CN109307008A - 轴承构造 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轴承构造。第1推力轴承(10a)具有第1电磁体(12a)和第1部件(11a)。第2推力轴承(10b)具有第2电磁体(12b)和第2部件(11b)。第1电磁体(12a)以及第2电磁体(12b)所生成的磁力与通过旋转轴(18)的旋转而在第1部件(11a)以及第2部件(11b)产生的气体的动压支承旋转轴(18)的轴向载荷。

Description

轴承构造

技术领域

本公开涉及轴承构造。

背景技术

流体机械有时具有旋转轴和安装于该旋转轴的压缩机叶轮。在这样的流体机械中，压缩机叶轮压缩工作流体。流体机械有时具有旋转轴和安装于该旋转轴的涡轮。在这样的流体机械中，涡轮从工作流体取得功。流体机械有时也具有旋转轴、安装于该旋转轴的压缩机叶轮、以及安装于该旋转轴的涡轮。

由工作流体对压缩机叶轮、涡轮等部件施加压力。通过该压力，产生流体机械的旋转轴的轴向载荷。为了支承轴向载荷，具有上述那样的部件的流体机械有时具有推力环和推力轴承。推力环在旋转轴上的任意的位置安装于旋转轴的径向的一部分或整体。典型而言，推力环为轴向的长度比旋转轴短的圆盘状，构成为与旋转轴同轴。推力轴承配置成与推力环相对。

作为适用于推力轴承的轴承，可例示出滑动轴承、滚动轴承以及磁轴承。滑动轴承能够使用润滑油、空气等支承轴向载荷。滚动轴承能够使用滚子或滚珠作为滚动体来支承轴向载荷。磁轴承能够使用电磁体的磁力支承轴向载荷。在使用磁轴承的情况下，可以使用由磁性材料形成的推力环。

在专利文献1中，记载了使用了磁轴承的轴承构造的一例。如图4所示，该轴承构造具备一对推力轴承86、旋转轴53c以及推力环84。一对推力轴承86分别具有电磁体85a和对电磁体85a的表面进行保护的合成树脂制的保护部件91。

磁轴承有时会因电源切断等而丧失其功能。以防这样的事态，有时除了磁轴承之外另外配置预备的轴承。这样的预备的轴承有时称为后备轴承。专利文献1的轴承构造具有触底轴承(英文：touch down bearing)作为这样的预备的轴承。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-3009号公报

发明内容

根据本发明人们的研究，从防止旋转轴变长的同时确保流体机械的健全性的观点出发，专利文献1的技术有改善的余地。本公开的目的在于，提供一种具备磁轴承作为推力轴承的轴承构造，该轴承构造适于防止旋转轴变长的同时确保流体机械的健全性。

本公开提供一种轴承构造，具备：

旋转轴；

推力环，该推力环安装于所述旋转轴并与所述旋转轴一起旋转；以及

一对推力轴承，该一对推力轴承具有第1推力轴承和第2推力轴承，

所述推力环在所述旋转轴的轴向上位于所述第1推力轴承与所述第2推力轴承之间，

所述第1推力轴承具有：第1基体、安装于所述第1基体的第1电磁体、以及安装于所述第1基体并在所述轴向上配置于所述第1基体与所述推力环之间的第1部件，

所述第2推力轴承具有：第2基体、安装于所述第2基体的第2电磁体、以及安装于所述第2基体并在所述轴向上配置于所述第2基体与所述推力环之间的第2部件，

所述第1电磁体以及所述第2电磁体所生成的磁力与通过所述旋转轴的旋转而在所述第1部件以及所述第2部件产生的气体的动压支承所述旋转轴的轴向载荷。

根据本公开的技术，能够提供一种具备磁轴承作为推力轴承的轴承构造，该轴承构造适于防止旋转轴变长的同时确保流体机械的健全性。

附图说明

图1A示出实施方式1中的第1推力轴承。

图1B示出实施方式1中的第2推力轴承。

图1C示出实施方式1中的轴承构造。

图2A示出实施方式2中的第1推力轴承。

图2B示出实施方式2中的第2推力轴承。

图2C示出实施方式2中的轴承构造。

图3A示出实施方式3中的第1推力轴承。

图3B示出实施方式3中的第2推力轴承。

图3C示出实施方式3中的轴承构造。

图4示出专利文献1的轴承构造。

附图标记说明

10a、10b、20a、20b、30a、30b 推力轴承

11a、11b、21a、21b、31a、31b 动压产生部件

12a、12b 电磁体

13a、13b 位置检测器

14a、14b 基体

15a、15b 凹部

16a、16b 间隙

17、27 推力环

18 旋转轴

18c 中心轴

19、29、39 轴承构造

41 轴向

42 径向

43 周向

具体实施方式

(本发明人的见解)

