JP3456558B2 - Turbo molecular pump - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ドライエッチング
装置などの半導体製造装置に使用されるターボ分子ポン
プに関し、特に、堆積性のある凝縮性ガスの排気に好適
なターボ分子ポンプに関する。
【0002】
【従来の技術】図8は従来のターボ分子ポンプの一例を
示す図である。従来のターボ分子ポンプは、ケーシング
Cの一部を成す外筒1内に高速回転可能にロータ2を配
設し、ロータ2の外周に突設したロータ翼2aとケーシ
ングCの一部を成す積層状に設けられたステータスペー
サ1bの内周に突設したステータ翼1aとの間にタービ
ンTを形成し、吸気口3から吸入したガス分子をこのタ
ービンTによって、排気口4側に圧縮して排出する構成
である。また、このロータ2のねじ溝ロータ2bには、
前記タービンTの下端部外周に螺旋ねじが刻設してあ
り、ロータ2とステータ円筒1cとの間のガスを排気口
側に送っている。なお、一般にロータ2やステータスペ
ーサ1bはアルミニウム合金などの金属によって形成さ
れる。また、図示するポンプにおいては、ロータ2に固
着した回転軸5は、上下一対のラジアル磁気軸受6,7
および軸端部のスラスト磁気軸受8によって、非接触で
支持されている。9はケーシングCの一構成要素であっ
て、外筒1を支持するベースであり、例えばアルミニウ
ム合金で形成することができる。Mはインダクションモ
ータである。
【0003】このような構成のターボ分子ポンプでは、
プロセスガスを排気する場合に、固体状の反応生成物が
ポンプ内に付着,堆積し易いという問題点がある。例え
ば図8に示したターボ分子ポンプにおいて、軸受に非接
触の軸受6,7,8を採用しているため、稼働中の摩擦
抵抗は低減されている。また、これらの軸受ならびにモ
ータMでは、珪素鋼板製のコアを採用することによって
渦電流損の低減化を図っている。このため、10-3〜1
0-2Torr程度の吸気ガスを0.05〜0.5Tor
r程度に圧縮する過程におけるガスとタービンTとの摩
擦抵抗は僅かなものとなる。したがって、図示するよう
な分子ポンプでは、全体として発熱要因が少なく、通
常、常温から僅かに昇温した状態で運転される。しか
し、この分子ポンプを例えば半導体デバイスのアルミニ
ウムドライエッチング等を行なう半導体製造装置に適用
し、エッチング後の反応生成物である塩化アルミニウム
AlCl3 等の排気を行なわせると、この種のガスは蒸
気圧特性上、固相となる温度が例えば50〜60°にあ
るため、このガスが常温近傍のポンプ内に取り込まれる
ことによって固相温度以下の冷却され、固体状の反応生
成物となって流路に臨む各部位に付着,堆積することに
なる。このような反応生成物のポンプ内への付着,堆積
は、一定の使用期間内に多いときには3〜4mmに達す
る場合もある。
【0004】このため、このターボ分子ポンプを塩化ア
ルミニウムや同等の現象を生じさせるガス排気に使用す
る場合には、通常よりも頻繁に分解清掃作業が必要とな
り、メンテナンスや稼働効率上で極めて大きな不都合が
生じることになる。また、特に、ねじ溝ロータ2bとス
テータ円筒1cの間やロータ翼2aとステータ翼1aの
間等のロータ2外周とケーシングCとの間では、間隔が
1mm程度の微小間隔であるため、堆積した反応生成物
により両者が固体接触する可能性が高くなり、ポンプ自
体の損傷や破損といった重大な事故を招く虞がある。
【0005】従来このような問題点を解決する手段とし
て、ニクロム線ヒータ等の熱源を用いて、ポンプの温度
を高温に制御する方法や、ロータに配置した永久磁石と
ハウジングとの間で磁気回路を形成し、この磁気回路中
の渦電流による発熱を利用する方法が知られている。図
8に示すターボ分子ポンプは、ロータ2に永久磁石10
を配置した構成を示している。永久磁石10による磁場
は、ケーシングCの対向面や近傍の金属構成部材を貫通
して磁気回路を形成し、ロータ2の回転に伴う渦電流に
よって発熱している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ヒータ
等の熱源を用いる方法では、ヒータや付随する配線のた
めのスペースが必要であり、また、ニクロム線ヒータの
制御のためのリレーや電力制御器が必要であり、断線に
よる加熱作用の停止や漏電事故を防止するための漏電遮
断機や絶縁トランスを備える必要がある。また、従来の
永久磁石を用いる方法では、ヒータ等の熱源を用いた方
法が有する問題点は解決できるものの、回転する永久磁
石の周囲は透磁率の低い物質により構成されているた
め、ケーシングやステータの内部が発熱するに至る磁束
密度を得るには高磁束密度の永久磁石を多数使用する必
