DE10043235A1 - Vakuumpumpe - Google Patents

Vakuumpumpe

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Abstract

Die Vakuumpumpe (10) weist einen Stator (14) auf, in dem ein Rotor (12) mit Radial-Magnetlagern (16, 18) und mit einem Axial-Magnetlager (40) berührungslos gelagert ist. Das Axial-Magnetlager (40) erzeugt durch eine Magnetspule (42) mit einem Jocheisen (44) an dem Stator (14) ein axiales Magnetfeld. An dem Rotor (12) ist ein axial magnetisierter Permanentmagnet (50) vorgesehen, der dem Jocheisen (44) annähernd axial gegenüberliegt. An dem Stator (14) ist ein permanent axial magnetisierter Kompensationsmagnet (54) vorgesehen, der zu dem Rotor-Permanentmagneten (50) axial gegenüberliegend und gegensinnig polarisiert angeordnet ist, so dass sich der Rotor-Permanentmagnet (50) und der Kompensationsmagnet (54) abstoßen. Durch die Kompensation der Anziehungskräfte zwischen Rotor-Permanentmagneten und Jocheisen durch einen Kompensationsmagneten ist der Rotor in seiner Mittellage vorspannungsfrei. Dadurch kann die Mittellage des Rotors mit relativ kleinen Magnetspulströmen geregelt werden. Dies ermöglicht kleine Magnetspulen, bewirkt eine geringere Wärmeentwicklung und reduziert die erforderliche Leistungsaufnahme des Axiallagers.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vakuumpumpe mit einem Stator, an dem ein Rotor mit mindestens einem Radial-Magnet­ lager und einem Axial-Magnetlager berührungslos gelagert ist.
Bei Vakuumpumpen werden zur Lagerung des Rotors häufig Magnet­ lager verwendet. Magnetlager lassen hohe Rotor-Drehzahlen zu und sind schmiermittelfrei, wodurch eine Verunreinigung der Va­ kuumseite der Pumpe mit Schmiermittel ausgeschlossen ist. Aus DE 38 18 556 ist eine Vakuumpumpe bekannt, bei der die Radial- Lager jeweils von zueinander axial geringfügig versetzt ange­ ordneten Permanent-Magnetringen gebildet werden. Da die sich gegenseitig abstoßenden Magnetringe durch die versetzte Anord­ nung sich auch in einer axialen Richtung abstoßen, ist der Ro­ tor in einer axialen Richtung vorgespannt. An einem axialen Ende des Rotors ist ein großer Hubmagnet angeordnet, der an­ ziehend auf eine Rotorscheibe wirkt. Der Hubmagnet ist derart geregelt, dass er den Rotor in der axial vorgespannten Position hält. Der Hubmagnet muss dabei stets die axiale Vorspannung kompensieren. Aus EP 0 414 127 ist ein Axiallager bekannt, bei dem zwei Rotorscheiben axial magnetisiert sind, so dass die statorseitigen Magnetspulen, je nach Richtung des sie durch­ fließenden Stromes, in beiden axialen Richtungen auf den Rotor wirken können. Die rotorseitigen Magnetscheiben wirken an­ ziehend auf das Jocheisen der Magnetspule, so dass in beiden axialen Richtungen erhebliche axiale Anziehungskräfte auf­ treten, die den Rotor aus seiner axialen Mittellage ziehen und durch die Magnetspulen ausgeglichen werden müssen.
