(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングに内装されたロータと、前記ロータの一端部を軸支した第１ベアリングと、前記ロータの他端部を軸支した第２ベアリングと、前記第１ベアリングを支持した第１リテーナと、前記第２ベアリングを支持した第２リテーナと、前記第１リテーナが固設されるとともに前記ケーシングに取り付けられた第１フランジと、前記第２リテーナが固設されるとともに前記ケーシングに取り付けられた第２フランジと、前記第１ベアリングを前記ロータのスラスト方向で内側に押圧する第１予圧部材と、前記第１予圧部材を前記ロータのスラスト方向で内側に付勢する第１バネ部材と、を有し、前記第１リテーナと前記第１ベアリングとの間、前記第１リテーナと前記第１予圧部材との間、及び、前記第２リテーナと前記第２ベアリングとの間に潤滑油を送り込む高速回転電機のロータ支持構造において、
前記第２リテーナの内周面に設けられ、前記第２ベアリングを前記ロータのスラスト方向で内側に押圧する第２予圧部材と、
前記第２予圧部材を前記ロータのスラスト方向で内側に押圧する第２バネ部材と、を備え、
前記第２リテーナと前記第２予圧部材との間に潤滑油を送り込むこと、
前記第１リテーナを前記第１フランジに圧入させて固設するとともに、前記第２リテーナを前記第２フランジに圧入させて固設したこと、
を特徴とする高速回転電機のロータ支持構造。
【請求項２】
請求項１に記載する高速回転電機のロータ支持構造であって、
前記第２バネ部材が重ね板ばねであること、を特徴とする高速回転電機のロータ支持構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービンエンジンなどでロータが高速回転する高速回転電機のロータ支持構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガスタービンエンジンでロータを回転させる高速回転電機としては、例えば、図４の断面図に示された高速発電機１０１がある。そこで、ここでは、図４の高速発電機１０１について説明する。図４に示すように、高速発電機１０１では、ケーシング１０２の中に円筒状のステータ１０７が収納された状態で取り付けられており、かかるステータ１０７の中空部には、ロータ１０８が挿入されている。
【０００３】
この点、ステータ１０７は、重ね合わせた積層珪素鋼板１０３の歯の間にコイル１０５の導線を巻回させて、エポキシ配合の樹脂により真空状態で固定したものである。特に、かかるステータ１０７においては、ハウジング１０９の両縁端部１１０から張り出したコイル１０５の曲折部２１１についても、エポキシ配合の樹脂により真空状態で固めており、これによって、樹脂フランジ部２１２が形成されている。
【０００４】
一方、ロータ１０８は、シャフトの周面に設置させた永久磁石を金属管で覆って固定したものであり、前側ベアリング１２３Ｆ（「第２ベアリング」に相当するもの）と後側ベアリング１２３Ｒ（「第１ベアリング」に相当するもの）とで軸支されている。すなわち、図４に示すように、前側ベアリング１２３Ｆを保持した前側リテーナ１２２Ｆ（「第２リテーナ」に相当するもの）が前側フランジ１２１Ｆ（「第２フランジ」に相当するもの）に固定され、さらに、かかる前側フランジ１２１Ｆがケーシング１０２の前端面にボルト固定されることにより、ロータ１０８の前端部（「ロータの他端部」に相当するもの）が回動可能に支持されている。
【０００５】
また、後側ベアリング１２３Ｒを保持した後側リテーナ１２２Ｒ（「第１リテーナ」に相当するもの）が後側フランジ１２１Ｒ（「第１フランジ」に相当するもの）に固定され、さらに、かかる後側フランジ１２１Ｒがケーシング１０２の後端面にボルト固定されることにより、ロータ１０８の後端部（「ロータの一端部」に相当するもの）が回動可能に支持されている。
【０００６】
特に、後側ベアリング１２３Ｒに対しては、後側ベアリング１２３Ｒに当接させた後側予圧部材１２８（「第１予圧部材」に相当するもの）と、後側フランジ１２１Ｒにボルト固定された蓋１３０との間に、コイルバネ１２９（「第１バネ部材」に相当するもの）を介装させることにより、ロータ１０８のスラスト方向に２５０Ｎ程度の外力を予め内側に作用させている。これにより、主に、ロータ１０８のスラスト方向の振動が抑制される。
【０００７】
また、前側リテーナ１２２Ｆと前側ベアリング１２３Ｆとの間においては、前側リテーナ１２２Ｆの油穴を介して潤滑油を供給し、厚さが０．０２ｍｍ程度の油膜を形成することにより、スクイズ作用により制振効果を発揮するフィルムダンパを設けている。また、同様にして、後側リテーナ１２２Ｒと後側ベアリング１２３Ｒとの間、及び、後側リテーナ１２２Ｒと後側予圧部材１２８との間においても、後側リテーナ１２２Ｒの油穴を介して潤滑油を供給し、厚さが０．０２ｍｍ程度の油膜を形成することにより、スクイズ作用により制振効果を発揮するフィルムダンパを設けている。これらにより、主に、ロータ１０８のラジアル方向の振動が抑制される。
