JPS59144815A - 立形回転機械の軸受装置 - Google Patents

立形回転機械の軸受装置

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JPS59144815A
JPS59144815A JP58018615A JP1861583A JPS59144815A JP S59144815 A JPS59144815 A JP S59144815A JP 58018615 A JP58018615 A JP 58018615A JP 1861583 A JP1861583 A JP 1861583A JP S59144815 A JPS59144815 A JP S59144815A
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JP
Japan
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rotor
bearing
gravity
supported
magnetic bearing
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Pending
Application number
JP58018615A
Other languages
English (en)
Inventor
Kinpei Okano
岡野 金平
Katsutoshi Arai
新居 勝敏
Yoshiteru Miyatake
宮武 義照
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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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
    • F16C32/044Active magnetic 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
    • F04D19/048Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps comprising magnetic bearings
    • 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
    • F04D29/58Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/5806Cooling the drive system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00Components
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    • F05D2240/61Hollow
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    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00Engines or pumps
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    • F16C2360/45Turbo-molecular pumps

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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】 〔発明の利用分野〕 本発明は立形回転機械の軸受装置に係り、特にロータの
高速回転の安定化及び回転機械の低騒音化、長寿命化に
有効な装置に関するものであって、例えばタープ分子ポ
ンプの如き立形高速回転機械に用いるに好適なものであ
る。
〔従来技術〕
第1図は従来のタープ分子ポンプの概略構造を示す縦断
面図である。分子ポンプ部はロータ1に設けられた回転
翼2及びケーシング4に同定された静止翼3から成る。
ロータ1にはモータロータ(モータ回転子)6を備えた
回転軸5が締結されていて、玉軸受8. a 、、 8
 bで回転軸5を支持することによシロータ1は回転自
在に支持され、該軸5を囲む支持体10に固定されたモ
ータステータ(モータ固定子)7からモータロータ6に
回転磁界が与えられ駆動される。このモータによりロー
タ1が駆動されると、回転軸5に設けられた軸方向の孔
9に油溜め13内に封入された潤滑油12が遠心ポンチ
作用によシ没み上げられ、孔9に連通した半径方向の孔
9. a 、 9 bに分配され、玉軸受8a及び8b
に給油される。また、モータ及び玉軸受は、冷却管11