Aufgabe der Erfindung ist es, das Axial-Magnetlager einer Va­ kuumpumpe zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des An­ spruchs 1 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Vakuumpumpen-Axiallager ist an dem Stator ein permanent axial magnetisierter Kompensationsmagnet vorgesehen, der die Kraftwirkung des Magnetfeldes des Rotor- Permanentmagneten auf das Jocheisen kompensiert. Der Kompensationsmagnet ist gegensinnig polarisiert zu dem Rotor- Permanentmagneten angeordnet, so dass sich der Rotor- Permanentmagnet und der Kompensationsmagnet gegenseitig ab­ stoßen. Der Kompensationsmagnet kann dem Rotor-Permanentmag­ neten durch einen Luftspalt getrennt direkt gegenüberliegend angeordnet sein, kann jedoch auch im Verlauf des Jocheisens an anderer Stelle angeordnet sein. Der Kompensationsmagnet kompen­ siert annähernd die axialen Anziehungskräfte zwischen dem Ro­ tor-Permanentmagneten und dem Stator-Jocheisen. Dadurch wird eine axiale Vorspannung in dem Axial-Magnetlager vermieden. Mit der Magnetspule kann der Rotor deshalb in einer vorspannungs­ freien Mittellage gehalten werden. Durch den Wegfall der axialen Vorspannung können zur sicheren Regelung der axialen Mittellage des Rotors kleinere Magnetspulen verwendet werden. Wegen der geringeren aufzubringenden Regelungskräfte der Mag­ netspule wird auch die Wärmeentwicklung durch die Magnetspule erheblich reduziert.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Axial-Magnetlager ringförmig ausgebildet, wobei die Magnetspule, das Jocheisen, der Rotor-Permanentmagnet und der Kompensationsmagnet ringartig um den Motor herum angeordnet sind. Da das Axial-Magnetlager nicht an einer der Stirnseiten des Rotors, sondern um den Rotor herum angeordnet ist, wird eine Vakuumpumpe mit kurzer Baulänge realisiert.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sind mehrere Magnetspulen mit segmentartigen Jocheisen vorgesehen, die zu einem Ring zusammengesetzt um den Rotor herum angeordnet sind. Ferner können über den Umfang mehrere Abstandssensoren zur Erfassung der Rotorposition vorgesehen und mit einer Steuervorrichtung verbunden sein, die die Magnetspulen zur Kompensation von Kippbewegungen des Rotors ansteuert. Auf diese Weise können Kippbewegungen des Rotors ausgeglichen werden. Durch die Mög­ lichkeit, Kippbewegungen des Rotors durch entsprechende Steue­ rung der Axiallager-Magnetspulen zu vermeiden, können für das bzw. die Radiallager ausschließlich Permanentmagnete verwendet werden, die keine Regelung der Lagerkräfte zulassen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Stator eine Wirbelstrom-Dämpfungsscheibe aus elektrisch leitendem Material auf, die axial zwischen dem Rotor-Permanentmagneten und dem Jocheisen angeordnet ist. Die Wirbelstrom-Dämpfungsscheibe be­ wirkt eine Dämpfung radialer Bewegungen des Rotors durch die bei radialen Rotorbewegungen in der Dämpfungsscheibe indu­ zierten Wirbelströme. Auf diese Weise wird eine wirkungsvolle radiale Dämpfung realisiert, die alternativ oder ergänzend zur aktiven Dämpfung von Rotor-Kippbewegungen vorgesehen werden kann.
Vorzugsweise ist das Axiallager annähernd radial des Schwer­ punktes des Rotors und zwischen zwei Radiallagern angeordnet, die jeweils axial des Rotorschwerpunktes angeordnet sind. Der Schwerpunkt des Rotors befindet sich zwischen den beiden Radiallagern, während das Axiallager ungefähr in der Schwer­ punktquerebene liegt. Bei dieser Anordnung wird eine hohe Kipp­ stabilität des Rotors realisiert. Gleichzeitig ist das Axial­ lager so angeordnet, dass die Axial-Magnetlager ein hohes Dreh­ moment zur Erzeugung eines entsprechenden Rotor-Kippmomentes bewirken können.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Magnetspule radial außen oder radial innen der Permanentmagnete angeordnet. Die Anordnung der Magnetspule und der Permanentmagnete erfolgt ungefähr in einer Querebene. Auf diese Weise wird die Baulänge der Vakuumpumpe klein gehalten.
Vorzugsweise ist das Jocheisen zusammen mit dem Kompensations­ magneten zur Axialen geneigt und/oder radial versetzt zu dem Rotor-Permanentmagneten angeordnet. Auf diese Weise wird der Luftspalt zwischen Jocheisen und Kompensationsmagneten einer­ seits und Rotor-Permanentmagneten andererseits zur Querebene geneigt und in seiner Fläche vergrößert, so dass die Verwendung größerer Magneten ermöglicht und im Ergebnis die Realisierung größerer Magnetkräfte ermöglicht wird.
Vorzugsweise ist ein Ende des Jocheisens axial und das andere Ende des Jocheisens radial des Rotor-Permanentmagneten angeord­ net. Durch die Anordnung eines freien Jocheisenendes radial außen oder innen des Rotor-Permanentmagneten wird eine unver­ schachtelte Anordnung der Teile des Axial-Magnetlagers reali­ siert. Der komplette Rotor kann von einer Seite aus axial in den Stator eingesetzt bzw. aus diesem herausgenommen werden. Dadurch wird eine einfache Montage des Rotors in dem Stator er­ möglicht.
