TW202400912A - 複列深溝滾珠軸承以及磁性軸承裝置 - Google Patents
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Abstract
一種複列深溝滾珠軸承，係具備：外輪(20)，係於內周設有第一外輪軌道溝(26)及第二外輪軌道溝(27)；第一內輪(21)，係於外周設有第一內輪軌道溝(28)；第二內輪(22)，係於外周設有第二內輪軌道溝(29)；複數個第一滾珠(23)，係設於第一內輪軌道溝(28)與第一外輪軌道溝(26)之間；以及複數個第二滾珠(24)，係設於第二內輪軌道溝(29)與第二外輪軌道溝(27)之間，外輪(20)，係具有設有第一外輪軌道溝(26)之第一部分(20a)，以及與第一部分(20a)為一體，並設有第二外輪軌道溝(27)之第二部分(20b)，第一內輪(21)與第二內輪(22)係不同個體。
Description
本揭示，係關於複列深溝滾珠軸承以及磁性軸承裝置。
作為機械式真空泵浦之渦輪分子泵浦，係具備以非接觸之方式支承旋轉軸之磁性軸承。於磁性軸承發生異常之情形，係無法支承旋轉軸。因此，渦輪分子泵浦，係具備於磁性軸承發生異常之際支承旋轉軸之滾動軸承。該滾動軸承係稱為著陸軸承(touchdown bearings)。於專利文獻1，係揭示有具備磁性軸承及著陸軸承之渦輪分子泵浦。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1] 日本特開2018-9663號公報
[發明所欲解決之問題]
專利文獻1所揭示之渦輪分子泵浦，作為著陸軸承，係具備能夠支承旋轉軸之上部之第一滾動軸承，以及能夠支承旋轉軸之下部之第二滾動軸承。於磁性軸承發揮功能之正常運轉狀態下，第一滾動軸承及第二滾動軸承，係與旋轉軸微非接觸之狀態。當磁性軸承因故障而無法支承旋轉軸，則第一滾動軸承及第二滾動軸承係支承該旋轉軸。第一滾動軸承係於徑方向支承旋轉軸，第二滾動軸承係於徑方向及軸方向支承旋轉軸。第一滾動軸承，係單列之第一滾動軸承。
若旋轉軸之重量增大，則第一滾動軸承會承受來自旋轉軸之較大之徑方向荷重。第一滾動軸承，能夠藉由使作為滾動體之滾珠之直徑增大，而使負載容量增大。然而，在此情形，第一滾動軸承之體積會於軸方向及徑方向增大，而因此使渦輪分子泵浦之殼體大型化。作為其他手段，係如圖10所示，第一滾動軸承90，係具備一個內輪91、一個外輪98、第一列L1之複數個滾動體95、第二列L2之複數個滾動體92。內輪91，係具有第一列L1之內輪軌道溝96及第二列L2之內輪軌道溝93。外輪98，係具有第一列L1之外輪軌道溝97及第二列L2之外輪軌道溝94。
第一列L1之軸承部，係具備第一列L1之內輪軌道溝96、第一列L1之外輪軌道溝97及第一列L1之複數個滾動體95。第二列L2之軸承部，係具備第二列L2之內輪軌道溝93、第二列L2之外輪軌道溝94及第二列L2之複數個滾動體92。藉由具有第一列L1之軸承部及第二列L2之軸承部之複列之滾動軸承，能夠使負載容量增大。在此，第一列L1之軸承部，係比第二列L2之軸承部位於更遠離第二滾動軸承之位置。第一滾動軸承90，係複列之第一滾動軸承。
當無法藉由磁性軸承支承旋轉軸99，該旋轉軸99係有接觸於滾動軸承90之可能性。於圖10中，旋轉軸99係偏靠接觸於內輪91當中之第一列L1之軸承部。內輪91因具備第一列L1之內輪軌道溝96及第二列L2之內輪軌道溝93，故與第一列L1之內輪軌道溝96及第二列L2之內輪軌道溝93以相同旋轉速度進行旋轉。因此，於徑向負載較大之第一列L1之軸承部，滾珠95係於內輪軌道溝96及外輪軌道溝97滾動。藉由滾珠95之滾動，內輪91係對於外輪98旋轉。另一方面，於徑向負載比第一列L1更小之第二列L2側之軸承部，滾珠92會有對於內輪軌道溝93及外輪軌道溝94造成滑移、燒黏之虞。
因此，本揭示之目的係在於提供一種複列深溝滾珠軸承，其即便於旋轉軸傾斜接觸之情形，亦能夠抑制滾珠與軌道溝之間之滑移，以及具備如此複列深溝滾珠軸承之磁性軸承裝置。
[解決問題之技術手段]
本揭示之複列深溝滾珠軸承，係具備：
外輪，係於內周設有第一外輪軌道溝及第二外輪軌道溝；
第一內輪，係於外周設有第一內輪軌道溝；
第二內輪，係於外周設有第二內輪軌道溝；
複數個第一滾珠，係設於前述第一內輪軌道溝與前述第一外輪軌道溝之間；以及
複數個第二滾珠，係設於前述第二內輪軌道溝與前述第二外輪軌道溝之間，
前述外輪，係具有設有前述第一外輪軌道溝之第一部分，以及與前述第一部分為一體，並設有前述第二外輪軌道溝之第二部分，
前述第一內輪與前述第二內輪係不同個體。
本揭示之磁性軸承裝置，係具備：
殼體；
旋轉軸，係設於前述殼體內；
第一滾動軸承，係能夠支承前述旋轉軸；
第二滾動軸承，係能夠支承前述旋轉軸；
徑向磁性軸承，係能夠於徑方向支承前述旋轉軸；以及
軸向磁性軸承，係能夠於軸方向支承前述旋轉軸，
