JP2001332795A - エキシマレーザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザ容器内のレーザガスの劣化が少なく、
磁気軸受がレーザガスにより損傷することがなく、寿命
の長く、磁気軸受を小型に構成できると共に、効率よく
動作でき、更に消費電力が少なくて済むエキシマレーザ
装置を提供すること。 【解決手段】 循環ファンの回転軸を支承する少なくと
も２個以上のラジアル磁気軸受を有するエキシマレーザ
装置であって、ラジアル磁気軸受は回転軸を浮上支持す
る磁気力を発生する電磁石を具備し、該電磁石は回転軸
に設けた電磁石ターゲット８ｆの外周に対向して配置さ
れた突出部を有する鉄心８ｂと、コイル巻線８ｄを具備
し、該鉄心８ｂの突出部はレーザガスに対して耐腐食性
の非磁性体又は耐腐食性処理を施した板状体からなりレ
ーザ容器内と連通する気密空間を形成する隔壁を貫通し
露出している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はエキシマレーザ装置
に関し、レーザ容器内のレーザガスを循環させる循環フ
ァンの回転軸を磁気軸受で支承する構造のエキシマレー
ザ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８は、従来のこの種のエキシマレーザ
装置の構成例を示す図である。図８に示すように、従来
のエキシマレーザ装置は、ハロゲン系ガス、例えばフッ
素ガスを含むレーザガスを封入されたレーザ容器１０１
の内部に、レーザガスを予備電離する予備電離電極（図
示せず）と、レーザ光の発振を可能とする放電を得るた
めの一対の主放電電極１０２、１０２とが配置されてい
る。更に、レーザ容器１０１内には、一対の主放電電極
１０２、１０２の間に高速のレーザガス流れを作り出す
ための循環ファン１０３が配置されている。

【０００３】循環ファン１０３は、内部を貫通し両端部
から突出する回転軸１０４を有していて、該回転軸１０
４はレーザ容器１０１の両端に設けられたラジアル磁気
軸受１０６、１０７及びアキシャル磁気軸受１０８で非
接触で回転自在に浮上支持されている。また、ラジアル
磁気軸受１０７の軸端側には循環ファン１０３を駆動す
るモータ１０９が設けられている。

【０００４】回転軸１０４には、各磁気軸受の変位セン
サターゲット１０６ｃ、１０７ｃ、１０８ｄと電磁石タ
ーゲット１０６ｄ、１０７ｄ、１０８ｅが固着されてお
り、更にモータ１０９のロータ１０９ｂが固着されてい
る。そして各磁気軸受の変位センサターゲット１０６
ｃ、１０７ｃ、１０８ｄと電磁石ターゲット１０６ｄ、
１０７ｄ、１０８ｅ及びモータ１０９のロータ１０９ｂ
に対向する位置に、変位センサ１０６ａ、１０７ａ、１
０８ａと電磁石１０６ｂ、１０７ｂ、１０８ｂ、１０８
ｃ及びモータ１０９のステータ１０９ａが設置されてい
る。

【０００５】ラジアル磁気軸受１０６、１０７の変位セ
ンサ１０６ａ、１０７ａと電磁石１０６ｂ、１０７ｂ及
びモータ１０９のステータ１０９ａの内周面には、レー
ザガス内に含まれるハロゲン系ガスに対して耐腐食性を
有する材料、例えばＳＵＳ３１６Ｌ等のオーステナイト
系ステンレス鋼で構成された薄肉円筒状の隔壁１１０、
１１１を設けてレーザガスに対して耐腐食性の乏しい鉄
心やコイル巻線からなる変位センサ１０６ａ、１０７ａ
と電磁石１０６ｂ、１０７ｂ及びモータ１０９のステー
タ１０９ａがレーザガスに接することを防止している。

【０００６】アキシャル磁気軸受１０８について、変位
センサ１０８ａはラジアル磁気軸受１０６、１０７と同
様に、隔壁１１２を設けてレーザガスと接することを防
止しており、電磁石１０８ｂ、１０８ｃはコアをレーザ
ガス内に含まれるハロゲン系ガスに対して耐腐食性を有
する強磁性材料、例えばパーマロイにより構成し、コイ
ル部のみ隔壁１１３を設けている。

【０００７】回転軸１０４に固着されている各磁気軸受
の変位センサターゲット１０６ｃ、１０７ｃ、１０８ｄ
と電磁石ターゲット１０６ｄ、１０７ｄ、１０８ｅはレ
ーザ容器１０１と連通する機密空間内に設置されるの
で、ハロゲン系ガスに対して耐腐食性を有する強磁性材
料、例えばパーマロイにより構成している。モータ１０
９のロータ１０９ｂは、珪素鋼板とアルミ合金の複合材
や永久磁石から構成されているので、表面薄肉円筒状の
隔壁１１４を設けてレーザガスと接しないように封止す
る構造となっている。

【０００８】しかしながら、上記従来のエキシマレーザ
装置の構成、即ちラジアル磁気軸受１０６、１０７の電
磁石１０６ｂ、１０７ｂの内周面に薄肉円筒状の隔壁１
１０、１１１を設ける構造では、ラジアル磁気軸受１０
６、１０７の電磁石１０６ｂ、１０７ｂと電磁石ターゲ
ット１０６ｄ、１０７ｄとの間の磁気的ギャップがこの
隔壁１１０、１１１の板厚分大きくなり、磁気軸受の低
効率化、大型化を招く。

