KR20170116417A

KR20170116417A - Air foil bearing

Info

Publication number: KR20170116417A
Application number: KR1020160044117A
Authority: KR
Inventors: 박건웅; 양현섭; 박치용
Original assignee: 한온시스템 주식회사
Priority date: 2016-04-11
Filing date: 2016-04-11
Publication date: 2017-10-19
Also published as: KR102465360B1

Abstract

본 발명은 에어 포일 베어링에 관한 것으로, 공기 압축기(10)의 로터(610)의 회전축(650)을 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 로터 회전방향의 반대 방향을 향해 연장 형성된 제1 포일 내지 제4 포일(706a~ 706d)을 포함한다.
본 발명에 따르면, 범프 포일의 형상 및 강성을 변경함으로써 하중 지지력을 향상시키고 댐핑 효과를 증가시키는 효과가 있다. 또한, 댐핑력의 향상으로 베어링의 내구성이 향상되는 효과가 있다. An airfoil bearing (700) for rotatably supporting a rotary shaft (650) of a rotor (610) of an air compressor (10), the airfoil bearing (700) A plurality of bump foils 706 coupled to the plate 702 and a plurality of bump foils 706 disposed on the bump foil 706 and having one end coupled to the plate 702, And the bump foil 706 includes first to fourth foils 706a to 706d extending in the direction opposite to the rotation direction of the rotor.
According to the present invention, the shape and rigidity of the bump foil are changed to improve the load bearing capacity and increase the damping effect. Further, the durability of the bearing is improved by the improvement of the damping force.

Description

Air foil bearing < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 에어 포일 베어링에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하중 지지력이 향상되고 마모 및 파손에 강한 에어 포일 베어링에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an airfoil bearing, and more particularly, to an airfoil bearing that is improved in load bearing capacity and is resistant to abrasion and breakage.

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. 이러한 에어 포일 베어링의 일 예가 한국등록특허공보 제0604132호에 개시되어 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. An example of such an airfoil bearing is disclosed in Korean Patent Registration No. 0604132.

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 공기의 압력을 높일 수 있는 구조가 없어 하중 지지력을 향상시키기가 어려운 문제가 있다. 또한, 로터의 가진 시 에어 포일 베어링의 국부적인 마모 유발 및 파손 가능성이 높아지는 문제가 있다.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, the conventional airfoil bearing has a problem in that it is difficult to improve the load bearing capacity because there is no structure capable of increasing the air pressure. In addition, there is a problem that the possibility of local abrasion and breakage of the airfoil bearing is increased when the rotor is excited.

또한, 전술한 선행기술문헌의 도 16 내지 18의 범프 포일은 절개부가 있는 저강성 영역과 절개부가 없는 고강성 영역의 반발력과 성형 특성(스프링백)이 서로 달라, 성형 시 필요한 프레스 하중이나 성형 후 후변형에 대한 정확한 제작이 불리한 단점이 있다.The bump foil of Figs. 16 to 18 of the above-mentioned prior art document is different in the repulsive force and the molding property (springback) of the low-rigidity region having the incision portion and the high-rigidity region having no incision portion, There is a disadvantage in that it is disadvantageous to make precise fabrication after the deformation.

한국등록특허 제0604132호(등록일: 2006.07.18)Korean Patent No. 0604132 (Registered on July 18, 2006)

본 발명의 목적은 하중 지지력이 향상되고 마모 및 파손에 강한 에어 포일 베어링을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide an airfoil bearing which is improved in load bearing capacity and is resistant to abrasion and breakage.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 에어 포일 베어링은, 공기 압축기(10)의 로터(610)의 회전축(650)을 회전 가능하게 지지하는 에어 포일 베어링(700)에 있어서, 상기 트러스트 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 로터 회전방향의 반대 방향을 향해 연장 형성된 제1 포일 내지 제4 포일(706a~ 706d)을 포함한다. In order to achieve the above object, the airfoil bearing of the present invention is an airfoil bearing (700) for rotatably supporting a rotary shaft (650) of a rotor (610) of an air compressor (10) 700 includes a plate 702 in the form of a disk and a plurality of bump foils 706 coupled to the plate 702. The plate 702 is disposed on the bump foil 706, And the other end is free, and the bump foil 706 includes first to fourth foils 706a to 706d extending in the direction opposite to the direction of rotation of the rotor.

