KR101851654B1

KR101851654B1 - Magnetic bearing device

Info

Publication number: KR101851654B1
Application number: KR1020170114167A
Authority: KR
Inventors: 김상조
Original assignee: 주식회사 레비텍
Priority date: 2017-09-06
Filing date: 2017-09-06
Publication date: 2018-06-04
Anticipated expiration: 2037-09-06

Abstract

본 발명은 자기 베어링 장치에 관한 것으로서, 로터의 둘레에 방사상으로 구비되며, 복수의 전자석부가 제1 평면 상에 배치되어 상기 로터의 레이디얼 방향 및 및 스러스트 방향을 제어하는 제1 자기 베어링; 및 로터의 둘레에 방사상으로 구비되며, 복수의 전자석부가 제2 평면 상에 배치되어 상기 로터의 스러스트 방향 및 틸팅 방향을 제어하는 제2 자기 베어링;을 포함하는 자기 베어링 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a magnetic bearing device, comprising: a first magnetic bearing provided radially around a rotor, wherein a plurality of electromagnet portions are disposed on a first plane to control a radial direction and a thrust direction of the rotor; And a second magnetic bearing provided radially around the rotor, wherein the plurality of electromagnet portions are disposed on the second plane to control the thrust direction and the tilting direction of the rotor.

Description

Magnetic bearing device

본 발명은 자기 베어링 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구조가 간소화하여 심플함은 물론 제조단가를 낮출 수 있고, 로터의 레이디얼(radial) 방향, 스러스트(thrust) 방향 및 틸팅(tilting) 방향 제어가 용이하도록 한 자기 베어링 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a magnetic bearing device, and more particularly, to a magnetic bearing device that simplifies the structure, simplifies the manufacturing process, reduces the manufacturing cost, and reduces the radial direction of the rotor, the thrust direction and the tilting direction The present invention relates to a magnetic bearing device for facilitating a magnetic bearing.

자기 베어링은 서로 마주보는 두 개의 자극(pole)면이 로터(rotor)를 서로 끌어당기면서 로터의 위치변화에 따라 자기력을 가감하여 안정적으로 로터를 지지하는 것이다.The magnetic bearings support the rotor stably by increasing or decreasing the magnetic force according to the change of the position of the rotor while the two pole faces facing each other attract the rotor to each other.

이러한 자기 베어링은 원심력을 이용하여 성분이나 비중이 다른 물질을 분리, 정제, 농축하는 장치로, 의료용으로는 혈액, 뇨, 타액 등의 분석에 이용되고, 폐수처리용, 우라늄 농축용 및 실험용 등으로 사용되는 원심분리기에 적용될 수 있다.These magnetic bearings are used to separate, purify, and concentrate materials with different components or specific gravity by centrifugal force. For medical use, they are used for analysis of blood, urine, saliva, etc., and for wastewater treatment, uranium enrichment, It can be applied to centrifuges used.

그러나 종래의 자기 베어링은 로터를 레이디얼 방향, 스러스트 방향 및 틸팅 방향에 대한 제어를 위해서 레이디얼 베어링, 스러스트 베어링 및 틸팅 베어링을 각각 별도로 여러 개를 층층이 배치하여 구비해야 하기 때문에 그 구조가 매우 복잡하고 자기 베어링 장치의 부피가 커짐에 따라 제조단가가 높아지는 문제가 발생함은 물론 축방향 구조가 길어지는 문제가 있다.However, in the conventional magnetic bearing, a radial bearing, a thrust bearing, and a tilting bearing are separately arranged in plural layers in order to control the rotor in the radial direction, the thrust direction, and the tilting direction. As the volume of the magnetic bearing device increases, a manufacturing cost increases and a problem arises in that the axial structure becomes longer.

대한민국 특허등록 제0976631호가 등록된 바 있다.Korean Patent Registration No. 0976631 has been registered. 대한민국 특허등록 제0608202호가 등록된 바 있다.Korean Patent Registration No. 0608202 has been registered.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 기술적 구성에 의한 목적은, 자기 베어링의 구조를 간소화시켜 심플함은 물론 제조단가를 낮출 수 있도록 한 자기 베어링 장치를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a magnetic bearing device capable of simplifying the structure of a magnetic bearing and reducing manufacturing cost as well as simplifying the structure of the magnetic bearing device. .

본 발명의 기술적 구성에 의한 다른 목적은, 로터의 레이디얼 방향과 스러스트 방향 및 틸팅 방향 제어가 용이하도록 한 자기 베어링 장치를 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to provide a magnetic bearing device that facilitates control of the radial direction of the rotor, the thrust direction, and the tilting direction.

