JPH07301236A - 回転軸の軸自重支持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】横置き時の回転軸の自重を支持する軸自重支持
装置の付設により、各電磁石およびアンプの省電力化お
よび小型化を図りつつ、横置き時の各電磁石への定常電
流値を均一にして縦置き時の制御パラメータで横置き時
に最適制御を行う。 【構成】磁気軸受41,42 に対して非接触状態で回転自在
に支持される回転軸22の周囲に、回転軸22と同心状の非
磁性な回転リング61と、該回転リング61を回転軸22と同
心状態から半径方向に移動可能に支持する支持部材とを
配置する。上記回転リング61の周方向所定位置にマス部
材65を設ける一方、該マス部材65に対向する回転リング
61の対向位置に、半径方向内方側に面する永久磁石66を
設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気軸受により非接触
状態で回転自在に支持される回転軸の軸自重支持装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、磁気軸受は、軸受の周方向に一
体的に形成された複数のコアにコイルを巻回して一対の
電磁石を複数組構成し、上記コイルへの電流の通断によ
って各電磁石の電磁力を釣合わせて回転軸を非接触状態
で回転自在に支持することにより、回転軸と軸受との摩
擦抵抗を無くして回転軸の高速化や装置の高性能化を図
るようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
回転軸が真空ポンプなどに適用される場合、該真空ポン
プは、据付方向に自由度があることがセールスポイント
となるので、縦置き又は横置きのいずれの据付時におい
ても適応し得るように設計する必要がある。しかし、特
に横置き据付け時には、以下に示すような欠点がある。

【０００４】つまり、縦置き据付時においては回転軸の
自重の支持が該回転軸を軸線方向から支えるスラスト磁
気軸受により行われているが、横置き据付け時には回転
軸を半径方向から支えるラジアル磁気軸受により行われ
ることになり、このラジアル磁気軸受の各電磁石は、横
置き据付け時に作用する回転軸の自重を支持可能な余裕
を持った大きなものが用いられ、それに応じてアンプも
余裕のある大型のものが用いられることになり、ラジア
ル磁気軸受およびアンプが大型化する。

【０００５】さらに、上記真空ポンプは、縦置きと横置
きとで回転軸の自重が作用する割合が各電磁石毎で異な
るため、横置き時に回転軸の自重が作用するラジアル磁
気軸受においては、下方の電磁石の定常電流値を高くす
る一方、自重が作用しない上方の電磁石の定常電流値を
低くするなどして、該各電磁石への定常電流値を縦置き
時とは異ならせる必要がある。その場合、ラジアル磁気
軸受により回転軸を非接触状態で回転自在に支持する際
の各電磁石の制御パラメータは、通常的には縦置き又は
横置きに拘らず縦置き据付時と同じ制御パラメータで制
御されているために、横置き時に最適な制御が行えない
といった欠点もある。

【０００６】本発明はかかる点に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、横置き時の回転軸の自重
を支持する装置の付設により、各電磁石およびアンプの
省電力化および小型化を図りつつ、横置き時の各電磁石
への定常電流値を均一にして縦置き時の制御パラメータ
で最適制御を行うことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明が講じた解決手段は、回転軸の
軸自重支持装置として、回転軸(22)が磁気軸受(41),(4
2),(43)により非接触状態で回転自在に支持されている
ものを前提とする。そして、上記回転軸(22)の周囲に、
非磁性材よりなる回転リング(61)を回転軸(22)と同心状
に配置するとともに、該回転リング(61)を中心(n) 回り
に回転可能にかつ回転軸(22)との同心状態から半径方向
に移動可能に支持する支持部材(62)を配置する。さら
に、上記回転リング(61)の周方向所定位置にマス部材(6
5)を設けるとともに、該マス部材(65)に対して回転軸(2
2)を挾んで対向する１８０°位相ずれした回転リング(6
1)の周方向対向位置に、半径方向内方側に面する永久磁
石(66)を設ける構成としたものである。

【０００８】請求項２記載の発明が講じた解決手段は、
上記請求項１記載の発明の支持部材(62)を特定し、上記
回転軸(22)の軸線(m) がほぼ鉛直方向に位置するときに
下側に位置しかつ上記回転リング(61)の外径とほぼ同一
径の小径部(63)と、上記回転軸(22)の軸線(m) がほぼ鉛
直方向に位置するときに上側に位置しかつ該小径部(63)
よりも大径な大径部(64)と、上記小径部(63)と大径部(6
4)とを連結するテーパ面(62c) とを備える構成としたも
のである。

