JP2541371B2 - 高速度回転真空ポンプの磁気軸受構造 - Google Patents
高速度回転真空ポンプの磁気軸受構造Info
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
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- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高速度回転真空ポンプ
の磁気軸受構造、詳しくは、静止側部材２の内周側にロ
ータシャフト３を、外周側に前記シャフト３に固定する
ポンプロータ６をそれぞれ備えた高速度回転真空ポンプ
の磁気軸受構造に関する。
の磁気軸受構造、詳しくは、静止側部材２の内周側にロ
ータシャフト３を、外周側に前記シャフト３に固定する
ポンプロータ６をそれぞれ備えた高速度回転真空ポンプ
の磁気軸受構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種高速度回転真空ポンプの磁
気軸受構造は、特開平１−１１８１９０号公報に示され
ている。このものは、図７に示すように、上部にポンプ
ロータＡを、また、下部にモータ部Ｂをもった駆動軸Ｃ
を静止側部材Ｄに磁気浮上支持するようにしており、こ
の浮上支持構造は、前記駆動軸Ｃの上下部にヨークＥ、
Ｅａを、また、中間部にラジアル方向に突出した鍔部Ｆ
を設けると共に、前記静止側部材Ｄには、上下部にラジ
アル軸受電磁石Ｇ、Ｇａを、また中間部には前記鍔部Ｆ
を上下に挟装するスラスト軸受電磁石Ｈを設けて、前記
静止側部材Ｄの上下に配置したラジアルセンサーＩ、Ｉ
ａにより前記駆動軸Ｃのラジアル方向の偏心量を検出し
ながら、ラジアル軸受電磁石Ｇ、Ｇａの作動により前記
駆動軸Ｃのラジアル方向の偏心移動を抑制してラジアル
方向の荷重を支持している。また、前記駆動軸Ｃの下方
に配置したスラストセンサーＪにより駆動軸Ｃの軸方向
の変位量を検出しながら、スラスト軸受電磁石Ｈの作動
により前記駆動軸Ｃを常時所定位置の一定高さに維持し
てスラスト荷重を支持するようにしている。
気軸受構造は、特開平１−１１８１９０号公報に示され
ている。このものは、図７に示すように、上部にポンプ
ロータＡを、また、下部にモータ部Ｂをもった駆動軸Ｃ
を静止側部材Ｄに磁気浮上支持するようにしており、こ
の浮上支持構造は、前記駆動軸Ｃの上下部にヨークＥ、
Ｅａを、また、中間部にラジアル方向に突出した鍔部Ｆ
を設けると共に、前記静止側部材Ｄには、上下部にラジ
アル軸受電磁石Ｇ、Ｇａを、また中間部には前記鍔部Ｆ
を上下に挟装するスラスト軸受電磁石Ｈを設けて、前記
静止側部材Ｄの上下に配置したラジアルセンサーＩ、Ｉ
ａにより前記駆動軸Ｃのラジアル方向の偏心量を検出し
ながら、ラジアル軸受電磁石Ｇ、Ｇａの作動により前記
駆動軸Ｃのラジアル方向の偏心移動を抑制してラジアル
方向の荷重を支持している。また、前記駆動軸Ｃの下方
に配置したスラストセンサーＪにより駆動軸Ｃの軸方向
の変位量を検出しながら、スラスト軸受電磁石Ｈの作動
により前記駆動軸Ｃを常時所定位置の一定高さに維持し
てスラスト荷重を支持するようにしている。
【０００３】即ち、二つの能動的ラジアル軸受電磁石
Ｇ、Ｇａにより半径方向の２自由度と、軸迥りの回転２
自由度とを制御すると共に、一つの能動的スラスト軸受
電磁石Ｈにより軸方向の１自由度を制御するようにし
て、５自由度を制御し、前記駆動軸Ｃを前記静止側部材
Ｄに磁気軸受するようにしているのである。尚、Ｋは前
記モータ部Ｂのステータ、Ｌはタッチダウンベアリング
である。
Ｇ、Ｇａにより半径方向の２自由度と、軸迥りの回転２
自由度とを制御すると共に、一つの能動的スラスト軸受
電磁石Ｈにより軸方向の１自由度を制御するようにし
て、５自由度を制御し、前記駆動軸Ｃを前記静止側部材
Ｄに磁気軸受するようにしているのである。尚、Ｋは前
記モータ部Ｂのステータ、Ｌはタッチダウンベアリング
である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、以上の磁気
軸受構造では、三つの電磁石Ｇ、Ｇａ、Ｈと、各電磁石
Ｇ、Ｇａ、Ｈに対応するセンサーＩ、Ｉａ、Ｊを用いた
三つの能動的磁気軸受により構成しているため、複数の
電磁石や各電磁石を個別に制御するために複数の制御回
路が必要となる。従って、部品点数が増大して、装置全
体構造が複雑になり製造コストが高くなると共に、各制
御回路を収容する制御ユニットの寸法が大きくなり、空
間利用上不利になったりする問題があったし、磁気浮上
支持のための電力が必要となり、電気エネルギー面でも
不利となる問題があった。
軸受構造では、三つの電磁石Ｇ、Ｇａ、Ｈと、各電磁石
Ｇ、Ｇａ、Ｈに対応するセンサーＩ、Ｉａ、Ｊを用いた
三つの能動的磁気軸受により構成しているため、複数の
電磁石や各電磁石を個別に制御するために複数の制御回
路が必要となる。従って、部品点数が増大して、装置全
体構造が複雑になり製造コストが高くなると共に、各制
御回路を収容する制御ユニットの寸法が大きくなり、空
間利用上不利になったりする問題があったし、磁気浮上
支持のための電力が必要となり、電気エネルギー面でも
不利となる問題があった。
【０００５】尚、電磁石をもった一つの能動的磁気軸受
