JP2676359B2 - Position detector for magnetic bearings - Google Patents

Position detector for magnetic bearings

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JP2676359B2
JP2676359B2 JP63088509A JP8850988A JP2676359B2 JP 2676359 B2 JP2676359 B2 JP 2676359B2 JP 63088509 A JP63088509 A JP 63088509A JP 8850988 A JP8850988 A JP 8850988A JP 2676359 B2 JP2676359 B2 JP 2676359B2
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magnetic
rotor
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yokes
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嗣人 中関
雄司 矢田
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エヌティエヌ株式会社
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00Engines or pumps
    • F16C2360/44Centrifugal pumps
    • F16C2360/45Turbo-molecular pumps

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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は磁気軸受用位置検出装置に関し、たとえば
真空中でロータを磁気軸受で磁気浮上させて支持する超
真空用スピンドルなどにおいて、磁気軸受による磁気浮
上の位置を非接触で検出するような磁気軸受用位置検出
装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a position detecting device for a magnetic bearing, for example, in an ultra-vacuum spindle in which a rotor is magnetically levitated and supported by a magnetic bearing in vacuum. The present invention relates to a position detecting device for a magnetic bearing that detects the position of magnetic levitation in a non-contact manner.

[従来の技術] ターボ分子ポンプは転がり軸受により支持したスピン
ドル軸に数段ないし十数段のタービン翼を取付け、これ
を数万rpmで回転させて、超高真空を得るものである。
このようなターボ分子ポンプは最近では半導体製造装置
に用いられるようになってきている。この用途では、半
導体のウエハ表面に処理のために、各種の微量ガスを流
す必要があり、そのため、中真空から高真空までの幅広
い真空条件で作動可能なポンプが要求されている。
[Prior Art] In a turbo molecular pump, several stages or dozens of stages of turbine blades are attached to a spindle shaft supported by rolling bearings and rotated at tens of thousands of rpm to obtain an ultrahigh vacuum.
Such turbo molecular pumps have recently been used in semiconductor manufacturing equipment. In this application, it is necessary to flow various trace gases on the surface of a semiconductor wafer for processing. Therefore, a pump that can operate under a wide range of vacuum conditions from medium vacuum to high vacuum is required.

第5図は最近のターボ分子ポンプの一例を示す断面図
であり、第6図はターボ分子ポンプに内蔵されている位
置センサの一例を示す図である。
FIG. 5 is a sectional view showing an example of a recent turbo molecular pump, and FIG. 6 is a view showing an example of a position sensor built in the turbo molecular pump.

まず、第5図および第6図を参照して、ターボ分子ポ
ンプについて説明する。第5図において、ターボ分子ポ
ンプはケースで覆われており、このケースは内ケース31
と下部外ケース32および上部外ケース33から構成されて
いる。内ケース31は上下端が閉鎖された内部中空に形成
され、周壁の中間外周にはフランジ34と下部に配線用通
路35が形成されている。
First, the turbo molecular pump will be described with reference to FIGS. 5 and 6. In FIG. 5, the turbo molecular pump is covered with a case, which is the inner case 31.
And a lower outer case 32 and an upper outer case 33. The inner case 31 is formed as an inner hollow whose upper and lower ends are closed, and a flange 34 is formed in the middle outer periphery of the peripheral wall and a wiring passage 35 is formed in the lower portion.

内ケース31の内部には、スピンドル軸36と、このスピ
ンドル軸36を支持する上部ラジアル磁気軸受37,下部ラ
ジアル磁気軸受38,スラスト磁気軸受39と、上部ラジア
ル磁気軸受37,下部ラジアル磁気軸受38による磁気浮上
の位置を検出するためのラジアル位置センサ40,41と、
スピンドル軸36を回転させるためのモータ42が収納され
ている。また、内ケース31の上下端部には、非常用ドラ
イベアリング43,44が取付けられ、内ケース31の下部に
はスラスト磁気軸受39による磁気浮上の位置を検出する
ためのスラスト位置センサ45が設けられている。
Inside the inner case 31, there are a spindle shaft 36, and an upper radial magnetic bearing 37, a lower radial magnetic bearing 38, a thrust magnetic bearing 39 that supports the spindle shaft 36, and an upper radial magnetic bearing 37 and a lower radial magnetic bearing 38. Radial position sensors 40 and 41 for detecting the magnetic levitation position,
A motor 42 for rotating the spindle shaft 36 is housed. Emergency dry bearings 43, 44 are attached to the upper and lower ends of the inner case 31, and a thrust position sensor 45 for detecting the magnetic levitation position of the thrust magnetic bearing 39 is provided in the lower part of the inner case 31. Has been.

