JP2019035408A5 - - Google Patents

Description

本発明は真空ポンプ、特にターボ分子ポンプであって、ステーター内に回転可能に軸支された、少なくとも一つのポンプ段の為のローターを有するものに関する。

真空ポンプは様々な技術領域、例えば半導体製造において使用され、各プロセスにとって必要な真空を達成する。多くの場合、必要な真空の達成の為に高いポンプ性能が必要とされるので、少なくとも一つのポンプ段、通常は複数の段が極めて高い回転数で運転される必要がある。これは、ポンプ段のローターの軸の支承には基本的に高い要求がつきつけられるということを意味する。

しかし、上記の真空ポンプの構造に起因して、様々な共振が、その運転中に発生する。特に、ローターの軸受の剛性と振動するシステムの重量とによって影響されるシステムの共振周波数が、振動挙動に対して重要である。例えば、真空ポンプの始動時に、当該複数の周波数が重畳され、場合によっては励起される。当該ポンプの最終回転数の範囲内でも、複数の共振周波数が励起され得る。ここで、強い振動が発生し得る。当該振動は、当該ポンプの運転安全性に不利に働くか、又は当該ポンプの部品の材料摩耗を増大させる。更に、操作者によって否定的に知覚される強いノイズが、このような振動によって発生する。

このような背景のもと、本発明の課題は、より低い振動挙動と、これによりより高い運転安全性で、部品の摩耗が少なく、そしてノイズ発生の少ない運転が可能である真空ポンプを提供することである。この課題は、請求項１に記載の特徴を有する真空ポンプによって解決される。真空ポンプの有利な態様は従属請求項に与えられ、そして以下に説明されている。

発明に係る真空ポンプ、特にターボ分子ポンプは、少なくとも一つのポンプ段の為のステーターと、ステーター内に回転可能に軸支されたローターを有する。「ステーター」の概念は、この関係において広く解される。これは、最も広い意味で、ポンプの作動の際動かないあらゆる部品を含む。

発明に従い、ローターの支承の為、少なくとも一つの軸受ユニットが設けられている。これは、軸受、特に機械式軸受、又は永久磁石の軸受、そして軸受に割り当てられた少なくとも一つのアクチュエーターを有する。このアクチュエーターは、軸受の作動特性、及び／又は作動位置の選択的な変更の為に設けられている。

機械式軸受は、ここでは位置固定的な軸受部品と、移動する、特に回転する軸受部品の間の機械式の接触を必要とする軸受をいう。永久磁石軸受又は受動磁気軸受とは、能動的な制御又は調整無しで、永久磁石材料の相応する配置のみによって、反発力又は引張力を非接触に配置された位置固定的な軸受部品と、移動する、特に回転する軸受部品との間に永続的に発生させる軸受をいう。

軸受の作動特性として、ここでは、作動中に軸受の挙動、特に定義された回転数及び／又は回転数領域における挙動に影響を有し得る全てのパラメーターが理解されるべきである。軸受の作動位置は、結果、軸受若しくは軸受部品のポンプの別の部品に対する位置、向き、及び／又は整向を指す。

軸受の少なくとも作動特性及び／又は作動位置の選択的な変更の為の発明に従い設けられるアクチュエーターによって、真空ポンプは有利な方法で様々な作動条件に適合されることが可能である。そのような適合は、アクチュエーターによって少ない労力のみで行われることが可能である。特に、部品を交換することなく、又は手動で調整作業を行うことなく適合を行う可能性が存在する。このことは、特に有利に、ポンプ作動中の適合をも可能とする。

例えばポンプの始動中に、ローターの複数の共振周波数領域の起こり得る重畳を考慮して、軸受の作動特性及び作動位置のうちの少なくとも１つが選択的に変更され得る。したがって、当該ポンプの始動中の振動の激しい増大及び当該振動の激しい増大から発生するノイズが阻止され得るか又は少なくとも減少され得る。これによって、緊急用軸受の接触の危険も減少され得る。

更に、ローターの最終回転数又は最終回転数範囲を考慮して、軸受の作動特性及び作動位置のうちの少なくとも１つが、アクチュエーターによって選択的に変更され得る。これはいわゆる「サイレントモード」と称される。このモードにおいて軸受パラメーター、及び／又は軸受位置は、通常運転中の最終回転数におけるできる限り低い振動及びノイズへと選択的に調整される。ここで、ローターとステーターの間でできる限り高い隔離度合が望まれる。この要求は、通常、軸受の低い剛性によってのみ実現されることが可能である。この事は、ポンプの始動時挙動と更にはロバストネスにも不利に作用する。よって、そのような軸受の前提において静止状態から最終回転数までの始動は不可能であるか、又は極めて不利な振動挙動を伴ってのみ可能である。しかし発明に従い設けられるアクチュエーターは、軸受の少なくとも作動特性、及び／又は作動位置を、ポンプの始動が行われた後に、よって作動の間に、最終回転数作動に関して選択的に変更することが可能である。このようにしてまずポンプの始動が最適化され、そして続いて最終回転数領域における作動の為の軸受特性の変更が行われることが可能である。

