JPS63275815A - 磁気軸受装置 - Google Patents
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Classifications
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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
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
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-
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-
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- F16C2300/40—Application independent of particular apparatuses related to environment, i.e. operating conditions
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-
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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
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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- F16C2360/44—Centrifugal pumps
- F16C2360/45—Turbo-molecular pumps
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、真空用機器等に用いる磁気軸受装置、特に磁
気軸受のロータを支承するタッチダウン軸受を有する磁
気軸受装置に関する。
気軸受のロータを支承するタッチダウン軸受を有する磁
気軸受装置に関する。
（従来の技術）
例えば、ターボ分子ポンプなどの真空用機ムに組込まれ
る磁気軸受装置においては、ロータはその高速回転中磁
気軸受にて非接触状態に支承され、回転停止時にはロー
タが磁気軸受のステータやモータ等に接触して破損せぬ
ようタッチダウン軸受を設けている。
る磁気軸受装置においては、ロータはその高速回転中磁
気軸受にて非接触状態に支承され、回転停止時にはロー
タが磁気軸受のステータやモータ等に接触して破損せぬ
ようタッチダウン軸受を設けている。
ところで、通常の磁気軸受装置の使用停止時には、ロー
タがその回転速度を除々に落とされ、かなり低速になっ
てからタッチダウン軸受に接触させられるようにしてい
るためタッチダウン軸受等の損傷はない。しかし、磁気
軸受装置の使用中に停電等の原因にて瞬時に磁気軸受が
作動しなくなった場合、ロータは高速回転を続けた状態
でタッチダウン軸受に接触し、回転停止するまでタッチ
ダウン軸受にて支承されることにより、ロータの損傷や
軸受寿命が短くなる等の問題がある。これは、タッチダ
ウン軸受のころがり摩擦部分あるいはすべり摩擦部分の
表面が大きく、ロータの高速回転に対するタッチダウン
軸受の瞬時の追従回転の立ち七がりが悪いことに起因す
る。
タがその回転速度を除々に落とされ、かなり低速になっ
てからタッチダウン軸受に接触させられるようにしてい
るためタッチダウン軸受等の損傷はない。しかし、磁気
軸受装置の使用中に停電等の原因にて瞬時に磁気軸受が
作動しなくなった場合、ロータは高速回転を続けた状態
でタッチダウン軸受に接触し、回転停止するまでタッチ
ダウン軸受にて支承されることにより、ロータの損傷や
軸受寿命が短くなる等の問題がある。これは、タッチダ
ウン軸受のころがり摩擦部分あるいはすべり摩擦部分の
表面が大きく、ロータの高速回転に対するタッチダウン
軸受の瞬時の追従回転の立ち七がりが悪いことに起因す
る。
」一連の問題点を解消するため、タッチダウン軸受の転
動体表面に金、銀などの金属膜層を形成したのちに二硫
化モリブデンなどの固体潤滑剤を被膜することにより軸
受寿命を延長する磁気軸受装置（特開昭６１−１６５０
２１号）やタッチダウン軸受のタッチダウン側周面に固
体潤滑剤を被膜した磁気軸受装置などが考案されている
。
動体表面に金、銀などの金属膜層を形成したのちに二硫
化モリブデンなどの固体潤滑剤を被膜することにより軸
受寿命を延長する磁気軸受装置（特開昭６１−１６５０
２１号）やタッチダウン軸受のタッチダウン側周面に固
体潤滑剤を被膜した磁気軸受装置などが考案されている
。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、上述のいずれの場合も、固体潤滑剤を使
用するためタッチダウン軸受の回転トルクがｉ！Ｗ ＜
なり、転動体表面や軌道面あるいはタッチダウン側周面
に焼付きが発生し、早期に軸受寿命に到達してしまう。
