KR102344394B1 - 고밀도 유체를 사용하는 터보기기용 자기 베어링 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 헤테로폴라형 자기 베어링 구조에 관한 것으로, 고정자 철심과, 상기 고정자 철심의 내 측면에 일정 간격으로 배치되는 복수의 고정자 치형들과, 상기 복수의 고정자 치형들 각각에 코일을 감아 형성된 복수의 상권선들을 포함하는 고정자; 상기 복수의 고정자 치형들에서 발생하는 자력을 통해 비 접촉 운동하는 회전자; 및 상기 고정자와 회전자 사이에 배치되어, 상기 회전 운동하는 회전자의 외측에 존재하는 고밀도 유체가 상기 복수의 고정자 치형들 사이에 형성된 복수의 공간으로 유입되는 것을 차단하는 유체 차단막을 포함한다.

Description

고밀도 유체를 사용하는 터보기기용 자기 베어링{MAGNETIC BEARING FOR TURBO MACHINE USING A HIGH DENSITY FLUID}
본 발명은 자기 베어링 구조에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 복잡한 자기 베어링 구조에서 작동하는 고밀도 유체에 의해 야기되는 축 제어의 불안정성을 완화시킬 수 있는 자기 베어링 구조에 관한 것이다.
일반적으로 복합 화력 발전 시스템은 가스터빈의 출구 온도가 500℃ 내지 600℃로 높게 유지되므로, 이러한 고온의 폐열을 이용하여 유용한 일을 만들어 내고자 증기 랭킨 사이클을 도입하였다. 하지만, 증기 랭킨 사이클은 우수한 열 효율에도 불구하고 터빈에서 증기가 팽창할 때, 터빈 날개의 부식과 증기 터빈을 비롯한 열 교환기의 커다란 부피가 문제로 제기되었다. 이에 따라, 증기를 이용하는 랭킨 사이클이 아닌 이산화탄소(CO2)를 작동 유체로 하는 초임계 이산화탄소 브레이튼 사이클에 대한 연구가 진행되고 있다.
이러한 초임계 이산화탄소 브레이튼 사이클과 같은 고밀도 유체 환경에서 초고속 회전운동에 대해 밀폐를 유지하고 작은 사이즈를 유지하며 축을 지지하는 방법은 자기 베어링(magnetic bearing)을 사용하는 것이다. 자기 베어링은 전자석을 이용하기 때문에 추가적인 윤활유 및 윤활 시스템이 요구되지 않아 윤활 베어링에 비해 작고 간단한 구성과 밀폐성을 유지할 수 있다. 또한, 자기 베어링은 가스 포일 베어링에 비해 높은 축 부양력을 가지고 있어 고 중량 축의 초고속 회전 운동에 사용하기 적합하다.
자기 베어링은 회전자(rotor)와 상기 회전자를 둘러싸고 이를 자력으로 비 접촉 지지하는 고정자(stator)로 구성되며 전자석 원리를 통해 회전자 위치를 제어하는 장치이다. 여기서, 고정자는 회전자를 둘러싸도록 원주 방향으로 배치된 복수의 자극부를 갖는다. 복수의 자극부로부터 고속 회전 중인 회전축에 자속을 통해 전자(電磁) 흡인력으로 회전자를 부상시켜 비 접촉으로 지지한다.
이러한 자기 베어링 구조에는 헤테로폴라형(hetero-polar type) 구조와 호모폴라형(homo-polar type) 구조가 있다. 헤테로폴라형 구조는 축 표면에 수직으로 배치된 자기장이 축을 부양하도록 전자석이 축에 수직하게 배치되어 있는 자기 베어링 구조이다. 상기 헤테로폴라형 구조는 작은 사이즈를 유지할 수 있고 제작하기가 용이하기 때문에 가장 일반적으로 채용되는 자극 형상의 베어링 구조이다.
