(57)【要約】【課題】寿命が長く、かつ、回転速度が高い回転軸であっても回転軸を所定回数確実に支持することができるタッチダウン軸受およびタッチダウン軸受の寿命が長いターボ分子ポンプを提供することにある。【解決手段】タッチダウン軸受１０を、ハウジング２に固定された外輪３１と、外輪３１の径方向の断面において、厚肉部７０と薄肉部７１とを有する内輪３２と、外輪３１と中間輪３２との間に配置された玉３３とで構成する。磁気軸受が正常に動作していないときに、回転軸３を、内輪３２の内周面に接触させることによって、回転軸３をハウジング２に対して支持する。【選択図】図２
2008208943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
上記ハウジングに径方向に間隔をおいて対向する周面を有する軸と、
上記軸を上記ハウジングに対して磁気的に非接触支持する磁気軸受と、
上記ハウジングと、上記軸の上記周面との間に配置されると共に、上記磁気軸受が正常に動作していないときに、上記軸を機械的に支持するタッチダウン軸受と、
上記ハウジングに対して上記軸を相対回転駆動するモータと
を備え、
上記タッチダウン軸受は、
上記ハウジングに固定された第１軌道部材と、
上記第１軌道部材に隙間を介して上記径方向に対向すると共に、上記周面の径方向の断面において、厚肉部と、この厚肉部よりも上記径方向の肉厚が小さい薄肉部とを有する第２軌道部材と、
上記第１軌道部材と上記第２軌道部材との間に配置された第１転動体と
を有し、
上記磁気軸受が正常に動作しているときには、上記軸と上記第２軌道部材とが非接触な状態である一方、上記磁気軸受が正常に動作していないときには、上記軸を上記第２軌道部材で支持することによって、上記軸を上記ハウジングに対して支持するようになっていることを特徴とするターボ分子ポンプ。
【請求項２】
ハウジングに固定される第１軌道部材と、
上記第１軌道部材に隙間を介して上記第１軌道部材の径方向に対向すると共に、軸に間隔をおいて非接触に対向し、上記第１軌道部材の径方向の断面において、厚肉部と、この厚肉部よりも上記径方向の肉厚が小さい薄肉部とを有する第２軌道部材と、
上記第１軌道部材と上記第２軌道部材との間に配置された第１転動体と
を有し、
上記軸と上記ハウジングとの上記径方向の相対位置が変化することで上記軸と上記第２軌道部材とが接触したときに、
軸を上記第２軌道部材で支持することによって、上記軸を上記ハウジングに対して支持することを特徴とするタッチダウン軸受。
【請求項３】
軸と、
上記軸に径方向に間隔をおいて対向する周面を有するハウジングと、
上記軸を上記ハウジングに対して磁気的に非接触支持する磁気軸受と、
上記軸と、上記ハウジングの上記周面との間に配置されると共に、上記磁気軸受が正常に動作していないときに、上記軸を機械的に支持するタッチダウン軸受と、
上記ハウジングに対して上記軸を相対回転駆動するモータと
を備え、
上記タッチダウン軸受は、
上記軸に固定された第１軌道部材と、
上記第１軌道部材に隙間を介して上記径方向に対向すると共に、上記周面の径方向の断面において、厚肉部と、この厚肉部よりも上記径方向の肉厚が小さい薄肉部とを有する第２軌道部材と、
上記第１軌道部材と上記第２軌道部材との間に配置された第１転動体と
を有し、
上記磁気軸受が正常に動作しているときには、上記第２軌道部材と上記ハウジングとが非接触な状態である一方、上記磁気軸受が正常に動作していないときには、上記第２軌道部材を上記ハウジングで支持することによって、上記軸を上記ハウジングに対して支持するようになっていることを特徴とするターボ分子ポンプ。
【請求項４】
軸に固定される第１軌道部材と、
上記第１軌道部材に隙間を介して上記第１軌道部材の径方向に対向すると共に、ハウジングに間隔をおいて非接触に対向し、上記第１軌道部材の径方向の断面において、厚肉部と、この厚肉部よりも上記径方向の肉厚が小さい薄肉部とを有する第２軌道部材と、
上記第１軌道部材と上記第２軌道部材との間に配置された第１転動体と
を有し、
上記軸と上記ハウジングとの径方向の相対位置が変化することで上記ハウジングと上記第２軌道部材とが接触したときに、第２軌道部材を、上記ハウジングの周面に接触させることにより、上記軸を上記ハウジングに対して支持することを特徴とするタッチダウン軸受。
【請求項５】
請求項２または４に記載のタッチダウン軸受において、
