JPS58148296A - タ−ボ分子ポンプ - 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】 本発明はターボ分子真空ポンプ（ｔｔｌｒｂＯ−ｍｏｌ
ｅｃｕｌａｒ　ｖａｃｕｕｍ　ｐｕｍｐｓ　）であって
、ロータの４つの半径方向自由度が永久磁石による径方
向ベアリングによシ安定イヒされ、かつ一方向の自由度
が乾燥作用（ｄｒｙ−ｒｕｎｎｉｎｇ）　機械スラスト
ベアリングによって支持されたターボ分子真空ポンプの
ための磁石ベアリング装置に閤する。この軸方向ベアリ
ング装置は、ロータの軸方向位置が成る位置にロータの
ベアリング力がいつも所定の値以下に維持されるように
して保持される。

そのようなベアリング装置は公開されたドイツ国明細書
第２８２５５５１号に記載されている。

このケースにおいては、半径方向の自由度は制御されな
い電磁石径方向ベアリングにより固定される。これらの
径方向ベアリングは、回転および非回転部分に半径方向
に磁界を有する関係で取付けられた永久磁石による補助
アセンブリよりなる。

しかしながら、このタイプのベアリング装置は、軸方向
において不安定な釣合い位置な生ぜしめる。

それ故、もしロータが軸方向に不安定な釣合い位置から
れずかでも外れたならば、さらに釣合い位置から外れる
力が生ずる。これらの力はロータの釣合い位置からのロ
ータの距離によって増大し、従ってロータ鱒その重量の
数倍の力でスラストベアリング装置に圧力を加える。ド
イツ国明細書第２８２５５５１号はいかにしてそれらの
力が所定値以下に維持されるかを記述している。

それらの力の大きさは力測定装置により決定される。も
しこれらの力が成る値を超えれば、その時はロータを不
安定な釣合い点付近に保持しそれにより軸方向ｚダリン
グカが所定値を超えないように作動する制御機構がセッ
トされるようになっている。この形式の取付構造は上記
ドイツ国明細書において３つの異った実施例として記載
されているが、実際的な応用において次の重要な欠点を
有する。

（ａｌ　　ロータの一方向位置は電気的な位置測定装置
により記録される。ロータが所定範囲内の不安定な釣合
い位置内にあるときは接点が閉じられているが、ロータ
がこの所定の軸方向位置から一方又は他方に外れるや否
′や上記接点は聞かれる。この装置は、ターボ分子ポン
プにおいて普通である高速回転において、一点の形成が
非常に不確実であり、従って明確な制御信号が得られな
いという欠点を有する。瑯えて、高真空側に必要とされ
る制御ギヤは大きなスペース゛を占や、このため内部で
ポンプの入力Ｖｔをかなり減少させるので非常に破−的
である。

（ｂ）　　ロータの軸方向位置はロータ両側の力測定装
置により決定されかつロータ両＠にある同様なコントロ
ールギヤによシ制御される。こめ構成は次の欠点を有す
る。

ターボ分子ポンプは最終的な高真空を得るために一般に
加熱される。この加熱の結果としてハウジングが膨張す
る。機械的スラストベアリングの非回転部はハウジング
に剛接されているので、ベアリング面とスラストベアリ
ング内のロータ軸受との間の隙間は拡がる。もしもロー
タが機械的スラストベアリングの上方ベアリング面に対
し支持されていれば、調整作用が生じて拡がりが補償さ
れる。一方、もしロータが機械的スラストベアリングの
下方ベアリング面に対し支持されでいれば、このとき上
方ベアリング面が拡がりの結果としてロータから離れる
ように移動し、この場合所定の力に到らないので調整作
用が起らない。そしてもし、例えばショックの結果とし
てロータが機械的スラストベアリングの他方側にジャン
プすると、それは釣合いの不安定位置から゛大きく離れ
た所定の制限範囲外位置にあり、その結果受認できない
程大きな゛ベアリング力が生ずる。他の欠点はＴａ）の
場合のように高真空側でのコントロールギヤの大きなス
ペースの必要性である。

