WO2018048103A1 - 전자기 실링장치 및 이를 포함하는 도금설비 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an electromagnetic sealing device and a plating facility including the same.
- the plating solution in the molten state attached to the surface of the steel sheet passed through the plating bath provided with a plating solution such as zinc is cooled to produce a plated steel sheet.
- an air knife is used to form a plating layer having an appropriate thickness, and then the unsolidified zinc solution of about 460 ° C. or more is cooled. As the device solidifies, a plated layer having sufficient strength is formed on the surface of the steel sheet to produce a plated steel sheet.
- a roll shaft unit for moving the steel sheet is provided.
- the roll shaft unit rotates by friction with the steel sheet according to the transfer of the steel sheet without additional power. It may be configured to provide power.
- a bearing unit for coupling with the plating tank is required, and in particular, it is configured to prevent molten zinc from penetrating into the bearing unit so as not to lose the function of the bearing unit. It should not be configured.
- the gap between the sliding bearings becomes wider, which causes severe vibration in the roll, which causes vibration of the steel sheet, and thus the thickness of the plating layer attached to the plated steel sheet is uniformly formed. There is a problem of thickness deviation.
- an electromagnetic bearing has been introduced to improve such a problem, but such an electromagnetic bearing has a disadvantage in that power consumption is large because only a high load roll shaft unit must be supported by an electromagnetic force.
- An object of the present invention is to provide a magnetic sealing device capable of performing the sealing of the magnetic fluid, to prevent the problem caused by the penetration of the magnetic fluid and a plating facility comprising the same.
- the electromagnetic sealing device is to seal the sealing unit of the body unit provided in the port containing the magnetic fluid is formed magnetic and the sealing space of the body unit in communication with the port through the opening, Is provided on the inner wall portion of the formed body unit, it may include at least one electromagnet unit configured to move the magnetic fluid in the direction of the opening by alternating force and repulsive force on the magnetic fluid.
- the electromagnet unit of the electromagnetic sealing apparatus may include an electromagnet member and a current applying member for applying an alternating current to the electromagnet member provided in parallel with the inner wall portion of the.
- the current application member of the electromagnetic sealing apparatus may be characterized in that for applying the alternating current so that the neighboring electromagnet members to form different polarities.
- the electromagnet member of the electromagnetic sealing apparatus is provided by winding the core portion and the core portion provided in a shape protruding from the inner wall portion of the body unit, the current applying member And a coil part connected to each other, wherein the core part has a width greater than a coupling end portion opposite to the coupling end portion than the coupling end portion coupled to the inner wall portion of the body unit.
- the facing end portion of the electromagnetic sealing apparatus may be characterized in that both sides are concavely rounded so as to have a smaller width toward the coupling end direction.
- the rounded radius of curvature of the facing end may be formed to be smaller than at least half of the width of the coupling end.
- the coil unit of the electromagnetic sealing apparatus may be characterized in that Y-connected with the current applying member.
- the current applying member of the electromagnetic sealing apparatus may be characterized by applying an alternating current to the electromagnet member by a PWM (Pulse Width Modulation) driver.
- PWM Pulse Width Modulation
- the current applying member of the electromagnetic sealing apparatus may be characterized in that for applying a current so that the force acting on the magnetic fluid is 40 ⁇ 250N.
- the body unit of the electromagnetic sealing apparatus may be characterized in that it is provided with a nonmagnetic material.
- the electromagnetic sealing apparatus further includes a roll shaft unit inserted into the sealing space and a bearing unit provided inside the sealing space than the electromagnet unit, and the roll shaft unit is inserted and supported. Can be.
- the bearing unit of the electromagnetic sealing apparatus may be characterized in that provided with a rolling bearing.
- the bearing unit of the electromagnetic sealing apparatus according to an embodiment of the present invention, the outer ring member coupled to the body unit, the roll shaft unit is inserted, the inner ring member and the outer ring member which is provided inside the outer ring member and It may include a ball member provided between the inner ring member.
- the ball member of the electromagnetic sealing device may be characterized in that provided with a zirconia-based material or a ceramic material.
- the roll shaft unit of the electromagnetic sealing apparatus the roll member provided on the conveying path of the steel sheet and the roll member is coupled in the axial direction, is inserted into the sealing space, the non-magnetic material It may include a shaft member provided.
- the roll shaft unit of the electromagnetic sealing apparatus may further include a cap member fitted to an outer surface of the shaft member and provided as a diamagnetic material.
- the current applying member of the electromagnetic sealing device characterized in that the alternating current applied to the electromagnet member facing each other around the shaft member to form the same polarity.
- the electromagnet member of the electromagnetic sealing apparatus may be characterized in that the gap with the roll shaft unit to form a 0.2 ⁇ 10mm.
- the electromagnetic sealing apparatus may include a cooling unit for flowing the cooling fluid to the cooling tube provided in the body unit around the electromagnet unit.
- the plating equipment includes a plating bath provided as a port containing a magnetic fluid of molten zinc and the electromagnetic sealing device provided in the plating bath, the steel plate immersed in the molten zinc of the plating bath The movement may be guided by the roll shaft unit provided in the body unit of the electromagnetic sealing device.
- the roll shaft unit of the plating equipment may be characterized in that the sink roll, correcting roll or stabilizing roll.
- Electromagnetic sealing apparatus of the present invention and the plating equipment comprising the same may have the advantage that the sealing of the magnetic fluid can be carried out in a non-contact.
- the roll shaft unit can prevent the occurrence of friction during the support by the bearing unit, thereby preventing the vibration during the support of the steel sheet, thereby improving the plating quality, and it is possible to perform the high speed work and greatly improve the productivity. do.
- the roll shaft unit since the roll shaft unit is contacted and supported by the bearing unit, the roll shaft unit having a high load does not need to be non-contacted supported by the electromagnetic force, so that the power consumption can be reduced as compared with the conventional electromagnetic bearing apparatus. .
- the effects derived from the present invention are not limited to the above-described effects, and any effects not described above may be used as the effects derived from the technical contents of the present invention.
- FIG. 1 is a side view showing a plating facility of the present invention.
- FIG. 2 is a front view showing an electromagnetic sealing apparatus of the present invention.
- Figure 3 is a front view showing the operating state of the sealing action of the electromagnetic sealing device of the present invention when the magnetic fluid is ferromagnetic, paramagnetic.
- Figure 4 is a front view showing the operating state of the sealing action of the electromagnetic sealing device of the present invention, when the magnetic fluid is a diamagnetic material.
- FIG. 5 is a front view showing an operating state of the supporting action of the electromagnetic sealing device of the present invention.
- FIG. 6 is a front view showing an electromagnet member in the electromagnetic sealing apparatus of the present invention.
- FIG. 7 is a perspective view showing an electromagnet member in the electromagnetic sealing apparatus of the present invention.
- FIG. 8 is a front view of the electromagnetic sealing apparatus of the present invention in which the electromagnet member is Y-connected with the current applying member for applying an alternating current by a PWM driver.
- the present invention relates to an electromagnetic sealing device (1) and to a plating facility including the same, it is possible to perform the sealing of the magnetic fluid (L) in a non-contact.
- the present invention can perform the sealing of the magnetic fluid (L), to prevent the problem caused by the penetration of the magnetic fluid (L), and thus the roll shaft unit 300 is supported by the bearing unit 400
- the present invention can perform the sealing of the magnetic fluid (L), to prevent the problem caused by the penetration of the magnetic fluid (L), and thus the roll shaft unit 300 is supported by the bearing unit 400
- the magnetic fluid (L) can be prevented from penetrating between the roll shaft unit 300 and the bearing unit 400, the roll shaft unit ( It is possible to prevent the problem that the foreign matter such as dross is formed between the 300 and the bearing unit 400.
- the roll shaft unit 300 prevents the occurrence of friction during the support by the bearing unit 400, thereby preventing the vibration during the support of the steel sheet to induce the thickness of the plating layer to be formed to improve the plating quality. It is possible to work at a high speed, thereby greatly improving the productivity.
- the present invention because the bearing unit 400 is in contact support for the roll shaft unit 300, the power consumption compared to the conventional electromagnetic bearing device for non-contact support of the high load roll shaft unit 300 by the electromagnetic force It can also significantly alleviate.
- FIG 1 is a side view showing a plating equipment of the present invention
- the plating equipment according to another embodiment of the present invention is a plating bath provided as a port (2) containing the magnetic fluid (L) is molten zinc
- an electromagnetic sealing apparatus 1 to be described later provided in the plating bath, wherein the steel plate immersed in the molten zinc of the plating bath is in the roll shaft unit 300 provided in the body unit 100 of the electromagnetic sealing device 1. It can be characterized in that the movement is guided by.
- the electromagnetic sealing apparatus 1 of the present invention which will be described later, is provided in a plating facility to allow molten zinc to penetrate into the gap G between the roll shaft unit 300 and the bearing unit 400 for guiding the movement of the steel sheet. To prevent this from happening.
- the electromagnetic sealing apparatus 1 of the present invention is not limited to that used in the plating equipment, and any equipment may be used as long as the port 2 in which the magnetic fluid L such as molten zinc is contained.
- the plating bath serves to form a plating layer with a plating solution such as molten zinc on the steel sheet for the plating operation of the steel sheet.
- the plating bath is provided containing a molten zinc, such as a plating solution
- the roll shaft unit 300 for the movement of the steel sheet is provided in combination.
- the roll shaft unit 300 supports the movement of the steel sheet, and also serves to guide the movement of the steel sheet.
- the roll shaft unit 300 is a pot roll provided in the plating bath, and may be a sink roll, a correcting roll, or a stabilizing roll.
- the roll shaft unit 300 of the plating equipment may be characterized in that the sink roll, correcting roll or stabilizing roll.
- the electromagnetic sealing device 1 serves to prevent the plating solution, such as molten zinc, from penetrating when the roll shaft unit 300 coupled to the plating bath is coupled to the plating bath. A more detailed description will be described later with reference to FIGS. 2 to 8.
