• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.41 no.2
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• pp.121-127
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• 2017

From the perspective of commercializing rotating machines equipped with magnetic bearings, maintaining the error between the mechanical center and the magnetic center within an acceptable level is crucial. The existing method of measuring the center error is to adjust the position references that minimize the current imbalance present in levitation control outputs. However, this method can be applied only after all the components of the system are operational. In this paper, we present a new method of estimating the center error by using only the position sensors and a current source. A force model that relates the position of the rotor with the coil currents is set up. Using this model, the center error is estimated by minimizing the difference between the force angles and the contact angles measured in a pull test. The feasibility of the method is numerically and experimentally validated.

• Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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• v.10 no.1
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• pp.162-167
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• 2002

An automotive wheel bearing is one of the most important components to guarantee the service life of a passenger car. The endurance life of a bearing is affected by many parameters such as material properties, heat treatment, lubrication conditions, temperature, loading conditions, bearing geometry, internal clearance and so on. In this paper, we analyze the relation between loads and deformations of wheel bearing units. On the basis of it, we calculate the endurance life of wheel bearing units and suggest a method to determine the initial contact angle to achieve a maximum endurance life with considering stress concentration.

• Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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• v.19 no.5
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• pp.609-615
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• 2010

Angular contact ball bearings in a high speed spindles are under the extreme conditions, such as high temperature, big centrifugal force and thrust cutting forces. So, the assembly contacts between spindle shaft and inner ring bearings, bearing housing and outer ring of bearings are occasionally unstable at high speed revolution. Furthermore, the ball contact angle of a bearing, which influence stiffness and lifetime of bearings, are changed according to loads and rotational speed. To analyze internal forces of a bearing under high speed revolution, the ball contact are calculated using nonlinear equations in consideration of rotational speed, thrust loads and raceway form. Diameter increase of inner and outer ring by influence factors, such as internal forces to inner and outer ring, centrifugal force and temperature of inner and outer rings are calculated to establish stable state in bearing assembly in high speed spindle. Finally, contribution ratio of influence factor to assembly design tolerance of inner and outer rings are shown and the stable assembly design tolerance are proposed.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 1997.10a
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• pp.389-392
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• 1997

This paper presents the dynamic analysis and experiment for rotor systems supported by angular contact ball bearings subjected to axial displacement preload. A dynamic software, which has been developed by the authors for the analysis of rotor systems supported by angular contact ball bearings, is used to simulate a uniform shaft system supported by two angular contact ball bearings with the axial displacement preload varied. Experiments are also performed to validate the simulation. An experimental system is constructed which consists of a uniform shaft, two bearings and a device for adjusting the axial displacement preload. Through a series of simulation and experiment, the dynamic characteristics of rotor systems with angular contact ball bearings subject to axial displacement preload are investigated.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.33 no.1
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• pp.53-61
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• 2016

Angular misalignment has a significant effect on the characteristics of angular contact ball bearings (ACBBs). This paper presents an analysis of fatigue life for ACBBs subjected to angular misalignment. A simulation model is developed with de Mul's bearing model and the ISO basic reference rating life model. Simulation is performed to calculate the life of the ACBBs subjected to angular misalignment. The numerical results show that angular misalignment influences the load distribution significantly, thus reducing the bearing rating life. The fatigue life of ACBBs is decreased by angular misalignment regardless of axial preload, external radial load and rotational speed. The results show that angular misalignment should be maintained at less than 1mrad for ACBBs.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2000.11a
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• pp.247-250
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• 2000

This paper presents the dynamic analysis and experiment for a shaft system supported by angular contact ball bearings. Among others, the dynamic characteristics of bearings are significantly affected by axial preload and radial load applied. This paper rigorously analyzes the dynamic characteristics of a shaft system with angular contact ball bearings subject of axial preload so as to result in eigenvalues as well as bearing stiffness characteristics. Experiments are also performed to identify natural frequencies and stiffness characteristics of bearings implemented. Comparison is made on the theoretical and experimental results.

• Journal of KSNVE
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• v.11 no.2
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• pp.336-345
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• 2001

This research presents a nonlinear model to analyze the ball bearing nitration due to the waviness in a rigid rotor supported by multi-row ball bearings. The waviness of a ball and each races is modeled by the superposition of sinusoidal function, and the position vectors of inner and outer groove radius center are defined with respect to the mass center of the rotor in order to consider five degrees of freedom of a general rotor-bearing system. The waviness of a ball bearing is introduced to these position vectors to use the Hertzian contact theory in order to calculate the elastic deflection and nonlinear contact force resulting from the waviness while the rotor has translational and angular motion. They can be determined by solving the nonlinear equations of motion with five degrees of freedom by using the Runge-Kutta-Fehlberg algorithm. Numerical results of this research are validated with those of prior researchers. The proposed model can calculate the translational displacement as well as the angular displacement of the rotor supported by the multi-row ball bearings with waviness. It also characterizes the nitration frequencies resulting from the various kinds of waviness in rolling elements, the harmonic frequencies resulting from the nonlinear load-deflection characteristics of ball bearing. and the sideband frequencies resulting from the waviness interaction.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.89-89
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• 2011

