JP3446917B2 - ターボ分子ポンプ - Google Patents
ターボ分子ポンプInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超高真空排気に使
用されるターボ分子ポンプに関し、特に、大気突入に対
する信頼性を向上したターボ分子ポンプに関する。 【０００２】 【従来の技術】ターボ分子ポンプをはじめとする真空ポ
ンプ等の高速回転機器においては、良好な真空を得るた
めにオイルフリーであることが要求され、また、工作機
械用高速スピンドル等の高速回転体を非接触で支持する
ことが要求されている。そこで、従来形の油潤滑を利用
した軸受に代えて磁気軸受を用いるターボ分子ポンプが
知られている。この磁気軸受は、回転軸を非接触で浮上
させて回転させることにより、発生する振動を減少させ
ることができる。 【０００３】図６は従来のターボ分子ポンプの略断面図
である。図６において、ターボ分子ポンプは、ケースの
内側にスペーサ４を介して取り付けられた固定翼体３
と、駆動軸５に取り付けられるとともに固定翼体３に対
向して設置された排気用翼体１とによってタービン翼を
形成し、固定翼体３に対して排気用翼体１を高速回転さ
せることによって気体分子を一方向へ移送させる構成で
ある。 【０００４】このターボ分子ポンプにおいて、排気用翼
体１および駆動軸５の回転体を非接触で支持する磁気軸
受装置は、回転体の半径方向に電磁石を設けたラジアル
磁気軸受２１，２２と、軸方向に電磁石を設けたスラス
ト軸受２３とを備え、この電磁石とほぼ同位置に回転体
の状態を検出するラジアルセンサ１３，１４，スラスト
センサ１５等の変位センサを設置してフィードバック制
御系を構成し、各電磁石に流れる電流を調節して電磁石
の吸引力を調節し、回転体を中心位置に支持している。 【０００５】電磁石は、回転軸を挟んで対向して配置さ
れており、各電磁石にＰＩＤ制御等により定められる励
磁電流を励磁アンプを介して流すことによって、対向す
る電磁石どうしで回転軸を吸引しあい、回転軸を適当な
位置に制御している。これによって、磁気浮上制御を行
っている。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】従来の磁気軸受型ター
ボ分子ポンプにおいて、排気運転時にバルブ誤動作等に
よって吸気口あるいは排気口から急激に大気が流入する
と、排気用翼体はこの大気突入によって過大な揚力を発
生する。この揚力は過大であるため、磁気軸受によって
は磁気浮上制御が困難となり、排気用翼体を有するロー
タがステータ側に接触し破損事故の発生を起こす虞があ
る。そこで、従来このような事態の発生に対処するため
に、スラスト用，およびラジアル用の保護軸受３１を設
置している。 【０００７】図７は大気突入時のターボ分子ポンプに加
わる荷重状態を示す図である。図７において、排気用翼
体１により発生する揚力のために、回転体および駆動軸
５は吸気口６側（図中の矢印Ｆの方向）の力を受ける。
大気突入時に排気用翼体によって生じる揚力は過大であ
り、磁気軸受による制御は困難となるため、スラスト方
向の保護軸受の耐荷重を充分大きくとる必要があり、そ
のため大型の保護軸受を要する。図８は、大気突入時の
保護軸受の荷重位置を示す図である。図８において、大
気突入時には一般に図中の矢印Ｆの方向に作用力を受け
る。そのため、保護軸受３１と駆動軸５との接触位置Ｈ
に過大な荷重が印加されることになる。 【０００８】しかしながら、従来設置されている保護軸
受は、設置スペース等の種々の条件のために大型の耐荷
重の大きな保護軸受を設置することができず、数回程度
の大気突入に耐える程度の小型の保護軸受を設置してい
る。そのため、従来のターボ分子ポンプは必ずしも大気
突入に対して充分に信頼性が高いとは言いがたいという
問題点がある。 【０００９】そこで、本発明は前記した従来のターボ分
子ポンプの問題点を解決し、保護軸受のスラスト方向の
荷重を軽減することによって、ターボ分子ポンプの大気
