(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフト（１４）と、
ケーシング（１２）と、
前記ケーシング内部で前記シャフトを回転可能に支持するために前記シャフトに接続された少なくとも１つの主磁気軸受（１６）と、
半径方向荷重だけおよび軸方向荷重だけをそれぞれ支持するために前記シャフトと前記ケーシングの間に配設された少なくとも１つの半径方向転がり軸受（２０）および少なくとも１つの軸方向転がり軸受（２２）と、
前記シャフトの外面と前記半径方向転がり軸受（２０）との間に半径方向に介在している第１のスリーブ（２６）と、
前記シャフトの外面と前記軸方向転がり軸受（２２）との間に半径方向に介在している第２のスリーブ（２８）と、
を備え、
前記半径方向転がり軸受（２０）は、前記軸方向転がり軸受（２２）から軸方向に間隔をおいて配置され、
前記第１のスリーブ（２６）は、前記第２のスリーブ（２８）と軸方向に隣接して配置され、
前記第２のスリーブ（２８）は、前記第２のスリーブ（２８）の端部に形成され、前記半径方向転がり軸受（２０）と前記軸方向転がり軸受（２２）との間に配置される、環状リブ（４８）を有し、前記環状リブ（４８）は、前記軸方向転がり軸受（２２）に接触し、前記半径方向転がり軸受（２０）には接触しない、
回転機械。
【請求項２】
半径方向隙間（４５、５４）は、前記シャフトと前記半径方向転がり軸受および前記軸方向転がり軸受の各々の内側リング（２０ａ、２２ａ）との間に設けられる、請求項１に記載の回転機械。
【請求項３】
前記シャフトと前記軸方向転がり軸受の前記内側リング（２２ａ）との間に設けられた前記半径方向隙間（５４）は、前記シャフトと前記半径方向転がり軸受の前記内側リング（２０ａ）との間に設けられた前記半径方向隙間（４５）よりも大きい、請求項２に記載の回転機械。
【請求項４】
前記半径方向隙間は、前記半径方向転がり軸受および前記軸方向転がり軸受の各々の前記内側リングと前記関連したスリーブとの間に設けられる、請求項３に記載の回転機械。
【請求項５】
前記転がり軸受（２０、２２）は、前記主磁気軸受（１６）の軸方向隣に配設される、請求項１から４のいずれかに記載の回転機械。
【請求項６】
互いに軸方向で接触している２つの半径方向転がり軸受（１８、２０）と、
互いに軸方向で接触している２つの軸方向転がり軸受（２２、２４）と、
を備える、請求項１から５のいずれかに記載の回転機械。
【請求項７】
前記半径方向転がり軸受は、深溝玉軸受または４点接触玉軸受である、請求項１から６のいずれかに記載の回転機械。
【請求項８】
前記軸方向転がり軸受は、アンギュラコンタクトスラスト玉軸受である、請求項１から７のいずれかに記載の回転機械。
【請求項９】
前記半径方向転がり軸受および前記軸方向転がり軸受の少なくとも１つに軸方向力を及ぼす少なくとも１つのプレストレスを与え減衰させる要素（５６、５８、６０）をさらに備える、請求項１から８のいずれかに記載の回転機械。
【請求項１０】
前記半径方向転がり軸受および前記軸方向転がり軸受の各々に軸方向力を及ぼす少なくとも１つのプレストレスを与え減衰させる要素（５６、５８、６０）を備える、請求項９に記載の回転機械。
【請求項１１】
第１のプレストレスを与え減衰させる要素（５８）は、前記ケーシングに取り付けられ、該軸方向転がり軸受の外側リングを軸方向に支える、請求項９または１０に記載の回転機械。
【請求項１２】
第２のプレストレスを与え減衰させる要素（６０）は、前記第１のプレストレスを与える要素（５８）と軸方向に反対側で前記ケーシングと前記軸方向転がり軸受の前記外側リングとの間に取り付けられ、
前記第１および第２のプレストレスを与え減衰させる要素は、前記軸方向転がり軸受に２つの軸方向に反対の力を及ぼす、
請求項１１に記載の回転機械。
【請求項１３】
プレストレスを与え減衰させる要素（５６）は、前記ケーシングに取り付けられ、前記半径方向転がり軸受の外側リングを軸方向に支える、請求項９から１２のいずれかに記載の回転機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示した各実施形態は、一般に、少なくとも主能動型磁気軸受および補助転がり軸受を有する回転機械に関する。特に、各実施形態は、圧縮機、エキスパンダ、タービン、ポンプ等などの回転ターボ機械に関する。ターボ機械は、原動機、タービン、発電、低温応用、オイルおよびガス、石油化学応用等に用いられる。
