JPH0560138A

JPH0560138A - 磁性流体軸受装置

Info

Publication number: JPH0560138A
Application number: JP22177491A
Authority: JP
Inventors: Shuetsu Uno; 修悦宇野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-09-02
Filing date: 1991-09-02
Publication date: 1993-03-09

Abstract

(57)【要約】【目的】装置を簡素化して軸受装置から潤滑材の漏れを
完全に防止し、かつ信頼性が高く、メンテナンスを容易
に行なうことができるようにしたものである。【構成】枠体２に取付けられた軸受ハウジング５７と、
この軸受ハウジング５７に収容され回転軸５４を支持す
る軸受部５５とを有し、これら軸受側５５、５７と回転
軸側５４との間隙Ｓ１に潤滑流体ＭＦを充填させた軸受
装置５３において、前記潤滑流体ＭＦを磁性流体により
構成し、前記回転軸５４を磁性体で前記軸受部５５と軸
受ハウジング５７とを非磁性体でそれぞれ構成し、前記
軸受部５５と軸受ハウジング５７との間に磁性体からな
る磁路形成部５６を設け、この磁路形成部５６と前記回
転軸５４とで形成される磁路Φ１により前記磁性流体Ｍ
Ｆを前記間隙Ｓ１内に密封するシール部５８を形成する
ようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転機械に用いられる
軸受装置に係り、特に、潤滑流体に磁性流体を用いた磁
性流体軸受装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、それぞれの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装
置に用いられる潤滑剤の漏れ防止対策が重要視されてき
ている。一方、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】回転機械の軸受部からの潤滑剤の漏れは、
環境汚染に繋がるばかりでなく、潤滑剤不足による軸受
性能の低下や回転機の機内への漏洩による絶縁物（コイ
ルの被覆等）の劣化を招き、時には絶縁破壊等を引き起
こし、事故発生の原因となる可能性がある。

【０００４】また、給油機器等の装置の設置を極力抑制
し、メンテナンス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きている。

【０００５】従来の回転機械に用いられる軸受装置を図
１０ないし図１６を参照して説明する。

【０００６】回転機械１は、図１０に示すように、ステ
ータフレームとしての枠体２を有し、この枠体２にステ
ータコイル２Ａが収容され、ステータコイル２Ａ内に回
転軸４が挿通される。回転軸４は軸受装置３を介して枠
体２に支承される。

【０００７】軸受装置３は、軸受部６と軸受ハウジング
７とシール部２０とを備えて構成される。軸受部６は軸
受ハウジング７内に収容され、軸受ハウジング７は枠体
２に取付けられる。軸受部６と軸受ハウジング７とで構
成される軸受側と回転軸４側との間隙には、潤滑流体と
しての潤滑油Ｆが充填される。シール部２０は、軸受ハ
ウジング７と回転軸４との間に配設される。

【０００８】軸受ハウジング７は、図１０に示すよう
に、軸受部６を軸受支持部８Ａ，８Ｂに固定し、下部に
は給油室７Ａが形成され潤滑油Ｆを貯溜する。

【０００９】軸受部６は、スリーブ状のラジアルスラス
ト軸受で構成され、回転軸４の周面側にラジアル荷重を
支持するラジアル摺動部６Ａが、回転軸４の径方向側に
スラスト荷重を支持するスラスト摺動部６Ｂがそれぞれ
形成される。また、軸受部６の両端面には、油切り板１
０Ａ，１０Ｂが回転軸４側に突出して取付けられる。

【００１０】軸受部６の中央部には、溝６Ｃが形成さ
れ、溝６Ｃにオイルリング９が回転軸４の回転面に接触
可能に配設される。オイルリング９の下部は給油室７Ａ
内に突出して潤滑油Ｆに浸漬される。油切り板１０Ａよ
り枠体２側の回転軸４には、周方向に油切り溝１３が刻
設される。

【００１１】ところで、軸受装置３のシール部２０は、
図１０に示すように、油切り１１Ａ，１１Ｂとラビリン
スパッキン１２Ａ，１２Ｂとを備えて構成される。

【００１２】油切り１１Ａ，１１Ｂは、軸受ハウジング
７の両端面内側にそれぞれ設けられる。ラビリンスパッ
キン１２Ａ，１２Ｂは、油切り１１Ａ，１１Ｂの内周面
に取付けられる。ラビリンスパッキン１２Ａ，１２Ｂと
回転軸４との間隙は、回転軸４が回転時する際の軸心の
偏位を考慮して所定の大きさに設定される。

