JP2008111476A - 回転駆動装置及び回転駆動装置を具備した回転機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】回転軸を円滑に支承することができる縦置き型の動圧式気体軸受を備えた回転駆動装置を提供する。
【解決手段】回転駆動装置は、モータ20により回転駆動される回転軸21を、ラジアル方向軸受として用いられるフォイル軸受30,40及びアキシャル方向軸受として用いられるアキシャル磁気軸受50,60が設けられる回転軸21を支承する軸受装置3とを備えている。回転軸21が鉛直となる設置態様で使用される縦置き型の回転駆動装置である。フォイル軸受30,40の軸心は、回転軸21の軸心に対して偏心している。軸受装置は、ラジアル方向軸受として用いられるラジアル磁気軸受を備える。
【選択図】図1
【解決手段】回転駆動装置は、モータ20により回転駆動される回転軸21を、ラジアル方向軸受として用いられるフォイル軸受30,40及びアキシャル方向軸受として用いられるアキシャル磁気軸受50,60が設けられる回転軸21を支承する軸受装置3とを備えている。回転軸21が鉛直となる設置態様で使用される縦置き型の回転駆動装置である。フォイル軸受30,40の軸心は、回転軸21の軸心に対して偏心している。軸受装置は、ラジアル方向軸受として用いられるラジアル磁気軸受を備える。
【選択図】図1
Description
この発明は、コンプレッサ、ブロワ、タービン等の回転機器を駆動する回転駆動装置に関する。
コンプレッサ、ブロワ、タービン等の回転機器を駆動する回転駆動装置では、モータを駆動源として回転軸を回転し、回転機器の回転部位を回転させるものである。このような回転駆動装置においては、高速回転する回転軸を支承する軸受装置として、フォイル軸受や磁気軸受が用いられている(特許文献1参照。)。フォイル軸受や磁気軸受は、潤滑油を必要としないためオイルポンプ等のスペースをなくせるとともに、オイル等の交換が必要ない。さらに、回転軸と軸受とが非接触であるため軸受の耐久性を高くすることができ、回転駆動トルクを抑制することができる。
ここで、上記フォイル軸受は、動圧式空気軸受であるとともに、ラジアル方向軸受として用いられ、通常横置きで用いられる。図4に示されるように、フォイル軸受30は、円筒状の軸受ハウジング31の内周にバンプフォイル32及びトップフォイル33が配置され、該トップフォイル33内に回転軸21が配置された構成となっている。同図に実線で示されるように、停止時には、回転軸21は、自重によって鉛直下方に偏移しており、トップフォイル33に接触した状態に保持される。このとき、回転軸21の軸心の位置は、フォイル軸受30の軸心と一致する位置Prから下方にずれたδoだけずれた位置Pgにある。そして、運転時には、回転軸21が回転されると、回転軸21とトップフォイル33との間に動圧が発生することにより、回転軸21は浮上し、気体潤滑作用により回転軸21がトップフォイル33に非接触状態で支承される。回転中においては、回転軸21は、回転軸21の軸心の位置がPrの位置からPfの位置へ変位しようとするが、回転軸21の自重により偏心した状態で回転する。
特開2002−5159号公報
ところで、上記のフォイル軸受30を備えた回転駆動装置は、配置されるスペースによって、縦置きで用いられることが考えられる。このような場合には、回転軸21の軸線が鉛直方向となり、回転軸21の自重による偏移がないため、回転軸21は十分な動圧を得ることができない。また、横置きで使用する場合と異なり、自重による回転軸21のラジアル方向における拘束力が作用しないため、回転軸21の触れ回りが生ずることも懸念される。このような場合、回転軸21とトップフォイル33とが接触し、回転軸21の回転抵抗が増加し、円滑な支承が妨げられる。
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転軸を円滑に支承することができる縦置き型の動圧式気体軸受を備えた回転駆動装置を提供することにある。
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
請求項1に記載の発明は、モータにより回転駆動される回転軸を、ラジアル方向軸受として用いられるフォイル軸受及びアキシャル方向軸受として用いられるアキシャル磁気軸受からなる軸受装置により支承するとともに、前記回転軸が鉛直となる設置態様で使用される縦置き型の回転駆動装置であって、前記フォイル軸受の軸心は前記回転軸の軸心に対して偏心しており、前記軸受装置にはラジアル方向軸受として用いられるラジアル磁気軸受が設けられることをその要旨としている。
