JP2020026762A - ステータユニットおよび真空ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】センサへの磁気ノイズの影響を抑制するためのシールドを設けたことによる部品点数の増加を抑制し、ステータユニットの大型化を抑制すること【解決手段】モータ１は、磁力によってロータ３を非接触で支持する磁気軸受４を備える。磁気軸受４は、ステータ２の出力側Ｌ１に配置される電磁石４０Ａおよびセンサ５０を備える。ステータユニット２Ａは、ステータ２と電磁石４０Ａおよびセンサ５０を備える。電磁石４０Ａとセンサ５０との間との間には磁気シールド６０が配置される。磁気シールド６０は、コイルボビン４３に巻かれたコイル４４を軸線方向Ｌから見て覆うように配置される。磁気シールド６０により、電磁石４０Ａに設けられたコイル４４から発生する磁束がセンサ５０に及ぼす影響を低減させることができる。磁気シールド６０は、電磁石４０Ａのコイルボビン４３に固定される。【選択図】図５

Description

本発明は、ステータユニットおよびステータユニットを備えた真空ポンプに関する。

特許文献１には、回転翼をモータによって回転させる真空ポンプが開示される。特許文献１の真空ポンプにおいて、モータは、ロータシャフトを磁力によって非接触で支持する磁気軸受を備える。磁気軸受は、ロータの外周側に配置される環状のコアと、コアから内周側に突出する突極にコイルを巻回した磁極を周方向に複数配置した電磁石と、軸線方向と直交する方向のロータの変位を検出するラジアルセンサを備える。ラジアルセンサは、周方向に並んだ２組のセンサコイルに流れる電流の差からロータの変位を検出する。電磁石、センサ、およびステータは軸線方向に配列されてステータコラムに保持され、ステータユニットを構成している。

特開２０１７−２０５２０号公報

センサコイルに流れる電流から変位を検出するセンサは、磁気ノイズの影響を受ける。磁気ノイズの影響を低減させるためには磁気シールドが用いられる。しかしながら、磁気シールドを設置する場合には、部品点数が増えるため、ステータユニットが大型化するという問題がある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、電磁石、センサ、およびステータを備えたステータユニットにおいて、センサへの磁気ノイズの影響を抑制するための磁気シールドを設けたことによるステータユニットの大型化を抑制することにある。

上記課題を解決するために、本発明のステータユニットは、ロータを回転させるステータと、磁力によって前記ロータを軸線方向と直交する方向に非接触で支持する電磁石と、前記軸線方向で前記電磁石および前記ステータと異なる位置に配置されるセンサと、前記軸線方向で前記センサと対向する磁気シールドと、を有し、前記磁気シールドは、前記ステータのコイル、前記電磁石のコイル、および前記センサのコイルのうちのいずれかが巻かれるコイルボビンに固定されることを特徴とする。

本発明のステータユニットは、センサと軸線方向で対向する磁気シールドを備えている。従って、センサに対して磁気シールドと同じ側で発生する磁束の影響を低減させることができる。例えば、センサ、電磁石、ステータが軸線方向に並ぶ構成において、ステータに設けられたコイルや、電磁石に設けられたコイルから発生する磁束がセンサに及ぼす影響を低減させることができる。また、磁気シールドをコイルボビンに固定するので、磁気シールドを設けたことによる部品点数の増加を抑制できる。従って、ステータユニットの大型化を抑制できる。

本発明において、前記磁気シールドは、前記軸線方向で前記電磁石と前記センサとの間、および、前記軸線方向で前記センサと前記ステータとの間の少なくとも一方の位置に配置される。電磁石とセンサとの間に磁気シールドを配置した場合には、電磁石のコイルか
ら発生する磁束の影響を抑制できる。また、センサとステータとの間に磁気シールドを配置した場合には、ステータのコイルから発生する磁束の影響を抑制できる。

本発明において、前記センサ、前記磁気シールド、前記電磁石が、前記軸線方向の一方側および他方側の何れかの方向に向かってこの順で配列される場合に、前記磁気シールドは、前記電磁石に設けられた前記コイルボビンに固定されることが好ましい。このようにすると、磁気シールドの固定のために、センサ側のコイルボビンをセンサ基板より電磁石側に延ばす必要がない。従って、ステータユニットの軸線方向のサイズの大型化を抑制できる。

本発明において、前記コイルボビンは、前記磁気シールドに前記軸線方向の一方側から接触する第１接触部と、前記磁気シールドに前記軸線方向の他方側から接触する第２接触部と、を有することが好ましい。このようにすると、第１接触部と第２接触部によって磁気シールドが挟まれるので、磁気シールドの振動を抑制できる。

本発明において、前記コイルボビンは、径方向に延びる筒状の胴部と、前記胴部の端部に設けられたフランジと、前記フランジに対して前記胴部と反対側で前記軸線方向に延在する壁部と、を備え、前記第２接触部は、前記フランジの前記軸線方向の一方側の端部であり、前記第１接触部は、前記第２接触部より前記軸線方向の一方側において前記壁部から突出する係止部であることが好ましい。このように、フランジの端部によって磁気シールドを位置決めすることにより、コイルから発生する磁束をコイルの近傍でシールドすることができるので、磁気シールドの径方向のサイズを大型化する必要がない。また、フランジの端部を利用して磁気シールドの位置決めおよび固定を行うので、コイルボビンの形状が複雑化することを抑制できる。

本発明において、前記コイルボビンは、前記壁部と前記フランジとを繋ぐ繋ぎ部を備え、前記繋ぎ部は、弾性変形することが好ましい。このようにすると、繋ぎ部を撓ませて壁部を外周側へ移動させることができるので、容易に磁気シールドを固定できる。また、繋ぎ部の弾性復帰力によって係止部を磁気シールドに弾性接触させることができる。従って、磁気シールドの振動を抑制できる。

