JPH064391U - ターボ分子ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 より高速回転での使用やより低真空での使用
に好適なターボ分子ポンプを提供する。 【構成】 ころがり軸受けにアンギュラ玉軸受けを使用
する。ロータ翼に生じた揚力による吸気口方向のアキシ
ャル荷重がアンギュラ玉軸受けの正方向の荷重となるよ
うにこのアンギュラ玉軸受けを取り付けることで大きな
吸気口方向のアキシャル荷重に対しても耐え得るように
する。磁気軸受けの永久磁石により常に吸気口方向のア
キシャル荷重を発生させ、この荷重をアンギュラ玉軸受
けに予圧として与えておくことで、シャフトの振動や外
乱があっても容易に反吸気口方向の荷重が加わらないよ
うにする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ターボ分子ポンプおよびモレキュラドラッグポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】

ロータとシャフトからなる回転体を高速回転させて軸流排気するターボ分子ポ ンプには、その回転体の支持に、ころがり軸受けと磁気軸受けとを組み合わせて 用いたものがある。

【０００３】 第５図は、この組み合わせを用いた従来のターボ分子ポンプの断面図である。 このポンプはケーシングＣ、ベースＢ１、Ｂ２からなる容器と、ロータ翼ＲＷを 設けたロータＲと、ケーシングＣの内周に設けたステータ翼ＳＷと、このロータ Ｒを回転するためのシャフトＳと、シャフトＳを回転駆動するモータＭとから主 に構成されている。

【０００４】 シャフトＳの下端側にはこれを支持するためのころがり軸受けとして深ミゾ玉 軸受け１０が用いられている。また、シャフトＳの上側に接続されたロータＲに は永久磁石２が取り付けられており、この永久磁石２およびこれと対向してホル ダ５の側面上に設けられた永久磁石１とで磁気軸受け３を構成している。

【０００５】 この磁気軸受け３はアキシャル方向の荷重が発生しないように調整される。す なわち、支持部材４に接続されているホルダ５を、調節ネジ６で上下することで 永久磁石１と永久磁石２との相対位置を微調整し、アキシャル方向の荷重が生じ ないようにしている。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

前記従来のターボ分子ポンプでは、ころがり軸受けとして深ミゾ玉軸受けを用 いていた。これは深ミゾ玉軸受けがラジアル荷重の他に、小さい値であれば吸気 口方向、反吸気口方向のどちらのアキシャル荷重をも負荷することができるため 、シャフトの振動や外乱によりどちらの方向にアキシャル荷重が発生してもこれ ら小さなアキシャル荷重を持ちこたえることができるからである。すなわち、上 記のように磁気軸受けの永久磁石の位置調整がなされてアキシャル荷重をなくし たた状態では、負荷によりアキシャル方向の荷重が発生したとしても小さい値で あるので深ミゾ玉軸受けでも充分アキシャル荷重を吸収できるものであった。

【０００７】 しかしながら、最近は、ターボ分子ポンプに対し、排気性能を向上させるため に回転速度を早めることが要求されている。また、ターボ分子ポンプの使用可能 領域をより低真空領域まで広げることも要求されている。このような用途に用い るターボ分子ポンプではロータ翼にこれまで以上の揚力が生じ、その結果アキシ ャル方向には吸気口方向のより大きなアキシャル荷重を発生することになる。こ の場合従来の深ミゾ玉軸受けを使用したものでは大きなアキシャル荷重に耐えき れず、軸受けが破損する恐れがあった。

【０００８】 本考案の目的は上記問題を解決し、より高速回転での使用やより低真空での使 用にも耐え得る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】

