KR20170061479A - Air foil bearing - Google Patents

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Abstract

본 발명은 에어 포일 베어링에 관한 것으로, 회전축을 회전 가능하게 지지하는 에어 포일 베어링(700)에 있어서, 상기 에어 포일 베어링(700)은, 원판형의 플레이트(702)와, 상기 플레이트(702) 상에 결합되는 복수의 범프 포일(706)과, 상기 범프 포일(706)의 상부에 배치되되 일단이 상기 플레이트(702)에 결합되고 타단이 자유단인 탑 포일(704)를 포함하며, 상기 범프 포일(706)은 서로 이격된 복수 개의 단위 포일을 포함하며, 상기 단위 포일은 서로 다른 기준 길이(L)를 갖는 복수의 범프(706a)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 범프 포일의 길이를 서로 다르게 배열함으로써 범프 포일의 변형량 및 강성을 조절할 수 있고, 베어링 내 유입된 공기 누설을 방지할 수 있다. 이에 따라 압력 손실을 방지하고 진동 내구성을 향상시키는 효과가 있다. The present invention relates to an airfoil bearing, wherein an airfoil bearing (700) rotatably supporting a rotating shaft includes a disk-shaped plate (702) And a top foil (704) disposed on the bump foil (706), one end of which is coupled to the plate (702) and the other end is a free end, the bump foil (706) (706) includes a plurality of unit foils spaced apart from one another, and the unit foil includes a plurality of bumps (706a) having different reference lengths (L).
According to the present invention, the deformation amount and rigidity of the bump foil can be adjusted by arranging the lengths of the bump foils differently, and air leakage into the bearing can be prevented. This has the effect of preventing pressure loss and improving vibration durability.

Description

에어 포일 베어링{Air foil bearing}Air foil bearing < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 에어 포일 베어링에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압력을 형성하는 공기의 누설을 방지할 수 있는 에어 포일 베어링에 관한 것이다.The present invention relates to an airfoil bearing, and more particularly, to an airfoil bearing capable of preventing leakage of air forming pressure.

베어링은 회전축을 일정한 위치에 고정시키고, 축의 자중과 축에 걸리는 하중을 지지하면서 축을 회전 가능하게 지지하는 기계 요소이다. 볼 베어링이나 저널 베어링은 유막을 이용해 축을 지지하는 방식이고, 포일 베어링은 탑 포일과 축 사이에 고압의 공기층을 형성하여 축을 지지하는 방식의 베어링이다.The bearing is a mechanical element that fixes the rotary shaft at a fixed position and rotatably supports the shaft while supporting the self weight of the shaft and the load applied to the shaft. Ball bearings and journal bearings support the shaft using an oil film. The foil bearings are bearings that support the shaft by forming a high-pressure air layer between the top foil and the shaft.

에어 포일 베어링은 로터가 고속 회전할 때 로터 또는 베어링 디스크와 접하는 포일 사이에 점성을 갖는 유체인 공기가 유입되어 압력을 형성함으로써 축 하중을 지지한다.The airfoil bearing supports the axial load by introducing air, which is a viscous fluid, between the foil and the foil in contact with the rotor or bearing disk when the rotor rotates at high speed.

에어 포일 베어링은 고속으로 회전하는 회전축을 지지하는데 효과적이므로, 터보 압축기나 터보 쿨러, 터보 발전기, 공기 압축기 등의 회전기기 내에서 고속으로 회전하는 회전축에 적용할 수 있다.Since the airfoil bearing is effective for supporting a rotating shaft rotating at a high speed, it can be applied to a rotating shaft rotating at high speed in a rotating machine such as a turbo compressor, a turbo cooler, a turbo generator, an air compressor and the like.

이러한 에어 포일 베어링의 일 예가 한국특허등록 제1396889호에 개시되어 있다.An example of such an airfoil bearing is disclosed in Korean Patent Registration No. 1396889.

일반적으로 에어 포일 베어링은 한 쌍의 원판 형상의 플레이트 사이에 범프 포일 및 탑 포일이 배치되는 구조를 갖는다. 에어 포일 베어링의 하중지지 능력은 베어링 내부에 형성되는 공기의 전체 압력에 의해 결정되는 것이므로 전체 압력을 높일 필요가 있다. 그러나 종래의 에어 포일 베어링은 로터의 가진에 따른 진동 발생 시 로터와 에어 포일 베어링 사이의 공기가 누설되어 하중 지지력이 낮아지는 문제가 있다. 또한, 가진력이 하중 지지력보다 커지면 로터와 에어 포일 베어링의 거리가 가까워져 로터 및 에어 포일 베어링이 파손되는 문제가 발생된다.Generally, an airfoil bearing has a structure in which a bump foil and a top foil are disposed between a pair of disk-shaped plates. Since the load-bearing capacity of the airfoil bearing is determined by the total pressure of the air formed inside the bearing, it is necessary to increase the total pressure. However, in the conventional airfoil bearing, there is a problem that when the vibration occurs due to the excitation of the rotor, the air leaks between the rotor and the airfoil bearing to lower the load bearing capacity. In addition, if the load is greater than the load-bearing capacity, the distance between the rotor and the airfoil bearing becomes close and the rotor and airfoil bearing are damaged.

