フォイルベアリングとは？

フォイルベアリングは、バネ付きフォイルを使用して、特定の回転速度が達成されるまで車軸またはシャフトのジャーナルをサポートする特殊なエアベアリングです。 フォイルベアリングが回転すると、ジャーナルとスリーブの間の空間に空気を引き込みます。 これにより、そのスペース内に十分な空気圧が発生し、フォイルが邪魔にならないようになり、ベアリングが空気で完全に支持されます。 その時点ではフォイルベアリングのさまざまなコンポーネント間に物理的な接触がないため、最初の起動期間以外はほとんど摩耗しません。 フォイルベアリングは、高回転速度を伴うあらゆる用途に使用でき、ターボ機械はその代表的な例です。

ベアリングは、あるオブジェクトが別のオブジェクト内で回転できるように設計されたデバイスであり、通常、何らかのタイプの負荷に耐えることも期待されています。 従来のベアリングは、スリーブとベアリング面で構成され、ボール、ローラー、または定期的に潤滑する必要のある他のコンポーネントで分離されています。 他の単純なベアリングにはローラー要素が含まれていません。また、フォイルベアリングは、ローラー要素とベアリング表面の両方をフォイルで置き換えるバリエーションです。

ほとんどのフォイルベアリングは、ベアリングスリーブと2層のフォイルの3つの主要コンポーネントで構成されています。 これらの層は通常、トップフォイルとバンプフォイルと呼ばれ、それぞれ異なる目的に使用されます。 上部フォイルは通常、ベアリングサーフェスとして機能します。これは、シャフトまたはアクスルのジャーナルが置かれるものであり、バンプフォイルは必要なサポートを提供します。 ジャーナルがフォイルベアリング内で回転すると、バンプフォイルが占めるスペースに空気が引き込まれます。 それにより、フォイルが軸受スリーブとジャーナルから引き離され、シャフトまたは車軸が加圧空気の層につるされたままになります。

フォイルベアリングの主な目的は、他のほとんどのベアリング設計にあるオイルや他の潤滑剤の必要性を排除することです。 動作中、ジャーナルとスリーブは加圧空気によって分離され、新しい空気が絶えず吸い込まれているため、十分な回転速度が維持される限り、摩耗はほとんどまたはまったく発生しません。 これらのベアリングのいくつかは、100,000回を超えるこのようなサイクルに耐えることができますが、フォイルベアリングを使用したり停止したりすると、摩耗が発生します。

また、フォイルベアリングには、ミスアライメントに対する耐性の向上など、他にもいくつかの利点があります。 多くの場合、ベアリングは位置ずれに非常に敏感ですが、フォイルベアリングは通常これを自動的に修正します。 フォイルベアリングの中には、1,200°F（約650°C）を超える温度にも耐えることができるものもあり、高温ターボ機械やその他の同様の用途に適しています。