JP2002242876A

JP2002242876A - 磁気軸受式ポンプ

Info

Publication number: JP2002242876A
Application number: JP2001041076A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Maejima; 靖前島; Masayoshi Takamine; 正義高峯
Original assignee: STMP KK
Current assignee: STMP KK
Priority date: 2001-02-19
Filing date: 2001-02-19
Publication date: 2002-08-28
Also published as: EP1233189A1; DE60219842T2; KR100707235B1; EP1233189B1; DE60219842D1; US20020113509A1; KR20020067993A; US6559568B2

Abstract

(57)【要約】【課題】シャフトでの渦電流の発生を抑制し、シャフ
トの発熱が小さく、効率の良い磁気軸受式ポンプを提供
すること。【解決手段】シャフトにおいて、ラジアル磁気軸受部
を構成する電磁石のターゲットを構成する電磁石ターゲ
ットと該磁気軸受部近傍でのシャフトの変位を検知する
コイルのターゲットを構成するラジアルセンサターゲッ
トと、前記電磁石ターゲットと前記ラジアルセンサター
ゲットの間にあるカラーを積層鋼板で構成し、磁気軸受
部で発生する磁界によってシャフトに生じる渦電流の発
生を軽減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気軸受式ポンプ
に関し、例えば半導体製造装置などの排気に用いるター
ボ分子ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の産業や科学技術の急激な発展に伴
い、高真空の環境を実現する真空装置の需要が増えてい
る。そのために、それぞれの用途に適合した様々な真空
ポンプが開発されている。そして、これらの真空ポンプ
に求められる単位時間あたりの排気量、到達できる真空
度、振動の抑制などの諸性能に対する要求も年々高度な
ものになってきている。

【０００３】磁気軸受式のターボ分子ポンプは、これら
の諸性能を満たし、かつ信頼性も高いため、半導体の製
造装置の排気や科学技術研究用の真空装置の排気などの
ために多用されている。磁気軸受式のターボ分子ポンプ
は、シャフトを電磁石により磁気浮上させ、非接触でこ
れを保持する。このため、軸受部に潤滑油が必要なく、
真空装置内に潤滑油が混入することがない。また、摩
擦、磨耗、騒音などの問題が極めて少なく、更にシャフ
トを高速回転させることができる。

【０００４】以下に磁気軸受式のターボ分子ポンプの構
造の概略について説明する。磁気軸受式のターボ分子ポ
ンプは、略円筒状のケーシングと、該ケーシングに格納
されたステータ及びロータなどから構成されている。ケ
ーシングの内周面には、ケーシングの中心方向に向けて
複数及び多段に配設されたステータ翼を有するステータ
が形成されている。ケーシングの中心軸上にはシャフト
が回転自在に保持されている。該シャフトは、ステータ
に固定された磁気軸受によって軸支され、シャフトの略
中央部に形成されたモータ部により高速回転できるよう
になっている。

【０００５】ケーシングの一端には吸気口が形成されて
おり、シャフトの吸気口側の部分にはロータが取り付け
られている。このロータの周囲には放射状に配設された
複数のロータ翼が多段に取り付けられている。このロー
タ翼の段とステータ翼の段は互い違いに位置するように
なっている。シャフトがモータによって高速回転する
と、これに伴ってロータ翼も回転する。そして、ロータ
翼が回転するとロータ翼とステータ翼の作用により、タ
ーボ分子ポンプは吸気口からガスを吸気し、このガスを
ケーシングに形成された排気口から排出する。

【０００６】図４は、従来の磁気軸受式ターボ分子ポン
プの磁気軸受部とシャフト及びその周辺を示した図であ
る。磁気軸受部はシャフト１１１の周囲に所定のクリア
ランスを隔てて４個の電磁石１３０を配設することによ
り構成されている。電磁石１３０はシャフト１１１の周
囲に９０°ごとに対向するように配設されている。一
方、シャフトの電磁石１３０に対向する部分には電磁石
ターゲット１２９が形成されている。電磁石ターゲット
１２９は、表面を絶縁したリング状の鋼板をシャフト１
１１に通して固定することにより構成されている。