【背景技術】
【０００２】
当業界でよく使用されるあるターボ機械は、ガスが通過する遠心インペラを回転させることで力学的エネルギーを使用することにより圧縮性ガスの圧力を増大させる遠心圧縮機を備える。インペラは、圧縮機シャフトに取り付けられている。回転シャフトおよび関連したインペラは、能動型の半径方向磁気軸受および軸方向磁気軸受によって圧縮機の固定子に支持される回転子組立体を形成する。
【０００３】
能動型磁気軸受は、軸方向および半径方向に電磁力を組立体に印加することによって固定子内部の所定位置に回転子組立体を浮上させて維持する。この目的のために、能動型磁気軸受は、電気エネルギーが供給される電磁石を備える。そのような磁気軸受に関しては、回転子組立体は、機械的に接触せずに保持される。そうした保持は、電磁石に十分な電力を供給することが必要である。
【０００４】
能動型磁気軸受の故障または不十分な通常動作が、時として電力供給の中断によって生じる場合がある。故障は、過大な荷重が回転子組立体にかかった場合にも生じ得る。
【０００５】
これらの場合には、能動型磁気軸受は、もはや固定子内部で回転子組立体を中心に位置決めしない。したがって、回転子組立体が固定子に接触する傾向があり、機械的接触によって保持される「ランディング」段階が現れる。
【０００６】
この欠点を克服するために、遠心圧縮機は、能動型磁気軸受の軸方向隣に圧縮機シャフトに向かい合って取り付けられた２つの単一列のアンギュラコンタクト玉軸受をさらに備える。各補助転がり軸受は、「ランディング」段階が現れるときに半径方向荷重と軸方向荷重の両方を支えるように設けられる。
【０００７】
しかしながら、そのような玉軸受に関しては、軸受の隙間寸法が容認できないほど変化することなく維持できるランディング段階の数が制限される。このことは、回転機械の信頼性の低下と、保守作業の増加とをもたらす。その上、作業性の悪い回転機械の場合、そのような保守作業の費用は高くなり得る。
【０００８】
本発明の一目的は、これらの欠点を克服することである。
【０００９】
本発明のある特定の目的は、ランディング段階の数をより多くすることを可能にするために耐用年数を向上させた補助転がり軸受を有する回転機械を提供することである。
【００１０】
本発明のさらなる目的は、そのようなランディング段階により保守費用が安い回転機械を提供することである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開昭６３−１９８７９６号公報
【発明の概要】
【００１２】
例示的一実施形態では、回転機械は、シャフトと、ケーシングと、ケーシング内部でシャフトを回転可能に支持するためにシャフトに接続された少なくとも１つの主磁気軸受と、半径方向荷重だけおよび軸方向荷重だけをそれぞれ支持するためにシャフトとケーシングの間に配設された少なくとも１つの補助半径方向転がり軸受および少なくとも１つの補助軸方向転がり軸受とを備える。
【００１３】
半径方向および軸方向ランディング荷重を伝えるための半径方向転がり軸受と軸方向転がり軸受の間の割れ目により、各軸受の荷重能力は、大きく増加する。各転がり軸受は、一方向、すなわち半径方向または軸方向に働くだけである。したがって、転がり軸受によって支えることができるランディング段階の数は増加する。
【００１４】
半径方向転がり軸受は、軸方向転がり軸受から軸方向に間隔をおいて配置することができる。
【００１５】
いくつかの実施形態では、半径方向隙間は、シャフトと半径方向転がり軸受および軸方向転がり軸受の各々の内側リングとの間に設けられる。有利には、シャフトと軸方向転がり軸受の内側リングとの間に設けられた半径方向隙間は、シャフトと半径方向転がり軸受の内側リングとの間に設けられた半径方向隙間よりも大きいものとすることができる。
【００１６】
