JP4763145B2 - Molecular pump - Google Patents
Molecular pump Download PDFInfo
- Publication number
- JP4763145B2 JP4763145B2 JP2001086779A JP2001086779A JP4763145B2 JP 4763145 B2 JP4763145 B2 JP 4763145B2 JP 2001086779 A JP2001086779 A JP 2001086779A JP 2001086779 A JP2001086779 A JP 2001086779A JP 4763145 B2 JP4763145 B2 JP 4763145B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotor
- molecular pump
- spacer
- cavity
- stator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D19/00—Axial-flow pumps
- F04D19/02—Multi-stage pumps
- F04D19/04—Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps
- F04D19/042—Turbomolecular vacuum pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
- F04D29/52—Casings; Connections of working fluid for axial pumps
- F04D29/522—Casings; Connections of working fluid for axial pumps especially adapted for elastic fluid pumps
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Non-Positive Displacement Air Blowers (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分子ポンプに関し、例えば、半導体製造装置などに用いられるターボ分子ポンプに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年の科学技術の急激な進展に伴って、様々な分野で高性能で信頼性の高い真空ポンプが求められるようになってきている。これらの真空ポンプで一般に広く使用されているものに例えば、ねじ溝式ポンプやターボ分子ポンプなどの分子ポンプがある。
これらの分子ポンプは、半導体装置の排気や電子顕微鏡や粒子の加速器などの排気など、産業、学術研究の各分野で広く利用されている。
【0003】
ターボ分子ポンプは、ケーシング(外装体)の吸気口側にロータ翼とステータ翼とを備えたターボ分子ポンプ部と、排気口側に円筒形状の外周面を備えたロータとロータに対向する内周面に溝がらせん状に形成されたステータから構成されたねじ溝式ポンプ部から構成されたものがある。
ロータ軸には、例えばDCブラシレスモータなどによって構成されたモータ部が形成されており、ロータは高速回転を行うことができるようになっている。
【0004】
ターボ分子ポンプ部では、ロータ翼によって形成された段とステータ翼によって形成された段は互い違いに配置されている。そして、ロータがモータ部により高速回転するとロータ翼とステータ翼の作用により吸気口からガスが吸気される。吸気されたガスは、ねじ溝式ポンプ部へ送られ、ステータに形成された溝によってガイドされながら排気口から排出される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ロータは、例えば毎分4万回転といった高速回転しているため、ロータは破損すると大きな運動エネルギーを持ったままステータに接触して急激に減速する。このため、ステータは衝突によって大きな力を受けると共に、ターボ分子ポンプを固定しているボルトや、ターボ分子ポンプの吸気口や排気口に接続している配管に大きなトルクがかかり、これらの部品に大きな負荷をかける場合があった。
即ち、ターボ分子ポンプが稼動中に回転体(ロータ)が破損し、周囲に飛散した場合、回転体は大きなエネルギーを持ったままベースを含むケーシングなどに衝突するため、ポンプを固定しているボルトや吸気口、排気口に接続されている配管等に大きなトルクが掛かり不具合を生じる場合があった。
一方、回転体の破損により発生する周辺装置への影響を防ぐ対策は従来の方法では十分ではなかった。
【0006】
