자기 부상 기술

자기 부상의 원리

활성 자기부상 기술은 ferromagnetic 몸체에 제어 가능한 전자석의 인력에 기초하고 있습니다. 제어장치인 컨트롤러는 전자석에 흘러 들어가는 전류를 조정하고, 그리하여 자기력은 ferromagnetic 몸체를 활성화시켜, 몸체가 공중에 떠있는 상태가 되게 합니다. 센서는 끊임없이 ferromagnetic 몸체의 3차원적인 공간 위치를 측정합니다. 만약 ferromagnetic 몸체가 원하는 위치보다 높이 있으면 전자석으로 들어가는 전류량을 줄여줍니다. 또한 ferromagnetic 몸체가 원하는 위치보다 낮게 있으면 전자석으로 들어가는 전류가 증가됩니다.

자기 베어링

단 한 개의 전자석으로는 rotor가 자유롭게 3차원적인 모든 각도에 대하여 안정화 시킬 수 없습니다. Rotor를 한 방향으로 방향을 잡기 위해서는 반대편으로 쌍을 이루는 두 개의 전자석이 필요합니다. 직각으로 붙인 그러한 2쌍의 전자석은 radial bearing을 이루게 됩니다.  볼 베어링처럼 이러한 구조는 평면상 (x-y 방향)에 rotor를 머물러 있게 해줍니다. rotor가 또한 수평면에서 기울어 지는 것을 방지해야 하기 때문에 통상 2개의 radial bearing으로 두 지점에서 잡아주어야 합니다. 그리고, 트러스트 베어링으로서 또 다른 두 쌍의 전자석이 필요합니다. 따라서, 완벽하게 활성화된 전자석 rotor 베어링 시스템이 되려면 총 10개의 전자석이 필요합니다. 별도의 전자적 제어장치는 다섯 개의 서로 떨어져 있는 센서로부터의 피드백 데이터를 보내는 센서를 이용하여 각 전자석으로 들어가는 전류를 조절합니다.

자기 베어링의 장점

자기 베어링은 기계적 베어링과는 다른 특수한 속성을 가지고 있습니다.

원리적인 장점은 물리적인 접촉이 없고 로터 위치를 전자 제어 할 수 있는 것 입니다.

장점의 요약

  • 윤활제가 필요 없음
  • 마모가 없음
  • 파티클 생성이 없음
  • 세정 및 소독이 쉬움
  • 크린룸 공정에 이상적임
  • 열, 냉기, 증기, 진공, 침투성 약액 같은 혹독한 환경 조건에 적용 가능함
  • rotor 와 stator의 단열이 탁월
  • 밀봉된 Sealing (Canning )이 가능
  • 소음과 진동이 미미함
  • damping과 stiffness의 전자적인 제어
  • 전자적인 불균형 보정
  • rotor의 간극을 전자적으로 미세조정
  • 베어링의 하중, rotor의 편향 과 불균형을 부가적인 장비 없이 영구적으로 모니터링

자기 베어링의 적용 분야

자기베어링은 윤활이 필요 없고 운전시 파티클을 발생시키지 않기 때문에 크린룸에서 사용하기에 적합합니다.

반도체 산업에서 자기 베어링은 turbo molecular pump (TMP), 초순수 약액 펌프 및 웨이퍼 회전 시스템에 사용됩니다.

고 신뢰성의 자기 베어링은 혈액펌프, 호흡 유지 장치, 생물 반응기 및 분석 기기 같은 신생 생명과학에 적용됩니다.

또한 터보 압축기, 가스 순환 송풍기, 고속 밀링 과 연마축, 광학 스캐너 와 과학 기기 등에도 적용되고 있습니다.

전자기 부상의 원리
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기계 및 전자기적인 구성 요소
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Single-board 제어 장치
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