CN107683376B - 电磁铁单元、磁轴承装置及真空泵 - Google Patents

电磁铁单元、磁轴承装置及真空泵 Download PDF

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Abstract

提供高精度地检测旋转体的径向的位移的电磁铁单元、磁轴承装置及真空泵。上方电磁铁单元(61)具备将转子(20)在径向(R)上非接触支承的径向电磁铁(63)、检测转子(20)的径向(R)的位移的径向传感器(64)、卷绕线圈(63a)及线圈(64a)的磁芯(65)。在磁芯(65)的周向(C)上相邻的两个径向电磁铁(63、63)配置成在两个径向电磁铁(63、63)，相邻的磁极(66、66)彼此为同极，在两个径向电磁铁(63、63)间形成低磁通量干涉区域(m)。径向传感器(64)配置于低磁通量干涉区域(m)内。

Description

电磁铁单元、磁轴承装置及真空泵
技术领域
本发明涉及电磁铁单元、磁轴承装置及真空泵，特别地，涉及用于高精度地检测旋转体的径向位移的电磁铁单元、磁轴承装置及真空泵。
背景技术
作为使用真空泵进行排气处理而将内部保持成真空的装置，已知有半导体制造装置、液晶制造装置、电子显微镜、表面分析装置及细微加工装置等。被用于这样的装置的真空泵通过旋转翼相对于固定翼相对旋转，排出装置内的气体，装置内被保持成真空。
在专利文献1中，公开了一种磁轴承装置，前述磁轴承装置具备将旋转体在径向上非接触支承的径向电磁铁和检测旋转体的径向的位移的径向传感器，具备基于径向传感器的输出调整径向电磁铁的磁力的控制机构，配置成相邻的径向电磁铁的磁极和径向传感器的磁极为同极。
专利文献1 : 日本特开2001-56026号公报。
在如上所述的磁轴承装置中，径向电磁铁的磁通量比径向传感器的磁通量强，所以有如下问题：在相邻的径向电磁铁和径向传感器之间发生磁干涉，径向传感器的磁特性变化，有旋转体的径向的位移不被准确地检测。
发明内容
因此，本发明是鉴于这样的以往的问题而作出的，其目的在于高精度地检测旋转体的径向的位移。
本发明是为了实现上述目的而被提出的，技术方案1所述的发明是一种电磁铁单元，前述电磁铁单元具备径向磁力产生机构、径向位移检测机构、磁芯，前述径向磁力产生机构借助磁力将旋转体在径向上非接触支承，前述径向位移检测机构检测前述旋转体的径向的位移，前述磁芯卷绕有前述径向磁力产生机构的线圈及前述径向位移检测机构的线圈，其特征在于，在前述磁芯的周向上相邻的两个前述径向磁力产生机构被配置成在该两个前述径向磁力产生机构间相邻的磁极彼此为同极，在前述两个前述径向磁力产生机构间形成低磁通量干涉区域，前述径向位移检测机构被配置于前述低磁通量干涉区域内。
根据该方案，以相邻的径向磁力产生机构的磁极彼此同极的方式配置径向磁力产生机构，径向位移检测机构被配置于在相邻的径向磁力产生机构间形成的低磁通量干涉区域内，由此抑制由于径向磁力产生机构的强磁通量而径向位移检测机构受到磁干涉的情况，所以径向位移检测机构能够高精度地检测旋转体的径向的位移。
技术方案2所述的发明提供一种电磁铁单元，前述电磁铁单元在技术方案1所述的电磁铁单元的结构上，具备减少前述径向磁力产生机构和前述径向位移检测机构的磁耦合的磁屏蔽机构。
根据该方案，磁屏蔽机构减少径向磁力产生机构和径向位移检测机构的磁耦合，由此抑制径向位移检测机构受到由于径向磁力产生机构的强磁通量引起的磁干涉的情况，所以径向位移检测机构能够更高精度地检测旋转体的径向的位移。
技术方案3所述的发明提供一种电磁铁单元，前述电磁铁单元在技术方案2所述的电磁铁单元的结构上，前述磁屏蔽机构是被安装于前述径向磁力产生机构的导电性的屏蔽环。
根据该方案，导电性的屏蔽环使径向磁力产生机构的磁通量宽度变窄，由此减少径向磁力产生机构和径向位移检测机构之间的磁干涉，所以径向位移检测机构能够高精度地检测旋转体的径向的位移。
技术方案4所述的发明提供一种电磁铁单元，前述电磁铁单元在技术方案2所述的电磁铁单元的结构上，前述磁屏蔽机构是被覆盖设置于前述径向位移检测机构的线圈的导电性的屏蔽管。
根据该方案，导电性的屏蔽管使径向位移检测机构的磁通量宽度变窄，由此减少径向磁力产生机构和径向位移检测机构之间的磁干涉，所以径向位移检测机构能够高精度地检测旋转体的径向的位移。
