KR20170118479A - Air foil bearing - Google Patents

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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

에어 포일 베어링{Air foil bearing}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.

전술한 선행기술문헌의 도 16 내지 18에 개시된 범프 포일의 에지부(30)는 용접 수단을 제공함과 동시에 에어포켓 형성이 가능한 모서리를 제공하는 목적으로 구성된다. 범프 포일이 분포하는 면적이 클수록 탑포일을 지지하는 면적이 증가하나, 이는 공기역학적 측면에서 봤을 때 상대적으로 유막에 의한 손실을 유발하는 베어링 면적도 크다는 의미가 된다.The edge portion 30 of the bump foil disclosed in Figs. 16 to 18 of the above prior art document is constructed for the purpose of providing an edge capable of forming air pockets while providing a welding means. The larger the area of the bump foil distribution, the larger the area that supports the topfoil, but the larger the area of the bearing which causes the loss due to the oil film from the aerodynamic point of view.

따라서 하중 지지력이 부족하지 않으면서도 공기역학적인 손실이 최소화될 수 있는 에어 포일 베어링의 최적 설계가 요구된다.Therefore, an optimal design of the airfoil bearing is required which can minimize aerodynamic losses without lacking load bearing capacity.

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

본 발명의 목적은 하중 지지력이 향상되고 공기역학적인 손실이 최소화될 수 있는 에어 포일 베어링을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an airfoil bearing in which the load bearing capacity can be improved and the aerodynamic loss can be minimized.

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 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 포함하며, 상기 제1 포일(706a) 및 상기 제4 포일(706d)의 일단부(A, B)는 상기 플레이트(702)에 각각 접합되는 것을 특징으로 한다.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) The plate 700 includes a plate 702 having a disc shape and a plurality of bump foils 706 coupled to the plate 702. The bump foil 706 is disposed at an upper portion of the bump foil 706, And the other end is a free end, 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, The first foil 706a and one end A and B of the fourth foil 706d are bonded to the plate 702, respectively.

상기 제1 포일(706a) 및 상기 제4 포일(706d)의 일단부(A, B)는 상기 플레이트(702)에 각각 스팟 용접(spot welding)되는 것을 특징으로 한다. The first foil 706a and one end A of the fourth foil 706d are spot-welded to the plate 702. [

상기 제1 포일 내지 제4 포일(706a~ 706d)은 상기 로터 회전방향에 대응하는 단부가 하나로 연결되어 트레일링 에지를 형성하는 것을 특징으로 한다.The first foil to the fourth foil 706a to 706d are connected at their ends corresponding to the rotor rotation direction to form a trailing edge.

상기 제1 포일(706a) 및 상기 제4 포일(706d)의 용접되는 일단부(A, B)는 상기 트레일링 에지(E)에 대향되는 단부인 것을 특징으로 한다.One end (A, B) of the first foil (706a) and the fourth foil (706d) welded to each other is an end opposite to the trailing edge (E).

상기 제1 포일(706a) 및 상기 제4 포일(706d)의 용접되는 일단부(A, B)는 각각 상기 트레일링 에지(E)에 대향되는 쪽의 첫 번째 범프 산 외측에 배치된 것을 특징으로 한다.The welded ends A and B of the first foil 706a and the fourth foil 706d are respectively disposed outside the first bump mountain facing the trailing edge E. do.

상기 제4 포일(706d)는 상기 트레일링 에지(E)와 상기 첫 번째 범프 산이 연결되는 내경부 자유단(F)이 상기 트레일링 에지(E)의 내경측 모서리에 인접하게 형성되는 것을 특징으로 한다.The fourth foil 706d is characterized in that an inner diameter free end F to which the trailing edge E and the first bump acid are connected is formed adjacent to an inner diameter side edge of the trailing edge E do.

상기 트레일링 에지(E)의 내경측 모서리는 상기 로터(610)의 회전축(650)을 향하는 쪽 모서리인 것을 특징으로 한다.And an inner diameter side edge of the trailing edge E is an edge toward a rotation axis 650 of the rotor 610.

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 측면도이다.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 an enlarged plan view and a side view of a main portion of the airfoil bearing according to Fig. 2; Fig.

