JP3444394B2 - 組み合わせ軸受装置 - Google Patents

組み合わせ軸受装置

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JP3444394B2 JP19282797A JP19282797A JP3444394B2 JP 3444394 B2 JP3444394 B2 JP 3444394B2 JP 19282797 A JP19282797 A JP 19282797A JP 19282797 A JP19282797 A JP 19282797A JP 3444394 B2 JP3444394 B2 JP 3444394B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は高速回転装置内で軸
方向に作用する力に対して回転シャフトを支持するため
の磁気スラスト軸受構造に関する。特に、本発明の一実
施形態においては、高透磁性材料で作ったディスクを高
比強度複合リングに結合して軽量磁気スラスト軸受ロー
タを形成する。本発明はガスタービンエンジンに使用す
るために開発されたものであるが、当分野外の応用に供
することもできる。
【０００２】
【従来の技術及びその問題点】ガスタービンエンジンが
コンプレッサと、高温環境下で極めて高速で回転する素
子を有するタービンとを備えていることは既知である。
このような素子のうちの１つは、エンジン内でガス流を
制御するために使用される一列のエアフォイル(airfoil
s)を担持したロータディスクである。回転する素子は回
転シャフトと共働し、ラジアル軸受及びスラスト軸受に
より支持されるが、これらの軸受は厳しい環境内で大き
な動荷重及び静荷重に耐えるものでなければならない。
ガスタービンエンジンの作動中、軸受は、例えば着陸時
の衝撃荷重や操縦荷重や回転する素子に付随する遠心力
等の力を受ける。
【０００３】エンジンの設計者がガスタービンエンジン
の効率及びパワー出力を向上させるほど、ロータ及び回
転シャフトを支持し制御するための磁気軸受の採用が一
層望ましくなる。磁気軸受をエンジンに組み込むと、ロ
ータシャフトを磁力で支えることができ、摩擦力を排除
できるばかりか、機械的な摩耗も排除でき、潤滑装置を
省略できる。
【０００４】磁気スラスト軸受は磁束場と、磁束場の作
用を受ける回転スラストディスクとを含む。航空機のガ
スタービンエンジンに磁気軸受を採用するに当たって
は、一層軽量となるように軸受の構造をコンパクトにす
る必要がある。従来のガスタービンエンジンの構造で
は、高温下で機械的な特性が失われるような材料を回転
スラストディスクに使用していた。このような機械的な
特性の損失はスラストロータディスクの可能な最大回転
速度を制限し、エンジン素子の最大回転速度を大幅に制
限してしまう。
【０００５】ガスタービンエンジンのために磁気スラス
ト軸受を利用する従来の技術は正しい方向に進んでいる
が、更なる改善の要求が存在する。本発明は新規で自明
でない方法によりこの要求を満足させる。
【０００６】
【発明の構成並びに作用効果】本発明の１実施形態にお
いては、ガスタービンエンジン；及び、ガスタービンエ
ンジン内に位置し、回転可能な磁気吸引部材と、磁気吸
引部材のまわりで円周方向に位置し、磁気吸引部材に加
わる非磁気力に抵抗する高比強度複合リングとを有する
磁気スラスト軸受ロータ；からなる組み合わせ体が提供
される。
【０００７】本発明の別の実施の形態によれば、ガスタ
ービンエンジンと、ガスタービンエンジン内に収容され
た機械的なハウジングと、ハウジング内で回転可能なシ
ャフトと、機械的なハウジング内の能動(active)電磁ス
ラスト軸受とからなる組み合わせ体が提供され、電磁ス
ラスト軸受はシャフトに結合された磁気吸引ロータを有
し、１，２００°Ｆ（約６５０℃）までの温度で作動で
きる。
【０００８】本発明の目的は改善した磁気スラスト軸受
を提供することである。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１、２には、飛行推進エンジン
１１を有する航空機１０を示す。この航空機は一般的な
ものであり、ヘリコプター、戦闘機、練習機、ミサイル
