JP5961092B2 - Vacuum pump - Google Patents
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Description
本発明は、真空ポンプの磁気軸受に関する。 The present invention relates to a magnetic bearing for a vacuum pump.
半導体製造装置に使用されるドライ真空ポンプなどの粗挽きポンプは、プロセスチャンバーから、その下流側に向けて長い経路の排気配管が接続されている場合が多い。また、半導体製造装置を大型化する場合には、大口径の配管が必要になる。しかしながら,大口径を有する長い経路の配管は、それ自体が大容量のガス量を保有することになる。このため、半導体製造装置を大型化する場合には、粗挽きポンプを大容量化する必要がある。 In many cases, a roughing pump such as a dry vacuum pump used in a semiconductor manufacturing apparatus is connected to an exhaust pipe having a long path from the process chamber toward the downstream side. Moreover, when a semiconductor manufacturing apparatus is enlarged, large-diameter piping is required. However, a long-path pipe having a large diameter itself has a large volume of gas. For this reason, when increasing the size of the semiconductor manufacturing apparatus, it is necessary to increase the capacity of the coarse grinding pump.
一方で、近年、半導体製造のプロセス条件が細密化され、プロセスチャンバーからのガス排気量やプロセスチャンバー内のガス流量を細かく制御する技術が重要になっている。かかる制御は、一般的には、配管に設置されている流量制御バルブの開閉のみによって制御される。かかる流量制御は、本来、プロセスチャンバーの近傍に小型の粗挽きポンプを設置し、この小型の粗挽きポンプによって圧力を制御する方が好ましい。しかし、プロセスチャンバーにポンプを直接設置するためには、ポンプが小型である必要がある。このようなことから、要求される容量を確保しつつ、ポンプを小型化することが求められる。 On the other hand, in recent years, the process conditions for semiconductor manufacturing have become finer, and techniques for finely controlling the gas exhaust amount from the process chamber and the gas flow rate in the process chamber have become important. Such control is generally controlled only by opening and closing a flow rate control valve installed in the pipe. For such flow rate control, it is originally preferable to install a small coarse grinding pump in the vicinity of the process chamber and control the pressure with this small coarse grinding pump. However, in order to install the pump directly in the process chamber, the pump needs to be small. For this reason, it is required to reduce the size of the pump while ensuring the required capacity.
ポンプを小型化するためには、回転数を高速化することが有効である。しかしながら、従来の磁気軸受搭載方式の2軸ポンプでは、回転軸の長さが通常のボールベアリング軸受搭載方式のポンプよりも長くなる傾向にある。このため、ポンプを高速回転させた場合、回転軸の剛体モードによる振れの影響が大きくなり、平行に配置された2軸間で接触が生じるおそれがある。このようなことから、磁気軸受搭載方式の2軸真空ポンプにおいて、回転軸の長さを短くできる技術が求められる。 In order to reduce the size of the pump, it is effective to increase the rotational speed. However, in the conventional biaxial pump of the magnetic bearing mounting type, the length of the rotating shaft tends to be longer than that of the normal ball bearing bearing mounting type of pump. For this reason, when the pump is rotated at a high speed, the influence of vibration due to the rigid body mode of the rotating shaft becomes large, and there is a possibility that contact occurs between two shafts arranged in parallel. For this reason, there is a need for a technique that can shorten the length of the rotating shaft in a magnetic bearing mounting type biaxial vacuum pump.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、例えば、以下の形態として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as, for example, the following forms.
本発明の第1の形態は、真空ポンプとして提供される。この真空ポンプは、平行に配置され、2つの軸線をそれぞれ中心として、同期して回転する2つの回転軸と、2つの回転軸の各々の両端において、回転軸を支承する磁気軸受とを備える。磁気軸受は、円筒カップ状の形状を有し、磁性材料を含み、回転軸とともに回転する軸受ロータと、軸受ロータの内部において軸線に平行に配置された第1の電磁石と、軸受ロータの内部において軸線に垂直に配置された第2の電磁石であって、回転軸の前記両端において軸線の方向に磁気吸引力を生じさせる第2の電磁石とを備える。 The first aspect of the present invention is provided as a vacuum pump. This vacuum pump is provided in parallel, and includes two rotating shafts that rotate synchronously around two axes, and magnetic bearings that support the rotating shafts at both ends of the two rotating shafts. The magnetic bearing has a cylindrical cup-like shape, includes a magnetic material, and rotates together with the rotating shaft. The first electromagnet disposed parallel to the axis inside the bearing rotor, and the bearing rotor. A second electromagnet arranged perpendicular to the axis, the second electromagnet generating a magnetic attractive force in the direction of the axis at both ends of the rotating shaft.
