JP2000220640A - Motor and turbo-molecular pump - Google Patents

Motor and turbo-molecular pump

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JP2000220640A
JP2000220640A JP2201299A JP2201299A JP2000220640A JP 2000220640 A JP2000220640 A JP 2000220640A JP 2201299 A JP2201299 A JP 2201299A JP 2201299 A JP2201299 A JP 2201299A JP 2000220640 A JP2000220640 A JP 2000220640A
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JP
Japan
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bearing
rotating body
ceramic
thermal expansion
motor
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Application number
JP2201299A
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Japanese (ja)
Inventor
Hirokazu Yashiro
洋和 八代
Yoichi Kuwayama
洋一 桑山
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Ibiden Co Ltd
Original Assignee
Ibiden Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a high vacuum from the atmospheric pressure, by securing the clearance of a ceramic gas bearing to the heat in a high frequency rotation condition, even when the clearance of the ceramic gas bearing is set narrow by the reason of the high frequency rotation condition or the like, in a motor using a ceramic gas bearing. SOLUTION: In the rotary body 25 of a motor 10, its outer peripheral part is formed of an inner tube 28, and a dynamic pressure groove is formed on the outer peripheral surface of the inner tube. An outer tube 29 is provided at the outer peripheral side of the rotary body 25. An air bearing 30 (a ceramic dynamic pressure gas bearing) to support the load of the rotary body in the radial direction is composed of an inner tube and an outer tube. In a motor used to a turbo-molecular pump, the clearance is set at 3 to 6 μm, for example, by its exhaust gas speed, the using rotation frequency, and the like. The ceramic material of the inner tube is a silicon carbide, while the ceramic material of the outer tube consists of an alumina, and the thermal expansion coefficient is made smaller in the ceramic material of the inner tube, than in the ceramic material of the outer tube.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はセラミック気体軸受
を使用するモータ及びターボ分子ポンプに関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motor and a turbo molecular pump using a ceramic gas bearing.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、スパッタリング装置、CVD装
置、エッチング装置等の半導体関連装置および電子顕微
鏡、表面分析装置、環境試験装置などにおいて、超高真
空状態を得るためにターボ分子ポンプが使用されてい
る。ターボ分子ポンプは、動翼を有する回転軸を回転さ
せて分子流をつくることにより気体を排気して超高真空
を発生させるものである。超高真空を得るためにはモー
タの回転軸を高速回転させることが必要であり、高速回
転を円滑にするにはモータに高速回転に適した軸受を採
用する必要がある。
2. Description of the Related Art For example, a turbo-molecular pump is used in a semiconductor-related apparatus such as a sputtering apparatus, a CVD apparatus, and an etching apparatus, an electron microscope, a surface analysis apparatus, an environmental test apparatus, and the like to obtain an ultra-high vacuum state. . The turbo-molecular pump generates ultra-high vacuum by rotating a rotating shaft having moving blades to create a molecular flow to exhaust gas. In order to obtain an ultra-high vacuum, it is necessary to rotate the rotating shaft of the motor at high speed, and to smoothly rotate at high speed, it is necessary to employ a bearing suitable for high-speed rotation in the motor.

【0003】従来、回転軸の軸受には、一般にボールベ
アリングが使用されていた。ところが、ターボ分子ポン
プのように超高真空を作り出すポンプでは、ベアリング
に注入された潤滑油が高い真空度のために気化してしま
い、超高真空を得られないばかりか、気化した潤滑油が
真空室に流入して汚染を引き起こすという問題が生じ
る。 このため、潤滑油を使用しなくて済むように、空気
軸受や磁気軸受等の非接触式の軸受を使用するターボ分
子ポンプが提案されている(実開昭63−14894号
公報、特開平2−16389号公報等)。従来のターボ
分子ポンプは、大気から引くことができず、補助ポンプ
を必要とする。気体軸受でモータを構成することによ
り、大気から高真空を得るターボ分子ポンプができる。
Heretofore, ball bearings have generally been used as bearings for rotary shafts. However, with a pump that creates an ultra-high vacuum, such as a turbo-molecular pump, the lubricating oil injected into the bearings is vaporized due to the high degree of vacuum, and not only is it not possible to obtain an ultra-high vacuum, but also the lubricating oil A problem arises in that it flows into the vacuum chamber and causes contamination. For this reason, a turbo molecular pump using a non-contact type bearing such as an air bearing or a magnetic bearing has been proposed so as not to use a lubricating oil (Japanese Utility Model Laid-Open No. 63-14894, Japanese Unexamined Patent Publication No. -16389). Conventional turbomolecular pumps cannot be pulled from the atmosphere and require an auxiliary pump. By configuring the motor with a gas bearing, a turbo molecular pump that obtains a high vacuum from the atmosphere can be obtained.

【0004】例えば回転軸のラジアル方向の負荷を支持
する軸受の構造として、モータの回転体(回転子)の外
周面に圧力気体膜を形成するようにした空気軸受で構成
する。空気軸受を例えば動圧空気軸受とする場合、回転
体の回りに圧力気体膜を形成するための所定のクリアラ
ンスを開けて筒体を配置し、回転体の外周面上に動圧溝
を形成する。つまり、空気軸受は、クリアランスを開け
て外側に固定配置された外筒(軸受固定体)と、表面に
動圧溝が形成されて回転体と一体回転する内筒(軸受回
転体)とが対で構成される。回転体が圧力気体膜によっ
て浮上し始めるまでの間は内筒と外筒が摺動する。この
ため、空気軸受の材質としてアルミナやジルコニアなど
の比較的摩耗に強いセラミックが使用されていた。
[0004] For example, as a bearing structure for supporting a radial load of a rotating shaft, an air bearing in which a pressure gas film is formed on the outer peripheral surface of a rotating body (rotor) of a motor is formed. When the air bearing is, for example, a dynamic pressure air bearing, a predetermined clearance for forming a pressurized gas film is formed around the rotating body, a cylinder is arranged, and a dynamic pressure groove is formed on the outer peripheral surface of the rotating body. . In other words, the air bearing is composed of an outer cylinder (bearing fixed body) fixedly arranged outside with a clearance, and an inner cylinder (bearing rotating body) having a dynamic pressure groove formed on its surface and integrally rotating with the rotating body. It consists of. The inner cylinder and the outer cylinder slide until the rotating body starts to float by the pressure gas film. For this reason, relatively wear-resistant ceramics such as alumina and zirconia have been used as the material of the air bearing.

【0005】ターボ分子ポンプを設計する場合、必要な
排気速度が決まると、翼の段数や回転数などの設計値が
決まる。例えば小型のターボ分子ポンプでは5万〜7万
rpmでの高速回転が必要になるため、この回転数から
空気軸受のクリアランスは約5μm以下に設定する必要
があった。
[0005] In designing a turbo-molecular pump, when the required pumping speed is determined, design values such as the number of blade stages and the number of revolutions are determined. For example, a small turbo-molecular pump needs to rotate at a high speed of 50,000 to 70,000 rpm. Therefore, it is necessary to set the clearance of the air bearing to about 5 μm or less based on the number of rotations.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ターボ分子ポンプで
は、動翼と静翼との相対回転によって空気が排気されて
超高真空状態が作られる。モータが高速回転すると、空
気の粘性摩擦によって空気軸受は高温になる。この際、
動圧気体軸受の外筒は外周面から熱が比較的逃げ易い状
態にあるのに対し、空中に浮上する回転体は熱の逃げ場
がないので、動圧気体軸受を構成する内筒と外筒との間
に温度差が生じる。従来の内筒や外筒はアルミナやジル
コニアから構成され、その熱膨張率が7〜8×10-6
℃と比較的大きかったため、この温度差によって生じた
内筒と外筒の熱膨張差からクリアランスの値が大きく変
化し、場合によって内筒が外筒に接触し、その摺動摩擦
によって高速回転が得られなくなることがあった。
In a turbo-molecular pump, air is exhausted by the relative rotation of a moving blade and a stationary blade to create an ultra-high vacuum state. When the motor rotates at high speed, the air bearing becomes hot due to the viscous friction of the air. On this occasion,
The outer cylinder of the dynamic pressure gas bearing is in a state where heat can relatively easily escape from the outer peripheral surface, whereas the rotating body floating in the air has no escape place for heat, so the inner cylinder and the outer cylinder that constitute the dynamic pressure gas bearing And a temperature difference is generated. Conventional inner and outer cylinders are made of alumina or zirconia, and have a coefficient of thermal expansion of 7 to 8 × 10 -6 /
Because the temperature difference was relatively large, the value of clearance greatly changed due to the difference in thermal expansion between the inner cylinder and the outer cylinder caused by this temperature difference.In some cases, the inner cylinder contacted the outer cylinder, and high-speed rotation was obtained by the sliding friction. Was no longer possible.

【0007】また、動圧気体軸受で発生した熱を取り除
くため、空冷ファンで動圧気体軸受を冷却する試みをす
る場合、外筒が強制空冷されるために内筒と外筒の温度
差が一層大きくなり易く、内筒と外筒のクリアランスを
一層保ちにくくする。特にクリアランスは設計からある
程度決まる値なので、その値を大きく変更する対策をと
ることもできず、近年のさらなるターボ分子ポンプの小
型化と高回転数化の要望に対してクリアランスを小さく
する必要に迫られ、動圧気体軸受で発生する熱がクリア
ランスにもたらす影響が無視できなくなってきている。
When an attempt is made to cool the dynamic pressure gas bearing with an air cooling fan in order to remove the heat generated in the dynamic pressure gas bearing, the temperature difference between the inner cylinder and the outer cylinder is reduced because the outer cylinder is forcibly air cooled. It tends to be even larger, making it more difficult to maintain the clearance between the inner cylinder and the outer cylinder. In particular, since the clearance is a value determined to some extent from the design, it is not possible to take measures to greatly change the value, and it is necessary to reduce the clearance in response to recent demands for further downsizing and higher rotation speed of turbo molecular pumps. As a result, the effect of heat generated by the hydrodynamic gas bearing on the clearance cannot be ignored.

