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JPH1073006A - 磁気流体懸架タービン - Google Patents

磁気流体懸架タービン

Info

Publication number
JPH1073006A
JPH1073006A JP9185207A JP18520797A JPH1073006A JP H1073006 A JPH1073006 A JP H1073006A JP 9185207 A JP9185207 A JP 9185207A JP 18520797 A JP18520797 A JP 18520797A JP H1073006 A JPH1073006 A JP H1073006A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotor
stator
annular
magnetic
magnet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9185207A
Other languages
English (en)
Inventor
Jerome Delamare
ドゥラマール ジェロム
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sames SA
Original Assignee
Sames SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sames SA filed Critical Sames SA
Publication of JPH1073006A publication Critical patent/JPH1073006A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406—Magnetic bearings
    • F16C32/044—Active magnetic bearings
    • F16C32/0459—Details of the magnetic circuit
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B5/00—Electrostatic spraying apparatus; Spraying apparatus with means for charging the spray electrically; Apparatus for spraying liquids or other fluent materials by other electric means
    • B05B5/025—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns
    • B05B5/04—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns characterised by having rotary outlet or deflecting elements, i.e. spraying being also effected by centrifugal forces
    • B05B5/0415—Driving means; Parts thereof, e.g. turbine, shaft, bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0402—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means combined with other supporting means, e.g. hybrid bearings with both magnetic and fluid supporting means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 環状磁石により生成される周辺磁場が不均一
である。ロータが高速回転するときに不釣り合いを招
く。磁石と空隙の大きさとをセンタリングする磁石の制
御が困難であり、あるタービンと他のタービンとでばら
付きが生じる。 【解決手段】 磁気流体懸架タービン１１は、流体ベア
リング４６および磁気回路３５を備え、磁気回路３５は
ステータ１７内の磁石３６と、ロータ１２とステータ１
７間に位置する強磁性回路の磁極片３８，４０間に形成
される空隙６０とを有する。この強磁性回路は、前記空
隙６０と対面する側に対面センタリング部材６２ａ，６