そこで、本発明の目的は、稼動中にロータが破損した場合でも、速やかに分子ポンプを停止し、分子ポンプに接続している部材に与える影響の少ない分子ポンプを提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために、一端の側に吸気口が形成され、他端の側に排気口が形成された外装体と、前記外装体の内側に回転自在に軸支されたロータと、前記ロータを回転させるモータと、前記ロータの周囲に配設され、内部に前記ロータの径方向に対して所定の角度を持って傾いた断面形状を有する空洞部が形成されたステータと、を具備したことを特徴とする分子ポンプを提供する(第1の構成)。
このような空洞部をステータに設けることにより、ロータが破壊してステータに衝突したときに、ステータが滑らかにつぶれ、ロータからの衝撃を吸収することができる。
また、本発明は、前記目的を達成するために、一端の側に吸気口が形成され、他端の側に排気口が形成された外装体と、前記外装体の内部に回転自在に軸支されたロータと、前記ロータを回転させるモータと、前記ロータの周囲に配設されたステータと、前記ステータの外周に配設され、内部に前記ロータの径方向に対して所定の角度を持って傾いた断面形状を有する空洞部が形成された緩衝部材と、を具備したことを特徴とする分子ポンプを提供する(第2の構成)。
このように、ステータの外周部に衝撃を吸収するための部材を配設することもできる。
第1の構成又は第2の構成における前記所定の断面形状は略平行四辺形であって、対向する2組の辺の内、1組が前記ロータの回転方向の接線と略平行であって、前記1組の辺の内、前記ロータに近い方の辺が前記ロータに遠い方の辺よりも前記ロータの回転方向に位置するように構成することができる(第3の構成)。このように断面形状を形成すると、ロータが破壊してステータに衝突したときに、略平行四辺形の断面が滑らかにつぶれることができる。
更に、第1の構成又は第2の構成における前記所定の断面形状は略楕円であって、前記略楕円の長軸と前記略楕円との2つの交点の内、前記ロータに近い方の交点が、前記ロータに遠い方の交点より前記ロータの回転方向に位置するように構成することもできる(第4の構成)。
楕円形の断面形状をこのように配置することにより、ロータが破壊してステータに衝突したときに、楕円は短軸方向に滑らかにつぶれる。
また、本発明は、前記目的を達成するために、一端の側に吸気口が形成され、他端の側に排気口が形成された外装体と、前記外装体の内部に回転自在に軸支されたロータと、前記ロータを回転させるモータと、前記ロータの周囲に配設されたステータと、前記ステータの外周部に所定の間隙を隔てて配設された、内周面が略円筒状の円筒部材と、を備え、前記ステータと前記円筒部材の間に形成された空洞内において、前記ステータの外周部又は前記円筒部材の内周部の少なくとも一方に、前記ロータの半径方向と所定の角度をもって傾いた突起を有していることを特徴とする分子ポンプを提供する(第5の構成)。
この突起は、前記ステータに形成されている場合は、前記ロータの回転方向に凸な円弧形状を有しており、前記円筒部材に形成されている場合は、前記ロータの回転方向と逆の方向に凸な円弧形状を有するように形成することができる。
第1の構成から第5の構成までの何れかの1の構成の前記空洞部は、前記ロータの軸方向に形成され、少なくとも一端が閉塞されているように構成することができる(第6の構成)。
第1の構成から第6の構成までの何れかの1の構成の前記空洞内に衝撃吸収材を充填することができる(第7の構成)。
空洞内に衝撃吸収材を充填することにより衝撃吸収能力を更に高めることができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図1から図10を参照して詳細に説明する。
本実施の形態は、ねじ付スペーサの内部に変形可能な空隙を形成したものである。
より具体的には、ねじ付スペーサとケーシング、ベースの間に、滑らかな変形を可能とするために半径方向に対して適当な傾きを有した、ねじ付スペーサが塑性変形可能な間隙を設けたものである。
そして、この空隙は破壊したロータ下部29による衝突によって滑らかに変形するように半径方向に対して傾いたある角度を持った断面(平行四辺形や楕円など)をもって形成されている。
吸気口側がロータ翼とステータ翼から構成されたターボ分子ポンプ部となっており、排気口側がロータとねじ溝スペーサから構成されたねじ溝式ポンプ部となっているターボ分子ポンプでは、ロータの破壊は通常ねじ溝式ポンプ部のねじ部から生じる。一部に亀裂が生じたねじ部は、遠心力により膨張し、ねじ付スペーサに接触する。一方ねじ付スペーサには、半径方向に対して傾いた穴が形成されているので滑らかに変形する。その塑性変形によってロータからベース、ケーシングに伝達されるエネルギーが吸収される
ねじ付スペーサに設けられた間隙に粘性抵抗を持つゴムやウレタンなどの衝撃吸収材を入れることもできる。
(第1の実施の形態)
図1は、第1の実施の形態に係るターボ分子ポンプ1を示した図であり、ロータ軸11の軸線方向の断面図を示した図である。
本実施の形態では、分子ポンプの一例としてターボ分子ポンプ部とねじ溝式ポンプ部を備えたターボ分子ポンプを用いることとする。
なお、図1には示していないが、ターボ分子ポンプ1の吸気口6は、例えば、コンダクタンスバルブ(配管の流路の断面積を変化させ、排気ガスのコンダクタンス即ち流れやすさを調節するバルブ)などを介して半導体製造装置などの真空装置に接続され、排気口19は補助ポンプなどに接続される。