한국특허등록 제1396889호(등록일: 2015. 05. 13)Korean Patent Registration No. 1396889 (Registered on May 05, 2015)

본 발명의 목적은 압력을 형성하는 공기의 누설을 방지할 수 있는 에어 포일 베어링을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide an airfoil bearing capable of preventing the leakage of air forming pressure.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 에어 포일 베어링은, 회전축을 회전 가능하게 지지하는 에어 포일 베어링(700)에 있어서, 상기 에어 포일 베어링(700)은, 원판형의 플레이트(702)와, 상기 플레이트(702) 상에 결합되는 복수의 범프 포일(706)과, 상기 범프 포일(706)의 상부에 배치되되 일단이 상기 플레이트(702)에 결합되고 타단이 자유단인 탑 포일(704)를 포함하며, 상기 범프 포일(706)은 서로 이격된 복수 개의 단위 포일을 포함하며, 상기 단위 포일은 서로 다른 기준 길이(L)를 갖는 복수의 범프(706a)를 포함한다.In order to achieve the above object, the airfoil bearing of the present invention is an airfoil bearing (700) for rotatably supporting a rotation shaft, wherein the airfoil bearing (700) comprises a plate (702) A plurality of bump foils 706 coupled to the plate 702 and a top foil 704 disposed on the bump foil 706 and having one end coupled to the plate 702 and the other end having a free end Wherein the bump foil 706 includes a plurality of unit foils spaced from one another and the unit foil includes a plurality of bumps 706a having different reference lengths L. [

상기 기준 길이(L)는 상기 범프(706a)의 단부에서 중심점까지의 폭인 것을 특징으로 한다.The reference length L is the width from the end of the bump 706a to the center point.

상기 범프(706a)의 높이 방향 변형량은 상기 기준 길이(L)의 3제곱에 비례하는 것을 특징으로 한다.The deformation amount of the bump 706a in the height direction is proportional to the third square of the reference length L. [

상기 단위 포일은 일단이 상기 플레이트(702)에 용접되고, 상기 범프 포일(706)은 상기 회전 방향 쪽 및 상기 단위 포일의 용접되지 않은 단부 쪽으로 갈수록 이웃한 상기 범프(706a)보다 상기 기준 길이(L)가 짧은 상기 범프(706a)가 배치되는 것을 특징으로 한다.The unit foil is welded to the plate 702 at one end, and the bump foil 706 has a length L (L) that is smaller than the bump 706a adjacent to the rotation direction side and the non- The bump 706a is short.

상기 범프 포일(706)은 상기 회전 방향 반대 쪽 및 상기 단위 포일의 용접된 단부 쪽으로 갈수록 이웃한 상기 범프(706a)보다 상기 기준 길이(L)가 긴 상기 범프(706a)가 배치되는 것을 특징으로 한다.The bump foil 706 is characterized in that the bump 706a having the longer reference length L than the neighboring bump 706a is disposed closer to the opposite side of the rotation direction and to the welded end of the unit foil .

상기 이웃한 범프(706a)가 갖는 상기 기준 길이(L)의 차이는 20% 이내인 것을 특징으로 한다.The difference between the reference length L of the adjacent bumps 706a is less than 20%.

상기 단위 포일은 별도의 금형(M)에 의해 각기 다른 상기 기준 길이(L)를 갖도록 만들어지는 것을 특징으로 한다.And the unit foil is formed to have the reference length L different from each other by a separate mold.

또한 본 발명의 에어 포일 베어링은, 회전축을 회전 가능하게 지지하는 에어 포일 베어링(700)에 있어서, 상기 에어 포일 베어링(700)은, 원판형의 플레이트(702)와, 상기 플레이트(702) 상에 결합되는 복수의 범프 포일(706)과, 상기 범프 포일(706)의 상부에 배치되되 일단이 상기 플레이트(702)에 결합되고 타단이 자유단인 탑 포일(704)를 포함하며, 상기 범프 포일(706)은 일단이 상기 플레이트(702)에 용접되고 서로 이격된 제1 내지 제5 단위 포일(a~e)을 포함하며, 상기 단위 포일(a~e)은 서로 다른 기준 길이(L)를 갖는 복수의 범프(706a)를 포함한다.The airfoil bearing 700 according to the present invention is an airfoil bearing 700 that rotatably supports a rotary shaft. The airfoil bearing 700 includes a disk-shaped plate 702, And a top foil 704 disposed at an upper portion of the bump foil 706 and one end of which is coupled to the plate 702 and the other end of which is a free end of the bump foil 706. The bump foil 706, 706 have first to fifth unit foils a to e welded to the plate 702 at one end and spaced apart from each other and the unit foils a to e have different reference lengths L And includes a plurality of bumps 706a.

