JP2015008591A - Canned motor and vacuum pump device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、キャンドモータ、及び真空ポンプ装置に関するものである。 The present invention relates to a canned motor and a vacuum pump device.
従来、下記特許文献に記載されるようなモータを備えた真空ポンプ装置が知られている。真空ポンプ装置は、半導体製造工程における真空チャンバ内のプロセスガスの排気などに広く使用されている。 Conventionally, a vacuum pump device having a motor as described in the following patent document is known. The vacuum pump device is widely used for exhausting process gas in a vacuum chamber in a semiconductor manufacturing process.
真空ポンプ装置用のモータは、キャンドモータ化が進んでいる。キャンドモータとは、モータステータとモータロータの間にキャン(隔壁)を設けることによって、大気側に連通するモータステータとポンプ排気部に連通するモータロータとを隔離させるものである。キャンドモータ化によって、ポンプ軸のシール機構を削除することができるので、気密性能の向上、メンテナンスフリー化、及び構造簡略化などが図られる。 The motor for the vacuum pump device has been made into a canned motor. In the canned motor, a can (partition) is provided between the motor stator and the motor rotor to isolate the motor stator communicating with the atmosphere side and the motor rotor communicating with the pump exhaust part. By using a canned motor, the seal mechanism of the pump shaft can be eliminated, so that the airtight performance can be improved, maintenance-free, and the structure can be simplified.
キャンドモータにおけるキャンは、モータステータとモータロータとの間の離隔距離を小さくするために、可能な限り薄肉とすることが望ましい。一方で、キャンは、真空ポンプ装置における圧力容器の一部を担うため、少なくとも大気による外圧に対して十分強度を確保する必要がある。また、キャンは、真空ポンプ装置で排気するガスに対して腐食などにより損傷を受けない、真空環境を汚染しない、モータの発熱に対する耐熱性を有する、などの特性が求められる。 The can in the canned motor is desirably as thin as possible in order to reduce the separation distance between the motor stator and the motor rotor. On the other hand, since the can bears a part of the pressure vessel in the vacuum pump device, it is necessary to ensure sufficient strength at least against the external pressure due to the atmosphere. In addition, the can is required to have characteristics such that the gas exhausted by the vacuum pump device is not damaged by corrosion or the like, does not contaminate the vacuum environment, and has heat resistance against heat generation of the motor.
このため、従来のキャンは一般に、ステンレス鋼やハステロイなどの耐食性を有する非磁性金属材料で形成されていた。 For this reason, conventional cans are generally formed of a nonmagnetic metal material having corrosion resistance, such as stainless steel or Hastelloy.
しかしながら、非磁性金属製のキャンを使用した場合、モータステータからの磁束の作用によってキャンの表面に渦電流が発生し、このときの損失によってモータ効率が低下するおそれがある。 However, when a non-magnetic metal can is used, an eddy current is generated on the surface of the can due to the action of magnetic flux from the motor stator, and the motor efficiency may decrease due to loss at this time.
そこで、モータ効率の低下を防ぐために、樹脂製のキャンを使用する技術が知られている。樹脂製のキャンは、通常、射出成形によって製造されるが、真空ポンプ装置の圧力変動に耐えられるだけの機械的強度を確保するために、非磁性金属製のキャンと比べて厚みが大きくなる傾向になる。キャンの厚みが大きくなると、モータステータとモータロータとの離隔距離が大きくなり、モータ特性が低下するおそれがある。 Therefore, a technique using a resin can is known in order to prevent a reduction in motor efficiency. Resin cans are usually manufactured by injection molding, but they tend to be thicker than nonmagnetic metal cans to ensure sufficient mechanical strength to withstand pressure fluctuations in the vacuum pump device. become. When the thickness of the can increases, the separation distance between the motor stator and the motor rotor increases, and the motor characteristics may deteriorate.
そこで本願発明は、非導電性であり、薄肉であり、かつ機械的強度に優れたキャンを提供することを課題とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a can that is non-conductive, thin, and excellent in mechanical strength.
本願発明のキャンドモータの一形態は、上記課題に鑑みなされたもので、ポンプの回転
駆動源として使用されるキャンドモータであって、前記ポンプのロータを回転駆動するための回転軸に設けられたモータロータと、前記モータロータの外側に配置されたモータステータと、前記モータロータと前記モータステータとの間に配置され、前記モータロータと前記モータステータとを隔離するキャンと、を備え、前記キャンは、樹脂と炭素繊維とを含んで形成されている、ことを特徴とする。
One aspect of the canned motor of the present invention is a canned motor used as a rotational drive source of a pump, which is provided on a rotating shaft for rotationally driving the rotor of the pump. A motor rotor, a motor stator disposed outside the motor rotor, a can disposed between the motor rotor and the motor stator, and separating the motor rotor and the motor stator, wherein the can includes a resin, It is formed including carbon fiber.
