JPH0633940A - 流体回転機械 - Google Patents

流体回転機械

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Publication number
JPH0633940A
JPH0633940A JP19194892A JP19194892A JPH0633940A JP H0633940 A JPH0633940 A JP H0633940A JP 19194892 A JP19194892 A JP 19194892A JP 19194892 A JP19194892 A JP 19194892A JP H0633940 A JPH0633940 A JP H0633940A
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JP
Japan
Prior art keywords
thrust
motor
magnetic bearing
stator
rotary shaft
Prior art date
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Pending
Application number
JP19194892A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoichi Kanemitsu
陽一 金光
Susumu Osawa
將 大沢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Ebara Corp filed Critical Ebara Corp
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Publication of JPH0633940A publication Critical patent/JPH0633940A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406Magnetic bearings
    • F16C32/044Active magnetic bearings
    • F16C32/0474Active magnetic bearings for rotary movement
    • F16C32/0489Active magnetic bearings for rotary movement with active support of five degrees of freedom, e.g. two radial magnetic bearings combined with an axial bearing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C39/00Relieving load on bearings
    • F16C39/06Relieving load on bearings using magnetic means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 羽根車回転により発生する軸方向スラストを
打ち消す補償スラストを発生することが出来て、しかも
小形化が可能で、消費電力及び運転コストを低く抑える
ことが出来る様な流体回転機械の提供。 【構成】 羽根車が発生する軸方向のスラストを打ち消
す方向のスラストを発生する部材(33、43、53)
を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、回転軸を浮上状態で非
接触支持する磁気軸受を有する回転機械に関し、特に、
回転軸と、回転軸に取り付けた羽根車と、回転軸を回転
駆動するモータと、回転軸を半径方向に非接触状態で支
持するラジアル磁気軸受と、回転軸を軸方向に非接触状
態で支持するスラスト磁気軸受とを含む流体回転機械に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】上記した流体回転機械の従来の技術が図
4で示されている。全体を符号20で示す従来の流体回
転機械は、羽根車1を取り付けた回転軸2と、回転軸2
を半径方向に支持するためのラジアル磁気軸受14、1
4と、該ラジアル磁気軸受と回転軸2との半径方向距離
を計測するセンサ5と、回転軸2を軸方向に支持するス
ラスト磁気軸受15と、該スラスト磁気軸受と回転軸2
との軸方向距離を計測するセンサ13と、流体回転機械
20を駆動するモータ16、とから構成されている。
【0003】ここで、ラジアル磁気軸受14はロータ3
及びステータ4(電磁石)を含んでおり、スラスト磁気
軸受15はロータディスク11及びステータ(電磁石)
12を含んでいる。同様に、モータ16はロータ21及
びステータ22を含む。そして、従来の流体回転機械に
おいて、モータ16は円筒面を備える通常のモータが用
いられていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この様な流体回転機械
20の作動に際しては、羽根車1の回転により、吸込側
(図4の左側)に向かう軸方向のスラスト(図4では符
号Ffで示す)が発生する。このスラストFfは比較的
大きく、特に高速のポンプやターボ遠心圧縮機等では大
きくなる。これを補償するため、スラスト磁気軸受15
においてスラストFfとは反対向きのスラストFmbを
発生させて、両者を相殺させなければならなかった。
【0005】しかし、前述した通りスラストFfは大き
いため、図4で示す様な従来の流体回転機械においては
スラスト磁気軸受16を大きくして、スラストFfと相
殺する程度に大きな補償スラストを発生する必要があっ
た。その結果、流体回転機械の小形化が妨げられるとい
う問題が存在する。
【0006】また、大きな補償スラストを発生されるた
めに、スラスト磁気軸受16で消費する電力が大きくな
り、流体回転機械全体の消費電力が増大してしまう。そ
のため、運転コストが高くなる。
【0007】さらに、流体回転機械の出力も低下し、効
率が低くなってしまうという問題を生じる。
【0008】本発明は上記した従来技術の問題点に鑑み
て提案されたもので、羽根車回転により発生する軸方向
スラストを打ち消す補償スラストを発生することが出来
て、しかも小形化が可能で、消費電力及び運転コストを
低く抑えることが出来る様な流体回転機械の提供を目的
としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の流体回転機械
は、回転軸と、回転軸に取り付けた羽根車と、回転軸を
回転駆動するモータと、回転軸を半径方向に非接触状態
で支持するラジアル磁気軸受と、回転軸を軸方向に非接
触状態で支持するスラスト磁気軸受とを含む流体回転機
械において、前記モータのロータ及びステータのそれぞ
れの対向面がテーパ状に形成されている。
【0010】また、本発明の流体回転機械は、回転軸
と、回転軸に取り付けた羽根車と、回転軸を回転駆動す
