JP6611780B2 - モノリス式の永久磁石 - Google Patents

Description

本発明は、特に真空ポンプの為の永久磁石の為のモノリス式の永久磁石であって、長手方向軸、及び、これに沿って配置され、そして少なくとも近似的に軸方向で磁化された部分を有し、その磁性が、其々交互に互いに逆に向けられているものに関する。

モノリス式の永久磁石は、基本的に公知であり、そして、例えば真空ポンプ、特にターボ分子ポンプ内で使用される。ステーターに対して回転可能なローターの潤滑剤を使用しない支承のためである。ここで、ステーターもローターも、其々、少なくとも一つのモノリス式の永久磁石を有する。これらは共に一つの永久磁石支承部を形成する。

モノリス式の永久磁石の軸方向端部には、モノリス式の永久磁石から磁束線が発生する。これによって漂遊磁界が発生する。漂遊磁界は、高精密な適用分野では、妨害的である。例えば、ローレンツ力により電子顕微鏡の電子線がそれされてしまい、これによって結像エラーが引き起こされる恐れがある。さらにまた、漂遊磁界は、真空下に隔絶された高精密な磁気的薄層の磁性に影響も与え得る。よって、少ない漂遊磁界のモノリス式の永久磁石に対する需要が存在する。

特開平１１−３２５０７５号

よって本発明の課題は、高精細な適用分野により良く適するモノリス式の永久磁石を完成することである。

この課題は、請求項１に記載のモノリス式の永久磁石によって解決される。これは、特に、少なくとも一つの磁化された部分の軸方向の寸法及び／又は磁性と、少なくとも一つの他の磁化された部分の軸方向の寸法及び／又は磁性と異なっている。

本発明は、少なくとも一つの磁化された部分の軸方向の寸法、及び／又は磁性が、少なくとも一つの他の磁化された部分の軸方向の寸法、及び／又は磁性と異なっているとき、モノリス式の永久磁石の漂遊磁界が減少するという知見に基づいている。磁気的な漂遊磁界の減少から、モノリス式の永久磁石が、例えば、電子顕微鏡を真空引きするために使用される真空ポンプの支承部のような少ない漂遊磁界が必要不可欠である適用分野においても、使用されることが可能であるというメリットが生じる。その際、発明に係るモノリス式の永久磁石の使用は、真空ポンプの適用範囲を制限しない。発明に係るモノリス式の永久磁石が、例えばオーディオアンプのような少ない漂遊磁界が望まれているところで全般的に使用されることが可能であるということも考え得る。

磁化された部分の磁性とは、ここでは、磁化の為に、つまり磁性の達成のために必要とされる外部の磁化が非活性化された後に磁化された部分が保持する残磁性と解される。

モノリス式の永久磁石は、互いに積層された個々の磁石により形成される磁石積層部でなく、一つの塊から成る磁石である。よって、モノリス式の永久磁石の個々の部分は、視覚的にそのようなものとして見て取ることができず、その各磁性方向のみが異なっている。

磁化された各部分は、磁気的にＮ極及びＳ極を有する。その際、慣習に従い、磁性の向きは、磁化された部分の内部においてＳ極から出発して、Ｎ極で終わるベクトル矢印によって定義されている。

少なくとも近似的に軸方向に磁化された複数の部分（その磁性は、其々交互に互いに反対に向けられている）は、それぞれ同じ磁極を、隣接する二つの部分の間の境界に画成する。

すでに上述したように、モノリス式の永久磁石の磁化された各部分は、少なくとも近似的に軸方向において磁化されている。これは、磁化された部分の磁性の向きは、モノリス式の永久磁石の長手方向軸に対して、少なくとも近似的に平行に向けられている。

モノリス式の永久磁石は、好ましくは、例えば鉄、フェリ磁性セラミック（フェライト）、又は磁化可能なプラスチックなどのような磁化可能な材料から成る。好ましくは、希土類（例えばサマリウム・コバルト（ＳｍＣｏ）、又はネオジム・鉄・ホウ素（ＮｄＦｅＢ）のようなもの）を有する磁化可能な材料も使用されることが可能である。磁化可能な材料は、例えば焼結法により接合されることが可能である。

モノリス式の永久磁石は、１５ｍｍから２５ｍｍの間の全長、好ましくは１７ｍｍから２３ｍｍの間の全長、そして特に好ましくは１９ｍｍから２１ｍｍの間の全長を有する。部分の幅は、１ｍｍから１０ｍｍの間、好ましくは２ｍｍから９ｍｍの間、そして特に好ましくは３ｍｍから８ｍｍの間である。

本発明の有利な発展形は、下位の請求項、明細書、及び図面中に見て取れる。

例えば、少なくとも一つの磁化された部分の軸方向の寸法、及び／又は磁性は、他の磁化された部分の軸方向の寸法、及び／又は磁性よりも半分だけ少ない。

漂遊磁界の特に著しい減少は、一つの端部部分、又は各端部部分の軸方向の寸法、及び／又は磁性が、隣接する磁化された部分の一つの部分、又は各端部部分の軸方向の寸法、及び／又は磁性と異なっていることによって達成されることが可能である。理想的には、一つの端部部分、又は各端部部分の軸方向の寸法、及び／又は磁性は、隣接する部分のそれよりも少なくとも近似的に半分だけ小さい。一つの端部部分、又は各端部部分の軸方向の寸法、及び／又は磁性は、隣接する部分のそれよりも、基本的に半分でなく他の分数分（例えば三分の一、三分の二、四分の一、又は他の任意の分数）だけ小さいことも可能であると解される。更に、少なくとも一つの磁化された部分が、隣接する部分よりも大きな軸方向の寸法、及び／又は強い磁性を有するということも考え得る。

