KR20150139064A - 플라이휠 에너지 저장장치의 제작 및 조립 공차 조정방법 - Google Patents

플라이휠 에너지 저장장치의 제작 및 조립 공차 조정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라이휠 에너지 저장장치의 제작 및 조립 공차 조정방법에 관한 것으로, 상부 및 하부 백업 베어링 사이에 스러스트 베어링이 위치하도록 조립되는 플라이휠 에너지 저장장치의 제작 및 조립 공차 조정방법에 있어서, 공극을 고려하지 않은 상태의 회전로터 어셈블리의 각 부품 치수를 정밀측정하는 제1단계; 공극을 고려한 상태의 각 부품의 조립 상태의 치수를 정밀측정하는 제2단계; 공극을 고려하지 않은 상태의 회전로터 어셈블리의 각 부품 치수와 공극을 고려한 상태의 각 부품의 조립 상태의 치수를 이용하여 설계값을 산출한 후 실제 부품의 조립 상태에서의 가공에 필요한 치수를 보정하는 제3단계; 로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 플라이휠 에너지 저장 장치의 주요 구성인 상부 및 하부 백업 베어링과 스러스트 베어링의 제작 및 다단조립시 발생할 수 있는 누적 공차를 체계적으로 관리함으로서 누적 공차를 최소화하여 플라이휠 에너지 저장장치의 고속회전이 가능하고 이로 인한 에너지 저장효율을 향상시킬 수 있다.

Description

플라이휠 에너지 저장장치의 제작 및 조립 공차 조정방법 {manufacturing method and corrercting tolerance for flywheel energy storage}
본 발명은 플라이휠 에너지 저장장치의 제작 및 조립 공차 조정방법에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 철도시스템 및 일반 산업분야에 적용 가능한 플라이휠 에너지 저장장치의 제작 및 다단 조립시 발생하는 누적 공차를 최소화하기 위하여, 제품조립 및 측정단계를 구체화하여 운전제어에 필수조건인 공극의 정밀도를 확보함으로서 최상의 플라이휠 구동이 가능하도록 하기 위한 플라이휠 에너지 저장장치의 제작 및 조립 공차 조정방법에 관한 것이다.
일반적으로 플라이휠 에너지 저장장치는 전기에너지를 공급받아 운동에너지로 저장하는 장치로서, 플라이휠 에너지 저장장치는 저장된 운동에너지를 필요에 따라 전기에너지로 공급한다.
이때, 상기 운동에너지를 저장하기 위하여 플라이휠이 회전하게 되며, 플라이휠이 회전할 때, 상기 플라이휠이 기계적 마찰에 의하여 에너지 손실을 저감시키기 위하여 자기베어링을 사용한다.
한편, 플라이휠 에너지 저장장치에 저장되는 운동에너지의 양은 플라이휠의 회전 관성과 회전속도의 제곱에 비례함에 따라 회전관성을 증가시키거나 회전속도를 증가시키는 경우 많은 에너지를 저장할 수 있다.
이와 같은 플라이휠 에너지 저장장치는 공개특허 제10-2013-0032607호, 등록특허 제10-1062698호, 공개특허 제10-2013-0131972호, 등록특허 제10-1171638호 등을 통해 다양한 구조가 제안된 바 있다.
한편, 일반적인 플라이휠 에너지 저장장치는 도 1에 도시된 바와 같이 케이스 내부에 플라이휠 및 베어링 등 다양한 부품들이 조립된다. 이에 의하면 플라이휠 에너지 저장 장치(1)는 잉여의 전기에너지를 기계적 회전에너지로 저장하기 때문에 매우 높은 고속 회전속도를 요구한다. 이와 같은 회전축(11)상에 플라이휠(Flywheel)(12)이 결합된 구조의 회전로터(10)의 고속회전을 구현하기 위해서 일반전인 접촉식 베어링보다는 비접촉식 자기베어링을 채용하는 것이 일반적이다.
