(57)【要約】  回転軸（１０１）の周りを回転するシャフト（２０）を回転自在に支持するための電磁ベアリング装置（１）を開示する。装置（１）は、第一作動ラジアルベアリング（５）、一つまたは複数の第一ラジアル変位センサ（８１）、および軸方向ベアリング（６，７）からなる。軸方向ベアリング（６，７）の少なくとも一部分は、回転軸（１０１）の正射影で見たときに、第一作動ラジアルベアリング（５）と第一ラジアル変位センサ（８１）との間に配置される。また、前記電磁ベアリング装置（１）と複合センサユニット（８）からなる真空ポンプを開示する。
2007506019.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸（１０１）の周りを回転するロータ（１９）を回転自在に支持するための電磁ベアリング装置で、電磁ベアリング装置（１）は、第一作動ラジアルベアリング（５）、一つまたは複数の第一ラジアル変位センサ（８１）、並びに軸方向ベアリング（６、７）からなり、軸方向ベアリング（６）の少なくとも一部分が、回転軸（１０１）の正射影で見たときに、第一作動ラジアルベアリング（５）と第一ラジアル変位センサ（８１）との間に配置されることを特徴とするベアリング装置。
【請求項２】
電磁ベアリング装置は、第二作動ラジアルベアリング（２）を含み、第一作動ラジアルベアリング（５）は、回転軸（１０１）の正射影で見たときに、軸方向ベアリング（６，７）と第二作動ラジアルベアリング（２）との間に配置されることを特徴とする請求項１に記載の電磁ベアリング装置。
【請求項３】
電磁ベアリング装置は、駆動モータ（４）と第二ラジアル変位センサ（３１）を含み、駆動モータは、回転軸（１０１）の正射影で見たときに、第一作動ラジアルベアリングと第二作動ラジアルベアリングとの間に配置され、第二ラジアル変位センサ（３１）は、回転軸（１０１）の正射影で見たときに、第二作動ラジアルベアリング（２）と駆動モータ（４）との間に配置されることを特徴とする請求項２に記載の電磁ベアリング装置。
【請求項４】
回転軸ベアリング（６，７）は空隙部を設け、第一ラジアル変位センサ（８１）は軸方向ベアリング（７）の空隙部内に延在することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電磁ベアリング装置。
【請求項５】
電磁ベアリング装置は、さらに一つまたは複数の軸方向変位センサ（８２）を含み、第一ラジアル変位センサ（８１）と軸方向変位センサ（８２）は単一の複合センサユニット（８）に統合されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電磁ベアリング装置。
【請求項６】
電磁ベアリング装置は、さらに一つまたは複数の角速度センサ（８３）を含み、角速度センサ（８３）は複合センサユニット（８）に統合されることを特徴とする請求項５に記載の電磁ベアリング装置。
【請求項７】
電磁ベアリング装置（１）と電磁ベアリング装置（１）内で回転自在に支持されたロータ（１９）からなる真空ポンプ、特にターボ分子真空ポンプであり、電磁ベアリング装置（１）は請求項１乃至６のいずれかに記載の電磁ベアリング装置である真空ポンプ。
【請求項８】
ポンプのロータ（１９）の特性を規定するために用いられ、複合センサユニット（８）は、保持部材（８０９）と保持部材に取り付けられた複数のセンサ（８１，８２，８３，８４）からなり、センサ（８１，８２，８３，８４）の少なくとも一つはラジアル変位センサ（８１）であり、センサ（８１，８２，８３，８４）の少なくとも一つは軸方向変位センサ（８２）であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の電磁ベアリング装置用複合センサユニット。
【請求項９】
保持部材（８０９）は電磁ベアリング装置内に配置するよう改良されることにより、軸方向ベアリング（６）の少なくとも一部が回転軸（１０１）の正射影で見たときに、第一作動ラジアルベアリング（５）と複合センサユニット（８）との間に配置されることを特徴とする請求項８に記載の複合センサユニット。
【請求項１０】
保持部材（８０９）は電磁ベアリング装置内に配置するよう改良されることにより、少なくとも部分的に電磁ベアリング装置の軸方向ベアリング（６、７）内に設けられた空隙部へ延在することを特徴とする請求項８または９に記載の複合センサユニット。