請求項1に記載の発明は、モータにより回転駆動される回転軸を、ラジアル方向軸受として用いられるフォイル軸受及びアキシャル方向軸受として用いられるアキシャル磁気軸受からなる軸受装置により支承するとともに、前記回転軸が鉛直となる設置態様で使用される縦置き型の回転駆動装置であって、前記フォイル軸受の軸心は前記回転軸の軸心に対して偏心しており、前記軸受装置にはラジアル方向軸受として用いられるラジアル磁気軸受が設けられることをその要旨としている。
ラジアル方向軸受として用いられる横置き型フォイル軸受は、回転軸が自重によって鉛直下方に偏移しており、停止時には回転軸の外周に配置されるトップフォイルと接触している。そして、回転軸が回転されると、回転軸とトップフォイルとの間に動圧が発生し、気体潤滑作用により回転軸がトップフォイルと非接触状態で支承されるようになっている。そのため、フォイル軸受を縦置き型として用いると横置きの場合と異なり、回転軸が偏移せず、動圧が発生しにくい。
上記構成によれば、ラジアル方向軸受として用いられるフォイル軸受を縦置き型軸受としても、フォイル軸受の軸心を回転軸の軸心に対して偏心させているため、回転軸が回転すると回転軸とフォイル軸受の内周との間に好適に動圧が発生する。また、回転軸は回転しながら、回転軸の軸心とフォイル軸受の軸心との位置が一致しようとし、一致すると動圧が発生しにくくなる。しかしながら、上記構成によれば、ラジアル磁気軸受を備えるため、回転軸の軸心とフォイル軸受の軸心との位置が一致するのを抑制し、動圧を得ることができるようになっている。その結果、フォイル軸受を縦置き型軸受として用いることできる。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の回転駆動装置において、前記回転軸の軸心に対する前記フォイル軸受の軸心の偏心量は、前記回転軸の軸心と前記フォイル軸受の軸心とが同心上にある場合の前記回転軸の外周面と前記フォイル軸受の内周面との隙間より小さくすることをその要旨としている。
同構成によれば、偏心量を回転軸の軸心とフォイル軸受の軸心とが同心上にある場合における回転軸の外周面とフォイル軸受の内周面との隙間より小さくすることにより、回転時に回転軸とフォイル軸受の内周との間に適度な動圧を発生させることができる。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の回転駆動装置において、前記アキシャル磁気軸受が前記ラジアル磁気軸受も兼ねることをその要旨としている。
同構成によれば、アキシャル磁気軸受がラジアル磁気軸受としても兼ねるため、それらの設置スペースを減らすことができ、軸方向の必要長さを短くすることができるようになる。その結果、回転軸を短くすることができ、回転軸の固有振動数を上げて、高速回転に対応することができるようになる。
同構成によれば、アキシャル磁気軸受がラジアル磁気軸受としても兼ねるため、それらの設置スペースを減らすことができ、軸方向の必要長さを短くすることができるようになる。その結果、回転軸を短くすることができ、回転軸の固有振動数を上げて、高速回転に対応することができるようになる。
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の回転駆動装置において、前記アキシャル磁気軸受は前記回転軸に設けられたフランジ部と同フランジ部に軸方向において対向して設けられる電磁石とを備え、前記フランジ部の前記電磁石に対向する面には、前記回転軸がラジアル方向へ偏移しようとしたときに、前記フランジ部に対して前記偏移方向と反対のラジアル方向の吸引力を作用させるべく環状溝が前記フランジ部の軸心回りに形成されることをその要旨としている。
同構成によれば、フランジ部に環状溝を形成することによって、アキシャル磁気軸受がラジアル方向軸受としても作用するため、構成を簡易にすることができる。
請求項5に記載の発明は、請求項3に記載の回転駆動装置において、前記アキシャル磁気軸受は前記回転軸に設けられたフランジ部と同フランジ部に軸方向において対向して設けられる電磁石とを備え、前記フランジ部の前記電磁石に対向する面には、前記回転軸がラジアル方向へ偏移しようとしたときに、前記フランジ部に対して前記偏移方向と反対のラジアル方向の吸引力を作用させるべくテーパ面が前記フランジ部の軸心回りに形成されることをその要旨としている。