이러한 목적 달성을 위한 본 발명은 로터의 둘레에 방사상으로 구비되며, 복수의 전자석부가 제1 평면 상에 배치되어 상기 로터의 레이디얼 방향 및 및 스러스트 방향을 제어하는 제1 자기 베어링; 및 로터의 둘레에 방사상으로 구비되며, 복수의 전자석부가 제2 평면 상에 배치되어 상기 로터의 스러스트 방향 및 틸팅 방향을 제어하는 제2 자기 베어링;을 포함하는 자기 베어링 장치를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a magnetic bearing device comprising: a first magnetic bearing provided radially around a rotor, wherein a plurality of electromagnet portions are disposed on a first plane to control a radial direction and a thrust direction of the rotor; And a second magnetic bearing provided radially around the rotor, wherein the plurality of electromagnet portions are disposed on the second plane to control the thrust direction and the tilting direction of the rotor.

여기서, 제1 평면 및 상기 제2 평면은 높이가 서로 다른 것을 특징으로 한다.Here, the first plane and the second plane have different heights.

또한, 제1 자기 베어링은 스러스트 방향 중에서 윗 방향을 제어하고, 상게 제2 자기 베어링은 스러스트 방향 중에서 아래 방향을 제어할 수 있다.Further, the first magnetic bearing controls the upper direction in the thrust direction, and the upper second magnetic bearing can control the downward direction in the thrust direction.

또한, 제1 자기 베어링에 포함된 복수의 전자석부 각각은 소정의 거리를 두고 배치되며, 제2 자기 베어링에 포함된 복수의 전자석부 각각은 상기 제1 자기 베어링에 포함된 복수의 전자석부 사이에 배치될 수 있다.Each of the plurality of electromagnet portions included in the first magnetic bearing is disposed at a predetermined distance, and each of the plurality of electromagnet portions included in the second magnetic bearing is disposed between the plurality of electromagnet portions included in the first magnetic bearing .

또한, 제1 및 제2 자기 베어링에 포함된 전자석부 각각은 베어링의 강성을 증가시키기 위해 영구자석을 포함할 수 있다.Further, each of the electromagnetic portions included in the first and second magnetic bearings may include a permanent magnet to increase the rigidity of the bearing.

또한, 제1 자기베어링에 포함된 복수의 전자석부 각각은 상기 로터의 상부 이빨과 대응하는 제1 상부 도체부재와, 상기 로터의 하부 이빨과 대응하는 제1 하부 도체부재와, 상기 제1 상부 도체부재와 상기 제1 하부 도체부재의 사이에 구비되는 제1 중앙 도체부재를 포함하는 제1 도체부와; 상기 제1 도체부의 제1 중앙 도체부재에 감기어 설치되는 제1 코일과; 및 상기 제1 자기 베어링이 상기 제2 자기 베어링 보다 높게 배치되도록 단차를 주는 스페이스부재;를 포함할 수 있다.Each of the plurality of electromagnetic portions included in the first magnetic bearing includes a first upper conductive member corresponding to the upper teeth of the rotor, a first lower conductive member corresponding to the lower teeth of the rotor, A first conductor portion including a first central conductor member provided between a member and the first lower conductor member; A first coil wound around a first central conductor member of the first conductor; And a space member for providing a stepped portion such that the first magnetic bearing is disposed higher than the second magnetic bearing.

또한, 제1 상부 도체부재와 제1 하부 도체부재가 상기 상부 이빨과 하부 이빨과 각각 대응하여 위치하는 경우, 상기 제1 상부 도체부재와 제1 하부 도체부재의 각 상단이 상기 상부 이빨과 하부 이빨의 각 상단 보다 높게 위치하여 서로 일정거리 이격된 상태로 마주하게 구비될 수 있다.Further, when the first upper conductor member and the first lower conductor member are positioned corresponding to the upper teeth and the lower teeth, the upper ends of the first upper conductor member and the first lower conductor member are connected to the upper and lower teeth And may be provided facing each other with a certain distance therebetween.

또한, 각 제2 자기 베어링에 포함된 복수의 전자석부 각각은 상기 로터의 상부 이빨과 대응하는 제2 상부 도체부재와, 상기 로터의 하부 이빨과 대응하는 제2 하부 도체부재 및 상기 제2 상부 도체부재와 제2 하부 도체부재의 사이에 구비되는 제2 중앙 도체부재를 포함하는 제2 도체부와; 및 상기 제2 도체부의 제2 중앙 도체부재에 감기어 설치되는 제2 코일;을 포함할 수 있다.Each of the plurality of electromagnets included in each second magnetic bearing further includes a second upper conductor member corresponding to the upper teeth of the rotor, a second lower conductor member corresponding to the lower teeth of the rotor, A second conductor portion including a second central conductor member provided between the member and the second lower conductor member; And a second coil wound around the second central conductor member of the second conductor portion.

