JPH0724657Y2

JPH0724657Y2 - 竪型回転機械の補助軸受

Info

Publication number: JPH0724657Y2
Application number: JP1989145968U
Authority: JP
Inventors: 邁谷口
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1989-12-20
Filing date: 1989-12-20
Publication date: 1995-06-05
Anticipated expiration: 2004-12-20
Also published as: JPH0384416U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案はブロワ、ターボ分子ポンプなど磁気軸受を有す
る竪型回転機械の補助軸受に関する。

（従来の技術）第３図は、磁気軸受を有し且つモータを内蔵する圧縮機
からなる竪型回転機械を示すものでロータ（01）はその
上端に圧縮機ブレード（02）、中央部にモータ回転子
（03）、下端にスラストカラー（04）を有している。一
方、これらのロータ系を取り囲むハウジング（05）に
は、ジャーナル軸受（06）、スラスト軸受（07）、モー
タ固定子（08）が主たる構成要素として組み込まれてい
る。両軸受（06）及び（07）は電磁石を利用した磁気軸
受であり、各々はロータ（01）及びスラストカラー（0
4）との間の距離をε_j及びε_tに保って運転されてい
る。

このような磁気軸受を有する回転機械において、万一停
電が生じた場合には磁気軸受の効果は喪失してしまい、
ロータ系の自重の為スラストカラー（04）は下方のスラ
スト軸受（07）に接触し、スラスト軸受（07）は壊滅的
な損傷を蒙る。更に、ジャーナル軸受（06）について
も、何らの流体潤滑作用が無い為ロータ（01）との直接
接触は避けられず、同様な被害を蒙る。

このような最悪の事態を回避する為、ハウジング（05）
の上下部にはロータ（01）と対峙してころがり軸受（0
9）及び（010）が設けられている。これらの軸受（09）
及び（010）は、磁気軸受（06）及び（07）が正常に作
動している時はロータ（01）とは径方向にはε_jより小
さく、軸方向にはε_tより小さいある距離を保って、非
接触状態にある。（通常これらの隙間は0.5ε_j及び0.5
ε_tに取られる。）そして、磁気軸受の効果が喪失する
ような危急時には、ロータ（01）はころがり軸受（09）
及び（010）と接触しながら回転降下し、磁気軸受に損
傷を与えないようになっている。（考案が解決しようと
する課題）この危急時の状況をもう少し詳しく説明すると、磁気軸
受の効果が喪失したとたん、もし圧縮機ブレード（02）
の前後面で空力的にスラストバランスが取れているとす
ると、ロータ（01）は自重により落下し、スペーサ（01
1）がスラスト荷重を受け持つように配置された複列ア
ンギユラ玉軸受（010）の内輪側面に接触し、軸方向の
位置が決まる。しかしながら、径方向については元来ラ
ジアル荷重が無い為、上下部のころがり軸受（09）及び
（010）では一義的に位置は決まらず、ロータ（01）は
大きく振れ廻る恐れがある。とくに、第３図のような配
置の場合、ロータ（01）の下部は大きな味噌摺り的挙動
を呈する。この為、両ころがり軸受（09）及び（010）
には衝撃荷重が懸ると共に、ロータと内輪内面及びボー
ルと内外輪転動面との間に大きなすべりが生じ、叩きと
発熱によりころがり軸受（09）及び（010）とこれに面
するロータ表面との間に甚大な被害を蒙る恐れが極めて
高い。

本考案はかゝる現状に鑑み提案されたものであって電源
喪失など危急時に磁気軸受に替ってスラスト負荷を担う
と共に径方向の位置決めの出来る補助軸受を提供するこ
とを目的とする。

（課題を解決するための手段）上記の目的を達成するための本考案の構成を実施例に対
応する第１図を用いて説明すると本考案は磁気軸受
（６）（７）を介して支承するロータ（１）に円錐形の
軸受面（1a）（1b）を上下一対に形成し、該一対の軸受
面（1a）（1b）の外周に非接触状態で対峙する円錐形の
内輪（9a）（9a）と、該内輪の一方（9a）に内接する玉
（9b）及び他方（9a）に内接するコロ（9b）と、該玉
（9b）及びコロ（9b）を支承する外輪（9c）（9c）とか
らなる玉軸受及びコロ軸受の一対の補助軸受（９）
（９）を装備し、該補助軸受（９）の下方における内輪
（9a）を外輪（9c）側から内方へ延びる弾性体（10）に
支承させたことを特徴とする。

（作用）そして本考案は上記の手段によりロータ（１）の外周に
形成した円錐形軸受面（1a）（1b）が対峙する円錐形内
輪（9a）は危急時にロータ（１）が落下した場合に両円
錐面が接合し軸方向及び径方向の位置が決まると共にそ
の下部の円錐形の内輪（9a）は外輪（9c）との間を弾性
体（10）でつなぐため内輪（9a）が落下するのを防ぐこ
とができる。

（実施例）以下本考案の一実施例を第１図に基づいて説明すると図
は磁気軸受を有し且つロータを内蔵している圧縮機の構
成要素としては第３図と同じであるが、危急用補助軸受
の構造が工夫されている。

