JPH08145058A - ロータの支持方法、カップリング装置、ラジアル磁気軸受、および回転式流体機械 - Google Patents
ロータの支持方法、カップリング装置、ラジアル磁気軸受、および回転式流体機械Info
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- JPH08145058A JPH08145058A JP28668294A JP28668294A JPH08145058A JP H08145058 A JPH08145058 A JP H08145058A JP 28668294 A JP28668294 A JP 28668294A JP 28668294 A JP28668294 A JP 28668294A JP H08145058 A JPH08145058 A JP H08145058A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 回転式流体機械のロータが４次危険速度の近
傍でも運転できるようにする。 【構成】 軸端部にフランジ部と、磁気軸受スリーブを
取付加工したハブとを一体構造としたカップリング３を
締結し、ラジアル磁気軸受１により磁気軸受スリーブを
回転支持する。 【効果】 軸端は４次危険速度における振動モードの拡
幅が大きくなる位置であるので、この位置で振動を押さ
えるように磁気軸受で支持すると振動制御効果が向上
し、運転の安定化がはかれる。
傍でも運転できるようにする。 【構成】 軸端部にフランジ部と、磁気軸受スリーブを
取付加工したハブとを一体構造としたカップリング３を
締結し、ラジアル磁気軸受１により磁気軸受スリーブを
回転支持する。 【効果】 軸端は４次危険速度における振動モードの拡
幅が大きくなる位置であるので、この位置で振動を押さ
えるように磁気軸受で支持すると振動制御効果が向上
し、運転の安定化がはかれる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、回転式流体機械のロー
タの支持方法、カップリング装置とそれを用いたラジア
ル磁気軸受、及び回転式流体機械に係り、特に４次の危
険速度に近い高速度で運転される遠心圧縮機等に好適な
ロータの支持方法、カップリング装置とそれを用いたラ
ジアル磁気軸受、並びに回転式流体機械に関する。
タの支持方法、カップリング装置とそれを用いたラジア
ル磁気軸受、及び回転式流体機械に係り、特に４次の危
険速度に近い高速度で運転される遠心圧縮機等に好適な
ロータの支持方法、カップリング装置とそれを用いたラ
ジアル磁気軸受、並びに回転式流体機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ラジアル磁気軸受を搭載した回転
式流体機械は、３次危険速度と４次危険速度の間で通常
運転されている。ところがシャフト長さが長い場合及び
羽根車枚数が多くなりロータの固有振動数が低くなる場
合には、４次危険速度を越えた運転が要求される。しか
し４次危険速度においては、従来の経験から、ロータの
支持される部分、即ち強磁性体の積層板等が取付加工さ
れている位置は危険速度モードの節に近いことから、こ
の回転数付近においてはロータの制御が不可能であっ
た。これはロータの４次危険速度モードが、このラジア
ル軸受の配置の場合には不可制御モードになっているこ
とを意味している。このように従来の技術では、ロータ
の４次危険速度での制御が困難であったため、この速度
付近における運転、また、この速度を越えて運転するこ
とが不可能であった。尚、磁気軸受装置及び非接触ガス
シール装置を備えて、潤滑油、シール油を用いない遠心
圧縮機の公知例としては、実開平２−１２６０９５号公
報に記載のものがある。
式流体機械は、３次危険速度と４次危険速度の間で通常
運転されている。ところがシャフト長さが長い場合及び
羽根車枚数が多くなりロータの固有振動数が低くなる場
合には、４次危険速度を越えた運転が要求される。しか
し４次危険速度においては、従来の経験から、ロータの
支持される部分、即ち強磁性体の積層板等が取付加工さ
れている位置は危険速度モードの節に近いことから、こ
の回転数付近においてはロータの制御が不可能であっ
た。これはロータの４次危険速度モードが、このラジア
