JPH11159520A - 二重ダイアフラム複合シャフト - Google Patents
二重ダイアフラム複合シャフトInfo
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- JPH11159520A JPH11159520A JP10261104A JP26110498A JPH11159520A JP H11159520 A JPH11159520 A JP H11159520A JP 10261104 A JP10261104 A JP 10261104A JP 26110498 A JP26110498 A JP 26110498A JP H11159520 A JPH11159520 A JP H11159520A
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- F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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- F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
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- F01D5/026—Shaft to shaft connections
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- F01D5/043—Blade-carrying members, e.g. rotors for radial-flow machines or engines of the axial inlet- radial outlet, or vice versa, type
- F01D5/048—Form or construction
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2240/00—Components
- F05D2240/60—Shafts
- F05D2240/62—Flexible
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- Y10T29/4987—Elastic joining of parts
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Supercharger (AREA)
- Flexible Shafts (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ロータの剛体の、たわみ臨界振動数の調整や
シフトを提供すること。 【解決手段】 複合シャフトは、フレキシブルディスク
５１，５３、即ちダイアフラムを備えたディスクシャフ
ト４０と、タイボルトシャフト３４を有する。一方の前
記ダイアフラムは、第１の剛性シャフトに締まり嵌めで
連結され、他方の前記ダイアフラムは第２の剛性シャフ
トを取り付けたタイボルトシャフト３４に締まり嵌めで
連結される。クイルシャフト５０はディスクシャフト４
０の２つの前記ダイアフラムを連結する。
シフトを提供すること。 【解決手段】 複合シャフトは、フレキシブルディスク
５１，５３、即ちダイアフラムを備えたディスクシャフ
ト４０と、タイボルトシャフト３４を有する。一方の前
記ダイアフラムは、第１の剛性シャフトに締まり嵌めで
連結され、他方の前記ダイアフラムは第２の剛性シャフ
トを取り付けたタイボルトシャフト３４に締まり嵌めで
連結される。クイルシャフト５０はディスクシャフト４
０の２つの前記ダイアフラムを連結する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転機械用シャフ
トという一般的分野に属し、特に、複合シャフトを構成
する２つの比較的剛性のシャフトの間に二重フレキシブ
ルダイアフラムシャフトを備え、改良された複合シャフ
トに属する。
トという一般的分野に属し、特に、複合シャフトを構成
する２つの比較的剛性のシャフトの間に二重フレキシブ
ルダイアフラムシャフトを備え、改良された複合シャフ
トに属する。
【０００２】
【従来の技術】回転機械においては、コンプレッサホイ
ール、タービンホイール、ファン、ジェネレータ、モー
タなどの種々の回転要素がシャフトに取り付けられ、シ
ャフト上で回転する。シャフトは、ほぼ一定の直径をも
つ単体一元構造であってもよいし、あるいは、１つ以上
の比較的フレキシブルなシャフト要素によって連結され
た２つ以上の比較的剛性のシャフト要素を有する複合構
造であってもよい。単体シャフトの機械では、通常、２
つのジャーナル軸受および１つの双方向スラスト軸受に
よって、そのシャフトを支持させている。２つの剛性シ
ャフト要素をもつ複合シャフト機械は、通常、その剛性
シャフト要素の各々を２つのジャーナル軸受（合計で４
つのジャーナル軸受）によって支持しており、１つまた
は２つの双方向スラスト軸受を備えている（比較的フレ
キシブルなシャフト要素の結合が十分な軸方向フレキシ
ビリティを許容し、両方の部分が正確な軸方向配置を必
要とする場合には２つのスラスト軸受が必要である）。
ール、タービンホイール、ファン、ジェネレータ、モー
タなどの種々の回転要素がシャフトに取り付けられ、シ
ャフト上で回転する。シャフトは、ほぼ一定の直径をも
つ単体一元構造であってもよいし、あるいは、１つ以上
の比較的フレキシブルなシャフト要素によって連結され
た２つ以上の比較的剛性のシャフト要素を有する複合構
造であってもよい。単体シャフトの機械では、通常、２
つのジャーナル軸受および１つの双方向スラスト軸受に
よって、そのシャフトを支持させている。２つの剛性シ
ャフト要素をもつ複合シャフト機械は、通常、その剛性
シャフト要素の各々を２つのジャーナル軸受（合計で４
つのジャーナル軸受）によって支持しており、１つまた
は２つの双方向スラスト軸受を備えている（比較的フレ
キシブルなシャフト要素の結合が十分な軸方向フレキシ
ビリティを許容し、両方の部分が正確な軸方向配置を必
要とする場合には２つのスラスト軸受が必要である）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】最近まで、回転機械産
業では、剛性または複合型の高速ターボ機械シャフトを
３つのジャーナル軸受によって支持することは非実用的
であると一般に考えられていた。これは、３つの軸受を
まっすぐに整列させて保持することが困難であること
と、軸受の不整列が生じた時にその結果としてシャフト
および軸受に大きな応力が発生することによる。
業では、剛性または複合型の高速ターボ機械シャフトを
３つのジャーナル軸受によって支持することは非実用的
であると一般に考えられていた。これは、３つの軸受を
まっすぐに整列させて保持することが困難であること
と、軸受の不整列が生じた時にその結果としてシャフト
および軸受に大きな応力が発生することによる。
【０００４】しかしながら、フレキシブルなシャフト要
素における最近の改良は、このような組み合わせを可能
にし、まっすぐに整列させた３つの軸受によって支持さ
れた２つの比較的剛性のシャフトの間に、単一フレキシ
ブルディスクダイアフラムシャフトを用いることに成功
した。この種の構造の例は、Ｒｏｂｅｒｔ Ｗ． Ｂｏ
ｓｌｅｙにより１９９５年５月１２日に出願された「フ
レキシブルディスク連結を用いた複合シャフト」と題す
る米国特許出願第０８／４４０，５４１号に示されてい
る。
素における最近の改良は、このような組み合わせを可能
にし、まっすぐに整列させた３つの軸受によって支持さ
れた２つの比較的剛性のシャフトの間に、単一フレキシ
ブルディスクダイアフラムシャフトを用いることに成功
した。この種の構造の例は、Ｒｏｂｅｒｔ Ｗ． Ｂｏ
ｓｌｅｙにより１９９５年５月１２日に出願された「フ
レキシブルディスク連結を用いた複合シャフト」と題す
る米国特許出願第０８／４４０，５４１号に示されてい
る。
【０００５】多くの場合、通常の動作中に考慮する必要
のある剛体臨界やたわみ臨界が存在しないような広い動
作範囲が望ましい。このような広がりは、剛体臨界振動
数を低下させ、第１のたわみ臨界振動数を増加させるこ
とによって達成される。剛体臨界振動数および第１のた
わみ臨界振動数に影響を及ぼし得る要因は数多くある。
のある剛体臨界やたわみ臨界が存在しないような広い動
作範囲が望ましい。このような広がりは、剛体臨界振動
数を低下させ、第１のたわみ臨界振動数を増加させるこ
とによって達成される。剛体臨界振動数および第１のた
わみ臨界振動数に影響を及ぼし得る要因は数多くある。
【０００６】それ故に本発明の課題は、従来の複合シャ
フトをさらに改良した複合シャフトを提供することにあ
る。