突入に対する信頼性を向上させることを課題とする。 【００１０】 【課題を解決するための手段】本発明のターボ分子ポン
プは、駆動軸と、駆動軸の一端に同軸状に固定され、外
周部に排気用翼体を有する外筒状の回転体と、回転体を
回転体するためのモータと、回転体を浮上支持するため
の磁気軸受と、回転体を支持するための保護軸受とを有
するターボ分子ポンプにおいて、駆動軸に対して排気用
翼体が発生する揚力と逆方向の揚力を発生する補償用翼
体を備えることによって、保護軸受のスラスト方向の荷
重を軽減して、ターボ分子ポンプの大気突入に対する信
頼性を向上させるものである。 【００１１】本発明の補償用翼体は、排気用翼体が発生
する揚力と逆方向の揚力を発生する翼体であり、この翼
体による揚力発生は、大気突入による大気を該翼体に導
入することによって行うものである。 【００１２】また、本発明における大気突入は、吸気口
からの大気の流入および排気口からの大気の流入を含む
ものである。 【００１３】本発明の第１の実施態様は、補償用翼体の
翼体の取付け方向を排気用翼体と逆方向とするものであ
り、これによって、排気用翼体が発生する揚力と逆方向
の揚力を発生することができる。 【００１４】本発明の第２の実施態様は、排気用翼体が
固定される側と反対側の駆動軸の端部に補償用翼体を設
置するものであり、これによって、大気突入時にのみ補
償用翼体によって揚力を発生することができる。 【００１５】本発明のターボ分子ポンプにおいて、通常
の排気運転時においては、吸気口か排気口に向けて気体
分子の移動が行われ、駆動軸は磁気軸受によって磁気浮
上制御を受けている。このとき、排気用翼体および補償
用翼体が設けられている部分は気圧がきわめて低い状態
であるので、揚力はきわめて小さく、磁気浮上制御への
影響は無視できる。 【００１６】排気運転時に吸気口あるいは排気口から大
気が流入して大気突入が発生すると、排気用翼体は流入
した大気によって、吸気口方向に過大な揚力を発生す
る。この大気突入による過大な揚力によって、駆動軸の
磁気浮上制御は不能となる。また、ターボ分子ポンプ内
に流入した大気は、排気運転時には真空状態にあった部
分に流入する。補償用翼体はこの流入した大気によって
逆方向の揚力を発生する。この補償用翼体による揚力は
排気用翼体による揚力と逆方向であるため、駆動軸に作
用するスラスト方向の合成揚力は低減されて、保護軸受
に加わる荷重は軽減される。 【００１７】保護軸受に大気突入時に加わる荷重を軽減
することによって、保護軸受の安全率を高め、ターボ分
子ポンプの信頼性を向上させることができ、また保護軸
受を小型とすることができる。 【００１８】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照しながら詳細に説明する。 （本発明の実施の形態の構成）図１は本発明のターボ分
子ポンプの一実施の形態の略断面図である。図１におい
て、ターボ分子ポンプのタービン翼は、ケースの内側に
スペーサ４を介して取り付けられた固定翼体３と、駆動
軸５に取り付けられるとともに固定翼体３に対向して設
置された排気用翼体１とによって構成され、排気用翼体
１の固定翼体３に対する高速回転によって、気体分子を
吸気口６から排気口７側に移送することによって、排気
作用を行う。なお、吸気口６には保護ネット８が設置さ
れている。 【００１９】このターボ分子ポンプにおいて、駆動軸５
は高周波モータ１１によって駆動され、また、排気用翼
体１および駆動軸５の回転体を非接触で支持する磁気軸
受装置は、回転体の半径方向に電磁石を設けたラジアル
磁気軸受２１，２２と、軸方向に電磁石を設けたスラス
ト軸受２３とを備え、この電磁石とほぼ同位置に回転体
の状態を検出するラジアルセンサ１３，１４，スラスト
センサ１５等の変位センサを設置してフィードバック制
御系を構成し、各電磁石に流れる電流を調節して電磁石
の吸引力を調節し、回転体を中心位置に支持している。
なお、高周波モータ、磁気軸受、センサ等は、電源導入
