JP3183571U - Turbo molecular pump - Google Patents

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幸一 清水
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Abstract

【課題】ロータからの熱の排出を安価に向上させるターボ分子ポンプの提供。
【解決手段】成型面81に凸部71a〜71c及び凹部71dが形成された上金型71と、成型面82に凸部72a及び凹部72b、72dが形成された下金型72を用いて、ステータ翼の翼部3にプレス加工を施す際に同時に、ステータ翼の翼部3の表面に凹部3a〜3c、3e、3g、及び、凸部3d、3fを形成して、ステータ翼の翼部3の表面積を大きくする。
【選択図】図6
Provided is a turbomolecular pump that can improve heat discharge from a rotor at low cost.
SOLUTION: Using an upper mold 71 in which convex portions 71a to 71c and a concave portion 71d are formed on a molding surface 81, and a lower mold 72 in which convex portions 72a and concave portions 72b and 72d are formed on a molding surface 82, At the same time when the wing part 3 of the stator blade is pressed, the concave parts 3a to 3c, 3e, 3g and the convex parts 3d, 3f are formed on the surface of the wing part 3 of the stator blade, and the wing part of the stator blade is formed. 3 increase the surface area.
[Selection] Figure 6

Description

本考案は、放熱性の良いターボ分子ポンプに関する。   The present invention relates to a turbo molecular pump with good heat dissipation.

半導体製造工程におけるドライエッチングやCVDなどのプロセスのように高真空のプロセスチャンバ内で処理を行う工程では、プロセスチャンバ内のガスを排気して一定の高真空度を形成する手段として、ターボ分子ポンプのような真空ポンプが用いられる。   In a process of performing processing in a high-vacuum process chamber such as dry etching or CVD in a semiconductor manufacturing process, a turbo molecular pump is used as a means for exhausting the gas in the process chamber to form a constant high vacuum degree. A vacuum pump is used.

ターボ分子ポンプでは、ガスを大量に流す大流量プロセスに使用した場合に、ロータが許容温度を越えてしまうことがある。ロータ許容温度を越えて運転されると、ロータのクリープ速度が大きくなる。これによって、ロータがネジステータに接触したり、ロータのクリープ破断が生じたりすることがある。   In the case of a turbo molecular pump, the rotor may exceed an allowable temperature when used in a large flow process in which a large amount of gas flows. When the rotor is operated exceeding the allowable temperature, the creep speed of the rotor increases. As a result, the rotor may come into contact with the screw stator or the rotor may creep.

ロータが許容温度を越えないように、ロータの熱を放出する技術としては、例えば、特許文献1に記載のものが知られている。特許文献1では、排気口に近いロータ翼の表面とステータ翼の表面にセラミックコーティングを施して輻射率を上げ、ロータ翼からステータ翼への放熱性能を向上させるようにしている。   As a technique for releasing the heat of the rotor so that the rotor does not exceed the allowable temperature, for example, a technique described in Patent Document 1 is known. In Patent Document 1, the surface of the rotor blade near the exhaust port and the surface of the stator blade are coated with a ceramic coating to increase the radiation rate and improve the heat dissipation performance from the rotor blade to the stator blade.

特許2527398号公報Japanese Patent No. 2527398

しかし、特許文献1に記載のセラミックコーティングを施す方法を用いた場合、通常の製造工程に表面処理工程を追加する必要があり、製造コストや工数の面で問題がある。   However, when the method of applying a ceramic coating described in Patent Document 1 is used, it is necessary to add a surface treatment process to the normal manufacturing process, which is problematic in terms of manufacturing cost and man-hours.

本考案の好ましい実施形態によるターボ分子ポンプは、複数段のステータ翼と、複数段のロータ翼が形成されたロータとを備え、複数段のステータ翼は、円弧状内リブ及び外リブに連結された複数の翼部の翼角度がプレス加工により成型されたプレス成型ステータ翼を含み、翼部の少なくとも一方の表面にプレス加工により成型された凹凸が形成されていることを特徴とする。
さらに好ましい実施形態では、プレス成型ステータ翼は、真空排気下流側の段に配設されることを特徴とする。
さらに好ましい実施形態では、すべての段のステータ翼が、プレス成型ステータ翼であることを特徴とする。
さらに好ましい実施形態では、プレス成型ステータ翼の内リブの少なくとも一方の表面に凹凸を設けることを特徴とする。
さらに好ましい実施形態では、プレス成型ステータ翼はアルミにより形成され、プレス成型ステータ翼にはアルマイト処理が施されていることを特徴とする。
A turbo molecular pump according to a preferred embodiment of the present invention includes a plurality of stages of stator blades and a rotor formed with a plurality of stages of rotor blades, and the plurality of stages of stator blades are connected to arcuate inner ribs and outer ribs. The blade angle of the plurality of blade portions includes a press-molded stator blade formed by press working, and at least one surface of the blade portion is formed with unevenness formed by press working.
In a further preferred embodiment, the press-molded stator blade is arranged in a stage downstream of the vacuum exhaust.
In a further preferred embodiment, all stages of stator blades are press-molded stator blades.
Further preferred embodiments are characterized in that irregularities are provided on at least one surface of the inner rib of the press-molded stator blade.
In a further preferred embodiment, the press-molded stator blade is made of aluminum, and the press-molded stator blade is anodized.