上記第１軌道部材の径方向の断面において、上記第２軌道部材は、外周円と内周円とを有し、上記外周円は、上記内周円と非同心であることを特徴とするタッチダウン軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボ分子ポンプに関する。また、本発明は、ターボ分子ポンプや、真空ポンプ等に使用されるタッチダウン軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ターボ分子ポンプとしては、特開２００４−１１６５５８号公報（特許文献１）に記載されているものがある。
【０００３】
このターボ分子ポンプは、回転軸、ハウジング、磁気軸受およびタッチダウン軸受としての玉軸受を備える。上記磁気軸受は、電磁石を有し、上記回転軸を磁気的に非接触に支持している。一方、上記玉軸受は、内輪、外輪および玉を有している。上記外輪は、ハウジングの内周面に内嵌されて配置されている一方、上記内輪は、上記磁気軸受が正常に動作しているときには、上記回転軸に対して非接触な状態になっている。
【０００４】
上記磁気軸受は、通常運転時において、回転軸をハウジングに対して磁気的に非接触支持している。一方、上記玉軸受は、上記磁気軸受の制御の操作ミス（人為的ミス）時や停電等によって、上記磁気軸受が正常に動作しなくなったときに、回転軸の外周面を、内輪の内周面で受けて、回転軸をハウジングに対して機械的に支持するようになっている。
【０００５】
上記ターボ分子ポンプにおいては、タッチダウン時において、摩擦によって、上記玉軸受の内輪の回転速度は、停止状態から一瞬にしてロータの高い回転速度付近まで急激に急加速される。このため、タッチダウン時において、軌道輪と玉との間に大きな摩擦力が発生するため、玉が軌道輪に対してロックし易くて、玉および軌道輪に焼付きが発生し易く、玉軸受の寿命が短くなることを避けがたいという問題がある。また、玉によって軌道輪が摩耗し、回転軸とハウジングとの近接した部分が接触することもある。また、ターボ分子ポンプにおいて、現在よりも速い回転速度において、タッチダウンできるタッチダウン軸受が所望されている。
【特許文献１】特開２００４−１１６５５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の課題は、タッチダウン軸受の寿命が長いターボ分子ポンプを提供することにある。また、本発明の課題は、寿命が長いと共に、回転速度が高い軸であっても、軸を所定回数支持することができるタッチダウン軸受を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、この発明のターボ分子ポンプは、
ハウジングと、
上記ハウジングに径方向に間隔をおいて対向する周面を有する軸と、
上記軸を上記ハウジングに対して磁気的に非接触支持する磁気軸受と、
上記ハウジングと、上記軸の上記周面との間に配置されると共に、上記磁気軸受が正常に動作していないときに、上記軸を機械的に支持するタッチダウン軸受と、
上記ハウジングに対して上記軸を相対回転駆動するモータと
を備え、
上記タッチダウン軸受は、
上記ハウジングに固定された第１軌道部材と、
上記第１軌道部材に隙間を介して上記径方向に対向すると共に、上記周面の径方向の断面において、厚肉部と、この厚肉部よりも上記径方向の肉厚が小さい薄肉部とを有する第２軌道部材と、
上記第１軌道部材と上記第２軌道部材との間に配置された第１転動体と
を有し、
上記磁気軸受が正常に動作しているときには、上記軸と上記第２軌道部材とが非接触な状態である一方、上記磁気軸受が正常に動作していないときには、上記軸を上記第２軌道部材で支持することによって、上記軸を上記ハウジングに対して支持するようになっていることを特徴としている。
【０００８】
本明細書では、ハウジングを、ケースおよびケースに対して相対移動しない部材として定義する。また、上記軸は、モータのロータとなっていて、上記軸が、モータの一部を構成していても良い。また、上記軸と、上記モータのロータとが、別部材であっても良い。例えば、上記モータのロータが、輪状の部材であって、上記輪状のロータが、上記軸の外周面に固定される形式であっても良い。
【０００９】
また、上記および以下、第１、第２軌道部材は、軌道輪そのものであっても良いし、軌道輪に別部材を取り付けたものであっても良い。
【００１０】