【０００９】さらに、請求項３記載の発明が講じた解決
手段は、回転軸の軸自重支持装置として、回転軸(22)が
磁気軸受(41),(42),(43)により非接触状態で回転自在に
支持されているものを同様に前提とする。そして、上記
回転軸(2) の周囲に、非磁性材よりなる回転リング(61)
を回転軸(22)と同心状に配置するとともに、該回転リン
グ(61)を中心(n) 回りに回転可能に支持する支持部材(7
1)を配置する。さらに、上記回転リング(61)の周方向所
定位置にマス部材(65)を設けるとともに、該マス部材(6
5)に対して回転軸(22)を挾んで対向する１８０°位相ず
れした回転リング(61)の周方向対向位置に、電磁石(72)
を設ける。上記マス部材(65)が支持部材(71)の下端位置
に位置付けられるときにのみ上記電磁石(72)に通電する
通電制御手段(80)を備える構成としたものである。

【００１０】

【作用】上記の構成により、請求項１記載の発明では、
例えば磁気軸受(41),(42),(43)により非接触状態で回転
自在に支持される回転軸(22)を備えた真空ポンプ(10)な
どにおいて、該真空ポンプ(10)が縦置きに据付けられて
回転軸(22)の軸線(m) がほぼ鉛直方向に位置する場合、
中心(n) 回りに回転可能でかつ半径方向に移動可能な回
転リング(61)は、回転軸(22)と同心状に位置付けられ、
マス部材(65)（周方向所定位置）に対して回転軸(22)を
挾んで対向する回転リング(61)周方向対向位置の永久磁
石(66)と、該永久磁石(66)に対向する回転軸(22)の対向
部位とは、かなり離れており、回転軸(22)が永久磁石(6
6)の磁力によって引き寄せられることがなく、回転軸(2
2)の自重はスラスト磁気軸受(43)により支持されること
になる。

【００１１】一方、真空ポンプ(10)などが横置きに据付
けられて回転軸(22)の軸線(m) がほぼ水平方向に位置す
る場合、回転リング(61)は、マス部材(65)の重量によっ
て、支持部材(62)に支持されつつ回転軸(22)との同心状
態から回転しながら半径方向に移動し、マス部材(65)が
支持部材(62)の最下端位置に位置付けられて回転軸(22)
の軸線(m) に対して回転リング(61)の中心(n) が下方に
偏心することになる。これによって、回転リング(61)の
対向位置における永久磁石(66)と、回転軸(22)の上端部
位（対向部位）とは可及的に近付けられて、上記永久磁
石(66)からの磁力が回転軸(22)の上端部位に作用して該
回転軸(22)をその自重分だけ上方へ引き寄せることが可
能となり、回転軸(22)の自重が永久磁石(66)によって支
持される。このことから、ラジアル磁気軸受(41),(42)
の各電磁石(4a),(4b) は、回転軸(22)の自重支持を加味
して余裕を持ったものを用いる必要がなく、ラジアル磁
気軸受(41),(42) が小さなもので済み、それに応じてア
ンプも小型のもので済む。その上、上記回転リング(61)
および支持部材(62)を設けるに当たって増加する回転軸
(22)の軸線(m) 方向への長さの増大が、上記の如く小さ
くなるラジアル磁気軸受(41),(42) により相殺され、回
転リング(61)および支持部材(62)の付設による回転軸(2
2)の軸線(m) 方向への長さの増大が効果的に抑制され
る。

【００１２】また、上記ラジアル磁気軸受(41),(42) の
各電磁石(4a),(4b) により回転軸(22)の自重支持を加味
する必要がないことから、各電磁石(4a),(4b) への電力
供給が低減される。

【００１３】さらに、上記の如くラジアル磁気軸受(4
1),(42) の各電磁石(4a),(4b) の電磁力によって回転軸
(22)の自重支持を加味する必要がなくなれば、ラジアル
磁気軸受(41),(42) の下方の電磁石(4a),(4b) の定常電
流値を高くする一方で自重が作用しない上方の電磁石(4
a),(4b) の定常電流値を低くするなどして該各電磁石(4
a),(4b) への定常電流値を異ならせる必要がなくなり、
各電磁石(4a),(4b) は、横置き時においても縦置き時と
同じ制御パラメータで最適な制御がなされることにな
る。

【００１４】請求項２記載の発明では、真空ポンプ(10)
が縦置きに据付けられて回転軸(22)の軸線(m) がほぼ鉛
直方向に位置する場合、回転リング(61)は、該回転リン
グ(61)の外径とほぼ同一径の支持部材(62)の小径部(63)
に回転軸(22)と同心状に位置付けられ、回転リング(61)
周方向対向位置の永久磁石(66)と、回転軸(22)の対向部
位とが離される。