【請求項１１】
複合センサユニットからなるセンサ（８１，８２，８３，８４）の少なくとも一つが角速度センサ（８３）であることを特徴とする請求項８乃至１０に記載の複合センサユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁ベアリング装置および前記電磁ベアリング装置からなる真空ポンプ、特にターボ分子真空ポンプ（ＴＭＰ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボ分子真空ポンプにおいて、ポンプ羽根を取り付けられたロータが高速角速度で回転する。この回転をできるだけ損欠および磨耗なく行うために、しばしば電磁ベアリングを使用して、非接触型でロータを支持する。電磁ベアリングは永久磁石を用いると受動的となり、種々の電磁石を用いると作動的となる。または、受動ベアリングと作動ベアリングの組合せや、電磁ベアリングと標準規格球ベアリングおよび／または空気ベアリングとの組合せも同様に先行技術において公知である。
【０００３】
ロータは基本的に六つの空間自由度（ＤＯＦ）を持つ剛性頂部を構成する。あるＤＯＦはロータ軸の周りの回転である。このＤＯＦは通常電気モータにより駆動され、他の五つの自由度は基本的に固定されていなくてはならない。それゆえ、ベアリングは自由度に沿った動きの抑制が必要である。
【０００４】
一般的にＴＭＰｓは全ての方向性を有し、すなわち、空間においてロータ軸は任意の方向を持ちうる。以下の説明では、ロータ軸は垂直方向に位置し、ロータはベアリングステータ内で、ステータのロータ対応部を保持する対称円筒形の長形シャフトによって支持される。自由度の必要な抑制は、通常一組の上部ラジアルベアリングを設けて二つの互いに鉛直なラジアル方向においてシャフトの上部のラジアル動作を抑制すると共に、一組の下部ラジアルベアリングを設けて二つの互いに鉛直なラジアル方向においてシャフト下部のラジアル動作を抑制し、一組の軸方向ベアリング（しばしばスラストベアリングと称される）を設けてシャフトの軸方向動作を抑制する。これにより五つの自由度に対する制御が行われる。
【０００５】
全てのあるいは一部のベアリングを作動ベアリングとしてもよい。作動ベアリングを制御するには、センサを使用して特定方向に沿った理想的な位置からのシャフトの変位を規定する。前記センサは先行技術としてよく知られている。
【０００６】
一般的に、センサ、ベアリング、並びに駆動モータは組合せて配置されてベアリング装置を形成する。ベアリング装置の部品の配置は通常特定の順序となる。装置の上部端縁部、すなわち羽根付きポンプロータが配置される端部から始まって、上部から底部にかけては通常は、以下のような配置順序となる。
ａ．上部ラジアルセンサ
ｂ．上部ラジアルベアリング
ｃ．駆動モータ
ｄ．下部ラジアルベアリング
ｅ．下部ラジアルセンサ
ｆ．軸方向ベアリング
ｇ．軸方向センサ
軸方向センサは、通常はシャフト下部端縁部の下側に設置される。さらに、例えばセンサを追加設置して、回転周波数のモニタリングを行なう。これらの配置は、マエジマらの米国特許第６，４６５，９２４号明細書に開示される（例えば、同書面の図５を参照）。
【０００７】
しかしながら、このような配置はベアリング装置、すなわち、結果的にはシャフトの長さを比較的長大にする。さらに、センサが少なくとも軸に沿った三つの平面に存在し、このため配線は複雑、高価となる。シャフトの長さが長いことから、力のモーメントがむしろ大きくなり、強力なベアリングが必要となる。さらに、シャフトの長さが長いと曲げ固有周波数が低下する傾向があり、電磁ベアリング制御を妨げる。最終的にＴＭＰ長はできるだけ短いほうがエンドユーザにとっては好ましい。
【０００８】
米国特許出願公開第２００３／０１５５８２９号明細書には、ラジアルおよび軸方向変位の両方に対して反応する単一のスラストディスクを備えた電磁ベアリング装置が開示されている。この設計によれば、装置の長さは短少となるが、三つの自由度にしか作動制御を行なわない。
【発明の開示】
【０００９】
それゆえ、本発明の目的は長さが短く、構造の簡単な電磁ベアリング装置を提供することにある。
【００１０】