本考案によれば、コストをさほど増加させることなく放熱性が向上し、大流量の排気が可能で、ロータの寿命が長いターボ分子ポンプを提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a turbo molecular pump that improves heat dissipation without significantly increasing the cost, enables large-flow exhaust, and has a long rotor life.

ターボ分子ポンプの断面図。Sectional drawing of a turbo-molecular pump. ステータ翼の図。FIG. ロータ翼からの熱の流れを示した図。The figure which showed the flow of the heat from a rotor blade | wing. プレス加工前のステータ翼の図。The figure of the stator blade | wing before press work. ステータ翼をプレス加工する様子を示した図。The figure which showed a mode that a stator blade was pressed. プレス加工の時に同時に凹凸を形成する様子を示した図。The figure which showed a mode that an unevenness | corrugation was formed simultaneously at the time of press work. プレス加工の時に同時に凹凸を形成する様子を示した図。The figure which showed a mode that an unevenness | corrugation was formed simultaneously at the time of press work.

――第1実施形態――
以下、図を用いて本考案の第1実施形態の説明を行う。
図1は、ターボ分子ポンプ100の概略構成を示す断面図である。ターボ分子ポンプ100のケーシング52内にはロータ20が回転自在に設けられている。図1に示したターボ分子ポンプ100は磁気軸受式のポンプであり、ロータ20は、上部ラジアル電磁石101、下部ラジアル電磁石102、スラスト電磁石104によって非接触支持される。磁気軸受によって磁気浮上されたロータ20は、モータ43により高速回転駆動される。
-First embodiment-
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the turbo molecular pump 100. The rotor 20 is rotatably provided in the casing 52 of the turbo molecular pump 100. The turbo molecular pump 100 shown in FIG. 1 is a magnetic bearing type pump, and the rotor 20 is supported in a non-contact manner by an upper radial electromagnet 101, a lower radial electromagnet 102, and a thrust electromagnet 104. The rotor 20 magnetically levitated by the magnetic bearing is driven to rotate at high speed by a motor 43.

ロータ20には、複数段のロータ翼21と円筒部45とが設けられている。複数段のロータ翼21の間には、軸方向に対して複数段のステータ翼1が設けられ、円筒部45の外周側にはネジステータ44が設けられている。各ステータ翼1は、スペーサ50を介してベース107上に配設されている。ケーシング52をベース107に固定すると、積層されたスペーサ50がベース107とケーシング52との間に挟持され、各ステータ翼1が位置決めされる。   The rotor 20 is provided with a plurality of stages of rotor blades 21 and a cylindrical portion 45. A plurality of stages of stator blades 1 are provided between the plurality of stages of rotor blades 21 in the axial direction, and a screw stator 44 is provided on the outer peripheral side of the cylindrical portion 45. Each stator blade 1 is disposed on the base 107 via a spacer 50. When the casing 52 is fixed to the base 107, the stacked spacers 50 are sandwiched between the base 107 and the casing 52, and each stator blade 1 is positioned.

ベース107には排気口108が設けられ、この排気口108にバックポンプが接続される。ロータ20を磁気浮上させつつモータ43により高速回転駆動することにより、吸気口30側の気体分子は排気口108側へと排気される。また、ベース107には冷却パイプ60も設けられており、冷却パイプ60に冷却液を流すことによりターボ分子ポンプ100を冷却する。   The base 107 is provided with an exhaust port 108, and a back pump is connected to the exhaust port 108. By rotating the rotor 20 at a high speed by the motor 43 while magnetically levitating, the gas molecules on the intake port 30 side are exhausted to the exhaust port 108 side. The base 107 is also provided with a cooling pipe 60, and the turbo molecular pump 100 is cooled by flowing a cooling liquid through the cooling pipe 60.

図2(a)、(b)は、ターボ分子ポンプ100のステータ翼1を示す図である。図2(a)はステータ翼1の平面図であり、ステータ翼1は、内リブ2と翼部3と外リブ4を有している。図2(b)は、図2(a)のA−A断面図であり、ステータ翼1の翼部3の断面を示している。   2A and 2B are views showing the stator blade 1 of the turbo molecular pump 100. FIG. FIG. 2A is a plan view of the stator blade 1, and the stator blade 1 has an inner rib 2, a blade portion 3, and an outer rib 4. FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2A, and shows a cross section of the blade portion 3 of the stator blade 1.

