KR20200114637A - Air foil bearing - Google Patents
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Abstract
Description
실시예는 에어포일 베어링에 관한 것이다. The embodiment relates to an airfoil bearing.
베어링은 회전축을 일정한 위치에 고정시키고, 축의 자중과 축에 걸리는 하중을 지지하면서 축을 회전 가능하게 지지하는 기계요소이다. 일 예로 볼 베어링이나 저널 베어링은 유막을 이용해 축을 지지하는 방식이고, 포일 베어링은 탑포일과 축 사이에 고압의 공기층을 형성하여 축을 지지하는 방식의 베어링이다.A bearing is a mechanical element that fixes a rotating shaft at a certain position and supports the shaft's own weight and load applied to the shaft so as to rotatably support it. For example, a ball bearing or journal bearing is a method of supporting a shaft using an oil film, and a foil bearing is a bearing of a method of supporting the shaft by forming a high-pressure air layer between the top foil and the shaft.
상기 에어포일 베어링은 로터가 고속 회전할 때 로터 또는 베어링 디스크와 접하는 포일 사이에 점성을 갖는 유체인 공기가 유입되어 압력을 형성함으로써 축 하중을 지지한다. When the rotor rotates at high speed, the airfoil bearing supports the axial load by forming pressure by introducing air, which is a viscous fluid, between the rotor or the bearing disk and the contacting foil.
에어포일 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 in supporting a rotating shaft rotating at a high speed, it can be applied to a rotating shaft rotating at a high speed in rotating equipment such as a turbo compressor, a turbo cooler, a turbo generator, and an air compressor.
이러한 에어포일 베어링은 플레이트와, 플레이트 상에 배치되어 탄성 변형 가능한 범프 포일 및 범프 포일 상에 회전부와 접촉하는 탑포일을 포함한다. 이때, 플레이트 상에 범프 포일과 탑포일이 용접으로 접합되는데, 이로 인해 프레스 가공과 용접 가공 공정이 추가적으로 요구되며, 용접 품질관리 등의 노력이 필요하여 베어링의 제품 단가가 증가하게 된다. 이에, 용접 가공 공정 없이도 조립이 가능한 구조의 에어포일 베어링이 제안되고 있다.The airfoil bearing includes a plate, a bump foil disposed on the plate and elastically deformable, and a top foil on the bump foil in contact with the rotating portion. At this time, the bump foil and the top foil are joined on the plate by welding, which requires additional press processing and welding processing processes, and an effort such as welding quality control is required, which increases the product cost of the bearing. Accordingly, an airfoil bearing having a structure that can be assembled without a welding process has been proposed.
이에 관련하여 대한민국 등록특허 제10-1558489호(2015.10.01 등록)에서는 조립 방식의 에어포일 베어링에 관하여 개시되어 있으며, 개시된 내용에 따르면, 상기 에어포일 베어링은 결합부를 구비하는 하판과, 상기 하판의 상면에 배치되어 탄성 변형이 가능한 범프포일이 구비되어 상기 결합부과 결합되는 범프포일판과, 상기 범프포일판 상면에 배치되어 회전부와 접촉하는 탑포일이 구비되어 상기 결합부와 결합하는 에어포일판을 포함한다. In this regard, Korean Patent Registration No. 10-1558489 (registered on October 1, 2015) discloses an assembly-type airfoil bearing, and according to the disclosed contents, the airfoil bearing includes a lower plate having a coupling part and a lower plate of the lower plate. A bump foil plate provided with a bump foil disposed on an upper surface to be elastically deformable and coupled to the coupling portion, and an air foil plate coupled to the coupling portion by having a top foil disposed on the upper surface of the bump foil plate and in contact with the rotating portion. Include.