かかる真空ポンプによれば、第2の電磁石が円筒カップ状の軸受ロータの内部に配置されて、アキシャル軸受が構成されるので、ディスク状の磁性体の両側に電磁石を配置するスラスト磁気軸受と比べて、ディスク状の磁性体の軸線の方向の長さ分だけ、回転軸の長
さを短くできる。その結果、真空ポンプを高速回転させた際に、2つの回転軸間の接触を抑制できる。つまり、その分だけ、高速回転化が可能になる。
According to such a vacuum pump, since the second electromagnet is arranged inside the cylindrical cup-shaped bearing rotor to constitute the axial bearing, compared with the thrust magnetic bearing in which the electromagnet is arranged on both sides of the disk-shaped magnetic body. Thus, the length of the rotating shaft can be shortened by the length of the disk-shaped magnetic body in the axial direction. As a result, when the vacuum pump is rotated at a high speed, contact between the two rotating shafts can be suppressed. That is, the rotation speed can be increased by that much.
本発明の第2の形態として、第1の形態の真空ポンプは、2つの回転軸の少なくとも一方に回転駆動力を与えるためのモータを備えていてもよい。モータは、軸線に直交する方向における軸受ロータの外側の位置であって、モータおよび磁気軸受の少なくとも一部同士が軸線の方向において重複する位置に配置されてもよい。かかる形態によれば、モータと磁気軸受とが軸線の方向に並んで配置される従来の構成と比べて、モータと磁気軸受とが軸線の方向において重複する分だけ、回転軸の長さを短くできる。 As a second aspect of the present invention, the vacuum pump according to the first aspect may include a motor for applying a rotational driving force to at least one of the two rotational shafts. The motor may be disposed at a position outside the bearing rotor in a direction perpendicular to the axis, and at least a part of the motor and the magnetic bearing overlap in the direction of the axis. According to this embodiment, the length of the rotating shaft is shortened by an amount corresponding to the overlap of the motor and the magnetic bearing in the direction of the axis, compared to the conventional configuration in which the motor and the magnetic bearing are arranged in the direction of the axis. it can.
本発明の第3の形態として、第2の形態において、モータと磁気軸受とのうちの一方である第1の装置の軸線の方向の長さが、他方の装置である第2の装置の軸線の方向の長さ以上である場合において、第2の装置は、軸線の方向において、第2の装置の、軸線の方向の長さの全体に亘って、第1の装置と重複する位置に配置されてもよい。かかる形態によれば、第2の形態の効果を最大化できる。 As a third mode of the present invention, in the second mode, the length in the direction of the axis of the first device that is one of the motor and the magnetic bearing is the axis of the second device that is the other device. The second device is disposed in a position overlapping with the first device over the entire length of the second device in the axial direction in the axial direction. May be. According to this mode, the effect of the second mode can be maximized.
本発明の第4の形態として、第2または第3の形態において、モータは、回転軸の両端のうちの一方または両方において、2つの回転軸に対応する2つの軸受ロータの、軸線に直交する方向における外側の位置に配置されてもよい。かかる形態によれば、モータが、2つの回転軸の両方に回転駆動力を与えるので、真空ポンプの駆動力を高めることができる。 As a fourth aspect of the present invention, in the second or third aspect, the motor is orthogonal to the axis of the two bearing rotors corresponding to the two rotation shafts at one or both of the ends of the rotation shaft. You may arrange | position in the outer position in a direction. According to this form, since the motor gives the rotational driving force to both of the two rotating shafts, the driving force of the vacuum pump can be increased.
本発明の第5の形態として、第4の形態において、モータは、回転軸の両端のうちの両方に配置されてもよい。かかる形態によれば、2つの回転軸の一方のみに、両端の一方側のみで駆動力を与える場合と比べて、真空ポンプの駆動力を4倍に高めることができる。 As a 5th form of this invention, in a 4th form, a motor may be arrange | positioned at both of the both ends of a rotating shaft. According to this embodiment, the driving force of the vacuum pump can be increased four times as compared with the case where the driving force is applied to only one of the two rotating shafts only on one side of both ends.