도 1은 종래 기술에 따른 헤테로폴라형 자기 베어링 구조를 나타내는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 헤테로폴라형 자기 베어링(100)은 원통 형상을 갖는 회전자(110)와 상기 회전자(110)를 둘러싸고 이를 자력으로 비 접촉 지지하는 고정자(120)로 구성된다. 여기서, 고정자(120)는 회전자(110)의 형상에 대응하는 고정자 철심(stator core, 121)과, 상기 고정자 철심(121)의 내 측면으로부터 회전자(110)의 축 방향으로 연장되어 형성되는 복수의 고정자 치형들(123)과, 상기 복수의 고정자 치형들(123)에 코일을 감아 형성된 복수의 상권선들(125)을 포함한다.
이러한 헤테로폴라형 자기 베어링(100)을 고밀도 유체 환경에 적용하기 위해서는 축 주변 유동의 안정성이 보장되어야 한다. 그런데, 도 2에 도시된 바와 같이, 고밀도 유체 환경에서의 자기 베어링 회전 운동 시, 복잡한 자기 베어링 구조에서 작동하는 고밀도 유체(130)의 와류((渦流) 및 복잡한 유동에 의해 높은 유체력이 발생하게 되고, 그에 따라 자기 베어링의 축 제어가 불안정해지는 문제가 있다. 따라서, 자기 베어링의 안정적인 축 제어를 위해서는 축 운동의 불안정한 요소를 배제할 필요가 있다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또 다른 목적은 복잡한 자기 베어링 구조에서 작동하는 고밀도 유체의 와류 현상 및 복잡한 유동에 의해 야기되는 축 제어의 불안전성을 완화시킬 수 있는 자기 베어링을 제공함에 있다.
또 다른 목적은 복수의 고정자 치형들의 단부에 장착되고 회전자를 둘러싸도록 원주 방향으로 연장되어 형성되는 유체 차단막을 갖는 자기 베어링을 제공함에 있다.
또 다른 목적은 서로 인접하여 배치되는 고정자 치형들의 단부 사이에 배치되어 고밀도 유체의 유동을 차단하는 유체 차단막을 갖는 자기 베어링을 제공함에 있다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 고정자 철심과, 상기 고정자 철심의 내 측면에 일정 간격으로 배치되는 복수의 고정자 치형들과, 상기 복수의 고정자 치형들 각각에 코일을 감아 형성된 복수의 상권선들을 포함하는 고정자; 상기 복수의 고정자 치형들에서 발생하는 자력을 통해 비 접촉 운동하는 회전자; 및 상기 고정자와 회전자 사이에 배치되어, 상기 회전 운동하는 회전자의 외측에 존재하는 고밀도 유체가 상기 복수의 고정자 치형들 사이에 형성된 복수의 공간으로 유입되는 것을 차단하는 유체 차단막을 포함하는 자기 베어링을 제공한다.
좀 더 바람직하게는, 상기 유체 차단막은 복수의 고정자 치형들의 단부면에 장착되는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 유체 차단막은 회전자로부터 일정 거리만큼 이격된 상태에서 해당 회전자를 둘러싸도록 원주 방향으로 연장되어 형성되는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 유체 차단막은 내부가 개방된 원통 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 유체 차단막은 회전자의 지름보다 크고, 고정자 철심의 지름보다 작은 지름을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
좀 더 바람직하게는, 상기 유체 차단막은 각 고정자 치형의 단부와 그 인접 고정자 치형의 단부 사이에 장착되는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 유체 차단막은 평평한 플레이트 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 유체 차단막은 각 고정자 치형의 단부면과 동일한 곡률 반경을 갖는 플레이트 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 유체 차단막의 개수는 복수의 고정자 치형들의 개수에 대응하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 유체 차단막은 비자화성 물질로 형성되는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 유체 차단막은 규소(Si) 계열 물질로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예들에 따른 자기 베어링의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 복수의 고정자 치형들의 단부면에 설치된 원통 형상의 유체 차단막을 구비함으로써, 복잡한 고정자 치형 구조로 인해 야기되는 고밀도 유체의 와류 현상 및 복잡한 유동을 제거할 수 있고 그에 따라 축 제어의 불안정성을 완화시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 각 고정자 치형의 단부와 그 인접 고정자 치형의 단부 사이에 설치된 유체 차단막을 구비함으로써, 복잡한 고정자 치형 구조로 인해 야기되는 고밀도 유체의 와류 현상 및 복잡한 유동을 제거할 수 있고 그에 따라 축 제어의 불안정성을 완화시킬 수 있다는 장점이 있다.