フトをさらに改良した複合シャフトを提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明において、複合シ
ャフトは、一対のジャーナル軸受によって回転可能に支
持された第１の剛性シャフトと、１つのジャーナル軸受
および双方向スラスト軸受によって回転可能に支持され
たパワーヘッドシャフトすなわち第２の剛性シャフト
と、２つのフレキシブルディスクダイアフラムおよび２
つの剛性シャフトを連結するタイボルトシャフト（控え
ボルトシャフト）を有するフレキシブルディスクシャフ
トとを備えている。
ャフトは、一対のジャーナル軸受によって回転可能に支
持された第１の剛性シャフトと、１つのジャーナル軸受
および双方向スラスト軸受によって回転可能に支持され
たパワーヘッドシャフトすなわち第２の剛性シャフト
と、２つのフレキシブルディスクダイアフラムおよび２
つの剛性シャフトを連結するタイボルトシャフト（控え
ボルトシャフト）を有するフレキシブルディスクシャフ
トとを備えている。
【０００８】フレキシブルディスクシャフトのフレキシ
ブルディスクダイアフラムの一方は、第１の剛性シャフ
トに締まり嵌めで結合される。フレキシブルディスクシ
ャフトのフレキシブルディスクダイアフラムの他方は、
第２の剛性シャフトを取り外し可能に取り付けたタイボ
ルトシャフトに締まり嵌めで結合される。クイルシャフ
ト（中空軸）は、フレキシブルディスクシャフトの２つ
のフレキシブルディスクダイアフラムを連結する。
ブルディスクダイアフラムの一方は、第１の剛性シャフ
トに締まり嵌めで結合される。フレキシブルディスクシ
ャフトのフレキシブルディスクダイアフラムの他方は、
第２の剛性シャフトを取り外し可能に取り付けたタイボ
ルトシャフトに締まり嵌めで結合される。クイルシャフ
ト（中空軸）は、フレキシブルディスクシャフトの２つ
のフレキシブルディスクダイアフラムを連結する。
【０００９】フレキシブルディスクシャフトおよびタイ
ボルトシャフトは、第１の剛性シャフトから第２の剛性
シャフトへ軸方向負荷を伝達し、第２の剛性シャフトか
ら第１の剛性シャフトへスラスト軸受サポートを伝達す
る。フレキシブルディスクシャフトおよびタイボルトシ
ャフトにより、複合シャフトにおいて、３つのジャーナ
ル軸受が直線軸から比較的大きくずれることが許容され
る。
ボルトシャフトは、第１の剛性シャフトから第２の剛性
シャフトへ軸方向負荷を伝達し、第２の剛性シャフトか
ら第１の剛性シャフトへスラスト軸受サポートを伝達す
る。フレキシブルディスクシャフトおよびタイボルトシ
ャフトにより、複合シャフトにおいて、３つのジャーナ
ル軸受が直線軸から比較的大きくずれることが許容され
る。
【００１０】第１の剛性シャフトは、永久磁石ジェネレ
ータ／モータのための磁石を内部に備えた中空スリーブ
とすることができる。この永久磁石シャフトは、そのス
リーブの外径を、モータ／ジェネレータのロータ外径と
して、且つ、永久磁石シャフトの端部に取り付けた２つ
の離間したコンプライアントフォイル流体力学的流体膜
ジャーナル軸受のための回転面として、機能させること
ができる。第２の剛性シャフトすなわちパワーヘッドシ
ャフトは、タイボルトシャフトに取り外し可能に取り付
けられたコンプレッサホイールと、軸受ロータと、ター
ビンホイールとを備えている。
ータ／モータのための磁石を内部に備えた中空スリーブ
とすることができる。この永久磁石シャフトは、そのス
リーブの外径を、モータ／ジェネレータのロータ外径と
して、且つ、永久磁石シャフトの端部に取り付けた２つ
の離間したコンプライアントフォイル流体力学的流体膜
ジャーナル軸受のための回転面として、機能させること
ができる。第２の剛性シャフトすなわちパワーヘッドシ
ャフトは、タイボルトシャフトに取り外し可能に取り付
けられたコンプレッサホイールと、軸受ロータと、ター
ビンホイールとを備えている。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の複合シャフトを用いたタ
ーボ機械の例として、永久磁石ターボジェネレータ１０
を図１に示す。永久磁石ターボジェネレータ１０は、永
久磁石ジェネレータ１２と、パワーヘッド１３と、燃焼
器１４とを備えている。
ーボ機械の例として、永久磁石ターボジェネレータ１０
を図１に示す。永久磁石ターボジェネレータ１０は、永
久磁石ジェネレータ１２と、パワーヘッド１３と、燃焼
器１４とを備えている。
【００１２】永久磁石ジェネレータ１２は、内部は永久
磁石１７を設けた永久磁石ロータすなわちスリーブ１６
を含み、この永久磁石スリーブ１６は一対の離間したジ
ャーナル軸受１９および２０によって永久磁石ステータ
１８の内部に回転可能に支持されている。ラジアル永久
磁石ステータ冷却フィン２５が、円筒スリーブ２７内に
収容され、永久磁石ステータ１８を冷却するための環状
空気流通路を形成し、空気はパワーヘッド１３に至る経
路をたどって流れる。
磁石１７を設けた永久磁石ロータすなわちスリーブ１６
を含み、この永久磁石スリーブ１６は一対の離間したジ
ャーナル軸受１９および２０によって永久磁石ステータ
１８の内部に回転可能に支持されている。ラジアル永久
磁石ステータ冷却フィン２５が、円筒スリーブ２７内に
収容され、永久磁石ステータ１８を冷却するための環状
空気流通路を形成し、空気はパワーヘッド１３に至る経
路をたどって流れる。
【００１３】永久磁石スリーブ１６および永久磁石１７
との組み合わせにより、回転可能な永久磁石シャフト２
８が構成され、これは第１の剛性シャフトとも呼ばれ
る。永久磁石１７は、いくつかの従来技法を適宜用い
て、永久磁石スリーブ１６に径方向締まり嵌めで挿入す
ることができる。この従来技法には、永久磁石スリーブ
１６の加熱と永久磁石１７の超冷却、油圧プレス、加圧
潤滑流体、永久磁石スリーブ１６の内径および／または
永久磁石１７の外径のテーパ加工、その他の同様な方
法、あるいはこれらの組み合わせなどが含まれる。
との組み合わせにより、回転可能な永久磁石シャフト２
８が構成され、これは第１の剛性シャフトとも呼ばれ
る。永久磁石１７は、いくつかの従来技法を適宜用い
て、永久磁石スリーブ１６に径方向締まり嵌めで挿入す
ることができる。この従来技法には、永久磁石スリーブ
１６の加熱と永久磁石１７の超冷却、油圧プレス、加圧
潤滑流体、永久磁石スリーブ１６の内径および／または
永久磁石１７の外径のテーパ加工、その他の同様な方
法、あるいはこれらの組み合わせなどが含まれる。
【００１４】永久磁石ターボジェネレータ１０のパワー
ヘッド１３は、コンプレッサ３０とタービン３１を備え
ている。永久磁石ステータ１８の周りの円筒スリーブ２
７内の環状空気流通路から空気を受け取るコンプレッサ
ホイール３２を有するコンプレッサ３０は、復熱器１５
から空気を供給される燃焼器１４からの加熱された排気
ガスを受け取るタービンホイール３３を有するタービン
３１によって駆動される。コンプレッサホイール３２お
よびタービンホイール３３は、軸受ロータスラストディ
スク３７を備えた軸受ロータ３６上に配置される。軸受
ロータ３６は、パワーヘッドハウジング３９内で１つの
ジャーナル軸受３８によって回転可能に支持され、一
方、軸受ロータスラストディスク３７は、双方向スラス
ト軸受によって軸方向に支持され、スラスト軸受の１つ
の要素が軸受ロータスラストディスク３７のいずれかの
側に配されている。
ヘッド１３は、コンプレッサ３０とタービン３１を備え
ている。永久磁石ステータ１８の周りの円筒スリーブ２
７内の環状空気流通路から空気を受け取るコンプレッサ
ホイール３２を有するコンプレッサ３０は、復熱器１５
から空気を供給される燃焼器１４からの加熱された排気
ガスを受け取るタービンホイール３３を有するタービン
３１によって駆動される。コンプレッサホイール３２お
よびタービンホイール３３は、軸受ロータスラストディ
スク３７を備えた軸受ロータ３６上に配置される。軸受
ロータ３６は、パワーヘッドハウジング３９内で１つの
ジャーナル軸受３８によって回転可能に支持され、一
方、軸受ロータスラストディスク３７は、双方向スラス
ト軸受によって軸方向に支持され、スラスト軸受の１つ
の要素が軸受ロータスラストディスク３７のいずれかの
側に配されている。
【００１５】ジャーナル軸受１９、２０、３８は、好ま
しくは、コンプライアントフォイル流体力学的流体膜型
の軸受であり、その一例は、Ｒｏｂｅｒｔ Ｗ． Ｂｏ
ｓｌｅｙによる１９９５年６月６日に登録された「コン
プライアントフォイル流体力学的流体膜ラジアル軸受」
と題する米国特許第５，４２７，４５５号に詳細に記載
されている。スラスト軸受も、好ましくは、コンプライ
アントフォイル流体力学的流体膜型の軸受である。この
種の軸受の例は、Ｒｏｂｅｒｔ Ｗ． Ｂｏｓｌｅｙに
よる１９９６年６月２５日に登録された「コンプライア
ントフォイル流体力学的流体膜スラスト軸受」と題する
米国特許第５，５２９，３９８号に示され、参考として
個々に組み入れる。
しくは、コンプライアントフォイル流体力学的流体膜型
の軸受であり、その一例は、Ｒｏｂｅｒｔ Ｗ． Ｂｏ
