JP2002147441A - スラスト軸受及びそれを用いた縦型水車用発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スラスト軸受において、スラストメタル及び
スラストランナ表面の摩耗を減少し、メタル焼損を無く
し、軸受損失を低減する。 【解決手段】 スラストランナ２及びスラストメタル３
それぞれに、スラストランナ側永久磁石４及びスラスト
メタル側永久磁石５を互いに反発するような配置で埋め
込み、これらの磁気反発力で、スラスト軸受にかかるス
ラスト荷重の一部を保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はスラスト軸受及びそ
れを用いた縦型水車用発電機に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１４を参照して、従来の縦型水車用発
電機に用いられているスラスト軸受を説明する。

【０００３】図１４において、１０は縦型水車用発電機
の主軸（以降「発電機主軸」と呼ぶ）、２１は案内軸
受、３１はスラスト軸受を示す。発電機主軸１０には縦
型水車用発電機（図示省略）のロータ部分が装備され、
更に、水車ランナ（図示省略）が連結される。発電機主
軸１０の周りにスラストボス１１が固定され、このスラ
ストボス１１と、案内軸受２１及びスラスト軸受３１が
ブラケット１２等により構成されるケーシング１３内に
配置される。

【０００４】案内軸受２１はスラストボス１１を介し
て、発電機主軸１０の半径方向の変位（ラジアル変位）
を規制する。スラスト軸受３１はスラストランナ３２と
スラストメタル３３を有し、スラストボス１１を介し
て、発電機主軸１０の軸方向の荷重（スラスト荷重）
を、水車ランナのスラスト荷重を含め、支える。

【０００５】スラストランナ３２は発電機主軸１０のス
ラストボス１１の下端に、ボルト１４で取り付けられ
る。スラストメタル３３はスラストランナ３２に下方か
ら対面し、スラストランナ３２と同軸になるように、受
台１５、ピボット軸１６及び皿ばね１７を介して、ブラ
ケット１２に取り付けられる。

【０００６】これらスラストランナ３２とスラストメタ
ル３３は、ケーシング内に設けられるスラスト軸受油槽
１８内に配置され、通常、水車用発電機の運転時はスラ
ストメタル３３とスラストランナ３２の間に形成される
油膜６により、金属接触しないようにされる。

【０００７】油膜６の形成は、水車用発電機の始動時
に、ジャッキアップしてスラストメタル３３とスラスト
ランナ３２間に隙間を作り、そこに油を入れることによ
り行われる。

【０００８】スラストメタル３３は、水車用発電機の運
転時において水車ランナが受けるスラスト荷重を支える
ために、通常、スラスト荷重の大きさにより６枚〜８枚
等、複数枚のパッドで構成される。

【０００９】図１４中、１９はスパイダー、２０は給油
管、３２ａは油通路を示す。油通路３２ａはスラストラ
ンナ３２内に半径方向に貫通して明けられ、給油管２０
から供給される油が油通路３２ａを通り、スラスト軸受
油槽１８に至る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、縦型水車用発
電機の始動時は、油膜６が形成されるまでの間に、スラ
ストランナ３２がスラストメタル３３に対して金属接触
に近い状態で回転するので、長い間にスラストランナ３
２及びスラストメタル３３の表面に摩耗が進行する。そ
こで、通常、例えば１０年毎のオーバーホールにおい
て、スラストランナ３２とスラストメタル３３を工場に
持ち込み、表面の研磨を実施している。

【００１１】また、油膜６が切れると、スラストランナ
３２及びスラストメタル３３の焼損（以降、これを「メ
タル焼損」と呼ぶ）が起こる。

【００１２】更に、油膜６を介してスラスト荷重を全て
スラストメタル３３で支えるので、軸受損失が無視でき
ず、縦型水車用発電機の効率の低下につながる。

【００１３】本発明の課題は、従来のスラスト軸受にお
ける上記問題点に鑑み、スラストメタル及びスラストラ
ンナ表面の摩耗を減少し、メタル焼損を無くし、軸受損
失を低減することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明はス
ラスト軸受であり、回転軸に取付けられるスラストラン
ナと、該スラストランナに対面して支持部材に取り付け
られ、前記回転軸のスラスト荷重を支えるスラストメタ
ルを有するスラスト軸受において、前記スラストランナ
に設けられる永久磁石と、前記スラストランナ側の永久
磁石に対して磁気的に反発する極性の磁極が前記スラス
トメタルに設けられる永久磁石とを具備し、前記スラス
トランナ側の永久磁石と前記スラストメタル側の永久磁
石間の磁気反発力により、前記スラストメタルにかかる
荷重の一部を保持することを特徴とする。

