JP3432716B2 - 圧力発生装置及びモータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、翼の回転により作
動流体を一方向に送り出して負圧や正圧を発生させる装
置であって、例えばターボ分子ポンプのように、その圧
力（例えば負圧）が翼に作用してモ−タの回転軸にスラ
スト方向の負荷がかかる圧力発生装置及びモータに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、スパッタリング装置、ＣＶＤ装
置、エッチング装置等の半導体関連装置および電子顕微
鏡、表面分析装置、環境試験装置などにおいて、超高真
空状態を得るためにターボ分子ポンプが使用されてい
る。ターボ分子ポンプは、モータにより動翼を回転させ
て分子流を作ることにより気体を排気して真空を発生さ
せるものである。超高真空を得るためにはモータの回転
軸を高速回転させることが必要であり、高速回転を円滑
にするには高速回転に適した軸受を採用する必要があ
る。

【０００３】従来、このような高速回転する回転軸に対
しては、一般にボールベアリングが使用されていた。ボ
ールベアリングにはその作動を円滑にするために潤滑油
が供給される。ところが、ターボ分子ポンプのように超
高真空を作り出すポンプでは、ベアリングのための潤滑
油が高い真空度のために気化してしまい、超高真空を得
られないばかりか、気化した潤滑油が真空室に流入して
汚染を引き起こすという問題があった。 このため、潤滑
油を使用しなくて済むように、空気軸受や磁気軸受等の
非接触式の軸受を使用して回転軸の移動を規制するター
ボ分子ポンプが提案されている（実開昭６３−１４８９
４号公報、特開平２−１６３８９号公報等）。例えば特
開平２−１６３８９号公報には、空気軸受と磁気軸受を
使用してモータの回転軸の移動を規制する図５に示すタ
ーボ分子ポンプが開示されている。

【０００４】図５に示すターボ分子ポンプ６１では、動
翼６２ａを有するロータ６２が取付けられたモータ６３
の回転軸６４は、磁気軸受６５と空気軸受６６によって
ラジアル方向およびスラスト方向の移動が規制されてい
た。磁気軸受６５はハウジング６７からロータ６２の凹
部６２ｂ内に延出する円柱状の延出部６７ａに、凹部６
２ｂの内周面と対向する位置に複数の磁石を備え、磁石
による反発力を利用するものであった。また、空気軸受
６６は回転軸６４のケーシング６８から突出した基端部
に動圧軸受部６９を設け、この動圧軸受部６９の面上に
形成された動圧溝によって圧力気体膜を形成するもので
あった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ターボ分子ポンプ６１
では、動翼６２ａと静翼７０との相対回転によって空気
が排気されて超高真空状態が作られる。このとき、排気
によって生じた負圧がロータ６２に作用し、回転軸６４
にはロータ６２側に引込まれるスラスト方向の負荷
（力）が働くことになる。

【０００６】ターボ分子ポンプ等の超高真空を作り出す
装置においては、この負圧によって回転軸のスラスト方
向に働く負荷が大きいため、最大負荷を受けても回転軸
を非接触に支持できるような軸受を採用する必要があ
る。例えば空気軸受であれば広い圧力気体膜を確保すべ
く、その配設数の増加や大型化などの対策が必要であ
り、磁気軸受であれば磁石の反発力を強く確保すべく、
磁石の配設数の増加や大型化などの対策が必要であっ
た。

【０００７】このため、軸受をモータのケーシング内に
収めようとすると、モータの大型化やその構造の複雑化
がもたらされるという問題があった。また、モータの大
型化等を避けようとすると、図５に示したポンプ構造の
ように、モータのケーシング外に軸受を設けざるを得な
かった。このため、ポンプの製造時にモータとは別に軸
受の組付けを行わなければならず組付工数が増えると共
に、軸受の配設スペースの確保や、軸受の取付けができ
る形状に部品の設計や加工を行わなければならなかっ
た。

【０００８】また、回転軸の移動を規制する軸受を磁気
軸受だけで構成するターボ分子ポンプ用のモータが提案
され実用化されてはいるが、モータに磁気軸受をコンパ
クトに収めるため、磁力の強い高価な磁性材料を使用
し、さらに複雑な励磁制御回路を必要とするため、相当
高価なものになるばかりでなく、 全体の構造も複雑にな
っていた。