在专利文献1的轴承构造中，因为触底轴承的存在，旋转轴53c变长。若旋转轴长，则包括旋转轴的旋转系统的固有频率变低。若旋转系统的固有频率低，则难以抑制旋转系统的振动的同时提高旋转系统的转速。因这样的理由，触底轴承的存在使旋转系统的高速旋转变得困难。这从确保流体机械的运转效率的观点出发是不利的。

另一方面，假设省略触底轴承。在该情况下，在因电源切断等而磁轴承的功能丧失了时，推力环84与合成树脂制的保护部件91接触，在他们之间产生摩擦。在旋转轴53c的转速超过1000rad/sec那样的流体机械中，由于该摩擦，旋转轴53c所具有的能量在极少的时间内被吸收。由于摩擦热，推力环84以及保护部件91成为高温。因此，仅省略触底轴承难以确保作为流体机械的健全性。

基于以上所述，本公开的目的在于，提供一种具备磁轴承作为推力轴承的轴承构造，该轴承构造适于防止旋转轴变长的同时确保流体机械的健全性。

本公开的第1技术方案提供一种轴承构造，具备：

旋转轴；

推力环，该推力环安装于所述旋转轴并与所述旋转轴一起旋转；以及

一对推力轴承，该一对推力轴承具有第1推力轴承和第2推力轴承，

所述推力环在所述旋转轴的轴向上位于所述第1推力轴承与所述第2推力轴承之间，

所述第1推力轴承具有：第1基体、安装于所述第1基体的第1电磁体、以及安装于所述第1基体并在所述轴向上配置于所述第1基体与所述推力环之间的第1部件，

所述第2推力轴承具有：第2基体、安装于所述第2基体的第2电磁体、以及安装于所述第2基体并在所述轴向上配置于所述第2基体与所述推力环之间的第2部件，

所述第1电磁体以及所述第2电磁体所生成的磁力与通过所述旋转轴的旋转而在所述第1部件以及所述第2部件产生的气体的动压支承所述旋转轴的轴向载荷。

根据第1技术方案，能够提供一种具备磁轴承作为推力轴承的轴承构造，该轴承构造适于防止旋转轴变长的同时确保流体机械的健全性。

本公开的第2技术方案，提供一种轴承构造，其在第1技术方案的基础上，

所述第1推力轴承具有安装于所述第1基体并对所述推力环的位置进行检测的第1位置检测器，

所述第2推力轴承具有安装于所述第2基体并对所述推力环的位置进行检测的第2位置检测器，

所述第1部件配置于在沿着所述轴向观察时使所述第1位置检测器露出的位置，

所述第2部件配置于在沿着所述轴向观察时使所述第2位置检测器露出的位置。

在第2技术方案中，第1部件以及第2部件分别配置于使第1位置检测器以及第2位置检测器露出的位置。这样一来，能够避免由第1位置检测器以及第2位置检测器实现的推力环的位置检测精度因第1部件以及第2部件而下降的这一事态。因此，第2技术方案从推力环的位置检测的精度确保的观点出发是有利的。

有时将压缩机叶轮、涡轮等部件紧固连结于旋转轴，并使该部件与旋转轴一起旋转。能够确保推力环的位置检测的精度意味着能够减小该部件的翼端间隙。这从确保对旋转轴应用了该部件的流体机械的效率等的性能的观点出发是有利的。此外，翼端间隙是指上述部件的外周端与从径向外侧包围该部件的壳体之间的间隙。

本公开的第3技术方案，提供一种轴承构造，其在第1技术方案或第2技术方案的基础上，

所述第1部件以及所述第2部件是由非磁性材料形成的扁平体，

所述第1部件配置于在沿着所述轴向观察时覆盖所述第1电磁体的位置，

所述第2部件配置于在沿着所述轴向观察时覆盖所述第2电磁体的位置。

在第3技术方案中，第1部件以及第2部件分别覆盖着第1电磁体以及第2电磁体。这样一来，与第1部件以及第2部件不覆盖第1电磁体以及第2电磁体的情况相比，容易确保第1部件以及第2部件的面积。因此，根据第3技术方案，能够增大能够利用第1部件以及第2部件支承的旋转轴的轴向载荷。另外，在第3技术方案中，第1部件以及第2部件由非磁性材料形成。因此，即使第1部件以及第2部件覆盖第1电磁体以及第2电磁体，也难以对由第1电磁体以及第2电磁体实现的轴向载荷的支承造成不良影响。