に通水することにより冷却される。
このように構成された分子ポンプは200 CIO〜5
’0000 rpmで使用され、上部吸気口Aから下部
排気口Bに気体分子が排気され清浄な真空が得られる。
しかし、上記の従来の分子ポンプ構造では、玉軸受が高
速で使用されるため、玉軸受固有のころがシ音及び摩擦
による発熱が大きく、給油不足になると、短時間に玉軸
受が劣化し使用できなくなる。特に上部側の玉軸受8a
に対しては給油不足になりやすい。また給油温度は下部
側に比較して上部側の方が玉軸受及びモータの熱を吸収
するため高く斤るので特に上部玉軸受8aは荷酷な使用
条件に置かれる。さらに、玉軸受及びロータの発熱に対
しては冷却管11に冷却水を通水し外部に放熱させてい
るが、冷却管11は通水による管内の汚れにより長期間
使用すると冷却能力が低下するなどの欠点がある。才だ
、ロータが上下の玉軸受で支持されているため回転時の
吸振作用がなく、高精度のバランス作業を必要とするば
かりでなく、床などから伝達される外部加振に対しては
直接玉軸受に加振力が伝達されるため、玉軸受に異常な
振動荷重が作用し損傷することもある。
〔発明の目的〕
本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされたもので、高
速回転性能及び剛久性にすぐれ、かつ構造簡単で低コス
トの立形回転機械の軸受装置を提供することを目的とす
る。
〔発明の概要〕
本発明に係る立形回転機械の軸受装置は、ロータの重心
よシも上部を機械的接触軸受で、またロータの重心より
も下部を非接触の磁気軸受で支持するようにしたことを
特徴とするものである。
この磁気軸受は回転時のロータの撮動を減衰さるように
渦電流などの電磁誘導電流によるダンピング作用を持つ
ことが好ましい。
〔発明の実施例〕
本発明による軸受装置をターボ分子ポンプに適用した実
施例を第1図を参照して説明する。このターボ分子ポン
プにおいて分子ポンプ部は澱1図に示したそれと同一構
造である。この実施例ではロータ1は吊鐘状の空洞を形
成して、!=−シ、その頂部に回転軸5が締結されてい
て、該軸5はロータ1内に軸方向に延在して因る支持体
1oの上部に格納された玉軸受8に支持されている。ロ
ータ1の下部は、ロータ1の下縁に固着した永久磁石1
4aと支持体10に固着した永久磁石14bとで構成さ
れた磁気軸受15で非接触的に支持されている。また、
ロータ1の駆動手段として、支持体10外面にモータス
テータ7を固定すると共に、ロータ1の内面にモータロ
ータ6を嵌合してアウタロータ形の駆動モータを構成し
である。J:肥土軸受8ば、ロータ1(モータロータ6
も含めて)の重心よシ土方に位置し、磁気軸受15は該
重心よりも下方r(位置している。
一方、玉軸受8及びモータステータ7の冷却手段として
、支持体1oの下部に送風器16を配置すると共に、支
持体1oを中空形状にしてそれに挿入した管18に送風
器16の支持枠17を固定し、送風器16がらの空気流
が矢印のように管]8内を通シ玉軸受8側を経て管18
の外側をモータステータ7に沿って流れるよう構成しで
ある。
このように構成されたターボ分子ポンプにおいて、前記
駆動モータにょ)ロータ1が回転すると、玉軸受8は、
支持体1o内の油溜め13がら遠心ポンプ作用で回転軸
5の軸方向孔9及び半径方向孔9aを経て潤滑油が給油
されるが、図示のように4閏滑油の給油径路が短かいた
め確実に給油されると共に、潤滑油は管1sib噴流さ
れる空気によシ、冷却されるため回転軸5及び玉軸受8
は効果的に冷却される。また、玉軸受8はロータ1の重
心点よりも上部に配置されているので、ロータ1は振シ
子型の支持方式となっておシ、このためロータ1には重
力方向に復元力が作用する。さらに、本構造ではロータ
1を重力方向に位(托決めし安定に回転させるように磁
気軸受15を配置して非接触でロータ1を支持すると共
に、磁気軸受15に銅製のカバー(図示していなめ)を
設けて渦電流損を利用した吸振機能(ダンピング機能)
を持たせであるため、ロータ1の振動が吸収される。こ
の場合、支点となる玉軸受8と磁気軸受15との間隔が
大きいため、磁気軸受15による減衰作用に効果的に働
き、高速回転時に安定した振動特性が得られる。また、
上記したように振9子形のロータ支持構造となっている
ため、回転系としては共振点が従来構造に比較し著しる
しく低下するからロータ1のバランス作業が簡単で、し
かも低速領域に共振点があるから不釣合応答感度も低く
運転がし易い。
棟だ、本実施例ではロータ1の駆動をアウタロータ方式
のモータ構造で行うので、従来構造に比較し駆動トル7
が大きくとれるため小容量の電力で高速回転させること
ができ、したがって従来構造に比較し玉軸受の損失及び
モータの動力が少ないため冷却能力の大きな冷却設備を
必要とせず、図示のように送風器16による冷却で十分
である。
また、この送風冷却方式は、冷却管の腐食、汚染物の沈