この目的は、請求項１に記載の回転軸の周りを回転するロータを回転自在に支持する電磁ベアリング装置により達成される。電磁ベアリング装置は、第一作動ラジアルベアリング、単一あるいは複数の第一ラジアル変位センサ、軸方向ベアリングからなる。本発明によれば、回転軸の正射影から見ると、少なくとも軸方向ベアリングの一部分は、第一作動ラジアルベアリングと第一ラジアル変位センサとの間に配置される。
【００１１】
好ましくは、この電磁ベアリング装置はさらに第二作動ラジアルベアリングを含む。第一および第二ラジアルベアリングは、回転軸に沿って異なった位置に配置される。第二ラジアルベアリングは、回転軸の正射影から見ると、好ましくは第一ラジアルベアリングと軸方向ベアリングの同側に配置される。すなわち、第一ラジアルベアリングは、好ましくは軸方向ベアリングと第二ラジアルベアリングとの間に配置されている。
【００１２】
好ましくは、装置はさらに第二ラジアル変位センサを含む。また、第一および第二ラジアル変位センサも、回転軸に沿って異なる位置に配置される。前記装置は五つの自由度の作動制御を可能にする。
【００１３】
ここで、正射影は回転軸に対して半径方向の光線による投影として定義される。すなわち、軸方向ベアリング、第一作動ラジアルベアリング、第一ラジアル変位センサは以下の方法で配置される。すなわち、回転軸に対し直角で第一作動ラジアルベアリングと交差する全ての面と、回転軸に対して直角で第一ラジアル変位センサと交差する全ての面の内の一面を取ると、その面は、常に回転軸に対して直角で軸方向ベアリングと交差し、他の２組の面との間に位置する。
【００１４】
それゆえ、第一ラジアルベアリングから見ると、通常の配置と比較して、第一ラジアル変位センサは少なくとも軸方向ベアリングの部分の反対側の位置に移る。これにより、スペースをとらない短小で軽量の簡単な構造を可能とし、高感度を生み出し、したがってよりよく制御しうる。
【００１５】
有利な実施形態では、軸方向ベアリングは空隙部を設け、第一ラジアル変位センサは軸方向ベアリングの空隙部の中にまで延在する。
【００１６】
このベアリング装置はさらに駆動モータを含む。これは、回転軸の正射影で見ると、駆動モータが第一および第二作動ラジアルベアリングとの間に配置され、且つ第二ラジアル変位センサが第二作動ラジアルベアリングと駆動モータとの間に配置される場合に有利となる。
【００１７】
作動制御のために、装置はさらに一つもしくは複数の軸方向変位センサと一つもしくは複数の角速度を検知するためのセンサを含んでもよい。ベアリング装置の有利な構造は、第一ラジアル変位センサと軸方向変位センサが単一複合センサユニットに統合されるときに得られる。また、好適には、角速度センサが複合センサユニットに統合される。
【００１８】
さらに、本発明の目的は、ポンプ、特にサイズと重量を縮小し安定性を向上させたターボ分子ポンプを提供することにある。この目的はポンプ、特に請求項７に記載のターボ分子ポンプにより達成される。
【００１９】
さらに、本発明の目的は、スペースを省き、簡単なケーブル配線を提供すると同時に、回転シャフトのいくつかの特徴を同時規定することのできる手段を提供することにある。この目的は、請求項８に記載の複合センサユニットによって達成される。このようにして、複合センサユニットは保持メンバと保持メンバに取り付けられる複数のセンサからなり、センサの少なくとも一つはラジアル変位センサであり、且つセンサの少なくとも一つは軸方向変位センサである。また、好適には、少なくとも一つの角速度センサが複合センサユニットに統合される。したがって、好適には、センサの少なくとも一つは角速度センサである。前記センサは、パルスセンサまたは所謂レゾルバでよく、両タイプとも先行技術で周知である。
【００２０】
前記複合センサユニットは、複数のセンサを単一ユニットに統合することができる点で有利であり、単一ユニットは、装置製造時に簡単に設置でき、簡単に全体を取り替え可能である。このため、複合センサユニットは、有利なことにセンサへの全ての電気接続に対して単一コネクタを具備する。
【００２１】
複合センサユニットは、好適には以下の方法で構成される。すなわち、電磁ベアリング装置内で最終的な位置を取ったときに、回転軸の正射影から見ると、少なくとも軸方向ベアリングユニットの部分が第一ラジアルベアリングユニットと複合センサユニットとの間に配置される。
【００２２】
好適には、保持部材は、電磁ベアリング装置内に配置されるように構成することにより、保持部材が少なくとも部分的に軸方向ベアリング内に設けられた空隙部まで延在するようにする。
