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에어 포일 베어링

에어 베어링이란?

회전기계에서 윤활오일을 사용하지 않고 주위에 있는 공기를 이용하여 윤활작용을 하는 에어포일(air foil)베어링은 유연성과 저가격화의 가능성이 장점입니다.
에어포일베어링은 회전체를 지지하기 위해 필요한 부품이 적고 오일을 공급할 필요가 없기 때문에 다른 베어링에 비해 훨씬 더 신뢰성이 있습니다.
중심축이 회전중 에 있을 때, 베어링과 축 사이에 에어갭이 형성되어 베어링 포일의 마모를 방지하고, 중심축이 회전하거나 정지할 때 베어링 표면이 중심 축과 접촉하게 되는데,
이때 발생하는 마모는 에어포일베어링에 코팅층을 형성하여 최소화 시킵니다.
에어포일베어링을 사용한 기계장치에는 윤활유 공급 시스템이 필요 없기 때문에 윤활유를 체크하거나 교체할 필요가 없습니다. 따라서 운영비용이 절감되는 장점이 있습니다.
터보기계(송풍기,공기압축기)의 중심축은 높은 속도에서 높은 공기역학적 효율을 가지고 있습니다.
에어포일베어링은 상기 터보기계류가 높은 속도로 작동하는데 어떠한 제약을 가지지 않습니다.
PM모터에서는 고속에서 높은 효율을 제공하며 이에 따라 고속에 적합한 베어링이 요구되고 있습니다.
일반적으로 오일윤활 베어링으로는 이 요구성능을 제공할 수 없습니다.
결과적으로 에어포일 베어링이 고속모터에 적용되는 것이 최적이라고 알려져 있으며, 구조적으로 충분한 비정렬과 열 진동을 견디어 낼 수 있는 장점이 있습니다.
따라서 에어 포일 베어링은 고속 및 고온의 극한의 환경 속에서 운용을 필요로 하는 고속 모터에 가장 적합한 솔루션이라고 할 수 있습니다.

에어 포일 베어링의 구조

에어 포일 베어링의 구동원리

샤프트(회전축)이 베어링 내부 표면을 움직이기 시작하고, 속도가 증가하면서 샤프트가 중심쪽으로 점점 더욱 이동합니다.
정상 속도에 도달하기 직전, 샤프트는 원의 중앙에 놓이게 됩니다.

포일 베어링의 역사

베어링 성능 비교

베어링 성능 비교
구분 Air Foil Bearing Magnetic Bearing Tilting Pad Bearing Ball Bearing
윤활유 사용안함 사용안함 사용 사용
내구성/수명 반영구적 반영구적 반영구적 교체필요
유지보수 없음 보조 볼 베어링 교체 5년에 1번 정기점검 일정 시간 동작 후 교체
신뢰도 20 5 1 1
정전시 문제 없음 보조 볼 베어링 수명 단축 오일 압력 저하로 사고가능성 있음 오일 압력 저하로 사고가능성 있음
오류가능성 없음(완전기계식) 제어장치의 오동작 가능성 있음 오일 계통의 유지보수 불량시
파손 가능성 있음
오일 계통의 유지보수 불량시
파손 가능성 있음
시스템복잡성 단순(완전기계식) 복잡한 제어기
베어링부의 전기유입
베어링 권선 수명제한
오일 시스템 복잡
(Pump, Filter, 감압시스템,
압력센서 등)
오일 시스템 복잡
(Pump, Filter, 감압시스템,
압력센서 등)
동력손실 초고속의 경우에도 모터출력의 0.5% 이하 초고속 모터의 경우 1% 이상 기어와 함께 사용되며,
기어 손실포함 총 출력의 10% 손실
기어와 함께 사용되며,
기어 손실포함 총 출력의 5% 손실
AS비용 1 100 30 30