【０００９】一般に磁気軸受の磁気力は磁石とターゲッ
トとの間のギャップの２乗に比例して低下するので、ギ
ャップを２倍にして、且つ磁気力を維持するためには電
磁石面積を４倍、又は電磁石コイル巻線の巻数を４倍、
又はコイル制御電流を２倍に強化した磁気軸受が必要に
なる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の点に鑑
みてなされたもので、レーザ容器内のレーザガスの劣化
が少なく、磁気軸受がレーザガスにより損傷することが
なく、寿命の長いエキシマレーザ装置を提供することを
第１の目的とする。

【００１１】また、磁気軸受を小型に構成できると共
に、効率よく動作でき、更に消費電力が少なくて済むエ
キシマレーザ装置を提供することを第２の目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１に記載の発明は、レーザガスを封入し、レーザ
光の発振を可能とする放電を得るための少なくとも一対
の主放電電極を収容配置したレーザ容器と、少なくとも
一対の主放電電極間に高速のレーザガス流れを作り出す
循環ファンと、該循環ファンを駆動するモータと、該循
環ファンの回転軸を支承する少なくとも２個以上のラジ
アル磁気軸受を有するエキシマレーザ装置であって、ラ
ジアル磁気軸受は回転軸を浮上支持する磁気力を発生す
る電磁石を具備し、該電磁石は回転軸に設けた電磁石タ
ーゲットの外周に対向して配置された突出部を有する鉄
心と、該鉄心に装着されたコイル巻線を具備し、該鉄心
はレーザガスに対して耐腐食性の磁性体又は耐腐食性処
理を施した磁性体からなり、前記レーザ容器内と連通す
る空間を形成する隔壁を貫通して露出していることを特
徴とする。

【００１３】上記のように、ラジアル磁気軸受の電磁石
は電磁石ターゲットの外周に対向して配置された突出部
を有する鉄心を具備し、該突出部は電磁石ターゲットに
対向する面に非磁性体からなる板状体と接合されレーザ
容器内と連通する空間を形成する隔壁を貫通して露出す
るので、レーザガスに対して耐腐食性の乏しいコイル巻
き線がレーザガスに接触するのを防止するから、電磁石
のコイル巻線がレーザガスにより腐食、損傷を受けるこ
とがなく寿命の長いエキシマレーザ装置となる。

【００１４】また、鉄心の突出部が気密容器を形成する
隔壁を貫通して露出しているので、電磁石と電磁石ター
ゲットとの間の磁気的間隙が拡大しない。よって、磁気
軸受を小型、高効率化することができ、設置面積が少な
く消費電力の少ないエキシマレーザ装置となる。

【００１５】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
されたエキシマレーザ装置において、鉄心は、複数の棒
状の突出部鉄心と該突出部鉄心が結合される断面リング
状の結合鉄心から構成されることを特徴とする。

【００１６】上記のように鉄心を複数の突出部鉄心と断
面リング状の結合鉄心で構成することにより、棒状鉄心
に非磁性体を接合して鉄心の突出部とし、該突出部にコ
イル巻線を装着した後、複数の該突出部の棒状鉄心とリ
ング状鉄心に接合することにより、電磁石を構成できる
ので、電磁石の製造が容易となる。

【００１７】請求項３に記載の発明は、レーザガスを封
入しレーザ光の発振を可能とする放電を得るための少な
くとも一対の主放電電極を収容配置したレーザ容器と、
少なくとも一対の主放電電極間に高速のレーザガス流れ
を作り出す循環ファンと、該循環ファンを駆動するモー
タと、該循環ファンの回転軸を支承する少なくとも２個
以上のラジアル磁気軸受を有するエキシマレーザ装置で
あって、ラジアル磁気軸受は回転軸を浮上支持する磁気
力を発生する電磁石を具備し、該電磁石は回転軸に設け
た電磁石ターゲットの外周に対向して配置された突出部
を有する鉄心と、該鉄心に装着されたコイル巻線を具備
し、該鉄心の突出部の電磁石ターゲットに対向する面に
は板状で且つレーザガスに対して耐腐食性の磁性体又は
耐腐食性処理を施した磁性体からなる面鉄心を設け、レ
ーザ容器内と連通する空間を形成する隔壁を貫通して露
出していることを特徴とする。

【００１８】上記のように、ラジアル磁気軸受の電磁石
は電磁石ターゲットの外周に対向して配置された突出部
を有する鉄心を具備し、該突出部の電磁石ターゲットに
対向する面には板状の面鉄心を設け、該面鉄心は非磁性
体からなる板状体と接合されレーザ容器内と連通する空
間を形成する隔壁を貫通して露出しているので、レーザ
ガスに対して耐腐食性の乏しいコイル巻線がレーザ容器
外に設置されることになり、コイル巻線とレーザガスの
接触を防止するから、電磁石のコイル巻線がレーザガス
により腐食、損傷を受けることがなく、寿命の長いエキ
シマレーザ装置となる。