用するためタッチダウン軸受の回転トルクがｉ！Ｗ ＜
なり、転動体表面や軌道面あるいはタッチダウン側周面
に焼付きが発生し、早期に軸受寿命に到達してしまう。
本発明は、上述の問題点を解消するものであり、その目
的とするところは、タッチダウン軸受の軌道面およびタ
ッチダウン側周面の耐摩耗強度および耐焼付性を向上さ
せ、長期にわたり磁気軸受の電源断時の際のロータを回
転可能に支持しうるようにした磁気軸受装置を提供する
ことにある。
的とするところは、タッチダウン軸受の軌道面およびタ
ッチダウン側周面の耐摩耗強度および耐焼付性を向上さ
せ、長期にわたり磁気軸受の電源断時の際のロータを回
転可能に支持しうるようにした磁気軸受装置を提供する
ことにある。
（問題点を解決するための手段）
本発明の磁気軸受装置は、ロータを磁気軸受で１′？揚
状態に支持し、かつ磁気軸受の電源断時に夕、チダウン
軸受によりロータを回転可能に支持するようにした磁気
軸受装置において、 前記タッチダウン軸受の回転輪のタッチダウン側周面お
よびタッチダウン軸受の軌道面に固体潤滑膜をコーティ
ングすることにより上記目的を達成するものである。
状態に支持し、かつ磁気軸受の電源断時に夕、チダウン
軸受によりロータを回転可能に支持するようにした磁気
軸受装置において、 前記タッチダウン軸受の回転輪のタッチダウン側周面お
よびタッチダウン軸受の軌道面に固体潤滑膜をコーティ
ングすることにより上記目的を達成するものである。
（作用）
例えば、電源断時のように急激な回転トルクが磁気軸受
装置のタッチダウン軸受に作用する場合でも、タッチダ
ウン軸受の軌道面およびタッチダウン側周面にＴ ｉ
ＣもしくはＴｉＮ等の固体潤滑膜をコーティングしてい
るため、完全ドライな潤滑を保持して耐摩耗強度と耐焼
付性を向トさせることができる。
装置のタッチダウン軸受に作用する場合でも、タッチダ
ウン軸受の軌道面およびタッチダウン側周面にＴ ｉ
ＣもしくはＴｉＮ等の固体潤滑膜をコーティングしてい
るため、完全ドライな潤滑を保持して耐摩耗強度と耐焼
付性を向トさせることができる。
よって、タッチダウン軸受あるいはロータを損傷するこ
となく、長期にわたりロータに良好に追従して磁気軸受
装置の寿命を向上させうる。
となく、長期にわたりロータに良好に追従して磁気軸受
装置の寿命を向上させうる。
（実施例）
以下に本発明を実施例について詳述する。
例えば、第１図に示すように、本発明の磁気軸受装置１
は、有底円筒状のケース２内に下端部が細軸４となる段
付き軸受に形成されかつ該細軸４の下端に円盤部５を有
するロータ３を挿入している。前記ロータ３の上部はケ
ース２の内壁２ａに固定された磁気軸受６にて支承され
、前記ロータ３の下部の円盤部５は、ケース２の底壁２
ｂに固定された磁気軸受７と該磁気軸受７より若干上方
でケース２の内壁２ａに固定された磁気軸受８との間に
位置して両磁気軸受７．８にて支承される。前記上方の
磁気軸受６はロータ３の軸線に直交する方向に磁力を出
すラジアル軸受として作用し、下方の二個の磁気軸受７
．８はロータ３の軸線方向すなわち円盤部５の上下面５
ａ１５ｂに直交する方向に磁力を出すスラスト軸受とし
て作用する。９は高周波モータでロータ３を回転させる
ためのものである。また磁気軸受６の上方のケース２の
内壁２ａからは半径方向にフランジ１０が一体に設けら
れ、該フランジ１０の端部１０ａに形成した周状間ｆ１
が１１内に、タッチダウン軸受として総ボール形式の深
みぞ玉軸受１２が装着固定され、ロータ３の回転停止時
のラジアル負荷を受ける。さらに下方の両磁気軸受７．
８のうち、円盤部５の」二面側に配置された磁気軸受８
のコアー８ｂのロータ３に対向する側面８ａにはタッチ
ダウン軸受として二個の総ボール形式のアンギュラ玉軸
受１３．１４が上下に正面組合わせで装着固定されてい
る。この両タッチダウン軸受１３．１４のうち１一部の
軸受１３によりロータ３の段付き而３ａおよび細軸４が
支承され、下部の軸受１４によりロータ３の細軸４のみ
が支承される。
は、有底円筒状のケース２内に下端部が細軸４となる段
付き軸受に形成されかつ該細軸４の下端に円盤部５を有
するロータ３を挿入している。前記ロータ３の上部はケ
ース２の内壁２ａに固定された磁気軸受６にて支承され
、前記ロータ３の下部の円盤部５は、ケース２の底壁２
ｂに固定された磁気軸受７と該磁気軸受７より若干上方
でケース２の内壁２ａに固定された磁気軸受８との間に
位置して両磁気軸受７．８にて支承される。前記上方の
磁気軸受６はロータ３の軸線に直交する方向に磁力を出
すラジアル軸受として作用し、下方の二個の磁気軸受７
．８はロータ３の軸線方向すなわち円盤部５の上下面５
ａ１５ｂに直交する方向に磁力を出すスラスト軸受とし
て作用する。９は高周波モータでロータ３を回転させる
ためのものである。また磁気軸受６の上方のケース２の
内壁２ａからは半径方向にフランジ１０が一体に設けら
れ、該フランジ１０の端部１０ａに形成した周状間ｆ１
が１１内に、タッチダウン軸受として総ボール形式の深
みぞ玉軸受１２が装着固定され、ロータ３の回転停止時
のラジアル負荷を受ける。さらに下方の両磁気軸受７．
８のうち、円盤部５の」二面側に配置された磁気軸受８
のコアー８ｂのロータ３に対向する側面８ａにはタッチ
ダウン軸受として二個の総ボール形式のアンギュラ玉軸
