KR20120095711A

KR20120095711A - 점탄성체 코팅층이 구비된 베어링 예압 스프링

Info

Publication number: KR20120095711A
Application number: KR1020110015198A
Authority: KR
Inventors: 김광일; 조경석; 양현섭; 임차유; 육지용
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 2011-02-21
Filing date: 2011-02-21
Publication date: 2012-08-29

Abstract

본 발명은 상호 결합되어 내부에 수용공간을 형성하는 상부 및 하부 케이스와, 상기 상부 및 하부 케이스에 상호 대향되도록 각각 설치되는 제1 및 제2 베어링과, 상기 제1 및 제2 베어링에 지지되어 회전 가능하도록 설치되는 회전축을 포함하는 회전기계에 설치되는 것으로서, 상기 제1 및 제2 베어링과 상부 및 하부 케이스의 사이에 개재되어 제1 및 제2 베어링을 예압하는 예압 스프링과, 상기 예압 스프링의 외면에 형성되는 점탄성체 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 베어링 예압 스프링에 점탄성체 코팅층을 형성시킴으로써, 예압 스프링에 진동이 가해지더라도 이를 상쇄시켜 예압 스프링의 진동을 최소화하는 효과가 있다.

Description

점탄성체 코팅층이 구비된 베어링 예압 스프링 {PRELOAD SPRING FOR BEARING HAVING VISCOELASTIC COATING LAYER}

본 발명은 점탄성체 코팅층이 구비된 베어링 예압 스프링에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 베어링 예압 스프링에 점탄성체 코팅층을 형성시킴으로써, 예압 스프링에 진동이 가해지더라도 이를 상쇄시켜 소음의 발생을 방지하는 점탄성체 코팅층이 구비된 베어링 예압 스프링에 관한 것이다.

일반적으로, 모터, 압축기 등과 같은 일반적인 회전기계의 회전축은 베어링에 의해 지지된다.

이러한 베어링은 회전기계의 성능과 수명을 좌우하는 중요부품의 하나로서 진동과 소음을 줄이기 위해 높은 강성이 요구되고, 회전기계의 동작 중 마모를 방지하기 위하여 베어링에 부하(load)를 가하는 예압 스프링이 개재된다.

상기와 같은 예압 스프링은 회전기계 동작 시 외부 요인 또는 내부 요인에 의해 가진되게 되고, 이에 따라 소음을 발생시키는 문제점이 있었다.

도 1은 일반적인 회전기계 중 내전형 BLDC 모터를 도시한 도면으로, 이하에서는 내전형 BLDC 모터를 예를 들어 설명한다.

내전형 비엘디씨 모터는 상호 결합되어 내부에 수용공간을 형성하는 상부 및 하부 케이스(10, 11)가 마련되고, 하부 케이스(11)의 하면에는 모터 하우징(12)이 설치된다.

그리고, 상부 케이스(10)의 상단 하부 면에는 및 하부 케이스(11)의 하단 상부 면에는 제1 볼 베어링(20) 및 제2 볼 베어링(21)이 상호 대응되게 설치된다.

그리고, 제2 볼 베어링(21)의 하단에는 제2 볼 베어링(21)을 상부 방향으로 예압하는 예압 스프링(50)이 구비된다.

또한, 제1 볼 베어링(20) 및 제2 볼 베어링(21)에는 회전축(30)의 상부 측 및 하부 측이 각각 지지되어 회전 가능하게 설치된다.

그리고, 회전축(30)의 외주면에는 영구자석을 가지는 회전자(31)가 고정되고, 상부 케이스(10)의 내부 수용공간에는 회전자(31)를 감싸도록 설치되는 코어가 구비된 고정자(32)가 고정된다.

한편, 하부 케이스(11)의 내부에는 회전자(31)의 위치를 감지하는 홀센서(40)가 구비된다.

상기와 같이 구성되는 내전형 BLDC 모터는 홀센서(40)가 회전자(31)의 위치를 감지한 후, 이를 기초로 하여 고정자(32)의 코일에 전류가 공급되면 회전자(31)와 고정자(32)의 작용에 의하여 회전자(31)가 회전되게 되고, 이에 따라 회전축(30)이 회전되어 모터가 작동된다.

그러나, 내전형 BLDC 모터는 회전자(31)의 위치를 검출하기 위한 홀센서(40)에 의해 고정자(32)의 코어와 회전자(31)의 영구자석 간의 자력 불균형이 발생되고, 이에 따라 회전축(30) 방향으로 진동이 발생하여 예압 스프링(50)을 가진시키게 된다.

