(57)【要約】  回転駆動装置は、ケーシング（６）と、ステータ（２）の外周部に設けられるステータ保持部（５１）と、円筒部材である羽根基部（５２）と、円筒部材の軸線方向の端部から回転軸（８）に向かって伸びて、ステータ保持部（５１）の軸線方向の端部に対向するフランジ（５３）と、フランジ（５３）を介してステータ保持部（５１）の軸線方向の端部に締結される締結部材とを備える。フランジ（５３）には、フランジ（５３）を軸線方向に貫通し、締結部材が挿入される貫通孔が形成されている。貫通孔の直径は、締結部材の頭部の直径よりも小さく、かつ、締結部材のネジ部の直径よりも大きい。ケーシング（６）には、径方向に回転軸（８）、ロータ（１）、ステータ（２）、ステータ保持部（５１）、円筒部材の順で配列され、回転軸（８）、ロータ（１）、ステータ（２）、ステータ保持部（５１）、円筒部材が同心円上に設けられる。
2019026673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、
前記回転軸の外周部に設けられるロータと、
前記ロータの外周部に設けられるステータと、
前記ステータを収納するケーシングと、
前記回転軸の両端に設けられ前記回転軸を支持する一対の軸受と、
前記ケーシングの両端に設けられ前記軸受を保持する一対の軸受保持部と、
前記ステータの外周部に設けられるステータ保持部と、
前記ステータ保持部の外周部に設けられる円筒部材と、
前記円筒部材の軸線方向の端部から前記回転軸に向かって伸びて、前記ステータ保持部の軸線方向の端部に対向するフランジと、
前記フランジを介して前記ステータ保持部の軸線方向の端部に締結される締結部材と
を備え、
前記フランジには、前記フランジを軸線方向に貫通し、前記締結部材が挿入される貫通孔が形成され、
前記貫通孔の直径は、前記締結部材の頭部の直径よりも小さく、かつ、前記締結部材のネジ部の直径よりも大きく、
前記ケーシングには、径方向に前記回転軸、前記ロータ、前記ステータ、前記ステータ保持部、前記円筒部材の順で配列され、
前記回転軸、前記ロータ、前記ステータ、前記ステータ保持部、前記円筒部材が同心円上に設けられることを特徴とする回転駆動装置。
【請求項２】
前記軸受は、前記軸受保持部に対して前記回転軸を非接触で支持する磁気軸受である
ことを特徴とする請求項１に記載の回転駆動装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の回転駆動装置の組付方法であって、
前記ステータ保持部の軸線方向の端部に前記フランジの軸線方向の端部を接触させた状態で、前記ロータの中心軸に対する前記ステータの中心軸の径方向の位置を調節する位置調整工程と、
前記位置調整工程の後に前記ステータ保持部の端部に前記締結部材をねじ込むことで前記ステータ保持部に前記フランジを固定する工程とを含むことを特徴とする回転駆動装置の組付方法。
【請求項４】
ガスを循環する第１の動翼及び第２の動翼が設けられる回転軸と、
前記回転軸の外周部に設けられるロータと、
前記ロータの外周部に設けられるステータと、
前記ステータ、前記第１の動翼、前記第２の動翼及び第１の静翼を収納するケーシングと、
前記回転軸の両端に設けられ前記回転軸を支持する一対の軸受と、
前記ケーシングの両端に設けられ前記軸受を保持する一対の軸受保持部と、
前記ステータの外周部に設けられるステータ保持部と、
前記ステータ保持部の外周部に設けられ、前記第１の静翼が外周部に設けられる円筒部材と、
前記円筒部材の軸線方向の端部から前記回転軸に向かって伸びて、前記ステータ保持部の軸線方向の端部に対向するフランジと、
前記フランジを介して前記ステータ保持部の軸線方向の端部に締結される締結部材と
を備え、
前記第１の静翼は、前記ケーシングの内側に固定され、
前記フランジには、前記フランジを軸線方向に貫通し、前記締結部材が挿入される貫通孔が形成され、
前記貫通孔の直径は、前記締結部材の頭部の直径よりも小さく、かつ、前記締結部材のネジ部の直径よりも大きく、
前記ケーシングには、径方向に前記回転軸、前記ロータ、前記ステータ、前記ステータ保持部、前記円筒部材、前記第１の静翼の順で配列され、
前記回転軸、前記ロータ、前記ステータ、前記ステータ保持部、前記円筒部材、前記第１の静翼が同心円上に設けられることを特徴とする軸流送風器。
【請求項５】
前記軸受は、前記軸受保持部に対して前記回転軸を非接触で支持する磁気軸受である
ことを特徴とする請求項４に記載の軸流送風器。
【請求項６】
前記回転軸には、ラジアル軸受及びスラスト軸受が設けられ、
前記ロータ、前記第１の動翼、前記ラジアル軸受及び前記スラスト軸受は、前記回転軸の軸線方向の中心から前記回転軸の端部に向かって、前記ロータ、前記第１の動翼、前記ラジアル軸受及び前記スラスト軸受の順で配置されることを特徴とする請求項４又は５に記載の軸流送風器。
【請求項７】
前記ケーシングには、前記ステータ、前記第１の動翼、前記第２の動翼及び前記第１の静翼に加え、第２の静翼が収納され、
前記第２の静翼は、前記ケーシングの内側に固定され、
前記ラジアル軸受は、前記第２の静翼に保持されることを特徴とする請求項６に記載の軸流送風器。
【請求項８】
レーザ媒質ガスが封入された筐体と、
前記レーザ媒質ガスを放電により励起する放電部と、
前記放電部により励起された前記レーザ媒質ガスを循環させる請求項４から７の何れか一項に記載の軸流送風器と、
前記レーザ媒質ガスを冷却する熱交換器と
を備えることを特徴とするレーザ発振装置。
【請求項９】
請求項４から７の何れか一項に記載の軸流送風器の組付方法であって、
前記ステータ保持部の軸線方向の端部に前記フランジの軸線方向の端部を接触させた状態で、前記ロータの中心軸に対する前記ステータの中心軸の径方向の位置を調整する工程と、
前記工程の後に前記ステータ保持部の端部に前記締結部材をねじ込むことで前記ステータ保持部に前記フランジを固定する工程とを含むことを特徴とする軸流送風器の組付方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モータを備えた回転駆動装置、回転駆動装置の組付方法、軸流送風器、軸流送風器の組付方法及びレーザ発振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ロータの中心軸とステータの中心軸との軸心を精度よく合わせることができる回転電機の組付方法及び構造が開示されている。特許文献１に開示される回転電機組付方法は、ロータ付のケースカバーを、ステータが格納されるケースに組付ける方法である。ケースカバーは、カバー体と、フランジ体を介してカバー体に一体的に取付けられたシャフトと、フランジ体に設けられるロータコアと、ロータコアに埋め込まれた永久磁石とを備える。カバー体の内周側には鍔部が設けられる。鍔部は、ケースカバーがステータ付ケースと組み合わされたときに、ロータの永久磁石と磁性体であるステータコアとの間の吸引力に対応してカバー体に生じる磁石反力を測定するために用いられる。鍔部は、カバー体の中心位置に対し同心円上に設けられる。特許文献１に開示される回転電機組付方法では、鍔部を用いてケースカバーを３６０度回転させ、鍔部の全周に渡ってケースに対するケースカバーの偏心度を測定し、回転一周期における偏心度が均等になるように、ケースに対するケースカバーの位置を調整し、締結する。【０００３】
特許文献２に開示されるレーザ発振装置は、レーザ媒質ガスが封入された発振器筐体を備える。発振器筐体の内部には、レーザ媒質ガスの放電励起に用いる一対の放電電極を有する放電部と、レーザ媒質ガスを循環させる軸流送風器と、レーザ媒質ガスを冷却する熱交換器とが設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５７４２５６０号公報