ｓｌｅｙによる１９９５年６月６日に登録された「コン
プライアントフォイル流体力学的流体膜ラジアル軸受」
と題する米国特許第５，４２７，４５５号に詳細に記載
されている。スラスト軸受も、好ましくは、コンプライ
アントフォイル流体力学的流体膜型の軸受である。この
種の軸受の例は、Ｒｏｂｅｒｔ Ｗ． Ｂｏｓｌｅｙに
よる１９９６年６月２５日に登録された「コンプライア
ントフォイル流体力学的流体膜スラスト軸受」と題する
米国特許第５，５２９，３９８号に示され、参考として
個々に組み入れる。
【００１６】永久磁石シャフト２８を図２に拡大断面図
で示す。永久磁石スリーブ１６のパワーヘッド側端部２
４の外径は、永久磁石スリーブ１６の残りの部分の外径
よりもわずかに小さくてもよい。永久磁石スリーブ１６
は、Ｉｎｃｏｎｅｌ（インコネル） ７１８などの非磁
性材料で作ることができ、一方、永久磁石スリーブ１６
内に配置された永久磁石１７は、サマリウムコバルト、
ネオジミウム−鉄−ボロンや同様な材料などの永久磁石
材料で作ることができる。さらに、円筒状真鍮プラグ
（図示せず）を永久磁石１７のいずれかの端部に設けて
もよい。
で示す。永久磁石スリーブ１６のパワーヘッド側端部２
４の外径は、永久磁石スリーブ１６の残りの部分の外径
よりもわずかに小さくてもよい。永久磁石スリーブ１６
は、Ｉｎｃｏｎｅｌ（インコネル） ７１８などの非磁
性材料で作ることができ、一方、永久磁石スリーブ１６
内に配置された永久磁石１７は、サマリウムコバルト、
ネオジミウム−鉄−ボロンや同様な材料などの永久磁石
材料で作ることができる。さらに、円筒状真鍮プラグ
（図示せず）を永久磁石１７のいずれかの端部に設けて
もよい。
【００１７】図３に示すタイボルトシャフト３４は、タ
イボルト４３を備え、その一端にはカップ状部材４５
が、反対側の端部にはねじ部４４が設けられている。カ
ップ状部材４５の開口端はタイボルト４３から離れて面
している。
イボルト４３を備え、その一端にはカップ状部材４５
が、反対側の端部にはねじ部４４が設けられている。カ
ップ状部材４５の開口端はタイボルト４３から離れて面
している。
【００１８】フレキシブルディスクシャフト４０を図４
に拡大断面図で示す。フレキシブルディスクシャフト４
０は、クイルシャフト５０によって連結された第１のフ
レキシブルディスク部材４７および第２のフレキシブル
ディスク部材４８を備えている。第１のフレキシブルデ
ィスク部材４７は、フレキシブルディスク５１および円
筒状側面５２を有する略カップ状であり、第１のフレキ
シブルディスク部材４７の開口端はクイルシャフト４０
から離れた側に面している。同様に、第２のフレキシブ
ルディスク部材４８も、フレキシブルディスク５３およ
び円筒状側面５４を有する略カップ状である。第２のフ
レキシブルディスク部材４８の開口端は、やはりクイル
シャフト４０から離れた側に面し、そのパワーヘッド側
端部５５は、第２のフレキシブルディスク部材４８の円
筒状側面５４の残りの部分よりわずかに小さい外径を有
している。ディスク部材４７および４８には、良好な強
度および疲労特性のために、１７−４ＰＨのステンレス
鋼を用いることができる。
に拡大断面図で示す。フレキシブルディスクシャフト４
０は、クイルシャフト５０によって連結された第１のフ
レキシブルディスク部材４７および第２のフレキシブル
ディスク部材４８を備えている。第１のフレキシブルデ
ィスク部材４７は、フレキシブルディスク５１および円
筒状側面５２を有する略カップ状であり、第１のフレキ
シブルディスク部材４７の開口端はクイルシャフト４０
から離れた側に面している。同様に、第２のフレキシブ
ルディスク部材４８も、フレキシブルディスク５３およ
び円筒状側面５４を有する略カップ状である。第２のフ
レキシブルディスク部材４８の開口端は、やはりクイル
シャフト４０から離れた側に面し、そのパワーヘッド側
端部５５は、第２のフレキシブルディスク部材４８の円
筒状側面５４の残りの部分よりわずかに小さい外径を有
している。ディスク部材４７および４８には、良好な強
度および疲労特性のために、１７−４ＰＨのステンレス
鋼を用いることができる。
【００１９】図２の永久磁石シャフト２８と、図３のタ
イボルトシャフト３４と、図４のフレキシブルディスク
シャフト４０とを組み立てた状態を、図５および図６に
示す。フレキシブルディスクシャフト４０のカップ状フ
レキシブルディスク部材４７の円筒状側面５２は、永久
磁石シャフト２８のパワーヘッド側端部２４上に締まり
嵌めで嵌合される。ここで、締まり嵌めは、０．０００
２〜０．００５インチの締めしろを意味する。
イボルトシャフト３４と、図４のフレキシブルディスク
シャフト４０とを組み立てた状態を、図５および図６に
示す。フレキシブルディスクシャフト４０のカップ状フ
レキシブルディスク部材４７の円筒状側面５２は、永久
磁石シャフト２８のパワーヘッド側端部２４上に締まり
嵌めで嵌合される。ここで、締まり嵌めは、０．０００
２〜０．００５インチの締めしろを意味する。
【００２０】同様に、タイボルトシャフト３４のカップ
状部材４５の円筒状側面４６は、フレキシブルディスク
シャフト４０の第２のフレキシブルディスク部材４８の
開口端５５上に締まり嵌めで嵌合される。
状部材４５の円筒状側面４６は、フレキシブルディスク
シャフト４０の第２のフレキシブルディスク部材４８の
開口端５５上に締まり嵌めで嵌合される。
【００２１】図６および図７に示されるように、パワー
ヘッドシャフトは、コンプレッサホイール３２のハブ６
６と、軸受ロータディスク３７を備えた軸受ロータ３６
と、タービンホイール３３のハブ６７とから成る。コン
プレッサホイール３２のハブ６６と、軸受ロータスラス
トディスク３７を備えた軸受ロータ３６と、タービンホ
イール３３のハブ６７は、各々、タイボルトシャフト３
４のタイボルト４３上に嵌合する中心孔を有している。
コンプレッサホイール３２と、軸受ロータ３６と、ター
ビンホイール３３は、カップ状部材４５と、タイボルト
４３のねじ端部４４上のタイボルトナット４１の間で、
タイボルト４３上に圧縮保持されている。
ヘッドシャフトは、コンプレッサホイール３２のハブ６
６と、軸受ロータディスク３７を備えた軸受ロータ３６
と、タービンホイール３３のハブ６７とから成る。コン
プレッサホイール３２のハブ６６と、軸受ロータスラス
トディスク３７を備えた軸受ロータ３６と、タービンホ
イール３３のハブ６７は、各々、タイボルトシャフト３
４のタイボルト４３上に嵌合する中心孔を有している。
コンプレッサホイール３２と、軸受ロータ３６と、ター
ビンホイール３３は、カップ状部材４５と、タイボルト
４３のねじ端部４４上のタイボルトナット４１の間で、
タイボルト４３上に圧縮保持されている。
【００２２】コンプレッサホイール３２と、軸受ロータ
３６と、タービンホイール３３を、タイボルトナット４
１およびカップ状部材４５の間に圧縮保持するために、
タイボルトナット４１は、タイボルト４３のねじ端部４
４に締め付けられ、タイボルト４３はある程度伸張され
ることになる。このタイボルト４３の伸張により、カッ
プ状部材４５の開口端はわずかに閉じられることにな
る。すなわち、円筒状側面４６は開口端に向かうにつれ
て狭められることになる。これは、第２のフレキシブル
ディスク部材４８のパワーヘッド側端部５５との間の締
まり嵌めを強化するのに役立つ。
３６と、タービンホイール３３を、タイボルトナット４
１およびカップ状部材４５の間に圧縮保持するために、
タイボルトナット４１は、タイボルト４３のねじ端部４
４に締め付けられ、タイボルト４３はある程度伸張され
ることになる。このタイボルト４３の伸張により、カッ
プ状部材４５の開口端はわずかに閉じられることにな
る。すなわち、円筒状側面４６は開口端に向かうにつれ
て狭められることになる。これは、第２のフレキシブル
ディスク部材４８のパワーヘッド側端部５５との間の締
まり嵌めを強化するのに役立つ。
【００２３】図８〜図１０に、図４のフレキシブルディ
スクシャフトのための３つの別のフレキシブルディスク
部材を示す。これらの実施例では、ディスクの厚さは、
フレキシブルディスク部材の円筒状側面からディスクの
中心線に向かって増加している。図８において、ディス
ク９１は、クイルシャフト５０側の平坦な外表面９２
と、テーパ状の内表面９３とを有している。図９におい
て、フレキシブルディスク９４は、テーパ状の外表面９
５と、平坦な内表面９６とを有しており、一方、図１０
のフレキシブルディスク９７は、外表面９８および内表
面９９のいずれもテーパ状である。
スクシャフトのための３つの別のフレキシブルディスク
部材を示す。これらの実施例では、ディスクの厚さは、
フレキシブルディスク部材の円筒状側面からディスクの
中心線に向かって増加している。図８において、ディス
ク９１は、クイルシャフト５０側の平坦な外表面９２
と、テーパ状の内表面９３とを有している。図９におい
て、フレキシブルディスク９４は、テーパ状の外表面９
５と、平坦な内表面９６とを有しており、一方、図１０