更に、発明に係るアクチュエーターによって、いわゆる「ロバストモード」にセットする可能性が存在する。ここで重点は、ポンプのロバストな、又はエラーの少ない作動にあり、このことは、移動の際や、ポンプの換気の際にも有利であることが可能である。

よって発明に従い、ポンプの始動の為にも、ポンプの最終回転数又は最終回転数領域での作動の為にも、振動挙動の改善が図られることが可能である。同様に、ポンプの特別な使用条件に対して選択的な適合を行う可能性が存在する。全体として、これによって作動安全性が高められ、そして部品の摩耗とノイズ発生が減らされる。

有利には、軸受は機械式軸受である。これは好ましくはローラー軸受として形成されており、特にボール軸受、特に好ましくはセラミックボール軸受である。ローラー軸受は、比較的安価であり、同時に高信頼性を有する。しかしまた、軸方向、及び／又は半径方向に作用する永久磁石軸受が設けられていることも可能である。更に、軸受ユニットは複数の軸受を有する。

有利な態様に従い、アクチュエーターは、軸受の剛性、又はプリストレス、及び／又は減衰量が変更可能であるよう設けられ、そして形成されている。このようにして、ポンプの作動挙動、特にここで話題となっている軸受の作動挙動が少ない設備のみで変更されることが可能である。更に、軸受の共振周波数の変更の為のアクチュエーターは要求に応じて設けられ、そして形成されていることが可能である。共振周波数の変更によって、軸受ユニットの特性が、有利な方法で異なる回転数領域に適合されることが可能である。これは、ローターに対する、及び／又はステーターに対する軸受の位置、及び／又は向きの変更の為のアクチュエーターが設けられているときも、達成されることが可能である。軸受は、相応してローターに対して、及び／又はステーターに対して移動可能、特にスライド可能に配置されている。

真空ポンプの好ましい実施形に従い、軸受の作動特性及び作動位置のうちの少なくとも１つが、アクチュエーターによって処理されるか、若しくは発生されるか、又は処理され且つ発生される機械的な値、電気的な値及び磁気的な値のうちの少なくとも１つの値によって選択的に変更可能である。これによって、作動挙動の正確な調整が、特に高い再現可能性で保証され得る。

別の実施形に従い、アクチュエーターは、電気機械式のアクチュエーター、電歪式のアクチュエーター、磁歪式のアクチュエーター、ピエゾ電気式のアクチュエーター、レオロジック式のアクチュエーター、特に電気レオロジック式のアクチュエーター、磁気レオロジック式のアクチュエーター、液圧式のアクチュエーター及び空圧式のアクチュエーターのうちの少なくとも１つのアクチュエーターである。アクチュエーターは、形状記憶合金、電場応答性ポリマー、電気磁気的要素、電気レオロジックな流体及び磁気レオロジックな流体のうちの少なくとも１つを含み得る。当該アクチュエーターは、安価であり、高い信頼性を有し、かつ柔軟に使用可能である。例えば、電気機械式のアクチュエーター、電歪式のアクチュエーター、磁歪式のアクチュエーター、ピエゾ電気式のアクチュエーター、液圧式のアクチュエーター、空圧式のアクチュエーター、形状記憶合金を有するアクチュエーター、電場応答性ポリマーを有するアクチュエーターのうちの少なくとも１つのアクチュエーターが、軸受の剛性を変更するために有益に使用され得る。これに対して、電気レオロジックなアクチュエーター及び磁気レオロジックなアクチュエーターのうちの少なくとも１つのアクチュエーターは、軸受の減衰量を選択的に変更するために適切に使用可能である。

更に好ましくは、アクチュエーターは、無段階式に調整可能であるか、若しくは段階式に調整可能であるか、又は無段階式に且つ段階式に調整可能である。無段階式の調整可能性又は連続式の調整可能性によって、高い柔軟性が保証される。段階式の調整可能性又は離散式の調整可能性は、安価に実現され得る。好ましくは、アクチュエーターは、自動式に調整可能であり、特に電気式に制御可能であり、若しくは電気式に調整可能であり、又は電気式に制御可能であり且つ電気式に調整可能である。これによって、真空ポンプの取扱いの容易な操作が達成される。特にこれによって、アクチュエーターは、操作者の介入なしに各作動条件で自動式に調整され得る。

