JP2015190331A - vacuum pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、真空ポンプに関する。 The present invention relates to a vacuum pump.
ポンプ回転体を転がり軸受で支持する真空ポンプでは、転がり軸受の軸方向およびラジアル方向の支持は、転がり軸受の外輪の軸方向端面および外周側に当接するエラストマー弾性体によって行われることがある。さらに、エラストマー弾性体は、軸受ハウジングとも当接している。そして、エラストマー弾性体の圧縮変形による減衰作用を利用して危険速度通過時の振れ回り低減を図っている。 In a vacuum pump that supports a pump rotating body with a rolling bearing, axial support and radial support of the rolling bearing may be performed by an elastomer elastic body that contacts the axial end face and the outer peripheral side of the outer ring of the rolling bearing. Furthermore, the elastomer elastic body is also in contact with the bearing housing. And the reduction of the run-out at the time of dangerous speed passage is aimed at using the damping action by compression deformation of an elastomer elastic body.
ところで、ポンプ回転体からの熱は、転がり軸受、弾性支持体、および、軸受ハウジングという順で構成される伝熱経路で伝熱される。エラストマー弾性体は熱伝導率が低いため、転がり軸受から軸受ハウジングへの伝熱が十分に行えない問題があった。このため、転がり軸受の温度が上昇し、転がり軸受を潤滑するグリースの基油の蒸発を速め、寿命が短くなるという問題もある。 By the way, the heat from the pump rotating body is transferred through a heat transfer path configured in the order of the rolling bearing, the elastic support, and the bearing housing. Since the elastomer elastic body has a low thermal conductivity, there is a problem that heat cannot be sufficiently transferred from the rolling bearing to the bearing housing. For this reason, there is a problem that the temperature of the rolling bearing rises, the evaporation of the base oil of the grease that lubricates the rolling bearing is accelerated, and the life is shortened.
特許文献1には、金属で作製された弾性支持体の発明が開示されている。金属は、エラストマー弾性体よりも熱伝導率が高いので、放熱性に優れる。なお、特許文献1に記載の弾性支持体は、可撓性部材が内側環状部分と外側環状部分とを接続している。そして、特許文献1に記載の弾性支持体内では、ポンプ回転体側の熱は、内側環状部分、可撓性部材、および、外側環状部分の順で伝熱される。
弾性支持体は、設計により転がり軸受の半径方向の支持剛性(以下、半径方向支持剛性)を調整することがある。半径方向支持剛性を小さくする必要がある場合、特許文献1に記載の弾性支持体は、可撓性部材が内側環状部分と外側環状部分とを接続しているため、両端固定の板バネの為に適度な剛性を得るには、可撓性部材を細く長くする必要がある。可撓性部材は、弾性を有する役割だけでなく、伝熱経路としての役割も果たしているため、可撓性部材が細く長くなると伝熱経路の抵抗が高くなり、伝熱性が悪化する。
The elastic support body may adjust the radial support rigidity (hereinafter, radial support rigidity) of the rolling bearing by design. When it is necessary to reduce the radial support rigidity, the elastic support described in
本発明を理解しやすくする目的で実施の形態の符号を付して本発明を説明するが、これにより、本発明の技術的範囲が実施の形態に限定されることはない。
(1)本発明の好ましい第1の態様の真空ポンプは、吸気口を有するポンプケーシング12と、ポンプケーシング内に収容され、ロータ組立体Rを支持する転がり軸受8と、転がり軸受8が収容される軸受ハウジング40が設けられたベース2と、軸受ハウジング40内に設けられ、転がり軸受8を弾性支持する弾性支持体14とを備える。弾性支持体14は、転がり軸受8の外輪8aに嵌合する環状体15と、環状体15の外周面から略周方向に延設されて先端が自由端である複数の弾性部16とを備える。環状体15は、弾性部16と軸受ハウジング40との当接により軸受ハウジング40に弾性支持される。
(2)本発明の好ましい第2の態様の真空ポンプは、第1の態様の真空ポンプにおいて、転がり軸受8は、弾性部16の外周面16b1と軸受ハウジング40の内周面41aとが当接されて径方向に弾性支持され、弾性部16の先端部16cの吸気口側の面16c1が軸受ハウジング40の軸方向の外面41bと当接されて軸方向に弾性支持される。
(3)本発明の好ましい第3の態様の真空ポンプは、第1または第2の態様の真空ポンプにおいて、弾性部16のそれぞれは、環状体15の外周面15eと径方向に所定の距離離間して二重環構造として配設された弾性腕部16bと、弾性腕部16bの先端で径方向外方に延設された先端部16cとを有し、先端部16cの吸気口側の面16c1が軸受ハウジング40に対して摺動可能に対向する。
(4)本発明の好ましい第4の態様の真空ポンプは、第1乃至第3のいずれかの態様の真空ポンプにおいて、ロータ組立体Rの下部は転がり軸受8で支持され、ロータ組立体Rの上部は永久磁石式磁気軸受6で支持され、永久磁石式磁気軸受6の軸方向の反発力により、弾性部16の先端部16cの吸気口側の面16c1が軸受ハウジング40に当接される。
