JP2013027097A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】真空環境下でもガスが漏れ出ることがないモータを提供する。
【解決手段】ロータ１２の磁気部材２２と、ステータ１３との間には、隔壁部材１５が配されている。第一隔壁部材１６は、板状部１６ａと、この板状部１６ａの端部に一体に形成されたシール支持部１６ｂとからなる。板状部１６ａは、シャフト２１の軸方向に沿って広がり、ステータ１３のロータ１２側露出面を覆うように配されている。シール支持部１６ｂは、板状部１６ａよりも厚みが厚くなるように形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータに関し、詳しくは構成部材から発生したガスの漏洩を防止する技術に関する。

例えば、マルチチャンバ型のＣＶＤ装置などの真空装置には、仕込・取出室や処理室などの間で被成膜物を搬送するための搬送装置が備えられている。こうした搬送装置は、例えば基板を支持して動かすローラや、このローラを回転させるモータなどから構成されている。従来、搬送装置に用いられるモータは、真空環境となるチャンバの外側、即ち外気に接するところに配置され、モータシャフト（回転軸）をチャンバの中に配されたローラに接続することによって、チャンバ内のローラを回転させていた。このため、モータシャフトがチャンバの壁面を突き抜ける部分には、チャンバ内の気密を保つための気密シールが設けられている。

しかし、搬送装置のモータをチャンバ外に設置して、気密シールを介してモータシャフトをチャンバ内のローラに接続する構造では、搬送装置全体が大型化してしまい、真空装置の小型化の障害となっていた。また、モータシャフトとチャンバ壁面との間に気密シールが必要になるなど構造が複雑化するといった課題もあった。更に、こうした気密シールはモータシャフトの回転数が５００ｒｐｍ程度までしかチャンバ内の気密を保つことができず、モータの回転数を例えば２０００〜３０００ｒｐｍ程度まで高めて被成膜物を高速搬送する際の障害となっていた。

このため、搬送装置のモータをチャンバの内部に配置した搬送装置を備えた真空装置も知られている（例えば、特許文献１参照）。モータをチャンバの内部に配置することによって、モータシャフトとチャンバ壁面との間の気密シールが不要になり、構成を簡単にして真空装置の小型化が可能になるとともに、チャンバ内部の気密を保ちつつモータの回転数を高めて被成膜物の高速搬送が可能になる。

特開２００７−２７７６１７号公報

しかしながら、チャンバ内に設置されたモータは、チャンバ内の減圧に伴って必然的に真空環境下に置かれることになる。モータの内部には、コイルや磁石などの磁気部材設けられており、こうしたコイルや磁石などは真空環境下に置かれるとガスが発生するという課題があった。即ち、磁石は一般的に多孔質材料であり、多数の空孔からガスが放出される。
また、コイルは巻回した金属線をモールドしている接着剤やその溶媒がガス化して放出される。こうしたモータを構成するコイルや磁石などから放出されたガスがチャンバ内に拡散すると、被成膜物が汚染される懸念があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、真空環境下でもガスが漏れ出ることがないモータを提供する。

上記課題を解決するために、本発明は次のようなモータを提供する。
即ち、本発明のモータは、ハウジングと、該ハウジングに回転可能に支持されたシャフトおよび該シャフトの周囲に設けられた磁気部材からなるロータと、該ロータを取り巻くように配されたステータと、を有し、前記ロータと前記ステータとの間に発生させた磁界によって前記ロータを回転させるモータであって、
前記磁気部材と前記ステータとの間に配された隔壁部材と、該隔壁部材を前記シャフトまたは前記ハウジングに対して気密に封止するシール部材と、を少なくとも備えたことを特徴とする。

前記隔壁部材は、第一隔壁部材および第二隔壁部材からなり、前記シール部材は第一シール部材および第二シール部材からなり、
前記第一隔壁部材は、前記磁気部材と前記ステータとの間に配されるとともに前記第一シール部材によって前記ハウジングに対して気密に封止され、前記第二隔壁部材は、前記第一シール部材と前記磁気部材との間に配されるとともに前記第二シール部材によって前記シャフトに対して気密に封止され、前記ステータとともに回転することを特徴とする。

