(57)【要約】【課題】大きいスラスト荷重を負担できるだけでなく、共振等によって回転軸が振れ回ったとしても各部品が損傷することを回避できるスラスト磁気軸受機構を提供する。【解決手段】本開示のスラスト磁気軸受機構（１００）は、スラストカラー（１４）を有する回転軸（１０）と、スラストカラー（１４）の第１面（１４ａ）に向かい合っている第１軸受部品（２０）と、スラストカラー（１４）の第２面（１４ｂ）に向かい合っている第２軸受部品（３０）と、第１軸受部品（２０）及び第２軸受部品（３０）からなる群より選ばれる少なくとも１つに設けられたコイル（２１，３１）と、を備えている。第１軸受部品（２０）は、第２軸受部品（３０）に対して回転軸（１０）の軸方向に可動である。【選択図】図２
2019158033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラストカラーを有する回転軸と、
前記スラストカラーの第１面に向かい合っている第１軸受部品と、
前記スラストカラーの第２面に向かい合っている第２軸受部品と、
前記第１軸受部品及び前記第２軸受部品からなる群より選ばれる少なくとも１つに設けられたコイルと、
を備え、
前記第１軸受部品は、前記第２軸受部品に対して前記回転軸の軸方向に可動である、スラスト磁気軸受機構。
【請求項２】
前記第１軸受部品は、前記回転軸の前記軸方向に摺動する摺動面を有する、請求項１に記載のスラスト磁気軸受機構。
【請求項３】
前記第１軸受部品及び前記第２軸受部品を収容しているハウジングをさらに備え、
前記第２軸受部品が前記ハウジングに固定されている、請求項１又は２に記載のスラスト磁気軸受機構。
【請求項４】
前記スラストカラーの前記第１面が存在する側において前記回転軸に取り付けられた回転要素をさらに備えた、請求項３に記載のスラスト磁気軸受機構。
【請求項５】
前記第２軸受部品は、ラジアル軸受を構成する部品を兼ねている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のスラスト磁気軸受機構。
【請求項６】
前記コイルが前記第１軸受部品及び前記第２軸受部品のそれぞれに設けられ、
前記第１軸受部品に設けられた前記コイルを第１コイル、前記第２軸受部品に設けられた前記コイルを第２コイルと定義したとき、前記第２コイルの巻き数が前記第１コイルの巻き数よりも多い、請求項１〜５のいずれか１項に記載のスラスト磁気軸受機構。
【請求項７】
前記スラストカラーは、前記第１軸受部品と前記第２軸受部品との間の隙間に配置され、
前記回転軸の回転数が閾値回転数以下のとき、前記隙間の広さが第１の広さに調節され、
前記回転軸の回転数が前記閾値回転数よりも大きいとき、前記隙間の広さが第２の広さに調節され、
前記第１の広さが前記第２の広さよりも大きい、請求項１〜６のいずれか１項に記載のスラスト磁気軸受機構。
【請求項８】
前記第１軸受部品及び前記第２軸受部品からなる群より選ばれる少なくとも１つに取り付けられた少なくとも１つの位置センサをさらに備え、
前記位置センサは、前記回転軸の半径方向において前記コイルの内側に配置されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のスラスト磁気軸受機構。
【請求項９】
前記第１軸受部品と前記第２軸受部品との間に配置され、前記第１軸受部品及び前記第２軸受部品のそれぞれに接している弾性体をさらに備えた、請求項１〜８のいずれか１項に記載のスラスト磁気軸受機構。
【請求項１０】
前記第１軸受部品及び前記第２軸受部品から選ばれる少なくとも１つは、前記回転軸の半径方向において前記スラストカラーの外側に位置している凹部をさらに有し、
前記弾性体が前記凹部に収められている、請求項９に記載のスラスト磁気軸受機構。
【請求項１１】
前記弾性体の変形によって前記スラストカラーと前記第１軸受部品との間の隙間の広さが最小値に達したとき、又は、前記弾性体の変形によって前記スラストカラーと前記第２軸受部品との間の隙間の広さが最小値に達したとき、前記半径方向における前記弾性体の寸法は、前記半径方向における前記凹部の寸法に一致する、請求項１０に記載のスラスト磁気軸受機構。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載のスラスト磁気軸受機構を備えた、回転機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、スラスト磁気軸受機構及びそれを用いた回転機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機、膨張タービンなどの回転機械は、軸方向の荷重を支持するために、回転軸と同軸上に配置されたスラスト軸受を備えている。スラスト軸受は、回転軸に発生する軸方向の推力を支持し、回転軸を適切な位置に保持する役割を担っている。
【０００３】
スラスト軸受の１つとして、電磁石を用いて非接触で回転軸を支持するように構成されたスラスト磁気軸受が知られている。図７は、特許文献１に記載された磁気軸受機構を示している。
【０００４】
図７に示すように、特許文献１の磁気軸受機構は、軸受部材８２ｂと、軸受部材８２ｂに設けられた電磁石８５ａ（コイル）とを備えている。回転軸５３は、回転軸本体５３ｃ及びスラスト円板８４（スラストカラー）を有する。電磁石８５ａとスラスト円板８４との間には、電磁石８５ａの少なくとも一部を覆う保護部材９０が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３００９号公報
【特許文献２】特開２０１３−１２７２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
スラスト磁気軸受が負担できる荷重（以下、「許容荷重」とも称する）の大きさは、コイルの巻き数、コイルへの入力電流の大きさ、電磁石を構成する軸受部品の面積、スラストカラーの面積、スラストカラーと軸受部品との隙間の広さなどに依存する。スラスト磁気軸受の設計時には、想定されるスラスト荷重を負担できるようにこれらの値を適切に定める必要がある。
【０００７】