要があり、また、永久磁石の回転運動によって、磁界お
よび電界の変動を周囲に及ぼすという問題点がある。そ
こで、本発明は前記した従来のターボ分子ポンプの問題
点を解決し、簡易な構成によって気体流路を加熱し、堆
積しやすい凝縮性の気体に対しても、反応生成物のポン
プ内での付着,堆積を防止することができるターボ分子
ポンプを提供することを目的とする。さらに、多数の高
磁束密度の永久磁石を必要としない簡易な構成のターボ
分子ポンプを提供し、また、周囲に対する磁界および電
界の変動を低減したターボ分子ポンプを提供することを
目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、永久磁石とこ
の永久磁石の磁極と隣接する磁性体とをロータの周方向
に配置し、永久磁石と磁気回路を構成する強磁性体の固
定筒をロータとベース間に設け、固定筒をステータと熱
的に結合させたターボ分子ポンプを構成することによっ
て、前記目的を達成するものである。
【0008】本発明の第1の実施態様は、永久磁石をロ
ータの周方向にN,Sの磁極が交互となるよう磁性体を
はさんでロータに配設するものであり、これによって、
ロータの回転中における周囲に対する磁界および電界の
変動を低減することができる。
【0009】本発明の第2の実施態様は、固定筒を直接
または熱伝導性部材を介してステータあるいはスペーサ
に接触させるものであり、これによって、ステータへの
熱伝導を良好なものとすることができる。
【0010】本発明の第3の実施態様は、固定筒とステ
ータとを強磁性体で一体に形成するものであり、これに
よって、発熱効率とステータへの熱伝導を良好なものと
することができる。
【0011】本発明の第4の実施態様は、温度センサと
冷却水配管を軸受の近傍に設け、これによって、軸受部
の温度上昇を制御することができる。
【0012】ロータに配置した永久磁石は、ロータとベ
ース間に設けた強磁性体の固定筒との間で磁気回路を形
成している。ターボ分子ポンプの駆動によってロータが
回転すると、固定筒側に形成される磁気回路中の磁場
は、ロータの回転に伴って、固定筒内で周方向に移動す
る。一般に、強磁性体に加わる磁場が変化すると、強磁
性体には渦電流が生じてジュール熱を発生する。したが
って、ロータの回転による固定筒内の磁場の変化によ
り、固定筒は発熱する。永久磁石をロータの周方向に
N,Sの磁極が交互となる構成では、より多くの磁場変
化によって大きな発熱量を得ることができる。
【0013】固定筒で発熱した熱は、熱伝導によって直
に固定筒を介してまたは熱伝導性部材を介してステー
タ、ステータ翼およびスペーサに伝わり、ケーシング、
ベース、軸受にも伝達される。さらに、ステータ翼から
は、熱輻射によってロータ翼に伝わりポンプ全体の温度
が上昇する。このポンプの温度上昇させ、特に、反応生
成物が付着,堆積しやすい流路における温度を上昇させ
ることによって、反応生成物の付着,堆積を減少させる
ことができる。
【0014】ロータに配設した永久磁石を、強磁性体の
固定筒とロータ側の磁性部材によって内側と外側で囲む
構成とすることによって、ポンプ内部のモータ部や軸受
部、また、ポンプ外部に対する漏れ磁束の影響は低減さ
れる。また、軸受の近傍に配置した温度センサの温度検
出によって、軸受部における温度が軸受部の許容温度以
上となった場合には、冷却水配管を介して冷却水を軸受
部近傍に通し、反応生成物の付着,堆積を防止する部位
は高温としたままで軸受を冷却することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照しながら詳細に説明する。図1は本発明の実施の一
形態を説明するための断面図であり、図2,図3は永久
磁石の配置を説明するための断面図であり、図4は永久
磁石と固定筒との関係を説明するための一部を除去した
斜視図である。図1に示すターボ分子ポンプは、前記図
8に示した従来のターボ分子ポンプとほぼ共通の構成を
備え、主に永久磁石の配置および固定筒の配設に構成の
点で相違している。
【0016】例えば、タービンTにおいて、アルミニウ
ム合金製のロータ翼2aに対向してステータ翼1aが交
互に配置され、ロータ翼2a下部のねじ溝ロータ2bの
内周面に複数個の永久磁石11が接着されている。永久
磁石11は、図1〜図4に示すように、ねじ溝ロータ2
bの内周面にその磁極方向が回転周方向となるよう一定
角度間隔で配置し、その磁極間に磁性体からなる磁性片
14を設ける。永久磁石11はその磁極がN,S交互と
なるよう配置する。そして、ベース部9とねじ溝ロータ
2bとの間には、永久磁石11に近接して強磁性体によ
り形成された固定筒12が設置されている。この固定筒
12は、永久磁石11とともに磁気回路を形成する。固
