JPH03287042A - 軸封・軸受試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は回転流体機械に用いる軸封・軸受の特性を試験
・測定する軸封・軸受試験装置に関し、特に磁気軸受を
具備する軸封・軸受試験装置に関するものである。

〔従来技術〕

従来、回転流体機械に用いる軸封・軸受の静特性、動特
性或いは耐久性を試験・測定する軸封・軸受試験装置に
おいては、実際の使用条件を模擬した相対運動を供試軸
封・軸受と回転軸の間に発生されることを必要とする。

このため回転軸を支持する転がり軸受の外周部に所定の
半径方向や軸方向の相対運動を発生させるための油圧加
担機などを利用した機械的案内機構を必要としている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のように従来の回転流体機械に用いる軸封・軸受の
静特性、動特性或いは耐久性を試験・測定する軸封・軸
受試験装置では、実際の使用条件を模擬した相対運動を
供試軸封・軸受と回転軸の間に発生されるための機械的
案内機構を必要とするため試験装置の構造が複雑となる
という問題があった。さらに、軸受・軸封部から発生す
る反力を計測するための力計などの測定機を供試体の外
周部に付ける必要があり、これも試験装置の構造を複雑
としていた。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、上記問題点
を除去し、簡単な構成で実際の使用条件を模擬すること
ができると共に、軸受・軸封部から発生する反力も容易
に測定できる軸封・軸受試験装置を提供することを目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するため本発明は、回転流体機械に用い
る軸封・軸受の特性を試験・測定する軸封・軸受試験装
置を下記の如く構成した。

供試軸封・軸受を貫通する回転軸に固着して磁性材料製
の回転子継鉄と、該回転子継鉄から適切な隙間を設けて
軸封・軸受試験装置のケーシングに固定され且つ起磁力
を発生するコイルを備えた固定子電磁石と、回転軸とケ
ーシング間の相対変位を測定する変位センサと、回転軸
に所定の運動を与えるための外部信号を該変位センサか
らの出力信号に加算する加算機と、該加算器からの出力
信号をもとに回転子継鉄と固定子電磁石との間に作用す
る磁気吸引力を制御する補償回路と電力増幅器とを具備
する磁気軸受を設けたことを特徴とする。

〔作用〕

本発明は軸封・軸受試験装置を上記の如く構成すること
により、回転子継鉄、固定子電磁石、変位センサ、加算
機、補償回路及び電力増幅器とを具備する磁気軸受では
、回転子継鉄と固定子電磁石との間の隙間を転がり軸受
や滑り軸受よりも大きくできる。しかも、磁気軸受の変
位センサの出力に相対運動を模擬するための外部信号を
加算し、磁気軸受制御の目標値を変化させることによっ
て回転軸を任意に制御できる。即ち、実際の使用条件を
１２１車に模擬することができる。

磁気軸受の磁気吸引力は概ね軸受隙間の２乗に逆比例す
るから、試験装置ケーシングに固定され且つ起磁力を発
生する固定電磁石に流す励＠電流、磁気軸受隙間、磁気
吸引力の間の関係を予め検定しておくことにより、供試
体から発生する反力を磁気軸受の軸受反力として計測す
ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基ついて説明する。

第１図は本発明の一実施例である軸封・軸受試験装置の
概略構造を示す図である。同図において、３２は供試体
（軸封・軸受）であり、本装置はこの供試体３２の特性
を試験・測定するためのものである。

第１図において、２は軸封・軸受試験装置のケーシング
であり、該ケーシング２の内部に前記供試体３２が固定
されている。３１はこの供試体３２を貫通する回転軸で
あり、該回転軸３１の両端には回転軸１が設けられてい
る。供試体３２の両側のケーシング２内には固定子継鉄
３と励磁コイル４とを有するラジアル磁気軸受固定子５
が固定され、回転軸１にはこのラジアル磁気軸受固定子
５に対向する位置にラジアル磁気軸受回転子継鉄７が固
定されている。このラジアル磁気軸受固定子５とラジア
ル磁気軸受回転子継鉄７でラジアル磁気軸受を構成する
。また、供試体３２の両側トラシアル磁気軸受固定子５
の間にはケーシング２と回転軸３１の相対的変位を検出
する変位センサ６が設けられている。回転軸１の一端は
撓み継ぎ手４１を介して駆動機４０の回転軸に連結され
、他端にはスラスト磁気軸受回転子継鉄１４が固定され
、このスラスト磁気軸受回転子継鉄１４を挾むようにス
ラスト磁気軸受固定Ｘ磁石１３゜１３配置され、該スラ
スト磁気軸受固定電磁石１３．１３はケーシング２の内
周に固定されている。また、１６はケーシング２に取り
付けられ、回転軸３１とケーシング２の軸方向の相対的
変位を検出するスラスト変位センサである。