Wenn der Rotor-Permanentmagnet und der Kompensationsmagnet axial außen der Magnetspule angeordnet sind, lassen sich Rotor- Permanentmagnet und Kompensationsmagnet relativ groß ausbilden, so dass große Magnetkräfte erzeugt werden können. Dadurch wird die axiale Lagerung, wie auch die Stabilisierung gegen Kippbe­ wegungen des Rotors verbessert.
Während das Axial-Magnetlager als aktives Magnetlager ausgebil­ det ist, sind die Radiallager als passive Magnetlager ausgebil­ det.
Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen meh­ rere Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Va­ kuumpumpe im Längsschnitt,
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Va­ kuumpumpe mit einem Axiallager mit drei Magnetspulen,
Fig. 3 die drei Magnetspulen mit zugehörigen Jocheisen des Axial-Magnetlagers der Vakuumpumpe der Fig. 2,
Fig. 4 eine dritte Ausführungsform einer Vakuumpumpe, bei der der Rotor-Permanentmagnet und der Kompensationsmagnet radial außen der Magnetspule angeordnet sind, und
Fig. 5 ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vakuumpumpe mit zur radialen geneigten Magnetspalt­ flächen.
In den Fig. 1-5 sind jeweils Vakuumpumpen 10 dargestellt, bei denen es sich um Turbomolekular-Vakuumpumpen handelt. Turbo­ molekular-Pumpen arbeiten mit hohen Drehzahlen von bis zu. 80.000 Umdrehungen pro Minute. Wegen der hohen Drehzahlen und der hohen Zuverlässigkeit haben sich zur Lagerung des Rotors 12 in dem Stator 14 berührungslose Magnetlager bewährt.
Bei den Vakuumpumpen der Fig. 1-5 sind jeweils zwei passive Radial-Magnetlager 16,18 vorgesehen, die axial beabstandet zu dem Schwerpunkt 20 des Rotors 12 an den jeweiligen Rotor- Längsenden angeordnet sind. Der Rotor-Schwerpunkt 20 liegt un­ gefähr in der Mitte zwischen beiden Radiallagern 16,18. Beide Radial-Magnetlager 16,18 werden jeweils aus einer zylinder­ förmigen konzentrischen Innenhülse 24 und Außenhülse 22 ge­ bildet, die beide in axialer Richtung magnetisiert und derart zueinander gepolt angeordnet sind, dass sie sich radial ab­ stoßen. Jede Innen- und Außenhülse 24, 22 besteht aus einem Paket von mehreren Magnetringen, die axial aneinander gefügt sind. Die mehreren Magnetringe einer Außen- bzw. Innenhülse sind axial durch Distanzscheiben 26 voneinander getrennt. Die Außenhülsen 22 sind an dem Rotor 12 befestigt und rotieren um die statorseitigen Innenhülsen 24. Die beiden Innenhülsen 24 und die beiden Außenhülsen 22 der beiden Radiallager 16, 18 sind identisch ausgebildet.
Die Innenhülsen 24 der beiden Radiallager 16,18 sind durch Justierschrauben 27 axial verstellbar.
Die beiden Radiallager 16, 18 bewirken eine labile axiale Gleichgewichtslage, d. h. der Rotor 12 neigt dazu, in die eine oder andere axiale Richtung auszuweichen.
An beiden axialen Enden des Rotors 12 ist jeweils ein als Wälz­ lager ausgebildetes Fanglager 28, 30 vorgesehen.
Der Rotor 12 besteht im wesentlichen aus einem Verdichterteil 13 und einer Welle 15. Axial zwischen dem Verdichterteil 13 und dem Wellen-Radiallager 18 ist ein Elektromotor 32 angeordnet, durch den der Rotor 12 berührungslos angetrieben wird. Der Elektromotor 32 ist ein Hochfrequenzmotor.