２ｂ，６３ｃを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、放射状の流体ベア
リングと、ステータに対するロータの放射位置上に起動
的な再センタリング復帰力を発生する磁気回路とを備え
たタイプの磁気流体懸架タービンに関する。本発明は、
より特別には、前記磁気回路の改良に関する。この種の
タービンは、被覆加工製品の噴霧部材を駆動するため用
いることができ、該部材は一般に椀状であって、高速回
転する。
【０００２】
【従来の技術】ヨーロッパ特許公報ＥＰ ０ ５６７
４３６は、ステータとロータとを備え、該ロータおよび
ステータの二つの相互に対面する平坦面（ロータの必要
とされる理論上の回転軸と垂直）間に形成され、放射状
の流体ベアリングを形成する狭隘間隙に送るための空気
噴射手段が設けられる上述した類のタービンを開示して
いる。この流体ベアリングは、その一部が前記ロータ内
に、その一部が前記ステータ内にある磁気回路によって
平衡に保たれ、流体ベアリングの狭隘間隙と同じ平面を
実質的に形成された放射状空隙からなる。先行技術にか
かる装置の磁気回路は、それがロータおよびステータの
放射方向内側の磁石と放射方向外側の磁石からなり、そ
れぞれ、両磁石が相互に対面しかつ前記空隙について対
称的に配置されることに特色を有する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この種のシステムは使
用上は十分であるが、その工業的生産は多数の困難に遭
遇し、困難な修正が特に必要である。
【０００４】遭遇されるこれらの困難は、環状磁石によ
り生成される周辺磁場が不均一であるという事実を含
む。このため、ロータの磁軸がその幾何学的な軸と一致
することは稀である。これは、ロータが高速回転すると
きに不釣り合いを導くことがあり、この欠陥を是正する
ことが困難である。さらに、両磁石はロータに接着され
ている。そのため、磁石と空隙の大きさとをセンタリン
グする磁石の制御が困難であり、あるタービンと他のタ
ービンとでばら付きが生じる。
【０００５】これらすべての理由のため、ロータとステ
ータとを好適とされる対で結合することが必要とされ、
ロータを交換する必要がある場合にメンテナンスの問題
がその後に導かれる。最後に、まれにみられる地磁気
が、高速回転するときに生じる遠心力に対し相対的に低
い抵抗を示す。この種の磁石が破壊するおそれは、製造
業者にロータ内の磁石まわりのアセンブリ（バンディン
グ）を特別な形状とすることを余儀なくさせる。本発明
は、これらすべての不利益を除去する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】より詳細には、本発明
は、ステータと、ロータと、前記ロータおよび前記ステ
ータの間に設けられた放射状の流体ベアリングと、前記
ロータおよび前記ステータの二つの相対向する平坦面間
の狭隘間隙内に流体を噴射するための流体噴射手段と、
一部が前記ロータ内に一部が前記ステータ内にあって前
記狭隘間隙と実質的に同じ平面の空隙を含む磁気回路部
分と、磁石および該磁石と対となり前記空隙の他方の側
部に位置してそれらの間の磁束を該空隙を通して導き前
記ステータに対するロータの放射方向の変位に復帰力を
発生するための対面センタリング部材を含む強磁性回路
とを備えたことを特徴とするものである（請求項１）。
【０００７】前記狭隘間隙を画定する上述した二つの平
坦面はロータの必要とされる理論上の回転軸と垂直であ
る。この軸は、ステータの軸と同軸上にあり、本タービ
ンの主軸でもある。
【０００８】本発明の一つの有利な特徴に従うと、前記
ロータの理論上の回転軸を中心とする単一の環状磁石を
含み（請求項２）、前記磁石が前記ステータ内に配置さ
れている（請求項３）。したがって、それは遠心力を受
けることがない。さらに、永久磁石が完全に等質でない
としても、上述したように、該磁石と対となる強磁性部
分は均質である。それゆえ、その磁場は空隙にて均質で
あり、本システムの磁軸は前記回転軸と一致している。
磁石は電磁石であることが好ましい。
【０００９】本発明の目下の好ましい実施形態では、前
記センタリング部材が、前記ロータおよび前記ステータ
内で対面する組となって同軸上に配置された前記強磁性
回路の環状リブである（請求項５）。ロータ内およびス
テータ内において、前記ロータ内および前記ステータ内
の前記環状リブは、前記流体ベアリングの放射状内側お
よび放射状外側に形成されている（請求項６）。前記流
体ベアリングは、前記磁気回路の部分により包囲される
前記ステータ内に環状非磁性材料製部分を含み、流体源
と連結されて圧力下にありかつ前記ロータの理論上の回
転軸を中心とした円まわりにある一連の子穴を通して前
記狭隘間隙と連通する環状分配チャンバが形成されてい
る（請求項７）。
【００１０】最後に、前記ロータおよび前記ステータの