技术方案5所述的发明提供一种电磁铁单元，前述电磁铁单元在技术方案1至4中任一项所述的电磁铁单元的结构上，前述径向磁力产生机构具备被在前述磁芯的周向并列地设置且形成朝向互相相反的方向的两个磁通量的三个磁极。
根据该方案，径向磁力产生机构的三个磁极形成朝向互相相反的方向的两个磁通量，从径向磁力产生机构漏至磁芯内的磁通量相抵，由此减少径向磁力产生机构和径向位移检测机构之间的磁干涉，所以径向位移检测机构能够高精度地检测旋转体的径向的位移。
技术方案6所述的发明提供一种电磁铁单元，前述电磁铁单元在技术方案1至4中任一项所述的电磁铁单元的结构上，前述径向磁力产生机构具备被在前述磁芯的周向并列地设置且形成朝向互相相反的方向的两个磁通量的四个磁极。
根据该方案，径向磁力产生机构的四个磁极形成朝向互相相反的方向的两个磁通量，从径向磁力产生机构漏至磁芯内的磁通量相抵，由此减少径向磁力产生机构和径向位移检测机构之间的磁干涉，所以径向位移检测机构能够高精度地检测旋转体的径向的位移。
技术方案7所述的发明提供一种电磁铁单元，前述电磁铁单元在技术方案1至4中任一项所述的电磁铁单元的结构上，前述径向磁力产生机构具备将互不相同的极性在前述磁芯的周向上交替地并列地设置的五个以上的磁极。
根据该方案，径向磁力产生机构的磁极形成朝向互相相反的方向的多个磁通量，由此从径向磁力产生机构漏至磁芯内的磁通量相抵，由此减少径向磁力产生机构和径向位移检测机构之间的磁干涉，所以径向位移检测机构能够高精度地检测旋转体的径向的位移。
技术方案8所述的发明提供一种电磁铁单元，前述电磁铁单元在技术方案1至7中任一项所述的电磁铁单元的结构上，前述径向位移检测机构具备在前述旋转体的轴向上并列地设置的互不相同的两个磁极。
根据该方案，径向位移检测机构的互不相同的磁极被在旋转体的轴向上并列地设置，由此由于径向磁力产生机构的强磁通量引起的磁干涉相抵，由此径向位移检测机构能够高精度地检测旋转体的径向的位移。
技术方案9所述的发明提供一种电磁铁单元，前述电磁铁单元在技术方案8所述的电磁铁单元的结构上，前述径向位移检测机构具备在前述磁芯的周向上并列地设置的互不相同的两个磁极。
根据该方案，径向位移检测机构具备被在旋转体的轴向上并列地设置的互不相同的两个磁极和在磁芯的周向上并列地设置的互不相同的两个磁极，两个N极和两个S极被配置成互不相同，由此由于径向磁力产生机构的强磁通量引起的磁干涉相抵，所以径向位移检测机构能够高精度地检测旋转体的径向的位移。
技术方案10所述的发明提供一种电磁铁单元，前述电磁铁单元在技术方案8或9所述的电磁铁单元的结构上，前述磁芯具备使前述径向位移检测机构的前述轴向的磁通量通过前述磁芯而产生的电涡流减少的电涡流减少机构。
根据该方案，电涡流减少机构减少径向位移检测机构的磁通量将磁芯在轴向上横穿而产生的电涡流，由此能够抑制由于电涡流引起的发热。
技术方案11所述的发明提供一种电磁铁单元，前述电磁铁单元在技术方案10所述的电磁铁单元的结构上，前述电涡流减少机构是减少前述径向位移检测机构的前述轴向的磁通量通过前述磁芯的通过截面积的构造。
根据该方案，将径向位移检测机构的轴向的磁通量通过的磁芯的既定区域形成为网状，或设置孔、狭缝等，减少轴向的磁通量的磁芯的通过截面积，由此能够抑制轴向的磁通量通过磁芯时产生的发热。
技术方案12所述的发明提供一种电磁铁单元，前述电磁铁单元在技术方案1至11中任一项所述的电磁铁单元的结构上，前述径向位移检测机构的前述线圈被卷绕于从前述磁芯向前述径向的内侧突出地设置的两个爪部，从前述线圈的径向外侧端至前述爪部的基端的距离被较长地设定为前述两个爪部间的距离以上。
根据该方案，径向位移检测机构的磁通量容易形成于径向位移检测机构和旋转体之间，减少从径向位移检测机构流向磁芯的漏磁通，能够使径向位移检测机构的传感器灵敏度提高。
技术方案13所述的发明提供一种电磁铁单元，前述电磁铁单元在技术方案1至12中任一项所述的电磁铁单元的结构上，至少一个前述径向磁力产生机构的磁极中心和至少一个前述径向位移检测机构的磁极中心被配置于同一平面上。
根据该方案，径向磁力产生机构的磁极中心和径向位移检测机构的磁极中心被配置于同一平面上，由此能够将旋转体高精度地支承。