【０００９】本発明は上記の課題を解決するためなされ
たものであり、その第１の目的は、モータの軸受を潤滑
油等による汚染の心配がない非接触式とした圧力発生装
置において、装置駆動時に回転軸にかかるスラスト方向
の負荷を相殺し、スラスト変位を小さく抑えることによ
りモータを小型化できる圧力発生装置及びモータを提供
することにある。第２の目的は、第１の目的を達成する
ために必要となる装置の構造変更をなるべく小さく抑え
ることにある。第３の目的は、装置の構造変更をモータ
の構造変更だけで済ませることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記第１、第２の目的を
達成するために請求項１に記載の発明では、非接触式の
軸受によりラジアル方向及びスラスト方向の移動が規制
された回転軸を備えるモータと、前記回転軸に取付けら
れた翼とを備え、前記翼の回転により作動流体を一方向
に送り出して負圧または正圧を発生させる圧力発生装置
であって、前記負圧または正圧が前記翼に作用して前記
回転軸にスラスト方向にかかる負荷と逆向きの対抗力
が、負圧または正圧の導入により該回転軸に働くように
設けられた室と、前記室に負圧または正圧を導入するた
めの圧力通路とを備え、前記室は、前記モータのケーシ
ング内に設けられた閉塞室であって、該閉塞室には前記
回転軸に一体回転可能に設けられた回転子の前記翼と反
対側の端面と、前記回転軸の前記翼と反対側の端面との
少なくとも一方が露出している。

【００１１】第３の目的を達成するために請求項２に記
載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記圧
力通路は前記回転軸に透設された連通孔である。

【００１２】請求項３に記載の発明では、請求項１又は
請求項２に記載の発明において、前記圧力通路は、前記
翼に作用する前記負圧または正圧を前記閉塞室に導入す
るものである。

【００１３】請求項４に記載の発明では、モータは、請
求項１又は請求項２に記載のモータ構造を有する。請求
項５に記載の発明では、請求項４に記載の発明におい
て、前記回転軸のラジアル方向の移動を規制する非接触
式の軸受は、前記回転軸に一体回転可能に設けられた回
転子の外周面に沿うように圧力気体膜を形成する空気軸
受であって、前記圧力気体膜を形成する空気が前記閉塞
室に流出することを防止するガスシールを備えている。

【００１４】（作用）請求項１に記載の発明によれば、
モ−タが駆動され、回転軸に取付けられた翼が回転して
作動流体が一方向に送り出されることにより負圧または
正圧が発生する。この負圧または正圧は翼に作用するた
め、回転軸にはスラスト方向に負荷がかかる。一方、室
には圧力通路を通じて負圧または正圧は導入される。こ
のため、回転軸にはスラスト方向の負荷と逆向きの対抗
力が働く。この結果、回転軸にスラスト方向にかかる負
荷が相殺され、回転軸のスラスト方向の移動を規制する
軸受に要求される規制力が小さくなる。このため、スラ
スト方向の移動を規制する非接触式の軸受が小型で済
み、モータの小型化が図れるようになる。

【００１５】また、翼に作用する負圧または正圧は圧力
通路を通じてモータのケーシング内に設けられた閉塞室
に導入される。そして、閉塞室に導入された圧は、この
閉塞室内に露出する、回転子と回転軸の翼と反対側の端
面に作用する。このため、回転軸には翼に作用する圧に
よるスラスト方向の負荷と逆向きの対抗力が働く。閉塞
室がモ−タのケ−シング内に設けられているので、モ−
タの組付けの他は、圧力通路の組付けだけで済む。

【００１６】請求項２に記載の発明によれば、翼に作用
する負圧または正圧は回転軸に透設された連通孔を通じ
て閉塞室に導入される。このため、負圧または正圧を導
入するための配管等の部材が不要となり、このような部
材の組付けの手間が省ける。請求項３に記載の発明によ
れば、請求項１又は請求項２に記載の発明と同様の効果
が得られる。

【００１７】請求項４に記載の発明によれば、請求項１
又は請求項２に記載のモータを圧力発生装置に使用する
ことにより、請求項１又は請求項２に記載の発明と同様
の作用が得られる。