(5)本発明の好ましい第5の態様の真空ポンプは、第1乃至第4のいずれかの態様の真空ポンプにおいて、環状体15は、転がり軸受8の外輪8aが内周面15a1に挿入嵌合される円筒基部15aと、円筒基部15aの軸方向両端から軸方向に延設された第1および第2の延長部15b、15cと、第1の延長部15bから径方向内側に延設され、転がり軸受8の外輪8aの軸方向の移動を規制する円環部15dとを有する。
(6)本発明の好ましい第6の態様の真空ポンプは、第5の態様の真空ポンプにおいて、環状体15の第1および第2の延長部15b、15cの外周面と軸受ハウジング40の内周面との間に、弾性支持体14の径方向の移動を規制するエラストマー弾性体19a,19bが設けられている。
(7)本発明の好ましい第7の態様の真空ポンプは、第6の態様の真空ポンプにおいて、弾性支持体14と、エラストマー弾性体19a,19bと、軸受ハウジング40とで囲まれる空間51,52にグリースが充填されている。
(8)本発明の好ましい第8の態様の真空ポンプは、第1乃至第7のいずれかの態様の真空ポンプにおいて、弾性部16の外周面16b1と軸受ハウジング40との間にグリースが設けられ、弾性部16の先端部16cと弾性部16の先端部16cが当接する軸受ハウジング40との間にグリースが設けられる。
(9)本発明の好ましい第9の態様の真空ポンプは、第1乃至第8のいずれかの態様の真空ポンプにおいて、弾性部16の外周面16b1、および、弾性部16の外周面16b1と対向する軸受ハウジング40の面41aのいずれか一方に、弾性支持体14および軸受ハウジング40よりも摩擦係数が低い物質層を設け、弾性部16の先端部16c、および、弾性部16の先端部16cと当接する軸受ハウジング40の面41bのいずれか一方に、弾性支持体14および軸受ハウジング40よりも摩擦係数が低い物質層が設けられる。
For the purpose of facilitating understanding of the present invention, the present invention will be described with reference to the embodiment, but the technical scope of the present invention is not limited to the embodiment.
(1) A vacuum pump according to a preferred first aspect of the present invention includes a
(2) A vacuum pump according to a preferred second aspect of the present invention is the vacuum pump according to the first aspect. In the rolling
(3) A preferred third aspect of the present invention is the vacuum pump according to the first or second aspect, wherein each of the
(4) A vacuum pump according to a preferred fourth aspect of the present invention is the vacuum pump according to any one of the first to third aspects, wherein the lower part of the rotor assembly R is supported by a rolling
(5) The vacuum pump according to a preferred fifth aspect of the present invention is the vacuum pump according to any one of the first to fourth aspects, wherein the
(6) A vacuum pump according to a sixth aspect of the present invention is the vacuum pump according to the fifth aspect, wherein the outer peripheral surfaces of the first and
(7) A vacuum pump according to a preferred seventh aspect of the present invention is the vacuum pump according to the sixth aspect, wherein the
(8) A vacuum pump according to a preferred eighth aspect of the present invention is the vacuum pump according to any one of the first to seventh aspects, wherein grease is provided between the outer peripheral surface 16b1 of the
(9) The vacuum pump according to a preferred ninth aspect of the present invention is the vacuum pump according to any one of the first to eighth aspects, facing the outer peripheral surface 16b1 of the
本発明によれば、弾性支持体の弾性部を先端が自由端である片持ち梁としたので、弾性部の断面積を大きくしても弾性部の剛性を比較的小さくでき、外部への振動を低減しつつ、放熱性能を向上することができる。 According to the present invention, since the elastic portion of the elastic support is a cantilever beam having a free end at the tip, even if the cross-sectional area of the elastic portion is increased, the rigidity of the elastic portion can be relatively reduced and vibration to the outside can be achieved. The heat dissipation performance can be improved while reducing the above.
