(57)【要約】【課題】本発明の課題は、より低い振動挙動と、これによりより高い運転安全性で、コンポーネントの摩耗が少なく、そしてノイズ発生の少ない運転が可能である真空ポンプを提供することである。【解決手段】課題は、真空ポンプ（１０）、特にターボ分子ポンプであって、少なくとも一つのポンプ段の為のステーターと、ステーター内に回転可能に支承されたローター（１７）を有し、その際ローター（１７）の支承の為、少なくとも一つの支承ユニットが設けられており、この支承ユニットは、支承部（４２）と支承部（４２）に割り当てられた、支承部（４２）の少なくとも作動特性、及び／又は作動姿勢の選択的な変更の為に設けられている少なくとも一つのアクチュエーター（５８，６０，６２，６８，７２）を有することを特徴とする真空ポンプ（１０）により解決される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空ポンプ（１０）、特にターボ分子ポンプであって、少なくとも一つのポンプ段の為のステーターと、ステーター内に回転可能に支承されたローター（１７）を有し、その際ローター（１７）の支承の為、少なくとも一つの支承ユニットが設けられており、この支承ユニットは、支承部（４２）と支承部（４２）に割り当てられた、支承部（４２）の少なくとも作動特性、及び／又は作動姿勢の選択的な変更の為に設けられている少なくとも一つのアクチュエーター（５８，６０，６２，６８，７２）を有することを特徴とする真空ポンプ（１０）。
【請求項２】
支承部（４２）が、機械的支承部として、特にローラー支承部として形成されていることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ（１０）。
【請求項３】
支承部（４２）の強度、及び／又は緩衝、及び／又は固有周波数、及び／又はローター（１７）、及び／又はステーターに対する支承部（４２）の位置、及び／又は向きが変更可能であるよう、アクチュエーター（５８，６０，６２，６８，７２）が配置され、そして形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の真空ポンプ（１０）。
【請求項４】
支承部（４２）の作動特性、及び／又は作動姿勢が、アクチュエーター（５８，６０，６２，６８，７２）によって処理され、及び／又は発生される機械的、電気的、及び／又は磁気的値によって選択的に変更可能であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の真空ポンプ（１０）。
【請求項５】
アクチュエーター（５８，６０，６２，６８，７２）が電気機械式、電歪式若しくは磁歪式、ピエゾ電気式、電気レオロジック、若しくは磁気レオロジック、液圧式、及び／又は空圧式アクチュエーター（５８，６０，６２，６８，７２）として形成されており、及び／又は（５８，６０，６２，６８，７２）が形状記憶合金、及び／又は電場応答性ポリマー、及び／又は電磁要素、及び／又は電気レオロジック、若しくは磁気レオロジック流体（７４）を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の真空ポンプ（１０）。
【請求項６】
アクチュエーター（５８，６０，６２，６８，７２）が無段階式、及び／又は段階式、及び／又は自動調整可能、特に電気制御可能、及び／又は閉ループ制御可能であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の真空ポンプ（１０）。
【請求項７】
アクチュエーター（５８，６０，６２，６８，７２）が連続的に、又は一次的に、作動特性値を検出するセンサーとして使用されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の真空ポンプ（１０）。
【請求項８】
アクチュエーター（５８，６０，６２，６８，７２）の作動の為、制御ユニット、及び／又は閉ループ制御ユニットが設けられており、これが、アクチュエーター（５８，６０，６２，６８，７２）を真空ポンプ（１０）の現在の作動特性値に応じて、特にローター回転数、ポンプ出力、アクチュエーターの状態、移動、換気、振動、温度、及び／又は検出された緊急用支承部の接触に応じて制御するよう設けられていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の真空ポンプ（１０）。
【請求項９】
アクチュエーター（５８，６０，６２，６８，７２）が支承部（４２）と軸方向及び／又は半径方向において作用接続しており、及び／又はその際、アクチュエーター（５８，６０，６２，６８，７２）が直接、又は間接に支承部（４２）に作用し、及び／又はその際、複数のアクチュエーター（５８，６０，６２，６８，７２）が設けられていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の真空ポンプ（１０）。
