CN105579711A - 真空泵的固定部件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种真空泵的固定部件和具备该固定部件的真空泵，前述固定部件适用于实现破坏能（由于转子在旋转中破损产生的破坏性的能量）的降低以及泵尺寸的紧凑化。在真空泵（P）中，作为固定部件的间隔件（9）或螺纹槽泵定子（8）在被收纳于泵壳（C）内的状态下，在其外周面与泵壳（C）的内周面之间，形成有满足后述条件的间隙（G1）。条件：2d/D≤ε_max，其中，在前述条件中，D是固定部件（间隔件（9）或螺纹槽泵定子（8））的外径，d是前述间隙的宽度，ε_max是前述固定部件的断裂伸长率。

Description

真空泵的固定部件

技术领域

本发明涉及一种环状的固定部件，该环状的固定部件作为真空泵的构成部件，被收纳于泵壳内，前述真空泵将借助该泵壳内的转子的旋转吸入的气体排出。

背景技术

以往，作为将借助泵壳内的转子的旋转吸入的气体排出的真空泵，例如已知有专利文献1中记载的涡轮分子泵。该文献1的涡轮分子泵构成为，借助转子（R）的旋转从吸气口（凸缘14a附近）吸入气体，将吸入的气体从排气口（15a）排出（参照该文献1的0024段的记载）。

另外，在该文献1的涡轮分子泵中，采用在泵机壳（14）的内侧设置内侧机壳（142）、进而在该内侧机壳（142）的内侧收纳前述转子（R）的结构，并采用以下结构：作为借助内侧机壳（142）吸收由转子（R）在旋转中破损产生的破坏性的能量（以下称为破坏能）的机构，在前述内侧机壳（142）和前述泵机壳（14）之间形成间隙（T），由此使由破坏能引起的内侧机壳（142）的变形变得可能，借助该变形吸收破坏能。

但是，根据该文献1中记载的涡轮分子泵，虽然转子（R）的破坏能被转化为内侧机壳（142）的变形能，但是没有考虑构成该内侧机壳（142）的材料的伸长量来设定前述间隙（T）。因此，虽然设置了前述间隙（T），但是有无法充分吸收破坏能的情况。另外，从省空间化的观点来看，在实现涡轮分子泵的紧凑化的方面，不考虑材料的伸长量的前述间隙（T）的设定是实现紧凑化时造成障碍的主要原因之一。

此外，前述括弧内的附图标记是专利文献1使用的附图标记。

专利文献1：日本特许第4197819号公报。

发明内容

本发明是为了解决前述问题点做出的发明，其目的是提供一种适用于实现破坏能（由于转子在旋转中破损产生的破坏性的能量）的降低的真空泵的固定部件和具备该固定部件的真空泵。

为了实现前述目的，本发明是一种真空泵的固定部件，是作为真空泵的构成部件被收纳于泵壳内的环状的固定部件，前述真空泵将借助该泵壳内的转子的旋转吸入的气体排出，其特征在于，前述固定部件在被收纳于前述泵壳内的状态下，在该固定部件的外周面与前述泵壳的内周面之间形成有满足下述条件的间隙，条件：2d/D≤ε_max，D：前述固定部件的外径，2d：前述间隙的宽度，ε_max：前述固定部件的断裂伸长率。

在前述本发明中，也可以是，其特征在于，前述固定部件借助铸造制成。

在前述本发明中，也可以是，其特征在于，前述固定部件是借助金属模具铸造制成的金属模具铸件。

在前述本发明中，也可以是，其特征在于，前述固定部件是在砂型铸造后实施了热处理的砂型铸件。

在前述本发明中，也可以是，其特征在于，前述固定部件在借助前述铸造制造时，加入添加剂，使前述断裂伸长率与原材机加工件等同。

在前述本发明中，也可以是，其特征在于，前述固定部件由铝合金构成。

另外，本发明是具备前述固定部件的真空泵。

在本发明中，作为被收纳于泵壳内的环状的固定部件的具体结构，该固定部件在被收纳于泵壳内的状态下，在其外周面和泵壳的内周面之间形成有满足前述条件的间隙。因此，即使在由于破坏能导致固定部件发生最大伸长变形的情况下，即，在固定部件发生伸长变形至与其断裂伸长率大致相同程度的附近的情况下，伸长变形的固定部件也不接触泵壳的内表面，或者仅是轻轻接触的程度，因此，能够提供一种真空泵的固定部件和具备该固定部件的真空泵，前述固定部件能够有效防止破坏能经由伸长变形的固定部件传递至泵壳侧的现象，能够在固定部件处充分吸收破坏能，并且，适用于在实现泵壳的小型化的同时实现破坏能的降低。