本発明の第6の形態として、第4または第5の形態において、モータは、永久磁石を有するブラシレスDCモータであってもよい。永久磁石は、2つの軸受ロータの各々の、軸線の周方向の外面に配置され、2つの回転軸の回転を同期させる非接触ギアとして機能してもよい。かかる形態によれば、モータの永久磁石が軸受ロータに設けられ、非接触ギアとしても機能するので、モータと非接触ギアとを軸線の方向に並べて配置する場合と比べて、非接触ギア(永久磁石)の長さの分だけ、回転軸の長さを短くできる。 As a sixth aspect of the present invention, in the fourth or fifth aspect, the motor may be a brushless DC motor having a permanent magnet. The permanent magnet may be disposed on the outer surface of each of the two bearing rotors in the circumferential direction of the axis, and may function as a non-contact gear that synchronizes the rotation of the two rotating shafts. According to such a configuration, the permanent magnet of the motor is provided on the bearing rotor and also functions as a non-contact gear. Therefore, compared to the case where the motor and the non-contact gear are arranged side by side in the axial direction, the non-contact gear (permanent) The length of the rotating shaft can be shortened by the length of the magnet.
本発明の第7の形態として、第2または第3の形態において、モータは、回転軸の両端のうちの一方において、2つの回転軸のうちの1つの回転軸に対応する1つの軸受ロータの、軸線の周方向の外側の位置に配置されてもよい。真空ポンプは、回転軸の両端のうちの他方において、2つの回転軸に対応する2つの軸受ロータの、軸線の径方向の外面に配置された永久磁石を有する非接触ギアであって、2つの回転軸の回転を同期させる非接触ギアを備えていてもよい。かかる形態によれば、非接触ギアが軸受ロータに設けられるので、軸受ロータと非接触ギアとを軸線の方向に並べて配置する場合と比べて、非接触ギアの長さの分だけ、回転軸の長さを短くできる。 As a seventh aspect of the present invention, in the second or third aspect, the motor is provided with one bearing rotor corresponding to one of the two rotating shafts at one of both ends of the rotating shaft. , May be disposed at a position outside the circumferential direction of the axis. The vacuum pump is a non-contact gear having permanent magnets arranged on the outer surface in the radial direction of the axis of two bearing rotors corresponding to the two rotating shafts at the other end of the rotating shaft. You may provide the non-contact gear which synchronizes rotation of a rotating shaft. According to such a configuration, since the non-contact gear is provided in the bearing rotor, compared with the case where the bearing rotor and the non-contact gear are arranged side by side in the direction of the axis, the length of the non-contact gear is equivalent to the length of the rotary shaft. The length can be shortened.
A.第1実施例: A. First embodiment:
図1は、本発明の第1実施例としての真空ポンプ20の概略構成を示す。図2(A)〜図2(C)は、それぞれ、真空ポンプ20を、図1に示したA−A、B−B、C−C方向に見た矢視図である。真空ポンプ20は、本実施例では、2軸を有するスクリュー式ドライ真空ポンプである。図1に示すように、真空ポンプ20は、2つの回転軸31,32と、磁気軸受40,50,60,70と、モータ80と、非接触ギア90とを備える。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a