技术方案14所述的发明提供一种磁轴承装置，前述磁轴承装置具备如技术方案1至13中任一项所述的电磁铁单元和控制该电磁铁单元的控制机构。
根据该方案，基于径向位移检测机构检测的旋转体的径向的准确的位移，控制机构控制径向磁力产生机构的磁力，由此能够抑制旋转体的振动。
技术方案15所述的发明提供一种磁轴承装置，前述磁轴承装置在技术方案14所述的磁轴承装置的结构上，前述磁屏蔽机构是被夹装于前述电磁铁单元和将前述径向位移检测机构的线圈接线的基板之间的导电性的屏蔽板。
根据该方案，导电性的屏蔽板抑制径向磁力产生机构和径向位移检测机构的磁耦合，由此径向位移检测机构能够准确地检测旋转体的径向的位移，所以能够进一步抑制旋转体的振动。
技术方案16所述的发明提供一种真空泵，前述真空泵具备技术方案14或15所述的磁轴承装置。
根据该方案，磁轴承装置基于旋转体的径向的准确的位移控制径向磁力产生机构的磁力来抑制旋转体的振动，所以能够使真空泵安全地运转。
发明效果
本发明以相邻的径向磁力产生机构的磁极彼此为同极的方式配置径向磁力产生机构，径向位移检测机构被配置于在相邻的径向磁力产生机构间形成的低磁通量干涉区域内，由此抑制由于径向磁力产生机构的强磁通量而径向位移检测机构受到磁干涉的情况，所以径向位移检测机构能够高精度地检测旋转体的径向的位移。
附图说明
图1是表示应用本发明的第1实施例的电磁铁单元的真空泵的垂直剖视图。
图2是表示图1的上方电磁铁单元的立体图。
图3是图2所示的上方电磁铁单元的水平剖视图。
图4是表示控制图1的上方电磁铁单元的控制机构的结构的示意图。
图5是图3所示的上方电磁铁单元的要部放大图，为了容易理解而省略剖面线。
图6是表示被用于径向磁轴承装置的屏蔽板的俯视图。
图7是表示图3所示的径向传感器的要部放大图。
图8是表示将屏蔽管及屏蔽环装配于图1的电磁铁单元的状态的立体图。
图9是表示本发明的第2实施例的电磁铁单元的立体图。
图10是表示图9的电磁铁单元的水平剖视图。
图11是表示本发明的第3实施例的电磁铁单元的立体图。
图12是图11所示的电磁铁单元的水平剖视图。
图13是表示本发明的第4实施例的电磁铁单元的立体图。
图14是图13所示的电磁铁单元的水平剖视图。
图15是表示本发明的第5实施例的电磁铁单元的立体图。
图16是图15所示的电磁铁单元的水平剖视图。
具体实施方式
本发明为了实现高精度地检测旋转体的径向的位移这一目的，通过提供一种电磁铁单元来实现，前述电磁铁单元具备径向磁力产生机构、径向位移检测机构、磁芯，前述径向磁力产生机构借助磁力将旋转体在径向上非接触支承，前述径向位移检测机构检测旋转体的径向的位移，前述磁芯卷绕径向磁力产生机构的线圈及径向位移检测机构的线圈，在磁芯的周向上相邻的两个径向磁力产生机构被配置成，在两个径向磁力产生机构间相邻的磁极彼此为同极，在两个径向磁力产生机构间形成低磁通量干涉区域，径向位移检测机构被配置于低磁通量干涉区域内。
实施例
以下，基于附图，说明应用本发明的第1实施例的电磁铁单元的真空泵1。另外，在以下的说明中，“上”、“下”的术语为，将排出气体G的排气方向的上游侧设为上方，将下游侧设为下方，即，在后述的轴向A上，吸气口11侧对应于上方，排气口51侧对应于下方。图1是表示真空泵1的构造的垂直剖视图。
真空泵1是由被配置于大致上半部分的涡轮分子泵机构和被配置于大致下半部分的螺纹槽泵机构构成的复合泵。真空泵1具备壳体10、转子20、驱动马达30、定子柱40，前述转子20具有被能够旋转地支承于壳体10内的转子轴21，前述驱动马达30使转子轴21旋转，前述定子柱40容纳转子轴21的一部分及驱动马达30。
壳体10被形成为圆筒状。在壳体10的上端形成有气体吸气口11。壳体10经由上方凸缘12被安装于图中未示出的半导体制造装置的腔等真空容器。气体吸气口11被连接于真空容器。壳体10以被载置于基部50上的状态被固定于基部50。
转子20具备转子轴21和旋转翼22，前述旋转翼22被固定于转子轴21的上部，相对于转子轴21的轴心被并列地设置成同心圆状，即被并列地设置。在本实施例中，设置有5级旋转翼22。以下，将转子轴21的轴线方向称作“轴向A”，将转子轴21的径向称作“径向R”。
转子轴21被后述的径向磁轴承60和轴向磁轴承70非接触支承。径向磁轴承60具备上方电磁铁单元61和下方电磁铁单元62。轴向磁轴承70具备轴向电磁铁71。轴向磁轴承70被连接于图中未示出的控制单元。控制单元基于轴向传感器72的检测值控制轴向电磁铁71的励磁电流，由此转子轴21被以浮起至既定的位置的状态支承。