또한, 제2 상부 도체부재와 제2 하부 도체부재가 상기 상부 이빨과 하부 이빨과 각각 대응하여 위치하는 경우에 상기 제2 상부 도체부재와 제2 하부 도체부재의 각 상단이 상기 상부 이빨과 하부 이빨의 각 하단 보다 낮게 위치하여 서로 일정거리 이격된 상태로 마주하게 구비될 수 있다.In addition, when the second upper conductor member and the second lower conductor member are located corresponding to the upper teeth and the lower teeth respectively, the upper ends of the second upper conductor member and the second lower conductor member are connected to the upper and lower teeth And may be provided facing each other with a certain distance therebetween.

본 발명에 따르면, 자기 베어링의 구조를 간소화시켜 심플한 구조를 제공함은 물론 제조단가를 낮출 수 있다.According to the present invention, the structure of the magnetic bearing can be simplified to provide a simple structure, and the manufacturing cost can be reduced.

또한, 로터의 레이디얼 방향과 스러스트 방향 및 틸팅 방향 제어가 용이하다.Further, it is easy to control the radial direction, the thrust direction and the tilting direction of the rotor.

도 1은 본 발명에 따른 자기 베어링을 나타낸 분해 사시도.
도 2는 도 1의 결합 사시도.
도 3은 도 1의 로터 둘레에 방사상으로 제1 자기 베어링과 제2 자기 베어링이 배치된 상태를 나타낸 사시도.
도 4는 도 3의 평면도.
도 5는 도 4의 A-A 부분의 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 제1 자기 베어링을 나타낸 사시도.
도 7은 도 6의 분해 사시도.
도 8은 본 발명에 따른 제2 자기 베어링을 나타낸 사시도.
도 9는 도 8의 분해 사시도.
도 10은 본 발명에 따른 자기 베어링의 자기 플럭스(flux)의 흐름도.1 is an exploded perspective view showing a magnetic bearing according to the present invention;
Fig. 2 is a perspective view of the coupling of Fig. 1; Fig.
FIG. 3 is a perspective view showing a state in which a first magnetic bearing and a second magnetic bearing are radially arranged around the rotor of FIG. 1; FIG.
Figure 4 is a plan view of Figure 3;
5 is a sectional view of the AA portion of Fig.
6 is a perspective view of a first magnetic bearing according to the present invention;
7 is an exploded perspective view of Fig.
8 is a perspective view showing a second magnetic bearing according to the present invention.
Fig. 9 is an exploded perspective view of Fig. 8; Fig.
10 is a flow chart of the magnetic flux of a magnetic bearing according to the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 설명하고자 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다.The terms including ordinal, such as second, first, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited to these terms.

본 명세서에 사용되는 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.The terms used herein are used only for the purpose of distinguishing one element from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the second component may be referred to as a first component, and similarly, the first component may also be referred to as a second component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the relevant art and are to be interpreted as ideal or overly formal in meaning unless expressly defined in the present application Do not.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 자기 베어링을 나타낸 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 결합 사시도이며, 도 3은 도 1의 로터 둘레에 방사상으로 제1 자기 베어링과 제2 자기 베어링이 배치된 상태를 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3의 평면도이며, 도 5는 도 4의 A-A 부분의 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 제1 자기 베어링을 나타낸 사시도이며, 도 7은 도 6의 분해 사시도이고, 도 8은 본 발명에 따른 제2 자기 베어링을 나타낸 사시도이며, 도 9는 도 8의 분해 사시도이다.FIG. 1 is an exploded perspective view showing a magnetic bearing according to the present invention, FIG. 2 is an assembled perspective view of FIG. 1, and FIG. 3 is a view showing a state in which a first magnetic bearing and a second magnetic bearing are radially disposed around the rotor of FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 4, FIG. 6 is a perspective view of a first magnetic bearing according to the present invention, FIG. 7 is an exploded perspective view of FIG. 6 FIG. 8 is a perspective view showing a second magnetic bearing according to the present invention, and FIG. 9 is an exploded perspective view of FIG.