【００１３】従来の軸受装置１は、潤滑油Ｆが回転軸４
が回転すると、オイルリング９も回転し、オイルリング
９を介して給油室７Ａからラジアル摺動部６Ａに潤滑油
Ｆが供給される。潤滑油Ｆは、図１３に示すように、回
転軸４とラジアル摺動部６Ａとの間隙Ｃ１で油膜を形成
する。

【００１４】油膜形成により回転軸４が浮上し、軸受部
６の軸受中心Ｏと回転軸４の軸心Ｏ４が偏心量ｅの状態
で平衡する（図１３参照）。平衡状態では、軸受幅方向
の油膜圧力分布ＰＤ１は、図１４に示すような圧力分布
を示す。このため、軸受部６の端部より逃げ流としての
側流量ＦＬ１が発生する。

【００１５】側流量ＦＬ１は、スラスト摺動部６Ｂと回
転軸４との間隙Ｃ２に流入する（図１０参照）。このと
き、スラスト摺動部６Ｂは、図１３に示すような圧力分
布ＰＤ２による流体圧を受け、軸方向のスラスト荷重が
油膜により支持される。ほとんどの側流量ＦＬ１は、回
転軸４に沿って油切り板１０Ａ，１０Ｂと回転軸４との
間隙Ｃ３を通過する。

【００１６】間隙Ｃ３を通過した側流量ＦＬ１は、油切
り溝１３に導入されて遠心力により飛散され、給油室７
Ａに回収される。このとき枠体２側の間隙Ｃ３を通過し
た側流量ＦＬ１の一部は、回転軸４の表面に粘着して流
動し、ラビリンスパッキン１２Ａに達すると軸受ハウジ
ング７の外部への流出が阻止される。

【００１７】他方、枠体２と反対側の間隙Ｃ３を通過し
た側流量ＦＬ１は、回転軸４の表面に粘着して流動し、
ラビリンスパッキン１２Ｂに達すると軸受ハウジング７
の外部への流出が阻止される。

【００１８】図１５および図１６は、従来の軸受装置と
してラジアル軸受を有する軸受装置を示す。なお、図中
図１０ないし図１３と対応部分には同一の符号を付し、
その説明を省略する。

【００１９】軸受装置３３の軸受部３６は、図１５に示
すように、回転軸４の周面側にラジアル荷重を支持する
ラジアル摺動部３６Ａが形成され、軸受ハウジング３７
の軸受支持座３７Ａ，３７Ｂに固定される。

【００２０】ところで、軸受装置３３にはシール部３８
がステータ側に２ヶ所設けられる。シール部３８は、図
１６に示すように、軸受ハウジング３７の油切り取付け
座４０、４１、４２に取付けられた油切り４０Ａ，４１
Ａ，４２Ａと油切り４０Ａ，４１Ａ，４２Ａの内周面に
設けられたラビリンスパッキン４０Ｂ，４１Ｂ，４２Ｂ
とにより構成される。シール部３８は、ラビリンスパッ
キン４０Ｂ，４１Ｂ，４２Ｂにより軸受部３６と軸受ハ
ウジング３７とで構成される軸受側と回転軸４側との間
隙に充填された潤滑油Ｆをシールするようになってい
る。

【００２１】軸受装置３３は、上記軸受装置３と同様
に、潤滑油Ｆが回転軸４の表面に粘着して流動し、ラビ
リンスパッキン４１Ｂ，４０Ｂ，４２Ｂに達すると軸受
ハウジング３７の外部への流出が阻止される。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】従来の軸受装置では、
軸受装置内部に潤滑油を貯溜し、潤滑油の外部への漏れ
防止にラビリンスパッキンを用いているため、回転軸の
ぶれを考慮して所定の間隙回転軸とラビリンスパッキン
との間に確保しなければならず、回転軸の表面を潤滑す
る潤滑油をラビリンスパッキンで完全にシールすること
は極めて困難である。

【００２３】また、ファンの吸い込み作用（負圧作用）
や摺動部に形成される油膜の粘性作用による軸受損失に
より、軸受ハウジング内部の温度が上昇し、温度上昇に
伴う内部圧力の増大によりラビリンスパッキンから潤滑
油が漏洩しやすくなるという問題がある。

