JPH04219493A - ターボ分子ポンプ - Google Patents

ターボ分子ポンプ

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JPH04219493A
JPH04219493A JP2210426A JP21042690A JPH04219493A JP H04219493 A JPH04219493 A JP H04219493A JP 2210426 A JP2210426 A JP 2210426A JP 21042690 A JP21042690 A JP 21042690A JP H04219493 A JPH04219493 A JP H04219493A
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JP
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bearing
axial
magnetic bearing
radial
impeller
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JP2210426A
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Yoichi Kanemitsu
金光　陽一
Yuji Shirao
白尾　祐司
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Ebara Corp
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Ebara Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、磁気軸受装置に支承されたターボ分子ポンプ
に関する。
［従来の技術］ 従来の５軸制御形磁気軸受を用いたターボ分子ポンプの
一例が第４図に示されている。このターボ分子ポンプは
羽根車１、ステータ２、羽根車１と一体化した軸１ａを
含み、該軸１ａの中間部にはモータ１２が設けられてい
る。そして、半径方向軸受として能動形磁気軸受３、４
が設けられ、軸方向軸受として能動形磁気軸受５、６が
設けられている。なお、第４図中の符号１０、１１は非
常用軸受である。
明確には図示されていないが、この様な５軸制御形磁気
軸受では半径方向磁気軸受が４軸、軸方向磁気軸受が１
軸設けられている。
また、第５図に示すような１軸制御の磁気軸受装置を備
えたターボ分子ポンプも提案されている。
第５図の磁気軸受装置は半径方向軸受として受動安定形
磁気軸受１３と、軸方向軸受である能動形磁気軸受５、
６とを備えており、且つ第４図の５軸制御形磁気軸受と
同様に非常用軸受１０、１１も備えている。
［発明が解決しようとする課題］ しかし、第４図の５軸制御形磁気軸受の場合には、制御
すべき軸の数が多いことから製造コストが高く、制御そ
のものが複雑でその分だけ信頼度が低くなってしまう。
一方、第５図の１軸制御形磁気軸受の場合には、軸方向
制御軸受５、６が回転体の羽根車１と反対側の軸端付近
に位置しているため、メンテナンスその他で羽根車１を
取り出すためには軸方向磁気軸受５、６、非常用軸受１
１等を分解しなくてはならなかった。さらに、高真空側
に非常用軸受が作動した場合に発生する粉塵等の不純物
が逆流してしまい不都合であった。
本発明は上記した従来技術の問題点に鑑みて提案された
もので、制御軸数が最も少なく、分解組立が容易で、且
つ高真空側を汚染する心配の無いターボ分子ポンプの提
供を目的としている。
［課題を解決するための手段］ 本発明のターボ分子ポンプは、羽根車と軸とモータから
なる回転部と、軸と羽根車の間に位置する固定部とを含
み、回転体及び固定部に永久磁石を持っている受動安定
半径方向磁気軸受をそれぞれ備え、軸方向には能動形磁
気軸受を軸方向制御磁気軸受として配置し、前記受動安
定半径方向磁気軸受は、軸方向に着磁されたリング状の
永久磁石を半径方向に対向させて回転体と固定部のそれ
ぞれに同心円状に配置し、該磁石の対を軸方向に微小な
間隔を空けて複数対配置し、回転体に配置された永久磁
石と固定部に配置された永久磁石とは軸方向に微小に偏
寄して配置することにより構成されており、軸方向の異
なる位置に少なくとも二つ備え、且つ、その中の少なく
とも一つに半径方向振動の減衰機構及び軸方向の動きは
固定するが半径方向には可動な滑り機構を持ち、非常用
軸受を高真空側に配置せず、羽根車に近い非常用軸受を
軸方向制御磁気軸受近傍に配置し、回転体の軸部直径を
前記非常用軸受の内径より小さくしたことを特徴として
おり、磁気軸受装置に支承されている。
