(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ軸を有するロータと、
前記ロータの周囲に配置されたステータと、
前記ロータ軸を回転可能に支持する第１の軸受と、
前記第１の軸受を弾性的に支持するダンパと、
前記ステータを収容し、前記ダンパを介して前記第１の軸受を保持する収容体と、
前記ロータ軸の端部に接続された接続軸と、
前記ロータ軸と前記接続軸とを接続するカップリング構造と、
前記接続軸を回転可能に支持し、予圧がかけられた第２の軸受と、
前記収容体に接続され、前記第２の軸受を保持する保持体と
を具備し、
前記第２の軸受は、複数設けられ、
前記複数の第２の軸受のうちの１つは、前記カップリング構造に対面して配置されている
回転装置。
【請求項２】
請求項１に記載の回転装置であって、
前記第２の軸受は、定位置予圧がかけられている
回転装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイナモやモータ等の回転装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速回転するダイナモやモータの軸受部分には、その高速回転により発生する軸の振動を減衰させるために、スクイズフィルムダンパが多用される。
【０００３】
特許文献１の図５に示す例では、ロータを支持するラジアル軸受の外周側にスクイズフィルムダンパが設けられることにより、高速回転する発電機軸の振動が低減される（例えば、特許文献１の明細書段落[００２８]参照）。また、特許文献１では、その図２及び３に示すように、潤滑剤が通るための多数の孔が形成され、スラスト方向で見てＣ型に形成された薄板が複数積層されて構成されたダンパも開示されている（特許文献１の明細書段落[００２２]）。
【０００４】
また、特許文献２に記載のガスタービンでは、軸受を保持する軸受ホルダをガスタービンのハウジングへ取り付けるときの、軸受ホルダの位置決めの技術が開示されている。この軸受ホルダの軸受収納部の外周側に、スクイズフィルムダンパが形成される。この軸受ホルダは、軸受収納部に一体的に形成された筒部を有し、筒部の一端（インロー部）が、ハウジングの穴部に嵌合する。このような構成によって、軸受収納部が、そのハウジングの穴部に対して高い同心度を持って位置決めされる（例えば、特許文献２の段落[００１５]、図１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２００４−３３６９１７号公報
【特許文献２】特許第２９４９９１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１及び２に記載されたスクイズフィルムダンパやその他のダンパが備えられた回転装置では、振動をある程度減衰することはできるが、十分に振動を吸収することはできず、ロータ軸の回転中心が一定とならない。例えば回転装置がダイナモとして使用される場合に、そのダイナモに振動が発生すると、そのダイナモに接続される駆動源側のロータを振動させ、損傷させるおそれがある。したがって、ダンパだけでは吸収できない振動を抑制する必要がある。
【０００７】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、ダンパを用いても吸収しきれないロータ軸の振動を抑制することができる回転装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る回転装置は、ロータと、ステータと、第１の軸受と、ダンパと、収容体と、接続軸と、カップリング構造と、第２の軸受と、保持体とを具備する。
前記ロータは、ロータ軸を有する。
前記ステータは、前記ロータの周囲に配置されている。
前記第１の軸受は、前記ロータ軸を回転可能に支持する。
前記ダンパは、前記第１の軸受を弾性的に支持する。
前記収容体は、前記ステータを収容し、前記ダンパを介して前記第１の軸受を保持する。
前記接続軸は、前記ロータ軸の端部に接続されている。
前記カップリング構造は、前記ロータ軸と前記接続軸とを接続する。
前記第２の軸受は、前記接続軸を回転可能に支持し、予圧がかけられている。
前記保持体は、前記収容体に接続され、前記第２の軸受を保持する。
前記第２の軸受は、複数設けられ、前記複数の第２の軸受のうちの１つは、前記カップリング構造に対面して配置されている。
【０００９】
回転装置がモータとして使用される場合、接続軸はモータの動力を外部装置に出力する出力軸となる。一方、回転装置がダイナモとして使用される場合、接続軸は外部装置からの動力が入力される入力軸となる。
【００１０】
