JPS61210291A - Magnetic bearing equipment of turbo-molecular pump - Google Patents
Magnetic bearing equipment of turbo-molecular pumpInfo
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- JPS61210291A JPS61210291A JP60052113A JP5211385A JPS61210291A JP S61210291 A JPS61210291 A JP S61210291A JP 60052113 A JP60052113 A JP 60052113A JP 5211385 A JP5211385 A JP 5211385A JP S61210291 A JPS61210291 A JP S61210291A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、ターボ分子ポンプのロータシャフトを非接触
で支承する場合に使用される磁気軸受装置に関するもの
である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a magnetic bearing device used for supporting a rotor shaft of a turbo-molecular pump in a non-contact manner.
Ｌ従来の技術］
従来、ターボ分子ポンプ（以下、ＴＭＰと略称する）の
ロータシャフトは、ポールベアリング式の軸受装置によ
り軸支するようにしているのが一般的である。ところが
、ＴＭＰのロータシャフトのように超・高速回転するシ
ャフトをボールベアリング等を用いた接触形の軸受装置
により支承する場合には、そのベアリング部における潤
滑や冷却に細心の注意を払う必要があり、潤滑兼冷却用
のオイルを循環させることが必要となる。そのため、メ
インテナンスに手間がかかるとともに、炭化水素等によ
る雰囲気汚染がないクリーンな真空を得るのが難しいと
いう問題がある。L Prior Art] Conventionally, the rotor shaft of a turbo molecular pump (hereinafter abbreviated as TMP) is generally supported by a pole bearing type bearing device. However, when a shaft that rotates at extremely high speeds, such as a TMP rotor shaft, is supported by a contact type bearing device using ball bearings, it is necessary to pay close attention to the lubrication and cooling of the bearing part. , it is necessary to circulate oil for lubrication and cooling. Therefore, there are problems in that maintenance is time-consuming and it is difficult to obtain a clean vacuum free from atmospheric contamination by hydrocarbons and the like.
そのため、最近では、ＴＭＰ用の軸受装置として、非接
触形のもの、特に、磁気軸受を利用してロータシャフト
を浮上支持し得るようにしたものが開発されている。し
かして、この種の磁気軸受装置の最も理想的なものとし
ては、ＴＭＰのロータシャフトを２組の能動形ラジアル
磁気軸受により２点支持するとともに、このロータシャ
フトの軸心方向荷重を電動形スラスト磁気軸受により支
承するようにした五−制御方式のものがある。ところが
、五輪制御方式のものは、各磁気軸受部分に７ｔｌａ石
を用い、これら各電磁石をそれぞれ電気的に制御しなけ
ればならないため、磁気軸受部分の小形化ならびに簡素
化を図るのが難しく、また、制御系が複雑化するととも
に電力消費量がかなり増大するという問題がある。Therefore, recently, a non-contact bearing device for TMP has been developed, in particular, one in which a rotor shaft can be floated and supported using a magnetic bearing. Therefore, the most ideal magnetic bearing device of this type would be to support the TMP's rotor shaft at two points using two sets of active radial magnetic bearings, and to transfer the axial load of the rotor shaft to an electric thruster. There is a five-control system that is supported by magnetic bearings. However, in the case of the five-wheel control system, each magnetic bearing part uses a 7TL stone, and each of these electromagnets must be controlled electrically, making it difficult to downsize and simplify the magnetic bearing part. However, there are problems in that the control system becomes complicated and power consumption increases considerably.