상기 기준 길이(L)는 상기 범프(706a)의 단부에서 중심점까지의 폭인 것을 특징으로 한다.The reference length L is the width from the end of the bump 706a to the center point.

상기 범프(706a)의 높이 방향 변형량은 상기 기준 길이(L)의 3제곱에 비례하는 것을 특징으로 한다.The deformation amount of the bump 706a in the height direction is proportional to the third square of the reference length L. [

상기 제1 단위 포일(a)에서 상기 제5 단위 포일(e)로 갈수록 1개에서 5개로 상기 범프(706a)의 개수가 증가되며, 상기 제1 단위 포일(a) 내지 상기 제5 단위 포일(e)은 상기 회전 방향 쪽 및 상기 단위 포일(a~e)의 용접되지 않은 단부 쪽으로 갈수록 상기 기준 길이(L)가 짧아지는 것을 특징으로 한다.The number of the bumps 706a increases from one to five as the number of the first unit foils (a) to the number of the fifth unit foils (e) increases, and the numbers of the first unit foils (a) e is shorter than the reference length L toward the rotational direction side and the un-welded end side of the unit foil (a to e).

상기 제1 단위 포일(a) 내지 상기 제5 단위 포일(e)은 상기 회전 방향 반대 쪽 및 상기 단위 포일(a~e)의 용접된 단부 쪽으로 갈수록 상기 기준 길이(L)가 증가하는 것을 특징으로 한다.The reference length L increases as the first unit foil (a) to the fifth unit foil (e) move toward the opposite side of the rotation direction and toward the welded end of the unit foil (a to e) do.

상기 이웃한 범프(706a)가 갖는 상기 기준 길이(L)의 차이는 20% 이내인 것을 특징으로 한다.The difference between the reference length L of the adjacent bumps 706a is less than 20%.

상기 단위 포일(a~e)은 별도의 금형(M)에 의해 각기 다른 상기 기준 길이(L)를 갖도록 만들어지는 것을 특징으로 한다.The unit foils (a to e) are formed to have different reference lengths (L) by different molds (M).

본 발명의 일 실시 예에 따른 에어 포일 베어링은 범프 포일의 길이를 서로 다르게 배열함으로써 범프 포일의 변형량 및 강성을 조절할 수 있고, 베어링 내 유입된 공기 누설을 방지할 수 있다. 이에 따라 압력 손실을 방지하고 진동 내구성을 향상시키는 효과가 있다. The airfoil bearing according to an embodiment of the present invention can adjust the deformation amount and rigidity of the bump foil by arranging the lengths of the bump foils differently from each other, and can prevent air leakage into the bearing. This has the effect of preventing pressure loss and improving vibration durability.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 에어 포일 베어링이 설치된 예를 도시한 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 에어 포일 베어링을 도시한 평면도,
도 3은 도 2의 에어 포일 베어링에 따른 범프 포일을 도시한 평면도,
도 4는 도 3의 E-E'선에 따른 단면을 도시한 모식도,
도 5는 도 3의 범프 포일에 따른 금형의 일 예를 도시한 모식도이다.1 is a sectional view showing an example in which an airfoil bearing according to an embodiment of the present invention is installed,
Figure 2 is a plan view of an airfoil bearing according to one embodiment of the present invention,
3 is a plan view showing a bump foil according to the airfoil bearing of FIG. 2,
4 is a schematic view showing a cross section taken along a line E-E 'in Fig. 3,
5 is a schematic view showing an example of a mold according to the bump foil of FIG.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 에어 포일 베어링에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, an airfoil bearing according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 에어 포일 베어링이 설치된 예를 도시한 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing an example in which an airfoil bearing according to an embodiment of the present invention is installed.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 에어 포일 베어링은 고속으로 회전하는 회전축이 구비된 기계장치에 설치된다. 본 명세서에서는 편의상 공기 압축기(10)에 장착된 블로어 모터(600)의 회전축(650)을 지지하는데 에어 포일 베어링(트러스트 베어링, 700)이 설치된 것을 예로 들어 설명하고자 한다(그러나 이러한 설명은 하나의 실시 예일 뿐, 회전하는 축을 가진 기계장치 어디에 적용되어도 무방하다).As shown in FIG. 1, an airfoil bearing according to an embodiment of the present invention is installed in a machine equipped with a rotary shaft rotating at high speed. In the present specification, an airfoil bearing (thrust bearing) 700 is installed to support the rotation shaft 650 of the blower motor 600 mounted on the air compressor 10 for convenience (however, Yes, it can be applied to any machine with a rotating shaft).

차량용 공기 압축기(10)는 외관을 형성하는 하우징(100)과, 하우징(100)의 전방에 결합되어 공기를 압축하는 임펠러(400)와, 임펠러(400)를 수용하는 임펠러 수용부(200) 및 임펠러 하우징(300)과, 하우징(100)의 후방에 결합되는 리어 커버(500)와, 하우징(100)의 내부에 설치되어 임펠러(400)를 회전 구동시키는 블로어 모터(600)를 포함하여 구성된다.The vehicle air compressor 10 includes a housing 100 forming an outer appearance, an impeller 400 coupled to the front of the housing 100 to compress air, an impeller receiving portion 200 accommodating the impeller 400, A rear cover 500 coupled to the rear of the housing 100 and a blower motor 600 installed inside the housing 100 to rotate the impeller 400 .