- FIG. 2 is a front view showing the electromagnetic sealing apparatus 1 of the present invention
- FIG. 3 shows an operating state of the sealing action of the electromagnetic sealing apparatus 1 of the present invention when the magnetic fluid L is ferromagnetic or paramagnetic
- 4 is a front view showing an operating state of the sealing action of the electromagnetic sealing device 1 of the present invention when the magnetic fluid L is a diamagnetic material.
- the electromagnetic sealing apparatus 1 includes a body unit 100 provided in a port 2 provided to contain a magnetic fluid L in which magnetism is formed. And an inner wall portion 120 of the body unit 100 in which the sealing space is formed to seal the sealing space of the body unit 100 communicated through the port 2 and the opening tool 110.
- At least one electromagnet unit 200 for moving the magnetic fluid L toward the opening 110 by alternating attraction and repulsive force acting on the magnetic fluid L by a time-varying magnetic field formed by applying an alternating current. ) May be included.
- the principle of discharging the magnetic fluid (L) in the sealing space for the purpose of sealing is due to the occurrence of alternating attraction and repulsive force by the time-varying magnetic field.
- the sealing operation in the case where the magnetic fluid L, which is the object of sealing, is a ferromagnetic body or a paramagnetic body will be described with reference to FIG. 3.
- an alternating current is applied to the electromagnet unit 200 at a first point of time, and the electromagnet unit ( When the 200 forms the N pole, the magnetic fluid L positioned around the electromagnet unit 200 in which the N pole is formed is ferromagnetic and paramagnetic so that the S pole is formed.
- the electromagnet unit 200 When an alternating current of opposite phase is applied to the electromagnet unit 200 at a second time later, the electromagnet unit 200 again forms an S pole, and the magnetic fluid L charged to the S pole at the first time. Is generated by the electromagnet unit 200 formed in the S pole and the repulsive force to perform the sealing while being pushed away from the electromagnet unit 200.
- the sealing operation in the case where the magnetic fluid L, which is the object of sealing, is a diamagnetic substance will be described with reference to FIG. 4.
- an alternating current is applied to the electromagnet unit 200 at a first point of time so that the electromagnet unit 200 When N) forms an N pole, the magnetic fluid L positioned around the electromagnet unit 200 in which the N pole is formed is semi-magnetic and thus is formed as an N pole having the same polarity.
- the magnetic fluid L forms a repulsive force with the electromagnet unit 200 and performs sealing while being pushed away from the electromagnet unit 200.
- the same action for sealing is also performed at the second time point. That is, when the electromagnet unit 200 forms the S pole at the second time point, the magnetic fluid L located around the electromagnet unit 200 in which the S pole is formed is semi-magnetic and thus is formed of the S pole having the same polarity. In addition, the magnetic fluid (L) forms a repulsive force with the electromagnet unit 200, it is to perform the sealing while being pushed away from the electromagnet unit 200.
- the body unit 100 serves to be provided with the electromagnet unit 200, in particular provided in the port (2) containing the magnetic fluid (L). Thereafter, the body unit 100 includes a roll shaft unit 300, a bearing unit 400, etc. in addition to the electromagnet unit 200, and the roll shaft unit 300 and the bearing unit 400 are provided in the electromagnet unit 200. Can be supported while sealing.
- the magnetic fluid L contained in the port 2 provided with the body unit 100 is a material capable of forming magnetism and should be distinguished from a nonmagnetic material.
- the magnetic fluid (L) is to be provided as a material of a ferromagnetic material, a paramagnetic material forming a polarity opposite to the external magnetic field, or a material of a diamagnetic material forming the same polarity as the external magnetic field.
- the molten zinc (Zn) used in the plating equipment is a diamagnetic material, a material forming the same polarity as the magnetic field formed, may be included in the magnetic fluid (L).
- the body unit 100 is composed of a nonmagnetic material that does not affect the magnetic field to secure the control accuracy when the electromagnet unit 200 forms a magnetic field to apply a force to the magnetic fluid (L), This is preferred.
- the body unit 100 of the electromagnetic sealing device 1 may be provided as a nonmagnetic material.
- the body unit 100 may be formed of a nonmagnetic material such as stainless steel, ceramic, titanium, and Inconel. Moreover, these materials are also desirable as materials having low heat resistance and low thermal expansion coefficient that can withstand high temperature plating bath environments of about 500 ° C or higher.
- the body unit 100 may be formed of boronite (BN) to increase the corrosion resistance.
- BN boronite
- the electromagnet unit 200 performs the interaction between the magnetic fluid (L) and the attraction force and repulsive force, thereby pushing the magnetic fluid (L) to perform a sealing action.
- the electromagnet unit 200 is configured to form a time-varying magnetic field by an alternating current, and in particular, pushes the magnetic fluid L toward the opening 110 in the sealing space of the body unit 100. Sealing the sealing space.
- the electromagnet unit 200 may include an electromagnet member 210 and a current applying member 220.
- the electromagnet unit 200 of the electromagnetic sealing device 1 is alternately changed in polarity by a time-varying magnetic field formed by applying an alternating current, and the opening tool inside the sealing space ( A plurality in the direction 110) includes an electromagnet member 210 disposed side by side on the inner wall part 120 of the body unit 100 and a current applying member 220 for applying an alternating current to the electromagnet member 210;
- the current applying member 220 may be characterized by applying an alternating current so that neighboring electromagnet members 210 form different polarities.
- the current applying member 220 applies an alternating current to alternately form the N pole and the S pole in the electromagnet member 210 to alternately apply attraction force and repulsive force to the magnetic fluid L.
- Magnetic fluid (L) can be pushed in the direction of the opening 110 in the sealing space of the body unit 100.
- a plurality of electromagnet members 210 may be provided side by side in the direction of the opening hole 110 in the sealing space.
- one of the first electromagnet members 210 is formed as the N pole at the first point of time, and the magnetic fluid L facing it is charged to the S pole, and the first electromagnet member 210 is placed at the second point of time.
- the second electromagnet member 210 which is formed as a pole and is provided adjacent to the first electromagnet member 210 when the magnetic fluid L and the repulsive force charged to the S pole at the first point is moved to the N pole. Since it is formed by, the magnetic fluid (L) of the S pole and the attraction force can further increase the moving force of the magnetic fluid (L).
- the magnetic fluid L is pushed by the repulsive force with the first electromagnet member 210 at the second time point, and attracts the magnetic fluid L with the second electromagnet member 210 by attracting force. It is possible to form a larger force to move in the direction of the opening (110).
- the magnetic fluid (L) is a ferromagnetic material, a paramagnetic material, even when the magnetic fluid (L) is a diamagnetic material, the electromagnet member (210) adjacent to the force to move the magnetic fluid (L) The bigger point is the same.
- the magnetic fluid (L) when the magnetic fluid (L) is a diamagnetic material, the magnetic fluid (L) also forms the N pole at the first time when the first electromagnet member (210) is formed as the N pole, repulsive force with the first electromagnet member (210) In this case, the second electromagnet member 210 adjacent to the first electromagnet member 210 is formed in the S pole, thereby acting on the magnetic fluid (L) charged to the N pole, the magnetic fluid, It is possible to form a greater force to move (L).
- the electromagnet member 210 may be more specifically composed of the core portion 211, the coil portion 212, by providing the shape in a specific shape, it is possible to increase the efficiency of the sealing action by the formation of electromagnetic force, Detailed description thereof will be described later with reference to FIG. 6.
- the current applying member 220 serves to alternately form an N pole and an S pole in the electromagnet member 210 by applying an alternating current to the electromagnet member 210.
- the strength of the force acting on the magnetic fluid L by the electromagnet member 210 may be adjusted according to the intensity of the alternating current applied by the current applying member 220.
- the force of the electromagnet member 210 acting on the magnetic fluid (L) should be provided more than the force to the magnetic fluid (L) to overcome the external force and move from the sealing space to the opening (110). do.
- the current applying member 220 of the electromagnetic sealing device 1 is characterized in that to apply a current so that the force acting on the magnetic fluid (L) is 40 ⁇ 250N. can do.
- the numerical value of applying magnetic force to the magnetic fluid L is greater than 40 to 250 N than the force acting on the magnetic fluid L at the depth provided with the sink roll, the correcting roll, or the stabilizing roll.
- the current applying member 220 may be coupled to the electromagnet member 210 by a Y connection, or may apply an alternating current by a PWM driver, which will be described later with reference to FIGS. 7 and 8.
- the electromagnetic sealing device 1 of the present invention includes a bearing unit 400 and a roll shaft unit 300 supported by contact with the bearing unit 400 in the sealing space, and thus the bearing unit 400 and the roll shaft unit. Foreign matter such as dross is formed between the 300 or the magnetic fluid (L) can be prevented from causing a friction problem.
- the electromagnetic sealing apparatus 1 is provided inside the sealing space than the roll shaft unit 300 and the electromagnet unit 200 inserted into the sealing space, and the roll shaft unit ( 300 may further include a bearing unit 400 is inserted and supported.
- the bearing unit 400 may be configured to support the roll shaft unit 300 in contact support.
- the present invention provides a magnetic fluid while being in contact with the roll shaft unit 300 Since the problem caused by (L) can be prevented by the electromagnetic sealing apparatus 1, the roll shaft unit 300 can be stably supported even with relatively low power consumption.
- the bearing unit 400 should be provided inside the sealing space than the electromagnet unit 200.
- the bearing unit 400 is preferably provided with a rolling bearing in order to support the roll shaft unit 300 in contact.
- the bearing unit 400 of the electromagnetic sealing device 1 may be provided as a rolling bearing.
- the electromagnetic sealing device 1 of the present invention is not limited to a rolling bearing which is a contact bearing, but can also be applied to a non-contact bearing such as an electromagnetic bearing device.