端子１２から導入される電力によって駆動される。 【００２０】本発明のターボ分子ポンプは、駆動軸５に
補償用翼体２が設置されている。この補償用翼体２は、
例えば、駆動軸５において排気用翼体１と反対側の端部
に設置することができ、ターボ分子ポンプ内の室９内に
配置される。室９は、ターボ分子ポンプ内にあり、排気
用動作時においては真空状態となる。 【００２１】補償用翼体２は、排気用翼体１と逆方向の
揚力を発生する翼体であり、例えば、翼体の取付け方向
を排気用翼体１と逆向きとすることにより形成すること
ができる。 【００２２】（本発明の実施の形態の作用）次に、本発
明の実施の形態の作用について説明する。ターボ分子ポ
ンプが通常の排気運転を行っている場合には、排気用翼
体１は吸気口から排気口に向かって気体分子を移動さ
せ、これによって、排気作用をおこなっている。このと
き、排気用翼体１および補償用翼体２が設けられている
部分はほぼ真空近くまで減圧されているため、揚力はき
わめて小さく磁気浮上制御への影響は無視できる。 【００２３】次に、大気突入が発生した場合について説
明する。ターボ分子ポンプにおける大気突入は、吸気口
や排気口に接続されているバルブの誤動作等によって発
生する場合がある。以下、吸気口からの大気突入と排気
口からの大気突入について、説明する。 【００２４】図２は吸気口から大気が突入した場合の状
態を説明する図である。図２において、吸気口６から大
気が突入すると、大気は排気用翼体１および固定翼３の
間を通って排気口７に流れるとともに、ターボ分子ポン
プ内の隙間を通って室９内に大気が流入する（図中の破
線の矢印）。 【００２５】図４は大気突入時の揚力変化および変位を
示す図である。図４（ａ）は吸気口から大気が突入した
場合のスラスト方向の圧力変化である。回転体および駆
動軸は、突入した大気によって極短時間の間（図中の
Ａ）大気の突入方向に押され、その後排気用翼体１が発
生する揚力によって吸気口６方向にスラスト方向の圧力
を受ける（図中のＢ）。 【００２６】このとき、補償用翼体２は、室９に流入し
た大気によって揚力を発生する。補償用翼体２が発生す
る揚力は図５中の矢印Ｇの方向であり、排気用翼体１が
発生する揚力の方向（図５中の矢印Ｆの方向）と逆方向
となる。この補償用翼体２による揚力は、図４（ａ）に
おいて二点鎖線で示している。これによって、回転体お
よび駆動軸には、排気用翼体による揚力と補償用翼体に
よる揚力の合成揚力（図４（ａ）中の実線）が加わるこ
とになる。通常、排気用翼体による揚力は補償用翼体に
よる揚力より大きい。そのため、この合成揚力は図５中
の矢印Ｆの方向となる。この合成揚力は、排気用翼体に
よる揚力が過大であるため、磁気軸受による磁気浮上制
御が可能な範囲（図４（ａ）中の一点鎖線）を超える場
合がある。この場合には、駆動軸５は、この合成揚力に
よって図５中の矢印Ｆの方向のスラスト力を受けて図５
中のＨにおいて保護軸受３１と接触し（図４（ｃ）中の
Ｐ）、保護軸受３１は合成揚力による荷重を支持する。
これによって、回転体等がターボ分子ポンプの固定部分
に接触することを防止している。 【００２７】この合成揚力は、排気用翼体による揚力よ
りも補償用翼体が発生する揚力の分だけ軽減されている
ため、保護軸受に加わる荷重は排気用翼体のみの場合よ
りも減少することになる。そのため、保護軸受が受ける
荷重は、補償用翼体がない場合と比較して軽減されるこ
とになる。 【００２８】その後、排気用翼体および補償用翼体によ
る揚力が減少して、その合成揚力が磁気浮上制御範囲内
となると（図中のＣ）駆動軸は保護軸受から離れ（図４
（ｃ）中のＱ）、磁気軸受による磁気浮上制御が可能と
なる。磁気浮上制御の再開時には、保護軸受との接触時
に発生していた矢印Ｇ方向の大きな磁気力によって、回
転体および駆動軸は逆方向に振れた後（図４（ｃ）中の
Ｒ）、徐々に制御位置に向かって位置制御が行われる。 【００２９】また、図３は排気口から大気が突入した場
合の状態を説明する図である。排気口から大気が突入し
た場合の揚力変化は、図２中のＡの揚力変化を除いて前
