JP2009014084A - 軸受装置およびこれを備えた遠心圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成でフォイル軸受の摩耗を抑制することができる軸受装置およびこれを備えた遠心圧縮機を提供する。
【解決手段】軸受装置は、フランジ部を備えたロータと、ロータをラジアル方向に支持するフォイル軸受と、電磁石によりロータをアキシアル方向に支持する磁気軸受と、電磁石に供給される電流を制御する制御部を備える。制御部は、電磁石によりフランジ部を吸引することにより、ロータをアキシアル方向に支持するための第１の電流を、電磁石に供給するように制御する。そして、制御部は、ロータの回転数が、第１の電流を電磁石に供給してフォイル軸受からロータが浮上する場合の回転数（Ｒ１）よりも少ない場合は、第１の電流よりも大きい第２の電流を、電磁石に供給するように制御する。
【選択図】図５

Description

本発明は、フォイル軸受の摩耗を抑制するための軸受装置、およびこれを備えた遠心圧縮機に関する。

一般に、例えば、圧縮機、送風機等の回転機械において、回転体を回転可能に支持するために、軸受装置を用いることが知られている。軸受装置に用いられる軸受としては、転がり軸受やすべり軸受等を用いることが可能であるが、回転体と軸受との接触を抑制して寿命の長い軸受装置を得るとの観点から、一般に、非接触軸受（即ち、回転体を非接触支持する軸受）である磁気軸受やフォイル軸受が用いられている。

非接触軸受であるフォイル軸受を用いた軸受装置としては、ラジアル方向（即ち、回転体の回転軸に垂直な方向）において回転体を支持する軸受としてフォイル軸受を用いたものが知られている。このようなフォイル軸受は、ラジアル方向において回転体と対向して配設され、回転体が回転することによって、ラジアル方向において回転体とフォイル軸受とが対向する部分の隙間に動圧が発生する。そして、この動圧による気体潤滑作用によって、回転体がフォイル軸受から浮上して回転体とフォイル軸受の間に空間部が形成され、回転体はフォイル軸受と非接触の状態で回転する。

ここで、従来、回転体がフォイル軸受から浮上するための動圧が得られていない状態（例えば、回転始動時）においては、回転体がフォイル軸受と接触して回転する。このため、フォイル軸受が摩耗するという問題があった。

そこで、フォイル軸受の摩耗を抑制するために、回転体とフォイル軸受の隙間へ、回転始動時に圧縮空気を噴射することが知られている。より具体的には、例えば、フォイル軸受等に圧縮空気を噴射するための貫通孔を形成し、この貫通孔から回転体とフォイル軸受の間へ回転始動時に圧縮空気を噴射することにより、フォイル軸受内の内部圧力を増加させて、フォイル軸受の摩耗を抑制する構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１９７６０６号公報

しかし、上記従来技術においては、回転始動時に圧縮空気を噴射するために、フォイル軸受等に貫通孔を形成したり、回転体やフォイル軸受とは別に圧縮空気を噴出する装置となるため、フォイル軸受の摩耗を抑制するための構成が複雑になるという問題があった。

そこで、本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、回転体がフォイル軸受から浮上するための動圧が得られていない状態において、簡単な構成でフォイル軸受の摩耗を抑制することができる軸受装置、およびこれを備えた遠心圧縮機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、磁性体を備えた回転体と、回転体をラジアル方向に支持するフォイル軸受と、電磁石により回転体をアキシアル方向に支持する磁気軸受と、電磁石に供給される電流を制御する制御手段とを備え、電磁石に電流を供給することによって、磁性体を吸引して回転体をフォイル軸受から浮上させるようにする磁気吸引力を発生する軸受装置であって、制御手段は、電磁石により磁性体を吸引することによって、回転体をアキシアル方向に支持するための第１の電流を、電磁石に供給するように制御するとともに、回転体の回転数が、第１の電流を電磁石に供給してフォイル軸受から回転体が浮上する場合の回転数よりも少ない場合は、第１の電流よりも大きい第２の電流を、電磁石に供給するように制御することを特徴とする。