しかして、このような不具合を緩和するために、第４図
に示すように、前記ロータシャフトａを２軸制御可能な
２組のラジアル磁気軸受す、 ｃにより２点支持する
とともに、このロータシャフトａのスラスト荷重を永久
磁石を用いたスラスト磁気軸受ｄにより受は得るように
したものが考えられている。ところが、従来のものは、
前記磁気軸受す、ｃがラジアル荷重しか受けることがで
きない構成になっている。そのため、前記スラスト軸受
ｄとして、ロータシャフトａに永久磁石製の或は永久磁
石を埋め込んだ円盤状のスラストランナｅを固着し、こ
のスラストランナｅの両面に永久磁石ｆ、ｇを近接させ
た構造のもの、つまり。Therefore, in order to alleviate such a problem, as shown in FIG. It has been proposed that the thrust load a is received by a thrust magnetic bearing d using a permanent magnet. However, the conventional
The magnetic bearing c is configured to be able to receive only a radial load. Therefore, as the thrust bearing d, a disk-shaped thrust runner e made of a permanent magnet or with a permanent magnet embedded is fixed to the rotor shaft a, and permanent magnets f and g are placed close to both sides of the thrust runner e. The ones, that is.
両方向のスラスト荷重を受けることができる構造のもの
を採用せざるを得ない、したがって、部品点数が比較的
多くなり、軸受装置の小形化および簡素化を十分に図る
ことができるとはいいがたい、また、前記ロータシャフ
トａに前記のような大径な円盤状のスラストランナｅを
固着するようにした場合、前記ロータシャフトａを含む
高速回転軸系のバランス調整を完全に行なうのが困難に
なる。そのため、振動が発生したり、超高速運転時にト
ラブルが生じ易いという問題がある。It is necessary to adopt a structure that can receive thrust loads in both directions. Therefore, the number of parts is relatively large, and it is difficult to say that it is possible to sufficiently downsize and simplify the bearing device. In addition, when the large-diameter disk-shaped thrust runner e as described above is fixed to the rotor shaft a, it becomes difficult to completely adjust the balance of the high-speed rotating shaft system including the rotor shaft a. Become. Therefore, there are problems in that vibrations occur and troubles are likely to occur during ultra-high-speed operation.
［発明が解決しようとする問題点］
本発明は、磁気軸受装置を採用すると、制御系が複雑化
するとともに電力消費量が多くなるという不具合を招い
たり、軸受部分の小形化ならびにＭ素化を図るのが難し
くなるととともに高速回転軸系のバランス調整が困難に
なるという不都合を招来するという問題点を有効に解決
することを目的としている。[Problems to be Solved by the Invention] The present invention solves the problem that the adoption of a magnetic bearing device causes problems such as a complicated control system and increased power consumption, and that it is necessary to downsize the bearing part and use M elements. The purpose of this invention is to effectively solve the problem that it becomes difficult to adjust the balance of a high-speed rotating shaft system.
Ｌ問題点を解決するための手段」 本発明は、このような目的を達成するために。L: Means to solve the problem The present invention aims to achieve such an objective.
ターボ分子ポンプのロータシャフト（４）を該ロータシ
ャフト（４）の長手方向に間隔をあけて配置した２組の
能動形磁気軸受（７）、（８）を用いて浮上支持するよ
うにした磁気軸受装置において、少なくとも一方の磁気
軸受（８）を、前記ロータシャフト（４）に固着され外
周にテーパ面（１５）を有した回転子（１６）と、この
回転子（１６）のテーパ面（１５）に近接配置されこの
回転子（１６）との間に磁力を惹起させて前記ロータシ
ャフト（４）を浮上支持する固定子（１７）とを備えて
なるものにしたことを特徴とする。A magnetic system in which the rotor shaft (4) of a turbo molecular pump is suspended and supported using two sets of active magnetic bearings (7) and (8) arranged at intervals in the longitudinal direction of the rotor shaft (4). In the bearing device, at least one magnetic bearing (8) is connected to a rotor (16) fixed to the rotor shaft (4) and having a tapered surface (15) on the outer periphery, and a tapered surface (15) of the rotor (16). The rotor shaft (4) is disposed close to the rotor (15) and a stator (17) which generates a magnetic force between it and the rotor (16) to levitate and support the rotor shaft (4).