定筒12とステータ円筒1cとは一体に形成されてお
り、固定筒12で発生した熱は直ちにステータ円筒1c
に伝達される。
【0017】また、回転軸5の回りにはラジアル磁気軸
受6,7、スラスト磁気軸受8からなる磁気軸受とモー
タMが配置される。さらに、図1に示す構成のターボ分
子ポンプは、ベース部9を介して外部よりラジアル磁気
軸受6にパージガスを供給するパージポート13が設け
られている。
【0018】図2,3において、永久磁石11は、永久
磁石11のN極から出た磁束は磁性片14を通った後、
対向配置した固定筒12との間のエアギャプを通って固
定筒12内を周方向に通り、再びエアギャプを通って磁
性片14を介して永久磁石11のS極に戻る磁気回路を
形成している。この磁気回路は、配置された永久磁石1
1毎に形成される。ここで、ロータ2が回転すると、ね
じ溝ロータ2bおよび永久磁石11はこのロータ2の回
転に伴って固定筒12に対して周方向に回転する。図3
は、図2の位置から回転した状態を示している。この永
久磁石11の回転運動によって、固定筒12内における
磁場も移動する。強磁性体中の磁場の移動により、強磁
性体には渦電流が発生し、さらにジュール熱が発生す
る。
【0019】ここで、固定筒12に係る磁束密度をB、
永久磁石の個数をn個、ロータ翼2の回転速度をfとす
ると、渦電流によって発生する単位時間当たりの発熱量
Wは以下の式によって表される。
W=K・(n・f・B)2
磁束密度Bは、永久磁石11と固定筒12との間のギャ
ップtが小さいほど大きく、固定筒12の透磁率が大き
いほど大きくなる。
【0020】したがって、固定筒12を透磁率が大きな
強磁性体とすることによって、永久磁石11の磁束密度
Bおよび個数を従来のターボ分子ポンプに適応したもの
と比較して、小さな磁束密度で少ない個数の永久磁石で
実現することができる。
【0021】次に、図4および図5を用いて発熱の伝達
する様子を説明する。図4の斜視図において、固定筒1
2で発生した熱は、図中の実線の矢印で示すように、固
定筒12とステータ円筒1cとを結ぶ連結部15を通っ
てステータ円筒1cに伝わる。この熱によってステータ
円筒1cは温度上昇し、ねじ溝ロータ2bに対向した部
位の温度が上昇する。
【0022】さらに、図5に示すように、熱はステータ
円筒1cを通ってステータスペーサ1b、ステータ翼1
aに伝わり、該部位の温度を上昇させる。また、ケーシ
ングC、ベース部9および軸受部6,7の温度を上昇さ
せる。ロータ翼2aは、対向するステータ翼1aから熱
輻射によって熱伝達を受け、ポンプ全体の温度上昇に寄
与する。
【0023】ターボ分子ポンプの温度が不当に高くなる
と、モータや磁気軸受等のコイル部に絶縁破壊が生じた
り、磁気軸受のギャップセンサの温度ドリフトが生じる
といった虞がある。そこで、本発明の実施の形態では、
固定筒12にステータ円筒1cを直接に接続することに
よって、固定筒12に発生した熱のステータ円筒1cへ
の伝達効率を上げ、これによって、固定筒12の次にス
テータ円筒1cにおける温度が高くなるようにして、温
度上昇を望まない軸受部の温度を比較的に低く抑える構
成としている。また、パージポート13からラジアル磁
気軸受6にパージガスを供給することによって、凝縮性
の反応生成物のラジアル磁気軸受6への侵入を阻止して
いる。
【0024】(実施の形態の効果)前記本発明の実施の
形態によれば、強磁性体の固定筒によって効率よく発熱
することができ、これによって発生した熱を、反応生成
物の付着,堆積のしやすいステータ円筒とねじ溝ロータ
との間に効率よく伝達することができる。永久磁石によ
り形成される磁気回路は、固定筒とロータ側の磁性体に
よって閉磁路を形成し、外部に磁束を漏らさないため、
軸受部やポンプ外部への漏れ磁束による影響を減少させ
ることができる。強磁性体による発熱によって、従来と
同様の熱量を発生させるに要する永久磁石の磁束強度お
よび個数を、従来と比較して減少させることができる。
【0025】(他の実施の形態)本発明の他の実施の形
態は、ターボ分子ポンプの温度上昇によるモータや磁気
軸受等のコイル部の絶縁破壊や、磁気軸受のギャップセ
ンサの温度ドリフトを防止するために、軸受部近傍に温
度センサと冷却水配管等の冷却機構を配設するものであ
る。図6は本発明の他の実施の形態を説明するための断
面図であり、図7は温度センサと冷却水配管の構成を説
明するためのブロック図である。図6において、磁気軸
受8の温度を検出する温度センサ16を、ベース部9に
おいて磁気軸受8近傍に設置し、また、該磁気軸受8を
冷却水する冷却水配管17を磁気軸受8近傍に設置す
る。
【0026】冷却水配管17は、三方弁18によって冷
却水の供給を受けるよう構成されている。三方弁18の