請求項5に記載の発明は、請求項3に記載の回転駆動装置において、前記アキシャル磁気軸受は前記回転軸に設けられたフランジ部と同フランジ部に軸方向において対向して設けられる電磁石とを備え、前記フランジ部の前記電磁石に対向する面には、前記回転軸がラジアル方向へ偏移しようとしたときに、前記フランジ部に対して前記偏移方向と反対のラジアル方向の吸引力を作用させるべくテーパ面が前記フランジ部の軸心回りに形成されることをその要旨としている。
同構成によれば、フランジ部にテーパ面を形成することによって、アキシャル磁気軸受がラジアル方向軸受としても作用するため、構成を簡易にすることができる。
請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか一項に記載の回転駆動装置において、前記フォイル軸受と前記アキシャル磁気軸受とが一体となっていることをその要旨としている。
請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか一項に記載の回転駆動装置において、前記フォイル軸受と前記アキシャル磁気軸受とが一体となっていることをその要旨としている。
同構成によれば、フォイル軸受とアキシャル磁気軸受とを一体としているため、スペースを減らすことができ、軸方向の必要長さを短くすることができるようになる。その結果、回転軸を短くすることができ、回転軸の固有振動数を上げて、高速回転に対応することができるようになる。
請求項7に記載の発明は、請求項1〜6のいずれか一項に記載の回転駆動装置を具備し、前記回転軸の駆動力が伝達されることにより回転駆動される回転機器であることをその要旨としている。
同構成によれば、回転軸を円滑に支承することができる縦置き型の動圧式気体軸受を備えた回転駆動装置を具備しているため、縦置き型の回転機器を提供することができる。
本発明によれば、回転軸を円滑に支承することができる縦置き型の動圧式気体軸受を備えた回転駆動装置を提供することができる。
以下、本発明にかかる回転駆動装置を圧縮機に具体化した一実施形態について図1〜4を参照して説明する。図1は、圧縮機の構成を示す概略構成図である。
圧縮機は、回転駆動装置に設けられる回転軸の軸線が鉛直方向となる縦置きで用いられる。同図1に示されるように、圧縮機には、圧縮部1及び回転駆動装置としての駆動部2が設けられている。これら圧縮部1及び駆動部2は、ケーシング10の圧縮部ケーシング10aと駆動部ケーシング10bとにそれぞれ設けられている。圧縮部1は、駆動部2の上方に位置している。圧縮部1には、気体(空気)が流入する気体流入路12と、該圧縮部ケーシング10a内で回転することにより気体流入路12を通じて流入した気体を圧縮するとともに図示しない気体流出路を通じて吐出する羽根車11とが設けられている。駆動部2には、モータ20と、該モータ20によって回転駆動される回転軸21と、該回転軸21を支承する軸受装置3とが設けられている。モータ20は、駆動部ケーシング10bの内壁に設けられたステータ22と、回転軸21の外周に設けられたロータ23とを備えている。回転軸21の先端には、圧縮部1に設けられた羽根車11が接続されている。軸受装置3には、モータ20の鉛直方向上下に位置し回転軸21をラジアル方向において支承する上下一対の上部フォイル軸受30及び下部フォイル軸受40と、該上下フォイル軸受30,40と一体に設けられるとともに、回転軸21をアキシャル方向において支承する上部アキシャル磁気軸受50及び下部アキシャル磁気軸受60とが設けられている。回転軸21の末端には、転がり軸受27が配設されている。
圧縮機は、回転駆動装置に設けられる回転軸の軸線が鉛直方向となる縦置きで用いられる。同図1に示されるように、圧縮機には、圧縮部1及び回転駆動装置としての駆動部2が設けられている。これら圧縮部1及び駆動部2は、ケーシング10の圧縮部ケーシング10aと駆動部ケーシング10bとにそれぞれ設けられている。圧縮部1は、駆動部2の上方に位置している。圧縮部1には、気体(空気)が流入する気体流入路12と、該圧縮部ケーシング10a内で回転することにより気体流入路12を通じて流入した気体を圧縮するとともに図示しない気体流出路を通じて吐出する羽根車11とが設けられている。駆動部2には、モータ20と、該モータ20によって回転駆動される回転軸21と、該回転軸21を支承する軸受装置3とが設けられている。