JP6244424B2 - 真空ポンプ又は回転ユニットの漂遊ベクトル磁場の減少の為の方法並びに真空ポンプ及び回転ユニット - Google Patents

真空ポンプ又は回転ユニットの漂遊ベクトル磁場の減少の為の方法並びに真空ポンプ及び回転ユニット Download PDF

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Description

本発明は、真空ポンプ、特にターボ分子ポンプ、又は真空ポンプの為、特にターボ分子ポンプの為の回転ユニットの漂遊ベクトル磁場の減少の為の方法と、真空ポンプ、特にターボ分子ポンプ、又は真空ポンプの為、特にターボ分子ポンプの為の回転ユニットであって、これが少なくとも一つの永久磁石支承部を有するローター及びステーターを有し、これが真空ポンプ又は回転ユニットのローター及びステーターの反対の回転可能な支承の為に形成されているものに関する。
真空ポンプのセンタリングの為の方法、及び/又は真空ポンプ又は真空ポンプの回転ユニットの漂遊磁場の減少の為の方法が特許文献1から公知である。
特許文献2から、真空ポンプの為の少なくとも四つの永久磁石リングを有する磁石支承部の組立の方法が公知である。この方法において、各リングマグネットの為に、その漂遊ベクトル磁場が少なくとも、参照点において1次及び2次に関して計測され、リングマグネットの為の最適な配置が演算され、その中でリングマグネットが、回転する磁石支承部において、最小の時間変化可能な磁場を発生し、そしてリングマグネットは、演算された最適な配置において組み立てられる。
欧州特許出願公開第 2 708 753 A2号
本発明は、真空ポンプ、又は真空ポンプの為の回転ユニットの漂遊ベクトル磁場の減少のための改善された方法であって、当該方法によって、特に、永久磁石支承部を形成する複数の永久磁石の磁的特性の品質が強く変動する場合に、漂遊ベクトル場の少なくとも一つの成分の重要な減少又は場合によってはその補償さえも行うものを提供することを課題とする。本発明の課題は更に、その運転の間に低い漂遊ベクトル磁場を有する真空ポンプ又は真空ポンプの為の回転ユニットの課題である。
この課題は、請求項1に記載の特徴を有する方法又は請求項11または12に記載の特徴を有する真空ポンプ又は回転ユニットによって解決される。本発明の好ましい実施形及び発展形は、従属請求項に記載されている。
発明に従い、真空ポンプ、特にターボ分子ポンプ、又は真空ポンプの為、特にターボ分子ポンプの為の回転ユニットの漂遊ベクトル磁場の減少の為の方法が記載され、その際、漂遊ベクトル磁場は、少なくとも部分的に、少なくとも一つの永久磁石支承部によって発生され、これは、真空ポンプ又は回転ユニットの反対方向の回転可能な支承の為に形成されており、そしてその際、本方法は、
少なくとも一つの参照点における漂遊ベクトル磁場の少なくとも一つの成分が決定され、そして、
バランスマグネットの磁場が、漂遊ベクトル場の成分を、少なくとも参照点において減少し、好ましくは補償するよう選択され、又は長期にわたって変更される、
というステップを有する。本発明に係る方法においては、特に、永久磁石支承部の各マグネットの漂遊ベクトル磁場が、測定される必要が無いという点、有利である。むしろ、参照点において、全体のまとめられた永久磁石支承部によって発生される、減少すべき又は補償すべき漂遊ベクトル場成分が測定されると十分である。発明に係る方法においては、よって、永久磁石支承部の個々のマグネットリングの漂遊ベクトル場に置かれず、永久磁石支承部の全装置の結果として生じる漂遊ベクトル磁場に置かれる。この漂遊ベクトル磁場は、バランスマグネットの磁場の長期にわたる変更によって少なくとも参照点において減少される、又は補償される。永久磁石支承部の阻害的な磁気的影響は、よって、少なくとも参照点において、減少され、又は取り除かれさえすることが可能である。その上、個々の永久磁石(これらから、支承部が纏められる)は、磁化のその永久磁石としての方向に関して、より低い空間的普遍性を有する。というのは、発明に係る方法に従い、結果として生じる漂遊ベクトル磁場の減少が達成されることが可能だからである。
漂遊ベクトル場は、永久磁石支承部が、計測装置内に配置され、この計測装置によって、永久支承部の、ローター側の部分が、真空ポンプ又は回転ユニットのローターに設けられていたであろうときのように回転されることが可能であり、他方で、所定の参照点において、少なくとも漂遊ベクトル場の成分が受け入れられることによって計測されることが可能である。
計測は、永久磁石支承部が組み立てられた後、ポンプまたは回転ユニットにおいて実施されることが可能である。そのような計測は、測定された成分内において、真空ポンプ又は回転ユニットの電気的な駆動部によって引き起こされる貢献分も、及び/又は真空ポンプ又はローターユニットの他の装置又は部材によって引き起こされる貢献分も検出されることが可能であるというメリットを有する。この貢献分は、同様にバランスマグネットの変更される磁場によっても減少される、又は場合によっては補償されさえすることが可能である。漂遊ベクトル磁場に対するこの貢献分の減少又は補償の為の独立したシールドは、よって省略されることが可能である。
バランスマグネットの磁場は、特に、バランスマグネットがポンプにおいて、又は回転ユニットにおいて、その意図した組込み位置に配置されているときに、漂遊ベクトル場の成分の減少又は補償の意図した効果が最大であるように変更される。
バランスマグネットの磁場が、漂遊ベクトル場の成分を、少なくとも参照点において減少し、または好ましくは補償するよう選択される上述した代替系においては、例えば、バランスマグネットが複数の、例えば倉庫内に保管される複数のバランスマグネットから選択されることが意図されていることが可能である。選ばれたバランスマグネットにおいては、その際、多かれ少なかれ、磁場が、まさに、所望の方法及び形式で漂遊ベクトル場の成分を、少なくとも参照点において減少し、又は好ましくは補償するよう形成されている。
好ましくは、参照点において、漂遊ベクトル場の成分の関数が、永久磁石支承部の回転するローター側の部材において、永久磁石支承部のローター側の部材の角度位置に応じて、回転軸を中心とした磁石支承部のローター側の部材の少なくとも一つの完全な周回に対して測定され、そしてバランスマグネットの磁場は、特にバランスマグネットに対して意図されている組込み位置において、永久支承部のローター側の部材の角度位置に拠らず、参照点において測定可能又は測定される漂遊ベクトル場の成分を減少し、又は少なくとも近似的に補償するよう選択される、又は変更される。