［作用」
このように構成した磁気軸受装置であれば、テーパ面（
１５〕を有した磁気軸受（８）がラジアル軸受としての
役割と、一方向荷重用のスラスト軸受としての役割とを
兼ねることになる。そのため、他方向のスラスト荷重を
受けるための永久磁石等を付加するだけで、ロータシャ
フト（４）を全方向から浮上支持することができる。そ
のため、ロータシャフト（４）にスラスト−ランナを設
け、このスラストランナの両面に磁石を配置するように
した従来品に比べて、磁石の数を少なくすることができ
る。そして、バランスｍ整りの弊害となる大径なスラス
トランチも不要となる。[Operation] With the magnetic bearing device configured in this way, the tapered surface (
15] serves as both a radial bearing and a thrust bearing for unidirectional loads. Therefore, the rotor shaft (4) can be floated and supported from all directions simply by adding a permanent magnet or the like to receive thrust loads in other directions. Therefore, the number of magnets can be reduced compared to conventional products in which a thrust runner is provided on the rotor shaft (4) and magnets are arranged on both sides of the thrust runner. Also, there is no need for a large-diameter thrust launch that would be detrimental to the balance m.
［実施例］
以ド、木発明の一実施例を第２図および第３図を参照し
て説明する。[Example] Hereinafter, an example of the wooden invention will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
第２図は、本発明に係る磁気軸受装置を備えたＴＭＰの
構成例を示し１図において、上方の外枠ケースＣ内にロ
ータ室（真空室）Ｒを、下方のモータハウジングＨ内に
機械室Ｍを設けている。FIG. 2 shows an example of the configuration of a TMP equipped with a magnetic bearing device according to the present invention. In FIG. Room M is set up.
しかして、まずロータ室Ｒ内では、ロータ１の外周から
突設されるロータｊｌ（動翼）２とケースＣ内周から突
設されるステータａｌｌ（静Ｒ） ３とを交互に配置
して所要のタービン翼列を構成しているとともに、機械
室Ｍからロータ室Ｒ内に延出されているロータシャフト
４の上端部４ａに締着ポル）５ａで該ロータ１を一体回
転可能に固着している。一方、このロータシャフト４番
所定の軸心まわりに回転駆動する機械室Ｍの内部には、
該ロータシャフト４に回転動力を与えるビルドインモー
タ６と、ロータシャフト４を非接触で軸支する磁気軸受
、つまり、？ｉ４１の磁気軸受７と、第２の磁気軸受８
と、一方向荷重用のスラスト磁気軸受９とを設けている
。この機械室Ｍ内部の構成を詳説すると、まず機械室Ｍ
をその軸心方向に貫通しているロータシャフト４の長手
方向中途部におけるロータシャフト４まわりにビルドイ
ンモータ６を配設している。このモータ６は、ハウジン
グＨの内面に固定されたモータステータ６ａとロータシ
ャフト４の外面に固定され該シャフト４と一体回転する
モータロータ６ｂとからなる。そして。First, in the rotor chamber R, the rotor jl (moving blade) 2 protruding from the outer periphery of the rotor 1 and the stator all (static R) 3 protruding from the inner periphery of the case C are arranged alternately. The rotor 1 is fixed to the upper end portion 4a of the rotor shaft 4, which constitutes the required row of turbine blades and extends from the machine room M into the rotor room R, so that the rotor 1 can rotate integrally with a fastening pole 5a. ing. On the other hand, inside the machine room M in which rotor shaft No. 4 is driven to rotate around a predetermined axis,
A built-in motor 6 that provides rotational power to the rotor shaft 4 and a magnetic bearing that supports the rotor shaft 4 in a non-contact manner. i41 magnetic bearing 7 and second magnetic bearing 8
and a thrust magnetic bearing 9 for unidirectional loading. To explain the internal configuration of this machine room M in detail, first, the machine room M
A build-in motor 6 is disposed around the rotor shaft 4 at an intermediate portion in the longitudinal direction of the rotor shaft 4 passing through the rotor shaft 4 in its axial direction. The motor 6 includes a motor stator 6a fixed to the inner surface of the housing H and a motor rotor 6b fixed to the outer surface of the rotor shaft 4 to rotate integrally with the shaft 4. and.