のフレキシブルディスク９７は、外表面９８および内表
面９９のいずれもテーパ状である。
【００２４】以上、本発明の二重ダイアフラム複合シャ
フトを備えたターボ機械の種々の構成要素について説明
したが、次に、その組み立てと、取り付けと、動作につ
いて説明する。
フトを備えたターボ機械の種々の構成要素について説明
したが、次に、その組み立てと、取り付けと、動作につ
いて説明する。
【００２５】まず、円筒形を有し且つ円筒軸に直交する
好ましい磁性軸を有する未磁化サマリウムコバルト永久
磁石１７の各端部に、薄い真鍮ディスクを接着する。次
に、真鍮端片を備えたこの永久磁石アセンブリを研磨し
て正確な外径を得る。そして、熱組立法その他の従来手
法により、永久磁石アセンブリの外径よりもわずかに小
さい内径をもつ中空永久磁石スリーブ１６内にこれを取
り付ける。その結果得られる径方向締まり嵌めにより、
ターボ機械に用いた場合に永久磁石アセンブリと永久磁
石スリーブ１６が回転により生じた重力場を受けた時に
生じる引っ張り応力によって永久磁石１７が割れないこ
とが保証される。永久磁石スリーブ１６は永久磁石アセ
ンブリよりも長く、永久磁石アセンブリをその内部に取
り付けた時に、永久磁石スリーブが中空の端部をもつよ
うになっている。
好ましい磁性軸を有する未磁化サマリウムコバルト永久
磁石１７の各端部に、薄い真鍮ディスクを接着する。次
に、真鍮端片を備えたこの永久磁石アセンブリを研磨し
て正確な外径を得る。そして、熱組立法その他の従来手
法により、永久磁石アセンブリの外径よりもわずかに小
さい内径をもつ中空永久磁石スリーブ１６内にこれを取
り付ける。その結果得られる径方向締まり嵌めにより、
ターボ機械に用いた場合に永久磁石アセンブリと永久磁
石スリーブ１６が回転により生じた重力場を受けた時に
生じる引っ張り応力によって永久磁石１７が割れないこ
とが保証される。永久磁石スリーブ１６は永久磁石アセ
ンブリよりも長く、永久磁石アセンブリをその内部に取
り付けた時に、永久磁石スリーブが中空の端部をもつよ
うになっている。
【００２６】次に、永久磁石シャフトアセンブリの外表
面を研磨によって輪郭加工する。さらに、コンポーネン
トとしてのバランスをとった後、永久磁石１７を磁化す
る。結果として得られる永久磁石シャフトは、本発明の
第１の剛性シャフト２８の具体例である。 フレキシブ
ルディスクシャフト４０の第２のフレキシブルディスク
４８を、タイボルトシャフト３４の略カップ状部材４５
内に締まり嵌めで押し込む。次に、フレキシブルディス
クシャフト４０の第１のフレキシブルディスク部材４７
を、永久磁石シャフト２８のパワーヘッド側端部２４上
に締まり嵌めで押しつける。次に、コンプレッサホイー
ル３２と、軸受ロータ３６と、タービンホイール３３
を、タイボルトシャフト３４のタイボルト４３上に取り
付け、タイボルトナット４１によって圧縮保持する。
面を研磨によって輪郭加工する。さらに、コンポーネン
トとしてのバランスをとった後、永久磁石１７を磁化す
る。結果として得られる永久磁石シャフトは、本発明の
第１の剛性シャフト２８の具体例である。 フレキシブ
ルディスクシャフト４０の第２のフレキシブルディスク
４８を、タイボルトシャフト３４の略カップ状部材４５
内に締まり嵌めで押し込む。次に、フレキシブルディス
クシャフト４０の第１のフレキシブルディスク部材４７
を、永久磁石シャフト２８のパワーヘッド側端部２４上
に締まり嵌めで押しつける。次に、コンプレッサホイー
ル３２と、軸受ロータ３６と、タービンホイール３３
を、タイボルトシャフト３４のタイボルト４３上に取り
付け、タイボルトナット４１によって圧縮保持する。
【００２７】このターボジェネレータは、通常、アセン
ブリのバランスを取る必要がない。稼働前にロータのバ
ランス状態を決定するためのチェックを行う必要さえな
い。通常、ターボ機械を運転すると、機械が４０，００
０ｒｐｍを超えて加速されるとき、すべての剛体臨界が
うまく協調（ｎｅｇｏｔｉａｔｅｄ）される。これらの
協調される臨界は、通常、十分に緩衝される。動作速度
が９６，０００ｒｐｍであり、第１のたわみ臨界速度は
２００，０００ｒｐｍを上回るため、たわみ臨界を考慮
する必要はない。これは、スタートシーケンス以外で
は、臨界のない動作範囲を可能とする。
ブリのバランスを取る必要がない。稼働前にロータのバ
ランス状態を決定するためのチェックを行う必要さえな
い。通常、ターボ機械を運転すると、機械が４０，００
０ｒｐｍを超えて加速されるとき、すべての剛体臨界が
うまく協調（ｎｅｇｏｔｉａｔｅｄ）される。これらの
協調される臨界は、通常、十分に緩衝される。動作速度
が９６，０００ｒｐｍであり、第１のたわみ臨界速度は
２００，０００ｒｐｍを上回るため、たわみ臨界を考慮
する必要はない。これは、スタートシーケンス以外で
は、臨界のない動作範囲を可能とする。
【００２８】本発明の複合シャフトは、ロータの剛体臨
界およびたわみ臨界振動数の調整やシフトを提供する。
このことは、ターボ機械シャフトの動作速度範囲の選択
におけるフレキシビリティを与える。多くの場合、通常
の動作中に考慮する必要のある剛体臨界やたわみ臨界が
存在しないような広い動作範囲が望ましい。このような
広がりは、剛体臨界振動数を低下させ、第１のたわみ臨
界振動数を増加させることによって達成される。剛体臨
界振動数および第１のたわみ臨界振動数に影響を及ぼし
得る要因は数多くある。例えば、フレキシブルディスク
部材間のクイルシャフトの長さとフレキシブルディスク
の厚さは、第１のたわみ臨界振動数に大きく影響し得
る。すなわち、クイルシャフトが短くなるにつれて、振
動数は高くなる。
界およびたわみ臨界振動数の調整やシフトを提供する。
このことは、ターボ機械シャフトの動作速度範囲の選択
におけるフレキシビリティを与える。多くの場合、通常
の動作中に考慮する必要のある剛体臨界やたわみ臨界が
存在しないような広い動作範囲が望ましい。このような
広がりは、剛体臨界振動数を低下させ、第１のたわみ臨
界振動数を増加させることによって達成される。剛体臨
界振動数および第１のたわみ臨界振動数に影響を及ぼし
得る要因は数多くある。例えば、フレキシブルディスク
部材間のクイルシャフトの長さとフレキシブルディスク
の厚さは、第１のたわみ臨界振動数に大きく影響し得
る。すなわち、クイルシャフトが短くなるにつれて、振
動数は高くなる。
【００２９】二重のたわみは、２つの剛性シャフトの剪
断分離を許容することによってさらなる自由度を与え
る。分離されたシステムは、シャフトの不整列やアンバ
ランスの影響が小さい。動作速度範囲にはロータの臨界
はない。不整列を許容しつつ、トルクや軸方向負荷は伝
達される。
断分離を許容することによってさらなる自由度を与え
る。分離されたシステムは、シャフトの不整列やアンバ
ランスの影響が小さい。動作速度範囲にはロータの臨界
はない。不整列を許容しつつ、トルクや軸方向負荷は伝
達される。
【００３０】以上、本発明の実施例について説明した
が、これらは単なる例示として取り上げたものにすぎな
い。複合シャフトを永久磁石ターボジェネレータに用い
るものとして説明したが、本発明の複合シャフトは、複
合シャフトを用いるまたは必要とするいかなるターボ機
械や回転機械にも適用可能であることは言うまでもな
い。本発明は上記実施例に限定されることなく、請求の
範囲によってのみ定められるものである。
が、これらは単なる例示として取り上げたものにすぎな
い。複合シャフトを永久磁石ターボジェネレータに用い
るものとして説明したが、本発明の複合シャフトは、複
合シャフトを用いるまたは必要とするいかなるターボ機
械や回転機械にも適用可能であることは言うまでもな
い。本発明は上記実施例に限定されることなく、請求の
範囲によってのみ定められるものである。
【００３１】
【発明の効果】本発明の複合シャフトは、ロータの剛体
臨界およびたわみ臨界振動数の調整やシフトを提供す
る。このことは、ターボ機械シャフトの動作速度範囲の
選択におけるフレキシビリティを与える。多くの場合、
通常の動作中に考慮する必要のある剛体臨界やたわみ臨
界が存在しないような広い動作範囲が望ましい。このよ
うな広がりは、剛体臨界振動数を低下させ、第１のたわ
み臨界振動数を増加させることによって達成される。剛
体臨界振動数および第１のたわみ臨界振動数に影響を及
ぼし得る要因は数多くある。例えば、フレキシブルディ
スク部材間のクイルシャフトの長さとフレキシブルディ
スクの厚さは、第１のたわみ臨界振動数に大きく影響し
得る。すなわち、クイルシャフトが短くなるにつれて、
振動数は高くなる。
臨界およびたわみ臨界振動数の調整やシフトを提供す
る。このことは、ターボ機械シャフトの動作速度範囲の
選択におけるフレキシビリティを与える。多くの場合、
通常の動作中に考慮する必要のある剛体臨界やたわみ臨
界が存在しないような広い動作範囲が望ましい。このよ
うな広がりは、剛体臨界振動数を低下させ、第１のたわ
み臨界振動数を増加させることによって達成される。剛