【0008】本発明は上記課題を解決するためなされた
ものであり、その目的は、セラミック気体軸受を使用す
るモータにおいて、高回転数化等の理由によりセラミッ
ク気体軸受のクリアランスを狭く設定した場合でも、高
速回転時の熱に対してもセラミック気体軸受のクリアラ
ンスを確保できるモータ及びターボ分子ポンプを提供す
ることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a motor using a ceramic gas bearing, even if the clearance of the ceramic gas bearing is set to be narrow for reasons such as high rotation speed. It is another object of the present invention to provide a motor and a turbo-molecular pump which can ensure the clearance of the ceramic gas bearing even with heat during high-speed rotation.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載の発明では、回転軸を回転させるた
めの回転体と、前記回転体の外周側に配置された電機子
と、前記回転体のラジアル方向の負荷を支持するセラミ
ック気体軸受と、前記回転体のスラスト方向の負荷を支
持する非接触式軸受とを備え、前記セラミック気体軸受
は、前記回転体の外周面を形成する軸受回転体と、前記
軸受回転体の外周側にクリアランスを設けて配置された
軸受固定体とから構成され、前記軸受回転体のセラミッ
ク材質が、前記軸受固定体のセラミック材質より熱膨張
率が小さいことをその要旨とする。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a rotating body for rotating a rotating shaft, and an armature disposed on an outer peripheral side of the rotating body. A ceramic gas bearing that supports a radial load of the rotating body, and a non-contact bearing that supports a thrust load of the rotating body, wherein the ceramic gas bearing forms an outer peripheral surface of the rotating body. A bearing rotating body, and a bearing fixed body provided with clearance on the outer peripheral side of the bearing rotating body, wherein the ceramic material of the bearing rotating body has a higher coefficient of thermal expansion than the ceramic material of the bearing fixed body. The point is to be small.

【0010】請求項2に記載の発明では、回転軸を回転
させるための回転体と、前記回転体の外周側に配置され
た電機子と、前記回転体のラジアル方向の負荷を支持す
るセラミック気体軸受と、前記回転体のスラスト方向の
負荷を支持する非接触式軸受とを備え、前記セラミック
気体軸受は、前記回転体の外周面を形成する軸受回転体
と、前記軸受回転体の外周側にクリアランスを設けて配
置された軸受固定体とから構成され、少なくとも軸受回
転体を熱膨張率5×10-6/℃以下の低熱膨張セラミッ
ク材質で構成した。
[0010] According to the second aspect of the present invention, a rotating body for rotating a rotating shaft, an armature disposed on an outer peripheral side of the rotating body, and a ceramic gas supporting a radial load of the rotating body. A bearing and a non-contact type bearing that supports a load in the thrust direction of the rotating body, wherein the ceramic gas bearing is provided on a bearing rotating body forming an outer peripheral surface of the rotating body, and on an outer peripheral side of the bearing rotating body. At least the bearing rotor is made of a low thermal expansion ceramic material having a coefficient of thermal expansion of 5 × 10 −6 / ° C. or less.

【0011】請求項3に記載の発明では、請求項1に記
載の発明において、前記軸受回転体のセラミック材質の
熱膨張率が5×10-6/℃以下である。請求項4に記載
の発明では、請求項3に記載の発明において、前記軸受
固定体のセラミック材質が酸化物である。
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the ceramic material of the bearing rotating body has a coefficient of thermal expansion of 5 × 10 −6 / ° C. or less. According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect, the ceramic material of the bearing fixing body is an oxide.

【0012】請求項5に記載の発明において、請求項2
〜請求項4のいずれか一項の発明において、前記軸受回
転体のセラミック材質が炭化物又は窒化物である。請求
項6に記載の発明では、請求項1〜請求項5のいずれか
一項において、前記セラミック気体軸受の前記軸受固定
体の外周面を強制空冷するために、モータケーシングに
空冷用孔を形成した。
[0012] In the fifth aspect of the present invention, the second aspect is provided.
In the invention according to any one of the first to fourth aspects, the ceramic material of the bearing rotating body is carbide or nitride. According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, an air cooling hole is formed in the motor casing in order to forcibly air-cool an outer peripheral surface of the bearing fixed body of the ceramic gas bearing. did.

【0013】請求項7に記載の発明では、ターボ分子ポ
ンプには、請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の
前記モータと、該モータの前記回転軸に設けられる動翼
と、該動翼の回転によって分子流を作るために必要な静
翼とが備えられている。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a turbo molecular pump comprising: the motor according to any one of the first to sixth aspects; and a rotor blade provided on the rotating shaft of the motor. And a stationary blade necessary for producing a molecular flow by rotating the moving blade.

【0014】請求項8に記載の発明では、請求項7の発
明において、前記セラミック気体軸受の前記軸受固定体
の外周面を強制空冷するための空冷手段を備えた。 (作用)請求項1に記載の発明によれば、回転体が電機
子によって回転することで回転軸が回転する。このと
き、回転体のラジアル方向の負荷がセラミック気体軸受
によって支持され、回転体のスラスト方向の負荷が非接
触式軸受によって支持される。高速回転時は、セラミッ
ク気体軸受を構成する軸受回転体と軸受固定体は回転摩
擦熱のために高温となる。軸受回転体は非接触状態に閉
じ込められているため、熱の逃げ場がなく高温になる。
一方、軸受固定体はその外周面側から熱が逃げるので、
軸受回転体と軸受固定体との間に温度差が生じる。ここ
で、高温側の軸受回転体のセラミック材質が、低温側の
軸受固定体のセラミック材質より熱膨張率が小さい材質
であるため、このような温度差が生じても両者間のクリ
アランスが確保され易い。
According to an eighth aspect of the present invention, in the invention of the seventh aspect, an air cooling means for forcibly air cooling an outer peripheral surface of the bearing fixed body of the ceramic gas bearing is provided. (Operation) According to the first aspect of the invention, the rotating shaft is rotated by the rotating body being rotated by the armature. At this time, the radial load of the rotating body is supported by the ceramic gas bearing, and the thrust load of the rotating body is supported by the non-contact bearing. During high-speed rotation, the bearing rotating body and the bearing fixed body constituting the ceramic gas bearing become hot due to rotational friction heat. Since the bearing rotating body is confined in a non-contact state, the bearing rotating body has a high temperature without a heat escape area.
On the other hand, heat is released from the outer peripheral surface side of the bearing fixed body,
A temperature difference occurs between the bearing rotating body and the bearing fixed body. Here, since the ceramic material of the bearing rotating body on the high temperature side is a material having a smaller coefficient of thermal expansion than the ceramic material of the bearing fixed body on the low temperature side, even if such a temperature difference occurs, a clearance between the two is ensured. easy.

【0015】請求項2に記載の発明によれば、回転体が
電機子によって回転することで回転軸が回転する。この
とき、回転体のラジアル方向の負荷がセラミック気体軸
受によって支持され、回転体のスラスト方向の負荷が非
接触式軸受によって支持される。高速回転時は、セラミ
ック気体軸受を構成する軸受回転体と軸受固定体は回転
摩擦熱のために高温となる。軸受回転体は非接触状態に
閉じ込められているため、熱の逃げ場がなく高温にな
る。一方、軸受固定体はその外周面側から熱が逃げるの
で、軸受回転体と軸受固定体との間に温度差が生じる。
ここで、少なくとも高温側の軸受回転体が熱膨張率5×
10-6/℃以下の低熱膨張セラミック材質であるため、
このような温度差が生じても両者間のクリアランスが確
保され易い。
According to the second aspect of the present invention, the rotating shaft is rotated by the rotating body being rotated by the armature. At this time, the radial load of the rotating body is supported by the ceramic gas bearing, and the thrust load of the rotating body is supported by the non-contact bearing. During high-speed rotation, the bearing rotating body and the bearing fixed body constituting the ceramic gas bearing become hot due to rotational friction heat. Since the bearing rotating body is confined in a non-contact state, the bearing rotating body has a high temperature without a heat escape area. On the other hand, since the heat escapes from the outer peripheral surface side of the bearing fixed body, a temperature difference occurs between the bearing rotating body and the bearing fixed body.
Here, at least the bearing rotating body on the high temperature side has a coefficient of thermal expansion of 5 ×
Because it is a low thermal expansion ceramic material of 10 -6 / ° C or less,
Even if such a temperature difference occurs, a clearance between the two can be easily secured.

【0016】請求項3に記載の発明によれば、請求項1
の発明の作用に加え、軸受回転体のセラミック材質の熱
膨張率が5×10-6/℃以下であることから、両者間の
クリアランスが確保され易い。
According to the third aspect of the present invention, the first aspect is provided.
In addition to the effect of the invention, the thermal expansion coefficient of the ceramic material of the bearing rotating body is 5 × 10 −6 / ° C. or less, so that a clearance between the two can be easily secured.

【0017】請求項4に記載の発明によれば、請求項3
の発明の作用に加え、軸受固定体のセラミック材質が酸
化物であることから、軸受固定体を軸受回転体より大き
な熱膨張率に設定し易く、しかも軸受固定体の製造・加
工がし易く比較的安価で済む。
According to the invention described in claim 4, according to claim 3,
In addition to the effect of the invention of the present invention, since the ceramic material of the bearing fixed body is an oxide, it is easy to set the bearing fixed body to a larger coefficient of thermal expansion than the bearing rotating body, and it is easy to manufacture and process the bearing fixed body. Cheaply.

【0018】請求項5に記載の発明によれば、請求項2
〜請求項4のいずれか一項の発明と同様の作用に加え、
軸受回転体のセラミック材質が炭化物又は窒化物である
ことから、酸化物に比べ一般に熱伝導率がよく放熱効果
が高いうえ、高い耐摩耗性が得られ易い。
According to the invention described in claim 5, according to claim 2,
In addition to the same operation as the invention of any one of claims 4 to 4,
Since the ceramic material of the bearing rotating body is carbide or nitride, it generally has better thermal conductivity and higher heat dissipation effect than oxides, and easily obtains high wear resistance.

