JPS61226597A - タ−ボ分子ポンプ用ロ−タ - 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】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、磁気軸受を利用したターボ分子ポンプに供さ
れるロータに関するものである。

【従来の技術１ 従来、ターボ分子ポンプ（以下、ＴＭＰと略称する）の
ロータシャフトを軸承する軸受には、ポールベアリング
のような接触形軸受の使用が一般的であったが、最近で
は摩擦抵抗を減じると同時にオイルフリーのクリーンな
真空雰囲気を達成する見地より非接触形の磁気軸受を利
用することが推進されつつある。ところで、磁気軸受方
式の場合に限らず、−・般にＴＭＰではそのロータに第
４図に示す如き釣鐘形のものを用いることが多いが、特
に磁気軸受を利用する場合においてこの釣鐘形状のロー
タを使用すると、その運転中にロータから不快な共鳴音
を発する例が頻発している。

そして、このような共鳴音を発するものでは、ＴＭＦそ
れ自身は優秀な性能を具備するものであっても、その不
快な共鳴音の故のみで商品価値を著しく下落するものと
なる。

［発明が解決しようとする問題点］ そこで、本発明者はかかる問題点を解消するために鋭意
研究した結果、上記共鳴現象を起す原因について次のよ
うに認識するに到った。これを−例として示す第４図の
概略構成のものを例に説明すると、このＴＭＰでは外周
にロータ翼列ｆを有する釣鐘形ロータＲをそのロータ室
内で超高速回転させるロータシャフトＳを、該シャフト
Ｓに回転駆動力を与える機械室内で適数個のラジアル磁
気軸受Ｂｒ１．Ｂｒ２と一対のスラスト磁気軸受Ｂｓ、
Ｂｓの反発もしくは吸引力で浮上させ、その回転系を空
中に完全に浮かせるようにして軸支しているものである
、そして、このさい各磁気軸受はロータシャフトＳの変
位をフィードバックして、通常数ＫＨｚの周波数で回転
系の変位を制御している。換言すれば、これらの磁気軸
受は、上記周波数で回転系に振動を与えているものであ
る。

しかるに、このＴＭＰのシャフトを含む回転系は、その
形状や肉厚等の条件によって定まるある一定の固有振動
数をもっており、この固有振動数に前記磁気軸受が与え
る振動の周波数が近似すると、共鳴（共振）を起してそ
のロータから人間にとって不快な共鳴音を発することに
なる。そして、特に前記釣鐘形ロータＲの場合では、外
部からの振動に対しその固有振動数が近似しており。

そのために共鳴現象を起し易いものと考えられるのであ
る。

Ｌ問題点を解決するための手段ｊ 本発明は、以上のような考察結果を基にして、簡単確実
にロータの共鳴現象を防ＩＦできるようにしたものであ
って、釣鐘形ロータの内周面に複数の凹部又は凸部を設
けたことを特徴としているものである。

［作用］ すなわち、このような凹部又は凸部を設けるようにすれ
ば、その有無によるロータ振動時の振動形態の変化の有
様等は必ずしも正確に把握できないけれども、その部分
的僅かな肉厚変化によっても釣鐘形ロータの固有振動数
を相当大きく変更させることができ、そのため従来この
種ロータに生じていた共鳴現象を的確に除去することが
できるものとなる。そして、これら複数の凹部又は凸部
は例えば淳角間隔に設けるようにすればロータの動バラ
ンスを失することがなく、また前述のようにその深さ又
は高さが小さくても著効し得るものであるからロータ自
体の強度などに与える影響も無視できる。

Ｌ実施例］ 以下１本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は１本発明に係るＴＭＰ用の釣鐘形ロータを示し
、この場合特に該ロータには、上方側にロータ翼列を設
ける一方、下方側にネジ溝付きロータを連設してなる高
圧縮比特性を有する新形のものを示している。すなわち
、この複合型ともいうべき釣鐘形ロータ１は、吸気口側
に当る上方の小径筒部ＩＡにロータ翼１ａを多段に嵌着
して。

ステータ翼（図示せず）と共にタービン翼列を構成する
ロータ翼列ｆを設けるようにしている一方、排気ロ側に
当る下方の大径筒部ＩＢには、外周面にその溝深さがテ
ーパ面ｔに従って徐々に浅くなる適数状の螺旋溝２を設
けて、これら溝２．２の間の部分に広幅の螺旋翼部３を
設けるようにしているものである。そして、この各螺旋
溝２には外周から環状のステータ翼板（図示せず）が突
設され、前記螺旋翼部３と該ステータ翼板とによる共同
作用で、ＴＭＰに低真空域に対しても大きな排気性能を
可使にする圧縮比増大機構をこの部分で作り出すように
しているのである。

