JPH01303313A - Dynamic pressure bearing for pump - Google Patents

Dynamic pressure bearing for pump

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Publication number
JPH01303313A
JPH01303313A JP13397088A JP13397088A JPH01303313A JP H01303313 A JPH01303313 A JP H01303313A JP 13397088 A JP13397088 A JP 13397088A JP 13397088 A JP13397088 A JP 13397088A JP H01303313 A JPH01303313 A JP H01303313A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pump
bearing
shaft sleeve
fixed bearing
receiving plate
Prior art date
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Pending
Application number
JP13397088A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoichi Kuwayama
桑山 洋一
Hirokazu Yashiro
八代 洋和
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ibiden Co Ltd
Original Assignee
Ibiden Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Ibiden Co Ltd filed Critical Ibiden Co Ltd
Priority to JP13397088A priority Critical patent/JPH01303313A/en
Publication of JPH01303313A publication Critical patent/JPH01303313A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/05Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/051Axial thrust balancing
    • F04D29/0513Axial thrust balancing hydrostatic; hydrodynamic thrust bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D19/00Axial-flow pumps
    • F04D19/02Multi-stage pumps
    • F04D19/04Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps
    • F04D19/042Turbomolecular vacuum pumps

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Non-Positive Displacement Air Blowers (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce a cost in the whole of the subject pump with a simple structure by forming grooves for generating dynamic pressure on a surface facing to the shaft sleeve of a fixed bearing and thrust receiving plate. CONSTITUTION:Grooves 23 are formed on at least one of the surface facing to the shaft sleeve 21 of a fixed bearing 24 and a thrust receiving plate 22 or the surface facing to the shaft sleeve 21 and the fixed shaft 24 of the thrust receiving plate 22. Air is introduced from the outside of the pump 10 to the grooves 23 through air holes 25 provided on the fixed bearing 24. With this arrangement, it is possible to reduce a cost in the hole of the pump with a simple structure.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、スパッタリング装置やCVD装置を構成する
ためのターボ分子ポンプやヘリウム圧縮機等のポンプに
採用される軸受に関し、特にこれらのポンプを構成して
超高速で回転する回転軸のための動圧軸受に関するもの
である。
Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to bearings employed in pumps such as turbomolecular pumps and helium compressors for configuring sputtering equipment and CVD equipment, and in particular, The present invention relates to a hydrodynamic bearing for a rotating shaft configured to rotate at an ultra-high speed.

(従来の技術) ターボ分子ポンプやヘリウム等のための圧縮機にあって
は、その回転軸を高速回転させることにより、この回転
軸と一体的に設けられている動1翼あるいはインペラー
によって高真空あるいは高圧を発生させるものである。
(Prior art) In a turbo-molecular pump or a compressor for helium, etc., by rotating the rotating shaft at high speed, a high vacuum can be created using the rotor 1 blade or impeller that is provided integrally with the rotating shaft. Or one that generates high pressure.

従って、当該回転軸の回転を円滑にするための軸受を採
用する必要かある。
Therefore, it is necessary to employ a bearing for smooth rotation of the rotating shaft.

従来のこのような高速回転する回転軸に対しては、一般
にベアリングか使用されており、このベアリングの作動
を円滑にするために潤滑油をこのベアリングに供給する
ように構成されていた。ところが、ターボ分子ポンプの
ように、Ifi高真空を作り出すためのポンプになると
、ベアリングのための潤滑油か気化してしまい、完全な
高真空を得られないばかりか、気化した潤滑油かシール
を介して真空系に流入し汚染してしまうという問題が生
ずることになる。
Conventionally, a bearing is generally used for such a high-speed rotating shaft, and the bearing is configured to supply lubricating oil to the bearing in order to smoothly operate the bearing. However, when it comes to pumps like turbomolecular pumps that create Ifi high vacuum, the lubricating oil for the bearings vaporizes, and not only is it impossible to obtain a complete high vacuum, but the vaporized lubricating oil or the seals also vaporize. This poses a problem of contamination of the vacuum system by flowing into the vacuum system.

これに対して、ベアリングを使用しないで、磁気軸受を
採用するポンプも提案されている。しかしながら、この
磁気軸受は相当高価なものであるたけでなく、全体の構
造も複雑化せざるを書ないものであって、実験室用とし
てはともかく、所謂産業用としては適さないものである
On the other hand, pumps that do not use bearings but employ magnetic bearings have also been proposed. However, this magnetic bearing is not only quite expensive, but also has a complicated overall structure, making it unsuitable for so-called industrial use, although it may be suitable for laboratory use.

そこで、本発明者算は、産業用としても適し。Therefore, the inventor's calculation is also suitable for industrial use.

かつ1−分な機能を備えたポンプ用軸受を開発すべく鋭
意研究を干ねた結果、本発明の動圧軸受を完成したので
ある。
As a result of intensive research to develop a bearing for a pump that has a one-minute function, the hydrodynamic bearing of the present invention was completed.

(発明か解決しようとする課題) 本発明は以1−のような経緯に基づいてなされたもので
、その解決しようとする課題は、従来の軸受におけるコ
スト高であり、構造上の複雑さである。
(Invention or problem to be solved) The present invention has been made based on the background described in 1-1 below.The problem to be solved is the high cost and structural complexity of conventional bearings. be.