【００１９】また、鉄心の突出部の電磁石ターゲットに
対向する面に設けた面鉄心は磁性体からなるので、電磁
石と電磁石ターゲットとの間の磁気的ギャップがこの面
鉄心を設けたことにより拡大しないので、電磁石と電磁
石ターゲットとの間の磁気的ギャップは小さくなり、磁
気軸受を小型、高効率化することができ、設置面積が少
なく消費電力の少ないエキシマレーザ装置となる。

【００２０】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
のエキシマレーザ装置において、ラジアル磁気軸受の電
磁石は２個の突出部を有するＵ字状鉄心を有し該突出部
が夫々Ｎ極、Ｓ極になるようにコイル巻線を装着した構
成であり、該電磁石をＵ字状鉄心の突出部が電磁石ター
ゲットの外周を囲むように円周方向に複数個配置し、隔
壁の面鉄心部が該Ｕ字状鉄心の突出部に位置すると共
に、非磁性体部が該Ｎ極突出部とＳ極突出部の間に位置
するように配置したことを特徴とする。

【００２１】上記のように、隔壁の面鉄心部がＵ字状鉄
心の突出部に位置すると共に、非磁性体部がＮ極突出部
とＳ極突出部の間に位置するように配置したので、請求
項１に記載の発明の上記作用効果に加え、Ｎ極突出部と
Ｓ極突出部の間に非磁性体部が位置するので、磁気短絡
が発生せず、発生する磁束は電磁石ターゲット内を通っ
て、磁気力を有効に作用させることができる。

【００２２】請求項５に記載の発明は、請求項３に記載
のエキシマレーザ装置において、ラジアル磁気軸受の電
磁石はリング状で電磁石ターゲットの外周を囲むように
円周方向に略等間隔で配置した偶数の突出部を有し、隣
り合う突出部が夫々Ｎ極、Ｓ極になるようにコイル巻線
を装着して複数の電磁石とした構成であり、該Ｎ極突出
部とＳ極突出部の間に隔壁の非磁性体部が位置し、隣り
合う電磁石の同極の突出部に跨って面鉄心が位置するよ
うに配置したことを特徴とする。

【００２３】上記のように、鉄心の円周方向に略等間隔
に配置した突出部の隣り合う突出部が夫々Ｎ極、Ｓ極に
なるようにコイル巻線を装着して複数の電磁石とするの
で、各電磁石の円周方向の位置は略等間隔に載置するこ
とが容易となる。また、隔壁の面鉄心部を隣り合う電磁
石の同極の突出部に跨って位置するように配置したの
で、面鉄心部の数が半分になるので、非磁性体部との接
合部が少なくて済み隔壁の製作が容易となる。

【００２４】また、請求項１乃至５のいずれか１に記載
のエキシマレーザ装置において、隔壁の面鉄心部をパー
マロイ（３０〜８０％Ｎｉを含むＦｅ−Ｎｉ合金）で構
成することを特徴とする。

【００２５】上記のように隔壁の面鉄心部をパーマロイ
とすることにより、パーマロイはハロゲン系ガス、例え
ばフッ素ガスを含むレーザガスに対して耐腐食性を有す
る磁性体材であるから、腐食によりレーザガスを汚染す
ることがなく、且つ寿命も長くなる。

【００２６】また、請求項１乃至５のいずれか１に記載
のエキシマレーザ装置において、隔壁の面鉄心部を磁性
材で構成し、少なくともレーザガスに接する部分の表面
にＮｉめっきを施したことを特徴とする。

【００２７】上記のように隔壁の面鉄心部を磁性材で構
成し、少なくともレーザガスに接する部分の表面にＮｉ
めっきを施すことにより、Ｎｉめっきはレーザガスに対
して対腐食性を有するから、腐食によりレーザガスを汚
染することがなく、且つ寿命も長くなる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例を図
面に基づいて説明する。図１乃至図７は本発明に係るエ
キシマレーザ装置の構成例を示す図で、図１は全体断面
図、図２は軸受ハウジング周辺の詳細構成を示す断面
図、図３はモータハウジング周辺の詳細構成を示す断面
図、図４〜図７は図２のＡ−Ａ断面構成の一例を示す図
である。

【００２９】本エキシマレーザ装置は、ハロゲン系ガ
ス、例えばフッ素ガスを含むレーザガスが封入されたレ
ーザ容器１の内部に、レーザガスを予備電離する予備電
離電極（図示せず）と、レーザ光の発振を可能にする放
電を得るための一対の主放電電極２、２とが配置されて
いる。更に、レーザ容器１内には、一対の主放電電極
２、２の間に高速のレーザガス流を作り出すための循環
ファン３が配置されている。

【００３０】レーザ光の発振は、一対の主放電電極２、
２間に高電圧を印加することによってレーザ励起放電が
行われ得られる。発生したレーザ光はレーザ容器１の側
壁に設けられた窓５、５を経由してレーザ容器１の外部
へ取り出される。上記レーザ励起放電が行われると、一
対の主放電電極２、２間にあるレーザガスは劣化し、こ
の劣化により放電特性が悪くなり、繰り返し発振が行な
えなくなる。このため循環ファン３により、レーザ容器
１内のレーザガスを循環させて、放電ごとに一対の主放
電電極２、２間のレーザガスを入れ替えることにより安
定した繰り返し発振を行なっている。