本発明によれば、タッチダウン軸受の第２軌道部材が、上記断面において、厚肉部と、この厚肉部よりも径方向の肉厚が小さい薄肉部とを有しているから、軸の中心軸の所定の位置が、ハウジングの円筒面の中心軸の位置に一致する仕様では、軸の所定の位置と厚肉部との距離が、軸の所定の位置と薄肉部との距離よりも短くなる。したがって、タッチダウン時において、軸が最初に接触する部位が厚肉部である可能性が、軸が最初に接触する部位が薄肉部である可能性よりも高くなる。
【００１１】
また、上記仕様では、軸の所定の位置と厚肉部との距離が、軸の所定の位置と薄肉部との距離よりも短いから、軸を支持する周面である第２軌道部材の第１軌道部材とは反対側の周面において、軸の中心軸の所定位置を基準にした場合での、同じ大きさの位相角に対応する部分では、厚肉部の長さが薄肉部の長さよりも小さくなる。
【００１２】
すなわち、断面での上記周面の単位長さにおいて、厚肉部の方が薄肉部よりも位相角度の変化率が大きいから、軸は、上記第２軌道部材の第１軌道部材とは反対側の周面に沿って移動する場合、薄肉部よりも厚肉部を通過しにくくなる。すなわち、タッチダウン時において、軸が厚肉部で重点的に支持されることになる。
【００１３】
したがって、軸を主に支持するのが、薄肉部ではなくて、薄肉部よりも機械強度が大きい厚肉部であるから、タッチダウン軸受の損傷を抑制できて、タッチダウン軸受の寿命を長くすることができる。
【００１４】
また、本発明によれば、軸を主に支持しない部分（薄肉部）の肉厚が、軸を主に支持する部分（厚肉部）の肉厚よりも薄くなっているから、肉厚が厚肉部の肉厚であって、かつ、一定である場合よりも、質量を小さくすることができる。
【００１５】
したがって、タッチダウン時において、第２軌道部材の軸に対する追随性を良好なものにすることができて、より速い時間で、第２軌道部材の回転速度を、軸の回転速度と略同じ速度にすることができる。したがって、軸と第２軌道部材との動摩擦に起因する第２軌道部材の摩耗を抑制できると共に、上記動摩擦に起因する発熱による第２軌道部材の焼付きを抑制できて、タッチダウン軸受の寿命を長くすることができる。また、第２軌道部材の材料費を抑制することができる。
【００１６】
また、本発明によれば、従来と比較して、第２軌道部材が損傷しにくいから、従来と比較して、タッチダウン軸受が、タッチダウンできる軸の回転速度の上限を、大きくすることができる。したがって、軸の回転速度が高い状態で、磁気軸受が制御不能な状態になった場合においても、軸、ハウジングまたはモータ等の損傷を確実に防止することができる。
【００１７】
また、本発明のタッチダウン軸受は、
ハウジングに固定される第１軌道部材と、
上記第１軌道部材に隙間を介して上記第１軌道部材の径方向に対向すると共に、軸に間隔をおいて非接触に対向し、上記第１軌道部材の径方向の断面において、厚肉部と、この厚肉部よりも上記径方向の肉厚が小さい薄肉部とを有する第２軌道部材と、
上記第１軌道部材と上記第２軌道部材との間に配置された第１転動体と
を有し、
上記軸と上記ハウジングとの上記径方向の相対位置が変化することで上記軸と上記第２軌道部材とが接触したときに、
軸を上記第２軌道部材で支持することによって、上記軸を上記ハウジングに対して支持することを特徴としている。
【００１８】
本発明によれば、従来と比較して、寿命を長くすることができる。また、従来と比較して、タッチダウンできる軸の回転速度の上限を大きくすることができる。
【００１９】
また、本発明のターボ分子ポンプは、
軸と、
上記軸に径方向に間隔をおいて対向する周面を有するハウジングと、
上記軸を上記ハウジングに対して磁気的に非接触支持する磁気軸受と、
上記軸と、上記ハウジングの上記周面との間に配置されると共に、上記磁気軸受が正常に動作していないときに、上記軸を機械的に支持するタッチダウン軸受と、
上記ハウジングに対して上記軸を相対回転駆動するモータと
を備え、
上記タッチダウン軸受は、
上記軸に固定された第１軌道部材と、
上記第１軌道部材に隙間を介して上記径方向に対向すると共に、上記周面の径方向の断面において、厚肉部と、この厚肉部よりも上記径方向の肉厚が小さい薄肉部とを有する第２軌道部材と、
上記第１軌道部材と上記第２軌道部材との間に配置された第１転動体と
を有し、
上記磁気軸受が正常に動作しているときには、上記第２軌道部材と上記ハウジングとが非接触な状態である一方、上記磁気軸受が正常に動作していないときには、上記第２軌道部材を上記ハウジングで支持することによって、上記軸を上記ハウジングに対して支持するようになっていることを特徴としている。
【００２０】
タッチダウン軸受は、軸に固定されても、ハウジングに固定されても、或いは、静止側に固定されても、回転側に固定されてもどちらでも良い。この例では、タッチダウン軸受は、回転側に固定されている。
