JPH1162877A - モータ内蔵型ターボ機械 - Google Patents
モータ内蔵型ターボ機械Info
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- JPH1162877A JPH1162877A JP9213561A JP21356197A JPH1162877A JP H1162877 A JPH1162877 A JP H1162877A JP 9213561 A JP9213561 A JP 9213561A JP 21356197 A JP21356197 A JP 21356197A JP H1162877 A JPH1162877 A JP H1162877A
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- Japan
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- impeller
- casing
- motor
- built
- turbomachine
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/05—Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
- F04D29/056—Bearings
- F04D29/058—Bearings magnetic; electromagnetic
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
- F04D17/08—Centrifugal pumps
- F04D17/10—Centrifugal pumps for compressing or evacuating
- F04D17/12—Multi-stage pumps
- F04D17/122—Multi-stage pumps the individual rotor discs being, one for each stage, on a common shaft and axially spaced, e.g. conventional centrifugal multi- stage compressors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D25/00—Pumping installations or systems
- F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
- F04D25/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
- F04D25/0606—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven the electric motor being specially adapted for integration in the pump
-
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- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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- F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
- F04D25/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
- F04D25/0606—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven the electric motor being specially adapted for integration in the pump
- F04D25/0653—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven the electric motor being specially adapted for integration in the pump the motor having a plane air gap, e.g. disc-type
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- F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
- F04D25/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
- F04D25/0606—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven the electric motor being specially adapted for integration in the pump
- F04D25/066—Linear Motors
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- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
- F04D29/28—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
- F04D29/284—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps for compressors
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- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 モータ内蔵型に形成してケーシングを貫通す
る回転部を無くすることにより、シール構造の簡易化並
びに密封性能の向上を図り、更に、多段式羽根車の場合
における高効率運転を実現し得るターボ機械の提供。 【解決手段】 その遠心力によって流体のエネルギーを