Zwischen dem Verdichterteil 13 und dem Motor 32 ist ein Axial­ lager 40 angeordnet. Das Axiallager 40 ist ein Magnetlager und weist eine ein torusförmiges Magnetfeld erzeugende ringförmige Magnetspule 42 auf, die von einem Jocheisen 44 umgeben ist. Das Jocheisen 44 besteht aus zwei im Querschnitt L-förmigen Ringen 45, 46, die einen im Querschnitt rechteckigen Rahmen bilden, der an der inneren verdichterseitigen Ecke unterbrochen, also offen ist. Das Jocheisen besteht vorzugsweise aus einem Eisen- Verbund-Werkstoff mit einem 5%-igen Kunststoffanteil. Dadurch wird die Induktion von Wirbelströmen gering gehalten und die Regelung des Axiallagers 40 beschleunigt. Ein zylindrischer Dichtungsring 48 schließt die Magnetspule gasdicht ab.
An dem Rotorverdichter 13 ist dem Jocheisen 44 axial gegenüber­ liegend ein axial magnetisierter ringförmiger Permanentmagnet 50 befestigt, der von einer Hülse 52 an dem Rotorverdichter 13 gehalten wird. Das von der Magnetspule 42 erzeugte Magnetfeld wirkt auf den Rotor-Ringmagneten 50 in axialer Richtung an­ ziehend oder abstoßend, je nach Polarisierung des erzeugten Magnetfeldes, also je nach Stromrichtung in der Magnetspule 42.
An der axialen Stirnseite des inneren Jocheisen-Ringes 46 ist ein permanent axial magnetisierter ringförmiger Kompensations­ magnet 54 befestigt, der zu dem rotorseitigen Magneten 50 ge­ gensinnig polarisiert ist, so dass sich der Rotor-Permanent­ magnet 50 und der Kompensationsmagnet 54 abstoßen. Auf diese Weise werden die von dem Rotor-Ringmagneten 50 und dem inneren Jocheisenring 46 erzeugten magnetischen Anziehungskräfte an­ nähernd durch entsprechende Abstoßungskräfte zwischen dem Rotor-Ringmagneten 50 und dem Kompensations-Ringmagneten 54 kompensiert.
Es ist ein aktives Axiallager realisiert, das in beide axiale Richtungen wirken kann, also sowohl anziehend als auch ab­ stoßend. Durch Vorsehen des Kompensationsmagneten 54 kann die Regelung um eine annähernd vorspannungsfreie axiale Mittellage herum erfolgen. Durch die Vorspannungsfreiheit sind zur Haltung der axialen Mittellage des Rotors 12 nur relativ kleine axiale Regelkräfte erforderlich. Hierdurch wird die Verwendung einer kleinen Magnetspule 42 ermöglicht. Durch die insgesamt ver­ ringerte erforderliche Regelleistung wird eine kleinere Magnet­ spule und Regelvorrichtung ermöglicht, und eine geringere Wär­ meerzeugung durch die Magnetspule 42 erreicht.
An dem axialen Ende der Rotorwelle 15 ist an dem Statorgehäuse 58 ein axialer induktiver Abstandssensor 60 vorgesehen, der die genaue axiale Lage des Rotors 12 durch eine induktive Abstands­ messung feststellt und ein entsprechendes Messsignal an eine nicht dargestellte Steuervorrichtung überträgt. Die Steuervor­ richtung steuert in Abhängigkeit von der ermittelten axialen Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung des Rotors 12 einen entsprechenden Steuerstrom zu der Magnetspule 42, um die axiale Lage des Rotors 12 zu korrigieren, und den Rotor 12 in seiner Mittellage zu halten.
Axial vor dem Kompensationsmagneten 54 weist der Stator eine Wirbelstrom-Dämpfungsscheibe 62 aus einem elektrisch gut lei­ tendem Material, beispielsweise aus Kupfer, auf. Die Dämpfungs­ scheibe 62 ist also axial zwischen dem Rotor-Ringmagneten 50 und dem statorseitigen Kompensationsmagneten 54 angeordnet. Bei radialen Bewegungen bzw. Vibrationen des Rotors 12 werden durch den Rotor-Ringmagneten 50 in der Dämpfungsscheibe 62 elektrische Wirbelströme induziert. Dadurch wird die mecha­ nische Energie des Rotors 12 induktiv auf die Dämpfungsscheibe 62 übertragen und dort in Wärme umgesetzt. Auf diese Weise wer­ den Vibrationen und Schwingungen des Rotors 12 wirksam ge­ dämpft.
Durch den Isolationsring 48 wird die Magnetspule 42 gegenüber dem Vakuumteil der Vakuumpumpe 10 isoliert. Die elektrischen Leitungen der Magnetspule 42 verlaufen also stets außerhalb des Vakuumbereiches der Vakuumpumpe 10, so dass keine Dichtungs­ probleme auftreten.