상기와 같은 종래의 에어포일 베어링은 장기간 구동시, 축 방향으로 반복적인 진동이 가해짐에 따라, 하중이 집중되거나 발열에 의해 마모가 발생한다. 특히, 회전축이 굽힘 임계 속도(bending critical speed)를 통과할 때 큰 진동이 발생하고, 베어링 코팅제의 마모와 회전축과 고정자의 러빙(rubbing) 현상 등의 문제가 발생할 수 있다. 또한, 에어포일 베어링은 로터 디스크의 전방과 후방에 이중으로 장착되는 경우, 고속 회전시 전방과 후방 베어링에 흔들림이 발생하여 로터의 미끄럼 현상이 발생할 수 있다. When the conventional airfoil bearing as described above is driven for a long period of time, as repeated vibrations are applied in the axial direction, a load is concentrated or abrasion occurs due to heat generation. In particular, when the rotating shaft passes a bending critical speed, a large vibration occurs, and problems such as abrasion of the bearing coating and rubbing of the rotating shaft and stator may occur. In addition, when the airfoil bearings are double mounted on the front and rear of the rotor disk, the front and rear bearings shake during high-speed rotation, which may cause the rotor to slide.
본 발명은 복수 개의 범프포일 플레이트 또는 탑포일 플레이트 사이에 예압을 형성하여 작동 안정성과 내구성을 향상시킨 에어포일 베어링을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 삼는다. 특히, 본 발명은 포일 플레이트(탑포일, 범프포일 등)를 용접하지 않고 적층만 시켜 제조한 에어포일 베어링에서 로터 디스크를 기준으로 예압을 형성하여 안정성 및 내구성을 향상시키는 것을 특징으로 한다.An object of the present invention is to provide an airfoil bearing having improved operational stability and durability by forming a preload between a plurality of bump foil plates or top foil plates. In particular, the present invention is characterized by improving stability and durability by forming a preload based on a rotor disk in an air foil bearing manufactured by simply laminating without welding a foil plate (top foil, bump foil, etc.).
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The problem to be solved by the present invention is not limited to the problems mentioned above, and other problems that are not mentioned herein will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
실시예는, 로터의 각 양측에 배치되어, 상기 로터의 회전을 양방향으로 지지하는 제1 및 제2 에어포일 플레이트; 및 탄성 복원력에 의해, 상기 제1 및 제2 에어포일 플레이트를 상기 로터에서 축방향으로 멀어지는 방향으로 예압하는 예압수단을 포함하는 에어포일 베어링을 제공할 수 있다.An embodiment includes: first and second airfoil plates disposed on both sides of a rotor and supporting rotation of the rotor in both directions; And a preloading means for preloading the first and second airfoil plates in a direction away from the rotor in an axial direction by an elastic restoring force.
바람직하게는, 상기 로터는 모터의 회전축과 연결되는 로터축과, 상기 로터축의 반경 방향으로 연장되어, 상기 제1 및 제2 에어포일 플레이트 사이에 배치되는 로터 디스크를 포함할 수 있다.Preferably, the rotor may include a rotor shaft connected to a rotation shaft of a motor, and a rotor disk extending in a radial direction of the rotor shaft and disposed between the first and second airfoil plates.
바람직하게는, 상기 예압수단은 상기 로터 디스크(R2)를 외측에서 배치되어 복수의 통공을 가지는 메쉬 댐퍼를 포함할 수 있다.Preferably, the preloading means may include a mesh damper disposed outside the rotor disk R2 to have a plurality of through holes.
바람직하게는, 상기 메쉬 댐퍼의 축 방향 높이는 상기 제1 및 제2 에어포일 플레이트 사이의 이격 거리보다 클 수 있다.Preferably, the height of the mesh damper in the axial direction may be greater than a separation distance between the first and second airfoil plates.
바람직하게는, 상기 제1 또는 제2 에어포일 플레이트의 축방향 두께에 대한 상기 로터 디스크와 상기 제1 또는 제2 에어포일 플레이트의 이격 거리 비는 0.1 내지 0.3 일 수 있다.Preferably, a separation distance ratio between the rotor disk and the first or second airfoil plate to the axial thickness of the first or second airfoil plate may be 0.1 to 0.3.
바람직하게는, 상기 제1 및 제2 에어포일 플레이트와 상기 메쉬 댐퍼를 결합시켜 주기 위한 결합수단을 더 포함할 수 있다.Preferably, it may further comprise a coupling means for coupling the first and second airfoil plates and the mesh damper.
바람직하게는, 상기 결합수단은 상기 제1 및 제2 에어포일 플레이트와 상기 메쉬 댐퍼를 관통하는 복수의 결합핀을 포함할 수 있다.Preferably, the coupling means may include a plurality of coupling pins penetrating the first and second airfoil plates and the mesh damper.