ｒｅ）　　高真空側でのコントロールギヤのこれラノ欠
点を除去するために、上記ドイツ国明細書には高真空側
にギヤの無い別の装置を提案している。

該ケースでは、下方の機械的スラストベアリング−の軸
受けが数ミリメートルの大きさの摩耗を受ける。これは
もし装置が適切に設計されていれば受入れられる。しか
しながら、上方ベアリングの摩耗は釣合いの不安定位置
からの片寄りを意味する。

これは次の例が示すよグに極めて重要である。軸方向の
不安定な剛性が３００シーで所定のベアリング力が１Ｎ
では、釣合いの不安定位置からのロータの片寄りは’／
３００■より大きくあってはいけない。これはよシ大き
な片寄りがすると、ロータ軸受けの寿命が非常に制限さ
れることを意味する。

本発明は上述した欠点の全て又は幾分かを解消ないし大
巾に減少した電磁装着されたターボ分子ポンプを提供す
ることを目的とする。

本発明によれば、ロータを装着するためのマグネットベ
アリング（ｐａ　ｓ　ｓ　ｉｖｅ　ｍａｇｎｅｔ　ｂｅ
ａｒｉｎｇｓを備えたターボ分子ポンプであって、該マ
グネットベアリングは半径方向に安定で軸方向には不安
定であり、機械的スラストベアリングが軸方向に作用し
ており、力測定装置が機械的ベアリングにかかる力を測
定し、コントロールギヤが機械的ベアリングにか＼る力
を所定値以下に維持するように力測定装置に応答作動し
てロータを不安定な軸方向位置付近に保持するようにな
っており、マグネットベアリングの保持手段とポンプの
ステータとはハウジング内を移動し得る一つの構造的ユ
ニットを形成しており、一方のスラストベアリングは構
造的ユニットと一諸に可動なエレメントに対し調整可能
であり、他方のスラストベアリングはハウジングにより
支持されており、コントロールギヤは力測定装置に応答
してハウジングに対して構造的ユニットをそして構造的
ユニットに対して上記一方のスラストベアリングを調整
するため一二 に設けられているターボ分子ポンプが提案される。

ロータを機械的スラストベアリングの２つの接触面と周
期的かつ交互に接触させるように該ロータに短い軸力イ
ンパルスを与える電磁装置を設けることができ、これに
よりロータの軸方向位置の絶え間ない記録および調整が
可能となる。

以下、本発明は本発明による電磁装着されたターボ分子
ポンプ例な示す図面に関連して詳細に説明する。

ターボ分子ポンプのハウジング１にはロータ２が装着さ
れている。上方の永久磁石半径方向ベアリングの非回転
部３は上方のマグネットベアリング保持手段５に固定さ
れている。これに向い合っているのはマグネットベアリ
ングの回転部４である。相応して、下方のマグネットベ
アリング保持手段は２１で示され、マグネットベアリン
グの非回転部は５で示され、下方の永久磁石半径方向ベ
アリングの回転部は６で示されている。機械的スラスト
ベアリングは回転軸受７，９とベアリング面８，１０を
有する。駆動はロータ１１とステータ１２を有する電動
モータにより行われる。ステータ１２は保持手段１９に
固定されている。機械的スラストベアリングの非回転部
８，１０上のロータのベアリング力は力測定装置１４．
１６により検出される。１６．１７はステータディスク
をブリッジさせるリングを示す。上方のマグネット保持
手段１５．外周をリング１６．１７により形成されたポ
ンプステータ、リング１８．ステータのための保持手段
１９、リング２０および下方のマグネットベアリング保
持手段２１は、ハウジング１内で移動し得る構造的ユニ
ットを形成している。この構造的ユニットはばね２５に
より一体に保持されている。これらのばねの最初の張力
は、マグネットベアリングの軸方向不安定性によってつ
くられる歳末可能性力の数倍でなければならず、そうで
なければ構造的ユニットはマグネット力によって分離さ
れてしまう。構造的ユニットの変位はビン２８．サポー
トとして作用する底部２９を介してギヤ２３により行わ
れる。