その他の関連装置を含む。好ましい実施の形態において
は、飛行推進エンジン１１はコンプレッサ１２、燃焼器
１３及び出力タービン１４を組み込んだガスタービンエ
ンジンを形成する。ガスタービンエンジンは高速回転機
械の１つである。本発明においては、好ましくは、ター
ビンは１２，０００ｒｐｍ以上の回転速度を有し、コン
プレッサも１２，０００ｒｐｍ以上の回転速度を有す
る。しかし、他の回転速度を利用することもできる。重
要なことは、これらの素子を一緒にリンクするための多
数の方法があることである。付加的なコンプレッサ及び
タービンを付加し、コンプレッサと再熱燃焼室との間を
接続する中間冷却器をタービン間に付加することができ
る。更に、ガスタービンエンジンは産業上の応用に使用
するのに適する。伝統的には、産業ガスタービンエンジ
ンを幅広く応用してきた。例えば、ガス及び油輸送ライ
ンへの応用、発電機への応用及び船舶推進機への応用等
である。
【００１０】図３には、機械的なハウジング１５と、回
転可能な中央シャフト１６に固定された流体を加圧する
ための複数個のエアフォイル（ブレード）列とを有する
軸流コンプレッサ１２を示す。列をなすエアフォイル１
９はハウジング１５から半径方向に離れて位置する先端
部（チップ）１９ａを有し、先端部とハウジングとの間
にクリアランスが形成される。エアフォイル１９は、シ
ャフト１６がタービン１４からの動力により回転すると
きにハウジング１５に対して相対的に回転するロータ２
２に固定連結される。複数個の対応する静止のエアフォ
イル２０の列（ステータ）はコンプレッサのハウジング
１５に結合されている。コンプレッサのハウジング１５
内で通路２１を通って流れる圧縮可能な流体の流れは列
をなすエアフォイルにより制御される。好ましい実施の
形態においては、圧縮可能な流体は空気とする。ブレー
ド（エアフォイル）の列はディフューザとして働くよう
に設計され、上流側領域から下流側領域に向かって静圧
を増大させる。
【００１１】中央シャフト１６は電磁軸受装置により通
常支持される。図５には、図３のコンプレッサについて
説明した装置と実質上同じ磁気軸受装置及び補助軸受装
置により支持された回転シャフトを有するタービンを概
略的に示す。ここで説明する軸受装置はガスタービンエ
ンジン内のタービン及びコンプレッサに等しく適用でき
る。好ましい実施の形態においては、磁気軸受装置は５
軸装置(five axissystem) である。従来の油潤滑軸受の
代わりに磁気軸受を使用すると、エンジンの潤滑装置を
省略でき、従って、装置の重量を大幅に減少でき、渦流
損失を減少でき、エンジンの構造を簡略化でき、軸受の
摩耗の排除によりエンジンの信頼性を向上できる。更
に、従来の油潤滑軸受の代わりに磁気軸受を使用する
と、合成油の処理、保管、廃棄が不要となるので、環境
上の利点が得られる。
【００１２】磁気軸受装置はターボ機械の高速部品のた
めのアクチュエータとして機能することができる。この
ような応用の１つはコンプレッサに対するものであり、
この場合、アクチュエータはコンプレッサの能動(activ
e)安定制御、コンプレッサの能動チップクリアランス制
御及び減衰を与えることによるロータの動的不安定性の
能動制御を提供するために利用される。磁気軸受装置は
ガスタービンエンジンのための性能及び作動性向上能動
制御技術への応用に適する。
【００１３】本発明の１形態においては、磁気軸受装置
はシャフト１６の一端に位置した第１の能動磁気(activ
e magnetic) ラジアル軸受２５と、シャフト１６の他端
に位置した第２の磁気ラジアル軸受２７とを有する。本
発明の磁気軸受は能動電磁軸受(active electromagneti
cbearing)である。能動電磁スラスト軸受２６はシャフ
ト１６に作用し軸方向のスラスト荷重を相殺するように
位置する。能動電磁スラスト軸受２６はシャフト１６に
結合された高速高温ハイブリッドスラストディスクロー
タ２６ａと、機械的なハウジング１５に結合されたステ
ータ２６ｂとを有する。ハイブリッドスラストディスク
ロータ２６ａはロータ２２から軸方向に離れている。ス
テータは金属コアと電源に接続したワイヤコイルとを有
する。電磁装置がＯＮしたとき、電源がコイル内に電流
を誘起させ、磁束場を発生させ、この磁束場がスラスト