同構成によれば、制御手段は、回転体をアキシアル方向に支持するための第１の電流を、電磁石に供給するように制御し、回転体の回転数が、第１の電流を電磁石に供給してフォイル軸受から回転体が浮上する場合の回転数よりも少ない場合は、第１の電流よりも大きい第２の電流を、電磁石に供給するように制御する。このため、回転体の回転数が、第１の電流を電磁石に供給してフォイル軸受から回転体が浮上する場合の回転数よりも少ない場合は、第２の電流が電磁石に供給されることによって、第１の電流が電磁石に供給される場合と比べ、より強い力で磁性体を吸引して回転体をフォイル軸受から浮上させるようにすることができる。従って、回転体がフォイル軸受から浮上するための動圧が得られていない状態（例えば、回転始動時）において、少ない回転数で回転体をフォイル軸受から浮上させることができ、電磁石に供給される電流を制御するだけの簡単な構成でフォイル軸受の摩耗を抑制することができる。その結果、フォイル軸受の寿命を向上させることができる。なお、ラジアル方向とは、回転体の回転軸に垂直な方向のことであり、アキシアル方向とは、回転体の回転軸に平行な方向のことである。また、大きい電流とは、電流の量を示す電流値が大きい電流のことであり、回転数とは、単位時間当たりの回転数である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の軸受装置であって、磁気軸受は、電磁石を収容したヨーク部材を備え、電磁石およびヨーク部材は、アキシアル方向において磁性体と対向して配置され、磁性体とヨーク部材には、それぞれ、フォイル軸受から回転体が浮上した状態において、互いに対向する突起が形成され、突起は回転体の回転軸を中心として環状に形成されていることを特徴とする。

同構成によれば、電磁石およびヨーク部材は、アキシアル方向において磁性体と対向して配置され、磁性体とヨーク部材には、それぞれ、フォイル軸受から回転体が浮上した状態において、互いに対向する突起が形成され、突起は回転体の回転軸を中心として環状に形成されている。このため、電磁石に電流を供給することにより発生する磁気吸引力によって、回転体の回転軸がフォイル軸受から浮上した状態における回転軸となるように回転体が吸引されるため、効果的に回転体をフォイル軸受から浮上させることができる。従って、効果的にフォイル軸受の摩耗を抑制することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の軸受装置であって、複数の上記突起が形成されるとともに、複数の突起は回転体の回転軸を中心とする同心円上において環状に形成されていることを特徴とする。

同構成によれば、複数の上記突起が形成されるとともに、複数の突起は回転体の回転軸を中心とする同心円上において環状に形成されている。このため、電磁石に電流を供給することにより発生するより強い磁気吸引力によって、回転体の回転軸がフォイル軸受から浮上した状態における回転軸となるように回転体が吸引されるため、さらに効果的に回転体をフォイル軸受から浮上させることができる。従って、さらに効果的にフォイル軸受の摩耗を抑制することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の軸受装置であって、回転体の回転数を検出するための検出手段をさらに備えることを特徴とする。
同構成によれば、回転体の回転数を検出するための検出手段を備えているため、制御手段は、検出手段によって検出された回転体の回転数に基づいて、電磁石に供給される第１の電流と第２の電流の切り替えを正確に行うことができる。従って、電磁石に供給される電流を正確に制御し、フォイル軸受の摩耗を精密に抑制することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の軸受装置であって、回転体がフォイル軸受から浮上した後において、制御手段は、回転体の浮上した状態を維持するように、第２の電流から第１の電流へ切り替えることを特徴とする。

同構成によれば、回転体がフォイル軸受から浮上した後において、制御手段は、回転体の浮上した状態を維持するように、第２の電流から第１の電流へ切り替える。このため、第２の電流から第１の電流へ切り替える際に、回転体がフォイル軸受に接触することが無くなる。従って、第２の電流から第１の電流へ切り替える際に、回転体がフォイル軸受に接触することが無く、第２の電流から第１の電流へ切り替える際のフォイル軸受の摩耗を防止することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の軸受装置を備えることを特徴とする。
同構成によれば、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の軸受装置を備えるため、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の軸受装置と同じ効果を得ることができる。

本発明によれば、回転体がフォイル軸受から浮上するための動圧が得られていない状態において、簡単な構成でフォイル軸受の摩耗を抑制することができ、フォイル軸受の寿命を向上させることができる。

