JPH05118335A - スラスト磁気軸受 - Google Patents
スラスト磁気軸受Info
- Publication number
- JPH05118335A JPH05118335A JP30984391A JP30984391A JPH05118335A JP H05118335 A JPH05118335 A JP H05118335A JP 30984391 A JP30984391 A JP 30984391A JP 30984391 A JP30984391 A JP 30984391A JP H05118335 A JPH05118335 A JP H05118335A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thrust
- magnetic bearing
- seal
- high frequency
- seal ring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0444—Details of devices to control the actuation of the electromagnets
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ラジアル磁気軸受とスラスト磁気軸受により
支承され、ガス潤滑シールを用いた圧縮機において、ガ
ス潤滑シールは起動時に回転側と固定側のシールリング
間に流体膜が生成されていないため、この面で摩耗が発
生しシール寿命が短くなるという問題がある。ガス潤滑
シールの起動時のシールリング間の摩耗の発生を防止し
シール寿命を長くすることを目的とする。 【構成】 ラジアル磁気軸受とスラスト磁気軸受により
支承され、ガス潤滑シールを用いた圧縮機において、ス
ラスト磁気軸受の励磁コイルに高周波電流を重畳印加す
る手段を設ける。
支承され、ガス潤滑シールを用いた圧縮機において、ガ
ス潤滑シールは起動時に回転側と固定側のシールリング
間に流体膜が生成されていないため、この面で摩耗が発
生しシール寿命が短くなるという問題がある。ガス潤滑
シールの起動時のシールリング間の摩耗の発生を防止し
シール寿命を長くすることを目的とする。 【構成】 ラジアル磁気軸受とスラスト磁気軸受により
支承され、ガス潤滑シールを用いた圧縮機において、ス
ラスト磁気軸受の励磁コイルに高周波電流を重畳印加す
る手段を設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、スラスト磁気軸受に係
り、特にガス潤滑シールを用いた圧縮機、例えばターボ
型空気圧縮機等に用いられる磁気軸受装置に関するもの
である。
り、特にガス潤滑シールを用いた圧縮機、例えばターボ
型空気圧縮機等に用いられる磁気軸受装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】図１は磁気軸受により支承されガス潤滑
シールを用いたターボ圧縮機の説明図である。回転軸１
は数個の羽根車２を具備し、これにより図示しないモー
タ等の駆動源とカップリング３によって接続され、空気
等の流体を圧縮する。ケーシング８内において羽根車２
の左端には図示しない空気の吸込口があり、羽根車２の
右端には同様に図示しない空気の吐出口がある。ケーシ
ング８内の羽根車２によって圧縮された流体の高圧部分
１はガス潤滑シール６によってシールされている。
シールを用いたターボ圧縮機の説明図である。回転軸１
は数個の羽根車２を具備し、これにより図示しないモー
タ等の駆動源とカップリング３によって接続され、空気
等の流体を圧縮する。ケーシング８内において羽根車２
の左端には図示しない空気の吸込口があり、羽根車２の
右端には同様に図示しない空気の吐出口がある。ケーシ
ング８内の羽根車２によって圧縮された流体の高圧部分
１はガス潤滑シール６によってシールされている。
【０００３】この圧縮機においてはガス潤滑シール６は
羽根車２の左端に１個所と、右端に１個所と合計２個所
設けられている。ガス潤滑シール６は回転軸１に固定さ
れシールリング（回転側）６１が対向するシールリング
（固定側）６２と面Ａにおいて対面している。シールリ
ング６２はシールケーシング６４にスプリング６３によ
り固定されている。圧縮機が停止時にはスプリング６３
の押圧力によってシールリング（固定側）６２はシール
リング（回転側）６１に面Ａにおいて密着している。回
転軸１が回転を始めるとシールリング（回転側）６１、
シールリング（固定側）６２に設けられた動圧溝により
高い圧力の流体の層、即ち、流体膜ができ、ケーシング
８内の高圧流体を面Ａにおいてガス潤滑シールする。こ
の時、シールリング（固定側）６２はシールリング（回
転側）６１と面Ａにおいて非接触となる。
羽根車２の左端に１個所と、右端に１個所と合計２個所
設けられている。ガス潤滑シール６は回転軸１に固定さ
