(57)【要約】【課題】  本発明の課題は、作動の際に振動が大幅に防止され、そしてこれによって高い作動安全性を有し、そして特に、高精密な計測のために使用可能である回転システム、特に真空ポンプを完成させることである。【解決手段】    課題は、回転システム、特に真空ポンプであって、ステータ、ローター（１０）およびローター（１０）の回転可能な支承の為の永久磁石支承部（１４）を有し、その際、永久磁石支承部（１４）のの共振周波数の調整の為の調整装置（４０）が設けられていることを特徴とする回転システムにより解決される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転システム、特に真空ポンプであって、ステータ、ローター（１０）およびローター（１０）の回転可能な支承の為の永久磁石支承部（１４）を有し、その際、永久磁石支承部（１４）のの共振周波数の調整の為の調整装置（４０）が設けられていることを特徴とする回転システム。
【請求項２】
調整装置（４０）が、共振周波数を調整するために、永久磁石支承部（１４）の半径方向の強度を調整するよう形成されていることを特徴とする請求項１に記載の回転システム。
【請求項３】
調整装置（４０）が、共振周波数を調整するために、永久磁石（１４）の幾何学形状を変化させるよう形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の回転システム。
【請求項４】
調整装置（４０）が、共振周波数を調整するために、永久磁石支承部（１４）のローター側の部分（１６）とステータ側の部分（１８）の間の軸方向のオフセット（ｄ）を調整するよう形成されてい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回転システム。
【請求項５】
調整装置（４０）の駆動のための制御ユニットが設けられており、この制御ユニットが、好ましくは調整装置（４０）による共振周波数の調整を、回転システムの作動が最適化され、かつ好ましくは、回転システムによって発生する振動が減少されるよう制御するよう装備されてい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回転システム。
【請求項６】
制御ユニットが、調整装置（４０）を、共振周波数が回転システムの現在の回転周波数に応じて調整され、特に、共振周波数が現在の回転周波数と合致することが防止されるよう調整されるよう駆動するよう装備されている、ことを特徴とする請求項５に記載の回転システム。
【請求項７】
制御ユニットおよび調整装置（４０）が、共振周波数を、回転システムの起動の間に好ましくは急激に減少するよう装備されており、その際、減少によって好ましくは、回転周波数の共振周波数によるトランジットが行われることを特徴とする請求項５または６に記載の回転システム。
【請求項８】
制御ユニットと調整装置（４０）が、共振周波数の減少の後、回転周波数を、特に減少された共振周波数のもと高めるよう装備されていることを特徴とする請求項７に記載の回転システム。
【請求項９】
共振周波数が、回転システムと、特に真空技術的に接続された設備の作動状態に応じて調整可能であり、および特に減少可能であり、好ましくはこれが、共振周波数が、回転システムと接続された計測装置による計測の為に減少可能であるよう減少可能であ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回転システム。
【請求項１０】
好ましくは請求項１から９のいずれか一項に記載の回転システム、特に真空ポンプを作動させるための方法であって、ステータ、ローター（１０）、およびローター（１０）の回転可能な支承のための永久磁石支承部（１４）を有し、その際、永久磁石支承部（１４）の共振周波数が調整されることを特徴とする方法。
【請求項１１】
共振周波数の調整の為に、永久磁石支承部（１４）の半径方向の強度が調整されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
共振周波数の調整の為に、永久磁石支承部（１４）のローター側の部分（１６）とステータ側の部分（１８）の間の軸方向のオフセット（ｄ）が調整されることを特徴とする請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
共振周波数が、回転システムの現在の回転周波数に応じて調整され、特にこれが、共振周波数と回転周波数の一致が防止されるよう調整されることを特徴とする請求項１０から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
共振周波数が、回転システムの起動の間、好ましくは急激に減少され、その際、減少によって、回転周波数の共振周波数によるトランジットが行われることを特徴とする請求項１０から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
