(57)【要約】      （修正有）【課題】非磁性体からなる転動体を備えた保護ベアリングにおいて、磁化された内輪の連れ回りを抑制すること。【解決手段】内輪41及び外輪42は、磁性体の部材により形成され、転動体43は、非磁性体により形成されている。磁気誘導体44は、磁性材により形成された部材であり、磁化された内輪の磁気を、内輪と外輪を通る閉磁路へ誘導する磁気誘導機能を備える。磁気誘導部44bは、軸受固定部44aの内周縁部から、軸受固定部の延長方向及び軸方向に張り出した部位から構成され、より磁気抵抗が小さくなるように外輪と接触されている。保護ベアリングの内輪と磁気誘導部との隙間の間隔βは、内輪の内周面とシャフト7の外周壁面との隙間の間隔αと比較して十分に小さくなるように構成されている。このように、間隔β＜間隔αとなるように磁気誘導体を設けることにより、より多くの磁束を拾い、内輪と外輪を通る閉磁路へ誘導することができる。【選択図】図２
2008038935.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを構成する永久磁石が配設された回転軸を非接触で支持する軸受装置であって、
非磁性体からなる転動体と、前記転動体の軌道を形成する、磁性体からなる内輪及び外輪と、を有する、停止時及び異常時に前記回転軸を支持する保護軸受を備え、
前記保護軸受は、前記内輪の回転トルクを摩擦トルクより小さくする磁気誘導構造を有することを特徴とする軸受装置。
【請求項２】
前記磁気誘導構造は、前記内輪の磁気を前記外輪へ誘導する、磁性体の部材からなる磁気誘導部材からなることを特徴とする請求項１記載の軸受装置。
【請求項３】
前記磁気誘導部材は、前記内輪と所定の間隔βを介して配設され、
前記間隔βは、前記回転軸と前記内輪との間隔αより小さいことを特徴とする請求項２記載の軸受装置。
【請求項４】
前記磁気誘導構造は、前記内輪と前記外輪との間隔γを、前記回転軸と前記内輪との間隔αより小さく構成したことを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３記載の軸受装置。
【請求項５】
前記転動体は、セラミックス部材からなることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４記載の軸受装置。
【請求項６】
前記回転軸は、磁気力または動圧力により支持されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１の請求項に記載の軸受装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１の請求項に記載の軸受装置を有することを特徴とするターボ分子ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸を非接触で支持する軸受装置、及びターボ分子ポンプに関し、特に、タッチダウン時にバックアップする保護ベアリング（補助軸受）を備えた軸受装置、及びターボ分子ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
動圧軸受装置や磁気軸受装置など、回転軸を非接触で支持する軸受装置では、装置の剛性を大きく（高く）取ることが構造上困難である。
そのため、このような非接触軸受装置には、地震の衝撃などの外乱が加えられた場合や制御システムの異常時のための、危急用（保護用）の保護ベアリング（タッチダウンベアリング）が設けられている。
そして、非接触で回転軸を保持できない状態となった場合には、この保護ベアリングでバックアップするように構成されている。
なお、保護ベアリングは、例えば、玉軸受やころ軸受などの転がり軸受によって構成されている。
【０００３】
回転軸が非接触で支持されている間、保護ベアリング（補助軸受）には、荷重が加わらないため、保護ベアリングの内輪（回転軸との接触輪）は、停止している。
しかし、軸受装置が非接触で回転軸を保持できない状態となった場合、即ち、保護ベアリングが機能する場合、保護ベアリングの内輪は、回転軸と接触して定格回転数付近（ロータの回転数）まで急加速される。
そのため、保護ベアリングの転動体（玉、ころ）は、セラミックス製の部材など軽量で回転トルクの小さいものが用いられる。
【０００４】
ところで、このような非接触軸受を利用したものに、固定翼と高速回転する回転翼との作用により気体を排気するターボ分子ポンプがある。
ターボ分子ポンプでは、回転翼を高速回転させるために高周波モータを用いている。そのため、回転軸には、高周波モータを構成する永久磁石が埋設されている。
このようなターボ分子ポンプを組み立てる場合、一般に、端部に保護ベアリングが配設されている筒状の固定部に、回転軸を挿通させる。
そのため、回転軸に埋設されている永久磁石が、保護ベアリングの内側を通過する際に、保護ベアリングの軌道輪（内輪、外輪）が磁化される。
【０００５】
図９は、従来の保護ベアリングにおける、軌道輪が磁化された状態を示す図である。なお、図９（ａ）は、保護ベアリングのラジアル方向（径方向）の断面を示し、図９（ｂ）は、アキシャル方向（軸方向）の断面を示す。
保護ベアリングの軌道輪が磁化された場合、図９に示すように、内輪１０１と回転軸１０４を通る閉磁路（太線）と、内輪１０１と外輪１０２を通る閉磁路（破線）、即ち、磁気回路が形成される。
ただし、転動体１０３は、非磁性体の部材（例えば、セラミックス部材）により構成されているため、内輪１０１と外輪１０２の間は、内輪１０１と回転軸１０４の間と同様に、エアギャップとして機能する。
そのため、磁気回路における磁束密度は、内輪１０１と回転軸１０４を通る閉磁路（太線）の方が、内輪１０１と外輪１０２を通る閉磁路（破線）よりも大きい（高い）。
