JPH0240096A - Operation control method for turbo-molecular pump - Google Patents
Operation control method for turbo-molecular pumpInfo
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- JPH0240096A JPH0240096A JP63191077A JP19107788A JPH0240096A JP H0240096 A JPH0240096 A JP H0240096A JP 63191077 A JP63191077 A JP 63191077A JP 19107788 A JP19107788 A JP 19107788A JP H0240096 A JPH0240096 A JP H0240096A
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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- F04D19/00—Axial-flow pumps
- F04D19/02—Multi-stage pumps
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
この発明はターボ分子ポンプの運転制御方法に関するも
のである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for controlling the operation of a turbomolecular pump.
ターボ分子ポンプにおいては、ロータの径方向に対して
も、また軸方向に対しても能動型磁気軸受を使用するの
が一般的であるが、制御の容易化、コスト低減等の観点
からは、回転軸方向のみを能動型磁気軸受とし、径方向
は受動型磁気軸受とした一軸制御型磁気軸受装置を使用
するのが好ましい。しかしながら径方向の受動型磁気軸
受は減衰特性が良好なものではなく、そのため共振点で
の振幅倍率が大きく、共振点通過時の事故防止のため、
各種対策を実施する必要が生じている。In turbomolecular pumps, active magnetic bearings are generally used in both the radial and axial directions of the rotor, but from the viewpoint of easier control and cost reduction, It is preferable to use a uniaxially controlled magnetic bearing device in which an active magnetic bearing is used only in the rotation axis direction and a passive magnetic bearing is used in the radial direction. However, radial passive magnetic bearings do not have good damping characteristics, so the amplitude multiplier at the resonance point is large, and in order to prevent accidents when passing through the resonance point,
There is a need to implement various measures.
この発明は上記に鑑みなされたものであって、その目的
は、共振点通過時の事故発生の可能性を低減し得るター
ボ分子ポンプの運転制御方法を提供することにある。The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide an operation control method for a turbomolecular pump that can reduce the possibility of an accident occurring when passing through a resonance point.
そこでこの発明のターボ分子ポンプの運転制御方法は、
ケーシング内においてロータを径方向磁気軸受にて径方
向支持すると共に、軸方向磁気軸受にて軸方向浮上位置
を調整可能に支持する一方、上記ロータが軸方向平衡点
よりも下降または上昇した位置においてロータを軸方向
支持する機械的軸受を設け、上記ロータの回転数が1次
共振点を通過するまでは上記機械的軸受によるロータ支
持を行うと共に、ロータの回転数が1次共振点を通過し
た後に上記軸方向磁気軸受でロータを平衡点にまで浮上
させるようにしている。Therefore, the turbo molecular pump operation control method of this invention is as follows:
Inside the casing, the rotor is radially supported by a radial magnetic bearing, and supported by an axial magnetic bearing so that its axial floating position can be adjusted. A mechanical bearing was provided to support the rotor in the axial direction, and the rotor was supported by the mechanical bearing until the rotation speed of the rotor passed through the primary resonance point, and the rotation speed of the rotor passed through the primary resonance point. Later, the rotor is levitated to an equilibrium point using the axial magnetic bearing.
次にこの発明のターボ分子ポンプの運転制御方法の具体
的な実施例について、図面を参照しつつ詳細に説明する
。Next, specific embodiments of the turbo molecular pump operation control method of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第1図において、■はターボ分子ポンプの全体を示して
いるが、このポンプ1は、本体ケーシング2内に配置し
たモータ3によってロータシャフト4を回転駆動し、こ
れによってターボ翼5を回転させ、吸気口6からの吸気
を排気口から排気する構造のものである。上記ロータシ
ャフト4は、その上下両部において受動型磁気軸受8.
9によって径方向支持がなされており、下部に設けた能
動型磁気軸受10によって軸方向支持がなされている。In FIG. 1, ■ indicates the entire turbo molecular pump, and this pump 1 rotates a rotor shaft 4 by a motor 3 disposed inside a main body casing 2, thereby rotating a turbo blade 5. It has a structure in which the intake air from the intake port 6 is exhausted from the exhaust port. The rotor shaft 4 has passive magnetic bearings 8.
9 provides radial support, and an active magnetic bearing 10 provided at the bottom provides axial support.
なお図において12はころがり軸受であって、これらは
主としてロータシャフト4の最大変位量を規制する安全
用のものであるが、上部のころがり軸受12は他の重要
な機能も有するものである。なおこの点については後述
する。In the figure, reference numeral 12 denotes rolling bearings, and these are mainly for safety purposes to restrict the maximum displacement of the rotor shaft 4, but the upper rolling bearing 12 also has other important functions. This point will be discussed later.