一実施形態では、シャフトは、シャフトの外面と半径方向転がり軸受および軸方向転がり軸受との間に半径方向に介在している少なくともスリーブを備える。半径方向隙間は、半径方向転がり軸受および軸方向転がり軸受の各々の内側リングと関連したスリーブとの間に設けることができる。
【００１７】
一実施形態では、補助転がり軸受は、主磁気軸受の軸方向隣に配設される。
【００１８】
一実施形態では、回転機械は、互いに軸方向で接触している２つの半径方向転がり軸受と、互いに軸方向で接触している２つの軸方向転がり軸受とを備える。半径方向転がり軸受は、深溝玉軸受または４点接触玉軸受とすることができる。軸方向転がり軸受は、アンギュラコンタクトスラスト玉軸受とすることができる。
【００１９】
有利には、回転機械は、半径方向転がり軸受および軸方向転がり軸受の少なくとも１つに軸方向力を及ぼす少なくとも１つのプレストレスを与え減衰させる要素をさらに備えることができる。
【００２０】
各軸受の耐用年数も、動的軸方向ランディング荷重の影響を減少させることができる少なくとも１つの軸方向にプレストレスを与え減衰させる要素の使用によって増加する。
【００２１】
いくつかの実施形態では、回転機械は、半径方向転がり軸受および軸方向転がり軸受の各々に軸方向力を及ぼす少なくとも１つのプレストレスを与え減衰させる要素を備えることができる。
【００２２】
一実施形態では、第１のプレストレスを与え減衰させる要素は、ケーシングに取り付けられ、軸方向転がり軸受の外側リングを軸方向に支えることができる。第２のプレストレスを与え減衰させる要素も、第１のプレストレスを与える要素と軸方向に反対側でケーシングと軸方向転がり軸受の外側リングとの間に取り付けられ、前記第１および第２のプレストレスを与え減衰させる要素は、軸方向転がり軸受に２つの軸方向に反対の力を及ぼすことができる。
【００２３】
一実施形態では、プレストレスを与え減衰させる要素は、ケーシングに取り付けられ、半径方向転がり軸受の外側リングを軸方向に支えることができる。プレストレスを与え減衰させる要素は、弾性板ばねまたは円錐座金を含み得る。
【００２４】
使用される他の特徴は、非限定の例によって与えられるとともに以下の添付図面によって示される本発明の特定の実施形態の後述の詳細な説明を読むことで明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】一例示的実施形態による回転機械の部分軸方向断面図である。
【図２】図１を拡大した部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
例示的実施形態の以下の詳細な説明は、添付図面を参照する。異なる図面における同じ参照符号は、同じ要素を特定する。
【００２７】
図１は、本発明の回転機械１０の一例示的実施形態を一部示す。回転機械１０は、ケーシング１２と、軸１４ａに沿って延びるとともに回転子部品（図示せず）を支持するようになされている回転シャフト１４とを備える。例えば、回転機械が遠心圧縮機である場合、回転子部品はインペラを含む。回転シャフトおよび関連した回転子部品は、回転子組立体を形成する。
【００２８】
回転機械１０は、シャフト１４に接続されているとともにケーシング１２内部でシャフトを支持する少なくとも１つの主能動型磁気軸受１６と、磁気軸受１６に関連しているとともにシャフト１４とケーシング１２との間で半径方向に取り付けられた補助転がり軸受１８〜２４とも備え、それによって磁気軸受１６が正常に動作していないときにその間で半径方向荷重および軸方向荷重を支持し伝達する。回転機械１０は、補助転がり軸受１８〜２４とシャフト１４の間に軸方向に配設された環状スリーブ２６、２８をさらに備える。補助転がり軸受１８〜２４は、軸受の同じ側で磁気軸受１６の軸方向隣に配設される。補助転がり軸受１８〜２４は、ケーシング１２に固定されているとともに、シャフト１４を半径方向に囲む。転がり軸受１８、２０は、転がり軸受２２、２４から軸方向に間隔をおいて配置される。
【００２９】
