JP4049531B2 - Magnetic bearing motor and excimer laser device - Google Patents

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敦 大山
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    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
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    • F16C32/044Active magnetic bearings
    • F16C32/047Details of housings; Mounting of active magnetic bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00Engines or pumps
    • F16C2360/44Centrifugal pumps
    • F16C2360/45Turbo-molecular pumps

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に回転体の振れ回りやステータの振動を低減した、密封構造を有する磁気軸受モータおよび該モータを使用したエキシマレーザ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
磁気軸受は、接触形のすべり軸受や玉軸受と異なり、ロータを非接触で回転支持するため、▲1▼機械的損失が少ない、▲2▼摩擦、摩耗がない、▲3▼潤滑油が不要である、▲4▼低振動・低騒音である、▲5▼メンテナンスフリ一である、等の利点を有している。このような特徴を有する磁気軸受を利用した例として、不純物の少ない真空環境を作成するターボ分子ポンプや、超高速回転を行なえる工作機械用スピンドル等がある。
【0003】
ここで、不純物を極端に嫌う環境や腐食環境下で磁気軸受を使用する場合は、これを構成する材料(例えば、電磁鋼板や銅線コイル、有機材料等)からのガス放出や腐食が間題となる。このため、磁気軸受表面に被覆材を設け、腐食環境下から上記構成材料を保護するようにしている。このような構成、すなわち密封構造を有する磁気軸受とモータとを互いに隣接した位置に配置した磁気軸受モータを用いた一例として、エキシマレーザ装置がある。
【0004】
図5は、従来のエキシマレーザ装置の概略構造を示すものである。図5に示すように、従来のエキシマレーザ装置は、ハロゲン系ガス(F,C1等)を含むレーザガスを封入したレーザ容器101と、レーザ容器101の内部に配置したレーザガスを予備電離する予備電離電極(図示せず)と、レーザ容器101の内部に配置したレーザ光の発振を可能とする放電を得るための一対の主放電電極102,102とを備えている。更に、レーザ容器101内には、一対の主放電電極102,102の間に高速のレーザガス流れを作り出すための循環ファン103が配置されている。なお、一対の主放電電極102,102の両端には、レーザ光取出し窓105,105が備えられている。
【0005】
循環ファン103は、この内部を貫通し両端から突出する回転軸104を有していて、この回転軸104は、レーザ容器101の両端に設けられた2つのラジアル磁気軸受106,107と1つのアキシャル磁気軸受108で非接触にて回転自在に浮上支持されている。またラジアル磁気軸受107の軸端側には循環ファン103を駆動するモータ109が設けられている。
【0006】
回転軸104には、磁性材料からなる各磁気軸受106,107,108の電磁石ターゲット106d,107d,108eおよびセンサターゲット106c,107c,108dと、モータロータ109bが固着されている。そして、これらに対向する位置に電磁石106b,107b,108b,108c、誘導型変位センサ106a,107a,108a、モータステータ109aがそれぞれ配置されている。上記構成により、回転軸104は、物体の6自由度のうち回転軸104回りの運動以外の5自由度を各磁気軸受106,107,108にて支持されることにより、安定した回転が得られる。
【0007】
ラジアル磁気軸受106,107の電磁石106b,107bおよび誘導型変位センサ106a,107aと、モータステータ109aの内周面には、非磁性材料、例えばオーステナイト系ステンレス鋼等からなる薄肉円筒状の隔壁110,111がそれぞれ設けられ、各ステータ構成要素を収容するハウジングと両端を溶接等により固着して密封構造を形成している。またアキシャル磁気軸受108も同様に、電磁石108b,108c,108dおよび誘導型変位センサ108aの露出面は、非磁性金属材料からなる薄肉円盤状の隔壁112,113で覆われている。更に、モータロータ109bの外周面にも、非磁性金属材料からなる隔壁114が設けられている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来構成の磁気軸受モータでは、モータステータ109aに回転駆動電流を励磁すると、モータの交流磁束により隔壁111内に渦電流や電磁ノイズ等が発生し、この渦電流や電磁ノイズが隔壁111内を容易に伝わって、誘導型変位センサ107aの検出信号に影響を与えてしまう。すなわち、モータステータ109aの励磁電流周波数と同一のノイズが誘導型変位センサ107aの検出信号に加えられ、回転軸104をラジアル磁気軸受107で加振してしまうという問題があった。
【0009】