下部磁気軸受9は、一対の永久磁石13.13によって
構成されるもので、これらは相対向する位置に同極が存
するように配置されている。また下部磁気軸受9は、本
体ケーシング2の底部に揺動自在に配置された自由揺動
体15を有しており、この自由揺動体15とロータシャ
フト4とは、永久磁石16.16によって磁気的に結合
されている。そして上記自由揺動体15の上昇位置は、
ボール17によって上記ロータシャフト4に接触しない
ように規制されており、また自由揺動体15と本体ケー
シング2との間には、磁性流体等の減衰材18が介設さ
れている。すなわちこの下部磁気軸受9においては、上
記自由揺動体15と減衰材18とによって、ロータシャ
フト4に対し、充分な減衰能を付与し得るようなされて
いるのである。The lower magnetic bearing 9 is composed of a pair of permanent magnets 13, 13, which are arranged so that the same poles are located at opposite positions. The lower magnetic bearing 9 also has a free rocking body 15 that is swingably disposed at the bottom of the main body casing 2, and the free rocking body 15 and the rotor shaft 4 are magnetically connected to each other by permanent magnets 16 and 16. is combined with The raised position of the free rocking body 15 is
The ball 17 prevents contact with the rotor shaft 4, and a damping material 18 such as a magnetic fluid is interposed between the free-swinging body 15 and the main casing 2. That is, in this lower magnetic bearing 9, sufficient damping ability can be imparted to the rotor shaft 4 by the free rocking body 15 and the damping material 18.
一方、上部磁気軸受8においては、本体ケーシング2の
頂部に、自由揺動体19が揺動可能に支持され、この自
由揺動体19とロータシャフト4との間に一対の永久磁
石20.20が介設され、磁気軸受が構成されている。On the other hand, in the upper magnetic bearing 8, a free rocking body 19 is swingably supported at the top of the main body casing 2, and a pair of permanent magnets 20, 20 are interposed between the free rocking body 19 and the rotor shaft 4. A magnetic bearing is configured.
上記自由揺動体19は、本体ケーシング2と一対の永久
磁石21.21によって磁気的に結合されると共に、こ
の自由揺動体19と本体ケーシング2との間には、磁性
流体等の減衰材22が介設されている。すなわち、この
−上部磁気軸受8においては、上記自由回転体19と減
衰材22とによって、ロータシャフト4に対して減衰能
を付与し得るようなされているのである。The free rocking body 19 is magnetically coupled to the main body casing 2 by a pair of permanent magnets 21.21, and a damping material 22 such as a magnetic fluid is provided between the free rocking body 19 and the main body casing 2. Intervention is provided. That is, in this upper magnetic bearing 8, the free rotating body 19 and the damping material 22 are capable of imparting a damping ability to the rotor shaft 4.
次に、上記軸方向支持を行うための能動型磁気軸受10
について説明する。第1図において、23はアーマチャ
ーディスクであって、このアーマチャーディスク23は
、ロータシャフト4に対し、一体回転可能に取着されて
いる。このアーマチャーディスク23を挟んで、軸方向
の両側の位置には、一対の軸受要素24.24が配置さ
れている。Next, the active magnetic bearing 10 for providing the above-mentioned axial support
I will explain about it. In FIG. 1, 23 is an armature disk, and this armature disk 23 is attached to the rotor shaft 4 so as to be rotatable therewith. A pair of bearing elements 24, 24 are arranged on both sides of the armature disk 23 in the axial direction.
各軸受要素24は、永久磁石250両磁極面に一対の磁
極片27.28を取着した構造のものである。そして上
記一対の磁極片27.28間の位置において、上記永久
磁石25よりも先端側に制御コイル29が配置され、こ
の制御コイル29よりもさらに先端側にセンサーコイル
30が配置されている。なおこのセンサーコイル30は
、上記制御コイル29と同方向に巻かれているものとす
る。Each bearing element 24 has a structure in which a pair of magnetic pole pieces 27 and 28 are attached to both magnetic pole faces of a permanent magnet 250. At a position between the pair of magnetic pole pieces 27 and 28, a control coil 29 is disposed closer to the tip than the permanent magnet 25, and a sensor coil 30 is disposed further to the tip side of the control coil 29. It is assumed that the sensor coil 30 is wound in the same direction as the control coil 29.