前述第一滾動軸承，係設為比前述旋轉軸之重心位置更靠前述旋轉軸之軸方向之第一側，前述第二滾動軸承，係設為比前述第一滾動軸承更靠前述旋轉軸之軸方向之第二側，
前述第一滾動軸承，係具備：
第一外輪，係於內周設有第一外輪軌道溝及第二外輪軌道溝，並固定於前述殼體；
第一內輪，係於外周設有第一內輪軌道溝；
第二內輪，係於外周設有第二內輪軌道溝；
複數個第一滾珠，係設於前述第一內輪軌道溝與前述第一外輪軌道溝之間；以及
複數個第二滾珠，係設於前述第二內輪軌道溝與前述第二外輪軌道溝之間，
前述外輪，係具有設有前述第一外輪軌道溝之第一部分，以及與前述第一部分為一體，並設有前述第二外輪軌道溝之第二部分，
前述第一內輪與前述第二內輪係不同個體，
在前述旋轉軸藉由前述徑向磁性軸承及前述軸向磁性軸承支承而旋轉之狀態下，前述第一內輪及前述第二內輪係與前述旋轉軸為非接觸，當前述徑向磁性軸承無法支承前述旋轉軸，則前述第一滾動軸承於徑方向支承前述旋轉軸。
[發明之效果]
依據本揭示之複列深溝滾珠軸承，其即便於旋轉軸傾斜接觸之情形，亦能夠抑制滾珠與軌道溝之間之滑移。
依據本揭示之磁性軸承裝置，其即便於旋轉軸傾斜接觸之情形，亦能夠抑制滾珠與軌道溝之間之滑移。
＜本揭示之發明之實施形態之概要＞
以下，列出本揭示之發明之實施形態之概要進行說明。
(1)本揭示之複列深溝滾珠軸承，係具備：
外輪，係於內周設有第一外輪軌道溝及第二外輪軌道溝；
第一內輪，係於外周設有第一內輪軌道溝；
第二內輪，係於外周設有第二內輪軌道溝；
複數個第一滾珠，係設於前述第一內輪軌道溝與前述第一外輪軌道溝之間；以及
複數個第二滾珠，係設於前述第二內輪軌道溝與前述第二外輪軌道溝之間，
前述外輪，係具有設有前述第一外輪軌道溝之第一部分，以及與前述第一部分為一體，並設有前述第二外輪軌道溝之第二部分，
前述第一內輪與前述第二內輪係不同個體。
依據本揭示之複列深溝滾珠軸承，第一內輪係因與第二內輪之關係而能夠獨立旋轉，第二內輪係因與第一內輪之關係能夠獨立旋轉。第一內輪與第二內輪之間，係能夠獲得旋轉(旋轉速度)之自由度。因此，即便傾斜之旋轉軸偏靠接觸於第一內輪，亦能夠抑制第二內輪及外輪與第二滾珠之間之滑移。
(2)較佳為：於前述第一內輪與前述第二內輪之間，在軸方向設有間隔。依據前述構成，即便第一內輪及第二內輪當中之其中一方或雙方位移，第一內輪及第二內輪亦能夠分別獨立旋轉。
(3)本揭示之磁性軸承裝置，係具備：
殼體；
旋轉軸，係設於前述殼體內；
第一滾動軸承，係能夠支承前述旋轉軸；
第二滾動軸承，係能夠支承前述旋轉軸；
徑向磁性軸承，係能夠於徑方向支承前述旋轉軸；以及
軸向磁性軸承，係能夠於軸方向支承前述旋轉軸，
前述第一滾動軸承，係設為比前述旋轉軸之重心位置更靠前述旋轉軸之軸方向之第一側，前述第二滾動軸承，係設為比前述第一滾動軸承更靠前述旋轉軸之軸方向之第二側，
前述第一滾動軸承，係具備：
第一外輪，係於內周設有第一外輪軌道溝及第二外輪軌道溝，並固定於前述殼體；
第一內輪，係於外周設有第一內輪軌道溝；
第二內輪，係於外周設有第二內輪軌道溝；
複數個第一滾珠，係設於前述第一內輪軌道溝與前述第一外輪軌道溝之間；以及
複數個第二滾珠，係設於前述第二內輪軌道溝與前述第二外輪軌道溝之間，
前述外輪，係具有設有前述第一外輪軌道溝之第一部分，以及與前述第一部分為一體，並設有前述第二外輪軌道溝之第二部分，
前述第一內輪與前述第二內輪係不同個體，
在前述旋轉軸藉由前述徑向磁性軸承及前述軸向磁性軸承支承而旋轉之狀態下，前述第一內輪及前述第二內輪係與前述旋轉軸為非接觸，當前述徑向磁性軸承無法支承前述旋轉軸，則前述第一滾動軸承於徑方向支承前述旋轉軸。
依據本揭示之磁性軸承裝置，當無法藉由徑向磁性軸承支承旋轉軸，則第一滾動軸承於徑方向支承旋轉軸。此時，第一內輪係因與第二內輪之關係而能夠獨立旋轉。第一內輪與第二內輪之間，係能夠獲得旋轉(旋轉速度)之自由度。因此，即便傾斜之旋轉軸偏靠接觸於第一內輪，亦能夠抑制第二內輪及外輪與第二滾珠之間之滑移。
(4)較佳為：
前述第一滾動軸承係全滾珠軸承(full type ball bearing)，
前述第一內輪係設為比前述第二內輪更靠軸方向之第一側，
於前述外輪之內周，係設有連接前述第一側之外輪側面與前述第一外輪軌道溝之用於前述第一滾珠之嵌入溝，
於前述第一內輪之外周，係設有連接前述第一側之內輪側面與前述第一內輪軌道溝之用於前述第一滾珠之嵌入溝。
依據前述構成，係能夠輕易組裝第一滾動軸承。
＜本揭示之發明之實施形態之詳情＞
以下，說明本揭示之發明之實施形態。
[磁性軸承裝置之整體構成]
圖1，係表示磁性軸承裝置之一例之剖面圖。圖1所示之磁性軸承裝置10，係用於渦輪分子泵浦。磁性軸承裝置10，係具備殼體12、旋轉軸11、第一徑向磁性軸承13a、第二徑向磁性軸承13b、第一軸向磁性軸承14a、第二軸向磁性軸承14b、馬達15、第一滾動軸承16、第二滾動軸承17。
