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JP2008038935A - Bearing device and turbo molecular pump - Google Patents

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JP2008038935A JP2006210271A JP2006210271A JP2008038935A JP 2008038935 A JP2008038935 A JP 2008038935A JP 2006210271 A JP2006210271 A JP 2006210271A JP 2006210271 A JP2006210271 A JP 2006210271A JP 2008038935 A JP2008038935 A JP 2008038935A
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shaft
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Tsuyoshi Kabasawa
剛志 樺澤
Satoshi Okudera
智 奥寺
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BOC Edwards Japan Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To restrain a magnetized inner ring from being dragged, in a protection bearing provided with a rolling element comprising a nonmagnetic substance. <P>SOLUTION: The inner ring 41 and an outer ring 42 are formed of members each comprising a magnetic substance, and the rolling element 43 is formed of a nonmagnetic substance. A magnetic guide body 44 is a member formed of a magnetic material, and provided with a magnetic guide mechanism for guiding the magnetism of the magnetized inner ring to a closed magnetic path passing the inner ring and the outer ring. A magnetic guide part 44b is constituted of a portion overhung from the inner circumferential edge of a bearing fixing part 44a toward the extension direction of a bearing fixing part and an axial direction, and contacts with the outer ring to reduce magnetic resistance. A space β of a clearance between the inner ring of the protection bearing and the magnetic guide part is constituted to be sufficiently small compared with a space α of a clearance between the inner circumferential face of the inner ring and the outer circumferential wall face of a shaft 7. Many-pieces magnetic flux are picked up by providing the magnetic guide body to satisfy a relation of the space β<the space α so as to be guided to the closed magnetic path passing the inner ring and the outer ring. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

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。   The present invention relates to a bearing device and a turbo molecular pump that support a rotating shaft in a non-contact manner, and more particularly to a bearing device and a turbo molecular pump provided with a protective bearing (auxiliary bearing) that backs up at the time of touchdown.

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。
In a bearing device that supports a rotating shaft in a non-contact manner, such as a hydrodynamic bearing device or a magnetic bearing device, it is structurally difficult to obtain a large (high) rigidity of the device.
For this reason, such non-contact bearing devices are equipped with emergency (protective) protective bearings (touch-down bearings) in the event of disturbances such as earthquake impacts or abnormalities in the control system. ing.
And when it becomes a state which cannot hold | maintain a rotating shaft by non-contact, it is comprised so that it may back up with this protection bearing.
In addition, the protective bearing is comprised by rolling bearings, such as a ball bearing and a roller bearing, for example.

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。
Since the load is not applied to the protective bearing (auxiliary bearing) while the rotating shaft is supported in a non-contact manner, the inner ring (contact wheel with the rotating shaft) of the protective bearing is stopped.
However, when the bearing device is in a non-contact state and cannot hold the rotating shaft, that is, when the protective bearing functions, the inner ring of the protective bearing contacts the rotating shaft and is close to the rated rotational speed (rotor rotational speed). It is accelerated rapidly.
For this reason, the rolling elements (balls, rollers) of the protective bearing are light weight and have a small rotational torque, such as a ceramic member.

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。
By the way, there is a turbo molecular pump that uses such a non-contact bearing to exhaust gas by the action of a fixed blade and a rotating blade rotating at high speed.
The turbo molecular pump uses a high-frequency motor to rotate the rotor blades at high speed. Therefore, the permanent magnet which comprises a high frequency motor is embed | buried in the rotating shaft.
When assembling such a turbo molecular pump, generally, a rotating shaft is inserted into a cylindrical fixing portion having a protective bearing at its end.
For this reason, when the permanent magnet embedded in the rotating shaft passes through the inside of the protective bearing, the race rings (inner ring, outer ring) of the protective bearing are magnetized.

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)。
FIG. 9 is a view showing a state in which the race is magnetized in the conventional protective bearing. 9A shows a cross section in the radial direction (radial direction) of the protective bearing, and FIG. 9B shows a cross section in the axial direction (axial direction).
When the bearing ring of the protective bearing is magnetized, as shown in FIG. 9, a closed magnetic circuit (thick line) passing through the inner ring 101 and the rotating shaft 104 and a closed magnetic circuit (broken line) passing through the inner ring 101 and the outer ring 102, that is, a magnetic circuit Is formed.
However, since the rolling element 103 is composed of a non-magnetic member (for example, a ceramic member), the gap between the inner ring 101 and the outer ring 102 functions as an air gap as between the inner ring 101 and the rotating shaft 104. To do.
Therefore, the magnetic flux density in the magnetic circuit is larger (higher) in the closed magnetic path (thick line) passing through the inner ring 101 and the rotating shaft 104 than in the closed magnetic path (broken line) passing through the inner ring 101 and the outer ring 102.

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。
When the bearing ring of the protective bearing is magnetized, the inner ring 103 of the protective bearing is not attached to the rotating shaft 104 even when the rotating shaft 104 is supported in a non-contact manner due to the interaction with the rotating shaft 104. As it rotates, it rotates (takes around).
Specifically, an induced current is generated inside the rotating shaft 104 due to the magnetism of the race (inner ring 101). As a result, the inner ring 101 of the protective bearing rotates by attracting the magnetic force generated by the rotating shaft 104.

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。
特開2002−54593公報
If such rotation of the inner ring 101 occurs, the life of the protective bearing may be reduced. Further, when the inner ring 101 is rotated, noise and vibration due to the rotation of the inner ring 101 may be a problem.
Therefore, conventionally, a method for preventing the rotation of the bearing ring in a protective bearing using such a non-magnetic rolling element has been proposed in the following patent documents.
JP 2002-54593 A

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。
Patent Document 1 proposes a technique in which an inner ring of a touch-down bearing (protective bearing) is formed of a material having a low residual magnetic flux density, and the inner ring is prevented from being magnetized.
Specifically, there has been proposed a technique for suppressing the inner ring of the touchdown bearing from being magnetized by forming the inner ring of the touchdown bearing with a nonmagnetic member such as austenitic stainless steel formed in a solid state. Yes.