임펠러 하우징(300)의 전방 중앙에는 외부 공기가 유입되는 공기 유입구(310)가 형성되고, 전방 양측에는 공기 토출구(330)가 형성된다. 임펠러(400)는 임펠러 하우징(300)의 내부에 설치되며, 임펠러(400)를 관통하는 중공에 후술할 블로어 모터(600)의 회전축(650)이 결합된다. 즉, 임펠러(400)는 회전축(650)에 의해 지지된다. 임펠러(400)에 의해 공기 유입구(310)를 통해 흡입된 공기는 임펠러(400)에 의해 압축되어 공기 토출구(330)로 배출된다.The impeller housing 300 has an air inlet 310 through which external air is introduced and an air outlet 330 through the front of the impeller housing 300. The impeller 400 is installed inside the impeller housing 300 and the rotation shaft 650 of the blower motor 600 to be described later is coupled to the hollow passing through the impeller 400. That is, the impeller 400 is supported by the rotating shaft 650. The air sucked through the air inlet 310 by the impeller 400 is compressed by the impeller 400 and is discharged to the air outlet 330.

블로어 모터(600)는 하우징(100)의 내측에 삽입된 모터 하우징(600a)에 삽입된다. 블로어 모터(600)는 모터 하우징(600a)의 내주면에 인접하게 설치되며 중공(번호 미표기)을 갖는 스테이터(630)와, 스테이터(630)의 중공을 관통하여 설치되는 회전축(650)과, 회전축(650)의 외주면에 결합되는 로터(610)로 구성된다. 스테이터(630)는 플레이트(630a) 및 코일(630b)로 구성되어 고정되고, 로터(610)는 회전축(650)의 외주면에 일체로 형성된다.The blower motor 600 is inserted into a motor housing 600a inserted inside the housing 100. [ The blower motor 600 includes a stator 630 provided adjacent to the inner circumferential surface of the motor housing 600a and having a hollow number (not shown), a rotating shaft 650 installed through the hollow of the stator 630, And a rotor 610 coupled to an outer circumferential surface of the rotor 610. [ The stator 630 is composed of a plate 630a and a coil 630b and is fixed to the rotor 610. The rotor 610 is integrally formed on the outer peripheral surface of the rotating shaft 650. [

회전축(650)은 일단이 임펠러(400)의 중공에 결합된 상태에서 임펠러(400)의 후방에 설치되는 트러스트 베어링(thrust bearing, 700) 및 저널 베어링(750)에 의해 하우징(100)의 내측에 회전 가능하게 지지되고, 후방 단부 역시 후방 베어링(800)에 의해 회전 가능하게 지지된다.The thrust bearing 700 and the journal bearing 750 installed at the rear of the impeller 400 in a state where one end of the rotating shaft 650 is coupled to the hollow of the impeller 400 is disposed inside the housing 100 And the rear end thereof is also rotatably supported by the rear bearing 800. [

이하에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 에어 포일 베어링에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, an airfoil bearing according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 에어 포일 베어링을 도시한 평면도이고, 도 3은 도 2의 에어 포일 베어링에 따른 범프 포일을 도시한 평면도이고, 도 4는 도 3의 E-E'선에 따른 단면을 도시한 모식도이다. 도 5는 도 3의 범프 포일에 따른 금형의 일 예를 도시한 모식도이다.2 is a plan view showing an airfoil bearing according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a plan view showing a bump foil according to the airfoil bearing of FIG. 2, and FIG. 4 is a cross- Fig. 5 is a schematic view showing an example of a mold according to the bump foil of FIG.

회전축(650)의 전방 쪽에는 원판 형상의 트러스트 디스크(652)가 형성되며, 트러스트 디스크(652)의 전방 쪽 일면 및 후방 쪽 타면에 인접하여 트러스트 베어링(700)이 삽입된다(도 1 참조).A thrust disc 652 is formed on the front side of the rotating shaft 650 and the thrust bearing 700 is inserted adjacent to the front surface and the rear surface of the thrust disc 652 (see FIG. 1).

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 트러스트 베어링(700)은 에어 포일(air foil) 베어링으로, 원판형의 플레이트(702)에 복수의 부채꼴 형상의 범프 포일(706)을 안착시키고 다시 탑 포일(704)로 커버한 형태이다. 트러스트 베어링(700)의 중앙에는 회전축(650)이 삽입되는 원형의 홀이 형성된다. 회전축(650)이 트러스트 베어링(700)의 홀에 삽입된 상태에서 범프 포일(706)의 일면은 탑 포일(704)가 트러스트 디스크(652)의 일면과 인접하고 타면은 플레이트(702)에 안착된다.2 to 4, the thrust bearing 700 according to an embodiment of the present invention is an air foil bearing, and a disk-shaped plate 702 is provided with a plurality of fan-shaped bump foils 706 are seated and covered with the top foil 704 again. At the center of the thrust bearing 700, a circular hole into which the rotation shaft 650 is inserted is formed. One surface of the bump foil 706 is positioned such that the top foil 704 is adjacent to one side of the thrust disc 652 and the other side is seated on the plate 702 while the rotating shaft 650 is inserted in the hole of the thrust bearing 700 .