と永久磁石を用いた受動的磁気軸受とを併用し、制御系
の数を減少させ、磁気浮上に要する電力を少なくすると
共に、制御系を簡単にするもの（例えば特開平２−７２
２１６号公報参照）が知られているが、この構成では、
半径方向の振動を抑制する複雑な構成の減衰装置を併用
する必要があるため全体の構造の簡易化は望めないし、
また、半径方向の軸受剛性が十分でない問題が生じるの
である。従って、この構成では、前記ロータとして軽量
なポンプに限られることになり、多軸制御方式と同等の
機能をもち、かつ、構造が簡単な磁気軸受装置を得るこ
とができなかったのである。
と永久磁石を用いた受動的磁気軸受とを併用し、制御系
の数を減少させ、磁気浮上に要する電力を少なくすると
共に、制御系を簡単にするもの（例えば特開平２−７２
２１６号公報参照）が知られているが、この構成では、
半径方向の振動を抑制する複雑な構成の減衰装置を併用
する必要があるため全体の構造の簡易化は望めないし、
また、半径方向の軸受剛性が十分でない問題が生じるの
である。従って、この構成では、前記ロータとして軽量
なポンプに限られることになり、多軸制御方式と同等の
機能をもち、かつ、構造が簡単な磁気軸受装置を得るこ
とができなかったのである。
【０００６】本発明は以上の問題を解決するために発明
したもので、その目的は、２つの制御系でありながら５
自由度を拘束でき、部品点数が少なくて構造簡単にで
き、しかも、半径方向剛性の大きくできる高速度回転真
空ポンプの磁気軸受装置を提供しようとする点にある。
したもので、その目的は、２つの制御系でありながら５
自由度を拘束でき、部品点数が少なくて構造簡単にで
き、しかも、半径方向剛性の大きくできる高速度回転真
空ポンプの磁気軸受装置を提供しようとする点にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、静止側部材２の内周側にロータシャフ
ト３を、外周側に前記シャフト３に固定するポンプロー
タ６をそれぞれ備えた高速度回転真空ポンプの磁気軸受
構造であって、前記ロータ６の半径方向の変位を検出す
るセンサー８と、このセンサー８からの検出結果に応動
する電磁石４０をもち、前記ロータ６の半径方向におけ
る２自由度を拘束する能動的磁気軸受４と、永久磁石５
１をもち、前記ロータ６の軸方向における１自由度と前
記ロータシャフト３の回転方向まわりの２自由度とを拘
束する受動的磁気軸受５とを備え、前記各磁気軸受４、
５を前記静止側部材２の内外にそれぞれ分離配置し、か
つ、これら２つの磁気軸受４，５を前記ポンプロータ６
の重心と同一平面又はその近くに配置していると共に、
前記電磁石４０の中心軸を前記シャフト３に垂直に配置
していることを特徴とするものである。
に、本発明では、静止側部材２の内周側にロータシャフ
ト３を、外周側に前記シャフト３に固定するポンプロー
タ６をそれぞれ備えた高速度回転真空ポンプの磁気軸受
構造であって、前記ロータ６の半径方向の変位を検出す
るセンサー８と、このセンサー８からの検出結果に応動
する電磁石４０をもち、前記ロータ６の半径方向におけ
る２自由度を拘束する能動的磁気軸受４と、永久磁石５
１をもち、前記ロータ６の軸方向における１自由度と前
記ロータシャフト３の回転方向まわりの２自由度とを拘
束する受動的磁気軸受５とを備え、前記各磁気軸受４、
５を前記静止側部材２の内外にそれぞれ分離配置し、か
つ、これら２つの磁気軸受４，５を前記ポンプロータ６
の重心と同一平面又はその近くに配置していると共に、
前記電磁石４０の中心軸を前記シャフト３に垂直に配置
していることを特徴とするものである。
【０００８】
【作用】前記センサー８からの検出結果に電磁石４０が
発生する磁力を応動させ、能動的磁気軸受４によりロー
タ６の半径方向における２自由度を拘束すると共に、受
動的磁気軸受５の永久磁石５１の作用により前記ロータ
６の軸方向における１自由度と前記ロータシャフト３の
回転方向まわりの２自由度とを拘束することができる。
従って、前記能動的磁気軸受４の電磁石４０を２つの制
御系で、前記ロータシャフト３を静止側部材２に対して
非接触状で所定位置に浮上支持機能を低減することなく
磁気軸受することができる。この結果、２つの制御系で
磁気軸受できるから真空ポンプ構造を簡単にでき、部品
点数が少なくなり製作コストを低減することができる。
発生する磁力を応動させ、能動的磁気軸受４によりロー
タ６の半径方向における２自由度を拘束すると共に、受
動的磁気軸受５の永久磁石５１の作用により前記ロータ
６の軸方向における１自由度と前記ロータシャフト３の
回転方向まわりの２自由度とを拘束することができる。
従って、前記能動的磁気軸受４の電磁石４０を２つの制
御系で、前記ロータシャフト３を静止側部材２に対して
非接触状で所定位置に浮上支持機能を低減することなく
磁気軸受することができる。この結果、２つの制御系で
磁気軸受できるから真空ポンプ構造を簡単にでき、部品
点数が少なくなり製作コストを低減することができる。
【０００９】また、ロータ６の半径方向における２自由
度は電磁石４０が発生する磁力により拘束することがで
きるから、この電磁石４０への通電量を多くすることに
より前記電磁石４０の磁力を強くでき、ロータ６の半径
方向剛性を大きくすることできる。
度は電磁石４０が発生する磁力により拘束することがで
きるから、この電磁石４０への通電量を多くすることに