そして、本発明の目的とするところは、動圧を発生させ
るグルーブ溝を積極的に形成することによって1機能的
に十分であることは勿論、筒中な構Wてあってポンプ全
体のコスト低下を達成することかでき、汚染することの
ないポンプ用動jE軸受を提供することにある。
The purpose of the present invention is to actively form a groove that generates dynamic pressure, which is not only functionally sufficient, but also reduces the cost of the entire pump by providing an in-cylinder structure. The object of the present invention is to provide a dynamic JE bearing for a pump that can be achieved without causing contamination.

(課題を解決するための1段) 以4−のaaを解決するために1本発明の採った1段は
、実施例に対応する11面を参照して説明すると、 「ポンプ(10)を構成し動翼(I6)を回転させるた
めの回転軸(15)の一部に一体的に設けた円筒状のシ
ャフトスリーブ(21)と、このシャフトスリーブ(2
1)の近傍に位置するスラスト受板(22)と、これら
のシャフトスリーブ(21)及びスラスト受板(22)
に同時に対向するとともにポンプ(lO)のケーシング
(II)側に固定的に設けた固定軸受(24)とを備え
(First stage for solving the problem) The first stage taken by the present invention to solve the following 4-aa is explained with reference to the 11th aspect corresponding to the embodiment. A cylindrical shaft sleeve (21) integrally provided on a part of the rotary shaft (15) for rotating the rotor blade (I6);
1), a thrust receiving plate (22) located near the shaft sleeve (21), and the thrust receiving plate (22).
and a fixed bearing (24) fixedly provided on the casing (II) side of the pump (lO).

この固定軸受(21)のシャフトスリーブ(21)及び
スラスト受板(22)に対向する面、またはシャフトス
リーブ(21)及びスラスト受板(22)の固定軸受(
24)に対向する両面の、少なくともいずれか一方に、
動圧を発生させるためのグルーブ溝(2コ)を形成し。
The surface of this fixed bearing (21) facing the shaft sleeve (21) and thrust receiving plate (22), or the fixed bearing (
24) on at least one of the opposite sides,
Grooves (2 grooves) are formed to generate dynamic pressure.

さらに、このν4定輌受(24)に、19けた空気孔(
25)を通して当該ポンプ(■))外からグルーブ溝(
23)に対して空気を導入するように構成するとともに
、固定軸受(24)とシャフトスリーブ(21)間に、
空気孔(25)から導入された空気の動翼(16)側へ
の移動を遮断するガスシール(26)を設けたことを特
徴とする動圧軸受(20)Jてある。
Furthermore, this ν4 fixed vehicle receiver (24) has a 19-digit air hole (
25) from the outside of the pump (■)).
23), and between the fixed bearing (24) and the shaft sleeve (21),
The dynamic pressure bearing (20)J is characterized by being provided with a gas seal (26) that blocks air introduced from the air hole (25) from moving toward the rotor blade (16).

すなわち、未発IIに係る動圧軸受(20)は、例えば
第1 r−4に示すようなターボ分子ポンプ等のポンプ
(10)を構成している回転軸(15)に設けられるも
のであり、固定軸受(24)側、または回転軸(15)
と川に回転するシャフトスリーブ(21>Etびスラス
ト受板(22)側の所定位置にグルーブ1III(2:
りをそれぞれ形成するとともに、これらのグルーブ溝(
23)に対向する面を有する固定軸受(24)をポンプ
(10)のケーシング(11)側に固定したものである
。そして、この動圧軸受(20)は、各グルーブ溝(2
3)における動圧を発生させるために必要な空気を供給
する空気孔(25)を固定軸受(24)に形成するとと
もに、この空気を高負圧にした部分へ志かさないように
するガスシール(26)を、シャフトスリーブ(2りと
固定軸受(24)との間であってポンプ(10)の動岡
(16)側となる箇所に設けたものである。
In other words, the dynamic pressure bearing (20) according to Unreleased II is installed on the rotating shaft (15) constituting the pump (10), such as a turbo molecular pump as shown in 1st r-4, for example. , fixed bearing (24) side, or rotating shaft (15)
Groove 1III (2:
These grooves (
A fixed bearing (24) having a surface facing the pump (23) is fixed to the casing (11) side of the pump (10). This hydrodynamic bearing (20) has each groove groove (2
An air hole (25) is formed in the fixed bearing (24) to supply the air necessary to generate the dynamic pressure in step 3), and a gas seal is provided to prevent this air from flowing into the high negative pressure area. (26) is provided at a location between the shaft sleeve (2) and the fixed bearing (24) and on the movable disk (16) side of the pump (10).