記した吸気口から大気が突入した場合の揚力変化とほぼ
同様の特性を示す。 【００３０】図３において、排気口７から大気が突入す
ると、大気は排気用翼体１および固定翼３の間を通って
吸気口６に流れるとともに、ターボ分子ポンプ内の隙間
を通って室９内に大気が流入する（図中の破線の矢
印）。 【００３１】この排気口から流入した大気は、図２に示
したＡの揚力変化を除いて、吸気口からの大気突入とほ
ぼ同様の揚力変化を生じさせ、図４（ｂ）のＤにおいて
排気用翼体１の吸気口６方向の揚力を受け、駆動軸５は
保護軸受３１に接触する。このとき、前記と同様に、補
償用翼体による揚力によって、保護軸受３１に加わる荷
重を排気用翼体のみの場合よりも減少させることができ
る。 【００３２】その後、揚力が減少して合成揚力が磁気浮
上制御の範囲内となると（図中のＥ）、前記と同様に駆
動軸は保護軸受から離れ、磁気軸受による磁気浮上制御
が可能となる。 【００３３】上記したように、吸気口および排気口のい
ずれから大気突入が生じた場合であっても、ターボ分子
ポンプ内の隙間を通って室内に流入した大気によって、
補償用翼体は排気用翼体が発生する揚力を減じる方向の
揚力を発生し、これによって、保護軸受に加わる過重を
減少させることができる。 【００３４】大気突入における保護軸受に加わる荷重を
軽減することによって、保護軸受が受ける損傷を低減さ
せることができ、これによって、ターボ分子ポンプの大
気突入に対する信頼性を向上させることができる。ま
た、保護軸受に加わる荷重が小さいため、小型の保護軸
受とすることもできる。 【００３５】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
保護軸受のスラスト方向の荷重を軽減することによっ
て、ターボ分子ポンプの大気突入に対する信頼性を向上
させることができる。
用されるターボ分子ポンプに関し、特に、大気突入に対
する信頼性を向上したターボ分子ポンプに関する。 【０００２】 【従来の技術】ターボ分子ポンプをはじめとする真空ポ
ンプ等の高速回転機器においては、良好な真空を得るた
めにオイルフリーであることが要求され、また、工作機
械用高速スピンドル等の高速回転体を非接触で支持する
ことが要求されている。そこで、従来形の油潤滑を利用
した軸受に代えて磁気軸受を用いるターボ分子ポンプが
知られている。この磁気軸受は、回転軸を非接触で浮上
させて回転させることにより、発生する振動を減少させ
ることができる。 【０００３】図６は従来のターボ分子ポンプの略断面図
である。図６において、ターボ分子ポンプは、ケースの
内側にスペーサ４を介して取り付けられた固定翼体３
と、駆動軸５に取り付けられるとともに固定翼体３に対
向して設置された排気用翼体１とによってタービン翼を
形成し、固定翼体３に対して排気用翼体１を高速回転さ
せることによって気体分子を一方向へ移送させる構成で
ある。 【０００４】このターボ分子ポンプにおいて、排気用翼
体１および駆動軸５の回転体を非接触で支持する磁気軸
受装置は、回転体の半径方向に電磁石を設けたラジアル
磁気軸受２１，２２と、軸方向に電磁石を設けたスラス
ト軸受２３とを備え、この電磁石とほぼ同位置に回転体
の状態を検出するラジアルセンサ１３，１４，スラスト
センサ１５等の変位センサを設置してフィードバック制
御系を構成し、各電磁石に流れる電流を調節して電磁石
の吸引力を調節し、回転体を中心位置に支持している。 【０００５】電磁石は、回転軸を挟んで対向して配置さ
れており、各電磁石にＰＩＤ制御等により定められる励
磁電流を励磁アンプを介して流すことによって、対向す
る電磁石どうしで回転軸を吸引しあい、回転軸を適当な
位置に制御している。これによって、磁気浮上制御を行
っている。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】従来の磁気軸受型ター
ボ分子ポンプにおいて、排気運転時にバルブ誤動作等に
よって吸気口あるいは排気口から急激に大気が流入する