이때, 회전로터(10)의 회전축(11)에 대해 직각방향의 하중을 받는 상부 및 하부 레이디얼 베어링(RADIAL BEARING)(20,22)과, 회전축(11)의 축 방향의 하중을 받는 스러스트 베어링(THRUST BEARING)(30)은 회전로터(10)를 비접촉으로 지지하는 자기베어링이다.
한편, 많은 양의 에너지를 저장하기 위해 무거운 플라이휠(12)을 사용하고, 회전축(11)을 회전시키고 필요시 에너지를 방출하기 위한 모터/발전기(40)를 사용하는 구성은 가장 필수적인 플라이휠 에너지 저장장치의 기본적인 구성이다. 또한 상기 상부 및 하부 레이디얼 베어링(20,22)의 사이에는 비접촉 고속회전시 발생할 수 있는 돌발 상황 및 비상상황에 대응하기 위해서 장착하는 비상용 베어링인 상부 및 하부 백업 베어링(BACK-UP BEARING)(50,52)이 설치된다. 이와 같이 플라이휠 에너지 저장장치의 회전로터(10)는 비접촉 베어링 방식을 채용하여 고속회전이 가능하다.
그런데 이와 같은 플라이휠 에너지 저장장치(1)의 각 부품의 제작 및 조립시 설계 수치와 상이한 공차가 발생하였을 경우 비접촉 공극을 설계수치만큼 확보할 수 없어 회전로터(10)의 고속회전이 불가능하다.
이에 플라이휠 에너지 저장장치(1)의 제작 및 다단 조립시 공차의 철저한 관리가 필요하며 또한 공차의 최소화를 위한 정형화된 관리 방안이 필요함에도 현재 이에 대한 관리 방안은 전무(全無)한 상황이다.
참고문헌 1 : 공개특허 제10-2013-0032607호 참고문헌 2 : 등록특허 제10-1062698호 참고문헌 3 : 공개특허 제10-2013-0131972호 참고문헌 4 : 등록특허 제10-1171638호
따라서, 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 플라이휠 에너지 저장 장치의 제작 및 다단조립에서 발생할 수 있는 누적공차의 체계적인 관리방안의 수립을 통해 누적 공차를 최소화할 수 있는 플라이휠 에너지 저장장치의 제작 및 조립 공차 조정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
특히 본 발명은 누적공차 관리의 체계화로 복수의 에너지 저장장치를 제작 및 조립시 각 부품별 제작 오차를 최소화할 수 있는 플라이휠 에너지 저장장치의 제작 및 조립 공차 조정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은;
상부 및 하부 백업 베어링 사이에 스러스트 베어링이 위치하도록 조립되는 플라이휠 에너지 저장장치의 제작 및 조립 공차 조정방법에 있어서, 공극을 고려하지 않은 상태의 회전로터 어셈블리의 각 부품 치수를 정밀측정하는 제1단계; 공극을 고려한 상태의 각 부품의 조립 상태의 치수를 정밀측정하는 제2단계; 공극을 고려하지 않은 상태의 회전로터 어셈블리의 각 부품 치수와 공극을 고려한 상태의 각 부품의 조립 상태의 치수를 이용하여 설계값을 산출한 후 실제 부품의 조립 상태에서의 가공에 필요한 치수를 보정하는 제3단계; 로 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제1단계는 상부 백업 베어링의 하부면에 대응되는 회전로터의 부분에서 하부 백업 베어링의 상부면에 대응되는 회전로터의 부분까지의 길이(A)와, 스러스트 플레이트의 공극 길이를 고려하지 않은 상태에서 상기 하부 백업 베어링의 상부면에 대응되는 회전로터의 부분에서 스러스트 플레이트의 하부면까지의 거리(B)와, 스러스트 플레이트의 두께(C)와, 스러스트 플레이트의 공극 길이를 고려하지 않은 상태에서 상기 상부 백업 베어링의 하부면에 대응되는 회전로터의 부분에서 스러스트 플레이트의 상부면까지의 거리(D)를 정밀측정하는 단계;이고, 상기 제2단계는, 스러스트 플레이트의 공극 길이를 고려한 상태에서 상기 하부 백업 베어링의 상부면에서 스러스트 베어링의 공극의 하부면까지의 거리(X)와, 상부 및 하부 공극 길이를 고려한 상태의 