【請求項１０】
アクチュエーター（５８，６０，６２，６８，７２）が支承部（４２）と常に接触し、及び／又はアクチュエーター（５８，６０，６２，６８，７２）の姿勢に応じて支承部（４２）と接触可能であり、及び／又は、その際アクチュエーター（５８，６０，６２，６８，７２）が遮断された状態において支承部（４２）に間隔をあけて配置されており、及び／又は、その際アクチュエーター（５８，６０，６２，６８，７２）が点で、若しくは面で支承部の周囲、及び／若しくは正面に作用することを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の真空ポンプ（１０）。
【請求項１１】
アクチュエーター（５８，６０，６２，６８，７２）と支承部（４２）の間に作用要素（６４，６６，７０）が設けられており、これが好ましくはエラストマー構造、及び／又は金属構造を有し、及び／又は作用要素（６４，６６，７０）がアクチュエーター（５８，６０，６２，６８）によって半径方向、及び／又は軸方向に機械的な力を付勢可能である、その際特に、作用要素（６４，６６，７０）が振動リングとして形成されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の真空ポンプ（１０）。
【請求項１２】
作用要素（６４，６６，７０）が支承部（４２）と常に接触しており、及び／又はアクチュエーター（５８，６０，６２，６８）の姿勢に応じて支承部（４２）と接触させることが可能であり、及び／又はその際、作用要素（６４，６６，７０）は、アクチュエーター（５８，６０，６２，６８）が遮断された状態で支承部（４２）に間隔をあけて配置されており、及び／又は作用要素（６４，６６，７０）は点で、若しくは面で支承部（４２）の周囲に、及び／若しくは正面に作用することを特徴とする請求項１１に記載の真空ポンプ（１０）。
【請求項１３】
アクチュエーター（７２）が磁気レオロジック、又は電気レオロジックな流体（７４）を有する少なくとも一つのチャンバー（７６）を有し、これが支承部（４２）と直接、又は間接に作用接続しており、特に半径方向において、及び／又は軸方向において支承部（４２）に作用する、又は当接することを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の真空ポンプ（１０）。
【請求項１４】
ローター（１７）の支承の為に、ハイブリッド支承装置が設けられており、このハイブリッド支承装置が、機械的な支承部（４２）に対して追加的に、少なくとも一つの磁気的な支承部（４４）を有する別の支承ユニット、特に永久磁石支承部を有することを特徴とする請求項２に記載の真空ポンプ（１０）。
【請求項１５】
機械的な支承部（４２）を有する支承ユニットがポンプの予真空側、磁気的な支承部（４４）を有する支承ユニットが高真空側に配置されていることを特徴とする請求項１４に記載の真空ポンプ（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は真空ポンプ、特にターボ分子ポンプであって、ステーター内に回転可能に支承された、少なくとも一つのポンプ段の為のローターを有する者に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空ポンプは様々な技術領域、例えば半導体製造において使用され、各プロセスにとって必要な真空を達成する。多くの場合、必要な真空の達成の為に高いポンプ性能が必要とされるので、少なくとも一つのポンプ段、通常は複数の段が極めて高い回転数で運転される必要がある。これは、ポンプ段のローターの軸の支承には基本的に高い要求がつきつけられるということを意味する。
【０００３】
しかし、ここで話題になっている真空ポンプの構造のため、その運転中は様々な共振が生じる。特にシステムの固有周波数は振動挙動に対して重要である。固有周波数は、特にローターの支承部の強度によって、及び振動するシステムの重量によって影響される。例えば、真空ポンプの始動の際、この周波数は通過され、そして場合によっては刺激される。ポンプの最終回転数の領域においても、固有周波数は刺激されることが可能である。ここで強い振動が発生させられる。この振動は、ポンプの運転安全性に不利に働く、又はポンプコンポーネントの材料摩耗が高まることとなる。更に、そのような振動は高いノイズを発生させる。ノイズはオペレーションスタッフによってネガティブに受け止められる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような背景のもと、本発明の課題は、より低い振動挙動と、これによりより高い運転安全性で、コンポーネントの摩耗が少なく、そしてノイズ発生の少ない運転が可能である真空ポンプを提供することである。この課題は、請求項１に記載の特徴を有する真空ポンプによって解決される。真空ポンプの有利な態様は従属請求項に与えられ、そして以下に説明されている。