るモータと、回転軸を半径方向に非接触状態で支持する
ラジアル磁気軸受と、回転軸を軸方向に非接触状態で支
持するスラスト磁気軸受とを含む流体回転機械におい
て、前記モータはディスク形のディスクモータであり、
該モータのロータ及びステータのそれぞれの対向面が回
転軸に対して垂直となっている。
【0011】さらに、本発明の流体回転機械は、本発明
の流体回転機械は、回転軸と、回転軸に取り付けた羽根
車と、回転軸を回転駆動するモータと、回転軸を半径方
向に非接触状態で支持するラジアル磁気軸受と、回転軸
を軸方向に非接触状態で支持するスラスト磁気軸受とを
含む流体回転機械において、前記モータはディスク形の
ディスクモータであり、該モータのロータ及びステータ
のそれぞれの対向面が回転軸に対して垂直であり、ディ
スクモータのロータを挟んでステータの反対側には、ス
ラスト磁気軸受のステータが配置されている
【0012】
【作用】上記した様な構成を具備する本発明の流体回転
機械によれば、羽根車が回転する際に発生する軸方向の
スラストを打ち消す方向のスラスト(補償スラスト)を
発生する。ここで、補償スラストはスラスト磁気軸受で
発生するものではないため、従来の様にスラスト磁気軸
受を大きくして且つ大電力を消費させる必要性は全く無
い。
【0013】補償スラストの発生について、前記モータ
のロータとステータの対向する回転面をテーパ形状にす
れば、ロータとステータとの間に作用する磁気的吸引力
の軸方向分力が、補償スラストとして羽根車が発生する
軸方向スラストを打ち消すのである。
【0014】また、補償スラストを発生するための部材
をロータとステータの対向する回転面が回転軸に直角と
なる様に配置されたディスク形のディスクモータにより
構成した場合には、ディスクモータのロータとステータ
との間に作用する磁気的吸引力が、そのまま補償スラス
トとして作用する。
【0015】同様に、ディスクモータのロータディスク
をモータのステータとスラスト磁気軸受のステータとの
間に配置せしめることにより、前記羽根車が発生する軸
方向のスラストを打ち消す方向のスラストを発生する部
材を構成した場合でも、ディスクモータのロータとステ
ータとの間に作用する磁気的吸引力がそのまま補償スラ
ストとして作用する。
【0016】
【実施例】以下、図1〜3を参照して、本発明の実施例
について説明する。なお、図4で示すのと同一の部材に
は、同一の符号を付して重複説明は省略する。
【0017】図1は本発明の第1実施例を示している。
全体を符号30で示す流体回転機械は、図4で示す流体
回転機械20と概略同様な構造であるが、回転軸2を回
転するためのモータ33の構造が図4とは相違してい
る。図1のモータ33は全体が截頭円錐台形をしてお
り、ロータ31とステータ32との対向する回転面31
s、32sは、テーパ形状となっている。そして、対向
する回転面31s、32sをテーパ形状としたことによ
り、ロータ31とステータ32との間で作用する磁気的
吸引力は軸方向成分(或いは分力)Fmt1を持つこと
になる。この軸方向成分Fmt1は、羽根車1が発生す
る軸方向スラストFfを打ち消す方向に作用し、補償ス
ラストとして作用する。
【0018】ここで、羽根車1の発生する軸方向スラス
トFfと、モータ33において発生する補償スラストF
mt1とは相互に打ち消し合うため、スラスト磁気軸受
15における軸方向制御のための磁気的吸引力Fmb
は、図4に示す従来技術の場合に比較して、少なくとも
スラストFfの分だけ小さくなる。
【0019】図2は本発明の第2実施例を示している。
全体を符号40で示す流体回転機械は、モータ43の構
造が図4とは相違している。このモータ43はディスク
形のディスクモータとして構成され、そのロータ41と
ステータ42の対向する回転面41s、42sとが回転
軸2に対して直角となる様に配置されている。この様に
配置した結果、ロータ41とステータ42の対向する回
転面41s、42s間に作用する磁気的吸引力Fmt2
は、軸方向で且つ羽根車1で発生するスラストFfとは
逆向きに作用する。その結果、磁気的吸引力Fmt2は
羽根車1で発生するスラストFfを打ち消す補償スラス
トとして作用する。その他については、第1実施例の場
合と同様である。
【0020】図3は本発明の第3実施例を示している。
この第3実施例は図2の第2実施例と同様にディスク形
のディスクモータ53を備えているが、その配置が第2
実施例とは異なっている。すなわち、ディスクモータ5
3のロータディスク51は、該モータ53のステータ5
2とスラスト磁気軸受55のステータ56(電磁石)と
の間に配置されている。
【0021】この実施例において、ロータディスク51
とステータ52の対向する回転面51s、52sとは回
転軸2に対して直角となる様に配置されており、該回転
面51s、52s間に作用する磁気的吸引力Fmt3
は、羽根車1で発生するスラストFfを打ち消す補償ス
ラストとして作用する。一方、ロータディスク51はデ
ィスクモータ53のロータとしてのみならず、スラスト
磁気軸受55のロータとしても作用する。すなわち、ス
ラスト磁気軸受55のステータ56はロータディスク5
1に対して、スラスト制御力として磁気的吸引力Fmb
を作用するのである。
【0022】その他については、第1及び第2実施例と
同様である。
【0023】
【発明の効果】本発明の作用効果を以下に列挙する。
【0024】(1) 羽根車の回転により発生する軸方
向のスラストを打ち消すことが出来る。(補償スラスト
を発生することが出来る。) (2) スラスト磁気軸受を大きくして且つ大電力を消
費すること無く、補償スラストを発生することが出来
る。
【0025】(3) 流体回転機械の消費電力或いはそ
の他の運転コストを低く抑えることが出来る。
【0026】(4) 長寿命が要求される高速のポンプ
やターボ遠心圧縮機に対して好適に適用される。
【0027】(5) 装置全体の小形化、軽量化が可能
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の断面正面図。
【図2】本発明の第2実施例の断面正面図。
【図3】本発明の第3実施例の断面正面図。
【図4】従来技術を示す断面正面図。
【符号の説明】 1・・・羽根車 2・・・回転軸 3・・・ラジアル磁気軸受のロータ 4・・・ラジアル磁気軸受のステータ 5、13・・・センサ 11・・・スラスト磁気軸受のロータ 12、56・・・スラスト磁気軸受のステータ 14・・・ラジアル磁気軸受 15、55・・・スラスト磁気軸受 16、33、43、53・・・モータ 20、30、40、50・・・流体回転機械 21、31、41、51・・・モータのロータ 22、32、42、52・・・モータのステータ 31s、41s、51s・・・ステータと対向するロー
タ回転面 32s、42s、52s・・・ロータと対向するステー
タ回転面 Ff・・・羽根車が回転することにより生じる軸方向ス
ラスト Fmt1、Fmt2、Fmt3・・・スラストFfを打
ち消す補償スラスト Fmb・・・スラスト磁気軸受の制御スラスト

