(57)【要約】【課題】回転体を冷却して、その温度上昇を抑制できる磁気軸受装置を提供する。【解決手段】磁気軸受装置は、内部に第１の空間５を有する回転体支持部３と、第１の空間５に連通し気体流入口１５および気体流出口１７が設けられた第２の空間６を有する気体流通部４と、第１の空間５内に配置されて一端部に第２の空間６内に位置する翼７を有する回転体２と、回転体支持部３に配置されて回転体２を非接触支持する複数組の磁気軸受８，１０，１１と、回転体支持部３に配置されて回転体２を回転駆動する電動機１２とを備えている。第１の空間５における第２の空間６と反対側の部分と第２の空間６とを接続するバイパス路１９が設けられている。【選択図】　図１
2004060686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に第１の空間を有する回転体支持部と、第１の空間に連通し気体流入口および気体流出口が設けられた第２の空間を有する気体流通部と、第１の空間内に配置されて一端部に第２の空間内に位置する翼を有する回転体と、回転体支持部に配置されて回転体を非接触支持する複数組の磁気軸受と、回転体支持部に配置されて回転体を回転駆動する電動機とを備えている磁気軸受装置において、
第１の空間における第２の空間と反対側の部分と第２の空間とを接続するバイパス路が設けられていることを特徴とする磁気軸受装置。
【請求項２】
バイパス路に、気体の流れに抵抗を与える流通抵抗部が設けられていることを特徴とする請求項１の磁気軸受装置。
【請求項３】
第２の空間の気体流入口に接続される気体流入路が設けられ、バイパス路が、気体流入路を介して第２の空間に接続されていることを特徴とする請求項１または２の磁気軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、圧縮機、減圧機、送風機など、気体の圧縮、減圧、送風などを行なう回転機器に用いられる磁気軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気軸受装置を用いた上記のような回転機器では、翼を有する回転体が、ケーシング内に配置され、複数組の磁気軸受により非接触支持されて、電動機により回転駆動される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような磁気軸受装置では、ケーシング内において、回転体に設けられた電動機のロータや磁気軸受のうず電流損などに起因する発熱により、回転体に温度上昇が生じる。
【０００４】
ところが、従来の磁気軸受装置では、上記のような発熱および回転体の温度上昇に対して、伝導冷却作用がなく、また、電動機のステータとロータとの隙間および磁気軸受の電磁石と回転体との隙間がいずれも小さいため、対流冷却作用もない。このため、放熱を赤外放射冷却のみによっており、発熱による回転体の温度上昇を抑制することができなかった。
【０００５】
この発明の目的は、上記の問題を解決し、回転体を冷却して、その温度上昇を抑制できる磁気軸受装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
この発明による磁気軸受装置は、内部に第１の空間を有する回転体支持部と、第１の空間に連通し気体流入口および気体流出口が設けられた第２の空間を有する気体流通部と、第１の空間内に配置されて一端部に第２の空間内に位置する翼を有する回転体と、回転体支持部に配置されて回転体を非接触支持する複数組の磁気軸受と、回転体支持部に配置されて回転体を回転駆動する電動機とを備えている磁気軸受装置において、第１の空間における第２の空間と反対側の部分と第２の空間とを接続するバイパス路が設けられていることを特徴とするものである。
【０００７】
回転体が回転して翼が回転することにより、気体が、気体流入口から第２の空間に流入し、気体流出口から流出する。そして、このような第２の空間内の気体の流れにより、バイパス路を通して、第１の空間内にも気体の流れが生じ、この気体流により、回転体が冷却される。
【０００８】
この発明の磁気軸受装置によれば、上記のように、回転体の回転により、第１の空間内に気体流を発生させて、回転体を冷却し、その温度上昇を抑制することができる。
【０００９】
たとえば、バイパス路に、気体の流れに抵抗を与える流通抵抗部が設けられている。
このようにすれば、バイパス路に流れる気体量を必要最小限にして、磁気軸受装置が適用される回転機器などの効率の低下を必要最小限に止めることができる。
【００１０】
好ましくは、バイパス路は、第２の空間の気体流入口側に接続される。
たとえば、第２の空間の気体流入口に接続される気体流入路が設けられ、バイパス路が、気体流入路を介して第２の空間に接続されている。
このようにすれば、気体流入路から気体流入口を通って第２の空間内に流入する気体の流れにより、バイパス路内の気体が気体流入路に流入して、気体流入口から第２の空間内に流入する。このため、第２の空間から第１の空間およびバイパス路を通って第２の空間に流入する気体の流れが生じる。したがって、第１の空間内に確実に気体流を発生させて、回転体を確実に冷却することができる。
【００１１】
この発明による磁気軸受装置は、圧縮機、減圧機もしくは送風機または気体の圧縮、減圧、送風などを行なう回転機器に適用できる。
圧縮機、減圧機、送風機または回転機器は、上記の磁気軸受装置と同様の構成を有する。
そのようにすれば、上記の磁気軸受装置の場合と同様の作用効果が奏される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明を圧縮機に適用した実施形態について説明する。
【００１３】
図１は、圧縮機の磁気軸受装置の部分の概略構成を示している。以下の説明において、図１の左右を左右とする。