着、水漏れなどを起し易い従来の通水冷却に比較して長
期間の使用後も初期と同じ冷却能力で玉軸受及びモータ
を冷却で卒、故障しにくい。
さらに、構造が簡単なために玉軸受8を交換する場合は
支持体10を取りはずすことにより軸受部を外部に取シ
出せるので保守小検が簡単である。
第3図は他の実施例を示す図であり、第2図と兵なると
ころは磁気軸受15の近傍部分において支持体10の外
周に振れ止めリング19を配置したことにあり、この振
れ止めリング19はロータ1の内周部と間隙を置いて対
向している。これは、地震などの突発的女外部加振に対
し、このリング19とロータ内周部とが接触することに
よって静止翼3と回転翼2との接触を防止することを目
的として設けたものである。したがって、勿論通常の運
転時はロータ1はリング19と接触していない。
なお分子ポンプの高速、大形化にょシ駆動モータ及び軸
受の発熱に対して上記のような通風冷却方式では不十分
な場合には、通風冷却を通水冷却にすればよい。また、
冷却用の送風器を組込んだ実施例を示したが、コンプレ
ッサーなどの外部空気源を利用すれば送風器の組込みは
不要で、より構造が簡単になシ低コスト化ができる。ま
た、上記実施例においては上部軸受として玉軸受を使用
しているが、球面ピボット軸受等の滑シ軸受を使用して
も前記作用効果を奏することはいうまでもない。
〔発明の効果〕
本発明によれば、ロータは重心よシ上部を機械的接触軸
受、重心よシ下部を非接触磁気軸受で支持されているた
め振り子型支持となり、復元性がよく、低速領域に共振
点を持つようにすることができるので、高速回転時の安
定性が向上する。従って極変に厳密なロータのバランス
作業は必要でない。捷た機械的な接触軸受は上部のみに
あるので、従来の如き上下に機械的接触軸受と配置した
ものに比べて潤滑系や冷却系の簡素化が可能で軸受の発
熱・摩損・騒音を減少させることができ、故障も起シに
くい。更に、上記振り子型支持のため外部からの衝撃や
振動荷重で損偏する恐れは少い。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の立型ターボ分子ポンプを示す縦断面一′
、第2図及び第3図は本発明を実施した立型ターパ?分
子ポンプの夫々異る例を示す縦断面図である。 1・・・ロータ、      2・・・回転翼、3・・
・静止翼、      4・・・ケーシング、5・・・
回転軸、      6・・・モータロータ、7・・・
モータステータ、 8,8a、8b・・・玉軸受、10
・・・支持体、     12・・・潤滑油溜り、14
a、14b・・・永久磁石、15・・・磁気軸受、16
・・・送風器。 代理人   本  多  小 ゼしユ」’、:、、; 
1図 第2図 第3図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 鉛直軸線の周シに回転するロータを有する立形回転
    機械において、ロータの重心よりも上部を機械的接触軸
    受で支持し、ロータの重心よりも下部を非接触磁気軸受
    で支持するようにしたことを特徴とする立形回転機械の
    軸受装置。 2 ロータ内部の吊鐘状空洞の頂部に固着したロータ回
    転軸を該空洞内に延びる支持体の上部に設けた機械的接
    触軸受で支持し、該空洞の子球部を非接触磁気軸受で支
    持し、上記支持体に該機械的接触軸受に給油する潤滑系
    を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    軸受装置。 3 前記磁気軸受が電磁誘導電流積に基づくダンピング
    作用を有することを特徴とする特許請求の範囲第1項又
    は第2項記載の軸受装置。 4 前記支持体の外面にモータ固定子を取付けて前記空
    洞の内面に固定されたモータ回転子と共同してロータ駆
    動用モータを形成せしめ、該モータ及び前、記機械的接
    触軸受を冷却するため流体の通路を上記支持体内に設け
    たこと特徴とする特許請求の範囲第2項記載の軸受装置
    。 5 ロータの下部にロータの一定角度以上の傾斜を防止
    する常時は非接触の振れ止めを設けたことを特徴とする
    特許請求の範囲第1.第2.第3又は第4項記載の抽受
    装置。
JP58018615A 1983-02-07 1983-02-07 立形回転機械の軸受装置 Pending JPS59144815A (ja)

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ID=11976525

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Cited By (4)

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