以下、本発明に係る軸受装置の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る軸受装置を備えた遠心圧縮機の全体構成を示す概略図である。軸受装置１は、図１に示すように、回転体としてのロータ１０と、ロータ１０を回転させるための回転磁界を発生させるステータ２０と、ロータ１０を回転可能に支持するフォイル軸受３０ａ，３０ｂおよび磁気軸受４０ａ，４０ｂを備えている。また、上述のロータ１０とステータ２０により電動モータが構成されている。また、軸受装置１は、アキシアル方向（ロータ１０の回転軸Ｋに平行な方向であって、図中の矢印Ａの方向）におけるロータ１０の位置を検出するための変位センサ５０と、ロータ１０の単位時間当たりの回転数（以下、単に「回転数」という。）を検出するための検出手段としての回転センサ６０を備えている。さらに、軸受装置１は、変位センサ５０によって検出されたロータ１０の位置や、回転センサ６０によって検出されたロータ１０の回転数に基づいて、磁気軸受４０ａ，４０ｂの磁気吸引力や、ロータ１０の回転を制御するための制御手段として図２に示す制御部７０を備えている。

ロータ１０は、図１に示すように、円盤状に形成された一対のフランジ部１１ａ，１１ｂと、アキシアル方向Ａにおける端部に形成されたインペラ１２と、ラジアル方向（ロータ１０の回転軸Ｋに垂直な方向であって、図中の矢印Ｒの方向）においてステータ２０と対向する位置に形成された大径部１３とを備えている。一対のフランジ部１１ａ，１１ｂは、大径部１３をアキシアル方向Ａにおいて挟むように配設されている。また、本実施形態においては、フランジ部１１ａ，１１ｂの全体が磁性体により形成されている。なお、フランジ部１１ａ，１１ｂは、その一部が磁性体により形成されているものを使用しても良く、例えば、フランジ部１１ａの少なくとも磁気軸受４０ａと対向する部分が磁性体により形成されているものや、同様に、フランジ部１１ｂの少なくとも磁気軸受４０ｂと対向する部分が磁性体により形成されているものが使用できる。また、大径部１３の、ステータ２０と対向する部分には、ロータ１０が回転する方向に沿って交互に磁極が着磁された永久磁石（不図示）が埋め込まれている。

ステータ２０は、図１に示すように、ステータコア２１と、ステータコア２１に巻かれた導線からなるコイル２２から構成されている。このコイル２２に電流を流すことで回転磁界が発生するため、永久磁石が埋め込まれた大径部１３が回転する。従って、ロータ１０の大径部１３の回転に伴って、ロータ１０に形成されたインペラ１２が回転するため、インペラ１２によって、気体（空気）が遠心方向（即ち、アキシアル方向Ａに対して垂直な方向）へ送風される。

フォイル軸受３０ａ，３０ｂは、図１に示すように、ステータ２０をアキシアル方向Ａにおいて挟むように配置されている。また、フォイル軸受３０ａ，３０ｂの各々は、ラジアル方向Ｒにおいて、ロータ１０と対向して配設されて、ロータ１０をラジアル方向Ｒに支持する。フォイル軸受３０ａ，３０ｂは、それぞれ、波形状に形成された環状のバンプフォイル３１ａ，３１ｂと、バンプフォイル３１ａ，３１ｂ内に形成されたスリーブ状のトップフォイル３２ａ，３２ｂから構成されている。

磁気軸受４０ａ，４０ｂは、ステータ２０をアキシアル方向Ａにおいて挟むように配置されている。また、磁気軸受４０ａは、アキシアル方向Ａにおいて、磁性体であるフランジ部１１ａと対向して配設されるとともに、磁気軸受４０ｂは、アキシアル方向Ａにおいて、磁性体であるフランジ部１１ｂと対向して配設され、これら磁気軸受４０ａ，４０ｂにより、ロータ１０をアキシアル方向Ａに支持する構成となっている。磁気軸受４０ａ，４０ｂは、それぞれ、環状の凹溝４３ａ，４３ｂが形成された環状のヨーク部材４１ａ，４１ｂと、凹溝４３ａ，４３ｂに収容された電磁石４２ａ，４２ｂから構成されている。このように構成された磁気軸受４０ａ，４０ｂは、電磁石４２ａ，４２ｂに電流を供給することにより発生する磁気吸引力によって、磁性体であるフランジ部１１ａ，１１ｂを吸引し、ロータ１０を非接触状態で支持する。また、アキシアル方向Ａにおいて軸受装置１を小型化するとの観点から、環状のヨーク部材４１ａ、４１ｂの内側（即ち、磁気軸受４０ａ，４０ｂの内側）には、それぞれフォイル軸受３０ａ，３０ｂが設けられており、ヨーク部材４１ａ，４１ｂはフォイル軸受３０ａ，３０ｂのハウジングとなっている。