モータ20は、駆動部ケーシング10bの内壁に設けられたステータ22と、回転軸21の外周に設けられたロータ23とを備えている。回転軸21の先端には、圧縮部1に設けられた羽根車11が接続されている。軸受装置3には、モータ20の鉛直方向上下に位置し回転軸21をラジアル方向において支承する上下一対の上部フォイル軸受30及び下部フォイル軸受40と、該上下フォイル軸受30,40と一体に設けられるとともに、回転軸21をアキシャル方向において支承する上部アキシャル磁気軸受50及び下部アキシャル磁気軸受60とが設けられている。回転軸21の末端には、転がり軸受27が配設されている。
上部フォイル軸受30は、回転軸21においてモータ20より鉛直上方、すなわち、ロータ23と羽根車11との間に配設されている。そして、上部フォイル軸受30は、駆動部ケーシング10bに固定される円筒状の軸受ハウジング31を備え、図2に示されるように、該軸受ハウジング31の内周面には、波形状のバンプフォイル32及びスリーブ状のトップフォイル33が配設されている。回転軸21は、該トップフォイル33内に位置している。バンプフォイル32は、波形板材を円筒状に成形してなる円筒部32aと、円筒部32aの基端に径方向外側に位置する係合部32bとを備える。トップフォイル33は、円筒状に成形された円筒部33aと、円筒部33aの端部を屈曲させた係合部33bとを備えている。軸受ハウジング31の内周面31aには、アキシャル方向に延びる係合溝31bが形成されている。係合部32bと係合部33bとが係合溝31bに係合されることにより、バンプフォイル32及びトップフォイル33が軸受ハウジング31に取り付けられる。本実施形態においては、縦置き型に適用するため、トップフォイル33及びバンプフォイル32の軸心、すなわちフォイル軸受30の軸心Pfを回転軸21の軸心Prと偏心量δで偏心させて配置している。なお、該偏心量δは、図4に示されるフォイル軸受30の軸心Pfと回転軸21の軸心Prとが同心上にある場合の回転軸21の外周面21aとトップフォイル33の内周面33cとの隙間sより小さくする。すなわち、回転軸21の外周面21aとトップフォイル33の内周面33cとが接触しない範囲(0<δ<s)で偏心させることが望ましい。下部フォイル軸受40は、回転軸21においてモータ20より鉛直下方に配設されている。下部フォイル軸受40は、上部フィル軸受30と同様に構成されており、駆動部ケーシング10bに固定される軸受ハウジング41と、バンプフォイル42と、トップフォイル43とを備えている(図2参照)。
上部アキシャル磁気軸受50は、図3に示されるように、上部フォイル軸受30と一体に設けられている。上部アキシャル磁気軸受50は、上部フォイル軸受30より鉛直上方の回転軸21に一体回転可能に設けられる上部フランジ部51と、上部フォイル軸受30を構成する軸受ハウジング31の上部フランジ部51と対向する面には、環状の凹部31cが形成されており、同凹部31cには電磁石コイル52aが収容されている。軸受ハウジング31は、磁性体により形成されており、電磁石ヨーク52bを兼ねている。すなわち、電磁石コイル52a及び電磁石ヨーク52bより電磁石52が構成されている。上部フランジ部51の上部フォイル軸受30に設けられる軸受ハウジング31に対向する面には、大径の環状溝である大径環状溝53と、同大径環状溝53よりも小径の環状溝である小径環状溝54とが形成されている。大径環状溝53は、電磁石52に対向する位置に形成される。上部フランジ部51の大径環状溝53より外側の面並びに、大径環状溝53と小径環状溝54との間の面は、それぞれ電磁石52によって発生する磁力によって軸受ハウジング31に吸引される外側吸引面55及び内側吸引面56である。これにより、アキシャル磁気軸受50は、外側吸引面55及び内側吸引面56が電磁石52の電磁石ヨーク52b部分と一致しようとする回転軸21が本来の位置から偏心すると、電磁石52と両吸引面55,56との間には、ラジアル方向の力が発生し、上部フォイル軸受30との偏心状態を維持する。すなわち、回転軸21が回転すると、回転軸21は、上部フォイル軸受30の軸心と一致する方向へ変位しようとする。しかし、回転軸21と一体に設けられた上部フランジ部51に電磁石52の吸引力が作用することにより回転軸21は上部フォイル軸受30の軸心と偏心した状態に保たれる。この結果、ラジアル方向にも回転軸21を支承することができる。