更に好ましくは、アクチュエーターはセンサーとして使用されることが可能である。アクチュエーターの電気的状態も、機械的状態も好ましくは電気的特性、又は機械的特性の測定によって検出されることが可能であり、そしてそれによってシステムの状態が推測されることが可能である。アクチュエーターの使用されない部分か、又は全アクチュエーターが連続的に一次的にセンサーとして使用されることが可能である。評価ユニットは、連続的、又は必要に応じて、好ましくは周期的に、短時間アクチュエーターと接続され、好ましくはアクチュエーターは、そのセンサーとしての使用の間、これに割り当てられる供給ユニットから分離される。評価ユニットは、純粋にパッシブ式にシステムの電気的状態、又は機械的状態を検出し、又はこれらを複数の信号の計測によって評価する。信号は、この目的のため評価ユニットによって、又は供給ユニットによってアクティブに発生される。これら信号によって、別個の個々のインパルスとして、又は連続的な、場合によっては時間変化する一又は複数の周波数領域の振動として、電気式にも機械式にも発生させられることができる。これら信号は、有利にはアクチュエーターにその本来の機能面で影響を及ぼさない、又は本質的で無い影響のみを及ぼす。アクチュエーター作動状態とセンサー作動状態の間の切り替えが行われると、センサー作動は、好ましくは、全体時間の半分、三分の一、四分の一、五分の一、十分の一、二重分の一、五十分の一、又は百分の一の部分の絶対的短時間分を要求する。センサーとしてのアクチュエーターの（準）連続的使用は、例えばアクチュエーターの出力消費の分析によって、又は比較的高周波数の測定周波数の分析によって行われることが可能である。測定周波数は、アクチュエーターのより低い使用周波数（これはアクチュエーターのアクティベーションの為に使用される）に重ね合わされている。

アクチュエーターの作動のため、制御ユニット、及び／又は調整ユニットが設けられているとき有利であることが可能である。ここで、制御ユニット、及び／又は調整ユニットは、真空ポンプの全体作動の為にも設けられているようなものであることが可能である。同様に制御ユニット、及び／又は調整ユニットがアクチュエーターの為に、別体式に設けられていることが可能であり、そして好ましくは、真空ポンプの全体作動の為の別の制御ユニット、及び／又は調整ユニットと通信を行う。制御ユニット、及び／又は調整ユニットは、更に好ましくは、真空ポンプの現在の作動特性値に応じて制御を行うよう設けられている。このため例えばアクチュエーターの状態、運動、換気、振動、温度、ポンプ出力、ローター回転数、及び／又は検出された各緊急用軸受接触が挙げられる。緊急用軸受の接触は、真空ポンプの通常作動中に静止しており、又はローターと接触していない軸受との接触であることが可能である。そのようなアクチュエーターの制御は、指令エラーの危険性を減らし、これによってポンプの作動安全性は更に改善される。

別の好ましい実施形に従い、アクチュエーターは、軸受と軸方向に作用接続しているか、若しくは軸受と半径方向に作用接続しているか、又は軸受と軸方向に且つ半径方向に作用接続している。つまり、アクチュエーターは、半径方向に、若しくは軸方向に、又は半径方向に且つ軸方向に、軸受の全体に作用するか、又は軸受の１つの部品若しくは複数の部品に作用する。したがって、当該作動特性及び当該軸受の作動位置が柔軟に変更され得る。更に、ただ１つの軸受に付設されている複数のアクチュエーターが設けられてもよい。同様に、１つのアクチュエーター又は複数のアクチュエーターが、複数の軸受に付設されていて、これらの軸受とそれぞれ作用接続していることも可能である。

更に好ましくは、アクチュエーターは直接軸受（例えばボール軸受の外側リング、及び／又は内側リング）と作用する。このことは少ない構造空間要求のみで達成することができる。同様に、アクチュエーターは、軸受に間接的に作用するよう設けられていることが可能であるので、例えば追加的な機能を提供することができる。追加的な要素がアクチュエーターと軸受の間に設けられることが可能である。

アクチュエーターが軸受と常に接触している結果、アクチュエーターの操作が軸受作動に遅延なく作用するとき有利であり得る。同様に、アクチュエーターはその位置に応じて軸受と接触させられることが可能であり、及び／又は遮断された状態においては軸受に間隔をあけて配置されていることが可能である。これは、それが各作動条件にとって有利であるかぎり、軸受からアクチュエーターを完全に切り離すことを可能とする。アクチュエーターが点で、及び／又は面で軸受の周囲、及び／又は正面に作用することが可能である。