スラスト磁気軸受の１つの課題として、スラストカラーと軸受部品との接触が挙げられる。スラストカラーと軸受部品との接触は、回転数の範囲の全域にわたって防止される必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示は、
スラストカラーを有する回転軸と、
前記スラストカラーの第１面に向かい合っている第１軸受部品と、
前記スラストカラーの第２面に向かい合っている第２軸受部品と、
前記第１軸受部品及び前記第２軸受部品からなる群より選ばれる少なくとも１つに設けられたコイルと、
を備え、
前記第１軸受部品は、前記第２軸受部品に対して前記回転軸の軸方向に可動である、スラスト磁気軸受機構を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、スラストカラーと軸受部品との接触を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本開示の第１実施形態に係る回転機械の断面図である。
【図２】図２は、図１の部分拡大図である。
【図３】図３は、図１の部分拡大図であって、第１軸受部品と第２軸受部品との隙間の広さが最小のときのスラスト磁気軸受機構を示している。
【図４】図４は、本開示の第２実施形態に係る回転機械の断面図である。
【図５】図５は、図４の部分拡大図である。
【図６】図６は、変形例に係るスラスト磁気軸受機構の部分拡大断面図である。
【図７】図７は、特許文献１に記載された磁気軸受機構の断面図である。
【図８】図８は、入力電流と許容荷重との関係を表すグラフである。
【図９】図９は、一般的な排気ガスタービン過給機で採用される軸構造を有する回転体の危険速度マップである。
【図１０】図１０は、第１軸受部品の回転を防止する構造を示すスラスト磁気軸受機構の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（本開示の基礎となった知見）
本発明者らは、許容荷重が大きく、かつ、優れた耐久性を有するスラスト磁気軸受を開発するべく鋭意検討を重ねた。その結果、以下の知見を獲得し、本開示のスラスト磁気軸受機構を完成させるに至った。
【００１２】
先に説明したように、スラスト磁気軸受の許容荷重の大きさは、コイルの巻き数、コイルへの入力電流の大きさ、電磁石を構成する軸受部品の面積、スラストカラーの面積、スラストカラーと軸受部品との隙間の広さなどの設計値に依存する。しかし、運転周波数が１ｋＨｚ以上であったり、インペラなどの回転要素の周速度が５００ｍ／秒を超えたりするような高速回転機械において、これらの設計値は、大きな制約を受ける。高速回転機械としては、排気ガスタービン過給機、マイクロガスタービン、高圧力比の圧縮機などが挙げられる。
【００１３】
例えば、コイルの巻き数を増やすには、軸受部品のコイル収納部（凹部）の寸法を拡大する必要がある。電磁石を構成する部分の面積を十分に確保するために、軸受部品の半径方向の寸法も拡大する必要がある。さらに、軸受部品の寸法の拡大に伴い、スラストカラーの寸法も拡大する必要がある。スラストカラーの寸法を拡大すると、回転軸の軸方向の寸法を延長する必要性が生じやすい。その結果、回転軸の動特性が変化し、共振が発現したりする。回転軸の安定した回転に悪影響が及ぶ。
【００１４】
コイルへの入力電流を増加させることによっても、許容荷重を増大させることができる。ただし、コイルへの入力電流を増加させると、コイルの発熱量が増大するため軸受の冷却を積極的に行う必要がある。例えば、特許文献２には、磁気軸受の熱によって作動流体を過熱して圧縮機のサージングを回避する方法が記載されている。つまり、磁気軸受の発熱量は、作動流体の状態を変化させるほど大きい。このことを考慮すると、入力電流の増加にも限界がある。
【００１５】
スラストカラーと軸受部品との隙間の広さを減少させることによっても、許容荷重を増大させることができる。スラストカラーと軸受部品との隙間の広さが多少変更されたとしても、他の部分には影響が及びにくい。一般に、スラストカラーと軸受部品との隙間の広さは、回転機械のハウジングに収まる軸受部品の大きさ、必要な許容荷重などに応じて定められる。隙間の広さは、０．１〜１．０ｍｍ程度であることが多い。
【００１６】
図８は、スラスト磁気軸受において、入力電流と許容荷重との関係を表すグラフである。破線のデータの隙間の広さは、実線のデータの隙間の広さの２倍である。横軸は、入力電流の大きさを表しており、設計運転点（例えば、定格回転数及び定格負荷）で必要とされる入力電流で正規化された値を表している。縦軸は、許容荷重の大きさを表しており、設計運転点で必要とされる許容荷重で正規化された値を表している。図８から理解できるように、隙間の広さを減らすことによって、同一の入力電流での許容荷重が大幅に増加する。よって、スラスト荷重が大きい場合、狭い隙間を持ったスラスト磁気軸受を採用することが最良の解の１つである。例えば、回転機械の運転速度が比較的低速であり、且つ、ラジアル軸受の剛性が高い場合、回転機械の運転周波数の範囲内に共振周波数が含まれないように回転機械を設計することができる。そのため、部品精度及び組立精度が許す限りにおいて、スラストカラーと軸受部品との隙間の広さを十分に狭くすることができる。その結果、より大きいスラスト荷重を負担しうるスラスト磁気軸受を提供できる。しかし、例えば、低比速度で動作したり、運転周波数が１ｋＨｚ以上であったり、回転要素の周速度が５００ｍ／秒を超えたりするような高速回転機械の場合、回転軸の剛体共振を超えるような高周波数領域で回転機械を運転することが望まれる。
【００１７】
図９は、一般的な排気ガスタービン過給機で採用される軸構造を有する回転体の危険速度マップである。横軸は、軸受の半径方向の支持剛性を表している。縦軸は、共振が現れる回転数（ｒｐｍ：周波数（Ｈｚ）×６０）を表している。図９に示すように、回転体の共振モードには、２つの剛体共振（実線及び破線）と１つの曲げ共振（一点鎖線）とがある。実線は、パラレルモードと呼ばれる剛体共振のモードのデータである。破線は、コニカルモードと呼ばれる剛体共振のモードのデータである。剛体共振は、半径方向の支持剛性に応じて共振周波数が決まる共振モードである。曲げ共振は、主として、回転体の構造強度と回転体の質量とによって共振周波数が決まる共振モードである。過給機等の小型の回転機械においては、曲げ共振の共振周波数が運転周波数の範囲内に存在しないように配慮した設計が採用される。剛体共振については、可能な限り低い運転周波数に剛体共振の共振周波数が現れるようにラジアル軸受が設計される。設計運転点（例えば、定格周波数）は、剛体共振の共振周波数以上、曲げ共振の共振周波数以下の範囲に収まる。その結果、各共振周波数から十分に離れた周波数で回転機械を運転することが可能となる。