【００３１】ここで、一対の主放電電極２、２間の距離
は１６ｍｍ、全長は約６００ｍｍである。また、繰り返
し発振数は１秒間に数１０００回である。循環ファン３
の全長は、電極全長に渡り均一な風速を得るために一対
の主放電電極２、２の長さより若干長くなっている。こ
の循環ファン３を毎分数千回回転させて、一対の主放電
電極２、２間に繰り返し発振を行う上で必要十分な風速
のレーザガス流を得ている。

【００３２】循環ファン３は、内部を貫通しその両端が
レーザ容器１の両端部から突出する回転軸４を有してい
る。該回転軸４はレーザ容器１の両端部に設けられた軸
受ハウジング６、モータハウジング７に収容されたラジ
アル磁気軸受８、９及びアキシャル磁気軸受１０にて非
接触で回転自在に浮上支持されている。そして、モータ
１１は循環ファン３の回転軸４に回転動力を与える。

【００３３】また、軸受ハウジング６及びモータハウジ
ング７のレーザ容器１側には、ハウジング内にダストが
混入することを防止するねじ溝ラビリンス１４、１５が
設けられている。これにより、レーザ容器１内に発生す
るダストが軸受ハウジング６及びモータハウジング７の
内部に混入（侵入）し、保護用軸受１２、１３の転動面
に侵入することを防止できる。

【００３４】レーザ容器１にはガス流出口１６が設けら
れており、該ガス流出口１６より流出したレーザガスは
ガス導入室１７、１７内のダスト除去フィルタ１８、１
８にてダストが除去され、ガス導入管１９、１９にて軸
受ハウジング６及びモータハウジング７の軸端部に導入
される。即ち、図中矢印で示すようにレーザガスを循環
させることにより、軸受ハウジング６及びモータハウジ
ング７へのダストの混入（進入）を確実に防止してい
る。

【００３５】軸受ハウジング６は図２に示すように、軸
受ハウジング本体６ａ、右電磁石ハウジング６ｂ、左電
磁石ハウジング６ｃ、軸受カバー６ｄを具備している。
軸受ハウジング本体６ａは、レーザ容器１の側壁に取り
付けられている。また、該軸受ハウジング本体６ａに
は、右電磁石ハウジング６ｂが取り付けられ、順次左電
磁石ハウジング６ｃ、軸受カバー６ｄが取り付けられて
いる。そして、各取付面にはそれぞれシール用溝２９、
３１、３３、３５が設けられ、シール材３０、３２、３
４、３６を装着してレーザガスを密閉している。なお、
シール材３０、３２、３４、３６には、レーザガスを汚
染する水分等のガス放出が少ない金属製（例えば、ステ
ンレス鋼やアルミニウム）のシール材を用いると好適で
ある。

【００３６】ラジアル磁気軸受８の変位センサ８ａ及び
電磁石の鉄心８ｂは、スペーサ２１、２２と側板２３に
より相対位置が決まった状態で軸受ハウジング本体６ａ
へ収容配置されている。そして鉄心８ｂの突出部は、板
状の非磁性体からなる隔壁２４を貫通しその先端面は露
出している。

【００３７】板状の隔壁２４はレーザガスに対して耐腐
食性を有する材料、例えばオーステナイト系ステンレス
鋼等で構成されている。該隔壁２４の両端は、溶接等に
より固着している。このように隔壁２４を設けることに
より、レーザガスに対して耐腐食性の乏しい変位センサ
８ａや電磁石コイル８ｄがレーザガスと接することがな
い。

【００３８】電磁石の鉄心８ｂはレーザガスと接するの
で耐腐食性を有する必要がある。よって、レーザガスに
対して耐腐食性が良好なパーマロイ（３０〜８０％Ｎｉ
を含むＦｅ−Ｎｉ合金）を使用した。なお、本実施形態
例ではパーマロイを使用したが、他の磁性材料を使用し
表面（レーザガスと接する面）にＮｉ等の耐腐食性処理
を施してもよい。

【００３９】アキシャル磁気軸受１０の右電磁石１０ｂ
と左電磁石１０ｃは、互いに対向する位置で、それぞれ
右電磁石ハウジング６ｂと左電磁石ハウジング６ｃに溶
接等により固着されている。そして、右電磁石１０ｂと
左電磁石１０ｃの鉄心に設けられたコイル溝へコイル巻
線１０ｆ、１０ｇを挿入し、該コイル巻線１０ｆ、１０
ｇにレーザガスが接しないように薄肉円板状の隔壁２
７、２７を溶接等により固着している。

【００４０】また、アキシャル変位センサ１０ａは軸受
カバー６ｄに収容され、レーザガスと接する面に薄肉円
板状の隔壁２８を溶接等により固着し、レーザ容器１内
に連通する気密空間外に配置されている。

【００４１】ここで、右電磁石１０ｂと左電磁石１０ｃ
はレーザガスが接する位置に配置されるので、鉄心には
レーザガス中に含まれるフッ素ガスに対して耐腐食性が
良好なパーマロイ（３０〜８０％Ｎｉを含むＦｅ−Ｎｉ
合金）を使用している。また、隔壁２７、２７、２８の
材料にはレーザガスに対して耐腐食性を有するオーステ
ナイト系ステンレス鋼を使用している。