前記シール部材は弾性体からなることを特徴とする。

前記隔壁部材は、板状部および該板状部の端部に形成されたシール支持部とからなり、前記板状部は前記シャフトの軸方向に沿って広がり、前記シール部材は前記シール支持部に形成されることを特徴とする。

前記磁気部材および前記ステータは、磁石または電磁コイルから構成されていることを特徴とする。

本発明のモータによれば、真空環境下に設置したとしても、モータを構成するロータやステータから生じたガスが、ハウジングの外部に放出されることがない。即ち、ステータは、ハウジングの内壁面と隔壁部材によって覆われる。しかも隔壁部材はハウジングに対してシール部材によって気密に取り付けられる。これによって、ステータは、隔壁部材とハウジングによって囲まれた空間内に気密に封止された状態となる。

従って、ステータが例えば電磁コイルなど金属細線を巻回させて樹脂材料でモールドした真空環境でガスが生じやすいものであっても、ステータ全体をシール部材を介して隔壁部材とハウジングで気密に覆うことによって、ステータから発生したガスがモータの外部に漏れ出ることを防止できる。

本発明の第一実施形態におけるモータ（真空モータ）を示す断面図である。 本発明の第二実施形態におけるモータ（真空モータ）を示す断面図である。

以下、本発明に係るモータについて、図面に基づき説明する。なお、本実施形態は発明の趣旨をより良く理解させるために、一例を挙げて説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

（第一実施形態）
図１は、本発明の第一実施形態におけるモータの一構成例を示す断面図である。
真空モータ（モータ）１０は、ハウジング（外装体）１１と、このハウジング１１に収容されるロータ１２、およびステータ１３とを備えている。ロータ１２は、シャフト２１と、このシャフト２１の周囲に形成された磁気部材２２とを有している。

ハウジングは、例えば、金属や樹脂等から構成され、シャフト２１の軸方向Ｌに沿った２箇所に軸受１４ａ，１４ｂが形成される。軸受１４ａ，１４ｂは、例えばベアリングおよびベアリングを支持する受け部材などから構成されていればよい。

シャフト２１は、ハウジング１１に取り付けられた軸受１４ａ，１４ｂによって回転軸方向に沿った２箇所で軸支される。これによってロータ１２はハウジング１１の内部で回転可能に支持される。

シャフト２１の周面に形成された磁気部材２２は、例えば永久磁石から構成されている。具体的には、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、ネオジム磁石などが挙げられる。こうした永久磁石は、磁性体粒子を粉砕したものを成型し焼結することによって得られるものが多く、内部に微細な空洞があり、真空環境でガスが生じやすい。

ステータ１３はハウジング１１に固着され、ロータ１２に対して所定の間隔を開けてロータ１２の周りを取り巻くように形成されている。ステータ１３は、例えば電磁コイルから構成されている。電磁コイルは、例えば、銅などの細線を巻回させ、接着剤など樹脂材料でモールドしたものからなる。こうした接着剤など樹脂材料は、真空環境では樹脂の構成材料そのものや溶剤などが揮発してガス化し放出されやすい。

ステータ１３を構成する電磁コイルに外部から電力を供給することによって、ロータ１２の磁気部材２２と、ステータ１３との間に磁界が生じ、シャフト２１が磁気部材２２とともに回転する。

ロータ１２の磁気部材２２と、ステータ１３との間には、隔壁部材１５が配されている。本実施形態においては、隔壁部材１５は、第一隔壁部材１６と、第二隔壁部材１７とから構成される。
第一隔壁部材１６は、板状部１６ａと、この板状部１６ａの端部に一体に形成されたシール支持部１６ｂとからなる。板状部１６ａは、シャフト２１の軸方向Ｌに沿って広がり、ステータ１３のロータ１２側露出面を覆うように配されている。
シール支持部１６ｂは、板状部１６ａよりも厚みが厚くなるように形成されている。