高める羽根車１と、前面側端部及び後面側端部に流体の
吸込口１６及び吐出口１７をそれぞれ有し羽根車１を軸
が突出しないように全包囲しかつ回転自在に支持するケ
ーシング１０，１１と、羽根車１の前面側及び背面側に
羽根車・ケーシング間に介設して羽根車１を無潤滑的に
支承する磁気軸受４，５，６，７と、羽根車１側に設け
たロータ２とこのロータに対向してケーシング１０側に
設けたステータ３とから成る羽根車駆動用のモータとに
よってモータ内蔵型ターボ機械が構成される。
る回転部を無くすることにより、シール構造の簡易化並
びに密封性能の向上を図り、更に、多段式羽根車の場合
における高効率運転を実現し得るターボ機械の提供。 【解決手段】 その遠心力によって流体のエネルギーを
高める羽根車１と、前面側端部及び後面側端部に流体の
吸込口１６及び吐出口１７をそれぞれ有し羽根車１を軸
が突出しないように全包囲しかつ回転自在に支持するケ
ーシング１０，１１と、羽根車１の前面側及び背面側に
羽根車・ケーシング間に介設して羽根車１を無潤滑的に
支承する磁気軸受４，５，６，７と、羽根車１側に設け
たロータ２とこのロータに対向してケーシング１０側に
設けたステータ３とから成る羽根車駆動用のモータとに
よってモータ内蔵型ターボ機械が構成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス圧縮装置など
に用いられる被動機であるターボ形流体機械に関し、詳
しくは駆動手段であるモータが一体に内蔵されたモータ
内蔵型ターボ機械に関する。
に用いられる被動機であるターボ形流体機械に関し、詳
しくは駆動手段であるモータが一体に内蔵されたモータ
内蔵型ターボ機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】ターボ形流体機械の一種である遠心圧縮
機に関する典型的な先行技術が特公平7−6518号公報に
挙げられる。
機に関する典型的な先行技術が特公平7−6518号公報に
挙げられる。
【０００３】上記遠心圧縮機は以下に述べるような構成
である。即ち、この遠心圧縮機は、それが齎す遠心力に
よってガス体を圧縮可能な軸車と、この軸車の両端を軸
車と非接触に支承する電磁軸受と、前記軸車の複数を順
次一方の側へガス体の圧縮可能な順に直列にかつ相互の
軸心の齟齬を許容可能に結合するカップリングと、上記
結合された軸車の複数をその電磁軸受と共に一体的に支
持し軸方向の一端にガス体の吸込口を有し他端にその吐
出口を有するケース体と、このケース体の上記吐出口を
有する側に設けられた軸まわりのシール手段とを具備し
てなる構造である。
である。即ち、この遠心圧縮機は、それが齎す遠心力に
よってガス体を圧縮可能な軸車と、この軸車の両端を軸
車と非接触に支承する電磁軸受と、前記軸車の複数を順
次一方の側へガス体の圧縮可能な順に直列にかつ相互の
軸心の齟齬を許容可能に結合するカップリングと、上記
結合された軸車の複数をその電磁軸受と共に一体的に支
持し軸方向の一端にガス体の吸込口を有し他端にその吐
出口を有するケース体と、このケース体の上記吐出口を
有する側に設けられた軸まわりのシール手段とを具備し
てなる構造である。
【０００４】このような遠心圧縮機は、高ヘッドを実現
する圧縮機が１つのケーシングで可能となるため、シー
ル装置が入力軸を取出す部分の１個所だけで良くなり、
ガス洩れの危険が少なくなって信頼性が高い、芯が狂う
心配がなくて仮に狂ってもカップリングが芯狂いを是正
するなどの効果を奏することができる。
する圧縮機が１つのケーシングで可能となるため、シー
ル装置が入力軸を取出す部分の１個所だけで良くなり、
ガス洩れの危険が少なくなって信頼性が高い、芯が狂う
心配がなくて仮に狂ってもカップリングが芯狂いを是正
するなどの効果を奏することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記遠心圧縮機は、シ
ール装置が１個所だけで済むけれども、これは別に設け
られるモータと接続するための軸車の入力軸がケーシン
グを貫通するところであり、従って、モータ入力軸側に
高ヘッドに対応した複雑な構造を持つ軸封装置が不可欠
であって、製造コストを上昇させるし、メンテナンスに
手数がかかる問題がある。
ール装置が１個所だけで済むけれども、これは別に設け
られるモータと接続するための軸車の入力軸がケーシン
グを貫通するところであり、従って、モータ入力軸側に
高ヘッドに対応した複雑な構造を持つ軸封装置が不可欠
であって、製造コストを上昇させるし、メンテナンスに
手数がかかる問題がある。
【０００６】また、ガス圧縮に使用される遠心圧縮機の
場合には、ガスが多段の軸車（羽根車）によって順次圧
縮されるにつれて、体積が減少するにも関わらず、初段
から最終段に至る各軸車は等回転速度で駆動される構造
であるために、段毎の比速度が変動して、後段側では最
適な比速度から外れるようになり、効率が低下する恐れ
があった。
場合には、ガスが多段の軸車（羽根車）によって順次圧
縮されるにつれて、体積が減少するにも関わらず、初段
から最終段に至る各軸車は等回転速度で駆動される構造
であるために、段毎の比速度が変動して、後段側では最
適な比速度から外れるようになり、効率が低下する恐れ
があった。
【０００７】本発明は、このような問題点の解消を図る
ために成されたものであり、本発明の目的は、モータ内
蔵形に形成してケーシングを貫通する回転部を無くする
ことによって、シール構造の簡易化並びに密封性能の向
上を図るとともに、殊に、多段式羽根車の場合における
高効率運転を実現し得るターボ機械を提供することにあ
る。
ために成されたものであり、本発明の目的は、モータ内
蔵形に形成してケーシングを貫通する回転部を無くする
ことによって、シール構造の簡易化並びに密封性能の向
上を図るとともに、殊に、多段式羽根車の場合における
高効率運転を実現し得るターボ機械を提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため以下に述べる構成としたものである。即
ち、本発明は、ポンプ、圧縮機等の被動機に類するター
ボ形流体機械であって、その遠心力によって流体のエネ
ルギーを高める羽根車と、前面側端部及び後面側端部に
流体の吸込口及び吐出口をそれぞれ有し前記羽根車を軸
が突出しないように全包囲しかつ回転自在に支持するケ
ーシングと、前記羽根車の前面側及び背面側に羽根車・