【００１８】
ただし、剛体共振の共振周波数は、停止から設計運転点に至るまでの過程で必ず通過しなければならない周波数である。また、回転体に対する要求によっては、軸受の剛性を十分に下げることができず、比較的高い運転周波数で剛体共振の共振周波数を発現させざるを得ない場合がある。この場合、剛体共振によって発生する回転軸の振れ回りによって、スラストカラーの外周部分が軸受部品に接触し、回転機械を運転することが困難となる。
【００１９】
本発明者らは、スラスト磁気軸受に作用する荷重の大きさに応じてスラストカラーと軸受部品との隙間の広さを変化させることを思い付き、本開示のスラスト磁気軸受機構を完成させるに至った。本開示は、大きいスラスト荷重を負担できるだけでなく、共振等によって回転軸が振れ回ったとしても各部品が損傷することを回避できるスラスト磁気軸受機構を提供する。
【００２０】
（本開示に係る一態様の概要）
本開示の第１態様に係るスラスト磁気軸受機構は、
スラストカラーを有する回転軸と、
前記スラストカラーの第１面に向かい合っている第１軸受部品と、
前記スラストカラーの第２面に向かい合っている第２軸受部品と、
前記第１軸受部品及び前記第２軸受部品からなる群より選ばれる少なくとも１つに設けられたコイルと、
を備え、
前記第１軸受部品は、前記第２軸受部品に対して前記回転軸の軸方向に可動である。
【００２１】
第１態様によれば、第１軸受部品が第２軸受部品に対して回転軸の軸方向に可動である。スラスト磁気軸受機構が負担すべきスラスト荷重が小さいとき、第１軸受部品と第２軸受部品との距離を拡大させ、各軸受部品とスラストカラーとの間の隙間の広さを増加させる。これにより、剛体共振による回転軸の振れ回りが発生してスラストカラーの外周部分の変位が大きくなったとしても、スラストカラーと各軸受部品との接触を防止できる。負担すべきスラスト荷重が大きく、且つ、剛体共振が発現する周波数を超えた周波数領域では、第１軸受部品と第２軸受部品との距離を縮小させ、各軸受部品とスラストカラーとの間の隙間の広さを減少させる。これにより、スラスト磁気軸受機構が負担できるスラスト荷重が増加する。スラスト磁気軸受機構の許容荷重は、設計運転点における大きいスラスト荷重を超えうる。
【００２２】
本開示の第２態様において、例えば、第１態様に係るスラスト磁気軸受機構では、前記第１軸受部品は、前記回転軸の前記軸方向に摺動する摺動面を有する。第２態様によれば、複雑な構造を必要とすることなく、軸方向への第１軸受部品のスムーズな動きがもたらされる。
【００２３】
本開示の第３態様において、例えば、第１又は第２態様に係るスラスト磁気軸受機構は、前記第１軸受部品及び前記第２軸受部品を収容しているハウジングをさらに備えている。このような構成は、第１軸受部品２０及び第２軸受部品３０の両方が可動部品である構成と比べて簡素であり、設計しやすい。
【００２４】
本開示の第４態様において、例えば、第３態様に係るスラスト磁気軸受機構は、前記スラストカラーの前記第１面が存在する側において前記回転軸に取り付けられた回転要素をさらに備えている。第４態様によれば、第２軸受部品を動かすことに比べて、第１軸受部品を動かすことの方が容易である。コイルに通電することによって、第１軸受部品が第２軸受部品に引き寄せられる。
【００２５】
本開示の第５態様において、例えば、第１〜第４態様のいずれか１つに係るスラスト磁気軸受機構では、前記第２軸受部品は、ラジアル軸受を構成する部品を兼ねている。このような構成は、部品点数の削減に寄与する。
【００２６】
本開示の第６態様において、例えば、第１〜第５態様のいずれか１つに係るスラスト磁気軸受機構では、前記コイルが前記第１軸受部品及び前記第２軸受部品のそれぞれに設けられ、前記第１軸受部品に設けられた前記コイルを第１コイル、前記第２軸受部品に設けられた前記コイルを第２コイルと定義したとき、前記第２コイルの巻き数が前記第１コイルの巻き数よりも多い。このような構成によれば、第１軸受部品を第２軸受部品に向かって確実に引き寄せることができる。
【００２７】
本開示の第７態様において、例えば、第１〜第６態様のいずれか１つに係るスラスト磁気軸受機構では、前記スラストカラーは、前記第１軸受部品と前記第２軸受部品との間の隙間に配置され、前記回転軸の回転数が閾値回転数以下のとき、前記隙間の広さが第１の広さに調節され、前記回転軸の回転数が前記閾値回転数よりも大きいとき、前記隙間の広さが第２の広さに調節され、前記第１の広さが前記第２の広さよりも大きい。第７態様によれば、剛体共振による回転軸の振れ回りが発生してスラストカラーの外周部分の変位が増加したとしても、スラストカラーと軸受部品との接触を回避できる。
【００２８】
本開示の第８態様において、例えば、第１〜第７態様のいずれか１つに係るスラスト磁気軸受機構は、前記第１軸受部品及び前記第２軸受部品からなる群より選ばれる少なくとも１つに取り付けられた少なくとも１つの位置センサをさらに備え、前記位置センサは、前記回転軸の半径方向において前記コイルの内側に配置されている。このような配置によれば、コイルに通電したときに電磁石として機能する部分の面積を十分に確保することができる。
【００２９】
本開示の第９態様において、例えば、第１〜第８態様のいずれか１つに係るスラスト磁気軸受機構は、前記第１軸受部品と前記第２軸受部品との間に配置され、前記第１軸受部品及び前記第２軸受部品のそれぞれに接している弾性体をさらに備えている。第９態様によれば、弾性体の連続的な変形によって、第１軸受部品と第２軸受部品との間の隙間の広さが連続的に変化しうる。
【００３０】
本開示の第１０態様において、例えば、第９態様に係るスラスト磁気軸受機構では、前記第１軸受部品及び前記第２軸受部品から選ばれる少なくとも１つは、前記回転軸の半径方向において前記スラストカラーの外側に位置している凹部をさらに有し、前記弾性体が前記凹部に収められている。第１０態様によれば、弾性体の変形を規制しつつ第１軸受部品と第２軸受部品との間の隙間の広さを適切な広さに調節することができる。