と、排気用翼体はこの大気突入によって過大な揚力を発
生する。この揚力は過大であるため、磁気軸受によって
は磁気浮上制御が困難となり、排気用翼体を有するロー
タがステータ側に接触し破損事故の発生を起こす虞があ
る。そこで、従来このような事態の発生に対処するため
に、スラスト用，およびラジアル用の保護軸受３１を設
置している。 【０００７】図７は大気突入時のターボ分子ポンプに加
わる荷重状態を示す図である。図７において、排気用翼
体１により発生する揚力のために、回転体および駆動軸
５は吸気口６側（図中の矢印Ｆの方向）の力を受ける。
大気突入時に排気用翼体によって生じる揚力は過大であ
り、磁気軸受による制御は困難となるため、スラスト方
向の保護軸受の耐荷重を充分大きくとる必要があり、そ
のため大型の保護軸受を要する。図８は、大気突入時の
保護軸受の荷重位置を示す図である。図８において、大
気突入時には一般に図中の矢印Ｆの方向に作用力を受け
る。そのため、保護軸受３１と駆動軸５との接触位置Ｈ
に過大な荷重が印加されることになる。 【０００８】しかしながら、従来設置されている保護軸
受は、設置スペース等の種々の条件のために大型の耐荷
重の大きな保護軸受を設置することができず、数回程度
の大気突入に耐える程度の小型の保護軸受を設置してい
る。そのため、従来のターボ分子ポンプは必ずしも大気
突入に対して充分に信頼性が高いとは言いがたいという
問題点がある。 【０００９】そこで、本発明は前記した従来のターボ分
子ポンプの問題点を解決し、保護軸受のスラスト方向の
荷重を軽減することによって、ターボ分子ポンプの大気
突入に対する信頼性を向上させることを課題とする。 【００１０】 【課題を解決するための手段】本発明のターボ分子ポン
プは、駆動軸と、駆動軸の一端に同軸状に固定され、外
周部に排気用翼体を有する外筒状の回転体と、回転体を
回転体するためのモータと、回転体を浮上支持するため
の磁気軸受と、回転体を支持するための保護軸受とを有
するターボ分子ポンプにおいて、駆動軸に対して排気用
翼体が発生する揚力と逆方向の揚力を発生する補償用翼
体を備えることによって、保護軸受のスラスト方向の荷
重を軽減して、ターボ分子ポンプの大気突入に対する信
頼性を向上させるものである。 【００１１】本発明の補償用翼体は、排気用翼体が発生
する揚力と逆方向の揚力を発生する翼体であり、この翼
体による揚力発生は、大気突入による大気を該翼体に導
入することによって行うものである。 【００１２】また、本発明における大気突入は、吸気口
からの大気の流入および排気口からの大気の流入を含む
ものである。 【００１３】本発明の第１の実施態様は、補償用翼体の
翼体の取付け方向を排気用翼体と逆方向とするものであ
り、これによって、排気用翼体が発生する揚力と逆方向
の揚力を発生することができる。 【００１４】本発明の第２の実施態様は、排気用翼体が
固定される側と反対側の駆動軸の端部に補償用翼体を設
置するものであり、これによって、大気突入時にのみ補
償用翼体によって揚力を発生することができる。 【００１５】本発明のターボ分子ポンプにおいて、通常
の排気運転時においては、吸気口か排気口に向けて気体
分子の移動が行われ、駆動軸は磁気軸受によって磁気浮
上制御を受けている。このとき、排気用翼体および補償
用翼体が設けられている部分は気圧がきわめて低い状態
であるので、揚力はきわめて小さく、磁気浮上制御への
影響は無視できる。 【００１６】排気運転時に吸気口あるいは排気口から大
気が流入して大気突入が発生すると、排気用翼体は流入
した大気によって、吸気口方向に過大な揚力を発生す
る。この大気突入による過大な揚力によって、駆動軸の
磁気浮上制御は不能となる。また、ターボ分子ポンプ内
に流入した大気は、排気運転時には真空状態にあった部
分に流入する。補償用翼体はこの流入した大気によって
逆方向の揚力を発生する。この補償用翼体による揚力は
排気用翼体による揚力と逆方向であるため、駆動軸に作
用するスラスト方向の合成揚力は低減されて、保護軸受