【０００８】
従って、図４の高速発電機１０１では、ロータ１０８の前端をガスタービンエンジンの出力軸に連結することにより、ロータ１０８の高速回転を低振動で行うことができる。
【０００９】
もっとも、このとき、ロータ１０８の高速回転による風圧により、前側ベアリング１２３Ｆや後側ベアリング１２３Ｒの軸受部に対して、有効に潤滑油を送り込むことができなくなるおそれがあるので、前側ジェットノズル１２４Ｆで前側ベアリング１２３Ｆの軸受部に潤滑油を噴射するとともに、後側ジェットノズル１２４Ｒで後側ベアリング１２３Ｒの軸受部に潤滑油を噴射することにより、強制的な潤滑を行っている。
【００１０】
そのため、前側ジェットノズル１２４Ｆと後側ジェットノズル１２４Ｒとから噴射された潤滑油で霧状となったものが、ケーシング１０２の内部に充満することになる。しかし、前側フランジ１２１Ｆの内壁の上方で凝縮し液化した潤滑油は、前側フランジ１２１Ｆの内壁に設けられた溝１２６Ｆに集められ後に、ケーシング１０２の底面部に流下して、ケーシング１０２の底面部に設けられた潤滑油排出口１３１から排出される。また、後側フランジ１２１Ｒの内壁の上方で凝縮し液化した潤滑油も、同様であり、後側フランジ１２１Ｒの内壁に設けられた溝１２６Ｒに集められた後に、ケーシング１０２の底面部に流下して、ケーシング１０２の底面部に設けられた潤滑油排出口１３１から排出される。よって、霧状から液化した潤滑油が、高速回転するロータ１０８に付着することはない。
【００１１】
さらに、前側ジェットノズル１２４Ｆから噴射されて前側ベアリング１２３Ｆの軸受部を通過した液状の潤滑油は、ロータ１０８に取り付けられた前側オイルスローワ１２５Ｆの遠心力で振り切られ、前側フランジ１２１Ｆに設けられた前側潤滑油噴出口１２７Ｆから噴出した後に、ケーシング１０２の底面部に流下して、ケーシング１０２の底面部に設けられた潤滑油排出口１３１から排出される。また、後側ジェットノズル１２４Ｒから噴射されて後側ベアリング１２３Ｒの軸受部を通過した液状の潤滑油も、同様であり、ロータ１０８に取り付けられた後側オイルスローワ１２５Ｒの遠心力で振り切られ、後側フランジ１２１Ｒに設けられた後側潤滑油噴出口１２７Ｒから噴出した後に、ケーシング１０２の底面部に流下して、ケーシング１０２の底面部に設けられた潤滑油排出口１３１から排出される。よって、液状の潤滑油が、高速回転するロータ１０８に付着することはない。
【００１２】
従って、図４の高速発電機１０１では、ロータ１０８とステータ１０７との間において、液状の潤滑油がロータ１０８の高速回転の抵抗となることがなく、また、液状の潤滑油がロータ１０８の高速回転の摩擦熱でカーボーン化して固着することもないので、トルク変動・出力変動が起きず、この点で、出力効率の低下を防止したものということができる。
【００１３】
尚、前側ベアリング１２３Ｆと後側ベアリング１２３Ｒは、アンギュラベアリングである。また、ケーシング１０２と、前側フランジ１２１Ｆ、後側フランジ１２１Ｒ、前側リテーナ１２２Ｆ、後側リテーナ１２２Ｒの材質は、鋳物（ＦＣＤ５００）である。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４の高速発電機１０１においては、運転時に振動音が発生することが多く、例えば、ロータ１０８の回転数が８００００ｒｐｍの耐久試験を行った際に、運転時間が１０００〜２０００時間において、ロータ１０８のラジアル方向の３ｋＨｚ以下の振動（１次、２次の振動成分のみ）を計測してみると、図５に示すような結果となった。さらに、例えば、ロータ１０８の回転数が７００００ｒｐｍの運転を行った際に、ロータ１０８のスラスト方向の振動を電気的方法で計測してみると、図６に示すような結果となった。図６では、波動曲線の６周期でロータ１０８の１回転を意味し、また、波動曲線の各最大値（又は各最小値）がロータ１０８の端面の位置を意味することなどを考慮すると、このとき、ロータ１０８は、そのスラスト方向に、約０．１６ｍｍの振幅で約３６５Ｈｚの振動を行っていたことになる。
【００１５】
そこで、本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、高速回転時のロータの振動をより抑制した高速回転電機のロータ支持構造を提供することを第１の課題とする。
【００１６】
また、図４の高速発電機１０１においては、前側オイルスローワ１２５Ｆの遠心力で振り切られた潤滑油が、前側フランジ１２１Ｆの前側潤滑油噴出口１２７Ｆから勢いよく噴出するので、ステータ１０７の樹脂フランジ部２１２に突き当たることにより、かかる樹脂フランジ部２１２が堀り削られることがあった。また、同様にして、後側オイルスローワ１２５Ｒの遠心力で振り切られた潤滑油が、後側フランジ１２１Ｒの後側潤滑油噴出口１２７Ｒから勢いよく噴出するので、ステータ１０７の樹脂フランジ部２１２に突き当たることにより、かかる樹脂フランジ部２１２が堀り削られることがあった。
【００１７】