【００１８】請求項５に記載の発明によれば、回転軸は
回転子の外周面に沿うように圧力気体膜を形成する空気
軸受により、そのラジアル方向の移動が規制される。圧
力気体膜を形成する空気の閉塞室への流出はガスシール
により阻止される。従って、空気軸受からの空気の漏れ
等によって閉塞室内の負圧または正圧を弱めることがな
い。つまり、回転軸に働く対抗力を弱めることがない。
また、固定子の外周面に沿うように圧力気体膜が形成さ
れる空気軸受なので、要求される圧力気体膜の面積の割
りに軸受容積が小さくて済む。従って、モータが一層小
型化される。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明をターボ分子モータ
に具体化した一実施形態を図面を参照して説明する。

【００２０】図１は、本実施形態のターボ分子ポンプを
示す。圧力発生装置としてのターボ分子ポンプ１は、真
空室（図示せず）から排気する空気の引込口となる吸気
口３ａを有する筒状のアッパハウジング３と、ロアハウ
ジング４とからなる。アッパハウジング３の内周面に
は、複数の静翼５が支持部材６により内方へ放射状に延
出する状態に取付けられている。

【００２１】また、アッパハウジング３の下端開口には
略円環状の支持部材７が嵌合されている。支持部材７に
はその上面に環状に延びる凹部７ａが形成され、凹部７
ａの底面上一箇所にその下面側に貫通する貫通穴７ｂが
形成されている。排気管８は貫通穴７ｂに接続された状
態で、支持部材７を介してアッパハウジング３にボルト
９ａを用いて固定されている。また、支持部材７は排気
管８以外の部分で複数のボルト９ｂ（但し、同図では１
本のみ図示）によりアッパハウジング３に固定されてい
る。ロアハウジング４は複数のボルト９ｃを用いて支持
部材７に対して固定されている。排気管８は途中で屈曲
してロアハウジング４の外側に開口４ａを介して引き出
されており、その先端部は排気口８ａを有するフランジ
状に形成されている。

【００２２】モータとしてのブラシレスモータ（以下、
単にモータという）１０は支持部材７の内周面にそのケ
ーシング１１の外周面を当接させた状態で支持され、回
転軸１２を吸気口３ａ側に突出させた状態で配置されて
いる。支持部材７とアッパハウジング３の間、及び支持
部材７とモータ１０との間にはシール部材１３，１４が
それぞれ介されている。支持部材７の上面と吸気口３と
の間の空間が空気引込室Ｒとなっている。空気引込室Ｒ
は各シール部材１３，１４により気密性高く密閉されて
いる。

【００２３】回転軸１２の先端部には翼としてのロータ
１５がナット１６を締結することで取付けられている。
ロータ１５は略有底円筒状を有し、その外周面上には静
翼５の間隙に入り込む複数の動翼１７が放射状に延出し
ている。モータ１０が駆動されてロータ１５が回転した
ときに、動翼１７が静翼５に対して回転することで吸気
口３ａ側の空気を強制的に引込んで排気口８ａ側へ排出
する吸引力が生じるようになっている。

【００２４】ロータ１５が回転して排気が行われること
により吸気口３ａには負圧が作用する。この負圧を引き
出すための管路１８がアッパハウジング３の側部から延
びて管路１９に接続されている。管路１９はモータ１０
の室としての閉塞室Ｒ１から延出している。管路１８，
１９により圧力通路が構成される。なお、負圧を引き出
す圧力通路としての管路は、排気口８ａ（排気管８）か
ら引き出してもよい。

【００２５】次にモータ１２の構造について説明する。
図１，図２に示すように、ケーシング１１の内周面前端
側（図２における右端側）には内方へ環状に突出する突
出部１１ａが形成され、突出部１１ａよりも前側に段部
１１ｂが形成されている。段部１１ｂには略円環状の閉
塞部材２０が嵌合された状態でボルト（図示せず）を用
いて固定されている。閉塞部材２０にはその中央に軸心
を通るように挿通孔２０ａが形成されている。

【００２６】また、ケーシング１１の内周面後端側には
回転軸１２の基端に相当する位置に、略円環状の閉塞部
材２１が嵌合されている。ケーシング１１内において、
両閉塞部材２０，２１に挟まれた領域にモータ室２２が
形成されている。