ル軸受の配置の場合には不可制御モードになっているこ
とを意味している。このように従来の技術では、ロータ
の４次危険速度での制御が困難であったため、この速度
付近における運転、また、この速度を越えて運転するこ
とが不可能であった。尚、磁気軸受装置及び非接触ガス
シール装置を備えて、潤滑油、シール油を用いない遠心
圧縮機の公知例としては、実開平２−１２６０９５号公
報に記載のものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、４
次危険速度においてはロータ支持部が危険速度モードの
節に近くなっていたため、ラジアル磁気軸受によりロー
タに外力を加えることが困難であった。従って回転式流
体機械の運転速度が４次危険速度では、磁気軸受システ
ムによるロータの制御が不可能であった。この結果、４
次危険速度の軸振動振幅が大きい場合には、運転範囲が
非常に狭くなるため、この回転数における制御が不可能
であれば磁気軸受システムを用いることのメリットが非
常に限定されてしまうことになる。特に、シャフトに取
り付けられる羽根車の数が多くなり、ロータの固有振動
数が下がってくると、４次危険速度を越えた運転が必要
になることも多くなるが、従来技術ではこれに対応でき
ないという問題があった。
次危険速度においてはロータ支持部が危険速度モードの
節に近くなっていたため、ラジアル磁気軸受によりロー
タに外力を加えることが困難であった。従って回転式流
体機械の運転速度が４次危険速度では、磁気軸受システ
ムによるロータの制御が不可能であった。この結果、４
次危険速度の軸振動振幅が大きい場合には、運転範囲が
非常に狭くなるため、この回転数における制御が不可能
であれば磁気軸受システムを用いることのメリットが非
常に限定されてしまうことになる。特に、シャフトに取
り付けられる羽根車の数が多くなり、ロータの固有振動
数が下がってくると、４次危険速度を越えた運転が必要
になることも多くなるが、従来技術ではこれに対応でき
ないという問題があった。
【０００４】本発明の目的は、磁気軸受を搭載した回転
式流体機械において、４次危険速度モードに対して、ラ
ジアル磁気軸受システムによるロータの振動制御を行え
るようにし、運転速度が４次危険速度に近い状態、ある
いは４次危険速度を越えた状態においても、運転を可能
にするロータの支持方法、カップリング装置及びそれを
用いたラジアル磁気軸受、並びに回転式流体機械を提供
することである。
式流体機械において、４次危険速度モードに対して、ラ
ジアル磁気軸受システムによるロータの振動制御を行え
るようにし、運転速度が４次危険速度に近い状態、ある
いは４次危険速度を越えた状態においても、運転を可能
にするロータの支持方法、カップリング装置及びそれを
用いたラジアル磁気軸受、並びに回転式流体機械を提供
することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、ロータ
のシャフトの一端に取り付けられて他の回転式機械との
結合を行うためのカップリング装置と、上記シャフトに
取り付けられその外周に強磁性体を有したスリーブとを
一体構造として形成するとともに、上記スリーブをステ
ータ側に設けた磁力発生手段が発生する磁力によって支
持することにより達成される。
のシャフトの一端に取り付けられて他の回転式機械との
結合を行うためのカップリング装置と、上記シャフトに
取り付けられその外周に強磁性体を有したスリーブとを
一体構造として形成するとともに、上記スリーブをステ
ータ側に設けた磁力発生手段が発生する磁力によって支
持することにより達成される。
【０００６】
【作用】ラジアル磁気軸受を搭載した回転式流体機械の
遠心圧縮機等においては、軸受とシャフトが非接触で回
転するためにばね定数が小さい上に、その回転速度は非
常に高速であるために、定格の回転数は３次危険速度と
４次危険速度の間の値となり、更にロータの質量増大に
伴って４次危険速度が小さくなるとそれ以上での運転が
必要になる。ここで従来の遠心圧縮機等で運転速度が４
次危険速度の場合に制御が不可能となる理由は、ラジア
ル磁気軸受により支持される部分が危険速度モードの節
に当たるか、もしくは節の近くに位置したためで、これ
によりラジアル磁気軸受からの電磁力がロータに効果的