탑 포일(704)는 일단이 플레이트(702)에 고정되고 타단이 플레이트(702)와 이격되어 변형되는 자유단으로 형성된다. 탑 포일(704)의 고정단은 용접에 의해 플레이트(702)에 부착된다.The top foil 704 is formed as a free end whose one end is fixed to the plate 702 and the other end is deformed away from the plate 702. [ The fixed end of the top foil 704 is attached to the plate 702 by welding.

범프 포일(706)은 복수 개의 단위 포일(a~e)이 부채꼴의 판 형태로 배치되어 하나의 범프 포일(706)을 형성하며, 탑 포일(704)의 고정단과 자유단의 사이에서 탑 포일(704)와 접촉된다.The bump foil 706 is formed by arranging a plurality of unit foils a to e in the form of a sector plate to form one bump foil 706 and a top foil 706 between the free ends of the top foil 704 704, respectively.

단위 포일(a~e)은 일단이 용접에 의해 플레이트(702)에 고정되고, 고정된 일단에서 타단을 향해 반원형의 범프(706a)와 직선형의 연결부(706b)가 반복 형성된다.The unit foils a to e are fixed at one end to the plate 702 by welding and a semicircular bump 706a and a linear connecting portion 706b are repeatedly formed from the fixed end to the other end.

로터(630)의 고속회전에 따라 트러스트 디스크(652)와 에어 포일 사이에 점성을 갖는 유체인 공기가 유입되어 압력을 형성함으로써 회전 시 하중을 지지한다.As the rotor 630 rotates at a high speed, air, which is a viscous fluid, flows between the thrust disc 652 and the airfoil to form a pressure, thereby supporting the load during rotation.

동일한 피치(Pitch), 높이(Height), 길이(Length), 두께(Thickness)를 갖는 트러스트 베어링(700)에서, 하중 지지력은 공기의 점성뿐만 아니라 범프 포일(706)의 강성에도 영향을 받는다.In a thrust bearing 700 having the same pitch, height, length, and thickness, the load bearing force is affected not only by the viscosity of the air, but also by the stiffness of the bump foil 706. [

탑 포일(704)의 특정 부분만 마모되지 않도록 범프(706a)의 높이(h)는 모든 단위 포일(a~e)에서 동일하게 구성되며, 범프(706a)의 단부에서 중심점까지의 폭(이하 범프의 기준 길이라고 정의함, L)은 범프 포일(706)의 강성 설계에 따라 하나의 단위 포일(a~e) 내에서도 다르게 형성될 수 있다.The height h of the bump 706a is the same for all the unit foils a to e so that only a specific portion of the top foil 704 is worn and the width from the end of the bump 706a to the center point L may be formed differently within one unit foil a-e according to the stiffness design of the bump foil 706. [

범프(706a)의 수직 방향(높이 방향) 변형량은 범프(706a)의 기준 길이(L)의 3제곱에 비례한다. 즉, 범프(706a)의 수직 방향 변형량은 범프(706a)의 기준 길이(L)가 커질수록 커지므로, 범프 포일(706)에서 상대적으로 적은 강성을 필요로 하는 부분은 범프(706a)의 기준 길이(L)가 긴 것을 배치할 수 있다. 범프 포일(706)에서 상대적으로 큰 강성을 필요로 하는 부분은 범프(706a)의 기준 길이(L)를 작게 형성하여 범프(706a)의 수직 방향 변형량이 작아지도록 하는 것이 바람직하다.The vertical direction (height direction) deformation amount of the bump 706a is proportional to the third square of the reference length L of the bump 706a. That is, since the vertical deformation amount of the bump 706a becomes larger as the reference length L of the bump 706a becomes larger, a portion requiring a relatively small rigidity in the bump foil 706 becomes a reference length of the bump 706a (L) is long. It is preferable that the reference length L of the bump 706a is made small so that the amount of deformation in the vertical direction of the bump 706a is small in the portion where the bump foil 706 requires a relatively large rigidity.