針對本揭示中之方向進行說明。磁性軸承裝置10，係將旋轉軸11支承為繞設計中心軸C旋轉。沿著該設計旋轉中心軸C之方向，以及平行於該設計旋轉中心軸C之方向，係「軸方向」。正交於設計旋轉中心軸C之方向，係「徑方向」。沿著以設計旋轉中心軸C為中心之圓之方向，係「周方向」。圖1所示之形態中，軸方向係與垂直上下方向一致，「上」係軸方向之第一側，「下」係軸方向之第二側。設計旋轉中心軸C，係僅稱為「中心軸C」。
殼體12，係收容旋轉軸11、徑向磁性軸承13a、13b、軸向磁性軸承14a、14b、馬達15、第一滾動軸承16，以及第二滾動軸承17。殼體12，係具備吸氣口61及排氣口62。殼體12，係具有複數個固定葉片63。
馬達15，係使旋轉軸11旋轉。馬達15，係設在對應於旋轉軸11之軸方向之中央部之位置。
旋轉軸11，係設於殼體12內。旋轉軸11，係具有軸本體66、與軸本體66一體旋轉之旋轉塊體64。旋轉塊體64，係具有複數個旋轉葉片65。旋轉葉片65與固定葉片63係於軸方向交互排列配置。旋轉軸11，係於其下部具有圓板部67。旋轉軸11，係能夠於殼體12內以中心軸C作為中心進行旋轉。因此，徑向磁性軸承13a、13b及軸向磁性軸承14a、14b係設於殼體12。
第一徑向磁性軸承13a與第二徑向磁性軸承13b，係設為於軸方向上分離。第一徑向磁性軸承13a，係設於比馬達15更上方。第二徑向磁性軸承13b，係設於比馬達15更下方。該等徑向磁性軸承13a、13b，係能夠以非接觸之方式支承旋轉軸11。徑向磁性軸承13a、13b，係具有藉由磁力於徑方向支承旋轉軸11之功能。徑向磁性軸承13a、13b，係採用已知之構成。
第一軸向磁性軸承14a與第二軸向磁性軸承14b，係設為於軸方向上分離。第一軸向磁性軸承14a，係設於比圓板部67更上方。第二軸向磁性軸承14b，係設於比圓板部67更下方。該等軸向磁性軸承14a、14b，係能夠以非接觸之方式支承旋轉軸11。軸向磁性軸承14a、14b，係具有藉由磁力於軸方向支承旋轉軸11之功能。軸向磁性軸承14a、14b，係採用已知之構成。
第一滾動軸承16，係設於比旋轉軸11之重心位置G更上方。第二滾動軸承17，係位於比第一滾動軸承16更下方，且係設於比旋轉軸11之重心位置G更下方。
針對第一滾動軸承16及第二滾動軸承17，於以下進行說明。
[關於第一滾動軸承16]
圖2，係第一滾動軸承16之剖面圖。圖2，係包含中心軸C之面之剖面圖。第一滾動軸承16係複列深溝滾珠軸承，能夠於徑方向支承旋轉軸11。於圖2中，將旋轉軸11以兩點鏈線表示。第一滾動軸承16，係以中心軸C作為中心安裝於殼體12。
第一滾動軸承16，係具有一個外輪20、一個第一內輪21、一個第二內輪22、複數個第一滾珠23、複數個第二滾珠24。第一內輪21與第二內輪22係不同個體，且分離設置。對此，外輪20，係用於第一內輪21及第二內輪22之共用之一個軌道輪。
外輪20，係固定於殼體12之一部分之內周面70。外輪20，係圓筒狀之構件。外輪20之外周面係軸承外徑面。於外輪20之內周設有第一外輪軌道溝26及第二外輪軌道溝27。外輪20，係具有第一部分20a、與第一部分20a為一體之第二部分20b。第一外輪軌道溝26，係設於第一部分20a。第二外輪軌道溝27，係設於第二部分20b。第一部分20a係一個圓筒狀之構件之一部分，第二部分20b係前述一個圓筒狀之構件之剩餘其他部分。
第一部分20a，係發揮作為第一滾動軸承16之第一列L1之外輪之功能。第二部分20b，係發揮作為第一滾動軸承16之第二列L2之外輪之功能。第一部分20a係位於比第二部分20b更上方。因此，第一外輪軌道溝26係位於比第二外輪軌道溝27更上方。
外輪20，係於第一外輪軌道溝26之上側具有肩部36a。外輪20，係於第二外輪軌道溝27之下側具有肩部36b。外輪20，係於第一外輪軌道溝26與第二外輪軌道溝27之間具有中間肩部30。中間肩部30，係於周方向連續設置。中間肩部30之內周面，係內徑比軌道溝26、27更小。
第一內輪21，係於軸方向比外輪20更短之圓筒狀之構件。第一內輪軌道溝28，係設於第一內輪21之外周。第一內輪21，係於第一內輪軌道溝28之軸方向之兩側(上側及下側)分別具有肩部37。第一內輪21，係於其內周，具有位於軸方向之中央之第一軸承內徑面31、分別設於第一軸承內徑面31之上側及下側之第一倒角32。第一軸承內徑面31，係以中心軸C為中心之圓筒面。第一內輪21之內徑，係比於旋轉軸11之支承部之外徑更大。
第二內輪22，係於軸方向比外輪20更短之圓筒狀之構件。第二內輪軌道溝29，係設於第二內輪22之外周。第二內輪22，係於第二內輪軌道溝29之軸方向之兩側(上側及下側)分別具有肩部38。第二內輪22，係於其內周，具有位於軸方向之中央之第二軸承內徑面33、分別設於第二軸承內徑面33之上側及下側之第二倒角34。第二軸承內徑面33，係以中心軸C為中心之圓筒面。第二內輪22之內徑，係比於旋轉軸11之支承部之外徑更大。
第一內輪21之內徑，係與第二內輪22之內徑相同。於圖2所示之形態，第一軸承內徑面31之直徑係第一內輪21之內徑，第二軸承內徑面33之直徑係第二內輪22之內徑。因此，第一軸承內徑面31之直徑，係與第二軸承內徑面33之直徑相同。
