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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024094613
(43)【公開日】2024-07-10
(54)【発明の名称】軸受装置、及び回転機械
(51)【国際特許分類】
F16C 23/06 20060101AFI20240703BHJP
F16C 27/00 20060101ALI20240703BHJP
F16C 35/077 20060101ALI20240703BHJP
F16C 35/12 20060101ALI20240703BHJP
【ＦＩ】
F16C23/06
F16C27/00 Z
F16C35/077
F16C35/12
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022211268
(22)【出願日】2022-12-28
(71)【出願人】
【識別番号】000006208
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100162868
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 英輔
(74)【代理人】
【識別番号】100161702
【弁理士】
【氏名又は名称】橋本 宏之
(74)【代理人】
【識別番号】100189348
【弁理士】
【氏名又は名称】古都 智
(74)【代理人】
【識別番号】100196689
【弁理士】
【氏名又は名称】鎌田 康一郎
(72)【発明者】
【氏名】岩▲崎▼ 真人
【テーマコード（参考）】
3J012
3J117
【Ｆターム（参考）】
3J012AB03
3J012AB07
3J012BB01
3J012CB03
3J012DB07
3J012DB13
3J012FB10
3J117AA01
3J117CA06
3J117DB04
(57)【要約】
【課題】衝撃を吸収する機能を十分に備えつつ、組付精度を向上させることができる軸受装置、及び回転機械を提供する。
【解決手段】軸受装置は、軸線回りに回転する回転軸を非接触で支持する非接触軸受から、軸線方向に離間した位置に設けられる軸受と、回転軸を軸線の径方向外側から囲うケーシングに取り付けられ、軸受を支持する支持部材と、を備え、軸受は、回転軸と非接触軸受との径方向の隙間以下の隙間を空けて、回転軸を軸線の径方向外側から囲うように配置される内輪と、内輪を径方向外側から囲うように配置される外輪と、内輪と外輪との間に設けられ、外輪に対して内輪を軸線の周方向に回転可能とする転動体と、を有し、支持部材は、外輪を軸線方向に支持し、軸線方向に延びて径方向に弾性変形可能な金属製の第１支持部を有する。
【選択図】図２
【解決手段】軸受装置は、軸線回りに回転する回転軸を非接触で支持する非接触軸受から、軸線方向に離間した位置に設けられる軸受と、回転軸を軸線の径方向外側から囲うケーシングに取り付けられ、軸受を支持する支持部材と、を備え、軸受は、回転軸と非接触軸受との径方向の隙間以下の隙間を空けて、回転軸を軸線の径方向外側から囲うように配置される内輪と、内輪を径方向外側から囲うように配置される外輪と、内輪と外輪との間に設けられ、外輪に対して内輪を軸線の周方向に回転可能とする転動体と、を有し、支持部材は、外輪を軸線方向に支持し、軸線方向に延びて径方向に弾性変形可能な金属製の第１支持部を有する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
軸線回りに回転する回転軸を非接触で支持する非接触軸受から、前記軸線方向に離間した位置に設けられる軸受と、
前記回転軸を前記軸線の径方向外側から囲うケーシングに取り付けられ、前記軸受を支持する支持部材と、
を備え、
前記軸受は、
前記回転軸と前記非接触軸受との前記径方向の隙間以下の隙間を空けて、前記回転軸を前記軸線の前記径方向外側から囲うように配置される内輪と、
前記内輪を前記径方向外側から囲うように配置される外輪と、
前記内輪と前記外輪との間に設けられ、前記外輪に対して前記内輪を前記軸線の周方向に回転可能とする転動体と、
を有し、
前記支持部材は、前記外輪を前記軸線方向に支持し、前記軸線方向に延びて前記径方向に弾性変形可能な金属製の第１支持部を有する軸受装置。
前記回転軸を前記軸線の径方向外側から囲うケーシングに取り付けられ、前記軸受を支持する支持部材と、
を備え、
前記軸受は、
前記回転軸と前記非接触軸受との前記径方向の隙間以下の隙間を空けて、前記回転軸を前記軸線の前記径方向外側から囲うように配置される内輪と、
前記内輪を前記径方向外側から囲うように配置される外輪と、
前記内輪と前記外輪との間に設けられ、前記外輪に対して前記内輪を前記軸線の周方向に回転可能とする転動体と、
を有し、
前記支持部材は、前記外輪を前記軸線方向に支持し、前記軸線方向に延びて前記径方向に弾性変形可能な金属製の第１支持部を有する軸受装置。
【請求項2】
前記支持部材は、前記軸受に対して前記軸線方向片側に設けられている請求項１に記載の軸受装置。
【請求項3】
前記支持部材は、前記軸受に対して前記軸線方向両側に設けられている請求項１に記載の軸受装置。
【請求項4】
前記外輪と前記ケーシングによって前記径方向に挟まれるとともに、前記径方向に弾性変形可能かつ前記第１支持部よりも剛性の小さい第１ダンパー部材をさらに備える請求項１又は２に記載の軸受装置。
【請求項5】
前記外輪の前記軸線方向両側に設けられ、前記第１ダンパー部材が配置される前記外輪と前記ケーシングとの隙間を前記軸線方向両側から覆って閉塞するシール部をさらに備える請求項４に記載の軸受装置。
【請求項6】
前記支持部材は、前記外輪を前記径方向に支持し、前記径方向に延びて前記軸線方向に弾性変形可能な金属製の第２支持部を有する請求項１又は２に記載の軸受装置。
【請求項7】
前記第２支持部よりも剛性の小さい、前記軸線方向に弾性変形可能な第２ダンパー部材をさらに備え、
前記支持部材は、前記第１支持部によって前記外輪と接続され、前記外輪とともに前記第２ダンパー部材を前記軸線方向に挟む支持基部をさらに有する請求項６に記載の軸受装置。
前記支持部材は、前記第１支持部によって前記外輪と接続され、前記外輪とともに前記第２ダンパー部材を前記軸線方向に挟む支持基部をさらに有する請求項６に記載の軸受装置。
【請求項8】
前記外輪は、
前記内輪とともに前記転動体を前記径方向に挟み込む外輪本体と、
前記外輪本体を前記径方向外側から囲うとともに、前記外輪本体が嵌め込まれる嵌込溝を有するハウジングと、
を有し、
前記第１支持部は、前記ハウジングに接続されている請求項１又は２に記載の軸受装置。
前記内輪とともに前記転動体を前記径方向に挟み込む外輪本体と、
前記外輪本体を前記径方向外側から囲うとともに、前記外輪本体が嵌め込まれる嵌込溝を有するハウジングと、
を有し、
前記第１支持部は、前記ハウジングに接続されている請求項１又は２に記載の軸受装置。
【請求項9】
軸線回りに回転する回転軸と、
前記回転軸を非接触で支持する非接触軸受と、
前記回転軸を前記軸線の径方向外側から囲うケーシングと、
前記非接触軸受とは別に前記回転軸を支持可能な軸受装置と、
を備え、
前記軸受装置は、
前記非接触軸受から前記軸線方向に離間した位置に設けられる軸受と、
前記ケーシングに取り付けられ、前記軸受を支持する支持部材と、
を備え、
前記軸受は、
前記回転軸と前記非接触軸受との前記径方向の隙間以下の隙間を空けて、前記回転軸を前記径方向外側から囲うように配置される内輪と、
前記内輪を前記径方向外側から囲うように配置される外輪と、
前記内輪と前記外輪との間に設けられ、前記外輪に対して前記内輪を前記軸線の周方向に回転可能とする転動体と、
を有し、
前記支持部材は、前記外輪を前記軸線方向に支持し、前記軸線方向に延びて前記径方向に弾性変形可能な金属製の第１支持部を有する回転機械。
前記回転軸を非接触で支持する非接触軸受と、
前記回転軸を前記軸線の径方向外側から囲うケーシングと、
前記非接触軸受とは別に前記回転軸を支持可能な軸受装置と、
を備え、
前記軸受装置は、
前記非接触軸受から前記軸線方向に離間した位置に設けられる軸受と、
前記ケーシングに取り付けられ、前記軸受を支持する支持部材と、
を備え、
前記軸受は、
前記回転軸と前記非接触軸受との前記径方向の隙間以下の隙間を空けて、前記回転軸を前記径方向外側から囲うように配置される内輪と、
前記内輪を前記径方向外側から囲うように配置される外輪と、
前記内輪と前記外輪との間に設けられ、前記外輪に対して前記内輪を前記軸線の周方向に回転可能とする転動体と、
を有し、
