KR101276110B1 - 차량용 공기공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 공기공급장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 초기구동(저속회전시)에 유리한 볼베어링과 고속회전에 유리한 공기베어링을 함께 설치하여 회전축을 회전가능하게 지지하도록 함으로써, 초기구동시에는 볼베어링으로 지지하고 고속회전시에는 공기베어링으로 지지하여 저속영역이든 고속영역이든 어느 한 종류의 베어링만 적용했을때보다 더 넓은 영역에서 상호보완 해주면서 안정적으로 작동이 가능한 차량용 공기공급장치에 관한 것이다.

이에 본 발명은 중앙에 설치되는 회전축(120)을 회전시키는 모터부(130)와, 상기 모터부(130)의 상,하단에 결합되어 상기 회전축(120)을 지지하는 상,하부 베어링홀더(140)(150)를 포함하여 구성되며, 내부에는 상,하단을 관통하는 공기유로(133a)가 구비된 모터어셈블리(105); 상기 모터어셈블리(105)의 상단에 결합됨과 아울러 입구(111)를 통해 유입되는 공기를 상기 모터어셈블리(105)의 공기유로(133a)로 안내하는 입구덕트(110); 상기 회전축(120)의 하단에 결합되어 회전축(120)과 함께 회전하면서 공기를 압축시키는 임펠러(180); 상기 모터어셈블리(105)의 하단에 결합됨과 아울러 상기 임펠러(180)를 중앙에 회전가능하게 수용하고, 상기 임펠러(180)의 상부측에는 상기 모터어셈블리(105)의 공기유로(133a)를 통과한 공기를 임펠러(180)측으로 안내하도록 안내홈(171)이 형성되며, 상기 임펠러(180)의 둘레에는 상기 임펠러(180)를 통해 송풍되면서 압축된 공기를 출구(173)측으로 토출시키는 볼루트(volute,172)가 형성된 출구덕트(170); 상기 출구덕 트(170)의 개방된 하단을 밀폐하는 엔드플레이트(190); 상기 회전축(120)의 상,하측을 회전가능하게 지지하는 부위에 설치됨과 아울러 초기구동에 유리한 복수개의 제 1 베어링(145) 및 고속회전에 유리한 복수개의 제 2 베어링(155)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

공기공급장치, 모터어셈블리, 회전축, 임펠러, 볼베어링, 공기베어링

Description

차량용 공기공급장치{Air supply device for vehicles}

도 1은 일반적인 디젤엔진 차량용 공기공급장치를 나타내는 단면도,

도 2는 종래의 연료전지 차량용 공기공급장치를 나타내는 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 차량용 공기공급장치를 나타내는 결합사시도,

도 4는 본 발명에 따른 차량용 공기공급장치를 나타내는 분해사시도,

도 5는 본 발명에 따른 차량용 공기공급장치를 나타내는 결합단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호설명>

100: 공기공급장치 105: 모터어셈블리

110: 입구덕트 111: 입구

120: 회전축 121: 상부축

122: 하부축 123: 리테이너

124: 자석 130: 모터부

131: 고정자 132: 냉각수단

132a: 원형부 132b: 방열판

133: 모터하우징 133a: 공기유로

140: 상부 베어링홀더 141,151: 연통로

142,152: 관통공 145: 제 1 베어링

146: 볼베어링

150: 하부 베어링홀더 155: 제 2 베어링

156: 공기베어링 156a: 판

156b: 결합홈 160: 탑커버

170: 출구덕트 171: 안내홈

172: 볼루트 173: 출구

180: 임펠러 181: 날개

190: 엔드플레이트

본 발명은 차량용 공기공급장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 초기구동(저속회전시)에 유리한 볼베어링과 고속회전에 유리한 공기베어링을 함께 설치하여 회전축을 회전가능하게 지지하도록 함으로써, 초기구동시에는 볼베어링으로 지지하고 고속회전시에는 공기베어링으로 지지하여 저속영역이든 고속영역이든 어느 한 종류의 베어링만 적용했을때보다 더 넓은 영역에서 상호보완 해주면서 안정적으로 작동이 가능한 차량용 공기공급장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량은 차량의 구동을 위해 엔진을 탑재하고 있으며, 이 차량들은 엔진에서 사용하는 연료에 따라 가솔린차량, 디젤차량, LPG차량 등으로 구분된다. 이와 같은 차량들은 시동시 시동모터가 배터리로부터 전원을 공급받아 구동되 어 크랭크축의 일단에 고정된 플라이휠을 회전시키고, 이에 따라 크랭크축이 회전되어 그에 연결된 커넥링로드가 왕복운동 함으로써 엔진을 가동시키게 된다.