主磁気軸受１６は、ケーシング１２の一端に設けることができる。磁気軸受１６は、軸方向タイプである。主要な半径方向タイプの磁気軸受（図示せず）は、回転シャフト１４を支持するために軸方向磁気軸受１６に関連していることもできる。能動型磁気軸受１６は、ケーシング１２に固定された固定子アーマチュア３０と、回転シャフト１４に固着された円盤の形態の回転子アーマチュア３２とを備える。固定子アーマチュア３０は、従来のやり方で環状コイル３６ならびに局所的に塊状または薄層状であり得る強磁性体３８を備えた固定子磁気回路３４を備える。固定子アーマチュア３０は保護用環状支持体４０も備え、この中に磁気回路３４が配置されている。この支持体４０は、固定支持体要素４１に固着され、この固定支持体４１はそれ自体がケーシング１２に固定されている。固定子磁気回路３４は、機械的に接触することなく回転子アーマチュア３２に軸方向に面して配置されている。
【００３０】
通常動作では、すなわち、磁気軸受が正常に動作し、シャフト１４に過大な荷重がかかっていない場合、軸受は、ケーシング１２の中心にある回転子組立体を保持する。磁気軸受が正常に動作していないとき、転がり軸受１８、２０は、ケーシング１２内部のシャフト１４の半径方向の移動を制限し、それらの間で半径方向荷重だけを支持および伝達するようになされている半径方向転がり軸受を形成する。転がり軸受２２、２４は、軸方向荷重だけを伝えるようになされた軸方向転がり軸受を形成する。シャフト１４とケーシング１２の間の転がり軸受１８、２０および転がり軸受２２、２４の配置は、この目的のために適合されている。
【００３１】
開示した本実施形態では、転がり軸受１８、２０は、互いに軸方向に接触している深溝転がり軸受であり、転がり軸受２２、２４は、やはり互いに軸方向に接触しているアンギュラコンタクトスラスト転がり軸受である。半径方向転がり軸受１８、２０は能動型磁気軸受１６の軸方向隣でシャフト１４に配置され、軸方向転がり軸受２２、２４は転がり軸受１８、２０に関して磁気軸受と反対側でシャフトに配置されている。転がり軸受１８と２０、２２と２４はそれぞれ同一であるので、それらのうちの一方だけがここで説明され、他方の転がり軸受の同一要素は同じ言及を有することを理解されたい。
【００３２】
図２により明確に示されるように、半径方向転がり軸受１８は、内側リング１８ａと、外側リング１８ｂと、複数の転がり要素１８ｃとを備え、この場合には、複数の転がり要素１８ｃはリング間に半径方向に介在しているボールである。転がり軸受１８の軸は、シャフトの軸と同軸である。内側リング１８ａは、スリーブ２６の外側円筒面のまわりに取り付けられる円筒形穴と、外側円筒面と、穴および外面を軸方向に画定する２つの対向した軸方向面と、転がり要素１８ｃのために外面上へ形成されたトロイド形円形軌道とを備え、軌道は半径方向外側に向けられている。外側リング１８ｂは、ケーシングの軸方向穴４２の中に取り付けられる外側円筒面と、円筒形穴と、外面および穴を軸方向に画定する２つの対向した軸方向面と、転がり要素１８ｃのために穴の上へ形成されたトロイド形円形軌道とを備え、軌道は半径方向内側に向けられている。
【００３３】
上述したように、２つの半径方向転がり軸受１８、２０は、軸方向に互いに接触して取り付けられている。他の転がり軸受２０に向かって軸方向に向けられている転がり軸受１８の内側リング１８ａおよび外側リング１８ｂの軸方向面は、軸受の内側リング２０ａおよび外側リング２０ｂの対応する軸方向面を軸方向に支える。各内側リング１８ａ、２０ａの反対の軸方向面は、スリーブ２６またはシャフト１４に軸方向に固着された手段と軸方向に接触していない。内側リング１８ａ、２０ａの軸方向面は、むき出しである。転がり軸受１８は、ケーシングの穴４２に関してわずかに内側にわずかに突き出している。転がり軸受１８と反対側で軸方向に、外側リング２０ｂの軸方向面は、ケーシングの穴４２に形成され半径方向内側に延びる半径方向突出部４４を軸方向に支える。
【００３４】
転がり軸受１８、２０は、スリーブ２６のまわりに半径方向に配設され、このスリーブ２６は、シャフト１４の外面に取り付けられている。第１の半径方向隙間４５は、転がり軸受１８、２０の内側リングの穴とスリーブ２６の外面の間に設けられている。スリーブ２６は、シャフトに形成された半径方向ショルダ４６を一端で軸方向に支えるとともに、反対の軸方向端部で転がり軸受２２、２４に関連した他のスリーブ２８を支える。
【００３５】