(発明の作用) 以りのような構成を有する本発明に係る動圧軸受(20
)の作用について、との動圧軸受(20)が回転軸(1
5)のトド部分に一対採用されているポンプ(lO)の
作動とともに説明する。なお、この説明においては、グ
ルーブIIII(2:l)かシャフトスリーブ(21)
及びスラスト受板(22)の固定軸受(24)に対向す
る而に設けられている場合を中心にして行なうものであ
るが、クループ溝(23)が固定軸受(24)に設けら
れている場合も同様な作用をするので、その場合の説明
は省略する。
(Operation of the invention) The hydrodynamic bearing (20
), the dynamic pressure bearing (20) is connected to the rotating shaft (1
The operation of the pair of pumps (lO) employed in the sea lion portion of 5) will be explained. In addition, in this explanation, groove III (2:l) or shaft sleeve (21)
This is mainly carried out when the croup groove (23) is provided on the fixed bearing (24) of the thrust receiving plate (22), but when the croup groove (23) is provided on the fixed bearing (24). also has a similar effect, so the explanation in that case will be omitted.

さて、ポンプ(10)のモータステータ(13)に通電
されることによりモータロータ(14)、すなわち回転
軸(15)が回転を始めると、この回転軸(+5)と一
体内なシャフトスリーブ(2I)及びスラスト受板(2
2)も回転を始める。これらのシャフトスリーブ(21
)及びスラスト受板(22)の回転に伴って、各シャフ
ト1リーブ(2I)及びスラスト受板(22)に形成し
である各グルーブy4(2コ)により、ポンプ(+ 1
1 )外の空気か固定軸受(24)に設けた空気孔(2
5)から当該動圧軸受(20)内に供給され始める。
Now, when the motor rotor (14), that is, the rotating shaft (15) starts rotating by energizing the motor stator (13) of the pump (10), the shaft sleeve (2I) integrated with this rotating shaft (+5) and thrust receiving plate (2
2) also starts rotating. These shaft sleeves (21
) and the thrust receiving plate (22), the pump (+1
1) Air from outside or the air hole (2) provided in the fixed bearing (24)
5) begins to be supplied into the hydrodynamic bearing (20).

なお、この空気孔(25)からの供給の、特に初期供給
は、実施例に示すように、空気孔(25)に接続される
図示しないポンプによって強制的に行なえば1回転軸(
15)の初期動作はより円滑になされるものである。
Note that the supply from the air hole (25), especially the initial supply, can be forcibly performed by a pump (not shown) connected to the air hole (25), as shown in the embodiment, so that one rotation axis (
15) The initial operation is performed more smoothly.

このような状態から、ポンプ(lO)の回転軸(+5)
が更に回転数を1−ばてくると、fh圧軸軸受20)の
シャフトスリーブ(21)及びスラスト受板(22)に
設けであるグルーブ溝(2コ)によってポンプ(In)
外の空気か空気孔(25)からより一層取り入れられる
ようになる。これにより、シャフトスリーブ(21)及
びスラスト受板(22)と、これにそれぞれ対向してい
る[、’if定軸受(24)間に、グルーブ溝(23)
に沿って流れる空気による動圧か発生するのである。す
なわち、シャフトスリーブ(21)と固定軸受(24)
間には所謂スラスト荷重を支える動圧が発生するのてあ
り、またスラスト受板(22)と固定軸受(24)間に
は所謂ラジアル荷セを支える動圧が発生するのである。
From this state, the rotation axis (+5) of the pump (lO)
When the number of rotations increases further by 1, the pump (In)
More air from outside can be taken in through the air holes (25). As a result, a groove groove (23) is formed between the shaft sleeve (21) and the thrust receiving plate (22), and the constant bearing (24) facing each other.
Dynamic pressure is generated by the air flowing along the path. That is, the shaft sleeve (21) and the fixed bearing (24)
A dynamic pressure that supports the so-called thrust load is generated between the thrust receiving plate (22) and the fixed bearing (24), and a dynamic pressure that supports the so-called radial load is generated between the thrust receiving plate (22) and the fixed bearing (24).

以F二種類の動圧が発生することにより、ポンプ(10
)を構成している回転軸(+5)は円滑に回転する。つ
まり回転軸(15)か超高速で回転しても、その軸心に
対する回転ブレは、スラスト受板(22)と固定軸受(
24)間に発生する4jjlEによって完全に押えられ
るのてあり、また回転軸(15)を基本的に支持してい
るF力の軸受(19)に対して殆んど荷重かかからない
ようになるのである。従って、この回転軸(15)は異
aの発生も、またモータステータ(13)における電力
消費の増大もなく、+4めて安定かつ円滑に回転するの
である。
By generating two types of dynamic pressure, the pump (10
) rotates smoothly. In other words, even if the rotating shaft (15) rotates at an extremely high speed, the rotational wobble with respect to its axis will be caused by the thrust bearing plate (22) and the fixed bearing (
24) It is completely suppressed by the 4jjlE generated in between, and almost no load is applied to the F force bearing (19) that basically supports the rotating shaft (15). be. Therefore, this rotating shaft (15) rotates stably and smoothly for the first time without causing abnormality a or increasing power consumption in the motor stator (13).

