JP3172822U - Vacuum pump - Google Patents
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Abstract
【課題】制御ユニットとポンプ本体との密封構造のコストを低減できる真空ポンプを提供する。
【解決手段】ベース部4に設けられた開口部を、ハーメチック回路基板20を用いて気密に封止する。ハーメチック回路基板20は、金属薄板20の表裏両面に絶縁層22〜24を介して形成された内・外側接続パッド28、29を有する。内・外側接続パッド28、29は、スルーホール22a〜24aの内面およびビアホール71内の第4の絶縁層25の内面に形成された導電層27により接続されている。スルーホール23aは、一直線状に設けられたスルーホール22a、24aおよびビアホール71とは、平面視で異なる位置に配置されている。これにより、ベース部4の内部空間は気密に保持される。
【選択図】図4A vacuum pump capable of reducing the cost of a sealing structure between a control unit and a pump body is provided.
An opening provided in a base portion is hermetically sealed using a hermetic circuit board. The hermetic circuit board 20 has inner and outer connection pads 28 and 29 formed on both front and back surfaces of the thin metal plate 20 via insulating layers 22 to 24. The inner / outer connection pads 28 and 29 are connected by a conductive layer 27 formed on the inner surfaces of the through holes 22 a to 24 a and the inner surface of the fourth insulating layer 25 in the via hole 71. The through holes 23a are arranged at positions different from the through holes 22a, 24a and the via holes 71 provided in a straight line in a plan view. Thereby, the internal space of the base part 4 is kept airtight.
[Selection] Figure 4
Description
この考案は、排気部を有するポンプ本体と、排気部を制御する制御装置とを備える真空ポンプに関する。 The present invention relates to a vacuum pump including a pump body having an exhaust part and a control device for controlling the exhaust part.
ターボ分子ポンプ等の真空ポンプは、半導体装置、液晶等の製造装置に取り付けられ、内蔵するロータを高速に回転し、気体分子を吸気口から引込み、排気口から排出して製造装置内部を高真空にする。真空ポンプは、排気部を有するポンプ本体と、ポンプ本体の排気部を制御する制御装置を備える。制御装置をポンプ本体に一体化すると、モータ等の駆動装置や軸受に接続するケーブルの引き回しが簡素となり、接続作業の効率が向上する。 Vacuum pumps such as turbo molecular pumps are attached to semiconductor devices and liquid crystal manufacturing equipment, rotate the built-in rotor at high speed, draw gas molecules from the intake port, exhaust them from the exhaust port, and vacuum the inside of the manufacturing device. To. The vacuum pump includes a pump body having an exhaust part and a control device that controls the exhaust part of the pump body. When the control device is integrated with the pump body, the routing of the cable connected to the driving device such as a motor and the bearing is simplified, and the efficiency of the connection work is improved.
ポンプ本体には、水冷方式の冷却機構が設けられることが多く、コネクタプラグ機構には防滴機構が必要とされる。
一例として、ポンプ本体に、モータ配線や制御配線が接続されたハーメチックシールコネクタを取り付け、制御回路部に接続されたインシュレータソケットを制御装置のケーシングに固定されたパネル部材に取り付け、ハーメチックシールコネクタにインシュレータソケットを装着した構造が知られている(例えば、特許文献1参照)。
The pump body is often provided with a water-cooled cooling mechanism, and the connector plug mechanism requires a drip-proof mechanism.
As an example, a hermetic seal connector to which motor wiring and control wiring are connected is attached to the pump body, an insulator socket connected to the control circuit section is attached to a panel member fixed to the casing of the control device, and the insulator is attached to the hermetic seal connector. A structure in which a socket is mounted is known (for example, see Patent Document 1).