ディスクロータ２６ａを捕らえる。能動電磁軸受２５、
２６、２７はロータ装置の要求の変化に適合する能力を
有し、エンジン状態を診断し、ブレードチップクリアラ
ンスを最小化し、安定制御を提供する。電磁軸受２５、
２６、２７は、これら電磁軸受を制御するのに必要な機
能を提供するコントローラ２００に接続している。
【００１４】図６は回転シャフト１６に結合された電磁
スラストディスクロータ２６ａの好ましい実施の形態を
示す断面図である。電磁スラストディスクロータ２６ａ
はシャフト１６上に圧入された実質上環状のリング部材
である。好ましい実施の形態においては、電磁スラスト
ディスクロータは軸方向の中心線Ｘのまわりで対称とな
っている。電磁スラストディスクロータ２６ａは異なる
材料で作られた２つの部分を有する。一方は磁気応答／
吸引部分５００であり、他方は高強度支持部分５０１で
ある。磁気応答部分５００は磁場の影響を受けたときに
ステータ２６ｂの方へ吸引される。高強度支持部分５０
１はロータディスク２６ａに機械的な強度を与え、ディ
スク２６ａに加わる非磁気力に抵抗する。更に、高強度
支持部分５０１は磁気応答／吸引部分５００より小さな
透磁率を有する材料で作られる。
【００１５】好ましい実施の形態においては、高強度支
持部分５０１は複合材料、詳細には、高比強度材料系で
作られる。一層好ましい実施の形態においては、高強度
支持部分５０１は高比強度金属マトリックス複合体（Ｍ
ＭＣ）であり、高強度支持部分のまわりで円周方向に延
びる複数のファイバ５０２を有する。図示のファイバ５
０２の量、寸法及び間隔は単なる例示であって、ファイ
バの間隔、量又は寸法を限定するものではない。複数の
円周方向に延びるファイバ５０２は軸方向及び半径方向
において互いに離れている。最も好ましい実施の形態に
おいては、複数のファイバ５０２は炭化ケイ素組成を有
し、チタン合金５０３により一緒に保持される。更に、
チタン合金５０３は複数の炭化ケイ素ファイバ５０２の
ための外側カバーを形成する。
【００１６】高強度支持部分５０１は複数の円周方向に
延びた炭化ケイ素ファイバ５０２をチタン合金フォイル
にて離間させた状態で重ねることにより製造される。次
いで、炭化ケイ素ファイバ５０２及びチタン合金フォイ
ルを熱間静水圧圧縮成形して高強度支持部分５０１を形
成する。金属マトリックス複合体の高強度支持部分５０
１は圧縮荷重及びこれに付随する圧縮応力に対して十分
な抵抗を有する。金属マトリックス複合体部品を製造す
る工程は当業者にとって周知である。更に、本発明の別
の形態においては、高強度支持部分５０１は有機マトリ
ックス複合体（ＯＭＣ）及びセラミックマトリックス複
合体（ＣＭＣ）を含む他の高比強度材料系で構成され
る。
【００１７】高強度支持部分５０１は磁気応答／吸引部
分５００の円周表面５０６に連結される。好ましい実施
の形態においては、高強度支持部分５０１は磁気応答／
吸引部分５００に圧入される。金属マトリックス複合体
の熱膨張係数は１°Ｆ当り約４−６×１０−６ｉｎ／ｉ
ｎの範囲内にある。
【００１８】磁気応答／吸引部分５００は高磁気応答／
吸引材料で作られる。詳細には、磁気応答部分に使用さ
れる材料は高透磁率の磁性材料である。最も好ましい実
施の形態においては、この材料は商標名「ＨＩＰＥＲＣ
Ｏ２７」として販売されているコバルト鉄である。この
材料は１°Ｆ当り約６．０×１０−６ｉｎ／ｉｎの熱膨
張係数を有する。上述の材料と同様の特性（例えば、高
温での良好な磁気特性）を有する限り、他の材料を使用
することもできる。
【００１９】本発明の１形態においては、磁気応答部分
５００は高強度支持部分５０１の軸方向の幅に対応する
軸方向の幅を有する単一の中実ディスクを形成する。応
答部分５００に作用する非磁気力は高強度支持部分５０
１に伝達され、この部分に圧縮荷重が作用する。更に、
ディスク２６ａは約１，２００°Ｆまでの定常温度で作
動できる。本発明の別の形態においては、磁気応答部分
は積層構造を有する。
【００２０】図７には、磁気軸受スラストディスク６０
０の別の実施の形態を示す。ディスク６００はロータデ
ィスク２６ａに実質上類似しているが、主な違いは幾何
学形状にある。磁気軸受スラストディスク６００は磁気
