JPH0833269A

JPH0833269A - ターボ分子ポンプ

Info

Publication number: JPH0833269A
Application number: JP18295694A
Authority: JP
Inventors: Kazuki Sato; 一樹佐藤; Yuji Shirao; 祐司白尾; Toshiharu Nakazawa; 敏治中澤; Matsutaro Miyamoto; 松太郎宮本
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1994-07-12
Filing date: 1994-07-12
Publication date: 1996-02-02

Abstract

(57)【要約】【目的】組立分解が容易で、かつ安定性に優れたター
ボ分子ポンプを提供する。【構成】羽根車１２と回転軸１４とモータ３５からな
る回転部と、固定部１６とを含み、半径方向軸受と軸方
向軸受を有する磁気軸受装置を備えたターボ分子ポンプ
１０において、半径方向軸受として永久磁石２８，３
０，３２，３４を有する受動型磁気軸受２０，２２を備
え、受動型磁気軸受２０，２２を軸方向の異なる位置に
２つ設け、それぞれの受動型磁気軸受２０，２２に半径
方向振動を抑制する減衰機構４０，５０を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はターボ分子ポンプに係
り、特に羽根車と回転軸とモータからなる回転部と、回
転軸と羽根車の間に位置する固定部とを含み、半径方向
軸受と軸方向軸受とを有する磁気軸受装置を具備した小
型のターボ分子ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】このようなターボ分子ポンプであって、
半径方向軸受として永久磁石を有する受動安定型磁気軸
受を備え、軸方向軸受として能動型磁気軸受を備えてお
り、受動安定型磁気軸受で軸方向の力を発生して回転軸
を付勢し、この軸方向の力に抗する力を能動型磁気軸受
で発生せしめて軸方向の制御を能動的に行うタイプの磁
気軸受は、「１軸制御型磁気軸受」と呼ばれることが多
い。

【０００３】このような１軸制御型磁気軸受では、回転
体の半径方向の運動と傾き方向の運動を永久磁石の磁気
力によって安定化しているため、これらの運動の減衰が
非常に小さい。したがって、１軸制御型磁気軸受によっ
て支持された回転軸を安定に高速回転させるためには、
性能の良いラジアルダンパを設ける必要がある。

【０００４】上下２つの軸受で支持された回転体の剛体
運動（半径方向と傾き方向）は、一般的には、図５及び
図６に示すような振れ回り運動となり、それぞれそのモ
ード形状からパラレルモード、コニカルモードと呼ばれ
ている。これらのモード形状から、両モードとも振れ回
りが大きくなっている軸端付近にダンパを設けることが
有効であることが予想できる。

【０００５】ダンパは、空間的な制約から受動磁気軸受
と一体化した形で設ける場合が多い。特に、ターボ分子
ポンプにおいては、上側軸受部は空間が狭いので、下側
軸受部のみにダンパを設けるケースがほとんどである
（特開平２−７２２１６号、実開平２−１３６８１３号
参照）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ターボ
分子ポンプのロータのように、重心の位置が極端に片寄
っている回転体では、パラレルモードとコニカルモード
とが干渉して、回転数の上昇に伴いこれらの振動モード
が変化していく。そして、ある場合には、図７及び図８
に示されるように、振動モードの節と軸受の位置が一致
してしまうケースも出てくる。この軸受部にラジアルダ
ンパが設けてある場合には、その振動に対して減衰を与
えることができなくなるので、振動が大きくなり、場合
によっては回転体が固定側と接触することも考えられ
る。なお、一般的な回転体では、回転体の重心が２つの
軸受間の中心に位置しており、これらの振動モードはあ
まり変化しない。

【０００７】また、上下２つのダンパを備えたターボ分
子ポンプの１例も特開平２−１２５１０６号にて開示さ
れている。この例では、上下の軸受部の近傍にメカニカ
ルダンパを備えているが、構造がかなり複雑になってお
り、組立分解が非常に困難であるという欠点がある。