アクチュエーターが、軸受に間接的に作用する限り、好ましくはエラストマー構造及び金属構造のうちの少なくとも１つの構造を成す作用要素が、アクチュエーターと軸受との間に配置され得る（例えば減衰要素）。アクチュエーターは、機械的な力を作用要素に対して半径方向に付勢可能であるか、若しくは軸方向に付勢可能であるか、又は半径方向に且つ軸方向に付勢可能である。このような作用要素の配置によって、アクチュエーターの操作時に、軸受の減衰量と剛性との双方が変更され得る。当該変更は、特に、エラストマーを含む作用要素の場合に成立する。作用要素は、特に振動リング又はリング要素として形成され得る。

好ましくは、作用要素は軸受と常に（永続的に、独語：ｄａｕｅｒｈａｆｔ）に接触するので、アクチュエーターの操作は、アクチュエーターの操作は遅延なく軸受に作用する。同様に作用要素はアクチュエーターの位置に応じて軸受と接触させられることが可能であり、及び／又は作用要素はアクチュエーターが遮断された状態においては軸受に間隔をあけて配置されている。これは、それが各作動条件にとって有利であるかぎり、作用要素の完全な切り離しを可能とする。作用要素は、点で、又は面で軸受の外周、及び／又は正面に作用することができる。

真空ポンプの別の有利な実施形に従い、アクチュエーターは、電気レオロジックな／磁気レオロジックな流体を有する。この流体は、直接、又は間接的に軸受と作用接続している。レオロジックな流体を有するチャンバーは、特に半径方向において、及び／又は軸方向において軸受に作用する、又は当接することができる。特に好ましくは、アクチュエーターは、電気レオロジック／磁気レオロジックな流体を有する複数のチャンバーを有する。これは、特に軸受の外周方向に沿って均等に配置されている。電気レオロジック／磁気レオロジックな流体を有するそのようなチャンバーは、迅速かつ確実な軸受の減衰量の変更を、チャンバーの領域内の磁場、又は電場の発生によって可能とする。磁場をかけることによって、各流体の粘性が変化し、これによって減衰特性を可逆的に変更することが実現可能である。

別の実施形に従い、ローターの支承の為にハイブリッド軸支装置が設けられている。この装置は、少なくとも二つの軸受ユニットを有する軸支装置を有する。少なくとも一つの軸受ユニットには、機械式軸受、及びアクチュエーターが設けられており、そして別の軸受ユニットには、機械式軸受、特に永久磁石軸受が設けられている。そのようなハイブリッド軸支装置は、メンテナンスインターバルとサービスライフが長く、そして更に、取扱い安いメンテナンスを可能とし、特に各機械式軸受の簡単な交換を可能とする。同時に、そのようなハイブリッド軸受は、高い回転数を可能とし、そしてそれによって全体として真空ポンプのポンプ出力を高めることを可能とする。好ましくは機械式軸受を有する軸受ユニットはポンプの予真空側に、そして磁気的な軸受を有する軸受ユニットはポンプの高真空側に配置されている。

特別な実施形は、ローターを半径方向において支承する二つの永久磁石軸受を有する軸受コンセプトを表す。このコンセプトに内在する軸受の軸方向の安定性は、少なくとも一つのアクチュエーターによって、好ましくは二つのアクチュエーターによって解決される。これらは、基本的に半径方向軸受から独立して直接、又は間接に軸方向にローターに作用する。アクチュエーターとローターの間には非接触式の、又は接触式の軸方向に作用する作用手段、又は支承手段、例えば永久磁石、セラミック滑り要素がローター側、及び／又はアクチュエーター側に配置されていることが可能である。アクチュエーターの操作（例えばアクチュエーターの偏向、二つのアクチュエーターにおいては、偏向は調整され同じ方向に、又は逆方向であることが可能である）によって、これはローターに軸方向おいて位置決めし、そしてローターに軸方向においてプリストレスを与え、又はストレス開放する。システムへの温度膨張、作動不可、及びその他の影響が、効果的に補償され、そしてそれによってローターが最適に位置決めされ、そして軸支されることが可能である。この実施形においては、つまり、ローターの軸方向の支承の少なくとも一つの特性の選択的な変更が行われる。