図1は本発明に係る真空ポンプの一の実施形態を示す図であり、ターボ分子ポンプ1の断面図である。なお、ターボ分子ポンプ1には電力を供給する電源ユニットが接続されるが、図1では図示を省略した。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a vacuum pump according to the present invention, and is a cross-sectional view of a turbo
図1に示すターボ分子ポンプ1はベース2とポンプケーシング12とを備え、これらによりポンプ容器が構成される。ポンプ容器内には、排気機能部として、タービン翼を備えたターボポンプ部P1と、螺旋型の溝を備えたねじ溝ポンプであるHolweckポンプ部P2とが備えられている。
ターボポンプ部P1は、ポンプロータ3に形成された複数段の回転翼30とポンプケーシング12側に配置された複数段の固定翼20とで構成される。一方、ターボポンプ部P1の排気下流側に設けられたHolweckポンプ部P2は、ポンプロータ3に形成されたロータ円筒部31とベース2側に配置されたステータ21とで構成されている。円筒状のステータ21の内周面には螺旋溝が形成されている。回転翼30とロータ円筒部31とが回転側排気機能部を構成し、固定翼20とステータ21とが固定側排気機能部を構成する。
The turbo
The turbo pump unit P1 includes a plurality of stages of
ポンプロータ3はシャフト10に締結されており、そのシャフト10はモータ4により回転駆動される。モータ4には例えばDCブラシレスモータが用いられ、ベース2にモータステータ4aが設けられ、シャフト10側にはモータロータ4bが設けられている。シャフト10とポンプロータ3とから成る回転体ユニットRは、永久磁石6a,6bを用いた永久磁石式磁気軸受6と転がり軸受8とにより回転自在に支持されている。
The
永久磁石6a,6bは、軸方向に磁化されたリング状の永久磁石であり、シャフト10の上端を軸支する。ポンプロータ3に設けられた複数の永久磁石6aは、同極同士が対向するように軸方向に複数配置されている。一方、固定側の複数の永久磁石6bは、ポンプケーシング12に固定された磁石ホルダ11に装着されている。これらの永久磁石6bも、同極同士が対向するように軸方向に複数配置されている。ポンプロータ3に設けられた永久磁石6aの軸方向位置は、その内周側に配置された永久磁石6bの位置よりも若干上側となるように設定されている。すなわち、回転側の永久磁石6aの磁極は、固定側の永久磁石6bの磁極に対して軸方向に所定量だけずれている。この所定量の大きさによって、永久磁石式磁気軸受6の支持力が異なる。図1に示す例では、永久磁石6aの方が図示上側に配置されているため、永久磁石6aと永久磁石6bとの反発力により、ラジアル方向の支持力と軸方向上向き(ポンプ吸気口側方向)の力とが回転体ユニットRに働いている。
The
磁石ホルダ11の中央には、転がり軸受9を保持するベアリングホルダ13が固定されている。ベアリングホルダ13の図示上方には磁石ホルダ11に支持される支持部13aが形成され、図示下方には転がり軸受保持部13bが形成されている。転がり軸受保持部13bはベアリングホルダ13の下端から凹設され、その内周面に転がり軸受9の外輪が保持されている。転がり軸受9の内輪の中心にはシャフト10の上端が径方向に所定の隙間をあけて配置されている。転がり軸受9には、例えば深溝玉軸受が用いられる。
A bearing
転がり軸受9は、シャフト上部のラジアル方向の振れを制限するタッチダウンベアリングとして機能するものである。定常回転状態ではシャフト10と転がり軸受9とが接触することはなく、大外乱が加わった場合や、回転の加速時または減速時にシャフト10の振れ回りが大きくなった場合に、シャフト10が転がり軸受9に接触する。
The rolling
シャフト10の下端は、ベース2に設けられた軸受ハウジング40に保持された後述する転がり軸受8を有する軸受装置BAで軸支されている。転がり軸受8には、例えば深溝玉軸受が用いられる。転がり軸受8は常に回転体ユニットRを当接支持しているため、内部にグリースが封入されている。
なお、図1では軸受ハウジング40とそこに保持される軸受装置BAを簡略化して描いている。詳細は図2で示す。
The lower end of the
In FIG. 1, the bearing
図2と図3を参照して軸受ハウジング40と軸受ハウジング40に保持された軸受装置BAについて説明する。図2は、軸受ハウジング40と軸受装置BAの縦断面図である。
軸受ハウジング40について説明する。
上述したように、軸受ハウジング40には回転体ユニットRのシャフト10の下端を軸支する軸受装置BAが保持されている。軸受ハウジング40は、上部軸受ハウジング41と下部軸受ハウジング42で構成されている。上部軸受ハウジング41と下部軸受ハウジング42は、ステンレス鋼などの金属材料で作製されている。上部軸受ハウジング41はベース2と一体的に形成され、下部軸受ハウジング42はベース2とは別部材として設けられている。環状体の下部軸受ハウジング42は、外周面に形成された雄ねじ42bによって、上部軸受ハウジング41の凹部の内周面に形成された雌ねじ41cに螺合して固定されている。
The bearing
The bearing
As described above, the bearing device BA that supports the lower end of the
図2を用いて軸受装置BAについて説明する。
軸受装置BAは、転がり軸受8、図3に詳細を示す弾性支持体14、エラストマー弾性体19a、およびエラストマー弾性体19bから主に構成されている。
転がり軸受8の内輪8bには回転体ユニットRのシャフト10が挿入嵌合され、転がり軸受8の外輪8aは弾性支持体14の環状体15に嵌合され、弾性支持体14は軸受ハウジング40に収容されている。後で詳細に説明するが、このような軸受装置BAにより、転がり軸受8が軸受ハウジング40に弾性的に支持される。
The bearing device BA will be described with reference to FIG.
