JPH01260301A - Position detector for magnetic bearing - Google Patents

Position detector for magnetic bearing

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JPH01260301A
JPH01260301A JP63088509A JP8850988A JPH01260301A JP H01260301 A JPH01260301 A JP H01260301A JP 63088509 A JP63088509 A JP 63088509A JP 8850988 A JP8850988 A JP 8850988A JP H01260301 A JPH01260301 A JP H01260301A
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rotor
magnetic
gap
yoke
detection device
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Tsuguto Nakaseki
嗣人 中関
Yuji Yada
雄司 矢田
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NTN Corp
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NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00Engines or pumps
    • F16C2360/44Centrifugal pumps
    • F16C2360/45Turbo-molecular pumps

Abstract

PURPOSE:To detect the floating position of a rotor noncontactingly, by detecting a change in magnetic resistance generated by the movement of the rotor in the radial direction thereof by a Hall element. CONSTITUTION:The magnetic flux 511 forms a magnetic circuit A directly passing through a Hall element 521 from a yoke 501 to a return to the perma nent magnet 511 through a yoke 505 and a magnetic circuit B passing through an aluminum case 7 from the yoke 501 to reach a magnetic ring 12 and again passing through the aluminum case 7 to return to the yoke 505. The Hall ele ment 521 outputs the voltage corresponding to the magnetic flux passing through the magnetic circuit A. That is, the magnitude of magnetic resistance can be detected according to the size of the gap delta between the magnetic ring 12 and the aluminum case 7 by the Hall element 521. By controlling electromagnets 3, 4 for a magnetic bearing on the basis of the detection output, the gap deltacan be kept at a predetermined value.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は磁気軸受用位置検出装置に関し、たとえば真
空中でロータを磁気軸受で磁気浮上させて支持する超真
空用スピンドルなどにおいて、磁気軸受による磁気浮上
の位置を非接触で検出するような磁気軸受用位置検出装
置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a position detection device for a magnetic bearing. The present invention relates to a magnetic bearing position detection device that detects the position of magnetic levitation in a non-contact manner.

[従来の技術] ターボ分子ポンプは転がり軸受により支持したスピンド
ル軸に数段ないし士数段のタービン翼を取付け、これを
致方rpmで回転させて、超高真空を得るものである。
[Prior Art] A turbo-molecular pump has several or several stages of turbine blades attached to a spindle shaft supported by rolling bearings, and is rotated at a constant rpm to obtain an ultra-high vacuum.

このようなターボ分子ポンプは最近では半導体製造装置
に用いられるようになってきている。この用途では、半
導体のウニ11表面の処理のために、各種の微量ガスを
流す必要があり、そのため、中真空から高真空までの幅
広い真空条件で作動可能なポンプが要求されている。
Such turbomolecular pumps have recently come to be used in semiconductor manufacturing equipment. In this application, it is necessary to flow various trace gases to treat the surface of the semiconductor sea urchin 11, and therefore a pump that can operate under a wide range of vacuum conditions from medium vacuum to high vacuum is required.

第5図は最近のターボ分子ポンプの一例を示す断面図で
あり、第6図はターボ分子ポンプに内蔵されている位置
センサの一例を示す図である。
FIG. 5 is a sectional view showing an example of a recent turbo-molecular pump, and FIG. 6 is a diagram showing an example of a position sensor built into the turbo-molecular pump.

まず、第5図および第6図を参照して、ターボ分子ポン
プについて説明する。第5図において、ターボ分子ポン
プはケースで覆われており、このケースは内ケース31
と下部外ケース32および上部外ケース33から構成さ
れている。内ケース31は上下端が閉鎖された内部中空
に形成され、周壁の中間外周にはフランジ34と下部に
配線用通路35が形成されている。
First, a turbo molecular pump will be explained with reference to FIGS. 5 and 6. In FIG. 5, the turbomolecular pump is covered with a case, and this case includes an inner case 31.
, a lower outer case 32 and an upper outer case 33. The inner case 31 is formed as a hollow interior with closed upper and lower ends, and a flange 34 is formed in the middle outer periphery of the peripheral wall and a wiring passage 35 is formed in the lower part.