前記ロータシャフト４の前記モータ６よりも図中上方に
位置する個所を第１の磁気軸受７により浮Ｅ支持すると
ともに５モータ６よりも図中下方に位置する個所を第２
の磁気軸受８により浮Ｅ支持している。第１の磁気軸受
７は、前記ロータシャフト４に固着した回転子ｔｉと、
この回転子１１の周囲に配置した固定子１２とを具備し
てなる。A portion of the rotor shaft 4 located above the motor 6 in the drawing is supported by a first magnetic bearing 7, and a portion of the rotor shaft 4 located below the motor 6 in the drawing is supported by a second magnetic bearing.
It is supported floating by a magnetic bearing 8. The first magnetic bearing 7 includes a rotor ti fixed to the rotor shaft 4;
The rotor 11 is provided with a stator 12 disposed around the rotor 11.
回転子１１は、例えば、鋼板を積層してなる鉄芯状のも
ので１円柱状をなしている。固定子１２は、第３図に示
すように、ロータシャフト４を垂直に切る平面上でその
軸心Ｏと交叉しかつ互いに直交する２軸（ｘ＋ 、ｙ＋
）の方向に２勾の電磁コイル１３，１．１３に？、ｌ
３ｙ＋、１３ｖ２を対向状に配置して構成されるもの
で、これらのコイル１３ｘ＋、 ｌ ３ｘ？、ｌ ３
ｖ＋、 １３ｙ２に通電される電流に応じてロータシ
ャフト４に固着した回転子１１に対する磁気吸引力を各
別に制御することができ、ロータシャフト４の軸心Ｏを
前記２輪の方向から自在に調整できるようになっている
。The rotor 11 is, for example, an iron core made of laminated steel plates, and has a cylindrical shape. As shown in FIG. 3, the stator 12 has two axes (x+, y+
) Bidirectional electromagnetic coil 13, 1.13? ,l
It is composed of coils 13x+, l3x?3y+ and 13v2 arranged in opposition. , l 3
The magnetic attraction force to the rotor 11 fixed to the rotor shaft 4 can be controlled separately according to the current applied to the rotor shaft 4, and the axis O of the rotor shaft 4 can be freely adjusted from the direction of the two wheels. It is now possible to do so.
そして、このラジアル磁気軸受７の電磁コイル１３８１
．１３１１２、ｌ３ｖｌ、１３Ｖ２は、前記回転子１１
との間にある微小な隙間（例えば片側０．１ｓ＋ｍ程度
）を設定してハウジングＨ側に位置決め固定されている
。また、この２軸能動形ラジアル磁気軸受７近傍のロー
タシャフト４まわりに、ラジアル制御センサ１４を配置
している。このラジアル制御センサ１４は、ロータシャ
フト４の軸心Ｏの前記２軸（Ｘ＋ 、Ｙ＋ ）方向にお
けるラジアル変位を検出するとともに、この検出変位信
号をＴＭＰの電源ユニット（図示せず）に内蔵されてい
る前記ラジアル磁気軸受７の各電磁コイル１３Ｘ＋、１
３Ｘ２．１３ｙ、、１３Ｖ２に対する給電手段にフィー
ドバックし、前記ラジアル磁気軸受７の２軸方向の磁力
をその検出変位量に応じて可変してロータシャフト４の
軸心Ｏを所定位置に収束制御するためのものである。よ
り具体的には、前記ラジアル磁気軸受７の各電磁コイル
１３に１．１３Ｘ２．１３ｙ、、１３，２と対応する位
相位置に、シャフト４の対面するラジアルセンシング部
１４ａとの近接容量変化で前記２軸Ｏ１，ＶＩ）方向の
各ラジアル変位を感知する渦電流式上ンサ１４ｂ等を配
置してなるものである。The electromagnetic coil 1381 of this radial magnetic bearing 7
．． 13112, l3vl, 13V2 is the rotor 11
It is positioned and fixed to the housing H side by setting a minute gap (for example, about 0.1 s+m on one side) between the two. Further, a radial control sensor 14 is arranged around the rotor shaft 4 near the two-axis active type radial magnetic bearing 7. This radial control sensor 14 detects the radial displacement of the axis O of the rotor shaft 4 in the two axes (X+, Y+) directions, and transmits this detected displacement signal to a power supply unit (not shown) built in the TMP. Each electromagnetic coil 13X+, 1 of the radial magnetic bearing 7
3X2.13y, , 13V2 to control the axial center O of the rotor shaft 4 to a predetermined position by feeding back to the power supply means and varying the magnetic force in the biaxial directions of the radial magnetic bearing 7 according to the detected displacement amount. belongs to. More specifically, each electromagnetic coil 13 of the radial magnetic bearing 7 has a phase position corresponding to 1.13X2.13y, , 13, 2, due to the proximity capacitance change with the facing radial sensing portion 14a of the shaft 4. An eddy current type upper sensor 14b and the like are arranged to sense each radial displacement in the directions of the two axes O1 and VI).
