JPH04339194A - 減衰機構 - Google Patents

減衰機構

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JPH04339194A
JPH04339194A JP3110330A JP11033091A JPH04339194A JP H04339194 A JPH04339194 A JP H04339194A JP 3110330 A JP3110330 A JP 3110330A JP 11033091 A JP11033091 A JP 11033091A JP H04339194 A JPH04339194 A JP H04339194A
Authority
JP
Japan
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radial
bearing
magnetic bearing
damping
axial direction
Prior art date
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Pending
Application number
JP3110330A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoichi Kanemitsu
金光 陽一
Yuji Shirao
白尾 祐司
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.)
Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Ebara Corp filed Critical Ebara Corp
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Publication of JPH04339194A publication Critical patent/JPH04339194A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406Magnetic bearings
    • F16C32/0408Passive magnetic bearings
    • F16C32/0423Passive magnetic bearings with permanent magnets on both parts repelling each other
    • F16C32/0425Passive magnetic bearings with permanent magnets on both parts repelling each other for radial load mainly
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Non-Positive Displacement Air Blowers (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は振動を減衰するための減
衰機構に関し、特に、ターボ分子ポンプを支承するのに
使用される磁気軸受装置の半径方向(軸方向に直交する
方向)に作用する不安定力に起因する振動を減衰する減
衰機構に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の5軸制御形磁気軸受を用いたター
ボ分子ポンプの一例が図4に示されている。このターボ
分子ポンプは羽根車1、ステータ2、羽根車1と一体化
した軸1aを含み、該軸1aの中間部にはモータ12が
設けられている。そして、半径方向軸受として能動形磁
気軸受3、4が設けられ、軸方向軸受として能動形磁気
軸受5、6が設けられている。なお、図4中の符号10
、11は非常用軸受である。
【0003】明確には図示されていないが、この様な5
軸制御形磁気軸受では半径方向磁気軸受が4軸、軸方向
磁気軸受が1軸設けられている。
【0004】また、図5に示すような1軸制御の磁気軸
受装置を備えたターボ分子ポンプも提案されている。図
5の磁気軸受装置は半径方向軸受として受動安定形磁気
軸受13と、軸方向軸受である能動形磁気軸受5、6と
を備えており、且つ図4の5軸制御形磁気軸受と同様に
非常用軸受10、11も備えている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図4の5軸制
御形磁気軸受の場合には、制御すべき軸の数が多いこと
から製造コストが高く、制御そのものが複雑でその分だ
け信頼度が低くなってしまう。
【0006】一方、図5の1軸制御形磁気軸受の場合に
は、軸方向制御軸受5、6が回転体の羽根車1と反対側
の軸端付近に位置しているため、メンテナンスその他で
羽根車1を取り出すためには軸方向磁気軸受5、6、非
常用軸受11等を分解しなくてはならなかった。さらに
、高真空側に非常用軸受が作動した場合に発生する粉塵
等の不純物が逆流してしまい不都合であった。
【0007】また図5の1軸制御形磁気軸受の場合、半
径方向に不安定力が作用して回転軸が半径方向に触れ回
ってしまう恐れがある。しかし、従来のターボ分子ポン
プにおいては、これを簡単な構造で有効に防止する手段
がなかった。換言すると、半径方向の不安定力に起因し
て回転軸に半径方向の振動が発生した場合にはこれを減
衰せしめる必要があるが、従来技術においては好適な減
衰機構が存在しなかった。
【0008】本発明は上記した従来技術の問題点に鑑み
て提案されたもので、半径方向の不安定力に起因して回
転軸に半径方向(軸線に直交する方向)振動が発生した
場合に、有効に減衰せしめる減衰機構の提供を目的とし
ている。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の減衰機構は、対
