JPH06159362A - 磁気軸受装置 - Google Patents
磁気軸受装置Info
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- JPH06159362A JPH06159362A JP5181104A JP18110493A JPH06159362A JP H06159362 A JPH06159362 A JP H06159362A JP 5181104 A JP5181104 A JP 5181104A JP 18110493 A JP18110493 A JP 18110493A JP H06159362 A JPH06159362 A JP H06159362A
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Classifications
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- 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
- F16C32/0442—Active magnetic bearings with devices affected by abnormal, undesired or non-standard conditions such as shock-load, power outage, start-up or touchdown
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- F16C32/0614—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a gas cushion, e.g. an air cushion the gas being supplied under pressure, e.g. aerostatic bearings
-
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16C39/00—Relieving load on bearings
- F16C39/02—Relieving load on bearings using mechanical means
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- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 回転軸を半径方向に作用する力および軸線方
向に作用する力に対して支持する磁気軸受装置、特に、
磁気軸受が前述の力に対して軸を適正に支持しえないと
きに作動する磁気軸受用バックアップ軸受を提供する。 【構成】 電磁ジャーナル軸受（２０，２１）および電
磁スラスト軸受（２２，２３）を含む回転軸（１１）用
磁気軸受装置において、水圧ジャーナル軸受（５０，５
１）およびスラスト軸受（５２，５３）としてバックア
ップ軸受が提供される。静圧軸受は、所定の移動範囲内
でいずれかの特定の方向に磁気軸受が軸を支持できない
ことが検出されるとそれに応答して制御手段（６３）に
より付勢され、休止に到るまでの全ゆる速度において流
体の膜上で軸を支持するような圧力で流体が供給され
る。流体はガスが好ましい。
向に作用する力に対して支持する磁気軸受装置、特に、
磁気軸受が前述の力に対して軸を適正に支持しえないと
きに作動する磁気軸受用バックアップ軸受を提供する。 【構成】 電磁ジャーナル軸受（２０，２１）および電
磁スラスト軸受（２２，２３）を含む回転軸（１１）用
磁気軸受装置において、水圧ジャーナル軸受（５０，５
１）およびスラスト軸受（５２，５３）としてバックア
ップ軸受が提供される。静圧軸受は、所定の移動範囲内
でいずれかの特定の方向に磁気軸受が軸を支持できない
ことが検出されるとそれに応答して制御手段（６３）に
より付勢され、休止に到るまでの全ゆる速度において流
体の膜上で軸を支持するような圧力で流体が供給され
る。流体はガスが好ましい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はジャーナル軸受として半
径方向に作用する力に対して、かつスラスト軸受として
軸線方向に作用する力に対して回転軸を支持する磁気軸
受装置に関し、特に、前述のような力に対して磁気軸受
が前記軸を適正に支持しないときに作動するようにされ
た前記軸受装置用の所謂バックアップ軸受に関する。
径方向に作用する力に対して、かつスラスト軸受として
軸線方向に作用する力に対して回転軸を支持する磁気軸
受装置に関し、特に、前述のような力に対して磁気軸受
が前記軸を適正に支持しないときに作動するようにされ
た前記軸受装置用の所謂バックアップ軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気軸受は永久磁石のみからなる受働型
と、永久磁石を備えたり、あるいは備えない電磁軸受か
らなる能動型がある。
と、永久磁石を備えたり、あるいは備えない電磁軸受か
らなる能動型がある。
【０００３】本明細書において区別しないで用いた場合
の「磁気軸受」という用語は双方の種類を網羅する意図
であり、一方の種類あるいは他方の種類に係わる文脈か
ら当該形式の軸受装置、即ち能動型か、あるいは受働型
を適宜言及する。軸（あるいはその他の運動体）を支持
する能動型磁気軸受はジャーナル軸受やスラスト軸受の
役目を果す上で種々の形態で存在している。通常適当な
強磁性材料の電機子が軸の上、軸の中あるいは軸の側方
に形成されて可動電機子を構成し、軸の周りに均等に配
置された可動電機子に隣接して電磁石が配置され固定電
機子手段を形成する。各電磁石は、１個以上の肢を有す
る強磁性芯を含み、前記肢の周りに１個以上の電磁石コ
イルが巻かれ、可動電機子に面する極の面で終ってお
り、芯と電機子とがその間で小さいエアギャップを含む
磁気回路を形成している。作動時、軸は極の面の間にそ
の電機子を位置させて懸架され、軸の電機子と個々の極
の面との間の懸架空隙が、実際の空隙の幅を検出すると
それに応答して種々の電磁コイルの電流を制御すること
によって、物理的接触が起りうる所定の最小の幅を上廻
って保持されている。
の「磁気軸受」という用語は双方の種類を網羅する意図
であり、一方の種類あるいは他方の種類に係わる文脈か
ら当該形式の軸受装置、即ち能動型か、あるいは受働型
を適宜言及する。軸（あるいはその他の運動体）を支持
する能動型磁気軸受はジャーナル軸受やスラスト軸受の
役目を果す上で種々の形態で存在している。通常適当な
強磁性材料の電機子が軸の上、軸の中あるいは軸の側方
に形成されて可動電機子を構成し、軸の周りに均等に配
置された可動電機子に隣接して電磁石が配置され固定電
機子手段を形成する。各電磁石は、１個以上の肢を有す
る強磁性芯を含み、前記肢の周りに１個以上の電磁石コ
イルが巻かれ、可動電機子に面する極の面で終ってお
り、芯と電機子とがその間で小さいエアギャップを含む
磁気回路を形成している。作動時、軸は極の面の間にそ
の電機子を位置させて懸架され、軸の電機子と個々の極
の面との間の懸架空隙が、実際の空隙の幅を検出すると
それに応答して種々の電磁コイルの電流を制御すること
によって、物理的接触が起りうる所定の最小の幅を上廻
って保持されている。
【０００４】実際、停電や、電磁力が対応しえないよう
な例外的な力が軸に作用する可能性があるため、前記磁
気軸受にはバックアップ軸受手段が設けられることがよ
くある。前記バックアップ軸受は軸によって担持された
一方の部分と、固定され、磁気軸受が作動すると、極の