ケーシング間に介設して羽根車を無潤滑的に支承する磁
気軸受と、羽根車側に設けたロータと該ロータに対向し
てケーシング側に設けたステータとから成る羽根車駆動
用のモータとを含むことを特徴とするモータ内蔵型ター
ボ機械である。
達成するため以下に述べる構成としたものである。即
ち、本発明は、ポンプ、圧縮機等の被動機に類するター
ボ形流体機械であって、その遠心力によって流体のエネ
ルギーを高める羽根車と、前面側端部及び後面側端部に
流体の吸込口及び吐出口をそれぞれ有し前記羽根車を軸
が突出しないように全包囲しかつ回転自在に支持するケ
ーシングと、前記羽根車の前面側及び背面側に羽根車・
ケーシング間に介設して羽根車を無潤滑的に支承する磁
気軸受と、羽根車側に設けたロータと該ロータに対向し
てケーシング側に設けたステータとから成る羽根車駆動
用のモータとを含むことを特徴とするモータ内蔵型ター
ボ機械である。
【０００９】本発明はまた、前項に記載のモータ内蔵型
ターボ機械において、羽根車が、単列または多列の羽根
を備える単段羽根車構造であり、ケーシングが、前面側
ケーシングと背面側ケーシングから成り面合わせにより
流体密の一体に結合される構成であることを特徴とする
ものであり、また、羽根車が、単列または多列の羽根を
備える少なくとも２段で回転軸がそれぞれ独立した多段
羽根車構造であり、ケーシングが、前面側ケーシングと
隣合う羽根車間に介設される少なくとも１つの中間側ケ
ーシングと背面側ケーシングとから成り面合わせにより
流体密の一体に結合され、磁気軸受及びモータが、各羽
根車に対応してそれぞれ設けられる構成であることを特
徴とする。
ターボ機械において、羽根車が、単列または多列の羽根
を備える単段羽根車構造であり、ケーシングが、前面側
ケーシングと背面側ケーシングから成り面合わせにより
流体密の一体に結合される構成であることを特徴とする
ものであり、また、羽根車が、単列または多列の羽根を
備える少なくとも２段で回転軸がそれぞれ独立した多段
羽根車構造であり、ケーシングが、前面側ケーシングと
隣合う羽根車間に介設される少なくとも１つの中間側ケ
ーシングと背面側ケーシングとから成り面合わせにより
流体密の一体に結合され、磁気軸受及びモータが、各羽
根車に対応してそれぞれ設けられる構成であることを特
徴とする。
【００１０】本発明はまた、前項及び前々項に記載のモ
ータ内蔵型ターボ機械において、磁気軸受が、羽根車に
おける背面側中心ボス部及び羽根の前面側外周縁部に対
応してそれぞれ設けられること、磁気軸受が、羽根車に
おける前面側及び背面側の中心ボス部に対応してそれぞ
れ設けられること、モータが、羽根車における羽根の前
面側内周縁部に対応して設けられること、モータが、羽
根車における背面側中心ボス部に対応して設けられるこ
とを特徴とするものであり、また、羽根車が、その中心
部に背面側から軸方向に深く凹設して形成される孔を備
え、モータが、前記孔に対応して設けられることを特徴
とする。
ータ内蔵型ターボ機械において、磁気軸受が、羽根車に
おける背面側中心ボス部及び羽根の前面側外周縁部に対
応してそれぞれ設けられること、磁気軸受が、羽根車に
おける前面側及び背面側の中心ボス部に対応してそれぞ
れ設けられること、モータが、羽根車における羽根の前
面側内周縁部に対応して設けられること、モータが、羽
根車における背面側中心ボス部に対応して設けられるこ
とを特徴とするものであり、また、羽根車が、その中心
部に背面側から軸方向に深く凹設して形成される孔を備
え、モータが、前記孔に対応して設けられることを特徴
とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の形態を添
付図面に基づいて以下に説明する。図１（イ）は本発明
の第１の実施の形態に係る遠心圧縮機の要部構造を示す
断面図、図１（ロ）は図１（イ）におけるＡ−Ａ線矢視
側面図である。
付図面に基づいて以下に説明する。図１（イ）は本発明
の第１の実施の形態に係る遠心圧縮機の要部構造を示す
断面図、図１（ロ）は図１（イ）におけるＡ−Ａ線矢視
側面図である。
【００１２】図１に示される遠心圧縮機は、単段羽根車
構造の圧縮機の例であって、前面側ケーシング１０及び
背面側ケーシング１１から成るケーシングと、このケー
シング内に軸が突出しないように収納され、かつ、回転
自在に支承されてなる羽根車１とを備える。前面側ケー
シング１０は羽根車１の前面部を包囲して配設されてい
て、羽根車１前面部に近接・対向して設けられる内壁を
備えるとともに、前端部における羽根車１中心部の直前
方に位置する端面部には、被圧縮ガスを吸い込むための
吸込口１６が開口される。一方、背面側ケーシング１１
は羽根車１の外周面部及び背面部を包囲して配設されて
いて、羽根車１外周面部に接してその周りに取り囲むよ
うに設けられるスクロール１５を備えるとともに、前記
背面部に近接・対向して設けられる内壁を備え、更にス
クロール１５に連通させてなる吐出口１７（図１（ロ）
参照）が後端部の適当個所の端面部に開口されていて、
回転する羽根車１によって圧縮されたガスをスクロール
１５を経て前記吐出口１７から導出させるようになって
いる。
構造の圧縮機の例であって、前面側ケーシング１０及び
背面側ケーシング１１から成るケーシングと、このケー
シング内に軸が突出しないように収納され、かつ、回転
自在に支承されてなる羽根車１とを備える。前面側ケー
シング１０は羽根車１の前面部を包囲して配設されてい
て、羽根車１前面部に近接・対向して設けられる内壁を
備えるとともに、前端部における羽根車１中心部の直前
方に位置する端面部には、被圧縮ガスを吸い込むための
吸込口１６が開口される。一方、背面側ケーシング１１
は羽根車１の外周面部及び背面部を包囲して配設されて
いて、羽根車１外周面部に接してその周りに取り囲むよ
うに設けられるスクロール１５を備えるとともに、前記
背面部に近接・対向して設けられる内壁を備え、更にス
クロール１５に連通させてなる吐出口１７（図１（ロ）
参照）が後端部の適当個所の端面部に開口されていて、
回転する羽根車１によって圧縮されたガスをスクロール
１５を経て前記吐出口１７から導出させるようになって
いる。
【００１３】前面側ケーシング１０と背面側ケーシング
１１とは、前面側ケーシング１０の後面部と背面側ケー
シング１１の前面部とを面合わせにより一体に合着し得
る合わせ構造のケーシングに形成されていて、Ｏリング