本発明では、ステータを収容する収容体が、ロータを支持する第１の軸受をダンパを介して保持している。ロータと一体的に回転する接続軸を支持する第２の軸受は、予圧がかけられたものであるため高剛性であり、この第２の軸受が、ステータを収容する収容体に接続された保持体に保持されている。したがって、回転するロータの振動をダンパが吸収しきれない場合があっても、接続軸の振動が極力抑制され、入力または出力軸として機能する接続軸の回転中心を実質的に一定とすることができる。つまり、ダンパを用いても吸収しきれない、回転装置のロータ軸の振動を抑制することができる。これにより、例えば接続軸に接続される外部装置の損傷等も防止することができる。
【００１１】
前記第２の軸受は、定位置予圧がかけられていてもよい。定位置予圧により、例えば第２の軸受に定圧予圧がかけられる場合に比べ、第２の軸受の剛性を高めることができ、また軸受の構成部品を少なくすることができる。特に、本発明では、ロータ、ステータ、第１の軸受、ダンパ及び収容体に、接続軸、第２の軸受及び保持体という構成要素が加わり、回転装置として構成要素が多くなるので、回転装置の部品総数をできるだけ少なくし、かつ、高剛性という条件を満たす必要がある。すなわち、定圧予圧がかけられたものより定位置予圧がかけられた第２の軸受を用いることのメリットが大きい。
【発明の効果】
【００１２】
以上、本発明によれば、ダンパを用いても吸収しきれない、回転装置のロータ軸の振動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る回転装置としてのダイナモを示す断面図である。
【図２】図２は、アダプタ部の軸受ユニットを示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係る回転装置としてのダイナモを示す断面図である。以降の説明において、説明の便宜上、図１におけるダイナモ１００の右側を前方側、左側を後方側とする。
【００１６】
このダイナモ１００は、ダイナモ部１とこのダイナモ部１の前方側に接続されたアダプタ部２とを含む。ダイナモ部１は収容体１１を有し、収容体１１は、スラスト方向（軸方向）における両端部が開口された円筒状のハウジング１１１と、このハウジング１１１の両端部に装着されたカバー１１２とを有する。
【００１７】
ハウジング１１１の中心には、ロータ１３が配置され、ロータ１３の周囲に、コア１４１及びコイル１４２を有するステータ１４が配置されている。ステータ１４は、ハウジング１１１の内壁に固定されている。ロータ１３はロータ軸１３１を有し、ロータ軸１３１の周囲に永久磁石１３２が固定されている。ロータ軸１３１の両端部付近で、ロータ軸１３１が軸受１５により回転可能に支持されている。
【００１８】
両カバー１１２の中央には円筒状の軸受取り付け部１１２ａが設けられ、ロータ軸１３１の両端部は、それらの軸受取り付け部１１２ａ内に配置される。その軸受取り付け部１１２ａの内周面と軸受１５との間には、軸受１５をそれぞれ弾性的に支持するダンパ１６が設けられている。
【００１９】
軸受１５は、ラジアル軸受、アンギュラ軸受等、何でもよい。
【００２０】
ダンパ１６としては、図１では模式的に示されているが、典型的にはスクイズフルムダンパ（ＳＦＤ）が用いられる。具体的には、軸受１５の図示しない外輪にＯリング等のシール部材が装着され、そのシール部材と軸受取り付け部１１２ａの内周面との間に充填された油によりＳＦＤが形成される。なお、ＳＦＤに代えて、油膜を用いない機械的なダンパが用いられてもよい。
【００２１】
アダプタ部２は、ロータ軸１３１の前方側の端部に接続された接続軸２１と、この接続軸２１を回転可能に支持する軸受ユニット２４とを有する。接続軸２１は、例えばスプラインカップリング構造１３２１によりロータ軸１３１と接続されており、それらの軸１３１及び２１の回転方向に対して高剛性となっている。軸受ユニット２４は、接続軸２１の適切な位置の２箇所に設けられている。２つの軸受ユニット２４は実質的に同じ構成を有している。
【００２２】
アダプタ部２は、ダイナモ部１の収容体１１に接続された、それらの軸受ユニット２４を保持する保持体としての軸ハウジング２２を有する。軸ハウジング２２の前方側には穴２３ａを有するカバー部材２３が装着され、この穴２３ａを介して接続軸２１の前方側の端部２１ａが外部に突出している。軸ハウジング２２は、図１に示すように収容体１１のカバー１１２に接続されるか、あるいはハウジング１１１に接続されていてもよい。図１には示していないが、収容体１１と軸ハウジング２２とが例えばフランジ接続により接続されることにより、両者の剛性を向上させることができる。
【００２３】
軸ハウジング２２は、内部に円柱状の空間２２３を有する保持部２２５を有する。その保持部２２５の内周面に軸受ユニット２４が嵌合するように保持されている。
【００２４】