【００１５】請求項２に係る発明は縦型水車用発電機で
あり、請求項１に係る発明のスラスト軸受を有すること
を特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明の
実施形態例を説明する。 ［第１実施形態例］図１〜図３を参照し、本発明の第１
実施形態例として、スラスト軸受及びそれを有する縦型
水車用発電機を説明する。図１は、縦型水車用発電機の
軸受部付近を示す。図１中、図１４と同一の部材には同
一符号を付し、説明の重複を省く。図２は、図１中のス
ラストランナの底面図である。図３は、図１中のスラス
トメタルの上面図である。

【００１７】図１に示すように、スラスト軸受１はスラ
ストランナ２と、スラストメタル３と、スラストランナ
２に設けられるスラストランナ側永久磁石４と、スラス
トメタル３に設けられるスラストメタル側永久磁石５を
有し、スラストランナ側永久磁石４とスラストメタル側
永久磁石５間の磁気反発力により、スラストメタル３に
かかるスラスト荷重の一部が保持される。油膜６はスラ
ストランナ２とスラストメタル３間に形成される微小な
隙間に形成される。

【００１８】本例では、スラストランナ２は縦型水車用
発電機の発電機主軸１０のスラストボス１１の下端に、
発電機主軸１０と同軸にボルト１４で取付けられる。ス
ラストランナ２は中央に貫通孔を持つ円板形状を成し、
この貫通孔に発電機主軸１０が通される。

【００１９】これに対応し、スラストメタル３はスラス
トランナ２に下方から対面して、発電機主軸１０と同軸
に支持部材に取り付けられ、水車ランナのスラスト荷重
を含め、発電機主軸１０のスラスト荷重を支える。スラ
ストメタル３は中央に貫通孔を持つ円板形状を成し、こ
の貫通孔に発電機主軸１０が通される。前記支持部材
は、ブラケット１２、受台１５、ピボット軸１６及び皿
ばね１７で構成されている。

【００２０】スラストランナ側永久磁石４は、ＳとＮい
ずれか一方の磁極、本例ではＮ極がスラストメタル３に
向いた状態で、スラストランナ２の下表面に埋め込み、
強固に取り付けられている。

【００２１】スラストメタル側永久磁石５は、永久磁石
４に対して磁気的に反発する極性の磁極、本例ではＮ極
がスラストランナ２に向いた状態で、スラストメタル３
の上表面に埋め込み、強固に取付けられている。

【００２２】永久磁石４及び永久磁石５の各Ｎ極はスラ
ストランナ２及びスラストメタル３の各表面に露出して
いるが、各Ｓ極は完全に埋まっている。

【００２３】これらスラストランナ側永久磁石４及びス
ラストメタル側永久磁石５の数、形状及び配置は、スラ
ストランナ２の回転位置に関わらず、それぞれの同じ極
性の磁極が常に対向して磁気的に反発しあう限り、任意
に定めることができる。

【００２４】本例では、同形状、同寸法の永久磁石４を
複数用い、図２に示すように、Ｎ極のみをスラストメタ
ル３に向けた状態で、スラストランナ２と同軸の円周上
に均等に配置して、スラストランナ２に埋め込んであ
る。

【００２５】同様に、永久磁石５も同形状、同寸法のも
のを複数用い、図３に示すように、Ｎ極のみをスラスト
ランナ２に向けた状態で、スラストメタル３と同軸で、
永久磁石４が配置される円に対応した円周上に、具体的
には同じ直径の円周上に埋め込んである。

【００２６】永久磁石４のＮ極及び永久磁石５のＮ極は
それぞれスラストランナ２の表面及びスラストメタル３
の表面から突出しない。これは、永久磁石４、５間の磁
気反発力だけではスラストランナ２を完全に浮かせるこ
とができないことを前提としているためである。本例で
は、永久磁石４のＮ極表面をスラストランナ２の表面と
同一面にし、永久磁石５のＮ極表面もスラストメタル３
の表面と同一面にしてある。永久磁石４、５の磁力が強
く、両者間の磁気反発力だけスラストランナ２を完全に
浮かせることができる場合は、永久磁石４のＮ極及び永
久磁石５の一方又は両方がそれぞれスラストランナ２の
表面及びスラストメタル３の表面から突出してもかまわ
ない。

【００２７】なお、永久磁石４のＳ極とＮ極が磁気的に
短絡されず、かつ、永久磁石５がＳ極とＮ極が磁気的に
短絡されない限り、永久磁石４のＮ極がスラストランナ
２の表面より凹んでいても、永久磁石５のＮ極がスラス
トメタル３の表面から凹んでいても構わない。この場
合、凹み部に油が溜まるという効果がある。