【０００６】
保護ベアリングの軌道輪が磁化された場合、このような回転軸１０４との相互作用により、回転軸１０４が非接触で支持されている間であっても、保護ベアリングの内輪１０３が回転軸１０４の回転に伴って、回転して（連れ回って）しまう。
詳しくは、軌道輪（内輪１０１）の磁気によって、回転軸１０４の内部に誘導電流が発生する。これにより、回転軸１０４で発生する磁力と引き合うことにより、保護ベアリングの内輪１０１が回転してしまう。
【０００７】
このような内輪１０１の連れ回りが生じると、保護ベアリングの寿命が低下するおそれがあった。また、内輪１０１の連れ回りが生じると、内輪１０１の回転による騒音や振動が問題となるおそれがあった。
そこで従来、このような非磁性体の転動体を用いた保護ベアリングにおける、軌道輪の連れ回りを防止する方法が下記の特許文献に提案されている。
【特許文献１】特開２００２−５４５９３公報
【０００８】
特許文献１には、タッチダウン軸受（保護ベアリング）の内輪を、残留磁束密度の低い材質によって形成し、内輪が磁化されることを抑制する技術が提案されている。
詳しくは、タッチダウンベアリングの内輪を、固容体状態で形成されたオーステナイト系ステンレス鋼などの非磁性部材で形成することにより、タッチダウン軸受の内輪が磁化されることを抑制する技術が提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１で提案されているように、内輪を非磁性部材で構成した場合、非磁性体の部材は、剛性が低いため、保護ベアリング（タッチダウンベアリング）の強度（剛性）を十分に保持することが困難であった。
そこで本発明は、十分な剛性を保持しつつ、内輪の連れ回りを適切に抑制することができる保護軸受を備えた軸受装置、及びターボ分子ポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１記載の発明では、モータを構成する永久磁石が配設された回転軸を非接触で支持する軸受装置であって、非磁性体からなる転動体と、前記転動体の軌道を形成する、磁性体からなる内輪及び外輪と、を有する、停止時及び異常時に前記回転軸を支持する保護軸受を備え、前記保護軸受は、前記内輪の回転トルクを摩擦トルクより小さくする磁気誘導構造を有することにより前記目的を達成する。
なお、内輪の回転トルクは、例えば、回転軸の回転に伴って連れ回る牽引トルクを示す。
また、請求項１では、例えば、前記内輪と前記外輪との間の磁気抵抗は、前記内輪と前記回転軸との間の磁気抵抗より小さいことが好ましい。
請求項２記載の発明では、請求項１記載の軸受装置において、前記磁気誘導構造は、前記内輪の磁気を前記外輪へ誘導する、磁性体の部材からなる磁気誘導部材からなることを特徴とする。
請求項３記載の発明では、請求項２記載の軸受装置において、前記磁気誘導部材は、前記内輪と所定の間隔βを介して配設され、前記間隔βは、前記回転軸と前記内輪との間隔αより小さいことを特徴とする。
請求項４記載の発明では、請求項１、請求項２または請求項３記載の軸受装置において、前記磁気誘導構造は、前記内輪と前記外輪との間隔γを、前記回転軸と前記内輪との間隔αより小さく構成したことを特徴とする。
請求項５記載の発明では、請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４記載の軸受装置において、前記転動体は、セラミックス部材からなることを特徴とする。
請求項６記載の発明では、請求項１から請求項５のいずれか１の請求項に記載の軸受装置において、前記回転軸は、磁気力または動圧力により支持されていることを特徴とする。
請求項７記載の発明では、請求項１から請求項６のいずれか１の請求項に記載の軸受装置を有することを特徴とするターボ分子ポンプ。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、保護軸受におけるの内輪の回転トルクを摩擦トルクより小さくする磁気誘導構造を備えることにより、内輪の連れ回りを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図１〜図８を参照して詳細に説明する。
本実施の形態では、保護ベアリングを有する非接触軸受装置を用いた装置として、磁気軸受装置を備えたターボ分子ポンプを用いて説明する。
なお、本実施の形態では、ターボ分子ポンプの一例として、ターボ分子ポンプ部Ｔとねじ溝ポンプ部Ｓを有する複合型ターボ分子ポンプを用いて説明する。
【００１３】
図１は、本実施の形態に係るターボ分子ポンプ１の概略構成を示した図である。なお、図１は、ターボ分子ポンプ１における軸線方向の断面を示している。このターボ分子ポンプは、例えば半導体製造装置内に設置され、真空チャンバからプロセスガスの排気を行う際に用いられる。
ターボ分子ポンプ１の外装体を構成するケーシング２は略円筒状の形状をしており、ケーシング２の下部（排気口６側）に設けられたベース３と共にターボ分子ポンプ１の筐体を構成している。そして、この筐体の内部には、ターボ分子ポンプ１に排気機能を発揮させる構造物、即ち気体移送機構が配設されている。
【００１４】
この気体移送機構は、大きく分けて回転自在に軸支された回転部と、筐体に対して固定された固定部から構成されている。
ケーシング２の端部には、ターボ分子ポンプ１へ気体を導入するための吸気口４が形成されている。また、ケーシング２の吸気口４側の端面には、外周側へ張り出したフランジ部５が形成されている。
また、ベース３には、ターボ分子ポンプ１から気体を排気するための、即ち半導体製造装置からのプロセスガス等を排出する排気口６が形成されている。
【００１５】