面と磁気軸受の電機子との間の物理的離隔距離より小さ
く、前記の所定の最小の空隙を画成する空隙分前記一方
の部分から離隔された別の部分を含み、もし軸が空隙内
のその通常の中央位置から十分移動すれば、バックアッ
プ軸受の部分が作動面として接触し軸を一時的に支持す
る。
な例外的な力が軸に作用する可能性があるため、前記磁
気軸受にはバックアップ軸受手段が設けられることがよ
くある。前記バックアップ軸受は軸によって担持された
一方の部分と、固定され、磁気軸受が作動すると、極の
面と磁気軸受の電機子との間の物理的離隔距離より小さ
く、前記の所定の最小の空隙を画成する空隙分前記一方
の部分から離隔された別の部分を含み、もし軸が空隙内
のその通常の中央位置から十分移動すれば、バックアッ
プ軸受の部分が作動面として接触し軸を一時的に支持す
る。
【０００５】受働型磁気軸受はスラスト軸受として、専
用ではないが主として使用され、永久磁石の間の斥力に
よって作動しようとする。受働型磁気軸受は懸架力を提
供する能力に関して内部での停電に対して敏感ではない
ものの、それに対して作用する外部の力に対しては敏感
であり、これも回転子および固定子部材の間の衝突を阻
止するためにバックアップ軸受手段を必要とする。
用ではないが主として使用され、永久磁石の間の斥力に
よって作動しようとする。受働型磁気軸受は懸架力を提
供する能力に関して内部での停電に対して敏感ではない
ものの、それに対して作用する外部の力に対しては敏感
であり、これも回転子および固定子部材の間の衝突を阻
止するためにバックアップ軸受手段を必要とする。
【０００６】前述のようなバックアップ軸受手段を設け
ること自体問題が無い訳ではない。磁気軸受が適してい
る機械の軸は、他の種類の軸受では不適当である極めて
高速で回転する類いのものであり、バックアップ軸受の
接触作用面は、もし接触が高速で行われるとすれば作動
あるいは始動が困難であり、かつ／または摩擦により発
生した大量の熱を放散させる必要がある。摩擦は大きい
が、より高速で作動できるものと摩擦の低い部材と組み
合わせてより低速で作動することのできるバックアップ
軸受の提案が行われてきた。前記軸受は相補バックアッ
プ軸受構造による相対的な効率の向上にもかかわらず、
熱を発生させ、その放散に慎重な注意を必要とする。
ること自体問題が無い訳ではない。磁気軸受が適してい
る機械の軸は、他の種類の軸受では不適当である極めて
高速で回転する類いのものであり、バックアップ軸受の
接触作用面は、もし接触が高速で行われるとすれば作動
あるいは始動が困難であり、かつ／または摩擦により発
生した大量の熱を放散させる必要がある。摩擦は大きい
が、より高速で作動できるものと摩擦の低い部材と組み
合わせてより低速で作動することのできるバックアップ
軸受の提案が行われてきた。前記軸受は相補バックアッ
プ軸受構造による相対的な効率の向上にもかかわらず、
熱を発生させ、その放散に慎重な注意を必要とする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は公知の
バックアップ軸受の前述した欠点の少なくともあるもの
を緩和するバックアップ軸受手段を含む磁気軸受装置を
提供することである。本発明の別の目的はそのような軸
受装置を含むターボ機械を提供することである。
バックアップ軸受の前述した欠点の少なくともあるもの
を緩和するバックアップ軸受手段を含む磁気軸受装置を
提供することである。本発明の別の目的はそのような軸
受装置を含むターボ機械を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の一局面によれ
ば、回転軸用の磁気軸受装置は磁気軸受およびバックア
ップ軸受手段を含み、前記バックアップ軸受手段は前記
磁気軸受内での軸の作動位置の所定範囲内に軸がある場
合支持空隙を形成するよう相互から離隔されている隣接
配置の回転可能作動面と固定作動面とを含む静圧軸受
（本明細書においてこのように定義する）と、加圧流体
源と、前記軸の作動位置の前記所定の範囲内で前記軸を
磁気軸受が支持できないことが検出されるとそれに応答
して支持空隙に流体を提供し、前記軸の作動位置の前記
所定範囲内で前記軸を支持するような静圧で膜を前記空
隙内で形成するバックアップ制御手段とを含む。
ば、回転軸用の磁気軸受装置は磁気軸受およびバックア
ップ軸受手段を含み、前記バックアップ軸受手段は前記
磁気軸受内での軸の作動位置の所定範囲内に軸がある場
合支持空隙を形成するよう相互から離隔されている隣接
配置の回転可能作動面と固定作動面とを含む静圧軸受
（本明細書においてこのように定義する）と、加圧流体
源と、前記軸の作動位置の前記所定の範囲内で前記軸を
磁気軸受が支持できないことが検出されるとそれに応答
して支持空隙に流体を提供し、前記軸の作動位置の前記
所定範囲内で前記軸を支持するような静圧で膜を前記空
隙内で形成するバックアップ制御手段とを含む。
【０００９】本発明の別の局面によれば、高圧で流体を
処理するよう作動可能のターボ機械が前節において説明
した磁気軸受装置を含む。そのようなターボ機械におい
ては、バックアップ軸受手段の流体は少なくとも部分的
にプロセス流体から得られる。
処理するよう作動可能のターボ機械が前節において説明
した磁気軸受装置を含む。そのようなターボ機械におい
ては、バックアップ軸受手段の流体は少なくとも部分的
にプロセス流体から得られる。
【００１０】本明細書においては、流体の性質即ちそれ
が液体あるいはガスであるか否かは無関係に静圧軸受と
か静圧という用語を採用しているのでそのように読み取
るべきである。
が液体あるいはガスであるか否かは無関係に静圧軸受と
か静圧という用語を採用しているのでそのように読み取
るべきである。
【００１１】前述のような磁気軸受あるいは軸受の種
類、即ちラジアルジャーナル軸受あるいはアキシャルス
ラスト軸受に関連したバックアップ軸受手段は、それに
よりバックアップされる磁石の近傍に形成するか、ある
いは必要な支持を提供するような軸に対する位置におい
て前記バックアップ軸受手段から離れて形成することが
できる。
類、即ちラジアルジャーナル軸受あるいはアキシャルス
ラスト軸受に関連したバックアップ軸受手段は、それに
よりバックアップされる磁石の近傍に形成するか、ある
いは必要な支持を提供するような軸に対する位置におい
て前記バックアップ軸受手段から離れて形成することが
できる。
【００１２】特に、バックアップ軸受手段の固定した作
動面は、前記作動面まで開放している少なくとも１個の
流体チャンネルが貫通している中実体の面からなり、前
記中実体はラジアルジャーナル軸受とアキシャルスラス
ト軸受の双方の固定作動面を有し、前記固定作動面手段
の間には他方の軸受の作動に干渉する一方の軸受からの
流体の漏洩を阻止する手段が設けられている。
動面は、前記作動面まで開放している少なくとも１個の
流体チャンネルが貫通している中実体の面からなり、前
記中実体はラジアルジャーナル軸受とアキシャルスラス
ト軸受の双方の固定作動面を有し、前記固定作動面手段
の間には他方の軸受の作動に干渉する一方の軸受からの
流体の漏洩を阻止する手段が設けられている。
【００１３】全ゆる回転速度、即ち通常の作動速度か
ら、磁気軸受の故障により軸を休止状態に持って来る必
要のある場合の零の速度まで軸を支持するために静圧軸
受手段を配設することが好ましい。そのような場合、静
圧軸受手段は、前記の回転作動面と固定作動面とを軸の
低回転速度において相互に接触作動するようにさせてよ
く、かつ軸を支持するような圧力で流体を静圧軸受にそ
のような低速では提供しないようバックアップ制御手段
が配設されている。もっとも接触した作動面から熱を抽