바람직하게는, 상기 복수의 결합핀은 상기 로터의 중심을 기준으로 120ㅀ 간격으로 이격 배치될 수 있다.Preferably, the plurality of coupling pins may be spaced apart at 120° intervals based on the center of the rotor.
실시예에 따르면, 에어포일 플레이트(탑포일, 범프포일 등)를 로터에 무용접 상태로 적층하여 제조 가능하며, 에어포일 베어링 내부에 상기 로터를 기준으로 탄성 복원력에 의한 예압을 형성하여, 에어포일 베어링의 작동 안정성과 내구성을 향상시킬 수 있다.According to the embodiment, it is possible to manufacture by laminating an airfoil plate (top foil, bump foil, etc.) on a rotor in a non-welded state, and by forming a preload by elastic restoring force based on the rotor inside the airfoil bearing, the airfoil It can improve the operating stability and durability of the bearing.
실시예에 따르면, 로터의 회전 시 에어포일 베어링에 인접한 공기가 메쉬의 통공을 통과하면서 난류를 형성하여, 유동 공기의 열 교환 효율을 높이고 에어포일 베어링의 냉각 성능을 향상시킬 수 있다.According to the embodiment, when the rotor rotates, air adjacent to the airfoil bearing passes through the through hole of the mesh to form a turbulent flow, thereby increasing the heat exchange efficiency of the flowing air and improving the cooling performance of the airfoil bearing.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어포일 베어링이 설치된 차량용 공기 압축기를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어포일 베어링의 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어포일 베어링의 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어포일 베어링의 측단면도.
도 5는 도 2 내지 도 4에서 나타낸 메쉬 댐퍼의 사시도.1 is a cross-sectional view showing an air compressor for a vehicle equipped with an airfoil bearing according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view of an airfoil bearing according to an embodiment of the present invention.
3 is an exploded perspective view of an airfoil bearing according to an embodiment of the present invention.
4 is a side cross-sectional view of an airfoil bearing according to an embodiment of the present invention.
5 is a perspective view of the mesh damper shown in FIGS. 2 to 4.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.However, the technical idea of the present invention is not limited to some embodiments to be described, but may be implemented in various different forms, and within the scope of the technical idea of the present invention, one or more of the constituent elements may be selectively selected between the embodiments. It can be combined with and substituted for use.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.In addition, terms (including technical and scientific terms) used in the embodiments of the present invention are generally understood by those of ordinary skill in the art, unless explicitly defined and described. It can be interpreted as a meaning, and terms generally used, such as terms defined in a dictionary, may be interpreted in consideration of the meaning in the context of the related technology.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.In addition, terms used in the embodiments of the present invention are for describing the embodiments and are not intended to limit the present invention.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.In the present specification, the singular form may include the plural form unless specifically stated in the phrase, and when described as "at least one (or more than one) of A and (and) B and C", it is combined with A, B, and C. It may contain one or more of all possible combinations.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.In addition, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used in describing the constituent elements of the embodiment of the present invention.
이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.These terms are only for distinguishing the component from other components, and are not limited to the nature, order, or order of the component by the term.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속' 되는 경우도 포함할 수 있다.And, when a component is described as being'connected','coupled' or'connected' to another component, the component is not only directly connected, coupled or connected to the other component, but also the component and It may also include the case of being'connected','coupled' or'connected' due to another component between the other components.