こうした第一隔壁部材１６はハウジング１１に取り付けられるとともに、シール支持部１６ｂに配された第一シール部材１８によって、ハウジング１１の内壁と第一隔壁部材１６によって囲まれたステータ１３が気密に封止される。第一隔壁部材１６は、例えば、ＡｌやＳＵＳなど発塵やガス放出の少ない金属から構成される。

第一シール部材１８は、シール支持部１６ｂとハウジング１１の内壁との間を気密に封止するように形成されている。こうした第一シール部材１８は、例えば、シャフト２１の軸心周りに延びるＯリングであり、真空環境においても弾性が保持される弾性部材からなる。第一シール部材１８を構成する弾性部材の具体例としては、フッ素樹脂、シリコン樹脂、ニトリル樹脂、アチレンプロピレンゴム、アクリルゴムなどが挙げられるが、真空環境中で構成材料のガスなどが発生しないものを選択することが好ましい。

一方、第二隔壁部材１７は、板状部１７ａと、この板状部１７ａの端部に一体に形成されたシール支持部１７ｂとからなる。板状部１７ａは、シャフト２１の軸方向に沿って広がり、磁気部材２２のステータ１３側露出面を覆うように配されている。シール支持部１７ｂは、板状部１７ａの一端側が板状部１７ａと一体に形成され、また、板状部１７ａの他端側は板状部１７ａとは別体のシール支持部１７ｂが形成されている。こうしたシール支持部１７ｂは、板状部１７ａの厚みよりも厚くなるように形成されている。

こうした第二隔壁部材１７はシャフト２１に取り付けられるとともに、シール支持部１７ｂに配された第二シール部材１９によって、シャフト２１の周面と第二隔壁部材１７によって囲まれた磁気部材２２が気密に封止される。そして、シャフト２１の回転によって、磁気部材２２とともに第二隔壁部材１７も一体に回転する。

第二シール部材１９は、シール支持部１７ｂとシャフト２１の周面との間を気密に封止するように形成されている。こうした第二シール部材１９も、シャフト２１の軸心周りに延びるＯリングであり、真空環境においても弾性が保持される弾性部材からなる。第二シール部材１９も、第一シール部材１８と同様に、フッ素樹脂、シリコン樹脂、ニトリル樹脂、アチレンプロピレンゴム、アクリルゴムなど、真空環境中で構成材料のガスなどが発生しないものから構成されることが好ましい。

以上のような構成の本発明の一実施形態の真空モータ（モータ）１０によれば、例えばこの真空モータ１０を真空装置における被成膜物（基板）を搬送するための搬送モータとして用い、真空環境となるチャンバ内に設置したとしても、ロータ１２の磁気部材２２から生じたガスやステータ１３から生じたガスが、ハウジング１１の外部に放出されることがない。

即ち、電磁コイルなどから構成されるステータ１３は、ハウジング１１の内壁面と第一隔壁部材１６によって覆われる。しかも第一隔壁部材１６はハウジング１１に対して第一シール部材１８によって気密に取り付けられている。これによって、ステータ１３は、第一隔壁部材１６とハウジング１１によって囲まれた空間内に気密に封止された状態となる。

ステータ１３を構成する電磁コイルは、例えば、銅などの細線を巻回させ、接着剤などの樹脂材料でモールドしたものからなり、真空環境ではモールドした樹脂そのものや溶剤などが揮発してガス化しやすいが、ステータ１３全体を第一シール部材１８を介して第一隔壁部材１６とハウジング１１で気密に覆うことによって、ステータ１３からガスが発生したとしても、真空モータ１０の外部にこうしたガスが漏れ出ることを防止する。

また、ロータ１２の磁気部材２２は、シャフト２１の周面と第二隔壁部材１７によって覆われる。しかも第二隔壁部材１７はシャフト２１に対して第二シール部材１９によって気密に取り付けられている。これによって、磁気材料２２は、シャフト２１と第二隔壁部材１７によって囲まれた空間内に気密に封止された状態となる。

磁気部材２２は、例えば、永久磁石から構成されており、こうした永久磁石のうち、特に焼結体は内部に微細な空洞があり、真空環境でガスが生じやすいが、磁気材料２２全体を第二シール部材１９を介して第二隔壁部材１７とシャフト２１の周面の間で気密に覆うことによって、磁気部材２２からガスが発生したとしても、真空モータ１０の外部にこうしたガスが漏れ出ることを防止する。