回転軸31,32は、相互に平行に配置され、それぞれ軸線AL1,AL2を回転軸として回転する。軸線AL1と軸線AL2とは、平行である。回転軸31,32の周方向の外周には、スクリュー型のロータが設けられている。
The
磁気軸受40,50は、回転軸31の両端において、回転軸31を磁気浮上によって非接触で支承する。同様に、磁気軸受60,70は、回転軸32の両端において、回転軸32を非接触で支承する。
The
磁気軸受40は、軸受ロータ41と、第1の磁性体42と、第2の磁性体43と、第1の電磁石44と、第2の電磁石45と、固定軸46とを備える。軸受ロータ41は、有底円筒状のカップ形状を有している。この軸受ロータ41は、軸線AL1と同心に回転軸31に接合されている。具体的には、軸線AL1の方向の一方側に形成された、軸受ロータ41の底部が回転軸31に接合されている。軸受ロータ41の底部と反対側、つまり、回転軸31と反対側は、開口している。
The
図1および図2(A)に示すように、軸受ロータ41の周方向の内面には、第1の磁性体42が軸線AL1に同心に配置されている。この第1の磁性体42は、環状に形成されている。また、図1に示すように、軸受ロータ41の内部の底部には、第2の磁性体43が軸線AL1と直交する方向に配置されている。本実施例では、第2の磁性体43は、円板形状を有している。
As shown in FIGS. 1 and 2A, a first
固定軸46は、軸線AL1の方向における軸受ロータ41よりも外側(回転軸31と反対側)に、軸線AL1と同心に固定的に配置される。固定軸46の回転軸31側は、円柱形状を有し、軸受ロータ41の内部に挿入されている。
The fixed
かかる固定軸46の周方向の外面には、第1の電磁石44が、周方向に沿って、軸線AL1に平行に配置されている。第1の電磁石44は、軸線AL1に直交する仮想面上において、鉛直方向と水平方向の4箇所に設けられている。第1の磁性体42と第1の電磁石44とは、径方向に対向しており、両者の間には、隙間が形成されている。
On the outer surface in the circumferential direction of the fixed
固定軸46の回転軸31側の端面には、第2の電磁石45が軸線AL1に垂直に配置されている。第2の磁性体43と第2の電磁石45とは、軸線AL1に方向に対向しており、両者の間には、隙間が形成されている。
A
同様に、磁気軸受50は、軸受ロータ51と、第1の磁性体52と、第2の磁性体53と、第1の電磁石54と、第2の電磁石55と、固定軸56とを備える。磁気軸受50は、磁気軸受40と同一の構成を備えており、軸線AL1に直交する仮想面に対して、磁気軸受40と対称に配置される。磁気軸受60,70は、磁気軸受40,50と同一の構成を有している。図1および図2において、磁気軸受40〜70の相互に対応する各構成要素には、下一桁が同一の符号を付している。
Similarly, the
かかる軸受ロータ41,51,61,71、第1の磁性体42,52,62,72および第1の電磁石44,54,64,74は、ラジアル磁気軸受を構成する。つまり、第1の電磁石44,54,64,74によって軸線AL1,AL2と直交する方向に生じる磁気吸引力によって、軸受ロータ41,51,61,71が径方向に吸引され、軸受ロータ41,51,61,71に接合された回転軸31,32が非接触状態で径方向に支承される。
The bearing
また、軸受ロータ41,51,61,71、第2の磁性体43,53,63,73および第2の電磁石45,55,65,75は、アキシャル磁気軸受を構成する。つまり、第2の電磁石45,55,65,75によって軸線AL1,AL2の方向に生じる磁気吸引力によって、軸受ロータ41,51,61,71が軸線AL1,AL2の方向において外側に向かって吸引され、軸受ロータ41,51,61,71に接合された回転軸31,32が非接触状態で軸線AL1,AL2の方向に支承される。
The bearing
回転軸31,32の軸線AL1,AL2方向およびこれに直交する方向の位置は、軸受ロータ41,51,61,71の変位を計測する非接触式位置センサ(図示省略)の検出結果に基づいて、制御システム(図示省略)が、第1の電磁石44,54,64,74および第2の電磁石45,55,65,75に流す電流を制御することによって、好適に保たれる。
The positions of the
モータ80は、回転軸31,32に回転駆動力を与えるために設けられる。本実施例では、モータ80は、ブラシレスDCモータである。図1に示すように、モータ80は、ステータ81と、第1の永久磁石82と、第2の永久磁石83とを備える。図2に示すように、ステータ81は、巻線が集中巻されたステータコアの突極が、軸受ロータ41および軸受ロータ61の回りを取り囲むように配置されている。第1の永久磁石82は、軸受ロータ41の周方向の外面に、周方向に沿って配置されている。第2の永久磁石83は、軸受ロータ61の周方向の外面に、周方向に沿って配置されている。
The motor 80 is provided for applying a rotational driving force to the