먼저, 본 발명은 구조가 간소화하여 심플함은 물론 제조단가를 낮출 수 있고, 로터의 레이디얼 방향과, 스러스트 방향 제어가 용이함은 물론 틸팅 방향 제어가 용이하도록 한 자기 베어링 장치에 관한 것으로, 이와 같은 자기 베어링 장치(10)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 바닥면(110)이 형성된 하우징(100)과, 로터(400)의 둘레에 방사상으로 복수개 배치되어 로터(400)의 레이디얼 방향 및 스러스트 방향을 제어하는 제1 자기 베어링(200) 및 로터(400)의 둘레에 방사상으로 복수개 배치되어 상기 로터(400)의 틸팅 방향 및 스러스트 방향을 제어하는 제2 자기 베어링(300)을 포함하여 구성된다.The present invention relates to a magnetic bearing device capable of simplifying the structure and reducing the manufacturing cost as well as simplifying the structure and facilitating the control of the tilting direction as well as facilitating the control of the radial direction of the rotor and thrust direction, 1 and 2, the bearing device 10 includes a housing 100 having a bottom surface 110 formed therein, and a plurality of radially arranged radial rotors of the rotor 400, A first magnetic bearing 200 for controlling the thrust direction and a second magnetic bearing 300 disposed radially around the rotor 400 to control the tilting direction and the thrust direction of the rotor 400, do.

이때, 제1 및 제2 자기 베어링(200,300)은 모두 로터(400)의 스러스트 방향을 제어하는데 방향성을 달리하여 제어한다. 일 예로, 제1 자기 베어링(200)은 로터(400)가 위로 상승하도록 제어하며, 제2 자기 베어링(300)은 로터(400)가 아래로 하강 하도록 제어할 수 있다.At this time, both the first and second magnetic bearings 200 and 300 control the direction of the thrust of the rotor 400 in different directions. For example, the first magnetic bearing 200 controls the rotor 400 to rise upward, and the second magnetic bearing 300 controls the rotor 400 to descend downward.

로터(400)는 전체적으로 중공을 갖는 원형 링으로 형성되어 외측 둘레의 상,하부에는 각각 상부 이빨(410)과 하부 이빨(420)이 돌출 형성될 수 있는데, 일 예로, 로터(400)는 원심분리기의 샤프트의 일단에 고정 결합되어 샤프트가 회전시 함께 회전하게 되고 원심분리될 물질을 수용하는 시험관이 결합되어 회전시켜주는 역할을 한다. 로터(400)는 공지된 기술적 구성이므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.The rotor 400 is formed as a circular ring having a hollow as a whole, and the upper teeth 410 and the lower teeth 420 may protrude from the upper and lower portions of the outer periphery. For example, the rotor 400 may include a centrifuge So that the shaft rotates together when the shaft rotates, and the test tube accommodating the substance to be centrifuged is coupled and rotated. Since the rotor 400 has a known technical structure, a detailed description thereof will be omitted.

제1 자기 베어링(200)은 복수의 전자석부를 포함하여 구성될 수 있는데, 일 예로 제1 내지 제4 전자석부(210a 내지 210d)를 포함하며 제1 내지 제4 전자석부(210a 내지 210d)는 소정의 거리를 이격된 상태로 배치될 수 있다. 이때, 제1 내지 제4 전자석부(210a 내지 210d)는 로터(400)에 대하여 거리, 높이 등이 동일해야 하기 때문에 동일 평면 상에 위치하는 것이 바람직하며, 제1 자기 베어링(200)에 포함되는 전자석부의 개수는 실시예에 따라 다양하게 구성할 수 있다.The first magnetic bearing 200 may include a plurality of electromagnets, for example, first to fourth electromagnets 210a to 210d, and the first to fourth electromagnets 210a to 210d may include a first Can be spaced apart from each other. At this time, the first to fourth electromagnetic portions 210a to 210d are preferably located on the same plane because the distance, the height, and the like must be the same with respect to the rotor 400, The number of electromagnetic parts can be variously configured according to the embodiment.

제1 내지 제4 전자석부(210a 내지 210d)는 동일한 구성을 포함하므로 이하에서는 제1 전자석부(210a)에 대해 살펴본다. 제1 전자석부(210a)에 대한 사항은 제2 내지 제4 전자석부(210b,210c,210d)에도 적용될 수 있다.Since the first to fourth electromagnet portions 210a to 210d have the same configuration, the first electromagnet portion 210a will be described below. The matters relating to the first electromagnet part 210a may also be applied to the second to fourth electromagnet parts 210b, 210c and 210d.