出するよう低配で流体を提供してもよい。
ら、磁気軸受の故障により軸を休止状態に持って来る必
要のある場合の零の速度まで軸を支持するために静圧軸
受手段を配設することが好ましい。そのような場合、静
圧軸受手段は、前記の回転作動面と固定作動面とを軸の
低回転速度において相互に接触作動するようにさせてよ
く、かつ軸を支持するような圧力で流体を静圧軸受にそ
のような低速では提供しないようバックアップ制御手段
が配設されている。もっとも接触した作動面から熱を抽
出するよう低配で流体を提供してもよい。
【００１４】本発明の実施例を添付図面を参照して例示
として以下説明する。
として以下説明する。
【００１５】
【実施例】図１を参照すれば、ターボ機械１０は軸１１
を含み、該軸の一端にはインペラ１２が担持されてお
り、インペラ１２は流体を処理するための入口ダクト１
４と、そこからプロセス流体が高圧で供給される出口ダ
クト１５とを有したハウジング１３に配置されている。
軸は能動型磁気軸受に対して懸架され、１６により鎖線
で示し、軸１１と共軸線関係のロータを有する電動モー
タ、あるいは高圧で流体を受け取る流体インペラ１７に
よって回転しうる。駆動流体および／または被動（被圧
縮）流体は液体あるいはガスでよいが実際には軸の回転
速度が速くてプロセス流体がガスである場合に磁気軸受
がよく使用されている。
を含み、該軸の一端にはインペラ１２が担持されてお
り、インペラ１２は流体を処理するための入口ダクト１
４と、そこからプロセス流体が高圧で供給される出口ダ
クト１５とを有したハウジング１３に配置されている。
軸は能動型磁気軸受に対して懸架され、１６により鎖線
で示し、軸１１と共軸線関係のロータを有する電動モー
タ、あるいは高圧で流体を受け取る流体インペラ１７に
よって回転しうる。駆動流体および／または被動（被圧
縮）流体は液体あるいはガスでよいが実際には軸の回転
速度が速くてプロセス流体がガスである場合に磁気軸受
がよく使用されている。
【００１６】本機械の性質は本発明の説明に対して直接
重要でなく、ジャーナル軸受および磁気スラスト軸受２
２，２３として軸を支持する磁気軸受２０，２１に関し
て必要な程度のみ図示し、かつ説明する。
重要でなく、ジャーナル軸受および磁気スラスト軸受２
２，２３として軸を支持する磁気軸受２０，２１に関し
て必要な程度のみ図示し、かつ説明する。
【００１７】ジャーナル軸受２０は軸１１の面上あるい
はその中に画成され、従来の要領で、軸が回転するにつ
れてうず流の形成を最小にする磁気回路の一部を形成す
る強磁性材料の積層から形成された可動電機子２５を含
む。軸に隣接して固定電機子２６が配置されており、該
電機子は、典型的には４個で９０度の間隔をつけ軸の周
りに配設された複数の電磁石からなる。各電磁石は強磁
性芯２７からなり、該芯も積層から構成され、例えば２
８のような半径方向内方に延び、各々極の面２８1 で終
る複数の肢を有し、前記極の面は、懸架空隙３０によっ
て軸受内で中央に懸架されて配置されると可動電機子２
５に対面し、かつそこから僅かに離隔されている。芯
と、典型的には各肢は電磁コイル２８2 を支持してい
る。種々の平面（図示せず）における他の電磁石は類似
である。その他のジャーナル軸受２１は同一である。各
ジャーナル軸受、および好ましくは各電磁石は可動電機
子と各極の面との間の離隔距離を示す信号を提供する移
動検出手段を付属している。
はその中に画成され、従来の要領で、軸が回転するにつ
れてうず流の形成を最小にする磁気回路の一部を形成す
る強磁性材料の積層から形成された可動電機子２５を含
む。軸に隣接して固定電機子２６が配置されており、該
電機子は、典型的には４個で９０度の間隔をつけ軸の周
りに配設された複数の電磁石からなる。各電磁石は強磁
性芯２７からなり、該芯も積層から構成され、例えば２
８のような半径方向内方に延び、各々極の面２８1 で終
る複数の肢を有し、前記極の面は、懸架空隙３０によっ
て軸受内で中央に懸架されて配置されると可動電機子２
５に対面し、かつそこから僅かに離隔されている。芯
と、典型的には各肢は電磁コイル２８2 を支持してい
る。種々の平面（図示せず）における他の電磁石は類似
である。その他のジャーナル軸受２１は同一である。各
ジャーナル軸受、および好ましくは各電磁石は可動電機
子と各極の面との間の離隔距離を示す信号を提供する移
動検出手段を付属している。
【００１８】磁気スラスト軸受２２は、例えばプロセス
あるいは駆動ガスにより空気力学的に軸に作用するアキ
シャルスラストに対して軸線方向に軸を「懸架」するよ
う作用する。前記軸受は軸１１によって担持され半径方
向に延びるロータ３１の形態の可動電機子と、前記ロー
タの一方の側と面し、軸を囲む環状強磁性芯の形態で、
芯の環状極の面３４，３５に形成されロータに面する環
状溝３３を含み、電磁石コイル３６を収容した電磁石３
２とを含み、ロータは通常軸に対する軸線方向の力をロ
ータと各極の面との間の空隙とを均衡させることにより
軸線方向に懸架されている。
あるいは駆動ガスにより空気力学的に軸に作用するアキ
シャルスラストに対して軸線方向に軸を「懸架」するよ
う作用する。前記軸受は軸１１によって担持され半径方
向に延びるロータ３１の形態の可動電機子と、前記ロー
タの一方の側と面し、軸を囲む環状強磁性芯の形態で、
芯の環状極の面３４，３５に形成されロータに面する環
状溝３３を含み、電磁石コイル３６を収容した電磁石３
２とを含み、ロータは通常軸に対する軸線方向の力をロ
ータと各極の面との間の空隙とを均衡させることにより
軸線方向に懸架されている。
【００１９】第２の磁気スラスト軸受２３がロータ３１
と、電磁コイル３９を収容し電磁石３２とは反対側のロ
ータの面に面して配置され、かつ懸架空隙４０によって
ロータから離隔されている電磁石３８からなる固定電機
子手段とによって形成されている。しかしながら、もし
軸に対して、例えばインペラに作用する空力スラストの
ような連続した外部の軸線方向の力が加えられるとすれ
ば、電磁石はこの力に対抗するためロータ３１の一方の
側のみに対して必要とされ、一方そのような連続的な力
がなければ反力を発生させるように両側に電磁石を配置
すればよい。
と、電磁コイル３９を収容し電磁石３２とは反対側のロ
ータの面に面して配置され、かつ懸架空隙４０によって
ロータから離隔されている電磁石３８からなる固定電機
子手段とによって形成されている。しかしながら、もし
軸に対して、例えばインペラに作用する空力スラストの
ような連続した外部の軸線方向の力が加えられるとすれ
ば、電磁石はこの力に対抗するためロータ３１の一方の
側のみに対して必要とされ、一方そのような連続的な力
がなければ反力を発生させるように両側に電磁石を配置
すればよい。
【００２０】作動時、各ジャーナルあるいはスラスト軸
受の電磁石は、検出手段４２により半径方向の軸の移動
を示す信号を、検出手段４３により軸線方向の軸の移動
を示す信号を提供された磁気制御手段４１により可動電
機子と各極の面の間の検出された移動に応答して各極の
面と電機子の間に理想的には均一な懸架空隙を保持する
よう差動付勢される。可動電機子２５または３１といず
れかの極の面との間の空隙幅の増大および／または反対
方向の空隙幅の減少との検出に応答して前記電機子と極
の面との間の磁力の増加の速度と重大度とは、電機子お
よび極が衝突する前に軸に反力を発生させるべきで、こ
のために、前記の軸受は軸の小さい移動に対して通常高
度に応答し、即ち剛性が大きい。
受の電磁石は、検出手段４２により半径方向の軸の移動
を示す信号を、検出手段４３により軸線方向の軸の移動
を示す信号を提供された磁気制御手段４１により可動電
機子と各極の面の間の検出された移動に応答して各極の
