JPH10292818A - 高速回転機械 - Google Patents

高速回転機械

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Publication number
JPH10292818A
JPH10292818A JP9941597A JP9941597A JPH10292818A JP H10292818 A JPH10292818 A JP H10292818A JP 9941597 A JP9941597 A JP 9941597A JP 9941597 A JP9941597 A JP 9941597A JP H10292818 A JPH10292818 A JP H10292818A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
shaft
dynamic pressure
housing
bearing
pressure gas
Prior art date
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Pending
Application number
JP9941597A
Other languages
English (en)
Inventor
Koichi Obara
孝一 小原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
Priority to JP9941597A priority Critical patent/JPH10292818A/ja
Publication of JPH10292818A publication Critical patent/JPH10292818A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/05Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/051Axial thrust balancing
    • F04D29/0513Axial thrust balancing hydrostatic; hydrodynamic thrust bearings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Non-Positive Displacement Air Blowers (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 動圧気体軸受を利用した高速回転機械におい
て、シャフトの停止/低速回転時に、動圧気体軸受がハ
ウジングへ接触することを有効に防止する高速回転機械
を提供する。 【解決手段】ハウジング1とシャフト2との間にスラス
ト方向の磁気軸受4を設け、動圧気体軸受3が十分な動
圧を発生し得ない時には磁気軸受4によってシャフト2
を浮上支持しているので、動圧気体軸受3を構成するス
ラスト円板5が固定円板7及びハウジング内壁1aに接
触することを避け、摩耗や焼き付き等を有効に防止する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、動圧気体軸受を利
用した高速回転機械に係り、シャフトの停止/低速回転
時に起こる軸受の接触を有効に防止し得るようにした高
速回転機械に関するものである。
【0002】
【従来の技術】高速回転機械においてハウジング内のシ
ャフトを支持する手段として、静圧気体軸受、5軸制御
型の磁気軸受、動圧気体軸受等が挙げられる。静圧気体
軸受は、ハウジング内に設けられたエアポケット内に気
体を常に給気し、該エアポケット内に生じる静圧により
シャフトを浮上支持するものである。しかしながら、こ
の静圧気体軸受は、一定の静圧を得るためにエアポケッ
ト内に常に気体を給気し続ける必要があるためランニン
グコストが非常に高いという不具合がある。
【0003】また、5軸制御型の磁気軸受は、軸受自体
が非常に高価なものであり、当初の設備投資が大きくな
ることが否めない。一方、動圧気体軸受は、オイルフリ
ーであるとともに低いランニングコストで非接触な支持
状態を実現して軸受の耐久性を高く保つことができるた
め、回転機械用の軸受として好適に利用されるものであ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、動圧気体軸受
は、その原理上、シャフトの停止時や低速回転時には十
分な動圧を発生することができず、特にスラスト荷重を
支持するスラスト円板がハウジングに接触して、摩耗や
焼き付き等を引き起こすという問題点がある。特に、大
型の縦型回転機械では上記の問題点が顕著に現れるた
め、動圧気体軸受の適用は困難であった。
【0005】そのため、シャフトの停止/低速回転時に
おける焼き付きが深刻な問題となる場合には、やむを得
ず静圧気体軸受や5軸制御型の磁気軸受を使用してい
た。以上のことに鑑み、本発明は、動圧気体軸受におけ
るシャフトの停止/低速回転時に焼き付きを生じやすい
という問題点を解消し、動圧気体軸受を有効に活用する
高速回転機械を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記のような不具合を解
消するために、本発明は、動圧気体軸受と併用してシャ
フトの一部をスラスト方向に支持する位置に磁気軸受を
設置している。すなわち、シャフトの停止/低速回転時
において動圧気体軸受から十分な動圧が発生し得ない時
には、前記磁気軸受の磁力によりシャフトを浮上支持し
て動圧気体軸受を構成するスラスト円板とハウジングの
間に隙間を確保し、その接触を防止するものである。
【0007】したがって、シャフトの停止/低速回転時
にスラスト方向の動圧気体軸受を構成するスラスト円板
とハウジングとが相接触することによる摩耗や焼き付き