다만, 본 발명의 실시 예들에 따른 자기 베어링이 달성할 수 있는 효과는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 헤테로폴라형 자기 베어링 구조를 나타내는 도면;
도 2는 도 1의 자기 베어링 구조에서 발생하는 고밀도 유체의 불안정한 순환 유동을 나타내는 도면;
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자기 베어링 구조를 나타내는 도면;
도 4는 도 3의 자기 베어링 구조에 사용되는 유체 차단막의 구성을 나타내는 도면;
도 5는 도 3의 자기 베어링 구조에서 발생하는 고밀도 유체의 유동을 나타내는 도면;
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자기 베어링 구조를 나타내는 도면;
도 7은 도 6의 자기 베어링 구조에 사용되는 유체 차단막의 구성을 나타내는 도면;
도 8은 종래 기술에 따른 자기 베어링 구조에서 발생하는 유체력과 본 실시 예에 따른 자기 베어링 구조에서 발생하는 유체력을 비교한 결과를 나타내는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 복잡한 자기 베어링 구조에서 작동하는 고밀도 유체의 와류 현상 및 복잡한 유동에 의해 야기되는 축 제어의 불안전성을 완화시킬 수 있는 자기 베어링을 제안한다. 또한, 본 발명은 복수의 고정자 치형들의 단부에 장착되고 회전자를 둘러싸도록 원주 방향으로 연장되어 형성되는 유체 차단막을 갖는 자기 베어링을 제안한다. 또한, 본 발명은 서로 인접하여 배치되는 고정자 치형들의 단부 사이에 배치되어 고밀도 유체의 유동을 차단하는 유체 차단막을 갖는 자기 베어링을 제안한다.
이하에서는, 본 발명의 다양한 실시 예들에 대하여, 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자기 베어링 구조를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 자기 베어링(200)은 원통 형상을 갖는 회전자(210)와, 상기 회전자(210)를 둘러싸고 이를 자력으로 비 접촉 지지하는 고정자(220)와, 상기 회전자(210)와 고정자(220) 사이에 배치되는 유체 차단막(230)을 포함할 수 있다.
회전자(또는 회전축, 210)는 자성 재료를 이용하여 원통형으로 형성되며, 예를 들면 고속 회전하는 터보 압축기나 극저온 회전 기계, 터보 차저(turbo charger), 플라이 휠(fly wheel) 등에 사용된다. 이러한 회전자에는 적층 강판을 이용한 적층형의 회전자와 솔리드형의 회전자가 있다.
고정자(220)는 고정자 철심(221)과, 상기 고정자 철심(221)의 내 측면에 일정 간격으로 배치되는 복수의 고정자 치형들(223)과, 상기 복수의 고정자 치형들(223)에 코일을 감아 형성된 복수의 상권선들(225)을 포함한다.
고정자 철심(221)은 회전자(210)의 형상에 대응하는 원통형으로 형성될 수 있다. 상기 고정자 철심(221)은 회전자(210)로부터 일정거리만큼 이격되어 배치되며, 상기 회전자(210)를 둘러싸도록 형성될 수 있다. 이는 고정자(220)에서 발생하는 자속(magnetic flux)을 회전자(210)의 축 방향으로 집중시키기 위함이다.
복수의 고정자 치형들(223)은 고정자 철심(221)의 내 측면으로부터 회전자(210)의 축 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 이때, 상기 복수의 고정자 치형들(223)은 고정자 철심(221)과 동일한 재질로 형성될 수 있다.
각각의 고정자 치형(223)은 서로 대칭되는(즉, 동일한) 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 각각의 고정자 치형(223)은 고정자 철심(221)의 내 측면 상에서 서로 일정 거리만큼 균등하게 이격되어 배치될 수 있다.