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(E)로 정의한다. 트레일링 에지(E)는 자유단으로 구성된다. 편의상 범프 포일(706)의 부채꼴 형상에서 회전축(650)을 향하는 내측 호 부분을 내경부, 이에 대향되는 외측 호 부분을 외경부라고 정의한다.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 (E). The trailing edge E is composed of free ends. For the sake of convenience, the inner arc portion from the sector shape of the bump foil 706 toward the rotation axis 650 is defined as the inner diameter portion, and the outer arc portion opposed thereto is defined as the outer diameter portion.

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)과 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.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 a virtual 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(E)를 향하는 쪽 단부에서 반대쪽 단부까지의 폭이 상이하다. 제2 슬릿(706f)의 폭은 트레일링 에지(E) 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 E to the opposite end. The width of the second slit 706f is gradually widened stepwise from the trailing edge E toward the opposite 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. 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 용접 부위의 구성과 자유단 부위의 구성을 변형함으로써 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. In this specification, a method of adjusting the stiffness by modifying the configuration of the welded portion and the configuration of the free end portion is proposed.

도 3의 측면도를 참조하면, 탑 포일(704)은 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 702 and the other end of the top foil 704 is connected to the plate 702 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) 부분에 해당된다. 즉, 제1 포일 내지 제4 포일(706a~ 706d)의 첫 번째 범프 산 부분이 평면 구간(L2)의 시작 위치가 된다.The portion where the plane section L2 is formed corresponds to the leading edge portion of the bump foil 706 with respect to the rotor rotation direction. That is, the first bump mountain portion of the first to fourth foils 706a to 706d becomes the start position of the plane section L2.

이때, 제1 포일(706a)은 트레일링 에지(E)의 반대편 쪽인 첫 번째 범프 산 외측 단부가 스팟 용접에 의해 플레이트(702)에 고정된다. 즉, 제1 포일(706a)의 외경부 쪽 단부(이하 외경부 용접단)가 플레이트 상에 고정되며, 트레일링 에지(E)는 자유단으로 구성된다. At this time, the first foil 706a is fixed to the plate 702 by spot welding at the first bump mountain outer end, which is the opposite side of the trailing edge (E). That is, an end portion of the first foil 706a on the outer diameter side (hereinafter referred to as an outer diameter portion welding end) is fixed on the plate, and the trailing edge E is configured as a free end.

제4 포일(706d) 역시 트레일링 에지(E)의 반대편 쪽인 첫 번째 범프 산 외측 단부가 스팟 용접에 의해 플레이트(702)에 고정된다. 즉, 제4 포일(706d)의 내경부 쪽 단부(이하 내경부 용접단)가 플레이트(702) 상에 고정되며, 트레일링 에지(E)는 자유단으로 구성된다. The fourth foil 706d is also secured to the plate 702 by spot welding the first bump mountain outer end, which is opposite the trailing edge E, That is, the inner diameter side end of the fourth foil 706d is fixed on the plate 702, and the trailing edge E is configured as a free end.

또한, 제4 포일(706d)의 내경부 용접단(B) 및 첫 번째 범프 산의 내경부 자유단(F)은 트레일링 에지(E)의 내경측 모서리에 인접하게 형성되는 것이 바람직하다. 특히 내경부 자유단(F)가 트레일링 에지(D)의 내경측 모서리에 인접하게 형성된다(범프 포일 전체를 기준으로 보면 제4 포일의 내경부 자유단이 트레일링 에지와 연결된 것이지만, 제4 포일만을 기준으로 볼 때 첫 번째 범프 산의 트레일링 에지 쪽 부분이 자유단을 형성하는 부분이므로 내경부 자유단으로 정의함). 이 경우 범프 포일(706)의 하중 지지력이 과도하지 않으면서 외경부와 내경부의 강성 분포를 균등하게 구성할 수 있는 장점이 있다.It is also preferable that the inner diameter portion welding end B of the fourth foil 706d and the inner diameter free end F of the first bump acid are formed adjacent to the inner diameter side edge of the trailing edge E. [ The inner diameter free end F is formed adjacent to the inner diameter side edge of the trailing edge D (the inner diameter free end of the fourth foil is connected to the trailing edge by reference to the whole bump foil, The trailing edge portion of the first bump mountain is defined as the free end of the inner diameter portion, which is the portion forming the free end in view of the foil only). In this case, the load bearing capacity of the bump foil 706 is not excessive, and the stiffness distribution of the outer diameter portion and the inner diameter portion can be made uniform.