한편, 디젤차량에는 엔진의 출력을 높이기 위해 배기가스의 에너지로 터빈(turbine)을 돌려 엔진으로 흡입되는 공기를 압축해서 엔진에 공급함으로써 엔진의 출력을 향상시키는 이른 바 공기공급장치가 함께 구비된다.

이러한 공기공급장치(1)는 도 1에 도시한 바와 같이, 터빈부(2)와 압축부(3)가 베어링 하우징(4)을 사이에 두고 동축상에 일체로 구비되며, 터빈부(2)와 압축부(3)의 터빈휠(6)과 임펠러(7)는 베어링 하우징(4)에 지지된 한 개의 회전축(5) 양단부에 함께 장착되어 있다. 이에 따라 엔진에서 배출된 배기가스가 터빈부(2)를 지나면서 터빈휠(6)을 회전시키면, 압축부(3)의 임펠러(7)가 동시에 회전하게 되어 흡입공기를 압축하고, 압축된 공기를 엔진의 실린더내로 공급함으로써 체적효율 향상에 의해 엔진의 출력을 향상시키게 된다.

그러나, 엔진의 배기가스를 이용하여 터빈휠(6)을 돌릴경우, 엔진 배기가스의 맥동현상에 의해 공기공급장치(1)에서 소음과 진동이 과다하게 발생하는 문제가 있다.

또한, 연료전지 차량에서는 배기가스의 사용이 불가하여 상기에서 설명한 배기가스를 에너지로 사용하는 공기공급장치(1)를 사용할 수 없으며, 이에 따라 연료전지 차량에서는 공기공급장치의 구동을 위해서 별도의 구동 모터가 설치되어 있다.

참고로, 연료전지는 다수의 셀이 적층되어 이루어지는데, 이를 스택(stack) 이라 하며, 상기 스택에 연료(수소가스)와 공기(산소)를 공급하여 물의 전기분해 역반응으로 전기화학반응이 진행되어 전기와 열을 발생하는 전지계로써 실제로는 발전장치라고 볼 수 있다.

여기서, 상기 스택에 공급되는 공기는 모터로 구동되는 공기공급장치(10)를 통해 공급되며, 도 2는 이러한 연료전지 차량용 공기공급장치(10)를 나타면 도면으로써, 간략히 설명하면, 중앙에 설치된 회전축(12)을 회전시키도록 회전축(12)의 둘레에 고정자(13)를 설치하여 구성된 모터부(11) 및 상기 모터부(11)를 수용하는 모터하우징(15)과, 상기 회전축(12)의 일단부에 결합되어 공기를 압축시키는 임펠러(16)와, 상기 모터하우징(15)의 전방에 결합되어 상기 임펠러(16)를 수용함과 아울러 상기 임펠러(16)의 회전시 입구(17a)를 통해 공기를 유입하여 볼루트(17b)로 압축된 공기를 토출시키는 압축하우징(17)과, 상기 모터하우징(15)의 후방에 결합되어 상기 회전축(12)의 타단부를 회전가능하게 지지하는 베어링 하우징(18)으로 구성된다.

또한, 상기 회전축(12)의 내부에는 자석(미도시)이 설치된다.

그리고, 상기 압축하우징(17) 및 베어링 하우징(18)에는 상기 회전축(12)을 회전가능하게 지지하는 볼베어링(14) 또는 공기베어링이 설치된다.

따라서, 상기 모터부(11)를 구동하여 상기 회전축(12)을 회전시키면, 상기 압축하우징(17)내의 임펠러(16)가 동시에 회전하게 되어 상기 압축하우징(17)의 입구(17a)를 통해 흡입되는 공기를 압축하고, 압축된 공기를 볼루트(17b)를 통해 스택으로 공급하게 되는 것이다.