入口側には冷却水供給源が接続され、三方弁18の一方
の出口側には冷却水配管17が接続され、他方の出口側
にはバイパス水配管19が接続される。この三方弁18
は、温度センサ16の検出信号を入力する制御回路20
により開閉制御される。温度センサ16で検出した温度
が規定温度以上の場合には、冷却水が冷却水配管17に
流れて軸受部を冷却し、規定温度以下の場合には、三方
弁18の切り換えによって冷却水はバイパス水配管19
に流れて冷却動作を行なわない。これによって、軸受部
の温度上昇を制御することができる。
【0027】(その他の実施の形態の効果)ターボ分子
ポンプにおいて、反応生成物の起こりやすい部位の温度
の上昇させて反応生成物の付着,堆積を低減するととも
に、磁気軸受部やモータ等の温度上昇を望まない部位の
温度上昇を防止することができる。
【0028】(その他の実施の形態)なお、本発明の実
施の形態に使用する強磁性体として、鉄の他に、ニッケ
ルやフッ素樹脂等のコーティングを施すことによって耐
腐蝕性を向上させることができる。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
簡易な構成によって気体流路を加熱し、堆積しやすい凝
縮性の気体に対しても、反応生成物のポンプ内での付
着,堆積を防止することができるターボ分子ポンプを提
供することができる。さらに、多数の高磁束密度の永久
磁石を必要としない簡易な構成のターボ分子ポンプを提
供し、また、周囲に対する磁界および電界の変動を低減
したターボ分子ポンプを提供することができる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a turbo-molecular pump used in a semiconductor manufacturing apparatus such as a dry etching apparatus, and more particularly to an exhaustion of a condensable gas having a deposition property. It relates to a suitable turbo-molecular pump. FIG. 8 is a diagram showing an example of a conventional turbo-molecular pump. In the conventional turbo-molecular pump, a rotor 2 is disposed in an outer cylinder 1 forming a part of a casing C so as to be rotatable at a high speed, and a rotor blade 2a protruding from an outer periphery of the rotor 2 is laminated with a part of the casing C. A turbine T is formed between the stator blade 1a and the stator blade 1a protruding from the inner periphery of the stator spacer 1b provided in the shape of a circle, and gas molecules sucked from the intake port 3 are compressed by the turbine T to the exhaust port 4 side. It is a configuration to discharge. The thread groove rotor 2b of the rotor 2 includes:
A helical screw is engraved on the outer periphery of the lower end of the turbine T to send gas between the rotor 2 and the stator cylinder 1c to the exhaust port side. In general, the rotor 2 and the stator spacer 1b are formed of a metal such as an aluminum alloy. In the illustrated pump, the rotating shaft 5 fixed to the rotor 2 has a pair of upper and lower radial magnetic bearings 6,7.