【００２１】
本発明によれば、従来と比較して、タッチダウン軸受の寿命を長くすることができる。また、従来と比較して、タッチダウン軸受が、タッチダウンできる軸の回転速度の上限を大きくすることができる。
【００２２】
また、本発明のタッチダウン軸受は、
軸に固定される第１軌道部材と、
上記第１軌道部材に隙間を介して上記第１軌道部材の径方向に対向すると共に、ハウジングに間隔をおいて非接触に対向し、上記第１軌道部材の径方向の断面において、厚肉部と、この厚肉部よりも上記径方向の肉厚が小さい薄肉部とを有する第２軌道部材と、
上記第１軌道部材と上記第２軌道部材との間に配置された第１転動体と
を有し、
上記軸と上記ハウジングとの径方向の相対位置が変化することで上記ハウジングと上記第２軌道部材とが接触したときに、第２軌道部材を、上記ハウジングの周面に接触させることにより、上記軸を上記ハウジングに対して支持することを特徴としている。
【００２３】
本発明によれば、従来と比較して、寿命を長くすることができる。また、従来と比較して、タッチダウンできる軸の回転速度の上限を大きくすることができる。
【００２４】
また、一実施形態では、上記第１軌道部材の径方向の断面において、上記第２軌道部材は、外周円と内周円とを有し、上記外周円は、上記内周円と非同心である。
【００２５】
上記実施形態によれば、第２軌道部材に簡単安価に厚肉部および薄肉部を形成することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のターボ分子ポンプによれば、従来と比較して、タッチダウン軸受の寿命を格段に長くすることができる。また、従来と比較して、タッチダウン軸受が、タッチダウンできる軸の回転速度の上限を格段に大きくすることができる。
【００２７】
また、本発明のタッチダウン軸受によれば、従来と比較して、寿命を格段に長くすることができる。また、従来と比較して、タッチダウンできる軸の回転速度の上限を、格段に大きくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。
【００２９】
図１は、本発明の第１実施形態のターボ分子ポンプの軸方向の断面図である。
【００３０】
このターボ分子ポンプは、ターボ分子ポンプ本体１と、図示しないコントローラとを備え、図示しない真空機器に連通する。
【００３１】
上記ターボ分子ポンプ本体１は、ハウジング２と、軸としての回転軸３と、回転軸３を駆動するモータ４と、アキシアル位置検出センサ１６と、ラジアル位置検出センサ１４,１５と、アキシアル磁気軸受６と、第１および第２ラジアル磁気軸受７,８と、本発明の第１実施形態のタッチダウン軸受１０と、アンギュラ玉軸受１１,１２とを備える。
【００３２】
上記アキシアル位置検出センサ１６は、回転軸３のアキシアル位置を検出して、上記コントローラに、回転軸３のアキシアル位置を表す信号を出力するようになっている。また、上記ラジアル位置検出センサ１４,１５は、回転軸３の軸方向に互いに間隔をおいて配置されている。上記ラジアル位置検出センサ１４,１５は、回転軸３のラジアル位置を検出して、上記コントローラに、回転軸３のラジアル位置を表す信号を出力するようになっている。上記コントローラは、アキシアル位置検出センサ１６から信号に基づいて、アキシアル磁気軸受６に制御信号を出力すると共に、ラジアル位置検出センサ１４,１５からの信号に基づいて、第１および第２ラジアル磁気軸受７,８に制御信号を出力するようになっている。
【００３３】
上記モータ４は、ロータ２０と、ステータ２１とを有する。上記ロータ２０は、リング状の２極永久磁石で構成されており、回転軸３の外周面に固定されている。また、上記ステータ２１は、図示しない電機子コイルを有している。電機子コイルに適切に電流を流すことにより、ロータ２０をステータ２１に対して高速回転させて、ロータ２０が固定された回転軸３を高速回転させるようになっている。
【００３４】
上記アキシアル磁気軸受６は、回転軸３をアキシアル方向に磁気的に非接触支持している。詳しくは、上記アキシアル磁気軸受６は、回転軸３のアキシアル方向の両端面を、アキシアル方向の両側から挟むように配置された１対の電磁石（数は２個）を有している。上記アキシアル磁気軸受６の上記電磁石の磁力は、上記コントローラからの制御信号によって適切に制御されるようになっている。アキシアル磁気軸受６は、毎分数万回転で回転する回転軸３の位置をアキシアル方向に精密に制御して、回転軸３のアキシアル方向のぐらつきを抑制して、回転軸３を、アキシアル方向において所定位置に精密に位置させるようになっている。