面と電機子の間に理想的には均一な懸架空隙を保持する
よう差動付勢される。可動電機子２５または３１といず
れかの極の面との間の空隙幅の増大および／または反対
方向の空隙幅の減少との検出に応答して前記電機子と極
の面との間の磁力の増加の速度と重大度とは、電機子お
よび極が衝突する前に軸に反力を発生させるべきで、こ
のために、前記の軸受は軸の小さい移動に対して通常高
度に応答し、即ち剛性が大きい。
【００２１】本発明によれば、１個以上の静圧軸受の形
態のバックアップ軸受手段が提供される。図１に示す第
１の実施例においては、個別の静圧バックアップジャー
ナル軸受５０，５１は磁気ジャーナル軸受２０，２１と
個々に関連しており、同様に軸１１に沿って軸線方向に
分離されており、静圧バックアップスラスト軸受５２，
５３は軸に沿って移動している磁気スラスト軸受２２，
２３と個々に関連している。磁気ジャーナル軸受２０に
関連したバックアップジャーナル軸受５０を検討すれ
ば、これは磁気軸受の近傍に都合よく配置され、軸の面
および軸を囲む中実体５７の面の側方あるいは前記面の
上にそれぞれ形成され、隣接配置の回転作動面５５と固
定作動面５６とを含む。前記作動面は、軸１１が磁気軸
受内で軸の作動位置の所定範囲内にあると懸架空隙３０
と類似の支持空隙５８を形成するよう相互に対して離隔
配置されている。即ち、磁気軸受の懸架空隙３０内の理
想位置から軸が移動すると磁石制御手段４１によって反
作用を受ける。前記制御手段４１は軸の位置の所定範囲
内から軸位置を回復させ、前記範囲を越えると制御が行
われず、バックアップ軸受が作動して軸を支持する。
態のバックアップ軸受手段が提供される。図１に示す第
１の実施例においては、個別の静圧バックアップジャー
ナル軸受５０，５１は磁気ジャーナル軸受２０，２１と
個々に関連しており、同様に軸１１に沿って軸線方向に
分離されており、静圧バックアップスラスト軸受５２，
５３は軸に沿って移動している磁気スラスト軸受２２，
２３と個々に関連している。磁気ジャーナル軸受２０に
関連したバックアップジャーナル軸受５０を検討すれ
ば、これは磁気軸受の近傍に都合よく配置され、軸の面
および軸を囲む中実体５７の面の側方あるいは前記面の
上にそれぞれ形成され、隣接配置の回転作動面５５と固
定作動面５６とを含む。前記作動面は、軸１１が磁気軸
受内で軸の作動位置の所定範囲内にあると懸架空隙３０
と類似の支持空隙５８を形成するよう相互に対して離隔
配置されている。即ち、磁気軸受の懸架空隙３０内の理
想位置から軸が移動すると磁石制御手段４１によって反
作用を受ける。前記制御手段４１は軸の位置の所定範囲
内から軸位置を回復させ、前記範囲を越えると制御が行
われず、バックアップ軸受が作動して軸を支持する。
【００２２】固定作動面を有する中実体５７は回転作動
面との間に画成されている支持空隙が、少なくとも軸の
位置が作動位置の所定範囲の限度のところにあると、静
圧軸受として加圧された流体を前記空隙へ供給するよう
機能しうるような作動面に対する寸法とされている。実
際に、軸の作動位置の作動範囲は、軸の通常の作動位置
における空隙が軸を支持するための静圧軸受として機能
しうるよう規制すればよい。
面との間に画成されている支持空隙が、少なくとも軸の
位置が作動位置の所定範囲の限度のところにあると、静
圧軸受として加圧された流体を前記空隙へ供給するよう
機能しうるような作動面に対する寸法とされている。実
際に、軸の作動位置の作動範囲は、軸の通常の作動位置
における空隙が軸を支持するための静圧軸受として機能
しうるよう規制すればよい。
【００２３】また図２を参照すれば、中実体５７は、そ
こを貫通し、作動面５６で開放し、バックアップ制御手
段６３により制御されて流体源６２から加圧された流体
を受け取るよう流体配管６０と流体弁手段６１とを介し
て接続された流体チャンネル５９を有している。
こを貫通し、作動面５６で開放し、バックアップ制御手
段６３により制御されて流体源６２から加圧された流体
を受け取るよう流体配管６０と流体弁手段６１とを介し
て接続された流体チャンネル５９を有している。
【００２４】バックアップ制御手段は軸の作動位置の前
記所定範囲内で軸を磁気軸受が支持出来ないことを示す
信号を受け取るために信号配線６４を介して磁気制御手
段３１に接続されている。
記所定範囲内で軸を磁気軸受が支持出来ないことを示す
信号を受け取るために信号配線６４を介して磁気制御手
段３１に接続されている。
【００２５】バックアップ制御手段が用いる信号はセン
サ４２から直接あるいは、バックアップ軸受手段を磁気
軸受から完全に独立させ、軸の位置により明らかにされ
た後制御の喪失に対して同等に応答するようにさせるた
め支持空隙５８と関連させた完全に別のセットから得る
ことができるが、もし制御の喪失が磁気軸受の電気的故
障によるものであるとすれば、軸位置のそのような変動
は発生の前に磁石制御手段において予測することができ
る。即ち、磁石制御手段からバックアップ制御信号を得
ることにより、軸の移動の結果を直接測定すること以外
の方法で軸の作動位置の前記の所定範囲内で磁気軸受が
軸を支持することができないことを検出することができ
る。
サ４２から直接あるいは、バックアップ軸受手段を磁気
軸受から完全に独立させ、軸の位置により明らかにされ
た後制御の喪失に対して同等に応答するようにさせるた
め支持空隙５８と関連させた完全に別のセットから得る
ことができるが、もし制御の喪失が磁気軸受の電気的故
障によるものであるとすれば、軸位置のそのような変動
は発生の前に磁石制御手段において予測することができ
る。即ち、磁石制御手段からバックアップ制御信号を得
ることにより、軸の移動の結果を直接測定すること以外
の方法で軸の作動位置の前記の所定範囲内で磁気軸受が
軸を支持することができないことを検出することができ
る。
【００２６】磁気軸受装置の作動において、磁気軸受５
０が、あるいはいずれの軸受も軸の作動位置の前記の所
定範囲内で軸を支持することができないことが検出され
るとその検出に応答してバックアップ制御手段が弁手段
６１を開放してダクト５９を介して流体を支持空隙５８
へ送り、固定作動面５６から離して軸の作動面５５を支
持する、即ち、軸の作動位置の前記の所定の範囲内で軸
を支持するような静圧の流体膜を前記空隙内で形成す
る。
０が、あるいはいずれの軸受も軸の作動位置の前記の所
定範囲内で軸を支持することができないことが検出され
るとその検出に応答してバックアップ制御手段が弁手段
６１を開放してダクト５９を介して流体を支持空隙５８
へ送り、固定作動面５６から離して軸の作動面５５を支
持する、即ち、軸の作動位置の前記の所定の範囲内で軸
を支持するような静圧の流体膜を前記空隙内で形成す
る。
【００２７】前述のように、完全な環状の流体膜が形成
でき、かつ常に、かつ軸の移動方向とは無関係に膜を通
して保持された静圧により軸の荷重が支承されうるよう
に軸の作動位置の所定範囲は小さく、かつバックアップ
軸受の作動面の間の空隙を小さくするのが通常である。
でき、かつ常に、かつ軸の移動方向とは無関係に膜を通
して保持された静圧により軸の荷重が支承されうるよう
に軸の作動位置の所定範囲は小さく、かつバックアップ
軸受の作動面の間の空隙を小さくするのが通常である。
【００２８】さらに、外部からの力による流体膜上の軸
荷重のいずれの局部的変動もその点における流体の漏洩
を制限し、そのため支持膜の圧力を増加させるという点
で支持圧力は自動調整する。
荷重のいずれの局部的変動もその点における流体の漏洩
を制限し、そのため支持膜の圧力を増加させるという点
で支持圧力は自動調整する。
【００２９】たとえ静圧流体膜が軸の周りで連続的でな
く、軸の周りに分配された荷重支持個所にのみ介在して