【特許文献２】国際公開第２０１５／０９３０７６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、レーザ発振装置には高出力化と小型化が求められており、レーザ発振装置のレーザ媒質ガスの冷却能力を高めることが必要である。レーザ媒質ガスの冷却能力を高めるためには、レーザ媒質ガスを循環させる軸流送風器を高速回転化することが効果的である。しかしながら従来技術では、回転速度が高まるほど軸流送風器が備える回転体の曲げ固有振動数が低下するため、高速回転化が困難であった。【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高速回転が可能な回転駆動装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る回転駆動装置は、回転軸と、回転軸の外周部に設けられるロータと、ロータの外周部に設けられるステータと、ステータを収納するケーシングと、回転軸の両端に設けられ回転軸を支持する一対の軸受と、ケーシングの両端に設けられ軸受を保持する一対の軸受保持部と、ステータの外周部に設けられるステータ保持部と、ステータ保持部の外周部に設けられる円筒部材と、円筒部材の軸線方向の端部から回転軸に向かって伸びて、ステータ保持部の軸線方向の端部に対向するフランジと、フランジを介してステータ保持部の軸線方向の端部に締結される締結部材とを備え、フランジには、フランジを軸線方向に貫通し、締結部材が挿入される貫通孔が形成され、貫通孔の直径は、締結部材の頭部の直径よりも小さく、かつ、締結部材のネジ部の直径よりも大きく、ケーシングには、径方向に回転軸、ロータ、ステータ、ステータ保持部、円筒部材の順で配列され、回転軸、ロータ、ステータ、ステータ保持部、円筒部材が同心円上に設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る回転駆動装置は、高速回転できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係る軸流送風器の斜視図
【図２】実施の形態１に係る軸流送風器の第１の断面図
【図３】実施の形態１に係る軸流送風器の第２の断面図
【図４】実施の形態１に係る軸流送風器の第３の断面図
【図５】実施の形態１に係る軸流送風器を軸線方向から見た図
【図６】実施の形態２に係る軸流送風器の断面図
【図７】実施の形態３に係るレーザ発振装置の斜視図
【図８】実施の形態３に係るレーザ発振装置の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態に係る回転駆動装置、回転駆動装置の組付方法、軸流送風器、軸流送風器の組付方法及びレーザ発振装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る軸流送風器の斜視図である。図２は実施の形態１に係る軸流送風器の第１の断面図である。図３は実施の形態１に係る軸流送風器の第２の断面図である。図４は実施の形態１に係る軸流送風器の第３の断面図である。図５は実施の形態１に係る軸流送風器を軸線方向から見た図である。中心軸は符号ＡＸで示される。中心軸ＡＸは、ケーシング６、回転軸８、ロータ１及びステータ２のそれぞれの径方向の中心である。中心軸ＡＸの周方向は矢印Ｄ１で示される。中心軸ＡＸの延伸方向である軸線方向は矢印Ｄ２で示される。ケーシング６の径方向は矢印Ｄ３で示される。径方向Ｄ３は軸線方向Ｄ２と直交する方向に等しい。図２から図４には、周方向Ｄ１の異なる角度から軸流送風器１００を見た状態が示され、図２から図５は偏心調整工程を説明するための図である。以下では図１から図５を参照しながら実施の形態１に係る軸流送風器１００の構成を説明する。
【００１２】
軸流送風器１００は、円筒状のケーシング６と、軸線方向Ｄ２に伸びる回転軸８と、回転軸８を回転駆動するモータ３と、第１の静翼５と、第１の動翼１１と、第２の動翼１２と、第１のスラスト磁気軸受１７と、第２のスラスト磁気軸受１８と、第１のラジアル磁気軸受部２９と、第２のラジアル磁気軸受部３０とを備える。
【００１３】
ケーシング６は、アルミニウム合金、オーステナイト系ステンレス合金、銅合金、鋳鉄、鋼、又は鉄合金を円筒状に形成した部材である。ケーシング６には、複数の貫通孔６ａと、複数の貫通孔６ｂと、台座６ｃと、複数のネジ穴６ｄとが形成される。
【００１４】
貫通孔６ａは、ケーシング６の外周面から内周面に貫通する空洞である。複数の貫通孔６ａは、周方向Ｄ１に互いに離間して配列される。複数の貫通孔６ａのそれぞれには、ネジ６０が挿入される。貫通孔６ａに挿入されたネジ６０の先端は、ケーシング６の内周面より径方向Ｄ３の内側に突き出て、羽根５４にねじ込まれる。羽根５４は第１の静翼５の構成要素である。第１の静翼５の詳細は後述する。
【００１５】
貫通孔６ｂは、ケーシング６の外周面から内周面に貫通する空洞である。複数の貫通孔６ｂは、周方向Ｄ１に互いに離間して配列される。複数の貫通孔６ｂのそれぞれには、冷却水循環用の入水配管７１と、冷却水循環用の出水配管７２と、ステータコイルの電力線７３とが挿入される。入水配管７１及び出水配管７２のそれぞれの径方向Ｄ３の先端は、図４に示すように、ステータ保持部５１に到達する。
【００１６】
台座６ｃは、ケーシング６の外側に設けられる。台座６ｃは、ケーシング６の材料と同じ材料を用いてダイカストでケーシング６と一体に形成したものでもよいし、ケーシング６の材料と同じ材料を用いてダイカストで製造した後にケーシング６に溶接して設けたものでもよい。台座６ｃは、後述するレーザ発振装置の筐体に軸流送風器１００を固定するための取付け部材である。台座６ｃの形状は、レーザ発振装置の筐体に軸流送風器１００を固定できれば、板形状に限定されない。
【００１７】
ネジ穴６ｄは、ケーシング６の両端に形成された穴である。複数のネジ穴６ｄは、周方向Ｄ１に互いに離間して配列される。ネジ穴６ｄには、ネジ６１が挿入される。ネジ６１は、ケーシング６に第１の軸受保持部１９と第２の軸受保持部２０とを固定するための締結部材である。第１の軸受保持部１９と第２の軸受保持部２０の構造の詳細は後述する。
【００１８】
回転軸８は、アルミニウム合金、オーステナイト系ステンレス合金、銅合金、鋳鉄、鋼、又は鉄合金を円柱状に形成した部材である。回転軸８は、中心軸ＡＸに沿って伸びる出力軸である。
【００１９】
回転軸８を回転駆動するモータ３は、不図示のドライバにより特定の出力及び回転数で駆動する回転電機である。モータ３は、誘導モータ及び永久磁石モータの何れでもよい。モータ３は、ケーシング６の内側に設けられるステータ２と、ステータ２の内側に設けられると共に回転軸８の外周部に設けられるロータ１とを備える。
【００２０】
ステータ２は、径方向Ｄ３にロータ１の外周面と対向して設けられる。ステータ２は中心軸ＡＸを中心に同心円上に設けられる。ステータ２は、筒状の磁性体であるステータコアと、ステータ巻線とを備える。ロータ１は、ステータ２の内側の領域の内、回転軸８の軸線方向Ｄ２の中央に設けられる。ロータ１は中心軸ＡＸを中心に同心円上に設けられる。ロータ１は、筒状の磁性体である。回転軸８が第１のラジアル磁気軸受１３及び第２のラジアル磁気軸受１６に支持されることにより、ロータ１がケーシング６に支持される。ロータ１が回転することにより回転軸８が回転する。本実施の形態では、ロータ１が回転軸８の外周部に嵌め込まれているが、回転軸８をロータ１に埋め込む構成としてもよい。
【００２１】
第１の静翼５は、円筒部材である羽根基部５２と、フランジ５３と、複数の羽根５４とを備える。羽根基部５２、フランジ５３及び複数の羽根５４の材料には、アルミニウム合金、オーステナイト系ステンレス合金、銅合金、鋳鉄、鋼、又は鉄合金を例示できる。
【００２２】