【０００５】
発明に係る真空ポンプ、特にターボ分子ポンプは、少なくとも一つのポンプ段の為のステーターと、ステーター内に回転可能に支承されたローターを有する。「ステーター」の概念は、この関係において広く解される。これは、最も広い意味で、ポンプの作動の際動かないあらゆるコンポーネントを含む。
【０００６】
発明に従い、ローターの支承の為、少なくとも一つの支承ユニットが設けられている。これは、支承部、特に機械的支承部、又は永久磁石の支承部、そして支承部に割り当てられた少なくとも一つのアクチュエーターを有する。このアクチュエーターは、支承部の作動特性、及び／又は作動姿勢の選択的な変更の為に設けられている。
【０００７】
機械的な支承部は、ここでは位置固定的な支承部コンポーネントと、移動する、特に回転する支承部コンポーネントの間の機械的な接触を必要とする支承部をいう。永久磁石の、又は消極的磁性の支承部（独語：ｐａｓｓｉｖｍａｇｎｅｔｉｓｃｈｅ  Ｌａｇｅｒ）とは、積極的な制御又は閉ループ制御無しで、永久磁石材料の相応する配置のみによって永続的に反発力、又は引張力を非接触に配置された位置固定的な支承部コンポーネントと、移動する、特に回転する支承部コンポーネントの間に発生させる支承部をいう。
【０００８】
支承部の作動特性として、ここでは、作動中に支承部の挙動、特に定義された回転数及び／又は回転数領域における挙動に影響を有し得る全てのパラメーターが理解されるべきである。支承部の作動姿勢は、結果、支承部若しくは支承部コンポーネントのポンプの別のコンポーネントに対する位置、向き、及び／又は整向を指す。
【０００９】
支承部の少なくとも作動特性及び／又は作動姿勢の選択的な変更の為の発明に従い設けられるアクチュエーターによって、真空ポンプは有利な方法で様々な作動条件に適合されることが可能である。そのような適合は、アクチュエーターによって少ない労力のみで行われることが可能である。特に、コンポーネントを交換することなく、又は手動で調整作業を行うことなく適合を行う可能性が存在する。このことは、特に有利に、ポンプ作動中の適合をも可能とする。
【００１０】
例えば、ポンプの始動の間、ローターの共振周波数領域を場合によって通過することに対して、支承部の作動特定、及び／又は作動姿勢の選択的な変更が行われることが可能である。激しく振動が高まり、そしてそれによって生じるポンプ振動の間のノイズが、防止され、又は少なくとも減少されることが可能である。これによって緊急用支承部の接触の危険が減少されることが可能である。
【００１１】
更に、アクチュエーターによって支承部の作動特性、及び／又は作動姿勢の選択的な変更が、ローターの最終回転数、又は最終回転数領域に関して行われることが可能である。これはいわゆる「サイレントモード」と称される。このモードにおいて支承部パラメーター、及び／又は支承部姿勢は、通常運転中の最終回転数におけるできる限り低い振動及びノイズへと選択的に調整される。ここで、ローターとステーターの間でできる限り高い隔離度合が望まれる。この要求は、通常、低い支承部強度によってのみ実現されることが可能である。この事は、ポンプの始動時挙動と更にはロバストネスにも不利に作用する。よって、そのような支承部の前提において静止状態から最終回転数までの始動は不可能であるか、又は極めて不利な振動挙動を伴ってのみ可能である。しかし発明に従い設けられるアクチュエーターは、支承部の少なくとも作動特性、及び／又は作動姿勢を、ポンプの始動が行われた後に、よって作動の間に、最終回転数作動に関して選択的に変更することが可能である。このようにしてまずポンプの始動が最適化され、そして続いて最終回転数領域における作動の為の支承部特性の変更が行われることが可能である。
【００１２】
更に、発明に係るアクチュエーターによって、いわゆる「ロバストモード」にセットする可能性が存在する。ここで重点は、ポンプのロバストな、又はエラーの少ない作動にあり、このことは、移動の際や、ポンプの換気の際にも有利であることが可能である。
【００１３】
よって発明に従い、ポンプの始動の為にも、ポンプの最終回転数又は最終回転数領域での作動の為にも、振動挙動の改善が図られることが可能である。同様に、ポンプの特別な使用条件に対して選択的な適合を行う可能性が存在する。全体として、これによって作動安全性が高められ、そしてコンポーネントの摩耗とノイズ発生が減らされる。
【００１４】
有利には、支承部は機械的支承部である。これは好ましくはローラー支承部として形成されており、特にボール支承部、特に好ましくはセラミックボール支承部である。ローラー支承部は、比較的安価であり、同時に高信頼性を有する。しかしまた、軸方向、及び／又は半径方向に作用する永久磁石支承部が設けられていることも可能である。更に、支承ユニットは複数の支承部を有する。