스러스트 베어링의 공극(Y)과, 스러스트 플레이트의 공극 길이를 고려한 상태의 상기 상부 백업 베어링의 하부면에서 스러스트 베어링의 공극의 상부면까지의 거리(Z)를 정밀 측정하는 단계;이며, 상기 제3단계는, 스러스트 플레이트의 공극 길이를 고려한 상태에서 상기 하부 백업 베어링의 상부면에서 스러스트 베어링의 공극의 하부면까지의 설계 거리(X')와, 상부 및 하부 공극 길이를 고려한 상태의 스러스트 베어링의 설계 공극(Y')와, 스러스트 플레이트의 공극 길이를 고려한 상태의 상기 상부 백업 베어링의 하부면에서 스러스트 베어링의 공극의 상부면까지의 설계 거리(Z')를 이용해 보정하는 단계; 인 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제3단계는, 상기 설계 거리(X')가 상기 측정 거리(X)보다 크면 설계 거리(X')에서 측정 거리(X)를 뺀 보정값 만큼 하부 백업 베어링에 대응되는 회전로터의 부분을 추가 가공하여 상기 거리(B)를 줄이고; 설계 거리(X')가 측정 거리(X)보다 작으면 측정 거리(X)에서 설계 거리(X')를 뺀 보정값만큼 스러스트 하우징을 낮게 형성하는 단계;인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 설계 거리(X')는 상기 거리(B)와 하부 백업 베어링의 공극(BG)를 합한 값에서 스러스트 플레이트의 공극(TG)를 뺀 값인 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 제3단계는, 상기 설계 공극(Y')이 상기 측정 공극(Y)보다 크면 설계 공극(Y')에서 상기 공극(Y)을 뺀 보정값 만큼 스러스트 플레이트를 가공하고, 설계 공극(Y')이 측정 공극(Y)보다 작으면, 측정 공극(Y)에서 설계 공극(Y')을 뺀 보정값 만큼 스러스트 하우징을 낮게 가공하는 단계;인 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 설계 공극(Y')은 스러스트 플레이트의 두께(C)와 스러스트 플레이트의 상부면의 공극 길이(TG)와 하부면의 공극 길이(TG)를 합한 값인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제3단계는, 상기 설계 거리(Z')가 상기 측정 거리(Z)보다 크면, 설계 거리(Z')에서 측정 거리(Z)를 뺀 보정값 만큼 상기 상부 백업 베어링의 하부면에 대응되는 회전로터의 부분을 가공하여 거리(D)를 줄이거나, 상부 백업 베어링 하우징 조립부를 보정값 만큼 높게 가공하며, 상기 설계 거리(Z')가 측정 거리(Z)보다 작으면 측정 거리(Z)에서 설계 거리(Z')를 뺀 보정값만큼 백업 베어링 하우징 조립부에 보강판(SHIM PLATE)을 삽입하여 상부 백업 베어링의 높이를 낮추는 단계;인 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 설계 거리(Z')는 스러스트 플레이트의 공극 길이를 고려하지 않은 상태에서 상기 상부 백업 베어링의 하부면에 대응되는 회전로터의 부분에서 스러스트 플레이트의 상부면까지의 거리(D)와 상부 백업 베어링의 공극(BG)를 합한 값에서 스러스트 플레이트의 공극(TG)를 뺀 값인 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제3단계 후, 상기 길이(A)가, 측정 거리(X,Y,Z)를 모두 합한 값에서 상부 백업 베어링의 간극(BG)과 하부 백업 베어링의 간극(BG)을 뺀 값을 만족하는지 비교하는 제4단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 플라이휠 에너지 저장 장치의 주요 구성인 상부 및 하부 백업 베어링과 스러스트 베어링의 제작 및 다단조립시 발생할 수 있는 누적 공차를 체계적으로 관리함으로서 누적 공차를 최소화하여 플라이휠 에너지 저장장치의 고속회전이 가능하고 이로 인한 에너지 저장효율을 향상시킬 수 있다.