【００４２】一方、循環ファン３の回転軸４には、ラジ
アル磁気軸受８の変位センサターゲット８ｅ、電磁石タ
ーゲット８ｆがロータスペーサ２５、２６により相対位
置が決まった状態にて固着されている。また、アキシャ
ル磁気軸受１０の変位センサターゲット１０ｄと電磁石
ターゲット１０ｅが固着され、レーザ容器１内と連通し
た気密空間内に配置されている。

【００４３】ここで、ラジアル磁気軸受８の変位センサ
ターゲット８ｅ、電磁石ターゲット８ｆ及びアキシャル
磁気軸受１０の変位センサターゲット１０ｄ、電磁石タ
ーゲット１０ｅを構成する磁性材料としては、レーザガ
ス中に含まれるフッ素ガスに対して耐腐食性が良好なパ
ーマロイ（３０〜８０％Ｎｉを含むＦｅ−Ｎｉ合金）を
使用している。

【００４４】また、変位センサターゲット８ｅ及び電磁
石ターゲット８ｆには、回転によって生じる磁界変化に
よって渦電流が発生する。この渦電流損失を低減するた
め、通常は薄板を積層した構造とする。しかしながら、
積層した薄板の間にガス溜まりができレーザガスを汚染
する。ＰＢパーマロイを使用時に積層表面に均一で密着
性の高いＮｉめっきが施せない等の問題が生じる場合
は、変位センサターゲット８ｅ及び電磁石ターゲット８
ｆをパーマロイの一体材料で形成するとよい。なお、ア
キシャル磁気軸受１０の変位センサターゲット１０ｄと
電磁石ターゲット１０ｅは、回転により磁界が変化する
ことがないので、パーマロイの一体材料で形成した。

【００４５】保護用軸受１２には、転動体１２ａがアル
ミナセラミックスで構成され、外輪１２ｃ、内輪１２ｂ
がＳＵＳ４４０Ｃ等のステンレス鋼で構成された転がり
軸受を用いた。保護用軸受１２はレーザ容器１内と連通
する気密空間内に配置されるので、転動体１２ａ、外輪
１２ｃ、内輪１２ｂはレーザガスに対して耐腐食性を有
する材料で構成した。従って、本実施形態例の保護用軸
受１２では、レーザガスにより軸受が劣化することがな
い。

【００４６】また、転動体１２ａは、アルミナセラミッ
クスで構成したので、保護用軸受１２の許容回転数及び
許容荷重が大きくなり、保護用軸受として好適である。
なお、保護用軸受１２は前述した材料で構成したが、転
動体１２ａはジルコニアセラミックスでもよい。外輪１
２ｃ、内輪１２ｂは、アルミナセラミックス、又はジル
コニアセラミックスで構成してもよい。

【００４７】モータハウジング７は図３に示すように、
軸受ハウジング本体７ａ、モータハウジング本体７ｂ、
軸受カバー７ｃを具備している。軸受ハウジング本体７
ａはレーザ容器１の側壁に取り付けられている。軸受ハ
ウジング本体７ａには、モータハウジング本体７ｂ及び
軸受カバー７ｃが順次取り付けられている。そして、各
取付面にはそれぞれシール用溝５２、５４、５６が設け
られ、シール材５３、５５、５７を装着してレーザガス
を密閉している。なお、シール材５３、５５、５７に
は、シールガスを汚染する水分等のガス放出が少ない金
属製（例えば、ステンレス鋼やアルミニウム）のシール
材を用いると好適である。

【００４８】軸受ハウジング本体７ａには、ラジアル磁
気軸受９の変位センサ９ａ及び電磁石の鉄心９ｂがスペ
ーサ４１と側板４２により相対位置が決まった状態で収
容されている。ラジアル磁気軸受９の電磁石の鉄心９ｂ
の突出部は、板状の非磁性体からなる隔壁４５と接合さ
れている。なお、ラジアル磁気軸受９の詳細構造は、ラ
ジアル磁気軸受８と同一なので説明は省略する。

【００４９】モータハウジング本体７ｂには、モータ１
１のモータステータ１１ａと側板４３が収容されてい
る。モータステータ１１ａの内周には、薄肉円筒状の隔
壁４５を設け、両端を溶接等で固着することによりモー
タステータ１１ａがレーザガスと接触することを防止し
ている。隔壁４５の材料は前述した理由によりオーステ
ナイト系ステンレス鋼で構成した。

【００５０】一方、循環ファン３の回転軸４には、ラジ
アル磁気軸受９の変位センサターゲット９ｅ及び電磁石
ターゲット９ｆ、モータ１１のモータロータ１１ｂが、
ロータスペーサ４６、４７により相対位置が決まった状
態にて固着され、レーザ容器１内と連通した気密空間内
に配置されている。ここで、変位センサターゲット９ｅ
及び電磁石ターゲット９ｆを構成する磁性材料として
は、ラジアル磁気軸受８の変位センサターゲット８ｅ及
び電磁石ターゲット８ｆの構成材料と同様にパーマロイ
（３０〜８０％Ｎｉを含むＦｅ−Ｎｉ合金）を使用して
いる。