おり、流体が同時に全ての作動面に供給されたとしても
同じ自動調整作用が発生することが認められる。
く、軸の周りに分配された荷重支持個所にのみ介在して
おり、流体が同時に全ての作動面に供給されたとしても
同じ自動調整作用が発生することが認められる。
【００３０】さて図３を参照すれば、この図は７０にお
いて図２と同様の断面図で、図２の水圧バックアップジ
ャーナル軸受５０の修正形態を示している。前記軸受７
０は軸１１と同じ作動面５５と軸の周りにそれぞれ配置
された複数のブロック７５−７８ １個に各々形成した
複数の固定作動面７４−７４とを含む。各ブロックは５
９に対応し、そこを貫通し、作動面に開放したチャンネ
ル７９を含み、各チャンネルは４個の領域即ちパッドに
水圧バックアップ軸受の支持空隙を形成するために流体
を該空隙へ供給するため弁手段６１に連結されている。
いて図２と同様の断面図で、図２の水圧バックアップジ
ャーナル軸受５０の修正形態を示している。前記軸受７
０は軸１１と同じ作動面５５と軸の周りにそれぞれ配置
された複数のブロック７５−７８ １個に各々形成した
複数の固定作動面７４−７４とを含む。各ブロックは５
９に対応し、そこを貫通し、作動面に開放したチャンネ
ル７９を含み、各チャンネルは４個の領域即ちパッドに
水圧バックアップ軸受の支持空隙を形成するために流体
を該空隙へ供給するため弁手段６１に連結されている。
【００３１】図４は９０において、図２および図３と同
様の断面図で、軸受７０の修正形態である静圧バックア
ップジャーナル軸受の第３の形態を示す。この実施例に
おいても軸受は軸１１の作動面５５の周りに配置された
複数のブロックを含み、該ブロック９１−９４は、例え
ば流体を支持空隙まで供給する９１′のような貫通チャ
ンネルと、各々が前記ブロックの中間で固定作動面を提
供し、かつ任意に隣接するブロックの間を延び前記ブロ
ックと共に、軸を完全に囲む固定作動面を形成するブリ
ッジ部材９５−９８とを任意に含む。ブリッジ部材９５
−９８のあるもの、あるいは全ては、例えば９９−１０
２のような貫通チャンネルを備え、該チャンネルの開口
はまた弁手段６１に接続され、該弁手段を介して流体が
支持空隙まで送られ、軸を支持することの可能な静圧流
体膜を形成している。
様の断面図で、軸受７０の修正形態である静圧バックア
ップジャーナル軸受の第３の形態を示す。この実施例に
おいても軸受は軸１１の作動面５５の周りに配置された
複数のブロックを含み、該ブロック９１−９４は、例え
ば流体を支持空隙まで供給する９１′のような貫通チャ
ンネルと、各々が前記ブロックの中間で固定作動面を提
供し、かつ任意に隣接するブロックの間を延び前記ブロ
ックと共に、軸を完全に囲む固定作動面を形成するブリ
ッジ部材９５−９８とを任意に含む。ブリッジ部材９５
−９８のあるもの、あるいは全ては、例えば９９−１０
２のような貫通チャンネルを備え、該チャンネルの開口
はまた弁手段６１に接続され、該弁手段を介して流体が
支持空隙まで送られ、軸を支持することの可能な静圧流
体膜を形成している。
【００３２】前述の修正において、点線１０３で示すよ
うに、個々のブロック９１−９４はブリッジ部材９９−
１０２の半径方向外方に接続され各対のブロックの間で
プレナム室１０４を画成し、該室へ流体が弁手段６１か
ら個々の流体配管によって供給され、かつブリッジ部材
の中、あるいは間の開口を介して支持空隙まで供給さ
れ、流体をより均一に供給する。前記ブロックの作動面
を通して、あるいは該作動面に設けたチャンネル（図示
せず）が同様に前記プレナム室と連通しうる。
うに、個々のブロック９１−９４はブリッジ部材９９−
１０２の半径方向外方に接続され各対のブロックの間で
プレナム室１０４を画成し、該室へ流体が弁手段６１か
ら個々の流体配管によって供給され、かつブリッジ部材
の中、あるいは間の開口を介して支持空隙まで供給さ
れ、流体をより均一に供給する。前記ブロックの作動面
を通して、あるいは該作動面に設けたチャンネル（図示
せず）が同様に前記プレナム室と連通しうる。
【００３３】一般的に前述の実施例のいずれにおいて
も、個別のチャンネルに流体を共通に提供しうるが、懸
架空隙内の軸の位置の変動方向についてのセンサ４２等
による検出に従って軸の周りに配列された複数のチャン
ネルへの流体の供給を個々に制御することによってチャ
ンネルを介して供給された流体に対して保持されている
静圧が、軸の特定の方向の荷重に対応するよう増加する
よう弁手段６１を設けることができることが認められ
る。
も、個別のチャンネルに流体を共通に提供しうるが、懸
架空隙内の軸の位置の変動方向についてのセンサ４２等
による検出に従って軸の周りに配列された複数のチャン
ネルへの流体の供給を個々に制御することによってチャ
ンネルを介して供給された流体に対して保持されている
静圧が、軸の特定の方向の荷重に対応するよう増加する
よう弁手段６１を設けることができることが認められ
る。
【００３４】静圧バックアップ軸受の正確な構造上の細
部とは無関係に、その静圧手段により軸は軸の速度とは
無関係に流体圧により支持され、零を含む全ゆる速度に
おいても機能し、即ち機械が休止するよう低速となる場
合も軸を支持することができる。
部とは無関係に、その静圧手段により軸は軸の速度とは
無関係に流体圧により支持され、零を含む全ゆる速度に
おいても機能し、即ち機械が休止するよう低速となる場
合も軸を支持することができる。
【００３５】しかしながら、バックアップ軸受の静圧機
能を、休止に近づく極めて遅い速度において有効とさ
れ、静圧を制御して低下することにより休止するように
される接触作動面で補うことが好ましい。この目的に対
して、殆んどの点において図２に対応する図５の断面図
に示すように、作動面５５′，５６′の一方あるいは双
方が硬化され、かつ／または低摩耗の材料で形成される
ことによって前記面は低速で作動し接触して休止しう
る。実際そのような摩擦はブレーキ作用を提供するため
に接触を利用するのと同様に必然的に発生する。作動面
の間の接触が静圧を制御して低下させることにより実行
される一方、流体は軸受作用には圧力は十分でないが、
流体を漏洩させることにより作動面から熱を抽出するた
めに流体を流すべく流体を依然として提供することがで
きる。この点に関して、流体に依存して前述のような熱
の抽出とある程度の潤滑を行いうることが、より広い範
囲の作動面に適した材料を提供する。
能を、休止に近づく極めて遅い速度において有効とさ
れ、静圧を制御して低下することにより休止するように
される接触作動面で補うことが好ましい。この目的に対
して、殆んどの点において図２に対応する図５の断面図
に示すように、作動面５５′，５６′の一方あるいは双
方が硬化され、かつ／または低摩耗の材料で形成される
ことによって前記面は低速で作動し接触して休止しう
る。実際そのような摩擦はブレーキ作用を提供するため
に接触を利用するのと同様に必然的に発生する。作動面
の間の接触が静圧を制御して低下させることにより実行
される一方、流体は軸受作用には圧力は十分でないが、
流体を漏洩させることにより作動面から熱を抽出するた
めに流体を流すべく流体を依然として提供することがで
きる。この点に関して、流体に依存して前述のような熱
の抽出とある程度の潤滑を行いうることが、より広い範
囲の作動面に適した材料を提供する。
【００３６】固定作動面５６′はブロック（あるいは図
３から４に示す実施例におけるブリッジ部材）上のコー
ティングとして、あるいは採用する流体によって選択が
変わる材料でブロックを形成することにより形成しう
る。
３から４に示す実施例におけるブリッジ部材）上のコー
ティングとして、あるいは採用する流体によって選択が
