真空ポンプ
【課題】磁極位置を正しく検出し、センシング部材の回転軸に対する位相調整を容易とする。
【解決手段】真空ポンプ１は、回転翼１４が形成されたロータ１３の回転により吸排気を行う真空ポンプにおいて、ロータを回転支持する回転軸１６と、回転軸を回転駆動するモータ２０と、モータの磁極位置を検出するためのセンシング部材２を有し、回転軸とセンシング部材とを軸方向で結合する結合部材３を備える。結合部材３は、その一端に回転軸の端部を固定し、他端にセンシング部材２を回転軸の回転方向の位相位置を調整自在とする。これによって、結合部材３とセンシング部材２との間の位相調整を行い、センシング部材２が備える検出部位とモータの磁極位相との位置合わせを可能とする。
【解決手段】真空ポンプ１は、回転翼１４が形成されたロータ１３の回転により吸排気を行う真空ポンプにおいて、ロータを回転支持する回転軸１６と、回転軸を回転駆動するモータ２０と、モータの磁極位置を検出するためのセンシング部材２を有し、回転軸とセンシング部材とを軸方向で結合する結合部材３を備える。結合部材３は、その一端に回転軸の端部を固定し、他端にセンシング部材２を回転軸の回転方向の位相位置を調整自在とする。これによって、結合部材３とセンシング部材２との間の位相調整を行い、センシング部材２が備える検出部位とモータの磁極位相との位置合わせを可能とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボ分子ポンプ等の真空ポンプに関し、特に、真空ポンプを駆動するモータの磁極位置を検出する機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空装置では、ターボ分子ポンプ等の吸引機構によって真空容器内等を吸引することによって真空状態を形成している。一般に、ターボ分子ポンプはステータとロータとを有するポンプユニットを備え、モータの電源駆動によってロータを回転させ、真空容器内を吸引・排気している。
【０００３】
多くのターボ分子ポンプ等の真空ポンプでは、回転軸は磁気軸受によって支持され、磁気軸受のための位置センサ及び電磁石がケーシングと回転軸との間に設置される。回転軸のラジアル方向には、回転軸を挟んで位置センサが対向して配置される。ラジアル軸受電磁石は位置センサで検出した位置情報に基づいて制御され、ロータをラジアル方向で非接触により回転支持している。
【０００４】
また、回転軸のスラスト方向には、回転軸の下端にネジ部によってスラストターゲットが設置され、このスラストターゲットと対向して位置センサが配置される。また、スラストターゲットにはネジ止めによってロータディスクが固定され、このロータディスクをスラスト方向に挟んでスラスト軸受電磁石が設置される。ラジアル軸受電磁石は位置センサで検出したスラスト方向の位置情報に基づいて制御され、ロータをスラスト方向で非接触により回転支持している。
【０００５】
また、ロータを回転駆動するモータとして、ＤＣブラシレスモータが知られている。ＤＣブラシレスモータでは、ロータの磁極を検知することによってロータの回転位置を検出し、この回転位置にモータステータコイルを励磁する際の励磁パターンを形成し、この励磁パターンによってモータの駆動を制御している。
【０００６】
ターボ分子ポンプは様々な装置に取り付けられ、加速器のように放射線に曝される環境や、ポンプ自体を高温にして生成物対策を行う環境等の厳しい状況で用いられる場合もある。位置センサとしてホール素子を用いるものが知られているが、上記したような放射線や高熱の環境下では、ホール素子のような半導体素子では耐放射線、耐熱の点で課題がある。
【０００７】
そこで、この磁極位置を検知するために、複数のホール素子から得られる検出信号から回転位置情報を抽出する構成に代えて、ロータの磁極位置と一致させたスラストターゲットに切り欠き部を設け、この切り欠き部をインダクタンス式センサで検出することによって、ロータの磁極情報を取り出することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
図８，９は、従来のスラストターゲットによる回転位置を検出するための構成を説明するための図である。図８は横方向からの図であり、回転軸１６とロータディスク４２とスラストターゲット１００のみを示している。
【０００９】
図８（ａ）は、回転軸１６とスラストターゲット１００とが離れた状態を示し、図８（ｂ）、（ｃ）は回転軸１６にスラストターゲット１００を取り付けた状態を示している。回転軸１６にはスラストターゲット１００が固定され、スラスト軸受電磁石（図示していない）と共にスラスト軸受けを構成している。この固定は、例えば、回転軸１６側に形成した雄ネジのネジ溝１６ａとスラストターゲット１００側に形成した雌ネジのネジ溝１００ａによって螺着させて行うことができる。
【００１０】
スラストターゲット１００の端面には、回転軸１６に設けられたモータを構成する磁極２１の位置を検出するための凹凸パターン（図８には示していない）が形成され、この凹凸パターンと対向する外周位置に回転検出センサ２３が設けられている。この回転検出センサ２３は、例えば対象物との間の距離を検出するインダクタンス式のギャップセンサとすることができ、凹凸パターンとの距離を検出することによって、回転軸１６の回転位置を検出することによってモータの磁極位置を検出し、モータの駆動制御を行う。
【００１１】
また、スラストターゲット１００の端面には、スラストターゲット１００の中央部分に対向する位置にスラストセンサ４０が設けられ、回転軸１６のスラスト方向の位置を検出し、検出した位置に基づいてスラスト軸受のコイルに供給する電流を制御している。
【００１２】
図９は、スラストターゲット１００に形成される凹凸パターンの一例を示している。図では、中央部分１００ｂを凸部とし、その両側の半円形部分１００ｃを凹部としている。この凹凸パターンは、スラストターゲット１００を回転軸１６に取り付ける際に、回転軸１６に設けられた磁極２１（Ｎ極及びＳ極）と位置を合わせておく。この位置合わせにより、回転検出センサ２３で検出した凹凸パターンの検出信号から、磁極位置を検出することができる。図９（ａ），（ｂ）は、スラストターゲット１００と回転軸１６の磁極２１とが正しく位置合わせされた場合を示し、図９（ｂ）は図９（ａ）の位置から矢印方向に回転した状態を示している。回転検出センサ２３の検出信号は、凹凸パターンに応じた信号強度を出力する。
【特許文献１】特開２００１−２３１２３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
前記したスラストターゲットに形成した凹凸パターンをインダクタンス式センサによって磁極位置を検出するには、磁極位置と凹凸パターンの位相とを正しく位置合わせする必要がある。
【００１４】
しかしながら、上記したように、スラストターゲット１００は回転軸１６にネジ溝を用いて螺着させる構成であるため、磁極位置と凹凸パターンの位相とをあわせるには、シム調整などを行う必要があり、スラストターゲット１００の回転軸１６に対するねじ込み量を調整する必要がある。
【００１５】
図８（ｃ）及び図９（ｃ），（ｄ）は、スラストターゲット１００の凹凸パターンの位相（図中の矢印Ｎ，Ｓで示す）と回転軸１６の磁極２１とが位置ずれしている場合を示している。
【００１６】
図９（ｃ）において、スラストターゲット１００の中央部分１００ｂが破線で示す矢印の方向に位置ずれしている場合には、位置センサ２３の検出信号は位置誤差を含むことになり、正しく駆動制御を行うことができない。図９（ａ）と図９（ｃ）、及び図９（ｂ）と図９（ｄ）は、それぞれ同じ回転位置における状態を示しているが、スラストターゲットと回転軸との位置ずれによって、位置センサ２３は異なる位置信号を出力することになる。
【００１７】
そこで、本発明は上記課題を解決して、磁極位置を正しく検出することを目的とするものであり、センシング部材の回転軸に対する位相調整を容易とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の真空ポンプは、従来のスラストターゲットを、センシング部材と結合部材とに分割し、回転軸に対して結合部材を介してセンシング部材を取り付けると共に、センシング部材を結合部材に対して位置調整自在とすることによって、センシング部材の回転軸に対する位相調整を容易とし、磁極位置を正しく検出する。
【００１９】