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。
However, as proposed in Patent Document 1, when the inner ring is made of a non-magnetic member, the non-magnetic member has low rigidity, so that the strength (rigidity) of the protective bearing (touch-down bearing) is sufficiently high. It was difficult to hold.
Then, an object of this invention is to provide the bearing device provided with the protection bearing which can suppress appropriately the accompanying rotation of an inner ring | wheel while maintaining sufficient rigidity, and a turbo-molecular pump.

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。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a bearing device that supports a rotating shaft on which a permanent magnet constituting a motor is disposed in a non-contact manner, and forms a rolling element made of a non-magnetic material and a track of the rolling element. And a protective bearing that supports the rotating shaft at the time of stop and abnormal condition, and the protective bearing has a magnetic induction structure that makes the rotational torque of the inner ring smaller than the friction torque. This achieves the object.
Note that the rotational torque of the inner ring indicates, for example, traction torque that rotates with the rotation of the rotation shaft.
In the first aspect, for example, it is preferable that the magnetic resistance between the inner ring and the outer ring is smaller than the magnetic resistance between the inner ring and the rotating shaft.
According to a second aspect of the present invention, in the bearing device according to the first aspect, the magnetic induction structure comprises a magnetic induction member made of a magnetic member for guiding the magnetism of the inner ring to the outer ring. .
According to a third aspect of the present invention, in the bearing device according to the second aspect, the magnetic induction member is disposed with a predetermined distance β between the inner ring and the distance β between the rotating shaft and the inner ring. It is characterized by being smaller than the interval α.
According to a fourth aspect of the present invention, in the bearing device according to the first, second, or third aspect, the magnetic induction structure is configured such that a distance γ between the inner ring and the outer ring is set between the rotating shaft and the inner ring. It is characterized by being configured to be smaller than the interval α.
According to a fifth aspect of the present invention, in the bearing device according to the first, second, third, or fourth aspect, the rolling element is made of a ceramic member.
According to a sixth aspect of the present invention, in the bearing device according to any one of the first to fifth aspects, the rotating shaft is supported by a magnetic force or a dynamic pressure.
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a turbomolecular pump comprising the bearing device according to any one of the first to sixth aspects.

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。   According to the present invention, the accompanying rotation of the inner ring can be suppressed by providing the magnetic induction structure that makes the rotational torque of the inner ring in the protective bearing smaller than the friction torque.

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。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
In this embodiment, a turbo molecular pump provided with a magnetic bearing device will be described as a device using a non-contact bearing device having a protective bearing.
In the present embodiment, a description will be given using a composite turbo molecular pump having a turbo molecular pump portion T and a thread groove pump portion S as an example of a turbo molecular pump.

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。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a turbo molecular pump 1 according to the present embodiment. FIG. 1 shows a cross section in the axial direction of the turbo molecular pump 1. This turbo molecular pump is installed, for example, in a semiconductor manufacturing apparatus, and is used when exhausting process gas from a vacuum chamber.
The casing 2 constituting the exterior body of the turbo molecular pump 1 has a substantially cylindrical shape, and forms the casing of the turbo molecular pump 1 together with the base 3 provided at the lower part of the casing 2 (exhaust port 6 side). ing. A structure for causing the turbo molecular pump 1 to perform an exhaust function, that is, a gas transfer mechanism is disposed inside the housing.

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。
This gas transfer mechanism is roughly composed of a rotating part that is rotatably supported and a fixed part fixed to the casing.
An inlet 4 for introducing gas into the turbo molecular pump 1 is formed at the end of the casing 2. A flange portion 5 is formed on the end surface of the casing 2 on the intake port 4 side so as to project to the outer peripheral side.
The base 3 is formed with an exhaust port 6 for exhausting gas from the turbo molecular pump 1, that is, exhausting process gas from the semiconductor manufacturing apparatus.

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。
The rotating part includes a shaft 7 as a rotating shaft, a rotor body 8 having a substantially U-shaped cross section disposed on the shaft 7, a rotor blade 9 provided on the rotor body 8, and the exhaust port 6 side (screw groove pump part) S), and the like.
The rotor body 8 is fixed to the upper part of the shaft 7 with bolts 23. The cylindrical member 10 is formed on the extension of the rotor body 8 and is formed of a cylindrical member concentric with the rotation axis of the rotor body 8.
A rotor blade 9 is disposed on the outer periphery of the rotor body 8, and the rotor blade 9 is formed by blades (blades) extending radially from the shaft 7 at a predetermined angle with respect to a plane perpendicular to the axis of the shaft 7. Become.

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。
A motor part 11 for rotating the shaft 7 at a high speed is provided in the middle of the shaft 7 in the axial direction. The motor unit 11 is a DC brushless motor (high frequency motor), and is configured as follows.
The motor unit 11 includes a permanent magnet 111 embedded in the shaft 7. For example, the permanent magnet 111 is fixed so that the N pole and the S pole are arranged around the shaft 7 every 180 °.
In addition, the motor unit 11 includes an electromagnet 112 disposed around the permanent magnet with a predetermined clearance from the shaft 7. Here, six electromagnets are disposed so as to be symmetrically opposed to the axis of the shaft 7 every 60 °.

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。
The turbo molecular pump 1 is connected to the control device 70 via a connector and a cable. Then, the current of the electromagnet 112 is switched one after another so that the rotation of the shaft 7 is continued by the control device 70.
That is, the control device 70 generates a rotating magnetic field around the permanent magnet 111 fixed to the shaft 7 by switching the excitation currents of the six electromagnets 112, and causes the shaft to move by causing the permanent magnet 111 to follow the rotating magnetic field. 7 is rotated.

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。
Magnetic bearings 12 and 13 for pivotally supporting the shaft 7 in the radial direction (radial direction) are provided on the intake port 4 side and the exhaust port 6 side with respect to the motor portion 11 of the shaft 7.
In addition, a magnetic bearing 14 for supporting the shaft 7 in the thrust direction (axial direction) is provided at the lower end (exhaust port side end) of the shaft 7.
These magnetic bearings 12 to 14 constitute so-called five-axis control type magnetic bearings.
The shaft 7 is supported by the magnetic bearings 12 and 13 in a non-contact manner in the radial direction (the radial direction of the shaft 7), and is supported by the magnetic bearing 14 in a non-contact manner in the thrust direction (the axial direction of the shaft 7).
Displacement sensors 15 to 17 for detecting the displacement of the shaft 7 are provided in the vicinity of the magnetic bearings 12 to 14, respectively.

