JPS5993995A - ポンプ - Google Patents

ポンプ

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JPS5993995A
JPS5993995A JP58197468A JP19746883A JPS5993995A JP S5993995 A JPS5993995 A JP S5993995A JP 58197468 A JP58197468 A JP 58197468A JP 19746883 A JP19746883 A JP 19746883A JP S5993995 A JPS5993995 A JP S5993995A
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JP
Japan
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bearing
pump
magnetic
magnetic bearing
damping
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JP58197468A
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ヴイリ・ベツカ−
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ARUTSUURU PUFUAIFUAA BUAKUUMUTEHINIIKU BUETSUTSURAA GmbH
PFEIFFER VAKUUMTECHNIK
Original Assignee
ARUTSUURU PUFUAIFUAA BUAKUUMUTEHINIIKU BUETSUTSURAA GmbH
PFEIFFER VAKUUMTECHNIK
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Filing date
Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D19/00—Axial-flow pumps
    • F04D19/02—Multi-stage pumps
    • F04D19/04—Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps
    • F04D19/042—Turbomolecular vacuum pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406—Magnetic bearings
    • F16C32/044—Active magnetic bearings
    • F16C32/0474—Active magnetic bearings for rotary movement
    • F16C32/0476—Active magnetic bearings for rotary movement with active support of one degree of freedom, e.g. axial magnetic bearings
    • F16C32/0478—Active magnetic bearings for rotary movement with active support of one degree of freedom, e.g. axial magnetic bearings with permanent magnets to support radial load
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F16C2360/44—Centrifugal pumps
    • F16C2360/45—Turbo-molecular pumps