受１３．１４が上下に正面組合わせで装着固定されてい
る。この両タッチダウン軸受１３．１４のうち１一部の
軸受１３によりロータ３の段付き而３ａおよび細軸４が
支承され、下部の軸受１４によりロータ３の細軸４のみ
が支承される。
ここで第１図の実施例はロータ３の回転中の状態を示し
ｔいるが、ロータ３の回転停止時にはロータ３はタッチ
ダウン軸受１２．１３．１４のみにて支承され、磁気軸
受６．７．８には非接触状態を保つよう、寸法関係が考
慮されていることはもちろんである。
ｔいるが、ロータ３の回転停止時にはロータ３はタッチ
ダウン軸受１２．１３．１４のみにて支承され、磁気軸
受６．７．８には非接触状態を保つよう、寸法関係が考
慮されていることはもちろんである。
次に前記タッチダウン軸受について詳述する。
なお、ここでは便宜上タッチダウン軸受１２を代表して
説明するか、他の軸受１３．１４の構成についても同様
であることはいうまでもない。
説明するか、他の軸受１３．１４の構成についても同様
であることはいうまでもない。
第２図に示すように、タッチダウン軸受１２は、軸受鋼
を素材とした内輪１５、外輪１６および、内外輪１５．
１６の間に介装された転動体１７である。Ａは、膜厚約
数μｍのＴｉＮ薄膜層であり、タ、チダウン時の回転輪
となる内輪１５のタッチダウン側周面すなわち内周面１
５１、内輪１５の軌道面１５２、および外輪１６の軌道
面１６１に、スパッタリング法、イオンブレーティング
法あるいはＣＶＤ法等のコーティングにより形成されて
いる。
を素材とした内輪１５、外輪１６および、内外輪１５．
１６の間に介装された転動体１７である。Ａは、膜厚約
数μｍのＴｉＮ薄膜層であり、タ、チダウン時の回転輪
となる内輪１５のタッチダウン側周面すなわち内周面１
５１、内輪１５の軌道面１５２、および外輪１６の軌道
面１６１に、スパッタリング法、イオンブレーティング
法あるいはＣＶＤ法等のコーティングにより形成されて
いる。
ｉｌｆ記ＴｉＮの薄膜層Ａは、従来の二硫化モリブデン
等の固体潤滑剤層に比べ、機械的摩耗に対して強く、長
期にわたりタッチダウンに耐えられ、しかも高温での摩
耗係数が小さく、夕・ツチダウン）・ 時の内輪内周面１５１および内外輪の軌道面１５２．１
６１での摩耗係数を小さく、すなわち摩擦トルクを小さ
くさせることができ、高４での安定性と耐焼付性は数段
に優れたものとなる。もちろん、タッチダウン軸受に要
求される完全ドライ潤ｉ’ｔｔ性も失われることがない
。
等の固体潤滑剤層に比べ、機械的摩耗に対して強く、長
期にわたりタッチダウンに耐えられ、しかも高温での摩
耗係数が小さく、夕・ツチダウン）・ 時の内輪内周面１５１および内外輪の軌道面１５２．１
６１での摩耗係数を小さく、すなわち摩擦トルクを小さ
くさせることができ、高４での安定性と耐焼付性は数段
に優れたものとなる。もちろん、タッチダウン軸受に要
求される完全ドライ潤ｉ’ｔｔ性も失われることがない
。
１−記薄膜層ＡとしてはＴｉＮの他ＴｉＣなども同等の
効果が得られる。さらに、これらを複数積層にして用い
ることも可能である。
効果が得られる。さらに、これらを複数積層にして用い
ることも可能である。
第３図には、従来技術である転動体に銀層膜を被覆した
タッチタウン軸受と、さらに上記銀層の表面に二硫化モ
リブデンを被覆したタッチダウン軸受と、本発明のＴｉ
Ｎ層を被覆したタッチタウン軸受との１１空中での摩擦
係の変化状態を示す比較グラフである。第３図から明ら
かなように、本発明の軸受の方が、長期間にわたりころ
がり摩擦係数を小さく維持できることが明らかである。
タッチタウン軸受と、さらに上記銀層の表面に二硫化モ
リブデンを被覆したタッチダウン軸受と、本発明のＴｉ
Ｎ層を被覆したタッチタウン軸受との１１空中での摩擦
係の変化状態を示す比較グラフである。第３図から明ら
かなように、本発明の軸受の方が、長期間にわたりころ
がり摩擦係数を小さく維持できることが明らかである。
これはＮ Ｔ ｉＮ層が高温条件下においても蒸発しな
いことと、高速回転によっても剥離しにくいこと、さら
にはＡｇコーテイング膜に比べ耐酸化性が優れているか
らである。
いことと、高速回転によっても剥離しにくいこと、さら
にはＡｇコーテイング膜に比べ耐酸化性が優れているか
らである。
したがって、晶温条件下において高速回転で使用しても
、支障なく長期にわたって軸受機能を発揮することがで
きる。
、支障なく長期にわたって軸受機能を発揮することがで
きる。
上記実施例では、総ボール形式の玉軸受について説明し
たが、保持器付きの玉軸受でもよい。また、他の形式の
ころがり軸受でもよい。
たが、保持器付きの玉軸受でもよい。また、他の形式の
ころがり軸受でもよい。
また、本発明の他の実施例として、前記実施例において
内輪１５と外輪１６との間に介装される転動体１７をセ
ラミックス製としてもよい。この場合には、セラミック
スの潤滑性により転動体１７と軌道面１５２．１６１間
の摩擦を効果的に小さくできるので、内輪１５および外
輪１６の軌道面１５２．１６１にＴｉＮ薄膜薄膜層形成
する代わりに、二硫化モリブデンの薄膜層を形成するよ
うにしてもよい。
内輪１５と外輪１６との間に介装される転動体１７をセ
ラミックス製としてもよい。この場合には、セラミック
