CN108506225B - 电源一体型真空泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可以一边确保电源的散热性能，一边防止外部空气侵入到电源的电源一体型真空泵。电源一体型真空泵包括：泵底座(4)；顶板(302)，固定在泵底座(4)上；传热构件(402)，以与泵底座(4)及顶板(302)相接触的方式，设置在泵底座(4)与顶板(302)的固定部上；以及O形密封环(401)，设置在泵底座(4)与顶板(302)的固定部上，对泵底座(4)与顶板(302)之间进行密封。

Description

电源一体型真空泵

技术领域

本发明涉及一种电源一体型真空泵。

背景技术

作为用于半导体制造装置等的真空泵，众所周知有利用马达对形成有旋转叶片的转子(rotor)进行旋转驱动，使旋转叶片相对于固定叶片高速旋转，而排出气体的涡轮分子泵(turbo molecular pump)。在这种涡轮分子泵中，众所周知有将泵本体与控制装置形成为一体，利用冷却风扇使泵本体及控制装置冷却的涡轮分子泵(例如，参照专利文献1)。

在专利文献1所述的涡轮分子泵中，是设为如下构成：通过在泵本体的底座与控制装置的框体之间形成间隙，对所述间隙吹送冷却风，而使控制装置冷却。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利2013-100760号公报。

发明内容

[发明所要解决的问题]

但是，在泵本体与控制装置之间不但连接有电源电缆，而且在控制装置上连接有设置在泵本体侧的温度传感器及制动电阻(brake resistance)的电缆。因此，在泵本体与控制装置之间介在有多条电缆，在控制装置的框体上需要多个用于通入电缆的开口。其结果为，难以形成为防止外界的湿润空气侵入到控制装置的框体内的构成，从而有可能产生因湿润空气侵入而引起的控制装置的故障。

[解决问题的技术手段]

本发明的优选实施方式的电源一体型真空泵是包括泵转子的泵本体与对泵本体供给电力的泵电源形成为一体的电源一体型真空泵，包括：泵框体，收纳所述泵转子；所述泵电源的电源框体，固定在所述泵框体上；传热构件，以与所述泵框体及所述电源框体相接触的方式，设置在所述泵框体与所述电源框体的固定部上；以及密封构件，设置在所述泵框体与所述电源框体的固定部上，对所述泵框体与所述电源框体之间进行密封。

在更优选的实施方式中，包括对所述泵框体吹送冷却风的冷却风扇。

在更优选的实施方式中，在所述泵框体的被吹送所述冷却风的区域内设置有散热器(heat sink)。

在更优选的实施方式中，所述电源框体包括对设置在所述泵电源内的多个电气零件的至少一部分进行固定，并且与所述传热构件相接触的框体壁部。

在更优选的实施方式中，所述框体壁部包括用于使液体冷媒流通的冷媒通道。

在更优选的实施方式中，所述传热构件的热传导率大于等于所述泵框体的热传导率及大于等于所述电源框体的热传导率。

在更优选的实施方式中，所述传热构件兼作所述密封构件。

[发明的效果]

根据本发明，可以一边确保电源的散热性能，一边防止外部空气侵入电源。

附图说明

图1是表示本实施方式的电源一体型真空泵的概略构成的图。

图2是表示从泵单元侧观察电源的俯视图。

图3是说明电源与泵单元的固定部分的构造的图。

图4是表示第一变形例的图。

图5是表示第二变形例的图。

图6是表示第三变形例的图。

图7是表示第四变形例的图。

图8是表示第五变形例的图。

【主要元件符号说明】

1：真空泵 2：转子

3：轴 4：泵底座

6：马达 8：旋转叶片

9：固定叶片 10：间隔件

11：螺杆定子 12：圆筒部

13：泵壳 13a：吸气口

20：泵单元 26：排气口

27、28：机械轴承 30：电源

34：冷却风扇 40、327：螺栓

41：转子盘 42：螺母构件

51、52：电磁铁 71：径向位移传感器(位移传感器)

72：轴向位移传感器(位移传感器)

201：散热鳍片 301：电源外壳

302、303：顶板 302a：开口

304、401：O形密封环 311：电路基板

312：支柱 313：电路基板

321、322：电气零件 323：电源电缆(电缆)

324：插头

325：温度传感器用电缆(电缆)