또한, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In addition, when it is described as being formed or disposed in the "top (top) or bottom (bottom)" of each component, the top (top) or bottom (bottom) is one as well as when the two components are in direct contact with each other. It also includes a case in which the above other component is formed or disposed between the two components. In addition, when expressed as "upper (upper) or lower (lower)", the meaning of not only an upward direction but also a downward direction based on one component may be included.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어포일 베어링이 설치된 차량용 공기 압축기를 도시한 단면도이다. 이하. 내측은 모터의 반경방향을 기준으로 축중심을 향하는 방향을 나타내며, 외측은 내측의 반대방향을 나타낸다.1 is a cross-sectional view showing an air compressor for a vehicle equipped with an airfoil bearing according to an embodiment of the present invention. Below. The inside represents the direction toward the axis center based on the radial direction of the motor, and the outside represents the opposite direction of the inside.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 에어 포일 베어링(1)은 고속으로 회전하는 회전축이 구비된 기계장치에 설치된다. 본 실시 예에서는 공기 압축기에 장착된 블로터 모터의 회전축(65)을 지지하는데 에어포일 베어링(1)이 설치된 것을 예로 들어 설명하고자 한다(그러나 이러한 설명은 하나의 실시 예일 뿐, 회전하는 축을 가진 기계장치 어디에 적용되어도 무방하다).Referring to FIG. 1, an air foil bearing 1 according to an embodiment of the present invention is installed in a mechanical device having a rotating shaft rotating at high speed. In this embodiment, an
차량용 공기 압축기는 외관을 형성하는 하우징(H)과, 하우징(H)의 전방에 결합되어 공기를 압축하는 임펠러(40)와, 임펠러(40)를 수용하는 임펠러 수용부(20) 및 임펠러 하우징(30)과, 하우징(H)의 후방에 결합되는 리어 커버(50)와, 하우징(H)의 내부에 설치되어 임펠러(40)를 회전 구동시키는 블로터 모터(60)를 포함하여 구성된다.An air compressor for a vehicle includes a housing (H) forming an exterior, an
임펠러 하우징(30)의 전방 중앙에는 외부 공기가 유입되는 공기 유입구(31)가 형성되고, 전방 양측에는 공기 토출구(33)가 형성된다. 임펠러(40)는 임펠러 하우징(30)의 내부에 설치되며, 임펠러(40)를 관통하는 중공에 후술할 블로터 모터(60)의 회전축(65)이 결합된다. 즉 임펠러(40)는 회전축(65)에 의해 지지된다. 임펠러(40)에 의해 공기 유입구(31)를 통해 흡입된 공기는 임펠러(40)에 의해 압축되어 공기 토출구(33)로 배출된다.An
블로터 모터(60)는 하우징(H)의 내측에 삽입된 모터 하우징(60a)에 삽입된다. 블로터 모터(60)는 모터 하우징(60a)의 내주면에 인접하게 설치되며 중공(번호 미표기)을 갖는 스테이터(63)와, 스테이터(63)의 중공을 관통하여 설치되는 회전축(65)과, 회전축(65)의 외주면에 결합되는 로터로 구성된다.The
회전축(65)은 일단이 임펠러(40)의 중공에 결합된 상태에서 임펠러(40)의 후방에 설치되는 에어포일 베어링(1) 및 저널 베어링(75)에 의해 하우징(H)의 내측에 회전 가능하게 지지되고, 후방 단부 역시 후방베어링(80)에 의해 회전 가능하게 지지된다.The
이하, 첨부된 도면을 참조하며 실시예에 따른 에어포일 베어링(1)에 관하여 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail with respect to the airfoil bearing 1 according to the embodiment.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어포일 베어링의 사시도이고,도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어포일 베어링의 분해 사시도이다.2 is a perspective view of an airfoil bearing according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an exploded perspective view of an airfoil bearing according to an embodiment of the present invention.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에어포일 베어링(1)은 로터(R)의 회전을 양방향으로 지지한다. 이때, 로터(R)의 일부는 에어포일 베어링(1)을 통과하여 회전축(65)에 연결되어 회전 운동한다. 2 and 3, the airfoil bearing 1 according to an embodiment of the present invention supports the rotation of the rotor R in both directions. At this time, a part of the rotor R passes through the airfoil bearing 1 and is connected to the