スの潤滑性により転動体１７と軌道面１５２．１６１間
の摩擦を効果的に小さくできるので、内輪１５および外
輪１６の軌道面１５２．１６１にＴｉＮ薄膜薄膜層形成
する代わりに、二硫化モリブデンの薄膜層を形成するよ
うにしてもよい。
さらにまた、本発明の他の実施例として第１図および第
２図の実施例において、タッチダウン軸受の回転輪１５
の内周面１５１に対向するロータ３の外周面３１にＴｉ
Ｎ薄膜層をコーティングにより形成してもよい。
２図の実施例において、タッチダウン軸受の回転輪１５
の内周面１５１に対向するロータ３の外周面３１にＴｉ
Ｎ薄膜層をコーティングにより形成してもよい。
（発明の効果）
本発明は、ロータを磁気軸受で浮揚状幅に支持し、かつ
磁気軸受の電源断時にタッチダウン軸受によりロータを
回転可能に支持するようにした磁気軸受装置において、
前記タッチダウン軸受の回転軸のタッチダウン側周面お
よびタッチダウン軸受の軌道面に固体潤滑膜をコーティ
ングした構成であるから、急激な回転トルクが負荷され
ても、初期トルクの低減を長時間にわたり可能とし、し
かも磁気軸受の信頼性を向上させ、回転軸や軸受の損傷
を防止でき、磁気軸受装置の寿命を向上させうる。
磁気軸受の電源断時にタッチダウン軸受によりロータを
回転可能に支持するようにした磁気軸受装置において、
前記タッチダウン軸受の回転軸のタッチダウン側周面お
よびタッチダウン軸受の軌道面に固体潤滑膜をコーティ
ングした構成であるから、急激な回転トルクが負荷され
ても、初期トルクの低減を長時間にわたり可能とし、し
かも磁気軸受の信頼性を向上させ、回転軸や軸受の損傷
を防止でき、磁気軸受装置の寿命を向上させうる。
第１図は本発明の一実施例の縦断面図、第２図は第１図
の実施例におけるタッチダウン軸受の要部拡大断面図、
第３図は本発明のタッチダウン軸受と従来のタッチダウ
ン軸受の摩擦係数の変化状態を示す比較グラフである。 ３−−−−一ロータ ６．７．８−−−−一磁気軸受 １２．１３．１４−−−−一タンチダウン軸受Ａ−−−
−一固体潤滑膜 第１図 手続補正書 昭和６２年６月１９日 二許庁長官 黒１）明雄 殿 、 事件の表示 昭和６２年特許願第１０８２７０号 、発明の名称 磁気軸受装置 、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 大阪市南区鰻谷西之町２番地 名 称 光洋精工株式会社 、代理人 ８５４１ 置、０６−２０２−６１１７
（代表）住 所 大阪市東区伏見町４丁目３３番地（１
）明細書の「特許請求の範囲」 「発明の詳細な説明」
特願昭６２−１０８２７０号補正 明細書 ■１発明の名称 磁気軸受装置 ２、特許請求の範囲 （１）ロータを磁気軸受で浮揚状態に支持し、かつ磁気
軸受の電源断時にタッチダウン軸受によりロータを回転
可能に支持するようにした磁気軸受装置において、 前記タッチダウン軸受の回転輪のタッチダウン側周面お
よびタッチダウン軸受の軌道面に工高温下での耐摩耗性
と耐焼付性に優れた固体潤滑膜をコーティングしてなる
磁気軸受装置。 （２）前記タッチダウン軸受の転動体がセラミックスで
なる前記特許請求の範囲第１項に記載の磁気軸受装置。 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） 本発明は、真空用機器等に用いる磁気軸受装置、特に磁
気軸受のロータを支承するタッチダウン軸受を有する磁
気軸受装置に関する。 （従来の技術） 例えば、ターボ分子ポンプなどの真空用機器に組込まれ
る磁気軸受装置においては、ロータはその高速回転中磁
気軸受にて非接触状態に支承され、回転停止時にはロー
タが磁気軸受のステータやモータ等に接触して破損せぬ
ようタッチダウン軸受を設けている。 ところで、通常の磁気軸受装置の使用停止時には、ロー
タがその回転速度を除々に落とされ、かなり低速になっ
てからタッチダウン軸受に接触させられるようにしてい
るためタッチダウン軸受等の損傷はない。しかし、磁気
軸受装置の使用中に停電等の原因にて瞬時に磁気軸受が
作動しなくなった場合、ロータは高速回転を続けた状態
でタッチダウン軸受に接触し、回転停止するまでタッチ
ダウン軸受にて支承されることにより、ロータの損傷や
軸受寿命が短くなる等の問題がある。これは、タッチダ
ウン軸受の回転輪の瞬時の急加速性が悪いことに起因す
る。 上述の問題点を解消するため、特に真空中で使用する磁
気軸受装置のタッチダウン軸受では、転動体表面に銀な
どの金属膜層を形成したのちに二硫化モリブデンなどの
固体潤滑剤を被膜することにより軸受寿命を延長する磁
気軸受装置（特開昭６１−１８５０２１号）などが考案
されている。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述のいずれの場合も、固体潤滑剤の摩
耗、剥離が進行するにつれ、タッチダウン軸受の回転ト
ルクが高くなり、タッチダウン側周面でのすべりの増大
、軌道部でのころがり運動のすべり率の増大により、特
に真空中においては上記部材が容易に高温になり、転動
体表面や軌道面あるいはタッチダウン側周面に焼付きが
発生し、早期に軸受寿命に到達してしまう。 本発明は、上述の問題点を解消するものであり、その目
的とするところは、タッチダウン軸受の軌道部およびタ
