WO2023075246A1 - 에어 포일 저널 베어링 - Google Patents

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WO2023075246A1
WO2023075246A1 PCT/KR2022/015699 KR2022015699W WO2023075246A1 WO 2023075246 A1 WO2023075246 A1 WO 2023075246A1 KR 2022015699 W KR2022015699 W KR 2022015699W WO 2023075246 A1 WO2023075246 A1 WO 2023075246A1
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WO
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foil
stepped portion
mid
journal bearing
air
Prior art date
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PCT/KR2022/015699
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English (en)
French (fr)
Inventor
이종성
김현칠
박건웅
박민규
박치용
성열우
정현석
최규성
Original Assignee
한온시스템 주식회사
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/02—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C27/00—Elastic or yielding bearings or bearing supports, for exclusively rotary movement
    • F16C27/02—Sliding-contact bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/06—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings

Definitions

  • the present invention relates to an air foil journal bearing that supports a radial load of a rotor using air pressure generated by high-speed rotation of the rotor.
  • An air foil bearing is a bearing that supports a load by introducing air, which is a viscous fluid, between a rotor or a bearing disc and a foil in contact with a rotor (or a rotating shaft) to rotate at high speed to form pressure.
  • the air foil journal bearing is a bearing configured to support a load in a radial direction of the rotor, which is a direction perpendicular to the rotor.
  • bump foils 2a and 2b are installed along the hollow inner circumferential surface of the bearing housing 1, and top foils 3a and 3b are installed inside the bump foils 2a and 2b.
  • the rotor 4 is disposed inside the top foils 3a and 3b so that the rotor can be rotated while the inner circumferential surface of the top foil 3 and the outer circumferential surface of the rotor 4 are spaced apart.
  • the bump foils 2a and 2b and the top foils 3a and 3b are formed with a bent portion in which one end in the circumferential direction is bent outward in the radial direction, and the bent portion is inserted into the groove formed in the bearing housing 1 and fixed. .
  • the rotor when the rotor is stopped, the rotor is in contact with and supported by the lower side of the inner circumference of the top foil by its own weight, and when the rotor is rotated and started, the air pressure between the lower side of the rotor and the top foil increases and the rotor moves along the top foil. It floats upward from the lower inner circumferential surface of and rotates.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to form additional pressure in the section where the positive pressure is maximized during low-speed rotation of the rotor, so that the rotor rotates at a relatively low rotational speed. It is to provide an air foil journal bearing that can be floated and can reduce friction and vibration between the rotor and the top foil.
  • An air foil journal bearing of the present invention for achieving the above object includes a bump foil having a plurality of elastic bumps formed and coupled to an inner side of a bearing housing; a mid foil provided inside the bump foil, formed along a circumferential direction, and having at least one end in the circumferential direction coupled to the bearing housing; and a top foil provided inside the mid foil, formed along the circumferential direction, and having at least one end in the circumferential direction coupled to the bearing housing; Including, a stepped portion may be formed in which a radius of an inner circumferential surface of a partial area in a circumferential direction of the mid foil is smaller than a radius of an inner circumferential surface of the remaining area.
  • the stepped portion of the mid foil may start from a position spaced apart from the center of the bearing housing along the circumferential direction in a direction opposite to the rotation of the rotor based on a vertical lower side.
  • the stepped portion of the mid-foil may start from a spaced position along the circumferential direction in the opposite direction in which the rotor rotates based on the vertical lower side from the center of the bearing housing and extend along the circumferential direction in the rotational direction of the rotor. there is.
  • a starting point at which the stepped portion of the mid-foil starts may be in the range of 0 degrees to 20 degrees in a direction opposite to the rotation of the rotor based on a vertical lower side from the center of the bearing housing.
  • an end point at which the stepped portion of the mid-foil ends may range from 0 degrees to 15 degrees in a direction opposite to the rotation of the rotor based on a vertical upper side from the center of the bearing housing.
  • the top foil may be formed in a rolled shape by one or more turns, and the other end of the top foil may be overlapped with one end of the top foil, and the other end of the top foil may be disposed at a position spaced apart from an end point of the stepped portion of the mid foil. there is.
  • the top foil may include an overlapping portion overlapping the other end of the top foil and extending in a circumferential direction; an extension portion bent inward in a radial direction while going in a circumferential direction from an end of the overlapping portion; and a support portion extending in a circumferential direction from an end of the extension portion. It can be made including.
  • a stepped portion may be formed by bending a portion of the mid foil using a single plate material having a uniform thickness.
  • the thickness of the remaining regions of the mid-foil excluding the stepped portion may be thinner than that of the stepped portion.
  • regions other than the stepped portion of the mid foil may be formed by etching.
  • At least one of the starting point where the stepped portion of the mid foil starts and the end point where the stepped portion ends is a stepped surface, and side surfaces of the stepped portion may be formed parallel to the radial direction.
  • At least one of a starting point at which the stepped portion of the mid foil starts and an end point at which the stepped portion ends may be formed such that a side surface of the stepped portion, which is a stepped surface, is inclined with respect to a radial direction.
  • the inclination angle ⁇ 1 of the side surface of the stepped portion may be smaller than or equal to the formation angle ⁇ 2 of the side surface of the stepped portion.
  • the stepped portion of the mid-foil may be continuously formed as one from a starting point where the stepped portion starts to an end point where the stepped portion ends.
  • a side surface of the stepped portion may be formed in a direction perpendicular to a longitudinal direction when the mid foil is unfolded.
  • the starting point is formed at the center of the mid foil in the width direction and the width of the stepped portion gradually widens in the direction in which the stepped portion is extended. there is.
  • At least one groove may be formed in a direction corresponding to a side surface of the stepped portion in a direction in which the stepped portion extends in a region adjacent to a starting point where the stepped portion of the mid-foil starts.
  • a side surface of the stepped portion may be formed in a direction perpendicular to a longitudinal direction when the mid foil is unfolded.
  • the starting point is formed at the center of the mid foil in the width direction and the width of the stepped portion gradually widens in the direction in which the stepped portion is extended. there is.
  • the depth of the groove may be formed to be the same as the thickness of the load support portion.
  • the groove may be continuously formed from one end to the other end in the width direction.
  • the air foil journal bearing of the present invention has the advantage of reducing friction and vibration between the rotor and the top foil because the rotor can float at a relatively low rotational speed.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a conventional air foil journal bearing.
  • FIGS. 2 to 4 are an assembled perspective view, an exploded perspective view, and a front sectional view showing an air foil journal bearing according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 and 6 are partially enlarged views of FIG. 4 .