第一內輪21係位於比第二內輪22更上方。第一內輪21，係第一滾動軸承16之第一列L1之內輪。第二內輪22，係第一滾動軸承16之第二列L2之內輪。間隔E係於第一內輪21與第二內輪22之間設在軸方向。間隔E之軸方向之尺寸，係設定為即便第一內輪21及第二內輪22於軸方向位移亦無法彼此接觸。
複數個第一滾珠23，係設於第一內輪軌道溝28與第一外輪軌道溝26之間。複數個第二滾珠24，係設於第二內輪軌道溝29與第二外輪軌道溝27之間。第一滾珠23，係第一滾動軸承16之第一列L1之滾動體。第二滾珠24，係第一滾動軸承16之第二列L2之滾動體。第一外輪軌道溝26、第二外輪軌道溝27、第一內輪軌道溝28、第二內輪軌道溝29，係分別於含有中心軸C之剖面中具有圓弧形。
第一列L1之軸承部，係由外輪20之第一部分20a、第一內輪21及複數個第一滾珠23構成。第二列L2之軸承部，係由外輪20之第二部分20b、第二內輪22及複數個第二滾珠24構成。
第一列L1之軸承部及第二列L2之軸承部，係分別為深溝滾珠軸承。
包含複數個第一滾珠23之滾珠套組之間距直徑D1，係與包含複數個第二滾珠24之滾珠套組之間距直徑D2相同。第一滾珠23之直徑d1，係與第二滾珠24之直徑d2相同。
外輪20、第一內輪21及第二內輪22，係例如以高速度工具鋼、軸承鋼或不鏽鋼製造。第一滾珠23及第二滾珠24，係例如以高速度工具鋼、軸承鋼、不鏽鋼製造或陶瓷製造。覆膜，係形成於第一外輪軌道溝26、第二外輪軌道溝27、第一內輪軌道溝28及第二內輪軌道溝29各自之表面。覆膜係固體潤滑劑。
第一滾動軸承16係全滾珠軸承。第一列L1之軸承部及第二列L2之軸承部，係皆未具備保持器。相鄰之第一滾珠23與第一滾珠23係能夠接觸。相鄰之第二滾珠24與第二滾珠24係能夠接觸。
[關於第二滾動軸承17]
如圖1所示，第二滾動軸承17，係能夠支承旋轉軸11之下部。第二滾動軸承17，係由2個斜角滾珠軸承18、18構成。第二滾動軸承17，係使第一斜角滾珠軸承18與第二斜角滾珠軸承18以正面排列組合。第二滾動軸承17，係能夠於徑方向及軸方向支承旋轉軸11。
第一斜角滾珠軸承18，係具備第三外輪39、第三內輪41、複數個第三滾珠43。第三外輪39，係以使背面朝向上側之方式固定於殼體12。第三外輪軌道溝46，係設於第三外輪39之內周。第三內輪41，係使正面朝向上側配置。第三內輪軌道溝48，係設於第三內輪41之外周。複數個第三滾珠43，係設於第三內輪軌道溝48與第三外輪軌道溝46之間。
第二斜角滾珠軸承18，係具備第四外輪40、第四內輪42、複數個第四滾珠44。第四外輪40，係以使正面朝向上側之方式固定於殼體12。第四外輪軌道溝47，係設於第四外輪40之內周。第四內輪42，係使背面朝向上方配置。第四內輪軌道溝49，係設於第四內輪42之外周。複數個第四滾珠44，係設於第四內輪軌道溝49與第四外輪軌道溝47之間。
第三外輪39與第四外輪40，係在使各自之正面於軸方向接觸之狀態下固定於殼體12。第三內輪41與第四內輪42，係在使各自之背面於軸方向接觸之狀態下設置。第三內輪41及第四內輪42各自之內徑，係比於旋轉軸11之支承部之外徑更大。
[關於磁性軸承裝置10之功能]
本實施形態(參照圖1)之磁性軸承裝置10，係用於渦輪分子泵浦。於一般運轉狀態下，旋轉軸11被徑向磁性軸承13a、13b及軸向磁性軸承14a、14b支承而旋轉。於一般運轉狀態下，旋轉軸11係以中心軸C作為中心進行旋轉。
於一般運轉狀態下，旋轉軸11係與第一滾動軸承16之間具有間隙。旋轉軸11，係與第二滾動軸承17之間具有間隙。旋轉軸11與第一滾動軸承16之間係非接觸之狀態。旋轉軸11與第二滾動軸承17之間係非接觸之狀態。亦即，於一般運轉狀態下，第一滾動軸承16之第一內輪21及第二內輪22並未接觸於旋轉軸11，第二滾動軸承17之第三內輪41及第四內輪42並未接觸於旋轉軸11。
於徑向磁性軸承13a、13b及軸向磁性軸承14a、14b之至少任一者發生故障或停電等問題之緊急運轉狀態下，旋轉軸11會變得不穩定。
於緊急運轉狀態下，第一滾動軸承16，係能夠於徑方向支承旋轉軸11。特別是，當第一徑向磁性軸承13a及第二徑向磁性軸承13b之至少其中一方無法支承旋轉軸11，第一滾動軸承16係能夠於徑方向支承旋轉軸11。亦即，當旋轉軸11無法受到磁力支承，第一內輪21及第二內輪22之至少其中一方係與旋轉軸11接觸，而能夠於徑方向支承旋轉軸11。
當成為緊急運轉狀態，第二滾動軸承17，係能夠於徑方向及軸方向支承旋轉軸11。特別是，當徑向磁性軸承13a、13b及軸向磁性軸承14a、14b之至少其中一者無法支承旋轉軸11，第二滾動軸承17係能夠於徑方向及軸方向支承旋轉軸11。亦即，當旋轉軸11無法受到磁力支承，第三內輪41及第四內輪42之至少其中一方係與旋轉軸11接觸，而第二滾動軸承17能夠於徑方向支承旋轉軸11。旋轉軸11之大徑部11a係於軸方向接觸第三內輪41，第二滾動軸承17係能夠於軸方向支承旋轉軸11。