상기 제1 포일 내지 제4 포일(706a~ 706d)은 상기 로터 회전방향에 대응하는 단부가 하나로 연결된 것을 특징으로 한다.The first to fourth foils 706a to 706d are connected at their ends corresponding to the rotor rotation direction.

상기 각각의 제1 포일 내지 제4 포일(706a~ 706d)의 상기 로터 회전방향의 반대 방향 쪽 단부에 인접하여 구비된 첫 번째 범프 산(A)과 이웃한 다른 범프 산의 높이가 상이한 것을 특징으로 한다.The first bump mountain (A) adjacent to the end of the first to fourth foils (706a to 706d) opposite to the rotor rotation direction is different in height from the neighboring other bump mountains do.

상기 제1 포일 내지 제4 포일(706a~ 706d)의 상기 첫 번째 범프 산(A)의 높이는 상기 이웃한 다른 범프 산의 높이보다 낮은 것을 특징으로 한다.The height of the first bump acid (A) of the first foil to the fourth foil (706a to 706d) is lower than the height of the adjacent other bump acid.

상기 제1 포일 내지 제4 포일(706a~ 706d)의 상기 첫 번째 범프 산(A)의 높이는 상기 이웃한 다른 범프 산 높이의 70% 이내인 것을 특징으로 한다.The height of the first bump acid (A) of the first foil to the fourth foil (706a to 706d) is within 70% of the height of the adjacent other bump mountain.

상기 탑 포일(704)는 상기 플레이트(702)와 이격 간격이 점차 커지는 경사 구간(L1)과, 상기 플레이트(702)와의 이격 간격이 균일한 평면 구간(L2)를 갖는 것을 특징으로 한다.The top foil 704 is characterized by having a slope section L1 having a gradually increasing distance from the plate 702 and a flat section L2 having a uniform spacing between the plate 702 and the slope section L1.

상기 제1 포일 내지 제4 포일(706a~ 706d)의 상기 첫 번째 범프 산(A)은 상기 탑 포일(704)의 상기 평면 구간(L2)가 시작되는 위치에 대응하는 것을 특징으로 한다.The first bump acid A of the first to fourth foils 706a to 706d corresponds to a position at which the plane section L2 of the top foil 704 starts.

상기 제1 포일(706a) 및 제4 포일(706d)의 상기 첫 번째 범프 산(A)에 인접한 단부(B)는 상기 플레이트(702)에 스팟 용접(spot welding)되는 것을 특징으로 한다.An end B adjacent to the first bump acid A of the first foil 706a and the fourth foil 706d is spot welded to the plate 702. [

본 발명의 일 실시 예에 따른 에어 포일 베어링은 범프 포일의 형상 및 강성을 변경함으로써 하중 지지력을 향상시키고 댐핑 효과를 증가시키는 효과가 있다. The airfoil bearing according to one embodiment of the present invention has the effect of improving the load bearing capacity and increasing the damping effect by changing the shape and rigidity of the bump foil.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 에어 포일 베어링이 설치된 예를 도시한 단면도,
도 2는 도 1에 따른 에어 포일 베어링을 도시한 평면도,
도 3은 도 2에 따른 에어 포일 베어링의 주요 부위를 확대한 평면도 및 측면도,
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 에어 포일 베어링의 주요 부위를 확대한 평면도이다.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 the airfoil bearing according to Figure 1,
FIG. 3 is a plan view and a side view showing an enlarged main portion of the airfoil bearing according to FIG. 2,
4 is an enlarged plan view of a main portion of an airfoil bearing according to another embodiment of the present invention.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 예들에 따른 에어 포일 베어링에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, an airfoil bearing according to embodiments 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 도 1에 따른 에어 포일 베어링을 도시한 평면도, 도 3은 도 2에 따른 에어 포일 베어링의 주요 부위를 확대한 평면도 및 측면도이다.Fig. 2 is a plan view showing the airfoil bearing according to Fig. 1, and Fig. 3 is a plan view and a side view showing an enlarged main part of the airfoil bearing according to Fig.