羽根基部５２は、軸線方向Ｄ２に伸びる円筒状の部材である。羽根基部５２は中心軸ＡＸを中心に同心円上に設けられる。羽根基部５２は、ステータ保持部５１の外周部から離間してステータ保持部５１の外側に設けられる。ステータ保持部５１は、軸線方向Ｄ２に伸びる円筒状の部材である。ステータ保持部５１は中心軸ＡＸを中心に同心円上に設けられる。ステータ保持部５１は、ステータ２の外周部を覆うように設けられる。ステータ保持部５１には、モータ３を冷却するための冷却水路である溝５１ｄと、密閉部材であるＯリング５１ｂと、Ｏリング５１ｂが挿入される環状溝５１ｃとが設けられる。ステータ保持部５１の環状溝５１ｃにＯリング５１ｂが挿入され、冷却水が漏れないよう密閉する環状のカバー５５が、Ｏリング５１ｂを押しつぶしながら、ステータ保持部５１の外周部に嵌め込まれる。ステータ保持部５１に嵌め込まれたカバー５５は、ステータ保持部５１にネジ止め固定される。カバー５５には、径方向Ｄ３方向に貫通する貫通穴が形成される。当該貫通穴には、図４に示すように、入水配管７１及び出水配管７２の先端が接続される。これにより、入水配管７１及び出水配管７２がステータ保持部５１の溝５１ｄと連通する。
【００２３】
羽根基部５２の外周部には複数の羽根５４が設けられる。複数の羽根５４は、羽根基部５２の材料と同じ材料を用いてダイカストで羽根基部５２と一体に形成したものでもよいし、羽根基部５２の材料と同じ材料を用いてダイカストで製造した後に羽根基部５２に溶接して設けたものでもよい。複数の羽根５４は、周方向Ｄ１に互いに離間して配列される。複数の羽根５４のそれぞれの径方向Ｄ３の外側の端部は、ケーシング６の内側に接している。
【００２４】
フランジ５３は、羽根基部５２の軸線方向Ｄ２の端部に設けられる。フランジ５３は、羽根基部５２の材料と同じ材料を用いてダイカストで羽根基部５２と一体に形成したものでもよいし、羽根基部５２の材料と同じ材料を用いてダイカストで製造した後に羽根基部５２に溶接して設けたものでもよい。フランジ５３は、円筒部材である羽根基部５２の軸線方向Ｄ２の端部から回転軸８に向かって伸びる環状の部材である。フランジ５３は、ステータ保持部５１の軸線方向Ｄ２の端部に対向する。フランジ５３の内径は、ステータ保持部５１の外径よりも小さく、かつ、ステータ巻線の外径よりも大きい。フランジ５３の内周部はステータ巻線と非接触である。図４ではフランジ５３の内径は、ステータ保持部５１の内径と略等しい。
【００２５】
図４に示すようにフランジ５３には貫通孔５３ａが形成される。貫通孔５３ａは、モータ３の偏心調整用の締結部材５６が挿入される穴である。貫通孔５３ａは、フランジ５３を軸線方向Ｄ２に貫通する。貫通孔５３ａの直径は、締結部材５６の頭部の直径よりも小さく、かつ、締結部材５６のネジ部の直径よりも大きい。なお締結部材５６のネジ部は、ステータ保持部５１に形成された穴５１ａにねじ込むことができる雄ネジ構造である。締結部材５６にはボルトを例示できる。貫通孔５３ａに締結部材５６のネジ部が挿入された状態で、貫通孔５３ａの壁面と締結部材５６のネジ部の外周部との間には、隙間５３ｂが形成される。隙間５３ｂを設けることにより、後述する偏心調整工程において、ステータ２の径方向Ｄ３の位置をずらすことができる。
【００２６】
図１に示すネジ６０が第１の静翼５の羽根５４にねじ込まれることにより、第１の静翼５がケーシング６に固定される。これにより、第１の静翼５の内側に設けられるステータ２が、ケーシング６へ間接的に固定される。即ち、ステータ２の外周部にステータ保持部５１が嵌め合わされ、羽根基部５２の内側にステータ保持部５１がフランジ５３に固定されるため、ステータ２がケーシング６に固定される。
【００２７】
またケーシング６に固定された第１の静翼５は、図４に示すように、モータ３の偏心調整部７を兼ねている。偏心調整部７は、ステータ保持部５１に形成された穴５１ａと、締結部材５６と、貫通孔５３ａとにより構成される。穴５１ａの外壁には雌ネジが形成されている。後述するモータ３の偏心調整工程では、ステータ保持部５１及びフランジ５３の軸線方向端部同士を接触させ、ケーシング６を介して、ロータ１の中心軸ＡＸを基準として、ステータ２の中心軸ＡＸの径方向Ｄ３の位置を調整する。その後、ステータ保持部５１の端面に設けられた穴５１ａに締結部材５６を固定する。モータ３の偏心調整工程の詳細は後述する。
【００２８】
第１の動翼１１は、第１の静翼５と第１の軸受保持部１９との間に設けられる。第１の動翼１１は、背板部１１ａと、円筒部１１ｂと、複数の羽根１１ｃとを備える。第１の動翼１１、円筒部１１ｂ及び羽根１１ｃの材料には、アルミニウム合金、オーステナイト系ステンレス合金、銅合金、鋳鉄、鋼、又は鉄合金を例示できる。
【００２９】
背板部１１ａは、第１の動翼保持部９に固定される円盤状の部材である。背板部１１ａには、軸線方向Ｄ２に貫通する複数の貫通孔１１ａ１が形成される。複数の貫通孔１１ａ１は、周方向Ｄ１に互いに離間して配列される。貫通孔１１ａ１には動翼取付けネジ１４が挿入される。背板部１１ａには、径方向Ｄ３の中心に動翼保持穴１１ａ２が形成される。
【００３０】
第１の動翼保持部９は、ロータ１と第１の軸受保持部１９との間に設けられる環状の部材である。第１の動翼保持部９の材料には、アルミニウム合金、オーステナイト系ステンレス合金、銅合金、鋳鉄、鋼、又は鉄合金を例示できる。第１の動翼保持部９は、回転軸８の外周部に設けられ、回転軸８に固定される。
【００３１】
第１の動翼保持部９は、第１の環状部９ａと、第１の環状部９ａの第１の軸受保持部１９側に設けられる第２の環状部９ｂとを備える。第１の環状部９ａの外径はステータ巻線の内径よりも小さい。第１の環状部９ａには、径方向Ｄ３の中心部に貫通孔が形成される。当該貫通孔は回転軸８が貫通する穴である。また第１の環状部９ａには、第１の動翼１１を固定するための動翼取付けネジ１４を挿入する貫通孔９ａ１が形成される。貫通孔９ａ１は、第１の動翼保持部９の径方向Ｄ３の外寄りに設けられ、周方向Ｄ１に離間して複数設けられる。第２の環状部９ｂの直径は、第１の環状部９ａの直径よりも小さい。第２の環状部９ｂの外周面には、背板部１１ａの動翼保持穴１１ａ２の内周面が接する。第２の環状部９ｂの外周面に動翼保持穴１１ａ２の内周面が接した状態で、背板部１１ａの貫通孔１１ａ１と、第１の環状部９ａの貫通孔９ａ１とに動翼取付けネジ１４がねじ込まれる。これにより、背板部１１ａが第１の動翼保持部９に固定される。
【００３２】
円筒部１１ｂは、背板部１１ａの径方向Ｄ３の外側に設けられ、背板部１１ａから第１の静翼５に向かって伸びる円筒状の部材である。複数の羽根１１ｃは、円筒部１１ｂの径方向Ｄ３の外側に設けられ、円筒部１１ｂからケーシング６の内周面に向かって伸びる。複数の羽根１１ｃは、周方向Ｄ１に互いに離間して配列される。
【００３３】
第２の動翼１２は、第１の静翼５と第２の軸受保持部２０との間に設けられる。第２の動翼１２は、背板部１２ａと、円筒部１２ｂと、複数の羽根１２ｃとを備える。第２の動翼１２、円筒部１２ｂ及び羽根１２ｃの材料には、アルミニウム合金、オーステナイト系ステンレス合金、銅合金、鋳鉄、鋼、又は鉄合金を例示できる。
【００３４】
背板部１２ａは、第２の動翼保持部１０に固定される円盤状の部材である。背板部１２ａには、軸線方向Ｄ２に貫通する複数の貫通孔１２ａ１が形成される。複数の貫通孔１２ａ１は、周方向Ｄ１に互いに離間して配列される。貫通孔１２ａ１には動翼取付けネジ１５が挿入される。背板部１２ａには、径方向Ｄ３の中心に動翼保持穴１２ａ２が形成される。
【００３５】
第２の動翼保持部１０は、ロータ１と第２の軸受保持部２０との間に設けられる環状の部材である。第２の動翼保持部１０の材料には、アルミニウム合金、オーステナイト系ステンレス合金、銅合金、鋳鉄、鋼、又は鉄合金を例示できる。第２の動翼保持部１０は、回転軸８の外周部に設けられ、回転軸８に固定される。
【００３６】