なお、この問題を解決するため、隔壁をテフロン、セラミックス、ガラス等の非電導性材料で構成することも行われている。しかしながら、エキシマレーザ装置のように、特殊な腐食環境下で放出ガスを極端に低減したい場合は、非磁性金属材料が最も優れている。しかも、非磁性金属材料は、非電導性材料に比して一般に優れた機械的強度を有するので、隔壁の厚さを薄くでき、さらに製造も容易で、コストが安い利点がある。
【0010】
本発明は上述の事情に鑑みてなされたもので、隔壁として非磁性金属材料を使用し、しかもモータステータに与えられる回転駆動電流による回転体の振れ回りやステータの振動を低減できるようにした磁気軸受モータおよび該モータを使用したエキシマレーザ装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の磁気軸受モータは、回転体を回転駆動するモータのモータステータと回転体を浮上支持するラジアル磁気軸受の誘導型変位センサ及び電磁石とを、シール材を介在させつつ互いに隣接させて配置したモータハウジング本体と軸受ハウジング本体の内部にそれぞれ収容し、前記モータハウジング本体の内周面を、薄肉円筒状の非磁性金属材料からなる第1の隔壁で、前記軸受ハウジング本体の内周面を、薄肉円筒状の非磁性金属材料からなる第2の隔壁で、前記両隔壁を互いに離間させた状態で個別に気密封止して、前記両隔壁、該両隔壁間に露出する前記モータハウジング本体及び前記軸受ハウジング本体、並びに前記モータハウジング本体と前記軸受ハウジング本体との間に介在させた前記シール材で、前記モータのモータロータ、及び前記ラジアル磁気軸受の変位センサターゲット及び電磁石ターゲットを気密的に包囲した気密空間を形成したことを特徴とする。
【0012】
このように、モータステータの内周面を気密封止する第1の隔壁と、誘導型変位センサの内周面を気密封止する第2の隔壁とを別体で構成して互いに分離させることで、モータステータに回転駆動電流を励磁した場合にモータの交流磁束により発生する第1の隔壁内の渦電流や電磁ノイズが第2の隔壁に伝わり難くして、誘導型変位センサの検出信号に与える影響を低減できる。
【0013】
本発明のエキシマレーザ装置は、レーザガスを封入するレーザ容器と、該レーザ容器内に配置されレーザ光の発振を可能とする放電を得るための一対の主放電電極と、回転軸を有し前記一対の主放電電極間に高速のレーザガス流を作り出す循環ファンと、前記回転軸を回転駆動する講求項1乃至のいずれかに記載の磁気軸受モータとを有することを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図1乃至図4を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図1および図2は、本発明の第1の実施の形態の磁気軸受モータを備えたエキシマレーザ装置を示すもので、図1は全体断面図で、図2は図1の要部拡大図である。
【0015】
このエキシマレーザ装置は、ハロゲン系ガス、例えばフッ素ガスを含むレーザガスを封入したレーザ容器1と、レーザ容器1の内部に配置したレーザガスを予備電離する予備電離電極(図示せず)と、レーザ容器1の内部に配置したレーザ光の発振を可能とする放電を得るための一対の主放電電極2,2とを備えている。更に、レーザ容器1内には、一対の主放電電極2,2の間に高速のレーザガス流を作り出すための循環ファン3が配置されている。
【0016】
レーザ光は、一対の主放電電極2,2間に高電圧を印加することによってレーザ励起放電が行なわれて得られる。発生したレーザ光は、レーザ容器1の側壁に設けられた窓5,5を経由してレーザ容器1の外部へ取出される。上記レーザ励起放電が行われると、一対の主放電電極2,2間にあるレーザガスは劣化し、この劣化により放電特性が悪くなり、繰返し発振が行なえなくなる。このため循環ファン3により、レーザ容器1内のレーザガスを循環させて、放電ごとに一対の主放電電極2,2間のレーザガスを入れ替えることにより安定した繰返し発振を行なっている。
【0017】
循環ファン3は、内部を貫通し両端部から突出する回転軸4を有している。回転軸4は、レーザ容器1の両端部に設けられた軸受ハウジング6とモータハウジング7に収容されたラジアル磁気軸受8,9およびアキシャル磁気軸受10にて非接触で回転自在に支持されている。そして、モータ11は、循環ファン3の回転軸4に回転動力を与える。
【0018】
軸受ハウジング6およびモータハウジング7のレーザ容器1側には、ハウジング内へダストが混入することを防止するねじ溝ラビリンス14,15が設けられている。これにより、レーザ容器1内で発生するダストが軸受ハウジング6およびモータハウジング7の内部へ混入し、保護用軸受12,13の転動面へ混入することを防止できる。さらに、レーザ容器1にはガス流出口16が設けられており、ガス流出口16より流出したレーザガスは、ガス導入室17,17内のダスト除去フィルタ18,18でダストが除去され、ガス導入管19,19から軸受ハウジング6およびモータハウジング7の軸端部に導入される。すなわち、図中矢印のようにガスを循環させることにより、ハウジング6,7内へのダストの混入を確実に防止できる。
【0019】
図2は、モータハウジング7の周辺を拡大して示す要部拡大図である。モータハウジング7は、軸受ハウジング本体7a、モータハウジング本体7bおよび軸受カバー7cを具備している。軸受ハウジング本体7aはレーザ容器1の側壁に取付けられている。軸受ハウジング本体7aには、モータハウジング本体7bおよび軸受カバー7cが順次取付けられている。そして、各取付面にはそれぞれシール用溝52,54,56が設けられ、この各シール用溝52,54,56にシール材53,55,57を装着してレーザガスを密閉している。なお、シール材としては、レーザガスを汚染する水分等のガス放出が少ない金属製(例えば、ステンレス鋼やアルミニウム)のシール材を用いることが好ましい。
【0020】