かかる第1の永久磁石82または第2の永久磁石83を有する軸受ロータ41,61は、モータロータとして機能し、ステータ81の巻線に通電することによって、相互に逆向きに回転する。軸受ロータ41,61は、回転軸31,32に接合されているため、軸受ロータ41,61が回転すると、回転軸31,32も共に回転する。本実施例では、モータ80は、軸線AL1,AL2に直交する方向における軸受ロータ41および軸受ロータ61の外側に配置されている。このため、モータ80は、回転軸31,32の両方に回転駆動力を与える。かかる構成によって、回転軸31,32の一方のみに回転駆動力を与え、他方には、非接触ギアを介して、回転駆動力を伝達する構成と比べて、回転駆動力を2倍に向上できる。その結果、真空ポンプ20の小型化が可能になる。
The bearing
本実施例では、モータ80の軸線AL1,AL2の方向の長さL1は、磁気軸受40,60の軸線AL1,AL2の方向の長さL2以上になっている。ここで、長さL2とは、第1の磁性体42、第2の磁性体43および第1の電磁石44の配置範囲の長さである。そして、磁気軸受40,60は、磁気軸受40,60の軸線AL1,AL2の方向の長さの全体に亘って、軸線AL1,AL2の方向においてモータ80と重複する位置に配置されている。
In this embodiment, the length L1 of the motor 80 in the direction of the axes AL1 and AL2 is longer than the length L2 of the
非接触ギア90は、上述した第1の永久磁石82および第2の永久磁石83によって構成される。非接触ギア90は、異磁極面で磁気カップリングを構成し、回転軸31,32の回転を同期させる。つまり、本実施例では、磁気カップリングの永久磁石に第1の永久磁石82および第2の永久磁石83が利用(兼用)される。
The
上述した真空ポンプ20では、モータ80を駆動することによって、回転軸31,32が互いに逆方向に回転する。これにより、回転軸31,32に設けられた一対のロータは、ロータ室の内面と、一対のロータとの間にわずかな隙間を保持して、非接触で互いに逆方向に回転する。一対のロータの回転につれて、吸気口(図示省略)から吸い込まれたガスは、ロータ室の内面と、一対のロータとの間に閉じこめられて、排気流路(図示省略)に移送される。
In the
上述した真空ポンプ20の効果を明確にするために、比較例としての、従来の真空ポンプ120の構成について説明する。図3は、真空ポンプ120の概略構成を示す。図4(A)〜図4(D)は、それぞれ、真空ポンプ120を、図3に示したA−A、B−B、C−C、D−D方向に見た矢視図である。図3および図4では、真空ポンプ120の各構成要素には、対応する、第1実施例としての真空ポンプ20の各構成要素に付した符号を下二桁に有する符号を付している。
In order to clarify the effect of the
真空ポンプ120において、回転軸131は、その両端の磁気軸受140,150に支承されている。磁気軸受140は、回転軸131に接合された円柱状の軸受ロータ147と、軸受ロータ147の周囲に配置された第1の電磁石144とを備える。軸受ロータ147と第1の電磁石144とは、ラジアル磁気軸受を構成する。そして、軸受ロータ147の軸線AL1の方向における外側(回転軸131と反対側)の端部は、モータ180に連結されている。
In the
磁気軸受150は、磁気軸受140と同様に、ラジアル磁気軸受を構成する軸受ロータ157および第1の電磁石154を備えている。軸受ロータ157の軸線AL1の方向における外側(回転軸131と反対側)の端部は、ディスク状の磁性体158に連結されている。磁性体158の軸線AL1の方向の両側には、第2の電磁石155が設けられている。第2の電磁石155および磁性体158は、スラスト磁気軸受を構成する。
Similar to the
軸受ロータ147,157および磁性体158は、回転軸131と共に回転するので、回転軸として捉えることができる。磁気軸受160,170は、磁気軸受140,150と同一の構成を備えている。なお、図3において、非接触ギアは、図示を省略している。
Since the bearing
上述した本実施例の真空ポンプ20によれば、アキシャル軸受が、円筒カップ状の軸受ロータ41,51,61,71の内部に配置されるので、比較例としての真空ポンプ120と比べて、磁性体158,178の軸線AL1,AL2の方向の長さ分だけ、回転軸の長さを短くできる。その結果、真空ポンプを高速回転させた際の2つの回転軸間の接触を抑制でき、その分だけ、高速回転化が可能になる。
According to the
また、真空ポンプ20によれば、磁気軸受40,60は、磁気軸受40,60の軸線AL1,AL2の方向の長さL2の全体に亘って、軸線AL1,AL2の方向においてモータ80と重複する位置に配置されている。このため、真空ポンプ120と比べて、その重複分だけ、回転軸の長さを短くできる。
Further, according to the
また、真空ポンプ20によれば、モータ80の第1の永久磁石82および第2の永久磁石83が非接触ギア90としても機能する。このため、モータ80と非接触ギア90とを軸線AL1,AL2の方向に並べて配置する場合と比べて、非接触ギア90の長さの分だけ、回転軸の長さを短くできる。
Further, according to the
