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JP2010053947A - Bearing arrangement of rotating portion and pump using it - Google Patents

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JP2010053947A
JP2010053947A JP2008219327A JP2008219327A JP2010053947A JP 2010053947 A JP2010053947 A JP 2010053947A JP 2008219327 A JP2008219327 A JP 2008219327A JP 2008219327 A JP2008219327 A JP 2008219327A JP 2010053947 A JP2010053947 A JP 2010053947A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bearing arrangement performing bearing in thrust direction by applying a force balancing with a thrust load of rotation driven portions without the need for control current, and also to provide a pump using the bearing arrangement. <P>SOLUTION: The bearing arrangement includes: a shaft 50; a cylindrical member 60 which is inserted through the shaft; and a rotary driving portion 94 which forms the rotary driven portions 60, 80, 92 with one of the shaft and the cylindrical member as a fixed guide member and the other of the shaft and the cylindrical member and drives them. The bearing arrangement also includes: radial bearings 100A, 100B which support the shaft and the cylindrical member in non-contact manner to them in radial direction by generating a gas pressure in a clearance between the shaft and the cylindrical member during rotation; a first member 113 which contains a plurality of permanent magnet rings the separate poles of N and S of which are set adjacently while placing spacing in thrust direction at one of the shaft and the cylindrical member; and at least one thrust bearing 110 which contains a second members 118 with a magnetism opposed to the first member and maintains the free rotary driven portion in the thrust direction in a predetermined position of the thrust direction balancing with the thrust directional load of the rotary driven portion. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、ラジアル軸受け及びスラスト軸受けを含む回転部の軸受け装置及びそれを用いたポンプに関する。   The present invention relates to a bearing device for a rotating part including a radial bearing and a thrust bearing, and a pump using the same.

ラジアル軸受け及びスラスト軸受けとして、ベアリング等のように機械的接触に頼った軸受け以外に、流体軸受け、気体軸受けまたは磁気軸受等の非接触な軸受けが知られている。   As radial bearings and thrust bearings, non-contact bearings such as fluid bearings, gas bearings, and magnetic bearings are known in addition to bearings that depend on mechanical contact such as bearings.

軸とそれに挿通されるスリーブのラジアル方向及び軸受けを流体軸受けにて形成することは、例えば特許文献1に開示されている。気体を用いた動圧軸受けは、特許文献2に開示されている。磁気軸受けとして、スラスト方向の軸受けが特許文献3−5に開示されている。
特開2007−139199号公報 特開2007−170578号公報 特開平11−230086号公報 特公平7−85638号公報 特開2003−97555号公報
For example, Patent Document 1 discloses that a radial direction and a bearing of a shaft and a sleeve inserted into the shaft are formed by a fluid bearing. A dynamic pressure bearing using gas is disclosed in Patent Document 2. As magnetic bearings, bearings in the thrust direction are disclosed in Patent Documents 3-5.
JP 2007-139199 A JP 2007-170578 A Japanese Patent Laid-Open No. 11-230086 Japanese Patent Publication No. 7-85638 JP 2003-97555 A

特許文献1の技術では、特許文献1の図1に示すように、軸(28)とスリーブ(26)との隙間に循環油等の循環流体(62)を圧送するものであるので、油による汚染は避けられない。   In the technique of Patent Document 1, as shown in FIG. 1 of Patent Document 1, circulating fluid (62) such as circulating oil is pumped into the gap between the shaft (28) and the sleeve (26). Contamination is inevitable.

特許文献2の技術では、特許文献2の図1に示すように、ラジアル軸受け(R)は、軸(61)に動圧溝(Ra,Rb)を形成して、軸(61)と筒部(50)との間の隙間に空気による動圧を発生させている。このラジアル軸受けは気体による動圧軸受けを利用した非接触軸受けである。しかし、スラスト軸受け(S)は、筒部(50)の底部(52)に半球面状の凸部を設け、軸端部を凸部に点接触させるピボット型軸受けであり、非接触軸受けではない。   In the technique of Patent Document 2, as shown in FIG. 1 of Patent Document 2, the radial bearing (R) has dynamic pressure grooves (Ra, Rb) formed on the shaft (61), and the shaft (61) and the cylindrical portion. The dynamic pressure by air is generated in the gap between (50). This radial bearing is a non-contact bearing using a dynamic pressure bearing by gas. However, the thrust bearing (S) is a pivot type bearing in which a hemispherical convex portion is provided on the bottom portion (52) of the cylindrical portion (50) and the shaft end portion is brought into point contact with the convex portion, and is not a non-contact bearing. .

特許文献3−5には、スラスト方向に磁気軸受けを採用することで、スラスト方向で非接触にて軸受けしている。特許文献3に示すスラスト軸受け(11)は、特許文献3の図1に示すように、主軸(4)の一端に主軸(4)よりも大径のターゲットディスク(9)を設け、その両面側に所定の間隔をあけて電磁石(10a,10b)を配置したものである。この場合、電磁石(10a,10b)の電気的制御が必要であると共に、大径のターゲットディスク(9)は装置の小型化を阻む。また、特許文献3では、緊急用ベアリング(21,22)を配置する必要があるため、完全な非接触軸受けは実現できない。   In Patent Documents 3-5, magnetic bearings are employed in the thrust direction, thereby bearings in a non-contact manner in the thrust direction. As shown in FIG. 1 of Patent Document 3, the thrust bearing (11) shown in Patent Document 3 is provided with a target disk (9) having a diameter larger than that of the main shaft (4) at one end of the main shaft (4). The electromagnets (10a, 10b) are arranged at predetermined intervals. In this case, electrical control of the electromagnets (10a, 10b) is necessary, and the large-diameter target disk (9) hinders downsizing of the apparatus. Moreover, in patent document 3, since it is necessary to arrange | position the emergency bearing (21, 22), a perfect non-contact bearing cannot be implement | achieved.

特許文献4に示すスラスト軸受け(5)は、特許文献4の図1、図3または図4に示すように、軸(1)に磁性体または永久磁石(51)を設け、それと対向する周囲にコア付きコイルまたはソレノイド等の複数の磁力部(52,52a,52b)をリング状またはスパイラル状に設けたものである。そして、複数の磁力部(52,52a,52b)を独立して、増磁または減磁させ、あるいは励磁または消磁させることで、軸(4)をスラスト方向に駆動しながら非接触軸受けを実現している。特許文献5に示すスラスト軸受けも特許文献4と同様であり、特許文献5の図1に示すように、回転軸(3)に永久磁石(1a)を配置し、それと対向する周囲にヨーク(6)で磁気結合された複数のボイスコイル(5a,5b)を配置している。そして、ボイスコイル(5a,5b)に流す電流を制御することで、回転軸(3)のスラスト方向の位置制御を高精度に行なうことを可能としている。   As shown in FIG. 1, FIG. 3, or FIG. 4 of Patent Document 4, the thrust bearing (5) shown in Patent Document 4 is provided with a magnetic body or permanent magnet (51) on the shaft (1), and around the periphery thereof. A plurality of magnetic portions (52, 52a, 52b) such as a coil with a core or a solenoid are provided in a ring shape or a spiral shape. A plurality of magnetic parts (52, 52a, 52b) are independently magnetized or demagnetized, or excited or demagnetized, thereby realizing a non-contact bearing while driving the shaft (4) in the thrust direction. ing. The thrust bearing shown in Patent Document 5 is the same as that of Patent Document 4. As shown in FIG. 1 of Patent Document 5, a permanent magnet (1a) is arranged on the rotating shaft (3), and a yoke (6 A plurality of voice coils (5a, 5b) magnetically coupled with each other in FIG. Then, by controlling the current flowing through the voice coils (5a, 5b), it is possible to control the position of the rotating shaft (3) in the thrust direction with high accuracy.

しかし、特許文献4,5のいずれも、回転軸は水平であり、スラスト方向には回転軸の荷重が作用せず、しかも、コイル等に流す電流制御が必須である。   However, in both Patent Documents 4 and 5, the rotating shaft is horizontal, the load of the rotating shaft does not act in the thrust direction, and current control to flow through the coil or the like is essential.

本発明の目的は、電流制御が不要であり、かつ、スラスト方向でフリーである被回転駆動部のスラスト荷重と吊り合った力を作用させながらスラスト方向の軸受けを行うことができる回転部の軸受け装置及びそれを用いたポンプを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a bearing for a rotating part that does not require current control and can perform a bearing in a thrust direction while applying a force suspended from a thrust load of a driven part to be rotated that is free in the thrust direction. It is providing a device and a pump using the same.

本発明の一態様に係る回転部の軸受け装置は、
軸と、
前記軸に挿通される円筒部材と、
前記軸及び前記円筒部材の一方が固定されたガイド部材とされ、前記軸及び前記円筒部材の他方を含んで被回転駆動部が形成され、前記被回転駆動部を回転駆動する回転駆動部と、
前記被回転駆動部の回転時に前記軸と前記円筒部材との隙間に気体圧を発生させて、前記軸と前記円筒部材とをラジアル方向にて非接触に維持する少なくとも一つのラジアル軸受けと、
前記軸及び前記円筒部材の一方にて、スラスト方向に沿って間隔をおいて、かつ、スラスト方向でN極とS極の異極同士が隣り合うように配置された複数の永久磁石リングを含む第1部材と、前記軸及び前記円筒部材の他方にて、前記第1部材に対向して配置されて磁性を帯びる第2部材とを含み、スラスト方向にてフリーの前記被回転駆動部を、該被回転駆動部のスラスト方向の荷重と吊り合ったスラスト方向での所定位置に維持する少なくとも一つのスラスト軸受けと、
を有することを特徴とする。
A bearing device for a rotating part according to an aspect of the present invention is provided.
The axis,
A cylindrical member inserted through the shaft;
One of the shaft and the cylindrical member is a fixed guide member, a rotation drive unit is formed including the other of the shaft and the cylindrical member, and a rotation drive unit that rotationally drives the rotation drive unit;
At least one radial bearing that generates a gas pressure in a gap between the shaft and the cylindrical member during rotation of the rotation drive unit and maintains the shaft and the cylindrical member in a non-contact manner in a radial direction;
One of the shaft and the cylindrical member includes a plurality of permanent magnet rings arranged at intervals along the thrust direction and arranged such that the N poles and the S poles are adjacent to each other in the thrust direction. Including the first member and a second member that is magnetized by being opposed to the first member on the other side of the shaft and the cylindrical member, and the rotated drive unit that is free in the thrust direction, At least one thrust bearing that maintains a predetermined position in a thrust direction suspended from a load in a thrust direction of the driven part;
It is characterized by having.