【０００７】電磁石１３０は、磁力によって電磁石ター
ゲット１２９を吸引し、シャフト１１１をラジアル方向
に磁気浮上させ、非接触でこれを保持する。電磁石ター
ゲット１２９を構成する積層鋼板が互いに絶縁されてい
るため、電磁石１３０の発生する磁界によってシャフト
１１１の表面に誘起される渦電流は複数の積層鋼板に渡
って流れることができない。このため、渦電流により発
生する渦電流損、シャフト１１１の発熱などが軽減され
る。

【０００８】磁気軸受部の近傍には、シャフト１１１か
ら所定の間隙を隔ててラジアルセンサのコイル１２８が
設けられている。一方コイル１２８に対向するシャフト
１１１の表面には積層鋼板で構成されたラジアルセンサ
ターゲット１３６が形成されている。コイル１２８はタ
ーボ分子ポンプの外部に設置された制御部に形成された
発振回路の一部となっている。

【０００９】該発振回路が発振すると発振に伴ってコイ
ル１２８に高周波電流が流れ、コイル１２８は、シャフ
ト１１１上に高周波磁界を発生するようになっている。
コイル１２８とラジアルセンサターゲット１３６の距離
が変化すると該発振機の発振振幅が変化するので、これ
によってシャフト１１１の変位を検出することができる
ようになっている。

【００１０】シャフト１１１のラジアルセンサターゲッ
ト１３６と電磁石ターゲット１２９の間にはステンレス
などの金属で構成されたカラー１３５が形成されてい
る。カラー１３５と電磁石１３０は近接しているため、
電磁石１３０が励磁された際に発生する磁界１３４は、
カラー１３５をも透過する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、カラー１３５
は、積層鋼板などによる渦電流防止手段が採られていな
いため、磁界１３４によって渦電流が発生して加熱する
ほか、渦電流損による電力の無駄な消費が存在してい
た。また、カラー１３５に渦電流が生じると、この渦電
流はシャフト１１１に回転を制動する方向の力を及ぼ
す。

【００１２】そこで、本発明の目的は、シャフトでの渦
電流の発生を抑制し、シャフトの発熱が小さく、効率の
良い磁気軸受式ポンプを提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、吸気口及び排気口が形成された略円筒状
のケーシングと、前記ケーシング内に形成されたステー
タと、前記ステータに回転自在に軸支されたシャフト
と、前記シャフトに取り付けられ、前記シャフトと一体
になって回転するロータと、前記シャフトを駆動して回
転させるモータと、前記シャフトの所定の部位の周囲
に、前記シャフトと所定の間隙を隔てて配置された複数
の電磁石と、前記シャフトの前記電磁石と対向する部位
に形成された電磁石ターゲットから構成された磁気軸受
部と、前記磁気軸受部の近傍に配設され、前記シャフト
の周囲に所定の間隙を隔てて配設されたラジアルセンサ
と、前記シャフトの前記ラジアルセンサに対向する部分
に形成されたラジアルセンサターゲットとから構成され
たラジアルセンサ部と、前記シャフトをスラスト方向に
保持するスラスト軸受部とを備え、前記シャフトの前記
電磁石ターゲットと前記ラジアルセンサターゲットの間
を絶縁材を介して積層した積層鋼板で形成したことを特
徴とする磁気軸受式ポンプを提供する（第１の構成）。
第１の構成における前記積層鋼板部は前記シャフトの軸
方向に前記鋼板を積層することにより構成することがで
きる（第２の構成）。また、第１の構成又は第２の構成
における前記電磁石ターゲットと前記ラジアルセンサタ
ーゲットは、積層鋼板によって形成され、前記積層鋼板
部は、前記電磁石ターゲット及びラジアルセンサターゲ
ットと一体となって形成されているように構成すること
ができる（第３の構成）。更に第１の構成から第３の構
成までの何れかの１に記載の前記鋼板は、ケイ素鋼板で
あるとすることができる（第４の構成）。また、第１の
構成から第４の構成までの何れかの１に記載の前記磁気
軸受式ポンプは、前記ロータにロータ翼を備え、前記ス
テータにステータ翼を備えたターボ分子ポンプ、又は前
記ロータと前記ステータの少なくとも一方にねじ溝が形
成されたねじ溝式ポンプ、又は前記吸気口側に前記ター
ボ分子ポンプが形成され、前記排気口側に前記ねじ溝式
ポンプが形成された磁気軸受式ポンプによって構成する
ことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、図１から図３を参照して詳細に説明する。な
お、本実施の形態では、磁気軸受式ポンプの一例として
ターボ分子ポンプを用いて説明する。図１は、本実施の
形態に係るターボ分子ポンプ１を示した図であり、シャ
フト１１の軸線方向の断面を示している。なお、図１に
は示していないが、例えばターボ分子ポンプ１の吸気口
６は、コンダクタンスバルブ（配管の流路の断面積を変
化させ、排気ガスのコンダクタンス即ち流れやすさを調
節するバルブ）などを介して半導体製造装置などの真空
装置に接続され、排気口１９は補助ポンプに接続され
る。