本公开的第4技术方案，提供一种轴承构造，其在第3技术方案的基础上，

在沿着所述轴向观察时，所述第1电磁体、所述第2电磁体、所述第1部件以及所述第2部件具有闭合的框的形状；

在将从所述旋转轴的中心轴到所述第1电磁体的外周端的距离定义为距离M1，将从所述中心轴到所述第1部件的外周端的距离定义为距离P1，将所述距离P1相对于所述距离M1的比率定义为比率R1时，所述比率R1为1.0以上且1.3以下，

在将从所述中心轴到所述第2电磁体的外周端的距离定义为距离M2，将从所述中心轴到所述第2部件的外周端的距离定义为距离P2，将所述距离P2相对于所述距离M2的比率定义为比率R2时，所述比率R2为1.0以上且1.3以下。

如上所述，在第1部件以及第2部件覆盖第1电磁体以及第2电磁体的情况下，能够增大能够利用第1部件以及第2部件支承的旋转轴的轴向载荷。而且，在第4技术方案中，从比率R1以及R2可以理解到，第1部件从第1电磁体的伸出量以及第2部件从第2电磁体的伸出量受到抑制。这样一来，能够抑制推力轴承的径向尺寸。也能够抑制推力环的径向尺寸。若抑制推力环的径向尺寸，则能够抑制包括旋转轴的旋转系统的晃动的同时使旋转系统高速旋转。由于能够实现旋转系统的高速旋转，从而能够使流体机械高效地运转。

本公开的第5技术方案，提供一种轴承构造，在第3技术方案或第4技术方案的基础上，

所述第1推力轴承具有安装于所述第1基体并对所述推力环的位置进行检测的第1位置检测器，

所述第2推力轴承具有安装于所述第2基体并对所述推力环的位置进行检测的第2位置检测器，

在所述旋转轴的径向上，所述第1位置检测器配置于比所述第1电磁体靠内侧的位置，

在所述径向上，所述第2位置检测器配置于比所述第2电磁体靠内侧的位置，

所述第1部件配置于在沿着所述轴向观察时使所述第1位置检测器露出的位置，

所述第2部件配置于在沿着所述轴向观察时使所述第2位置检测器露出的位置。

第5技术方案与第2技术方案同样地，从推力环的位置检测的精度确保的观点出发是有利的。

另外，在将第3技术方案的技术与第5技术方案的技术进行组合时，能够避免在离旋转轴近的部分配置第1部件以及第2部件，而在离旋转轴远的部分配置第1部件以及第2部件。离旋转轴远的部分中的第1部件以及第2部件大大地有助于动压产生。与此相对，虽然也受其他的条件影响，但通过在离旋转轴近的部分配置第1部件以及第2部件而获得的动压有时没有那么大。这是因为，在离旋转轴近的部分推力环的周速比较低。若省略离旋转轴近的部分的第1部件以及第2部件，则能够抑制所获得的动压的减少，同时降低气体的工作流体与第1部件以及第2部件之间的摩擦损失。摩擦损失的降低与流体机械的效率确保相关。对于使第3技术方案的技术与第5技术方案的技术组合而言，因这样的理由而有采用的价值。

以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。本公开不限定于以下的实施方式。

(实施方式1)

在图1A中示出实施方式1的第1推力轴承10a。在图1B中示出实施方式1的第2推力轴承10b。在图1C中示出实施方式1的轴承构造19。

从图1A～图1C可以理解到，轴承构造19具备旋转轴18、推力环17以及一对推力轴承10a及10b。

轴承构造19可以在使用气体作为工作流体的流体机械中采用。虽然没有特别限定，但作为工作流体，可举出空气、氟系制冷剂等。在此，氟系制冷剂是指包括含有氟原子的成分的制冷剂。

在旋转轴18，可以安装压缩机叶轮、涡轮等部件。这样一来，在采用了轴承构造19的流体机械中，能够实现压缩机和/或膨胀透平。

推力环17安装于旋转轴18。推力环17与旋转轴18一起旋转。

在本实施方式中，推力环17在旋转轴18的径向42上扩展。推力环17为圆盘状。具体而言，在沿着轴向41观察时，推力环17具有圆形状。另外，推力环17与旋转轴18配置在同轴上。

