JP4314625B2 - 回転形電動機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クリーンルーム等で使用される回転形電動機に係り、特に、半導体製造工程において、ウェハの洗浄装置や、薬液塗布装置、ウェハ搬送装置などに使用される回転形電動機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置の高集積化と高機能化に伴って、半導体製造工程におけるクリーン化の要求もますます厳しくなっている。特に、ウェハ表面に対するパーティクルによる汚染は、製品の歩留まりの悪化をもたらすため、重要な問題となっている。そのため、半導体製造装置は、一般に、クリーン度が厳しく管理されたクリーンルーム内に設置され、ウェハへのパーティクルの付着を防止している。
従来より、回転形電動機は、半導体の製造工程において、例えば、ウェハの洗浄装置、薬液塗布装置などのスピナー用や、ウェハ搬送装置の駆動用などの用途に広く利用されている。しかし、クリーン環境下では、必要とするクリーン度に応じた対策を行っていないと、電動機からのパーティクルの発生を抑えることができず、周囲環境を汚染し、ウェハを汚染する。
電動機の場合、パーティクルの発生原因としては、構成部品からの錆や、外被の汚れ、塗装の剥離などもあるが、電動機内部から放出されるパーティクルが大半であり、特に、軸受部からの摩耗粉や、飛散したグリースなどがパーティクルとなって、周囲環境を汚染する。
そこで、クリーン環境下で使用する従来の回転形電動機では、軸受のグリースを飛散が少ないクリーン用グリースに交換した回転形電動機が用いられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、クリーン用グリースを用いた電動機の場合でも、パーティクルの飛散が無いわけではなく、電動機の回転速度や軸受サイズの増加にともなってパーティクルは増加し、より厳しいクリーン度が要求される場合には、十分対応できないことがあった。
また、ウェハ洗浄装置や薬液塗布装置のような用途においては、腐食性のある気体や薬液のミストが存在する雰囲気中で電動機が使用されることもあり、このような場合には、腐食性のある気体やミストを電動機内部に吸い込んでしまい、電動機内部の腐食をもたらし、性能の劣化や錆によるパーティクルの増大を引き起こすという問題があった。
そこで、本発明は、電動機の内部から外部に向かってのパーティクルの放出がなく、かつ、周囲雰囲気中の腐食性のある気体やミストが電動機の外部から内部に向かって侵入することがない回転形電動機を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、本発明は、筒状のフレームと前記フレームの軸方向両端部に取り付けた第１及び第２のブラケットとからなる外枠と、前記フレームの内面に嵌合される固定子と、前記第１及び第２のブラケットのそれぞれに設けられた第１及び第２の軸受を介して回転自在に支承された回転軸と、前記回転軸の外周面に、前記固定子の内周面と空隙を介して対向するように取り付けられた回転子とを有する回転形電動機において、 前記フレームと前記第１のブラケットと前記第２のブラケットと前記第１の軸受と前記第２の軸受けと前記回転軸とで形成される第１の空間に連通する排気路を前記外枠に設けるとともに、前記排気路を気体の排気を行う排気手段に接続し、前記第１のブラケットの軸方向外側に第１の空間形成部材を設けて、前記回転軸の外周と対向するよう取り囲み、前記第１の空間形成部材の前記回転軸と対向する内周面、あるいは、前記回転軸の前記第１の空間形成部材と対向する外周面のいずれか一方、あるいは両方に周溝を形成し、外部から前記周溝を介して前記第１の軸受に連通する第１ブラケット側の第２の空間を形成し、 前記第２のブラケットの軸方向外側に第２の空間形成部材を設けて、前記回転軸の外周と対向するよう取り囲み、前記第２の空間形成部材の前記回転軸と対向する内周面、あるいは、前記回転軸の前記第２の空間形成部材と対向する外周面のいずれか一方、あるいは両方に周溝を形成し、外部から前記周溝を介して前記第２の軸受に連通する第２ブラケット側の第２の空間を形成し、前記第１の空間形成部材と前記回転軸における前記周溝と、前記第２の空間形成部材と前記回転軸における前記周溝とに連通する給気路を前記外枠と前記第１と第２の空間形成部材に設け、前記給気路を、パーティクルを含まない清浄で乾燥した気体を給気する給気手段に接続し、前記排気手段によって前記第１の空間を排気しながら、前記給気手段によって前記第１の空間形成部材と前記回転軸における前記周溝と、前記第２の空間形成部材と前記回転軸における前記周溝とに同時に給気すること、を特徴とする回転型電動機としたものである。