아울러, 본 발명에 따르면 제작 및 다단조립시 발생가능한 누적 공차를 체계적으로 관리할 수 있어 복수의 플라이휠 에너지 저장 장치를 제작 및 조립시 각 부품 또는 장치별 제작 오차 역시 최소화할 수 있고, 복수의 플라이휠 에너지 저장 장치에서 발생하는 누적 공차가 최소화되어 동일한 제어기로 복수의 플라이휠 에너지 저장 장치의 제어 역시 가능하다.
도 1은 일반적인 플라이휠 에너지 저장 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 플라이휠 에너지 저장장치의 제작 및 조립 공차 조정 예를 설명하기 위해 도시한 회전로터의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 플라이휠 에너지 저장장치의 제작 및 조립 공차 조정 예를 설명하기 위해 도시한 플라이휠 에너지 저장장치의 조립 단면도이다.
본 발명에 따른 플라이휠 에너지 저장장치의 제작 및 조립 공차 조정방법을 첨부한 도면을 참고로 하여 이하 상세히 기술되는 실시 예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참고로 본 발명에 따른 플라이휠 에너지 저장장치의 제작 및 조립 공차 조정방법을 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 플라이휠 에너지 저장장치는 도 1에 도시한 일반적인 플라이휠 에너지 저장장치(1)를 그대로 적용한다. 이에 의하면 플라이휠 에너지 저장 장치(1)는 회전축(11)상에 플라이휠(Flywheel)(12)이 결합된 회전로터(10)의 회전축(11)에 대해 직각방향의 하중을 받는 상부 및 하부 레이디얼 베어링(20,22)과, 회전축(11)의 축 방향의 하중을 받는 스러스트 베어링(30)은 회전로터(10)를 비접촉으로 지지한다.
또한 상기 상부 및 하부 레이디얼 베어링(20,22)의 사이에는 비접촉 고속회전시 발생할 수 있는 돌발 상황 및 비상상황에 대응하기 위해서 장착하는 비상용 베어링인 상부 및 하부 백업 베어링(50,52)이 설치된다.
좀 더 상세하게는 상기 상부 백업 베어링(50)은 상기 스러스트 베어링(30)의 상부에 위치하고, 상기 하부 백업 베어링(52)은 상기 스러스트 베어링(30)의 하부에 위치한다.
이때, 상기 플라이휠 에너지 저장장치(1)의 각 부품의 제작 및 조립시 설계 수치와 상이한 공차가 발생하였을 경우 비접촉 공극을 설계수치만큼 확보할 수 없어 회전로터(10)의 고속회전이 불가능하므로 이의 조정이 필요하다.
이는 우선 공극을 고려하지 않은 상태의 회전로터 어셈블리의 각 부품 치수를 정밀측정하는 제1단계; 다음으로 공극을 고려한 상태의 각 부품의 조립 상태의 치수를 정밀측정하는 제2단계; 공극을 고려하지 않은 상태의 회전로터 어셈블리의 각 부품 치수와 공극을 고려한 상태의 각 부품의 조립 상태의 치수를 이용하여 설계값을 산출한 후 실제 부품의 조립 상태에서의 가공에 필요한 치수를 보정하는 제3단계;를 통해 플라이휠 에너지 저장장치의 제작 및 조립 공차를 조정한다.
이하, 본 발명의 각 단계를 도 2 및 도 3을 참고로 상세히 설명한다.
먼저, 도 2를 참고하면 상기 제1단계는 공극을 고려하지 않은 상태의 회전로터 어셈블리의 각 부품 치수를 정밀측정하는 단계로서, 회전로터 어셈블리의 주요부위로서 상부 백업 베어링(50)과 스러스트 플레이트(32) 및 하부 백업 베어링(52) 간의 상대적인 거리를 측정한다.
먼저, 상기 제1단계는 상부 및 하부 백업 베어링(50,52) 간 거리와, 스러스트 플레이트(32)의 위치를 정밀하게 측정한다.