【００２７】モータ室２２には回転軸１２が回転可能に
収容されている。回転軸１２にはモータ室２２の両端部
に相当する二位置にブッシュ２３がそれぞれ固定され、
両ブッシュ２３，２３間に回転子を構成する界磁マグネ
ット２４が保持されている。界磁マグネット２４は回転
軸１２の周囲において４個の永久磁石片を互いに隣接す
る磁極が異極となるように円環状に交互に配置して構成
されている。両ブッシュ２３，２３の対向部外周には周
方向に切欠いた段部２３ａ（図２にのみ図示）がそれぞ
れ形成されており、両段部２３ａ，２３ａ間にはセラミ
ックス材料によって形成された筒状カバー２５が固定さ
れている。筒状カバー２５は界磁マグネット２４の外周
面を包囲している。なお、ブッシュ２３はバランス調整
の機能を有する。

【００２８】前側のブッシュ２３の外側端面には円環状
を有する永久磁石２６が回転軸１２に外嵌された状態で
固着されている。この永久磁石２６と対向するように閉
塞部材２０の内側面には円環状の永久磁石２７が回転軸
１２を遊挿する状態で埋設されている。また、後側のブ
ッシュ２３の外側端面には円環状を有する永久磁石２８
が回転軸１２に外嵌された状態で固着されている。この
永久磁石２８と対向するように閉塞部材２１の内側面に
は円環状の永久磁石２９が回転軸１２を遊挿する状態で
埋設されている。永久磁石２６及び永久磁石２８は同じ
サイズで同軸上に配置され、永久磁石２７及び永久磁石
２９は同じサイズで同軸上に配置されている。永久磁石
２６〜２９の材質はネオジウム系磁石である。なお、永
久磁石２６〜２９の材質として、サマリウム系磁石、フ
ェライト系磁石などを使用してもよい。

【００２９】二対の永久磁石２６〜２９は、対をなすも
の同士が互いの対向面が異極となるように配置され、対
をなすもの同士の間に反発力が作用するようになってい
る。回転軸１２は界磁マグネット２４を挟む前後に設け
られた一対の永久磁石２６，２７からなる磁気軸受３０
により回転軸１２のスラスト方向前側への移動が規制さ
れ、一対の永久磁石２８，２９からなる磁気軸受３１に
より回転軸１２のスラスト方向後側への移動が規制され
る。各磁気軸受３０，３１を構成する永久磁石２６〜２
９の対をなすもの同士の反発力はそれぞれ等しい。な
お、両磁気軸受３０，３１によりスラスト方向の移動を
規制する非接触式の軸受が構成される。

【００３０】回転軸１２に対しブッシュ２３、界磁マグ
ネット２４、筒状カバー２５及び永久磁石２６，２８を
一体的に固定することにより回転子としての回転体３２
が構成される。回転体３２の周囲には電気絶縁性セラミ
ック材料によって筒状に形成された包囲部材３３が配置
されている。包囲部材３３は、その外周面両端部がケー
シング１１の突出部１１ａと後側の閉塞部材２１に固着
されることで支持されている。包囲部材３３の内周面
は、接触摺動性に優れた周面となるように研磨加工され
ている。なお、筒状カバー２５及び包囲部材３３を、例
えば窒化ほう素、アルミナ、ジルコニア、窒化アルミニ
ウム、窒化珪素などの焼結材料とすることもでき、電気
絶縁性を要求されない筒状カバー２５には炭化珪素焼結
体を使用することもできる。

【００３１】また、図３に示すように、筒状カバー２５
の外周面上には、その軸方向中央部分において所定幅で
周方向に延びる二列の空気軸受部３４が形成されてい
る。空気軸受部３４は複数のヘリングボーン状の動圧溝
３４ａが周方向に等間隔で形成されることで構成されて
いる。なお、包囲部材３３と空気軸受部３４とより空気
軸受が構成されている。

【００３２】また、筒状カバー２５の外周面上において
空気軸受部３４の前後の領域にはガスシール部３５，３
６が形成されている。各ガスシール部３５，３６はスパ
イラル状のガスシール溝３５ａ，３６ａが形成されるこ
とで構成されている。空気軸受部３４の表面域には回転
軸１２の回転時に動圧溝３４ａの作用によって圧力気体
膜が形成される。ガスシール溝３５ａは圧力気体膜を形
成する空気が回転軸１２の先端側に漏れないようにシー
ルをし、ガスシール溝３６ａは圧力気体膜を形成する空
気が回転軸１２の基端側に漏れないようにシールをして
いる。