共振周波数が、回転システムと、特に真空技術的に接続される設備の作動状態に応じて調整され、特にこれが、共振周波数が、回転システムと接続される計測装置の計測の為に減少されることを特徴とする請求項１０から１４のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転システム、特に真空ポンプに関する。この回転システムは、一つのステータ、一つのローター、およびローターの回転可能な支承のための一つの永久磁石支承部を有する。
【背景技術】
【０００２】
回転システムは、様々な技術分野で使用されている。例えば真空ポンプとして形成された回転システムが公知である。この真空ポンプは、各プロセスに必要な真空を達成するために使用される。そのような真空ポンプは、例えばターボ分子ポンプである。ターボ分子ポンプは、高純度の真空を作りだすのに適しており、そして一つのローターを有する。このローターは、極めて高い回転周波数で真空ポンプのステータに対して回転する。
【０００３】
真空ポンプにおいて、高いポンプ性能と高い真空の純度を達成するために、ローターの支承部が必要である。この支承部は、できるだけ低い摩擦を有しており、そして真空の汚染によって支配されていない。これは例えば支承部において使用される潤滑剤による。この要求を満たすために、真空ポンプのローターを、その、ポンプの高真空側の方の端部で永久磁石支承部により支承することが公知である。この永久磁石支承部は、その非接触かつ潤滑剤を用いない造形にもとづいて摩擦損失も潤滑材料による真空の汚染に至ることもない。高真空側と反対側の端部では、ローターは、従来の潤滑を行う転がり支承部によって支承されることが可能である。この転がり支承部は、ローターを半径方向においても軸方向においても固定している。
【０００４】
公知の真空ポンプにおいて問題であるのは、真空ポンプの作動の際に発生する振動である。この振動は作動安全性（または作動確実性）と、真空ポンプの振動に敏感なプロセス中での使用可能性を損なう。
【０００５】
特に真空ポンプの起動とシャットダウンの際に、ローターの著しい揺れが発生する。この揺れは、真空ポンプが振動する場合に、永久磁石支承部のローター側の部分とステータ側の部分の相互接触を防止するために、ローターに対する半径方向のストッパーを形成する緊急用支承部または安全用支承部が介入するよう増大する可能性がある。
【０００６】
真空ポンプの作動の間、定格回転数において、真空ポンプ中に振動が発生し、この振動は真空ポンプのインレットフランジと、これに接続される真空チャンバーの間の機械的接続を介して真空チャンバーと、場合によってはこれと接続される計測装置に移送されるので、計測装置によって実施される計測の正確性が損なわれ、そして真空ポンプは制限されてのみ、真空条件の下での正確な計測に対して適当であることとなる。
【０００７】
振動は、例えばローターの不釣り合いのような、例えば磁気的または幾何学的な回転非対称性によって引き起こされる。これは、十分な減衰なしでは大きな振幅へと通じ、特に真空ポンプの起動およびシャットダウンの際にそうなる。振動に通ずる非対称は、例えば、真空ポンプのローターにおける堆積または剥がれ落ちの結果、時間を経るにしたがって発生する可能性もある。
【０００８】
その様な振動を防止するために、ローターを極めて高いバランス値で使用することができ、または、永久磁石支承部の磁気的または幾何学的エラーを、永久磁石支承部のコンポーネントの極めて小さな公差の維持によって低く保つことができる。更に、発生する振動をできる限り良好に減衰するために、永久磁石支承部の領域中に減衰装置を設けることが可能である。これら措置は、しかしながら、非常に高いコストと結びつき、そして存在する振動および揺れを十分に小さくすることに通じない。他の回転システムも、真空ポンプに関して上述したような問題を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】独国特許出願公開第２８２５５５１Ａ１号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０３３８１６７Ａ１号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１０２００８０６０５６９Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
よって本発明の課題は、作動の際に振動が大幅に防止され、そしてこれによって高い作動安全性を有し、そして特に、高精密な計測のために使用可能である回転システム、特に真空ポンプを完成させることである。本発明の課題は、更に、回転システムおよび特に真空ポンプの作動の為の方法の提供である。これによって、回転システムの振動が減少され、そして回転システムは高精密な計測の為に使用可能となる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この課題は、請求項１に記載の特徴を有する回転システムによって解決される。