【００１５】
有利な態様に従い、アクチュエーターは、支承部の強度、又はプリストレス、及び／又は緩衝が変更可能であるよう設けられ、そして形成されている。このようにして、ポンプの作動挙動、特にここで話題となっている支承部の作動挙動が少ない設備のみで変更されることが可能である。更に、支承部の固有周波数の変更の為のアクチュエーターは要求に応じて設けられ、そして形成されていることが可能である。固有周波数の変更によって、支承ユニットの特性が、有利な方法で異なる回転数領域に適合されることが可能である。これは、ローターに対する、及び／又はステーターに対する支承部の位置、及び／又は向きの変更の為のアクチュエーターが設けられているときも、達成されることが可能である。支承部は、相応してローターに対して、及び／又はステーターに対して移動可能、特にスライド可能に配置されている。
【００１６】
真空ポンプの好ましい実施形に従い、支承部の作動特性、及び／又は作動姿勢はアクチュエーターによって処理される、及び／又は発生される機械的、電気的、及び／又は磁気的値によって選択的に変更可能であり、これによって作動挙動の正確な調整が、特に高い再現可能性で保証されることが可能である。
【００１７】
別の実施形に従い、アクチュエーターが電気機械式、電歪式、若しくは磁歪式、ピエゾ電気式、レオロジック、特に電気レオロジック、若しくは磁気レオロジック、液圧式、及び／又は空圧式のアクチュエーターである。アクチュエーターは、形状記憶合金、及び／又は電場応答性ポリマー、及び／又は電気磁気的要素、及び／又は電気レオロジック／磁気レオロジックな流体を有する。そのようなアクチュエーターは安価であり、確実、かつ柔軟に使用可能である。例えば、電気機械式、電歪式／磁歪式、ピエゾ電気式、液圧式、及び／又は空圧式のアクチュエーター、及び／又は形状記憶合金、及び／又は電場応答性ポリマーを有するアクチュエーターが、有利な方法で支承部雇用度の変更の為に使用されることが可能である。これと反対に、電気レオロジックな／磁気レオロジックなアクチュエーターが支承部の緩衝の選択的な変更の為、適当な方法で使用可能である。
【００１８】
更に好ましくは、アクチュエーターは無段階式に、及び／又は段階式に調整可能である。無段階式の調整可能性、又は連続式の調整可能性によって、高い柔軟性が保証される。段階式、又は徐々の調整可能性は、安価に実現されることが可能である。好ましくは、アクチュエーターは自動的に調整可能であり、特に電気的に制御可能、及び／又は閉ループ制御可能であり、これによって真空ポンプの取扱いの容易な操作が達成される。特にこれによって、アクチュエーターの自動式の調整が、操作者が介入することなく各作動条件において行われることが可能である。
【００１９】
更に好ましくは、アクチュエーターはセンサーとして使用されることが可能である。アクチュエーターの電気的状態も、機械的状態も好ましくは電気的特性、又は機械的特性の測定によって検出されることが可能であり、そしてそれによってシステムの状態が推測されることが可能である。アクチュエーターの使用されない部分か、又は全アクチュエーターが連続的に一次的にセンサーとして使用されることが可能である。評価ユニットは、連続的、又は必要に応じて、好ましくは周期的に、短時間アクチュエーターと接続され、好ましくはアクチュエーターは、そのセンサーとしての使用の間、これに割り当てられる供給ユニットから分離される。評価ユニットは、純粋にパッシブ式にシステムの電気的状態、又は機械的状態を検出し、又はこれらを複数の信号の計測によって評価する。信号は、この目的のため評価ユニットによって、又は供給ユニットによってアクティブに発生される。これら信号によって、別個の個々のインパルスとして、又は連続的な、場合によっては時間変化する一又は複数の周波数領域の振動として、電気的にも機械的にも発生させられることができる。これら信号は、有利にはアクチュエーターにその本来の機能面で影響を及ぼさない、又は本質的で無い影響のみを及ぼす。アクチュエーター作動状態とセンサー作動状態の間の切り替えが行われると、センサー作動は、好ましくは、全体時間の半分、三分の一、四分の一、五分の一、十分の一、二重分の一、五十分の一、又は百分の一の部分の絶対的短時間分を要求する。センサーとしてのアクチュエーターの（準）連続的使用は、例えばアクチュエーターの出力消費の分析によって、又は比較的高周波数の測定周波数の分析によって行われることが可能である。測定周波数は、アクチュエーターのより低い使用周波数（これはアクチュエーターのアクティベーションの為に使用される）に重ね合わされている。
【００２０】