좀 더 상세하게 설명하면, 상기 제1단계는 상부 백업 베어링(50)의 하부면에 대응되는 회전로터(10)의 부분에서 하부 백업 베어링(52)의 상부면에 대응되는 회전로터(10)의 부분까지의 길이(A)와, 스러스트 플레이트(32)의 공극 길이를 고려하지 않은 상태에서 상기 하부 백업 베어링(52)의 상부면에 대응되는 회전로터(10)의 부분에서 스러스트 플레이트(32)의 하부면까지의 거리(B)와, 스러스트 플레이트(32)의 두께(C)와, 스러스트 플레이트(32)의 공극 길이를 고려하지 않은 상태에서 상기 상부 백업 베어링(50)의 하부면에 대응되는 회전로터(10)의 부분에서 스러스트 플레이트(32)의 상부면까지의 거리(D)를 정밀측정한다.
이 경우 각 부분의 정밀 치수를 측정하며 측정시에는 유효한 측정기를 사용한다.
다음으로, 도 3을 참고하면 상기 제2단계는 공극을 고려한 상태로서 하우징 조립품을 정밀하게 측정한다.
좀 더 상세하게 설명하면, 상기 제2단계는 백업 베어링 간극과 스러스트 플레이트의 간극을 정밀하게 측정하는 것으로, 스러스트 플레이트(32)의 공극 길이를 고려한 상태에서 상기 하부 백업 베어링(52)의 상부면에서 스러스트 베어링(30)의 공극의 하부면까지의 거리(X)와, 스러스트 플레이트(32)의 상부 및 하부 공극 길이를 고려한 상태의 스러스트 플레이트(32)가 삽입되는 스러스트 베어링(30)의 공극(Y)과, 스러스트 플레이트(32)의 공극 길이를 고려한 상태의 상기 상부 백업 베어링(50)의 하부면에서 스러스트 베어링(30)의 공극의 상부면까지의 거리(Z)를 정밀 측정한다.
이 경우 각 부분의 정밀 치수를 측정하며 측정시에는 유효한 측정기를 사용한다.
이상의 제1단계 및 제2단계를 통해 부품간의 공극을 고려하지 않은 상태와 공극을 고려한 상태의 조립 치수를 정밀하게 측정한 후, 제3단계를 통해 누적 공차를 보정한다.
이때, 스러스트 플레이트(32)의 공극 길이를 고려한 상태에서 상기 하부 백업 베어링(52)의 상부면에서 스러스트 베어링(30)의 공극의 하부면까지의 설계 거리(X')는 스러스트 플레이트(32)의 공극 길이를 고려하지 않은 상태에서 상기 하부 백업 베어링(52)의 상부면에 대응되는 회전로터(10)의 부분에서 스러스트 플레이트(32)의 하부면까지의 거리(B)와 하부 백업 베어링(52)의 공극(BG)를 합한 값에서 스러스트 플레이트(32)의 공극(TG)를 뺀 값으로 아래의 식 1과 같다.
X' = B + BG - TG ---------------- (식 1)
(여기서, 하부 백업 베어링(52)의 공극은 하부 백업 베어링(52)의 상부면과 하부 백업 베어링(52)의 상부면에 대응되는 회전로터(10)의 부분 사이의 공극을 말한다.)
이와 같은 설계 거리(X')는 스러스트 플레이트(32)의 공극 길이를 고려한 상태에서 상기 하부 백업 베어링(52)의 상부면에서 스러스트 베어링(30)의 공극의 하부면까지의 측정 거리(X)에 비해 큰 경우, 보정값은 "설계 거리(X') - 측정 거리(X)"이다. 이를 통해 하부 백업 베어링(52)의 상부면에 대응되는 회전로터(10)의 부분을 보정 값만큼 추가 가공하여 스러스트 플레이트(32)의 공극 길이를 고려하지 않은 상태에서 상기 하부 백업 베어링(52)의 상부면에 대응되는 회전로터(10)의 부분에서 스러스트 플레이트(32)의 하부면까지의 측정값인 거리(B)를 줄이거나, 스러스트 베어링(30)이 설치되는 스러스트 하우징(31)을 보정값 만큼 높게 신규 제작하여 도 3의 'S1’및 ‘S2’부위를 높게 형성한다.