【0019】請求項6に記載の発明によれば、請求項1
〜請求項5のいずれか一項の発明の作用に加え、モータ
ケーシングに形成された空冷用孔によって、セラミック
気体軸受の軸受固定体の外周面が強制空冷される。セラ
ミック気体軸受の高温化を小さく抑えられる。
According to the invention described in claim 6, according to claim 1,
In addition to the effect of the invention according to any one of claims to 5, the outer peripheral surface of the bearing fixed body of the ceramic gas bearing is forcibly air-cooled by the air cooling hole formed in the motor casing. High temperature rise of the ceramic gas bearing can be suppressed.

【0020】請求項7に記載の発明によれば、ターボ分
子ポンプには、動翼を回転させるのに請求項1〜請求項
6のいずれか一項に記載のモータが使用されるので、動
翼の高速回転による高真空度の達成が可能となる。
According to the seventh aspect of the present invention, the motor according to any one of the first to sixth aspects is used in the turbo-molecular pump to rotate the rotor blade. A high degree of vacuum can be achieved by high-speed rotation of the blades.

【0021】請求項8に記載の発明によれば、請求項7
の発明の作用に加え、セラミック気体軸受の軸受固定体
の外周面を空冷手段によって強制空冷するため、動翼の
高速回転が可能となる。
According to the invention of claim 8, according to claim 7,
In addition to the operation of the invention, the outer peripheral surface of the bearing fixed body of the ceramic gas bearing is forcibly air-cooled by the air-cooling means, so that the rotor blades can rotate at high speed.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】[第1の実施形態]以下、本発明
を具体化した第1の実施形態を図1〜図4に基づいて説
明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [First Embodiment] A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0023】図1はターボ分子ポンプを示す。ターボ分
子ポンプ1のハウジング2は、アッパハウジング3と、
ロアハウジング4と、両ハウジング3,4間に挟持され
た環状の支持ブロック5とによって構成される。両ハウ
ジング3,4は支持ブロック5を挟持する状態で複数本
のボルト6によって接合されている。
FIG. 1 shows a turbo-molecular pump. The housing 2 of the turbo-molecular pump 1 includes an upper housing 3 and
It comprises a lower housing 4 and an annular support block 5 sandwiched between the housings 3 and 4. The housings 3 and 4 are joined by a plurality of bolts 6 while holding the support block 5 therebetween.

【0024】アッパハウジング3の先端部には、真空室
(図示せず)から排気する空気の引込口となる吸気口3
aが形成されている。アッパハウジング3の内周面には
複数の静翼7が支持部材8を用いて内方へ延出する状態
に取付けられている。また、支持ブロック5の下面には
環状の支持ブロック9が固定されている。
At the tip of the upper housing 3, an air inlet 3 serving as a suction port for air exhausted from a vacuum chamber (not shown) is provided.
a is formed. A plurality of stationary blades 7 are attached to the inner peripheral surface of the upper housing 3 using a support member 8 so as to extend inward. An annular support block 9 is fixed to the lower surface of the support block 5.

【0025】ブラシレスモータ(以下、単にモータとい
う)10は、各支持ブロック5,9の内周面側にゴム製
のシール部材(オーリング)11,12を介して嵌め込
み固定されている。モータ10は回転軸13の突出端部
が吸気口3a側に位置する状態で配置されている。ロー
タ14は、回転軸13の先端部にナット15を締結する
ことにより取付けられている。ロータ14は略有底円筒
状で、その外周面から延出する複数の動翼16が各静翼
7の間隙に入り込んだ状態で配置されている。
A brushless motor (hereinafter simply referred to as a motor) 10 is fitted and fixed to the inner peripheral surfaces of the support blocks 5 and 9 via rubber seal members (O-rings) 11 and 12. The motor 10 is arranged in a state where the protruding end of the rotating shaft 13 is located on the side of the intake port 3a. The rotor 14 is attached by fastening a nut 15 to the tip of the rotating shaft 13. The rotor 14 has a substantially cylindrical shape with a bottom, and a plurality of moving blades 16 extending from the outer peripheral surface thereof are arranged in a state of being inserted into the gap between the respective stationary blades 7.

【0026】ロータ14は、モータケーシング17に対
してその外周面と極く僅かなクリアランスを隔した状態
で相対回転するようになっている。支持ブロック5を境
界としてその上面側の空間が空気引込室18となってお
り、支持ブロック5の下面側の空間が排気室19となっ
ている。モータケーシング17の上部外周面にはロータ
14の内周面と相対する部位に螺旋溝17aが形成され
ている。また、モータケーシング17には排気室19に
突出する下部部分に空冷用孔としての多数本のスリット
孔17bが形成されている。
The rotor 14 rotates relative to the motor casing 17 with a very small clearance from the outer peripheral surface thereof. The space on the upper surface side of the support block 5 is an air intake chamber 18, and the space on the lower surface side of the support block 5 is an exhaust chamber 19. A spiral groove 17 a is formed on the upper outer peripheral surface of the motor casing 17 at a position facing the inner peripheral surface of the rotor 14. The motor casing 17 has a plurality of slit holes 17b as air cooling holes formed in a lower portion protruding into the exhaust chamber 19.

【0027】モータ10が駆動されてロータ14が回転
することにより、動翼16と静翼7との間に吸気口3a
の空気を引込む吸引力が生じるようになっている。引込
まれた空気はロータ14とモータケーシング17との間
にある螺旋溝17aを通って回転軸13の回りの隙間か
らモータケーシング17の内部に引き込まれ、モータケ
ーシング17の下部に形成された複数のスリット孔17
bから排気室19に排気される。排気室19に排気され
た空気は、ロアハウジング4に形成された排気口4aか
ら外部へ排気されるようになっている。ここで、螺旋溝
17aは一種のガスシールとして機能し、螺旋溝17a
を通過する過程で圧力差が生じることで、吸引口3aの
真空度を高める一躍を担っている。
When the motor 10 is driven to rotate the rotor 14, the intake port 3 a is provided between the moving blade 16 and the stationary blade 7.
A suction force for drawing air is generated. The drawn air passes through a spiral groove 17 a between the rotor 14 and the motor casing 17, is drawn into the inside of the motor casing 17 from a gap around the rotation shaft 13, and a plurality of air formed at a lower portion of the motor casing 17. Slit hole 17
The gas is exhausted from b into the exhaust chamber 19. The air exhausted to the exhaust chamber 19 is exhausted to the outside through an exhaust port 4 a formed in the lower housing 4. Here, the spiral groove 17a functions as a kind of gas seal, and the spiral groove 17a
A pressure difference is generated in the process of passing through the suction port 3a, which plays a role in increasing the degree of vacuum of the suction port 3a.

【0028】ロアハウジング4の側部には空冷手段とし
ての空冷用ファンユニット20が取付けられている。空
冷用ファンユニット20はモータ21および空冷用ファ
ン22を備え、空冷用ファン22の回転によってモータ
10の下部に形成されたスリット孔17bを指向して送
風がなされるようになっている。
An air cooling fan unit 20 as air cooling means is attached to a side of the lower housing 4. The air-cooling fan unit 20 includes a motor 21 and an air-cooling fan 22, and the rotation of the air-cooling fan 22 directs air to a slit hole 17 b formed below the motor 10.

【0029】次にブラシレスモータ10の構造を説明す
る。図1,図2に示すように、モータケーシング17の
両端部は円環状の閉塞部材23,24によって塞がれて
いる。回転軸13は、閉塞部材23,24の軸心部分に
形成された挿通孔23a,24aに挿通された状態で回
転可能に支持されている。
Next, the structure of the brushless motor 10 will be described. As shown in FIGS. 1 and 2, both ends of the motor casing 17 are closed by annular closing members 23 and 24. The rotating shaft 13 is rotatably supported in a state where the rotating shaft 13 is inserted through insertion holes 23a and 24a formed in the axial centers of the closing members 23 and 24.

【0030】図2に示すように、回転軸13には回転体
25が一体回転可能に設けられている。回転体25に
は、界磁マグネット26が内蔵されている。界磁マグネ
ット26は4個の永久磁石片から構成されており、各永
久磁石片は回転軸13の周囲に互いに隣接する磁極が異
極となるように周方向に配列されている。界磁マグネッ
ト26を軸線方向両側から挟んで保持している一対のブ
ッシュ27,27には内筒28が外嵌された状態で固定
されている。なお、ブッシュ27は回転体25のバラン
ス調整の機能を有する。
As shown in FIG. 2, a rotating body 25 is provided on the rotating shaft 13 so as to be integrally rotatable. The rotating body 25 has a built-in field magnet 26. The field magnet 26 is composed of four permanent magnet pieces, and the permanent magnet pieces are arranged in the circumferential direction around the rotating shaft 13 such that magnetic poles adjacent to each other have different polarities. An inner cylinder 28 is fixed to a pair of bushes 27, 27 holding the field magnet 26 from both sides in the axial direction in a state of being externally fitted. The bush 27 has a function of adjusting the balance of the rotating body 25.

【0031】内筒28を内部に収容配置する外筒29
は、モータ10と同一軸心となるようにモータケーシン
グ17側に固定されている。内筒28と外筒29とによ
ってセラミック気体軸受としての空気軸受(セラミック
動圧気体軸受)30が構成される。外筒29の外周面上
には電機子としての三つの電機子コイル31が周方向に
等間隔に配置されている。各電機子コイル31の周方向
の機械角はほぼ90°〜120°の範囲に設定されてい
る。また、モータケーシング17の内周面には電機子コ
イル31の外側に位置するように円筒状のヨーク32が
設けられている。なお、軸受回転体は内筒28によって
構成され、軸受固定体は外筒29によって構成される。
Outer cylinder 29 which houses and arranges inner cylinder 28 inside
Is fixed to the motor casing 17 side so as to be coaxial with the motor 10. The inner cylinder 28 and the outer cylinder 29 constitute an air bearing (ceramic dynamic pressure gas bearing) 30 as a ceramic gas bearing. On the outer peripheral surface of the outer cylinder 29, three armature coils 31 as armatures are arranged at equal intervals in the circumferential direction. The mechanical angle in the circumferential direction of each armature coil 31 is set in a range of approximately 90 ° to 120 °. Further, a cylindrical yoke 32 is provided on the inner peripheral surface of the motor casing 17 so as to be located outside the armature coil 31. The bearing rotating body is constituted by the inner cylinder 28, and the bearing fixed body is constituted by the outer cylinder 29.