より前記電磁石４０の磁力を強くでき、ロータ６の半径
方向剛性を大きくすることできる。
【００１０】更に、２つの磁気軸受４、５を、前記ポン
プロータ６の重心と同一平面又はその近くに配置してい
るから、図７に示す従来のものに比較して、各磁気軸受
４、５の軸方向寸法精度は要求されなく、それだけロー
タ６及びロータシャフト３の組付けが容易に行うことが
できるし、また、前記ロータ６に不要な回転モーメント
が生じないから、ロータ６の半径方向における２自由度
と、該ロータ６の軸方向における１自由度及び前記ロー
タシャフト３の回転方向まわりの２自由度とを効率よく
拘束することができるのである。
プロータ６の重心と同一平面又はその近くに配置してい
るから、図７に示す従来のものに比較して、各磁気軸受
４、５の軸方向寸法精度は要求されなく、それだけロー
タ６及びロータシャフト３の組付けが容易に行うことが
できるし、また、前記ロータ６に不要な回転モーメント
が生じないから、ロータ６の半径方向における２自由度
と、該ロータ６の軸方向における１自由度及び前記ロー
タシャフト３の回転方向まわりの２自由度とを効率よく
拘束することができるのである。
【００１１】その上、能動的磁気軸受４と受動的磁気軸
受５を、静止側部材２の内周側及び外周側に分離・独立
して設けているから、受動的磁気軸受５の軸受剛性を高
め得るし、又、このような２種の磁気軸受４，５の分離
・独立構成と相俟って、能動的磁気軸受４の電磁石４０
の中心軸を、ロータシャフト３の軸心に対して垂直に配
置しているから、うず電流を低減する積層鋼板構造の採
用が簡易になり、発熱対策も容易に講じることができる
のである。
受５を、静止側部材２の内周側及び外周側に分離・独立
して設けているから、受動的磁気軸受５の軸受剛性を高
め得るし、又、このような２種の磁気軸受４，５の分離
・独立構成と相俟って、能動的磁気軸受４の電磁石４０
の中心軸を、ロータシャフト３の軸心に対して垂直に配
置しているから、うず電流を低減する積層鋼板構造の採
用が簡易になり、発熱対策も容易に講じることができる
のである。
【００１２】
【実施例】図１に示した高速度回転真空ポンプは、概略
円筒形状に形成したケーシング１の下部側にベース部材
１１を設けると共に、前記ケーシング１の上部側には、
高真空にするチャンバー（図示しない）を接続するため
のフランジ１２を設けて、該フランジ１２の内側にポン
プ吸気口１３を設けている。
円筒形状に形成したケーシング１の下部側にベース部材
１１を設けると共に、前記ケーシング１の上部側には、
高真空にするチャンバー（図示しない）を接続するため
のフランジ１２を設けて、該フランジ１２の内側にポン
プ吸気口１３を設けている。
【００１３】また、前記ケーシング１の内部には、前記
ベース部材１１に静止側部材を構成するステータ（以下
静止側部材という）を固定して、この静止側部材２にロ
ータシャフト３を挿通し、該ロータシャフト３を後記す
る能動的磁気軸受４と受動的磁気軸受５を介して磁気浮
上支持すると共に、このロータシャフト３の上端部に、
下端部が前記ベース部材１１近くまで延びて前記ケーシ
ング１の下部一側に設けた排気口１４に臨むポンプロー
タ６を固定している。
ベース部材１１に静止側部材を構成するステータ（以下
静止側部材という）を固定して、この静止側部材２にロ
ータシャフト３を挿通し、該ロータシャフト３を後記す
る能動的磁気軸受４と受動的磁気軸受５を介して磁気浮
上支持すると共に、このロータシャフト３の上端部に、
下端部が前記ベース部材１１近くまで延びて前記ケーシ
ング１の下部一側に設けた排気口１４に臨むポンプロー
タ６を固定している。
【００１４】また、前記ロータシャフト３の長さ方向中
央部近くにはモータ７を配置しているのであって、該モ
ータ７のステータ７１を前記静止側部材２に固定すると
共に、ロータ７２を前記ロータシャフト３に固定し、前
記モータ７の駆動でロータシャフト３と共に前記ポンプ
ロータ６を高速度回転させ、このポンプロータ６の高速
度回転により前記吸気口１３から吸引する気体を、前記
ポンプロータ６とケーシング１の内周面との間を介して
前記排気口１４へ排気することにより、前記吸気口１３
に接続するチャンバー内を高真空にできるようにしてい
る。
央部近くにはモータ７を配置しているのであって、該モ
ータ７のステータ７１を前記静止側部材２に固定すると
共に、ロータ７２を前記ロータシャフト３に固定し、前
記モータ７の駆動でロータシャフト３と共に前記ポンプ
ロータ６を高速度回転させ、このポンプロータ６の高速
度回転により前記吸気口１３から吸引する気体を、前記
ポンプロータ６とケーシング１の内周面との間を介して
前記排気口１４へ排気することにより、前記吸気口１３
に接続するチャンバー内を高真空にできるようにしてい
る。
【００１５】次に、以上の如く構成する高速度回転真空
ポンプに用いる本発明磁気軸受構造の実施例を説明す
る。
ポンプに用いる本発明磁気軸受構造の実施例を説明す
る。
【００１６】図１に示したものは、能動的磁気軸受４と
受動的磁気軸受５とを、ポンプロータ６の重心と同一平
面に配置すると共に、前記能動的磁気軸受４の下方位置
で、かつ、前記静止側部材２の内周面には、該静止側部
材２からロータシャフト３近くまで延びるセンサー８を
設けて、該センサー８によりロータシャフト３、即ち、