【００３５】
一方、上記第１および第２ラジアル磁気軸受７,８は、回転軸３をラジアル方向に磁気的に非接触支持している。詳しくは、上記第１および第２ラジアル磁気軸受７,８の夫々は、回転軸３をラジアル方向の両側から挟むように配置された互いに直交する２対の電磁石（各ラジアル磁気軸受において、電磁石の数は４個）を有している。上記第１および第２ラジアル磁気軸受７,８の夫々の上記電磁石の磁力は、上記コントローラからの制御信号によって適切に制御されるようになっている。上記第１および第２ラジアル磁気軸受７,８は、毎分数万回転で回転する回転軸３の位置をラジアル方向に精密に制御して、回転軸３のラジアル方向のぐらつきを抑制して、回転軸３を、ラジアル方向において所定位置に精密に位置させるようになっている。
【００３６】
上記タッチダウン軸受１０は、第１および第２ラジアル磁気軸受７,８が制御不能になったときに回転軸３をラジアル方向に機械的に支持するようになっている。また、上記アンギュラ玉軸受１１,１２は、アキシアル磁気軸受６、または、第１および第２ラジアル磁気軸受７,８が制御不能になったときに、回転軸３をアキシアル方向およびラジアル方向に機械的に支持するようになっている。
【００３７】
上記タッチダウン軸受１０およびアンギュラ玉軸受１１,１２は、第１および第２ラジアル磁気軸受７,８が制御不能になったときに、回転軸３を支持することによって、第１および第２ラジアル磁気軸受７,８と回転軸３との接触や、ロータ２０とステータ２１との接触等を確実に防止するようになっている。
【００３８】
図２は、図１におけるタッチダウン軸受１０近傍の模式断面図である。
【００３９】
このターボ分子ポンプは、ラジアル磁気軸受７,８の正常駆動時、回転軸３の中心軸がハウジング２の内周円筒面５８の中心軸と一致するように、ラジアル磁気軸受７,８によって非接触支持されるようになっている。
【００４０】
上記タッチダウン軸受１０は、ハウジング２の内周円筒面５８と回転軸３の外周面５９との間に配置されている。上記タッチダウン軸受１０は、第１軌道部材としての外輪３１、第２軌道部材としての内輪３２、転動体としての複数の玉３３を有する。
【００４１】
上記外輪３１および内輪３２は、例えば、軸受鋼（ＳＵＪ２等）、ステンレス鋼（ＳＵＳ４４０Ｃ等）、または、工具鋼（ＳＫＨ４等）等の強磁性体材料からなっている。また、上記玉３３は、軸受鋼（ＳＵＪ２等）や、工具鋼（ＳＫＨ４や耐熱性に優れるＭ５０（ＡＩＳＩ規格）等の強磁性体材料からなっている。ここで、強磁性体材料とは、磁界内に置くと、磁界と同じ方向に磁化され、磁界を除いても磁気を残す性質を有する材料のことをいう。
【００４２】
第１実施形態のように、タッチダウン軸受１０の軌道輪および玉として、強磁性体材料製の軌道輪３１,３２および玉３３を使用すれば、タッチダウン軸受１０に近接配置される第１および第２ラジアル磁気軸受７,８の磁場による磁束を、内輪３１、玉３３および外輪３２を貫通させることができる。
【００４３】
したがって、ハウジング２に固定されている外輪３１に、玉３３および内輪３２を磁力で引きつけておくことができるから、ターボ分子ポンプの運転時かつ磁気軸受６,７,８の正常駆動時に、ターボ分子ポンプの組み立て時に磁化された回転軸３に、内輪３２がつれ回ることを防止できる。したがって、高速回転する回転軸３に対して内輪３２がつれ回ったならば（この実施形態ではつれ回らない）発生するだろう大きな騒音（異音）が発生することがない。
【００４４】
上記外輪３１は、ハウジング２の内周円筒面５８に内嵌されて固定されている。上記外輪３１は、内周面に深溝型の軌道溝５１を有している。上記内輪３２は、外輪３１の径方向の内方に位置している。上記内輪３３は、外周面に深溝型の軌道溝５２を有している。上記複数の玉３３は、外輪３１の軌道溝５１と、内輪３２の軌道溝５２との間に、周方向に互いに間隔をおいて配置されている。タッチダウン軸受１０は、所謂総玉軸受であって、保持器を有さない構成になっている。このようにして、タッチダウン軸受１０の負荷容量を大きくしている。
【００４５】
図２に示すように、外輪３１は、ハウジング２の内周円筒面５８の中心軸に対して対称である一方、内輪３２は、ハウジング２の内周円筒面５８の中心軸に対して非対称になっている。内輪３２は、径方向の肉厚が周方向で一定でなくて周方向で変動している。別の言葉で言えば、内輪３２は、内周円筒面５８の中心軸との距離が、周方向で一定でなくて周方向で変動している。図２において、７０は、次に詳述する厚肉部を示し、７１は、薄肉部を示している。