図２は、アダプタ部２の２つの軸受ユニット２４のうち１つの軸受ユニット２４を示す拡大断面図である。この軸受ユニット２４は、２つの軸受２４１、２４２、及びそれらの間に設けられたスペーサ２４３を有する。２つの軸受２４１及び２４２として例えば定位置予圧がかけられたアンギュラ軸受が用いられ、これにより組合せアンギュラ軸受が構成される。つまり、この組合せアンギュラ軸受では、例えば、アンギュラ軸受２４１及び２４２がそれぞれ有するボール２４１５及び２４２５が所定の接触角を持っており、スラスト方向に垂直な面に対して、対称的な２つの斜め方向で接続軸２１が支持される。
【００２５】
以上のように構成されたダイナモ１００の動作を説明する。
【００２６】
接続軸２１の前方側の端部２１ａに、図示しない動力源（外部装置である駆動源）の駆動軸が図示しないカップリング等を介して接続される。なお、このダイナモ１００が動力源の動作を試験するための試験装置（ダイナモメータ）として使用される場合、接続軸２１と、その動力源の駆動軸との間にはトルク計等が接続される場合もある。
【００２７】
図示しない動力源の駆動軸が回転すると、接続軸２１及びこれに接続されたロータ１３が一体的に回転する。ロータ１３の回転によって、ロータ１３の永久磁石１３２と、ステータ１４のコア１４１及びコイル１４２との相互作用によりコイル１４２に電力が発生する。これら接続軸２１及びロータ１３の回転数は、０〜５００００rpmであるが、この範囲に限られない。
【００２８】
本実施形態では、上述のように、ロータ軸１３１と一体的に回転する接続軸２１を支持する軸受ユニット２４は、予圧がかけられたものであるため高剛性とされている。また、この軸受ユニット２４が、ステータ１４を収容する収容体１１に接続されてしっかりと固定された軸ハウジング２２に直接保持されている。したがって、ダイナモ部１側でロータ１３が例えば数万rpmで高速回転してロータ１３に振動（共振）が発生し、この振動をダンパ１６が吸収しきれない場合があっても、アダプタ部２側において接続軸２１の振動が極力抑制され、接続軸２１の回転中心を実質的に一定とすることができる。つまり、ダンパ１６を用いても吸収しきれない、ダイナモ１００のロータ軸１３１の振動を抑制することができる。これにより、例えば接続軸２１に接続される、動力源等の損傷も防止することができる。
【００２９】
また、定位置予圧がかけられた軸受ユニット２４が用いられることにより、例えば定圧予圧がかけられたものが用いられる場合に比べ、軸受ユニット２４の剛性を高めることができ、また軸受ユニット２４の構成部品を少なくすることができる。特に本実施形態では、ロータ１３、ステータ１４、軸受１５、ダンパ１６及び収容体１１に、接続軸２１、軸受ユニット２４及び軸ハウジング２２という構成要素が加わり、ダイナモ１００全体として構成要素が多くなるので、ダイナモ１００の部品総数をできるだけ少なくし、かつ、高剛性という条件を満たす必要がある。すなわち、定圧予圧がかけられたものより定位置予圧がかけられた軸受ユニット２４を用いることのメリットが大きい。
【００３０】
本発明に係る実施形態は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態が実現される。
【００３１】
上記軸受ユニット２４としての組合せアンギュラ軸受は、２つのアンギュラ軸受を有していたが、３つ以上のアンギュラ軸受の組合せであってもよい。
【００３２】
また、そのアンギュラ軸受として定位置予圧がかけられたものが用いられたが、定圧予圧がかけられたものが用いられてもよい。
【００３３】
上記実施形態では、軸ハウジング２２の保持部２２５の内周面に軸受ユニット２４が直接接触するようにして配置されていた。しかし、軸受ユニット２４の外周部に図示しない軸受ホルダが設けられ、軸受ホルダが軸ハウジング２２の保持部２２５の内周面に嵌合するように保持されていてもよい。この場合、軸受ホルダは剛性の高いものが用いられればよい。
【００３４】
上記実施形態では、回転装置がダイナモ１００として利用されたが、もちろんモータとして利用されてもよい。その場合、接続軸２１はモータの駆動力を出力する出力軸として機能し、回転装置としてのモータは、その出力軸に接続される図示しない外部装置にその回転の動力を与える。
【００３５】
あるいは、回転装置１００がタービンとして利用されてもよい。この場合、ステータは必ずしもコア及びコイルを有するものでなくもよく、ステータと収容体とが一体となった、ロータを収容するハウジングであってもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１…ダイナモ部
２…アダプタ部
１１…収容体
１３…ロータ
１４…ステータ
１５…軸受（第１の軸受に相当）
１６…ダンパ
２１…接続軸
２２…軸ハウジング（保持体に相当）
２４…軸受ユニット（第２の軸受に相当）
１００…ダイナモ（回転装置に相当）
１３１…ロータ軸
【図１】
0005482311.tif 000002
【図２】
0005482311.tif 000003