図1に示されるように、下部アキシャル磁気軸受60は、下部フォイル軸受40と一体に設けられている。下部アキシャル磁気軸受60は、上部アキシャル磁気軸受50と同様に、下部フォイル軸受40より鉛直下方の回転軸21に一体回転可能に設けられる下部フランジ部61並びに、下部フォイル軸受40を構成する磁性体よりなる軸受ハウジング41(電磁石ヨーク62b)と、その下部フランジ部61と対向する面に設けられた凹部41cに収容された電磁石コイル62aとからなる電磁石62を備えている。下部アキシャル磁気軸受60は上部アキシャル磁気軸受50とともに、回転軸21をアキシャル方向に支承するとともに、ラジアル方向にも支承する。
駆動部ケーシング10b内部の回転軸21末端に対向する部位には、回転軸21のアキシャル方向の位置を検出する位置センサ26が設けられている。該位置センサ26によって検出された回転軸21の位置基づいて、上部アキシャル磁気軸受50に設けられる電磁石コイル52a及び下部アキシャル磁気軸受60に設けられる電磁石コイル62aの電流が制御される。各電磁石コイル52a,62aに流される電流は、羽根車11の回転によりアキシャル方向に作用する力に釣り合う吸引力がアキシャル磁気軸受50,60に生成されるように制御される。これにより、回転軸21は、アキシャル方向の所定位置に非接触状態で支承される。
次に、前述のように構成された圧縮機の動作態様について説明する。
圧縮機は、駆動部2に設けられるモータ20が回転すると回転軸21が回転し、回転軸21に接続された圧縮部1に設けられる羽根車11が回転される。これにより、圧縮部1において気体流入路を通じて、流入した気体が圧縮され、圧縮部ケーシング10aに設けられた図示しない突出口から吐出される。
圧縮機は、駆動部2に設けられるモータ20が回転すると回転軸21が回転し、回転軸21に接続された圧縮部1に設けられる羽根車11が回転される。これにより、圧縮部1において気体流入路を通じて、流入した気体が圧縮され、圧縮部ケーシング10aに設けられた図示しない突出口から吐出される。
回転軸21が回転されると、回転軸21の軸心Prは両フォイル軸受30,40の軸心Pfと偏心量δで偏心されているため、回転軸21の外周面21aとトップフォイルの内周面33c,43cとの間に好適な動圧が発生する。そして、該動圧によって気体潤滑作用によって、回転軸21が両フォイル軸受30,40と非接触状態で支承される。また、羽根車11の回転により回転軸21にはアキシャル方向に作用する力が発生する。しかし、位置センサ26によって検出される回転軸21の位置から前記作用する力と釣り合う吸引力がアキシャル磁気軸受50,60に生成されるため、回転軸21はアキシャル方向の所定位置に非接触状態で支承される。
また、回転中において、回転軸21は回転軸21の軸心Prが両フォイル軸受30,40の軸心Pfと一致する位置に偏移しようとするが、上部アキシャル磁気軸受50の電磁石52と両吸引面55,56との間、及び下部アキシャル磁気軸受60の電磁石62と両吸引面65,66との間には、ラジアル方向の吸引力が発生し、電磁石52と両吸引面55,56、電磁石62と両吸引面65,66とは一致した状態に保持される。この結果、回転軸21は偏心せず、回転軸21の軸心Prと両フォイル軸受30,40の軸心Pfとの偏心量δが維持され、回転軸21の軸心と両フォイル軸受30,40の軸心とは偏心した状態に保たれる。そのため、回転軸21と両フォイル軸受30,40とは、好適な動圧を得て非接触状態で回転を維持することができる。
以上、説明した実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
(1)ラジアル方向軸受として用いられる両フォイル軸受30,40を縦置き型軸受としても、両フォイル軸受30,40の軸心Pfを回転軸21の軸心Prと偏心量δで偏心させているため、回転軸21が回転すると、回転軸21の外周面21aと両フォイル軸受30,40の内周面33c,43cとの間に好適に動圧が発生する。また、回転軸21は回転しながら、回転軸21の軸心Prと両フォイル軸受30,40の軸心Pfとの位置が一致しようとし、一致すると動圧が発生しにくくなる。しかしながら、上記構成によれば、ラジアル方向軸受としての両アキシャル磁気軸受50,60を備えるため、回転軸21の軸心Prと両フォイル軸受30,40の軸心Pfとの位置が一致するのを抑制し、好適に動圧を得ることができるようになっている。その結果、両フォイル軸受30,40を縦置き型軸受として用いることできる。