예압스프링(50)은 통상 금속제로 형성되므로, 상기한 가진력의 대부분을 흡수하여 진동하게 되고, 이 진동력이 하부 케이스(11)로 전달되어 소음을 발생시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 베어링 예압 스프링에 점탄성체 코팅층을 형성시킴으로써, 예압 스프링에 진동이 가해지더라도 이를 상쇄시켜 소음의 발생을 방지하는 점탄성체 코팅층이 구비된 베어링 예압 스프링을 제공하는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따라, 상호 결합되어 내부에 수용공간을 형성하는 상부 및 하부 케이스와, 상기 상부 및 하부 케이스에 상호 대향되도록 각각 설치되는 제1 및 제2 베어링과, 상기 제1 및 제2 베어링에 지지되어 회전 가능하도록 설치되는 회전축을 포함하는 회전기계에 설치되는 것으로서, 상기 제1 및 제2 베어링과 상부 및 하부 케이스의 사이에 개재되어 제1 및 제2 베어링을 예압하는 예압 스프링과, 상기 예압 스프링의 외면에 형성되는 점탄성체 코팅층에 의해 달성된다.

또한, 상기 점탄성체 코팅층의 두께는 0.1mm 내지 0.7mm 이내일 수 있다.

또한, 상기 점탄성체 코팅층은 예압 스프링과 이중 사출에 의해 형성될 수 있다.

또한, 상기 회전기계는 상기 회전축에 결합되어 회전축과 일체로 회전하는 회전자와, 상기 상부 및 하부 케이스의 내부 수용공간에 설치되되 회전자를 감싸도록 설치되어 회전자를 회전시키는 고정자와, 상기 하부 케이스에 설치되어 회전자의 위치를 검출하는 홀센서를 더 포함하는 내전형 BLDC 모터이고, 상기 제1 및 제2 베어링은 이너 레이스, 아우터 레이스 및 상기 이너 레이스와 아우터 레이스 사이에 개재되는 다수개의 볼로 구성되는 레이디얼 볼 베어링일 수 있다.

또한, 상기 점탄성체 코팅층은 예압 스프링과 제1 및 제2 볼 베어링의 사이에 형성될 수 있다.

또한, 상기 점탄성체 코팅층은 제1 및 2 볼 베어링의 아우터 레이스와 선 접촉하도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 예압 스프링은 케이스의 내부 면과 선 접촉하도록 설치될 수 있다.

이에 의해, 베어링 예압 스프링에 점탄성체 코팅층을 형성시킴으로써, 예압 스프링에 진동이 가해지더라도 이를 상쇄시켜 예압 스프링의 진동을 최소화하는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 대한 도면이다.
도 2는 본 발명이 적용되는 내전형 BLDC 모터의 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 점탄성체 코팅층이 구비된 베어링 예압 스프링이 내전형 BLDC 모터에 설치된 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 점탄성체 코팅층이 구비된 베어링 예압 스프링의 단면도이다.
도 5는 도 3의 부분 확대도이다.
도 6은 주파수에 따른 예압 스프링에 가해지는 가진력을 측정하여 나타낸 그래프이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 실시예에서는 일반적인 회전기계 중 내전형 BLDC 모터에 본 발명이 적용되는 것으로 설명한다.

그러나, 이는 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 이에 의해 본 발명이 한정되지 않고, 본 발명에 따른 점탄성체 코팅층이 구비된 베어링 예압 스프링은 베어링에 의해 회전축이 지지되어 회전하는 모든 회전기계에 적용 가능하다.

먼저, 본 발명이 적용되는 내전형 BLDC 모터에 대해 도 2 및 도 3을 참조하여 간략히 설명한다.

내전형 BLDC 모터는 일면이 밀폐되고 타면이 개방된 중공 원통 형상의 상부 케이스(100)를 가지고, 상부 케이스(100)의 개방된 타면에는 하부 케이스(110)가 결합되어 내부에 수용공간을 형성한다.

그리고, 하부 케이스(110)의 하부에는 내전형 BLDC 모터를 고정하기 위한 모터 하우징(120)이 결합된다.

이하, 상부 케이스(100)를 포함한 다른 구성요소들의 면 및 방향을 지칭함에 있어서, 상부 케이스(100)의 밀폐된 면 및 방향을 상면 및 상부, 개방된 면 및 방향을 하면 및 하부라 한다.