326：制动加热器用电缆(电缆)

328：螺孔 329：贯通孔

330：冷媒通道 330a：入口部分

330b：出口部分 400：底座法兰

402、403、404、405：传热构件

411：插座 H：箭头

具体实施方式

以下，参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。图1是表示本实施方式的电源一体型真空泵的概略构成的图。真空泵1是磁轴承式的涡轮分子泵，如图1所示，通过螺栓(bolt)40而固定有泵单元20及电源30。

在泵单元20中，安装有转子2的轴3由设置在泵底座(pump base)4上的电磁铁51、电磁铁52非接触支撑着。轴3的悬浮位置通过设置在泵底座4上的径向(radial)位移传感器71及轴向(axial)位移传感器72来检测。由构成径向磁轴承的电磁铁51、构成轴向磁轴承的电磁铁52及位移传感器71、位移传感器72构成五轴控制型磁轴承。再者，在磁轴承未运行的状态下，轴3由机械轴承(mechanical bearing)27、机械轴承28来支撑。

在轴3的下端设置有圆形的转子盘(rotor disk)41，并以上下夹持所述转子盘41的方式隔着间隙设置有电磁铁52。通过利用电磁铁52吸引转子盘41，而使轴3在轴向方向上悬浮。转子盘41通过螺母(nut)构件42而固定在轴3的下端部。

在转子2上，沿旋转轴方向形成有多段旋转叶片8。在上下排列的旋转叶片8之间分别配设有固定叶片9。由这些旋转叶片8及固定叶片9构成泵单元20的涡轮叶片段。各固定叶片9由间隔件(spacer)10以上下夹持的方式保持着。间隔件10具有保持固定叶片9的功能，并且具有将固定叶片9之间的空隙(gap)维持在规定间隔的功能。

在固定叶片9的后段(图示下方)设置有构成牵引泵(drag pump)段的螺杆定子11，在螺杆定子11的内周面与转子2的圆筒部12之间形成有空隙。转子2与由间隔件10保持着的固定叶片9收纳在形成有吸气口13a的泵壳(pump casing)13内。当对安装有转子2的轴3一边通过电磁铁51、电磁铁52而非接触支撑，一边通过马达6进行旋转驱动时，吸气口13a侧的气体被排出到背压侧，并且被排出到背压侧的气体通过与排气口26连接的辅助泵(未图示)而排出。

电源30经螺栓固定在设置于泵单元20上的泵底座4的底面侧。在对泵单元20进行驱动控制的电源30中，设置有构成主控制部、磁轴承驱动控制部、马达驱动控制部等的电气零件，这些电气零件被收纳在电源30的框体内。在构成电源30的电源框体的一部分的顶板302上，形成有开口302a。通过将设置在电源侧的电源电缆323的插头(plug)324，穿过开口302a与设置在泵底座4的底面上的插座(receptacle)411连接，而将电源电缆323与泵单元20连接。

在泵单元20的侧方，设置有冷却风扇34。在图1所示的示例中，冷却风扇34固定在顶板302的侧面。如以虚线所示，将由冷却风扇34形成的朝向图示左方向的冷却风吹送到泵底座4，使泵单元20冷却。

图2是从泵单元20侧观察电源30的俯视图。电源30的俯视形状为正八边形，正八边形的顶板302通过螺栓327而固定在电源外壳301上。在图2所示的示例中，形成于顶板302上的开口302a的形状为大致矩形。在顶板302上，形成有用于将电源30通过螺栓40(参照图1)固定在泵底座4上的螺孔328。

将电源电缆323的插头324从所述开口302a拉出，与设置在泵底座4的底面上的插座411连接(参照图1)。同样地，将温度传感器用电缆325及制动加热器(brake heater)用电缆326从开口302a拉出，与设置在泵单元侧的温度传感器(未图示)及制动加热器(未图示)分别连接。因此，开口302a形成得大到不阻碍各电缆的拉出的程度。并且，当泵底座4上的插座411、温度传感器、制动加热器的安装位置大不相同时，需要配合各自的位置，分别形成用于拉出电源电缆323、温度传感器用电缆325及制动加热器用电缆326的开口。