The bearing device BA mainly includes a rolling
The
なお、図2において、弾性支持体14の断面だけは、図3に示すB−B線による断面となっている。また、エラストマー弾性体19aとエラストマー弾性体19bを総称して、エラストマー弾性体19と呼ぶ。具体的なエラストマー弾性体19としては、Oリング、角リング、オイルシールなどが挙げられる。
In FIG. 2, only the cross section of the
図2と図3を用いて弾性支持体14について説明する。
図3は、弾性支持体14を吸気口側より見た平面図、すなわち、図2のAで示す矢視図である。図2からわかるように軸方向に扁平な環状体である弾性支持体14は、図3に示すように、1つの環状体15、および、複数の弾性部16から構成されている。図3では、弾性部16が3つある場合を示している。
The
FIG. 3 is a plan view of the
弾性支持体14にはステンレス鋼等が用いられるが、好ましくはバネ用金属材料を用いるのが良く、より好ましくはMn−Cu系材料やMn−Cu−Ni−Fe系材料等の高減衰金属材料(制振合金とも呼ばれる)を用いるのが良い。弾性支持体14を高減衰金属材料で形成することにより、弾性支持体14に伝達された振動が弾性支持体14自体によって減衰され、ポンプベース側への振動伝達をより低減することができる。
Stainless steel or the like is used for the
図2に示すように、弾性支持体14の環状体15は、後述する弾性部16の弾性腕部16bと軸方向長さ、すなわち厚さが同一である円筒形状の円筒基部15aと、基部15aの軸方向両端面が軸方向に延設された円筒形状の円筒延長部15b、15cと、図2の上側の円筒延長部15bの内周面から半径方向に延設された円環部15dとを備えている。
As shown in FIG. 2, the
それぞれの弾性部16は、環状体15の外周面15eから略周方向に延設されている。詳細に説明すると、各弾性部16は、環状体15の円筒基部15aに接続される接続部16aと、接続部16aから環状体15の外周面15eと所定の距離離間して環状体15の外周側で2重構造をなす弾性腕部16bと、弾性腕部16bの先端部において外周面16b1の軸方向一端側から径方向外側に突設する先端部16cとを備えている。
Each
上述したように回転体ユニットRは永久磁石式磁気軸受6により吸気口側に引っ張られている。弾性支持体14は、回転体ユニットRが吸気口側に引っ張られることにより、先端部16cの吸気口側の面16c1を介して、上部軸受ハウジング41の下面41bと当接している。すなわち、軸受装置BAには永久磁石式磁気軸受6により予圧が作用している。
As described above, the rotating body unit R is pulled toward the intake port by the permanent magnet type magnetic bearing 6. The
互いに当接する面16c1と下面41bとの間には、摩擦を低減するためのグリースが塗付、もしくは充填されている。また、弾性支持体14は、弾性部16の外周面16b1を介して、上部軸受ハウジング41の凹部の内周面41aと対向している。弾性部16の外周面16b1の径は、上部軸受ハウジング41の凹部の内周面41aの径よりもやや小さく設定されているため、外周面16b1と内周面41aとは、全く接触していないか、接触しているとしても一部だけの接触となる。外周面16b1と内周面41aの間にも、グリースが塗付、もしくは充填されている。
Grease for reducing friction is applied or filled between the surface 16c1 and the
弾性支持体14の先端部16cの吸気口側の面16c1および上部軸受ハウジング41の下面41bの少なくともいずれか一方には、弾性支持体14および上部軸受ハウジング41よりも摩擦係数が低い物質層が形成されている。また、弾性部16の外周面16b1および上部軸受ハウジング41の凹部の内周面41aの少なくともいずれか一方には、弾性支持体14および上部軸受ハウジング41よりも摩擦係数が低い物質層が形成されている。なお、摩擦係数0.2以下の物質層が望ましい。
A material layer having a lower coefficient of friction than the
上述したように、転がり軸受8の内輪8bには回転体ユニットRのシャフト10が挿入嵌合され、転がり軸受8の外輪8aの外周面が弾性支持体14の環状体15の内周面15a1に嵌合されている。環状体15が3つの弾性部16により軸受ハウジング40に弾性的に支持されるので、転がり軸受8は弾性支持体14により軸受ハウジング40に弾性支持される。
As described above, the
弾性支持体14の環状体15における吸気口側の軸方向一端、すなわち図示軸方向上端には、上述したように円筒延長部15bが延設されている。さらに、円筒延長部15bの内周側には、円環部15dが延設されている。半径方向において円筒延長部15bと上部軸受ハウジング41との間には、エラストマー弾性体、例えばOリング19aが設けられている。そして、弾性支持体14、エラストマー弾性体19a、および、上部軸受ハウジング41で囲まれるハッチングで示された空間51には、グリースが充填されている。
As described above, the
弾性支持体の環状体15における排気口側の軸方向一端には、上述したように円筒延長部15cが延設されている。半径方向において円筒延長部15cと下部軸受ハウジング42との間には、エラストマー弾性体、例えばOリング19bが設けられている。そして、弾性支持体14、エラストマー弾性体19b、下部軸受ハウジング42、および、上部軸受ハウジング41で囲まれるハッチングで示された空間52には、グリースが充填されている。
なお、環状体15と弾性部16の隙間156にもグリースが充填されている。