前記ロータ６の半径方向の変位量を検出できるようにし
たものである。
受動的磁気軸受５とを、ポンプロータ６の重心と同一平
面に配置すると共に、前記能動的磁気軸受４の下方位置
で、かつ、前記静止側部材２の内周面には、該静止側部
材２からロータシャフト３近くまで延びるセンサー８を
設けて、該センサー８によりロータシャフト３、即ち、
前記ロータ６の半径方向の変位量を検出できるようにし
たものである。
【００１７】更に詳記すると、前記ロータシャフト３に
おけるポンプロータ６の重心３０位置外周には、積層鋼
板から成る電磁石シャフトヨーク４１を設ける一方、前
記静止側部材２の内側に、積層鋼板から成る電磁石ステ
ータヨーク４２を設けて、各ヨーク４１、４２を同心状
に位置するように配置し、シャフトヨーク４１の外周面
とステータヨーク４２の内周面とを半径方向に対向させ
る。
おけるポンプロータ６の重心３０位置外周には、積層鋼
板から成る電磁石シャフトヨーク４１を設ける一方、前
記静止側部材２の内側に、積層鋼板から成る電磁石ステ
ータヨーク４２を設けて、各ヨーク４１、４２を同心状
に位置するように配置し、シャフトヨーク４１の外周面
とステータヨーク４２の内周面とを半径方向に対向させ
る。
【００１８】また、前記ステータヨーク４２に、図２に
示したように、複数の電磁石４０を円を描くように間隔
を置き、かつ、各電磁石４０の上端及び下端部が前記ス
テータヨーク４２より軸方向両側に延出るように配置し
て、各電磁石４０への通電時、これら電磁石４０が発生
する磁力がシャフトヨーク４１とステータヨーク４２と
の対向面間に作用するようにして、前記した能動的磁気
軸受４を、前記ポンプロータ６と、該ポンプロータ６に
対し半径方向に対向する前記静止側部材２との間に形成
するのである。尚、図２から明らかなように、電磁石４
０の中心軸、つまり該電磁石４０を受け入れさせている
ステータヨーク４２の突起は、ロータシャフト３の軸心
に対して垂直に配置している。
示したように、複数の電磁石４０を円を描くように間隔
を置き、かつ、各電磁石４０の上端及び下端部が前記ス
テータヨーク４２より軸方向両側に延出るように配置し
て、各電磁石４０への通電時、これら電磁石４０が発生
する磁力がシャフトヨーク４１とステータヨーク４２と
の対向面間に作用するようにして、前記した能動的磁気
軸受４を、前記ポンプロータ６と、該ポンプロータ６に
対し半径方向に対向する前記静止側部材２との間に形成
するのである。尚、図２から明らかなように、電磁石４
０の中心軸、つまり該電磁石４０を受け入れさせている
ステータヨーク４２の突起は、ロータシャフト３の軸心
に対して垂直に配置している。
【００１９】しかして、前記センサー８からの検出結果
に前記電磁石４０を応動させ、各ヨーク４１、４２間に
作用する磁力により前記ロータ６の半径方向における２
自由度を拘束するのである。
に前記電磁石４０を応動させ、各ヨーク４１、４２間に
作用する磁力により前記ロータ６の半径方向における２
自由度を拘束するのである。
【００２０】尚、各電磁石４０は図２に示したように配
置して、これら電磁石４０の発生磁界が非軸対称になる
ようにすると共に、各ヨーク４１、４２を積層鋼板から
形成しているため、ロータ６の回転によりシャフトヨー
ク４１に発生する渦電流の発生は十分に抑制され、前記
ロータシャフト３のスムーズな回転が得られるようにし
ている。
置して、これら電磁石４０の発生磁界が非軸対称になる
ようにすると共に、各ヨーク４１、４２を積層鋼板から
形成しているため、ロータ６の回転によりシャフトヨー
ク４１に発生する渦電流の発生は十分に抑制され、前記
ロータシャフト３のスムーズな回転が得られるようにし
ている。
【００２１】更に、前記静止側部材２の外周面で、前記
電磁石ステータヨーク４２の反対側に、上下にステータ
ヨーク５２、５３をもった永久磁石５１を周設する一
方、これらステータヨーク５２、５３に対向するロータ
ヨーク５４を前記ポンプロータ６の内周面に周設して、
前記した受動的磁気軸受５を、前記ポンプロータ６と、
該ポンプロータ６に対し半径方向に対向する前記静止側
部材２との間に形成するのであって、前記ステータヨー
ク５２、５３とロータヨーク５４間に作用する磁力によ
り前記ロータ６の軸方向における１自由度と前記ロータ
シャフト３の傾き方向の２自由度とを拘束するのであ
る。
電磁石ステータヨーク４２の反対側に、上下にステータ
ヨーク５２、５３をもった永久磁石５１を周設する一
方、これらステータヨーク５２、５３に対向するロータ
ヨーク５４を前記ポンプロータ６の内周面に周設して、
前記した受動的磁気軸受５を、前記ポンプロータ６と、
該ポンプロータ６に対し半径方向に対向する前記静止側
部材２との間に形成するのであって、前記ステータヨー
ク５２、５３とロータヨーク５４間に作用する磁力によ
り前記ロータ６の軸方向における１自由度と前記ロータ
シャフト３の傾き方向の２自由度とを拘束するのであ
る。
【００２２】尚、図１に示した実施例は、前記ステータ
ヨーク５２、５３にのみ永久磁石５１を設けたが、図３
に示すように、前記ポンプロータ６の内周面に永久磁石
５５と二つのロータヨーク５６、５７とを設けて、各ス
テータヨーク５２、５３と各ロータヨーク５６、５７と
を対向させてもよく、また、図４に示したように、前記