【０００８】本発明は上述の事情に鑑みなされたもの
で、組立分解が容易で、かつ安定性に優れたターボ分子
ポンプを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ため、本発明は、羽根車と回転軸とモータからなる回転
部と、固定部とを含み、半径方向軸受と軸方向軸受を有
する磁気軸受装置を備えたターボ分子ポンプにおいて、
半径方向軸受として永久磁石を有する受動型磁気軸受を
備え、前記受動型磁気軸受を軸方向の異なる位置に２つ
設け、それぞれの受動型磁気軸受に半径方向振動を抑制
する減衰機構を設けたことを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】本発明によれば、下側の軸受部（永久磁石を収
納したホルダ部分）のみならず、上側の軸受部をも減衰
材で柔軟に支持することにより、上下双方の軸受部位置
で回転体にダンピングを与えることができる構造になっ
ており、振動モードが変化した場合にも、全回転領域で
充分な減衰効果が得られる回転体とすることができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明に係るターボ分子ポンプの一実
施例を図１乃至図３を参照して説明する。図１におい
て、全体を符号１０で示すターボ分子ポンプは、一体的
に構成された羽根車１２と回転軸１４とからなる回転部
１５と、回転軸１４と羽根車１２の間に位置する固定部
１６とからなっている。そして、回転軸１４の下端部近
傍にはスラストディスク１８が着脱自在に取り付けられ
ている。

【００１２】回転軸１４を半径方向について制御するた
めの受動安定型磁気軸受２０，２２が異なった軸方向
（Ｚ）位置に設けられている。受動安定型磁気軸受２
０，２２はリング状の複数の永久磁石２８・・・，３０
・・・，３２・・・，３４・・・を含んでいる。対向す
る永久磁石の極性は同一であり、両者間には磁気的な反
発力が作用する。たとえば、回転軸１４側の永久磁石３
０・・・は、図２に示されるように対向する永久磁石２
８・・・に比較して若干上方（ΔＺ）に位置している。
その結果、回転軸１４はリング状の複数の永久磁石間に
作用する反発力により、矢印Ｆｚで示すように軸方向
（Ｚ）の上方へ常時付勢される。

【００１３】図１に示されるように、スラストディスク
１８を挟むようにソレノイド３６を含む能動型磁気軸受
３８が設けられている。この能動型磁気軸受３８には図
示しない制御機構を介して電流が供給されており、励磁
した際には、スラストディスク１８を介して回転軸１４
を非接触で支持している。

【００１４】図１において、符号３５はモータであり、
符号３７は上側の非常用玉軸受を示している。また符号
３９は下側の非常用玉軸受を示している。

【００１５】前記リング状の複数の永久磁石２８・・・
は永久磁石ホルダ３１に保持されており、この永久磁石
ホルダ３１と固定部１６との間には積層ゴム型ダンパ４
０が介装されており、その上面及び下面は永久磁石ホル
ダ３１、固定部１６にそれぞれ固着されている。この積
層ゴム型ダンパ４０は図２及び図３において詳細に図示
されている。

【００１６】図３（ａ）に示されるように積層ゴム型ダ
ンパ４０は、それぞれ複数の環状のゴム板４１と金属板
３２とを接着あるいは加硫により積層して形成されてい
る。この積層ゴム型ダンパ４０は、半径方向剛性に比較
して軸方向剛性が極めて大きくなっている。したがっ
て、軸方向（Ｚ）の力Ｆｚによってはほとんど変形しな
い。これに対して、半径方向振動に起因する半径方向の
力Ｆｒについては、図３（ｂ）で示すように変形する。
図示の実施例では図３（ａ）の長方形断面Ａが、図３
（ｂ）で示すひし形断面Ｂに変形する。この変形の結
果、積層ゴム型ダンパ４０のゴム板あるいはゴム層４１
・・・の弾性により半径方向復原力が発生し、該復原力
により半径方向振動は減衰される。

【００１７】一方、永久磁石３２・・・を保持する永久
磁石ホルダ５２と固定部１６に固定され非常用玉軸受３
９を保持する固定部材４８との間には積層ゴム型ダンパ
５０が介装されており、その上面及び下面は永久磁石ホ
ルダ５２と固定部材４８にそれぞれ固着されている。積
層ゴム型ダンパ５０は、積層ゴム型ダンパ４０と全く同
様の構成及び作用を有しているため、説明を省略する。