に作用しなかったためである。従って、４次危険速度に
て運転される場合でも、ロータに電磁力が効果的に作用
する位置、即ち充分に振動モードの振れが大きい位置で
あるロータの端部にラジアル軸受を設置すれば、制御が
可能となり、４次危険速度においても運転することがで
きる上、４次危険速度を越えた運転も可能となる。
遠心圧縮機等においては、軸受とシャフトが非接触で回
転するためにばね定数が小さい上に、その回転速度は非
常に高速であるために、定格の回転数は３次危険速度と
４次危険速度の間の値となり、更にロータの質量増大に
伴って４次危険速度が小さくなるとそれ以上での運転が
必要になる。ここで従来の遠心圧縮機等で運転速度が４
次危険速度の場合に制御が不可能となる理由は、ラジア
ル磁気軸受により支持される部分が危険速度モードの節
に当たるか、もしくは節の近くに位置したためで、これ
によりラジアル磁気軸受からの電磁力がロータに効果的
に作用しなかったためである。従って、４次危険速度に
て運転される場合でも、ロータに電磁力が効果的に作用
する位置、即ち充分に振動モードの振れが大きい位置で
あるロータの端部にラジアル軸受を設置すれば、制御が
可能となり、４次危険速度においても運転することがで
きる上、４次危険速度を越えた運転も可能となる。
【０００７】即ち従来ロータの支持部は図５における従
来のロータ支持部１４及び１５の位置であり、速度が４
次危険速度に一致した場合に、カップリング装置（以下
単にカップリングという）３側の支持部１４は４次危険
速度モードの節となってしまう。一般的に磁気軸受を搭
載した遠心圧縮機等の場合には図６に示すごとく、３次
危険速度と４次危険速度の間で定格速度Ｎｄの付近で運
転されることになるが、４次危険速度における振動振幅
が大きい場合でも、支持部が振動の節に一致している
と、この部分に外力を加えても制振効果は無く、４次危
険速度に近い回転数においては運転が困難である。よっ
てロータ剛性が小さくなった場合には更に運転可能範囲
が狭くなる。
来のロータ支持部１４及び１５の位置であり、速度が４
次危険速度に一致した場合に、カップリング装置（以下
単にカップリングという）３側の支持部１４は４次危険
速度モードの節となってしまう。一般的に磁気軸受を搭
載した遠心圧縮機等の場合には図６に示すごとく、３次
危険速度と４次危険速度の間で定格速度Ｎｄの付近で運
転されることになるが、４次危険速度における振動振幅
が大きい場合でも、支持部が振動の節に一致している
と、この部分に外力を加えても制振効果は無く、４次危
険速度に近い回転数においては運転が困難である。よっ
てロータ剛性が小さくなった場合には更に運転可能範囲
が狭くなる。
【０００８】そこで本発明により、図５において、４次
危険速度においても磁気軸受システムによる振動制御を
可能にし、よって４次危険速度における運転を可能にす
るためには、ラジアル軸受を振動モードの振れの大きい
位置に移動すればよい。より効果の大きい制御を行うた
めには、支持部を駆動機側に移動すればよいことが図５
からわかる。駆動機に近いほどモードの振れが大きくな
ることから、カップリング３の部分２２を支持してやれ
ば、磁気軸受による制御が十分効果的であり、４次危険
速度におけるロータの振動制御が可能になる。４次危険
速度における振動制御が可能となれば、運転回転数を図
６の定格速度Ｎｄから更に上昇させることができる。ま
た、ロータの固有振動数を下げた設計を行っても、この
危険速度を越えて運転することが可能となる。よって磁
気軸受搭載の回転式流体機械の制御性が大幅に向上し、
その運転範囲を大きく広げることができる。
危険速度においても磁気軸受システムによる振動制御を
可能にし、よって４次危険速度における運転を可能にす
るためには、ラジアル軸受を振動モードの振れの大きい
位置に移動すればよい。より効果の大きい制御を行うた
めには、支持部を駆動機側に移動すればよいことが図５
からわかる。駆動機に近いほどモードの振れが大きくな
ることから、カップリング３の部分２２を支持してやれ
ば、磁気軸受による制御が十分効果的であり、４次危険
速度におけるロータの振動制御が可能になる。４次危険
速度における振動制御が可能となれば、運転回転数を図
６の定格速度Ｎｄから更に上昇させることができる。ま
た、ロータの固有振動数を下げた設計を行っても、この
