JPH01320313A - 動圧流体軸受及び動圧流体軸受を有する真空ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は動圧流体軸受と動圧流体軸受を有する真空ポ
ンプに関するものである。

（従来の技術） 従来の動圧流体軸受を第１０図に示す。同図において、
５１は有底の本体ケーシング、５２はその内部に配され
た軸受部材であって、軸受部材５２は、複数のボール５
３・・及び球状弾性体５４によって、本体ケーシング５
１に対して揺動可能に支持されている。一方、５５はタ
ーボ分子ポンプにおけるロータ軸のような回転シャフト
であって、その下端部には、例えば動圧流体軸受の一種
であるスパイラルグループ軸受の球状頭部５６が形成さ
れており、この球状頭部５６が、上記軸受部材５２に形
成された球状凹部５７内に回転可能に嵌入している。な
お本体ケーシング５１内には、上記球状頭部５６と球状
凹部５７との間に介設される潤滑用オイル５８が収納さ
れている。

（発明が解決しようとする課題） ところで上記従来の軸受には、次のような欠点がある。

まず第１の欠点は、ターボ分子ポンプのような真空機械
の場合、潤滑用オイル５８の上部空間５９が、シャフト
５５の回転中は真空に維持されているため１、潤滑オイ
ル５８からの熱放散が充分に行い得す、そのため潤滑オ
イル５８の劣化を早めたり、あるいは潤滑オイル５８の
蒸気圧が高くなって真空ポンプとしての性能低下を招く
ということである。

また第２の欠点は、潤滑オイル５８を、ケーシング５１
内において適正な位置に保持する必要のあることから、
真空ポンプとしての使用姿勢が制限されてしまうという
ことである。

この発明は上記した従来の欠点を解決するためになされ
たものであって、その目的は、潤滑流体からの熱放散が
良好に行え、ぞのため潤滑流体の劣化を防止し得ると共
に、真空ポンプ等の性能を良好に維持し得る動圧流体軸
受を提供することにある。

さらに真空ポンプ等の使用姿勢を自由に選択し得る動圧
流体軸受を提供することも、この発明の目的である。

（課題を解決するための手段） そこで第１請求項記載の動圧流体軸受では、減圧状態に
される本体ケーシング内に配置した回転シャフトの一端
部に球状頭部を設ける一方、本体ケーシングに揺動可能
に支持された軸受部材には上記球状頭部の嵌入する球状
四部を設け、さらに上記本体ケーシングと上記軸受部材
との間にシール手段を配し、上記本体ケーシング内にお
いて上記球状頭部と上記球状凹部との間に潤滑流体を介
設可能となす一方、上記軸受部材におけるシール手段よ
りも外方部分を大気下へ導出可能に構成しである。

また第２請求項記載の動圧流体軸受では、上記潤滑流体
として磁性流体を使用し、上記シール手段を磁石を利用
した磁気シール手段で構成しである。

さらに第３請求項記載の動圧流体軸受では、上記潤滑流
体として磁性流体を使用し、さらに上記球状頭部と上記
球状凹部との間に磁性流体を保持するだめの磁気保持手
段を設けである。

（作用） 上記第１請求項記載の動圧流体軸受においては、軸受部
材の一部を大気下へ導出可能としであるので、この部分
を大気や水によって冷却することが可能となり、そのた
め潤滑流体からの熱放散経路を確保し得ることになる。

また第２請求項記載の動圧流体軸受では、軸受部材を滑
らかに運動させることができるので、シャフトの振動に
対する減衰作用を効果的に付与し得ると共に、軸受部材
をシャフトと同方向に回転させることも可能となるので
、磁性流体に対するせん断速度を低下させて磁性流体の
発熱を低下させることも可能となる。

さらに第３請求項記載の動圧流体軸受では、シャフトの
回転軸心を水平に配置することも可能となる訳で、これ
により真空ポンプ等の使用姿勢を比較的自由に選択し得
ることにもなる。

（実施例） 次にこの発明の動圧流体軸受及び動圧流体軸受を有する
真空ポンプの具体的な実施例について、図面を参照しつ
つ詳細に説明する。

第１図において、１は本体ケーシングであって、その軸
孔２内には、ターボ分子ポンプのロータ軸のような回転
シャフト３が回転可能に配置されている。この本体ケー
シング１の軸孔２は、下端に開口するものであるが、そ
の下端開口部は、軸受部材４によって閉止されている。

この軸受部材４は、銅、アルミニウム等の熱伝導の良好
な材料にて構成されたものであって、下面側には永久磁
石５及び磁性材料製のポールピース６を備え、またその
上面側には球状凹部７を備えている。

一方、本体ケーシング１の下面側には環状磁石８が取着
されているが、この環状磁石８は上記軸受部材４を吸着
保持すると共に、磁性流体１１を保持し、シール効果を
もたせるものであって、上記本体ケーシング１の下面と
軸受部材４との間に複数個のボール９・・を介設し、こ
れにより軸受部材４を所定位置にて揺動可能に保持する
ようにしている。

上記回転シャフト３の下端部には、球状頭部１０が形成
され、この球状頭部１０が上記軸受部材４の球状凹部７
内に回転自在に嵌入すると共に、両者７．１０間に潤滑
流体としての磁性流体１１を介設し、これにより動圧軸
受を構成している。