【００２３】
本発明は、図面に示された典型的な実施形態とともにより詳細に記載される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１では、直立方向でのターボ分子真空ポンプのいくつかの主要な構成要素の配置が図解方式によって示されている。ポンプは空間で任意の方向に機能する。直立方向で図示したのは、単に説明のためであり、所定の部分のよりよい標識化を可能とするためである。以下では、「上部」、「下部」、「頂部」、「底部」のような表示は、単に図１での位置に言及するために導入され、これらの位置で作動中の構成要素の機能を限定するものではない。
【００２５】
ポンプは、電磁ベアリング装置１およびベアリング装置１で支持されたロータ１９を含む。ロータ１９は、軸１０１の周りを回転し、垂直シャフト２０によりベアリング装置内で支持される。複数のポンプ羽根１９１、とりわけ電磁ベアリング装置１を部分的に取り囲んでいるポンプ羽根は、上部端縁部でシャフト２０に接続されている。下部端縁部付近では、水平ディスク２１がシャフトに取付けられる。電磁ベアリング装置１は、頂部から底部の順序以下を含む。すなわち、上部ラジアルベアリングユニット２、上部センサユニット３、駆動モータユニット４、下部ラジアルベアリングユニット５、上部軸方向ベアリングユニット６、下部軸方向ベアリングユニット７、複合センサユニット８を含む。複合センサユニット８は、シャフト下部端縁部と下部軸方向ベアリングユニット７との間の空隙部に延在する。
【００２６】
シャフト２０と共に電磁ベアリング装置１は、図２でより詳細に示される。類似部分は図１と同じ参照記号で示される。図１で既に示されたユニットに加えて、ハウジング１１と底面１２が示され、それらは電磁ベアリング装置を支持し、保護している。装置頂部付近では、上部接地（補助）球ベアリング９が、起動時または緊急時にシャフトを受け止めるために、配置されている。一組の下部接地球ベアリング１０は、シャフトと上部軸方向ベアリングユニット６との間の環状空隙部に配置される。通常のポンプ操作時は、それらの接地球ベアリングは作動しない。複合センサユニット８内では、いくつかのセンサを視認することができ、特に下部ラジアル変位センサ８１、軸方向変位センサ８２、参照センサ８４を視認することができる。
【００２７】
図３について説明すると、シャフト２０が単独で示されている。一般的に、シャフト２０は円筒対称性で、対称軸１０１が回転軸となる。シャフト２０は可変直径の部分を具備する。比較的小さな直径を備えた頂部２５は、ポンプ羽根組立部品を取り付けるために提供される。頂部から底部にかけて、定められた電磁特性を備えた環状構造体２２、２３、２４により取り囲まれたより大きな直径のいくつかの部分が続き、作動中に、環状構造体はそれぞれラジアル電磁ベアリングユニットと駆動モータユニットに接触する。したがって、ベアリングユニットと駆動モータユニットはステータとして機能し、環状構造体はロータ対照部を形成する。これらの環状構造体の設計は先行技術において周知であり、ここで論議する必要はない。小さい直径を備えるシャフト底部２６では、水平ディスク２１はナット２７の補助部を取付け、この補助部は作動中に複合センサユニット８内に拡張し、複合センサユニット内に配置されるセンサと接触するように適合される。
【００２８】
電磁ベアリング装置の個別ユニットについて、図４〜図１１に言及してより詳細に説明する。
【００２９】
図４は上部ラジアルベアリングユニット２の拡大側断面図で、その下側に上部センサユニット３が取付けられる。両ユニットはほぼ環状で、作動中にシャフト２０が貫通する回転軸に沿った筒状中心孔を備える。上部ベアリングユニットは、電磁コア２０３の周囲を巻いたコイル２０２からなる複数の電磁石を含む。図４では、八個のそのようなコイルが、等間隔で孔の周囲に配置されている。すなわち、八個のコイルの使用は有利であるが、その数は重要ではなく、例えば、たった四個または三個のコイルの使用でもよい。ワイヤ２０５はコイルに接続されており、電流をコイルに供給している。作動中、前記電流によりコイルは磁場を生み出し、次にラジアルベアリングユニット２とシャフト２０の上部との間に半径方向力を起こす。
【００３０】