各ヨークを用いることなく、前記永久磁石５１と５５と
のみを半径方向に対向させて、これら永久磁石５１、５
５間に磁力を作用させるようにしてもよい、更に、図５
に示したように、前記静止側部材２の外周面に一つのス
テータヨーク５９を設けてこのヨーク５９に電磁石５８
を保持させると共に、前記ヨーク５９を前記ロータ６の
内周面に設けた前記ロータヨーク５４に対向させるよう
にしてもよい。この場合、電流を前記電磁石５８へ供給
することにより前記ロータ６の軸方向における１自由度
と前記ロータシャフト３の回転方向まわりの２自由度と
を強く拘束することができる。
ヨーク５２、５３にのみ永久磁石５１を設けたが、図３
に示すように、前記ポンプロータ６の内周面に永久磁石
５５と二つのロータヨーク５６、５７とを設けて、各ス
テータヨーク５２、５３と各ロータヨーク５６、５７と
を対向させてもよく、また、図４に示したように、前記
各ヨークを用いることなく、前記永久磁石５１と５５と
のみを半径方向に対向させて、これら永久磁石５１、５
５間に磁力を作用させるようにしてもよい、更に、図５
に示したように、前記静止側部材２の外周面に一つのス
テータヨーク５９を設けてこのヨーク５９に電磁石５８
を保持させると共に、前記ヨーク５９を前記ロータ６の
内周面に設けた前記ロータヨーク５４に対向させるよう
にしてもよい。この場合、電流を前記電磁石５８へ供給
することにより前記ロータ６の軸方向における１自由度
と前記ロータシャフト３の回転方向まわりの２自由度と
を強く拘束することができる。
【００２３】尚、３１、３２は前記ロータシャフト３が
磁気浮上支持されないとき、該ロータシャフト３に接触
する保護ベアリングである。
磁気浮上支持されないとき、該ロータシャフト３に接触
する保護ベアリングである。
【００２４】以上のように図１に示した実施例によれ
ば、前記センサー８からの検出結果により前記電磁石４
０が応動して前記各ヨーク４１、４２間に磁力を発生さ
せるのであって、この能動的磁気軸受４の作動により前
記ロータ６の半径方向における２自由度を拘束するので
ある。また、受動的磁気軸受５のステータヨーク５２、
５３とロータヨーク５４間に作用する磁力により前記ロ
ータ６の軸方向における１自由度と前記ロータ６の回転
方向まわりの２自由度とを拘束することができ、２つの
制御系で、即ち、前記能動的磁気軸受４に設けた前記電
磁石４０の磁力を制御することにより、前記受動的磁気
軸受５との共動作用で前記ロータシャフト３を静止側部
材２に対して非接触状で所定位置に浮上機能を低減する
ことなく磁気軸受することができる。
ば、前記センサー８からの検出結果により前記電磁石４
０が応動して前記各ヨーク４１、４２間に磁力を発生さ
せるのであって、この能動的磁気軸受４の作動により前
記ロータ６の半径方向における２自由度を拘束するので
ある。また、受動的磁気軸受５のステータヨーク５２、
５３とロータヨーク５４間に作用する磁力により前記ロ
ータ６の軸方向における１自由度と前記ロータ６の回転
方向まわりの２自由度とを拘束することができ、２つの
制御系で、即ち、前記能動的磁気軸受４に設けた前記電
磁石４０の磁力を制御することにより、前記受動的磁気
軸受５との共動作用で前記ロータシャフト３を静止側部
材２に対して非接触状で所定位置に浮上機能を低減する
ことなく磁気軸受することができる。
【００２５】また、前記ロータ６の半径方向における２
自由度を前記電磁石４０が発生する磁力により拘束する
ことができるから、前記ロータ６の半径方向剛性を大き
くすることできる。従って、真空ポンプ全体を横置きに
して前記ロータシャフト３及びポンプロータ６の半径方
向に重力が作用しても、前記ロータ６の半径方向剛性が
大きく、しかも、重心位置に配置しているから、前記ロ
ータ６を半径方向に偏心することなく復心させて磁気軸
受することができるのである。
自由度を前記電磁石４０が発生する磁力により拘束する
ことができるから、前記ロータ６の半径方向剛性を大き
くすることできる。従って、真空ポンプ全体を横置きに
して前記ロータシャフト３及びポンプロータ６の半径方
向に重力が作用しても、前記ロータ６の半径方向剛性が
大きく、しかも、重心位置に配置しているから、前記ロ
ータ６を半径方向に偏心することなく復心させて磁気軸
受することができるのである。
【００２６】また、電磁石シャフトヨーク４１と電磁石
ステータヨーク４２とを、また、ステータヨーク５２、
５３とロータヨーク５４とをそれぞれ半径方向に対向さ
せているから、この場合の軸方向寸法精度は、図７に示
す従来のものに比較してその軸方向寸法精度が要求され
ることはなく、それだけロータ６及びロータシャフト３
の組付けが容易に行うことができるのであって、前記モ
ータ７、保護ベアリング３１、３２及び後記する渦ダン
パ９の軸方向寸法精度を厳密に管理するだけでよいか
ら、ロータ６及びロータシャフト３の前記静止側部材２
への組付けが容易に行えるのである。
ステータヨーク４２とを、また、ステータヨーク５２、
５３とロータヨーク５４とをそれぞれ半径方向に対向さ
せているから、この場合の軸方向寸法精度は、図７に示
す従来のものに比較してその軸方向寸法精度が要求され
ることはなく、それだけロータ６及びロータシャフト３
の組付けが容易に行うことができるのであって、前記モ
ータ７、保護ベアリング３１、３２及び後記する渦ダン
