最適レギュレータによる動圧形気体軸受の高剛性化

本研究では、高速回転機器の回転軸を支える気体軸受部の剛性や減衰能を高める目的で、まず軸受すきまの可変機構を有するたて形のスラスト気体軸受試験装置の設計・製作を行った.この軸受試験装置では、回転軸は高周波モータにより連続的に20000(rpm)まで回転可能である.軸受形式は構造が簡単で、他の軸受形式に比べて負荷能力と安定性に勝るステップ軸受形式を採用した.軸受はアタッチメントを介してステ-タ下面に取付られるようになっており、軸受形式の変更が容易にできるように設計されている.ステップ軸受としてステップ高さが固定された固定軸受を3種類とステップ高さを圧電アクチュエータによって任意に変えることのできる可変軸受を試作した.なお、可変形にステップスラスト軸受では軸受のステップ部をその背面に設けた積層形圧電アクチュエータによってスラスト軸方向に駆動することができ、非接触変位計により検出されるステーター変位に基づき最適レギュレーター手法により設計されたコントローラを介して外乱に対して安定なすきな形状を維持出来るようアクティブ制御される.試作した軸受試験装置を用いてまず回転数と荷重をさまざまに変化させた場合のステーター浮上量(軸受すきま)と軸受面に作用する摩擦トルクを測定した.その結果これら静特性に関しては設計どおりの値が得られることを確認した.さらにステーターを加振してその応答特性を測定し、コントローラが正常に作動することを確認した.これらの結果から試験装置はほぼ設計どおりに作動することが確かめられたので、現在さまざまな条件下における特性試験を継続して実施している.

本研究では、高速回転機器の回転軸を支える気体軸受部の剛性や減衰能を高める目的で、まず軸受すきまの可変機構を有するたて形のスラスト気体軸受試験装置の設計・製作を行った.この軸受試験装置では、回転軸は高周波モータにより連続的に20000(rpm)まで回転可能である.軸受形式は構造が簡単で、他の軸受形式に比べて負荷能力と安定性に勝るステップ軸受形式を採用した.軸受はアタッチメントを介してステ-タ下面に取付られるようになっており、軸受形式の変更が容易にできるように設計されている.ステップ軸受としてステップ高さが固定された固定軸受を3種類とステップ高さを圧電アクチュエータによって任意に変えることのできる可変軸受を試作した.なお、可変形にステップスラスト軸受では軸受のステップ部をその背面に設けた積層形圧電アクチュエータによってスラスト軸方向に駆動することができ、非接触変位計により検出されるステーター変位に基づき最適レギュレーター手法により設計されたコントローラを介して外乱に対して安定なすきな形状を維持出来るようアクティブ制御される.試作した軸受試験装置を用いてまず回転数と荷重をさまざまに変化させた場合のステーター浮上量(軸受すきま)と軸受面に作用する摩擦トルクを測定した.その結果これら静特性に関しては設計どおりの値が得られることを確認した.さらにステーターを加振してその応答特性を測定し、コントローラが正常に作動することを確認した.これらの結果から試験装置はほぼ設計どおりに作動することが確かめられたので、現在さまざまな条件下における特性試験を継続して実施している.