１２を合わせ面に介在した状態で複数本のボルト１３で
ねじ締付けることにより、両ケーシング１０，１１を流
体密（気密）の一体に結合することができるようになっ
ている。
１１とは、前面側ケーシング１０の後面部と背面側ケー
シング１１の前面部とを面合わせにより一体に合着し得
る合わせ構造のケーシングに形成されていて、Ｏリング
１２を合わせ面に介在した状態で複数本のボルト１３で
ねじ締付けることにより、両ケーシング１０，１１を流
体密（気密）の一体に結合することができるようになっ
ている。
【００１４】この遠心圧縮機において、羽根車１は前記
両ケーシング１０，１１に対し、磁気軸受を介して無潤
滑的な回転自在に支承されている。羽根車１を支承する
前記磁気軸受は、該羽根車１の背面側中心ボス部及び羽
根の前面側外周縁部に対応する個所に設けられる。すな
わち、前面側ケーシング１０において羽根の前面側外周
縁部に近接・対向する内壁部に凹設されたリング状の溝
内に収設してなる磁気軸受ステータ４と、背面側ケーシ
ング１１において羽根車１の背面側中心ボス部の周面部
分に近接・対向する内壁部に凹設されたリング状の溝内
に収設してなる磁気軸受ステータ６とによって羽根車１
は支えられる。それら磁気軸受ステータ４，６は同一構
造であって、断面がコ字形でリング状を成すコアにコイ
ルを巻着してなる電磁石により形成される。
両ケーシング１０，１１に対し、磁気軸受を介して無潤
滑的な回転自在に支承されている。羽根車１を支承する
前記磁気軸受は、該羽根車１の背面側中心ボス部及び羽
根の前面側外周縁部に対応する個所に設けられる。すな
わち、前面側ケーシング１０において羽根の前面側外周
縁部に近接・対向する内壁部に凹設されたリング状の溝
内に収設してなる磁気軸受ステータ４と、背面側ケーシ
ング１１において羽根車１の背面側中心ボス部の周面部
分に近接・対向する内壁部に凹設されたリング状の溝内
に収設してなる磁気軸受ステータ６とによって羽根車１
は支えられる。それら磁気軸受ステータ４，６は同一構
造であって、断面がコ字形でリング状を成すコアにコイ
ルを巻着してなる電磁石により形成される。
【００１５】一方、各々の磁気軸受ステータ４，６が近
接・対向する羽根車１の部分には、渦流損減少用として
機能する磁気軸受用ラミネーション５，７が埋め込まれ
ていて、磁気軸受ステータ４，６及びこれに対応させた
磁気軸受用ラミネーション５，７によって一対の磁気軸
受が構成される。この例においては、それらの磁気軸受
に組み合わせてラジアルセンサ８及びスラストセンサ９
が背面側ケーシング１１の対向内壁面部に埋め込んで設
けられていて、それらのセンサ８，９によって羽根車１
・ケーシング間の空隙長を一定に保持するように各磁気
軸受ステータ６，４の磁気力を自動制御するようになっ
ている。なお、センサレス構造の磁気軸受が適用される
場合には、ラジアルセンサ８及びスラストセンサ９が不
要であることは言うまでもない。
接・対向する羽根車１の部分には、渦流損減少用として
機能する磁気軸受用ラミネーション５，７が埋め込まれ
ていて、磁気軸受ステータ４，６及びこれに対応させた
磁気軸受用ラミネーション５，７によって一対の磁気軸
受が構成される。この例においては、それらの磁気軸受
に組み合わせてラジアルセンサ８及びスラストセンサ９
が背面側ケーシング１１の対向内壁面部に埋め込んで設
けられていて、それらのセンサ８，９によって羽根車１
・ケーシング間の空隙長を一定に保持するように各磁気
軸受ステータ６，４の磁気力を自動制御するようになっ
ている。なお、センサレス構造の磁気軸受が適用される
場合には、ラジアルセンサ８及びスラストセンサ９が不
要であることは言うまでもない。
【００１６】また、この遠心圧縮機においては、羽根車
１を駆動するための駆動源としてのモータが内蔵されて
いる。このモータは、羽根車１のケーシングに近接・対
向する外面部に一体に取付けられたラミネーションによ
り形成されるロータ２と、ケーシングの該ロータ２に近
接・対向する内面部に取付けられた巻線により形成され
るステータ３とから成っており、図１図示例の場合は、
羽根車１における羽根の前面側小径周縁部に対応して設
けられている。すなわち、羽根車１における羽根の前面
側周縁部で羽根径が最小の個所に、円環状の珪素鋼板等
の薄鋼板を多数枚積層して形成されるラミネーションを
凹設することにより、これをロータ（回転子）２とした
ものであり、一方、このロータ２に近接・対向する個所
の前面側ケーシング１０の内壁面部に、円環状を成すコ
アに対して電磁コイルを巻装して形成される巻線を凹設
することにより、これをステータ（固定子）３としたも
のであり、ステータ３が通電によって発生する回転磁界
とロータ２に発生する誘導起電力とにより羽根車１に所
定回転方向の回転トルクを与え得るようになっている。
尚、上記ロータ２についてはラミネーションのみ例示し
たが、本発明はこれに限定されるものでなく、モータロ
ータとしての機能を果たすものであれば良いことは勿論
である。
１を駆動するための駆動源としてのモータが内蔵されて
いる。このモータは、羽根車１のケーシングに近接・対
向する外面部に一体に取付けられたラミネーションによ
り形成されるロータ２と、ケーシングの該ロータ２に近
接・対向する内面部に取付けられた巻線により形成され
るステータ３とから成っており、図１図示例の場合は、
羽根車１における羽根の前面側小径周縁部に対応して設
けられている。すなわち、羽根車１における羽根の前面
側周縁部で羽根径が最小の個所に、円環状の珪素鋼板等
の薄鋼板を多数枚積層して形成されるラミネーションを
凹設することにより、これをロータ（回転子）２とした
ものであり、一方、このロータ２に近接・対向する個所
の前面側ケーシング１０の内壁面部に、円環状を成すコ
アに対して電磁コイルを巻装して形成される巻線を凹設
することにより、これをステータ（固定子）３としたも
のであり、ステータ３が通電によって発生する回転磁界
とロータ２に発生する誘導起電力とにより羽根車１に所
定回転方向の回転トルクを与え得るようになっている。
尚、上記ロータ２についてはラミネーションのみ例示し
たが、本発明はこれに限定されるものでなく、モータロ
ータとしての機能を果たすものであれば良いことは勿論
である。
【００１７】このような遠心圧縮機は、ステータ３と磁
気軸受ステータ４が前面側ケーシング１０に取付けら
れ、磁気軸受ステータ６が背面側ケーシング１１に取付