(1)ラジアル方向軸受として用いられる両フォイル軸受30,40を縦置き型軸受としても、両フォイル軸受30,40の軸心Pfを回転軸21の軸心Prと偏心量δで偏心させているため、回転軸21が回転すると、回転軸21の外周面21aと両フォイル軸受30,40の内周面33c,43cとの間に好適に動圧が発生する。また、回転軸21は回転しながら、回転軸21の軸心Prと両フォイル軸受30,40の軸心Pfとの位置が一致しようとし、一致すると動圧が発生しにくくなる。しかしながら、上記構成によれば、ラジアル方向軸受としての両アキシャル磁気軸受50,60を備えるため、回転軸21の軸心Prと両フォイル軸受30,40の軸心Pfとの位置が一致するのを抑制し、好適に動圧を得ることができるようになっている。その結果、両フォイル軸受30,40を縦置き型軸受として用いることできる。
(2)偏心量δを回転軸21の外周面21aと両フォイル軸受30,40の内周面33c,43cとの隙間sより小さくすることにより、回転時に回転軸21の外周面21aと両フォイル軸受30,40の内周面33c,43cとの間に適度な動圧を発生させることができる。
(3)両アキシャル磁気軸受50,60がラジアル磁気軸受も兼ねるため、スペースを減らすことができ、軸方向の必要長さを短くすることができるようになる。その結果、回転軸21を短くすることができ、回転軸21の固有振動数を上げて、高速回転に対応することができるようになる。
(4)フォイル軸受30,40と両アキシャル磁気軸受50,60とをそれぞれ一体としているため、スペースを減らすことができ、軸方向の必要長さを短くすることができるようになる。その結果、回転軸21を短くすることができ、回転軸21の固有振動数を上げて、高速回転に対応することができるようになる。
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
・上記実施形態では、回転軸21をラジアル方向にも支承するために、アキシャル磁気軸受50,60の両フランジ部51,61に環状溝53,54を形成したが、図5に示されるように、フランジ部51の電磁石52に対向する面をテーパ面51aとする。これに対応して、軸受ハウジング31及び電磁石コイル52aのフランジ部51に対向する面をテーパ面とする。同様に、フランジ部61の電磁石62に対向する面と、軸受ハウジング41及び電磁石コイル52aのフランジ部61に対向する面とをテーパ面とする。同構成によれば、回転軸21が偏心すると、上部アキシャル磁気軸受50の電磁石52とフランジ部51との間、及び下部アキシャル磁気軸受60の電磁石62とフランジ部61との間には、ラジアル方向の力が発生するので、回転軸21を両フォイル軸受30,40と偏心状態に保つように作用する。なお、テーパ方向は、同図に示すように外周に向かうほどアキシャル方向の厚みが薄くなるようにしてもよいし、逆に内周に向かうほどアキシャル方向の厚みが薄くなるようにしてもよい。
・上記実施形態では、回転軸21をラジアル方向にも支承するために、アキシャル磁気軸受50,60の両フランジ部51,61に環状溝53,54を形成したが、図5に示されるように、フランジ部51の電磁石52に対向する面をテーパ面51aとする。これに対応して、軸受ハウジング31及び電磁石コイル52aのフランジ部51に対向する面をテーパ面とする。同様に、フランジ部61の電磁石62に対向する面と、軸受ハウジング41及び電磁石コイル52aのフランジ部61に対向する面とをテーパ面とする。同構成によれば、回転軸21が偏心すると、上部アキシャル磁気軸受50の電磁石52とフランジ部51との間、及び下部アキシャル磁気軸受60の電磁石62とフランジ部61との間には、ラジアル方向の力が発生するので、回転軸21を両フォイル軸受30,40と偏心状態に保つように作用する。なお、テーパ方向は、同図に示すように外周に向かうほどアキシャル方向の厚みが薄くなるようにしてもよいし、逆に内周に向かうほどアキシャル方向の厚みが薄くなるようにしてもよい。