内ケース31の内部には、スピンドル軸36と、このス
ピンドル軸36を支持する上部ラジアル磁気軸受37.
下部ラジアル磁気軸受38.スラスト磁気軸受39と、
上部ラジアル磁気軸受37゜下部ラジアル磁気軸受38
による磁気浮上の位置を検出するためのラジアル位置セ
ンサ40,41と、スピンドル軸36を回転させるため
のモータ42が収納されている。また、内ケース31の
上下端部には、非常用ドライベアリング43.44が取
付けられ、内ケース31の下部にはスラスト磁気軸受3
9による磁気浮上の位置を検出するためのスラスト位置
センサ45が設けられている。
Inside the inner case 31 are a spindle shaft 36 and an upper radial magnetic bearing 37 that supports the spindle shaft 36.
Lower radial magnetic bearing 38. a thrust magnetic bearing 39;
Upper radial magnetic bearing 37° Lower radial magnetic bearing 38
Radial position sensors 40 and 41 for detecting the position of magnetic levitation by the spindle shaft 36 and a motor 42 for rotating the spindle shaft 36 are housed. Furthermore, emergency dry bearings 43 and 44 are attached to the upper and lower ends of the inner case 31, and thrust magnetic bearings 3 are attached to the lower part of the inner case 31.
A thrust position sensor 45 is provided for detecting the position of magnetic levitation by 9.

内ケース31から突出するスピンドル軸36の上端には
、外周に動翼46が設けられたフィンロータ47が着脱
自在に固定され、フィンロータ47の筒状部48の外周
には低真空を発生させるためのねじ溝49が設けられて
いる。
A fin rotor 47 having moving blades 46 on its outer periphery is detachably fixed to the upper end of the spindle shaft 36 protruding from the inner case 31, and a low vacuum is generated on the outer periphery of the cylindrical portion 48 of the fin rotor 47. A thread groove 49 is provided for this purpose.

下部外ケース32は内ケース31の下半部が嵌合する上
面開口上に形成され、周壁の下部には電力導入端子50
と非反応性ガスの導入孔51とが設けられる。周壁の上
部に設けられた排気孔52は内ケース31のフランジ3
4に設けられた通路53と連通し、外部に排気口フラン
ジ54が設けられている。
The lower outer case 32 is formed on the upper opening into which the lower half of the inner case 31 fits, and has a power introduction terminal 50 at the lower part of the peripheral wall.
and a non-reactive gas introduction hole 51 are provided. The exhaust hole 52 provided in the upper part of the peripheral wall is connected to the flange 3 of the inner case 31.
4, and an exhaust port flange 54 is provided on the outside.

下部外ケース32の内部は、電力導入部に接続されてい
る空間55と排気孔52とは内ケース31と下部外ケー
ス32の嵌合面間において、内ケース31に外嵌するよ
うに組込まれた0リング56によってシールされている
。導入孔51から空間55内に供給された非反応性ガス
は、内ケース31の下部に設けられた通過孔57および
配線用通路35から内ケース31の内部に流入して充満
し、内ケース31の上部ドライベアリング43の間隙を
通過して流出した非反応性ガスはフィンロータ47の筒
状部48と内ケース31の環状空間を通り、筒状部48
の下端に設けられた絞り部58を経て排気孔52に流出
する。
Inside the lower outer case 32, a space 55 connected to the power introduction part and the exhaust hole 52 are installed between the fitting surfaces of the inner case 31 and the lower outer case 32 so as to fit externally into the inner case 31. It is sealed by an O-ring 56. The non-reactive gas supplied into the space 55 from the introduction hole 51 flows into the inside of the inner case 31 from the passage hole 57 provided at the lower part of the inner case 31 and the wiring passage 35 and fills the inside of the inner case 31. The non-reactive gas flowing out through the gap of the upper dry bearing 43 passes through the cylindrical part 48 of the fin rotor 47 and the annular space of the inner case 31, and flows into the cylindrical part 48.
The air flows out into the exhaust hole 52 through a constriction portion 58 provided at the lower end of the exhaust hole 52 .