And by a thrust magnetic bearing 8 at the shaft end in a non-contact manner. Reference numeral 9 denotes a component of the casing C, which is a base for supporting the outer cylinder 1 and can be formed of, for example, an aluminum alloy. M is an induction motor. [0003] In such a turbo molecular pump,
When the process gas is exhausted, there is a problem that a solid reaction product easily adheres and accumulates in the pump. For example, in the turbo-molecular pump shown in FIG. 8, non-contact bearings 6, 7, and 8 are employed as bearings, so that frictional resistance during operation is reduced. In these bearings and the motor M, eddy current loss is reduced by employing a core made of a silicon steel plate. Therefore, 10-3 to 1
0.05 to 0.5 Torr of intake gas of about 0-2 Torr
The frictional resistance between the gas and the turbine T during the process of compression to about r becomes small. Therefore, the molecular pump as shown in the figure has few heat generation factors as a whole, and is usually operated in a state where the temperature is slightly raised from room temperature. However, when this molecular pump is applied to a semiconductor manufacturing apparatus that performs, for example, aluminum dry etching of a semiconductor device and the like, and the reaction product after etching is evacuated, such as aluminum chloride AlCl3, this kind of gas has a vapor pressure characteristic. Since the temperature at which the solid phase is formed is, for example, 50 to 60 °, this gas is taken into a pump near normal temperature and is cooled to a temperature lower than the solid phase temperature. It will adhere to and accumulate on each of the facing parts. When such reaction products adhere to and accumulate in the pump, they may reach 3 to 4 mm when they are large during a certain period of use. [0004] Therefore, when this turbo-molecular pump is used for exhausting gas which causes aluminum chloride or similar phenomenon, disassembly and cleaning work is required more frequently than usual, which is extremely inconvenient in terms of maintenance and operation efficiency. Will occur. In particular, the space between the outer periphery of the rotor 2 and the casing C, such as between the thread groove rotor 2b and the stator cylinder 1c or between the rotor blades 2a and the stator blades 1a, is a very small distance of about 1 mm. The reaction product increases the possibility of solid contact between the two, and may cause a serious accident such as damage or breakage of the pump itself. Conventionally, as means for solving such problems, a method of controlling the temperature of a pump to a high temperature using a heat source such as a nichrome wire heater, a magnetic circuit between a permanent magnet disposed on a rotor and a housing, and the like. And a method utilizing heat generated by eddy current in the magnetic circuit is known. The turbo molecular pump shown in FIG.
Are shown. The magnetic field generated by the permanent magnet 10 penetrates the facing surface of the casing C or a metal component near the casing C to form a magnetic circuit, and generates heat by eddy current accompanying rotation of the rotor 2. However, the method using a heat source such as a heater requires space for the heater and associated wiring, and requires a relay and a power supply for controlling the nichrome wire heater. A controller is required, and it is necessary to provide an earth leakage breaker and an insulation transformer for preventing a heating action from being stopped due to disconnection and preventing an earth leakage accident. In addition, the conventional method using a permanent magnet can solve the problems of the method using a heat source such as a heater, but since the surroundings of the rotating permanent magnet are made of a material having a low magnetic permeability, the casing or the stator is not used. It is necessary to use a large number of permanent magnets with high magnetic flux density to obtain the magnetic flux density that causes the inside of the device to generate heat, and there is a problem that the rotation of the permanent magnet causes fluctuations in the magnetic field and electric field to the surroundings. . Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems of the conventional turbo-molecular pump, and heats the gas flow path with a simple configuration. An object of the present invention is to provide a turbo-molecular pump capable of preventing adhesion and deposition. It is another object of the present invention to provide a turbo-molecular pump having a simple configuration that does not require a large number of permanent magnets having a high magnetic flux density, and to provide a turbo-molecular pump in which fluctuations of a magnetic field and an electric field with respect to the surroundings are reduced. According to the present invention, a permanent magnet and a magnetic body adjacent to a magnetic pole of the permanent magnet are arranged in a circumferential direction of a rotor, and a ferromagnetic body forming a magnetic circuit with the permanent magnet is provided. The above object is achieved by providing a turbo-molecular pump in which the fixed cylinder is provided between the rotor and the base and the fixed cylinder is thermally coupled to the stator. In a first embodiment of the present invention, a permanent magnet is disposed on a rotor so that N and S magnetic poles are alternately arranged in the circumferential direction of the rotor.
