자기력을 가지는 외부 자기링;

   회전축이 맞도록 중심축 안치홀이 형성되고, 외주벽의 극성은 외부 자기링의 관통홀 벽의 극성과 일치하며, 외주의 하단과 상단이 외주벽의 중앙보다 더 약한 자기력을 가지게 되어 외부 자기링의 관통홀 벽의 상, 하단이 내부 자기링의 외주벽의 중앙에서 보다 각각 더 큰 척력을 가하게 되고, 이로 인해 부동상태에서 외부 자기링 내에서 회전하도록 구속받는 내부 자기링;

   으로 이루어져 자기력의 분포에 의해 회전축이 놓여지는 팬의 자기부동베어링.
2. 제 1 항에 있어서, 외부 자기링의 높이는 내부 자기링의 높이보다 더 큰 것을 특징으로 하는 상기 자기부동베어링.
3. 제 1 항에 있어서, 회전축의 상, 하단은 외부 자기링의 상, 하단면에 대해 각각 접한 두개의 스톱링에 의해 각각 탄력적으로 구속되는 것을 특징으로 하는 상기 자기부동베어링.
4. 제 1 항에 있어서, 회전축의 상, 하단은 고정이음매에 대해 각각 접한 두개의 스톱링에 의해 각각 탄력적으로 고정되는 것을 특징으로 하는 상기 자기부동베어링.
5. 제 1 항에 있어서, 외부 자기링은 팬의 베이스시트의 중심 안치공 내에 설치되고, 팬의 메인바디는 회전축의 일단에 끼워지는 것을 특징으로 하는 상기 자기부동베어링.
6. 제 1 항에 있어서, 내, 외부 자기링은 각각 적층된 다층의 자기링으로 구성되는 것을 특징으로 하는 상기 자기부동베어링.
7. 제 6 항에 있어서, 공간링이 외부 자기링의 자기링들의 각각의 두개 접층 사이에 끼워져 있는 것을 특징으로 하는 상기 자기부동베어링.
8. 제 6 항에 있어서, 공간링이 내부 자기링의 자기링들의 각각 두개 접층 사이에 끼워져 있는 것을 특징으로 하는 상기 자기부동베어링.
9. 제 6 항에 있어서, 회전축의 상, 하단은 고정이음매에 대해 각각 접한 두개의 스톱링으로 각각 탄력적으로 고정되는 것을 특징으로 하는 상기 자기부동베어링.