体臨界振動数および第１のたわみ臨界振動数に影響を及
ぼし得る要因は数多くある。例えば、フレキシブルディ
スク部材間のクイルシャフトの長さとフレキシブルディ
スクの厚さは、第１のたわみ臨界振動数に大きく影響し
得る。すなわち、クイルシャフトが短くなるにつれて、
振動数は高くなる。
【００３２】また、二重のたわみは、２つの剛性シャフ
トの剪断分離を許容することによってさらなる自由度を
与える。分離されたシステムは、シャフトの不整列やア
ンバランスの影響が小さい。動作速度範囲にはロータの
臨界はない。不整列を許容しつつ、トルクや軸方向負荷
は伝達される。
トの剪断分離を許容することによってさらなる自由度を
与える。分離されたシステムは、シャフトの不整列やア
ンバランスの影響が小さい。動作速度範囲にはロータの
臨界はない。不整列を許容しつつ、トルクや軸方向負荷
は伝達される。
【図１】本発明の複合シャフトを有するターボ機械を示
す断面図である。
す断面図である。
【図２】図１のターボ機械の複合シャフトの第１の剛性
シャフトすなわち永久磁石シャフトを示す拡大断面図で
ある。
シャフトすなわち永久磁石シャフトを示す拡大断面図で
ある。
【図３】図１の複合シャフトのタイボルトシャフトを示
す拡大平面図である。
す拡大平面図である。
【図４】図１のターボ機械の複合シャフトのフレキシブ
ルディスクシャフトを示す拡大断面図である。
ルディスクシャフトを示す拡大断面図である。
【図５】図１の複合シャフトを示す拡大断面図である。
【図６】タイボルトシャフトに取り付けられたパワーヘ
ッド部材を示す図５の複合シャフトの拡大断面図であ
る。
ッド部材を示す図５の複合シャフトの拡大断面図であ
る。
【図７】図５の複合シャフトの分解図である。
【図８】図４のフレキシブルディスクシャフトに用いら
れる別のフレキシブルディスク部材の断面図である。
れる別のフレキシブルディスク部材の断面図である。
【図９】図４のフレキシブルディスクシャフトに用いら
れるさらに別のフレキシブルディスク部材の断面図であ
る。
れるさらに別のフレキシブルディスク部材の断面図であ
る。
【図１０】図４のフレキシブルディスクシャフトに用い
られるさらに別のフレキシブルディスク部材の断面図で
ある。
られるさらに別のフレキシブルディスク部材の断面図で
ある。
１０ 永久磁石ターボジェネレータ １２ 永久磁石ジェネレータ １３ パワーヘッド １４ 燃焼器 １５ 復熱器 １６ 永久磁石スリーブ １７ 永久磁石 １８ 永久磁石ステータ １９，２０，３８ ジャーナル軸受 ２４，５５ パワーヘッド端部 ２５ ラジアル永久磁石ステータ冷却フィン ２７ 円筒スリーブ ２８ 永久磁石シャフト ３０ コンプレッサ ３１ タービン ３２ コンプレッサホイール ３３ タービンホイール ３４ タイボルトシャフト ３６ 軸受ロータ ３７ 軸受ロータスラストディスク ３９ パワーヘッドハウジング ４０ フレキシブルディスクシャフト ４１ タイボルトナット ４３ タイボルト ４４ ねじ部 ４５ カップ状部材 ４６ 円筒状側面 ４７ 第１のフレキシブルディスク部材 ４８ 第２のフレキシブルディスク部材 ５０ クイルシャフト ５１，５３ フレキシブルディスク ５２，５４ 円筒状側面 ６６，６７ ハブ ９１ ディスク ９２ 平坦な外表面 ９３ テーパ状の内表面 ９４ フレキシブルディスク ９５ テーパ状の外表面 ９６ 平坦な内表面 ９７ フレキシブルディスク ９８ 外表面 ９９ 内表面
フロントページの続き (71)出願人 596065186 6025 Ｙｏｌａｎｄａ Ａｖｅｎｕｅ，Ｔ ａｒｚａｎａ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ 91356 Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 ケネス ジー．ロバーツ アメリカ合衆国，カリフォルニア 93065, シミ ヴァレイ，ノース ブランダン ア ヴェニュー 1006 (72)発明者 デニス エイチ．ウェイサート アメリカ合衆国，カリフォルニア 91040, サンランド，シャーマン グローヴ ＃102，10500 (72)発明者 ロバート ダブリュー．ボスレイ アメリカ合衆国，カリフォルニア 90703, セリトス，ホフマン アヴェニュー 18104
Claims (21)
- 【請求項１】 第１の剛性シャフトと、 一対のフレキシブルディスクと、上記一対のフレキシブ
ルディスクの間に設けられ、これらを連結するクイルシ
ャフトとを有するフレキシブルディスクシャフトと、 略カップ状部材を一端に有するタイボルトシャフトと、 上記タイボルトシャフト上に取り外し可能に取り付けら
れた第２の剛性シャフトとを備え、 上記フレキシブルディスクシャフトの上記一対のフレキ
シブルディスクの一方は、上記第１の剛性シャフトに締
まり嵌めされ、上記フレキシブルディスクシャフトの上
記一対のフレキシブルディスクの他方は、上記タイボル
トシャフトの上記略カップ状部材に締まり嵌めされてい
ることを特徴とする複合シャフト。 - 【請求項２】 中空スリーブを一端に有する第１の剛性
シャフトと、 略カップ状部材を一端に有するタイボルトシャフトと、 上記タイボルトシャフト上に取り外し可能に取り付けら
れた第２の剛性シャフトと、 一対のフレキシブルディスクと、上記一対のフレキシブ
ルディスクの間に設けられ、これらを連結するクイルシ
ャフトとを有するフレキシブルディスクシャフトとを備
え、 上記フレキシブルディスクシャフトの上記一対のフレキ
シブルディスクの一方は、上記第１の剛性シャフトの上
記中空スリーブ上に締まり嵌めされ、上記フレキシブル
ディスクシャフトの上記一対のフレキシブルディスクの
他方は、上記タイボルトシャフトの上記略カップ状部材
内に締まり嵌めされていることを特徴とする複合シャフ
ト。 - 【請求項３】 上記フレキシブルディスクシャフトの上
記一対のフレキシブルディスクは、略カップ状であるこ
とを特徴とする請求項２記載の複合シャフト。 - 【請求項４】 上記フレキシブルディスクシャフトの上
記一対のフレキシブルディスクの各々の厚さは、径方向
外側に向かって概ね減少することを特徴とする請求項２
記載の複合シャフト。 - 【請求項５】 上記クイルシャフト側の、上記フレキシ
ブルディスクシャフトの上記一対のフレキシブルディス
クの各々の径方向に延在する表面は、径方向に平坦であ
り、上記クイルシャフトから離れる側の、上記フレキシ
ブルディスクシャフトの上記フレキシブルディスクの各
々の径方向に延在する表面は、上記フレキシブルディス
クの各々の厚さが径方向外側に向かって概ね減少するよ
うに径方向にテーパ状であることを特徴とする請求項４
記載の複合シャフト。 - 【請求項６】 上記クイルシャフトから離れる側の、上
記フレキシブルディスクシャフトの上記一対のフレキシ
ブルディスクの各々の径方向に延在する表面は、径方向
に平坦であり、上記クイルシャフト側の、上記フレキシ
ブルディスクシャフトの上記フレキシブルディスクの各
々の径方向に延在する表面は、上記フレキシブルディス
クの各々の厚さが径方向外側に向かって概ね減少するよ
うに径方向にテーパ状であることを特徴とする請求項４
記載の複合シャフト。 - 【請求項７】 上記クイルシャフト側の、上記フレキシ
ブルディスクシャフトの上記一対のフレキシブルディス
クの各々の径方向に延在する表面は、径方向にテーパ状
であり、上記クイルシャフトから離れる側の、上記フレ
キシブルディスクシャフトの上記フレキシブルディスク
の各々の径方向に延在する表面は、上記フレキシブルデ
ィスクの各々の厚さが径方向外側に向かって概ね減少す
るように径方向にテーパ状であることを特徴とする請求
項４記載の複合シャフト。 - 【請求項８】 上記フレキシブルディスクシャフトの上
記一対のフレキシブルディスクの各々の厚さは、径方向
に略均一であることを特徴とする請求項２記載の複合シ
ャフト。 - 【請求項９】 上記複合シャフトは永久磁石ターボジェ
ネレータに用いらるものであり、上記第１の剛性シャフ
トは、上記永久磁石ターボジェネレータの永久磁石を収
容した円筒スリーブであり、上記第２の剛性シャフト
は、上記タイボルトシャフト上に圧縮装着された上記タ
ーボジェネレータのパワーヘッドシャフトであることを
特徴とする請求項２記載の複合シャフト。 - 【請求項１０】 永久磁石ターボジェネレータ用の複合
シャフトにおいて、 上記複合シャフトは、一対のフレキシブルディスクと、
上記一対のフレキシブルディスクの間に設けられ、これ
らを連結するクイルシャフトとを有するフレキシブルデ
ィスクシャフトと、 略カップ状部材を一端に、ねじナットを他端に設けたタ
イボルトを有するタイボルトシャフトとを備え、 上記永久磁石ターボジェネレータは、永久磁石ステータ
内に一対の離間したジャーナル軸受によって回転可能に
支持された永久磁石スリーブ内に設けられた永久磁石を
有する永久磁石シャフトと、コンプレッサおよびタービ
ンハウジング内に、１つのジャーナル軸受および双方向
スラスト軸受によって回転可能に支持された、コンプレ