Variations in the magnetic and electric fields with respect to the surroundings during rotation of the rotor can be reduced. In a second embodiment of the present invention, the fixed cylinder is brought into contact with the stator or the spacer directly or via a heat conductive member, thereby improving the heat conduction to the stator. Can be. In a third embodiment of the present invention, the fixed cylinder and the stator are integrally formed of a ferromagnetic material, thereby improving heat generation efficiency and heat conduction to the stator. it can. According to a fourth embodiment of the present invention, a temperature sensor and a cooling water pipe are provided near the bearing, whereby the temperature rise of the bearing can be controlled. The permanent magnet arranged on the rotor forms a magnetic circuit between the rotor and a fixed ferromagnetic cylinder provided between the base and the rotor. When the rotor is rotated by the driving of the turbo molecular pump, the magnetic field in the magnetic circuit formed on the fixed cylinder moves in the circumferential direction in the fixed cylinder with the rotation of the rotor. In general, when the magnetic field applied to a ferromagnetic material changes, an eddy current is generated in the ferromagnetic material to generate Joule heat. Therefore, the fixed cylinder generates heat due to a change in the magnetic field in the fixed cylinder due to the rotation of the rotor. In a configuration in which the N and S magnetic poles of the permanent magnet are alternated in the circumferential direction of the rotor, a large amount of heat generation can be obtained by changing the magnetic field more. The heat generated in the fixed cylinder is transmitted to the stator, the stator blades and the spacer directly through the fixed cylinder by heat conduction or through a heat conductive member, and the casing,
It is also transmitted to the base and bearing. Further, the heat from the stator blades is transmitted to the rotor blades by heat radiation, and the temperature of the entire pump is increased. By increasing the temperature of the pump, especially by increasing the temperature in the flow path where the reaction products are likely to adhere and accumulate, the adhesion and accumulation of the reaction products can be reduced. The permanent magnet provided on the rotor is surrounded on the inside and outside by a ferromagnetic fixed cylinder and a magnetic member on the rotor side, so that the motor and bearings inside the pump and the outside of the pump can be protected. The effect of leakage flux is reduced. In addition, when the temperature in the bearing section becomes equal to or higher than the allowable temperature of the bearing section by the temperature detection of the temperature sensor arranged near the bearing, cooling water is passed through the cooling water pipe to the vicinity of the bearing section to generate a reaction. The bearing can be cooled while the temperature of the portion where the adhesion and accumulation of the object is prevented is kept high. Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining an embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are cross-sectional views for explaining the arrangement of permanent magnets, and FIG. It is the perspective view which removed a part for explaining a relation. The turbo molecular pump shown in FIG. 1 has substantially the same configuration as that of the conventional turbo molecular pump shown in FIG. 8, and is different mainly in the arrangement of the permanent magnet and the arrangement of the fixed cylinder. For example, in the turbine T, stator blades 1a are alternately arranged facing rotor blades 2a made of aluminum alloy, and a plurality of permanent magnets 11 are provided on the inner peripheral surface of a thread groove rotor 2b below the rotor blades 2a. Glued. The permanent magnet 11 is, as shown in FIGS.
The magnetic poles are arranged on the inner peripheral surface at a constant angular interval such that the direction of the magnetic poles is the circumferential direction of rotation. The permanent magnets 11 are arranged such that their magnetic poles alternate between N and S. A fixed cylinder 12 made of a ferromagnetic material is provided between the base portion 9 and the thread groove rotor 2b in the vicinity of the permanent magnet 11. The fixed cylinder 12 forms a magnetic circuit together with the permanent magnet 11. The fixed cylinder 12 and the stator cylinder 1c are integrally formed, and the heat generated in the fixed cylinder 12 immediately
Is transmitted to A magnetic bearing including radial magnetic bearings 6 and 7 and a thrust magnetic bearing 8 and a motor M are arranged around the rotating shaft 5. Further, the turbo molecular pump having the configuration shown in FIG. 1 is provided with a purge port 13 for supplying a purge gas from the outside to the radial magnetic bearing 6 via the base portion 9. In FIG. 2 and FIG. 3, after the magnetic flux from the N pole of the permanent magnet 11 passes through the magnetic piece 14,
A magnetic circuit is formed that passes through the air gap between the opposed fixed cylinder 12 and the inside of the fixed cylinder 12 in the circumferential direction, passes through the air gap again, and returns to the S pole of the permanent magnet 11 via the magnetic piece 14. . This magnetic circuit comprises a permanent magnet 1
It is formed every one. Here, when the rotor 2 rotates, the thread groove rotor 2 b and the permanent magnet 11 rotate in the circumferential direction with respect to the fixed cylinder 12 with the rotation of the rotor 2. FIG.