本発明において、前記壁部の前記軸線方向の他方側の端部は、前記繋ぎ部と繋がっており、前記壁部の前記軸線方向の一方側の端部に、前記フランジよりも前記軸線方向の一方側に突出して前記センサと前記軸線方向で当接する位置決め部が設けられていることが好ましい。このようにすると、繋ぎ部を弾性変形させることによって壁部の軸線方向の一方側の端部とフランジとの隙間を大きく拡げることができる。従って、磁気シールドを容易に固定できる。また、磁気シールドを固定するための壁部を、センサとの軸線方向の位置決めを行うための位置決め部として兼用することができる。従って、センサに対する位置決め用の部材を別途設ける必要がないので、部品点数の増加を抑制できる。

本発明において、前記壁部は、前記磁気シールドに対して前記径方向に当接する当接部を備えることが好ましい。このようにすると、磁気シールドの径方向の位置決めを行うことができる。また、壁部を径方向の位置決め部として兼用できるため、径方向の位置決めのための部材を別途設ける必要がない。従って、コイルボビンの形状が複雑化することを抑制できる。

本発明において、前記壁部は、前記軸線方向に延びる貫通部を備え、前記当接部は、前記貫通部の周方向の両側の縁であることが好ましい。このように、壁部に貫通部を設けることによって、壁部を容易に撓ませることができる。従って、容易に固定することができる。また、磁気シールドは貫通部の縁に２点で接触するので、２点で径方向の位置決めを
行うことができる。

本発明において、前記係止部は前記壁部から前記フランジ側へ突出し、前記フランジ側へ向かうに従って前記軸線方向の他方側へ向かう方向に傾斜する傾斜部を備えることが好ましい。このようにすると、磁気シールドの端部を傾斜部に接触させて軸方向に押圧することにより、壁部を外周側へ撓ませて磁気シールドを係止部に係止させることができる。従って、磁気シールドを容易に固定することができる。

本発明において、前記磁気シールドは、前記コイルボビンに巻かれたコイルを前記軸線方向から見て覆うことが好ましい。このようにすると、磁束発生源が磁気シールドで覆われるので、コイルから発生する磁束がセンサに及ぼす影響を低減させることができる。

次に、本発明の真空ポンプは、ケースと、前記ケースの内部に配置される回転翼および固定翼と、前記回転翼を回転させる上記のステータユニット、および、前記ステータユニットによって回転するロータを備えたモータと、を有することを特徴とする。

本発明によれば、ステータユニットにセンサと対向する磁気シールドが設けられているので、センサに対して磁気シールドと同じ側で発生する磁束の影響を低減させることができる。例えば、センサ、電磁石、ステータが軸線方向に並ぶ構成において、ステータに設けられたコイルや、電磁石に設けられたコイルから発生する磁束がセンサに及ぼす影響を低減させることができる。また、磁気シールドをコイルボビンに固定するので、磁気シールドを設けたことによる部品点数の増加を抑制できる。従って、ステータユニットの大型化を抑制できる。

本発明を適用した真空ポンプの断面図である。 ステータおよび電磁石ユニットの側面図である。 電磁石ユニットの分解斜視図である。 電磁石と磁気シールドの分解斜視図である。 電磁石と磁気シールドの部分断面図である。 コイルボビンの斜視図である。 コイルボビンの斜視図である。 センサの分解斜視図である。 センサ基板の側から見たセンサの平面図である。 センサの部分拡大図である。 コイルボビンを取り付けたセンサコアの部分拡大図である。 磁気シールドの配置を示す説明図である。

以下、図面を参照して、本発明を適用したステータユニットを備えた真空ポンプの実施形態を説明する。本明細書において、ステータユニットおよびロータを備えたモータの軸線方向Ｌの一方側を出力側Ｌ１とし、軸線方向Ｌの他方側を反出力側Ｌ２とする。

（真空ポンプの全体構成）
図１は本発明を適用した真空ポンプ１００の断面図である。真空ポンプ１００は、ケース１０と、ケース１０内に配置された回転翼１１および固定翼１２と、回転翼１１を回転させるモータ１を備える。モータ１は、ケース１０に固定されるステータ２と、ステータ２の径方向の中心に配置されるロータ３と、ロータ３を非接触で支持する磁気軸受４を備える。ステータ２および磁気軸受４は、筒状のステータケース１３の内周面に固定され、
ステータケース１３を介してケース１０に固定される。ロータ３は軸線方向Ｌに延在し、ステータケース１３から出力側Ｌ１に突出する出力軸３１を備える。回転翼１１は、ロータフランジ５を介して出力軸３１に固定される。回転翼１１と固定翼１２は、軸線方向Ｌに沿って交互に配置される。

ケース１０は、ステータケース１３に反出力側Ｌ２から当接するベース１４と、軸線方向Ｌに延在する筒状ケース１５を備える。ベース１４は、筒状ケース１５の反出力側Ｌ２の端部に固定される。ステータケース１３は、筒状ケース１５の内周側に配置され、ボルトによってベース１４に固定される。筒状ケース１５の出力側Ｌ１の端部には吸気口１６が形成されている。筒状ケース１５とベース１４との間には、排気口形成部１７が取り付けられている。ケース１０は、排気口形成部１７を貫通する排気口１８を介して図示しない補助ポンプに連通する。真空ポンプ１００は、モータ１によって回転翼１１を回転させ、吸気口１６から吸入された気体を軸線方向Ｌに移送して排気口１８から排出する。

ステータ２は、ロータ３の軸線方向Ｌの略中央に配置される。磁気軸受４は、ステータ２の出力側Ｌ１および反出力側Ｌ２の２箇所において軸線方向Ｌと直交する方向でロータ３を支持する２組の電磁石ユニット２０Ａ、２０Ｂと、ロータ３の反出力側Ｌ２においてロータ３の軸線方向Ｌの位置を検出する軸方向センサ２１と、軸方向センサ２１の出力に基づいて励磁されロータ３を軸線方向Ｌに浮いた状態で支持する２組の電磁石２２を備える。電磁石ユニット２０Ａ、２０Ｂおよび電磁石２２は、ステータケース１３の内周面に固定される。