일반적으로 로터(630)의 회전 방향에 따른 공기의 유입 방향은 도 2의 A 방향이며, 공기의 누설 방향은 대략 플레이트(702)의 반경 방향인 B 및 C 방향을 향하게 된다. 그런데 도 3에서와 같이 범프 포일(706)에서 높은 강성을 필요로 하는 부분이 압력을 많이 받는 가장자리 부분(D 영역)이다. 따라서 이 부분에 범프(706a)의 기준 길이(L)가 작은 것을 배치하면 강성이 증가해 범프(706a)의 수직 방향 변형량이 작으므로 해당 부분이 다른 부분에 비해 상대적으로 덜 눌리게 된다. 공기가 누설되는 방향으로 높은 강성의 범프(706a)가 구비되므로 공기의 누설을 최소화할 수 있어 하중 지지를 위한 적정 압력을 유지할 수 있다.In general, the direction in which the air flows in the direction of rotation of the rotor 630 is the direction A in FIG. 2, and the air leaking direction is directed to the directions B and C, which are the radial directions of the plate 702. However, as shown in Fig. 3, the portion of the bump foil 706 that requires high rigidity is the edge portion (region D) that receives a great deal of pressure. Therefore, if the reference length L of the bump 706a is smaller than that of the bump 706a, the stiffness is increased and the bump 706a is less deformed in the vertical direction, so that the portion is less pressed than the other portions. Since the bump 706a having high rigidity is provided in the direction in which the air leaks, the leakage of air can be minimized and the appropriate pressure for supporting the load can be maintained.

도 3에 도시된 바와 같이, 하나의 범프 포일(706) 내에서 높은 강성을 필요로하는 부분은 범프 포일(706)의 바깥쪽 및 회전 방향 쪽이므로 이 부분에 범프(706a)의 기준 길이(L)가 짧은 것을 배치하는 것이 바람직하다. 범프 포일(706)의 내측 및 회전 반대 방향일수록 범프(706a)의 기준 길이(L)가 짧은 것을 배치할 수 있다(도 3에서 숫자가 클수록 범프의 기준 길이가 짧은 것임).As shown in FIG. 3, the portion of the bump foil 706 requiring high rigidity is on the outer side and the rotational direction of the bump foil 706, so that the reference length L of the bump 706a Is short. The shorter the reference length L of the bump 706a can be placed inside and outside the bump foil 706 (the larger the number in Fig. 3, the shorter the reference length of the bump).

예를 들어, 범프(706a)의 기준 길이(L)가 1 내지 5단계(① ~ ⑤)로 구분된다면, 제1 단위 포일(a)에는 3단계(③)의 범프를 배치하고, 제2 단위 포일(b)에는 2단계(②) 및 3단계(③)의 범프를 순차적으로 배치할 수 있다. 또한, 제3 단위 포일(c)에는 1단계(①) 내지 3단계(③)의 범프를 순차적으로 배치할 수 있고, 제4 단위 포일(d)에는 2단계(②) 내지 5단계(⑤)의 범프를 순차적으로 배치할 수 있다. 제5 단위 포일(e)에는 3단계(③) 및 4단계(④), 5단계(⑤)의 범프를 순차적으로 배치하고, 가장자리에 5단계(⑤)의 범프를 추가로 2개 더 배치할 수 있다.For example, if the reference length L of the bump 706a is divided into 1 to 5 steps (1 to 5), the bumps of the third step (3) are arranged in the first unit foil (a) Bumps of the second step (2) and the third step (3) can be sequentially arranged in the foil (b). The bumps of the first stage (1) to the third stage (3) can be sequentially arranged in the third unit foil (c), and the bumps of the second unit foil (d) Can be sequentially arranged. Bumps of the third stage (3), the fourth stage (4) and the fifth stage (5) are sequentially arranged in the fifth unit foil (e) and two further bumps of the fifth stage .

범프(706a)의 기준 길이(L)는 도 3의 큰 숫자에서 작은 숫자로 갈수록 이전 범프(706a)의 기준 길이(L)의 80% 이상의 길이를 갖도록 형성된다. 즉, 범프(706a)의 기준 길이(L)는 단계별로 20% 이내로 감소하도록 설계된다. 또한, 범프(706a)의 기준 길이(L)가 가장 긴 것은 가장 짧은 길이의 200%를 초과하지 않도록 하는 것이 바람직하다.The reference length L of the bump 706a is formed to have a length of 80% or more of the reference length L of the previous bump 706a from a large number to a small number in FIG. That is, the reference length L of the bump 706a is designed to be reduced to within 20% in steps. It is also preferable that the longest reference length L of the bump 706a does not exceed 200% of the shortest length.

예를 들어 좀더 상세히 설명하면, 5열의 단위 포일(a~e)의 제1 범프(③) 내지 제3 범프(⑤)가 서로 다른 기준 길이(L)를 갖는다고 하면, 제2 범프(④)의 기준 길이(L)는 제1 범프(③)의 기준 길이(L)의 80% 이상의 길이를 갖도록 만들어진다. 또한, 제3 범프(⑤)의 기준 길이(L)는 제2 범프(④)의 기준 길이(L)의 80% 이상의 길이를 갖도록 만들어진다.For example, if the first to third bumps (③) to the third bumps (⑤) of the unit foils (a to e) in five columns have different reference lengths L, the second bumps Is made to have a length of 80% or more of the reference length (L) of the first bump (3). The reference length L of the third bump 5 is made to be 80% or more of the reference length L of the second bump 4.