軸方向転がり軸受２２は、内側リング２２ａと、外側リング２２ｂと、複数の転がり要素２２ｃとを備え、この場合には、複数の転がり要素２２ｃはリング間に半径方向に介在しているボールである。転がり軸受２２の軸は、シャフトの軸と同軸である。内側リング２２ａは、半径方向転がり軸受１８の内側リング１８ａと同一であり、スリーブ２８の外側円筒面のまわりに取り付けられる円筒形穴と、外側円筒面と、２つの対向した軸方向面と、転がり要素２２ｃのためのトロイド形円形軌道とを備える。外側リング２２ｂは、ケーシングの穴４２と半径方向に接触して取り付けられる外側円筒面と、小さい直径の第１の円筒形穴と、大きい直径の第２の円筒形穴と、穴に接続された転がり要素２２ｃのための円形軌道とを備え、転がり軸受２２が一方向だけの軸方向荷重に対応することができるようになっている。外側リング２２ｂも、外面および穴を軸方向に画定する２つの対向した軸方向面を備える。
【００３６】
上述したように、２つの軸方向転がり軸受２２、２４は、軸方向に互いに接触して取り付けられている。転がり軸受２２、２４は、両方向に作用する軸方向荷重に対応するために向かい合って配置されている。他の転がり軸受２４に向かって軸方向に向けられている転がり軸受２２の内側リング２２ａおよび外側リング２２ｂの軸方向面は、軸受の内側リング２４ａおよび外側リング２４ｂの対応する軸方向面を軸方向に支える。内側リング２２ａの反対の軸方向面は、スリーブ２８の軸方向端部に形成された半径方向環状リブ４８に軸方向に面する。軸方向隙間４９は、リブ４８と内側リング２２ａの間に設けられる。リブ４８を備えたスリーブ２８の軸方向端部は、スリーブ２６を軸方向に支える。当接リング５０は、シャフト１４に固着され、内側リング２４ａの軸方向面に軸方向に面しており、この内側リング２４ａは、転がり軸受２２と反対側に軸方向に設けられ、すなわち、軸方向外側に向けられている。軸方向隙間５１は、当接リング５０と内側リング２４ａの間に設けられている。当接リング５０は、リブ４８と反対側で軸方向にスリーブ２８に当接する。保持用リング５２は、ケーシング１２に固着され、当接リング５０を半径方向に囲む。保持用リング５２は、軸方向外側に向けられている外側リング２４ｂの軸方向面に軸方向に面する。軸方向内側に向けられている外側リング２２ｂの軸方向面は、突出部４４に面する。転がり軸受２２、２４の外側リングは、ケーシングに形成または固着された止め手段または保持手段、すなわち突出部４４および保持用リング５２によってケーシングの穴４２の中に所定位置で軸方向に維持される。転がり軸受２４は、ケーシングの穴４２に関してわずかに外側に突き出している。
【００３７】
転がり軸受２２、２４の内側リングとスリーブ２８の外面の間には、第２の半径方向隙間５４が存在し、この第２の半径方向隙間５４は、ケーシング１２の内側のシャフト１４について予見される最大半径方向隙間より小さく、かつ転がり軸受１８、２０とスリーブ２６の間に設けられた第１の半径方向隙間４５よりも大きい。
【００３８】
回転機械１０は、転がり軸受１８、２０および２２、２４に軸方向に予荷重を与えるように設けられた弾性ばね５６、５８および６０をさらに備える。弾性ばね５６は、ケーシング１２に固定され、軸方向内側に向けられている、すなわち他の半径方向転がり軸受２０と反対側に軸方向に設けられている半径方向転がり軸受の外側リング１８ｂの軸方向面に作用する。弾性ばね５６は、転がり軸受１８に恒常的な軸方向力を及ぼす。弾性ばね５６は、ケーシングの突出部４４に対して転がり軸受１８を介して他の転がり軸受２０を軸方向に押圧するおよびそれに予荷重を与える傾向もある。したがって、弾性ばね５６によって加えられる荷重は、両方の転がり軸受１８、２０をケーシングの突出部４４に対して軸方向にプレストレスを与える。
【００３９】
