JP2008274985A - タッチダウン軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】タッチダウン時の耐久性（耐摩耗性、耐剥離性、耐クラック性）に優れたタッチダウン軸受を提供する。
【解決手段】タッチダウン軸受６の玉６３を以下の方法で作製する。セラミックス製の球状体を遊星ボールミルのミルポット内に入れて、遊星ボールミルを作動させ、この球状体に、ミルポット内に発生する公転に伴う遠心力と自転に伴う遠心力を付与することで、球状体同士を衝突させるとともに、球状体をミルポットの内壁へ衝突させて、球状体の表面に残留応力を導入するボールミル工程を行った後に、仕上げ研磨加工を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、磁気軸受とともに設置され、磁気軸受の制御不能時に軸受として機能するタッチダウン軸受に関する。

タッチダウン軸受は、磁気軸受とともに設置される転がり軸受であり、通常時には回転輪（内輪または外輪）が回転部材（軸またはハウジング）と接触せず、磁気軸受が何らかのトラブルで制御不能になった時に、回転輪の回転部材との対向面が回転部材に接触して（タッチダウンして）軸受として機能することにより、磁気軸受および回転部材を保護するものである。

真空中で使用されるタッチダウン軸受の場合には、潤滑油やグリースは、飛散して汚染の原因となる恐れがあって使用できないため、転動体および内外輪の表面に固体潤滑剤からなる被膜（二硫化モリブデン等からなるコーティング被膜や、金、銀、鉛等の軟質金属からなるメッキ被膜）を形成することが行われている。また、現在使用されているタッチダウン軸受の内輪、外輪、および転動体は、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼やＳＵＳ４４０Ｃ等のマルテンサイト系ステンレス鋼によって形成されている。
下記の特許文献１には、タッチダウン軸受の少なくとも回転輪および転動体を比透磁率が１．４以下の材料で形成することにより、空回り（通常時には回転部材と接触しないため回転しないはずの回転輪が、磁気軸受の磁場によって、回転部材と接触しない状態で回転する現象）を防止することが記載されている。

窒化珪素、炭化珪素、ジルコニア、アルミナ等のセラミックスは、比透磁率が１．４以下の材料であり、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼やＳＵＳ４４０Ｃ等のマルテンサイト系ステンレス鋼よりも硬いことから耐摩耗性にも優れているため、タッチダウン軸受の転動体の材料として使用することが望まれている。しかし、セラミックス製の転動体の表面に固体潤滑剤からなる被膜を強固に形成することは困難である。また、セラミックス製の転動体には、タッチダウン時の耐久性（耐摩耗性、耐剥離性、耐クラック性）の点で更なる改善の余地がある。

下記の特許文献２には、セラミックス製品の表面強靱化方法として、硬さが、Ｈｖ（ビッカース硬さ）で５００以上、且つ、対象となるセラミックス製品のＨｖに５０を足した値以下であり、平均粒子サイズが０．１μｍ〜２００μｍであり、表面が凸曲面の微粒子からなる噴射材（ショット）を用いて、セラミックス製品の表面に均一に分布した直線状の転位組織を形成する方法が記載されている。

また、下記の特許文献３には、駆動力によって回転する公転軸を中心として回転する公転回転アームと、垂直から前記公転軸側へ傾斜した自転軸を介して前記公転回転アームに自転自在に支持されているミルポットと、前記公転軸の周りの全周に亘って前記公転回転アームの上方に固定して配置され、前記公転回転アームの回転に伴って公転する前記ミルポットの外周面が接触して前記ミルポットに自転を生じさせる外周ポット受けと、を有することを特徴とする遊星ボールミが記載されている。
特開２００２−２２１２２６号公報 特開２００４−１３６３７２号公報 特開２００６−４３５７８号公報