【００３１】
本開示の第１１態様において、例えば、第１０態様に係るスラスト磁気軸受機構では、前記弾性体の変形によって前記スラストカラーと前記第１軸受部品との間の隙間の広さが最小値に達したとき、又は、前記弾性体の変形によって前記スラストカラーと前記第２軸受部品との間の隙間の広さが最小値に達したとき、前記半径方向における前記弾性体の寸法は、前記半径方向における前記凹部の寸法に一致する。第１１態様によれば、第１軸受部品と第２軸受部品との接触を確実に防止できるので、第１軸受部品及び第２軸受部品が磁化されたとしても、弾性体の反力のみで第１軸受部品と第２軸受部品とを離間させることが可能である。
【００３２】
本開示の第１２態様に係る回転機械は、第１〜第１１態様のいずれか１つに係るスラスト軸受機構を備えている。第１２態様によれば、優れた信頼性を有する回転機械を提供できる。
【００３３】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本開示は、以下の実施形態に限定されない。
【００３４】
（第１実施形態）
図１は、本開示の第１実施形態に係る回転機械の断面を示している。図２は、図１の部分拡大図である。回転機械２００は、第１実施形態に係るスラスト磁気軸受機構１００を備えている。回転機械２００は、遠心圧縮機、ラジアルタービンなどの流体機械でありうる。
【００３５】
本明細書では、電磁石を用いた軸受を「磁気軸受」と称する。磁気軸受と回転軸とを含む構造を「磁気軸受機構」と称する。回転軸の軸方向に平行な方向を単に「軸方向」と称する。
【００３６】
図１及び図２に示すように、スラスト磁気軸受機構１００は、回転軸１０、第１軸受部品２０及び第２軸受部品３０を有する。回転軸１０は、回転軸本体１２及びスラストカラー１４を含む。スラストカラー１４は、回転軸本体１２に取り付けられた円盤状の部分である。スラストカラー１４は、回転軸本体１２と同軸上に配置されており、回転軸本体１２とともに回転する。第１軸受部品２０及び第２軸受部品３０は、それぞれ、中心部に貫通孔を有する環状の部品である。回転軸１０は、それらの軸受孔において第１軸受部品２０及び第２軸受部品３０を貫通している。第１軸受部品２０及び第２軸受部品３０は、それぞれ、円環状の溝２０ｐ及び３０ｐを有する。第１軸受部品２０の溝２０ｐに第１コイル２１が設けられている。第２軸受部品３０の溝３０ｐに第２コイル３１が設けられている。スラスト磁気軸受機構１００には、第１コイル２１及び第２コイル３１から選ばれる１つのみが設けられていてもよい。
【００３７】
第１軸受部品２０及び第２軸受部品３０は、互いに向かい合っている。第１軸受部品２０と第２軸受部品３０との間には、隙間１５が存在する。スラストカラー１４は、隙間１５に配置されている。隙間１５の広さＷは、スラストカラー１４の厚さを上回っている。スラストカラー１４の形状は、平面視で円形である。回転軸１０の半径方向における隙間１５の寸法は、スラストカラー１４の直径よりも大きい。本実施形態では、スラストカラー１４の厚さは一定である。ただし、回転軸１０の半径方向において、スラストカラー１４の厚さが変化していてもよい。
【００３８】
スラストカラー１４は、第１面１４ａ及び第２面１４ｂを有する。第１軸受部品２０がスラストカラー１４の第１面１４ａに向かい合っている。第２軸受部品３０がスラストカラー１４の第２面１４ｂに向かい合っている。第１軸受部品２０は、第１面１４ａに向かい合う軸受面２０ｆを有する。第２軸受部品３０は、第２面１４ｂに向かい合う軸受面３０ｆを有する。軸受面２０ｆ及び３０ｆの形状は、それぞれ、平面視で円形である。スラストカラー１４の両側に軸受部品２０及び３０が配置されているので、スラスト荷重の加わる方向が変化したとしても、回転軸１０は適切な位置に保持されうる。
【００３９】
本実施形態において、第１軸受部品２０は、第２軸受部品３０に対して回転軸１０の軸方向に可動である。言い換えれば、回転軸１０の軸方向において、第１軸受部品２０と第２軸受部品３０との間の隙間１５の広さＷが可変である。これにより、低速回転時においてスラストカラー１４が第１軸受部品２０及び／又は第２軸受部品３０に接触することを防止できる。
【００４０】
スラスト磁気軸受機構１００は、さらに、ハウジング４０を備えている。ハウジング４０には、第１軸受部品２０及び第２軸受部品３０が収容されている。第２軸受部品３０は、ボルトなどの締結部品によってハウジング４０に固定されている。これに対し、第１軸受部品２０は、ハウジング４０に固定されていない。本実施形態では、第１軸受部品２０が可動部品であり、第２軸受部品３０が固定部品である。第１軸受部品２０は、回転軸１０の軸方向に僅かに動くことができる状態でハウジング４０に収容されている。このような構成は、第１軸受部品２０及び第２軸受部品３０の両方が可動部品である構成と比べて簡素であり、設計しやすい。
【００４１】
第１軸受部品２０は、円環状の堤２０ａをさらに有する。堤２０ａは、軸受面２０ｆから回転軸１０の軸方向に突出している部分である。堤２０ａは、回転軸１０の半径方向への第１軸受部品２０の変位を規制している。回転軸１０の軸方向における隙間１５の広さＷは、可変である。堤２０ａが第２軸受部品３０に接触したとき、隙間１５の広さＷが最小である。第１軸受部品２０が第２軸受部品３０から離れたとき、第１軸受部品２０の堤２０ａと第２軸受部品３０との間に隙間１７が確保されうる。
【００４２】
第１軸受部品２０は、例えば、回転軸１０の軸方向に摺動する摺動面２０ｓを有する。摺動面２０ｓは、第１軸受部品２０の環状の側面でありうる。第１軸受部品２０の摺動面２０ｓがハウジング４０の内周面４０ｓに対して軸方向に摺動する。本実施形態において、摺動面２０ｓは、堤２０ａの側面である。堤２０ａは、ハウジング４０に対して摺動する摺動部である。堤２０ａの摺動方向は、回転軸１０の軸方向に一致している。第１軸受部品２０は、回転軸１０の軸方向に動くことができる一方、回転軸１０の半径方向には殆ど動かない。本実施形態によれば、複雑な構造を必要とすることなく、軸方向への第１軸受部品２０のスムーズな動きがもたらされる。なお、第１軸受部品２０は、堤２０ａとは別に摺動部を有していてもよい。例えば、第１軸受部品２０の側面部は、摺動部として機能しうる。第１軸受部品２０の摺動部は、ハウジング４０に対して摺動することに限定されず、第２軸受部品３０などの他の部品に対して摺動する部分でありうる。