アクチュエーターの作動のため、制御ユニット、及び／又は閉ループ制御ユニットが設けられているとき有利であることが可能である。ここで、制御ユニット、及び／又は閉ループ制御ユニットは、真空ポンプの全体作動の為にも設けられているようなものであることが可能である。同様に制御ユニット、及び／又は閉ループ制御ユニットがアクチュエーターの為に、別体式に設けられていることが可能であり、そして好ましくは、真空ポンプの全体作動の為の別の制御ユニット、及び／又は閉ループ制御ユニットと通信を行う。制御ユニット、及び／又は閉ループ制御ユニットは、更に好ましくは、真空ポンプの現在の作動特性値に応じて制御を行うよう設けられている。このため例えばアクチュエーターの状態、運動、換気、振動、温度、ポンプ出力、ローター回転数、及び／又は検出された各緊急用支承部接触が挙げられる。緊急用支承部の接触は、真空ポンプの通常作動中に静止しており、又はローターと接触していない支承部との接触であることが可能である。そのようなアクチュエーターの制御は、指令エラーの危険性を減らし、これによってポンプの作動安全性は更に改善される。
【００２１】
別の好ましい実施形に従い、アクチュエーターは支承部と軸方向、及び／又は半径方向で作用接続している、つまりアクチュエーターは半径方向、及び／又は軸方向において支承部全体に、又は支承部の一、又は複数のコンポーネントに作用する。支承部の作動特性と作動姿勢は、よって柔軟に変更されることが可能である。更に、複数のアクチュエーターが設けられていることが可能である。これらは全体として唯一の支承部に割り当てられている。同様に、一つアクチュエーター、又は複数のアクチュエーターが複数の支承部に割り当てられており、そしてこれらと其々作用接続していることも可能である。
【００２２】
更に好ましくは、アクチュエーターは直接支承部（例えばボール支承部の外側リング、及び／又は内側リング）と作用する。このことは少ない構造空間要求のみで達成することができる。同様に、アクチュエーターは、支承部に間接的に作用するよう設けられていることが可能であるので、例えば追加的な機能を提供することができる。追加的な要素がアクチュエーターと支承部の間に設けられることが可能である。
【００２３】
アクチュエーターが支承部と常に接触している結果、アクチュエーターの操作が支承部作動に遅延なく作用するとき有利であり得る。同様に、アクチュエーターはその姿勢に応じて支承部と接触させられることが可能であり、及び／又は遮断された状態においては支承部に間隔をあけて配置されていることが可能である。これは、それが各作動条件にとって有利であるかぎり、支承部からアクチュエーターを完全に切り離すことを可能とする。アクチュエーターが点で、及び／又は面で支承部の周囲、及び／又は正面に作用することが可能である。
【００２４】
アクチュエーターが支承部に間接的に作用する限り、アクチュエーターと支承部の間には一つの作用要素が配置されていることが可能である（例えば緩衝要素）。これは好ましくはエラストマー構造、及び／又は金属構造を有する。作用要素は、アクチュエーターによって半径方向、及び／又は軸方向に機械的な力を付勢可能である。そのような作用要素の配置によって、アクチュエーターの操作の際、支承部の緩衝も強度も変更されることが可能である。これは特に、エラストマーを有する作用要素の場合にそうである。作用要素は、特に振動リングとして、又はリング要素として形成されていることが可能である。
【００２５】
好ましくは、作用要素は支承部と常に（永続的に、独語：ｄａｕｅｒｈａｆｔ）に接触するので、アクチュエーターの操作は、アクチュエーターの操作は遅延なく支承部に作用する。同様に作用要素はアクチュエーターの姿勢に応じて支承部と接触させられることが可能であり、及び／又は作用要素はアクチュエーターが遮断された状態においては支承部に間隔をあけて配置されている。これは、それが各作動条件にとって有利であるかぎり、作用要素の完全な切り離しを可能とする。作用要素は、点で、又は面で支承部の外周、及び／又は正面に作用することができる。
【００２６】
真空ポンプの別の有利な実施形に従い、アクチュエーターは、電気レオロジックな／磁気レオロジックな流体を有する。この流体は、直接、又は間接的に支承部と作用接続している。レオロジックな流体を有するチャンバーは、特に半径方向において、及び／又は軸方向において支承部に作用する、又は当接することができる。特に好ましくは、アクチュエーターは、電気レオロジック／磁気レオロジックな流体を有する複数のチャンバーを有する。これは、特に支承部の外周方向に沿って均等に配置されている。電気レオロジック／磁気レオロジックな流体を有するそのようなチャンバーは、迅速かつ確実な支承緩衝の変更を、チャンバーの領域内の磁場、又は電場の発生によって可能とする。磁場をかけることによって、各流体の粘性が変化し、これによって緩衝特性を可逆的に変更することが実現可能である。
【００２７】
