JPH078879Y2 - ポンプ - Google Patents

ポンプ

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JPH078879Y2
JPH078879Y2 JP1991069968U JP6996891U JPH078879Y2 JP H078879 Y2 JPH078879 Y2 JP H078879Y2 JP 1991069968 U JP1991069968 U JP 1991069968U JP 6996891 U JP6996891 U JP 6996891U JP H078879 Y2 JPH078879 Y2 JP H078879Y2
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JP
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bearing
pump
magnet
damping
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JP1991069968U
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ヴィリ・ベッカー
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バルツェルス−プファイファー・ゲーエムベーハー
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D19/00—Axial-flow pumps
    • F04D19/02—Multi-stage pumps
    • F04D19/04—Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps
    • F04D19/042—Turbomolecular vacuum pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406—Magnetic bearings
    • F16C32/044—Active magnetic bearings
    • F16C32/0474—Active magnetic bearings for rotary movement
    • F16C32/0476—Active magnetic bearings for rotary movement with active support of one degree of freedom, e.g. axial magnetic bearings
    • F16C32/0478—Active magnetic bearings for rotary movement with active support of one degree of freedom, e.g. axial magnetic bearings with permanent magnets to support radial load
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F16C2360/44—Centrifugal pumps
    • F16C2360/45—Turbo-molecular pumps