【００４３】
第１軸受部品２０の溝２０ｐの周囲部分及び第２軸受部品３０の溝３０ｐの周囲部分は、それぞれ、磁性材料で作られている。スラストカラー１４も磁性材料で作られている。第１コイル２１に通電すると第１コイル２１及び第１軸受部品２０の一部が電磁石として働き、スラストカラー１４に吸引力が作用する。第２コイル３１に通電すると第２コイル３１及び第２軸受部品３０の一部が電磁石として働き、スラストカラー１４に吸引力が作用する。スラストカラー１２に作用する吸引力を適切に調節することによって、スラスト磁気軸受機構１００は、スラスト荷重を負担することができる。磁性材料として、機械構造用炭素鋼及び鋳鋼が挙げられる。
【００４４】
回転軸１０の中心軸から第１コイル２１の外縁までの距離は、回転軸１０の中心軸からスラストカラー１４の外縁までの距離よりも短い。回転軸１０の中心軸から第２コイル３１の外縁までの距離は、回転軸１０の中心軸からスラストカラー１４の外縁までの距離よりも短い。そのため、電磁石の磁力をスラストカラー１４に十分に作用させることができる。
【００４５】
本実施形態において、回転軸１０の中心軸から第１コイル２１の外縁までの距離は、回転軸１０の中心軸から第２コイル３１の外縁までの距離に等しい。言い換えれば、溝２０ｐの内径及び外径は、それぞれ、溝３０ｐの内径及び外径に等しい。ただし、回転軸１０の中心軸から第１コイル２１の外縁までの距離は、回転軸１０の中心軸から第２コイル３１の外縁までの距離と異なっていてもよい。
【００４６】
スラスト磁気軸受機構１００は、回転要素４１をさらに備えている。回転要素４１は、スラストカラー１４の第１面１４ａが存在する側において回転軸１０に取り付けられている。回転要素４１は、回転軸１０とともに回転し、作動流体に対して仕事を行ったり、作動流体から仕事を取り出したりする役割を担う。回転要素４１としては、インペラ及びタービンホイールが挙げられる。回転軸１０の軸方向において、回転要素４１、第１軸受部品２０及び第２軸受部品３０がこの順番で並んでいる。
【００４７】
スラストカラー１４の第１面１４ａが存在する側において、インペラ、タービンホイールなどの回転要素４１が回転軸１０に取り付けられている場合、第１軸受部品２０の大きさは大幅に制限される。この場合、第１軸受部品２０の質量は小さい。これに対し、第２軸受部品３０は、ラジアル軸受を構成する部品であったり、モータ室を構成する部品であったりするので、第２軸受部品３０の質量は大きい。第２軸受部品３０の質量は、第１軸受部品２０の質量よりも大きいことが多い。このような構成において、第２軸受部品３０を動かすことに比べて、第１軸受部品２０を動かすことの方が容易である。本実施形態では、第２コイル３１に通電することによって、第１軸受部品２０が第２軸受部品３０に引き寄せられる。
【００４８】
第２軸受部品３０は、ラジアル軸受を構成する部品を兼ねていてもよい。このような構成は、部品点数の削減に寄与する。ラジアル軸受は、回転軸１０のラジアル荷重を負担する軸受であり、例えば、動圧ラジアル軸受である。動圧ラジアル軸受において動圧を発生させる流体として、回転機械２００の作動流体を用いることができる。回転機械２００の軸受は、オイルフリーでありうる。この場合、ラビリンスシールなどのシール構造を省略できるだけでなく、回転機械２００の作動流体に潤滑油などの異物が混入することを防止できる。ただし、回転機械２００は、潤滑油を用いたラジアル軸受を有していてもよい。
【００４９】
第１軸受部品２０と回転軸本体１２との間には十分な広さの隙間があり、第１軸受部品２０は、ラジアル荷重を負担していない。そのため、軸方向への第１軸受部品２０の移動がよりスムーズに行われる。ラジアル荷重は、第１軸受部品と比べて回転要素４１から離れている第２軸受部品３０で負担されうる。このことは、回転軸１０の回転の安定性にとって有利である。
【００５０】
スラスト磁気軸受機構１００は、さらに、シュラウド４２及びディフューザ４３を備えている。シュラウド４２は、回転要素４１を囲っている。回転要素４１の周りには、シュラウド４２による渦巻室４２ｈが設けられている。シュラウド４２及びディフューザ４３は、それぞれ、ハウジング４０に固定されている。本実施形態では、回転軸１０の半径方向において、ディフューザ４３の内周部分が第１軸受部品２０の外周部分に重なっており、第２軸受部品３０から離れる方向への第１軸受部品２０の動きがディフューザ４３によって制限されている。このようにして、軸方向への第１軸受部品２０の可動量が決められている。ただし、上記の役割を担う部品はディフューザ４３に限定されない。上記の役割を担う部品は、ハウジング４０の一部であってもよいし、ハウジング４０及びディフューザ４３以外の部品であってもよい。そのような部品は、ハウジング４０に固定されうる。ディフューザ４３は、ベーンを有するベーンドディフューザであってもよく、ベーンを有さないベーンレスディフューザであってもよい。
【００５１】
なお、第１軸受部品２０が可動部品であり、第２軸受部品３０が固定部品であることは必須ではない。第１軸受部品２０が固定部品であり、第２軸受部品３０が可動部品であってもよい。第１軸受部品２０及び第２軸受部品３０の両方が可動部品であってもよい。
【００５２】
図２に示すように、第１軸受部品２０とスラストカラー１４との距離Ｌ１は、例えば、０．１〜０．２ｍｍである。第２軸受部品３０とスラストカラー１４との距離Ｌ２は、例えば、０．１〜０．２ｍｍである。通常、距離Ｌ１及び距離Ｌ２が互いに一致するように、第１コイル２１及び第２コイル３１への入力電流が調節される。隙間１５の広さＷは、例えば、３．５〜７．０ｍｍである。隙間１５の広さＷの変化量は、例えば、０．０５〜０．１ｍｍである。
【００５３】