【００１５】ターボ分子ポンプ１の外装体を形成するケ
ーシング１６は円筒状の形状をしており、その中心にシ
ャフト１１が設置されている。ケーシング１６は、後に
述べるベース２７と共にターボ分子ポンプ１の外装体を
形成している。シャフト１１の軸線方向の上部と下部及
び底部には、それぞれ磁気軸受部８、１２、２０が設け
られている。シャフト１１は、磁気軸受部８、１２によ
ってラジアル方向（シャフト１１の径方向）に非接触で
支持され、磁気軸受部２０によってスラスト方向（シャ
フト１１の軸方向）に非接触で支持されている。これら
の磁気軸受部は、いわゆる５軸制御型の磁気軸受を構成
しており、シャフト１１は軸線周りの回転の自由度のみ
有している。

【００１６】磁気軸受部８では、例えば４つの電磁石が
シャフト１１の周囲に９０°ごとに対向するように配置
されている。シャフト１１の磁気軸受部８からラジアル
センサ９までの範囲に位置する部位には、次に述べるタ
ーゲット４が形成されており、磁気軸受部８の電磁石の
磁力によりシャフト１１が吸引されるようになってい
る。ターゲット４は、表面に絶縁皮膜を形成した鋼板が
シャフト１１の軸方向に多数積層された積層鋼板により
形成されている。これは磁気軸受部１２の電磁石の磁界
により、シャフト１１の表面に渦電流が生じるのを抑制
するために設けたものである。詳細については後ほど説
明する。なお、渦電流とは、金属を貫く磁力線が該金属
に対して相対的に運動するときに、電磁誘導の法則に従
って該金属の中に生ずる渦状の電流のことである。

【００１７】ラジアルセンサ９は、シャフト１１のラジ
アル方向の変位を検出する素子であって、例えばコイル
によって構成されている。このコイルはターボ分子ポン
プ１の外部に設置された図示しない制御部に形成された
発振回路の一部となっている。ラジアルセンサ９は発振
回路の発振に伴って高周波電流が流れ、シャフト１１上
に高周波磁界を発生するようになっている。ラジアルセ
ンサとターゲット４の距離が変化すると該発振機の発振
振幅が変化し、これによってシャフト１１の変位を検出
することができるようになっている。なお、シャフト１
１の変位を検出するセンサとして、他に静電容量式のも
のや光学式のものなどがある。

【００１８】制御部は、ラジアルセンサ９からの信号に
よってシャフト１１がラジアル方向の変位を検出する
と、磁気軸受部８の各電磁石の磁力を調節してシャフト
１１を所定の位置に戻すように動作する。このように、
制御部はラジアルセンサ９の信号により磁気軸受部８を
フィードバック制御する。これによってシャフト１１は
磁気軸受部８において電磁石から所定のクリアランスを
隔ててラジアル方向に磁気浮上し、空間中に非接触で保
持される。

【００１９】磁気軸受部１２の構成と作用は、磁気軸受
部８と同様である。磁気軸受部１２では、シャフト１１
の周囲に、例えば９０°ごとに電磁石が４つ配置されて
いる。シャフト１１の磁気軸受部１２からラジアルセン
サ１３までの範囲に位置する部位には、積層鋼板で構成
されたターゲット３が形成されており、磁気軸受部１２
の電磁石の磁力によりシャフト１１が吸引されるように
なっている。磁気軸受部１２の電磁石の吸引力により、
シャフト１１は磁気軸受部１２でラジアル方向に非接触
で保持される。