각 고정자 치형(223)의 단부는 유체 차단막(230)의 외주면에 대응하는 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 각 고정자 치형(223)의 단부는 곡면 형상, 좀 더 구체적으로는 원주면 형상으로 형성될 수 있다. 이는 복수의 고정자 치형들(223)의 단부에 유체 차단막(230)을 장착(설치)하기 위함이다.
복수의 상권선들(225)은 고정자 치형들(223)의 몸체(body) 상에 코일을 감아 형성될 수 있다. 이때, 상기 고정자 치형들(223)의 상권선들(225) 간에는 미리 결정된 위상 차이를 갖도록 형성될 수 있다.
각각의 상권선(225)은 서로 동일한 위치에 해당하는 고정자 치형의 몸체 상에서 동일한 횟수만큼 감긴 코일들을 구비할 수 있다. 이는 각각의 고정자 치형(223)에서 발생하는 자속의 크기를 동일하게 하기 위함이다.
복수의 상권선들(225)에 소정의 전류를 인가하면, 상기 상권선들(225)이 배치된 복수의 고정자 치형들(223)은 회전축 방향으로 자속을 발생시키는 복수의 자극부를 형성하게 된다. 따라서, 자기 베어링(200)은 복수의 자극부에서 생성되는 자속을 이용하여 회전자(210)를 부양한 상태에서 해당 회전자(210)를 고속 회전시키게 된다.
유체 차단막(230)은 고정자 철심(221)의 내측에 배열된 복수의 고정자 치형들(223)의 단부에 장착되어, 회전자(210)의 고속 회전 운동으로 인해 상기 회전자(210) 인근에 존재하는 고밀도 유체가 복수의 고정자 치형들(223) 사이의 빈 공간으로 유입되는 현상을 차단할 수 있다. 이때, 상기 유체 차단막(230)은 별도의 체결 부재(미도시)를 통해 복수의 고정자 치형들(223)과 결합되거나 혹은 레이저 용접 공정을 통해 복수의 고정자 치형들(223)과 결합될 수 있다.
유체 차단막(230)은 회전자(210)로부터 일정 거리만큼 이격된 상태에서 해당 회전자(210)를 둘러싸도록 원주 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 일 예로, 도 4에 도시된 바와 같이, 유체 차단막(230)은 내부가 개방된 원통 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 유체 차단막(230)은 일정한 두께를 갖도록 형성될 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다.
유체 차단막(230)은 고정자(220)에서 발생하는 자기장에 쉽게 자화되지 않는 비자화성 물질(즉, 자화율(magnetic susceptibility)이 낮은 물질)로 형성될 수 있다. 또한, 유체 차단막(230)은 고밀도 유체의 유동에 따른 고압을 충분히 견딜 수 있는 물질로 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 유체 차단막(230)은 탄화규소(SiC) 또는 이산화규소(SiO2) 등과 같은 규소 계열 물질로 형성될 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다.
유체 차단막(230)은 회전자(210)의 지름보다 크고, 고정자 철심(221)의 지름보다 작은 지름(a)을 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 유체 차단막(230) 고정자 철심(221)의 너비와 동일하거나 혹은 더 큰 너비(b)를 갖도록 형성될 수 있다.
유체 차단막(230)의 양 측면, 좀 더 바람직하게는 내 측면은 높은 평탄도를 갖도록 형성될 수 있다. 이는 유체 차단막(230)과 고밀도 유체 사이에 발생하는 마찰력을 최소화하기 위함이다.
유체 차단막(230)은 회전자(210)와 고정자(220) 사이에 배치되어, 상기 회전자(210)의 고속 회전 운동으로 인해 고밀도 유체가 복수의 고정자 치형들(223) 사이에 형성된 복수의 공간으로 유입되어 해당 유체의 와류 및 복잡한 유동에 의한 유체력이 발생하는 것을 차단하는 역할을 수행할 수 있다.