２組の電磁石２２は、ロータ３の反出力側Ｌ２の端部に固定される金属板３２を軸線方向Ｌに挟んで配置される。２組の電磁石２２は、それぞれ、コイル２３を備えており、コイル２３への通電によって発生する磁力により、金属板３２を出力側Ｌ１および反出力側Ｌ２へ吸引する。軸方向センサ２１の出力は図示しない制御装置へ送信される。制御装置は、ロータ３の軸線方向Ｌの変位に基づいて電磁石２２のコイル２３に通電し、ロータ３の軸線方向Ｌの位置を調節する。

図２はステータ２および電磁石ユニット２０Ａ、２０Ｂの側面図である。本形態において、ステータ２および電磁石ユニット２０Ａ、２０Ｂは、ロータ３を回転させるステータユニット２Ａを構成する。すなわち、図２はステータユニット２Ａの側面図である。図１、図２に示すように、ステータ２は、環状のステータコア２４と、ステータコア２４の突極２５に取り付けられるコイルボビン２６と、コイルボビン２６を介して突極２５に巻かれたコイル２７を備える。なお、図１では、ステータ２および磁気軸受４の構成を模式的に示しており、コイルボビンなどの一部の部品については図示を省略している。ステータ２および電磁石ユニット２０Ａ、２０Ｂは、ステータケース１３の内側に固定され、図示しないポッティング樹脂によりモールドされている。本形態のモータ１は、ステータ２のコイル数が６であり、ロータ３の外周面に設けられた図示しないマグネットの磁極数は４である。なお、コイル数およびマグネットの磁極数は上記の数に限定されるものではなく、他の数であってもよい。

（電磁石ユニット）
出力側Ｌ１の電磁石ユニット２０Ａは環状であり、ロータ３の外周側に配置される。電磁石ユニット２０Ａは、磁力によってロータ３を非接触で支持する電磁石４０Ａと、ロータ３の軸線方向Ｌと直交する方向の位置を検出するセンサ５０と、電磁石４０Ａとセンサ５０との間に配置される環状の磁気シールド６０を備える。センサ５０は、電磁石４０Ａに対してステータ２とは軸線方向Ｌで反対側に配置される。

図３は電磁石ユニット２０Ａの分解斜視図であり、図４は電磁石４０Ａと磁気シールド
６０の分解斜視図である。電磁石４０Ａは、環状のコア４１と、コア４１の内周面から突出する突極４２に取り付けられるコイルボビン４３と、コイルボビン４３を介して突極４２に巻かれたコイル４４を備える。電磁石４０Ａは、等角度間隔で配置された８本の突極４２を備えており、コイル４４の数は８である。電磁石４０Ａは、周方向で隣り合う２個のコイル４４Ａ、４４Ｂの組を４組備える。周方向で隣り合う２個のコイル４４Ａ、４４Ｂは、巻線の巻回方向が互いに逆向きであり、異なる極性の磁極が対になっている。４組のコイル４４Ａ、４４Ｂのうちの２組は、軸線方向Ｌと直交するＸ軸上でロータ３を挟んで対向して配置される。また、他の２組は、軸線方向ＬおよびＸ軸方向と直交するＹ軸上でロータ３を挟んで対向して配置される。

センサ５０は、環状のセンサコア５１と、センサコア５１の内周面から内周側に向かって突出する突極５２に取り付けられるコイルボビン５３と、コイルボビン５３を介して突極５２に巻かれたセンサコイル５４と、環状のセンサ基板５５を備える。センサ基板５５は、センサコア５１およびセンサコイル５４に対して電磁石４０Ａが位置する側に配置され、コイルボビン５３に固定される。センサ５０は、周方向で隣り合う２個のセンサコイル５４Ａ、５４Ｂの組を４組備える。４組のセンサコイル５４Ａ、５４Ｂは、９０°の角度間隔で４箇所に配置されている。各組のセンサコイル５４Ａ、５４Ｂは、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に対して４５°傾いた角度位置を中心として周方向に対称に配置される。

センサ５０は、センサコイル５４Ａ、５４Ｂに流れる電流の差分に基づいてロータ３の位置を検出する渦電流センサである。すなわち、センサ５０はロータ３の変位を検出する変位センサである。センサ５０の信号は、軸方向センサ２１の信号と同様に、図示しない制御装置へ送信される。制御装置は、ロータ３のＸ軸方向の位置およびＹ軸方向の位置に基づいて電磁石４０Ａのコイル４４に通電して、電磁石４０Ａの位置におけるロータ３の軸線方向Ｌと直交する方向の位置を調節する。すなわち、Ｘ軸上でロータ３を挟んで対向するコイル４４への通電を制御することにより、ロータ３のＸ軸方向の位置を調節する。また、Ｙ軸上でロータ３を挟んで対向するコイル４４への通電を制御することにより、ロータ３のＹ軸方向の位置を調節する。

反出力側Ｌ２の電磁石ユニット２０Ｂは、ロータ３を非接触で支持する電磁石４０Ｂと、ロータ３の径方向の位置を検出するセンサ５０と、電磁石４０Ｂとセンサ５０との間に配置される磁気シールド６０を備える。電磁石ユニット２０Ｂは、電磁石４０Ａの軸線方向Ｌのサイズが電磁石４０Ｂより長く、且つ、軸線方向Ｌで逆向きに配置されていることを除き、電磁石ユニット２０Ａと同一の構成である。ロータ３は、電磁石ユニット２０Ａ、２０Ｂにより、ステータ２の出力側Ｌ１と反出力側Ｌ２の２箇所において非接触で支持される。制御装置は、電磁石４０Ａ、４０Ｂの位置におけるロータ３の軸線方向Ｌと直交する方向の位置を制御することにより、ロータ３の傾きを調節する。