한편, 설계 거리(X')가 측정 거리(X)에 비해 작은 경우, 보정값은 "측정 거리(X) - 설계 거리(X')"이다. 이를 통해 스러스트 하우징(31)을 보정값 만큼 낮게 추가로 가공하여 도 3의 'S1’및 ‘S2’부위를 낮게 형성한다.
다음으로, 상부 및 하부 공극 길이를 고려한 상태의 스러스트 베어링(30)의 설계 공극(Y')은 스러스트 플레이트(32)의 두께(C)와, 스러스트 플레이트(32)의 상부면과 스러스트 베어링(30)의 공극의 상부면 사이의 공극 길이(TG)와, 스러스트 플레이트(32)의 하부면과 스러스트 베어링(30)의 공극의 하부면 사이의 공극 길이(TG)를 합한 값으로 아래의 식 2와 같다.
Y' = C + TG + TG ---------------- (식 2)
이와 같은 설계 공극(Y')은 상부 및 하부 공극 길이를 고려한 상태의 스러스트 베어링(30)의 공극(Y)에 비해 큰 경우, 보정값은 "설계 공극(Y') - 측정 공극(Y)"이다. 이를 통해 회전로터(10)에 조립된 스러스트 플레이트(32)의 두께를 확인한 후 얇으면 보정값 만큼 보정한다. 이 경우 스러스트 플레이트(32)를 재가공함이 바람직하다.
한편, 설계 공극(Y')이 측정 공극(Y)에 비해 작은 경우, 보정값은 "측정 공극(Y) - 설계 공극(Y')"이다. 이를 통해 스러스트 하우징(31)을 보정값 만큼 낮게 추가로 가공하여 도 3의 ‘S2’부위를 낮게 형성한다.
그리고, 스러스트 플레이트(32)의 공극 길이를 고려한 상태의 상기 상부 백업 베어링(50)의 하부면에서 스러스트 베어링(30)의 공극의 상부면까지의 설계 거리(Z')는 스러스트 플레이트(32)의 공극 길이를 고려하지 않은 상태에서 상기 상부 백업 베어링(50)의 하부면에 대응되는 회전로터(10)의 부분에서 스러스트 플레이트(32)의 상부면까지의 거리(D)와 상부 백업 베어링(50)의 공극(BG)를 합한 값에서 스러스트 플레이트(32)의 공극(TG)을 뺀 값으로 아래의 식 3과 같다.
Z' = D + BG - TG ---------------- (식 3)
(여기서, 상부 백업 베어링(50)의 공극은 상부 백업 베어링(50)의 상부면과 상부 백업 베어링(50)의 상부면에 대응되는 회전로터(10)의 부분 사이의 공극을 말한다.)
이와 같은 설계 거리(Z')는 스러스트 플레이트(32)의 공극 길이를 고려한 상태의 상기 상부 백업 베어링(50)의 하부면에서 스러스트 베어링(30)의 공극의 상부면까지의 측정 거리(Z)에 비해 큰 경우, 보정값은 "설계 거리(Z') - 측정 거리(Z)"이다.
이를 통해 상부 백업 베어링(50)의 하부면에 대응되는 회전로터(10)의 부분을 보정 값만큼 추가 가공하여 스러스트 플레이트(32)의 공극 길이를 고려하지 않은 상태에서 상기 상부 백업 베어링(50)의 하부면에 대응되는 회전로터(10)의 부분에서 스러스트 플레이트(32)의 상부면까지의 거리(D)를 줄이거나, 상부 백업 베어링 하우징 조립부를 보정값 만큼 높게 가공하여 도 3의 'S3’부위를 높게 형성한다.