・上記実施形態では、両フォイル軸受30,40にアキシャル磁気軸受50,60と一体に設け、両アキシャル磁気軸受50,60をラジアル方向軸受も兼ねるようにしたが、図6に示されるように、上部アキシャル磁気軸受50に替えてアキシャル方向軸受としてのみ作用するアキシャル磁気軸受70と、下部アキシャル磁気軸受に替えてラジアル方向軸受としてラジアル磁気軸受80とを設けるようにしてもよい。すなわち、アキシャル磁気軸受70は、フォイル軸受30より鉛直上方の回転軸21に設けられるフランジ部71と、フォイル軸受30に設けられる軸受ハウジング31のフランジ部71と対向する面に設けられる電磁石72と、駆動部ケーシング10bのフランジ部71に対向する面に固定される永久磁石73とを備えている。電磁石72は、軸受ハウジングの31のフランジ部71に対向する面に形成された環状の凹部31cに電磁石コイル72aが収容されることにより、磁性体により形成されている軸受ハウジング31が電磁石ヨーク72bを兼ねている。電磁石72は、電磁石コイル72aと電磁石ヨーク72bからなる。回転軸21がアキシャル方向に変位すると位置センサ26の検出に基づいて、電磁石コイル72aに流す電流を制御することにより、回転軸21のアキシャル方向の変位を制御する。また、ラジアル磁気軸受80は、フォイル軸受40より鉛直下方に位置しており、回転軸21の軸を中心とする円周上に対向して配置される二組の電磁石81と回転軸21のラジアル方向変位を検出する複数のラジアル変位センサ82と備えている。ラジアル磁気軸受80は、ラジアル変位センサ82によって検出される変位に基づいて電磁石81に流す電流を制御することによって、回転軸21の位置を制御する。同構成によれば、ラジアル方向軸受としてのラジアル磁気軸受80を備えるため、回転軸21の軸心Prと両フォイル軸受30,40の軸心Pfとの位置が一致するのを抑制し、好適に動圧を得ることができる。
・上記実施形態では、フォイル軸受30,40として、バンプフォイル型を用いたが、リーフフォイル型やバックフォイル型等の他のフォイルを用いてもよい。
・上記実施形態では、回転駆動装置を圧縮機に適用したが、ブロワ、タービン等の回転機器に用いてもよい。
・上記実施形態では、回転駆動装置を圧縮機に適用したが、ブロワ、タービン等の回転機器に用いてもよい。
1…圧縮部、2…駆動部、3…軸受装置、10…ケーシング、10a…圧縮部ケーシング、10b…駆動部ケーシング、11…羽根車、12…気体流入路、20…モータ、21…回転軸、21a…外周面、22…ステータ、23…ロータ、26…位置センサ、27…転がり軸受、30…上部フィル軸受、40…下部フォイル軸受、31,41…軸受ハウジング、31a,41a…内周面、31b,41b…係合溝、31c,41c…凹部、32,42…バンプフォイル、33,43…トップフォイル、33a,43a…円筒部、33b,43b…係合部、33c,43c…内周面、50…上部アキシャル磁気軸受、60…下部アキシャル磁気軸受、51…上部フランジ、61…下部フランジ、51a…テーパ面、52,62…電磁石、52a,62a…電磁石コイル、52b,62b…電磁石ヨーク、53,63…大径環状溝、54,64…小径環状溝、55,65…外側吸引部、56,66…内側吸引部、70…アキシャル磁気軸受、71…フランジ部、72…電磁石、72a…電磁石コイル、72b…電磁石ヨーク、73…永久磁石、80…ラジアル磁気軸受、81…電磁石、82…ラジアル変位センサ、δ,δo…偏心量、s…隙間、Pf,Pr…軸心。
Claims (7)
- モータにより回転駆動される回転軸を、ラジアル方向軸受として用いられるフォイル軸受及びアキシャル方向軸受として用いられるアキシャル磁気軸受からなる軸受装置により支承するとともに、前記回転軸が鉛直となる設置態様で使用される縦置き型の回転駆動装置であって、
前記フォイル軸受の軸心は前記回転軸の軸心に対して偏心しており、
前記軸受装置にはラジアル方向軸受として用いられるラジアル磁気軸受が設けられる
ことを特徴とする回転駆動装置。 - 請求項1に記載の回転駆動装置において、
前記回転軸の軸心に対する前記フォイル軸受の軸心の偏心量は、前記回転軸の軸心と前記フォイル軸受の軸心とが同心上にある場合の前記回転軸の外周面と前記フォイル軸受の内周面との隙間より小さくする
ことを特徴とする回転駆動装置。 - 請求項1又は2に記載の回転駆動装置において、
前記アキシャル磁気軸受が前記ラジアル磁気軸受も兼ねる
ことを特徴とする回転駆動装置。 - 請求項3に記載の回転駆動装置において、
前記アキシャル磁気軸受は前記回転軸に設けられたフランジ部と同フランジ部に軸方向において対向して設けられる電磁石とを備え、
前記フランジ部の前記電磁石に対向する面には、前記回転軸がラジアル方向へ偏移しようとしたときに、前記フランジ部に対して前記偏移方向と反対のラジアル方向の吸引力を作用させるべく環状溝が前記フランジ部の軸心回りに形成される