【００２８】更に、スラストランナ２の回転中常に、永
久磁石４と永久磁石５のどれかの組が必ず磁気反発する
ように、スラストランナ側の複数の永久磁石４に関し
て、永久磁石４の円周方向に沿う長さをＬ１、隣接する
永久磁石４の端間の円周方向に沿う間隔をＤ１とし、ま
た、スラストメタル側の複数の永久磁石５に関して、永
久磁石５の円周方向に沿う長さをＬ２、隣接する永久磁
石４の端間の円周方向に沿う間隔をＤ２とするとき、常
に下式（１）を満足するように、これらの寸法を定めて
ある。 Ｌ１＞Ｄ２、かつ、Ｌ２＞Ｄ１ ……式（１）

【００２９】本例では、図２、図３に示すように、大き
なスラスト荷重を支えるため、スラストランナ２が８枚
のパッド７を並べて構成され、また、スラストメタル３
も８枚のパッド８を並べて構成されているので、スラス
トランナ２のパッド７毎に永久磁石４を１つ埋め込み、
スラストメタル３のパッド８毎に永久磁石５を１つ埋め
込んである。

【００３０】この場合、各永久磁石４の形状は、８個の
永久磁石４が配置される円の８分の１弱に相当する円弧
形状であり、永久磁石４の隣接端間の隙間Ｄ１は極めて
小さい。また、各永久磁石５の形状も、８個の永久磁石
５が配置される円の８分の１弱に相当する円弧形状にで
あり、永久磁石４の隣接端間の隙間Ｄ２も極めて小さ
い。

【００３１】油膜６はスラストランナ２とスラストメタ
ル３間に形成される微小な隙間に形成される。

【００３２】即ち、スラストランナ２とスラストメタル
３間にスラスト軸受油槽１８の油が入り込んで油膜６が
形成され、この油膜６によってスラストランナ２とスラ
ストメタル３が直接接触しないようにされる。

【００３３】なお、図１において、スラストボス１１は
発電機主軸１０の周りに固定されており、スラストボス
１１を介して、案内軸受２１が発電機主軸１０のラジア
ル変位を規制する。発電機主軸１０に縦型水車用発電機
のロータ部分が装備され、更に水車のランナが連結され
る。スラスト軸受１、スラストボス１１及び案内軸受２
１は、ブラケット１２等により構成されるケーシング１
３内に配置される。スラストランナ２には半径方向に貫
通して油通路２ａが明けられ、給油管２０から供給され
る油が油通路２ａを通り、スラスト軸受油槽１８に至
る。１９はスパイダーである。

【００３４】上記のように永久磁石４及び永久磁石５を
互いに磁気反発するような配置でスラストランナ２及び
スラストメタル３それぞれに設けることにより、永久磁
石４、５間の磁気反発力によりスラスト荷重の一部が保
持される。従って、下記の作用効果を得る。 (1) 磁気反発力によりスラスト荷重の一部が保持される
から、スラストランナ２とスラストメタル３の表面の摩
耗が減少し、スラスト軸受１が長寿命化する。 (2) 同じく磁気反発力によりスラスト荷重の一部が保持
されるから、油膜６が切れ難く、安定化する。これによ
り、スラスト軸受１が長寿命化する。 (3) 同じく磁気反発力によってスラスト荷重の一部が保
持されるから、軸受損失が低減し、縦型水車用発電機の
効率が向上する。 (4) 同じく磁気反発力によってスラスト荷重の一部が保
持されるから、縦型水車用発電機の始動時に油膜６形成
用の微小隙間を容易に設けることができる。 (5) スラスト軸受１は縦型水車用発電機以外、任意の回
転機器に使用してスラスト荷重支えることができる。

【００３５】また、複数の永久磁石４及び複数の永久磁
石５をそれぞれ円周上に均等に配置することにより、磁
気反発力が安定し、安定した油膜６が得られる。

【００３６】更に、永久磁石４のＮ極表面がスラストラ
ンナ２の表面と同一面であり、永久磁石５のＮ極表面も
スラストメタル３の表面と同一面であるから、スラスト
ランナ２及びスラストメタル３の表面に凹凸が無く、油
膜６が良好に形成される。

【００３７】また、スラストランナ２のパッド７毎に永
久磁石４を少なくとも１つ設け、スラストメタル３のパ
ッド８毎に永久磁石５を少なくとも１つ設けることによ
り、安定した磁気反発力が得られる。

【００３８】更に、複数の永久磁石４及び複数の永久磁
石５の寸法と配置を、上記式（１）を満足するように設
定することにより、スラストランナ２の回転位置に関わ
らず、同極、本例ではＮ極どうしが常に対向し、安定し
た磁気反発力が得られる。

【００３９】［第２実施形態例］次に、図４〜図６を参
照して、本発明の第２実施形態例に係るスラスト軸受を
説明する。図４はスラスト軸受の要部の断面図、図５は
図４中のスラストランナの底面図、図６は図４中のスラ
ストメタルの上面図である。