第２の動翼保持部１０は、第１の環状部１０ａと、第２の軸受保持部２０側に設けられる第２の環状部１０ｂとを備える。第１の環状部１０ａの外径はステータ巻線の内径よりも小さい。第１の環状部１０ａには、径方向Ｄ３の中心部に貫通孔が形成される。当該貫通孔は回転軸８が貫通する穴である。また第１の環状部１０ａには、第２の動翼１２を固定するための動翼取付けネジ１５を挿入するネジ貫通孔１０ａ１が形成される。ネジ貫通孔１０ａ１は、第２の動翼保持部１０の径方向Ｄ３の外寄りに設けられ、周方向Ｄ１に離間して複数設けられる。第２の環状部１０ｂの直径は、第１の環状部１０ａの直径よりも小さい。第２の環状部１０ｂの外周面には、背板部１２ａの動翼保持穴１２ａ２の内周面が接する。第２の環状部１０ｂの外周面に動翼保持穴１２ａ２の内周面が接した状態で、背板部１２ａの貫通孔１２ａ１と、第１の環状部１０ａのネジ貫通孔１０ａ１とに動翼取付けネジ１５がねじ込まれる。これにより、背板部１２ａが第２の動翼保持部１０に固定される。
【００３７】
円筒部１２ｂは、背板部１２ａの径方向Ｄ３の外側に設けられ、背板部１２ａから第１の静翼５に向かって伸びる円筒状の部材である。複数の羽根１２ｃは、円筒部１２ｂの径方向Ｄ３の外側に設けられ、円筒部１２ｂからケーシング６の内周面に向かって伸びる。複数の羽根１２ｃは、周方向Ｄ１に互いに離間して配列される。
【００３８】
第１のスラスト磁気軸受１７は、第１のラジアル磁気軸受部２９に設けられ、回転軸８のスラスト方向の荷重を受ける磁気軸受である。第１のスラスト磁気軸受１７は、回転部１７ａ及び固定部１７ｂを備える。回転部１７ａは、第１のラジアル磁気軸受１３の第１の動翼１１側とは反対側に設けられる。回転部１７ａは、回転軸８に設けられ回転軸８と共に回転する。回転部１７ａが設けられる位置は、第１の軸受保持部１９から突出する回転軸８の先端寄りの部分である。固定部１７ｂは、第１のラジアル磁気軸受１３の軸線方向Ｄ２の端部に固定されると共に、軸線方向Ｄ２に回転部１７ａと対向して設けられる。回転部１７ａの材料には金属が用いられ、固定部１７ｂには電磁石が用いられる。
【００３９】
第２のスラスト磁気軸受１８は、第２のラジアル磁気軸受部３０に設けられ、回転軸８のスラスト方向の荷重を受ける磁気軸受である。第２のスラスト磁気軸受１８は、回転部１８ａ及び固定部１８ｂを備える。回転部１８ａは、第２のラジアル磁気軸受１６の第２の動翼１２側とは反対側に設けられる。回転部１８ａは、回転軸８に設けられ回転軸８と共に回転する。回転部１８ａが設けられる位置は、第２の軸受保持部２０から突出する回転軸８の先端寄りの部分である。固定部１８ｂは、第２のラジアル磁気軸受１６の軸線方向Ｄ２の端部に固定されると共に、軸線方向Ｄ２に回転部１８ａと対向して設けられる。回転部１８ａの材料には金属が用いられ、固定部１８ｂには電磁石が用いられる。
【００４０】
なお、第１のスラスト磁気軸受１７及び第２のスラスト磁気軸受１８は、回転軸８の両端のそれぞれに設けてもよいし、回転軸８の両端の何れか一方のみに設けてもよい。
【００４１】
第１のラジアル磁気軸受部２９は、ケーシング６の軸線方向Ｄ２の一端に設けられる第１の軸受保持部１９と、第１の軸受保持部１９の内側に設けられる第１のラジアル磁気軸受１３とを備える。
【００４２】
第１の軸受保持部１９は、円筒部１９ａ及び複数の支持梁部１９ｂを備える。円筒部１９ａの外径は、第１の静翼５の羽根基部５２の外径よりも小さく、かつ、第１の動翼１１の円筒部１１ｂの外径より小さく、レーザ媒質ガスの流路を妨げない大きさである。
【００４３】
図４に示すように円筒部１９ａには、貫通孔１９ｃが形成される。貫通孔１９ｃは、円筒部１９ａを軸線方向Ｄ２に貫通する穴である。貫通孔１９ｃの直径は、不図示の締結工具の直径よりも大きい。当該締結工具は、締結部材５６を、ステータ保持部５１の穴５１ａに締結する工具である。即ち、当該締結工具は、締結部材５６によって、フランジ５３をステータ保持部５１に固定する際に用いる工具である。
【００４４】
図２に示すように支持梁部１９ｂは、円筒部１９ａの外周部から径方向Ｄ３に向かって伸びる。支持梁部１９ｂは、レーザ媒質ガスの流路中に設けられるため、レーザ媒質ガスの流れの妨げにならないように梁形状に形成されている。図１に示すように複数の支持梁部１９ｂは、周方向Ｄ１に離間して設けられ、機械角で９０°間隔で設けられる。
【００４５】
図５に示すように、支持梁部１９ｂの先端寄の部分には、軸線方向Ｄ２に貫通するネジ穴１９ｂ１と、ピン穴１９ｂ２とが形成される。ネジ穴１９ｂ１は、支持梁部１９ｂをケーシング６に固定するためのネジ６１が挿入される貫通孔である。ピン穴１９ｂ２は、ケーシング６に設けられたピン４７と嵌め合う位置決め用の穴である。ピン穴１９ｂ２は、回転体の自重が加わる径方向Ｄ３に複数設けられる。具体的には、円筒部１９ａの上下方向に伸びる２本の支持梁部１９ｂのそれぞれに設けられる。ピン４７は、ケーシング６の端面から軸線方向Ｄ２に伸びる形状である。ピン４７は、回転体の自重が加わる径方向Ｄ３に複数設けられる。具体的には、ケーシング６の端面の上部と下部の２箇所にピン４７が設けられる。第２の軸受保持部２０にもネジ穴１９ｂ１及びピン穴１９ｂ２と同様の構成が設けられている。
【００４６】
ケーシング６に設けられたピン４７がピン穴１９ｂ２に嵌め合わされ、ケーシング６の端面に支持梁部１９ｂが接した状態で、ケーシング６のネジ穴６ｄと支持梁部１９ｂのネジ穴１９ｂ１とにネジ６１が挿入される。これにより、支持梁部１９ｂがケーシング６に固定される。ケーシング６への軸受保持部の固定時にピン４７を用いることで、ケーシング６に対して、回転体の自重が加わる径方向Ｄ３に、軸受保持部が精度良く位置決め固定される。
【００４７】
第１のラジアル磁気軸受１３は、回転部１３ａ及び固定部１３ｂを備える。回転部１３ａは、回転軸８に設けられ回転軸８と共に回転する筒状部材である。回転部１３ａが設けられる位置は、第１の軸受保持部１９の円筒部１９ａの内側の領域の内、第１の動翼１１寄りの領域である。固定部１３ｂは、回転部１３ａと円筒部１９ａとの間に設けられる。固定部１３ｂは、円筒部１９ａの内側に固定されると共に、径方向Ｄ３に回転部１３ａと対向して設けられる。回転部１３ａの材料には金属が用いられ、固定部１３ｂには電磁石が用いられる。
【００４８】
第２のラジアル磁気軸受部３０は、ケーシング６の軸線方向Ｄ２の他端に設けられる第２の軸受保持部２０と、第２の軸受保持部２０の内側に設けられる第２のラジアル磁気軸受１６とを備える。
【００４９】
第２の軸受保持部２０は、円筒部２０ａ及び複数の支持梁部２０ｂを備える。円筒部２０ａの外径は、第１の静翼５の羽根基部５２の外径よりも小さく、かつ、第２の動翼１２の円筒部１２ｂの外径より小さく、レーザ媒質ガスの流路を妨げない大きさである。
【００５０】
支持梁部２０ｂは、円筒部２０ａの外周部から径方向Ｄ３に向かって伸びる。支持梁部２０ｂは、レーザ媒質ガスの流路中に設けられるため、レーザ媒質ガスの流れの妨げにならないように梁形状に形成されている。図１に示すように複数の支持梁部２０ｂは、周方向Ｄ１に離間して設けられ、機械角で９０°間隔で設けられる。
【００５１】
第２のラジアル磁気軸受１６は、回転部１６ａ及び固定部１６ｂを備える。回転部１６ａは、回転軸８に設けられ回転軸８と共に回転する筒状部材である。回転部１６ａが設けられる位置は、第２の軸受保持部２０の円筒部２０ａの内側の領域の内、第２の動翼１２寄りの領域である。固定部１６ｂは、回転部１６ａと円筒部２０ａとの間に設けられる。固定部１６ｂは、円筒部２０ａの内側に固定されると共に、径方向Ｄ３に回転部１６ａと対向して設けられる。回転部１６ａの材料には金属が用いられ、固定部１６ｂには電磁石が用いられる。
【００５２】
このように構成された軸流送風器１００では、ロータ１、ステータ２、ステータ保持部５１、羽根基部５２及び羽根５４が、中心軸ＡＸからケーシング６の内周面に向かって、ロータ１、ステータ２、ステータ保持部５１、羽根基部５２及び羽根５４の順に配列される。
【００５３】
次に、第１の動翼保持部９への第１の動翼１１の固定方法を説明する。背板部１１ａの動翼保持穴１１ａ２を第１の動翼保持部９の第２の環状部９ｂに嵌め合わせる。次に、第１の動翼１１の背板部１１ａを第１の動翼保持部９の第１の環状部９ａに接触させた状態で、動翼取付けネジ１４が第１の動翼保持部９にねじ込まれる。これにより第１の動翼保持部９に第１の動翼１１が固定される。第２の動翼保持部１０への第２の動翼１２の固定方法も同様である。