【００２４】このように、回転機械の軸受部からの潤滑
油の漏れは、環境汚染に繋がるばかりでなく、潤滑油不
足による軸受性能の低下や回転機機内への漏洩による絶
縁物（コイルの被覆等）の劣化を招き、時には絶縁破壊
等を引き起こし、事故発生の原因となる恐れすらある。

【００２５】本発明は上述した事情を考慮してなされた
もので、装置を簡素化して軸受装置から潤滑材の漏れを
完全に防止し、かつ信頼性の高いメンテナンスフリーの
磁性流体軸受装置を提供することを目的とする。

【００２６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る磁性流体軸
受装置は、上述した課題を解決するために、枠体に取付
けられた軸受ハウジングと、この軸受ハウジングに収容
され回転軸を支持する軸受部とを有し、これら軸受側と
回転軸側との間隙に潤滑流体を充填させた軸受装置にお
いて、前記潤滑流体を磁性流体により構成し、前記回転
軸を磁性体で前記軸受部と軸受ハウジングとを非磁性体
でそれぞれ構成し、前記軸受部と軸受ハウジングとの間
に磁性体からなる磁路形成部を設け、この磁路形成部と
前記回転軸とで形成される磁路により前記磁性流体を前
記間隙内に密封するシール部を形成したものである。

【００２７】また、本発明に係る磁性流体軸受装置は、
上述した別の課題を解決するために、回転軸と軸受部と
のいずれか一方の対向面に磁性流体を低圧側から高圧側
に導く溝を形成したものである。

【００２８】さらに、本発明に係る磁性流体軸受装置
は、上述したさらに別の課題を解決するために、磁路形
成部は、外部から冷却媒体を導入する冷却通路が内部に
形成されるようにしたものである。

【００２９】さらに、本発明に係る磁性流体軸受装置
は、上述したさらに別の課題を解決するために、軸受部
は、磁性流体を外部から供給可能に導入する導入通路が
内部に形成されるようにしたものである。

【００３０】

【作用】本発明に係る磁性流体軸受装置は、枠体に取付
けられた軸受ハウジングと、この軸受ハウジングに収容
され回転軸を支持する軸受部とを有し、これら軸受側と
回転軸側との間隙に潤滑流体を充填させた軸受装置であ
って、前記潤滑流体を磁性流体により構成し、前記回転
軸を磁性体で前記軸受部と軸受ハウジングとを非磁性体
でそれぞれ構成し、前記軸受部と軸受ハウジングとの間
に磁性体からなる磁路形成部を設け、この磁路形成部と
前記回転軸とで形成される磁路により前記磁性流体を前
記間隙内に密封するシール部を形成したことにより、回
転軸と軸受側との間が磁性流体により完全に密封される
ので、潤滑流体が軸受装置から外部に漏れることがな
い。

【００３１】

【実施例】以下図１ないし図８を参照して本発明に係る
磁性流体軸受装置の第１の実施例について説明する。

【００３２】図１は本発明の第１の実施例に係る磁性流
体軸受装置を示す縦断面図、図２は図１を拡大して示す
拡大縦断面、図３は図１のIII −III 線に沿う縦断面
図、図４は図１のIV−IV線に沿う矢視図である。

【００３３】なお、図中図１０ないし図１４と対応する
箇所には同一の符号を付して説明は省略する。

【００３４】回転機械５１は、図１に示すように、ステ
ータフレームとしての枠体２を有し、この枠体２にステ
ータコイル２Ａが収容され、ステータコイル２Ａ内には
磁性体からなる回転軸５４が挿通される。回転軸５４
は、ファン５を備え、磁性流体軸受装置５３を介して枠
体２に回転可能に支承される。

【００３５】磁性流体軸受装置５３は、枠体２に取付け
られ、軸受部５５と磁路形成部５６と軸受ハウジング５
７とシール部５８とを備えて構成される。磁性流体軸受
装置５３と回転軸５４との間には潤滑流体として磁性流
体ＭＦが充填される。

【００３６】軸受ハウジング５７は、図１に示すよう
に、非磁性体材料からなる筒体で構成され、外周面には
冷却強化溝５７Ａが周方向に多数形成される。冷却強化
溝５７Ａは、磁性流体軸受装置５３で発生する熱を放熱
して冷却する機能を果たす。軸受ハウジング５７の一端
のフランジ部５７Ｂ（図１の左方参照）は、枠体２に取
付けられる。