【００４０】本例は、図１〜図３に示した例と比べる
と、複数の永久磁石４を内外複数の円周上に配置してス
ラストランナ２に設ける点と、これに対応して、複数の
永久磁石５も内外同数の円周上に配置してスラストメタ
ル３に設ける点が異なる。

【００４１】即ち、図４、図５に示すように、スラスト
ランナ２においては、複数の永久磁石４を、全ての永久
磁石４のＮ極だけをスラストメタル３に向け、スラスト
ランナ２と同軸の内外２つの円周上にそれぞれ均等に配
置してスラストランナ２に埋め込み、強固に取り付けて
ある。また、図４、図６に示すように、スラストメタル
３においても、複数の永久磁石５を、全ての永久磁石５
のＮ極だけをスラストランナ２に向け、スラストメタル
３と同軸の内外２つの円周上にそれぞれ均等に配置して
スラストメタル３に埋め込み、強固に取り付けてある。
永久磁石５が配置される２つの円は、永久磁石４が配置
される２つの円周に対応しており、それぞれ同じ直径で
ある。

【００４２】本例でも、全ての永久磁石４のＮ極はスラ
ストランナ２から露出するが、そのＮ極表面はスラスト
ランナ２の表面と同一面であり、また、全ての永久磁石
５のＮ極もスラストメタル３から露出するが、そのＮ極
表面もスラストメタル３の表面と同一面である。

【００４３】また、スラストランナ２が８枚のパッド７
で構成されるので、パッド７毎に、各円周上にて永久磁
石４が１つずつ埋め込まれる。永久磁石４の形状は、８
個の永久磁石４が配置される円の８分の１弱に相当する
円弧形状である。スラストメタル３も８枚のパッド８で
構成されるので、パッド８毎に、各円周上にて永久磁石
５が１つずつ埋め込まれる。同様に、永久磁石５の形状
は、８個の永久磁石５が配置される円の８分の１弱に相
当する円弧形状である。

【００４４】本例のように複数の永久磁石４及び複数の
永久磁石５を、それぞれ内外複数の円周上にて、スラス
トランナ２及びスラストメタル３に設けることにより、
大きな磁気反発力が得られるから、スラスト軸受１は大
きなスラスト荷重を支えることができる。

【００４５】［第３実施形態例］次に、図７〜図９を参
照して、本発明の第３実施形態例に係るスラスト軸受を
説明する。図７はスラスト軸受の要部の断面図、図８は
図７中のスラストランナの底面図、図９は図７中のスラ
ストメタルの上面図である。

【００４６】本例は、図４〜図６に示した例と比べる
と、複数の永久磁石４及び複数の永久磁石５がそれぞれ
予めリング形状に形成されたものである点と、スラスト
ランナ２及びスラストメタル３が１枚のパッドで構成さ
れている点が異なる。

【００４７】即ち、図７、図８に示すように、スラスト
ランナ２においては、予め大小異なる径でリング形状に
形成したスラストランナ側環状永久磁石４を２個、全て
Ｎ極だけをスラストメタル３に向け、スラストランナ２
と同軸にそれぞれ配置して埋め込み、スラストランナ２
に強固に取り付けてある。また、図７、図９に示すよう
に、スラストメタル３においても、予め大小異なる径で
リング形状に形成したスラストメタル側環状永久磁石５
を２個、全てＮ極だけをスラストランナ２に向け、スラ
ストメタル３と同軸にそれぞれ配置して埋め込み、スラ
ストメタル３に強固に取り付けてある。環状永久磁石５
の径と環状永久磁石４の径は、小さいものどうし、大き
いものどうし、それぞれ同じである。

【００４８】本例でも、環状永久磁石４のＮ極は全てス
ラストランナ２から露出し、そのＮ極表面はスラストラ
ンナ２の表面と同一面であり、環状永久磁石５のＮ極も
全てスラストメタル３から露出し、そのＮ極表面もスラ
ストメタル３の表面と同一面である。

【００４９】本例のように、リング形状に予め形成した
永久磁石４及びリング形状に予め形成した永久磁石５を
それぞれスラストランナ２及びスラストメタル３に設け
る構成のスラスト軸受１では、永久磁石４、５の数が少
なくなるから、スラスト軸受１の製造工数が低減する。

【００５０】スラスト荷重の大きさによって、環状永久
磁石４及び環状永久磁石５の数を増加したり、あるい
は、１つずつにすることができる。

【００５１】［第４実施形態例］次に、図１０、図１１
を参照して、本発明の第４実施形態例に係るスラスト軸
受を説明する。図１０はスラストランナの底面図、図１
１はスラストメタルの上面図である。