상부 케이스(100)의 상부 내부 면 및 하부 케이스(110)의 상부 면에는 상호 대응되도록 제1 볼 베어링(200) 및 제2 볼 베어링(210)이 개재된다.

제1 볼 베어링(200) 및 제2 볼 베어링(210)에는 회전축(300)의 상부 측 및 하부 측이 각각 지지되어 회전 가능하게 설치된다.

그리고, 회전축(300)의 외주면 및 상부 케이스(100)의 내부에는 회전자(310) 및 고정자(320)가 각각 고정된다.

회전자(310)는 회전축(300)의 외주 면에 고정된 요크와 요크에 결합된 영구자석을 가지고, 고정자는 영구자석을 감싸는 형태로 상부 케이스(100)의 내부 면에 고정된 코어와 코어에 권선된 코일로 마련된다.

여기서, 회전자(310) 및 고정자(320)는 일반적으로 널리 사용되는 것으로서, 그 상세한 도면부호는 도시하지 않았다.

또한, 하부 케이스(110)의 내부에는 회전자(310)의 위치를 감지하는 홀센서(400)가 구비된다.

상기와 같이 구성되는 내전형 BLDC 모터는 홀센서(400)가 회전자(310)의 위치를 감지한 후, 이를 기초로 하여 고정자(320)의 코일에 전류가 공급되면 회전자(310)와 고정자(320)의 작용에 의하여 회전자(310)가 회전되게 되고, 이에 따라 회전축(300)이 회전되어 모터가 작동된다.

이하에서는, 본 발명에 따른 점탄성체 코팅층이 구비된 베어링 예압 스프링을 도 4 및 도 5를 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 점탄성체 코팅층이 구비된 베어링 예압 스프링은 제2 볼 베어링(210)과 하부 케이스(110)의 사이에 설치되어 제2 볼 베어링(210)에 예압을 가하는 예압 스프링(500)과, 예압 스프링(500)의 외면에 형성되는 점탄성체 코팅층(510)으로 구성된다.

먼저, 예압 스프링(500)은 물체의 탄성변형을 이용하여 에너지를 흡수 축적시켜 완충 등의 작용을 하게 하는 판 스프링으로서, 그 단면 형상은 산과 골이 반복적으로 형성되는 파형을 이루도록 형성된다.

상기와 같이 형성된 예압 스프링(500)은 제2 볼 베어링(210)과 하부 케이스(110)의 사이에 개재되는데, 이때 예압 스프링(500)의 산 부분이 제2 볼 베어링(210)의 아우터 레이스와 선 접촉하도록 설치되어 아우터 레이스를 예압하고, 골 부분이 하부 케이스(110)의 내부 면과 선 접촉하도록 설치된다.

그리고, 점탄성체 코팅층(510)은 점탄성을 갖는 물질로 형성된 층으로서, 예압 스프링(500)의 외면 중 제2 볼 베어링(210)과 맞닿는 면에 형성된다.

즉, 점탄성체 코팅층(510)은 예압 스프링(500)과 제2 볼 베어링(210)의 사이에 형성되어 제2 볼 베어링(210)의 아우터 레이스와 직접적으로 접촉된다.

이때, 점탄성체 코팅층(510)은 예압 스프링(500)의 외면 중 하부 케이스(110)와 접촉되는 면에는 형성되지 않는다.

만약, 하부 케이스(110)와 접촉되는 예압 스프링(500)의 면에 점탄성체 코팅층(510)이 형성될 경우, 예압 스프링(500)에 하중이 작용되면 점탄성체의 변형으로 예압 스프링(500)의 위치가 변하게 되고, 이는 회전축(300) 회전 시 또 다른 진동 혹은 소음의 원인이 되기 때문이다.

그리고, 예압 스프링(500)과 점탄성체 코팅층(510)은 이중 사출에 의한 방법으로 제작되는데, 이중 사출은 일반적으로 널리 사용되는 것이므로 자세한 설명은 생략한다.

한편, 점탄성체 코팅층(510)의 두께는 0.1mm ~ 0.7mm 이내로 형성된다.