この磁気軸受10においては、一対のセンサーコイル3
0.30にて、アーマチャーディスク23の変位を差動
検出し、この検出結果に基づいて制御コイル29.29
への制御電流を調整し、これによりロータシャフト4を
適正なる浮上位置にて保持するような機能、を有するも
のである。またこの磁気軸受10の場合、永久磁石25
のNS極面間隔を長くして、内部磁気抵抗を大きクシ(
例えば、上記磁極片27.28を軟磁性体にて構成する
)、制御コイル29の磁路の磁気抵抗を、永久磁石25
の漏れ磁路を作ることによって最適化し、また永久磁石
25よりも先端側に制御コイル29を配置することによ
って、制御電流による制御特性を向上し得ると共に、ア
ーマチャーディスク23の変位による不平衡バネ定数を
小さくでき、しかもその構成を簡素化することが可能と
なるという利点を有する。In this magnetic bearing 10, a pair of sensor coils 3
At 0.30, the displacement of the armature disk 23 is differentially detected, and based on this detection result, the control coil 29.29
The rotor shaft 4 has a function of adjusting the control current to the rotor shaft 4 and thereby holding the rotor shaft 4 at an appropriate floating position. In addition, in the case of this magnetic bearing 10, the permanent magnet 25
By increasing the distance between the NS and S poles of the comb, the internal magnetic resistance can be increased (
For example, if the magnetic pole pieces 27 and 28 are made of a soft magnetic material, the magnetic resistance of the magnetic path of the control coil 29 is
By creating a leakage magnetic path and arranging the control coil 29 on the tip side of the permanent magnet 25, the control characteristics by the control current can be improved, and the unbalanced spring caused by the displacement of the armature disk 23 can be improved. This has the advantage that the constant can be made small and the configuration can be simplified.
第2図には上部側のころがり軸受12とロータシャフト
4との関係を示すが、同図のようにロータシャフト4は
ころがり軸受12の内径よりやや径小な外径のもので、
その上部にはころがり軸受12の内径よりも径大なフラ
ンジ部31を有している。すなわち、ロータシャフト4
が適正位置に浮上している状態では、ころがり軸受12
とフランジ部31との間には所定の間隙りが形成される
一方、ロータシャフト4が所定量基−1−1下降したと
きには上記フランジ部31がころがり軸受12のインナ
ーレースに接触し得るようなされて0る。FIG. 2 shows the relationship between the upper rolling bearing 12 and the rotor shaft 4. As shown in the figure, the rotor shaft 4 has an outer diameter that is slightly smaller than the inner diameter of the rolling bearing 12.
The upper portion thereof has a flange portion 31 having a diameter larger than the inner diameter of the rolling bearing 12. That is, the rotor shaft 4
When the roller bearing 12 is floating in the proper position, the rolling bearing 12
A predetermined gap is formed between the rotor shaft 4 and the flange portion 31, and the flange portion 31 can come into contact with the inner race of the rolling bearing 12 when the rotor shaft 4 is lowered by a predetermined amount. te 0ru.
なお32はハネであって、この)<ネ32は、上記フラ
ンジ部31のころがり軸受12への接触、離反時のショ
ックを軽減するためのものである。Note that 32 is a spring, and this spring 32 is used to reduce the shock when the flange portion 31 comes into contact with and separates from the rolling bearing 12.
次に上記ターボ分子ポンプの起動時の運転制御方法につ
いて、第3図に基づいて説明する。まず最初の段階にお
いては、ロータシャフト4を適正浮上位置よりもやや下
降させ、ロータシャフト4のフランジ部31が、ころが
り軸受12に軽く接触した状態において、ロータ翼5の
回転駆動を開始する(第3図A点)。そしてこのロータ
翼5の回転数が、上部磁気軸受8の1次共振点B及び下
部磁気軸受9の1次共振点Cを通過して所定の回転数に
達すると(同図り点)、制御コイル29への制御電流を
次第に増加してロータシャフト4を少しずつ浮上させる
。この作動は、ロータ翼5が所定回転数に達すると共に
、ロータシャフト4が平衡点に達するまで行われ(同図
E点)、それ以後は、ロータシャフト4を平衡点に浮上
させた状態での回転駆動を行うのである。Next, a method of controlling the operation of the turbo molecular pump at startup will be explained based on FIG. 3. In the first stage, the rotor shaft 4 is lowered slightly below the proper floating position, and the flange portion 31 of the rotor shaft 4 is in slight contact with the rolling bearing 12, and the rotational drive of the rotor blades 5 is started. Figure 3, point A). When the rotational speed of the rotor blade 5 passes through the primary resonance point B of the upper magnetic bearing 8 and the primary resonance point C of the lower magnetic bearing 9 and reaches a predetermined rotational speed (the same point), the control coil The control current to 29 is gradually increased to levitate the rotor shaft 4 little by little. This operation is continued until the rotor blades 5 reach a predetermined rotational speed and the rotor shaft 4 reaches the equilibrium point (point E in the figure). After that, the rotor shaft 4 is floated to the equilibrium point. It performs rotational drive.