이러한 구조의 단위 포일(a~e)은 범프(706a)의 기준 길이(L)가 각기 다르게 형성되어야 하므로, 각 단위 포일(a~e) 별로 금형이 필요하다. 따라서 단위 포일(a~e)의 개수가 필요한 금형의 개수가 된다. 각 금형(M)은 도 5에 도시된 바와 같이, 각기 다른 기준 길이(L)를 갖는 범프(706a)를 성형할 수 있도록 만들어진다.Since the unit foils a to e having such a structure must have different reference lengths L of the bumps 706a, a mold is required for each unit foil a to e. Therefore, the number of unit foils (a to e) is the number of necessary dies. Each mold M is made to be capable of molding a bump 706a having a different reference length L, as shown in Fig.

도 5에 도시된 바와 같이, 하나의 범프 포일(706)은 각 단위 포일(a~e) 별로 제작된 금형을 통해 프레스 가공을 한 후 와이어 커팅한 단위 포일(a~e)을 용접해 부채꼴 형태로 배열함으로써 형성된다.As shown in FIG. 5, one bump foil 706 is formed by press-working through a mold manufactured for each unit foil (a to e), welding the wire-cut unit foils (a to e) .

앞에서 설명되고 도면에 도시된 본 발명의 일 실시 예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 권리범위는 청구범위에 기재된 사항에 의해서만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 및 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경이 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한, 본 발명의 권리범위에 속하게 될 것이다.One embodiment of the present invention described above and shown in the drawings should not be construed as limiting the technical spirit of the present invention. The scope of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those skilled in the art can improve and modify the technical spirit of the present invention in various forms. Accordingly, it is intended that the present invention cover the modifications and variations of this invention provided they come within the scope of the appended claims and their equivalents.

10: 공기 압축기 100: 하우징
110: 임펠러 수용부 300: 임펠러 하우징
310: 공기 유입구 330: 공기 토출구
400: 임펠러 500: 리어 커버
600: 블로어 모터 600a: 모터 하우징
610: 로터 630: 스테이터
650: 회전축 700: 트러스트 베어링
702: 플레이트 704: 탑 포일
706: 범프 포일 a~e: 단위 포일
706a: 범프 706b: 연결부10: air compressor 100: housing
110: impeller housing part 300: impeller housing
310: air inlet 330: air outlet
400: impeller 500: rear cover
600: blower motor 600a: motor housing
610: rotor 630: stator
650: rotating shaft 700: thrust bearing
702: Plate 704: Top foil
706: Bump foil a to e: Unit foil
706a: Bump 706b:

Claims (14)

