JPH04137461U - 磁性流体スラスト軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は回転機械に使用されるスラスト軸受
装置において、軸受部からの潤滑剤の漏れを防止し、長
期信頼性に富みメンテナンスフリーの軸受装置を提供す
る。 【構成】 本考案においては、回転軸１に磁性材料かに
なる回転円板２を設置し、この回転円板２の両側に非磁
性材料からなり摺動面の近傍に冷却媒体の供給口８ｃと
排出口８ｄに連通する冷却溝８ｂを有し背面に放射溝８
ｅが加工されたスラスト軸受８を磁性材料からなるケー
シング９に収納するとともに、このケーシング９の一部
に永久磁石１１を配設し回転円板２の両端面とケーシン
グ９内周端部のティース９ａ部との間の隙間に磁性流体
を充満させ、この磁性流体を介して前記隙間を通る磁路
を形成させ磁性流体シール膜１４を保持する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、回転機械における潤滑剤の漏れを防止し、油循環用補機を用いない 高負荷の磁性流体スラスト軸受装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

近年、各技術分野における環境汚染防止規制が厳しくなる中で、各種回転機械 の軸受潤滑剤の漏れ防止対策が重要視されている。また、原子力発電所に設置さ れる各種回転機械（例えば誘導電動機など）では長期信頼性とメンテナンスフリ ーの要求が強い。

【０００３】 軸受部から潤滑剤の漏れは、環境汚染に繋がるばかりでなく、潤滑剤不足によ る軸受性能の悪化や、回転機械内への漏洩による絶縁物（コイルの被覆など）の 劣化、さらには絶縁破壊などを引き起こし、事故発生への主な原因となる恐れが ある。 また、潤滑油の油循環補機の撤去によるメンテの簡略化や小型化による省資源 の要求が非常に強くなって来ている。

【０００４】 つぎに、従来技術の代表例を引用しながら、従来技術について説明する。図５ は従来の軸受装置の断面図、図６は図５のＡ−Ａ矢視図であり、代表的なスラス ト軸受形状を示す。

【０００５】 回転軸１に設置された回転円板２の両端面にはテーパランド形状のスラスト軸 受３が配列され、揺動面には軟金属のホワイトメタル３ａが鋳込まれている。こ のスラスト軸受３は軸受ブラケット４内に収納されており、この軸受ブラケット ４の両端の内周面にはラビリンス４ａと数個の給・排油口４ｂ，４ｃが設けられ ている。さらに、軸受ブラケット４の両外側には強固なラビリンスシール板５が 組み立てられ、その内周面にはラビリンス５ａが装着されている。

【０００６】 軸受ブラケット４の給油口４ｂには外部に設置された油槽、ポンプ並びクーラ ー（ここでは記号が省略されている）で冷却された潤滑剤６が供給される。一方 、スラスト軸受３を循環した潤滑剤６は排油口４ｃより油槽に還元される。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

この様な油循環方式では、油を油槽に還元するために軸受ブラケット４の潤滑 剤６の圧力が大気圧よりも若干高くなる。

【０００８】 また通常の回転機械の場合には、このラビリンス４ａ，５ａのシール隙間７は 、停止状態から運転状態までの回転軸１の浮上と振動を考慮し、回転軸１とラビ リンス４ａ，５ａが接触しないように大きく取られる。 このため、長期運転ではシール隙間７より多量の潤滑剤６が機内・外へと排出 される危険性がある。 潤滑剤６が漏洩した場合には、機内ではステータコイルの絶縁劣化を来たし、 機外へ漏れの場合には環境汚染を招く。

【０００９】 本考案は上記の従来技術の問題点に鑑み成されたもので、軸受部からの潤滑剤 の漏れを完全に防止し、油循環用補機を不要とし、長期信頼性に富み、且つ、メ ンテナンスフリーの回転機械用磁性流体スラスト軸受装置を提供する事を目的と する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

上記の課題を解決するため本考案においては、回転軸に磁性材料からなる回転 円板を設置し、この回転円板の両端に非磁性材料からなり摺動面近傍に冷却溝を 有するスラスト軸受を磁性材料からなるケーシングに収納するとともに、前記ケ ーシングの一部に永久磁石を配設し、前記回転円板の両端面とケーシング内周端 部に設けたティース部との間の隙間に磁性流体を満たし、この磁性流体を介して ケーシングティース部と回転円板の端部との間の隙間を通る磁路を形成させる。

【００１１】

【作用】

本考案は上記のように構成したので、回転円板とケーシングティース間は磁性 流体で満たされ、永久磁石の作る磁気回路によりスラスト軸受内周部に完璧なシ ール機能を保持出来、スラスト軸受に冷却溝を設けたので軸受摺動面近傍の強制 冷却が可能となり、油循環用補機も不要となる。