磁場は、これが特に、バランスマグネットに対して意図されている組込み位置において、永久支承部のローター側の部材の角度位置によらず、少なくとも参照点において計測可能である、成分の時間的に変更可能な部分を減少させ、又は好ましくは補償するよう選択される、又は変更されることも可能である。参照点においては、回転する真空ポンプにおいて、又は回転ユニットにおいて、よって基本的に少なくとも近似的に一定の漂遊磁場のみが計測可能である。
漂遊ベクトル場の成分の測定が、真空ポンプ又は回転ユニット内に組み込まれた永久磁石支承部において行われるとき、永久磁石支承部のローター側の部分の回転動作は、真空ポンプ又は回転ユニットのローターの回転動作に相当する。視認上の観点から、以下ではローターの回転動作又はその角度位置という。しかし、永久磁石支承部が真空ポンプ又は回転ユニットの外に配置されているとき、特に、計測装置が、永久磁石支承部のローター側の部材の為のホルダーとしてのある種のローターも有し、その回転動作を真空ポンプ又は回転ユニット内でシミュレートすることができるとき、永久磁石支承部の漂遊ベクトル場が測定されるバリエーションは排除されないべきである。つまり真空ポンプ又は回転ユニットのローターの回転動作又はその角度位置の次に話されとき、(適用可能である限り)この実施形は、測定が、測定装置による永久磁石支承部において実施され、そして真空ポンプにおいて又は回転ユニットにおいて直接実施されないバリエーションに対しても有効であるべきである。
本発明の一つのバリエーションに従い、漂遊ベクトル場の成分の関数は、回転するローターにおいてローターの角度位置に応じて、その回転軸を中心としたローターの少なくとも一つの完全な周回に対して測定され、そしてバランスマグネットの磁場は、好ましくは、これが、参照点において測定される、回転するローターにおいて時間的に変化可能である成分部分を減少させ、又は好ましくは補償させるよう変更される。漂遊磁場の減少又は補償の後、成分は、回転するローターの参照点において、好ましくは基本的に一定の部分を一つのみを有し、しかし、時間的に変化する一つの少ない部分のみを有するか、又はこれを有さない。
バランスマグネットの磁場は、しかし、これが、回転するローターにおける参照点で、漂遊ベクトル場成分の時間的に変化可能である部分も、一定のままである部分も、少なくとも基本的にゼロへと減少するよう変更されることも可能である。
漂遊ベクトル場の成分は、ローターの回転軸に関して、好ましくは、軸方向、半径方向または方位学的な漂遊ベクトル場成分である。各成分に関して、参照点においてその値とその方向が測定されることが可能である。半径方向の成分は、例えばその値を測定され、そしてこれが半径方向外側に向けられているか、又は半径方向内側に向けられているか決定されることが可能である。
特に好ましくは、参照点において、漂遊ベクトル磁場の半径方向の成分が測定される。さらに好ましくは、漂遊ベクトル磁場の軸方向の成分が測定される。好ましくは、方位学的な漂遊ベクトル場成分は測定されず、よって減少又は補償されない。
好ましくは、減少すべき漂遊ベクトル場成分に対して、この漂遊ベクトル場成分の減少又は補償の為の少なくとも一つの独立したバランスマグネットが使用される。これは、別の漂遊ベクトル場成分の減少の為、又は補償の為には使用されない。例えば、半径方向の漂遊ベクトル場成分の減少の為に、第一のバランスマグネットが、そして軸方向の漂遊ベクトル場成分の減少の為に第二のバランスマグネットが使用されることが可能である。このメリットは、減少すべき各々に対して、この成分の減少の為によく適している一つのバランスマグネットが個々に選択されることが可能であるという点にある。例えば、半径方向の漂遊ベクトル場成分の減少の為に、それ自体、比較的多きな半径方向部分を有する漂遊ベクトル場を有するバランスマグネットが選択されることが可能である。相応して、軸方向の漂遊ベクトル場成分の減少の為、比較的大きな軸方向部分を有する漂遊ベクトル場を有し、よって半径方向の漂遊ベクトル場成分の減少に良好に適しているバランスマグネットが選択されることが可能である。
好ましくは、磁石支承部は、リングマグネットの複数の対から形成されるか、又はリングマグネットの複数の対を有し、その際、一つの対の各一方のリングマグネットはステータに、そして当該対の他方のリングマグネットは、ローターに設けられている。
交互に積層されたマグネットリングの上述した形態におけるターボ分子ポンプの永久磁石支承部の典型的に見出される構成に対する代替として、発明に係る方法は、モノリス形状(この形状において、補正リング以外の積層された個々のリングは、相応する多極帯磁部を有する同じ構造の磁気的な一つの中空シリンダーによって置換されることが可能である)の磁石支承部の磁場の補正の際に制限を有さない。
バランスマグネットは、好ましくは、リングマグネット対の、ローターに設けられた一方のリングマグネットであることが可能である。
バランスマグネットは、永久磁石支承部の磁石に追加的に設けられる永久磁石であることが可能である。バランスマグネットは、その際、好ましくは、その処理の前又は後に、真空ポンプ又は回転ユニット内のローターの側面に設けられる。ローターに設けることによって、支承部強度が高められることが可能である。更に、複数のバランスマグネットから設けられていることも可能である。
バランスリングを有する永久磁石支承部形成の別の形状において、これは、モノリスの磁石支承部リングの部分であることも可能であり、例えば、ローターの磁気的中空シリンダーの軸方向の一つの端部に位置する極領域の一つとして形成されていることが可能である。バランスリングは、その際、もはや本来の意味でのリングではなく、磁気的中空シリンダーの部分、特に中空シリンダーのリング形状の部分である。
好ましくは、永久磁石支承部は、少なくとも一つの磁気的中空シリンダーを有する。これは、軸方向に連続する二以上の部分を有する。その際、互いに隣接する部分は、少なくとも基本的に反対方向の磁極方向を有する。
バランスマグネットは、中空シリンダーに対して独立したリングマグネットから形成されることが可能である。バランスマグネットは、代替として、中空シリンダーの一部内に形成されていることが可能である。バランスマグネットは、よって中空シリンダー内に統合されていることが可能である。中空シリンダーの部分によって発生される磁場は、適当な方法で、外部のバランスマグネットの磁場のように、つまり例えばバランスマグネットを形成する中空シリンダーの当該部分の形状の局所的な変更によって、及び/又は、当該部分の材料特有の永久磁石特性の局所的な変更によって、変更されることが可能である。
中空シリンダーは、好ましくは磁気的な又は磁化可能な材料から成っている。