上部センサユニット３は、異なる側の断面図である図５に示され、図４の回転軸の周りを２２．５度で回転した断面（図）を備える。ユニット３は、上部ラジアルベアリングユニット２と協働するよう設計された保持部材３０１を含む。保持部材３０１のラジアル開口部では、四つのラジアル変位センサ３１は孔の周囲に等間隔で配置されている。環状間隙３０２は、保持部材の中に位置しその中にセンサ３１を作動させるためのワイヤを誘導する。四つのラジアル変位センサを供給することが有利ではあるが、その数もまた重要ではない。一組のセンサを二つの直角ラジアル指示部のそれぞれに供給し、それぞれの組が個別に作動することにより、センサ反応を線形化し、温度の流れを補正して、感度を上昇させることができる。それぞれのセンサ３１は、小さな電磁石のように構成されており、すなわち、電磁または非電磁コアの周りを巻きつけたコイルからなる。それぞれのセンサ３１からシャフトまでの距離は、コイルのインダクタンス変化またはセンサとシャフト間の距離の変化から生じる誘導電圧、またはシャフトに取付けられた環状構造体をモニタリングすることにより測定される。インダクタンス効果と渦電流効果のいずれか、あるいは両方の効果が検出のために同時に利用される。
【００３１】
図６では、駆動モータユニット４の側断面図を示す。駆動モータユニット４は、ロータ１９の回転を駆動するモータのステータ部分を形成し、コイル４０２と電流供給のためのワイヤ４０５を備える電磁コア４０３を含む。ユニットはモータハウジング４０６により所定の位置に設置され、モータハウジング４０６は下部ラジアルベアリングユニット５と協働する。そのような駆動モータユニットの作動は先行技術に周知であり、ここで論議する必要はない。
【００３２】
図７は下部ラジアルベアリングユニット５の側断面図を示す。これは、上部ラジアルベアリングユニット２と同様に構成され、同じ作動原理を具備する。しかしながら、ユニット５により補正された力は一般にユニット２の力より幾分小さくなるので、下部ラジアルベアリングユニット５は、上部ラジアルベアリングユニット２より幾分短くなりうる。八個のコイル５０２は電磁コア５０３の周りに巻き付けられるが、そのコイルの数も重要ではない。
【００３３】
図８では、下部軸方向ベアリングユニット７の平面図を示しており、ユニット７に複合センサユニット８が取り付けられる。下部軸方向ベアリングユニット７へ電流を供給するワイヤ７０５と複合ユニット８内に含まれるセンサに電気接続を確立するコネクタ８０７を視認できる。切断面ＩＸ−ＩＸが破線で示されている。
【００３４】
図９は複合センサユニット８と組み合わせた下部軸方向ベアリングユニット７の略断面図を示し、図８の切断面ＩＸ−ＩＸから見たものである。下部軸方向ベアリングユニット７は軸方向ベアリングのステータの部分としての役割を果たす。下部軸方向ベアリングユニットは水平に巻き付けたコイル７０２を含み、コイル軸が回転軸１０１と一致するようにする。ワイヤ７０５は軸方向ベアリングユニット７の外部に延在し、コイル７０２へ電流を供給する。ユニットは垂直方向中心孔を具備し、その中に複合センサユニットが配置される。
【００３５】
複合センサユニット８は、図１０の平面図に単独で示される。切断面ＸＩ−ＸＩは、図１０に破線で示されている。図１１はこの面での断面図を示す。
【００３６】
複合センサユニット８は、底面部８０６によって支持され、同時に、底面部８０６の周囲でコネクタ８０７への電気接続を備えたプリント基板（ＰＣＢ）として働く。ユニットは中心筒状開口部を備えた保持部材８０９を含み、シャフト２０の底部端縁部を持ち上げる。保持部材８０９は、多くのセンサを格納できるように構成される。本実施形態では、４つの下部ラジアル変位センサ８１、１つの軸方向変位センサ８２、２つの角速度センサ８３、１つの参照センサ８４を保持部材８０９の中に格納する。全てのセンサは上述の電磁石型である。下部ラジアル変位センサ８１は、筒状開口部の周辺に沿って配置され、開口部の筒状平面と向かい合う。これらの作動様式は、上部ラジアル変位センサ３１と同様である。軸方向変位センサ８２は、保持部材８０９の中心筒状開口部の真下に配置され、開口部と向かい合う。ラジアル変位センサによるラジアル変位の検出と同様の方法で、シャフト２０の軸方向変位を検出する。軸方向センサに対し一つのペアワイズ配置がラジアルセンサを用いて差動動作を可能にすることは不可能であるので、固定標的と向き合う参照（ダミー）センサ８４もまた、保持部材８０９内に配置され、軸方向変位センサの温度の流れを補正する。二つの角速度センサ８３は保持部材の境界付近に配置され、作動中にシャフト２０に取り付けられた水平ディスク２１と向き合うように設置する。これらを使用して、水平ディスク２１内の切込みの助けを借りて周波数と回転方向を検出する。