本発明の真空ポンプは、回転翼が形成されたロータの回転により吸排気を行う真空ポンプであり、ロータを回転支持する回転軸と、回転軸を回転駆動するモータと、モータの磁極位置を検出するためのセンシング部材を有し、回転軸とセンシング部材とを軸方向で結合する結合部材を備える。
【００２０】
本発明が備える結合部材は、その一端に回転軸の端部を固定し、他端にセンシング部材を回転軸の回転方向の位相位置を調整自在とする。これによって、結合部材とセンシング部材との間の位相調整を行うことができ、センシング部材が備える検出部位とモータの磁極位相との位置合わせを可能とする。
【００２１】
本発明のセンシング部材の第１の形態は、結合部材と対向する端面と反対側の端面に、回転位相に呼応して形成された段差部を有する。
【００２２】
また、本発明のセンシング部材の第２の形態は、結合部材と対向する端面と反対側の端面に、回転位相に呼応して透磁率を異にする磁性部を有する。
【００２３】
本発明は、センシング部材を検出するインダクタンス式センサを備える。インダクタンス式センサは、センシング部材が有する段差部に応じた信号を出力する。段差部は回転軸の磁極位置に対応付けられているため、段差部の検出信号から磁極位置を求めることができる。また、インダクタンス式センサは、センシング部材が有する透磁率に応じた信号を出力する。透磁率は回転軸の磁極位置に対応付けられているため、異なる透磁率による検出信号から磁極位置を求めることができる。
【００２４】
また、本発明の結合部材は、回転軸の端部と対向する面に螺旋溝部を備える。この結合部材の螺旋溝部を、回転軸が備える螺旋溝部に螺合させることによって、回転軸の端部に螺着により取り付けることができる。なお、結合部材と回転軸との結合は、螺着に限らず嵌合など他の結合によることもできる。
【００２５】
センシング部材と回転軸との位置合わせは、センシング部材と結合部材との間で行うため、結合部材と回転軸との位置合わせを考慮することなく、結合部材を回転軸に取り付けることができる。
【００２６】
本発明の結合部材は、センシング部材との結合において複数の形態とすることができる。
【００２７】
本発明の結合部材の第１の形態は、センシング部材の端面と対向する面に、センシング部材の凸部又は凹部と対応する凹部又は凸部を備える。この結合部材の凹部又は凸部とセンシング部材の凸部又は凹部とをそれぞれ嵌合させることによって、結合部材とセンシング部材とを結合させる。ここで、嵌合による結合は嵌合面でスライドさせることができるため、センシング部材は、結合部材に対して自在に位相を調整することができる。
【００２８】
また、本発明の結合部材の第２の形態は、センシング部材の端面と対向する面にネジ穴を備える。一方、センシング部材は、円周方向に長穴を備える。センシング部材は、ネジ穴内に通すネジの長穴内での位置を調整することにより、自在に位相を調整することができる。
【００２９】
結合部材の第２の形態において、円周方向の長穴は、センシング部材に代えて結合部材に設ける形態としてもよい。この形態においても、ネジ穴内に通すネジの長穴内での位置を調整することにより、自在に位相を調整することができる。
【００３０】
また、本発明のセンシング部材は、回転軸のスラスト方向位置を検出するスラストターゲットと兼用することができる。
【００３１】
更に、本発明の結合部材とセンシング部材とは同一素材で構成する。これにより、熱膨張による歪みや、遠心力による緩みの発生を防ぐことができ、センシング部材と結合部材との締結を確実なものとして、センシング部材が結合部材から外れることを防止することができる。
【００３２】
本発明によれば、耐放射線、耐熱の効果を維持しつつ、従来のスラストターゲットの回転軸へのねじ込み量を制御することによる、磁極の位相合わせのための調整工程を不要とすることができる。
【００３３】
センシング部材と結合部材とを同じ素材とすることにより、熱膨張による歪みや遠心力による緩みを低減して、センシングターゲットの信頼性を高めることができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、センシング部材の回転軸に対する位相調整を容易とすることができ、磁極位置を正しく検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。
【００３６】
図1は本発明の真空ポンプの概要を説明するための図である。なお、図１では、本発明の構成に関連する部分のみを示し、その他の構成については省略している。
【００３７】
真空ポンプ１は、ケーシング１０内にモータ駆動されるロータ１３を備える。ロータ１３は回転翼１４を備え、ケーシング１０側に設けた固定翼１５に対してモータ２０によって高速回転させることによって、吸気口１１から吸引し排気口１２から排気することによって、吸気口１１に接続される真空容器（図示していない）内の気体分子の排気を行う。
【００３８】
ロータ１３は、ロータ１３と同軸に固定された回転軸１６をＤＣモータ等の駆動モータ２０によって回転駆動される。駆動モータ２０は、回転軸１６に設けられた磁極２１とケーシング１０側に設けたコイル２２によって構成される。また、回転軸１６はラジアル軸受及びスラスト軸受によって非接触支持される。
【００３９】
ラジアル軸受は、回転軸１６を挟んで対向して配置されたラジアル軸受電磁石３１と回転軸１６のラジアル方向に変位を検出するラジアル位置センサ３０を有し、ラジアル位置センサ３０で検出した位置変位に基づいてラジアル軸受電磁石３１に供給する電流を制御することによって、回転軸１６がラジアル方向で所定位置となるように位置制御する。なお、図１では、ラジアル軸受は駆動モータ２０を挟んで上下に２組備えている。
【００４０】
また、スラスト軸受は、回転軸１６の同軸の設けたロータディスク４２と、このロータディスク４２を挟んで上下に設けたスラスト軸受電磁石４１と、回転軸１６のスラスト方向の変位を検出するスラスト位置センサ４０を有し、スラスト位置センサ４０で検出した位置変位に基づいてスラスト軸受電磁石４１に供給する電流を制御することによって、回転軸１６がスラスト方向で所定位置となるように位置制御する。なお、図１では、回転軸１６の下端側にセンシング部材２を設け、このセンシング部材２の端面の中央部分に対向させてスラスト位置センサ４０を設置する構成を示している。
【００４１】
また、このセンシング部材２の端面の外周側には、回転検出センサ２３が対向して設けられる。この回転検出センサ２３は、センシング部材２に設けたパターンを検出することによって、回転軸１６に設けられた磁極２１の位相位置を検出する。この位相位置は、駆動モータ２０の駆動制御に用いられる。
【００４２】
本発明の真空ポンプでは、このセンシング部材２の回転軸１への取り付けを結合部材３を介して行い、結合部材３に対するセンシング部材２の取り付け位相を調整自在とすることによって、回転軸１６の磁極とセンシング部材２の磁極検出用のパターンとの位置合わせを容易とする。
【００４３】
以下、本発明の結合部材について図２〜図４を用いて説明する。
【００４４】
図２は本発明の真空ポンプが備える結合部材の第１の態様を説明するための図であり、図２（ａ）は結合部材及びセンシング部材が回転軸に未装着である状態を示し、図２（ｂ）は結合部材及びセンシング部材が回転軸に装着された状態を示している。
【００４５】
第１の態様は、結合部材とセンシング部材とを嵌合によって取り付け、位相調整を容易とする態様である。
【００４６】
図２（ａ）において、回転軸１６には、ネジ溝１６ａによってロータディスク４２が同軸に取り付けられ、さらに、ネジ溝１６ａによって結合部材３が同軸に取り付けられる。このとき、結合部材３の面３Ａは、螺着によってロータディスク４２に密着される。
【００４７】
結合部材３のロータディスク４２側（図中の面３Ａ）は、中心軸部分に軸方向に形成された開口を有し、その開口の内壁には雌ネジのネジ溝３ａが形成される。結合部材３は、このネジ溝３ａに回転軸１６の外周面に形成された雄ネジのネジ溝１６ａを螺合させることによって、回転軸１６に固定することができる。
【００４８】
また、結合部材３のセンシング部材２側（図中の面３Ｂ）は、中心軸部分に軸方向に形成された凹部３ｂを有する。その凹部３ｂの内壁にはネジ溝は形成されず平滑面としている。
【００４９】
