JPH01247821A - 高速回転装置の軸受装置 - 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】 （１）本発明は、ＩＣや半導体等に使用されるターボ分
子ポンプその他の高速回転装置の軸受装置に関する。

（２）従来の技術 従来ターボ分子ポンプにおいて、ラジアル安定型の受動
型磁気軸受を回転体の支持軸受に使用した場合には、該
磁気軸受の磁石の相互位置によりスラスト方向に不平衡
力が作用する。そのため磁気軸受に対し他の方式の軸受
を併用し。

なければならず、例えば第５図示のように、下方軸受に
ピボット式溝付き軸受（ａ）を設けたり、第６図示の玉
軸受（ｂ）を設けたものが知られており、該軸受（ａ）
、（ｂ）部には、グリースや潤滑油を使用して軸受作用
を良好ならしめている。なお第５図及び第６図において
、（ｅ）は磁気軸、受、（ｄ）はロータ、（ｅ）は動翼
、（ｆ）は静翼、（ｇ）はモータ、（ｈ）は回転軸を示
す。

（３）発明が解決しようとする問題点 上記のように、ピボット式溝付き軸受を併用した分子ポ
ンプにおい、ては、磁気軸受（Ｃ）の磁石を軸方向へ相
互に変位させ、下方のスラスト力（Ｆｚ）がロータ（ｄ
）に作用するようにし、回転時はピボット式溝付き軸受
（ａ）の動圧により上向きスラスト力が発生しロータ（
ｄ）は平衡を保持している。又玉軸受（ｂ）を併用した
分子ポンプでは、ロータ（ｄ）に対し磁気軸受（Ｃ）に
より上向きのスラスト力（−）が作用するようにして、
回転時は玉軸受（ｂ）の保持力によりロータ（ｄ）を平
衡させている。

しかしロータ（ｄ）が停止した場合には分子ポンプ内に
負圧が生じ、前記ピボット式溝付き軸受（ａ）及び玉軸
受（ｂ）の潤滑油が分子ポンプ吸気口側に逆流すること
がある。そのためロータ（ｄ）の回転を停止する場合に
は５段階的にロータ（ｄ）の回転を低下させて分子ポン
プ内の負圧の発生を抑制する等の制御操作を要し煩雑な
構成をなしている。

本発明は、上記のような問題点を解決し回転動作中は軸
受部を非接触とし軸受部の発熱を抑え、軸受を長寿命と
すると共に、負圧の発生による潤滑油の逆流を解消し、
信頼性の向上を図った高速回転装置の軸受装置を提供す
ることを目的とする。

（４）問題点を解決するための手段 上記の目的を達成するために１本発明はハウジング内で
回転体が高速で回転する高速回転装置において、該回転
体又はその回転軸の一端部を該回転体をスラスト方向に
不平衡力を有するラジアル安定型磁気軸受により前記ハ
ウジングに軸支し、該回転軸の他端部を該ハウジングに
ラジアル動圧型溝軸受により軸支すると共に。

更に該他端部に、スラスト面に気体の充満した溝を有す
るスラスト動圧型溝軸受を設けて該軸受により前記磁気
軸受によるスラスト不平衡力を支承し、該軸受からの気
体が前記ハウジング内に侵入するのを防止するねじ溝シ
ールを前記回転軸に設けたとを特徴とする。

（５）作　用 本発明の高速回転装置は、回転体が停止している場合に
は、磁気軸受により一方向にスラスト方向の不平衡力が
作用しており、スラスト動圧型溝軸受の対向する軸受面
が当接している。

そして高速回転装置を始動させて回転体の回転が上昇す
るに従い、スラスト動圧型溝軸受及びラジアル動圧型溝
軸受の軸受内の気体が動圧を発生し、該動圧により前記
磁気軸受によるスラスト不平衡力と平衡し、スラスト動
圧型溝軸受の対向する軸受面は非接触となると共に、ね
じ溝シールにより前記気体は遮断され、高速回転装置内
への気体の流入が阻止される。

（６）実施例 以下、本発明をターボ分子ポンプに適用した１実施例を
第１図及び第２図により説明する。

第１図において、（１）は磁石（１ａ）、（１ｂ）から
なる磁気軸受、（２）は動翼（３）及びロータ（４）か
らなる回転体を示し、該動翼（３）はハウジング（５）
に固定された静翼（６）と交互に間隙を有していると共
に、前記ロータ（４）は前記磁気軸受（１）によりその
上端が前記ハウジング（５）内の突起（５ａ）に支承さ
れている。ここで該磁気軸受（１）において、磁石（ｌ
ａ）及び（１ｂ）をスラスト方向に相互に多少ずらせて
配置し、回転体（２）に対して上向のスラスト力が作用
するようになっている。

又前記回転体（２）の回転軸（２ａ）の下端に、前記ハ
ウジング（５）の下端部に形成の凹、部（７Ｃ）内に回
転自在に　入される円板（７ａ）が固定されていると共
に、該円板（７ａ）の上面に第２図の如くらせん状溝（
７ｂ）が形成され、これら円板（７ａ）、らせん状溝（
７ｂ）及び凹部（７Ｃ）とによりスラスト型溝軸受（７
）を構成した。　又該スラスト動圧型溝軸受（７）の上
部の回転軸（２ａ）にはく字状の溝（８ａ）が形成され
、これら溝（８ａ）と該回転軸（２ａ）が貫通するハウ
ジング（５）の透孔（８ｂ）の内面とによりラジアル動
圧型溝軸受（８）を構成した。