前記支持部材は、前記外輪を前記軸線方向に支持し、前記軸線方向に延びて前記径方向に弾性変形可能な金属製の第１支持部を有する回転機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、軸受装置、及び回転機械に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、ターボ分子ポンプに搭載される磁気軸受装置が開示されている。軸受装置は、ロータシャフトの下端部を囲んで配置されたタッチダウン軸受と、タッチダウン軸受とその保持部材との間の環状隙間に挿入された波板状緩衝部材とを有する。磁気軸受の動作が急停止した場合や、磁気軸受やロータシャフトの動作が不安定になった場合、ロータシャフトがタッチダウン軸受に接触することがある。このとき、タッチダウン軸受にロータシャフトに直交する方向の衝撃が加わるが、波板状緩衝部材がばねとして作用し、衝撃を吸収することができる。
また、タッチダウン軸受とその保持部材との間の環状隙間に、波板状緩衝部材の代わりに、ゴム等からなるＯリング等を設置する場合もある。
また、タッチダウン軸受とその保持部材との間の環状隙間に、波板状緩衝部材の代わりに、ゴム等からなるＯリング等を設置する場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０００－３４６０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、波板状緩衝部材がばねのように弾性変形するため、タッチダウン軸受とロータシャフトとの間に適切な隙間を設けることが難しい。
また、波板状緩衝部材の代わりにＯリングを設置する場合も、Ｏリングが変形し易く、Ｏリング毎に僅かに硬さが異なるために、適切な隙間を設けることが困難とされている。
また、波板状緩衝部材の代わりにＯリングを設置する場合も、Ｏリングが変形し易く、Ｏリング毎に僅かに硬さが異なるために、適切な隙間を設けることが困難とされている。
【0005】
本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、衝撃を吸収する機能を十分に備えつつ、組付精度を向上させることができる軸受装置、及び回転機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するために、本開示に係る軸受装置は、軸線回りに回転する回転軸を非接触で支持する非接触軸受から、前記軸線方向に離間した位置に設けられる軸受と、前記回転軸を前記軸線の径方向外側から囲うケーシングに取り付けられ、前記軸受を支持する支持部材と、を備え、前記軸受は、前記回転軸と前記非接触軸受との前記径方向の隙間以下の隙間を空けて、前記回転軸を前記軸線の前記径方向外側から囲うように配置される内輪と、前記内輪を前記径方向外側から囲うように配置される外輪と、前記内輪と前記外輪との間に設けられ、前記外輪に対して前記内輪を前記軸線の周方向に回転可能とする転動体と、を有し、前記支持部材は、前記外輪を前記軸線方向に支持し、前記軸線方向に延びて前記径方向に弾性変形可能な金属製の第１支持部を有する。
【0007】
本開示に係る回転機械は、軸線回りに回転する回転軸と、前記回転軸を非接触で支持する非接触軸受と、前記回転軸を前記軸線の径方向外側から囲うケーシングと、前記非接触軸受とは別に前記回転軸を支持可能な軸受装置と、を備え、前記軸受装置は、前記非接触軸受から前記軸線方向に離間した位置に設けられる軸受と、前記ケーシングに取り付けられ、前記軸受を支持する支持部材と、を備え、前記軸受は、前記回転軸と前記非接触軸受との前記径方向の隙間以下の隙間を空けて、前記回転軸を前記径方向外側から囲うように配置される内輪と、前記内輪を前記径方向外側から囲うように配置される外輪と、前記内輪と前記外輪との間に設けられ、前記外輪に対して前記内輪を前記軸線の周方向に回転可能とする転動体と、を有し、前記支持部材は、前記外輪を前記軸線方向に支持し、前記軸線方向に延びて前記径方向に弾性変形可能な金属製の第１支持部を有する。
【発明の効果】
【0008】
本開示の軸受装置、及び回転機械によれば、衝撃を吸収する機能を十分に備えつつ、組付精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本開示の第１実施形態に係る回転機械の構成図である。
【図2】本開示の第１実施形態に係る軸受装置の構成図である。
【図3】本開示の第１実施形態に係る第１支持部を軸線方向から見た図である。
【図4】本開示の第１実施形態の変形例に係る第１支持部を軸線方向から見た図である。
【図5】本開示の第１実施形態の変形例に係る回転機械の構成図である。
【図6】本開示の第２実施形態に係る軸受装置の構成図である。
【図7】本開示の第３実施形態に係る軸受装置の構成図である。
【図8】本開示の第３実施形態に係る第１支持部及び第２支持部を軸線方向から見た図である。
【図9】本開示の第３実施形態の変形例に係る第１支持部及び第２支持部を軸線方向から見た図である。
【図10】本開示の第４実施形態に係る軸受装置の構成図である。
【図11】本開示の第４実施形態に係るシール部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
＜第１実施形態＞
（回転機械の構成）
以下、本開示の実施形態に係る回転機械１００について、図１～図３を参照して説明する。
本実施形態では、図１に示す回転機械１００が例えばターボ冷凍機等に搭載される遠心圧縮機である場合を例に説明する。回転機械１００は、回転軸１と、羽根車２と、ケーシング３と、ラジアル磁気軸受４（非接触軸受）と、スラスト磁気軸受５と、ラジアル変位センサ６と、スラスト変位センサ７と、軸受装置２０とを備える。
（回転機械の構成）
以下、本開示の実施形態に係る回転機械１００について、図１～図３を参照して説明する。
本実施形態では、図１に示す回転機械１００が例えばターボ冷凍機等に搭載される遠心圧縮機である場合を例に説明する。回転機械１００は、回転軸１と、羽根車２と、ケーシング３と、ラジアル磁気軸受４（非接触軸受）と、スラスト磁気軸受５と、ラジアル変位センサ６と、スラスト変位センサ７と、軸受装置２０とを備える。
【0011】
（回転軸）
回転軸１は、軸心部８と、羽根車取付部９と、段差部１０（図２参照）とを有する。
軸心部８は、一方向に延びる円柱状に形成されている。本実施形態では、軸心部８は、水平方向に延在するように配置されている。
以下では、軸心部８の軸線Ｏを中心とした径方向を単に「径方向」と称し、軸線Ｏ回りの周方向を単に「周方向」と称して説明する。
回転軸１は、軸心部８と、羽根車取付部９と、段差部１０（図２参照）とを有する。
軸心部８は、一方向に延びる円柱状に形成されている。本実施形態では、軸心部８は、水平方向に延在するように配置されている。
以下では、軸心部８の軸線Ｏを中心とした径方向を単に「径方向」と称し、軸線Ｏ回りの周方向を単に「周方向」と称して説明する。
【0012】
羽根車取付部９は、軸心部８の軸線Ｏ方向中央部に設けられている。羽根車取付部９は、軸心部８の外周面から径方向外側に張り出すように形成されている。
【0013】
図２に示すように、段差部１０は、径方向外側に張り出したフランジ状の部分である。回転軸１の軸線Ｏ方向の各位置に形成されている。段差部１０は、例えば軸心部８の外周面に軸線Ｏ方向に離間して一対設けられている。この一対の段差部１０のうち、軸線Ｏ方向で羽根車取付部９側の段差部１０を第１段差部１１とし、軸線Ｏ方向で羽根車取付部９と反対側の段差部１０を第２段差部１２とする。これら一対の第１段差部１１と第２段差部１２の組は、羽根車取付部９の軸線Ｏ方向両側に設けられている。
なお、図面上では、回転軸１の形状は簡略化されている。回転軸１の形状は、上述した形状に限られない。例えば、回転軸１に形成される段差部１０は、第１段差部１１や第２段差部１２のみに限られない。
なお、図面上では、回転軸１の形状は簡略化されている。回転軸１の形状は、上述した形状に限られない。例えば、回転軸１に形成される段差部１０は、第１段差部１１や第２段差部１２のみに限られない。
【0014】
（羽根車）
羽根車２は、羽根車取付部９の軸線Ｏ方向中央部に設けられている。羽根車２は、軸線Ｏ方向に複数段配列されたインペラである。
羽根車２は、羽根車取付部９の軸線Ｏ方向中央部に設けられている。羽根車２は、軸線Ｏ方向に複数段配列されたインペラである。
【0015】
各羽根車２は、軸線Ｏ方向から流入する流体Ｇを径方向外側に圧送する。流体Ｇは、いわゆる作動流体である。流体Ｇの例として、例えば空気等が挙げられる。各羽根車２には、流体Ｇが流通する圧縮流路２ａが形成されている。
上述した羽根車２及び回転軸１は、ケーシング３の内に収容されている。
上述した羽根車２及び回転軸１は、ケーシング３の内に収容されている。
【0016】
（ケーシング）