なお、上述の絞り部58は、筒状部48の下端内径部の
直径を小さくすることにより効果を得ているが、内ケー
ス31の外径部を大きくすることにより構成することも
可能である。
Although the above-mentioned constricted portion 58 is effective by reducing the diameter of the inner diameter portion of the lower end of the cylindrical portion 48, it can also be constructed by increasing the outer diameter portion of the inner case 31. .

上部外ケース33は筒状に形成され、その下端は下部外
ケース32上の筒壁32aに外嵌し、この嵌合部分が0
リング59でシールされるとともに、内周面には動翼4
6と対向する静翼60とねじ溝49に対向するステータ
61とが取付けられている。フィンロータ47における
スピンドル軸36への取付部分には、リング状の切込6
2が設けられている。この切込62はフィンロータ47
の回転によってフィンロータ47に遠心力が働き、その
結果フィンロータ取付部が膨張し、テーバ部に間隙がで
きるのを防止するために設けられたものであって、リン
グ状の切込62の底部に応力集中を緩和するために適当
なアールが設けられている。
The upper outer case 33 is formed into a cylindrical shape, and its lower end is externally fitted into the cylindrical wall 32a on the lower outer case 32, and this fitting portion is
It is sealed with a ring 59, and the rotor blade 4 is provided on the inner peripheral surface.
A stator blade 60 facing the stator blade 6 and a stator 61 facing the thread groove 49 are attached. A ring-shaped notch 6 is formed in the fin rotor 47 at the attachment part to the spindle shaft 36.
2 is provided. This notch 62 is the fin rotor 47
This is provided to prevent a centrifugal force from acting on the fin rotor 47 due to the rotation of the fin rotor 47, which causes the fin rotor mounting portion to expand and a gap from forming in the taper portion. An appropriate radius is provided to alleviate stress concentration.

[発明が解決しようとする課題] とこで、第5図に示したラジアル位置センサ40はスピ
ンドル軸36の回転軸変位を非接触で検出する必要があ
る。このために、ラジアル位置センサ40として、第6
図に示すような渦電流式位置検出装置400が用いられ
る。この渦電流式位置検出装置400は絶縁被覆銅細線
401を樹脂の芯に数回ないし数千回リング状に巻回し
てコイルを形成し、その外周部を樹脂モールドして構成
したものである。ところが、高真空中において、このよ
うな渦電流式位置検出装置400を用いると、モールド
樹脂からガスなどが発生するおそれがある。このために
、コイルをステンレスバイブで被覆するなどの対策が必
要となる。しかし、ステンレスバイブでコイルを被覆す
ると、全体が太くなってしまい、細くするためにはコイ
ルの巻数を減らさなければならない。ところが、コイル
の巻数を少なくすると、一定負荷に対してコイル電流が
増加するため、電源容量が一定の場合に、磁気軸受の負
荷容量が小さくなってしまうという聞届点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] The radial position sensor 40 shown in FIG. 5 needs to detect displacement of the rotation axis of the spindle shaft 36 in a non-contact manner. For this purpose, a sixth radial position sensor 40 is used.
An eddy current position detection device 400 as shown in the figure is used. This eddy current position detection device 400 is constructed by winding an insulated thin copper wire 401 around a resin core several times to several thousand times in a ring shape to form a coil, and molding the outer periphery of the coil with resin. However, if such an eddy current position detection device 400 is used in a high vacuum, there is a risk that gas or the like will be generated from the mold resin. For this reason, it is necessary to take measures such as covering the coil with a stainless steel vibrator. However, when the coil is coated with a stainless steel vibrator, the whole becomes thicker, and in order to make it thinner, the number of turns of the coil must be reduced. However, when the number of turns of the coil is reduced, the coil current increases for a constant load, so there has been a problem that the load capacity of the magnetic bearing becomes small when the power supply capacity is constant.