【0032】外筒29の外周面上には各電機子コイル3
1と対応する位置に三つの磁気センサ(ホール素子)3
3が設けられている。三つの電機子コイル31および各
磁気センサ33は、閉塞部材24に挿着された複数本の
コネクタピン34(但し、図2では1本のみ図示)のそ
れぞれに接続されている。コネクタピン34は、外部の
制御回路(図示せず)と電気的に接続されている。そし
て、磁気センサ33が界磁マグネット26を構成する永
久磁石片の磁極を検出して得られる回転数検出信号が、
各電機子コイル31を流れる電流の制御にフィードバッ
クされて回転軸13が定速制御される。
Each armature coil 3 is provided on the outer peripheral surface of the outer cylinder 29.
Three magnetic sensors (Hall elements) 3 at positions corresponding to 1
3 are provided. The three armature coils 31 and the respective magnetic sensors 33 are connected to a plurality of connector pins 34 (only one is shown in FIG. 2) inserted into the closing member 24. The connector pins 34 are electrically connected to an external control circuit (not shown). Then, the rotation speed detection signal obtained by the magnetic sensor 33 detecting the magnetic pole of the permanent magnet piece constituting the field magnet 26 is:
The feedback of the current flowing through each armature coil 31 is fed back to control the rotating shaft 13 at a constant speed.

【0033】回転体25の軸方向前後両端部付近には、
非接触式軸受としての一対の磁気軸受37,38が設け
られている。一対の磁気軸受37,38により回転軸1
3のスラスト方向の負荷が支持される。一対の磁気軸受
37,38は、それぞれ回転体25の両端部に固定され
た永久磁石39,40と、閉塞部材23,24に固定さ
れた永久磁石41,42とからなる。磁気軸受37を構
成する一組の永久磁石39,41と、磁気軸受38を構
成する一組の永久磁石40,42は、対をなすもの同士
の対向面が互いに同極となるように配置され、両者間に
反発力が作用するようになっている。永久磁石39〜4
2の材質は、ネオジウム系磁石またはサマリウム系磁石
である。
Near the front and rear ends in the axial direction of the rotating body 25,
A pair of magnetic bearings 37 and 38 as non-contact type bearings are provided. The rotating shaft 1 includes a pair of magnetic bearings 37 and 38.
3 is supported in the thrust direction. The pair of magnetic bearings 37 and 38 include permanent magnets 39 and 40 fixed to both ends of the rotating body 25 and permanent magnets 41 and 42 fixed to the closing members 23 and 24, respectively. A pair of permanent magnets 39 and 41 forming the magnetic bearing 37 and a pair of permanent magnets 40 and 42 forming the magnetic bearing 38 are arranged such that opposing surfaces of the pair have the same polarity. A repulsive force acts between the two. Permanent magnet 39-4
The material 2 is a neodymium magnet or a samarium magnet.

【0034】一方、空気軸受30を構成する内筒28と
外筒29は、ともにセラミック焼結材料からなる。内筒
28と外筒29は両者の軸心が一致するように配置さ
れ、両者の間には所定の軸受クリアランスC1が設定さ
れている。初期の軸受クリアランスC1はターボ分子ポ
ンプ1の排気速度や回転数などの設計値から決まり、回
転数5万〜7万rpmで使用される本実施形態では例え
ばC1=3〜6μmに設定されている。
On the other hand, the inner cylinder 28 and the outer cylinder 29 constituting the air bearing 30 are both made of a sintered ceramic material. The inner cylinder 28 and the outer cylinder 29 are arranged such that their axes coincide with each other, and a predetermined bearing clearance C1 is set between the two. The initial bearing clearance C1 is determined from design values such as the exhaust speed and the number of revolutions of the turbo-molecular pump 1, and is set to, for example, C1 = 3 to 6 μm in the present embodiment used at the number of revolutions of 50,000 to 70,000 rpm. .

【0035】内筒28の材質には炭化珪素を使用し、外
筒28の材質にはアルミナを使用している。炭化珪素の
熱膨張率は3〜4×10-6/℃であり、アルミナの熱膨
張率は7〜8×10-6/℃である。つまり、内筒28の
セラミック材質よりも外筒29のセラミック材質を熱膨
張率の大きなものとしている。この実施形態では、内筒
28のセラミック材質として熱膨張率の比較的小さな
(5×10-6/℃以下)低熱膨張セラミック材質を使用
している。
The inner cylinder 28 is made of silicon carbide, and the outer cylinder 28 is made of alumina. The coefficient of thermal expansion of silicon carbide is 3 to 4 × 10 −6 / ° C., and the coefficient of thermal expansion of alumina is 7 to 8 × 10 −6 / ° C. That is, the ceramic material of the outer cylinder 29 has a larger coefficient of thermal expansion than the ceramic material of the inner cylinder 28. In this embodiment, a low thermal expansion ceramic material having a relatively low coefficient of thermal expansion (5 × 10 −6 / ° C. or less) is used as the ceramic material of the inner cylinder 28.

【0036】図3に示すように、内筒28の外周面上に
は2つの空気軸受帯43と、1つのガスシール帯44と
が形成されている。空気軸受帯43には複数のヘリング
ボーン状の動圧溝45が周方向に等間隔に複数形成され
ている。また、ガスシール帯44は、2つの空気軸受帯
43のロータ14側に隣接し、その表面上にはスパイラ
ル状のガスシール溝46が形成されている。また、内筒
28の外周面上には、2つの空気軸受帯43およびガス
シール帯44の境界部位に2つの円周溝47が形成され
ている。なお、本例では、各溝45〜47の溝深さを個
別に適合させている。動圧溝45はガスシール溝46よ
りも溝深さが浅く、円周溝47の溝深さが一番深くなっ
ている。
As shown in FIG. 3, two air bearing bands 43 and one gas seal band 44 are formed on the outer peripheral surface of the inner cylinder 28. In the air bearing band 43, a plurality of herringbone-shaped dynamic pressure grooves 45 are formed at equal intervals in the circumferential direction. The gas seal band 44 is adjacent to the two air bearing bands 43 on the rotor 14 side, and has a spiral gas seal groove 46 formed on the surface thereof. Further, two circumferential grooves 47 are formed on the outer peripheral surface of the inner cylinder 28 at the boundary between the two air bearing bands 43 and the gas seal band 44. In this example, the groove depth of each of the grooves 45 to 47 is individually adapted. The dynamic pressure groove 45 has a shallower groove depth than the gas seal groove 46, and the circumferential groove 47 has the deepest groove depth.

【0037】図2,図3に示すように、外筒29には各
円周溝47と対向する位置に給気孔48が形成されてい
る。モータ10が駆動される際は、各給気孔48を通し
て外筒29の内周面と内筒28の外周面とのクリアラン
スに動圧溝45により空気が導入される。そして、回転
体25が所定方向に回転する回転時には動圧溝45の作
用により内筒28と外筒29とのクリアランスへの空気
の導入が促進されて圧力気体膜が形成され、回転軸13
のラジアル方向の負荷が支持される。なお、外筒28の
内周面は、接触摺動性に優れた周面となるように研磨加
工されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, an air supply hole 48 is formed in the outer cylinder 29 at a position facing each circumferential groove 47. When the motor 10 is driven, air is introduced into the clearance between the inner peripheral surface of the outer cylinder 29 and the outer peripheral surface of the inner cylinder 28 through the air supply holes 48 by the dynamic pressure grooves 45. When the rotating body 25 rotates in a predetermined direction, the introduction of air into the clearance between the inner cylinder 28 and the outer cylinder 29 is promoted by the action of the dynamic pressure groove 45, and a pressure gas film is formed.
Is supported in the radial direction. Note that the inner peripheral surface of the outer cylinder 28 is polished so as to have a peripheral surface having excellent contact slidability.

【0038】次に、このように構成された装置の動作に
ついて説明する。モータ10の駆動が開始されてロータ
14が回転すると、動翼16と静翼7との相対回転によ
って吸気口3aから空気が引込まれる。引き込まれた空
気はモータケーシング17とロータ14のとの隙間にあ
る螺旋溝17aを通り抜け、さらにガスシール溝46を
通ってクリアランスに至る。クリアランスに至った空気
は給気孔48を通って室36へ抜け出る。そして、室3
6からスリット孔17bを通ってモータケーシング17
の外部に排気され、さらに排気口4aからハウジング2
の外部へ排気される。この際、螺旋溝17aとガスシー
ル溝46を空気が通り抜けるときに生じる差圧によって
減圧効果が高められるので、これらの箇所での減圧効果
が加わることによって吸気口3aでは高い真空度が得ら
れる。
Next, the operation of the thus configured device will be described. When the drive of the motor 10 is started and the rotor 14 rotates, air is drawn in from the intake port 3 a by the relative rotation of the moving blade 16 and the stationary blade 7. The drawn air passes through the spiral groove 17a in the gap between the motor casing 17 and the rotor 14, and further reaches the clearance through the gas seal groove 46. The air that has reached the clearance exits into the chamber 36 through the air supply hole 48. And room 3
6 through the slit hole 17b and the motor casing 17
Of the housing 2 through the exhaust port 4a.
It is exhausted to outside. At this time, since the pressure reduction effect is enhanced by the differential pressure generated when air passes through the spiral groove 17a and the gas seal groove 46, a high degree of vacuum is obtained at the intake port 3a by adding the pressure reduction effect at these locations.