Shows a state rotated from the position of FIG. Due to the rotational movement of the permanent magnet 11, the magnetic field in the fixed cylinder 12 also moves. Due to the movement of the magnetic field in the ferromagnetic material, an eddy current is generated in the ferromagnetic material, and Joule heat is generated. Here, the magnetic flux density of the fixed cylinder 12 is B,
Assuming that the number of the permanent magnets is n and the rotation speed of the rotor blade 2 is f, the amount of heat generated per unit time W generated by the eddy current is expressed by the following equation. W = K · (n · f · B) 2 The magnetic flux density B increases as the gap t between the permanent magnet 11 and the fixed cylinder 12 decreases, and increases as the magnetic permeability of the fixed cylinder 12 increases. Therefore, by making the fixed cylinder 12 a ferromagnetic material having a large magnetic permeability, the magnetic flux density B and the number of the permanent magnets 11 can be reduced with a small magnetic flux density compared with those of a conventional turbo-molecular pump. It can be realized with a number of permanent magnets. Next, the manner of transmitting heat will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. In the perspective view of FIG.
The heat generated in 2 is transmitted to the stator cylinder 1c through the connecting portion 15 connecting the fixed cylinder 12 and the stator cylinder 1c, as indicated by the solid arrow in the drawing. Due to this heat, the temperature of the stator cylinder 1c increases, and the temperature of the portion facing the thread groove rotor 2b increases. Further, as shown in FIG. 5, the heat passes through the stator cylinder 1c and passes through the stator spacer 1b and the stator blade 1
a to increase the temperature of the site. Further, the temperatures of the casing C, the base 9 and the bearings 6 and 7 are increased. The rotor blades 2a receive heat transfer from the opposed stator blades 1a by heat radiation, and contribute to the temperature rise of the entire pump. If the temperature of the turbo-molecular pump becomes unduly high, there is a possibility that a dielectric breakdown occurs in a coil portion of a motor or a magnetic bearing or a temperature drift of a gap sensor of the magnetic bearing occurs. Therefore, in the embodiment of the present invention,
By directly connecting the stator cylinder 1c to the fixed cylinder 12, the efficiency of transmitting the heat generated in the fixed cylinder 12 to the stator cylinder 1c is increased, and thereby the temperature of the stator cylinder 1c after the fixed cylinder 12 is increased. In this way, the configuration is such that the temperature of the bearing portion where the temperature rise is not desired is suppressed relatively low. Further, by supplying a purge gas from the purge port 13 to the radial magnetic bearing 6, the invasion of condensable reaction products into the radial magnetic bearing 6 is prevented. (Effects of the Embodiment) According to the embodiment of the present invention, heat can be efficiently generated by the fixed cylinder made of ferromagnetic material, and the generated heat is used to deposit and deposit reaction products. The transmission can be efficiently performed between the stator cylinder and the thread groove rotor, which are easy to perform. The magnetic circuit formed by permanent magnets forms a closed magnetic circuit by the fixed cylinder and the magnetic material on the rotor side, and does not leak magnetic flux to the outside.
It is possible to reduce the influence of the leakage magnetic flux to the bearing and the outside of the pump. Due to the heat generated by the ferromagnetic material, the magnetic flux intensity and the number of permanent magnets required to generate the same amount of heat as in the related art can be reduced as compared with the related art. (Other Embodiments) Another embodiment of the present invention is to prevent dielectric breakdown of a coil portion of a motor or a magnetic bearing due to a rise in temperature of a turbo-molecular pump and temperature drift of a gap sensor of a magnetic bearing. In order to achieve this, a cooling mechanism such as a temperature sensor and a cooling water pipe is disposed near the bearing. FIG. 6 is a sectional view for explaining another embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a block diagram for explaining the configuration of a temperature sensor and a cooling water pipe. 6, a temperature sensor 16 for detecting the temperature of the magnetic bearing 8 is installed near the magnetic bearing 8 in the base portion 9, and a cooling water pipe 17 for cooling the magnetic bearing 8 is installed near the magnetic bearing 8. I do. The cooling water pipe 17 is configured to receive cooling water supplied by a three-way valve 18. A cooling water supply source is connected to the inlet side of the three-way valve 18, a cooling water pipe 17 is connected to one outlet side of the three-way valve 18, and a bypass water pipe 19 is connected to the other outlet side. This three-way valve 18
Is a control circuit 20 for inputting a detection signal of the temperature sensor 16.