本発明の一態様によれば、被回転駆動部をガイド部材に対してラジアル方向でもスラスト方向でも非接触で支持することができる。つまり、ラジアル軸受けでは、回転時に軸と円筒部材との隙間に気体圧を発生させて軸受けすることができる。スラスト軸受けでは、磁気軸受により、スラスト方向にてフリーの被回転駆動部を、該被回転駆動部のスラスト方向の荷重と吊り合ったスラスト方向での所定位置に維持することができる。つまり、鉛直方向に荷重(軸が鉛直である場合には自重)が作用する被回転駆動部に対して、その荷重と吊り合った力をスラスト方向に発生させて、非接触での軸受けを可能とした。しかも、スラスト軸受けは電磁石でなく永久磁石を用いているので、電流制御も不要である。このように、ラジアル方向及びスラスト方向にて非接触な軸受けとしたので、軸受けにて発生する熱は自然空冷により放熱させることができる。   According to one aspect of the present invention, it is possible to support the rotational drive unit with respect to the guide member in a non-contact manner in the radial direction or in the thrust direction. That is, in the radial bearing, the bearing can be generated by generating a gas pressure in the gap between the shaft and the cylindrical member during rotation. In the thrust bearing, the rotationally driven portion that is free in the thrust direction can be maintained at a predetermined position in the thrust direction that is suspended from the load in the thrust direction of the rotationally driven portion by the magnetic bearing. In other words, non-contact bearings are possible by generating a force that suspends the load in the thrust direction against the driven part that receives a load in the vertical direction (self-weight if the shaft is vertical). It was. In addition, since the thrust bearing uses a permanent magnet instead of an electromagnet, current control is also unnecessary. As described above, since the bearing is non-contact in the radial direction and the thrust direction, the heat generated in the bearing can be radiated by natural air cooling.

本発明の一態様では、前記回転駆動部は、前記軸をガイド部材とし、前記軸の周りで前記被回転駆動部である前記円筒部材を回転駆動することができる。軸をガイド部材とした時、被回転駆動部は軸に挿通させるだけでよく、スラスト方向の位置決めは永久磁石を用いたスラスト軸受けにて行なうことができる。よって、組立が極めて簡易になる。   In one aspect of the present invention, the rotation driving unit can use the shaft as a guide member and rotationally drive the cylindrical member that is the rotation driven unit around the shaft. When the shaft is used as a guide member, it is only necessary to insert the rotational drive portion through the shaft, and positioning in the thrust direction can be performed by a thrust bearing using a permanent magnet. Therefore, the assembly becomes extremely simple.

本発明の一態様では、前記第2部材を磁性体とすることができ、磁気吸引力を増大させたい時には永久磁石を用いることもできる。   In one aspect of the present invention, the second member can be a magnetic material, and a permanent magnet can also be used when it is desired to increase the magnetic attractive force.

本発明の一態様では、前記第1部材は、前記永久磁石の各々が、周方向の各位置で連続的にスラスト位置が異なるようにスラスト方向に対して傾斜したリング状に形成され、
前記第2部材は、前記軸の直径方向にて対向する一方の位置にて、周方向の一部に亘ってスラスト方向にそれぞれ配置された複数の永久磁石と、前記軸の直径方向にて対向する他方の位置にて周方向の他の一部に亘って配置された磁性体とを含むことができる。こうすると、前記回転駆動部の駆動に従い、スラスト方向にて変化する前記所定位置に従って前記被回転駆動部を往復動させることができる。
In one aspect of the present invention, the first member is formed in a ring shape inclined with respect to the thrust direction so that each of the permanent magnets has different thrust positions continuously at each position in the circumferential direction,
The second member is opposed to a plurality of permanent magnets arranged in the thrust direction over a part of the circumferential direction at one position opposed to the diameter direction of the shaft in the diameter direction of the shaft. And a magnetic body disposed over another part in the circumferential direction at the other position. In this way, according to the drive of the rotation drive unit, the rotation drive unit can be reciprocated according to the predetermined position changing in the thrust direction.

本発明の一態様では、スラスト方向にて隣り合う2つのラジアル軸受けの間に、前記少なくとも一つのスラスト軸受けを配置することができる。こうすると、少なくとも一つのスラスト軸受けの両側にラジアル軸受けを配置することができ、軸受け動作がより安定する。   In one aspect of the present invention, the at least one thrust bearing can be disposed between two radial bearings adjacent in the thrust direction. In this way, radial bearings can be arranged on both sides of at least one thrust bearing, and the bearing operation becomes more stable.

本発明の一態様では、前記第1部材に設けられる前記複数の永久磁石は、スラスト方向にて隣り合う2つが異極同士と同極同士とを交互に繰り返す配置関係にて配置することができる。こうすると、スラスト方向にて隣り合う2つが異極同士のみである場合と比較して、閉鎖磁気回路を形成しやすくなり、スラスト方向に発生する力を増大できる。また、スラスト方向での漏れ磁界も低減できる。   In one aspect of the present invention, the plurality of permanent magnets provided in the first member can be arranged in an arrangement relationship in which two adjacent magnets in the thrust direction repeat different poles and poles alternately. . If it carries out like this, compared with the case where two adjacent in a thrust direction are only different poles, it will become easy to form a closed magnetic circuit, and the force which generate | occur | produces in a thrust direction can be increased. Further, the leakage magnetic field in the thrust direction can also be reduced.

本発明の一態様では、前記少なくとも一つのラジアル軸受けは、前記回転駆動部の回転時に前記軸と前記円筒部材との隙間に動圧を発生させて、前記軸と前記円筒部材とをラジアル方向にて非接触に維持し、
前記軸受け装置はさらに、
タンクと、
前記少なくとも一つのラジアル軸受けにて発生した動圧を前記タンクに導く第1流路と、
前記タンク内の動圧を前記少なくとも一つのラジアル軸受けに戻し供給する第2流路と、
前記回転駆動部の少なくとも回転停止時に前記タンクを前記第2流路と連通させる弁と、
を有することができる。
In one aspect of the present invention, the at least one radial bearing generates a dynamic pressure in a gap between the shaft and the cylindrical member during rotation of the rotary drive unit, thereby causing the shaft and the cylindrical member to move in the radial direction. And keep it non-contact
The bearing device further includes
A tank,
A first flow path for guiding the dynamic pressure generated by the at least one radial bearing to the tank;
A second flow path for supplying dynamic pressure in the tank back to the at least one radial bearing;
A valve for communicating the tank with the second flow path at least when the rotation drive unit stops rotating;
Can have.

こうすると、動圧が少なくなる回転停止付近や、あるいは動圧が発生しない回転停止時に、ラジアル軸受けを動圧軸受けから静圧軸受けに切り替えることができる。   In this way, the radial bearing can be switched from the dynamic pressure bearing to the static pressure bearing in the vicinity of the rotation stop where the dynamic pressure is reduced or when the rotation is stopped where no dynamic pressure is generated.

本発明の他の態様は、上述した回転部の軸受け装置を含むポンプを定義している。   Another aspect of the present invention defines a pump including the bearing device of the rotating part described above.

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. The present embodiment described below does not unduly limit the contents of the present invention described in the claims, and all the configurations described in the present embodiment are indispensable as means for solving the present invention. Not necessarily.

(複合型ポンプ)
図1は、本実施形態に係る回転部の軸受け装置を含む真空ポンプ、例えば複合型ポンプの断面図である。この複合型ポンプ10は、第1ケーシング20と第2ケーシング30とをボルト40にて連結した外観形状を有する。第1ケーシング20は、一端を吸気口22とし、第1フランジ24を有する他端を連結口として、吸気口22から連結口まで連通する第1中空部26を有する中空筒体である。第2ケーシング30は、一端に排気ポート32が連結され、第2フランジ34を有する他端を連結口とし、外周に冷却フィン38を有する中空筒体である。第1,第2ケーシング20,30は、第1,第2フランジ24,34同士を、Oリング42を介してボルト40にて締結することで気密に連結されている。
(Composite pump)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a vacuum pump, such as a composite pump, including a bearing device for a rotating unit according to the present embodiment. The composite pump 10 has an external shape in which a first casing 20 and a second casing 30 are connected by bolts 40. The first casing 20 is a hollow cylinder having a first hollow portion 26 that communicates from the intake port 22 to the connection port, with one end being the intake port 22 and the other end having the first flange 24 being a connection port. The second casing 30 is a hollow cylinder having an exhaust port 32 connected to one end, the other end having the second flange 34 as a connection port, and cooling fins 38 on the outer periphery. The first and second casings 20 and 30 are hermetically connected by fastening the first and second flanges 24 and 34 with bolts 40 via an O-ring 42.

第1,第2中空部26,36には、軸50と、この軸50に挿通される円筒部材60とが、配置されている。軸50の端部にはフランジ52が設けられている。このフランジ52は、第2ケーシング30の軸受け壁部37にOリング72を介してボルト70により気密に締結されている。   A shaft 50 and a cylindrical member 60 inserted through the shaft 50 are disposed in the first and second hollow portions 26 and 36. A flange 52 is provided at the end of the shaft 50. The flange 52 is airtightly fastened to the bearing wall portion 37 of the second casing 30 by an bolt 70 via an O-ring 72.

円筒部材60は、第1ケーシング20の第1中空部26に位置するように、ねじ溝81を有する回転体80をボルト82にて固定している。ねじ溝81を有する回転体80は、ターボ分子ポンプとして機能する。また、円筒部材60は、第2ケーシング30の第2中空部36に位置するようにロータ92を固着している。ロータ92の周囲には、第2ケーシング30に固定されたステータ94が設けられている。ロータ92とステータ94とによりモータ90が構成される。モータ90は、ステータ94のコイルに電流が供給されることで、ステータ94とロータ92との相互磁気作用によってロータ92を回転させる。ロータ92の回転により円筒部材60と共に回転体80が回転され、ねじ溝81により気体を圧縮して吸気口22より気体を吸引することができる。   The cylindrical member 60 has a rotating body 80 having a thread groove 81 fixed by a bolt 82 so as to be positioned in the first hollow portion 26 of the first casing 20. The rotating body 80 having the thread groove 81 functions as a turbo molecular pump. The cylindrical member 60 has a rotor 92 fixed thereto so as to be positioned in the second hollow portion 36 of the second casing 30. A stator 94 fixed to the second casing 30 is provided around the rotor 92. The rotor 90 and the stator 94 constitute a motor 90. The motor 90 rotates the rotor 92 by the mutual magnetic action between the stator 94 and the rotor 92 when electric current is supplied to the coils of the stator 94. The rotating body 80 is rotated together with the cylindrical member 60 by the rotation of the rotor 92, and the gas can be compressed by the screw groove 81 to suck the gas from the intake port 22.