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
  • Non-Positive Displacement Air Blowers (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (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】 本発明はマグネットベアリングを備えたポンプに関し、
より特別には受動（ｐａｓｓｉｖｅ　）ラジアルマグネ
ットベアリングとメカニカル或は電磁力によるアクシャ
ルベアリングとン備えたターボ分子ポンプ（ｔｕｒｂｏ
−ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　ｐｕｍｐ　）に関する。
ターボ分子ポンプのロータの為の非潤滑方式支持には、
種々のマグネットベアリングが使用される。ドイツ特許
（ＤＡＳ）第２３４９０３３号　およびフランス特許第
１４７５７６５号には能動（ａｃｔｉｖｅ　）電気制御
マグネットベアリング乞備えたターボ分子ポンプが記載
されている。ドイツ特許（ＤＡＳ）第２８２５５５１号
にはハイブリッドサポート７備えたターボ分子ポンプを
開示している。ロータは受動マグネットベアリングによ
ってラジアル方向に支持され、アクシャル方向にはステ
ップベアリングとして知られているメカニカルベアリン
グが設けられている。
いずれのベアリング形式においても、ロータは弾性的に
拘束されたジャイロスコープのごと（挙ＩＩＩＩする。
それ故、種々の生起し得る振動モードが存在する。該振
動は外的振動手段により刺激することができ、或は該振
動はドイツ特許第２８２５５５１号の装置におけるよう
に軸方向のメカニカルステップベアリングにおける摩擦
力のために生じ得る。
次の形式のロータの振動が異なった周波数領域で生じ得
る。
１　はＷｏ、１Ｈｚ〜１０　Ｈｚの周波数での歳差振動
（ｐｒｅｃｅｓｓｉｏｎ　ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ）　
：周波数は回転速度、慣性モーメントおよびロータベア
リングのばね定数に依存する。
２、回転軸に直角なロータの平行振動（ｐａｒａｌｌｅ
ｌｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ　）　： この振動の周波数はマグネットベアリングの（了ね定数
とロータの質量によって決定され、３０Ｈｚ〜１００Ｈ
ｚの間に存在する。
３、回転速度と、回転軸に平行な慣性モーメントと回転
軸乞横切る方゛向の慣性モーメントとの関数とに依存す
る章動的振動： これらの振動は３００Ｈｚ〜１５００）（ｚの領域で生
ずる。
起り得る振動を回避すべ（、能動的にコントロールされ
るマグネットベアリング乞電気的に抑制することができ
る。例えばドイツ特許第２８２５５５１号に示すように
、能動的マグネットベアリングは強力な振動或は衝撃時
に上述したタイプの一つ又はそれ以上の振動２起しがち
である。特に、摩擦力は、メカニカルステップベアリン
グが設けられているとき章動的振動を刺激する可能性が
ある。
もしもマグネットベアリング内の振動の振幅が設けられ
た遊び量乞超えると、ロータはキャッチベアリングによ
ってスタート位置に戻されねばならず、これは結果的に
強力なブレーキ作用を伴いキャッチベアリングを摩耗さ
せる。このことは、軸方向ベアリングのタイプに関係な
（受動ラジアルマグネットベアリング７有する全てのロ
ータに当てはまる。
本発明の目的は振動が減少されるマグネットベアリング
ン有するポンプ乞提供することにある。
より特別には、本発明は受動ラジアルマグネットベアリ
ング７有するターボ分子ポンプにおける振動乞抑制し、
それによって外的振動とポンプ自身により刺激される振
動との両者を抑制することを目的とする。これによりポ
ンプの作用は振動が無いことを保証され、定格速度迄全
ての周波数で安全でかつ定定している。
本発明によれば、ラジアル方向およびアクシャル方向ベ
アリング乞有するポンプであって、ラジアル方向ベアリ
ングがマグネットベアリングであり、かつロータとステ
ータとｔ有し、該ステータが導電性リング形態の振動抑
制手段を設けられているポンプが提供される。
好ましくは少くとも一つのマグネットベアリングステー
タがプラットフォームにより支持され、該プラットフォ
ームはばねの上に設けられておりかつ振動減衰手段によ
ってポンジノ１ウジングに連結されている。すなわち、
本発明の好適な実施例は２つの異った載乗装置の組合わ
せを一有する。高周波のための直接減衰装置は渦電流に
よる減衰で作用する。該装置は銅又は他の良好な導電性
材料のリングよりなり、該リングはラジアルマグネット
ベアリングのマグネットベアリングステータ上に嵌合さ
れている。振動が生ずると、これらのリング内で磁界変
動が生じ、これは減衰力乞伴った渦電流Ｚ生せしめる。
これらの減衰力は生起する振動の周波数に比例し、それ
故特に高周波の振動の減衰に適している。
低周波の振動に対しては、マグネットベアリングステー
タ乞支持しているプラットフォームよりなり、かつポン
プの軸方向に直角な運動ケ許すにすぎないばねに支持さ
れた減衰装置が設けられている。プラットフォームは振
動吸収手段により固定ハウジングに連結されている０こ
のようにしてロータはラジアルマグネットベアリングに
よりプラットフォームに接続されている。このマグネッ
トベアリングはまた減衰カケロータに伝達する。
減衰装置は低周波に対して十分な減衰作用を与えるよう
設計されている０プラツトフオームの自然周波数の領域
（それはマグネットベアリングステータを含むプラット
フォームの質量とばね定数により与えられるが）におい
て、減衰力は最大である。該減衰力はより高周波の領域
で減少する。
減衰作用は特にマグネットベアリング面の方向で効果的
である。
第２図に振動周波数による減衰力がグラフ表示されてい
る。曲線Ａは直接減衰の減衰力のプロット乞示し、曲線
Ｂは間接減衰の減衰カプロットヲ示している。曲線Ｃは
振動周波数の関数として直接減衰と間接減衰とよりなる
組合わされた減衰装置の減衰力をグラフ表示している。
この組合わせにより生起ずろ振動の全領域に亘って効果
的な減衰作用ｊがＴ！Ｉｌ’）、ｌする。マグネットベ
アリングのエアギャップ内の限られたスペースのために
、効果的な直接減衰は高周波に対してのみ実現される。
低周波での間接減衰は直接減衰よりも太きい。
最適の関係を得るために、プラットフォームが支持され
るばねのばね定数は相応するマグネットベアリングのば
ね定数に合わせられる。また、２つのマグネットベアリ
ングの一方だけ、好ましくはポンプの前方真空側、に間
接減衰装置を取付けることができる。
以下、例示的に本発明の好適な実施例を添附図面乞参照
して説明する。
第１図乞参照すると、そこにはロータ１とロータディス
ク２を有するターボ分子ポンプが示されている。ロータ
ディスク２の相互間にはステータディスク３が配置され
ている。ラジアルマグネットベアリングは、マグネット
ベアリングロータ４゜４′およびマグネットベアリング
ステータ５，５′よりなる。本実施例では、アクシャル
ベアリングはメカニカルなアクシャルステップ或はサポ
ートベアリング７．７′である。代りにアクシャルベア
リングとして電磁装置を使用することもできる。マグネ
ットベアリングステータ５，５′には銅又は他の良好な
導電性材料よりなるリング６．６′が嵌合されている。
撹乱が生じた除に、磁界変化がこれらのリングに渦電流
を生ぜしめ、これは周波数に比例した載乗力を生ぜしめ
る。
低周波の間接的な減衰については、垂直なスタンドばね
９上に配置されロータの振動により刺激されるプラット
フォーム８が、通常の流体ダンパ１０により効果的に抑
制される。ばね９はプラットフォーム８を軸方向に案内
するが、軸に直角方向の運動を許す。
第２図において、減衰力のプロットは振動周波数に応じ
て合成的（ｌｏｇｏｒｉｔｈｍｉｃａｌｌｙ　）に示さ
れている。曲線Ａは直接減衰のプロット７示し、これは
周波数に比例しており、それゆえ高周波で有効である。
曲線Ｃは間接的減衰力７示し、これは最大の効果をプラ
ットフォームの自然周波数領域の低周波領域にもつ。曲
線Ｃは曲線ＡおよびＢの合成を示す。これにより生じ得
る全ての振動周波数に対して効果的な減衰が得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明によるポンプχ示す図、第２図は振動周
波数による減衰力の依存性を示すグラフである。 （外４名） 幕１回 秦２閉 ５５４