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。
Four electromagnets are arranged on the magnetic bearing 12 so as to face the periphery of the shaft 7 every 90 °. The shaft 7 is formed of a high permeability material (iron or the like) and is attracted by the magnetic force of these electromagnets.
The displacement sensor 15 samples and detects the radial displacement of the shaft 7 at predetermined time intervals.

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。
When the control device 70 detects that the shaft 7 is displaced from the predetermined position in the radial direction by the displacement signal from the displacement sensor 15, the control device 70 adjusts the magnetic force of each electromagnet in the magnetic bearing 12 to bring the shaft 7 into the predetermined position. Operate to return. The adjustment of the magnetic force of the electromagnet is performed by feedback controlling the excitation current of each electromagnet.
The control device 70 performs feedback control of the magnetic bearing 12 based on the signal from the displacement sensor 15, whereby the shaft 7 is magnetically levitated in the radial direction with a predetermined clearance from the electromagnet in the magnetic bearing 12, and is not in the space. Held in contact.

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。
The configuration and operation of the magnetic bearing 13 are the same as those of the magnetic bearing 12. The control device 70 performs feedback control of the magnetic bearing 13 based on the signal of the displacement sensor 16, whereby the shaft 7 is magnetically levitated in the radial direction by the magnetic bearing 13 and is held in a non-contact manner in the space.
Thus, the shaft 7 is held at a predetermined position in the radial direction by the action of the magnetic bearings 12 and 13.

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。
The magnetic bearing 14 includes a disk-shaped metal disk 18 and electromagnets 19 and 20, and holds the shaft 7 in the thrust direction.
The metal disk 18 is made of a high permeability material such as iron, and is fixed perpendicularly to the shaft 7 at the center thereof. Electromagnets 19 and 20 are arranged so as to sandwich the metal disk 18 and face each other. The electromagnet 19 attracts the metal disk 18 upward by magnetic force, and the electromagnet 20 attracts the metal disk 18 downward.
The control device 70 appropriately adjusts the magnetic force exerted by the electromagnets 19 and 20 on the metal disk 18 so that the shaft 7 is magnetically levitated in the thrust direction and held in a non-contact manner in the space.

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。
Further, a displacement sensor 17 is disposed so as to face the lower end portion of the shaft 7. The displacement sensor 17 samples and detects the displacement of the shaft 7 in the thrust direction, and transmits this to the control device 70. The control device 70 detects the displacement of the shaft 7 in the thrust direction based on the displacement detection signal received from the displacement sensor 17.
When the shaft 7 moves in one of the thrust directions and is displaced from a predetermined position, the control device 70 adjusts the magnetic force by feedback controlling the exciting currents of the electromagnets 19 and 20 so as to correct this displacement. It operates to return 7 to a predetermined position. The control device 70 performs this feedback control continuously. Thereby, the shaft 7 is magnetically levitated and held at a predetermined position in the thrust direction.
As described above, the shaft 7 is held in the radial direction by the magnetic bearings 12 and 13 and is held in the thrust direction by the magnetic bearing 14, so that the shaft 7 rotates around the axis of the shaft 7.

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。
Next, the fixed part which comprises a gas transfer mechanism is demonstrated.
The fixed portion includes a fixed blade 30 provided on the intake port 4 side (turbo molecular pump portion T), a thread groove spacer 31 provided on the exhaust port 6 side (thread groove type pump portion S), a stator column 34, and the like. Has been.
The fixed wing 30 is composed of a blade that is inclined by a predetermined angle from a plane perpendicular to the axis of the shaft 7 and extends from the inner peripheral surface of the casing 2 toward the shaft 7.
In the turbo molecular pump section T, these fixed blades 30 are formed in a plurality of stages alternately with the rotor blades 9 in the axial direction. The fixed wings 30 at each stage are separated from each other by a cylindrical spacer 33.

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。
The thread groove spacer 31 is a cylindrical member having a spiral groove 32 formed on the inner peripheral surface. The inner peripheral surface of the thread groove spacer 31 faces the outer peripheral surface of the cylindrical member 10 with a predetermined gap therebetween.
The direction of the spiral groove 32 formed in the thread groove spacer 31 is the direction toward the exhaust port 6 when the gas is transported in the spiral groove 32 in the rotational direction of the rotating portion. The depth of the spiral groove 32 becomes shallower as it approaches the exhaust port 6. The gas transported through the spiral groove 32 is compressed as it approaches the exhaust port 6.
The base 3 constitutes an exterior body of the turbo molecular pump 1 together with the casing 2. At the center of the base 3 in the radial direction, a stator column 34 having a cylindrical shape concentric with the rotation axis of the rotor is attached in the direction of the intake port 4.

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。
The turbo molecular pump 1 is provided with a protective bearing (auxiliary bearing) 40 formed of a full-groove type deep groove ball bearing on the intake port 4 side of the displacement sensor 15 inside the casing 2.
The details of the protective bearing 40 will be described later.
Further, on the exhaust port 6 side of the displacement sensor 16, a protective bearing 50 configured by a pair of angular ball bearings in which oblique contact directions are combined in opposite directions is provided.
These protective bearings 40 and 50 are rolling bearings (touch-down bearings) for protecting the shaft 7 from contact with the magnetic bearings 12, 13, and 14 when the shaft 7 is stopped or abnormally controlled. ).

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。
A gap slightly smaller than the gap between the shaft 7 and the magnetic bearings 12, 13, 14 is interposed between the outer peripheral surface of the shaft 7 and the inner peripheral surfaces of the protective bearings 40, 50.
As a result, in a state where the shaft 7 is rotatably supported by the magnetic bearings 12, 13, and 14 in a magnetically levitated state, the shaft 7 maintains a non-contact state with respect to the protective bearings 40 and 50. On the other hand, when the shaft 7 is stopped or when the control is abnormal due to the action of an external force or the like, the shaft 7 comes into contact with the protective bearings 40 and 50 and is rotatably supported before contacting the magnetic bearings 12, 13 and 14.