けられているため、各線輪に接続された電気ケーブル１
４を該内層部を経てケーシング面から容易に取り出すこ
とが可能であり、また、回転磁界及びモータにより何ら
影響を受けることなくケーシングを分解して羽根車１を
簡単に取り出すことができる。さらに、両ケーシング１
０，１１が面合わせ構造であって合わせ面にＯリング１
２が設けられているので、内部流体が外部に全く洩れな
く、しかも回転軸がケーシングを貫通しておらなくて外
部に引き出される構造ではないことと相俟って、流体密
性が非常に高い利点がある。
気軸受ステータ４が前面側ケーシング１０に取付けら
れ、磁気軸受ステータ６が背面側ケーシング１１に取付
けられているため、各線輪に接続された電気ケーブル１
４を該内層部を経てケーシング面から容易に取り出すこ
とが可能であり、また、回転磁界及びモータにより何ら
影響を受けることなくケーシングを分解して羽根車１を
簡単に取り出すことができる。さらに、両ケーシング１
０，１１が面合わせ構造であって合わせ面にＯリング１
２が設けられているので、内部流体が外部に全く洩れな
く、しかも回転軸がケーシングを貫通しておらなくて外
部に引き出される構造ではないことと相俟って、流体密
性が非常に高い利点がある。
【００１８】図２には、本発明の第２の実施の形態に係
る遠心圧縮機の要部構造が断面図で示される。この図に
示される遠心圧縮機は、モータの配置の態様が異なって
いる点を除いては、図１図示の遠心圧縮機と同じ構造で
ある。すなわち、この図示例の遠心圧縮機は、羽根車１
が、その中心部に背面側から軸方向に深く凹設して形成
される孔１８を備え、一方、ロータ２及びステータ３か
ら成るモータが、前記孔１８に対応して設けられる構成
を特徴とするものである。このように羽根車１の軸中心
部において背面側から軸方向に深く凹設した例えば円柱
形状の孔１８に対して、該孔１８周壁部に円環柱形状の
ラミネーションから成るロータ２を同心関係に埋め込ま
せて配設する一方、羽根車１が両ケーシング１０，１１
内に組み込まれた状態において、前記孔１８の軸中心部
に定置されるようにステータ３を配設して背面側ケーシ
ング１１に固定させるものである。
る遠心圧縮機の要部構造が断面図で示される。この図に
示される遠心圧縮機は、モータの配置の態様が異なって
いる点を除いては、図１図示の遠心圧縮機と同じ構造で
ある。すなわち、この図示例の遠心圧縮機は、羽根車１
が、その中心部に背面側から軸方向に深く凹設して形成
される孔１８を備え、一方、ロータ２及びステータ３か
ら成るモータが、前記孔１８に対応して設けられる構成
を特徴とするものである。このように羽根車１の軸中心
部において背面側から軸方向に深く凹設した例えば円柱
形状の孔１８に対して、該孔１８周壁部に円環柱形状の
ラミネーションから成るロータ２を同心関係に埋め込ま
せて配設する一方、羽根車１が両ケーシング１０，１１
内に組み込まれた状態において、前記孔１８の軸中心部
に定置されるようにステータ３を配設して背面側ケーシ
ング１１に固定させるものである。
【００１９】このような遠心圧縮機は、ロータ２を羽根
車１の中心部に配設することによって回転モーメントに
対して軽い特性の羽根車１を提供し得る利点があり、ま
た、ステータ３に対する電気的な接続面での取り合いが
頗る容易となる特徴もある。
車１の中心部に配設することによって回転モーメントに
対して軽い特性の羽根車１を提供し得る利点があり、ま
た、ステータ３に対する電気的な接続面での取り合いが
頗る容易となる特徴もある。
【００２０】図３には、本発明の第３の実施の形態に係
る遠心圧縮機の要部構造が断面図で示される。この図に
示される遠心圧縮機は、背面側ケーシング１１に設けら
れる磁気軸受の配置の態様が異なっている点を除いて
は、図２図示の遠心圧縮機と同じ構造である。すなわ
ち、この図示例の遠心圧縮機は、リング状の磁気軸受ス
テータ６が、背面側ケーシング１１において羽根車１の
背面側中心ボス部の端面部分に近接・対向する内壁部に
凹設されたリング状の溝内に収設した構造である。この
例の場合は、磁気軸受ステータ６が、羽根車１の背面側
中心ボス部の周面部分に近接・対向する背面側ケーシン
グ１１の内壁部に設けられてなる図２図示例のものと比
較するとき、スラスト方向の磁気支持力がラジアル方向
のそれよりも逆に強くなるように形成されている点で異
なっており、このような変形例も必要に応じて適用可能
である。なお、図１乃至図３の各例は、磁気軸受ステー
タ４と磁気軸受ステータ６の軸方向距離がかなり離れて
いるので、磁気支持力についての大きなモーメントが与
えられることとなり安定した軸支持が図れる利点を有す
る。
る遠心圧縮機の要部構造が断面図で示される。この図に
示される遠心圧縮機は、背面側ケーシング１１に設けら
れる磁気軸受の配置の態様が異なっている点を除いて
は、図２図示の遠心圧縮機と同じ構造である。すなわ
ち、この図示例の遠心圧縮機は、リング状の磁気軸受ス
テータ６が、背面側ケーシング１１において羽根車１の
背面側中心ボス部の端面部分に近接・対向する内壁部に
凹設されたリング状の溝内に収設した構造である。この
例の場合は、磁気軸受ステータ６が、羽根車１の背面側
中心ボス部の周面部分に近接・対向する背面側ケーシン
グ１１の内壁部に設けられてなる図２図示例のものと比
較するとき、スラスト方向の磁気支持力がラジアル方向
のそれよりも逆に強くなるように形成されている点で異
なっており、このような変形例も必要に応じて適用可能
である。なお、図１乃至図３の各例は、磁気軸受ステー
タ４と磁気軸受ステータ６の軸方向距離がかなり離れて
いるので、磁気支持力についての大きなモーメントが与
えられることとなり安定した軸支持が図れる利点を有す
る。
【００２１】図４には、本発明の第４の実施の形態に係
る遠心圧縮機の要部構造が断面図で示される。この図に
示される遠心圧縮機は、モータの配置の態様が異なって
いる点を除いては、図２図示の遠心圧縮機と同じ構造で
ある。すなわち、この図示例の遠心圧縮機は、モータ
が、羽根車１における背面側外周寄り部に対応して設け
られる構造である点に特徴が存する。ロータ２が羽根車
１における背面側外周寄り部に凹設されたリング状の溝
内に収設した円環状のラミネーションによって形成さ
れ、一方、ステータ３が背面側ケーシング１１のロータ
２に近接・対向する個所の内壁面部に凹設してなる円環
状の巻線によって形成される。このような遠心圧縮機