等を有効に防止し軸受の寿命を長く保つことができる。
同様に、ハウジングとスラスト円板の接触による焼き付
きを有効に防止する構成として、シャフトの停止/低速
回転時に、シャフトの一部をハウジング内周に設けた支
持部材に摺動可能な状態で添設させ該シャフトをスラス
ト方向に支持させる構成が挙げられる。
【0008】このような構成のものならば、シャフトの
停止/低速回転時に、シャフトの一部をハウジング内周
に設けた支持部材に支持させることにより、スラスト方
向の動圧気体軸受を構成するスラスト円板とハウジング
との間に隙間を確保して接触を避け、摩耗や焼き付き等
を有効に防止することができる。
【0009】
【実施例】
<第1実施例>以下、本発明の第1実施例について図1
を参照して説明する。図1に示すように、本実施例の高
速回転機械は、ハウジング1内にシャフト2を配設し、
ハウジング1とシャフト2との間にシャフト2の一方を
スラスト方向に浮上支持し得る動圧気体軸受3を配設
し、またシャフト2の他方を支持する位置に磁気軸受4
を設けているものである。
【0010】詳述すると、ハウジング1の内周には、上
方からシャフト2が挿通されている。ハウジング1の内
径は、シャフト2の外径に比べて若干大きく設定してあ
り、動圧気体軸受3が機能する状態において両者間に微
小空隙を形成し得るようになっている。動圧気体軸受3
は、シャフト2の下方に一体に回転可能に取着されたス
ラスト円板5の両面にフォイル6を有するベンディング
型のフォイル軸受であり、シャフト2の回転に伴い、ス
ラスト円板5の上面5aと、対面する位置にハウジング
1から突設された固定円板7との間、及びスラスト円板
5の下面5bと、対面するハウジング1の内壁1aとの
間にそれぞれ気体を高速状態で引き込ませることにより
動圧を発生させ、その動圧によりシャフト2をスラスト
方向に浮上支持し得るものである。
【0011】なお、図においてラジアル方向の動圧気体
軸受は図示省略してある。このような構成のものにおい
て、本実施例では、ハウジング1の上方内周に能動型の
磁気軸受4を設置し、前記磁気軸受4と対面する位置に
シャフト2と一体回転可能に磁性材製のランナ8を取着
したものである。磁気軸受4は、ランナ8との間に発生
した磁力によりシャフト2をスラスト方向に浮上支持す
る。
【0012】すなわち、本発明の高速回転機械は、シャ
フト2の停止/低速回転時において動圧気体軸受3から
十分な動圧が発生し得ないときには、磁気軸受4とラン
ナ8間に働く磁力によりシャフト2を浮上支持し、動圧
気体軸受3を構成するスラスト円板5とハウジング内壁
1aとの間、及びスラスト円板5と固定円板7との間に
隙間を保持し接触を防止する。
【0013】したがって、シャフト2の停止/低速回転
時においても、動圧気体軸受3がスラスト円板5の周囲
で接触による摩耗や焼き付き等を起こすことを有効に防
止することができる。また、高価な能動型の磁気軸受4
を1軸のみの使用としているので設備投資を低く抑える
とともに、シャフト2の回転が高速となった後は、ハウ
ジング1内の気体を利用して動圧を発生させているので
静圧気体軸受のように外部から気体を給気し続ける必要
がなくランニングコストも低く抑えることができる。
【0014】なお、各部の具体的な構成は、上述した実
施例に限定されるものではない。上記実施例では、動圧
気体軸受3としてベンディング型のフォイル軸受を使用
したが、テンション型のフォイル軸受、スパイラル軸
受、ティルティングパッド等を使用してもよいのは勿論
である。また、磁気軸受4の代わりに永久磁石を使用す
るようにしてもよい。その他の構成も、本発明の趣旨を
逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【0015】<第2実施例>以下、本発明の第2実施例
について図2を参照して説明する。なお、第1実施例と
同一の構成を有する部分には、同一の符号を付すもので
ある。図2に示すように、本実施例の高速回転機械は、
ハウジング1内にシャフト2を配設し、ハウジング1と
シャフト2との間にシャフト2の一方をスラスト方向に
浮上支持し得る動圧気体軸受3を配設しているものであ
る。
【0016】詳述すると、ハウジング1の内周には、上
方からシャフト2が挿通されている。ハウジング1の内
径は、シャフト2の外径に比べて若干大きく設定してあ
り、動圧気体軸受3が機能する状態において両者間に微
小空隙を形成し得るようになっている。動圧気体軸受3
は、シャフト2の下方に一体に回転可能に取着されたス
ラスト円板5の両面にフォイル6を有するベンディング
型のフォイル軸受であり、シャフト2の回転に伴い、ス
ラスト円板5の上面5aと、対面する位置にハウジング
1から突設された固定円板7との間、及びスラスト円板
5の下面5bと、対面するハウジング1の内壁1aとの
間にそれぞれ気体を高速状態で引き込ませることにより
動圧を発生させ、その動圧によりシャフト2をスラスト
方向に浮上支持し得るものである。
【0017】このような構成のものにおいて、本実施例
では、シャフト2の一部にダミー円板9を一体に取着
し、前記ダミー円板9をハウジング1内周よりシャフト
2に向けて突設した支持部材たる焼付防止用シム10に
摺動可能な状態で支持させている。すなわち、シャフト
2は、停止/低速回転時には、ダミー円板9を焼付防止
用シム10上に当接し、動圧気体軸受3を構成するスラ
スト円板5とハウジング内壁1a間との間、及びスラス
ト円板5と固定円板7との間に隙間を確保した状態で回
転する。そして、シャフト2の回転が高速となり動圧気
体軸受3に十分な動圧が発生すると、シャフト2が上方
に浮上するのに伴いダミー円板9は焼付防止用シム10
から離れ、シャフト2は動圧によって浮上支持される。
【0018】なお、焼付防止用シム10は、簡単な作業
で交換可能なものであり、さらに、その表面をテフロン
系のコーティング材で加工され、ダミー円板9がその表