センシング部材２の結合部材３側（図中の面２Ａ）は、中心軸部分に軸方向に環状に突出した凸部２ａが形成され、この凸部２ａの環状の外壁面の外径は、結合部材３に形成された凹部３ｂの内壁面の内径とほぼ同径とし、凸部２ａが凹部３ｂ内に嵌め込んで嵌合可能となるように形成される。
【００５０】
この嵌合による結合は、センシング部材２を結合部材３に対して回転自在とする。回転軸１６の磁極２１に合わせてセンシング部材２の位相位置を合わせた後は、焼きばめ等によって固定する。これによって、センシング部材２を結合部材３に対して、回転軸１６を軸中心として回転させ、取り付ける位相位置を調整することができる。また、センシング部材２を結合部材３に取り付けた後は、回転軸１６の回転によって外れたり、位相位置がずれることなく保持される。
【００５１】
したがって、結合部材３を回転軸１６に固定した後、センシング部材２を結合部材３に嵌合させる際に、センシング部材２を結合部材３に対して回転軸１６を軸中心として回動させることによって、センシング部材２が備える磁極形成のためのパターンと回転軸１６が備える磁極２１との位相合わせを容易行うことができる。なお、図２では、センシング部材２が備えるパターンは図示していないが、パターンの位相を矢印（Ｎの矢印及びＳの矢印）で表している。
【００５２】
図２（ｂ）は、センシング部材２を結合部材３によって回転軸１６に取り付けた状態を示している。センシング部材２は結合部材３に対して嵌合によって取り付けられているため、センシング部材２を結合部材３に対して回転軸１６を軸中心として回動させることができる（図中の矢印Ａ）。センシング部材２を矢印Ａの方向に回動させることによって、センシング部材２が備えるパターンと回転軸１６が備える磁極２１との位相を合わせることができる。この位相合わせでは、従来のようにネジによる螺着ではなく嵌合によって行っているため、位相調整が容易となる。
【００５３】
センシング部材２の端部面２Ｂと対向して、回転軸の中心付近にはスラストセンサ４０が設けられ、回転軸の中心から外側に外れた位置には回転検出センサ２３が設けられる。スラストセンサ４０は、センシング部材結合部材２との間の距離を検出して回転軸１６のスラスト方向の位置を検出する。また、回転検出センサ２３は、センシング部材２が備える磁極検出用のパターンを検出して回転軸１６の回転位置を検出する。
【００５４】
図３は本発明の真空ポンプが備える結合部材の第２の態様を説明するための図であり、図３（ａ）は結合部材及びセンシング部材が回転軸に未装着である状態を示し、図３（ｂ）は結合部材及びセンシング部材が回転軸に装着された状態を示している。
【００５５】
第２の態様は、結合部材とセンシング部材とを長穴を用いたネジ止めによって取り付け、長穴に対するネジ位置を調整することによって、位相調整を容易とする態様である。
【００５６】
図３（ａ）において、回転軸１６には、第１の態様と同様に、ネジ溝１６ａによってロータディスク４２が同軸に取り付けられ、さらに、ネジ溝１６ａによって結合部材３が同軸に取り付けられる。
【００５７】
このとき、結合部材３の面３Ａは、螺着によってロータディスク４２に密着される。また、結合部材３のロータディスク４２側（図中の面３Ａ）には、第１の態様と同様に、中心軸部分に軸方向に形成された開口を有し、その開口の内壁には雌ネジのネジ溝３ａが形成される。結合部材３は、このネジ溝３ａに回転軸１６の外周面に形成された雄ネジのネジ溝１６ａを螺合させることによって、回転軸１６に固定することができる。
【００５８】
第２の態様では、結合部材３のセンシング部材２側（図中の面３Ｂ）には、センシング部材２を取り付けるための複数のネジ穴３ｃを有する。ネジ穴３ｃは、結合部材３の円周方向に所定角度間隔で複数設けられる。図３（ｃ）は、複数のネジ穴３ｃの一例を示している。
【００５９】
センシング部材２は、結合部材３と対向する面（図中の面２Ａ）に、円周の一部からなる長穴２ｄが形成される。この長穴２ｄのセンシング部材２の中心位置からの距離は、ネジ穴３ｃの結合部材３の中心位置からの距離と同距離とする。これによって、センシング部材２を結合部材３の軸中心を合わせた際に、何れかのネジ穴３ｃと長穴２ｄの穴位置を合わせることができる。
【００６０】
センシング部材２の長穴２ｄと結合部材３のネジ穴３ｃを合わせた状態で、センシング部材２の面２Ｂ側からネジ４を挿入してネジ止めを行う。
【００６１】
ネジ４は長穴２内において長穴２の長さ分だけ移動可能であり、また、複数のネジ穴３ｃから使用するネジ穴を選択することで取り付け位相を調整することができるため、センシング部材２を結合部材３に対して、回転軸１６を軸中心として回転させ、取り付ける位相位置を調整することができる。また、ネジ止めすることによって、センシング部材２を結合部材３に取り付けた後は、回転軸１６の回転によって外れたり、位相位置がずれる異無く保持される。
【００６２】
したがって、回転軸１６に結合部材３を固定した後、センシング部材２を結合部材３に嵌合させる際に、センシング部材２を結合部材３に対して回転軸１６を軸中心として回動させることによって、センシング部材２が備える磁極形成のためのパターンと回転軸１６が備える磁極２１との位相を合わせることができる。なお、図２では、センシング部材２が備えるパターンは図示していないが、パターンの位相を矢印（Ｎの矢印及びＳの矢印）で表している。
【００６３】
図３（ｂ）は、センシング部材２を結合部材３によって回転軸１６に取り付けた状態を示している。センシング部材２は結合部材３に対して、長穴により位置調整自在に取り付けられているため、センシング部材２を結合部材３に対して回転軸１６を軸中心として回動させることができる（図中の矢印Ａ）。センシング部材２を矢印Ａの方向に回動させることによって、センシング部材２が備えるパターンと回転軸１６が備える磁極２１との位相を合わせることができる。この位相合わせでは、従来のようにネジによる螺着ではなく、長穴とネジ止めの組み合わせによって行っているため、位相調整が容易となる。
【００６４】
なお、真空ポンプの部品交換やメンテナンスの際には、ロータディスク４２及び結合部材３及びセンシング部材２を回転軸１６から外して行う場合があり、このような場合には、センシング部材２が備える磁極検出用のパターンと回転軸１６の磁極との位相を再度合わせる必要が生じる。上記した本発明の構成によれば、このような場合に、位相合わせを容易に行うことができる。
【００６５】
図３（ｃ）はセンシング部材２の下面（図２（ａ）に示す面２Ｂ）を示している。この面は、スラストセンサ４０や回転検出センサ２３と対向する面であり、回転検出センサ２３によって磁極の位相を検出するためのパターンが設けられる。この磁極の位相を検出するためのパターンは、種々の形態とすることができる。
【００６６】
図３（ｃ）のセンシング部材２が備えるパターンは段差部によって形成される形態例である。図３（ｃ）において、面２Ｂは凸部を形成する第１面２ｂと凹部を形成する第２面２ｃとを備え、この凸部と凹部による段差部によって磁極の位相を検出するためのパターンを形成する。なお、ここで、第１面２ｂを中心軸を通る一文字で形成し、第２面２ｃを第１面２ｂの両側において一段低く（回転軸１６側に）形成している。
【００６７】
また、センシング部材２の面２Ｂには、結合部材３に対して任意の位相で取り付けができるように、長穴２ｄが形成される。この長穴２ｄは、センシング部材２の面２Ｂ上の外周に、例えば瓦型の形状のざぐり穴によって形成することができる。
【００６８】
なお、図３（ｃ）において、破線で示す穴は結合部材３側に設けたネジ穴３ｃを示し、ネジを通すネジ穴３ｃの選択と、選択したネジ穴３ｃに対して長穴２ｄの位置を調整することによって、センシング部材２を任意の位相で取り付けることができる。
【００６９】
図４は、センシング部材の取り付け位置の調整を説明するための図である。図４（ａ）〜図４（ｆ）は、センシング部材２を図中で矢印方向に回転させて位置調整した状態を示している。図中の黒丸はネジ４を示している。
【００７０】
各位相位置において、例えば、図４（ａ）では、第１面２ｂが図中で横方向の位置の位相位置にセンシング部材を取り付ける場合を示し、長穴２ｄ内にあるネジ穴を用いてネジ４によりネジ止めする。図４（ｂ），（ｃ）は、図４（ａ）の位相位置から図面中の矢印方向に回動させた位相位置にセンシング部材２を取り付ける場合を示している。図４（ｂ），（ｃ）では、図４（ａ）の位相位置と同じネジ穴を用い、単に長穴２ｄにおける位置をずらせることによって取り付け位置を調整することができる。
【００７１】