好ましくは、二つの端部部分の間に配置されたモノリス式の永久磁石の全ての部分が、少なくとも近似的に同じ大きさである。これは、端部部分が、端部部分の間に配置された他の全ての部分と、少なくとも近似的に同じ軸方向寸法、及び／又は磁性を有することを含む。

しかしまた、一つの端部部分、又は各端部部分のみが、一つの端部部分、又は各端部部分に隣接する磁化された部分に対して異なる軸方向寸法、及び／又は磁性を有するのではなく、一つの端部部分、又は各端部部分に隣接する部分も、一つの端部部分、又は各端部部分に対しても、一つの端部部分、又は各端部部分に軸方向でみて向かい合っている一つの部分、又は各部分に対しても異なる軸方向の寸法、及び／又は磁性を有するということも基本的に考え得る。換言すると、磁化された部分の軸方向の寸法、及び／又は磁性は、一つの端部部分から、又は各端部部分から出発して、軸方向で見て、モノリス式の永久磁石の中央に向かって部分ごとに変化し、好ましくは増加し、特に暫時増加する。

好ましくは、モノリス式の永久磁石の磁化された全ての部分が、磁気飽和されており、つまり磁化された部分は、少なくとも近似的に、最大達成可能な磁性の飽和値を有する。この箇所で、特に、一つの端部部分、又は各端部部分の軸方向の寸法が、隣接する部分のそれよりも小さいとき、磁化された一つの端部部分、又は磁化された各端部部分が磁気飽和されていることが可能であることが強調される。しかしまた、モノリス式の永久磁石の全ての磁化された部分が、少なくとも近似的に同じ軸方向寸法を有し、そして磁化された少なくとも一つの端部部分が、少なくとも一つの端部部分に隣接する部分と異なって磁化されている、特により少なく磁化されているということも考え得る。更に、少なくとも一つの磁化された端部部分が、少なくとも一つの端部部分に隣接する磁化された部分と異なる、特に短い、軸方向寸法も有するし、異なる、特により低い磁性を有することも可能であるということが考え得る。

磁気飽和された部分の間に、磁性向きが変化するので、ここで磁気飽和が、磁化された部分内よりも低いという領域が存在する。

驚くべきことに、モノリス式の永久磁石の漂遊磁界は、これが奇数個の磁化された部分を有するとき、著しく減少されることが示されることができた。

有利な実施形に従い、モノリス式の永久磁石は中空シリンダー状に形成されている。しかしまた、モノリス式の永久磁石は、中実のシリンダーとして形成されていることも可能であると解される。基本的に、モノリス式の永久磁石は、他の任意のプリズムの形状、例えば直方体の形状を有することが可能である。

本発明は、モノリス式の永久磁石を有する、特に真空ポンプの為の永久磁石支承部にも向けられている。その際、永久磁石は、他の永久磁石に対して、永久磁石の長手方向軸に対して少なくとも近似的に平行である回転軸を中心として回転可能に支承されている。その際、外側及び内側のモノリス式の永久磁石の半径方向で隣接する部分が、回転軸の方向で見て少なくとも近似的に同じ高さであるよう、永久磁石の一方は、他方の永久磁石の半径方向内側に配置されている。更に、外側及び内側のモノリス式の永久磁石の半径方向で隣接する部分の磁性は、少なくとも近似的に同じ向きである。

永久磁石の長手方向軸と、永久磁石支承部の回転軸は、好ましくは互いに平行に向けられている。特に、永久磁石の長手方向軸は、永久磁石支承部の回転軸は一致することが可能である。

永久磁石支承部の半径方向強度は、永久磁石支承部が、少なくとも二つの、回転軸の方向で見て互いに連続する対（モノリス式の永久磁石の対）から形成されており、そして連続する永久磁石の隣接する部分が其々反対の磁性を有するとき、明らかに高められることが可能である。

永久磁石支承部は、モノリス式の永久磁石のみを有することも、一、又は複数のモノリス式の永久磁石と、一、又は複数の個々の磁石の組合せを有することも、複数の個々の磁石（これらのうち、少なくとも一つが、軸方向の寸法、及び／又は磁性で他と異なっている）の組合せを有することも可能である。

好ましくは、永久磁石の一つの対、又は各対の永久磁石は、中空シリンダー状に形成されている。永久磁石支承部が個々の磁石を有するとき、これらはリングマグネットとして形成されていることが可能である。

本発明は、ローター及びステーター及び永久磁石支承部を有する真空ポンプ、特にターボ分子ポンプにも関する。その際、モノリス式の一方の永久磁石がローター側に、そしてモノリス式の他方の永久磁石がステーター側に配置されている。その際、ローターが、ステーターの内側に配置されているか、又は逆にステーターがローターの内側に配置されているかは、些細なことである。

本発明のべつの対象は、モノリス式の永久磁石を製造するための方法である。本方法は、以下のステップを有する。長手方向軸を定義する、磁化可能な材料からなる塊体を提供する、軸方向に連続する複数の巻線を有する、塊体を取り囲む外側のコイルの内部に塊体を配置する、そして、生じる電流が、軸方向に連続する巻線内において逆に向けられており、これによって引き起こされる磁場が、塊体からなるモノリス式の永久磁石を形成するよう、巻線を通る電流の発生の為にコイルに電圧を付勢する。

塊体が中空シリンダー状であるとき、本方法は追加的にステップを有する。長手方向軸を定義する、磁化可能な材料からなる中空シリンダー状の塊体を提供する、塊体の内部に、軸方向に連続する複数の巻線を有する内側のコイルを追加的に配置する、その際、内側のコイルと外側のコイルの巻線は、塊体の長手方向軸の方向で見て、少なくとも近似的に同じ高さに配置されている、そして、内側及び外側のコイルの巻線を通って生じる電流が、反対に向けられており、内側及び外側の巻線の間に引き起こされる磁場が、塊体からモノリス式の中空シリンダー形状の永久磁石を形成するよう、内側及び外側のコイルの巻線を通る電流の発生の為に電圧を付勢する。

