JPS6014985Y2 - 立軸形回転機の推力軸受装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は磁気推力軸受を備えた大容量水車発電機などの
室軸形回転機に関するものである。

室軸形回転機においては、周知の様に推力軸受の損失を
減少させる目的のために、磁気推力軸受を設けて、上向
きの磁気吸引力により推力荷重の一部または全部を支持
することが行われる。

しかしながら、磁気推力軸受の吸引力は電磁石鉄心に組
込んだ励磁巻線に励磁電流を流すことによって得られる
ため、万一励磁電源回路の故障などで電源が喪失し、磁
気推力軸受が不動作になった場合でも、安全な運転が継
続できる様に、充分な摺動面積を有する通常の推力軸受
が併設される。

第１図に従来用いられている推力軸受の一例を示す。

１はスラストカラー、２は回転板、３は静止板、４は静
止板を支持するスプリング、５はスラスト軸受油槽、６
は油面、７は油冷却器である。

この様な従来の推力軸受を併設した室軸形回転機では、
磁気推力軸受を励磁して回転部を吊上げて運転している
場合には回転板３と静止板４との間に微小な隙間８を生
じて推力軸受摺動面における油膜圧力は減少するが、こ
の場合軸受の流体力学理論によれば、推力軸受の流体摩
擦係数Ｃｆは次式（１）で示される。

Ｃｆｏｃ Ｉ ・・・（１）ただし Ｕ
：周速 Ｐ：油膜圧力 この式で明らかなようにＣｆは油膜圧力の平方根に反比
例するのでむしろ増加することになる。

この結果、次式（２）で表わされる推力軸受の摩擦損失
りは、 Ｌ＝Ｃｆ−Ｗ−Ｕ ・・・（２）ただ
し Ｌ：摩擦損失 Ｗ：荷重 （１）式との関係で荷重の減少に比例して減少するので
はなく荷重の平方根に比例して減少することになる。

同時に、スラストカラー１ならびに回転板２は油中で回
転を続けるので、これらにより発生する攪拌損失は全く
変化することなく残ることになる。

特に近年著しく高速大容量化している揚水発電所用の室
軸形発電電動機などでは、推力軸受の摺動面損失に比べ
、攪拌損失が激増して第２図に示す如く推力軸受の全損
失に占める割合が５０％を超える様になるので、従来の
ように通常の推力軸受を併設した磁気推力軸受では、軽
減できる損失に限度が有り、必ずしも磁気推軸受の持つ
機能を十分に発揮できない欠点が有った。

本考案は上記の点に鑑みなされたもので、磁気推力軸受
と組合せて用いることにより、大巾な軸受損失の低減を
遠戚し得る推力軸受を提供することを目的とする。

以下本考案の一実施例について第３図を参照して説明す
る。

第３図において、１はスラストカラー、２は回転板、３
は静止板、４は静止板を支持するスプリング（又は弾性
体）、５はスラスト軸受油槽、６は油面７は油冷却器で
あり、磁気推力軸受によって回転部が吊上げられて運転
している状態を示す。

回転板２は従来とは異なりスラストカラー１にボルト等
で締結されておらず分離して静止板３の上に置かれてい
る。

スラストカラー１の下面には円錐面を有する環状突起部
９が設けられ回転板の上面にはこれと嵌合し得る円錐面
を有する環状逃げ部１０が設けられる。

本考案は以上の様に構成したので、磁気推力軸受が所要
の機能を発揮している場合には回転部は上方の吊上げら
れ、スラストカラー１と回転板２の間には予め定められ
た微少な隙間８を生ずる。

この結果、スラストカラー１の回転は回転板２には伝達
されず、回転板２は油中に静止きたままでスラストカラ
ー１だけが空中で回転することになる。

したがって、油中での摺動損失はもとより、回転板によ
る攪拌損失も皆無となり、磁気推力軸受による理想的な
軸受損失低減が実現される。

一方万一磁気推力軸受の励磁電源回路に故障などにより
電源が喪失し、磁気推力軸受が不動作になった場合には
、回転部は下方に落下するが、このときスラストカラー
１の下面に設けられた環状突起部の円錐面をガイドにし
て、回転板２が軸心を同一にして嵌合することになり、
回転板２にも回転力が伝達され、通常の推力軸受と全（
同様に静止板３との間に流体力学的潤滑油膜が形成され
運転を継続できる。

静止板３を支持するスプリング４は、回転部の微少量の
落下に伴う衝撃力を緩和する様に作用し、摺動面に過大
な面圧を生ずることを防止する。

この場合にはもちろん従来と同様に、推力軸受において
摺動損失ならびに攪拌損失を生ずるが、あくまでも非常
時であるので、磁気推力軸受の故障を検出して主機を停
止させる様にすれば良い腰場合によってはこのまま運転
を継続させても良い。

変形例として第４図に示す様に、静止板３の摺動面に高
圧油を吐出する孔１．１を設け、これに高圧ポンプ１２
を接続して常時高圧油を吐出しておくことも考えられる
。

この構成では、磁気推力軸受が正常に作用してスラスト
カラー１が浮上している間は、高圧ポンプの運転は無駄
なものとなるが、高圧ポンプの容量は高々数ＫＷで良〈
従来の推力軸受を常設した際に生ずる数ＫＷの損失に比
べれば無視できる程度のものである。

この様に構成すれば、磁気推力軸受の故障時に回転部が
落下した場合でも回転板２と静止板３との間には高圧油
による静圧油膜が形成されているので、確実に流体潤滑
に移行することが出来、衝撃による初期時の油膜の形成
不良を防止することが可能となる。

以上述べた様に本考案によれば、磁気推力軸受を備えた
回転機において、磁気推力軸受の持つ機能を理想的に発
揮させて損失を大巾に低減すると共に、磁気推力軸受の
不動作時においても確実に運転を継続することができる
信頼性の高い高効率な室軸形回転機の推力軸受装置を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の推力軸受の構造断面図、第２図は推力軸
受の損失の内訳を示す説明図、第３図は本考案の一実施
例を示す推力軸受の断面図、第４図は本考案の他の実施
例を示す推力軸受の断面図である。 １・・・・・・スラストカラー ２・・・・・・回転板
、３・・・・・・静止板、８・・・・・・隙間、９・・
・・・・環状突起部、１０・・・・・・環状逃げ部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 磁気推力軸受を備えた室軸形回転機の推力軸受装置にお
   いて、静止板と、この静止板の上に配置され対向する摺
   動面を有し、かつ回転軸に設けられたスラストカラーの
   下面と離着自在に装着した回転板とからなり、前記磁気
   推力軸受動作時は回転軸の浮上と共にスラストカラーの
   下面と回転板との間に空隙を形成するようにしたことを
   特徴とする室軸形回転機の推力軸受装置。