【００５４】
このように構成された軸流送風器１００では、回転軸８、ロータ１、第１の動翼保持部９、第２の動翼保持部１０、第１の動翼１１、第２の動翼１２、回転部１３ａ及び回転部１６ａが回転体となる。第１の動翼１１は、レーザ媒質ガスの吸込側の動翼として機能し、第２の動翼１２は、レーザ媒質ガスの吐出側の動翼として機能する。軸流送風器１００のモータ３より、回転駆動力を得て、回転体が回転する。回転体に設けられた動翼が回転することで、レーザ媒質ガスが送風される。このとき、軸流送風器１００の吸込側と吐出側で、レーザ媒質ガスに差圧が生じるため、回転体には、回転軸８の中心軸ＡＸに沿って押しつける力が働く。押しつける力による回転体の位置ずれを抑制するため、第１のスラスト磁気軸受１７が用いられる。即ち、第１のスラスト磁気軸受１７が回転軸８の軸線方向Ｄ２の支持を行う。なお、第１のスラスト磁気軸受１７の位置決め精度を高めるため、第１のラジアル磁気軸受１３に、不図示のスラスト磁気軸受位置検出センサを設けることが望ましい。なお、実施の形態１に係る軸流送風器１００には、第１のスラスト磁気軸受１７及び第２のスラスト磁気軸受１８が用いられているが、これらの２つのスラスト磁気軸受の代わりに、回転軸８の両端の内、一方側に設けられる１つのスラスト磁気軸受を用いてもよい。このようなスラスト磁気軸受を用いる場合、当該スラスト磁気軸受を構成する回転部の両側に、当該スラスト磁気軸受を構成する固定部が設けられる。即ち、当該スラスト磁気軸受を構成する２つの固定部と１つの回転部は、軸線方向Ｄ２に固定部、回転部、固定部の順で配列される。
【００５５】
なお、軸流送風器１００に用いられる磁気軸受は、能動型、受動型、電磁石と永久磁石を併用したハイブリッド型の何れでもよい。不図示のスラスト磁気軸受位置検出センサは、静電容量型（インダクタンス型）、渦電流型の何れでもよい。
【００５６】
＜軸流送風器１００の組付け手順（作用）＞
軸流送風器１００の組付け手順を説明する。まず、第１のラジアル磁気軸受１３が第１の軸受保持部１９に固定される。同様に、第２のラジアル磁気軸受１６が第２の軸受保持部２０に固定される。ステータ保持部５１が装着されたステータ２と、第１の静翼５が固定されたケーシング６とが準備されると、次に、ケーシング６に対して、ステータ２の中心軸ＡＸの仮位置決め工程が行われる。仮位置決めとしては、ステータ保持部５１の端部を羽根基部５２のフランジ５３に接触させ、ステータ保持部５１の穴５１ａに締結部材５６が緩めに止められる。緩めに止めるとは、ケーシング６に対し、ステータ２を調整のために移動できる程度に、保持することである。第１の静翼５には、偏心調整用の調整代である隙間５３ｂを備えた貫通孔５３ａが設けられるので、ステータ２の径方向Ｄ３に、ステータ２の中心軸ＡＸが移動可能である。仮位置決めが終わると、図３及び図５に示す芯だし調整治具４５を用いて、ケーシング６を介して、ロータ１の中心軸ＡＸに対して、ステータ２の中心軸ＡＸの径方向Ｄ３の位置を調整する偏心調整工程が行われる。
【００５７】
偏心調整工程では芯だし調整治具４５を用いる。図３及び図４には、偏心調整工程に用いる芯だし調整治具４５の構成要素が示される。図５には偏心調整工程時の軸流送風器１００の正面が示される。一例として、芯だし調整治具４５は、治具シャフト３９と、治具シャフト３９の外周部に周方向Ｄ１に沿って複数配列されるステータ軸芯調整球４０と、ステータ軸芯調整球保持部４１とを備える。また芯だし調整治具４５は、複数のステータ軸芯調整部材４２と、円筒状の治具カバー４３と、回転止め部材４４と、樹脂バンド４２ａと、締結部材５６とを備える。
【００５８】
治具シャフト３９は、回転軸８を模擬したダミーシャフトであり、治具シャフト３９には、傾斜部３９ａ及びステータ軸芯調整雄ネジ３９ｂが設けられる。傾斜部３９ａは、治具シャフト３９の軸線方向Ｄ２の中間部に設けられる。傾斜部３９ａの外周面は、軸線方向Ｄ２の一方から他方に向けて、その外径が小さくなるテーパ形状である。ステータ軸芯調整雄ネジ３９ｂは、治具シャフト３９の外周部に形成されたネジである。
【００５９】
ステータ軸芯調整球４０は、治具シャフト３９の外周部に接して、周方向Ｄ１に複数配列される球体である。ステータ軸芯調整球保持部４１は円筒状である。ステータ軸芯調整球保持部４１には、ステータ軸芯調整球４０を保持するステータ軸芯調整球保持溝部４１ａと、ステータ軸芯調整雌ネジ４１ｂとが設けられる。ステータ軸芯調整球保持溝部４１ａは、ステータ軸芯調整球保持部４１の軸線方向Ｄ２の中間部に設けられる。ステータ軸芯調整球保持溝部４１ａは、ステータ軸芯調整球保持部４１の周方向Ｄ１に離間して形成される穴である。ステータ軸芯調整球保持溝部４１ａは、ステータ軸芯調整球保持部４１の径方向Ｄ３に貫通する穴であり、径方向Ｄ３からステータ軸芯調整球保持部４１を平面視して丸い形状である。ステータ軸芯調整球保持溝部４１ａは、ステータ２の内周部と対向する位置に設けられる。ステータ軸芯調整雌ネジ４１ｂは、ステータ軸芯調整雄ネジ３９ｂが嵌める雌ネジである。
【００６０】
ステータ軸芯調整部材４２は、治具カバー４３のステータ軸芯調整部材溝部４３ａに設けられる板形状の部材である。治具カバー４３は、ステータ軸芯調整球保持部４１の外周面を覆う円筒状である。ステータ軸芯調整部材溝部４３ａは、ステータ軸芯調整部材４２を保持するため治具カバー４３に形成された穴である。複数のステータ軸芯調整部材溝部４３ａは、治具カバー４３の周方向Ｄ１に互いに離間して配列される。ステータ軸芯調整部材溝部４３ａを構成する壁面の形状は、ステータ軸芯調整部材４２と同形状である。具体的には、径方向Ｄ３からステータ軸芯調整部材４２を平面視したとき、ステータ軸芯調整部材４２の輪郭は四角であり、径方向Ｄ３からステータ軸芯調整部材溝部４３ａを平面視したとき、ステータ軸芯調整部材溝部４３ａを構成する壁面の輪郭は四角である。ステータ軸芯調整部材溝部４３ａは、治具カバー４３の軸線方向Ｄ２の中間部に設けられる。ステータ軸芯調整部材溝部４３ａは、ステータ２の内周部と対向する位置に設けられる。ステータ軸芯調整部材４２は、樹脂バンド４２ａにより、治具カバー４３のステータ軸芯調整部材溝部４３ａに保持される。樹脂バンド４２ａは、樹脂を環状に形成した部材である。
【００６１】
回転止め部材４４は、ステータ軸芯調整球保持部４１が回転することを防ぐための部材である。回転止め部材４４は、ストッパー部材４４ａと、ストッパー部材４４ａを支持する支持梁部４４ｂとを有する。ストッパー部材４４ａは、支持梁部４４ｂの径方向Ｄ３の外端寄りに設けられる。ストッパー部材４４ａは、支持梁部４４ｂと支持梁部１９ｂとの間に設けられる。ストッパー部材４４ａの軸線方向Ｄ２の端部は、支持梁部１９ｂに接する。支持梁部４４ｂは、ステータ軸芯調整球保持部４１の軸線方向Ｄ２の端部に固定される。図３に示すように支持梁部４４ｂの径方向Ｄ３の外端は、ケーシング６の内周面から離れた位置に設けられる。
【００６２】
次に、芯だし調整治具４５の組み立て手順を述べる。治具シャフト３９の外周部がステータ軸芯調整球保持部４１の内周部に嵌め合わされる。嵌め合わせ部の端に設けられた治具シャフト３９のステータ軸芯調整雄ネジ３９ｂの一部が、ステータ軸芯調整球保持部４１のステータ軸芯調整雌ネジ４１ｂに締め込まれ、ステータ軸芯調整球保持部４１が治具シャフト３９に固定される。治具シャフト３９の傾斜部３９ａの外周部に、ステータ軸芯調整球保持部４１のステータ軸芯調整球保持溝部４１ａが設けられる。
【００６３】