パ９の軸方向寸法精度を厳密に管理するだけでよいか
ら、ロータ６及びロータシャフト３の前記静止側部材２
への組付けが容易に行えるのである。
【００２７】また、各磁気軸受４、５をポンプロータ６
の重心３０に配置しているから、これら各磁気軸受４、
５により前記ロータ６の半径方向における２自由度や前
記ロータ６の軸方向における１自由度と前記ロータ６の
回転方向まわりの２自由度とを拘束する場合、前記ポン
プロータ６における重心３０を含む半径方向面から軸方
向に離反した位置に設ける場合に比較して、離反した距
離に比例して不要な回転モーメントが前記ポンプロータ
６に生ずることはなく、５自由度の拘束がバランスよく
行うことができるのである。即ち、前記各磁気軸受４、
５をポンプロータ６の重心３０と同一平面又はその近く
に配置しているから、不要な回転モーメントが生じない
のであって、各磁気軸受４、５により５自由度を効率よ
く拘束することができる。
の重心３０に配置しているから、これら各磁気軸受４、
５により前記ロータ６の半径方向における２自由度や前
記ロータ６の軸方向における１自由度と前記ロータ６の
回転方向まわりの２自由度とを拘束する場合、前記ポン
プロータ６における重心３０を含む半径方向面から軸方
向に離反した位置に設ける場合に比較して、離反した距
離に比例して不要な回転モーメントが前記ポンプロータ
６に生ずることはなく、５自由度の拘束がバランスよく
行うことができるのである。即ち、前記各磁気軸受４、
５をポンプロータ６の重心３０と同一平面又はその近く
に配置しているから、不要な回転モーメントが生じない
のであって、各磁気軸受４、５により５自由度を効率よ
く拘束することができる。
【００２８】又、図１に示した実施例では、前記モータ
７の下方には、前記ロータシャフト３に下部シャフトヨ
ーク９１を設けて、このヨーク９１に１対の永久磁石９
２、９３を軸方向に対向するように周設すると共に、前
記静止側部材２の内周面に、主として銅製の環状板から
成る環状円板９４を取付けて、この円板９４の内周部を
前記永久磁石９２、９３の対向間に突入させ、前記永久
磁石９２、９３とにより渦電流ダンパ９を形成し、振動
を抑制できるようにしている。
７の下方には、前記ロータシャフト３に下部シャフトヨ
ーク９１を設けて、このヨーク９１に１対の永久磁石９
２、９３を軸方向に対向するように周設すると共に、前
記静止側部材２の内周面に、主として銅製の環状板から
成る環状円板９４を取付けて、この円板９４の内周部を
前記永久磁石９２、９３の対向間に突入させ、前記永久
磁石９２、９３とにより渦電流ダンパ９を形成し、振動
を抑制できるようにしている。
【００２９】尚、図６に示したように、前記ロータシャ
フト３に一対のロータヨーク９５、９６を固定して、こ
れらヨーク９５、９６間に永久磁石９７を固定し、各ヨ
ーク９５、９６間に前記円板９４を介入させて前記渦電
流ダンパ９を形成するようにしてもよい。
フト３に一対のロータヨーク９５、９６を固定して、こ
れらヨーク９５、９６間に永久磁石９７を固定し、各ヨ
ーク９５、９６間に前記円板９４を介入させて前記渦電
流ダンパ９を形成するようにしてもよい。
【００３０】しかして、以上のように前記永久磁石９
２、９３或は９７の磁力線が前記円板９４を通過するよ
うにすることにより、前記ロータシャフト３が半径方向
に振動するとき、この振動により渦電流が前記ダンパ９
に流れ、前記振動を熱エネルギーに変換して振動の抑制
を行うのである。
２、９３或は９７の磁力線が前記円板９４を通過するよ
うにすることにより、前記ロータシャフト３が半径方向
に振動するとき、この振動により渦電流が前記ダンパ９
に流れ、前記振動を熱エネルギーに変換して振動の抑制
を行うのである。
【００３１】従って、本実施例では、このように、前記
モータ７の下方に前記渦電流ダンパ９を設けて、前記ロ
ータシャフト３の振動を抑制することができるから、前
記ロータ６の高速度回転へ到達する途中における危険速
度通過時の振動は十分抑制され、また、各磁気軸受４、
５の非接触軸受と相俟って高速度回転領域でも安定した
回転が得られるのである。
モータ７の下方に前記渦電流ダンパ９を設けて、前記ロ
ータシャフト３の振動を抑制することができるから、前
記ロータ６の高速度回転へ到達する途中における危険速
度通過時の振動は十分抑制され、また、各磁気軸受４、
５の非接触軸受と相俟って高速度回転領域でも安定した
回転が得られるのである。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ロータ
シャフト３をもつポンプロータ６と、静止側部材２に支
持され、前記ロータ６を駆動するモータ７とを備えた高
速度回転真空ポンプの磁気軸受構造であって、前記ロー
タ６の半径方向の変位を検出するセンサー８と、このセ
ンサー８からの検出結果に応動する電磁石４０をもち、
前記ロータ６の半径方向における２自由度を拘束する能
動的磁気軸受４と、永久磁石５１をもち、前記ロータ６
の軸方向における１自由度と前記ロータシャフト３の回
転方向まわりの２自由度とを拘束する受動的磁気軸受５
とを備え、前記各磁気軸受４、５を、前記ポンプロータ
６と、該ポンプロータ６に対し半径方向に対向する前記
静止側部材２との間で、かつ、前記ポンプロータ６の重
心と同一平面又はその近くに配置しているから、一つの