中空シリンダーの製造の為に、モノリス式の永久磁石は、基本的に一つのコイル、つまり内側のコイル又は外側のコイルは十分である。

更に、内側及び外側のコイルが、逆向きの巻線を有する個々のコイルによって形成されており、その際、内側及び外側の巻線が、其々、同じ高さに配置されていることが考え得る。

好ましくは、巻線が、長方形、特に正方形の導線断面を有する。しかしまた、巻線が、他の導線断面、例えば円形や多角形導線断面を有することが可能であることも、排除されない。

個々の部分の磁化に関する特に良好な結果は、巻線の少なくとも一つが、他の巻線から分離して駆動可能（付勢可能、独語：ａｎｓｔｅｕｅｒｂａｒ）であるとき達成されることができる。好ましくは、内側及び／又は外側のコイルのすべての巻線が、個々に駆動可能（付勢可能）である。

少なくとも一つの磁化された部分（当該部分の軸方向の寸法は、少なくとも一つの他の磁化された部分の軸方向の寸法と異なる）を有するモノリス式の永久磁石の製造の為に、コイルの少なくとも一つの巻線の軸方向の寸法が、コイルの少なくとも一つの他の巻線の軸方向の寸法と異なっていると有利である。追加的に、又は代替的に、少なくとも一つの磁化された部分の磁性が、他の磁化された部分の磁性と異なるべきとき、コイルの少なくとも一つの巻線は、電圧の付勢の際に生じる電流によって、コイルの他の巻線の磁場と異なっている磁場を発生することが可能である。

端部部分に対して隣接する部分のそれよりも、小さな軸方向寸法及び／又は磁性を有する少なくとも一つの磁化された端部部分を有するモノリス式の永久磁石は、コイルの全ての巻線が、少なくとも近似的に同じ軸方向寸法を有しており、そして少なくとも一つの巻線が、塊体の軸方向の端部を越えて突き出ていることによって製造されることが可能である。ここで基本的に、巻線が、塊体の軸方向の端部において軸方向に突き出しておらず、より小さな導線断面、特により小さな軸方向寸法を有する結果、内側及び／又は外側のコイルと塊体が、互いに同一平面（独語：ｂｕｅｎｄｉｇ）に向けられているということも考え得る。

以下に本発明を、添付の図面を参照しつつ可能な実施形に基づいて純粋に例示的に説明する

ターボ分子ポンプの斜視図 図１のターボ分子ポンプの下面図 図２に示された切断線Ａ−Ａに沿ったターボ分子ポンプの断面図 図２に示された切断線Ｂ−Ｂに沿ったターボ分子ポンプの断面図 図２に示された切断線Ｃ−Ｃに沿ったターボ分子ポンプの断面図 第一の実施形に従うモノリス式の永久磁石を有する発明に係る永久磁石支承部の断面図 第二の実施形に従うモノリス式の永久磁石を有する発明に係る永久磁石支承部の断面図 発明に係るモノリス式の永久磁石の製造の為の装置の部分断面図

図１に示されたターボ分子ポンプ１１１は、インレットフランジ１１３に取り囲まれたポンプインレット１１５を有する。ポンプインレットには、公知の方法で図示されていないレシーバーが接続されることが可能である。レシーバーからのガスは、ポンプインレット１１５を介してレシーバーから吸引され、そしてポンプを通ってポンプアウトレット１１７へと搬送されることが可能である。ポンプアウトレットには真空ポンプ（例えばローターリーベーンポンプ）が接続されていることが可能である。

インレットフランジ１１３は、図１の真空ポンプの向きにおいて、真空ポンプ１１１のハウジング１１９の上側の端部を形成する。ハウジング１１９は、下部分１２１を有する。これに側方からエレクトロニクスハウジング１２３が設けられている。エレクトロニクスハウジング１２３内には、真空ポンプ１１１の電子的及び／又は電気的コンポーネントが組み込まれている。これは例えば真空ポンプ内に設けられる電動モーター１２５の駆動の為のものである。エレクトロニクスハウジング１２３には、アクセサリの為の複数の接続部１２７が設けられている。更に、例えばＲＳ４８５スタンダードに従うデータインターフェース１２９と、電源供給接続部１３１がエレクトロニクスハウジング１２３に設けられている。

ターボ分子ンポンプ１１１のハウジング１１９には、特にベントバルブの形式のベントインレット１３３が設けられており、これを介して真空ポンプ１１１が溢出されることが可能である。下部分１２１の領域内には、更に、シールガスコネクター１３５（このシールガスコネクターは、フラッシュガスコネクターとも称される）が設けられている。これを介して、フラッシュガスが、ポンプによって搬送されるガスに対する電動モーター１２５（例えば図３参照）の保護の為、モーター室１３７（この中に真空ポンプ１１１の電動モーター１２５が組み込まれている）内へと運ばれることが可能である。下部分１２１内には、更に二つの冷却媒体コネクター１３９が設けられている。その際、当該冷却媒体コネクターの一方は、インレットとして、そして他方の冷却媒体コネクターはアウトレットとして冷却媒体の為に設けられている。この冷却媒体は、冷却目的のために真空ポンプ内に導かれることが可能である。

真空ポンプの下側１４１は、起立面として使用されることが可能であるので、真空ポンプ１１１は下側１４１の上に起立して運転されることが可能である。真空ポンプ１１１は、しかしまた、インレットフランジ１１３を介してレシーバーに固定されることが可能であり、これによっていわば吊架されて運転されることが可能である。その上、真空ポンプ１１１は、図１に示されているのと異なる方式で形成されているとき、運転されることも可能であるよう形成されていることが可能である。下側１４１が下に向かってではなく、当該側と逆に、又は上に向かって向けられ配置されることが可能であるという真空ポンプの実施形も実現されることが可能である。