【００２０】ラジアルセンサ１３は、シャフト１１のラ
ジアル方向の変位を検出する。制御部は、ラジアルセン
サ１３によりシャフト１１の変位を検知し、シャフト１
１を所定の位置に保持するように電磁石の励磁電流をフ
ィードバック制御する。これによってシャフト１１は、
磁気軸受部１２においてラジアル方向に磁気浮上し、空
間中に非接触で保持される。

【００２１】シャフト１１の下端に設けられた磁気軸受
部２０は、円板状の金属ディスク２６、電磁石１４、１
５、スラストセンサ１７によって構成されている。金属
ディスク２６は、鉄などの高透磁率材で構成されてお
り、その中心においてシャフト１１に垂直に固定されて
いる。金属ディスク２６の上には電磁石１４が設置さ
れ、下には電磁石１５が設置されている。電磁石１４
は、磁力により金属ディスク２６を上方に吸引し、電磁
石１５は、金属ディスク２６を下方に吸引する。電磁石
１４、１５が金属ディスク２６に及ぼす磁力を適当に調
節するとシャフト１１をスラスト方向に磁気浮上させ、
空間に非接触で保持することができる。

【００２２】スラストセンサ１７は、ラジアルセンサ
９、１３と同様に、例えばコイルにより構成されてお
り、シャフト１１のスラスト方向の変位を検出してこれ
を図示しない制御部に送信する。制御部は、ラジアルセ
ンサ１３から受信した信号によりシャフト１１のスラス
ト方向の変位を検出することができるようになってい
る。

【００２３】シャフト１１がスラスト方向のどちらかに
移動して所定の位置から変位すると、制御部はこの変位
を修正すように電磁石１４、１５の励磁電流を調節し、
シャフト１１を所定の位置に戻すように動作する。制御
部は、このフィードバック制御によりシャフト１１をス
ラスト方向の所定の位置に磁気浮上させてこれを保持す
ることができる。以上に説明したように、シャフト１１
は、磁気軸受部８、１２によりラジアル方向に保持さ
れ、磁気軸受部２０によりスラスト方向に保持されるた
め、軸線周りに回転するようになっている。

【００２４】シャフト１１の、磁気軸受部８、１２の中
程にはモータ部１０が設けてある。本実施の形態では、
一例としてモータ部１０はＤＣブラシレスモータによっ
て構成されているものとする。シャフト１１のモータ部
１０を構成する部位の周囲には、永久磁石が固着されて
いる。この永久磁石は、例えば、シャフト１１の周りに
Ｎ極とＳ極が１８０°ごとに配置されるように固定され
ている。この永久磁石の周囲には、シャフト１１から所
定のクリアランスを経て、例えば６個の電磁石が６０°
ごとにシャフト１１の軸線に対して対照的にかつ対向す
るように配置されている。

【００２５】一方、ターボ分子ポンプ１は、シャフト１
１の回転数と回転角度（位相）を検出する図示しないセ
ンサを備えており、これによって制御部は、シャフト１
１に固着された永久磁石の磁極の位置を検出することが
できるようになっている。制御部は、検出した磁極の位
置に従って、モータ部１０の電磁石の電流を次々に切り
替えて、シャフト１１の永久磁石の周囲に回転磁界を生
成する。シャフト１１に固着した永久磁石はこの回転磁
界に追従し、これによってシャフト１１は回転する。

【００２６】シャフト１１の上端にはロータ２４が複数
のボルト２５により取り付けられている。本実施の形態
のターボ分子ポンプ１は、一例として、ロータ２４の略
中ほどから吸気口６側、即ち、図中略上半分の部分はロ
ータ翼とステータ翼から構成された分子ポンプ部（以下
ターボ分子ポンプ部と記す）から構成され、図中略下半
分の部分はねじ溝式ポンプから構成された分子ポンプ部
（以下ねじ溝ポンプ部と記す）から構成されているもの
とする。なお、ターボ分子ポンプの構造はこれに限定す
るものではなく、例えば、吸気口６側から排気口１９側
までロータ翼とステータ翼で構成されたものや又はねじ
溝で構成されたもの又はその他の構造を有する分子ポン
プでも良い。