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。
Here, a method of assembling (assembling) the shaft 7 in the turbo molecular pump 1 configured as described above will be briefly described.
In the turbo molecular pump 1 according to the present embodiment, the rotor body 8 is fixed to the shaft 7 using bolts 23. A permanent magnet 111 constituting the motor unit 11 (high frequency motor) is embedded in the shaft 7 in advance.

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。
On the other hand, on the fixed portion side, a cylindrical stator column 34 is fixed to the base 3 using bolts 25.
A protective bearing 40 is fixed to the inner peripheral surface of the stator column 34 near the end on the intake port 4 side.
Then, after the shaft 7 to which the rotor body 8 is fixed is inserted (inserted) into the stator column 34 from the direction of the intake port 4, the metal disk 18 (magnetic bearing 14) is attached to the shaft 7 from the direction of the exhaust port 6 (attachment). ) Assemble the rotating part to the fixed part.

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。
Thus, when the rotating part is assembled to the fixed part, that is, when the shaft 7 is assembled to the stator column 34, the protective bearing 40 is magnetized by the magnetic field of the permanent magnet 111 embedded in the shaft 7. That is, a magnetic field remains in the protective bearing 40.
In the present embodiment, even when the protective bearing 40 is magnetized in this way, the protective bearing 40 of the shaft 7 is caused by the action of the magnetic circuit formed by the generated residual magnetic field as in the conventional case. A magnetic induction structure (magnetic induction mechanism) that suppresses the accompanying phenomenon that rotates with rotation is provided.

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。
Here, the magnetic induction structure that suppresses the accompanying phenomenon of the protective bearing 40 will be described.
FIG. 2A is a diagram showing a configuration of the magnetic induction structure, and FIG. 2B is an enlarged view of a region indicated by a broken line part in FIG. In FIG. 2, the description of the rotor main body 8 and the like fixed to the shaft 7 is omitted in order to avoid complicated explanation.
As shown in FIG. 2, the turbo molecular pump 1 according to the present embodiment includes an inner ring 41, an outer ring 42, a protective bearing 40 including a rolling element 43, and a magnetic derivative 44.
The inner ring 41 and the outer ring 42 constitute a raceway (circular raceway) on which the rolling elements 43 in the protective bearing 40 roll.
The inner ring 41 and the outer ring 42 are formed of a magnetic member (for example, a SUS440C member that is martensitic stainless steel, SUJ2 that is carbon steel, or the like).

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。
The rolling elements 43 are balls (balls) disposed between the circular raceways of the inner ring 41 and the outer ring 42, and are formed of a ceramic material that is a nonmagnetic material.
The density of the ceramic rolling element 43 (for example, 3.20 g / cm3 in the case of Si3N4 ceramics) is much lower than the density of the bearing steel (7.85 g / cm3), and therefore the centrifugal force generated when rotating at high speed. Can be effectively suppressed, and the load on the rolling element 43 can be reduced.

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。
The magnetic derivative 44 is a member formed of a magnetic material, and has a magnetic induction function for guiding the magnetism of the magnetized inner ring 41 to a closed magnetic path passing through the inner ring 41 and the outer ring 42, and a protective bearing 40 (outer ring 42) as a stator. And a fixing function for fixing to the column 34.
As shown in the figure, the magnetic derivative 44 includes a bearing fixing portion 44a and a magnetic induction portion 44b.

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。
The bearing fixing portion 44a is made of an annular plate member, and has a plurality of through holes 47 into which screws 45 for fixing (wearing) the magnetic derivative 44 to the stator column 34 are fitted (pushed).
Further, a screw hole 48 for fixing the screw 45 is provided on the end surface of the stator column 34 on the intake port 4 side.
The protective bearing 40 in which the outer ring 42 is disposed in the fitting groove 46 provided at the end of the stator column 34 on the intake port 4 side is fixed to the screw hole 48 with the screw 45 so that the intake port It is pressed and fixed from the 4th side.

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。
The magnetic induction portion 44b is configured by a portion projecting (protruding) in the extending direction (radial direction) and the axial direction of the bearing fixing portion 44a from the inner peripheral edge portion of the bearing fixing portion 44a.
A portion protruding in the axial direction (exhaust port 6 direction) in the magnetic induction portion 44b is disposed between the inner ring 41 and the outer ring 42 of the protective bearing 40, and with respect to the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the outer ring 42, The contact (contact) is made so that the magnetic resistance becomes smaller.
Thus, by bringing the magnetic derivative 44 and the outer ring 42 into contact, more magnetic flux can be picked up and guided to a closed magnetic path (thick line) passing through the inner ring 41 and the outer ring 42. A closed magnetic path (thick line) passing through the inner ring 41 and the outer ring 42 is an induction magnetic path.

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。
Further, as shown in FIG. 2B, the gap β between the inner ring 41 of the protective bearing 40 and the magnetic guiding portion 44b is equal to the gap α between the inner peripheral surface of the inner ring 41 and the outer peripheral wall surface of the shaft 7. It is configured to be sufficiently small (narrow) in comparison.
In addition, the interval β is a distance between a gap between the radially projecting portion of the magnetic guide portion 44b and the end face on the inlet 4 side of the inner ring 41, and a portion of the magnetic guide portion 44b protruding in the axial direction. The distance of the space | gap between the inner peripheral wall surfaces of the inner ring | wheel 41 is shown.
Thus, by providing the magnetic derivative 44 so that the interval β <the interval α, it is possible to pick up more magnetic flux and guide it to the closed magnetic circuit (thick line) passing through the inner ring 41 and the outer ring 42.