図2(b)に示すように、ステータ翼1の翼部3は、内リブ2や外リブ4に対して翼角度θだけ傾斜している。すなわち、内リブ2側の支点31と外リブ側の支点32が捩じれており、翼部3が傾斜している。一般的なターボ分子ポンプ100では、真空排気上流側の段のステータ翼1の翼角度θは、大きく設定されており、真空排気下流側の段のステータ翼1の翼角度θは、小さく設定されている。これは、真空排気上流側では多くの気体を取り込み、真空排気下流側では取り込んだ気体を逆流させないようにするためである。その結果、ターボ分子ポンプ100内で圧力差が生じており、真空排気下流側に行くほど圧力は高くなっている。排気する際、気体分子とターボ分子ポンプ100内部とが衝突し、その際、熱が発生する。圧力が高いほど気体分子とターボ分子ポンプ100内部との衝突は激しくなり、その際に発生する熱も多くなる。よって、真空排気下流側ほど発熱は激しくなる。以上より、発熱が激しい真空排気下流側のステータ翼1ほど、伝熱性の優れた構造が望まれる。   As shown in FIG. 2B, the blade portion 3 of the stator blade 1 is inclined with respect to the inner rib 2 and the outer rib 4 by the blade angle θ. That is, the fulcrum 31 on the inner rib 2 side and the fulcrum 32 on the outer rib side are twisted, and the wing part 3 is inclined. In the general turbo molecular pump 100, the blade angle θ of the stator blade 1 on the upstream side of the vacuum exhaust is set large, and the blade angle θ of the stator blade 1 on the downstream side of the vacuum exhaust is set small. ing. This is because a large amount of gas is taken in on the upstream side of the vacuum exhaust, and the taken-in gas is prevented from flowing back on the downstream side of the vacuum exhaust. As a result, a pressure difference is generated in the turbo molecular pump 100, and the pressure increases toward the downstream side of the vacuum exhaust. When exhausting, gas molecules collide with the inside of the turbo molecular pump 100, and heat is generated at that time. The higher the pressure, the more intense the collision between the gas molecules and the turbo molecular pump 100, and the more heat is generated at that time. Therefore, the heat generation becomes more intense on the downstream side of the vacuum exhaust. From the above, the stator blade 1 on the downstream side of the vacuum exhaust, where the heat generation is severe, is desired to have a structure with excellent heat conductivity.

ステータ翼1の作製方法には、切削加工やプレス加工などがある。切削加工よりもプレス加工の方がステータ翼1を作製するコストが低く抑えられるため、プレス加工ですべての段のステータ翼1を作製するのが望ましい。しかし、以下のような事情があり、一般的に、真空排気下流側の段のステータ翼1はプレス加工し、真空排気上流側の段のステータ翼1は、切削加工などで作製される。   Examples of the method for manufacturing the stator blade 1 include cutting and pressing. Since the cost of producing the stator blades 1 can be suppressed lower than the cutting work, it is desirable to produce the stator blades 1 of all stages by the press work. However, there are the following circumstances, and in general, the stator blades 1 on the downstream side of the vacuum exhaust are pressed, and the stator blades 1 on the upstream side of the vacuum exhaust are manufactured by cutting or the like.

真空排気下流側の段のステータ翼1はプレス加工し、真空排気上流側の段のステータ翼1は、切削加工などの他の方法で作製される事情は以下である。上述のように、真空排気上流側のステータ翼1ほど、翼角度θが大きくなる。プレス加工は塑性変形を利用したものであるから、翼角度θが大きいと、それだけ塑性変形の度合いが大きくなる。過度な塑性変形によって、ステータ翼1の破断が起こりやすくなる。よって、真空排気上流側のステータ翼1ほどプレス加工によって作製しにくい。反対に、上述のように、真空排気下流側のステータ翼1ほど翼角度θが小さい。そのため、真空排気下流側のステータ翼1ほどプレス加工によって作製しやすい。以上より、一般的に、真空排気下流側の段のステータ翼1はプレス加工により作製され、真空排気上流側の段のステータ翼1は、切削加工などで作製される。   The stage where the stator blades 1 on the downstream side of the vacuum exhaust are pressed, and the stator blades 1 on the upstream side of the vacuum exhaust are produced by other methods such as cutting. As described above, the stator blade 1 on the upstream side of the vacuum exhaust increases the blade angle θ. Since press working utilizes plastic deformation, the greater the blade angle θ, the greater the degree of plastic deformation. Due to excessive plastic deformation, the stator blade 1 is likely to break. Therefore, the stator blade 1 on the upstream side of the vacuum exhaust is difficult to produce by press working. On the other hand, as described above, the blade angle θ is smaller in the stator blade 1 on the downstream side of the vacuum exhaust. Therefore, the stator blade 1 on the downstream side of the vacuum exhaust is easier to produce by press working. As described above, generally, the stage stator blade 1 on the downstream side of the vacuum exhaust is manufactured by pressing, and the stator blade 1 on the upstream stage of the vacuum exhaust is manufactured by cutting or the like.