【００１２】
回転システムは、特に真空ポンプである。回転システムは、一つのステータ、一つのローター、およびローターの回転可能な支承の為の一つの永久磁石支承部を有する。回転システムは更に、永久磁石支承部の共振周波数の調整の為の一つの調整装置を有する。
【００１３】
本発明は、ローターとステータが、永久磁石支承部による磁気的連結の結果、振動可能なシステムを形成し、その振動の値が、永久磁石支承部の領域におけるステータに対するローターの半径方向の変位であるとの観察に基づいている。ローターとステータの永久磁石支承部による磁気的連結は、その際、振動可能なシステムと振動可能な連結に作用する永久磁石支承部の共振周波数を定める。
【００１４】
回転システム内で作動中に存在する振動は、決定的な部分が、回転するローターにより振動システムの励起によって発生すること、および振動励起は、ローターの回転周波数が、永久磁石支承部の共振周波数の近傍にあるとき特に強いことが知られている。よって、回転システムの作動の際に発生する振動の規模は、本発明に従い意図される調整装置によって、実際の回転周波数に依存しての永久磁石支承部の共振周波数の適合によって、効率的かつ高信頼性をもって減少されることが可能である。回転システムは、共振周波数の調整によってある程度、ずらされる（不一致を受ける）ことができるので、実際の回転周波数においては、其々、振動励起は行われないか、著しく弱められてのみ行われる。そして回転システムは、少ない振動レベルと高い作動安全性を達成する。
【００１５】
永久磁石支承部の共振周波数の調整の為の調整装置は、低コストで実現されることが可能であるので、低い振動レベルと高い作動安全性を有する回転システムが同時にコスト面で安価に製造されることが可能である。
【００１６】
本発明の好ましい実施形は、下位の請求項、明細書および図面に記載される。
【００１７】
好ましい実施形に従い、調整装置は、共振周波数の調整を行うために、永久磁石支承部の半径方向の強度を調整するよう形成されている。永久磁石支承部の半径方向の強度は、ある意味、振動可能なシステムのばね定数を意味し、よって、永久磁石支承部の共振周波数を直接的に決定する。低い半径方向の強度、つまり弱い調整は、その際、永久磁石支承部の低い共振周波数に相当し、そして高い半径方向の強度、つまり強い調整は、永久磁石支承部の高い共振周波数に相当する。永久磁石支承部の半径方向の強度は、以下に個々に説明するように、簡単な手段で効率的かつ高信頼性をもって調整可能である。
【００１８】
好ましくは、共振周波数は調整装置によって少なくとも二つの異なる値に調整可能である。二以上の異なる値への調整可能性は、簡単な手段によって実現可能であり、作動の間の回転システムの振動の大幅な減少をすでに可能とする。少なくとも二つの異なる値は、少なくとも５ｈｚの間隔、そして好ましくは少なくとも１０Ｈｚまたは少なくとｍ１３Ｈｚの間隔を有することが可能である。共振周波数のより高い値は、共振周波数のより低い値に関して、より低い値よりも少なくとも１０％、少なくとも２０％または少なくとも２５％高いことが可能である。共振周波数の二以上の異なる値は、其々、半径方向の強度の調整可能な異なる複数の値の一つに相当することが可能である。半径方向の強度のより高い値は、少なくとも５Ｎ／ｍｍ、少なくとも１０Ｎ／ｍｍまたは少なくとも２０Ｎ／ｍｍ、及び／又は、半径方向の強度のより低い値に関して、少なくとも１０％、少なくとも１８％、または少なくとも２０％だけ低い値よりも高いことが可能である。。
【００１９】
好ましい実施形に従い、調整装置は、永久磁石支承部の幾何形状を変更するために、共振周波数を調整するよう形成されている。幾何学的形状を介して、永久磁石支承部によって発生する磁場と、発生する支承力と、これに伴い支承部の半径方向の強度が調整可能である。よって、このようにして、直接共振周波数に影響を及ぼすことが可能である。
【００２０】
好ましい実施形は、調整装置が、永久磁石支承部のローター側の部分とステータ側の部分の間の軸方向のオフセットを調整するために、共振周波数の調整を行うよう形成されていることを意図する。永久磁石支承部の半径方向の強度は、この軸方向のオフセットに強く依存するので、これによって半径方向の強度と、これに伴い永久磁石支承部の共振周波数の意図した調整の為の効果的な可能性が達成される。
【００２１】
軸方向のオフセットの調整可能性は、簡単な手段によって実現可能である。調整装置は、例えば一つの駆動部を有しうる。この駆動部は、永久磁石支承部のローター側の部分またはステータ側の部分を、各他の部分に対して軸方向で移動させるために形成されている。駆動部は、ピエゾベースの、またはピエゾ電気的、電気的、電磁的、空気圧的、液圧的、機械的、遠心力制御された、または他の適当な駆動部であることが可能である。特にピエゾベースの駆動部は、一つのアクティブスライド計測部を有しうる。
