2013 Fiscal Year Annual Research Report
マイクロターボ機械用動圧型気体スラストフォイル軸受の設計手法の開発
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12F02361
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
金子 成彦 東京大学, 大学院工学系研究科, 教授
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
GADELMOULA A. M. 東京大学, 大学院工学系研究科, 外国人特別研究員
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| Keywords | 軸 / 軸受 / 無潤滑 / 振動 / 弁 / フォイル / スラスト / 動設計 |
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| Research Abstract |
省エネルギー化をかなえるポテンシャルを有する動圧型気体フォイル軸受は、ターボ機械の小型化とオイルフリー(無潤滑油化)技術を実現するための鍵を握る要素である。近年、ラジアル軸受については、研究が盛んに行われ、動圧型気体フォイル軸受の設計と開発を支援できる性能予測ツールがフェン・金子によって提案されているが、スラスト軸受については検討されておらず、信頼できる設計ツールは提案されていない。そこで、本研究の目的は、金子研究室から提案しているラジアルフォイル軸受の性能予測のための数値解析手法を発展させて、スラストフォイル軸受の設計と開発を支援できる性能予測ツールを構築し、実験による検証を目的としている。
GAD氏は来日してから2014年4月までの間に、フォイル軸受の軸受容量を高精度で算定可能な新しい数学モデルの提案を行い、2013年8月に九州産業大学で開催された日本機械学会機械力学・計測制御部門大会で発表し好評を得た。論文の表題は「新しいモデルを用いたスラスト軸受用可撓バンプフォイルの空力弾性挙動」で、本研究では、既往のモデルの持つ欠点を指摘した後、バンプ端部の回転を考慮し欠点を克服した新しいモデルを提案し、フォイルスラスト軸受の圧力分布と空力弾性挙動の結果を示している。その結果、スラストフォイル軸受に用いられるバンプフォイルの可撓構造を精度良くモデル化することによってフォイルの空力弾性挙動の把握が可能となった。続いて、第2世代のフォイルベアリングと呼ばれる高い負荷容量を可能とするフォイル軸受の性能計算法の開発に着手し、これに成功し、ハワイで開催されたISROMAC15で発表するとともに、ASMEのJournal of Tribologyに投稿し、最近、掲載可の連絡が届いたところである。理論的研究以外では、マイクロターボ機械用動圧型気体スラストフォイル軸受試験装置の設計を終了し、現在、機械加工に取り掛かっている段階である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
高負荷容量を持つ第2世代のフォイル軸受の性能計算法の開発に成功しており、この計算法によって裏付けられたフォイルスラスト軸受を設計し、図面化しており、現在は加工待ちの状態である。順調にゆくと1か月程度後に最初の実験結果が得られる予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究は計画通り順調に進んでいるが、今後は、スラストベアリングに使用するフォイルの加工が順調に進むかどうかが成功のカギを握っている。
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