本発明の課題は、タッチダウン時の耐久性（耐摩耗性、耐剥離性、耐クラック性）に優れたタッチダウン軸受を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明は、磁気軸受とともに設置され、通常時には内輪または外輪からなる回転輪が軸またはハウジングからなる回転部材と接触せず、磁気軸受の制御不能時に回転輪が回転部材と接触して軸受として機能するタッチダウン軸受において、表層部に絶対値で５０ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下の圧縮残留応力が導入されたセラミックス製球状体を転動体として備えていることを特徴とするタッチダウン軸受を提供する。

前記セラミックス製球状体は、遊星ボールミルのミルポット内に、同じセラミックス製球状体を複数個入れて、遊星ボールミルを作動させ、前記球状体に、ミルポット内に発生する公転に伴う遠心力と自転に伴う遠心力を付与することで、前記球状体同士を衝突させるとともに、前記球状体をミルポットの内壁へ衝突させて前記球状体の表面に残留応力を導入するボールミル工程の後に仕上げ研磨加工を行って得ることができる。

本発明のタッチダウン軸受によれば、表層部に絶対値で５０ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下の圧縮残留応力が導入されたセラミックス製球状体を転動体として備えているため、このような圧縮残留応力が導入されていないセラミックス製球状体を転動体として備えているタッチダウン軸受と比較して、タッチダウン時の耐久性（耐摩耗性、耐剥離性、耐クラック性）に優れたものとなる。また、表層部に絶対値で５０ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下の圧縮残留応力が導入されたセラミックス製球状体は、このような圧縮残留応力が導入されていないセラミックス製球状体と比較して、表面に固体潤滑剤からなる被膜を強固に形成できるため、本発明のタッチダウン軸受を、真空中で使用された場合の潤滑性能に優れたものとすることができる。

前記ボールミル工程は、例えば、特許文献３に記載の遊星ボールミルを使用して行うことができる。また、ミルポットとしては、ステンレススチール製で、メノー、アルミナ、ジルコニア、クロム鋼、または窒化珪素からなる内張り材が設けてあるものが挙げられる。ミルポットの内張り材は、処理されるセラミック製球状体と同じ材質であることが好ましい。
遊星ボールミルの作動条件としては、公転速度：３００ｒｐｍ以上１０００ｒｐｍ以下（より好ましくは５００ｒｐｍ以上７００ｒｐｍ以下）、自転速度：６００ｒｐｍ以上２０００ｒｐｍ以下（より好ましくは１０００ｒｐｍ以上１４００ｒｐｍ以下）で、回転時間：１時間以上８時間以下（より好ましくは３時間以上５時間以下）が好ましい。

また、ミルポット内へ入れるセラミックス製球状体の量は、最密充填量（ミルポットに最も密に充填した場合に入る量）の５０％以上９０％以下であることが好ましい。最密充填量の５０％未満であると、衝突エネルギーが大きいためボールミル工程の処理時間を短くできるが、ポット内でのセラミック製球状体の動きが激しくなりすぎるため均一な表面が得られにくい。最密充填量の９０％を超えると、ポット内でセラミック製球状体の動ける範囲が小さくなるため衝突回数は増えるが、衝突エネルギーが小さくなって処理に時間がかかるようになる。最密充填量の５０％以上９０％以下とすることで、衝突回数と衝突エネルギーのバランスがとれて効果的に処理できるようになる。より好ましい範囲は、最密充填量の７０％以上９０％以下である。

前記仕上げ研磨加工は、ボールラップ盤による加工、バレル加工等の一般的な方法で行うことができる。
このようなボールミル工程と仕上げ研磨工程からなる方法以外で、「表層部に絶対値で５０ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下の圧縮残留応力が導入されたセラミックス製球状体」を得る方法としては、ショットブラスト処理による方法がある。
ショットブラスト処理は、被処理物の表面に噴射材を噴射する処理であるが、処理時の環境温度は常温であることが好ましく、噴射材は窒化ケイ素よりも硬さが低く且つ表面が凸曲面でエッジを有していない微粒子（例えばアルミナ粒子）であることが好ましい。