- the bearing unit 400 is preferably provided as an oilless bearing because the bearing unit 400 is provided inside the port 2 in which the magnetic fluid L is contained. That is, since the oil is not easy to supply, the bearing unit 400 is provided as an oilless bearing.
- Such rolling bearings may include ball bearings, roller bearings, and the like, and specific configurations may be proposed as ball bearings in the present invention.
- the bearing unit 400 of the electromagnetic sealing device 1 according to an embodiment of the present invention, the outer ring member 410, the roll shaft unit 300 is coupled to the body unit 100 is inserted, It may include an inner ring member 420 provided inside the outer ring member 410 and a ball member 430 provided between the outer ring member 410 and the inner ring member 420.
- the inner ring member 420 may be configured to be supported by the ball member 430 between the outer ring member 410, the roll shaft unit 300 is provided in close contact with the outer ring member (410).
- the shaft member 320 of the roll shaft unit 300 is formed at a lower temperature than the environment inside the port 2 and shrunk, and then inserted into the inner ring member 420 and provided inside the port 2. By thermal expansion, the roll shaft unit 300 can be provided in the inner ring member 420 by thermal fitting.
- the ball member 430 of the electromagnetic sealing device 1 may be characterized in that provided with a zirconia-based material or a ceramic material.
- the material of the ball member 430 is limited to maintain the durability of the ball member 430 in the port 2 such as a plating bath in a high temperature environment.
- the zircona-based material is a material containing zirconium (Zr), for example ZrO, and the like
- the ceramic material is a metal element such as silicon (Si), aluminum (Al), titanium (Ti) and oxygen
- SiO 2 As a compound formed by combining carbon, nitrogen, for example, SiO 2 may be used.
- the ball member 430 may be provided with carbon fiber having excellent rigidity.
- the ball member 430 may be applied as a carbon composite made of long fiber rather than chopped fiber, or graphite. It is preferable to use a material mixed with).
- the roll shaft unit 300 is configured to support rotation by the bearing unit 400, and serves to support the steel sheet passing through the plating bath in the plating facility.
- the roll shaft unit 300 may include a roll member 310 and the shaft member 320.
- the shaft member 320 is inserted into the sealing space is a configuration that is directly supported by the bearing unit 400.
- the shaft member 320 since the shaft member 320 is inserted into the sealing space, the shaft member 320 may be made of a nonmagnetic material so as not to interfere with the sealing action of the electromagnet unit 200.
- Such nonmagnetic materials may be stainless steel, ceramics, or the like.
- the roll shaft unit 300 of the electromagnetic sealing apparatus 1 is provided in the axial direction of the roll member 310 and the roll member 310 provided on the transport path of the steel sheet. Coupled to, and inserted into the sealing space, it may include a shaft member 320 is provided with a non-magnetic material.
- the roll member 310 is a configuration that serves to support the steel sheet in direct contact with the steel sheet passing through the plating bath.
- the roll shaft unit 300 may further include a cap member 330 in order to further increase the effect of the sealing action of the magnetic fluid (L) by the electromagnet unit 200.
- the roll shaft unit 300 of the electromagnetic sealing apparatus 1 further includes a cap member 330 fitted to an outer surface of the shaft member 320 and provided as a diamagnetic material. can do.
- the cap member 330 is made of a diamagnetic material, since the cap member 330 is formed in the same polarity as the electromagnet member 210, the magnetic fluid (L) located between the cap member 330 and the electromagnet member 210 ) Is influenced by the magnetic force on both sides, so that the force that induces the movement of the magnetic fluid (L) can be made greater.
- the electromagnetic sealing device 1 includes a cooling unit 500 for flowing a cooling fluid to a cooling tube provided in the body unit 100 around the electromagnet unit 200. Can be.
- the cooling unit 500 is provided to stably operate the components of the electromagnetic sealing apparatus 1 in the high temperature environment of the plating bath in the plating facility.
- the electromagnet unit 200 may be provided by adjusting the operating temperature of the electromagnet unit 200 by the cooling unit 500 so that a problem does not occur in generating a magnetic force in a high temperature environment.
- the cooling unit 500 is provided with a cooling tube in which a cooling fluid flows around the electromagnet unit 200.
- the present invention may add a supporting force for supporting the roll shaft unit 300, as well as the sealing action for discharging the magnetic fluid (L) from the sealing space by the electromagnet unit 200. This can be explained with reference to FIG. 5.
- FIG. 5 is a front view showing an operating state of a supporting action of the electromagnetic sealing apparatus 1 of the present invention.
- the current applying member of the electromagnetic sealing apparatus 1 according to the embodiment of the present invention 220 may be characterized by applying an alternating current so that the electromagnet members 210 facing each other around the shaft member 320 form the same polarity.
- the magnetic fluid L is sealed by adjusting the current applying member 220 to form the same polarity of the electromagnet member 210 provided in the direction facing each other with respect to the shaft member 320. It can be configured to simultaneously perform the sealing action to discharge from and the support action to support the shaft member (320).
- the shaft member 320 is fitted with a cap member 330 which is a diamagnetic body, the cap member 330 by the magnetic force of both electromagnet members 210 Will be affected.
- the portion of the cap member 330 facing the same also forms the N pole, and centers the electromagnet member 210 and the shaft member 320 on one side.
- the electromagnet member 210 of the other side facing the N-pole also forms a portion of the cap member 330 facing it also forms the N-pole.
- the supporting action caused by the floating of the shaft member 320 is to disperse the force acting on the contact bearing not only when the non-contact bearing is provided at the end of the shaft member 320 but also when the contact bearing is provided. This brings about an advantage in terms of maintaining durability of the contact bearing.
- the electromagnet member 210 of the electromagnetic sealing apparatus 1 is The nose is provided around the core portion 211 and the core portion 211 provided in a shape protruding from the inner wall portion 120 of the body unit 100, the nose is connected to the current applying member 220 It includes a portion 212, the core portion 211, the opposite end portion opposite to the coupling end portion 211a than the coupling end portion 211a coupled to the inner wall portion 120 of the body unit 100 It may be characterized in that the width of the (211b) is formed large.
- the electromagnet member 210 may be specifically composed of the core portion 211 and the coil portion 212, and by providing the shape in a specific shape, it is possible to increase the efficiency of the sealing action by the formation of electromagnetic force will be.
- the sealing efficiency by the electromagnetic force formed by the electromagnet member 210 is increased.
- the coupling end portion 211a which is an area close to the body unit 100, has a small cross-sectional area, and on the contrary, the facing end portion 211b adjacent to the shaft member 320 or the magnetic fluid L has a cross-sectional area.
- the width of the facing end 211b with respect to the width W of the coupling end 211a may be presented in a form of 1.5 to 2.0 times.
- the plurality of the core portion 211 is composed of an aggregate may have a cylindrical shape. 7 may be an example, and FIG. 7 is a cut perspective view illustrating a half cut in a cylindrical shape.
- the assembly of the core portion 211 is a form in which the shaft member 320 of the roll shaft unit 300 of the cylindrical shape is inserted so as to face the roll shaft unit 300 while forming a predetermined gap (G). It can be provided in a cylindrical shape.
- At least two core parts 211 should be provided in the form of a cylinder, and thus, any one part of one or more divided cylinders of a bidivision cylinder may be the core part 211.
- the core part 211 is part of the divided cylinder because the coil part 212 is to be wound and provided, and it is provided at regular intervals in the circumferential direction of the shaft member 320.
- both sides of the facing end 211b may be formed in a concave round shape.
- the facing end portion 211b of the electromagnetic sealing apparatus 1 has both sides concavely rounded so that the width w becomes smaller toward the coupling end portion 211a. It can be characterized.
- the rounded radius of curvature R of the facing end 211b is formed to be smaller than at least half of the width w of the coupling end 211a. It may be characterized by.
- the electromagnet member 210 of the electromagnetic sealing apparatus 1 may be characterized by forming a gap G with the roll shaft unit 300 to 0.2 to 10 mm. .
- the force required to push the magnetic fluid L toward the opening tool 110 becomes larger.
- the upper limit of the gap G is limited to 10 mm, and if the gap G between the electromagnet member 210 and the shaft member 320 is too close, the gap between the electromagnet member 210 and the shaft member 320 may be reduced. Since the collision can be caused, the lower limit of the gap G is limited to 0.2 mm.
- FIG. 7 is a perspective view illustrating an electromagnet member 210 in the electromagnetic sealing apparatus 1 of the present invention
- FIG. 8 is an electromagnet member 210 in the electromagnetic sealing apparatus 1 according to the present invention. It is a front view which shows the Y connection with the electric current application member 220 to apply.
- the current applying member 220 is coupled to the electromagnet member 210 in a Y connection, or can be applied to the AC current by the PWM driver.
- the coil unit 212 of the electromagnetic sealing apparatus 1 may be characterized in that Y-connected with the current applying member 220.
- one electromagnet member 210 forms an N pole
- another electromagnet member 210 forms a neutral pole
- the other electromagnet member 210 forms an S pole.
- the above-described action of pushing the magnetic fluid L in the direction of the opening tool 110 can be performed in the same way.
- the phases of the alternating current provided to the coupled electromagnet member 210 are supplied at a difference of 120 degrees, respectively, and the polarity or intensity of the magnetic force is divided into three.
- each electromagnet forms a magnetic force accordingly.
- one electromagnet forms the N pole
- another electromagnet forms the S pole
- the other electromagnet forms an opposite polarity of the magnetic force due to the difference in magnetic forces of the electromagnets.
- the current applying member 220 of the electromagnetic sealing device 1 characterized in that for applying an alternating current to the electromagnet member 210 by a pulse width modulation (PWM) driver. can do.
- PWM pulse width modulation
- the electromagnet member 210 receives an instantaneous current, thereby preventing the problem of heat generation.