さらに、この回転軸(15)の回転時、固定軸受(24
)の空気孔(25)から各動圧軸受(20)内に供給さ
れた空気は、例えば第1図に示したポンプ(lO)のモ
ータハウジング(12)の外側、すなわち高負圧になっ
ている勅!(+6)側に移動しようとする。しかしなが
ら1本発明に係る動圧軸受(20)にあっては、シャフ
ト1リーブ(21)と固定軸受(24)の動岡(+6)
側、すなわち第1図の図示り部に、この空気の流れを遮
断するガスシール(26)か形成しであるから、この空
気は動翼(璽6)側へは流れないのである。換言すれば
、モータハウジング(]+2の外側、すなわちam(+
6)側は完全に気密状態に保たれているのであり、ポン
プ(10)の機能を損うことは全くないのである。
Furthermore, when the rotating shaft (15) rotates, the fixed bearing (24
) The air supplied into each dynamic pressure bearing (20) from the air hole (25) of the An imperial order! Attempts to move to the (+6) side. However, in the hydrodynamic bearing (20) according to the present invention, the movable roller (+6) of the shaft 1 rib (21) and the fixed bearing (24) is
Since a gas seal (26) is formed on the side, that is, the part shown in FIG. 1, to block the flow of this air, this air does not flow toward the rotor blade (seal 6). In other words, the outside of the motor housing (]+2, i.e. am(+
The side 6) is kept completely airtight, and the function of the pump (10) is not impaired at all.

さらに、本発明の動圧軸受(20)は、グルーブ溝(2
3)を有するシャフトスリーブ(21)及びスラスト受
板 ト受板(22)に対向する固定軸受(24)によって構
成し、かつ固定軸受(24)とシャフトスリーブ(21
)との図示に部に公知のガスシール(26)を形成すれ
ばよいものであるから、その構成は1例えば磁気軸受に
比較すれば非常に筒中になっているのである。
Furthermore, the hydrodynamic bearing (20) of the present invention has a groove groove (20).
3) and a fixed bearing (24) facing the thrust receiving plate (22), and the fixed bearing (24) and the shaft sleeve (21
), it is sufficient to form a well-known gas seal (26) in the part shown in the figure, so its structure is much more cylindrical than, for example, a magnetic bearing.

(実施例) 次に、未発明に係る動圧軸受(20)を1図面に示した
実施例に従って詳細に説明する。
(Example) Next, a hydrodynamic bearing (20) according to the invention will be described in detail according to an example shown in one drawing.

第1図には本発明に係る動圧軸受(20)を回転軸(1
5)のヒ下に−・対採用したポンプ(10)の断面図か
示しであるが1本発明の動圧軸受(20)を説明する前
にこのポンプ(10)の概略について説明する。
FIG. 1 shows a dynamic pressure bearing (20) according to the present invention on a rotating shaft (1).
5) Below is a cross-sectional view of the pump (10) employed. Before explaining the hydrodynamic bearing (20) of the present invention, an outline of this pump (10) will be explained.

このポンプ(10)は、ケーシング(11)と、その下
部に気密的に取付けられて排気口を有する↑゛部ケーシ
ング(18)とによって1つの気密空間を形成している
ものである。この気密空間内には、モータハウジング(
12)に支持されるモータステータ(13)と、このモ
ータステータ(13)の反発作用を受けるモータロータ
(14)を一体重に有した回転軸(+5)か配置されて
おり、この回転軸(15)には負圧を発生させるための
多数の動i(+6)を有する動児支持台(17)か固定
しである。
This pump (10) forms one airtight space by a casing (11) and a casing (18) airtightly attached to the lower part of the casing (18) having an exhaust port. Inside this airtight space is the motor housing (
A rotating shaft (+5) having a motor stator (13) supported by a motor stator (12) and a motor rotor (14) which receives a repulsive action of this motor stator (13) under one body is arranged. ) is a fixed child support stand (17) having a large number of movable parts i (+6) for generating negative pressure.

また、このポンプ(I t+ )の回転軸(15)は、
そのド端に設けた軸受(19)によって、モータハウシ
ング(12)及び下部ケーシング(18)に対して回転
自在となるように、基本的支持がなされている。そして
、この回転軸(15)と一体重なモータロータ(14)
のh丁に位lする部分には2本発明に係る動圧軸受(2
0)かそれぞれ設けであるのである。
Moreover, the rotation shaft (15) of this pump (I t+ ) is
A bearing (19) provided at the end provides basic support for rotation of the motor housing (12) and lower casing (18). A motor rotor (14) integral with this rotating shaft (15)
Two dynamic pressure bearings according to the present invention (2
0) or 0) respectively.

各動圧軸受(20)は、1として、ポンプ(10)の回
転軸(15)側に固定されるシャフトスリーブ(21)
及びスラスト受板(22)と、これらシャフトスリーブ
(21)及びスラスト受板(22)に均白してポンプ(
10)のモータハウジング(12)側に固定される固定
軸受(24)と、シャフトスリーブ(21)及び固定軸
受(24)の図示1一部に配置したガスシール(26)
とを愉えており、本実施例においては、シャフトスリー
ブ(21)及びスラスト受板(22)の固定軸受(24
)に対向する面にグルーブ溝(23)かそれぞれ形成し
である。
Each hydrodynamic bearing (20) includes a shaft sleeve (21) fixed to the rotating shaft (15) side of the pump (10).
and the thrust receiving plate (22), and the pump (
A fixed bearing (24) fixed to the motor housing (12) side of 10), and a gas seal (26) arranged in a part of the shaft sleeve (21) and the fixed bearing (24) as shown in the figure.
In this embodiment, the fixed bearing (24) of the shaft sleeve (21) and the thrust receiving plate (22)
) A groove (23) is formed on the surface facing the groove (23).