別の実施形に従い、ローターの支承の為にハイブリッド支承装置が設けられている。この装置は、少なくとも二つの支承ユニットを有する支承装置を有する。少なくとも一つの支承ユニットには、機械的な支承部、及びアクチュエーターが設けられており、そして別の支承ユニットには、機械的な支承部、特に永久磁石支承部が設けられている。そのようなハイブリッド支承装置は、メンテナンスインターバルとサービスライフが長く、そして更に、取扱い安いメンテナンスを可能とし、特に各機械的な支承部の簡単な交換を可能とする。同時に、そのようなハイブリッド支承部は、高い回転数を可能とし、そしてそれによって全体として真空ポンプのポンプ出力を高めることを可能とする。好ましくは機械的な支承部を有する支承ユニットはポンプの予真空側に、そして磁気的な支承部を有する支承ユニットはポンプの高真空側に配置されている。
【００２８】
特別な実施形は、ローターを半径方向において支承する二つの永久磁石支承部を有する支承部コンセプトを表す。このコンセプトに内在する支承部の軸方向の安定性は、少なくとも一つのアクチュエーターによって、好ましくは二つのアクチュエーターによって解決される。これらは、基本的に半径方向支承部から独立して直接、又は間接に軸方向にローターに作用する。アクチュエーターとローターの間には非接触式の、又は接触式の軸方向に作用する作用手段、又は支承手段、例えば永久磁石、セラミック滑り要素がローター側、及び／又はアクチュエーター側に配置されていることが可能である。アクチュエーターの操作（例えばアクチュエーターの偏向、二つのアクチュエーターにおいては、偏向は調整され同じ方向に、又は逆方向であることが可能である）によって、これはローターに軸方向おいて位置決めし、そしてローターに軸方向においてプリストレスを与え、又はストレス開放する。システムへの温度膨張、作動不可、及びその他の影響が、効果的に補償され、そしてそれによってローターが最適に位置決めされ、そして支承されることが可能である。この実施形においては、つまり、ローターの軸方向の支承の少なくとも一つの特性の選択的な変更が行われる。
【００２９】
別の好ましい態様に従い、機械的な支承部を有する支承ユニットは磁気的な支承部に割り当てられた安全用支承部を有する。この安全用支承部は、真空ポンプの通常の作動状態でローターと接触しない。安全用支承部は、永久磁石により作用する半径方向支承部の領域のローターが位置ぢるしく偏向した場合にローターとステーターが接触することを防止するある種のストッパーを形成する。つまり安全用支承部は、永久磁石支承部が「過大な要求をうけた」ときにのみ、損傷を防止するために行動を起こす。安全用支承部の作動は、ここでは緊急用支承部の接触と称され、そして例えば適当なセンサーによって検出されることが可能である。上述したように、アクチュエーターは検出した緊急用支承部の接触に応じて作動させられることが可能である。機械的な支承部の作動特性、及び／又は作動姿勢を偏向する為である。望まれない緊急用支承部の接触がこれによって中断されることが可能である。
【００３０】
以下に本発明を、添付の図面を参照しつつ有利な実施形に基づいて純粋に例示的に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】従来のターボ分子ポンプの断面図
【図２】発明に係るターボ分子ポンプの支承ユニットの長手方向断面における簡略図
【図３】発明に係る別のターボ分子ポンプの支承ユニットの長手方向断面における簡略図
【図４ａ】発明に係る別のターボ分子ポンプの支承ユニットの長手方向断面における簡略図
【図４ｂ】図４ａの支承ユニットの横断方向断面における簡略図
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１に示される従来の真空ポンプ１０は、インレットフランジ１２によって取り囲まれるポンプインレット１４と、ポンプインレット１４に及ぶガスをポンプアウトレットに搬送するための複数のポンプ段を有する。参照符号１５によって、電気的接続部の為の構造空間が表されている。真空ポンプ１０は、ハウジング１６を有するステーターと、ハウジング１６内に配置ｓれたローター１７を有する。ローターは回転軸１８を中心として回転可能に支承されたローターシャフト２０を有している。真空ポンプ１０は、ターボ分子ポンプとして形成されており、そしてポンプ作用を奏するよう互いにシリアルに接続された複数のターボ分子ポンプ段を有する。ターボ分子ポンプ段は、ローターシャフト２０と接続された複数のターボ分子ローターディスク２２と、軸方向においてこれらローターディスク２２の間に配置され、そしてハウジング１６に固定された複数のステーターディスク２４を有する。これらステーターディスクはスペーサーリング２６によって所望の軸方向間隔に互いに保持されている。ローターディスク２２とステーターディスク２４は、吸込み領域２８において、矢印３０の方向に向けられた軸方向のポンプ作用を提供する。
【００３３】