また、ショットブラスト処理前後の被処理物の表面粗さＲａの変化が、０．０２μｍ未満であることが好ましい。表面粗さＲａの変化が０．０２μｍ以上となると、ショットブラスト処理の効果が不十分となるおそれがある。また、被処理物の表面粗さはできるだけ小さい方が好ましい。さらに、表面粗さＲａの変化が０．０２μｍ未満となるようなショットブラスト処理であれば、処理による寸法変化も小さいため好ましい。なお、ショットブラスト処理の後にバレル処理やホーニング処理を施して、表面粗さを良好にしてもよい。

表面粗さＲａの変化が０．０２μｍ未満となるようにするためには、ショットブラスト処理の条件を以下のように設定することが好ましい。
噴射材の平均粒径：５０μｍ以上１００μｍ以下
噴射圧：０．１ＭＰａ以上０．６ＭＰａ以下（より好ましくは０．２ＭＰａ以上０．５ＭＰａ以下）
噴射速度：３０ｍ／ｓ以上９０ｍ／ｓ以下
噴射量：２００ｇ／ｍｉｎ以上８００ｇ／ｍｉｎ以下
このような条件でショットブラスト処理を施せば、圧縮残留応力をより好ましい値である１５０ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下で導入することができる。

本発明のタッチダウン軸受によれば、タッチダウン時の耐久性（耐摩耗性、耐剥離性、耐クラック性）に優れたものとなる。また、表面に固体潤滑剤からなる被膜を強固に形成することで、真空中で使用された場合の潤滑性能に優れたものとなる。

以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に相当するタッチダウン軸受を備えた磁気浮上式ターボ分子ポンプを示す断面図である。
このポンプにおいて、ロータ翼１と一体に回転するロータ軸２は、一組のアキシアル磁気軸受３と二組のラジアル磁気軸受４，５とにより、非接触状態で回転自在に支持されている。また、ラジアル荷重を受ける総玉タイプの深溝玉軸受６と、アキシアル荷重を受ける組み合わせアンギュラ玉軸受７が、タッチダウン軸受として設置されている。ロータ軸２は鉛直方向に延びる回転軸であって、ロータ軸２の下部にはフランジ２１が一体に形成されている。アキシアル磁気軸受３は、このフランジ２１を、対をなす電磁石３ａ，３ｂで挟むように配置されている。

図１の符号８Ａは上部ケーシングであり、８Ｂは下部ケーシングである。符号８１は、上部ケーシング８Ａの一部をなす部材であって、ラジアル磁気軸受４，５および深溝玉軸受６のハウジングとなっている。符号８２は吸気口であり、８３は排気口であり、８４は電源導入端子であり、８５は保護ネットである。また、符号９はロータ軸２を高速回転させる電動モータである。
深溝玉軸受６はロータ軸２の上部に、アンギュラ玉軸受７はロータ軸２の下部のフランジ２１の直ぐ上に設置されている。図２に深溝玉軸受６の設置位置の拡大図を、図３にアンギュラ玉軸受７の設置位置の拡大図を示す。

深溝玉軸受６の内輪（回転輪）６１とロータ軸２との間には、半径方向に所定の隙間６Ａが設けられている。この隙間６Ａは、ラジアル磁気軸受４，５のロータ軸２に対する半径方向の隙間より小さい。アンギュラ玉軸受７の内輪（回転輪）７１とロータ軸２との間には、半径方向に所定の隙間７Ａが設けられている。この隙間７Ａも、ラジアル磁気軸受４，５のロータ軸２に対する半径方向の隙間より小さい。アンギュラ玉軸受７の外輪７２は、アキシャル磁気軸受３のハウジング３１に取り付けられている。