ッチダウン側周面の耐摩耗強度および耐焼付性を向上さ
せ、長期にわたり磁気軸受の電源断時の際のロータを回
転可能に支持しつるようにした磁気軸受装置を提供する
ことにある。 （問題点を解決するための手段） 本発明の磁気軸受装置は、ロータを磁気軸受で浮揚状態
に支持し、かつ磁気軸受の電源断時にタッチダウン軸受
によりロータを回転可能に支持するようにした磁気軸受
装置において、 前記タッチダウン軸受の回転輪のタッチダウン側周面お
よびタッチダウン軸受の軌道面に、高温下での゛′耐摩
耗性、耐焼付性に優れた固体潤滑膜をコーティングする
ことにより上記目的を達成するものである。 （作用） 例えば、電源断時のように急激な回転トルクが磁気軸受
装置のタッチダウン軸受に作用する場合でも、タッチダ
ウン軸受の軌道面およびタッチダウン側周面にＴｉＣも
しくはＴｉＮの固体潤滑膜をコーティングしているため
、完全ドライな潤滑を保持して耐摩耗強度と耐焼付性を
向上させることができる。 よって、タッチダウン軸受あるいはロータを損傷するこ
となく、長期にわたりロータに良好に追従して磁気軸受
装置の寿命を向上させうる。 （実施例） 以下に本発明を実施例について詳述する。 例えば、第１図に示すように、本発明の磁気軸受装置１
は、有底円筒状のケース２内に下端部が細軸４となる段
付き軸受に形成されかつ該細軸４の下端に円盤部５を有
するロータ３を挿入している。前記ロータ３の上部はケ
ース２の内壁２ａに固定された磁気軸受６にて支承され
、前記ロータ３の下部の円盤部５は、ケース２の底壁２
ｂに固定された磁気軸受７と該磁気軸受７より若干上方
でケース２の内壁２ａに固定された磁気軸受８との間に
位置して両磁気軸受７．８にて支承される。 前記上方の磁気軸受８はロータ３の軸線に直交する方向
に磁力を出すラジアル軸受として作用し、下方の二個の
磁気軸受７．８はロータ３の軸線方向すなわち円盤部５
の上下面５ａ１５ｂに直交する方向に磁力を出すスラス
ト軸受として作用する。 ９は高周波モータでロータ３を回転させるためのもので
ある。また磁気軸受６の上方のケース２の内壁２ａから
は半径方向にフランジ１０が一体に設けられ、該フラン
ジ１０の端部１０ａに形成した周状凹溝１１内に、タッ
チダウン軸受として総ボール形式の深みぞ玉軸受１２が
装着固定され、ロータ３の回転停止時のラジアル負荷を
受ける。 さらに下方の両磁気軸受７．８のうち、円盤部５の上面
側に配置された磁気軸受８のコアー８ｂのロータ３に対
向する側面８ａにはタッチダウン軸受として二個の総ボ
ール形式のアンギュラ玉軸受１３．１４が上下に正面組
合わせで装着固定されている。この両タッチダウン軸受
１３．１４のうち上部の軸受１３によりロータ３の段付
き而３ａおよび細軸４が支承され、下部の軸受１４によ
りロータ３の細軸４のみが支承される。 ここで第１図の実施例はロータ３の回転中の状態を示し
ているが、ロータ３の回転停止時にはロータ３はタッチ
ダウン軸受１２．１３．１４のみにて支承され、磁気軸
受６．７．８には非接触状態を保つよう、寸法関係が考
慮されていることはもちろんである。 次に前記タッチダウン軸受について詳述する。 なお、ここでは便宜上タッチダウン軸受１２−を代表し
て説明するが、他の軸受１３．１４の構成についても同
様であることはい−うまでもない。 第２図に示すように、タッチダウン軸受１２は、軸受鋼
を素材とした内輪１５、外輪１６および、内外輪１５．
１６の間に介装された転動体１７である。Ａは、膜厚約
数μｍのＴｉＮ薄膜層であり、タッチダウン時の回転輪
となる内輪１５のタッチダウン側周面すなわち内周面１
５１、内輪１５の軌道面１５２．および外輪１６の軌道
面１６１に、スパッタリング法、イオンブレーティング
法あるいはＣＶＤ法等のコーティングにより形成されて
いる。 前記ＴｉＮの薄膜層Ａは、従来の二硫化モリブデン等の
固体潤滑剤層に比べ、機械的摩耗に対して強く、長期に
わたりタッチダウンに耐えられ、しかも高温での摩耗係
数が小さく、タッチダウン時の内輪内周面１５１および
内外輪の軌道面１５２．１６１での摩耗係数を小さく、
すなわち摩擦トルクを小さくさせることができ、高温で
の安定性と耐焼付性は数段に優れたものとなる。もちろ
ん、真空中で使用されるタッチダウン軸受に要求される
完全ドライ潤滑性も失われることがない。 上記薄膜層ＡとしてはＴｉＮの他ＴｉＣなども同等の効
果が得られる。さらに、これらを複数積層にして用いる
ことも可能である。 第３図には、従来技術である銀膜上に二硫化モリブデン
を被覆したタッチダウン軸受と、本発明のＴｉＮ層を被
覆したタッチダウン軸受との低真空中３００°Ｃでの摩
擦係数の変化状態を示す比較グラフである。第３図から
明らかなように、本発明の軸受の方が、長期間にわたり
摩擦係数を小さく維持できることが明らかである。これ
は、ＡｇｌＭｏ５ｚが低真空中であっても、わずかに存
在する酸素のため、高温中で酸化が進み、潤滑性を失っ
て行くが、ＴｉＮ層は高温条件下においても劣化しない
ことと、高速回転によっても剥離しにくいからである。 したがって、高温条件下において高速回転で使用しても
、支障なく長期にわたって軸受機能を発揮することがで
きる。 Ｆ記実施例では、総ボール形式の玉軸受について説明し
たが、保持器付きの玉軸受でもよい。また、他の形式の