回転部は、回転軸であるシャフト７、このシャフト７に配設された断面略逆Ｕ字状のロータ本体８、ロータ本体８に設けられた回転翼９、排気口６側（ねじ溝ポンプ部Ｓ）に設けられた円筒部材１０などから構成されている。
ロータ本体８は、シャフト７の上部にボルト２３で固定されている。また、円筒部材１０は、ロータ本体８の延長上に形成され、ロータ本体８の回転軸線と同心の円筒形状をした部材からなる。
ロータ本体８の外周には、回転翼９が配設され、この回転翼９は、シャフト７の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜してシャフト７から放射状に伸びたブレード（羽根）からなる。
【００１６】
シャフト７の軸線方向中程には、シャフト７を高速回転させるためのモータ部１１が設けられている。モータ部１１は、ＤＣブラシレスモータ（高周波モータ）であり、次のように構成されている。
モータ部１１は、シャフト７に埋設された永久磁石１１１を備えている。この永久磁石１１１は、例えば、シャフト７の周りにＮ極とＳ極が１８０°ごとに配置されるように固定されている。
また、モータ部１１は、この永久磁石の周囲にシャフト７から所定のクリアランスを経て配設された電磁石１１２を備えている。ここでは、６個の電磁石が６０°ごとにシャフト７の軸線に対して対称的に対向するように配置されている。
【００１７】
ターボ分子ポンプ１は、コネクタ及びケーブルを介して制御装置７０に接続されている。そして、この制御装置７０によってシャフト７の回転が持続するように、電磁石１１２の電流を次々に切り替える。
即ち、制御装置７０は、６個の電磁石１１２の励磁電流を切り替えることによりシャフト７に固定された永久磁石１１１の周りに回転磁界を生成し、永久磁石１１１をこの回転磁界に追従させることによりシャフト７を回転させる。
【００１８】
シャフト７のモータ部１１に対して吸気口４側、及び排気口６側には、シャフト７をラジアル方向（半径方向）に軸支するための磁気軸受１２、１３が設けられている。
また、シャフト７の下端（排気口側端）には、シャフト７をスラスト方向（軸線方向）に軸支するための磁気軸受１４が設けられている。
これらの磁気軸受１２〜１４は、いわゆる５軸制御型の磁気軸受を構成している。
シャフト７は、磁気軸受１２、１３によってラジアル方向（シャフト７の径方向）に非接触で支持され、磁気軸受１４によってスラスト方向（シャフト７の軸方向）に非接触で支持されている。
また、磁気軸受１２〜１４の近傍には、それぞれシャフト７の変位を検出する変位センサ１５〜１７が設けられている。
【００１９】
磁気軸受１２には、４個の電磁石がシャフト７の周囲に９０°ごとに対向するように配置されている。シャフト７は、高透磁率材（鉄など）により形成され、これらの電磁石の磁力により吸引されるようになっている。
変位センサ１５は、シャフト７のラジアル方向の変位を所定の時間間隔でサンプリングして検出する。
【００２０】
そして制御装置７０は、変位センサ１５からの変位信号によってシャフト７がラジアル方向に所定の位置から変位したことを検出すると、磁気軸受１２における各電磁石の磁力を調節してシャフト７を所定の位置に戻すように動作する。この電磁石の磁力の調節は、各電磁石の励磁電流をフィードバック制御することにより行われる。
制御装置７０は、変位センサ１５の信号に基づいて磁気軸受１２をフィードバック制御し、これによってシャフト７は、磁気軸受１２において電磁石から所定のクリアランスを隔ててラジアル方向に磁気浮上し、空間中に非接触で保持される。
【００２１】
磁気軸受１３の構成と作用は、磁気軸受１２と同様である。制御装置７０は、変位センサ１６の信号に基づいて磁気軸受１３をフィードバック制御し、これによってシャフト７は、磁気軸受１３でラジアル方向に磁気浮上し、空間中に非接触で保持される。
このように、シャフト７は、磁気軸受１２、１３の作用により、ラジアル方向に所定の位置で保持される。
【００２２】
また、磁気軸受１４は、円板状の金属ディスク１８、電磁石１９、２０を備え、シャフト７をスラスト方向に保持する。
金属ディスク１８は、鉄などの高透磁率材で構成されており、その中心においてシャフト７に垂直に固定されている。この金属ディスク１８を挟み、かつ対向するように電磁石１９、２０が配置されている。電磁石１９は、磁力により金属ディスク１８を上方に吸引し、電磁石２０は、金属ディスク１８を下方に吸引する。
制御装置７０は、この電磁石１９、２０が金属ディスク１８に及ぼす磁力を適当に調節し、シャフト７をスラスト方向に磁気浮上させ、空間に非接触で保持するようになっている。
【００２３】
さらにシャフト７の下端部に対向して変位センサ１７が配設されている。この変位センサ１７は、シャフト７のスラスト方向の変位をサンプリングして検出し、これを制御装置７０に送信する。制御装置７０は、変位センサ１７から受信した変位検出信号によりシャフト７のスラスト方向の変位を検出する。
シャフト７がスラスト方向のどちらかに移動して所定の位置から変位した場合、制御装置７０は、この変位を修正するように電磁石１９、２０の励磁電流をフィードバック制御して磁力を調節し、シャフト７を所定の位置に戻すように動作する。制御装置７０は、このフィードバック制御を連続的に行う。これにより、シャフト７はスラスト方向に所定の位置で磁気浮上し、保持される。
以上に説明したように、シャフト７は、磁気軸受１２、１３によりラジアル方向に保持され、磁気軸受１４によりスラスト方向に保持されるため、シャフト７の軸線周りに回転するようになっている。
【００２４】
次に、気体移送機構を構成する固定部について説明する。
固定部は、吸気口４側（ターボ分子ポンプ部Ｔ）に設けられた固定翼３０、排気口６側（ねじ溝式ポンプ部Ｓ）に設けられたねじ溝スペーサ３１、ステータコラム３４などから構成されている。