【００２２】
マグネット支承部のローター側の部分とステータ側の部分の間の、調整可能な軸方向のオフセットを保証するために、マグネット支承部のローター側の部分及び／又はステータ側の部分は、其々、ローターまたはステータに対して軸方向で軸方向に調整可能であることが可能である。同様に、ローターはローターに取り付けられたローター側の支承部材と共に、ステータに対しいて軸方向で調整可能であることができる。ローターのその様なステータに対する軸方向の調整を可能とするために、ローターの軸方向の固定の為に設けられる、回転システムの軸方向支承部が、軸方向に調整可能に、ローター及び／又はステータと接続されており、及び／又は軸方向支承部は、軸方向支承部のローター側の部分とステータ側の部分が異なる軸方向位置で互いに固定可能であるか、または十分な大きさの軸方向の支承遊びが存在するよう形成されていることが可能である。
【００２３】
その上、共振周波数または永久磁石支承部の半径方向の強度の調整可能性を保証するための別の可能性が存在する。これは、軸方向のオフセットの調整可能性に対する代替または追加として意図されることが可能である。
【００２４】
例えば調整装置は、永久磁石支承部のローター側の部分とステータ側の部分の間に形成される、特に半径方向の支承間隙の幅を調整するために、共振周波数の調整を行うよう形成されていることが可能である。代替的または追加的に、調整装置は、共振周波数を調整するために、永久磁石支承部の少なくとも一つの永久磁石の永久的な磁化（帯磁）を調整するよう形成されていることが可能である。代替的または追加的に、永久磁石支承部は、少なくとも一つの電磁石を有することができ、そして調整装置は、共振周波数の調整を行うために、電磁石を通って流れる電流を調整するよう形成されていることが可能である。これによってまた、共振周波数又は永久磁石支承部の半径方向の強度が、効率的かつ意図的に調整可能である。
【００２５】
有利な実施形に従い、制御ユニットが調整装置の駆動の為に設けられる。電気制御ユニットとして形成されることが可能である制御ユニットは、好ましくは調整装置による共振周波数の調整を制御するために装備される。例えば、制御ユニットによって調整装置は、所定の予め定められた共振周波数の値が調整可能であるよう駆動されることが可能である。
【００２６】
好ましくは制御ユニットは、調整装置による共振周波数の調整を、回転システムの作動が最適化され、そして特に回転システムの作動の際に発生する振動が減少されるよう制御するよう装備されている。
【００２７】
一つの実施形に従い、制御ユニットは共振周波数が、回転システムの現在の回転周波数に応じて調整され、詳しく言うと、特に、共振周波数が現在の回転周波数と一致することが防止されるよう調整装置を、駆動するよう装備されている。特に制御ユニットは、共振周波数をこれが、如何なる時点においても現在の回転周波数と一致しない、または場合によっては一時的に、例えば共振周波数が、一つの値から他の一つの値へと移行する間に、現在の回転周波数と一致するよう調整することが可能である。回転システムは、この場合、いずれの時点に対しても、または略いずれの時点に対しても、臨界未満の振動領域にあり、この振動領域においては、共振周波数は共振周波数の下にあり、または超臨界的な振動領域にあり、この振動領域においては回転周波数は、共振周波数の上に存在している。このような回転システムの常時的不一致により、振動は減衰され、そして揺れは大幅に防止される。
【００２８】
システムの回転周波数と共振周波数を互いに合わせるために、制御ユニットは、システムの回転周波数も共振周波数も制御するよう形成されていることが可能である。
【００２９】
好ましくは、制御ユニットは、起動の間及び／又はシャットダウンの間の回転システムの作動を最適化するために装備されている。これによって、さもなければこれら作動状態において発生する、特に危機的である振動励起を防止する。
【００３０】
一つの実施形に従い、制御ユニットと調整装置は、共振周波数を、回転システムの起動の間またはシャットダウンの間に減少するよう装備されている。好ましくは、共振周波数の減少によって、回転周波数の共振周波数によるトランジット（または通過、独語でいうＤｕｒｃｈｇａｎｇ）が行われる。つまり、共振周波数が現在の各回転周波数の上にある値から、現在の各回転周波数の下にある値へと減少される。つまり、共振周波数の減少によってシステムは、現在の回転周波数が共振周波数の下に存在する臨界未満の振動状態から、回転周波数が現在の共振周波数の上に存在する超臨界的な振動状態へと切り替えられる。好ましくは、共振周波数は急激に減少されるので、せいぜい極めて短い時間の間に回転周波数と共振周波数の一致が存在し、起動の間の過剰な振動励起は防止される。これによって、同じままとどまっている共振周波数の下で回転周波数の高まりによって引き起こされるトランジットの際に発生するよりも明らかに低い振動レベルが達成される。