【0009】
ターボ分子ポンプ1の外装体を形成するケーシング16は円筒状の形状をしており、その中心にロータ軸11が設置されている。ケーシング16は、後に述べるベース27と共にターボ分子ポンプ1の外装体を形成している。
ロータ軸11の軸線方向の上部と下部及び底部には、それぞれ磁気軸受部8、12、20が設けられている。ロータ軸11は、磁気軸受部8、12によってラジアル方向(ロータ軸11の径方向)に非接触で支持され、磁気軸受部20によってスラスト方向(ロータ軸11の軸方向)に非接触で支持されている。これらの磁気軸受部は、いわゆる5軸制御型の磁気軸受を構成しており、ロータ軸11は軸線周りに回転するようになっている。
【0010】
磁気軸受部8では、例えば4つの電磁石がロータ軸11の周囲に90°ごとに対向するように配置されている。
ロータ軸11上の磁気軸受部8を構成する部位には電磁石ターゲット32が形成されている。電磁石ターゲット32は、表面に絶縁皮膜を形成したケイ素鋼などの鋼板が多数積層された積層鋼板によって形成されている。これは、磁気軸受部8で生じる磁場により、ロータ軸11上で渦電流が発生するのを抑制するために設置されたものである。
ロータ軸11で渦電流が生じると、ロータ軸11が発熱すると共に渦電流損が発生し、効率が低下することとなるが、電磁石ターゲット32を積層鋼板で構成することによりこれを防ぐことができる。
磁気軸受部8では、電磁石の磁力により電磁石ターゲット32が吸引され、ロータ軸11は、ラジアル方向に磁気浮上する。
【0011】
磁気軸受部8の近傍には、ラジアルセンサ9が形成されている。ラジアルセンサ9は、例えば、ロータの周囲に配設されたコイルと、ロータ軸11上に形成されたラジアルセンサターゲット31とから構成されている。
コイルは図示しない制御部の発信回路の一部をなしており、コイルとラジアルセンサターゲット31との距離により信号の振幅が変化するため、これによってロータ軸11の変位を検知する。
【0012】
ラジアルセンサターゲット31は、電磁石ターゲット32と同様に積層鋼板によって形成されている。
ラジアルセンサ9の信号に基づいて図示しない制御部は、磁気軸受部8で発生させる磁力をフィードバック制御する。
なお、ロータ軸11の変位を検出するセンサとして、他に静電容量式のものや光学式のものなどがある。
【0013】
磁気軸受部12とラジアルセンサ13の構成と作用はそれぞれ磁気軸受部8とラジアルセンサ9と同様であるので説明を省略する。
【0014】
ロータ軸11の下端に設けられた磁気軸受部20は、円板状の金属ディスク26、電磁石14、15、スラストセンサ17によって構成されている。
金属ディスク26は、鉄などの高透磁率材で構成されており、その中心においてロータ軸11に垂直に固定されている。金属ディスク26の上には電磁石14が設置され、下には電磁石15が設置されている。電磁石14は、磁力により金属ディスク26を上方に吸引し、電磁石15は、金属ディスク26を下方に吸引する。
【0015】
スラストセンサ17は、ラジアルセンサ9、13と同様に、例えばコイルにより構成されており、ロータ軸11のスラスト方向の変位を検出してこれを図示しない制御部に送信する。
制御部は、ラジアルセンサ13から受信した信号によりロータ軸11のスラスト方向の変位を検出することができるようになっている。
【0016】
ロータ軸11がスラスト方向のどちらかに移動して所定の位置から変位すると、制御部はこの変位を修正すように電磁石14、15の励磁電流を調節し、ロータ軸11を所定の位置に戻すように動作する。
制御部は、このフィードバック制御によりロータ軸11をスラスト方向の所定の位置に磁気浮上させてこれを保持することができる。
以上に説明したように、ロータ軸11は、磁気軸受部8、12によりラジアル方向に保持され、磁気軸受部20によりスラスト方向に保持されるため、軸線周りの回転の自由度のみ有して軸支される。
【0017】
ロータ軸11の、磁気軸受部8、12の中程にはモータ部10が設けてある。
本実施の形態では、一例としてモータ部10はDCブラシレスモータによって構成されているものとする。
ロータ軸11のモータ部10を構成する部位の周囲には、永久磁石が固着されている。この永久磁石は、例えば、ロータ軸11の周りにN極とS極が180°ごとに配置されるように固定されている。この永久磁石の周囲には、ロータ軸11から所定のクリアランスを経て、例えば6個の電磁石が60°ごとにロータ軸11の軸線に対して対称的にかつ対向するように配置されている。
【0018】
一方、ターボ分子ポンプ1は、ロータ軸11の回転数と回転角度(位相)を検出する図示しないセンサを備えており、これによって制御部は、ロータ軸11に固着された永久磁石の磁極の位置を検出することができるようになっている。
制御部は、検出した磁極の位置に従って、モータ部10の電磁石の電流を次々に切り替えて、ロータ軸11の永久磁石の周囲に回転磁界を生成する。