固定翼３０は、シャフト７の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜してケーシング２の内周面からシャフト７に向かって伸びたブレードから構成されている。
ターボ分子ポンプ部Ｔでは、これら固定翼３０が軸線方向に、回転翼９と互い違いに複数段形成されている。各段の固定翼３０は、円筒形状をしたスペーサ３３により互いに隔てられている。
【００２５】
ねじ溝スペーサ３１は、内周面にらせん溝３２が形成された円柱部材である。ねじ溝スペーサ３１の内周面は、所定の間隙を隔てて円筒部材１０の外周面に対面するようになっている。
ねじ溝スペーサ３１に形成されたらせん溝３２の方向は、らせん溝３２内を回転部の回転方向にガスが輸送された場合、排気口６に向かう方向である。らせん溝３２の深さは排気口６に近づくにつれ浅くなるようになっている。そして、らせん溝３２を輸送されるガスは排気口６に近づくにつれて圧縮されるようになっている。
ベース３は、ケーシング２と共にターボ分子ポンプ１の外装体を構成している。ベース３のラジアル方向中央には、ロータの回転軸線と同心に円筒形状を有するステータコラム３４が、吸気口４方向に取り付けられている。
【００２６】
ターボ分子ポンプ１は、ケーシング２の内部における変位センサ１５の吸気口４側に、総玉タイプの深溝玉軸受により構成された保護ベアリング（補助軸受）４０が設けられている。
なお、保護ベアリング４０の詳細については後述する。
また、変位センサ１６の排気口６側には、斜接方向を互いに逆向きに組み合わせた一対のアンギュラ玉軸受により構成された保護ベアリング５０が設けられている。
これらの保護ベアリング４０、５０は、シャフト７の停止時及び制御異常時等にシャフト７と各磁気軸受１２、１３、１４とが接触して損傷することから保護するための転がり軸受（タッチダウン軸受）である。
【００２７】
シャフト７の外周面と保護ベアリング４０、５０の内周面との間には、シャフト７と各磁気軸受１２、１３、１４との間の隙間よりも若干小さい隙間が介在している。
これにより、シャフト７が磁気軸受１２、１３、１４により磁気浮上状態で回転支持されている状態において、シャフト７は、各保護ベアリング４０、５０に対して非接触状態を保つ。一方、シャフト７の停止時、あるいは外力の作用等による制御異常時には、シャフト７が各磁気軸受１２、１３、１４に接触する前に保護ベアリング４０、５０に接触して回転支持される。
【００２８】
ここで、このように構成されるターボ分子ポンプ１におけるシャフト７の組み立て（組み付け）方法について簡単に説明する。
本実施の形態に係るターボ分子ポンプ１では、シャフト７にボルト２３を用いてロータ本体８を固定する。なお、シャフト７には、予めモータ部１１（高周波モータ）を構成する永久磁石１１１が埋設されている。
【００２９】
一方、固定部側では、ベース３にボルト２５を用いて円筒状のステータコラム３４を固定する。
なお、ステータコラム３４における吸気口４側の端部近傍の内周面には、保護ベアリング４０が固着されている。
そして、ロータ本体８が固着されたシャフト７を、吸気口４方向からステータコラム３４に挿入（挿通）した後、排気口６方向から金属ディスク１８（磁気軸受１４）をシャフト７に装着し（取り付け）、回転部を固定部に組み付ける。
【００３０】
このようにして回転部を固定部に組み付ける際に、即ち、シャフト７をステータコラム３４に組み付ける際に、シャフト７に埋設された永久磁石１１１の磁界によって、保護ベアリング４０が磁化される。即ち、保護ベアリング４０に磁場が残留する。
本実施の形態では、このようにして保護ベアリング４０が磁化された場合であっても、従来のような、生成される残留磁場によって形成される磁気回路の作用による、保護ベアリング４０がシャフト７の回転に伴って回転する連れ回り現象を抑制する磁気誘導構造（磁気誘導機構）が設けられている。
【００３１】
ここで、保護ベアリング４０の連れ回り現象を抑制する磁気誘導構造について説明する。
図２（ａ）は、磁気誘導構造の構成を示した図であり、図２（ｂ）は、（ａ）の破線部に示す領域の拡大図を示す。なお、図２では、説明の煩雑化を避けるため、シャフト７に固着されているロータ本体８等の記載は省略する。
本実施の形態に係るターボ分子ポンプ１は、図２に示すように、内輪４１、外輪４２、転動体４３からなる保護ベアリング４０、及び磁気誘導体４４を備えている。
内輪４１及び外輪４２は、保護ベアリング４０における転動体４３が転がる軌道輪（円形軌道）を構成している。
内輪４１及び外輪４２は、磁性体の部材（例えば、マルテンサイト系ステンレス鋼であるＳＵＳ４４０Ｃ部材や、炭素鋼材であるＳＵＪ２など）により形成されている。
【００３２】
転動体４３は、内輪４１と外輪４２との円形軌道の間に配設された玉（ボール）であり、非磁性体であるセラミックス材により形成されている。
このセラミックス製の転動体４３の密度（例えば、Ｓｉ３Ｎ４陶磁器の場合、３．２０ｇ／ｃｍ３）は、軸受鋼の密度（７．８５ｇ／ｃｍ３）よりずっと低いため、高速回転する場合に発生する遠心力を効果的に抑制し、転動体４３の負荷を低減させることができる。
【００３３】
磁気誘導体４４は、磁性材により形成された部材であり、磁化された内輪４１の磁気を、内輪４１と外輪４２を通る閉磁路へ誘導する磁気誘導機能と、保護ベアリング４０（外輪４２）をステータコラム３４に固定する固定機能と、を兼ね備えている。
図に示すように、磁気誘導体４４は、軸受固定部４４ａと、磁気誘導部４４ｂから構成されている。
【００３４】
軸受固定部４４ａは、円環状の板部材からなり、磁気誘導体４４をステータコラム３４へ固定（着装）するためのネジ４５を嵌め込む（押通する）貫通孔４７が複数形成されている。
また、ステータコラム３４の吸気口４側の端面には、ネジ４５を固着するネジ穴４８が設けられている。