【００４６】
図３は、タッチダウン軸受１０において、外輪３１の径方向の断面における内輪３２を示す図である。
【００４７】
図３に示す断面において、内輪３２は、円形の内縁（内周円）７５と、円形の外縁（外周円）７６とを有している。内縁７５の中心Ｐ０と、外縁７６の中心Ｐ１とは、一致せず、内縁７５は、外縁７６と非同心になっている。
【００４８】
中心Ｐ０と中心Ｐ１とを結んだ線分における、中心Ｐ１側の延長線が内輪３２と重なる箇所は、厚肉部７０を構成している一方、上記線分における、中心Ｐ０側の延長線が内輪３２と重なる箇所は、厚肉部７０よりも径方向（詳しくは、外輪３１の径方向）の肉厚が小さい薄肉部７１を構成している。
【００４９】
上記構成のターボ分子ポンプにおいて、電源異常や停電等により電源側からの電力の供給が停止されて電源電圧が低下すると、上記モータ４が、発電機として電圧を出力するようになっている。具体的には、上記モータ４は、電源電圧が低下すると、位置検出センサ１４,１５,１６、各磁気軸受６,７,８の磁気軸受駆動回路（図示せず）およびモータドライバ（図示せず）に、回生電力を供給するようになっている。上記モータ４から供給される回生電力が磁気軸受６,７,８を駆動できる間、磁気軸受６,７,８は、上記回生電力によって磁気浮上制御されるようになっている。
【００５０】
上記モータ４の回転速度が下がり、モータ４からの回生電力が磁気軸受７,８の駆動に必要な電力よりも低下すると、磁気軸受７,８の磁気浮上制御が停止するようになっている。上記磁気軸受７,８の磁気浮上制御が停止すると、タッチダウン軸受１０が、磁気軸受７,８の替わりに回転軸３をラジアル方向に機械的に支持すると共に、アンギュラ玉軸受１１,１２が、磁気軸受７,８の替わりに回転軸３をラジアル方向に機械的に支持するようになっている。尚、アンギュラ玉軸受１１,１２は、磁気軸受６の磁気浮上制御が停止すると、回転軸３をアキシアル方向に機械的に支持する役割も担っている。
【００５１】
上記実施形態のターボ分子ポンプによれば、タッチダウン軸受１０の内輪３２が、外輪３１の径方向の断面において、厚肉部７０と、この厚肉部７０よりも径方向の肉厚が小さい薄肉部７１とを有しているから、上記実施形態のように、回転軸３の中心軸の所定の位置が、ハウジング２の内周円筒面５８の中心軸の位置に一致する仕様では、図２に示すように、回転軸３の所定の位置と厚肉部７０との距離が、回転軸３の所定の位置と薄肉部７１との距離よりも短くなる。したがって、タッチダウン時において、回転軸３が最初に接触する部位が厚肉部７０である可能性が、回転軸３が最初に接触する部位が薄肉部７１である可能性よりも高くなる。
【００５２】
また、この実施形態では、回転軸３の所定の位置と厚肉部７０との距離が、回転軸３の所定の位置と薄肉部７１との距離よりも短いから、タッチダウン時に回転軸３を支持する内縁７５において、回転軸３の中心軸の所定位置（図３の中心Ｐ１に略一致する）を基準にした場合での、同じ大きさの位相角に対応する部分では、厚肉部７０の長さが薄肉部７１の長さよりも小さくなる。
【００５３】
すなわち、外輪３１の径方向の断面において、内縁７５の単位長さにおいて、厚肉部７０の方が薄肉部７１よりも位相角の変化率が大きいから、回転軸３は、内縁７５に沿って移動する場合、薄肉部７０よりも厚肉部７１を通過しにくくなる。すなわち、タッチダウン時において、回転軸３が厚肉部７０で重点的に支持されることになる。
【００５４】
したがって、回転軸３を主に支持するのが、薄肉部７１ではなくて、薄肉部７１よりも機械強度が大きい厚肉部７０であるから、タッチダウン軸受１０の損傷を抑制できて、タッチダウン軸受１０の寿命を長くすることができる。
【００５５】
また、上記実施形態のターボ分子ポンプによれば、回転軸３を主に支持しない部分（薄肉部７１）の肉厚が、回転軸３を主に支持する部分（厚肉部７０）の肉厚よりも薄くなっているから、肉厚が厚肉部７０の肉厚であって、かつ、一定である場合よりも、質量を小さくすることができる。
【００５６】
したがって、タッチダウン時において、内輪３２の回転軸３に対する追随性を良好なものにすることができて、より速い時間で、内輪３２の回転速度を、回転軸３の回転速度に近接する速度にすることができる。したがって、回転軸３と内輪３２との動摩擦に起因する内輪３２の摩耗を抑制できると共に、上記動摩擦に起因する発熱による内輪３２の焼付きを抑制できて、タッチダウン軸受１０の寿命を長くすることができる。また、内輪３２の材料費を抑制することができる。