（磁気シールド）
図５は電磁石４０Ａと磁気シールド６０の部分断面図であり、図３のＡ−Ａ位置の断面図である。磁気シールド６０は、電磁石４０Ａとセンサ５０との間に配置され、軸線方向Ｌでセンサ５０および電磁石４０Ａと対向する。図３、図４に示すように、磁気シールド６０は環状であり、電磁石４０Ａのコイル４４を軸線方向Ｌから見て覆うように配置されている。磁気シールド６０は、環状の積層鋼板の出力側Ｌ１の表面および反出力側Ｌ２の表面を絶縁シートで覆った磁気シールド板である。

磁気シールド６０は、電磁石４０Ａのコイルボビン４３に固定される。電磁石４０Ａは８個のコイルボビン４３を備えており、各コイルボビン４３は、磁気シールド６０に出力側Ｌ１から接触する第１接触部と、磁気シールド６０に反出力側Ｌ２から接触する第２接触部を備える。第１接触部は、後述する係止部４８に設けられ、第２接触部は後述するフ
ランジ４３２に設けられる。磁気シールド６０は、等角度間隔で８箇所に設けられた第１接触部および第２接触部によって軸線方向Ｌの両側から挟まれて、コイルボビン４３に固定される。

図６、図７はコイルボビン４３の斜視図である。コイルボビン４３は、突極４２に取り付けられる筒状の胴部４３１と、胴部４３１の一方側の端部に設けられたフランジ４３２と、胴部４３１の他方側の端部に設けられたフランジ４３３と、フランジ４３２に対して胴部４３１とは反対側に設けられたコア覆い部４５１、４５２を備える。胴部４３１はコア４１の径方向に延びており、フランジ４３２は胴部４３１の外周側の端部（センサ５０の外周側）に設けられ、フランジ４３３は胴部４３１の内周側の端部（センサ５０の内周側）に設けられている。胴部４３１にはコイル４４が巻かれている。図４に示すように、コア覆い部４５１はフランジ４３２から外周側へ突出し、コア４１の環状部４１１を出力側Ｌ１から覆っている。また、コア覆い部４５２はコア４１の環状部４１１を反出力側Ｌ２から覆っている。

出力側Ｌ１のコア覆い部４５１は、外周側のフランジ４３２に対して胴部４３１とは反対側に配置される壁部４６と、フランジ４３２と壁部４６とを繋ぐ繋ぎ部４７を備える。胴部４３１は角筒状であり、繋ぎ部４７は胴部４３１の出力側Ｌ１の縁から外周側へ延びている。繋ぎ部４７の外周側の端部は、壁部４６の反出力側Ｌ２の端部と繋がっている。壁部４６は軸線方向Ｌに延びており、壁部４６の出力側Ｌ１の端部は、フランジ４３２の出力側Ｌ１の端部よりも出力側Ｌ１へ突出している。図５に示すように、壁部４６の出力側Ｌ１の端面には、センサ５０と軸線方向Ｌで当接する位置決め部４６１が設けられている。後述するように、センサ５０のコイルボビン５３は、反出力側Ｌ２へ突出する壁部であるボビン側位置規制部５６を備えており、壁部４６の出力側Ｌ１の端面に設けられた位置決め部４６１は、ボビン側位置規制部５６の反出力側Ｌ２の端面に設けられた位置決め部５６１と軸線方向Ｌに当接する。

コイルボビン４３は、壁部４６からフランジ４３２側へ突出するフック状の係止部４８を備える。図５に示すように、係止部４８は、フランジ４３２の出力側Ｌ１の端面４３４よりも出力側Ｌ１に位置する。磁気シールド６０はフランジ４３２の出力側Ｌ１の端面４３４に載っており、磁気シールド６０の外周側の端部は係止部４８によって出力側Ｌ１から係止されている。すなわち、係止部４８の反出力側Ｌ２の面４８１が磁気シールド６０に出力側Ｌ１から接触する第１接触部であり、フランジ４３２の出力側Ｌ１の端面４３４が磁気シールド６０に反出力側Ｌ２から接触する第２接触部である。

壁部４６は、係止部４８の反出力側Ｌ２を貫通する貫通部４９を備える。貫通部４９は、壁部４６の幅方向の略中央に設けられ、係止部４８と略同一幅で軸線方向Ｌに延びている。貫通部４９は、壁部４６と繋ぎ部４７とが繋がる角部を越えて繋ぎ部４７の途中まで延びている。図７に示すように、磁気シールド６０の外周側の端面は、貫通部４９の周方向の一方側の縁４９１と他方側の縁４９２の２箇所に当接する。すなわち、壁部４６は、磁気シールド６０の外周面に対して径方向に当接する当接部を備えており、当接部は、貫通部４９の周方向の一方側の縁４９１および他方側の縁４９２の２箇所である。

磁気シールド６０を固定するときは、壁部４６を外周側へ倒して係止部４８を外周側へ退避させる。コイルボビン４３は樹脂製であり、壁部４６を外周側へ倒すと、壁部４６とフランジ４３２とを繋ぐ繋ぎ部４７が弾性変形する。フランジ４３２の出力側Ｌ１の端面に磁気シールド６０を載せて壁部４６を内周側へ戻すと、係止部４８によって磁気シールド６０が係止される。壁部４６および繋ぎ部４７には貫通部４９が形成されているため、剛性が低減されており、外周側へ容易に撓むようになっている。係止部４８は、壁部４６および繋ぎ部４７が撓んだ姿勢から元の姿勢に戻る際に発生する弾性復帰力によって、磁
気シールド６０に弾性接触する。

係止部４８の出力側Ｌ１の面は、フランジ４３２側へ向かうに従って反出力側Ｌ２へ向かう方向に傾斜する傾斜部４８２を備える。従って、磁気シールド６０の外周縁を傾斜部４８２に載せて反出力側Ｌ２へ押圧すると、８箇所の壁部４６が外周側へ倒れて磁気シールド６０が傾斜部４８２に沿ってスライドし、係止部４８によって磁気シールド６０の外周縁が係止される。よって、磁気シールド６０を簡単に取り付けることができる。