本発明の実施に際して、軸方向位置を検出する手段と、
その検出手段によって検出された位置信号に基づいて電
磁石に流す電流を制御する制御手段と、一つの電磁石と
を含む軸方向制御磁気軸受を低真空側の羽根車と軸の付
け根部分に配置するのが好ましい。
［作用］ 上記した様な構成を有する本発明によれば、制御軸数の
少ない磁気軸受を含んだターボ分子ポンプか構成される
。それと共に、ターボ分子ポンプの分解組立を容易にし
て分解組立時の手間を減少させることが出来、且つ分解
組立時に発生し易い制御コイルの断線などの事故を防ぐ
ことが出来る。
また、高真空側に非常用軸受を配置しない構造としたの
で、非常用軸受が作動した場合に発生する粉塵等の不純
物が高真空側に逆流するという不都合が防止される。
本発明のターボ分子ポンプによれば、半径方向磁気軸受
を永久磁石の反発力を利用した受動安定形とし、この時
発生する軸方向の不安定化力を能動形軸方向軸受の電磁
石で制御して安定化している。すなわち本発明によれば
、受動安定形の半径方向磁気軸受の回転体に配置された
永久磁石と固定部に配置された永久磁石とは軸方向に微
小に偏寄して配置されている。そのため、該永久磁石同
士の反発力で常に軸方向に一定方向の力が発生しており
、この力に対して能動形軸方向軸受の制御電磁石で１方
向の力のみを発生することにより制御すれば良い。
ここで本発明のターボ分子ポンプでは、少くとも一対の
前記永久磁石の対に、半径方向振動を減衰する減衰機構
を設け、該減衰機構を設けた磁石対に、軸方向の動きは
固定するが半径方向には可動な滑り機構を持つ半径方向
磁気軸受支持手段を備えたので、半径方向の振動が好適
に制御され、回転体が半径方向の振動を発生した場合に
これを減衰させることが出来る。
また、軸方向制御磁気軸受部分を羽根車と回転軸との付
け根に配置し、回転体の軸部分の直径を非常用軸受の内
径よりも小さな直径とすることにより、本発明のターボ
分子ポンプにおいては、回転体を引き抜くとき非常用軸
受と当ることがない。
従って、軸端ナットとスペーサを外すだけで簡単に回転
体を引き抜くことができ、分解組立を容易に行える。
さらに、該非常用軸受を低真空側に配置することによっ
て、非常用軸受が作動しても、高真空側の汚染を防ぐこ
とができる。
すなわち、本発明は半径方向を永久磁石を用いた受動安
定磁気軸受により支持し、軸方向磁気軸受のみを能動形
とすることにより、電磁石のコイルを一つのみとし、制
御軸数の最も少ないターボ分子ポンプとしたのである。
これにより、分解組立が容易で高真空側を汚染する心配
の無いターボ分子ポンプを提供することができるのであ
る。
［実施例］ 以下、第１図乃至第３図を参照して、本発明の実施例を
説明する。
第１図及び第２図は本発明の実施例を簡略化して示した
ものである。ここで、第４図及び第５図に示す部材と同
一の部材には、同一の符号が付されている。
回転軸１ａの半径方向（符号Ｒ）磁気軸受（の永久磁石
群）２１、２２、２３、２４は、永久磁石の反発力を利
用した受動安定形として構成されている。そして、該受
動形磁気軸受（の永久磁石群）２１、２２、２３、２４
において発生する軸方向（符号Ｖ）の不安定化力は、能
動形軸方向磁気軸受２５、２６の電磁石で制御して安定
化される様になっている。
受動安定形の半径方向磁気軸受（の永久磁石群）２１、
２２、２３、２４の永久磁石は、その位置関係が第２図
に示す様になっている。すなわち、羽根車１側に取り付
けられた軸受の永久磁石２２、２４は、ステータ２側に
取り付けられた軸受の永久磁石２１、２３に対して微小
量Ｘだけ上方へ偏寄されている。そして上方へ偏寄する
ことにより、該永久磁石同士の反発力に基づき回転軸１
ａには常に軸（Ｖ）方向上方へ力か作用するのである。
なお、永久磁石２１、２２、２３、２４は、軸（Ｖ）方
向で隣接する磁石間に微小な隙間ｋが設けられており、
隣接する磁石の面同士の極性は同一となる様に配置され
ている。
再び第１図において、能動形の軸方向磁気軸受２５、２
６は羽根車１と軸１ａとの接続部分近傍に配置されてい
る。ここで、符号２５は該軸受における電磁石部分であ
り、２５ａはそのコイルを示している。コイル２５ａに
流れる電流を図示しない制御手段により制御すれば、能
動形の軸方向磁気軸受の軸方向の力が制御される。そし
て、この制御された軸方向の力と、前述の半径方向磁気
軸受（の永久磁石群）２１、２２、２３、２４において
発生する軸方向力とにより、軸方向Ｖの制御軸受として
の作用か行われるのである。
作動に際して、軸方向の変位が検出器９により検出され
て図示しない制御手段に出力され、該制御手段はその変
位に対応して軸方向磁気軸受２５、２６において軸方向
りに付加すべき力を算出し、それに相当した電流をコイ