【００５７】
また、上記実施形態のターボ分子ポンプによれば、従来と比較して、内輪３２が損傷しにくいから、従来と比較して、タッチダウン軸受１０が、タッチダウンできる回転軸３の回転速度の上限を、大きくすることができる。したがって、回転軸３の回転速度が高い状態で、ラジアル磁気軸受７,８が制御不能な状態になった場合においても、回転軸３、ハウジング２またはモータ４等の損傷を確実に防止することができる。
【００５８】
また、上記実施形態のタッチダウン軸受１０によれば、従来と比較して、寿命を長くすることができる。また、従来と比較して、タッチダウンできる回転軸３の回転速度の上限を大きくすることができる。
【００５９】
また、上記実施形態のタッチダウン軸受１０によれば、内輪３２の外周面および内周面が、軌道溝５２以外の部分において、加工し易い円筒形状であるから、内輪３２に、厚肉部７０および薄肉部７１を簡単安価に形成することができる。
【００６０】
尚、上記第１実施形態のタッチダウン軸受１０は、外輪３１および内輪３２が深溝型の軌道溝５１,５２を有していた。しかしながら、この発明では、外輪および内輪は、深溝型の軌道溝でなくて、アンギュラ型の軌道溝を有していても良い。この場合、タッチダウン軸受で大きな量のアキシアル荷重を負荷することができて、好ましい。
【００６１】
また、上記第１実施形態のタッチダウン軸受１０では、タッチダウン軸受１０が保持器を有さない総玉型の玉軸受であったが、この発明では、玉は、保持器によって保持されていても良い。
【００６２】
また、上記第１実施形態のタッチダウン軸受１０では、転動体が、玉であったが、この発明では、転動体は、円筒ころ等、玉以外の転動体であっても良い。
【００６３】
また、上記第１実施形態のタッチダウン軸受１０では、強磁性体材料からなる玉３３を使用したが、この発明では、玉として、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）等のセラミックス製の非磁性体材料からなる玉を使用しても良い。セラミックス製の玉を使用した場合、玉の耐久性を向上させることができる。また、この発明では、内外輪および玉の材料が全てステンレス鋼であっても良く、この場合、玉軸受のコストを格段に低減することができる。
【００６４】
また、上記第１実施形態のタッチダウン軸受１０では、外輪３１の径方向の断面において、内輪が、円形の内縁７５と、この内縁７５に非同心の外縁７６とを有していた。しかしながら、この発明では、第１軌道輪の径方向の断面において、第２軌道輪が、薄肉部と厚肉部とを有していれば、第２軌道輪は、如何なる形状であっても良い。例えば、外輪が、ハウジングの内周円筒面に固定されている場合では、第１軌道輪としての外輪の径方向の断面において、第２軌道輪としての内輪が、円形の外縁と、楕円形の内縁とを有し、上記内縁の二つの焦点を結ぶ線分の中点に、外縁の中心が位置するような形状であっても良い。この場合、薄肉部が、２箇所存在し、厚肉部が、２箇所存在することになるのは勿論である。
【００６５】
また、上記第１実施形態のターボ分子ポンプでは、タッチダウン軸受装置１０が、ハウジング２の内周面に固定された。しかしながら、この発明では、タッチダウン軸受装置は、回転軸に固定されても良い。この場合、第１軌道輪としての内輪が、回転軸の外周円筒面に固定されることになり、第２軌道輪としての外輪を、ハウジングに接触させることにより、回転軸をハウジングに対して支持することになる。尚、この場合、内輪の径方向の肉厚が、周方向の位置によらず一定である一方、外輪の径方向（正確には、内輪の径方向）の肉厚が、周方向の位置によって変動することは、言うまでもない。
【００６６】
なお、上記第１実施形態のターボ分子ポンプでは、アンギュラ玉軸受１１,１２は、内輪内径面と内輪軌道面とが略同心で、外輪外径面と外輪軌道面とが略同心の通常のアンギュラ玉軸受を２個使用し、アンギュラ玉軸受１１のアキシアル荷重を負荷できる軸方向とアンギュラ玉軸受１２のアキシアル荷重を負荷できる軸方向とが逆向きになるよう配設され、回転軸３とアンギュラ玉軸受１１,１２の内輪内径面との距離は略一定となっているが、アンギュラ玉軸受１１,１２の少なくとも一方の内輪に厚肉部と薄肉部とを形成しても良い。アンギュラ玉軸受１１,１２の内輪の周方向の位置が互いに固定される場合には、両方の内輪に厚肉部と薄肉部とを形成し、回転軸３との距離がアンギュラ玉軸受１１,１２の両方の内輪で変化するようにしても良い。また、アンギュラ玉軸受１１,１２の内輪の周方向の位置が互いに固定されない場合には、いずれか一方の内輪に厚肉部と薄肉部とを形成すれば良い。
