JP4965596B2 - Turbo type vacuum pump - Google Patents

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Description

本発明は、ターボ型真空ポンプに係り、特に、電磁石の磁気吸引力を利用して回転軸を非接触に支持する磁気軸受装置を備えたターボ型真空ポンプに関するものである。   The present invention relates to a turbo type vacuum pump, and more particularly to a turbo type vacuum pump including a magnetic bearing device that supports a rotating shaft in a non-contact manner by using a magnetic attraction force of an electromagnet.

磁気軸受は、回転軸等の被浮上体を非接触で支持できる軸受であることから、例えばターボ分子ポンプ等に用いて高速回転運動が可能となる。このような磁気軸受は、軸受の磨耗という問題が生ぜず、また潤滑油等を必要としないのでメンテナンスフリーである、等の種々の特徴を有している。かかる磁気軸受には、回転軸の半径方向の浮上位置を能動制御するラジアル能動磁気軸受、及び回転軸の軸方向の浮上位置を能動制御するアキシャル能動磁気軸受等がある。このような磁気軸受をターボ型真空ポンプに適用した従来例を図1乃至図3に示す。   Since the magnetic bearing is a bearing that can support a floating body such as a rotating shaft in a non-contact manner, it can be used for, for example, a turbo molecular pump or the like to perform high-speed rotational movement. Such a magnetic bearing has various features such as no problem of bearing wear and maintenance-free since no lubricating oil is required. Such magnetic bearings include a radial active magnetic bearing that actively controls the floating position in the radial direction of the rotating shaft, and an axial active magnetic bearing that actively controls the floating position in the axial direction of the rotating shaft. A conventional example in which such a magnetic bearing is applied to a turbo vacuum pump is shown in FIGS.

図1乃至図3において、符号1は回転軸、符号2a〜2cは回転軸1に取付けられた回転翼、符号3a〜3cは回転翼2a〜2cにそれぞれ対向するように配置された固定翼である。固定翼3a〜3cはポンプステータ11の内面に取付けられ、スペーサ4a,4bによって相対位置が固定されている。符号5a,5bは磁気軸受ターゲット16を介して回転軸1をアキシャル方向に磁気浮上させるためのアキシャル能動磁気軸受、符号6は回転軸1の端部近傍に取付けられたアキシャル変位センサ、符号7はアキシャル変位センサ6と対向するように回転軸1の端部に取付けられたセンサターゲットである。回転軸1の変位はアキシャル変位センサ6によって検出され、アキシャル変位センサ6の出力信号に基づいて回転軸1がアキシャル能動磁気軸受5a,5bによって所定の位置に支持される。なお、図示しないが、一般に回転軸1をラジアル方向に磁気浮上させるラジアル能動磁気軸受が設けられる。   1 to 3, reference numeral 1 is a rotating shaft, reference numerals 2a to 2c are rotating blades attached to the rotating shaft 1, and reference numerals 3a to 3c are fixed blades arranged so as to face the rotating blades 2a to 2c, respectively. is there. The fixed blades 3a to 3c are attached to the inner surface of the pump stator 11, and their relative positions are fixed by spacers 4a and 4b. Reference numerals 5a and 5b denote axial active magnetic bearings for magnetically levitating the rotary shaft 1 in the axial direction via the magnetic bearing target 16, reference numeral 6 denotes an axial displacement sensor attached near the end of the rotary shaft 1, and reference numeral 7 denotes The sensor target is attached to the end of the rotary shaft 1 so as to face the axial displacement sensor 6. The displacement of the rotating shaft 1 is detected by an axial displacement sensor 6, and the rotating shaft 1 is supported at a predetermined position by the axial active magnetic bearings 5a and 5b based on the output signal of the axial displacement sensor 6. Although not shown, generally a radial active magnetic bearing for magnetically levitating the rotary shaft 1 in the radial direction is provided.

符号8Aは回転軸1の中央部に取付けられたモータロータ、符号8Bはモータロータ8Aを回転軸1と一体に回転させるモータステータ、符号9a,9bは保護ベアリング(タッチダウン軸受)、符号10は固定翼3a〜3c及びスペーサ4a,4bなどを加熱するヒータである。また、符号12はポンプステータ11のモータステータ8Bとアキシャル能動磁気軸受5a,5bが位置する部分を冷却する冷却ジャケット、符号13aはモータステータ8Bの巻線に取付けられた温度検出用サーミスタ、符号13bはアキシャル能動磁気軸受5aの巻線に取付けられた温度検出用サーミスタである。ポンプステータ11には、回転翼2aの上流側に位置する吸気口14と、回転翼2cの下流側に位置する排気口15とが形成されている。   Reference numeral 8A denotes a motor rotor attached to the central portion of the rotary shaft 1, reference numeral 8B denotes a motor stator that rotates the motor rotor 8A integrally with the rotary shaft 1, reference numerals 9a and 9b denote protective bearings (touch-down bearings), and reference numeral 10 denotes a fixed blade. It is a heater that heats 3a to 3c and spacers 4a and 4b. Reference numeral 12 denotes a cooling jacket that cools a portion of the pump stator 11 where the motor stator 8B and the axial active magnetic bearings 5a and 5b are positioned. Reference numeral 13a denotes a temperature detection thermistor attached to the winding of the motor stator 8B. Reference numeral 13b. Is a temperature detection thermistor attached to the winding of the axial active magnetic bearing 5a. The pump stator 11 is formed with an intake port 14 located on the upstream side of the rotary blade 2a and an exhaust port 15 located on the downstream side of the rotary blade 2c.

上記構成を有するターボ型真空ポンプは、半導体製造工程において広く使用されており、半導体製造工程において用いられる各種の反応ガスがターボ型真空ポンプにより排気される。近年、その反応ガス量は半導体ウエハの大型化から増加する傾向にあり、これに伴い半導体製造装置も大型化しつつある。同様に、反応ガス量が増加するに伴い、ターボ型真空ポンプも大型化しており、ターボ型真空ポンプの更なる小型化が求められている。このような要求から、回転翼2a〜2cと固定翼3a〜3cの隙間をよりいっそう小さくして、吸気口14と排気口15との間で大きな圧力差が得られるようにするとともに、高排気性能を実現するターボ型真空ポンプの開発が進められている。   The turbo vacuum pump having the above configuration is widely used in the semiconductor manufacturing process, and various reaction gases used in the semiconductor manufacturing process are exhausted by the turbo vacuum pump. In recent years, the amount of the reaction gas tends to increase due to an increase in the size of a semiconductor wafer, and accordingly, a semiconductor manufacturing apparatus is also increasing in size. Similarly, as the amount of reaction gas increases, the turbo vacuum pump is also increased in size, and further downsizing of the turbo vacuum pump is required. From such a requirement, the gap between the rotor blades 2a to 2c and the fixed blades 3a to 3c is made further smaller so that a large pressure difference is obtained between the intake port 14 and the exhaust port 15, and high exhaust Development of turbo-type vacuum pumps that achieve performance is underway.

一般に、半導体製造工程中に発生する生成物がポンプ内部に付着することを防止するため、固定翼3a〜3c及びスペーサ4a,4bはヒータ10により高温に加熱される。このため、その輻射熱が回転軸1に伝わり、回転軸1の温度が上昇する。また、プロセス中において高温化した反応ガスの熱や、回転翼2a〜2cと反応ガスとの摩擦熱が回転軸1に伝導し、回転軸1はその全長に亘って高温となる。回転軸1はアキシャル能動磁気軸受5a,5bによって磁気浮上しているためポンプステータ11とは接触しておらず、また回転軸1は真空雰囲気中に置かれる。このため、回転軸1からの放熱量が少なく、よって回転軸1は非常に高温となる。   In general, the fixed blades 3a to 3c and the spacers 4a and 4b are heated to a high temperature by the heater 10 in order to prevent products generated during the semiconductor manufacturing process from adhering to the inside of the pump. For this reason, the radiant heat is transmitted to the rotating shaft 1 and the temperature of the rotating shaft 1 rises. In addition, the heat of the reaction gas that has been heated during the process and the frictional heat between the rotor blades 2a to 2c and the reaction gas are conducted to the rotating shaft 1, and the rotating shaft 1 reaches a high temperature over its entire length. Since the rotary shaft 1 is magnetically levitated by the axial active magnetic bearings 5a and 5b, the rotary shaft 1 is not in contact with the pump stator 11, and the rotary shaft 1 is placed in a vacuum atmosphere. For this reason, there is little heat dissipation from the rotating shaft 1, Therefore The rotating shaft 1 becomes very high temperature.

一方、ポンプステータ11は、モータステータ8B及びアキシャル能動磁気軸受5a,5bが配置される部分の温度上昇を防止するために、冷却ジャケット12で冷却されている。その結果として回転軸1とポンプステータ11との温度差が大きくなり、熱膨張した回転軸1の長さL1とポンプステータ11の長さL2との差が大きくなってしまう。   On the other hand, the pump stator 11 is cooled by a cooling jacket 12 in order to prevent a temperature rise in a portion where the motor stator 8B and the axial active magnetic bearings 5a and 5b are arranged. As a result, the temperature difference between the rotary shaft 1 and the pump stator 11 becomes large, and the difference between the length L1 of the thermally expanded rotary shaft 1 and the length L2 of the pump stator 11 becomes large.

また、回転軸1の一方の端部が吸気口14に位置するというターボ型真空ポンプの構造から、アキシャル変位センサ6は回転軸1の他方の端部近傍のみに配置されている。このため、通常、アキシャル変位センサ6は回転翼2a〜2c及び固定翼3a〜3cから離れた位置に配置される。図2のように、アキシャル能動磁気軸受5a,5bは、アキシャル変位センサ6とセンサターゲット7との隙間drが常に一定となるように制御されるため、回転軸1はセンサターゲット7の位置を基点として吸気口14に向かって伸びることになる。そうすると、上述したように回転軸1とポンプステータ11との温度差が大きいことから、L1とL2の熱膨張による伸び率が大きく異なってしまい、回転翼2a〜2cと固定翼3a〜3cとの隙間dgは回転軸1の温度上昇と共に狭まることになる。その結果、ターボ型真空ポンプの排気性能向上を図るために回転翼2a〜2cと固定翼3a〜3cとの隙間dgを小さくすると、これらが回転中に接触することとなりかねない。このため、一定以上の隙間を確保する必要があり、ターボ型真空ポンプの高排気性能化を阻害していた。   Further, the axial displacement sensor 6 is disposed only in the vicinity of the other end of the rotating shaft 1 because of the structure of the turbo vacuum pump in which one end of the rotating shaft 1 is located at the intake port 14. For this reason, the axial displacement sensor 6 is normally disposed at a position away from the rotary blades 2a to 2c and the fixed blades 3a to 3c. As shown in FIG. 2, the axial active magnetic bearings 5a and 5b are controlled so that the gap dr between the axial displacement sensor 6 and the sensor target 7 is always constant, so that the rotary shaft 1 is based on the position of the sensor target 7. As shown in FIG. Then, since the temperature difference between the rotating shaft 1 and the pump stator 11 is large as described above, the elongation rates due to the thermal expansion of L1 and L2 are greatly different, and the rotating blades 2a to 2c and the fixed blades 3a to 3c are different. The gap dg narrows as the temperature of the rotary shaft 1 rises. As a result, if the gap dg between the rotary blades 2a to 2c and the fixed blades 3a to 3c is reduced in order to improve the exhaust performance of the turbo vacuum pump, they may come into contact during rotation. For this reason, it is necessary to ensure a gap of a certain level or more, which hinders the high exhaust performance of the turbo vacuum pump.

前述したアキシャル変位センサ6には、一般に、耐久性の問題等からフェライト材料や積層された薄いけい素鋼鈑などの磁性体(コア)に導線を巻いた構造のコイルが使用されている。このようなアキシャル変位センサは、コイルのインピーダンスの変化を利用した誘導型あるいは渦電流型変位センサであり、コアの温度が変化するとその透磁率が変化することが知られている。
一般に、コイルのインダクタンスLcは、次の式で表される。

Figure 0004965596
N:導線の巻数、Rm1:コアの磁気抵抗、Rm2:コイルとセンサターゲットとのギャップの磁気抵抗 For the axial displacement sensor 6 described above, a coil having a structure in which a conductive wire is wound around a magnetic material (core) such as a ferrite material or a laminated thin silicon steel plate is generally used because of a durability problem or the like. Such an axial displacement sensor is an inductive or eddy current displacement sensor that utilizes a change in impedance of a coil, and it is known that its magnetic permeability changes as the core temperature changes.
In general, the inductance Lc of the coil is expressed by the following equation.
Figure 0004965596
N: number of turns of the conductor, Rm1: magnetoresistance of the core, Rm2: magnetoresistance of the gap between the coil and the sensor target

コアの磁気抵抗Rm1 、及びコイルとセンサターゲットとのギャップの磁気抵抗Rm2は、漏れ磁束を無視すると、それぞれ次の式で表される。

Figure 0004965596
μ:真空透磁率、Le:コアの実効磁路長、δ:ギャップ長さ、μ:コアの透磁率、Ae:コアの実効断面積 The magnetic resistance Rm1 of the core and the magnetic resistance Rm2 of the gap between the coil and the sensor target are expressed by the following equations, respectively, when the leakage magnetic flux is ignored.
Figure 0004965596
μ 0 : Vacuum permeability, Le: Effective magnetic path length of core, δ: Gap length, μ C : Core permeability, Ae: Effective cross-sectional area of core

また、コイルのインピーダンスZは、次の式で表される。

Figure 0004965596
Lc:コイルのインダクタンス、Rc:巻線の抵抗 The impedance Z L of the coil is expressed by the following equation.
Figure 0004965596
Lc: Coil inductance, Rc: Winding resistance

(1)式及び(2)式から明らかなように、コアの透磁率が変化するとインダクタンスが変化し、(4)式よりインピーダンスが変化することになり、結果としてアキシャル変位センサの検出値に誤差が発生する。またフェライト材などの磁性体は、材料が常磁性になるキュリー温度近傍になると急激に透磁率が変化する特性を一般的に持っている。このため、アキシャル変位センサの温度が100℃を超えるような高温となってキュリー温度に近づくと、さらに誤差が拡大することとなる。前述の様に回転翼2a〜2cと固定翼3a〜3cとの隙間を小さくした場合、この誤差に起因してこれらが接触するという問題があり、アキシャル変位センサを真空ポンプの高温部分に取付けることはできなかった。   As apparent from the equations (1) and (2), when the magnetic permeability of the core changes, the inductance changes, and the impedance changes from the equation (4), resulting in an error in the detected value of the axial displacement sensor. Will occur. In addition, a magnetic material such as a ferrite material generally has a characteristic that the magnetic permeability changes suddenly near the Curie temperature at which the material becomes paramagnetic. For this reason, when the temperature of the axial displacement sensor becomes higher than 100 ° C. and approaches the Curie temperature, the error further increases. As described above, when the gap between the rotary blades 2a to 2c and the fixed blades 3a to 3c is reduced, there is a problem that they come into contact with each other due to this error, and the axial displacement sensor is attached to the high temperature portion of the vacuum pump. I couldn't.