それゆえに、この発明の主たる目的は、渦電流によるこ
となく、永久磁石によって作られた磁気ループの磁束密
度変化を利用して磁気浮上の位置を検出し得る磁気軸受
用位置検出装置を提供することである。
Therefore, the main object of the present invention is to provide a position detection device for a magnetic bearing that can detect the position of magnetic levitation by using changes in magnetic flux density of a magnetic loop made by permanent magnets, without using eddy currents. It is.

[課題を解決するための具体的な手段]請求項1項に係
る発明は、外径面が密閉用の絶縁部材で覆われ、電磁石
を備えたスピンドルの固定軸に対し、その周囲を回転す
る磁性体からなるロータを磁気的に支持させるものにお
いて、磁気支持によるロータとスピンドル固定軸間の隙
間を非接触で検出するための磁気軸受用位置検出装置で
あって、スピンドル軸に固着され、それぞれが所定の隙
間を有して対向するように設けられた1対のヨークと、
ヨークのスピンドル軸中心側の隙間に設けられる永久磁
石と、ヨークのロータ側の隙間に設けられてロータの軸
に対する隙間変化によって生ずる磁気抵抗の変化を検出
するためのホール素子を備えて構成される。
[Specific means for solving the problem] The invention according to claim 1 provides a spindle whose outer diameter surface is covered with an insulating member for sealing, and which rotates around a fixed axis of a spindle equipped with an electromagnet. A magnetic bearing position detection device for magnetically supporting a rotor made of a magnetic material, for non-contact detection of the gap between the magnetically supported rotor and a fixed spindle shaft. a pair of yokes that are arranged to face each other with a predetermined gap;
Consists of a permanent magnet installed in the gap between the yoke and the spindle axis center, and a Hall element installed in the gap between the yoke and the rotor side to detect changes in magnetic resistance caused by changes in the gap between the rotor and the rotor axis. .

請求項2項に係る発明は内径面が密閉用の絶縁部材で覆
われ、電磁石を備えたスピンドルのハウジングに対して
、その内部で回転する磁性体からなるロータを磁気的に
支持させるものにおいて、磁気支持によるロータとハウ
ジング間の隙間を非接触で検出するための磁気軸受用位
置検出装置であって、ハウジングに固着され、それぞれ
が所定の隙間を有して対向するように設けられた1対の
ヨークと、ヨークのロータに遠い側に設けられる永久磁
石と、ヨークのロータ側の隙間に設けられてロータのハ
ウジングに対する隙間変化によって生ずる磁気抵抗の変
化を検出するためのホール素子とを備えて構成される。
The invention according to claim 2 is a spindle housing whose inner diameter surface is covered with a sealing insulating member and which magnetically supports a rotor made of a magnetic material rotating inside the spindle housing, which is equipped with an electromagnet. A magnetic bearing position detection device for non-contact detection of a gap between a rotor and a housing due to magnetic support, comprising a pair of magnetic bearings fixed to the housing and facing each other with a predetermined gap. a permanent magnet provided on the side of the yoke far from the rotor, and a Hall element provided in the gap between the yoke and the rotor side for detecting a change in magnetic resistance caused by a change in the gap between the rotor and the housing. configured.

[作用] 請求項1項および2項の発明に係る磁気軸受用位置検出
装置は、アウターロータまたはインナーロータを有して
回転するものにおいて、ヨークに設けられた永久磁石が
生ずる磁束はヨークとロータによって作られる磁気回路
を通るので、ロータの径方向の移動によって生じる磁気
抵抗の変化をホール素子によって検出することにより、
非接触でロータの浮上位置を検出できる。
[Function] The position detection device for a magnetic bearing according to the invention of claims 1 and 2 rotates with an outer rotor or an inner rotor, and the magnetic flux generated by the permanent magnet provided in the yoke is transmitted between the yoke and the rotor. The change in magnetic resistance caused by the radial movement of the rotor is detected by the Hall element.
The floating position of the rotor can be detected without contact.