変わる材料でブロックを形成することにより形成しう
る。
【００３７】本発明の一般的な実行に対して必要な範囲
では流体の性質は選択の問題であって、液体あるいはガ
スのいずれでもよい。
では流体の性質は選択の問題であって、液体あるいはガ
スのいずれでもよい。
【００３８】流体はガスであることが好ましく、ガスは
静圧軸受、あるいはもっと正確にいえば空力軸受におい
て使用するため十分研究がなされ、かつ公知である。ガ
スは例えば空気のように豊富であるから好ましく、不活
性である必要はない。また、ハウジング１３からバック
アップ弁手段６１まで延びている流体源６２の代りに点
線６２′で示すように、ガスが適当である場合ターボ機
械の原動力即ちプロセスガスを用いることも可能であ
る。
静圧軸受、あるいはもっと正確にいえば空力軸受におい
て使用するため十分研究がなされ、かつ公知である。ガ
スは例えば空気のように豊富であるから好ましく、不活
性である必要はない。また、ハウジング１３からバック
アップ弁手段６１まで延びている流体源６２の代りに点
線６２′で示すように、ガスが適当である場合ターボ機
械の原動力即ちプロセスガスを用いることも可能であ
る。
【００３９】しかしながら、ガスは作動面を接触できる
よう作動面から熱を抽出するが、また液体より潤滑性が
少ないため、乾性作動する作動面に適していることが予
測される。
よう作動面から熱を抽出するが、また液体より潤滑性が
少ないため、乾性作動する作動面に適していることが予
測される。
【００４０】前述の実施例は単一の静圧バックアップ軸
受５０に対して本発明を提供することに集中してきた。
静圧バックアップ軸受５１は構造が同一であって、磁気
軸受２１が個々に、あるいはいずれの磁気軸受も軸を支
持しえないことが検出されるとそれに応答して、そこか
ら流体を受け取るようバックアップ弁手段６１にも接続
されることが理解される。
受５０に対して本発明を提供することに集中してきた。
静圧バックアップ軸受５１は構造が同一であって、磁気
軸受２１が個々に、あるいはいずれの磁気軸受も軸を支
持しえないことが検出されるとそれに応答して、そこか
ら流体を受け取るようバックアップ弁手段６１にも接続
されることが理解される。
【００４１】磁気スラスト軸受２２，２３は５２および
５３で示すものと同様の静圧バックアップ軸受を有して
いる。
５３で示すものと同様の静圧バックアップ軸受を有して
いる。
【００４２】例えば、軸受５２においては、軸１１に固
定されたロータ１１０は軸受５２から延び、一方の半径
方向の面が回転作動面１１１を形成し、そこから軸線方
向に環状の固定作動面１１２が離隔されており、軸が理
想的な位置において軸線方向に支持されたときの前記面
の間の離隔により、バックアップ軸受手段が軸線方向に
機能する前に軸に対して許容される軸線方向作動位置の
所定範囲の一方の限度を画成する支持空隙１１３を形成
する。
定されたロータ１１０は軸受５２から延び、一方の半径
方向の面が回転作動面１１１を形成し、そこから軸線方
向に環状の固定作動面１１２が離隔されており、軸が理
想的な位置において軸線方向に支持されたときの前記面
の間の離隔により、バックアップ軸受手段が軸線方向に
機能する前に軸に対して許容される軸線方向作動位置の
所定範囲の一方の限度を画成する支持空隙１１３を形成
する。
【００４３】固定作動面１１２は図２のジャーナル軸受
の作動面５６と同様軸を完全に囲むか、あるいは間欠
的、即ち図３のジャーナル軸受手段の面７１−７４と同
様個々の軸受パッドを含むようにしてよい。
の作動面５６と同様軸を完全に囲むか、あるいは間欠
的、即ち図３のジャーナル軸受手段の面７１−７４と同
様個々の軸受パッドを含むようにしてよい。
【００４４】連続した作動面の場合、これは環状ブロッ
ク１１４に形成され、該ブロックを通して作動面１１２
へ開放している複数の流体チャンネル１１５が延びてお
り、前記チャンネルは流体配管１１６により、流体源６
２から流体（あるいは１３からプロセスガス）が供給さ
れる弁手段６１と同様のバックアップ弁手段１１７に接
続されている。
ク１１４に形成され、該ブロックを通して作動面１１２
へ開放している複数の流体チャンネル１１５が延びてお
り、前記チャンネルは流体配管１１６により、流体源６
２から流体（あるいは１３からプロセスガス）が供給さ
れる弁手段６１と同様のバックアップ弁手段１１７に接
続されている。
【００４５】ジャーナル軸受に関して、かつ図２から図
５までを参照して前述したように、流体チャンネル１１
５はブリッジ部材を通り、セグメント状とした軸受ブロ
ックの間でプレナム室を画成し、あるいは代りにブロッ
クを通してプレナム室を画成し、さらに作動面１１１お
よび１１２が流体の流れによる冷却効果、あるいはその
潤滑性を用いたり、あるいは用いずに低速で接触して作
動するように適合しうる。特に、少なくとも固定作動面
を支持している体部は適当な乾性作動性のプラスチック
の軸受材から形成してもよい。
５までを参照して前述したように、流体チャンネル１１
５はブリッジ部材を通り、セグメント状とした軸受ブロ
ックの間でプレナム室を画成し、あるいは代りにブロッ
クを通してプレナム室を画成し、さらに作動面１１１お
よび１１２が流体の流れによる冷却効果、あるいはその
潤滑性を用いたり、あるいは用いずに低速で接触して作
動するように適合しうる。特に、少なくとも固定作動面
を支持している体部は適当な乾性作動性のプラスチック
の軸受材から形成してもよい。
【００４６】静圧バックアップスラスト軸受５３は同様
に形成され、回転作動面がロータ１１０の他方の半径方
向の面に形成され、流体配管１１６によりバックアップ
弁手段１１７に結合されている。
に形成され、回転作動面がロータ１１０の他方の半径方
向の面に形成され、流体配管１１６によりバックアップ
弁手段１１７に結合されている。
【００４７】バックアップ静圧ジャーナル軸受５０に関
して前述したように、静圧スラスト軸受としてのバック
アップ軸受５２，５３の作動は、特に検出手段４３によ
り懸架空隙３７，４０の瞬間的な幅を磁気制御手段４１
が検出するとそれに応答してバックアップ制御手段６３
により制御される。独立した検出手段（図示せず）をバ
ックアップスラスト軸受の支持空隙１１３と関連させバ
ックアップ制御手段６３に直接フィードしうることは明
らかであり、さらに、６３に対応する個別のバックアッ
プ制御手段（図示せず）をジャーナルバックアップ軸受
５０，５１とは別にスラストバックアップ軸受５２，５
３の専用としうる。
して前述したように、静圧スラスト軸受としてのバック
アップ軸受５２，５３の作動は、特に検出手段４３によ
り懸架空隙３７，４０の瞬間的な幅を磁気制御手段４１
が検出するとそれに応答してバックアップ制御手段６３
により制御される。独立した検出手段（図示せず）をバ
ックアップスラスト軸受の支持空隙１１３と関連させバ
ックアップ制御手段６３に直接フィードしうることは明
らかであり、さらに、６３に対応する個別のバックアッ
プ制御手段（図示せず）をジャーナルバックアップ軸受
５０，５１とは別にスラストバックアップ軸受５２，５
３の専用としうる。
【００４８】水平バックアップ軸受に関していずれの方
向に軸が移動して所定の作動範囲の限界まで来るかは大
きな問題ではないがスラスト軸受の場合はより重大とな
ることが理解される。
向に軸が移動して所定の作動範囲の限界まで来るかは大
きな問題ではないがスラスト軸受の場合はより重大とな
ることが理解される。
【００４９】スラスト軸受２２，２３の電磁石の反対方
向の誘引により軸が軸線方向に懸架される図１に示すよ
うな装置においては、電磁石自体の故障あるいは制御範
囲を越えた軸の移動は双方の電磁石を消勢させ、バック
アップ制御手段６３（あるいはその均等物）が双方の静
