(57)【要約】【課題】  ポンプ組み立て時にベアリングの内輪が磁化されることがなく、ポンプ運転時における内輪の連れ回りを防止することができる磁気軸受式回転真空ポンプの提供。【解決手段】  回転翼２１が形成されたロータ４は、ＤＣブラシレスモータのモータロータ３が組み込まれたシャフト２に取り付けられている。ロータ４およびシャフト２から成る回転体は、磁気軸受を構成する電磁石５１，５２，５３により非接触支持される。シャフト２は、ステータ５に設けられた非常用メカニカルベアリング２７，２８に貫挿されるように装着される。メカニカルベアリング２７の内輪２７ｂおよび転動体２７ａは非磁性材料または軟磁性材料で形成されている。その結果、ポンプ組み立て時にモータロータ３の磁力の影響で内輪２７ｂが磁化されることがなく、ポンプ運転時にメカニカルベアリング２７の内輪２７ｂに連れ回りが発生するのを防止することができる。【選択図】        図１
2006275000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転側排気手段が設けられた回転体と、
前記回転側排気手段と共働して排気作用を発生する固定側排気手段と、
前記回転体を非接触支持する磁気軸受と、
前記回転体の回転軸に設けられ、永久磁石を有するモータロータと、
前記回転軸がベアリング内輪の内側に貫挿され、前記磁気軸受による支持が行われないときに前記回転体を支持するメカニカルベアリングとを備えた磁気軸受式回転真空ポンプにおいて、
前記メカニカルベアリングの内輪および転動体を非磁性材料または軟磁性材料で形成したことを特徴とする磁気軸受式回転真空ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気軸受式回転真空ポンプにおいて、
前記メカニカルベアリングは前記回転軸に沿って前記モータロータを挟むように一対設けられ、前記一対のメカニカルベアリングのいずれに関しても、内輪および転動体を非磁性材料または軟磁性材料で形成したことを特徴とする磁気軸受式回転真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気軸受式回転真空ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁気軸受式回転真空ポンプとして磁気軸受を用いたターボ分子ポンプが知られており、そのようなターボ分子ポンプでは、回転駆動用モータとしてＤＣブラシレスモータが用いられる場合がある。ＤＣブラシレスモータではモータロータに永久磁石が内蔵されている。また、磁気軸受型ターボ分子ポンプの場合、磁気軸受による回転体の支持をオフしたときに回転体を支持する保護軸受として、ボールベアリングのようなメカニカルベアリングを備えている。近年では、保護軸受の性能向上を図るために、転動体にセラミックスを用いた保護軸受が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１７６７１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、モータロータが設けられた回転軸は保護軸受に貫挿されるように配置されるため、ポンプ組み立ての際に、モータロータ内の永久磁石が保護軸受の近傍を通過することになる。保護軸受の内輪は磁化し易い鋼材で形成されているため、回転軸挿入の際に内輪が磁化されてしまうおそれがあった。回転軸には一般的に鋼材が用いられているため、内輪が磁化されてしまうと、磁気軸受により支持されて高速回転する回転軸と内輪とが接触していないにも関わらず、磁力によって内輪が回転軸とともに回転するという連れ回りが生じる。
【０００５】