【００３３】こうしてケーシング１１内における回転軸
１２の基端側には、閉塞部材２１、後側のブッシュ２
３、包囲部材３３及びガスシール部３６によって囲まれ
た閉塞室Ｒ１（図３における黒塗り部分）が形成されて
いる。この閉塞室Ｒ１には回転軸１２と回転体３２のそ
れぞれの後端面が露出する状態にある。そして、管路１
９はケーシング１１及び閉塞部材２１嵌挿されて閉塞室
Ｒ１に連通されている。このため、吸気口３ａにて発生
する負圧は、各管路１８，１９を通じて閉塞室Ｒ１に導
入される。なお、管路１９を吸気管８に嵌挿して閉塞室
Ｒ１と吸気管８とを連通させる構成でもよく、この場合
は、吸気管８内の空気を強制的に排出させるために設け
られた補助ポンプによる負圧が閉塞室Ｒ１に導入される
ことになる。

【００３４】図３に示すように、包囲部材３３にはその
軸方向において筒状カバー２５の外周面上に形成された
動圧溝３４ａおよびガスシール溝３５ａ，３６ａの各形
成領域を区画する２つの狭い無地領域と対向する三位置
に給気孔３３ａが形成されている。給気孔３３ａは包囲
部材３３の周方向に等間隔に三列形成されており、計９
個設けられている。

【００３５】図２に示すように、給気管３７は閉塞部材
２１を貫通して包囲部材３３の外周面側の隙間に連通す
るように設けられ、大気に開放されている。ブラシレス
モータ１０が駆動される際は、各給気孔３３ａを通して
包囲部材３３の内周面と筒状カバー２５の外周面との隙
間に空気が動圧溝３４ａにより導入される。回転体３２
が所定方向に回転したときの動圧溝３４ａの作用に基づ
き、筒状カバー２５と包囲部材３３との隙間への空気の
導入が促進されて圧力気体膜が形成され、回転軸１２の
ラジアル方向の移動が規制される。

【００３６】また、ケーシング１１の内周面には円筒状
のヨーク３８が設けられている。包囲部材３３の外周面
には三つの電機子コイル４０が周方向に等間隔に配設さ
れている。各電機子コイル４０の周方向の機械角はほぼ
９０〜１２０°となっている。

【００３７】包囲部材３３の外周面上にはその軸方向に
おいて各電機子コイル４０と並ぶ位置に磁気センサ（ホ
ール素子）４１が設けられている。そして、磁気センサ
４１が界磁マグネット２４を構成する永久磁石片の磁極
を検出して得られる回転数検出信号が、各電機子コイル
４０を流れる電流の制御にフィードバックされ、これに
より回転軸１２が定速制御される。

【００３８】次に、このように構成された装置の動作に
ついて説明する。回転体３２が所定方向に回転駆動され
ると、空気は給気管３７を通って各給気孔３３ａを通過
して包囲部材３３と筒状カバー２５との隙間に供給され
る。動圧溝３４ａの作用により圧力気体膜が形成され、
回転体３２は包囲部材３３に対して浮上するとともに、
回転軸１２は非接触状態でラジアル方向の移動が規制さ
れる。また、回転体３２は磁気軸受３０を構成する永久
磁石２６，２７の反発力と、磁気軸受３１を構成する永
久磁石２８，２９の反発力とによりそのスラスト方向の
移動が規制される。

【００３９】モータ１０の駆動開始時には、吸気口３ａ
の圧力が大気圧になっている。モータ１０の駆動が開始
されてロータ１５が回転すると、動翼１７と静翼５との
相対回転によって吸気口３ａから空気が引込まれて排気
管８を通って排気される。真空室内の真空度が高まるに
連れて、吸気口３ａにおける負圧が徐々に低下する。吸
気口３ａにおける負圧は管路１８，１９を通じてモータ
１２のケーシング１１内の閉塞室Ｒ１に導入される。こ
の結果、吸気口３ａと閉塞室Ｒ１とは常に同じ負圧とな
る。