[発明の実施例] 第1図はこの発明の一実施例が適用された真空用スピン
ドルの要部断面図である。
[Embodiment of the Invention] FIG. 1 is a sectional view of a main part of a vacuum spindle to which an embodiment of the invention is applied.

まず、第1図を参照して、この発明の一実施例が適用さ
れる真空用スピンドルの構成について説明する。非磁性
体からなるスピンドル軸1は基台14に取付けられてい
る。スピンドル軸1のほぼ中央には、アウタロータ8を
回転させるためのモータ用電磁石2が設けられ、このモ
ータ用電磁石2の両側にはアウタロータ8を磁気浮上さ
せるための磁気軸受用電磁石3.4が設けられるととも
に、アウタロータ8のスピンドル軸との隙間を検出する
ためのセンサ5.6が設けられている。これらのモータ
用電磁石2.磁気軸受用電磁石3゜4およびセンサ5,
6の周囲はアルミケース7によって覆われている。そし
て、アルミケース7はその一端側が基台14に固着され
ている。
First, with reference to FIG. 1, the structure of a vacuum spindle to which an embodiment of the present invention is applied will be described. A spindle shaft 1 made of a non-magnetic material is attached to a base 14. A motor electromagnet 2 for rotating the outer rotor 8 is provided approximately at the center of the spindle shaft 1, and magnetic bearing electromagnets 3.4 for magnetically levitating the outer rotor 8 are provided on both sides of the motor electromagnet 2. At the same time, a sensor 5.6 is provided for detecting a gap between the outer rotor 8 and the spindle shaft. Electromagnets for these motors2. Magnetic bearing electromagnet 3゜4 and sensor 5,
6 is covered with an aluminum case 7. One end of the aluminum case 7 is fixed to the base 14.

なお、アルミケース7の内部は大気圧側となっている。Note that the interior of the aluminum case 7 is on the atmospheric pressure side.

そして、アルミケース7の周囲をアウタロータ8が磁気
浮上しながら回転する。アウタロータ8のモータ用電磁
石2.磁気軸受用電磁石3゜4およびセンサ5,6のそ
れぞれに対向する内面にはモータロータ9.磁気軸受ロ
ータ部10,11、磁性体リング12および13が配置
されている。
The outer rotor 8 rotates around the aluminum case 7 while being magnetically levitated. Electromagnet for motor of outer rotor 8 2. A motor rotor 9 is provided on the inner surface facing each of the magnetic bearing electromagnet 3. Magnetic bearing rotor parts 10 and 11 and magnetic rings 12 and 13 are arranged.

上述のごとく構成された真空用スピンドルは、アウタロ
ータ8が磁気軸受用電磁石3.4によって磁気浮上しな
がら、モータ用電磁石2の駆動力によって回転し、セン
サ5,6によってスピンドル軸との隙間が検出され、図
示しない制御回路にfよって磁気軸受用電磁石3,4の
電磁力が制御される。
In the vacuum spindle configured as described above, the outer rotor 8 is rotated by the driving force of the motor electromagnet 2 while being magnetically levitated by the magnetic bearing electromagnet 3.4, and the gap between the outer rotor 8 and the spindle shaft is detected by the sensors 5 and 6. The electromagnetic force of the magnetic bearing electromagnets 3 and 4 is controlled by a control circuit (not shown).

第2図は第1図に示す線■−Hに沿う断面図であり、第
3図はセンサの要部を拡大して示す図である。
FIG. 2 is a sectional view taken along the line -H shown in FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged view of the main parts of the sensor.