能動的磁気軸受４によりロータ６の半径方向における２
自由度を拘束すると共に、受動的磁気軸受５の永久磁石
５１の作用により前記ロータ６の軸方向における１自由
度と前記ロータシャフト３の回転方向まわりの２自由度
とを拘束することができるのであって、前記能動的磁気
軸受４の電磁石４０を制御する２つの制御系で、前記ロ
ータシャフト３を静止側部材２に対して非接触状で所定
位置に浮上支持機能を低減することなく５自由度を拘束
して磁気軸受することができ、従って、構造簡単にで
き、イニシャルコスト、ランニングコストの低減が可能
となるのである。
シャフト３をもつポンプロータ６と、静止側部材２に支
持され、前記ロータ６を駆動するモータ７とを備えた高
速度回転真空ポンプの磁気軸受構造であって、前記ロー
タ６の半径方向の変位を検出するセンサー８と、このセ
ンサー８からの検出結果に応動する電磁石４０をもち、
前記ロータ６の半径方向における２自由度を拘束する能
動的磁気軸受４と、永久磁石５１をもち、前記ロータ６
の軸方向における１自由度と前記ロータシャフト３の回
転方向まわりの２自由度とを拘束する受動的磁気軸受５
とを備え、前記各磁気軸受４、５を、前記ポンプロータ
６と、該ポンプロータ６に対し半径方向に対向する前記
静止側部材２との間で、かつ、前記ポンプロータ６の重
心と同一平面又はその近くに配置しているから、一つの
能動的磁気軸受４によりロータ６の半径方向における２
自由度を拘束すると共に、受動的磁気軸受５の永久磁石
５１の作用により前記ロータ６の軸方向における１自由
度と前記ロータシャフト３の回転方向まわりの２自由度
とを拘束することができるのであって、前記能動的磁気
軸受４の電磁石４０を制御する２つの制御系で、前記ロ
ータシャフト３を静止側部材２に対して非接触状で所定
位置に浮上支持機能を低減することなく５自由度を拘束
して磁気軸受することができ、従って、構造簡単にで
き、イニシャルコスト、ランニングコストの低減が可能
となるのである。
【００３３】しかも、ロータ６の半径方向における２自
由度を電磁石４０が発生する磁力により拘束することが
できるから、前記ロータ６の半径方向剛性を大きくする
ことでき、従って、重心と同一平面又はその近くに配置
することと相俟って、真空ポンプを横置きにして前記ロ
ータシャフト３及びポンプロータ６の半径方向に重力が
作用しても、前記ロータ６を半径方向に偏心することな
く非接触状態で磁気軸受することができるのである。
由度を電磁石４０が発生する磁力により拘束することが
できるから、前記ロータ６の半径方向剛性を大きくする
ことでき、従って、重心と同一平面又はその近くに配置
することと相俟って、真空ポンプを横置きにして前記ロ
ータシャフト３及びポンプロータ６の半径方向に重力が
作用しても、前記ロータ６を半径方向に偏心することな
く非接触状態で磁気軸受することができるのである。
【００３４】また、２つの磁気軸受４、５は、前記ポン
プロータ６の重心と同一平面又はその近くに配置してい
るから、図７に示した従来のものに比較して、各磁気軸
受４、５の軸方向寸法精度は要求されなく、それだけロ
ータ６及びロータシャフト３の組付けが容易に行うこと
ができるし、また、前記ロータ６に不要な回転モーメン
トが生じないから、ロータ６の半径方向における２自由
度と、該ロータ６の軸方向における１自由度及び前記ロ
ータシャフト３の回転方向まわりの２自由度とを効率よ
く拘束することができるのである。
プロータ６の重心と同一平面又はその近くに配置してい
るから、図７に示した従来のものに比較して、各磁気軸
受４、５の軸方向寸法精度は要求されなく、それだけロ
ータ６及びロータシャフト３の組付けが容易に行うこと
ができるし、また、前記ロータ６に不要な回転モーメン
トが生じないから、ロータ６の半径方向における２自由
度と、該ロータ６の軸方向における１自由度及び前記ロ
ータシャフト３の回転方向まわりの２自由度とを効率よ
く拘束することができるのである。
【００３５】その上、能動的磁気軸受４と受動的磁気軸
受５を、静止側部材２の内周側及び外周側に分離・独立
して設けているから、受動的磁気軸受５の軸受剛性を高
め得るし、又、このような２種の磁気軸受４，５の分離
・独立構成と相俟って、能動的磁気軸受４の電磁石４０
の中心軸を、ロータシャフト３の軸心に対して垂直に 配
置しているから、うず電流を低減する積層鋼板構造の採
用が簡易になり、発熱対策も容易に講じることができる
のである。
受５を、静止側部材２の内周側及び外周側に分離・独立
して設けているから、受動的磁気軸受５の軸受剛性を高
め得るし、又、このような２種の磁気軸受４，５の分離
・独立構成と相俟って、能動的磁気軸受４の電磁石４０
の中心軸を、ロータシャフト３の軸心に対して垂直に 配
置しているから、うず電流を低減する積層鋼板構造の採
用が簡易になり、発熱対策も容易に講じることができる
のである。
【図１】本発明の磁気軸受構造を備える高速度回転真空
ポンプの概略断面図である。
ポンプの概略断面図である。
【図２】能動的磁気軸受の横断面図である。
【図３】受動的磁気軸受の第２の実施例を示す部分断面
図である。
図である。
【図４】受動的磁気軸受の第３の実施例を示す部分断面
図である。
図である。
【図５】受動的磁気軸受の第４の実施例を示す部分断面
図である。
図である。
【図６】渦電流ダンパ部の他の実施例を示す部分断面図