したがって、ロータ軸２は、通常時には、ラジアル磁気軸受４，５とアキシアル磁気軸受３とにより、回転自在に支持される。また、これらの磁気軸受が制御不能となっ時に、深溝玉軸受６およびアンギュラ玉軸受７の内輪６１，７１がタッチダウンして、軸受として機能するようになる。
この深溝玉軸受６の玉（転動体）６３およびアンギュラ玉軸受７の玉（転動体）７３として、表層部に絶対値で５０ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下の圧縮残留応力が導入されて、表面に固体潤滑剤からなる被膜が形成された窒化珪素製球状体を使用する。

〔第１実施例〕
呼び番号６０００の深溝玉軸受（内径１０ｍｍ、外径２６ｍｍ、幅８ｍｍ、玉の直径４．７６２ｍｍ）の玉を、ボールミル工程と仕上げ研磨工程からなる方法で作製する。
No. １−１では、Ｈｖ１５００の窒化珪素製素材を直径４．７６８ｍｍの球状に加工し、表面粗さ（Ｒａ）を０．００２μｍにした後、下記の方法でボールミル工程を行い、次いで、ボールラップ盤を用いて仕上げ研磨を行った。この玉の表面粗さ（Ｒａ）は、ボールミル工程前と同じ０．００２μｍであった。

No. １−２では、Ｈｖ１５００の窒化珪素製素材を直径４．７６８ｍｍの球状に加工し、表面粗さ（Ｒａ）を０．００２μｍにした後、下記の方法でボールミル工程を行い、次いで、ボールラップ盤を用いて仕上げ研磨を行った。この玉の表面粗さ（Ｒａ）は、ボールミル工程前と同じ０．００２μｍであった。
No. １−３では、Ｈｖ１５００の窒化珪素製素材を直径４．７６２ｍｍの球状に加工し、表面粗さ（Ｒａ）を０．００２μｍにしたものを、そのまま玉３として用いた。

＜ボールミル工程条件＞
使用した装置：フリッチュ社製「遊星型ボールミル Ｐ−５」。ミルポットは、全容積４５ミリリットル、クロム鋼製。
ミルポット内へ入れた窒化珪素製球状体の量：ミルポットの最密充填量の５０体積％
公転速度：５００ｒｐｍ（No. １−１）、３００ｒｐｍ（No. １−２）
自転速度：１０００ｒｐｍ（No. １−１）、６００ｒｐｍ（No. １−２）
回転時間：７時間（No. １−１）、４時間（No. １−２）

なお、表面粗さの測定は、Ｈｖ１５００の窒化珪素製で、１０ｍｍ×１０ｍｍで厚さが５ｍｍの板状試験片を用いて行った。すなわち、No. １−１と１−２では、この試験片の表面に対して、上述のNo. １−１と１−２の玉３に対する方法と同じ方法でボールミル工程と研磨を行ったものを用いた。No. １−３では、この試験片をそのまま用いた。
また、No. １−１と１−２の玉に対応させた試験片を用いて、ビッカース硬さを測定したところ、No. １−１では１５９０、No. １−２では１５７０であった。No. １−３は処理を行っていないので１５００のままである。

また、No. １−１〜１−３の玉に対応させた試験片を用いて、破壊靱性値を測定したところ、No. １−１では１８ＭＰａ・√ｍ、No. １−２では１３ＭＰａ・√ｍ、No. １−３では６ＭＰａ・√ｍであった。破壊靱性値は、ダイヤモンド圧子の押し込み条件を１９６Ｎ、２０秒とし、発生した圧痕とクラックの大きさを測定し、その測定値から求めた。また、破壊靱性値を試験片の表面から各深さ位置で測定したところ、破壊靱性値が一定の値に収束する位置（強靱化深さ）はNo. １−１で４０μｍ、No. １−２で３０μｍであり、No. １−３の破壊靱性値は深さ方向で一定であった。
また、No. １−１〜１−３の玉の圧縮残留応力をＸ線回折により測定したところ、圧縮残留応力の絶対値で、No. １−１では１２００ＭＰａ、No. １−２では３００ＭＰａ、No. １−３では２０ＭＰａであった。
これらの結果を下記の表１にまとめて示す。