도 6 및 도 7을 참조하면, 제1 전자석부(210a)는 로터(400)의 상부 이빨(410)과 대응하여 위치하는 제1 상부 도체부재(221)와, 로터(400)의 하부 이빨(420)과 대응하여 위치하는 제1 하부 도체부재(222) 및 제1 상부 도체부재(221)와 제1 하부 도체부재(222)의 사이에 구비되는 제1 중앙 도체부재(223)를 포함하는 제1 도체부(220) 및 제1 도체부(220)의 제1 중앙 도체부재(223)에 감기어 설치되는 제1 코일(230)을 포함하여 구성된다.6 and 7, the first electromagnet portion 210a includes a first upper conductor member 221 positioned corresponding to the upper teeth 410 of the rotor 400, And a first central conductor member 223 provided between the first upper conductor member 221 and the first lower conductor member 222. The first lower conductor member 222 and the second central conductor member 223 are disposed on the first lower conductor member 222, And a first coil 230 wound around the first conductor unit 220 and the first center conductor member 223 of the first conductor unit 220.

이때, 제1 상부 도체부재(221)와 제1 하부 도체부재(222)는 제1 중앙 도체부재(223)의 상부와 하부에 각각 서로 볼트에 의해 체결될 수 있으며, 각 도체부재들(221,222,223)이 체결되면 전체적으로 'ㄷ'자 형상으로 형성된다.The first upper conductor member 221 and the first lower conductor member 222 may be fastened to the upper and lower portions of the first central conductor member 223 by bolts, respectively, and the respective conductor members 221, 222, Is formed as a whole in a " C " shape.

따라서, 도 10에 도시된 바와 같이 제1 코일(230)에 전류가 흐르면 전자속(electromagnetic flux)이 발생하여 'ㄷ'자 형상의 제1 도체부(220)를 따라 자기장이 형성된다.10, when an electric current flows through the first coil 230, an electromagnetic flux is generated and a magnetic field is formed along the first conductor 220 having a 'C' shape.

제1 상부 도체부재(221)와 제1 하부 도체부재(222)에는 전자석 자기베어링의 강성을 증가시키기 위해 영구자석이 장착될 수 있는 장착홈(미도시)이 각각 형성될 수 있다. 또한, 제1 전자석부(210a)는 제1 자기 베어링(200)이 상기 제2 자기 베어링(300) 보다 높게 배치되도록 단차를 주는 스페이스부재(240)가 포함될 수 있다.The first upper conductor member 221 and the first lower conductor member 222 may be respectively formed with mounting grooves (not shown) in which permanent magnets can be mounted to increase the rigidity of the electromagnet magnetic bearings. The first electromagnetic portion 210a may include a space member 240 that provides a level difference so that the first magnetic bearing 200 is disposed higher than the second magnetic bearing 300. [

즉, 제1 자기 베어링(200)과 제2 자기 베어링(300)의 위치 차이가 있으며, 제1 자기 베어링(200)이 제2 자기 베어링(300) 보다 높게 배치되는데, 이를 위해 하우징(100)의 바닥면(110)에 제1 자기 베어링(200)을 배치하기 이전에 스페이스 부재(240)를 바닥면(110)에 배치하고 그 위에 제1 자기 베어링(200)을 배치하므로 하우징(100)의 바닥면(110)에 바로 배치되는 제2 자기 베어링(300) 보다 높게 배치된다.That is, there is a difference in position between the first magnetic bearing 200 and the second magnetic bearing 300, and the first magnetic bearing 200 is disposed higher than the second magnetic bearing 300. To this end, The space member 240 is disposed on the floor surface 110 and the first magnetic bearing 200 is disposed thereon before the first magnetic bearing 200 is disposed on the floor surface 110, Is disposed higher than the second magnetic bearing (300) directly disposed on the surface (110).

따라서, 제1 자기 베어링(200)의 제1 상부 도체부재(221)와 제1 하부 도체부재(222)의 각 상단이 로터(400)의 상부 이빨(410)과 하부 이빨(420)의 각 상단 보다 높게 위치되어 서로 일정거리 이격된 상태로 마주하도록 로터(400)의 둘레에 배치되고, 후술되는 제2 자기 베어링(200)의 제2 상부 도체부재(341)와 제2 하부 도체부재(342)의 각 상단이 로터(400)의 상부 이빨(410)과 하부 이빨(420)의 각 하단 보다 낮게 위치되어 서로 일정거리 이격된 상태로 마주하도록 로터(400)의 둘레에 배치된다.The upper ends of the first upper conductive member 221 and the first lower conductive member 222 of the first magnetic bearing 200 are connected to the upper ends of the upper teeth 410 and the lower teeth 420 of the rotor 400, The second upper conductor member 341 and the second lower conductor member 342 of the second magnetic bearing 200, which will be described later, are disposed around the rotor 400 so as to face each other with a predetermined distance from each other, Is positioned lower than each lower end of the upper teeth 410 and the lower teeth 420 of the rotor 400 and is disposed around the rotor 400 so as to face each other at a predetermined distance from each other.

