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公開番号2025040942
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-25
出願番号2024138989
出願日2024-08-20
発明の名称真空ポンプ
出願人プファイファー・ヴァキューム・テクノロジー・アクチエンゲゼルシャフト
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類F04D 19/04 20060101AFI20250317BHJP(液体用容積形機械;液体または圧縮性流体用ポンプ)
要約【課題】真空ポンプであって、ステータと、ロータと、ステータに対してロータを非接触式に軸支する少なくとも1つの電磁軸受を有する軸受ユニットと、運転中にロータとステータとの間の距離を測定するように構成された少なくとも1つの距離センサと、距離センサから提供される距離測定値に基づいて対抗手段を取るように構成された制御ユニットと、を備える、真空ポンプにおいて、可能な限り静かな作動の真空ポンプを提供する。
【解決手段】真空ポンプ111は、少なくとも1つの運動センサ235、特に加速度センサ又は角速度センサを有し、運動センサは、真空ポンプの運動、特に振動を検出し、検出された運動に基づいて少なくとも1つの運動測定値を提供するように構成されていて、制御ユニット233は、さらに、対抗手段を取る際に運動センサから提供される運動測定値を考慮するように構成されている。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
真空ポンプ（１１１）、特にターボ分子真空ポンプ（１１１）であって、
ステータ（１５０）と、
前記ステータ（１５０）に対して回転軸線（１５１）を中心に回転可能なロータ（１４９）と、
前記ステータ（１５０）に対して前記ロータ（１４９）を非接触式に軸支する少なくとも１つの電磁軸受（２２９ａ、２２９ｂ、２２９ｃ）を有する軸受ユニット（２２７）と、
運転中に前記ロータ（１４９）と前記ステータ（１５０）との間の距離を測定するように構成された少なくとも１つの距離センサと、
前記距離センサから提供される距離測定値に基づいて対抗手段を取るように構成された制御ユニット（２３３）と、を備え、
前記真空ポンプ（１１１）は、少なくとも１つの運動センサ（２３５）、特に加速度センサ又は角速度センサを有し、前記運動センサ（２３５）は、前記真空ポンプ（１１１）の運動、特に振動を検出し、検出された運動に基づいて少なくとも１つの運動測定値を提供するように構成されていて、
前記制御ユニット（２３３）は、さらに、対抗手段を取る際に前記運動センサ（２３５）から提供される運動測定値を考慮するように構成されている、真空ポンプ（１１１）。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
１つの対抗手段は、前記ロータ（１４９）を通常位置へ戻すことにあり、その際、正常位置への前記ロータ（１４９）の戻しを、運動測定値を最小化することによって行う、請求項１に記載の真空ポンプ（１１１）。
【請求項３】
１つの対抗手段は、前記真空ポンプ（１１１）の運動を減らすために通常位置からの前記ロータのずれを許容することにある、請求項１に記載の真空ポンプ（１１１）。
【請求項４】
運動測定値には、真空ポンプの運動方向が含まれ、１つの対抗手段は、前記ロータ（１４９）の変位によって、検出された運動方向とは反対方向の前記真空ポンプ（１１１）の運動を引き起こすことにある、請求項１に記載の真空ポンプ（１１１）。
【請求項５】
１つの対抗手段は、前記ロータ（１４９）の回転速度を変化させることにある、請求項１から４のいずれか一項に記載の真空ポンプ（１１１）。
【請求項６】
前記運動センサ（２３５）は、前記真空ポンプ（１１１）に、特に他の真空機器に通じる接続箇所に取り付けられている又は取付け可能である、請求項１から５のいずれか一項に記載の真空ポンプ（１１１）。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の真空ポンプ（１１１）と真空機器とを備える真空システムにおいて、前記真空ポンプ（１１１）は、前記真空機器に真空技術的に接続されていて、前記運動センサ（２３５）は、前記真空機器に取り付けられている又は取付け可能である、真空システム。
【請求項８】
特に請求項１から６のいずれか一項に記載の真空ポンプ（１１１）を運転する、又は前記真空ポンプ（１１１）と真空機器とを有する、特に請求項７に記載の真空システムを運転する方法において、
前記真空ポンプ（１１１）は、ステータ（１５０）と、回転軸線（１５１）を中心に回転可能なロータ（１４９）と、前記ステータ（１５０）に対して前記ロータ（１４９）を非接触式に軸支する少なくとも１つの電磁軸受（２２９ａ、２２９ｂ、２２９ｃ）を有する軸受ユニット（２２７）と、運転中に前記ロータ（１４９）と前記ステータ（１５０）との間の距離を測定する少なくとも１つの距離センサと、制御ユニット（２３３）と、を有し、
前記真空ポンプ（１１１）又は前記真空機器は、運動センサ（２３５）、特に加速度センサ又は角速度センサを有し、運動センサ（２３５）よって、前記真空ポンプ（１１１）の運動又は前記真空ポンプ（１１１）によって引き起こされる前記真空機器の運動を検出し、
方法は、
－前記距離センサによって距離測定値を提供すること、
－前記運動センサ（２３５）によって少なくとも１つの運動測定値を提供すること、
－距離測定値に基づいてかつ運動測定値を考慮して、前記制御ユニット（２３３）によって対抗手段を取ること、を有する、方法。