  • FIG. 7 and 8 are assembled perspective views and front cross-sectional views showing an air foil journal bearing according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a mid-foil of an air foil journal bearing according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a design conceptual diagram of a mid foil of an air foil journal bearing according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic design diagram of a mid foil of an air foil journal bearing according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a side and plane development view of a mid foil of an air foil journal bearing according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a side and plane development view of a mid foil of an air foil journal bearing according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a perspective view showing a mid-foil of an air foil journal bearing according to a third embodiment of the present invention.
  • 15 is a side and plane development view of a mid foil of an air foil journal bearing according to a fourth embodiment of the present invention.
  • 16 is a perspective view showing a mid-foil of an air foil journal bearing according to a fourth embodiment of the present invention.
  • 17 is a side and planar development view of a mid foil of an air foil journal bearing according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a perspective view showing a mid-foil of an air foil journal bearing according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIGS. 5 and 6 are partially enlarged views of FIG. 4 .
  • the air foil journal bearing according to the first embodiment of the present invention may largely include a bump foil, a mid foil, and a top foil, and may further include a bearing housing.
  • a bump foil As shown, the air foil journal bearing according to the first embodiment of the present invention may largely include a bump foil, a mid foil, and a top foil, and may further include a bearing housing.
  • the bearing housing 100 may be formed in a cylindrical or ring shape with an inner side penetrating in the direction of the central axis, and a slot 110 may be formed concavely along the direction of the central axis on the upper side of the inner circumferential surface.
  • the bump foil 200 is provided inside the bearing housing 100 , and the bump foil 200 may come into close contact with an inner circumferential surface of the bearing housing 100 .
  • One end of the bump foil 200 in a circumferential direction may be bent outward in a radial direction, and the bent portion may be inserted into the slot 110 of the bearing housing 100 to be coupled and fixed.
  • the bump foil 200 may be disposed along the inner circumferential surface of the bearing housing 100 and may have a plurality of elastic bumps 201 protruding convexly inward in the radial direction while going in the circumferential direction.
  • the bump foil 200 may extend clockwise based on one end coupled to the bearing housing 100 .
  • the bump foil 200 is shown to be formed in two layers, it may be formed in one sheet or three or more layers.
  • bump foils may be formed in various numbers and shapes.
  • the mid foil 300 may have one end in a circumferential direction bent outward in a radial direction, and the bent portion may be inserted into the slot 110 of the bearing housing 100 to be coupled and fixed.
  • the mid foil 300 may be disposed along the circumferential direction formed by the peaks of the elastic bumps 201 of the bump foil 200 and contact the bump foil 200 .
  • the mid foil 300 may extend in a counterclockwise direction based on one end coupled to the bearing housing 100 .
  • the mid-foil 300 may have a stepped portion 310 in which a radius of an inner circumferential surface of a partial area in the circumferential direction based on the center of the bearing housing 100 is smaller than a radius of the inner circumferential surface of the remaining area.
  • the mid foil 300 may have a load support portion 340 having a relatively thin thickness, and a stepped portion 310 thicker than the load support portion 340 .
  • the stepped portion 310 starts from a position slightly spaced in the counterclockwise direction, which is the opposite direction in which the rotor 500 rotates, based on the vertical lower side from the center of the bearing housing 100 along the rotational direction of the rotor 500. can be extended.
  • the top foil 400 may have one circumferential end bent outward in the radial direction, and the bent part inserted into the slot 110 of the bearing housing 100 to be combined and fixed. Also, the top foil 400 may be disposed along the circumferential direction of the inner circumferential surface of the mid foil 300 and contact the mid foil 300 . The top foil 400 may extend in a counterclockwise direction based on one end coupled to the bearing housing 100 .
  • the shape of the top foil 400 is deformed as shown in FIG.
  • the angle of inclination may increase.
  • additional air pressure is formed in the section where the positive pressure is applied to the maximum during low-speed rotation of the rotor by the stepped portion of the mid-foil, so that the rotor can float at a relatively low rotational speed, reducing friction and vibration between the rotor and the top foil. can be reduced
  • the starting point 320 of the stepped portion 320 at which the stepped portion 310 of the mid foil 300 begins in the opposite direction of rotation of the rotor The angular range S of the position may range from 0 degrees to 20 degrees.
  • the positive air pressure is applied to the maximum. Since the stepped portion 310 of the mid foil 300 starts in this area, the shape of the top foil 400 is formed by the shape of the starting point 320 of the stepped portion. may be deformed to form additional pressure.
  • the stepped portion 310 extends from the starting point 320 of the stepped portion in the rotational direction of the rotor 500 to the vicinity of one end of the mid foil 300.
  • the top foil 400 may be formed in a rolled shape by one or more turns so that the other end of the top foil 400 overlaps one end of the top foil 400 .
  • the other end of the top foil 400 may be disposed at a position spaced apart from the end point 330 of the stepped portion of the mid foil 300 .
  • the position of the end point 330 of the stepped portion 330 where the stepped portion 310 of the mid foil 300 ends in the opposite direction of rotation of the rotor may be in the range of 0 degrees to 15 degrees. This is an area where negative pressure of air is generated when the rotor 500 rotates. Since the stepped portion 310 of the mid foil 300 ends in this area, the top foil 400 is formed by the shape of the end point 330 of the stepped portion. shape is deformed Accordingly, when the other end of the top foil 400 overlaps one end, the shape formed by the inner circumferential surface of the top foil 400 can form a circular shape without a portion protruding inward in the radial direction.
  • vibration can be reduced in the negative pressure generating region formed on the upper side of the rotor 500, thereby improving dynamic stability, and in addition, friction between the top foil 400 and the rotor 500 can be reduced according to structural characteristics.
  • the top foil 400 may include an overlapping portion 410 , an extension portion 420 and a support portion 430 .
  • the overlapping portion 410 is a portion of one end of the top foil 400 overlapping the other end of the top foil 400, and the overlapping portion 410 is the top foil 400 inserted into the slot 110 of the bearing housing 100. It may be formed extending in a counterclockwise direction based on the bent portion of.
  • the extension part 420 may be formed in a shape bent toward the inner side in the radial direction while going counterclockwise from the end of the overlapping part 410 .
  • the support portion 430 may extend from the end of the extension portion 420 to the other end of the top foil 400 in a counterclockwise direction.
  • the inner circumferential surface of the other end of the top foil 400 is the same as the inner circumferential surface of the support portion 430 adjacent to the extension portion 420 without a structural step difference. It can be arranged circumferentially or radially outside it.