一方、Ｗ４２の磁気軸受８は、前記ロータシャフト４に
固着されその外周をテーパ面１５とした回転子１６と、
この回転子１６のテーパ面１５に近接配置した固定子１
７とを備えてなる０回転子１６は、例えば、鋼板を積層
してなる鉄芯状のもので、その外周に形成したテーパ面
１５は１図中下方に向かって漸次小径となるように設定
されている。固定子１７は、第３図に示すように、ロー
タシャフト４を垂直に切る平面上でその軸心Ｏと交叉し
かつ互いに直交する２軸（ｘ２ 、ｙ？）の方向に２対
の電磁コイル１８Ｘ１． ｌ ８Ｘ２．１８Ｖ、、１
８Ｖ７を対向状に配置して構成されるもので、これらの
コイル１８ＸＩ、ｌ ８Ｘ２． １８ＶＩ、１８Ｖ７に
通電される電流に応じてロータシャフト４に固着した回
転子１６に対する磁気吸引力を各別に制御することがで
き、ロータシャフト４の軸心Ｏを前記２軸の方向から自
在に調整でさるようになっている。そして、この固定子
１７の電磁コイル１８ｘ＋、ｌ ８ｘ２． ｌ ８ｖ
＋、 ｌ ８ｖ２は、ロータシャフト４に固着した回
転子１６のテーパ面１５に゛微小な隙間（例えば片側０
．１■層程度）を介して平行に対向する磁極面１９を有
しており、前記ハウジングＨ側に位置決め固定されてい
る。また、この２輌能動形ラジアル磁気軸受７近傍のロ
ータシャフト４まわりに、ラジアル制御センサ２ｏを配
置している。このラジアル制御センサ２０は、ロータシ
ャフト４の軸心０の前記２軸（Ｘ２゜ｙ７）方向におけ
るラジアル変位を検出するとともに、この検出変位信号
をＴＭＰの′？を源ユニット（図示せず）に内蔵されて
いる前記ラジアル磁気軸受８の各電磁コイル１８８１．
１８８？、１８ＶＩ。On the other hand, the W42 magnetic bearing 8 includes a rotor 16 fixed to the rotor shaft 4 and having a tapered surface 15 on its outer periphery;
Stator 1 disposed close to tapered surface 15 of rotor 16
The zero rotor 16 comprising, for example, an iron core made of laminated steel plates, and a tapered surface 15 formed on its outer periphery is set to gradually become smaller in diameter toward the bottom in Fig. 1. has been done. As shown in FIG. 3, the stator 17 has two pairs of electromagnetic coils arranged in the directions of two axes (x2, y?) that intersect with the axis O and are orthogonal to each other on a plane that perpendicularly cuts the rotor shaft 4. 18X1. l 8X2.18V, 1
8V7 are arranged opposite each other, and these coils 18XI, l 8X2. The magnetic attraction force to the rotor 16 fixed to the rotor shaft 4 can be controlled separately according to the current applied to 18VI and 18V7, and the axis O of the rotor shaft 4 can be freely adjusted from the directions of the two axes. It's like a monkey. Then, the electromagnetic coils 18x+, l 8x2. of this stator 17. l 8v
+, l 8v2 is a small gap (for example, 0 on one side) on the tapered surface 15 of the rotor 16 fixed to the rotor shaft 4.