また、一般に、センサターゲットとコアとの隙間の変化とインピーダンスの変化とは、(1)〜(4)式から正比例の関係ではなく、上記隙間が狭いほどインピーダンスの変化が急峻であり、隙間が大きくなるとインピーダンスの変化がなだらかになる。従って、アキシャル変位センサ6を用いて回転軸1のアキシャル方向の磁気浮上位置を正確に制御する場合は、センサターゲットの変位量−アキシャル変位センサの出力値の特性曲線を直線に補正する必要があった。   In general, the change in the gap between the sensor target and the core and the change in the impedance are not directly proportional to each other from equations (1) to (4). The narrower the gap, the steeper the change in impedance. As it becomes larger, the change in impedance becomes gentler. Therefore, in order to accurately control the magnetic levitation position of the rotating shaft 1 in the axial direction using the axial displacement sensor 6, it is necessary to correct the characteristic curve of the sensor target displacement amount-the output value of the axial displacement sensor to a straight line. It was.

図2において、アキシャル変位センサ6は、回転軸1の軸中心線上に設置されている。一方、図3に示す例では、アキシャル変位センサ6は、回転軸1の軸中心線から外れた位置に設置され、回転軸1に垂直なセンサターゲット7に対向するように配置されている。図3のように、回転軸1の軸中心線以外の位置にアキシャル変位センサ6を設置した場合、アキシャル変位センサ6は回転軸1の回転中心から離れることになる。このため、回転軸1のアンバランスによる回転軸1の振れ回り(回転軸1の傾き)により、センサターゲット7とアキシャル変位センサ6との隙間が、図3に示すdr1及びdr2のように大きく変化することになる。そして、この隙間をアキシャル変位センサ6が検出し、アキシャル変位センサ6の出力値に基づいてアキシャル能動磁気軸受5a,5bが制御されるために、回転軸1の回転速度成分により回転軸1をアキシャル方向に加振してしまうという問題があり、アキシャル変位センサ6の設置位置を制限する要因となっていた。   In FIG. 2, the axial displacement sensor 6 is installed on the axis center line of the rotating shaft 1. On the other hand, in the example shown in FIG. 3, the axial displacement sensor 6 is installed at a position deviating from the axial center line of the rotating shaft 1 and is disposed so as to face the sensor target 7 perpendicular to the rotating shaft 1. As shown in FIG. 3, when the axial displacement sensor 6 is installed at a position other than the axis center line of the rotation shaft 1, the axial displacement sensor 6 is separated from the rotation center of the rotation shaft 1. For this reason, the gap between the sensor target 7 and the axial displacement sensor 6 greatly changes as indicated by dr1 and dr2 shown in FIG. 3 due to the swinging of the rotary shaft 1 due to the unbalance of the rotary shaft 1 (inclination of the rotary shaft 1). Will do. The axial displacement sensor 6 detects this gap, and the axial active magnetic bearings 5a and 5b are controlled based on the output value of the axial displacement sensor 6, so that the rotational shaft 1 is axially driven by the rotational speed component of the rotational shaft 1. There is a problem that vibration is applied in the direction, which is a factor that limits the installation position of the axial displacement sensor 6.

回転翼2a〜2cと固定翼3a〜3cとの熱膨張による接触を防止するために、図1に示すように、モータステータ8B及びアキシャル能動磁気軸受5aに取付けられた温度検出用サーミスタ13a,13bにより回転軸1の温度を推定し、回転翼2a〜2cと固定翼3a〜3cとが接触する前にポンプの運転を停止する方法が用いられている。しかしながら、温度検出用サーミスタ13a,13bは間接的に回転軸1の温度を計測するために正確な温度計測ができず、回転翼2a〜2cと固定翼3a〜3cとの接触を完全に回避することができなかった。   In order to prevent contact between the rotor blades 2a to 2c and the fixed blades 3a to 3c due to thermal expansion, as shown in FIG. 1, temperature detecting thermistors 13a and 13b attached to the motor stator 8B and the axial active magnetic bearing 5a. Is used to estimate the temperature of the rotating shaft 1 and stop the operation of the pump before the rotating blades 2a to 2c and the fixed blades 3a to 3c come into contact with each other. However, since the temperature detection thermistors 13a and 13b indirectly measure the temperature of the rotary shaft 1, accurate temperature measurement cannot be performed, and contact between the rotary blades 2a to 2c and the fixed blades 3a to 3c is completely avoided. I couldn't.

本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、回転翼と固定翼の隙間を小さくして排気性能を向上させることができ、回転軸の温度及び熱膨張量を正確に推定することを可能にし、また回転翼と固定翼とが接触する前に警報を発する、あるいは運転を停止させることができるターボ型真空ポンプを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and it is possible to improve the exhaust performance by reducing the gap between the rotary blade and the fixed blade, and to accurately estimate the temperature and thermal expansion amount of the rotary shaft. It is another object of the present invention to provide a turbo vacuum pump that can be used and that can issue an alarm or stop operation before a rotor blade and a fixed blade contact each other.

上記課題を解決するため、本発明の一態様は、回転軸を磁気浮上させる少なくとも一対のアキシャル磁気軸受と、前記回転軸に取付けられた回転翼と、前記回転翼と対向するように配置された固定翼と、前記回転軸を回転駆動するモータとを備えたターボ型真空ポンプにおいて、前記回転軸の一方の端部近傍に前記回転翼と前記固定翼とを配置することにより排気部を構成するとともに、前記回転軸の軸方向の位置を検出する第1のアキシャル変位センサと前記アキシャル磁気軸受と、前記回転軸の軸方向の動きを規制する保護ベアリングとを前記回転軸の他方の端部近傍に配置することにより運動制御部を構成し、前記排気部の近傍に前記回転軸の軸方向位置を検出する第2のアキシャル変位センサを配置したことを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, one aspect of the present invention is arranged to face at least a pair of axial magnetic bearings that magnetically levitate a rotating shaft, a rotating blade attached to the rotating shaft, and the rotating blade. In a turbo vacuum pump including a fixed blade and a motor that rotationally drives the rotating shaft, an exhaust unit is configured by disposing the rotating blade and the fixed blade near one end of the rotating shaft. together with the a first axial displacement sensor for detecting the axial position of the rotary shaft, wherein the axial magnetic bearing, the other end portion of the protective bearings for restricting axial movement of said rotary shaft said rotary shaft A motion control unit is configured by being disposed in the vicinity, and a second axial displacement sensor for detecting the axial position of the rotating shaft is disposed in the vicinity of the exhaust unit.

本発明によれば、回転軸が熱膨張した場合でも、アキシャル磁気軸受と磁気軸受ターゲットとの隙間をほぼ一定に維持することができ、アキシャル磁気軸受と磁気軸受ターゲットとが接触してしまうことを防止することができる。また、本発明によれば、第1及び第2のアキシャル変位センサの出力値の偏差に基づいて回転軸の温度や熱膨張量を検出することができる。また、回転軸の回転速度や回転軸の温度に応じて第1及び第2のアキシャル変位センサを切換えて使用することも可能になる。   According to the present invention, even when the rotary shaft is thermally expanded, the gap between the axial magnetic bearing and the magnetic bearing target can be maintained substantially constant, and the axial magnetic bearing and the magnetic bearing target are in contact with each other. Can be prevented. Further, according to the present invention, it is possible to detect the temperature and thermal expansion amount of the rotating shaft based on the deviation between the output values of the first and second axial displacement sensors. It is also possible to switch between the first and second axial displacement sensors according to the rotational speed of the rotating shaft and the temperature of the rotating shaft.

本発明の好ましい態様は、前記運動制御部はハウジング内に収容されており、前記第2のアキシャル変位センサの出力値に基づいて冷却機構により前記ハウジングの温度を制御することにより前記第2のアキシャル変位センサの出力値を制御することを特徴とする。
本発明によれば、第1及び第2のアキシャル変位センサを用いて回転軸の熱膨張量を算出することができる。そして、その算出結果に基づいて回転翼と固定翼との隙間が常に最適状態になるように冷却機構を制御して安定的な排気性能を得るようにすることが可能となる。
A preferred embodiment of the present invention, the motion control unit is accommodated in the housing, before Symbol the second by controlling the temperature of the housing by the cooling mechanism based on the output value of the second axial displacement sensors The output value of the axial displacement sensor is controlled .
According to the present invention, the amount of thermal expansion of the rotating shaft can be calculated using the first and second axial displacement sensors. Then, based on the calculation result, it is possible to obtain a stable exhaust performance by controlling the cooling mechanism so that the gap between the rotary blade and the fixed blade is always in an optimum state.

本発明の好ましい態様は、前記第1のアキシャル変位センサ及び前記第2のアキシャル変位センサの出力値に基づいて警報動作を行うことを特徴とする。
本発明によれば、第1及び第2のアキシャル変位センサを用いて回転軸の熱膨張量を算出することにより、回転翼と固定翼が接触する前に警報動作を行うことが可能となり、ターボ型真空ポンプが破損することを未然に防止することができる。なお、回転翼と固定翼が接触する前に運転を停止させるようにしてもよい。
In a preferred aspect of the present invention, an alarm operation is performed based on output values of the first axial displacement sensor and the second axial displacement sensor.
According to the present invention, by calculating the thermal expansion amount of the rotating shaft using the first and second axial displacement sensors, it is possible to perform an alarm operation before the rotating blade and the fixed blade contact each other. It is possible to prevent the mold vacuum pump from being damaged. The operation may be stopped before the rotating blades and the fixed blades contact each other.

本発明の好ましい態様は、前記ハウジングを構成する材料は、前記回転軸を構成する材料の線膨張係数以上に大きい線膨張係数を有していることを特徴とする。
通常、ターボ型真空ポンプの運転中においては、回転軸の温度はハウジングの温度よりも高くなる。このため、回転軸とハウジングとの熱膨張量の差に起因して、ハウジングに取付けられた第2のアキシャル変位センサと回転軸に取付けられたセンサターゲットとの隙間が運転中に変化してしまう。本発明によれば、回転軸とハウジングとの温度差が大きくなった場合でも、回転軸とハウジングとの熱膨張量をほぼ等しくすることができる。これによって、第2のアキシャル変位センサとセンサターゲットとの隙間を一定に維持することができる。
A preferred embodiment of the present invention, the material constituting the front Symbol housing is characterized in that it has a larger linear expansion coefficient than the linear expansion coefficient of the material of the rotary shaft.
Usually, during operation of the turbo vacuum pump, the temperature of the rotating shaft is higher than the temperature of the housing. For this reason, due to the difference in thermal expansion between the rotating shaft and the housing, the gap between the second axial displacement sensor attached to the housing and the sensor target attached to the rotating shaft changes during operation. . According to the present invention, even when the temperature difference between the rotating shaft and the housing becomes large, the amount of thermal expansion between the rotating shaft and the housing can be made substantially equal. As a result, the gap between the second axial displacement sensor and the sensor target can be maintained constant.

本発明の好ましい態様は、前記回転翼及び前記固定翼をそれぞれ複数設け、前記複数の回転翼と前記複数の固定翼との間に形成される隙間は、前記第2のアキシャル変位センサから離れるに従って大きくなるように設定されていることを特徴とする。
本発明によれば、回転翼と固定翼との間に形成される複数の隙間を互いに等しくすることができる。
In a preferred aspect of the present invention, a plurality of the rotary blades and the fixed blades are provided, and gaps formed between the plurality of rotary blades and the plurality of fixed blades are separated from the second axial displacement sensor. It is set so that it may become large.
According to the present invention, the plurality of gaps formed between the rotary blade and the fixed blade can be made equal to each other.

本発明の参考例に係る磁気軸受装置は、回転軸を磁気浮上させる少なくとも一対のアキシャル磁気軸受と、該回転軸のアキシャル方向の浮上位置を検出する少なくとも一つのアキシャル変位センサと、該アキシャル変位センサの出力値に基づいて前記回転軸が所定位置で磁気浮上するように前記アキシャル磁気軸受の励磁電流を制御する磁気軸受制御装置とを備え、前記回転軸の高温部位近傍に前記回転軸と同心円状のセンサターゲットを設け、該センサターゲットと対向する位置に前記アキシャル変位センサを配置した構成を有する。この参考例は、高温状態にある回転軸を支持する磁気軸受装置において、高温による回転軸の熱膨張の影響を少なくし、回転軸のアンバランスによる振れ回り量がアキシャル変位センサの出力値に重畳されることを防止し、回転軸の端部以外の場所にアキシャル変位センサを取付けることを可能として回転軸のアキシャル方向の位置を安定制御することができる磁気軸受装置を提供することを目的としたものである。   A magnetic bearing device according to a reference example of the present invention includes at least a pair of axial magnetic bearings for magnetically levitating a rotating shaft, at least one axial displacement sensor for detecting an axially levitating position of the rotating shaft, and the axial displacement sensor And a magnetic bearing control device for controlling the exciting current of the axial magnetic bearing so that the rotating shaft magnetically levitates at a predetermined position based on the output value of the rotating shaft, and is concentric with the rotating shaft in the vicinity of a high temperature portion of the rotating shaft. This sensor target is provided, and the axial displacement sensor is disposed at a position facing the sensor target. In this reference example, in a magnetic bearing device that supports a rotating shaft in a high temperature state, the influence of thermal expansion of the rotating shaft due to high temperature is reduced, and the amount of run-out due to unbalance of the rotating shaft is superimposed on the output value of the axial displacement sensor. An object of the present invention is to provide a magnetic bearing device that can prevent the occurrence of the rotation and can attach an axial displacement sensor to a place other than the end of the rotating shaft and stably control the position of the rotating shaft in the axial direction. Is.

上記磁気軸受装置によれば、回転軸の熱膨張による影響を最小限とすることができる。例えば、上記磁気軸受装置をターボ型真空ポンプに用いた場合、アキシャル変位センサは回転軸が最も高温となる部位、即ち回転翼及び固定翼の近傍に配置されることとなる。このような配置により、回転翼の変位量は最小限となり、回転翼と固定翼との接触を防止することができる。従って、回転翼と固定翼の隙間をよりいっそう小さくして排気性能を向上させることができる。   According to the magnetic bearing device, the influence of the thermal expansion of the rotating shaft can be minimized. For example, when the magnetic bearing device is used in a turbo type vacuum pump, the axial displacement sensor is disposed in a region where the rotation shaft is at the highest temperature, that is, in the vicinity of the rotary blade and the fixed blade. With such an arrangement, the amount of displacement of the rotor blade is minimized, and contact between the rotor blade and the fixed blade can be prevented. Therefore, the clearance between the rotary blade and the fixed blade can be further reduced to improve the exhaust performance.

上記磁気軸受装置において、前記アキシャル磁気軸受が機能しないときに前記回転軸を支持する保護ベアリング及び/又は前記アキシャル磁気軸受を前記回転軸の高温部位近傍に配置してもよい。
これにより、回転軸をアキシャル方向に支持する保護ベアリングを回転軸の高温部位近傍に配置することにより、回転軸が熱膨張した場合であっても、回転軸と保護ベアリングとの接触を防止することができる。また、本発明によれば、上記アキシャル磁気軸受を回転軸の高温部位近傍に配置することにより、アキシャル磁気軸受と回転軸に取付けられた磁気軸受ターゲット間の隙間をよりいっそう狭く設定することができる。これにより、アキシャル磁気軸受の駆動コイルに流す電流を減少させて消費電力を低減することができ、駆動コイルの径や巻回数を減らしてアキシャル磁気軸受の小型化を図ることが可能となる。
In the magnetic bearing device, when the axial magnetic bearing does not function, the protective bearing that supports the rotating shaft and / or the axial magnetic bearing may be disposed in the vicinity of a high temperature portion of the rotating shaft.
This prevents the contact between the rotating shaft and the protective bearing even when the rotating shaft is thermally expanded by arranging the protective bearing that supports the rotating shaft in the axial direction in the vicinity of the high temperature portion of the rotating shaft. Can do. Further, according to the present invention, the gap between the axial magnetic bearing and the magnetic bearing target attached to the rotating shaft can be set to be even narrower by arranging the axial magnetic bearing near the high temperature portion of the rotating shaft. . As a result, it is possible to reduce power consumption by reducing the current flowing through the drive coil of the axial magnetic bearing, and it is possible to reduce the diameter and number of turns of the drive coil and to reduce the size of the axial magnetic bearing.