前記環状リブの前記対向面は、それぞれあらかじめ設定
された値を補償しつつロータおよびステータの環状リブ
の対向面を機械加工することにより規定されていること
に留意することが重要である（請求項９）。したがっ
て、磁気回路の空隙と、前記流体ベアリングの前記狭隘
な間隙に対するその軸上の位置は、非常に正確に調整さ
れる。
【００１１】本発明は、添付図面を参照しつつ好適な実
施形態の方法により示される本発明に従った磁気流体懸
架タービンの後述する説明からよりよく理解され、本発
明の他の有利性がより明確に顕出されよう。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
図面に基づいて詳細に説明する。
【００１３】図は、遠心力を利用する噴霧部材１３を支
持しかつ回転するロータ１２を備えた磁気流体懸架ター
ビン１１を示している。噴霧部材１３は、例えばポリア
ミドのようなプラスチック材料からなる中間台部１４を
介してカップまたは椀状の概略形態を有している。噴霧
部材１３は中央のデフレクタ１５を含む。被覆加工製品
は軸上穴１６内に送られ、遠心力が発生して噴霧部材の
内壁とデフレクタ１５との間に形成される空間内でそれ
が円形の噴霧端に到達するまでそれを散布する。デフレ
クタ１５はその中央付近に狭い傾斜した通路を有し、か
つその前面に、例えば色を変更する際における噴霧部材
の清掃段階において被覆加工製品に代えて噴射される溶
剤を用いて後者を清掃するための開口を有している。
【００１４】タービンはロータ１２とステータ１７とを
完全に備えている。これらの二つのサブアセンブリは、
全体的に見て環状の外形を有している。それゆえ、ステ
ータは、ロータ１２の内側表面に支持されたブレード輪
１９を収容する大きな中央の空洞１８を備える。このた
め、ブレード輪１９が、その軸方向と平行でそれにある
値の放射方向の弾性を与える溝２１を備えたスリーブ２
０によって同軸上に延設される。スリーブは、ロータの
内側端部に形成された環状溝２４と噛合するビード２３
をその外端部に有する。
【００１５】ステータ１７は相互に組み付けられる多数
の環状部分を備える。第一の部分２５は、圧力すなわち
圧縮空気下で流体源と連結される環状チャンバ２８を含
む。第二の環状部分２９は、第一のものと隣接して前記
チャンバ２８を閉止し、前記環状チャンバ２８と連通し
て空気をブレード輪のブレードに指向してそれを回転す
る噴射部３０を含む。他の噴射部３１は、この環状部分
内に形成されて直接空気を前記ブレード輪の制動ノッチ
３２を指向する。噴射部３０，３１は図１において想像
線で示されている。
【００１６】第二のものと隣接して固定された第三の環
状部分３４は、磁気流体懸架システムのステータ部分の
ための支持をしている。それゆえ、第三部分は、磁石３
６および二つの環状磁極３８，４０、強磁性（軟鋼）回
路および放射状流体ベアリングの一部分、すなわち上述
した磁気回路の部材により包囲される非磁性材料製環状
部分４４からなる磁気回路部分３５を備える。圧力（圧
縮空気）下で流体源に連結された環状分配チャンバ４５
は、部分４４内に形成されて磁極４０を閉止する。その
前方外面４４ａは、放射状流体ベアリング４６の一部を
形成する平坦状放射面を構成している。チャンバ４５
は、ロータの理論上の回転軸ｘ−ｘを中心とする円まわ
りの一連の子穴４８を介してロータを送る。該軸はま
た、ステータの空洞１８の対称の主軸でもある。それ
は、静止状態下、すなわちロータが再センタリング力に
さらされないとき、実際のロータの回転軸である。
【００１７】ロータ１２は、ブレード輪１９および中間
台部１４を支持する反磁性材料（アルミニウム）製の環
状部分５０を含む。それはまた、磁気流体懸架システム
のロータ部分をも支持する。より詳細には、それは、強
磁性回路の第三磁極５２が、ステータの非磁性材料製部
分４４と対面する平坦環状部分５４が形成される環状の
凹所をそれ自体が含むようになっている。ステータの対
向面はセラミック被覆５６で覆われ、かつ流体ベアリン
グ４６の他の平坦面を形づくる。動作時において、二つ
の平坦面は、ロータがステータから所定の軸間距離を維
持するために環状チャンバ４５から空気が連続的に噴射
される狭隘間隙５８を画成する。磁気回路はステータに
向けてロータを引きつけることによりロータとステータ
との間のこの狭隘間隙の存在と対向する傾向にある。セ
ラミック被覆は、ロータが高速で回転しているときの空
気圧を削減して流体ベアリングのダメージを阻止する。
【００１８】上述したような磁気回路３５は、狭隘間隙
５８と同様の平面でロータの両側部に実質的に空隙６０
を有している。空隙は、ステータの磁極３８とロータの
磁極５２との間で、流体ベアリングの放射方向外側にし
てステータの磁極４０とロータの磁極５２との間で流体