内ケース31から突出するスピンドル軸36の上端には、
外周に動翼46が設けられたフィンロータ47が着脱自在に
固定され、フィンロータ47の筒状部48の外周には低真空
を発生させるためのねじ溝49が設けられている。
At the upper end of the spindle shaft 36 protruding from the inner case 31,
A fin rotor 47 having moving blades 46 provided on the outer periphery is detachably fixed, and a thread groove 49 for generating a low vacuum is provided on the outer periphery of a cylindrical portion 48 of the fin rotor 47.

下部外ケース32は内ケース31の下半部が嵌合する上面
開口上に形成され、周壁の下部には電力導入端子50と非
反応性ガスの導入孔51とが設けられる。周壁の上部に設
けられた排気孔52は内ケース31のフランジ34に設けられ
た通路53と連通し、外部に排気口フランジ54が設けられ
ている。
The lower outer case 32 is formed on an upper surface opening into which the lower half part of the inner case 31 is fitted, and a power introducing terminal 50 and a non-reactive gas introducing hole 51 are provided in the lower part of the peripheral wall. The exhaust hole 52 provided in the upper part of the peripheral wall communicates with the passage 53 provided in the flange 34 of the inner case 31, and the exhaust port flange 54 is provided outside.

下部外ケース32の内部は、電力導入部に接続されてい
る空間55と排気孔52とは内ケース31と下部外ケース32の
嵌合面間において、内ケース31に外嵌するように組込ま
れたOリング56によってシールされている。導入孔51か
ら空間55内に供給された非反応性ガスは、内ケース31の
下部に設けられた通過孔57および配線用通路35から内ケ
ース31の内部に流入して充満し、内ケース31の上部ドラ
イベアリング43の隙間を通過して流出した非反応性ガス
はフィンロータ47の筒状部48と内ケース31の環状空間を
通り、筒状部48の下端に設けられた絞り部58を経て排気
孔52に流出する。
Inside the lower outer case 32, the space 55 connected to the power introduction part and the exhaust hole 52 are assembled so as to be fitted onto the inner case 31 between the fitting surfaces of the inner case 31 and the lower outer case 32. It is sealed by an O-ring 56. The non-reactive gas supplied from the introduction hole 51 into the space 55 flows into the inner case 31 from the passage hole 57 and the wiring passage 35 provided in the lower portion of the inner case 31 to fill the inner case 31. The non-reactive gas that has flowed out through the gap of the upper dry bearing 43 passes through the tubular portion 48 of the fin rotor 47 and the annular space of the inner case 31, and passes through the throttle portion 58 provided at the lower end of the tubular portion 48. After that, it flows out to the exhaust hole 52.

なお、上述の絞り部58は、筒状部48の下端内径部の直
径を小さくすることにより効果を得ているが、内ケース
31の外径部を大きくすることにより構成することも可能
である。
The narrowed portion 58 described above is effective by reducing the diameter of the inner diameter portion of the lower end of the tubular portion 48, but the inner case
It is also possible to configure by enlarging the outer diameter portion of 31.