  • the mid foil 300 may be formed by processing the thickness of the load support portion 340, which is the remaining portion except for the area where the stepped portion 310 is to be formed, relatively thin using a single plate material having a uniform thickness. That is, the mid foil 300 may be formed by processing in a variety of ways so that the thickness of the load bearing portion 340 is thinner than the thickness of the stepped portion 310 in a sheet of uniform thickness. For example, a portion of the mid foil 300 excluding the stepped portion 310 may be formed to have a relatively thin thickness by etching.
  • FIG. 7 and 8 are assembled perspective views and front cross-sectional views showing an air foil journal bearing according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a perspective view showing a mid-foil of the air foil journal bearing according to a second embodiment of the present invention. am.
  • the air foil journal bearing according to the second embodiment of the present invention may largely include a bump foil, a mid foil, and a top foil, and may further include a bearing housing.
  • the air foil journal bearing according to the second embodiment of the present invention differs only in the mid-foil 300 from the first embodiment described above, and the rest of the configuration may be formed in the same manner.
  • a stepped portion may be formed by bending a portion of the mid foil 300 using a single plate material having a uniform thickness. That is, as shown in the figure, by bending the starting point 320 of the stepped portion at which the stepped portion 310 starts and the end point 330 of the stepped portion at which the stepped portion 310 ends in the mid foil 300, the stepped portion 310 )
  • the mid foil 300 may be formed in a form in which the load support portion 340 is radially inward. Thus, it is possible to simply configure the stepped portion without wasting materials forming the mid foil 300 .
  • FIG. 10 is a design concept diagram of a mid foil of an air foil journal bearing according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 11 is a design concept diagram of a mid foil of an air foil journal bearing according to a second embodiment of the present invention.
  • the starting point 320 of the stepped portion 310 of the mid foil 300 starts and the end point of the stepped portion 310 ends ( 330), the stepped side surface 311, which is a stepped surface, may be formed parallel to the radial direction.
  • at least one of the stepped portion starting point 320 where the stepped portion 310 of the mid foil 300 starts and the stepped portion end point 330 where the stepped portion 310 ends is a stepped side surface 311 It may be formed in a shape inclined at a specific angle with respect to this radial direction.
  • the inner circumferential surface of the load supporting portion 340 of the mid foil 300 and the stepped side surface 311 may be formed to form a right angle, and as shown in FIG. ) may be formed in an acutely inclined shape with respect to
  • FIG. 12 is a side and plane development view of a mid foil of an air foil journal bearing according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 13 is a side and plane development view of a mid foil of an air foil journal bearing according to a third embodiment of the present invention
  • 14 is a perspective view showing a mid-foil of an air foil journal bearing according to a third embodiment of the present invention.
  • the mid foil 300 extends from the starting point 320 of the stepped portion 310 to the end point 330 of the stepped portion 310. It can be formed in one continuous form. In this case, the thickness of the stepped portion 310 may be constant from the starting point 320 of the stepped portion to the end point 330 of the stepped portion. Also, at the starting point where the stepped portion 310 starts, the stepped portion side surface 311 may be formed in a direction (width direction) perpendicular to the longitudinal direction when the mid foil 300 is spread flat. At this time, the stepped portion side surface 311 may be formed as one flat plane.
  • the mid foil 300 extends from the area adjacent to the starting point 320 of the stepped portion 310, while going toward the direction in which the stepped portion is formed.
  • a groove 350 may be formed in the width direction corresponding to the stepped side surface 311 .
  • One or more grooves 350 may be formed, and as shown, a plurality of grooves 350 may be formed in a spaced apart arrangement.
  • FIG. 15 is a side and plane development view of a mid foil of an air foil journal bearing according to a fourth embodiment of the present invention
  • FIG. 16 is a perspective view showing a mid foil of an air foil journal bearing according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the mid foil 300 has a stepped portion starting point 320 at the center of the mid foil in the width direction in an area adjacent to the stepped portion starting point 320 where the stepped portion 310 begins.
  • the step portion 310 may be formed in a form in which the width of the step portion gradually widens as it goes in the direction of rotation of the rotor, which is the direction in which the step portion 310 extends. That is, when viewed on a plane on which the mid foil is spread, the stepped portion 310 may be formed in a “V” shape near the starting point 320 of the stepped portion.
  • FIG. 17 is a side and planar development view of a mid foil of an air foil journal bearing according to a fifth embodiment of the present invention
  • FIG. 18 is a perspective view showing a mid foil of an air foil journal bearing according to a fifth embodiment of the present invention.
  • the mid foil 300 extends from the area adjacent to the stepped portion starting point 320 where the stepped portion 310 begins, and extends toward the stepped portion side surface 311.
  • Groove 350 may be formed in a direction and shape corresponding to .
  • One or more grooves 350 may be formed, and as shown, a plurality of grooves 350 may be formed in a spaced apart arrangement.
  • the depth of the groove 350 may be formed to be the same as the thickness of the load support portion 340 .
  • the groove 350 may be formed in a groove shape through etching.
  • groove 350 may be continuously formed from one end to the other end in the width direction.
  • the width of the stepped portion 310 is widened from the starting point of the stepped portion 320, or the groove 350 is formed in the stepped portion 310 in an area adjacent to the starting point of the stepped portion 320, thereby forming the starting point of the stepped portion. Friction between the mid foil 300 and the top foil 400 in the vicinity of 320 can be reduced and the cooling effect can be improved.
  • 311 side of the stepped part
  • 320 starting point of the stepped part
  • 330 end point of the stepped part
  • H Height difference between the stepped part and the load support part (h1-h2)

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Support Of The Bearing (AREA)

Abstract

본 발명은 복수의 탄성 범프가 형성되고 베어링 하우징의 내측에 구비되어 결합되는 범프 포일; 상기 범프 포일의 내측에 구비되고 원주방향을 따라 형성되며, 적어도 원주방향 일단이 베어링 하우징에 결합되는 미드 포일; 및 상기 미드 포일의 내측에 구비되고 원주방향을 따라 형성되며, 적어도 원주방향 일단이 베어링 하우징에 결합되는 탑 포일; 을 포함하고, 상기 미드 포일의 원주방향 일부 영역의 내주면의 반경이 나머지 영역의 내주면의 반경보다 작은 단차부가 형성되어, 로터의 저속 회전시 양압이 최대로 걸리는 구간에 추가적인 압력을 형성할 수 있도록 함으로써, 로터가 상대적으로 낮은 회전속도에서 부상될 수 있어 로터와 탑 포일 간의 마찰 및 진동을 줄일 수 있는 에어 포일 저널 베어링에 관한 것이다.