応答／吸引部分６０１と高強度部分６０２とを有する。
更に、高強度部分６０２は磁気応答／吸引部分６０１の
円周のまわりに装着された環状リングである。当接部分
間で伝達される荷重が実質的に圧縮力である限り、他の
幾何学形状を採用することができる。
【００２１】各能動電磁ラジアル軸受２５、２７はステ
ータ２５ａ、２７ａとロータ２５ｂ、２７ｂとを有す
る。磁気ラジアル軸受のステータとロータとの間の公称
クリアランス（エアギャップ）は０．０１０−０．０１
２インチ（約０．２５４−０．３０５ｍｍ）の範囲内に
ある。しかし、磁気ラジアル軸受のロータとステータと
の間のこのクリアランスは、磁気軸受が故障したりピー
ク荷重が作用した場合は、変化する。更に、磁気軸受装
置の能動閉ループ制御中にも、エアギャップの変化が生
じる。
【００２２】１実施形態においては、各磁気ラジアル軸
受２５、２７が支えることのできる最大静荷重は約５０
０ポンド（約２２６．５Ｋｇ）である。更に、各磁気ラ
ジアル軸受２５、２７が支えることのできる最大動荷重
は約５００ポンド（約２２６．５Ｋｇ）である。他の軸
受け支持荷重も利用できるが、このような荷重は軸受の
ために利用できる空間、軸受の寸法、軸受の材料及び軸
受の他の特性に依存する。
【００２３】航空機のガスタービンエンジンは広範囲の
動荷重及び静荷重を受ける。これらの荷重のうちのある
もの（特に、操縦荷重や着陸荷重）はかなり厳しく、重
力の約２０倍もの大きさになることがある。１実施形態
においては、軽量高温組み合わせ軸受を使用してシャフ
ト１６に作用する荷重を分担する。補助の軸受ユニット
３０、３１は、磁気軸受装置に要求される荷重分担を行
いながら、ガスタービンエンジンの対応する素子のシャ
フト速度で回転する。
【００２４】図８は乾式潤滑転がり素子型式の軸受であ
る補助の軸受ユニット３０の断面側面図である。しか
し、他の循環装置を使用することもできる。軸受（１実
施形態においては、玉軸受）３３は軸受ユニット３０の
一部を構成し、ハウジング１５に結合された外側軸受レ
ース３２を有する。軸受３３の内側軸受レース３４は回
転シャフト１６に結合される。追従性のある(complian
t) インターフェイス（以下、「追従性インターフェイ
ス」という）３５が外側軸受レース３２をハウジング１
５に接続し、第２の追従性インターフェイス３６が内側
軸受レース３４をシャフト１６に接続する。追従性イン
ターフェイス３５、３６は回転シャフト１６とハウジン
グ１５との間で補助軸受ユニット３０の軸受３３を可動
に装着する。軸受３３の外側レースに小さな荷重が作用
しても、内側軸受レース３４及び複数の回転ボール
（玉）はロータシャフト１６と一緒に回転し続けること
ができる。
【００２５】追従性インターフェイス３５、３６は、シ
ャフト１６をその動的中心へ移動させるのに十分な弾性
を有するが、シャフトの半径方向及び軸方向の運動を制
限するのに十分な剛性をも有する。各追従性インターフ
ェイス３５ａはシャフトに小さな予荷重（１実施形態に
おいては、５０ポンド（約２２．６５Ｋｇ））を加え
る。追従性インターフェイス３５ａは約５０００ポンド
／インチ（約８９．２Ｋｇ／ｍｍ）のバネ率を有するバ
ネで構成される。シャフト上の軸受予荷重は装置のロー
タ動力をチューニングするために必要に応じて調整でき
る。
【００２６】図１１は回転シャフト１６と機械的なハウ
ジング１５との間に緩く装着された軸受３３の１実施形
態を示す端面図である。追従性インターフェイス３５、
３６はバネで構成されるが、詳細には、追従性インター
フェイス３５は板バネで構成され、追従性インターフェ
イス３６は連続的な波バネで構成される。１形態におい
ては、追従性インターフェイス３５のためのバネ率は約
１０００００ポンド／インチ（約１７８３．５Ｋｇ／ｍ
ｍ）であり、追従性インターフェイス３６のためのバネ
率は約５００００ポンド／インチ（約８９１．７Ｋｇ／
ｍｍ）である。追従性インターフェイスはバネに限定さ
れるものではなく、また、バネ率は特定の装置パラメー
タに依存する。
【００２７】ハウジング１５とシャフト１６との間にお
ける軸受３３の緩い装着のため、ロータシャフト１６の
磁気軸受総支持からシャフトの物理的に接触する機械的
な補助支持への実質的に安定した移行が可能になる。補