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 실링장치는 자성이 형성되는 자성유체가 담겨지는 포트에 구비되는 바디유닛 및 상기 포트와 개공구를 통하여 연통된 상기 바디유닛의 실링공간을 실링하도록, 상기 실링공간이 형성된 상기 바디유닛의 내측벽부에 구비되며, 상기 자성유체에 인력과 척력을 교대로 작용시켜 상기 개공구 방향으로 상기 자성유체를 이동시키도록 구성된 적어도 하나의 전자석유닛을 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 전자기 실링장치 및 이를 포함하는 도금설비에 관한 것이다.
철강제품의 제조 공정에서는 연속도금공정이 수행되어 고객사의 필요에 따른 도금강판을 생산하게 된다.
이러한 연속도금공정에서는 아연 등의 도금용액이 제공되는 도금조를 통과한 강판 표면에 부착된 용융 상태의 도금액을 냉각시켜서 도금강판을 생산하게 된다.
즉, 도금조를 통과한 강판에는 양쪽 면에 과도하게 도금액이 부착되어 있으므로, 에어나이프(air knife)를 이용하여 적절한 두께의 도금층으로 형성하고, 이후에는 약 460℃ 이상의 미응고된 아연 용액을 냉각장치를 사용하여 응고시켜 줌에 따라 강판의 표면에 충분한 강도를 갖는 도금층이 형성하여 도금강판을 생산하게 되는 것이다.
특히, 용융된 아연이 액체상태로 담겨져 있는 상기 도금조 내에서는 상기 강판의 이동을 위한 롤축유닛이 구비되며, 이러한 롤축유닛은 별도의 동력이 없이 강판의 이송에 따라 강판과의 마찰에 의해 회전하거나, 동력을 제공하게 구성될 수 있다.
한편, 롤축유닛이 도금조 내에서 회전되게 제공되기 위해서는 상기 도금조와의 결합을 위한 베어링유닛이 필요하며, 특히 상기 베어링유닛으로 용융아연이 침투하는 것을 방지하게 구성하여 상기 베어링유닛의 기능을 상실하지 않게 구성해야 한다.
종래에는 롤축유닛의 축부재에 슬리브(sleeve)를 장착하고, 도금조의 벽부에는 브러쉬(bush)를 장착하는 미끄럼 베어링의 구조가 제시되었다.
이러한 미끄럼 베어링의 적용을 위해서는 필연적으로 슬리브와 브러쉬 간의 적절한 간격 조정이 필요하고, 통상적으로 그 간격 내에 적절한 윤활유를 공급하여 마모를 방지하게 구성되어야 한다.
그러나 용융아연 용액 내에서 사용되는 미끄럼 베어링에는 마모를 방지하는 별도의 윤활유 공급이 불가한 것은 물론, 슬리브와 브러쉬 사이로 용융아연 용액이 흘러 들어가서 윤활 기능을 방해하는 문제가 있다.
또한, Zn-Fe-Al이 화학반응을 일으켜서 생성되는 경도가 높은 드로스(Dross)가 베어링의 간격으로 침입할 경우에는 마찰 증가에 의한 축부재 및 베어링의 마모를 급속히 진행시키는 문제도 발생시킨다.
이에 따라, 도금 작업이 진행될수록 미끄럼 베어링의 간격이 넓어지게 되고, 이로 인해서 롤에는 심한 진동이 발생하게 되고, 이는 강판의 진동을 유발하고, 이로 인해 도금강판에 부착되는 도금층의 두께가 일정하게 형성되지 않는 두께편차의 문제를 발생하게 된다.
또한 이와 같은 문제점을 개선하고자 전자기 베어링이 도입되었으나, 이러한 전자기 베어링은 오로지 전자기력에 의해서 고하중의 롤축유닛을 지지해야 하기 때문에, 소비 전력이 큰 단점이 있었다.
따라서, 전술한 문제를 해결하기 위한 전자기 실링장치 및 이를 포함하는 도금설비에 대한 연구가 필요하게 되었다.
본 발명의 목적은 자성유체의 실링을 수행할 수 있어, 자성유체의 침투에 의한 문제를 방지할 수 있는 전자기 실링장치 및 이를 포함하는 도금설비를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 실링장치는 자성이 형성되는 자성유체가 담겨지는 포트에 구비되는 바디유닛 및 상기 포트와 개공구를 통하여 연통된 상기 바디유닛의 실링공간을 실링하도록, 상기 실링공간이 형성된 상기 바디유닛의 내측벽부에 구비되며, 상기 자성유체에 인력과 척력을 교대로 작용시켜 상기 개공구 방향으로 상기 자성유체를 이동시키도록 구성된 적어도 하나의 전자석유닛을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 실링장치의 상기 전자석유닛은, 교류전류가 인가되어 형성된 시변자계에 의해서 극성이 교대로 변하며, 상기 실링공간 내부에서 상기 개공구 방향으로 복수 개가 상기 바디유닛의 내측벽부에 나란히 구비되는 전자석부재 및 상기 전자석부재에 교류전류를 인가하는 전류인가부재를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 실링장치의 상기 전류인가부재는, 서로 이웃하는 전자석부재가 서로 다른 극성을 형성하게 교류전류를 인가하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 실링장치의 상기 전자석부재는, 상기 바디유닛의 내측벽부에서 돌출된 형상으로 구비되는 코어부 및 상기 코어부에 감겨서 제공되며, 상기 전류인가부재에 연결되는 코일부를 포함하며, 상기 코어부는, 상기 바디유닛의 내측벽부에 결합되는 결합단부보다 상기 결합단부의 반대단인 대면단부의 폭이 크게 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 실링장치의 상기 대면단부는, 양측이 오목하게 라운드 처리되어 상기 결합단부 방향으로 갈수록 폭이 작게 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 실링장치에서 상기 대면단부의 라운드 처리된 곡률반경은 적어도 상기 결합단부 폭의 절반보다 작게 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 실링장치의 상기 코일부는, 상기 전류인가부재와 Y결선된 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 실링장치의 상기 전류인가부재는, PWM(Pulse Width Modulation) 드라이버에 의해 상기 전자석부재에 교류전류를 인가하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 실링장치의 상기 전류인가부재는, 상기 자성유체에 작용하는 힘이 40 ~ 250 N이 되도록 전류를 인가하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 실링장치의 상기 바디유닛은, 비자성체로 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 실링장치는 상기 실링공간에 삽입되는 롤축유닛 및 상기 전자석유닛보다 상기 실링공간의 내측에 구비되며, 상기 롤축유닛이 삽입되어 지지되는 베어링유닛을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 실링장치의 상기 베어링유닛은, 구름 베어링으로 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 실링장치의 상기 베어링유닛은, 상기 바디유닛에 결합되는 외륜부재, 상기 롤축유닛이 삽입되며, 상기 외륜부재의 내측에 구비되는 내륜부재 및 상기 외륜부재와 내륜부재 사이에 구비되는 볼부재를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 실링장치의 상기 볼부재는, 지르코나 계열의 소재 또는 세라믹 소재로 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 실링장치의 상기 롤축유닛은, 강판의 이송경로 상에 구비되는 롤부재 및 상기 롤부재의 축 방향으로 결합되며, 상기 실링공간에 삽입되며, 비자성체로 구비되는 축부재를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 실링장치의 상기 롤축유닛은, 상기 축부재의 외면에 끼워지며, 반자성체로 구비되는 캡부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 실링장치의 상기 전류인가부재는, 상기 축부재를 중심으로 서로 마주보는 전자석부재가 서로 같은 극성을 형성하게 교류전류를 인가하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 실링장치의 상기 전자석부재는, 상기 롤축유닛과의 간극을 0.2 ~ 10mm로 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 실링장치는 상기 전자석유닛의 주변의 바디유닛에 구비되는 냉각관으로 냉각유체를 유동시키는 냉각유닛을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 도금설비는 용융아연인 자성유체가 담겨진 포트로 제공되는 도금조 및 상기 도금조에 구비되는 상기 전자기 실링장치를 포함하며, 상기 도금조의 용융아연에 침지되는 강판은 상기 전자기 실링장치의 바디유닛에 구비되는 롤축유닛에 의해서 이동이 가이드되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 도금설비의 상기 롤축유닛은, 싱크롤, 코렉팅롤 또는 스테빌라이징롤인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 전자기 실링장치 및 이를 포함하는 도금설비는 자성유체의 실링을 비접촉으로 수행할 수 있는 이점을 가질 수 있다.
이에 의해서, 롤축유닛이 베어링유닛에 의해서 지지될 때, 자성유체가 롤축유닛과 베어링유닛의 사이로 침투되는 문제를 방지할 수 있으며, 롤축유닛과 베어링유닛의 사이에 드로스 등의 이물질이 형성되는 문제를 방지할 수 있는 이점을 가지게 된다.
이에 따라, 롤축유닛이 베어링유닛에 의해서 지지시의 마찰 발생을 방지하고, 그에 따른 강판 지지시의 진동을 방지하여 도금 품질을 향상시킬 수 있으며, 고속 작업이 가능하여 생산성을 크게 향상시키는 효과를 가지게 된다.
또한, 베어링유닛에 의해서 상기 롤축유닛을 접촉 지지하기 때문에, 고하중의 롤축유닛을 전자기력에 의해서 비접촉 지지하지 않아도 되기 때문에, 종전의 전자기 베어링 장치에 비교하여 소비 전력을 경감시킬 수 있는 효과를 가지게 된다.
다만, 본 발명에서 도출되는 효과는 전술한 효과에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술 내용에서 도출되는 효과라면 앞에서 서술되지 않은 효과라도 본 발명의 효과가 될 수 있다.
도 1은 본 발명의 도금설비를 도시한 측면도이다.
도 2는 본 발명의 전자기 실링장치를 도시한 정면도이다.
도 3은 자성유체가 강자성체, 상자성체인 경우에, 본 발명의 전자기 실링장치의 실링 작용의 작동상태를 도시한 정면도이다.
도 4는 자성유체가 반자성체인 경우에, 본 발명의 전자기 실링장치의 실링 작용의 작동상태를 도시한 정면도이다.