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제2 자기 베어링(300)은 제5 내지 제8 전자석부(310,320,330,340)을 포함하는데, 제5 내지 제8 전자석부(310,320,330,340)는 소정 거리 이격되어 배치된다. 일 예로, 제5 전자석부(310)는 제1 전자석부(210a)와 제2 전자석부(210b) 사이에 배치되며, 제6 전자석부(320)는 제2 전자석부(210b)와 제3 전자석부(210c) 사이에 배치되고, 제7 전자석부(330)는 제3 전자석부(210c)와 제4 전자석부(210d) 사이에 배치되며, 제8 전자석부(340)은 제4 전자석부(210d)와 제1 전자석부(210a) 사이에 배치될 수 있다. 이때, 제5 내지 제8 전자석부(310,320,330,340)는 로터(400), 제1 자기 베어링(200)에 대하여 거리, 높이 등이 동일해야 하기 때문에 동일 평면 상에 위치하는 것이 바람직하며, 제2 자기 베어링(300)에 포함되는 전자석부의 개수는 실시예에 따라 다양하게 구성할 수 있다. 또한, 도 1 내지 도 4에서는 이웃하는 각 전자석부 사이에 소정의 간격이 있는 것으로 도시하였는데, 실시예에 따라 이웃하는 전자석부 사이에 간격 없이 전자석부의 측부가 접촉하도록 구성할 수도 있다.The second magnetic bearing 300 includes the fifth to eighth magnetostats 310, 320, 330 and 340, and the fifth to eighth magnetostrictions 310, 320, 330 and 340 are spaced apart from each other by a predetermined distance. The fifth electromagnet portion 310 is disposed between the first electromagnet portion 210a and the second electromagnet portion 210b and the sixth electromagnet portion 320 is disposed between the second electromagnet portion 210b and the third electromagnet portion 210b. And the seventh electromagnet portion 330 is disposed between the third electromagnet portion 210c and the fourth electromagnet portion 210d and the eighth electromagnet portion 340 is disposed between the fourth electromagnet portion 210c 210d and the first electromagnetic portion 210a. It is preferable that the fifth to eighth electromagnetic parts 310, 320, 330 and 340 are located on the same plane because the distance, the height, and the like must be the same with respect to the rotor 400 and the first magnetic bearing 200, The number of the electromagnet portions included in the electromagnet 300 may be variously configured according to the embodiment. 1 to 4, a predetermined gap is provided between neighboring electromagnetic portions, but it is also possible to arrange such that the side portions of the electromagnetic portion come in contact with each other between adjacent electromagnetic portions according to the embodiment.

제5 내지 제8 전자석부(310,320,330,340)는 동일한 구성을 포함하므로 이하에서는 제5 전자석부(310)에 대해 살펴본다. 제5 전자석부(310)에 대한 사항은 제6 내지 제8 전자석부(320,330,340)에도 적용될 수 있다.Since the fifth through eighth magnet units 310, 320, 330 and 340 have the same configuration, the fifth magnet unit 310 will be described below. The matters relating to the fifth electromagnet part 310 can also be applied to the sixth to eighth electromagnet parts 320, 330 and 340. [

도 8 및 도 9를 참조하면, 로터(400)의 상부 이빨(410)과 대응하여 위치하는 제2 상부 도체부재(341)와, 로터(400)의 하부 이빨(420)과 대응하여 위치하는 제2 하부 도체부재(342) 및 상기 제2 상부 도체부재(341)와 제2 하부 도체부재(342)의 사이에 구비되는 제2 중앙 도체부재(343)를 포함하는 제2 도체부(360) 및 제2 도체부(360)의 제2 중앙 도체부재(343)에 감기어 설치되는 제2 코일(350)을 포함하여 구성된다.8 and 9, a second upper conductor member 341 positioned in correspondence with the upper teeth 410 of the rotor 400 and a second upper conductor member 341 located in correspondence with the lower teeth 420 of the rotor 400, A second conductor portion 360 including a second lower conductor member 342 and a second central conductor member 343 provided between the second upper conductor member 341 and the second lower conductor member 342; And a second coil 350 wound around the second central conductor member 343 of the second conductor unit 360.

이때, 제5 전자석부(310)는 전술한 제1 전자석부(210a)와 동일하게 제2 상부 도체부재(341)와 제2 하부 도체부재(342)는 제2 중앙 도체부재(343)의 상부와 하부에 각각 서로 볼트에 의해 체결될 수 있으며, 각 도체부재들(341,342,343)이 체결되면 전체적으로 'ㄷ'자 형상으로 형성된다.The second upper conductor member 341 and the second lower conductor member 342 are connected to the upper portion of the second central conductor member 343 in the same manner as the first electromagnetic portion 210a described above, 342 and 343 are fastened together by a bolt, and are integrally formed in a 'C' shape when the conductor members 341, 342 and 343 are fastened.