회전축(650)의 전방 쪽에는 원판 형상의 트러스트 디스크(미도시)가 형성되며, 트러스트 디스크의 전방 쪽 일면 및 후방 쪽 타면에 인접하여 트러스트 베어링(700)이 삽입된다(도 1 참조).A thrust disc (not shown) 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 (see FIG.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 트러스트 베어링(700)은 에어 포일(air foil) 베어링으로, 에어 포일은 블로어 모터(600)의 회전체인 로터(610)의 고속 회전에 따라 로터 또는 베어링 디스크와 이와 접하는 포일 사이에 점성을 가지는 유체인 공기가 유입되어 압력을 형성하여 하중을 지지하는 베어링을 말한다. 여기서 말하는 점성이란, 공기가 실제로 점성을 갖는다는 의미가 아니라 공기가 압력을 형성함으로써 마치 점성이 있는 물질이 유막을 형성한 것과 같은 역할을 한다는 의미이다.2 and 3, the thrust bearing 700 according to an embodiment of the present invention is an air foil bearing, and the air foil is a rotor 610, which is a rotating body of the blower motor 600. [ Is a bearing that supports the load by forming a pressure and introducing air, which is a fluid having a viscosity, between the rotor or the bearing disk and the foil in contact with the bearing disk. The term "viscosity" as used herein does not mean that the air actually has a viscosity, but means that the air acts as if the viscous material forms an oil film by forming a pressure.

트러스트 베어링(700)은 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.The thrust bearing 700 is formed by placing a plurality of fan-shaped bump foils 706 on a disc-shaped plate 702 and covering the bump foils 706 with a 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)은 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 부채꼴의 판 형태로, 탑 포일(704)의 고정단과 자유단의 사이에서 탑 포일(704)과 접촉된다.The bump foil 706 is in the form of a fan plate and contacts the top foil 704 between the free ends of the top foil 704.

범프 포일(706)은 로터 회전방향을 향하는 일측으로부터 로터 회전방향의 반대 방향을 향해 연장 형성된 제1 포일 내지 제4 포일(706a ~ 706d)로 구성된다. 제1 포일 내지 제4 포일(706a~ 706d)의 일단은 로터 회전방향의 반대 방향을 향해 연장되고, 타단은 하나로 연결된다. 이렇게 하나로 연결된 부분을 트레일링 에지(D)로 정의한다. 또한, 제1 포일 내지 제4 포일(706a~ 706d)은 제1 슬릿(706e) 및 제2 슬릿(706f)을 사이에 두고 상호 이격된다. 제1 포일(706a)에서 제4 포일(706d)로 갈수록 그 길이가 짧아진다. 제2 포일(706b)와 제3 포일(706c)의 단부는 제1 포일(706a) 및 제4 포일(706d)의 단부를 연결한 가상의 선보다 트레일링 에지(D)를 향해 내측으로 요입 형성된다.The bump foil 706 is composed of first to fourth foils 706a to 706d extending from one side facing the rotor rotation direction toward the opposite direction of the rotor rotation direction. One ends of the first to fourth foils 706a to 706d extend toward the opposite direction of the rotor rotation direction, and the other ends are connected to one another. This one connected part is defined as a trailing edge (D). Further, the first to fourth foils 706a to 706d are spaced apart from each other with the first slit 706e and the second slit 706f interposed therebetween. The length becomes shorter from the first foil 706a to the fourth foil 706d. The ends of the second foil 706b and the third foil 706c are formed inwardly toward the trailing edge D rather than the imaginary line connecting the ends of the first foil 706a and the fourth foil 706d .