上部外ケース33は筒状に形成され、その下端は下部外
ケース32上の筒壁32aに外嵌し、この嵌合部分がOリン
グ59でシールされるとともに、内周面には動翼46と対向
する静翼60とねじ溝49に対向するステータ61とが取付け
られている。フィンロータ47におけるスピンドル軸36へ
の取付部分には、リング状の切込62が設けられている。
この切込62はフィンロータ47の回転によってフィンロー
タ47に遠心力が働き、その結果フィンロータ取付部が膨
張し、テーパ部に隙間ができるのを防止するために設け
られたものであって、リング状の切込62の底部に応力集
中を緩和するために適当なアールが設けられている。
The upper outer case 33 is formed in a tubular shape, and the lower end of the upper outer case 33 is externally fitted to the cylindrical wall 32a on the lower outer case 32, and this fitting portion is sealed by an O-ring 59, and the inner peripheral surface of the moving blade 46 The stator blades 60 facing each other and the stator 61 facing the screw groove 49 are attached. A ring-shaped notch 62 is provided in a portion of the fin rotor 47 that is attached to the spindle shaft 36.
The notch 62 is provided to prevent the fin rotor 47 from being subjected to centrifugal force by the rotation of the fin rotor 47, resulting in expansion of the fin rotor mounting portion and formation of a gap in the tapered portion. A suitable radius is provided at the bottom of the ring-shaped notch 62 to reduce stress concentration.

[発明が解決しようとする課題] とこで、第5図に示したラジアル位置センサ40はスピ
ンドル軸36の回転軸変位を非接触で検出する必要があ
る。このために、ラジアル位置センサ40として、第6図
に示すような渦電流式位置検出装置400が用いられる。
この渦電流式位置検出装置400は絶縁被覆銅細線401を樹
脂の芯に数回ないし数十回リング状に巻回してコイルを
形成し、その外周部を樹脂モールドして構成したもので
ある。ところが、高真空中において、このような渦電流
式位置検出装置400を用いると、モールド樹脂からガス
などが発生するおそれがある。このために、コイルをス
テンレスパイプで被覆するなどの対策が必要となる。し
かし、ステンレスパイプでコイルを被覆すると、全体が
太くなってしまい、細くするためにはコイルの巻数を減
らさなければならない。ところが、コイルの巻数を少な
くすると、一定負荷に対してコイル電流が増加するた
め、電源容量が一定の場合に、磁気軸受の負荷容量が小
さくなってしまうという問題点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] Here, the radial position sensor 40 shown in FIG. 5 is required to detect the rotational axis displacement of the spindle shaft 36 in a non-contact manner. For this purpose, an eddy current type position detecting device 400 as shown in FIG. 6 is used as the radial position sensor 40.
The eddy current type position detecting device 400 is configured by winding an insulating coated thin copper wire 401 around a resin core several times to several tens of times in a ring shape to form a coil, and molding the outer peripheral portion of the coil with a resin. However, when such an eddy current type position detecting device 400 is used in a high vacuum, gas or the like may be generated from the mold resin. Therefore, it is necessary to take measures such as coating the coil with a stainless pipe. However, if the coil is covered with a stainless pipe, the whole becomes thicker, and the number of turns of the coil must be reduced in order to make it thinner. However, when the number of turns of the coil is reduced, the coil current increases for a constant load, so that the load capacity of the magnetic bearing becomes small when the power supply capacity is constant.

それゆえに、この発明の主たる目的は、渦電流による
ことなく、永久磁石によって作られた磁気ループの磁束
密度変化を利用して磁気浮上の位置を検出し得る磁気軸
受用位置検出装置を提供することである。
Therefore, a main object of the present invention is to provide a position detecting device for a magnetic bearing, which can detect a magnetic levitation position by utilizing a change in magnetic flux density of a magnetic loop formed by a permanent magnet without using an eddy current. Is.