【００２７】ロータ２４の吸気口６側に位置するターボ
分子ポンプ部では、アルミ合金などで構成されたロータ
翼２１がシャフト１１の軸線に垂直な平面から所定の角
度だけ傾斜して、ロータ２４から放射状に複数段取り付
けてある。ロータ翼２１は、ロータ２４に固着されてお
り、シャフト１１と共に高速回転するようになってい
る。ケーシング１６の吸気口側には、アルミ合金などで
構成されたステータ翼２２が、シャフト１１の軸線に垂
直な平面から所定の角度だけ傾斜して、ケーシング１６
の内側方向にロータ翼２１の段と互い違いに配設されて
いる。

【００２８】スペーサ２３はリング状の部材であり、例
えばアルミニウム、鉄又はステンレスなどの金属によっ
て構成されている。スペーサ２３は、ステータ翼２２で
形成された各段の間に配設され、ステータ翼２２を所定
の位置に保持する。

【００２９】ロータ２４がモータ部１０により駆動され
てシャフト１１と共に回転すると、ロータ翼２１とステ
ータ翼２２の作用により、吸気口６から排気ガスが吸気
される。吸気口６から吸気された排気ガスは、ロータ翼
２１とステータ翼２２の間を通り、ねじ溝ポンプ部へ送
られる。

【００３０】ねじ溝ポンプ部は、ロータ２４とねじ溝ス
ペーサ５から構成されている。ねじ溝スペーサ５は、例
えば、アルミニウム、ステンレス、鉄などの金属によっ
て構成された円筒状の部材であり、その内周面に螺旋状
の複数のねじ溝７が複数条形成されている。

【００３１】ねじ溝７の螺旋の方向は、ロータ２４の回
転方向に排気ガスの分子が移動したときに、該分子が排
気口１９の方へ移送される方向である。ロータ２４の外
周面は、ねじ溝ポンプ部では円筒状となっている。そし
てロータ２４の外周面は、ねじ溝スペーサ５の内周面に
向かって張り出しており、所定のクリアランスを隔てて
ねじ溝スペーサ５の内周面に近接している。ロータ２４
がモータ部１０により駆動されて回転すると、ターボ分
子ポンプ部から送られてきた排気ガスは、ねじ溝７にガ
イドされながら、排気口１９の方へ移送される。

【００３２】なお、本実施の形態では、ステータ側にね
じ溝７が形成されたねじ溝スペーサが配置され、ロータ
２４の外周面は円筒状としたが、逆に、ロータの外周面
にねじ溝が形成してあり、その周囲に円筒状の内周面を
有するスペーサが配置されたものもある。

【００３３】ベース２７は、ターボ分子ポンプ１の基底
部を構成する円盤状の部材であり、ステンレス、アルミ
ニウム、鉄などの金属によって構成されている。ベース
２７は、外縁部の上端部にケーシング１６が接合され、
その内側にねじ溝スペーサ５が設置されている。中心部
には、磁気軸受８、１２、２０やモータ部１０などのシ
ャフト１１を保持する機構が設置されている。

【００３４】ベース２７の低部には冷却水を循環させる
水冷管１８が取り付けてあり、水冷管１８とベース２７
の間は熱交換が効率的に行われるようになっている。ベ
ース２７に伝達してきた熱は、水冷管１８内を循環する
冷却水によりターボ分子ポンプ１の外部へ効率よく放出
することができるので、ターボ分子ポンプ１が加熱して
許容温度以上になるのを防ぐことができる。

【００３５】水冷管１８は、図示しない送水ポンプ、及
び図示しない熱交換器と共に水冷系を構成している。水
冷管１８内の冷却水は送水ポンプの作用により該水冷系
を循環する。そして、該冷却水がベース２７との熱交換
によって得た熱は、熱交換器により、例えば大気中など
の該水冷系外に放出される。その結果、冷却水は冷却さ
れ、送水ポンプにより再びターボ分子ポンプ１へと送出
される。