ころがり軸受でもよい。 また、本発明の他の実施例として、前記実施例において
内輪１５と外輪１６との間に介装される転動体１７をセ
ラミックス製としてもよい。この場合には、セラミック
スの潤滑性により転動体１７と軌道面１５２．１８１間
の摩擦を効果的に小さくできるばかりでなく、異種材料
の使用による焼付性の向上が得られる。 さらにまた、本発明の他の実施例として第１図および第
２図の実施例において、タッチダウン軸受の回転輪１５
の内周面１５１に対向するロータ３の外周面３１にＴｉ
Ｎ薄膜層をコーティングにより形成してもよい。 （発明の効果） 本発明は、ロータを磁気軸受で浮揚状態に支持し、かつ
磁気軸受の電源断時にタッチダウン軸受によりロータを
回転可能に支持するようにした磁気軸受装置において、
前記タッチダウン軸受の回転輪のタッチダウン側周面お
よびタッチダウン軸受の軌道面に、高温下での耐摩耗性
、耐焼付性に優れた固体潤滑膜をコーティングした構成
であるから、急激な回転トルクが負荷されても、初期ト
ルクの低減を長時間に亘り可能とし、しかも磁気軸受の
信頼性を向上させ、回転軸や軸受の損傷を防止でき、磁
気軸受装置の寿命を向上させうる。 ４、図面の簡単な説明 第１図は本発明の一実施例の縦断面図、第２図は第１図
の実施例におけるタッチダウン軸受の要部拡大断面図、
第３図は本発明のタッチダウン軸受と従来のタッチダウ
ン軸受の摩擦係数の変化状態を示す比較グラフである。 ３−−−−一ロータ ６．７．８−−−−一磁気軸受 １２．１３．１４−−−−一タッチダウン軸受Ａ−−−
−−固体潤滑膜
の実施例におけるタッチダウン軸受の要部拡大断面図、
第３図は本発明のタッチダウン軸受と従来のタッチダウ
ン軸受の摩擦係数の変化状態を示す比較グラフである。 ３−−−−一ロータ ６．７．８−−−−一磁気軸受 １２．１３．１４−−−−一タンチダウン軸受Ａ−−−
−一固体潤滑膜 第１図 手続補正書 昭和６２年６月１９日 二許庁長官 黒１）明雄 殿 、 事件の表示 昭和６２年特許願第１０８２７０号 、発明の名称 磁気軸受装置 、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 大阪市南区鰻谷西之町２番地 名 称 光洋精工株式会社 、代理人 ８５４１ 置、０６−２０２−６１１７
（代表）住 所 大阪市東区伏見町４丁目３３番地（１
）明細書の「特許請求の範囲」 「発明の詳細な説明」
特願昭６２−１０８２７０号補正 明細書 ■１発明の名称 磁気軸受装置 ２、特許請求の範囲 （１）ロータを磁気軸受で浮揚状態に支持し、かつ磁気
軸受の電源断時にタッチダウン軸受によりロータを回転
可能に支持するようにした磁気軸受装置において、 前記タッチダウン軸受の回転輪のタッチダウン側周面お
よびタッチダウン軸受の軌道面に工高温下での耐摩耗性
と耐焼付性に優れた固体潤滑膜をコーティングしてなる
磁気軸受装置。 （２）前記タッチダウン軸受の転動体がセラミックスで
なる前記特許請求の範囲第１項に記載の磁気軸受装置。 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） 本発明は、真空用機器等に用いる磁気軸受装置、特に磁
気軸受のロータを支承するタッチダウン軸受を有する磁
気軸受装置に関する。 （従来の技術） 例えば、ターボ分子ポンプなどの真空用機器に組込まれ
る磁気軸受装置においては、ロータはその高速回転中磁
気軸受にて非接触状態に支承され、回転停止時にはロー
タが磁気軸受のステータやモータ等に接触して破損せぬ
ようタッチダウン軸受を設けている。 ところで、通常の磁気軸受装置の使用停止時には、ロー
タがその回転速度を除々に落とされ、かなり低速になっ
てからタッチダウン軸受に接触させられるようにしてい
るためタッチダウン軸受等の損傷はない。しかし、磁気
軸受装置の使用中に停電等の原因にて瞬時に磁気軸受が
作動しなくなった場合、ロータは高速回転を続けた状態
でタッチダウン軸受に接触し、回転停止するまでタッチ
ダウン軸受にて支承されることにより、ロータの損傷や
軸受寿命が短くなる等の問題がある。これは、タッチダ
ウン軸受の回転輪の瞬時の急加速性が悪いことに起因す
る。 上述の問題点を解消するため、特に真空中で使用する磁
気軸受装置のタッチダウン軸受では、転動体表面に銀な
どの金属膜層を形成したのちに二硫化モリブデンなどの
固体潤滑剤を被膜することにより軸受寿命を延長する磁
気軸受装置（特開昭６１−１８５０２１号）などが考案
されている。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述のいずれの場合も、固体潤滑剤の摩
耗、剥離が進行するにつれ、タッチダウン軸受の回転ト
ルクが高くなり、タッチダウン側周面でのすべりの増大
、軌道部でのころがり運動のすべり率の増大により、特
に真空中においては上記部材が容易に高温になり、転動
体表面や軌道面あるいはタッチダウン側周面に焼付きが
発生し、早期に軸受寿命に到達してしまう。 本発明は、上述の問題点を解消するものであり、その目
的とするところは、タッチダウン軸受の軌道部およびタ
ッチダウン側周面の耐摩耗強度および耐焼付性を向上さ
せ、長期にわたり磁気軸受の電源断時の際のロータを回
転可能に支持しつるようにした磁気軸受装置を提供する