그러나, 상기 공기공급장치(10)에는 상기 회전축(12)을 회전가능하게 지지하도록 볼베어링(14) 또는 공기베어링을 설치하게 되는데, 이때 상기 각각의 베어링(14)은 작동 영역별로 장단점이 있으나, 종래에는 한 종류의 베어링 만을 사용하여 왔다.

즉, 상기 볼베어링(14)은 초기구동(저속회전시)에 유리하나 기계적 마찰에 의해 고속회전시 파손의 우려가 있고, 상기 공기베어링은 부상하여 무접촉으로 운전되는 고속회전 영역에는 적합하나, 저속회전시 마찰에 의한 마모가 발생하는 문제가 있었다.

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 초기구동(저속회전시)에 유리한 볼베어링과 고속회전에 유리한 공기베어링을 함께 설치하여 회전축을 회전가능하게 지지하도록 함으로써, 초기구동시에는 볼베어링으로 지지하고 고속회전시에는 공기베어링으로 지지하여 저속영역이든 고속영역이든 어느 한 종류의 베어링만 적용했을때보다 더 넓은 영역에서 상호보완 해주면서 안정적으로 작동이 가능한 차량용 공기공급장치를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 중앙에 설치되는 회전축을 회전시키는 모터부와, 상기 모터부의 상,하단에 결합되어 상기 회전축을 지지하는 상,하부 베어링홀더를 포함하여 구성되며, 내부에는 상,하단을 관통하는 공기유로가 구비된 모터어셈블리; 상기 모터어셈블리의 상단에 결합됨과 아울러 입구를 통해 유입되는 공기를 상기 모터어셈블리의 공기유로로 안내하는 입구덕트; 상기 회전축의 하단에 결합되어 회전축과 함께 회전하면서 공기를 압축시키는 임펠러; 상기 모터어셈블리의 하단에 결합됨과 아울러 상기 임펠러를 중앙에 회전가능하게 수용하고, 상기 임펠러의 상부측에는 상기 모터어셈블리의 공기유로를 통과한 공기를 임펠러측으로 안내하도록 안내홈이 형성되며, 상기 임펠러의 둘레에는 상기 임펠러를 통해 송풍되면서 압축된 공기를 출구측으로 토출시키는 볼루트(volute)가 형성된 출구덕트; 상기 출구덕트의 개방된 하단을 밀폐하는 엔드플레이트; 상기 회전축의 상,하측을 회전가능하게 지지하는 부위에 설치됨과 아울러 초기구동에 유리한 복수개의 제 1 베어링 및 고속회전에 유리한 복수개의 제 2 베어링을 포함하여 이루어지되, 상기 복수개의 제 1 베어링은 볼베어링으로 구성되어 어느 하나의 볼베어링은 상기 상부 베어링홀더에 설치되고 다른 하나의 볼베어링은 상기 엔드플레이트에 설치되며, 상기 복수개의 제 2 베어링은 공기베어링으로 구성되어 어느 하나의 공기베어링은 상기 상부 베어링홀더에 설치되되 상기 제 1 베어링의 하측에 설치되고 다른 하나의 공기베어링은 상기 하부 베어링홀더에 설치되어, 초기구동시에는 상기 복수개의 볼베어링으로 회전축을 지지하고, 고속회전시에는 상기 복수개의 공기베어링으로 회전축을 지지하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

종래에 있어서와 동일한 구성 및 작용에 대한 반복되는 설명은 생략한다.

도 3은 본 발명에 따른 차량용 공기공급장치를 나타내는 결합사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 차량용 공기공급장치를 나타내는 분해사시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 차량용 공기공급장치를 나타내는 결합단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 공기공급장치(100)는 연료전지 차량의 스택(stack)에 압축된 공기를 공급하는 역할을 한다.

이러한 공기공급장치(100)는 크게 모터어셈블리(105)와, 입구덕트(110)와, 임펠러(180)와, 출구덕트(170)와, 엔드플레이트(190)로 구성된다.