ッサホイールと、軸受ロータと、タービンホイールとを
有するパワーヘッドを備え、上記パワーヘッドは、上記
略カップ状部材と上記ねじナットの間で上記タイボルト
上に取り外し可能に圧縮装着され、 上記フレキシブルディスクシャフトの上記一対のフレキ
シブルディスク部材の一方は、上記永久磁石スリーブの
一端に締まり嵌めされ、上記フレキシブルディスクシャ
フトの上記一対のフレキシブルディスク部材の他方は、
上記タイボルトシャフトの上記略カップ状部材に締まり
嵌めされていることを特徴とする、永久磁石ターボジェ
ネレータ用複合シャフト。 - 【請求項１１】 上記フレキシブルディスクシャフトの
上記一対のフレキシブルディスクは、略カップ状である
ことを特徴とする請求項１０記載の永久磁石ターボジェ
ネレータ用複合シャフト。 - 【請求項１２】 上記フレキシブルディスクシャフトの
上記一対のフレキシブルディスクの各々の厚さは、径方
向外側に向かって概ね減少することを特徴とする請求項
１０記載の永久磁石ターボジェネレータ用複合シャフ
ト。 - 【請求項１３】 上記クイルシャフト側の、上記フレキ
シブルディスクシャフトの上記一対のフレキシブルディ
スクの各々の径方向に延在する表面は、径方向に平坦で
あり、上記クイルシャフトから離れる側の、上記フレキ
シブルディスクシャフトの上記フレキシブルディスクの
各々の径方向に延在する表面は、上記フレキシブルディ
スクの各々の厚さが径方向外側に向かって概ね減少する
ように径方向にテーパ状であることを特徴とする請求項
１０記載の永久磁石ターボジェネレータ用複合シャフ
ト。 - 【請求項１４】 上記クイルシャフトから離れる側の、
上記フレキシブルディスクシャフトの上記一対のフレキ
シブルディスクの各々の径方向に延在する表面は、径方
向に平坦であり、上記クイルシャフト側の、上記フレキ
シブルディスクシャフトの上記フレキシブルディスクの
各々の径方向に延在する表面は、上記フレキシブルディ
スクの各々の厚さが径方向外側に向かって概ね減少する
ように径方向にテーパ状であることを特徴とする請求項
１０記載の永久磁石ターボジェネレータ用複合シャフ
ト。 - 【請求項１５】 上記クイルシャフト側の、上記フレキ
シブルディスクシャフトの上記一対のフレキシブルディ
スクの各々の径方向に延在する表面は、径方向にテーパ
状であり、上記クイルシャフトから離れる側の、上記フ
レキシブルディスクシャフトの上記フレキシブルディス
クの各々の径方向に延在する表面は、上記フレキシブル
ディスクの各々の厚さが径方向外側に向かって概ね減少
するように径方向にテーパ状であることを特徴とする請
求項１０記載の永久磁石ターボジェネレータ用複合シャ
フト。 - 【請求項１６】 上記フレキシブルディスクシャフトの
上記一対のフレキシブルディスクの各々の厚さは、径方
向に略均一であることを特徴とする請求項１０記載の永
久磁石ターボジェネレータ用複合シャフト。 - 【請求項１７】 上記フレキシブルディスクシャフトの
上記一対のフレキシブルディスク部材の一方は、上記永
久磁石スリーブの一端上に締まり嵌めされ、上記フレキ
シブルディスクシャフトの上記一対のフレキシブルディ
スク部材の他方は、上記タイボルトシャフトの略カップ
状部材内に締まり嵌めされることを特徴とする請求項１
０記載の永久磁石ターボジェネレータ用複合シャフト。 - 【請求項１８】 上記ジャーナル軸受は、コンプライア
ントフォイル流体力学的流体膜ジャーナル軸受であるこ
とを特徴とする請求項１０記載の永久磁石ターボジェネ
レータ用複合シャフト。 - 【請求項１９】 上記双方向スラスト軸受は、コンプラ
イアントフォイル流体力学的流体膜スラスト軸受である
ことを特徴とする請求項１０記載の永久磁石ターボジェ
ネレータ用複合シャフト。 - 【請求項２０】 上記ジャーナル軸受は、コンプライア
ントフォイル流体力学的流体膜ジャーナル軸受であり、
上記双方向スラスト軸受は、コンプライアントフォイル
流体力学的流体膜スラスト軸受であることを特徴とする
請求項１０記載の永久磁石ターボジェネレータ用複合シ
ャフト。 - 【請求項２１】 第１の剛性シャフトを第２の剛性シャ
フトに連結する方法において、 略カップ状部材を一端に有し、ねじナットを他端に有す
るタイボルトシャフトを設けるステップと、 一対のフレキシブルディスクと、上記一対のフレキシブ
ルディスクの間に設けられ、これらを連結するクイルシ
ャフトとを有するフレキシブルディスクシャフトを、上
記第１の剛性シャフトと上記タイボルトシャフトの間に
設けるステップと、 上記フレキシブルディスクシャフトの上記一対のフレキ
シブルディスクの一方を上記第１の剛性シャフトに締ま
り嵌めするステップと、 上記フレキシブルディスクシャフトの上記一対のフレキ
シブルディスクの他方を上記タイボルトシャフトの上記
カップ状部材内に締まり嵌めするステップと、 上記略カップ状部材と上記ねじナットの間で上記タイボ
ルトシャフト上に上記第２の剛性シャフトを圧縮装着す
ることにより、上記タイボルトを伸張させ且つ上記フレ
キシブルディスクシャフトの上記一対のフレキシブルデ
ィスクの他方と上記タイボルトシャフトの上記略カップ
状部材の間の締まり嵌めを強化するステップとを含むこ
とを特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/934,430 US5964663A (en) | 1997-09-19 | 1997-09-19 | Double diaphragm compound shaft |
| US08/934,430 | 1997-09-19 |
Publications (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006046337A (ja) * | 2004-07-30 | 2006-02-16 | Samsung Techwin Co Ltd | ターボジェネレータ及びそれを備える燃料電池システム |
| WO2019117045A1 (ja) * | 2017-12-13 | 2019-06-20 | 三菱重工業株式会社 | 過給機 |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW390936B (en) | 1997-12-20 | 2000-05-21 | Allied Signal Inc | Microturbine power generating system |
| US20020079760A1 (en) * | 2000-10-31 | 2002-06-27 | Capstone Turbine Corporation | Double diaphragm coumpound shaft |
| US6539720B2 (en) | 2000-11-06 | 2003-04-01 | Capstone Turbine Corporation | Generated system bottoming cycle |
| US6571563B2 (en) | 2000-12-19 | 2003-06-03 | Honeywell Power Systems, Inc. | Gas turbine engine with offset shroud |
| JP2004521267A (ja) * | 2001-07-06 | 2004-07-15 | ボーグワーナー・インコーポレーテッド | 電気モータにより駆動可能なコンプレッサ |
| GB0213166D0 (en) * | 2002-06-10 | 2002-07-17 | Leuven K U Res & Dev | Monolithic cutting tool |
| JP4112468B2 (ja) * | 2003-10-02 | 2008-07-02 | 本田技研工業株式会社 | 回転軸 |
| US7112036B2 (en) * | 2003-10-28 | 2006-09-26 | Capstone Turbine Corporation | Rotor and bearing system for a turbomachine |
| US7251942B2 (en) * | 2004-06-29 | 2007-08-07 | Honeywell International Inc. | Integrated gearless and nonlubricated auxiliary power unit |
| US20090211260A1 (en) * | 2007-05-03 | 2009-08-27 | Brayton Energy, Llc | Multi-Spool Intercooled Recuperated Gas Turbine |
| US8499874B2 (en) | 2009-05-12 | 2013-08-06 | Icr Turbine Engine Corporation | Gas turbine energy storage and conversion system |