【００１５】一方、真空ポンプ(10)が横置きに据付けら
れて回転軸(22)の軸線(m) がほぼ水平方向に位置する場
合、回転リング(61)は、マス部材(65)の重量によって、
支持部材(62)のテーパ面(62c) 上を回転しながら軸線
(m) 方向および半径方向へ移動し、該マス部材(65)が小
径部(63)よりも大径な大径部(64)の最下端位置に位置付
けられて回転軸(22)の軸線(m) に対して回転リング(61)
の中心(n) が下方に偏心して、永久磁石(66)と回転軸(2
2)の上端部位とが可及的に近付けられる。

【００１６】また、請求項３記載の発明では、例えば磁
気軸受(41),(42) により非接触状態で回転自在に支持さ
れる回転軸(22)を備えた真空ポンプ(10)などにおいて、
該真空ポンプ(10)が縦置きに据付けられて回転軸(22)の
軸線(m) がほぼ鉛直方向に位置する場合、回転リング(6
1)は、支持部材(62)により回転軸(22)と同心状に位置付
けられて支持される。この場合、通電制御手段(80)によ
り、電磁石(72)への通電が禁止され、回転軸(22)の自重
はスラスト磁気軸受(43)により支持される。

【００１７】一方、真空ポンプ(10)などが横置きに据付
けられて回転軸(22)の軸線(m) がほぼ水平方向に位置す
る場合、回転リング(61)は、マス部材(65)の重量によっ
て、支持部材(71)内に支持されつつ回転して該マス部材
(65)が支持部材(71)の最下端位置に位置付けられること
になる。この場合、通電制御手段(80)により、電磁石(7
2)に通電されて、該電磁石(72)の電磁力が回転軸(22)の
上端部位に作用し、該回転軸(22)をその自重分だけ上方
へ引き寄せることが可能となり、回転軸(22)の自重が電
磁石(72)によって支持される。このことから、ラジアル
磁気軸受(41),(42) の各電磁石(4a),(4b) およびアンプ
は、回転軸(22)の自重支持を加味して余裕を持ったもの
が不要となり、ラジアル磁気軸受(41),(42) およびアン
プが小さなもので済む。その上、上記回転リング(61)お
よび支持部材(71)の付設による回転軸(22)の軸線(m) 方
向への長さの増大が、上記の如く小型化されるラジアル
磁気軸受(41),(42) により相殺されて効果的に抑制され
る。

【００１８】さらに、上記の如くラジアル磁気軸受(4
1),(42) の各電磁石(4a),(4b) の電磁力によって回転軸
(22)の自重支持を加味する必要がないことから、各電磁
石(4a),(4b) への定常電流値を異ならせる必要がなくな
り、各電磁石(4a),(4b) は、縦置き時と同じ制御パラメ
ータで横置き時も最適な制御がなされることになる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００２０】図５は本発明の第１実施例に係る回転軸の
軸自重支持装置を適用した真空ポンプを示し、この真空
ポンプ(10)は、ケーシング(11)の内部に回転駆動部(20)
とねじ溝ポンプ部(30)とが収納されて構成されている。
そして、該ケーシング(11)は、ほゞ円筒状に形成されて
おり、上面が真空空間に連通する吸込口(12)に形成され
ると共に、側面下部に吐出口(13)が開口されている。

【００２１】上記回転駆動部(20)は、ケーシング(11)に
固定された支持部材(21)と回転軸(22)とを備えており、
該支持部材(21)は、ほぼ円筒状に形成されて中心に軸孔
(23)が上下方向に形成されている。

【００２２】上記回転軸(22)は、支持部材(21)の軸孔(2
3)に挿入されて該支持部材(21)の軸方向（図５において
上下方向）に配置されている。そして、該回転軸(22)
は、支持部材(21)に対し軸受手段(40)を介して回転自在
に支持される一方、上記軸孔(23)のほぼ中央部には、回
転軸(22)を回転駆動するための駆動モータ(24)が設けら
れている。

【００２３】尚、(25), …は、軸孔(23)の上部及び下部
に配置された保護ベアリングである。

【００２４】上記ねじ溝ポンプ部(30)は、ケーシング(1
1)内の上部にロータ(31)が収納されて真空ポンプ部を構
成し、該ロータ(31)は、上部が閉鎖された円筒状に形成
され、外周面にねじ溝が形成されている。上記ロータ(3
1)は、外周面のねじ溝(32)がケーシング(11)の内周面に
近接対面するように位置しており、回転軸(22)の上端部
に連結されている。そして、上記ケーシング(11)の内部
には、ねじ溝(32)を介して吸込口(12)から吐出口(13)に
亘る流路(33)が形成されている。