[課題を解決するための具体的な手段] 請求項1に係る発明は、電磁石を備えたスピンドル固
定軸の外径面が密閉用の非磁性部材によって覆われ、磁
性体からなるロータが固定軸の周囲を磁気的に支持され
ながら回転する磁気軸受装置において、ロータとスピン
ドル固定軸との隙間を非接触で検出するための磁気軸受
用位置検出装置であって、スピンドル固定軸と非磁性部
材の内面との間に径方向に延びるように設けられ、それ
ぞれが軸方向に所定の隙間を有して対向するように配置
された1対のヨークと、1対のヨークのそれぞれのスピ
ンドル固定軸側の隙間に設けられる永久磁石と、1対の
ヨークの非磁性部材の隙間に設けられ、ロータのスピン
ドル固定軸に対する隙間変化によって生ずる磁気抵抗の
変化を検出するためのホール素子とを備えて構成され
る。
[Specific Means for Solving the Problem] The invention according to claim 1 is that the outer diameter surface of a spindle fixed shaft provided with an electromagnet is covered with a non-magnetic member for sealing, and a rotor made of a magnetic body is fixed shaft. In a magnetic bearing device that rotates while being magnetically supported around, the magnetic bearing position detecting device for detecting the gap between the rotor and the spindle fixed shaft in a non-contact manner. A pair of yokes, which are provided so as to extend in a radial direction between the inner surface and the inner surface, are arranged so as to face each other with a predetermined gap in the axial direction, and the spindle fixed shaft side of each of the pair of yokes. A permanent magnet provided in the gap between the pair of yokes and a Hall element provided in the gap between the pair of non-magnetic members of the yokes for detecting a change in magnetic resistance caused by a change in the gap between the rotor and the spindle fixed shaft. It is comprised including.

請求項2に係る発明は、電磁石を備えたスピンドルの
ハウジングの内径面が密閉用の非磁性部材によって覆わ
れ、磁性体からなるロータがハウジング内で磁気的に支
持されながら回転する磁気軸受装置において、ロータと
ハウジング間の隙間を非接触で検出するための磁気軸受
用位置検出装置であって、ハウジングに外方に径方向に
延びるように設けられ、それぞれが軸方向に所定の隙間
を有して対向するように設けられた1対のヨークと、1
対のヨークのロータに遠い側に設けられる永久磁石と、
1対のヨークのロータ側の隙間に設けられ、ロータのハ
ウジングに対する隙間変化によって生ずる磁気抵抗の変
化を検出するためのホール素子とを備えて構成される。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a magnetic bearing device in which an inner diameter surface of a housing of a spindle provided with an electromagnet is covered with a non-magnetic member for sealing, and a rotor made of a magnetic material rotates while being magnetically supported in the housing. A position detecting device for a magnetic bearing for detecting a gap between a rotor and a housing in a non-contact manner, the position detecting device for a magnetic bearing being provided on a housing so as to extend radially outward, each of which has a predetermined gap in the axial direction. And a pair of yokes provided to face each other
A permanent magnet provided on the side of the pair of yokes far from the rotor,
A pair of yokes is provided in the rotor-side gap, and a Hall element for detecting a change in magnetic resistance caused by a change in the gap between the rotor and the housing is configured.

[作用] 請求項1および2項の発明に係る磁気軸受用位置検出
装置は、アウターロータまたはインナーロータを有して
回転するものにおいて、ヨークに設けられた永久磁石が
生ずる磁束はヨークとロータによって作られる磁気回路
を通るので、ロータの径方向の移動によって生じる磁気
抵抗の変化をホール素子によって検出することにより、
非接触でロータの浮上位置を検出できる。
[Operation] In the magnetic bearing position detecting device according to the inventions of claims 1 and 2, the magnetic bearing position detecting device having an outer rotor or an inner rotor and rotating, the magnetic flux generated by the permanent magnet provided in the yoke is generated by the yoke and the rotor. Since it passes through the magnetic circuit created, by detecting the change in magnetic resistance caused by the radial movement of the rotor by the Hall element,
The floating position of the rotor can be detected without contact.

[発明の実施例] 第1図はこの発明の一実施例が適用された真空用スピ
ンドルの要部断面図である。
[Embodiment of the Invention] FIG. 1 is a sectional view of an essential part of a vacuum spindle to which an embodiment of the present invention is applied.