제1 포일(706a)과 제2 포일(706b)의 사이에 형성된 제1 슬릿(706e)은 일단에서 타단까지가 동일한 폭으로 형성되어 제1 포일(706a)과 제2 포일(706b)을 동일한 간격으로 이격시킨다. 제3 포일(706c)과 제4 포일(706d) 역시 동일한 폭으로 형성된 제1 슬릿(706e)에 의해 상호 이격된다.The first slit 706e formed between the first foil 706a and the second foil 706b has the same width from one end to the other end so that the first foil 706a and the second foil 706b are spaced equally . The third foil 706c and the fourth foil 706d are also spaced from each other by a first slit 706e formed to have the same width.

제2 포일(706b)과 제3 포일(706c)의 사이에 위치한 제2 슬릿(706f)은 트레일링 에지(D)를 향하는 쪽 단부에서 반대쪽 단부까지의 폭이 상이하다. 제2 슬릿(706f)의 폭은 트레일링 에지(D) 쪽에서 반대쪽 단부로 갈수록 계단 형태로 단차지게 넓어지는 형태를 갖는다.The second slit 706f positioned between the second foil 706b and the third foil 706c has a different width from the end toward the trailing edge D to the opposite end. The width of the second slit 706f is gradually widened stepwise toward the opposite end from the trailing edge D side.

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. 하중 지지력을 높이기 위해 높은 하중 지지력을 필요로 하는 부분에는 강성을 높이고, 상대적으로 낮은 하중 지지력을 필요로 하는 부분에는 상대적으로 강성을 낮출 수 있다. 본 명세서에서는 제1 포일 내지 제4 포일(706a~ 706d)의 높이 규제를 통해 범프 포일(706)의 강성을 조절하는 방법을 제시하고자 한다.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. [ In order to increase the load bearing capacity, it is necessary to increase the stiffness in the portion requiring high load bearing capacity, and to reduce the stiffness in the portion in which the relatively low load bearing capacity is required. Herein, a method of controlling the rigidity of the bump foil 706 through regulation of the height of the first to fourth foils 706a to 706d is proposed.

제1 포일 내지 제4 포일(706a~ 706d)의 트레일링 에지(D)에 대향되는 단부에 인접한 범프 산은 높이 규제가 이루어지도록 설계되며, 제1 포일(706a) 및 제4 포일(706d)의 단부(B 영역)는 스팟 용접된다. 제1 포일 내지 제4 포일(706a~ 706d)의 범프 산 높이는 범프 폭(C)를 증가시키면 낮아지고, 범프 폭(C)를 감소시키면 높아진다.The bump acid adjacent to the end of the first to fourth foils 706a to 706d opposite to the trailing edge D is designed to be height-regulated, and the bump acids are arranged between the ends of the first foil 706a and the fourth foil 706d (Region B) is spot-welded. The bump acid heights of the first foil to the fourth foil 706a to 706d are lowered by increasing the bump width C and higher when the bump width C is decreased.

도 3의 측면도를 참조하면, 탑 포일(704)는 일단이 고정단이고 플레이트(702)와의 사이에 범프 포일(706)이 삽입되어 탑 포일(704)의 자유단인 타단이 플레이트(702)와 이격되는 구조이다. 따라서 탑 포일(704)는 고정단 쪽에서 자유단 쪽 방향으로 갈수록 플레이트(702)와의 간격이 점차 커지는 경사 구간(L1)이 형성된다. 경사 구간(L1)을 지나 소정 위치가 되면 탑 포일(704)와 플레이트(702)의 간격이 균일한 평면 구간(L2)가 형성된다.3, one end of the top foil 704 is a fixed end and a bump foil 706 is inserted between the plate foil 702 and the other end of the top foil 704, which is the free end of the top foil 704, It is a structure to be separated. Therefore, the top foil 704 is formed with the inclined section L1 in which the distance from the plate 702 gradually increases toward the free end from the fixed end. When a predetermined position passes through the slope section L1, a plane section L2 having a uniform gap between the top foil 704 and the plate 702 is formed.