図3は、ロータ20から発生した熱の流れを説明する図であり、ステータ翼1とロータ翼21を部分拡大して示したものである。図3に示した矢印はすべてロータ20からの熱の流れを示している。ここで、ステータ翼1とロータ翼21の符号の説明をする。真空排気上流側の最上段のステータ翼1をステータ翼1aとし、以下、順に、ステータ翼1b〜1hとする。同様に、真空排気上流側の最上段のロータ翼1をロータ翼21aとし、以下、順にロータ翼21b〜21iとする。ステータ翼1aは、ロータ翼21aとロータ翼21bにそれぞれ対向している。ロータ20は真空状態で磁気浮上しているので、ロータ翼21a、21bと、ステータ翼1aとの間の熱伝達は主に輻射によって行われる。熱は、ステータ翼1aを伝って外リブ4まで到達すると、真空排気下流側のスペーサ50やステータ翼1b〜1hの外リブを伝って、冷却パイプ60まで到達する。ロータ翼21b〜21iからステータ翼1b〜1hに熱が伝わって冷却パイプ60まで到達する様子も同様である。上記のように、ロータ翼21からステータ翼1の内リブ2と翼部3に輻射によって熱が伝わるので、ステータ翼1の内リブ2と翼部3に対して輻射熱を受け取りやすいような加工を施すことで、ロータ20からの熱を排出しやすくなる。   FIG. 3 is a diagram for explaining the flow of heat generated from the rotor 20, in which the stator blade 1 and the rotor blade 21 are partially enlarged. All the arrows shown in FIG. 3 indicate the heat flow from the rotor 20. Here, reference numerals of the stator blade 1 and the rotor blade 21 will be described. The uppermost stator blade 1 on the upstream side of the vacuum exhaust is referred to as a stator blade 1a, which will be referred to as stator blades 1b to 1h in this order. Similarly, the uppermost rotor blade 1 on the upstream side of the vacuum exhaust is referred to as a rotor blade 21a, and hereinafter referred to as rotor blades 21b to 21i in order. The stator blade 1a faces the rotor blade 21a and the rotor blade 21b. Since the rotor 20 is magnetically levitated in a vacuum state, heat transfer between the rotor blades 21a and 21b and the stator blade 1a is mainly performed by radiation. When the heat reaches the outer rib 4 through the stator blade 1a, the heat reaches the cooling pipe 60 through the spacer 50 on the downstream side of the vacuum exhaust and the outer ribs of the stator blades 1b to 1h. The same applies to the state where heat is transferred from the rotor blades 21b to 21i to the stator blades 1b to 1h and reaches the cooling pipe 60. As described above, since heat is transmitted from the rotor blade 21 to the inner rib 2 and the blade portion 3 of the stator blade 1 by radiation, the inner rib 2 and the blade portion 3 of the stator blade 1 are processed so as to easily receive radiant heat. By applying, heat from the rotor 20 is easily discharged.

どのような加工が輻射熱を受け取りやすくするのかを考えるために、以下の式(1)を挙げる。式(1)は、輻射による伝熱量に関する関係式である。
Q = ε σ (T − T ) A ・・・(1)
ここで、Qは伝熱量、εは輻射率、σはボルツマン定数、Tはロータ翼21の温度、Tはステータ翼1の温度、Aはステータ翼1の表面積である。
式(1)から分かるように、輻射率εやステータ翼1の表面積Aを大きくすることで、伝熱量を向上させることができる。
In order to consider what kind of processing makes it easy to receive radiant heat, the following formula (1) is given. Expression (1) is a relational expression regarding the amount of heat transfer by radiation.
Q = εσ (T 1 4 −T 2 4 ) A (1)
Here, Q is the heat transfer amount, ε is the emissivity, σ is the Boltzmann constant, T 1 is the temperature of the rotor blade 21, T 2 is the temperature of the stator blade 1, and A is the surface area of the stator blade 1.
As can be seen from Equation (1), the amount of heat transfer can be improved by increasing the emissivity ε and the surface area A of the stator blade 1.

図4(a)、(b)は、プレス加工前のステータ翼、すなわち、ステータ翼素材1Mを示した図である。ステータ翼素材1Mは、一般的に、エッチングや打ち抜き等で作製する。図4(b)は、図4(a)のB−B断面図であって、ステータ翼素材1Mの翼部3の断面を示している。図4(b)に示すように、ステータ翼素材1Mの翼部3は内リブ2や外リブ3に対して、平行である。このステータ翼素材1Mにプレス加工を施すことで、図2(b)に示すような翼角度θが形成される。   FIGS. 4A and 4B are views showing a stator blade before press working, that is, a stator blade material 1M. The stator blade material 1M is generally manufactured by etching or punching. FIG. 4B is a BB cross-sectional view of FIG. 4A and shows a cross section of the blade portion 3 of the stator blade material 1M. As shown in FIG. 4B, the blade portion 3 of the stator blade material 1 </ b> M is parallel to the inner rib 2 and the outer rib 3. By pressing the stator blade material 1M, a blade angle θ as shown in FIG. 2B is formed.

図5(a)〜(c)は、ステータ翼素材1Mの翼部3のプレス加工工程について説明する断面図である。プレス加工後のステータ翼1の断面図(図2(b))に示す翼部3の断面と同様の断面である。なお、内リブ2と外リブ4に、翼部3のような曲げが施されることはない。   FIGS. 5A to 5C are cross-sectional views illustrating the press working process of the blade portion 3 of the stator blade material 1M. It is the cross section similar to the cross section of the blade | wing part 3 shown in sectional drawing (FIG.2 (b)) of the stator blade | wing 1 after press work. The inner rib 2 and the outer rib 4 are not bent as in the wing portion 3.