また、図４（ｄ）〜図４（ｆ）は、図４（ｄ）の位相位置から図面中の矢印方向にさらに順に回動させた位相位置にセンシング部材２を取り付ける場合を示し、それぞれ、異なるネジ穴を用いると共に、そのネジ穴において長穴２ｄにおける位置をずらせることによって取り付け位置を調整している。
【００７２】
次に、本発明のセンシング部材に形成するパターン例について図５〜図７を用いて説明する。このパターン例は磁極の位相を合わせるためであり、例えば、インダクタンス式センサで検出するように形成される。
【００７３】
図５は、図３，４で示したセンシング部材が備えるパターン例であり、段差部によって磁極の位相を検出するものである。なお、図５に示すセンシング部材２は、回転軸側（図中の２Ａ）を下方とし、回転位置センサ側（図中の２Ｂ）を上方として示している。
【００７４】
センシング部材２は、第１面２ｂを中心軸を通る一文字で一段高く形成し、第２面２ｃを第１面２ｂの両側において一段低く形成される。回転位置センサ（図示していない）は、センシング部材２の中心から外側の位置に配置されるため、センシング部材２の回転に応じて、第１面２ｂ及び第２面２ｃと回転位置センサとの距離が変化する。回転位置センサはこの段差部に応じた検出信号を出力する。検出信号は回転軸に取り付けた磁極の位相と対応しているため、検出信号から磁極の位相を検出することができる。
【００７５】
また、図６は、図５の例と同様に、段差部によって磁極の位相を検出するパターン例である。なお、図６に示すセンシング部材２についても、回転軸側（図中の２Ａ）を下方とし、回転位置センサ側（図中の２Ｂ）を上方として示している。
【００７６】
センシング部材２は、第１面２ｂを一段高い半円形状で形成し、第２面２ｃを一段低く半円形状で形成される。回転位置センサ（図示していない）は、センシング部材２の中心から外側の位置に配置されるため、センシング部材２の回転に応じて、第１面２ｂ及び第２面２ｃと回転位置センサとの距離が変化する。回転位置センサはこの段差部に応じた検出信号を出力する。検出信号は回転軸に取り付けた磁極の位相と対応しているため、検出信号から磁極の位相を検出することができる。
【００７７】
なお、センシング部材２の中心位置に対応する位置にスラストセンサを配置し、回転軸のスラスト方向の位置を検出するため、中心位置において第１面２ｂの高さが変動しないように、何れかの高さに設定する。
【００７８】
図６（ａ）は、第１面２ｂの中心位置部分を半円形状に低くして第２面２ｃと同じ高さとする例を示し、図６（ｂ）は、第１面２ｂの中心位置部分を円形に形成する例を示し、ている。なお、図６では、中心位置の高さを第１面２ｂあるいは第２面２ｃの何れかの高さに設定しているが、センシング部材の回転に因らず回転軸のスラスト方向の位置ずれのみに因ればよいため、第１面２ｂあるいは第２面２ｃ以外の一定の高さに設定してもよい。
【００７９】
前記した図５，６の例は、センシング部材に段差部を設ける例であるが、回転位置センサとしてインダクタンス式センサを用いる場合には、回転によってインダクタンスが変化するパターンであれば、段差に限らず他の構成としてもよい。図７は、透磁率を異ならせることによって磁極の位相を検出するパターン例である。なお、図７に示すセンシング部材２についても、回転軸側（図中の２Ａ）を下方とし、回転位置センサ側（図中の２Ｂ）を上方として示している。
【００８０】
センシング部材２は、第１面２ｂと第２面２ｃの透磁率を異ならせることで磁極の位相を検出するパターンを形成することができる。図７では、第１面２ｂと第２面２ｃをそれぞれ半円形状に形成している。
【００８１】
回転位置センサ（図示していない）は、センシング部材２の中心から外側の位置に配置されるため、センシング部材２の回転に応じて、第１面２ｂ及び第２面２ｃの透磁率に応じた検出信号を出力する。検出信号は回転軸に取り付けた磁極の位相と対応しているため、検出信号から磁極の位相を検出することができる。
【００８２】
上記した、結合部材とセンシング部材とは、同一の素材で形成することができる。このように、同一の素材で形成した場合には、結合部材とセンシング部材の熱膨張率を一致させることができるため、熱膨張による歪や、この歪みによって結合部材とセンシング部材の間に生じる緩みを防ぐことができ、高速回転することで生じる遠心力による影響を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の真空ポンプの概要を説明するための図である。
【図２】本発明の真空ポンプが備える結合部材の第１の態様を説明するための図である。
【図３】本発明の真空ポンプが備える結合部材の第２の態様を説明するための図である。
【図４】本発明のセンシング部材の取り付け位置の調整を説明するための図である。
【図５】本発明のセンシング部材が備える段差部によるパターン例を説明するための図である。
【図６】本発明のセンシング部材が備える段差部による他のパターン例を説明するための図である。
【図７】本発明の異なる透磁率による磁極の位相を検出するパターン例を説明するための図である。
【図８】従来のスラストターゲットによる回転位置を検出するための構成を説明するための図である。
【図９】従来のスラストターゲットに形成される凹凸パターンの一例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００８４】
１…真空ポンプ、２…センシング部材、２ａ…凸部、２ｂ…第１面、２ｃ…第２面、２ｄ…長穴、磁性３…結合部材、３ａ…ネジ溝、３ｂ…凹部、３ｃ…ネジ穴、４…ネジ、１０…ケーシング、１１…吸気口、１２…排気口、１３…ロータ、１４…回転翼、１５…固定翼、１６…回転軸、１６ａ…ネジ溝、２０…モータ、２１…磁極、２２…コイル、２３…回転検出センサ、３０…ラジアル位置センサ、３１…ラジアル軸受電磁石、４０…スラストセンサ、４１…スラスト軸受電磁石、４２…ロータディスク、１００…スラストターゲット、１００ａ…ネジ溝。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボ分子ポンプ等の真空ポンプに関し、特に、真空ポンプを駆動するモータの磁極位置を検出する機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空装置では、ターボ分子ポンプ等の吸引機構によって真空容器内等を吸引することによって真空状態を形成している。一般に、ターボ分子ポンプはステータとロータとを有するポンプユニットを備え、モータの電源駆動によってロータを回転させ、真空容器内を吸引・排気している。
【０００３】
多くのターボ分子ポンプ等の真空ポンプでは、回転軸は磁気軸受によって支持され、磁気軸受のための位置センサ及び電磁石がケーシングと回転軸との間に設置される。回転軸のラジアル方向には、回転軸を挟んで位置センサが対向して配置される。ラジアル軸受電磁石は位置センサで検出した位置情報に基づいて制御され、ロータをラジアル方向で非接触により回転支持している。
【０００４】
また、回転軸のスラスト方向には、回転軸の下端にネジ部によってスラストターゲットが設置され、このスラストターゲットと対向して位置センサが配置される。また、スラストターゲットにはネジ止めによってロータディスクが固定され、このロータディスクをスラスト方向に挟んでスラスト軸受電磁石が設置される。ラジアル軸受電磁石は位置センサで検出したスラスト方向の位置情報に基づいて制御され、ロータをスラスト方向で非接触により回転支持している。
【０００５】
また、ロータを回転駆動するモータとして、ＤＣブラシレスモータが知られている。ＤＣブラシレスモータでは、ロータの磁極を検知することによってロータの回転位置を検出し、この回転位置にモータステータコイルを励磁する際の励磁パターンを形成し、この励磁パターンによってモータの駆動を制御している。
【０００６】
ターボ分子ポンプは様々な装置に取り付けられ、加速器のように放射線に曝される環境や、ポンプ自体を高温にして生成物対策を行う環境等の厳しい状況で用いられる場合もある。位置センサとしてホール素子を用いるものが知られているが、上記したような放射線や高熱の環境下では、ホール素子のような半導体素子では耐放射線、耐熱の点で課題がある。
【０００７】