本実施形態では、第１軸受部品２０に第１コイル２１が設けられ、第２軸受部品３０に第２コイル３１が設けられている。第１コイル２１を構成する線材の太さは、第２コイル３１を構成する線材の太さに等しい。第２コイル３１の巻き数は、第１コイル２１の巻き数よりも多い。第１コイル２１及び第２コイル３１に同じ大きさの電流を供給したとき、第２コイル３１が発揮する磁力は、第１コイル２１が発揮する磁力よりも大きい。このような構成によれば、第１軸受部品２０を第２軸受部品３０に向かって確実に引き寄せることができる。
【００５４】
スラスト磁気軸受機構１００は、さらに、少なくとも１つの位置センサ３３を備えている。位置センサ３３は、スラストカラー１４の位置を検出する役割を担う。位置センサ３３から出力された検出信号を参照しつつ、第１コイル２１及び第２コイル３１への入力電流を制御することによって、スラストカラー１４を適切な位置に保持することができる。位置センサ３３としては、レーザ変位センサなどの光学式変位センサが挙げられる。
【００５５】
本実施形態では、第１軸受部品２０に複数の位置センサ３３（例えば、４つ）が取り付けられている。位置センサ３３は、回転軸１０の周囲に等角度間隔で配置されている。位置センサ３３は、回転軸１０の半径方向において第１コイル２１の内側に配置されている。このような配置によれば、第１コイル２１に通電したときに電磁石として機能する部分（溝２０ｐの周囲部分）の面積を十分に確保することができる。同様に、第２軸受部品３０にも複数の位置センサ３３（例えば、４つ）が取り付けられている。位置センサ３３は、回転軸１０の半径方向において第２コイル３１の内側に配置されている。このような配置によれば、第２コイル３１に通電したときに電磁石として機能する部分（溝３０ｐの周囲部分）の面積を十分に確保することができる。
【００５６】
図１０に示すように、スラスト磁気軸受機構１００は、第１軸受部品２０の回転を阻止する回転防止構造６０を有していてもよい。例えば、第１軸受部品２０が半径方向の外向きに突出したキー６１を有し、ハウジング４０が半径方向の外向きに突出したキー溝６２を有し、第１軸受部品２０のキーがハウジング４０のキー溝に嵌められることによって回転防止構造６０が構成されうる。第１軸受部品２０にキー溝が設けられ、ハウジング４０にキーが設けられていてもよい。ハウジング４０以外の回転しない部品にキー又はキー溝が設けられていてもよい。キー以外の係合部と被係合部によって回転防止構造が構成されていてもよい。周方向の複数の位置のそれぞれに回転防止構造が設けられていてもよい。第１軸受部品２０の回転を防止することによって、周方向における各種部品（例えば、位置センサ３３）の位置を維持することができる。
【００５７】
次に、スラスト磁気軸受機構１００の動作及び作用を詳細に説明する。以下、第２軸受部品３０から第１軸受部品２０に向かう方向を「第１の軸方向」と称する。第１軸受部品２０から第２軸受部品３０に向かう方向を「第２の軸方向」と称する。
【００５８】
第１の軸方向のスラスト荷重が回転軸１０に作用したとき、第２軸受部品３０の第２コイル３１に電流が供給される。第２軸受部品３０の溝３０ｐの周囲部分が磁化されてスラストカラー１４を吸引する。これにより、スラストカラー１４が適切な位置に保持される。第２の軸方向のスラスト荷重が回転軸１０に作用したとき、第１軸受部品２０の第１コイル２１に電流が供給される。第１軸受部品２０の溝２０ｐの周囲部分が磁化されてスラストカラー１４を吸引する。これにより、スラストカラー１４が適切な位置に保持される。
【００５９】
第１コイル２１又は第２コイル３１に電流が供給され、スラスト荷重に逆らうように第１軸受部品２０又は第２軸受部品３０がスラストカラー１４を吸引する。例えば、第１コイル２１に電流が供給されて第１軸受部品２０がスラストカラー１４を吸引するとき、第２コイル３１には電流が供給されず、第２軸受部品３０はスラストカラー１４を吸引しない。第２コイル３１に電流が供給されて第２軸受部品３０がスラストカラー１４を吸引するとき、第１コイル２１には電流が供給されず、第１軸受部品２０はスラストカラー１４を吸引しない。本開示では、この特性を利用して第１軸受部品２０と第２軸受部品３０との間の隙間１５の広さＷを変化させる。
【００６０】
回転軸１０の回転数が閾値回転数以下のとき、第１軸受部品２０と第２軸受部品３０との間の隙間１５の広さＷを第１の広さに調節する。回転軸１０の回転数が閾値回転数よりも大きいとき、隙間１５の広さＷを第２の広さに調節する。第１の広さは、第２の広さよりも大きい。第１の広さと第２の広さとの差は、隙間１５の広さＷの変化量に等しい。
【００６１】
つまり、回転軸１０の回転数が低いとき、隙間１５の広さＷを大きい値に設定する。具体的には、第１軸受部品２０と第２軸受部品３０との間に反発力が作用するように、第１コイル２１又は第２コイル３１に通常時と逆方向に電流を流す。これにより、第１軸受部品２０が第２軸受部品３０から離れて隙間１５の広さＷが拡大する。
【００６２】
隙間１５の広さＷが大きい値に設定されると、距離Ｌ１及び距離Ｌ２も大きい値に設定される。回転軸１０の剛体共振は、低い運転周波数で発現する。剛体共振が発現する周波数では、回転要素４１が作動流体に及ぼす作用は小さく、スラスト荷重も小さい。そのため、隙間１５の広さＷが大きく、距離Ｌ１及び距離Ｌ２が大きく、第１軸受部品２０及び第２軸受部品３０が負担できる荷重が小さかったとしても、回転軸１０を支持することが可能である。剛体共振による回転軸１０の振れ回りが発生してスラストカラー１４の外周部分の変位が増加したとしても、隙間１５の広さＷが大きいので、スラストカラー１４と軸受部品２０，３０との接触を回避できる。
【００６３】
次に、スラスト荷重が回転軸１０に作用し始める運転周波数まで回転軸１０の回転数が上昇すると、距離Ｌ１及び距離Ｌ２が徐々に変化する。位置センサ３３を用いたフィードバック制御によって、距離Ｌ１が距離Ｌ２に一致するように、第１コイル２１又は第２コイル３１に電流が供給される。第１軸受部品２０又は第２軸受部品３０が磁化されて電磁石の機能を発揮すると、電磁石の磁力がスラストカラー１４に作用するとともに、磁化されていない軸受部品にも電磁石の磁力が作用する。電磁石は、スラストカラー１４だけでなく、軸受部品も吸引する。例えば、第２コイル３１のみに電流を供給すると、第２軸受部品３０が電磁石の機能を発揮し、スラストカラー１４及び第１軸受部品２０を吸引する。その結果、図３に示すように、第１軸受部品２０が第２軸受部品３０に接近し、隙間１５の広さＷは減少する。距離Ｌ１及び距離Ｌ２も減少する。これにより、図８を参照して説明したように、スラスト磁気軸受機構１００の許容荷重が増加する。スラスト磁気軸受機構１００の許容荷重は、設計運転点における大きいスラスト荷重を超えうる。