ケーシング３は、羽根車２及び回転軸１のうち羽根車取付部９を含む領域を径方向外側から、周方向全周にわたって覆っている。ケーシング３の軸線Ｏ方向の両端部には、外部から流体Ｇを取り入れるための吸気口１３と、ケーシング３内部で圧縮された流体Ｇを排除するための排気口１４とが、それぞれ設けられている。ケーシング３の内側には、これら吸気口１３と排気口１４とを連通し、縮径と拡径を繰り返す内部空間が形成されている。この内部空間は、複数の羽根車２を収容するとともに、流体Ｇの流路１７の一部を構成している。
さらに、ケーシング３には複数の羽根車２に対して軸線Ｏ方向両側に収容空間Ｓ１がそれぞれ設けられている。この収容空間Ｓ１には、回転軸１を非接触で支持するラジアル磁気軸受４、及びスラスト磁気軸受５が収容されている。
ケーシング３は、羽根車２及び回転軸１のうち羽根車取付部９を含む領域を径方向外側から、周方向全周にわたって覆っている。ケーシング３の軸線Ｏ方向の両端部には、外部から流体Ｇを取り入れるための吸気口１３と、ケーシング３内部で圧縮された流体Ｇを排除するための排気口１４とが、それぞれ設けられている。ケーシング３の内側には、これら吸気口１３と排気口１４とを連通し、縮径と拡径を繰り返す内部空間が形成されている。この内部空間は、複数の羽根車２を収容するとともに、流体Ｇの流路１７の一部を構成している。
さらに、ケーシング３には複数の羽根車２に対して軸線Ｏ方向両側に収容空間Ｓ１がそれぞれ設けられている。この収容空間Ｓ１には、回転軸１を非接触で支持するラジアル磁気軸受４、及びスラスト磁気軸受５が収容されている。
【0017】
（ラジアル磁気軸受）
ラジアル磁気軸受４は、非接触軸受の一例である。ラジアル磁気軸受４は、２つの収容空間Ｓ１内にそれぞれ設けられている。より詳細には、ラジアル磁気軸受４は、軸心部８を径方向外側から覆うように設けられている。ラジアル磁気軸受４は、第１軸受コア４ａと、第１軸受コイル４ｂとを有する。
ラジアル磁気軸受４は、非接触軸受の一例である。ラジアル磁気軸受４は、２つの収容空間Ｓ１内にそれぞれ設けられている。より詳細には、ラジアル磁気軸受４は、軸心部８を径方向外側から覆うように設けられている。ラジアル磁気軸受４は、第１軸受コア４ａと、第１軸受コイル４ｂとを有する。
【0018】
第１軸受コア４ａは、周方向に複数配列されている。第１軸受コア４ａと羽根車取付部９との間には、径方向の隙間Ｓ２が設けられている。この隙間Ｓ２によって、第１軸受コア４ａと回転軸１とが接触することなく、回転軸１は、軸線Ｏ回りに回転することができる。
【0019】
第１軸受コイル４ｂは、各第１軸受コア４ａに設けられている。第１軸受コイル４ｂは、第１軸受コア４ａに巻線を巻き付けられ、径方向に延びる円筒状に形成されている。第１軸受コイル４ｂに電流が流れると、回転軸１の周方向全周にわたって径方向の磁気力が働く。これにより、回転軸１は、ラジアル磁気軸受４から径方向に浮上した状態で支持される。
【0020】
スラスト磁気軸受５は、２つの収容空間Ｓ１のうち吸気口１３側の収容空間Ｓ１内に設けられている。また、スラスト磁気軸受５は、収容空間Ｓ１内でラジアル磁気軸受４よりも軸線Ｏ方向で多段の羽根車２から離間した位置に設けられている。
以下では、軸線Ｏ方向のうち、スラスト磁気軸受５側を軸線Ｏ方向一方側と称し、スラスト磁気軸受５とは反対側を軸線Ｏ方向他方側と称して説明する場合がある。
スラスト磁気軸受５は、スラストディスク５ａと、第２軸受コア５ｂと、第２軸受コイル５ｃとを有する。
以下では、軸線Ｏ方向のうち、スラスト磁気軸受５側を軸線Ｏ方向一方側と称し、スラスト磁気軸受５とは反対側を軸線Ｏ方向他方側と称して説明する場合がある。
スラスト磁気軸受５は、スラストディスク５ａと、第２軸受コア５ｂと、第２軸受コイル５ｃとを有する。
【0021】
スラストディスク５ａは、軸心部８の周りに設けられている。スラストディスク５ａは、軸心部８の外周面に取り付けられている。スラストディスク５ａは、軸心部８の外周面から径方向外側に鍔状に張り出している。
【0022】
第２軸受コア５ｂは、スラストディスク５ａを挟んで軸線Ｏ方向両側に一対設けられている。第２軸受コア５ｂは、軸心部８を径方向外側から覆う円環状に形成されている。各第２軸受コア５ｂと、スラストディスク５ａとの間には、軸線Ｏ方向の隙間Ｓ３が設けられている。この隙間Ｓ３によって、第２軸受コア５ｂとスラストディスク５ａとが接触することなく、回転軸１が軸線Ｏ回りに回転することができる。
【0023】
スラストディスク５ａと対向する側の各第２軸受コア５ｂの表面には、溝部１５が設けられている。溝部１５は、スラストディスク５ａに向けて開口し、周方向に延びる円環状に形成されている。以下では、第２軸受コア５ｂのうち、溝部１５によって囲われた径方向内側の部分を、巻付部１６と称する。
【0024】
第２軸受コイル５ｃは、各第２軸受コア５ｂに設けられている。第２軸受コイル５ｃは、第２軸受コア５ｂの溝部１５内に配置されている。第２軸受コイル５ｃは、第２軸受コア５ｂの巻付部１６に巻線を巻き付けられ、軸線Ｏ方向に延びる円筒状に形成されている。第２軸受コイル５ｃに電流が流れると、スラストディスク５ａに軸線Ｏ方向の磁気力が働く。これにより、回転軸１に取り付けられたスラストディスク５ａが、スラスト磁気軸受５から軸線Ｏ方向に浮上した状態で支持される。
【0025】
上述したラジアル磁気軸受４は、回転軸１の径方向位置に応じてその磁気力を調整される。また、スラスト磁気軸受５は、回転軸１の軸線Ｏ方向位置に応じてその磁気力を調整される。
そのため、回転機械１００には、回転軸１の径方向の変位を検知するラジアル変位センサ６と、回転軸１の軸線Ｏ方向の変位を検知するスラスト変位センサ７とが設けられている。
そのため、回転機械１００には、回転軸１の径方向の変位を検知するラジアル変位センサ６と、回転軸１の軸線Ｏ方向の変位を検知するスラスト変位センサ７とが設けられている。
【0026】
（ラジアル変位センサ）
ラジアル変位センサ６は、ラジアル磁気軸受４毎に設けられている。ラジアル変位センサ６は、対応するラジアル磁気軸受４と同じ収容空間Ｓ１内に配置されている。ラジアル変位センサ６は、検知した回転軸１の径方向の変位を不図示のコントローラに送る。このコントローラは、ラジアル変位センサ６の検知結果に基づいて、ラジアル磁気軸受４の磁気力を調整する。
ラジアル変位センサ６は、ラジアル磁気軸受４毎に設けられている。ラジアル変位センサ６は、対応するラジアル磁気軸受４と同じ収容空間Ｓ１内に配置されている。ラジアル変位センサ６は、検知した回転軸１の径方向の変位を不図示のコントローラに送る。このコントローラは、ラジアル変位センサ６の検知結果に基づいて、ラジアル磁気軸受４の磁気力を調整する。
【0027】
（スラスト変位センサ）
スラスト変位センサ７は、スラスト磁気軸受５が配置される収容空間Ｓ１内に配置されている。さらに、スラスト変位センサ７は、軸心部８の軸線Ｏ方向一方側の端部と、軸線Ｏ方向に対向するように配置されている。スラスト変位センサ７は、検知した回転軸１の軸線Ｏ方向の変位をラジアル変位センサ６と同様に不図示のコントローラに送る。このコントローラは、スラスト変位センサ７の検知結果に基づいて、スラスト磁気軸受５の磁気力を調整する。
スラスト変位センサ７は、スラスト磁気軸受５が配置される収容空間Ｓ１内に配置されている。さらに、スラスト変位センサ７は、軸心部８の軸線Ｏ方向一方側の端部と、軸線Ｏ方向に対向するように配置されている。スラスト変位センサ７は、検知した回転軸１の軸線Ｏ方向の変位をラジアル変位センサ６と同様に不図示のコントローラに送る。このコントローラは、スラスト変位センサ７の検知結果に基づいて、スラスト磁気軸受５の磁気力を調整する。
【0028】
回転軸１は、上述したラジアル磁気軸受４によって径方向に適切に支持されている。しかしながら、これらラジアル磁気軸受４が意図しないタイミングで動作を停止する、又は、ラジアル磁気軸受４や回転軸１の動作が不安定になると、回転中の回転軸１がラジアル磁気軸受４に接触する場合がある（タッチダウン）。このような事態を防ぐため、回転機械１００には、タッチダウン対策としてラジアル磁気軸受４とは別に、回転軸１を支持可能な軸受装置２０が設けられている。
【0029】
（軸受装置）
軸受装置２０は、所謂応急軸受である。すなわち、軸受装置２０は、意図しないタイミングで回転軸１とラジアル磁気軸受４とが接近した場合に、回転軸１とラジアル磁気軸受４との接触を防止する。軸受装置２０は、ケーシング３内に収容されている。軸受装置２０は、ケーシング３に全体又はその一部を交換可能に取り付けられている。軸受装置２０は、羽根車取付部９を挟んで軸心部８の軸線Ｏ方向両端部に設けられている。軸受装置２０は、羽根車取付部９を基準としてラジアル変位センサ６よりも軸線Ｏ方向外側に位置している。２つの軸受装置２０のうち、軸線Ｏ方向一方側の軸受装置２０は、軸線Ｏ方向でラジアル磁気軸受４とスラスト磁気軸受５との間に設けられている。なお、このような軸受装置２０の配置は、あくまでも一例であり、状況に応じて適宜変更可能である。以下では、軸線Ｏ方向他方側の軸受装置２０を例に説明する。