ステータ軸芯調整球保持部４１の外周部が治具カバー４３の内周部に嵌め合わされる。ステータ軸芯調整球保持部４１のステータ軸芯調整球保持溝部４１ａの外側に、治具カバー４３のステータ軸芯調整部材溝部４３ａが設けられるように、治具カバー４３の周方向Ｄ１の位置が調整される。ステータ軸芯調整球保持部４１に形成された複数のステータ軸芯調整球保持溝部４１ａのそれぞれにステータ軸芯調整球４０が設けられた後、治具カバー４３に形成された複数のステータ軸芯調整部材溝部４３ａのそれぞれに、ステータ軸芯調整部材４２が設けられる。更に、ステータ軸芯調整部材４２の径方向外端部に、樹脂バンド４２ａを設けることにより、複数のステータ軸芯調整球４０及びステータ軸芯調整部材４２が、治具シャフト３９に緩めに保持される。緩めに保持されるとは、ステータ軸芯調整球４０が治具シャフト３９の軸線方向Ｄ２に移動できる程度、かつ、ステータ軸芯調整部材４２が径方向Ｄ３に移動できる程度に保持することである。ステータ軸芯調整球４０が治具シャフト３９の軸線方向Ｄ２に移動とは、ステータ軸芯調整雄ネジ３９ｂがステータ軸芯調整雌ネジ４１ｂへ締め込まれるに従って、ステータ軸芯調整球４０が移動することである。ステータ軸芯調整部材４２が径方向Ｄ３に移動とは、ステータ軸芯調整雌ネジ４１ｂへのステータ軸芯調整雄ネジ３９ｂの締め込み時に傾斜部３９ａを登るステータ軸芯調整球４０によって、ステータ軸芯調整部材４２が径方向Ｄ３に押し上げられることである。傾斜部３９ａを登るとは、テーパ形状の傾斜部３９ａの外周面に接するステータ軸芯調整球４０が、中心軸ＡＸから遠ざかるように径方向Ｄ３に移動することである。ステータ軸芯調整球保持部４１と回転止め部材４４とが締結部材５６で固定され、一体化される。
【００６４】
次に、偏心調整工程の手順を述べる。仮位置決め工程後のステータ２の内側に、ステータ軸芯調整部材４２の径方向外端部が対面するように、ステータ軸芯調整部材４２が設けられる。第１の軸受保持部１９の支持梁部１９ｂが、芯だし調整治具４５の回転止め部材４４のストッパー部材４４ａに挟まれ保持されるよう設けられた後、第１の軸受保持部１９がケーシング６に固定される。次に、第２の軸受保持部２０が、ケーシング６に固定される。芯だし調整治具４５は第１のラジアル磁気軸受１３及び第２のラジアル磁気軸受１６により、ケーシング６に保持される。芯だし調整治具４５の治具シャフト３９のみを回転させ、ステータ軸芯調整雄ネジ３９ｂがステータ軸芯調整雌ネジ４１ｂに締め込まれるに従い、ステータ軸芯調整球４０が治具シャフト３９の傾斜部３９ａを登っていく。傾斜部３９ａを登るステータ軸芯調整球４０により、治具シャフト３９の径方向Ｄ３に、ステータ軸芯調整部材４２が移動される。即ち、あたかも複数のステータ軸芯調整部材４２のそれぞれが治具シャフト３９から離れるように、複数のステータ軸芯調整部材４２が移動される。ステータ軸芯調整部材４２の径方向外端部がステータ２の内側に接触し、仮位置決めされたステータ２の中心軸ＡＸが、ステータ２の径方向Ｄ３に移動される。
【００６５】
複数のステータ軸芯調整部材４２の径方向外端部がステータ２の内側に均等に接触するまで、治具シャフト３９のステータ軸芯調整雄ネジ３９ｂをステータ軸芯調整球保持部４１のステータ軸芯調整雌ネジ４１ｂに締め込む。複数のステータ軸芯調整部材４２の径方向外端部がステータ２の内側に均等に接触することが確認されると、そのときのステータ２とケーシング６との間の位置関係が固定される。具体的には、その位置関係がずれないようにして、第１の軸受保持部１９の貫通孔１９ｃに締結工具を差し込み、当該締結工具を用いて締結部材５６を回すことで、締結部材５６が、ステータ保持部５１の穴５１ａにねじ込まれる。これによりフランジ５３がステータ保持部５１に接触し、フランジ５３がステータ保持部５１に固定される。
【００６６】
その後、第１の軸受保持部１９がケーシング６から取り外される。次に、ステータ軸芯調整球保持部４１のステータ軸芯調整雌ネジ４１ｂに締め込まれたステータ軸芯調整雄ネジ３９ｂを緩め、ステータ２の内側とステータ軸芯調整部材４２の径方向外端部との間に隙間を設け、芯だし調整治具４５を取り外す。なお、第１の軸受保持部１９及び第２の軸受保持部２０への治具シャフト３９の取付け時には、すき間嵌めにより、同軸度と回転動作を確保する必要がある。従って、第１の軸受保持部１９及び第２の軸受保持部２０には、玉軸受け又はテーパ滑り軸受けを組み込んでも良い。
【００６７】
上記の手順にて、ステータ２の中心軸ＡＸの位置を回転軸８の中心軸ＡＸの位置に、精度よく合わせることができる。偏心調整工程が行われた後、ケーシング６に対して、回転体の組付けを行う。なお、当該回転体は、動翼及びスラスト磁気軸受の一構成要素である回転部以外が組付け固定された回転体である。具体的には、当該回転体は、図１に示すモータ３、第１の静翼５、回転軸８、第１の動翼１１、第２の動翼１２、回転部１７ａ及び回転部１８ａの内、第１の動翼１１、第２の動翼１２、回転部１７ａ及び回転部１８ａを除いた部分である。このような当該回転体が準備され、ステータ２の内側に当該回転体が設けられる。次に、当該回転体の両端に、第１の動翼１１及び第２の動翼１２が固定される。第１の軸受保持部１９がケーシング６に固定され、第１の軸受保持部１９に第１のラジアル磁気軸受１３が固定され、第１のラジアル磁気軸受１３に固定部１７ｂが固定される。第２の軸受保持部２０がケーシング６に固定され、第２の軸受保持部２０に第２のラジアル磁気軸受１６が固定され、第２のラジアル磁気軸受１６に固定部１８ｂが固定される。最後に、第１のスラスト磁気軸受１７の一構成要素である回転部１７ａと、第２のスラスト磁気軸受１８の一構成要素である回転部１８ａとが、回転軸８に固定される。
【００６８】
ケーシング６の中心軸ＡＸに対するロータ１の中心軸ＡＸの径方向Ｄ３の位置は、構成部品の加工精度と、ケーシング６と軸受保持部の配置位置の精度と、ラジアル磁気軸受と治具シャフト３９との配置位置の精度と、ロータ１の外形寸法の精度とによって変わる。偏心調整部７を設けることによって、偏心調整工程にて、ケーシング６周辺の構成部品の加工精度と、当該構成部品の組み立て精度の影響を受けることなく、ステータ２の中心軸ＡＸの径方向Ｄ３の位置を、回転軸８に嵌め合わされたロータ１の中心軸ＡＸの径方向Ｄ３の位置に、精度よく合わせることができる。このようにして、ケーシング６を介して、ロータ１の中心軸ＡＸに対して、ステータ２の中心軸ＡＸの位置を精度よく合わせることができる。
【００６９】
偏心調整部７が設けられずに、ステータ２の中心軸ＡＸに対するロータ１の中心軸ＡＸの偏心が生じると、ステータ２の内側とロータ１の外周部との間の隙間が周方向Ｄ１で均等にならない、即ちステータ２とロータ１の間に生じる吸引力が周方向Ｄ１で均等にならない。ステータ２の中心軸ＡＸに対するロータ１の中心軸ＡＸの偏心量が大きくなるほど、回転電機で生じる吸引力が大きくなる。偏心調整部７を設けることによって、当該偏心量を小さくでき、回転電機で生じる吸引力の抑制が可能となる。
【００７０】
従来の偏心調整部では、ケーシングの一端の１箇所に、ケーシングと軸受ハウジングのフランジとが設けられ、ステータの中心軸に対して回転軸の中心軸の位置が調整される。本実施の形態のようにロータ１の両隣に動翼が設けられる場合、ロータ１の両隣に動翼が設けられていないときに比べて、モータ３の構成部品であるステータ２及びロータ１が設けられる位置から、偏心調整部７が設けられる位置までの距離が広くなる。そのため、動翼の自重及びアンバランスの影響により、動翼が装備された回転軸８に変形が生じ、回転軸８の偏心度を精度よく測定できず、ステータ２の中心軸ＡＸに対するロータ１の中心軸ＡＸの偏心量の増加を抑制できないという問題があった。また、回転体と軸受とが接触しないように、回転軸８の水平度を確保し、ステータ２の内側とロータ１の外周部との間の隙間を均一にするためには、ケーシング６の両端に、従来の偏心調整部を設ける必要がある。このように偏心調整部が２箇所に設けられると、ケーシング６に対して、２つの軸受保持部の位置を微調整する組付装置が必要となり、軸流送風器の製造コストが増加する。更に調整箇所が増えることで、回転軸８の偏心度の測定と軸受保持部の位置の調整とを何度も繰り返し行わなければならず、偏心調整工程が増加し、軸流送風器の製造コストが更に増加する。
【００７１】