真空ポンプ20は、これらの構成によって、回転軸の長さを、従来のベアリング方式と同等、または、それ以下にすることが可能となる。したがって、真空ポンプ20を高速回転化しても、2つの回転軸同士が接触するおそれを著しく抑制でき、真空ポンプ20を小
型化する際に極めて有効である。
With these configurations, the
B.第2実施例:
図5は、第2実施例としての真空ポンプ220の概略構成を示す。図5では、真空ポンプ220の各構成要素には、対応する、第1実施例としての真空ポンプ20の各構成要素に付した符号を下二桁に有する符号を付している。以下では、真空ポンプ220について、第1実施例と異なる点についてのみ説明する。
B. Second embodiment:
FIG. 5 shows a schematic configuration of a
真空ポンプ220において、モータ280は、軸線AL2に直交する方向における軸受ロータ261の外側に配置されている。つまり、モータ280は、軸受ロータ261の周囲を周方向に取り囲み、かつ、軸受ロータ241の周囲を周方向に取り囲まない位置に設けられている。かかる配置によって、モータ280は、回転軸231,232のうちの回転軸232のみに駆動力を与える。
In the
かかる配置に伴い、軸受ロータ241には、第1実施例の第1の永久磁石82は、設けられていない。一方、真空ポンプ220は、回転軸231の両端のうちの、モータ280が設けられる一端と反対の他端において、非接触ギア290を備える。非接触ギア290は、永久磁石291,292を備える。永久磁石291は、軸受ロータ251の周方向の外面に、周方向に沿って配置されている。永久磁石292は、軸受ロータ271の周方向の外面に、周方向に沿って配置されている。非接触ギア290は、モータ280の駆動によって生じる回転軸232の回転駆動力を回転軸231に伝達する機能も有している。
With this arrangement, the bearing
かかる真空ポンプ220によれば、軸受ロータ251,272と、非接触ギア290とを軸線AL1,AL2の方向に並べて配置する場合と比べて、非接触ギア290の長さの分だけ、回転軸の長さを短くできる。
According to such a
C.第3実施例:
図6は、第3実施例としての真空ポンプ320の概略構成を示す。図6では、真空ポンプ320の各構成要素には、対応する、第1実施例としての真空ポンプ20の各構成要素に付した符号を下二桁に有する符号を付している。以下では、真空ポンプ320について、第1実施例と異なる点についてのみ説明する。
C. Third embodiment:
FIG. 6 shows a schematic configuration of a
真空ポンプ320は、2つのモータ380a,380bを備えている。モータ380aは、軸線AL1,AL2に直交する方向における軸受ロータ341,361の外側に配置されている。同様に、モータ380bは、軸線AL1,AL2に直交する方向における軸受ロータ351,371の外側に配置されている。かかる構成に伴い、軸受ロータ351の周方向の外面には、周方向に沿って、第1の永久磁石382bが配置されている。同様に、軸受ロータ371の周方向の外面には、周方向に沿って第2の永久磁石383bが配置されている。
The
モータ380aの第1の永久磁石382aおよび第2の永久磁石383aは、非接触ギア390aとして機能し、モータ380bの第1の永久磁石382bおよび第2の永久磁石383bは、非接触ギア390bとして機能する。
The first
かかる真空ポンプ320によれば、第2実施例と比べて、真空ポンプの駆動力を4倍に高めることができる。なお、モータ380a,380bは、その一方のみが回転軸331,332の両方に駆動力を与え、他方が回転軸331,332の一方のみに駆動力を与える配置とすることもできる。
According to the
D.変形例:
D−1.変形例1:
上述の第1実施例では、モータ80の軸線AL1,AL2の方向の長さL1が、磁気軸受40,60の軸線AL1,AL2の方向の長さL2以上である場合について例示した。ただし、モータ80の軸線AL1,AL2の方向の長さL1が、磁気軸受40,60の軸線AL1,AL2の方向の長さL2よりも短い場合には、モータ80は、モータ80の軸線AL1,AL2の方向の長さL1の全体に亘って、軸線AL1,AL2の方向において磁気軸受40,60と重複する位置に配置されていてもよい。
D. Variations:
D-1. Modification 1:
In the first embodiment described above, the case where the length L1 in the direction of the axes AL1 and AL2 of the motor 80 is greater than or equal to the length L2 in the direction of the axes AL1 and AL2 of the
また、モータ80は、軸線AL1,AL2に直交する方向における磁気軸受40,60の外側の位置であって、モータ80および磁気軸受40,60の一部同士のみが、軸線AL1,AL2の方向において重複する位置に配置されてもよい。例えば、モータ80の軸線AL1,AL2の方向の長さL1が、磁気軸受40,60の軸線AL1,AL2の方向の長さL2よりも長い場合において、磁気軸受40,60は、軸線AL1,AL2の方向において、モータ80よりも外側に突出し、磁気軸受40,60の一部領域のみがモータ80と軸線AL1,AL2の方向において重複していてもよい。こうしても、回転軸を短くできる効果をある程度奏する。この点は、第2または第3実施例についても同様に適用できる。