図２示すように、軸受装置２０は、軸受３０と、支持部材４０と、第１ダンパー部材２１とを備える。
軸受装置２０は、所謂応急軸受である。すなわち、軸受装置２０は、意図しないタイミングで回転軸１とラジアル磁気軸受４とが接近した場合に、回転軸１とラジアル磁気軸受４との接触を防止する。軸受装置２０は、ケーシング３内に収容されている。軸受装置２０は、ケーシング３に全体又はその一部を交換可能に取り付けられている。軸受装置２０は、羽根車取付部９を挟んで軸心部８の軸線Ｏ方向両端部に設けられている。軸受装置２０は、羽根車取付部９を基準としてラジアル変位センサ６よりも軸線Ｏ方向外側に位置している。２つの軸受装置２０のうち、軸線Ｏ方向一方側の軸受装置２０は、軸線Ｏ方向でラジアル磁気軸受４とスラスト磁気軸受５との間に設けられている。なお、このような軸受装置２０の配置は、あくまでも一例であり、状況に応じて適宜変更可能である。以下では、軸線Ｏ方向他方側の軸受装置２０を例に説明する。
図２示すように、軸受装置２０は、軸受３０と、支持部材４０と、第１ダンパー部材２１とを備える。
【0030】
（軸受）
軸受３０は、ラジアル磁気軸受４から軸線Ｏ方向に離間した位置に設けられている。軸受３０は、内輪３１と、外輪３２と、転動体３３とを有する。
軸受３０は、ラジアル磁気軸受４から軸線Ｏ方向に離間した位置に設けられている。軸受３０は、内輪３１と、外輪３２と、転動体３３とを有する。
【0031】
内輪３１は、回転軸１とラジアル磁気軸受４との径方向の隙間Ｓ２以下の隙間Ｓ４を空けて、回転軸１を軸線Ｏの径方向外側から囲うように配置されている。内輪３１は、軸線Ｏ方向に並んで２つ設けられている。また、これらの内輪３１は、例えば軸線Ｏ方向に隣り合う２つの段差部１０（本実施形態では第１段差部１１と第２段差部１２）の間に、軸線Ｏ方向に所定の間隔をあけて設けられている。
【0032】
外輪３２は、内輪３１を径方向外側から囲うように配置されている。外輪３２は、ケーシング３の内周面３ａと径方向に所定の隙間Ｓ５を空けて配置されている。外輪３２は、外輪本体３４と、ハウジング３５とを有する。
外輪本体３４は、軸線Ｏを中心とした、周方向に延びる円環状の部材である外輪本体３４は、内輪３１と同一の軸線Ｏ方向位置に内輪３１と同数だけ設けられている。すなわち、外輪本体３４は、２つ設けられている。
外輪本体３４は、軸線Ｏを中心とした、周方向に延びる円環状の部材である外輪本体３４は、内輪３１と同一の軸線Ｏ方向位置に内輪３１と同数だけ設けられている。すなわち、外輪本体３４は、２つ設けられている。
【0033】
ハウジング３５は、外輪本体３４を径方向外側から囲っている。ハウジング３５は、底壁部３６と、側壁部３７と、嵌込溝３８とを有する。
底壁部３６は、外輪本体３４と同様に、軸線Ｏを中心とした、周方向に延びる円環状に形成されている。底壁部３６の外周面には、径方向外側に開口する第１溝３６ａが形成されている。第１溝３６ａは、軸線Ｏ方向に並んで２つ設けられている。第１溝３６ａは、周方向に延びる円環状に形成されている。
底壁部３６は、外輪本体３４と同様に、軸線Ｏを中心とした、周方向に延びる円環状に形成されている。底壁部３６の外周面には、径方向外側に開口する第１溝３６ａが形成されている。第１溝３６ａは、軸線Ｏ方向に並んで２つ設けられている。第１溝３６ａは、周方向に延びる円環状に形成されている。
【0034】
側壁部３７は、底壁部３６の軸線Ｏ方向両端部に設けられている。各側壁部３７は、底壁部３６と同様に、軸線Ｏを中心とした、周方向に延びる円環状に形成されている。側壁部３７の外周面は、底壁部３６の外周面と面一となっている。側壁部３７の内周面は、底壁部３６の内周面よりも径方向内側に位置している。
【0035】
嵌込溝３８は、上記底壁部３６及び、一対の側壁部３７によって囲われて形成されている。嵌込溝３８は、径方向内側に開口している。嵌込溝３８には、上記２つの外輪本体３４が嵌め込まれている。嵌込溝３８を形成する底壁部３６及び、一対の側壁部３７には、外輪本体３４が隙間なく当接している。
【0036】
転動体３３は、内輪３１と外輪３２との間に設けられている。より詳細には、転動体３３は、内輪３１及び外輪本体３４によって径方向に挟み込まれている。転動体３３は、周方向に並んで複数配置されている。転動体３３は、例えば玉であり、外輪３２に対して内輪３１を軸線Ｏの周方向に回転可能とする。
上述した軸受３０は、支持部材４０によって支持されている。
上述した軸受３０は、支持部材４０によって支持されている。
【0037】
（支持部材）
支持部材４０は、ケーシング３に取り付けられている。支持部材４０は、軸受３０に対して軸線Ｏ方向片側に設けられている。より詳細には、支持部材４０は、軸受３０に対して軸線Ｏ方向で、ラジアル変位センサ６とは反対側に設けられている。支持部材４０は、支持基部４１と、第１支持部４２とを有する。
支持基部４１は、ケーシング３の内周面３ａに取り付けられている。支持基部４１は、軸線Ｏを中心とした周方向に延びる環状に形成されている。支持基部４１は、例えばボルトによって締結固定され、ケーシング３に対して着脱可能とされている。
支持部材４０は、ケーシング３に取り付けられている。支持部材４０は、軸受３０に対して軸線Ｏ方向片側に設けられている。より詳細には、支持部材４０は、軸受３０に対して軸線Ｏ方向で、ラジアル変位センサ６とは反対側に設けられている。支持部材４０は、支持基部４１と、第１支持部４２とを有する。
支持基部４１は、ケーシング３の内周面３ａに取り付けられている。支持基部４１は、軸線Ｏを中心とした周方向に延びる環状に形成されている。支持基部４１は、例えばボルトによって締結固定され、ケーシング３に対して着脱可能とされている。
【0038】
第１支持部４２は、支持基部４１と外輪３２とを接続している。第１支持部４２は、外輪３２を軸線Ｏ方向に支持している。より詳細には、第１支持部４２の軸線Ｏ方向で軸受３０側の端部は、ハウジング３５の側壁部３７に接続されている。第１支持部４２は、軸線Ｏ方向に延びて径方向に弾性変形可能な金属製の部材である。軸受装置２０に径方向の衝撃が加えられた時、第１支持部４２が径方向に弾性変形することにより、径方向の衝撃が吸収される。
【0039】
図３に示すように、第１支持部４２は、周方向に等間隔に複数（本実施形態では、４つ）設けられている。図２に示すように、各第１支持部４２は、軸線Ｏ方向に延びる棒状に形成されている。ハウジング３５の側壁部３７、支持基部４１、及び複数の第１支持部４２によって、所謂かごばねを形成している。
【0040】
第１支持部４２は、例えば１つの母材を削り出すことによって、ハウジング３５及び支持基部４１と一体に形成されている。
また、本実施形態では、上述した第１支持部４２の他、径方向の衝撃をより良く吸収するために径方向に弾性変形可能な第１ダンパー部材２１が設けられている。
また、本実施形態では、上述した第１支持部４２の他、径方向の衝撃をより良く吸収するために径方向に弾性変形可能な第１ダンパー部材２１が設けられている。
【0041】
（第１ダンパー部材）
第１ダンパー部材２１は、外輪３２とケーシング３によって径方向に挟まれている。すなわち、第１ダンパー部材２１は、外輪３２とケーシング３との径方向の隙間Ｓ５に配置されている。第１ダンパー部材２１は、外輪３２及びケーシング３に密着している。第１ダンパー部材２１の剛性は、第１支持部４２の剛性よりも小さい。第１ダンパー部材２１は、例えば、軸線Ｏを中心とした周方向に延びる円環状に形成されたゴム製のＯリングである。このため、第１ダンパー部材２１は、径方向だけでなく、軸線Ｏ方向及び周方向にも弾性変形可能である。第１ダンパー部材２１は、外輪３２の外周面に形成された第１溝３６ａに嵌め込まれている。第１ダンパー部材２１は、ハウジング３５の外周面よりも径方向外側に突出している。
第１ダンパー部材２１は、外輪３２とケーシング３によって径方向に挟まれている。すなわち、第１ダンパー部材２１は、外輪３２とケーシング３との径方向の隙間Ｓ５に配置されている。第１ダンパー部材２１は、外輪３２及びケーシング３に密着している。第１ダンパー部材２１の剛性は、第１支持部４２の剛性よりも小さい。第１ダンパー部材２１は、例えば、軸線Ｏを中心とした周方向に延びる円環状に形成されたゴム製のＯリングである。このため、第１ダンパー部材２１は、径方向だけでなく、軸線Ｏ方向及び周方向にも弾性変形可能である。第１ダンパー部材２１は、外輪３２の外周面に形成された第１溝３６ａに嵌め込まれている。第１ダンパー部材２１は、ハウジング３５の外周面よりも径方向外側に突出している。
【0042】