【００４０】ここで、吸気口３ａが負圧になることによ
ってロータ１５を吸気口３ａ側へ引込もうとする図３に
矢印で示す向きのスラスト方向の負荷が回転軸１２に働
く。このため、真空室内の真空度が高まって回転軸１２
に働くスラスト負荷容量が次第に大きくなるに連れて、
回転軸１２が受けるスラスト方向の負荷が大きくなる。
しかし、閉塞室Ｒ１が吸気口３ａと同じ負圧になるた
め、この負圧が閉塞室Ｒ１内に露出する回転軸１２及び
回転体３２の各後端面に作用する。このため、回転軸１
２にはスラスト方向にロータ１５側と反対向きの力、す
なわち吸気口３ａの負圧による回転軸１２のスラスト方
向の引込力に対抗する力が作用することになる。

【００４１】従って、真空度に関係なくスラスト方向に
かかる負荷はロータ１５の重量のみとなり、一対の磁気
軸受３０，３１を構成する各永久磁石２６〜２９のサイ
ズを小さなもので済ませられる。つまり、一対の磁気軸
受３０，３１を構成する各永久磁石２６〜２９のサイズ
を小さくしても、ターボ分子ポンプ１が最大真空度に達
するまで駆動されたときに、スラスト方向の変位がほと
んどなく、各永久磁石２６〜２９の対をなすもの同士が
接触することがなく、軸受として支障なく機能する。

【００４２】以上詳述したように本実施形態によれば、
次に示す特徴的効果が得られる。 （１）ロータ１５に作用する負圧を閉塞室Ｒ１に導入さ
せることにより、回転軸１２にスラスト方向にかかる負
荷を相殺できるので、回転軸１２をスラスト方向の移動
を規制する磁気軸受３０，３１を小型にしても、スラス
ト変位がない磁気軸受３０，３１が得られ、ひいてはモ
ータ１０の小型化を図ることができる。よって、小型な
モータ１０を採用したターボ分子ポンプ１の小型化を図
ることができる。

【００４３】（２）閉塞室Ｒ１はモータ１０のケーシン
グ１１内に設けられているので、配管１８を組付けるだ
けの簡単な構造変更だけで実現できる。 （３）閉塞室Ｒ１には回転体３２と回転軸１２の両後端
面が露出するようにしたので、回転軸１２に働くことに
なる対抗力はスラスト負荷を相殺することができる。

【００４４】（４）ガスシール溝３６ａが形成されたガ
スシール３６を空気軸受部３４の後端側に設け、空気軸
受部３４に形成される圧力気体膜の空気が閉塞室Ｒ１に
漏れないようにし、閉塞室Ｒ１内の負圧が高く保持され
るようにしたので、回転軸１２に働くことになる対抗力
が弱まることを確実に防止できる。

【００４５】（５）界磁マグネット２４の外周面を包囲
する筒状カバー２５の外周面上に動圧溝３４ａを形成
し、回転軸１４のラジアル方向の移動を規制する空気軸
受部３４としたので、ブラシレスモータ１を小型で簡単
な構造とすることができる。

【００４６】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ことはなく、例えば次のような形態に変更することが可
能である。 （ｎ）図４に示すように、モータ１０の回転軸１２にそ
の先端面と閉塞室Ｒ１とを連通する連通孔１２ａを透設
し、この連通孔１２ａを閉塞室Ｒ１に負圧を導入するた
めの圧力通路とした構成としてもよい。この構成によれ
ば、配管１８，１９が不要となり、モータ１０の構造の
変更だけで、回転軸１２にかかるスラスト方向の負荷の
最大値を結果的に小さく抑えることができ、スラスト方
向の移動を規制する磁気軸受を小型にできる。よって、
モータ１０及びターボ分子ポンプ１の小型化を図ること
ができる。

【００４７】（ｑ）ターボ分子ポンプ以外の装置におい
て実施してもよい。例えばコンプレッサで実施してもよ
い。コンプレッサでは、大気圧を超える圧縮圧が翼に作
用するため、ターボ分子ポンプのような真空ポンプの場
合と異なり、回転軸にかかるスラスト方向の負荷の向き
が逆方向になるが、閉塞室Ｒ１に圧縮圧が導入されるこ
とにより、その負荷に対抗する対抗力が回転軸１２に働
くことになるので、回転軸１２に働く負荷を結果的に小
さく抑えることができる。これにより回転軸１２のスラ
スト方向の移動を規制する非接触式の軸受を小さくで
き、ひいてはモータ１０の小型化、さらにコンプレッサ
の小型化を図ることができる。