また、前記キャンは、前記モータロータと前記モータステータとの間に配置され、樹脂で形成された筒状の胴部と、前記胴部の外周に巻きつけられた炭素繊維と、を含むことができる。 In addition, the can may include a cylindrical body portion that is disposed between the motor rotor and the motor stator and is formed of resin, and a carbon fiber that is wound around an outer periphery of the body portion. .
また、前記キャンは、炭素繊維が内部に含有された樹脂によって形成することができる。 The can can be formed of a resin containing carbon fibers therein.
また、本願発明の真空ポンプ装置の一形態は、上記のいずれかのキャンドモータを備えたことを特徴とする。 Moreover, one form of the vacuum pump apparatus of this invention was provided with one of said canned motors.
かかる本願発明によれば、非導電性であり、薄肉であり、かつ機械的強度に優れたキャンを提供することができる。 According to the present invention, a can that is non-conductive, thin, and excellent in mechanical strength can be provided.
以下、本願発明の一実施形態に係るキャンドモータ、及び真空ポンプ装置を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, a canned motor and a vacuum pump device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施形態の真空ポンプ装置の概略構成を示す断面図である。図2は、本実施形態の真空ポンプ装置の概略構成を示す他の断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the vacuum pump device of the present embodiment. FIG. 2 is another cross-sectional view showing a schematic configuration of the vacuum pump device of the present embodiment.
図1は、真空ポンプ装置100が有する一対のポンプロータ300,400のうちの一方のポンプロータ300の回転中心軸線AR1を含む断面を示しており、図2は、真空ポンプ装置100が有する一対のポンプロータ300,400の双方の回転中心軸線AR1,2を含む断面を示している。
FIG. 1 shows a cross section including the rotation center axis AR1 of one
図1,2に示すように、真空ポンプ装置100は、キャンドモータ200と、キャンドモータ200によって回転駆動される一対のポンプロータ300,400とを備えている(図1では、一方のポンプロータ300のみが図示されている)。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
ポンプロータ300は、ポンプ主軸(回転軸)310と、ポンプ主軸310にそれぞれ間隔を空けて取り付けられた第1段ポンプロータ312、第2段ポンプロータ314、及び第3段ポンプロータ316と、を備えている。また、ポンプロータ400は、ポンプ主軸410と、ポンプ主軸410にそれぞれ間隔を空けて取り付けられた第1段ポンプロータ412、第2段ポンプロータ414、及び第3段ポンプロータ416と、を備えている。
The
第1段ポンプロータ312,412、第2段ポンプロータ314,414、及び第3段ポンプロータ316,416は、上ケーシング320と下ケーシング330とによって形成される空間内に収容されている。上ケーシング320の上部には上閉止板322が取り付けられ、下ケーシング330の下部には下閉止板332が取り付けられる。
The first
上閉止板322には、ポンプロータ300,400へ処理ガスを吸気するための吸気口324が形成される。下閉止板332には、ポンプロータ300,400から処理ガスを排気するための排気口334が形成される。
The
上ケーシング320及び下ケーシング330の反キャンドモータ200側には、反キャンドモータ200側へ突き出したポンプ主軸310,410を収容する吸気側中間部材345が設けられる。吸気側中間部材345から反キャンドモータ200側へ突き出したポンプ主軸310,410の端部は、軸受340,440によって軸支されている。また、吸気側中間部材345の反キャンドモータ200側にはサイドキャップ350,450が設けられている。ポンプ主軸310,410の端部と軸受340,440は、サイドキャップ350,450に収容されている。
An intake side
上ケーシング320及び下ケーシング330のキャンドモータ200側には、排気側中間部材360が設けられており、排気側中間部材360のキャンドモータ200側には、排気側カバー370が設けられている。排気側中間部材360及び排気側カバー370は、上ケーシング320及び下ケーシング330からキャンドモータ200側へ突き出したポンプ主軸310,410を収容する。ポンプ主軸310,410は、上ケーシング320と下ケーシング330とによって形成される空間からキャンドモータ200側へ突き出した部分において、軸受342,442によって軸支されている。軸受342,442は、排気側中間部材360及び排気側カバー370内に収容されている。