別の好ましい態様に従い、機械式軸受を有する軸受ユニットは磁気的な軸受に割り当てられた安全用軸受を有する。この安全用軸受は、真空ポンプの通常の作動状態でローターと接触しない。安全用軸受は、永久磁石により作用する半径方向軸受の領域のローターが著しく偏向した場合にローターとステーターが接触することを防止するある種のストッパーを形成する。つまり安全用軸受は、永久磁石軸受が「過大な要求をうけた」ときにのみ、損傷を防止するために行動を起こす。安全用軸受の作動は、ここでは緊急用軸受の接触と称され、そして例えば適当なセンサーによって検出されることが可能である。上述したように、アクチュエーターは検出した緊急用軸受の接触に応じて作動させられることが可能である。機械式軸受の作動特性、及び／又は作動位置を偏向する為である。望まれない緊急用軸受の接触がこれによって中断されることが可能である。

以下に本発明を、添付の図面を参照しつつ有利な実施形に基づいて純粋に例示的に説明する。

従来のターボ分子ポンプの断面図 発明に係るターボ分子ポンプの軸受ユニットの長手方向断面における簡略図 発明に係る別のターボ分子ポンプの軸受ユニットの長手方向断面における簡略図 発明に係る別のターボ分子ポンプの軸受ユニットの長手方向断面における簡略図 図４ａの軸受ユニットの横断方向断面における簡略図

図１に示される従来の真空ポンプ１０は、インレットフランジ１２によって取り囲まれるポンプインレット１４と、ポンプインレット１４に及ぶガスをポンプアウトレットに搬送するための複数のポンプ段を有する。参照符号１５によって、電気的接続部の為の構造空間が表されている。真空ポンプ１０は、ハウジング１６を有するステーターと、ハウジング１６内に配置されたローター１７を有する。ローターは回転軸１８を中心として回転可能に軸支されたローターシャフト２０を有している。真空ポンプ１０は、ターボ分子ポンプとして形成されており、そしてポンプ作用を奏するよう互いにシリアルに接続された複数のターボ分子ポンプ段を有する。ターボ分子ポンプ段は、ローターシャフト２０と接続された複数のターボ分子ローターディスク２２と、軸方向においてこれらローターディスク２２の間に配置され、そしてハウジング１６に固定された複数のステーターディスク２４を有する。これらステーターディスクはスペーサーリング２６によって所望の軸方向間隔に互いに保持されている。ローターディスク２２とステーターディスク２４は、吸込み領域２８において、矢印３０の方向に向けられた軸方向のポンプ作用を提供する。

真空ポンプ１０は、更に三つの、半径方向に連続して配置され、そしてポンプ作用を奏するよう互いにシリアルに接続されたホルベックポンプ段を有する。しかしこれらは、この箇所では詳細には説明されない。

ローターシャフト２０の回転可能な支承は、ポンプアウトレットの領域の機械式軸受４２と、ポンプインレット１４の領域の永久磁石軸受４４によって行われる。機械式軸受４２と永久磁石軸受４４からなる装置は、ここではハイブリッド支承と称される。

機械式軸受４２は、ここではローラー軸受、特にボール軸受として形成されている。特に好ましくは、機械式軸受４２はセラミックボール軸受である。機械式軸受の組立の際、適当な調整装置によって軸のプリストレスが決定される。機械式軸受４２の共振周波数は、例えば１５０から４００Ｈｚの領域にあり、そして軸受４２の剛性によって、又はプリストレスによって、更に、振動するシステムの重量によって影響される。

永久磁石軸受４４は、ローター側の軸受半部４６とステーター側の軸受半部４８を有する。これらは、軸方向において互いに積層された複数の永久磁石のリング５０からなるリング積層部を有する。その際、マグネットリング５０は半径方向の支承間隙５４を形成しつつ互いに対向位置している。永久磁石軸受４４の共振周波数は、例えば４０－１２０Ｈｚの領域にある。

真空ポンプの始動時に、一般に、当該両軸受の複数の共振周波数領域（及び当該共振周波数領域の倍数の共振周波数領域）が重畳される。当該重畳は、望まない共振を引き起こす。ポンプの最終回転数の領域、又は運転回転数の領域内でも、複数の共振周波数が励起され得る。これによって、強い振動が発生し得る。この振動は、ポンプの運転安全性に不利に作用し、著しい材料摩耗も伴う。更に、当該振動は、強いノイズを発生させる。

特にこの理由から、永久磁石軸受４４には、緊急用又は安全用軸受５６が割り当てられている。ローター１７がステーター（この関係においてはハウジング１６と接続されており、真空ポンプ１０の運転の際に静的である部品の全体がステーターと解される）に対して半径方向に過剰に偏向すると初めて、これは安全用軸受５６と接触するに至る。