推力环17由磁性材料形成。此外，在本说明书中，“磁性材料”是指具有作为强磁性体的性质的材料。构成推力环17的磁性材料的相对导磁率例如为100以上。具体而言，作为构成推力环17的磁性材料，可例示出机械构造用碳钢以及铸钢。

此外，关于推力环17的上述特征对于后述的推力环27也能够适用。

一对推力轴承10a及10b在从推力环17观察时配置于旋转轴18的轴向41的两侧。一对推力轴承10a及10b具有第1推力轴承10a以及第2推力轴承10b。推力环17在旋转轴18的轴向41上，位于第1推力轴承10a与第2推力轴承10b之间。

第1推力轴承10a具有第1基体14a、第1电磁体12a以及第1部件11a。另外，第1推力轴承10a具有至少一个第1位置检测器13a。第2推力轴承10b具有第2基体14b、第2电磁体12b以及第2部件11b。另外，第2推力轴承10b具有至少一个第2位置检测器13b。

第1部件11a以及第2部件11b是产生动压的部件。因此，以下，有时将第1部件11a称为第1动压产生部件11a，将第2部件11b称为第2动压产生部件11b。也可以将第1部件11a称为第1动压产生机构11a，将第2部件11b称为第2动压产生机构11b。

在本实施方式中，第1基体14a具有第1凹部15a。推力环17的一部分进入到第1凹部15a。另外，在第1凹部15a的底与推力环17之间存在第1间隙16a。第1间隙16a的轴向41的尺寸例如为0.25mm～0.35mm。

在本实施方式中，第2基体14b具有第2凹部15b。推力环17的一部分进入到第2凹部15b。另外，在第2凹部15b的底与推力环17之间存在第2间隙16b。第2间隙16b的轴向41的尺寸例如为0.25mm～0.35mm。

第1电磁体12a安装于第1基体14a。具体而言，第1电磁体12a埋入于第1基体14a。更具体而言，第1电磁体12a以第1电磁体12a与第1基体14a在第1凹部15a的底成为共面的方式埋入于第1基体14a。

在第1电磁体12a与推力环17之间存在第1间隙16a。如上所述，第1间隙16a的轴向41的尺寸例如为0.25mm～0.35mm。若第1间隙16a小到该程度，则第1电磁体12a能够恰当地吸引推力环17，而恰当地支承推力环17。另外，若第1间隙16a大到该程度，则难以发生第1电磁体12a与推力环17接触的这一不良情况。

在本实施方式中，在沿着轴向41观察时，具体而言，在图1A的视点下，第1电磁体12a具有闭合的框的形状。具体而言，在沿着轴向41观察时，第1电磁体12a具有圆环形状。另外，第1电磁体12a配置成与旋转轴18在同轴上。

第2电磁体12b安装于第2基体14b。具体而言，第2电磁体12b埋入于第2基体14b。更具体而言，第2电磁体12b以第2电磁体12b与第2基体14b在第2凹部15b的底成为共面的方式埋入于第2基体14b。

在第2电磁体12b与推力环17之间存在第2间隙16b。

在本实施方式中，在沿着轴向41观察时，具体而言，在图1B的视点下，第2电磁体12b具有闭合的框的形状。具体而言，在沿着轴向41观察时，第2电磁体12b具有圆环形状。另外，第2电磁体12b配置成与旋转轴18在同轴上。

第1位置检测器13a以及第2位置检测器13b检测推力环17的位置。在本实施方式中，第1位置检测器13a以及第2位置检测器13b是静电容量式间隙传感器。

第1位置检测器13a安装于第1基体14a。具体而言，第1位置检测器13a埋入于第1基体14a。更具体而言，第1位置检测器13a以第1位置检测器13a与第1基体14a在第1凹部15a的底成为共面的方式埋入于第1基体14a。

在第1位置检测器13a与推力环17之间存在第1间隙16a。

在本实施方式中，第1推力轴承10a具有多个、具体而言是四个第1位置检测器13a。这些第1位置检测器13a沿着收入旋转轴18的周向43等间隔地排列。

在本实施方式中，在径向42上，第1位置检测器13a配置于比第1电磁体12a靠内侧的位置。

第2位置检测器13b安装于第2基体14b。具体而言，第2位置检测器13b埋入于第2基体14b。更具体而言，第2位置检测器13b以第2位置检测器13b与第2基体14b在第2凹部15b的底成为共面的方式埋入于第2基体14b。