従って、本実施形態の真空モータ１０を真空装置のチャンバ内など真空環境になるところに設置しても、真空モータ１０のロータ１２やステータ１３で生じたガスがチャンバ内に放出されることがなく、成膜不良や被成膜物（基板）の不純物汚染といった不具合を防止することが可能になる。

また、第一隔壁部材１６や第二隔壁部材１７は、第一シール部材１８や第二シール部材１９が配される部分のみ、厚みの厚いシール支持部１６ｂ，１７ｂを形成し、それ以外のステータ１３や磁気部材２２を覆う大部分はシール支持部１６ｂ，１７ｂよりも厚みの薄い板状部１６ａ，１７ａとしている。これによって、ハウジング１１の内部に第一隔壁部材１６や第二隔壁部材１７を設けても、真空モータ１０のサイズが大幅に大きくなることを防止し、不純物ガスを放出せず、かつコンパクトな真空モータ１０を実現できる。

上述した実施形態では、ロータ１２の磁気部材２２を永久磁石、ステータ１３を電磁コイルから構成しているが、逆にロータの磁気部材を電磁コイル、ステータを永久磁石で構成してもよい。

また、上述した実施形態では、ロータ１２とステータ１３との間に、第一隔壁部材１６と第二隔壁部材１７の２つの隔壁部材１５を形成している。しかし、例えば一方の永久磁石に真空環境においてもガスの発生が少ないものを用いることによって、ロータの磁気材料、あるいはステータのいずれか一方だけを気密に封止する１つの隔壁部材およびシール部材から構成してもよい。

また、上述した実施形態では、第一隔壁部材１６の板状部１６ａとシール支持部１６ｂは一体に形成されている。しかしながら、こうした板状部１６ａとシール支持部１６ｂとを個別に形成し、これら板状部１６ａとシール支持部１６ｂとの間に第一シール部材１８とは別のシール部材によって気密に封止する構成であってもよい。例えば、板状部１６ａを軽量のＡｌによって形成し、シール支持部１６ｂを強度の高いＳＵＳによって構成するなどが考えられる。

一方、第二隔壁部材１７の一端側のシール支持部１７ｂは板状部１７ａと一体に形成され、他端側のシール支持部１７ｂは板状部１７ａとは別体に形成されている。しかしながら、こうした板状部１７ａの一端側と他端側の両方のシール支持部１７ｂを、板状部１７ａとは別体に形成しても良い。例えば、板状部１７ａを軽量のＡｌによって形成し、シール支持部１７ｂを強度の高いＳＵＳによって構成するなどが考えられる。あるいは、板状部１７ａの一端側と他端側の両方のシール支持部１７ｂを全て一体に形成する構成であってもよい。

（第二実施形態）
図２は、本発明の第二実施形態におけるモータの一構成例を示す断面図である。
真空モータ（モータ）３０は、ハウジング（外装体）３１と、このハウジング３１に収容されるロータ３２、およびステータ３３とを備え、ロータ３２は、シャフト４１と、このシャフト４１の周囲に形成された磁気部材４２とを有している。シャフト４１の周面に形成された磁気部材４２は、例えば永久磁石から構成されている。

ステータ３３はハウジング３１に固着され、ロータ３２に対して所定の間隔を開けてロータ３２の周りを取り巻くように形成されている。ステータ３３は、例えば電磁コイルから構成されている。

ロータ３２の磁気部材４２と、ステータ３３との間には、隔壁部材３５が配されている。隔壁部材３５は、板状部３５ａと、この板状部３５ａの端部に一体に形成されたシール支持部３５ｂとからなる。板状部３５ａは、シャフト４１の軸方向に沿って広がり、ステータ３３のロータ３２側露出面を覆うように配されている。シール支持部３５ｂは、板状部３５ａよりも厚みが厚くなるように形成されている。