図２は、ローター１７のポンプアウトレット側の機械式軸受４２の本発明に係る解決策を例示的に示す。機械式軸受４２には、複数のアクチュエーターが割り当てられている。これらは、ここでは参照符号５８，６０及び６２を付されている。各アクチュエーター５８，６０，６２は、軸受４２の少なくとも一つの作動特性、及び／又は作動位置の選択的な変更の為に設けられている。アクチュエーター５８、６０及び６２は、空圧的アクチュエーター、又は液圧的アクチュエーターであることが可能であり、または形状記憶合金、または電場応答性高分子（独語：ｅｌｅｋｔｒｏａｋｔｉｖｅｎ Ｐｏｌｙｍｅｒｅｎ）によるアクチュエーターであることが可能である。同様に、アクチュエーター５８，６０及び６２は、冒頭に例示的に記載した他の作用原理を利用するために形成されていることが可能である。

アクチュエーター５８，６０及び６２は、其々、作用要素を介して軸受４２と作用接続している。よって軸受４２は半径方向において振動リング６４によって捕捉されている。更に、軸受４２の正面には、別の振動リング６６が設けられている。振動リング６４及び６６は、好ましくはエラストマーから成るか、又はエラストマーから成る少なくとも一つの構造を有している。半径方向、又は軸方向における振動リング６４及び６６の力の付勢によって、支承プリストレスとこれに伴う軸受の剛性も、軸受の減衰量も変更されることが可能である。アクチュエーター５８，６０及び６２によって発生される力は、図２において其々矢印と符号「Ｆａ」又は「Ｆｒ」によって表されている。

アクチュエーター５８は、振動リング６４の軸方向の力の付勢の為に設けられている。その際、アクチュエーター５８は、リング形状に形成されていることが可能であり、そして振動リング６４にその全正面にわたって面で接触していることが可能である。同様に、アクチュエーター５８は振動リング６４に点で接触する、又は正面部分に沿って接触することが可能である。アクチュエーター５８による振動リング６４の力の付勢Ｆａに基づいて、振動リング６４は弾性的に変形し、よって軸受４２の半径方向のプリストレスを高める。同時に、振動リング６４の変形によって、その減衰挙動とこれに伴う軸受の減衰量が変更される。

アクチュエーター６０は、振動リング６６の軸方向の力の付勢Ｆａのために設けられている。その際、アクチュエーター６０はリング形状に形成されていることが可能であり、そして振動リング６６にその全ての正面に沿って面で接触することが可能である。同様に、アクチュエーター６０は振動リング６６に点で接触する、又は正面部分に沿って接触することが可能である。アクチュエーター６０による振動リング６６の力の付勢Ｆａによって、振動リング６６は弾性的に変形し、そしてそれによって軸受４２の軸方向のプリストレスを高める。同時に、振動リング６６の変形によってその減衰挙動と、これに伴い軸受の減衰量が変更される。

アクチュエーター６２は、振動リング６４の半径方向の力の付勢Ｆｒの為に設けられている。その際、アクチュエーター６２は、リング形状に形成されていることが可能であり、そして振動リング６４にその全ての周囲面に沿って面で接触していることが可能である。同様に、アクチュエーター６２は振動リング６４に点で接触、又は周囲面部分に沿って接触していることが可能である。アクチュエーター６２による振動リング６４の力の付勢に基づいて、振動リング６４は弾性的に変形し、そしてそれによって軸受４２の半径方向のプリストレスを高める。同時に、振動リング６４の変形によってその減衰挙動と、それにともない軸受の減衰量が変更される。

個々に使用されることが可能である、又は任意の組合せで使用されることが可能であるアクチュエーター５８，６０及び６２によって、（よって軸受４２はスライド可能である）軸受４２の作動位置も変更されることが可能であり（例えば軸受４２の軸方向及び／又は半径方向におけるスライド及び／又は揺動）、特にローター１７、ローターシャフト２０、及び／又はステーター１６に対する軸受４２の位置、整向、及び／又は向きが変更されることが可能である。

図３は、ローター１７のポンプアウトレット側の機械式軸受４２の発明に係る別の解決策を示す。軸受４２には、アクチュエーター６８と振動リング７０が割り当てられている。振動リング７０は、半径方向において軸受４２と接触している。図２のアクチュエーター６２とは反対に、アクチュエーター６８は例えば軸受４２の外側リングに直接、軸受周囲に作用している。そのように直接接触する際には、アクチュエーター６８の操作は、直接軸受４２のプリストレスへと作用するが、リング７０の減衰特性にはほとんど影響しない。図示されない追加的なアクチュエーターが設けられていることが可能である。これによって、リング７０の干渉特性が変更されることが可能である。