旋转翼22由以既定的角度倾斜的叶片构成，被一体地形成于转子20的上部外周面。此外，旋转翼22被绕转子20的轴线放射状地设置多个。
转子轴21的上部及下部被插通于触底轴承23内。在不能控制转子轴21的情况下，以高速旋转的转子轴21接触触底轴承23，能够防止真空泵1的损伤。
转子20以将转子轴21的上部插通至凸台孔24的状态，将螺栓25插通至转子凸缘26并且螺纹接合于轴凸缘27，由此被一体地安装于转子轴21。
驱动马达30具备被安装于转子轴21的外周的旋转件31、被配置成包围旋转件31的固定子32。固定件32被连接于上述图中未示出的控制单元，借助控制单元控制转子20的旋转。
定子柱40以被载置于基部50上的状态，被经由螺栓41固定于基部50。
在旋转翼22、22之间设置有固定翼80。即，旋转翼22和固定翼80沿轴向A交替且并列成多级。在本实施例中设置有5级固定翼80。
固定翼80被形成为环状，具备向与旋转翼22相反的方向倾斜的叶片和被连结于该叶片的两端的环，借助在壳体10的内周面上堆积地设置的间隔件81被在轴向A上夹持地定位。此外，固定翼80的叶片也被绕转子20的轴线放射状设置多个。
旋转翼22及固定翼80的叶片的长度被设定成从轴向A的上方向下方逐渐变短。
在基部50的下部侧方形成有气体排出口51。气体排出口51被以与图中未示出的辅助泵连通的方式连接。真空泵1通过旋转翼22的旋转，将被从气体吸气口11吸入的气体从轴向A的上方移送至下方，从气体排出口51向外部排出。在基部50和壳体10之间夹装有O型环52。在基部50上载置有在内周面上刻设有螺纹槽部的定子53。
接着，关于径向磁轴承60的具体的结构，基于附图进行说明。图2是表示上方电磁铁单元61的立体图。图3是上方电磁铁单元61的水平剖视图。图4是表示控制上方电磁铁单元61的控制机构90的结构的示意图。图5是表示上方电磁铁单元61的要部放大图，为了容易理解而省略剖面线。图6是表示被用于径向磁轴承60的密封板68的俯视图。图7是径向传感器64的要部放大图。另外，上方电磁铁单元61和下方电磁铁单元62是相同的构造，所以以下以上方电磁铁单元61为例来说明构造，省略有关下方电磁铁单元62的构造的说明。
上方电磁铁单元61具备将转子轴21在径向R上借助磁力来非接触支承的四个径向电磁铁63、检测转子轴21的径向R的位移的四个径向传感器64。径向电磁铁63的线圈63a和径向传感器64的线圈64a被卷绕于相同的磁芯65，即，围绕磁芯65。
各径向电磁铁63被沿磁芯65的周向C离开90度地配置，被配置于X轴或Y轴上。径向电磁铁63具备将线圈63a卷绕至磁芯65的凸部65a而形成的一对磁极66、66。一对磁极66、66将线圈63a向互相相反的方向卷绕，由此具有不同的极性。此外，在磁芯65的周向C上相邻的径向电磁铁63间，经由径向传感器65互相相邻的线圈63a被在相同方向上卷绕于磁芯65，使得相邻的磁极66、66、即经由径向传感器64相邻的磁极66、66为互相相同的极性。另外，在本实施例中，在与支承径向电磁铁63的方向对应地区别的情况下，关于将转子轴21在X轴方向上非接触支承的，对数字的末尾标注X来作为参照附图标记，关于将转子轴21在Y轴方向上非接触支承的，对数字的末尾标注Y来作为参照附图标记，在将它们总称的情况下，仅将数字作为参照附图标记。
径向传感器64被配置于在磁芯65的周向C上互相相邻的径向电磁铁63、63间，各径向传感器64被配置于，相对于X轴以既定角度θ1倾斜的A轴或相对于Y轴以既定角度θ2倾斜的B轴上。在本实施例中，既定角度θ1、θ2被设定成45度。径向传感器64是公知的位移传感器，例如，电感型位移传感器等。径向传感器64具备将线圈64a卷绕于磁芯65的爪部65b来形成的一对磁极67、67。一对磁极67、67将线圈64a向互相相反的方向卷绕，由此具有不同极性。另外，在本实施例中，在将径向传感器64与位移的检测方向对应地区别的情况下，对于被配置于A轴上的，对数字的末尾标注A来作为参照附图标记，对于被配置于B轴上的，对数字的末尾标注B来作为参照附图标记，在将这些总称的情况下，仅将数字作为参照附图标记。