附图说明

图1是具备涉及本发明的真空泵的固定部件的真空泵的剖视图。

图2（a）是构成图1的真空泵的间隔件（一半）的剖视图，（b）是该间隔件的俯视图。

图3是铝合金的应力应变曲线图。

具体实施方式

以下参照附图对用于实施本发明的最优的实施方式进行详细说明。

图1是具备涉及本发明的真空泵的固定部件的真空泵的剖视图，在图2中，（a）是构成图1的真空泵的间隔件（一半）的剖视图，（b）是该间隔件的俯视图。

图1的真空泵P作为例如半导体制造装置、平板显示器制造装置、太阳能电池板制造装置中的处理腔或其它密闭腔的气体排出机构等被利用。

在图1的真空泵P中，外壳1通过将筒状的泵壳C和泵基座B在其筒轴向上借助紧固机构E一体连结，构成为有底的圆筒形状。

泵壳C的上端部侧（图1中纸面上方）作为气体吸气口1A开口，另外，在泵基座B上设置气体排气口2。此外，气体吸气口1A连接于例如半导体制造装置的处理腔等高真空的未图示的密闭腔，气体排气口2连通并连接于未图示的辅助泵。

在泵壳C内的中央部设置有圆筒状的定子柱3。该定子柱3立设在泵基座B上，在定子柱3的外侧设置有转子4，在定子柱3的内侧内置有磁轴承MB和驱动马达MT等各种电装部件，前述磁轴承MB作为支承转子4的机构，前述驱动马达MT作为旋转驱动该转子4的机构。此外，磁轴承MB和驱动马达MT是公知的，因此省略其具体结构的详细说明。

转子4在泵基座B上能够旋转地配置，被泵基座B和泵壳C包围在内部。另外，该转子4为包围定子柱3的外周的圆筒形状，构成为下述结构：由连结部4A将直径不同的两个筒体（第1筒体4B和第2筒体4C）在其筒轴向上连结，并且，由端部件4D将该第1筒体4B的上端面侧堵塞。

在转子4的内侧安装有旋转轴41，由内置于前述定子柱3的磁轴承MB支承旋转轴41，以及，由内置于前述定子柱3的驱动马达MT旋转驱动旋转轴41，由此，转子4构成为，围绕其轴心（前述旋转轴41）能够旋转地被支承，并且围绕其轴心被旋转驱动。在该结构的情况下，前述旋转轴41、内置于定子柱3的前述磁轴承MB及驱动马达MT作为转子4的支承及驱动机构发挥功能。也可以借助与此不同的结构将转子4围绕其轴心能够旋转地支承并旋转驱动。

图1的真空泵P具备气体流路R作为将气体引导至排气口2来从该排气口2向外部排出的机构，前述气体借助泵壳C内的转子4的旋转被从吸气口1A吸入。

作为前述气体流路R的一实施方式，在图1的真空泵P中，该气体流路R整体的前半段的吸气侧气体流路R1（比转子4的连结部4A更靠上游的上游侧）由多个旋转翼6和多个固定翼7形成，前述多个固定翼6被配设在转子4的外周面，前述多个固定翼7经由间隔件9被固定在泵壳C的内周面，后半段的排气侧气体流路R2（比转子4的连结部4A更靠下游的下游侧）借助转子4的外周面（具体来说是第2筒体4C的外周面）和与之对置的螺纹槽泵定子8形成为螺纹槽状的流路。

若进一步详细地说明吸气侧气体流路R1的结构，则在图1的真空泵P中，构成吸气侧气体流路R1的旋转翼6以转子4旋转中心等泵轴心为中心放射状地排列配置多个。另一方面，构成吸气侧气体流路R1的固定翼7以经由间隔件9在泵径向及泵轴向上被定位的形式固定配置于泵壳C的内周侧，并且，以泵轴心为中心放射状地排列配置多个。

而且，在图1的真空泵P中，构成为，如前述那样放射状地配置的旋转翼6和固定翼7沿着泵轴心交替多层配置，由此吸气侧气体流路R1被形成。

在由以上的结构构成的吸气侧气体流路R1中，借助驱动马达MT的开动，转子4及多个旋转翼6一体地高速旋转，由此旋转翼6将朝下方向的动量施加给从气体吸气口1A入射的气体分子。具有该朝下方向的动量的气体分子借助固定翼7被向下层的旋转翼侧送入。如以上这样的对气体分子的动量的施加动作和送入动作重复多层地进行，由此气体吸气口侧的气体分子通过吸气侧气体流路R1，以向排气侧气体流路R2的方向依次移动的方式被排出。