在第2位置检测器13b与推力环17之间存在第2间隙16b。

在本实施方式中，第2推力轴承10b具有多个、具体而言是四个第2位置检测器13b。这些第2位置检测器13b沿着收入旋转轴18的周向43等间隔地排列。

在本实施方式中，在径向42上，第2位置检测器13b配置于比第2电磁体12b靠内侧的位置。

第1动压产生部件11a安装于第1基体14a。第1动压产生部件11a在轴向41上配置于第1基体14a与推力环17之间。具体而言，第1动压产生部件11a收纳于第1凹部15a。

在本实施方式中，第1动压产生部件11a在径向42上扩展。第1动压产生部件11a为扁平体。第1动压产生部件11a也可以说是薄板状的部件。第1动压产生部件11a的厚度比第1间隙16a的轴向41的尺寸小。因此，能够进行第1动压产生部件11a的施工。由于第1动压产生部件11a的纤薄，第1动压产生部件11a能够收纳于第1凹部15a，可防止旋转轴18在轴向41上变长。不过，第1动压产生部件11a不是必须收纳于第1凹部15a。即使没有第1凹部15a的情况下，由于第1动压产生部件11a的纤薄，也防止旋转轴18变长。在该情况下，也能够将轴承构造设计成，在第1基体14a与推力环17之间产生轴向41的尺寸为0.25mm～0.35mm左右的间隙，在该间隙配置第1动压产生部件11。

在本实施方式中，在沿着轴向41观察时，第1动压产生部件11a具有闭合的框的形状。具体而言，在沿着轴向41观察时，第1动压产生部件11a具有圆环形状。另外，第1动压产生部件11a配置成与旋转轴18在同轴上。

在本实施方式中，第1动压产生部件11a为多个扁平片的组合。也可以将扁平片称为薄板片。具体而言，通过相邻的扁平片以部分重叠的方式排列，从而多个扁平片包围旋转轴18。根据该构成，第1动压产生部件11a能够使气体的动压在第1基体14a与推力环17之间恰当地产生。具体而言，在本实施方式中，在多个扁平片与推力环17之间形成有微小的间隙的状态下，推力环17进行旋转。由此，在它们之间产生动压。

第2动压产生部件11b安装于第2基体14b。第2动压产生部件11b在轴向41上配置于第2基体14b与推力环17之间。具体而言，第2动压产生部件11b收纳于第2凹部15b。

在本实施方式中，第2动压产生部件11b在径向42上扩展。第2动压产生部件11b为扁平体。第2动压产生部件11b也可以说是薄板状的部件。第2动压产生部件11b的厚度比第2间隙16b的轴向41的尺寸小。因此，能够进行第2动压产生部件11b的施工。由于第2动压产生部件11b的纤薄，第2动压产生部件11b能够收纳于第2凹部15b，可防止旋转轴18在轴向41上变长。不过，第2动压产生部件11b不是必须收纳于第2凹部15b。即使没有第2凹部15b的情况下，由于第2动压产生部件11b的纤薄，也防止旋转轴18变长。在该情况下，也能够将轴承构造设计成，在第2基体14b与推力环17之间产生轴向41的尺寸为0.25mm～0.35mm左右的间隙，在该间隙配置第2动压产生部件11b。

在本实施方式中，在沿着轴向41观察时，第2动压产生部件11b具有闭合的框的形状。具体而言，在沿着轴向41观察时，第2动压产生部件11b具有圆环形状。另外，第2动压产生部件11b配置成与旋转轴18在同轴上。

在本实施方式中，第2动压产生部件11b为多个扁平片的组合。也可以将扁平片称为薄板片。具体而言，通过相邻的扁平片以部分重叠的方式排列，从而多个扁平片包围旋转轴18。根据该构成，第2动压产生部件11b能够使气体的动压在第2基体14b与推力环17之间恰当地产生。具体而言，在本实施方式中，在多个扁平片与推力环17之间形成有微小的间隙的状态下，推力环17进行旋转。由此，在它们之间产生动压。

作为第1动压产生部件11a以及第2动压产生部件11b的材料，可以使用非磁性材料。在本说明书中，“非磁性材料”为不是强磁性体的材料。“非磁性材料”是指不实质性地表现出磁性的材料。构成动压产生部件11a及11b的非磁性材料的相对导磁率例如为0.99～1.01。具体而言，作为动压产生部件11a及11b的材料，可例示分类为不锈钢中的非磁性材料的材料。

构成第1动压产生部件11a以及第2动压产生部件11b的各扁平片的厚度例如为0.1～0.15mm。

根据第1动压产生部件11a以及第2动压产生部件11b，与产生静压的情况不同，可得到不需要辅机的这一优点。

此外，与第1动压产生部件11a以及第2动压产生部件11b相关的上述特征，只要不矛盾，则能够适用于后述的第1动压产生部件21a及31a以及第2动压产生部件21b及31b。