한편, 설계 거리(Z')가 측정 거리(Z)에 비해 작은 경우, 보정값은 "측정 거리(Z) - 설계 거리(Z')"이다. 이를 통해 상부 백업 베어링 하우징 조립부에 보강판(SHIM PLATE)을 보정값 만큼 삽입하여 상부 백업 베어링(50)의 높이를 낮추며, 이는 도 3의 'G3'의 부위에 보강판(SHIM PLATE)을 삽입한다.
이와 같이 상기 제3단계는 설계 거리(X',Y',Z')와 측정 거리(X,Y,Z)의 비교를 통한 보정값을 산출하고, 그에 따라 각 부품의 가공을 통해 보정을 수행한다.
상기 제3단계를 수행한 후에는 아래의 식 4에서와 같이 상부 백업 베어링(50)의 하부면에 대응되는 회전로터(10)의 부분에서 하부 백업 베어링(52)의 상부면에 대응되는 회전로터(10)의 부분까지의 길이(A)가, 측정 거리(X,Y,Z)를 모두 합한 값에서 상부 백업 베어링의 공극(BG)과 하부 백업 베어링의 공극(BG)을 뺀 값이 만족하는지를 최종적으로 확인하여 공차의 보정이 정확히 이루어졌는지를 확인할 수 있다.
A = X + Y + Z - BG - BG ---------------- (식 4)
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형 가능한 것으로, 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 플라이휠 에너지 저장장치 10: 회전로터
11: 회전축 12: 플라이휠
20: 상부 레이디얼 베어링 22: 하부 레이디얼 베어링
30: 스러스트 베어링 32: 스러스트 플레이트
50: 상부 백업 베어링 52: 하부 백업 베어링

Claims (9)

  1. 상부 및 하부 백업 베어링 사이에 스러스트 베어링이 위치하도록 조립되는 플라이휠 에너지 저장장치의 제작 및 조립 공차 조정방법에 있어서,
    공극을 고려하지 않은 상태의 회전로터 어셈블리의 각 부품 치수를 정밀측정하는 제1단계;
    공극을 고려한 상태의 각 부품의 조립 상태의 치수를 정밀측정하는 제2단계;
    공극을 고려하지 않은 상태의 회전로터 어셈블리의 각 부품 치수와 공극을 고려한 상태의 각 부품의 조립 상태의 치수를 이용하여 설계값을 산출한 후 실제 부품의 조립 상태에서의 가공에 필요한 치수를 보정하는 제3단계;
    로 구성되는 것을 특징으로 하는 플라이휠 에너지 저장장치의 제작 및 조립 공차 조정방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1단계는 상부 백업 베어링의 하부면에 대응되는 회전로터의 부분에서 하부 백업 베어링의 상부면에 대응되는 회전로터의 부분까지의 길이(A)와, 스러스트 플레이트의 공극 길이를 고려하지 않은 상태에서 상기 하부 백업 베어링의 상부면에 대응되는 회전로터의 부분에서 스러스트 플레이트의 하부면까지의 거리(B)와, 스러스트 플레이트의 두께(C)와, 스러스트 플레이트의 공극 길이를 고려하지 않은 상태에서 상기 상부 백업 베어링의 하부면에 대응되는 회전로터의 부분에서 스러스트 플레이트의 상부면까지의 거리(D)를 정밀측정하는 단계;이고,
    상기 제2단계는, 스러스트 플레이트의 공극 길이를 고려한 상태에서 상기 하부 백업 베어링의 상부면에서 스러스트 베어링의 공극의 하부면까지의 거리(X)와, 상부 및 하부 공극 길이를 고려한 상태의 스러스트 베어링의 공극(Y)과, 스러스트 플레이트의 공극 길이를 고려한 상태의 상기 상부 백업 베어링의 하부면에서 스러스트 베어링의 공극의 상부면까지의 거리(Z)를 정밀 측정하는 단계;이며,
    상기 제3단계는, 스러스트 플레이트의 공극 길이를 고려한 상태에서 상기 하부 백업 베어링의 상부면에서 스러스트 베어링의 공극의 하부면까지의 설계 거리(X')와, 상부 및 하부 공극 길이를 고려한 상태의 스러스트 베어링의 설계 공극(Y')와, 스러스트 플레이트의 공극 길이를 고려한 상태의 상기 상부 백업 베어링의 하부면에서 스러스트 베어링의 공극의 상부면까지의 설계 거리(Z')를 이용해 보정하는 단계;