범프 포일은 범프 산의 위치가 어디인지에 따라 눌리는 양이나 면적이 달라지는데, 범프 포일의 면적(눌려서 퍼지는 면적)이 과대해지면 하중지지력은 향상되나 열 손실 및 소비전력 역시 상승하게 된다. 반대로 범프 포일의 면적이 감소되면 열 손실 및 소비전력은 감소하나 하중지지력이 감소된다. 따라서 적절한 범프 포일의 면적을 확보하는 것이 중요하며, 본 실시 예에서는 여러 번의 시험을 통해 적절한 범프 포일의 면적을 산정하였다. 이러한 결과로 도출된 것을 전술한 바와 같이, 제4 포일(706d)의 내경부 용접단(B) 및 첫 번째 범프 산의 내경부 자유단(F)은 트레일링 에지(E)의 내경측 모서리에 인접하게 형성된 형태로 제시한다.When the area of the bump foil is excessively large, the load bearing capacity is improved but the heat loss and power consumption are also increased. Conversely, reducing the area of the bump foil reduces heat loss and power consumption but reduces load bearing capacity. Therefore, it is important to secure an appropriate area of the bump foil. In this embodiment, the area of a suitable bump foil is estimated through several tests. As described above, the inner diameter portion welding end B of the fourth foil 706d and the inner diameter free end F of the first bump mountain are formed on the inner diameter side edge of the trailing edge E, And presented in an adjacently formed form.

제2 포일(706b) 및 제3 포일(706c)은 트레일링 에지(E)의 반대편 쪼인 첫 번째 범프 산 외측 단부가 자유단으로 구성된다. 제1 포일(706a) 및 제4 포일(706d)의 일단이 플레이트(702)에 고정된 형태이고 제1 포일 내지 제4 포일(706a~706d)이 트레일링 에지(E)로 하나로 연결되므로 제2 포일(706b) 및 제3 포일(706c)이 고정되지 않아도 범프 포일(706)이 설치 위치를 벗어나지 않는다.The second foil 706b and the third foil 706c are configured as free ends with the first bump mountain outer end opposite to the trailing edge E opposite. Since one end of the first foil 706a and the fourth foil 706d are fixed to the plate 702 and the first foil to the fourth foil 706a to 706d are connected to the trailing edge E as one, The bump foil 706 does not leave the mounting position even if the foil 706b and the third foil 706c are not fixed.

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, 자유단인 제2 포일(706b) 및 제3 포일(706c)의 범프 산이 이를 지지하지 못하고 펼쳐지게 된다. 그러나 제1 포일(706a)의 첫 번째 범프 산 및 제4 포일(706d)의 첫 번째 범프 산은 고정된 단부에 인접해 있기 때문에 자유단으로 구성된 제2 포일(706b) 및 제3 포일(706c)에 비해 약 2배 정도의 강성을 가지므로 범프 산이 변형되면서 하중을 지지할 수 있다.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, if the deformation of the thrust bearing 700 is increased to a certain level or more, the bump mountains of the second foil 706b and the third foil 706c, which are free ends, can not be supported. However, since the first bump acid of the first foil 706a and the first bump acid of the fourth foil 706d are adjacent to the fixed end, the second foil 706b and the third foil 706c It is possible to support the load as the bump acid is deformed.