在不穩定之旋轉軸11接觸徑向磁性軸承13a、13b之前，該旋轉軸11係被第一滾動軸承16及第二滾動軸承17支承。在不穩定之旋轉軸11接觸軸向磁性軸承14a、14b之前，該旋轉軸11係被第二滾動軸承17支承。
以上，第一滾動軸承16及第二滾動軸承17，係作為著陸軸承發揮功能。並且，即便於旋轉軸11停止旋轉之狀態下，旋轉軸11係被第一滾動軸承16於徑方向支承，並被第二滾動軸承17於徑方向及軸方向支承。
[第一滾動軸承16之其他形態]
於圖2所示之第一滾動軸承16之情形，包含複數個第一滾珠23之滾珠套組之間距直徑D1，係與包含複數個第二滾珠24之滾珠套組之間距直徑D2相同。第一滾珠23之直徑d1，係與第二滾珠24之直徑d2相同。
圖3，係表示第一滾動軸承16之其他形態之剖面圖。於圖3所示之第一滾動軸承16中，包含複數個第一滾珠23之滾珠套組之間距直徑D1，係比包含複數個第二滾珠24之滾珠套組之間距直徑D2更大。
圖3所示之第一滾動軸承16之除了包含複數個第一滾珠23之滾珠套組之間距直徑D1及包含複數個第二滾珠24之滾珠套組之間距直徑D2之構成，與圖2所示之第一滾動軸承16之除了包含複數個第一滾珠23之滾珠套組之間距直徑D1及包含複數個第二滾珠24之滾珠套組之間距直徑D2之構成係相同，故省略其說明。又，圖3所示之第一滾動軸承16之構成之符號，係與圖2所示之第一滾動軸承16之構成之符號相同。
[第一滾動軸承16之另外形態]
圖4，係表示第一滾動軸承16之另外形態之剖面圖。於圖4所示之第一滾動軸承16中，第一滾珠23之直徑d1，係比第二滾珠24之直徑d2更大。
圖4所示之第一滾動軸承16之除了第一滾珠23之直徑d1及第二滾珠24之直徑d2之構成，係與圖2所示之第一滾動軸承16之除了第一滾珠23之直徑d1及第二滾珠24之直徑d2之構成相同，故省略其說明。又，圖4所示之第一滾動軸承16之構成之符號，係與圖2所示之第一滾動軸承16之構成之符號相同。
[關於第一滾動軸承16之構成及作用]
如以上所述，前述各形態(圖2、圖3、圖4)之第一滾動軸承16，係具備：一個外輪20，係於內周設有第一外輪軌道溝26及第二外輪軌道溝27；一個第一內輪21，係於外周設有第一內輪軌道溝28；一個第二內輪22，係於外周設有第二內輪軌道溝29；複數個第一滾珠23，係設於第一內輪軌道溝28與第一外輪軌道溝26之間；以及複數個第二滾珠24，係設於第二內輪軌道溝29與第二外輪軌道溝27之間。外輪20，係具有設有第一外輪軌道溝26之第一部分20a，以及設有第二外輪軌道溝27之第二部分20b。第一部分20a與第二部分20b係一體。第一內輪21與第二內輪22係不同個體。
依據前述各形態之第一滾動軸承16，第一內輪21係能夠獨立於第二內輪22對於一個外輪20旋轉，第二內輪22係能夠獨立於第一內輪21對於一個外輪20旋轉。第一內輪21與第二內輪22，係能夠對於外輪20以不同旋轉速度進行旋轉。因此，在磁性軸承裝置10成為緊急運轉狀態，傾斜之旋轉軸11偏靠接觸於第一列L1側之第一內輪21時，第二列L2側之第二滾珠24對於第二內輪軌道溝29及第二外輪軌道溝27之滑移，相較於以往之複列之第一滾動軸承之滾珠92對於內輪軌道溝93及外輪軌道溝94之滑移係進一步受到抑制。又，於圖2等中，為使說明容易理解，係將旋轉軸11之傾角表示為比實際上更大。
於前述各形態中(參照圖1)，第一滾動軸承16係比旋轉軸11之重心位置G更位於上方。因此，當磁性軸承裝置10成為緊急運轉狀態，旋轉軸11係以比第一滾動軸承16更位於下方之重心位置G側之位置作為基準傾斜。如此，該旋轉軸11會先接觸於第一滾動軸承16當中之第一內輪21。如此，在傾斜之旋轉軸11偏靠接觸於第一內輪21時，因第一內輪21能夠獨立於第二內輪22進行旋轉，故第二滾珠24對於第二內輪軌道溝29及第二外輪軌道溝27之滑移，相較於以往之複列之第一滾動軸承之滾珠92對於內輪軌道溝93及外輪軌道溝94之滑移係進一步受到抑制。因此，第一滾動軸承16，係能夠防止第二滾珠24、第二內輪軌道溝29及第二外輪軌道溝27之至少任一者燒黏之情事。
並且，於旋轉軸11接觸第一內輪21之後，該旋轉軸11係能夠進一步接觸第二內輪22。旋轉軸11，係被第一列L1之軸承部及第二列L2之軸承部支承。
依據前述各形態之第一滾動軸承16，係能夠獲得下述之作用效果。
藉由使用前述各形態之第一滾動軸承16，第一滾動軸承16自處於傾斜狀態之旋轉軸11所承受之徑方向之荷重，係分散為上側之第一列L1之軸承部所承受之荷重，以及下側之第二列L2之軸承部所承受之荷重。
前述各形態之第一滾動軸承16，第一列L1之軸承部自旋轉軸11所承受之徑方向之荷重，與第二列L2之軸承部自旋轉軸11所承受之徑方向之荷重之差，相較於習知技術之複列之第一滾動軸承90之該差係更小。
前述各形態之第一滾動軸承16，係能夠使其負載容量相較於習知技術之單列之第一滾動軸承之負載容量更大。