ル２５ａに流すのである。なお、能動形軸方向磁気軸受
２５、２６の近傍には非常用軸受１０が配置されている
。
一方、回転軸１ａの羽根車１とは反対側の端部には、非
常用軸受１１のみが配置されている。そして、非常用軸
受１０の内径は回転軸１ａの直径（外径）よりも大きく
設定されている。従って、羽根車１及び回転軸１ａを含
む回転部を引き抜く場合であっても、非常用軸受１０と
当ることがない。そのため、回転軸端部のナットとスペ
ーサ（図示せず）を外すだけで、簡単に回転部を引き抜
くことができて、分解組立を容易に行える。
さらに、非常用軸受１０及び１１が低真空側に配置され
ているので、非常用軸受１０及び１１が作動しても、高
真空側の汚染を防ぐことができる。
半径方向受動安定形磁気軸受（の永久磁石群）２１、２
２、２３、２４の内の一つの磁気軸受、例えば第１図の
回転軸１ａ近傍に設置された受動形半径方向磁気軸受の
永久磁石２３ａ、２４ａの組合せにおいて、ステータ２
側の永久磁石群２３の保持具２７は、軸方向Ｖには固定
されているが半径方向Ｒには滑動自在である様な機構２
８で支持されている。そして、保持具２７と前記機構２
８との間には、半径方向Ｒの振動を減衰させる機構２９
が挿入されている。この様な減衰機構２８を設けること
により、軸１ａの回転中に発生する半径方向振動を抑え
、安定に運転することができる。
ここで、軸方向Ｖには固定され半径方向Ｒには滑動自在
であるような機構２８としては、例えばスライドベアリ
ングやテフロンのような滑りの良いものが考えられる。
これ等は微小な摩擦を持っているため、半径方向Ｒのエ
ネルギーを吸収して、その振動を減衰させる効果もある
。
以上においてその作動原理を説明した本発明の実施例は
、第３図においてその詳細が示されている。
第３図については基本的には第１図に示す構成と大差な
いので、重複説明は省略する。
［発明の効果］ 本発明の作用効果を以下に列挙する。
（１）制御コイルを一つだけ持ち、軸方向の位置のみを
制御する様になっているので、制御軸方向が一軸方向の
みであり、制御軸が多くなることによる各種の不利益が
全て防止される。
（２）減衰手段を設けることにより、半径方向の振動が
生じたとしても対処できる。従って、回転の安定性が保
証される。
（３）回転軸及び羽根車を取り外すのが極めて容易であ
り、分解も容易である。
（４）高真空側の汚染を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例の作動原理を示すために簡略化
して表現された正面図、第２図は第１図の部分拡大図、
第３図は本発明の実施例の正面図、第４図は従来技術を
示す正面図、第５図はその他の従来技術を示す正面図で
ある。 １…羽根車　１ａ…回転軸　２・ …ステータ　３、４…半径方向能動形磁気軸受　５、６
、２５、２６…軸方向能動形磁気軸受　７、８…半径方
向変位検出器９…軸方向変位検出器　１０、１１・ …非常用軸受　１２…モータ　１３・ …受動形半径方向磁気軸受　１５…非常用軸受保持具　
１６…ケーシング　２１、２２、２３、２４、２３ａ、
２４ａ…受動形半径方向磁気軸受の磁石群　２７…保持
具２８…滑り機構　２９…減衰機構

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 羽根車と軸とモータからなる回転部と、軸と羽根車の間
    に位置する固定部とを含み、回転体及び固定部に永久磁
    石を持っている受動安定半径方向磁気軸受をそれぞれ備
    え、軸方向には能動形磁気軸受を軸方向制御磁気軸受と
    して配置し、前記受動安定半径方向磁気軸受は、軸方向
    に着磁されたリング状の永久磁石を半径方向に対向させ
    て回転体と固定部のそれぞれに同心円状に配置し、該磁
    石の対を軸方向に微小な間隔を空けて複数対配置し、回
    転体に配置された永久磁石と固定部に配置された永久磁
    石とは軸方向に微小に偏寄して配置することにより構成
    されており、軸方向の異なる位置に少なくとも二つ備え
    、且つ、その中の少なくとも一つに半径方向振動の減衰
    機構及び軸方向の動きは固定するが半径方向には可動な
    滑り機構を持ち、非常用軸受を高真空側に配置せず、羽
    根車に近い非常用軸受を軸方向制御磁気軸受近傍に配置
    し、回転体の軸部直径を前記非常用軸受の内径より小さ
    くしたことを特徴とする磁気軸受装置に支承されたター
    ボ分子ポンプ。
JP2210426A 1990-08-10 1990-08-10 ターボ分子ポンプ Pending JPH04219493A (ja)

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