圧バックアップ軸受５２，５３を付勢させる。しかしな
がら、もし軸を横線方向に移動させる外部からの力ある
いは電磁軸受の故障に応答したい場合は、バックアップ
制御手段が前記移動に対抗する方向にのみ作用する静圧
軸受を形成することにより一方の支持空隙を狭くするこ
とで応答することができる。
向の誘引により軸が軸線方向に懸架される図１に示すよ
うな装置においては、電磁石自体の故障あるいは制御範
囲を越えた軸の移動は双方の電磁石を消勢させ、バック
アップ制御手段６３（あるいはその均等物）が双方の静
圧バックアップ軸受５２，５３を付勢させる。しかしな
がら、もし軸を横線方向に移動させる外部からの力ある
いは電磁軸受の故障に応答したい場合は、バックアップ
制御手段が前記移動に対抗する方向にのみ作用する静圧
軸受を形成することにより一方の支持空隙を狭くするこ
とで応答することができる。
【００５０】前述のように、図１と類似の機械装置は、
外部から加えられたスラストに対抗して軸に軸線方向の
磁気誘引力を供給する磁気スラスト軸受を１個のみ有す
ればよい。一方向の軸線方向スラストを増大させロータ
をスラスト軸受の電磁石に向かって移動させるのみなら
ず、力の減少あるいは電磁石が故障して軸を反対方向に
移動させる可能性のあることは明らかである。従って、
単一の電磁スラスト軸受に関するバックアップ軸受手段
は、たとえバックアップ制御装置が一対の５１，５２で
示す軸受の一方のみを軸の移動および／またはその原因
により一時付勢しうるものの、依然として前記の一対の
軸受を含むことが好ましい。電磁石が故障して軸の速度
が零まで落ち軸に対する空力的に誘引されたアキシャル
スラストに影響を与える場合、バックアップ制御手段が
安定のため双方のバックアップスラスト軸受を付勢させ
ることができる。
外部から加えられたスラストに対抗して軸に軸線方向の
磁気誘引力を供給する磁気スラスト軸受を１個のみ有す
ればよい。一方向の軸線方向スラストを増大させロータ
をスラスト軸受の電磁石に向かって移動させるのみなら
ず、力の減少あるいは電磁石が故障して軸を反対方向に
移動させる可能性のあることは明らかである。従って、
単一の電磁スラスト軸受に関するバックアップ軸受手段
は、たとえバックアップ制御装置が一対の５１，５２で
示す軸受の一方のみを軸の移動および／またはその原因
により一時付勢しうるものの、依然として前記の一対の
軸受を含むことが好ましい。電磁石が故障して軸の速度
が零まで落ち軸に対する空力的に誘引されたアキシャル
スラストに影響を与える場合、バックアップ制御手段が
安定のため双方のバックアップスラスト軸受を付勢させ
ることができる。
【００５１】本発明の範囲内で前述したものの代りに、
あるいは追加してその他の構成の変形を組み入れうるこ
とが認められる。
あるいは追加してその他の構成の変形を組み入れうるこ
とが認められる。
【００５２】例えば図６に示すように、ジャーナルおよ
びスラスト静圧バックアップ軸受１２２，１２３の双方
の固定作動面１２０，１２１を単一の体部１２４が双方
共有することができる。前記単一の体部自体は、グラシ
ア有限会社デバ工場（Ｇｌａｃｉｅｒ ＧｍｂＨ−Ｄｅ
ｖａ Ｗｅｒｋｅ）によって製造され、ＤＥＶＡの登録
商標の下に販売され、軸１１によって担持されている硬
化された材料製のＬ字形スリーブ１２５と接触して少な
くとも低速で作動するよう設計され、それぞれジャーナ
ルおよびスラストローラ作動面１２６，１２７を提供す
る適当な乾性作動の自働潤滑性軸受材から構成しうる。
びスラスト静圧バックアップ軸受１２２，１２３の双方
の固定作動面１２０，１２１を単一の体部１２４が双方
共有することができる。前記単一の体部自体は、グラシ
ア有限会社デバ工場（Ｇｌａｃｉｅｒ ＧｍｂＨ−Ｄｅ
ｖａ Ｗｅｒｋｅ）によって製造され、ＤＥＶＡの登録
商標の下に販売され、軸１１によって担持されている硬
化された材料製のＬ字形スリーブ１２５と接触して少な
くとも低速で作動するよう設計され、それぞれジャーナ
ルおよびスラストローラ作動面１２６，１２７を提供す
る適当な乾性作動の自働潤滑性軸受材から構成しうる。
【００５３】ブロック２４は軸を囲み、バックアップ制
御手段（図示せず）の制御により流体を（適当に）固定
作動面１２０，１２１まで供給する流体チャンネル１２
８（１２９）を貫通して有している。いずれかの個々の
軸受の支持空隙からの流体の漏洩並びに他の軸受手段の
静圧膜に対する干渉を阻止するために、排出チャンネル
１３０の形態の手段がブロックを通して設けられ２個の
固定作動面の間の境界に開放している。流体はガスであ
ることが好ましく、かつ作動面を接触させるよう圧力が
低下するとすれば、作動面から熱を抽出し、かつブロッ
クの表面を保護するために流体の流れが維持される。図
６にはそのような組合せを１つのみ示しており、必要に
応じて他にも設けうることは明らかである。
御手段（図示せず）の制御により流体を（適当に）固定
作動面１２０，１２１まで供給する流体チャンネル１２
８（１２９）を貫通して有している。いずれかの個々の
軸受の支持空隙からの流体の漏洩並びに他の軸受手段の
静圧膜に対する干渉を阻止するために、排出チャンネル
１３０の形態の手段がブロックを通して設けられ２個の
固定作動面の間の境界に開放している。流体はガスであ
ることが好ましく、かつ作動面を接触させるよう圧力が
低下するとすれば、作動面から熱を抽出し、かつブロッ
クの表面を保護するために流体の流れが維持される。図
６にはそのような組合せを１つのみ示しており、必要に
応じて他にも設けうることは明らかである。
【００５４】前述の実施例は、軸受装置が軸の作動位置
の所定範囲内で軸を懸架することができないことが（必
然的ではないが）直ちに電磁軸受制御手段あるいは少な
くともそれに関連した位置検出手段により検出されるよ
うな、電磁軸受用のバックアップ軸受装置を提供するこ
とに全て係わる。
の所定範囲内で軸を懸架することができないことが（必
然的ではないが）直ちに電磁軸受制御手段あるいは少な
くともそれに関連した位置検出手段により検出されるよ
うな、電磁軸受用のバックアップ軸受装置を提供するこ
とに全て係わる。
【００５５】５６に対応するバックアップ制御手段に信
号を提供するよう図１における４２および／または４３
に対応する特定の位置検出手段が必要とされる可能性は
あるものの、受働型磁気軸受に対してバックアップ軸受
手段を同様に提供しうることが認められる。勿論そのよ
うな受働型軸受にはバックアップ軸受流体の冷却流から
恩恵を蒙ったり、あるいは軸受の故障の原因となるよう
な電磁コイルは無いが、他の点においては作動や効果は
同様である。
号を提供するよう図１における４２および／または４３
に対応する特定の位置検出手段が必要とされる可能性は
あるものの、受働型磁気軸受に対してバックアップ軸受
手段を同様に提供しうることが認められる。勿論そのよ
うな受働型軸受にはバックアップ軸受流体の冷却流から
恩恵を蒙ったり、あるいは軸受の故障の原因となるよう
な電磁コイルは無いが、他の点においては作動や効果は
同様である。
【図１】磁気ラジアルまたはジャーナル軸受および磁気
アキシャルまたはスラスト軸受並びに前記軸受の各々の
側の前記軸受用バックアップ軸受手段とを示す、本発明
による能動型磁気軸受装置を含むターボ機械の概略図。
アキシャルまたはスラスト軸受並びに前記軸受の各々の
側の前記軸受用バックアップ軸受手段とを示す、本発明
による能動型磁気軸受装置を含むターボ機械の概略図。
【図２】ジャーナル軸受に関連した静圧バックアップジ
ャーナル軸受の第１の実行形態を示す、図１の線Ｉ−Ｉ
に沿って視た部分断面図。
ャーナル軸受の第１の実行形態を示す、図１の線Ｉ−Ｉ
に沿って視た部分断面図。