| US8376690B2 (en) * | 2009-12-08 | 2013-02-19 | Honeywell International Inc. | Three bearing flexible shaft for high speed turbomachinery |
| US8866334B2 (en) | 2010-03-02 | 2014-10-21 | Icr Turbine Engine Corporation | Dispatchable power from a renewable energy facility |
| US8814499B2 (en) * | 2010-04-19 | 2014-08-26 | Korea Fluid Machinery Co., Ltd. | Centrifugal compressor |
| US8984895B2 (en) | 2010-07-09 | 2015-03-24 | Icr Turbine Engine Corporation | Metallic ceramic spool for a gas turbine engine |
| CA2813680A1 (en) | 2010-09-03 | 2012-03-08 | Icr Turbine Engine Corporation | Gas turbine engine configurations |
| US9051873B2 (en) | 2011-05-20 | 2015-06-09 | Icr Turbine Engine Corporation | Ceramic-to-metal turbine shaft attachment |
| NL2009734C2 (en) | 2012-06-29 | 2013-12-31 | Micro Turbine Technology B V | A combination of two interconnected shafts for high-speed rotors. |
| US10094288B2 (en) | 2012-07-24 | 2018-10-09 | Icr Turbine Engine Corporation | Ceramic-to-metal turbine volute attachment for a gas turbine engine |
| KR101363974B1 (ko) * | 2012-11-22 | 2014-02-18 | 한국과학기술연구원 | 컴팩트 구조를 갖는 마이크로 가스터빈 |
| US10704607B2 (en) | 2016-08-22 | 2020-07-07 | Goodrich Corporation | Flexible coupling arrangements for drive systems |
| IT201900016145A1 (it) | 2019-09-12 | 2021-03-12 | Ge Avio Srl | Ammortizzatore di un sistema assialmente iperstatico |
| JP7353990B2 (ja) * | 2020-01-10 | 2023-10-02 | 東芝エネルギーシステムズ株式会社 | ガスタービン発電システム |
| EP4090851A1 (en) * | 2020-01-13 | 2022-11-23 | Bladon Jets Holdings Limited | Monolithic rotor and compressor wheel |
| JP2022157733A (ja) * | 2021-03-31 | 2022-10-14 | 本田技研工業株式会社 | 複合動力システム |
| US11979062B2 (en) * | 2021-12-22 | 2024-05-07 | Garrett Transportation I Inc | Rotor assembly for turbomachine having electric motor with solitary solid core permanent magnet |
Family Cites Families (40)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1283787A (en) * | 1916-06-17 | 1918-11-05 | Gustavus A Schanze | Flexible shaft and universal coupling therefor. |
| US1460212A (en) * | 1921-04-01 | 1923-06-26 | Olive Paul | Universal joint |
| US1795765A (en) * | 1929-06-29 | 1931-03-10 | Dickerson Malcolm | Universal joint |
| US1913198A (en) * | 1932-07-16 | 1933-06-06 | Inland Mfg Co | Universal joint |
| US2300689A (en) * | 1941-03-24 | 1942-11-03 | American Brake Shoe & Foundry | Automatic priming pump and the like |
| US2483616A (en) * | 1947-05-22 | 1949-10-04 | Svenska Flygmotor Aktiebolaget | Rotor for multistage turbines or similar machines |
| US2625883A (en) * | 1951-01-25 | 1953-01-20 | Julia M Howser | Centrifugal pump drive and seal means |
| US2848882A (en) * | 1955-11-25 | 1958-08-26 | Gen Motors Corp | Drive noise insulating means |
| GB867838A (en) * | 1956-09-06 | 1961-05-10 | Westinghouse Brake & Signal | Method of manufacturing hermetically sealed containers for crystal rectifiers |
| US3299722A (en) * | 1964-10-08 | 1967-01-24 | Jr Albert G Bodine | Mechanical sonic vibration generator with frequency step-up characteristic |
| US3448591A (en) * | 1967-12-13 | 1969-06-10 | Rudolf A Spyra | Spiral disk drive coupling |
| US3500754A (en) * | 1968-01-25 | 1970-03-17 | Loewe Pumpenfabrik Gmbh | Centrifugal pump units |
| US3635050A (en) * | 1969-11-25 | 1972-01-18 | Woodward Governor Co | Drive transmission with universal couplings |
| US3788099A (en) * | 1971-06-30 | 1974-01-29 | D Miller | Flexible coupling |
| US3779451A (en) * | 1971-11-22 | 1973-12-18 | Int Equipment Co | Flexible shaft stabilizer |
| SE414137B (sv) * | 1972-01-12 | 1980-07-14 | Stihl Maschf Andreas | Kopplingsanordning for tillsatsapparater, serskilt tillsatsapparater for motorkedjesag |
| US3855817A (en) * | 1972-04-19 | 1974-12-24 | Gates Rubber Co | Flexible shaft |
| CH584365A5 (ja) * | 1972-10-25 | 1977-01-31 | Elfit Sa | |
| US4176519A (en) * | 1973-05-22 | 1979-12-04 | United Turbine Ab & Co., Kommanditbolag | Gas turbine having a ceramic rotor |