まず、第1図を参照して、この発明の一実施例が適用
される真空用スピンドルの構成について説明する。非磁
性体からなるスピンドル軸1は基台14に取付けられてい
る。スピンドル軸1のほぼ中央には、アウタロータ8を
回転させるためのモータ用電磁石2が設けられ、このモ
ータ用電磁石2の両側にはアウタロータ8を磁気浮上さ
せるための磁気軸受用電磁石3,4が設けられるととも
に、アウタロータ8のスピンドル軸との隙間を検出する
ためのセンサ5,6が設けられている。これらのモータ用
電磁石2,磁気軸受用電磁石3,4およびセンサ5,6の周囲は
アルミケース7によって覆われている。そして、アルミ
ケース7はその一端側が基台14に固着されている。
First, the structure of a vacuum spindle to which an embodiment of the present invention is applied will be described with reference to FIG. The spindle shaft 1 made of a non-magnetic material is attached to the base 14. An electromagnet 2 for a motor for rotating the outer rotor 8 is provided substantially in the center of the spindle shaft 1, and electromagnets 3, 4 for magnetic bearings for magnetically levitating the outer rotor 8 are provided on both sides of the electromagnet 2 for the motor. In addition, sensors 5 and 6 for detecting a gap between the outer rotor 8 and the spindle shaft are provided. The periphery of the motor electromagnet 2, the magnetic bearing electromagnets 3 and 4, and the sensors 5 and 6 is covered with an aluminum case 7. One end of the aluminum case 7 is fixed to the base 14.

なお、アルミケース7の内部は大気圧側となってい
る。そして、アルミケース7の周囲をアウタロータ8が
磁気浮上しながら回転する。アウタロータ8のモータ用
電磁石2,磁気軸受用電磁石3,4およびセンサ5,6のそれぞ
れに対向する内面にはモータロータ9,磁気軸受ロータ部
10,11,磁性体リング12および13が配置されている。
The inside of the aluminum case 7 is on the atmospheric pressure side. Then, the outer rotor 8 rotates while magnetically levitating around the aluminum case 7. The outer rotor 8 has a motor rotor 9 and a magnetic bearing rotor portion on its inner surfaces facing the motor electromagnet 2, the magnetic bearing electromagnets 3 and 4 and the sensors 5 and 6, respectively.
10, 11 and magnetic rings 12 and 13 are arranged.

上述のごとく構成された真空用スピンドルは、アウタ
ロータ8が磁気軸受用電磁石3,4によって磁気浮上しな
がら、モータ用電磁石2の駆動力によって回転し、セン
サ5,6によってスピンドル軸との隙間が検出され、図示
しない制御回路によって磁気軸受用電磁石3,4の電磁力
が制御される。
In the vacuum spindle configured as described above, while the outer rotor 8 is magnetically levitated by the magnetic bearing electromagnets 3 and 4, the outer rotor 8 is rotated by the driving force of the motor electromagnet 2 and the gap between the spindle shaft is detected by the sensors 5 and 6. The electromagnetic force of the magnetic bearing electromagnets 3 and 4 is controlled by a control circuit (not shown).

第2図は第1図に示す線II−IIに沿う断面図であり、
第3図はセンサの要部を拡大して示す図である。
2 is a sectional view taken along line II-II shown in FIG.
FIG. 3 is an enlarged view of a main part of the sensor.

次に、第2図および第3図を参照して、この発明の一
実施例によるセンサについて説明する。センサ5は周方
向に4分割されたヨーク501〜508を含み、各ヨーク501
〜504とヨーク505〜508は軸方向に所定の隙間を有する
ように対向して配置される。すなわち、ヨーク501に対
してヨーク505,ヨーク502に対してヨーク506,ヨーク503
に対してヨーク507,ヨーク504に対してヨーク508が対向
するように配置され、それぞれが対をなしている。これ
らのヨーク501〜508は絶縁部材530に取付けられて一体
化され、スピンドル軸1に固着される。ヨーク501〜508
のそれぞれのスピンドル軸1側の隙間には永久磁石511
〜514が取付けられ、磁性体リング12側のヨーク間の隙
間にはホール素子521〜524が取付けられている。
Next, a sensor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The sensor 5 includes yokes 501 to 508 divided into four in the circumferential direction.
˜504 and yokes 505 to 508 are arranged so as to face each other with a predetermined gap in the axial direction. That is, a yoke 505 for the yoke 501 and a yoke 506, a yoke 503 for the yoke 502.
On the other hand, the yoke 507 is arranged so that the yoke 508 faces the yoke 504, and the yoke 508 is arranged to face each other. These yokes 501 to 508 are attached to the insulating member 530 so as to be integrated, and are fixed to the spindle shaft 1. York 501-508
Of the permanent magnets 511 in the gaps on the spindle shaft 1 side of
~ 514 are mounted, and Hall elements 521 to 524 are mounted in the gaps between the yokes on the magnetic ring 12 side.