上記磁気軸受装置において、前記アキシャル変位センサを複数設け、前記複数のアキシャル変位センサはそれぞれコイルを備え、該コイルのインピーダンスの変化に基づいて前記回転軸の変位を検出し、複数の前記コイルを前記回転軸の円周方向に沿って配列し、複数の前記コイルを並列及び/又は直列に接続してもよい。
また、上記磁気軸受装置において、前記アキシャル変位センサはコイルを備え、該コイルのインピーダンスの変化に基づいて前記回転軸の変位を検出し、前記コイルの導線を前記回転軸の円周方向に沿って巻回した構成としてもよい。
これにより、回転軸のアンバランスによる振れ回り量がアキシャル変位センサの出力値に重畳されることを防止することができ、アキシャル磁気軸受によって回転軸のアキシャル方向の位置を安定して制御することが可能となる。
In the magnetic bearing device, a plurality of the axial displacement sensors are provided, and each of the plurality of axial displacement sensors includes a coil, detects a displacement of the rotating shaft based on a change in impedance of the coil, and includes the plurality of the coils. A plurality of the coils may be connected in parallel and / or in series along the circumferential direction of the rotating shaft.
Further, in the magnetic bearing device, the axial displacement sensor includes a coil, detects a displacement of the rotating shaft based on a change in impedance of the coil, and moves a lead wire of the coil along a circumferential direction of the rotating shaft. It is good also as a structure wound.
Thereby, it is possible to prevent the amount of swing due to the unbalance of the rotating shaft from being superimposed on the output value of the axial displacement sensor, and the axial magnetic bearing can stably control the position of the rotating shaft in the axial direction. It becomes possible.

上記磁気軸受装置において、前記アキシャル変位センサを複数設け、前記複数のアキシャル変位センサを前記回転軸の円周方向に沿って配列し、前記複数のアキシャル変位センサの出力値を平均化する平均化装置を設けてもよい。
これにより、アキシャル変位センサが光学式等である場合においても、回転軸のアンバランスによる振れ回り量がアキシャル変位センサの出力値に重畳されることを防止することができ、アキシャル磁気軸受によって回転軸のアキシャル方向の位置を安定して制御することが可能となる。
In the above-mentioned magnetic bearing device, an averaging device that provides a plurality of the axial displacement sensors, arranges the plurality of axial displacement sensors along the circumferential direction of the rotating shaft, and averages the output values of the plurality of axial displacement sensors. May be provided.
As a result, even when the axial displacement sensor is an optical type or the like, it is possible to prevent the amount of swing due to the unbalance of the rotating shaft from being superimposed on the output value of the axial displacement sensor. The position in the axial direction can be stably controlled.

上記磁気軸受装置において、前記アキシャル変位センサを複数設け、前記センサターゲットの前記回転軸の軸方向両側に、該センサターゲットを挟み込むように前記複数のアキシャル変位センサを配置してもよい。
これにより、センサターゲットの変位量−アキシャル変位センサ出力値の特性曲線をほぼ直線に補正することができるので、回転軸のアキシャル方向の位置を正確に検出することが可能となる。従って、アキシャル磁気軸受によって回転軸を安定して磁気浮上させることができる。さらに、アキシャル変位センサを構成するコアの温度が変化してインピーダンスが変動した場合においても、その影響をキャンセルすることが可能となる。
In the magnetic bearing device, a plurality of the axial displacement sensors may be provided, and the plurality of axial displacement sensors may be disposed on both sides of the sensor target in the axial direction of the rotating shaft so as to sandwich the sensor target.
As a result, the characteristic curve of the sensor target displacement amount-axial displacement sensor output value can be corrected to a substantially straight line, so that the position of the rotating shaft in the axial direction can be accurately detected. Therefore, the rotary shaft can be stably magnetically levitated by the axial magnetic bearing. Further, even when the temperature of the core constituting the axial displacement sensor changes and the impedance fluctuates, it is possible to cancel the influence.

本発明の他の参考例に係るターボ型真空ポンプは、回転軸を磁気浮上させる少なくとも一対のアキシャル磁気軸受と、該回転軸のアキシャル方向の浮上位置を検出する少なくとも一つのアキシャル変位センサと、該アキシャル変位センサの出力値に基づいて前記回転軸が所定位置で磁気浮上するように前記アキシャル磁気軸受の励磁電流を制御する磁気軸受制御装置と、前記回転軸に取付けられた回転翼と、前記回転翼と対向するように配置された固定翼と、前記回転軸を回転駆動するモータとを備え、前記回転軸の一方の端部近傍に前記回転翼と前記固定翼とを配置することにより排気部を構成するとともに、前記モータと前記アキシャル磁気軸受とを有する運動制御部を前記回転軸の他方の端部側に配置し、前記排気部の近傍に前記アキシャル変位センサを配置した構成を有する。   A turbo vacuum pump according to another embodiment of the present invention includes at least a pair of axial magnetic bearings for magnetically levitating a rotating shaft, at least one axial displacement sensor for detecting an axially levitating position of the rotating shaft, A magnetic bearing control device that controls an exciting current of the axial magnetic bearing so that the rotary shaft magnetically levitates at a predetermined position based on an output value of the axial displacement sensor, a rotary blade attached to the rotary shaft, and the rotation An exhaust section provided with a fixed wing arranged to face the wing and a motor for rotationally driving the rotary shaft, and arranging the rotary wing and the fixed wing in the vicinity of one end of the rotary shaft And a motion control unit having the motor and the axial magnetic bearing is disposed on the other end side of the rotary shaft, and the axial control unit is disposed near the exhaust unit. Having a configuration of arranging the catcher Le displacement sensor.

ターボ型真空ポンプは、通常、運転時において回転翼と気体との摩擦による熱や生成物付着防止のためのヒータ加熱等によって、回転翼と固定翼とから構成される排気部が高温となる。上記構成のターボ型真空ポンプによれば、高温となる排気部と、アキシャル磁気軸受やモータなどから構成される運動制御部とが構造的に分離され、熱耐量が低いアキシャル磁気軸受やモータなどの電装部品を高熱から保護することが可能となる。また、上記構成のターボ型真空ポンプによれば、排気部近傍に回転軸のアキシャル方向の変位を検出するアキシャル変位センサを設け、このアキシャル変位センサの出力値に基づいて回転軸を所定の軸方向位置に支持することにより、回転軸の伸びの基点をアキシャル変位センサの測定点とすることができる。これにより、回転翼と固定翼との軸方向のギャップを小さくでき、結果的にターボ型真空ポンプの排気性能向上と運転の安定化が図れる。   In the turbo type vacuum pump, the exhaust section composed of the rotor blades and the stationary blades is usually heated during operation due to heat generated by friction between the rotor blades and gas, heater heating for preventing product adhesion, and the like. According to the turbo type vacuum pump having the above-described configuration, the exhaust part that is at a high temperature and the motion control part configured by the axial magnetic bearing, the motor, and the like are structurally separated, and the axial magnetic bearing, the motor, etc. It is possible to protect the electrical component from high heat. Further, according to the turbo type vacuum pump having the above configuration, the axial displacement sensor for detecting the axial displacement of the rotating shaft is provided in the vicinity of the exhaust portion, and the rotating shaft is set in a predetermined axial direction based on the output value of the axial displacement sensor. By supporting the position, the base point of the extension of the rotating shaft can be used as the measurement point of the axial displacement sensor. As a result, the axial gap between the rotary blade and the fixed blade can be reduced, and as a result, the exhaust performance of the turbo vacuum pump can be improved and the operation can be stabilized.

上記ターボ型真空ポンプにおいて、前記アキシャル磁気軸受が機能しないときに前記回転軸を支持する保護ベアリング及び/又は前記アキシャル磁気軸受を前記排気部の近傍に配置してもよい。
これにより、回転軸をアキシャル方向に支持する保護ベアリングを回転軸の高温部位近傍に配置することにより、回転軸が熱膨張した場合であっても、回転軸と保護ベアリングとの接触を防止することができる。また、一般に、吸気口と排気口との圧力差が大きい広帯域ターボ型真空ポンプでは、上記圧力差に起因して回転軸にアキシャル方向の大きな力が作用する。本発明によれば、アキシャル磁気軸受を高温部位近傍に配置することにより、アキシャル磁気軸受と回転軸に取付けられた磁気軸受ターゲット間の隙間をよりいっそう狭く設定することができる。その結果としてアキシャル磁気軸受は、上記アキシャル方向の力に対応した磁気吸引力を発生することができる。さらに、アキシャル磁気軸受の駆動コイルに流す電流を減少させて消費電力を低減することができ、駆動コイルの径や巻回数を減らしてターボ型真空ポンプの小型化を図ることが可能となる。
In the turbo vacuum pump, the protective bearing and / or the axial magnetic bearing that supports the rotating shaft when the axial magnetic bearing does not function may be disposed in the vicinity of the exhaust part.
This prevents the contact between the rotating shaft and the protective bearing even when the rotating shaft is thermally expanded by arranging the protective bearing that supports the rotating shaft in the axial direction in the vicinity of the high temperature portion of the rotating shaft. Can do. In general, in a broadband turbo vacuum pump having a large pressure difference between the intake port and the exhaust port, a large axial force acts on the rotating shaft due to the pressure difference. According to the present invention, by arranging the axial magnetic bearing near the high temperature portion, the gap between the axial magnetic bearing and the magnetic bearing target attached to the rotary shaft can be set to be even narrower. As a result, the axial magnetic bearing can generate a magnetic attractive force corresponding to the force in the axial direction. Furthermore, it is possible to reduce power consumption by reducing the current flowing through the drive coil of the axial magnetic bearing, and it is possible to reduce the size of the drive coil and reduce the size of the turbo vacuum pump.

また、上記ターボ型真空ポンプにおいて、前記アキシャル変位センサを複数設け、前記複数のアキシャル変位センサはそれぞれコイルを備え、該コイルのインピーダンスの変化に基づいて前記回転軸の変位を検出し、複数の前記コイルを前記回転軸の円周方向に沿って配列し、複数の前記コイルを並列及び/又は直列に接続してもよい。
また、上記ターボ型真空ポンプにおいて、前記アキシャル変位センサはコイルを備え、該コイルのインピーダンスの変化に基づいて前記回転軸の変位を検出し、前記コイルの導線を前記回転軸の円周方向に沿って巻回してもよい。
また、上記ターボ型真空ポンプにおいて、前記アキシャル変位センサを複数設け、前記複数のアキシャル変位センサを前記回転軸の円周方向に沿って配列し、前記複数のアキシャル変位センサの出力値を平均化する平均化装置を設けてもよい。
また、上記ターボ型真空ポンプにおいて、前記アキシャル変位センサを複数設け、センサターゲットの前記回転軸の軸方向両側に、該センサターゲットを挟み込むように前記複数のアキシャル変位センサを配置してもよい。
Further, in the turbo type vacuum pump, a plurality of the axial displacement sensors are provided, each of the plurality of axial displacement sensors includes a coil, detects a displacement of the rotating shaft based on a change in impedance of the coil, and A coil may be arranged along the circumferential direction of the rotating shaft, and the plurality of coils may be connected in parallel and / or in series.
Further, in the turbo type vacuum pump, the axial displacement sensor includes a coil, detects displacement of the rotating shaft based on a change in impedance of the coil, and guides the coil along the circumferential direction of the rotating shaft. May be wound around.
In the turbo type vacuum pump, a plurality of the axial displacement sensors are provided, the plurality of axial displacement sensors are arranged along a circumferential direction of the rotating shaft, and the output values of the plurality of axial displacement sensors are averaged. An averaging device may be provided.
In the turbo type vacuum pump, a plurality of the axial displacement sensors may be provided, and the plurality of axial displacement sensors may be disposed on both sides of the sensor target in the axial direction of the rotating shaft so as to sandwich the sensor target.

本発明および上記参考例によれば、下記のような優れた効果が得られる。
(1)回転軸が最も高温となる部位、即ち回転翼及び固定翼の近傍にアキシャル変位センサを配置することにより、回転翼の変位量を最小限とすることができる。従って、回転翼と固定翼の隙間をよりいっそう小さくして排気性能を向上させることができる。
(2)回転軸をアキシャル方向に支持する保護ベアリングを回転軸の高温部位近傍に配置することにより、回転軸が熱膨張した場合であっても、回転軸と保護ベアリングとの接触を防止することができる。また、アキシャル磁気軸受を回転軸の高温部位近傍に配置することにより、アキシャル磁気軸受と回転軸に取付けられた磁気軸受ターゲット間の隙間をよりいっそう狭く設定することができる。これにより、アキシャル磁気軸受の駆動コイルに流す電流を減少させて消費電力を低減することができ、駆動コイルの径や巻回数を減らしてアキシャル磁気軸受の小型化を図ることが可能となる。
According to the present invention and the above reference example, the following excellent effects can be obtained.
(1) By disposing the axial displacement sensor near the portion where the rotating shaft becomes the highest temperature, that is, in the vicinity of the rotating blade and the fixed blade, the amount of displacement of the rotating blade can be minimized. Therefore, the clearance between the rotary blade and the fixed blade can be further reduced to improve the exhaust performance.
(2) By disposing a protective bearing that supports the rotating shaft in the axial direction in the vicinity of the high temperature portion of the rotating shaft, even if the rotating shaft is thermally expanded, contact between the rotating shaft and the protective bearing is prevented. Can do. Further, by disposing the axial magnetic bearing in the vicinity of the high temperature portion of the rotating shaft, the gap between the axial magnetic bearing and the magnetic bearing target attached to the rotating shaft can be set to be even narrower. As a result, it is possible to reduce power consumption by reducing the current flowing through the drive coil of the axial magnetic bearing, and it is possible to reduce the diameter and number of turns of the drive coil and to reduce the size of the axial magnetic bearing.

(3)回転軸のアンバランスによる振れ回り量がアキシャル変位センサの出力値に重畳されることを防止することができ、アキシャル磁気軸受によって回転軸のアキシャル方向の位置を安定して制御することが可能となる。
(4)アキシャル変位センサが光学式等である場合においても、回転軸のアンバランスによる振れ回り量がアキシャル変位センサの出力値に重畳されることを防止することができ、アキシャル磁気軸受によって回転軸のアキシャル方向の位置を安定して制御することが可能となる。
(5)センサターゲットの変位量−アキシャル変位センサ出力値の特性曲線をほぼ直線に補正することができるので、回転軸のアキシャル方向の位置を正確に検出することが可能となる。従って、アキシャル磁気軸受によって回転軸を安定して磁気浮上させることができる。さらに、アキシャル変位センサを構成するコアの温度が変化してインピーダンスが変動した場合においても、その影響をキャンセルすることが可能となる。
(3) It is possible to prevent the amount of swing due to the unbalance of the rotating shaft from being superimposed on the output value of the axial displacement sensor, and to control the position of the rotating shaft in the axial direction stably by the axial magnetic bearing. It becomes possible.
(4) Even when the axial displacement sensor is an optical type or the like, it is possible to prevent the amount of swing due to unbalance of the rotating shaft from being superimposed on the output value of the axial displacement sensor, and the axial magnetic bearing can rotate the rotating shaft. The position in the axial direction can be stably controlled.
(5) Since the characteristic curve of the sensor target displacement amount-axial displacement sensor output value can be corrected to a substantially straight line, the position of the rotating shaft in the axial direction can be accurately detected. Therefore, the rotary shaft can be stably magnetically levitated by the axial magnetic bearing. Further, even when the temperature of the core constituting the axial displacement sensor changes and the impedance fluctuates, it is possible to cancel the influence.