．． It has magnetic pole faces 19 that face each other parallel to each other with a layer (approximately one layer) interposed therebetween, and is positioned and fixed on the housing H side. Further, a radial control sensor 2o is arranged around the rotor shaft 4 near the two active radial magnetic bearings 7. This radial control sensor 20 detects the radial displacement of the axis 0 of the rotor shaft 4 in the directions of the two axes (X2° and y7), and converts this detected displacement signal into TMP'? Each electromagnetic coil 1881. of the radial magnetic bearing 8 is built in a source unit (not shown).
188? , 18VI.
１８．２に対する給電手段にフィードバックし、前記ラ
ジアル磁気軸受８の２軸方向の磁力をその検出変位量に
応じて可変してロータシャフト４の軸心０を所定位置に
収束制御するためのものであり、具体的には、前記ラジ
アル制御センサ１４と同様の構成をなしている。18.2, and controls the axis 0 of the rotor shaft 4 to converge at a predetermined position by varying the magnetic force in the two axial directions of the radial magnetic bearing 8 according to the amount of detected displacement. Specifically, it has the same configuration as the radial control sensor 14 described above.
また、このロータシャフト４の下端に、一方向荷重用の
スラスト軸受９を設けている。このスラスト軸受９は、
前記ロータシャフト４の下端にナツト２１を用いて取着
した回転側永久磁石２２と、この永久磁石２２に近接さ
せて前記ハウジングＨに固着した固定側永久磁石２３と
を具備してなるもので、これら前記両永久磁石２２．２
３は同極が対向させてあり、相互に反発するようになっ
ている。Further, a thrust bearing 9 for unidirectional loading is provided at the lower end of the rotor shaft 4. This thrust bearing 9 is
It comprises a rotating permanent magnet 22 attached to the lower end of the rotor shaft 4 using a nut 21, and a stationary permanent magnet 23 fixed to the housing H in close proximity to the permanent magnet 22. These both permanent magnets 22.2
3 has the same poles facing each other, so that they repel each other.
また、前記機械室ＭのＬ端部と下端部にロータシャフト
４を直接軸支し得るタッチベアリング２４．２５を設け
ている。前記タッチベアリング２４．２５は、停電など
の緊急時やロータシャフト４を磁気浮上する必要のない
運転停止時などにシャフト４を軸支させるためのもので
ある。そして、上方ロータ側のタッチベアリング２４は
、前記モータハウジングＨ側に固定されてシャフト４を
ラジアル方向に支承し、下方反ロータ側のタッチベアリ
ング２５は前記軸受ブロックＢに固持されてロータシャ
フト４をラジアル方向とスラスト方向に支承する役割を
担っている。なお、これらタッチベアリング２４．２５
とロータシャフト４との間の間隙は、前記ラジアル磁気
軸受７．８および前記スラスト磁気軸受９の各設定間隙
よりも小さく設定され、ＴＭＰの停止時などでは該タッ
チベアリング２４．２５がロータシャフト４を直接軸支
するようになっている。Further, touch bearings 24 and 25 are provided at the L end and the lower end of the machine room M to directly support the rotor shaft 4. The touch bearings 24 and 25 are used to pivotally support the shaft 4 in an emergency such as a power outage or when the rotor shaft 4 does not need to be magnetically levitated. The upper rotor side touch bearing 24 is fixed to the motor housing H side and supports the shaft 4 in the radial direction, and the lower anti-rotor side touch bearing 25 is fixed to the bearing block B and supports the rotor shaft 4. It plays the role of supporting in the radial and thrust directions. In addition, these touch bearings 24.25
The gap between the touch bearing 24, 25 and the rotor shaft 4 is set smaller than the respective set gaps of the radial magnetic bearing 7.8 and the thrust magnetic bearing 9, and when the TMP is stopped, the touch bearing 24, 25 closes the rotor shaft 4. It is designed to be directly supported.