図２に表されている下側１４１には、更にいくつかのねじ１４３も設けられている。これらによって、真空ポンプのここでは特定されない部材が互いに固定されている。例えば支承部カバー１４５が下側１４１に固定されている。

その上、下側１４１には、複数の固定孔部１４７が設けられている。これらを介してポンプ１１が例えば載置面に固定されることが可能である。

図２から５内には、冷却媒体導管１４８が表されている。この中では、冷却媒体コネクター１３９を介して導入及び導出される冷却媒体が循環されることが可能である。

図３から５の断面図が示すように、真空ポンプは、ポンプインレット１１５に及んでいるプロセスガスをポンプアウトレット１１７に搬送するための複数のプロセスガスポンプ段を有する。

ハウジング１１９内には、ステーター１５０に対して回転可能なローター１４９が設けられている。このローターは、回転軸１５１を中心として回転可能なローター軸１５３を有している。

ターボ分子ポンプ１１１は、ポンプ作用を奏する、互いに直列に接続された複数のターボ分子的ポンプ段を有する。これは、ローター軸１５３に固定された半径方向の複数のローターディス１５５と、そして、ローターディスク１５５の間に配置され、そしてハウジング１１９に固定された固定子ディスク１５７を有している。その際、ローターディスク１５５及び隣接するステーターディスク１５７は、各一つのターボ分子的ポンプ段を形成する。ステーターディスク１５７は、スペーサーリング１５９によって互いに所望の軸方向間隔に保持されている。

真空ポンプは、その上、半径方向において互いに入れ子式に配置され、そしてポンプ効果を奏する、互いに直列に接続された複数のホルベックポンプ段を有する。ホルベックポンプ段のローターは、ローター軸１５３に配置されたローターハブ１６１とローターハブ１６１に固定され、そしてこれによって担持されるシリンダー側面形状の二つのホルベックロータースリーブ１６３，１６５を有している。これらは、回転軸１５１と同軸に向けられており、そして半径方向において互いに入れ子式に接続されている。更に、シリンダー側面形状の二つのホルベックステータースリーブ１６７，１６９が設けられている。これらは、同様に回転軸１５１に同軸に向けられており、そして半径方向で見て互いに入れ子式に接続されている。

ホルベックポンプ段のポンプ効果を発する表面は、側面によって、つまりホルベックロータースリーブ１６３、１６５及び／又はホルベックステータースリーブ１６７，１６９の半径方向内側面及び／又は外側面によって形成されている。外側のホルベックステータースリーブ１６７の半径方向内側面は、外側のホルベックロータースリーブ１６３の半径方向外側面と、半径方向のホルベック間隙１７１を形成しつつ向き合っており、そしてこれと共にターボ分子ポンプに続く第一のホルベックポンプ段を形成する。外側のホルベックロータースリーブ１６３の半径方向内側面は、内側のホルベックステータースリーブ１６９の半径方向外側面と、半径方向のホルベック間隙１７３を形成しつつ向かい合っており、これと共に第二のホルベックポンプ段を形成する。内側のホルベックステータースリーブ１６９の半径方向内側面は、内側のホルベックロータースリーブ１６５の半径方向外側面と、半径方向のホルベック間隙１７５を形成しつつ向き合っており、そしてこれと第三のホルベックポンプ段を形成する。

ホルベックロータースリーブ１６３の下側の端部には、半径方向に推移するチャネルが設けられている。これを介して半径方向外側に位置するホルベック間隙１７１が中央のホルベック間隙１７３と接続されている。その上、内側のホルベックステータースリーブ１６９の上側の端部には、半径方向に推移するチャネルが設けられていることが可能である。これを介して中央のホルベック間隙１７３が半径方向内側に位置するホルベック間隙１７５と接続されている。これによって、入れ子式に接続された複数のホルベックポンプ段が直列に互いに接続される。半径方向内側のホルベックロータースリーブ１６５の下側の端部には、更に、アウトレット１１７への接続チャネル１７９が設けられていることが可能である。

上述したポンプ効果を発するホルベックステータースリーブ１６３，１６５の表面は、其々、スパイラル形状に回転軸１５１の周りを軸方向へと推移する複数のホルベック溝を有している。他方で、ホルベックロータースリーブ１６３、１６５の向き合った側面は滑らかに形成されており、そしてガスを真空ポンプ１１１の運転の為に、ホルベック溝内へと前進させる。

ローター軸１５３の回転可能な支承のために、ポンプアウトレット１１７の領域にローラー支承部１８１が、そしてポンプインレット１１５の領域に永久磁石支承部１８３が設けられている。永久磁石支承部１８３に替えて、以下に更に記載されるように、発明に係る永久磁石支承部１０が設けられていることも可能である。

ローラー支承部１８１の領域には、ローター軸１５３に、ローラー支承部１８１の方に向かって増加する外直径を有する円すい形のスプラッシュナット１８５が設けられている。スプラッシュナット１８５は、運転媒体貯蔵部の少なくとも一つのスキマーと滑らかに接触している。運転媒体貯蔵部は、互いに積重ねられた吸収性の複数のディスク１８７を有している。これらは、ローラー支承部１８１の為の運転媒体（例えば潤滑媒体）を染み込ませられている。

真空ポンプ１１１の運転中、運転媒体は、毛細管作用によって運転媒体貯蔵部からスキマーを介して回転するスプラッシュナット１８５へと伝達され、そして遠心力によってスプラッシュにアッと１８５に沿って、スプラッシュナット１８５の大きくなる外直径の方向へと、ローラー支承部１８１に向かって搬送され、そこで例えば潤滑機能を発揮する。ローラー支承部１８１と運転媒体貯蔵部は、槽形状のインサート１８９と支承部カバー１４５によって真空ポンプ内にはめ込まれている。