（軸受装置の動作）
続いて、上述した軸受装置２０の動作について説明する。
例えば、ラジアル磁気軸受４が急停止する等してラジアル磁気軸受４と回転軸１とが接近すると、ラジアル磁気軸受４と回転軸１とが接触する前に、軸受装置２０の内輪３１と回転軸１とが接触する。この時、軸受装置２０には、回転軸１からの径方向の衝撃が加えられるが、第１ダンパー部材２１に加えて第１支持部４２が径方向に弾性変形することにより、径方向の衝撃が吸収される。
続いて、上述した軸受装置２０の動作について説明する。
例えば、ラジアル磁気軸受４が急停止する等してラジアル磁気軸受４と回転軸１とが接近すると、ラジアル磁気軸受４と回転軸１とが接触する前に、軸受装置２０の内輪３１と回転軸１とが接触する。この時、軸受装置２０には、回転軸１からの径方向の衝撃が加えられるが、第１ダンパー部材２１に加えて第１支持部４２が径方向に弾性変形することにより、径方向の衝撃が吸収される。
【0043】
（作用効果）
上記構成の軸受装置２０、及び回転機械１００では、以下の作用効果を発揮することができる。
上記構成の軸受装置２０、及び回転機械１００では、以下の作用効果を発揮することができる。
【0044】
本実施形態では、軸受装置２０は、軸受３０と、支持部材４０とを備える。軸受３０は、ラジアル磁気軸受４から、軸線Ｏ方向に離間した位置に設けられている。支持部材４０は、回転軸１を軸線Ｏの径方向外側から囲うケーシング３に取り付けられ、軸受３０を支持する。さらに、支持部材４０は、軸受３０の外輪３２を軸線Ｏ方向に支持する第１支持部４２を有する。第１支持部４２は、軸線Ｏ方向に延びて径方向に弾性変形可能な金属製の部材である。
【0045】
例えば、ラジアル磁気軸受４が意図せずして動作を停止すると、回転軸１が軸受３０に接触して軸受３０に径方向の衝撃が加わる。本実施形態によれば、第１支持部４２が径方向に弾性変形することにより、軸受３０に加わる径方向の衝撃を吸収することができる。すなわち、回転軸１からの衝撃荷重に対するダンパー性能を軸受装置２０に付与することができる。
また、第１支持部４２は金属製であるため、第１支持部４２はある一定以上の剛性を有する。このため、軸受装置２０の取付時には第１支持部４２の変形が抑制されるので、回転軸１と内輪３１との隙間Ｓ４を適切に設定することが容易となる。よって、軸受装置２０が衝撃を吸収する機能を十分に備えつつ、軸受装置２０の組付精度を向上させることができる。
また、第１支持部４２は金属製であるため、第１支持部４２はある一定以上の剛性を有する。このため、軸受装置２０の取付時には第１支持部４２の変形が抑制されるので、回転軸１と内輪３１との隙間Ｓ４を適切に設定することが容易となる。よって、軸受装置２０が衝撃を吸収する機能を十分に備えつつ、軸受装置２０の組付精度を向上させることができる。
【0046】
軸受装置２０の組付精度が向上されるので、軸受装置２０の定量的な評価が容易となる。例えば、ラジアル磁気軸受４の動作が急停止して回転中の回転軸１が落下した場合における、衝撃荷重や、軸受装置２０の急加減速等に対する軸受装置２０の寿命の評価が容易となる。このため、軸受装置２０が、適用先の装置に適するか否かについて容易に判断することができるので、設計指針や設計プロセスの決定が容易となる。さらに、軸受装置２０の適用に適するか否か、及び軸受装置２０の交換時期を的確に判断することができるので、軸受装置２０を健全に利用することができる。すなわち、健全性を向上させることができる。
【0047】
本実施形態では、支持部材４０は、軸受３０に対して軸線Ｏ方向片側に設けられている。
【0048】
これにより、軸受３０を基準として軸線Ｏ方向で支持部材４０とは反対側の空きスペースに他の部材や装置を設置することができる。したがって、レイアウト性を向上させることができる。さらに、回転機械１００を小型化することができる。
【0049】
本実施形態では、軸受装置２０は、外輪３２とケーシング３によって径方向に挟まれた径方向に弾性変形可能な第１ダンパー部材２１をさらに備える。第１ダンパー部材２１の剛性は、第１支持部４２の剛性よりも小さい。
【0050】
これにより、軸受装置２０は、第１支持部４２に加えて、第１ダンパー部材２１によって径方向の衝撃を吸収することができる。したがって、軸受装置２０は、回転軸１からの衝撃をより良好に吸収することができる。すなわち、軸受装置２０のダンパー性能をより一層向上させることができる。なお、軸受３０は、第１ダンパー部材２１よりも剛性の大きい第１支持部４２によって支持されているため、軸受３０の径方向の位置ずれが防止される。よって、組付精度を維持することができる。
【0051】
さらに、第１ダンパー部材２１は、軸受３０の外輪３２及びケーシング３に密着している。
これにより、例えば第１ダンパー部材２１間に油を封入して油膜を形成することができる。この油膜は、スクイーズ膜ダンパーとして機能するため、軸受装置に所謂スクイーズ効果を付与することが可能となる。
これにより、例えば第１ダンパー部材２１間に油を封入して油膜を形成することができる。この油膜は、スクイーズ膜ダンパーとして機能するため、軸受装置に所謂スクイーズ効果を付与することが可能となる。
【0052】
本実施形態では、外輪３２は、外輪本体３４と、ハウジング３５とを有する。外輪本体３４は、内輪３１とともに転動体３３を径方向に挟み込んでいる。ハウジング３５は、外輪本体３４を径方向外側から囲っている。さらに、ハウジング３５は、外輪本体３４が嵌め込まれる嵌込溝３８を有する。
【0053】
これにより、ハウジング３５が取り付けられた状態で、内輪３１、外輪本体３４、及び転動体３３のみを交換することができる。このため、回転軸１からの衝撃が直接加えられる軸受装置２０の径方向内側部分のみ交換することができる。よって、メンテナンス性が向上される。
【0054】
上記第１実施形態では、各第１支持部４２は、軸線Ｏ方向に延びる棒状に形成され、ハウジング３５の側壁部３７、支持基部４１、及び複数の第１支持部４２によって、所謂かごばねを形成しているとしたが、これに限るものではない。例えば、図４に示すように、第１支持部４２は、軸線Ｏ方向に延びる板バネであってもよい。さらに、第１支持部４２は、周方向に沿って湾曲している。この場合、第１支持部４２の板厚方向は、径方向とおおむね一致している。この板状の第１支持部４２は、周方向に等間隔に複数配置されている。なお、第１支持部４２は、周方向に沿って湾曲していなくてもよい。
【0055】
また、上記第１実施形態では、回転機械１００が一対のラジアル磁気軸受４間に多段の羽根車２を有した遠心圧縮機である場合を例に説明したが、これに限られない。例えば図５に示すように、回転機械１００は、一対のラジアル磁気軸受４間に、ステータ１８による電磁気力を受けて回転するロータ２Ａを有した電動モータであってもよい。このように、軸受装置２０は、遠心圧縮機の他、電動モータやＬＮＧポンプ、タービン等、他の回転機械にも適用可能とされている。さらに、回転機械内における軸受装置２０の配置も適宜変更可能である。
【0056】
＜第２実施形態＞
続いて、第２実施形態に係る回転機械２００、及び軸受装置２２０について、図６を参照して説明する。なお、第２実施形態では、上記実施形態と共通する構成については図中に同一の名称・符号を付す等して、その説明を適宜省略する。
続いて、第２実施形態に係る回転機械２００、及び軸受装置２２０について、図６を参照して説明する。なお、第２実施形態では、上記実施形態と共通する構成については図中に同一の名称・符号を付す等して、その説明を適宜省略する。
【0057】
図６に示すように、本実施形態では、支持部材４０が軸受３０に対して軸線Ｏ方向両側に設けられている。
軸受３０よりも軸線Ｏ方向で羽根車２側には、ラジアル変位センサ６が設置されているため、２つの支持部材４０のうち、羽根車２側の支持部材４０は、ラジアル変位センサ６分だけ羽根車２から軸線Ｏ方向に離間した位置に設けられている。
軸受３０よりも軸線Ｏ方向で羽根車２側には、ラジアル変位センサ６が設置されているため、２つの支持部材４０のうち、羽根車２側の支持部材４０は、ラジアル変位センサ６分だけ羽根車２から軸線Ｏ方向に離間した位置に設けられている。
【0058】
（作用効果）
上記構成の軸受装置２２０、及び回転機械２００では、以下の作用効果を発揮することができる。
上記構成の軸受装置２２０、及び回転機械２００では、以下の作用効果を発揮することができる。
【0059】
本実施形態では、支持部材４０は、軸受３０に対して軸線Ｏ方向両側に設けられている。
【0060】
これにより、軸受装置２２０は、一対の支持部材４０によって軸受３０を軸線Ｏ方向両側から支持することができる。したがって、回転軸１からの径方向の衝撃に対して、より良好に耐えることができる。軸受装置２２０の耐久性を向上させることができる。
【0061】
＜第３実施形態＞