面上を摺動回転しても摩耗や焼き付きを生じにくいもの
である。また、シャフト2の停止時におけるスラスト円
板5と固定円板7及びハウジング内壁1aとの各隙間は
各々Δh1 、Δh2 と設定され、シャフト2の停止時及
び回転が高速となりシャフト2が上方に浮上した場合に
も、動圧気体軸受3を構成するスラスト円板5が固定円
板7及びハウジング内壁1aに接触し得ない値となって
いる。
【0019】このような構成のものならば、簡単な構成
で、動圧気体軸受3を構成するスラスト円板5と固定円
板7及びハウジング内壁1aとの接触を避け、摩耗や焼
き付きを有効に防止して軸受寿命を長く保つことができ
る。なお、各部の具体的な構成は、上述した実施例に限
定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲
で種々変形が可能である。
【0020】
【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され以下に記載されるような効果を奏する。動圧気体
軸受を利用してなる高速回転機械において、シャフトの
停止/低速回転時にシャフトを支持する一手段として、
ハウジングとシャフトとの間に動圧気体軸受と併用して
スラスト方向の磁気軸受を設けているので、システムの
コンパクト化を計るともに当初の設備投資を小さく抑
え、シャフトの停止/低速回転時に生じる軸受の摩耗や
焼き付き等を有効に防止し軸受の寿命を長く保つことが
できる。特に、本発明の構成を適用すれば、動圧気体軸
受の大型の縦型高速回転機械への適用が可能となる。
【0021】また、他の手段として、シャフトの停止/
低速回転時に、シャフトの一部をハウジング内周に設け
た支持部材に摺動可能な状態で添設させ該シャフトをス
ラスト方向に支持させるようにしているので、簡単な構
成で、動圧気体軸受における接触を避け、摩耗や焼き付
きを有効に防止して軸受寿命を長く保つことができる。
特に、本発明の構成を適用すれば、動圧気体軸受の大型
の縦型高速回転機械への適用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す一部を省略した部分
断面図。
【図2】本発明の第2実施例を示す一部を省略した部分
断面図。
【符号の説明】
1…ハウジング 2…シャフト 3…動圧気体軸受 4…磁気軸受 9…シャフトの一部(ダミー円板) 10…支持部材(焼付防止用シム)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ハウジング内にシャフトを配設し、前記ハ
    ウジングとシャフトとの間に該シャフトを浮上支持し得
    る動圧気体軸受を具備してなるものにおいて、 前記ハウジングとシャフトとの間にスラスト方向の磁気
    軸受を設け、シャフトの停止/低速回転時に、前記磁気
    軸受によってシャフトを浮上支持させることを特徴とす
    る高速回転機械。
  2. 【請求項2】ハウジング内にシャフトを配設し、前記ハ
    ウジングとシャフトとの間に該シャフトを浮上支持し得
    る動圧気体軸受を具備してなるものにおいて、 シャフトの停止/低速回転時に、シャフトの一部をハウ
    ジング内周に設けた支持部材に摺動可能な状態で添設さ
    せ該シャフトをスラスト方向に支持させることを特徴と
    する高速回転機械。
JP9941597A 1997-04-16 1997-04-16 高速回転機械 Pending JPH10292818A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9941597A JPH10292818A (ja) 1997-04-16 1997-04-16 高速回転機械

Applications Claiming Priority (1)

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JP9941597A JPH10292818A (ja) 1997-04-16 1997-04-16 高速回転機械

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10292818A true JPH10292818A (ja) 1998-11-04

Family

ID=14246853

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JP9941597A Pending JPH10292818A (ja) 1997-04-16 1997-04-16 高速回転機械

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JP (1) JPH10292818A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6921207B2 (en) 2002-08-28 2005-07-26 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Foil bearing
JP2009041745A (ja) * 2007-08-10 2009-02-26 Jtekt Corp スラスト滑り軸受装置
CN109322916A (zh) * 2018-11-05 2019-02-12 南京航空航天大学 一种轴向磁悬浮轴承结构
WO2021069874A1 (en) * 2019-10-09 2021-04-15 Edwards Limited Vacuum pump comprising an axial magnetic bearing and a radial gas foil bearing

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