(6)ターボ型真空ポンプにおいて、高温となる排気部と、アキシャル磁気軸受やモータなどから構成される運動制御部とが構造的に分離され、熱耐量が低いアキシャル磁気軸受やモータなどの電装部品を高熱から保護することが可能となる。また、排気部近傍に回転軸のアキシャル方向の変位を検出するアキシャル変位センサを設け、このアキシャル変位センサの出力値に基づいて回転軸を所定の軸方向位置に支持することにより、回転軸の伸びの基点をアキシャル変位センサの測定点とすることができる。これにより、回転翼と固定翼との軸方向の隙間を小さくでき、結果的にターボ型真空ポンプの排気性能向上と運転の安定化が図れる。 (6) In the turbo vacuum pump, electrical components such as axial magnetic bearings and motors having a low heat resistance are structurally separated from the exhaust part that becomes high temperature and the motion control part composed of axial magnetic bearings and motors, etc. Can be protected from high heat. In addition, an axial displacement sensor for detecting the axial displacement of the rotating shaft is provided near the exhaust portion, and the rotating shaft is extended by supporting the rotating shaft at a predetermined axial position based on the output value of the axial displacement sensor. Can be used as a measurement point of the axial displacement sensor. As a result, the axial gap between the rotary blade and the fixed blade can be reduced, and as a result, the exhaust performance of the turbo vacuum pump can be improved and the operation can be stabilized.

(7)軸方向において互いに離間する2つ以上のアキシャル変位センサの出力値の偏差に基づいて回転軸の温度や熱膨張量を検出することができる。また、回転軸の回転速度や回転軸の温度に応じてそれぞれのアキシャル変位センサを切換えて使用することも可能になる。
(8)2つ以上のアキシャル変位センサを用いることにより、回転軸の熱膨張量を算出することができる。また、その算出結果に基づいてターボ型真空ポンプの回転翼と固定翼との隙間が常に最適状態になるように冷却機構を制御して安定的なポンプ性能を得るようにすることが可能となる。
(7) The temperature and thermal expansion amount of the rotating shaft can be detected based on the deviation of the output values of two or more axial displacement sensors that are separated from each other in the axial direction. It is also possible to switch and use each axial displacement sensor according to the rotational speed of the rotating shaft and the temperature of the rotating shaft.
(8) By using two or more axial displacement sensors, the amount of thermal expansion of the rotating shaft can be calculated. Further, based on the calculation result, it is possible to obtain a stable pump performance by controlling the cooling mechanism so that the clearance between the rotor blade and the stationary blade of the turbo vacuum pump is always in an optimum state. .

(9)2つ以上のアキシャル変位センサを用いて回転軸の熱膨張量を算出することにより、回転翼と固定翼が接触する前に警報動作を行うことが可能となり、ターボ型真空ポンプが破損することを未然に防止することができる。
(10)回転軸の熱膨張による影響を受けることなく回転軸を安定して磁気浮上させることができ、さらには、回転翼と固定翼との接触を防止することができるターボ型真空ポンプを提供することができる。
(9) By calculating the amount of thermal expansion of the rotating shaft using two or more axial displacement sensors, it is possible to perform an alarm operation before the rotor blade and fixed blade contact, and the turbo vacuum pump is damaged. This can be prevented in advance.
(10) Provided is a turbo type vacuum pump that can stably levitate the rotating shaft without being affected by the thermal expansion of the rotating shaft, and can prevent contact between the rotating blade and the fixed blade. can do.

従来のターボ型真空ポンプを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the conventional turbo type vacuum pump. 図1に示すターボ型真空ポンプの主要部を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the principal part of the turbo type vacuum pump shown in FIG. 従来のターボ型真空ポンプの他の構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other structural example of the conventional turbo type vacuum pump. 本発明の第1の参考例に係るターボ型ポンプの主要部を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the principal part of the turbo type pump which concerns on the 1st reference example of this invention. 図5(a)は本発明の第2の参考例に係るターボ型真空ポンプに組み込まれるアキシャル変位センサの構成例を示す模式図であり、図5(b)は図5(a)に示すアキシャル変位センサの結線図である。FIG. 5A is a schematic diagram showing a configuration example of an axial displacement sensor incorporated in a turbo type vacuum pump according to a second reference example of the present invention, and FIG. 5B is an axial view shown in FIG. It is a connection diagram of a displacement sensor. 図5(b)に示すアキシャル変位センサのインダンクタンスが変化する様子を示すグラフである。It is a graph which shows a mode that the inductance of the axial displacement sensor shown in FIG.5 (b) changes. 図7(a)は、本発明の第3の参考例に係るターボ型真空ポンプに組み込まれるアキシャル変位センサの構成例を示す模式図であり、図7(b)は図7(a)に示すアキシャル変位センサの結線図である。FIG. 7A is a schematic diagram showing a configuration example of an axial displacement sensor incorporated in a turbo type vacuum pump according to a third reference example of the present invention, and FIG. 7B is shown in FIG. It is a connection diagram of an axial displacement sensor. 図7(b)に示すアキシャル変位センサのインダンクタンスが変化する様子を示すグラフである。It is a graph which shows a mode that the inductance of the axial displacement sensor shown in FIG.7 (b) changes. 本発明の第4の参考例に係るターボ型真空ポンプに組み込まれるアキシャル変位センサ及び平均化処理システムを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the axial displacement sensor and averaging process system which are integrated in the turbo type vacuum pump which concerns on the 4th reference example of this invention. 図10(a)は本発明の第5の参考例に係るターボ型真空ポンプに組み込まれるアキシャル変位センサの構成例を示す模式図であり、図10(b)はアキシャル変位センサの結線図であり、図10(c)は図1に示す従来のターボ型真空ポンプに組み込まれたアキシャル変位センサの結線図である。FIG. 10A is a schematic diagram showing a configuration example of an axial displacement sensor incorporated in a turbo vacuum pump according to a fifth reference example of the present invention, and FIG. 10B is a connection diagram of the axial displacement sensor. FIG. 10 (c) is a connection diagram of an axial displacement sensor incorporated in the conventional turbo vacuum pump shown in FIG. 変位量とアキシャル変位センサの出力との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a displacement amount and the output of an axial displacement sensor. 本発明の第6の参考例に係るターボ型真空ポンプの主要部を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the principal part of the turbo type vacuum pump which concerns on the 6th reference example of this invention. 本発明の実施形態に係るターボ型真空ポンプを示す模式図である。It is a mimetic diagram showing a turbo type vacuum pump concerning an embodiment of the present invention. 図13に示すターボ型真空ポンプに組み込まれる磁気軸受制御装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the magnetic bearing control apparatus integrated in the turbo type vacuum pump shown in FIG.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図4は、本発明の第1の参考例に係るターボ型ポンプの主要部を示す模式図である。図4において、図1と同一符号を付した部分は同一または相当部分を示し、その重複する説明を省略する。図4に示すように、符号6は回転軸1のアキシャル方向の変位を検出するアキシャル変位センサ、符号7は回転軸1に取付けられた回転軸1と同心状の円板状のセンサターゲットである。符号11はアキシャル磁気軸受5a,5b、固定翼3a〜3c、及びスペーサ4a,4bなどを保持するポンプステータ(ハウジング)を模式的に表したものである。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 4 is a schematic diagram showing the main part of the turbo pump according to the first reference example of the present invention. 4, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts, and duplicate explanations are omitted. As shown in FIG. 4, reference numeral 6 denotes an axial displacement sensor that detects displacement in the axial direction of the rotating shaft 1, and reference numeral 7 denotes a disk-shaped sensor target concentric with the rotating shaft 1 attached to the rotating shaft 1. . Reference numeral 11 schematically represents a pump stator (housing) that holds the axial magnetic bearings 5a and 5b, the fixed blades 3a to 3c, the spacers 4a and 4b, and the like.

アキシャル変位センサ6はポンプステータ11に固定されており、センサターゲット7に対向するように配置されている。アキシャル変位センサ6及びセンサターゲット7は、回転翼2a〜2cの近傍に配置されている。より詳しくは、アキシャル変位センサ6及びセンサターゲット7は、回転翼2cのすぐ下流側に位置しており、回転翼2cとモータロータ8Aとの間に配置されている。アキシャル磁気軸受5a,5bは磁気軸受制御装置17に接続されている。この磁気軸受制御装置17は、アキシャル変位センサ6の出力値に基づいて回転軸1が所定の位置で磁気浮上するようにアキシャル磁気軸受5a,5bの励磁電流を制御するように構成されている。符号L1’は回転軸1の上流側の回転翼2aからセンサターゲット7までの長さを表し、符号L2’はポンプステータ11の上流側の固定翼3aからアキシャル変位センサ6までの長さを表し、符号L3はポンプステータ11のアキシャル変位センサ6から下流側端部までの長さを表している。   The axial displacement sensor 6 is fixed to the pump stator 11 and is disposed so as to face the sensor target 7. The axial displacement sensor 6 and the sensor target 7 are disposed in the vicinity of the rotor blades 2a to 2c. More specifically, the axial displacement sensor 6 and the sensor target 7 are located immediately downstream of the rotor blade 2c, and are disposed between the rotor blade 2c and the motor rotor 8A. The axial magnetic bearings 5 a and 5 b are connected to the magnetic bearing control device 17. The magnetic bearing control device 17 is configured to control the excitation current of the axial magnetic bearings 5a and 5b based on the output value of the axial displacement sensor 6 so that the rotary shaft 1 is magnetically levitated at a predetermined position. Reference symbol L1 ′ represents the length from the rotor blade 2a upstream of the rotating shaft 1 to the sensor target 7, and reference symbol L2 ′ represents the length from the fixed blade 3a upstream of the pump stator 11 to the axial displacement sensor 6. , L3 represents the length of the pump stator 11 from the axial displacement sensor 6 to the downstream end.

通常、回転軸1、固定翼3a〜3c、及びスペーサ4a,4bは、ヒータ10(図1参照)や回転翼2a〜2cの反応ガスとの摩擦熱の熱伝導等によって高温となる。例えば、回転翼2a〜2cが取付けられた回転軸1の部位、回転翼2a〜2c、固定翼3a〜3c、及びスペーサ4a,4bの温度は150〜250℃となる。一方、ポンプステータ11は冷却ジャケット(冷却機構)12(図1参照)により冷却されているため、ポンプステータ11の熱膨張量は少ない。例えば、ポンプステータ11の温度は50〜100℃、アキシャル磁気軸受5a,5bの近傍に位置する回転軸1の部位は100〜150℃となる。仮にポンプステータ11が熱膨張したとしても、アキシャル変位センサ6が回転翼2a〜2cの近傍に取付けられているので、L3の変化は回転翼2a〜2cと固定翼3a〜3cとの隙間dgに影響を及ぼさない。   Usually, the rotating shaft 1, the fixed blades 3a to 3c, and the spacers 4a and 4b are heated to high temperatures due to heat conduction of frictional heat with the heater 10 (see FIG. 1) and the reaction gas of the rotating blades 2a to 2c. For example, the temperature of the part of the rotary shaft 1 to which the rotary blades 2a to 2c are attached, the rotary blades 2a to 2c, the fixed blades 3a to 3c, and the spacers 4a and 4b are 150 to 250 ° C. On the other hand, since the pump stator 11 is cooled by a cooling jacket (cooling mechanism) 12 (see FIG. 1), the amount of thermal expansion of the pump stator 11 is small. For example, the temperature of the pump stator 11 is 50 to 100 ° C., and the portion of the rotary shaft 1 located in the vicinity of the axial magnetic bearings 5a and 5b is 100 to 150 ° C. Even if the pump stator 11 is thermally expanded, since the axial displacement sensor 6 is attached in the vicinity of the rotary blades 2a to 2c, the change in L3 is caused in the gap dg between the rotary blades 2a to 2c and the fixed blades 3a to 3c. Has no effect.

回転軸1は、熱膨張によりセンサターゲット7の位置を基点として回転軸1の上流側端部及び下流側端部に向かう方向(図4の上下方向)に伸び、L1’の変化が回転翼2a〜2cと固定翼3a〜3cとの隙間dgに影響することになる。しかし、上述のように固定翼3a〜3cやスペーサ4a,4bもヒータ10や反応ガスや回転翼2a〜2cの輻射熱によって高温になり、結果的にL1’とL2’の熱膨張量はほぼ等しくなる。従って、温度上昇によりL1’とL2’が変化しても、隙間dgの変化量が著しく小さくなる。これにより、隙間dgをよりいっそう狭めても回転翼2a〜2cと固定翼3a〜3cとが接触するおそれがなく、排気性能を上げることが可能となる。   The rotating shaft 1 extends in the direction (up and down direction in FIG. 4) toward the upstream end and the downstream end of the rotating shaft 1 with the position of the sensor target 7 as a base point due to thermal expansion, and the change in L1 ′ is the rotating blade 2a. Will affect the gap dg between ˜2c and fixed wings 3a-3c. However, as described above, the fixed blades 3a to 3c and the spacers 4a and 4b are also heated to high temperatures due to the radiant heat of the heater 10, the reaction gas, and the rotor blades 2a to 2c. As a result, the thermal expansion amounts of L1 ′ and L2 ′ are almost equal. Become. Therefore, even if L1 'and L2' change due to a temperature rise, the amount of change in the gap dg is significantly reduced. Thereby, even if the gap dg is further narrowed, there is no possibility that the rotary blades 2a to 2c and the fixed blades 3a to 3c come into contact with each other, and the exhaust performance can be improved.

図5(a)は本発明の第2の参考例に係るターボ型真空ポンプに組み込まれるアキシャル変位センサの構成例を示す模式図であり、図5(b)は図5(a)に示すアキシャル変位センサの結線図である。図6は図5(b)に示すアキシャル変位センサのインダンクタンスが変化する様子を示すグラフである。なお、特に説明しない本参考例の構成は第1の参考例と同様であるので、その重複する説明を省略する。   FIG. 5A is a schematic diagram showing a configuration example of an axial displacement sensor incorporated in a turbo type vacuum pump according to a second reference example of the present invention, and FIG. 5B is an axial view shown in FIG. It is a connection diagram of a displacement sensor. FIG. 6 is a graph showing how the inductance of the axial displacement sensor shown in FIG. Note that the configuration of this reference example that is not specifically described is the same as that of the first reference example, and therefore redundant description thereof is omitted.

図5(a)に示すように、回転軸1には円板状のセンサターゲット7が取付けられており、このセンサターゲット7に近接してアキシャル変位センサ601a,601bが配置されている。これらのアキシャル変位センサ601a,601bはそれぞれコイルから構成された誘導型あるいは渦電流型の変位センサである。アキシャル変位センサ601a,601bは、センサターゲット7に対向するように回転軸1の円周方向に沿って180°ずらした位置に配置されている。なお、アキシャル変位センサ601a,601bは、回転翼2a〜2c(図4参照)の近傍に位置している。   As shown in FIG. 5A, a disc-shaped sensor target 7 is attached to the rotary shaft 1, and axial displacement sensors 601 a and 601 b are disposed in the vicinity of the sensor target 7. These axial displacement sensors 601a and 601b are induction type or eddy current type displacement sensors each formed of a coil. The axial displacement sensors 601 a and 601 b are arranged at positions shifted by 180 ° along the circumferential direction of the rotary shaft 1 so as to face the sensor target 7. The axial displacement sensors 601a and 601b are located in the vicinity of the rotary blades 2a to 2c (see FIG. 4).