반도체 공정 등에서 $10^{-6}{\sim}10^{-8}$ mbar의 고진공 환경을 제공하기 위하여 사용되는 고진공 터보분자펌프 (Turbomolecular Pump, TMP)는 다층의 회전깃을 갖는 로터를 회전시켜 분자를 배출시키는 방식을 사용하는 진공펌프이다. 또한 최근에는 디스플레이 및 반도체 공정에서 높은 진공도뿐만 아니라, 높은 배기속도를 요구하는 추세에 따라, 터보 펌프와 드래그 펌프부분을 동시에 가지고 있어 상대적으로 작동 진공도 영역이 넓은 복합 분자펌프(Compound Turbomolecular Pump, CMP)의 활용도가 넓어지고 있다. 이러한 분자펌프가 장시간의 고속회전에 적합하도록 비접촉 방식인 자기부상 방식의 적용이 최근 거의 표준화 되어 있다. 자기베어링 시스템은 전자기력을 이용하여 자성체인 회전축을 부상지지 함으로써 비접촉 고속 회전이 가능하여 윤활이 용이하지 않은 진공 환경 등 가혹한 환경에 적합하며, 터보분자펌프는 자기베어링이 가장 널리 사용되고 있는 분야이기도 하다. 자기베어링 시스템의 설계는 크게 하드웨어와 소프트웨어로 나누어질 수 있는데, 하드웨어의 경우 전체 로터 시스템의 특성을 고려하여 설계되어야 하며, 주로 자기베어링 코어와 코일, 변위센서 및 전력 증폭 시스템 등의 기전적인 요소들이 이루어져 있다. 하드웨어 설계와 함께 제어시스템의 설계도 매우 중요하며, 이는 자기베어링 시스템이 불안정한 특성을 갖는 개루프계를 갖고 있으므로 안정화를 위한 능동제어 시스템이 필수적이며 진동제어 등 여러 가지 기능이 요구되기 때문이다. 본 논문에서는 이러한 자기부상형 고진공 복합분자펌프의 제어를 위한 선형제어시스템의 구성을 실제 시스템의 적용을 통하여 설명하였다. 각 제어기는 DSP 를 이용한 디지털 제어시스템으로 구성되었으며, 2,500 l/s 급의 복합 분자펌프 시작품에 적용하여 25,000 rpm 까지의 기본 성능시험을 수행하였으며, 발열 특성의 개선을 위한 비선형 제어기의 설계 사례에 대한 시뮬레이션 결과를 나타내었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.20-20
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• 2010

반도체 공정 등에서 10-6~10-8 Torr의 고진공 환경을 제공하기 위하여 사용되는 고진공 터보분자펌프 (Turbomolecular Pump, TMP)는 다층의 회전깃을 갖는 로터를 회전시켜 분자를 배출시키는 방식을 사용하는 진공펌프이다. 또한 최근에는 디스플레이 및 반도체 공정에서 높은 진공도뿐만 아니라, 높은 배기속도를 요구하는 추세에 따라, 터보 펌프와 드래그 펌프부분을 동시에 가지고 있어 상대적으로 작동 진공도 영역이 넓은 복합 분자펌프(Compound Turbomolecular Pump, CMP)의 활용도가 넓어지고 있다. 이러한 분자펌프가 장시간의 고속회전에 적합하도록 비접촉 방식인 자기부상 방식의 적용이 최근 거의 표준화되어 있다. 자기베어링 시스템은 전자기력을 이용하여 자성체인 회전축을 부상지지 함으로써 비접촉 고속 회전이 가능하여 윤활이 용이하지 않은 진공 환경 등 가혹한 환경에 적합하며, 터보분자펌프는 자기베어링이 가장 널리 사용되고 있는 분야이기도 하다. 자기베어링 시스템의 설계는 크게 하드웨어와 소프트웨어로 나누어질 수 있는데, 하드웨어의 경우 전체 로터 시스템의 특성을 고려하여 설계되어야 하며, 주로 자기베어링 코어와 코일, 변위센서 및 전력 증폭 시스템 등의 기전적인 요소들이 이루어져 있다. 하드웨어 설계와 함께 제어시스템의 설계도 매우 중요하며, 이는 자기베어링 시스템이 불안정한 특성을 갖는 개루프계를 갖고 있으므로 안정화를 위한 능동제어 시스템이 필수적이며 진동제어 등 여러 가지 기능이 요구되기 때문이다. 본 논문에서는 이러한 자기부상형 고진공 복합분자펌프의 제어를 위한 선형제어시스템의 구성을 실제 시스템의 적용을 통하여 설명하였다. 각 제어기는 DSP 를 이용한 디지털 제어시스템으로 구성되었으며, 2, 500 l/s 급의 복합 분자펌프 시작품에 적용하여 10,000 rpm까지의 기본성능시험을 수행하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2012.05a
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• pp.433-434
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• 2012