すなわち、上部補助軸受（９）は第３図と同じく両方向
のスラスト荷重を受け持つことが出来るように配置した
複列アンギユラ玉軸受であるが、その内輪（9a）内面に
は両側が逆円錐状をしたブツシユ（12）が挿入されてい
る。そして、このブツシユ（12）と対峙するロータ
（１）側は、下方はロータ表面にそのまま加工し上方は
スペーサ（11）に加工した円錐面状の軸受面（1a）とな
っており、両円錐面はうまくかん合するようになってい
る。なお、両円錐面間の隙間は磁気軸受（６）（７）の
隙間ε_j及びε_tよりも狭くセツトされており、危急時に
あっても磁気軸受（６）及び（７）がロータ（１）及び
スラストカラー（４）に接触することが無いように配慮
されている。

一方、下部補助軸受（９）は円筒ころ軸受であり、その
内輪（9a）が上下方向に移動可能であるのは当然である
が、その内面を逆円錐面状とし、これと対峙するロータ
側も同じ傾斜を有する円錐面状の軸受面（1b）に加工さ
れており、上部補助軸受（９）と同じく両円錐面うまく
かん合するようになっている。なお、本事例では内輪
（9a）内面を逆円錐面状に加工してあるが、上部補助軸
受（９）と同じように通常の内輪に逆円錐面状のブツシ
ユが挿入されていても構わない。更に、下部補助軸受
（９）の外輪下端には、円周方向に一体又は分割された
弾性体（10）が接合されており、この弾性体（10）の内
端は内輪（9a）端面と接触しており、ばね力により内輪
（9a）の自重を支承している。

本考案の危急時における作動状況を第２図を用いて逐一
説明すると、磁気軸受（６）及び（７）が正常に作動し
ている時は図２（ａ）のようにロータ（１）と内輪（9
a）とは非接触状態にあるが、停電などにより磁気軸受
の効果が喪失した場合、ロータ（１）が自重により落下
し始めるとロータ（１）は内輪（9a）に接触し、内輪
（9a）と円筒ころ（9b）とが回転すると共に、この内輪
（9a）の軸方向の動きは弾性体（10）により軽く拘束さ
れているだけなので、ばね力に打ち勝って沈んで行く。
このロータ（１）の沈下は、最終的に上部のスペーサ
（11）がブツシユ（12）に接触した時点で止まり、ロー
タ（１）の軸方向及び径方向の全ての位置が固定され
る。この時の下部補助軸受（９）の状態を第２図（ｂ）
に示す。

以上のように、補助軸受（９）（９）とロータ（１）と
の接触を円錐面で実現することにより、ロータ（１）を
軸方向のみならず径方向にも位置決めすることが出来、
危急時にはロータ（１）は磁気軸受（６）（７）に替っ
て補助軸受（９）（９）によりしっかりと支持されなが
ら回転降下することが可能となる。

なお、第１図における補助軸受の上下配置は逆にするこ
とも可能である。すなわち、上部は軸方向に可動な円錐
面を持つ円筒ころ軸受とし、下部は固定の円錐面を持つ
複列アンギユラ玉軸受としても、効果は同じである。

第２図（ｂ）においてロータ（１）の下降によって接触
した内輪（9a）ロータ（１）ととも回転しその半径方向
はコロ（9b）との転り接触によって位置決めされるが、
弾性体（10）との滑りは避けられない。しかし電源喪失
によって回転は低下しつつあり、局所的な多少の温度上
昇はやむをえずまた、上記弾性体の摺動面にブレーキ材
をライニングしてブレーキ作用を高めることも別の意味
での有効手段である。

（考案の効果）このように本考案によるときは磁気軸受を介して支承さ
れるロータには円錐形の軸受面の上下一対を形成し、該
１対の軸受面の外周に非接触状態で対峙する円錐形の内
輪と、該内輪の一方に内接する玉及び他方に内接するコ
ロと、該玉及びコロを支承する外輪とからなる玉軸受及
びコロ軸受の一対の補助軸受を装備し、その補助軸受の
下方における内輪を外輪側から内方に延びる弾性体に支
承させたものであるから停電などにより磁気軸受の効果
が喪失した場合、磁気軸受に替ってロータを補助軸受で
支持することにより、スラスト荷重を受け持つ（言い換
えれば軸方向の位置を決める）と共に、径方向について
はロータを補助軸受の中心に位置し、ロータの振れ廻り
を防止して補助軸受の損傷を回避することが出来る等の
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す断面図、第２図は下部
補助軸受の作動説明図、第３図は従来例を示す断面図で
ある。（１）……ロータ、（1a）（1b）……軸受面（６）（７）……磁気軸受、（９）……補助軸受（9a）……内輪、（9b）……コロ（9c）……外輪、（10）……弾性体

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】磁気軸受を介して支承するロータに円錐形
の軸受面を上下一対に形成し、該一対の軸受面の外周に
非接触状態で対峙する円錐形の内輪と、該内輪の一方に
内接する玉及び他方に内接するコロと、該玉及びコロを
支承する外輪とからなる玉軸受及びコロ軸受の一対の補
助軸受を装備し、該補助軸受の下方における内輪を外輪
側から内方へ延びる弾性体に支承させたことを特徴とす
る竪型回転機械の補助軸受。