【００５１】また、モータ１１のモータロータ１１ｂ
は、積層した珪素鋼板とアルミニウムの複合材からなる
ので、表面に耐腐食処理として好適なＮｉめっきを密着
性よく、均一に施工できない。よって、モータロータ１
１ｂの外周面に隔壁４８を取付け、側板４９、５０と溶
接等により固着し、更に側板４９、５０と循環ファン３
の回転軸４を溶接等により固着し気密空間を形成し、レ
ーザガスに接しないようにしている。隔壁４８は、前述
した理由によりオーステナイト系ステンレス鋼で構成し
ている。

【００５２】保護用軸受１２は、軸受ハウジング６に設
けられた保護用軸受１３と同様に、転動体１２ａがアル
ミナセラミックスで構成され、外輪１２ｃ、内輪１２ｂ
がＳＵＳ４４０Ｃ等のステンレス鋼で構成された転がり
軸受を使用している。

【００５３】ラジアル磁気軸受８の電磁石の鉄心８ｂは
図４に示すように、２個の突出部を有するＵ字状の鉄心
で、電磁石ターゲット８ｆの外周を囲むように突出部を
対向させて円周方向に略等間隔で配置されている。そし
て突出部の一方がＮ極、他方がＳ極となるようにコイル
巻線８ｄが取り付けられ、図中矢印に示す如く、鉄心８
ｂ、電磁石ターゲット８ｆにて磁路を形成している。

【００５４】鉄心８ｂは突出部で板状の非磁性体２４ａ
と接合して電磁石ターゲット８ｆを取り囲むように隔壁
２４を形成している。これにより、電磁石ターゲット８
ｆ及び回転軸４はレーザ容器１内に連通する気密空間内
に配置されると共に、コイル巻線８ｄは該気密空間外に
配置される。

【００５５】また、鉄心８ｂのＮ極突出部とＳ極突出部
の間は非磁性体２４ａが接合され磁気短絡が発生せず、
コイル巻線８ｄに電流を流すことによって発生する磁束
は確実に電磁石ターゲット８ｆを通って、該電磁石ター
ゲット８ｆに磁気力を有効に作用させることができる。

【００５６】また、鉄心８ｂがレーザ容器１内に連通す
る気密空間を構成する隔壁２４の一部となるので、ラジ
アル磁気軸受８を構成する電磁石の磁路内の磁気的ギャ
ップを小さくすることができる。よって、小型、高効率
のラジアル磁気軸受を容易に実現することができる。

【００５７】また、ラジアル磁気軸受８の電磁石の鉄心
８ｂは図５に示すように、棒状の突起部鉄心８ｂ−１と
断面リング状の結合鉄心８ｂ−２により構成してもよ
い。棒状の突起部鉄心８ｂ−１の一端は電磁石ターゲッ
ト８ｆの外周を囲むように略円周方向に等間隔に８個配
置され、非磁性体２４ａと接合して電磁石ターゲット８
ｆを取り囲むように隔壁２４を形成している。そして、
隣り合う２個を１組として、一方がＮ極、他方がＳ極と
なるようにコイル巻線８ｄを取付け、断面リング状の結
合鉄心８ｂ−２で隣り合う２個の突起部鉄心８ｂ−１を
磁気的に結合する。

【００５８】ラジアル磁気軸受８の電磁石を上記構成と
することにより、棒状の突起部鉄心８ｂ−１と非磁性体
２４ａの接合が容易となる。即ち、鉄心８ｂと非磁性体
２４ａを溶接やろう付けで接合する場合は、コイル巻線
８ｄが施工時の加熱により損傷を受ける可能性があるの
で、施工後にコイル巻線８ｄを取付けると製作が容易に
なり、歩留りの向上が図れる。なお、本実施例では、結
合鉄心８ｂ−２を断面リング状に形成したが、それぞれ
電磁石ごとに分割して構成しても何等差し支えない。

【００５９】ラジアル磁気軸受８の電磁石を図６に示す
ように、２個の突出部を有するＵ字状の鉄心８ｂで、電
磁石ターゲット８ｆの外周を囲むように突出部を対向さ
せて円周方向に略等間隔で配置してもよい。突出部の一
方をＮ極、他方をＳ極となるようにコイル巻線８ｄが取
り付けられている。該突出部の電磁石ターゲット８ｆに
対向する面のそれぞれには面鉄心８ｃが設けられ、図中
矢印に示す如く鉄心８ｂ、面鉄心８ｃ、電磁石ターゲッ
ト８ｆにて磁路を形成している。

【００６０】そして、面鉄心８ｃは板状の非磁性体２４
ａと接合され、電磁石ターゲット８ｆを取り囲むように
隔壁２４を形成している。これにより、電磁石ターゲッ
ト８ｆ及び回転軸４はレーザ容器１内に連通する気密空
間内に配置されると共に、Ｕ字状の鉄心８ｂ及びコイル
巻線８ｄは該気密空間外に配置される。

【００６１】ラジアル磁気軸受８の電磁石を上記構成と
することにより、Ｕ字状の鉄心８ｂはレーザガスと接す
ることがないので、いかなる磁性材を用いてもよい。従
って、鉄心８ｂを０．３〜０．４ｍｍ厚の珪素鋼鈑の積
層構造として、磁気軸受の高剛性化又は高密度化を図る
ことができる。また、積層構造により、鉄心８ｂ内の電
気抵抗を大きくすることができるので、渦電流損失が極
めて少ない磁気軸受を実現できる。