転動体が鋼材である場合には転動体も磁力により内輪に引きずられるため、摩擦抵抗が大きくなって連れ回りが発生し難くなるが、転動体がセラミックスのような非磁性体の場合には内輪だけが磁力によって引きずられるため、連れ回りが発生し易く保護軸受の寿命が低下するという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、回転側排気手段が設けられた回転体と、回転側排気手段と共働して排気作用を発生する固定側排気手段と、回転体を非接触支持する磁気軸受と、回転体の回転軸に設けられ、永久磁石を有するモータロータと、回転軸がベアリング内輪の内側に貫挿され、磁気軸受による支持が行われないときに回転体を支持するメカニカルベアリングとを備えた磁気軸受式回転真空ポンプに適用され、メカニカルベアリングの内輪および転動体を非磁性材料又は軟磁性材料で形成したことを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の磁気軸受式真空回転ポンプにおいて、メカニカルベアリングは回転軸に沿ってモータロータを挟むように一対設けられ、一対のメカニカルベアリングのいずれに関しても、内輪および転動体を非磁性材料または軟磁性材料で形成した。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、メカニカルベアリングの内輪および転動体を非磁性材料または軟磁性材料で形成したので、ポンプ組み立て時にベアリングの内輪が磁化されることがなく、ポンプ運転時における内輪の連れ回りを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は本発明による磁気軸受式回転真空ポンプの一実施の形態を示したものであり、磁気軸受式ターボ分子ポンプのポンプ本体１の概略構成を示す断面図である。図１に示した磁気軸受式ターボ分子ポンプは５軸制御型磁気軸受を備えており、ステータ５には、ラジアル磁気軸受を構成する電磁石５１，５２とアキシャル磁気軸受を構成する電磁石５３とが設けられている。
【０００９】
一方、回転体は、複数段の回転翼２１が形成されたロータ４と、ロータ４が固定されて回転体の回転軸を構成するシャフト２とを備えている。シャフト２には永久磁石を内包するモータロータ３が組み込まれており、ステータ側にはモータステータ６が設けられている。またステータ側には、ラジアル方向の変位センサを構成するラジアル変位センサ７１，７２と、アキシャル方向の変位センサを構成するアキシャル変位センサ７３とが設けられている。
【００１０】
２７，２８は非常用のメカニカルベアリングであり、ロータ４が磁気浮上していないときには、ロータ４はこれらのメカニカルベアリング２７，２８により支持される。メカニカルベアリング２７はロータ４のラジアル方向の２軸（ｘ軸およびｙ軸）の運動を非常時に拘束し、メカニカルベアリング２８はラジアル方向の２軸（ｘ軸およびｙ軸）とアキシャル方向の１軸（ｚ軸）を拘束する。
【００１１】
ケーシング２０の内部には、各回転翼２１に対して交互に配設される固定翼２３が軸方向（図示上下方向）に複数段設けられている。シャフト２およびロータ４から成る回転体を電磁石５１，５２，５３により非接触支持しつつ回転駆動することによって、ポンプ作用が発生する。ステータ５に設けられたレセプタクル２５には、ポンプ本体１とそれを駆動制御するコントローラ（不図示）とを接続するケーブルが接続される。
【００１２】
図２はモータロータ３とメカニカルベアリング２７を説明する図であり、（ａ）はシャフト２のモータロータ３の部分の断面図で、（ｂ）はメカニカルベアリング２７の部分の断面図である。また、図２（ｃ）はメカニカルベアリング２７の代わりに従来のメカニカルベアリング１２７を用いた場合の断面図である。本実施の形態のモータ３，６にはＤＣブラシレスモータが用いられており、モータロータ３には永久磁石３１，３２が設けられている。各永久磁石３１，３２はシャフト径方向に磁化されており、永久磁石３１はシャフト側がＮ極となるように磁化され、永久磁石３２はシャフト側がＳ極となるように磁化されている。その結果、図２（ａ）に示す状態では、モータロータ３は図示右側がＳ極で、図示左側がＮ極となっている。
【００１３】
一方、図２（ｂ）に示すメカニカルベアリング２７では、転動体２７ａにはセラミックスが用いられており、内輪２７ｂには非磁性材料が用いられている。非磁性材料としては、シリコンナイトライドやジルコニアなどの高硬度および高靱性を有するセラミックスや、チタン合金などが用いられる。また、非磁性材料に代えてオーステナイト系ステンレス鋼のような軟磁性材料を用いても良い。一方、外輪２７ｃに用いられる材料は磁性材料でも非磁性材料でも良く、従来から用いられている軸受鋼やマルテンサイト系ステンレス鋼のような強磁性材料でも良い。なお、本実施の形態では、転動体２７ａをセラミックスとしたが、内輪２７ｂと同様の非磁性材料または軟磁性材料を用いても良い。