同様に、弾性ばね５８は、ケーシング１２に固定され、軸方向外側に向けられている、すなわち他の軸方向転がり軸受２２と反対側に軸方向に設けられている軸方向転がり軸受の外側リング２４ｂの軸方向面に作用する。弾性ばね５８は、一方の側で転がり軸受２４に軸方方向に接触しているとともに、反対側で保持用リング５２と軸方向に接触している。弾性ばね５８は、転がり軸受２４に恒常的な軸方向力を及ぼす。弾性ばね５８は、転がり軸受２４を介してケーシングの突出部４４に向かって他の転がり軸受２２を軸方向に押圧するおよびそれに予荷重を与える傾向もある。したがって、弾性ばね５８によって加えられる荷重は、両方の転がり軸受２２、２４をケーシングの突出部４４に向かって軸方向にプレストレスを与える。開示した本実施形態では、軸方向弾性ばね５６、５８は、２枚の重ね合された金属弾性板ばねをそれぞれ備える。
【００４０】
弾性ばね６０は、ケーシングの突出部４４と軸方向転がり軸受の外側リング２２ｂの軸方向面との間に軸方向に配設される。弾性ばね６０は、一方の側で転がり軸受２２に軸方方向に接触しているとともに、反対側で突出部４４と軸方向に接触している。弾性ばね６０は、弾性ばね５８が及ぼす軸方向力とは反対の方向に沿って転がり軸受２２に恒常的な軸方向力を及ぼす。弾性ばね５８、６０は、２つの転がり軸受２２、２４に軸方向に予荷重を共に与える。ここで、弾性ばね６０の半径方向寸法は、外側リング２２ｂおよび突出部４４の半径方向寸法に実質的に等しい。開示した本実施形態では、軸方向弾性ばね６０は、例えば、皿ワッシャ型の金属弾性座金である。
【００４１】
回転機械は、外側リング１８ｂ、２０ｂの外面に取り付けられるとともにケーシングの穴４２に半径方向に接触することになる環状減衰スリーブ６２をさらに備える。この減衰スリーブ６２は、弾性材料で作製することができる。
【００４２】
通常動作時、能動型磁気軸受はケーシング１２の中心にあるシャフト１４を保持し、転がり軸受１８〜２４の内側リングとシャフトに取り付けられたスリーブ２６、２８との間に接触はない。転がり軸受１８、２０および２２、２４に軸方向に予荷重を与える弾性ばね５６、５８および６０は、軸受を予期しない回転から防ぐ。
【００４３】
ランディング段階の場合には、シャフト１４は、ケーシング１２の内側で軸方向と半径方向の両方に移動することができる。シャフト１４は、転がり軸受２２および２４とスリーブ２８および当接リング５０の間に設けられた軸方向隙間４９、５１のおかげで軸方向に移動することができる。シャフト１４は、シャフト１４がリングと半径方向で接触するまで、スリーブ２６と転がり軸受１８、２０の内側リングとの間に設けられた半径方向隙間４５のおかげで半径方向に移動することができる。これは、軸受の内側リング１８ａ、２０ａに回転をもたらす。シャフト１４と転がり軸受１８および２０との間でそのように半径方向で接触した後に、シャフトに取り付けられたスリーブ２８と転がり軸受２２、２４との間に半径方向隙間５４がまだ存在する。ランディング段階中、半径方向隙間５４が存在する。したがって、半径方向の動的ランディング荷重は、半径方向転がり軸受１８、２０によってのみ支持される。
【００４４】
ランディング段階中にシャフト１４が軸方向変位する場合、軸方向の動的ランディング荷重は、軸方向転がり軸受２２、２４によってのみ支持される。軸方向の動的荷重は、荷重の方向に従ってリブ４８と内側リング２２ａの間の軸方向接触によってまたは当接リング５０と内側リング２４ａの間の軸方向接触によって転がり軸受２２、２４へ伝達され、次いで保持用リング５２または突出部４４へ伝達される。
【００４５】
ランディング段階の場合には、転がり軸受１８、２０は、ケーシング１２の内側のシャフト１４の半径方向の移動を制限し半径方向荷重だけを支持するようになされている半径方向に作用するランディング機械的軸受を形成する。転がり軸受２２、２４は、軸方向荷重だけを支持するようになされている軸方向に作用するランディング機械的軸受を形成する。別法では、弾性ばね５６、５８および６０は、軸方向ランディング荷重を弱めることができる。弾性ばねは、二重機能、すなわち転がり軸受１８〜２４に軸方向に予荷重を与えるとともに加えて軸方向ランディング荷重を弱めることを実行することができる。ランディング段階が現れるとき、シャフト１４は、非接触で保持される状態から転がり軸受１８〜２４との機械的接触のおかげで保持される状態へ移行する。
【００４６】