【0039】モータ10が駆動されると、動圧溝45の
作用により、各給気孔48から導入された空気によって
空気軸受帯3の中央箇所に高圧の空気溜まりが形成さ
れ、これが圧力気体膜となる。この圧力気体膜によっ
て、回転数が5,000 rpmを超えたあたりから、回転体
25が外筒29の内周面に対して浮上する。回転軸13
のラジアル方向の負荷は、内筒28と外筒29の間のク
リアランスに圧力気体膜を作る空気軸受30によって支
持される。
When the motor 10 is driven, a high-pressure air reservoir is formed at the center of the air bearing zone 3 by the air introduced from each air supply hole 48 by the action of the dynamic pressure groove 45, and this forms a pressure gas film and Become. Due to the pressure gas film, the rotating body 25 floats with respect to the inner peripheral surface of the outer cylinder 29 when the rotation speed exceeds about 5,000 rpm. Rotating shaft 13
Is supported by an air bearing 30 which forms a pressurized gas film in a clearance between the inner cylinder 28 and the outer cylinder 29.

【0040】モータ10が定常高速回転してある程度の
時間が経過すると、空気の粘性摩擦によって内筒28と
外筒29は発熱する。このとき空冷用ファンユニット2
0からの送風がスリット孔17bを介して外筒29の外
周面に直接当たって外筒29が強制空冷される。外筒2
9は強制空冷されることもあって熱はその外周面から逃
げることになる。一方、内筒28は空気膜に覆われて浮
上しておりその熱の逃げ場がほとんどない。よって、使
用範囲では、内筒28と外筒29の間に例えば80〜1
00℃程度の温度差が生じることになる。
When a certain period of time has elapsed after the motor 10 has been rotated at a steady high speed, the inner cylinder 28 and the outer cylinder 29 generate heat due to viscous friction of air. At this time, the air cooling fan unit 2
The air from 0 directly hits the outer peripheral surface of the outer cylinder 29 through the slit hole 17b, and the outer cylinder 29 is forcibly air-cooled. Outer cylinder 2
Heat 9 escapes from the outer peripheral surface due to forced air cooling. On the other hand, the inner cylinder 28 floats while being covered with the air film, and there is almost no escape for the heat. Therefore, in the use range, for example, 80 to 1 between the inner cylinder 28 and the outer cylinder 29.
A temperature difference of about 00 ° C. will occur.

【0041】しかし、炭化珪素からなる内筒28は、そ
の熱膨張率が3〜4×10-6/℃と比較的小さいので、
その使用範囲で達する高温の割にその外径の増加率が小
さくて済む。また、外筒29はそのセラミック材質がア
ルミナからなり、内筒28のセラミック材質である炭化
珪素に比べて熱膨張率が大きいので、強制空冷されるな
どして外筒28の使用範囲での温度増加が内筒28に比
べ小さい割には、外筒29の内径の増加率が大きくな
る。よって、両者の温度差の割に内筒28と外筒29と
の間のクリアランスが小さくなり難くなる。
However, since the inner cylinder 28 made of silicon carbide has a relatively small coefficient of thermal expansion of 3 to 4 × 10 −6 / ° C.,
The rate of increase of the outer diameter is small for the high temperature reached in the range of use. The outer cylinder 29 has a ceramic material made of alumina and has a higher coefficient of thermal expansion than silicon carbide, which is a ceramic material of the inner cylinder 28. Although the increase is smaller than that of the inner cylinder 28, the increase rate of the inner diameter of the outer cylinder 29 increases. Therefore, the clearance between the inner cylinder 28 and the outer cylinder 29 is less likely to be smaller than the temperature difference between the two.

【0042】図4は、空気軸受30の内筒28と外筒2
9との温度差ΔT(℃)と、軸受クリアランス(μm)
との関係をグラフで示したものである。内筒28と外筒
29の材質の組合せが「炭化珪素−アルミナ」である実
施品と、「アルミナ−アルミナ」である比較品とを比べ
たものである。
FIG. 4 shows the inner cylinder 28 and the outer cylinder 2 of the air bearing 30.
Temperature difference ΔT (° C) from 9 and bearing clearance (μm)
Is shown in a graph. This is a comparison between a practical product in which the combination of the materials of the inner cylinder 28 and the outer cylinder 29 is “silicon carbide-alumina” and a comparative product in which the combination is “alumina-alumina”.

【0043】初期の軸受クリアランスC1は、小型のタ
ーボ分子ポンプ1にその排気速度や回転数等から要求さ
れる設計値で、例えば3〜6μmである。使用回転数は
5万〜7万rpmである。また、グラフにおいてΔTma
x は、内筒28と外筒29の使用範囲内での最大温度差
であり、5万〜7万rpmの回転数で使用する場合、Δ
Tmax は80〜120℃程度となる。
The initial bearing clearance C1 is a design value required for the small turbo-molecular pump 1 based on its pumping speed, rotation speed, and the like, and is, for example, 3 to 6 μm. The number of rotations used is 50,000 to 70,000 rpm. In the graph, ΔTma
x is the maximum temperature difference within the use range of the inner cylinder 28 and the outer cylinder 29, and when used at a rotation speed of 50,000 to 70,000 rpm, Δ
Tmax is about 80 to 120 ° C.

【0044】このグラフにおいて、内筒と外筒の温度差
に対するクリアランスの減少率(減少勾配)は、内筒2
8の熱膨張率が小さいほど、また内筒28の熱膨張率に
対して外筒29の熱膨張率がどれだけ大きいかの熱膨張
率差が大きいほど、小さくなる。
In this graph, the rate of decrease (clearance gradient) of the clearance with respect to the temperature difference between the inner cylinder and the outer cylinder is represented by the inner cylinder 2
8 is smaller, and as the difference between the thermal expansion coefficients of the outer cylinder 29 and the inner cylinder 28 is larger than the thermal expansion coefficient of the inner cylinder 28, the thermal expansion coefficient is smaller.

【0045】比較品では、内筒と外筒の熱膨張率がとも
に7〜8×10-6/℃であり、内筒28の熱膨張率が比
較的大きく、しかも熱膨張率差が「0」である。このた
め比較品では、最大温度差ΔTmax となる手前でクリア
ランスが「0」になってしまう。つまり、使用範囲で使
用できないことになる。
In the comparative product, the thermal expansion coefficients of the inner cylinder and the outer cylinder are both 7 to 8 × 10 −6 / ° C., the thermal expansion coefficient of the inner cylinder 28 is relatively large, and the thermal expansion coefficient difference is “0”. ". Therefore, in the comparative product, the clearance becomes “0” just before the maximum temperature difference ΔTmax is reached. That is, it cannot be used in the usage range.

【0046】これに対し、実施品は、内筒28の熱膨張
率が3〜4×10-6/℃であるのに対し、外筒29の熱
膨張率が7〜8×10-6/℃である。このため、内筒2
8の熱膨張率が比較的小さく、しかも熱膨張率差が約4
×10-6/℃あるので、比較品に比べ、温度差に対する
クリアランスの減少勾配が緩やかになる。このため、使
用範囲での最大温度差ΔTmax に達しても、内筒28と
外筒29とのクリアランスが「0」にはならない。その
結果、軸受クリアランスの初期値C1が3〜6μmとか
なり小さくしても、高速回転が維持されることになり、
さらなる高回転数化も可能となる。また、内筒28は熱
膨張率5×10-6/℃以下の低熱膨張セラミックであれ
ば一応の効果が得られ、特に熱膨張率4×10-6/℃以
下であれば大きな効果が期待できる。また、内筒と外筒
の熱膨張率差は、1×10-6/℃以上あれば一応の効果
が得られ、特に2×10-6/℃以上あれば大きな効果が
期待できる。
On the other hand, in the embodiment, the thermal expansion coefficient of the inner cylinder 28 is 3-4 × 10 −6 / ° C., while the thermal expansion coefficient of the outer cylinder 29 is 7-8 × 10 −6 / ° C. ° C. For this reason, the inner cylinder 2
8 has a relatively small coefficient of thermal expansion and a difference in coefficient of thermal expansion of about 4
Since it is × 10 −6 / ° C., the gradient of decrease in the clearance with respect to the temperature difference becomes gentler than that of the comparative product. For this reason, even if the maximum temperature difference ΔTmax in the use range is reached, the clearance between the inner cylinder 28 and the outer cylinder 29 does not become “0”. As a result, even if the initial value C1 of the bearing clearance is as small as 3 to 6 μm, high-speed rotation is maintained,
It is possible to further increase the rotation speed. If the inner cylinder 28 has a low thermal expansion coefficient of 5 × 10 −6 / ° C. or less, a certain effect can be obtained, and if the thermal expansion coefficient is 4 × 10 −6 / ° C. or less, a great effect can be expected. it can. The thermal expansion coefficient difference between the inner cylinder and the outer cylinder is, 1 × 10 -6 / ℃ is prima facie effect if more obtained, is expected to provide more effective if particularly 2 × 10 -6 / ℃ above.

【0047】さらに、外筒29のセラミック材質として
ジルコニアを使用しても、ジルコニアの熱膨張率がアル
ミナのそれと近い値7〜8×10-6/℃であることか
ら、同様の効果が得られる。さらに、内筒28のセラミ
ック材質として窒化珪素を使用しても、窒化珪素の熱膨
張率が炭化珪素のそれと近い値3〜4×10-6/℃であ
ることから、同様の効果が得られる。また、内筒28の
材質として炭化珪素や窒化珪素を使用すれば、熱伝導率
が比較的高いので、この点から内筒28の放熱効果が高
まる。
Further, even when zirconia is used as the ceramic material of the outer cylinder 29, the same effect can be obtained because the coefficient of thermal expansion of zirconia is 7 to 8 × 10 −6 / ° C., which is close to that of alumina. . Further, even when silicon nitride is used as the ceramic material of the inner cylinder 28, the same effect can be obtained because the thermal expansion coefficient of silicon nitride is 3 to 4 × 10 −6 / ° C., which is close to that of silicon carbide. . If silicon carbide or silicon nitride is used as the material of the inner cylinder 28, the thermal conductivity is relatively high, and from this point, the heat dissipation effect of the inner cylinder 28 is enhanced.