图3是说明图1所示的真空泵1的电源30与泵单元20的固定部分的构造的图。电源30包括电源外壳301及顶板302作为电源框体。作为电源外壳301及顶板302的材料，是使用热传导率比较高的构件(例如，铝合金)。电源30的电气零件收纳在所述电源框体内。在图3所示的示例中，发热量比较大的电气零件321搭载在固定于顶板302的电路基板311上。另一方面，发热量比较小的电气零件322搭载在固定于电源外壳301上的电路基板313上。电路基板313通过支柱312固定在电源外壳301上。

在经相互固定的电源外壳301与顶板302之间，设置有O形密封环304作为密封构件。顶板302通过螺栓40，固定在设置于泵底座4上的底座法兰(base flange)400上。在顶板302与底座法兰400之间，设置有传热构件402、以及作为密封构件的O形密封环401。通过设置O形密封环401，可以防止外部的空气从泵底座4与顶板302的固定部侵入到电源框体内部。其结果为，可以防止因湿润空气从外界侵入到电源框体内而引起的电源30的故障。

传热构件402中，是使用热传导率比较高的构件(例如，金属)，优选的是使用具有与用于电源框体(电源外壳及顶板302)及泵底座4中的构件相等或超过所述构件的热传导率的构件。例如，使用铝系或铜系的金属。再者，在图3所示的示例中，是使用环状的金属板作为传热构件402，但是也可以不为环状。通过将这种传热构件402以与泵底座4及顶板302相接触的方式配置在固定部上，可以将电源30侧的热有效地传递到泵底座4上。

电气零件中所产生的热主要被传递到顶板302及电源外壳301，如用虚线箭头H所示，经过传热构件402传递到泵单元20的泵底座4，最终散出到外部空气中。通过将封装有电气零件321的电路基板311固定在与传热构件402相接触的顶板302上，可以提高封装在电路基板311上的电气零件的冷却效率。因此，关于发热量大的电气零件，优选的是配置在顶板302上。再者，从泵底座4向外部空气的散热也可以是自然散热，但是在图1所示的示例中是利用来自冷却风扇34的冷却风来强制进行空气冷却。

(C1)在所述实施方式中，真空泵1是泵单元20与电源30形成为一体的真空泵。介于作为泵框体的泵底座4与作为电源框体的顶板302之间的多条电缆323、电缆325、电缆326穿过形成于顶板302上的开口302a，将泵单元20与电源30加以连接。此外，在泵底座4与顶板302的固定部上，以与所述泵底座4及所述顶板302相接触的方式设置有传热构件402，并且设置有对泵底座4与顶板302之间的间隙进行密封的密封构件即O形密封环401。

因此，根据本实施方式，可以一边确保电源30的散热性能，一边防止湿润空气从外界侵入到电源30的内部。其结果为，可以防止因湿润空气侵入所引起的电源30的故障。

(C2)此外，如图1所示设置冷却风扇34，通过利用冷却风对泵底座4进行强制冷却，可以使泵单元20的冷却效率提高。再者，在图1所示的构成中，是设为将冷却风扇34的冷却风吹送到作为泵框体的泵底座4的构成，但是也可以设为将冷却风扇34移动到底座侧而配置，对泵底座4及电源框体(电源外壳301及顶板302)两者吹送冷却风。

接下来的变形也属于本发明的范围内，也可以使一个变形例或多个变形例与所述实施方式相组合。

(第一变形例)

图4是表示所述实施方式的第一变形例的图。在图3所示的实施方式中，在泵底座4与顶板302之间设置有作为密封构件的O形密封环401及传热构件402，但是在第一变形例中，是设为只配置具有密封性的传热构件403的构成。作为这种传热构件403，是使用在容易塑性变形的金属箔(例如，铜箔)或金属板上薄薄地涂布有散热油脂(grease)(例如，使硅酮等基材中含有金属成分而成的材料)的构件、散热硅酮等。例如，当使用铜箔时，可以将传热构件403的热传导率设为大于等于用于泵底座4及电源框体中的构件的热传导率。

如上所述使传热构件403兼具作为密封构件的功能的情况，也可以充分防止常压的外部空气侵入到常压的电源框体内，从而可以防止因湿润空气侵入到电源框体所引起的电源30的故障。

(第二变形例)