ことを特徴とする回転駆動装置。 - 請求項3に記載の回転駆動装置において、
前記アキシャル磁気軸受は前記回転軸に設けられたフランジ部と同フランジ部に軸方向において対向して設けられる電磁石とを備え、
前記フランジ部の前記電磁石に対向する面には、前記回転軸がラジアル方向へ偏移しようとしたときに、前記フランジ部に対して前記偏移方向と反対のラジアル方向の吸引力を作用させるべくテーパ面が前記フランジ部の軸心回りに形成される
ことを特徴とする回転駆動装置。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載の回転駆動装置において、
前記フォイル軸受と前記アキシャル磁気軸受とが一体となっている
ことを特徴とする回転駆動装置。 - 請求項1〜6のいずれか一項に記載の回転駆動装置を具備し、前記回転軸の駆動力が伝達されることにより回転駆動される回転機器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006294426A JP2008111476A (ja) | 2006-10-30 | 2006-10-30 | 回転駆動装置及び回転駆動装置を具備した回転機器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006294426A JP2008111476A (ja) | 2006-10-30 | 2006-10-30 | 回転駆動装置及び回転駆動装置を具備した回転機器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2008111476A true JP2008111476A (ja) | 2008-05-15 |
Family
ID=39444095
Family Applications (1)
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JP2006294426A Pending JP2008111476A (ja) | 2006-10-30 | 2006-10-30 | 回転駆動装置及び回転駆動装置を具備した回転機器 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2008111476A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015527184A (ja) * | 2012-07-05 | 2015-09-17 | アトラス コプコ エアーパワー, ナームローゼ フェンノートシャップATLAS COPCO AIRPOWER, naamloze vennootschap | 曝気装置、その使用方法、及び、この曝気装置を備えた浄水設備 |
CN105720732A (zh) * | 2016-03-31 | 2016-06-29 | 苏州工业园区职业技术学院 | 一种适于多种翻转运动的磁悬浮电机 |
-
2006
- 2006-10-30 JP JP2006294426A patent/JP2008111476A/ja active Pending
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JP2015527184A (ja) * | 2012-07-05 | 2015-09-17 | アトラス コプコ エアーパワー, ナームローゼ フェンノートシャップATLAS COPCO AIRPOWER, naamloze vennootschap | 曝気装置、その使用方法、及び、この曝気装置を備えた浄水設備 |
US9844760B2 (en) | 2012-07-05 | 2017-12-19 | Atlas Copco Airpower, Naamloze Vennootschap | Aeration device, a use thereof, and water purification installation with such an aeration device |
CN105720732A (zh) * | 2016-03-31 | 2016-06-29 | 苏州工业园区职业技术学院 | 一种适于多种翻转运动的磁悬浮电机 |
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