上記問題を解決するためになされた本考案は、 ロータとシャフトからなる回転体の一端を磁気軸受けで支持し、他端をころがり 軸受けで支持するターボ分子ポンプにおいて、 前記磁気軸受けは前記回転体に加わるラジアル荷重を支持するとともに、永久磁 石の位置を調整して吸気口方向のアキシャル荷重が生じるように設けられ、 前記ころがり軸受けは前記回転体のラジアル荷重を支持するとともに、前記磁気 軸受けにより発生した吸気口方向のアキシャル荷重および負荷によるアキシャル 荷重とを支持することが可能なアンギュラ玉軸受けを使用し、 前記回転体の反吸気口方向への変位を規制するためのストッパを設けたことを特 徴とする。

【００１０】

【作用】

本考案のターボ分子ポンプでは、ころがり軸受けとしては従来の深ミゾ玉軸受 けに変えて、アンギュラ玉軸受けを使用する。アンギュラ玉軸受けは、アキシャ ル方向の荷重に対しては方向性をもち、正方向には深ミゾ玉軸受けより大きな荷 重をかけることができるが逆方向には荷重をかけれない特長をもっている。

【００１１】 したがって、吸気口方向のアキシャル荷重がアンギュラ玉軸受けの正方向の荷 重となるようにこのアンギュラ玉軸受けを取り付けることで、大きな吸気口方向 のアキシャル荷重に対しても耐え得ることが可能になる。また、磁気軸受けの永 久磁石により常に吸気口方向のアキシャル荷重を発生させ、この荷重をアンギュ ラ玉軸受けに予圧として与えておくことで、シャフトの振動や外乱があっても容 易に反吸気口方向の荷重が加わらないようにできる。

【００１２】 さらに、回転体が反吸気口側に一定距離以上変位しないためのストッパを設け ることにより、大きな振動や外乱を受けて回転体が反吸気口側に変位しかけたと しても回転体がこのストッパに接触するためこれ以上反吸気口側へ変位すること がなくなり反吸気口方向の大きなアキシャル荷重の発生をなくすことができる。

【００１３】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図を用いて説明する。

【００１４】 第１図は本考案による一実施例を示したターボ分子ポンプの断面図である。こ のポンプはケーシングＣ、ベースＢ１、Ｂ２から成る容器と、ロータ翼ＲＷを設 けたロータＲと、ケーシングＣの内周に設けたステータ翼ＳＷと、このロータＲ を回転するためのシャフトＳと、シャフトＳを回転駆動するモータＭとから主に 構成されている。

【００１５】 シャフトＳの下端側にはシャフトＳを支持するためのころがり軸受けとしてア ンギュラ玉軸受け７が用いられている。シャフトＳの下方には狭い間隔をあけて ベースＢ２の上面が対向しており、この面上にはストッパ８が通常時はシャフト ７の下面に接触しないように挿入されている。また、シャフトＳの上側に接続さ れたロータＲには永久磁石２が取り付けられており、これと対向してホルダ５の 側面上に設けられた永久磁石１とで磁気軸受け３を構成している。

【００１６】 次にこの構成による作用を述べる。

【００１７】 磁気軸受け３は、ラジアル方向に安定となるように永久磁石間の反発力を働か せるとともに、常に吸気口方向のアキシャル荷重が発生するように調整される。 すなわち、支持部材４に接続されたホルダ５を調節ネジ６により上下することで 永久磁石１と永久磁石２との相対位置を微調整し、吸気口方向の荷重が発生する ようにする。たとえば、第２図、第３図に示すようにロータＲ側の永久磁石２を ホルダ５側の永久磁石１に対してわずかな距離Ｚだけ吸気口側（上側）に変位さ せることで、距離Ｚに依存した吸気口方向（正）のアキシャル荷重が発生できる 。

【００１８】 シャフトＳ下端側のアンギュラ玉軸受け７は、通常のラジアル方向の荷重とと もに上記磁気軸受け３により発生した吸気口方向（正）のアキシャル荷重を予圧 として受ける。この予圧があることでシャフト振動や外乱による反吸気口方向 （負）の小さなアキシャル荷重が加わっても荷重の総和として正のアキシャル荷 重を保持できるので軸受けとして正常な動作を保ち続けることが可能である。