따라서, 도 10에 도시된 바와 같이 제2 코일(350)에 전류가 흐르면 전자속(electromagnetic flux)이 발생하여 'ㄷ'자 형상의 제2 도체부(360)를 따라 자기장이 형성된다. 또한, 제5 전자석부(310)에는 전자석 자기베어링의 강성을 증가시키기 위하여 영구자석이 장착될 수 있는 장착홈(미도시)이 형성될 수 있다.10, when an electric current flows through the second coil 350, an electromagnetic flux is generated and a magnetic field is formed along the 'C' shaped second conductor part 360. In addition, the fifth magnet portion 310 may be formed with a mounting groove (not shown) in which permanent magnets can be mounted to increase the rigidity of the electromagnet magnetic bearing.

도 10은 본 발명에 따른 자기 베어링의 자기 플럭스(flux)의 흐름도로, 도 10을 참조하여 본 발명의 자기 베어링 장치(10)의 작용을 설명하도록 한다.Fig. 10 is a flow chart of the magnetic flux of the magnetic bearing according to the present invention, which will explain the operation of the magnetic bearing device 10 of the present invention with reference to Fig.

우선 전술한 바와 같이 제1 상부 도체부재(221)와 제1 하부 도체부재(222)의 각 상단이 로터(400)의 상부 이빨(410)과 하부 이빨(420)의 각 상단 보다 높게 위치되어 서로 일정거리 이격된 상태로 마주하도록 로터(400)의 3방향을 둘러싸도록 배치된 각 제1 자기 베어링(200)에 같은 제어전류를 인가하면 로터(400)가 부상하는데, 이때, 제1 자기 베어링(200)에 공급되는 전류량을 이용하여 레이디얼 방향 및 스러스트 방향 중 윗 방향으로 로터(400)의 방향성을 제어한다. 이때, 제1 자기 베어링(200)의 제어에 의해 로터(400)가 부상하면 중력에 의해 로터가 제1 자기베어링과 평행을 이루지 못하고 내려앉게 되는데, 프린징 효과(fringing effect)에 의해 제1 자기 베어링(200)의 제1 내지 제4 전자석부(210a 내지 210d)에서 발생하는 흡입력과 로터(400)의 무게가 동일하게 되면 로터(400)와 제1 자기 베어링(200)이 평행을 이룰 수 있다.The upper ends of the first upper conductor member 221 and the first lower conductor member 222 are positioned higher than the upper ends of the upper teeth 410 and the lower teeth 420 of the rotor 400, When the same control current is applied to each of the first magnetic bearings 200 arranged so as to surround the three directions of the rotor 400 so as to face each other with a certain distance therebetween, the rotor 400 floats up. At this time, 200 to control the directionality of the rotor 400 in the radial direction and the upward direction of the thrust direction. At this time, when the rotor 400 is lifted under the control of the first magnetic bearing 200, the rotor is not parallel to the first magnetic bearing due to gravity and falls down. By the fringing effect, The rotor 400 and the first magnetic bearing 200 may be parallel to each other if the suction force generated by the first to fourth electromagnets 210a to 210d of the bearing 200 and the weight of the rotor 400 are equal to each other .

로터(400)가 부상하게 되면 로터(400)의 이빨은 제2 자기 베어링(300) 보다 높은 곳에 위치하게 되고, 이때 제1 자기 베어링(200)의 각 사이에서 로터(400)의 3방향으로 둘러싸도록 배치된 제2 자기 베어링(300)에 제어전류를 인가하면 스러스트 방향 중 아래 방향으로 로터(400)의 방향이 제어되어 부상된 로터(400)가 하강할 수 있으며, 로터(400)의 틸팅 방향도 제어될 수 있다. 즉, 제2 자기 베어링(300)에 공급되는 전류량을 조절하여 로터(400)의 하강 정도 및 틸팅 방향을 제어할 수 있다.When the rotor 400 floats, the teeth of the rotor 400 are positioned higher than the second magnetic bearing 300, and the rotor 400 is surrounded by the rotor 400 in three directions between the respective angles of the first magnetic bearing 200 When the control current is applied to the second magnetic bearing 300 disposed in the thrust direction of the rotor 400, the direction of the rotor 400 is controlled downward in the thrust direction so that the floating rotor 400 can be lowered. Can also be controlled. That is, the amount of current supplied to the second magnetic bearing 300 can be controlled to control the degree of descent and the tilting direction of the rotor 400.

