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문제 정의
- 터보냉매압축기는 건물의 냉난방기, 수송기기의 냉난방기, 항온항습설비, 환경시험설비 및 식품저장설비 등과 같이 냉동공조기술을 이용하는 각종 산업에 사용되는 터보냉동기의 핵심구성품이다. 본 연구원에서는 무급유 직결구동 소형 터보냉매압축기의 성능 및 신뢰성 향상을 위한 회전체-베어링계에 관한 연구를 수행하고 있으며, oil-free 베어링 중의 하나인 에어포일베어링을 사용한 정격운전속도 60,000 rpm 의 50RT 급 터보냉매압축기를 개발하였다. 터보 냉매압축기에서 oil-free 베어링을 사용할 경우 냉매가 오일에 오염되지 않기 때문에 지속적인 운전이 가능하다는 장점이 있다.
- 최근 미국의 TurboCor 사와 YORK 사, 스웨덴의 abs 사 등에서 이러한 자기베어링의 장점을 강조하며 자기베어링을 사용한 압축기를 판매하고 있다. 본 연구원에서도 기존에 에어포일베어링을 이용하여 개발한 50RT 급 터보냉매압축기를 전자석 자기베어링을 사용하는 형태로 개발을 시도하고 있다. 본 연구에서는 50RT 급 터보 냉매압축기를 PID 제어기를 사용한 전자석 자기베어링으로 지지할 경우의 위험속도, 불평형 응답 등의 동적 거동을 유한요소법을 사용하여 예측하였다.
가설 설정
- 5 를 기준으로 3kg 질량의 회전체를 60,000rpm 으로 회전시킬 때의 허용 불평형량에 의한 것으로 하였을 때 약 27N 이 작용한다. 자중과 원심력이 앞과 뒤의 베어링에 동일하게 작용한다고 가정한 뒤, Table 1 과 같은 사양으로 래디얼 자기베어링을 설계하였다. 설계에 근거하여 새롭게 구성한 전자석 자기 베어링에 의해 지지되는 회전체를 Fig.
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