먼저, 상기 모터어셈블리(105)는 중앙에 설치되는 회전축(120)을 회전시키는 모터부(130)와, 상기 모터부(130)의 상,하단에 결합되어 상기 회전축(120)의 상,하단을 회전가능하게 지지하는 상,하부 베어링홀더(140)(150)로 구성되며, 내부에는 상,하단을 관통하는 공기유로(133a)가 형성된다.

상기 모터부(130)는, 상기 회전축(120)의 내부에 설치되는 자석(124)과, 상기 회전축(120)의 둘레에 회전축(120)의 반경방향으로 일정 간격을 두고 설치되는 고정자(131)와, 상기 고정자(131)의 둘레에 고정자(131)의 반경방향으로 일정 간격을 두고 설치되며 그 사이에 상기 공기유로(133a)를 형성하는 모터하우징(133)으로 구성된다.

여기서, 상기 고정자(131)는 공지된 것으로써 라미네이터(Laminator)에 코일(Coil)을 감아서 구성된다. 따라서, 상기 고정자(131)에 전류를 공급하게 되면 상기 회전축(120)이 회전하게 되는 것이다.

상기 회전축(120)은 상기 자석(124)을 사이에 두고 자석(124)의 상,하측에 설치되는 상,하부축(121)(122)과, 상기 자석(124)을 내부에 수용함과 아울러 상기 서로 이격된 상,하부축(121)(122)을 연결/결합하는 리테이너(123)로 이루어진다.

이때, 상기 상,하부축(121)(122)과 리테이너(123)는 레이저 용접으로 서로 접합된다. 아울러 상기 상,하부축(121)(122)과 리테이너(123)의 접촉면적이 넓을수록 강하게 결합시킬 수 있다.

또한, 상기 자석(124)은 상기 리테이너(123)의 내부에 열박음하여 결합한다.

그리고, 상기 상부 베어링홀더(140)는 상기 모터하우징(133)의 상단에 결합되며 중앙에는 관통공(142)이 형성되어 상기 회전축(120)의 상단을 회전가능하게 지지함과 아울러 상기 관통공(142)의 반경방향 일정거리에는 상기 입구덕트(110)의 내부와 상기 모터하우징(133)의 내부를 연통시키는 다수의 연통로(141)가 형성된다.

또한, 상기 하부 베어링홀더(150)는 상기 모터하우징(133)의 하단에 결합되며 중앙에는 관통공(152)이 형성되어 상기 회전축(120)의 하단(임펠러 보다는 위쪽)을 회전가능하게 지지함과 아울러 상기 관통공(152)의 반경방향 일정거리에는 상기 모터하우징(133)의 내부와 상기 출구덕트(170)의 안내홈(171) 내부를 연통시키는 다수의 연통로(151)가 형성된다.

그리고, 상기 회전축(120)의 상,하측을 회전가능하게 지지하는 부위에는, 초기구동(저속회전)에 유리한 복수개의 제 1 베어링(145)과, 고속회전에 유리한 복수개의 제 2 베어링(155)이 설치된다.

상기 복수개의 제 1 베어링(145) 중 어느 하나는 상기 상부 베어링홀더(140)의 관통공(142)에 설치되고 다른 하나는 아래에서 설명될 엔드플레이트(190)에 설치된다.

또한, 상기 복수개의 제 2 베어링(155) 중 어느 하나는 상기 상부 베어링홀더(140)의 관통공(142)에 설치되되 상기 제 1 베어링(145)의 하측에 설치되고 다른 하나는 상기 하부 베어링홀더(150)의 관통공(152)에 설치된다.

아울러, 상기 제 1,2 베어링(145)(155)의 원활한 작동을 위해 상기 제 1 베어링(145)은 상기 회전축(120)에서 직경이 작은 부위에 설치되고, 상기 제 2 베어링(155)은 상기 회전축(120)에서 직경이 큰 부위에 설치된다.

여기서, 상기 제 1 베어링(145)은 초기구동(저속회전)에 유리한 볼베어링(146)이고, 상기 제 2 베어링(155)은 고속회전에 유리한 공기베어링(156)인 것이 바람직하다.

