(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体をラジアル磁気軸受とアキシアル磁気軸受とにより非接触状態に支持する固定部分の軸方向に離間し上記回転体の重心を軸方向に挟んだ２箇所に、回転体の停止時に回転体を支承する深溝玉軸受からなる第１の保護用玉軸受と、斜接玉軸受を２個合わせた第２の保護用玉軸受とをそれぞれ配設し、上記第１の保護用玉軸受は、上記重心より軸方向上側にてその外輪を上記固定部分に固定するとともにその内輪の内径と上記回転体との間にラジアル隙間を有し、上記第２の保護用玉軸受は、上記重心より軸方向下側でかつ上記アキシアル磁気軸受より軸方向上方の位置にてその外輪を上記固定部分に固定するとともにその内輪の内径と上記回転体との間にラジアル隙間を有し、かつ上記内輪は、上記回転体のアキシアル負荷を受けられるよう上記回転体に設けられた上記内輪より大径の段部に対向している磁気軸受装置において、
上記第１の保護用玉軸受と上記回転体の重心との間に第１のラジアル磁気軸受を配設するとともに、上記第２の保護用玉軸受と上記回転体の重心との間に第２のラジアル磁気軸受を配設し、
上記回転体の重心と上記第１の保護用玉軸受との距離を、上記回転体の重心と上記第２の保護用玉軸受との距離より遠いものとし、
回転体の重心から遠い側の上記第１の保護用玉軸受の内輪の内径と回転体間のラジアル方向隙間を、他方の上記第２の保護用玉軸受の内輪の内径と回転体間のラジアル隙間よりも大きくしたことを特徴とする磁気軸受装置。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気軸受装置において、
上記第１の保護用玉軸受および上記第２の保護用玉軸受の少なくとも一方の玉の表面に固体潤滑剤が被覆されていることを特徴とする磁気軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ターボ分子ポンプ等の高速回転する回転部分を支持する磁気軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の磁気軸受装置は、例えば図４（Ａ）に示されるものが知られている。すなわち、固定部分としての筒状のケーシング１０１に回転体としての軸１０２が挿通されている。この回転軸１０２は、上記ケーシング１０１の内周面１０１ａに配設された一対のラジアル磁気軸受１０３および一対のアキシャル磁気軸受１０４により非接触に支持され、例えば３０，０００〜４０，０００ｒｐｍ程度の高速で回転する。そして、回転軸１０２が停止される場合に、高速回転している回転軸１０２が上記磁気軸受１０３，１０４と接触すると、この磁気軸受１０３，１０４が損傷させられる危険性がある。このため、ケーシング１０１の上下２箇所に離間して、回転軸１０２の停止時に回転軸１０２を支承し、回転軸１０２が磁気軸受１０３，１０４に接触しないようにする保護用玉軸受１０５，１０６が設けられている。例えば、上側の保護用玉軸受１０５には図４（Ｂ）のような深溝形の総玉軸受が使用され、下側の保護用玉軸受１０６にはアキシャル方向の負荷も受けられるように図４（Ｃ）のような斜接玉軸受が２個正面合わせで使用されており、それぞれの外輪１０５ａ，１０６ａが上記ケーシング１０１に固定され、それぞれの内輪１０５ｂ，１０６ｂが回転体に対し隙間をもって対向させられている。そして回転軸１０２が停止時に、回転軸１０２を各内輪１０５ｂ，１０６ｂで接触して支承し、いわゆるタッチダウンさせるものである。また、保護用玉軸受１０５，１０６の内、外輪１０５ａ，１０５ｂ，１０６ａ，１０６ｂは、例えばＳＵＳ４４０Ｃ材で、玉１０７，１０８はセラミックス材あるいはＳＵＳ４４０Ｃ材で形成され、玉１０７，１０８の表面には、銀などのコーティング膜が被覆されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の磁気軸受装置においては、上側の保護用玉軸受５の内輪５ｂ内周面と回転軸２外周面間のラジアル方向隙間Ｓ１と、下側の保護用玉軸受６の内輪６ｂ内周面と回転軸２外周面間のラジアル方向隙間Ｓ２とは、通常同一隙間（半径で０．１〜０．２５ｍｍ）と設定されている。ところで、回転軸２のタッチダウン時の振れ回りが回転軸重心Ｇを中心に行われるため、回転軸２の重心位置により回転軸２の上部と下部とで振れ回り半径が相違する。例えば、図５の模式図においては、回転軸２の重心Ｇ位置が下方にあるため、回転軸２の上部の振れ回り半径ｒ１が下部の振れ回り半径ｒ２より大きくなることがわかる。このような回転軸２の上部と下部とで振れ回り半径が相違すると、各保護用玉軸受５，６の内輪５ｂ，６ｂと回転軸２とのラジアル方向隙間Ｓ１，Ｓ２が上述のように同一であることから、振れ回りが大きい回転軸２部位とその部位に対向する内輪のみが接触して減速するため、一方の保護用玉軸受のみが早期に破損することがある。
【０００４】
従って、図４においては、上側の保護用玉軸受５と下側の保護用玉軸受６間の距離Ｌの半分である１／２×Ｌの位置（中間位置）よりも下方に、回転軸２の重心Ｇが位置しており、回転軸２が図５の模式図のように上方で大きく振れ回り、その結果、回転軸２が上側の保護用玉軸受５の内輪５ｂのみに接触して減速するため、上側の保護用玉軸受５のみが早期破損することがある。
【０００５】