여기서, 로터(R)는 모터의 회전축(65)과 연결되는 로터축(R1)과, 로터축(R1)의 반경 방향으로 연장되는 로터 디스크(R2)를 포함할 수 있다.Here, the rotor R may include a rotor shaft R1 connected to the
본 발명의 일 실시예에 따른 에어포일 베어링(1)은, 제1 및 제2 에어포일 플레이트(100a,100b)와 예압수단(200)을 포함한다.The
제1 및 제2 에어포일 플레이트(100a,100b)는 로터(R)의 각 양측에 배치되어, 로터(R)의 회전을 양방향으로 지지하는 역할을 한다. The first and
제1 및 제2 에어포일 플레이트(100a,100b)는 제1 및 제2 범프포일 플레이트(110a,110b)와 제1 및 제2 탑포일 플레이트(120a,120b)를 포함할 수 있다.The first and
제1 및 제2 범프포일 플레이트(110a,110b)는 로터(R)의 각 양측에 이격 배치될 수 있다. 이때, 제1 및 제2 범프포일 플레이트(110a,110b)는 로터(R)의 축방향으로 탄성 변형 가능하다. 이때, 제1 및 제2 범프포일 플레이트(110a,110b)는 범프포일 플레이트부(111a,111b)와, 범프포일부(112a,112b)를 포함할 수 있다.The first and second
범프포일 플레이트부(111a,111b)는 원형의 디스크 형상으로 형성된다. 이때, 범프포일 플레이트부(111a,111b)의 제1부재(1111a,1111b), 제2부재(1112a,1112b) 및 제3부재(1113a,1113b)를 포함할 수 있다. The bump
제1부재(1111a,1111b)는 링 형상으로 형성되어 로터가 관통하기 위한 중공을 형성한다. The
제2부재(1112a,1112b)는 제1부재(1111a,1111b)보다 큰 직경을 가지는 링 형상으로 형성되어, 제1부재(1111a,1111b)와 반경 방향으로 이격 배치된다. 이때, 제2부재(1112a,1112b)는 복수 개의 제1 고정구(h1)가 형성될 수 있다. 여기서, 제1 고정구(h1)는 로터(R) 중심을 기준으로 120ㅀ 간격으로 이격되어 배치될 수 있다.The
제3부재(1113a,1113b)는 로터(R)의 회전축에 대하여 방사상으로 배치되어 제1부재(1111a,1111b)와 제2부재(1112a,1112b)를 연결한다.The
범프포일부(112a,112b)는 복수 개이며, 제3부재(1113a,1113b)의 사이 공간에 방사상으로 배치된다. 복수 개의 범프포일부(112a,112b)는 서로 등간격으로 이격된다. 범프포일부(112a,112b)는 사다리 꼴 형태의 평면 형상을 가지며, 로터(R)의 축 방향으로 탄성 변형이 가능하도록 복수 개의 산과 골이 번갈아가면서 연결된 물결(wave) 형상을 가진다. The
이때, 제1 및 제2 범프포일 플레이트(110a,110b)는 금속 박판을 프레스 가공하여 제조될 수 있다.In this case, the first and second
제1 및 제2 탑포일 플레이트(120a,120b)는 제1 및 제2 범프포일 플레이트(110a,110b)와 로터(R)의 각 양면 사이에 각각 배치된다. 이때, 제1 및 제2 탑포일 플레이트(120a,120b)는 탑포일 플레이트부(121a,121b)와 탑포일부(122a,122b)를 포함할 수 있다. The first and second
탑포일 플레이트부(121a,121b)는 원형의 디스크 형상으로 형성된다. 이때, 탑포일 플레이트부(121a,121b)는 제4부재(1211a,1211b),제5부재(1212a,1212b) 및 제6부재(1213a,1213b)를 포함할 수 있다. The top
제4부재(1211a,1211b)는 링 형상으로 형성되어 로터가 관통하기 위한 중공을 형성한다. 이때, 제4부재(1211a,1211b)는 범프포일 플레이트부(111a,111b)의 제1부재(1111a,1111b)와 마주하여 배치된다. The
제5부재(1212a,1212b)는 제4부재(1211a,1211b)보다 큰 직경을 가지는 링 형상으로 형성되어, 제4부재(1211a,1211b)와 반경 방향으로 이격 배치된다. 또한, 제5부재(1212a,1212b)는 범프포일 플레이트부(111a,111b)의 제2부재(1112a,1112b)와 마주하여 배치된다. 이때, 제5부재(1212a,1212b)는 제1 고정구(h1)에 대응하여 복수 개의 제2 고정구(h2)가 형성될 수 있다. The
제6부재(1213a,1213b)는 로터의 회전축에 대하여 방사상으로 배치되어 제6부재(1213a,1213b)는 제4부재(1211a,1211b)와 제5부재(1212a,1212b)를 연결한다. 이때, 제6부재(1213a,1213b)는 범프포일 플레이트부(111a,111b)의 제3부재(1113a,1113b)와 마주하여 배치된다.The
탑포일부(122a,122b)는 제6부재(1213a,1213b)의 사이에 배치된다. 탑포일부(122a,122b)는 네 변 중 한 변은 탑포일 플레이트부(121a,121b)와 연결되고, 다른 세 변은 자유단(free end)으로 형성된다. The
이때, 제1 및 제2 탑포일 플레이트(120a,120b)는 금속 박판을 프레스 가공하여 제조될 수 있다.In this case, the first and second