An exhaust-side
排気側中間部材360は、ポンプ主軸310,410と対向する面に周方向に沿って溝が形成されており、排気側中間部材360とポンプ主軸310,410との間には、この溝を含む中間室362,462が設けられている。中間室362,462と排気口334は、連通路364によって連通されている。
The exhaust side
排気側カバー370の内部には、一対のタイミングギア380,480が収容されている。タイミングギア380,480は、ポンプ主軸310,410と連結され、相互に噛み合うようになっている。
A pair of
キャンドモータ200を駆動すると、タイミングギア380及びポンプロータ300が回転駆動される。タイミングギア380,480が相互に噛み合うことによって、ポンプロータ400も回転駆動される。一対のポンプロータ300,400は、上ケーシング320及び下ケーシング330の内面との間、及び第1段ポンプロータ312,412、第2段ポンプロータ314,414、及び第3段ポンプロータ316,416同士の間にわずかな隙間を保持して、非接触で逆方向に同期回転する。一対のポンプロータ300,400の回転につれて、吸気口324から導入された処理ガスは、第1段ポンプロータ312,412、第2段ポンプロータ314,414、及び第3段ポンプロータ316,416により圧縮移送されて、排気口334から排出される。
When the canned
次に、キャンドモータ200の構成について説明する。図3は、本実施形態のキャンドモータの概略構成を示す断面図である。図4は、本実施形態のキャンドモータに用いられるキャンの概略構成を示す図である。
Next, the configuration of the canned
キャンドモータ200は、真空ポンプ装置100(ポンプロータ300)の回転駆動源として使用される。キャンドモータ200は、ポンプロータ300を回転駆動するためのポンプ主軸310に設けられたモータロータ220と、モータロータ220の外側に配置されたモータステータ230と、を備える。また、キャンドモータ200は、モータロータ220とモータステータ230との間に配置されたキャン240と、ステータフレーム250とを備える。
The
ステータフレーム250は、フレーム本体252と側板254とを備える。フレーム本体252は、回転中心軸線AR1に沿って内部空間が形成された、円筒形状を有している。側板254は、円板形状を有しており、フレーム本体252の反ポンプロータ300側の開口を閉じる。モータロータ220、モータステータ230、及びキャン240は、ステータフレーム250の内部空間に収容されている。
The
モータステータ230は、ステータコア232にコイル234が装着された構成を有する。モータステータ230は、フレーム本体252の内部にステータコア232が嵌め込まれることによって、回転中心軸線AR1と同心にステータフレーム250に固定される。
The
モータロータ220は、モータステータ230の内部に、回転中心軸線AR1と同心に配置され、ポンプ主軸310に直結されている。
The
キャン240は、モータロータ220とモータステータ230との間に配置され、モータステータ230(ステータコア232)と当接した状態で、モータロータ220とモータステータ230とを隔離するための部材である。キャン240は、胴部242と、閉塞部244と、フランジ部246とを備えている。
The can 240 is disposed between the
胴部242は、筒形状を有し、回転中心軸線AR1と同心に配置されている。胴部242は、回転中心軸線AR1方向におけるモータステータ230の設置範囲の全体に延びて形成されている。閉塞部244は、円板状に形成されており、胴部242の反ポンプロータ300側の端部の開口を閉じる。フランジ部246は、胴部242のポンプロータ300側の端部から外方向に向けて張り出して形成されている。キャン240は、ステータフレーム250と排気側カバー370の間にフランジ部246を挟み込むことによって固定される。胴部242、閉塞部244、及びフランジ部246は、樹脂によって形成されている。
The
ここで、本実施形態のキャン240は、樹脂と炭素繊維とを含んで形成されている。具体的には、キャン240は、胴部242の外周部に接着して巻きつけられた炭素繊維248を備える。より具体的には、炭素繊維248は、円筒網目状(円筒ネット状)に形成されている。キャン240は、円筒網目状の炭素繊維248を閉塞部244側から被せて胴部242の外周面に取り付け、胴部242の外周面に接着することによって形成される。なお、円筒網目状の炭素繊維248を被せやすいように、閉塞部244の端面245はR加工されている。また、図4に示すように、閉塞部244の端面245をテーパ加工することもできる。なお、本実施形態では、胴部242の外周部に炭素繊維248を巻きつけて接着する例を示したが、これには限られない。例えば、樹脂の内部に炭素繊維を含有させた部材によってキャン240を形成することもできる。
Here, the
(比較例)
次に、比較例のキャンドモータについて説明する。図5は、比較例のキャンドモータの概略構成を示す断面図である。比較例のキャンドモータ500は、キャン540の構成のみが本実施形態のキャン240と異なり、その他の構成は同様である。そこで、キャン5
40についてのみ説明し、その他の構成についての説明は省略する。
(Comparative example)
Next, a canned motor of a comparative example will be described. FIG. 5 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a canned motor of a comparative example. The
Only 40 will be described, and description of other components will be omitted.