れシールリング（回転側）６１が対向するシールリング
（固定側）６２と面Ａにおいて対面している。シールリ
ング６２はシールケーシング６４にスプリング６３によ
り固定されている。圧縮機が停止時にはスプリング６３
の押圧力によってシールリング（固定側）６２はシール
リング（回転側）６１に面Ａにおいて密着している。回
転軸１が回転を始めるとシールリング（回転側）６１、
シールリング（固定側）６２に設けられた動圧溝により
高い圧力の流体の層、即ち、流体膜ができ、ケーシング
８内の高圧流体を面Ａにおいてガス潤滑シールする。こ
の時、シールリング（固定側）６２はシールリング（回
転側）６１と面Ａにおいて非接触となる。
【０００４】回転軸１はラジアル方向には、ラジアル磁
気軸受４により非接触で支承されている。ラジアル励磁
コイル４４はラジアルステータヨーク４３を励磁し、回
転軸１のラジアルロータヨーク４５を磁気力によって吸
引制御することによってラジアル方向に回転軸１を支承
する。ラジアルすきまセンサ４１は回転軸に取付けられ
たすきまセンサのターゲット４２との距離を測り、回転
軸の位置を測定する。
気軸受４により非接触で支承されている。ラジアル励磁
コイル４４はラジアルステータヨーク４３を励磁し、回
転軸１のラジアルロータヨーク４５を磁気力によって吸
引制御することによってラジアル方向に回転軸１を支承
する。ラジアルすきまセンサ４１は回転軸に取付けられ
たすきまセンサのターゲット４２との距離を測り、回転
軸の位置を測定する。
【０００５】回転軸１はスラスト方向には、スラスト磁
気軸受５により非接触で支承されている。スラスト方向
には、スラスト励磁コイル５４はスラストステータヨー
ク５３を励磁することによって、スラストディスク５５
に磁気的な吸引力を与えその位置を支承する。センサタ
ーゲット５２はスラストディスク５５に取付けられ、ス
ラストすきまセンサ５１によって、回転軸１のスラスト
方向の位置が測定される。なお非常メカニカル玉軸受７
はスラスト、ラジアルの磁気軸受の補助のためのもので
ある。
気軸受５により非接触で支承されている。スラスト方向
には、スラスト励磁コイル５４はスラストステータヨー
ク５３を励磁することによって、スラストディスク５５
に磁気的な吸引力を与えその位置を支承する。センサタ
ーゲット５２はスラストディスク５５に取付けられ、ス
ラストすきまセンサ５１によって、回転軸１のスラスト
方向の位置が測定される。なお非常メカニカル玉軸受７
はスラスト、ラジアルの磁気軸受の補助のためのもので
ある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ガス潤滑シールは回転
が立ち上がれば、動圧により流体膜が形成され非接触で
流体をシールするものであるので、ガス潤滑シール６は
起動時、流体膜が形成されていない。従って、回転の当
初、ガス潤滑シール６においては、シールリング（回転
側）６１とシールリング（固定側）６２との間で摩擦が
発生し、シールリングが摩耗する。係る摩耗はシール寿
命を短くするので、起動時のみ、ロータ回転軸の回転以
外の方法で流体膜を生成できれば、このシールリングの
摩耗の問題は解決できる。
が立ち上がれば、動圧により流体膜が形成され非接触で
流体をシールするものであるので、ガス潤滑シール６は
起動時、流体膜が形成されていない。従って、回転の当
初、ガス潤滑シール６においては、シールリング（回転
側）６１とシールリング（固定側）６２との間で摩擦が
発生し、シールリングが摩耗する。係る摩耗はシール寿
命を短くするので、起動時のみ、ロータ回転軸の回転以
外の方法で流体膜を生成できれば、このシールリングの
摩耗の問題は解決できる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】ラジアル磁気軸受とスラ
スト磁気軸受により支承され、ガス潤滑シールを用いた
圧縮機において、スラスト磁気軸受の励磁コイルに高周
波電流を重畳印加する手段を具備するものである。
スト磁気軸受により支承され、ガス潤滑シールを用いた
圧縮機において、スラスト磁気軸受の励磁コイルに高周
波電流を重畳印加する手段を具備するものである。
【０００８】
【作用】スラスト磁気軸受の励磁コイルに高周波電流を
重畳印加する手段を設けたことにより、励磁コイルに重
畳された高周波電流はスラストデイスクをスラスト方向
に振動させる。したがってシールリング間に僅かの間隙
が発生する。この時、起動することにより、起動時のシ
ールリングの摩耗が減少し、シールリングの長寿命化が
図れる。
重畳印加する手段を設けたことにより、励磁コイルに重
畳された高周波電流はスラストデイスクをスラスト方向
に振動させる。したがってシールリング間に僅かの間隙
が発生する。この時、起動することにより、起動時のシ
ールリングの摩耗が減少し、シールリングの長寿命化が
図れる。
【０００９】
【実施例】図１は本発明の一実施例のスラスト磁気軸受