は、モータの回転磁界が羽根車１における半径の大きな
個所にあるので、大きな回転トルクが得られる利点があ
る。
る遠心圧縮機の要部構造が断面図で示される。この図に
示される遠心圧縮機は、モータの配置の態様が異なって
いる点を除いては、図２図示の遠心圧縮機と同じ構造で
ある。すなわち、この図示例の遠心圧縮機は、モータ
が、羽根車１における背面側外周寄り部に対応して設け
られる構造である点に特徴が存する。ロータ２が羽根車
１における背面側外周寄り部に凹設されたリング状の溝
内に収設した円環状のラミネーションによって形成さ
れ、一方、ステータ３が背面側ケーシング１１のロータ
２に近接・対向する個所の内壁面部に凹設してなる円環
状の巻線によって形成される。このような遠心圧縮機
は、モータの回転磁界が羽根車１における半径の大きな
個所にあるので、大きな回転トルクが得られる利点があ
る。
【００２２】図５（イ）には、本発明の第５の実施の形
態に係る遠心圧縮機の要部構造が断面図で示され、ま
た、（ロ）には同図（イ）におけるＢ−Ｂ線矢視側面図
が示される。図５に示される遠心圧縮機は、多段羽根車
構造の圧縮機の例であって、前面側ケーシング１０、１
個以上の中間ケーシング２０及び背面側ケーシング１１
並びにそれらの各ケーシングに一括して嵌装しその周り
を気密的に包囲する筒壁体２１から成るケーシングと、
このケーシング内に軸が突出しないように収納され、か
つ、回転軸が個々にそれぞれ独立して回転自在に支承さ
れてなる多段構造の羽根車１とを備える。
態に係る遠心圧縮機の要部構造が断面図で示され、ま
た、（ロ）には同図（イ）におけるＢ−Ｂ線矢視側面図
が示される。図５に示される遠心圧縮機は、多段羽根車
構造の圧縮機の例であって、前面側ケーシング１０、１
個以上の中間ケーシング２０及び背面側ケーシング１１
並びにそれらの各ケーシングに一括して嵌装しその周り
を気密的に包囲する筒壁体２１から成るケーシングと、
このケーシング内に軸が突出しないように収納され、か
つ、回転軸が個々にそれぞれ独立して回転自在に支承さ
れてなる多段構造の羽根車１とを備える。
【００２３】前面側ケーシング１０は、第１段目の羽根
車１の前面部を包囲して配設されていて、羽根車１前面
部に近接・対向して設けられる内壁を備えるとともに、
前端部における羽根車１中心部の直前方に対向する端面
部には、被圧縮ガスを吸い込むための図示しない吸込口
１６が開口される。各中間ケーシング２０は、隣り合う
羽根車１間に介在されて、前段側の羽根車１の外周面部
及び背面部に近接・対向して設けられる内壁及び後段側
の羽根車１の前面部に近接・対向して設けられる内壁を
備える一方、背面側ケーシング１１は、最終段の羽根車
１の外周面部及び背面部に近接・対向して設けられる内
壁を備えるとともに、後端部の適当個所の端面部に吐出
口が開口されている。
車１の前面部を包囲して配設されていて、羽根車１前面
部に近接・対向して設けられる内壁を備えるとともに、
前端部における羽根車１中心部の直前方に対向する端面
部には、被圧縮ガスを吸い込むための図示しない吸込口
１６が開口される。各中間ケーシング２０は、隣り合う
羽根車１間に介在されて、前段側の羽根車１の外周面部
及び背面部に近接・対向して設けられる内壁及び後段側
の羽根車１の前面部に近接・対向して設けられる内壁を
備える一方、背面側ケーシング１１は、最終段の羽根車
１の外周面部及び背面部に近接・対向して設けられる内
壁を備えるとともに、後端部の適当個所の端面部に吐出
口が開口されている。
【００２４】このような遠心圧縮機において、磁気軸受
及びモータは、図５（イ）に示されるように各羽根車１
に対応して各ケーシングの所定個所と羽根車１の近接・
対向個所にそれぞれ設けられている。この場合、磁気軸
受及びモータにおける設置の態様は、図１乃至図４の各
例で説明したのと同じ要領に基づき成されるものであ
り、ここでは詳細説明を省略するが、特に羽根車１の後
部側を支持するために中間ケーシング２０の前面側に配
設される磁気軸受に接続する電気ケーブル１４は、図５
（ロ）に図示するように圧縮ガス通路中に設けられたリ
ターンベーン１９の中央部に貫通して設けた孔に挿通さ
せることによって、中間ケーシング２０内部を経て筒壁
体２１から外部に容易に取り出させることが可能であ
る。
及びモータは、図５（イ）に示されるように各羽根車１
に対応して各ケーシングの所定個所と羽根車１の近接・
対向個所にそれぞれ設けられている。この場合、磁気軸
受及びモータにおける設置の態様は、図１乃至図４の各
例で説明したのと同じ要領に基づき成されるものであ
り、ここでは詳細説明を省略するが、特に羽根車１の後
部側を支持するために中間ケーシング２０の前面側に配
設される磁気軸受に接続する電気ケーブル１４は、図５
（ロ）に図示するように圧縮ガス通路中に設けられたリ
ターンベーン１９の中央部に貫通して設けた孔に挿通さ
せることによって、中間ケーシング２０内部を経て筒壁
体２１から外部に容易に取り出させることが可能であ
る。
【００２５】図６には、本発明の第６の実施の形態に係
る遠心圧縮機の要部構造が断面図で示される。この図に
示される遠心圧縮機は多段オープン羽根車方式の例であ
って、磁気軸受及びモータの配置の態様が異なっている
点を除いては、図５図示の遠心圧縮機と同じ構造であ
る。この図示例になる遠心圧縮機は、磁気軸受が、各羽
根車１に対して前面側及び背面側の中心ボス部に対応し
てそれぞれ設けられるとともに、モータが、羽根車１に
おける背面側の中心ボス部に対応してそれぞれ設けられ
てなる構造に特徴が存する。
る遠心圧縮機の要部構造が断面図で示される。この図に
示される遠心圧縮機は多段オープン羽根車方式の例であ
って、磁気軸受及びモータの配置の態様が異なっている
点を除いては、図５図示の遠心圧縮機と同じ構造であ
る。この図示例になる遠心圧縮機は、磁気軸受が、各羽
根車１に対して前面側及び背面側の中心ボス部に対応し
てそれぞれ設けられるとともに、モータが、羽根車１に
おける背面側の中心ボス部に対応してそれぞれ設けられ
てなる構造に特徴が存する。
【００２６】この遠心圧縮機において、各羽根車１の前
面側及び背面側の中心ボス部に設けた磁気軸受は、スラ
スト方向とラジアル方向との双方に磁気支持力が作用す
るように中心ボス部の角部分に対応して配設していて、
各ケーシングの羽根車に近接・対向する内壁部に設置し
たギャップセンサ２２によって、ケーシング・羽根車間