接下来，若进一步详细地说明前述排气侧气体流路R2的结构，则在图1的真空泵P中，构成排气侧气体流路R2的螺纹槽泵定子8为将转子4的下游侧外周面（具体来说为第2筒体4C的外周面，以下也一样）包围的环状的固定部件，并且，配置为其内周面侧隔开既定间隙地与转子4的下游侧外周面（具体来说为第2筒体4C的外周面）对置。

另外，在该螺纹槽泵定子8的内周部形成有螺纹槽8A，螺纹槽8A的深度以朝向下方小径化的圆锥形变化，从螺纹槽泵定子8的上端到下端螺旋状地刻设。

而且，在图1的真空泵P中，构成为，转子4的下游侧外周面和具备前述螺纹槽8A的螺纹槽泵定子8对置，由此前述排气侧气体流路R2形成为螺纹槽状的气体流路。作为与此不同的实施方式，虽然省略图示，但是例如也可以采用下述结构：将该螺纹槽8A设置在转子4的下游侧外周面，由此形成前述那样的排气侧气体流路R2。

在由以上的结构构成的排气侧气体流路R2中，若借助驱动马达MT的开动，转子4旋转，则气体从吸气侧气体流路R1流入，借助螺纹槽8A和转子4的下游侧外周面处的拖曳效应，将该流入的气体以下述形式排出：在从迁移流压缩为粘性流的同时移送。

（吸收破坏能的机构的说明）前述间隔件9作为真空泵P的构成部件，为被收纳于泵壳C内的环状的固定部件（参照图2（a）（b）），如图1所示在螺纹槽泵定子8的上端部多层地层叠。而且，在多层地层叠的间隔件9之间插入固定翼7的外周端，由此，固定翼7构成为被定位并固定于泵壳C内。

另外，如前述那样将固定翼7定位并固定的间隔件9还具有作为吸收破坏能的机构的功能。即，在图1的真空泵P中，前述间隔件9在被收纳于泵壳C内的状态下，在其外周面和泵壳C的内周面之间，形成有满足下述条件1的间隙G1。

条件12d/D≤ε_max

D：固定部件（间隔件9）的外径，2d：间隙G1的宽度，ε_max：固定部件（间隔件9）的断裂伸长率（参照图3）。

另外，先前说明的螺纹槽泵定子8也与间隔件9一样，是作为真空泵P的构成部件被收纳于泵壳C内的环状的固定部件。而且，在图1的真空泵P中，构成为，该螺纹槽泵定子8在被收纳于泵壳C内的状态下，在其外周面和泵壳C的内周面之间，形成有满足下述条件2的间隙G2。

条件22d/D≤ε_max

D：固定部件（螺纹槽泵定子8）的外径，2d：间隙G2的宽度，ε_max：固定部件（螺纹槽泵定子8）的断裂伸长率（参照图3）。

图1的真空泵P的转子4如前所述，由磁轴承支承，以例如30000RPM的速度高速旋转，因此在转子4接触至其周围的部件并破损时产生的破坏能大。

但是，在图1的真空泵P中，作为间隔件9和螺纹槽泵定子8的具体结构，间隔件9和螺纹槽泵定子8在被收纳于泵壳C内的状态下，在其外周面和泵壳C的内周面之间，形成有满足前述条件1或条件2的间隙G1或G2。

因此，根据图1的真空泵P，即使在由于破坏能导致间隔件9或螺纹槽泵定子8发生最大伸长变形的情况下，即，在间隔件9或螺纹槽泵定子8发生最大伸长变形至与其断裂伸长率（ε_max）大致相同程度的附近的情况下，伸长变形的间隔件9或螺纹槽泵定子8也不接触泵壳C的内表面，或者仅是轻轻接触的程度。因此，能够有效防止破坏能经由伸长变形的间隔件9和螺纹槽泵定子8传递至泵壳C侧的现象，能够在间隔件9和螺纹槽泵定子8处吸收大部分的破坏能。

如上所述，根据图1的真空泵，能够在间隔件9和螺纹槽泵定子8处吸收大部分的破坏能，因此，能够实现降低下述情况的可能性，提高真空泵的安全性：（1）由于破坏能导致泵壳C破损，产生真空破坏；（2）由于破坏能传递至泵壳C导致在泵壳C上产生异常扭矩，由此泵壳C以气体吸气口1A侧为固定点扭曲变形；（3）破坏能波及至连接于真空泵P的气体吸气口1A的半导体制造装置的处理腔等真空泵P外的装置，由此使该装置破损。