永久磁石支承部１８３は、ローター側の支承半部１９１とステーター側の支承半部１９３を有する。これらは、各一つのリング積層部を有している。リング積層部は、軸方向に互いに積層された永久磁石の複数のリング１９５，１９７を有する。リングマグネット１９５，１９７は、半径方向の支承間隙１９９を形成しつつ向かい合っており、その際、ローター側のリングマグネット１９５は半径方向外側に、そしてステーター側のリングマグネット１９７は半径方向内側に配置されている。支承間隙１９９内に存在する磁場は、リングマグネット１９５，１９７の間に磁気的反発力を引き起こす。これらは、ローター軸１５３の半径方向の支承を行う。ローター側のリングマグネット１９５は、ローター軸１５３の担持部分２０１によって担持されている。これはリングマグネット１９５を半径方向外側で取り囲んでいる。ステーター側のリングマグネット１９７は、ステーター側の担持部分２０３によって担持されており、これは、リングマグネット１９７を通って延在しており、そしてハウジング１１９の半径方向の支柱に懸架されている。回転軸１５１に平行に、ローター側のリングマグネット１９５は、担持部分２０３と連結されたカバー要素２０７によって固定されている。ステーター側のリングマグネット１９７は、回転軸１５１に平行に、一方の方向では、担持部分２０３と接続された固定リング２０９及び担持部分２０３と接続された固定リング２１１によって固定されている。固定リング２１１とリングマグネット１９７の間には、更に、さらばね２１３が設けられていることが可能である。

マグネット支承部の内部には、緊急用又は安全用支承部２１５が設けられている。これは、真空ポンプ１１１の通常の運転では、非接触で空転し、そしてローター１４９がステーター１５０に対して過剰に半径方向に変位した際に干渉し、ローター１４９の為の半径方向のストッパーを形成する。というのは、ローター側の構造がステーター側の構造と衝突するのが防止されるからである。安全用支承部２１５は非潤滑式のローラー支承部として形成されており、そしてローター１４９及び／又はステーター１５０と半径方向の間隙を形成する。これは、安全用支承部２１５が通常のポンプ運転中に干渉しないからである。安全用支承部２１５が干渉する半径方向の変位は、安全用支承部２１５が真空ポンプの通常の運転中、干渉が発生しないよう十分大きく寸法どられており、そして同時に、ローター側の構造のステーター側の構造との衝突があらゆる状況で防止されるよう十分小さく寸法どられている。

真空ポンプ１１１は、ローター１４９の回転駆動の為の電動モーター１２５を有している。電動モーター１２５のアンカーは、ローター１４９によって形成されている。モーターステーター２１７を通って延在するローター軸１５３の部分には、半径方向外側に、又は埋め込まれて、永久磁石装置が設けられていることが可能である。モーターステーター２１７と、モーターステーター２１７を通って延在するローター１４９の部分の間には、中間空間２１９が設けられている。この空間は、半径方向のモーター間隙を有する。これを介してモーターステーター２１７と永久磁石装置が駆動トルクの伝達の為に磁気的に影響することが可能である。

モーターステーター２１７は、ハウジング内において、電動モーター１２５の為に設けられたモーター空間１３７の内部に固定されている。シールガスコネクター１３５を介してシールガス（これはフラッシュガスとも称され、そして空気又は窒素であることが可能である）がモーター室１３７に至る。シールガスを介して電動モーター１２５はプロセスガス、例えば腐食作用を有するプロセスガスの部分から保護されることが可能である。モーター室１３７は、ポンプアウトレット１１７を介しても真空引きされることが可能である、つまりモーター室１３７内は少なくとも近似的に、ポンプアウトレット１１７に接続される予真空ポンプによって引き起こされる真空圧となる。

ローターハブ１６１とモーター室を画成する壁部２２１の間には、その上、それ自体公知のいわゆるラビリンスシール２２３が設けられていることが可能である。特に、半径方向外側に位置するホルベックポンプ段に対するモーター室２１７のより良好なシールを達成するためである。

図６は、第一の実施形に従う発明に係る永久磁石支承部１０の断面図を示す。これは、機能的観点において、ターボ分子ポンプ１１１の永久磁石支承部１８３の代わりに使用されることが可能である。

永久磁石支承部１０は、永久磁石支承部１０の回転軸Ｄの方向で見て互いに連続する二つの対１２（中空シリンダー状のモノリス式の永久磁石１４ａ，１４ｂ（以下、簡単に永久磁石１４ａ，１４ｂと称する）からなる対）を有する。永久磁石支承部１０は、永久磁石１４ａ，１４ｂの一つの対１２のみを有するか、又は永久磁石１４ａ，１４ｂの二つの対１２より多くも有し得ると解される（軸方向に進む進行点によって示唆されているように）。

軸方向に相連続する両方の永久磁石１４ａは、ローター側、つまりターボ分子ポンプ１１のローター１４９に取り付けられていることが可能である。ローター側の永久磁石１４ａの半径方向内側には、モノリス式の両法の永久磁石１４ｂが配置されている。これは、ステーター側において、ターボ分子ポンプ１１１のステーター１５０に取り付けられていることが可能である。換言すると、両方のローター側の永久磁石１４ａは、両方のステーター側の永久磁石１４ｂに対して相対的に、磁石支承部１０の回転軸Ｄに関して回転可能に配置されている。ターボ分子ポンプ１１１の相応する態様において、逆に、ステーター側の永久磁石１４ｂがローター側の永久磁石１４ａの半径方向外側に配置されていることも可能である。

ローター側、及びステーター側の永久磁石１４ａ、１４ｂは、各一つの長手方向軸Ｌを有する。図６に表された実施例においては、ローター側及びステーター側の永久磁石１４ａ、１４ｂの長手方向軸Ｌは、永久磁石支承部１０の回転軸Ｄと一致する。