【００４８】（ｔ）回転体３２と回転軸１２の両端面に
負圧を作用させるようにしたが、このうちいずれか一方
の端面だけを露出するような閉塞室としてもよい。 （ｓ）回転軸のラジアル方向の移動を規制する非接触式
の軸受を磁気軸受としてもよい。この構成によっても、
回転軸のスラスト方向の移動を規制する磁気軸受を小型
にでき、モータ及びターボ分子ポンプの小型化を図るこ
とができる。

【００４９】（ｘ）圧力発生装置に採用されるモータは
ブラシレスモータに限定されない。請求項に係る発明以
外であって、前記実施形態から把握される技術的思想を
その効果とともに以下に記載する。

【００５０】

【００５１】（ロ）回転軸を回転させるための回転子と
電機子とを備え、前記回転軸に取付けられる翼の回転に
よって作動流体の排出または圧縮を行うための装置に使
用されるモータであって、前記回転軸のラジアル方向の
移動を規制するための非接触式の軸受と、前記回転軸の
スラスト方向の移動を規制するための非接触式の軸受
と、前記翼に作用する負圧または正圧が導入されること
により、前記翼に負圧または正圧が作用して前記回転軸
にスラスト方向にかかる負荷と逆向きの対抗力が該回転
軸に働くようにするための室と、前記室に前記翼に作用
する負圧または正圧を導入するための圧力通路とを備え
ている。この構成によれば、請求項１に記載の発明と同
様の効果が得られる。

【００５２】（ハ）請求項１において、前記圧力発生装
置は、非接触式の軸受によりラジアル方向及びスラスト
方向の移動が規制された回転軸を備えるモータと、前記
回転軸に取付けられた動翼と、該動翼の回転によって分
子流を作るために必要な静翼とを備えるターボ分子ポン
プであって、前記動翼の回転による作動流体の排気によ
って生じる負圧が導入されることにより、該負圧が前記
動翼に作用して前記回転軸にかかるスラスト方向の負荷
と逆向きの対抗力が該回転軸に働くようにするための室
と、前記動翼に作用する負圧を前記室に導入するための
圧力通路とを備えている。この構成によれば、ターボ分
子ポンプにおいて、負圧が動翼に作用して回転軸にスラ
スト方向にかかる負荷の割りに、回転軸をスラスト方向
に規制する軸受を小型にでき、モータの小型化やターボ
分子ポンプの小型化を図ることができる。

【００５３】（ニ）請求項１〜請求項３及び前記（ハ）
のいずれか一項において、前記圧力発生装置は、真空ポ
ンプである。この構成によっても、請求項１〜請求項３
及び前記（ハ）のいずれか一項に係る発明と同様の効果
が得られる。なお、ターボ分子ポンプ１により真空ポン
プが構成される。

【００５４】（ホ）請求項２〜請求項５のいずれか一項
において、前記圧力通路は、翼の回転によって生じる負
圧または正圧を、前記モータのケーシング内にある前記
閉塞室に導入するための配管である。この構成によって
も、請求項２〜請求項５のいずれか一項に係る発明と同
様の効果が得られる。

【００５５】（ヘ）請求項５において、前記空気軸受は
動圧軸受と静圧軸受で構成される。この構成によれば、
回転軸のスラスト方向の移動をより強く規制できる。な
お、加圧空気を積極的に導入するための給気孔３３ａ等
により静圧軸受が構成され、空気を導入する作用を引き
起こす動圧溝３４ａ等により動圧軸受が構成される。

【００５６】また、本明細書中において使用した技術用
語を次のように定義する。 「圧力発生装置：モータの回転軸に設けられた翼の回転
により作動流体を所定方向に送り出して負圧や正圧等の
所定圧を得るための装置であって、例えばポンプや圧縮
機が含まれる。」 「非接触式の軸受：回転軸を空間を介して非接触状態で
支持する軸受であって、例えば空気軸受や磁気軸受が含
まれる。」