そこで、この磁極位置を検知するために、複数のホール素子から得られる検出信号から回転位置情報を抽出する構成に代えて、ロータの磁極位置と一致させたスラストターゲットに切り欠き部を設け、この切り欠き部をインダクタンス式センサで検出することによって、ロータの磁極情報を取り出することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
図８，９は、従来のスラストターゲットによる回転位置を検出するための構成を説明するための図である。図８は横方向からの図であり、回転軸１６とロータディスク４２とスラストターゲット１００のみを示している。
【０００９】
図８（ａ）は、回転軸１６とスラストターゲット１００とが離れた状態を示し、図８（ｂ）、（ｃ）は回転軸１６にスラストターゲット１００を取り付けた状態を示している。回転軸１６にはスラストターゲット１００が固定され、スラスト軸受電磁石（図示していない）と共にスラスト軸受けを構成している。この固定は、例えば、回転軸１６側に形成した雄ネジのネジ溝１６ａとスラストターゲット１００側に形成した雌ネジのネジ溝１００ａによって螺着させて行うことができる。
【００１０】
スラストターゲット１００の端面には、回転軸１６に設けられたモータを構成する磁極２１の位置を検出するための凹凸パターン（図８には示していない）が形成され、この凹凸パターンと対向する外周位置に回転検出センサ２３が設けられている。この回転検出センサ２３は、例えば対象物との間の距離を検出するインダクタンス式のギャップセンサとすることができ、凹凸パターンとの距離を検出することによって、回転軸１６の回転位置を検出することによってモータの磁極位置を検出し、モータの駆動制御を行う。
【００１１】
また、スラストターゲット１００の端面には、スラストターゲット１００の中央部分に対向する位置にスラストセンサ４０が設けられ、回転軸１６のスラスト方向の位置を検出し、検出した位置に基づいてスラスト軸受のコイルに供給する電流を制御している。
【００１２】
図９は、スラストターゲット１００に形成される凹凸パターンの一例を示している。図では、中央部分１００ｂを凸部とし、その両側の半円形部分１００ｃを凹部としている。この凹凸パターンは、スラストターゲット１００を回転軸１６に取り付ける際に、回転軸１６に設けられた磁極２１（Ｎ極及びＳ極）と位置を合わせておく。この位置合わせにより、回転検出センサ２３で検出した凹凸パターンの検出信号から、磁極位置を検出することができる。図９（ａ），（ｂ）は、スラストターゲット１００と回転軸１６の磁極２１とが正しく位置合わせされた場合を示し、図９（ｂ）は図９（ａ）の位置から矢印方向に回転した状態を示している。回転検出センサ２３の検出信号は、凹凸パターンに応じた信号強度を出力する。
【特許文献１】特開２００１−２３１２３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
前記したスラストターゲットに形成した凹凸パターンをインダクタンス式センサによって磁極位置を検出するには、磁極位置と凹凸パターンの位相とを正しく位置合わせする必要がある。
【００１４】
しかしながら、上記したように、スラストターゲット１００は回転軸１６にネジ溝を用いて螺着させる構成であるため、磁極位置と凹凸パターンの位相とをあわせるには、シム調整などを行う必要があり、スラストターゲット１００の回転軸１６に対するねじ込み量を調整する必要がある。
【００１５】
図８（ｃ）及び図９（ｃ），（ｄ）は、スラストターゲット１００の凹凸パターンの位相（図中の矢印Ｎ，Ｓで示す）と回転軸１６の磁極２１とが位置ずれしている場合を示している。
【００１６】
図９（ｃ）において、スラストターゲット１００の中央部分１００ｂが破線で示す矢印の方向に位置ずれしている場合には、位置センサ２３の検出信号は位置誤差を含むことになり、正しく駆動制御を行うことができない。図９（ａ）と図９（ｃ）、及び図９（ｂ）と図９（ｄ）は、それぞれ同じ回転位置における状態を示しているが、スラストターゲットと回転軸との位置ずれによって、位置センサ２３は異なる位置信号を出力することになる。
【００１７】
そこで、本発明は上記課題を解決して、磁極位置を正しく検出することを目的とするものであり、センシング部材の回転軸に対する位相調整を容易とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の真空ポンプは、従来のスラストターゲットを、センシング部材と結合部材とに分割し、回転軸に対して結合部材を介してセンシング部材を取り付けると共に、センシング部材を結合部材に対して位置調整自在とすることによって、センシング部材の回転軸に対する位相調整を容易とし、磁極位置を正しく検出する。
【００１９】
本発明の真空ポンプは、回転翼が形成されたロータの回転により吸排気を行う真空ポンプであり、ロータを回転支持する回転軸と、回転軸を回転駆動するモータと、モータの磁極位置を検出するためのセンシング部材を有し、回転軸とセンシング部材とを軸方向で結合する結合部材を備える。
【００２０】
本発明が備える結合部材は、その一端に回転軸の端部を固定し、他端にセンシング部材を回転軸の回転方向の位相位置を調整自在とする。これによって、結合部材とセンシング部材との間の位相調整を行うことができ、センシング部材が備える検出部位とモータの磁極位相との位置合わせを可能とする。
【００２１】
本発明のセンシング部材の第１の形態は、結合部材と対向する端面と反対側の端面に、回転位相に呼応して形成された段差部を有する。
【００２２】
また、本発明のセンシング部材の第２の形態は、結合部材と対向する端面と反対側の端面に、回転位相に呼応して透磁率を異にする磁性部を有する。
【００２３】
本発明は、センシング部材を検出するインダクタンス式センサを備える。インダクタンス式センサは、センシング部材が有する段差部に応じた信号を出力する。段差部は回転軸の磁極位置に対応付けられているため、段差部の検出信号から磁極位置を求めることができる。また、インダクタンス式センサは、センシング部材が有する透磁率に応じた信号を出力する。透磁率は回転軸の磁極位置に対応付けられているため、異なる透磁率による検出信号から磁極位置を求めることができる。
【００２４】
また、本発明の結合部材は、回転軸の端部と対向する面に螺旋溝部を備える。この結合部材の螺旋溝部を、回転軸が備える螺旋溝部に螺合させることによって、回転軸の端部に螺着により取り付けることができる。なお、結合部材と回転軸との結合は、螺着に限らず嵌合など他の結合によることもできる。
【００２５】
センシング部材と回転軸との位置合わせは、センシング部材と結合部材との間で行うため、結合部材と回転軸との位置合わせを考慮することなく、結合部材を回転軸に取り付けることができる。
【００２６】
本発明の結合部材は、センシング部材との結合において複数の形態とすることができる。
【００２７】
本発明の結合部材の第１の形態は、センシング部材の端面と対向する面に、センシング部材の凸部又は凹部と対応する凹部又は凸部を備える。この結合部材の凹部又は凸部とセンシング部材の凸部又は凹部とをそれぞれ嵌合させることによって、結合部材とセンシング部材とを結合させる。ここで、嵌合による結合は嵌合面でスライドさせることができるため、センシング部材は、結合部材に対して自在に位相を調整することができる。
【００２８】
また、本発明の結合部材の第２の形態は、センシング部材の端面と対向する面にネジ穴を備える。一方、センシング部材は、円周方向に長穴を備える。センシング部材は、ネジ穴内に通すネジの長穴内での位置を調整することにより、自在に位相を調整することができる。
【００２９】
結合部材の第２の形態において、円周方向の長穴は、センシング部材に代えて結合部材に設ける形態としてもよい。この形態においても、ネジ穴内に通すネジの長穴内での位置を調整することにより、自在に位相を調整することができる。
【００３０】
また、本発明のセンシング部材は、回転軸のスラスト方向位置を検出するスラストターゲットと兼用することができる。
【００３１】
更に、本発明の結合部材とセンシング部材とは同一素材で構成する。これにより、熱膨張による歪みや、遠心力による緩みの発生を防ぐことができ、センシング部材と結合部材との締結を確実なものとして、センシング部材が結合部材から外れることを防止することができる。
【００３２】
本発明によれば、耐放射線、耐熱の効果を維持しつつ、従来のスラストターゲットの回転軸へのねじ込み量を制御することによる、磁極の位相合わせのための調整工程を不要とすることができる。
【００３３】