上述のごとく構成されたセンサ5において、たとえば
永久磁石511で発生した磁束がヨーク501から直接ホール
素子521を通りヨーク505を介して永久磁石501に戻る磁
気回路Aと、ヨーク501からアルミケース7を通過して
磁性体リング12に至り、再びアルミケース7を通過して
ヨーク505に戻る磁気回路Bとが形成される。そして、
ホール素子521は磁気回路Aを通過する磁束に応じた電
圧を出力する。今、磁性体リング12とアルミケース7と
の間隔δが大きいときには、永久磁石511で生じた磁束
のうち、磁気回路Aの通る磁束が多くなり、ホール素子
521の出力電圧が大きくなる。逆に、間隔δが小さい場
合には、磁気回路Bを通る磁束が多くなり、ホール素子
521の出力電圧が小さくなる。
In the sensor 5 configured as described above, for example, the magnetic circuit A in which the magnetic flux generated in the permanent magnet 511 returns directly from the yoke 501 to the hall element 521 and returns to the permanent magnet 501 via the yoke 505, and the yoke 501 to the aluminum case 7. A magnetic circuit B is formed which passes through the magnetic ring 12 and passes through the aluminum case 7 again and returns to the yoke 505. And
The hall element 521 outputs a voltage according to the magnetic flux passing through the magnetic circuit A. Now, when the distance δ between the magnetic body ring 12 and the aluminum case 7 is large, among the magnetic fluxes generated by the permanent magnet 511, the magnetic flux passing through the magnetic circuit A increases, and the Hall element
The output voltage of 521 increases. On the contrary, when the interval δ is small, the magnetic flux passing through the magnetic circuit B increases, and the Hall element
The output voltage of 521 decreases.

すなわち、磁性体リング12とアルミケース7との間の
間隔δの大小によって、ホール素子521によって磁気抵
抗の大きさを検出できることになり、その検出出力に基
づいて第1図に示した磁気軸受用電磁石3,4を制御する
ことにより間隔δを所定の値に制御できる。
That is, the magnitude of the magnetic resistance can be detected by the Hall element 521 depending on the size of the gap δ between the magnetic ring 12 and the aluminum case 7. Based on the detected output, the magnetic bearing shown in FIG. The interval δ can be controlled to a predetermined value by controlling the electromagnets 3 and 4.

第4図はこの発明の一実施例が適用されたターボ分子
ポンプの他の例を示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing another example of a turbo molecular pump to which an embodiment of the present invention is applied.

この第4図に示したターボ分子ポンプはロータ78を内
側に設けたいわゆるインナーロータ型に構成したもので
あって、前述の第1図に示したターボ分子ポンプとほぼ
同様にして構成される。すなわち、ロータ78には、その
中央部周面にモータロータ79が配置され、その両側に磁
気軸受ロータ部80,81および磁性体リング82,83が設けら
れる。そして、ロータ78を覆うようにアルミケース77が
設けられていて、モータロータ79に対向する部分にモー
タ用電磁石72が配置され、磁気軸受ロータ部80,81に対
向する部分に磁気軸受用電磁石73,74が配置され、磁性
体リング82,83に対向してセンサ75,76が設けられる。な
お、アルミケース77の外側が大気圧となっている。
The turbo molecular pump shown in FIG. 4 is of a so-called inner rotor type in which a rotor 78 is provided inside, and is constructed in substantially the same manner as the turbo molecular pump shown in FIG. That is, in the rotor 78, the motor rotor 79 is arranged on the peripheral surface of the central portion, and the magnetic bearing rotor portions 80, 81 and the magnetic material rings 82, 83 are provided on both sides of the motor rotor 79. An aluminum case 77 is provided so as to cover the rotor 78, a motor electromagnet 72 is arranged in a portion facing the motor rotor 79, and a magnetic bearing electromagnet 73, in a portion facing the magnetic bearing rotor portions 80, 81. 74 is arranged, and sensors 75 and 76 are provided so as to face the magnetic rings 82 and 83. The outside of the aluminum case 77 is at atmospheric pressure.