危険速度を越えて運転することが可能となる。よって磁
気軸受搭載の回転式流体機械の制御性が大幅に向上し、
その運転範囲を大きく広げることができる。
【０００９】
【実施例】以下に本発明の一実施例を図１から図６によ
り説明する。図１は本発明の回転式流体機械の一実施例
を示す遠心圧縮機の縦断面図である。図１において、こ
の遠心圧縮機はシャフト５に羽根車１９を取り付け、そ
れをラジアル磁気軸受１で２ケ所支持したものであり、
気体を吸込みノズル２０から吸い込んで吐出ノズル２１
から吐き出す間に羽根車１９により圧縮するものであ
る。この小さい羽根車１９で圧力をあげるためにロータ
が非常に高速で運転される機械であり、本例のように軸
受としてラジアル磁気軸受１を使用した場合にはロータ
と軸受が非接触にて回転するため、回転速度が３次危険
速度と４次危険速度との間で運転されることが多くな
る。
り説明する。図１は本発明の回転式流体機械の一実施例
を示す遠心圧縮機の縦断面図である。図１において、こ
の遠心圧縮機はシャフト５に羽根車１９を取り付け、そ
れをラジアル磁気軸受１で２ケ所支持したものであり、
気体を吸込みノズル２０から吸い込んで吐出ノズル２１
から吐き出す間に羽根車１９により圧縮するものであ
る。この小さい羽根車１９で圧力をあげるためにロータ
が非常に高速で運転される機械であり、本例のように軸
受としてラジアル磁気軸受１を使用した場合にはロータ
と軸受が非接触にて回転するため、回転速度が３次危険
速度と４次危険速度との間で運転されることが多くな
る。
【００１０】更に、この回転式流体機械の遠心圧縮機
は、２つのラジアル磁気軸受１で羽根車１９をシャフト
に取り付けたロータを支持するとともに、他の回転式機
械の駆動機等の軸端との締結を行うたにフランジ部とカ
ップリングハブからなるカップリング３を有する。カッ
プリングハブの外周には強磁性体を有する磁気軸受スリ
ーブ、又は強磁性体の板と絶縁皮膜とを交互に取付加工
した磁気軸受スリーブ２が形成され、この部分がラジア
ル磁気軸受１の電磁力によって支持され、ロータとステ
ータ側が非接触の状態で運転されることを特徴としてい
る。
は、２つのラジアル磁気軸受１で羽根車１９をシャフト
に取り付けたロータを支持するとともに、他の回転式機
械の駆動機等の軸端との締結を行うたにフランジ部とカ
ップリングハブからなるカップリング３を有する。カッ
プリングハブの外周には強磁性体を有する磁気軸受スリ
ーブ、又は強磁性体の板と絶縁皮膜とを交互に取付加工
した磁気軸受スリーブ２が形成され、この部分がラジア
ル磁気軸受１の電磁力によって支持され、ロータとステ
ータ側が非接触の状態で運転されることを特徴としてい
る。
【００１１】図２は図１のカップリング側のラジアル磁
気軸受を示す縦断面図及び制御回路図である。図２にお
いて、図１の回転式流体機械のカップリング３側のラジ
アル磁気軸受１の設置位置を、駆動機と駆動機側のカッ
プリング４を介して接続するためのカップリング３の部
分としている。このカップリング３は、回転式流体機械
のシャフト５にキーあるいは油圧ばねにより締結されて
いる。ここで使用されるカップリング３の種類として
は、ギヤカップリング、ダイヤフラムカップリングやデ
ィスクカップリングなどのフレキシブルカップリングが
挙げられる。更にラジアル磁気軸受１による支持のた
め、カップリングハブ３の部分には、強磁性体が加工取
付された磁気軸受スリーブか、又は強磁性体の板及び絶
縁皮膜が交互に加工取付された磁気軸受スリーブ２が形
成されている。そのラジアル磁気軸受１の電磁力を磁気
軸受スリーブ２に加えることにより、この磁気軸受部に
おいて非接触にて回転式流体機械のロータのシャフト５
が支持され、適宜に運転状態によって制御される。
気軸受を示す縦断面図及び制御回路図である。図２にお
いて、図１の回転式流体機械のカップリング３側のラジ
アル磁気軸受１の設置位置を、駆動機と駆動機側のカッ
プリング４を介して接続するためのカップリング３の部
分としている。このカップリング３は、回転式流体機械
のシャフト５にキーあるいは油圧ばねにより締結されて
いる。ここで使用されるカップリング３の種類として
は、ギヤカップリング、ダイヤフラムカップリングやデ
ィスクカップリングなどのフレキシブルカップリングが