ベアリングの放射方向内側に形成されている。磁極３
８，４０および５２は、手動で位置決めされて空隙６０
の他方の側部に位置する対面センタリング部材を含んで
おり、それらの間の磁束を前記空隙６０を通して導き、
このようにしてステータに対するロータの放射方向の変
位に復帰力を発生する。
【００１９】上述した本装置において、磁気回路は、ロ
ータの理論上の回転軸を中心とする単一の環状磁石３６
を有利に含むことに留意されたい。この磁石における磁
気の均質性の欠格は強磁性材料製磁極により空隙にて自
動的に修正される。したがって、本システムの磁軸はつ
ねに軸ｘ−ｘと一致することになる。さらに、磁石３６
はステータ内に配置され、それは遠心力の影響を受けな
い。それは、それぞれ強磁性回路の環状磁極３８および
４０と接触して対面する二つの平行な平坦極を備える。
【００２０】上述したセンタリング部材は、強磁性回路
の環状リブ６２ａ，６２ｂ，６３ｃであり、ロータ内お
よびステータ内で対面する組となって同軸上に配置され
ている。より詳細には、リブ６２ａがステータの磁極３
８に設けられ、リブ６３ａがステータの磁極４０の内側
端付近に設けられ、リブ６２ｂ，６３ｂはロータの磁極
５２に設けられて、それぞれがその外側端およびその内
側端付近に位置している。
【００２１】したがって、第一の磁極３８は磁石３６の
両極のいずれかと隣接し流体ベアリングの放射方向外側
で少なくとも二つの環状リブ６２ａの第一グループに供
され、第二の磁極４０は磁石の他の極と隣接し流体ベア
リングの放射方向内側で少なくとも二つの環状リブ６３
ａの第二グループに供される。ロータ２２内において、
第三の磁極５２は、流体ベアリングがステータのリブの
前記第一および第二のグループのリブと対面する放射方
向外側および放射方向内側のそれぞれで少なくとも二つ
の環状リブ６２ｂ，６３ｂの二つのグループに供され
る。
【００２２】図２は磁気空隙６０が流体ベアリングの狭
隘間隙５８より幅広であることが示されている。この空
隙の広さは、流体ベアリングの狭隘間隙５８を画定する
二つの平坦面４４ａ，５６に対しそれぞれあらかじめ設
定された値を補償しつつロータおよびステータの環状リ
ブの対向面を機械加工することにより規定することがで
きる。
【００２３】すべての磁気回路の中でただ一つの磁石が
あるという事実は効果的である。ステータ内に固定した
後に単純な方法で、ステータの製作の最終段階で、特に
空隙を決定する磁極の面を機械加工する後に前記磁石を
磁化することができる。これは、きわめて小さい塵挨ま
たは強磁性材料のかけらの蓄積を避け、ステータの製作
中およびその後の清掃が容易である。それゆえ、磁石の
磁化はステータの製作の最終作業段階でなされ、同軸上
に延設される磁場を生成する磁化コイル内にそれを位置
させるのに十分である。
【００２４】この磁化は、ステータおよび／またはロー
タ内に磁性方向が相反する複数の磁石がある場合、技術
的に非常に困難であろう。
【００２５】これは、一つを超える磁石を備えたこの種
のタービンにおいて、それらを固定する前に、その後の
製作作業の間に強磁性の小片を吸引して保持するという
課題がある磁石を磁化することが一般に好ましいからで
ある。
【００２６】動作時において、磁気回路はロータおよび
ステータ間に軸方向の吸引力を発生し、流体ベアリング
により及ぼされるこれら二つの同部材間の反発力と均衡
する。流体ベアリグの前記狭隘間隙が２０ミクロンのオ
ーダーの幅を有していても、磁気空隙は、１／１０ミリ
のオーダーの値で安定する。ステータに対するロータの
中心位置ずれは、対面する環状リブ間に復帰力を発生し
て急速な再センタリングを行う。環状リブが流体ベアリ
ング４６の反対側にあるという事実は、（流体の）スラ
スト力および（磁力の）吸引力のよりよい均衡に供す
る。外側より内側の環状リブを広くすることにより磁力
は流体ベアリングの反対側で均等になる。さらに、ロー
タ内に支持される軟鋼磁極５２はそれをかたくし、それ
が変形するおそれを削減する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施形態にかかるタービンの縦
断面図である。
【図２】図１のII部を拡大した断面図である。
【符号の説明】 １１ 磁気流体懸架タービン １２ ロータ １３ 噴霧部材 １７ ステータ １８ 空洞 １９ ブレード輪 ２５ 第一の環状部分 ２８ 環状チャン
バ ２９ 第二の環状部分 ３４ 第三の環状
部分 ３５ 磁気回路部分 ３６ 磁石 ３８，４０ 環状磁極 ４４ 非磁性材料
製環状部分 ４５ 環状分配チャンバ ４６ 流体ベアリ
ング ５０ 環状部分 ５２ 第三磁極 ５４ 平坦環状部分 ５６ セラミック
被覆 ５８ 狭隘間隙 ６０ 空隙 ６２ａ，６２ｂ，６３ｃ 環状リブ