続いて、第３実施形態に係る回転機械３００、及び軸受装置３２０について、図７、図８を参照して説明する。なお、第３実施形態では、上記実施形態と共通する構成については図中に同一の名称・符号を付す等して、その説明を適宜省略する。
続いて、第３実施形態に係る回転機械３００、及び軸受装置３２０について、図７、図８を参照して説明する。なお、第３実施形態では、上記実施形態と共通する構成については図中に同一の名称・符号を付す等して、その説明を適宜省略する。
【0062】
図７に示すように、ケーシング３０３は、軸受３３０と径方向に重なる位置に、径方向内側に向けて突出した突出部３０３ｂを有する。突出部３０３ｂは、軸線Ｏを中心とした周方向に延びる環状に形成されている。このため、ケーシング３０３の内周面３０３ａは、少なくとも軸受３３０の軸線Ｏ方向位置で径方向内側に向けて突出した段状に形成されている。
【0063】
また、本実施形態の外輪３３２のハウジング３３５は、側壁部３３７に第２溝３３７ａを有する。
第２溝３３７ａは、軸線Ｏ方向で底壁部３６とは反対側の側壁部３３７の表面に形成されている。第２溝３３７ａは、軸線Ｏ方向に開口している。第２溝３３７ａは、軸線Ｏを中心とした周方向に延びる環状に形成されている。第２溝３３７ａは、第１支持部４２よりも径方向内側に設けられている。
第２溝３３７ａは、軸線Ｏ方向で底壁部３６とは反対側の側壁部３３７の表面に形成されている。第２溝３３７ａは、軸線Ｏ方向に開口している。第２溝３３７ａは、軸線Ｏを中心とした周方向に延びる環状に形成されている。第２溝３３７ａは、第１支持部４２よりも径方向内側に設けられている。
【0064】
また、本実施形態の支持部材３４０は、第２実施形態と同様に、支持部材３４０が軸受３３０に対して軸線Ｏ方向両側に設けられている。支持部材３４０は、支持基部３４１と、第１支持部４２と、第２支持部３４３とを有する。
本実施形態の支持基部３４１は、第１実施形態と同様に、支持基部３４１は、軸線Ｏを中心とした周方向に延びる環状に形成されている。ただし、支持基部３４１は、軸線Ｏを含む断面視で、Ｌ字状に形成されている。支持基部３４１は、第１基部３４４と、第２基部３４５とを有する。
本実施形態の支持基部３４１は、第１実施形態と同様に、支持基部３４１は、軸線Ｏを中心とした周方向に延びる環状に形成されている。ただし、支持基部３４１は、軸線Ｏを含む断面視で、Ｌ字状に形成されている。支持基部３４１は、第１基部３４４と、第２基部３４５とを有する。
【0065】
第１基部３４４は、軸線Ｏを含む断面視で径方向に長い矩形状に形成されている。第１基部３４４は、ケーシング３０３の内周面３０３ａとの間に径方向の隙間を空けて設けられている。第１基部３４４は、第１支持部４２によって軸線Ｏ方向に外輪３３２を構成するハウジング３３５と接続されている。
【0066】
第２基部３４５は、第１基部３４４から軸線Ｏ方向で軸受３３０側に延びている。第２基部３４５との側壁部３３７との間には、軸線Ｏ方向の隙間が設けられている。第２基部３４５は、第１支持部４２よりも径方向内側に位置している。第２基部３４５は、ハウジング３３５に形成された第２溝３３７ａと、軸線Ｏ方向に対向している。
【0067】
第２支持部３４３は、第１基部３４４とケーシング３０３との隙間に設けられている。第２支持部３４３は、第１基部３４４の外周面とケーシング３０３の内周面３０３ａとを径方向に接続している。本実施形態では、第２支持部３４３は、支持基部３４１及び第１支持部４２を介して外輪３３２に接続されている。このため、第２支持部３４３は、支持基部３４１及び第１支持部４２を介して外輪３３２を径方向に支持している。
【0068】
第２支持部３４３は、径方向に延びて軸線Ｏ方向に弾性変形可能な金属製の部材である。軸受装置３２０に軸線Ｏ方向の衝撃が加えられた時、第２支持部３４３が軸線Ｏ方向に弾性変形することにより、軸線Ｏ方向の衝撃が吸収される。
【0069】
図８に示すように、第２支持部３４３は、周方向に等間隔に複数（本実施形態では、４つ）設けられている。複数の第２支持部３４３は、例えば複数の第１支持部４２と同一の周方向位置に設けられている。図７に示すように、各第２支持部３４３は、径方向に延びる棒状に形成されている。
【0070】
第２支持部３４３は、例えば１つの母材を削り出すことによって、ハウジング３３５、支持基部３４１、及び第１支持部４２と一体に形成されている。
また、本実施形態では、上述した第２支持部３４３の他、径方向の衝撃をより良く吸収するために、軸受装置３２０は、軸線Ｏ方向に弾性変形可能な第２ダンパー部材３２２をさらに備える。
また、本実施形態では、上述した第２支持部３４３の他、径方向の衝撃をより良く吸収するために、軸受装置３２０は、軸線Ｏ方向に弾性変形可能な第２ダンパー部材３２２をさらに備える。
【0071】
第２ダンパー部材３２２は、外輪３３２と支持基部３４１の第２基部３４５とによって軸線Ｏ方向に挟まれている。すなわち、第２ダンパー部材３２２は、外輪３３２と支持基部３４１との径方向の隙間に配置されている。第２ダンパー部材３２２は、外輪３３２及び支持基部３４１に密着している。第２ダンパー部材３２２の剛性は、第１支持部４２の剛性、及び第２支持部３４３の剛性よりも小さい。第２ダンパー部材３２２は、例えば、軸線Ｏを中心とした周方向に延びる円環状に形成されたゴム製のＯリングである。このため、第２ダンパー部材３２２は、軸線Ｏ方向だけでなく、径方向及び周方向にも弾性変形可能である。第２ダンパー部材３２２は、外輪３３２の軸線Ｏ方向の端面に形成された第２溝３３７ａに嵌め込まれている。第２ダンパー部材３２２は、ハウジング３３５の軸線Ｏ方向の端面よりも軸線Ｏ方向で支持部材３４０側に突出している。
【0072】
（作用効果）
上記構成の軸受装置３２０、及び回転機械３００では、以下の作用効果を発揮することができる。
上記構成の軸受装置３２０、及び回転機械３００では、以下の作用効果を発揮することができる。
【0073】
本実施形態では、支持部材３４０は、外輪３３２を径方向に支持する第２支持部３４３を有する。第２支持部３４３は、径方向に延びて軸線Ｏ方向に弾性変形可能な金属製の部分である。
【0074】
これにより、軸受３３０に軸線Ｏ方向の衝撃が加えられた時、第２支持部３４３が軸線Ｏ方向に弾性変形することにより、軸線Ｏ方向の荷重を吸収することができる。
また、第２支持部３４３は金属製であるため、第２支持部３４３はある一定以上の剛性を有する。このため、軸受装置３２０の取付時には第２支持部３４３の変形が抑制されるので、軸受３３０の軸線Ｏ方向の位置決めを容易に行うことができる。
よって、軸線Ｏ方向の荷重を吸収する機能を軸受装置３２０に付与しつつ、組付精度を向上させることができる。
また、第２支持部３４３は金属製であるため、第２支持部３４３はある一定以上の剛性を有する。このため、軸受装置３２０の取付時には第２支持部３４３の変形が抑制されるので、軸受３３０の軸線Ｏ方向の位置決めを容易に行うことができる。
よって、軸線Ｏ方向の荷重を吸収する機能を軸受装置３２０に付与しつつ、組付精度を向上させることができる。
【0075】
本実施形態では、軸受装置３２０は、第２支持部３４３よりも剛性の小さい、軸線Ｏ方向に弾性変形可能な第２ダンパー部材３２２をさらに備える。支持部材３４０は、第１支持部４２によって外輪３３２と接続され、外輪３３２とともに第２ダンパー部材３２２を軸線Ｏ方向に挟む支持基部３４１をさらに有する。
【0076】
これにより、軸受装置３２０は、第２ダンパー部材３２２によって軸線Ｏ方向の衝撃を吸収することができる。したがって、軸受装置３２０は、軸線Ｏ方向の荷重をより良好に吸収することができる。なお、軸受３３０は、第２ダンパー部材３２２より剛性の大きい第２支持部３４３によって支持されているため、軸受３３０の軸線Ｏ方向の位置ずれが防止される。
【0077】
上記第３実施形態では、各第２支持部３４３は、径方向に延びる棒状に形成されているとしたが、これに限るものではない。例えば、図９に示すように、第２支持部３４３は、径方向に延びる板バネであってもよい。この場合、第２支持部３４３の板厚方向は、軸線Ｏ方向とおおむね一致している。この板状の第２支持部３４３は、周方向に等間隔に複数配置されている。
【0078】
＜第４実施形態＞
続いて、第４実施形態に係る回転機械４００、及び軸受装置４２０について、図１０、図１１を参照して説明する。なお、第４実施形態では、上記実施形態と共通する構成については図中に同一の名称・符号を付す等して、その説明を適宜省略する。
続いて、第４実施形態に係る回転機械４００、及び軸受装置４２０について、図１０、図１１を参照して説明する。なお、第４実施形態では、上記実施形態と共通する構成については図中に同一の名称・符号を付す等して、その説明を適宜省略する。
【0079】