挙げられる。更にラジアル磁気軸受１による支持のた
め、カップリングハブ３の部分には、強磁性体が加工取
付された磁気軸受スリーブか、又は強磁性体の板及び絶
縁皮膜が交互に加工取付された磁気軸受スリーブ２が形
成されている。そのラジアル磁気軸受１の電磁力を磁気
軸受スリーブ２に加えることにより、この磁気軸受部に
おいて非接触にて回転式流体機械のロータのシャフト５
が支持され、適宜に運転状態によって制御される。
【００１２】ラジアル磁気軸受１の制御回路において
は、基準信号１２と変位センサ９の検出信号の差信号が
コントローラ１７に入力され、そのコントローラ１７の
出力が増幅器１８により増幅されて、一対のラジアル磁
気軸受１の電磁石コイルに供給される。
は、基準信号１２と変位センサ９の検出信号の差信号が
コントローラ１７に入力され、そのコントローラ１７の
出力が増幅器１８により増幅されて、一対のラジアル磁
気軸受１の電磁石コイルに供給される。
【００１３】図３は、図２のカップリング３及び磁気軸
受スリーブ２の詳細を示す縦断面図である。図３におい
て、カップリング３のカップリングハブの部分には、磁
気軸受スリーブ２のスリーブベース８が加工取付されて
おり、そこに強磁性体の板６及び絶縁皮膜７が交互に加
工取付されている。強磁性体の板６としては、例えばけ
い素鋼板が用いられている。尚、図３のカップリング３
の磁気軸受スリーブ２の構造は、図１及び図２のカップ
リング３の磁気軸受スリーブ２を例示するものであっ
て、図１及び図２のカップリング３の磁気軸受スリーブ
２の構造はこれに限定されるものではなく、カップリン
グ３上に強磁性体を直接取付加工するか、または強磁性
体の板と絶縁皮膜を交互に直接取付加工したもの等であ
ってもよい。
受スリーブ２の詳細を示す縦断面図である。図３におい
て、カップリング３のカップリングハブの部分には、磁
気軸受スリーブ２のスリーブベース８が加工取付されて
おり、そこに強磁性体の板６及び絶縁皮膜７が交互に加
工取付されている。強磁性体の板６としては、例えばけ
い素鋼板が用いられている。尚、図３のカップリング３
の磁気軸受スリーブ２の構造は、図１及び図２のカップ
リング３の磁気軸受スリーブ２を例示するものであっ
て、図１及び図２のカップリング３の磁気軸受スリーブ
２の構造はこれに限定されるものではなく、カップリン
グ３上に強磁性体を直接取付加工するか、または強磁性
体の板と絶縁皮膜を交互に直接取付加工したもの等であ
ってもよい。
【００１４】図４は、図２の回転式流体機械のラジアル
磁気軸受の制御システムの概略を示した構成図である。
カップリング３のカップリングハブに取付加工された磁
気軸受スリーブ２に、一対のラジアル磁気軸受１の電磁
石による磁界を与えることにより、ロータが空中に保持
され、シャフト５は軸受と非接触で回転する。その運転
状態は変位センサ９及び回転パルスセンサ１３によりモ
ニタされる。コントローラ１７には運転状態を一定に保
つための基準信号１２が加えられている。この基準信号
１２と変位センサ９によって検出された変位センサ信号
１１、及び回転パルスセンサ１３によって検出された回
転パルス信号１０について、コントローラ１７にてＰＩ
Ｄ等の信号処理を行う。
磁気軸受の制御システムの概略を示した構成図である。
カップリング３のカップリングハブに取付加工された磁
気軸受スリーブ２に、一対のラジアル磁気軸受１の電磁
石による磁界を与えることにより、ロータが空中に保持
され、シャフト５は軸受と非接触で回転する。その運転
状態は変位センサ９及び回転パルスセンサ１３によりモ
ニタされる。コントローラ１７には運転状態を一定に保
つための基準信号１２が加えられている。この基準信号
１２と変位センサ９によって検出された変位センサ信号
１１、及び回転パルスセンサ１３によって検出された回
転パルス信号１０について、コントローラ１７にてＰＩ
Ｄ等の信号処理を行う。
【００１５】例えば、シャフト５の軸振動が大きい場合
には、変位センサ９からの変位センサ信号１１は大き
な、その変位方向に応じた値が出力される。すると変位
センサ信号１１と、ロータを基準位置に保つための基準
信号１２との差が大きくなるため、コントローラ１７で
信号処理された結果、増幅器１８を通してラジアル磁気
軸受１に加えられる電流値は大きな値となる。よってラ