제1 또는 제2 에어포일 플레이트(100a,100b)의 축방향 두께에 대한 로터 디스크(R2)와 상기 제1 또는 제2 에어포일 플레이트(100a,100b)의 이격 거리 비는 0.1 내지 0.3 일 수 있다. 이때, 로터 디스크(R2)와 상기 제1 또는 제2 에어포일 플레이트(100a,100b)의 이격 거리가 지나치게 가까울 경우, 에어포일 베어링(1)의 냉각 효율이 떨어질 수 있으며, 로터 디스크(R2)와 상기 제1 또는 제2 에어포일 플레이트(100a,100b)의 이격 거리가 지나치게 클 경우, 공력 성능을 관리하기 어려운 문제점이 있다. A separation distance ratio between the rotor disk R2 and the first or
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어포일 베어링의 측단면도이고, 도 5는 도 2 내지 도 4에서 나타낸 메쉬 댐퍼의 사시도.Figure 4 is a side cross-sectional view of an airfoil bearing according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is a perspective view of the mesh damper shown in Figures 2 to 4;
도 4 및 도 5를 참조하면, 메쉬 댐퍼(210)는 제1 및 제2 에어포일 플레이트(100a,100b)의 사이에 배치된다. 이때, 메쉬 댐퍼(210)는 양측이 제1 및 제2 탑포일 플레이트(120a,120b)에 접촉할 수 있다. 4 and 5, the mesh damper 210 is disposed between the first and
메쉬 댐퍼(210)는 로터(R)의 외측으로 배치된다. 이때, 메쉬 댐퍼(210)는 중앙에 로터(R)가 배치되는 중공(201)이 형성될 수 있다. 메쉬 댐퍼(210)는 금속선이 메쉬(Mesh) 형태로 형성될 수 있다. 또한 메쉬 댐퍼(210)는 메쉬(Mesh)에 의해 복수개의 통공이 형성될 수 있다. 이때, 로터(R)가 회전하는 동안 에어포일 베어링(10)의 주위를 유동하는 공기가 메쉬 댐퍼(210)의 통공을 통과하면서 난류를 형성할 수 있다.The mesh damper 210 is disposed outside the rotor R. In this case, the mesh damper 210 may have a hollow 201 in which the rotor R is disposed. The mesh damper 210 may have a metal wire formed in a mesh shape. In addition, the mesh damper 210 may have a plurality of through holes formed by a mesh. At this time, while the rotor R rotates, air flowing around the airfoil bearing 10 may pass through the through hole of the mesh damper 210 to form turbulence.
여기서, 로터 디스크(R2)와 제1 에어포일 플레이트(100a) 사이를 통과한 공기는 제1 에어포일 플레이트(100a)의 열기로 인하여 고온의 공기로 가열된다. 이때, 가열된 공기는 통공에 의하여 난류가 생성되면서 주변 공기와 열교환하여 냉각된다. 그리고, 냉각된 공기는 로터 디스크(R2)와 제2 에어포일 플레이트(100b) 사이로 흡입되면서 제2 에어포일 플레이트(100b)를 냉각시키어, 전체 에어포일 베어링(1)의 온도를 낮출 수 있다. 반대로, 로터 디스크(R2)와 제2 에어포일 플레이트(100b) 사이를 먼저 통과한 가열된 공기가 난류에 의하여 냉각되고, 냉각된 공기가 로터 디스크(R2)와 제1 에어포일 플레이트(100a)로 흡입되면서 제1 에어포일 플레이트(100a)를 냉각시키는 것도 가능하다.Here, the air that has passed between the rotor disk R2 and the first airfoil plate 100a is heated with high-temperature air due to the heat of the first airfoil plate 100a. At this time, the heated air is cooled by heat exchange with the surrounding air while turbulent flow is generated by the through hole. Further, the cooled air may be sucked between the rotor disk R2 and the
이때, 일측의 에어포일 플레이트를 냉각하면서 가열된 공기가 곧바로 다른 일측의 에어포일 플레이트로 흡입될 경우, 공기의 온도가 과열되면서 다른 일측의 에어포일 플레이트를 냉각할 수 없거나 온도를 증가시키는 현상이 발생할 수 있다. 본 발명에 따른 에어포일 베어링은 이와 같이 공기가 과열되는 현상을 방지하고 에어포일 베어링의 냉각 효율을 높일 수 있다.At this time, when the heated air is directly sucked into the other airfoil plate while cooling the airfoil plate on one side, the air temperature is overheated and the other airfoil plate cannot be cooled or the temperature is increased. I can. The airfoil bearing according to the present invention can prevent the air from being overheated and improve the cooling efficiency of the airfoil bearing.