図5(a)は、ステータ翼素材1Mの翼部3が上金型71と下金型72の間に設置されている様子を示している。プレス加工前であり、ステータ翼1Mの翼部3には、内リブ2や外リブ4に対する傾斜はついていない。すなわち、翼部3の翼角度θはゼロ、支点31、32の捩れ量もゼロである。上金型71には、図示左右の面に対してφの傾斜がついた成型面81が形成されている。一方、下金型72にも、図示左右の面に対してφの傾斜がついた成型面82が形成されている。上金型71の成型面81と下金型72の成型面82の傾斜φによって翼角度θが決定される。厳密には、金属板の復元力により、翼部3の翼角度θは成型面81や82の傾斜φよりも小さくなる。   FIG. 5A shows a state where the blade portion 3 of the stator blade material 1M is installed between the upper mold 71 and the lower mold 72. FIG. Before the press working, the blade portion 3 of the stator blade 1M is not inclined with respect to the inner rib 2 or the outer rib 4. That is, the blade angle θ of the blade portion 3 is zero, and the twist amounts of the fulcrums 31 and 32 are also zero. The upper mold 71 is formed with a molding surface 81 having an inclination of φ with respect to the left and right surfaces in the drawing. On the other hand, the lower die 72 is also formed with a molding surface 82 having an inclination of φ with respect to the left and right surfaces in the drawing. The blade angle θ is determined by the inclination φ of the molding surface 81 of the upper mold 71 and the molding surface 82 of the lower mold 72. Strictly speaking, the blade angle θ of the blade portion 3 is smaller than the inclination φ of the molding surfaces 81 and 82 due to the restoring force of the metal plate.

図5(a)に示す上金型71を矢印下方向に、下金型72を矢印上方向に移動する。この時、内リブ2と外リブ4は図示しない治具により挟持されて、ステータ翼素材1Mの位置は不動とし、上下金型71、72を図5(b)の位置まで移動する。   The upper mold 71 shown in FIG. 5A is moved in the arrow downward direction, and the lower mold 72 is moved in the arrow upward direction. At this time, the inner rib 2 and the outer rib 4 are clamped by a jig (not shown), the position of the stator blade material 1M is fixed, and the upper and lower molds 71 and 72 are moved to the position shown in FIG.

図5(b)は、ステータ翼素材1Mの翼部3へのプレス加工が終了した時の様子を示している。ステータ翼素材1Mの翼部3には、上金型71の成型面81と下金型72の成型面82によって翼角度θの曲げが施される。即ち、内リブ2と外リブ4を図示しない治具で平行に挟持して上下金型71,72により、翼部3をプレス加工することにより、支点31、32が捩られて翼部3が角度θで傾斜する。換言すると、支点31、32を中心として翼部3が角度θだけ捩られる。   FIG. 5B shows a state when the press working on the blade portion 3 of the stator blade material 1M is completed. The blade portion 3 of the stator blade material 1M is bent at a blade angle θ by the molding surface 81 of the upper die 71 and the molding surface 82 of the lower die 72. That is, the inner rib 2 and the outer rib 4 are held in parallel by a jig (not shown) and the wing part 3 is pressed by the upper and lower molds 71 and 72, whereby the fulcrums 31 and 32 are twisted and the wing part 3 is Tilt at an angle θ. In other words, the wing 3 is twisted by an angle θ around the fulcrums 31 and 32.

図5(c)は、ステータ翼1の翼部3のプレス加工後の様子を示すものである。図5(b)でプレス加工を施して、上金型71と下金型72をプレス加工前の位置に戻すと、ステータ翼1の翼部3が翼角度θに成型される。   FIG. 5C shows a state after the press working of the blade portion 3 of the stator blade 1. When pressing is performed in FIG. 5B and the upper die 71 and the lower die 72 are returned to the positions before the pressing, the blade portion 3 of the stator blade 1 is formed at the blade angle θ.

上記の式(1)に基づいて伝熱性を向上させるため、ステータ翼1の翼部3の表面積を大きくし、翼部3に凹凸を形成する方法について図6を用いて以下に述べる。図6は、ステータ翼1の翼部3がプレス加工されるのと同時に、翼部3の表面近傍に凹凸が形成される様子を示した断面図であり、図5(b)に示す領域10を拡大したものである。上金型71の成型面81には、凸部71a、71b、71c、凹部71dが形成されている。一方、下金型72の成型面82には、凸部72a、凹部72b、72dが形成されている。なお、成型面82の領域72cには特に凹凸は施していない。   A method for increasing the surface area of the blade portion 3 of the stator blade 1 and forming irregularities on the blade portion 3 in order to improve heat transfer based on the above formula (1) will be described below with reference to FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state where irregularities are formed in the vicinity of the surface of the blade portion 3 at the same time when the blade portion 3 of the stator blade 1 is pressed, and a region 10 shown in FIG. Is an enlarged version. On the molding surface 81 of the upper mold 71, convex portions 71a, 71b, 71c, and a concave portion 71d are formed. On the other hand, on the molding surface 82 of the lower mold 72, convex portions 72a and concave portions 72b and 72d are formed. The region 72c of the molding surface 82 is not particularly uneven.