【００６２】ラジアル磁気軸受８の電磁石の鉄心８ｂは
図７に示すように、リング状で内部に８個の突出部が電
磁石ターゲット８ｆの外周を囲むように円周方向に等間
隔で配置した構成としてもよい。隣り合う２個の突起部
が一対のＮ極、Ｓ極となるようにコイル巻線８ｄが取付
けられている。即ち、電磁石ターゲット８ｆを囲むよう
に４個の電磁石が円周方向に略等間隔に配置されてい
る。

【００６３】また、リング部での各電磁石どうしの磁気
短絡を防止するため、それぞれの電磁石の隣り合う突出
部は同極となるようにコイル巻線８ｄが取り付けられて
いる。面鉄心８ｃは、隣り合う電磁石の同極に跨るよう
に設けられ、非磁性体２４ａと接合されて電磁石ターゲ
ット８ｆを取り囲むように気密構造の隔壁２４を形成し
ている。

【００６４】ラジアル磁気軸受８の電磁石を上記構成と
することにより、ラジアル磁気軸受８を構成する各電磁
石の円周方向の位置は容易に略等間隔に配置できる。よ
って、電磁石にて発生する磁気力を円周方向全体にわた
って均一に作用させることが容易となる。また、面鉄心
８ｃの数量は図６の場合に比較し半分に減少できるの
で、非磁性体２４ａとの接合部が少なくなって気密構造
の隔壁２４を製作することが容易となる。

【００６５】なお、ラジアル磁気軸受９も図４及び図７
に示す構造と同一になるので、その説明は省略する。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように各請求項に記載の発
明によれば、下記のような優れた効果が得られる。

【００６７】請求項１に記載の発明によれば、ラジアル
磁気軸受の電磁石は電磁石ターゲットの外周に対向して
配置された突出部を有する鉄心を具備し、該突出部は電
磁石ターゲットに対向する面に非磁性体からなる板状体
と接合されレーザ容器内と連通する空間を形成する隔壁
を貫通して露出するので、レーザガスに対して耐腐食性
の乏しいコイル巻き線がレーザガスに接触するのを防止
するから、電磁石のコイル巻線がレーザガスにより腐
食、損傷を受けることがなく寿命の長いエキシマレーザ
装置を提供できる。

【００６８】また、鉄心の突出部が隔壁を貫通して露出
しているので、電磁石と電磁石ターゲットとの間の磁気
的間隙が拡大しない。よって、磁気軸受を小型、高効率
化することができ、設置面積が少なく消費電力の少ない
エキシマレーザ装置となる。

【００６９】請求項２に記載の発明によれば、鉄心を複
数の棒状の突出部鉄心と該突出部鉄心と結合される断面
リング状の結合鉄心で構成することにより、棒状の突出
部鉄心に非磁性体を接合して鉄心の突出部とし、該突出
部にコイル巻線を装着した後、複数の該突出部の棒状鉄
心とリング状の結合鉄心に接合することにより、電磁石
を構成できるので、電磁石の製作が容易となる。

【００７０】請求項３に記載の発明によれば、ラジアル
磁気軸受の電磁石は電磁石ターゲットの外周に対向して
配置された突出部を有する鉄心を具備し、該突出部の電
磁石ターゲットに対向する面には板状の面鉄心を設け、
該面鉄心は非磁性体からなる板状体と接合されレーザ容
器内と連通する空間を形成する隔壁を貫通して露出して
いるので、レーザガスに対して耐腐食性の乏しいコイル
巻線がレーザ容器外に設置されることになり、コイル巻
線とレーザガスの接触を防止するから、電磁石のコイル
巻線がレーザガスにより腐食、損傷を受けることがな
く、寿命の長いエキシマレーザ装置を提供できる。

【００７１】また、鉄心の突出部の電磁石ターゲットに
対向する面に設けた面鉄心は磁性体からなるので、電磁
石と電磁石ターゲットとの間の磁気的ギャップがこの面
鉄心を設けたことにより拡大しないので、電磁石と電磁
石ターゲットとの間の磁気的ギャップは小さくなり、磁
気軸受を小型、高効率化することができ、設置面積が少
なく消費電力の少ないエキシマレーザ装置を提供でき
る。

【００７２】請求項４に記載の発明によれば、隔壁の面
鉄心部がＵ字状鉄心の突出部に位置すると共に、非磁性
体部が該Ｎ極突出部とＳ極突出部の間に位置するように
配置したので、請求項１に記載の発明の上記効果に加
え、磁気短絡が発生せず、発生する磁束は電磁石ターゲ
ット内を通って、磁気力を有効に作用させることができ
る。

【００７３】請求項５に記載の発明によれば、鉄心の円
周方向に略等間隔に配置した突出部の隣り合う突出部が
夫々Ｎ極、Ｓ極になるようにコイル巻線を装着して複数
の電磁石とするので、各電磁石の円周方向の位置は略等
間隔に配置することが容易となる。また、隔壁の面鉄心
部を隣り合う電磁石の同極の突出部に跨って位置するよ
うに配置したので、面鉄心部の数が半分になるので、非
磁性体部との接合部が少なくて済み隔壁の製作が容易と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るエキシマレーザ装置の構成例を示
す断面図である。