助軸受ユニット３０はシャフト１６を支持するための磁
気軸受からの磁気力による荷重を分担する。シャフト１
６は通常磁気軸受からの磁気力により支持されて中心線
のまわりで回転するが、補助軸受ユニットはシャフトに
小さな荷重を加え、シャフトの速度で回転する。磁気軸
受の故障や操縦不良やその他の事態が発生してピーク荷
重が生じた場合は、補助軸受ユニット３０、３１がシャ
フト１６上の荷重を分担する。更に、補助軸受ユニット
は、シャフト１６が静止している場合の静的支持体とな
る。
【００２８】１インチ（約２５．４ｍｍ）の１０００分
の５ないし７程度のシャフト１６の半径方向の変位が生
じた場合、追従性インターフェイス３５が圧縮され、外
側軸受レース３２がハウジング１５に剛直に結合され
る。追従性インターフェイス３５の圧縮により、磁気軸
受装置から補助軸受ユニット３０、３１への軸受支持の
連続的な移行が可能となり、必要なら、補助軸受ユニッ
トがシャフトの荷重を完全に支えて、飛行作戦(flight
mission)の完遂を可能にする。シャフト１６に対する補
助ユニット３０、３１の緩い結合は、シャフト１６と内
側軸受レースとの間のある程度の大きさの熱膨張係数差
に対処できる。
【００２９】１実施形態においては、補助軸受ユニット
３０は２つのアンギュラ玉軸受３３、３７を有する。第
２の玉軸受３７は第１の玉軸受３３と実質的に同じ方法
で装着される。２つの玉軸受け３３、３７は実質的に同
形であり、同じ素子を同じ符号で示すことにする。第２
の玉軸受３７の内側軸受レース３４は追従性インターフ
ェイス３６を介してシャフト１６に装着され、外側軸受
レース３２は追従性インターフェイス３５によりハウジ
ング１５に結合される。一方の玉軸受は大きなスラスト
荷重に対抗するように大きな接触角を有し、他方の玉軸
受は半径方向の荷重に対応する逆向きのスラスト過重に
対抗するように小さな接触角を有する。補助軸受ユニッ
ト３０は予荷重を付与し、シャフト１６の軸方向及び半
径方向の運動を制限してシャフトと磁気軸受装置との接
触を阻止する。
【００３０】図９は補助軸受ユニットの別の実施の形態
１３０を示す。補助軸受ユニット１３０はシャフト１６
のための補助スラスト及びラジアル軸受支持を提供する
ように構成されている。補助軸受ユニット１３０は補助
軸受ユニット３０に実質上類似しているが、１つの玉
（ボール）型の転がり軸受素子を有する。軸受素子１３
３は玉型の素子であって、内側軸受レース１３５と外側
軸受レース１３４との間に複数の転がり玉が位置する。
補助軸受ユニット１３０は軸受ユニット３０と実質的に
同じ方法でシャフト１６及びハウジング１５に緩く装着
される。
【００３１】補助軸受ユニットに使用される軸受は転が
り素子玉型式の軸受である。本発明の１形態において
は、軸受はセラミックの内側軸受レースと、セラミック
の外側軸受レースと、セラミックの転がり玉素子とを有
するセラミック（窒化シリコン）軸受である。別の実施
の形態においては、軸受ユニットはスチール合金の内側
及び外側軸受レースと、セラミックの転がり素子とを有
するハイブリッド軸受とする。軸受ユニット３０、１３
０及びこれに関連する素子は乾式固形潤滑がなされる。
【００３２】ラジアル磁気軸受２７と荷重を分担する補
助軸受ユニット３１はシャフト１６の他端に位置する。
１実施形態においては、補助軸受ユニット３１はラジア
ル転がり素子軸受を有する。図１０はラジアル転がり軸
受ユニット３１の拡大部分断面図である。転がり素子４
０は磁気軸受装置によって支えられないシャフト１６か
ら伝達されたラジアル（半径方向）荷重を支持するため
の円筒状軸受素子を有する。円筒状転がり軸受素子４０
はシャフト１６に結合された内側軸受レース４１とハウ
ジング１５に結合された外側軸受レース４２との間で転
がる。補助軸受ユニット３１は追従性インターフェイス
４３、４４を介してシャフト１６とハウジング１５との
間に装着される。追従性インターフェイス４３、４４は
軸受ユニット３０、１３０のための追従性インターフェ
イスと実質的に同じ方法でシャフト１６とハウジング１
５との間に軸受を緩く装着するように構成されている。
【００３３】補助軸受ユニット３１に使用される軸受は
転がり素子玉型式の軸受である。本発明の１形態におい