As described above, the
The
図4(a)は、弾性支持体14を模式的に示した図であり、弾性支持体14が軸受ハウジング40内に配設されている様子を示している。図4(b)は、特許文献1に記載の弾性支持体80を模式的に示した図であり、弾性支持体80が軸受ハウジング40内に配設されている様子を示している。
なお、図2に示すように、弾性支持体14が軸受ハウジング40と当接するのが弾性部16の外周面16b1と先端部16c1であるので、図4(a)では、弾性部16の外周側の先端に符号16b1、16c1と付し、軸受ハウジング40の当接面に符号41a、41bを付した。
FIG. 4A is a diagram schematically showing the
As shown in FIG. 2, the
図4(a)、(b)を用いて、本実施形態の弾性支持体14と特許文献1に記載の弾性支持体80について比較する。なお、本実施形態の弾性支持体14の弾性部16は、特許文献1に記載の弾性支持体80の可撓性部材84に相当する。また、本実施形態の弾性支持体14の環状体15は、特許文献1に記載の弾性支持体80の内側環状部分86に相当する。
4A and 4B, the
以下では、本実施形態の弾性支持体14と、特許文献1に記載の弾性支持体80とを同じ半径方向支持剛性を有する弾性支持体として作製した場合で比較する。
Below, the
図4(a)に示す本実施形態の弾性支持体14は、上述したように軸受ハウジング40に対して摺動することができる。さらに、本実施形態の弾性支持体14には、特許文献1に記載の弾性支持体80の外側環状部分88に相当する構成がなく、本実施形態の弾性支持体14の弾性部16は片持ち梁構造であり、基端が環状体15に接続された固定端であり、外周側の先端が自由端である。
The
一方、図4(b)に示す特許文献1に記載の弾性支持体80の可撓性部材すなわち弾性部84は、内側環状部分すなわち環状体86と外側環状部分88とを接続している。すなわち、特許文献1に記載の弾性支持体80の可撓性部材84は、外周側は外側環状部分88に一体的に形成され、内周側は内側環状部分86に一体的に形成されている。すなわち、弾性支持体80の弾性部84は両端とも固定端である両持ち梁構造である。
On the other hand, the flexible member, that is, the
以上のように、本実施形態の弾性支持体14の弾性部16の外周側の先端が摺動可能で自由端であり、特許文献1に記載の弾性支持体80の可撓性部材84は、外周側の先端も内周側の先端も固定端となっている。この差異は、半径方向支持剛性に影響を与える。同じ半径方向支持剛性を有する場合、開放端を有する弾性部は、開放端を有さず固定端しか有しない弾性部に比べて、断面積を増加させ、かつ全長を短くすることができる。これにより、本実施形態の弾性支持体14は特許文献1に記載の弾性支持体80よりも、環状体からハウジングに流れる伝熱経路の抵抗を低くすることができる。その結果、本実施形態の弾性支持体14は特許文献1に記載の弾性支持体80よりも放熱性能が高くなる。
As described above, the distal end on the outer peripheral side of the
以上で示した実施形態によれば、以下のような作用効果を奏する。
(1)実施形態による真空ポンプでは、予め軸力が与えられたロータ組立体Rを支持する転がり軸受8が軸受ハウジング40内に設けられ、転がり軸受8は弾性支持体14により弾性支持される。弾性支持体14は、転がり軸受8の外輪8aに嵌合する環状体15と、環状体15の外周面15eから略周方向に延設されて先端が自由端である複数の弾性部16とを備える。環状体15は、弾性部16と軸受ハウジング40との当接により軸受ハウジング40に弾性支持される。
弾性支持体14は先端が自由端である片持ち梁の弾性部16で軸受ハウジング40に弾性支持されるので、従来技術のように弾性部16を両持ち梁とする場合に比べて、弾性部16の断面積を増加させと全長を短くすることができ、内部で発生した熱を軸受ハウジング40に伝熱する放熱性能が向上する。
According to the embodiment described above, the following operational effects are obtained.
(1) In the vacuum pump according to the embodiment, the rolling
Since the
(2)転がり軸受8は、弾性部16の外周面16b1と上部軸受ハウジング41の内周面41aとが当接されて径方向に弾性支持される。また、転がり軸受8は、弾性部16の先端部16cの吸気口側の面16c1が上部軸受ハウジング41の軸方向の下面41bと当接されて軸方向に弾性支持される。
このように実施形態の真空ポンプでは、弾性部16により転がり軸受8が軸方向と径方向に弾性支持されるので、転がり軸受8が軸方向と径方向に振動しても弾性支持体14により吸収することができる。
(2) The rolling
Thus, in the vacuum pump of the embodiment, the rolling
(3)弾性部16のそれぞれは、環状体15の外周面15eと径方向に所定の距離離間して二重環構造として配設された弾性腕部16bと、弾性腕部16bの先端で径方向外方に延設された先端部16cとを有する。先端部16cが軸受ハウジング40に対して摺動可能に対向する。
転がり軸受8の外輪8aがシャフト10の回転により供回りすると、弾性部16の先端部16cが軸受ハウジング40に対して摺動する。
(3) Each of the
When the
(4)ロータ組立体Rの下部は転がり軸受8で支持され、ロータ組立体Rの上部は永久磁石式磁気軸受6で支持される。永久磁石式磁気軸受6の軸方向の反発力によりロータ組立体Rに軸力が与えられ、弾性部16の先端部16cの吸気口側の面16c1が上部軸受ハウジング41の下面41bに当接される。