センサ75,76は前述の第2図および第3図に示したも
のとほぼ同様に構成されるが、この実施例においては、
永久磁石751,761がロータ78から遠い部分に設けられ、
ホール素子752,762はロータ78側に設けられる。このよ
うに、インナーロータ型でターボ分子ポンプを構成して
も、ロータ78とアルミケース77との隙間を良好に検出す
ることができる。
The sensors 75 and 76 are constructed in substantially the same manner as shown in FIGS. 2 and 3 above, but in this embodiment,
Permanent magnets 751 and 761 are provided in the part far from the rotor 78,
The hall elements 752, 762 are provided on the rotor 78 side. As described above, even if the inner rotor type turbo molecular pump is configured, the gap between the rotor 78 and the aluminum case 77 can be satisfactorily detected.

[発明の効果] 以上のように、この発明によれば、ヨークに設けられ
た永久磁石が生ずる磁束がヨークとロータによって作ら
れる磁気回路を通り、ロータのスピンドル軸との隙間変
化によって生ずる磁気抵抗の変化をホール素子によって
検出することにより、従来のような渦電流を用いること
なく、非接触でロータの浮上位置を検出することができ
る。
As described above, according to the present invention, the magnetic flux generated by the permanent magnet provided in the yoke passes through the magnetic circuit formed by the yoke and the rotor, and the magnetic resistance generated by the change in the clearance between the rotor and the spindle shaft. By detecting the change of the above with the Hall element, it is possible to detect the floating position of the rotor in a non-contact manner without using the eddy current as in the prior art.