| US3973867A (en) * | 1975-04-09 | 1976-08-10 | Chien Fu Lee | Radial flow type pump |
| DE2527498A1 (de) * | 1975-06-20 | 1976-12-30 | Daimler Benz Ag | Radialturbinenrad fuer eine gasturbine |
| DE2529458C2 (de) * | 1975-07-02 | 1982-11-18 | Sihi Gmbh & Co Kg, 2210 Itzehoe | Kreiselpumpenaggregat |
| US4044628A (en) * | 1976-03-24 | 1977-08-30 | U.S. Manufacturing Corporation | Torsional damper |
| US4121532A (en) * | 1977-01-06 | 1978-10-24 | Coryell Iii William Harlan | Speedboat safety driveline coupling |
| US4225114A (en) * | 1978-10-19 | 1980-09-30 | General Signal Corporation | Butterfly valve with improved shaft connection |
| US4265099A (en) * | 1979-03-02 | 1981-05-05 | General Electric Company | Flexible coupling |
| DE3021318C2 (de) * | 1980-06-06 | 1982-04-22 | Klein, Schanzlin & Becker Ag, 6710 Frankenthal | Wellenverbindung |
| US4411634A (en) * | 1980-11-10 | 1983-10-25 | The Bendix Corporation | Flexible coupling having molded plastic flexible diaphragms |
| JPS57171122A (en) * | 1981-04-14 | 1982-10-21 | Toshiba Corp | Structure for mounting rotary disc on rotary shaft |
| US4560364A (en) * | 1981-11-09 | 1985-12-24 | Hughes Helicopters, Inc. | Fail-safe improvement for a flexible shaft coupling |
| US4786238A (en) * | 1984-12-20 | 1988-11-22 | Allied-Signal Inc. | Thermal isolation system for turbochargers and like machines |
| JPH037367Y2 (ja) * | 1985-05-31 | 1991-02-25 | ||
| DE3572526D1 (en) * | 1985-07-26 | 1989-09-28 | Bhs Bayerische Berg | Manufacturing process for a flexible coupling means for the transmission of torque |
| US4795012A (en) * | 1987-05-26 | 1989-01-03 | Borg-Warner Automotive, Inc. | Spiral spring disc torsional coupling |
| US4934138A (en) * | 1988-12-06 | 1990-06-19 | Allied-Signal Inc. | High temperature turbine engine structure |
| US5020932A (en) * | 1988-12-06 | 1991-06-04 | Allied-Signal Inc. | High temperature ceramic/metal joint structure |
| DE3907855A1 (de) * | 1989-03-10 | 1990-09-13 | Bhs Bayerische Berg | Biegeelastisches kupplungselement und verfahren zu dessen herstellung |
| US5158504A (en) * | 1989-05-12 | 1992-10-27 | Lucas Aerospace Power Transmission Corp. | Flexible coupling including a flexible diaphragm element contoured with its thinnest thickness near the center thereof |
| US5577963A (en) * | 1994-05-02 | 1996-11-26 | Eaton Corporation | Torsion isolator spring with pivotal ends |
| US5697848A (en) * | 1995-05-12 | 1997-12-16 | Capstone Turbine Corporation | Compound shaft with flexible disk coupling |
-
1997
- 1997-09-19 US US08/934,430 patent/US5964663A/en not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-07-06 CA CA002242947A patent/CA2242947C/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-08-06 IL IL12567998A patent/IL125679A/xx not_active IP Right Cessation
- 1998-09-16 JP JP10261104A patent/JPH11159520A/ja not_active Withdrawn
- 1998-09-18 DE DE69824801T patent/DE69824801T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-09-18 EP EP98307606A patent/EP0903466B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-12-30 US US09/224,206 patent/US6094799A/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-12-30 US US09/224,208 patent/US6037687A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006046337A (ja) * | 2004-07-30 | 2006-02-16 | Samsung Techwin Co Ltd | ターボジェネレータ及びそれを備える燃料電池システム |
| WO2019117045A1 (ja) * | 2017-12-13 | 2019-06-20 | 三菱重工業株式会社 | 過給機 |
| JP2019105233A (ja) * | 2017-12-13 | 2019-06-27 | 三菱重工業株式会社 | 過給機 |
| CN111448373A (zh) * | 2017-12-13 | 2020-07-24 | 三菱重工船用机械株式会社 | 增压器 |
| CN111448373B (zh) * | 2017-12-13 | 2022-03-22 | 三菱重工船用机械株式会社 | 增压器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IL125679A (en) | 2001-08-26 |
| US5964663A (en) | 1999-10-12 |
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| DE69824801T2 (de) | 2005-07-21 |
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| EP0903466B1 (en) | 2004-06-30 |
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