反出力側Ｌ２の電磁石ユニット２０Ｂにおいても、電磁石４０Ｂのコイルボビン４３に磁気シールド６０が固定されている。反出力側Ｌ２の電磁石ユニット２０Ｂにおける磁気シールド６０の固定構造は、出力側Ｌ１の電磁石ユニット２０Ａと同じであるため、説明は省略する。

（センサ基板の固定構造および巻線の接続構造）
図８はセンサ５０の分解斜視図であり、図９はセンサ基板５５の側から見たセンサ５０の底面図である。図８に示すように、センサコイル５４が巻かれているコイルボビン５３の外周側の端部には、センサ基板５５が位置する側へ突出するボビン側位置規制部５６が設けられている。ボビン側位置規制部５６は周方向の幅が一定の壁部であり、反出力側Ｌ２へ向かって突出する。上記のように、ボビン側位置規制部５６の反出力側Ｌ２の端面は、電磁石４０Ａのコイルボビン４３に設けられた位置決め部４６１と軸線方向Ｌに当接する位置決め部５６１である（図５参照）。センサ５０は、コイルボビン４３の位置決め部４６１と、コイルボビン５３の位置決め部５６１とが軸線方向Ｌに当接することによって軸線方向Ｌで位置決めされる。

図８に示すように、センサ基板５５は、配線パターンおよびランドが形成された環状部５５１と、環状部５５１の外周縁から径方向外側へ突出した突出部５５２を備える。周方向で隣り合う突出部５５２の間は、センサ基板５５の外周側の端部５５４を径方向内側へ向かって切り欠いた凹部である。この凹部は、コイルボビン５３に設けられたボビン側位置規制部５６の先端部と嵌合する基板側位置規制部５７である。ボビン側位置規制部５６は、基板側位置規制部５７を介してセンサ基板５５の周方向の移動を規制する。

ボビン側位置規制部５６は、各コイルボビン５３にそれぞれ１箇所ずつ設けられている。本形態では、周方向で隣り合う２個のセンサコイル５４Ａ、５４Ｂの組が９０°の角度間隔で４組設けられている。従って、周方向で隣り合う２箇所のボビン側位置規制部５６の組が９０°の角度間隔で４箇所に設けられている。センサ基板５５には、ボビン側位置規制部５６の配置に対応するように、周方向で隣り合う２箇所の基板側位置規制部５７が９０°の角度間隔で４組形成されている。

センサ基板５５には、各センサコイル５４から引き出された巻線５４１（図９〜図１１参照）が半田付けされる。各センサコイル５４からは、巻き始め側の巻線５４１と、巻き終り側の巻線５４１の２本が引き出される。巻線５４１は、各ボビン側位置規制部５６の周方向の両側からそれぞれ１本ずつ外周側へ引き出される。巻線５４１は、センサ基板５５の外周側の端部５５４を経由して、センサ基板５５の反出力側Ｌ２の基板面５５３へ引き回され、図示しないランドに半田付けされる。センサ基板５５の外周側の端部５５４には、巻線５４１の周方向の移動を規制する巻線保持部５８が設けられている。巻線５４１は、巻線保持部５８を経由して基板面５５３のランドへ延びている。

巻線保持部５８はセンサ基板５５の外周側の端面５５５に設けられた溝であり、基板側位置規制部５７の周方向の両側にそれぞれ１箇所ずつ設けられている。巻線保持部５８は、突出部５５２の径方向の先端面を内周側へ円弧状に窪ませた溝であり、センサ基板５５
の出力側Ｌ１の基板面から反出力側Ｌ２の基板面まで軸線方向Ｌに延びている。図９に示すように、巻線５４１は、巻線保持部５８に掛けられてセンサ基板５５の出力側Ｌ１から反出力側Ｌ２へ引き回され、反出力側Ｌ２の基板面に沿ってセンサ基板５５の内周側へ引き回される。

図１０はコイルボビン５３およびセンサコア５１の部分拡大図である。また、図１１はセンサ５０の部分拡大図であり、コイルボビン５３にセンサ基板５５を固定した状態を示す。図１０、図１１は、反出力側Ｌ２から見た斜視図である。図１０に示すように、コイルボビン５３は、センサコア５１の突極５２に取り付けられる筒状の胴部５３１と、胴部５３１の一方側の端部に設けられたフランジ５３２と、胴部５３１の他方側の端部に設けられたフランジ５３３と、繋ぎ部５３４を介してフランジ５３２と繋がるボビン側位置規制部５６を備える。胴部５３１は径方向に延びており、フランジ５３２は胴部５３１の外周側の端部に設けられている。繋ぎ部５３４は、センサコア５１の環状部５１１を反出力側Ｌ２から覆っている。フランジ５３２の反出力側Ｌ２の端部は、ボビン側位置規制部５６の反出力側Ｌ２の端部より出力側Ｌ１に位置する。

コイルボビン５３のフランジ５３２は、胴部５３１とは反対側（すなわち、外周側）へ引き出される巻線５４１が配置される巻線引き出し部５３５を備える。巻線引き出し部５３５は、フランジ５３２の反出力側Ｌ２の縁を切り欠いた切り欠き部である。巻線引き出し部５３５は、フランジ５３２の周方向の両端寄りの２箇所に形成されている。フランジ５３２は、外周側から見てボビン側位置規制部５６の周方向の両側まで延びており、ボビン側位置規制部５６の周方向の両側に１箇所ずつ巻線引き出し部５３５が設けられている。従って、巻き始め側と巻き終り側の２本の巻線５４１は、巻線引き出し部５３５からボビン側位置規制部５６の周方向の両側へ引き出される。

図１１に示すように、センサ基板５５には、センサ基板５５の外周側の端部５５４を切り欠いた凹部である基板側位置規制部５７が設けられ、基板側位置規制部５７の周方向の両側に１箇所ずつ巻線保持部５８が設けられている。従って、基板側位置規制部５７にボビン側位置規制部５６を嵌合させると、ボビン側位置規制部５６の周方向の両側には、巻線引き出し部５３５および巻線保持部５８がそれぞれ１箇所ずつ設けられる。本形態では、ボビン側位置規制部５６の周方向の両側において、巻線引き出し部５３５と巻線保持部５８の周方向の位置は略同一である。従って、巻線引き出し部５３５から引き出した巻線５４１が巻線保持部５８を経由して基板面５５３へ引き回される際の巻き線５４１の経路長を短くすることができる。