그리고, 상기 볼베어링(146)의 내륜은 상기 회전축(120)의 외주면과 열박음하지 않고 일정한 간극(미도시)을 유지하면서 설치된다. 즉, 상기 회전축(120)이 고속회전하여 상기 공기베어링(156)이 부상하는 경우 상기 볼베어링(146)에 걸리는 부하는 작아지게 되어, 상기 볼베어링(146)의 파손을 방지한다. 이때, 상기 볼베어링(146) 내륜과 상기 회전축(120) 외경의 간극은 상기 공기베어링(156)에 의해 회전축(120)이 최대로 부상되는 값 보다 커야 한다.

아울러, 상기 회전축(120)의 고속회전시, 상기 두 개의 볼베어링(146)으로 구성된 제 1 베어링(145)과, 두 개의 공기베어링(156)으로 구성된 제 2 베어링(155)에 의해 부하가 4지점으로 분산됨과 아울러 볼베어링(146)과 공기베어링(156)이 저속이나 고속회전시에 상호보완 해주기 때문에 종래에 한 종류의 베어링만 적용했을 때 보다 더 넓은 영역에서의 안정적 작동이 가능하고 베어링의 수명도 연장된다.

한편, 상기 공기베어링(156)은 상기 상,하부 베어링홀더(140)(150)의 관통공(142)(152)의 내주면에 다수의 결합홈(156b)을 축방향으로 형성하고 상기 결합홈(156b)에 다수개의 분할된 판(156a)을 설치하여 이루어지게 된다. 이때, 상기 회전축(120)의 고속회전시에는 상기 다수개의 판(156a)이 부상하여 회전축(120)을 지지하게 된다.

그리고, 상기 모터어셈블리(105)의 내부에는 상기 모터어셈블리(105)의 발열부를 냉각시킬 수 있도록 냉각수단(132)이 설치된다.

상기 냉각수단(132)은 상기 고정자(131)와 모터하우징(133)의 사이에 설치됨과 아울러 상기 고정자(131)의 외주면을 감싸는 원통부(132a) 및 상기 원통부(132a)의 외주면에 방사상으로 돌출 형성되는 다수의 방열판(132b)으로 이루어진다. 따라서, 상기 모터어셈블리(105)의 공기유로(133a)를 통과하는 공기와 상기 방열판(132b)이 열교환하면서 모터어셈블리(105)의 발열부인 상기 모터부(130)의 고정자(131)를 냉각시켜 성능을 향상시키게 된다. 아울러 상기 모터어셈블리(105)의 발열부가 냉각되면서 상기 회전축(120)의 열변형을 줄일수 있게 되는 것이다.

한편, 상기 냉각수단(132)인 원통부(132a) 및 방열판(132b)은 상기 모터하우징(133)의 내측에서 상기 고정자(131)를 지지하는 역할도 한다.

그리고, 상기 임펠러(180)는 외주면에 복수개의 날개(181)가 형성됨과 아울러 상기 회전축(120)의 하단에 결합되어 회전축(120)과 함께 회전하면서 공기를 압축시키는 역할을 한다. 즉, 상기 임펠러(180)가 회전하게 되면, 상기 입구덕트(110)의 입구(111)를 통해 공기가 흡입되고 이 공기는 모터어셈블리(105)를 거쳐 출구덕트(170)로 유동한후 상기 임펠러(180)를 통과하게 되고, 상기 임펠러(180)를 통과하면서 가속된 공기는 아래에서 설명될 출구덕트(170)의 볼루트(172)에서 압력이 상승된 후 토출되는 것이다.

그리고, 상기 입구덕트(110)는 상기 모터어셈블리(105)의 상단인 상기 상부 베어링 홀더(140)의 상단에 결합됨과 아울러 상단에 형성된 입구(111)를 통해 유입 되는 공기를 상기 모터어셈블리(105)의 공기유로(133a)로 안내하게 된다.

또한, 상기 상부 베어링홀더(140)의 상측면에는 상단면이 곡면으로 형성되어 상기 입구덕트(110)의 입구(111)를 통해 유입되는 공기를 상기 모터어셈블리(105)의 공기유로(133a)로 안내하는 탑커버(160)가 결합된다. 즉, 상기 입구덕트(110)의 입구(111)를 통해 유입된 공기는 정체됨이 없이 상기 탑커버(160)의 곡면을 따라 부드럽게 유동하면서 상기 상부 베어링 홀더(140)에 형성된 연통로(141)를 통해 모터하우징(133)의 내부로 원활하게 유동하게 된다.