に加わる荷重は軽減される。 【００１７】保護軸受に大気突入時に加わる荷重を軽減
することによって、保護軸受の安全率を高め、ターボ分
子ポンプの信頼性を向上させることができ、また保護軸
受を小型とすることができる。 【００１８】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照しながら詳細に説明する。 （本発明の実施の形態の構成）図１は本発明のターボ分
子ポンプの一実施の形態の略断面図である。図１におい
て、ターボ分子ポンプのタービン翼は、ケースの内側に
スペーサ４を介して取り付けられた固定翼体３と、駆動
軸５に取り付けられるとともに固定翼体３に対向して設
置された排気用翼体１とによって構成され、排気用翼体
１の固定翼体３に対する高速回転によって、気体分子を
吸気口６から排気口７側に移送することによって、排気
作用を行う。なお、吸気口６には保護ネット８が設置さ
れている。 【００１９】このターボ分子ポンプにおいて、駆動軸５
は高周波モータ１１によって駆動され、また、排気用翼
体１および駆動軸５の回転体を非接触で支持する磁気軸
受装置は、回転体の半径方向に電磁石を設けたラジアル
磁気軸受２１，２２と、軸方向に電磁石を設けたスラス
ト軸受２３とを備え、この電磁石とほぼ同位置に回転体
の状態を検出するラジアルセンサ１３，１４，スラスト
センサ１５等の変位センサを設置してフィードバック制
御系を構成し、各電磁石に流れる電流を調節して電磁石
の吸引力を調節し、回転体を中心位置に支持している。
なお、高周波モータ、磁気軸受、センサ等は、電源導入
端子１２から導入される電力によって駆動される。 【００２０】本発明のターボ分子ポンプは、駆動軸５に
補償用翼体２が設置されている。この補償用翼体２は、
例えば、駆動軸５において排気用翼体１と反対側の端部
に設置することができ、ターボ分子ポンプ内の室９内に
配置される。室９は、ターボ分子ポンプ内にあり、排気
用動作時においては真空状態となる。 【００２１】補償用翼体２は、排気用翼体１と逆方向の
揚力を発生する翼体であり、例えば、翼体の取付け方向
を排気用翼体１と逆向きとすることにより形成すること
ができる。 【００２２】（本発明の実施の形態の作用）次に、本発
明の実施の形態の作用について説明する。ターボ分子ポ
ンプが通常の排気運転を行っている場合には、排気用翼
体１は吸気口から排気口に向かって気体分子を移動さ
せ、これによって、排気作用をおこなっている。このと
き、排気用翼体１および補償用翼体２が設けられている
部分はほぼ真空近くまで減圧されているため、揚力はき
わめて小さく磁気浮上制御への影響は無視できる。 【００２３】次に、大気突入が発生した場合について説
明する。ターボ分子ポンプにおける大気突入は、吸気口
や排気口に接続されているバルブの誤動作等によって発
生する場合がある。以下、吸気口からの大気突入と排気
口からの大気突入について、説明する。 【００２４】図２は吸気口から大気が突入した場合の状
態を説明する図である。図２において、吸気口６から大
気が突入すると、大気は排気用翼体１および固定翼３の
間を通って排気口７に流れるとともに、ターボ分子ポン
プ内の隙間を通って室９内に大気が流入する（図中の破
線の矢印）。 【００２５】図４は大気突入時の揚力変化および変位を
示す図である。図４（ａ）は吸気口から大気が突入した
場合のスラスト方向の圧力変化である。回転体および駆
動軸は、突入した大気によって極短時間の間（図中の
Ａ）大気の突入方向に押され、その後排気用翼体１が発
生する揚力によって吸気口６方向にスラスト方向の圧力
を受ける（図中のＢ）。 【００２６】このとき、補償用翼体２は、室９に流入し
た大気によって揚力を発生する。補償用翼体２が発生す
る揚力は図５中の矢印Ｇの方向であり、排気用翼体１が
発生する揚力の方向（図５中の矢印Ｆの方向）と逆方向
となる。この補償用翼体２による揚力は、図４（ａ）に
おいて二点鎖線で示している。これによって、回転体お
よび駆動軸には、排気用翼体による揚力と補償用翼体に