메쉬 댐퍼(210)는 양측으로 제1 및 제2 에어포일 플레이트(100a,100b)에 의하여 가압되면서, 축 방향으로 탄성 변형될 수 있다. 이때, 메쉬 댐퍼(210)의 축 방향 높이(H1)는 제1 및 제2 에어포일 플레이트(100a,100b) 사이의 거리(d1)보다 클 수 있다. 이때, 메쉬 댐퍼(210)는 제1 및 제2 에어포일 플레이트(100a,100b)의 사이에 배치하였을 때, 제1 및 제2 에어포일 플레이트(100a,100b) 거리에 대응하도록 축 방향 길이가 신축될 수 있다. 이때, 신축된 메쉬 댐퍼(210)는 탄성 복원력을 가지며, 제1 및 제2 에어포일 플레이트(100a,100b)를 향하여 로터(R)와 멀어지는 방향으로 예압력을 제공한다. 이때, 메쉬 댐퍼(210)의 예압력은 제1 및 제2 에어포일 플레이트(100a,100b)와 거리와 메쉬 댐퍼(210)의 축 방향 높이를 통하여 조절할 수 있다. The mesh damper 210 may be elastically deformed in the axial direction while being pressed by the first and
또한, 메쉬 댐퍼(210)의 예압력은 메쉬 댐퍼(210)의 메쉬 밀도를 통하여 조절할 수 있다. In addition, the preload pressure of the mesh damper 210 may be adjusted through the mesh density of the mesh damper 210.
메쉬 댐퍼(210)의 내경(D2)의 크기는 로터 디스크(R2)의 외경에 대응하거나 크게 형성될 수 있다. 또한 메쉬 댐퍼(210)의 외경(D3)은 제1 및 제2 에어포일 플레이트(100a,100b)의 외경보다 작게 형성될 수 있다. The size of the inner diameter D2 of the mesh damper 210 may correspond to or larger than the outer diameter of the rotor disk R2. In addition, the outer diameter D3 of the mesh damper 210 may be formed smaller than the outer diameters of the first and
결합수단(300)은 메쉬 댐퍼(210)와 제1 및 제2 에어포일 플레이트(100a,100b)를 결합시킨다. 이때, 결합수단(300)은 제1 및 제2 에어포일 플레이트(100a,100b)와 상기 메쉬 댐퍼(210)를 관통하는 복수의 결합핀(310)을 포함할 수 있다. 이때, 복수의 결합핀(310)은 상기 로터(R)의 중심을 기준으로 120ㅀ 간격으로 이격 배치될 수 있다. 보다 상세하게는, 메쉬 댐퍼(210)는 제2 고정구(h2)에 대응하여 축 방향으로 연장된 복수 개의 제3 고정구(h3)가 형성될 수 있다. 이때, 결합핀(310)은 중첩되도록 배치된 제1 고정구(h1), 제2 고정구(h2) 및 제3 고정구(h3)를 관통한다. The coupling means 300 couples the mesh damper 210 and the first and
이러한 본 발명에 따른 에어포일 베어링은 에어포일 플레이트(탑포일, 범프포일 등)를 로터에 용접하지 않고 적층만 시켜 제조할 수 있으며, 에어포일 베어링 내부에 탄성 복원력에 의한 예압을 형성하여, 에어포일 베어링의 작동 안정성과 내구성을 향상시킬 수 있다.The airfoil bearing according to the present invention can be manufactured by simply laminating the airfoil plate (top foil, bump foil, etc.) without welding to the rotor, and by forming a preload by elastic restoring force inside the airfoil bearing, the airfoil It can improve the operating stability and durability of the bearing.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will variously modify and change the present invention within the scope not departing from the spirit and scope of the present invention described in the following claims. You will understand that you can do it.