本実施の形態に係る軸流送風器１００では、ステータ２の外周部に偏心調整部７が設けられることによって、ロータ１の両隣に動翼が設けられる場合でも、ステータ２及びロータ１が設けられる位置から、偏心調整部７が設けられる位置までの距離が広くならず、ロータ１の中心軸ＡＸに対して、ステータ２の内側の中心軸ＡＸの位置を精度よく合わせることが可能となる。また、偏心調整部７は１箇所設ければよく、偏心調整工程に、大がかりな組付装置は必要なく、回転体の偏心度の測定などの手間もかからず、軸流送風器１００の製造コストの増加が抑えられる。
【００７２】
＜軸流送風器１００の動作＞
以上のように構成された軸流送風器１００の動作について説明する。なお、以下では「第１のラジアル磁気軸受１３及び第２のラジアル磁気軸受１６」を単に「ラジアル磁気軸受」と称する場合がある。軸流送風器１００の回転体は、第１の軸受と第２の軸受によって軸受保持部及びケーシング６に非接触で回転自在に支持される。軸流送風器１００は、回転軸８の中心軸ＡＸが水平となるように設置される。従って、レーザ媒質ガスを循環するための第１の動翼１１及び第２の動翼１２が設けられた回転体は、その両端に設けられた、ラジアル磁気軸受によって、自重が加わる方向に、非接触で支持されている。非接触とは、回転体がケーシング６と接触していない状態である。ラジアル磁気軸受の近くに設けられた、ラジアル磁気軸受位置検出センサ部が、回転軸８に設けられたセンサターゲットの位置を検出し、あらかじめ設定された位置にシャフトを調整するように、ラジアル磁気軸受の固定部が作用する。軸流送風器１００のモータ３より、回転駆動力を得て、回転体が回転する。回転体に設けられた動翼が回転することにより、レーザ媒質ガスは、回転軸８の軸線方向Ｄ２から、軸流送風器１００の内部に吸込まれる。吸込まれたレーザ媒質ガスは、第１の動翼１１の複数の羽根１１ｃの間に流れ込み、レーザ媒質ガスには、回転する羽根１１ｃより、速度エネルギーが与えられ、レーザ媒質ガスは第１の動翼１１から高速度で流出する。
【００７３】
次に、レーザ媒質ガスは、第１の静翼５の複数の羽根５４の間に流れ込む。第１の動翼１１の通過時に旋回して乱れたレーザ媒質ガスは、第１の静翼５により回転軸８の軸線方向流に転向され、ガスの流れが整えられ、第１の静翼５から流出する。そして、流れが整えられたレーザ媒質ガスは、第２の動翼１２の複数の羽根１２ｃの間に流れ込み、レーザ媒質ガスには、回転する羽根１２ｃより、速度エネルギーが与えられ、レーザ媒質ガスは、第２の動翼１２から高速度で流出する。よって、軸流送風器１００から吐出されたレーザ媒質ガスは、高速で送り出される。軸流送風器１００の吸込側と吐出側で、レーザ媒質ガスに差圧が生じるため、回転体には、回転軸８の軸線方向Ｄ２に、第１の軸受に向かって押しつける力が働く。第１のスラスト磁気軸受１７の近くに設けられた、不図示のスラスト磁気軸受位置検出センサが、回転軸８に設けられた不図示のターゲットの回転位置を検出し、あらかじめ設定された位置に回転軸８を調整するように、スラスト磁気軸受の固定部が作用する。
【００７４】
＜効果＞
軸流送風器１００の軸受が磁気軸受で構成されることによって、回転体を機械的な接触なしに支持することが可能となる。接触して摩耗が発生することが無いため、軸流送風器１００の寿命が長くなる。またモータ３を高速で回転させることができ、軸流送風器１００のガス循環機能、即ちガス冷却能力を向上させることが可能となる。
【００７５】
＜偏心調整部７による高剛性化（効果１）＞
次に偏心調整部７による効果を説明する。軸流送風器１００を高速回転するためには、回転体の曲げ固有振動数の低下を防ぐことが不可欠である。回転体の曲げ固有振動数の低下を防ぐためには、回転体の重量を軽減すること、また回転体の回転軸８の軸長を短くすることが必要である。ラジアル磁気軸受は、回転軸８を支持する磁気吸引力を発生する。磁気吸引力は、あらかじめ設定された位置で回転軸８を支持するため、回転体の自重と、モータ３で生じる吸引力とに抗して、回転軸８を支持する吸引力である。モータ３で生じる吸引力は、ステータ２とロータ１との間で生じる磁気吸引力である。ロータ１の中心軸ＡＸに対するステータ２の中心軸ＡＸの偏心量が大きくなるほど、モータ３で生じる吸引力が大きくなる。従って、磁気軸受が所定の支持力、即ち磁気吸引力を確保するためには、大きな支持力を有する磁気軸受が必要となり、ラジアル磁気軸受が大型化する。ラジアル磁気軸受が大型化すると、ラジアル磁気軸受の回転部の外形寸法、例えば軸長が増加し、ラジアル磁気軸受の回転部の重量が増加して、回転体の曲げ固有振動数が低下する。偏心調整部７を設けることによって、ロータ１の中心軸ＡＸの位置に対するステータ２の中心軸ＡＸの位置を精度よく合わせることができ、上記の偏心量の増加による磁気吸引力の発生を抑えることができる。回転体支持軸受である磁気軸受の支持力が抑制され、磁気軸受が小型化、軽量化される。磁気軸受の小型化により、回転体の軸方向の長さが短くなり、回転体の剛性が向上し、更に回転体が軽量化される。これにより、回転体の曲げ固有振動数の低下が抑制され、回転体の高速回転が可能となるため、ガス循環能力が向上する。また、偏心調整工程に、大がかりな組付装置は必要なく、回転体の偏心度の測定などの手間もかからないため、軸流送風器１００の製造コストの増加が抑えられる。
【００７６】
＜動翼をロータ１の両隣に設けたことによる高剛性化（効果２）＞
次に第１の動翼１１及び第２の動翼１２をロータ１の両隣に設けたことによる効果を説明する。軸流送風器１００では、第１のラジアル磁気軸受１３の回転部１３ａが回転軸８の端部に設けられ、回転軸８の軸線方向Ｄ２に沿って、第１のラジアル磁気軸受１３、第１の動翼１１、ロータ１、第２の動翼１２、第２のラジアル磁気軸受１６が、この順に設けられている。即ち回転軸８の中央にロータ１が設けられ、ロータ１の両隣に動翼、動翼の両隣にラジアル磁気軸受の回転部が設けられる。軸流送風器１００によって、レーザ媒質ガスの流量を効率良く循環させるには、あらかじめ、第１の静翼５の羽根５４が所定の形状に設定され、動翼の羽根が所定の形状に設定され、第１の静翼５の羽根５４と動翼の羽根とが所定の位置に設けられる。特に第１の静翼５の羽根５４と動翼の羽根との間隔は狭くすることが望ましい。静翼は、両動翼間に、圧力損失を生じることなくレーザ媒質ガスの流れを導く速度分布を形成する。圧力損失はエネルギーロスに等しい。従って、第１の静翼５の羽根５４と動翼の羽根との間隔が広がるほど、レーザ媒質ガスの流れの速度分布が変化し圧力損失が増大するためにレーザ媒質ガスの流量が低下する。ここで、回転軸８の中央にロータ１が設けられ、ロータ１から回転軸８の端部に向かって、ロータ１と動翼とスラスト軸受とラジアル磁気軸受の回転部とが、この順で配列されている場合を仮定する。この場合、ロータ１と動翼とスラスト軸受とラジアル磁気軸受の回転部とが、ロータ１、動翼、ラジアル磁気軸受及びスラスト軸受の順で配列されているときに比べて、動翼の円筒部の軸長が長くなる。動翼の円筒部の軸長が長くなる理由は、動翼とラジアル磁気軸受の回転部との間に、スラスト軸受が介在した状態で、ラジアル磁気軸受の固定部が、動翼の円筒部に固定されるためである。但し、動翼の円筒部の軸長が長くなる程、高速回転時の遠心力によって、動翼の羽根が径方向Ｄ３に広がりやすくなる。従って、ケーシング６と動翼の羽根とが接触し易くなる。動翼の背板部と動翼の円筒部との接合部の肉厚を増やす、即ち当該接合部を補強することにより、動翼の羽根の遠心力による広がりが抑制され、ケーシング６と動翼の羽根との接触が防止される。しかしながら、動翼の背板部と動翼の円筒部との接合部の肉厚が増えるほど、動翼の重量が増加する。回転軸８に設けられた動翼の重量が増加することによって、回転体の重量が増加すると、回転体の曲げ固有振動数が低下するため、回転体の高速回転化が妨げられる。これに対して、実施の形態１に係る軸流送風器１００では、ロータ１、動翼、ラジアル磁気軸受及びスラスト軸受が、回転軸８の軸線方向Ｄ２の中心から回転軸８の端部に向かって、ロータ１、動翼、ラジアル磁気軸受及びスラスト軸受の順で配列されている。すなわち、動翼とラジアル磁気軸受との間に、スラスト軸受が介在していない。従って、ラジアル磁気軸受の設けられる位置が動翼に近くなり、動翼の円筒部の軸長が短くなり、動翼が軽量化される。そのため、回転体が軽量化され、回転体の曲げ固有振動数の低下が抑制され、回転体の高速回転が可能となる。