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ステータと、ロータと、前記ロータおよ
    び前記ステータの間に設けられた放射状の流体ベアリン
    グと、前記ロータおよび前記ステータの二つの相対向す
    る平坦面間の狭隘間隙内に流体を噴射するための流体噴
    射手段と、一部が前記ロータ内に一部が前記ステータ内
    にあって前記狭隘間隙と実質的に同じ平面の空隙を含む
    磁気回路部分と、磁石および該磁石と対となり前記空隙
    の他方の側部に位置してそれらの間の磁束を該空隙を通
    して導き前記ステータに対するロータの放射方向の変位
    に復帰力を発生するための対面センタリング部材を含む
    強磁性回路とを備えたことを特徴とする磁気流体懸架タ
    ービン。
  2. 【請求項２】 前記ロータの理論上の回転軸を中心とす
    る単一の環状磁石を含むことを特徴とする請求項１に記
    載のタービン。
  3. 【請求項３】 前記磁石が前記ステータ内に配置されて
    いることを特徴とする請求項２に記載のタービン。
  4. 【請求項４】 前記磁石が前記強磁性回路の磁極片と接
    触する二つの平行な平担極を有することを特徴とする請
    求項３に記載のタービン。
  5. 【請求項５】 前記センタリング部材は、前記ロータお
    よび前記ステータ内で対面する組となって同軸上に配置
    された前記強磁性回路の環状リブであることを特徴とす
    る請求項１に記載のタービン。
  6. 【請求項６】 前記ロータ内および前記ステータ内の前
    記環状リブは、前記流体ベアリングの放射状内側および
    放射状外側に形成されていることを特徴とする請求項５
    に記載のタービン。
  7. 【請求項７】 前記流体ベアリングは、前記磁気回路の
    部分により包囲される前記ステータ内に環状非磁性材料
    製部分を含み、流体源と連結されて圧力下にありかつ前
    記ロータの理論上の回転軸を中心とした円まわりにある
    一連の子穴を通して前記狭隘間隙と連通する環状分配チ
    ャンバが形成されていることを特徴とする請求項６に記
    載のタービン。
  8. 【請求項８】 前記強磁性回路は、磁石の両極のいずれ
    かと隣接し流体ベアリングの放射方向外側で少なくとも
    二つの環状リブの第一グループに供される第一の磁極
    と、磁石の他の極と隣接し流体ベアリングの放射方向内
    側で少なくとも二つの環状リブの第二グループに供され
    る第二の磁極と、ロータ内において、流体ベアリングが
    ステータのリブの前記第一および第二のグループのリブ
    と対面する放射方向外側および放射方向内側のそれぞれ
    で少なくとも二つの環状リブの二つのグループに供され
    る第三の磁極とを備える特徴とする請求項６に記載のタ
    ービン。
  9. 【請求項９】 前記ロータおよび前記ステータの前記環
    状リブの前記対向面は、それぞれあらかじめ設定された
    値を補償しつつロータおよびステータの環状リブの対向
    面を機械加工することにより規定されていることを特徴
    とする請求項８に記載のタービン。
  10. 【請求項１０】 前記ロータは前記ステータの同軸上凹
    所内に支持されたブレード輪を支持し、該ステータは前
    記ブレード輪のブレードと対面する前記同軸上の凹所内
    に空気を噴射する空気噴射器を含むことを特徴とする請
    求項１に記載のタービン。
  11. 【請求項１１】 前記ブレード輪は、その同軸方向と平
    行に延設される溝が形成されたスリーブの形状をもった
    中央部分を備えるとともに、ロータの内側端部に形成さ
    れた環状溝と噛合するビードをその外端部に有すること
    を特徴とする請求項１０に記載のタービン。
  12. 【請求項１２】 前記ロータは被覆剤噴霧部材を支持す
    ることを特徴とする請求項１に記載のタービン。
  13. 【請求項１３】 前記ロータの理論上の回転軸を中心と
    する単一の環状磁石を含み、かつ該磁石は前記ステータ
    の製造過程の最終段階で磁化されることを特徴とする請
    求項１に記載のタービン。
JP9185207A 1996-07-10 1997-07-10 磁気流体懸架タービン Pending JPH1073006A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9608608A FR2751028B1 (fr) 1996-07-10 1996-07-10 Turbine a suspension magnetofluidique
FR9608608 1996-07-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH1073006A true JPH1073006A (ja) 1998-03-17

Family

ID=9493901

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9185207A Pending JPH1073006A (ja) 1996-07-10 1997-07-10 磁気流体懸架タービン

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5893517A (ja)
EP (1) EP0818244A1 (ja)
JP (1) JPH1073006A (ja)
CA (1) CA2209522A1 (ja)
FR (1) FR2751028B1 (ja)

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