なお上記例とは逆に、ロータの浮上位置を適正浮上位置
よりも上昇させて同様の効果を得ることが、ころがり軸
受12の位置等を工夫することにより可能なことは言う
までもないことである。Note that, contrary to the above example, it goes without saying that it is possible to raise the floating position of the rotor above the proper floating position and obtain the same effect by devising the position of the rolling bearing 12, etc.
以上のようにこの発明のターボ分子ポンプの運転制御方
法では、ロータの回転数が1次共振点を通過するまでは
、ロータが機械的軸受によって支持される構成を採用し
ているので、共振点通過時の事故発生の危険性を低減す
ることが可能となり、ポンプの作動信頼性を向上し得る
ことになる。As described above, in the turbo molecular pump operation control method of the present invention, the rotor is supported by mechanical bearings until the rotational speed of the rotor passes through the primary resonance point. It becomes possible to reduce the risk of accidents occurring during passage, and improve the operational reliability of the pump.
第1図はこの発明の運転制御方法を実施するためのター
ボ分子ポンプの一例を示す縦断面図、第2図はその一部
を拡大して示す縦断面図、第3図は運転制御方法の一例
の説明図である。
■・・・ターボ分子ポンプ、2・・・本体ケーシング、
4・・・ロータシャツ1−15・・・ロータ翼、8.9
・・・磁気軸受、10・・・軸方向磁気軸受、12・・
・ころがり軸受。
特許出願人 日本フェロ−フルイデイクス株式会
社
第1図
第2図FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of a turbomolecular pump for carrying out the operation control method of the present invention, FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing an enlarged part of the pump, and FIG. It is an explanatory diagram of an example. ■...Turbo molecular pump, 2...Main casing,
4... Rotor shirt 1-15... Rotor blade, 8.9
...Magnetic bearing, 10...Axial magnetic bearing, 12...
・Rolling bearing. Patent applicant Nippon Ferro Fluidics Co., Ltd. Figure 1 Figure 2
Claims (1)
径方向支持すると共に、軸方向磁気軸受にて軸方向浮上
位置を調整可能に支持する一方、上記ロータが軸方向平
衡点よりも下降または上昇した位置においてロータを軸
方向支持する機械的軸受を設け、上記ロータの回転数が
1次共振点を通過するまでは上記機械的軸受によるロー
タ支持を行うと共に、ロータの回転数が1次共振点を通
過した後に上記軸方向磁気軸受でロータを平衡点にまで
浮上させることを特徴とするターボ分子ポンプの運転制
御方法。1. While the rotor is radially supported within the casing by a radial magnetic bearing and the axial floating position is adjustable by an axial magnetic bearing, the rotor falls or rises above the axial equilibrium point. A mechanical bearing is provided to support the rotor in the axial direction at the position, and the rotor is supported by the mechanical bearing until the rotation speed of the rotor passes the primary resonance point. A method for controlling the operation of a turbo-molecular pump, characterized in that the rotor is levitated to an equilibrium point by the axial magnetic bearing after the rotor has passed.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63191077A JP2688624B2 (en) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | Operation control method of turbo molecular pump |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63191077A JP2688624B2 (en) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | Operation control method of turbo molecular pump |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0240096A true JPH0240096A (en) | 1990-02-08 |
| JP2688624B2 JP2688624B2 (en) | 1997-12-10 |
Family
ID=16268482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63191077A Expired - Fee Related JP2688624B2 (en) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | Operation control method of turbo molecular pump |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2688624B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111779679A (en) * | 2020-07-31 | 2020-10-16 | 杭州大路实业有限公司 | An axial permanent magnet suspension magnetic drive pump |
| WO2024033319A1 (en) * | 2022-08-09 | 2024-02-15 | Leybold Gmbh | Magnetic bearing and vacuum pump |
-
1988
- 1988-07-29 JP JP63191077A patent/JP2688624B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111779679A (en) * | 2020-07-31 | 2020-10-16 | 杭州大路实业有限公司 | An axial permanent magnet suspension magnetic drive pump |
| CN111779679B (en) * | 2020-07-31 | 2026-04-17 | 杭州大路实业有限公司 | An axial permanent magnet levitation magnetic drive pump |
| WO2024033319A1 (en) * | 2022-08-09 | 2024-02-15 | Leybold Gmbh | Magnetic bearing and vacuum pump |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2688624B2 (en) | 1997-12-10 |
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