【0048】以上詳述したように本実施形態によれば、
以下に示す効果が得られる。 (1)空気軸受(セラミック動圧気体軸受)30を構成
する内筒28を外筒29より熱膨張率の小さい低熱膨張
率セラミック材質で構成したので、両者に使用範囲での
温度差が生じてもクリアランスを確保できる。よって、
クリアランスを数μmと小さな設計をする場合でも、内
筒28と外筒29の熱膨張率の最適化によって高回転数
化を実現できる。従って、モータ10を備えたターボ分
子ポンプ1においては、真空度を一層高めることができ
る。
As described in detail above, according to the present embodiment,
The following effects can be obtained. (1) Since the inner cylinder 28 constituting the air bearing (ceramic dynamic pressure gas bearing) 30 is made of a low thermal expansion coefficient ceramic material having a smaller thermal expansion coefficient than the outer cylinder 29, a temperature difference occurs between the two in the usage range. Can also ensure clearance. Therefore,
Even when the clearance is designed to be as small as several μm, a high rotational speed can be realized by optimizing the thermal expansion coefficients of the inner cylinder 28 and the outer cylinder 29. Therefore, in the turbo-molecular pump 1 including the motor 10, the degree of vacuum can be further increased.

【0049】(2)外筒29にはアルミナまたはジルコ
ニアからなる酸化物セラミックを使用しているので、製
造・加工が比較的容易で、空気軸受30のコスト低減に
繋がる。
(2) Since the outer cylinder 29 is made of an oxide ceramic made of alumina or zirconia, its manufacture and processing are relatively easy, which leads to a reduction in the cost of the air bearing 30.

【0050】(3)内筒28には炭化珪素または窒化珪
素を使用しているので、内筒28を低熱膨張に構成で
き、しかも熱伝導率が高く熱を逃がし易い材料であるた
め、内筒28の高温化を小さく抑え、クリアランスを狭
くし難くすることができる。よって、モータ10の一層
の高回転数化を実現できる。
(3) Since the inner cylinder 28 is made of silicon carbide or silicon nitride, the inner cylinder 28 can be configured to have a low thermal expansion, and is a material having a high thermal conductivity and easy to release heat. 28 can be kept small and the clearance can be hardly narrowed. Therefore, it is possible to further increase the rotation speed of the motor 10.

【0051】(4)内筒28のセラミック材質を炭化珪
素または窒化珪素とし、外筒28のセラミック材質をア
ルミナまたはジルコニアとし、両者の熱膨張率の差を2
×10-6/℃以上とする組合せとしたので、ターボ分子
ポンプ1の使用範囲において空気軸受30のクリアラン
スを確保し易い。なお、両者の熱膨張率の差を1×10
-6/℃以上とする組合せであれば一応の効果がある。
(4) The ceramic material of the inner cylinder 28 is silicon carbide or silicon nitride, and the ceramic material of the outer cylinder 28 is alumina or zirconia.
Since the combination is set to × 10 −6 / ° C. or higher, it is easy to secure the clearance of the air bearing 30 in the usage range of the turbo molecular pump 1. The difference between the two coefficients of thermal expansion was 1 × 10
A combination of -6 / ° C. or higher has a certain effect.

【0052】(5)モータケーシング17に空冷用のス
リット孔17bを形成し、ターボ分子ポンプ1に空冷用
ファンユニット20をスリット孔17bを送風指向先と
するように取付けたので、空冷用ファンユニット20に
よって空気軸受30を強制空冷することができ、モータ
10の一層の高回転数化を実現できる。
(5) An air cooling slit hole 17b is formed in the motor casing 17, and the air cooling fan unit 20 is mounted on the turbo molecular pump 1 so that the slit hole 17b is directed to the air blower. The air bearing 30 can be forcibly air-cooled by the use of the motor 20, so that the rotation speed of the motor 10 can be further increased.

【0053】[第2の実施形態]次に第2の実施形態を
図5に基づいて説明する。この実施形態は、内筒と外筒
のセラミック材料の組合せが、前記第1の実施形態と異
なる。なお、第1の実施形態と同様の構成については説
明は省略し、特に異なる点についてのみ説明をする。
[Second Embodiment] Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment differs from the first embodiment in the combination of the ceramic material of the inner cylinder and the outer cylinder. The description of the same configuration as that of the first embodiment will be omitted, and only different points will be described.

【0054】空気軸受(セラミック動圧気体軸受)30
は、内筒28のセラミック材料が炭化珪素、外筒29の
セラミック材料が窒化珪素からなる。内筒28と外筒2
9の熱膨張率はともに3〜4×10-6/℃とほぼ同じ値
である。
Air bearing (ceramic dynamic pressure gas bearing) 30
The ceramic material of the inner cylinder 28 is made of silicon carbide, and the ceramic material of the outer cylinder 29 is made of silicon nitride. Inner cylinder 28 and outer cylinder 2
The thermal expansion coefficients of No. 9 are almost the same as 3 to 4 × 10 −6 / ° C.

【0055】このような内筒28と外筒29の熱膨張率
差がほとんどない構成でも、内筒28の熱膨張率が3〜
4×10-6/℃と比較的小さい。よって、図5に示すよ
うに、内筒28と外筒29が「炭化珪素−窒化珪素」の
組合せである実施品は、内筒28と外筒29が「アルミ
ナ−アルミナ」の組合せである比較品に比べ、温度差に
対するクリアランスの減少勾配が緩やかになるので、使
用範囲での最大温度差ΔTmax に達してもクリアランス
は「0」にはならない。
Even in such a configuration where there is almost no difference in the thermal expansion coefficient between the inner cylinder 28 and the outer cylinder 29, the thermal expansion coefficient of the inner cylinder 28 is 3 to
Relatively small at 4 × 10 −6 / ° C. Therefore, as shown in FIG. 5, in the embodiment in which the inner cylinder 28 and the outer cylinder 29 are a combination of “silicon carbide-silicon nitride”, the inner cylinder 28 and the outer cylinder 29 are a combination of “alumina-alumina”. Since the rate of decrease of the clearance with respect to the temperature difference is gentler than that of the product, the clearance does not become "0" even when the maximum temperature difference .DELTA.Tmax in the operating range is reached.

【0056】また、内筒28と外筒29の材質の組合せ
を、「炭化珪素−炭化珪素」や「窒化珪素−窒化珪
素」、さらに上記と逆で「窒化珪素−炭化珪素」とする
ことができる。これらの場合も、熱膨張率の関係が上記
と同様なので、同様の理由で使用範囲内で内筒28と外
筒29のクリアランスが確保され、ターボ分子ポンプ1
としての使用が可能となる。なお、内筒28と外筒29
の熱膨張率差がほぼ同じ場合でも、内筒28の熱膨張率
が5×10-6/℃以下の低熱膨張セラミックであれば一
応の効果が得られ、さらに4×10-6/℃以下であれば
大きな効果が期待できる。また、内筒28と外筒29の
セラミック材質がともに炭化物又は窒化物であることか
ら、酸化物に比べ一般に熱伝導率がよく放熱効果が高い
うえ、高い耐摩耗性が得られる。
Further, the combination of the materials of the inner cylinder 28 and the outer cylinder 29 may be "silicon carbide-silicon carbide" or "silicon nitride-silicon nitride", and conversely, "silicon nitride-silicon carbide". it can. In these cases as well, the relationship between the coefficients of thermal expansion is the same as above, and for the same reason, the clearance between the inner cylinder 28 and the outer cylinder 29 is ensured within the usage range, and the turbo molecular pump 1
It becomes possible to use as. The inner cylinder 28 and the outer cylinder 29
Even if the thermal expansion coefficients of the inner cylinder 28 are substantially the same, a certain effect can be obtained as long as the thermal expansion coefficient of the inner cylinder 28 is 5 × 10 −6 / ° C. or less, and 4 × 10 −6 / ° C. or less. If so, a great effect can be expected. In addition, since the ceramic material of both the inner cylinder 28 and the outer cylinder 29 is a carbide or a nitride, they generally have a higher thermal conductivity and a higher heat dissipation effect than oxides, and also have high wear resistance.

【0057】なお、実施形態は上記に限定されず、以下
の態様でも実施できる。 ○ 内筒28と外筒29のセラミック材質の組合せは前
記実施形態に限定されない。内筒28のセラミック材質
が外筒29のセラミック材質より熱膨張率が小さいので
あれば、どのような材料の組合せも実施できる。この場
合、内筒28のセラミック材質は炭化珪素や窒化珪素な
どの炭化物や窒化物に限定されない。例えば内筒28を
アルミナ、外筒29をジルコニアとし、内筒28のセラ
ミック材質が外筒29のセラミック材質よりも熱膨張率
が小さくなるセラミック酸化物同士の組合せも可能であ
る。また、内筒28や外筒29の材質として、例えば窒
化ほう素、窒化アルミなどを用いることもできる。
The embodiment is not limited to the above, but can be carried out in the following modes. The combination of the ceramic material of the inner cylinder 28 and the outer cylinder 29 is not limited to the above embodiment. As long as the ceramic material of the inner cylinder 28 has a smaller coefficient of thermal expansion than the ceramic material of the outer cylinder 29, any combination of materials can be used. In this case, the ceramic material of inner cylinder 28 is not limited to carbide or nitride such as silicon carbide or silicon nitride. For example, a combination of ceramic oxides in which the inner cylinder 28 is made of alumina and the outer cylinder 29 is made of zirconia and the coefficient of thermal expansion of the ceramic material of the inner cylinder 28 is smaller than that of the ceramic material of the outer cylinder 29 is also possible. Further, as a material of the inner cylinder 28 and the outer cylinder 29, for example, boron nitride, aluminum nitride, or the like can be used.