図１０に示すように、ボビン５３の外周側の端部において、フランジ５３２、繋ぎ部５３４、およびボビン側位置規制部５６は、センサ基板５５の側へ開口する凹溝５９を形成している。センサ基板５５は、フランジ５３２の反出力側Ｌ２の端面に当接することによってコイルボビン５３に対して軸線方向Ｌに位置決めされ、凹溝５９に配置される接着剤によってコイルボビン５３に固定される。繋ぎ部５３４は、フランジ５３２の周方向の幅と略同一幅に形成され、ボビン側位置規制部５６の周方向の両側まで拡がっている。従って、ボビン側位置規制部５６とフランジ５３２との間に配置された接着剤がコイルボビン５３とコア５１との隙間へ流出することが抑制される。

（本形態の主な作用効果）
以上説明したように、本形態の真空ポンプ１００は、回転翼１１を回転させるためのモータ１を備える。モータ１は、ロータ３およびステータ２と、磁力によってロータ３を非接触で支持する磁気軸受４を備える。磁気軸受４は、ステータ２の出力側Ｌ１に配置される電磁石４０Ａおよびセンサ５０と、ステータ２の反出力側Ｌ２に配置される電磁石４０Ｂおよびセンサ５０を備えており、ステータ２の出力側Ｌ１と反出力側Ｌ２の２箇所にお
いてロータ３を非接触で支持する。センサ５０は、ロータ３の位置を非接触で検出する渦電流センサであり、ロータ３の外周側に配置されるセンサコイル５４を備える。

本形態のモータ１において、ステータ２と、ステータの出力側Ｌ１に配置される電磁石ユニット２０Ａ（電磁石４０Ａおよびセンサ５０）、ならびに、ステータ２の反出力側Ｌ２に配置される電磁石ユニット２０Ｂ（電磁石４０Ｂおよびセンサ５０）は、ロータ３を非接触で支持すると共にロータ３を回転させるステータユニット２Ａを構成する。なお、電磁石ユニット２０Ａ、２０Ｂのいずれか一方とステータ２によって構成されるユニットをステータユニット２Ａとすることもできる。本形態のステータユニット２Ａは、軸線方向Ｌでセンサ５０と対向する磁気シールド６０を備える。従って、センサ５０に対して磁気シールド６０と同じ側で発生する磁束の影響を低減させることができる。これにより、センサ５０に対する磁気ノイズの影響を低減させることができるので、センサ５０の誤作動を抑制できる。また、磁気ノイズによる検出精度の低下を抑制できるため、ロータ３の位置精度の低下を抑制できる。

本形態では、ステータ２の出力側Ｌ１において、センサ５０、電磁石４０Ａ、ステータ２がこの順で軸線方向Ｌ上で出力側Ｌ１から反出力側Ｌ２に向かって（すなわち、軸線方向Ｌの一方側に向かって）並んでおり、電磁石４０Ａとセンサ５０との間との間に磁気シールド６０が配置されている。従って、電磁石４０Ａに設けられたコイル４４から発生する磁束がセンサ５０に及ぼす影響を低減させることができる。また、ステータ２の反出力側Ｌ２においても、同様に、センサ５０、電磁石４０Ｂ、ステータ２がこの順で軸線方向Ｌ上で反出力側Ｌ２から出力側Ｌ１に向かって（すなわち、軸線方向Ｌの他方側に向かって）に並んでおり、電磁石４０Ｂとセンサ５０との間との間に磁気シールド６０が配置されている。従って、同様の作用効果を得ることができる。

本形態では、電磁石４０Ａのコイルボビン４３に磁気シールド６０が固定される。従って、磁気シールド６０を設けたことによる部品点数の増加を抑制できるので、ステータユニット２Ａの大型化を抑制でき、モータ１の大型化を抑制できる。また、センサ５０側のコイルボビン５３でなく、電磁石４０Ａ側のコイルボビン４３に磁気シールド６０を固定するので、センサ５０側のコイルボビン５３をセンサ基板５５よりも電磁石４０Ａ側へ延ばす必要がない。従って、センサ５０側のコイルボビン５３に磁気シールド６０を固定する場合と比較して、ステータユニット２Ａの軸線方向Ｌのサイズが大型化することを抑制できる。

本形態の磁気シールド６０は、コイルボビン４３に巻かれたコイル４４を軸線方向Ｌから見て覆うように構成されている。このようにすると、磁束発生源であるコイル４４を磁気シールド６０で覆うことができるため、コイル４４から発生する磁束がセンサ５０に及ぼす影響を低減させることができる。

本形態では、電磁石４０Ａのコイルボビン４３は、磁気シールド６０に軸線方向Ｌの一方側から接触する第１接触部と、磁気シールド６０に軸線方向Ｌの他方側から接触する第２接触部を備えており、軸線方向Ｌの両側から磁気シールド６０を挟んで固定する。従って、磁気シールド６０の振動を抑制できる。

本形態では、電磁石４０Ａのコイルボビン４３は、径方向に延びる筒状の胴部４３１と、胴部４３１の外周側の端部に設けられたフランジ４３２と、フランジ４３２に対して胴部４３１と反対側で軸線方向Ｌに延在する壁部４６と、を備え、第２接触部は、フランジ４３２の出力側Ｌ１の端面４３４であり、第１接触部は、フランジ４３２の端面４３４より出力側Ｌ１において壁部４６から突出する係止部４８の反出力側Ｌ２の面４８１である。このように、フランジ４３２の端部に磁気シールド６０を固定する場合には、コイル４
４から発生する磁束をコイル４４の近傍でシールドできるので、磁気シールドの径方向のサイズを大型化する必要がない。従って、コイル４４で発生する磁束によるセンサ５０への影響を低減させることができる。また、フランジ４３２を利用して磁気シールド６０を固定する場合には、別途固定用の形状を設ける必要がないので、コイルボビン４３の形状が複雑化することを抑制できる。