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。
Next, a state in which the protective bearing 40 configured in this way is magnetized by the permanent magnet 111 when the turbo molecular pump 1 is assembled (assembled) will be described.
FIG. 3 is a diagram illustrating a state in which the protective bearing 40 according to the present embodiment is magnetized.
3A shows a cross section in the radial direction (radial direction) of the protective bearing 40, and FIG. 3B shows a cross section in the axial direction (axial direction).
As described above, when the protective bearing 40 is magnetized, as shown in FIG. 3, a closed magnetic path (broken line) passing through the inner ring 41 and the shaft 7 and a closed magnetic path (thick line) passing through the inner ring 41 and the outer ring 42, that is, Two systems of magnetic circuits are formed.

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。
In the turbo molecular pump 1 according to the present embodiment, as shown in FIG. 2, by providing a magnetic derivative 44 that guides the magnetized magnetism of the inner ring 41 to the outer ring 42, in a closed magnetic circuit passing through the inner ring 41 and the outer ring 42. The air gap interval β is smaller than the conventional air gap interval (shown in FIG. 9) (the interval between the inner ring 101 and the outer ring 103). That is, the magnetic resistivity in the closed magnetic path passing through the inner ring 41 and the outer ring 42 is reduced.
Therefore, the magnetic flux density (number of magnetic flux lines per unit area) of the closed magnetic circuit (thick line) passing through the inner ring 41 and the outer ring 42 is larger (higher) than the closed magnetic circuit (broken line) passing through the inner ring 41 and the shaft 7. .
Therefore, by providing the magnetic derivative 44, the magnetic flux leaking to the shaft 7 side can be reduced by guiding the magnetic flux to the closed magnetic path (thick line) passing through the inner ring 41 and the outer ring 42.

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。
Thereby, since the induced current generated in the shaft 7 can be reduced, during the steady operation of the turbo molecular pump 1, that is, while the shaft 7 is supported in a non-contact manner by the magnetic bearings 12, 13, and 14,
(Rotational torque of inner ring 41 of protective bearing 40) <(friction torque of protective bearing 40)
The relationship is established. The friction torque of the protective bearing 40 includes a component of rolling friction force of the rolling element 43.
That is, since the force for braking the inner ring 41 is larger than the force for rotating the inner ring 41 of the protective bearing 40, the accompanying rotation of the inner ring 41 accompanying the rotation of the shaft 7 can be suppressed.

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。
As described above, according to the present embodiment, by providing the magnetic induction structure that induces the magnetism of the magnetized protective bearing 40, the accompanying rotation of the protective bearing 40 during steady operation of the turbo molecular pump 1 is suppressed. Therefore, the wear rate (wear rate) of the protective bearing 40 can be reduced. Thereby, the lifetime of the protective bearing 40 can be extended.
According to this embodiment, since the accompanying rotation of the protective bearing 40 can be suppressed, noise (abnormal noise) and vibration caused by the rotation of the protective bearing 40 can be reduced.
Moreover, according to this Embodiment, since the magnetic flux which leaks to the shaft 7 side reduces, the temperature rise of the shaft 7 by Joule heat can be prevented.

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。
Further, according to the present embodiment, as shown in FIG. 3, the inner ring 41 is formed so as to form a closed magnetic path (thick line) passing through the inner ring 41 and the outer ring 42 by inducing magnetic flux through the magnetic derivative 44. A force (torque) that brakes the rotation of the cylinder acts.
Therefore, after the touchdown state (when a disturbance is applied or when the control system is abnormal) is resolved, that is, when rotation support of the shaft 7 in a non-contact manner by the magnetic bearings 12, 13, and 14 is resumed. The rotation of the inner ring 41 can be stopped in a shorter time (more quickly).
Accordingly, the time (period) for idling the inner ring 41 can be shortened, so that the wear rate (wear speed) of the protective bearing 40 can be reduced. Thereby, the lifetime of the protective bearing 40 can be extended.

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。
Note that an AC magnetic field is applied (acts) between the inner ring 41 and the outer ring 42 of the protective bearing 40 during touchdown (when the shaft 7 is stopped and when control is abnormal).
Therefore, the magnetic material forming the inner ring 41, the outer ring 42, and the magnetic derivative 44 constituting the protective bearing 40 has a small degree (rectangular ratio) indicating the rectangularity (rectangularity) of the hysteresis curve (BH curve). It is preferable to select.
Specifically, magnetic soft iron, 3% silicon iron, free-cutting silicon iron and the like are preferable.

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。
The magnetic induction structure that suppresses the accompanying rotation of the protective bearing 40 described above is not limited to a structure in which the magnetic derivative 44 as shown in FIG.
The magnetic induction structure can suppress the influence on the shaft 7 of the magnetic circuit formed by the residual magnetic field generated in the magnetized inner ring 41, that is, shown by a broken line in FIG. Any structure that can reduce the magnetic flux density in a closed magnetic circuit (magnetic circuit) passing through the inner ring 41 and the shaft 7 may be used.
Next, a modified example of the magnetic induction structure that suppresses the accompanying rotation of the protective bearing 40 described above will be described.

(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。
(First modification)
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a first modification of the magnetic induction structure.
Here, parts having the same configuration as the turbo molecular pump 1 shown in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and different configurations will be described.
As shown in FIG. 4, the magnetic induction structure shown in the first modification includes an inner ring 41, an outer ring 42, a protective bearing 40 including a rolling element 43, a bearing fixing member 51, and a magnetic derivative 52.
The inner ring 41 and the outer ring 42 constitute a raceway (circular raceway) on which the rolling elements 43 in the protective bearing 40 roll.
The inner ring 41 and the outer ring 42 are formed of magnetic members.
The rolling elements 43 are balls (balls) disposed between the circular raceways of the inner ring 41 and the outer ring 42, and are formed of a ceramic material that is a nonmagnetic material.

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。
The bearing fixing member 51 is formed of an annular plate member, and a plurality of through holes 47 into which screws 45 for fixing (mounting) the protective bearing 40 to the stator column 34 are fitted (pressed) are formed.
Further, a screw hole 48 for fixing the screw 45 is provided on the end surface of the stator column 34 on the intake port 4 side.
In the protective bearing 40 in which the outer ring 42 is disposed in the fitting groove 46 provided at the end of the intake port 4 of the stator column 34 via the magnetic derivative 49, the bearing fixing member 51 is screwed into the screw hole 48 with the screw 45. By fixing, it is pressed and fixed from the inlet 4 side.