径向传感器64A检测转子轴21的上部的A轴方向的位移，将与该位移对应的原位移信号PAh送至控制机构90。此外，径向传感器64B检测转子轴21的B轴方向的位移，将与该位移对应的原位移信号PBh送至控制机构90。同样，下方电磁铁单元62的径向传感器64A将与转子轴21的下部的A轴方向的位移对应的原位移信号PAb送至控制机构90，下方电磁铁单元62的径向传感器64B将与转子轴21的下部的B轴方向的位移对应的原位移信号PBb送至控制机构90。
控制机构90基于原位移信号PAh、PAb、PBh、PBb生成控制径向电磁铁63的电磁铁驱动信号。控制机构90例如是信号数字处理器(DSP，Digital Signal Processor)等个人用电脑。控制机构90如图4所示，具备轴变换部91和控制部92。轴变换部91对原位移信号PAh附加内部位移信号PXh(PXh＝PAh*cosθ1-PBh*sinθ2)，对原位移信号PBh附加内部位移信号PYh(PYh＝PAh*sinθ1＋PBh*cosθ2)，对原位移信号PAb附加内部位移信号PXb(PXb＝PAb*cosθ1-PBb*sinθ2)，对原位移信号PBb附加内部位移信号PYb(PYb＝PAb*sinθ1＋PBb*cosθ2)，由此对转子轴21的X轴方向及Y轴方向的位移进行运算。
控制部92基于轴变换部91运算的转子轴21的X轴方向及Y轴方向的位移，生成驱动上方电磁铁单元61的径向电磁铁63X的电磁铁驱动信号CXh＋、CXh-，控制径向电磁铁63X。此外，同样地，控制部92分别生产使上方电磁铁单元61的径向电磁铁63Y驱动的电磁铁驱动信号CYh＋、CYh-，使被配置于下方电磁铁单元62的X轴方向的径向电磁铁63X驱动的电磁铁驱动信号CXb＋、CXb-，及使被配置于下方电磁铁单元62的Y轴方向的径向电磁铁63Y驱动的电磁铁驱动信号CYb＋、CYb-，控制各径向电磁铁63。另外，电磁铁驱动信号的参照附图标记的末尾的“＋”表示控制被配置于X轴或Y轴的正向的径向电磁铁63的信号，“-”表示控制被配置于X轴或Y轴的负向的径向电磁铁63的信号。被供给至径向电磁铁63的输入电流(正弦波)的转换频率被设定为被供给至径向传感器64的输入电流(矩形波)的载波频率的偶数倍，由此减少噪音干涉。
接着，基于图5，说明径向电磁铁63及径向传感器64的配置关系。径向电磁铁63的经由径向传感器64相邻的磁极66、66被同极地卷绕线圈63a。由此，从径向电磁铁63的经由径向传感器64相邻的磁极66、66产生的磁通量相抵，在磁芯65的周向C上相邻的径向电磁铁63之间形成有径向电磁铁63的磁通量下降的低磁通量干涉区域m。
并且，径向传感器64被配置于低磁通量干涉区域m内。一般的径向电磁铁63的磁通量被设定为比径向传感器64的磁通量强，但径向传感器64被配置于难以受到径向电磁铁63的强磁通量的影响的低磁通量干涉区域m内，由此径向传感器64难以受到磁干涉。
此外，在上方电磁铁单元61上安装用于将线圈64a接线的图中未示出的印刷电路板的情况下，优选地将图6所示的导电体的屏蔽板68夹装至上方电磁铁单元61和控制机构90之间。屏蔽板68被形成为薄圆板状，线圈64a和印刷电路板的连接配线被插入至在屏蔽板68上形成的孔部68a。通过使用这样的屏蔽板68，抑制径向电磁铁63和径向传感器64的磁耦合。
此外，如图7所示，从线圈64a至磁芯65的爪部65b的基端的距离、即从线圈64a的径向外周端至爪部65b的基端的距离a优选地被设定为比两根爪部65b的间隔b长。径向传感器64的磁通量容易形成于径向传感器64和转子轴21之间、即容易形成于气隙，从径向传感器64流向磁芯65的漏磁通减少，能够使径向传感器64的传感器灵敏度提高。
此外，为了抑制径向电磁铁63的磁通量的一部分流向磁芯65的漏磁通的发生，优选地使磁芯65的磁阻力增大。作为使磁芯65的磁阻力增大的方法，例如可以考虑，在与形成径向传感器64的爪部65b的基端侧连续的凸部65c上设置图中未示出的孔、狭缝等。此外，可以考虑将凸部65c的纵截面积形成为比凸部65a的纵截面积小。由此，从径向电磁铁63流向磁芯65内的漏磁通被减少。
接着，基于附图说明本实施例的变更例。另外，关于本变形例和上述的实施例相同的结构，标注相同的附图标记，省略重复的说明。图8是表示变形例的上方电磁铁单元61的立体图。