ジアル磁気軸受１からロータに加えられる外力は変位方
向とは逆方向の大きな値となり、ロータを基準位置に保
つことができる。
には、変位センサ９からの変位センサ信号１１は大き
な、その変位方向に応じた値が出力される。すると変位
センサ信号１１と、ロータを基準位置に保つための基準
信号１２との差が大きくなるため、コントローラ１７で
信号処理された結果、増幅器１８を通してラジアル磁気
軸受１に加えられる電流値は大きな値となる。よってラ
ジアル磁気軸受１からロータに加えられる外力は変位方
向とは逆方向の大きな値となり、ロータを基準位置に保
つことができる。
【００１６】以上は磁気軸受の一般的な動作であるが本
実施例の構成により、４次危険速度においてもロータ振
動を制御できることを次に説明する。図６は図１の回転
式流体機械のロータのキャンベル（CAMPBELL）線図であ
り、横軸はロータの回転数Ｎ、縦軸はロータの固有角振
動数ωを示す。横軸上で１次から４次までの危険速度
（回転数）をそれぞれＮ１〜Ｎ４で表す。Ｎｄは定格回
転数である。そして回転式流体機械の遠心圧縮機は、一
般的に磁気軸受を搭載した遠心圧縮機の場合に３次危険
速度Ｎ３と４次危険速度Ｎ４の間で定格速度の定格回転
数Ｎｄとして運転されることになる。このような回転数
ＮｄあるいはＮ４以上の回転数では４次危険速度の振動
モードの振れが大きくなる。
実施例の構成により、４次危険速度においてもロータ振
動を制御できることを次に説明する。図６は図１の回転
式流体機械のロータのキャンベル（CAMPBELL）線図であ
り、横軸はロータの回転数Ｎ、縦軸はロータの固有角振
動数ωを示す。横軸上で１次から４次までの危険速度
（回転数）をそれぞれＮ１〜Ｎ４で表す。Ｎｄは定格回
転数である。そして回転式流体機械の遠心圧縮機は、一
般的に磁気軸受を搭載した遠心圧縮機の場合に３次危険
速度Ｎ３と４次危険速度Ｎ４の間で定格速度の定格回転
数Ｎｄとして運転されることになる。このような回転数
ＮｄあるいはＮ４以上の回転数では４次危険速度の振動
モードの振れが大きくなる。
【００１７】一方、図５は図１の回転式流体機械の４次
危険速度におけるロータの振動モードを示した説明図で
ある。図５において、まず従来のロータのシャフト５の
２つの支持部は従来のロータ支持部１４、１５の位置で
ある。そして速度が４次危険速度に一致した場合には、
支持部１４は４次危険速度モードの節となってしまう。
このため、従来技術でも説明したように、この部分に外
力を加えても制振効果は無く、４次危険速度Ｎ４に近い
回転数においては運転が困難であった。よってロータ剛
性が小さくなった場合には更に運転可能範囲が狭くな
る。
危険速度におけるロータの振動モードを示した説明図で
ある。図５において、まず従来のロータのシャフト５の
２つの支持部は従来のロータ支持部１４、１５の位置で
ある。そして速度が４次危険速度に一致した場合には、
支持部１４は４次危険速度モードの節となってしまう。
このため、従来技術でも説明したように、この部分に外
力を加えても制振効果は無く、４次危険速度Ｎ４に近い
回転数においては運転が困難であった。よってロータ剛
性が小さくなった場合には更に運転可能範囲が狭くな
る。
【００１８】そこで本発明により、４次危険速度におい
ても磁気軸受システムによる振動制御を可能にし、よっ
て４次危険速度における運転を可能にするためには、ラ
ジアル軸受を振動モードの振れの大きい位置に移動すれ
ば良い。より効果の大きい制御を行うためには、支持部
を駆動機側に移動すれば良いことが図５からわかる。駆
動機に近い位置ほどモードの振れが大きくなることか
ら、図１に示した実施例のように、カップリング３の磁
気軸受スリーブ２の部分をロータ支持部２２として支持
してやれば、磁気軸受１による制御が十分効果的にな
り、４次危険速度におけるロータ振動制御が可能にな
る。４次危険速度における振動制御が可能となれば、運
転回転数を定格回転数Ｎｄから更に上昇させることがで
きる。また、ロータの固有振動数を下げた設計を行って
も、この危険速度を越えて運転することとが可能とな
る。よって磁気軸受搭載の回転式流体機械の制御性が大
幅に向上し、その運転範囲を大きく広げることができ
る。尚ロータシャフト５の他端の終端あるいは２台のカ
ップリング端における従来のロータ支持部１５の位置は
変更しなくともよい。