図１０に示すように、本実施形態の支持部材４０は、第２実施形態と同様に、支持部材４０が軸受３０に対して軸線Ｏ方向両側に設けられている。
【0080】
軸受装置４２０は、シール部４５０をさらに備える。シール部４５０は、例えばメタルシールである。
【0081】
シール部４５０は、外輪３２の軸線Ｏ方向両側に設けられている。シール部４５０は、第１ダンパー部材２１が配置される外輪３２とケーシング３との径方向の隙間を軸線Ｏ方向両側から覆って閉塞している。シール部４５０は、軸線Ｏを中心とした周方向に延びる円環状に形成されている。図１１に示すように、シール部４５０は、取付部４５１と、シール部本体４５２と、第１支持部４２とを有する。
【0082】
取付部４５１は、ケーシング３の内周面３ａに重ねて配置されている。取付部４５１は、不図示のボルトによってケーシング３に着脱可能に取り付けられている。
シール部本体４５２は、取付部４５１の軸線Ｏ方向で軸受３０側の端部に設けられている。シール部本体４５２は、取付部４５１から径方向内側に延びている。シール部本体４５２は、外輪３２とケーシング３との径方向の隙間Ｓ５を軸線Ｏ方向から覆っている。シール部本体４５２は、接続壁部４５３と、接触壁部４５４とを有する。
シール部本体４５２は、取付部４５１の軸線Ｏ方向で軸受３０側の端部に設けられている。シール部本体４５２は、取付部４５１から径方向内側に延びている。シール部本体４５２は、外輪３２とケーシング３との径方向の隙間Ｓ５を軸線Ｏ方向から覆っている。シール部本体４５２は、接続壁部４５３と、接触壁部４５４とを有する。
【0083】
接続壁部４５３は、第１接続壁４５５と、第２接続壁４５６とを有する。
第１接続壁４５５は、軸線Ｏを含む断面視で、取付部４５１から径方向内側に直線状に延びている。
第２接続壁４５６は、第１接続壁４５５の径方向内側の端部からさらに径方向内側に延びている。第２接続壁４５６は、径方向内側に向かうにしたがって漸次軸受３０に接近するように軸線Ｏ方向に傾斜している。
第１接続壁４５５は、軸線Ｏを含む断面視で、取付部４５１から径方向内側に直線状に延びている。
第２接続壁４５６は、第１接続壁４５５の径方向内側の端部からさらに径方向内側に延びている。第２接続壁４５６は、径方向内側に向かうにしたがって漸次軸受３０に接近するように軸線Ｏ方向に傾斜している。
【0084】
接触壁部４５４は、接続壁部４５３によって取付部４５１と接続されている。接触壁部４５４は、第２接続壁４５６の径方向内側の端部に設けられている。接触壁部４５４は、軸線Ｏを含む断面視で、第２接続壁４５６から径方向内側に直線状に延びている。接触壁部４５４は、外輪３２のハウジング３５に接触している。なお、接触壁部４５４は、接続壁部４５３の弾性力により、軸受３０に対して軸線Ｏ方向に押し付けられている。
【0085】
上述した軸線Ｏ方向両側のシール部４５０によって閉塞された外輪３２とケーシング３との間の隙間Ｓ５には、第１ダンパー部材２１の劣化を抑制するガスを封入することもできる。
【0086】
（作用効果）
上記構成の軸受装置４２０、及び回転機械４００では、以下の作用効果を発揮することができる。
上記構成の軸受装置４２０、及び回転機械４００では、以下の作用効果を発揮することができる。
【0087】
本実施形態では、外輪３２の軸線Ｏ方向両側に設けられ、第１ダンパー部材２１が配置される外輪３２とケーシング３との隙間を軸線Ｏ方向両側から覆って閉塞するシール部４５０をさらに備える。
【0088】
これにより、第１ダンパー部材２１が冷媒やオイル等の外部の作動流体に晒されることを抑制することができる。よって、第１ダンパー部材２１の劣化を抑制することができる。すなわち、第１ダンパー部材２１の耐環境性の劣化が遅くなるので、作動流体中での第１ダンパー部材２１の耐久性を向上させることができる。
【0089】
本実施形態では、軸線Ｏ方向両側のシール部４５０によって閉塞された外輪３２とケーシング３との間の空間には、第１ダンパー部材２１の劣化を抑制するガスを封入することもできる。
【0090】
これにより、第１ダンパー部材２１の劣化をより一層抑制することができる。すなわち、第１ダンパー部材２１の耐環境性の劣化がより一層遅くなるので、作動流体中での第１ダンパー部材２１の耐久性をより一層向上させることができる。
【0091】
（その他の実施形態）
以上、本開示の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
なお、上記実施形態では、軸心部８は、水平方向に延在するように配置されているとしたが、これに限るものではない。例えば、軸心部８は、水平方向に交差する方向に延在するように配置されていてもよい。
以上、本開示の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
なお、上記実施形態では、軸心部８は、水平方向に延在するように配置されているとしたが、これに限るものではない。例えば、軸心部８は、水平方向に交差する方向に延在するように配置されていてもよい。
【0092】
上記実施形態では、上記実施形態では非接触軸受は、磁気軸受であるとしたが、これに限るものではない。例えば、非接触軸受は、ガス軸受であってもよい。
【0093】
上記実施形態では、軸受装置２０，２２０，３２０，４２０は、回転軸１の羽根車取付部９を挟んで軸心部８の軸線Ｏ方向両端部に設けられているとしたが、これに限るものではない。例えば、軸受装置２０，２２０，３２０，４２０は、回転軸１の羽根車取付部９を挟んで軸心部８の軸線Ｏ方向片側にのみ設けられていてもよい。また、軸受装置２０，２２０，３２０，４２０は、軸心部８の径方向外側だけでなく、羽根車取付部９の径方向外側に設けられていてもよい。
【0094】
上記実施形態では、軸受３０，３３０を構成する内輪３１、及び外輪本体３４がそれぞれ２つずつ設けられている場合について説明したが、これに限るものではない。内輪３１、及び外輪本体３４は、それぞれ１つずつ設けられていてもよい。また、内輪３１、及び外輪本体３４は、それぞれ３つ以上設けられていてもよい。
【0095】
上記実施形態では、外輪３２，３３２は、外輪本体３４と、ハウジング３５，３３５とを有するとしたが、これに限るものではない。例えば、外輪３２，３３２は、ハウジング３５，３３５を有さず、外輪本体３４のみから構成されていてよい。この場合、外輪本体３４が第１支持部４２によって直接支持される。
【0096】
上記実施形態では、第１支持部４２は、例えば１つの母材を削り出すことによって、外輪３２，３３２のハウジング３５，３３５及び支持基部４１，３４１と一体に形成されているとしたが、これに限られない。第１支持部４２は、外輪３２，３３２及び支持基部４１，３４１とは別体として形成された後、外輪３２，３３２及び支持基部４１，３４１に溶接されてもよい。
【0097】
上記実施形態では、第２支持部３４３は、支持基部３４１及び第１支持部４２を介して外輪３３２に接続されているとしたが、これに限られない。支持部材３４０は、支持基部３４１を有しておらず、第２支持部３４３と第１支持部４２とが直接接続されていてもよい。すなわち、第２支持部３４３は、第１支持部４２のみを介して外輪３３２に接続されていてもよい。
【0098】
上記実施形態では、軸受装置２０，２２０，３２０，４２０が第１ダンパー部材２１を有する場合について説明したが、これに限られない。軸受装置２０，２２０，３２０，４２０は、第１ダンパー部材２１を備えていなくてもよい。
【0099】
上記実施形態では、第１ダンパー部材２１は、例えば、軸線Ｏを中心とした周方向に延びる円環状に形成されたゴム製のＯリングであるとしたが、これに限られず、例えば他の素材で形成されたリング、またはコイルばね等であってもよい。
【0100】
上記実施形態では、軸線Ｏ方向両側のシール部４５０によって閉塞された外輪３２とケーシング３との間の空間には、第１ダンパー部材２１の劣化を抑制するガスを封入してもよいとしたが、これに限られない。線方向両側のシール部４５０によって閉塞された外輪３２とケーシング３との間の空間には、単に空気を封入してもよい。
【0101】
上記全ての実施形態及び変形例では、第１実施形態と同様に、遠心圧縮機の他、電動モータやＬＮＧポンプ、タービン等、他の回転機械にも適用可能とされ、回転機械内における軸受装置２０の配置も適宜変更可能である。
【0102】
＜付記＞
各実施形態に記載の軸受装置２０，２２０，３２０，４２０、及び回転機械１００，２００，３００，４００は、例えば以下のように把握される。
各実施形態に記載の軸受装置２０，２２０，３２０，４２０、及び回転機械１００，２００，３００，４００は、例えば以下のように把握される。
【0103】