【００６４】
回転機械２００を停止させる場合には、回転機械２００の運転周波数を下げる。運転周波数がゼロへと減少する過程において、回転機械２００の運転周波数は、再度、剛体共振が発現する周波数を通過する。隙間１５の広さＷが小さいままである場合、スラストカラー１４の外周部分が軸受部品に接触するおそれがある。接触を防止するために、剛体共振が発現する周波数近傍まで運転周波数を低下させたのち、第１コイル２１又は第２コイル３１に通常時と逆方向に電流を流す。すると、第１軸受部品２０と第２軸受部品３０との間に反発力が作用し、隙間１５の広さＷが拡大する。隙間１５の広さＷを拡大させたのち、回転機械２００の運転周波数をさらに下げて剛体共振が発現する周波数領域を通過させる。このようにすれば、回転機械２００の運転周波数を下げるときにもスラストカラー１４の外周部分が軸受部品に接触することを防止できる。本開示によれば、剛体共振による部品の損傷を防止しつつ、大きいスラスト荷重を負担できるスラスト磁気軸受機構１００を提供できる。
【００６５】
本実施形態のスラスト磁気軸受機構１００は、第１軸受部品２０又は第２軸受部品３０を変位させるための専用のアクチュエータを備えていない。スラスト磁気軸受に必須の要素であるコイルが第１軸受部品２０又は第２軸受部品３０を変位させるためのアクチュエータを兼ねている。そのため、本実施形態のスラスト磁気軸受機構１００を既存の回転機械に採用するとき、大幅な設計変更は不要であり、コスト増加の問題も生じにくい。
【００６６】
スラスト荷重が回転軸１０に作用し始める運転周波数は、隙間１５の広さＷを変化させるべき閾値回転数でありうる。閾値回転数は、回転機械２００の設計に応じて適切に定められる。例えば、回転機械２００が図９に示す特性を有している場合、閾値回転数を１０００〜１０００００ｒｐｍに設定することができる。回転数を上昇させるときの閾値回転数は、回転数を下げて回転機械２００を停止させるときの閾値回転数と一致していてもよいし、異なっていてもよい。
【００６７】
（第２実施形態）
図４は、本開示の第２実施形態に係る回転機械の断面を示している。図５は、図４の部分拡大図である。回転機械２０２は、第２実施形態に係るスラスト磁気軸受機構１０２を備えている。第１実施形態と本実施形態との間の共通する要素には同じ参照符号を付し、それらの説明を省略することがある。各実施形態に関する説明は、技術的に矛盾しない限り、相互に適用されうる。技術的に矛盾しない限り、各実施形態は、相互に組み合わされてもよい。
【００６８】
図４及び図５に示すように、スラスト磁気軸受機構１０２は、第１軸受部品２２と第２軸受部品３０との間に配置された弾性体５０を備えている。弾性体５０は、第１軸受部品２２及び第２軸受部品３０のそれぞれに接している。本実施形態によれば、弾性体５０の連続的な変形によって、第１軸受部品２２と第２軸受部品３０との間の隙間１５の広さＷが連続的に変化しうる。
【００６９】
弾性体５０の静ばね定数ｋは、回転要素４１の設計段階で計算されるスラスト荷重に基づき、第１軸受部品２２と第２軸受部品３０との間の隙間１５の広さを適切な広さに調節できるように設定されている。言い換えれば、静ばね定数ｋは、スラストカラー１４と第１軸受部品２２との間の隙間の広さ、及び、スラストカラー１４と第２軸受部品３０との間の隙間を適切な広さに調節できるように設定されている。
【００７０】
弾性体５０の材料は特に限定されず、樹脂であってもよく、金属であってもよい。弾性体５０の形状も特に限定されない。弾性体５０の断面は、円環状の形状を有していてもよく、Ｃ字状の形状を有していてもよい。弾性体５０は、平面視で円環状の形状を有していてもよく、Ｃ字状の形状を有していてもよい。スラストカラー１４を取り囲むように、複数の弾性体５０が周方向に沿って、第１軸受部品２２と第２軸受部品３０との間に配置されていてもよい。
【００７１】
回転機械２００の運転周波数を上昇させる過程において、スラスト荷重は徐々に増大する。第１実施形態で説明したように、スラスト荷重が加わる方向に応じて第１コイル２１又は第２コイル３１に通電すると、スラスト荷重に逆らう方向にスラストカラー１４が吸引され、回転軸１０が支持される。磁化されていない軸受部品にも磁力が作用するため、第１軸受部品２２と第２軸受部品３０との間の隙間１５の広さＷが縮小する。このとき、弾性体５０は、第１軸受部品２２と第２軸受部品３０との間に働く吸引力Ｆにより、静ばね定数ｋに従って変形する。吸引力Ｆは、回転軸１０に作用するスラスト荷重に等しい力であるため、弾性体５０は、スラスト荷重によって変形することに他ならない。スラスト荷重に応じて、スラストカラー１４と第１軸受部品２２との間の隙間の広さ、及び、スラストカラー１４と第２軸受部品３０との間の隙間の広さを連続的且つ最適な広さに調節することが可能である。
【００７２】
回転軸１０にスラスト荷重が作用していないとき、又は、スラスト荷重が十分に小さいとき、弾性体５０の変形量も小さい。このとき、スラストカラー１４と第１軸受部品２２との間の隙間の広さ、及び、スラストカラー１４と第２軸受部品３０との間の隙間の広さは大きい。よって、剛体共振が発現する運転周波数において、スラストカラー１４と軸受部品２２，３０とが接触することを防止できる。
【００７３】
図５に示すように、第１軸受部品２２は、弾性体５０の変形を規制する構造を有する。具体的に、第１軸受部品２２は、回転軸１０の半径方向においてスラストカラー１４の外側に位置している凹部２２ｅを有する。凹部２２ｅは、詳細には、第１軸受部品２２の堤２２ａに設けられている。凹部２２ｅは、平面視で円環状の形状を有する。回転軸１０の中心軸を含む断面（図５の断面）において、凹部２２ｅは、矩形の形状を有する。弾性体５０が凹部２２ｅに収められている。このような構造によれば、弾性体５０の変形を規制しつつ第１軸受部品２２と第２軸受部品３０との間の隙間１５の広さＷを適切な広さに調節することができる。第１軸受部品２２の凹部２２ｅに代えて、第２軸受部品３０に凹部が設けられていてもよい。第１軸受部品２２及び第２軸受部品３０の両方に凹部が設けられていてもよい。