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
  • Non-Positive Displacement Air Blowers (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】
【０００１】本考案はマグネットベアリングを備えたポ
ンプに関し、より特別には受動（ｐａｓｓｉｖｅ）ラジ
アルマグネットベアリングとメカニカル或は電磁力によ
るアクシャルベアリングとを備えたターボ分子ポンプ
（ｔｕｂｏ−ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｐｕｍｐ）に関す
る。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】ターボ分子ポンプのロータ
の為の非潤滑方式支持には、種々のマグネットベアリン
グが使用される。ドイツ特許（ＤＡＳ）第２３４９０３
３号およびフランス特許第１４７５７６５号には能動
（ａｃｔｉｖｅ）電気制御マグネットベアリングを備え
たターボ分子ポンプが記載されている。ドイツ特許（Ｄ
ＡＳ）２８２５５５１号にはハイブリッドサポートを備
えたターボ分子ポンプを開示している。ロータは受動マ
グネットベアリングによってラジアル方向に支持され、
アクシャル方向にはステップベアリングとして知られて
いるメカニカルベアリングが設けられている。なお、本
考案において能動および受動なる用語は、それぞれ電気
的な制御手段を含むものおよび含ないものを意味する。
【０００３】いずれのベアリング形式においても、ロー
タは弾性的に拘束されたジャイロスコープのごとく挙動
する。それ故、種々の生起し得る振動モードが存在す
る。該振動は外的振動手段により刺激することができ、
或は該振動はドイツ特許第２８２５５５１号の装置にお
けるように軸方向のメカニカルステップベアリングにお
ける摩擦力のために生じ得る。次の形式のロータの振動
が異なった周波数領域で生じ得る。
【０００４】１．ほゞ０．１Ｈｚ〜１０Ｈｚの周波数で
の歳差振動（ｐｒｅｃｅｓｓｉｏｎｏｓｃｉｌｌａｔｉ
ｏｎ）：周波数は回転速度、慣性モーメントおよびロー
タベアリングのばね定数に依存する。
【０００５】２．回転軸に直角なロータの平行振動（ｐ
ａｒａｌｌｅｌ ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ）：この振動
の周波数はマグネットベアリングのばね定数とロータの
質量によって決定され、３０Ｈｚ〜１００Ｈｚの間に存
在する。
【０００６】３．回転速度と、回転軸に平行な慣性モー
メントと回転軸を横切る方向の慣性モーメントとの関数
とに依存する章動的振動：これらの振動は３００Ｈｚ〜
１５００Ｈｚの領域で生ずる。
【０００７】起り得る振動を回避すべく、能動的にコン
トロールされるマグネットベアリングを電気的に抑制す
ることができる。例えばドイツ特許第２８２５５５１号
に示すように、能動的マグネットベアリングは強力な振
動或は衝撃時に上述したタイプの一つ又はそれ以上の振
動を起しがちである。特に、摩擦力は、メカニカルステ
ップベアリングが設けられているとき章動的振動を刺激
する可能性がある。もしもマグネットベアリング内の振
動の振幅が設けられた遊び量を超えると、ロータはキャ
ッチベアリングによってスタート位置に戻されねばなら
なず、これは結果的に強力なブレーキ作用を伴いキャッ
チベアリングを摩耗させる。このことは、軸方向ベアリ
ングのタイプに関係なく受動ラジアルマグネットベアリ
ングを有する全てのロータに当てはまる。
【０００８】本考案の目的は振動が減少されるマグネッ
トベアリングを有するポンプを提供することにある。よ
り特別には、本考案は受動ラジアルマグネットベアリン
グを有するターボ分子ポンプにおける振動を抑制し、そ
れによって外的振動とポンプ自身により刺激される振動
との両者を抑制することを目的とする。これによりポン
プの作用は振動が無いことを保証され、定格速度迄全て
の周波数で安全でかつ安定している。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本考案によれば、ラジア
ル方向およびアクシャル方向ベアリングを有するポンプ
であって、ラジアル方向ベアリングがマグネットベアリ
ングであり、かつロータとステータとを有し、該ステー
タが導電性リング形態の振動抑制手段を設けられている
ポンプが提供される。
【００１０】少くとも一つのマグネットベアリングステ
ータがプラットフォームにより支持され、該プラットフ
ォームのばねの上に設けられておりかつ振動減衰手段に
よってポンプハウジングに連結されている。すなわち、
本考案は２つの異った減衰装置の組合わせを有する。高
周波のための減衰装置は渦電流にる減衰で作用する。該
装置は銅又は他の良好な導電性材料のリングよりなり、
該リングはラジアルマグネットベアリングのマグネット
ベアリングステータ上に嵌合されている。振動が生ずる
と、これらのリング内で磁界変動が生じ、これは減衰力
を伴った渦電流を生ぜしめる。
【００１１】これらの減衰力は生起する振動の周波数に
比例し、それ故特に高周波の振動の減衰に適している。
【００１２】低周波の振動に対しては、マグネットベア
リングステータを支持しているプラットフォームよりな
り、かつポンプの軸方向に直角な運動を許すにすぎない
ばねに支持された減衰装置が設けられている。プラット
フォームは振動吸収手段により固定ハウジングに連結さ
れている。このようにしてロータはラジアルマグネット
ベアリングによりプラットフォームに接続されている。
このマグネットベアリングはまた減衰力をロータに伝達
する。減衰装置は低周波に対して十分な減衰作用を与え
るように設計されている。プラットフォームの自然周波
数の領域（それはマグネットベアリングステータを含む
プラットフォームの質量とばね定数により与えられる
が）において、減衰力は最大である。該減衰力はより高
周波の領域で減少する。
【００１３】減衰作用は特にマグネットベアリング面の
方向で効果的である。
【００１４】図２に振動周波数による減衰力がグラフ表
示されている。曲線Ａは直接減衰（すなわち、導電性リ
ングに生ずる渦電流による減衰）の減衰力のプロットを
示し、曲線Ｂは間接減衰（すなわち、ばねおよび振動吸
収手段による減衰）の減衰力プロットを示している。曲
線Ｃは振動周波数の関数として直接減衰と間接減衰とよ
りなる組合わされた減衰装置の減衰力をグラフ表示して
いる。この組合わせにより生起する振動の全領域に亘っ
て効果的な減衰作用が得られる。マグネットベアリング
のエアギャップ内の限られたスペースのために、効果的
な直接減衰は高周波に対してのみ実現される。
【００１５】低周波での間接減衰は直接減衰よりも大き
い。
【００１６】最適の関係を得るために、プラットフォー
ムが支持されるばねのばね定数は相応するマグネットベ
アリングのばね定数に合わせられる。また、２つのマグ
ネットベアリングの一方だけ、好ましくはポンプの前方
真空側、に間接減衰装置を取付けることができる。
【００１７】
【実施例】以下、例示的に本考案の好適な実施例を添附
図面を参照して説明する。
【００１８】図１を参照すると、そこにはロータ１とロ
ータディスク２を有するターボ分子ポンプが示されてい
る。ロータディスク２の相互間にはステータディスク３
が配置されている。ラジアルマグネットベアリングは、
マグネットベアリングロータ４，４’およびマグネット
ベアリングステータ５，５’よりなる。本実施例では、
アクシャルベアリングはメカニカルなアクシャルステッ
プ或はサポートベアリング７，７’である。代りにアク
シャルベアリングとして電磁装置を使用することもでき
る。マグネットベアリングステータ５，５’には銅又は
他の良好な導電性材料よりなるリング６，６’が嵌合さ
れている。撹乱が生じた際に、磁界変化がこれらのリン
グに渦電流を生ぜしめ、これは周波数に比例した減衰力
を生ぜしめる。
【００１９】低周波の間接的な減衰については、垂直な
スタンドばね９上に配置されロータの振動により刺激さ
れるプラットフォーム８が、通常の流体ダンパ１０によ
り効果的に抑制される。ばね９はプラットフォーム８を
軸方向に案内するが、軸に直角方向の運動を許す。
【００２０】図２において、減衰力のプロットは振動周
波数に応じて合成的（ｌｏｇｏｒｉｔｈｍｉｃａｌｌ
ｙ）に示されている。曲線Ａは直接減衰のプロットを示
し、これは周波数に比例しており、それゆえ高周波で有
効である。曲線Ｂは間接的減衰力を示し、これは最大の
効果をプラットフォームの自然周波数領域の低周波領域
にもつ。曲線Ｃは曲線ＡおよびＢの合成を示す。これに
より生じ得る全ての振動周波数に対して効果的な減衰が
得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本考案によるポンプを示す図である。
【図２】 振動周波数による減衰力の依存性を示すグラ
フである。
【符号の説明】
１：ロータ ２：ロータディスク ３：ステータディスク ４，４’：マグネットベア
リングロータ ５，５’：マグネットベアリングステータ ６，６’：リング ７，７’：サポートベアリ
ング ８：プラットフォーム ９：ばね １０：流体ダンパ

