KR20100072937A - Rotation axis structure - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A rotary shaft structure is provided to enable quick acceleration and quick braking by reducing moment of inertia during rotation and to enable easy assembly. CONSTITUTION: A rotary shaft structure(1) comprises a shaft(11), a magnetic material(12), and a fixing member(13). The shaft rotates around the rotary shaft. The shaft comprises a magnetic material joint and a fixing member joint formed at the outer surface thereof. The magnetic material is positioned on one or more magnetic material joints. The fixing member is positioned on the fixing member joint to fix the magnetic material. The outer surface of the fixing member is identical with the outer surface of the shaft.

Description

회전 축 구조체{Rotation axis structure}Rotation axis structure}

본 발명은 회전 축 구조체에 관한 것으로, 특히 회전 축의 직경이 각 부분에서 서로 다르게 되도록 구조를 개선한 회전 축 구조체에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a rotating shaft structure, and more particularly, to a rotating shaft structure having an improved structure such that the diameter of the rotating shaft is different in each part.

본 발명의 회전 축 구조체는 연료 전지 차량의 공기 공급 장치와 같이 고속으로 구동되는 공기 공급 장치에 적용된다. 이와 같이 고속으로 구동되는 공기 공급 장치는 매우 짧은 시간 내에 제로 알피엠(zero rpm)에서 정격 속도까지 도달하여야 하는 급가속의 특성을 갖는데, 본 발명의 회전 축 구조체는 이러한 공기 공급 장치에 적합하다. 회전 축 구조체는 일반적으로 회전축, 자성체, 에어포일 베어링(Air Foil Bearing), 고정부재를 포함한다. 회전 축 구조체는 안쪽부터 회전축, 자성체, 고정부재, 에어포일 베어링(Air Foil Bearing)순으로 결합된다. 이러한 회전 축 구조체가 제한된 전력과 시간으로 급가속 등의 고속 구동 특성을 만족하기 위해서는 관성 모멘트를 최소화하여야 한다. The rotary shaft structure of the present invention is applied to an air supply device driven at high speed, such as an air supply device of a fuel cell vehicle. This high speed driven air supply has the characteristic of rapid acceleration that must reach a rated speed at zero rpm in a very short time, and the rotating shaft structure of the present invention is suitable for such an air supply. The rotating shaft structure generally includes a rotating shaft, a magnetic body, an air foil bearing, and a fixing member. The rotating shaft structure is coupled from the inside in order of the rotating shaft, the magnetic body, the fixing member, and the air foil bearing. The moment of inertia should be minimized to satisfy the high speed driving characteristics such as rapid acceleration with limited power and time.

관성 모멘트를 최소화하기 위하여 종래의 회전 축 구조체는 일정한 직경의 회전축을 사용하고 그 위에 자성체 및 고정 부재를 열박음 공법으로 조립하였다. 그러나 이러한 종래의 회전 축 구조체는 일정한 직경의 회전축을 사용하므로 그 위 에 자성체 및 고정부재를 열박음 조립하는 데에 어려움이 있었다.In order to minimize the moment of inertia, the conventional rotating shaft structure uses a rotating shaft having a constant diameter, and the magnetic material and the fixing member are assembled thereon by a shrink fit method. However, such a conventional rotating shaft structure has a difficulty in assembling the magnetic material and the fixing member thereon because it uses a rotating shaft of a constant diameter.

본 발명은 회전시의 관성 모멘트를 최소화하면서도 조립성이 개선된 회전 축 구조체를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a rotating shaft structure with improved assembly performance while minimizing the moment of inertia during rotation.