の間隙が一定に保持されるように、各磁気軸受の磁気支
持力をコントロールするようになっている。
面側及び背面側の中心ボス部に設けた磁気軸受は、スラ
スト方向とラジアル方向との双方に磁気支持力が作用す
るように中心ボス部の角部分に対応して配設していて、
各ケーシングの羽根車に近接・対向する内壁部に設置し
たギャップセンサ２２によって、ケーシング・羽根車間
の間隙が一定に保持されるように、各磁気軸受の磁気支
持力をコントロールするようになっている。
【００２７】一方、ロータ２とステータ３からなる各モ
ータは、羽根車１における背面側の中心ボス部の周面部
分に、前記各実施の形態の場合と同じ構造で設けられ
て、各羽根車１を個々に独立して回転駆動し得るように
なっている。なお、中間ケーシング２０に関連させて配
設される磁気軸受及びステータに接続する電気ケーブル
１４の取り合いについては、図５に例示する第５の実施
の形態と同じように圧縮ガス通路中に設けられたリター
ンベーン１９の中央部に貫通して設けた孔に挿通させる
ことによって、中間ケーシング２０内部を経て筒壁体２
１から外部に容易に取り出させることが可能である。
ータは、羽根車１における背面側の中心ボス部の周面部
分に、前記各実施の形態の場合と同じ構造で設けられ
て、各羽根車１を個々に独立して回転駆動し得るように
なっている。なお、中間ケーシング２０に関連させて配
設される磁気軸受及びステータに接続する電気ケーブル
１４の取り合いについては、図５に例示する第５の実施
の形態と同じように圧縮ガス通路中に設けられたリター
ンベーン１９の中央部に貫通して設けた孔に挿通させる
ことによって、中間ケーシング２０内部を経て筒壁体２
１から外部に容易に取り出させることが可能である。
【００２８】このように図５及び図６に例示される多段
構造の遠心圧縮機においては、各羽根車が単独に駆動さ
れるようになっているため、それぞれをモータの回転制
御によって最適の比速度で運転することが可能であり、
効率の高い圧縮運転を実現できる。
構造の遠心圧縮機においては、各羽根車が単独に駆動さ
れるようになっているため、それぞれをモータの回転制
御によって最適の比速度で運転することが可能であり、
効率の高い圧縮運転を実現できる。
【００２９】
【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。
施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００３０】本発明に係るターボ機械は、ケーシングが
羽根車を全包囲して回転軸を外部に突出させない構造で
あること、モータが羽根車に一体に設けられてケーシン
グ内に収設されてなること、更に、羽根車及びモータを
磁気軸受により無潤滑的に支承する構造であることとを
特徴とするものであり、これによって回転部分を取り出
させるためのケーシング貫通部を一切必要としなくな
り、従って、エネルギーを与えるガス等の内部流体が漏
れる恐れのある危険場所がなくなって、信頼性が大幅に
向上する。
羽根車を全包囲して回転軸を外部に突出させない構造で
あること、モータが羽根車に一体に設けられてケーシン
グ内に収設されてなること、更に、羽根車及びモータを
磁気軸受により無潤滑的に支承する構造であることとを
特徴とするものであり、これによって回転部分を取り出
させるためのケーシング貫通部を一切必要としなくな
り、従って、エネルギーを与えるガス等の内部流体が漏
れる恐れのある危険場所がなくなって、信頼性が大幅に
向上する。
【００３１】さらに、ケーシングを前面側と背面側とを
含む少なくとも２つのケーシングによって面合わせの一
体に形成することによって、密封性の高いケーシングを
簡単な構造の下で提供することが可能であり、モータ内
蔵型の構造と併せてなることにより、流体密性能がより
一層高い特性のターボ機械が低コストで得られる。
含む少なくとも２つのケーシングによって面合わせの一
体に形成することによって、密封性の高いケーシングを
簡単な構造の下で提供することが可能であり、モータ内
蔵型の構造と併せてなることにより、流体密性能がより
一層高い特性のターボ機械が低コストで得られる。
【００３２】本発明はまた、多段構造のターボ機械にお
いては、各羽根車を個別に磁気軸受で支承するとともに
各羽根車に対し駆動用のモータをそれぞれ一体結合して
内蔵させることによって、羽根車を個別に運転し得る構
造としているので、各羽根車を最適の比速度で運転さし
せることが可能であり、全羽根車が同一の回転数で運転
される従来のターボ機械に比べて、特にガス圧縮運転の
場合に高効率の運転が図れる利点を有する。更に加え
て、中間カップリングが不要となるのでコンパクト化が
果たせる。
いては、各羽根車を個別に磁気軸受で支承するとともに
各羽根車に対し駆動用のモータをそれぞれ一体結合して
内蔵させることによって、羽根車を個別に運転し得る構
造としているので、各羽根車を最適の比速度で運転さし
せることが可能であり、全羽根車が同一の回転数で運転
される従来のターボ機械に比べて、特にガス圧縮運転の
場合に高効率の運転が図れる利点を有する。更に加え
て、中間カップリングが不要となるのでコンパクト化が
果たせる。
【図１】（イ）は本発明の第１の実施の形態に係る遠心
圧縮機の要部構造を示す断面図、（ロ）は図１（イ）に
おけるＡ−Ａ線矢視側面図である。
圧縮機の要部構造を示す断面図、（ロ）は図１（イ）に
おけるＡ−Ａ線矢視側面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る遠心圧縮機の
要部構造を示す断面図である。
要部構造を示す断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る遠心圧縮機の
要部構造を示す断面図である。
要部構造を示す断面図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係る遠心圧縮機の
要部構造を示す断面図である。
要部構造を示す断面図である。
【図５】（イ）は本発明の第５の実施の形態に係る遠心
圧縮機の要部構造を示す断面図、（ロ）は図５（イ）に
おけるＢ−Ｂ線矢視側面図である。
圧縮機の要部構造を示す断面図、（ロ）は図５（イ）に
おけるＢ−Ｂ線矢視側面図である。
【図６】本発明の第６の実施の形態に係る遠心圧縮機の
要部構造を示す断面図である。
要部構造を示す断面図である。