【００３７】軸受ハウジング５７の内側には、磁路形成
部５６が設けられる。磁路形成部５６は、２片の磁路テ
ィース６０、６１と各磁路ティース６０、６１間に挾着
された永久磁石６２とを有して構成される。磁路ティー
ス６０、６１はそれぞれ、磁性体からなる筒状体で構成
される。

【００３８】各磁路ティース６０、６１の外側端部は、
図２に示すように、回転軸５４に向かって突出した突部
６０Ａ，６１Ａがそれぞれ形成され、突部６０Ａ，６１
Ａには、シール溝６０Ｂ，６１Ｂが周方向にそれぞれ刻
設される。シール溝６０Ｂ，６１Ｂは、磁路ティース６
０、６１の磁束を集中させるために設けられる。また、
各磁路ティース６０、６１の外側端面には、リング溝６
０Ｃ，６１Ｃがそれぞれ形成され、Ｏリング６３、６４
が嵌着される。

【００３９】各磁路ティース６０、６１には、回り止め
ピン６５、６６が軸受ハウジング５７を貫通して挿着さ
れ、軸受ハウジング５７に対する回動が規制される。ま
た、軸受ハウジング５７の他端開口部５７Ｃ（図２右方
参照）には、締め付けナット６７が螺着され、磁路形成
部５６を軸受ハウジング５７に固定している。

【００４０】永久磁石６２は、図３に示すように、円柱
形に形成され、磁路ティース６０、６１間で周方向に複
数個配設される。このため、磁路形成部５６は永久磁石
６２の磁界により、磁路ティース６０、突部６０Ａ、回
転軸５４、突部６１Ａおよび磁路ティース６１を通る磁
路Φ１（図２参照）を形成するよう構成される。

【００４１】軸受部５５は、図２に示すように、磁路形
成部５６と回転軸５４との間に配設され、図３に示すよ
うに、回り止めキー７０を介して磁路形成部５６に係止
されるとともに締め付けナット６８が螺着され磁路形成
部５６に取付けられる。軸受部５５は、セラミックス等
の非磁性体材料からなるスリーブ状の磁性流体ラジアル
スラスト軸受で構成される。

【００４２】軸受部５５は、ラジアル荷重を支持するラ
ジアル摺動部５５Ａとスラスト荷重を支持するスラスト
摺動部５５Ｂとを有し、ラジアル摺動部５５Ａおよびス
ラスト摺動部５５Ｂには、ホワイトメタル等の軸受金属
が接合される。軸受部５５の外周面５５Ｃは曲面に形成
される。軸受部５５の外周面５５Ｃと磁路形成部５６の
内周面とにより連通溝５９が画成される。ラジアル摺動
部５５Ａは、図２に示すように、滑らかな内周面を有す
る円筒からなり、スラスト摺動部５５Ｂは、図４に示す
ように、テーパランド形状をなしている。

【００４３】回転軸５４には、軸受部５５を受入れる凹
陥部７１が形成される。凹陥部７１には、ラジアル摺動
部５５Ａに面するラジアル摺動面５４Ａとスラスト摺動
部５５Ｂに面するスラスト摺動面５４Ｂとが形成され
る。ラジアル摺動面５４Ａの両端部には縮径の圧力開放
溝７１Ａ、７１Ｂが形成される。

【００４４】ところで、ラジアル摺動面５４Ａは、図１
および図２に示すように、第１の溝７２とランド部７３
とにより形成され、第１の溝７２はヘリングボーンパタ
ーンに刻設される。また、スラスト摺動部５５Ｂの外面
は、図４に示すように、第２の溝７４とランド部７５に
より形成され、第２の溝７４はスパイラル形状に刻設さ
れる。

【００４５】また、ラジアル摺動部５５Ａとラジアル摺
動面５４Ａとの間には所定の間隙Ｃ４が、スラスト摺動
部５５Ｂとスラスト摺動面５４Ｂとの間には所定の間隙
Ｃ５がそれぞれ設けられ、間隙Ｃ４，Ｃ５には、回転軸
５４の回転時磁性流体ＭＦの油膜が形成されるようにな
っている。