【００３６】図２は、磁気軸受部８及びその周辺を詳細
に示した図である。シャフト１１の周囲には、磁気軸受
部８の電磁石３０及びラジアルセンサ９を構成するコイ
ル２８がシャフト１１と所定の間隙を隔てて配設されて
いる。シャフト１１上の磁気軸受部８からラジアルセン
サ９に至る範囲には積層鋼板で構成されたターゲット４
が形成されている。

【００３７】ターゲット４は、電磁石に対向した電磁石
ターゲット２９、コイル２８に対向したラジアルセンサ
ターゲット３６及び電磁石ターゲット２９とラジアルセ
ンサターゲット３６の間にあるカラー３５から構成され
ている。そして、電磁石ターゲット２９、カラー３５及
びラジアルセンサターゲット３６は、積層鋼板により一
体として形成されている。

【００３８】ターゲット４に積層されている鋼板は、表
面に絶縁皮膜が形成されたリング状の鋼製薄板である。
シャフト１１のターゲット４が形成される部位の外径
は、該鋼板の内径に略等しく設定されている。そして、
該鋼板のリングは、シャフト１１に焼きばめによって固
定されている。

【００３９】即ち、鋼板の装着時にはこれを熱して内径
を広げ、シャフトに装着し、その後鋼板を冷却して内径
を狭め、シャフト１１と鋼板がしまりばめとなり、該鋼
板はシャフトに固定される。以上のようにして鋼板は、
シャフト１１の軸方向に積層されている。そしてこられ
の鋼板によって形成された層は、鋼板の表面に形成され
た絶縁皮膜のために互いに高い層間抵抗を有している。

【００４０】電磁石３０は、励磁電流を供給されると磁
界３４を発生する。磁界３４は、シャフト１１を透過
し、電磁誘導の法則によってシャフト１１の表面に渦電
流を誘起する。しかし、ターゲット４を構成する積層鋼
板は互いに絶縁性の皮膜により絶縁されているため層間
方向に渦電流が流れることはできない。そのため、渦電
流の発生によるシャフトの発熱と、渦電流損による電力
の損失を低減することができる。また、本実施の形態で
はカラー３５も積層鋼板で構成されているため、電磁石
３０の磁界によりカラー３５で従来発生していた渦電流
を抑制することができる。なお、コイル２８によって発
生する磁界は、電磁石３０によって発生する磁界に比し
て小さいため、図示していない。

【００４１】図３は、カラー３５の表面を拡大して示し
た図である。鋼板３３が絶縁皮膜３２を介して積層され
ている。紙面上下方向がシャフト１１の軸線方向であ
る。鋼板３３は、例えばケイ素含有量約４［％］、厚さ
０．３５［ｍｍ］のケイ素鋼板である。また、鋼板３３
の表面は絶縁皮膜３２が形成されており、積層された鋼
板３３の間は互いに絶縁されている。鋼板３３は、例え
ば、変圧器の鉄心として一般に使用されるケイ素鋼板材
料と同類のものである。

【００４２】カラー３５では、電磁石３０及びコイル２
８の発生する磁界の影響を受けて渦電流３１が発生す
る。渦電流３１は、各積層鋼板３３は絶縁皮膜３２によ
って絶縁されているため、各積層鋼板３３内で生じる。
このため、各鋼板３３に渡って大きな渦電流が生じるこ
とはない。

【００４３】また、各鋼板３３は、互いに近接している
ので、隣接する鋼板を貫く磁力線はほとんど同じであ
る。そのため、近接する鋼板３３内で生じる渦電流３１
は、渦の方向と電流の大きさがほぼ等しくなる。このた
め、２枚の鋼板３３が隣接する隣接領域３４では、渦電
流３１の絶縁皮膜３２に沿った部分は、隣接する鋼板３
３で電流値が同じで電流の方向が逆向きとなり、隣接領
域３４では、渦電流３１がキャンセルされる。このた
め、カラー３５では、全体としてシャフト１１の軸周り
の方向の渦電流はキャンセルされる。