その各長手方向軸Ｌに沿って、永久磁石支承部１０の永久磁石１４ａ、１４ｂの其々は、軸方向に配置され、そして少なくとも近似的に軸方向に磁化された複数の部分１６，１６’を有する。その磁性は、其々交互に互いに反対に向けられている。このことは、図６から８において交互に互いに反対に向けられたベクトル矢印Ｐ，Ｐ’によって示唆されている。特に、図６から８に見て取れるように、各永久磁石１４ａ、１４ｂの両方の端部部分１６’の軸方向の寸法は、当該端部部分１６’に隣接する部分１６の端部部分の軸方向の寸法と異なっている。具体的には、端部部分１６’の軸方向の寸法は、隣接する部分１６のそれよりも半分だけ小さい。逆に、両方の端部部分１６’の間に配置された部分１６（各永久磁石１４ａ，１４ｂ）の他の全ての軸方向の寸法は、少なくとも近似的に同じ大きさである。

全体として、１５から２５ｍｍ、好ましくは１７から２３ｍｍ、そして特に好ましくは１９から２１ｍｍといった、全ての部分１６，１６’の軸方向の全寸法の合計により、各永久磁石１４ａ，１４ｂの全体の長さが生じる。半径方向で見て部分１６，１６’は、典型的には、１から１０ｍｍ、好ましくは２から９ｍｍ、そして特に好ましくは３から８ｍｍの間の幅を有する。

端部部分１６’（図６から８）の間に配置された部分１６のベクトル矢印Ｐ、Ｐ’と比較してより小さい端部部分１６’（図６から８）のベクトル矢印Ｐ、Ｐ’は、先端部分１６’は、完全に磁化されていない、つまりより低い磁気飽和状態である、という印象を与えるかもしれないが、実際には、各永久磁石１４ａ，１４ｂの全ての部分１６，１６’は、磁気飽和されている。しかし、隣接する部分１６に対してより小さな、端部部分１６’の軸方向の寸法によって、永久磁石１４ａ，１４ｂの漂遊磁界の減少が達成される。

驚くべきことに、端部部分１６’がより小さな軸方向の寸法を有するだけでなく、磁化される部分１６，１６’の数量が奇数であるとき、永久磁石１４ａ，１４ｂの漂遊磁界の更に大幅な減少が達成されることが可能であるということが示された。具体的には、各永久磁石１４ａ，１４ｂは、図６および７に表された実施例において、全体として五つの磁化された部分１６，１６’を、そして図８に表された実施例においては、全体として七つの磁化された部分１６，１６’を有する。

ここで再び図６に表された永久磁石支承部１０に戻ると、永久磁石１４ａ，１４ｂの各対１２のローター側の永久磁石１４ａとステーター側の永久磁石１４ｂは、永久磁石支承部１０の回転軸Ｄの方向で見て、少なくとも近似的に同じ高さに位置するので、ローター側の永久磁石１４ａとステーター側の永久磁石１４ｂの半径方向で隣接する部分１６，１６’の磁性は、少なくとも近似的に同じ方向に向けられているということが見て取れる。

更に、図６には、永久磁石支承部１０の回転軸Ｄの方向で相連続する永久磁石１４ａ，１４ｂの対１２においては、連続する永久磁石１４ａ，１４ｂの互いに隣接する端部部分１６’は、其々、同じ方向に向けられた磁性を有するということが見て取れる。換言すると、互いに隣接する半分づつ端部部分１６’は、あわせると、隣接する部分１６のそれに相当する軸方向の寸法を有する。永久磁石１４ａ，１４ｂの二つの対１２のそのような配置のメリットは、永久磁石１４ａ，１４ｂの当該対１２が、各個々の永久磁石１４ａ，１４ｂの低い漂遊磁界によっても、軸方向で連続する永久磁石１４ａ，１４ｂの隣接する端部部分１６’の同じ方向に向けられた磁性によっても、特に良好である、つまり小さな積層公差で互いに重ね合わせられることが可能であるという点にある。

図７は、第二の実施形従う本発明に係る永久磁石支承部１０を示す。これは、第一の実施形に従う永久磁石支承部１０と、永久磁石支承部１０の回転軸の方向で互いに連続する永久磁石１４ａ，１４ｂの隣接する端部部分１６’が、それぞれ、反対の磁性を有するという点において異なっている。永久磁石支承部１０の半径方向強度は、長さ単位ごとの、反対方向に磁化された部分の数量によって高められるので、第二の実施形に従う永久磁石支承部１０内の永久磁石１４ａ，１４ｂの対１２の配置において、これが、第一の実施形に従う永久磁石支承部１０と比較してより高い半径方向支承強度を有するというメリットが生ずる。

これと関連して、重ねて配置された第二の永久磁石１４ａ，１４ｂの逆に磁化された隣接する二つの端部部分１６’の間に引き起こされる反発力は、発明に係る永久磁石１４ａ，１４ｂの漂遊磁界の減少によって減少されることが言及されよう。その結果、永久磁石１４ａ，１４ｂは、その長手方向軸Ｌの方向で簡単に重ね合わせて配置されることができ、そして永久磁石支承部１０の重ね合わせて配置された永久磁石１４ａ，１４ｂの間の積層公差は減少されることが可能である。

図８は、磁化可能な材料からなる一つの塊体１８から発明に係るモノリス式の永久磁石１４の製造の為に使用されることが可能である装置（又は配置）の断面図を示す。その際、図８は、永久磁石１４又は塊体１８の半分のみが表されている。その際、他の半分は、中空シリンダー状の永久磁石１４又は塊体１８の回転対称な形態に基づいて、永久磁石１４又は塊体１８の長手方向軸Ｌの左側も想像できる。