가령, 도 5에 도시된 바와 같이, 회전자(210)와 고정자(220) 사이에 유체 차단막(230)을 설치함으로써, 상기 회전자(210)의 고속 회전 운동에도 불구하고 해당 차단막(230)의 내측에 존재하는 고밀도 유체(240)가 해당 차단막(230)의 외측에 존재하는 복수의 고정자 치형들(223) 사이의 빈 공간으로 유입되는 것을 효과적으로 차단하는 현상을 확인할 수 있다.
한편, 본 실시 예에서는, 상술한 유체 차단막(230)이 헤테로폴라형 자기 베어링 구조에 설치되는 것을 예시하고 있으나 반드시 이에 제한되지는 않으며, 상기 유체 차단막(230)이 호모폴라형 자기 베어링 구조에도 적용될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 자기 베어링은 복수의 고정자 치형들의 단부면에 설치된 원통 형상의 유체 차단막을 구비함으로써, 복잡한 고정자 치형 구조로 인해 야기되는 고밀도 유체의 와류 현상 및 복잡한 유동을 제거할 수 있고 그에 따라 축 제어의 불안정성을 완화시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자기 베어링 구조를 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자기 베어링(300)은 원통 형상을 갖는 회전자(310)와, 상기 회전자(310)를 둘러싸고 이를 자력으로 비 접촉 지지하는 고정자(320)와, 상기 고정자(220)의 치형들 사이에 배치되는 유체 차단막(330)을 포함할 수 있다.
회전자(310) 및 고정자(320)는 상술한 도 3의 회전자(210) 및 고정자(220)와 동일하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다. 이하에서는, 도 3에 도시된 유체 차단막(230)과 다른 형상을 갖는 유체 차단막(330)에 대해 상세히 설명하도록 한다.
유체 차단막(330)은 고정자 철심(321)의 내 측면에 형성된 각 고정자 치형(323)의 단부와 그 인접 고정자 치형(323)의 단부 사이에 장착될 수 있다. 좀 더 구체적으로, 상기 유체 차단막(330)은 각 고정자 치형(323)의 일 측면 상단과 그 인접 고정자 치형(323)의 일 측면 상단 사이에 장착될 수 있다. 이에 따라, 유체 차단막(330)은 회전자(310)의 고속 회전 운동으로 인해 해당 회전자(310)의 외측에 존재하는 고밀도 유체가 복수의 고정자 치형들(323) 사이의 빈 공간으로 유입되는 현상을 차단할 수 있다. 이때, 상기 유체 차단막(330)은 별도의 체결 부재(미도시)를 통해 복수의 고정자 치형들(323)과 결합되거나 혹은 레이저 용접 공정을 통해 복수의 고정자 치형들(323)과 결합될 수 있다.
유체 차단막(330)은 회전자(310)로부터 일정 거리만큼 이격된 상태에서 복수의 고정자 치형들(323)의 단부와 함께 해당 회전자(310)를 둘러싸도록 상기 고정자 치형들(323)의 단부로부터 원주 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 여기서, 고정자(320)에 설치된 유체 차단막(330)의 개수는 복수의 고정자 치형들(323)의 개수에 대응한다.
일 실시 예로, 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 유체 차단막(330)은 평평한 플레이트 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 다른 실시 예로, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 유체 차단막(330)은 각 고정자 치형(323)의 단부면과 동일한 곡률 반경을 갖는 플레이트 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 유체 차단막(330)은 일정한 두께를 갖도록 형성될 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다.
유체 차단막(330)은 고정자(320)에서 발생하는 자기장에 쉽게 자화되지 않는 비자화성 물질로 형성될 수 있다. 또한, 유체 차단막(330)은 고밀도 유체의 유동에 따른 고압을 충분히 견딜 수 있는 물질로 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 유체 차단막(330)은 탄화규소(SiC) 또는 이산화규소(SiO2) 등과 같은 규소 계열 물질로 형성될 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다.
유체 차단막(330)의 양 측면, 좀 더 바람직하게는 내 측면은 우수한 평탄도를 갖도록 형성될 수 있다. 이는 유체 차단막(330)과 고밀도 유체 사이에 발생하는 마찰력을 최소화하기 위함이다.