Description

에어 포일 저널 베어링
본 발명은 로터의 고속 회전에 따라 형성되는 공기의 압력을 이용해 로터의 반경방향 하중을 지지하는 에어 포일 저널 베어링에 관한 것이다.
에어 포일 베어링은 로터(또는 회전축)의 고속 회전에 따라 로터 또는 베어링 디스크와 접하는 포일 사이에 점성을 가지는 유체인 공기가 유입되어 압력을 형성함으로써 하중을 지지하는 베어링이다.
그리고 에어 포일 베어링 중 에어 포일 저널 베어링은 로터에 수직인 방향인 로터의 반경방향 하중을 지지하도록 구성되는 베어링이다.
일반적인 에어 포일 저널 베어링은 도 1과 같이 베어링 하우징(1)의 중공된 내주면을 따라 범프 포일(2a, 2b)이 설치되며, 범프 포일(2a, 2b)의 내측에 탑 포일(3a, 3b)이 배치되며, 탑 포일(3a, 3b)의 내측에 로터(4)가 배치되어 탑 포일(3)의 내주면과 로터(4)의 외주면이 이격된 상태로 로터가 회전될 수 있도록 구성된다. 그리고 범프 포일(2a, 2b) 및 탑 포일(3a, 3b)은 원주방향의 일측 단부가 반경방향 외측으로 절곡된 형태의 절곡부가 형성되고 절곡부는 베어링 하우징(1)에 형성된 홈에 삽입되어 고정된다. 그리하여 로터가 정지된 상태에서는 로터가 자중에 의해 탑 포일의 내주면 하측에 접촉되어 지지되어 있다가, 로터가 회전되면서 기동될 때 로터의 하측과 탑 포일 사이에서 공기의 압력이 증가하면서 로터가 탑 포일의 하측 내주면에서 상측으로 부상하여 회전하게 된다.
여기에서 종래의 에어 포일 저널 베어링은 로터의 회전 시 반경방향으로 가장 안쪽에 배치된 내측 탑 포일(3a)과 그 안쪽에서 회전되는 로터(4) 사이에 간극이 존재하며, 로터의 회전에 의해 공기가 간극 사이로 유입되면서 공기의 동압이 형성된다.
그런데 공기가 유입되는 내측 탑 포일(3a)과 로터(4)가 이루는 경사각이 작기 때문에, 로터가 고속으로 회전되어야 공기의 동압이 높아져 로터가 내측 탑 포일로부터 위쪽으로 부상될 수 있다. 이에 따라 로터가 내측 탑 포일로부터 부상되기 전까지 로터와 내측 탑 포일간의 마찰이 많아지고 진동이 심한 단점이 있다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
WO 2015/005547 A1 (2015.01.15.)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 로터의 저속 회전시 양압이 최대로 걸리는 구간에 추가적인 압력을 형성할 수 있도록 함으로써, 로터가 상대적으로 낮은 회전속도에서 부상될 수 있어 로터와 탑 포일 간의 마찰 및 진동을 줄일 수 있는 에어 포일 저널 베어링을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 에어 포일 저널 베어링은, 복수의 탄성 범프가 형성되고, 베어링 하우징의 내측에 구비되어 결합되는 범프 포일; 상기 범프 포일의 내측에 구비되고 원주방향을 따라 형성되며, 적어도 원주방향 일단이 베어링 하우징에 결합되는 미드 포일; 및 상기 미드 포일의 내측에 구비되고 원주방향을 따라 형성되며, 적어도 원주방향 일단이 베어링 하우징에 결합되는 탑 포일; 을 포함하고, 상기 미드 포일의 원주방향 일부 영역의 내주면의 반경이 나머지 영역의 내주면의 반경보다 작은 단차부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 미드 포일의 단차부는 베어링 하우징의 중심에서 수직 하측을 기준으로 로터가 회전되는 반대방향으로 원주방향을 따라 이격된 위치에서부터 시작될 수 있다.
또한, 상기 미드 포일의 단차부는, 상기 베어링 하우징의 중심에서 수직 하측을 기준으로 로터가 회전되는 반대방향으로 원주방향을 따라 이격된 위치에서부터 시작되어 로터의 회전방향으로 원주방향을 따라 연장 형성될 수 있다.
또한, 상기 미드 포일의 단차부가 시작되는 시작점은 상기 베어링 하우징의 중심에서 수직 하측을 기준으로 로터의 회전 반대방향으로 0도 내지 20도 범위일 수 있다.
또한, 상기 미드 포일의 단차부가 끝나는 끝점은 상기 베어링 하우징의 중심에서 수직 상측을 기준으로 로터의 회전 반대방향으로 0도 내지 15도 범위일 수 있다.
또한, 상기 탑 포일은 한 바퀴 이상 말린 형태로 형성되며, 상기 탑 포일의 타단은 탑 포일의 일단에 중첩되되, 상기 탑 포일의 타단은 상기 미드 포일의 단차부의 끝점에서 이격된 위치에 배치될 수 있다.
또한, 상기 탑 포일은, 상기 탑 포일의 타단과 중첩되며 원주방향을 따라 연장 형성된 중첩부; 상기 중첩부의 끝에서 원주방향으로 가면서 반경방향 내측을 향해 꺾여있는 연장부; 및 상기 연장부의 끝에서 원주방향을 따라 연장 형성된 지지부; 를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 미드 포일은 두께가 균일한 한 장의 판재를 이용해 일부분을 절곡하여 단차부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 미드 포일은 단차부를 제외한 나머지 영역의 두께가 단차부보다 얇게 형성될 수 있다.
또한, 상기 미드 포일의 단차부를 제외한 나머지 영역은 에칭에 의해 형성될 수 있다.
또한, 상기 미드 포일의 단차부가 시작되는 시작점 및 단차부가 끝나는 끝점 중 어느 하나 이상은 단차진 면인 단차부 측면이 반경방향과 나란하게 형성될 수 있다.
또한, 상기 미드 포일의 단차부가 시작되는 시작점 및 단차부가 끝나는 끝점 중 어느 하나 이상은, 단차진 면인 단차부 측면이 반경방향에 대해 기울어진 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 단차부 측면의 경사각(θ1)은 상기 단차부 측면의 형성 각도(θ2)보다 작거나 같게 형성될 수 있다.