塊体１８は、例えば鉄、フェリ磁性セラミック（フェライト）、又は磁化可能なプラスチックから成ることが可能である。しかし好ましくは、磁化可能な材料もまた使用される。これは、希土類金属を有する。例えばサマリウム・コバルト（ＳｍＣｏ）、又はネオジム・鉄・ホウ素（ＮｄＦｅＢ）のようなものである。その際、塊体１８は、磁化可能な材料の焼結によって製造されることが可能である。

装置は、内側のコイル２０と、外側のコイル２０を有する。その際、内側のコイル２０は、塊体１８の半径方向内側、そして外側のコイル２２は塊体の半径方向外側に配置されている。両方のコイル２０，２２は、軸方向に互いに連続する複数の巻線２４を有する。その際、コイル２０の巻線と、外側のコイル２２の巻線２４は、塊体１８の長手方向軸Ｌの方向で見て少なくとも近似的に同じ高さに配置されている。塊体１８の軸方向の端部において、同じ高さに配置された巻線２４の各対が軸方向に突き出しているのが、図８に基づいて見て取れる。

巻線２４は、長方形の導線断面を有し、これは半径方向寸法ｂと軸方向寸法ｈを有する。その際、巻線は、軸方向で互いに間隔ｄにより互いに分離されている。好ましい形態に従い、内側のコイル２０及び／又は外側のコイル２２の巻線２４の少なくとも一つが他の巻線から分離して付勢可能である。

発明に係るモノリス式の永久磁石１４の製造のために、磁化可能な材料からなる中空シリンダー状の塊体１８は、内側のコイル２０と外側のコイル２２の間に、同じ高さに配置される巻線２４の各対が、塊体１８の軸方向の端部において軸方向に突き出すよう配置される。塊体１８が、両方のコイル２０，２２の間に配置された後、コイル２０，２２に巻線を通しての電流を発生させる為に、電圧がかけられる。これは、内側及び外側のコイル２０，２２の巻線２４を通り生じる電流が、反対に向けられているように行われる。内側及び外側の巻線２４の間に引き起こされる磁場によって、塊体１８から成るモノリス式の中空シリンダー形状の永久磁石１４が形成される。

基本的に、永久磁石１４は、磁化可能な材料からなる中実のシリンダーとして形成される塊体１８から製造されることが可能である。その際、磁化可能な塊体１８の内部の内側のコイル２０の配置が省略可能である。

１０ 永久磁石支承部
１２ 永久磁石の対
１４ モノリス式の永久磁石
１４ａ ローター側のモノリス式の永久磁石
１４ｂ ステーター側のモノリス式の永久磁石
１６ 部分
１６’ 端部部分
１８ 塊体
２０ 内側のコイル
２２ 外側のコイル
２４ 巻線
１１１ ターボ分子ポンプ
１１３ インレットフランジ
１１５ ポンプインレット
１１７ ポンプアウトレット
１１９ ハウジング
１２１ 下部分
１２３ エレクトロニクスハウジング
１２５ 電動モーター
１２７ アクセサリー接続部
１２９ データインターフェース
１３１ 電源供給接続部
１３３ フローインレット
１３５ シールガス接続部
１３７ モーター室
１３９ 冷却剤接続部
１４１ 下側
１４３ ねじ
１４５ 支承部カバー
１４７ 固定孔
１４８ 冷却剤配管
１５０ ステーター
１４９ ローター
１５１ 回転軸
１５３ ローター軸
１５５ ローターディスク
１５７ ステーターディスク
１５９ スペーサーリング
１６１ ローターハブ
１６３ ホルベックロータースリーブ
１６５ ホルベックロータースリーブ
１６７ ホルベックステータースリーブ
１６９ ホルベックステータースリーブ
１７１ ホルベック間隙
１７３ ホルベック間隙
１７５ ホルベック間隙
１７９ 接続チャネル
１８１ ローラー支承部
１８３ 永久磁石支承部
１８５ スプラッシュナット
１８７ ディスク
１８９ インサート
１９１ ローター側の支承半部
１９３ ステーター側の支承半部
１９５ リングマグネット
１９７ リングマグネット
１９９ 支承部間隙
２０１ キャリア部分
２０３ キャリア部分
２０５ 半径方向の支柱
２０７ カバー要素
２０９ 支持リング
２１１ 固定リング
２１３ さらばね
２１５ 安全用又は緊急用支承部
２１７ モーターステーター
２１９ 中間室
２２１ 壁部
２２３ ラビリンスシール
Ｄ 回転軸
Ｌ 長手方向軸
Ｐ，Ｐ’ ベクトル矢印
ｈ 軸方向の寸法
ｂ 半径方向の寸法
ｄ 間隔

Claims (17)

