일반기술

영구자석과 압전소자를 이용한 능동형 하이브리드 베어링

<기술의 개요>고정도의 회전정밀도를 유지하면서 회전체의 내외부 진동억제 뿐만 아니라 회전체 불균형에 의한 자동밸런싱도 수행 가능한 능동제어 방식의 비접촉 베어링이 고속화, 정밀화를 추구하는 회전기계에 요구됨.본 기술은 영구자석에 의한 자기반발력을 이용하여 회전축을 비접촉으로 지지하고, 압전 액추에이터에 의해 반경방향의 위치제어를 함으로써 영구자석의 불안정성을 보정함과 동시에 능동적 진동감쇠를 구현하는 새로운 방식의 비접촉 능동형 베어링 기술임.<기술의 특징>비접촉 베어링에는 동역학적/정역학적 유체윤활을 이용하는 공기 베어링과 자석의 흡인력과 반발력을 이용하는 자기베어링 방식이 주로 사용되고 있으나, 공기 베어링은 초고속 및 진공에서 사용불가라는 한계가 있으며, 자기베어링은 고가이며 소비전력이 크고 설계나 유지, 보수관리가 까다롭다는 단점이 있어 응용분야에 있어서 한계를 가지고 있음.본 기술은 공기/자기 베어링이 가지는 문제점을 극복하기 위해서 제안된 기술로써, 고속, 고진공에서도 사용 가능하며 영구자석에 의한 불안정성을 압전 액추에이터를 이용하여 적은 소비전력으로 구동, 보정될 수 있게 함으로서 종래의 전자석을 이용하여 회전축을 지지하는 자기베어링보다 전력소비를 줄일 수 있는 특징을 가짐.<기술의 응용범위>- 비접촉 베어링은 기계적인 마찰, 마모가 없기 때문에 에너지 손실이 적고 수명이 반영구적이면서 윤활이나 밀봉의 필요가 없어 진공이나 부식성환경 및 광범위한 온도에서 사용 가능함.- 본 기술은 영구자석에 의한 자기반발력을 이용하여 회전축을 비접촉으로 지지하고, 압전 액추에이터에 의해 반경방향의 제어 안정성을 향상시킨 새로운 방식의 비접촉 능동형 베어링 방식으로서 일반산업뿐만 아니라 항공산업과 바이오산업 등 산업분야 전반에 걸쳐서 고속화, 정밀화가 요구되는 회전기계에 응용 가능하며 타 산업에 대한 기술 파급효과가 클 것으로 예상됨.<기술의 사업성>- 최근 전 산업분야에 걸쳐서 회전기계에 대한 고속화, 정밀화의 요구가 강조되고 있으며 윤활제를 사용하지 않은 비접촉 베어링 방식에 대한 연구개발이 활발히 이루어지고 있음. - 본 기술은 고진공에서 사용 가능한 저소비전력 능동형 베어링으로서 마이크로가스터빈, 고진공 터보분자펌프, 공작기계용 주축계, 터보압축기, 인공심장용 혈액펌프 등 고속 회전기계류에 응용 가능하며, 기존의 공기/자기 베어링보다 시스템의 컴팩트화가 가능하고 비용절감을 기대할 수 있음.