【００５２】本例は、図７〜図９に示した例と比べる
と、スラストメタル３が複数枚のパッドで構成され、ス
ラストメタル側永久磁石５は予めリング形状に形成され
たものでなく、１つの円周上毎に、複数の永久磁石５が
均等に埋め込まれる点が異なる。

【００５３】即ち、図１０に示すように、スラストラン
ナ２は１枚のパッドで構成され、予め大小異なる径でリ
ング形状に形成された環状永久磁石４を２個、全てＮ極
だけをスラストメタル３に向け、スラストランナ２と同
軸にそれぞれ配置して埋め込み、スラストランナ２に強
固に取り付けてある。

【００５４】一方、図１１に示すように、スラストメタ
ル３は８枚のパッド８で構成され、パッド８毎に、２つ
の円周上にそれぞれ永久磁石５を１つずつＮ極だけをス
ラストランナ２に向けて埋め込み、強固に取り付けてあ
る。

【００５５】スラストメタル側永久磁石５が配置される
大小２つの円は、２つのスラストランナ側環状永久磁石
４の径と、小さいものどうし、大きいものどうし、それ
ぞれ同じにしてある。

【００５６】また、永久磁石４のＮ極は全てスラストラ
ンナ２から露出し、そのＮ極表面はスラストランナ２の
表面と同一面であり、永久磁石５のＮ極も全てスラスト
メタル３から露出し、そのＮ極表面もスラストメタル３
の表面と同一面である。

【００５７】本例のように、リング形状に予め形成した
環状永久磁石４と、リング形状には予め形成されてない
永久磁石５を使い分けることにより、１枚のパッドで構
成されるスラストランナ２と複数枚のパッドで構成され
るスラストメタル３の表面摩耗を減少させることができ
る。

【００５８】スラスト荷重の大きさによって、スラスト
ランナ側環状永久磁石４の数及びスラストメタル側永久
磁石５が配置される円の数を増加したり、あるいは、１
つずつにすることができる。

【００５９】［第５実施形態例］次に、図１２、図１３
を参照して、本発明の第５実施形態例に係るスラスト軸
受を説明する。図１２はスラストランナの底面図、図１
３はスラストメタルの上面図である。

【００６０】本例は、図１０、図１１に示した例とは逆
に、スラストランナ２が複数枚のパッドで構成され、ス
ラストランナ側永久磁石４は予めリング形状に形成され
たものではなく、１つの円周上毎に、複数の永久磁石４
が均等に埋め込まれる点が異なる。

【００６１】即ち、図１２に示すように、スラストラン
ナ２は８枚のパッド７で構成され、パッド７毎に、内外
２つの円周上にそれぞれ永久磁石４を１つずつＮ極だけ
をスラストメタル３に向けて埋め込み、強固に取り付け
てある。

【００６２】一方、図１３に示すように、スラストメタ
ル３は１枚のパッドで構成され、予め大小異なる径でリ
ング形状に形成した環状永久磁石５を２個、全てＮ極だ
けをスラストランナ２に向け、スラストメタル３と同軸
にそれぞれ配置して埋め込み、スラストメタル３に強固
に取り付けてある。

【００６３】スラストランナ側永久磁石４が配置される
大小２つの円は、２つのスラストメタル側環状永久磁石
４の径と、小さいものどうし、大きいものどうし、それ
ぞれ同じにしてある。

【００６４】また、永久磁石４のＮ極は全てスラストラ
ンナ２から露出し、そのＮ極表面はスラストランナ２の
表面と同一面であり、永久磁石５のＮ極も全てスラスト
メタル３から露出し、そのＮ極表面もスラストメタル３
の表面と同一面である。

【００６５】本例のように、リング形状には予め形成さ
れてない永久磁石４と、リング形状に予め形成した環状
永久磁石５を使い分けることにより、複数枚のパッドで
構成されるスラストランナ２と１枚のパッドで構成され
るスラストメタル３の表面摩耗を減少させることができ
る。

【００６６】スラスト荷重の大きさによって、スラスト
ランナ側永久磁石４が配置される円の数及びスラストメ
タル側環状永久磁石５の数を増加したり、あるいは、１
つずつにすることができる。

【００６７】［第６実施形態例］上記各実施形態例に示
したスラスト軸受１は縦型水車用発電機以外でも、例え
ば電動機等、適宜な縦型回転機器のスラスト軸受として
使用できる。スラスト軸受１を使用する回転機器におい
ては、磁気反発力がスラスト荷重の少なくとも一部を保
持するから、スラストランナ２とスラストメタル３の摩
耗が減少し、軸受損失が低減し、効率が向上する。ま
た、回転機器の始動時にスラストランナ２をジャッキア
ップしたりして油膜６を形成する際の作業が容易にな
る。更に、油膜６が安定化し、メタル焼損が減少する。