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。
The magnetic derivative 52 is a member formed of a magnetic material having a magnetic induction function for guiding the magnetized magnetism of the inner ring 41 to a closed magnetic path that passes through the inner ring 41 and the outer ring 42, and protrudes in the axial direction (projects). ) Part.
The portion of the magnetic derivative 52 that protrudes in the axial direction (in the direction of the intake port 4) is disposed between the inner ring 41 and the outer ring 42 of the protective bearing 40, and more closely with respect to the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the outer ring 42. The contact (contact) is made so that the magnetic resistance is reduced.
Thus, by bringing the magnetic derivative 52 and the outer ring 42 into contact, more magnetic flux can be picked up and guided to the closed magnetic path passing through the inner ring 41 and the outer ring 42.

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。
As shown in FIG. 4, the gap between the inner ring 41 and the magnetic derivative 52 of the protective bearing 40 is the same as the gap β between the inner ring 41 and the magnetic guiding portion 44b shown in FIG. It is configured to be sufficiently smaller (narrower) than the gap between the inner peripheral surface of 41 and the outer peripheral wall surface of the shaft 7.
Thus, by providing the magnetic derivative 52, more magnetic flux can be picked up and guided to the closed magnetic circuit passing through the inner ring 41 and the outer ring 42.
The magnetic circuit formed when the protective bearing 40 is magnetized is the same as the closed magnetic circuit shown in FIG.

(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。
(Second modification)
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a second modification of the magnetic induction structure.
Here, parts having the same configuration as the turbo molecular pump 1 shown in the above-described embodiments (including modifications) are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and different configurations will be described.
As shown in FIG. 5, the magnetic induction structure shown in the second modified example includes an inner ring 41, an outer ring 42, a protective bearing 40 including a rolling element 43, an upper magnetic derivative 53, and a lower magnetic derivative 54.
The inner ring 41 and the outer ring 42 constitute a raceway (circular raceway) on which the rolling elements 43 in the protective bearing 40 roll.
The inner ring 41 and the outer ring 42 are formed of magnetic members.
The rolling elements 43 are balls (balls) disposed between the circular raceways of the inner ring 41 and the outer ring 42, and are formed of a ceramic material that is a nonmagnetic material.

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。
The upper magnetic derivative 53 is a member formed of a magnetic material, and has a magnetic induction function for guiding the magnetism of the magnetized inner ring 41 to a closed magnetic path passing through the inner ring 41 and the outer ring 42, and a protective bearing 40 (outer ring 42). And a fixing function for fixing to the stator column 34.
The upper magnetic derivative 53 is made of an annular plate member, and has a plurality of through holes 47 into which screws 45 for fixing (mounting) the protective bearing 40 to the stator column 34 are fitted (pressed).
Further, a screw hole 48 for fixing the screw 45 is provided on the end surface of the stator column 34 on the intake port 4 side.
The protective bearing 40 disposed in the fitting groove 46 provided at the end of the intake port 4 of the stator column 34 via the lower magnetic derivative 54 fixes the bearing fixing member 51 to the screw hole 48 with the screw 45. As a result, it is pressed and fixed from the inlet 4 side.

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。
The inner peripheral edge portion of the upper magnetic derivative 53 protrudes inward (in the axial center direction) to the vicinity of the inner peripheral wall surface of the inner ring 41 when the protective bearing 40 is fixed to the stator column 34. However, the inner diameter of the upper magnetic derivative 53 is formed larger than the inner diameter of the inner ring 41 so as not to hinder the function as the protective bearing 40.
Further, a part of the surface on the exhaust port 6 side of the upper magnetic derivative 53 comes into contact (contact) with the end surface on the intake port 4 side of the outer ring 2 when the protective bearing 40 is fixed.

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。
The lower magnetic derivative 54 is a member made of a magnetic material having a magnetic induction function for guiding the magnetized magnetism of the inner ring 41 to a closed magnetic path passing through the inner ring 41 and the outer ring 42, and is made of an annular plate member. .
The outer peripheral portion of the side surface of the intake port 4 in the lower magnetic derivative 54 is in contact (adhered) to the end surface on the exhaust port 6 side of the outer ring 2 so that the magnetic resistance becomes smaller.
Thus, by bringing the upper magnetic derivative 53 and the lower magnetic derivative 54 into contact with the outer ring 42, more magnetic flux can be picked up and guided to the closed magnetic path passing through the inner ring 41 and the outer ring 42.

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。
Further, as shown in FIG. 5, the gap between the upper magnetic derivative 53 and the lower magnetic derivative 54 and the inner ring 41 of the protective bearing 40 is the same as the gap between the inner ring 41 and the magnetic guiding portion 44b shown in FIG. Similarly to the interval β, the interval between the inner peripheral surface of the inner ring 41 and the outer peripheral wall surface of the shaft 7 is sufficiently small (narrow).
Thus, by providing the upper magnetic derivative 53 and the lower magnetic derivative 54, more magnetic flux can be picked up and guided to the closed magnetic circuit passing through the inner ring 41 and the outer ring 42.
In the turbo molecular pump 1 having the magnetic induction structure shown in the second modified example, the closed magnetic path passing through the inner ring 41 and the outer ring 42 passes through the magnetic circuit (closed magnetic path) via the upper magnetic derivative 53 and the lower magnetic derivative 54. It is formed from a magnetic circuit (closed magnetic circuit).

(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。
(Third Modification)
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a third modification of the magnetic induction structure.
Here, parts having the same configuration as the turbo molecular pump 1 (including the modification) shown in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and only different configurations will be described.
In the third modification, an example in which the magnetic induction structure is configured by the protective bearing 80 obtained by modifying the protective bearing 40 described above will be described.
As shown in FIG. 6, the magnetic induction structure shown in the third modification includes an inner ring 55, an outer ring 56, a protective bearing 80 including a rolling element 43, and a bearing fixing member 51.
The inner ring 55 and the outer ring 53 constitute a raceway (circular raceway) on which the rolling element 43 in the protective bearing 80 rolls.