【００４６】次に磁性流体軸受装置５３の第１の実施例
の作用について説明する。

【００４７】磁性流体軸受装置５３と回転軸５４との間
に磁性流体ＭＦが充填されると、磁路形成部５６は、永
久磁石６２により回転軸５４との間に磁路Φ１を形成
し、シール溝６０Ｂ，６１Ｂに磁束が集中するため、突
部６０Ａ，６１Ａと回転軸５４との間に磁性流体ＭＦの
膜８０が形成され、シール部５８を構成する。

【００４８】回転軸５４が、図１および図２に示すよう
に、矢印方向Ｄ１に回転すると、スラスト摺動部５５Ｂ
の第２の溝７４内の磁性流体ＭＦは、ポンピング効果に
より外側から内側に向けて吸い込まれる。ところが、磁
性流体ＭＦはランド部７５で流体抵抗を受け、図４の２
点鎖線で示す圧力分布ＰＤ３に応じた流体膜圧力が発生
する。

【００４９】磁性流体ＭＦは、ランド部７５の内周側か
ら側流量ＦＬ２が逃げ、圧力開放溝７１Ａ，７１Ｂに流
出する。圧力開放溝７１Ａ，７１Ｂに充満した磁性流体
ＭＦは、第１の溝７２を介して、ラジアル摺動部５５Ａ
とラジアル摺動面５４Ａとで画成される間隙Ｃ４内に吸
い込まれる。このとき、軸受部５５には、第１の溝７２
によるポンピング作用により、図１および図２に２点鎖
線で示す圧力分布ＰＤ４に応じた流体膜圧力が生じる。
なお、この圧力分布ＰＤ４は、回転軸５４の傾きがない
場合を示す。

【００５０】間隙Ｃ４内の磁性流体ＭＦは、流体膜圧力
により間隙Ｃ４から側流量ＦＬ３，ＦＬ４となり圧力開
放溝７１Ａ，７１Ｂへと還流する（図６参照）。この還
流量ＦＬ３＋ＦＬ４と第１の溝７２によるポンピング流
量は、等しくなることから間隙Ｃ４には、常時磁性流体
ＭＦが充満する。従って、磁性流体ＭＦは、磁性流体軸
受装置５３と回転軸５４とにより画成される隙間Ｓ１内
に閉じ込められ、閉循環する。

【００５１】一方、磁性流体ＭＦが隙間Ｓ１内で閉循環
すると、熱が発生する。この発熱は軸受ハウジング５７
の冷却強化溝５７Ａにより自然冷却或いは通風冷却され
て磁性流体軸受装置５３の発熱が除去される。

【００５２】また、回転軸５４がぶれて軸心が傾斜する
と、軸受部５５と回転軸５４との間隙Ｃ４，Ｃ５が不均
一となり、流体膜圧力は圧力分布ＰＤ５（図１および図
２参照）に示されるように非対称となる。このような非
対称の流体膜圧力が発生すると、軸受部５５の軸受端へ
の側流量ＦＬ３，ＦＬ４も不均一となり、軸受性能に悪
影響を及ぼす恐れがあるため、連通溝５９により軸受部
５５両端を連通させ、側流量ＦＬ３，ＦＬ４が均一にな
るようバランスをとっている。

【００５３】なお、上記実施例では、第１の溝７２とラ
ンド部７３とを回転軸５４のラジアル摺動面５４Ａに形
成しているが、軸受部５５のラジアル摺動部５５Ａに形
成してもよく、その場合も同じ作用を果たす。

【００５４】次に、本発明の第２の実施例に係る磁性流
体軸受装置について図７ないし図９を参照して説明す
る。

【００５５】図７は本発明の第２の実施例に係る磁性流
体軸受装置を示す縦断面図、図８は図７のVIII-VIII 線
に沿う縦断面図、図９は図７の要部を拡大して示す要部
拡大縦断面図である。

【００５６】なお、図中、図１ないし図６と対応する部
分には同一の符号を付し、その説明は省略する。

【００５７】磁性流体軸受装置１５３は、枠体２に取付
けられ、軸受部１５５と磁路形成部１５６と軸受ハウジ
ング１５７とシール部１５８とを備えて構成される。磁
性流体軸受装置１５３と回転軸１５４との間には潤滑流
体として磁性流体ＭＦが充填される。