ても磁気軸受システムによる振動制御を可能にし、よっ
て４次危険速度における運転を可能にするためには、ラ
ジアル軸受を振動モードの振れの大きい位置に移動すれ
ば良い。より効果の大きい制御を行うためには、支持部
を駆動機側に移動すれば良いことが図５からわかる。駆
動機に近い位置ほどモードの振れが大きくなることか
ら、図１に示した実施例のように、カップリング３の磁
気軸受スリーブ２の部分をロータ支持部２２として支持
してやれば、磁気軸受１による制御が十分効果的にな
り、４次危険速度におけるロータ振動制御が可能にな
る。４次危険速度における振動制御が可能となれば、運
転回転数を定格回転数Ｎｄから更に上昇させることがで
きる。また、ロータの固有振動数を下げた設計を行って
も、この危険速度を越えて運転することとが可能とな
る。よって磁気軸受搭載の回転式流体機械の制御性が大
幅に向上し、その運転範囲を大きく広げることができ
る。尚ロータシャフト５の他端の終端あるいは２台のカ
ップリング端における従来のロータ支持部１５の位置は
変更しなくともよい。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、ラジアル磁気軸受を搭
載した回転式流体機械において、運転時の回転数が４次
危険速度に一致した場合でも、磁気軸受の位置が振動の
節からずれることになり、ロータの制御が十分に可能と
なる。従って運転時の回転数が４次危険速度の付近であ
っても運転することができ、更にロータの剛性が小さ
く、４次の危険速度を越えて運転する必要が生じた場合
でも十分に対応することができる。かくして回転式流体
機械の制御性を大幅に向上させること、また、運転範囲
を大きく拡大することが可能となる。よってシステム全
体の信頼性を大きく向上させることができる。
載した回転式流体機械において、運転時の回転数が４次
危険速度に一致した場合でも、磁気軸受の位置が振動の
節からずれることになり、ロータの制御が十分に可能と
なる。従って運転時の回転数が４次危険速度の付近であ
っても運転することができ、更にロータの剛性が小さ
く、４次の危険速度を越えて運転する必要が生じた場合
でも十分に対応することができる。かくして回転式流体
機械の制御性を大幅に向上させること、また、運転範囲
を大きく拡大することが可能となる。よってシステム全
体の信頼性を大きく向上させることができる。
【図１】本発明の一実施例を示す遠心圧縮機の縦断面図
である。
である。
【図２】図１のラジアル磁気軸受の縦断面図及び制御回
路図である。
路図である。
【図３】図２のカップリングの詳細縦断面図である。
【図４】図２のラジアル磁気軸受の制御システムの構成
図である。
図である。
【図５】図１のロータの４次危険速度モードの説明図で
ある。
ある。
【図６】図１のロータのキャンベル線図である。
１ ラジアル磁気軸受 ２ 磁気軸受スリーブ ３ カップリング ４ 駆動機側カップリング ５ シャフト ６ 強磁性体の板 ７ 絶縁皮膜 ８ スリーブ ９ 変位センサ １０ 回転パルス信号 １１ 変位センサ信号 １２ 基準信号 １３ 回転パルスセンサ １４、１５ 従来のロータ支持部 １６ 軸振動振幅 １７ コントローラ １８ 増幅器 １９ 羽根車 ２２ 本発明のロータ支持部
Claims (6)
- 【請求項１】 ロータのシャフトの一端に取り付けられ
て他の回転式機械との結合を行うためのカップリング装
置と、上記シャフトに取り付けられその外周に強磁性体
を有したスリーブとを一体構造として形成するととも
に、上記スリーブをステータ側に設けた磁力発生手段が
発生する磁力によって支持することを特徴とするロータ
の支持方法。 - 【請求項２】 前記スリーブは、前記シャフトにはめこ
んで固定されるハブと、上記シャフトの軸方向に交互に
並んで上記ハブの外周に取り付けられた強性体及び絶縁
体とから成るとともに、前記磁力発生手段は、ロータ位
置に応じた磁力を発生するように制御される電磁石であ
ることを特徴とする請求項１に記載ののロータ支持方
法。 - 【請求項３】 ロータのシャフトの一端に取り付けられ
て他の回転式機械との結合を行うためのカップリングフ
ランジと、上記シャフトに取り付けられその外周に強磁
性体を有したスリーブとを一体構造として形成したこと