軸受ハウジング本体7aには、ラジアル磁気軸受9の誘導型変位センサ9aと電磁石9bがスペーサ41と側板42により相対位置が決まった状態で収容されている。そして、誘導型変位センサ9aと電磁石9bの内周面には、薄肉円筒状の隔壁44が配置され、この隔壁44の両端は、軸受ハウジング本体7aと側板42に溶接等で固着されている。このように、隔壁44を設けることにより、レーザガスに対して耐腐食性の乏しい誘導型変位センサ9aや電磁石9bがレーザガスと接することがない。この隔壁44は、レーザガスに対して耐腐食性を有し、かつ非磁性材料、例えばオーステナイト系ステンレス鋼等で構成されている。
【0021】
モータハウジング本体7bには、モータ11のモータステータ11aと側板43が収容されている。モータステータ11aの内周面には、薄肉円筒状の隔壁45が配置され、この隔壁45の両端は、モータハウジング本体7bと側板43に溶接等で固着されている。これによって、モータステータ11aがレーザガスと接触することを防止している。
【0022】
上述のように、モータ11のモータステータ11aの内周面を気密封止する隔壁45と、ラジアル磁気軸受9の誘導型変位センサ9aの内周面を気密封止する隔壁44とを別体で構成して互いに分離させることで、モータステータ11aに回転駆動電流を励磁した場合にモータの交流磁束により発生する隔壁45内の渦電流や電磁ノイズが隔壁44に伝わり難くして、誘導型変位センサ9aの検出信号に与える影響を低減し、これによって、誘導型変位センサ9aからノイズの少ない変位出力信号を取出すことができる。
【0023】
一方、循環ファン3の回転軸4には、ラジアル磁気軸受9の変位センサターゲット9e、電磁石ターゲット9f、モータ11のモータロータ11bがロータスペーサ46,47により相対位置が決まった状態で固着され、レーザ容器1内と連通した気密空間内に配置されている。ここで、変位センサターゲット9eおよび電磁石ターゲット9fを構成する磁性材料として、レーザガス中に含まれるフッ素ガスに対して耐腐食性が良好なパーマロイ(30〜80%Niを含むFe−Ni合金)を使用している。
【0024】
また、変位センサターゲット9eおよび電磁石ターゲット9fには、回転によって生じる磁界変化によって渦電流損失が発生する。この渦電流損失を低減するため、変位センサターゲット9eおよび電磁石ターゲット9fとして、薄板を積層した構造を採用している。なお、積層した薄板の間にガス溜りができレーザガスを汚染する等の問題が生じる場合は、変位センサターゲット9eおよび電磁石ターゲット9fを一体材料で構成しても良い。
【0025】
また、モータ11のモータロータ11bは、積層したけい素鋼板とアルミニウムの複合材から構成されている。このように、モータロータ11bをけい素鋼板とアルミニウムの複合材で構成すると、この表面に耐腐食処理として好適なNiめっきを密着性良く均一に施工することが困難である。このため、モータロータ11bの外周面に隔壁48を配置し、この隔壁48の両端を側板49,50に溶接等により固着し、さらに側板49,50と循環ファン3の回転軸4を溶接等により固着することで気密空間を形成して、モータロータ11bがレーザガスに接することをなくしている。この隔壁48は、前述した理由により、オーステナイト系ステンレス鋼で構成されている。
【0026】
保護用軸受12としては、転動体12aがアルミナセラミックス、ジルコニアセラミックス等で構成され、外輪12cおよび内輪12bがSUS440C等のステンレス鋼で構成された転がり軸受を使用している。
【0027】
図3および図4は、本発明の第2の実施の形態の磁気軸受モータを備えたエキシマレーザ装置を示すもので、図3は要部拡大断面図(図2相当図)で、図4は図3のA−A線断面図である。
【0028】
この実施の形態の第1の実施の形態と異なる点は、ラジアル磁気軸受9として、その電磁石9bの鉄心における突出部が隔壁44を貫通しその内周面が露出したものを使用した点である。ここで、電磁石9bの鉄心は、レーザガスと接するので耐腐食性を有する必要がある。このため、レーザガスに対して耐腐食性が良好なパーマロイを使用している。そして電磁石9bの鉄心を隔壁44と溶接等により固着することで、レーザガスに対して耐腐食性の乏しい電磁石9bのコイル巻線がレーザガスと接触することを防止している。
【0029】
この実施の形態によれば、電磁石9bの鉄心と電磁石ターゲット9fの磁気ギャップが隔壁44により拡大することを防止して、磁気軸受としての効率を向上し、消費電力の低減および小型化を図ることができる。
【0030】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、モータステータの内周面を気密封止する第1の隔壁と、誘導型変位センサの内周面を気密封止する第2の隔壁とを別体で構成して互いに分離させることで、モータステータに回転駆動電流を励磁した場合にモータの交流磁束により発生する第1の隔壁内の渦電流や電磁ノイズが第2の隔壁に伝わり難くして、誘導型変位センサの検出信号に与える影響を低減できる。このため、モータの回転駆動電流と同一の周波数にて磁気軸受が回転体を加振することを防止し、これによって、回転体の振れ回りが小さく、ステータの振動を低減できる密封構造を有する磁気軸受モータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の磁気軸受モータを備えたエキシマレーザ装置の全体断面図である。
【図2】図1の要部を拡大して示す要部拡大図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態の磁気軸受モータを備えたエキシマレーザ装置の要部拡大断面図(図2相当図)である。
【図4】図3のA−A線断面図である。
【図5】従来の磁気軸受モータを備えたエキシマレーザ装置の全体断面図である。