前述各形態之第一滾動軸承16，係於第一內輪21與第二內輪22之間，在軸方向具有間隔E。因此，即便第一內輪21及第二內輪22當中之其中一方或雙方位移，第一內輪21及第二內輪22亦無法彼此接觸，並能夠分別獨立旋轉。
[第一滾動軸承16之變形例]
作為圖2所示之第一滾動軸承16之另外變形例，可列舉出以下構成。
包含複數個第一滾珠23之滾珠套組之間距直徑D1，係比包含複數個第二滾珠24之滾珠套組之間距直徑D2更小(變形例1)。
第一滾珠23之直徑d1，係比第二滾珠24之直徑d2更小(變形例2)。
第一列L1之軸承部所包含之第一滾珠23之數量，係比第二列L2之軸承部所包含之第二滾珠24之數量更少(變形例3)。
第一列L1之軸承部所包含之第一滾珠23之數量，係比第二列L2之軸承部所包含之第二滾珠24之數量更多(變形例4)。
圖2所示之形態，係前述之變形例1、變形例2、變形例3及變形例4之其中一方之構成之一，或組合複數者亦可。
圖3所示之形態，係前述之變形例2、變形例3及變形例4之其中一方之構成之一，或組合複數者亦可。
圖4所示之形態，係前述之變形例1、變形例3及變形例4之其中一方之構成之一，或組合複數者亦可。
又，間距直徑越大，或是滾珠直徑越大，或是滾珠數量越多，則軸承部之負載容量越大。
[關於第一滾動軸承16之嵌入溝]
前述各形態之第一滾動軸承16係全滾珠軸承。前述各形態之第一滾動軸承16，為能夠進行組裝，係於各軌道輪具有用於滾珠23、24之嵌入溝。針對該嵌入溝於以下進行說明。又，於以下各例中，第一內輪21係設於比第二內輪22更上方。
(第一例)
圖2之第一滾動軸承16之嵌入溝，係第一例。
用於第一滾珠23之嵌入溝52，係於外輪20之內周，以連接上側之外輪側面51與第一外輪軌道溝26之方式設置。用於第一滾珠23之嵌入溝52，係去除外輪20之上側之肩部36a之周方向之一部分之形狀。
用於第一滾珠23之嵌入溝54，係於第一內輪21之外周，以連接上側之內輪側面53與第一內輪軌道溝28之方式設置。用於第一滾珠23之嵌入溝54，係去除第一內輪21之上側之肩部37之周方向之一部分之形狀。
用於第二滾珠24之嵌入溝57，係於外輪20之內周，以連接下側之外輪側面56與第二外輪軌道溝27之方式設置。用於第二滾珠24之嵌入溝57，係去除外輪20之下側之肩部36b之周方向之一部分之形狀。
用於第二滾珠24之嵌入溝59，係於第二內輪22之外周，以連接下側之內輪側面58與第二內輪軌道溝29之方式設置。用於第二滾珠24之嵌入溝59，係去除第二內輪22之下側之肩部38之周方向之一部分之形狀。
第一例之具有嵌入溝之第一滾動軸承16，係使第一列L1之軸承部與第二列L2之軸承部獨立而組裝。
就圖3所示之第一滾動軸承16及圖4所示之第一滾動軸承16而言，嵌入溝係與圖2所示之第一滾動軸承16相同。
(第二例)
圖5，係表示圖2所示之第一滾動軸承16之另外變形例之剖面圖。
圖5所示之第二例，相較於圖2所示之第一例，係用於第二列L2之軸承部之嵌入溝之構成不同。
圖5所示之第一滾動軸承16之除了嵌入溝之構成，係與圖2所示之第一滾動軸承16之除了嵌入溝之構成相同，故省略其說明。與圖2所示之第一滾動軸承16之除了嵌入溝以外之構成為相同構成之圖5所示之第一滾動軸承16之除了嵌入溝以外之構成之符號，係與圖2所示之第一滾動軸承16之構成之符號相同。
於第二例中，圖5所示之第一滾動軸承16，不具有第一例中圖2所示之第一滾動軸承16之用於第二滾珠24之嵌入溝57、59。
另一方面，於圖5所示之第二例中，第一滾動軸承16，係於外輪20之內周之軸方向之中央，設有用於第二滾珠24之嵌入溝71。用於第二滾珠24之嵌入溝71，係去除中間肩部30之周方向之一部分之形狀，且連接第一外輪軌道溝26與第二外輪軌道溝27。
用於第二滾珠24之嵌入溝74，係於第二內輪22之外周，以連接上側之內輪側面73與第二內輪軌道溝29之方式設置。用於第二滾珠24之嵌入溝74，係去除第二內輪22之上側之肩部38之周方向之一部分之形狀。
用於第一滾珠23之嵌入溝52，係於外輪20之內周，以連接上側之外輪側面51與第一外輪軌道溝26之方式設置。用於第一滾珠23之嵌入溝52，係去除外輪20之上側之肩部36a之周方向之一部分之形狀。
用於第一滾珠23之嵌入溝54，係於第一內輪21之外周，以連接上側之內輪側面53與第一外輪軌道溝28之方式設置。用於第一滾珠23之嵌入溝54，係去除第一內輪21之上側之肩部37之周方向之一部分之形狀。
第二例之第一滾動軸承16，係於組裝第二列L2之軸承部之後，再組裝第一列L1之軸承部。
(第三例)
圖6，係表示圖3所示之第一滾動軸承16之變形例之剖面圖。
圖6所示之第三例，相較於圖3所示之第一滾動軸承16，係用於第二列L2之軸承部之嵌入溝之構成不同。
圖6所示之第一滾動軸承16之除了嵌入溝之構成，係與圖3所示之第一滾動軸承16之除了嵌入溝之構成相同，故省略其說明。與圖3所示之第一滾動軸承16之除了嵌入溝以外之構成為相同構成之圖6所示之第一滾動軸承16之除了嵌入溝以外之構成之符號，係與圖3所示之第一滾動軸承16之構成之符號相同。