【００２５】上記軸受手段(40)は、回転軸(22)を支持部
材(21)に対して非接触状態で浮上支持する磁気軸受であ
って、上部ラジアル磁気軸受(41)と下部ラジアル磁気軸
受(42)とスラスト磁気軸受(43)とを備えている。

【００２６】上記上部ラジアル磁気軸受(41)は軸孔(23)
の下部に、下部ラジアル磁気軸受(42)は軸孔(23)の下部
にそれぞれ配置される一方、スラスト磁気軸受(43)は軸
孔(23)の下端部に配置されている。

【００２７】上記両ラジアル磁気軸受(41),(42) は、図
示しないが、例えば、軸孔(23)の中心に対して対称に４
対の電磁石(4a),(4b) が配置されて成り、該電磁石(4
a),(4b) によって回転軸(22)を吸引して該回転軸(22)を
軸孔(23)に対してラジアル方向に非接触で浮上支持して
いる。

【００２８】上記スラスト磁気軸受(43)は、例えば、回
転軸(22)の下端部に取付けられたフランジ(26)を挟んで
４対の電磁石(4c)が配置されて成り、該電磁石(4c)によ
って回転軸(22)を吸引して該回転軸(22)を軸孔(23)に対
してスラスト方向に非接触で浮上支持している。

【００２９】また、上記上部ラジアル磁気軸受(41)の上
方には上部ラジアル位置センサ(44)が、下部ラジアル磁
気軸受(42)の下方には下部ラジアル位置センサ(45)がそ
れぞれ配置され、回転軸(22)の下端面の下方にはスラス
ト位置センサ(46)が配置されている。

【００３０】上記両ラジアル位置センサ(44),(45) は、
回転軸(22)のラジアル方向の浮上位置を、つまり、軸孔
(23)の中心に対する回転軸(22)の軸線(m) のラジアル方
向位置を検出して位置信号を出力する位置検出手段を構
成しており、スラスト位置センサ(46)は、回転軸(22)の
スラスト方向の浮上位置を検出して位置信号を出力する
位置検出手段を構成している。

【００３１】図６は、上記軸受手段(40)の各磁気軸受(4
1),(42),(43)による軸受制御系統を示しており、各磁気
軸受(41),(42),(43)の制御系(50)を備えている。

【００３２】該制御系(50)は、各磁気軸受(41),(42),(4
3)における電磁石(4a),(4b),(4c)の磁界強度を制御する
磁界制御手段(5a)を備えている。つまり、磁界制御手段
(5a)は、例えば、ＰＩＤ制御手段で構成され、回転軸(2
2)の初期浮上位置信号X0とフィードバック信号とを受け
て各磁気軸受(41),(42),(43)における電磁石(4a),(4b),
(4c)の磁界強度を制御するように構成されている。そし
て、上記各磁気軸受(41),(42),(43)は、回転軸(22)を軸
孔(23)に対して浮上支持し、該回転軸(22)は、例えば、
軸線(m) が軸孔(23)の中心に一致するように制御され
る。

【００３３】更に、上記回転軸(22)の浮上位置(X) は各
位置センサ(44),(45),(46)で検出され、ゲイン制御手段
(51)は、回転軸(22)の変位量に基づいて制御ゲインを演
算出力し、この制御ゲインを磁界制御手段(5a)にフィー
ドバック信号としてフィードバックするように構成され
ている。

【００３４】そして、本発明の特徴部分として、図１な
いし図４にも示すように、上記駆動モータ(24)と上部ラ
ジアル磁気軸受(41)との間に位置する回転軸(22)の軸線
(m)方向略中央部の半径方向外方位置には、真空ポンプ
(10)を回転軸(22)の軸線(m)が略水平状態となる横置き
据付時に回転軸(22)の自重を支持する軸自重支持装置(6
0)が設けられている。

【００３５】該軸自重支持装置(60)は、回転軸(22)の周
囲にその軸線(m) と同心状に配置され、該軸線(m) と平
行な中心(n) を有する非磁性材、例えば銅材よりなる断
面円形状の回転リング(61)と、上記支持部材(21)に外周
部分が取付けられ、該回転リング(61)を中心(n) 回りに
回転可能にかつ回転軸(22)と同心状態から半径方向へ移
動可能に支持する円環状の支持部材(62)とを備えてい
る。