间隔件9和螺纹槽泵定子8作为通过其自身借助破坏能发生伸长变形来吸收破坏能的机构发挥功能，因此希望由伸长性优的材料形成。

图3是关于铝合金的应力应变曲线图。在该应力应变曲线图中，划斜线的面积部分与铝合金借助变形能够吸收的破坏能的量（最大值）相当。从该应力应变曲线图还可知，伸长性好的材料（良好伸长的材料）的斜线的面积部分大，破坏能的吸收量多。

一般地，即使是由相同的铝合金构成的部件，其是原材机加工件（無垢材料物）的情况和其是铸件的情况相比，原材机加工件的伸长性更优。因此，在图1的真空泵中，在由铝合金形成间隔件9和螺纹槽泵定子8的情况下，也可以由原材机加工件形成间隔件9和螺纹槽泵定子8。

但是，原材机加工件的间隔件9和螺纹槽泵定子8的材料费高，导致真空泵P整体的成本高，因此，优选地，间隔件9和螺纹槽泵定子8由材料费便宜且具备与原材机加工件大致相同程度的伸长性的铸件形成。

作为具备与原材机加工件大致相同程度的伸长性的铸件，现有借助金属模具铸造制造的金属模具铸件，例如Al-Mg系铝合金制的金属模具铸件。此外，Al-Mg系铝合金也适用于真空下的使用，因此优选为图1的真空泵中的间隔件9和螺纹槽泵定子8的结构材料。

上面所谓的“金属模具铸件”是使用金属模具在重力下进行铸造来制造的铸件。这种金属模具铸件与砂型铸件和由压铸制法制造的铸件相比，伸长率高，具有接近于原材机加工件的伸长率。另外，作为将这种金属模具铸件的伸长性进一步提高的方法，也可以向金属模具铸件中添加锶（Sr）等添加剂。如前述螺纹槽泵定子8和间隔件9那样的固定部件能够通过在借助铸造制造时加入前述添加剂，使其断裂伸长率与原材机加工件等同。

即使在砂型铸件中，在砂型铸造后实施了热处理的砂型铸件（以下称为热处理砂型铸件）根据其热处理的方法，也有比金属模具铸件伸长率高、具有接近于原材机加工件的伸长率的情况。

综上所述，在图1的真空泵P中，作为间隔件9和螺纹槽泵定子8的具体结构，将间隔件9和螺纹槽泵定子8由借助金属模具铸造制造的Al-Mg系铝合金制的金属模具铸件或热处理砂型铸件形成。

本发明不限于以上说明的实施方式，能够在本发明的技术思想内由本领域技术人员进行多种变型。

例如，本发明也能够适用于以下真空泵：在图1的真空泵P中，省略气体流路R中的吸气侧气体流路R1的形式的真空泵或省略排气侧气体流路R2的形式的真空泵。

附图标记说明

1外壳；1A气体吸气口；2气体排气口；3定子柱；4转子；41旋转轴；4A连结部；4B第1筒体；4C第2筒体；4D端部件；6旋转翼；7固定翼；8螺纹槽泵定子；8A螺纹槽；9间隔件；B泵基座；C泵壳；D间隔件或螺纹槽的外径；G1泵壳和间隔件之间的间隙；G2泵壳和螺纹槽泵定子之间的间隙；d间隙的宽度；MB磁轴承；MT驱动马达；P真空泵；R气体流路；R1吸气侧气体流路；R2排气侧气体流路。

Claims (7)

1.一种真空泵的固定部件，是作为真空泵的构成部件被收纳于泵壳内的环状的固定部件，前述真空泵将借助该泵壳内的转子的旋转吸入的气体排出，其特征在于，

前述固定部件在被收纳于前述泵壳内的状态下，在该固定部件的外周面与前述泵壳的内周面之间形成有满足下述条件的间隙，

条件：2d/D≤ε_max，

其中D为前述固定部件的外径，d为前述间隙的宽度，ε_max为前述固定部件的断裂伸长率。

2.如权利要求1所述的真空泵的固定部件，其特征在于，前述固定部件借助铸造制成。

3.如权利要求2所述的真空泵的固定部件，其特征在于，前述固定部件是借助金属模具铸造制成的金属模具铸件。

4.如权利要求2所述的真空泵的固定部件，其特征在于，前述固定部件是在砂型铸造后实施了热处理的砂型铸件。

5.如权利要求2至4中任一项所述的真空泵的固定部件，其特征在于，前述固定部件在借助前述铸造进行制造时，加入添加剂，使前述断裂伸长率与原材机加工件等同。

6.如权利要求1至5中任一项所述的真空泵的固定部件，其特征在于，前述固定部件由铝合金构成。

7.一种真空泵，其特征在于，具备权利要求1至6中任一项所述的固定部件。