R: 로터
100a,100b: 제1 및 제2 에어포일 플레이트
110a,110b: 제1 및 제2 범프포일 플레이트
120a,120b: 제1 및 제2 탑포일 플레이트
200: 예압수단
210: 메쉬댐퍼
300: 결합수단
310: 결합핀R: rotor
100a, 100b: first and second airfoil plates
110a, 110b: first and second bump foil plates
120a, 120b: first and second top foil plates
200: preload means
210: mesh damper
300: coupling means
310: coupling pin
Claims (8)
탄성 복원력에 의해, 상기 제1 및 제2 에어포일 플레이트(100a,100b)를 상기 로터(R)에서 축방향으로 멀어지는 방향으로 예압하는 예압수단(200)을 포함하는 에어포일 베어링.First and second airfoil plates 100a and 100b disposed on both sides of the rotor R and supporting rotation of the rotor in both directions; And
An airfoil bearing comprising a preloading means (200) for preloading the first and second airfoil plates (100a, 100b) in a direction away from the rotor (R) in an axial direction by an elastic restoring force.
상기 로터(R)는 모터의 회전축과 연결되는 로터축(R1)과,
상기 로터축(R1)의 반경 방향으로 연장되어, 상기 제1 및 제2 에어포일 플레이트(100a,100b) 사이에 배치되는 로터 디스크(R2)를 포함하는 에어포일 베어링.The method of claim 1,
The rotor (R) is a rotor shaft (R1) connected to the rotation shaft of the motor,
An airfoil bearing comprising a rotor disk (R2) extending in a radial direction of the rotor shaft (R1) and disposed between the first and second airfoil plates (100a, 100b).
상기 예압수단(200)은,
상기 로터 디스크(R2)를 외측에서 배치되어 복수의 통공을 가지는 메쉬 댐퍼(210)를 포함하는 에어포일 베어링.The method of claim 2,
The preload means 200,
An airfoil bearing including a mesh damper 210 having a plurality of through holes disposed outside the rotor disk R2.
상기 메쉬 댐퍼(210)의 축 방향 높이(H1)는 상기 제1 및 제2 에어포일 플레이트(100a,100b) 사이의 이격 거리(d1)보다 큰 것을 특징으로 하는 에어포일 베어링.The method of claim 1,
An airfoil bearing, characterized in that the axial height (H1) of the mesh damper (210) is greater than the separation distance (d1) between the first and second airfoil plates (100a, 100b).
상기 제1 또는 제2 에어포일 플레이트(100a,100b)의 축방향 두께에 대한 상기 로터 디스크(R2)와 상기 제1 또는 제2 에어포일 플레이트(100a,100b)의 이격 거리 비는 0.1 내지 0.3인 에어포일 베어링.The method of claim 4,
A separation distance ratio between the rotor disk R2 and the first or second airfoil plate 100a, 100b to the axial thickness of the first or second airfoil plate 100a, 100b is 0.1 to 0.3 Airfoil bearing.
상기 제1 및 제2 에어포일 플레이트(100a,100b)와 상기 메쉬 댐퍼(210)를 결합시켜 주기 위한 결합수단(300)을 더 포함하는 에어포일 베어링.The method of claim 3,
An airfoil bearing further comprising a coupling means (300) for coupling the first and second airfoil plates (100a, 100b) and the mesh damper (210).
상기 결합수단(300)은,
상기 제1 및 제2 에어포일 플레이트(100a,100b)와 상기 메쉬 댐퍼(210)를 관통하는 복수의 결합핀(310)을 포함하는 에어포일 베어링. The method of claim 6,
The coupling means 300,
An airfoil bearing comprising a plurality of coupling pins 310 penetrating the first and second airfoil plates 100a and 100b and the mesh damper 210.
상기 복수의 결합핀(310)은 상기 로터(R)의 중심을 기준으로 120ㅀ 간격으로 이격 배치되는 에어포일 베어링.The method of claim 7,
The plurality of coupling pins 310 are airfoil bearings that are spaced apart at 120° intervals based on the center of the rotor (R).
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