KR20220138592A - 베어링 전식 시험 장치 - Google Patents

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구근완
설한빛
오세두
박상욱
강한별
위신환
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Abstract

본 실시예는 베어링 전식 시험 장치에 관한 것이다. 일 측면에 따른 베어링 전식 시험 장치는, 모터; 상기 모터를 통해 회전되는 샤프트; 상기 샤프트의 회전을 지지하는 베어링 취부부; 및 상기 베어링 취부부에 전원을 인가하는 전원모듈을 포함한다.

Description

베어링 전식 시험 장치{An Electrolytic Corrosion Tester Of Bearing}
본 실시예는 베어링 전식 시험 장치에 관한 것이다.
모터는, 회전축을 이루는 샤프트와, 샤프트가 관통 결합되며 마그넷을 포함하는 로터와, 로터의 외측에 배치되며 코일을 포함하는 스테이터를 포함한다. 따라서, 코일과 마그넷의 전자기적 상호 작용에 의해 로터 및 샤프트가 회전되는 구조이다. 또한, 모터는 샤프트의 회전을 지지하는 베어링을 포함한다.
로터와 함께 샤프트의 고속회전 시 발생되는 유도전하는 샤프트의 외주면을 따라 형성되는데, 이렇게 형성된 유도전하는 베어링으로 이동 시 순간적인 방전에 의해 베어링을 손상시킬 수 있다.
종래에는 전류 환경에서 베어링의 수명을 예측할 수 있는 전류에 의한 부식(이하 '전식' 이라 함)을 시험할 수 있는 장치가 마련되지 않아 베어링의 내구성을 객관화할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 전식 현상을 모사하여, 베어링의 내구성을 객관화할 수 있는 베어링 전식 시험 장치를 제공하는 것에 있다.
본 실시 예에 따른 베어링 전식 시험 장치는, 모터; 상기 모터를 통해 회전되는 샤프트; 상기 샤프트의 회전을 지지하는 베어링 취부부; 및 상기 베어링 취부부에 전원을 인가하는 전원모듈을 포함한다.
본 실시예를 통해 고전압, 고전류의 대용량 장치를 필요로 하던 시험 장치를 종래 대비 간소화 및 소형화할 수 있는 장점이 있다.
또한, 단일의 장치 내에서 베어링 내 전식 현상을 모사할 수 있을 뿐 만 아니라, 센서를 통해 전식이 이루어진 시점을 정확하게 감지할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 베어링 전식 시험 장치를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 베어링 전식 시험 장치의 블록도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 센서로부터 추출된 정보를 주파수로 나타낸 그래프.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
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 또는 치환하여 사용할 수 있다.
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.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
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.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 '연결', '결합', 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 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.
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)"로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 베어링 전식 시험 장치를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 베어링 전식 시험 장치의 블록도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 센서로부터 추출된 정보를 주파수로 나타낸 그래프이다.