また、磁気軸受４０ａ，４０ｂの電磁石４２ａ，４２ｂは、図１に示すように、ロータ１０がフォイル軸受３０ａ，３０ｂから浮上した状態において、磁性体であるフランジ部１１ａ，１１ｂと対向するように配置されている。このため、軸受装置１は、電磁石４２ａ，４２ｂに電流を供給することによって、磁性体であるフランジ部１１ａ，１１ｂを吸引してフォイル軸受３０ａ，３０ｂと接触している状態のロータ１０をフォイル軸受３０ａ，３０ｂから浮上させるようにする磁気吸引力を発生させることができる。

変位センサ５０は、アキシアル方向Ａにおけるロータ１０の端部と対向する位置に配設され、アキシアル方向Ａにおけるロータ１０の位置を示すアナログ信号を制御部７０へ出力する。

回転センサ６０は、ラジアル方向Ｒにおいて大径部１３と対向する位置に配設され、ロータ１０の回転数を検出するために、大径部１３に埋め込まれた永久磁石の回転による磁界の変化を検出する。そして、ロータ１０の回転数を示すアナログ信号を制御部７０へ出力する。

制御部７０は、図２のブロック図に示すように、変位センサ５０によって入力されるロータ１０の位置を示すアナログ信号を、デジタル信号へ変換して出力するＡ／Ｄ変換部７１と、回転センサ６０によって入力されるロータ１０の回転数を示すアナログ信号を、デジタル信号へ変換して出力するＡ／Ｄ変換部７２を備えている。さらに、制御部７０は、Ａ／Ｄ変換部７１，７２によって出力されたデジタル信号や、外部からのその他のデジタル信号に基づき、制御プログラムを実行することにより制御信号を生成するＤＳＰ（Digital Signal Processor）７３を備えている。なお、ＤＳＰ７３によって実行される制御プログラムはＲＯＭ７３ａに記憶されており、この制御プログラムは作業用メモリであるＲＡＭ７３ｂを用いて実行される。また、記憶手段であるＲＯＭ７３ａには、ロータ１０がフォイル軸受３０ａ，３０ｂから浮上するためのロータ１０の回転数の情報等が記憶されている。

また、制御部７０は、ＤＳＰ７３によって生成される制御信号に基づいて、ロータ１０の回転数を制御するために、ステータ２０のコイル２２に流される電流を制御する電動モータ駆動部７４を備えている。さらに、制御部７０は、ＤＳＰ７３によって生成される制御信号に基づいて、磁気軸受４０ａ，４０ｂの磁気吸引力を制御するために、電磁石４２ａ，４２ｂに供給される電流をそれぞれ制御するＡＭＢ（Active Magnetic Bearing，能動型磁気軸受）駆動部７５，７６を備えている。従って、制御部７０は、軸受装置１は、変位センサ５０によって検出されたロータ１０の位置や、回転センサ６０によって検出されたロータ１０の回転数に基づいて、ステータ２０のコイル２２に流される電流や、電磁石４２ａ，４２ｂに供給される電流を制御する。

また、遠心圧縮機は、図１に示すように、軸受装置１を保護するケーシング８０と、インペラ１２によって遠心方向へ送られた気体の流路を形成するボリュート９０を備えている。ケーシング８０には、ロータ１０および制御部７０を除く軸受装置１の各部（即ち、ステータ２０、フォイル軸受３０ａ，３０ｂ、磁気軸受４０ａ，４０ｂ、変位センサ５０、および回転センサ６０）とボリュート９０が固定されている。インペラ１２によって送られた気体は、ボリュート９０により吐出口（不図示）へ圧送される。