【００３６】該支持部材(62)は、上記回転軸(22)の軸線
(m) と同心円上に配置されていて、上記回転リング(61)
を軸線(m) 方向に移動可能とする間隙を存して軸線(m)
方向から対向し、互いに半径方向外方端の位置を異なら
せた半径方向に長さの異なる対向面(62a),(62b) と、該
各対向面(62a),(62b) の半径方向外方端同士を軸線(m)
方向に連結するテーパ面(62c) とで断面略コ字状に形成
されている。上記各対向面(62a),(62b) のうち、半径方
向の長さが短い短側対向面(62a) は、上記回転リング(6
1)の外径とほぼ同一径の小径部(63)に形成されている。
一方、半径方向の長さが長い長側対向面(62b) は、該小
径部(62a) よりも大径な大径部(64)に形成されていて、
上記両径部がテーパ面(62c) で連結されるようになって
いる。この場合、回転リング(61)は、小径部(63)と大径
部(64)との間において回転軸(22)の軸線(m) 方向に移動
可能に支持される。

【００３７】そして、上記回転リング(61)の周方向所定
位置にはマス部材(65)が取付けられている。また、上記
マス部材(65)に対して回転軸(22)を挾んで対向する１８
０°位相ずれした回転リング(61)の周方向対向位置に
は、半径方向内方側つまり回転軸(22)側に面する永久磁
石(66)が取付けられている。該永久磁石(66)は、その先
端と、回転軸(22)とが所定距離まで近付いた際に回転軸
(22)の自重を支持可能な磁力を有するものが用いられて
いる。

【００３８】したがって、上記実施例では、真空ポンプ
(10)が縦置きに据付けられて回転軸(22)の軸線(m) がほ
ぼ鉛直方向に位置する場合、支持部材(62)内において中
心(n) 回りに回転可能でかつ半径方向および軸線(m) 方
向に移動可能な回転リング(61)は、図３および図４に示
すように、該回転リング(61)の外径とほぼ同一径の支持
部材(62)の小径部(63)に回転軸(22)と同心円状に位置付
けられ、マス部材 (65) （周方向所定位置）に対して回
転軸(22)を挾んで対向する回転リング(61)の周方向対向
位置より突出する永久磁石(66)の先端と、該永久磁石(6
6)に対向する回転軸(22)の対向部位とは、所定距離以上
離れており、回転軸(22)が永久磁石(66)の磁力によって
引き寄せられることがなく、回転軸(22)の自重はスラス
ト磁気軸受(43)により支持される。

【００３９】一方、真空ポンプ(10)が横置きに据付けら
れて回転軸(22)の軸線(m) がほぼ水平方向に位置する場
合、支持部材(62)内の回転リング(61)は、図１および図
２に示すように、マス部材(65)の重量によって、回転軸
(22)と同心状態から支持部材(62)のテーパ面(62c) 上を
回転しつつ各対向面(62a),(62b) 上を軸線(m) 方向およ
び半径方向へ移動して、該マス部材(65)が小径部(63)よ
りも大径な大径部(64)の最下端位置に位置付けられて回
転軸(22)の軸線(m) に対して回転リング(61)の中心(n)
が下方に偏心する。これにより、回転リング(61)の対向
位置における永久磁石(66)の先端と、回転軸(22)の上端
部位（対向部位）とは所定距離まで近付けられて、上記
永久磁石(66)からの磁力が回転軸(22)の上端部位に作用
して該回転軸(22)をその自重分だけ上方へ引き寄せるこ
とが可能となり、回転軸(22)の自重が永久磁石(66)によ
って支持されることになる。このため、回転軸(22)を非
接触状態で回転自在に支持する両ラジアル磁気軸受(4
1),(42) の各電磁石(4a),(4b) は、回転軸(22)の自重支
持を加味して余裕を持ったものを用いる必要がなく、両
ラジアル磁気軸受(41),(42) が小さなもので済み、それ
に応じてアンプも余裕のある大型のものが不要となり、
両ラジアル磁気軸受(41),(42) およびアンプの小型化を
図ることができる。その上、軸自重支持装置(60)（回転
リング(61)および支持部材(62)）を設けるに当たって増
加する回転軸(22 の軸線(m) 方向への長さの増加が、上
記の如く小さくなる両ラジアル磁気軸受(41),(42) によ
り相殺され、軸自重支持装置(60)の付設による回転軸(2
2)の軸線(m) 方向への長さの増大を効果的に抑制するこ
とができる。