上記特許文献1に記載された考案では、高価なハーメチックシール構造を有するコネクタを用いており、かつ、構造が複雑であるために、コストが高いものとなる。
In the device described in
この考案は、吸気口から流入した気体を排気口から排出する排気部を備えるポンプ本体と、排気部に電力および制御信号を供給する制御装置と、ポンプ本体と制御装置とをポンプ本体に設けられた開口部を介して接続する接続構造部と、接続構造部を外部から密封するケースと、を具備し、接続構造部は、金属薄板の一面側に絶縁層を介して設けられ、制御装置に接続された第1のハーネスの配線がボンディングされた第1のパッドと、金属薄板の他面側に絶縁層を介して設けられポンプ本体の排気部に接続された第2のハーネスの配線がボンディングされた第2のパッドを有する基板と、基板をポンプ本体の前記開口部の周縁部に気密に取り付ける取付手段と、を備えることを特徴とする。 This device is provided with a pump body having an exhaust part for exhausting gas flowing in from an intake port from an exhaust port, a control device for supplying electric power and a control signal to the exhaust part, and a pump body and a control device. A connection structure portion connected through the opening, and a case for sealing the connection structure portion from the outside. The connection structure portion is provided on one surface side of the metal thin plate via an insulating layer, and is connected to the control device. The first pad to which the wiring of the connected first harness is bonded and the wiring of the second harness which is provided on the other surface side of the metal thin plate via an insulating layer and connected to the exhaust part of the pump body are bonded. And a mounting means for attaching the substrate to the peripheral portion of the opening of the pump body in an airtight manner.
この考案によれば、金属薄板の表裏面に絶縁層を介して第1のパッドと第2のパッドとが形成された基板により気密構造を得ることができるので、コストを低減することができる。 According to this device, since the airtight structure can be obtained by the substrate in which the first pad and the second pad are formed on the front and back surfaces of the thin metal plate via the insulating layer, the cost can be reduced.
(実施形態1)
以下、図を参照して本考案に係る真空ポンプを、ターボ分子ポンプを一実施の形態として図面と共に説明する。
図1は、ターボ分子ポンプの全体の構成を模式的に示す図である。
ターボ分子ポンプ1は、ポンプ本体2と制御ユニット3とを備えている。ポンプ本体2は、排気機能部が内蔵されたケーシング5と、このケーシング5に気密状に取り付けられ、モータ、センサー等が装着されたベース部4とから構成されている。
ターボ分子ポンプ1は、ポンプ本体2の上部側に設けられた吸気口を有するフランジ5を介して半導体装製造装置等の外部装置7に固定されている。
(Embodiment 1)
Hereinafter, a vacuum pump according to the present invention will be described with reference to the drawings and a turbo molecular pump as an embodiment together with the drawings.
FIG. 1 is a diagram schematically showing the overall configuration of a turbo molecular pump.
The turbo
The turbo
ターボ分子ポンプ1は、図示はしないが、ポンプ本体2内に、ロータ翼が多段に設けられたロータと、ロータ翼間に配置されたステータ翼からなるタービン排気部と、ロータの下部外周面とベース部4の内周面とに設けられたねじと溝とにより構成されるねじ溝式のモレキュラードラッグ排気部を備えている。
また、ケーシング5やベース部4内には、ロータと同軸に取り付けられたロータ軸を回転駆動するモータ、ロータ軸を浮上する複数の磁気軸受およびロータ軸のラジアル方向およびアキシャル方向の変位量を検出する変位センサー等が装着されている。
Although not shown, the turbo
In addition, in the
ターボ分子ポンプ1は、排気機能部の作用により、外部装置7から気体分子を吸入して、この気体分子をタービン排気部、モレキュラードラッグ排気部を介して排気ポート6から排気する。タービン排気部およびモレキュラードラッグ排気部を備えたターボ分子ポンプ1は、外部装置7を高真空とすることが可能であり、排気ポート6から排出された気体分子は、低真空装置であるバックポンプに移送される。
The turbo