【請求項９】
対抗手段は、
－前記ロータ（１４９）を通常位置へ戻すこと、及び／又は
－前記ロータ（１４９）の回転速度を変化させること、
を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
－運動測定値を繰り返し検出すること、
－検出された運動測定値を設定可能な最大運動値と比較すること、及び
－検出された運動測定値が最大運動値に達する又は最大運動値を下回るまで、対抗手段を継続すること、
をさらに含む、請求項８又は９に記載の方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空ポンプ、特にターボ分子真空ポンプであって、ステータと、ステータに対して回転軸線を中心に回転可能なロータと、ステータに対してロータを非接触式に軸支する少なくとも１つの電磁軸受を有する軸受ユニットと、運転中にロータとステータとの間の距離を測定するように構成された少なくとも１つの距離センサと、距離センサから提供される距離測定値に基づいて対抗手段を取るように構成された制御ユニットと、を備える、真空ポンプに関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
このような真空ポンプは、基本的に公知であり、通常は真空ポンプの運転中に回転するロータによってレシピエントを真空引きするために用いられる。運転中、ステータに対するロータの位置は、規則的に距離センサを用いて検出され、距離センサに接続された制御ユニットによって、検出された距離測定値に基づいて永続的に後調整される。このことは、例えば電磁軸受のコイルに的確に通電することによって行うことができる。その際に生成される電磁吸引力によって、ロータは、ステータに対して距離が保持される。原則として、ロータを、電磁反発力によって、ステータに対する距離を保持することも考えられる。しかし、この場合、電磁力は、ロータに作用するだけではなく、反作用原理に基づいて真空ポンプの残りの部分にも作用する。これにより、真空ポンプ全体が動かされる。さらに、ロータの駆動に用いられるモータも、真空ポンプの運転中、真空ポンプを動かす力を発生させる。
【０００３】
真空ポンプのこのような運動、特にこれによって引き起こされる振動は、真空ポンプの静かな作動に対して不都合に作用し、真空ポンプに接続されたレシピエントへ伝達され得る。このことは、とりわけ振動に敏感な用途で所望されない。例えば真空ポンプの運動は、電子顕微鏡の場合には画像障害を引き起こす可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明の課題は、可能な限り静かな作動の真空ポンプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、独立請求項に記載の真空ポンプ、真空システム及び方法によって解決される。
【０００６】
本発明の基礎をなす思想は、運動センサを用いて、真空ポンプの運動又は真空ポンプによって引き起こされる運動を検出し、検出された運動を考慮して、真空ポンプの運動を減らす対抗手段を取ることにある。これにより、真空ポンプの静かな作動が改善される。
【０００７】
運動センサによって検出される運動は、好ましくは、真空ポンプ全体の運動に関係する。これには、特に、例えばロータ等の真空ポンプの個々の可動部分の運動の検出は含まれない。
【０００８】
運動センサが真空ポンプの非作動時、特にロータが停止しているときにバックグラウンド運動を検出することによって、運動センサは、真空ポンプの運動と真空ポンプ自体によって引き起こされるものではないバックグラウンド運動とを区別できる。このことは、例えば真空ポンプの作動の前又は後に行ってよい。バックグラウンド運動、特に周期的なバックグラウンド運動は、検出された運動の全体から算出でき、これにより真空ポンプの運動が特定される。
【０００９】
好ましくは、真空ポンプは、ロータが３軸、好ましくは５軸で電磁式に軸支される真空ポンプである。３軸の軸支では、ロータは、その縦軸線又は回転軸線の方向と、第１の平面内で相互に直交方向にかつロータ縦軸線に対して直交方向に向けられた２つの軸線の方向との両方で電磁式に軸支されている。５軸の軸支では、ロータは、付加的にさらに第２の平面内で、互いに直交方向にかつロータ縦軸線に対して直交方向に向けられた２つの軸線の方向に電磁式に軸支されていて、この場合、第２の平面は、第１の平面に対してロータの縦軸線の方向に離間して位置する。５軸でロータが軸支される真空ポンプは、完全に磁気式にロータが軸支された真空ポンプとも称される。
【００１０】
好適には、軸受軸線のうちの少なくとも１つの方向のロータとステータと間の距離が監視される。したがって、少なくとも１つの距離センサが、ロータ縦軸線に対して平行の方向のロータとステータとの間の軸方向の距離を検出できる。付加的又は代替的に、ロータ縦軸線に対して直角のロータとステータとの間の半径方向の距離を検出するために、少なくとも１つの距離センサが設けられてよい。特に、一平面の、ロータ縦軸線に対して直交方向に向けられた２つの軸線のそれぞれに、半径方向の距離センサが対応付けられてよい。半径方向のロータ変位の特に正確な測定は、一平面の、ロータ縦軸線に対して直交方向に向けられた２つの軸線のそれぞれに、２つの距離センサが、ロータの反対側にそれぞれ配置されていることによって達成できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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