在径向电磁铁63上，设置有被安装于径向电磁铁63上的由铜等形成的导电性的屏蔽环69a。屏蔽环69a使径向电磁铁63的磁通量宽度变窄，由此径向电磁铁63和径向传感器64之间的磁耦合减少。密封环69a被形成为厚度为0.5mm的程度。
此外，在径向电磁铁63上，在径向传感器64的线圈64a的外周设置有覆盖地设置，即以覆盖的方式设置的由铜等形成的导电性的屏蔽管69b。屏蔽管69使径向传感器64的磁通量宽度变窄，由此径向电磁铁63和径向传感器64之间的磁耦合减少。屏蔽管69b被形成为厚度0.5mm的程度，有无绝缘的功能均可。此外，屏蔽管69b以使铜的线材为上述的厚度的程度的方式多次卷绕，也可以是将线材的端部彼此相连的构造。
接着，基于附图，对被用于本发明的第2实施例的上方电磁铁单元61进行说明。另外，关于本实施例的上方电磁铁单元和上述的第1实施例的上方电磁铁单元相同的结构，标注相同的附图标记，省略重复的说明。图9是表示被用于本发明的第2实施例的上方电磁铁单元61的立体图。图10是图9所示的上方电磁铁单元61的水平剖视图。
上方电磁铁单元61具备沿磁芯65的周向C具有三个磁极66的径向电磁铁63。具体地，径向电磁铁63具备被配置于中央的中央磁极66a和被配置于中央磁极66a的两侧的两个侧方磁极66b，中央磁极66a和侧方磁极66b为，线圈63a朝向互相相反的方向卷绕，具有不同的极性。此外，经由径向传感器64在磁芯65的周向C上相邻的侧方磁极66b具有相同的极性。另外，中央磁极66a的线圈63a的匝数被设定为侧方磁极66b的线圈63a的匝数的大致两倍。
由此，与上述第1实施例的上方电磁铁单元61为径向电磁铁63的两个磁极66、66形成一个磁通量相对，本实施例的上方电磁铁单元61形成径向电磁铁63的三个磁极66a、66b朝向互相相反的方向的两个磁通量。由此，借助径向电磁铁61形成对称的磁通量，从径向电磁铁63漏至磁芯65内的磁通量相抵，所以径向电磁铁63和径向传感器64之间的磁干涉减少。
接着，基于附图，对本发明的第3实施例所用的上方电磁铁单元61进行说明。另外，关于本实施例的上方电磁铁单元和上述第1实施例的上方电磁铁单元相同的结构，标注相同的附图标记，省略重复的说明。图11是表示本发明的第3实施例所用的上方电磁铁单元61的立体图。图12是图11所示的上方电磁铁单元61的水平剖视图。
上方电磁铁单元61具备沿磁芯65的周向C具有四个磁极66的径向电磁铁63。具体地，径向电磁铁63具备配置于磁芯65的周向C的内侧的两个内侧磁极66c和配置于内侧磁极66c的两侧的两个外侧磁极66d，内侧磁极66c和外侧磁极66d为，线圈63a向互相相反的方向卷绕，具有不同的极性。此外，经由径向传感器64在磁芯65的周向C上相邻的外侧磁极66d具有相同的极性。
由此，上述第1实施例的上方电磁铁单元61为，径向电磁铁63的两个磁极66形成一个磁通量，与此相对，本实施例的上方电磁铁单元61为径向电磁铁63的四个磁极66c、66d形成互相相反的朝向的两个磁通量。由此，由径向电磁铁63形成对称的磁通量，从径向电磁铁63漏向磁芯65内的磁通量相抵，所以径向电磁铁63和径向传感器64之间的磁干涉减少。
此外，用于本实施例的径向电磁铁63与用于上述第3实施例的径向电磁铁63比较，能够将磁极66c、66d的大小形成为相同，能够以较低成本制造径向电磁铁63。
另外，在上述第2实施例及第3实施例，对具备3或4个沿磁芯65的周向C互不相同的极性的磁极66的径向电磁铁63进行了说明，但若能够形成为由径向电磁铁63产生的多个磁通量互相抵销，则磁极66的数量不限于此，例如也可以是5个以上。
接着，基于附图，对用于本发明的第4实施例的上方电磁铁单元61进行说明。另外，关于本实施例的上方电磁铁单元和上述第1实施例的上方电磁铁单元相同的结构，标注相同的附图标记，省略重复的说明。图13是表示用于本发明的第4实施例的上方电磁铁单元61的立体图。图14是图13所示的上方电磁铁单元61的水平剖视图。
上方电磁铁单元61具备径向传感器64，前述径向传感器64具有在轴向A上并列地设置的上方磁极67a及下方磁极67b。具体地，上方磁极67a和下方磁极67b为，线圈64a向互相相反的方向卷绕，具有不同的极性。因此，径向传感器64的磁通量相对于径向电磁铁63的磁通量大致正交地形成。