図5(b)に示すように、2個のアキシャル変位センサ601a,601bは直列に接続されている。通常、回転軸1や回転翼2a〜2cのアンバランスによって回転軸1が振れ回った場合、図6に示すようにアキシャル変位センサ601a,601bのインダクタンスLc−a,Lc−bは正弦波に近い波形で変化し、位相が互いに180°ずれたものとなる。これらアキシャル変位センサ601a,601bを図5(b)のように直列に接続することにより、インダクタンスLc−a,Lc−bが合成されて合成インダクタンスLc’が形成される。従って、合成インダクタンスLc’を回転軸1のラジアル方向の振れ回り成分をキャンセルしたアキシャル変位成分に近似させることができる。   As shown in FIG. 5B, the two axial displacement sensors 601a and 601b are connected in series. Normally, when the rotary shaft 1 is swung around due to imbalance between the rotary shaft 1 and the rotor blades 2a to 2c, the inductances Lc-a and Lc-b of the axial displacement sensors 601a and 601b are close to sine waves as shown in FIG. It changes with the waveform, and the phases are shifted from each other by 180 °. By connecting these axial displacement sensors 601a and 601b in series as shown in FIG. 5B, the inductances Lc-a and Lc-b are combined to form a combined inductance Lc '. Accordingly, the combined inductance Lc ′ can be approximated to an axial displacement component obtained by canceling the radial swing component of the rotating shaft 1.

図7(a)は、本発明の第3の参考例に係るターボ型真空ポンプに組み込まれるアキシャル変位センサの構成例を示す模式図であり、図7(b)は図7(a)に示すアキシャル変位センサの結線図である。図8は図7(b)に示すアキシャル変位センサのインダンクタンスが変化する様子を示すグラフである。なお、特に説明しない本参考例の構成は第1の参考例と同様であるので、その重複する説明を省略する。   FIG. 7A is a schematic diagram showing a configuration example of an axial displacement sensor incorporated in a turbo type vacuum pump according to a third reference example of the present invention, and FIG. 7B is shown in FIG. It is a connection diagram of an axial displacement sensor. FIG. 8 is a graph showing how the inductance of the axial displacement sensor shown in FIG. 7B changes. Note that the configuration of this reference example that is not specifically described is the same as that of the first reference example, and therefore redundant description thereof is omitted.

図7(a)に示すように、回転軸1に取付けられたセンサターゲット7の片側の面に対向して、アキシャル変位センサ602a,602c,602b,602dが配置されている。これらのアキシャル変位センサ602a,602c,602b,602dはそれぞれコイルから構成される誘導型あるいは渦電流型の変位センサである。アキシャル変位センサ602a,602c,602b,602dは回転軸1の円周方向において90°ずらして配置され、回転翼2a〜2c(図4参照)の近傍に配置されている。図7(b)に示すように、180°の間隔で互いに対向するアキシャル変位センサ602a,602b及びアキシャル変位センサ602c,602dはそれぞれ直列に接続され、さらに直列接続の2組のアキシャル変位センサ602a,602bとアキシャル変位センサ602c,602dとは並列に接続されている。   As shown in FIG. 7A, the axial displacement sensors 602a, 602c, 602b, and 602d are arranged to face one side of the sensor target 7 attached to the rotating shaft 1. These axial displacement sensors 602a, 602c, 602b, and 602d are induction type or eddy current type displacement sensors each composed of a coil. The axial displacement sensors 602a, 602c, 602b, and 602d are arranged with a 90 ° shift in the circumferential direction of the rotary shaft 1, and are arranged in the vicinity of the rotary blades 2a to 2c (see FIG. 4). As shown in FIG. 7B, the axial displacement sensors 602a and 602b and the axial displacement sensors 602c and 602d facing each other at an interval of 180 ° are connected in series, and two sets of axial displacement sensors 602a, 602a, 602b and axial displacement sensors 602c and 602d are connected in parallel.

図7(a)において、回転軸1や回転翼2a〜2c(図4参照)のアンバランスによって回転軸1が振れ回った場合、それぞれのアキシャル変位センサ602a,602c,602b,602dのインダクタンスLc−a,Lc−c,Lc−b,Lc−dは図8に示すように正弦波に近い波形を描いて変化し、互いに位相が90°ずれたものとなる。アキシャル変位センサ602a,602c,602b,602dを図7(b)のように接続することにより、インダクタンスLc−a,Lc−c,Lc−b,Lc−dが合成されて合成インダクタンスLc’が形成され、合成インダクタンスLc’を回転軸1のラジアル方向の振れ回り成分をキャンセルしたアキシャル変位成分に近づけることができる。   In FIG. 7A, when the rotary shaft 1 is swung around due to the unbalance of the rotary shaft 1 and the rotor blades 2a to 2c (see FIG. 4), the inductance Lc− of each axial displacement sensor 602a, 602c, 602b, 602d. As shown in FIG. 8, a, Lc-c, Lc-b, and Lc-d change while drawing a waveform close to a sine wave, and are out of phase with each other by 90 °. By connecting the axial displacement sensors 602a, 602c, 602b, and 602d as shown in FIG. 7B, the inductances Lc-a, Lc-c, Lc-b, and Lc-d are combined to form a combined inductance Lc ′. Thus, the combined inductance Lc ′ can be brought close to the axial displacement component obtained by canceling the radial swing component of the rotating shaft 1.

アキシャル変位センサ(コイル)の個数を2、4、8、…と増加させ、これらのアキシャル変位センサを直列及び/又は並列に接続することにより、回転軸1のコニカル運動やパラレル運動などが複合した複雑なラジアル方向の振れ回りに対してラジアル変位成分をよりいっそうキャンセルできることは明らかである。このように、偶数個のアキシャル変位センサを回転軸1の円周方向に沿って等間隔に配置することにより、回転軸1のアキシャル方向の位置を正確に検出することができる。なお、回転軸1の円周方向に沿ってアキシャル変位センサ(コイル)の導線を巻回し、センサターゲット7の円周方向の全面に亘ってその変位を検出するようにしてもよい。   By increasing the number of axial displacement sensors (coils) to 2, 4, 8,... And connecting these axial displacement sensors in series and / or in parallel, the conical motion and parallel motion of the rotating shaft 1 are combined. It is clear that the radial displacement component can be canceled even more with respect to the complicated radial swing. In this way, by arranging an even number of axial displacement sensors at equal intervals along the circumferential direction of the rotating shaft 1, the position of the rotating shaft 1 in the axial direction can be accurately detected. In addition, the conducting wire of an axial displacement sensor (coil) may be wound along the circumferential direction of the rotating shaft 1, and the displacement may be detected over the whole surface of the sensor target 7 in the circumferential direction.

図9は本発明の第4の参考例に係るターボ型真空ポンプに組み込まれるアキシャル変位センサ及び平均化処理システムを示す模式図である。なお、特に説明しない本参考例の構成は第1の参考例と同様であるので、その重複する説明を省略する。円板状のセンサターゲット7の片面には半径方向に延びる複数の溝7aが形成されている。溝7aに対向する位置には回転速度センサ22が配置され、この回転速度センサ22により回転軸1の回転速度が検出されるようになっている。符号6E,6Fは光学式アキシャル変位センサであり、これらのアキシャル変位センサ6E,6Fはセンサターゲット7に近接して回転軸1の円周方向に沿って等間隔に配置されている。   FIG. 9 is a schematic diagram showing an axial displacement sensor and an averaging processing system incorporated in a turbo vacuum pump according to a fourth reference example of the present invention. Note that the configuration of this reference example that is not specifically described is the same as that of the first reference example, and therefore redundant description thereof is omitted. A plurality of grooves 7 a extending in the radial direction are formed on one surface of the disk-shaped sensor target 7. A rotational speed sensor 22 is disposed at a position facing the groove 7a, and the rotational speed of the rotary shaft 1 is detected by the rotational speed sensor 22. Reference numerals 6E and 6F denote optical axial displacement sensors, and these axial displacement sensors 6E and 6F are arranged at equal intervals along the circumferential direction of the rotary shaft 1 in proximity to the sensor target 7.

アキシャル変位センサ6E,6Fはセンサ回路装置20a,20bにそれぞれ接続されている。センサ回路装置20a,20bは、アキシャル変位センサ6E,6Fとセンサターゲット7との隙間の大きさを電圧信号に変換し、この電圧信号はアナログ信号としてA/Dコンバータ21a,21bにそれぞれ送信される。センサ回路装置20a,20bからの電圧信号(アナログ信号)はA/Dコンバータ21a,21bによってデジタル信号に変換された後、平均化装置(演算装置)24に入力される。一方、回転速度センサ22の出力信号は回転速度変換装置23に送られ、回転速度変換装置23によって回転速度センサ22の出力信号が電圧パルスに変換される。なお、アキシャル変位センサ6E,6Fは180°の間隔をあけて配置されている。   The axial displacement sensors 6E and 6F are connected to the sensor circuit devices 20a and 20b, respectively. The sensor circuit devices 20a and 20b convert the size of the gap between the axial displacement sensors 6E and 6F and the sensor target 7 into a voltage signal, and the voltage signal is transmitted as an analog signal to the A / D converters 21a and 21b, respectively. . The voltage signals (analog signals) from the sensor circuit devices 20a and 20b are converted into digital signals by the A / D converters 21a and 21b, and then input to the averaging device (arithmetic device) 24. On the other hand, the output signal of the rotation speed sensor 22 is sent to the rotation speed conversion device 23, and the rotation speed conversion device 23 converts the output signal of the rotation speed sensor 22 into a voltage pulse. The axial displacement sensors 6E and 6F are arranged with an interval of 180 °.

このような構成において、ラジアル方向の振れ回り成分を含んだ回転軸1のアキシャル方向の変位は、2個のアキシャル変位センサ6E,6Fによって検出され、それぞれセンサ回路装置20a,20bで電圧信号に変換された後、A/Dコンバータ21a,21bに送信される。センサ回路装置20a,20bからの電圧信号(アナログ信号)はA/Dコンバータ21a,21bでデジタル信号に変換され、平均化装置24に入力される。平均化装置24は2つのデジタル信号(アキシャル変位センサ6E,6Fの出力信号)を平均化処理することにより、回転軸1のアキシャル方向のみの変位を算出する。この時、回転速度センサ22で検出される回転軸1の回転速度を回転速度変換装置23を通して平均化装置24に入力し、回転軸1の回転周波数成分のみをアキシャル変位センサ6E,6Fの出力信号から除去し、回転軸1のより正確なアキシャル方向の変位を得るようにしてもよい。   In such a configuration, the axial displacement of the rotating shaft 1 including the radial swing component is detected by the two axial displacement sensors 6E and 6F and converted into voltage signals by the sensor circuit devices 20a and 20b, respectively. Then, it is transmitted to the A / D converters 21a and 21b. Voltage signals (analog signals) from the sensor circuit devices 20a and 20b are converted into digital signals by the A / D converters 21a and 21b and input to the averaging device 24. The averaging device 24 calculates the displacement of the rotating shaft 1 only in the axial direction by averaging the two digital signals (the output signals of the axial displacement sensors 6E and 6F). At this time, the rotational speed of the rotary shaft 1 detected by the rotational speed sensor 22 is input to the averaging device 24 through the rotational speed converter 23, and only the rotational frequency components of the rotary shaft 1 are output signals from the axial displacement sensors 6E and 6F. It is possible to obtain a more accurate displacement in the axial direction of the rotary shaft 1.

図10(a)は本発明の第5の参考例に係るターボ型真空ポンプに組み込まれるアキシャル変位センサの構成例を示す模式図であり、図10(b)はアキシャル変位センサの結線図であり、図10(c)は図1に示す従来のターボ型真空ポンプに組み込まれたアキシャル変位センサの結線図である。なお、特に説明しない本参考例の構成は第1の参考例と同様であるので、その重複する説明を省略する。   FIG. 10A is a schematic diagram showing a configuration example of an axial displacement sensor incorporated in a turbo vacuum pump according to a fifth reference example of the present invention, and FIG. 10B is a connection diagram of the axial displacement sensor. FIG. 10 (c) is a connection diagram of an axial displacement sensor incorporated in the conventional turbo vacuum pump shown in FIG. Note that the configuration of this reference example that is not specifically described is the same as that of the first reference example, and therefore redundant description thereof is omitted.

アキシャル変位センサ604a,604b,604c,604dは、回転軸1の軸方向においてセンサターゲット7の両側に配置されている。即ち、アキシャル変位センサ604a,604cは、センサターゲット7を挟み込むように互いに対向して配置され、同様にアキシャル変位センサ604b,604dはセンサターゲット7を挟み込むように互いに対向して配置されている。対をなすアキシャル変位センサ604a,604c及びアキシャル変位センサ604b,604dは、回転軸1の円周方向において180°ずらして回転翼2a〜2c(図4参照)の近傍に配置されている。   The axial displacement sensors 604 a, 604 b, 604 c, and 604 d are disposed on both sides of the sensor target 7 in the axial direction of the rotary shaft 1. That is, the axial displacement sensors 604a and 604c are disposed to face each other so as to sandwich the sensor target 7, and similarly, the axial displacement sensors 604b and 604d are disposed to face each other so as to sandwich the sensor target 7. The axial displacement sensors 604a and 604c and the axial displacement sensors 604b and 604d forming a pair are arranged in the vicinity of the rotary blades 2a to 2c (see FIG. 4) with a 180 ° shift in the circumferential direction of the rotary shaft 1.

アキシャル変位センサ604a〜604dはそれぞれコイルから構成された誘導型あるいは渦電流型の変位センサであり、これらのアキシャル変位センサ(コイル)604a〜604dは、図10(b)に示すように、直列に接続されている。直列に接続されたアキシャル変位センサ604a〜604dには交流信号源OSCが接続され、コンデンサCxはアキシャル変位センサ604a〜604dに並列に接続されている。コンデンサCxは、アキシャル変位センサ604a〜604dのトータルインダクタンスと共振するように調整されており、これによりアキシャル変位センサ604a〜604dの感度を増大させる。交流信号源OSCの出力を分圧する分圧器Rx1,Rx2は互いに直列に接続され、これらの分圧器Rx1,Rx2はアキシャル変位センサ604a〜604dと並列に接続されている。なお、符号31は差動増幅器であり、符号30は差動増幅器31からの変位信号を直流に変換する同期検波装置である。   The axial displacement sensors 604a to 604d are inductive or eddy current type displacement sensors each composed of a coil, and these axial displacement sensors (coils) 604a to 604d are connected in series as shown in FIG. It is connected. The AC signal source OSC is connected to the axial displacement sensors 604a to 604d connected in series, and the capacitor Cx is connected in parallel to the axial displacement sensors 604a to 604d. The capacitor Cx is adjusted so as to resonate with the total inductance of the axial displacement sensors 604a to 604d, thereby increasing the sensitivity of the axial displacement sensors 604a to 604d. Voltage dividers Rx1 and Rx2 that divide the output of the AC signal source OSC are connected in series with each other, and these voltage dividers Rx1 and Rx2 are connected in parallel with the axial displacement sensors 604a to 604d. Reference numeral 31 denotes a differential amplifier, and reference numeral 30 denotes a synchronous detection device that converts a displacement signal from the differential amplifier 31 into a direct current.