그리고, 상기 출구덕트(170)는 상기 모터어셈블리(105)의 하단인 상기 하부 베어링 홀더(150)의 하단에 결합됨과 아울러 상기 임펠러(180)를 중앙에 회전가능하게 수용하고, 상기 임펠러(180)의 상부측에는 상기 모터어셈블리(105)의 공기유로(133a)를 통과한 공기를 임펠러(180)의 상단측으로 안내하도록 반원형의 안내홈(171)이 형성되며, 상기 임펠러(180)의 둘레에는 상기 임펠러(180)를 통해 송풍되면서 압축된 공기를 출구(173)측으로 토출시키는 볼루트(volute,172)가 형성된다.

여기서, 상기 볼루트(172)는 상기 임펠러(180)에서 송풍된 공기를 임펠러(180)의 외각으로 바람을 안내하여 동압을 정압으로 바꿔줌으로써 압력을 상승시키게 된다.

이러한 상기 볼루트(172)는 상기 출구덕트(170)의 외주면에 돌출되게 형성되되 임의지점에서 부터 출구(173)까지 직경이 점차 증가하도록 형성된다.

이때, 상기 임펠러(180)와 상기 출구덕트(170)의 내주면 사이의 간격(L)은 높은 압력비를 얻기 위해서 0.2~0.4mm 인것이 바람직하다. 만일, 상기 간격(L)이 0.2mm 보다 작게 되면 가공 및 공차를 맞추기가 어려워 접촉소음 및 파손이 발생할 우려가 있으며, 상기 간격(L)이 0.4mm 보다 크게 되면 리크가 많이 발생하여 높은 압력비를 얻을 수 없고 효율이 저하되게 된다.

그리고, 상기 출구덕트(170)의 하단은 개방되어 있는데, 상기 출구덕트(170)의 개방된 하단은 엔드플레이트(190)에 의해 밀폐된다. 아울러, 상기 엔드플레이트(190)의 중앙에는 상기 회전축(120)의 하단을 회전가능하게 지지하는 제 1 베어링(145)인 볼베어링(146)이 삽입되어 있다.

이하, 본 발명에 따른 차량용 공기공급장치(100)의 작용을 설명하기로 한다.

먼저, 상기 고정자(131)에 전류가 공급되면, 상기 회전축(120)이 회전하게 되며, 상기 회전축(120)이 회전하게 되면 회전축(120)의 하단에 결합된 임펠러(180)도 함께 회전하게 된다.

이후, 상기 임펠러(180)가 회전하게 되면, 상기 입구덕트(110)의 입구(111)를 통해 공기가 흡입되는데, 이때 흡입된 공기는 상기 탑커버(160)의 곡면을 따라 유동하면서 상기 상부 베어링홀더(140)의 연통로(141)를 통해 상기 모터하우징(133)의 공기유로(133a)로 유동하게 된다.

상기 모터하우징(133)의 공기유로(133a)를 따라 유동하는 공기는 상기 냉각수단(132)인 방열판(132b)과 열교환을 수행하면서 모터어셈블리(105)의 발열부인 모터부(130)의 고정자(131)를 냉각시키게 되고, 이후 상기 하부 베어링홀더(150)의 연통로(151)를 통해 출구덕트(170)의 안내홈(171)으로 유입된다.

계속해서, 상기 출구덕트(170)의 안내홈(171)으로 유입된 공기는 상기 임펠러(180)의 상단측으로 안내되어 임펠러(180)로 진입하게 된다. 이후 상기 임펠러(180)를 통과하면서 가속된 공기는 상기 출구덕트(170)의 볼루트(172)를 지나면서 압력이 상승되어 출구(173)를 통해 토출된다.

이후, 상기 출구덕트(170)의 출구(173)를 통해 토출된 높은 압력의 공기는 스택(stack)측으로 공급된다.