도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 베어링 전식 시험 장치(100)는, 하우징(110), 모터(120), 샤프트(130), 베어링 취부부(140), 전원모듈(150), 센서(160) 및 절연부재(170)를 포함할 수 있다.
상기 하우징(110)은 상기 베어링 전식 시험 장치(100)의 외형을 형성하며, 내측에 샤프트(130), 절연부재(170)를 수용할 수 있는 공간을 포함할 수 있다. 상기 하우징(110)은 양 측면이 개구되며, 일 측면에는 베어링 취부부(140)가 배치되고, 상기 일 측면에 대향하는 타 측면에는 모터(120가 배치될 수 있다.
상기 모터(120)는 상기 하우징(110)의 타 측면에 배치되며, 동력을 제공할 수 있다. 상기 모터(120)는 상기 샤프트(130)와 결합되며, 구동에 의해 상기 샤프트(130)를 회전시킬 수 있다. 상기 모터(120)는 차량용 모터의 RPM을 모사할 수 있도록 출력을 가질 수 있다. 상기 모터(120)는 소형 모터일 수 있으며, 일 예로, 상기 모터(120)의 단면적은 상기 하우징(110)의 단면적 보다 작게 형성될 수 있다.
상기 샤프트(130)는 상기 모터(120)에 일단이 결합되며, 상기 모터(120)의 구동에 의해 회전될 수 있다. 상기 샤프트(130)의 타단에는 상기 베어링 취부부(130)가 결합될 수 있다. 상기 샤프트(130)는 양단이 상기 하우징(110)의 양 측면을 관통하도록 배치될 수 있으나, 이를 한정하는 것은 아니다. 상기 하우징(110)에는 내면으로부터 외면을 관통하여 상기 샤프트(130)를 외부로 노출시키기 위한 개구(112)가 형성될 수 있다. 상기 개구(112)를 통해 상기 샤프트(130)의 구동을 확인할 수 있다.
상기 베어링 취부부(140)는 상기 샤프트(130)와 결합될 수 있다. 상기 베어링 취부부(140)는 상기 하우징(110의 일 측면에 배치될 수 있다. 상기 베어링 취부부(140) 내에는 상기 샤프트(130)의 회전을 지지하는 베어링이 배치될 수 있다. 상기 베어링 취부부(140)는 케이스 및 상기 케이스 내 배치되며 상기 샤프트(130)의 회전을 지지하는 베어링을 포함할 수 있으나, 이를 한정하는 것은 아니며 상기 베어링 취부부(140)는 상기 샤프트(130)의 회전을 지지하도록 단일의 베어링 구조를 가지도록 구성될 수도 있다. 요약하면, 상기 베어링 취부부(140)는 차량 내 베어링을 모사하기 위한 구성으로서 이해될 수 있다.
상기 전원모듈(150)은 상기 하우징(110)의 외부에 배치될 수 있다. 상기 전원모듈(150)은 상기 샤프트(130)와 상기 베어링, 상기 샤프트(130)와 상기 베어링 취부부(140) 간 축전압을 모사할 수 있도록, 상기 베어링 취부부(140)와 연결될 수 있다. 상기 전원모듈(150)은 상기 베어링 취부부(140)로 전원을 인가할 수 있다. 상기 전원모듈(150)로부터 인가된 전압에 의해, 차량 내 축전압이 모사되며, 상기 베어링 취부부(140) 내 전식 현상이 발생될 수 잇다. 상기 전원모듈(150)은 상기 베어링 취부부(140)로 인가되는 전원의 세기를 조절할 수 있다.
상기 센서(160)는 상기 베어링 취부부(140)에 배치될 수 있다. 상기 센서(160는 상기 베어링 취부부(140)의 외면 상에 부착될 수 있다. 상기 센서(160)는 상기 베어링 취부부(140)의 진동을 감지하기 위한 진동센서일 수 있다. 상기 센서(160)는 상기 베어링 취부부(140)의 진동을 감지할 수 있다.
상기 전원모듈(150)로부터 인가된 전원에 의해 발생된 상기 베어링 취부부(140)의 임피던스를 통해, 베어링의 내륜, 외륜, 볼에 ridge 마크, 플루팅 등의 데미지가 형성될 수 있다. 이 경우, 동일 조건 하에서 데미지를 받은 베어링은 정상 베어링에 비해 상대적으로 큰 진동이 발생되므로, 제어부(101)는 센서(160)로부터 감지한 정보에 기초하여 전식이 이루어지는 상기 전원모듈(150)의 세기를 측정할 수 있다.
상기 센서(160)에서 감지된 진동값은 전압 정보로 변환되고, 변환된 데이터는 도 3에서와 같이 다양한 주파수 대역이 혼합된 그래프로 출력될 수 있다. 그리고, 시험자는 출력된 주파수 중 특정 주파수 대역에 해당되는 값을 추출 및 가공하여, 전식 현상과 관련된 베어링의 성능을 판정할 수 있다.