上記手段により、前記外枠で形成される回転形電動機の内部空間内の圧力は、排気手段によって排気されて負圧となり、前記第２の空間内の圧力、前記空間形成部材あるいは前記回転軸に設けた前記周溝内の圧力は、パーティクルを含まない清浄で乾燥した気体が給気手段により給気されるので正圧となる。
このため、軸受部で発生した摩耗粉や飛散したグリースをはじめとする電動機内部で発生したパーティクルは、負圧である回転形電動機の内部空間側に吸引されて排気路を通って排気される。一方、前記第２の空間内、前記周溝内は、正圧に保たれているので、回転形電動機外部の腐食性のある気体やミストを遮断し、回転形電動機内部に吸い込むことはない。また、前記第２の空間内、前記周溝内の気体が回転形電動機外部に漏れても、この空間内の気体はパーティクルを含まない清浄で乾燥した気体であるので回転形電動機周囲の環境を汚染することはない。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
［第１の実施例］
図１は、本発明の第１の実施例を示す側断面図であり、例として、永久磁石形同期電動機の場合を示す。
図において、１は回転形電動機、２は前記回転形電動機の外枠で、筒状のフレーム３と、前記フレーム３の軸方向端部に取り付けられブラケット４、５とで構成されている。６は前記フレームの内面に嵌合された固定子である。７は回転軸で、前記ブラケット４、５を貫通するとともに、前記ブラケット４、５に軸受８、９を介して回転自在に支承されている。１０は回転子で、前記回転軸７の外周面に、前記固定子６の内周面と空隙を介して対向するように取り付けられている。１１は前記フレーム３に設けた排気路で、前記フレーム３と前記ブラケット４、５とで形成される回転形電動機１の内部空間（第１の空間）１２に連通し、気体の排気を行う排気手段１３に接続されている。１４、１５は前記ブラケット４、５に取り付けた空間形成部材で、例えばカバーで構成し、前記ブラケット４、５の軸端側で前記回転軸６の周りを取り囲む第２の空間１６、１７を形成している。１８は前記第２の空間１７内に配置された回転形電動機１の回転速度や位置を検出する検出器部である。１９、２０は前記第２の空間１６、１７に連通した給気路で、パーティクルを含まない清浄で乾燥した気体を給気する図示しない給気手段２１に接続してある。
なお、前記排気路１１はフレーム３ではなく、ブラケット４、５に設けてもよく、また、前記第２の空間１６、１７は前記カバーによらず、ブラケット４、５を変形させることにより形成するようにしてもよい。
このような構成における回転形電動機の動作について以下に説明する。
まず、回転形電動機１の運転を開始すると、軸受８、９におけるグリースの飛散や摩耗粉をはじめとするパーティクルが回転形電動機１の内部で発生する。しかし、排気手段１３により、フレーム３とブラケット４、５とで形成される回転形電動機１の内部空間１２を排気すると、内部空間１２は周囲より負圧となるので、回転形電動機１の内部で発生したパーティクルは内部空間１２側に吸引されて排気路１１を通って排出される。このため、回転形電動機１から周囲雰囲気へパーティクルが放出されることはない。