センシング部材と結合部材とを同じ素材とすることにより、熱膨張による歪みや遠心力による緩みを低減して、センシングターゲットの信頼性を高めることができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、センシング部材の回転軸に対する位相調整を容易とすることができ、磁極位置を正しく検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。
【００３６】
図1は本発明の真空ポンプの概要を説明するための図である。なお、図１では、本発明の構成に関連する部分のみを示し、その他の構成については省略している。
【００３７】
真空ポンプ１は、ケーシング１０内にモータ駆動されるロータ１３を備える。ロータ１３は回転翼１４を備え、ケーシング１０側に設けた固定翼１５に対してモータ２０によって高速回転させることによって、吸気口１１から吸引し排気口１２から排気することによって、吸気口１１に接続される真空容器（図示していない）内の気体分子の排気を行う。
【００３８】
ロータ１３は、ロータ１３と同軸に固定された回転軸１６をＤＣモータ等の駆動モータ２０によって回転駆動される。駆動モータ２０は、回転軸１６に設けられた磁極２１とケーシング１０側に設けたコイル２２によって構成される。また、回転軸１６はラジアル軸受及びスラスト軸受によって非接触支持される。
【００３９】
ラジアル軸受は、回転軸１６を挟んで対向して配置されたラジアル軸受電磁石３１と回転軸１６のラジアル方向に変位を検出するラジアル位置センサ３０を有し、ラジアル位置センサ３０で検出した位置変位に基づいてラジアル軸受電磁石３１に供給する電流を制御することによって、回転軸１６がラジアル方向で所定位置となるように位置制御する。なお、図１では、ラジアル軸受は駆動モータ２０を挟んで上下に２組備えている。
【００４０】
また、スラスト軸受は、回転軸１６の同軸の設けたロータディスク４２と、このロータディスク４２を挟んで上下に設けたスラスト軸受電磁石４１と、回転軸１６のスラスト方向の変位を検出するスラスト位置センサ４０を有し、スラスト位置センサ４０で検出した位置変位に基づいてスラスト軸受電磁石４１に供給する電流を制御することによって、回転軸１６がスラスト方向で所定位置となるように位置制御する。なお、図１では、回転軸１６の下端側にセンシング部材２を設け、このセンシング部材２の端面の中央部分に対向させてスラスト位置センサ４０を設置する構成を示している。
【００４１】
また、このセンシング部材２の端面の外周側には、回転検出センサ２３が対向して設けられる。この回転検出センサ２３は、センシング部材２に設けたパターンを検出することによって、回転軸１６に設けられた磁極２１の位相位置を検出する。この位相位置は、駆動モータ２０の駆動制御に用いられる。
【００４２】
本発明の真空ポンプでは、このセンシング部材２の回転軸１への取り付けを結合部材３を介して行い、結合部材３に対するセンシング部材２の取り付け位相を調整自在とすることによって、回転軸１６の磁極とセンシング部材２の磁極検出用のパターンとの位置合わせを容易とする。
【００４３】
以下、本発明の結合部材について図２〜図４を用いて説明する。
【００４４】
図２は本発明の真空ポンプが備える結合部材の第１の態様を説明するための図であり、図２（ａ）は結合部材及びセンシング部材が回転軸に未装着である状態を示し、図２（ｂ）は結合部材及びセンシング部材が回転軸に装着された状態を示している。
【００４５】
第１の態様は、結合部材とセンシング部材とを嵌合によって取り付け、位相調整を容易とする態様である。
【００４６】
図２（ａ）において、回転軸１６には、ネジ溝１６ａによってロータディスク４２が同軸に取り付けられ、さらに、ネジ溝１６ａによって結合部材３が同軸に取り付けられる。このとき、結合部材３の面３Ａは、螺着によってロータディスク４２に密着される。
【００４７】
結合部材３のロータディスク４２側（図中の面３Ａ）は、中心軸部分に軸方向に形成された開口を有し、その開口の内壁には雌ネジのネジ溝３ａが形成される。結合部材３は、このネジ溝３ａに回転軸１６の外周面に形成された雄ネジのネジ溝１６ａを螺合させることによって、回転軸１６に固定することができる。
【００４８】
また、結合部材３のセンシング部材２側（図中の面３Ｂ）は、中心軸部分に軸方向に形成された凹部３ｂを有する。その凹部３ｂの内壁にはネジ溝は形成されず平滑面としている。
【００４９】
センシング部材２の結合部材３側（図中の面２Ａ）は、中心軸部分に軸方向に環状に突出した凸部２ａが形成され、この凸部２ａの環状の外壁面の外径は、結合部材３に形成された凹部３ｂの内壁面の内径とほぼ同径とし、凸部２ａが凹部３ｂ内に嵌め込んで嵌合可能となるように形成される。
【００５０】
この嵌合による結合は、センシング部材２を結合部材３に対して回転自在とする。回転軸１６の磁極２１に合わせてセンシング部材２の位相位置を合わせた後は、焼きばめ等によって固定する。これによって、センシング部材２を結合部材３に対して、回転軸１６を軸中心として回転させ、取り付ける位相位置を調整することができる。また、センシング部材２を結合部材３に取り付けた後は、回転軸１６の回転によって外れたり、位相位置がずれることなく保持される。
【００５１】
したがって、結合部材３を回転軸１６に固定した後、センシング部材２を結合部材３に嵌合させる際に、センシング部材２を結合部材３に対して回転軸１６を軸中心として回動させることによって、センシング部材２が備える磁極形成のためのパターンと回転軸１６が備える磁極２１との位相合わせを容易行うことができる。なお、図２では、センシング部材２が備えるパターンは図示していないが、パターンの位相を矢印（Ｎの矢印及びＳの矢印）で表している。
【００５２】
図２（ｂ）は、センシング部材２を結合部材３によって回転軸１６に取り付けた状態を示している。センシング部材２は結合部材３に対して嵌合によって取り付けられているため、センシング部材２を結合部材３に対して回転軸１６を軸中心として回動させることができる（図中の矢印Ａ）。センシング部材２を矢印Ａの方向に回動させることによって、センシング部材２が備えるパターンと回転軸１６が備える磁極２１との位相を合わせることができる。この位相合わせでは、従来のようにネジによる螺着ではなく嵌合によって行っているため、位相調整が容易となる。
【００５３】
センシング部材２の端部面２Ｂと対向して、回転軸の中心付近にはスラストセンサ４０が設けられ、回転軸の中心から外側に外れた位置には回転検出センサ２３が設けられる。スラストセンサ４０は、センシング部材結合部材２との間の距離を検出して回転軸１６のスラスト方向の位置を検出する。また、回転検出センサ２３は、センシング部材２が備える磁極検出用のパターンを検出して回転軸１６の回転位置を検出する。
【００５４】
図３は本発明の真空ポンプが備える結合部材の第２の態様を説明するための図であり、図３（ａ）は結合部材及びセンシング部材が回転軸に未装着である状態を示し、図３（ｂ）は結合部材及びセンシング部材が回転軸に装着された状態を示している。
【００５５】
第２の態様は、結合部材とセンシング部材とを長穴を用いたネジ止めによって取り付け、長穴に対するネジ位置を調整することによって、位相調整を容易とする態様である。
【００５６】
図３（ａ）において、回転軸１６には、第１の態様と同様に、ネジ溝１６ａによってロータディスク４２が同軸に取り付けられ、さらに、ネジ溝１６ａによって結合部材３が同軸に取り付けられる。
【００５７】
このとき、結合部材３の面３Ａは、螺着によってロータディスク４２に密着される。また、結合部材３のロータディスク４２側（図中の面３Ａ）には、第１の態様と同様に、中心軸部分に軸方向に形成された開口を有し、その開口の内壁には雌ネジのネジ溝３ａが形成される。結合部材３は、このネジ溝３ａに回転軸１６の外周面に形成された雄ネジのネジ溝１６ａを螺合させることによって、回転軸１６に固定することができる。
【００５８】
第２の態様では、結合部材３のセンシング部材２側（図中の面３Ｂ）には、センシング部材２を取り付けるための複数のネジ穴３ｃを有する。ネジ穴３ｃは、結合部材３の円周方向に所定角度間隔で複数設けられる。図３（ｃ）は、複数のネジ穴３ｃの一例を示している。
【００５９】