真空ポンプ１０は、更に三つの、半径方向に連続して配置され、そしてポンプ作用を奏するよう互いにシリアルに接続されたホルベックポンプ段を有する。しかしこれらは、この箇所では詳細には説明されない。
【００３４】
ローターシャフト２０の回転可能な支承は、ポンプアウトレットの領域の機械的な支承部４２と、ポンプインレット１４の領域の永久磁石支承部４４によって行われる。機械的な支承部４２と永久磁石支承部４４からなる装置は、ここではハイブリッド支承と称される。
【００３５】
機械的な支承部４２は、ここではローラー支承部、特にボール支承部として形成されている。特に好ましくは、機械的な支承部４２はセラミックボール支承部である。機械的な支承部の組立の際、適当な調整装置によって支承プリストレスが決定される。機械的な支承部４２の固有周波数は、例えば１５０から４００Ｈｚの領域にあり、そして支承部４２の強度によって、又はプリストレスによって、更に、振動するシステムの重量によって影響される。
【００３６】
永久磁石支承部４４は、ローター側の支承半部４６とステーター側の支承半部４８を有する。これらは、軸方向において互いに積層された複数の永久磁石のリング５０からなるリング積層部を有する。その際、マグネットリング５０は半径方向の支承間隙５４を形成しつつ互いに対向位置している。永久磁石支承部４４の固有周波数は、例えば４０−１２０Ｈｚの領域にある。
【００３７】
真空ポンプの始動の際、通常、両方の支承部の固有周波数領域（とその何倍か）が通過され、このことは望まれない共振へと通じ得る。ポンプの最終回転数の領域、又は運転回転数の領域においても、固有周波数は刺激されることが可能である。これによって強い振動が発生されることが可能である。この振動はポンプの運転安全性に不利に作用し、そして著しい材料摩耗にも通じる。更に、これは強いノイズ発生に通じる。
【００３８】
特にこの理由から、永久磁石支承部４４には、緊急用又は安全用支承部５６が割り当てられている。ローター１７がステーター（この関係においてはハウジング１６と接続されており、真空ポンプ１０の運転の際に静的であるコンポーネントの全体がステーターと解される）に対して半径方向に過剰に偏向すると初めて、これは安全用支承部５６と接触するに至る。
【００３９】
図２は、ローター１７のポンプアウトレット側の機械的な支承部４２の本発明に係る解決策を例示的に示す。機械的な支承部４２には、複数のアクチュエーターが割り当てられている。これらは、ここでは参照符号５８，６０及び６２を付されている。各アクチュエーター５８，６０，６２は、支承部４２の少なくとも一つの作動特性、及び／又は作動姿勢の選択的な変更の為に設けられている。アクチュエーター５８、６０及び６２は、空圧的アクチュエーター、又は液圧的アクチュエーターであることが可能であり、または形状記憶合金、または電場応答性高分子（独語：ｅｌｅｋｔｒｏａｋｔｉｖｅｎ  Ｐｏｌｙｍｅｒｅｎ）によるアクチュエーターであることが可能である。同様に、アクチュエーター５８，６０及び６２は、冒頭に例示的に記載した他の作用原理を利用するために形成されていることが可能である。
【００４０】
アクチュエーター５８，６０及び６２は、其々、作用要素を介して支承部４２と作用接続している。よって支承部４２は半径方向において振動リング６４によって捕捉されている。更に、支承部４２の正面には、別の振動リング６６が設けられている。振動リング６４及び６６は、好ましくはエラストマーから成るか、又はエラストマーから成る少なくとも一つの構造を有している。半径方向、又は軸方向における振動リング６４及び６６の力の付勢によって、支承プリストレスとこれに伴う支承部の強度も、支承緩衝も変更されることが可能である。アクチュエーター５８，６０及び６２によって発生される力は、図２において其々矢印と符号「Ｆａ」又は「Ｆｒ」によって表されている。
【００４１】
アクチュエーター５８は、振動リング６４の軸方向の力の付勢の為に設けられている。その際、アクチュエーター５８は、リング形状に形成されていることが可能であり、そして振動リング６４にその全正面にわたって面で接触していることが可能である。同様に、アクチュエーター５８は振動リング６４に点で接触する、又は正面部分に沿って接触することが可能である。アクチュエーター５８による振動リング６４の力の付勢Ｆａに基づいて、振動リング６４は弾性的に変形し、よって支承部４２の半径方向のプリストレスを高める。同時に、振動リング６４の変形によって、その緩衝挙動とこれに伴う支承緩衝が変更される。
【００４２】
アクチュエーター６０は、振動リング６６の軸方向の力の付勢Ｆａのために設けられている。その際、アクチュエーター６０はリング形状に形成されていることが可能であり、そして振動リング６６にその全ての正面に沿って面で接触することが可能である。同様に、アクチュエーター６０は振動リング６６に点で接触する、又は正面部分に沿って接触することが可能である。アクチュエーター６０による振動リング６６の力の付勢Ｆａによって、振動リング６６は弾性的に変形し、そしてそれによって支承部４２の軸方向のプリストレスを高める。同時に、振動リング６６の変形によってその緩衝挙動と、これに伴い支承緩衝が変更される。