【００１４】
ポンプを組み立てる場合には、まず、ステータ５に電磁石５１，５２，５３、モータステータ６、変位センサ７１，７２を組み込んだ後に、ロータ４が固定されたシャフト２をメカニカルベアリング２７側から矢印のようにステータ５に挿入して組み付ける（図３参照）。このとき、シャフト２をメカニカルベアリング２７の内側に挿入する際に、永久磁石３１，３２が設けられたモータロータ３がメカニカルベアリング２７の内輪２７ｂの近傍を通過する。また、モータロータ３が内輪２７ｂに接触する場合もある。
【００１５】
そのため、従来のターボ分子ポンプに用いられているメカニカルベアリング１２７のように、内輪１２７ｂが軸受鋼のような磁性材料で形成されていると、モータロータ３の磁力の影響で内輪１２７ｂが磁化されてしまう場合があった（図２（ｃ）参照）。図２（ｃ）に示す内輪１２７ｂでは、モータロータ３が通過したときに永久磁石３１，３２と対向した部分（斜線を施した部分）が磁化されてしまう。このように磁化された状態で、鋼材で形成されたシャフト２を回転させると、磁力によって内輪１２７ｂがシャフト２と同一方向に回転する連れ回りが発生する。
【００１６】
しかしながら、本実施の形態のメカニカルベアリング２７では、転動体２７ａおよび内輪２７ｂが非磁性材料や軟磁性材料で形成されているため、回転体組み付けの際にモータロータ３が通過しても内輪２７ｂが磁化することがない。その結果、内輪２７ｂの連れ回りが発生するのを防止することができ、連れ回りによる騒音の発生やメカニカルベアリング２７の劣化を防止することができる。また、従来は、内輪１２７ｂが磁化されないように注意しながら組み付け作業を行わなければならず、作業効率が低下したり、熟練度が必要とされた。しかし、本実施の形態のターボ分子ポンプでは、作業効率の低下や、特別な熟練度を必要としない。
【００１７】
図１に示したターボ分子ポンプの場合には、シャフト２はメカニカルベアリング２７側からステータ５に挿入するような構造であるため、メカニカルベアリング２７の内輪と転動体を非磁性材料または軟磁性材料とした。しかし、シャフト２を上下いずれの方向からも挿入できるような構造である場合には、メカニカルベアリング２７，２８の両方に関して、内輪と転動体を非磁性材料または軟磁性材料で形成するようにすれば良い。
【００１８】
上述した実施の形態では、磁気軸受式ターボ分子ポンプを例に説明したが、磁気軸受式の回転真空ポンプであれば磁気軸受式ターボ分子ポンプに限らず、例えばドラッグポンプ等にも適用することができる。
【００１９】
以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、回転翼２１は回転側排気手段を、固定翼２３は固定側排気手段を、シャフト２は回転軸を、シャフト２およびロータ４は回転体をそれぞれ構成する。なお、以上の説明はあくまでも一例であり、発明を解釈する際、上記実施の形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項の対応関係に何ら限定も拘束もされない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明による磁気軸受式回転真空ポンプの一実施の形態を示したものであり、磁気軸受式ターボ分子ポンプのポンプ本体１の概略構成を示す断面図である。
【図２】モータロータ３とメカニカルベアリング２７を説明する図であり、（ａ）はシャフト２のモータロータ３の部分の断面図、（ｂ）はメカニカルベアリング２７の部分の断面図、（ｃ）はメカニカルベアリング２７の代わりに従来のメカニカルベアリング１２７を用いた場合の断面図である。
【図３】ポンプ組み立てを説明する図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  ポンプ本体
２  シャフト
３  モータロータ
４  ロータ
５  ステータ
６  モータステータ
２１  回転翼
２３  固定翼
２７，２８，１２７  メカニカルベアリング
２７ａ  転動体
２７ｂ，１２７ｂ  内輪
２７ｃ  外輪
３１，３２  永久磁石
５１，５２，５３  電磁石
【図１】
2006275000.tif 000003
【図２】
2006275000.tif 000004
【図３】
2006275000.tif 000005