この金型に形成された凹凸がどのような加工をステータ翼1の翼部3に施すか説明する。上金型71の凸部71aはプレス加工によって、厳密には、ステータ翼素材1Mの翼部3が角度θだけ傾けられた後に、さらに、上金型71と下金型72で翼部3をプレス加工することにより、翼部3の表面近傍に塑性変形が起こり、結果として、翼部3には凹部3aが形成される。他の凸部71b、71c、72aの場合も同様に、凹部3b、3c、3eが形成される。上金型71の凹部71はプレス加工によってステータ翼1の翼部3に押圧される。金型の成型面が凹部の場合は、翼部3の表面近傍の領域が凹部71に入り込むような塑性変形が起きる。結果として、翼部3には凸部3dが形成される。他の凹部72b、72dにおいても同様に、凸部3f、3gが形成される。下金型72の成型面82の領域72cには凹凸が形成されていないため、翼部3においてその付近の領域には凹凸は形成されていない。このように金型に形成された凹凸が比較的小さい場合は、ステータ翼1の表面近傍にのみ塑性変形が起こり凹凸形成される。   A description will be given of how the unevenness formed in the mold is processed on the blade portion 3 of the stator blade 1. The convex portion 71a of the upper die 71 is pressed, strictly speaking, after the blade portion 3 of the stator blade material 1M is inclined by the angle θ, the blade portion 3 is further moved by the upper die 71 and the lower die 72. By press working, plastic deformation occurs near the surface of the wing 3, and as a result, a recess 3 a is formed in the wing 3. Similarly, in the case of the other convex portions 71b, 71c, 72a, the concave portions 3b, 3c, 3e are formed. The concave portion 71 of the upper mold 71 is pressed against the blade portion 3 of the stator blade 1 by pressing. When the molding surface of the mold is a recess, plastic deformation occurs such that a region near the surface of the wing portion 3 enters the recess 71. As a result, a convex portion 3d is formed on the wing portion 3. Similarly, convex portions 3f and 3g are formed in the other concave portions 72b and 72d. Since the unevenness is not formed in the region 72c of the molding surface 82 of the lower mold 72, the unevenness is not formed in the region in the vicinity of the wing portion 3. Thus, when the unevenness | corrugation formed in the metal mold | die is comparatively small, plastic deformation occurs only in the surface vicinity of the stator blade | wing 1, and an unevenness | corrugation is formed.

図6に示す凹凸形成方法は、表面近傍のみ塑性変形するので、翼部3の片面(一方の表面)だけでも凹凸を形成することは可能である。しかし、翼部3の両面に凹凸を形成した方が、片面だけ凹凸を形成した時より表面積を大きくすることができるため、翼部3の両面に凹凸を形成した方がロータ20からの伝熱効果は大きい。なお、内リブ2にも凹凸をつけることができ、さらに、ロータ20からの伝熱効果を向上させることができる。   Since the unevenness forming method shown in FIG. 6 is plastically deformed only in the vicinity of the surface, it is possible to form unevenness only on one side (one surface) of the wing part 3. However, since the surface area can be increased by forming irregularities on both sides of the wing part 3 than when forming irregularities on only one side, heat transfer from the rotor 20 can be achieved by forming irregularities on both sides of the wing part 3. The effect is great. The inner rib 2 can also be uneven, and the heat transfer effect from the rotor 20 can be improved.

第1実施形態のターボ分子ポンプによれば、以下の作用効果を奏する。
(1)ターボ分子ポンプ100のステータ翼1の翼部3の翼角度θがプレス加工により成型され、且つ、その際に翼部3の少なくとも一方の表面にプレス加工により凹凸が形成されるようにした。これにより、翼部3の表面積が大きくなり、ロータ20からの伝熱性を向上させることができる。通常のプレス加工に多少の変形をするだけなので安価にロータ20からの熱の排出を向上させることができる。
(2)プレス加工によって成型されたステータ翼1(プレス成型ステータ翼)は真空排気下流側の段に配設されるようにした。これにより、熱が多く発せられる真空排気下流側の段のステータ翼1ほど、ロータ20からの熱を良く受けるので、効率よく熱を排出することが安価にできる。また、一般的に真空排気下流側の段のステータ翼1の翼部3の翼角度θほど小さく作られているため、プレス加工が塑性変形を伴うため翼角度θの小さいステータ翼1ほどプレス加工しやすいという事情とも合致する。
(3)ステータ翼1の翼部3だけでなく、さらに、ステータ翼1の内リブ2にも凹凸が形成されるようにした。このようにすることで、ステータ翼1の表面積がさらに大きくなり、安価にロータ20からの熱の排出を向上させることができる。
The turbo molecular pump according to the first embodiment has the following effects.
(1) The blade angle θ of the blade portion 3 of the stator blade 1 of the turbo molecular pump 100 is formed by pressing, and at that time, at least one surface of the blade portion 3 is formed with unevenness by pressing. did. Thereby, the surface area of the wing | blade part 3 becomes large and the heat transfer from the rotor 20 can be improved. Since only a slight deformation is applied to the normal pressing, the heat discharge from the rotor 20 can be improved at low cost.
(2) The stator blade 1 (press-molded stator blade) molded by press working is arranged in a stage downstream of the vacuum exhaust. Thereby, the stator blade 1 on the downstream side of the vacuum exhaust where much heat is generated receives more heat from the rotor 20, so that heat can be efficiently discharged at low cost. Also, since the blade angle θ of the blade portion 3 of the stator blade 1 on the downstream side of the vacuum exhaust is generally made smaller, the press working is accompanied by plastic deformation, so the stator blade 1 having a smaller blade angle θ is pressed. It is consistent with the fact that it is easy to do.
(3) Concavities and convexities are formed not only on the blade portion 3 of the stator blade 1 but also on the inner rib 2 of the stator blade 1. By doing in this way, the surface area of the stator blade | wing 1 becomes still larger, and the discharge | emission of the heat from the rotor 20 can be improved cheaply.