パーティクル放出防止だけが目的であれば、排気手段１３の作動だけで十分であるが、このままでは回転形電動機１の内部圧力が周囲圧力より低いため、周囲雰囲気の気体やミストを回転形電動機１の内部へ吸い込んでしまう。周囲雰囲気の気体やミストに腐食性があると、回転形電動機１の内部の腐食をもたらし、性能の劣化や錆によるパーティクルの増大を引き起こす。そこで、ブラケット４、５に取り付けた空間形成部材１４、１５によって形成された第２の空間１６、１７内へ、給気手段２１により、例えば、高純度の乾燥窒素や、フィルタにより濾過した乾燥空気などの、パーティクルを含まない清浄で乾燥した気体を給気する。その結果、第２の空間１６、１７内は周囲圧より正圧となり、周囲雰囲気の気体やミストは回転形電動機１の内部へ侵入することはできない。一方、回転形電動機１の内部においては、第２の空間１６、１７から内部空間１２を経由して排気路１１を通って排気される気流が形成され、内部で発生したパーティクルはこの気流にのって排出される。また、第２の空間１６、１７内の気体が回転形電動機１の外部に漏れても、この第２の空間１６、１７内の気体はパーティクルを含まない清浄で乾燥した気体であるので回転形電動機１の周囲の環境を汚染することはない。
したがって、本発明の回転形電動機においては、電動機の内部から外部に向かってのパーティクルの放出がなく、かつ、周囲雰囲気中の腐食性のある気体やミストが回転形電動機１の外部から内部に向かって侵入することがない。
［第２の実施例］
図２は、本発明の第２の実施例を示す側断面図であり、例として、永久磁石形同期電動機の場合を示す。なお、図２において、図１と同一符号は、同一もしくは相当する部材を示し、説明は省略する。
この第２の実施例は、前記第１の手段における前記空間形成部材１４、１５の回転軸７と対向する内周面に、周溝２２、２３を形成するとともに、前記周溝２２、２３に連通する給気路１９、２０を前記空間形成部材１４、１５に設け、前記給気路１９、２０を、前記給気手段２１に接続した構成としたものである。
このような構成にすることにより、前記第１の実施例の作用効果に加え、さらに次のような作用効果がある。
(1) 周溝２２、２３がラビリンスシール部を形成し、なおかつ、回転軸７の外周面に対して垂直方向から清浄な乾燥気体を吹きつけているので、外部の気体のみならず液体をも回転形電動機１の内部に侵入するのを防止することができる。
(2) 給気を行なう空間の体積が小さいため給気気体の消費量が少ない。
(3) 軸受部からより離れたところで給気するので、軸受８、９周辺の汚れた空気を巻き込むことがない。
なお、前記周溝２２、２３は、前記空間形成部材１４、１５の回転軸７と対向する内周面ではなく、前記回転軸７の前記空間形成部材１４、１５と対向する外周面に形成してもよいし、あるいは、空間形成部材１４、１５と回転軸７の両方に形成するようにしてもよい。
［第３の実施例］
図３は、本発明の第３の実施例を示す側断面図であり、例として、永久磁石形同期電動機の場合を示す。なお、図３において、図１および図２と同一符号は、同一もしくは相当する部材を示し、説明は省略する。
この第３の実施例は、前記第１の実施例における前記空間形成部材１４、１５の軸方向端面に同心円状の凹凸部２４、２５を形成するとともに、前記凹凸部２４、２５と空隙を介して係合する同心円状の凹凸部２６、２７を有する円板２８、２９を前記回転軸７に取り付けて、非接触のラビリンスシール部を形成し、かつ、前記ラビリンスシール部に連通する給気路１９、２０を前記空間形成部材１４、１５に設け、前記給気路１９、２０を、前記給気手段２１に接続した構成としたものである。
このような構成にすることにより、清浄な乾燥気体を、最外の軸隙間部から給気することができるので、外気に対するシール効果をさらに確実なものにすることができる。
なお、前記各実施例では、前記第２の空間１６、１７内で、前記給気路１９、２０と前記軸受８、９との間に非接触のラビリンスシール部は設けていないが、前記給気路１８、１９と前記軸受７、８との間に非接触のラビリンスシール部を設けてもよい。ラビリンスシール部を設けることによって、前記第２の空間１６、１７内への、給気による前記軸受８、９部からのパーティクルの巻き込みを確実に防止することができる。
また、前記各実施例では、永久磁石形同期電動機の場合を例として示したが、本発明は、誘導電動機など、他の形式の回転形電動機にも適用することができる。
【０００６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば次のような効果がある。