ては、軸受はセラミックの内側軸受レースと、セラミッ
クの外側軸受レースと、セラミックの転がり玉素子とを
有するセラミック（窒化シリコン）軸受である。本発明
の別の実施の形態においては、軸受ユニットはスチール
合金の内側及び外側軸受レースと、セラミックの転がり
素子とを有するハイブリッド軸受とする。軸受ユニット
３１及びこれに関連する素子は乾式固形潤滑がなされ
る。
【００３４】図４は組み合わせ軸受け装置の別の実施の
形態を示す。この組み合わせ軸受け装置は図３に示す装
置と実質的に同じであるが、補助軸受ユニット３０が磁
気軸受２５内に位置する代わりに磁気軸受２５から離れ
て位置する点が図３の装置とは異なる。補助軸受ユニッ
ト３０は軸方向に片寄っていて、ガスタービンエンジン
のロータ動力を最適化する。組み合わせ軸受素子の位置
は臨界速度でのエンジンロータの回転を許容する。
【００３５】以上、図示の実施の形態につき本発明を詳
細に説明したが、実施の形態は単なる例示であって、本
発明を限定するものではなく、本発明の要旨内で種々の
変形、修正が可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガスタービンエンジンを搭載した航空機の斜視
図である。
【図２】図１のガスタービンエンジンの拡大側面図であ
る。
【図３】本発明の１実施形態に係る図２のガスタービン
エンジンの一部を構成するコンプレッサの中央断面図で
ある。
【図４】本発明の別の実施の形態に係る図２のガスター
ビンエンジンの一部を構成するコンプレッサの中央断面
図である。
【図５】本発明の別の実施の形態に係る図２のガスター
ビンエンジンの一部を構成するタービンを示す図であ
る。
【図６】図３の磁気スラスト軸受ロータの拡大部分断面
図である。
【図７】本発明の磁気スラスト軸受ロータの別の実施の
形態を示す拡大部分断面図である。
【図８】図３の軸受装置の一部を構成する補助スラスト
軸受の拡大断面側面図である。
【図９】補助スラスト軸受の別の実施の形態を示す拡大
断面側面図である。
【図１０】図３の軸受装置の一部を構成する補助ラジア
ル軸受の拡大断面側面図である。
【図１１】ロータシャフトとエンジンハウジングとの間
に補助軸受を位置決めする追従性インターフェイスを示
す端面図である。
【符号の説明】
１１ ガスタービンエンジン １２ コンプレッサ １４ タービン １５ ハウジング １６ シャフト １９ エアフォイル ２６ 電磁スラスト軸受 ２６ａ デイスクロータ ２６ｂ ステータ ３０、３１ 補助軸受ユニット ３３ 軸受 ２００ コントローラ ５００、６０１ 磁気応答／吸引部分 ５０１、６０２ 高強度支持部分 ５０２ ファイバ ５０３ チタン合金 ６００ ディスク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 597102484 アリスン・アドバンスト・ディベロップ メント・カンパニー・インコーポレーテ ッド Ａｌｌｉｓｏｎ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｄ ｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏｍｐａｎ ｙ，Ｉｎｃ. アメリカ合衆国インディアナ州46251, インディアナポリス，ピー・オー・ボッ クス 51585 Ｐ．Ｏ． Ｂｏｘ 51585，Ｉｎｄｉａ ｎａｐｏｌｉｓ，Ｉｎｄｉａｎａ 46251，Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ (72)発明者 マーク・エス・ヘンリー アメリカ合衆国インディアナ州46260, インディアナポリス，ダービー・レイン 1147 (72)発明者 ブライアン・ピー・キング アメリカ合衆国インディアナ州46142, グリーンウッド，リッジ 79 (56)参考文献 特開 