を特徴とするカップリング装置。 - 【請求項４】 前記スリーブは、前記シャフトにはめこ
んで固定されるハブと、上記シャフトの軸方向に交互に
並んで上記ハブの外周に取り付けられた強性体及び絶縁
体とから成ることを特徴とする請求項３に記載のカップ
リング装置。 - 【請求項５】 請求項３又は４に記載のカップリング装
置のスリーブを磁力発生手段が発生する磁力によって支
持することを特徴とするラジアル磁気軸受。 - 【請求項６】 請求項５に記載のラジアル磁気軸受をそ
のロータの支持手段として用いたことを特徴とする回転
式流体機械。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28668294A JPH08145058A (ja) | 1994-11-21 | 1994-11-21 | ロータの支持方法、カップリング装置、ラジアル磁気軸受、および回転式流体機械 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28668294A JPH08145058A (ja) | 1994-11-21 | 1994-11-21 | ロータの支持方法、カップリング装置、ラジアル磁気軸受、および回転式流体機械 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08145058A true JPH08145058A (ja) | 1996-06-04 |
Family
ID=17707609
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28668294A Pending JPH08145058A (ja) | 1994-11-21 | 1994-11-21 | ロータの支持方法、カップリング装置、ラジアル磁気軸受、および回転式流体機械 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08145058A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007113594A (ja) * | 2005-10-18 | 2007-05-10 | Japan Atomic Energy Agency | 磁気軸受シャフトシステム |
| WO2014077275A1 (ja) | 2012-11-19 | 2014-05-22 | 株式会社神戸製鋼所 | 遠心式回転機械の動特性測定装置、および遠心式回転機械 |
-
1994
- 1994-11-21 JP JP28668294A patent/JPH08145058A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007113594A (ja) * | 2005-10-18 | 2007-05-10 | Japan Atomic Energy Agency | 磁気軸受シャフトシステム |
| JP4709986B2 (ja) * | 2005-10-18 | 2011-06-29 | 独立行政法人 日本原子力研究開発機構 | 磁気軸受シャフトシステム |
| WO2014077275A1 (ja) | 2012-11-19 | 2014-05-22 | 株式会社神戸製鋼所 | 遠心式回転機械の動特性測定装置、および遠心式回転機械 |
| US9964435B2 (en) | 2012-11-19 | 2018-05-08 | Kobe Steel, Ltd. | Dynamic characteristic measurement device of centrifugal rotation machine, and centrifugal rotation machine |
| US10677644B2 (en) | 2012-11-19 | 2020-06-09 | Kobe Steel, Ltd. | Dynamic characteristic measurement device of centrifugal rotation machine, and centrifugal rotation machine |
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