The motor 80 is located outside the
D−2.変形例2:
上述の第1実施例において、モータ80は、ACモータであってもよい。この場合、第1の永久磁石82および第2の永久磁石83は、不要となる。また、この場合、軸受ロータに設けた永久磁石からなる非接触ギア90は、回転軸31,32の両端のうちのモータ80を設ける側と反対側に設けることができる。これらの点は、第2実施例についても同様に適用できる。なお、非接触ギアと軸受ロータとを軸線の方向に並べて配置する場合には、第3実施例にも適用可能である。
D-2. Modification 2:
In the first embodiment described above, the motor 80 may be an AC motor. In this case, the first
D−3.変形例3:
上述の第2実施例において、非接触ギア290に代えて、無潤滑の接触ギアを使用してもよい。かかるギアは、例えば、特開2000−329084号公報に記載されている。当該ギアは、異磁極面で磁気カップリングを構成することによって、2つの回転軸を同期させ、接触式のギアのトルク伝達を微小化し、潤滑を不要とするものである。
D-3. Modification 3:
In the second embodiment described above, a non-lubricated contact gear may be used instead of the
D−4.変形例4:
上述の実施形態は、スクリュー式のドライ真空ポンプに限らず、2軸を有する種々の容積移送式真空ポンプ、例えば、ルーツ式ドライ真空ポンプに適用できる。
D-4. Modification 4:
The above-described embodiment is not limited to a screw-type dry vacuum pump, and can be applied to various volume transfer vacuum pumps having two shafts, for example, a roots-type dry vacuum pump.
以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の組み合わせ、または、省略が可能である。 The embodiments of the present invention have been described above based on some examples. However, the above-described embodiments of the present invention are for facilitating the understanding of the present invention and limit the present invention. It is not a thing. The present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and the present invention includes the equivalents thereof. Moreover, in the range which can solve at least one part of the subject mentioned above, or the range which exhibits at least one part of an effect, the combination of each component described in the claim and the specification, or omission is possible. .
20,220,320…真空ポンプ
31,32,231,232,331,332…回転軸
40,50,60,70,240,250,260,270,340,350,360,370…磁気軸受
41,51,61,71,241,251,261,271,341,351,36
1,371…軸受ロータ
42,52,62,72,242,252,262,272,342,352,362,372…第1の磁性体
43,53,63,73,243,253,263,273,343,353,363,373…第2の磁性体
44,54,64,74,244,254,264,274,344,354,364,374…第1の電磁石
45,55,65,75,245,255,265,275,345,355,365,375,…第2の電磁石
46,56,66,76,246,256,266,276,346,356,366,376,…固定軸
80,280,380a,380b…モータ
81…ステータ
82,382a,382b…第1の永久磁石
83,283,383a,383b…第2の永久磁石
90,290,390a,390b…非接触ギア
291,292…永久磁石
AL1…軸線
AL2…軸線
20, 220, 320 ...