따라서 본 발명의 자기 베어링 장치(10)는 구조를 간소화시켜 심플함 물론 제조단가를 낮출 수 있고, 로터의 레이디얼 방향, 스러스트 방향 및 틸팅 방향 제어가 용이하도록 한 자기 베어링 장치를 제공하는데 있다.Accordingly, the magnetic bearing device 10 of the present invention simplifies the structure of the magnetic bearing device 10, simplifies the manufacturing process, reduces manufacturing cost, and facilitates control of the radial direction, thrust direction, and tilting direction of the rotor.

본 발명 자기 베어링 장치의 기술적 사상은 실제로 동일결과를 반복 실시 가능한 것으로, 특히 이와 같은 본 발명을 실시함으로써 기술발전을 촉진하여 산업발전에 이바지할 수 있어 보호할 가치가 충분히 있다.The technical idea of the magnetic bearing device of the present invention is that the same result can be repeatedly practiced. Especially, by implementing the present invention, it is possible to promote technological development, contribute to industrial development, and be worth protecting.

10 : 자기 베어링 장치
100 : 하우징
110 : 바닥면
200 : 제1 자기 베어링
210a : 제1 전자석부 210b : 제2 전자석부 210c : 제3 전자석부
220 : 제1 도체부
221 : 제1 상부 도체부재
222 : 제1 하부 도체부재
223 : 제1 중앙 도체부재
230 : 제1 코일
240 : 스페이스부재
300 : 제2 자기 베어링
310 : 제5 전자석부 320 : 제6 전자석부 330 : 제7 전자석부
360 : 제2 도체부
341 : 제2 상부 도체부재
342 : 제2 하부 도체부재
343 : 제2 중앙 도체부재
350 : 제2 코일
400 : 로터
410 : 상부 이빨
420 : 하부 이빨10: Magnetic bearing device
100: Housing
110: bottom surface
200: first magnetic bearing
210a: first electromagnet part 210b: second electromagnet part 210c: third electromagnet part
220: first conductor section
221: first upper conductor member
222: first lower conductor member
223: first central conductor member
230: first coil
240: Space member
300: second magnetic bearing
310: fifth electromagnet part 320: sixth electromagnet part 330: seventh electromagnet part
360: second conductor section
341: second upper conductor member
342: second lower conductor member
343: second central conductor member
350: second coil
400: Rotor
410: upper teeth
420: lower teeth

Claims

In a magnetic bearing device,
A first magnetic bearing provided radially around the rotor and disposed on the first plane to control a radial direction and a thrust direction of the rotor; And
And a second magnetic bearing provided radially around the rotor and arranged on the second plane to control the thrust direction and the tilting direction of the rotor,
Wherein the first plane and the second plane are different in height,
Each of the plurality of electromagnets included in the first magnetic bearing is disposed at a predetermined distance, and each of the plurality of electromagnets included in the second magnetic bearing is disposed between the plurality of electromagnets included in the first magnetic bearing Magnetic bearing device.

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The method according to claim 1,
The first magnetic bearing controls the upper direction of the thrust direction,
Wherein the second magnetic bearing controls a downward direction of the thrust direction.

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The method according to claim 1,
Wherein each of the electromagnets included in the first and second magnetic bearings includes a permanent magnet to increase the rigidity of the bearing.

The method according to claim 1,
Each of the plurality of electromagnetic portions included in the first magnetic bearing includes a first upper conductive member corresponding to the upper teeth of the rotor, a first lower conductive member corresponding to the lower teeth of the rotor, And a first central conductor member provided between the first lower conductor member and the first lower conductor member;
A first coil wound around a first central conductor member of the first conductor; And
And a space member for providing a stepped portion such that the first magnetic bearing is disposed higher than the second magnetic bearing.

The method according to claim 6,
When the first upper conductor member and the first lower conductor member are located corresponding to the upper teeth and the lower teeth, the upper ends of the first upper conductor member and the first lower conductor member are connected to the upper and lower teeth The magnetic bearing device being located higher than each of the upper ends and facing each other with a certain distance therebetween.

The method according to claim 1,
Each of the plurality of electromagnetic portions included in the second magnetic bearing includes a second upper conductor member corresponding to the upper teeth of the rotor, a second lower conductor member corresponding to the lower teeth of the rotor, A second conductor portion including a second central conductor member provided between the second lower conductor members; And
And a second coil wound around a second central conductor member of the second conductor portion.

9. The method of claim 8,
Wherein when the second upper conductor member and the second lower conductor member are located corresponding to the upper and lower teeth, each upper end of the second upper conductor member and the lower lower conductor member is connected to the upper and lower teeth Wherein the first and second magnetic bearings are disposed lower than the lower ends and face each other with a predetermined distance therebetween.