図４ａ及び４ｂは、ローター１７のポンプアウトレット側の機械式軸受４２の発明に係る別の解決策を示す。軸受４２にはアクチュエーター７２が割り当てられている。これは、電気レオロジックな、又は磁気レオロジックな流体７４によって満たされた複数のチャンバー７６を有する（例示的にそれらのうち二つのみが示されている）。これらは例えばエラストマー内に埋め込まれている。チャンバー７６は、半径方向において軸受４２の外周に沿って配置されており、好ましくは均等な間隔で配置されている。磁場、又は電場を造ることによって、チャンバー７６内の流体７４の粘性は変化し、そしてそのようにしてアクチュエーター７２の機械的特性と、これに伴い軸受４２の減衰量に影響を与える。粘性の変更は可逆的である。これによって、アクチュエーター７２による軸受４２の減衰特性は選択的に変更可能である。

軸受４２の少なくとも一つの作動特性及び／又は作動位置の選択的な変更の為の例示的に記載したアクチュエーター５８，６０，６２及び７２によって、真空ポンプ１０は有利な方法で少ない労力のみで、支配する各作動条件に適合されることが可能である。これは特に、部品の交換無しに、又は手動での調整作業無しに、よってポンプ運転中にも行われることが可能である。ポンプの運転安全性、軸受のサービスライフに加え、ノイズ挙動もこれによって改善されることができる。

１０ 真空ポンプ
１２ インレットフランジ
１４ ポンプインレット
１５ 構造空間
１６ ハウジング
１７ ローター
１８ 回転軸
２０ ローターシャフト
２２ ローターディスク
２４ ステーターディスク
２６ スペーサーリング
２８ 吸込み領域
３０ ポンプ作用
４２ ローラー軸受
４４ 永久磁石軸受
４６ 軸受半部
４８ 軸受半部
５０ 永久磁石のリング
５４ 支承間隙
５６ 安全用軸受
５８，６０，６２，６８，７２ アクチュエーター
６４，６６，７０ 振動リング
７４ 電気レオロジックな／磁気レオロジックな流体
７６ チャンバー
Ｆｒ，Ｆａ 半径方向又は軸方向の力の付勢

Claims (13)