(4) The lower part of the rotor assembly R is supported by the rolling
(5)環状体15は、転がり軸受8の外輪8aが内周面15a1に挿入嵌合される円筒基部15aと、円筒基部15aの軸方向両端から軸方向に延設された第1および第2の延長部15b、15cと、第1または第2の円筒延長部15b、15cから径方向内側に延設され、反発力による転がり軸受8の外輪8aの軸方向の移動を規制する円環部15dとを有する。円環部15dにより転がり軸受8の軸方向の位置が規制され、転がり軸受8の軸方向の振動を確実に弾性支持体14に伝達することができ、ロータ組立体Rは弾性支持体14により軸方向に弾性支持される。
(5) The
(6)環状体15の第1および第2の円筒延長部15b、15cの外周面と軸受ハウジング40の内周面との間に、弾性支持体14の径方向の移動を規制するエラストマー弾性体19a,19bが設けられている。
エラストマー弾性体19a,19bが設けられたことによって、弾性支持体14と同様に、ポンプ外部に伝わる振動を抑制することができる。すなわち、弾性支持体14の振動抑制の補助をすることができる。また、エラストマー弾性体19a,19bは、グリースの流出や蒸発を防止することができる。さらに、弾性支持体14の軸方向の両端に、エラストマー弾性体19a,19bが設けられたことにより、転がり軸受8の外輪8aが傾くのを防止することができる。
(6) An elastomer elastic body that restricts radial movement of the
Since the elastomer
(7)弾性支持体14と、エラストマー弾性体19a,19bと、軸受ハウジング40とで囲まれる空間51、52にグリースが充填されている。
これによって、弾性支持体14が摺動する際に、エラストマー弾性体19a,19bが軸受ハウジング40との摩擦を低減することができる。また、グリースを介することで、回転体ユニットRからの熱を軸受ハウジング40側に伝えることができる。すなわち、グリースを伝熱経路とすることができる。したがって、弾性部16の外周面16b1がハウジング40と離間している箇所でもグリースを介して放熱されるので、放熱性能が向上する。
(7) Grease is filled in the
Thereby, when the
(8)弾性部16の外周面16b1と上部軸受ハウジング41の凹部の内周面41aとの間にグリースが設けられ、先端部16cの吸気口側の面16c1と先端部16cが当接する上部軸受ハウジング41の下面41bとの間にグリースが設けられている。グリースを介して放熱されるので、放熱性能が向上する。
これによって、弾性支持体14が摺動しやすくなり、半径支持剛性を低くすることができる。そして、弾性支持体14と上部軸受ハウジング41との摩擦熱を低減することができる。さらに、回転体ユニットRからの熱をグリースを介して軸受ハウジング40側に伝えることができる。すなわち、グリースを伝熱経路とすることができる。
なお、グリース塗付に代えて、互いに対向する弾性部16の外周面16b1と上部軸受ハウジング41の凹部の内周面41aとの間、および互いに当接する弾性部16の先端部16cの吸気口側の面16c1と上部軸受ハウジング41の下面41bとの間にグリースを充填してもよい。
(8) An upper bearing in which grease is provided between the outer peripheral surface 16b1 of the
As a result, the
Instead of applying grease, the suction port side of the
(9)互いに当接する弾性部16と上部軸受ハウジング41の当接面に、弾性支持体14および上部軸受ハウジング41よりも摩擦係数が低い物質層が設けられている。実施形態では、弾性部16の外周面16b1、および弾性部16の外周面16b1と対向する上部軸受ハウジング41の面41aのいずれか一方に、摩擦係数が低い物質層が設けられている。また、先端部16cの吸気口側の面16c1、および先端部16cと当接する上部軸受ハウジング41の下面41bのいずれか一方に、弾性支持体14および上部軸受ハウジング41よりも摩擦係数が低い物質層が設けられている。
したがって、シャフト10の回転により転がり軸受8の外輪8aが供回りして弾性部16が上部軸受ハウジング41の接触面を摺動する際の摩擦抵抗を抑制できる。換言すると、弾性支持体14が摺動しやすくなり、半径方向支持剛性を低くすることができる。また、弾性支持体14と上部軸受ハウジング41との摩擦熱を低減することができる。
(9) A material layer having a lower friction coefficient than the
Therefore, the frictional resistance when the
(10)弾性支持体14は、ステンレス鋼、銅合金やバネ用金属材料などの金属で作製されている。これによって、金属よりも熱伝導率の低いエラストマー弾性体のみで回転体ユニットを支持している真空ポンプよりも放熱性能が高くなる。また、金属は、エラストマー弾性体よりも、温度、時間、グリースなどによって、弾性率が変化しにくいため、半径方向支持剛性を安定させることができる。
(10) The
以上に示した実施形態を以下のように変形して実施することができる。
(1)上述した実施形態では、図2において説明したように、永久磁石式磁気軸受6により弾性支持体14の先端部16cの吸気口側の面16c1が上部軸受ハウジング41の下面41bと当接している。これは、永久磁石式磁気軸受6による引っ張り力によって与えられる転がり軸受8と回転体ユニットRとの間で生じる予圧の条件による。
The embodiment described above can be implemented by being modified as follows.