【００４４】一般に、金属に生じる渦電流は、該金属を
貫く磁力線の変化を妨げる方向に発生する。このため、
シャフト１１に渦電流が生じると、シャフト１１を制動
するように作用する力が発生する。また、渦電流がシャ
フト１１に生じるとシャフト１１の有する電気抵抗によ
り熱が発生するので、シャフトが発熱すると共に、ター
ボ分子ポンプ１に供給された電力が、シャフト１１の発
熱として消費されることとなる。このため、カラー３５
を積層鋼板で構成してカラー３５で生じる渦電流を抑制
することにより、カラー３５で生じる制動力、発熱及
び、電力の損失を抑制することができる。

【００４５】また、カラー３５を積層鋼板により形成す
ることにより製造コストを低減することができる。従来
は、電磁石ターゲット２９、ラジアルセンサターゲット
３６を積層鋼板で形成し、カラー３５はステンレスなど
の金属によって構成されていた。一方、本実施の形態で
は、電磁石ターゲット２９、カラー３５及びラジアルセ
ンサターゲット３６が積層鋼板によって一体として形成
されている。このため、構造が単純となるとともに部品
の種類も減り製造コストを低減することができる。

【００４６】以上、磁気軸受部８とラジアルセンサ９に
対応するターゲット４について説明したが、磁気軸受部
１２とラジアルセンサ１３に対応部分に形成さたターゲ
ット３の構成もターゲット４と同じである。即ち、ター
ゲット３は、磁気軸受部１２からラジアルセンサ１３に
かけて、一体物の積層鋼板により構成されている。

【００４７】本実施の形態では、鋼板のリングを焼きば
めによりシャフト１１に締結したが、シャフト１１への
締結方法はこれに限定するものでなく、シャフト１１の
軸方向に締め付け力を発揮するように配置されたボルト
により、積層された鋼板を固定しても良い。

【００４８】以上のように構成されたターボ分子ポンプ
１は以下のように動作する。まず、磁気軸受部８、１
２、２０を駆動してロータ軸１１を磁気浮上させる。シ
ャフト１１のラジアル方向の変位はラジアルセンサ９、
１３によって検知され、またシャフト１１のスラスト方
向の変位はスラストセンサ１７によって検知される。図
示しない制御部は、検出されたシャフト１１の変位によ
り、シャフト１１が所定の位置に保持されるように磁気
軸受部８、１２、２０の電磁石に供給する励磁電流をフ
ィードバック制御する。

【００４９】次に、制御部は、モータ１０を駆動させて
シャフト１１、ロータ２４及びロータ翼２１を高速回転
させる。すると、ロータ翼２１とステータ翼２２の作用
により、吸気口６からプロセスガスがターボ分子ポンプ
部に吸引される。ターボ分子ポンプ部に吸引されたプロ
セスガスは、ねじ溝ポンプ部に送られる。ねじ溝ポンプ
部に送られたプロセスガスは、ロータ２４の回転によ
り、ねじ溝７に沿って移送され、排気口１９からターボ
分子ポンプ１の外部に排気される。

【００５０】ターボ分子ポンプ１が稼動している間、制
御部はシャフト１１の変位をラジアルセンサ９、１３及
びスラストセンサ１７により検知し、磁気軸受部８、１
２、２０のシャフト１１に及ぼす磁力を調節する。この
とき、ターゲット３、４を貫く磁力線が変化するが、タ
ーゲット３、４は、互いに絶縁された積層鋼板によって
構成するため、磁気軸受部８、１２による渦電流の発生
は抑制される。したがって、ターボ分子ポンプ１が稼動
している間、渦電流によるカラーを含むターゲット３、
４の発熱、制動力の発生、及び電力の損失などの発生は
最小限に押さえられている。

【００５１】以上に述べたように、本実施の形態のター
ボ分子ポンプ１は、ターゲット３、４が、カラーを含め
て積層鋼板の一体物によって形成されている。このた
め、磁気軸受部８、１２及びラジアルセンサ９、１３に
よって発生する磁界がシャフト１１を貫くことによって
生じる渦電流を抑制することができ、該渦電流が原因と
なるシャフトの発熱、制動力の発生及び電力損失を低減
することができる。また、ターゲット３、４の製造コス
トを従来品に比べて低くすることができる。