図10(c)において、符号Ldは固定インダクタンスであり、この固定インダクタンスLdはアキシャル変位センサ6と直列に接続されている。コンデンサCxは、直列に接続された固定インダクタンスLd及びアキシャル変位センサ6と並列に接続されている。このコンデンサCxは、アキシャル変位センサ6と固定インダクタンスLdとのトータルインダクタンスと共振するように調整されている。なお、図10(c)において、図10(b)と同一の符号を付した構成部材は同一の構成部材を表す。   In FIG. 10C, the symbol Ld is a fixed inductance, and this fixed inductance Ld is connected in series with the axial displacement sensor 6. The capacitor Cx is connected in parallel with the fixed inductance Ld and the axial displacement sensor 6 connected in series. The capacitor Cx is adjusted so as to resonate with the total inductance of the axial displacement sensor 6 and the fixed inductance Ld. In addition, in FIG.10 (c), the structural member which attached | subjected the code | symbol same as FIG.10 (b) represents the same structural member.

図11は変位量とアキシャル変位センサの出力との関係を示すグラフである。図10(c)に示す従来のアキシャル変位センサ6では、センサターゲット7の変位量とアキシャル変位センサ6の出力との関係は線laのようになり、直線とはならない。一般的に、固定インダクタンスLdはアキシャル変位センサ6から離れた位置にあるため、アキシャル変位センサ6の温度が上昇すると、線laは線lbのように変化する。   FIG. 11 is a graph showing the relationship between the amount of displacement and the output of the axial displacement sensor. In the conventional axial displacement sensor 6 shown in FIG. 10C, the relationship between the displacement amount of the sensor target 7 and the output of the axial displacement sensor 6 is as shown by a line la and is not a straight line. In general, since the fixed inductance Ld is at a position away from the axial displacement sensor 6, when the temperature of the axial displacement sensor 6 rises, the line la changes as a line lb.

図1に示す従来例では、センサターゲット7の片側に1つのアキシャル変位センサ6が配置されているのに対して、図10(a)ではセンサターゲット7を挟み込むようにアキシャル変位センサ604a〜604dが配置されている。従って、アキシャル変位センサ604a+604bのインピーダンスとアキシャル変位センサ604c+604dのインピーダンスは互いに打ち消しあうように非直線的に変化することになる。これにより、センサターゲット7の変位量とアキシャル変位センサ604a〜604dの出力との関係は、図11の線lcとなり、ほぼ直線とすることができる。さらに、アキシャル変位センサ604a〜604dの温度が上昇した場合には、図10(b)のアキシャル変位センサ(コイル)604a〜604d総てのインピーダンスが同様に変化するため、図10(b)に示すb点での分圧電圧の変化が起こらない。その結果、センサターゲット7の変位量とアキシャル変位センサ604a〜604dの出力との関係は図11の線lcと同様になり、温度変化の影響を打ち消すことができる。   In the conventional example shown in FIG. 1, one axial displacement sensor 6 is arranged on one side of the sensor target 7, whereas in FIG. 10A, axial displacement sensors 604 a to 604 d are arranged so as to sandwich the sensor target 7. Has been placed. Accordingly, the impedance of the axial displacement sensors 604a + 604b and the impedance of the axial displacement sensors 604c + 604d change nonlinearly so as to cancel each other. Thereby, the relationship between the displacement amount of the sensor target 7 and the outputs of the axial displacement sensors 604a to 604d becomes a line lc in FIG. 11 and can be made substantially straight. Furthermore, when the temperature of the axial displacement sensors 604a to 604d rises, the impedance of all the axial displacement sensors (coils) 604a to 604d in FIG. The divided voltage does not change at point b. As a result, the relationship between the displacement amount of the sensor target 7 and the outputs of the axial displacement sensors 604a to 604d becomes the same as the line lc in FIG. 11, and the influence of the temperature change can be canceled.

図12は、本発明の第6の参考例に係るターボ型真空ポンプの主要部を示す模式図である。図12においては、図1と同一符号を付した構成部材は同一または相当の構成部材を示し、その重複する説明を省略する。また、特に説明しない本参考例の構成は第1の参考例と同様である。図12に示すように、回転翼2cの底部にはリング状のセンサターゲット7が取付けられ、このセンサターゲット7に対向するように複数のアキシャル変位センサ6が回転軸1の円周方向に沿って等間隔に配置されている。アキシャル磁気軸受5a,5bはアキシャル変位センサ6のすぐ下流側に配置されている。また、回転軸1のアキシャル方向及びラジアル方向の動きを規制する保護ベアリング9aは、アキシャル変位センサ6の径方向内側の位置に配置されている。このように、アキシャル磁気軸受5a,5b、アキシャル変位センサ6、センサターゲット7、及び保護ベアリング9aは、高温となる回転翼2a,2b,2cの近傍に配置されている。なお、符号L4は回転軸1のアキシャル変位センサ6から磁気軸受ターゲット16までの長さを表し、符号L5は回転軸1の磁気軸受ターゲット16から回転軸1の下流側端部までの長さを表す。   FIG. 12 is a schematic diagram showing a main part of a turbo vacuum pump according to a sixth reference example of the present invention. In FIG. 12, constituent members denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same or corresponding constituent members, and redundant description thereof is omitted. The configuration of this reference example that is not particularly described is the same as that of the first reference example. As shown in FIG. 12, a ring-shaped sensor target 7 is attached to the bottom of the rotary blade 2 c, and a plurality of axial displacement sensors 6 are arranged along the circumferential direction of the rotary shaft 1 so as to face the sensor target 7. It is arranged at equal intervals. The axial magnetic bearings 5 a and 5 b are arranged immediately downstream of the axial displacement sensor 6. Further, the protective bearing 9 a that restricts the movement of the rotary shaft 1 in the axial direction and the radial direction is disposed at a radially inner position of the axial displacement sensor 6. As described above, the axial magnetic bearings 5a and 5b, the axial displacement sensor 6, the sensor target 7, and the protective bearing 9a are arranged in the vicinity of the rotor blades 2a, 2b, and 2c that are at a high temperature. Symbol L4 represents the length from the axial displacement sensor 6 of the rotating shaft 1 to the magnetic bearing target 16, and symbol L5 represents the length from the magnetic bearing target 16 of the rotating shaft 1 to the downstream end of the rotating shaft 1. To express.

回転軸1は、熱膨張によりセンサターゲット7の位置を基点としてその軸方向に沿って上下に伸びることとなる。これにより、磁気軸受ターゲット16と上流側のアキシャル磁気軸受5aとの隙間dmは拡大し、同時に磁気軸受ターゲット16と下流側のアキシャル磁気軸受5bとの隙間dm’は減少することとなる。しかしながら、熱膨張の影響に関してはL4のみを考慮すればよく、L5は無視できるので、図1に示す従来のターボ型真空ポンプと比べて隙間dm’の減少は少なくなり、トータル隙間dm+dm’を小さく設定しても磁気軸受ターゲット16とアキシャル磁気軸受5bとが接触することはない。   The rotating shaft 1 extends vertically along the axial direction with the position of the sensor target 7 as a base point due to thermal expansion. As a result, the gap dm between the magnetic bearing target 16 and the upstream axial magnetic bearing 5a increases, and at the same time, the gap dm 'between the magnetic bearing target 16 and the downstream axial magnetic bearing 5b decreases. However, with regard to the influence of thermal expansion, only L4 needs to be considered, and L5 can be ignored. Therefore, the decrease in the gap dm ′ is smaller than the conventional turbo vacuum pump shown in FIG. 1, and the total gap dm + dm ′ is reduced. Even if it sets, the magnetic bearing target 16 and the axial magnetic bearing 5b do not contact.

広帯域ターボ型ブースターポンプなどの場合、吸気口圧力P1と排気口圧力P2の差圧は非常に大きく、この差圧により回転軸1は吸気口14に向かって上方向に持ち上げられることとなる。このとき、回転軸1を下流側のアキシャル磁気軸受5bで下方に引き戻しているため、アキシャル磁気軸受5bはかなりの電力を消費することとなる。
ここで、磁気軸受の磁気吸引力Fは、鉄心(コア)の透磁率と漏れ磁束を無視すると、次の式で表される。

Figure 0004965596
S:鉄心の断面積 In the case of a broadband turbo booster pump or the like, the differential pressure between the intake port pressure P1 and the exhaust port pressure P2 is very large, and the rotary shaft 1 is lifted upward toward the intake port 14 by this differential pressure. At this time, since the rotary shaft 1 is pulled back downward by the downstream axial magnetic bearing 5b, the axial magnetic bearing 5b consumes a considerable amount of power.
Here, the magnetic attraction force F of the magnetic bearing is expressed by the following equation when the magnetic permeability and leakage flux of the iron core (core) are ignored.
Figure 0004965596
S: Cross-sectional area of the iron core

また磁束密度Bは、次の式で表される。

Figure 0004965596
N:巻線のターン数、I:コイルに流す電流、dm:磁極と磁気軸受ターゲットとの隙間 The magnetic flux density B is expressed by the following formula.
Figure 0004965596
N: number of turns of winding, I: current flowing in coil, dm: gap between magnetic pole and magnetic bearing target

(5)式及び(6)式から明らかなように、隙間dm’が減少すると磁気吸引力が増加し、アキシャル磁気軸受5a,5bはよりいっそうの磁気吸引力を出すことができる。また、磁気吸引力を一定とする場合には、隙間dm’を減少させることにより巻線のターン数やコイルに流す電流を減少させることができるので、アキシャル磁気軸受5a,5bの消費電力を減らすことが可能となる。従って、ターン数や電流が減るためにアキシャル磁気軸受5a,5bを小型にすることが可能となる。   As is clear from the equations (5) and (6), when the gap dm 'decreases, the magnetic attractive force increases, and the axial magnetic bearings 5a and 5b can exert a further magnetic attractive force. Further, when the magnetic attractive force is constant, the number of turns of the winding and the current flowing through the coil can be reduced by reducing the gap dm ′, thereby reducing the power consumption of the axial magnetic bearings 5a and 5b. It becomes possible. Accordingly, since the number of turns and the current are reduced, the axial magnetic bearings 5a and 5b can be reduced in size.

図13は、本発明の実施形態に係るターボ型真空ポンプを示す模式図である。本実施形態と図12に示した第6の参考例との相違点は、第1のアキシャル変位センサ、センサターゲット、アキシャル磁気軸受、及び軸方向の動きを規制する保護ベアリングが運動制御部の端部に設けられ、かつ排気部近傍に第2のアキシャル変位センサ及びセンサターゲットが設けられている点である。以下、本実施形態の構成について詳細に説明する。   FIG. 13 is a schematic diagram showing a turbo vacuum pump according to an embodiment of the present invention. The difference between this embodiment and the sixth reference example shown in FIG. 12 is that the first axial displacement sensor, the sensor target, the axial magnetic bearing, and the protective bearing that regulates the movement in the axial direction are the ends of the motion control unit. And a second axial displacement sensor and a sensor target are provided in the vicinity of the exhaust portion. Hereinafter, the configuration of the present embodiment will be described in detail.

図13に示すように、ターボ型真空ポンプは、吸気口51Aと排気口51Bを有する上ハウジング(上ポンプステータ)51の内部に、複数の回転翼52A〜52C(以下、適宜回転翼52という)と、複数の固定翼53A〜53C(以下、適宜固定翼53という)を備えている。これらの回転翼52及び固定翼53により排気部90が構成されている。   As shown in FIG. 13, the turbo vacuum pump has a plurality of rotor blades 52A to 52C (hereinafter, appropriately referred to as rotor blades 52) in an upper housing (upper pump stator) 51 having an intake port 51A and an exhaust port 51B. And a plurality of fixed wings 53A to 53C (hereinafter, referred to as fixed wings 53 as appropriate). The rotary blade 52 and the fixed blade 53 constitute an exhaust part 90.

モータ55の両側には上ラジアル磁気軸受56及び下ラジアル磁気軸受57が配置されており、これらの上ラジアル磁気軸受56及び下ラジアル磁気軸受57によって回転軸54が径方向に支持される。回転軸54の下部には、円盤状の磁気軸受ターゲット58cが同心円状に固定され、この磁気軸受ターゲット58cを挟むように一対のアキシャル磁気軸受58a,58b(以下、適宜アキシャル磁気軸受58という)が配置されている。回転軸54はアキシャル磁気軸受58によって軸方向に支持される。なお、各磁気軸受56,57,58はいずれも能動磁気軸受である。   An upper radial magnetic bearing 56 and a lower radial magnetic bearing 57 are disposed on both sides of the motor 55, and the rotary shaft 54 is supported in the radial direction by the upper radial magnetic bearing 56 and the lower radial magnetic bearing 57. A disc-shaped magnetic bearing target 58c is concentrically fixed to the lower portion of the rotating shaft 54, and a pair of axial magnetic bearings 58a and 58b (hereinafter, appropriately referred to as an axial magnetic bearing 58) is sandwiched between the magnetic bearing targets 58c. Has been placed. The rotating shaft 54 is supported in the axial direction by an axial magnetic bearing 58. The magnetic bearings 56, 57, and 58 are all active magnetic bearings.

回転軸54の下流側の端部にはセンサターゲット61が取付けられ、このセンサターゲット61に対向するように第1のアキシャル変位センサ59が下ハウジング(下ポンプステータ)63に取付けられている。また、回転軸54には、回転翼52の近傍に位置してセンサターゲット62が取付けられ、このセンサターゲット62に対向するように複数の第2のアキシャル変位センサ60が回転軸54の円周方向に沿って等間隔に配列されている。   A sensor target 61 is attached to the downstream end of the rotating shaft 54, and a first axial displacement sensor 59 is attached to the lower housing (lower pump stator) 63 so as to face the sensor target 61. A sensor target 62 is attached to the rotary shaft 54 in the vicinity of the rotary blade 52, and a plurality of second axial displacement sensors 60 are arranged in the circumferential direction of the rotary shaft 54 so as to face the sensor target 62. Are arranged at equal intervals.

上ラジアル磁気軸受56の近傍には上保護ベアリング(上タッチダウン軸受)65が配置され、アキシャル磁気軸受58の近傍には下保護ベアリング(下タッチダウン軸受)66が配置されている。回転軸54には、下保護ベアリング66に対応した位置において円周方向に延びる凹部54aが形成されている。下保護ベアリング66、アキシャル磁気軸受58、センサターゲット61、及び第1のアキシャル変位センサ59は互いに近接して配置されている。磁気軸受56,57,58の異常時は、上保護ベアリング65は上ラジアル磁気軸受56の代わりに回転軸54を径方向に軸支し、下保護ベアリング66は下ラジアル磁気軸受57とアキシャル磁気軸受58の代わりに回転軸54を径方向及び軸方向に軸支する。   An upper protective bearing (upper touchdown bearing) 65 is disposed in the vicinity of the upper radial magnetic bearing 56, and a lower protective bearing (lower touchdown bearing) 66 is disposed in the vicinity of the axial magnetic bearing 58. The rotary shaft 54 is formed with a recess 54 a extending in the circumferential direction at a position corresponding to the lower protective bearing 66. The lower protective bearing 66, the axial magnetic bearing 58, the sensor target 61, and the first axial displacement sensor 59 are arranged close to each other. When the magnetic bearings 56, 57, 58 are abnormal, the upper protective bearing 65 supports the rotary shaft 54 in the radial direction instead of the upper radial magnetic bearing 56, and the lower protective bearing 66 is the lower radial magnetic bearing 57 and the axial magnetic bearing. Instead of 58, the rotary shaft 54 is supported in the radial direction and the axial direction.