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 길이를 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' May have a length arranged on the same line as an imaginary line connecting the end portion (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 (9)

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 포함하며,
상기 제1 포일(706a) 및 상기 제4 포일(706d)의 일단부(A, B)는 상기 플레이트(702)에 각각 접합되는 것을 특징으로 하는 에어 포일 베어링.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 bump foil 706 includes first to fourth foils 706a to 706d extending in the direction opposite to the rotor rotation direction,
Wherein one end (A, B) of the first foil (706a) and the fourth foil (706d) are bonded to the plate (702), respectively. 제1항에 있어서,
상기 제1 포일(706a) 및 상기 제4 포일(706d)의 일단부(A, B)는 상기 플레이트(702)에 각각 스팟 용접(spot welding)되는 것을 특징으로 하는 에어 포일 베어링.The method according to claim 1,
Wherein one end (A, B) of the first foil (706a) and the fourth foil (706d) is spot welded to the plate (702), respectively. 제2항에 있어서,
상기 제1 포일 내지 제4 포일(706a~ 706d)은 상기 로터 회전방향에 대응하는 단부가 하나로 연결되어 트레일링 에지를 형성하는 것을 특징으로 하는 에어 포일 베어링.3. The method of claim 2,
Wherein the first to fourth foils (706a to 706d) are connected at their ends corresponding to the rotor rotation direction to form a trailing edge. 제3항에 있어서,
상기 제1 포일(706a) 및 상기 제4 포일(706d)의 용접되는 일단부(A, B)는 상기 트레일링 에지(E)에 대향되는 단부인 것을 특징으로 하는 에어 포일 베어링.The method of claim 3,
Wherein one end (A, B) welded to the first foil (706a) and the fourth foil (706d) is an end opposite to the trailing edge (E). 제3항에 있어서,
상기 제1 포일(706a) 및 상기 제4 포일(706d)의 용접되는 일단부(A, B)는 각각 상기 트레일링 에지(E)에 대향되는 쪽의 첫 번째 범프 산 외측에 배치된 것을 특징으로 하는 에어 포일 베어링.The method of claim 3,
The welded ends A and B of the first foil 706a and the fourth foil 706d are respectively disposed outside the first bump mountain facing the trailing edge E Airfoil bearings. 제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 제4 포일(706d)는 상기 트레일링 에지(E)와 상기 첫 번째 범프 산이 연결되는 내경부 자유단(F)이 상기 트레일링 에지(E)의 내경측 모서리에 인접하게 형성되는 것을 특징으로 하는 에어 포일 베어링.The method according to claim 4 or 5,
The fourth foil 706d is characterized in that an inner diameter free end F to which the trailing edge E and the first bump acid are connected is formed adjacent to an inner diameter side edge of the trailing edge E Airfoil bearings. 제6항에 있어서,
상기 트레일링 에지(E)의 내경측 모서리는 상기 로터(610)의 회전축(650)을 향하는 쪽 모서리인 것을 특징으로 하는 에어 포일 베어링.The method according to claim 6,
Wherein an inner diameter side edge of the trailing edge (E) is an edge toward a rotation axis (650) of the rotor (610). 제4항에 있어서,
상기 제1 포일(706a)에서 제4 포일(706d)로 갈수록 그 길이가 짧아지며, 상기 제2 포일(706b)과 제3 포일(706c)의 단부는 제1 포일(706a) 및 제4 포일(706d)의 단부를 연결한 가상의 선보다 트레일링 에지(D)를 향해 내측으로 요입 형성되는 것을 특징으로 하는 에어 포일 베어링.5. The method of claim 4,
The length of the second foil 706b from the first foil 706a to the fourth foil 706d becomes shorter and the ends of the third foil 706b and the third foil 706c are shorter than the first foil 706a and the fourth foil 706c. 706d are formed inwardly toward the trailing edge (D) rather than a virtual line connecting the ends of the trailing edge (D). 제4항에 있어서,
상기 제1 포일(706a)에서 제4 포일(706d)로 갈수록 그 길이가 짧아지며, 상기 제2 포일(706b)과 제3 포일(706c)의 단부는 제1 포일(706a) 및 제4 포일(706d)의 단부를 연결한 가상의 선과 동일 선상에 배치되는 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 에어 포일 베어링.5. The method of claim 4,
The length of the second foil 706b from the first foil 706a to the fourth foil 706d becomes shorter and the ends of the third foil 706b and the third foil 706c are shorter than the first foil 706a and the fourth foil 706c. 706d are arranged in the same line as imaginary lines connecting ends of the airfoil bearing (706d, 706d).
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