【００７７】
ここで、軸流送風器１００の動作についての具体的な解析結果の一例を示す。この例では、モータ３の出力は約７ｋＷであって、フランジ５３には直径５．８ｍｍの貫通孔５３ａが均等に４箇所に設けられ、ステータ保持部５１の軸線方向の端部には穴５１ａが均等に４箇所に設けられるものとする。また、締結部材５６には外径５．０ｍｍのメートルネジが用いられ、貫通孔５３ａとメートルネジとの調整代は０．４ｍｍとされて、ステータ保持部５１にフランジ５３が固定されるものとする。有限要素法を用いて固有振動解析を行った結果、回転体の回転数が３３３Ｈｚすなわち２００００ｒｐｍである場合に、回転体の一次曲げ固有振動数は１２００Ｈｚ程度となる。一次曲げ固有振動数が回転数のおよそ３倍であって、十分に周波数の余裕があることから、回転体の回転動作が可能であることがわかる。
【００７８】
実施の形態２．
図６は実施の形態２に係る軸流送風器の断面図である。実施の形態２に係る軸流送風器１００Ａでは、実施の形態１における吐き出し側の第２の軸受保持部２０が第２の静翼４６と置き換えられている。第２の静翼４６は、ケーシング６の内側に設けられ、第２の静翼４６に第２の軸受が固定されている。ケーシング６は、モータ３、第１の静翼５、第２の静翼４６、第１の動翼１１及び第２の動翼１２とを収納するカバー部材となる。実施の形態２に係る軸流送風器１００Ａでも実施の形態１と同様の効果が得られる。また実施の形態２に係る軸流送風器１００Ａによれば、第２の静翼４６により、第２の動翼１２から吐出されたレーザ媒質ガスの流れが整えられて軸線方向流に転向されるため、効率の良い軸流送風器１００Ａとなる。軸流送風器１００Ａのガス循環能力を更に高めることが可能となる。
【００７９】
実施の形態３．
図７は実施の形態３に係るレーザ発振装置の斜視図である。図８は実施の形態３に係るレーザ発振装置の断面図である。レーザ発振装置２００は、レーザ媒質ガス３００を封入する真空容器である筐体２０１と、レーザ媒質ガス３００の放電励起に用いる放電部２０２と、部分反射鏡２０３と、全反射鏡２０４と、レーザ媒質ガス３００を冷却する熱交換器２０５と、レーザ媒質ガス３００を循環させる軸流送風器１００とを備える。放電部２０２は一対の放電電極２０２ａ，２０２ｂを備える。全反射鏡２０４と部分反射鏡２０３は、筐体２０１の光軸線方向の両側に設けられており、光共振器を構成している。レーザ４００は、部分反射鏡２０３から出射される。全反射鏡２０４と部分反射鏡２０３の代わりにウィンドウを取付けた場合、レーザ発振装置２００はレーザ増幅器として機能する。ここでは、レーザ媒質ガス３００が放電部２０２に入る前に熱交換器２０５を通過し、４台の軸流送風器１００によって筐体２０１の内側を循環している。
【００８０】
レーザ発振装置２００の動作について説明する。軸流送風器１００に備えられたモータ３より、回転駆動力を得て、毎分数万回転の高速で、動翼を装着した回転軸８が回転する。軸流送風器１００ではレーザ媒質ガス３００がモータ３の回りを流れて、軸線方向Ｄ２へ直線的に流れる。軸線方向Ｄ２は図７に示すガス流方向に等しい。モータ３が高速回転し、風量を増大させることで、レーザ媒質ガス３００の循環冷却能力を高めることが可能となり、レーザ発振装置２００の小型化及び高出力化が図られる。なお、レーザ発振装置２００には、実施の形態２に係る軸流送風器１００Ａを用いてもよく、軸流送風器１００を用いた場合と同様の効果を得ることができる。
【００８１】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１  ロータ、２  ステータ、３  モータ、５  第１の静翼、６  ケーシング、６ａ，６ｂ，９ａ１，１１ａ１，１２ａ１，１９ｃ，５３ａ  貫通孔、６ｃ  台座、６ｄ，１９ｂ１  ネジ穴、７  偏心調整部、８  回転軸、９  第１の動翼保持部、９ａ，１０ａ  第１の環状部、９ｂ，１０ｂ  第２の環状部、１０  第２の動翼保持部、１０ａ１  ネジ貫通孔、１１  第１の動翼、１１ａ，１２ａ  背板部、１１ａ２，１２ａ２  動翼保持穴、１１ｂ，１２ｂ，１９ａ，２０ａ  円筒部、１１ｃ，１２ｃ，５４  羽根、１２  第２の動翼、１３  第１のラジアル磁気軸受、１３ａ，１６ａ，１７ａ，１８ａ  回転部、１３ｂ，１６ｂ，１７ｂ，１８ｂ  固定部、１４，１５  動翼取付けネジ、１６  第２のラジアル磁気軸受、１７  第１のスラスト磁気軸受、１８  第２のスラスト磁気軸受、１９  第１の軸受保持部、１９ｂ，２０ｂ，４４ｂ  支持梁部、１９ｂ２  ピン穴、２０  第２の軸受保持部、２９  第１のラジアル磁気軸受部、３０  第２のラジアル磁気軸受部、３９  治具シャフト、３９ａ  傾斜部、３９ｂ  ステータ軸芯調整雄ネジ、４０  ステータ軸芯調整球、４１  ステータ軸芯調整球保持部、４１ａ  ステータ軸芯調整球保持溝部、４１ｂ  ステータ軸芯調整雌ネジ、４２  ステータ軸芯調整部材、４２ａ  樹脂バンド、４３  治具カバー、４３ａ  ステータ軸芯調整部材溝部、４４  回転止め部材、４４ａ  ストッパー部材、４５  芯だし調整治具、４６  第２の静翼、４７  ピン、５１  ステータ保持部、５１ａ  穴、５１ｂ  Ｏリング、５１ｃ  環状溝、５１ｄ  溝、５２  羽根基部、５３  フランジ、５３ｂ  隙間、５５  カバー、５６  締結部材、６０，６１  ネジ、７１  入水配管、７２  出水配管、７３  電力線、１００，１００Ａ  軸流送風器、２００  レーザ発振装置、２０１  筐体、２０２  放電部、２０２ａ，２０２ｂ  放電電極、２０３  部分反射鏡、２０４  全反射鏡、２０５  熱交換器、３００  レーザ媒質ガス、４００  レーザ、ＡＸ  中心軸、Ｄ１  周方向、Ｄ２  軸線方向、Ｄ３  径方向。
【図１】
2019026673.tif 000003
【図２】
2019026673.tif 000004
【図３】
2019026673.tif 000005
【図４】
2019026673.tif 000006
【図５】
2019026673.tif 000007
【図６】
2019026673.tif 000008
【図７】
2019026673.tif 000009
【図８】
2019026673.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】令和1年8月2日(2019.8.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
またケーシング６に固定された第１の静翼５は、図４に示すように、モータ３の偏心調整部７を兼ねている。偏心調整部７は、ステータ保持部５１に形成された穴５１ａと、締結部材５６と、貫通孔５３ａとにより構成される。穴５１ａの内壁には雌ネジが形成されている。後述するモータ３の偏心調整工程では、ステータ保持部５１及びフランジ５３の軸線方向端部同士を接触させ、ケーシング６を介して、ロータ１の中心軸ＡＸを基準として、ステータ２の中心軸ＡＸの径方向Ｄ３の位置を調整する。その後、ステータ保持部５１の端面に設けられた穴５１ａに締結部材５６を固定する。モータ３の偏心調整工程の詳細は後述する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2019026673.tif 000011
【国際調査報告】
2019026673.tif 000012
2019026673.tif 000013
2019026673.tif 000014
2019026673.tif 000015