Bei der in der Fig. 2 dargestellten Vakuumpumpe 110 ist iden­ tisch mit der in Fig. 1 dargestellten Vakuumpumpe 10, bis auf das Axiallager 140. Das Axiallager 140 der Vakuumpumpe 110 der Fig. 2 wird nicht von einer, sondern von drei Magnetspulen 141, 142, 143 und entsprechenden Jocheisen-Innenring-Abschnitten 1461, 1462, 1463 und entsprechenden Jocheisen-Außenring-Abschnit­ ten 1451-1453 gebildet, wie auch in Fig. 3 erkennbar ist. Zwischen den Ringabschnitten 1461-1463 sind Segmente 147 aus nicht magnetischem Material angeordnet, die die Jocheisen-Ring­ abschnitte 1461-1463 magnetisch voneinander trennen. Ferner sind drei Abstandssensoren 160 vorgesehen, die ungefähr in der Querebene des Axiallagers 140 den axialen Abstand des Rotors 12 zum Stator 12 ermitteln. Durch die insgesamt drei axialen Abstandssensoren 160 kann die Rotorposition dreidimensional erfasst werden, so dass nicht nur axiale Abweichungen von der Mittellage, sondern auch Kippbewegungen des Rotors 12 erfasst werden können. Durch die separat durch eine Steuervorrichtung ansteuerbaren Magnetspulen 141-143 lassen sich Kippbewegungen bzw. Kippschwingungen des Rotors 12 kompensieren.
Bei der in Fig. 4 dargestellten dritten Ausführungsform einer Vakuumpumpe 210 sind die Magnetspulen 241-243 radial innen und der Rotor-Ringmagnet 250, der Stator-Kompensationsmagnet 254 und die Dämpfungsscheibe 262 radial außen der Magnetspulen 241-243 angeordnet. Hierdurch werden größere Permanentmagnete er­ möglicht, die ein größeres Drehmoment auf den Rotor und damit eine größere stabilisierendere Wirkung erzeugen. Durch die größeren Permanentmagnete wird die Tragkraft des Axiallagers erhöht.
In der in Fig. 5 dargestellten vierten Ausführungsform einer Vakuumpumpe 310 ist der Rotor-Permanentmagnet 350, der Stator- Kompensationsmagnet 354 und die Dämpfungsscheibe 362 und der zwischen der Dämpfungsscheibe 362 und dem Rotor-Permanentmagne­ ten 350 gebildete Spalt nicht genau in der Querebene, sondern in einem Winkel von ungefähr 15° dazu geneigt angeordnet. Die Magnetisierungsrichtung der Magnete 350, 354 ist ebenfalls in 15° zur Querebene geneigt. Die zwischen dem Stator 314 und dem Rotor 312 übertragenen Magnetkräfte werden dadurch vergrößert, und weisen sowohl eine axiale als auch eine kleinere radiale Komponente auf. Auf diese Weise lassen sich durch eine ge­ eignete Regelung der Magnetspulen 141-143 sowohl die axiale Lage des Rotors 312 in dem Stator 314 als auch die radiale Lage des Rotors 312 in dem Stator 314 regeln. Damit lassen sich radiale Ausbrüche und Schwingungen des Rotors auf ein Minimum reduzieren.
Durch die Kompensation der Anziehungskräfte zwischen Rotor-Per­ manentmagneten und Jocheisen durch einen Kompensationsmagneten ist der Rotor in seiner Mittellage vorspannungsfrei. Dadurch kann die Mittellage des Rotors mit relativ kleinen Mag­ netspulströmen geregelt werden. Dies ermöglicht kleine Mag­ netspulen, bewirkt eine geringere Wärmeentwicklung und reduziert die erforderliche Leistungsaufnahme des Axiallagers.

Claims (10)

1. Vakuumpumpe mit einem Stator (14), in dem ein Rotor (12) mit einem Radial-Magnetlager (16, 18) und einem Axial-Mag­ netlager (40) berührungslos gelagert ist, wobei das Axial-Magnetlager (40) an dem Stator (14) eine ein axiales Magnetfeld erzeugende Magnetspule (42) mit einem Jocheisen (44), und an dem Rotor (12) einen axial magneti­ sierten Permanentmagneten (50) aufweist, der dem Jocheisen (44) annähernd axial gegenüberliegt, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Stator (14) ein permanent axial magnetisierter Kompensationsmagnet (54) vorgesehen ist, der das Magnetfeld des Rotor-Permanentmagneten (50) kompensiert.
2. Vakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Axial-Magnetlager (40) ringförmig ausgebildet ist, und die Magnetspule (42), das Jocheisen (44), der Rotor-Perma­ nentmagnet (50) und der Kompensationsmagnet (54) ringartig um den Rotor (12) herum angeordnet sind.
3. Vakuumpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Magnetspulen (141-143) mit Jocheisen (140) ringartig um den Rotor (112) herum angeordnet sind.
4. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Stator (14) eine Wirbelstrom-Dämpfungs­ scheibe (62) aus elektrisch leitendem Material aufweist, die axial zwischen dem Rotor-Permanentmagneten (50) und dem Jocheisen (44) angeordnet ist.
5. Vakuumpumpe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Abstandssensoren (160) in einer einzigen Rotor-Querebene zur Erfassung der Rotorposition vorgesehen und mit einer Steuervorrichtung verbunden sind, die die Magnetspulen (141-143) zur Kompensation von Kippbewegungen des Rotors (112) ansteuert.
6. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekenn­ zeichnet, dass ein freies Ende des Jocheisens (44) axial und das andere freie Ende des Jocheisens (44) radial des Rotor-Permanentmagneten (50) angeordnet ist.
7. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das Axiallager (40) annähernd radial des Schwerpunktes (20) des Rotors (12) und zwischen zwei Radiallagern (16, 18) angeordnet ist, die jeweils axial beabstandet zu dem Rotor-Schwerpunkt (20) angeordnet sind.
8. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Magnetspule (42; 241-243) radial außen oder innen der Permanentmagnete (54; 254) angeordnet ist.
9. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Luftspalt zwischen dem Jocheisen (340) und dem Kompensationsmagneten (354) zur Querebene geneigt ist.
10. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das Radial-Magnetlager (16, 18) von Perma­ nentmagnet-Ringen (22, 24) gebildet wird, die axial versatz­ frei zueinander angeordnet sind.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002086325A1 (de) * 2001-04-19 2002-10-31 Leybold Vakuum Gmbh Vakuumleitung
DE20211510U1 (de) * 2002-07-13 2003-11-27 Leybold Vakuum Gmbh Magnetlager
DE10254670A1 (de) * 2002-11-22 2004-06-24 Minebea Co., Ltd. Elektromotor für einen Pumpenantrieb
DE10320851A1 (de) * 2003-05-09 2004-11-25 Leybold Vakuum Gmbh Turbopumpe
US6914361B2 (en) 2003-03-07 2005-07-05 Leybold Vakuum Gmbh Magnetic bearing
US7825558B2 (en) 2006-09-22 2010-11-02 EBM - Papst St. Georgen GmbH and Co. KG Fan with active magnetic bearing
EP3018373A1 (de) * 2014-11-07 2016-05-11 Pfeiffer Vacuum GmbH Vakuumpumpe
EP2594803B1 (de) 2011-11-16 2016-07-20 Pfeiffer Vacuum Gmbh Reibungsvakuumpumpe
EP3112689A1 (de) * 2015-07-01 2017-01-04 Pfeiffer Vacuum GmbH Splitflow-vakuumpumpe

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004027039B3 (de) * 2004-06-02 2005-11-10 Technische Universität Chemnitz Einrichtung zur berührungslosen Messung von Abständen
EP1619395B1 (de) * 2004-07-20 2010-03-10 VARIAN S.p.A. Rotationsvakuumpumpe und ihr Auswuchtverfahren
GB0419152D0 (en) * 2004-08-27 2004-09-29 Kernow Instr Technology Ltd A contactless magnetic rotary bearing and a rheometer incorporating such bearing
US20080211252A1 (en) * 2005-12-19 2008-09-04 Ppg Industries Ohio, Inc. Method and apparatus for repairing bed-liner coatings
US8752449B2 (en) 2007-05-08 2014-06-17 Brooks Automation, Inc. Substrate transport apparatus with multiple movable arms utilizing a mechanical switch mechanism
US8823294B2 (en) * 2007-06-27 2014-09-02 Brooks Automation, Inc. Commutation of an electromagnetic propulsion and guidance system
US9752615B2 (en) 2007-06-27 2017-09-05 Brooks Automation, Inc. Reduced-complexity self-bearing brushless DC motor
US8283813B2 (en) * 2007-06-27 2012-10-09 Brooks Automation, Inc. Robot drive with magnetic spindle bearings
CN101855811B (zh) 2007-06-27 2013-11-20 布鲁克斯自动化公司 具有提升能力和减少的齿槽特性的电机定子
JP5416104B2 (ja) 2007-06-27 2014-02-12 ブルックス オートメーション インコーポレイテッド セルフベアリングモータ用位置フィードバック
JP5663304B2 (ja) 2007-06-27 2015-02-04 ブルックス オートメーション インコーポレイテッド 多次元位置センサ
JP2011514652A (ja) 2007-07-17 2011-05-06 ブルックス オートメーション インコーポレイテッド チャンバ壁に一体化されたモータを伴う基板処理装置
US20100109463A1 (en) * 2008-10-31 2010-05-06 University Of Virginia Patent Foundation Hybrid Five Axis Magnetic Bearing System Using Axial Passive PM Bearing Magnet Paths and Radial Active Magnetic Bearings with Permanent Magnet Bias and Related Method
IT1397707B1 (it) * 2009-12-22 2013-01-24 Nuovo Pignone Spa Bilanciamento dinamico di spinta per compressori centrifughi.