図示はしないが、ベース部4は、水冷式の冷却ジャケットを備えている。ベース部4の外周には制御ユニット(制御装置)3が取り付けられており、制御ユニット3は、ベース部4に設けられた開口部を介してベース部4内に装着されたモータ、磁気軸受、変位センサー等に電気的に接続されている。
Although not shown, the
図2は、ベース部4に固定された制御ユニット3の詳細を示す断面図であり、図3は、制御ユニット3の分解斜視図である。但し、図3においては、図2に図示された制御回路基板アセンブリ30および締結部材は図示を省略されている。
ベース部4は、円筒状あるいは六角、八角等の多角形筒状を有しており、外周側面には、内部から外部に開口する円形の開口部4aが設けられている。開口部4aを塞いで、ハーメチック回路基板(基板)20がベース部4内の空間を外部から気密とするように取り付けられている。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing details of the
The
すなわち、開口部4aには、外周側に大径部4a1が形成されており、この大径部4a1内にシーリング部材51が嵌入されている。ハーメチック回路基板20には複数の貫通孔26が設けられており、この貫通孔26に挿通されたねじ等の締結部材61(図2参照)が、ベース部4に設けられた雌ねじ部41に締結されている。この状態では、ハーメチック回路基板20は、その一面がシーリング部材51に圧接され、ベース部4の内部は外部から気密に保持されている。
That is, a large-diameter portion 4a1 is formed on the outer peripheral side of the opening 4a, and a sealing
ハーメチック回路基板20のベース部4側の面には、ベース部4内に装着された排気機能部の構成素子または接続端子に接続された内側ハーネス10が接続されている。
ハーメチック回路基板20の周囲は、ベース部4に取り付けられた円筒状のケース55により覆われている。すなわち、ベース部4の開口部4aの外周には、円形の環状溝4bが設けられており、この環状溝4b内にはシーリング部材52が嵌入されている。ケース55のフランジ55aには複数の貫通孔53が設けられており、この貫通孔53に貫通されたねじ等の締結部材62(図2参照)がベース部4に設けられた雌ねじ部42に締結されている。この状態では、フランジ55aがシーリング部材52に圧接され、ケース55の内部は外部から気密に保持されている。
The
The periphery of the
ベース部4の外周側面に取り付けられたケース55の内部には、制御信号用回路基板33と、電力供給用回路基板34と、各回路基板33、34を保持する保持部材36から構成される制御回路基板アセンブリ30が収納されている。電力供給用回路基板34は、AC/DCコンバータ回路、インバータ/モータドライブ回路を有しており、モータに駆動用電力を供給する回路を備えている。また、制御信号用回路基板33に電源用電力を供給する回路を備えている。制御信号用回路基板33は、磁気軸受ドライブ回路および変位量センサーの制御・検出回路を含み、真空ポンプ全体の制御を行う回路を備えている。
In a
ハーメチック回路基板20は、そのベース側と反対側の面が外側ハーネス80に接続されており、外側ハーネス80は、コネクタ31、32を介して、それぞれ、制御信号用回路基板33、電力供給用回路基板34に接続されている。
次に、ハーメチック回路基板20の構造およびハーメチック回路基板20と内・外側ハーネス10、80の接続について、より詳細に説明する。
The surface of the
Next, the structure of the
図4は、ハーメチック回路基板20およびハーメチック構造を示す拡大断面図である。
ハーメチック回路基板20は、ベース部材として、銅系またはアルミニウム系等により形成された金属薄板21を有している。金属薄板21のベース部4側の一面には、第1の絶縁層22および第2の絶縁層23が形成されている。金属薄板21の他面には、第3の絶縁層24が形成されている。金属薄板21には、一面から他面に貫通するビアホール71が形成されており、ビアホール71の内面にはビアホール71の周縁部の金属薄板21を被覆する第4の絶縁層25が形成されている。
FIG. 4 is an enlarged sectional view showing the
The
ハーメチック回路基板20には、一面からビアホール71内の第4の絶縁層25を介して他面に延出された導電層27が形成されている。導電層27は、第2の絶縁層23上に形成された複数の内側接続パッド28と、第3の絶縁層24上に形成された複数の外側接続パッド29を有する。
各内側接続パッド28は、内側ハーネス10として束ねられた配線のそれぞれに対応してハーメチック回路基板20に配列されている(図3参照)。また、図示はしないが、各外側接続パッド29は、外側ハーネス80として束ねられた配線のそれぞれに対応してハーメチック回路基板20に配列されている。制御ユニット3とポンプ本体2とを接続する配線の総数は、通常、10〜50本である。
The
Each
第1〜第3の絶縁層22、23、24には、それぞれ、スルーホール22a、23a、24aが形成されており、導電層27は、スルーホール23a〜24aおよび第4の絶縁層25では、その内面に設けられている。各導電層27は、内側接続パッド28から第2の絶縁層23に形成されたスルーホール23aを介して第1の絶縁層22上に延出され、第1の絶縁層22のスルーホール22a、ビアホール71内の第4の絶縁層25の内面、第3の絶縁層24のスルーホール24aを介して外側接続パッド29に引き回されている。スルーホール22a、24aおよびビアホール71は一直線状に形成されて連通しており、スルーホール23aは、一直線状に設けられたスルーホール22a、24aおよびビアホール71とは、平面視で異なる位置に配置されている。このため、スルーホール23aの一端部は第1の絶縁層22により閉じられている。
Through
金属薄板21の厚さは0.5〜1.0mm程度、内・外側接続パッド28、29の厚さは70μm程度、導電層27における第1の絶縁層22上に引き回されている内部引き回し部の厚さは35μm程度である。ハーメチック回路基板20全体の厚さが、1.0〜2.0mm程度となるように各絶縁層22〜24の厚さを調整する。但し、上記した各部材の厚さは、一例を示すものであり、これに限定されるものではない。