(1) 外枠で形成される回転形電動機の内部空間内の圧力は、排気手段によって排気されて負圧となり、空間形成部材により形成された第２の空間内の圧力、前記前記空間形成部材あるいは回転軸に設けた前記周溝内の圧力、あるいは、前記カバーと前記回転軸に取り付けた円板により形成された非接触の前記ラビリンスシール部内の圧力は、パーティクルを含まない清浄で乾燥した気体が給気手段により給気されるので正圧となる。このため、軸受部で発生した摩耗や飛散したグリースをはじめとする回転形電動機内部で発生したパーティクルは、負圧である回転形電動機の内部空間側に吸引されて排気路を通って排気されることになり、回転形電動機からパーティクルが放出されることはない。
(2) 一方、第２の空間内、前記周溝内あるいは前記ラビリンスシール部内は正圧に保たれているので、回転形電動機外部の腐食性のある気体やミストを遮断し、回転形電動機内部に吸い込むことはない。また、第２の空間内、前記周溝内、あるいは前記ラビリンスシール部内の気体が回転形電動機外部に漏れても、この空間内の気体はパーティクルを含まない清浄で乾燥した気体であるので回転形電動機周囲の環境を汚染することはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す回転形電動機の側断面図である。
【図２】本発明の第２の実施例を示す回転形電動機の側断面図である。
【図３】本発明の第３の実施例を示す回転形電動機の側断面図である。
【符号の説明】
１ 回転形電動機、
２ 外枠、
３ フレーム、
４、５ ブラケット、
６ 固定子、
７ 回転軸、
８、９ 軸受、
１０ 回転子、
１１ 排気路、
１２ 内部空間、
１３ 排気手段、
１４、１５ 空間形成部材、
１６、１７ 第２の空間、
１８ 検出器部、
１９、２０ 給気路、
２１ 給気手段、
２２、２３ 周溝、
２４、２５、２６、２７ 凹凸部、
２８、２９ 円板

Claims (1)

1. 筒状のフレームと前記フレームの軸方向両端部に取り付けた第１及び第２のブラケットとからなる外枠と、前記フレームの内面に嵌合される固定子と、前記第１及び第２のブラケットのそれぞれに設けられた第１及び第２の軸受を介して回転自在に支承された回転軸と、前記回転軸の外周面に、前記固定子の内周面と空隙を介して対向するように取り付けられた回転子とを有する回転形電動機において、
   前記フレームと前記第１のブラケットと前記第２のブラケットと前記第１の軸受と前記第２の軸受と前記回転軸とで形成される第１の空間に連通する排気路を前記外枠に設けるとともに、前記排気路を気体の排気を行う排気手段に接続し、
   前記第１のブラケットの軸方向外側に第１の空間形成部材を設けて、前記回転軸の外周と対向するよう取り囲み、前記第１の空間形成部材の前記回転軸と対向する内周面、あるいは、前記回転軸の前記第１の空間形成部材と対向する外周面のいずれか一方、あるいは両方に周溝を形成し、外部から前記周溝を介して前記第１の軸受に連通する第１のブラケット側の第２の空間を形成し、
   前記第２のブラケットの軸方向外側に第２の空間形成部材を設けて、前記回転軸の外周と対向するよう取り囲み、前記第２の空間形成部材の前記回転軸と対向する内周面、あるいは、前記回転軸の前記第２の空間形成部材と対向する外周面のいずれか一方、あるいは両方に周溝を形成し、外部から前記周溝を介して前記第２の軸受に連通する第２のブラケット側の第２の空間を形成し、
   前記第１の空間形成部材と前記回転軸における前記周溝と、前記第２の空間形成部材と前記回転軸における前記周溝とに連通する給気路を前記外枠と前記第１と第２の空間形成部材に設け、前記給気路を、パーティクルを含まない清浄で乾燥した気体を給気する給気手段に接続し、
   前記排気手段によって前記第１の空間を排気しながら、前記給気手段によって前記第１の空間形成部材と前記回転軸における前記周溝と、前記第２の空間形成部材と前記回転軸における前記周溝とに同時に給気すること、を特徴とする回転型電動機。

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