よる揚力の合成揚力（図４（ａ）中の実線）が加わるこ
とになる。通常、排気用翼体による揚力は補償用翼体に
よる揚力より大きい。そのため、この合成揚力は図５中
の矢印Ｆの方向となる。この合成揚力は、排気用翼体に
よる揚力が過大であるため、磁気軸受による磁気浮上制
御が可能な範囲（図４（ａ）中の一点鎖線）を超える場
合がある。この場合には、駆動軸５は、この合成揚力に
よって図５中の矢印Ｆの方向のスラスト力を受けて図５
中のＨにおいて保護軸受３１と接触し（図４（ｃ）中の
Ｐ）、保護軸受３１は合成揚力による荷重を支持する。
これによって、回転体等がターボ分子ポンプの固定部分
に接触することを防止している。 【００２７】この合成揚力は、排気用翼体による揚力よ
りも補償用翼体が発生する揚力の分だけ軽減されている
ため、保護軸受に加わる荷重は排気用翼体のみの場合よ
りも減少することになる。そのため、保護軸受が受ける
荷重は、補償用翼体がない場合と比較して軽減されるこ
とになる。 【００２８】その後、排気用翼体および補償用翼体によ
る揚力が減少して、その合成揚力が磁気浮上制御範囲内
となると（図中のＣ）駆動軸は保護軸受から離れ（図４
（ｃ）中のＱ）、磁気軸受による磁気浮上制御が可能と
なる。磁気浮上制御の再開時には、保護軸受との接触時
に発生していた矢印Ｇ方向の大きな磁気力によって、回
転体および駆動軸は逆方向に振れた後（図４（ｃ）中の
Ｒ）、徐々に制御位置に向かって位置制御が行われる。 【００２９】また、図３は排気口から大気が突入した場
合の状態を説明する図である。排気口から大気が突入し
た場合の揚力変化は、図２中のＡの揚力変化を除いて前
記した吸気口から大気が突入した場合の揚力変化とほぼ
同様の特性を示す。 【００３０】図３において、排気口７から大気が突入す
ると、大気は排気用翼体１および固定翼３の間を通って
吸気口６に流れるとともに、ターボ分子ポンプ内の隙間
を通って室９内に大気が流入する（図中の破線の矢
印）。 【００３１】この排気口から流入した大気は、図２に示
したＡの揚力変化を除いて、吸気口からの大気突入とほ
ぼ同様の揚力変化を生じさせ、図４（ｂ）のＤにおいて
排気用翼体１の吸気口６方向の揚力を受け、駆動軸５は
保護軸受３１に接触する。このとき、前記と同様に、補
償用翼体による揚力によって、保護軸受３１に加わる荷
重を排気用翼体のみの場合よりも減少させることができ
る。 【００３２】その後、揚力が減少して合成揚力が磁気浮
上制御の範囲内となると（図中のＥ）、前記と同様に駆
動軸は保護軸受から離れ、磁気軸受による磁気浮上制御
が可能となる。 【００３３】上記したように、吸気口および排気口のい
ずれから大気突入が生じた場合であっても、ターボ分子
ポンプ内の隙間を通って室内に流入した大気によって、
補償用翼体は排気用翼体が発生する揚力を減じる方向の
揚力を発生し、これによって、保護軸受に加わる過重を
減少させることができる。 【００３４】大気突入における保護軸受に加わる荷重を
軽減することによって、保護軸受が受ける損傷を低減さ
せることができ、これによって、ターボ分子ポンプの大
気突入に対する信頼性を向上させることができる。ま
た、保護軸受に加わる荷重が小さいため、小型の保護軸
受とすることもできる。 【００３５】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
保護軸受のスラスト方向の荷重を軽減することによっ
て、ターボ分子ポンプの大気突入に対する信頼性を向上
させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のターボ分子ポンプの一実施の形態の略
断面図である。 【図２】吸気口から大気が突入した場合の状態を説明す
る図である。 【図３】排気口から大気が突入した場合の状態を説明す
る図である。 【図４】大気突入時の揚力変化および変位を示す図であ
る。 【図５】駆動軸に加わるスラスト方向の揚力を説明する
図である。 【図６】従来のターボ分子ポンプの略断面図である。 【図７】大気突入時のターボ分子ポンプに加わる荷重状