なお、被回転駆動部である円筒部材60、回転体80及びロータ92は、スラスト方向ではフリーであり、後述するスラスト軸受け110によってスラスト方向の所定位置に維持される。   In addition, the cylindrical member 60, the rotating body 80, and the rotor 92, which are rotation driven parts, are free in the thrust direction, and are maintained at predetermined positions in the thrust direction by a thrust bearing 110 described later.

この複合型ポンプ10は、上述のターボ分子ポンプに加えて、排気段側にもう一つのポンプを有するが、これについては後述する。   The combined pump 10 has another pump on the exhaust stage side in addition to the above-described turbo molecular pump, which will be described later.

(回転部の軸受け装置の概要)
図1に示す実施形態では、軸50が固定されたガイド部材とされ、円筒部材60とその付属品である回転体80及びロータ92にて被回転駆動部が形成され、被回転駆動部60,80,92を回転駆動する回転駆動部がステータ94である。
(Outline of bearing device of rotating part)
In the embodiment shown in FIG. 1, the shaft 50 is a fixed guide member, and a rotational drive unit is formed by the cylindrical member 60 and the rotating body 80 and the rotor 92 which are the accessories thereof. A rotational drive unit that rotationally drives 80 and 92 is a stator 94.

軸50とその廻りを回転する円筒部材60のための軸受け装置として、少なくとも一つ例えば2つの第1,第2ラジアル軸受け100A,100Bと、少なくとも一つのスラスト軸受け110とが設けられている。本実施形態では、第1,第2ラジアル軸受け100A,100Bの双方を気体軸受けにて形成している。   At least one, for example, two first and second radial bearings 100A and 100B, and at least one thrust bearing 110 are provided as bearing devices for the shaft 50 and the cylindrical member 60 rotating around the shaft 50. In the present embodiment, both the first and second radial bearings 100A and 100B are formed by gas bearings.

また、図1に示すように、スラスト方向にて隣り合う2つの第1,第2ラジアル軸受け100A,100Bの間に、スラスト軸受け110を配置している。本実施形態では、スラスト軸受け110を磁気軸受にて形成している。   Further, as shown in FIG. 1, a thrust bearing 110 is disposed between two first and second radial bearings 100A and 100B adjacent in the thrust direction. In this embodiment, the thrust bearing 110 is formed by a magnetic bearing.

(ラジアル軸受け)
第1,第2ラジアル軸受け100A,100Bの各々は、被回転駆動部60,80,92の回転時に軸50と円筒部材60との隙間に流体圧を発生させて、軸50と円筒部材60とをラジアル方向にて非接触に維持するものである。この種の軸受けとしてグルーブ軸受けが知られている。グルーブ軸受とは、軸または軸受けの表面に多数の溝を設けたもので、回転時に多数の溝にて発生する流体圧にて被回転駆動部を支持するものである。グルーブ軸受けは大別して2種類あり、一つは静圧気体軸受けであり、他の一つは動圧気体軸受けである。本実施形態の第1,第2ラジアル軸受け100A,100Bの各々はそれら2つのいずれか一つが採用されるが、本実施形態では動圧気体軸受けを採用している。このために、第1,第2ラジアル軸受け100A,100Bの各々は、図2に示すように、軸50の外周面に例えばヘリングボーン型の多数の動圧溝102を形成して構成している。
(Radial bearing)
Each of the first and second radial bearings 100A and 100B generates a fluid pressure in the gap between the shaft 50 and the cylindrical member 60 when the driven parts 60, 80, and 92 are rotated. Is kept non-contact in the radial direction. A groove bearing is known as this type of bearing. The groove bearing is provided with a large number of grooves on the surface of a shaft or a bearing, and supports the driven part by the fluid pressure generated in the large number of grooves during rotation. There are roughly two types of groove bearings, one is a static pressure gas bearing, and the other is a dynamic pressure gas bearing. Each of the first and second radial bearings 100A and 100B of the present embodiment employs one of the two, but in this embodiment, a dynamic pressure gas bearing is employed. Therefore, each of the first and second radial bearings 100A and 100B is configured by forming a number of herringbone type dynamic pressure grooves 102 on the outer peripheral surface of the shaft 50 as shown in FIG. .

軸50には、フランジ52に開口する中心孔104が形成され、この中心孔104は第2ラジアル軸受け100Bを経て第1ラジアル軸受け100Aまで達している。この中心孔104は、図2に示すIV−IV断面(第1,第2ラジアル軸受け100A,100Bの2箇所)である図4に示すように、周方向にて複数例えば5つ設けられ、各々がラジアル方向に延びて軸50の外周面に開口する第1横孔105と連通している。   The shaft 50 is formed with a center hole 104 that opens to the flange 52, and the center hole 104 reaches the first radial bearing 100A via the second radial bearing 100B. As shown in FIG. 4, which is the IV-IV cross section (two locations of the first and second radial bearings 100A and 100B) shown in FIG. 2, a plurality of, for example, five central holes 104 are provided in the circumferential direction. Communicates with the first lateral hole 105 that extends in the radial direction and opens on the outer peripheral surface of the shaft 50.

さらに、軸50には、フランジ52側の端面52Aにて開口する第1偏心孔107Aが、第2ラジアル軸受け100Bの上方位置まで達するように形成されている。軸50のフランジ52とは反対側の端面50Aにて開口する第2偏心孔107Bが、第1ラジアル軸受け100Aの下方位置まで達するように形成されている。第1,第2偏心孔107A,107Bは、第1ラジアル軸受け100Aの下方位置、第2ラジアル軸受け100Bの上方位置及び下方位置の計3箇所にて、軸50の外周面に開口する第2横孔106と連通している。なお、第1偏心孔107Aの下端側は気密シール部材107Cにより塞がれている(図2参照)。   Furthermore, the shaft 50 is formed with a first eccentric hole 107A that opens at the end surface 52A on the flange 52 side so as to reach a position above the second radial bearing 100B. A second eccentric hole 107B opened at an end surface 50A opposite to the flange 52 of the shaft 50 is formed so as to reach a position below the first radial bearing 100A. The first and second eccentric holes 107A and 107B are second lateral holes that open to the outer peripheral surface of the shaft 50 at a total of three locations: a lower position of the first radial bearing 100A, an upper position and a lower position of the second radial bearing 100B. It communicates with the hole 106. Note that the lower end side of the first eccentric hole 107A is closed by an airtight seal member 107C (see FIG. 2).

フランジ52には、第1偏心孔107Aに連通するバイパス孔108が形成され、このバイパイ孔108は端面52Aにて開口している。なお、フランジ52には、図2の底面図である図3に示すように、図1に示すボルト70により軸50を第2ケーシング30の軸受け壁部37と締結するためのねじ孔109が複数個形成されている。   A bypass hole 108 communicating with the first eccentric hole 107A is formed in the flange 52, and the bi-pay hole 108 opens at the end face 52A. As shown in FIG. 3 which is a bottom view of FIG. 2, the flange 52 has a plurality of screw holes 109 for fastening the shaft 50 to the bearing wall portion 37 of the second casing 30 by the bolt 70 shown in FIG. Individually formed.

(ラジアル軸受けの作用)
先ず、第1,第2ラジアル軸受け100A,100Bの作用について説明する。モータ90のうちステータ94のコイルに通電すると、ロータ92及びステータ94間での相互磁気作用により、ロータ92が回転駆動される。ロータ92の回転により円筒部材60と共に回転体80が回転され、回転体80の外面に形成されたねじ溝81によって吸気口22より気体を吸引して、複合型ポンプ10のうちのターボ分子ポンプが作動する。
(Operation of radial bearing)
First, the operation of the first and second radial bearings 100A and 100B will be described. When the coil of the stator 94 of the motor 90 is energized, the rotor 92 is rotationally driven by the mutual magnetic action between the rotor 92 and the stator 94. The rotating body 80 is rotated together with the cylindrical member 60 by the rotation of the rotor 92, and gas is sucked from the intake port 22 by the screw groove 81 formed on the outer surface of the rotating body 80, so that the turbo molecular pump of the composite pump 10 is Operate.

第1,第2ラジアル100A,100Bでは、軸50に形成されたヘリングボーン型の多数の動圧溝102が、軸50と円筒部材60との間の僅かな隙間(例えば5〜10μm)にて露出して回転されることになる。こうすると、空気の粘性に基づくせん断力によって、中心孔104から第1横孔105を介して、軸50と円筒部材60との間の僅かな隙間に空気を引き込み、それによって動圧を発生させる。この動圧は、被回転駆動部としての円筒部材60を、ガイド部材である軸50に対してラジアル方向にて非接触で支持する支持力となる。こうして、第1,第2ラジアル軸受け100A,100Bは、スラスト方向で離れた2箇所にてラジアル軸受けとして機能して、被回転駆動部としての円筒部材60をラジアル方向にて安定して支持することができる。しかも、非接触軸受けであるので、騒音や磨耗の低減を図ることができ、オイルによる汚染の心配もない。なお、軸50と円筒部材60との間の僅かな隙間に引き込まれて動圧を発生させた空気は、第2横孔106と偏心孔107A,107Bを介して排気することができる。   In the first and second radials 100 </ b> A and 100 </ b> B, a large number of herringbone type dynamic pressure grooves 102 formed on the shaft 50 are formed in a slight gap (for example, 5 to 10 μm) between the shaft 50 and the cylindrical member 60. It will be exposed and rotated. In this way, air is drawn into the slight gap between the shaft 50 and the cylindrical member 60 from the center hole 104 through the first lateral hole 105 by a shearing force based on the viscosity of the air, thereby generating dynamic pressure. . This dynamic pressure serves as a supporting force for supporting the cylindrical member 60 as the driven portion to be driven in a non-contact manner in the radial direction with respect to the shaft 50 that is a guide member. Thus, the first and second radial bearings 100A and 100B function as radial bearings at two locations separated in the thrust direction, and stably support the cylindrical member 60 as the rotationally driven portion in the radial direction. Can do. Moreover, since it is a non-contact bearing, noise and wear can be reduced, and there is no fear of contamination with oil. Note that the air that has been drawn into the slight gap between the shaft 50 and the cylindrical member 60 to generate the dynamic pressure can be exhausted through the second lateral hole 106 and the eccentric holes 107A and 107B.