そして、ステータコラム３４の吸気口４側端部に設けられた嵌め込み溝４６に外輪４２が配設された保護ベアリング４０は、磁気誘導体４４をネジ４５でネジ穴４８に固定することにより、吸気口４側から押さえ付けられ固定される。
【００３５】
磁気誘導部４４ｂは、軸受固定部４４ａの内周縁部から、軸受固定部４４ａの延長方向（半径方向）及び軸方向に張り出した（突出した）部位から構成されている。
磁気誘導部４４ｂにおける軸方向（排気口６方向）に突出した部位は、保護ベアリング４０の内輪４１と外輪４２との間に配設され、その外周面と外輪４２の内周面に対して、より磁気抵抗が小さくなるように、接触（密着）されている。
このように、磁気誘導体４４と外輪４２を接触させることにより、より多くの磁束を拾い、内輪４１と外輪４２を通る閉磁路（太線）へ誘導させることができる。なお、この内輪４１と外輪４２を通る閉磁路（太線）を誘導磁路とする。
【００３６】
また、図２（ｂ）に示すように、保護ベアリング４０の内輪４１と磁気誘導部４４ｂとの隙間の間隔βは、内輪４１の内周面とシャフト７の外周壁面との隙間の間隔αと比較して十分に小さく（狭く）なるように構成されている。
なお、間隔βは、磁気誘導部４４ｂにおける半径方向に突出した部位と、内輪４１の吸気口４側端面との間の空隙の距離、及び、磁気誘導部４４ｂにおける軸方向に突出した部位と、内輪４１の内周壁面との間の空隙の距離を示す。
このように、間隔β＜間隔αとなるように磁気誘導体４４を設けることにより、より多くの磁束を拾い、内輪４１と外輪４２を通る閉磁路（太線）へ誘導することができる。
【００３７】
次に、このように構成される保護ベアリング４０がターボ分子ポンプ１の組み立て（組み付け）時に永久磁石１１１により磁化された場合の状態について説明する。
図３は、本実施の形態に係る保護ベアリング４０が磁化された状態を示す図である。
なお、図３（ａ）は、保護ベアリング４０のラジアル方向（径方向）の断面を示し、図３（ｂ）は、アキシャル方向（軸方向）の断面を示す。
上述したように、保護ベアリング４０が磁化されると、図３に示すように、内輪４１とシャフト７を通る閉磁路（破線）と、内輪４１と外輪４２を通る閉磁路（太線）、即ち、２系統の磁気回路が形成される。
【００３８】
本実施の形態に係るターボ分子ポンプ１では、図２に示すように、磁化された内輪４１の磁気を外輪４２へ誘導する磁気誘導体４４を設けることにより、内輪４１と外輪４２を通る閉磁路におけるエアギャップの間隔βが、従来（図９に示す）のエアギャップの間隔（内輪１０１と外輪１０３の間隔）より小さくなる。即ち、内輪４１と外輪４２を通る閉磁路における磁気抵抗率が小さくなる。
そのため、内輪４１とシャフト７を通る閉磁路（破線）よりも、内輪４１と外輪４２を通る閉磁路（太線）の磁束密度（単位面積あたりの磁束線の数）の方が大きく（高く）なる。
従って、磁気誘導体４４を設けることにより、磁束を内輪４１と外輪４２を通る閉磁路（太線）に誘導することにより、シャフト７側に洩れる磁束を低減させることができる。
【００３９】
これにより、シャフト７に生じる誘導電流を小さくすることができるため、ターボ分子ポンプ１の定常運転時、即ち、シャフト７が磁気軸受１２、１３、１４により非接触で支持されている間は、
（保護ベアリング４０の内輪４１の回転トルク）＜（保護ベアリング４０の摩擦トルク）
の関係が成立する。なお、保護ベアリング４０の摩擦トルクには、転動体４３の転がり摩擦力の成分が含まれる。
即ち、保護ベアリング４０の内輪４１を回転させる力より、内輪４１を制動する力が大きくなるため、シャフト７の回転に伴う内輪４１の連れ回りを抑制することができる。
【００４０】
上述したように本実施の形態によれば、磁化された保護ベアリング４０の磁気を誘導する磁気誘導構造を設けることにより、ターボ分子ポンプ１の定常運転時における保護ベアリング４０の連れ回りを抑制することができるため、保護ベアリング４０の磨耗率（磨耗速度）を低減することができる。これにより、保護ベアリング４０の長寿命化を図ることができる。
本実施の形態によれば、保護ベアリング４０の連れ回りを抑制することができるため、保護ベアリング４０の回転により生じる騒音（異音）、振動を低減することができる。
また、本実施の形態によれば、シャフト７側に洩れる磁束が低減するため、ジュール熱によるシャフト７の温度上昇を防止することができる。
【００４１】
また、本実施の形態によれば、図３に示すように、磁気誘導体４４を介して磁束を誘導することにより、内輪４１と外輪４２を通る閉磁路（太線）を形成するように、内輪４１の回転を制動する力（トルク）が作用する。
そのため、タッチダウン状態（外乱が加えられた場合や制御システムの異常時）が解消された後、即ち、磁気軸受１２、１３、１４による非接触でのシャフト７の回転支持が再開された場合に、内輪４１の回転をより短い時間に（より速やかに）停止させることができる。
従って、内輪４１を空回転させる時間（期間）の短縮化を図ることができるため、保護ベアリング４０の磨耗率（磨耗速度）を低減することができる。これにより、保護ベアリング４０の長寿命化を図ることができる。
【００４２】
なお、タッチダウン時（シャフト７の停止時及び制御異常時）には、保護ベアリング４０における内輪４１と外輪４２との間に、交流磁界がかかる（作用する）。
そのため、保護ベアリング４０を構成する内輪４１、外輪４２、磁気誘導体４４を形成する磁性材料は、ヒステリシス曲線（Ｂ−Ｈ曲線）の矩形性（長方形性）を示す度合い（矩形比）が小さいものを選択することが好ましい。
具体的には、磁性軟鉄、３％珪素鉄、快削珪素鉄などが好ましい。
【００４３】
なお、上述した保護ベアリング４０の連れ回りを抑制する磁気誘導構造は、図２に示すような磁気誘導体４４を保護ベアリング４０に設けたものに限定されるものではない。