シャフトスリーブ(21)は1回転軸(+5)の図示下
端部に嵌合支持することにより回転軸(15)と−・体
重にしたものであり、その図示下部外面には、第2図に
示すように、所謂ヘリングボーンタイプのグルーブ溝(
23)が形成しである。また、スラスト受板(22)も
、その中心に設けた穴内にて回転軸(15)に挿通して
これに固定したものてあり、その図示上面には、第2図
に示したように、スパイラルタイプのグルーブn C2
3)が形成しである。これらのグルーブ溝(23)は、
後述の固定軸受(24)のシャフトスリーブ(21)及
びスラスト受板(22)に対向するそれぞれの面に形成
して実施してもよいものである。なお、シャフトスリー
ブ(21)及びスラスト受板(22)は本実施例のよう
に別体のものとして構成してもよいか、これらな−・体
止して実施してもよい。
The shaft sleeve (21) is fitted and supported on the lower end of the rotational shaft (+5) so that it has the same weight as the rotational shaft (15), and the outer surface of the lower part of the rotational shaft (+5) as shown in FIG. The so-called herringbone type groove (
23) is the formation. In addition, the thrust receiving plate (22) is also inserted into the rotating shaft (15) in a hole provided at its center and fixed thereto, and the upper surface of the thrust receiving plate (22) has, as shown in FIG. Spiral type groove n C2
3) is formed. These groove grooves (23) are
It may be formed on each surface facing the shaft sleeve (21) and thrust receiving plate (22) of a fixed bearing (24), which will be described later. Note that the shaft sleeve (21) and the thrust receiving plate (22) may be constructed as separate bodies as in this embodiment, or they may be integrally mounted.

シャフトスリーブ(21)及びスラスト受&(22)に
対向する固定軸受(24)は、第1図に示したように筒
状のものてあり、これをポンプ(In)のモータハウジ
ンク(+2)に固定することにより、下部ケーシング(
18)及びケーシング(lりと一体化されているもので
ある。また、この固定軸受(24)には、これに対向し
ているシャフトスリーブ(21)及びスラスト受板(2
2)との空間内に外部空気を導入するための空気孔(2
5)か設けてあり、この空気孔(25)は本実施例の場
合、ポンプ(lO)のモータハウジンク(12)及び下
部ケーシング(18)に形成した通路を通してポンプ(
10)の外部と連通ずるようになっている。なお、この
空気孔(25)から導入された空気の出「1は、下部ケ
ーシング(18)の図示しない箇所に設けてあり、また
空気孔(25)には回転軸(+5)の回転初期において
空気を強制的に供給するためのポンプ(図示しない)が
接続しである。
The fixed bearing (24) facing the shaft sleeve (21) and the thrust bearing & (22) is cylindrical as shown in Fig. 1, and is attached to the motor housing (+2) of the pump (In). By fixing it to the lower casing (
18) and the casing (1). Also, this fixed bearing (24) has a shaft sleeve (21) and a thrust receiving plate (2) facing it.
Air hole (2) for introducing external air into the space with
In this embodiment, this air hole (25) passes through a passage formed in the motor housing (12) and lower casing (18) of the pump (lO).
10) communicates with the outside. Note that the air outlet (1) introduced from this air hole (25) is provided at a location not shown in the lower casing (18), and the air hole (25) is provided with a A pump (not shown) for forcibly supplying air is connected.

以りの動圧軸受(20)を主として構成している各シャ
フトスリーブ(21)及びスラスト受板(22)、また
はこれらに対向する固定軸受(24)のいずれか−・方
は、本実施例にあっては、セラミ・ツクを材料として形
成したものである。
Either the shaft sleeve (21) and the thrust bearing plate (22), which mainly constitute the hydrodynamic bearing (20), or the fixed bearing (24) facing these, are the same as those of this embodiment. In this case, it is made of ceramic material.

すなわち、この発11に係る動圧軸受(20)は、これ
を構成して相対回転運動を行なう各部材の少なくとも一
方の部材かセラミックからなるものであることか好まし
いものである。その理由は、このセラミックは高い硬度
と耐摩耗性に優れているため耐荷手性に優れるからてあ
り、A文、03、Sio2、ZrO3、SiC,TiC
,TaC。
That is, in the dynamic pressure bearing (20) according to the present invention 11, it is preferable that at least one of the members making up the dynamic pressure bearing (20) and performing relative rotational motion is made of ceramic. The reason is that this ceramic has high hardness and excellent wear resistance, so it has excellent load resistance.
, TaC.

B < C、WC、Cr :I C= 、 S I 1
N 4 、8 N 。
B < C, WC, Cr :I C= , S I 1
N4,8N.