【００６８】上記各実施形態例では、縦型回転軸のスラ
スト荷重をスラスト軸受１で支えているが、横型の回転
軸のスラスト荷重を支えることも可能である。

【００６９】また、スラストランナ及びスラストメタル
の材料には多くの場合金属が使用されるが、上記各実施
形態例のスラスト軸受１では磁気反発力がスラスト荷重
の一部を保持するから、スラストランナ２とスラストメ
タル３の摩耗が減少するため、スラストランナ及びスラ
ストメタルを金属以外の材料を用いて作製することがで
きる。

【００７０】以上の説明から判るように、各実施形態例
に係るスラスト軸受１は、ＳとＮいずれか一方の磁極が
スラストメタル３に向き、スラストランナ２に設けられ
る永久磁石４と、スラストランナ側永久磁石４に対して
磁気的に反発する極性の磁極がスラストランナ２に向
き、スラストメタル３に設けられる永久磁石５とを具備
し、スラストランナ側永久磁石４とスラストメタル側永
久磁石５間の磁気反発力がスラスト軸受にかかるスラス
ト荷重の少なくとも一部を保持するようにしたものであ
るから、本発明には、以下に示す種々の構成のスラスト
軸受が含まれる。 (1) スラストランナ側永久磁石４が複数あり、これら複
数のスラストランナ側永久磁石４はスラストランナ２と
同軸の円周上に均等に配置され、かつ、同極性の磁極が
スラストメタル３に向いており、スラストメタル側永久
磁石５も複数あり、これら複数のスラストメタル側永久
磁石５は複数のスラストランナ側永久磁石４が配置され
る円周に対応する円周上に均等に配置され、かつ、同極
性の磁極がスラストランナ２に向いているスラスト軸
受。このスラスト軸受によれば、スラストランナ側永久
磁石４もスラストランナ側永久磁石５もそれぞれ円周上
に複数均等に配置されるので、安定した磁気反発力が得
られる。 (2) 上記(1) のスラスト軸受において、複数のスラスト
ランナ側永久磁石４のスラストメタル３に向いた磁極の
表面がスラストランナ２の表面と同一面であり、複数の
スラストメタル側永久磁石５のスラストランナ２に向い
た磁極の表面がスラストメタル３の表面と同一面である
スラスト軸受。このスラスト軸受によれば、スラストラ
ンナ側永久磁石４の磁極表面がスラストランナ２の表面
と同一面であり、スラストランナ側永久磁石５の磁極表
面もスラストメタル３の表面と同一面であるから、スラ
ストランナ２及びスラストメタル３の表面に凹凸が生じ
ない。従って、油膜６が良好に形成される。 (3) 上記(1) のスラスト軸受において、スラストメタル
２は複数枚のパッド８で構成され、パッド８毎に少なく
とも１つの永久磁石４が配置されるスラスト軸受。この
スラスト軸受によれば、スラストメタル３のパッド毎８
にスラストランナ側永久磁石５が少なくとも１つ配置さ
れるから、安定した磁気反発力が得られる。 (4) 上記(1) のスラスト軸受において、スラストランナ
２は複数枚のパッド７で構成され、パッド７毎に少なく
とも１つの永久磁石４が配置されるスラスト軸受。この
スラスト軸受によれば、スラストランナ２のパッド７毎
にスラストランナ側永久磁石４が少なくとも１つ配置さ
れるから、安定した磁気反発力が得られる。 (5) 上記(1) のスラスト軸受において、複数のスラスト
ランナ側永久磁石４は内外複数の円周上に配置され、複
数のスラストメタル側永久磁石５も、複数のスラストラ
ンナ側永久磁石４が配置される円周に対応する内外複数
の円周上に配置されるスラスト軸受。このスラスト軸受
によれば、複数のスラストランナ側永久磁石４及び複数
のスラストメタル側永久磁石５ともに、内外複数の円周
上にて、スラストランナ２及びスラストメタル３に配置
されるから、大きな磁気反発力を得ることができ、大き
なスラスト荷重を支えることができる。