更に、該ラジアル動圧型溝軸受（８）の上部の回転軸（
２ａ）には螺状のねじ溝（９ａ）が形成され、これらね
じ溝（９ａ）と前記透孔（８ｂ）の内面とによりねじ溝
シール（９）を構成し、前記ハウジング（５）の底部に
設けた気体孔（５ｂ）からの吸入気体を遮断するように
した。なお（ｌＯ）はモータ、（１１）は吸入口、（１
２）は排気口を示す。

以上の構成からなる本発明の詳細な説明する０回転体（
２）が停止している場合には、磁気軸受（１）の磁石（
１ｂ）が磁石（１ａ）に対し少し上方に配置せしめてあ
り、回転体（２）に上向きのスラスト力（ＦＸ）が発生
し、回転軸（２ａ）の下端の円板（７ａ）の上面は凹部
（７Ｃ）の内面に当接している。そこでモータ（１０）
に通電すると回転体（２）に回転力が生じ回転を始める
。この回転によりスラスト動圧型溝軸受（７）及びラジ
アル動圧型溝軸受（８）の６溝（７ｂ）、（８ｂ）内と
気体孔（５ｂ）からの流入気体が作用して動圧を発生し
軸受性能を有し、且つ該気体はねじ溝シール（９）によ
り回転体（２）内への流入が阻止され、特にスラスト動
圧型溝軸受（７）において、該動圧により円板（７ａ）
の上面と凹部（７Ｃ）の内面とは非接触状態となって、
前記磁気軸受（１）の上向きスラスト力（ＦＸ）と平衡
し、回転体（２）は定常回転となる。そして動翼（３）
と静Ｅ（６）との作用により吸入口（１１）から排気体
を吸入し、排気口（１２）’から排出する。

又回転体（２）が定常回転状態から停止状態となる間は
、回転数が数１　Ｏｒ、ｐ、ｍ、になるまで軸受（７）
及び（８）は非接触状態を保ち停止を完了すると軸受（
７）の円板（７ａ）の上面はスラスト力（Ｆ２）により
ハウジング（５）の凹部（７Ｃ）の内面と接触する。

なお前記実施例では磁気軸受（１）が回転体（２）に上
向のスラスト力を与える場合を示したが、これとは逆に
磁気軸受（１）が回転体（２）に下向のスラスト力を与
える場合は、第３図及び第４図に示すようにスラスト動
圧型溝軸受（７）において、溝（７ｂ）を円板（７ａ）
の下面に形成すればよい。

前記実施例では、磁気軸受（１）は反発力を利用した場
合を示したが、吸引力を利用したものでもよい。

又前記実施例では回転体（２）の上端部に直接磁気軸受
（１）を設けた場合を示したが、回転体（２）の回転軸
（２ａ）が該回転体（２）の上方に突出する場合には、
該回転軸（２ａ）の上端部に磁気軸受（１）を設ければ
よい。

又、前記実施例ではターボ分子ポンプの例を示したが、
該ターボ分子ポンプ以外のジャイロ等の種々の高速回転
装置に本発明の軸受装置を適用可能である。

（７）発明の効果 このように、本発明によれば磁気軸受によるスラスト力
及びスラスト方向外力をスラスト動圧型溝軸受により受
けるようにし、ねじ溝シールにより回転体内部への気体
の侵入を阻止したので回転中に回転体に浮力が生ずるこ
とがなく、気体、による動圧のため潤滑油の吸入等の問
題が解消され、回転中は軸受面が非接触となり軸受部の
発熱を抑え軸受の長寿命化が図れると共に、円滑な回転
により信頼性を向上できる等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例の縦断面図、第２図はその■
−■線截線面断面図３図は他の実施例の縦断面図、第４
図はそのＩＶ−ＩＴ線線断断面図第５図及び第６図は従
来の各側の縦断面図である。 （１）・・・磁気軸受 （２）・・・回転体 （２ａ）・・・回転軸 （５）・・・ハウジング （７）・・・スラスト動圧型溝軸受 （８）・・・ラジアル動圧型溝軸受 （９）・・・ねじ溝シール 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ハウジング内で回転体が高速で回転する高速回転装置に
   おいて、該回転体又はその回転軸の一端部を該回転体を
   スラスト方向に不平衡力を有するラジアル安定型磁気軸
   受により前記ハウジングに軸支し、該回転軸の他端部を
   該ハウジングにラジアル動圧型溝軸受により軸支すると
   共に、更に該他端部に、スラスト面に気体の充満した溝
   を有するスラスト動圧型溝軸受を設けて該軸受により前
   記磁気軸受によるスラスト不平衡力を支承し、該軸受か
   らの気体が前記ハウジング内に侵入するのを防止するね
   じ溝シールを前記回転軸に設けたことを特徴とする高速
   回転装置の軸受装置。