回転54はターボ型真空ポンプの全体に亘って延び、回転54の一方の端部は吸気口51Aの近傍に位置している。そして、回転54の吸気側の端部から軸方向に沿って、順に排気部90、上保護ベアリング65、センサターゲット62、第2のアキシャル変位センサ60、上ラジアル磁気軸受56、モータ55、下ラジアル磁気軸受57、下保護ベアリング66、アキシャル磁気軸受58、センサターゲット61、第1のアキシャル変位センサ59が配置されている。上保護ベアリング65から第1のアキシャル変位センサ59までの各構成部品によって運動制御部91が構成されている。運動制御部91は下ハウジング63に設けられた冷却ジャケット(冷却機構)64によって冷却されるようになっている。 The rotating shaft 54 extends over the entire turbo vacuum pump, and one end of the rotating shaft 54 is located in the vicinity of the intake port 51A. Then, the exhaust portion 90, the upper protective bearing 65, the sensor target 62, the second axial displacement sensor 60, the upper radial magnetic bearing 56, the motor 55, the lower portion are sequentially arranged in the axial direction from the end on the intake side of the rotating shaft 54. A radial magnetic bearing 57, a lower protective bearing 66, an axial magnetic bearing 58, a sensor target 61, and a first axial displacement sensor 59 are disposed. A motion control unit 91 is constituted by the respective components from the upper protection bearing 65 to the first axial displacement sensor 59. The motion control unit 91 is cooled by a cooling jacket (cooling mechanism) 64 provided in the lower housing 63.

回転側と固定側との接触を避けるため、下保護ベアリング66と凹部54aとの軸方向隙間db,db’は、回転翼52と固定翼53との軸方向隙間dg1〜dg3、及びアキシャル磁気軸受58a,58bと磁気軸受ターゲット58cとの軸方向隙間dm,dm’より小さく設定される(dg1〜dg3>db,db’、dm,dm’>db,db’)。このように、本実施形態に係るターボ型真空ポンプにおいては、下保護ベアリング66と凹部54aとの軸方向隙間db,db’が最も小さく設定される。   In order to avoid contact between the rotating side and the fixed side, the axial gaps db and db ′ between the lower protective bearing 66 and the recess 54a are axial gaps dg1 to dg3 between the rotating blade 52 and the fixed blade 53, and axial magnetic bearings. It is set smaller than the axial gaps dm and dm ′ between 58a and 58b and the magnetic bearing target 58c (dg1 to dg3> db, db ′, dm, dm ′> db, db ′). Thus, in the turbo vacuum pump according to the present embodiment, the axial gaps db and db 'between the lower protection bearing 66 and the recess 54a are set to be the smallest.

上記構成において、第1のアキシャル変位センサ59により回転軸54の軸方向の変位量が検出され、検出された変位量に基づいてフィードバック制御装置(磁気軸受制御部)を介してアキシャル磁気軸受58より回転軸54の軸方向位置を一定に保つようにする。これによって、回転軸54が熱膨張したときに、回転軸54のアキシャル方向の伸びの基準位置をセンサターゲット61の位置とすることができる。従って、下保護ベアリング66と凹部54aとの軸方向隙間db,db’、及びアキシャル磁気軸受58a,58bと磁気軸受ターゲット58cとの軸方向隙間dm,dm’は、回転軸54の熱膨張の影響を受けることなくほぼ一定に維持できる。   In the above configuration, the first axial displacement sensor 59 detects the amount of axial displacement of the rotary shaft 54, and based on the detected amount of displacement, from the axial magnetic bearing 58 via the feedback control device (magnetic bearing control unit). The axial direction position of the rotating shaft 54 is kept constant. Thereby, when the rotation shaft 54 is thermally expanded, the reference position of the axial extension of the rotation shaft 54 can be set as the position of the sensor target 61. Therefore, the axial gaps db and db ′ between the lower protective bearing 66 and the recess 54 a and the axial gaps dm and dm ′ between the axial magnetic bearings 58 a and 58 b and the magnetic bearing target 58 c are affected by the thermal expansion of the rotating shaft 54. It can be maintained almost constant without receiving.

すなわち、第1のアキシャル変位センサ59を設置するに際しては、次の点を考慮することが肝要である。(1)回転軸54の軸方向の動きを規制する下保護ベアリング66と、回転軸54の軸方向位置を検出する第1のアキシャル変位センサ59とを互いに近接して設置する。(2)第1のアキシャル変位センサ59とアキシャル磁気軸受58とを互いに近接して設置する。これらの(1)及び(2)の点(アキシャル変位センサ、センサターゲット、アキシャル磁気軸受、軸方向の動きを規制する保護ベアリングをまとめて配置すること)において、図12に示した第6の参考例は本実施形態と同様である。しかしながら、回転軸や回転翼等から構成されるポンプロータ全体の軸振動特性やポンプの組立性を鑑みて、アキシャル変位センサ、センサターゲット、アキシャル磁気軸受、軸方向の動きを規制する保護ベアリングをまとめて運動制御部の軸端側に配置してもよい。   That is, when installing the first axial displacement sensor 59, it is important to consider the following points. (1) A lower protective bearing 66 that restricts the axial movement of the rotating shaft 54 and a first axial displacement sensor 59 that detects the axial position of the rotating shaft 54 are installed close to each other. (2) The first axial displacement sensor 59 and the axial magnetic bearing 58 are installed close to each other. In these points (1) and (2) (axial displacement sensor, sensor target, axial magnetic bearing, protective bearing for restricting axial movement are collectively arranged), the sixth reference shown in FIG. Examples are the same as in this embodiment. However, in consideration of the shaft vibration characteristics of the entire pump rotor composed of rotating shafts, rotor blades, etc. and the assembly of the pump, axial displacement sensors, sensor targets, axial magnetic bearings, and protective bearings that restrict axial movement are combined. It may be arranged on the shaft end side of the motion control unit.

また上記構成によって、回転翼52及び固定翼53で構成される排気部90と、モータ55、各磁気軸受56,57,58、及び各アキシャル変位センサ59,60などから構成される回転軸54の運動制御部91とを構造的に分離することが可能であり、高温となる排気部90の熱が熱耐量の低い運動制御部91に伝わることを防止することができる。なお、本実施形態では、排気部90に位置する回転軸54の部位、回転翼52A〜52C、固定翼53A〜53C、及びスペーサ4a,4bの温度は、例えば、150〜250℃となる。一方、運動制御部91に位置する回転軸54の部位の温度は、例えば、100〜150℃、下ハウジング63の温度は50〜100℃となる。   Further, with the above configuration, the exhaust section 90 composed of the rotary blade 52 and the fixed blade 53, the rotary shaft 54 composed of the motor 55, the magnetic bearings 56, 57, 58, the axial displacement sensors 59, 60, and the like. It is possible to structurally separate the motion control unit 91, and it is possible to prevent the heat of the exhaust unit 90 that becomes high temperature from being transmitted to the motion control unit 91 having a low heat resistance. In the present embodiment, the temperature of the portion of the rotary shaft 54 located in the exhaust portion 90, the rotary blades 52A to 52C, the fixed blades 53A to 53C, and the spacers 4a and 4b is 150 to 250 ° C., for example. On the other hand, the temperature of the part of the rotating shaft 54 located in the motion control unit 91 is, for example, 100 to 150 ° C., and the temperature of the lower housing 63 is 50 to 100 ° C.

なお、回転翼52と固定翼53との軸方向隙間dg1〜dg3は、従来例と同様に、回転軸54の温度変化や下ハウジング63の温度変化等により変化してしまう。このため、本実施形態では、排気部90に近接して配置された第2のアキシャル変位センサ60によって、センサターゲット62と第2のアキシャル変位センサ60とのギャップを測定し、この測定値をターボ型真空ポンプの制御動作や保護動作等に必要な情報として用いている。これにより、ターボ型真空ポンプの運転安定化及び高排気性能化が図られている。以下、ターボ型真空ポンプの制御動作及び保護動作について、図13及び図14を参照して説明する。   Note that the axial gaps dg1 to dg3 between the rotary blade 52 and the fixed blade 53 change due to a temperature change of the rotary shaft 54, a temperature change of the lower housing 63, and the like, as in the conventional example. For this reason, in the present embodiment, the gap between the sensor target 62 and the second axial displacement sensor 60 is measured by the second axial displacement sensor 60 disposed in the vicinity of the exhaust unit 90, and the measured value is converted to the turbo. It is used as information necessary for the control operation and protection operation of the vacuum pump. Thereby, the operation stability and high exhaust performance of the turbo vacuum pump are achieved. Hereinafter, the control operation and the protection operation of the turbo vacuum pump will be described with reference to FIGS. 13 and 14.

図14は図13に示すターボ型真空ポンプに組み込まれる磁気軸受制御装置を示す模式図である。図14に示すように、第1及び第2のアキシャル変位センサ59,60はセンサ回路装置70a,70bにそれぞれ接続されている。第1及び第2のアキシャル変位センサ59,60によって検出された回転軸54の変位量は、センサ回路装置70a,70bにて電圧信号に変換される。センサ回路装置70a,70bはそれぞれA/Dコンバータ75a,75bを介して制御部76に接続され、上記電圧信号は、A/Dコンバータ75a,75bによってアナログ信号からデジタル信号に変換された後、制御部76に入力される。   FIG. 14 is a schematic diagram showing a magnetic bearing control device incorporated in the turbo type vacuum pump shown in FIG. As shown in FIG. 14, the first and second axial displacement sensors 59 and 60 are connected to sensor circuit devices 70a and 70b, respectively. The displacement amounts of the rotating shaft 54 detected by the first and second axial displacement sensors 59, 60 are converted into voltage signals by the sensor circuit devices 70a, 70b. The sensor circuit devices 70a and 70b are connected to the control unit 76 via A / D converters 75a and 75b, respectively. The voltage signals are converted from analog signals to digital signals by the A / D converters 75a and 75b, and then controlled. Input to the unit 76.

センサ回路装置70aは加減算器73を介して位相補償器71に接続されており、センサ回路装置70aからの電圧信号は、回転軸54が安定して浮上するように位相補償器71によって補正される。位相補償器71は電流増幅器72を介してアキシャル磁気軸受58に接続されており、回転軸54の変位量を補正するための電流が電流増幅器72からアキシャル磁気軸受58a,58bに供給されるようになっている。符号77は回転軸54がターボ型真空ポンプが異常状態にあることを表示する警報表示器であり、この警報表示器77は制御部76に接続されている。符号80は冷却ジャケット64に流入する冷却液の流路を開閉する電磁弁であり、この電磁弁80はドライブ装置78によって操作される。このドライブ装置78は制御部76に接続されており、制御部76からの信号に基づいて電磁弁80が操作されるようになっている。符号79はモータ55によって回転する回転軸54の回転速度を加減速させるインバータであり、このインバータ79は制御部76からの信号に基づいてモータ55を介して回転軸54の回転速度を加減速させるようになっている。   The sensor circuit device 70a is connected to the phase compensator 71 via the adder / subtractor 73, and the voltage signal from the sensor circuit device 70a is corrected by the phase compensator 71 so that the rotating shaft 54 is stably floated. . The phase compensator 71 is connected to the axial magnetic bearing 58 via a current amplifier 72 so that a current for correcting the displacement amount of the rotating shaft 54 is supplied from the current amplifier 72 to the axial magnetic bearings 58a and 58b. It has become. Reference numeral 77 is an alarm indicator for indicating that the rotary shaft 54 is in an abnormal state of the turbo type vacuum pump, and this alarm indicator 77 is connected to the control unit 76. Reference numeral 80 is an electromagnetic valve that opens and closes the flow path of the coolant flowing into the cooling jacket 64, and this electromagnetic valve 80 is operated by a drive device 78. The drive device 78 is connected to the control unit 76, and the electromagnetic valve 80 is operated based on a signal from the control unit 76. Reference numeral 79 denotes an inverter that accelerates or decelerates the rotational speed of the rotating shaft 54 rotated by the motor 55. The inverter 79 accelerates or decelerates the rotational speed of the rotating shaft 54 via the motor 55 based on a signal from the control unit 76. It is like that.

上述の構成において、回転軸54のアキシャル方向の変位量は第1のアキシャル変位センサ59により検出され、センサ回路装置70aにより電圧信号に変換された後、位相補償器71に送られる。電圧信号としての変位量は位相補償器71によって補正された後、電流増幅器72に送られる。そして、その変位量を補正するだけの電流が電流増幅器72からアキシャル磁気軸受58a,58bに流れ、これにより、回転軸54はアキシャル方向に安定的に磁気浮上させられる。しかしながら、ターボ型真空ポンプ運転時において、回転軸54や回転翼52等から構成されるポンプロータは、センサターゲット61の位置を基点としてアキシャル方向に熱膨張又は収縮する。このため、回転翼52と固定翼53間の軸方向隙間dg1〜dg3が変化し、最悪の場合、回転翼52と固定翼53とが接触して運転不能になることとなる。   In the above configuration, the axial displacement amount of the rotating shaft 54 is detected by the first axial displacement sensor 59, converted into a voltage signal by the sensor circuit device 70 a, and then sent to the phase compensator 71. The amount of displacement as a voltage signal is corrected by the phase compensator 71 and then sent to the current amplifier 72. Then, a current sufficient to correct the amount of displacement flows from the current amplifier 72 to the axial magnetic bearings 58a and 58b, whereby the rotary shaft 54 is stably magnetically levitated in the axial direction. However, during operation of the turbo vacuum pump, the pump rotor constituted by the rotary shaft 54, the rotary blades 52, etc. thermally expands or contracts in the axial direction with the position of the sensor target 61 as a base point. For this reason, the axial gaps dg1 to dg3 between the rotary blade 52 and the fixed blade 53 change, and in the worst case, the rotary blade 52 and the fixed blade 53 come into contact with each other and the operation becomes impossible.

本実施形態では、第1のアキシャル変位センサ59の他に、第2のアキシャル変位センサ60が設けられている。第1及び第2のアキシャル変位センサ59,60で検出された2つの変位量は、センサ回路装置70a,70b及びA/Dコンバータ75a,75bを通して制御部76に入力され、制御部76が上記2つの変位量を比較演算することで回転軸54の熱膨張量あるいは温度を算出する。そして、算出された熱膨張量(温度)が予め決められた熱膨張量(温度)を超えた場合には、制御部76により警報表示器77に回転軸54が異常状態である旨を表示させ、これにより運転不能となることを未然に防止することができる。回転軸54の熱膨張がさらに続いた場合には、制御部76からインバータ79に停止信号を出力し、運転を停止する等の保護動作を行うようにすることもできる。   In the present embodiment, in addition to the first axial displacement sensor 59, a second axial displacement sensor 60 is provided. The two displacement amounts detected by the first and second axial displacement sensors 59, 60 are input to the control unit 76 through the sensor circuit devices 70a, 70b and the A / D converters 75a, 75b. The amount of thermal expansion or temperature of the rotating shaft 54 is calculated by comparing the two displacement amounts. When the calculated thermal expansion amount (temperature) exceeds a predetermined thermal expansion amount (temperature), the control unit 76 causes the alarm display 77 to display that the rotating shaft 54 is in an abnormal state. Thus, it becomes possible to prevent the vehicle from becoming inoperable. When the thermal expansion of the rotating shaft 54 continues further, it is possible to output a stop signal from the control unit 76 to the inverter 79 to perform a protective operation such as stopping the operation.