象物の特定方向の振動を減衰せしめる減衰機構において
、該対象物の長手軸方向の動きは固定するが長手軸方向
と直交する方向には可動な滑り機構と、長手軸方向と直
交する方向の振動に対してバネ力と減衰力とを付加する
リング状の減衰部材、とを含んでいる。
【0010】本発明の減衰機構の実施に際して、前記対
象物として例えばターボ分子ポンプの回転軸がある。こ
の場合、長手軸方向とは回転軸の軸線方向であり、長手
軸方向と直交する方向とは回転軸の半径方向である。そ
して、半径方向磁気軸受を永久磁石の反発力を利用した
受動安定形とし、この時発生する軸方向の不安定化力を
能動形軸方向軸受の電磁石で制御して安定化するタイプ
のターボ分子ポンプにおいて好適に用いられる。すなわ
ち、受動安定形の半径方向磁気軸受の回転体に配置され
た永久磁石と固定部に配置された永久磁石とは軸方向に
微小に偏寄して配置されており、該永久磁石同士の反発
力で常に軸方向に一定方向の力が発生しており、この力
に対して能動形軸方向軸受の制御電磁石で1方向の力の
みを発生することにより制御するタイプにおいて好適に
用いられる。
【0011】より詳細に言えば、本発明の減衰機構は、
羽根車と軸とモータからなる回転部と、軸と羽根車の間
に位置する固定部とを含み、回転体及び固定部に永久磁
石を持っている受動安定半径方向磁気軸受をそれぞれ備
え、軸方向には能動形磁気軸受を軸方向制御磁気軸受と
して配置し、前記受動安定半径方向磁気軸受は、軸方向
に着磁されたリング状の永久磁石を半径方向に対向させ
て回転体と固定部のそれぞれに同心円状に配置して、該
磁石の対を軸方向に微小な間隔を空けて複数対配置し、
軸方向の異なる位置に少なくとも二つ備え、非常用軸受
を高真空側に配置せず、羽根車に近い非常用軸受を軸方
向制御磁気軸受近傍に配置し、回転体の軸部直径を前記
非常用軸受の内径より小さくしたターボ分子ポンプの前
記軸の半径方向振動を減衰させるため、前記受動安定半
径方向磁気軸受の中の少なくとも一つに設置されている
【0012】本発明の実施に際して、軸方向位置を検出
する手段と、その検出手段によって検出された位置信号
に基づいて電磁石に流す電流を制御する制御手段と、一
つの電磁石とを含む軸方向制御磁気軸受を低真空側の羽
根車と軸の付け根部分に配置するのが好ましい。
【0013】
【作用】上記した様な構成を有する本発明によれば、少
くとも一対の前記永久磁石の対に、半径方向振動を減衰
する様に作用するリング状の減衰部材を設け、該磁石対
に、軸方向の動きは固定するが半径方向には可動な滑り
機構を持つ半径方向磁気軸受支持手段を備えたので、半
径方向の振動が好適に抑制され、回転軸が半径方向の振
動を発生した場合にリング状の減衰部材の作用により該
振動を減衰させることが出来る。
【0014】そして、半径方向の不安定力による振動を
確実に抑制することが出来、且つ制御軸数の少ない磁気
軸受を含んだターボ分子ポンプを提供することも出来る
【0015】
【実施例】以下、図1乃至図3を参照して、本発明の実
施例を説明する。
【0016】図1及び図2は本発明の実施例を簡略化し
て示したものである。ここで、図4及び図5に示す部材
と同一の部材には、同一の符号が付されている。
【0017】羽根車1及びステータ2の間には半径方向
(符号R)磁気軸受20及びそれを構成する永久磁石群
21、22が設けられている。該半径方向磁気軸受20
は、永久磁石の反発力を利用した受動安定形として構成
されている。
【0018】受動安定形の半径方向磁気軸受20の永久
磁石群21、22を構成する永久磁石は、その位置関係
が図2に示す様になっている。すなわち、羽根車1側に
取り付けられた軸受の永久磁石22は、ステータ2側に
取り付けられた軸受の永久磁石21に対して微小量Xだ
け上方へ偏寄されている。そして上方へ偏寄することに
より、該永久磁石同士の反発力に基づき羽根車1及び回
転軸1aには常に軸(V)方向上方へ力が作用するので
ある。なお、永久磁石21、22は、軸V方向で隣接す
る磁石間に微小な隙間kが設けられており、隣接する磁
石の面同士の極性は同一となる様に配置されている。
【0019】一方、回転軸1aの下方には、永久磁石群
31、32から構成された受動安定形半径方向磁気軸受
30が設けられている。明確には図示されていないが、
回転軸1a側に取り付けられた永久磁石群31が微小量
だけ上方へ偏寄しているために、永久磁石31、32同
士の反発により回転軸1aに軸方向V上方へ向かう力が
作用する。
【0020】再び図1において、軸受20の永久磁石群
21、22及び軸受30の永久磁石群31、32におい
て発生する軸方向V上方への不安定化力は、能動形軸方
向磁気軸受25の電磁石26による制御で安定化される
様になっている。より詳細に述べれば、能動形の軸方向
磁気軸受25は羽根車1と軸1aとの接続部分近傍に配
置されている。電磁石26に流れる電流を図示しない制
御手段により制御すれば、能動形の軸方向磁気軸受の軸
方向の力が制御される。そして、この制御された軸方向
の力と、前述の半径方向磁気軸受20、30の永久磁石
群21、22、31、32において発生する軸方向力と
により、軸方向Vの制御軸受としての作用が行われるの
である。
【0021】作動に際して、軸方向の変位が検出器9に
より検出されて図示しない制御手段に出力され、該制御
手段はその変位に対応した電流を電磁石26に供給する
のである。
【0022】図1の回転軸1aに設置された受動形半径
方向磁気軸受30の永久磁石31、32の組合せには減
衰機構40が設けられている。この減衰機構40は、ス
テータ2側の永久磁石群32を保持する保持具27を有
し、該保持具27は軸方向Vには固定されているが半径
方向Rには滑動自在である様な機構28で支持されてい
る。そして、保持具27と前記機構28との間には、半
径方向Rの振動を減衰させる減衰部材29が挿入されて
いる。この様な減衰機構40を設けることにより、軸1