【0058】○ 内筒28と外筒29のセラミック材質
の組合せは所定値以上の熱膨張率差がある組合せに限定
されない。内筒28の熱膨張率が5×10-6/℃以下の
低熱膨張セラミック材質であれば、熱膨張率差があまり
ない材質の組合せでも、使用範囲の温度差で空気軸受の
クリアランスを確保できる。
The combination of the ceramic materials of the inner cylinder 28 and the outer cylinder 29 is not limited to a combination having a difference in thermal expansion coefficient equal to or more than a predetermined value. If the thermal expansion coefficient of the inner cylinder 28 is a low thermal expansion ceramic material of 5 × 10 −6 / ° C. or less, the clearance of the air bearing can be secured at a temperature difference within the range of use even with a combination of materials having a small thermal expansion coefficient difference. .

【0059】○ 外筒29のセラミック材質はアルミナ
やジルコニアに限定されない。ムライトやジルコンなど
一般に耐摩耗性があるといわれる酸化物セラミックであ
れば何でも使用できる。
The ceramic material of the outer cylinder 29 is not limited to alumina or zirconia. Any oxide ceramic, such as mullite or zircon, which is generally said to have wear resistance can be used.

【0060】○ 低熱膨張セラミック材料は炭化物や窒
化物に限定されない。例えば低熱膨張率の酸化物である
コージエライトを使用することができる。 ○ 空気軸受(セラミック動圧気体軸受)30は、動圧
溝が外筒29の内周面に形成されている構成でもよい。
The low thermal expansion ceramic material is not limited to carbides and nitrides. For example, cordierite which is an oxide having a low coefficient of thermal expansion can be used. The air bearing (ceramic dynamic pressure gas bearing) 30 may have a configuration in which the dynamic pressure groove is formed on the inner peripheral surface of the outer cylinder 29.

【0061】○ セラミック気体軸受はセラミック動圧
気体軸受に限定されない。例えばセラミック静圧気体軸
受で構成してもよい。 ○ モータの使用回転数は5万〜7万rpmに限定され
ない。さらなる高回転数化を図り、例えば8万〜9万r
pmを最高使用回転数とするモータやターボ分子ポンプ
で実施することができる。この場合、内筒28と外筒2
9のセラミック材質は、前記各実施形態の熱膨張率の組
合せに限定されず、クリアランスが使用範囲で確保可能
となるような適正化を図ることはできる。例えば、内筒
28のセラミック材質として、炭化珪素や窒化珪素より
も熱膨張率の小さいセラミック材質を選択したり、内筒
28と外筒29との熱膨張率差を広くするため、外筒2
9のセラミック材質としてアルミナやジルコニアより熱
膨張率の大きな材質を選択することもできる。
The ceramic gas bearing is not limited to the ceramic dynamic pressure gas bearing. For example, it may be constituted by a ceramic static pressure gas bearing. ○ The number of rotations of the motor is not limited to 50,000 to 70,000 rpm. For even higher rotational speeds, for example, 80,000 to 90,000 r
It can be carried out by a motor or a turbo molecular pump having pm as the maximum operating speed. In this case, the inner cylinder 28 and the outer cylinder 2
The ceramic material of No. 9 is not limited to the combination of the coefficients of thermal expansion of the above-described embodiments, but can be optimized so that the clearance can be secured in the usage range. For example, as the ceramic material of the inner cylinder 28, a ceramic material having a lower coefficient of thermal expansion than silicon carbide or silicon nitride is selected, or in order to widen the difference in the coefficient of thermal expansion between the inner cylinder 28 and the outer cylinder 29, the outer cylinder 2 is used.
As the ceramic material of No. 9, a material having a higher coefficient of thermal expansion than alumina or zirconia can also be selected.

【0062】○ 回転軸のスラスト方向の負荷を支持す
る非接触式軸受は磁気軸受に限定されない。空気軸受で
あっても構わない。 ○ モータはターボ分子ポンプ用に限定されない。例え
ばモータ10をコンプレッサに使用してもよい。
The non-contact type bearing that supports the load in the thrust direction of the rotating shaft is not limited to the magnetic bearing. An air bearing may be used. ○ The motor is not limited to the turbo molecular pump. For example, the motor 10 may be used for a compressor.

【0063】前記各実施形態及び別例から把握される請
求項以外の技術的思想を、以下に記載する。 (1)請求項1、3、4のいずれかにおいて、前記軸受
固定体と軸受回転体との各セラミック材質の熱膨張率の
差が1×10-6/℃以上ある。この場合、熱膨張率の差
があるので、両者に使用範囲での温度差が生じても、空
気軸受のクリアランスを確保できる。
The technical ideas other than the claims grasped from the above embodiments and other examples are described below. (1) In any one of the first, third, and fourth aspects, the difference between the coefficients of thermal expansion of the ceramic materials of the bearing fixed body and the bearing rotating body is 1 × 10 −6 / ° C. or more. In this case, since there is a difference in the coefficient of thermal expansion, the clearance of the air bearing can be secured even if a temperature difference occurs between the two in the usage range.

【0064】(2)請求項1、3、4のいずれかにおい
て、前記軸受固定体と軸受回転体との各セラミック材質
の熱膨張率の差が2×10-6/℃以上ある。この場合、
熱膨張率の差があるので、両者に使用範囲での温度差が
生じても、空気軸受のクリアランスを十分確保できる。
(2) In any one of the first, third, and fourth aspects, the difference between the coefficients of thermal expansion of the ceramic materials of the bearing fixed body and the bearing rotating body is 2 × 10 −6 / ° C. or more. in this case,
Since there is a difference in the coefficient of thermal expansion, a sufficient clearance for the air bearing can be secured even if a temperature difference occurs between the two in the usage range.

【0065】(3)請求項2〜8のいずれかにおいて、
セラミック材質の熱膨張率の値は5×10-6/℃以下に
替え、熱膨張率4×10-6/℃以下である。この場合、
両者に使用範囲での温度差が生じても、空気軸受のクリ
アランスを十分確保できる。
(3) In any one of claims 2 to 8,
The value of the coefficient of thermal expansion of the ceramic material is 5 × 10 −6 / ° C. or less, and the coefficient of thermal expansion is 4 × 10 −6 / ° C. or less. in this case,
Even if a temperature difference occurs between the two in the use range, the clearance of the air bearing can be sufficiently ensured.

【0066】(4)請求項5において、前記軸受回転体
のセラミック材質が炭化珪素又は窒化珪素である。 (5)請求項4において、前記酸化物は、アルミナまた
はジルコニアである。
(4) In claim 5, the ceramic material of the bearing rotating body is silicon carbide or silicon nitride. (5) In claim 4, the oxide is alumina or zirconia.

【0067】(6)請求項2において、前記軸受回転体
と前記軸受固定体が共に、熱膨張率5×10-6/℃以下
の低熱膨張率のセラミック材質である。 (7)請求項1〜8及び前記(1)〜(6)の技術的思
想のいずれかにおいて、前記セラミック気体軸受は、セ
ラミック動圧気体軸受である。
(6) In claim 2, both the bearing rotating body and the bearing fixed body are made of a ceramic material having a low thermal expansion coefficient of 5 × 10 −6 / ° C. or less. (7) In any one of claims 1 to 8 and (1) to (6), the ceramic gas bearing is a ceramic dynamic pressure gas bearing.

【0068】[0068]

【発明の効果】以上詳述したように請求項1、3〜6に
記載の発明によれば、回転体のラジアル方向の負荷を支
持するセラミック気体軸受を構成する軸受回転体と軸受
固定体のセラミック材質を、軸受回転体の方が軸受固定
体より熱膨張率が小さい材質としたので、高回転数化等
の理由でクリアランスの設定を小さくせざるを得なくて
も、使用範囲の温度差でセラミック気体軸受のクリアラ
ンスを確保できる。
As described in detail above, according to the first to third aspects of the present invention, the bearing rotating body and the bearing fixed body constituting the ceramic gas bearing for supporting the radial load of the rotating body. Since the rotating body of the bearing has a smaller thermal expansion coefficient than that of the fixed bearing body, the ceramic material is used. Thus, the clearance of the ceramic gas bearing can be secured.

【0069】請求項2〜6に記載の発明によれば、セラ
ミック気体軸受を構成する軸受回転体を熱膨張率5×1
-6/℃以下の低熱膨張セラミック材質としたため、高
回転数化等の理由でクリアランスの設定を小さくせざる
を得なくても、使用範囲の温度差でセラミック気体軸受
のクリアランスを確保できる。
According to the second to sixth aspects of the present invention, the bearing rotating body constituting the ceramic gas bearing is provided with a thermal expansion coefficient of 5 × 1.
Since it is made of a low thermal expansion ceramic material of 0 -6 / ° C or less, the clearance of the ceramic gas bearing can be ensured by the temperature difference in the use range even if the clearance setting has to be reduced due to a high rotation speed or the like.

【0070】請求項3に記載の発明によれば、請求項1
の発明の効果に加え、軸受回転体のセラミック材質の熱
膨張率が5×10-6/℃以下であることから、使用範囲
の温度差でセラミック気体軸受のクリアランスを確保で
きる。
According to the third aspect of the present invention, the first aspect is provided.
In addition to the effects of the invention, since the thermal expansion coefficient of the ceramic material of the bearing rotating body is 5 × 10 −6 / ° C. or less, the clearance of the ceramic gas bearing can be secured at a temperature difference in the use range.

【0071】請求項4に記載の発明によれば、請求項3
の発明の効果に加え、軸受固定体のセラミック材質が酸
化物であることから、軸受固定体を軸受回転体より大き
な熱膨張率に設定し易く、しかも軸受固定体の製造・加
工がし易く比較的安価に済む。
According to the invention set forth in claim 4, according to claim 3,
In addition to the effects of the invention of the present invention, since the ceramic material of the bearing fixed body is an oxide, it is easy to set the bearing fixed body to a larger coefficient of thermal expansion than the bearing rotating body, and it is easy to manufacture and process the bearing fixed body. Cheaply.