【００７４】
回転軸１０の軸方向における凹部２２ｅの寸法（深さ）をＬ４と定義する。回転軸１０の半径方向における凹部２２ｅの寸法をＨと定義する。寸法Ｈは、凹部２２ｅの開口端の位置での寸法である。回転軸１０の半径方向において、堤２２ａの幅が凹部２２ｅの寸法Ｈを上回っている。回転軸１０の軸方向における弾性体５０の寸法をｄと定義する。弾性体５０の寸法ｄは、弾性体５０が自由長の状態にあるときの寸法である。スラストカラー１４と第１軸受部品２２との距離をＬ１と定義する。スラストカラー１４と第２軸受部品３０との距離をＬ２と定義する。距離Ｌ１及び距離Ｌ２は、弾性体５０が自由長の状態にあるときの距離である。本実施形態では、凹部２２ｅの寸法Ｌ４が弾性体５０の寸法ｄよりも小さい（ｄ＞Ｌ４）。回転軸１０の軸方向における凹部２２ｅの寸法Ｌ４は、距離Ｌ１と距離Ｌ２との合計よりも大きい（Ｌ４＞（Ｌ１＋Ｌ２））。回転軸１０の半径方向における凹部２２ｅの寸法Ｈは、弾性体５０の寸法ｄよりも大きい（Ｈ＞ｄ）。
【００７５】
弾性体５０は、第１軸受部品２２及び第２軸受部品３０が生成する荷重によって変形し、設計運転点において、距離Ｌ１及び距離Ｌ２を適切な値に調節する。ただし、特定の運転状態において、回転軸１０に作用するスラスト荷重が設計運転点において予測されるスラスト荷重を上回る可能性がある。特定の運転状態の具体例としては、設計運転点以上の回転数で回転軸１０が回転するとき、回転要素４１が失速するときが挙げられる。この場合、第１軸受部品２２及び第２軸受部品３０が大きい荷重を発揮する。弾性体５０の変形を規制する構造が存在しない場合、弾性体５０は設計運転点における変形量を超えて変形する可能性がある。最終的には、距離Ｌ１及び距離Ｌ２がゼロに達するまで弾性体５０が変形する可能性がある。
【００７６】
しかし、本実施形態のスラスト磁気軸受機構１０２によれば、凹部２２ｅによって弾性体５０の変形が規制されているので、想定外の大荷重が発生したとしても、スラストカラー１４と第１軸受部品２２との間に最低限必要な隙間が確保され、スラストカラー１４と第２軸受部品３０との間に最低限必要な隙間が確保される。その結果、スラストカラー１４が第１軸受部品２２及び第２軸受部品３０に接触することを防止できるので、回転機械２０２の信頼性が向上する。
【００７７】
（変形例）
図６は、変形例に係るスラスト磁気軸受機構の部分拡大断面図である。本実施形態のスラスト磁気軸受機構１０４において、半径方向における凹部２２ｅの寸法Ｈは、自由長の状態にあるときの弾性体５０の寸法ｄに弾性体５０の変形量Δｄを加えた値に等しい。スラストカラー１４と第１軸受部品２２との設計上許容される最小距離をＬ１ａと定義する。スラストカラー１４と第２軸受部品３０との設計上許容される最小距離をＬ２ａと定義する。変形量Δｄは、第１軸受部品２２と第２軸受部品３０との距離がＬ３ａに達するまで弾性体５０が変形したときの半径方向の変化量である。距離Ｌ３ａは、距離Ｌ１ａと距離Ｌ２ａとの和よりも大きい。弾性体５０の変形によってスラストカラー１４と第１軸受部品２２との間の隙間の広さが最小値に達したとき、半径方向における弾性体５０の寸法（ｄ＋Δｄ）は、半径方向における凹部２２ｅの寸法Ｈに一致する。弾性体５０の変形によってスラストカラー１４と第２軸受部品３０との間の隙間の広さが最小値に達したとき、半径方向における弾性体５０の寸法（ｄ＋Δｄ）は、半径方向における凹部２２ｅの寸法Ｈに一致する。このとき、弾性体５０の軸方向の剛性が極大値をとる。
【００７８】
設計運転点以外の運転点において大きいスラスト荷重が回転軸１０に作用すると、第１軸受部品２２と第２軸受部品３０との距離がＬ３ａに到達する。弾性体５０は、第１軸受部品２２の凹部２２ｅの中で拘束されているので、見かけ上の弾性体５０の静ばね定数ｋは非常に大きい。そのため、第１軸受部品２２と第２軸受部品３０との距離は距離Ｌ３ａよりも大きい値に保たれる。
【００７９】
弾性体５０の過度の変形が長時間にわたって継続するような運転条件では、第１軸受部品２２及び第２軸受部品３０が相互に磁化されうる。本実施形態のスラスト磁気軸受機構１０４によれば、第１軸受部品２２と第２軸受部品３０との接触を確実に防止できるので、第１軸受部品２２及び第２軸受部品３０が磁化されたとしても、弾性体５０の反力のみで第１軸受部品２２と第２軸受部品３０とを離間させることが可能である。スラストカラー１４と第１軸受部品２２との距離は、Ｌ１ａからＬ１へと増加する。スラストカラー１４と第２軸受部品３０との距離は、Ｌ２ａからＬ２へと増加する。その結果、回転機械２０２を安全に停止させることができ、回転機械２０２の信頼性及び稼働率が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本開示の技術は、タービン、過給機、圧縮機、真空ポンプなどの回転機械に有用である。回転機械は、流体にエネルギーを与えたり、流体からエネルギーを取り出したりする流体機械であってもよい。タービンの例としては、ガスタービン発電機が挙げられる。過給機の例としては、排気ガスタービン過給機が挙げられる。圧縮機の例としては、遠心圧縮機、斜流圧縮機、軸流圧縮機などのターボ圧縮機が挙げられる。真空ポンプとしては、ターボ分子ポンプが挙げられる。
【符号の説明】
【００８１】
１０  回転軸
１２  回転軸本体
１４  スラストカラー
１４ａ  第１面
１４ｂ  第２面
１５，１７  隙間
２０，２２  第１軸受部品
２０ａ，２２ａ  堤
２０ｐ，３０ｐ  溝
２０ｆ，３０ｆ  軸受面
２０ｓ  摺動面
２１  第１コイル
２２ｅ  凹部
３０  第２軸受部品
３１  第２コイル
３３  位置センサ
４０  ハウジング
４１  回転要素
４２  シュラウド
４２ｈ  渦巻室
４３  ディフューザ
５０  弾性体
１００，１０２，１０４  スラスト磁気軸受機構
２００，２０２  回転機械
【図１】
2019158033.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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