こうした隔壁部材３５はハウジング３１に取り付けられるとともに、シール支持部３５ｂに配されたシール部材３８によって、ハウジング３１の内壁と隔壁部材３５によって囲まれたステータ３３が気密に封止される。隔壁部材３５は、例えば、ＡｌやＳＵＳなど発塵の少ない金属から構成される。また、隔壁部材３５は、例えば全体がＳＵＳから構成され、板状部３５ａとシール支持部３５ｂとは一体に形成されている。

シール部材３８は、シール支持部３５ｂとハウジング３１の内壁との間を気密に封止するように形成されている。シール部材３８は、例えば、シャフト４１の軸心周りに延びるＯリングであり、真空環境においても弾性が保持される弾性部材からなる。

以上のような構成の本発明の第二実施形態の真空モータ（モータ）３０によれば、例えばこの真空モータ３０を真空装置における被成膜物（基板）を搬送するための搬送モータとして用い、取り付けフランジ５１で真空環境となるチャンバの壁面５２に設置したとしても、ステータ３３から生じたガスが、ハウジング３１の外部に放出されることがない。

即ち、電磁コイルなどから構成されるステータ３３は、ハウジング３１の内壁面と隔壁部材３５によって覆われ、この隔壁部材３５はハウジング３１に対してシール部材３８によって気密に取り付けられている。これによって、ステータ３３は、隔壁部材３５とハウジング３１によって囲まれた空間内に気密に封止された状態となる。

これによって、例えばステータ３３が電磁コイルから構成されていて、真空環境でコイルをモールドした樹脂そのものや溶剤などが揮発してガス化しても、ステータ３３全体をシール部材３８を介して隔壁部材３５とハウジング３１で気密に覆うことによって、真空モータ３０の内部にこうしたガスが漏れ出ることを防止する。

この実施形態では、ロータ３２の磁気部材４２は、発塵やガスの発生が少ない緻密な金属からなる永久磁石から構成しているので、ロータ３２の磁気部材４２側には隔壁部材を形成しない。これによって、ステータ３３とロータ３２との間の隔壁部材は１つだけで済み、真空環境下でガスが漏れ出ることが無く、かつ低コストで小型化が可能な真空モータ３０を提供することができる。

本発明のモータは、モータの種類に限定されず、各種方式のモータに適用可能である。 表１に、本発明の構成を適用可能なモータの種類、およびそのステータ、ロータの組み合わせを例示する。

１０ 真空モータ（モータ）、１１ ハウジング、１２ ロータ、１３ ステータ、１５ 隔壁部材、１６ａ 板状部、１６ｂ シール支持部、１８ 第一シール部材、２１ シャフト、２２ 磁気部材。

Claims (5)

1. ハウジングと、該ハウジングに回転可能に支持されたシャフトおよび該シャフトの周囲に設けられた磁気部材からなるロータと、該ロータを取り巻くように配されたステータと、を有し、前記ロータと前記ステータとの間に発生させた磁界によって前記ロータを回転させるモータであって、
   前記磁気部材と前記ステータとの間に配された隔壁部材と、該隔壁部材を前記シャフトまたは前記ハウジングに対して気密に封止するシール部材と、を少なくとも備えたことを特徴とするモータ。
2. 前記隔壁部材は、第一隔壁部材および第二隔壁部材からなり、前記シール部材は第一シール部材および第二シール部材からなり、
   前記第一隔壁部材は、前記磁気部材と前記ステータとの間に配されるとともに前記第一シール部材によって前記ハウジングに対して気密に封止され、
   前記第二隔壁部材は、前記第一シール部材と前記磁気部材との間に配されるとともに前記第二シール部材によって前記シャフトに対して気密に封止され、前記ステータとともに回転することを特徴とする請求項１記載のモータ。
3. 前記シール部材は弾性体からなることを特徴とする請求項１または２記載のモータ。
4. 前記隔壁部材は、板状部および該板状部の端部に形成されたシール支持部とからなり、前記板状部は前記シャフトの軸方向に沿って広がり、前記シール部材は前記シール支持部に形成されることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載のモータ。
5. 前記磁気部材および前記ステータは、磁石または電磁コイルから構成されていることを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記載のモータ。
   

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