평면 구간(L2)가 형성되는 부분은 로터 회전 방향을 기준으로 범프 포일(706)의 첫 번째 산(leading edge, A) 부분에 해당된다. 즉, 제1 포일 내지 제4 포일(706a~ 706d)의 첫 번째 범프 산(A) 부분이 평면 구간(L2)의 시작 위치가 된다.The portion where the plane section L2 is formed corresponds to the leading edge A portion of the bump foil 706 with respect to the rotor rotation direction. That is, the first bump acid (A) portion of the first to fourth foils 706a to 706d becomes the start position of the plane section L2.

제1 포일 내지 제4 포일(706a~ 706d)의 첫 번째 범프 산(A)의 높이를 인접한 범프 산(두 번째 이상)보다 낮게 설정함으로써 탑 포일(704)와 첫 번째 범프 산(A)의 최고점 간에 간극이 형성되면, 탑 포일(704)의 막 강성과 두 번째 이후 범프 산의 강성으로 인해 먼저 탑 포일(704)의 형상을 따라 얇은 유막이 형성된다. The height of the first bump acid (A) of the first foil to the fourth foil (706a to 706d) is set lower than that of the adjacent bump acid (second or more) A thin oil film is first formed along the shape of the top foil 704 due to the film rigidity of the top foil 704 and the stiffness of the bump acid after the second.

로터(610)의 회전수가 증가하거나 하중 부하가 증가하면 범프 포일(706)에 가해지는 하중이 점차 커져 유막의 압력이 상승하게 된다. 이 경우 트러스트 베어링(700)의 변형이 일정 수준 이상으로 증가하면, 높이가 낮춰진 첫 번째 범프 산(A)이 탑 포일(704)에 접촉해 변형되면서 하중을 지지하게 된다(활성화). 첫 번째 범프 산(A)이 활성화될 때 균일하게 가압되기 위해 첫 번째 범프 산(A)을 탑 포일(704)의 평면 구간(L2)에 위치하도록 하는 것이다. 첫 번째 범프 산(A)이 하중을 지지하게 되면서 평면 구간(L2)가 증가해 트러스트 베어링(700)은 더 높은 하중지지 능력을 갖게 된다.When the number of revolutions of the rotor 610 increases or the load load increases, the load applied to the bump foil 706 gradually increases to increase the pressure of the oil film. In this case, when the deformation of the thrust bearing 700 is increased to a certain level or more, the first bump acid A whose height has been lowered is contacted with the top foil 704 and deformed to support the load. So that the first bump acid A is located in the plane section L2 of the top foil 704 to be uniformly pressed when the first bump acid A is activated. As the first bump acid (A) supports the load, the planar section (L2) increases and the thrust bearing (700) has a higher load bearing capacity.

이를 위해, 첫 번째 범프 산(A)의 높이는 다른 범프 산의 높이의 최대 30% 까지 낮게 구성하는 것이 바람직하다. 즉, 첫 번째 범프 산(A)의 높이는 다른 범프 산 높이의 70% 이내의 높이로 형성된다.To this end, the height of the first bump acid (A) is preferably as low as 30% of the height of the other bump acid. That is, the height of the first bump mountain A is formed to be within 70% of the height of the other bump mountain.

첫 번째 범프 산(A)의 높이를 책정하기 위해 외부에서 공기 압축기(10)에 상하 또는 좌우 방향으로 지속적인 진동 또는 짧은 시간 간헐적인 진동을 발생시키면, 로터(610)이 외력에 의해 진동하면서 가진된다. 로터(610)은 초기 위치에서 트러스트 베어링(700)과의 설정 공극(초기 위치에서의 간극)을 갖고 있으나, 가진에 의해 설정 공극이 증감하게 된다.When a constant vibration or short-time intermittent vibration is generated in the up-and-down or left-right direction in the air compressor 10 from the outside to form the height of the first bump mountain A, the rotor 610 is excited while being vibrated by an external force . The rotor 610 has a set gap (initial gap) with the thrust bearing 700 at the initial position, but the set gap is increased or decreased by the exciter.