また、窒化珪素製球体のＸ線回折によるピークの半値幅を測定して、破壊靱性値との関係を調べたところ図４のグラフが得られた。Ｘ線回折の条件は、ＣｒＫα線、電圧４０ｋＶ、電流４０ｍＡ、無歪回折角２θ₀ ＝１２５．４０°（β−Ｓｉ₃ Ｎ₄ （４１１））、コリメータレンズ直径１ｍｍ、測定時間１２０秒である。
圧縮残留応力の絶対値はＸ線回折ピークの半値幅に比例するため、図４のグラフから破壊靱性値が高いほど圧縮残留応力の絶対値が大きいことが分かる。

得られたサンプルNo. １−１〜１−３の玉について、タッチダウン時の耐久性を、図５のボールオンディスク式タッチダウン試験装置を用いて調べた。
この試験は、真空中で回転するディスク上にアームで支持されたボールを落下させること（落下試験）を、ボールとディスクが焼き付く（完全に凝着する）まで行い、焼き付きが生じるまでの落下試験回数を調べるものである。

この試験装置は、ディスク４１と、ディスク４１が固定された回転軸４２と、先端にボール１０を保持するアーム４３と、アーム４３の基端が取り付けられた支持部材４４と、アーム４３の先端を吸着させるソレノイド４５と、ウエイト４６と、リセットレバー４７と、を備え、これらが真空槽４０内に配置されている。
リセットレバー４７は、真空槽４０の外からの操作で、アーム４３をソレノイド４５に吸着させるレバーであり、この操作後にバネの作用で初期位置に戻るようになっている。アーム４３の基端は、支持部材４４に対して、軸４４ａおよび軸受４４ｂを介して取り付けられ、軸４４ａを中心とした回転運動が可能である。

ディスク４１の回転軸４２は、真空槽４０内の下部に固定されたハウジング４０ａに対して、転がり軸受４８により回転自在に支持されている。この回転軸４２を回転させるモータ４９が真空槽４０の外に設置され、直動装置５０により上下方向に移動可能になっている。モータ４９の回転軸４９ａとディスク４１の回転軸４２は、真空槽４０の下部の薄い隔壁４０ｂを挟んで対向配置されている。モータ４９の回転軸４９ａの先端が固定されている先端部材４９ｂに磁石５１が固定され、この磁石５１と対をなして磁気カップリングを構成する磁石５２が、ディスク４１の回転軸４２に固定されている。

試験の手順としては、先ず、真空槽４０の蓋を開けて、ボール１０をアーム４３の先端に保持させた後、リセットレバー４７を操作して、アーム４３の先端をソレノイド４５に吸着させる。次に、真空槽４０の蓋を閉めて槽内を真空状態にする。
次に、直動装置５０を操作してモータ４９を上昇させ、磁石５１が固定された先端部材４９ｂを薄い隔壁４０ｂに近づけて、この磁石５１とディスク４１の回転軸４２の磁石５２とによる磁気カップリングが有効な状態とする。図５（ａ）はこの状態を示す。図５（ｂ）は、この状態での図５（ａ）のＡ−Ａ断面を示す。

この状態で、モータ４９を駆動して磁気カップリングを介して回転軸４２を回転させることにより、ディスク４１を所定の回転速度で回転させる。ディスクの回転速度が安定した後、直動装置５０を操作してモータ４９を後退させるとと同時に、ソレノイド４５への通電を停止する。これに伴って、磁気カップリングが解除されてディスク４１は慣性により回転し続け、アーム４３はソレノイド４５による吸着から解放されて、軸４４ａを中心としてディスク側に回転する。