【００３１】
有利な実施形に従い、回転周波数と共振周波数は、回転周波数が共振周波数の減少の間に基本的に一定であるよう調整される。回転周波数の基本的に一定の値は、好ましくは、少なくとも近似的に一つの高い値と一つの低い値の中央にある。これらの間には、共振周波数がその減少の途中で切り替えられ、及び／又は回転周波数の基本的に一定の値は、高い共振周波数および低い共振周波数に対して、少なくとも３，５，１０または好ましくは１５Ｈｚの間隔を其々有する。
【００３２】
一つの実施形に従い、制御ユニットと調整装置は、回転周波数の共振周波数によるトランジットの後に、回転周波数を高めるよう装備されている。これはリスクなく可能である。というのは、回転システムは既に行われた回転周波数の共振周波数によるトランジットの結果、既に超臨界的な振動状態にあるからである。
【００３３】
共振周波数は、共振周波数による回転周波数の実施されたトランジットの後、再び高められることが可能であり、そして永久磁石支承部は、これによってハードチェンジ（独語で言うｈａｒｔｇｅｓｃｈａｌｔｅｔ）を受ける、つまりより高い半径方向の強度へと調整される。共振周波数は、その際好ましくは、如何なる時点に対しても、現在の回転周波数の下に留まる。これは、前述したようにトランジットの後、好ましくは同様に高められる。トランジットの後の永久磁石支承部のハードチェンジ（独語でいうＨａｒｔ−Ｓｃｈａｌｔｕｎｇ）は、マグネット支承部によって生じる軸方向力が減少されるというメリットを有する。この軸方向力は、例えば、場合によっては存在する追加的な軸方向支承部、例えば転がり支承部によって受け止められる必要があるものである。その上、高められた半径方向の強度によって、回転システムの十分な振動強度が保証される。
【００３４】
以下に、回転システムの例示的な起動過程を説明する。これは、制御ユニットによって制御されることが可能である。
【００３５】
調整装置は、共振周波数を、一つの高い値と一つの低い値の間に調整し、その際共振周波数がまず高い値に調整されるよう形成されている。
【００３６】
ローターの回転周波数は、高い共振周波数の場合、一つの値に高められる。この値は、共振周波数の高い値の下で、かつ共振周波数の低い値の上にある。この値に、回転周波数が好ましくは長期的に一定に維持される。システムは、その結果、臨界未満の振動領域に存在する。共振周波数は、一定のままである回転周波数のもと、高い値から低い値へと調整されるので、システムはその結果として、超臨界的な振動領域に存在する。ローターの回転周波数は、その結果、更に高められ、そして共振周波数の高い値の上にある一つの値、つまり定格回転数とされる。引き続いて共振周波数は再び高い値へと高められる。
【００３７】
回転システムのシャットダウンの際には、起動に関して上述した過程が、好ましくは逆に実施される。まず回転周波数は、現在の高い値、つまり定格回転数から減少される。回転周波数が、上から共振周波数の高い値へと達する前に、共振周波数は好ましくはより低い値に切り替えられる。回転周波数は、一つの値とされる。この値は、上方の共振周波数の下にあり、そして現在の調整された下方の共振周波数の上にある。更に、共振周波数は、好ましくは急激に、一つのより高い値へと高められるので、回転システムは、好ましくは一定の回転周波数のもと、超臨界的な振動領域から、臨界未満の振動領域へともたらされる。引き続いて回転周波数は更に減少され、これはローターが停止するまで行われる。
【００３８】
別の有利な実施形は、共振周波数が、回転システムと特に真空技術的に接続される装置の作動状態に応じて調整可能であり、そして特に減少可能であることを意図する。回転システムは、真空ポンプであることが可能で、かつ、装置の真空チャンバーが真空ポンプによって真空引き可能であるよう装置と接続されていることができる。装置は、特に真空状況において実施される計測過程の実施の為の計測装置を有することができ、そして共振周波数は、計測の実施に対して（実施の間）減少可能でることができる。装置は、例えばマイクロスコープとして、そして特に電子マイクロスコープとしてのように、画像出力を行う装置として形成されていることが可能であり、そして共振周波数は、画像出力に基礎を置く計測の実施に対して（実施の間）、減少可能であることができる。
【００３９】
共振周波数の減少は、好ましくは半径方向の強度の減少によって、つまりマグネット支承部のソフトチェンジ（独語でいうＷｅｉｃｈ−Ｓｃｈａｌｔｕｎｇ）によって引き起こされる。計測に対する永久磁石支承部のソフトチェンジによって、計測の間に回転システムのローターからステータおよびステータと接続される装置への振動の伝達が大幅に減少されるので、計測の間、明らかに低い振動レベルが装置内で達成される。計測の期間に対する振動レベルの意図的な減少によって、計測の正確性またはこれに基づく画像出力の正確性が著しく高められる。