そこで、本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、オイルスローワの遠心力で振り切られた潤滑油によりステータの樹脂フランジ部が浸食されることを防止した高速回転電機のロータ支持構造を提供することを第２の課題とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
第１の課題を解決するために成された請求項１に係る発明は、ケーシングに内装されたロータと、前記ロータの一端部を軸支した第１ベアリングと、前記ロータの他端部を軸支した第２ベアリングと、前記第１ベアリングを支持した第１リテーナと、前記第２ベアリングを支持した第２リテーナと、前記第１リテーナが固設されるとともに前記ケーシングに取り付けられた第１フランジと、前記第２リテーナが固設されるとともに前記ケーシングに取り付けられた第２フランジと、前記第１ベアリングを前記ロータのスラスト方向で内側に押圧する第１予圧部材と、前記第１予圧部材を前記ロータのスラスト方向で内側に付勢する第１バネ部材と、を有し、前記第１リテーナと前記第１ベアリングとの間、前記第１リテーナと前記第１予圧部材との間、及び、前記第２リテーナと前記第２ベアリングとの間に潤滑油を送り込む高速回転電機のロータ支持構造において、前記第２リテーナの内周面に設けられ、前記第２ベアリングを前記ロータのスラスト方向で内側に押圧する第２予圧部材と、  前記第２予圧部材を前記ロータのスラスト方向で内側に押圧する第２バネ部材と、を備え、  前記第２リテーナと前記第２予圧部材との間に潤滑油を送り込むこと、前記第１リテーナを前記第１フランジに圧入させて固設するとともに、前記第２リテーナを前記第２フランジに圧入させて固設したこと、を特徴としている。
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載する高速回転電機のロータ支持構造であって、前記第２バネ部材が重ね板ばねであること、を特徴としている。
【００１９】
このような特徴を有する本発明の高速回転電機のロータ支持構造では、ロータの一端部を軸支した第１ベアリングと第１リテーナとの間と、第１ベアリングを押圧する第１予圧部材と第１リテーナとの間に対して潤滑油を送り込むとともに、ロータの他端部を軸支した第２ベアリングと第２リテーナとの間に対して潤滑油を送り込み、さらに、それらに加えて、第２ベアリングを押圧する第２予圧部材と第２リテーナとの間に対しても潤滑油を送り込んでいる。
【００２０】
すなわち、本発明の高速回転電機のロータ支持構造では、ロータの他端部を軸支した第２ベアリングを押圧する第２予圧部材と第２リテーナとの間に対しても潤滑油を送り込んでおり、これにより、ロータの他端部において、スクイズ作用により制振効果を発揮するフィルムダンパが新たに設けられたことになるので、ラジアル方向のロータの振動系に新たな減衰が加えられたことになり、また、ロータの両端部において、スクイズ作用により制振効果を発揮するフィルムダンパがほぼ均等に設けられることになるので、ラジアル方向のロータの振動系の不釣り合いが小さくなり、これらにより、高速回転時のロータのラジアル方向の振動をより抑制することができる。
【００２１】
また、本発明の高速回転電機のロータ支持構造では、 第１予圧部材を介して、第１バネ部材が第１ベアリングをロータのスラスト方向で内側に押圧するとともに、第２予圧部材を介して、第２バネ部材が第２ベアリングをロータのスラスト方向で内側に押圧しており、つまり、第１バネ部材と第２バネ部材とが内側に向き合ってロータをそのスラスト方向に押圧することによって、スラスト方向のロータの振動系のばね定数が小さくなるので、高速回転時のロータのスラスト方向の振動をより抑制することができ、また、スラスト方向のロータの振動系の固有振動数も小さくなり、ロータのスラスト方向の共振が低速回転域に移行するので、高速回転時（定格運転時）のロータのスラスト方向の共振現象を回避することができる。
【００２２】
さらに、第１バネ部材と第２バネ部材とが内側に向き合ってロータをそのスラスト方向に押圧することは、ロータのスラスト方向の位置が安定するとともに、ロータのスラスト方向の振動による衝撃がより緩和されるので、第１ベアリングや第２ベアリングなどの寿命が向上することになる。
【００２３】
また、重ね板ばねはダンパの機能があることから、本発明の高速回転電機のロータ支持構造において、第２予圧部材を重ね板ばねにすると、スラスト方向のロータの振動系に新たな減衰を加えることができるので、高速回転時のロータのスラスト方向の振動をより抑制することができる。
【００２４】
【００２５】
すなわち、本発明の高速回転電機のロータ支持構造において、第１リテーナを第１フランジに圧入させて固設するとともに、第２リテーナを第２フランジに圧入させて固設すれば、第１リテーナと第１フランジとの相対摩擦が第１フランジの振動に対するランチェスターダンパとして働くとともに、第２リテーナと第２フランジとの相対摩擦が第２フランジの振動に対するランチェスターダンパとして働くので、第１フランジ及び第２フランジの振動を抑制し、ひいては、高速回転時のロータの振動をより抑制できる。