次に、第2図および第3図を参照して、この発明の一実
施例によるセンサについて説明する。センサ5は周方向
に4分割されたヨーク501〜508を含み、各ヨーク
501〜504とヨーク505〜508は軸方向に所定
の隙間を有するように対向して配置される。すなわち、
ヨーク501に対してヨーク505.ヨーク502に対
してヨーク506.ヨーク503に対してヨーク507
゜ヨーク504に対してヨーク508が対向するように
配置され、それぞれが対をなしている。これらのヨーク
501〜508は絶縁部材530に取付けられて一体化
され、スピンドル軸1に固着される。ヨーク501〜5
08のそれぞれのスピンドル軸1側の隙間には永久磁石
511〜514が取付けられ、磁性体リング12側のヨ
ーク間の隙間にはホール素子521〜524が取付けら
れている。
Next, a sensor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 3. The sensor 5 includes yokes 501 to 508 divided into four in the circumferential direction, and each of the yokes 501 to 504 and the yokes 505 to 508 are arranged facing each other with a predetermined gap in the axial direction. That is,
yoke 505 for yoke 501. yoke 506 for yoke 502 . Yoke 507 against yoke 503
The yoke 508 is arranged to face the yoke 504, and each form a pair. These yokes 501 to 508 are attached to and integrated with an insulating member 530 and fixed to the spindle shaft 1. York 501-5
Permanent magnets 511 to 514 are attached to the gaps on the spindle shaft 1 side of each of 08, and Hall elements 521 to 524 are attached to the gaps between the yokes on the magnetic ring 12 side.

上述のごとく構成されたセンサ5において、たとえば永
久磁石511で発生した磁束がヨーク501から直接ホ
ール素子521を通りヨーク505を介して永久磁石5
01に戻る磁気回路Aと、ヨーク501からアルミケー
ス7を通過して磁性体リング12に至り、再びアルミケ
ース7を通過してヨーク505に戻る磁気回路Bとが形
成される。そして、ホール素子521は磁気回路Aを通
過する磁束に応じた電圧を出力する。今、磁性体リング
12とアルミケース7との間隔δが大きいときには、永
久磁石511で生じた磁束のうち、磁気回路Aの通る磁
束が多くなり、ホール素子521の出力電圧が大きくな
る。逆に、間隔δが小さい場合には、磁気回路Bを通る
磁束が多くなり、ホール素子521の出力電圧が小さく
なる。
In the sensor 5 configured as described above, for example, the magnetic flux generated by the permanent magnet 511 passes directly from the yoke 501 to the Hall element 521 and then to the permanent magnet 5 via the yoke 505.
01, and a magnetic circuit B that passes from the yoke 501, passes through the aluminum case 7, reaches the magnetic ring 12, passes through the aluminum case 7 again, and returns to the yoke 505. Then, the Hall element 521 outputs a voltage according to the magnetic flux passing through the magnetic circuit A. Now, when the distance δ between the magnetic ring 12 and the aluminum case 7 is large, more of the magnetic flux generated by the permanent magnet 511 passes through the magnetic circuit A, and the output voltage of the Hall element 521 increases. Conversely, when the interval δ is small, the magnetic flux passing through the magnetic circuit B increases, and the output voltage of the Hall element 521 becomes small.

すなわち、磁性体リング12とアルミケース7との間の
間隔δの大小によって、ホール素子521によって磁気
抵抗の大きさを検出できることになり、その検出出力に
基づいて第1図に示した磁気軸受用電磁石3,4を制御
することにより間隔δを所定の値に制御できる。
That is, depending on the size of the distance δ between the magnetic ring 12 and the aluminum case 7, the magnitude of magnetic resistance can be detected by the Hall element 521, and based on the detection output, the magnetic bearing shown in FIG. By controlling the electromagnets 3 and 4, the distance δ can be controlled to a predetermined value.

第4図はこの発明の一実施例が適用されたターボ分子ポ
ンプの他の例を示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing another example of a turbomolecular pump to which an embodiment of the present invention is applied.