本形態では、電磁石４０Ａのコイルボビン４３は、壁部４６とフランジ４３２とを繋ぐ繋ぎ部４７を備え、繋ぎ部４７は弾性変形する。従って、繋ぎ部４７を撓ませて壁部４６を外周側へ移動させることができるので、容易に磁気シールド６０を固定できる。また、繋ぎ部４７の弾性復帰力によって係止部４８を磁気シールド６０に弾性接触させることができる。従って、磁気シールド６０の振動を抑制できる。

本形態では、壁部４６の反出力側Ｌ２の端部が繋ぎ部４７と繋がっている。従って、繋ぎ部４７を弾性変形させることによって壁部４６の出力側Ｌ１の端部とフランジ４３２との隙間を大きく拡げることができる。従って、磁気シールド６０を容易に固定できる。また、壁部４６の出力側Ｌ１の端面には、フランジ４３２よりも出力側Ｌ１に突出してセンサ５０のコイルボビン５３と軸線方向Ｌで当接する位置決め部４６１が設けられている。このように、壁部４６によってセンサ５０との軸線方向Ｌの位置決めを行うことにより、壁部４６とは別に位置決め部を設ける必要がない。従って、部品点数を削減でき、モータ１の大型化を抑制できる。

本形態では、係止部４８は壁部４６からフランジ４３２側へ突出しており、フランジ４３２側へ向かうに従って反出力側Ｌ２へ向かう方向に傾斜する傾斜部４８２を備えている。従って、磁気シールド６０の端部を傾斜部４８２に接触させて反出力側Ｌ２へ押圧することにより、壁部４６を外周側へ撓ませて磁気シールド６０を係止部４８に係止させることができる。従って、磁気シールド６０を容易に固定することができる。

本形態では、壁部４６が磁気シールド６０に対して径方向に当接する。従って、コイルボビン５３によって磁気シールド６０の径方向の位置決めを行うことができる。また、壁部４６は、軸線方向Ｌに延びる貫通部４９を備え、貫通部４９の周方向の両側の縁４９１、４９２が磁気シールド６０に対して径方向に当接する当接部となっている。従って、磁気シールド６０の径方向の位置決めを２点で行うことができる。

（変形例）
（１）図１２は、磁気シールド６０の配置を示す説明図である。図１２（ａ）は上記形態の磁気シールド６０の配置を模式的に示しており、センサ５０と電磁石４０Ａとの間に磁気シールド６０が配置される。図１２（ａ）の配置では、上記形態のように、電磁石４０Ａのコイルボビン４３に磁気シールド６０を固定する。あるいは、センサ５０のコイルボビン５３に磁気シールド６０を固定することもできる。センサ５０のコイルボビン５３に磁気シールド６０を固定する場合には、センサ基板５５をセンサコイル５４に対して磁気シールド６０とは反対側に配置することもできる。

モータ１は、図１２（ｂ）〜（ｃ）に示すように、電磁石４０Ａとセンサ５０の位置を入れ換えた構成を採用することもできる。この場合には、センサ５０の軸線方向Ｌの両側に磁束発生源が配置される。すなわち、センサ５０の出力側Ｌ１に電磁石４０Ａのコイル４４が配置され、センサ５０の反出力側Ｌ２にステータ２のコイル２７が配置される。従って、センサ５０と電磁石４０Ａとの間、および、センサ５０とステータ２との間の２箇所のうち、少なくとも一方の位置に磁気シールド６０を配置することが好ましい。

例えば、図１２（ｂ）に示すように、センサ５０と電磁石４０Ａとの間に磁気シールド
６０を配置することによって、電磁石４０Ａのコイル４４で発生する磁束の影響を低減させることができる。この場合には、電磁石４０Ａのコイルボビン４３、および、センサ５０のコイルボビン５３のいずれかに磁気シールド６０を固定する。また、図１２（ｃ）に示すように、センサ５０とステータ２との間に磁気シールド６０を配置することによって、ステータ２のコイル２７で発生する磁束の影響を低減させることができる。この場合には、ステータ２のコイルボビン２６、および、センサ５０のコイルボビン５３のいずれかに磁気シールド６０を固定する。あるいは、図１２（ｄ）に示すように、センサ５０と電磁石４０Ａとの間、および、センサ５０とステータ２との間の２箇所にそれぞれ磁気シールド６０を配置してもよい。いずれの構成においても、磁気シールド６０によってセンサ５０に対する磁束の影響を低減させることができる。また、磁気シールド６０をコイルボビンに固定することによって、部品点数の増大、およびステータユニット２Ａの大型化を抑制できる。

（２）上記形態では、ボビン側位置規制部５６がコイルボビン５３に形成された壁部であり、基板側位置規制部５７がセンサ基板５５に形成された凹部であったが、ボビン側位置規制部５６と基板側位置規制部５７は、上記と異なる形態であってもよい。例えば、基板側位置規制部５７は、凹部でなく穴であってもよい。また、ボビン側位置規制部５６が壁部の先端面に形成された凹部であり、基板側位置規制部５７はセンサ基板５５の外周縁から突出する突出部であってもよい。また、ボビン側位置規制部５６をフランジ４３２の出力側Ｌ１の端面に形成することができる。

（３）上記形態では、巻線保持部５８はセンサ基板５５の端面に形成された円弧状の溝であったが、巻線保持部５８は円弧状以外の形状の切り欠きでもよい。また、巻線保持部５８は、センサ基板５５の端部５５４に設けられた突起でもよい。例えば、センサ基板５５の端部５５４にピンを取り付けて、巻線５４１をピンに掛けて保持させてもよい。もしくは、ピンを２本設けて、２本のピンの間に巻線５４１を保持させてもよい。また、ピンの突出方向は、軸線方向Ｌであってもよいし、径方向であっても良い。