도 5는 본 발명의 전자기 실링장치의 지지 작용의 작동상태를 도시한 정면도이다.
도 6은 본 발명의 전자기 실링장치에서 전자석부재를 도시한 정면도이다.
도 7은 본 발명의 전자기 실링장치에서 전자석부재를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 전자기 실링장치에서 전자석부재가 PWM 드라이버에 의해 교류전류를 인가하는 전류인가부재와 Y결선된 것을 도시한 정면도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
본 발명은 전자기 실링장치(1) 및 이를 포함하는 도금설비에 관한 것으로, 자성유체(L)의 실링을 비접촉으로 수행할 수 있다.
즉, 본 발명은 자성유체(L)의 실링을 수행할 수 있어, 자성유체(L)의 침투에 의한 문제를 방지하고, 이에 따라 롤축유닛(300)이 베어링유닛(400)에 의해서 지지시의 마찰 발생을 방지하고, 그에 따른 강판 지지시의 진동을 방지하여 도금 품질을 향상시키며, 고하중의 롤축유닛(300)의 지지를 오로지 전자기력에 의하여 수행하지 않아도 되기 때문에 소비 전력을 경감시키기 위한 기술로서 제시된 것이다.
이는 롤축유닛(300)을 도금조 내에서 회전되게 결합시키는 베어링유닛(400)으로 용융아연이 침투하는 것을 방지하게 하는 구성으로써, 상기 베어링유닛(400)의 기능을 상실하지 않고 유지시킬 수 있게 한다.
즉, 롤축유닛(300)이 베어링유닛(400)에 의해서 지지될 때, 자성유체(L)가 롤축유닛(300)과 베어링유닛(400)의 사이로 침투되는 문제를 방지할 수 있으며, 롤축유닛(300)과 베어링유닛(400)의 사이에 드로스 등의 이물질이 형성되는 문제를 방지할 수 있게 되는 것이다.
이에 따라, 롤축유닛(300)이 베어링유닛(400)에 의해서 지지시의 마찰 발생을 방지하고, 그에 따른 강판 지지시의 진동을 방지하여 도금층의 두께가 일정하게 형성되도록 유도하여 도금 품질을 향상시킬 수 있고, 고속 작업이 가능하여 생산성을 크게 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 본원발명은 베어링유닛(400)에 의해서 상기 롤축유닛(300)을 접촉 지지하기 때문에, 고하중의 롤축유닛(300)을 전자기력에 의해서 비접촉 지지하는 종전의 전자기 베어링 장치에 비교하여 소비 전력을 현저히 경감시킬 수도 있게 된다.
이에 대한 내용을 이하에서 도면을 참조하여 좀 더 구체적으로 설명한다.
우선, 도 1은 본 발명의 도금설비를 도시한 측면도로써, 이를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 도금설비는 용융아연인 자성유체(L)가 담겨진 포트(2)로 제공되는 도금조 및 상기 도금조에 구비되는 후술할 전자기 실링장치(1)를 포함하며, 상기 도금조의 용융아연에 침지되는 강판은 상기 전자기 실링장치(1)의 바디유닛(100)에 구비되는 롤축유닛(300)에 의해서 이동이 가이드되는 것을 특징으로 할 수 있다.
이와 같이, 후술한 본 발명의 전자기 실링장치(1)는 도금설비에 구비되어 상기 강판의 이동을 가이드하는 롤축유닛(300)과 베어링유닛(400) 사이의 간극(G)으로 용융아연이 침투하는 것을 방지하는 역할을 하게 된다.
다만, 본 발명의 전자기 실링장치(1)는 도금설비에 사용되는 것에 한정되는 것은 아니며, 용융아연과 같은 자성유체(L)가 담겨지는 포트(2)라면 어느 설비이든 사용될 수 있다.
상기 도금조는 강판의 도금 작업을 위해서, 상기 강판 상에 용융아연 등의 도금용액으로 도금층을 형성하는 역할을 하게 된다.
이를 위해서, 상기 도금조에는 도금용액인 용융아연 등이 담겨져서 제공되며, 상기 강판의 이동을 위한 롤축유닛(300) 등이 결합되어 제공된다.
여기서, 상기 롤축유닛(300)은 상기 강판의 이동을 지지하며, 또한 상기 강판의 이동을 가이드하는 역할을 하게 된다.
특히, 상기 롤축유닛(300)은 도금조 내부에 구비되는 포트롤로써, 싱크롤(Sink roll), 코렉팅롤(Correcting roll) 또는 스테빌라이징롤(Stabilizing roll)일 수 있다.
즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 도금설비의 상기 롤축유닛(300)은, 싱크롤, 코렉팅롤 또는 스테빌라이징롤인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 전자기 실링장치(1)는 상기 도금조에 결합되는 롤축유닛(300)을 상기 도금조에 결합시에 용융아연 등의 도금용액이 침투하는 것을 방지하는 역할을 하게 된다. 좀 더 구체적인 설명은 도 2 내지 도 8를 참조하여 후술한다.
도 2는 본 발명의 전자기 실링장치(1)를 도시한 정면도이고, 도 3은 자성유체(L)가 강자성체, 상자성체인 경우에, 본 발명의 전자기 실링장치(1)의 실링 작용의 작동상태를 도시한 정면도이며, 도 4는 자성유체(L)가 반자성체인 경우에, 본 발명의 전자기 실링장치(1)의 실링 작용의 작동상태를 도시한 정면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 실링장치(1)는 자성이 형성되는 자성유체(L)가 담겨지도록 제공되는 포트(2)에 구비되는 바디유닛(100) 및 상기 포트(2)와 개공구(110)를 통하여 연통된 상기 바디유닛(100)의 실링공간을 실링하도록, 상기 실링공간이 형성된 상기 바디유닛(100)의 내측벽부(120)에 구비되며, 교류전류가 인가되어 형성된 시변자계에 의해서 상기 자성유체(L)에 인력과 척력이 교대로 작용하여 상기 개공구(110) 방향으로 상기 자성유체(L)를 이동시키는 적어도 하나의 전자석유닛(200)을 포함할 수 있다.
다시 말해, 상기 자성유체(L)를 실링이 목적된 실링공간에서 배출하는 원리는 시변자계에 의한 인력과 척력의 교대 발생에 의한 것이다.
일례로써, 실링의 목적물인 자성유체(L)가 강자성체, 상자성체인 경우의 실링 작용을 도 3을 참조하여 설명하면, 우선 제1시점에 전자석유닛(200)에 교류전류가 인가되어 상기 전자석유닛(200)이 N극을 형성하면, N극이 형성된 전자석유닛(200) 주변에 위치하는 자성유체(L)는 강자성체, 상자성체이므로 S극이 형성되게 된다.
이후의 제2시점에 상기 전자석유닛(200)에 반대 위상의 교류전류가 인가되면 상기 전자석유닛(200)은 다시 S극을 형성하게 되고, 제1시점에 S극으로 대전되었던 자성유체(L)는 S극으로 형성된 전자석유닛(200)과 척력을 발생하여 상기 전자석유닛(200)에서 멀어지는 방향으로 밀어지면서 실링을 수행하게 된다.
다른 예로써, 실링의 목적물인 자성유체(L)가 반자성체인 경우의 실링 작용을 도 4를 참조하여 설명하면, 우선 제1시점에 전자석유닛(200)에 교류전류가 인가되어 상기 전자석유닛(200)이 N극을 형성하면, N극이 형성된 전자석유닛(200) 주변에 위치하는 자성유체(L)는 반자성체이므로 동일 극성인 N극으로 형성되게 된다.
따라서, 제1시점부터 상기 자성유체(L)는 상기 전자석유닛(200)과 척력을 형성하며, 상기 전자석유닛(200)에서 멀어지는 방향으로 밀어지면서 실링을 수행하게 된다.
또한, 이러한 경우에는 제2시점에서도 실링을 위한 작용이 동일하게 수행된다. 즉, 상기 전자석유닛(200)이 제2시점에 S극을 형성하면, S극이 형성된 전자석유닛(200) 주변에 위치하는 자성유체(L)는 반자성체이므로 동일 극성인 S극으로 형성되고, 이때에도 역시 상기 자성유체(L)는 상기 전자석유닛(200)과 척력을 형성하며, 상기 전자석유닛(200)에서 멀어지는 방향으로 밀어지면서 실링을 수행하게 되는 것이다.
상기 바디유닛(100)은 상기 전자석유닛(200)이 구비되는 역할을 하며, 특히 상기 자성유체(L)가 담겨진 포트(2)에 구비되어 제공된다. 이후에 상기 바디유닛(100)에는 상기 전자석유닛(200) 이외에 롤축유닛(300), 베어링유닛(400) 등이 구비되어, 상기 롤축유닛(300)과 베어링유닛(400)을 상기 전자석유닛(200)에 의해서 실링시키면서 지지할 수 있게 된다.
그리고, 상기 바디유닛(100)이 구비되는 포트(2)에 담겨진 자성유체(L)는 자성을 형성할 수 있는 물질로써, 비자성체의 물질과는 구별되어야 한다.
즉, 상기 자성유체(L)는 외부 자기장과 반대의 극성을 형성하는 강자성체, 상자성체의 물질이거나, 외부의 자기장과 같은 극성을 형성하는 반자성체의 물질로 제공되어야 하는 것이다.
특히, 도금 설비에서 사용되는 용융아연(Zn)은 반자성체로써, 형성된 자기장과 같은 극성을 형성하는 물질로써, 상기 자성유체(L)에 포함될 수 있다.
그리고, 상기 바디유닛(100)은 상기 전자석유닛(200)이 자기장을 형성하여 상기 자성유체(L)에 힘을 작용할 때, 그 제어의 정확성을 확보하기 위해서 자기장에 영향을 미치지 않는 비자성체로 구성됨이 바람직하다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 실링장치(1)의 상기 바디유닛(100)은, 비자성체로 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일례로써, 상기 바디유닛(100)은 스테인리스 스틸, 세라믹, 티타늄, 인코넬과 같은 비자성체 소재로 형성될 수 있는 것이다. 더욱이 이러한 소재들은 약 500℃ 이상의 고온의 도금조 환경에서도 견뎌낼 수 있는 내열성 및 열팽창률이 적은 소재로서도 바람직하다.