【００４０】また、上記両ラジアル磁気軸受(41),(42)
の各電磁石(4a),(4b) により回転軸(22)の自重支持を加
味する必要がないことから、各電磁石(4a),(4b) への多
量の電力が不要となって省電力化を図ることができる。
しかも、小径部(63)と大径部(64)との間を連結したテー
パー面(62c) 上を回転リング(61)が移動するといった簡
単な構成によって、回転リング(61)を回転軸(22)と同心
状態から半径方向に容易に移動させることができる。

【００４１】さらに、上記の如く両ラジアル磁気軸受(4
1),(42) の各電磁石(4a),(4b) の電磁力によって回転軸
(22)の自重支持を加味する必要がなくなれば、両ラジア
ル磁気軸受(41),(42) の下方の電磁石(4a),(4b) の定常
電流値を高くする一方で自重が作用しない上方の電磁石
(4a),(4b) の定常電流値を低くするなどして該各電磁石
(4a),(4b) への定常電流値を異ならせる必要がなくな
り、各電磁石(4a),(4b)を、横置き時においても縦置き
時と同じ制御パラメータで最適な制御を行うことができ
る。

【００４２】図７ないし図１１は、本発明の第２実施例
を示し、この第２実施例は、上記第１実施例の軸自重支
持装置の構成を変更している。

【００４３】すなわち、本実施例では、図７ないし図１
０に示すように、軸自重支持装置(70)は、回転軸(22)の
軸線(m) と同心円状に配置された回転リング(61)と、回
転軸(22)の軸線(m) と同心円上に配置され、該回転リン
グ(61)が軸線(m) 回りに回転可能に支持される支持部材
(71)とを備えている。

【００４４】上記回転リング(61)周方向所定位置には、
上記回転軸(22)の軸線(m) がほぼ水平方向に位置すると
きに該回転リング(61)の周方向所定位置を支持部材(71)
の下端位置まで回転させるマス部材(65)が取付けられて
いる。また、該マス部材(65)に対して回転軸(22)を挾ん
で対向する１８０°位相ずれした回転リング(61)の周方
向対向位置には電磁石(72)が取付けられている。該電磁
石(72)は、一対の異磁性つまりＮ磁極(72a) およびＳ磁
極(72b) からなり、一対のコア(73a),(73b) と、該各コ
ア(73a),(73b) に対して互いに逆向きとなるように巻回
された各コア(73a),(73b) 間に跨がるコイル(74)とを備
えている。上記電磁石(72)には、上記回転リング(61)の
周方向所定位置が下端位置に位置付けられるとき（真空
ポンプ(10)の横置き時）にのみ上記コイル(74)の各端部
に接触して電磁石(72)への通電を可能とする端子(75a),
(75b) が配置されている。そして、上記真空ポンプ(1)
は、その横置き据付け時に上記マス部材が支持部材(71)
の最下端位置に位置付けられるときにのみ上記電磁石(7
2)に通電する通電制御手段(80)を備えている。この場
合、真空ポンプ(1) の横置き据付け時に電磁石(72)に通
電されて電磁力が回転軸(22)に作用すると、回転軸(22)
が電磁石(72)側つまり上方に引き寄せられて該回転軸(2
2)の自重が支持されることになる。

【００４５】また、上記支持部材(71)は、上記回転リン
グ(61)を軸線(m) 方向から摺接可能に挟んで対向し、互
いに半径方向外方端の位置を一致させた半径方向の長さ
が等しい対向面(71a),(71b) と、該各対向面(71a),(71
b) の半径方向外方端同士を軸線(m) 方向に連結する連
結面(71c) とで断面コ字状に形成されてなり、この各面
(71a),(71b),(71c) に対する摺接により回転リング(61)
の軸線(m) 回りの回転を可能としている。尚、軸自重支
持装置のその他の構成は、上記第１実施例の場合と同じ
であり、同一の部材，構成については同一の符号を付し
てその説明は省略する。

【００４６】次に、図１１において、通電制御手段(80)
による電磁石(72)への電流制御をフローチャートに基づ
いて説明する。先ず、真空ポンプ(10)据付後にスタート
してから、ステップＳ１おいて、各磁気軸受(41),(42),
(43)による回転軸(22)の浮上制御を開始する。次いで、
ステップＳ２において、上記ステップＳ１の浮上制御の
開始から数秒経過するまで待機する。その後、ステップ
Ｓ３において、スラスト磁気軸受(43)へ通電されるスラ
スト電流と、真空ポンプ(10)を横置きに据付けた際に回
転軸(22)の重量が作用しないためにスラスト電流が少な
くて済む真空ポンプ(10)横置き時のしきい値とを大小比
較する。このステップＳ３における判定がスラスト電流
の方が大きいＹＥＳの場合には、真空ポンプ(10)が縦置
きに据付けられていると判断して、ステップＳ４におい
て、回転リンク(61)の電磁石(72)への通電をＯＦＦす
る。一方、ステップＳ２における判定がスラスト電流の
方が小さいＮＯの場合には、真空ポンプ(10)が横置きに
据付けられていると判断して、ステップＳ５において、
回転リンク(61)の電磁石(72)への通電をＯＮすることが
行われる。