(スラスト軸受け)
図1に示すように、第1,第2ラジアル軸受け100A,100Bの間にて軸50に形成されるスラスト軸受け110は、図2に示すように軸50の直径を他の箇所よりも小径とされた磁石配列部112を有する。この磁石配列部112には、図5及び図6に示す第1部材113が配置される。この第1部材113は、スラスト方向に沿って間隔をおいて、かつ、スラスト方向で異極同士が隣り合うように配置された複数の永久磁石114,116を含んでいる。永久磁石114,116は互いに着磁方向が異なり、永久磁石114をS極リングと称し、永久磁石116をN極リングと称する。
(Thrust bearing)
As shown in FIG. 1, the thrust bearing 110 formed on the shaft 50 between the first and second radial bearings 100A and 100B has a smaller diameter than the other portions as shown in FIG. The magnet arrangement part 112 is provided. The first member 113 shown in FIGS. 5 and 6 is disposed in the magnet arrangement portion 112. The first member 113 includes a plurality of permanent magnets 114 and 116 that are spaced along the thrust direction and are arranged so that different polarities are adjacent to each other in the thrust direction. The permanent magnets 114 and 116 have different magnetization directions. The permanent magnet 114 is referred to as an S pole ring, and the permanent magnet 116 is referred to as an N pole ring.

S極リング114とは、図6に示すように外周面がS極で内周面がN極となるように着磁されたリング状永久磁石である。N極リング116とは、S極リング114とは着磁方向が異なり、図6に示すように外周面がN極で内周面がS極となるように着磁されたリング状永久磁石である。なお、S極リング114及びN極リング116は、軸50の磁石配列部112への取り付け上の便宜等から、周方向で分割された複数の円弧状ピースを、ギャップを介して組み合わせて全体としてリング状とすることができる。このとき、円弧状ピース間のギャップは、周方向での磁場作用に悪影響がない範囲で設定できる。   As shown in FIG. 6, the S-pole ring 114 is a ring-shaped permanent magnet that is magnetized so that its outer peripheral surface is S-pole and its inner peripheral surface is N-pole. The N-pole ring 116 is a ring-shaped permanent magnet that has a different magnetization direction from the S-pole ring 114 and is magnetized so that the outer peripheral surface is N-pole and the inner peripheral surface is S-pole as shown in FIG. is there. Note that the S-pole ring 114 and the N-pole ring 116 are combined as a whole by combining a plurality of arc-shaped pieces divided in the circumferential direction via a gap for convenience in mounting the shaft 50 to the magnet arrangement portion 112. It can be ring-shaped. At this time, the gap between the arc-shaped pieces can be set within a range in which the magnetic field action in the circumferential direction is not adversely affected.

この第1部材113では、スラスト方向隣り合うS極リング114またはN極リング116を隔離するために、非磁性体リング115を挿入配置することができる。各リング114−116の厚さTは例えば1.5mmであり、各リング114−116のリング部分の幅W=(外径−内径)/2は例えば2mmである。   In the first member 113, a non-magnetic ring 115 can be inserted and disposed in order to isolate the south pole ring 114 or the north pole ring 116 adjacent to each other in the thrust direction. The thickness T of each ring 114-116 is, for example, 1.5 mm, and the width W = (outer diameter-inner diameter) / 2 of the ring portion of each ring 114-116 is, for example, 2 mm.

ここで、第1部材113では、複数のS極リング114と複数のN極リング116とは、スラスト方向にて隣り合う2つが異極同士と同極同士とを交互に繰り返す配置関係にて配置されている。つまり、本実施形態では、スラスト方向にて両端に2つのS極リング114が配置され、その2つのS極リング114のそれぞれの内側に2つ、計4つのN極リング116が配置され、さらにそのN極リング116の内側に2つのS極リング114が配置されている。これに代えて、スラスト方向の両端にN極リング116を配置してもよく、S極及びN極リング114,116の総数は8個を超える数でも良い。   Here, in the first member 113, the plurality of S-pole rings 114 and the plurality of N-pole rings 116 are arranged in an arrangement relationship in which two adjacent poles in the thrust direction repeat different poles and same poles alternately. Has been. In other words, in the present embodiment, two S-pole rings 114 are arranged at both ends in the thrust direction, two N-pole rings 116 are arranged inside each of the two S-pole rings 114, and further, Two south pole rings 114 are arranged inside the north pole ring 116. Alternatively, N pole rings 116 may be disposed at both ends in the thrust direction, and the total number of S poles and N pole rings 114 and 116 may be more than eight.

一方、円筒部材60には、軸50に取付けられた第1部材113に対して周方向の少なくとも一部にて対向して配置されて磁性を帯びる第2部材118が配置されている。この第2部材118は、図7に示すように、例えば非磁性体にて形成された円筒部材60の内面側に配置され、リング状に形成された磁性体119を有する。この第2部材118をスラスト方向で見ると、図1に示すように、第1部材113のうちS極リング114とN極リング116とにラジアル方向で対向する各位置にて、スラスト方向で間隔をおいて磁性体118が配置されている。   On the other hand, the cylindrical member 60 is provided with a second member 118 that is magnetized by being opposed to at least a part of the first member 113 attached to the shaft 50 in the circumferential direction. As shown in FIG. 7, the second member 118 has a magnetic body 119 that is disposed on the inner surface side of a cylindrical member 60 formed of, for example, a non-magnetic body and formed in a ring shape. When the second member 118 is viewed in the thrust direction, as shown in FIG. 1, the first member 113 is spaced from the S-pole ring 114 and the N-pole ring 116 in the radial direction at intervals in the thrust direction. A magnetic body 118 is disposed.

なお、第2部材118を磁性体でなく、スラスト方向で分割され、かつ、第1部材113と対向して磁気吸引するように着磁された永久磁石としても良い。この場合、第2部材118は、S極リングに対向する位置にN極リングが、N極リングに対向する位置にS極リングを配置すれば良い。さらに、第2部材118は、リング状に形成せずに、例えば直径方向の線上で相対向する2箇所であって、各箇所にて角度θ(例えばθ=60゜)に亘って磁性体または永久磁石119を円筒部材60に配置してもよい。   The second member 118 may not be a magnetic material but may be a permanent magnet that is divided in the thrust direction and magnetized so as to be opposed to the first member 113 and magnetically attracted. In this case, in the second member 118, the N pole ring may be disposed at a position facing the S pole ring, and the S pole ring may be disposed at a position facing the N pole ring. Further, the second member 118 is not formed in a ring shape, and is, for example, two locations facing each other on a diametrical line, and a magnetic material or an angle θ (for example, θ = 60 °) at each location. The permanent magnet 119 may be disposed on the cylindrical member 60.

本実施形態の軸50と円筒部材60とは、軸50のフランジ52と第2ラジアル軸受け100Bとの間の領域にねじシール部120を有する。このねじシール部120は、ねじ溝81を用いたターボ分子ポンプに対して低排気速度となる排出段側の補助ポンプとして機能する。ねじ溝81を用いたターボ分子ポンプによって圧縮排気された気体は、ねじシール部120による補助ポンプにて圧縮され、さらに軸50の第1横孔105及び中心孔104を介して、排気ポート32に排気される。   The shaft 50 and the cylindrical member 60 of the present embodiment have a screw seal portion 120 in a region between the flange 52 of the shaft 50 and the second radial bearing 100B. The screw seal portion 120 functions as an auxiliary pump on the discharge stage side that has a lower exhaust speed than the turbo molecular pump using the thread groove 81. The gas compressed and exhausted by the turbo molecular pump using the thread groove 81 is compressed by the auxiliary pump by the screw seal portion 120, and further to the exhaust port 32 through the first horizontal hole 105 and the center hole 104 of the shaft 50. Exhausted.

(ポンプの組立方法とスラスト軸受けの作用)
排気ポート32とステータ94が固定された第2ケーシング30の上方より、第1部材113が取付けられた軸50を挿入する。軸50の下端のフランジ52が、第2ケーシング30の軸受け壁部37にOリング72を介してボルト70により気密に締結される。
(Pump assembly method and thrust bearing action)
The shaft 50 to which the first member 113 is attached is inserted from above the second casing 30 to which the exhaust port 32 and the stator 94 are fixed. A flange 52 at the lower end of the shaft 50 is airtightly fastened to the bearing wall portion 37 of the second casing 30 by an bolt 70 via an O-ring 72.

次に、回転体80及びロータ92が固定された円筒部材60が軸50に上方から挿入され、最後に第1ケーシング20がOリング42を介して第2ケーシング30とボルト40により締結されて、複合型ポンプ10が完成する。   Next, the cylindrical member 60 to which the rotating body 80 and the rotor 92 are fixed is inserted into the shaft 50 from above, and finally the first casing 20 is fastened by the second casing 30 and the bolt 40 via the O-ring 42, The composite pump 10 is completed.

ここで、回転体80及びロータ92が固定された円筒部材60は、軸50の上方から挿入されるだけで良く、組立は格段に容易である。このとき、円筒部材60に設けられた第2部材118が、軸50に設けられた第1部材113と対向することで、第2部材118の磁性体119が磁性を帯び、相対向する異極同士が磁気吸引される。このスラスト軸受け110の作用により、スラスト方向にてフリーの被回転駆動部60,80,92を、該被回転駆動部60,80,92の自重と吊り合ったスラスト方向での所定位置に維持することができる。   Here, the cylindrical member 60 to which the rotating body 80 and the rotor 92 are fixed only needs to be inserted from above the shaft 50, and the assembly is remarkably easy. At this time, the second member 118 provided on the cylindrical member 60 is opposed to the first member 113 provided on the shaft 50, so that the magnetic body 119 of the second member 118 is magnetized and has opposite polarities. They are magnetically attracted to each other. Due to the action of the thrust bearing 110, the rotationally driven parts 60, 80, 92 that are free in the thrust direction are maintained at predetermined positions in the thrust direction that are suspended from the weights of the rotationally driven parts 60, 80, 92. be able to.