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

第1図はこの発明の一実施例が適用されたターボ分子ポ
ンプの一例を示す断面図である。第2図は第1図に示す
線II−IIに沿う断面図である。第3図はこの発明の一実
施例の要部を示す断面図である。第4図はこの発明の一
実施例が適用されたターボ分子ポンプの他の例を示す断
面図である。第5図は従来の真空用スピンドルの応用例
であるターボ分子ポンプの構造を示す断面図である。第
6図は従来の渦電流方式を用いた位置センサの一例を示
す図である。 図において、1はスピンドル軸、2,72はモータ用電磁
石、3,4,73,74は磁気軸受用電磁石、5,6,75,76はセン
サ、7,77はアルミケース、8はアウタロータ、12,13,8
2,83は磁性体リング、78はロータ、501〜508はヨーク、
511〜514,751,761は永久磁石、521〜524,752,762はホー
ル素子、530は絶縁部材を示す。
FIG. 1 is a sectional view showing an example of a turbo molecular pump to which an embodiment of the present invention is applied. FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II shown in FIG. FIG. 3 is a sectional view showing the main part of one embodiment of the present invention. FIG. 4 is a sectional view showing another example of a turbo molecular pump to which an embodiment of the present invention is applied. FIG. 5 is a sectional view showing the structure of a turbo molecular pump which is an application example of a conventional vacuum spindle. FIG. 6 is a diagram showing an example of a conventional position sensor using the eddy current method. In the figure, 1 is a spindle shaft, 2,72 is a motor electromagnet, 3,4,73,74 are magnetic bearing electromagnets, 5,6,75,76 are sensors, 7,77 is an aluminum case, 8 is an outer rotor, 12,13,8
2,83 magnetic ring, 78 rotor, 501-508 yoke,
511 to 514,751,761 are permanent magnets, 521 to 524,752,762 are Hall elements, and 530 is an insulating member.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】電磁石を備えたスピンドル固定軸の外径面
が密閉用の非磁性部材によって覆われ、磁性体からなる
ロータが前記固定軸の周囲を磁気的に支持されながら回
転する磁気軸受装置において、前記ロータと前記スピン
ドル固定軸との隙間を非接触で検出するための磁気軸受
用位置検出装置であって、 前記スピンドル固定軸と前記非磁性部材の内面との間に
径方向に延びるように設けられ、それぞれが軸方向に所
定の隙間を有して対向するように配置された1対のヨー
ク、 前記1対のヨークのそれぞれのスピンドル固定軸側の隙
間に設けられる永久磁石、および 前記1対のヨークの前記非磁性部材側の隙間に設けら
れ、前記ロータの前記スピンドル固定軸に対する隙間変
化によって生ずる磁気抵抗の変化を検出するためのホー
ル素子を備えた、磁気軸受用位置検出装置。
1. A magnetic bearing device in which an outer diameter surface of a spindle fixed shaft provided with an electromagnet is covered with a non-magnetic member for sealing, and a rotor made of a magnetic material rotates while being magnetically supported around the fixed shaft. In a magnetic bearing position detecting device for detecting the gap between the rotor and the spindle fixed shaft in a non-contact manner, the position detecting device extending in the radial direction between the spindle fixed shaft and the inner surface of the non-magnetic member. And a pair of yokes arranged so as to face each other with a predetermined gap in the axial direction, permanent magnets provided in gaps on the spindle fixed shaft side of the pair of yokes, respectively, and A Hall element is provided in a gap between the pair of yokes on the side of the non-magnetic member to detect a change in magnetic resistance caused by a change in a gap between the rotor and the spindle fixed shaft. Example was, the position detecting device for a magnetic bearing.
【請求項2】電磁石を備えたスピンドルのハウジングの
内径面が密閉用の非磁性部材で覆われ、磁性体からなる
ロータが前記ハウジング内で磁気的に支持されながら回
転する磁気軸受装置において、前記ロータと前記ハウジ
ング間の隙間を非接触で検出するための磁気軸受用位置
検出装置であって、 前記ハウジングに外方に径方向に延びるように設けら
れ、それぞれが軸方向に所定の隙間を有して対向するよ
うに設けられた1対のヨーク、 前記1対のヨークの前記ロータに遠い側に設けられる永
久磁石、および 前記1対のヨークの前記ロータ側の隙間に設けられ、前
記ロータのハウジングに対する隙間変化によって生ずる
磁気抵抗の変化を検出するためのホール素子を備えた、
磁気軸受用位置検出装置。
2. A magnetic bearing device in which an inner diameter surface of a housing of a spindle equipped with an electromagnet is covered with a non-magnetic member for sealing, and a rotor made of a magnetic material rotates while being magnetically supported in the housing. A magnetic bearing position detecting device for detecting a gap between a rotor and the housing in a non-contact manner, wherein the position detecting device is provided on the housing so as to extend radially outward, and each has a predetermined gap in the axial direction. And a pair of yokes provided so as to face each other, a permanent magnet provided on a side of the pair of yokes far from the rotor, and a pair of yokes provided on a gap between the pair of yokes on the rotor side. With a Hall element for detecting the change in magnetic resistance caused by the change in the gap to the housing,
Position detector for magnetic bearings.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107238345A (en) * 2017-06-15 2017-10-10 大连理工大学 Air supporting rotor gyro dynamic pressure motor gap self-operated measuring unit and method

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6784581B1 (en) * 2003-03-19 2004-08-31 Cheng-Kang Chen Magnetic floating bearing of a fan, which locates rotary shaft by means of distribution of magnetic force
CN113833755B (en) * 2021-09-02 2023-08-15 中国科学院深圳先进技术研究院 Magnetic suspension bearing

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5428162A (en) * 1977-08-04 1979-03-02 Dainippon Screen Mfg Magnetic sensor
JPS61154324U (en) * 1985-03-18 1986-09-25
JPS62100602A (en) * 1985-10-28 1987-05-11 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Bearing gap sensor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107238345A (en) * 2017-06-15 2017-10-10 大连理工大学 Air supporting rotor gyro dynamic pressure motor gap self-operated measuring unit and method
CN107238345B (en) * 2017-06-15 2019-03-05 大连理工大学 Air bearing rotor gyro dynamic pressure motor gap self-operated measuring unit and method

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