【００４７】したがって、上記実施例では、真空ポンプ
(10)が縦置きに据付けられて回転軸(22)の軸線(m) がほ
ぼ鉛直方向に位置する場合、回転リング(61)は、図９お
よび図１０に示すように、支持部材(71)により回転軸(2
2)と同心状に位置付けられて支持される。この場合、通
電制御手段(80)により、電磁石(72)への通電が禁止さ
れ、回転軸(22)の自重はスラスト磁気軸受(43)により支
持されることになる。

【００４８】一方、真空ポンプ(10)が横置きに据付けら
れて回転軸(22)の軸線(m) がほぼ水平方向に位置する場
合、回転軸(22)の半径方向外方位置において回転移動可
能な回転リング(61)は、図７および図８に示すように、
マス部材(65)の重量によって、支持部材(71)に支持され
つつ回転して該マス部材(65)が支持部材(71)の最下端位
置に位置付けられることになる。この場合、通電制御手
段(80)により、電磁石(72)に通電されて、電磁石(72)の
電磁力が回転軸(22)の上端部位に作用し、該回転軸(22)
をその自重分だけ上方へ引き寄せることが可能となって
回転軸(22)の自重が電磁石(72)によって支持される。こ
のため、両ラジアル磁気軸受(41),(42)の各電磁石(4a),
(4b) およびアンプは、回転軸(22)の自重支持を加味し
て余裕を持ったものが不要となり、両ラジアル磁気軸受
(41),(42) およびアンプの小型化を図ることができる。
その上、上記軸自重支持装置(70)の付設による回転軸(2
2)の軸線(m) 方向への長さの増大を、上記の如く小型化
される両ラジアル磁気軸受(41),(42) により相殺して効
果的に抑制することができる。

【００４９】さらに、上記の如く両ラジアル磁気軸受(4
1),(42) の各電磁石(4a),(4b) の電磁力によって回転軸
(22)の自重支持を加味する必要がないことから、各電磁
石(4a),(4b) への定常電流値を異ならせる必要がなくな
り、各電磁石(4a),(4b) を、縦置き時と同じ制御パラメ
ータで横置き時にも最適制御することができる。

【００５０】尚、上記第２実施例では、電磁石(72)のコ
イル(74)両端に対する通電を端子(75a),(75b) により行
ったが、スリップリングを介して電磁石のコイル両端に
対する通電が行われるようにしても良い。

【００５１】

【発明の効果】以上の如く、請求項１記載の発明におけ
る回転軸の軸自重支持装置によれば、真空ポンプ等を縦
置きに据付けた際には、回転軸と同心状態で移動不能に
位置付けた回転リングにより、永久磁石と回転軸の対向
部位とを遠ざけて永久磁石による回転軸の引き寄せを防
止する一方、横置きに据付けた際には、回転軸と同心状
態から半径方向に移動する回転リングにより、永久磁石
と回転軸の対向部位とを近付けて永久磁石による回転軸
の引き寄せを可能とし、横置き時に回転軸の自重を永久
磁石により支持するので、ラジアル磁気軸受の各電磁石
およびアンプの小型化を図りかつ各電磁石の省電力化を
図ることができるとともに、回転リングおよび支持部材
の付設による軸線方向への長さの増大をラジアル磁気軸
受の小型化により相殺して効果的に抑制することができ
る。しかも、横置時に回転軸の自重を永久磁石により支
持したことにより、ラジアル磁気軸受の各電磁石への定
常電流値を異ならせる必要がなくなり、横置き時におけ
る各電磁石を、縦置き時と同じ制御パラメータで最適な
制御を行うことができる。

【００５２】請求項２記載の発明における回転軸の軸自
重支持装置によれば、真空ポンプ等を縦置きに据付けた
際には、支持部材の小径部に移動不能に位置付けた回転
リングにより、永久磁石と回転軸の対向部位とを遠ざけ
る一方、横置きに据付けた際には、支持部材の大径部に
位置付けて半径方向に移動する回転リングにより、永久
磁石と回転軸の対向部位とを近付けるので、回転リング
を回転軸と同心状態から半径方向に簡単な構成で容易に
移動させることができる。