【００４０】
回転システムは、制御信号を受け入れるための制御入力部を有している。これによって回転装置は、特に、上述した回転システムと接続される装置の作動状態に応じた、共振周波数の調整の為に駆動可能である。本発明は、回転システムおよびこれと接続される装置を含む装置に関する。その際、回転システムと前記装置は、共振周波数が当該装置の作動状態に応じて調整可能であるよう連結されている。
【００４１】
永久磁石支承部は、好ましくは半径方向支承部である。永久磁石支承部は、好ましくは、それぞれ少なくとも一つの永久磁石を有するローター側の部分とステータ側の部分を有している。その際、永久磁石の磁気的相互作用が、支承効果を提供する。好ましくは、二つの支承部材は、複数の永久磁石リングを有する各一つのリング積層部を有している。これら永久磁石リングは互いに連結されている。リング積層部は、好ましくは回転システムの回転軸に対して同軸に向けられている。リング積層部は、相互に入り込んで配置されていることが可能であり、その際、リング積層部の間には好ましくは一つの半径方向の支承間隙が形成されている。
【００４２】
好ましくは、永久磁石支承部は反発的、つまり永久磁石のリングは、半径方向で向かい合ったマグネットリングが互いに反発し合うよう極性づけされている。マグネットリングは、軸方向において極性づけされていることが可能である。その際、同じ積層部の軸方向で連続するマグネットリングは、其々、互いに異なる、そして特に軸方向で互いに反対の極性を有している。これによって特に良好な半径方向の支承作用が達成される。その上、この形態においては、半径方向の強度とこれに伴い共振周波数が、両方の支承部材の間の軸方向のオフセットが変更されることにより特に著しくかつ効率的に変更される。
【００４３】
最大の半径方向の強度は、好ましくは、両方の支承部材のニュートラル位置に存在する。この位置においては、支承部材の軸方向のオフセットが存在しない。この位置において、両方の積層部の互いに反発し合うマグネットリングは、半径方向で正確に向かい合って配置されていることが可能であるので、互いに反発し合うマグネットリングは、半径方向で見ると、少なくとも近似的に完全に重なり合っている。軸方向のオフセットは、好ましくは、マグネットリングがその縁部領域において、半径方向において向かい合っている各マグネットリングとの半径方向の重なり合いから外へと移動される結果、半径方向の反発作用とこれに伴い半径方向の強度とマグネット支承部の共振周波数が減少されることを意味する。
【００４４】
上述したように、調整装置は、永久磁石支承部のローター側の部分とステータ側の部分の間の軸方向のオフセットを調整するよう形成されていることが可能である。達成可能な軸方向の調整経路は、少なくとも、支承部材の一つのリングまたはあらゆるリングの軸方向で計測された厚さの０．２５倍までの値であることが可能である。
【００４５】
永久磁石支承部に追加的に、一つの、特に潤滑された転がり支承部がローターの支承の為に存在していることが可能である。転がり支承部は、好ましくはローターの半径方向および軸方向の固定の為に形成される。永久磁石支承部は、これと反対に純然たる半径方向支承部として形成されることが可能である。
【００４６】
好ましくは、回転システムは安全用支承部を備えている。この安全用支承部は、停止位置に対するローターの半径方向の変位を永久磁石支承部の領域に制限し、そして好ましくは、永久磁石支承部に対する半径方向のストッパーとして使用される。安全用支承部は、軸方向において永久磁石支承部の高さに配置され、そして特に永久磁石支承部の内部に配置されていることが可能である。安全用支承部は、好ましくは潤滑されていな転がり支承部として形成されていることが可能である。この転がり支承部は、ローター及び／又はステータと一つの半径方向の間隙を形成するので、安全用支承部は通常作動中に介入外であり、そして最大限許容できるローターの半径方向の変位に到達またはこれを越えた際にはじめて介入へと至る。
【００４７】
回転システムは、好ましくは真空ポンプであり、特にターボ分子ポンプである。ローターは、軸方向に連続する複数のターボ分子ローターディスクを有し、そしてステータは、軸方向で連続し、そして軸方向でローターディスクの間に配置される複数のターボ分子ステータディスクを有する。回転システムは、好ましくは、高速回転システムであり、そのローターは毎分数千から数万回転までの回転周波数で回転駆動可能である。
【００４８】
本発明の別の対象は、請求項１０に記載の特徴を有する方法である。
【００４９】