本発明の好ましい発展形に従い、バランスマグネットの磁場は、バランスマグネットの形状の局所的な変更によって、特にバランスマグネットの材料の局所的な除去によって、及び/又は、バランスマグネットの材料特有の永久磁石特性の局所的な変更によって、特に少なくとも部分的な局所的な脱磁によって変更される。
材料は、例えば研磨、穿孔、及び/又は旋削のような切削法によって、又はレーザー処理によって除去されることが可能である。
少なくとも部分的な局所的な脱磁は、例えばレーザー光線の照射による局所的な加熱によって行われることが可能である。その際、バランスマグネットの永久磁石材料が、少なくとも部分的にその永久磁石特性を長期的に失う温度へと、バランスマグネットは局所的に加熱される。レーザー光線は、局所的に、バランスマグネットの所定の領域に向けられることが可能である。この領域を加熱し、これによって少なくとも部分的に脱磁を行うためである。
好ましくは、漂遊ベクトル場の成分の測定された関数に基づいて、ローターの角度位置に応じて、特に少なくとも一つのレーザーによる処理装置の制御の為の処理関数が決定され、その際、処理関数内には、バランスマグネットの形状及び/又はその材料特有の永久磁石特性がそのように変更されるべきであるか特定され、そして処理装置は、当該処理関数に基づいて制御され、バランスマグネットの形状及び/又は材料特有の永久磁石特性を処理する。
漂遊ベクトル場の成分K(φ)の関数は、成分の値及び強度を、連続的な又は非連続的な関数としてローターの角度位置φに応じて出力する。バランスマグネットが漂遊ベクトル場の成分を参照点において、少なくとも基本的に補償することができるように、本発明の好ましい態様に従い、バランスマグネットの磁場M(φ)は、その推移がローターの角度位置φに応じて少なくとも近似的に、漂遊ベクトル場成分の相補関数(独語:Komplementaeren der Funktion)に相当する:0度から360度の全ての角度に対してM(φ)≒−K(φ)であるように変更される。
処理関数の決定の為に、特に、経験的に得られたデータの使用の下、パラメーターが計算される。これらパラメーターは、バランスマグネットが(角度位置に関して)どのように、かつどこにおいて、局所的に加熱及び/又は材料切崩される必要があるかを提供する。これによって、バランスマグネットにおいて、磁場の推移は角度位置に応じて漂遊ベクトル場成分の相補関数に相当する。演算されたパラメーターは、バランスマグネットの相応する処理のための処理装置の為の制御指令内へと変換されることが可能である。
処理装置は、バランスマグネットの材料の材料の局所的な除去の為の装置を有することが可能である。これは例えばフライス又はドリルである。
処理装置は、レーザーを有することが可能である。これによってバランスマグネットが、少なくとも部分的な局所的な脱磁の為に局所的に加熱されることが可能である。バランスマグネットは、レーザーによって提供されるレーザー光線の焦点に対して回転可能である、又は調整可能であることが可能であるので、バランスマグネットの処理すべき各領域は、焦点内に移動させられることが可能である。バランスマグネットの処理の為のレーザーの使用において特に有利であるのは、正確な局所的処理が可能であることである。その上、バランスマグネットの処理は、その意図される組込み位置において可能である。
バランスマグネットの処理の前に、その磁場、特に相応する漂遊ベクトル場成分が、回転するローターにおいてローターの角度位置に応じて参照点で測定される。この測定は、好ましくは、永久磁石支承部なしで行われる。引き続いて、バランスマグネットの磁場が、相応する磁場成分が、ローターの角度位置に応じて、少なくとも基本的に漂遊ベクトル場成分の推移の相補に、ローターの角度位置にわたって相当する推移を有するよう、長期的に変更されることが可能である。
バランスマグネットとして、特に永久磁石、特にリングマグネットが提供される。これは、減少すべき、または補償すべき漂遊ベクトル場成分中に明らかな磁化(又は帯磁部分、独語:Magnetisierung)を有する。磁石の処理によって、特に、その形状の変更によって、及び局所的な加熱によって、そのような磁石において成分が、値において、比較的大きな領域にわたって変更され、これによって永久磁石支承部の漂遊ベクトル場成分の減少又は補償が達成されることが可能である。
バランスマグネットは、その組込位置において処理されることが可能であり、又はまず処理され、そしてその後、真空ポンプ又は回転ユニットにおけるその組込位置に配置されることが可能である。
本発明は、真空ポンプ、特にターボ分子ポンプ、又は真空ポンプ、特にターボ分子ポンプの為の回転ユニットに関する。これは、本発明に従い実施される方法によって得られる、又は得られることが可能である。
本発明は更に、真空ポンプ、特にターボ分子ポンプ、または真空ポンプ、特にターボ分子ポンプの為の回転ユニットに関する。これは、少なくとも一つの永久磁石支承部を有し、この支承部は、真空ポンプ又は回転ユニットの回転子及び固定子の反対方向の回転可能な支承の為に形成されており、その際、バランスマグネットの磁場は、永久磁石支承部の漂遊ベクトル磁場の少なくとも一つの成分を、真空ポンプ又は回転ユニットの外の少なくとも一つの参照点において減少させる、及び好ましくは補償するよう形成される、又は変更される。
真空ポンプ又は回転ユニット内、特に固定子のハウジング内には、少なくともその意図される組込み位置に配置されるバランスマグネットへの一つのアクセスチャネルが形成されていることが可能である。その際、アクセスチャネルは、真空ポンプ又は回転ポンプの外から来るレーザー光線によるバランスマグネットの局所的な付勢を許容する。
バランスマグネットは、好ましくは、ローターの軸方向端部に、特に磁石支承部のローター側の永久磁石のリング積層部の上に設けられている。これによって、バランスマグネットはレーザー光線による処理のために、良好にアクセス可能である。
バランスマグネットに対する内容は、多極帯磁部を有する磁気的な中空シリンダーの一部に対しても同様に有効である。多極帯磁部は、バランスマグネットを形成する又は漂遊ベクトル場の減少又は補償に関しその機能を提供するものである。
以下に本発明を添付の図面を参照しつつ例示的に説明する。
真空ポンプの一例の断面図 バランスマグネットの斜視図 バランスマグネットを有する永久磁石支承部の横断面図 変更された永久磁石支承部の横断面図 バランスマグネットを有する別の永久磁石支承部の横断面図 永久磁石支承部のローター側の磁石中空シリンダーの一部に形成されたバランスマグネットを有する更に別の永久磁石支承部の横断面図
図1に示された真空ポンプは、インレットフランジ11によって取り囲まれたポンプインレット10と、図示されていないポンプアウトレット10並びに、ポンプインレット10付近に存在するプロセスガスをポンプアウトレットに搬送するための複数のプロセスガスポンプ段を有する。真空ポンプは、ハウジング64と、ハウジング64内に設けられたローター16を有する。ローターは、回転軸14を中心として回転可能に支承されたローター軸15を有している。