【符号の説明】
1 レーザ容器
2 主放電電極
3 循環ファン
4 回転軸
7 モータハウジング
8,9 ラジアル磁気軸受
9a 誘導型変位センサ
9b 電磁石
9e 変位センサターゲット
9f 電磁石ターゲット
10 アキシャル磁気軸受
11 モータ
11a モータステータ
11b モータロータ
16 ガス流出口
12,13 保護用軸受
14,15 溝ラビリンス
17 ガス導入室
18 ダスト除去フィルタ
19 ガス導入管
44,45,48 隔壁
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetic bearing motor having a sealed structure and particularly an excimer laser device using the motor, in which the swinging of a rotating body and the vibration of a stator are reduced.
[0002]
[Prior art]
Unlike contact-type plain bearings and ball bearings, magnetic bearings support the rotor in a non-contact manner. Therefore, (1) there is little mechanical loss, (2) there is no friction or wear, and (3) no lubricating oil is required. (4) Low vibration and low noise, (5) Maintenance free, etc. Examples of using magnetic bearings having such characteristics include a turbo molecular pump that creates a vacuum environment with few impurities, and a spindle for machine tools that can perform ultra-high speed rotation.
[0003]
Here, when magnetic bearings are used in environments where impurities are extremely disliked or in corrosive environments, there is a problem of gas release and corrosion from the materials (for example, magnetic steel sheets, copper wire coils, organic materials). It becomes. For this reason, a coating material is provided on the surface of the magnetic bearing so as to protect the constituent materials from the corrosive environment. There is an excimer laser device as an example using a magnetic bearing motor having such a configuration, that is, a magnetic bearing having a sealed structure and a motor arranged at positions adjacent to each other.
[0004]
FIG. 5 shows a schematic structure of a conventional excimer laser device. As shown in FIG. 5, a conventional excimer laser device includes a laser container 101 in which a laser gas containing a halogen-based gas (F 2 , C12 2, etc.) is sealed, and a spare ionization apparatus that preliminarily ionizes the laser gas disposed inside the laser container 101. An ionization electrode (not shown) and a pair of main discharge electrodes 102 and 102 for obtaining a discharge capable of oscillating laser light disposed inside the laser container 101 are provided. Further, a circulation fan 103 for generating a high-speed laser gas flow is disposed in the laser container 101 between the pair of main discharge electrodes 102 and 102. Laser light extraction windows 105 and 105 are provided at both ends of the pair of main discharge electrodes 102 and 102.