センシング部材２は、結合部材３と対向する面（図中の面２Ａ）に、円周の一部からなる長穴２ｄが形成される。この長穴２ｄのセンシング部材２の中心位置からの距離は、ネジ穴３ｃの結合部材３の中心位置からの距離と同距離とする。これによって、センシング部材２を結合部材３の軸中心を合わせた際に、何れかのネジ穴３ｃと長穴２ｄの穴位置を合わせることができる。
【００６０】
センシング部材２の長穴２ｄと結合部材３のネジ穴３ｃを合わせた状態で、センシング部材２の面２Ｂ側からネジ４を挿入してネジ止めを行う。
【００６１】
ネジ４は長穴２内において長穴２の長さ分だけ移動可能であり、また、複数のネジ穴３ｃから使用するネジ穴を選択することで取り付け位相を調整することができるため、センシング部材２を結合部材３に対して、回転軸１６を軸中心として回転させ、取り付ける位相位置を調整することができる。また、ネジ止めすることによって、センシング部材２を結合部材３に取り付けた後は、回転軸１６の回転によって外れたり、位相位置がずれる異無く保持される。
【００６２】
したがって、回転軸１６に結合部材３を固定した後、センシング部材２を結合部材３に嵌合させる際に、センシング部材２を結合部材３に対して回転軸１６を軸中心として回動させることによって、センシング部材２が備える磁極形成のためのパターンと回転軸１６が備える磁極２１との位相を合わせることができる。なお、図２では、センシング部材２が備えるパターンは図示していないが、パターンの位相を矢印（Ｎの矢印及びＳの矢印）で表している。
【００６３】
図３（ｂ）は、センシング部材２を結合部材３によって回転軸１６に取り付けた状態を示している。センシング部材２は結合部材３に対して、長穴により位置調整自在に取り付けられているため、センシング部材２を結合部材３に対して回転軸１６を軸中心として回動させることができる（図中の矢印Ａ）。センシング部材２を矢印Ａの方向に回動させることによって、センシング部材２が備えるパターンと回転軸１６が備える磁極２１との位相を合わせることができる。この位相合わせでは、従来のようにネジによる螺着ではなく、長穴とネジ止めの組み合わせによって行っているため、位相調整が容易となる。
【００６４】
なお、真空ポンプの部品交換やメンテナンスの際には、ロータディスク４２及び結合部材３及びセンシング部材２を回転軸１６から外して行う場合があり、このような場合には、センシング部材２が備える磁極検出用のパターンと回転軸１６の磁極との位相を再度合わせる必要が生じる。上記した本発明の構成によれば、このような場合に、位相合わせを容易に行うことができる。
【００６５】
図３（ｃ）はセンシング部材２の下面（図２（ａ）に示す面２Ｂ）を示している。この面は、スラストセンサ４０や回転検出センサ２３と対向する面であり、回転検出センサ２３によって磁極の位相を検出するためのパターンが設けられる。この磁極の位相を検出するためのパターンは、種々の形態とすることができる。
【００６６】
図３（ｃ）のセンシング部材２が備えるパターンは段差部によって形成される形態例である。図３（ｃ）において、面２Ｂは凸部を形成する第１面２ｂと凹部を形成する第２面２ｃとを備え、この凸部と凹部による段差部によって磁極の位相を検出するためのパターンを形成する。なお、ここで、第１面２ｂを中心軸を通る一文字で形成し、第２面２ｃを第１面２ｂの両側において一段低く（回転軸１６側に）形成している。
【００６７】
また、センシング部材２の面２Ｂには、結合部材３に対して任意の位相で取り付けができるように、長穴２ｄが形成される。この長穴２ｄは、センシング部材２の面２Ｂ上の外周に、例えば瓦型の形状のざぐり穴によって形成することができる。
【００６８】
なお、図３（ｃ）において、破線で示す穴は結合部材３側に設けたネジ穴３ｃを示し、ネジを通すネジ穴３ｃの選択と、選択したネジ穴３ｃに対して長穴２ｄの位置を調整することによって、センシング部材２を任意の位相で取り付けることができる。
【００６９】
図４は、センシング部材の取り付け位置の調整を説明するための図である。図４（ａ）〜図４（ｆ）は、センシング部材２を図中で矢印方向に回転させて位置調整した状態を示している。図中の黒丸はネジ４を示している。
【００７０】
各位相位置において、例えば、図４（ａ）では、第１面２ｂが図中で横方向の位置の位相位置にセンシング部材を取り付ける場合を示し、長穴２ｄ内にあるネジ穴を用いてネジ４によりネジ止めする。図４（ｂ），（ｃ）は、図４（ａ）の位相位置から図面中の矢印方向に回動させた位相位置にセンシング部材２を取り付ける場合を示している。図４（ｂ），（ｃ）では、図４（ａ）の位相位置と同じネジ穴を用い、単に長穴２ｄにおける位置をずらせることによって取り付け位置を調整することができる。
【００７１】
また、図４（ｄ）〜図４（ｆ）は、図４（ｄ）の位相位置から図面中の矢印方向にさらに順に回動させた位相位置にセンシング部材２を取り付ける場合を示し、それぞれ、異なるネジ穴を用いると共に、そのネジ穴において長穴２ｄにおける位置をずらせることによって取り付け位置を調整している。
【００７２】
次に、本発明のセンシング部材に形成するパターン例について図５〜図７を用いて説明する。このパターン例は磁極の位相を合わせるためであり、例えば、インダクタンス式センサで検出するように形成される。
【００７３】
図５は、図３，４で示したセンシング部材が備えるパターン例であり、段差部によって磁極の位相を検出するものである。なお、図５に示すセンシング部材２は、回転軸側（図中の２Ａ）を下方とし、回転位置センサ側（図中の２Ｂ）を上方として示している。
【００７４】
センシング部材２は、第１面２ｂを中心軸を通る一文字で一段高く形成し、第２面２ｃを第１面２ｂの両側において一段低く形成される。回転位置センサ（図示していない）は、センシング部材２の中心から外側の位置に配置されるため、センシング部材２の回転に応じて、第１面２ｂ及び第２面２ｃと回転位置センサとの距離が変化する。回転位置センサはこの段差部に応じた検出信号を出力する。検出信号は回転軸に取り付けた磁極の位相と対応しているため、検出信号から磁極の位相を検出することができる。
【００７５】
また、図６は、図５の例と同様に、段差部によって磁極の位相を検出するパターン例である。なお、図６に示すセンシング部材２についても、回転軸側（図中の２Ａ）を下方とし、回転位置センサ側（図中の２Ｂ）を上方として示している。
【００７６】
センシング部材２は、第１面２ｂを一段高い半円形状で形成し、第２面２ｃを一段低く半円形状で形成される。回転位置センサ（図示していない）は、センシング部材２の中心から外側の位置に配置されるため、センシング部材２の回転に応じて、第１面２ｂ及び第２面２ｃと回転位置センサとの距離が変化する。回転位置センサはこの段差部に応じた検出信号を出力する。検出信号は回転軸に取り付けた磁極の位相と対応しているため、検出信号から磁極の位相を検出することができる。
【００７７】
なお、センシング部材２の中心位置に対応する位置にスラストセンサを配置し、回転軸のスラスト方向の位置を検出するため、中心位置において第１面２ｂの高さが変動しないように、何れかの高さに設定する。
【００７８】
図６（ａ）は、第１面２ｂの中心位置部分を半円形状に低くして第２面２ｃと同じ高さとする例を示し、図６（ｂ）は、第１面２ｂの中心位置部分を円形に形成する例を示し、ている。なお、図６では、中心位置の高さを第１面２ｂあるいは第２面２ｃの何れかの高さに設定しているが、センシング部材の回転に因らず回転軸のスラスト方向の位置ずれのみに因ればよいため、第１面２ｂあるいは第２面２ｃ以外の一定の高さに設定してもよい。
【００７９】
前記した図５，６の例は、センシング部材に段差部を設ける例であるが、回転位置センサとしてインダクタンス式センサを用いる場合には、回転によってインダクタンスが変化するパターンであれば、段差に限らず他の構成としてもよい。図７は、透磁率を異ならせることによって磁極の位相を検出するパターン例である。なお、図７に示すセンシング部材２についても、回転軸側（図中の２Ａ）を下方とし、回転位置センサ側（図中の２Ｂ）を上方として示している。
【００８０】
センシング部材２は、第１面２ｂと第２面２ｃの透磁率を異ならせることで磁極の位相を検出するパターンを形成することができる。図７では、第１面２ｂと第２面２ｃをそれぞれ半円形状に形成している。
【００８１】
回転位置センサ（図示していない）は、センシング部材２の中心から外側の位置に配置されるため、センシング部材２の回転に応じて、第１面２ｂ及び第２面２ｃの透磁率に応じた検出信号を出力する。検出信号は回転軸に取り付けた磁極の位相と対応しているため、検出信号から磁極の位相を検出することができる。