在轴承构造19中，第1电磁体12a以及第2电磁体12b生成磁力。另外，通过旋转轴18的旋转，在第1动压产生部件11a以及第2动压产生部件11b中，产生气体的动压。这些磁力以及动压支承旋转轴18的轴向载荷。在轴承构造19中，这样一来，可发挥磁轴承的功能和动压气体轴承的功能。

磁轴承的功能和动压气体轴承的功能可独立地发挥。因此，即使因电源切断等而轴承构造19的磁轴承的功能丧失了，也能够利用动压气体轴承的功能来支承旋转轴18的轴向载荷。因此，容易避免推力轴承10a及10b与推力环17的接触。因此，在应用了轴承构造19的流体机械中，难以产生以该接触为原因的故障。

另外，电磁体12a及12b与动压产生部件11a及11b的并用难以成为旋转轴18变长的原因。

因以上的理由，根据本实施方式，能够提供一种具备磁轴承作为推力轴承的轴承构造，该轴承构造适于防止旋转轴变长的同时确保流体机械的健全性。

在可防止旋转轴18变长的情况下，包括旋转轴18的旋转系统的固有频率难以变低。由此，能够实现旋转系统的高速旋转，能够实现应用了轴承构造19的流体机械的高效率的运转。

在本实施方式中，第1动压产生部件11a配置于在沿着轴向41观察时使第1位置检测器13a露出的位置、具体而言是使第1位置检测器13a在第1间隙16a露出的位置。第2动压产生部件11b配置于在沿着轴向41观察时使第2位置检测器13b露出的位置、具体而言是使第2位置检测器13b在第2间隙16b露出的位置。这样一来，能够避免由位置检测器13a及13b实现的推力环17的位置检测精度因动压产生部件11a及11b而下降的这一事态。因此，本实施方式从推力环17的位置检测的精度确保的观点出发是有利的。

典型而言，将压缩机叶轮、涡轮等部件紧固连结于旋转轴18，使该部件与旋转轴18一起旋转。此时能够确保推力环17的位置检测的精度，意味着能够减小该部件的翼端间隙。这从确保对旋转轴18应用了该部件的流体机械的效率等的性能的观点出发是有利的。

此外，在本实施方式中，第1动压产生部件11a配置于使第1电磁体12a露出的位置、具体而言是使第1电磁体12a在第1间隙16a露出的位置。另外，第2动压产生部件11b配置于使第2电磁体12b露出的位置、具体而言是使第2电磁体12b在第2间隙16b露出的位置。不过，根据后述的实施方式可以理解到，该构成不是必须的。

另外，在本实施方式中，在径向42上，第1位置检测器13a配置于比第1电磁体12a靠内侧的位置。在径向42上，第2位置检测器13b配置于比第2电磁体12b靠内侧的位置。在径向42的较内侧，推力环17的周速比较低。由于在径向42的较内侧配置有位置检测器13a及13b，所以容易确保推力环17的位置检测精度。另一方面，由于在径向42的较外侧配置有电磁体12a及12b，所以容易确保电磁体12a及12b的面积。因此，能够利用电磁体12a及12b恰当地支承旋转轴18的轴向载荷。

(实施方式2)

以下，对实施方式2进行说明。此外，在实施方式2中，有时对于与实施方式1同样的部分标注同一标号，并省略说明。

在图2A中，示出实施方式2的第1推力轴承20a。在图2B中，示出实施方式2的第2推力轴承20b。在图2C中，示出实施方式2的轴承构造29。

从图2A～图2C可以理解到，轴承构造29具备旋转轴18和一对推力轴承20a及20b。轴承构造29具备推力环27代替实施方式1的推力环17。

在本实施方式中，推力环27的径向42的尺寸比推力环17的径向42的尺寸小。不过，在本实施方式中，也可以使用推力环17代替推力环27。这些方面在后述的实施方式3中也是同样的。

一对推力轴承20a及20b在从推力环27观察时配置于旋转轴18的轴向41的两侧。一对推力轴承20a及20b具有第1推力轴承20a以及第2推力轴承20b。推力环27在旋转轴18的轴向41上，位于第1推力轴承20a与第2推力轴承20b之间。

第1推力轴承20a具有第1动压产生部件21a代替实施方式1的第1动压产生部件11a。另外，第2推力轴承20b具有第2动压产生部件21b代替实施方式1的第2动压产生部件11b。