[0005]
The circulation fan 103 has a rotating shaft 104 that passes through the inside and protrudes from both ends. The rotating shaft 104 has two radial magnetic bearings 106 and 107 provided at both ends of the laser container 101 and one axial shaft. The magnetic bearing 108 is levitated and supported so as to be rotatable without contact. A motor 109 for driving the circulation fan 103 is provided on the shaft end side of the radial magnetic bearing 107.
[0006]
Electromagnetic targets 106d, 107d and 108e and sensor targets 106c, 107c and 108d of magnetic bearings 106, 107 and 108 made of a magnetic material and a motor rotor 109b are fixed to the rotating shaft 104. Electromagnets 106b, 107b, 108b, and 108c, inductive displacement sensors 106a, 107a, and 108a, and a motor stator 109a are arranged at positions facing these, respectively. With the above configuration, the rotation shaft 104 is supported by the magnetic bearings 106, 107, and 108 with five degrees of freedom other than the movement around the rotation shaft 104 out of the six degrees of freedom of the object, so that stable rotation is obtained. .
[0007]
Electromagnetic magnets 106b and 107b of radial magnetic bearings 106 and 107, induction type displacement sensors 106a and 107a, and an inner peripheral surface of motor stator 109a have thin cylindrical partition walls 110 made of a nonmagnetic material such as austenitic stainless steel. 111 is provided, and a housing for housing each stator component and both ends are fixed by welding or the like to form a sealed structure. Similarly, in the axial magnetic bearing 108, the exposed surfaces of the electromagnets 108b, 108c, 108d and the inductive displacement sensor 108a are covered with thin disk-shaped partition walls 112, 113 made of a nonmagnetic metal material. Furthermore, a partition wall 114 made of a nonmagnetic metal material is also provided on the outer peripheral surface of the motor rotor 109b.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In the magnetic bearing motor having the above-described conventional configuration, when a rotational drive current is excited in the motor stator 109a, eddy current, electromagnetic noise, or the like is generated in the partition 111 due to the AC magnetic flux of the motor, and this eddy current or electromagnetic noise is generated in the partition 111. It is easily transmitted and affects the detection signal of the inductive displacement sensor 107a. That is, there is a problem that the same noise as the excitation current frequency of the motor stator 109 a is added to the detection signal of the induction displacement sensor 107 a and the rotating shaft 104 is vibrated by the radial magnetic bearing 107.
[0009]
In order to solve this problem, the partition walls are also made of a non-conductive material such as Teflon, ceramics, or glass. However, the non-magnetic metal material is the best when it is desired to extremely reduce the emission gas in a special corrosive environment as in the excimer laser device. In addition, since the nonmagnetic metal material generally has superior mechanical strength as compared with the nonconductive material, the thickness of the partition wall can be reduced, and the manufacturing is easy and the cost is low.
[0010]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and uses a nonmagnetic metal material as a partition wall, and can reduce the rotation of the rotating body and the vibration of the stator due to the rotational drive current applied to the motor stator. An object of the present invention is to provide a bearing motor and an excimer laser device using the motor.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a magnetic bearing motor according to the present invention includes a motor stator that rotates a rotating body, an induction displacement sensor and an electromagnet of a radial magnetic bearing that floats and supports the rotating body, with a sealant interposed. while by adjacent respectively accommodated in the motor housing main body and the bearing housing body arranged to one another, the inner circumferential surface of the motor housing main body, a first partition wall made of thin-walled cylindrical non-magnetic metal material, wherein the bearing housing The inner peripheral surface of the main body is hermetically sealed with a second partition made of a thin-walled cylindrical nonmagnetic metal material in a state in which the both partitions are separated from each other , and between the both partitions and the both partitions. The exposed motor housing body and the bearing housing body, and the sealing material interposed between the motor housing body and the bearing housing body, The serial motor rotor, and you characterized in that said displacement sensor targets and the electromagnet target of the radial magnetic bearing to form a hermetically enclosed by airtight space.
[0012]
Thus, the first partition that hermetically seals the inner peripheral surface of the motor stator and the second partition that hermetically seals the inner peripheral surface of the inductive displacement sensor are configured separately and separated from each other. Thus, when a rotational drive current is excited in the motor stator, the eddy current and electromagnetic noise generated in the first partition due to the AC magnetic flux of the motor are hardly transmitted to the second partition, and the detection signal of the inductive displacement sensor is used. The effect on it can be reduced.