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。
The inner ring 55 and the outer ring 56 are formed of magnetic members.
The rolling elements 43 are balls (balls) disposed between the circular raceways of the inner ring 55 and the outer ring 56, and are formed of a ceramic material that is a non-magnetic substance.
The depth of the groove of the raceway ring on which the rolling element 43 rolls, that is, the groove into which the rolling element 43 is fitted, formed on the outer peripheral wall surface of the inner ring 55 and the inner peripheral wall surface of the outer ring 56 is the protective bearing shown in FIG. It is formed deeper than 40 (inner ring 41, outer ring 42).
As shown in FIG. 6, the gap between the opposing wall surfaces of the inner ring 55 and the outer ring 56 excluding the raceway groove region, that is, the gap between the outer peripheral wall surface of the inner ring 55 excluding the raceway groove region and the inner peripheral wall surface of the outer ring 56. 2 is compared with the gap interval α between the inner peripheral surface of the inner ring 55 and the outer peripheral wall surface of the shaft 7 in the same manner as the gap β between the inner ring 41 and the magnetic guide portion 44b shown in FIG. It is configured to be sufficiently small (narrow).

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。
Thus, by narrowing (decreasing) the distance (gap) between the inner ring 55 and the outer ring 56 in the protective bearing 80, more magnetic flux can be picked up and guided to the closed magnetic circuit passing through the inner ring 55 and the outer ring 56. .
In the turbo molecular pump 1 having the magnetic induction structure shown in the third modified example, a magnetic circuit (closed magnetic circuit) passing through the inner ring 55 and the outer ring 56 is formed by the magnetic flux passing through the gap between the inner ring 55 and the outer ring 56. It is formed. That is, magnetic flux (lines of magnetic force) is induced to the induction magnetic path.
Further, in the third modified example, as shown in FIG. 6, by increasing the thicknesses of the inner ring 55 and the outer ring 56, the cross-sectional area of the induction magnetic path can be further increased. Thereby, since the allowable limit of magnetic flux density increases, it becomes difficult to cause magnetic saturation in the protective bearing 80.

(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。
(Fourth modification)
FIG. 7 is a view showing a configuration of a fourth modification of the magnetic induction structure.
Here, parts having the same configuration as the turbo molecular pump 1 (including the modification) shown in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and only different configurations will be described.
In the fourth modification, an example will be described in which the magnetic induction structure is configured by a protection bearing 81 obtained by further modifying the protection bearing 80 shown in the third modification.
As shown in FIG. 7, the magnetic induction structure shown in the fourth modification includes an inner ring 57, an outer ring 58, a protective bearing 81 including a rolling element 43, and a bearing fixing member 51.

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。
The inner ring 57 and the outer ring 58 constitute a raceway (circular raceway) on which the rolling element 43 in the protective bearing 81 rolls.
The inner ring 57 and the outer ring 58 are formed of a magnetic member.
The rolling elements 43 are balls (balls) disposed between the circular raceways of the inner ring 57 and the outer ring 58, and are formed of a ceramic material that is a non-magnetic material.
As in the third modification, the depth of the raceway ring on which the rolling element 43 rolls, that is, the depth of the groove into which the rolling element 43 is fitted, is formed on the outer peripheral wall surface of the inner ring 57 and the inner peripheral wall surface of the outer ring 58. It is formed deeper than the protective bearing 40 (inner ring 41, outer ring 42) shown in FIG.

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。
Further, the outer ring 58 is provided with a magnetic induction part 59 that protrudes (projects) inward (in the axial center direction) from the end of the outer ring 58 on the intake port 4 side. The magnetic guiding portion 59 is formed integrally with the outer ring 58 by a magnetic member.
The magnetic induction unit 59 has a magnetic induction function for inducing the magnetism of the magnetized inner ring 57 to a closed magnetic path passing through the inner ring 57 and the outer ring 58.
Thus, by forming the magnetic induction portion 59 integrally with the outer ring 58, more magnetic flux can be picked up and guided to the closed magnetic circuit passing through the inner ring 57 and the outer ring 58.
The inner peripheral edge portion of the magnetic guide portion 59 projects inward (in the axial center direction) to the vicinity of the inner peripheral wall surface of the inner ring 41. However, the inner diameter of the magnetic induction portion 59 is formed larger than the inner diameter of the inner ring 57 so as not to hinder the function as the protective bearing 81.

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。
As shown in FIG. 7, the gap between the outer peripheral wall surface of the inner ring 57 excluding the raceway groove region and the inner peripheral wall surface of the outer ring 58, and the gap between the magnetic guide portion 59 and the inner ring 57 are the same as those shown in FIG. In the same manner as the gap interval β between the inner ring 41 and the magnetic guide portion 44b, the gap interval α between the inner peripheral surface of the inner ring 57 and the outer peripheral wall surface of the shaft 7 is sufficiently small (narrow). It is configured.
As a result, more magnetic flux can be picked up and guided to the closed magnetic path passing through the inner ring 55 and the outer ring 56.
Further, in the fourth modification, by providing the magnetic induction portion 59, the cross-sectional area of the induction magnetic path can be further increased. As a result, the allowable limit of the magnetic flux density further increases, so that it is difficult to cause magnetic saturation in the protective bearing 81.

(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。
(Fifth modification)
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a fifth modification of the magnetic induction structure.
Here, portions having the same configuration as the turbo molecular pump 1 (including the modification) shown in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and different configurations will be described.
In the fifth modification, an example in which a magnetic induction structure is configured by a protective bearing 82 and a magnetic derivative 63 obtained by further modifying the protective bearing 80 shown in the third modification will be described.
As shown in FIG. 8, the magnetic induction structure shown in the fifth modified example includes an inner ring 60, an outer ring 61, a protective bearing 82 including a rolling element 43, a magnetic derivative 63, and a bearing fixing member 51.