在本实施方式中，与实施方式1同样地，在沿着轴向41观察时，第1电磁体12a、第2电磁体12b、第1动压产生部件21a以及第2动压产生部件21b具有闭合的框的形状。第1动压产生部件21a以及第2动压产生部件21b为由非磁性材料形成的扁平体。

在本实施方式中，第1动压产生部件21a配置于在沿着轴向41观察时覆盖第1电磁体12a的位置。第2动压产生部件21b配置于在沿着轴向41观察时覆盖第2电磁体12b的位置。

如上所述，在本实施方式中，动压产生部件21a及21b覆盖电磁体12a及12b。这样一来，与动压产生部件21a及21b不覆盖电磁体12a及12b的情况相比，容易确保动压产生部件21a及21b的面积。因此，根据本实施方式，能够增大能够利用动压产生部件21a及21b支承的旋转轴18的轴向载荷。另外，在本实施方式中，动压产生部件21a及21b由非磁性材料形成。因此，即使动压产生部件21a及21b覆盖电磁体12a及12b，也难以对由电磁体12a及12b实现的轴向载荷的支承造成不良影响。

在本实施方式中，第1动压产生部件21a配置于在沿着轴向41观察时覆盖第1位置检测器13a的位置。第2动压产生部件21b配置于在沿着轴向41观察时覆盖第2位置检测器13b的位置。该构成也有助于动压产生部件21a及21b的面积确保以及由动压产生部件21a及21b实现的轴向载荷支承。

在本实施方式中，在将旋转轴18的中心轴18c到第1电磁体12a的外周端的距离定义为距离M1，将从中心轴18c到第1动压产生部件21a的外周端的距离定义为距离P1，将距离P1相对于距离M1的比率定义为比率R1时，比率R1＝P1/M1为1.0以上且1.3以下。在将从中心轴18c到第2电磁体12b的外周端的距离定义为距离M2，将从中心轴18c到第2动压产生部件21b的外周端的距离定义为距离P2，将距离P2相对于距离M2的比率定义为比率R2时，比率R2＝P2/M2为1.0以上且1.3以下。在此，“外周端”是指径向42的外周端。

如上所述，在动压产生部件21a及21b覆盖电磁体12a及12b的情况下，能够增大能够利用动压产生部件21a及21b支承的旋转轴18的轴向载荷。而且，在本实施方式中，从比率R1以及R2可以理解到，动压产生部件21a及21b从电磁体12a及12b的伸出量受到抑制。这样一来，能够抑制推力轴承20a及20b的径向尺寸。也能够抑制推力环27的径向尺寸。若抑制推力环27的径向尺寸，则能够抑制包括旋转轴18的旋转系统的晃动的同时使旋转系统高速旋转。由于能够实现旋转系统的高速旋转，从而能够使流体机械高效地运转。

此外，也能够使比率R1以及R2为1.00以上且1.15以下。本实施方式的比率R1以及R2在实施方式3中也能够适用。

图2C的例子中，动压产生部件21a及21b的直径比推力环27的直径小。不过，动压产生部件21a及21b的直径也可以与推力环27的直径相同。另外，动压产生部件21a及21b的直径也可以比推力环27的直径大。

(实施方式3)

以下，对实施方式3进行说明。此外，在实施方式3中，有时对于与实施方式2同样的部分标注同一标号，并省略说明。

在图3A中，示出实施方式3的第1推力轴承30a。在图3B中，示出实施方式3的第2推力轴承30b。在图3C中，示出实施方式3的轴承构造39。

从图3A～图3C可以理解到，轴承构造39具备旋转轴18、推力环27、以及一对推力轴承30a以及30b。一对推力轴承30a以及30b具有第1推力轴承30a以及第2推力轴承30b。

第1推力轴承30a具有第1动压产生部件31a代替实施方式2的第1动压产生部件21a。另外，第2推力轴承30b具有第2动压产生部件31b代替实施方式2的第2动压产生部件21b。

在本实施方式中，与实施方式2同样地，第1推力轴承30a具有安装于第1基体14a并对推力环27的位置进行检测的第1位置检测器13a。第2推力轴承30b具有安装于第2基体14b并对推力环27的位置进行检测的第2位置检测器13b。

在本实施方式中，与实施方式1同样地，第1动压产生部件31a配置于在沿着轴向41观察时使第1位置检测器13a露出的位置、具体而言是使第1位置检测器13a在第1间隙16a露出的位置。第2动压产生部件31b配置于在沿着轴向41观察时使第2位置检测器13b露出的位置、具体而言是使第2位置检测器13b在第2间隙16b露出的位置。因此，本实施方式从推力环的位置检测的精度确保的观点出发是有利的。