그리고, 상기 바디유닛(100)은 내식성을 높이기 위해서 보로나이트(BN)으로 형성될 수도 있다.
상기 전자석유닛(200)은 상기 자성유체(L)와 인력 및 척력의 상호작용을 수행하여, 상기 자성유체(L)를 밀어내어 실링 작용을 수행하는 역할을 하게 된다.
다시 말해, 상기 전자석유닛(200)에는 교류전류에 의한 시변자계가 형성되게 구성되며, 특히 상기 바디유닛(100)의 실링공간에서 상기 개공구(110)를 향하여 상기 자성유체(L)를 밀어내어 상기 실링공간을 실링하게 된다.
이를 위해서, 상기 전자석유닛(200)은 전자석부재(210)와 전류인가부재(220)를 포함할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 실링장치(1)의 상기 전자석유닛(200)은, 교류전류가 인가되어 형성된 시변자계에 의해서 극성이 교대로 변하며, 상기 실링공간 내부에서 상기 개공구(110) 방향으로 복수 개가 상기 바디유닛(100)의 내측벽부(120)에 나란히 구비되는 전자석부재(210) 및 상기 전자석부재(210)에 교류전류를 인가하는 전류인가부재(220)를 포함하며, 상기 전류인가부재(220)는, 서로 이웃하는 전자석부재(210)가 서로 다른 극성을 형성하게 교류전류를 인가하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이와 같이, 상기 전류인가부재(220)가 교류전류를 인가하여 상기 전자석부재(210)에 교대로 N극과 S극을 형성함으로써, 상기 자성유체(L)에 인력과 척력을 교대로 작용시켜 상기 자성유체(L)를 상기 바디유닛(100)의 실링공간에서 상기 개공구(110) 방향으로 밀어낼 수 있게 된다.
특히, 상기 자성유체(L)를 밀어내는 효율을 높이기 위해서, 상기 전자석부재(210)는 복수 개가 상기 실링공간에서 상기 개공구(110) 방향으로 나란히 구비될 수 있다.
다시 말해, 제1시점에 한쪽의 제1전자석부재(210)가 N극으로 형성되어 그에 대면하는 자성유체(L)가 S극으로 대전되고, 제2시점에 제1전자석부재(210)가 S극으로 형성되어 제1시점에 S극으로 대전된 자성유체(L)와 척력을 발생시켜 이동시킬 때, 상기 제1전자석부재(210)와 이웃하게 구비되는 제2전자석부재(210)는 N극으로 형성되기 때문에, S극의 자성유체(L)와 인력을 작용하여 상기 자성유체(L)의 이동력을 더욱 높일 수 있는 것이다.
즉, 제2시점에 자성유체(L)는 제1전자석부재(210)와는 척력이 작용하여 밀리고, 제2전자석부재(210)와는 인력이 작용하여 끌어당겨지기 때문에, 상기 자성유체(L)를 상기 개공구(110) 방향으로 이동시키는 힘을 더 크게 형성할 수 있는 것이다.
한편, 전술한 설명은 자성유체(L)가 강자성체, 상자성체인 경우의 설명이긴 하지만, 상기 자성유체(L)가 반자성체인 경우도 자성유체(L)를 이동시키는 힘이 이웃하는 전자석부재(210)에 의해서 더 커지는 점은 동일하다.
즉, 상기 자성유체(L)가 반자성체인 경우에는 제1전자석부재(210)가 N극으로 형성되는 제1시점에 자성유체(L)도 N극을 형성하여 제1전자석부재(210)와 척력이 작용하게 되는데, 이때 상기 제1전자석부재(210)에 이웃하는 제2전자석부재(210)는 S극으로 형성됨으로써, N극으로 대전된 자성유체(L)와 인력을 작용하여, 상기 자성유체(L)를 이동시키는 힘을 더 크게 형성할 수 있는 것이다.
이러한 전자석부재(210)는 더 구체적으로 코어부(211), 코일부(212)로 구성될 수 있으며, 그 형상을 특정한 형상으로 제공함으로써, 전자기력의 형성에 의한 실링 작용의 효율을 높일 수 있는데, 이에 대한 자세한 설명은 도 6을 참조하여 후술하다.
그리고, 상기 전류인가부재(220)는 상기 전자석부재(210)에 교류전류를 인가하여 상기 전자석부재(210)에 N극과 S극을 교대로 형성시키는 역할을 하게 된다.
또한, 상기 전류인가부재(220)가 가하는 교류전류의 세기에 따라서 상기 전자석부재(210)가 상기 자성유체(L)에 작용하는 힘의 세기를 조정할 수 있다.
특히 상기 전자석부재(210)가 상기 자성유체(L)에 작용하는 힘은 상기 자성유체(L)가 외력을 이기고 상기 실링공간에서 상기 개공구(110)로 이동시킬 정도의 힘 이상으로는 제공되어야 한다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 실링장치(1)의 상기 전류인가부재(220)는, 상기 자성유체(L)에 작용하는 힘이 40 ~ 250 N이 되도록 전류를 인가하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이는 상기 자성유체(L)를 상기 실링공간에서 배출하려면 상기 자성유체(L)의 깊이에 따라 상기 자성유체(L)에 작용하는 정수압에 대한 힘을 이겨내어야 하기 때문에, 그보다 큰 힘을 작용하기 위한 범위를 제시한 것이다.
다시 말해, 도금조에서 싱크롤, 코렉팅롤 또는 스테빌라이징롤 등이 구비되는 깊이에서 상기 자성유체(L)에 작용하는 힘보다 크게 상기 자성유체(L)에 자기력을 부여한 수치가 40 ~ 250N이 되는 것이다.
그리고, 상기 전류인가부재(220)는 Y결선으로 상기 전자석부재(210)와 결합되거나, PWM 드라이버에 의해서 교류전류를 인가할 수 있는데, 이에 대한 설명은 도 7 및 도 8를 참조하여 후술한다.
본 발명의 전자기 실링장치(1)는 상기 실링공간에 베어링유닛(400)과 상기 베어링유닛(400)과 접촉에 의해서 지지되는 롤축유닛(300)을 구비시켜, 상기 베어링유닛(400)과 롤축유닛(300) 사이에 드로스 등의 이물질이 형성되거나, 자성유체(L)가 침투하여 마찰 문제를 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.
다시 말해, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 실링장치(1)는 상기 실링공간에 삽입되는 롤축유닛(300) 및 상기 전자석유닛(200)보다 상기 실링공간의 내측에 구비되며, 상기 롤축유닛(300)이 삽입되어 지지되는 베어링유닛(400)을 더 포함할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 상기 전자기 실링장치(1)를 구비하기 때문에, 상기 롤축유닛(300)과 상기 베어링유닛(400)의 사이로 자성유체(L)가 침투하는 문제를 고려할 필요가 없기 때문에, 상기 베어링유닛(400)에 의해서 상기 롤축유닛(300)을 접촉 지지하게 구성할 수 있다.
즉, 종전의 비접촉 지지 장치인 전자기 베어링장치가 고하중의 롤축유닛(300)을 지지하기 위해서 많은 전력 소비가 필요로 한 것에 반하여, 본 발명은 롤축유닛(300)에 대하여 접촉지지를 하면서도 자성유체(L)에 의한 문제를 상기 전자기 실링장치(1)로 방지할 수 있기 때문에, 비교적 적은 전력 소비로도 안정적으로 롤축유닛(300)을 지지할 수 있는 것이다.
이를 위해서, 상기 베어링유닛(400)은 상기 전자석유닛(200)보다 상기 실링공간의 내측에 구비되어야 한다.
또한, 상기 베어링유닛(400)은 상기 롤축유닛(300)을 접촉지지하기 위해서, 구름 베어링으로 구비되는 것이 바람직하다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 실링장치(1)의 상기 베어링유닛(400)은, 구름 베어링으로 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.
다만, 본 발명의 전자기 실링장치(1)는 접촉 베어링인 구름 베어링에 한정되는 것은 아니며, 전자기 베어링 장치 등의 비접촉 베어링에도 적용할 수도 있다.
그리고, 상기 베어링유닛(400)은 자성유체(L)가 담겨진 포트(2) 내부에 구비되기 때문에 오일리스(oilless) 베어링으로 구비되는 것이 바람직하다. 즉, 오일이 공급이 용이하지 않기 때문에, 상기 베어링유닛(400)은 오일리스 베어링으로 제공되는 것이다.
이러한 구름 베어링에는 볼 베어링, 롤러 베어링 등이 있을 수 있으며, 본 발명에서는 볼 베어링으로써 구체적 구성을 제시할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 실링장치(1)의 상기 베어링유닛(400)은, 상기 바디유닛(100)에 결합되는 외륜부재(410), 상기 롤축유닛(300)이 삽입되며, 상기 외륜부재(410)의 내측에 구비되는 내륜부재(420) 및 상기 외륜부재(410)와 내륜부재(420) 사이에 구비되는 볼부재(430)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 내륜부재(420)는 상기 롤축유닛(300)이 완전히 밀착하여 끼워져 구비됨으로써, 상기 외륜부재(410)와의 사이의 볼부재(430)에 의해서 회전이 지지되게 구성될 수 있다.
더 구체적으로 상기 롤축유닛(300)의 축부재(320)를 포트(2) 내부의 환경보다 저온으로 형성하여 수축시킨 다음에 상기 내륜부재(420)에 끼우고 상기 포트(2) 내부에 구비시켜 열팽창시킴으로써, 열끼움에 의해서 상기 내륜부재(420)에 상기 롤축유닛(300)을 구비시킬 수 있는 것이다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 실링장치(1)의 상기 볼부재(430)는, 지르코나 계열의 소재 또는 세라믹 소재로 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.