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転軸と、回転軸に取り付けた羽根車
    と、回転軸を回転駆動するモータと、回転軸を半径方向
    に非接触状態で支持するラジアル磁気軸受と、回転軸を
    軸方向に非接触状態で支持するスラスト磁気軸受とを含
    む流体回転機械において、前記モータのロータ及びステ
    ータのそれぞれの対向面がテーパ状に形成されているこ
    とを特徴とする流体回転機械。
  2. 【請求項2】 回転軸と、回転軸に取り付けた羽根車
    と、回転軸を回転駆動するモータと、回転軸を半径方向
    に非接触状態で支持するラジアル磁気軸受と、回転軸を
    軸方向に非接触状態で支持するスラスト磁気軸受とを含
    む流体回転機械において、前記モータはディスク形のデ
    ィスクモータであり、該モータのロータ及びステータの
    それぞれの対向面が回転軸に対して垂直であることを特
    徴とする流体回転機械。
  3. 【請求項3】 ディスクモータのロータを挟んでステー
    タの反対側には、スラスト磁気軸受のステータが配置さ
    れている請求項2に記載の流体回転機械。
JP19194892A 1992-07-20 1992-07-20 流体回転機械 Pending JPH0633940A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19194892A JPH0633940A (ja) 1992-07-20 1992-07-20 流体回転機械

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19194892A JPH0633940A (ja) 1992-07-20 1992-07-20 流体回転機械

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0633940A true JPH0633940A (ja) 1994-02-08

Family

ID=16283125

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP19194892A Pending JPH0633940A (ja) 1992-07-20 1992-07-20 流体回転機械

Country Status (1)

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JP (1) JPH0633940A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0446353A1 (en) * 1989-09-26 1991-09-18 Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho Operation automating apparatus of hydraulic driving machine
CN106594074A (zh) * 2017-01-18 2017-04-26 桂林理工大学 一种双圆台磁力轴承转子
CN108639302A (zh) * 2018-05-15 2018-10-12 中国船舶科学研究中心(中国船舶重工集团公司第七0二研究所) 一种船舶推进轴系用磁悬浮轴承综合控制装置
CN112821658A (zh) * 2021-03-18 2021-05-18 上海微电机研究所(中国电子科技集团公司第二十一研究所) 基于永磁体吸力的电机轴向牵引机构和立式电机
EP4027500A1 (en) * 2021-01-12 2022-07-13 ABB Schweiz AG An electric machine

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