【００２６】
また、第２の課題を解決するために成された参考発明は、ハウジングの縁端部から突出した樹脂フランジ部を設けたステータと、前記ステータの中空部に介挿されるロータと、前記ロータを軸支したベアリングと、前記ベアリングをリテーナを介して支持したフランジと、前記ベアリングの内側で前記ロータに固定されるとともに前記フランジに内在したオイルスローワと、前記フランジに穿設された潤滑油噴出口と、を有し、前記ベアリングにジェット噴射で潤滑油を送り込む高速回転電機のロータ支持構造において、前記ベアリングを通過して前記オイルスローワの円周方向に飛散した潤滑油が、前記フランジの内壁又は前記潤滑油噴出口の側壁に衝突した後に、前記潤滑油噴出口から流出すること、を特徴としている。
【００２７】
このような特徴を有する本発明の高速回転電機のロータ支持構造では、フランジの内部において、リテーナでベアリングを支持するとともに、ベアリングにジェット噴射で潤滑油を送り込んでいる。そして、ジェット噴射されてベアリングを通過した潤滑油は、ベアリングに軸支されたロータに沿って流動し、さらに、オイルスローワの遠心力で振り切られることにより、オイルスローワの円周方向に飛散する。このとき、オイルスローワの円周方向に飛散した潤滑油は、フランジの内壁にいったん衝突した後に、フランジの内壁及びフランジの潤滑油噴出口の側壁に沿って流動して、かかる潤滑油噴出口から流出し、あるいは、フランジの潤滑油噴出口の側壁に衝突した後に、かかる潤滑油噴出口の側壁に沿って流動して、かかる潤滑油噴出口から流出する。
【００２８】
すなわち、本発明の高速回転電機のロータ支持構造では、オイルスローワの円周方向に飛散した潤滑油は、フランジの内壁にいったん衝突した後に、フランジの内壁及びフランジの潤滑油噴出口の側壁に沿って流動して、かかる潤滑油噴出口から流出し、あるいは、フランジの潤滑油噴出口の側壁にいったん衝突した後に、かかる潤滑油噴出口の側壁に沿って流動して、かかる潤滑油噴出口から流出するので、潤滑油噴出口から流出する潤滑油は、その勢いが弱められており、ステータの樹脂フランジ部に当たっても、かかる樹脂フランジ部が堀り削られることがないので、オイルスローワの遠心力で振り切られた潤滑油によりステータの樹脂フランジ部が浸食されることを防止できる。
【００２９】
また、他の参考発明は、前記ロータがガスタービンエンジンで高速回転されること、を特徴としている。
【００３０】
特に、ロータがガスタービンエンジンで高速回転されるものであると、ロータの高速回転などにより、ロータの振動やステータの樹脂フランジ部の浸食の不具合が著しく大きくなる傾向にあるので、本発明の高速回転電機のロータ支持構造において、ロータがガスタービンエンジンで高速回転されるものであれば、上述した効果を大きく発揮することができる。
【００３１】
尚、本発明の高速回転電機のロータの支持構造を具備する高速回転電機には、高速発電機、高速電動機などがある。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照にして説明する。本実施の形態の高速回転電機のロータ支持構造は、従来技術の欄で説明した図４の高速発電機１０１のロータ支持構造において、主に、前側ベアリング１２３Ｆの周辺と、前側フランジ１２１Ｆの前側潤滑油噴出口１２７Ｆ、後側フランジ１２１Ｒの後側潤滑油噴出口１２７Ｒを改造したものである。従って、本実施の形態の高速回転電機のロータ支持構造を具備する高速発電機の概要は、従来技術の欄で説明した図４の高速発電機１０１と同じであるので、その詳細な説明は省略する。また、従来技術の欄で使用した図４の符号は、本欄の説明においても使用するものとする。
【００３３】
図１に示すように、本実施の形態の高速回転電機のロータ支持構造を具備する高速発電機１では、前側リテーナ１２２Ｆが、前側フランジ１２１Ｆに対して、焼ばめなどにより圧入されて固定されるとともに、後側リテーナ１２２Ｒが、後側フランジ１２１Ｒに対して、焼ばめなどにより圧入されて固定される。
【００３４】
また、前側ベアリング１２３Ｆの外側に対して、前側予圧部材２１（「第２予圧部材」に相当するもの）を当接させるとともに、重ね板ばね２２（「第２バネ部材」に相当するもの）を介装させることにより、ロータ１０８のスラスト方向に２５０Ｎ程度の外力を予め内側に作用させている。
【００３５】
さらに、前側リテーナ１２２Ｆと前側予圧部材２１との間において、前側リテーナ１２２Ｆの油穴を介して潤滑油を供給し、厚さが０．０２ｍｍ程度の油膜を形成することにより、スクイズ作用により制振効果を発揮するフィルムダンパを新たに設けている。
【００３６】