【００８２】
上記した、結合部材とセンシング部材とは、同一の素材で形成することができる。このように、同一の素材で形成した場合には、結合部材とセンシング部材の熱膨張率を一致させることができるため、熱膨張による歪や、この歪みによって結合部材とセンシング部材の間に生じる緩みを防ぐことができ、高速回転することで生じる遠心力による影響を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の真空ポンプの概要を説明するための図である。
【図２】本発明の真空ポンプが備える結合部材の第１の態様を説明するための図である。
【図３】本発明の真空ポンプが備える結合部材の第２の態様を説明するための図である。
【図４】本発明のセンシング部材の取り付け位置の調整を説明するための図である。
【図５】本発明のセンシング部材が備える段差部によるパターン例を説明するための図である。
【図６】本発明のセンシング部材が備える段差部による他のパターン例を説明するための図である。
【図７】本発明の異なる透磁率による磁極の位相を検出するパターン例を説明するための図である。
【図８】従来のスラストターゲットによる回転位置を検出するための構成を説明するための図である。
【図９】従来のスラストターゲットに形成される凹凸パターンの一例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００８４】
１…真空ポンプ、２…センシング部材、２ａ…凸部、２ｂ…第１面、２ｃ…第２面、２ｄ…長穴、磁性３…結合部材、３ａ…ネジ溝、３ｂ…凹部、３ｃ…ネジ穴、４…ネジ、１０…ケーシング、１１…吸気口、１２…排気口、１３…ロータ、１４…回転翼、１５…固定翼、１６…回転軸、１６ａ…ネジ溝、２０…モータ、２１…磁極、２２…コイル、２３…回転検出センサ、３０…ラジアル位置センサ、３１…ラジアル軸受電磁石、４０…スラストセンサ、４１…スラスト軸受電磁石、４２…ロータディスク、１００…スラストターゲット、１００ａ…ネジ溝。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転翼が形成されたロータの回転により吸排気を行う真空ポンプにおいて、
前記ロータを回転支持する回転軸と、
前記回転軸を回転駆動するモータと、
前記モータの磁極位置を検出するためのセンシング部材と、
前記回転軸と前記センシング部材とを軸方向で結合する結合部材とを備え、
前記結合部材は、その一端に回転軸の端部を固定し、他端にセンシング部材を回転軸の回転方向の位相位置を調整自在とし、
前記結合部材とセンシング部材との間の位相調整によって、センシング部材が備える検出部位とモータの磁極位相との位置合わせを可能とすることを特徴とする、真空ポンプ。
【請求項２】
センシング部材は、前記結合部材と対向する端面と反対側の端面に、回転位相に呼応して形成された段差部を有することを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
【請求項３】
センシング部材は、前記結合部材と対向する端面と反対側の端面に、回転位相に呼応して透磁率を異にする磁性部を有することを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
【請求項４】
前記センシング部材を検出するインダクタンス式センサを備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つに記載の真空ポンプ。
【請求項５】
前記結合部材は、前記回転軸の端部と対向する面に螺旋溝部を備え、
前記回転軸は、前記結合部材の螺旋溝部と対応する螺旋溝部を備え、
前記結合部材は回転軸の端部に螺着により取り付けられることを特徴とする、請求項１乃至４の何れか一つに記載の真空ポンプ。
【請求項６】
前記結合部材は、前記センシング部材の端面と対向する面に凹部又は凸部を備え、
前記センシング部材は、前記結合部材の凹部又は凸部と対応する凸部又は凹部を備え、 前記センシング部材は、結合部材の端部と前記凹部及び凸部の嵌合により位相調整自在とすることを特徴とする、請求項１乃至５の何れか一つに記載の真空ポンプ。
【請求項７】
前記結合部材は、前記センシング部材の端面と対向する面にネジ穴を備え、
前記センシング部材は、円周方向に長穴を備え、
前記センシング部材は、前記ネジ穴内に通すネジの長穴内での位置により位相調整自在とすることを特徴とする、請求項１乃至５の何れか一つに記載の真空ポンプ。
【請求項８】
前記センシング部材は、回転軸のスラスト方向位置を検出するスラストターゲットであることを特徴とする、請求項１乃至７の何れか一つに記載の真空ポンプ。
【請求項９】
前記結合部材及び前記センシング部材を同一素材で構成したことを特徴とする、請求項１乃至８の何れか一つに記載の真空ポンプ。
【請求項１】
回転翼が形成されたロータの回転により吸排気を行う真空ポンプにおいて、
前記ロータを回転支持する回転軸と、
前記回転軸を回転駆動するモータと、
前記モータの磁極位置を検出するためのセンシング部材と、
前記回転軸と前記センシング部材とを軸方向で結合する結合部材とを備え、
前記結合部材は、その一端に回転軸の端部を固定し、他端にセンシング部材を回転軸の回転方向の位相位置を調整自在とし、
前記結合部材とセンシング部材との間の位相調整によって、センシング部材が備える検出部位とモータの磁極位相との位置合わせを可能とすることを特徴とする、真空ポンプ。
【請求項２】
センシング部材は、前記結合部材と対向する端面と反対側の端面に、回転位相に呼応して形成された段差部を有することを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
【請求項３】
センシング部材は、前記結合部材と対向する端面と反対側の端面に、回転位相に呼応して透磁率を異にする磁性部を有することを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
【請求項４】
前記センシング部材を検出するインダクタンス式センサを備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つに記載の真空ポンプ。
【請求項５】
前記結合部材は、前記回転軸の端部と対向する面に螺旋溝部を備え、
前記回転軸は、前記結合部材の螺旋溝部と対応する螺旋溝部を備え、
前記結合部材は回転軸の端部に螺着により取り付けられることを特徴とする、請求項１乃至４の何れか一つに記載の真空ポンプ。
【請求項６】
前記結合部材は、前記センシング部材の端面と対向する面に凹部又は凸部を備え、
前記センシング部材は、前記結合部材の凹部又は凸部と対応する凸部又は凹部を備え、 前記センシング部材は、結合部材の端部と前記凹部及び凸部の嵌合により位相調整自在とすることを特徴とする、請求項１乃至５の何れか一つに記載の真空ポンプ。
【請求項７】
前記結合部材は、前記センシング部材の端面と対向する面にネジ穴を備え、
前記センシング部材は、円周方向に長穴を備え、
前記センシング部材は、前記ネジ穴内に通すネジの長穴内での位置により位相調整自在とすることを特徴とする、請求項１乃至５の何れか一つに記載の真空ポンプ。
【請求項８】
前記センシング部材は、回転軸のスラスト方向位置を検出するスラストターゲットであることを特徴とする、請求項１乃至７の何れか一つに記載の真空ポンプ。
【請求項９】
前記結合部材及び前記センシング部材を同一素材で構成したことを特徴とする、請求項１乃至８の何れか一つに記載の真空ポンプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−１３２２６５（Ｐ２００７−１３２２６５Ａ）
【公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３２５８８１（Ｐ２００５−３２５８８１）
【出願日】平成１７年１１月１０日（２００５．１１．１０）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月１０日（２００５．１１．１０）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
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