【００１４】
圧縮機は、左右方向の水平軸上に配置された略円筒状の密閉ケーシング（１）の内側で水平軸状の回転体（２）が回転する横型のものである。
【００１５】
ケーシング（１）は、右側の大部分を占める回転体支持部（３）と、左側の大径の気体流通部（４）とから構成されている。回転体支持部（３）の内側には、回転体（２）が配置される第１の空間（５）が形成され、気体流通部（４）の内側には、気体が流通する第２の空間（６）が形成されている。
【００１６】
回転体（２）は、段付軸状をなし、第１の空間（５）内の中心に配置されている。回転体（２）の左端には、第２の空間（６）内に位置する翼（７）が固定されている。
【００１７】
回転体支持部（３）の内周に、回転体（２）をアキシアル方向（左右方向）に非接触支持する１組の制御型アキシアル磁気軸受（８）、回転体（２）をラジアル方向（左右方向に対して直交する水平方向および鉛直方向）に非接触支持する左右２組の制御型ラジアル磁気軸受（１０）（１１）、回転体（２）を高速回転させるビルトイン型電動機（１２）、ならびに回転体（２）のアキシアル方向およびラジアル方向の可動範囲を規制して回転体（２）を磁気軸受（８）（１０）（１１）で支持できなくなったときなどに回転体（２）を機械的に支持する左右２組のタッチダウン軸受（１３）（１４）が設けられている。
【００１８】
アキシアル磁気軸受（８）は、回転体（２）の中間部に設けられたフランジ部（２ａ）をアキシアル方向の両側から挟むように配置された左右１対のアキシアル電磁石（８ａ）を備えている。各ラジアル磁気軸受（１０）（１１）は、それぞれ、回転体（２）を２つのラジアル方向の両側から挟むように配置された２対の電磁石（１０ａ）（１１ａ）を備えている。電動機（１２）は、回転体支持部（３）側に設けられたステータ（１２ａ）と、回転体（２）側に設けられたロータ（１２ｂ）とから構成されている。
【００１９】
図示は省略したが、回転体支持部（３）には、回転体（２）のアキシアル方向および２つのラジアル方向の位置を検出する位置センサが設けられている。
【００２０】
第２の空間（６）の左端に気体流入口（１５）が設けられ、これに気体流入路（１６）が接続されている。また、第２の空間（６）の外周に気体流出口（１７）が設けられ、これに気体流出路（１８）が接続されている。
【００２１】
第１の空間（５）の右端（第２の空間（６）と反対側の部分）と気体流入路（１６）との間に、バイパス路（１９）が設けられている。バイパス路（１９）の中間部に、気体の流れに抵抗を与える流通抵抗部（２０）が形成されている。
【００２２】
上記の磁気軸受装置において、位置センサで検出された回転体（２）の位置に基づいて、各磁気軸受（８）（１０）（１１）の各電磁石（８ａ）（１０ａ）（１１ａ）が制御されることにより、回転体（２）がアキシアル方向およびラジアル方向の所定位置に非接触支持され、電動機（１２）により回転駆動される。
【００２３】
回転体（２）が回転することにより、翼（７）が回転し、翼（７）の回転により、気体が、気体流入路（１６）から気体流入口（１５）を通って第２の空間（６）に流入し、第２の空間（６）内で圧縮され、気体流出口（１７）から気体流出路（１８）を通って排出される。一方、気体流入路（１６）から気体流入口（１５）を通って第２の空間（６）に流入する気体とともに、バイパス路（１９）内の気体が気体流入路（１６）を通って気体流入口（１５）から第２の空間（６）に流入する。このため、第１の空間（５）内の気体がバイパス路（１９）に流入し、第２の空間（６）内の気体の一部がバイパス路（１９）に流入する。その結果、第２の空間（６）、第１の空間（５）およびバイパス路（１９）を通る気体の流れが生じる。そして、第１の空間（５）内を流れる気体により、回転体（２）が冷却され、回転体（２）の温度上昇が抑制される。このとき、バイパス路（１９）に流通抵抗部（２０）が設けられているので、バイパス路（１９）に流れる気体量を必要最小限にして、圧縮機の効率の低下を必要最小限に止めることができる。
【００２４】
上記実施形態では、バイパス路（１９）が気体流入路（１６）を介して第２の空間（６）に接続されているので、上記のように、第２の空間（６）、第１の空間（５）およびバイパス路（１９）を通る気体の流れを確実に生じさせて、回転体（２）を確実に冷却することができる。
【００２５】
しかし、第１の空間（５）およびバイパス路（１９）に気体の流れを確実に生じさせることができれば、バイパス路（１９）は第２の空間（６）のどの部分に接続されてもよい。好ましくは、バイパス路（１９）は、第２の空間（６）の気体流入口（１５）側に接続される。
【００２６】
さらに、磁気軸受装置の他の部分の構成も、上記実施形態のものに限らず、適宜変更可能である。
【００２７】
上記実施形態では、この発明を圧縮機に適用した例を示したが、この発明は、たとえば減圧機、送風機など、他の種類の回転機器にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の実施形態を示す圧縮機の磁気軸受装置の部分の概略縦断面図である。
【符号の説明】
（２）　　　　　　　　回転体
（３）　　　　　　　　回転体支持部
（４）　　　　　　　　気体流通部
（５）　　　　　　　　第１の空間
（６）　　　　　　　　第２の空間
（７）　　　　　　　　翼
（８）　　　　　　　　アキシアル磁気軸受
（１０）（１１）　　　　　ラジアル磁気軸受
（１２）　　　　　　　電動機
（１５）　　　　　　　気体流入口
（１６）　　　　　　　気体流入路
（１７）　　　　　　　気体流出口
（１９）　　　　　　　バイパス路
（２０）　　　　　　　流通抵抗部
【図１】
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