유체 차단막(330)은 고정자(320)의 치형들 사이에 배치되어, 회전자(310)의 고속 회전 운동으로 인해 고밀도 유체가 복수의 고정자 치형들(323) 사이에 형성된 복수의 공간으로 유입되어 해당 유체의 와류 및 복잡한 유동에 의한 유체력이 발생하는 것을 차단하는 역할을 수행할 수 있다.
한편, 본 실시 예에서는, 상술한 유체 차단막(330)이 헤테로폴라형 자기 베어링 구조에 설치되는 것을 예시하고 있으나 반드시 이에 제한되지는 않으며, 상기 유체 차단막(330)이 호모폴라형 자기 베어링 구조에도 적용될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자기 베어링은 각 고정자 치형의 단부와 그 인접 고정자 치형의 단부 사이에 설치된 유체 차단막을 구비함으로써, 복잡한 고정자 치형 구조로 인해 야기되는 고밀도 유체의 와류 현상 및 복잡한 유동을 제거할 수 있고 그에 따라 축 제어의 불안정성을 완화시킬 수 있다.
도 8은 종래 기술에 따른 자기 베어링 구조에서 발생하는 유체력(lubrication force)과 본 실시 예에 따른 자기 베어링 구조에서 발생하는 유체력을 비교한 결과를 나타내는 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 유체 차단막이 없는 자기 베어링 구조에서 동작하는 고밀도 유체에 의해 발생하는 유체력은 세기가 상당히 크고 그 범위가 넓어 규칙성이 뚜렷하지 않음을 확인할 수 있다. 이에 반해, 유체 차단막을 갖는 자기 베어링 구조에서 동작하는 고밀도 유체에 의해 발생하는 유체력은 세기가 상대적으로 작고 그 범위가 좁아 규칙성이 뚜렷함을 확인할 수 있다. 따라서, 축 제어의 불안정성을 상시적으로 야기하는 고밀도 유체 환경에서는 본 실시 예에 따른 유체 차단막을 갖는 자기 베어링 구조가 유용함을 확인할 수 있다.
한편 이상에서는 본 발명의 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술 되는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
200/300: 자기 베어링 210/310: 회전자
220/320: 고정자 221/321: 고정자 철심
223/323: 고정자 치형 225/325: 상권선
230/330: 유체 차단막

Claims (11)

  1. 고정자 철심과, 상기 고정자 철심의 내 측면에 일정 간격으로 배치되는 복수의 고정자 치형들과, 상기 복수의 고정자 치형들 각각에 코일을 감아 형성된 복수의 상권선들을 포함하는 고정자;
    상기 복수의 고정자 치형들에서 발생하는 자력을 통해 비 접촉 운동하는 회전자; 및
    상기 고정자와 회전자 사이에 배치되어, 회전 운동하는 상기 회전자의 외측에 존재하는 고밀도 유체가 상기 복수의 고정자 치형들 사이에 형성된 복수의 공간으로 유입되는 것을 차단하는 복수의 유체 차단막을 포함하되,
    상기 복수의 유체 차단막은 각 고정자 치형의 단부와 그 인접 고정자 치형의 단부 사이에 장착되고,
    상기 복수의 유체 차단막의 개수는 상기 복수의 고정자 치형들의 개수에 대응하는 것을 특징으로 하는 자기 베어링.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 유체 차단막은, 체결 부재를 통해 상기 복수의 고정자 치형들과 결합되는 것을 특징으로 하는 자기 베어링.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 유체 차단막은, 레이저 용접 공정을 통해 상기 복수의 고정자 치형들과 결합되는 것을 특징으로 하는 자기 베어링.
  4. 제1항에 있어서,
    각각의 유체 차단막은 평평한 플레이트 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자기 베어링.
  5. 제1항에 있어서,
    각각의 유체 차단막은 각 고정자 치형의 단부면과 동일한 곡률 반경을 갖는 플레이트 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자기 베어링.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 유체 차단막은 비자화성 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 자기 베어링.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 유체 차단막은 규소(Si) 계열 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 자기 베어링.
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