본 발명의 회전 축 구조체는, 회전축을 중심으로 회전하는 축으로서, 회전축으로부터 상기 축의 외주면까지의 거리보다 작은 거리의 외주면을 갖도록 상기 축의 외주면에 형성된 적어도 하나의 자성체 결합부와 고정부재 결합부를 갖는 축; 상기 적어도 하나의 자성체 결합부에 배치되는 적어도 하나의 자성체; 및 상기 자성체를 고정하도록 그 위와 상기 고정부재 결합부에 배치되는 고정부재를 포함하고, 상기 자성체와 상기 축의 고정부재 결합부에 배치된 고정부재의 외주면은 상기 축의 외주면과 동일한 면을 이룬다.The rotating shaft structure of the present invention is an axis for rotating around a rotating shaft, the shaft having at least one magnetic body coupling portion and the fixing member coupling portion formed on the outer peripheral surface of the shaft to have an outer peripheral surface of a distance less than the distance from the rotation axis to the outer peripheral surface of the shaft ; At least one magnetic body disposed in the at least one magnetic body coupling portion; And a fixing member disposed thereon and the fixing member coupling portion to fix the magnetic body, and an outer circumferential surface of the fixing member disposed on the fixing member coupling portion of the magnetic body and the shaft forms the same surface as the outer circumferential surface of the shaft.

본 발명에 있어서, 상기 자성체의 두께는 상기 축의 자성체 결합부의 깊이와 동일한 것이 바람직하다.In the present invention, the thickness of the magnetic body is preferably equal to the depth of the magnetic coupling portion of the shaft.

본 발명에 있어서, 상기 고정부재의 두께는 상기 축의 고정부재 결합부의 깊이와 동일한 것이 바람직하다.In the present invention, the thickness of the fixing member is preferably the same as the depth of the fixing member coupling portion of the shaft.

본 발명에 있어서, 상기 자성체는 두 개의 반원통형 부재의 결합으로 이루어질 수 있다.In the present invention, the magnetic body may be formed by combining two semi-cylindrical members.

본 발명에 있어서, 상기 고정부재는 원형 부재로서, 열박음 조립에 의해 상 기 자성체 위와 상기 축의 고정부재 결합부에 배치될 수 있다.In the present invention, the fixing member is a circular member, it can be arranged on the magnetic member and the fixing member coupling portion of the shaft by shrink fit assembly.

본 발명의 회전 축 구조체는, 조립을 쉽게 할 수 있고, 회전시의 관성 모멘트를 줄여 급가속 및 급제동을 가능하게 하는 효과를 갖는다.The rotating shaft structure of the present invention can be easily assembled and has an effect of reducing the moment of inertia during rotation to enable rapid acceleration and rapid braking.

이하에서는 본 발명을 첨부된 도면에 나타난 실시 예들을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings the present invention will be described in detail.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 관한 회전 축 구조체(1)를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a rotating shaft structure 1 according to an embodiment of the present invention.

회전 축 구조체(1)는 축(11), 자성체(12) 및 고정부재(13)로 구성된다. The rotating shaft structure 1 is composed of a shaft 11, a magnetic body 12 and a fixing member 13.

축(11)은, 도 2에 나타나 있는 바와 같이, 자성체 결합부(111), 및 고정부재 결합부(112)를 갖는다. 축(11)은 기존의 일정한 직경을 가지는 것과는 달리, 상이한 직경을 가진다. 즉, 축(11)에 있어서 자성체 결합부(111)의 직경이 가장 작고 고정부재 결합부(112)의 직경은 자성체 결합부(111)의 직경보다 크다. As shown in FIG. 2, the shaft 11 has a magnetic coupling part 111 and a fixing member coupling part 112. The shaft 11 has a different diameter, unlike the existing constant diameter. That is, the diameter of the magnetic coupling portion 111 is the smallest in the shaft 11 and the diameter of the fixing member coupling portion 112 is larger than the diameter of the magnetic coupling portion 111.

