JPS62282191A - タ−ボ分子ポンプ - 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】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ターボ分子ポンプに係り、特に、超高真空を
得ると共に清浄な真空を得、かつ、地震等の外力に対す
る高い耐力を得るのに好適なターボ分子ポンプに関する
ものである。

〔従来の技術〕

ターボ分子ポンプは、１Ｏ−１ｏｎ。ｒｒ程度の高真空
を必要とする核融合装置、半導体製造装置、電子顕微鏡
等に採用されている。しかし、各種適用装置の性能向上
から、更に高い超高真空度と、油蒸気等、の炭化水素系
の残留ガスの存在しない清浄な真空を得ることが要求さ
れている。

しかし、従来の一般的なターボ分子ポンプは、ロータの
軸受としてころがり軸受を使用しているものが多く、こ
の場合、潤滑油として軸受油が不可欠となっており、運
転中には分子量の大きい油蒸気等は排気性が良く、一応
の清浄度は得られるものの、一度停止すると軸受油の、
１１］蒸気が高真空側まで逆拡散し、ターボ分子ポンプ
の内部更には高真空側に配置された真空チャンバ等を汚
染するという恐れがあった。また、ころがり軸受では、
ロータの振動が軸受を介してケーシングに伝わるため、
振動をきらう装置に適用する場合には、配置を離したり
接続配管をフレキシブルなものにする必要があり、更に
は、軸受油の交換、軸受のメンテナンスが必要等の問題
があった。

これに対処するために、例えば特公昭５８−１２４７８
号公報に示されるような軸受形式を有するターボ分子ポ
ンプが考えられるようになった。これは、横置型ロータ
の動翼の両側にラジアル電磁軸受を配し、ロータの両端
部にスラスト電磁軸受を配したものであり、電磁軸受を
使用した点は本発明と同じであり、前述のころがり軸受
に対する問題は基本的に解決されるものであるが、この
発明の場合には、軸受、及び駆動部が動翼の外側に配置
されているため、大きなスペースが必要となり、ターボ
分子ポンプ本体を大きくしなければならないという社点
がある。

また、例えば特公昭５７−３０９９８号公報に示される
ように、電磁軸受及び駆動機構をロータ内部に収納し、
コンパクト化を計ったターボ分子ポンプもあり、コンパ
クト化の点では本発明と同じである。しかし、この発明
の場合、ラジアル軸受及び駆ＥＩＪ機の回転子がロータ
内周部に直接組込まれるため、回転子の周速が高くなり
、回転子の材料として強度の高いものが要求されるとと
もに、ロータ重量が大きくなることが考えられる。また
、スラスト軸受はロータ上部に配置されているため、ロ
ータ内部の低真空側とロータ上部の高真空側を遮断する
ためにパツキン及びフランジ等が必要となり、構造の複
雑化並びにロータ重量の増加が考えられる。ロータ重量
はスラスト軸受の負荷及び起動時の駆動機に係わるため
、極力小さくすることが望ましい。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、基本的には超高真空かつ清浄な真空が
得られる構成となっているが、コンパクト性、ロータ重
置、ロータ構造の複雑さ等の点で問題があった。

本発明の目的は、超高真空かつ清浄な真空を得ることは
もとより、電磁軸受及び駆動機をコンパクトに収納し、
ロータ構造の簡素化及び軽量化を計ったターボ分子ポン
プを得ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、ロータ内部の中心に駆１ＰＩＪ軸を配し、
この駆動軸に２ケのラジアル電磁軸受の回転子と駆動機
の回転子を固定し、更に、駆動軸下端にスラスト電磁軸
受の回転子を配置し、この駆動軸とロータ内周の空間に
、ラジアル電磁軸受、駆動機スラスト電磁軸受のステー
タ側を保持するハウジングを設置することにより達成で
きる。また、駆ｔＪＪ軸は、構造上細長い形状となるた
め５昇速途中で危険速度が表われ、これを通過しなけれ
ばならないという問題が生じるが、駆動軸の材質、外径
長さを選定することにより、曲げ１次危険速度だけを通
過し、曲げ２次危険速度以下に定格回転数を設定するこ
とが可能であり、曲げ１次危険速度は、駆動軸下端部が
振れるモードであるため、スラスト電磁軸受回転子の部
分でアンバランス修正をすることにより容易に安定な回
転が得られる。