由此，用于上述第1实施例的上方电磁铁单元61形成为，径向电磁铁63的磁通量和径向传感器64的磁通量平行，由此，有径向传感器64的磁通量受到磁干涉的可能，与此相对，本实施例的上方电磁铁单元61为，径向传感器64的磁通量相对于径向电磁铁63的磁通量大致正交，由此，由漏向径向传感器64的径向电磁铁63的磁通量引起的磁干涉相抵。
图13、14中的附图标记65d为，作为将径向传感器64的轴向A的磁通量通过磁芯65的凸部65c的截面积减少的电涡流减少机构的孔。电涡流减少机构只要能够减少通过凸部65c的磁通量的通过截面积来减少由于电涡流的发热即可，例如，可以将凸部65c形成为网状，或在凸部65c上设置狭缝来减少壁厚。
接着，基于附图，对用于本发明的第5实施例的上方电磁铁单元61进行说明。另外，对于本实施例的上方电磁铁单元和上述第1实施例的上方电磁铁单元相同的结构，标注相同的附图标记，省略重复的说明。图15是表示用于本发明的第5实施例的上方电磁铁单元61的立体图。图16是图15所示的上方电磁铁单元61的水平剖视图。另外，图15、16中的附图标记65d是作为上述电涡流减少机构的孔。
上方电磁铁单元61具备径向传感器64，前述径向传感器64具有在轴向A及磁芯65的周向C上分别并列地设置的四个磁极67c、67d、67e、67f。具体地，沿径向传感器64的轴向A并列地设置的上方磁极67c、67d和下方磁极67e、67f为，线圈64a向互相相反的方向卷绕，具有不同的极性。此外，沿磁芯65的周向C并列地设置的两个上方磁极67c、67d及两个下方磁极67e、67f也同样地具有不同的极性。即，具有不同的极性地磁极67c、67d、67e、67f互不相同地配置。因此，径向传感器64的磁通量形成，相对于径向电磁铁63的磁通量大致正交的磁通量和大致平行的磁通量。
由此，在上述第1实施例使用的上方电磁铁单元61，径向电磁铁63的磁通量和径向传感器64的磁通量平行地形成，由此径向传感器64的磁通量受到磁干涉，与此相对，本实施例的上方电磁铁单元61为，由于漏向径向传感器64的径向电磁铁63的磁通量引起的磁干涉相抵。
此外，上方磁极67c、67d间及下方磁极67e、67f间的磁通量能够在不通过磁芯65内的情况下形成，所以能够抑制由于通过磁芯65而引起的磁阻力。
另外，也可以是上方电磁铁单元61和下方电磁铁单元62不同的构造。例如，也可以是，对于上方电磁铁单元61应用第1实施例的构造，对于下方电磁铁单元62应用变形例的构造。一般地，上方电磁铁单元61设置于转子20的重心附近，主要以低频率控制，下方电磁铁单元62设置于距转子20的重心较远处，需要主要以高频率控制。与这样的控制特性对应，上方电磁铁单元61及下方电磁铁单元62的构造能够任意选择。
这样，本发明为，经由径向传感器64相邻的径向电磁铁63的磁极66彼此设定成同极，在该相邻的径向电磁铁63、63间形成的低磁通量干涉区域内配置径向传感器64，由此抑制由于径向电磁铁63的强磁通量而径向传感器64受到磁干涉，所以径向传感器64能够高精度地检测转子20的径向R的位移。
此外，上方电磁铁单元61或下方电磁铁单元62将径向电磁铁63和径向传感器64一体化地构成，由此能够实现小型化且低成本化。进而，在轴向A，径向电磁铁63和径向传感器64配置于大致同一平面上，由此抑制上方电磁铁单元61或下方电磁铁单元62的振动，并且能够高精度地检测位移，由此能够将转子20稳定地支承。
产业上的可利用性
本发明除了内转子型的真空泵，也能够应用于外转子型的真空泵。另外，本发明的真空泵显然除了上述复合型的真空泵以外，也能够应用于从仅为涡轮分子泵至全翼型的真空泵。
另外，本发明只要不脱离本发明的精神就能够进行多种改变，并且，本发明显然也及于该改变。
附图标记说明
1・・・真空泵
10・・・壳体
11・・・吸气口
12・・・上方凸缘
20・・・转子
21・・・转子轴
22・・・旋转翼
23・・・触底轴承
24・・・凸台孔
25・・・螺栓
26・・・转子凸缘
27・・・轴凸缘
30・・・驱动马达
31・・・旋转件
32・・・固定件
40・・・定子柱
41・・・螺栓
50・・・基部
51・・・排气口
52・・・O型环
53・・・定子
60・・・径向磁轴承
61・・・上方电磁铁单元
62・・・下方电磁铁单元