この意味で、本実施形態はスラスト方向を水平方向とするよりもむしろ鉛直方向とするものに好適である。スラスト方向が水平方向であると、被回転部60,80,92の自重は、ラジアル軸受けにて受け持たれるからである。つまり本実施形態は、被回転部60,80,92の自重またはその一部がスラスト方向に作用するように、スラスト方向が鉛直方向であるか、あるいは鉛直方向に対して傾斜してものにも好適である。   In this sense, this embodiment is suitable for the case where the thrust direction is the vertical direction rather than the horizontal direction. This is because if the thrust direction is the horizontal direction, the weights of the rotated parts 60, 80 and 92 are received by the radial bearings. In other words, the present embodiment can be applied to the case where the thrust direction is the vertical direction or is inclined with respect to the vertical direction so that the weight of the rotated parts 60, 80, 92 or a part thereof acts in the thrust direction. Is preferred.

スラスト方向での軸受け作用を、図8(A)(B)を参照して説明する。図8(A)は、第1部材113の例えばS極リング114の中心線CL1に第2部材118の磁性体119の中心線が完全に一致した正対状態を示す。磁性体119の対向面はN極を帯びる。被回転駆動部60,80,92が無荷重であると図8(A)の位置でスラスト位置が決まるが、実際には被回転駆動部60,80,92のスラスト方向の荷重(図1での鉛直荷重である自重)が作用するのでそうならない。図8(B)は、第1部材113のS極リング114の中心線CL1に対して、第2部材118の磁性体119の中心線CL2が完全正対位置よりも下方に変位量dyだけずれた状態を示している。図8(A)の完全正対位置ではN極からS極に磁束が流れ易い一方で、図8(B)では変位量dyだけずれること磁束が流れ難くなり、図8(A)側に復元しようとする復元力Fyが生じている。図8(B)は、被回転駆動部60,80,92の重量と復元力Fyとが吊り合った状態であり、これにより定常時の被回転駆動部60,80,92のスラスト位置が所定位置に定まる。   The bearing action in the thrust direction will be described with reference to FIGS. FIG. 8A shows a facing state in which the center line CL1 of the first member 113, for example, the center line CL1 of the S-pole ring 114 completely coincides with the center line of the magnetic body 119 of the second member 118. The opposing surface of the magnetic body 119 has an N pole. When the driven parts 60, 80, and 92 are unloaded, the thrust position is determined at the position shown in FIG. 8A, but in actuality, the load in the thrust direction of the driven parts 60, 80, and 92 (see FIG. 1). This is not the case because of its own weight). In FIG. 8B, the center line CL2 of the magnetic body 119 of the second member 118 is shifted by a displacement amount dy below the fully-facing position with respect to the center line CL1 of the S pole ring 114 of the first member 113. Shows the state. In FIG. 8A, the magnetic flux easily flows from the north pole to the south pole at the fully-facing position. On the other hand, in FIG. 8B, the magnetic flux that is shifted by the displacement amount dy becomes difficult to flow and is restored to the side of FIG. A restoring force Fy to be generated is generated. FIG. 8B shows a state in which the weight of the rotationally driven parts 60, 80, 92 and the restoring force Fy are suspended, whereby the thrust position of the rotationally driven parts 60, 80, 92 in a steady state is predetermined. The position is determined.

図9に示す実線は、図1のスラスト軸受け110(磁石の材質:Nd42BH)を用いて計算した、変位量dyと復元力Fyとの関係のシミュレーション結果を示している。同図の実線から明らかなように、変位量dyがある範囲内(図9ではdyの最大値1mmまで算出)であれば、復元力Fyは変位量dyに対して比例的に増大している。   The solid line shown in FIG. 9 shows the simulation result of the relationship between the displacement dy and the restoring force Fy calculated using the thrust bearing 110 (magnet material: Nd42BH) of FIG. As is clear from the solid line in FIG. 9, if the displacement amount dy is within a certain range (in FIG. 9, the maximum value of dy is calculated to 1 mm), the restoring force Fy increases in proportion to the displacement amount dy. .

ただし、図8(B)において変位量dyがさらに増大して、例えばS極リング114と磁性体119とが非対向となると、復元力Fyは作用しなくなる。被回転駆動部60,80,92は、定常時には被回転駆動部60,80,92の重量と復元力Fyとが吊り合った状態であり、これにより定常時の被回転駆動部60,80,92の自重と吊り合った所定位置に維持されるため、大きな外力が作用しない限り、変位量dyが1mmにも達することはない。しかし、本実施形態は複合型ポンプ10に適用したもので、図1の吸気口22側または排気ポート32側が一気に大気圧になった非定常時には、被回転駆動部60,80,92に大きな外力が作用することがある。そこで、円筒部材60の下限・上限ストッパを設けている。   However, when the displacement dy further increases in FIG. 8B and, for example, the S-pole ring 114 and the magnetic body 119 are not opposed to each other, the restoring force Fy does not act. The rotationally driven parts 60, 80, and 92 are in a state where the weight of the rotationally driven parts 60, 80, and 92 and the restoring force Fy are suspended in a steady state, whereby the rotationally driven parts 60, 80, and Since it is maintained at a predetermined position suspended from its own weight, the displacement amount dy does not reach 1 mm unless a large external force is applied. However, this embodiment is applied to the composite pump 10, and when the intake port 22 side or the exhaust port 32 side in FIG. May act. Therefore, a lower limit / upper limit stopper for the cylindrical member 60 is provided.

図10は、ピボット型の下限・上限ストッパの一例を示している。図10に示すように、図1に示す回転体80には、その下面に臨んで半球状に形成された第1凹部84と、その上面に臨んで半球状に形成された第2凹部86とが設けられている。一方、軸50の上端には先端が半球面状の下限ストッパ54が設けられると共に、第1ケーシング20には下端が半球面状の上限ストッパ28が設けられている。図10において、回転体80のスラスト方向の位置が図8(B)に示す所定位置であるとすると、第1凹部84と下限ストッパ54との間の許容クリアランスCLLと、第2凹部86と上限ストッパ28との間の許容クリアランスCLUとは共に例えば1mmに設定されている。   FIG. 10 shows an example of a pivot type lower limit / upper limit stopper. As shown in FIG. 10, the rotating body 80 shown in FIG. 1 includes a first concave portion 84 formed in a hemispherical shape facing the lower surface, and a second concave portion 86 formed in a hemispherical shape facing the upper surface. Is provided. On the other hand, the upper end of the shaft 50 is provided with a lower limit stopper 54 having a hemispherical tip, and the first casing 20 is provided with an upper limit stopper 28 having a hemispherical lower end. 10, assuming that the position of the rotating body 80 in the thrust direction is the predetermined position shown in FIG. 8B, the allowable clearance CLL between the first recess 84 and the lower limit stopper 54, the second recess 86, and the upper limit. The allowable clearance CLU between the stopper 28 and the stopper 28 is set to 1 mm, for example.

本実施形態では、図6に示すように、スラスト方向で互いに異極(S−N)の永久磁石であるS極リング114及びN極リング116が隣り合うように、複数の永久磁石リング114,116を配列している。しかも、スラスト方向にて隣り合う2つが互いに異極(S−N)の永久磁石であるS極リング114及びN極リング116同士の組と、互いに同極(S−SまたはN−N)の永久磁石であるS極リング114同士またはN極リング116同士の組とを、交互に繰り返す配置関係にて配置されている。   In the present embodiment, as shown in FIG. 6, a plurality of permanent magnet rings 114, such that an S pole ring 114 and an N pole ring 116, which are permanent magnets having different polarities (SN), are adjacent to each other in the thrust direction. 116 are arranged. In addition, a pair of the S pole ring 114 and the N pole ring 116, which are two permanent magnets having different polarities (S-N) in the thrust direction, and the same polarity (S-S or N-N). The S-pole rings 114 or the sets of N-pole rings 116, which are permanent magnets, are arranged in an arrangement relationship that repeats alternately.

図6では、スラスト方向で隣り合う互いに異極(S−N)の永久磁石である、4組のS極リング114及びN極リング116にて磁気回路が閉鎖されている。この実施形態の第1部材113を用いると、図9の実線で示す変位量dy−復元力Fyの特性を得ることができる。   In FIG. 6, the magnetic circuit is closed by four sets of S-pole rings 114 and N-pole rings 116, which are permanent magnets having different polarities (SN) adjacent to each other in the thrust direction. When the first member 113 of this embodiment is used, the characteristic of the displacement amount dy-restoring force Fy shown by the solid line in FIG. 9 can be obtained.

一方、図6の配置とは異なり、スラスト方向でN極とS極の異極同士114,116が必ず隣り合うように、複数の永久磁石リング114,116を配列することもできる。例えば、S極リング114、N極リング116、S極リング114、N極リング116、…の順で配列することもできる。ただし、この場合には、図6にて破線で示す変位量dy−復元力Fyの特性となり、実線の特性より復元力Fyは小さくなることが分かった。しかも、スラスト方向の両端側にてS極リング114の磁気回路が閉じないので、スラスト方向での漏れ磁界も大きくなる。この点で、図6に示す磁石配列の方が優れている。   On the other hand, unlike the arrangement of FIG. 6, the plurality of permanent magnet rings 114 and 116 can be arranged so that the N poles and S poles 114 and 116 are necessarily adjacent to each other in the thrust direction. For example, the S pole ring 114, the N pole ring 116, the S pole ring 114, the N pole ring 116,. However, in this case, the displacement amount dy-restoring force Fy indicated by the broken line in FIG. 6 is obtained, and it was found that the restoring force Fy is smaller than the solid line property. Moreover, since the magnetic circuit of the S pole ring 114 does not close at both ends in the thrust direction, the leakage magnetic field in the thrust direction also increases. In this respect, the magnet arrangement shown in FIG. 6 is superior.