【００１２】

【実施例】

本考案の一実施例について図面を参照して説明する。

【００１３】 図１は本考案の一実施例を示す断面図、図２は図１のＡ−Ｏ−Ｏ−Ａ断面図、 図３はスラスト軸受の摺動面溝形状を示す図１のＢ−Ｂ矢視図、図４は図３のＡ −Ａ断面図を示す。尚、図５と図６の従来技術で説明した部品については同一符 号を付して説明を省略する。

【００１４】 非磁性材料からなるスラスト軸受８が磁性材料の回転円板２の両側に配列され ている。このスラスト軸受８の摺動面には吸引型のスパイラル溝８ａ（スパイラ ル溝８ａの加工は回転円板２の摺動面でも良い）と摺動面の近傍に冷却溝８ｂ、 冷却媒体の供給口８ｃと排出口８ｄが設けられ、また背面には複数本の半径方向 の放射溝８ｅが加工されている。このスラスト軸受８は磁性材料のケーシング９ に各々組み込まれている。ケーシング９の内周で回転円板２と相対する箇所には ティース９ａが加工されている。また両ケーシング９の間には非磁性材料からな る磁石収納板１０が設けられており、これには円周上に複数個の永久磁石１１が 嵌合されている。 また、組み立て状態でのケーシング９の空隙には磁性流体１２が満たされてい る。 尚、１３は軸受隙間であり、回転軸１は非磁性材料で構成されている。 次に作用について説明する。

【００１５】 回転軸１が図中の矢印方向に回転することにより、磁性流体１２はスラスト軸 受８のスパイラル溝８ａと回転円板２のポンプ効果によって、スラスト軸受８の 外周より吸い込まれ吸引型のスパイラル溝付き軸受となり、軸受隙間１３内には スラスト力に対応した潤滑膜圧力が発生する。

【００１６】 この状態で、スパイラル溝８ａにより内周に運ばれた磁性流体１２はスラスト 軸受８の背面には複数本の半径方向の放射溝８ｅを循環し、スラスト軸受８の外 周へと戻される。

【００１７】 一方、ケーシング９の内の磁性流体１２が漏れないようにするために、永久磁 石１１とケーシング９内周の端部のティース９ａにより図１に示す破線の磁気回 路が発生する。このことによりティース９と回転軸１との隙間に磁性流体シール 膜１４が確実に形成され、完璧なシール機能を維持することが出来る。この時、 前述した様にスラスト軸受８と回転軸１の材料は非磁性でなくてはならない。

【００１８】 また、スラスト軸受８と回転円板２の摺動面には磁性流体１２の粘性による摩 擦損失が発生することから、冷却溝８ｂに冷却媒体を供給口８ｃより供給し、摩 擦損失を除去し摺動面の温度上昇を押さえる。

【００１９】 以上の作用により、安定した潤滑性能が得られるばかりでなく、磁性流体を潤 滑剤に用いて磁性流体シール機構を併設することにより、潤滑剤の機内・外への 漏れを防止でき、油循環用補機も不要となり、保守も簡単になる。

【００２０】

【考案の効果】

本考案によれば停止状態から高速運転領域の広い範囲において、軸受部からの 潤滑剤の漏れを完璧にシールする事が出来、且つ、十分な潤滑性能を得ることが できる。このことにより、軸受性能の低下や環境汚染が改善されて、長期信頼性 に優れたメンテナンスフリーの軸受装置となり、高性能で長期信頼性に優れた回 転機械を提供出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す断面図

【図２】図１のＡ−Ｏ−Ｏ−Ａ断面図

【図３】スラスト軸受の摺動面溝形状とシール形状を示
す図１のＢ−Ｂ矢視図

【図４】図３のＡ−Ａ断面図

【図５】従来の軸受装置を示す断面図

【図６】図５のＡ−Ａ断面図

【符号の説明】

１…回転軸 ２…回転円板 ３…スラスト軸受 ３ａ…ホワイト
メタル ４…軸受ブラケット ４ａ…ラビリン
ス ４ｂ…給油口 ４ｃ…排油口 ５…ラビリンスシール板 ５ａ…ラビリン
ス ６…潤滑剤 ７…シール隙間 ８…スラスト軸受 ８ａ…スパイラ
ル溝 ８ｂ…冷却溝 ８ｃ…供給口 ８ｄ…排出口 ８ｅ…放射溝 ９…ケーシング ９ａ…ティース １０…磁石収納板 １１…永久磁石 １２…磁性流体 １３…軸受隙間 １４…磁性流体シール膜

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸に磁性材料からなる回転円板を設
   置し、この回転円板の両端に非磁性材料からなり摺動面
   近傍に冷却溝を有するスラスト軸受を磁性材料からなる
   ケーシングに収納するとともに、前記ケーシングの一部
   に永久磁石を配設し、前記回転円板の両端面とケーシン
   グ内周端部に設けたティース部との間の隙間に磁性流体
   を満たし、この磁性流体を介してケーシングティース部
   と回転円板の端部との間の隙間を通る磁路を形成させた
   ことを特徴とする磁性流体スラスト軸受装置。