次に、前述のように構成された遠心圧縮機の軸受装置１の動作態様について説明する。
ロータ１０が、所定の回転数以上で回転することにより、ラジアル方向Ｒにおいてロータ１０とフォイル軸受３０ａ，３０ｂとが対向する部分の隙間に動圧が発生する。そして、この動圧による気体潤滑作用によって、ロータ１０がフォイル軸受３０ａ，３０ｂから浮上して、図１に示すように、ロータ１０はフォイル軸受３０ａ，３０ｂと非接触の状態で回転する。

ここで、本実施形態においては、制御部７０が、電磁石４２ａにより磁性体であるフランジ部１１ａを吸引することにより、フォイル軸受３０ａから浮上したロータ１０をアキシアル方向Ａに支持するための第１の電流を、電磁石４２ａに供給するように制御している。そして、ロータ１０の回転数が、第１の電流を電磁石４２ａに供給してフォイル軸受３０ａからロータ１０が浮上する場合の回転数よりも少ない場合は、第１の電流よりも大きい第２の電流を、電磁石４２ａに供給するように制御することを特徴とする。なお、ここでいう「大きい電流」とは、電流の量を示す電流値が大きい電流のことをいい、即ち、「第１の電流よりも大きい第２の電流」とは、第１の電流の電流値よりも大きい電流値となる第２の電流のことをいう。また、「回転数」とは単位時間当たりの回転数のことをいう。

より具体的には、図３のグラフに示すように、第１の電流を電磁石４２ａに供給した場合、ロータ１０の回転数がＲ１のときに、ロータ１０がフォイル軸受３０ａから浮上する。即ち、Ｒ１は、第１の電流を電磁石４２ａに供給してフォイル軸受３０ａからロータ１０が浮上する場合の回転数である。一方、図４のグラフに示すように、第１の電流よりも大きい第２の電流を電磁石４２ａに供給した場合、ロータ１０の回転数がｒ１のときに、ロータ１０がフォイル軸受３０ａから浮上する。このｒ１の回転数はＲ１の回転数よりも少ない。従って、ロータ１０の回転数が、Ｒ１よりも少ない場合は、第２の電流が電磁石４２ａに供給されることによって、第１の電流が電磁石４２ａに供給される場合と比べ、より強い力で磁性体であるフランジ部１１ａを吸引してロータ１０をフォイル軸受３０ａから浮上させるようにすることができる。その結果、ロータ１０がフォイル軸受３０ａから浮上するための動圧が得られていない状態（例えば、回転始動時）において、図５に示すように、少ない回転数（即ち、Ｒ１よりも少ない回転数であるｒ１）でロータ１０をフォイル軸受３０ａから浮上させることができる。

また、本実施形態においては、電磁石４２ａとヨーク部材４１ａは、アキシアル方向Ａにおいてフランジ部１１ａ（磁性体）と対向して配置され、フランジ部１１ａとヨーク部材４１ａには、それぞれ、図１に示すように、フォイル軸受３０ａからロータ１０が浮上した状態において、互いに対向する突起１４〜１７，４４〜４７が形成されている。そして、これらの突起１４〜１７，４４〜４７はロータ１０の回転軸Ｋを中心として環状に形成されている。このため、電磁石４２ａに電流を供給することにより発生する磁気吸引力によって、ロータ１０の回転軸Ｋがフォイル軸受３０ａから浮上した状態における回転軸Ｋとなるようにロータ１０が吸引されるため、効果的にロータ１０をフォイル軸受３０ａから浮上させることができる。

また、本実施形態においては、複数の上記突起１４〜１７，４４〜４７が形成されるとともに、複数の突起１４〜１７，４４〜４７はロータ１０の回転軸Ｋを中心とする同心円上において環状に形成されている。このため、電磁石４２ａに電流を供給することにより発生する、より強い磁気吸引力によって、ロータ１０の回転軸Ｋがフォイル軸受３０ａから浮上した状態における回転軸Ｋとなるようにロータ１０が吸引されるため、さらに効果的にロータ１０をフォイル軸受３０ａから浮上させることができる。