【００５８】軸受ハウジング１５７は、図７に示すよう
に、非磁性体材料からなる筒体で構成され、軸受ハウジ
ング１５７の一端面１５７Ｂは、枠体２に取付けられ
る。

【００５９】軸受ハウジング１５７の内側には、磁路形
成部１５６が設けられる。磁路形成部１５６は、２片の
磁路ティース１６０、１６１と各磁路ティース１６０、
１６１間に挾着された永久磁石１６２とを有して構成さ
れる。磁路ティース１６０、１６１はそれぞれ、磁性体
からなる筒状体で構成される。

【００６０】各磁路ティース１６０、１６１の外側端部
は、図７に示すように、回転軸１５４に向かって突出し
た突部１６０Ａ，１６１Ａがそれぞれ形成される。突部
１６０Ａ，１６１Ａには、図９に示すように、シール溝
１６０Ｂ，１６１Ｂが周方向にそれぞれ刻設される。シ
ール溝１６０Ｂ，１６１Ｂは、磁路ティース１６０、１
６１の磁束を集中させるために設けられる。

【００６１】ところで、各磁路ティース１６０、１６１
の内部には、図７に示すように、冷却通路１６０Ｃ，１
６１Ｃがそれぞれ周方向に形成される。冷却通路１６０
Ｃ，１６１Ｃには、それぞれ冷却媒体供給パイプ１６０
Ｄ、１６１Ｄと冷却媒体排出パイプ１６０Ｅ，１６１Ｅ
とが軸受ハウジング１５７を径方向に貫通して接続され
る。冷却媒体供給パイプ１６０Ｄ，１６１Ｄは、冷却通
路１６０Ｃ，１６１Ｃに外部から冷却媒体を導入し、冷
却媒体排出パイプ１６０Ｅ，１６１Ｅは、冷却通路１６
０Ｃ，１６１Ｃ内で仕事を終えた冷却媒体を外部に排出
する。

【００６２】各磁路ティース１６０、１６１には、回り
止めピン１６５、１６６が軸受ハウジング１５７を貫通
して挿通され、軸受ハウジング１５７に対する回動が規
制される。回り止めピン１６５、１６６の先端はそれぞ
れ、各磁路ティース１６０、１６１を貫通して軸受部１
５５に挿着される。また、軸受ハウジング１５７の他端
開口部１５７Ｃ（図７右方参照）には、締め付けナット
１６７が螺着され、磁路形成部１５６を軸受ハウジング
１５６に固定している。

【００６３】永久磁石１６２は、図８に示すように、円
柱形に形成され、磁路ティース１６０、１６１間で周方
向に複数個配設される。このため、磁路形成部１５６
は、図７に示すように、永久磁石１６２の磁界により、
磁路ティース１６０、突部１６０Ａ、回転軸１５４、突
部１６１Ａおよび磁路ティース１６１を通る磁路Φ２を
形成するよう構成される。

【００６４】軸受部１５５は、図７に示すように、磁路
形成部１５６と回転軸１５４との間に配設される。軸受
部１５５は、セラミックス等の非磁性体材料からなり、
スリーブ状の磁性流体ラジアル軸受で構成される。軸受
部１５５は、軸方向の断面がＴ字形状に形成され、内周
側に基部１５５Ａと外周側に突出部１５５Ｂとを有し、
突出部１５５Ｂが磁路形成部１５６に嵌合される。ま
た、軸受部１５５には、回り止めピン１６５、１６６の
先端が嵌入され磁路形成部１５６に係止される。

【００６５】ところで、軸受部１５５の内部には、内周
側に軸方向の連通孔１７０が多数穿設される。連通孔１
７０は、各突部１６０Ａ、１６１Ａと基部１５５Ａの両
端部とにより画成される両空間１７１、１７２を連通す
る。

【００６６】多数の連通孔１７０のうち最上部に位置す
る連通孔１７０Ａには、図８に示すように、接続パイプ
１８０、１８１が軸受ハウジング１５７と各磁路ティー
ス１６０、１６１を径方向に貫通してそれぞれ接続され
る。接続パイプ１８０、１８１の他端は、磁性流体ＭＦ
が貯溜される供給槽１８２、１８３あるいは真空ポンプ
１８４（図８参照）のうちいずれか一方に選択可能に接
続される。

