JPH0381507A - 高速回転体 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高速回転体に係り、特に空気分離装置やＨｅ液
化冷凍機の寒冷発生源として使用される膨張タービンお
よびＨｅブロワ−１低温Ｈｅ圧縮機等の高速回転軸に好
適な高速回転体に関するものである。

〔従来の技術〕

低温排気ポンプでの従来の回転軸構造例としては、低温
工学　Ｖｏｌ、　２４．蔦１　１９８９　　Ｐ２ＯＰＩ
Ｇ３に示されるものがある。この回転軸は中央部に駆動
用高周波モーターのローター、下部にインペラー、上部
にスラストディスクを設けた構造となっており、スラス
トディスクは取付ナツト等で回転軸に取向けられ、回転
体は気体軸受で支承される高速回転体となっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

回転軸は気体軸受で支承されて高速で回転するため、ス
ラスト軸受面を構成しているスラストディスクの変形が
軸受性能に大きな影響を与える。

通常、気体軸受の場合、スラスト軸受浮上量は５〜１５
μ扉であり、スラストディスクの変形が小さければ小さ
いほど軸受性能は安定する。またスラスト軸受の負荷容
量を大きくする必要がある場合は、スラスト外径を大き
くし受圧面積を太き（する方法が採用される。この場合
、スラスト外径周速度がアップして遠心力による変形が
太き（なるので、高速回転軸においては変形をいかに小
さくするかがスラスト軸受性能を決めることになる。

前述した従来技術では、スラストディスク内側に穴を設
けて、スラストディスクを回転軸に押入し取付ボルトで
固定しているため、高速回転時に遠心力による変形又は
ボルトのゆるみ等でスラストディスクが変形すると共に
、回転軸のバランスが悪くなり振動が大きくなる可能性
がある。また分解２点検時、スラストディスクを回転軸
から取はずすため、組立作業に内径寸法の変化、ネジお
よびナツトの変形が進行しバランスが悪くなり、振動増
加となって現われることがある。

本発明の目的は、運転中に変形やアンバランスが生じに
クク、高速運転に好適な高速回転体を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、回転軸中央部を磁性体材料と
し、スラスト軸受用ディスクを遠心強度の強い材料とし
て、両者を拡散接合により接合したものである。

〔作　　　用〕 回転軸中央部は駆動用モーターのローターが取付けられ
る。この回転軸中央部を磁性体材料とすることにより、
回転軸中央部をローターの鉄心とすることができ、回転
軸中央部に磁束を流せるので小型のモーターを提供でき
、高速回転体に好適となる。一方、スラストディスクは
遠心強度の強い材料とするので、スラスト軸受外径を大
きくでき、高負荷容量のスラスト軸受が提供できる。ま
た、回転軸中央部の磁性体材料とスラスト軸受用ディス
クの材料とを拡散接合により溶着させるので、運転中の
ゆるみがなくスラストディスク面の変形も最小限に保持
できる。これにより、運転中に変形やアンバランスが生
じにくく、高速運転に適したものとなる。

〔実　施　例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。

まず回転体の１＃戊を説明する。回転体は、スラストデ
ィスク１１回転主軸５、翼車６、駆動用モーターのロー
ター４より構成される。スラストディスクｌはチタン合
金、Ｍ合金等の遠心強度の強い材料（一般にその材料の
引張り強さと密度の比が大きなものは遠心強度が強い）
で製作し、回転主軸は磁性体材料にッケル・クロム鋼、
９’ＳＮｉ鋼等）で製作し、両者を図に示すＡ部で拡散
接合しである。

駆動用モーターのローター・４は、回転主軸５に締りば
めで取付けである。翼車６は、回転主軸５にボルトおよ
びスプライン締結等により取付けられ脱着可能となって
いる。

上記のように構成された回転体は、スラスト軸受２ｇ、
２ｂおよびジャーナル軸受３で支承される。これらの軸
受はいずれも気体軸受方式が採用される。

また駆動用モーターのローター４の外周方向にはステー
ター７が配置される。

次に動作を説明する。

駆動用モーターのステーター７に電流を流し、回転磁界
を生じさせると、この回転磁界に対応してローター４は
回転し、回転主軸５も回転する。

ここで、回転主軸５に磁性体材料を使用することにより
、ローター４の鉄心として使用することができ、回転主
軸５内に磁束が流れる。これにより飽和磁束密度が上昇
するのでコンパクトで高出力のモーターとなる。

さらに、回転軸５とスラストディスクｌは拡散接合で溶
着されており、回転中にゆるみ等の変化がないため回転
中の変形、バランスの変化の心配がない。

スラストディスク１はチタン合金１Ｍ合金等の遠心強度
の強い材料で製作されており、軸受負荷に応じてスラス
トディスクｌの外径を大きくして軸受負荷容量を大きく
することができる。

以上、本実施例によれば、回転軸５を駆動用モーターの
ローター４の鉄心として利用できるので、コンパクトで
高出力のモーターとすることができ、高速回転体の駆動
源に適する。また、スラストディスクｌは遠心強度が強
いため外径を大きくすることが可能でスラスト軸受負荷
容量を必要に応じて大きくできる。さらに、異なる材料
でなる回転主軸５とスラストディスク１とを拡散接合に
より組合わせているので、運転中のゆるみ等による変化
がないため回転中の変形、バランスの悪化による軸受性
能の低下がな（安定した回転体を提供できる。

また、この回転体を低温ヘリウム圧縮機等の回転軸とし
て使用すると、駆動モーターの出力の割合に比べ回転体
をコンパクトにすることができ、回転体の曲げ共振点（
固有振動数）を上昇できるので、高速回転が可能であり
高性能翼車を得ることができる。

さらに、スラスト軸受は翼車の仕様条件に応じて、スラ
スト軸受外径を大きくし高負荷に耐えられるようにして
も、遠心力による破損および運転中の変形を小さく保て
るので、スラスト負荷の高い仕様でも安定した軸受とす
ることが容易である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、運転中に変形やアンバランスか生じに
ｉく、高速運転に適した回転体とすることができるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である高速回転体を示す構成
図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、回転軸の一端に翼車を設け、中央部に回転軸駆動用
   モーターのローターを設け、他端にスラスト軸受用ディ
   スクを設け、該回転軸が気体軸受で支承された回転体に
   おいて、前記回転体の中央部の回転軸を磁性体材料とし
   、前記スラスト軸受用ディスクを遠心強度の強い材料と
   して両者を拡散接合したことを特徴とする高速回転体。