作為第三例之圖6所示之第一滾動軸承16之嵌入溝，係與作為第二例之圖5所示之第一滾動軸承16相同，故省略其說明。與圖5所示之第一滾動軸承16之嵌入溝為相同構成之圖6所示之第一滾動軸承16之符號，係與圖5所示之第一滾動軸承16之嵌入溝之符號相同。
第三例之第一滾動軸承16，係於組裝第二列L2之軸承部之後，再組裝第一列L1之軸承部。
(第四例)
圖7，係表示圖3所示之第一滾動軸承16之另外變形例之剖面圖。
圖7所示之第四例，相較於圖3所示之第一滾動軸承16，係嵌入溝之構成不同。
圖7所示之第一滾動軸承16之除了嵌入溝之構成，係與圖3所示之第一滾動軸承16之除了嵌入溝之構成相同，故省略其說明。與圖3所示之第一滾動軸承16之除了嵌入溝以外之構成為相同構成之圖7所示之第一滾動軸承16之除了嵌入溝以外之構成之符號，係與圖3所示之第一滾動軸承16之構成之符號相同。
於第四例中，圖7所示之第一滾動軸承16，不具有第一例中圖3所示之第一滾動軸承16之用於第二滾珠24之嵌入溝52、54。
另一方面，於圖7所示之第四例中，圖7所示第一滾動軸承16，係於外輪20之內周之軸方向之中央，設有用於第一滾珠23之嵌入溝71。用於第一滾珠23之嵌入溝71，係去除中間肩部30之周方向之一部分之形狀，且連接第一外輪軌道溝26與第二外輪軌道溝27。
用於第一滾珠23之嵌入溝76，係於第一內輪21之外周，以連接下側之內輪側面75與第一內輪軌道溝28之方式設置。用於第一滾珠23之嵌入溝76，係去除第一內輪21之下側之肩部37之周方向之一部分之形狀。
用於第二滾珠24之嵌入溝57，係於外輪20之內周，以連接下側之外輪側面56與第二外輪軌道溝27之方式設置。用於第二滾珠24之嵌入溝57，係去除外輪20之下側之肩部36b之周方向之一部分之形狀。
用於第二滾珠24之嵌入溝59，係於第二內輪22之外周，以連接下側之內輪側面58與第二內輪軌道溝29之方式設置。用於第二滾珠24之嵌入溝59，係去除第二內輪22之下側之肩部38之周方向之一部分之形狀。
第四例之第一滾動軸承16，係於組裝第一列L1之軸承部之後，再組裝第二列L2之軸承部。
(第五例)
圖8，係表示圖4所示之第一滾動軸承16之變形例之剖面圖。
圖8所示之第五例，相較於圖4所示之第一滾動軸承16，係嵌入溝之構成不同。
圖8所示之第一滾動軸承16之除了嵌入溝之構成，係與圖4所示之第一滾動軸承16之除了嵌入溝之構成相同，故省略其說明。與圖4所示之第一滾動軸承16之除了嵌入溝以外之構成為相同構成之圖8所示之第一滾動軸承16之除了嵌入溝以外之構成之符號，係與圖4所示之第一滾動軸承16之構成之符號相同。
作為第五例之圖8所示之第一滾動軸承16之嵌入溝，係與作為第二例之圖5所示之第一滾動軸承16相同，故省略其說明。與圖5所示之第一滾動軸承16之嵌入溝為相同構成之圖8所示之第一滾動軸承16之嵌入溝之符號，係與圖5所示之第一滾動軸承16之嵌入溝之符號相同。
第五例之第一滾動軸承16，係於組裝第二列L2之軸承部之後，再組裝第一列L1之軸承部。
(第六例)
圖9，係表示圖4所示之第一滾動軸承16之另外變形例之剖面圖。
圖9所示之第六例，相較於圖4所示之第一滾動軸承16，係嵌入溝之構成不同。
圖9所示之第一滾動軸承16之除了嵌入溝之構成，係與圖4所示之第一滾動軸承16之除了嵌入溝之構成相同，故省略其說明。與圖4所示之第一滾動軸承16之除了嵌入溝以外之構成為相同構成之圖9所示之第一滾動軸承16之除了嵌入溝以外之構成之符號，係與圖4所示之第一滾動軸承16之構成之符號相同。
作為第六例之圖9所示之第一滾動軸承16之嵌入溝，係與作為第四例之圖7所示之第一滾動軸承16相同，故省略其說明。與圖7所示之第一滾動軸承16之嵌入溝為相同構成之圖9所示之第一滾動軸承16之嵌入溝之符號，係與圖7所示之第一滾動軸承16之嵌入溝之符號相同。
第六例之第一滾動軸承16，係於組裝第一列L1之軸承部之後，再組裝第二列L2之軸承部。
[其他]
於前述各形態中，雖針對軸方向，亦即中心軸C之方向與垂直上下方向一致之情形進行說明，然而軸方向並非垂直上下方向亦可。
前述各形態之第一滾動軸承16，雖將第一內輪21設於比第二內輪22更上方，然而第一滾動軸承係將第一內輪21設於比第二內輪22更下方亦可。
前述實施形態係於各方面皆為例示，而非限定性者。本發明之權利範圍，係並非受到前述實施形態所示，而是受到申請專利範圍所示，且包含均等於申請專利範圍所記載之構成之範圍內之所有變更。
10:磁性軸承裝置
11:旋轉軸
11a:大徑部
12:殼體
13a,13b:徑向磁性軸承
14a,14b:軸向磁性軸承
15:馬達
16:第一滾動軸承(複列深溝滾珠軸承)
17:第二滾動軸承
18:斜角滾珠軸承
20:外輪
20a:第一部分
20b:第二部分
21:第一內輪
22:第二內輪
23:第一滾珠
24:第二滾珠
26:第一外輪軌道溝
27:第二外輪軌道溝