Claims (8)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ラジアルベアリングとアクシャルベアリ
    ングとを備え、ラジアルベアリング（単数又は複数）は
    マグネットベアリングでロータとステータとを有し、ス
    テータは導電性リング形態の減衰手段を設けられ、少く
    とも一つのマグネットベアリングのステータが、ばねの
    上に装着されて振動減衰手段によりポンプハウジングに
    連結されたプラットフォームにより支持されているポン
    プ。
  2. 【請求項２】 ばねがポンプの軸方向に垂直方向の運動
    をゆるす第１項のポンプ。
  3. 【請求項３】 マグネットベアリングが受動的である第
    １項又は第２項によるポンプ。
  4. 【請求項４】 アクシャルベアリングがメカニカルベア
    リングである第１項乃至第３項のいずれかによるポン
    プ。
  5. 【請求項５】 アクシャルベアリングが電磁ベアリング
    である第１項乃至第３項のいずれかによるポンプ。
  6. 【請求項６】 各々に対してばねのばね定数がマグネッ
    トベアリングのばね定数にほゞ等しい２つのマグネット
    ベアリングステータを含む第１項のポンプ。
  7. 【請求項７】 一方に対して前記リングよりなる減衰手
    段が設けられ、かつ他方に対してばねのばね定数がマグ
    ネットベアリングのばね定数にほゞ等しい２つのマグネ
    ットベアリングステータを含む第１項のポンプ。
  8. 【請求項８】 当該ポンプがターボ分子ポンプである第
    １項乃至第７項のいずれかによるポンプ。
JP1991069968U 1982-10-23 1991-09-02 ポンプ Expired - Lifetime JPH078879Y2 (ja)

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DE3239328A DE3239328C2 (de) 1982-10-23 1982-10-23 Magnetisch gelagerte Turbomolekularpumpe mit Schwingungsdämpfung
DE3239328:8 1982-10-23

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JPH0569397U JPH0569397U (ja) 1993-09-21
JPH078879Y2 true JPH078879Y2 (ja) 1995-03-06

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JP58197468A Pending JPS5993995A (ja) 1982-10-23 1983-10-21 ポンプ
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US (1) US4541772A (ja)
JP (2) JPS5993995A (ja)
BE (1) BE898011A (ja)
CH (1) CH661100A5 (ja)
DE (1) DE3239328C2 (ja)
FR (1) FR2534980B1 (ja)
GB (1) GB2129068B (ja)
IT (1) IT1167198B (ja)
NL (1) NL8303081A (ja)

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