の制御回路のブロック図である。回転軸１に固定された
スラストディスク５５は、スラスト励磁コイル５４の電
流によって、スラストステータヨーク５３が励磁され、
その磁気吸引力によって回転軸のスラスト方向の位置が
制御される。スラストすきまセンサ５１はセンサターゲ
ット５２との位置において、その位置に対応した信号を
すきまセンサアンプ１０１に入力する。加算回路１０６
はすきまセンサアンプ１０１の出力と高周波信号源１０
７の出力を加算する回路である。その出力は位相補償回
路１０２に入力され、回転軸を最適なスラスト方向位置
に支承するよう位相ゲインが調整される。なお加算回路
１０６は位相補償回路１０２の出力側に設けられて、こ
の点で高周波信号源１０７と接続され、高周波信号を重
畳印加してもよい。
の制御回路のブロック図である。回転軸１に固定された
スラストディスク５５は、スラスト励磁コイル５４の電
流によって、スラストステータヨーク５３が励磁され、
その磁気吸引力によって回転軸のスラスト方向の位置が
制御される。スラストすきまセンサ５１はセンサターゲ
ット５２との位置において、その位置に対応した信号を
すきまセンサアンプ１０１に入力する。加算回路１０６
はすきまセンサアンプ１０１の出力と高周波信号源１０
７の出力を加算する回路である。その出力は位相補償回
路１０２に入力され、回転軸を最適なスラスト方向位置
に支承するよう位相ゲインが調整される。なお加算回路
１０６は位相補償回路１０２の出力側に設けられて、こ
の点で高周波信号源１０７と接続され、高周波信号を重
畳印加してもよい。
【００１０】位相補償回路１０２の出力は二方向に分か
れて、スラスト励磁コイル５４にフィードバックされ
る。一方は、そのまま加算回路１０３ａに入り、バイア
ス信号Ｂが加算されて直線検波回路１０４ａに入力され
る。他方は、位相補償回路１０２の出力信号は、反転さ
れて、マイナスとなり加算回路１０３ｂに入り、同様に
バイアス信号Ｂとの加算が取られ直線検波回路１０４ｂ
に入力される。直線検波回路１０４では、高周波信号は
全波整流、または半波整流されその出力は電力増幅器１
０５に入力され、電力増幅された電流はスラスト励磁コ
イル５４に印加される。即ち、スラストデイスク５５に
は、高周波信号の全波整流もしくは半波整流のリップル
に相当する磁気吸引力が作用する。これは回転軸１の軸
方向の振動であり、シールリング６１、６２の面Ａに僅
かの隙間を生じさせる。
れて、スラスト励磁コイル５４にフィードバックされ
る。一方は、そのまま加算回路１０３ａに入り、バイア
ス信号Ｂが加算されて直線検波回路１０４ａに入力され
る。他方は、位相補償回路１０２の出力信号は、反転さ
れて、マイナスとなり加算回路１０３ｂに入り、同様に
バイアス信号Ｂとの加算が取られ直線検波回路１０４ｂ
に入力される。直線検波回路１０４では、高周波信号は
全波整流、または半波整流されその出力は電力増幅器１
０５に入力され、電力増幅された電流はスラスト励磁コ
イル５４に印加される。即ち、スラストデイスク５５に
は、高周波信号の全波整流もしくは半波整流のリップル
に相当する磁気吸引力が作用する。これは回転軸１の軸
方向の振動であり、シールリング６１、６２の面Ａに僅
かの隙間を生じさせる。
【００１１】即ち、高周波信号を加算回路１０６によ
り、電力増幅器１０５を経てスラスト励磁コイル５４に
印加すると、スラストディスク５５ひいては回転軸１は
スラスト方向に微小振動する。スラスト方向を高周波数
で振動させると、スクイーズ効果によりシールリング
（固定側）６２とシールリング（回転側）６１との面Ａ
にわずかのすきまが発生する。すきまの量としては１μ
ｍ〜数μｍが好適である。この状態で回転軸１を起動さ
せれば、シールリング（回転側）６１とシールリング
（固定側）６２の面Ａはほぼ固体的な接触をしないで、
相対運動を始め、その後は回転軸の回転による流体膜に
より、その接触が避けられる。
り、電力増幅器１０５を経てスラスト励磁コイル５４に
印加すると、スラストディスク５５ひいては回転軸１は
スラスト方向に微小振動する。スラスト方向を高周波数
で振動させると、スクイーズ効果によりシールリング
（固定側）６２とシールリング（回転側）６１との面Ａ
にわずかのすきまが発生する。すきまの量としては１μ
ｍ〜数μｍが好適である。この状態で回転軸１を起動さ
せれば、シールリング（回転側）６１とシールリング
（固定側）６２の面Ａはほぼ固体的な接触をしないで、
相対運動を始め、その後は回転軸の回転による流体膜に
より、その接触が避けられる。
【００１２】加算回路１０３ａに入力された高周波信号
は、励磁コイル５４ａに対して正相に働き、スラストデ
ィスク５５に作用するスラストステータヨーク５３ｂの
磁気吸引力を強める方向に作用する。加算回路１０３ｂ
に反転入力された高周波信号は、励磁コイル５４ｂに対
して逆相に働き、スラストディスク５５に作用するスラ
ストステータヨーク５３ｂの磁気吸引力を弱める方向に
作用する。ここで、高周波信号源１０７の信号は、