磁気誘導構造は、磁化された内輪４１に生成される残留磁場によって形成される磁気回路のシャフト７への影響を抑制することが可能な構造、即ち、図３（ａ）において破線で示される、内輪４１とシャフト７を通る閉磁路（磁気回路）における磁束密度の低減化が可能な構造であればよい。
続いて、上述した保護ベアリング４０の連れ回りを抑制する磁気誘導構造の変形例について説明する。
【００４４】
（第１の変形例）
図４は、磁気誘導構造の第１の変形例の構成を示した図である。
なお、ここでは、上述した実施形態に示すターボ分子ポンプ１と同様の構成を有する部位には同じ符号を付して説明を省略し、異なる構成について説明する。
第１の変形例に示す磁気誘導構造は、図４に示すように、内輪４１、外輪４２、転動体４３からなる保護ベアリング４０、軸受固定部材５１及び磁気誘導体５２を備えている。
内輪４１及び外輪４２は、保護ベアリング４０における転動体４３が転がる軌道輪（円形軌道）を構成している。
内輪４１及び外輪４２は、磁性体の部材により形成されている。
転動体４３は、内輪４１と外輪４２との円形軌道の間に配設された玉（ボール）であり、非磁性体であるセラミックス材により形成されている。
【００４５】
軸受固定部材５１は、円環状の板部材からなり、保護ベアリング４０をステータコラム３４へ固定（着装）するためのネジ４５を嵌め込む（押通する）貫通孔４７が複数形成されている。
また、ステータコラム３４の吸気口４側の端面には、ネジ４５を固着するネジ穴４８が設けられている。
そして、ステータコラム３４の吸気口４側端部に設けられた嵌め込み溝４６に磁気誘導体４９を介して外輪４２が配設された保護ベアリング４０は、軸受固定部材５１をネジ４５でネジ穴４８に固定することにより、吸気口４側から押さえ付けられ固定される。
【００４６】
磁気誘導体５２は、磁化された内輪４１の磁気を、内輪４１と外輪４２を通る閉磁路へ誘導する磁気誘導機能を備えた磁性材により形成された部材であり、軸方向に張り出した（突出した）部位を有する。
磁気誘導体５２における軸方向（吸気口４方向）に突出した部位は、保護ベアリング４０の内輪４１と外輪４２との間に配設され、その外周面と外輪４２の内周面に対して、より磁気抵抗が小さくなるように、接触（密着）されている。
このように、磁気誘導体５２と外輪４２を接触させることにより、より多くの磁束を拾い、内輪４１と外輪４２を通る閉磁路へ誘導させることができる。
【００４７】
また、図４に示すように、保護ベアリング４０の内輪４１と磁気誘導体５２との隙間の間隔は、上述した図２に示す、内輪４１と磁気誘導部４４ｂとの隙間の間隔βと同様、内輪４１の内周面とシャフト７の外周壁面との隙間の間隔と比較して十分に小さく（狭く）なるように構成されている。
このように、磁気誘導体５２を設けることにより、より多くの磁束を拾い、内輪４１と外輪４２を通る閉磁路へ誘導することができる。
なお、保護ベアリング４０が磁化された場合に形成される磁気回路については、上述した図３に示す閉磁路と同様であるため詳細な説明は省略する。
【００４８】
（第２の変形例）
図５は、磁気誘導構造の第２の変形例の構成を示した図である。
なお、ここでは、上述した実施形態（変形例を含む）に示すターボ分子ポンプ１と同様の構成を有する部位には同じ符号を付して説明を省略し、異なる構成について説明する。
第２の変形例に示す磁気誘導構造は、図５に示すように、内輪４１、外輪４２、転動体４３からなる保護ベアリング４０、上部磁気誘導体５３及び下部磁気誘導体５４を備えている。
内輪４１及び外輪４２は、保護ベアリング４０における転動体４３が転がる軌道輪（円形軌道）を構成している。
内輪４１及び外輪４２は、磁性体の部材により形成されている。
転動体４３は、内輪４１と外輪４２との円形軌道の間に配設された玉（ボール）であり、非磁性体であるセラミックス材により形成されている。
【００４９】
上部磁気誘導体５３は、磁性材により形成された部材であり、磁化された内輪４１の磁気を、内輪４１と外輪４２を通る閉磁路へ誘導する磁気誘導機能と、保護ベアリング４０（外輪４２）をステータコラム３４に固定する固定機能と、を兼ね備えている。
上部磁気誘導体５３は、円環状の板部材からなり、保護ベアリング４０をステータコラム３４へ固定（着装）するためのネジ４５を嵌め込む（押通する）貫通孔４７が複数形成されている。
また、ステータコラム３４の吸気口４側の端面には、ネジ４５を固着するネジ穴４８が設けられている。
そして、ステータコラム３４の吸気口４側端部に設けられた嵌め込み溝４６に下部磁気誘導体５４を介して配設された保護ベアリング４０は、軸受固定部材５１をネジ４５でネジ穴４８に固定することにより、吸気口４側から押さえ付けられ固定される。
【００５０】
上部磁気誘導体５３の内周縁部は、保護ベアリング４０をステータコラム３４に固定した際における、内輪４１の内周壁面の近傍まで、内側（軸中心方向）に張り出している。ただし、保護ベアリング４０としての機能を妨げないように、上部磁気誘導体５３の内径は、内輪４１の内径より大きく形成されている。
また、上部磁気誘導体５３における排気口６側の面の一部は、保護ベアリング４０を固定した際に、外輪２における吸気口４側の端面と接触（密着）する。
【００５１】
下部磁気誘導体５４は、磁化された内輪４１の磁気を、内輪４１と外輪４２を通る閉磁路へ誘導する磁気誘導機能を備えた磁性材により形成された部材であり、円環状の板部材からなる。
下部磁気誘導体５４における吸気口４の側面の外周部は、外輪２における排気口６側の端面に対して、より磁気抵抗が小さくなるように、接触（密着）されている。
このように、上部磁気誘導体５３及び下部磁気誘導体５４と、外輪４２とを接触させることにより、より多くの磁束を拾い、内輪４１と外輪４２を通る閉磁路へ誘導させることができる。