    인 것을 특징으로 하는 플라이휠 에너지 저장장치의 제작 및 조립 공차 조정방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 제3단계는,
    상기 설계 거리(X')가 상기 측정 거리(X)보다 크면 설계 거리(X')에서 측정 거리(X)를 뺀 보정값 만큼 하부 백업 베어링에 대응되는 회전로터의 부분을 추가 가공하여 상기 거리(B)를 줄이고;
    설계 거리(X')가 측정 거리(X)보다 작으면 측정 거리(X)에서 설계 거리(X')를 뺀 보정값만큼 스러스트 하우징을 낮게 형성하는 단계;인 것을 특징으로 하는 플라이휠 에너지 저장장치의 제작 및 조립 공차 조정방법.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 설계 거리(X')는 상기 거리(B)와 하부 백업 베어링의 공극(BG)를 합한 값에서 스러스트 플레이트의 공극(TG)를 뺀 값인 것을 특징으로 하는 플라이휠 에너지 저장장치의 제작 및 조립 공차 조정방법.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 제3단계는,
    상기 설계 공극(Y')이 상기 측정 공극(Y)보다 크면 설계 공극(Y')에서 상기 공극(Y)을 뺀 보정값 만큼 스러스트 플레이트를 가공하고,
    설계 공극(Y')이 측정 공극(Y)보다 작으면, 측정 공극(Y)에서 설계 공극(Y')을 뺀 보정값 만큼 스러스트 하우징을 낮게 가공하는 단계;인 것을 특징으로 하는 플라이휠 에너지 저장장치의 제작 및 조립 공차 조정방법.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 설계 공극(Y')은 스러스트 플레이트의 두께(C)와 스러스트 플레이트의 상부면의 공극 길이(TG)와 하부면의 공극 길이(TG)를 합한 값인 것을 특징으로 하는 플라이휠 에너지 저장장치의 제작 및 조립 공차 조정방법.
  7. 제 2항에 있어서, 상기 제3단계는,
    상기 설계 거리(Z')가 상기 측정 거리(Z)보다 크면, 설계 거리(Z')에서 측정 거리(Z)를 뺀 보정값 만큼 상기 상부 백업 베어링의 하부면에 대응되는 회전로터의 부분을 가공하여 거리(D)를 줄이거나, 상부 백업 베어링 하우징 조립부를 보정값 만큼 높게 가공하며,
    상기 설계 거리(Z')가 측정 거리(Z)보다 작으면 측정 거리(Z)에서 설계 거리(Z')를 뺀 보정값만큼 백업 베어링 하우징 조립부에 보강판(SHIM PLATE)을 삽입하여 상부 백업 베어링의 높이를 낮추는 단계;인 것을 특징으로 하는 플라이휠 에너지 저장장치의 제작 및 조립 공차 조정방법.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 설계 거리(Z')는 스러스트 플레이트의 공극 길이를 고려하지 않은 상태에서 상기 상부 백업 베어링의 하부면에 대응되는 회전로터의 부분에서 스러스트 플레이트의 상부면까지의 거리(D)와 상부 백업 베어링의 공극(BG)를 합한 값에서 스러스트 플레이트의 공극(TG)를 뺀 값인 것을 특징으로 하는 플라이휠 에너지 저장장치의 제작 및 조립 공차 조정방법.
  9. 제 2항에 있어서,
    상기 제3단계 후, 상기 길이(A)가, 측정 거리(X,Y,Z)를 모두 합한 값에서 상부 백업 베어링의 간극(BG)과 하부 백업 베어링의 간극(BG)을 뺀 값을 만족하는지 비교하는 제4단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라이휠 에너지 저장장치의 제작 및 조립 공차 조정방법.
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