자성체 결합부(111)의 축(11)의 방사 방향으로의 깊이 Dm은 축(11)의 반경 Ra보다는 작으면서 후술하는 자성체(12)의 두께에 대응되는 깊이를 갖도록 하는 것이 바람직하다. 자성체 결합부(111)의 축(11)의 길이 방향으로의 길이 Lm은 축(11)의 길이보다는 짧으면서 후술하는 자성체(12)의 길이에 대응하는 길이를 갖는 것이 바람직하다. 자성체 결합부(111)의 축(11)의 원주 방향으로의 폭은 축(11)의 원주 길이와 동일하거나 그보다 작으면서 후술하는 자성체(12)의 폭에 대응되는 폭을 갖 도록 하는 것이 바람직하다. 자성체 결합부(111)는 한 개이거나 복수 개일 수 있는데, 어느 경우이든 자성체 결합부(111)의 배열은 축(11)의 중심축을 기준으로 하여 방사 방향, 원주 방향 또는 길이 방향을 따라 서로 대칭적으로 배열되어 있는 것이 바람직하다. 예컨대, 자성체 결합부(111)가 한 개일 경우에는 그 깊이 및 길이는 일정하며 그 폭은 축(11)의 원주 길이와 동일한 것이 바람직하다. 자성체 결합부(111a, 111b)가 두 개일 경우에, 한편으로는 도 3에 나타나 있는 바와 같이, 각각의 깊이, 길이 폭은 서로 동일하되, 서로 원주 방향을 따라 대칭이 되는 위치에 배열되도록 하는 것이 바람직하다. 자성체 결합부(111c, 111d)가 두 개일 경우에, 다른 한편으로는 도 4에 나타나 있는 바와 같이, 자성체 결합부(111)가 한 개인 경우의 도 2에 나타나 있는 구조가 길이 방향을 따라 두 개 배열되도록 할 수도 있다. 마찬가지로 자성체 결합부(111)가 세 개 이상일 경우에도 그 구조 및 배열 위치는 축(11)의 중심축을 기준으로 하여 방사 방향, 원주 방향 또는 길이 방향을 따라 서로 대칭이 되도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성함으로써 자성체 결합부(111)에 후술하는 자성체(12)가 결합된 축(11)의 회전시 관성 모멘트를 최소화시킬 수 있게 된다.The depth Dm in the radial direction of the shaft 11 of the magnetic coupling portion 111 is preferably smaller than the radius Ra of the shaft 11 and has a depth corresponding to the thickness of the magnetic body 12 described later. The length Lm in the longitudinal direction of the shaft 11 of the magnetic body coupling portion 111 is shorter than the length of the shaft 11 and preferably has a length corresponding to the length of the magnetic body 12 described later. It is preferable that the width of the magnetic coupling portion 111 in the circumferential direction of the shaft 11 is equal to or smaller than the circumferential length of the shaft 11 and has a width corresponding to the width of the magnetic body 12 described later. . The magnetic coupling part 111 may be one or plural, and in any case, the arrangement of the magnetic coupling part 111 may be symmetrical with each other along a radial direction, a circumferential direction, or a longitudinal direction based on the central axis of the axis 11. It is preferable that they are arranged. For example, when there is only one magnetic body coupling portion 111, the depth and length thereof are constant, and the width thereof is preferably equal to the circumferential length of the shaft 11. In the case where there are two magnetic coupling portions 111a and 111b, on the other hand, as shown in FIG. desirable. In the case of two magnetic coupling portions 111c and 111d, on the other hand, as shown in FIG. 4, the structure shown in FIG. 2 in the case of one magnetic coupling portion 111 has two along the longitudinal direction. It can also be arranged. Similarly, even when there are three or more magnetic coupling portions 111, the structure and the arrangement position thereof are preferably symmetrical with each other in the radial direction, the circumferential direction or the longitudinal direction with respect to the central axis of the shaft 11. By configuring in this way, it is possible to minimize the moment of inertia during rotation of the shaft 11 coupled to the magnetic body coupling portion 111 to be described later magnetic body 12.

고정부재 결합부(112)는 자성체 결합부(111)에 결합되는 후술하는 자성체(12)를 고정시키는 고정부재(13)가 결합되는 부분이다. 고정부재 결합부(112)는 그 자체적인 구조 및 배열 위치가 전술한 자성체 결합부(111)와 대부분 동일하다. 이와 같이 함으로써 고정부재 결합부(112)에 고정부재(13)가 결합된 축(11)의 회전시 관성 모멘트를 최소화시킬 수 있게 된다. The fixing member coupling part 112 is a part to which the fixing member 13 for fixing the magnetic body 12 to be described later coupled to the magnetic body coupling part 111 is coupled. The fixing member coupling part 112 has the same structure and arrangement position as that of the magnetic coupling part 111 described above. By doing so, the moment of inertia can be minimized during rotation of the shaft 11 to which the fixing member 13 is coupled to the fixing member coupling part 112.