또한, 상기 미드 포일의 단차부는, 상기 단차부가 시작되는 시작점에서부터 단차부가 끝나는 끝점까지 하나로 연속되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 미드 포일의 단차부가 시작되는 시작점에서 단차부 측면은 미드 포일을 펼쳤을 때의 길이방향에 대해 수직인 방향으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 미드 포일의 단차부가 시작되는 시작점에 인접한 영역에서, 상기 단차부는 미드 포일의 폭방향 중앙부에 시작점이 형성되고 단차부가 연장 형성되는 방향으로 가면서 단차부의 폭이 점점 넓어지는 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 미드 포일의 단차부가 시작되는 시작점에 인접한 영역에서, 상기 단차부가 연장 형성되는 방향으로 가면서 단차부 측면에 대응되는 방향으로 적어도 하나 이상의 그루브가 형성될 수 있다.
또한, 상기 미드 포일의 단차부가 시작되는 시작점에서 단차부 측면은 미드 포일을 펼쳤을 때의 길이방향에 대해 수직인 방향으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 미드 포일의 단차부가 시작되는 시작점에 인접한 영역에서, 상기 단차부는 미드 포일의 폭방향 중앙부에 시작점이 형성되고 단차부가 연장 형성되는 방향으로 가면서 단차부의 폭이 점점 넓어지는 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 그루브의 깊이는 상기 하중 지지부의 두께와 같게 형성될 수 있다.
또한, 상기 그루브는 폭방향 일단에서 타단까지 연속으로 형성될 수 있다.
본 발명의 에어 포일 저널 베어링은 로터가 상대적으로 낮은 회전속도에서 부상될 수 있어 로터와 탑 포일 간의 마찰 및 진동을 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한, 미드 포일 및 탑 포일의 구조적인 특성에 따른 단차를 줄여 로터와 탑 포일 간의 마찰을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 에어 포일 저널 베어링을 나타낸 단면도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 에어 포일 저널 베어링을 나타낸 조립사시도, 분해사시도 및 정면단면도이다.
도 5 및 도 6은 도 4의 부분확대도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 에어 포일 저널 베어링을 나타낸 조립사시도 및 정면단면도이다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 에어 포일 저널 베어링의 미드 포일을 나타낸 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제1실시예에 따른 에어 포일 저널 베어링의 미드 포일의 설계 개념도이다.
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 에어 포일 저널 베어링의 미드 포일의 설계 개념도이다.
도 12는 본 발명의 제1실시예에 따른 에어 포일 저널 베어링의 미드 포일의 측면 및 평면 전개도이다.
도 13은 본 발명의 제3실시예에 따른 에어 포일 저널 베어링의 미드 포일의 측면 및 평면 전개도이다.
도 14는 본 발명의 제3실시예에 따른 에어 포일 저널 베어링의 미드 포일을 나타낸 사시도이다.
도 15는 본 발명의 제4실시예에 따른 에어 포일 저널 베어링의 미드 포일의 측면 및 평면 전개도이다.
도 16은 본 발명의 제4실시예에 따른 에어 포일 저널 베어링의 미드 포일을 나타낸 사시도이다.
도 17은 본 발명의 제5실시예에 따른 에어 포일 저널 베어링의 미드 포일의 측면 및 평면 전개도이다.
도 18은 본 발명의 제5실시예에 따른 에어 포일 저널 베어링의 미드 포일을 나타낸 사시도이다.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 에어 포일 저널 베어링을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
<실시예 1>
도 2 내지 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 에어 포일 저널 베어링을 나타낸 조립사시도, 분해사시도 및 정면단면도이며, 도 5 및 도 6은 도 4의 부분확대도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 제1실시예에 따른 에어 포일 저널 베어링은 크게 범프 포일, 미드 포일 및 탑 포일을 포함하여 구성될 수 있으며, 베어링 하우징을 더 포함할 수 있다. 이하에서는 상기한 구성을 모두 포함한 실시예에 대해 설명하였다.
베어링 하우징(100)은 중심축 방향으로 내측이 관통되어 원통 또는 링 형태로 형성될 수 있으며, 내주면의 상측에 오목하게 중심축 방향을 따라 슬롯(110)이 형성될 수 있다.
범프 포일(200)은 베어링 하우징(100)의 내측에 구비되며, 범프 포일(200)은 베어링 하우징(100)의 내주면에 밀착될 수 있다. 범프 포일(200)은 원주방향 일단이 반경방향 바깥쪽으로 절곡되고, 절곡된 부분이 베어링 하우징(100)의 슬롯(110)에 삽입되어 결합 및 고정될 수 있다. 그리고 범프 포일(200)은 베어링 하우징(100)의 내주면을 따라 배치되고 원주방향으로 가면서 반경방향 내측으로 볼록하게 돌출된 복수의 탄성 범프(201)가 형성될 수 있다. 또한, 범프 포일(200)은 베어링 하우징(100)에 결합된 일단을 기준으로 시계방향으로 가면서 연장 형성될 수 있다. 또한, 범프 포일(200)은 두 겹으로 형성된 것을 나타내었으나, 1장 또는 3겹 이상으로 형성될 수도 있다. 이외에도 범프 포일은 개수 및 형태 등이 다양하게 형성될 수 있다.
미드 포일(300)은 원주방향 일단이 반경방향 바깥쪽으로 절곡되고, 절곡된 부분이 베어링 하우징(100)의 슬롯(110)에 삽입되어 결합 및 고정될 수 있다. 그리고 미드 포일(300)은 범프 포일(200)의 탄성 범프(201)들의 산이 이루는 원주방향을 따라 배치되고 범프 포일(200)에 접촉될 수 있다. 미드 포일(300)은 베어링 하우징(100)에 결합된 일단을 기준으로 반시계방향으로 가면서 연장 형성될 수 있다.
여기에서 미드 포일(300)은 베어링 하우징(100)의 중심을 기준으로 원주방향의 일부 영역의 내주면의 반경이 나머지 영역의 내주면의 반경보다 작은 단차부(310)가 형성될 수 있다. 도시된 바와 같이 미드 포일(300)은 상대적으로 두께가 얇은 하중 지지부(340)가 있고, 하중 지지부(340)보다 두께가 두꺼운 단차부(310)가 존재할 수 있다. 그리고 단차부(310)는 베어링 하우징(100)의 중심에서 수직 하측을 기준으로 로터(500)가 회전되는 반대방향인 반시계방향으로 약간 이격된 위치에서부터 시작되어 로터(500)의 회전방향을 따라 연장 형성될 수 있다.