28:第一內輪軌道溝
29:第二內輪軌道溝
30:中間肩部
31:第一軸承內徑面
32:第一倒角
33:第二軸承內徑面
34:第二倒角
36a:肩部
36b:肩部
37:肩部
38:肩部
39:第三外輪
40:第四外輪
41:第三內輪
42:第四內輪
43:第三滾珠
44:第四滾珠
46:第三外輪軌道溝
47:第四外輪軌道溝
48:第三內輪軌道溝
49:第四內輪軌道溝
51:外輪側面
52:嵌入溝
53:內輪側面
54:嵌入溝
56:外輪側面
57:嵌入溝
58:內輪側面
59:嵌入溝
61:吸氣口
62:排氣口
63:固定葉片
64:旋轉塊體
65:旋轉葉片
66:軸本體
67:圓板部
70:內周面
71:嵌入溝
73:內輪側面
74:嵌入溝
75:內輪側面
76:嵌入溝
90:第一滾動軸承
91:內輪
92:滾動體(滾珠)
93:內輪軌道溝
94:外輪軌道溝
95:滾珠
96:內輪軌道溝
97:外輪軌道溝
98:外輪
99:旋轉軸
C:設計旋轉中心軸(中心軸)
E:間隔
G:重心位置
L1:第一列
L2:第二列
[圖1]圖1，係表示磁性軸承裝置之一例之剖面圖。
[圖2]圖2，係第一滾動軸承之剖面圖。
[圖3]圖3，係表示第一滾動軸承之其他形態之剖面圖。
[圖4]圖4，係表示第一滾動軸承之另外形態之剖面圖。
[圖5]圖5，係表示圖2所示之第一滾動軸承之另外變形例之剖面圖。
[圖6]圖6，係表示圖3所示之第一滾動軸承之變形例之剖面圖。
[圖7]圖7，係表示圖3所示之第一滾動軸承之另外變形例之剖面圖。
[圖8]圖8，係表示圖4所示之第一滾動軸承之變形例之剖面圖。
[圖9]圖9，係表示圖4所示之第一滾動軸承之另外變形例之剖面圖。
[圖10]圖10，係以往之第一滾動軸承之剖面圖。
11:旋轉軸
12:殼體
16:第一滾動軸承(複列深溝滾珠軸承)
20:外輪
20a:第一部分
20b:第二部分
21:第一內輪
22:第二內輪
23:第一滾珠
24:第二滾珠
26:第一外輪軌道溝
27:第二外輪軌道溝
28:第一內輪軌道溝
29:第二內輪軌道溝
30:中間肩部
31:第一軸承內徑面
32:第一倒角
33:第二軸承內徑面
34:第二倒角
36a:肩部
36b:肩部
37:肩部
38:肩部
51:外輪側面
52:嵌入溝
53:內輪側面
54:嵌入溝
56:外輪側面
57:嵌入溝
58:內輪側面
59:嵌入溝
70:內周面
C:設計旋轉中心軸(中心軸)
D1,D2:間距直徑
d1,d2:直徑
E:間隔
L1:第一列
L2:第二列
Claims (4)
- 一種複列深溝滾珠軸承，係具備： 外輪，係於內周設有第一外輪軌道溝及第二外輪軌道溝； 第一內輪，係於外周設有第一內輪軌道溝； 第二內輪，係於外周設有第二內輪軌道溝； 複數個第一滾珠，係設於前述第一內輪軌道溝與前述第一外輪軌道溝之間；以及 複數個第二滾珠，係設於前述第二內輪軌道溝與前述第二外輪軌道溝之間， 前述外輪，係具有設有前述第一外輪軌道溝之第一部分，以及與前述第一部分為一體，並設有前述第二外輪軌道溝之第二部分， 前述第一內輪與前述第二內輪係不同個體。
- 如請求項1所述之複列深溝滾珠軸承，其中， 於前述第一內輪與前述第二內輪之間，在軸方向設有間隔。
- 一種磁性軸承裝置，係具備： 殼體； 旋轉軸，係設於前述殼體內； 第一滾動軸承，係能夠支承前述旋轉軸； 第二滾動軸承，係能夠支承前述旋轉軸； 徑向磁性軸承，係能夠於徑方向支承前述旋轉軸；以及 軸向磁性軸承，係能夠於軸方向支承前述旋轉軸， 前述第一滾動軸承，係設為比前述旋轉軸之重心位置更靠前述旋轉軸之軸方向之第一側，前述第二滾動軸承，係設為比前述第一滾動軸承更靠前述旋轉軸之軸方向之第二側， 前述第一滾動軸承，係具備： 第一外輪，係於內周設有第一外輪軌道溝及第二外輪軌道溝，並固定於前述殼體； 第一內輪，係於外周設有第一內輪軌道溝； 第二內輪，係於外周設有第二內輪軌道溝； 複數個第一滾珠，係設於前述第一內輪軌道溝與前述第一外輪軌道溝之間；以及 複數個第二滾珠，係設於前述第二內輪軌道溝與前述第二外輪軌道溝之間， 前述外輪，係具有設有前述第一外輪軌道溝之第一部分，以及與前述第一部分為一體，並設有前述第二外輪軌道溝之第二部分， 前述第一內輪與前述第二內輪係不同個體， 在前述旋轉軸藉由前述徑向磁性軸承及前述軸向磁性軸承支承而旋轉之狀態下，前述第一內輪及前述第二內輪係與前述旋轉軸為非接觸，當前述徑向磁性軸承無法支承前述旋轉軸，則前述第一滾動軸承於徑方向支承前述旋轉軸。
- 如請求項3所述之磁性軸承裝置，其中， 前述第一滾動軸承係全滾珠軸承， 前述第一內輪係設為比前述第二內輪更靠軸方向之第一側， 於前述外輪之內周，係設有連接前述第一側之外輪側面與前述第一外輪軌道溝之用於前述第一滾珠之嵌入溝， 於前述第一內輪之外周，係設有連接前述第一側之內輪側面與前述第一內輪軌道溝之用於前述第一滾珠之嵌入溝。
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