상기 절연부재(170)는 상기 샤프트(140)에 결합될 수 있다. 상기 절연부재(170)는 상기 하우징(110) 내 배치될 수 있다. 상기 절연부재(170)는 상기 베어링 취부부(140)와 상기 모터(120) 사이에 배치되며, 상기 모터(120)에서 발생되는 전기 신호가 상기 베어링 취부부(140)로 전달되는 것을 방지할 수 있다. 상기 절연부재(170)는 절연 재질로 형성될 수 있다.
이하에서는 상기 베어링 전식 시험 장치(100)의 동작에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 모터(120)의 구동에 의해 상기 샤프트(130)가 회전되고, 상기 베어링 취부부(140)는 상기 샤프트(130)의 회전을 지지할 수 있다. 다음으로, 상기 전원모듈(150)의 구동을 통해 상기 베어링 취부부(140)로 전원이 인가될 수 있다. 상기 베어링 취부부(140)로 인가되는 전원의 세기는 가변될 수 있다.
한편, 상기 센서(160)는 상기 베어링 취부부(140) 내 진동을 감지할 수 있다. 상기 센서(160)를 통해 감지된 결과에 기초하여 결과값이 기준값 이하일 경우 상기 제어부(101)는 전식이 발생되지 않은 것으로 판단하고, 상기 전원모듈(170)로부터 인가된 전원의 세기를 증가시킬 수 있다. 그러나, 결과값이 기준값을 초과할 경우 상기 제어부(101)는 상기 전원모듈(150)로부터 상기 베어링 취부부(140)로 인가된 전원에 의해 상기 베어링 취부부(140) 내 전식이 발생된 것으로 판단하여, 상기 전원모듈(150)로부터 인가된 전원의 크기를 저장할 수 있다.
상기와 같은 구조에 따르면, 고전압, 고전류의 대용량 장치를 필요로 하던 시험 장치를 종래 대비 간소화 및 소형화할 수 있는 장점이 있다.
또한, 단일의 장치 내에서 베어링 내 전식 현상을 모사할 수 있을 뿐 만 아니라, 센서를 통해 전식이 이루어진 시점을 정확하게 감지할 수 있는 장점이 있다.
이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 '포함하다', '구성하다' 또는 '가지다' 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 모터;
    상기 모터를 통해 회전되는 샤프트;
    상기 샤프트의 회전을 지지하는 베어링 취부부; 및
    상기 베어링 취부부에 전원을 인가하는 전원모듈을 포함하는 베어링 전식 시험 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 샤프트를 기준으로 상기 베어링 취부부와 상기 모터는 대향하게 배치되는 베어링 전식 시험 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 베어링 취부부에 배치되며, 상기 베어링의 진동을 감지하는 센서를 포함하는 베어링 전식 시험 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원 모듈로부터 인가되는 전원의 세기는 가변되는 베어링 전식 시험 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 샤프트를 수용하는 하우징을 포함하고,
    상기 베어링 취부부는 상기 하우징의 일 측면에 배치되고,
    상기 모터는 상기 일 측면과 대향하는 상기 하우징의 타 측면에 배치되는 베어링 전식 시험 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 하우징은 내면으로부터 외면을 관통하는 홀을 포함하는 베어링 전식 시험 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 모터의 단면적은 상기 하우징의 단면적 보다 작은 베어링 전식 시험 장치.
    Figure pat00001
    소형 모터인 점을 주장하고자 한 것으로 삭제해도 무방합니다
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 샤프트에 결합되며, 상기 모터와 상기 베어링 취부부 사이에 배치되는 절연부재를 포함하는 베어링 전식 시험 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102571522B1 (ko) * 2023-07-05 2023-08-25 한국자동차연구원 전기차 구동모터 베어링의 전식수명 평가를 위한 등가회로모델링 방법

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