この第4図に示したターボ分子ポンプはロータ78を内
側に設けたいわゆるインナーロータ型に構成したもので
あって、前述の第1図に示したターボ分子ポンプとほぼ
同様にして構成される。すなわち、ロータ78には、そ
の中央部周面にモータロータ79が配置され、その両側
に磁気軸受ロータ部80,81および磁性体リング82
.83が設けられる。そして、ロータ78を覆うように
アルミケース77が設けられていて、モータロータ79
に対向する部分にモータ用電磁石72が配置され、磁気
軸受ロータ部80,81に対向する部分に磁気軸受用電
磁石73.74が配置され、磁性体リング82.83に
対向してセンサ75゜76が設けられる。なお、アルミ
ケース77の外側が大気圧となっている。
The turbo-molecular pump shown in FIG. 4 has a so-called inner rotor type structure with a rotor 78 provided inside, and is constructed in substantially the same manner as the turbo-molecular pump shown in FIG. 1 described above. That is, a motor rotor 79 is arranged on the circumferential surface of the central part of the rotor 78, and magnetic bearing rotor parts 80, 81 and a magnetic ring 82 are arranged on both sides of the motor rotor 79.
.. 83 is provided. An aluminum case 77 is provided to cover the rotor 78, and the motor rotor 79
A motor electromagnet 72 is arranged in a portion facing the magnetic bearing rotor portions 80, 81, a magnetic bearing electromagnet 73, 74 is arranged in a portion facing the magnetic bearing rotor portions 80, 81, and a sensor 75° 76 is placed opposite the magnetic ring 82, 83. will be provided. Note that the outside of the aluminum case 77 is at atmospheric pressure.

センサ75.76は前述の第2図および第3図に示した
ものとほぼ同様に構成されるが、この実施例においては
、永久磁石751,761がロータ78から遠い部分に
設けられ、ホール素子752.762はロータ78側に
設けられる。このように、インナーロータ型でターボ分
子ポンプを構成しても、ロータ78とアルミケース77
との隙間を良好に検出することができる。
Sensors 75, 76 are constructed almost similarly to those shown in FIGS. 2 and 3 above, but in this embodiment, permanent magnets 751, 761 are provided far from rotor 78, and Hall elements 752 and 762 are provided on the rotor 78 side. In this way, even if a turbo molecular pump is configured with an inner rotor type, the rotor 78 and aluminum case 77
The gap between the two can be detected well.

[発明の効果] 以上のように、この発明によれば、ヨークに設けられた
永久磁石が生ずる磁束がヨークとロータによって作られ
る磁気回路を通り、ロータのスピンドル軸との隙間変化
によって生ずる磁気抵抗の変化をホール素子によって検
出することにより、従来のような渦電流を用いることな
(、非接触でロータの浮上位置を検出することができる
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the magnetic flux generated by the permanent magnet provided in the yoke passes through the magnetic circuit created by the yoke and the rotor, and the magnetic resistance caused by the change in the gap between the rotor and the spindle axis is reduced. By detecting changes in the rotor using a Hall element, the floating position of the rotor can be detected without contact (without using eddy currents as in conventional methods).

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例が適用されたターボ分子ポ
ンプの一例を示す断面図である。第2図は第1図に示す
線■−Hに沿う断面図である。第3図はこの発明の一実
施例の要部を示す断面図である。第4図はこの発明の一
実施例が適用されたターボ分子ポンプの他の例を示す断
面図である。 第5図は従来の真空用スピンドルの応用例であるターボ
分子ポンプの構造を示す断面図である。第6図は従来の
渦電流方式を用いた位置センサの一例を示す図である。 図において、1はスピンドル軸、2.72はモータ用電
磁石、3.4.73.74は磁気軸受用電磁石、5,6
.75.76はセンサ、7.77はアルミケース、8は
アウタロータ、12.13゜82.83は磁性体リング
、78はロータ、501〜508はヨーク、511〜5
14,751゜761は永久磁石、521〜524,7
52.762はホール素子、530は絶縁部材を示す。 特許出願人 エヌ・チー・エヌ東洋ベアリング吊2図 第3図 璽=二二二二二コ 篤S図 A9 朝
FIG. 1 is a sectional view showing an example of a turbo-molecular pump to which an embodiment of the present invention is applied. FIG. 2 is a sectional view taken along the line -H shown in FIG. 1. FIG. 3 is a sectional view showing essential parts of an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a sectional view showing another example of a turbomolecular pump to which an embodiment of the present invention is applied. FIG. 5 is a sectional view showing the structure of a turbo-molecular pump, which is an application example of a conventional vacuum spindle. FIG. 6 is a diagram showing an example of a position sensor using a conventional eddy current method. In the figure, 1 is the spindle shaft, 2.72 is the electromagnet for the motor, 3.4.73.74 is the electromagnet for the magnetic bearing, 5, 6
.. 75.76 is a sensor, 7.77 is an aluminum case, 8 is an outer rotor, 12.13° 82.83 is a magnetic ring, 78 is a rotor, 501 to 508 are yokes, 511 to 5
14,751°761 is a permanent magnet, 521-524,7
52.762 is a Hall element, and 530 is an insulating member. Patent Applicant: NCH N. Toyo Bearing Hanging Figure 2 Figure 3 Seal = 22222 Atsushi S Figure A9 Morning