【００７１】(6) スラストランナ側永久磁石４は予めリ
ング形状に形成されているスラストランナ側環状永久磁
石であり、スラストランナ２と同軸に配置され、スラス
トメタル側永久磁石５は複数あり、これら複数のスラス
トメタル側永久磁石５はスラストランナ側環状永久磁石
４に対応する円周上に均等に配置され、かつ、同極性の
磁極がスラストランナ２に向いているスラスト軸受。こ
のスラスト軸受によれば、スラストランナ２にはリング
形状に予め形成した永久磁石４が配置され、スラストメ
タル３にはリング形状には予め形成されてない永久磁石
５が配置されるから、１枚のパッドで構成されるスラス
トランナ２と複数枚のパッドで構成されるスラストメタ
ル３の摩耗を減少することができる。また、永久磁石
４、５の数が少なくなるから、スラスト軸受の製造工数
が低減する。 (7) 上記(6) のスラスト軸受において、スラストランナ
側環状永久磁石４のスラストメタル３に向いた磁極の表
面がスラストランナ２の表面と同一面であり、複数のス
ラストメタル側永久磁石５のスラストランナ２に向いた
磁極の表面がスラストメタル３の表面と同一面であるス
ラスト軸受。このスラスト軸受によれば、スラストラン
ナ２及びスラストメタル３の表面に凹凸が生じない。こ
れにより、油膜６が良好に形成される。 (8) 上記(6) のスラスト軸受において、スラストランナ
側環状永久磁石４は複数あり、これら複数のスラストラ
ンナ側環状永久磁石４は互いに径が異なり、スラストラ
ンナ２と同軸に配置され、複数のスラストメタル側永久
磁石５は、複数のスラストランナ側環状永久磁石４に対
応する内外複数の円周上に配置されるスラスト軸受。こ
のスラスト軸受によれば、大きな磁気反発力が得られ、
大きなスラスト荷重を支えることができる。

【００７２】(9) スラストメタル側永久磁石５は予めリ
ング形状に形成されているスラストメタル側環状永久磁
石であり、スラストメタル３と同軸に配置され、スラス
トランナ側永久磁石４は複数あり、これら複数のスラス
トランナ側永久磁石４はスラストメタル側環状永久磁石
５に対応する円周上に均等に配置され、かつ、同極性の
磁極がスラストメタル３に向いているスラスト軸受。こ
のスラスト軸受によれば、スラストメタル３にはリング
形状に予め形成した永久磁石５が配置され、スラストラ
ンナ２にはリング形状には予め形成されてない永久磁石
４が配置されるから、複数枚のパッドで構成されるスラ
ストランナ２と１枚のパッドで構成されるスラストメタ
ル３の摩耗を減少することができる。また、永久磁石
４、５の数が少なくなるから、スラスト軸受の製造工数
が低減する。 (10) 上記(9) のスラスト軸受において、複数のスラス
トランナ側永久磁石４のスラストメタル３に向いた磁極
の表面がスラストランナ２の表面と同一面であり、スラ
ストメタル側環状永久磁石５のスラストランナ２に向い
た磁極の表面がスラストメタル３の表面と同一面である
スラスト軸受。このスラスト軸受によれば、スラストラ
ンナ２及びスラストメタル３の表面に凹凸が生じない。
これにより、油膜６が良好に形成される。 (11) 上記(9) のスラスト軸受において、スラストメタ
ル側環状永久磁石５は複数あり、これら複数のスラスト
メタル側環状永久磁石５は互いに径が異なり、スラスト
メタル３と同軸に配置され、複数のスラストランナ側永
久磁石４は、複数のスラストメタル側環状永久磁石５に
対応する内外複数の円周上に配置されるスラスト軸受。
このスラスト軸受によれば、大きな磁気反発力が得ら
れ、大きなスラスト荷重を支えることができる。

【００７３】(12) スラストランナ側永久磁石４は予め
リング形状に形成されているスラストランナ側環状永久
磁石であり、スラストランナ２と同軸に配置され、スラ
ストメタル側永久磁石５は、スラストランナ側環状永久
磁石５と同じ径で予めリング形状に形成されているスラ
ストメタル側環状永久磁石であり、スラストメタル３と
同軸に配置されるスラスト軸受。このスラスト軸受によ
れば、スラストランナ２にもスラストメタル３にもリン
グ形状に予め形成した永久磁石４、５が配置されるか
ら、ともに１枚のパッドで構成されるスラストランナ２
及びスラストメタル３の摩耗を減少させることができ
る。また、永久磁石４、５の数が少なくなるから、スラ
スト軸受の製造工数が低減する。 (13) 上記(12)のスラスト軸受において、スラストラン
ナ側環状永久磁石４のスラストメタル３に向いた磁極の
表面がスラストランナ２の表面と同一面であり、スラス
トメタル側環状永久磁石５のスラストランナ２に向いた
磁極の表面がスラストメタル３の表面と同一面であるス
ラスト軸受。このスラスト軸受によれば、スラストラン
ナ２及びスラストメタル３の表面に凹凸が生じない。こ
れにより、油膜６が良好に形成される。 (14) 上記(12)のスラスト軸受において、スラストラン
ナ側環状永久磁石４は複数あり、これら複数のスラスト
ランナ側環状永久磁石４は互いに径が異なり、スラスト
ランナ２と同軸に配置されること、スラストメタル側環
状永久磁石５は複数あり、これら複数のスラストメタル
側環状永久磁石５は複数のスラストランナ側環状永久磁
石４のそれぞれに対応して互いに径が異なり、スラスト
メタル３と同軸に配置されるスラスト軸受。このスラス
ト軸受によれば、大きな磁気反発力が得られ、大きなス
ラスト荷重を支えることができる。