탑 포일(400)은 원주방향 일단이 반경방향 바깥쪽으로 절곡되고, 절곡된 부분이 베어링 하우징(100)의 슬롯(110)에 삽입되어 결합 및 고정될 수 있다. 그리고 탑 포일(400)은 미드 포일(300)의 내주면의 원주방향을 따라 배치되고 미드 포일(300)에 접촉될 수 있다. 탑 포일(400)은 베어링 하우징(100)에 결합된 일단을 기준으로 반시계방향으로 가면서 연장 형성될 수 있다.
그리하여 본 발명의 에어 포일 저널 베어링은, 미드 포일(300)의 단차부 시작점(320) 부근에서 탑 포일(400)의 형태가 도 5와 같이 변형되어 로터(500)와 탑 포일(400)이 이루는 경사각이 커질 수 있다. 이에 따라 미드 포일의 단차부에 의해 로터의 저속 회전 시 양압이 최대로 걸리는 구간에 추가적인 공기의 압력이 형성되므로, 로터가 상대적으로 낮은 회전속도에서 부상될 수 있어 로터와 탑 포일 간의 마찰 및 진동을 줄일 수 있다.
또한, 베어링 하우징(100)의 중심에서 수직 하측을 기준(각도 0도)라고 하였을 때, 로터의 회전 반대방향으로 미드 포일(300)의 단차부(310)가 시작되는 단차부 시작점(320)의 위치의 각도 범위(S)는 0도 내지 20도 범위일 수 있다. 이는 로터(500)의 회전 시 공기의 양압이 최대로 걸리는데, 이 영역에서 미드 포일(300)의 단차부(310)가 시작되므로 단차부 시작점(320)의 형상에 의해 탑 포일(400)의 형태가 변형되어 추가적인 압력을 형성할 수 있다.
또한, 도 6을 참조하면 미드 포일(300)은 단차부 시작점(320)으로부터 로터(500)의 회전방향으로 단차부(310)가 연장 형성되어 미드 포일(300)의 일단 부근까지 단차부(310)가 형성될 수 있다. 그리고 탑 포일(400)은 한 바퀴 이상 말린 형태로 형성되어 탑 포일(400)의 타단이 탑 포일(400)의 일단에 중첩될 수 있다. 탑 포일(400)의 타단은 미드 포일(300)의 단차부의 끝점(330)에서 이격된 위치에 배치될 수 있다. 여기에서 베어링 하우징(100)의 중심에서 수직 상측을 기준(각도 0도)라고 하였을 때, 로터의 회전 반대방향으로 미드 포일(300)의 단차부(310)가 끝나는 단차부 끝점(330)의 위치의 각도 범위(E)는 0도 내지 15도 범위일 수 있다. 이는 로터(500)의 회전 시 공기의 음압이 발생하는 영역인데, 이 영역에서 미드 포일(300)의 단차부(310)가 끝나므로 단차부 끝점(330)의 형상에 의해 탑 포일(400)의 형태가 변형된다. 이에 따라 탑 포일(400)의 타단이 일단에 중첩되었을 때 탑 포일(400)의 내주면이 이루는 형상이 반경방향 내측으로 돌출되는 부분이 없이 하나의 원형을 이룰 수 있다.
그리하여 로터(500)의 상부쪽에 형성되는 음압 발생 영역에서 진동을 줄일 수 있어 동적 안정성이 향상되며, 아울러 구조적인 특성에 따라 탑 포일(400)과 로터(500) 간의 마찰을 줄일 수 있다.
또한, 탑 포일(400)은 중첩부(410), 연장부(420) 및 지지부(430)를 포함할 수 있다. 중첩부(410)는 탑 포일(400)의 타단과 중첩되는 탑 포일(400)의 일단 부분이며, 중첩부(410)는 베어링 하우징(100)의 슬롯(110)에 삽입된 탑 포일(400)의 절곡부를 기준으로 반시계방향으로 연장 형성될 수 있다. 연장부(420)는 중첩부(410)의 끝에서 반시계방향으로 가면서 반경방향 내측을 향해 꺾여있는 형태로 형성될 수 있다. 지지부(430)는 연장부(420)의 끝에서 반시계방향으로 탑 포일(400)의 타단까지 연장 형성될 수 있다. 그리하여 탑 포일(400)의 타단이 중첩부(410)에 겹쳐졌을 때, 탑 포일(400)의 타단의 내주면이 연장부(420)에 인접한 지지부(430)의 내주면과 구조적인 단차가 생기지 않고 동일한 원주선상 또는 반경방향으로 그 바깥쪽에 배치될 수 있다.
또한, 미드 포일(300)은 두께가 균일한 한 장의 판재를 이용해 단차부(310)를 형성할 영역을 제외한 나머지 부분인 하중 지지부(340)의 두께를 상대적으로 얇게 가공하여 형성될 수 있다. 즉, 두께가 균일한 한 장의 판재에서 하중 지지부(340)의 두께가 단차부(310)의 두께보다 얇아지도록 다양한 방법으로 가공하여 미드 포일(300)을 형성할 수 있다. 일례로 미드 포일(300)은 단차부(310)를 제외한 나머지 부분이 에칭에 의해 상대적으로 두께가 얇게 형성될 수 있다.
<실시예 2>
도 7 및 도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 에어 포일 저널 베어링을 나타낸 조립사시도 및 정면단면도이며, 도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 에어 포일 저널 베어링의 미드 포일을 나타낸 사시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 제2실시예에 따른 에어 포일 저널 베어링은 크게 범프 포일, 미드 포일 및 탑 포일을 포함하여 구성될 수 있으며, 베어링 하우징을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 제2실시예에 따른 에어 포일 저널 베어링은 상기한 제1실시예와 미드 포일(300)만 다르고 나머지 구성은 동일하게 형성될 수 있다.
미드 포일(300)은 상기 미드 포일은 두께가 균일한 한 장의 판재를 이용해 일부분을 절곡하여 단차부가 형성될 수 있다. 즉, 도시된 바와 같이 미드 포일(300)에서 단차부(310)가 시작되는 단차부 시작점(320) 부분 및 단차부(310)가 끝나는 단차부 끝점(330) 부분을 절곡하여, 단차부(310)가 하중 지지부(340)보다 반경방향 안쪽으로 들어와 있는 형태로 미드 포일(300)이 형성될 수 있다. 그리하여 미드 포일(300)을 형성하는 소재의 낭비 없이 간단하게 단차부를 구성할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제1실시예에 따른 에어 포일 저널 베어링의 미드 포일의 설계 개념도이며, 도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 에어 포일 저널 베어링의 미드 포일의 설계 개념도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 제1실시예 및 제2실시예 모두, 미드 포일(300)의 단차부(310)가 시작되는 단차부 시작점(320) 및 단차부(310)가 끝나는 단차부 끝점(330) 중 어느 하나 이상은 단차진 면인 단차부 측면(311)이 반경방향과 나란하게 형성될 수 있다. 또는, 미드 포일(300)의 단차부(310)가 시작되는 단차부 시작점(320) 및 단차부(310)가 끝나는 단차부 끝점(330) 중 어느 하나 이상은 단차진 면인 단차부 측면(311)이 반경방향에 대해 특정 각도 기울어진 형태로 형성될 수 있다.