ポンプは、ターボ分子ポンプとして形成されており、そして、互いにシリアルに接続され、ポンプ作用を奏する、ターボ分子的な複数のポンプ段を有する。ポンプ段は、ローター軸15に固定された半径方向の複数のローターディスク66と、これらローターディスク66の間に設けられ、そしてハウジング64内に固定された複数のステーターディスク68を有する。その際、ローターディスク66と隣接するステーターディスク68は、各一つのターボ分子的ポンプ段を形成する。ステーターディスク68は、スペーサーリング70によって互いに所望の軸方向間隔に保持されている。
真空ポンプは、その上、半径方向においれ入れ子式に設けられ、そしてポンプ作用を奏する、互いにシリアルに接続された四つのホルベックポンプ段を有する。ホルベックポンプ段のローターは、ローター軸15と一体に形成されたローターハブ72と、ローターハブ72に固定され、そしてこれによって担持されたシリンダー側面形状の二つのホルベックロータースリーブ74,76を有し、これらホルベックロータースリーブが、回転軸14に対し同軸に向けられ、そして半径方向において入れ子式に接続されている。更に、シリンダー側面形状の二つのホルベックステータースリーブ78,80が設けられている。これらは、同様に回転軸14に同軸に向けられており、そして半径方向において互いに入れ子式に接続されている。第三のホルベックステータースリーブは、ハウジング64の収容部分132によって形成されている。この収容部分は、後述するように、駆動モーター20の収容及び固定の為に使用される。
ホルベックポンプ段のポンプ効果を発する表面は、複数の側面、つまりホルベックロータースリーブ74,76、ホルベックステータースリーブ78,80及び収容部分132の半径方向内側面及び外側面によって形成されている。外側のホルベックステータースリーブ78の半径方向内側面は、半径方向のホルベック間隙82を形成しつつ外側のホルベックロータースリーブ74の半径方向外側面と向き合っており、そしてこれと第一のホルベックポンプ段を形成する。外側のホルベックロータースリーブ74の半径方向内側面は、半径方向のホルベック間隙84を形成しつつ内側のホルベックステータースリーブ80の半径方向外側面と向き合っており、そしてこれと第二のホルベックポンプ段を形成する。内側のホルベックステータースリーブ80の半径方向内側面は、半径方向のホルベック間隙86を形成しつつ内側のホルベックロータースリーブ76の半径方向外側面と向き合っており、そしてこれと第三のホルベックポンプ段を形成する。内側のホルベックロータースリーブ76の半径方向内側面は、半径方向のホルベック間隙87を形成しつつ、収容部分132の半径方向外側面と向き合っており、そしてこれと第四のホルベックポンプ段を形成する。
ホルベックステータースリーブ78,80と収容部分132の上述したポンプ効果を発する表面は、其々、回転軸14の周りをらせん形状に取り囲み軸方向へと推移する複数のホルベック溝を有している。一方、ホルベックロータースリーブ74,76の向き合った表面は、滑らかに形成されており、そして真空ポンプの運転の間、ガスをホルベック溝内で前進させる。
ローター軸15の回転可能な支承の為に、ローラー支承部88が、ポンプアウトレットの領域に、そして永久磁石支承部90がポンプインレット10の領域に設けられている。
ローラー支承部88の領域には、ローター軸15に円すい形のスプラッシュナット92が設けられている。スプラッシュナットは、ローラー支承部88の方に向かって大きくなる外直径を有している。スプラッシュナット92は、運転媒体貯蔵部の少なくとも一つのスキマーと滑り接触している。運転媒体貯蔵部は、複数の互いに積層された吸収性のディスク94を有する。これは、ローラー支承部88の為の運転媒体、例えば潤滑媒体を染み込ませられている。真空ポンプの運転中は、運転媒体は、毛細管効果によって運転媒体貯蔵部からスキマーを介してスプラッシュナット92へと伝達され、そしてその後、遠心力によってスプラッシュナット92に沿ってスプラッシュナット92の大きくなる外直径の方向へとローラー支承部88に向かって搬送され、そこで例えば潤滑機能を発揮する。ローラー支承部88と運転媒体貯蔵部は、真空ポンプの槽形状のインサート96とカバー要素98によって囲まれている。
永久磁石支承部は、ローター側の支承半部100とステーター側の支承半部102を有している。これらは、各一つのリング積層部(軸方向に互いに積層された永久磁石のリング104又は106からなる)を有する。マグネットリング104、106は、互いに半径方向の支承間隙108を形成しつつ向き合っており、その際、ローター側の永久磁石リング104は半径方向外側、そしてステーター側のマグネットリング106は半径方向内側に設けられている。支承間隙108内に存在する磁場は、マグネットリング104,106の間の反発力を引き起こす。これらは、ローター軸15の半径方向の支承を行う。
ローター側のマグネットリング104は、ローター軸のキャリア担持部110によって担持されている。これは、マグネットリング104を半径方向外側で取り囲んでいる。ステーター側のマグネットリングは、ステーター側のキャリア担持部分112によって担持されており、これは、マグネットリング106を通って延在し、そしてハウジング64の半径方向の支柱114に懸架されている。回転軸14に対して平行に、ローター側のマグネットリング104は、一方の方向ではキャリア担持部分110と連結されたカバー要素116によって、及び、他の方向では、キャリア担持部分110の半径方向に突き出したショルダー部分によって固定されている。ステーター側のマグネットリング106は、キャリア担持部分112と接続された固定リング118、及び固定リング118とマグネットリング106の間に設けられたバランス要素120通る一方の方向に、及びキャリア担持部分112と接続されたサポートリング122を通る他方の方向に固定されている。
磁石支承部の内部には、緊急用又は安全用支承部124が設けられている。これは、真空ポンプの通常の運転では非接触で空転し、そしてローター16がステーターに対して過剰に半径方向に変位した際に初めて介入するに至り、ローター16の為の半径方向のストッパーを形成する。これは、ローター側の構造がステーター側の構造と衝突するのを防止する。安全用支承部124は、非潤滑式のローラーローラー支承部として形成され、そしてローター16及び/又はステーターと半径方向の間隙を形成する。この間隙は、安全用支承部124が通常のポンプ運転中に介入させない。安全用支承部124が介入する半径方向の変位は、安全用支承部124が真空ポンプの通常の運転中に介入しないよう十分大きく寸法どられており、そして同時に、ローター側の構造がステーター側の構造と衝突することがあらゆる状況で防止されるよう十分小さく寸法どられている。