즉, 범프 포일(706)이 가압되어 눌렸다 복원되기를 반복하는데, 범프 포일(706)이 최대로 눌리는 변위와 최대로 복원된 변위를 살펴보면 범프 포일(706)의 범프 산의 대략 30% 수준으로 가압 및 복원됨을 알 수 있다(시간에 따른 로터의 변위 측정).That is, as the bump foil 706 is repeatedly pressed and restored to its original position, the bump foil 706 is compressed to the maximum bump angle 70% And restored (measurement of rotor displacement over time).

따라서 첫 번째 범프 산(A)의 높이를 다른 범프 산 높이의 30% 이내로 설정함으로써 트러스트 베어링(700)에 일정 이상의 압력이 가해질 때 해당 압력에 의한 하중을 적절히 지지할 수 있다.Therefore, by setting the height of the first bump mountain (A) within 30% of the height of the other bump mountain, the load due to the pressure can be appropriately supported when a certain pressure is applied to the thrust bearing (700).

전술한 실시 예에서는 제2 포일 및 제3 포일의 단부가 제1 포일 및 제4 포일의 단부보다 트레일링 에지(D) 쪽으로 요입된 것을 예로 하여 설명하였으나, 제2 포일 및 제3 포일의 길이를 변경할 수도 있다(전술한 실시 예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조번호를 사용하며, 상세한 설명을 생략하기로 함).The end portions of the second foil and the third foil are inserted into the trailing edge D side rather than the end portions of the first foil and the fourth foil in the above embodiment, (The same reference numerals are used for the same components as those in the above-described embodiment, and a detailed description thereof will be omitted).

도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 에어 포일 베어링의 주요 부위를 확대한 평면도이다.4 is an enlarged plan view of a main portion of an airfoil bearing according to another embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 제2 포일(706b') 및 제3 포일(706c')의 용접되지 않은 단부(E)는 제1 포일(706a') 및 제4 포일(706d')의 용접된 단부(B)를 연결하는 가상의 선과 동일 선상에 배치되는 형태를 가질 수 있다.4, the non-welded ends E of the second foil 706b 'and the third foil 706c' are welded to the first foil 706a 'and the fourth foil 706d' And may be arranged on the same line as a virtual line connecting the end portions B. [

전술한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시 예에 따른 에어 포일 베어링은 범프 포일의 형상 및 강성을 변경함으로써 하중 지지력을 향상시키고 댐핑 효과를 증가시키는 효과가 있다. 또한, 댐핑력의 향상으로 베어링의 내구성이 향상되는 효과가 있다.The airfoil bearing according to one embodiment of the present invention having the above-described configuration has the effect of improving the load bearing capacity and increasing the damping effect by changing the shape and rigidity of the bump foil. Further, the durability of the bearing is improved by the improvement of the damping force.

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 포일10: 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

Claims

In an airfoil bearing (700) for rotatably supporting a rotating shaft (650) of a rotor (610) of an air compressor (10)
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 bubble foil (706) includes first to fourth foils (706a to 706d) extending in the direction opposite to the rotor rotation direction.

The method according to claim 1,
Wherein the first to fourth foils (706a to 706d) have ends corresponding to the rotor rotation direction connected together.

3. The method of claim 2,
The first bump mountain (A) adjacent to the end of the first to fourth foils (706a to 706d) opposite to the rotor rotation direction is different in height from the neighboring other bump mountains Airfoil bearings.

The method of claim 3,
And the height of the first bump acid (A) of the first foil to the fourth foil (706a-706d) is lower than the height of the neighboring other bump acid.

5. The method of claim 4,
Wherein the height of the first bump acid (A) of the first foil to the fourth foil (706a to 706d) is within 70% of the height of the adjacent other bump mountain.

6. The method of claim 5,
Characterized in that the top foil (704) has an inclined section (L1) increasing in spacing from the plate (702) and a plane section (L2) in which the spacing between the plate (702) .

The method according to claim 6,
Wherein the first bump acid (A) of the first to fourth foils (706a-d) corresponds to a position at which the plane section (L2) of the top foil (704) .

6. The method of claim 5,
Wherein an end portion (B) adjacent to the first bump acid (A) of the first foil (706a) and the fourth foil (706d) is spot welded to the plate (702) .