また、本実施形態においては、軸受装置１は、ロータ１０の回転数を検出するための回転センサ６０を備えている。このため、制御部７０は、回転センサ６０によって検出されたロータ１０の回転数に基づいて、電磁石４２ａに供給される第１の電流と第２の電流の切り替えを正確に行うことができる。

また、ロータ１０がフォイル軸受３０ａから浮上した後において、制御部７０は、ロータ１０の浮上した状態を維持するように、第２の電流から第１の電流へ切り替える。このため、第２の電流から第１の電流へ切り替える際に、ロータ１０がフォイル軸受３０ａに接触することが無くなる。なお、ロータ１０の浮上した状態を維持するように電流を切り替える一例としては、電流を切り替える際にロータ１０がフォイル軸受３０ａに接触することを確実に無くすために、例えば、図６に示すように、ロータ１０の回転数がＲ２となったときに、第２の電流から第１の電流へ切り替えることが望ましい。このＲ２の回転数は、図３に示す、第１の電流を電磁石４２ａに供給した場合における、ロータ１０がフォイル軸受３０ａから浮上する量が最大の量（Ｄｍａｘ）となる回転数であって最も少ない回転数である。Ｒ２以上の回転数においては、第１の電流および第２の電流を電磁石４２ａに供給した場合における、ロータ１０がフォイル軸受３０ａから浮上する量は同じあるため、Ｒ２以上の回転数において第２の電流から第１の電流へ切り替える場合は、電流の切り替えに伴って、ロータ１０がフォイル軸受３０ａから浮上する量は変化しない。

上記実施形態の軸受装置１によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）制御部７０は、電磁石４２ａによりフランジ部１１ａを吸引することにより、ロータ１０をアキシアル方向Ａに支持するための第１の電流を、電磁石４２ａに供給するように制御している。そして、ロータ１０の回転数が、第１の電流を電磁石４２ａに供給してフォイル軸受３０ａからロータ１０が浮上する場合の回転数（即ち、Ｒ１）よりも少ない場合は、第１の電流よりも大きい第２の電流を、電磁石４２ａに供給するように制御する。このため、ロータ１０がフォイル軸受３０ａから浮上するための動圧が得られていない状態において、少ない回転数（即ち、ｒ１）でロータ１０をフォイル軸受３０ａから浮上させることができ、電磁石４２ａに供給される電流を制御するだけの簡単な構成でフォイル軸受３０ａの摩耗を抑制することができる。その結果、フォイル軸受３０ａの寿命を向上させることができる。

（２）フランジ部１１ａとヨーク部材４１ａには、それぞれ、フォイル軸受３０ａからロータ１０が浮上した状態において、互いに対向する突起１４〜１７，４４〜４７が形成され、これらの突起１４〜１７，４４〜４７はロータ１０の回転軸Ｋを中心として環状に形成されている。このため、効果的にロータ１０をフォイル軸受３０ａから浮上させることができ、フォイル軸受３０ａの摩耗を効果的に抑制することができる。

（３）複数の上記突起１４〜１７，４４〜４７が形成されるとともに、複数の突起１４〜１７，４４〜４７はロータ１０の回転軸Ｋを中心とする同心円上において環状に形成されている。このため、さらに効果的にロータ１０をフォイル軸受３０ａから浮上させることができ、フォイル軸受３０ａの摩耗をさらに効果的に抑制することができる。

（４）軸受装置１は、ロータ１０の回転数を検出するための回転センサ６０を備えている。このため、電磁石４２ａに供給される第１の電流と第２の電流の切り替えを正確に行うことができ、電磁石４２ａに供給される電流を正確に制御し、フォイル軸受３０ａの摩耗を精密に抑制することができる。

（５）ロータ１０がフォイル軸受３０ａから浮上した後において、制御部７０は、ロータ１０の浮上した状態を維持するように、第２の電流から第１の電流へ切り替える。このため、第２の電流から第１の電流へ切り替える際に、ロータ１０がフォイル軸受３０ａに接触することが無く、第２の電流から第１の電流へ切り替える際のフォイル軸受３０ａの摩耗を防止することができる。