（１）第１の態様に係る軸受装置２０，２２０，３２０，４２０は、軸線Ｏ回りに回転する回転軸１を非接触で支持する非接触軸受から、前記軸線Ｏ方向に離間した位置に設けられる軸受３０，３３０と、前記回転軸１を前記軸線Ｏの径方向外側から囲うケーシング３，３０３に取り付けられ、前記軸受３０を支持する支持部材４０，３４０と、を備え、前記軸受３０，３３０は、前記回転軸１と前記非接触軸受との前記径方向の隙間Ｓ２以下の隙間Ｓ４を空けて、前記回転軸１を前記軸線Ｏの前記径方向外側から囲うように配置される内輪３１と、前記内輪３１を前記径方向外側から囲うように配置される外輪３２，３３２と、前記内輪３１と前記外輪３２，３３２との間に設けられ、前記外輪３２，３３２に対して前記内輪３１を前記軸線Ｏの周方向に回転可能とする転動体３３と、を有し、前記支持部材４０は、前記外輪３２，３３２を前記軸線Ｏ方向に支持し、前記軸線Ｏ方向に延びて前記径方向に弾性変形可能な金属製の第１支持部４２を有する。
非接触軸受の例として、上述したラジアル磁気軸受４や、ガス軸受等が挙げられる。
非接触軸受の例として、上述したラジアル磁気軸受４や、ガス軸受等が挙げられる。
【0104】
例えば、非接触軸受が意図せずして動作を停止すると、回転軸１が軸受３０，３３０に接触して軸受３０，３３０に径方向の衝撃が加わる。本態様によれば、第１支持部４２が径方向に弾性変形することにより、軸受３０，３３０に加わる径方向の衝撃を吸収することができる。
また、第１支持部４２は金属製であるため、第１支持部４２はある一定以上の剛性を有する。このため、軸受装置２０，２２０，３２０，４２０の取付時には第１支持部４２の変形が抑制されるので、回転軸１と内輪３１との隙間Ｓ４を適切に設定することが容易となる。
また、第１支持部４２は金属製であるため、第１支持部４２はある一定以上の剛性を有する。このため、軸受装置２０，２２０，３２０，４２０の取付時には第１支持部４２の変形が抑制されるので、回転軸１と内輪３１との隙間Ｓ４を適切に設定することが容易となる。
【0105】
（２）第２の態様に係る軸受装置２０は、（１）の態様の軸受装置２０であって、前記支持部材４０は、前記軸受３０に対して前記軸線Ｏ方向片側に設けられていてもよい。
【0106】
これにより、軸受３０を基準として軸線Ｏ方向で支持部材４０とは反対側の空きスペースに他の部材や装置を設置することができる。
【0107】
（３）第３の態様に係る軸受装置２２０，３２０，４２０は、（１）の態様の軸受装置２２０，３２０，４２０であって、前記支持部材４０，３４０は、前記軸受３０，３３０に対して前記軸線Ｏ方向両側に設けられていてもよい。
【0108】
これにより、軸受装置２２０，３２０，４２０は、一対の支持部材４０，３４０によって軸受３０，３３０を軸線Ｏ方向両側から支持することができる。
【0109】
（４）第４の態様に係る軸受装置２０，２２０，３２０，４２０は、（１）から（３）のいずれか１つの態様の軸受装置２０，２２０，３２０，４２０であって、前記外輪３２，３３２と前記ケーシング３，３０３によって前記径方向に挟まれるとともに、前記径方向に弾性変形可能かつ前記第１支持部４２よりも剛性の小さい第１ダンパー部材２１をさらに備えてもよい。
【0110】
これにより、軸受装置２０，２２０，３２０，４２０は、第１支持部４２に加えて、第１ダンパー部材２１によって径方向の衝撃を吸収することができる。
【0111】
（５）第５の態様に係る軸受装置４２０は、（４）の態様の軸受装置４２０であって、前記外輪３２の前記軸線Ｏ方向両側に設けられ、前記第１ダンパー部材２１が配置される前記外輪３２と前記ケーシング３との隙間を前記軸線Ｏ方向両側から覆って閉塞するシール部４５０をさらに備えてもよい。
【0112】
これにより、第１ダンパー部材２１が冷媒やオイル等の外部の作動流体に晒されることを抑制することができる。
【0113】
（６）第６の態様に係る軸受装置３２０は、（１）から（５）のいずれか１つの態様の軸受装置３２０であって、前記支持部材３４０は、前記外輪３２を前記径方向に支持し、前記径方向に延びて前記軸線Ｏ方向に弾性変形可能な金属製の第２支持部３４３を有してもよい。
【0114】
これにより、軸受３３０に軸線Ｏ方向の衝撃が加えられた時、第２支持部３４３が軸線Ｏ方向に弾性変形することにより、軸線Ｏ方向の荷重を吸収することができる。
また、第２支持部３４３は金属製であるため、第２支持部３４３はある一定以上の剛性を有する。このため、軸受装置３２０の取付時には第２支持部３４３の変形が抑制されるので、軸受３３０の軸線Ｏ方向の位置決めを容易に行うことができる。
また、第２支持部３４３は金属製であるため、第２支持部３４３はある一定以上の剛性を有する。このため、軸受装置３２０の取付時には第２支持部３４３の変形が抑制されるので、軸受３３０の軸線Ｏ方向の位置決めを容易に行うことができる。
【0115】
（７）第７の態様に係る軸受装置３２０は、（６）の態様の軸受装置３２０であって、前記第２支持部３４３よりも剛性の小さい、前記軸線Ｏ方向に弾性変形可能な第２ダンパー部材３２２をさらに備え、前記支持部材３４０は、前記第１支持部４２によって前記外輪３３２と接続され、前記外輪３３２とともに前記第２ダンパー部材３２２を前記軸線Ｏ方向に挟む支持基部３４１をさらに有してもよい。
【0116】
これにより、軸受装置３２０は、第２ダンパー部材３２２によって軸線Ｏ方向の衝撃を吸収することができる。
【0117】
（８）第８の態様に係る軸受装置２０，２２０，３２０，４２０は、（１）から（７）のいずれか１つの態様の軸受装置２０，２２０，３２０，４２０であって、前記外輪３２,３３２は、前記内輪３１とともに前記転動体３３を前記径方向に挟み込む外輪本体３４と、前記外輪本体３４を前記径方向外側から囲うとともに、前記外輪本体３４が嵌め込まれる嵌込溝３８を有するハウジング３５，３３５と、を有し、前記第１支持部４２は、前記ハウジング３５，３３５に接続されていてもよい。
【0118】
これにより、ハウジング３５，３３５が取り付けられた状態で、内輪３１、外輪本体３４、及び転動体３３のみを交換することができる。よって、メンテナンス性を向上させることができる。
【0119】
（９）第９の態様に係る回転機械１００，２００，３００，４００は、軸線Ｏ回りに回転する回転軸１と、前記回転軸１を非接触で支持する非接触軸受と、前記回転軸１を前記軸線Ｏの径方向外側から囲うケーシング３，３０３と、前記非接触軸受とは別に前記回転軸１を支持可能な軸受装置２０，２２０，３２０，４２０と、を備え、前記軸受装置２０，２２０，３２０，４２０は、前記非接触軸受から前記軸線Ｏ方向に離間した位置に設けられる軸受３０，３３０と、前記ケーシング３，３０３に取り付けられ、前記軸受３０，３３０を支持する支持部材４０，３４０と、を備え、前記軸受３０，３３０は、前記回転軸１と前記非接触軸受との前記径方向の隙間Ｓ２以下の隙間Ｓ４を空けて、前記回転軸１を前記径方向外側から囲うように配置される内輪３１と、前記内輪３１を前記径方向外側から囲うように配置される外輪３２，３３２と、前記内輪３１と前記外輪３２，３３２との間に設けられ、前記外輪３２，３３２に対して前記内輪３１を前記軸線Ｏの周方向に回転可能とする転動体３３と、を有し、前記支持部材４０，３４０は、前記外輪３２，３３２を前記軸線Ｏ方向に支持し、前記軸線Ｏ方向に延びて前記径方向に弾性変形可能な金属製の第１支持部４２を有する。
【符号の説明】
【0120】
１…回転軸、２…羽根車、２Ａ…ロータ、３…ケーシング、３ａ…内周面、４…ラジアル磁気軸受（非接触軸受）、４ａ…第１軸受コア、４ｂ…第１軸受コイル、５…スラスト磁気軸受、５ａ…スラストディスク、５ｂ…第２軸受コア、５ｃ…第２軸受コイル、６…ラジアル変位センサ、７…スラスト変位センサ、８…軸心部、９…羽根車取付部、１０…段差部、１１…第１段差部、１２…第２段差部、１３…吸気口、１４…排気口、１５…溝部、１６…巻付部、１７…流路、１８…ステータ、２０…軸受装置、２１…第１ダンパー部材、３０…軸受、３１…内輪、３２…外輪、３３…転動体、３４…外輪本体、３５…ハウジング、３６…底壁部、３６ａ…第１溝、３７…側壁部、３８…嵌込溝、４０…支持部材、４１…支持基部、４２…第１支持部、１００…回転機械、２００…回転機械、２２０…軸受装置、３００…回転機械、３０３…ケーシング、３０３ａ…内周面、３０３ｂ…突出部、３２０…軸受装置、３２２…第２ダンパー部材、３３０…軸受、３３２…外輪、３３５…ハウジング、３３７…側壁部、３３７ａ…第２溝、３４０…支持部材、３４１…支持基部、３４３…第２支持部、３４４…第１基部、３４５…第２基部、４００…回転機械、４２０…軸受装置、４５０…シール部、４５１…取付部、４５２…シール部本体、４５３…接続壁部、４５４…接触壁部、４５５…第１接続壁、４５６…第２接続壁、Ｏ…軸線、Ｓ１…収容空間、Ｓ２…隙間、Ｓ３…隙間、Ｓ４…隙間、Ｓ５…隙間
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】