さらに、下ハウジング63に設けた冷却ジャケット64の冷却能力を電磁弁80を操作することにより調整し、第2のアキシャル変位センサ60により検出される変位量を制御することもできる。すなわち、第2のアキシャル変位センサ60とセンサターゲット62とのギャップが初期変位量より小さくなった場合は、ドライブ装置78により電磁弁80を閉じて冷却ジャケット64の冷却能力を低減させ、これによって下ハウジング63を軸方向に伸ばすことができる。なお、図14に示す磁気軸受制御装置の例は電磁弁80を操作することで下ハウジング63の温度制御を行うものであるが、冷却ジャケット64に導入される冷媒の循環流量や温度を調整してもよいことは明らかである。また、冷却ジャケット64の設置面積を広げることにより、ターボ型真空ポンプ全体の温度制御を行うこともできる。   Furthermore, the cooling capacity of the cooling jacket 64 provided in the lower housing 63 can be adjusted by operating the electromagnetic valve 80 to control the amount of displacement detected by the second axial displacement sensor 60. That is, when the gap between the second axial displacement sensor 60 and the sensor target 62 becomes smaller than the initial displacement, the drive device 78 closes the electromagnetic valve 80 to reduce the cooling capacity of the cooling jacket 64, thereby reducing the The housing 63 can be extended in the axial direction. In the example of the magnetic bearing control device shown in FIG. 14, the temperature of the lower housing 63 is controlled by operating the electromagnetic valve 80, but the circulation flow rate and temperature of the refrigerant introduced into the cooling jacket 64 are adjusted. Obviously it may be. Further, the temperature of the entire turbo vacuum pump can be controlled by increasing the installation area of the cooling jacket 64.

一般に、ターボ型真空ポンプを連続して運転すると、ターボ型真空ポンプは高温となり、ポンプ始動時とポンプ運転時とではターボ型真空ポンプの温度が大きく異なってくる。このような条件の下で、第2のアキシャル変位センサ60とセンサターゲット62との隙間が一定となるように冷却ジャケット64によりターボ型真空ポンプの温度を調節するためには、下ハウジング63を構成する材料の線膨張係数を、回転軸54を構成する材料以上に大きくする必要がある(下ハウジング63の線膨張係数≧回転軸54の線膨張係数)。これは、回転軸54は非接触にて真空中で回転するため熱放射性が悪く高温となりやすいのに対し、下ハウジング63は冷却ジャケット64により直接的に温度調節できるので、回転軸54の温度は下ハウジング63の温度以上に高くなるからである。従って、下ハウジング63の線膨張係数が回転軸54の線膨張係数に比して大きくないと、下ハウジング63の温度を冷却ジャケット64により調節しても第2のアキシャル変位センサ60とセンサターゲット62との隙間を一定に保つことができない。   In general, when a turbo vacuum pump is continuously operated, the turbo vacuum pump becomes high temperature, and the temperature of the turbo vacuum pump is greatly different between when the pump is started and when the pump is operated. In order to adjust the temperature of the turbo vacuum pump by the cooling jacket 64 so that the gap between the second axial displacement sensor 60 and the sensor target 62 is constant under such conditions, the lower housing 63 is configured. It is necessary to make the linear expansion coefficient of the material to be larger than the material constituting the rotation shaft 54 (linear expansion coefficient of the lower housing 63 ≧ linear expansion coefficient of the rotation shaft 54). This is because the rotating shaft 54 rotates in a non-contact manner in a vacuum, and the heat radiation is poor and the temperature tends to be high. On the other hand, the temperature of the rotating shaft 54 can be adjusted directly by the cooling jacket 64, This is because the temperature becomes higher than the temperature of the lower housing 63. Therefore, if the linear expansion coefficient of the lower housing 63 is not larger than the linear expansion coefficient of the rotating shaft 54, the second axial displacement sensor 60 and the sensor target 62 are adjusted even if the temperature of the lower housing 63 is adjusted by the cooling jacket 64. The gap between and cannot be kept constant.

このような理由から、下ハウジング63は、回転軸54を構成する材料の線膨張係数以上に大きい線膨張係数を持つ材料から構成されている。なお、下ハウジング63を構成する材料として、アルミニウム合金やステンレス鋼(線膨張係数10〜24×10−6/℃)などが好適に用いられ、回転軸54を構成する材料としては、ステンレス鋼やFe−Ni合金、セラミックス(線膨張係数2〜10×10−6/℃)などが好適に用いられる。 For this reason, the lower housing 63 is made of a material having a linear expansion coefficient that is larger than the linear expansion coefficient of the material constituting the rotating shaft 54. As a material constituting the lower housing 63, an aluminum alloy, stainless steel (linear expansion coefficient: 10 to 24 × 10 −6 / ° C.) or the like is preferably used. As a material constituting the rotating shaft 54, stainless steel or Fe-Ni alloys, ceramics (linear expansion coefficient 2 to 10 × 10 −6 / ° C.) and the like are preferably used.

また、排気部90の回転翼52と固定翼53との軸方向隙間dg1〜dg3は、第2のアキシャル変位センサ60からの軸方向距離が大きいほど大きくなるように設定されている。これによって、回転翼52と固定翼53との接触を防止でき、かつ可及的に隙間dg1〜dg3を小さくできる。すなわち、軸方向隙間dg1〜dg3は、dg1≦dg2≦dg3とすることが好適である。   Further, the axial gaps dg <b> 1 to dg <b> 3 between the rotary blade 52 and the fixed blade 53 of the exhaust unit 90 are set so as to increase as the axial distance from the second axial displacement sensor 60 increases. Thereby, the contact between the rotary blade 52 and the fixed blade 53 can be prevented, and the gaps dg1 to dg3 can be made as small as possible. That is, it is preferable that the axial gaps dg1 to dg3 satisfy dg1 ≦ dg2 ≦ dg3.

さらに、回転軸54の熱膨張量(温度)に基づいてD/Aコンバータ74及び加減算器73を介して回転軸54を移動させるようにすることもできる。すなわち、位相補償器71に入力される電圧信号を熱膨張量(温度)に応じて加減算器73により加減し、アキシャル磁気軸受58に流れる電流を変化させる。これにより回転軸54を移動させることができる。この場合、回転翼52と固定翼53、または下保護ベアリング66と回転軸54とが互いに接触しない範囲内で回転軸54を移動させることが必要である。以上のような構成により、より広範な温度範囲においてターボ型真空ポンプを安定して連続運転することが可能になる。   Furthermore, the rotating shaft 54 can be moved via the D / A converter 74 and the adder / subtractor 73 based on the thermal expansion amount (temperature) of the rotating shaft 54. That is, the voltage signal input to the phase compensator 71 is adjusted by the adder / subtractor 73 according to the thermal expansion amount (temperature), and the current flowing through the axial magnetic bearing 58 is changed. Thereby, the rotating shaft 54 can be moved. In this case, it is necessary to move the rotating shaft 54 within a range where the rotating blade 52 and the fixed blade 53 or the lower protection bearing 66 and the rotating shaft 54 do not contact each other. With the configuration as described above, the turbo vacuum pump can be stably operated continuously over a wider temperature range.

なお、本実施形態では、第1及び第2のアキシャル変位センサ59,60と対向する面にセンサターゲット61,62が各々設けられ、これらのセンサターゲット61,62は回転軸54に固着されている。センサターゲット61,62は、第1及び第2のアキシャル変位センサ59,60の検出感度を向上させるために設けたものであり、けい素鋼やパーマロイなどの磁性材料が好適に用いられる。しかしながら、上記磁性材料は概して機械強度が低く、ターボ型真空ポンプが高速運転する場合に強度不足となる場合がある。このような場合は、回転軸54にマルテンサイト系ステンレス鋼等の高強度の強磁性材料を用いて、センサターゲットを設けずに回転軸54の位置を直接センシングしてもよい。
本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、前述した構成例を組み合わせてよいことは当然である。
In this embodiment, sensor targets 61 and 62 are provided on the surfaces facing the first and second axial displacement sensors 59 and 60, respectively, and these sensor targets 61 and 62 are fixed to the rotating shaft 54. . The sensor targets 61 and 62 are provided to improve the detection sensitivity of the first and second axial displacement sensors 59 and 60, and magnetic materials such as silicon steel and permalloy are preferably used. However, the magnetic material generally has a low mechanical strength, and when the turbo vacuum pump operates at high speed, the strength may be insufficient. In such a case, a high-strength ferromagnetic material such as martensitic stainless steel may be used for the rotating shaft 54, and the position of the rotating shaft 54 may be directly sensed without providing a sensor target.
Naturally, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the above-described configuration examples may be combined.

1 回転軸
2a,2b,2c 回転翼
3a,3b,3c 固定翼
4a,4b スペーサ
5a,5b アキシャル磁気軸受
6 アキシャル変位センサ
7 センサターゲット
8A モータロータ
8B モータステータ
9a,9b 保護ベアリング(タッチダウン軸受)
10 ヒータ
11 ポンプステータ
12 冷却ジャケット
13a,13b サーミスタ
14 吸気口
15 排気口
16 磁気軸受ターゲット
17 磁気軸受制御装置
20a,20b センサ回路装置
21a,21b A/Dコンバータ
22 回転速度センサ
23 回転速度変換装置
24 平均化装置
30 同期検波装置
31 差動増幅器
51 上ハウジング
51A 吸気口
51B 排気口
52A,52B,52C 回転翼
53A,53B,53C 固定翼
54 回転軸
55 モータ
56 上ラジアル磁気軸受
57 下ラジアル磁気軸受
58 アキシャル磁気軸受
59 第1のアキシャル変位センサ
60 第2のアキシャル変位センサ
61,62 センサターゲット
63 下ハウジング
64 冷却ジャケット(冷却機構)
65 上保護ベアリング
66 下保護ベアリング
70a,70b センサ回路装置
71 位相補償器
72 電流増幅器
73 加減算器
74 D/Aコンバータ
75a,75b A/Dコンバータ
76 制御部
77 警報表示器
78 ドライブ装置
79 インバータ
80 電磁弁
90 排気部
91 運動制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotating shaft 2a, 2b, 2c Rotating blade 3a, 3b, 3c Fixed blade 4a, 4b Spacer 5a, 5b Axial magnetic bearing 6 Axial displacement sensor 7 Sensor target 8A Motor rotor 8B Motor stator 9a, 9b Protective bearing (touch down bearing)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Heater 11 Pump stator 12 Cooling jacket 13a, 13b Thermistor 14 Inlet 15 Exhaust 16 Magnetic bearing target 17 Magnetic bearing control apparatus 20a, 20b Sensor circuit apparatus 21a, 21b A / D converter 22 Rotational speed sensor 23 Rotational speed converter 24 Averaging device 30 Synchronous detection device 31 Differential amplifier 51 Upper housing 51A Inlet port 51B Exhaust port 52A, 52B, 52C Rotary blades 53A, 53B, 53C Fixed blade 54 Rotary shaft 55 Motor 56 Upper radial magnetic bearing 57 Lower radial magnetic bearing 58 Axial magnetic bearing 59 First axial displacement sensor 60 Second axial displacement sensor 61, 62 Sensor target 63 Lower housing 64 Cooling jacket (cooling mechanism)
65 Upper protective bearing 66 Lower protective bearing 70a, 70b Sensor circuit device 71 Phase compensator 72 Current amplifier 73 Adder / subtractor 74 D / A converter 75a, 75b A / D converter 76 Controller 77 Alarm indicator 78 Drive device 79 Inverter 80 Electromagnetic Valve 90 Exhaust part 91 Motion control part

Claims (5)

回転軸を磁気浮上させる少なくとも一対のアキシャル磁気軸受と、前記回転軸に取付けられた回転翼と、前記回転翼と対向するように配置された固定翼と、前記回転軸を回転駆動するモータとを備えたターボ型真空ポンプにおいて、
前記回転軸の一方の端部近傍に前記回転翼と前記固定翼とを配置することにより排気部を構成するとともに、
前記回転軸の軸方向の位置を検出する第1のアキシャル変位センサと前記アキシャル磁気軸受と、前記回転軸の軸方向の動きを規制する保護ベアリングとを前記回転軸の他方の端部近傍に配置することにより運動制御部を構成し、
前記排気部の近傍に前記回転軸の軸方向位置を検出する第2のアキシャル変位センサを配置したことを特徴とするターボ型真空ポンプ。
And at least a pair of axial magnetic bearings for magnetically levitating the rotating shaft, a rotating blade attached to the rotating shaft, a fixed blade disposed to face the rotating blade, and a motor for rotationally driving the rotating shaft. In the turbo-type vacuum pump provided,
While constituting the exhaust part by arranging the rotary blade and the fixed blade near one end of the rotating shaft,
A first axial displacement sensor for detecting the axial position of the rotary shaft, and the axial magnetic bearing, and a protection bearing for regulating the axial movement of the rotary shaft near the other end of the rotary shaft Configure the motion control unit by arranging,
A turbo type vacuum pump characterized in that a second axial displacement sensor for detecting an axial position of the rotary shaft is disposed in the vicinity of the exhaust section.
請求項1に記載のターボ型真空ポンプにおいて、前記運動制御部はハウジング内に収容されており、前記第2のアキシャル変位センサの出力値に基づいて冷却機構により前記ハウジングの温度を制御することにより前記第2のアキシャル変位センサの出力値を制御することを特徴とするターボ型真空ポンプ。 In the turbo vacuum pump according to claim 1, wherein the motion control unit controls the temperature of the housing by the cooling mechanism based on the output value of the housed, prior Symbol second axial displacement sensors in a housing The turbo type vacuum pump characterized in that the output value of the second axial displacement sensor is controlled by the above . 請求項1に記載のターボ型真空ポンプにおいて、前記第1のアキシャル変位センサ及び前記第2のアキシャル変位センサの出力値の出力値に基づいて警報動作を行うことを特徴とするターボ型真空ポンプ。   2. The turbo vacuum pump according to claim 1, wherein an alarm operation is performed based on output values of output values of the first axial displacement sensor and the second axial displacement sensor. 請求項に記載のターボ型真空ポンプにおいて、前記ハウジングを構成する材料は、前記回転軸を構成する材料の線膨張係数以上に大きい線膨張係数を有していることを特徴とするターボ型真空ポンプ。 In the turbo vacuum pump according to claim 2, the material constituting the front Symbol housing, turbo, characterized in that it has a larger linear expansion coefficient than the linear expansion coefficient of the material constituting the rotary shaft Vacuum pump. 請求項1に記載のターボ型真空ポンプにおいて、前記回転翼及び前記固定翼をそれぞれ複数設け、前記複数の回転翼と前記複数の固定翼との間に形成される隙間は、前記第2のアキシャル変位センサから離れるに従って大きくなるように設定されていることを特徴とするターボ型真空ポンプ。   2. The turbo type vacuum pump according to claim 1, wherein a plurality of the rotary blades and the fixed blades are provided, and a gap formed between the plurality of rotary blades and the plurality of fixed blades is the second axial. A turbo type vacuum pump characterized in that it is set so as to increase as it moves away from a displacement sensor.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108457984A (en) * 2017-02-17 2018-08-28 株式会社岛津制作所 Magnetic bearing device and vacuum pump

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108825527B (en) * 2018-06-19 2020-03-17 佛山格尼斯磁悬浮技术有限公司 Magnetic suspension refrigeration compressor
CN113790089A (en) * 2021-08-24 2021-12-14 鑫磊压缩机股份有限公司 Low-temperature waste heat power generation system

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08159157A (en) * 1994-12-05 1996-06-18 Seiko Seiki Co Ltd Magnetic bearing device
JP2000161284A (en) * 1998-11-26 2000-06-13 Hitachi Ltd Turbo-vacuum pump
JP3827579B2 (en) * 2002-01-25 2006-09-27 株式会社荏原製作所 Vacuum pump

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108457984A (en) * 2017-02-17 2018-08-28 株式会社岛津制作所 Magnetic bearing device and vacuum pump

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