は、励磁コイル５４ａに対して正相に働き、スラストデ
ィスク５５に作用するスラストステータヨーク５３ｂの
磁気吸引力を強める方向に作用する。加算回路１０３ｂ
に反転入力された高周波信号は、励磁コイル５４ｂに対
して逆相に働き、スラストディスク５５に作用するスラ
ストステータヨーク５３ｂの磁気吸引力を弱める方向に
作用する。ここで、高周波信号源１０７の信号は、
【数１】 以上の周波数が必要である。ここで質量Ｍはシールリン
グ（固定側）６２の質量であり、Ｋはスプリング６３の
バネ力に対応したバネ定数である。この周波数Ｆは、シ
ールリング（固定側）６２の機械的な共振周波数であ
り、この周波数以下では、回転軸１の振動はシールリン
グ６２が追随するため、面Ａに隙間が生じないためであ
る。
グ（固定側）６２の質量であり、Ｋはスプリング６３の
バネ力に対応したバネ定数である。この周波数Ｆは、シ
ールリング（固定側）６２の機械的な共振周波数であ
り、この周波数以下では、回転軸１の振動はシールリン
グ６２が追随するため、面Ａに隙間が生じないためであ
る。
【００１３】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明はスラス
ト磁気軸受の励磁コイルに高周波電流を重畳印加して、
ガス潤滑シールのシールリング間にわずかなすきまをあ
けて起動させるものである。したがって、磁気軸受を用
いた圧縮機において、ガス潤滑シールのシールリングの
摩耗が大幅に減少し、シールリングの長寿命化すなわち
ガス潤滑シールの長寿命化が図れる。
ト磁気軸受の励磁コイルに高周波電流を重畳印加して、
ガス潤滑シールのシールリング間にわずかなすきまをあ
けて起動させるものである。したがって、磁気軸受を用
いた圧縮機において、ガス潤滑シールのシールリングの
摩耗が大幅に減少し、シールリングの長寿命化すなわち
ガス潤滑シールの長寿命化が図れる。
【図１】本発明の一実施例のスラスト磁気軸受の制御回
路のブロック図である。
路のブロック図である。
【図２】磁気軸受により支承されガス潤滑シールを用い
たターボ圧縮機の説明図である。
たターボ圧縮機の説明図である。
１ 回転軸 ２ 羽根車 ３ カップリング ４ ラジアル磁気軸受 ５ スラスト磁気軸受 ６ ガス潤滑シール ８ ケーシング ５１ スラストすきまセンサ ５３ スラストステータヨーク ５４ スラスト励磁コイル １０１ すきまセンサアンプ １０２ 位相補償回路 １０３ 加算回路 １０４ 直線検波回路 １０５ 電力増幅器 １０６ 加算回路 １０７ 高周波信号源 １０８ バイアス信号源
Claims (1)
- 【請求項１】 ラジアル磁気軸受とスラスト磁気軸受に
より支承され、ガス潤滑シールを用いた圧縮機におい
て、スラスト磁気軸受の励磁コイルに高周波電流を重畳
印加する手段を具備したことを特徴とするスラスト磁気
軸受。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30984391A JPH05118335A (ja) | 1991-10-28 | 1991-10-28 | スラスト磁気軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30984391A JPH05118335A (ja) | 1991-10-28 | 1991-10-28 | スラスト磁気軸受 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05118335A true JPH05118335A (ja) | 1993-05-14 |
Family
ID=17997951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30984391A Pending JPH05118335A (ja) | 1991-10-28 | 1991-10-28 | スラスト磁気軸受 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05118335A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014231827A (ja) * | 2013-05-30 | 2014-12-11 | 三菱重工業株式会社 | ターボ圧縮機およびそれを用いたターボ冷凍機 |
-
1991
- 1991-10-28 JP JP30984391A patent/JPH05118335A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014231827A (ja) * | 2013-05-30 | 2014-12-11 | 三菱重工業株式会社 | ターボ圧縮機およびそれを用いたターボ冷凍機 |
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