점탄성체 코팅층(510)이 0.7mm 이상일 경우 또는 점탄성체 코팅층(510)이 제2 볼 베어링(210)의 전면과 접촉할 경우에는 점탄성체 코팅층(510)이 가압될 때 제2 볼 베어링(210)의 이너 레이스에도 점탄성체 코팅층(510)이 접촉하게 되어 제2 볼 베어링(210)이 회전하지 않게 되므로, 점탄성체 코팅층(510)의 두께는 0.1mm ~ 0.7mm 이내로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 도 6은 주파수에 따른 예압 스프링의 진동을 측정하여 나타낸 그래프로서, 내전형 BLDC 모터는 750Hz ~ 1000Hz 사이의 주파수에서 진동이 많이 일어나는 것을 볼 수 있다.

점탄성체는 저 주파수 대역보다 고 주파수 대역에서 탄성의 특성이 크므로, 고주파수대역으로 작동하는 내전형 BLDC 모터의 예압 스프링(500)에 작용하는 가진력을 흡수하기에 적합하다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 점탄성체 코팅층이 구비된 베어링 예압 스프링은 내전형 BLDC 모터의 회전자(310)의 위치를 검출하기 위한 홀센서(400)에 의해 고정자(320)의 코어와 회전자(310)의 영구자석 간의 자력 불균형이 발생되어 회전축(300) 방향으로 진동이 발생하더라도 점탄성체 코팅층(510)에 의해 진동의 대부분을 흡수함으로써 예압 스프링(500)의 진동을 최소화하고 이에 따른 소음을 방지하는 효과를 갖게 된다.

본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 기술적 사상의 범위에 포함되는 것은 자명하다.

100 : 상부 케이스 110 : 하부 케이스
120 : 모터 하우징 200 : 제1 볼 베어링
210 : 제2 볼 베어링 300 : 회전축
310 : 회전자 320 : 고정자
400 : 홀센서 500 : 예압 스프링
510 : 점탄성체 코팅층

Claims

상호 결합되어 내부에 수용공간을 형성하는 상부 및 하부 케이스(100, 110)와, 상기 상부 및 하부 케이스(100, 110)에 상호 대향되도록 각각 설치되는 제1 및 제2 베어링(200, 210)과, 상기 제1 및 제2 베어링(200, 210)에 지지되어 회전 가능하도록 설치되는 회전축(300)을 포함하는 회전기계에 설치되는 것으로서,
상기 제1 및 제2 베어링(200, 210)과 상부 및 하부 케이스(100, 110)의 사이에 개재되어 제1 및 제2 베어링(200, 210)을 예압하는 예압 스프링(500)과;
상기 예압 스프링(500)의 외면에 형성되는 점탄성체 코팅층(510)을 포함하는 것을 특징으로 하는 점탄성체 코팅층이 구비된 베어링 예압 스프링.
제1항에 있어서,
상기 점탄성체 코팅층(510)의 두께는 0.1mm 내지 0.7mm 이내인 것을 특징으로 하는 점탄성체 코팅층이 구비된 베어링 예압 스프링.
제1항에 있어서,
상기 점탄성체 코팅층(510)은 예압 스프링(500)과 이중 사출에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 점탄성체 코팅층이 구비된 베어링 예압 스프링.
제1항에 있어서,
상기 회전기계는 상기 회전축(300)에 결합되어 회전축(300)과 일체로 회전하는 회전자(310)와, 상기 상부 및 하부 케이스(100, 110)의 내부 수용공간에 설치되되 회전자(310)를 감싸도록 설치되어 회전자(310)를 회전시키는 고정자(320)와, 상기 하부 케이스(110)에 설치되어 회전자(310)의 위치를 검출하는 홀센서(400)를 더 포함하는 내전형 BLDC 모터이고,
상기 제1 및 제2 베어링(200, 210)은 이너 레이스, 아우터 레이스 및 상기 이너 레이스와 아우터 레이스 사이에 개재되는 다수개의 볼로 구성되는 레이디얼 볼 베어링인 것을 특징으로 하는 점탄성체 코팅층이 구비된 베어링 예압 스프링.
제4항에 있어서,
상기 점탄성체 코팅층(510)은 예압 스프링(500)과 제1 및 제2 볼 베어링(200, 210)의 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 점탄성체 코팅층이 구비된 베어링 예압 스프링.
제5항에 있어서,
상기 점탄성체 코팅층(510)은 제1 및 2 볼 베어링(200, 210)의 아우터 레이스와 선 접촉하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 점탄성체 코팅층이 구비된 베어링 예압 스프링.
제4항에 있어서,
상기 예압 스프링(500)은 케이스(110)의 내부 면과 선 접촉하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 점탄성체 코팅층이 구비된 베어링 예압 스프링.