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。
The inner ring 60 and the outer ring 61 constitute a raceway (circular raceway) on which the rolling element 43 in the protective bearing 81 rolls.
The inner ring 57 and the outer ring 58 are formed of a magnetic member.
The rolling elements 43 are balls (balls) disposed between the circular raceways of the inner ring 60 and the outer ring 61, and are formed of a ceramic material that is a nonmagnetic material.
As in the third modification, the depth of the raceway ring on which the rolling element 43 rolls, that is, the depth of the groove into which the rolling element 43 is fitted, is formed on the outer circumferential wall surface of the inner ring 60 and the inner circumferential wall surface of the outer ring 61. It is formed deeper than the protective bearing 40 (inner ring 41, outer ring 42) shown in FIG.

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。
The outer ring 61 is provided with a magnetic guiding portion 62 that protrudes (projects) inward (in the axial center direction) from the end of the outer ring 61 on the exhaust port 6 side. The magnetic guiding portion 62 is formed integrally with the outer ring 61 by a magnetic member.
The magnetic induction unit 62 has a magnetic induction function for guiding the magnetism of the magnetized inner ring 60 to a closed magnetic path passing through the inner ring 60 and the outer ring 61.
Thus, by forming the magnetic induction portion 62 integrally with the outer ring 61, more magnetic flux can be picked up and guided to the closed magnetic path passing through the inner ring 60 and the outer ring 61.

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。
A magnetic derivative 63 made of an annular plate member made of a magnetic material is provided on the end face of the outer ring 61 on the inlet 4 side.
The magnetic derivative 63 also has a magnetic induction function for guiding the magnetism of the magnetized inner ring 60 to a closed magnetic path passing through the inner ring 60 and the outer ring 61.
Note that the inner peripheral edge portions of the magnetic induction portion 62 and the magnetic derivative 63 project inward (in the axial center direction) to the vicinity of the inner peripheral wall surface of the inner ring 60. However, the inner diameters of the magnetic induction portion 62 and the magnetic derivative 63 are formed larger than the inner diameter of the inner ring 60 so as not to hinder the function as the protective bearing 82.

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。
The protective bearing 82 in which the outer ring 61 is disposed in the fitting groove 46 is pressed and fixed from the inlet 4 side by fixing the bearing fixing member 51 to the screw hole 48 with the screw 45 via the magnetic derivative 63. The
By bringing the magnetic derivative 63 and the outer ring 61 into contact, more magnetic flux can be picked up and guided to a closed magnetic path passing through the inner ring 60 and the outer ring 61.

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。
As shown in FIG. 8, the gap between the outer peripheral wall surface of the inner ring 60 and the inner peripheral wall surface of the outer ring 61 excluding the raceway groove region, and the gap between the magnetic induction portion 62 and the magnetic derivative 63 and the inner ring 60 are described above. 2 is sufficiently smaller (narrower) than the gap interval α between the inner peripheral surface of the inner ring 60 and the outer peripheral wall surface of the shaft 7 as well as the gap interval β between the inner ring 41 and the magnetic guide portion 44b shown in FIG. It is configured as follows.
As a result, more magnetic flux can be picked up and guided to the closed magnetic path passing through the inner ring 60 and the outer ring 61.
In the fifth modification, the magnetic induction section 62 and the magnetic derivative 63 are provided, so that the cross-sectional area of the induction magnetic path can be further increased. As a result, the allowable limit of the magnetic flux density further increases, so that it is difficult to cause magnetic saturation in the protective bearing 82.

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。It is the figure which showed schematic structure of the turbo-molecular pump which concerns on this Embodiment. (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。(A) is the figure which showed the structure of the magnetic induction structure, (b) shows the enlarged view of the area | region shown in the broken-line part of (a). 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。It is a figure which shows the state by which the protective bearing which concerns on this Embodiment was magnetized. 磁気誘導構造の第1の変形例の構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the 1st modification of a magnetic induction structure. 磁気誘導構造の第2の変形例の構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the 2nd modification of a magnetic induction structure. 磁気誘導構造の第3の変形例の構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the 3rd modification of a magnetic induction structure. 磁気誘導構造の第4の変形例の構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the 4th modification of a magnetic induction structure. 磁気誘導構造の第5の変形例の構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the 5th modification of a magnetic induction structure. 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。It is a figure which shows the state by which the bearing ring was magnetized in the conventional protective bearing.

符号の説明Explanation of symbols

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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Turbo molecular pump 2 Casing 3 Base 4 Intake port 5 Flange part 6 Exhaust port 7 Shaft 8 Rotor main body 9 Rotor blade 10 Cylindrical member 11 Motor part 12-14 Magnetic bearing 15-17 Displacement sensor 18 Metal disk 19, 20 Electromagnet 23 Bolt 25 Bolt 30 Fixed blade 31 Thread groove spacer 32 Spiral groove 33 Spacer 34 Stator column 40, 50 Protective bearing 41 Inner ring 42 Outer ring 43 Rolling element 44 Magnetic derivative 70 Controller 111 Permanent magnet

Claims (7)

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。
A bearing device that supports a rotating shaft provided with permanent magnets constituting a motor in a non-contact manner,
Comprising a rolling bearing made of a non-magnetic material and an inner ring and an outer ring made of a magnetic material that form a raceway of the rolling material, and comprising a protective bearing that supports the rotating shaft when stopped and abnormally,
The bearing device has a magnetic induction structure that makes a rotational torque of the inner ring smaller than a friction torque.
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。   2. The bearing device according to claim 1, wherein the magnetic induction structure comprises a magnetic induction member made of a magnetic member for guiding the magnetism of the inner ring to the outer ring. 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。
The magnetic induction member is disposed with a predetermined distance β from the inner ring,
The bearing device according to claim 2, wherein the interval β is smaller than an interval α between the rotating shaft and the inner ring.
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。   4. The bearing according to claim 1, wherein the magnetic induction structure is configured such that an interval γ between the inner ring and the outer ring is smaller than an interval α between the rotating shaft and the inner ring. apparatus. 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。   The bearing device according to claim 1, wherein the rolling element is made of a ceramic member. 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。   The bearing device according to claim 1, wherein the rotating shaft is supported by magnetic force or dynamic pressure. 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。   A turbo-molecular pump comprising the bearing device according to any one of claims 1 to 6.
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