US9217439B2 (en) 2010-07-02 2015-12-22 Edwards Japan Limited Vacuum pump
WO2012079654A1 (de) 2010-12-16 2012-06-21 Baumüller Nürnberg GmbH Elektrische maschine, insbesondere eines pumpenaggregates
US9048701B2 (en) * 2011-08-30 2015-06-02 Siemens Industry, Inc. Passive magnetic bearings for rotating equipment including induction machines
GB2507501B (en) * 2012-10-30 2015-07-15 Edwards Ltd Vacuum pump
GB2507500B (en) 2012-10-30 2015-06-17 Edwards Ltd Vacuum pump
CN104870825B (zh) * 2013-01-31 2018-07-31 埃地沃兹日本有限公司 真空泵
DE102013110251A1 (de) * 2013-09-17 2015-03-19 Pfeiffer Vacuum Gmbh Anordnung mit einer Vakuumpumpe sowie Verfahren zur Kompensation eines Magnetfeldes wenigstens eines in einer Vakuumpumpe angeordneten, ein magnetisches Störfeld erzeugenden Bauteiles
JP6427963B2 (ja) * 2014-06-03 2018-11-28 株式会社島津製作所 真空ポンプ
EP3106668B1 (de) * 2015-06-17 2020-08-12 Pfeiffer Vacuum Gmbh Vakuumpumpe
DE102016012252A1 (de) * 2016-07-13 2018-01-18 Schwarzer Precision GmbH & Co. KG Pumpenbaugruppe für eine Pumpe, Pumpe und Verfahren zur Verringerung oder Beseitigung von Störgeräuschen und/oder Vibrationen bei Pumpen
GB2553362A (en) * 2016-09-05 2018-03-07 Edwards Ltd Vacuum pump assembly
JP7003418B2 (ja) * 2017-02-17 2022-01-20 株式会社島津製作所 磁気軸受装置および真空ポンプ
CN108194374B (zh) * 2017-12-29 2020-02-07 李少龙 一种磁悬浮内流式转子管道泵
GB2578899B (en) * 2018-11-13 2021-05-26 Edwards Ltd Vacuum pump
GB2581203A (en) * 2019-02-11 2020-08-12 Edwards Ltd Vacuum pump
GB2588146A (en) * 2019-10-09 2021-04-21 Edwards Ltd Vacuum pump
JP2022185262A (ja) * 2021-06-02 2022-12-14 株式会社島津製作所 真空ポンプおよびリークディテクタ
GB2621344B (en) * 2022-08-09 2024-07-24 Leybold Gmbh Magnetic bearing and vacuum pump
GB2621343B (en) * 2022-08-09 2024-10-02 Leybold Gmbh Vacuum pump
GB2621346B (en) * 2022-08-09 2024-10-09 Leybold Gmbh Vacuum pump

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE976816C (de) * 1950-09-13 1964-05-06 Max Baermann Magnetische Lagerung und Zentrierung fuer drehbare Teile
DE2537367A1 (de) * 1974-09-27 1976-04-15 Balzers Hochvakuum Turbovakuumpumpe
DE3341716A1 (de) * 1982-11-19 1984-05-24 Seiko Instr & Electronics Turbo-molekularpumpe

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2337226A1 (de) * 1973-07-21 1975-02-06 Maschf Augsburg Nuernberg Ag Vakuumpumpe mit einem im innenraum ihres gehaeuses gelagerten laeufer
DE2524061C3 (de) * 1975-05-30 1980-04-30 Arthur Pfeiffer-Vakuumtechnik-Wetzlar Gmbh, 6334 Asslar Magnetisch gelagerte Turbovakuumpumpe mit Fanglager
US4312628A (en) * 1979-05-21 1982-01-26 Cambridge Thermionic Corporation Turbomolecular vacuum pump having virtually zero power magnetic bearing assembly with single axis servo control