The thickness of the
そして、各内側接続パッド28は、内側ハーネス10の対応する配線に半田付等により接続されており、同様に、各外側接続パッド29は、外側ハーネス80の対応する配線に半田付等によりボンディングされている。
ハーメチック回路基板20は、内側接続パッド28が配列された第2の絶縁層23上に円環状に形成されたシール用導電層60を有する。シール用導電層60は、シーリング部材51に対応する直径を有しており、このシール用導電層60上にシーリング部材51が配置されている。シール用導電層60は、内側接続パッド28と同一の工程で、同一の材料により形成される。
Each
The
すなわち、シーリング部材51は、ベース部4の開口部4aにおける大径部4a1内に配置され、締結部材61の締結によりシール用導電層60に圧接されている。
この状態において、第2の絶縁層23からベース部4の空間に開口されているスルーホール23aの一端部は、第1の絶縁層22および金属薄板21により閉じられているため、ベース部4側の内部空間は、ケース55内の空間に対して密封されている。つまり、ポンプ本体2の内部空間は、ハーメチック回路基板20およびシーリング部材51により気密に保持されている。
That is, the sealing
In this state, one end portion of the through
このように、本考案の一実施の形態では、ハーメチック回路基板20とシーリング部材51とによりポンプ本体2と制御ユニット3とが密封状態に隔絶されており、ポンプ本体2の気密が保持される構造となっている。この構造は、高価なハーメチックシールコネクタ等を必要とするものではなく、また、部品点数が少なく簡単な構造であるので、コストを低減することができる。
この場合、ハーメチック回路基板20には、円環状のシール用導電層60が形成されているため、気密の確保を容易かつ確実に行うことができる。
Thus, in one embodiment of the present invention, the
In this case, since the
(実施形態2)
図5は、この考案の実施形態2としてのハーメチック回路基板20Aの拡大断面図である。
実施形態2については、ハーメチック回路基板20Aが、実施形態1のハーメチック回路基板20と相違する点について説明することとし、共通の事項に関しては、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。
ハーメチック回路基板20Aには、シール用導電層60が形成されていない。
シーリング部材51は、ハーメチック回路基板20Aの第2の絶縁層23に、直接、圧接されている。このように、シール用導電層60が形成されていないハーメチック回路基板20Aを用いても、実施形態1と同様な効果を奏する。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a
In the second embodiment, the point that the
The
The sealing
(実施形態3)
図6は、この考案の実施形態3としてのハーメチック回路基板20Bの拡大断面図である。
実施形態3については、ハーメチック回路基板20Bが、実施形態1のハーメチック回路基板20と相違する点について説明することとし、共通の事項に関しては、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。
ハーメチック回路基板20Bは、金属薄板21のベース部4と反対側の面に第1の絶縁層22、第2の絶縁層23を有し、ベース部4側の面に第3の絶縁層24を有する。第3の絶縁層24上には、複数の内側接続パッド28が配列されると共に内側接続パッド28を囲む円環状のシール用導電層60が形成されている。シール用導電層60は、内側接続パッド28と同一の工程で、同一の材料により形成される。シーリング部材51は、実施形態1の場合と同様に、シール用導電層60に圧接されている。
(Embodiment 3)
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a
In the third embodiment, the point that the
The
第2の絶縁層23上には、複数の外側接続パッド29が配列されている。
各導電層27は、内側接続パッド28から第3の絶縁層24に形成されたスルーホール24a、ビアホール71内の第4の絶縁層25の内面、第1の絶縁層22に形成されたスルーホール22aを介して第1の絶縁層22上に延出され、第2の絶縁層23のスルーホール23aを介して外側接続パッド29に引き回されている。
ハーメチック回路基板20Bは、スルーホール24a、ビアホール71およびスルーホール22aが一直線状に形成されて連通しているが、この連結されたホールの一端部は第2の絶縁層23により閉じられている。
従って、このようなハーメチック回路基板20Bによっても、ベース部4の空間の気密性は確保され、実施形態1と同様な効果を奏する。
実施形態3においても、シール用導電層60を設けない構造とすることができる。
On the second insulating
Each
In the
Therefore, even with such a
Also in the third embodiment, a structure without the sealing
以上説明した通り、本考案の各実施形態では、ハーメチック回路基板20、20A、20Bとシーリング部材51とによる簡単な構成で、ベース部4の気密性を確保しつつ制御ユニット3をベース部4に取り付けることができ、コストを低減することができる。
As described above, in each embodiment of the present invention, the
なお、上記各実施形態では、制御ユニット3をベース部4の外周側面に取り付ける構造で例示したが、制御ユニット3をベース部4の底部に取り付ける場合にも適用することができる。制御ユニット3をベース部に取り付ける場合等において、ベース部4の底部に設ける制御ユニット3との連通用の開口部4aの面積は、ベース部4の底部の面積よりも大幅に小さくすることにより、強度を確保し、かつコストを低減することができる。