これにより、ボール１０はディスク４１の上に衝突し、その瞬間にボール１０とディスク４１の接触部分の表面温度が上昇して凝着が生じる。凝着が生じてもディスク４１は慣性で回転し続けるため、ボール１０とディスク４１の間の摩擦抵抗が小さいうちは両者が摺動状態でディスク４１は回転し続ける。摩擦抵抗が大きくなって、ボール１０がディスク４１の上に衝突した時点でディスク４１の回転が停止した場合に、焼き付きが生じたと判断する。
焼き付きが生じなかった場合は、再度リセットレバー４７を操作して、ソレノイド４５にアーム４３を吸着させて、再度落下試験を行い、焼き付きが生じるまで繰り返す。

この試験を、No. １−１〜１−３の各４個の玉を用意し、その表面にＭｏＳ₂ を含有する固体潤滑剤被膜を３μｍの厚さで形成した後に、以下の条件で行った。
ディスクの材質：アルミ合金「２０１７」
ディスクの直径：１００ｍｍ
ディスクのボール落下位置：直径８０ｍｍの位置
ディスクの試験面側の表面粗さ（Ｒａ）：０．１μｍ
ディスク回転軸の軸受の潤滑：フッ素油塗布（２ｇ／ｍ² ）
ディスクの回転速度：３０００ｍｉｎ^-1
ボールの落下距離：１ｍｍ
真空槽内の圧力：１×１０^-4Ｐａ
温度：常温

この試験の結果、焼き付きが生じるまでの落下試験回数は、No. １−１では１８回、No. １−２では１６回、No. １−３では６回であった。これにより、ボールミル工程により表層部に絶対値で５０ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下の圧縮残留応力が導入されたNo. １−１とNo. １−２の玉は、ボールミル工程が行われていないNo. １−３の玉よりも耐焼き付き性に優れていることが分かる。

〔第２実施例〕
まず、窒化ケイ素（Ｈｖ１５００）製の試験片（幅１０ｍｍ，長さ１０ｍｍ，厚さ５ｍｍ）に、平均粒径１００μｍのアルミナ粒子（Ｈｖ１３００）を噴射材として用いたショットブラスト処理を施して、それによる強靱化，高硬度化，及び表面粗さＲａの変化の度合いをそれぞれ評価した。
ショットブラスト処理の条件及び評価結果を表２に示す。なお、ショットブラスト処理により導入された圧縮残留応力の値は、Ｘ線回折により測定した。また、破壊靱性値は、「ＪＩＳ Ｒ １６０７」に規定された方法により測定した。

No. ２−１と２−２は、ショットブラスト処理が施され、圧縮残留応力の絶対値が５０ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下の範囲内となっている。そして、ショットブラスト処理が施されていないNo. ２−３の数値から分かるように、ショットブラスト処理によりビッカース硬さ及び破壊靱性値が上昇している。
No. ２−４は、ショットブラスト処理は施されているものの、圧縮残留応力の絶対値が５０ＭＰａ未満であるので、ショットブラスト処理の効果が現れておらず、ビッカース硬さ及び破壊靱性値が変化しなかった。また、No. ２−５は、ショットブラスト処理は施されているものの、圧縮残留応力の絶対値が１５００ＭＰａより大きいので、破壊靱性値の測定の際に大きなクラックが発生して試験片が破損した。

直径９．５２５ｍｍの窒化珪素製ボールと、このボールにNo. ２−１、２−２、２−４と同じ方法で処理を行った各４個の玉を用意し、その表面にＭｏＳ₂ を含有する固体潤滑剤被膜を３μｍの厚さで形成した後に、第１実施例と同じ試験方法でタッチダウン時の耐久性を以下の条件で行った。
この試験の結果、焼き付きが生じるまでの落下試験回数は、No. ２−１では７回、No. ２−２では１４回、No. ２−３では５回、No. ２−４では６回であった。これにより、ショットブラスト処理により表層部に、絶対値で５０ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下の圧縮残留応力が導入されたNo. ２−１とNo. ２−２の玉は、圧縮残留応力が導入されていないNo. ２−３の玉および圧縮残留応力が前記範囲からはずれるNo. ２−４よりも、耐焼き付き性に優れていることが分かる。