【００５７】

【発明の効果】以上詳述したように請求項１及び請求項
３に記載の発明によれば、回転軸のスラスト方向の負荷
の原因となる負圧または正圧を圧力通路を通じて室に導
入して、その負荷と逆向きの対抗力を回転軸に働かせる
ようにしたので、その負荷の割に小さな軸受で済ませら
れ、モータの小型化、ひいては圧力発生装置の小型化を
図ることができる。

【００５８】また、請求項１及び請求項４に記載の発明
によれば、回転子と回転軸との少なくとも一方の翼と反
対側の端面が露出しているモータのケーシング内の閉塞
室を室とししたので、装置の構造変更をなるべく少しで
済ませることができる。

【００５９】請求項２及び請求項４に記載の発明によれ
ば、回転軸に透設した連通孔を通じて負圧または正圧を
閉塞室に導入するようにしたので、管路等の部材を必要
とせず、モータの構造変更だけで済ませられる。

【００６０】請求項５に記載の発明によれば、回転子の
外周面に沿うように圧力気体膜を形成する空気軸受によ
り回転軸のラジアル方向の移動を規制するとともに、圧
力気体膜の空気の閉塞室への流出をガスシールにより防
止したので、空気軸受も小型にでき、モータを一層小型
化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ターボ分子ポンプを示す側断面図。

【図２】ブラシレスモータを示す側断面図。

【図３】回転体を構成する筒状カバーの外周面を示す側
面図。

【図４】別例のターボ分子ポンプを示す側断面図。

【図５】従来のターボ分子ポンプを示す側断面図。

【符号の説明】

１…圧力発生装置としてのターボ分子ポンプ、５…静
翼、１０…モータとしてのブラシレスモータ、１１…ケ
ーシング、１２…回転軸、１２ａ…圧力通路としての連
通孔、１５…翼としてのロータ、１７…翼を構成する動
翼、１８…圧力通路を構成する管路、１９…圧力通路を
構成する管路、２４…回転子を構成する界磁マグネッ
ト、３２…回転子としての回転体、３０，３１…非接触
式の軸受としての磁気軸受、３３…非接触式の軸受及び
空気軸受を構成する包囲部材、３４…非接触式の軸受及
び空気軸受を構成する空気軸受部、３４ａ…非接触式の
軸受及び空気軸受を構成する動圧溝、３６…ガスシー
ル、３６ａ…ガスシール溝、Ｒ１…室としての閉塞室。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04D 19/04 F16C 32/00 H02K 7/08 H02K 7/09 H02K 21/14

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非接触式の軸受によりラジアル方向及び
   スラスト方向の移動が規制された回転軸を備えるモータ
   と、前記回転軸に取付けられた翼とを備え、前記翼の回
   転により作動流体を一方向に送り出して負圧または正圧
   を発生させる圧力発生装置であって、 前記負圧または正圧が前記翼に作用して前記回転軸にス
   ラスト方向にかかる負荷と逆向きの対抗力が、負圧また
   は正圧の導入により該回転軸に働くように設けられた室
   と、前記室に負圧または正圧を導入するための圧力通路
   とを備え、 前記室は、前記モータのケーシング内に設けられた閉塞
   室であって、該閉塞室には前記回転軸に一体回転可能に
   設けられた回転子の前記翼と反対側の端面と、前記回転
   軸の前記翼と反対側の端面との少なくとも一方が露出す
   る 圧力発生装置。
2. 【請求項２】 前記圧力通路は前記回転軸に透設された
   連通孔である請求項１に記載の圧力発生装置。
3. 【請求項３】 前記圧力通路は、前記翼に作用する前記
   負圧または正圧を前記閉塞室に導入するものである請求
   項１又は請求項２に記載の圧力発生装置。
4. 【請求項４】 請求項１又は請求項２に記載のモータ。
5. 【請求項５】 前記回転軸のラジアル方向の移動を規制
   する非接触式の軸受は、前記回転軸に一体回転可能に設
   けられた回転子の外周面に沿うように圧力気体膜を形成
   する空気軸受であって、前記圧力気体膜を形成する空気
   が前記閉塞室に流出することを防止するガスシールを備
   えた請求項４に記載のモータ。