【００３７】
本電磁ベアリング装置１の本質的特徴は図１に戻って見るのが良い。電磁ベアリング装置１の下部端縁部付近で、上部及び下部軸方向ベアリングユニット６及び７はそれぞれ、共に軸方向ベアリングのステータを形成する。水平ディスク２１に加えて、軸方向ベアリングを形成する。下部ラジアルベアリングユニット５は、第一ラジアルベアリングのステータを提供する。シャフト２０上のロータ対照部に加えて、ラジアルベアリングを形成する。下部ラジアル変位センサ８１は、複合センサユニット８の中に組み込まれて一組の第一半径方向変位センサを形成する。これらは上部軸方向ベアリングユニット６のような方法で配置される。すなわち、回転軸の正射影から見ると、軸方向ベアリングの一部分は第一ラジアルベアリングと第一ラジアル変位センサとの間に配置される。
【００３８】
対照的に、先行技術では、下部ラジアル変位センサは、通常、対応する下部ベアリングにできる限り近接して配置されることにより、ベアリングを制御するためセンサが使用可能となる前に、数学的にセンサ信号を変換する必要性を除去または最小限にするようにする。したがって、先行技術ではセンサを対応するベアリングから取り除くことは避けられている。なぜなら、これにより制御の不安定が生じるであろうと考えられていたためである。
【００３９】
本発明は、これが真実ではないということを明確に示している。事実、上部および下部ラジアル変位センサ３１および８１との間の距離がそれぞれ拡大するために、制御がさらに改善される。遠い距離が最適感度を生んで傾斜運動から全並進運動を区別し、二種の運動に対するより良い制御を可能にする。この改善された感度は、センサからの信号を数学的に変換してからフィードバック制御に利用することが必要であるため費用がかかる。しかしながら、新型制御回路が用いられた場合、今日では低価格で入手可能であるため、これは重要な問題ではない。とりわけ、デジタル回路が用いられた場合、当てはまる。その場合、必要な変換は、デジタル信号プロセッサ上で容易に行なわれうる。これらの数学的な変換は、先行技術において周知であり、標準線形代数のみに関係する。
【００４０】
下部ラジアル変位センサを軸方向変位センサと角速度センサのすぐ近くに移動することによって、概念的簡略化が達成される。すなわち、本発明の設計上、三つの異なるセンサの位置に代わって二つのセンサの位置のみが、シャフト軸に沿って置かれる。その位置の一つは上部（第二）ラジアル変異センサが配置されている領域にあり、一方、もう一つの位置は基本的に全ての他のセンサを含む。それぞれの位置のセンサに繋がるワイヤは束にすることができ、それゆえ、ケーブル配線が容易となる。
【００４１】
さらに、下部ラジアル変位センサ８１をベアリング装置の底部へ移動することによって、下部軸方向ベアリングユニット７内の空隙部を使用することができ、これは先行技術ではほとんど使用されなかった。したがって、第一ラジアル変位センサ８１は空隙部に延在する。
【００４２】
新しい設計上、複数センサ型（ラジアル変位センサ８１、軸方向変位センサ８２、角速度センサ８３、参照センサ８４等）は単一の複合センサユニット８に統合される。これにより製品製造が各段に容易となる。ケーブル配線もまた、より一層容易となる。なぜなら、全複合センサユニットは、ＰＣＢ上に取り付けられた単一のコネクタしか必要としないからである。
【００４３】
下部ラジアル変位センサ８１を下部軸方向ベアリングの空隙部に設置することで、つまり、シャフト２０と下部軸方向ベアリングユニット７との間に設置することで、ベアリング装置１とシャフト２０は、先行技術のものよりも短い長さで作ることが可能となる。したがって、装置とシャフトの全質量が減少する。シャフトの質量を減らすことで、ベアリングおよび駆動ステータにより小さい電磁石を使用することができ、さらに、装置の重量および大きさを減少させる。シャフトの長さが短いことでさらにロータの固定周波数が増加し、制御を容易にする。
【００４４】