また、上記実施形態において、遠心圧縮機は、軸受装置１を備えているため、上記（１）乃至（５）に記載の効果と同じ効果を得ることができる。なお、遠心圧縮機以外の回転機械（例えば、送風機、タービン）が軸受装置１を備えている場合でも同様の効果を得ることができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の設計変更をすることが可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。例えば、上記実施形態は以下のように変更してもよい。

・上記実施形態においては、軸受装置１は、ロータ１０の回転数を検出するための回転センサ６０を備えていたが、回転センサ６０を備えずに、ロータ１０がフォイル軸受３０ａから浮上した量を検出するラジアル方向変位センサを備えてもよい。このラジアル方向変位センサによって検出されたロータ１０がフォイル軸受３０ａから浮上した量によって、ロータ１０の回転数が、フォイル軸受３０ａからロータ１０が浮上する回転数よりも少ないか、または多いかを判断することができる。このため、制御部７０は、このようなラジアル方向変位センサによって検出された、ロータ１０がフォイル軸受３０ａから浮上した量に基づいて、電磁石４２ａに供給される第１の電流と第２の電流の切り替えを行うことができる。

本発明の実施形態に係る軸受装置を備えた遠心圧縮機を示す概略図。 本発明の実施形態に係る軸受装置を示すブロック図。 第１の電流を電磁石に供給した場合の、ロータの回転数と、ロータがフォイル軸受から浮上する量の関係を説明するためのグラフ。 第２の電流を電磁石に供給した場合の、ロータの回転数と、ロータがフォイル軸受から浮上する量の関係を説明するためのグラフ。 本発明の軸受装置の動作を説明するためのグラフ。 本発明の軸受装置の動作を説明するためのグラフ。

符号の説明

Ａ…アキシアル方向、Ｋ…回転軸、Ｒ…ラジアル方向、Ｒ１…第１の電流を電磁石に供給してフォイル軸受からロータが浮上する場合の回転数、１…軸受装置、１０…ロータ、１１ａ，１１ｂ…フランジ部（磁性体）、１４，１５，１６，１７…突起、２０…ステータ、３０ａ，３０ｂ…フォイル軸受、４０ａ，４０ｂ…磁気軸受、４１ａ，４１ｂ…ヨーク部材、４２ａ，４２ｂ…電磁石、４４，４５，４６，４７…突起、６０…回転センサ、７０…制御部。

Claims (6)

1. 磁性体を備えた回転体と、
   前記回転体をラジアル方向に支持するフォイル軸受と、
   電磁石により前記回転体をアキシアル方向に支持する磁気軸受と、
   前記電磁石に供給される電流を制御する制御手段とを備え、
   前記電磁石に前記電流を供給することによって、前記磁性体を吸引して前記回転体を前記フォイル軸受から浮上させるようにする磁気吸引力を発生する軸受装置であって、
   前記制御手段は、前記電磁石により前記磁性体を吸引することによって、前記回転体をアキシアル方向に支持するための第１の電流を、前記電磁石に供給するように制御するとともに、前記回転体の回転数が、前記第１の電流を前記電磁石に供給して前記フォイル軸受から前記回転体が浮上する場合の回転数よりも少ない場合は、前記第１の電流よりも大きい第２の電流を、前記電磁石に供給するように制御することを特徴とする軸受装置。
2. 前記磁気軸受は、前記電磁石を収容したヨーク部材を備え、
   前記電磁石および前記ヨーク部材は、アキシアル方向において前記磁性体と対向して配置され、
   前記磁性体と前記ヨーク部材には、それぞれ、前記フォイル軸受から前記回転体が浮上した状態において、互いに対向する突起が形成され、前記突起は前記回転体の回転軸を中心として環状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の軸受装置。
3. 複数の前記突起が形成されるとともに、前記複数の突起は前記回転体の回転軸を中心とする同心円上において環状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の軸受装置。
4. 前記回転体の回転数を検出するための検出手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の軸受装置。
5. 前記回転体が前記フォイル軸受から浮上した後において、前記制御手段は、前記回転体の浮上した状態を維持するように、前記第２の電流から前記第１の電流へ切り替えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の軸受装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の軸受装置を備えることを特徴とする遠心圧縮機。

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