【００６７】
アンギュラ玉軸受１１,１２の少なくとも一方の内輪に厚肉部と薄肉部とを形成する場合には、厚肉部７０と薄肉部７１とを有するタッチダウン軸受１０の代わりに、内輪内径面と内輪軌道面とが略同心で、外輪外径面と外輪軌道面とが略同心の通常の深溝玉軸受を使用することが望ましく、また、厚肉部７０と薄肉部７１とを有するタッチダウン軸受１０を使用する場合には、アンギュラ玉軸受１１,１２は、内輪内径面と内輪軌道面とが略同心で、外輪外径面と外輪軌道面とが略同心の通常のアンギュラ玉軸受を使用することが好ましい。例えば、すべての内輪に厚肉部と薄肉部とを形成すると、回転軸３と接触したときに、それぞれの内輪の厚肉部と薄肉部との周方向位置が異なる場合があり、回転軸３の挙動が不安定になる。
【００６８】
図４は、本発明の第２実施形態のターボ分子ポンプの部分模式断面図である。
【００６９】
このターボ分子ポンプは、ハウジング１０２と、回転軸１０３と、本発明の第２実施形態のタッチダウン軸受装置１１０とを備える。
【００７０】
第２実施形態のターボ分子ポンプでは、本発明のタッチダウン軸受装置１１０が、回転軸１０３の一部を構成する筒状の部分の内周面１１８と、この内周面１１８よりも径方向の内方に位置するハウジング１０２の円柱状の部分１１７の外周円筒面１１９との間に配置されている点が、本発明のタッチダウン軸受装置１０が、ハウジング２の内周円筒面５８と、回転軸３の外周面５９との間に配置されている第１実施形態のターボ分子ポンプ１０と異なる。
【００７１】
第２実施形態のターボ分子ポンプでは、第１実施形態のターボ分子ポンプと共通の作用効果および変形例については説明を省略することにし、第１実施形態のターボ分子ポンプと異なる作用効果および構成についてのみ説明を行うことにする。
【００７２】
タッチダウン軸受装置１１０は、第１軌道輪としての内輪１３１、第２軌道輪としての外輪１３３、および、転動体としての複数の玉１３４を有する。上記外輪１３３は、厚肉部１７０と、薄肉部１７１を有する。また、上記複数の玉１３４は、内輪１３１の軌道溝１５１と、外輪１３３の軌道溝１５２との間に、周方向に互いに間隔をおいて配置されている。
【００７３】
図４に示すように、第２実施形態では、薄肉部１７１の外周面が、厚肉部１７０の外周面の径方向の内方に位置することになる。したがって、タッチダウン時において、回転軸１０３が、薄肉部１７１に接触することはなく、必ず厚肉部１７０に接触することになる。
【００７４】
上記第２実施形態のターボ分子ポンプによれば、タッチダウン軸受装置１１０が、回転軸１０３の外周面１９０よりも径方向の内方に位置しているから、ターボ分子ポンプを小型化することができる。
【００７５】
尚、上記第１および第２実施形態では、本発明のタッチダウン軸受装置１０,１１０を、ターボ分子ポンプに搭載した。しかしながら、本発明のタッチダウン軸受装置を、ターボ分子ポンプではなくて、単なる真空ポンプに搭載しても良いことは、言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の第１実施形態のターボ分子ポンプの軸方向の断面図である。
【図２】図１におけるタッチダウン軸受近傍の模式断面図である。
【図３】第１実施形態のタッチダウン軸受において、外輪の径方向の断面における内輪を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態のターボ分子ポンプの部分模式断面図である。
【符号の説明】
【００７７】
１  ターボ分子ポンプ本体
２,１０２  ハウジング
３,１０３  回転軸
４  モータ
６  アキシアル磁気軸受
７  第１ラジアル磁気軸受
８  第２ラジアル磁気軸受
１０,１１０  タッチダウン軸受
３１,１３３  外輪
３２,１３１  内輪
３３,１３４  玉
５８  内周円筒面
５９  外周面
７０,１７０  厚肉部
７１,１７１  薄肉部
１１８  内周面
１１９  外周円筒面
【図１】
2008208943.tif 000003
【図２】
2008208943.tif 000004
【図３】
2008208943.tif 000005
【図４】
2008208943.tif 000006