[0013]
The excimer laser device according to the present invention includes a laser container that encloses a laser gas, a pair of main discharge electrodes that are disposed in the laser container to obtain a discharge that enables oscillation of laser light, and a rotating shaft. A circulation fan that creates a high-speed laser gas flow between the main discharge electrodes and a magnetic bearing motor according to any one of claims 1 to 4 that rotationally drives the rotating shaft.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
1 and 2 show an excimer laser device provided with a magnetic bearing motor according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is an overall cross-sectional view, and FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG. is there.
[0015]
This excimer laser device includes a laser container 1 in which a halogen-based gas, for example, a laser gas containing fluorine gas, is sealed, a preionization electrode (not shown) for preionizing the laser gas disposed inside the laser container 1, and the laser container 1. Are provided with a pair of main discharge electrodes 2 and 2 for obtaining a discharge enabling oscillation of laser light. Furthermore, a circulation fan 3 for creating a high-speed laser gas flow is disposed between the pair of main discharge electrodes 2 and 2 in the laser container 1.
[0016]
The laser light is obtained by performing laser excitation discharge by applying a high voltage between the pair of main discharge electrodes 2 and 2. The generated laser light is taken out of the laser container 1 through the windows 5 and 5 provided on the side wall of the laser container 1. When the laser-excited discharge is performed, the laser gas existing between the pair of main discharge electrodes 2 and 2 deteriorates, and the deterioration deteriorates the discharge characteristics, so that repeated oscillation cannot be performed. For this reason, the laser gas in the laser container 1 is circulated by the circulation fan 3 and the laser gas between the pair of main discharge electrodes 2 and 2 is exchanged for each discharge to perform stable and repetitive oscillation.
[0017]
The circulation fan 3 has a rotating shaft 4 that penetrates the inside and projects from both ends. The rotating shaft 4 is rotatably supported in a non-contact manner by radial magnetic bearings 8 and 9 and an axial magnetic bearing 10 housed in a bearing housing 6 provided at both ends of the laser container 1 and a motor housing 7. The motor 11 gives rotational power to the rotating shaft 4 of the circulation fan 3.
[0018]
On the laser container 1 side of the bearing housing 6 and the motor housing 7, thread groove labyrinths 14 and 15 that prevent dust from entering the housing are provided. Thereby, it is possible to prevent dust generated in the laser container 1 from entering the bearing housing 6 and the motor housing 7 and from entering the rolling surfaces of the protective bearings 12 and 13. Further, the laser container 1 is provided with a gas outlet 16, and the laser gas flowing out from the gas outlet 16 is dust-removed by the dust removal filters 18 and 18 in the gas introduction chambers 17 and 17, and the gas introduction pipe is provided. 19 and 19 are introduced into the shaft ends of the bearing housing 6 and the motor housing 7. In other words, dust can be reliably prevented from entering the housings 6 and 7 by circulating the gas as indicated by the arrows in the figure.
[0019]
FIG. 2 is an enlarged view of a main part showing the periphery of the motor housing 7 in an enlarged manner. The motor housing 7 includes a bearing housing body 7a, a motor housing body 7b, and a bearing cover 7c. The bearing housing body 7 a is attached to the side wall of the laser container 1. A motor housing body 7b and a bearing cover 7c are sequentially attached to the bearing housing body 7a. Each mounting surface is provided with sealing grooves 52, 54, and 56, and sealing materials 53, 55, and 57 are attached to the sealing grooves 52, 54, and 56 to seal the laser gas. Note that as the sealing material, it is preferable to use a sealing material made of metal (for example, stainless steel or aluminum) that emits less gas such as moisture that contaminates the laser gas.
[0020]
An inductive displacement sensor 9a and an electromagnet 9b of the radial magnetic bearing 9 are accommodated in the bearing housing body 7a in a state where the relative positions are determined by the spacer 41 and the side plate 42. Thin cylindrical partition walls 44 are disposed on the inner peripheral surfaces of the inductive displacement sensor 9a and the electromagnet 9b, and both ends of the partition walls 44 are fixed to the bearing housing body 7a and the side plate 42 by welding or the like. Thus, by providing the partition wall 44, the inductive displacement sensor 9a and the electromagnet 9b having poor corrosion resistance against the laser gas do not come into contact with the laser gas. The partition walls 44 are resistant to laser gas and are made of a nonmagnetic material such as austenitic stainless steel.
[0021]
The motor housing body 7b accommodates the motor stator 11a and the side plate 43 of the motor 11. A thin cylindrical partition wall 45 is disposed on the inner peripheral surface of the motor stator 11a, and both ends of the partition wall 45 are fixed to the motor housing body 7b and the side plate 43 by welding or the like. This prevents the motor stator 11a from contacting the laser gas.