图5是表示所述实施方式的第二变形例的图。在第二变形例中，除了所述实施方式(例如，参照图1、图3)的构成以外，还在泵底座4的外周面上设置有散热鳍片(fin)201。从冷却风扇34向散热鳍片201吹送冷却风。其结果为，来自泵底座4的散热性能进一步提高，从而可以确保泵单元20及电源30的温度与所述实施方式相比更低。

图5中，是将散热鳍片201直接形成于泵底座4的外周面，但是也可以是将包含散热鳍片的另外设置的散热器安装在泵底座4的外周面上的构成。再者，在泵底座4的外周面上设置散热鳍片201的构成也可以应用于图4所示的第一变形例，从而可以获得相同的效果。

(第三变形例)

图6是表示所述实施方式的第三变形例的图。在第三变形例中，设为如下构成：将电源外壳301的上端通过螺栓40固定在泵底座4上，将电源30侧的热从电源外壳301经过传热构件402传递到泵单元20的泵底座4。将形成有开口302a的顶板302安装到电源外壳301。顶板302的热经过电源外壳301及传热构件402传递到泵底座4。

(第四变形例)

图7是表示所述实施方式的第四变形例的图。图7是顶板303的俯视图。所述顶板303是取代图2的顶板302而使用。顶板303包括用于使冷却水等液体冷媒流通的冷媒通道330，其它构成与图2所示的顶板302相同。以符号329表示的贯通孔是供图2的螺栓327插通的螺栓孔。在图7所示的示例中，通过将铜管之类的金属管铸入到顶板302上，而形成有冷媒通道330。在顶板303的图示左侧的侧面上突出有金属管的入口部分330a及出口部分330b。

再者，在第四变形例的情况，顶板303通过液体冷媒而冷却，所以泵底座4侧的热经过传热构件402传递到顶板303。从泵底座4及电源外壳301传递到顶板303的热是散出至在冷媒通道330内流动的液体冷媒中。

(第五变形例)

图8是表示所述实施方式的第五变形例的图。在所述实施方式中，使传热构件介于泵底座4的底座法兰400与电源框体(顶板302或电源外壳301)之间。在图8所示的第五变形例中，设为对传热构件404，以与作为泵框体与电源框体的固定部的底座法兰400及顶板302的侧面相接触的方式，通过螺栓40加以固定。如上所述，通过在底座法兰400及顶板302的侧面设置传热构件405，可以容易地进行传热构件405的拆装或更换。并且，传热构件405是设置成露出于底座法兰400及顶板302的侧方，所以也可以通过在传热构件405自身上形成散热鳍片，来主动进行从传热构件405向外部空气的散热。

以上，已对各种实施方式及变形例进行说明，但是本发明并不限定于这些内容。在本发明的技术思想的范围内所想到的其它形态也包含在本发明的范围内。例如，对涡轮分子泵以外的电源一体型真空泵，也可以应用本发明。

Claims (7)

1.一种电源一体型真空泵，其是包括泵转子的泵本体与对泵本体供给电力的泵电源形成为一体的电源一体型真空泵，所述电源一体型真空泵的特征在于：

泵框体，收纳所述泵转子；

所述泵电源的电源框体，包括电源外壳及顶板，并且固定在所述泵框体上；

传热构件，以与所述泵框体及所述电源框体的所述顶板相接触的方式，设置在所述泵框体与所述电源框体的所述顶板的固定部上，将所述泵电源的热传递到所述泵本体；以及

密封构件，设置在所述泵框体与所述电源框体的所述顶板的固定部上，对所述泵框体与所述电源框体的所述顶板之间进行密封。

2.根据权利要求1所述的电源一体型真空泵，其特征在于包括：

冷却风扇，对所述泵框体吹送冷却风。

3.根据权利要求2所述的电源一体型真空泵，其特征在于包括：

在所述泵框体的被吹送所述冷却风的区域内设置有散热器。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电源一体型真空泵，其特征在于：

所述电源框体包括对设置在所述泵电源内的多个电气零件的至少一部分进行固定，并且与所述传热构件相接触的框体壁部。

5.根据权利要求4所述的电源一体型真空泵，其特征在于：

所述框体壁部包括用于使液体冷媒流通的冷媒通道。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的电源一体型真空泵，其特征在于：

所述传热构件的热传导率大于等于所述泵框体的热传导率及大于等于所述电源框体的热传导率。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的电源一体型真空泵，其特征在于：

所述传热构件兼作所述密封构件。

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