そこで、この発明は、上下の保護用玉軸受で回転体をほぼ同時に接触させて、一方の保護用玉軸受のみの早期破損を防止する磁気軸受装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための手段として、回転体をラジアル磁気軸受とアキシアル磁気軸受とにより非接触状態に支持する固定部分の軸方向に離間し上記回転体の重心を軸方向に挟んだ２箇所に、回転体の停止時に回転体を支承する深溝玉軸受からなる第１の保護用玉軸受と、斜接玉軸受を２個合わせた第２の保護用玉軸受とをそれぞれ配設し、上記第１の保護用玉軸受は、上記重心より軸方向上側にてその外輪を上記固定部分に固定するとともにその内輪の内径と上記回転体との間にラジアル隙間を有し、上記第２の保護用玉軸受は、上記重心より軸方向下側でかつ上記アキシアル磁気軸受より軸方向上方の位置にてその外輪を上記固定部分に固定するとともにその内輪の内径と上記回転体との間にラジアル隙間を有し、かつ上記内輪は、上記回転体のアキシアル負荷を受けられるよう上記回転体に設けられた上記内輪より大径の段部に対向している磁気軸受装置において、上記第１の保護用玉軸受と上記回転体の重心との間に第１のラジアル磁気軸受を配設するとともに、上記第２の保護用玉軸受と上記回転体の重心との間に第２のラジアル磁気軸受を配設し、上記回転体の重心と上記第１の保護用玉軸受との距離を、上記回転体の重心と上記第２の保護用玉軸受との距離より遠いものとし、回転体の重心から遠い側の上記第１の保護用玉軸受の内輪の内径と回転体間のラジアル方向隙間を、他方の上記第２の保護用玉軸受の内輪の内径と回転体間のラジアル隙間よりも大きくしたことを特徴とする。
上記の磁気軸受装置においては、さらに、上記第１の保護用玉軸受および上記第２の保護用玉軸受の少なくとも一方の玉の表面に固体潤滑剤が被覆されている構成としてもよい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の具体的実施の形態について図１を参照して説明する。
なお、本願発明の実施形態は、従来構造の図４と同一構造であるため、同一部品には同一符号を付して重複構造説明は避け、特徴事項について説明する。この実施形態においては、回転軸２の重心Ｇが上側の保護用玉軸受５よりも下側の保護用玉軸受６の方に位置している。すなわち、回転軸２の重心Ｇが、上側の保護用玉軸受５と下側の保護用玉軸受６間の距離Ｌの半分である１／２×Ｌの位置（中間位置）よりも下方に位置している。そして、上側の保護用玉軸受５の内輪５ｂ内周面と回転軸２外周面間のラジアル方向隙間Ｓ３を、下側の保護用玉軸受６の内輪６ｂ内周面と回転軸２外周面間のラジアル方向隙間Ｓ４（半径で０．１〜０．２５ｍｍ）よりも半径で０．１ｍｍ以上大きく設定されている。これは模式図である図２においてより理解される。従って、回転軸２のタッチダウン時に、回転軸２が模式図５と同様に上方で大きくなるが、上述のように上側の保護用玉軸受５の内輪５ｂ内周面と回転軸２外周面間のラジアル方向隙間Ｓ３を、下側の保護用玉軸受６の内輪６ｂ内周面と回転軸２外周面間のラジアル方向隙間Ｓ４よりも大きく設定されているため、回転軸２が上下の保護用玉軸受５，６の内輪５ｂ，６ｂとほぼ同時に接触させて減速させることができる。このため、従来のような一方の軸受内輪のみの接触での減速がなくなり、保護用玉軸受５，６の早期破損が防止される。また、１回のタッチダウン減速時間が短くなり、玉７，８の表面にコーティング膜して被覆された銀などの固体潤滑剤の消費が抑えられ、保護用玉軸受５，６の長寿命化が図れる。さらには、タッチダウン減速時間の短縮により、保護用玉軸受５，６の昇温が抑えられ、軸受内部の隙間づまりが発生しにくくなる。
【０００８】
また、別の実施形態は、模式図である図３においてよく判る。この実施形態では、図１の実施形態とは反対に、回転軸２の重心Ｇが上側の保護用玉軸受５の方に位置されている。従って、回転軸２の下方の振れ回りの方が大きくなるため、下側の保護用玉軸受６の内輪６ｂ内周面と回転軸２外周面間のラジアル方向隙間Ｓ６を、上側の保護用玉軸受５の内輪５ｂ内周面と回転軸２外周面間のラジアル方向隙間Ｓ５（半径で０．１〜０．２５ｍｍ）よりも半径で０．１ｍｍ以上大きく設定されている。この構成による効果は上述の図１の場合と同様である。
なお、保護用玉軸受５，６としては、いずれにも深溝玉軸受、斜接玉軸受が適宜用いられる。また、玉軸受は、総玉タイプの他玉保持用の保持器つきであってもよい。
【０００９】
【発明の効果】
このように、本発明では、回転体のタッチダウン時、軸方向両側の保護用玉軸受で回転体をほぼ同時に接触させることができ、軸受の早期の破損が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の磁気軸受装置の断面図である。
【図２】図１の磁気軸受装置の模式図である。
【図３】本発明の別の実施形態の模式図である。
【図４】（Ａ）は従来の磁気軸受装置の断面図、（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ保護用玉軸受の拡大図である。
【図５】図４の磁気軸受装置の模式図である。
【符号の説明】
１    ケーシング
２    回転軸
３    磁気軸受
４    磁気軸受
５    保護用玉軸受
６    保護用玉軸受
７    玉
８    玉
Ｇ    重心
【図１】
0003988325.tif 000002
【図２】
0003988325.tif 000003
【図３】
0003988325.tif 000004
【図４】
0003988325.tif 000005
【図５】
0003988325.tif 000006