TiN、AJ、N、TiB2.CrB2.ZrBtコー
シェラーイト、ムライト、Tie、からなる多孔質体、
あるいはこれらの開放気孔内に潤滑剤を充填した複合物
からなることが好ましい。なかでも、A12o、、Zr
O2,5iffN4.SiCコージェライトかより高い
強度を有していて主として優れた熱衝撃性を有するため
、より好適である。そして、相対回転連動を行なう一方
の部材かセラミックから構成されてなり、他方の部材か
他の材ネ1 例えば金属によって形成されている場合に
も、セラミックから構成されてなる部材は相−L材に対
する耐摩耗性に優れるからである。
TiN, AJ, N, TiB2. CrB2. A porous body consisting of ZrBt kosherite, mullite, Tie,
Alternatively, it is preferable to use a composite material in which the open pores are filled with a lubricant. Among them, A12o,, Zr
O2,5iffN4. SiC cordierite is more preferred because it has higher strength and primarily excellent thermal shock properties. Even if one member that performs relative rotational interlocking is made of ceramic and the other member is made of metal, for example, the member made of ceramic is made of phase-L material. This is because it has excellent abrasion resistance against.

また、このセラミックは多孔質であることか好ましい。Moreover, it is preferable that this ceramic is porous.

これは、セラミックは自己潤滑性に乏しいM質を有して
いて、それ自体では耐摩耗性に優れるか摩耗係数が比較
的大きい欠点を有lノているのに対し、セラミックを多
孔質にすることによりその開放気孔中に潤滑剤を充填す
ることによって「1己謂滑性を付γすることかてきるか
らである。
This is because ceramic has an M quality with poor self-lubricating properties, which by itself has the disadvantage of excellent wear resistance or a relatively large wear coefficient, whereas ceramic is porous. This is because by filling the open pores with a lubricant, it is possible to impart so-called lubricity.

この場合、このセラミック多孔質体の気孔率は10〜6
Qg臂%であることか好ましい。その理由は、気孔率が
10容埴%よりも小さいと、潤滑剤を充填しても、それ
らの潤滑性を有する気孔面精よりもセラミックの摺動面
植の方か大きいため、潤滑剤の効果か充分発揮できない
ためである。
In this case, the porosity of this ceramic porous body is 10 to 6.
It is preferable that it is Qg arm %. The reason for this is that if the porosity is less than 10% by volume, even if the lubricant is filled, the ceramic sliding surface is larger than the pore surface that has the lubricating properties. This is because the effect cannot be fully demonstrated.

一方、開放気孔の気孔率が60容埴%よりも大きいと、
潤滑性の効果は充分であるか、逆にセラミック多孔質体
の強度か低ドし、耐荷改性か低゛↑゛するからであり、
なかでも気孔率は20〜bあることかより好適である。
On the other hand, when the porosity of open pores is greater than 60%,
This is because whether the lubricity effect is sufficient or, conversely, the strength of the ceramic porous body will be lowered and the load change resistance will be lowered.
Among these, it is more preferable that the porosity is 20 to b.

なお、他方の部材には、セラミックまたはセラミック多
孔質体あるいは金属等いずれも使用することができるが
、セラミック多孔質体製の部材に摩耗現象をほとんど生
しさせないような材質を使用するものである。
Note that the other member may be made of ceramic, porous ceramic material, metal, etc., but the material should be one that causes almost no abrasion on the porous ceramic member. .

そして、];記のようなセラミック多孔質体の開放気孔
中に充填される潤滑剤としては、フッ素系オイル、シリ
コン系オイル、鉱油、動ψ物油。
The lubricants filled in the open pores of the ceramic porous body as described below include fluorine-based oil, silicone-based oil, mineral oil, and animal oil.

パラフィン系オイル、ナフテン系オイルより選ばれるい
ずれか少なくとも一種てあることか好ましい。これらは
セラミックの気孔中に含浸させ易く、起動時の若トのI
ti擦熱に対して敏感に反応し、低粘度となって、各部
材間のff4接面にボンピング効果により供給され、起
動トルクを涛しく低減させるためであり、なかでもフッ
素系オイル、シリコン系オイル、パラフィン系オイルあ
るいはナフテン系オイルから選ばれるいずれか少なくと
も1種であることかより効果的である。
It is preferable that at least one selected from paraffinic oil and naphthenic oil is used. These can be easily impregnated into the pores of the ceramic, and the I
This is because it reacts sensitively to frictional heat, becomes low in viscosity, and is supplied to the FF4 contact surface between each member by the pumping effect, drastically reducing the starting torque. It is more effective to use at least one selected from oil, paraffin oil, and naphthenic oil.

潤滑剤は、セラミックの気孔中に少なくともIll容1
.)%充填されていることか好ましい。このようにする
理由は、 10容星%よりも少ないと、その潤滑効果を
十分発揮することか困難となるためてあり、なかでも3
0容埴%以ヒであることがより効果的である。
The lubricant has at least a volume of 1 in the pores of the ceramic.
.. )% filling is preferred. The reason for doing this is that if it is less than 10%, it will be difficult to fully demonstrate its lubricating effect.
It is more effective if the volume is less than 0%.

なお、潤滑剤の気孔中への充填方法としては、潤滑剤を
加熱して溶融し含浸する方法、溶剤に溶解させて含浸す
る方法、七ツマ−あるいは反応原料を含浸した後反応せ
しめる方法、微粒化した潤滑剤を分子t!I媒中に懸濁
あるいは乳濁させた後乾爆して分散媒を除去する方杖か
あり、2挿具1−の方法を併用することかでき、また数
回に分けて充填することもできる。
The lubricant can be filled into the pores by heating and melting the lubricant and impregnating it, by dissolving it in a solvent and impregnating it, by impregnating it with a nitrate or a reaction raw material and then reacting it, and by using fine particles. Molecule t! There is a method to remove the dispersion medium by suspending or emulsifying it in medium I and dry-blasting it, and it is also possible to use the method 2 and 1- in combination, and it is also possible to charge it in several batches. can.