（４）上記形態では、巻線保持部５８はセンサ基板５５の外周側の端部５５４に設けられているが、センサ基板５５の内周側の端部に同様の巻線保持部を設け、巻線５４１をセンサ基板５５の内周側へ引き出し、センサ基板５５の内周側の端部に掛けてランドへ引き回すこともできる。また、上記形態は、本発明を環状のセンサ基板５５を備えたセンサ５０に適用するものであったが、本発明は、センサ基板５５が環状でない場合においても適用可能である。すなわち、本発明は、センサコイルの巻線がセンサ基板の端部に掛けられてランドへ引き回される形態に適用可能である。

１…モータ、２…ステータ、２Ａ…ステータユニット、３…ロータ、４…磁気軸受、５…ロータフランジ、１０…ケース、１１…回転翼、１２…固定翼、１３…ステータケース、１４…ベース、１５…筒状ケース、１６…吸気口、１７…排気口形成部、１８…排気口、２０Ａ、２０Ｂ…電磁石ユニット、２１…軸方向センサ、２２…電磁石、２３…コイル、２４…ステータコア、２５…突極、２６…コイルボビン、２７…コイル、３１…出力軸、３２…金属板、４０Ａ、４０Ｂ…電磁石、４１…コア、４２…突極、４３…コイルボビン、４４、４４Ａ、４４Ｂ…コイル、４６…壁部、４７…繋ぎ部、４８…係止部、４９…貫通部、５０…センサ、５１…センサコア、５２…突極、５３…コイルボビン、５４、５４Ａ、５４Ｂ…センサコイル、５５…センサ基板、５６…ボビン側位置規制部、５７…基板側位置規制部、５８…巻線保持部、５９…凹溝、６０…磁気シールド、１００…真空ポンプ、４１１…環状部、４３１…胴部、４３２、４３３…フランジ、４３４…フランジ出力側の端面、４５１、４５２…コア覆い部、４６１…位置決め部、４８１…係止部の反出力側の面、４８２…傾斜部、４９１…貫通部の周方向の一方側の縁、４９２…貫通部の周方
向の他方側の縁、５１１…環状部、５３１…胴部、５３２、５３３…フランジ、５３４…繋ぎ部、５３５…巻線引き出し部、５４１…巻線、５５１…環状部、５５２…突出部、５５３…基板面、５５４…センサ基板の外周側の端部、５５５…センサ基板の外周側の端面、５６１…位置決め部、Ｌ…軸線方向、Ｌ１…出力側、Ｌ２…反出力側

Claims (12)

1. ロータを回転させるステータと、
   磁力によって前記ロータを軸線方向と直交する方向に非接触で支持する電磁石と、
   前記軸線方向で前記電磁石および前記ステータと異なる位置に配置されるセンサと、
   前記軸線方向で前記センサと対向する磁気シールドと、を有し、
   前記磁気シールドは、前記ステータのコイル、前記電磁石のコイル、および前記センサのコイルのうちのいずれかが巻かれるコイルボビンに固定されることを特徴とするステータユニット。
2. 前記磁気シールドは、前記軸線方向で前記電磁石と前記センサとの間、および、前記軸線方向で前記センサと前記ステータとの間の少なくとも一方の位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載のステータユニット。
3. 前記センサ、前記磁気シールド、前記電磁石が、前記軸線方向の一方側および他方側の何れかの方向に向かってこの順で配列され、
   前記磁気シールドは、前記電磁石に設けられた前記コイルボビンに固定されることを特徴とする請求項１または２に記載のステータユニット。
4. 前記コイルボビンは、
   前記磁気シールドに前記軸線方向の一方側から接触する第１接触部と、
   前記磁気シールドに前記軸線方向の他方側から接触する第２接触部と、を有することを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のステータユニット。
5. 前記コイルボビンは、
   径方向に延びる筒状の胴部と、
   前記胴部の端部に設けられたフランジと、
   前記フランジに対して前記胴部と反対側で前記軸線方向に延在する壁部と、を備え、
   前記第２接触部は、前記フランジの前記軸線方向の一方側の端部であり、
   前記第１接触部は、前記第２接触部より前記軸線方向の一方側において前記壁部から突出する係止部であることを特徴とする請求項４に記載のステータユニット。
6. 前記コイルボビンは、前記壁部と前記フランジとを繋ぐ繋ぎ部を備え、
   前記繋ぎ部は、弾性変形することを特徴とする請求項５に記載のステータユニット。
7. 前記壁部の前記軸線方向の他方側の端部は、前記繋ぎ部と繋がっており、
   前記壁部の前記軸線方向の一方側の端部に、前記フランジよりも前記軸線方向の一方側に突出して前記センサと前記軸線方向で当接する位置決め部が設けられていることを特徴とする請求項６に記載のステータユニット。
8. 前記壁部は、前記磁気シールドに対して前記径方向に当接する当接部を備えることを特徴とする請求項５から７の何れか一項に記載のステータユニット。
9. 前記壁部は、前記軸線方向に延びる貫通部を備え、
   前記当接部は、前記貫通部の周方向の両側の縁であることを特徴とする請求項８に記載のステータユニット。
10. 前記係止部は前記壁部から前記フランジ側へ突出し、前記フランジ側へ向かうに従って前記軸線方向の他方側へ向かう方向に傾斜する傾斜部を備えることを特徴とする請求項５から９の何れか一項に記載のステータユニット。
11. 前記磁気シールドは、前記コイルボビンに巻かれたコイルを前記軸線方向から見て覆うことを特徴とする請求項１から１０の何れか一項に記載のステータユニット。
12. ケースと、
    前記ケースの内部に配置される回転翼および固定翼と、
    前記回転翼を回転させる請求項１から１１の何れか一項に記載のステータユニット、および、前記ステータユニットによって回転するロータを備えたモータと、を有することを特徴とする真空ポンプ。