【００７４】

【発明の効果】請求項１に係る発明のスラスト軸受によ
れば、スラストランナ及びスラストメタルそれぞれにス
ラストランナ側永久磁石及びスラストメタル側永久磁石
が互いに反発するような配置で固定され、スラストラン
ナ側永久磁石とスラストメタル側永久磁石間の磁気反発
力によりスラスト軸受にかかるスラスト荷重の一部が保
持されるので、下記の効果が得られる。 (1) スラスト荷重の一部が磁気反発力で保持されるの
で、スラストランナとスラストメタルの表面の摩耗が減
少する。 (2) スラストランナとスラストメタルの表面の摩耗が減
少するから、スラスト軸受が長寿命化する。 (3) スラスト荷重の一部が磁気反発力で保持されるの
で、油膜が安定化し、メタル焼損が減少する。 (4) 水車用発電機等、任意の回転機器のスラスト軸受と
して使用できる。 (5) スラスト荷重の一部が磁気反発力で保持されるの
で、軸受損失が低減し、水車用発電機等、回転機器の効
率が向上する。 (6) スラスト荷重の一部が磁気反発力で保持されるの
で、水車用発電機等、回転機器の始動時にスラストラン
ナとスラストメタル間にジャッキアップ等で油膜を形成
する作業が容易になる。

【００７５】請求項２に係る発明の縦型水車用発電機に
よれば、スラストランナ側永久磁石とスラストメタル側
永久磁石間の磁気反発力によりスラスト軸受にかかるス
ラスト荷重の一部が保持されるので、下記の効果が得ら
れる。 (1) スラストランナとスラストメタルの表面の摩耗が減
少し、メタル焼損が減少するので、縦型水車用発電機が
長期間安定に運転できる。 (2) 軸受損失が低減し、縦型水車用発電機の効率が向上
する。 (3) 磁気反発力でスラスト荷重の一部が保持されるか
ら、始動時に縦型水車用発電機のジャッキアップ等で油
膜を形成する作業が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態例に係る縦型水車用発電
機の軸受部付近の断面図。

【図２】図１中のスラストランナの底面図。

【図３】図１中のスラストメタルの上面図。

【図４】本発明の第２実施形態例に係るスラスト軸受の
要部の断面図。

【図５】図４中のスラストランナの底面図。

【図６】図４中のスラストメタルの上面図。

【図７】本発明の第３実施形態例に係るスラスト軸受の
要部の断面図。

【図８】図７中のスラストランナの底面図。

【図９】図７中のスラストメタルの上面図。

【図１０】本発明の第４実施形態例に係るスラスト軸受
のスラストランナの底面図。

【図１１】本発明の第４実施形態例に係るスラスト軸受
のスラストメタルの上面図。

【図１２】本発明の第５実施形態例に係るスラスト軸受
のスラストランナの底面図。

【図１３】本発明の第５実施形態例に係るスラスト軸受
のスラストメタルの上面図。

【図１４】従来の縦型水車用発電機における軸受部付近
の断面図。

【符号の説明】

１ スラスト軸受 ２ スラストランナ ２ａ 油通路 ３ スラストメタル ４ スラストランナ側永久磁石 ５ スラストメタル側永久磁石 ６ 油膜 ７ スラストランナのパッド ８ スラストメタルのパッド １０ 発電機主軸 １１ スラストボス １２ ブラケット １３ ケーシング １４ ボルト １５ 受台 １６ ピボット軸 １７ 皿ばね １８ スラスト軸受油槽 １９ スパイダー ２０ 給油管 ２１ 案内軸受

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸に取付けられるスラストランナ
   と、該スラストランナに対面して支持部材に取り付けら
   れ、前記回転軸のスラスト荷重を支えるスラストメタル
   を有するスラスト軸受において、前記スラストランナに
   設けられる永久磁石と、前記スラストランナ側の永久磁
   石に対して磁気的に反発する極性の磁極が前記スラスト
   メタルに設けられる永久磁石とを具備し、前記スラスト
   ランナ側の永久磁石と前記スラストメタル側の永久磁石
   間の磁気反発力により、前記スラストメタルにかかるス
   ラスト荷重の一部を保持することを特徴とするスラスト
   軸受。
2. 【請求項２】 請求項１記載のスラスト軸受を有するこ
   とを特徴とする縦型水車用発電機。