比較例のキャン540は、胴部542と、閉塞部544と、フランジ部546とを備えている。胴部542は、筒形状を有し、回転中心軸線AR1と同心に配置されている。胴部542は、回転中心軸線AR1方向におけるモータステータ530の設置範囲の全体に延びて形成されている。閉塞部544は、円板状に形成されており、胴部542の反ポンプロータ300側の端部の開口を閉じる。フランジ部546は、胴部542のポンプロータ300側の端部から外方向に向けて張り出して形成されている。胴部542、閉塞部544、及びフランジ部546は、樹脂によって形成されている。
The can 540 of the comparative example includes a
比較例のキャン540は、樹脂製材料の胴部542、閉塞部544、及びフランジ部546によって形成されている。ここで、キャン540は、真空ポンプ装置100における圧力容器の一部を担うため、十分な強度が求められる。このため、キャン540(特に胴部542)は、本実施形態に比べて、厚肉に形成される。
The can 540 of the comparative example is formed by a
これに対して、本実施形態によれば、非導電性であり、薄肉であり、かつ機械的強度に優れたキャンを提供することができる。すなわち、本実施形態のキャン240は、単に樹脂で形成されるのではなく、炭素繊維を含んだ樹脂で形成されているので、薄肉化しても強度を高めることができる。このため、本実施形態のキャン240は、比較例のキャン540に比べて薄肉化を図ることができる。
On the other hand, according to the present embodiment, it is possible to provide a can that is non-conductive, thin, and excellent in mechanical strength. That is, the
また、本実施形態のキャン240は、樹脂で形成された胴部242の外周部に炭素繊維248を巻きつけて接着しているので、処理ガスに接する部分は胴部242の内周面の樹脂ということになる。このため、キャン240が処理ガスによって損傷を受けたり、真空環境を汚染したりすることを抑制することができる。また、キャン240は高温環境においても強度を維持できるため、従来に比してキャンドモータ200の高温化が可能となる。その結果、真空ポンプ装置100用のモータとして更なる設計自由度の向上、小型高出力化が可能となる。
In addition, since the
また、本実施形態によれば、樹脂等の非電導性材料で薄肉のキャン240を構成することができる。このため、いかなるキャンドモータ、例えばAC誘導モータやDCブラシレスモータにおいても、渦電流損失を発生することなく、モータステータ230とモータロータ220との間の空隙を小さくすることができる。その結果、キャンドモータ200の高効率化とコストダウンの両立を図ることができる。
Moreover, according to this embodiment, the
100 真空ポンプ装置
200 キャンドモータ
220 モータロータ
230 モータステータ
240 キャン
242 胴部
244 閉塞部
245 端面
246 フランジ部
248 炭素繊維
300,400 ポンプロータ
310 ポンプ主軸
310,410 ポンプ主軸
410 ポンプ主軸
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ポンプのロータを回転駆動するための回転軸に設けられたモータロータと、
前記モータロータの外側に配置されたモータステータと、
前記モータロータと前記モータステータとの間に配置され、前記モータロータと前記モータステータとを隔離するキャンと、
を備え、
前記キャンは、樹脂と炭素繊維とを含んで形成されている、
ことを特徴とするキャンドモータ。 A canned motor used as a rotational drive source of a pump,
A motor rotor provided on a rotary shaft for rotationally driving the rotor of the pump;
A motor stator disposed outside the motor rotor;
A can that is disposed between the motor rotor and the motor stator and separates the motor rotor and the motor stator;
With
The can is formed including resin and carbon fiber.
A canned motor.
前記キャンは、前記モータロータと前記モータステータとの間に配置され、樹脂で形成された筒状の胴部と、
前記胴部の外周に巻きつけられた炭素繊維と、
を含むことを特徴とするキャンドモータ。 The canned motor of claim 1,
The can is disposed between the motor rotor and the motor stator, and a cylindrical body formed of resin,
Carbon fibers wound around the outer periphery of the trunk,
A canned motor comprising:
前記キャンは、炭素繊維が内部に含有された樹脂によって形成されている、
ことを特徴とするキャンドモータ。 The canned motor of claim 1,
The can is formed of a resin in which carbon fibers are contained.
A canned motor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2013132831A JP2015008591A (en) | 2013-06-25 | 2013-06-25 | Canned motor and vacuum pump device |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2019026340A1 (en) * | 2017-08-02 | 2019-02-07 | 株式会社アルバック | Vacuum pump |
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2013
- 2013-06-25 JP JP2013132831A patent/JP2015008591A/en active Pending
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