JPS5841296A (ja) * 1981-09-04 1983-03-10 Seiko Instr & Electronics Ltd 磁気軸受を応用した小型軸流分子ポンプ
DE3715216A1 (de) * 1987-05-07 1988-11-17 Doll Robert Tauchpumpe, insbesondere fuer tiefsiedende fluessigkeiten
DE3818556A1 (de) 1988-06-01 1989-12-07 Pfeiffer Vakuumtechnik Magnetlager fuer eine schnell rotierende vakuumpumpe
DE3931661A1 (de) * 1989-08-25 1991-04-04 Leybold Ag Magnetgelagerte vakuumpumpe
JPH04219493A (ja) * 1990-08-10 1992-08-10 Ebara Corp ターボ分子ポンプ
DE4227663A1 (de) 1992-08-21 1994-02-24 Leybold Ag Verfahren zur Überprüfung der Betriebsposition des rotierenden Systems einer Vakuumpumpe, vorzugsweise Turbomolekularpumpe
FR2728738B1 (fr) * 1994-12-26 1997-01-31 Cit Alcatel Ensemble tournant comportant notamment des moyens de sustentation radiaux et une butee axiale magnetique
JPH0921420A (ja) * 1995-07-06 1997-01-21 Osaka Shinku Kiki Seisakusho:Kk 高速回転機械の磁気軸受装置
US6201329B1 (en) * 1997-10-27 2001-03-13 Mohawk Innovative Technology, Inc. Pump having magnetic bearing for pumping blood and the like
JP3930170B2 (ja) * 1998-02-18 2007-06-13 株式会社荏原製作所 循環ファン装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE976816C (de) * 1950-09-13 1964-05-06 Max Baermann Magnetische Lagerung und Zentrierung fuer drehbare Teile
DE2537367A1 (de) * 1974-09-27 1976-04-15 Balzers Hochvakuum Turbovakuumpumpe
DE3341716A1 (de) * 1982-11-19 1984-05-24 Seiko Instr & Electronics Turbo-molekularpumpe

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002086325A1 (de) * 2001-04-19 2002-10-31 Leybold Vakuum Gmbh Vakuumleitung
US6867521B2 (en) 2001-04-19 2005-03-15 Leybold Vakuum Gmbh Vacuum conduit
DE20211510U1 (de) * 2002-07-13 2003-11-27 Leybold Vakuum Gmbh Magnetlager
DE10254670A1 (de) * 2002-11-22 2004-06-24 Minebea Co., Ltd. Elektromotor für einen Pumpenantrieb
US6914361B2 (en) 2003-03-07 2005-07-05 Leybold Vakuum Gmbh Magnetic bearing
DE10320851A1 (de) * 2003-05-09 2004-11-25 Leybold Vakuum Gmbh Turbopumpe
US7825558B2 (en) 2006-09-22 2010-11-02 EBM - Papst St. Georgen GmbH and Co. KG Fan with active magnetic bearing
EP2594803B1 (de) 2011-11-16 2016-07-20 Pfeiffer Vacuum Gmbh Reibungsvakuumpumpe
EP3018373A1 (de) * 2014-11-07 2016-05-11 Pfeiffer Vacuum GmbH Vakuumpumpe
DE102014116241B4 (de) 2014-11-07 2020-05-28 Pfeiffer Vacuum Gmbh Vakuumpumpe
EP3112689A1 (de) * 2015-07-01 2017-01-04 Pfeiffer Vacuum GmbH Splitflow-vakuumpumpe

Also Published As

Publication number Publication date
US20030180162A1 (en) 2003-09-25
EP1313951A1 (de) 2003-05-28
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US6877963B2 (en) 2005-04-12
WO2002018794A1 (de) 2002-03-07

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