高速回転体の風損低減機構のためのおむすび型浮動ブッシュの開発－外乱環境下で微小隙間を維持し浮上する機構

摘要

近年，電気自動車用モータやフライホイールバッテリなど各種車載用回転体において，小型軽量化や高出力化を目的とした高速回転での使用が推進められている．しかし回転数の増加に伴い，回転体と空気の摩擦によるエネルギー損失（風損）が著しく増大するという問題が存在する．風損を低減する方法として，軸スパイラル溝を用いた減圧機構が提案されている．吉本らは，スパイラル溝空気軸受を粘性真空ポンプとして使用し，レーザスキャナ用ポリゴンミラー容器内の風損低減が可能であることを示した．また，山内らは回転体の外径を80mm，回転体と外壁の隙間を10数μm以下に維持することにより排気応答性を高め，軸スパイラル溝を用いた減圧機構を電気自動車用モータなどの中型以上の回転体に対して適用することができると示した．しかし，車載用回転体の使用環境においては振動や温度変化などの外乱が発生することを考えると，スパイラル溝減圧機構が真空ポンプとして十分に機能するための微小隙間を維持することが困難である．以上のことから，高速回転体の風損を低減する軸スパイラル溝を用いた自己減圧機構の実現のためには，振動·熱膨張，回転体の遠心力による膨張が発生する環境下においても微小隙間を維持可能な機構の開発が必要である．