しかして、この釣鐘形ロータｌはその内面中途部に設け
たテーパ状の軸貫通孔１ｃに、第４図の場合と同様にロ
ータシャフトを通して該シャフトに固定され、その大径
筒部ＩＢの部分が中心のシャフトまわりに釣鐘状に吊り
下げられることになるのであるが、この大径筒部ＩＢの
内周面１ｂに、第１図および第２図に示すように、該大
径筒部ＩＢの肉厚を浅く円弧状に切欠いた５個の凹部４
．４Φ・・を、その中心０に対し等角間隔で設けている
。これらの各四部４は、適宜の回転工具でその内面１ｂ
の適当な軸長部分の肉厚を回転円Ｃの一部として削り出
したものである。

さて、このような凹部４．４・・φを設けたものであれ
ば、これら凹部を付ける以前とこの釣鐘形ロータｌの固
有振動数が変化して、従前共鳴現象により該ロータ１か
ら不快な共鳴音を発していたものも、その共鳴音を皆無
乃至は著しく減少することができ、ＴＭＰの運転音を静
粛なものとすることができる。そして、これら四部４．
４拳・Φは等角間隔に設けられるからロータ１の動バラ
ンスを失する不都合も蒙らない、また、凹部４゜４番・
・の深さは極浅いもので奏効することが確かめられてい
るので、超高速回転して強力な遠心力を受けるロータｌ
の強度に悪影響を及ぼす心配も無い、したがって、こめ
改良された釣鐘形ロータ１では、その内周面に凹部４．
４・・・を設けるだけのきわめて簡単な方策により、こ
の種ロータにおけるやっかいな運転音の発生を的確に防
止することができる。

以上、好適なる一実施例について詳述したが、本発明は
前記凹部４に代えて、第３図に示すように、凸部５，５
・・・を設けるようにしても実施でさるものである。す
なわち、この場合には加工面から見ると必ずしも得策で
はないが、これら凸部５（図では第２図に対応させて円
弧状に設ける場合を例示している）を設けた場合も、や
はり釣鐘形ロータｌの固有振動数に変化を与えることが
でき、したがって前記の場合と同様の消音効果を奏する
ものとなるからである。

本発明は、このように釣鐘形ロータｌの内周面に四部４
又は凸部５を設けるようにしたものであるが、これら凹
部４又は凸部５は少なくとも複数個（２個以に、）等角
間隔に配置して設けるようにすればよく、その個数が特
に＠要な意味をもつものではない、また、これら四部４
又は凸部５は、必ずしも等角間隔に配設する場合に限ら
ず、ロータ１の動バランスさえ確保されれば不等角間隔
に設けることも可能である０例えば、その内周面ｌｂの
一側に偏して２個の四部４を設け１両者の中間部位のロ
ータｌにバランスウェイトを埋設することなどが考えら
れる。さらに、これら四部４又は凸部５の断面形状とし
て、実施例ではいずれも弦月状のものを示しているが、
釣鐘形ロータｌに強度低下や応力集中を来すおそれの少
ないものであれば、その他の形の断面形状のものにして
もよい。

なお、第１図に示した釣鐘形ロータｌは前述のようにや
や特殊なものであるが１本発明が適用されるロータは勿
論この種のものに特定される訳ではなく、第４図に示さ
れるもののような一般的な釣鐘形ロータＲに対しても全
く同様に適用されるものであって、特に磁気軸受を利用
したＴＭＰの運転中にロータから発生するＪ（鳴音を防
上するという点に関する限り、その効果は同一である。

［発明の効果］ 以上のように、本発明は釣鐘形ロータの内周面に凹部又
は凸部を設けるだけの簡便なる工夫により、ＴＭＰ運転
中の不快な共鳴音の発生を的確に防止できるものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すＴＭＰ用釣鐘形ロータ
の半部断面側面図である。第２図は第１図のＩ−Ｉ線断
面図である。第３図は、他の実施例を示す第２図相当の
ロータ横断面図である。第４図は磁気軸受を利用したＴ
ＭＰの構成例を示す概略断面図である。 ｌ・・・釣鐘形ロータ ＩＡ−拳・小径筒部 １Ｂ−・拳大径筒部 １ａ・・−ロータ翼 ｔｂ・・・内周面 １ｃ・−ψ軸貫通孔 ２・・会螺旋溝 ３・・・螺旋央部 ４・・・四部 ５・１凸部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 釣鐘形ロータの内周面に複数の凹部又は凸部を設けたこ
   とを特徴とするターボ分子ポンプ用ロータ。