――第1実施形態の変形例――
図7は、ステータ翼1の翼部3がプレス加工されるのと同時に、翼部3に図6に比べて大きな凹凸が形成される様子を示した断面図であり、図5(b)に示す領域10を拡大したものである。図7に示す上金型71の成型面81に形成された凹部71eと下金型72の成型面82に形成された凸部72eは互いに嵌合するように設定されている。凹部71eと凸部72eによって、翼部3に図5(b)に示すプレス加工を施すと、翼部3の表面近傍だけでなく内部まで塑性変形し、領域3hのように表から裏まで連続して変形する。上金型の71の成型面81に形成された凸部71fと下金型72の成型面82に形成された凹部72fも翼部3に対して、上記の凹部71eと凸部72eによる加工と同様の加工を施し、領域3iを形成する。本変形例のように、翼部3に凹凸をつけた場合でも、ロータ20からの熱の放熱性を向上させることができる。
-Modification of the first embodiment-
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state in which large irregularities are formed in the blade portion 3 as compared with FIG. 6 at the same time that the blade portion 3 of the stator blade 1 is pressed, and FIG. The region 10 shown is enlarged. The concave portion 71e formed on the molding surface 81 of the upper mold 71 and the convex portion 72e formed on the molding surface 82 of the lower mold 72 shown in FIG. When the press working shown in FIG. 5B is performed on the wing portion 3 by the concave portion 71e and the convex portion 72e, the wing portion 3 is plastically deformed not only in the vicinity of the surface of the wing portion 3 but also inside, and continuously from the front to the back as in the region 3h. And deform. The convex portion 71f formed on the molding surface 81 of the upper mold 71 and the concave portion 72f formed on the molding surface 82 of the lower mold 72 are also processed with respect to the wing portion 3 by the concave portion 71e and the convex portion 72e. Similar processing is performed to form the region 3i. Even when the wing portion 3 is uneven as in the present modification, the heat dissipation from the rotor 20 can be improved.

――第2実施形態――
第2実施形態は、すべての段のステータ翼1が、第1実施形態に係るプレス加工によって成型されることを特徴とする。即ち、第2実施形態のターボ分子ポンプにおいては、すべての段のステータ翼1の翼部3にプレス加工による曲げが施され、さらに、ステータ翼1の翼部3の表面にプレス加工による凹凸が形成される。
-Second embodiment-
The second embodiment is characterized in that all stages of stator blades 1 are formed by press working according to the first embodiment. That is, in the turbo molecular pump of the second embodiment, the blade portions 3 of the stator blades 1 of all stages are bent by press working, and the surface of the blade portions 3 of the stator blade 1 is uneven by press work. It is formed.

上述したように、一般的には、真空排気下流側の段のステータ翼1はプレス加工し、真空排気上流側の段のステータ翼1は、切削加工で作製される。しかし、小型のターボ分子ポンプ100では、真空排気上流側のステータ翼1であっても翼角度θが小さいものもある。そのようなターボ分子真空ポンプ100では、すべての段のステータ翼1をプレス加工することができる。   As described above, generally, the stator blades 1 on the downstream side of the vacuum exhaust are pressed, and the stator blades 1 on the upstream side of the vacuum exhaust are manufactured by cutting. However, in the small turbo molecular pump 100, even the stator blade 1 on the upstream side of the vacuum exhaust has a small blade angle θ. In such a turbo molecular vacuum pump 100, the stator blades 1 of all stages can be pressed.

よって、そのプレス加工を行うと同時に、第1実施形態に示したような表面近傍にのみ凹凸を形成する加工や、第1実施形態の変形例に示したような表から裏まで連続的な塑性変形を引き起こして凹凸を形成する加工などをすべての段のステータ翼1に対して施すことができる。   Therefore, at the same time as performing the pressing process, a process for forming irregularities only in the vicinity of the surface as shown in the first embodiment, or a continuous plasticity from front to back as shown in the modification of the first embodiment. For example, the stator blades 1 of all stages can be subjected to a process of causing deformation to form irregularities.

本実施形態においては、プレス加工によって成型されたステータ翼1は、すべての段に配設されるようにした。これにより、すべての段に本考案のステータ翼1が配設されるため、一部の段だけ本考案のステータ翼1を配設している場合よりも、ロータ20からの熱を排出することができる。   In the present embodiment, the stator blades 1 molded by press working are arranged at all stages. Thereby, since the stator blades 1 of the present invention are arranged in all the stages, heat from the rotor 20 can be discharged more than in the case where the stator blades 1 of the present invention are arranged in only some stages. Can do.