未発11に係る多孔質セラミック製の動圧軸受(20)
におけるクループ溝(23)の深さは、34mから50
Bmの範囲内にすることが好ましい。即ち、グルーブ溝
(23)の深さか3gm未満では、動圧効果はあっても
、使用中に摩耗粉によってグルーブ溝(2コ)に[1づ
まりが生ずるためにその性能か劣化し、またセラミ・・
Iり材料の研削加工l二経済的ではないなどの問題が生
ずるからである。一方、クループ溝(23)の深さが5
0gmを越えると、ト分な動圧効果を発揮させることか
できないからである。
Porous ceramic dynamic pressure bearing related to Unexploded 11 (20)
The depth of the croup groove (23) in
It is preferable to keep it within the range of Bm. In other words, if the depth of the groove (23) is less than 3 gm, even though there is a dynamic pressure effect, the performance deteriorates due to clogging of the groove (2) due to abrasion powder during use, and the ceramic・
This is because there are problems such as the grinding of the material being uneconomical. On the other hand, the depth of the croup groove (23) is 5
This is because, if it exceeds 0 gm, it will be impossible to exert a sufficient dynamic pressure effect.

シャフトスリーブ(21)と固定軸受(24)との図示
1一部に設けたガスシール(26)は、木′!施例にお
いては、第2図に示したように、シャフトスリーブ(2
1)のL部外周に螺線状の溝を形成して構成したちので
ある。すなわち、この螺線溝としては、ドの回転に伴な
って回転することにより、シャフトスリーブ(21)及
び1.+4定軸受(24)間の空気を図示ド方へ強制的
に送るようなものとして構成したものである。
The gas seal (26) provided in the illustrated part of the shaft sleeve (21) and fixed bearing (24) is made of wood! In the embodiment, as shown in FIG.
1) is constructed by forming a spiral groove on the outer periphery of the L portion. That is, this spiral groove rotates with the rotation of the shaft sleeve (21) and 1. It is constructed so that the air between the +4 constant bearings (24) is forcibly sent in the direction shown in the figure.

勿論、このガスシール(26)としては、シャフトスリ
ーブ(21)及びスラスト受板(22)と固定軸受(2
4)とによって構成された空間内に供給された空気を図
示F方に逃がさないようにするためのものであるから、
を記の実施例に限るものではなく。
Of course, this gas seal (26) includes the shaft sleeve (21), the thrust receiving plate (22), and the fixed bearing (2
This is to prevent the air supplied into the space formed by 4) from escaping in the direction F in the figure.
The invention is not limited to the examples described above.

例えばラビリンス等の他のメカニカルシールを採用して
実施してもよいものである。
For example, other mechanical seals such as labyrinths may be used.

(発明の効果) 以1−詳述した通り、本発明においては、ヒ記実施例に
て例示した如く。
(Effects of the Invention) As described in detail in 1-1 below, the present invention is as exemplified in Example 1.

[ポンプ(Iil)を構成し動’IK(+6)を回転さ
せるための回転軸(15)の一部に−・体重に設けた円
筒状のシャフトスリーブ(21)と、このシャフトスリ
ーブ(21)の近傍に位置するスラスト受板(22)と
、これらのシャフトスリーブ(21)及びスラスト受板
(22)に同時に対向するとともにポンプ(lO)のケ
ーシング(11)側に固定的に設けた固定軸受(24)
とを備え、 この固定軸受(24)のシャツトスリーフ頁21)及び
スラスト受板(22)に対向する而、またはシャフトス
リーブ(21)及びスラスト受板(22)の固定軸受(
24)に対向する両面の、少なくともいずれか一方に、
動圧を発生させるためのクループ溝(23)を形成し。
[A cylindrical shaft sleeve (21) provided on a part of the rotating shaft (15) that constitutes the pump (Iil) and rotates the dynamic IK (+6), and this shaft sleeve (21). a thrust receiving plate (22) located near the shaft sleeve (21) and the thrust receiving plate (22), and a fixed bearing fixedly provided on the casing (11) side of the pump (lO) and facing the shaft sleeve (21) and the thrust receiving plate (22) at the same time. (24)
and a fixed bearing (21) of the shaft sleeve (21) and the thrust bearing plate (22) facing the shirt sleeve (21) and the thrust bearing plate (22) of the fixed bearing (24).
24) on at least one of the opposite sides,
A croup groove (23) is formed to generate dynamic pressure.