(1) In the above-described embodiment, as described with reference to FIG. 2, the permanent magnet type magnetic bearing 6 causes the suction
例えば、回転体ユニットRの吸気口側を永久磁石式磁気軸受ではなく、転がり軸受で支持する場合などには、上下の転がり軸受同士で回転体ユニットRを押し合うことで予圧を生み出すため、図2に示す回転体ユニットRを支える排気口側の転がり軸受8は、弾性支持体14から吸気口側の力を受ける。それを実現するには、弾性支持体14は、下部軸受ハウジング42から吸気口側の力を受けなければならない。その結果、弾性支持体14は、先端部16cの排気口側の面16c2を介して、下部軸受ハウジング42の上面42aと当接することになる。そのような当接状況であっても、弾性支持体14は摺動可能である。また、その場合、面16c2および上面42aにグリースを設ければよく、面16c2および上面42aの少なくともいずれか一方に、弾性支持体14や下部軸受ハウジング42よりも摩擦係数の低い物質層を設ければよい。
For example, when the air inlet side of the rotating body unit R is supported by a rolling bearing instead of a permanent magnet type magnetic bearing, a preload is generated by pressing the rotating body unit R between the upper and lower rolling bearings. The rolling
(2)以上に示した実施形態では、上部軸受ハウジング41はベース2と一体的に形成されるとしたが、ベース2とは別の部材で作製し、ベース2に装着するようにしてもよい。
(3)弾性支持体14の弾性部16を3つ設けたが、4つ以上設けてもよい。
(4)本発明は、排気機能部にターボポンプ部P1およびHolweckポンプ部P2を備えた真空ポンプに限らず、タービン翼のみを備えた真空ポンプや、ジーグバーンポンプやHolweckポンプなどのドラッグポンプのみを備えた真空ポンプや、それらを組み合わせた真空ポンプにも適用することができる。
(2) In the embodiment described above, the upper bearing
(3) Although three
(4) The present invention is not limited to a vacuum pump having a turbo pump part P1 and a Holweck pump part P2 in the exhaust function part, but only a vacuum pump having only turbine blades, a drag pump such as a Ziegburn pump or a Holweck pump. The present invention can also be applied to a vacuum pump equipped with the above or a vacuum pump that combines them.
本発明は上述した内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。 The present invention is not limited to the contents described above. Other embodiments conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included in the scope of the present invention.
1:ターボ分子ポンプ、 2:ベース、
3:ポンプロータ、 4:モータ、
4a:モータロータ、 4b:モータステータ、
6:永久磁石式磁気軸受、 8:軸受、
8a:外輪、 8b:内輪、
9:軸受、 10:シャフト、
11:磁石ホルダ、 12:ポンプケーシング、
13:ベアリングホルダ、 14:弾性支持体、
15:環状体、 15a:基部、
15b、15c:円筒延長部、 15d:円環部、
15e:外周面、 15a1:内周面、
16:弾性部、 16a:基部、
16b:弾性腕部、 16b1:外周面、
16c:先端部、 16c1:吸気口側の面、
19、19a、19b:エラストマー弾性体、
20:固定翼、 21:ステータ、
30:回転翼 31:ロータ円筒部、
40:軸受ハウジング、 41:上部軸受ハウジング、
41a:内周面、 41b:下面、
42:下部軸受ハウジング、 42a:上面、
80:弾性支持体、 84:可撓性部材、
86:内側環状部分、 88:外側環状部分、
156:隙間、 P1:ターボポンプ部、
P2:Holweckポンプ部、 R:回転体ユニット
1: turbo molecular pump, 2: base,
3: Pump rotor, 4: Motor,
4a: motor rotor, 4b: motor stator,
6: Permanent magnet type magnetic bearing, 8: Bearing,
8a: outer ring, 8b: inner ring,
9: bearing, 10: shaft,
11: Magnet holder, 12: Pump casing,
13: Bearing holder, 14: Elastic support,
15: annular body, 15a: base,
15b, 15c: cylindrical extension part, 15d: annular part,
15e: outer peripheral surface, 15a1: inner peripheral surface,
16: Elastic part, 16a: Base part,
16b: elastic arm portion, 16b1: outer peripheral surface,
16c: tip portion, 16c1: intake side surface,
19, 19a, 19b: elastomer elastic body,
20: fixed wing, 21: stator
30: Rotor 31: Rotor cylindrical part,
40: bearing housing, 41: upper bearing housing,
41a: inner peripheral surface, 41b: lower surface,
42: Lower bearing housing, 42a: Upper surface,
80: elastic support, 84: flexible member,
86: inner annular portion, 88: outer annular portion,
156: Clearance, P1: Turbo pump part,
P2: Holweck pump part, R: Rotating body unit
Claims (9)
前記ポンプケーシング内に収容され、ロータ組立体を支持する転がり軸受と、
前記転がり軸受が収容される軸受ハウジングが設けられたベースと、
前記軸受ハウジング内に設けられ、前記転がり軸受を弾性支持する弾性支持体と、を備え、
前記弾性支持体は、転がり軸受の外輪に嵌合する環状体と、前記環状体の外周面から略周方向に延設されて先端が自由端である複数の弾性部とを備え、
前記環状体は、前記弾性部と前記軸受ハウジングとの当接により前記軸受ハウジングに弾性支持される真空ポンプ。 A pump casing having an inlet,
A rolling bearing housed in the pump casing and supporting the rotor assembly;
A base provided with a bearing housing in which the rolling bearing is accommodated;
An elastic support provided in the bearing housing and elastically supporting the rolling bearing;
The elastic support includes an annular body that fits to an outer ring of a rolling bearing, and a plurality of elastic portions that extend in a substantially circumferential direction from the outer circumferential surface of the annular body and have tips that are free ends.