上記構造の軸封・軸受試験装置において、駆動機４０と
撓み継ぎ手４１により回転軸１を駆動し、潤滑流体を潤
滑流体供給孔３３から供試体３２と回転軸３１との間の
隙間に供給しながら、供試体３２の両側に設けたラジア
ル磁気軸受固定子５とラジアル磁気軸受回転子継鉄７の
間に作用する磁気吸引力を制御して、供試体３２と回転
軸３１の間に並行運動やコニカル運動を発生させる。

メカニカルシールの試験では、軸方向に相対運動を発生
させることも必要となる。この場合には、スラスト変位
センサ１６の検出信号を基にスラスト磁気軸受回転子継
鉄１４とスラスト磁気軸受固定電磁石１３の間の磁気吸
引力を制御して行なう。

第２図はラジアル磁気軸受の制御回路を示すブロック図
である。なお、スラスト磁気軸受の制御回路の構成も同
様の回路構成となる。

回転軸１の運動は変位センサ６により検出する。この検
出信号と供試体３２において必要とする相対運動を発生
するための信号を外部の信号発生器２４で作り加算器２
３で変位センサ６からの検出信号に加算し、磁気軸受の
位相補償回路２１に導く。位相補償回路２１の出力にバ
イアス電流のための信号Ｖ論を加算して、直線検波回路
２２、電力増幅器２６により、固定子継鉄３の励磁コイ
ル４に所定の電流を流すことによって、回転軸１と磁気
軸受の相対運動を制御する。また、励磁コイル４のｔ流
はフィードバック用の微小抵抗２５の電圧を測定して計
測する。この微小抵抗２５の電圧と変位センサ６からの
出力から、ラジアル磁気軸受の軸受反力を知ることがで
きる。

上記のように本実施例によれば、変位センサ６の検出出
力に信号発生器２４からの外部信号を加算器２３で加算
し、ラジアル磁気軸受の目標値を変化させることによっ
て、軸封・軸受試験装置の回転軸３１を任意に制御でき
る。また、ラジアル磁気軸受固定子５の励磁コイル４に
流す励磁電流、固定子継鉄３と励磁コイル４の隙間、磁
気吸引力の関係を予め検定しておくことにより、供試体
３２の軸受の反発力をラジアル磁気軸受の軸受反発力と
して容易にできる。なお、説明は省略するが、スラスト
磁気軸受についても同様のことが言える。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、下記のような優れ
た効果が得られる。

（１）磁気軸受の変位センサの検出出力に相対運動を模
擬するための外部信号を加算し、磁気軸受制御の目標値
を変化させることによって、軸封・軸受試験装置の回転
軸を簡単な構成で任意に制御できる。

（２）磁気軸受を構成する！磁石に流す励磁電流、磁気
軸受隙間、磁気吸引力の関係を予め検定しておくことに
より、供試軸封・軸受の反発力を磁気軸受の軸受反発力
として容易にできる。

従って、本発明は構造で軸封・軸受試験装置を実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である軸封・軸受試験装置の
概略構造を示す図、第２図辻ラジアル磁気軸受の制御回
路を示すブロック図である。 図中、１・・・・回転軸、２・・・・ケーシング、３・
・・・固定子継鉄、４・・・・励磁コイル、５・・・・
ラジアル磁気軸受固定子、６・・・・変位センサ、７・
・・・ラジアル磁気軸受回転子継鉄、１３・・・・スラ
スト磁気軸受固定１電磁石、１４・・・・スラスト磁気
軸受回転子継鉄、１６・・・・スラスト変位センサ、２
１・・・位相補償回路、２２・・・直線検波回路、２３
・・・加算器、２４・・・・信号発生器、２５・・・・
フィードバック用微小抵抗、２６・・・・電力増幅器、
３１・・・回転軸、３２・・・・供試体、３３・・・・
潤滑流体供給孔、４０・・・駆動機、４１　・・・撓み
継ぎ手。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 回転流体機械に用いる供試軸封・軸受を貫通する回転軸
   に回転力を与え回転させ、該軸封・軸受の特性を試験・
   測定する軸封・軸受試験装置において、 前記供試軸封・軸受を貫通する回転軸に固着した磁性材
   料製の回転子継鉄と、 該回転子継鉄から適切な隙間を設けて前記軸封・軸受試
   験装置のケーシングに固定され且つ起磁力を発生するコ
   イルを備えた固定子電磁石と、前記回転軸とケーシング
   間の相対変位を測定する変位センサと、 前記回転軸に所定の運動を与えるための外部信号を該変
   位センサからの出力信号に加算する加算器と、 該加算器からの出力信号をもとに前記回転子継鉄と前記
   固定子電磁石との間に作用する磁気吸引力を制御する補
   償回路と電力増幅器とを具備する磁気軸受を設けたこと
   を特徴とする軸封・軸受試験装置。