本発明の一実施形態に相当するタッチダウン軸受を備えた磁気浮上式ターボ分子ポンプを示す断面図である。 図１の装置の上部に配置されたタッチダウン軸受（深溝玉軸受）を示す拡大図である。 図１の装置の下部に配置されたタッチダウン軸受（アンギュラ玉軸受）を示す拡大図である。 Ｘ線回折によるピークの半値幅と破壊靱性値との関係を示すグラフである。 タッチダウン時の耐久性を調べるために使用したボールオンディスク式タッチダウン試験装置を示す概略構成図（ａ）とそのＡ−Ａ断面図（ｂ）である。

符号の説明

１ ロータ翼
２ ロータ軸（回転部材）
３ アキシアル磁気軸受
３ａ 電磁石
３ｂ 電磁石
４ ラジアル磁気軸受
５ ラジアル磁気軸受
６ 深溝玉軸受（タッチダウン軸受）
６Ａ 隙間
７ アンギュラ玉軸受（タッチダウン軸受）
７Ａ 隙間
８Ａ 上部ケーシング
８Ｂ 下部ケーシング
９ 電動モータ
６１ 内輪（回転輪）
６２ 外輪
６３ 玉（転動体）
７１ 内輪（回転輪）
７２ 外輪
７３ 玉（転動体）
８１ 上部ケーシングの一部をなす部材（ハウジング）
８２ 吸気口
８３ 排気口
８４ 電源導入端子
８５ 保護ネット
１０ ボール
４０ 真空槽
４０ａ ハウジング
４０ｂ 薄い隔壁
４１ ディスク
４２ ディスクの回転軸
４３ アーム
４４ 支持部材
４４ａ 軸
４４ｂ 軸受
４５ ソレノイド
４６ ウエイト
４７ リセットレバー
４８ 転がり軸受
４９ａ 回転軸
４９ モータ
４９ｂ 先端部材
５０ 直動装置
５１ 磁石
５２ 磁石

Claims (4)

1. 磁気軸受とともに設置され、通常時には内輪または外輪からなる回転輪が軸またはハウジングからなる回転部材と接触せず、磁気軸受の制御不能時に回転輪が回転部材と接触して軸受として機能するタッチダウン軸受において、
   表層部に絶対値で５０ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下の圧縮残留応力が導入されたセラミックス製球状体を転動体として備えていることを特徴とするタッチダウン軸受。
2. 磁気軸受とともに設置され、通常時には内輪または外輪からなる回転輪が軸またはハウジングからなる回転部材と接触せず、磁気軸受の制御不能時に回転輪が回転部材と接触して軸受として機能するタッチダウン軸受において、
   表層部に絶対値で５０ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下の圧縮残留応力が導入されて、表面に固体潤滑剤からなる被膜が形成されたセラミックス製球状体を転動体として備えていることを特徴とするタッチダウン軸受。
3. 前記セラミックス製球状体は、遊星ボールミルのミルポット内に、同じセラミックス製球状体を複数個入れて、遊星ボールミルを作動させ、前記球状体に、ミルポット内に発生する公転に伴う遠心力と自転に伴う遠心力を付与することで、前記球状体同士を衝突させるとともに、前記球状体をミルポットの内壁へ衝突させて前記球状体の表面に残留応力を導入するボールミル工程の後に仕上げ研磨加工を行って得られたものである請求項１記載のタッチダウン軸受。
4. 前記セラミックス製球状体は、前記仕上げ研磨工程の後に、前記球状体の表面に固体潤滑剤からなる被膜を形成して得られたものである請求項２記載のタッチダウン軸受。

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