平６−173709（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−78769（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−261237（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−155619（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−109463（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−110719（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−38411（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−38441（ＪＰ，Ｕ) 米国特許5445494（ＵＳ，Ａ) 米国特許5658125（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16C 32/00 F16C 32/04 F01D 5/28

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ガスタービンエンジン；及び上記ガスター
    ビンエンジン内に位置し、回転可能な磁気吸引部材と、
    上記磁気吸引部材のまわりに円周方向で設けられ同磁気
    吸引部材に加わる力に抵抗する金属マトリックス複合体
    からなる高比強度リングとを有する磁気スラスト軸受；
    を備え、上記高比強度リングがチタン及び炭化ケイ素から作られ
    る ことを特徴とする組み合わせ体。
  2. 【請求項２】 上記リングが複数の円周方向に延びる炭
    化ケイ素ファイバを有することを特徴とする請求項１の
    組み合わせ体。
  3. 【請求項３】 ガスタービンエンジンと；上記ガスタービンエンジン内に位置した機械的なハウジ
    ングと； 上記ハウジング内で回転できるシャフトと； 上記機械的なハウジング内に位置し、上記シャフトに結
    合され１２００°Ｆ（約６５０℃）までの温度で作動で
    きる磁気吸引ロータを有する電磁スラスト軸受と；を備
    え、 前記磁気吸引ロータが、磁気応答／吸引部分と、この磁
    気応答／吸引部分のまわりに円周方向で設けられ同磁気
    応答／吸引部分に加わる力に抵抗する金属マトリックス
    複合体からなる高強度部分とを有し、 上記高強度部分が同高強度部分のまわりで円周方向に延
    びる複数のファイバを有し、 上記複数のファイバが炭化ケイ素で作られ、当該複数の
    ファイバがチタンにより相対的に保持されている ことを
    特徴とする組み合わせ体。
  4. 【請求項４】 上記複数のファイバがチタンで囲まれて
    いることを特徴とする請求項３の組み合わせ体。
  5. 【請求項５】 ガスタービンエンジン； 及び上記ガスタービンエンジン内に位置し、同ガスター
    ビンエンジン内に磁場を発生させるための電磁場手段
    と、磁場の作用を受ける回転可能な磁気吸引ディスク
    と、上記ディスクとは異なる材料で作られ、同ディスク
    にその円周方向で設 けられ同ディスクと一緒に回転で
    き、同ディスクに加わる力に抵抗する金属マトリックス
    複合体からなる高強度支持部材とを有する磁気スラスト
    軸受；を備え、 上記高強度支持部材がチタン及び炭化ケイ素で作られる
    ことを特徴とする 組み合わせ体。
  6. 【請求項６】 ガスタービンエンジン； 及び上記ガスタービンエンジン内に位置し、同ガスター
    ビンエンジン内に磁場を発生させるための電磁場手段
    と、磁場の作用を受ける回転可能な磁気吸引ディスク
    と、上記ディスクとは異なる材料で作られ、同ディスク
    にその円周方向で設けられ同ディスクと一緒に回転で
    き、同ディスクに加わる力に抵抗する金属マトリックス
    複合体からなる高強度支持部材とを有する磁気スラスト
    軸受；を備え、 前記高強度支持部材が金属により囲まれた複数のファイ
    バを有し、 上記複数のファイバが炭化ケイ素で作られ、上記金属を
    チタンとし、当該複数のファイバ及び上記チタンが熱間
    静水圧圧縮成形されることを特徴とする 組み合わせ体。
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