一方、図３に示すように、前側フランジ１２１Ｆに対しては、前側オイルスローワ１２５Ｆの遠心力で振り切られて前側オイルスローワ１２５Ｆの接線方向に飛散する潤滑油Ｌが、前側潤滑油噴出口１２７Ｆに直接に入り込んでも、前側潤滑油噴出口１２７Ｆの側壁に必ず衝突するように設計されており、この観点から、前側オイルスローワ１２５Ｆの直径、前側フランジ１２１Ｆの内壁の曲率半径、前側潤滑油噴出口１２７Ｆの直径や長さなどが決定されている。
【００３７】
また、同様にして、後側フランジ１２１Ｒに対しても、後側オイルスローワ１２５Ｒの遠心力で振り切られて後側オイルスローワ１２５Ｒの接線方向に飛散する潤滑油Ｌが、後側潤滑油噴出口１２７Ｒに直接に入り込んでも、後側潤滑油噴出口１２７Ｒの側壁に必ず衝突するように設計されており、この観点から、後側オイルスローワ１２５Ｒの直径、後側フランジ１２１Ｒの内壁の曲率半径、後側潤滑油噴出口１２７Ｒの直径や長さなどが決定されている。
【００３８】
尚、図３には、前側オイルスローワ１２５Ｆの遠心力で振り切られて前側オイルスローワ１２５Ｆの接線方向に飛散する潤滑油のうち、前側潤滑油噴出口１２７Ｆに直接に入り込まないものが記載されていないが、その潤滑油は、前側フランジ１２１Ｆの内壁に衝突して、前側フランジ１２１Ｆの内壁に沿って流動した後に、前側潤滑油噴出口１２７Ｆに入り込む。
【００３９】
同様にして、図３には、後側オイルスローワ１２５Ｒの遠心力で振り切られて後側オイルスローワ１２５Ｒの接線方向に飛散する潤滑油のうち、後側潤滑油噴出口１２７Ｒに直接に入り込まないものが記載されていないが、その潤滑油は、後側フランジ１２１Ｒの内壁に衝突して、後側フランジ１２１Ｒの内壁に沿って流動した後に、後側潤滑油噴出口１２７Ｆに入り込む。
【００４０】
以上より、図１の高速発電機１が具備する本実施の形態の高速回転電機のロータ構造（以下、「本実施の形態の高速発電機１のロータ支持構造」という）においては、図１に示すように、ロータ１０８の後端部を軸支した後側ベアリング１２３Ｒと後側リテーナ１２２Ｒとの間と、後側ベアリング１２３Ｒを押圧する後側予圧部材１２８と後側リテーナ１２２Ｒとの間に対して潤滑油を送り込むとともに、ロータ１０８の前端部を軸支した前側ベアリング１２３Ｆと前側リテーナ１２２Ｆとの間に対して潤滑油を送り込み、さらに、それらに加えて、前側ベアリング１２３Ｆを押圧する前側予圧部材２１と前側リテーナ１２２Ｆとの間に対しても潤滑油を送り込んでいる。
【００４１】
すなわち、「本実施の形態の高速発電機１のロータ支持構造」では、ロータ１０８の前端部を軸支した前側ベアリング１２３Ｆを押圧する前側予圧部材２１と前側リテーナ１２２Ｆとの間に対しても潤滑油を送り込んでおり、これにより、ロータ１０８の前端部において、スクイズ作用により制振効果を発揮するフィルムダンパが新たに設けられたことになるので、ラジアル方向のロータ１０８の振動系に新たな減衰が加えられたことになる。
【００４２】
さらに、ラジアル方向のロータ１０８の振動系に新たな減衰が加えられたことによって、ロータ１０８の後端部においては、後側ベアリング１２３Ｒと後側リテーナ１２２Ｒとの間に形成された厚さが約０．０２ｍｍ程度のフィルムダンパと、後側予圧部材１２８と後側リテーナ１２２Ｒとの間に形成された厚さが約０．０２ｍｍ程度のフィルムダンパとが存在し、ロータ１０８の前端部においては、前側ベアリング１２３Ｆと前側リテーナ１２２Ｆとの間に形成された厚さが約０．０２ｍｍ程度のフィルムダンパと、前側予圧部材２１と前側リテーナ１２２Ｆとの間に形成された厚さが約０．０２ｍｍ程度のフィルムダンパとが存在することなり、つまり、ロータ１０８の両端部において、スクイズ作用により制振効果を発揮するフィルムダンパがほぼ均等に設けられることになるので、ラジアル方向のロータ１０８の振動系の不釣り合いが小さくなる。
【００４３】
これらにより、高速回転時のロータ１０８のラジアル方向の振動をより抑制することができる。具体的には、例えば、ロータ１０８の回転数が８００００ｒｐｍの耐久試験を行った際に、運転時間が２０００〜３５００時間において、ロータ１０８のラジアル方向の３ｋＨｚ以下の振動（１次、２次の振動成分のみ）を計測してみると、図２に示すような結果となる。図２には、従来技術の欄で説明した図４の高速発電機１０１のロータ支持構における計測結果（運転時間が１０００〜２０００時間の計測点（図５の計測点））も併記しているが、これらと比較してみると、ロータ１０８のラジアル方向の３ｋＨｚ以下の振動（１次、２次の振動成分のみ）の大きさは、半減したことになる。
【００４４】
また、「本実施の形態の高速発電機１のロータ支持構造」では、図１に示すように、後側予圧部材１２８を介して、コイルバネ１２９が後側ベアリング１２３Ｒをロータ１０８のスラスト方向で内側に押圧するとともに、前側予圧部材２１を介して、重ね板ばね２２が前側ベアリング１２３Ｆをロータ１０８のスラスト方向で内側に押圧しており、つまり、コイルバネ１２９と重ね板ばね２２とが内側に向き合ってロータ１０８をそのスラスト方向に押圧することによって、スラスト方向のロータ１０８の振動系のばね定数を小さくしているので、高速回転時のロータ１０８のスラスト方向の振動をより抑制することができる。
【００４５】