이와 같이 상기 볼부재(430)의 소재를 한정하는 것은 고온 환경의 도금조 등의 포트(2)에서 상기 볼부재(430)의 내구성을 유지하기 위한 것이다.
다시 말해, 지르코나 계열의 소재는 지르코늄(Zr)을 포함하는 소재로써 일례로 ZrO 등이 있을 수 있으며, 세라믹 소재는 실리콘(Si), 알루미늄(Al), 타이타늄(Ti) 등과 같은 금속원소와 산소, 탄소, 질소가 결합되어 형성된 화합물로써 일례로 SiO2 등이 있을 수 있다.
또는 상기 볼부재(430)는 강성이 뛰어난 카본 섬유로 제공될 수 있으며, 이러한 경우에는 단섬유(chopped fiber)보다는 장섬유(long fiber)로 이루어진 탄소 합성물(C-C composite)로 적용하거나, 그래파이트(graphite)가 혼합된 소재를 사용함이 바람직하다.
상기 롤축유닛(300)은 상기 베어링유닛(400)에 의해서 회전이 지지되는 구성으로써, 도금설비에서는 도금조 내부를 통과하는 강판을 지지하는 역할을 하게 된다.
이를 위해서, 상기 롤축유닛(300)은 롤부재(310)와 축부재(320)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 축부재(320)는 상기 실링공간에 삽입되어 상기 베어링유닛(400)에 의해서 직접적으로 지지되는 구성이다. 또한 상기 축부재(320)는 상기 실링공간에 삽입되기 때문에, 상기 전자석유닛(200)에 의한 실링 작용을 방해하지 않기 위해서 비자성체로 구성될 수 있다.
이러한 비자성체의 종류에는 스테인리스 스틸, 세라믹 등이 있을 수 있다.
다시 말해, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 실링장치(1)의 상기 롤축유닛(300)은, 강판의 이송경로 상에 구비되는 롤부재(310) 및 상기 롤부재(310)의 축 방향으로 결합되며, 상기 실링공간에 삽입되며, 비자성체로 구비되는 축부재(320)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 롤부재(310)는 상기 도금조를 통과하는 강판 등과 직접 접촉하여 상기 강판을 지지하는 역할을 하는 구성이다.
더하여, 상기 롤축유닛(300)은 상기 전자석유닛(200)에 의한 상기 자성유체(L)의 실링 작용의 효과를 더 높이기 위해서, 캡부재(330)를 더 구비할 수 있다.
다시 말해, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 실링장치(1)의 상기 롤축유닛(300)은, 상기 축부재(320)의 외면에 끼워지며, 반자성체로 구비되는 캡부재(330)를 더 포함할 수 있다.
즉, 상기 캡부재(330)가 반자성체로 구성되기 때문에, 상기 전자석부재(210)와 동일한 극성으로 형성되기 때문에, 상기 캡부재(330)와 상기 전자석부재(210) 사이에 위치하는 자성유체(L)는 양측에서 자기력에 의한 영향을 받기 때문에, 상기 자성유체(L)의 이동을 유도하는 힘을 더욱 크게 작용할 수 있게 되는 것이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 실링장치(1)는 상기 전자석유닛(200)의 주변의 바디유닛(100)에 구비되는 냉각관으로 냉각유체를 유동시키는 냉각유닛(500)을 포함할 수 있다.
이와 같이 상기 냉각유닛(500)을 구비시키는 것은 도금설비에서의 도금조의 고온 환경에서 상기 전자기 실링장치(1)의 구성들을 안정적으로 작동시키기 위함이다.
다시 말해, 상기 전자석유닛(200) 등은 고온 환경에서 자기력을 발생시키는 것에 문제가 발생하지 않도록 상기 냉각유닛(500)에 의해서 상기 전자석유닛(200)의 작동 온도로 조절하여 제공될 수 있는 것이다.
이를 위해서, 상기 냉각유닛(500)은 상기 전자석유닛(200)의 주변으로 냉각유체가 유동하는 냉각관을 구비시키게 된다.
또한, 본 발명은 상기 전자석유닛(200)에 의해서 상기 자성유체(L)를 실링공간에서 배출하는 실링작용뿐만 아니라, 상기 롤축유닛(300)을 지지하는 지지력도 부가할 수 있다. 이는 도 5를 참조하여 설명할 수 있다.
즉, 도 5는 본 발명의 전자기 실링장치(1)의 지지 작용의 작동상태를 도시한 정면도로써, 이를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 실링장치(1)의 상기 전류인가부재(220)는, 상기 축부재(320)를 중심으로 서로 마주보는 전자석부재(210)가 서로 같은 극성을 형성하게 교류전류를 인가하는 것을 특징으로 할 수 있다.
다시 말해, 상기 축부재(320) 중심으로 서로 마주보는 방향에 구비되는 전자석부재(210)의 극성을 동일하게 형성하게 상기 전류인가부재(220)를 조정함으로써, 상기 자성유체(L)를 실링공간에서 배출하는 실링작용과 상기 축부재(320)를 지지하는 지지작용을 동시에 수행하게 구성할 수 있는 것이다.
상기 축부재(320)를 지지하는 작용상태를 설명하면, 축부재(320)에는 반자성체인 캡부재(330)가 끼워지고, 상기 캡부재(330)는 양쪽의 전자석부재(210)의 자기력에 의해서 영향을 받게 된다.
다시 말해, 일측의 전자석부재(210)가 N극을 형성하면 그에 대면하는 캡부재(330)의 부분도 N극을 형성하게 되고, 일측의 전자석부재(210)와 상기 축부재(320)를 중심으로 마주보는 타측의 전자석부재(210)도 N극을 형성하면 그에 대면하는 캡부재(330)의 부분도 N극을 형성하게 된다.
이와 같은 상태에서 상기 캡부재(330)는 상기 축부재(320)를 중심으로 그에 수직한 방향의 양측이 동일한 척력을 받기 때문에, 상기 축부재(320)는 그 중간에서 부상되면서 지지받게 자기력이 작용하는 것이다.
이러한 상기 축부재(320)의 부상에 의한 지지 작용은 상기 축부재(320)의 단부에 비접촉 베어링이 구비된 경우뿐만 아니라, 접촉 베어링이 구비된 경우에도 상기 접촉 베어링에 작용하는 힘을 분산시켜줌으로써, 접촉 베어링의 내구성의 유지에 유리한 점에서 이점을 발생시키게 된다.
도 6은 본 발명의 전자기 실링장치(1)에서 전자석부재(210)를 도시한 정면도로써, 이를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 실링장치(1)의 상기 전자석부재(210)는, 상기 바디유닛(100)의 내측벽부(120)에서 돌출된 형상으로 구비되는 코어부(211) 및 상기 코어부(211)에 감겨서 제공되며, 상기 전류인가부재(220)에 연결되는 코일부(212)를 포함하며, 상기 코어부(211)는, 상기 바디유닛(100)의 내측벽부(120)에 결합되는 결합단부(211a)보다 상기 결합단부(211a)의 반대단인 대면단부(211b)의 폭이 크게 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
다시 말해, 전자석부재(210)는 구체적으로 코어부(211), 코일부(212)로 구성될 수 있으며, 그 형상을 특정한 형상으로 제공함으로써, 전자기력의 형성에 의한 실링 작용의 효율을 높일 수 있는 것이다.
즉, 누설자속을 줄이고 자기력이 단면적을 넓힘으로써, 상기 전자석부재(210)에 의한 전자기력 형성에 의한 실링 효율을 높이는 것이다.
이와 같이, 바디유닛(100)에 가까운 영역인 결합단부(211a)는 단면적을 작게 형성하고, 그 반대단으로써, 축부재(320) 또는 자성유체(L)에 인접한 대면단부(211b)는 단면적을 비교적 크게 형성함으로서, 자속의 누설을 방지하면서도 자속을 상기 대면단부(211b)의 방향으로 집중시켜 실링 효율을 높일 수 있는 것이다.
일례로 상기 결합단부(211a)의 폭(W)에 대하여 대면단부(211b)의 폭을 1.5 ~2.0 배로 형성한 형태를 제시할 수 있다.
한편, 복수 개의 상기 코어부(211)가 집합체로 구성된 형태는 실린더 형상일 수 있다. 도 7이 그 예일 수 있으며, 도 7은 실린더 형상에서 절반을 절단하여 나타낸 절단 사시도이다.
다시 말해, 상기 코어부(211)의 집합체는 롤축유닛(300)과 일정 간극(G)을 형성하면서 대면할 수 있도록, 원기둥 형상의 상기 롤축유닛(300)의 축부재(320)가 삽입되는 형태로써 실린더 형상으로 제공될 수 있는 것이다.
이때, 상기 코어부(211)는 실린더 형태에서 적어도 두 개가 구비되어야 하며, 따라서 이분할 실린더의 어느 하나 또는 그 이상의 분할된 실린더의 어느 하나의 부분이 코어부(211)가 될 수 있다.
이와 같이 상기 코어부(211)가 분할된 실린더의 일부인 것은 상기 코일부(212)가 감겨져 제공되어야 하기 때문이며, 상기 축부재(320)의 원주 방향으로 일정 간격으로 구비되어야 하기 때문이다.
더하여, 누설자속을 더욱 감소시키 위해서 상기 대면단부(211b)의 양측을 오목한 라운드 형상으로 형성할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 실링장치(1)의 상기 대면단부(211b)는, 양측이 오목하게 라운드 처리되어 상기 결합단부(211a) 방향으로 갈수록 폭(w)이 작게 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
더욱이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 실링장치(1)에서 상기 대면단부(211b)의 라운드 처리된 곡률반경(R)은 적어도 상기 결합단부(211a) 폭(w)의 절반보다 작게 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
이와 같이 상기 대면단부(211b)의 라운드 처리된 곡률반경(R)을 특정함으로써, 더욱 상기 전자석부재(210)에 형성되는 자속의 누설을 방지할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 실링장치(1)의 상기 전자석부재(210)는, 상기 롤축유닛(300)과의 간극(G)을 0.2 ~ 10mm로 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이는 상기 전자석유닛(200)에 의해서 상기 자성유체(L)를 실링하기 위해서 투입되는 전력과 상관이 있다.