上記軸受においては、磁路が、軸受部材４の永久磁石５
、ポールピース６、磁性流体１１ａ、環状磁石８、磁性
流体１１、球状頭部１０を経由して永久磁石５へ至る経
路に形成されることになり、上記磁性流体１１は上記磁
路内に保持される。したがって回転シャフト３の軸心を
、回倒のような垂直方向にではなく、水平方向に配置し
た使用状態とすることも可能である。また上記軸受では
、軸受部材４の動きが滑らかになるので、シャフト３の
振動に対する減衰作用が効果的なものとなる。

さらに軸受部材４をシャフト３と同方向に回転させるこ
とも可能となる訳で、これにより磁性流体１１に対する
せん断速度を低下させ、磁性流体１１の発熱を低下させ
ることも可能である。しかも軸受部材４の下面及び一部
側面が外方へと導出され、大気下にあるので、この部分
は大気又は必要に応じて水によって冷却されることにな
り、そのため磁性流体１１の発熱を有効に吸収し得るこ
とになる。

第２図には第２実施例を示すが、これは軸受部材４を磁
性材料にて構成し、環状磁石８の配置位置を変更してボ
ール９を省略した点においてのみ第１実施例と異なるも
のである。

第３図〜第５図は第３〜第５実施例を示すもので、第３
図は軸受部材４の形状を変更した例、第４図は永久磁石
５を環状に形成した例、第５図は磁性流体１１の保持構
造を変形した例をそれぞれ示している。なお第３図にお
いて、１２は弾性体を示している。

また第６図及び第７図は、０−リング１３やベローズ１
３ａ等のメカニカルシールによって磁性流体１１の流出
を防止する第６及び第７実施例を示しており、第８図及
び第９図は永久磁石５や環状磁石８の配置を変更した第
８及び第９実施例を示すものである。

上記いずれの実施例においても、前述した第１実施例と
略同様に磁性流体１１の発熱吸収という利点を有するも
のであり、また第６及び第７実施例を除く他の実施例に
おける他の作用、効果も第１実施例と同様であるため第
１実施例と同一部分を同一符号で示してその説明を省略
する。

なお上記においては永久磁石を使用しているが、電磁石
を使用してもよいことはもちろんである。

第１１図には、上記動圧流体軸受Ａを組込んだ真空ポン
プの例を示す。この真空ポンプ２０は、本体ケーシング
２１内に配置したモータ２２によってロータシャフト２
３を回転駆動し、これによっねし溝ロータ２４を回転駆
動し、吸気口２５からの吸気を排気口２６から排気する
構造のものである。このロータシャフト２３は、その一
端側が磁気軸受２７によって径方向支持されており、そ
の他端側は、磁性流体を利用した動圧流体軸受Ａによっ
て径方向と軸方向との支持がなされている。

なお２９．２９は安全用のころがり軸受を示している。

（発明の効果） 上記第１請求項記載の動圧流体軸受においては、軸受部
材の一部を大気下へ導出可能としであるので、この部分
を大気や水によって冷却することが可能となり、そのた
め潤滑流体からの熱放散経路を確保し、これにより潤滑
流体の劣化を防止し得ることになる。

また第２請求項記載の動圧流体軸受では、軸受部材を滑
らかに運動させることができるので、シャフトの振動に
対する減衰作用を効果的に付与し得ると共に、軸受部材
をシャフトと同方向に回転させることも可能となるので
、磁性流体に対するせん断速度を低下させて磁性流体の
発熱を低下させることも可能となる。

さらに第３請求項記載の動圧流体軸受では、シャフトの
回転軸心を水平に配置することも可能となる訳で、これ
により真空ポンプ等の使用姿勢を比較的自由に選択し得
ることにもなる。

また第４請求項記載の真空ポンプにおいては、ロータの
振動に対する減衰特性を改善でき、安定したポンプ性能
を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第９図はこの発明の動圧流体軸受の第１〜第９
実施例を示す説明図、第１０図は従来例の説明図、第１
１図はこの発明の動圧流体軸受を有する真空ポンプの説
明図である。 １・・・本体ケーシング、３・・・回転シャフト、４・
・・軸受部材、５・・・永久磁石、８・・・環状磁石、
１１・・・磁性流体。 特許出願人　　　　日本フェロ−フルイデイクス株式会
社 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 ′　　） 第９図 第１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、減圧状態にされる本体ケーシング内に配置した回転
   部材と、本体ケーシングに揺動可能に保持された軸受部
   材とで構成する動圧流体軸受において、上記本体ケーシ
   ングと上記軸受部材との間にシール手段を配置し、上記
   本体ケーシング内において上記回転部材と軸受部材との
   間に潤滑流体を介設可能となす一方、上記軸受部材にお
   けるシール手段よりも外方部分を大気下へ導出可能に構
   成して成る動圧流体軸受。 ２、上記潤滑流体として磁性流体を使用し、上記シール
   手段を磁石を利用した磁気シール手段で構成してあるこ
   とを特徴とする第１請求項記載の動圧流体軸受。 ３、上記潤滑流体として磁性流体を使用し、さらに上記
   回転部材と上記軸受部材との間に磁性流体を保持するた
   めの磁気保持手段を有することを特徴とする第１又は第
   ２請求項記載の動圧流体軸受。 ４、上記第１請求項ないし第３請求項のいずれかの項記
   載の動圧流体軸受を有する真空ポンプ。