【００１９】 さらに、シャフトＳの下方には狭い間隔をあけてベースＢ２の上面が対向して おり、この面上にはストッパ８が通常時はシャフト７の下面に接触しないように 挿入されている。もしも、大きな振動や外乱が加わったとしてもシャフトＳはこ のストッパ８に接触するだけでこれ以上反吸気口方向には変位できない。したが って第２図に示したようにストッパ位置を常に正のアキシャル荷重を受ける範囲 内に設定しておくことでアンギュラ玉軸受けに負のアキシャル荷重が加わること を完全になくすことができる。

【００２０】 また、当然のことであるが、吸気口方向へのシャフトＳの変位はアンギュラ玉 軸受け自身が規制しており、結局シャフトＳおよびロータＲからなる回転体はこ のアンギュラ玉軸受け自身が規制する位置と前記ストッパ８が規制する位置の間 で変位する。

【００２１】 このストッパ８にはロータＲが回転中に接触しても焼き付かないようにするた め、グリースやＭｏＳ2 などの潤滑剤を使用するかまたは、ＰＴＦＥなどの材料 を使用する。

【００２２】 なお、回転体の上側にタッチダウンベアリング９を設け、通常時はシャフトＳ とは非接触にしておき、大きな振動や外乱によりシャフトＳが横振れしたときに この振れを規制できるようにしておけばラジアル方向の変動に対しても安心であ る。

【００２３】 第４図は、このタッチダウンベアリング９を利用した本考案の他の実施例であ る。この実施例では回転体の反吸気口方向への変位のストッパとしてタッチダウ ンベアリング９を利用している。すなわち、タッチダウンベアリング９の上部近 傍のシャフト部分に突起部１１を設け、これがタッチダウンベアリング９と接触 することでシャフトＳがこれ以上反吸気口方向に変位できないようにしている。 なお、本考案をターボ分子ポンプについて説明してきたが、ねじポンプなどの モレキュラドラッグポンプにおいても同様に実施可能である。

【００２４】

【考案の効果】

以上、詳細に説明したように本考案によれば、アンギュラ玉軸受けを使用する とともにストッパを設けたことにより、いままでより大きなアキシャル荷重を負 荷することが可能となり、排気性能を向上させるため回転速度を早める場合やよ り低真空領域で使用する場合のようなアキシャル荷重が大きい環境であっても問 題なく使用できるようになった。また、ターボ分子ポンプの運転中に誤って吸気 口もしくは排気口から大気を導入した場合に、揚力が働いて大きなアキシャル荷 重がかかり故障の原因となったが、これに対してもより故障が発生しにくい構造 にすることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例であるターボ分子ポンプの断
面図。

【図２】磁気軸受けの磁石の変位とアキシャル荷重の関
係を示した図。

【図３】アキシャル荷重が発生するときの磁気軸受けの
磁石の位置を示した図。

【図４】本考案の他の一実施例であるターボ分子ポンプ
の断面図。

【図５】従来のターボ分子ポンプの断面図。

【符号の説明】

Ｃ：ケーシング Ｒ：ロータ Ｂ１、Ｂ２：ベース Ｓ：シャフト １：永久磁石（ホルダ側） ２：永久磁石（ロータ側） ３：磁気軸受け ５：ホルダ ７：アンギュラ玉軸受け ８：ストッパ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロータとシャフトからなる回転体の一端
   を磁気軸受けで支持し、他端をころがり軸受けで支持す
   るターボ分子ポンプにおいて、 前記ころがり軸受けとしてアンギュラ玉軸受けを使用す
   るとともに、磁気軸受け側では相互の永久磁石の位置を
   ずらせて設置し磁気軸受け部自体に吸気口方向の軸力を
   発生させておくことにより、アンギュラ玉軸受けに常に
   吸気口方向の軸方向荷重を予圧として付与するととも
   に、前記回転体の反吸気口方向への変位を規制するため
   のストッパを設けたことを特徴とするターボ分子ポン
   プ。