It is controlled to open and close by. When the temperature detected by the temperature sensor 16 is equal to or higher than the specified temperature, the cooling water flows through the cooling water pipe 17 to cool the bearing portion. When the temperature is equal to or lower than the specified temperature, the cooling water is bypassed by switching the three-way valve 18. Water piping 19
To perform no cooling operation. This makes it possible to control the temperature rise of the bearing. (Effects of Other Embodiments) In a turbo-molecular pump, the temperature of a portion where reaction products are likely to occur is increased to reduce the adhesion and deposition of reaction products, and the temperature of a magnetic bearing portion, a motor, and the like is reduced. It is possible to prevent an increase in temperature at a portion where the increase is not desired. (Other Embodiments) As a ferromagnetic material used in the embodiment of the present invention, it is possible to improve the corrosion resistance by applying a coating of nickel, fluororesin, or the like in addition to iron. it can. As described above, according to the present invention,
It is possible to provide a turbo molecular pump capable of heating a gas flow path with a simple configuration and preventing deposition and deposition of a reaction product in a pump even for a condensable gas that is easily deposited. Further, it is possible to provide a turbo-molecular pump having a simple configuration that does not require a large number of permanent magnets having a high magnetic flux density, and to provide a turbo-molecular pump in which fluctuations of a magnetic field and an electric field with respect to the surroundings are reduced.
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態を説明するための断面図
である。
【図2】本発明の実施の一形態における永久磁石の配置
を説明するための断面図である。
【図3】本発明の実施の一形態における永久磁石の配置
を説明するための断面図である。
【図4】本発明の実施の一形態における永久磁石と固定
筒との関係を説明するための一部を除去した斜視図であ
る。
【図5】本発明の実施の一形態における熱の伝達する様
子を説明する図である。
【図6】本発明の他の実施の形態を説明するための断面
図である。
【図7】本発明の他の実施の形態の温度センサと冷却水
配管の構成を説明するためのブロック図である。
【図8】従来のターボ分子ポンプを説明するための断面
図である。
【符号の説明】
1…ステータ、1a…ステータ翼、1b…ステータスペ
ーサ、1c…ステータ円筒、2…ロータ、2a…ロータ
翼、2b…ねじ溝ロータ、3…吸気口、4…排気口、5
…回転軸、6,7…ラジアル磁気軸受、8…スラスト磁
気軸受、9…ベース部、10…永久磁石、11…永久磁
石、12…固定筒、13…パージポート、14…磁性
片、15…連結部、16…温度センサ、17…冷却水配
管、18…三方弁、19…バイパス水配管、20…制御
回路、T…タービン、C…ケーシング。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an arrangement of permanent magnets according to one embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating an arrangement of permanent magnets according to the embodiment of the present invention. FIG. 4 is a perspective view with a part removed for explaining a relationship between a permanent magnet and a fixed cylinder according to the embodiment of the present invention. FIG. 5 is a diagram illustrating how heat is transmitted in one embodiment of the present invention. FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining another embodiment of the present invention. FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of a temperature sensor and a cooling water pipe according to another embodiment of the present invention. FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a conventional turbo-molecular pump. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Stator, 1a ... Stator blade, 1b ... Stator spacer, 1c ... Stator cylinder, 2 ... Rotor, 2a ... Rotor blade, 2b ... Screw groove rotor, 3 ... Inlet, 4 ... Exhaust, 5
... Rotating shaft, 6,7 ... Radial magnetic bearing, 8 ... Thrust magnetic bearing, 9 ... Base part, 10 ... Permanent magnet, 11 ... Permanent magnet, 12 ... Fixed cylinder, 13 ... Purge port, 14 ... Magnetic piece, 15 ... Connection part, 16: temperature sensor, 17: cooling water pipe, 18: three-way valve, 19: bypass water pipe, 20: control circuit, T: turbine, C: casing.
Claims (1)
磁性体とをロータの周方向に配置し、前記永久磁石と磁
気回路を構成する強磁性体の固定筒をロータとベース間
に設け、前記固定筒をステータと熱的に結合させたこと
を特徴とするターボ分子ポンプ。(57) [Claim 1] A permanent magnet and a magnetic body adjacent to a magnetic pole of the permanent magnet are arranged in a circumferential direction of a rotor, and a permanent magnet and a ferromagnetic body constituting a magnetic circuit are arranged. A turbo-molecular pump, wherein a fixed cylinder is provided between a rotor and a base, and the fixed cylinder is thermally coupled to a stator.
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