다시 말해, 상기 간극(G)이 넓어지면 상기 자성유체(L)에 작용하는 정수압에 의해서 상기 자성유체(L)에 작용하는 힘이 커지므로 상기 전자석부재(210)에 투입되는 전력이 크게 소모되는 반면에, 상기 간극(G)이 좁아지면 상기 자성유체(L)에 작용하는 정수압에 의해서 상기 자성유체(L)에 작용하는 힘이 작아지게 되므로 상기 전자석부재(210)에 투입되는 전력이 작게 소모되는 관계를 고려한 것이다.
여기서, 상기 전자석부재(210)와 상기 롤축유닛(300)의 축부재(320) 사이의 간격이 크게 되면 상기 자성유체(L)를 개공구(110) 방향으로 밀어내는데 필요한 힘이 더 크게 되므로 상기 간극(G)의 상한을 10mm로 한정한 것이고, 상기 전자석부재(210)와 상기 축부재(320) 사이의 간극(G)이 너무 가까우면 상기 전자석부재(210)와 축부재(320) 사이의 충돌을 야기할 수 있기 때문에 상기 간극(G)의 하한을 0.2mm로 한정한 것이다.
도 7은 본 발명의 전자기 실링장치(1)에서 전자석부재(210)를 도시한 사시도이며, 도 8은 본 발명의 전자기 실링장치(1)에서 전자석부재(210)가 PWM 드라이버에 의해 교류전류를 인가하는 전류인가부재(220)와 Y결선된 것을 도시한 정면도이다.
상기 전류인가부재(220)는 Y결선으로 상기 전자석부재(210)와 결합되거나, PWM 드라이버에 의해서 교류전류를 인가할 수 있는 것이다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 실링장치(1)의 상기 코일부(212)는, 상기 전류인가부재(220)와 Y결선된 것을 특징으로 할 수 있다.
이와 같이 Y결선으로 상기 전류인가부재(220)와 복수 개의 상기 전자석부재(210)의 코일부(212)를 연결하게 되면, 상기 전자석부재(210)가 형성하는 극성은 3개로 구별되어 작동하게 된다.
다시 말해, 일시점에 하나의 전자석부재(210)는 N극을 형성하고, 또 하나의 전자석부재(210)는 중립의 극을 형성하며, 나머지 하나의 전자석부재(210)는 S극을 형성함으로써, 앞서 설명한 자성유체(L)를 개공구(110) 방향으로 밀어내는 작용을 동일하게 수행할 수 있게 된다.
이렇게 Y결선을 하게 되면, 결합된 전자석부재(210)에 제공되는 교류전류의 위상은 각각 120도의 차이로 공급되게 되며, 그에 따른 자기력의 극성 또는 세기가 3개로 구분되어 형성되게 된다.
이를 상기 자성유체(L)의 이동 유도의 측면에서 다시 설명하면, 도 8에 도시된 3개의 전자석부재(210) 중에서 첫번째를 U극 전자석(210a)으로 하고, 두번째를 V극 전자석(210b)으로 하며, 세번째를 W극 전자석(210c)이라고 하면, U극 전자석(210a)을 시작으로 120도 위상 차를 가지고 교류 전류를 인가하게 되면, 각각의 전자석은 그에 따른 자기력을 형성하게 된다.
다만, 어느 하나의 전자석이 N극을 형성하면 또 다른 하나의 전자석은 S극을 형성하게 되며, 나머지 하나의 전자석은 상기 전자석들의 자기력 차이에 의한 자기력의 반대 극성을 형성하게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 실링장치(1)의 상기 전류인가부재(220)는, PWM(Pulse Width Modulation) 드라이버에 의해 상기 전자석부재(210)에 교류전류를 인가하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이와 같이 상기 전류인가부재(220)를 PWM 드라이버에 의해서 교류전류를 인가하게 되면 상기 전자석부재(210)는 순간순간의 전류를 인가받는 것이 되어, 발열의 문제를 방지할 수 있게 된다.
다시 말해, 상기 전자석부재(210)의 코일부(212)에 PWM 드라이버에 의해서 교류전류를 인가하면 도트로 인가되므로 상기 코일부(212)에는 전류가 인가되지 않은 것과 동일한 효과가 발생하여 발열은 발생하지 않지만, 자기력은 형성할 수 있게 되는 것이다.
Claims (21)
- 자성이 형성되는 자성유체가 담겨지는 포트에 구비되는 바디유닛; 및상기 포트와 개공구를 통하여 연통된 상기 바디유닛의 실링공간을 실링하도록, 상기 실링공간이 형성된 상기 바디유닛의 내측벽부에 구비되며, 상기 자성유체에 인력과 척력을 교대로 작용시켜 상기 개공구 방향으로 상기 자성유체를 이동시키도록 구성된 적어도 하나의 전자석유닛;을 포함하는 전자기 실링장치.
- 제1항에 있어서,상기 전자석유닛은,교류전류가 인가되어 형성된 시변자계에 의해서 극성이 교대로 변하며, 상기 실링공간 내부에서 상기 개공구 방향으로 복수 개가 상기 바디유닛의 내측벽부에 나란히 구비되는 전자석부재; 및상기 전자석부재에 교류전류를 인가하는 전류인가부재;를 포함하는 전자기 실링장치.
- 제2항에 있어서,상기 전류인가부재는, 서로 이웃하는 전자석부재가 서로 다른 극성을 형성하게 교류전류를 인가하는 것을 특징으로 하는 전자기 실링장치.
- 제3항에 있어서,상기 전자석부재는,상기 바디유닛의 내측벽부에서 돌출된 형상으로 구비되는 코어부; 및상기 코어부에 감겨서 제공되며, 상기 전류인가부재에 연결되는 코일부;를 포함하며,상기 코어부는, 상기 바디유닛의 내측벽부에 결합되는 결합단부보다 상기 결합단부의 반대단인 대면단부의 폭이 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 전자기 실링장치.
- 제4항에 있어서,상기 대면단부는, 양측이 오목하게 라운드 처리되어 상기 결합단부 방향으로 갈수록 폭이 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 전자기 실링장치.
- 제5항에 있어서,상기 대면단부의 라운드 처리된 곡률반경은 적어도 상기 결합단부 폭의 절반보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 전자기 실링장치.
- 제4항에 있어서,상기 코일부는, 상기 전류인가부재와 Y결선된 것을 특징으로 하는 전자기 실링장치.
- 제3항에 있어서,상기 전류인가부재는, PWM(Pulse Width Modulation) 드라이버에 의해 상기 전자석부재에 교류전류를 인가하는 것을 특징으로 하는 전자기 실링장치.
- 제3항에 있어서,상기 전류인가부재는, 상기 자성유체에 작용하는 힘이 40 ~ 250 N이 되도록 전류를 인가하는 것을 특징으로 하는 전자기 실링장치.
- 제1항에 있어서,상기 바디유닛은, 비자성체로 구비되는 것을 특징으로 하는 전자기 실링장치.
- 제3항에 있어서,상기 실링공간에 삽입되는 롤축유닛; 및상기 전자석유닛보다 상기 실링공간의 내측에 구비되며, 상기 롤축유닛이 삽입되어 지지되는 베어링유닛;을 더 포함하는 전자기 실링장치.
- 제11항에 있어서,상기 베어링유닛은, 구름 베어링으로 구비되는 것을 특징으로 하는 전자기 실링장치.
- 제12항에 있어서,상기 베어링유닛은,상기 바디유닛에 결합되는 외륜부재;상기 롤축유닛이 삽입되며, 상기 외륜부재의 내측에 구비되는 내륜부재; 및상기 외륜부재와 내륜부재 사이에 구비되는 볼부재;를 포함하는 전자기 실링장치.
- 제13항에 있어서,상기 볼부재는, 지르코나 계열의 소재 또는 세라믹 소재로 구비되는 것을 특징으로 하는 전자기 실링장치.
- 제11항에 있어서,상기 롤축유닛은,강판의 이송경로 상에 구비되는 롤부재; 및상기 롤부재의 축 방향으로 결합되며, 상기 실링공간에 삽입되며, 비자성체로 구비되는 축부재;를 포함하는 전자기 실링장치.
- 제15항에 있어서,상기 롤축유닛은,상기 축부재의 외면에 끼워지며, 반자성체로 구비되는 캡부재;를 더 포함하는 전자기 실링장치.
- 제16항에 있어서,상기 전류인가부재는, 상기 축부재를 중심으로 서로 마주보는 전자석부재가 서로 같은 극성을 형성하게 교류전류를 인가하는 것을 특징으로 하는 전자기 실링장치.
- 제11항에 있어서,상기 전자석부재는, 상기 롤축유닛과의 간극을 0.2 ~ 10mm로 형성하는 것을 특징으로 하는 전자기 실링장치.
- 제1항에 있어서,상기 전자석유닛의 주변의 바디유닛에 구비되는 냉각관으로 냉각유체를 유동시키는 냉각유닛;을 포함하는 전자석 실링장치.
- 용융아연인 자성유체가 담겨진 포트로 제공되는 도금조; 및상기 도금조에 구비되는 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항의 전자기 실링장치;를 포함하며,상기 도금조의 용융아연에 침지되는 강판은 상기 전자기 실링장치의 바디유닛에 구비되는 롤축유닛에 의해서 이동이 가이드되는 것을 특징으로 하는 도금설비.
- 제20항에 있어서,상기 롤축유닛은, 싱크롤, 코렉팅롤 또는 스테빌라이징롤인 것을 특징으로 하는 도금설비.
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