【００５２】
また、図５に示すように、上部磁気誘導体５３及び下部磁気誘導体５４と、保護ベアリング４０の内輪４１との隙間の間隔は、上述した図２に示す、内輪４１と磁気誘導部４４ｂとの隙間の間隔βと同様、内輪４１の内周面とシャフト７の外周壁面との隙間の間隔と比較して十分に小さく（狭く）なるように構成されている。
このように、上部磁気誘導体５３及び下部磁気誘導体５４を設けることにより、より多くの磁束を拾い、内輪４１と外輪４２を通る閉磁路へ誘導することができる。
なお、第２の変形例に示す磁気誘導構造を有するターボ分子ポンプ１では、内輪４１と外輪４２を通る閉磁路は、上部磁気誘導体５３を介する磁気回路（閉磁路）と下部磁気誘導体５４を介する磁気回路（閉磁路）から形成される。
【００５３】
（第３の変形例）
図６は、磁気誘導構造の第３の変形例の構成を示した図である。
なお、ここでは、上述した実施形態に示すターボ分子ポンプ１（変形例を含む）と同様の構成を有する部位には同じ符号を付して説明を省略し、異なる構成についてのみ説明する。
第３の変形例では、上述した保護ベアリング４０を変形した保護ベアリング８０によって磁気誘導構造を構成する例について説明する。
第３の変形例に示す磁気誘導構造は、図６に示すように、内輪５５、外輪５６、転動体４３からなる保護ベアリング８０、及び軸受固定部材５１を備えている。
内輪５５及び外輪５３は、保護ベアリング８０における転動体４３が転がる軌道輪（円形軌道）を構成している。
【００５４】
内輪５５及び外輪５６は、磁性体の部材により形成されている。
転動体４３は、内輪５５と外輪５６との円形軌道の間に配設された玉（ボール）であり、非磁性体であるセラミックス材により形成されている。
内輪５５の外周壁面及び外輪５６の内周壁面に形成されている、転動体４３が転がる軌道輪の溝、即ち、転動体４３を嵌め込む溝の深さは、上述した図２に示す保護ベアリング４０（内輪４１、外輪４２）より深く形成されている。
そして、図６に示すように、軌道溝領域を除く内輪５５と外輪５６の対向壁面間の隙間の間隔、即ち、軌道溝領域を除く内輪５５の外周壁面と外輪５６の内周壁面との隙間の間隔γは、上述した図２に示す、内輪４１と磁気誘導部４４ｂとの隙間の間隔βと同様、内輪５５の内周面とシャフト７の外周壁面との隙間の間隔αと比較して十分に小さく（狭く）なるように構成されている。
【００５５】
このように、保護ベアリング８０における内輪５５と外輪５６との間隔（ギャップ）を狭める（小さくする）ことにより、より多くの磁束を拾い、内輪５５と外輪５６を通る閉磁路へ誘導することができる。
なお、第３の変形例に示す磁気誘導構造を有するターボ分子ポンプ１では、内輪５５と外輪５６間の空隙を磁束が通過することにより、内輪５５と外輪５６を通る磁気回路（閉磁路）が形成される。即ち、誘導磁路へ磁束（磁力線）が誘導される。
また、第３の変形例では、図６に示すように、内輪５５と外輪５６の厚みを増すことにより、より誘導磁路の断面積を拡大することができる。これにより、磁束密度の許容限度が増大するため、保護ベアリング８０において磁気飽和を起こしにくくなる。
【００５６】
（第４の変形例）
図７は、磁気誘導構造の第４の変形例の構成を示した図である。
なお、ここでは、上述した実施形態に示すターボ分子ポンプ１（変形例を含む）と同様の構成を有する部位には同じ符号を付して説明を省略し、異なる構成についてのみ説明する。
第４の変形例では、第３の変形例で示した保護ベアリング８０をさらに変形した保護ベアリング８１によって磁気誘導構造を構成する例について説明する。
第４の変形例に示す磁気誘導構造は、図７に示すように、内輪５７、外輪５８、転動体４３からなる保護ベアリング８１、及び軸受固定部材５１を備えている。
【００５７】
内輪５７及び外輪５８は、保護ベアリング８１における転動体４３が転がる軌道輪（円形軌道）を構成している。
内輪５７及び外輪５８は、磁性体の部材により形成されている。
転動体４３は、内輪５７と外輪５８との円形軌道の間に配設された玉（ボール）であり、非磁性体であるセラミックス材により形成されている。
第３の変形例と同様、内輪５７の外周壁面及び外輪５８の内周壁面に形成されている、転動体４３が転がる軌道輪の溝、即ち、転動体４３を嵌め込む溝の深さは、上述した図２に示す保護ベアリング４０（内輪４１、外輪４２）より深く形成されている。
【００５８】
さらに、外輪５８には、外輪５８の吸気口４側端部から内側（軸中心方向）に張り出した（突出した）磁気誘導部５９が設けられている。なお、磁気誘導部５９は、磁性体の部材により外輪５８と一体に形成されている。
磁気誘導部５９は、磁化された内輪５７の磁気を、内輪５７と外輪５８を通る閉磁路へ誘導する磁気誘導機能を有している。
このように、磁気誘導部５９を外輪５８と一体に形成することにより、より多くの磁束を拾い、内輪５７と外輪５８を通る閉磁路へ誘導させることができる。
磁気誘導部５９の内周縁部は、内輪４１の内周壁面の近傍まで、内側（軸中心方向）に張り出している。ただし、保護ベアリング８１としての機能を妨げないように、磁気誘導部５９の内径は、内輪５７の内径より大きく形成されている。
【００５９】
そして、図７に示すように、軌道溝領域を除く内輪５７の外周壁面と外輪５８の内周壁面との隙間の間隔、さらに、磁気誘導部５９と内輪５７との間隔は、上述した図２に示す、内輪４１と磁気誘導部４４ｂとの隙間の間隔βと同様、内輪５７の内周面とシャフト７の外周壁面との隙間の間隔αと比較して十分に小さく（狭く）なるように構成されている。
これにより、より多くの磁束を拾い、内輪５５と外輪５６を通る閉磁路へ誘導することができる。