【符号の説明】 １…羽根車、 ２…ロータ、３
…ステータ、 ４…磁気軸受ステ
ータ、５…磁気軸受用ラミネーション、 ６…磁気
軸受ステータ、７…磁気軸受用ラミネーション、
８…ラジアルセンサ、９…スラストセンサ、
１０…前面側ケーシング、１１…背面側ケーシン
グ、 １２…Ｏリング、１３…ボルト、
１４…電気ケーブル、１５…スクロ
ール、 １６…吸込口、１７…吐出
口、 １８…孔、１９…リターン
ベーン、 ２０…中間ケーシング、２１…
筒壁体、 ２２…ギャップセン
サ、
…ステータ、 ４…磁気軸受ステ
ータ、５…磁気軸受用ラミネーション、 ６…磁気
軸受ステータ、７…磁気軸受用ラミネーション、
８…ラジアルセンサ、９…スラストセンサ、
１０…前面側ケーシング、１１…背面側ケーシン
グ、 １２…Ｏリング、１３…ボルト、
１４…電気ケーブル、１５…スクロ
ール、 １６…吸込口、１７…吐出
口、 １８…孔、１９…リターン
ベーン、 ２０…中間ケーシング、２１…
筒壁体、 ２２…ギャップセン
サ、
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０２Ｋ 21/14 Ｈ０２Ｋ 21/14 Ｍ
Claims (8)
- 【請求項１】 ポンプ、圧縮機等の被動機に類するター
ボ形流体機械であって、その遠心力によって流体のエネ
ルギーを高める羽根車と、前面側端部及び後面側端部に
流体の吸込口及び吐出口をそれぞれ有し前記羽根車を軸
が突出しないように全包囲しかつ回転自在に支持するケ
ーシングと、前記羽根車の前面側及び背面側に羽根車・
ケーシング間に介設して羽根車を無潤滑的に支承する磁
気軸受と、羽根車側に設けたロータと該ロータに対向し
てケーシング側に設けたステータとから成る羽根車駆動
用のモータとを含むことを特徴とするモータ内蔵型ター
ボ機械。 - 【請求項２】 羽根車が、単列または多列の羽根を備え
る単段羽根車構造であり、ケーシングが、前面側ケーシ
ングと背面側ケーシングから成り面合わせにより流体密
の一体に結合される請求項１記載のモータ内蔵型ターボ
機械。 - 【請求項３】 羽根車が、単列または多列の羽根を備え
る少なくとも２段で回転軸がそれぞれ独立した多段羽根
車構造であり、ケーシングが、前面側ケーシングと隣合
う羽根車間に介設される少なくとも１つの中間側ケーシ
ングと背面側ケーシングから成り面合わせにより流体密
の一体に結合され、磁気軸受及びモータが、各羽根車に
対応してそれぞれ設けられる請求項１記載のモータ内蔵
型ターボ機械。 - 【請求項４】 磁気軸受が、羽根車における背面側中心
ボス部及び羽根の前面側外周縁部に対応してそれぞれ設
けられる請求項１、２又は３に記載のモータ内蔵型ター
ボ機械。 - 【請求項５】 磁気軸受が、羽根車における前面側及び
背面側の中心ボス部に対応してそれぞれ設けられる請求
項１、２又は３に記載のモータ内蔵型ターボ機械。 - 【請求項６】 モータが、羽根車における羽根の前面側
内周縁部に対応して設けられる請求項１、２又は３に記
載のモータ内蔵型ターボ機械。 - 【請求項７】 モータが、羽根車における背面側中心ボ
ス部に対応して設けられる請求項１、２又は３に記載の
モータ内蔵型ターボ機械。 - 【請求項８】 羽根車が、その中心部に背面側から軸方
向に深く凹設して形成される孔を備え、モータが、前記
孔に対応して設けられる請求項１、２又は３に記載のモ
ータ内蔵型ターボ機械。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9213561A JPH1162877A (ja) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | モータ内蔵型ターボ機械 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9213561A JPH1162877A (ja) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | モータ内蔵型ターボ機械 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1162877A true JPH1162877A (ja) | 1999-03-05 |
Family
ID=16641258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9213561A Pending JPH1162877A (ja) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | モータ内蔵型ターボ機械 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1162877A (ja) |
Cited By (13)
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| JP2008115724A (ja) * | 2006-11-01 | 2008-05-22 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | 送風装置 |
| JP4685227B2 (ja) * | 2000-10-30 | 2011-05-18 | Ｎｔｎ株式会社 | 磁気浮上型ポンプ |
| JP2012140957A (ja) * | 2010-12-30 | 2012-07-26 | Nuovo Pignone Spa | ターボ機械用コンジット及びその方法 |
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| US10598222B2 (en) | 2012-01-03 | 2020-03-24 | New Way Machine Components, Inc. | Air bearing for use as seal |
| WO2020195133A1 (ja) * | 2019-03-28 | 2020-10-01 | ダイキン工業株式会社 | 遠心圧縮機 |
-
1997
- 1997-08-07 JP JP9213561A patent/JPH1162877A/ja active Pending
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