【００４３】
アクチュエーター６２は、振動リング６４の半径方向の力の付勢Ｆｒの為に設けられている。その際、アクチュエーター６２は、リング形状に形成されていることが可能であり、そして振動リング６４にその全ての周囲面に沿って面で接触していることが可能である。同様に、アクチュエーター６２は振動リング６４に点で接触、又は周囲面部分に沿って接触していることが可能である。アクチュエーター６２による振動リング６４の力の付勢に基づいて、振動リング６４は弾性的に変形し、そしてそれによって支承部４２の半径方向のプリストレスを高める。同時に、振動リング６４の変形によってその緩衝挙動と、それにともない支承緩衝が変更される。
【００４４】
個々に使用されることが可能である、又は任意の組合せで使用されることが可能であるアクチュエーター５８，６０及び６２によって、（よって支承部４２はスライド可能である）支承部４２の作動姿勢も変更されることが可能であり（例えば支承部４２の軸方向及び／又は半径方向におけるスライド及び／又は揺動）、特にローター１７、ローターシャフト２０、及び／又はステーター１６に対する支承部４２の位置、整向、及び／又は向きが変更されることが可能である。
【００４５】
図３は、ローター１７のポンプアウトレット側の機械的な支承部４２の発明に係る別の解決策を示す。支承部４２には、アクチュエーター６８と振動リング７０が割り当てられている。振動リング７０は、半径方向において支承部４２と接触している。図２のアクチュエーター６２とは反対に、あくちゅてーたー６８は例えば支承部４２の外側リングに直接、支承部周囲に作用している。そのように直接接触する際には、アクチュエーター６８の操作は、直接支承部４２のプリストレスへと作用するが、リング７０の緩衝特性にはほとんど影響しない。図示されない追加的なアクチュエーターが設けられていることが可能である。これによって、リング７０の干渉特性が変更されることが可能である。
【００４６】
図４ａ及び４ｂは、ローター１７のポンプアウトレット側の機械的な支承部４２の発明に係る別の解決策を示す。支承部４２にはアクチュエーター７２が割り当てられている。これは、電気レオロジックな、又は磁気レオロジックな流体７４によって満たされた複数のチャンバー７６を有する（例示的にそれらのうち二つのみが示されている）。これらは例えばエラストマー内に埋め込まれている。チャンバー７６は、半径方向において支承部４２の外周に沿って配置されており、好ましくは均等な間隔で配置されている。磁場、又は電場を造ることによって、チャンバー７６内の流体７４の粘性は変化し、そしてそのようにしてアクチュエーター７２の機械的特性と、これに伴い支承部４２の緩衝に影響を与える。粘性の変更は可逆的である。これによって、アクチュエーター７２による支承部４２の緩衝特性は選択的に変更可能である。
【００４７】
支承部４２の少なくとも一つの作動特性及び／又は作動姿勢の選択的な変更の為の例示的に記載したアクチュエーター５８，６０，６２及び７２によって、真空ポンプ１０は有利な方法で少ない労力のみで、支配する各作動条件に適合されることが可能である。これは特に、コンポーネントの交換無しに、又は手動での調整作業無しに、よってポンプ運転中にも行われることが可能である。ポンプの運転安全性、支承部のサービスライフに加え、ノイズ挙動もこれによって改善されることができる。
【符号の説明】
【００４８】
１０      真空ポンプ
１２      インレットフランジ
１４      ポンプインレット
１５      構造空間
１６      ハウジング
１７      ローター
１８      回転軸
２０      ローターシャフト
２２      ローターディスク
２４      ステーターディスク
２６      スペーサーリング
２８      吸込み領域
３０      ポンプ作用
４２      ローラー支承部
４４      永久磁石支承部
４６      支承半部
４８      支承半部
５０      永久磁石のリング
５４      支承間隙
５６      安全用支承部
５８，６０，６２，６８，７２      アクチュエーター
６４，６６，７０      振動リング
７４      電気レオロジックな／磁気レオロジックな流体
７６      チャンバー
Ｆｒ，Ｆａ      半径方向又は軸方向の力の付勢
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
2019035408.tif 000007
【外国語明細書】
2019035408000001.pdf