다만, 고정부재 결합부(112)의 구조 및 배열 위치는 더 나아가 자성체 결합부(111)의 구조 및 배열 위치를 고려하여 자성체 결합부(111)에 결합되는 자성체(12)를 고정시킬 수 있는 구조 및 배열 위치가 되도록 하여야 한다. 예컨대, 도 1 및 도 2에 나타나 있는 바와 같이 고정부재 결합부(112)의 깊이 Df는 자성체 결합부(111)의 깊이 Dm보다 작으며 고정부재 결합부(112)의 길이 Lf는 자성체 결합부(111)의 길이 Lm보다 길고 고정부재 결합부(112)의 폭은 자성체 결합부(111)의 폭과 동일하게 축(11)의 원주 길이와 동일할 수 있다. 이와 같이 구성함으로써 고정부재 결합부(112)에 결합되는 고정부재(13)가 자성체(12)를 용이하게 고정할 수 있게 된다.However, the structure and the arrangement position of the fixing member coupling portion 112 may further secure the magnetic body 12 coupled to the magnetic coupling portion 111 in consideration of the structure and the arrangement position of the magnetic coupling portion 111. And array position. For example, as shown in FIGS. 1 and 2, the depth Df of the fixing member coupling part 112 is smaller than the depth Dm of the magnetic coupling part 111 and the length Lf of the fixing member coupling part 112 is the magnetic coupling part ( Longer than the length Lm of the 111 and the width of the fixing member coupling portion 112 may be the same as the circumferential length of the shaft 11, the same as the width of the magnetic coupling portion 111. By this configuration, the fixing member 13 coupled to the fixing member coupling part 112 can easily fix the magnetic body 12.

자성체(12)는 자성체 결합부(111)에 대응되는 형상을 갖는다. 자성체(12)는 도 1에 나타나 있는 축(11)에 결합되는 것으로서, 도 5에 나타나 있는 바와 같이, 두 개의 반원통형 부재(12a, 12b)가 결합되어 이루어질 수 있다. 이와 같이 구성함으로써 자성체(12)를 축(11)의 자성체 결합부(111)에 용이하게 결합하여 기존의 한 개의 원통형 부재로 된 자성체(12)의 결합 방법에서 발생하던 자성체(12)의 파괴가 발생하는 것을 막을 수 있다. 자성체(12)는 자성을 가지는 물체를 사용하는 것이 바람직하다. 자성체(12)의 두께 Tm은 축(11)의 자성체 결합부(111)의 깊이 Dm과 동일한 두께를 갖는 것이 바람직하다. The magnetic body 12 has a shape corresponding to the magnetic body coupling portion 111. The magnetic body 12 is coupled to the shaft 11 shown in FIG. 1, and as shown in FIG. 5, two semi-cylindrical members 12a and 12b may be coupled to each other. By this configuration, the magnetic body 12 can be easily coupled to the magnetic body coupling portion 111 of the shaft 11 so that the destruction of the magnetic body 12 generated in the conventional method of coupling the magnetic body 12 formed of a single cylindrical member can be achieved. It can be prevented from occurring. As the magnetic body 12, it is preferable to use an object having magnetic properties. The thickness Tm of the magnetic body 12 preferably has the same thickness as the depth Dm of the magnetic body coupling portion 111 of the shaft 11.

고정부재(13)는 고정부재 결합부(112)에 대응되는 형상을 갖는다. 고정부재(13)는 도 1에 나타나 있는 축(11)에 결합되는 것으로서, 도 6에 나타나 있는 바와 같이, 한 개의 원통형 부재로 이루어질 수 있다. 고정부재(13)는 자성체(12)의 이탈을 방지하는 것으로, 자성체 결합부(111)에 결합된 자성체(12) 위와 고정부재 결합부(113)에 열박음하여 결합된다. 이와 같이 고정부재(13)를 축(11)에 결합한 후에는 고정부재(13)의 표면과 축(11)의 노출된 표면이 동일한 표면으로 된다. 왜냐하면 고정부재(13)는 축(11)의 고정부재 결합부(113)의 깊이 Df와 동일한 두께 Tf를 갖기 때문이다. The fixing member 13 has a shape corresponding to the fixing member coupling part 112. The fixing member 13 is coupled to the shaft 11 shown in FIG. 1, and as shown in FIG. 6, may be formed of one cylindrical member. The fixing member 13 prevents detachment of the magnetic body 12, and is coupled to the fixing member coupling part 113 and the magnetic body 12 coupled to the magnetic body coupling part 111. After the fixing member 13 is coupled to the shaft 11 in this manner, the surface of the fixing member 13 and the exposed surface of the shaft 11 become the same surface. This is because the fixing member 13 has a thickness Tf equal to the depth Df of the fixing member coupling portion 113 of the shaft 11.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.The present invention is not limited by the above-described embodiment and the accompanying drawings, but is intended to be limited by the appended claims, and various forms of substitution, modification, and within the scope not departing from the technical spirit of the present invention described in the claims. It will be apparent to those skilled in the art that changes are possible.