また、第４の変形例では、磁気誘導部５９を設けることにより、より誘導磁路の断面積を拡大することができる。これにより、さらに磁束密度の許容限度が増大するため、保護ベアリング８１において磁気飽和を起こしにくくなる。
【００６０】
（第５の変形例）
図８は、磁気誘導構造の第５の変形例の構成を示した図である。
なお、ここでは、上述した実施形態に示すターボ分子ポンプ１（変形例を含む）と同様の構成を有する部位には同じ符号を付して説明を省略し、異なる構成について説明する。
第５の変形例では、第３の変形例で示した保護ベアリング８０をさらに変形した保護ベアリング８２及び磁気誘導体６３によって磁気誘導構造を構成する例について説明する。
第５の変形例に示す磁気誘導構造は、図８に示すように、内輪６０、外輪６１、転動体４３からなる保護ベアリング８２、磁気誘導体６３及び軸受固定部材５１を備えている。
【００６１】
内輪６０及び外輪６１は、保護ベアリング８１における転動体４３が転がる軌道輪（円形軌道）を構成している。
内輪５７及び外輪５８は、磁性体の部材により形成されている。
転動体４３は、内輪６０と外輪６１との円形軌道の間に配設された玉（ボール）であり、非磁性体であるセラミックス材により形成されている。
第３の変形例と同様、内輪６０の外周壁面及び外輪６１の内周壁面に形成されている、転動体４３が転がる軌道輪の溝、即ち、転動体４３を嵌め込む溝の深さは、上述した図２に示す保護ベアリング４０（内輪４１、外輪４２）より深く形成されている。
【００６２】
外輪６１には、外輪６１の排気口６側端部から内側（軸中心方向）に張り出した（突出した）磁気誘導部６２が設けられている。なお、磁気誘導部６２は、磁性体の部材により外輪６１と一体に形成されている。
磁気誘導部６２は、磁化された内輪６０の磁気を、内輪６０と外輪６１を通る閉磁路へ誘導する磁気誘導機能を有している。
このように、磁気誘導部６２を外輪６１と一体に形成することにより、より多くの磁束を拾い、内輪６０と外輪６１を通る閉磁路へ誘導させることができる。
【００６３】
また、外輪６１の吸気口４側の端面には、磁性材により形成された円環状の板部材からなる磁気誘導体６３が設けられている。
磁気誘導体６３もまた、磁化された内輪６０の磁気を、内輪６０と外輪６１を通る閉磁路へ誘導する磁気誘導機能を有している。
なお、磁気誘導部６２及び磁気誘導体６３の内周縁部は、内輪６０の内周壁面の近傍まで、内側（軸中心方向）に張り出している。ただし、保護ベアリング８２としての機能を妨げないように、磁気誘導部６２及び磁気誘導体６３の内径は、内輪６０の内径より大きく形成されている。
【００６４】
嵌め込み溝４６に外輪６１が配設された保護ベアリング８２は、磁気誘導体６３を介して、軸受固定部材５１をネジ４５でネジ穴４８に固定することにより、吸気口４側から押さえ付けられ固定される。
磁気誘導体６３と外輪６１を接触させることにより、より多くの磁束を拾い、内輪６０と外輪６１を通る閉磁路へ誘導させることができる。
【００６５】
そして、図８に示すように、軌道溝領域を除く内輪６０の外周壁面と外輪６１の内周壁面との隙間の間隔、磁気誘導部６２及び磁気誘導体６３と内輪６０との間隔は、上述した図２に示す、内輪４１と磁気誘導部４４ｂとの隙間の間隔βと同様、内輪６０の内周面とシャフト７の外周壁面との隙間の間隔αと比較して十分に小さく（狭く）なるように構成されている。
これにより、より多くの磁束を拾い、内輪６０と外輪６１を通る閉磁路へ誘導することができる。
また、第５の変形例では、磁気誘導部６２及び磁気誘導体６３を設けることにより、より誘導磁路の断面積を拡大することができる。これにより、さらに磁束密度の許容限度が増大するため、保護ベアリング８２において磁気飽和を起こしにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本実施の形態に係るターボ分子ポンプの概略構成を示した図である。
【図２】（ａ）は、磁気誘導構造の構成を示した図であり、（ｂ）は、（ａ）の破線部に示す領域の拡大図を示す。
【図３】本実施の形態に係る保護ベアリングが磁化された状態を示す図である。
【図４】磁気誘導構造の第１の変形例の構成を示した図である。
【図５】磁気誘導構造の第２の変形例の構成を示した図である。
【図６】磁気誘導構造の第３の変形例の構成を示した図である。
【図７】磁気誘導構造の第４の変形例の構成を示した図である。
【図８】磁気誘導構造の第５の変形例の構成を示した図である。
【図９】従来の保護ベアリングにおける、軌道輪が磁化された状態を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１    ターボ分子ポンプ
２    ケーシング
３    ベース
４    吸気口
５    フランジ部
６    排気口
７    シャフト
８    ロータ本体
９    回転翼
１０  円筒部材
１１  モータ部
１２〜１４  磁気軸受
１５〜１７  変位センサ
１８  金属ディスク
１９、２０  電磁石
２３  ボルト
２５  ボルト
３０  固定翼
３１  ねじ溝スペーサ
３２  らせん溝
３３  スペーサ
３４  ステータコラム
４０、５０  保護ベアリング
４１  内輪
４２  外輪
４３  転動体
４４  磁気誘導体
７０  制御装置
１１１  永久磁石
【図１】
2008038935.tif 000003
【図２】
2008038935.tif 000004
【図３】
2008038935.tif 000005
【図４】
2008038935.tif 000006
【図５】
2008038935.tif 000007
【図６】
2008038935.tif 000008
【図７】
2008038935.tif 000009
【図８】
2008038935.tif 000010
【図９】
2008038935.tif 000011