[0022]
As described above, the partition wall 45 that hermetically seals the inner peripheral surface of the motor stator 11a of the motor 11 and the partition wall 44 that hermetically seals the inner peripheral surface of the induction type displacement sensor 9a of the radial magnetic bearing 9 are separated. By configuring and separating them from each other, eddy currents and electromagnetic noise in the partition wall 45 generated by the AC magnetic flux of the motor are difficult to be transmitted to the partition wall 44 when the rotational drive current is excited in the motor stator 11a. The influence on the detection signal 9a can be reduced, whereby a displacement output signal with less noise can be extracted from the inductive displacement sensor 9a.
[0023]
On the other hand, the displacement sensor target 9e of the radial magnetic bearing 9, the electromagnet target 9f, and the motor rotor 11b of the motor 11 are fixed to the rotating shaft 4 of the circulation fan 3 with the relative positions determined by the rotor spacers 46 and 47. It is arranged in an airtight space that communicates with the interior of 1. Here, as the magnetic material constituting the displacement sensor target 9e and the electromagnet target 9f, permalloy (Fe—Ni alloy containing 30 to 80% Ni) having good corrosion resistance against the fluorine gas contained in the laser gas is used. is doing.
[0024]
Further, in the displacement sensor target 9e and the electromagnet target 9f, eddy current loss occurs due to a magnetic field change caused by rotation. In order to reduce this eddy current loss, a structure in which thin plates are stacked is adopted as the displacement sensor target 9e and the electromagnet target 9f. In addition, when problems such as gas accumulation between the laminated thin plates and contamination of the laser gas occur, the displacement sensor target 9e and the electromagnet target 9f may be made of an integral material.
[0025]
The motor rotor 11b of the motor 11 is composed of a composite material of laminated silicon steel plates and aluminum. Thus, when the motor rotor 11b is composed of a composite material of a silicon steel plate and aluminum, it is difficult to uniformly apply Ni plating suitable as a corrosion resistance treatment to the surface with good adhesion. Therefore, the partition wall 48 is disposed on the outer peripheral surface of the motor rotor 11b, both ends of the partition wall 48 are fixed to the side plates 49 and 50 by welding or the like, and the side plates 49 and 50 and the rotating shaft 4 of the circulation fan 3 are fixed by welding or the like. By doing so, an airtight space is formed so that the motor rotor 11b is not in contact with the laser gas. The partition wall 48 is made of austenitic stainless steel for the reasons described above.
[0026]
As the protective bearing 12, a rolling bearing is used in which the rolling elements 12 a are made of alumina ceramics, zirconia ceramics, or the like, and the outer ring 12 c and the inner ring 12 b are made of stainless steel such as SUS440C.
[0027]
3 and 4 show an excimer laser device provided with a magnetic bearing motor according to a second embodiment of the present invention. FIG. 3 is an enlarged sectional view (corresponding to FIG. 2), and FIG. FIG. 4 is a sectional view taken along line AA in FIG. 3.
[0028]
The difference of this embodiment from the first embodiment is that a radial magnetic bearing 9 is used in which the protruding portion in the iron core of the electromagnet 9b penetrates the partition wall 44 and the inner peripheral surface thereof is exposed. . Here, since the iron core of the electromagnet 9b is in contact with the laser gas, it needs to have corrosion resistance. For this reason, permalloy having good corrosion resistance against laser gas is used. The iron core of the electromagnet 9b is fixed to the partition wall 44 by welding or the like, thereby preventing the coil winding of the electromagnet 9b having poor corrosion resistance against the laser gas from coming into contact with the laser gas.
[0029]
According to this embodiment, the magnetic gap between the iron core of the electromagnet 9b and the electromagnet target 9f is prevented from expanding by the partition wall 44, the efficiency as a magnetic bearing is improved, and the power consumption is reduced and the size is reduced. Can do.