上述した実施形態によれば、鉛直方向に自重が作用する被回転駆動部60,80,92に対して、その自重と吊り合った力をスラスト方向に発生させて、非接触での軸受けが可能となる。しかも、スラスト軸受け110は電磁石でなく永久磁石114,116を用いているので、電流制御も不要である。このように、ラジアル方向は気体軸受けとし、スラスト方向では磁気軸受として、両方向を非接触な軸受けとしたので、軸受け100A,100B,110にて発生する熱は、図1に示す冷却フィン38による自然空冷により放熱させることができる。   According to the embodiment described above, non-contact bearings are possible by generating a force suspended in the thrust direction in the thrust direction for the driven parts 60, 80, and 92 in which the own weight acts in the vertical direction. It becomes. Moreover, since the thrust bearing 110 uses permanent magnets 114 and 116 instead of electromagnets, current control is also unnecessary. Thus, since the radial direction is a gas bearing, the thrust direction is a magnetic bearing, and both directions are non-contact bearings, the heat generated in the bearings 100A, 100B, 110 is naturally generated by the cooling fins 38 shown in FIG. Heat can be dissipated by air cooling.

(軸及び円筒部材の変形例)
図11は、スラスト軸受け110の組み立て上の便宜から、軸50の第1ラジアル軸受け100Aの領域を小径部51に形成している。小径部51を有する図11に示す軸50が図2とさらに異なる点は、スラスト軸受け110を形成する8個の永久磁石114,116を軸50に挿入した後、その上端に抜け止めのCリング51Aを圧入した点である。よって、図2に示す軸50を用いた場合のように、8個の永久磁石114,116を円周方向で半割りピース状として装着しなくても良い。図11に示す円筒部材60は、Cリング51Aと干渉しないための逃げ孔61を有すると共に、軸50の小径部51にフィットさせるための厚肉部62を有する。
(Modification of shaft and cylindrical member)
In FIG. 11, for the convenience of assembling the thrust bearing 110, the region of the first radial bearing 100 </ b> A of the shaft 50 is formed in the small diameter portion 51. The shaft 50 shown in FIG. 11 having the small-diameter portion 51 is further different from that in FIG. 2 in that eight permanent magnets 114 and 116 forming the thrust bearing 110 are inserted into the shaft 50 and a retaining C-ring at the upper end thereof. This is the point where 51A is press-fitted. Therefore, as in the case where the shaft 50 shown in FIG. 2 is used, the eight permanent magnets 114 and 116 do not have to be mounted in the shape of a half piece in the circumferential direction. A cylindrical member 60 shown in FIG. 11 has a relief hole 61 for not interfering with the C ring 51 </ b> A, and a thick portion 62 for fitting to the small diameter portion 51 of the shaft 50.

(ポンプの変形例)
図12は、図1とは異なるターボ分子ポンプ130を示している。図12に示すターボ分子ポンプ130が図1と異なる点は、排気ポート32が第2ケーシング30の第2中空部36に連通して第2ケーシング30の側面に取付けられている点である。この場合、図1に示すねじシール部120に代えて隙間シール部132が形成されている。このため、軸50と円筒部材60の下端側では、軸50と円筒部材60との間の隙間が隙間シール部132によって気密にシールされ、排気ルートとは機能しない。つまり、図12のターボ分子ポンプ130は回転体80の回転によるターボ分子ポンプみのとして機能し、図1に示すねじシール部120による補助ポンプを有していない。
(Pump variation)
FIG. 12 shows a turbo molecular pump 130 different from that in FIG. The turbo molecular pump 130 shown in FIG. 12 is different from FIG. 1 in that the exhaust port 32 communicates with the second hollow portion 36 of the second casing 30 and is attached to the side surface of the second casing 30. In this case, a gap seal portion 132 is formed instead of the screw seal portion 120 shown in FIG. For this reason, on the lower end side of the shaft 50 and the cylindrical member 60, the gap between the shaft 50 and the cylindrical member 60 is hermetically sealed by the gap seal portion 132 and does not function as an exhaust route. That is, the turbo molecular pump 130 of FIG. 12 functions as a turbo molecular pump only by the rotation of the rotating body 80, and does not have the auxiliary pump by the screw seal portion 120 shown in FIG.

(往復動させるスラスト軸受けとそれを用いたポンプ)
本実施形態では、スラスト軸受け110における第1,第2部材113,118を変更することで、被回転駆動部60,80,92を回転させながら往復動させることもできる。図13は、軸50、円筒部材60、第1,第2ラジアル軸受け100A,100Bを有する点で上述の実施形態と同じである。図13に示すスラスト軸受け140が上述したスラスト軸受け110と異なっている。
(Reciprocating thrust bearing and pump using it)
In the present embodiment, by changing the first and second members 113 and 118 in the thrust bearing 110, the rotational drive units 60, 80, and 92 can be reciprocated while rotating. FIG. 13 is the same as the above-described embodiment in that the shaft 50, the cylindrical member 60, and the first and second radial bearings 100A and 100B are provided. A thrust bearing 140 shown in FIG. 13 is different from the thrust bearing 110 described above.

図13に示すスラスト軸受け140は、軸50に固定される第1部材142として、上述のS極リング114とN極リング116をスラスト方向に対して傾斜させたS極リング144とN極リング146とした。つまり、S極リング144とN極リング146との各永久磁石は、周方向の各位置で連続的にスラスト位置が異なるように形成されている。   A thrust bearing 140 shown in FIG. 13 has, as a first member 142 fixed to the shaft 50, an S pole ring 144 and an N pole ring 146 in which the aforementioned S pole ring 114 and N pole ring 116 are inclined with respect to the thrust direction. It was. That is, the permanent magnets of the S pole ring 144 and the N pole ring 146 are formed so that the thrust positions are continuously different at each position in the circumferential direction.

円筒部材60に固定される第2部材150は、本実施形態では軸50の一直径方向にて対向する一方の位置に、着磁方向が異なる2種の永久磁石152,154を有し、他方の位置に磁性体156を有する。一方の永久磁石152は第1部材142のS極リング144と対向して配置されるN極ピースであり、他方の永久磁石154は第1部材142のN極リング146と対向して配置されるS極ピースである。   In the present embodiment, the second member 150 fixed to the cylindrical member 60 has two types of permanent magnets 152 and 154 having different magnetization directions at one position facing each other in the diameter direction of the shaft 50, and the other. The magnetic body 156 is provided at the position. One permanent magnet 152 is an N-pole piece arranged to face the S-pole ring 144 of the first member 142, and the other permanent magnet 154 is arranged to face the N-pole ring 146 of the first member 142. S pole piece.

図13に示すスラスト軸受け140でも、図8(B)にて説明したスラスト軸受け機能を担保できる。これに加えて、スラスト軸受け140は、円筒部材60の回転駆動に従い円筒部材60をスラスト方向にて往復動させることができる。この理由は、S極リング144及びN極リング146は、周方向の各位置で連続的にスラスト位置が異なるように傾斜しているからであり、回転されるS極ピース152及びN極ピース154は固定されたS極リング144及びN極リング146に従ってスラスト方向に変位するからである。なお、第2部材150のうちの磁性体156は、スラスト方向の駆動力を生ずるというよりもむしろ、対向する永久磁石152,154と協働して軸50をラジアル方向で軸受けすることが主たる機能となる。   The thrust bearing 140 shown in FIG. 13 can also secure the thrust bearing function described in FIG. In addition, the thrust bearing 140 can reciprocate the cylindrical member 60 in the thrust direction in accordance with the rotational drive of the cylindrical member 60. This is because the S pole ring 144 and the N pole ring 146 are inclined so that the thrust positions are continuously different at each position in the circumferential direction, and the rotated S pole piece 152 and N pole piece 154 are rotated. Is displaced in the thrust direction according to the fixed south pole ring 144 and north pole ring 146. The main function of the magnetic body 156 of the second member 150 is to support the shaft 50 in the radial direction in cooperation with the opposing permanent magnets 152 and 154 rather than to generate a driving force in the thrust direction. It becomes.

図14は、図13と同様に回転案内かつ往復動させるスラスト軸受け140の配置を変更した者である。上述した実施形態では、スラスト方向にて隣り合う2つのラジアル軸受け100A,100Bの間にスラスト軸受け110,140を配置したが、これに限定されない。図14では、スラスト軸受け140が軸50の最端部に配置されて、スラスト軸受けの組立性を改善している。   FIG. 14 is a person who has changed the arrangement of the thrust bearing 140 that rotates and reciprocates similarly to FIG. In the above-described embodiment, the thrust bearings 110 and 140 are disposed between the two radial bearings 100A and 100B adjacent in the thrust direction, but the present invention is not limited to this. In FIG. 14, the thrust bearing 140 is disposed at the end of the shaft 50 to improve the assemblability of the thrust bearing.

(回転案内かつ往復動させる軸受けを利用したポンプ)
図15は、回転するピストンを往復動させて気体通路の連通/遮断が可能なポンプを示している。この種のポンプは、特開平6−129354に開示されているが、図15は本実施形態に係るスラスト軸受け140を用いて同一機能を実現したものである。
(Pump using a bearing that rotates and reciprocates)
FIG. 15 shows a pump capable of communicating / blocking a gas passage by reciprocating a rotating piston. This type of pump is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-129354. FIG. 15 shows the same function realized by using a thrust bearing 140 according to this embodiment.

図15において、吸気口162Aと排気口162Bを有するシリンダ室162に中央部が配置される回転軸164は、その一端にロータ166が固定されて、ステータ168に通電することで回転駆動される。この回転軸164は、シリンダ室162に固定された2つの筒体170,172との間で動圧を発生させる2つのラジアル軸受け100A,100Bにより支持されている。回転軸164の他端にはスラスト軸受け180が設けられている。   In FIG. 15, a rotating shaft 164 having a central portion disposed in a cylinder chamber 162 having an intake port 162 </ b> A and an exhaust port 162 </ b> B is rotationally driven by energizing the stator 168 with a rotor 166 fixed to one end thereof. The rotating shaft 164 is supported by two radial bearings 100A and 100B that generate dynamic pressure between the two cylinders 170 and 172 fixed to the cylinder chamber 162. A thrust bearing 180 is provided at the other end of the rotating shaft 164.