63・・・径向电磁铁(径向磁力产生机构)
63a・・・(径向电磁铁的)线圈
64・・・径向传感器(径向位移检测机构)
64a・・・(径向传感器的)线圈
65・・・磁芯
66・・・(径向电磁铁的)磁极
67・・・(径向传感器的)磁极
68・・・屏蔽板(磁屏蔽机构)
69a・・・屏蔽环(磁屏蔽机构)
69b・・・屏蔽管(磁屏蔽机构)
70・・・轴向磁轴承
71・・・轴向电磁铁
72・・・轴向传感器
80・・・固定翼
81・・・间隔件
90・・・控制机构
91・・・轴变换部
92・・・控制部
A・・・轴向
C・・・(磁芯的)周向
R・・・径向
m・・・低磁通量干涉区域。

Claims (15)

1.一种电磁铁单元，前述电磁铁单元具备径向磁力产生机构、径向位移检测机构、磁芯，前述径向磁力产生机构借助磁力将旋转体在径向上非接触支承，前述径向位移检测机构检测前述旋转体的径向的位移，前述磁芯卷绕有前述径向磁力产生机构的线圈及前述径向位移检测机构的线圈，其特征在于，
前述径向磁力产生机构的线圈和前述径向位移检测机构的线圈二者被卷绕于前述磁芯，
在前述磁芯的周向上相邻的两个前述径向磁力产生机构被配置成在该两个前述径向磁力产生机构间相邻的磁极彼此为同极，在前述两个前述径向磁力产生机构间形成低磁通量干涉区域，前述径向位移检测机构被配置于前述低磁通量干涉区域内，
卷绕有前述径向磁力产生机构的线圈的前述磁芯的凸部和卷绕有前述径向位移检测机构的线圈的前述磁芯的爪部的离开距离被设定成，比前述径向磁力产生机构的前述线圈及前述径向位移检测机构的前述线圈的厚度尺寸大，
前述径向位移检测机构具备在前述旋转体的轴向上并列地设置的互不相同的两个磁极，
卷绕前述径向磁力产生机构的前述线圈的前述凸部和卷绕前述径向位移检测机构的前述线圈的前述爪部配置成，从前述径向观察不重叠。
2.如权利要求1所述的电磁铁单元，其特征在于，
具备减少前述径向磁力产生机构和前述径向位移检测机构的磁耦合的磁屏蔽机构。
3.如权利要求2所述的电磁铁单元，其特征在于，
前述磁屏蔽机构是被安装于前述径向磁力产生机构的导电性的屏蔽环。
4.如权利要求2所述的电磁铁单元，其特征在于，
前述磁屏蔽机构是被覆盖设置于前述径向位移检测机构的线圈的导电性的屏蔽管。
5.如权利要求1至4中任一项所述的电磁铁单元，其特征在于，
前述径向磁力产生机构具备被在前述磁芯的周向上并列地设置且形成朝向互相相反的方向的两个磁通量的三个磁极。
6.如权利要求1至4中任一项所述的电磁铁单元，其特征在于，
前述径向磁力产生机构具备被在前述磁芯的周向上并列地设置且形成朝向互相相反的方向的两个磁通量的四个磁极。
7.如权利要求1至4中任一项所述的电磁铁单元，其特征在于，
前述径向磁力产生机构具备将互不相同的极性在前述磁芯的周向上交替地并列地设置的五个以上的磁极。
8.如权利要求1所述的电磁铁单元，其特征在于，
前述径向位移检测机构具备在前述磁芯的周向上并列地设置的互不相同的两个磁极。
9.如权利要求1所述的电磁铁单元，其特征在于，
前述磁芯具备使前述径向位移检测机构的前述轴向的磁通量通过前述磁芯而产生的电涡流减少的电涡流减少机构。
10.如权利要求9所述的电磁铁单元，其特征在于，
前述电涡流减少机构是减少前述径向位移检测机构的前述轴向的磁通量通过前述磁芯的通过截面积的构造。
11.如权利要求1至4中任一项所述的电磁铁单元，其特征在于，
前述径向位移检测机构的前述线圈被卷绕于从前述磁芯向前述径向的内侧突出地设置的两个爪部，
从前述线圈的径向外侧端至前述爪部的基端的距离被较长地设定为前述两个爪部间的距离以上。
12.如权利要求1至4中任一项所述的电磁铁单元，其特征在于，
至少一个前述径向磁力产生机构的磁极中心和至少一个前述径向位移检测机构的磁极中心被配置于同一平面上。
13.如权利要求2所述的电磁铁单元，其特征在于，
前述磁屏蔽机构是被夹装于前述电磁铁单元和将前述径向位移检测机构的线圈接线的基板之间的导电性的屏蔽板。
14.一种磁轴承装置，其特征在于，
具备如权利要求1至13中任一项所述的电磁铁单元和控制该电磁铁单元的控制机构。
15.一种真空泵，其特征在于，
具备权利要求14所述的磁轴承装置。
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