ことにある。 （問題点を解決するための手段） 本発明の磁気軸受装置は、ロータを磁気軸受で浮揚状態
に支持し、かつ磁気軸受の電源断時にタッチダウン軸受
によりロータを回転可能に支持するようにした磁気軸受
装置において、 前記タッチダウン軸受の回転輪のタッチダウン側周面お
よびタッチダウン軸受の軌道面に、高温下での゛′耐摩
耗性、耐焼付性に優れた固体潤滑膜をコーティングする
ことにより上記目的を達成するものである。 （作用） 例えば、電源断時のように急激な回転トルクが磁気軸受
装置のタッチダウン軸受に作用する場合でも、タッチダ
ウン軸受の軌道面およびタッチダウン側周面にＴｉＣも
しくはＴｉＮの固体潤滑膜をコーティングしているため
、完全ドライな潤滑を保持して耐摩耗強度と耐焼付性を
向上させることができる。 よって、タッチダウン軸受あるいはロータを損傷するこ
となく、長期にわたりロータに良好に追従して磁気軸受
装置の寿命を向上させうる。 （実施例） 以下に本発明を実施例について詳述する。 例えば、第１図に示すように、本発明の磁気軸受装置１
は、有底円筒状のケース２内に下端部が細軸４となる段
付き軸受に形成されかつ該細軸４の下端に円盤部５を有
するロータ３を挿入している。前記ロータ３の上部はケ
ース２の内壁２ａに固定された磁気軸受６にて支承され
、前記ロータ３の下部の円盤部５は、ケース２の底壁２
ｂに固定された磁気軸受７と該磁気軸受７より若干上方
でケース２の内壁２ａに固定された磁気軸受８との間に
位置して両磁気軸受７．８にて支承される。 前記上方の磁気軸受８はロータ３の軸線に直交する方向
に磁力を出すラジアル軸受として作用し、下方の二個の
磁気軸受７．８はロータ３の軸線方向すなわち円盤部５
の上下面５ａ１５ｂに直交する方向に磁力を出すスラス
ト軸受として作用する。 ９は高周波モータでロータ３を回転させるためのもので
ある。また磁気軸受６の上方のケース２の内壁２ａから
は半径方向にフランジ１０が一体に設けられ、該フラン
ジ１０の端部１０ａに形成した周状凹溝１１内に、タッ
チダウン軸受として総ボール形式の深みぞ玉軸受１２が
装着固定され、ロータ３の回転停止時のラジアル負荷を
受ける。 さらに下方の両磁気軸受７．８のうち、円盤部５の上面
側に配置された磁気軸受８のコアー８ｂのロータ３に対
向する側面８ａにはタッチダウン軸受として二個の総ボ
ール形式のアンギュラ玉軸受１３．１４が上下に正面組
合わせで装着固定されている。この両タッチダウン軸受
１３．１４のうち上部の軸受１３によりロータ３の段付
き而３ａおよび細軸４が支承され、下部の軸受１４によ
りロータ３の細軸４のみが支承される。 ここで第１図の実施例はロータ３の回転中の状態を示し
ているが、ロータ３の回転停止時にはロータ３はタッチ
ダウン軸受１２．１３．１４のみにて支承され、磁気軸
受６．７．８には非接触状態を保つよう、寸法関係が考
慮されていることはもちろんである。 次に前記タッチダウン軸受について詳述する。 なお、ここでは便宜上タッチダウン軸受１２−を代表し
て説明するが、他の軸受１３．１４の構成についても同
様であることはい−うまでもない。 第２図に示すように、タッチダウン軸受１２は、軸受鋼
を素材とした内輪１５、外輪１６および、内外輪１５．
１６の間に介装された転動体１７である。Ａは、膜厚約
数μｍのＴｉＮ薄膜層であり、タッチダウン時の回転輪
となる内輪１５のタッチダウン側周面すなわち内周面１
５１、内輪１５の軌道面１５２．および外輪１６の軌道
面１６１に、スパッタリング法、イオンブレーティング
法あるいはＣＶＤ法等のコーティングにより形成されて
いる。 前記ＴｉＮの薄膜層Ａは、従来の二硫化モリブデン等の
固体潤滑剤層に比べ、機械的摩耗に対して強く、長期に
わたりタッチダウンに耐えられ、しかも高温での摩耗係
数が小さく、タッチダウン時の内輪内周面１５１および
内外輪の軌道面１５２．１６１での摩耗係数を小さく、
すなわち摩擦トルクを小さくさせることができ、高温で
の安定性と耐焼付性は数段に優れたものとなる。もちろ
ん、真空中で使用されるタッチダウン軸受に要求される
完全ドライ潤滑性も失われることがない。 上記薄膜層ＡとしてはＴｉＮの他ＴｉＣなども同等の効
果が得られる。さらに、これらを複数積層にして用いる
ことも可能である。 第３図には、従来技術である銀膜上に二硫化モリブデン
を被覆したタッチダウン軸受と、本発明のＴｉＮ層を被
覆したタッチダウン軸受との低真空中３００°Ｃでの摩
擦係数の変化状態を示す比較グラフである。第３図から
明らかなように、本発明の軸受の方が、長期間にわたり
摩擦係数を小さく維持できることが明らかである。これ
は、ＡｇｌＭｏ５ｚが低真空中であっても、わずかに存
在する酸素のため、高温中で酸化が進み、潤滑性を失っ
て行くが、ＴｉＮ層は高温条件下においても劣化しない
ことと、高速回転によっても剥離しにくいからである。 したがって、高温条件下において高速回転で使用しても
、支障なく長期にわたって軸受機能を発揮することがで
きる。 Ｆ記実施例では、総ボール形式の玉軸受について説明し
たが、保持器付きの玉軸受でもよい。また、他の形式の
ころがり軸受でもよい。 また、本発明の他の実施例として、前記実施例において
内輪１５と外輪１６との間に介装される転動体１７をセ