このような構成のものであれば、ロータシャフト４を、
ｚ軸制御可能な第１の磁気軸受７と、同じく２軸制御可
能な第２の磁気軸受８とによって浮上支持して高速回転
させることができるが、この軸受装置では、第２の磁気
軸受８を、テーパ面１５を有した回転子１６と、この回
転子１６のテーパ面１５に近接配置した固定子１７とを
備えてなるものにしている。そのため、この第２の磁気
軸受８の回転子１６と固定子１７との間には、ラジアル
方向の磁気吸引力のみならず、ロータシャフト４を図中
下方へ引き下げようとするスラスト方向の磁気吸引力も
が作用することになる。よって、この第２の磁気軸受８
が、ラジアル軸受としての役割と、一方向荷重用のスラ
スト軸受としての役割とを兼ねることになる。したがっ
て、前記両磁気軸受７，８以外に必要なスラスト軸受と
しては、前記ロータシャフト４を上方に付勢する一方向
荷重用のものですむ、そのため、ロータシャフト４に大
径なスラストランナを固設し、このスラストランナの両
面に磁石を近接配置するようにした両方向荷重用のスラ
スト軸受を設ける必要がない、したがって、磁石の数を
少なくして、軸受装置の小形化並びに構造の簡略化を図
ることができるとともに、ロータシャフト４のバランス
調整が容易となり、運転時の振動を抑制することができ
るとともに、超高速回転状態における安全性を高めるこ
とができる。With such a configuration, the rotor shaft 4 is
The first magnetic bearing 7, which is controllable in the z-axis, and the second magnetic bearing 8, which is also controllable in two axes, can be suspended and supported to rotate at high speed. In this bearing device, the second magnetic bearing 8 The rotor 16 includes a rotor 16 having a tapered surface 15, and a stator 17 disposed close to the tapered surface 15 of the rotor 16. Therefore, between the rotor 16 and the stator 17 of the second magnetic bearing 8, there is not only a magnetic attraction force in the radial direction but also a magnetic attraction force in the thrust direction that tries to pull the rotor shaft 4 downward in the figure. Force will also come into play. Therefore, this second magnetic bearing 8
However, it serves both as a radial bearing and as a thrust bearing for unidirectional loads. Therefore, the only necessary thrust bearings other than the two magnetic bearings 7 and 8 are those for unidirectional loading that urges the rotor shaft 4 upwards. It is not necessary to provide a thrust bearing for bidirectional loads with magnets placed close to both sides of the thrust runner. Therefore, the number of magnets can be reduced, making the bearing device more compact and simplifying the structure. In addition, it is possible to easily adjust the balance of the rotor shaft 4, suppress vibrations during operation, and improve safety in extremely high-speed rotation conditions.
また、４軸のみの制御にすれば、スラスト軸受部分の機
械的な構造が簡単になるだけでなく、電気的な制御系を
簡略化することが可能となり、また、電力の消費量を低
減させることができる。Additionally, controlling only 4 axes not only simplifies the mechanical structure of the thrust bearing part, but also simplifies the electrical control system and reduces power consumption. be able to.
本発明は、好適には上記実施例に示したように実施され
るものであるが、ロータ室Ｒや機械室Ｍの具体的な内部
構成は、必ずしも図示例のものに限らないことは勿論で
ある。Although the present invention is preferably carried out as shown in the above embodiments, it goes without saying that the specific internal configurations of the rotor room R and the machine room M are not necessarily limited to those shown in the figures. be.
「発明の効果」
以上詳述したように、本発明は、２軸制御可能な２組の
能動形磁気軸受を用いた４軸制御方式を採用しているの
で、５軸制御方式のものに比べて制御系の簡略化を図る
ことができるとともに、電力消費量を低減させることが
できる。しかも、少なくとも〜・方の磁気軸受を、テー
バ状の回転子と、この回転子のテーパ面に近接配置した
固定子とを具備してなるものにしているので、磁石の総
数を無理なく減少させて構造の簡略化ならびに小形化を
図ることができる。また、大径なスラストランナが不要
となり回転軸系のバランス調整も容易に行なえるので、
振動を低減させ安全性を向上させることができるという
効果が得られる。"Effects of the Invention" As detailed above, the present invention employs a 4-axis control system using two sets of active magnetic bearings capable of controlling 2 axes, so it is more effective than a 5-axis control system. As a result, the control system can be simplified, and power consumption can be reduced. Furthermore, since at least one of the magnetic bearings is equipped with a tapered rotor and a stator disposed close to the tapered surface of the rotor, the total number of magnets can be reasonably reduced. This allows the structure to be simplified and downsized. In addition, it eliminates the need for a large diameter thrust runner, making it easy to adjust the balance of the rotating shaft system.