【００６７】多数の連通孔１７０のうち最下部に位置す
る連通孔１７０Ｂには、供給パイプ１９０、１９１が軸
受ハウジング１５７と各磁路ティース１６０、１６１を
径方向に貫通してそれぞれ接続される。供給パイプ１９
０、１９１はそれぞれ、開閉バルブ１９０Ａ，１９１Ａ
を有し、開閉バルブ１９０Ａ，１９１Ａが開くと、外部
から磁性流体ＭＦが連通孔１７０Ｂを介して両空間１７
１、１７２に導入されるようになっている。

【００６８】また、突出部１５５Ｂの両端面にはリング
溝１６７，１６８がそれぞれ形成され、リング溝１６
７，１６８にはＯリング１６７Ａ，１６８Ａがそれぞれ
嵌着される。

【００６９】軸受部１５５は、ラジアル荷重を支持する
ラジアル摺動部１５５Ｃを有し、ラジアル摺動部１５５
Ｃには、ホワイトメタル等の軸受金属が接合される。ラ
ジアル摺動部１５５Ｃは、図８に示すように、滑らかな
内周面を有する円筒から構成される。

【００７０】回転軸１５４には、ラジアル摺動部１５５
Ｃに面するラジアル摺動面１５４Ａを有し、ラジアル摺
動面１５４Ａは、図７に示すように、第３の溝１９２と
ランド部１９３とにより形成され、第３の溝１９２はヘ
リングボーンパターンに刻設される。

【００７１】また、ラジアル摺動部１５５Ｃとラジアル
摺動面１５４Ａとの間には所定の間隙Ｃ６が設けられ、
間隙Ｃ６には、回転軸１５４の回転時磁性流体ＭＦの油
膜が形成されるようになっている。

【００７２】次に磁性流体軸受装置１５３の第２の実施
例の作用について説明する。

【００７３】磁性流体軸受装置１５３は、真空ポンプ１
８４を接続パイプ１８０、１８１に接続し、供給パイプ
１９０、１９１を外部の図示しない磁性流体供給部に接
続して開閉バルブ１９０Ａ，１９１Ａを開放し、真空ポ
ンプ１８４を駆動すると、磁性流体ＭＦが、連通孔１７
０Ｂを介して磁性流体軸受装置１５３と回転軸１５４と
の間に画成されるすべての隙間Ｓ２に充填される。

【００７４】磁性流体軸受装置１５３と回転軸１５４と
の間に磁性流体ＭＦが充填されると、磁路形成部１５６
は、永久磁石１６２により回転軸１５４との間に磁路Φ
２を形成する。このため、シール溝１６０Ｂ，１６１Ｂ
に磁束が集中するので、突部１６０Ａ，１６１Ａと回転
軸１５４との間に磁性流体ＭＦの膜２００（図９参照）
が形成され、膜２００により磁性流体ＭＦは外部への流
出が阻止される。そして、磁性流体軸受装置１５３と回
転軸１５４との間に画成されるすべての隙間Ｓ２に磁性
流体ＭＦが充填されると、供給バルブ１９０Ａ，１９１
Ａが閉じられ、磁性流体ＭＦの導入が停止される。

【００７５】次に、回転軸１５４が、図７に示すよう
に、矢印方向Ｄ１に回転すると、間隙Ｃ６内の磁性流体
ＭＦには、ポンピング効果により図７の１点鎖線で示す
圧力分布ＰＤ６に応じた流体圧力が発生する。このよう
な流体圧力が発生すると、軸受部１５５の両端方向にリ
ークが発生する。リーク量は、実用上必ずしも軸受部１
５５の各端部側空間１７１、１７２で同一のリーク量と
はならないが、連通孔１７０を介して各空間１７１、１
７２が連通しているため、各空間１７１、１７２の圧力
は同一となる。

【００７６】一方、磁性流体ＭＦは間隙Ｃ６内でラジア
ル摺動部１５５Ｃとラジアル摺動面１５４Ａとが摺動す
ることにより摩擦損失が生じ、熱が発生する。発熱によ
り磁性流体ＭＦが高温になると、軸受のポンピング効果
が薄れ、軸受特性の低下や、磁性流体ＭＦの蒸発を招
く。このため、外部から冷却媒体が冷却媒体供給パイプ
１６０Ｄ，１６１Ｄを介して、冷却通路１６０Ｃ，１６
１Ｃに導入される。冷却通路１６０Ｃ，１６１Ｃに導入
された冷却媒体は、軸受損失による発熱を吸収して高温
化され、冷却媒体排出パイプ１６０Ｅ，１６１Ｅを通じ
て外部に排出される。従って、磁性流体軸受装置１５３
の発熱が除去される。