즉, 도 10과 같이 미드 포일(300)의 하중 지지부(340)의 내주면과 단차부 측면(311)이 직각을 이루도록 형성될 수 있으며, 도 11과 같이 단차부 측면(311)이 하중 지지부(340)에 대해 예각으로 경사진 형태로 형성될 수도 있다. 이때, 단차부(310)의 높이(h1)와 하중 지지부(340)의 높이(h2)의 차(H=h1-h2)는 임의의 값으로 설정될 수 있으며, 단차부 측면(311)의 경사각(θ1)은 베어링 하우징(100)의 중심을 기준으로 한 단차진 면의 형성 각도(θ2)보다 작거나 같게(θ1≤θ2) 형성될 수 있다.
도 12는 본 발명의 제1실시예에 따른 에어 포일 저널 베어링의 미드 포일의 측면 및 평면 전개도이고, 도 13은 본 발명의 제3실시예에 따른 에어 포일 저널 베어링의 미드 포일의 측면 및 평면 전개도이며, 도 14는 본 발명의 제3실시예에 따른 에어 포일 저널 베어링의 미드 포일을 나타낸 사시도이다.
먼저 도 12를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에서 미드 포일(300)은 단차부(310)가 시작되는 단차부 시작점(320)에서부터 단차부(310)가 끝나는 단차부 끝점(330)까지 하나로 연속된 형태로 형성될 수 있다. 이때, 단차부(310)의 두께는 단차부 시작점(320)에서부터 단차부 끝점(330)까지 일정할 수 있다. 그리고 단차부(310)가 시작되는 시작점에서 단차부 측면(311)은 미드 포일(300)을 평평하게 펼쳤을 때 길이방향에 대해 수직인 방향(폭방향)으로 형성될 수 있다. 이때, 단차부 측면(311)은 평평한 하나의 평면으로 형성될 수 있다.
그리고 도 13 및 도 14를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에서 미드 포일(300)은 단차부(310)가 시작되는 단차부 시작점(320)에 인접한 영역에서 단차부가 연장 형성되는 방향쪽으로 가면서 단차부 측면(311)에 대응되는 방향인 폭방향으로 그루브(350)가 형성될 수 있다. 그루브(350)는 하나 이상이 형성될 수 있으며, 도시된 바와 같이 복수의 그루브(350)가 이격되어 배열된 형태로 형성될 수 있다.
도 15는 본 발명의 제4실시예에 따른 에어 포일 저널 베어링의 미드 포일의 측면 및 평면 전개도이고, 도 16은 본 발명의 제4실시예에 따른 에어 포일 저널 베어링의 미드 포일을 나타낸 사시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 제4실시예에서 미드 포일(300)은 단차부(310)가 시작되는 단차부 시작점(320)에 인접한 영역에서, 미드 포일의 폭방향 중앙부에 단차부 시작점(320)이 형성되고 단차부(310)가 연장 형성되는 방향인 로터의 회전방향으로 가면서 단차부의 폭이 점점 넓어지는 형태로 형성될 수 있다. 즉, 미드 포일을 펼쳐놓은 평면상에서 보면 단차부 시작점(320) 부근에서 단차부(310)는 "V"자 형태로 형성될 수 있다.
도 17은 본 발명의 제5실시예에 따른 에어 포일 저널 베어링의 미드 포일의 측면 및 평면 전개도이고, 도 18은 본 발명의 제5실시예에 따른 에어 포일 저널 베어링의 미드 포일을 나타낸 사시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 제5실시예에서 미드 포일(300)은 단차부(310)가 시작되는 단차부 시작점(320)에 인접한 영역에서 단차부가 연장 형성되는 방향쪽으로 가면서 단차부 측면(311)에 대응되는 방향 및 형태로 그루브(350)가 형성될 수 있다. 그루브(350)는 하나 이상이 형성될 수 있으며, 도시된 바와 같이 복수의 그루브(350)가 이격되어 배열된 형태로 형성될 수 있다.
또한, 그루브(350)의 깊이는 하중 지지부(340)의 두께와 같게 형성될 수 있다. 그리고 그루브(350)는 에칭을 통해 홈 형태로 형성될 수 있다.
또한, 그루브(350)는 폭방향 일단에서 타단까지 연속으로 형성될 수 있다.