真空ポンプは、ローター16の回転駆動の為の駆動モーター20を有している。駆動モーター20は、コア38を有するモーターステーター22と、図1には簡略的のみ表された一または複数のコイル42を有する。これらは、コア38の半径方向内側面に設けられたコア38の複数の溝内に固定されている。
駆動モーター20のアンカーは、ローター16によって形成されている。そのローター軸15は、モーターステーター22を通って延在している。モーターステーター22を通って延在するローター軸15の部分には、半径方向外側に永久磁石装置128が固定されている。モーターステーター22と、モーターステーター22を通って延在するローター16の部分の間には、中間空間24が設けられている。これは、半径方向のモーター間隙を有し、これを介してモーターステーター22と永久磁石装置128が駆動トルクの伝達の為に磁気的に影響している。
永久磁石装置128は、ローター軸15に差し込まれた固定スリーブ126によって軸方向でローター軸15に固定されている。カプセル部130が永久磁石装置128をその半径方向外側において取り囲み、そしてこれを中間空間24に対してシールしている。
モーターステーター22は、ハウジングハウジング64内に、ハウジング固定の収容部分132によって固定されている。これは、モーターステーター22を半径方向外側で取り囲んでおり、そしてモーターステーター22を半径方向及び軸方向において支持している。収容部分132は、ローターハブ72と共にモーター室18を画成している。この中に駆動モーター20が収容されている。
モーター室18は、中間空間24の一方の側に設けられ、そして内側に位置する第四のホルベックポンプ段とガスを導くよう接続されたインレット28と、中間空間24の反対の側に設けられ、そしてポンプアウトレットとガスを導くよう接続されたアウトレットを有している。
モーターステーター22のコア38は、その半径方向外側、図1の左側に示された領域内に、空所部34を有する。この空所部は、収容部分132の隣接する領域と共にチャネル32を形成する。このチャネルを通してモーター室18内に搬送されるプロセスガスが中間空間24を通過しインレット28からアウトレットへと搬送可能である。
プロセスガスがポンプインレット10からポンプアウトレットへと至るガス経路は、図1において矢印26によって見ることができる。プロセスガスは、ポンプインレット10から出発し、まず順番にターボ分子的ポンプ段を、そしてその後、順番に四つのホルベックポンプ段を通って搬送される。第四のホルベックポンプ段から流出するガスは、モーター室18内へと至り、そしてモーター室18のインレットからチャネル32を通って図示されていないモーター室18のアウトレットへ、そして図示されていないポンプアウトレットへと搬送される。
図1の真空ポンプにおいては、永久磁石支承部90が、真空ポンプの外側の漂遊ベクトル磁場(独語:magnetische Streuvektorfeld)を発生することができる。これは、特におのずから、支承部90を形成するマグネットリング104,106の永久磁石の特性の不足する完全性に由来する。漂遊ベクトル磁場は、多くの適用事例において望まれていな可能性がある、及び/又は実施すべきプロセス又は計測に阻害的に作用する可能性がある。
図1の真空ポンプの為に、回転軸14に沿って推移するz軸、右へz軸に垂直に推移する極軸(r軸)を有する円筒座標系が取られることが可能である。これに対して、公知の方法で、極座標又は方位学座標φが定義されている。これによって以下に、ローター16の角度位置もまた示されている。z軸に関して座標系の始点は、例えばインレット10の少し上に記入されているように、基本的に任意の高さで回転軸に14に沿って位置していることが可能である。
漂遊ベクトル磁場の減少又は好ましくは補償の為に、真空ポンプの外側の参照点Pにおいて、漂遊ベクトル場の少なくとも一つの成分(例えば半径方向成分Krのようなもの)が、例えば磁場計測装置によって計測される。参照点は、任意に選択されていることが可能である。好ましくは、参照点Pは、一つの適用事例においては、真空ポンプの漂遊磁場が阻害的に影響される箇所に相当するよう選択される。
特に成分Krの値は、測定され、その際、例えば外側に向けられた半径方向の成分Krが、正の符号を有し、そして内側に向けられた半径方向の成分Krが負の符号を有する。
引き続いて、図2に示されたバランスマグネット300の磁場M(これは図1には示されていない)が、測定された成分Krが減少される、又は好ましくは補償されるように長期にわたって変更される。特に、成分Krの測定が、回転する真空ポンプにおいて実施されることが意図されている。よって参照点Pにおいて、成分Kr(φ)の為の関数が決定されることが可能である。この関数は、ローター16の角度位置に応じて、つまり方位学的な角度φに応じて成分の符号を有する値を、回転軸14を中心としたローター16の完全な周回に少なくともわたって、つまり0度から360度のφに対して与える。関数Kr(φ)は、その際、連続的な関数または個々の点に関する関数であることが可能である。この場合、関数値は、いくつかの角度位置のみに対して計測される。関数Kr(φ)は、よって、ローター16の角度位置に応じて成分の推移(値及び方向)を反映している。
バランスマグネット30の磁場Mは、磁石300の外側のあらゆる箇所において半径方向の成分mr、軸方向の成分mz及び方位学的な成分を有している。方位学的な成分が無視されるとき、磁石300の外側の箇所における磁場Mは、図2に例示的に示されているように、当該箇所における半径方向の成分mrと軸方向の成分mzのベクトル総和に相当する。図2において記入された角度αは、当該箇所におけるz軸に関する磁化ベクトルMの角度傾斜又は傾斜位置を表す。
バランスマグネット300においては、方位学的な角度φに応じて磁場Mが変化する。これは詳しく言うと、
バランスマグネット300がその意図されている組込み状態で真空ポンプ内に組み込まれているとき、参照点におけるその半径方向の成分mr(φ)が、少なくとも基本的に値ついて同じであり、そして方向について成分Kr(φ)と反対である、つまり0度から360度のφに対してmr(φ)≒−Kr(φ)であるよう変化する。よって、バランスマグネット300の変更された磁場M(φ)によって、参照点における成分Kr(φ)が少なくとも基本的に、ローター16の全ての角度位置において補償されることが可能である。