【００５２】本実施の形態では、ターボ分子ポンプ１と
してターボ分子ポンプ部とねじ溝ポンプ部を有するター
ボ分子ポンプとしたが、これに限定するものではなく、
ねじ溝ポンプ部を有さずに、ターボ分子ポンプ部によっ
て構成されたターボ分子ポンプなど、磁気軸受によって
シャフトを保持するターゲットに適用できる。

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば、渦電流によるシャフト
の過熱が小さく、かつ、該渦電流による電力の損失を低
減した磁気軸受式ポンプを提供することできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ターボ分子ポンプの構造を示した断面図であ
る。

【図２】磁気軸受部の付近を示した図である。

【図３】カラーを拡大して示した図である。

【図４】従来の磁気軸受部の付近を示した図である。

【符号の説明】

１ターボ分子ポンプ３ターゲット４ターゲット５ねじ溝スペーサ６吸気口７ねじ溝８磁気軸受部９ラジアルセンサ１０モータ部１１シャフト１２磁気軸受部１３ラジアルセンサ１４電磁石１５電磁石１６ケーシング１７スラストセンサ１８水冷管１９排気口２０磁気軸受部２１ロータ翼２２ステータ翼２３スペーサ２４ロータ２５ボルト２６金属ディスク２７ベース２８コイル２９電磁石ターゲット３０電磁石３１渦電流３２絶縁皮膜３３鋼板３５カラー３６ラジアルセンサターゲット

───────────────────────────────────────────────────── 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 32/04 Ｆ１６Ｃ 32/04 ＡＦターム(参考） 3H022 AA01 BA06 BA07 CA01 CA16 CA48 CA51 CA56 DA01 DA12 3H031 DA01 DA02 DA07 EA00 EA01 FA04 FA13 FA34 3J102 AA01 BA03 CA29 DA02 DA03 DA09 DA12 DB05 DB10 DB18 GA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸気口及び排気口が形成された略円筒状
のケーシングと、前記ケーシング内に形成されたステータと、前記ステータに回転自在に軸支されたシャフトと、前記シャフトに取り付けられ、前記シャフトと一体にな
って回転するロータと、前記シャフトを駆動して回転させるモータと、前記シャフトの所定の部位の周囲に、シャフトと所定の
間隙を隔てて配置された複数の電磁石と、前記シャフト
の前記電磁石と対向する部位に形成された電磁石ターゲ
ットから構成された磁気軸受部と、前記磁気軸受部の近傍に配設され、前記シャフトの周囲
に所定の間隙を隔てて配設されたラジアルセンサと、前
記シャフトの前記ラジアルセンサに対向する部分に形成
されたラジアルセンサターゲットとから構成されたラジ
アルセンサ部と、前記シャフトをスラスト方向に保持するスラスト軸受部
とを備え、前記シャフトの前記電磁石ターゲットと前記ラジアルセ
ンサターゲットの間を絶縁材を介して積層した積層鋼板
で形成したことを特徴とする磁気軸受式ポンプ。
【請求項２】前記積層鋼板部は前記シャフトの軸方向
に前記鋼板が積層されていることを特徴とする請求項１
に記載の磁気軸受式ポンプ。
【請求項３】前記電磁石ターゲットと前記ラジアルセ
ンサターゲットは、積層鋼板によって形成され、前記積
層鋼板部は、前記電磁石ターゲット及びラジアルセンサ
ターゲットと一体となって形成されていることを特徴と
する請求項１又は請求項２に記載の磁気軸受式ポンプ。
【請求項４】前記鋼板は、ケイ素鋼板であることを特
徴とする請求項１から請求項３のうちの何れかの１の請
求項に記載の磁気軸受式ポンプ。
【請求項５】前記磁気軸受式ポンプは、前記ロータに
ロータ翼を備え、前記ステータにステータ翼を備えたタ
ーボ分子ポンプ、又は前記ロータと前記ステータの少な
くとも一方にねじ溝が形成されたねじ溝式ポンプ、又は
前記吸気口側に前記ターボ分子ポンプが形成され、前記
排気口側に前記ねじ溝式ポンプが形成された磁気軸受式
ポンプによって構成されたことを特徴とする請求項１か
ら請求項４のうちの何れかの１の請求項に記載の磁気軸
受式ポンプ。