이와 같이 단차부 시작점(320)에서부터 단차부(310)의 폭이 넓어지는 형태로 형성되거나 단차부 시작점(320)에 인접한 영역에서 단차부(310)에 그루브(350)가 형성되어, 단차부 시작점(320) 부근에서 미드 포일(300)과 탑 포일(400) 간의 마찰을 줄일 수 있으며 냉각 효과도 향상될 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
[부호의 설명]
100 : 베어링 하우징, 110 : 슬롯, 200 : 범프 포일,
201 : 탄성 범프, 300 : 미드 포일, 310 : 단차부,
311 : 단차부 측면, 320 : 단차부 시작점, 330 : 단차부 끝점,
340 : 하중 지지부, 350 : 그루브, 400 : 탑 포일,
410 : 중첩부, 420 : 연장부, 430 : 지지부, 500 : 로터,
S : 단차부 시작점 위치의 각도 범위
E : 단차부 끝점 위치의 각도 범위
θ1 : 단차부 측면의 경사각
θ2 : 단차부 측면의 형성 각도
h1 : 단차부의 높이
h2 : 하중 지지부의 높이
H : 단차부와 하중 지지부의 높이차 (h1-h2)

Claims (20)

  1. 복수의 탄성 범프가 형성되고, 베어링 하우징의 내측에 구비되어 결합되는 범프 포일;
    상기 범프 포일의 내측에 구비되고 원주방향을 따라 형성되며, 적어도 원주방향 일단이 베어링 하우징에 결합되는 미드 포일; 및
    상기 미드 포일의 내측에 구비되고 원주방향을 따라 형성되며, 적어도 원주방향 일단이 베어링 하우징에 결합되는 탑 포일; 을 포함하고,
    상기 미드 포일의 원주방향 일부 영역의 내주면의 반경이 나머지 영역의 내주면의 반경보다 작은 단차부가 형성된 것을 특징으로 하는 에어 포일 저널 베어링.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 미드 포일의 단차부는,
    상기 베어링 하우징의 중심에서 수직 하측을 기준으로 로터가 회전되는 반대방향으로 원주방향을 따라 이격된 위치에서부터 시작되어 로터의 회전방향으로 원주방향을 따라 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 에어 포일 저널 베어링.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 미드 포일의 단차부가 시작되는 시작점은 상기 베어링 하우징의 중심에서 수직 하측을 기준으로 로터의 회전 반대방향으로 0도 내지 20도 범위인 것을 특징으로 하는 에어 포일 저널 베어링.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 미드 포일의 단차부가 끝나는 끝점은 상기 베어링 하우징의 중심에서 수직 상측을 기준으로 로터의 회전 반대방향으로 0도 내지 15도 범위인 것을 특징으로 하는 에어 포일 저널 베어링.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 탑 포일은 한 바퀴 이상 말린 형태로 형성되며,
    상기 탑 포일의 타단은 탑 포일의 일단에 중첩되되, 상기 탑 포일의 타단은 상기 미드 포일의 단차부의 끝점에서 이격된 위치에 배치된 것을 특징으로 하는 에어 포일 저널 베어링.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 탑 포일은,
    상기 탑 포일의 타단과 중첩되며 원주방향을 따라 연장 형성된 중첩부;
    상기 중첩부의 끝에서 원주방향으로 가면서 반경방향 내측을 향해 꺾여있는 연장부; 및
    상기 연장부의 끝에서 원주방향을 따라 연장 형성된 지지부;
    를 포함하여 이루어지는 에어 포일 저널 베어링.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 미드 포일은 두께가 균일한 한 장의 판재를 이용해 일부분을 절곡하여 단차부가 형성된 것을 특징으로 하는 에어 포일 저널 베어링.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 미드 포일은 단차부를 제외한 나머지 영역의 두께가 단차부보다 얇게 형성된 것을 특징으로 하는 에어 포일 저널 베어링.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 미드 포일의 단차부를 제외한 나머지 영역은 에칭에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 에어 포일 저널 베어링.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 미드 포일의 단차부가 시작되는 시작점 및 단차부가 끝나는 끝점 중 어느 하나 이상은 단차진 면인 단차부 측면이 반경방향과 나란하게 형성된 것을 특징으로 하는 에어 포일 저널 베어링.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 미드 포일의 단차부가 시작되는 시작점 및 단차부가 끝나는 끝점 중 어느 하나 이상은 단차진 면인 단차부 측면이 반경방향에 대해 기울어진 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 에어 포일 저널 베어링.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 단차부 측면의 경사각(θ1)은 상기 단차부 측면의 형성 각도(θ2)보다 작거나 같게 형성된 것을 특징으로 하는 에어 포일 저널 베어링.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 미드 포일의 단차부는,
    상기 단차부가 시작되는 시작점에서부터 단차부가 끝나는 끝점까지 하나로 연속되어 형성된 것을 특징으로 하는 에어 포일 저널 베어링.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 미드 포일의 단차부가 시작되는 시작점에서 단차부 측면은 미드 포일을 펼쳤을 때의 길이방향에 대해 수직인 방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 에어 포일 저널 베어링.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 미드 포일의 단차부가 시작되는 시작점에 인접한 영역에서,
    상기 단차부는 미드 포일의 폭방향 중앙부에 시작점이 형성되고 단차부가 연장 형성되는 방향으로 가면서 단차부의 폭이 점점 넓어지는 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 에어 포일 저널 베어링.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 미드 포일의 단차부가 시작되는 시작점에 인접한 영역에서,
    상기 단차부가 연장 형성되는 방향으로 가면서 단차부 측면에 대응되는 방향으로 적어도 하나 이상의 그루브가 형성된 것을 특징으로 하는 에어 포일 저널 베어링.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 미드 포일의 단차부가 시작되는 시작점에서 단차부 측면은 미드 포일을 펼쳤을 때의 길이방향에 대해 수직인 방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 에어 포일 저널 베어링.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 미드 포일의 단차부가 시작되는 시작점에 인접한 영역에서,
    상기 단차부는 미드 포일의 폭방향 중앙부에 시작점이 형성되고 단차부가 연장 형성되는 방향으로 가면서 단차부의 폭이 점점 넓어지는 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 에어 포일 저널 베어링.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 그루브의 깊이는 상기 하중 지지부의 두께와 같은 것을 특징으로 하는 에어 포일 저널 베어링.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 그루브는 폭방향 일단에서 타단까지 연속으로 형성된 것을 특징으로 하는 에어 포일 저널 베어링.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160377114A1 (en) * 2015-06-27 2016-12-29 Borgwarner Inc. Air bearing arrangement for electrically driven compressors
JP2017075679A (ja) * 2015-10-16 2017-04-20 Ntn株式会社 フォイル軸受
KR101785291B1 (ko) * 2016-01-26 2017-10-17 주식회사 뉴로스 개선된 탑 포일을 갖는 에어 포일 저널 베어링
KR20180018178A (ko) * 2016-08-12 2018-02-21 한온시스템 주식회사 에어포일 베어링
JP2020159450A (ja) * 2019-03-26 2020-10-01 Ntn株式会社 スラストフォイル軸受、フォイル軸受ユニット、ターボ機械及びフォイル

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015005547A1 (ko) 2013-07-10 2015-01-15 주식회사 뉴로스 댐핑시트를 가지는 저널포일에어베어링

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160377114A1 (en) * 2015-06-27 2016-12-29 Borgwarner Inc. Air bearing arrangement for electrically driven compressors
JP2017075679A (ja) * 2015-10-16 2017-04-20 Ntn株式会社 フォイル軸受
KR101785291B1 (ko) * 2016-01-26 2017-10-17 주식회사 뉴로스 개선된 탑 포일을 갖는 에어 포일 저널 베어링
KR20180018178A (ko) * 2016-08-12 2018-02-21 한온시스템 주식회사 에어포일 베어링
JP2020159450A (ja) * 2019-03-26 2020-10-01 Ntn株式会社 スラストフォイル軸受、フォイル軸受ユニット、ターボ機械及びフォイル

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