具体的には、例えば、ロータ１０８の回転数が７００００ｒｐｍの運転を行った際に、ロータ１０８のスラスト方向の振動を電気的方法で計測してみると、従来技術の欄で説明した図４の高速発電機１０１のロータ支持構造における計測結果は、上述したように、図６の波動曲線となり、ロータ１０８の端面の位置を意味する波動曲線の各最大値（又は各最小値）が上下に曲がりくねるように波打つが、「本実施の形態の高速発電機１のロータ支持構造」における計測結果では、図示はしないが、ロータ１０８の端面の位置を意味する波動曲線の各最大値（又は各最小値）がほぼ水平となるので、このとき、ロータ１０８のスラスト方向の振動幅は計測不能な程に小さくなったと言うことができる。
尚、「本実施の形態の高速発電機１のロータ支持構造」における計測では、振動音が聞こえることもなかった。
【００４６】
また、「本実施の形態の高速発電機１のロータ支持構造」においては、図１に示すように、コイルバネ１２９と重ね板ばね２２とが内側に向き合ってロータ１０８をそのスラスト方向に押圧することによって、スラスト方向のロータ１０８の振動系の固有振動数が小さくなり、ロータ１０８のスラスト方向の共振が低速回転域に移行するので、高速回転時（定格運転時）のロータ１０８のスラスト方向の共振現象を回避することができる。
【００４７】
さらに、コイルバネ１２９と重ね板ばね２２とが内側に向き合ってロータ１０８をそのスラスト方向に押圧することは、ロータ１０８のスラスト方向の位置が安定するとともに、ロータ１０８のスラスト方向の振動による衝撃がより緩和されるので、前側ベアリング１２３Ｆや後側ベアリング１２３Ｒなどの寿命が向上することになる。
【００４８】
また、「本実施の形態の高速発電機１のロータ支持構造」においては、「第２予圧部材」として重ね板ばね２２を使用しているが、この点、重ね板ばね２２にはダンパの機能があり、これによって、スラスト方向のロータ１０８の振動系に新たな減衰を加えることができるので、高速回転時のロータ１０８のスラスト方向の振動をより抑制することができる。
【００４９】
また、「本実施の形態の高速発電機１のロータ支持構造」においては、後側リテーナ１２２Ｒを後側フランジ１２１Ｒに焼ばめなどで圧入させて固設するとともに、前側リテーナ１２２Ｆを前側フランジ１２１Ｆに焼ばめなどで圧入させて固設している。そのため、後側リテーナ１２２Ｒと後側フランジ１２１Ｒとの相対摩擦が後側フランジ１２１Ｒの振動に対するランチェスターダンパとして働くとともに、前側リテーナ１２２Ｆと前側フランジ１２１Ｆとの相対摩擦が前側フランジ１２１Ｆの振動に対するランチェスターダンパとして働くので、後側フランジ１２１Ｒ及び前側フランジ１２１Ｆの振動を抑制し、ひいては、高速回転時のロータ１０８の振動をより抑制できる。
【００５０】
また、「本実施の形態の高速発電機１のロータ支持構造」では、図１に示すように、前側フランジ１２１Ｆの内部において、前側リテーナ１２２Ｆで前側ベアリング１２３Ｆを支持するとともに、前側ベアリング１２３Ｆの軸受部に前側ジェットノズル１２４Ｆのジェット噴射で潤滑油を送り込んでいる。そして、前側ジェットノズル１２４Ｆでジェット噴射されて前側ベアリング１２３Ｆを通過した潤滑油は、前側ベアリング１２３Ｆに軸支されたロータ１０８に沿って流動し、さらに、図３に示すように、前側オイルスローワ１２５Ｆの遠心力で振り切られることにより、前側オイルスローワ１２５Ｆの接線方向に飛散する。
【００５１】
このとき、前側オイルスローワ１２５Ｆの接線方向に飛散した潤滑油のうち、前側フランジ１２１Ｆの前側潤滑油噴出口１２７Ｆに直接に入り込んだ潤滑油Ｌは、かかる前側潤滑油噴出口１２７Ｆの側壁に衝突した後に、かかる前側潤滑油噴出口１２７Ｆの側壁に沿って流動して、かかる前側潤滑油噴出口１２７Ｆからケーシング１０２の底面部に向かって流出する。また、図示しないが、残りの潤滑油は、前側フランジ１２１Ｆの内壁にいったん衝突した後に、前側フランジ１２１Ｆの内壁及び前側フランジ１２１Ｆの前側潤滑油噴出口１２７Ｆの側壁に沿って流動して、かかる前側潤滑油噴出口１２７Ｆからケーシング１０２の底面部に向かって流出する。
【００５２】
また、同様にして、図１に示すように、後側フランジ１２１Ｒの内部において、後側リテーナ１２２Ｒで後側ベアリング１２３Ｒを支持するとともに、後側ベアリング１２３Ｒの軸受部に後側ジェットノズル１２４Ｒのジェット噴射で潤滑油を送り込んでいる。そして、後側ジェットノズル１２４Ｒでジェット噴射されて後側ベアリング１２３Ｒを通過した潤滑油は、後側ベアリング１２３Ｒに軸支されたロータ１０８に沿って流動し、さらに、図３に示すように、後側オイルスローワ１２５Ｒの遠心力で振り切られることにより、後側オイルスローワ１２５Ｆの接線方向に飛散する。
【００５３】