회전축을 회전 가능하게 지지하는 에어 포일 베어링(700)에 있어서,
상기 에어 포일 베어링(700)은, 원판형의 플레이트(702)와, 상기 플레이트(702) 상에 결합되는 복수의 범프 포일(706)과, 상기 범프 포일(706)의 상부에 배치되되 일단이 상기 플레이트(702)에 결합되고 타단이 자유단인 탑 포일(704)를 포함하며,
상기 범프 포일(706)은 서로 이격된 복수 개의 단위 포일을 포함하며, 상기 단위 포일은 서로 다른 기준 길이(L)를 갖는 복수의 범프(706a)를 포함하는 에어 포일 베어링.An airfoil bearing (700) for rotatably supporting a rotary shaft,
The airfoil bearing 700 includes a disc 702 having a disc shape and a plurality of bump foils 706 coupled to the plate 702. The airfoil bearing 700 is disposed on the bump foil 706, A top foil 704 coupled to the plate 702 and the other end free,
Wherein the bump foil (706) comprises a plurality of unit foils spaced from each other, the unit foil comprising a plurality of bumps (706a) having different reference lengths (L). 제1항에 있어서,
상기 기준 길이(L)는 상기 범프(706a)의 단부에서 중심점까지의 폭인 것을 특징으로 하는 에어 포일 베어링.The method according to claim 1,
Wherein the reference length (L) is a width from an end of the bump (706a) to a center point. 제2항에 있어서,
상기 범프(706a)의 높이 방향 변형량은 상기 기준 길이(L)의 3제곱에 비례하는 것을 특징으로 하는 에어 포일 베어링.3. The method of claim 2,
Wherein an amount of deformation in the height direction of the bump (706a) is proportional to the third power of the reference length (L). 제3항에 있어서,
상기 단위 포일은 일단이 상기 플레이트(702)에 용접되고, 상기 범프 포일(706)은 상기 회전 방향 쪽 및 상기 단위 포일의 용접되지 않은 단부 쪽으로 갈수록 이웃한 상기 범프(706a)보다 상기 기준 길이(L)가 짧은 상기 범프(706a)가 배치되는 것을 특징으로 하는 에어 포일 베어링.The method of claim 3,
The unit foil is welded to the plate 702 at one end, and the bump foil 706 has a length L (L) that is smaller than the bump 706a adjacent to the rotation direction side and the non- Is shorter than the bump (706a). 제4항에 있어서,
상기 범프 포일(706)은 상기 회전 방향 반대 쪽 및 상기 단위 포일의 용접된 단부 쪽으로 갈수록 이웃한 상기 범프(706a)보다 상기 기준 길이(L)가 긴 상기 범프(706a)가 배치되는 것을 특징으로 하는 에어 포일 베어링.5. The method of claim 4,
Wherein the bump foil (706) is arranged such that the bump (706a) having the longer reference length (L) than the neighboring bump (706a) toward the opposite end in the rotational direction and the welded end of the unit foil Airfoil bearing. 제5항에 있어서,
상기 이웃한 범프(706a)가 갖는 상기 기준 길이(L)의 차이는 20% 이내인 것을 특징으로 하는 에어 포일 베어링.6. The method of claim 5,
Wherein a difference between the reference length (L) of the adjacent bumps (706a) is within 20%. 제5항에 있어서,
상기 단위 포일은 별도의 금형(M)에 의해 각기 다른 상기 기준 길이(L)를 갖도록 만들어지는 것을 특징으로 하는 에어 포일 베어링.6. The method of claim 5,
Wherein the unit foil is made to have a different reference length (L) by a separate mold (M). 회전축을 회전 가능하게 지지하는 에어 포일 베어링(700)에 있어서,
상기 에어 포일 베어링(700)은, 원판형의 플레이트(702)와, 상기 플레이트(702) 상에 결합되는 복수의 범프 포일(706)과, 상기 범프 포일(706)의 상부에 배치되되 일단이 상기 플레이트(702)에 결합되고 타단이 자유단인 탑 포일(704)를 포함하며,
상기 범프 포일(706)은 일단이 상기 플레이트(702)에 용접되고 서로 이격된 제1 내지 제5 단위 포일(a~e)을 포함하며, 상기 단위 포일(a~e)은 서로 다른 기준 길이(L)를 갖는 복수의 범프(706a)를 포함하는 에어 포일 베어링.An airfoil bearing (700) for rotatably supporting a rotary shaft,
The airfoil bearing 700 includes a disc 702 having a disc shape and a plurality of bump foils 706 coupled to the plate 702. The airfoil bearing 700 is disposed on the bump foil 706, A top foil 704 coupled to the plate 702 and the other end free,
The bump foil 706 includes first to fifth unit foils a to e welded to the plate 702 at one end and spaced from each other and the unit foils a to e have different reference lengths Lt; RTI ID = 0.0 > 706a. ≪ / RTI > 제8항에 있어서,
상기 기준 길이(L)는 상기 범프(706a)의 단부에서 중심점까지의 폭인 것을 특징으로 하는 에어 포일 베어링.9. The method of claim 8,
Wherein the reference length (L) is a width from an end of the bump (706a) to a center point. 제9항에 있어서,
상기 범프(706a)의 높이 방향 변형량은 상기 기준 길이(L)의 3제곱에 비례하는 것을 특징으로 하는 에어 포일 베어링.10. The method of claim 9,
Wherein an amount of deformation in the height direction of the bump (706a) is proportional to the third power of the reference length (L). 제10항에 있어서,
상기 제1 단위 포일(a)에서 상기 제5 단위 포일(e)로 갈수록 1개에서 5개로 상기 범프(706a)의 개수가 증가되며, 상기 제1 단위 포일(a) 내지 상기 제5 단위 포일(e)은 상기 회전 방향 쪽 및 상기 단위 포일(a~e)의 용접되지 않은 단부 쪽으로 갈수록 상기 기준 길이(L)가 짧아지는 것을 특징으로 하는 에어 포일 베어링.11. The method of claim 10,
The number of the bumps 706a increases from one to five as the number of the first unit foils (a) to the number of the fifth unit foils (e) increases, and the numbers of the first unit foils (a) e) of the unit foil (a to e) is shorter toward the rotational direction side and toward the non-welded end of the unit foil (a to e). 제11항에 있어서,
상기 제1 단위 포일(a) 내지 상기 제5 단위 포일(e)은 상기 회전 방향 반대 쪽 및 상기 단위 포일(a~e)의 용접된 단부 쪽으로 갈수록 상기 기준 길이(L)가 증가하는 것을 특징으로 하는 에어 포일 베어링.12. The method of claim 11,
The reference length L increases as the first unit foil (a) to the fifth unit foil (e) move toward the opposite side of the rotation direction and toward the welded end of the unit foil (a to e) Airfoil bearings. 제12항에 있어서,
상기 이웃한 범프(706a)가 갖는 상기 기준 길이(L)의 차이는 20% 이내인 것을 특징으로 하는 에어 포일 베어링.13. The method of claim 12,
Wherein a difference between the reference length (L) of the adjacent bumps (706a) is within 20%. 제13항에 있어서,
상기 단위 포일(a~e)은 별도의 금형(M)에 의해 각기 다른 상기 기준 길이(L)를 갖도록 만들어지는 것을 특징으로 하는 에어 포일 베어링.14. The method of claim 13,
Wherein the unit foils (a to e) are made to have different reference lengths (L) by different molds (M).
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