半径方向および軸方向ランディング荷重を伝えるための半径方向転がり軸受１８、２０と軸方向転がり軸受２２、２４の間の割れ目により、各軸受の荷重能力は、大きく増加する。軸方向および半径方向のランディング荷重は、互いに異なる２つのタイプの転がり軸受によって支持される。各転がり軸受は、半径方向または軸方向にのみ働く。したがって、補助転がり軸受１８〜２４によって支えることができるランディング段階の数は増加する。他の点では、各軸受の耐用年数が、動的軸方向荷重の影響を減少させる軸方向弾性ダンパの使用によってやはり増加する。
【００４７】
開示した本実施形態では、軸方向転がり軸受２２、２４は、アンギュラコンタクトスラスト玉軸受である。代替として、例えば、軸方向転がり軸受は、深溝玉軸受、４点接触玉軸受、円錐ころ軸受、球面ころ軸受などであってもよい。開示した本実施形態では、半径方向隙間５４はランディング段階が生じるときでもシャフト１４によって支持されたスリーブ２８と軸受の内側リングとの間に存在するので、軸方向転がり軸受２２、２４は軸方向にしか働かない。したがって、シャフト１４とケーシング１２の間の転がり軸受２２、２４の配置は、軸方向荷重だけを伝えるようになされている。代替として、軸方向荷重だけに対応することができる構造を有する転がり軸受を使用することも可能であり得、例えば、スラスト玉軸受、またはスラスト円錐または球面ころ軸受もしくはスラストニードルころ軸受である。この場合には、これらのスラスト軸受とシャフトの間の予見される半径方向隙間は、半径方向転がり軸受とシャフトの間に設けられたものに等しいものであり得る。したがって、ランディング段階中、軸方向転がり軸受と半径方向転がり軸受の両方は、シャフトと半径方向に接触している。
【００４８】
開示した本実施形態では、半径方向転がり軸受１８、２０は、深溝玉軸受である。代替として、半径方向転がり軸受は、例えば、アンギュラコンタクト玉軸受または４点接触玉軸受であってもよい。説明した実施形態では、シャフト１４とケーシング１２の間の転がり軸受１８、２０の配置は、半径方向荷重だけを支持するようになっている。代替として、半径方向荷重だけに対応することができる構造を有する転がり軸受、例えば、円筒形またはトロイド形ころ軸受またはニードルころ軸受を予見することも可能であり得る。
【００４９】
上記説明は、単一列の転がり要素をそれぞれ有する２つの軸方向転がり軸受および２つの半径方向転がり軸受を備えた回転機械を参照することによってなされる。しかしながら、それは、単一列の転がり要素または少なくとも２つの列の転がり要素をそれぞれ有する１つの軸方向転がり軸受および１つの半径方向転がり軸受を備えた回転機械に同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１０  回転機械
１２  ケーシング
１４  回転シャフト、シャフト
１４ａ  軸
１６  主能動型磁気軸受、磁気軸受、主磁気軸受、軸方向磁気軸受、能動型磁気軸受
１８  補助転がり軸受、転がり軸受、半径方向転がり軸受
１８ａ  内側リング
１８ｂ  外側リング
１８ｃ  複数の転がり要素
２０  補助転がり軸受、転がり軸受、半径方向転がり軸受
２０ａ  内側リング
２０ｂ  外側リング
２２  補助転がり軸受、転がり軸受、軸方向転がり軸受
２２ａ  内側リング
２２ｂ  外側リング
２２ｃ  複数の転がり要素、転がり要素
２４  補助転がり軸受、転がり軸受、軸方向転がり軸受
２４ａ  内側リング
２４ｂ  外側リング
２６  環状スリーブ、スリーブ
２８  環状スリーブ、スリーブ
３０  固定子アーマチュア
３２  回転子アーマチュア
３４  固定子磁気回路、磁気回路
３６  環状コイル
３８  強磁性体
４０  環状支持体、支持体
４１  固定支持体要素
４２  軸方向穴、穴
４４  半径方向突出部、リブ、突出部
４５  第１の半径方向隙間、半径方向隙間
４６  半径方向ショルダ
４８  半径方向環状リブ、リブ
４９  軸方向隙間
５０  当接リング
５１  軸方向隙間
５２  保持用リング
５４  第２の半径方向隙間、半径方向隙間
５６  弾性ばね、軸方向弾性ばね
５８  弾性ばね、軸方向弾性ばね
６０  弾性ばね
６２  環状減衰スリーブ、減衰スリーブ
【図１】
0006624684.tif 000002
【図２】
0006624684.tif 000003