このとき、後側オイルスローワ１２５Ｒの接線方向に飛散した潤滑油のうち、後側フランジ１２１Ｒの後側潤滑油噴出口１２７Ｒに直接に入り込んだ潤滑油Ｌは、かかる後側潤滑油噴出口１２７Ｒの側壁に衝突した後に、かかる後側潤滑油噴出口１２７Ｒの側壁に沿って流動して、かかる後側潤滑油噴出口１２７Ｒからケーシング１０２の底面部に向かって流出する。また、図示しないが、残りの潤滑油は、後側フランジ１２１Ｒの内壁にいったん衝突した後に、後側フランジ１２１Ｒの内壁及び後側フランジ１２１Ｒの後側潤滑油噴出口１２７Ｒの側壁に沿って流動して、かかる後側潤滑油噴出口１２７Ｒからケーシング１０２の底面部に向かって流出する。
【００５４】
すなわち、「本実施の形態の高速発電機１のロータ支持構造」では、前側オイルスローワ１２５Ｆの接線方向に飛散した潤滑油は、前側フランジ１２１Ｆの内壁にいったん衝突した後に、前側フランジ１２１Ｆの内壁及び前側フランジ１２１Ｆの前側潤滑油噴出口１２７Ｆの側壁に沿って流動して、かかる前側潤滑油噴出口１２７Ｆからケーシング１０２の底面部に向かって流出し、あるいは、図３に示すように、前側オイルスローワ１２５Ｆの接線方向に飛散した潤滑油Ｌは、前側フランジ１２１Ｆの前側潤滑油噴出口１２７Ｆの側壁にいったん衝突した後に、かかる前側潤滑油噴出口１２７Ｆの側壁に沿って流動して、かかる前側潤滑油噴出口１２７Ｆからケーシング１０２の底面部に向かって流出する。従って、前側潤滑油噴出口１２７Ｆからケーシング１０２の底面部に向かって流出する潤滑油は、その勢いが弱められており、ステータ１０７の樹脂フランジ部２１２に当たっても（図１参照）、かかる樹脂フランジ部２１２が堀り削られることがないので、前側オイルスローワ１２５Ｆの遠心力で振り切られた潤滑油によりステータ１０７の樹脂フランジ部２１２が浸食されることを防止できる。
【００５５】
また、同様にして、後側オイルスローワ１２５Ｒの接線方向に飛散した潤滑油は、後側フランジ１２１Ｒの内壁にいったん衝突した後に、後側フランジ１２１Ｒの内壁及び後側フランジ１２１Ｒの後側潤滑油噴出口１２７Ｒの側壁に沿って流動して、かかる後側潤滑油噴出口１２７Ｒからケーシング１０２の底面部に向かって流出し、あるいは、図３に示すように、後側オイルスローワ１２５Ｒの接線方向に飛散した潤滑油Ｌは、後側フランジ１２１Ｒの後側潤滑油噴出口１２７Ｒの側壁にいったん衝突した後に、かかる後側潤滑油噴出口１２７Ｒの側壁に沿って流動して、かかる後側潤滑油噴出口１２７Ｒからケーシング１０２の底面部に向かって流出する。従って、後側潤滑油噴出口１２７Ｒからケーシング１０２の底面部に向かって流出する潤滑油は、その勢いが弱められており、ステータ１０７の樹脂フランジ部２１２に当たっても（図１参照）、かかる樹脂フランジ部２１２が堀り削られることがないので、後側オイルスローワ１２５Ｒの遠心力で振り切られた潤滑油によりステータ１０７の樹脂フランジ部２１２が浸食されることを防止できる。
【００５６】
また、ロータ１０８がガスタービンエンジンで高速回転されるものであると、ロータ１０８の高速回転などにより、ロータ１０８の振動やステータ１０７の樹脂フランジ部２１２の浸食の不具合が著しく大きくなる傾向にあるが、この点、「本実施の形態の高速発電機１のロータ支持構造」では、ロータ１０８がガスタービンエンジンで高速回転されるものであるので、上述した効果（高速回転時のロータ１０８の振動をより抑制する効果や、前側オイルスローワ１２５Ｆや後側オイルスローワ１２５Ｒの遠心力で振り切られた潤滑油Ｌによりステータ１０７の樹脂フランジ部２１２が浸食されることを防止する効果など）を大きく発揮することができる。
【００５７】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、「本実施の形態の高速発電機１のロータ支持構造」においては、ロータ１０８がガスタービンエンジンで高速回転されるものであるが、高速回転時のロータ１０８の振動をより抑制する観点や、前側オイルスローワ１２５Ｆや後側オイルスローワ１２５Ｒの遠心力で振り切られた潤滑油Ｌによりステータ１０７の樹脂フランジ部２１２が浸食されることを防止する観点からするならば、ロータ１０８の駆動源をガスタービンエンジンに限る必要はない。
【００５８】
また、高速発電機１が具備する本実施の形態の高速回転電機のロータ支持構造は、高速発電機だけでなく、高速電動機などにも具備させることは可能であり、この場合でも、同様な効果を得ることができる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明の高速回転電機のロータ支持構造では、ロータの他端部を軸支した第２ベアリングを押圧する第２予圧部材と第２リテーナとの間に対しても潤滑油を送り込んでおり、これにより、ロータの他端部において、スクイズ作用により制振効果を発揮するフィルムダンパが新たに設けられたことになるので、ラジアル方向のロータの振動系に新たな減衰が加えられたことになり、また、ロータの両端部において、スクイズ作用により制振効果を発揮するフィルムダンパがほぼ均等に設けられることになるので、ラジアル方向のロータの振動系の不釣り合いが小さくなり、これらにより、高速回転時のロータのラジアル方向の振動をより抑制することができる。
【００６０】