〔作用〕

本発明においてロータ内部に駆動軸とハウジングを配し
、それらにラジアル電磁軸受、スラスト電磁軸受及び駆
動機を取付けることにより、ロータ内部に軸受機構、駆
動機構が収納され、ターボ分子ポンプの排気性能上必要
とされる必要最小限の大きさのターボ分子ポンプが得ら
れる。また、駆動軸に取付けられた各回転子はその外径
をを小さくすることができるため、駆動・珀を含めても
ロータ全体の重量を軽量化できる。また、駆動軸はロー
タ内部よりロータ上端の端板にボルト結合により固定さ
れるため、低真空であるロータ内部と高真空であるロー
タ上部外側とは完全に遮断され。

複雑な遮断機構を設置する必要がなくなてっている。

これは、組立上の制約よりスラスト電磁軸受を駆動軸下
端に設置したことにより可能ならしめるものである。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図により説明する。

図において１はターボ分子ポンプであり、円筒形のケー
シング２の上部には吸入口３が設けられており、被真空
装置との結合はフランジ４により行われる。ケーシング
２の下部にはハウジング５がフランジ６を介して固定さ
れており、ハウジング５には排気Ｄ２５が設けられてい
る。

ロータフの上端部には端板８があり、ロータフの外周部
には動翼９が多段に結合されており、動翼９の間には静
翼１０が配置されている。端板８には駆動軸１１がボル
ト２６により結合されており、駆動軸１１にはラジアル
電磁軸受回転子１３．１７゜スラスト電磁軸受回転子１
８及び駆動機回転子１５が固定されている。また、ハウ
ジング５には、ラジアル電磁軸受ステータ１２，１６．
スラス１〜電磁軸受ステータ１９及び駆動機ステータ１
４がそれぞれ回転子と対向する位置に設置されている。

ロータ７は駆動機１４．１５により駆動軸１１と共に回
転されられ、ラジアル電磁軸受１２，１３゜１６．１７
によりラジアル方向を支持され、スラスト電磁軸受１８
．１９によりスラスト方向が支持されており、ロータ７
はこれらの電磁軸受により磁気浮上し、無接触の状態で
回転する。電磁軸受の制御はラジアル方向ギャップセン
サー２２゜２３及びスラス１一方向ギャップセンサー２
４により振動振巾を感知し、制御系に入力し、各電磁軸
受を制御する。また、電源喪失時等号−の場合に、（７
ｇえ無潤滑軸受２０．２１を設けている。

本発明によれば、軸受機構及び駆動機構は全てロータフ
の内部に収納されることになる。また、ラジアル゛准磁
軸受回転子１３，１．７、駆動機回転子１５は細い駆Ｕ
Ｊ軸１１に固定されるため、その外径寸法も小さく、ロ
ータフの全体の重量も）Ｊ＼さくすることができ、駆動
機１４，１５．及びスラスト軸受１８．１９の負荷が小
さくできる。また。

本発明では、ロータフの内部と高真空の吸気口３とは特
別な機構を設けることなく全体に遮断できるという利点
がある。更に、駆シＪ軸１１のバランスは、スラスト電
磁軸受１８にてバランス修正することにより容易に可能
となる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明によれば、清浄な超高真空
が得られ、外部への振動がなく、コンパクトなターボ分
子ポンプを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例のターボ分子ポンプの断面図であ
る。 １・・・ターボ分子ポンプ、２　・ケーシング、３・・
吸気口、５　・ハウジング、９・・・動翼、１０・・・
静翼、］１・・・駆動軸、１４・・駆動機ステータ、１
５　駆／−−−デー木°／？子ｌぢ゛〉７ Ｚ　　−−−ケージ′ンク゛。 ５　−−−　　／＼グ２ング ｑ−動１ １０−９！＄ ／／−ん働軸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、気密を保持す竪型円筒形のケーシングと、前記ケー
   シング内に配置した下端開放の円筒形の胴の上端に端板
   を固定してなる回転胴の外周に放射状に複数の羽根を配
   してなる動翼が軸方向に複数段取り付けられ、前記回転
   胴内部の中心に位置し、前記端板の下面に固定された駆
   動軸より構成されたロータと、前記ケーシング内に、そ
   の軸方向に沿って前記動翼間に位置するように多段に設
   けられた放射状に複数の羽根を配してなる静翼と、前記
   ロータの内部に位置し、前記ロータを駆動する駆動機と
   、前記ケーシングを結合し、かつ前記回転体および駆動
   機を支持するハウジングからなるターボ分子ポンプにお
   いて、前記駆動軸を、２組の制御型ラジアル電磁軸受と
   、１組の制御型スラスト電磁軸受により支持することに
   より前記ロータ全体を支持することを特徴とするターボ
   分子ポンプ。