【００５３】さらに、請求項３記載の発明における回転
軸の軸自重支持装置によれば、真空ポンプ等を縦置きに
据付けた際には、支持部材内で回転リングを回転不能に
支持して電磁石への通電を禁止し、電磁石による回転軸
の引き寄せを防止する一方、横置きに据付けた際には、
回転リングの周方向所定位置を支持部材の最下端位置に
位置付けて電磁石を通電させ、電磁石の電磁力により回
転軸を引き寄せて回転軸の自重を支持するので、ラジア
ル磁気軸受の各電磁石およびアンプの小型化を図ること
ができるとともに、回転リングおよび支持部材の付設に
よる軸線方向への長さの増大を効果的に抑制することが
できる。しかも、横置時に回転軸の自重を電磁石により
支持したことにより、ラジアル磁気軸受の各電磁石への
定常電流値を異ならせずに縦置き時と同じ制御パラメー
タで横置き時に各電磁石を最適制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る横置き状態の軸自重
支持装置付近を模式的に示す縦断側面図である。

【図２】同横置き状態の軸自重支持装置を模式的に示す
軸線方向から視た縦断正面図である。

【図３】同じく縦置き状態の軸自重支持装置付近を模式
的に示す縦断側面図である。

【図４】同縦置き状態の軸自重支持装置を模式的に示す
軸線方向から視た縦断正面図である。

【図５】同じく真空ポンプの縦断正面図である。

【図６】同じく磁気軸受制御系統を示す制御ブロック図
である。

【図７】第２実施例に係る図１相当図である。

【図８】同じく図２相当図である。

【図９】同じく図３相当図である。

【図１０】同じく図４相当図である。

【図１１】同じく回転リングの電磁石への電流制御を示
すフローチャート図である。

【符号の説明】

22 回転軸 41,42 ラジアル磁気軸受（磁気軸受） 43 スラスト磁気軸受（磁気軸受） m 回転軸の軸線 n 回転リングの中心 60,70 軸自重支持装置 61 回転リング 62,71 支持部材 62c テーパ面 63 小径部 64 大径部 65 マス部材 66 永久磁石 72 電磁石 80 通電制御手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸(22)が磁気軸受(41),(42),(43)に
   より非接触状態で回転自在に支持されており、 上記回転軸(22)の周囲には、非磁性材よりなる回転リン
   グ(61)が回転軸(22)と同心状に配置されているととも
   に、該回転リング(61)を中心(n) 回りに回転可能にかつ
   回転軸(22)との同心状態から半径方向に移動可能に支持
   する支持部材(62)が配置されており、 上記回転リング(61)の周方向所定位置には、マス部材(6
   5)が設けられているとともに、 該マス部材(65)に対して回転軸(22)を挾んで対向する１
   ８０°位相ずれした回転リング(61)の周方向対向位置に
   は、半径方向内方側に面する永久磁石(66)が設けられて
   いることを特徴とする磁気軸受の軸自重支持装置。
2. 【請求項２】 上記支持部材(62)は、上記回転軸(22)の
   軸線(m) がほぼ鉛直方向に位置するときに下側に位置し
   かつ上記回転リング(61)の外径とほぼ同一径の小径部(6
   3)と、上記回転軸(22)の軸線(m) がほぼ鉛直方向に位置
   するときに上側に位置しかつ該小径部(63)よりも大径な
   大径部(64)と、上記小径部(63)と大径部(64)とを連結す
   るテーパ面(62c) とを備えている請求項１記載の磁気軸
   受の軸自重支持装置。
3. 【請求項３】 回転軸(22)が磁気軸受(41),(42),(43)に
   より非接触状態で回転自在に支持されており、 上記回転軸(2) の周囲には、非磁性材よりなる回転リン
   グ(61)が回転軸(22)と同心状に配置されているととも
   に、該回転リング(61)を中心(n) 回りに回転可能に支持
   する支持部材(71)が配置されており、 上記回転リング(61)の周方向所定位置にはマス部材(65)
   が設けられているとともに、 該マス部材(65)に対して回転軸(22)を挾んで対向する１
   ８０°位相ずれした回転リング(61)の周方向対向位置に
   は、電磁石(72)が設けられており、 上記マス部材が支持部材(71)の下端位置に位置付けられ
   るときにのみ上記電磁石(72)に通電する通電制御手段(8
   0)を備えていることを特徴とする磁気軸受の軸自重支持
   装置。