In the above embodiments, the
制御ユニット3内に収納される制御回路基板アセンブリ30の基板枚数、接続手段、構造等は例示した態様に限られるものではない。
The number of control
上記においては、ターボ分子ポンプを実施形態として説明したが、本考案は他の真空ポンプに適用することが可能である。 In the above description, the turbo molecular pump has been described as an embodiment. However, the present invention can be applied to other vacuum pumps.
ケース55の形状およびケース55をベース部4に取り付ける密封構造は、実施形態の態様に限られるものではない。特に、ポンプの冷却が水冷式でない場合等においては、密封構造は簡略な構造とすることができる。
The shape of the
その他、本考案は、考案の趣旨の範囲において種々変形して適用することが可能であり、要は、ポンプ本体に制御装置を取り付ける構造において、ポンプ本体に設けられた開口部を、金属薄板の表裏両面に絶縁層を介して形成された複数の接続パッドを有するハーメチック回路基板により気密に封止するようにしたものであればよい。 In addition, the present invention can be applied with various modifications within the scope of the idea. In short, in the structure in which the control device is attached to the pump body, the opening provided in the pump body is made of a metal thin plate. Any material that is hermetically sealed by a hermetic circuit board having a plurality of connection pads formed on both front and back surfaces via an insulating layer may be used.
1 ターボ分子ポンプ
2 ポンプ本体
3 制御ユニット
4 ベース部
4a 開口部
10 内側ハーネス
20、20A、20B ハーメチック回路基板
21 金属薄板
22〜24 絶縁層
22a、23a、24a スルーホール
27 導電層
28 内側接続パッド
29 外側接続パッド
30 制御回路基板アセンブリ
51、52 シーリング部材
55 ケース
60 シール用導電層
71 ビアホール
80 外側ハーネス
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記排気部に電力および制御信号を供給する制御装置と、
前記ポンプ本体と前記制御装置とを前記ポンプ本体に設けられた開口部を介して接続する接続構造部と、
前記接続構造部を外部から密封するケースと、を具備し、
前記接続構造部は、
金属薄板の一面側に絶縁層を介して設けられ、前記制御装置に接続された第1のハーネスの配線がボンディングされた第1のパッドと、前記金属薄板の他面側に絶縁層を介して設けられ前記ポンプ本体の前記排気部に接続された第2のハーネスの配線がボンディングされた第2のパッドを有する基板と、
前記基板を前記ポンプ本体の前記開口部の周縁部に気密に取り付ける取付手段と、を備えることを特徴とする真空ポンプ。 A pump body provided with an exhaust part for discharging the gas flowing in from the intake port through the exhaust port;
A control device for supplying electric power and a control signal to the exhaust unit;
A connection structure for connecting the pump body and the control device through an opening provided in the pump body;
A case for sealing the connection structure portion from the outside,
The connection structure is
A first pad, which is provided on one surface side of the metal thin plate via an insulating layer and bonded to the wiring of the first harness connected to the control device, and an insulating layer on the other surface side of the metal thin plate A substrate having a second pad to which a wiring of a second harness connected and connected to the exhaust part of the pump body is bonded;
A vacuum pump comprising: attachment means for airtightly attaching the substrate to a peripheral portion of the opening of the pump body.
6. The vacuum pump according to claim 1, wherein the thickness of the substrate is 1 to 2 mm.
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