The annular body is a vacuum pump that is elastically supported by the bearing housing by contact between the elastic portion and the bearing housing.
前記転がり軸受は、前記弾性部の外周面と前記軸受ハウジングの内周面とが当接されて径方向に弾性支持され、前記弾性部の先端部の軸方向の外面が前記軸受ハウジングの軸方向の外面と当接されて軸方向に弾性支持される真空ポンプ。 The vacuum pump according to claim 1, wherein
In the rolling bearing, the outer peripheral surface of the elastic portion and the inner peripheral surface of the bearing housing are in contact with each other and elastically supported in the radial direction, and the outer surface in the axial direction of the tip portion of the elastic portion is the axial direction of the bearing housing. A vacuum pump that is elastically supported in the axial direction while being in contact with the outer surface.
前記弾性部のそれぞれは、前記環状体の外周面と径方向に所定の距離離間して二重環構造として配設された弾性腕部と、前記弾性腕部の先端で径方向外方に延設された先端部とを有し、前記先端部の外面が前記軸受ハウジングに対して摺動可能に対向する真空ポンプ。 The vacuum pump according to claim 1 or 2,
Each of the elastic portions includes an elastic arm portion disposed as a double ring structure at a predetermined distance in the radial direction from the outer peripheral surface of the annular body, and extends radially outward at the tip of the elastic arm portion. A vacuum pump having a distal end portion provided, the outer surface of the distal end portion being slidably opposed to the bearing housing.
前記ロータ組立体の下部は前記転がり軸受で支持され、
前記ロータ組立体の上部は永久磁石式磁気軸受で支持され、
前記永久磁石式磁気軸受の軸方向の反発力により、前記弾性部の先端部の軸方向の一方の外面が前記軸受ハウジングに当接される真空ポンプ。 The vacuum pump according to any one of claims 1 to 3,
The lower part of the rotor assembly is supported by the rolling bearing,
The upper part of the rotor assembly is supported by a permanent magnet type magnetic bearing,
A vacuum pump in which one axial outer surface of the distal end portion of the elastic portion is brought into contact with the bearing housing by an axial repulsive force of the permanent magnet type magnetic bearing.
前記環状体は、前記転がり軸受の外輪が内周面に挿入嵌合される円筒基部と、前記円筒基部の軸方向両端から軸方向に延設された第1および第2の円筒延長部と、前記第1の円筒延長部から径方向内側に延設され、前記転がり軸受の外輪の軸方向の移動を規制する円環部とを有する真空ポンプ。 The vacuum pump according to any one of claims 1 to 4,
The annular body includes a cylindrical base portion into which an outer ring of the rolling bearing is inserted and fitted to an inner peripheral surface, and first and second cylindrical extension portions extending in the axial direction from both axial ends of the cylindrical base portion, A vacuum pump having an annular portion that extends radially inward from the first cylindrical extension and restricts axial movement of the outer ring of the rolling bearing.
前記環状体の前記第1および第2の円筒延長部の外周面と前記軸受ハウジングの内周面との間に、前記弾性支持体の径方向の移動を規制するエラストマー弾性体が設けられている真空ポンプ。 The vacuum pump according to claim 5,
Between the outer peripheral surface of the first and second cylindrical extensions of the annular body and the inner peripheral surface of the bearing housing, an elastomer elastic body that restricts radial movement of the elastic support is provided. Vacuum pump.
前記弾性支持体と、前記エラストマー弾性体と、前記軸受ハウジングとで囲まれる空間にグリースが充填された真空ポンプ。 The vacuum pump according to claim 6,
A vacuum pump in which grease is filled in a space surrounded by the elastic support, the elastomer elastic, and the bearing housing.
前記弾性部の前記外周面と前記軸受ハウジングとの間にグリースが設けられ、
前記弾性部の先端部と前記弾性部の先端部が当接する前記軸受ハウジングとの間に、グリースが設けられた真空ポンプ。 The vacuum pump according to any one of claims 1 to 7,
Grease is provided between the outer peripheral surface of the elastic portion and the bearing housing,
A vacuum pump in which grease is provided between a distal end portion of the elastic portion and the bearing housing in contact with the distal end portion of the elastic portion.
前記弾性部の前記外周面、および、前記弾性部の前記外周面と対向する前記軸受ハウジングの面のいずれか一方に、前記弾性支持体および前記軸受ハウジングよりも摩擦係数が低い物質層が設けられ、
前記弾性部の先端部、および、前記弾性部の先端部と当接する前記軸受ハウジングの面のいずれか一方に、前記弾性支持体および前記軸受ハウジングよりも摩擦係数が低い物質層が設けられた真空ポンプ。 The vacuum pump according to any one of claims 1 to 8,
A material layer having a lower coefficient of friction than the elastic support and the bearing housing is provided on either the outer peripheral surface of the elastic portion or the surface of the bearing housing facing the outer peripheral surface of the elastic portion. ,
A vacuum in which a material layer having a lower friction coefficient than that of the elastic support and the bearing housing is provided on one of the tip of the elastic portion and the surface of the bearing housing that contacts the tip of the elastic portion. pump.
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