関数Kr(φ)(減少されるべき、又は補償されるべき永久磁石支承部90の漂遊磁場に関する)は、直接真空ポンプにおいて、又は代替的に適当に形成されたテスト位置において計測されることが可能である。真空ポンプにおいて直接計測することは、漂遊磁場に対する真空ポンプの他の部材や駆動モーター20の永久磁石装置128の貢献も共に計測されることが可能であるという点で有利である。関数Kr(φ)は、よって、バランスマグネット300の変化した磁場M(φ)によって同様に減少される、又は補償されるこれら関与分を含んでいる。
その上、計測結果は、参照点Pにおける成分Kr(φ)の少なくとも近似的な補償において、真空ポンプの外側の漂遊ベクトル場の成分が、参照点Pの他の箇所においても減少される、又は場合によっては補償されさえするということを示す。
上述した実施形に相応して、バランスマグネット300がまず処理されることが可能である。その磁場が上述した方法で変更された後、バランスマグネット300は真空ポンプ内に組み込まれることが可能である(図1には図示せず)。図2に示すように、バランスマグネット300は、好ましくはリングマグネットとして形成されている。
図1の真空ポンプの永久磁石支承部90は、(図3に示されているよういに)転成(逆転)されることが可能である。その際、上述の実施形に相応して変更された磁場を有するバランスマグネット300が、永久支承部90のマグネットリング104の下側、ローター16の側方に設けられていることが可能である。バランスマグネット300は、支承部90の中央の領域、または上方の領域90にも設けられていることが可能である。バランスマグネット300は、よってマグネットリング104の間、又はマグネットリング104の上にも設けられていることが可能である。その上、ステーター側では、永久支承部90のマグネットリング106の下と、バランスマグネット300の半径方向内側にも、非磁性のスペースホルダー302が設けられていることが可能である。バランスンマグネット300を永久磁石支承部90内の追加的な磁石として使用することにより、真空ポンプにおいても、漂遊ベクトル場の半径方向の成分、特に参照点において計測されるものが、回転するローター16において減少され、または理想的には、少なくとも近似的に補償されることが可能である。これによって真空ポンプが、低い漂遊磁場を前提とする適用分野の為にも使用されることが可能である。別のマグネットリングが、軸方向の漂遊ベクトル場成分の減少の為に使用されることが可能である。その上、方位学的な漂遊ベクトル場成分の減少の為に別のマグネットリングが使用されることが可能である。
図3において個々のマグネットリング300、104及び106が象徴する長方形内には、複数の矢印が記入される。これらは、各リングマグネットの為に例示的にその磁化方向を示す。
図1の真空ポンプにおいては、永久磁石支承部90の領域が、図4に示されているように、転成(逆転)されていることが可能である。バランスマグネット300は、軸方向外側に位置するリングマグネットとしてマグネットリング104の上、ローター側に設けられている。バランスマグネット300の半径方向内側には、ステーター側にスペースホルダー302が設けられている。その上、永久磁石支承部90のステーター側のハウジング部材504内には、シリンダー状のチャネル506が形成されている。バランスマグネット300の、チャネル506の出口506aの後方に位置する領域507は、レーザー510から発せられ、そしてチャネル506を通って導かれるレーザー光線508を付勢される。
レーザー510は、高出力レーザーであることが可能である。そのレーザー光線508は、領域507を局所的に、当該領域が照射の期間に応じてその帯磁を少なくとも部分的に失うという温度に加熱するのに十分である。レーザー光線508による領域507の付勢によって、バランスマグネット300の磁場は長期にわたって変更されることが可能である。その回転軸14を中心としたローター16の回転によって、ローター16の角度位置に応じて、レーザー光線にさらされることが可能である領域が変化する。
好ましくは、少なくとも一つの成分、バランスマグネット300を含め、例えば永久磁石支承部90の漂遊磁場の半径方向成分Kr(φ)が、参照点Pにおいてローター16の角度位置に応じて、つまり方位学上の角度φに応じて決定される。方位学上の角度φに応じる、磁場M(φ)の関数、または磁場M(φ)の半径方向の成分の少なくとも一つの関数が、その上、バランスマグネット300の為に組込みの前に支承部90内で決定されるべきである。
関数Kr(φ)とM(φ)に基づいて、バランスマグネットの処理の為のレーザー510の制御部の為の処理関数が決定されることが可能である。関数Kr(φ)とM(φ)と、経験により獲得されるデータに基づいて、例えばパラメーターが演算されることが可能である。これらは、どのような出力及び期間で、光線508が、所定の角度位置φでチャネル出口506の後方に位置する領域507上に調整されれば、磁場M(φ)は、その半径方向の成分mr(φ)が少なくとも近似的に半径方向の成分Kr(φ)の補償を行うことを示す。
バランスマグネット300は、図4のバリエーションにおいて、磁場の変更の為にその組込位置で処理されることが可能である。代替として、又は補足的に、バランスマグネット300は、支承部90の外側でも処理されることが可能である。その磁場を所望の方法で変更する為である。特に、磁石300の形状は、材料離脱によって変更されることも可能である。
上述した例においては、バランスマグネット300として、追加的なマグネットリングが、永久磁石支承部90のリングマグネット104,106に対して追加される。追加的なバランスマグネット300が使用されず、既に存在する永久磁石支承部90のリングマグネット104,106の内の一つが使用され、そして相応する方法で処理されることも意図され得る。
好ましくは、漂遊ベクトル磁場の各成分の減少又は補償の為に、追加的なバランスマグネット300が使用されることが意図されている。漂遊ベクトル磁場の変形方向の成分の減少又は補償の為に、よって、漂遊ベクトル場の軸方向の成分の減少または補償の為とは違うバランスマグネットが使用される。
図5は、別の永久磁石支承部601の横断面図を示す。これは、ローター側の磁気的中空シリンダー603とステーター側の磁気的中空シリンダー605を有する。各シリンダー603,605は、多極帯磁部を有する。つまり、各中空シリンダー603,605は、互いに隣接する部分607,609が、少なくとも一つの基本的に反対の磁極方向を有するよう、回転軸14に関して軸方向において互いに連続する複数の部分607,609を有する。よって、磁化方向は、隣接する部分607、609内において、少なくとも近似的に反対方向に推移する。