ギヤ２３と下方のマグネットベアリング保持手で 段２１と−め間でピン２８にブラコトフォーム２２が固
定されている。該プラットフォームは、構造的ユニツ゛
トに関して、下方の機械的スラストベアリングのベアリ
ング面１０を有する力測定装置１４を調整可能なギヤ２
４を支持しているっホイ、り蒸気がギヤ室から真空スペ
ースに入り込むのを阻止するために、ギヤ室はベローズ
２６．２７により真空スペースから分離されている。

可動コイル５０と半径方向磁界を有する永久磁石３１と
からなる装置が、所定の間隔でロータに短い軸力インパ
ルスを与える。この軸力インパルスは交互に短くスイッ
チオンされる電磁石によって同様く、つくられる。

ギヤ２６は力測定装ｆ１１３により、そしてギヤ２４は
力測定装置１４によりコントロールされる。

もしも、例えば力測定装置１６の力が大きすぎるときは
、ギヤ２３は構造的ユニットと下方のプラットフォーム
に結合された部品を上方のベアリングに向って変位させ
る。これは他の部品に対するロータの下方への相対的移
動に対応し、軸力の減少へ導く。この作用は所定の力以
下になる迄持続する。

もしも、下方の力測定装置１４の力が大きすぎるときは
、ギヤ２４によりベアリング面１０が前向きに移動され
、これによりロータが上方に移動されて力が減少される
。もしも双方の力測定装置が大きすぎる力を示している
ときは、２つのギヤが反対方向に回転し、機械的スラス
トペアリングのベアリング面が離れるように駆動されて
解設される。

例えばハウジングの熱膨張によって、ロータの軸受とベ
アリング面との間で機械的スラストベアリングに空隙が
あるとすれば、この状態は第１にコントロール手段によ
って検出されない。パルス発生器が所定時間間隔で交互
に可動コイル６０に正負の電流パルスを伝える。該パル
スは電磁装置により軸方向におけるロータへのカインバ
ルスに変換されるうもしロータがベアリング面の一方と
接触していなければ、このとき対応するインパルスによ
って、ロータは該ベアリング面へジャンプし調整が行わ
れるようになる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明によるターボ分子ポンプの一例を示す断面図
である。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　ロータを装着するためのマグネットベアリン
   グを備え、該マグネットベアリングは半径方向に安定で
   かつ軸方向に不安定であり、機械的スラストベアリング
   が軸方向に作用しており、機械的スラストベアリングに
   か＼る力を測定するための力測定装置が設けられ、機械
   的スラストベアリングに作用する力が所定レベル以下に
   維持されるようにロータを不安定な軸方向位置付近に保
   持すべくコントロールギヤが力測定装装置に応答して作
   動可能なターボ分子ポンプにおいて、マグネットベアリ
   ングの保持手段とポンプステータとがハウジング内を移
   動可能な構造的ユニットを形成しており、一方のスラス
   トベアリングは構造的ユニット、！：　−ＩＩに可動な
   エレメントに対し調整可能であり、他方のスラストベア
   リングはハウジングにより支持され、フントロールギヤ
   がハウジングに対し構造的ユニットをそして該構造的ユ
   ニットに対し前記一方のスラストベアリングを調整すべ
   く力測定装置に応答するように設けられているターボ分
   子ポンプ。
2. （２）　　ロータに短い軸力インパルスを与える電磁装
   置が設けられている特許請求の範囲１のポンプ。
3. （３）ポンプはロータ軸を垂直にして設けられ、前記一
   方のスラストベアリングは下方のスラストベアリングで
   あり、かつ前記他方のスラストベアリングが上方のスラ
   ストベアリングである特許請求の範囲１又は２のポンプ
   。
4. （４）コントロールギヤはポンプのフォアプレッシャー
   （ｆｏｒｅｐｒｅｓｓｕｒｅ　）部に配置されている特
   許請求の範囲１乃至３のいずれかによるポンプ。
5. （５）　　コントロールギヤが真空領域の外＠に配置さ
   れている特許請求の範囲１乃至４のいずれかによるポン
   プ。
6. （６）電磁装置により所定の時間間隔でロータに軸方向
   に正負のカインパルスが交互にかけられる特許請求の範
   囲２乃至５のいずれかによるポンプ。
7. （７）電磁装置は９拳コイルと半径方向磁界を有、°゛ する永久磁石システムとからなる特許請求の範囲２又は
   ６のポンプ。