本方法は、ステータ、ローターおよびローターの回転可能な支承の為の永久磁石支承部を有する回転システム、特に真空ポンプの作動の為に使用され、そして、永久磁石支承部の共振周波数が調整されることを含む。共振周波数の調整によって、真空ポンプは、ローターの実際の各回転周波数においてステータの振動励起が回転するローターによっておこなわれず、そしてシステムの振動レベルが低く維持されるようずらされる（不一致を受ける）。本方法は、本明細書に従う発明に係る回転システムによって実施されることができる。この明細書中で、回転システムとその使用、駆動および作動に関して記載したメリットと有利な実施形は、対応する使用において、本発明に係る方法の有利な実施形およびメリットを有する。
【００５０】
有利な実施形に従い、共振周波数の調整の為に、永久磁石支承部の半径方向の強度が調整される。好ましくは、共振周波数の調整の為に、永久磁石支承部のローター側の部材とステータ側の部材の間の軸方向のオフセットが調整される。この調整は、簡単な手段でもって実現可能であり、そして特に効率的な共振周波数の調整へと通じる。
【００５１】
好ましくは、共振周波数は回転システムの実際の回転周波数に応じて調整され、特に、共振周波数と実際の回転周波数の一致が防止されるよう行われる。共振周波数は、回転システムの起動の間に、好ましくは急激に減少される。その際、減少によって、好ましくは回転周波数の共振周波数によるトランジットが行われる。これによって、回転システムの起動の際の過剰な振動励起が防止される。同様に、回転システムのシャットダウンの際の過剰な振動励起も共振周波数の調整によって防止されることが可能である。
【００５２】
一つの実施形に従い、共振周波数は、回転システムと特に真空技術的に接続される装置の作動状態に応じて調整され、これは特に、装置の回転システムと接続される計測装置の計測に対して共振周波数が減少されるよう行われる。これによって計測の正確性が回転システムの振動によって損なわれることが防止される。
【００５３】
以下に本発明を有利な実施形に基づき例示的に貼付の図面を参照しつつ説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一つの実施形に従う真空ポンプの断面図。
【図２】図１に示された真空ポンプの永久磁石支承部の詳細図。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
図１に示された真空ポンプは、ターボ分子ポンプとして形成されており、そして静的なハウジング５２とローター１０を有している。このローターは、ハウジング５２内で回転軸３２の周りを回転可能に支承されたローター軸１２を有している。
【００５６】
真空ポンプは、ターボ分子ポンプ構造を有しており、ローター軸１２に固定された複数のターボ分子ローターディスク４６と、ハウジング５２内に固定された複数のターボ分子ステータディスク４８を有している。ローター１０は、電磁駆動によって連続的に駆動可能である。この駆動部は、一つのステータコアを有する駆動ステータ５４と、ステータコアの周りに巻かれた複数の電気的コイルとローター軸１２に配置された永久磁石装置５６を有している。ローター１０の回転の際に、ポンプ構造はポンプ作用をプロセスガスに対して奏する。このプロセスガスは、ハウジング５２のインレットフランジ４４によって境界づけられるポンプインレット４２に存在するので、プロセスガスはポンプインレット４２から図１には表されていないポンプアウトレットへと搬送されることが可能である。
【００５７】
真空ポンプは、転がり支承部５０を有する。これは、ローター１０を回転可能に支承し、かつ半径方向および軸方向で固定する。
【００５８】
転がり支承部５０の方のローター軸１２の端部には、転がり支承部５０の方に向かって増加する外側断面を有する錐形のスプラッシュナット５８が設けられている。スプラッシュナット５８は、作動媒体貯蔵部の少なくとも一つのスキマーと滑り接触状態である。この作動媒体貯蔵部は、互いに積層された複数の吸収性のディスク５９を有している。これらディスクは、転がり支承部５０の為の作動媒体、例えば潤滑媒体を入れられている。真空ポンプの作動の際には、作動媒体は、毛細管効果によって作動媒体貯蔵部からスキマーを介して回転するスプラッシュナット５８へと移送され、その結果、スプラッシュナット５８の増大する外直径の方向の遠心力が、転がり支承部５０の方へと搬送される。そしてそこで自身の機能、例えば潤滑機能を発揮する。
【００５９】
高真空側では、つまりポンプインレット４２の領域では、ローター軸１２は永久磁石支承部１４によって回転可能に支承されている。永久磁石支承部１４は、ローター側の支承部材１６と、ステータ側の支承部材１８を有しており、これらは其々、軸方向に互いに積層された複数の永久磁石のリング２４，２６からなるリング積層部２０，２２を有している。マグネットリング２４，２６は、半径方向の狭い支承間隙３０を形成しつつ互いに重なり合っており、その際ローター側のマグネットリング２４は半径方向外側に、ステータ側のマグネットリング２６は半径方向内側に配置されている。支承間隙３０内に存在する磁場は、マグネットリング２４，２６の間の磁気的な反発力を引き起こす。この力は、ローター１０の半径方向の支承に作用する。