【0072】請求項5に記載の発明によれば、軸受回転
体のセラミック材質が炭化物又は窒化物であることか
ら、低熱膨張率を確保し易いうえ、酸化物に比べ一般に
熱伝導率が高く放熱効果が高く、しかも高い耐摩耗性が
得られ易い。
According to the fifth aspect of the present invention, since the ceramic material of the bearing rotating body is a carbide or a nitride, a low coefficient of thermal expansion is easily ensured, and the thermal conductivity is generally higher than that of the oxide, and the heat radiation is high. The effect is high, and high wear resistance is easily obtained.

【0073】請求項6に記載の発明によれば、請求項1
〜5のいずれか一項の発明の効果に加え、モータケーシ
ングに形成された空冷用孔によって、セラミック気体軸
受の軸受固定体の外周面を強制空冷でき、セラミック気
体軸受の冷却効果を高めることができる。
According to the invention described in claim 6, according to claim 1,
In addition to the effects of the present invention, the outer peripheral surface of the bearing fixed body of the ceramic gas bearing can be forcibly air-cooled by the air cooling hole formed in the motor casing, and the cooling effect of the ceramic gas bearing can be enhanced. it can.

【0074】請求項7に記載の発明によれば、請求項1
〜6のいずれか一項のモータを使用することで、ターボ
分子ポンプの高回転数化を達成でき、一層高い真空度を
得ることができる。
According to the invention of claim 7, according to claim 1,
By using the motor according to any one of (1) to (6), it is possible to achieve a higher rotation speed of the turbo-molecular pump and obtain a higher degree of vacuum.

【0075】請求項8に記載の発明によれば、請求項7
の発明の効果に加え、セラミック気体軸受を空冷手段に
よって強制空冷するため、ターボ分子ポンプの高回転数
化に寄与できる。
According to the invention described in claim 8, according to claim 7,
In addition to the effects of the invention described above, since the ceramic gas bearing is forcibly air-cooled by the air-cooling means, it is possible to contribute to a higher rotational speed of the turbo molecular pump.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1の実施形態におけるターボ分子ポンプを示
す側断面図。
FIG. 1 is a side sectional view showing a turbo-molecular pump according to a first embodiment.

【図2】ブラシレスモータを示す側断面図。FIG. 2 is a side sectional view showing a brushless motor.

【図3】空気軸受を示す側面図。FIG. 3 is a side view showing an air bearing.

【図4】空気軸受の内筒と外筒の温度差と軸受クリアラ
ンスとの関係を示すグラフ。
FIG. 4 is a graph showing a relationship between a temperature difference between an inner cylinder and an outer cylinder of an air bearing and a bearing clearance.

【図5】第2の実施形態において、空気軸受の内筒と外
筒の温度差と軸受クリアランスとの関係を示すグラフ。
FIG. 5 is a graph showing a relationship between a temperature difference between an inner cylinder and an outer cylinder of an air bearing and a bearing clearance in the second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ターボ分子ポンプ、7…静翼、10…モータとして
のブラシレスモータ、17…モータケーシング、17b
…空冷用孔としてのスリット孔、13…回転軸、16…
動翼、20…空冷手段としての空冷用ファンユニット、
22…空冷用ファン、25…回転体、28…軸受回転体
としての内筒、29…軸受固定体としての外筒、30…
セラミック気体軸受としての空気軸受(セラミック動圧
気体軸受)、31…電機子としての電機子コイル、3
7,38…非接触式軸受としての磁気軸受、43…空気
軸受帯、45…動圧溝。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Turbo molecular pump, 7 ... Stator blade, 10 ... Brushless motor as a motor, 17 ... Motor casing, 17b
... Slit hole as air cooling hole, 13 ... Rotary shaft, 16 ...
Rotor blades, 20 ... fan unit for air cooling as air cooling means,
22: air cooling fan, 25: rotating body, 28: inner cylinder as bearing rotating body, 29: outer cylinder as bearing fixed body, 30 ...
Air bearing as ceramic gas bearing (ceramic dynamic pressure gas bearing), 31 ... armature coil as armature, 3
7, 38: magnetic bearings as non-contact bearings; 43, air bearing bands; 45, dynamic pressure grooves.

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F16C 32/00 F16C 32/00 C 5H607 37/00 37/00 A H02K 7/08 H02K 7/08 A 7/14 7/14 B Fターム(参考) 3H022 AA01 AA03 BA06 CA11 CA15 CA53 DA02 DA08 DA13 DA19 3H031 DA01 DA02 DA07 EA00 EA01 EA02 EA06 EA08 FA14 FA15 FA16 FA34 FA35 FA36 FA40 3J011 AA08 AA09 BA02 CA02 DA01 KA02 LA05 SD01 SD04 3J017 EA03 GA01 3J102 AA08 BA03 BA19 CA03 CA18 FA06 GA06 GA13 5H607 AA02 BB01 BB09 BB14 CC01 DD03 FF06 FF08 GG12 JJ05 KK00 KK10 Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (reference) F16C 32/00 F16C 32/00 C 5H607 37/00 37/00 A H02K 7/08 H02K 7/08 A 7/14 7 / 14 B F term (for reference) 3H022 AA01 AA03 BA06 CA11 CA15 CA53 DA02 DA08 DA13 DA19 3H031 DA01 DA02 DA07 EA00 EA01 EA02 EA06 EA08 FA14 FA15 FA16 FA34 FA35 FA36 FA40 3J011 AA08 AA09 BA02 CA02 DA01 SD01 003 BA03 BA19 CA03 CA18 FA06 GA06 GA13 5H607 AA02 BB01 BB09 BB14 CC01 DD03 FF06 FF08 GG12 JJ05 KK00 KK10

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 回転軸を回転させるための回転体と、 前記回転体の外周側に配置された電機子と、 前記回転体のラジアル方向の負荷を支持するセラミック
気体軸受と、 前記回転体のスラスト方向の負荷を支持する非接触式軸
受とを備え、 前記セラミック気体軸受は、前記回転体の外周面を形成
する軸受回転体と、前記軸受回転体の外周側にクリアラ
ンスを設けて配置された軸受固定体とから構成され、前
記軸受回転体のセラミック材質が、前記軸受固定体のセ
ラミック材質より熱膨張率が小さいことを特徴とするモ
ータ。
A rotating body for rotating a rotating shaft; an armature disposed on an outer peripheral side of the rotating body; a ceramic gas bearing for supporting a radial load of the rotating body; A non-contact type bearing that supports a load in a thrust direction, wherein the ceramic gas bearing is disposed with a bearing rotating body forming an outer peripheral surface of the rotating body and a clearance provided on an outer peripheral side of the bearing rotating body. A motor comprising a bearing fixed body, wherein a ceramic material of the bearing rotating body has a smaller coefficient of thermal expansion than a ceramic material of the bearing fixed body.
【請求項2】 回転軸を回転させるための回転体と、 前記回転体の外周側に配置された電機子と、 前記回転体のラジアル方向の負荷を支持するセラミック
気体軸受と、 前記回転体のスラスト方向の負荷を支持する非接触式軸
受とを備え、 前記セラミック気体軸受は、前記回転体の外周面を形成
する軸受回転体と、前記軸受回転体の外周側にクリアラ
ンスを設けて配置された軸受固定体とから構成され、少
なくとも軸受回転体を熱膨張率5×10-6/℃以下の低
熱膨張セラミック材質で構成したことを特徴とするモー
タ。
2. A rotating body for rotating a rotating shaft, an armature disposed on an outer peripheral side of the rotating body, a ceramic gas bearing for supporting a radial load of the rotating body, A non-contact type bearing that supports a load in a thrust direction, wherein the ceramic gas bearing is disposed with a bearing rotating body forming an outer peripheral surface of the rotating body and a clearance provided on an outer peripheral side of the bearing rotating body. And a bearing fixed body, wherein at least the bearing rotating body is made of a low thermal expansion ceramic material having a coefficient of thermal expansion of 5 × 10 −6 / ° C. or less.
【請求項3】 前記軸受回転体のセラミック材質の熱膨
張率が5×10-6/℃以下であることを特徴とする請求
項1に記載のモータ。
3. The motor according to claim 1, wherein the coefficient of thermal expansion of the ceramic material of the bearing rotating body is 5 × 10 −6 / ° C. or less.
【請求項4】 前記軸受固定体のセラミック材質が酸化
物であることを特徴とする請求項3に記載のモータ。
4. The motor according to claim 3, wherein the ceramic material of the bearing fixing body is an oxide.
【請求項5】 請求項2〜請求項4のいずれか一項にお
いて、前記軸受回転体のセラミック材質が炭化物又は窒
化物であることを特徴とするモータ。
5. The motor according to claim 2, wherein the ceramic material of the bearing rotating body is carbide or nitride.
【請求項6】 請求項1〜請求項5のいずれか一項にお
いて、前記セラミック気体軸受の前記軸受固定体の外周
面を強制空冷するために、モータケーシングに空冷用孔
を形成したことを特徴とするモータ。
6. A motor casing according to claim 1, wherein an air cooling hole is formed in the motor casing for forcibly air cooling an outer peripheral surface of the bearing fixed body of the ceramic gas bearing. And the motor.
【請求項7】 請求項1〜請求項6のいずれか一項に記
載の前記モータと、該モータの前記回転軸に設けられる
動翼と、該動翼の回転によって分子流を作るために必要
な静翼とを備えるターボ分子ポンプ。
7. The motor according to any one of claims 1 to 6, a moving blade provided on the rotating shaft of the motor, and necessary for generating a molecular flow by rotating the moving blade. Turbo molecular pump with a simple stationary blade.
【請求項8】 請求項7において、前記セラミック気体
軸受の前記軸受固定体の外周面を強制空冷するための空
冷手段を備えたことを特徴とするターボ分子ポンプ。
8. The turbo-molecular pump according to claim 7, further comprising air cooling means for forcibly air-cooling an outer peripheral surface of said bearing fixed body of said ceramic gas bearing.
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