在本实施方式中，在径向42上，第1位置检测器13a配置于比第1电磁体12a靠内侧的位置。在径向42上，第2位置检测器13b配置于比第2电磁体12b靠内侧的位置。具体而言，这样地设定位置检测器13a及13b与电磁体12a及12b的位置关系，且以使位置检测器13a及13b露出并覆盖电磁体12a及12b的方式配置有动压产生部件31a及31b。由此，能够避免在离旋转轴18近的部分配置动压产生部件31a及31b，能够在离旋转轴18远的部分配置动压产生部件31a及31b。离旋转轴18远的部分处的动压产生部件31a及31b大大地有助于动压产生。与此相对，虽然也受其他的条件影响，但通过在离旋转轴18近的部分配置动压产生部件31a及31b而获得的动压有时没有那么大。这是因为，在离旋转轴18近的部分推力环27的周速比较低。若省略离旋转轴18近的部分的动压产生部件31a及31b，则能够抑制所获得的动压的减少，同时降低气体的工作流体与动压产生部件31a及31b之间的摩擦损失。摩擦损失的降低与流体机械的效率确保相关。

在上述的实施方式中所说明的轴承构造能够适用于压缩机、膨胀透平发电机、燃气轮机发电机、鼓风机等。

Claims (5)

1.一种轴承构造，具备：

旋转轴；

推力环，该推力环安装于所述旋转轴并与所述旋转轴一起旋转；以及

一对推力轴承，该一对推力轴承具有第1推力轴承和第2推力轴承，

所述推力环在所述旋转轴的轴向上位于所述第1推力轴承与所述第2推力轴承之间，

所述第1推力轴承具有：第1基体、安装于所述第1基体的第1电磁体、以及安装于所述第1基体并在所述轴向上配置于所述第1基体与所述推力环之间的第1部件，

所述第2推力轴承具有：第2基体、安装于所述第2基体的第2电磁体、以及安装于所述第2基体并在所述轴向上配置于所述第2基体与所述推力环之间的第2部件，

所述第1电磁体以及所述第2电磁体所生成的磁力与通过所述旋转轴的旋转而在所述第1部件以及所述第2部件产生的气体的动压支承所述旋转轴的轴向载荷。

2.根据权利要求1所述的轴承构造，

所述第1推力轴承具有安装于所述第1基体并对所述推力环的位置进行检测的第1位置检测器，

所述第2推力轴承具有安装于所述第2基体并对所述推力环的位置进行检测的第2位置检测器，

所述第1部件配置于在沿着所述轴向观察时使所述第1位置检测器露出的位置，

所述第2部件配置于在沿着所述轴向观察时使所述第2位置检测器露出的位置。

3.根据权利要求1所述的轴承构造，

所述第1部件以及所述第2部件是由非磁性材料形成的扁平体，

所述第1部件配置于在沿着所述轴向观察时覆盖所述第1电磁体的位置，

所述第2部件配置于在沿着所述轴向观察时覆盖所述第2电磁体的位置。

4.根据权利要求3所述的轴承构造，

在沿着所述轴向观察时，所述第1电磁体、所述第2电磁体、所述第1部件以及所述第2部件具有闭合的框的形状，

在将从所述旋转轴的中心轴到所述第1电磁体的外周端的距离定义为距离M1，将从所述中心轴到所述第1部件的外周端的距离定义为距离P1，将所述距离P1相对于所述距离M1的比率定义为比率R1时，所述比率R1为1.0以上且1.3以下，

在将从所述中心轴到所述第2电磁体的外周端的距离定义为距离M2，将从所述中心轴到所述第2部件的外周端的距离定义为距离P2，将所述距离P2相对于所述距离M2的比率定义为比率R2时，所述比率R2为1.0以上且1.3以下。

5.根据权利要求3所述的轴承构造，

所述第1推力轴承具有安装于所述第1基体并对所述推力环的位置进行检测的第1位置检测器，

所述第2推力轴承具有安装于所述第2基体并对所述推力环的位置进行检测的第2位置检测器，

在所述旋转轴的径向上，所述第1位置检测器配置于比所述第1电磁体靠内侧的位置，

在所述径向上，所述第2位置检测器配置于比所述第2电磁体靠内侧的位置，

所述第1部件配置于在沿着所述轴向观察时使所述第1位置检测器露出的位置，

所述第2部件配置于在沿着所述轴向观察时使所述第2位置检测器露出的位置。