スラスト軸受け180は、第1部材142として図13及び図14と同じものを使用できるが、本実施形態の第1部材142では計5個の永久磁石144,146であって、3個のS極リング144と2個のNリング146とをスラスト方向で交互に配置している。また、第2部材150として、3個のS極リング144と対向する3個のN極ピース152と、N極リング146と対向する2個のS極ピース154とを有する。N極、S極ピース152,154は、図16に示すように円周方向で角度θ(例えばθ=60゜)の範囲に亘って形成されている。また、このN極、S極ピース152,154と軸164の直径方向にて対向して同角度θ(例えばθ=60゜)の範囲に亘って、かつ、スラスト方向に沿って磁性体156が設けられている。このような配置は、図13及び図14も同様である。被回転部を往復駆動する場合には、第2部材150として永久磁石を全周に配置するとスラスト方向の駆動力が発生しないからである。よって、第2部材150としての永久磁石152,154は、周方向の一部にのみ設ければ良い。これら永久磁石152,154及び磁性体156は、固定リング部材182に固定されている。   The thrust bearing 180 may be the same as the first member 142 shown in FIGS. 13 and 14, but the first member 142 of the present embodiment includes a total of five permanent magnets 144 and 146, and three S poles. Rings 144 and two N-rings 146 are alternately arranged in the thrust direction. Further, the second member 150 includes three N pole pieces 152 facing the three S pole rings 144 and two S pole pieces 154 facing the N pole ring 146. As shown in FIG. 16, the N-pole and S-pole pieces 152, 154 are formed over a range of an angle θ (for example, θ = 60 °) in the circumferential direction. Further, the magnetic body 156 is opposed to the N pole and S pole pieces 152 and 154 in the diameter direction of the shaft 164 over the range of the same angle θ (for example, θ = 60 °) and along the thrust direction. Is provided. Such an arrangement is the same as in FIGS. 13 and 14. This is because when the driven part is driven to reciprocate, a driving force in the thrust direction is not generated if a permanent magnet is disposed around the entire circumference as the second member 150. Therefore, the permanent magnets 152 and 154 as the second member 150 may be provided only in a part in the circumferential direction. The permanent magnets 152 and 154 and the magnetic body 156 are fixed to the fixed ring member 182.

2つの筒体170,172の間に形成された空間に位置するように、軸164には段付きピストン190が固着されている。ロータ166及びステータ168により回転駆動され、かつ、スラスト軸受け180により往復動される回転軸164と一体的に、段付きピストン190は回転かつ往復動される。   A stepped piston 190 is fixed to the shaft 164 so as to be positioned in a space formed between the two cylindrical bodies 170 and 172. The stepped piston 190 is rotated and reciprocated integrally with a rotating shaft 164 that is rotationally driven by the rotor 166 and the stator 168 and reciprocated by the thrust bearing 180.

この段付きピストン190の端面と2つの筒体170,172との間に4つのピストン室192,194,196,198が形成される。また、筒体172等には周方向の一部に気体通路174が形成されている。この他、必要な部材は省略しているが、段付きピストン190を回転かつ往復動することで、特開平6−129354に開示された原理と同様にして、吸気口162Aからの気体を、第1〜第4のピストン室192,194,196,198を経て排気口162Bにポンプ排気することができる。   Four piston chambers 192, 194, 196, 198 are formed between the end face of the stepped piston 190 and the two cylindrical bodies 170, 172. Further, a gas passage 174 is formed in a part of the circumferential direction in the cylindrical body 172 and the like. In addition, although necessary members are omitted, by rotating and reciprocating the stepped piston 190, the gas from the air inlet 162A is changed to the first in the same manner as the principle disclosed in JP-A-6-129354. The exhaust can be exhausted to the exhaust port 162B through the first to fourth piston chambers 192, 194, 196, 198.

(回転停止時での動圧軸受けから静圧軸受けへの切り替え)
ラジアル軸受け100A,100Bとして動圧軸受けを採用した場合、回転停止時及びその付近では発生する動圧が弱くなり、ラジアル軸受けとして機能しなくなる。そこで、少なくとも回転停止時には動圧軸受けから静圧軸受けに切り替えることができる。例えば図1に示す実施形態において、図17に示すように、軸50の偏心孔170A及びバイパス孔108に接続される第1配管200と、第1配管200に接続されたタンク202と、タンク202に接続された第2配管204と、軸50の中心孔104に接続される第3配管206と、第3配管206途中に設けられた弁208とをさらに設ける。弁208は、通常時は中心孔104からのポンプ出力を排気するが、回転停止時付近では例えば信号Sに基づいて切り替えられて、第3配管206の大気開放口を閉鎖し、第2配管204と第3配管206とを接続する。
(Switching from dynamic pressure bearing to static pressure bearing when rotation stops)
When dynamic pressure bearings are employed as the radial bearings 100A and 100B, the dynamic pressure generated when the rotation is stopped and in the vicinity thereof is weakened and does not function as a radial bearing. Therefore, at least when the rotation is stopped, the dynamic pressure bearing can be switched to the static pressure bearing. For example, in the embodiment shown in FIG. 1, as shown in FIG. 17, the first pipe 200 connected to the eccentric hole 170A and the bypass hole 108 of the shaft 50, the tank 202 connected to the first pipe 200, and the tank 202 A second pipe 204 connected to the third pipe 206, a third pipe 206 connected to the center hole 104 of the shaft 50, and a valve 208 provided in the middle of the third pipe 206 are further provided. The valve 208 normally exhausts the pump output from the center hole 104, but is switched based on, for example, a signal S in the vicinity of the stop of rotation to close the atmosphere opening of the third pipe 206 and the second pipe 204. And the third pipe 206 are connected.

軸50の回転中では、第1のラジアル軸受け100Aにて発生した動圧が、第2横孔106、偏心孔107A、バイパス孔108及び第1配管200(第1流路)を介してタンク202に導かれる。第2のラジアル軸受け100Bにて発生した動圧は、軸50と円筒部材60との隙間を介して第2のラジアル軸受け100Bに達し、同様にしてタンク202に導かれる。   During the rotation of the shaft 50, the dynamic pressure generated in the first radial bearing 100A is transferred to the tank 202 via the second lateral hole 106, the eccentric hole 107A, the bypass hole 108, and the first pipe 200 (first flow path). Led to. The dynamic pressure generated in the second radial bearing 100B reaches the second radial bearing 100B through the gap between the shaft 50 and the cylindrical member 60, and is similarly guided to the tank 202.

軸50の回転が停止される際には、タンク202内の圧力をラジアル軸受け100A,100Bに戻し供給する第2流路が確立する。つまり、弁208が信号Sに基づいて切り替えられ、第3配管206の大気開放口を閉鎖し、第2配管204と第3配管206とを接続する。こうすると、タンク内の圧力は、第2配管204、弁208、第3配管206、中心孔104及び第1横孔105を介して、ラジアル軸受け100A,100Bに供給されることになる。よって、回転停止時に低下したラジアル軸受け100A,100Bでの動圧は、タンク202からの圧力によって補填され、ラジアル軸受け100A,100Bを静圧軸受けとして機能させることができる。   When the rotation of the shaft 50 is stopped, a second flow path is established to supply the pressure in the tank 202 back to the radial bearings 100A and 100B. That is, the valve 208 is switched based on the signal S, the air opening of the third pipe 206 is closed, and the second pipe 204 and the third pipe 206 are connected. Thus, the pressure in the tank is supplied to the radial bearings 100A and 100B via the second pipe 204, the valve 208, the third pipe 206, the center hole 104, and the first horizontal hole 105. Therefore, the dynamic pressure at the radial bearings 100A and 100B, which is reduced when the rotation is stopped, is compensated by the pressure from the tank 202, and the radial bearings 100A and 100B can function as static pressure bearings.

なお、回転停止時での動圧軸受けから静圧軸受けへの切り替えは、図17のように構成するものの他、別途に用意したガスをラジアル軸受け100A,100Bに供給するものであってもよい。   In addition, the switching from the dynamic pressure bearing to the static pressure bearing when the rotation is stopped may be configured to supply separately prepared gas to the radial bearings 100A and 100B in addition to the configuration as shown in FIG.

なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるものである。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。   Although the present embodiment has been described in detail as described above, those skilled in the art can easily understand that many modifications can be made without departing from the novel matters and effects of the present invention. Accordingly, all such modifications are intended to be included in the scope of the present invention. For example, a term described together with a different term having a broader meaning or the same meaning at least once in the specification or the drawings can be replaced with the different term anywhere in the specification or the drawings.

本発明が適用されるターボ分子ポンプの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the turbo-molecular pump to which this invention is applied. 図1に示すターボ分子ポンプの軸を示す図である。It is a figure which shows the axis | shaft of the turbo-molecular pump shown in FIG. 図1に示す軸の底面図である。It is a bottom view of the axis | shaft shown in FIG. 図2に示すIV−IV断面図である。It is IV-IV sectional drawing shown in FIG. 図1に示す軸に第1部材を取付けた状態を示す図である。It is a figure which shows the state which attached the 1st member to the axis | shaft shown in FIG. 図5に示す第1部材を示す図である。It is a figure which shows the 1st member shown in FIG. 図1に示す第2部材を示す図である。It is a figure which shows the 2nd member shown in FIG. 図8(A)は第1,第2部材が完全に正対した状態を、図8(B)は第1,第2部材がセンターずれして対向した状態をそれぞれ示す図である。FIG. 8A is a diagram showing a state where the first and second members are completely facing each other, and FIG. 8B is a diagram showing a state where the first and second members are opposed to each other with the center shifted. 第1,第2部材の変位量とそれに応じて発生する復元力との関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between the displacement amount of a 1st, 2nd member, and the restoring force which generate | occur | produces according to it. 被回転駆動部の下限・上限ストッパを示す図である。It is a figure which shows the lower limit and upper limit stopper of a to-be-rotated drive part. 図2に示す第1ラジアル軸受けの領域を小径部に形成した軸の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the axis | shaft which formed the area | region of the 1st radial bearing shown in FIG. 2 in the small diameter part. 図1とは異なるターボ分子ポンプを示す図である。It is a figure which shows the turbo-molecular pump different from FIG. 被回転駆動部である円筒部材を回転させながら軸方向に往復動させるスラスト軸受けを示す図である。It is a figure which shows the thrust bearing which reciprocates to an axial direction, rotating the cylindrical member which is a to-be-rotated drive part. 図13に示す第1,第2ラジアル軸受けとスラスト軸受けの配置を変更した変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification which changed arrangement | positioning of the 1st, 2nd radial bearing and thrust bearing shown in FIG. 図14に示すスラスト軸受けを用いた、回転するピストンを往復動させて気体通路の連通/遮断が可能なポンプを示す図である。It is a figure which shows the pump which can connect / cut off a gas path by reciprocating the rotating piston using the thrust bearing shown in FIG. 図15に用いられるスラスト軸受けを説明する図である。It is a figure explaining the thrust bearing used for FIG. 回転停止時にラジアル軸受けを動圧軸受けから静圧軸受けへ切り替えるための構成を示す図である。It is a figure which shows the structure for switching a radial bearing from a dynamic pressure bearing to a static pressure bearing at the time of a rotation stop.