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the first partition that hermetically seals the inner peripheral surface of the motor stator and the second partition that hermetically seals the inner peripheral surface of the inductive displacement sensor are separated. When the rotational drive current is excited in the motor stator, the eddy current and electromagnetic noise in the first partition generated by the AC magnetic flux of the motor are difficult to be transmitted to the second partition. The influence on the detection signal of the inductive displacement sensor can be reduced. For this reason, it is possible to prevent the magnetic bearing from vibrating the rotating body at the same frequency as the rotational drive current of the motor, thereby reducing the swing of the rotating body and reducing the vibration of the stator. A bearing motor can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall cross-sectional view of an excimer laser device provided with a magnetic bearing motor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of a main part showing an enlarged main part of FIG. 1;
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view (corresponding to FIG. 2) of an essential part of an excimer laser device including a magnetic bearing motor according to a second embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 5 is an overall cross-sectional view of an excimer laser device provided with a conventional magnetic bearing motor.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser container 2 Main discharge electrode 3 Circulation fan 4 Rotating shaft 7 Motor housing 8, 9 Radial magnetic bearing 9a Inductive displacement sensor 9b Electromagnet 9e Displacement sensor target 9f Electromagnet target 10 Axial magnetic bearing 11 Motor 11a Motor stator 11b Motor rotor 16 Gas flow Outlets 12 and 13 Protective bearings 14 and 15 Groove labyrinth 17 Gas introduction chamber 18 Dust removal filter 19 Gas introduction pipes 44, 45 and 48

Claims (5)

回転体を回転駆動するモータのモータステータと回転体を浮上支持するラジアル磁気軸受の誘導型変位センサ及び電磁石とを、シール材を介在させつつ互いに隣接させて配置したモータハウジング本体と軸受ハウジング本体の内部にそれぞれ収容し
前記モータハウジング本体の内周面を、薄肉円筒状の非磁性金属材料からなる第1の隔壁で、前記軸受ハウジング本体の内周面を、薄肉円筒状の非磁性金属材料からなる第2の隔壁で、前記両隔壁を互いに離間させた状態で個別に気密封止して、前記両隔壁、該両隔壁間に露出する前記モータハウジング本体及び前記軸受ハウジング本体、並びに前記モータハウジング本体と前記軸受ハウジング本体との間に介在させた前記シール材で、前記モータのモータロータ、及び前記ラジアル磁気軸受の変位センサターゲット及び電磁石ターゲットを気密的に包囲した気密空間を形成したことを特徴とする磁気軸受モータ。
A motor housing body and a bearing housing body in which a motor stator of a motor that rotationally drives a rotating body and an inductive displacement sensor and an electromagnet of a radial magnetic bearing that floats and supports the rotating body are arranged adjacent to each other with a sealant interposed therebetween. Each housed inside ,
The inner peripheral surface of the motor housing body is a first partition made of a thin cylindrical nonmagnetic metal material, and the inner peripheral surface of the bearing housing body is a second partition made of a thin cylindrical nonmagnetic metal material. The both partition walls are individually hermetically sealed in a state of being separated from each other , the both partition walls, the motor housing body and the bearing housing body exposed between the both partition walls, and the motor housing body and the bearing housing. A magnetic bearing motor characterized in that an airtight space that hermetically surrounds the motor rotor of the motor, the displacement sensor target of the radial magnetic bearing, and the electromagnet target is formed by the sealing material interposed between the main body and the main body .
前記第1の隔壁は、前記モータハウジング本体と該モータハウジング本体の内部に配置した側板に両端を溶接して固定され、前記第2の隔壁は、前記軸受ハウジング本体と該軸受ハウジング本体の内部に配置した側板に両端を溶接して固定されていることを特徴とする請求項1記載の磁気軸受モータ。The first partition wall, the motor housing main body and is fixed by welding the ends to the side plate disposed in the interior of the motor housing main body, the second partition wall, the inside of the bearing housing body and the bearing housing body The magnetic bearing motor according to claim 1, wherein both ends of the side plate are fixed to the arranged side plate by welding. 前記第の隔壁には、前記電磁石の鉄心が貫通し該鉄心の内周面が露出していることを特徴とする請求項1または2記載の磁気軸受モータ。Wherein the second partition wall, the magnetic bearing motor according to claim 1 or 2, wherein the iron core prior Symbol electromagnets, characterized in that the inner circumferential surface of the through and iron heart is exposed. 前記第の隔壁と前記電磁石の鉄心とは、溶接により接合されていることを特徴とする請求項3記載の磁気軸受モータ。The magnetic bearing motor according to claim 3, wherein the second partition wall and the iron core of the electromagnet are joined by welding. レーザガスを封入するレーザ容器と、
該レーザ容器内に配置されレーザ光の発振を可能とする放電を得るための一対の主放電電極と、
回転軸を有し前記一対の主放電電極間に高速のレーザガス流を作り出す循環ファンと、
前記回転軸を回転駆動する講求項1乃至のいずれかに記載の磁気軸受モータとを有することを特徴とするエキシマレーザ装置。
A laser container enclosing a laser gas;
A pair of main discharge electrodes for obtaining a discharge disposed in the laser container and capable of oscillating laser light;
A circulation fan having a rotating shaft and creating a high-speed laser gas flow between the pair of main discharge electrodes;
An excimer laser device comprising: the magnetic bearing motor according to any one of claims 1 to 4 that rotationally drives the rotating shaft.
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