1. ターボ分子ポンプを含む真空ポンプ（１０）であって、少なくとも一つのポンプ段の為のステーターと、ステーター内に回転可能に軸支されたローター（１７）を有し、ローター（１７）を軸支するため、少なくとも一つの軸受装置が設けられており、この軸受装置は、軸受（４２）とこの軸受（４２）に割り当てられた、軸受（４２）の少なくとも作動特性及び作動姿勢のうちの少なくとも１つを選択的に変更する為に設けられている少なくとも一つのアクチュエーター（５８，６０，６２，７２）とを有する当該真空ポンプ（１０）において、
   前記軸受（４２）の剛性及び減衰量及び共振周波数のうちの少なくとも１つが変更可能であるように、若しくはローター（１７）及びステーターのうちの少なくとも１つに対する前記軸受（４２）の位置及び向きのうちの少なくとも１つが変更可能であるように、又は前記軸受（４２）の剛性及び減衰量及び共振周波数のうちの少なくとも１つと、ローター（１７）及びステーターのうちの少なくとも１つに対する前記軸受（４２）の位置及び向きのうちの少なくとも１つとが変更可能であるように、前記アクチュエーター（５８，６０，６２，７２）が配置されていて且つ形成されていること、及び
   エラストマー構造及び金属構造のうちの少なくとも１つの構造を成す作用要素（６４，６６）が、アクチュエーター（５８，６０，６２）と軸受（４２）との間に配置されていて、且つ、アクチュエーター（５８，６０，６２）は、機械的な力を作用要素（６４，６６）に対して半径方向に可変に付勢可能であるか、若しくは軸方向に可変に付勢可能であるか、又は半径方向に且つ軸方向に可変に付勢可能であり、前記作用要素（６４，６６）は、振動リングとして形成されていることによって、前記真空ポンプ（１０）の前記軸受（４２）の複数の共振周波数に起因する共振が減衰することを特徴とする真空ポンプ（１０）。
2. 軸受（４２）が、機械軸受として、又はころ軸受として形成されていることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ（１０）。
3. 軸受（４２）の作動特性及び作動位置のうちの少なくとも１つが、アクチュエーター（５８，６０，６２，７２）によって処理されるか、若しくは発生されるか、又は処理され且つ発生される機械的な値、電気的な値及び磁気的な値のうちの少なくとも１つの値によって選択的に変更可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の真空ポンプ（１０）。
4. アクチュエーター（５８，６０，６２，７２）は、電気機械式のアクチュエーター、電歪式のアクチュエーター、磁歪式のアクチュエーター、ピエゾ電気式のアクチュエーター、電気レオロジック式のアクチュエーター、磁気レオロジック式のアクチュエーター、液圧式のアクチュエーター及び空圧式のアクチュエーターのうちの少なくとも１つのアクチュエーターとして形成されていることと、
   アクチュエーター（５８，６０，６２，７２）は、形状記憶合金、電場応答性ポリマー、電気磁気的要素、電気レオロジックな流体（７４）及び磁気レオロジックな流体（７４）のうちの少なくとも１つを含むこととのうちの少なくとも１つを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の真空ポンプ（１０）。
5. アクチュエーター（５８，６０，６２，７２）が、無段階式、段階式及び自動式のうちの少なくとも１つの方式で調整可能であること、又は
   アクチュエーター（５８，６０，６２，７２）が、電気式に制御可能であるか、若しくは電気式に調整可能であるか、又は電気式に制御可能であり且つ電気式に調整可能であることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の真空ポンプ（１０）。
6. アクチュエーター（５８，６０，６２，７２）が、軸受（４２）の作動特性値を検出するセンサーとして連続的に又は一次的に使用されることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の真空ポンプ（１０）。
7. アクチュエーター（５８，６０，６２，７２）を作動させるため、制御ユニット及び調整ユニットのうちの少なくとも１つのユニットが設けられており、当該ユニットは、真空ポンプ（１０）の現在の作動特性値に応じて、又はローター回転数、ポンプ出力、アクチュエーターの状態、移動、換気、振動、温度及び検出された緊急用軸受の接触のうちの少なくとも１つに応じてアクチュエーター（５８，６０，６２，７２）を制御するように構成されていることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の真空ポンプ（１０）。
8. アクチュエーター（５８，６０，６２，７２）が、軸受（４２）と軸方向に作用接続しているか、若しくは軸受と半径方向に作用接続しているか、又は軸受と軸方向に且つ半径方向に作用接続していることと、アクチュエーター（５８，６０，６２，７２）が、直接又は間接に軸受（４２）に作用することと、複数のアクチュエーター（５８，６０，６２，７２）が設けられていることとのうちの少なくとも１つを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の真空ポンプ（１０）。
9. アクチュエーター（５８，６０，６２，７２）が、軸受（４２）と常に接触し、若しくはアクチュエーター（５８，６０，６２，７２）の姿勢に応じて軸受（４２）と接触可能であり、又は軸受（４２）と常に接触し、且つアクチュエーター（５８，６０，６２，７２）の姿勢に応じて軸受（４２）と接触可能であることと、
   アクチュエーター（５８，６０，６２，７２）が、遮断された状態において軸受（４２）に間隔をあけて配置されていることと、
   アクチュエーター（５８，６０，６２，７２）が、軸受の周囲若しくは正面又は周囲及び正面に点で若しくは面で作用することとのうちの少なくとも１つを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載の真空ポンプ（１０）。
10. 作用要素（６４，６６）が、軸受（４２）と常に接触し、若しくはアクチュエーター（５８，６０，６２）の姿勢に応じて軸受（４２）と接触させることが可能であり、又は軸受（４２）と常に接触し、且つアクチュエーター（５８，６０，６２）の姿勢に応じて軸受（４２）と接触させることが可能であることと、
    作用要素（６４，６６）が、アクチュエーター（５８，６０，６２）の遮断された状態で軸受（４２）に間隔をあけて配置されていることと、
    作用要素（６４，６６）が、軸受（４２）の周囲若しくは正面又は周囲及び正面に点で若しくは面で作用することとのうちの少なくとも１つを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載の真空ポンプ（１０）。
11. アクチュエーター（７２）が、磁気レオロジー流体又は電気レオロジー流体（７４）を有する少なくとも一つのチャンバー（７６）を有し、当該チャンバー（７６）は、軸受（４２）と直接に又は間接に作用接続しており、又は半径方向若しくは軸方向又は半径方向及び軸方向に軸受（４２）に作用する又は当接することを特徴とする請求項１～１０のいずれか１項に記載の真空ポンプ（１０）。
12. ローター（１７）を軸支するため、ハイブリッド軸受装置が設けられており、このハイブリッド軸受装置が、機械的な軸受（４２）に対して追加的に、少なくとも一つの磁気的な軸受（４４）を有する別の軸受装置又は永久磁石軸受を有することを特徴とする請求項２に記載の真空ポンプ（１０）。
13. 機械的な軸受（４２）を有する軸受装置が、ポンプの予真空側に配置されていて、磁気的な軸受（４４）を有する軸受装置が、ポンプの高真空側に配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の真空ポンプ（１０）。