符号の説明Explanation of symbols

10 複合型ポンプ、20 第1ケーシング、22 吸気口、24 第1フランジ、26 第1中空部、28 上限ストッパ、30 第2ケーシング、32 排気ポート、34 第2フランジ、36 第2中空部、37 軸受け壁部、38 冷却フィン、40 ボルト 42 Oリング、50 軸、51 小径部、51A Cリング、50A 端面、52 フランジ、52A 端面、54 下限ストッパ、60 円筒部材、62 厚肉部、70 ボルト、72 Oリング、80 回転体(ターボ分子ポンプ)、81 ねじ溝、82 ボルト、84 第1凹部、86 第2凹部、90 モータ、92 ロータ、94 ステータ、100A,100B 第1,第2ラジアル軸受け、102 ヘリングボーン溝、104 中心孔、105 第1横孔、106 第2横孔、107A,107B 第1,第2偏心孔、108 バイパス孔、110 スラスト軸受け、112 磁石配列部、113 第1部材、114 S極リング、115 非磁性体リング、116 N極リング、118 第2部材、119 磁性体、120 ねじシール部、130 ターボ分子ポンプ、132 隙間シール部、140 スラスト軸受け、142 第1部材、144 傾斜したS極リング、146 傾斜したN極リング、150 第2部材、152,154 永久磁石、156 磁性体、160 ドライポンプ、162 シリンダ室、164 回転軸、166 ロータ、168 ステータ、170,172 筒体、174 気体通路、180 スラスト軸受け、190 段付きピストン、192,194,196,198 第1〜第4ピストン室、200,204,206 第1〜第3配管、202 タンク、208 弁   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Composite type pump, 20 1st casing, 22 Inlet, 24 1st flange, 26 1st hollow part, 28 Upper limit stopper, 30 2nd casing, 32 Exhaust port, 34 2nd flange, 36 2nd hollow part, 37 Bearing wall, 38 Cooling fin, 40 bolt 42 O-ring, 50 shaft, 51 Small diameter part, 51A C ring, 50A End face, 52 Flange, 52A End face, 54 Lower limit stopper, 60 Cylindrical member, 62 Thick part, 70 bolt, 72 O-ring, 80 rotating body (turbomolecular pump), 81 thread groove, 82 bolt, 84 first recess, 86 second recess, 90 motor, 92 rotor, 94 stator, 100A, 100B first and second radial bearings, 102 Herringbone groove, 104 center hole, 105 first side hole, 106 second side hole, 107 , 107B First and second eccentric holes, 108 Bypass holes, 110 Thrust bearings, 112 Magnet arrangement part, 113 First member, 114 S pole ring, 115 Non-magnetic ring, 116 N pole ring, 118 Second member, 119 Magnetic body, 120 Screw seal part, 130 Turbo molecular pump, 132 Clearance seal part, 140 Thrust bearing, 142 First member, 144 Inclined south pole ring, 146 Inclined north pole ring, 150 Second member, 152,154 Permanent Magnet, 156 Magnetic body, 160 Dry pump, 162 Cylinder chamber, 164 Rotating shaft, 166 Rotor, 168 Stator, 170, 172 Cylindrical body, 174 Gas passage, 180 Thrust bearing, 190 Stepped piston, 192, 194, 196, 198 First to fourth piston chambers 200, 20 , 206 first to the third pipe, 202 tanks, 208 valve

Claims (9)

軸と、
前記軸に挿通される円筒部材と、
前記軸及び前記円筒部材の一方が固定されたガイド部材とされ、前記軸及び前記円筒部材の他方を含んで被回転駆動部が形成され、前記被回転駆動部を回転駆動する回転駆動部と、
前記被回転駆動部の回転時に前記軸と前記円筒部材との隙間に気体圧を発生させて、前記軸と前記円筒部材とをラジアル方向にて非接触に維持する少なくとも一つのラジアル軸受けと、
前記軸及び前記円筒部材の一方にて、スラスト方向に沿って間隔をおいて、かつ、スラスト方向でN極とS極の異極同士が隣り合うように配置された複数の永久磁石リングを含む第1部材と、前記軸及び前記円筒部材の他方にて、前記第1部材に対向して配置されて磁性を帯びる第2部材とを含み、スラスト方向にてフリーの前記被回転駆動部を、該被回転駆動部のスラスト方向の荷重と吊り合ったスラスト方向での所定位置に維持する少なくとも一つのスラスト軸受けと、
を有することを特徴とする回転部の軸受け装置。
The axis,
A cylindrical member inserted through the shaft;
One of the shaft and the cylindrical member is a fixed guide member, a rotation drive unit is formed including the other of the shaft and the cylindrical member, and a rotation drive unit that rotationally drives the rotation drive unit;
At least one radial bearing that generates a gas pressure in a gap between the shaft and the cylindrical member during rotation of the rotation drive unit and maintains the shaft and the cylindrical member in a non-contact manner in a radial direction;
One of the shaft and the cylindrical member includes a plurality of permanent magnet rings arranged at intervals along the thrust direction and arranged such that the N poles and the S poles are adjacent to each other in the thrust direction. Including the first member and a second member that is magnetized by being opposed to the first member on the other side of the shaft and the cylindrical member, and the rotated drive unit that is free in the thrust direction, At least one thrust bearing that maintains a predetermined position in a thrust direction suspended from a load in a thrust direction of the driven part;
A bearing device for a rotating part, comprising:
請求項1において、
前記回転駆動部は、前記軸をガイド部材とし、前記軸の周りで前記被回転駆動部である前記円筒部材を回転駆動することを特徴とする回転部の軸受け装置。
In claim 1,
The rotation drive unit is a bearing device for a rotation unit, wherein the shaft serves as a guide member and rotates the cylindrical member as the rotation drive unit around the shaft.
請求項1または2において、
前記第2部材を磁性体としたことを特徴とする回転部の軸受け装置。
In claim 1 or 2,
A bearing device for a rotating part, wherein the second member is a magnetic body.
請求項1または2において、
前記第2部材を永久磁石としたことを特徴とする回転部の軸受け装置。
In claim 1 or 2,
A bearing device for a rotating part, wherein the second member is a permanent magnet.
請求項1または2において、
前記第1部材は、前記永久磁石の各々が、周方向の各位置で連続的にスラスト位置が異なるようにスラスト方向に対して傾斜したリング状に形成され、
前記第2部材は、前記軸の直径方向にて対向する一方の位置にて、周方向の一部に亘ってスラスト方向にそれぞれ配置された複数の永久磁石と、前記軸の直径方向にて対向する他方の位置にて周方向の他の一部に亘って配置された磁性体とを含み、
前記回転駆動部の駆動に従い、スラスト方向にて変化する前記所定位置に従って前記被回転駆動部を往復動させることを特徴とする回転部の軸受け装置。
In claim 1 or 2,
The first member is formed in a ring shape inclined with respect to the thrust direction so that each of the permanent magnets has different thrust positions continuously at each position in the circumferential direction,
The second member is opposed to a plurality of permanent magnets arranged in the thrust direction over a part of the circumferential direction at one position opposed to the diameter direction of the shaft in the diameter direction of the shaft. A magnetic body disposed over another part in the circumferential direction at the other position
According to the driving of the rotary drive unit, the rotary drive unit is reciprocated according to the predetermined position that changes in the thrust direction.
請求項1乃至5のいずれかにおいて、
スラスト方向にて隣り合う2つのラジアル軸受けの間に、前記少なくとも一つのスラスト軸受けを配置したことを特徴とする回転部の軸受け装置。
In any one of Claims 1 thru | or 5,
A bearing device for a rotating part, wherein the at least one thrust bearing is disposed between two radial bearings adjacent in the thrust direction.
請求項3乃至5のいずれかにおいて、
前記第1部材に設けられる前記複数の永久磁石は、スラスト方向にて隣り合う2つが異極同士と同極同士とを交互に繰り返す配置関係にて配置されていることを特徴とする回転部の軸受け装置。
In any of claims 3 to 5,
The plurality of permanent magnets provided in the first member are arranged in an arrangement relationship in which two adjacent magnets in the thrust direction alternately repeat different poles and same poles. Bearing device.
請求項1乃至7のいずれかにおいて、
前記少なくとも一つのラジアル軸受けは、前記回転駆動部の回転時に前記軸と前記円筒部材との隙間に動圧を発生させて、前記軸と前記円筒部材とをラジアル方向にて非接触に維持し、
前記軸受け装置はさらに、
タンクと、
前記少なくとも一つのラジアル軸受けにて発生した動圧を前記タンクに導く第1流路と、
前記タンク内の動圧を前記少なくとも一つのラジアル軸受けに戻し供給する第2流路と、
前記回転駆動部の少なくとも回転停止時に前記タンクを前記第2流路と連通させる弁と、
を有することを特徴とする回転部の軸受け装置。
In any one of Claims 1 thru | or 7,
The at least one radial bearing generates a dynamic pressure in a gap between the shaft and the cylindrical member when the rotary drive unit rotates, and maintains the shaft and the cylindrical member in a non-contact manner in a radial direction.
The bearing device further includes
A tank,
A first flow path for guiding the dynamic pressure generated by the at least one radial bearing to the tank;
A second flow path for supplying dynamic pressure in the tank back to the at least one radial bearing;
A valve for communicating the tank with the second flow path at least when the rotation drive unit stops rotating;
A bearing device for a rotating part, comprising:
請求項1乃至8のいずれかに記載の回転部の軸受け装置を含むことを特徴とするポンプ。   A pump comprising the bearing device for a rotating part according to claim 1.
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