【００６０】
ローター側のマグネットリング２４は、ローター軸１２の担持部分３４により担持されている。この担持部分は、マグネットリングを半径方向外側で取り囲んでおり、そしてローター軸１２の肩部分３８に置かれている。肩部分は、マグネットリング２４を軸方向で支持している。ステータ側のマグネットリング２６は、ステータ側の担持部分３６により担持されている。これは、マグネットリング２６を貫通して延在しており、ハウジング５２の半径方向の支柱６０に掛けられている。
【００６１】
マグネット支承部１４の内部と、特にステータ側のリング積層部２２の内部には、図１には表されていない安全用支承部が設けられている。この安全用支承部は、ローター軸１２の半径方向のストッパーを形成し、そして、マグネットリング２４，２６の間の反発力がマグネットリング２４，２６を間隔を持たせるのに十分でないとき、真空ポンプの振動の際のマグネットリング積層部２０，２２自体の衝突を防止する。
【００６２】
ステータ側のマグネットリング２６は、調整装置４０を介して担持部分３６に固定されている。担持部分は、ステータ側のマグネットリング２６を、担持部分３６に対して軸方向でスライドさせ、そしてこれによってローター側のマグネットリング２４とステータ側のマグネットリング２６の間の軸方向のオフセットを調整することを可能とする。調整装置４０は、例えば、少なくとも一つのピエゾ電気素子またはピエゾ電気駆動部を有していることが可能である。もっとも、電気的、電磁的、空気圧的、液圧的、機械的、遠心力制御的、または他の適当な駆動部が軸方向のオフセットの調整の為に設けられることも可能である。
【００６３】
図１には、ニュートラル位置にあるステータ側のマグネットリング２６が示されている。この位置においては、マグネットリング積層部２０，２２の間の軸方向のオフセットは存在しておらず、そしてローター側のマグネットリング２４とステータ側のマグネットリング２６は、半径方向で対をなして、少なくとも近似的に完全に重なり合って（ずれの無い位置で）向かい合っている。半径方向で互いに向かい合っているマグネットリング２４，２６は、本実施例においては、それぞれ同じ軸方向に極性を向けられており、そして互いに反発し合う。軸方向で互いに連続するマグネットリングまたはマグネットリング対２４，２６は、リング対からリング対へと交替し、そして互いに反対の軸方向の極性を有している。このことは、図２において矢印によって見て取れる。
【００６４】
ステータ側のマグネットリング積層部２２が、調整装置４０によって軸方向で図１に示されたニュートラル位置から動かされると、ステータ側のマグネットリング２６は、マグネットリング２４と重なり合った（ずれの無い位置で）位置から動かされる。
【００６５】
これは図２に見て取れる。図２は、マグネット支承部１４のローター側のマグネットリング積層部２０とステータ側のマグネットリング２２を示す。リング積層部２０，２２の間の軸方向のオフセットｄは消えていない。オフセットｄの結果、同じ軸方向に極性を向けられたリング積層部２０，２２のマグネットリング２４，２６は、もはや半径方向において互いに正確に重なり合っていない（ずれの無い位置でない）。その代り、マグネットリング２６は、その軸方向の端部領域において、軸方向の反対の方向に向けられた極性を有するマグネットリング２４に向かって位置するか、ローター側のマグネットリング積層部２０から外へと動かされる。
【００６６】
これによって、リング積層部２０，２２の間の磁気的な反発力が弱められる。このことは、マグネット支承部１４の半径方向のより少ない強度を結果として有する。これによって再び、マグネット支承部の共振周波数が低くなる。図１におよび２には表されていない制御ユニットによる調整装置４０の適当な駆動によって、永久磁石支承部１４の共振周波数が調整されることが可能であり、そして真空ポンプの作動は、真空ポンプの作動中にローター１０によって引き起こされる振動が抑圧されることが可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１０    ローター
１２    ローター軸
１４    永久磁石支承部
１６，１８    支承部材
２０，２２    リング積層部
２４，２６    リング
３０    支承間隙
３２    回転軸
３４，３６    担持部分
３８    肩部分
４０    調整装置
４２    ポンプインレット
４４    インレットフランジ
４６    ローターディスク
４８    ステータディスク
５０    転がり支承部
５２    ハウジング
５４    駆動ステータ
５６    永久磁石装置
５８    スプラッシュナット
５９    吸収性のディスク
６０    支柱
ｄ    オフセット
【図１】
2015113981.tif 000003
【図２】
2015113981.tif 000004