본 발명의 회전 축 구조체는, 연료 전지 차량의 공기 공급 장치, 차량용 터보 차져 등에 사용될 수 있다.The rotary shaft structure of the present invention can be used for an air supply device for a fuel cell vehicle, a turbocharger for a vehicle, and the like.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 회전 축 구조체를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a rotating shaft structure according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1의 회전 축 구조체의 축을 나타내는 사시도이다.FIG. 2 is a perspective view illustrating the axis of the rotating shaft structure of FIG. 1. FIG.

도 3 및 도 4는 본 발명의 다른 실시예들에 관한 회전 축 구조체의 축을 나타내는 사시도이다.3 and 4 are perspective views showing the axis of the rotating shaft structure according to other embodiments of the present invention.

도 5는 도 1의 회전 축 구조체의 자성체를 나타내는 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating a magnetic body of the rotating shaft structure of FIG. 1. FIG.

도 6은 도 1의 회전 축 구조체의 고정부재를 나타내는 도면이다.6 is a view showing a fixing member of the rotating shaft structure of FIG.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 *Brief description of symbols for the main parts of the drawings

1: 회전 축 구조체 11: 축1: rotating shaft structure 11: shaft

12: 자성체 13: 고정부재12: magnetic material 13: fixing member

111: 자성체 결합부 112: 고정부재 결합부111: magnetic coupling portion 112: fixing member coupling portion

Claims (5)

회전축을 중심으로 회전하는 축으로서, 회전축으로부터 상기 축의 외주면까지의 거리보다 작은 거리의 외주면을 갖도록 상기 축의 외주면에 형성된 적어도 하나의 자성체 결합부와 고정부재 결합부를 갖는 축;A shaft rotating around a rotation shaft, the shaft having at least one magnetic body coupling portion and a fixing member coupling portion formed on an outer circumferential surface of the shaft to have an outer circumference of a distance smaller than a distance from the rotation shaft to an outer circumferential surface of the shaft; 상기 적어도 하나의 자성체 결합부에 배치되는 적어도 하나의 자성체; 및At least one magnetic body disposed in the at least one magnetic body coupling portion; And 상기 자성체를 고정하도록 그 위와 상기 고정부재 결합부에 배치되는 고정부재를 포함하고,And a fixing member disposed thereon and the fixing member coupler to fix the magnetic material. 상기 자성체와 상기 축의 고정부재 결합부에 배치된 고정부재의 외주면은 상기 축의 외주면과 동일한 면을 이루는 회전 축 구조체.The outer circumferential surface of the fixing member disposed on the coupling member of the magnetic body and the shaft is the rotation axis structure forming the same surface as the outer peripheral surface of the shaft. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 자성체의 두께는 상기 축의 자성체 결합부의 깊이와 동일한 회전 축 구조체.And a thickness of the magnetic body is equal to a depth of the magnetic coupling portion of the shaft. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 고정부재의 두께는 상기 축의 고정부재 결합부의 깊이와 동일한 회전 축 구조체.And a thickness of the fixing member is equal to the depth of the fixing member coupling portion of the shaft. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 자성체는 두 개의 반원통형 부재의 결합으로 이루어지는 회전 축 구조체.The magnetic body is a rotating shaft structure consisting of a combination of two semi-cylindrical members. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 고정부재는 원형 부재로서, 열박음 조립에 의해 상기 자성체 위와 상기 축의 고정부재 결합부에 배치되는 회전 축 구조체.The fixing member is a circular member, the rotating shaft structure disposed on the fixing member engaging portion of the shaft and on the magnetic body by shrink fit assembly.
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