【図３】図２と類似であるがジャーナル軸受に関連した
静圧バックアップジャーナル軸受手段の第２の実行形態
を示す断面図。
静圧バックアップジャーナル軸受手段の第２の実行形態
を示す断面図。
【図４】図３と類似であるがジャーナル軸受に関連した
静圧バックアップジャーナル軸受手段の第３の実行形態
を示す断面図。
静圧バックアップジャーナル軸受手段の第３の実行形態
を示す断面図。
【図５】図２と類似であるが、ジャーナル軸受に関連し
た静圧バックアップジャーナル軸受手段の第４の実行形
態を示す断面図。
た静圧バックアップジャーナル軸受手段の第４の実行形
態を示す断面図。
【図６】図１に示すものと類似の機械の一部の側面図で
あるが、ジャーナル軸受とアキシャルスラスト軸受の双
方と関連したバックアップ軸受手段の第２の実行形態を
示す図。
あるが、ジャーナル軸受とアキシャルスラスト軸受の双
方と関連したバックアップ軸受手段の第２の実行形態を
示す図。
１０ ターボ機械 １１ 軸 ２０，２１ 磁気軸受 ５０，５１ バックアップジャーナル軸受 ５２，５３ バックアップスラスト軸受 ５５，５６ 作動面 ５７ 中実体 ５８ 支持空隙 ５９ 流体チャンネル ６２ 流体源 ６３ バックアップ制御手段
Claims (11)
- 【請求項１】 磁気軸受とバックアップ軸受手段とを含
む回転軸用磁気軸受装置において、前記バックアップ軸
受手段が、相互に離隔され軸が前記磁気軸受内の該軸の
作動位置の所定範囲内にあるとき支持空隙を画成する隣
接配置の回転作動面と固定作動面と、加圧流体源と、前
記軸の作動位置の前記所定範囲内で磁気軸受が前記軸を
支持しえないことが検出されるとそれに応答して前記軸
の作動位置の前記所定範囲内において前記軸を支持する
ような静圧の膜を支持空隙内で形成するよう流体を前記
支持空隙に提供するバックアップ制御手段とを含むこと
を特徴とする磁気軸受装置。 - 【請求項２】 前記静圧流体がガスであることを特徴と
する請求項１に記載の磁気軸受装置。 - 【請求項３】 前記磁気軸受装置が高圧でガスを処理す
るよう作動しうるターボ機械の一部を形成し、前記バッ
クアップ軸受手段の流体ガスが少なくとも部分的には前
記プロセスガスから得られることを特徴とする請求項２
に記載の磁気軸受装置。 - 【請求項４】 静圧軸受手段が軸の全ゆる回転速度にお
いて軸の作動位置の前記所定の範囲内で前記軸を支持す
る前記バックアップ制御手段を介して配設されているこ
とを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記
載の磁気軸受装置。 - 【請求項５】 前記バックアップ軸受手段の作動時、前
記バックアップ制御手段は、前記の隣接配置の作動面が
接触して作動するような圧力で軸の低速においては流体
を提供しないよう配設されていることを特徴とする請求
項１から３までのいずれか１項に記載の磁気軸受装置。 - 【請求項６】 接触している作動面から熱を抽出するた
めに前記面に流体を流すような圧力で流体を軸の低速時
静圧軸受に提供するようバックアップ制御手段が配設さ
れていることを特徴とする請求項５に記載の磁気軸受装
置。 - 【請求項７】 バックアップ軸受手段の前記固定作動面
が中実体の面からなり、前記中実体を通って流体チャン
ネルが前記作動面まで延びていることを特徴とする請求
項１から６までのいずれか１項に記載の磁気軸受装置。 - 【請求項８】 前記中実体が低摩擦性の乾燥作動軸受材
のブロックからなることを特徴とする請求項７に記載の
磁気軸受装置。 - 【請求項９】 前記中実体が乾質潤滑性材料を装入した
多孔性金属のブロックからなることを特徴とする請求項
８に記載の磁気軸受装置。 - 【請求項１０】 前記中実体がラジアルジャーナル軸受
の固定作動面とアキシャルスラスト軸受の固定作動面と
を有し、各作動面が流体チャンネルを関連させており、
前記固定作動面の間で、一方の軸受からの流体の漏洩が
他方の軸受の作動と干渉しないようにする手段が設けら
れていることを特徴とする請求項７から９までのいずれ
か１項に記載の磁気軸受装置。 - 【請求項１１】 一方の軸受からの流体の漏洩が他方の
軸受の作動と干渉しないようにする前記手段が、前記中
実体を貫通し、かつ前記中実体により形成される前記ラ
ジアルおよびアキシャル軸受の作動面の間の境界面に開
放している少なくとも１個の排出チャンネルからなるこ
とを特徴とする請求項１０に記載の磁気軸受装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB92156207 | 1992-07-23 | ||
| GB9215620A GB2268983B (en) | 1992-07-23 | 1992-07-23 | Magnetic bearing back-up |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06159362A true JPH06159362A (ja) | 1994-06-07 |
| JP3686093B2 JP3686093B2 (ja) | 2005-08-24 |
Family
ID=10719139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18110493A Expired - Lifetime JP3686093B2 (ja) | 1992-07-23 | 1993-07-22 | 磁気軸受装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5345127A (ja) |
| EP (1) | EP0580202B1 (ja) |
| JP (1) | JP3686093B2 (ja) |
| DE (1) | DE69302235T2 (ja) |
| GB (1) | GB2268983B (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010077970A (ja) * | 2008-09-25 | 2010-04-08 | Siemens Ag | 蒸気タービン |
| KR20190032867A (ko) * | 2017-09-20 | 2019-03-28 | 한화파워시스템 주식회사 | 드라이 가스 실에 적용된 자기 감쇠기 시스템 |
| JP2019525058A (ja) * | 2016-07-25 | 2019-09-05 | ダイキン アプライド アメリカズ インコーポレィティッド | 遠心圧縮機及び遠心圧縮機用の磁気軸受バックアップシステム |
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| SE515173C2 (sv) * | 1999-11-10 | 2001-06-25 | Skf Nova Ab | Anordning vid en verktygsbärande enhet för förflyttning av en roterbar axel i axiell riktning |
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| US5345127A (en) | 1994-09-06 |
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| GB2268983A (en) | 1994-01-26 |
| GB9215620D0 (en) | 1992-09-09 |
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