さらに、この固定軸受(24)に設けた空気孔(25)
を通して当該ポンプ(Ill)外からクループ溝(2コ
)に対して空気を導入するように構成するとともに、固
定軸受(24)とシャフトスリーブ(21)間に、空気
孔(25)から導入された空気の+[(16)側への移
動を遮断するガスシール(26)を設けたこと] にその構成ヒの特徴かあり、これにより、動圧を発生さ
せるクループ溝を積極的に形成することによって、m能
的にト分であることは勿論、筒中なmWてあってポンプ
全体のコスト低下を達成することかでき、7r7染する
ことのないポンプ用動圧軸’3(211)を提供するこ
とかできるのである。
Furthermore, an air hole (25) provided in this fixed bearing (24)
Air is introduced from the outside of the pump (Ill) into the croup grooves (2) through the air hole (25) between the fixed bearing (24) and the shaft sleeve (21). The feature of the configuration lies in the provision of a gas seal (26) that blocks the movement of air toward the + (16) side, which actively forms a croup groove that generates dynamic pressure. Therefore, we provide a dynamic pressure shaft '3 (211) for a pump that is not only efficient in terms of performance, but also reduces the cost of the entire pump due to the mW in the cylinder, and does not cause 7r7 staining. There are things you can do.

すなわち、本発明の動圧軸受(20)によれば、従来必
要であった潤滑油は全く不要であるため、潤滑油の気化
の及ぼす悪影響は全く発生しないものであり、当然潤滑
油の補給というようなメンテナンスも全く不要とするこ
とかできるものである。
That is, according to the hydrodynamic bearing (20) of the present invention, there is no need for lubricating oil, which was required in the past, so there is no adverse effect caused by the vaporization of lubricating oil, and naturally there is no need to replenish the lubricating oil. Such maintenance can be completely eliminated.

また、この動圧軸受(20)によれば、機械的てしかI
J摩擦か殆んど生じないものとして構成することかでき
るため、例えば磁気軸受の場合と比較した場合、その構
成を筒中にすることができて、全体のコストを低下させ
ることかできるのである。
Moreover, according to this hydrodynamic bearing (20), mechanical pressure I
Since it can be constructed so that almost no J-friction occurs, for example, when compared with the case of a magnetic bearing, the construction can be placed inside the cylinder and the overall cost can be reduced.

しかも、この動圧軸受(20)は構造かm重であること
から、その設置スペースとして大きなものは必要かなく
、ポンプ(Ill)全体をよりコンパクト化することか
てきるのである。
Moreover, since the dynamic pressure bearing (20) has a heavy structure, it does not require a large installation space, and the entire pump (Ill) can be made more compact.

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

第1[7!は本発明に係る動圧軸受を採用したポンプの
断面[A、第2図はシャフトスリーブ及びスラスト受板
の斜視図である。 符   号   の   説   明 10・・・ポンプ、15・・・回転軸、16・−171
質、20−・・動圧軸受、21・・・シャフトスリーブ
、22・・・スラスト受板2ゴ・・・グルーブ溝、24
・・・固定軸受、25・・・空気孔、26・・・ガスシ
ール。 以側−
1st [7! FIG. 2 is a cross-sectional view of a pump that employs a dynamic pressure bearing according to the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of a shaft sleeve and a thrust receiving plate. Explanation of symbols 10...Pump, 15...Rotating shaft, 16・-171
Quality, 20--Dynamic pressure bearing, 21--Shaft sleeve, 22--Thrust receiving plate 2 go...Groove groove, 24
...Fixed bearing, 25...Air hole, 26...Gas seal. On the other side

Claims (1)

【特許請求の範囲】 ポンプを構成し動翼を回転させるための回転軸の一部に
一体的に設けた円筒状のシャフトスリーブと、このシャ
フトスリーブの近傍に位置するスラスト受板と、これら
のシャフトスリーブ及びスラスト受板に同時に対向する
とともに前記ポンプのケーシング側に固定的に設けた固
定軸受とを備え、 この固定軸受の前記シャフトスリーブ及びスラスト受板
に対向する面、または前記シャフトスリーブ及びスラス
ト受板の前記固定軸受に対向する両面の、少なくともい
ずれか一方に、動圧を発生させるためのグルーブ溝を形
成し、 さらに、この固定軸受に設けた空気孔を通して当該ポン
プ外から前記グルーブ溝に対して空気を導入するように
構成するとともに、前記固定軸受とシャフトスリーブ間
に、前記空気孔から導入された空気の前記動翼側への移
動を遮断するガスシールを設けたことを特徴とする動圧
軸受。
[Claims] A cylindrical shaft sleeve integrally provided on a part of a rotating shaft for rotating rotor blades constituting a pump, a thrust receiving plate located near the shaft sleeve, and a fixed bearing that simultaneously faces the shaft sleeve and the thrust receiving plate and is fixedly provided on the casing side of the pump; A groove for generating dynamic pressure is formed on at least one of both surfaces of the receiving plate facing the fixed bearing, and further, a groove for generating dynamic pressure is formed from outside the pump through an air hole provided in the fixed bearing. The rotor blade is configured to introduce air into the rotor blade, and a gas seal is provided between the fixed bearing and the shaft sleeve to block the air introduced from the air hole from moving toward the rotor blade. Pressure bearing.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0395098U (en) * 1990-01-12 1991-09-27
US6815855B2 (en) * 1999-01-29 2004-11-09 Ibiden Co., Ltd. Motor and turbo-molecular pump

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0395098U (en) * 1990-01-12 1991-09-27
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