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,371 ... Bearing
Claims (7)
平行に配置され、2つの軸線をそれぞれ中心として、同期して回転する2つの回転軸と、
前記2つの回転軸の各々の両端において、前記回転軸を支承する磁気軸受と
を備え、
前記磁気軸受は、
円筒カップ状の形状を有し、磁性材料を含み、前記回転軸とともに回転する軸受ロータと、
前記軸受ロータの内部において前記軸線に平行に配置された第1の電磁石と、
前記軸受ロータの内部において前記軸線に垂直に配置された第2の電磁石であって、前記回転軸の前記両端において前記軸線の方向に磁気吸引力を生じさせる第2の電磁石と
を備えた真空ポンプ。 A vacuum pump,
Two rotation axes that are arranged in parallel and rotate synchronously around two axes,
A magnetic bearing for supporting the rotary shaft at both ends of each of the two rotary shafts;
The magnetic bearing is
A bearing rotor having a cylindrical cup shape, including a magnetic material, and rotating together with the rotating shaft;
A first electromagnet disposed parallel to the axis within the bearing rotor;
A vacuum pump comprising: a second electromagnet disposed perpendicular to the axis inside the bearing rotor, wherein the second electromagnet generates a magnetic attractive force in the direction of the axis at both ends of the rotating shaft. .
前記2つの回転軸の少なくとも一方に回転駆動力を与えるためのモータを備え、
前記モータは、前記軸線に直交する方向における前記軸受ロータの外側の位置であって、前記モータおよび前記磁気軸受の少なくとも一部同士が前記軸線の方向において重複する位置に配置された
真空ポンプ。 The vacuum pump according to claim 1,
A motor for applying a rotational driving force to at least one of the two rotational shafts;
The said motor is a position outside the said bearing rotor in the direction orthogonal to the said axis line, Comprising: At least one part of the said motor and the said magnetic bearing is arrange | positioned in the position which overlaps in the direction of the said axis line.
前記モータと前記磁気軸受とのうちの一方である第1の装置の前記軸線の方向の長さが、他方の装置である第2の装置の前記軸線の方向の長さ以上である場合において、
前記第2の装置は、前記軸線の方向において、前記第2の装置の、前記軸線の方向の長さの全体に亘って、前記第1の装置と重複する位置に配置された
真空ポンプ。 The vacuum pump according to claim 2,
When the length in the direction of the axis of the first device that is one of the motor and the magnetic bearing is equal to or longer than the length in the direction of the axis of the second device that is the other device,
The said 2nd apparatus is arrange | positioned in the position which overlaps with the said 1st apparatus over the whole length of the direction of the said axis of the said 2nd apparatus in the direction of the said axis line.
前記モータは、前記回転軸の前記両端のうちの一方または両方において、前記2つの回転軸に対応する2つの前記軸受ロータの、前記軸線に直交する方向における外側の位置に配置された
真空ポンプ。 A vacuum pump according to claim 2 or claim 3,
The said motor is a vacuum pump arrange | positioned in the one or both of the said both ends of the said rotating shaft in the outer position in the direction orthogonal to the said axis line of the two said bearing rotors corresponding to the said two rotating shafts.
前記モータは、前記回転軸の前記両端のうちの両方に配置された
真空ポンプ。 The vacuum pump according to claim 4,
The said motor is a vacuum pump arrange | positioned at both of the said both ends of the said rotating shaft.
前記モータは、永久磁石を有するブラシレスDCモータであり、
前記永久磁石は、前記2つの軸受ロータの各々の、前記軸線の周方向の外面に配置され、前記2つの回転軸の回転を同期させる非接触ギアとして機能する
真空ポンプ。 A vacuum pump according to claim 4 or claim 5, wherein
The motor is a brushless DC motor having a permanent magnet,
The permanent magnet is disposed on an outer surface of each of the two bearing rotors in the circumferential direction of the axis, and functions as a non-contact gear that synchronizes the rotation of the two rotating shafts.
前記モータは、前記回転軸の前記両端のうちの一方において、前記2つの回転軸のうちの1つの前記回転軸に対応する1つの前記軸受ロータの、前記軸線の径方向の外側の位置に配置され、
前記真空ポンプは、前記回転軸の前記両端のうちの他方において、前記2つの回転軸に
対応する2つの前記軸受ロータの、前記軸線の周方向の外周に配置された永久磁石を有する非接触ギアであって、前記2つの回転軸の回転を同期させる非接触ギアを備えた
真空ポンプ。 A vacuum pump according to claim 2 or claim 3,
The motor is disposed at one of the two ends of the rotating shaft at a position radially outside the axial line of the one bearing rotor corresponding to the rotating shaft of one of the two rotating shafts. And
The vacuum pump has a non-contact gear having permanent magnets arranged on the outer circumference in the circumferential direction of the axis of the two bearing rotors corresponding to the two rotating shafts at the other of the both ends of the rotating shaft. A vacuum pump comprising a non-contact gear that synchronizes the rotation of the two rotating shafts.
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