The effect is that vibration can be reduced and safety can be improved.
第１図は本発明を明示するための構成説明図である。第
２図は本発明の一実施例を示すＴＭＰＩＩ気軸受装置の
断面図、第３図は同実施例における要部を示す概略斜視
図である。第４図は従来例を示す構成説明図である。
Ｃ・・・外枠ケース、 Ｒ−φ・ロータ室）ｉ ｅ ｓ
・モータハウジング、Ｍ１１＠・機械室ｌ・・・ロータ
４・・・ロータシャフト
６・・・ビルドインモータ
７−・−磁気軸受
８・・−８１気輌受
９・・・一方向両歌用スラスト磁気軸受１５・・・テー
パ面
１６・・・回転子
１９・・・固定子FIG. 1 is a configuration explanatory diagram for clearly explaining the present invention. FIG. 2 is a sectional view of a TMPII air bearing device showing one embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a schematic perspective view showing the main parts of the same embodiment. FIG. 4 is a configuration explanatory diagram showing a conventional example. C...outer frame case, R-φ/rotor chamber) i e s
・Motor housing, M11@・Machine room L...Rotor 4...Rotor shaft 6...Build-in motor 7--Magnetic bearing 8...-81 Air holder 9...Thrust for one direction and both directions Magnetic bearing 15...Tapered surface 16...Rotor 19...Stator
Claims (1)
の長手方向に間隔をあけて配置した２組の能動形磁気軸
受を用いて浮上支持するようにした磁気軸受装置であっ
て、少なくとも一方の磁気軸受を、前記ロータシャフト
に固着され外周にテーパ面を有した回転子と、この回転
子のテーパ面に近接配置されこの回転子との間に磁力を
惹起させて前記ロータシャフトを浮上支持する固定子と
を備えてなるものにしたことを特徴とするターボ分子ポ
ンプの軸受装置。A magnetic bearing device that levitates and supports a rotor shaft of a turbo-molecular pump using two sets of active magnetic bearings spaced apart from each other in the longitudinal direction of the rotor shaft, the magnetic bearing device comprising: A rotor that is fixed to the rotor shaft and has a tapered surface on its outer periphery, and a stator that is arranged close to the tapered surface of the rotor and that causes a magnetic force to be generated between the rotor and the rotor to levitate and support the rotor shaft. A bearing device for a turbo-molecular pump, characterized in that it has the following features:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60052113A JPS61210291A (en) | 1985-03-14 | 1985-03-14 | Magnetic bearing equipment of turbo-molecular pump |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60052113A JPS61210291A (en) | 1985-03-14 | 1985-03-14 | Magnetic bearing equipment of turbo-molecular pump |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61210291A true JPS61210291A (en) | 1986-09-18 |
Family
ID=12905808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60052113A Pending JPS61210291A (en) | 1985-03-14 | 1985-03-14 | Magnetic bearing equipment of turbo-molecular pump |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61210291A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63138495U (en) * | 1987-03-03 | 1988-09-12 | ||
| JPH02163497A (en) * | 1988-12-15 | 1990-06-22 | Seiko Seiki Co Ltd | Turbo-molecular pump |
-
1985
- 1985-03-14 JP JP60052113A patent/JPS61210291A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63138495U (en) * | 1987-03-03 | 1988-09-12 | ||
| JPH02163497A (en) * | 1988-12-15 | 1990-06-22 | Seiko Seiki Co Ltd | Turbo-molecular pump |
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