그리고, 상기 볼베어링(146)과 공기베어링(156)이 함께 적용된 본 발명은, 초기구동(저속회전)시에는 상기 볼베어링(146)으로 회전축(120)을 지지하고, 고속회전시에는 상기 공기베어링(156)이 부상하여 회전축(120)을 지지하게 된다. 물론, 고속회전시 상기 볼베어링(146)도 회전하긴 하지만 볼베어링(146)과 회전축(120)의 슬라이딩공차에 의해 볼베어링(146)의 파손을 방지할 수 있다.

한편, 상기 공기공급장치(100)의 조립시에는, 상기 회전축(120), 고정자(131), 냉각수단(132), 모터하우징(133), 상,하부 베어링홀더(140)(150) 및 탑커버(160)까지를 모터어셈블리(105)화하여 조립한 후, 상기 임펠러(180), 입구덕트(110), 출구덕트(170) 및 엔드플레이트(190)를 조립하게 된다.

상기한 본 발명에 따르면, 상기 회전축의 상,하측에 초기구동(저속회전시)에 유리한 볼베어링과 고속회전에 유리한 공기베어링을 함께 설치하여 회전축을 회전가능하게 지지하도록 함으로써, 초기구동시에는 볼베어링으로 지지하고 고속회전시 에는 공기베어링으로 지지하여 저속영역이든 고속영역이든 어느 한 종류의 베어링만 적용했을때보다 더 넓은 영역에서 상호보완 해주면서 안정적으로 작동이 가능함과 아울러 각 베어링의 수명이 연장된다.

또한, 상기 볼베어링과 회전축이 일정한 간극을 유지하고 있기 때문에 고속회전시 상기 볼베어링의 파손이 방지된다.

Claims (4)

1. 중앙에 설치되는 회전축(120)을 회전시키는 모터부(130)와, 상기 모터부(130)의 상,하단에 결합되어 상기 회전축(120)을 지지하는 상,하부 베어링홀더(140)(150)를 포함하여 구성되며, 내부에는 상,하단을 관통하는 공기유로(133a)가 구비된 모터어셈블리(105);

   상기 모터어셈블리(105)의 상단에 결합됨과 아울러 입구(111)를 통해 유입되는 공기를 상기 모터어셈블리(105)의 공기유로(133a)로 안내하는 입구덕트(110);

   상기 회전축(120)의 하단에 결합되어 회전축(120)과 함께 회전하면서 공기를 압축시키는 임펠러(180);

   상기 모터어셈블리(105)의 하단에 결합됨과 아울러 상기 임펠러(180)를 중앙에 회전가능하게 수용하고, 상기 임펠러(180)의 상부측에는 상기 모터어셈블리(105)의 공기유로(133a)를 통과한 공기를 임펠러(180)측으로 안내하도록 안내홈(171)이 형성되며, 상기 임펠러(180)의 둘레에는 상기 임펠러(180)를 통해 송풍되면서 압축된 공기를 출구(173)측으로 토출시키는 볼루트(volute,172)가 형성된 출구덕트(170);

   상기 출구덕트(170)의 개방된 하단을 밀폐하는 엔드플레이트(190);

   상기 회전축(120)의 상,하측을 회전가능하게 지지하는 부위에 설치됨과 아울러 초기구동에 유리한 복수개의 제 1 베어링(145) 및 고속회전에 유리한 복수개의 제 2 베어링(155)을 포함하여 이루어지되,

   상기 복수개의 제 1 베어링(145)은 볼베어링(146)으로 구성되어 어느 하나의 볼베어링(146)은 상기 상부 베어링홀더(140)에 설치되고 다른 하나의 볼베어링(146)은 상기 엔드플레이트(190)에 설치되며,

   상기 복수개의 제 2 베어링(155)은 공기베어링(156)으로 구성되어 어느 하나의 공기베어링(156)은 상기 상부 베어링홀더(140)에 설치되되 상기 제 1 베어링(145)의 하측에 설치되고 다른 하나의 공기베어링(156)은 상기 하부 베어링홀더(150)에 설치되어,

   초기구동시에는 상기 복수개의 볼베어링(146)으로 회전축(120)을 지지하고, 고속회전시에는 상기 복수개의 공기베어링(156)으로 회전축(120)을 지지하는 것을 특징으로 하는 차량용 공기공급장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 볼베어링(146)은 상기 회전축(120)의 외주면과 일정한 간극을 유지하면서 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 공기공급장치.

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