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 （１）　　ラジアルベアリングとアクシャルベアリング
    とを備え、ラジアルベアリング（単数又は複数）はマグ
    ネットベアリングでロータとステータと乞有し、ステー
    タは導電性リング形態の減衰手段を設けられているポン
    プ。 （２）少くとも一つのマグネットベアリングのステータ
    が、ばねの上に装着されて振動減衰手段によりポンプハ
    ウジングに連結されたプラットフォームにより支持され
    ているｇ１項のポンプ。 （３）ばねがポンプの軸方向に直角方向の運動ンゆるす
    第２項のポンプ。 （１１）マグネットベアリングが受動的である第１項乃
    至第３項のいずれかによるポンプ。 （５）アクシャルベアリングがメカニカルベアリングで
    ある第１項乃至第４項のいずれかによるポンプ。 （６）アクシャルベアリングが電磁ベアリングである第
    １項乃至第４項のいずれかによるポンプ。 （７）各々に対してばねのばね定数がマグネットベアリ
    ングのばね定数にはｙ等しい２つのマグネットベアリン
    グステータＺ宮む第２項のポンプ。 （８）一方に対して前記リングよりなる減衰手段が設け
    られ、かつ他方に対してばねのばね定数がマグネットベ
    アリングのばね定数にはｇ等しい２つのマグネットベア
    リングステーｉ乞含む第２項のポンプ。 （９）当該ポンプがターボ分子ポンプである第１項乃至
    第８項のいずれかによるポンプ。
JP58197468A 1982-10-23 1983-10-21 ポンプ Pending JPS5993995A (ja)

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DE32393288 1982-10-23
DE3239328A DE3239328C2 (de) 1982-10-23 1982-10-23 Magnetisch gelagerte Turbomolekularpumpe mit Schwingungsdämpfung

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JPS5993995A true JPS5993995A (ja) 1984-05-30

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JP1991069968U Expired - Lifetime JPH078879Y2 (ja) 1982-10-23 1991-09-02 ポンプ

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JP (2) JPS5993995A (ja)
BE (1) BE898011A (ja)
CH (1) CH661100A5 (ja)
DE (1) DE3239328C2 (ja)
FR (1) FR2534980B1 (ja)
GB (1) GB2129068B (ja)
IT (1) IT1167198B (ja)
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