図5において矢印によって表されているように、例えば部分607が、回転軸14に沿った方向に延在する磁極方向を有することが可能である一方で、部分609が、回転軸14に沿った反対の方向に延在する磁極方向を有することが可能である。
図5の拡大部分に表されているように、矢印はS極SからN極Nへと推移すべきであり、その際矢印の先端は、N極の方向に向いている。磁極方向の概念は、よって、磁気的な中空シリンダー603,605の各部分607.609における磁石のN極N又は磁石のS極Sの向き又は状態を示す。磁極方向は、よって磁石のS極Sから出発して磁石のN極に向かう直線が延在する方向として定義される。
図5に表された磁石支承部601は、真空ポンプ内において、例えば図1に表されているように使用されることが可能である。ローター側の中空シリンダー603は、その際、ローター側のマグネットリング104の少なくとも一部の代替として使用されることが可能である。これに相応して、ステーター側の中空シリンダー605も同様に、ステーター側のマグネットリング106の少なくとも一部の代替として使用されることが可能である。ステーター側の中空シリンダー605は、その際、図5に表されているように、真空ポンプ内で、ローター側の中空シリンダー603の内部及びこれに対して同軸に設けられている。
図示されていないバリエーションにおいては、磁石支承部601がステーター側又はローター側のみに磁石の中空シリンダー603,605を有する一方で、中空シリンダーの無い方の側には従来のマグネットリングが使用される。
さらに図5が示すように、ローター側では、中空シリンダー603の軸方向端部に、バランスマグネット300が設けられている。これは、上述したように、少なくとも一つの参照点における漂遊ベクトル場の少なくとも一つの成分の減少のため、又は好ましくは補償の為に設けられている。ステーター側には、半径方向においてバランスマグネット300の内部に、非磁性のリング611がスペースホルダーとして設けられていることが可能である。
図6は、更に別のA級磁石支承部701の横断面図を示す。これは、ローター側の磁石の中空シリンダー703とステーター側の磁石の中空シリンダー705を有する。各中空シリンダー703、705は、互いに隣接する部分707,709が少なくとも一つの基本的に反対の磁極方向を有するよう、回転軸14に関して軸方向に互いに連続する複数の部分707,709を有する。
図5のバリエーションと異なり、バランスマグネット300は、独立したマグネットリングとして設けられておらず、ローター側の中空シリンダー703の中に統合されている。ローター側の中空シリンダー703の軸方向端部に位置する部分は、これがバランスマグネット300を形成する、又はその機能を担うよう磁化されている。ステーター側の中空シリンダー705の半径方向内側に位置する部分711は、磁化されていないことが可能である。代替として、非磁性のリングのこの領域がプレースホルダーとして形成されることが可能である(図示せず)。
10 ポンプインレット
11 インレットフランジ
14 回転軸
15 ローター軸
16 ローター
18 モーター室
20 駆動モーター
22 モーターステーター
24 中間空間
26 矢印、ガス経路
28 インレット
32 チャネル
34 空所部
38 コア
42 コイル
64 ハウジング
66 ローターディスク
68 ステーターディスク
70 スペーサーリング
72 ローターハブ
74,76 ホルベックロータースリーブ
78,80 ホルベックステータースリーブ
82,84,86,87 ホルベック間隙
88 ローラー支承部
90 永久磁石支承部
92 スプラッシュナット
94 吸収性のディスク
96 槽形状のインサート
98 カバー要素
100 ローター側の支承半部
102 ステーター側の支承半部
104,106 マグネットリング
108 支承間隙
110,112 キャリア担持部分
114 支柱
116 カバー要素
118 固定リング
120 バランス要素
122 サポートリング
124 安全用支承部
126 固定スリーブ
128 永久磁石装置
130 カプセル部
132 収容部分
200 座標系
300 バランスマグネット
302 スペースホルダーリング
504 ステーター側のハウジング部材
506 アクセスチャネル
506a チャネル出口
507 領域
508 レーザー光線
510 レーザー
601,701 永久磁石支承部
603,703 中空シリンダー
605,705 中空シリンダー
607,707 部分
609,709 部分
611 リング
711 部分
P 参照点
Kr 成分
M 磁場
mr 半径方向の成分
mz 半径方向の成分
φ 方位学上の角度
α 角度傾斜

Claims (18)

  1. 真空ポンプ、又は真空ポンプの回転ユニットの漂遊ベクトル磁場の減少の為の方法であって、その際、漂遊ベクトル磁場が、少なくとも部分的に少なくとも一つの永久磁石支承部(90,601,701)によって発生され、この永久磁石支承部が、真空ポンプまたは回転ユニットのローター(16)とステーターの反対方向に回転可能な支承の為に形成されており、
    その際、漂遊ベクトル場の少なくとも一つの成分(Kr)が,少なくとも参照点(P)において決定され、そして、
    バランスマグネット(300)の磁場(M)は、これが漂遊ベクトル場の成分(Kr)を少なくとも参照点(P)において減少する、又は補償するよう選択される、又は長期にわたって変更されることを特徴とする方法。
  2. 参照点(P)において、漂遊ベクトル場の成分(Kr)の関数が、永久磁石支承部(90,601,701)の、回転軸(14)を中心として回転するローター側の部材において、永久磁石支承部(90,601,701)のローター側の部材の角度位置に応じて、回転軸(14)を中心とした永久磁石支承部(90,601,701)のローター側の部材の少なくとも一つの完全な周回に対して計測されること、及び、バランスマグネット(300)の磁場(M)は,これが特にバランスマグネットの為に設けられた組込位置において、永久支承部(90,601,701)のローター側の部材の角度位置によらず、参照点において計測可能な漂遊ベクトル場の成分(Kr)を減少させるか、又は少なくとも近似的に補償するように、及び/又は、これが特にバランスマグネットの為に設けられた組込位置において、永久支承部(90,601,701)のローター側の部材の角度位置によらず、成分(Kr)の、少なくとも参照点(P)において計測可能な、時間的に変化する部分を減少させるか、又は補償するように変更されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 各漂遊ベクトル場成分に対して、其々、少なくとも一つのバランスマグネット(300)が、この漂遊ベクトル場成分の強度の減少又は補償の為に使用されることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