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)外径面が密閉用の絶縁部材によって覆われ、電磁
石を備えたスピンドルの固定軸に対して、その周囲を回
転する磁性体からなるロータを磁気的に支持させるもの
において、前記磁気支持によるロータとスピンドル固定
軸間の隙間を非接触で検出するための磁気軸受用位置検
出装置であって、前記スピンドル軸に固着され、それぞ
れが所定の隙間を有して対向するように設けられた1対
のヨーク、 前記ヨークの前記スピンドル軸中心側の隙間に設けられ
る永久磁石、および 前記ヨークの前記ロータ側の隙間に設けられ、前記ロー
タの軸に対する隙間変化によって生ずる磁気抵抗の変化
を検出するためのホール素子を備えた、磁気軸受用位置
検出装置。
(1) In a device whose outer diameter surface is covered with a sealing insulating member and which magnetically supports a rotor made of a magnetic material that rotates around a fixed shaft of a spindle equipped with an electromagnet, the magnetic support A magnetic bearing position detection device for non-contact detection of a gap between a rotor and a fixed spindle shaft, the magnetic bearing position detection device being fixed to the spindle shaft and facing each other with a predetermined gap. a pair of yokes; a permanent magnet provided in a gap between the yokes on the spindle axis center side; and a permanent magnet provided in the gap between the yokes on the rotor side to detect changes in magnetic resistance caused by changes in the gap with respect to the rotor axis. Position detection device for magnetic bearings equipped with a Hall element for
(2)内径面が密閉用の絶縁部材で覆われ、電磁石を備
えたスピンドルのハウジングに対して、その内部で回転
する磁性体からなるロータを磁気的に支持させるものに
おいて、前記磁気支持によるロータと前記ハウジング間
の隙間を非接触で検出するための磁気軸受用位置検出装
置であって、前記ハウジングに固着され、それぞれが所
定の隙間を有して対向するように設けられた1対のヨー
ク、 前記ヨークのロータに遠い側に設けられる永久磁石、お
よび 前記ヨークの前記ロータ側の隙間に設けられ、前記ロー
タのハウジングに対する隙間変化によって生ずる磁気抵
抗の変化を検出するためのホール素子を備えた、磁気軸
受用位置検出装置。
(2) In a spindle housing whose inner diameter surface is covered with a sealing insulating member and which magnetically supports a rotor made of a magnetic material rotating inside the spindle housing, the rotor is magnetically supported. and a magnetic bearing position detection device for detecting a gap between the housing and the housing in a non-contact manner, the pair of yokes being fixed to the housing and facing each other with a predetermined gap therebetween. , a permanent magnet provided on a side of the yoke far from the rotor, and a Hall element provided in a gap of the yoke on the rotor side for detecting a change in magnetic resistance caused by a change in the gap between the rotor and the housing. , position detection device for magnetic bearings.
(3)前記1対のヨークは、それぞれ周方向に分割され
かつ分割されたそれぞれの部材が絶縁部材によって磁気
的に分離されていて、 前記ホール素子は前記分割されたそれぞれの部材ごとに
設けられる、請求項1項または2項記載の磁気軸受用位
置検出装置。
(3) The pair of yokes are each divided in the circumferential direction, and each of the divided members is magnetically separated by an insulating member, and the Hall element is provided for each of the divided members. A position detection device for a magnetic bearing according to claim 1 or 2.
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