ラミックス製としてもよい。この場合には、セラミック
スの潤滑性により転動体１７と軌道面１５２．１８１間
の摩擦を効果的に小さくできるばかりでなく、異種材料
の使用による焼付性の向上が得られる。 さらにまた、本発明の他の実施例として第１図および第
２図の実施例において、タッチダウン軸受の回転輪１５
の内周面１５１に対向するロータ３の外周面３１にＴｉ
Ｎ薄膜層をコーティングにより形成してもよい。 （発明の効果） 本発明は、ロータを磁気軸受で浮揚状態に支持し、かつ
磁気軸受の電源断時にタッチダウン軸受によりロータを
回転可能に支持するようにした磁気軸受装置において、
前記タッチダウン軸受の回転輪のタッチダウン側周面お
よびタッチダウン軸受の軌道面に、高温下での耐摩耗性
、耐焼付性に優れた固体潤滑膜をコーティングした構成
であるから、急激な回転トルクが負荷されても、初期ト
ルクの低減を長時間に亘り可能とし、しかも磁気軸受の
信頼性を向上させ、回転軸や軸受の損傷を防止でき、磁
気軸受装置の寿命を向上させうる。 ４、図面の簡単な説明 第１図は本発明の一実施例の縦断面図、第２図は第１図
の実施例におけるタッチダウン軸受の要部拡大断面図、
第３図は本発明のタッチダウン軸受と従来のタッチダウ
ン軸受の摩擦係数の変化状態を示す比較グラフである。 ３−−−−一ロータ ６．７．８−−−−一磁気軸受 １２．１３．１４−−−−一タッチダウン軸受Ａ−−−
−−固体潤滑膜
Claims (2)
- （１）ロータを磁気軸受で浮揚状態に支持し、かつ磁気
軸受の電源断時にタッチダウン軸受によりロータを回転
可能に支持するようにした磁気軸受装置において、 前記タッチダウン軸受の回転輪のタッチダウン側周面お
よびタッチダウン軸受の軌道面に固体潤滑膜をコーティ
ングしてなる磁気軸受装置 - （２）前記タッチダウン軸受の転動体がセラミックスで
なる前記特許請求の範囲第１項に記載の磁気軸受装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10827087A JPS63275815A (ja) | 1987-04-30 | 1987-04-30 | 磁気軸受装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10827087A JPS63275815A (ja) | 1987-04-30 | 1987-04-30 | 磁気軸受装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7288096A Division JP3061168B2 (ja) | 1995-10-09 | 1995-10-09 | 磁気軸受装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63275815A true JPS63275815A (ja) | 1988-11-14 |
Family
ID=14480388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10827087A Pending JPS63275815A (ja) | 1987-04-30 | 1987-04-30 | 磁気軸受装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63275815A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5272403A (en) * | 1991-02-15 | 1993-12-21 | The Glacier Metal Company Limited | Low friction backup system for magnetic bearings |
| JP2020159491A (ja) * | 2019-03-27 | 2020-10-01 | ダイキン工業株式会社 | 軸受構造 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6256824B2 (ja) * | 1982-08-13 | 1987-11-27 | Matsuda Kk |
-
1987
- 1987-04-30 JP JP10827087A patent/JPS63275815A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6256824B2 (ja) * | 1982-08-13 | 1987-11-27 | Matsuda Kk |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5272403A (en) * | 1991-02-15 | 1993-12-21 | The Glacier Metal Company Limited | Low friction backup system for magnetic bearings |
| JP2020159491A (ja) * | 2019-03-27 | 2020-10-01 | ダイキン工業株式会社 | 軸受構造 |
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