である。
である。
【図７】従来例を示す断面図である。
１ ケーシング ２ 静止側部材 ３ ロータシャフト ４ 能動的磁気軸受 ５ 受動的磁気軸受 ６ ポンプロータ ７ モータ ８ センサー ４０ 電磁石
Claims (1)
- 【請求項１】 静止側部材２の内周側にロータシャフト
３を、外周側に前記シャフト３に固定するポンプロータ
６をそれぞれ備えた高速度回転真空ポンプの磁気軸受構
造であって、前記ロータ６の半径方向の変位を検出する
センサー８と、このセンサー８からの検出結果に応動す
る電磁石４０をもち、前記ロータ６の半径方向における
２自由度を拘束する能動的磁気軸受４と、永久磁石５１
をもち、前記ロータ６の軸方向における１自由度と前記
ロータシャフト３の回転方向まわりの２自由度とを拘束
する受動的磁気軸受５とを備え、前記各磁気軸受４、５
を前記静止側部材２の内外にそれぞれ分離配置し、か
つ、これら２つの磁気軸受４，５を前記ポンプロータ６
の重心と同一平面又はその近くに配置していると共に、
前記電磁石４０の中心軸を前記シャフト３に垂直に配置
していることを特徴とする高速度回転真空ポンプの磁気
軸受構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2403740A JP2541371B2 (ja) | 1990-12-19 | 1990-12-19 | 高速度回転真空ポンプの磁気軸受構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2403740A JP2541371B2 (ja) | 1990-12-19 | 1990-12-19 | 高速度回転真空ポンプの磁気軸受構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04219494A JPH04219494A (ja) | 1992-08-10 |
| JP2541371B2 true JP2541371B2 (ja) | 1996-10-09 |
Family
ID=18513467
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2403740A Expired - Fee Related JP2541371B2 (ja) | 1990-12-19 | 1990-12-19 | 高速度回転真空ポンプの磁気軸受構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2541371B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102012216450A1 (de) * | 2012-09-14 | 2014-03-20 | Pfeiffer Vacuum Gmbh | Verfahren zum Zentrieren einer Vakuumpumpe oder einer Rotationseinheit für eine Vakuumpumpe |
| CN108488231B (zh) * | 2018-03-13 | 2019-12-13 | 清华大学 | 一种四自由度磁悬浮转筒 |
| CN112178058B (zh) * | 2020-10-30 | 2022-09-30 | 江苏理工学院 | 一种变刚度径向永磁轴承 |
| CN114198403B (zh) * | 2021-12-31 | 2023-02-07 | 淮阴工学院 | 一种五自由度混合磁轴承 |
| GB2621343B (en) * | 2022-08-09 | 2024-10-02 | Leybold Gmbh | Vacuum pump |
| GB2621345B (en) * | 2022-08-09 | 2024-10-23 | Leybold Gmbh | Method of assembling a vacuum pump |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5226579B2 (ja) * | 1974-04-30 | 1977-07-14 | ||
| FR2612266B1 (fr) * | 1987-03-13 | 1989-07-13 | Aerospatiale | Palier magnetique pour le centrage actif, selon au moins un axe, d'un corps mobile selon un autre corps |
| JPH0759955B2 (ja) * | 1988-07-15 | 1995-06-28 | ダイキン工業株式会社 | 真空ポンプ |
-
1990
- 1990-12-19 JP JP2403740A patent/JP2541371B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04219494A (ja) | 1992-08-10 |
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|---|---|---|---|
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