【００７７】また、回転軸１５４の回転時には、磁性流
体ＭＦは温度上昇により体積膨脹したり、長期運転にお
いて多少なりとも蒸発または漏れを伴うことから、真空
ポンプ１８４に代えて、供給槽１８２、１８３を接続パ
イプ１８０、１８１に接続して、磁性流体ＭＦを隙間Ｓ
２に導入する。

【００７８】なお、上記実施例では、第３の溝１９２と
ランド部１９３とを回転軸１５４のラジアル摺動面１５
４Ａに形成しているが、軸受部１５５のラジアル摺動部
１５５Ｃに形成してもよく、その場合も同じ作用を果た
す。

【００７９】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明に係る流体
軸受装置は、潤滑流体を磁性流体により構成し、回転軸
を磁性体で軸受部と軸受ハウジングとを非磁性体でそれ
ぞれ構成し、軸受部と軸受ハウジングとの間に磁性体か
らなる磁路形成部を設け、この磁路形成部と回転軸とで
形成される磁路により磁性流体を間隙内に密封するシー
ル部を形成したことにより、軸受装置から潤滑材の漏れ
を完全に防止することができるので、信頼性を向上させ
ることができる。さらに、装置を簡素化したので、メン
テナンスを容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る磁性流体軸受装置
を示す縦断面図。

【図２】図１を拡大して示す拡大縦断面。

【図３】図１のIII −III 線に沿う縦断面図。

【図４】図１のIV−IV線に沿う矢視図。

【図５】上記磁性流体軸受装置の軸受円周方向の油膜圧
力の分布を示す圧力分布図。

【図６】上記磁性流体軸受装置の軸受幅方向の油膜圧力
の分布を示す圧力分布図。

【図７】本発明の第２の実施例に係る磁性流体軸受装置
を示す縦断面図。

【図８】図７のVIII−VIII線に沿う縦断面図。

【図９】図７の要部を拡大して示す拡大縦断面図。

【図１０】従来のラジアルスラスト軸受装置を示す縦断
面図。

【図１１】図１０のXI−XI線に沿う矢視図。

【図１２】図１１のXII −XII 線に沿う断面図。

【図１３】図１０のラジアルスラスト軸受装置の軸受円
周方向の油膜圧力の分布を示す圧力分布図。

【図１４】図１０のラジアルスラスト軸受装置の軸受幅
方向の油膜圧力の分布を示す圧力分布図。

【図１５】従来のラジアル軸受装置を示す縦断面図。

【図１６】図１５の要部を拡大して示す拡大縦断面図。

【符号の説明】

２枠体４、５４、１５４回転軸６、５５、１５５軸受部７、３７、１５７軸受ハウジング２０、３８、１５８シール部５６、１５６磁路形成部７２第１の溝１６０Ｃ，１６１Ｃ冷却通路１７０，１７０Ａ，１７０Ｂ連通孔１８０、１８１接続パイプ１９２第３の溝ＭＦ磁性流体 Φ１、Φ２磁路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】枠体に取付けられた軸受ハウジングと、
この軸受ハウジングに収容され回転軸を支持する軸受部
とを有し、これら軸受側と回転軸側との間隙に潤滑流体
を充填させた軸受装置において、前記潤滑流体を磁性流
体により構成し、前記回転軸を磁性体で前記軸受部と軸
受ハウジングとを非磁性体でそれぞれ構成し、前記軸受
部と軸受ハウジングとの間に磁性体からなる磁路形成部
を設け、この磁路形成部と前記回転軸とで形成される磁
路により前記磁性流体を前記間隙内に密封するシール部
を形成したことを特徴とする磁性流体軸受装置。
【請求項２】回転軸と軸受部とのいずれか一方の対向
面に磁性流体を低圧側から高圧側に導く溝を形成した請
求項１に記載の磁性流体軸受装置。
【請求項３】磁路形成部は、冷却媒体を外部から導入
する冷却通路が内部に形成された請求項１または２に記
載の磁性流体軸受装置。
【請求項４】軸受部は、磁性流体を外部から供給可能
に導入する導入通路が内部に形成された請求項１、２ま
たは３に記載の磁性流体軸受装置。