【図２】本発明に係るエキシマレーザ装置の軸受ハウジ
ング周辺の詳細構成を示す断面図である。

【図３】本発明に係るエキシマレーザ装置のモータハウ
ジング周辺の詳細構成を示す断面図である。

【図４】図２のＡ−Ａ断面構成の一例を示す図である。

【図５】図２のＡ−Ａ断面構成の一例を示す図である。

【図６】図２のＡ−Ａ断面構成の一例を示す図である。

【図７】図２のＡ−Ａ断面構成の一例を示す図である。

【図８】従来のエキシマレーザ装置の構成例を示す断面
図である。

【符号の説明】

１ レーザ容器 ２ 主放電電極 ３ 循環ファン ４ 回転軸 ５ 窓 ６ 軸受ハウジング ７ モータハウジング ８ ラジアル磁気軸受 ９ ラジアル磁気軸受 １０ アキシャル磁気軸受 １１ モータ １２ 保護用軸受 １３ 保護用軸受 １４ ねじ溝ラビリンス １５ ねじ溝ラビリンス １６ ガス流出口 １７ ガス導入室 １８ ダスト除去フィルタ １９ ガス導入管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 夏志 栃木県小山市横倉新田400 株式会社小松 製作所内 (72)発明者 奈良 久 栃木県小山市横倉新田400 株式会社小松 製作所内 (72)発明者 吉岡 俊介 栃木県小山市横倉新田400 株式会社小松 製作所内 (72)発明者 関口 信一 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 篠崎 弘行 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 中澤 敏治 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原電産内 (72)発明者 大山 敦 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原電産内 (72)発明者 茨田 敏光 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原電産内 Ｆターム(参考） 5F071 AA06 EE04 FF09 JJ08 JJ09

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザガスを封入し、レーザ光の発振を
   可能とする放電を得るための少なくとも一対の主放電電
   極を収容配置したレーザ容器と、前記少なくとも一対の
   主放電電極間に高速のレーザガス流れを作り出す循環フ
   ァンと、該循環ファンを駆動するモータと、該循環ファ
   ンの回転軸を支承する少なくとも２個以上のラジアル磁
   気軸受を有するエキシマレーザ装置であって、 前記ラジアル磁気軸受は前記回転軸を浮上支持する磁気
   力を発生する電磁石を具備し、該電磁石は前記回転軸に
   設けた電磁石ターゲットの外周に対向して配置された突
   出部を有する鉄心と、該鉄心に装着されたコイル巻線を
   具備し、該鉄心は前記レーザガスに対して耐腐食性の磁
   性体又は耐腐食性処理を施した磁性体からなり、前記レ
   ーザ容器内と連通する空間を形成する隔壁を貫通して露
   出していることを特徴とするエキシマレーザ装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のエキシマレーザ装置に
   おいて、 前記鉄心は、複数の棒状の突出部鉄心と該突出部鉄心が
   結合される断面リング状の結合鉄心から構成されること
   を特徴とするエキシマレーザ装置。
3. 【請求項３】 レーザガスを封入しレーザ光の発振を可
   能とする放電を得るための少なくとも一対の主放電電極
   を収容配置したレーザ容器と、前記少なくとも一対の主
   放電電極間に高速のレーザガス流れを作り出す循環ファ
   ンと、該循環ファンを駆動するモータと、該循環ファン
   の回転軸を支承する少なくとも２個以上のラジアル磁気
   軸受を有するエキシマレーザ装置であって、 前記ラジアル磁気軸受は前記回転軸を浮上支持する磁気
   力を発生する電磁石を具備し、該電磁石は前記回転軸に
   設けた電磁石ターゲットの外周に対向して配置された突
   出部を有する鉄心と、該鉄心に装着されたコイル巻線を
   具備し、該鉄心の突出部の前記電磁石ターゲットに対向
   する面には板状で且つ前記レーザガスに対して耐腐食性
   の磁性体又は耐腐食性処理を施した磁性体からなる面鉄
   心を設け、前記レーザ容器内と連通する空間を形成する
   隔壁を貫通して露出していることを特徴とするエキシマ
   レーザ装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のエキシマレーザ装置に
   おいて、 前記ラジアル磁気軸受の電磁石は２個の突出部を有する
   Ｕ字状鉄心を有し該突出部が夫々Ｎ極、Ｓ極になるよう
   に前記コイル巻線を装着した構成であり、該電磁石をＵ
   字状鉄心の突出部が前記電磁石ターゲットの外周を囲む
   ように円周方向に複数個配置し、前記隔壁の面鉄心部が
   該Ｕ字状鉄心の突出部に位置すると共に、非磁性体部が
   該Ｎ極突出部とＳ極突出部の間に位置するように配置し
   たことを特徴とするエキシマレーザ装置。
5. 【請求項５】 請求項３に記載のエキシマレーザ装置に
   おいて、 前記ラジアル磁気軸受の電磁石はリング状で前記電磁石
   ターゲットの外周を囲むように円周方向に略等間隔で配
   置した偶数の突出部を有し、隣り合う突出部が夫々Ｎ
   極、Ｓ極になるように前記コイル巻線を装着して複数の
   電磁石とした構成であり、該Ｎ極突出部とＳ極突出部の
   間に前記隔壁の非磁性体部が位置し、隣り合う電磁石の
   同極の突出部に跨って面鉄心が位置するように配置した
   ことを特徴とするエキシマレーザ装置。