1. 特に、真空ポンプの永久磁石支承部（１０）の為のモノリス式の永久磁石（１４，１４ａ，１４ｂ）であって、長手方向軸（Ｌ）を有し、そして、これに沿って配置され、かつ少なくとも近似的に軸方向に磁化された複数の部分（１６，１６’）を有し、それらの磁性が、其々、交互に互いに反対に向けられている永久磁石において、
   少なくとも一つの磁化された部分（１６）の軸方向の寸法及び／又は磁性と、少なくとも一つの他の磁化された部分（１６）の軸方向の寸法及び／又は磁性が異なっていることを特徴とする永久磁石。
2. 少なくとも一つの磁化された部分（１６）の軸方向の寸法及び／又は磁性が、他の磁化された部分（１６）の軸方向の寸法及び／又は磁性よりも、特に半分だけ小さいことを特徴とする請求項１に記載のモノリス式の永久磁石（１４，１４ａ，１４ｂ）。
3. 一つの磁化された端部部分（１６’）又は各磁化された端部部分（１６’）の軸方向の寸法及び／又は磁性と、当該端部部分（１６’）又は当該各端部部分（１６’）に隣接した磁化された部分の軸方向の寸法及び／又は磁性が異なることを特徴とする請求項１または２に記載のモノリス式の永久磁石（１４，１４ａ，１４ｂ）。
4. 二つの端部部分（１６’）の間に配置された、モノリス式の永久磁石（１４，１４ａ，１４ｂ）の全ての部分（１６）の軸方向の寸法、及び／又は磁性が少なくとも近似的に同じ大きさであることを特徴とする請求項２または３に記載のモノリス式の永久磁石（１４，１４ａ，１４ｂ）。
5. モノリス式の永久磁石（１４，１４ａ，１４ｂ）の全ての部分が、磁気飽和されていることを特徴とする請求項１から４の少なくとも一項に記載のモノリス式の永久磁石（１４，１４ａ，１４ｂ）。
6. 磁化された部分（１６，１６’）の数量が奇数であることを特徴とする請求項１から５の少なくとも一項に記載のモノリス式の永久磁石（１４，１４ａ，１４ｂ）。
7. 永久磁石（１４，１４ａ，１４ｂ）が中空シリンダー状に形成されていることを特徴とする請求項１から６の少なくとも一項に記載のモノリス式の永久磁石（１４，１４ａ，１４ｂ）。
8. 請求項１から７の少なくとも一項に記載のモノリス式の永久磁石（１４ａ，１４ｂ）の対（１２）を有する、特に真空ポンプの為の永久磁石支承部（１０）であって、その一方の永久磁石（１４ａ）が、他方の永久磁石（１４ｂ）に対して、永久磁石（１４ａ，１４ｂ）の長手方向軸（Ｌ）に対して少なくとも近似的に平行な回転軸（Ｄ）を中心として回転可能に支承されており、
   その際、外側及び内側のモノリス式の永久磁石（１４ａ，１４ｂ）の半径方向で隣接する部分が、回転軸（Ｄ）の方向で見て、少なくとも近似的に同じ高さに存在しているように、一方の永久磁石（１４ｂ）が、他方の永久磁石（１４ａ）の半径方向内側に配置されており、そして、
   その際、外側及び内側のモノリス式の永久磁石（１４ａ，１４ｂ）の半径方向で隣接する部分（１６，１６’）の磁性が、少なくとも近似的に同じ向きに向けられていることを特徴とする永久磁石支承部（１０）。
9. 永久磁石支承部（１０）が、回転軸（Ｄ）の方向で見て連続する少なくとも二つの対（１２）が形成されており、そして連続する永久磁石（１４ａ，１４ｂ）の隣接する部分（１６，１６’）が、其々反対の磁性を有することを特徴とする請求項８に記載の永久磁石支承部（１０）。
10. 永久磁石（１４ａ，１４ｂ）の当該対の又は各対の永久磁石（１４ａ，１４ｂ）が、中空シリンダー状に形成されていることを特徴とする請求項８または９に記載の永久磁石支承部（１０）。
11. ローター（１４９）及びステーター（１５０）及び請求項８から１０の少なくとも一項に記載の永久磁石支承部（１０）を有する真空ポンプ、特にターボ分子ポンプ（１１１）であって、一方のモノリス式の永久磁石（１４ａ）がローター側に、そして他方のモノリス式の永久磁石（１４ｂ）がステーター側に配置されていることを特徴とする真空ポンプ。
12. モノリス式の永久磁石（１４ａ）の製造のための方法であって、
    長手方向軸（Ｌ）を定義する、磁化可能な材料からなる塊体（１８）を提供するステップ、
    軸方向に連続する複数の巻線（２４）を有し、塊体（１８）を取り囲む外側のコイル（２２）の内部に塊体（１８）を配置するステップ、
    軸方向に連続する巻線（２４）内に発生する電流が、逆方向に向けられ、これによって彦起こされる磁場が、塊体（１８）から、請求項１から７の少なくとも一項に記載のモノリス式の永久磁石（１４）を形成するため、巻線（２４）を通しての電流の発生の為に、コイル（２２）に電圧を付勢するステップ
    を有することを特徴とする方法。
13. 長手方向軸（Ｌ）を定義する、磁化可能な材料からなる中空シリンダー状の塊体（１８）を提供し、
    塊体（１８）の内部に、軸方向に連続する複数の巻線（２４）を有する内側のコイル（２０）を追加的に配置し、その際、内側のコイル（２０）と外側のコイル（２２）の巻線（２４）が、塊体（１８）の長手方向軸（Ｌ）の方向で見て、少なくとも近似的に同じ高さに配置されており、そして、
    内側及び外側の巻線（２４）の間に引き起こされる磁場によって、塊体（１８）から、モノリス式の中空シリンダー状の永久磁石（１４，１４ａ，１４ｂ）を形成するため、内側及び外側のコイル（２０，２２）の巻線を通って発生する電流が、反対に向けられているよう、内側と外側のコイル（２０，２２）の巻線（２４）を通しての電流の発生の為の電圧付勢が行う
    ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 巻線（２４）が、長方形、又は正方形の導線断面を有することを特徴とする請求項１２または１３に記載の方法。
15. コイル（２０，２２）の巻線（２４）の少なくとも一つが、他の巻線（２４）から分離して付勢可能であることを特徴とする請求項１２から１４の少なくとも一項に記載の方法。
16. コイル（２０，２２）の少なくとも一つの巻線（２４）の軸方向の寸法（ｈ）が、コイル（２０，２２）の少なくとも一つの他の巻線（２４）の軸方向の寸法（ｈ）と異なり、及び／又は、コイル（２０，２２）の少なくとも一つの巻線（２４）が、電圧付勢の際に、発生する電流によって磁場を発生し、この磁場が、コイル（２０，２２）の他の巻線の磁場と異なることを特徴とする請求項１２から１５の少なくとも一項に記載の方法。
17. コイル（２０，２２）の少なくとも一つの巻線（２４）が、塊体（１８）の軸方向の端部を越えて突き出していることを特徴とする請求項１２から１５の少なくとも一項に記載の方法。

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