【００１８】積層ゴム型ダンパ４０，５０においては、
弾性による反発力は変形量にそれぞれ比例するので、振
動による半径方向の変位あるいは変形が大きければ大き
いほど、前記半径方向復原力も大きくなり減衰作用が向
上する。従って、特に共振点において、この半径方向復
原力が最大になって半径方向振動を効果的に減衰するこ
とができる。積層ゴム型ダンパ４０は、その積層厚さに
よりラジアル方向の固有振動数を変化させることがで
き、適当な固有振動数に合わせるためには、ある程度の
軸方向長さが必要となる。このため、本発明では可動部
分（永久磁石ホルダ３１）の外周部を切り欠いてダンパ
４０を収納するとともに固定部分（固定部材４８）の外
周部を切り欠いてダンパ５０を収納する構造を取り、全
体の軸方向長さを最小限に押さえている。

【００１９】このような構造とすることにより、ダンパ
と軸受部とを一体で組み立てることができ、回転体の減
衰特性が改善されるだけではなく、装置全体の構成を簡
素化することができる。

【００２０】図４は本発明の第２実施例を示す断面図で
ある。図４に示す実施例においては、可動部分（永久磁
石ホルダ５２）の外周部を切り欠いてダンパ５０を収納
するとともに固定部１６の外周部を切り欠いてダンパ４
０を収納する構造を取り、全体の軸方向長さを最小限に
押さえている。その他の作用効果は図１に示す実施例と
同様である。

【００２１】なお、ラジアルダンパは図２及び図３に示
される構造のものに限定されるわけではない。

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、下
側の軸受部のみならず、上側の軸受部をも減衰材で柔軟
に支持することにより、上下双方の軸受部位置で回転体
にダンピングを与えることができ、振動モードが変化し
た場合にも、全回転領域で充分な減衰効果が得られ、安
定性に優れたターボ分子ポンプとすることができる。

【００２２】また本発明によれば、ダンパと軸受部とを
一体で組み立てることができ、組立分解が容易で、かつ
装置全体の構成を簡素化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るターボ分子ポンプの第１実施例を
示す断面図である。

【図２】本発明に係るターボ分子ポンプの一実施例にお
ける要部拡大図である。

【図３】本発明に係るターボ分子ポンプにおける積層ゴ
ム型ダンパを示す説明図である。

【図４】本発明に係るターボ分子ポンプの第２実施例を
示す断面図である。

【図５】回転体の剛体運動のモードを示す説明図であ
る。

【図６】回転体の剛体運動のモードを示す説明図であ
る。

【図７】回転体の剛体運動のモードを示す説明図であ
る。

【図８】回転体の剛体運動のモードを示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１０ターボ分子ポンプ１２羽根車１４回転軸１６固定部１８スラストディスク２０，２２受動型磁気軸受２８，３０，３２，３４永久磁石３１，５２永久磁石ホルダ３５モータ３７，３９非常用玉軸受３８能動型磁気軸受４０，５０積層ゴム型ダンパ４１ゴム板４２金属板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮本松太郎東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】羽根車と回転軸とモータからなる回転部
と、固定部とを含み、半径方向軸受と軸方向軸受を有す
る磁気軸受装置を備えたターボ分子ポンプにおいて、半
径方向軸受として永久磁石を有する受動型磁気軸受を備
え、前記受動型磁気軸受を軸方向の異なる位置に２つ設
け、それぞれの受動型磁気軸受に半径方向振動を抑制す
る減衰機構を設けたことを特徴とするターボ分子ポン
プ。
【請求項２】前記減衰機構は、固定部に固着されてい
る固定部材と、軸線方向には固定されているが半径方向
には移動可能である可動部材とを含み、板状のゴム等の
減衰材及び金属を交互に複数積層した積層型ダンパから
なることを特徴とする請求項１記載のターボ分子ポン
プ。