――第3実施形態――
ステータ翼1の材質がアルミである場合には、第1実施形態の翼部3の表面の凹凸に加えて、さらにアルマイト処理(表面を酸化アルミに改質する処理)を施すこともできる。アルマイト処理を施すと、ステータ翼1の表面を面粗化することができるため、表面積を向上させることができる。また、アルミよりも酸化アルミのほうが輻射率が高いため、ステータ翼1の輻射率を向上させることもできる。なお、ステータ翼1の外リブ4は、スペーサ50と接触し、熱の流路となるため、凹凸がない方がよい。よって、アルマイト処理の際、外リブ4にはマスキングをするのが望ましい。
-Third embodiment-
When the material of the stator blade 1 is aluminum, in addition to the irregularities on the surface of the blade portion 3 of the first embodiment, alumite treatment (treatment for modifying the surface to aluminum oxide) can also be performed. When the alumite treatment is performed, the surface of the stator blade 1 can be roughened, so that the surface area can be improved. Moreover, since the emissivity of aluminum oxide is higher than that of aluminum, the emissivity of the stator blades 1 can be improved. Since the outer rib 4 of the stator blade 1 is in contact with the spacer 50 and becomes a heat flow path, it is preferable that there is no unevenness. Therefore, it is desirable to mask the outer rib 4 during the alumite treatment.

第3実施形態によって、ステータ翼1の表面積が凹凸処理に加えてさらに増し、また輻射率も向上するため、式(1)の示す関係式より伝熱性が向上することが分かる。よって、第1実施形態よりも、さらにロータからの放熱性の高いターボ分子ポンプ100を提供できる。   According to the third embodiment, the surface area of the stator blade 1 is further increased in addition to the unevenness treatment, and the emissivity is also improved. Therefore, it can be seen that the heat transfer property is improved from the relational expression shown by the equation (1). Therefore, it is possible to provide the turbo molecular pump 100 with higher heat dissipation from the rotor than in the first embodiment.

なお、第1実施形態の変形例や第2実施形態の翼部3の表面の凹凸に加えて、第3実施形態を適用することもできる。   In addition to the modification of the first embodiment and the unevenness of the surface of the wing part 3 of the second embodiment, the third embodiment can also be applied.

以上の説明はあくまで一例であり、考案は、上記の実施形態に何ら限定されるものではない。   The above description is merely an example, and the device is not limited to the above embodiment.

1,1a〜1h:ステータ翼、 1M:ステータ翼素材、 2:内リブ、 3:翼部、
4:外リブ、 20:ロータ、 21,21a〜21i:ロータ翼、 30:吸気口、
31,32:支点、 43:モータ、 44:ネジステータ、 45:円筒部、
50:スペーサ、 52:ケーシング、 60:冷却パイプ、 71:上金型、
71a〜71f:上金型の凹凸、 72:下金型、 72a〜72f:下金型の凹凸、
100:ターボ分子ポンプ、 θ:翼角度
1, 1a to 1h: stator blade, 1M: stator blade material, 2: inner rib, 3: blade portion,
4: outer rib, 20: rotor, 21, 21a to 21i: rotor blade, 30: air inlet,
31, 32: fulcrum, 43: motor, 44: screw stator, 45: cylindrical part,
50: Spacer, 52: Casing, 60: Cooling pipe, 71: Upper mold,
71a to 71f: irregularities on the upper mold, 72: lower mold, 72a to 72f: irregularities on the lower mold,
100: turbo molecular pump, θ: blade angle

Claims (5)

複数段のステータ翼と、
複数段のロータ翼が形成されたロータとを備え、
前記複数段のステータ翼は、円弧状の内リブ及び外リブに連結された複数の翼部の翼角度がプレス加工により成型されたプレス成型ステータ翼を含み、
前記翼部の少なくとも一方の表面に前記プレス加工により成型された凹凸が形成されている、ターボ分子ポンプ。
A multi-stage stator blade;
A rotor having a plurality of stages of rotor blades,
The plurality of stages of stator blades includes a press-formed stator blade in which blade angles of a plurality of blade portions connected to arc-shaped inner ribs and outer ribs are formed by pressing,
A turbo molecular pump, wherein at least one surface of the wing portion is provided with irregularities formed by the press working.
請求項1に記載のターボ分子ポンプおいて、
前記プレス成型ステータ翼は、真空排気下流側の段に配設される、ターボ分子ポンプ。
In the turbo-molecular pump according to claim 1,
The press-molded stator blade is a turbo molecular pump disposed in a stage downstream of the vacuum exhaust.
請求項1に記載のターボ分子ポンプおいて、
すべての段のステータ翼が、前記プレス成型ステータ翼である、ターボ分子ポンプ。
In the turbo-molecular pump according to claim 1,
A turbo molecular pump in which all stages of stator blades are the press-molded stator blades.
請求項1〜3のいずれか一項に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記プレス成型ステータ翼の前記内リブの少なくとも一方の表面に凹凸を設ける、ターボ分子ポンプ。
In the turbomolecular pump according to any one of claims 1 to 3,
A turbo molecular pump, wherein unevenness is provided on at least one surface of the inner rib of the press-molded stator blade.
請求項1〜4のいずれか一項に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記プレス成型ステータ翼はアルミにより形成され、該プレス成型ステータ翼にはアルマイト処理が施されている、ターボ分子ポンプ。
In the turbo molecular pump according to any one of claims 1 to 4,
The turbo-molecular pump, wherein the press-molded stator blade is made of aluminum, and the press-molded stator blade is anodized.
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JP2016142268A (en) * 2015-01-29 2016-08-08 プファイファー・ヴァキューム・ゲーエムベーハー Stator disc

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