  4. 磁石支承部(90)が、リングマグネット(104,106)の複数の対から形成され、又はリングマグネット(104,106)の複数の対を有し、その際、其々、一つの対の一方のリングマグネット(106)がステーターに、そして当該対の他方のリングマグネット(104)がローターに設けられていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
  5. バランスマグネットが、複数のリングマグネット対のうちの一対のリングマグネット(104,106)であることを特徴とする請求項4に記載の方法。
  6. バランスマグネット(300)が、永久磁石支承部(90)のマグネット(104,106)に対して追加的に設けられる永久磁石であることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
  7. バランスマグネット(300)が、リングマグネットとして形成されている、及び/又はローター(16)に設けられていることを特徴とする請求項6に記載の方法。
  8. 永久磁石支承部(601,701)が少なくとも一つの磁気的中空シリンダー(603,605,703,705)を有し、この中空シリンダーが、軸方向において連続する二以上の部分(607,609,707,709)を有し、その際、互いに隣接する部分(607,609,707,709)が、少なくとも基本的に反対の磁極方向を有し、そしてその際、バランスマグネット(300)が、中空シリンダー(603,605,703,705)に対して独立したリングマグネットから形成されることを特徴とする請求項1からのいずれか一項に記載の方法。
  9. 永久磁石支承部(601,701)が少なくとも一つの磁気的中空シリンダー(603,605,703,705)を有し、この中空シリンダーが、軸方向において連続する二以上の部分(607,609,707,709)を有し、その際、互いに隣接する部分(607,609,707,709)が、少なくとも基本的に反対の磁極方向を有し、そしてその際、バランスマグネット(300)が、中空シリンダー(603,605,703,705)の部分内に形成されているか、又は形成されることを特徴とする請求項1からのいずれか一項に記載の方法。
  10. バランスマグネット(300)の磁場(M)が、形状の局所的な変更によって、特に材料の局所的な除去によって、及び/又は材料特有の永久磁石特性の局所的変更によって、特に少なくとも部分的な局所的脱磁化によって変更されることを特徴とする請求項1からのいずれか一項に記載の方法。
  11. 成分(Kr)の関数に基づいて、特に少なくとも一つのレーザー(510)を有する、処理装置の制御部の為の処理関数が決定されること、処理関数内に、バランスマグネット(300)の形状、及び/又はその材料特有の永久磁石の特性がどのように変更されるべきか特定されていること、及びバランスマグネット(300)の形状及び/又は材料特有の永久磁石の特性を処理するために、処理装置が、処理関数に基づいて制御されることを特徴とする請求項2から10のいずれか一項に記載の方法。
  12. バランスマグネット(300)として、永久磁石、特にリングマグネットが提供され、これが、減少すべき又は補償すべき漂遊ベクトル場成分(Kr)において明かな磁性を有することを特徴とする請求項1から11のいずれか一項に記載の方法。
  13. バランスマグネット(300)が、真空ポンプ内又は回転ユニット内のその組込位置において処理されるか、又はまず処理され、そして処理の後にその組込位置に配置されることを特徴とする請求項1から12のいずれか一項に記載の方法。
  14. 請求項1から13のいずれか一項に記載の方法によって得られる、又は得られ得る真空ポンプ、又は真空ポンプの為の回転ユニット。
  15. 真空ポンプ、又は真空ポンプの為の回転ユニットであって、これが、ローター(16)及びステーター及び永久磁石支承部(90,601,701)を有し、これが、ローター(16)及びステーターの反対の回転可能な支承の為に形成されており、
    その際、バランスマグネット(300)の磁場(M)が、真空ポンプ又は回転ユニットの外側の参照点(P)における、永久磁石支承部(90,601,701)の漂遊ベクトル磁場の少なくとも一つの成分(Kr)を減少させる、又は補償するよう形成されている、又は変更されていることを特徴とする真空ポンプ。
  16. 真空ポンプ内、又は回転ユニット内、特に永久磁石支承部のハウジング部材(504)内に、バランスマグネット(300)を局所的にレーザー光線により付勢するために、その意図される組込位置に設けられたバランスマグネット(300)への少なくとも一つのアクセスチャネル(506)が形成されていることを特徴とする請求項14または15に記載の真空ポンプ。
  17. バランスマグネット(300)が、ローター(16)の軸方向の端部に、特に永久磁石支承部(90)のローター側の永久磁石のリング積層部の上に設けられている、
    及び/又は、
    永久磁石支承部(601,701)が少なくとも一つの磁気的中空シリンダー(603,606,703,705)を有し、これが軸方向に連続する二以上の部分(607,609,707,709)を有し、その際、互いに隣接する部分(607.609.707.709)が少なくとも基本的に反対の磁極方向を有し、そしてその際、バランスマグネット(300)が、中空シリンダー(603,605,703,705)に対し独立したリングマグネットにより形成されることを特徴とする請求項14から16のいずれか一項に記載の真空ポンプ。
  18. バランスマグネット(300)が、ローター(16)の軸方向の端部に、特に永久磁石支承部(90)のローター側の永久磁石のリング積層部の上に設けられている、
    及び/又は、
    永久磁石支承部(601,701)が少なくとも一つの磁気的中空シリンダー(603,606,703,705)を有し、これが軸方向に連続する二以上の部分(607,609,707,709)を有し、その際、互いに隣接する部分(607.609.707.709)が少なくとも基本的に反対の磁極方向を有し、そしてその際、バランスマグネット(300)が、中空シリンダー(603,605,703,705)内の一部に形成されていることを特徴とする請求項14から16のいずれか一項に記載の真空ポンプ。
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