別の局面から見ると、本発明はまた以下のことを示している。すなわち、第二（上部）ラジアル変位センサ３１を配置して、第二作動ラジアルベアリングユニット２と駆動モータユニット４との間で上部センサユニット３に嵌合することが可能である。これにより、上部ラジアル変位センサ３１は駆動モータコイル４０２のすぐ近くに位置する。
【００４５】
対照的に、先行技術では、上部ラジアル変位センサは、通常ベアリング装置の頂部またはその近くに配置され、続いて頂部から底部にかけて、上部ラジアルベアリング、駆動モータステータ、下部ラジアルベアリング、下部ラジアル変位センサ、軸方向ベアリング、軸方向変位センサが配置される。これらの配置には明確な論理的根拠がある。すなわち、上部および下部ラジアル変位センサを駆動モータステータコイルから離して設置することで、おそらく、駆動電流によるセンサの妨害が最小化される。
【００４６】
本発明は、センサが駆動モータコイルに近接する場合でさえ、これらの妨害が制御を妨げることを要しないということを示す。潜在的妨害の問題は利点により補われる。上部ラジアル変位センサ３１を駆動モータステータユニット４の隣に設置することにより、上部ラジアルベアリングユニット２はベアリング装置の頂部付近の場所へ移動しうる。これが利点であり、つまり、上部および下部ラジアルベアリングとの間の距離がより遠くなり、且つ装置の全長は拡長しないのである。レバレッジ効果が大きいために、ベアリングに必要なシャフト上の所定の力のモーメントを働かせるための力は小さくなる。上部および下部ラジアル変位センサ３１および８１間の距離はそれぞれ必然的に短縮されるが、本設計では十分許容しうる。なぜなら、下部ラジアル変位センサ８１は既にベアリング装置の最底部にあり、それゆえに、感度はそれほど大きく低下しないからである。
【００４７】
前述の論議において、全てのセンサ３１、８１、８２、８３、８４は常に電磁石型として説明されており、電磁コアの周りに巻き付けた小さなコイルを備えている。もちろん、他の適切なセンサ型を使用してもよい。異なるセンサ型の一つの重要な例として、電磁ベアリング装置のさらなる縮小を可能にしたセンサ型が、同出願人の「多方向における距離非接触測定装置」と題する欧州特許出願第０２４０６０１３．９号明細書に開示される。この出願には、多方向における強磁性体または導電材料の距離の非接触測定装置が開示される。複数の誘導要素が与えられており、その中の少なくとも一つは、基本的に、本体の近くに設置されている。その他の誘導要素は前記要素の周辺に設置される。これら全ての要素は、単一のプリント基板上に統合することが可能である。前記装置は、高周波（ｒｆ）電流を本体の周りに設置される誘導要素へ供給することにより作動する。本体の変位は、他の誘導要素の位置でｒｆ磁界を変化させ、よって、これら要素内で誘導ｒｆ電圧を変化させる。したがって、単一のプリント基盤と共に、センサが複数方向で変位を検知できるように構成されている。前記センサは本電磁ベアリング装置内で有利に使用され、特に第一（下部）もしくは第二（上部）ラジアル変位センサとして使用される。薄いプリント基板上にあるこれらセンサを統合することによって、ベアリング装置の長さをさらに減少させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】ターボ分子真空ポンプの図解式側断面図である。
【図２】挿入シャフトを備えたベアリング装置の側断面図である。
【図３】シャフトの側断面図である。
【図４】上部センサユニットを組み合わせた上部ラジアルベアリングユニットの拡大側断面図である。
【図５】上部センサユニットの拡大側断面図である。
【図６】駆動モータユニットの拡大側断面図である。
【図７】下部ラジアルベアリングユニットの拡大側断面図である。
【図８】切断面ＩＸ−ＩＸを示す複合センサユニットを組み合わせた下部軸方向ベアリングユニットの異なる縮尺の平面図である。
【図９】面ＩＸ−ＩＸでの複合センサユニットと組み合わせた下部軸方向ベアリングユニットの断面図である。
【図１０】複合センサユニットの平面図である。
【図１１】複合センサユニットの拡大側断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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