aの回転中に発生する不安定力に起因する半径方向Rの
振動を抑え、安定に運転することができる。
【0023】すなわち、滑動自在な機構28により保持
具27を支持しているので、回転軸1aの半径方向Rの
振動は減衰部材29の圧縮及び圧縮解除の繰り返し運動
に変換される。そして、減衰部材29の弾性変形は前記
圧縮に対する反発力と内部減衰力として作用する。換言
すれば、減衰部材29の弾性反発力と内部減衰力は半径
方向Rの振動に対して減衰作用を及ぼし、それにより該
振動は減衰されるのである。
【0024】ここで、軸方向Vには固定され半径方向R
には滑動自在であるような機構28を構成する材料とし
ては、例えばスライドベアリングやテフロンのような滑
りの良いものが考えられる。これ等は微小な摩擦を持っ
ているため、半径方向Rのエネルギーを吸収して、その
振動を減衰させる効果がある。
【0025】なお、能動形軸方向磁気軸受25の近傍で
羽根車1と回転軸1aとの接合部近傍位置には、非常用
軸受10が配置されている。
【0026】一方、回転軸1aの羽根車1とは反対側の
端部には、非常用軸受11が配置されている。そして、
非常用軸受10の内径は回転軸1aの直径(外径)より
も大きく設定されている。従って、羽根車1及び回転軸
1aを含む回転部を引き抜く場合であっても、非常用軸
受10と当ることがない。そのため、回転軸端部のナッ
トとスペーサ(図示せず)を外すだけで、簡単に回転部
を引き抜くことができて、分解組立を容易に行える。
【0027】さらに、非常用軸受10及び11が低真空
側に配置されているので、非常用軸受10及び11が作
動しても、高真空側の汚染を防ぐことができる。
【0028】以上においてその作動原理を説明した本発
明の実施例は、図3においてその詳細が示されている。
【0029】図3の実施例の構成及び作用については、
基本的には図1に示す実施例と大差ないので、説明を省
略する。
【0030】図示の実施例において、減衰機構40は受
動安定形半径方向磁気軸受30においてのみ設けられて
いるが、回転軸1aに2個或いはそれ以上の受動安定形
半径方向磁気軸受を設け、それぞれに減衰機構を設ける
ことも可能である旨を付記する。
【0031】
【発明の効果】本発明の作用効果を以下に列挙する。
【0032】(1)  半径方向の振動が生じたとして
も対処できる。従って、回転の安定性が保証される。
【0033】(2)  制御コイルを一つだけ持ち軸方
向の位置のみを制御する所謂1軸制御タイプのターボ分
子ポンプについて適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の作動原理を示すために簡略化
して表現された正面図。
【図2】図1の部分拡大図。
【図3】本発明の実施例の正面図。
【図4】従来技術を示す正面図。
【図5】その他の従来技術を示す正面図。
【符号の説明】
1・・・羽根車 1a・・・回転軸 2・・・ステータ 3、4・・・半径方向能動形磁気軸受 5、6、25・・・軸方向能動形磁気軸受7、8・・・
半径方向変位検出器 9・・・軸方向変位検出器 10、11・・・非常用軸受 12・・・モータ 13、20、30・・・受動形半径方向磁気軸受15・
・・非常用軸受保持具 16・・・ケーシング 21、22、31、32・・・受動形半径方向磁気軸受
の磁石群 26・・・軸方向能動形磁気軸受の電磁石27・・・保
持具 28・・・滑り機構 29・・・減衰部材 40・・・減衰機構

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  対象物の特定方向の振動を減衰せしめ
    る減衰機構において、該対象物の長手軸方向の動きは固
    定するが長手軸方向と直交する方向には可動な滑り機構
    と、長手軸方向と直交する方向の振動に対してバネ力と
    減衰力とを付加するリング状の減衰部材、とを含むこと
    を特徴とする減衰機構。
  2. 【請求項2】  羽根車と軸とモータからなる回転部と
    、軸と羽根車の間に位置する固定部とを含み、回転体及
    び固定部に永久磁石を持っている受動安定半径方向磁気
    軸受をそれぞれ備え、軸方向には能動形磁気軸受を軸方
    向制御磁気軸受として配置し、前記受動安定半径方向磁
    気軸受は、軸方向に着磁されたリング状の永久磁石を半
    径方向に対向させて回転体と固定部のそれぞれに同心円
    状に配置して、該磁石の対を軸方向に微小な間隔を空け
    て複数対配置し、軸方向の異なる位置に少なくとも二つ
    備え、非常用軸受を高真空側に配置せず、羽根車に近い
    非常用軸受を軸方向制御磁気軸受近傍に配置し、回転体
    の軸部直径を前記非常用軸受の内径より小さくしたター
    ボ分子ポンプの前記軸の半径方向振動を減衰させるため
    、前記受動安定半径方向磁気軸受の中の少なくとも一つ
    に設置された請求項1の減衰機構。
JP3110330A 1991-05-15 1991-05-15 減衰機構 Pending JPH04339194A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7276828B2 (en) 2003-12-25 2007-10-02 Delta Electronics, Inc. Magnetic bearing system
JP2008275152A (ja) * 2007-04-26 2008-11-13 Pfeiffer Vacuum Gmbh 軸受装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7276828B2 (en) 2003-12-25 2007-10-02 Delta Electronics, Inc. Magnetic bearing system
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