また、本発明の高速回転電機のロータ支持構造では、 第１予圧部材を介して、第１バネ部材が第１ベアリングをロータのスラスト方向で内側に押圧するとともに、第２予圧部材を介して、第２バネ部材が第２ベアリングをロータのスラスト方向で内側に押圧しており、つまり、第１バネ部材と第２バネ部材とが内側に向き合ってロータをそのスラスト方向に押圧することによって、スラスト方向のロータの振動系のばね定数が小さくなるので、高速回転時のロータのスラスト方向の振動をより抑制することができ、また、スラスト方向のロータの振動系の固有振動数も小さくなり、ロータのスラスト方向の共振が低速回転域に移行するので、高速回転時（定格運転時）のロータのスラスト方向の共振現象を回避することができる。
【００６１】
さらに、第１バネ部材と第２バネ部材とが内側に向き合ってロータをそのスラスト方向に押圧することは、ロータのスラスト方向の位置が安定するとともに、ロータのスラスト方向の振動による衝撃がより緩和されるので、第１ベアリングや第２ベアリングなどの寿命が向上することになる。
【００６２】
また、重ね板ばねはダンパの機能があることから、本発明の高速回転電機のロータ支持構造において、第２予圧部材を重ね板ばねにすると、スラスト方向のロータの振動系に新たな減衰を加えることができるので、高速回転時のロータのスラスト方向の振動をより抑制することができる。
【００６３】
また、本発明の高速回転電機のロータ支持構造において、第１リテーナを第１フランジに圧入させて固設するとともに、第２リテーナを第２フランジに圧入させて固設すれば、第１リテーナと第１フランジとの相対摩擦が第１フランジの振動に対するランチェスターダンパとして働くとともに、第２リテーナと第２フランジとの相対摩擦が第２フランジの振動に対するランチェスターダンパとして働くので、第１フランジ及び第２フランジの振動を抑制し、ひいては、高速回転時のロータの振動をより抑制できる。
【００６４】
また、参考発明の高速回転電機のロータ支持構造では、オイルスローワの円周方向に飛散した潤滑油は、フランジの内壁にいったん衝突した後に、フランジの内壁及びフランジの潤滑油噴出口の側壁に沿って流動して、かかる潤滑油噴出口から流出し、あるいは、フランジの潤滑油噴出口の側壁にいったん衝突した後に、かかる潤滑油噴出口の側壁に沿って流動して、かかる潤滑油噴出口から流出するので、潤滑油噴出口から流出する潤滑油は、その勢いが弱められており、ステータの樹脂フランジ部に当たっても、かかる樹脂フランジ部が堀り削られることがないので、オイルスローワの遠心力で振り切られた潤滑油によりステータの樹脂フランジ部が浸食されることを防止できる。
【００６５】
特に、ロータがガスタービンエンジンで高速回転されるものであると、ロータの高速回転などにより、ロータの振動やステータの樹脂フランジ部の浸食の不具合が著しく大きくなる傾向にあるので、参考発明の高速回転電機のロータ支持構造において、ロータがガスタービンエンジンで高速回転されるものであれば、上述した効果を大きく発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の高速回転電機のロータ支持構造を具備する発電機の断面図である。
【図２】  本発明の高速回転電機のロータ支持構造を具備する発電機において、ロータのラジアル方向の振動を測定した結果を、図５と比較して示した図である。
【図３】  本発明の高速回転電機のロータ支持構造を具備する発電機において、フランジの潤滑油噴出口の断面図である。
【図４】  従来技術の高速回転電機のロータ支持構造を具備する発電機の断面図である。
【図５】  従来技術の高速回転電機のロータ支持構造を具備する発電機において、ロータのラジアル方向の振動を測定した結果を示した図である。
【図６】  従来技術の高速回転電機のロータ支持構造を具備する発電機において、ロータのスラスト向の振動を測定した結果を示した図である。
【符号の説明】
１    高速発電機
２１    前側予圧部材
２２    重ね板ばね
１０２    ケーシング
１０７    ステータ
１０８    ロータ
１０９    ステータのハウジング
１１０    ステータのハウジングの縁端部
１２１Ｆ  前側フランジ
１２１Ｒ  後側フランジ
１２２Ｆ  前側リテーナ
１２２Ｒ  後側リテーナ
１２３Ｆ  前側ベアリング
１２３Ｒ  後側ベアリング
１２８    後側予圧部材
１２９    コイルバネ
１２５Ｆ  前側オイルスローワ
１２５Ｒ  後側オイルスローワ
１２７Ｆ  前側潤滑油噴出口
１２７Ｒ  後側潤滑油噴出口
２１２    ステータの樹脂フランジ部
Ｌ    潤滑油
【図１】
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【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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