態を示す図である。 【図８】大気突入時の保護軸受の荷重位置を示す図であ
る。 【符号の説明】 １…排気用翼体、２…補償用翼体、３…固定翼、４…ス
ペーサ、５…駆動軸、６…吸気口、７…排気口、８…保
護ネット、９…室、１１…高周波モータ、１３，１４，
１５…センサ、２１，２２…ラジアル磁気軸受、２３…
スラスト磁気軸受、３１，３２…保護軸受。
断面図である。 【図２】吸気口から大気が突入した場合の状態を説明す
る図である。 【図３】排気口から大気が突入した場合の状態を説明す
る図である。 【図４】大気突入時の揚力変化および変位を示す図であ
る。 【図５】駆動軸に加わるスラスト方向の揚力を説明する
図である。 【図６】従来のターボ分子ポンプの略断面図である。 【図７】大気突入時のターボ分子ポンプに加わる荷重状
態を示す図である。 【図８】大気突入時の保護軸受の荷重位置を示す図であ
る。 【符号の説明】 １…排気用翼体、２…補償用翼体、３…固定翼、４…ス
ペーサ、５…駆動軸、６…吸気口、７…排気口、８…保
護ネット、９…室、１１…高周波モータ、１３，１４，
１５…センサ、２１，２２…ラジアル磁気軸受、２３…
スラスト磁気軸受、３１，３２…保護軸受。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 駆動軸と、駆動軸の一端に同軸状に固定
され、外周部に排気用翼体を有する外筒状の回転体と、
回転体を回転するためのモータと、回転体を浮上支持す
るための磁気軸受と、回転体を支持するための保護軸受
とを有するターボ分子ポンプにおいて、駆動軸に対して
排気用翼体が発生する揚力と逆方向の揚力を発生する補
償用翼体を備えたことを特徴とするターボ分子ポンプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22345895A JP3446917B2 (ja) | 1995-08-31 | 1995-08-31 | ターボ分子ポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22345895A JP3446917B2 (ja) | 1995-08-31 | 1995-08-31 | ターボ分子ポンプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0968191A JPH0968191A (ja) | 1997-03-11 |
| JP3446917B2 true JP3446917B2 (ja) | 2003-09-16 |
Family
ID=16798471
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22345895A Expired - Fee Related JP3446917B2 (ja) | 1995-08-31 | 1995-08-31 | ターボ分子ポンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3446917B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6973348B2 (ja) * | 2018-10-15 | 2021-11-24 | 株式会社島津製作所 | 真空ポンプ |
| CN116181675B (zh) * | 2022-12-28 | 2023-11-03 | 北京中科科仪股份有限公司 | 抗大气载冲击的磁悬浮分子泵控制方法、装置及设备 |
-
1995
- 1995-08-31 JP JP22345895A patent/JP3446917B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0968191A (ja) | 1997-03-11 |
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