ロータ軸11に固着した永久磁石はこの回転磁界に追従し、これによってロータ軸11は回転する。
【0019】
ロータ軸11の上端にはロータ24が複数のボルト25により取り付けられている。
本実施の形態では、一例として、ロータ24の略中ほどから吸気口6側、即ち、図中略上半分の部分はロータ翼21やステータ翼22などで構成されたターボ分子ポンプ部となっており、図中略下半分の部分はねじ付スペーサであるスペーサ5などで構成されたねじ溝式ポンプ部となっているものとする。なお、ターボ分子ポンプの構造はこれに限定するものではなく、例えば、吸気口6側から排気口13側までねじ溝式ポンプで構成されたものでも良い。
【0020】
ロータ24にはターボ分子ポンプ部では、アルミ合金などで構成されたロータ翼21がロータ軸11の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して、ロータ24から放射状に複数段取り付けてられてある。ロータ翼21は、ロータ24に固着されており、ロータ軸11と共に高速回転するようになっている。
ケーシング16の吸気口側には、アルミ合金などで構成されたステータ翼22が、ロータ軸11の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して、ケーシング16の内側方向にロータ翼21の段と互い違いに配設されている。
【0021】
スペーサ23はリング状の部材であり、例えばアルミニウム、鉄又はステンレスなどの金属によって構成されている。
スペーサ23は、ステータ翼22で形成された各段の間に配設され、ステータ翼22を所定の位置に保持している。
【0022】
ロータ24がモータ部10により駆動されてロータ軸11と共に回転すると、ロータ翼21とステータ翼22の作用により、吸気口6から排気ガスが吸気される。
吸気口6から吸気された排気ガスは、ロータ翼21とステータ翼22の間を通り、ねじ溝式ポンプ部へ送られる。
【0023】
ねじ溝式ポンプ部は、ロータ下部29、スペーサ5などから構成されている。本実施の形態では、ねじ溝はスペーサ5に形成されている。
ロータ下部29は、ロータ24の略下半部に形成された円筒状の外周面を有する部分から構成されており、外周面がスペーサ5の内周面に近接した領域まで張り出している。
ねじ溝式ポンプ部のステータはスペーサ5によって構成されている。スペーサ5は、例えば、アルミニウム、ステンレス、鉄などの金属によって構成された円筒状の部材であり、その内周面にらせん状の複数のねじ溝7が複数条形成されている。
【0024】
ねじ溝7のらせんの方向は、ロータ24の回転方向に排気ガスの分子が移動したときに、該分子が排気口19の方へ移送される方向である。
ロータ24がモータ部10により駆動されて回転すると、ターボ分子ポンプ部から送られてきた排気ガスは、ねじ溝7にガイドされながら、排気口19の方へ移送される。
【0025】
スペーサ5には変形可能な空洞部3(空隙)が形成されている。この空隙は、破壊したロータ下部29の衝撃によって滑らかに変形するように半径方向に対して傾いたある角度をもった形状の断面が形成されている。
スペーサ5は、ターボ分子ポンプ1が稼動中にロータ下部29が破壊し、スペーサ5に衝突した際に滑らかに変形して、破壊によって生じる力やトルクを緩和する。
【0026】
なお、本実施の形態では、ステータ側にねじ溝7が形成されたねじ付スペーサが配置され、ロータ下部29の外周面は円筒状としたが、逆に、ロータの外周面にねじ溝が形成してあるターボ分子ポンプとすることもできる。
【0027】
ベース27は、ターボ分子ポンプ1の基底部を構成する円盤状の部材であり、ステンレス、アルミニウム、鉄などの金属によって構成されている。
ベース27は、外縁部の上端部にケーシング16が接合され、その内側にスペーサ5が設置されている。中心部には、磁気軸受8、12、20やモータ部10などのロータ軸11を保持する機構が設置されている。
【0028】
ベース27の低部には冷却水を循環させる水冷管18が取り付けてあり、水冷管18とベース27の間は熱交換が効率的に行われるようになっている。
ベース27に伝達してきた熱は、水冷管18内を循環する冷却水によりターボ分子ポンプ1の外部へ効率よく放出することができるので、ターボ分子ポンプ1が加熱して許容温度以上になるのを防ぐことができる。
【0029】
水冷管18は、図示しない送水ポンプ、及び図示しない熱交換器と共に水冷系を構成している。水冷管18内の冷却水は送水ポンプの作用により該水冷系を循環する。
そして、該冷却水がベース27との熱交換によって得た熱は、熱交換器により、例えば大気中などの該水冷系外に放出される。
その結果、冷却水は冷却され、送水ポンプにより再びターボ分子ポンプ1へと送出される。
【0030】
ターボ分子ポンプ1が稼動中に破損する場合、ロータ下部29の破壊が起点となって、その後の破壊が引き続き起こることが多い。そのため本実施の形態では、ロータ下部29がターボ分子ポンプ1に与える力とトルクを緩和するための機構をスペーサ5に設けた。
【0031】
図2はスペーサ5の空洞部3の断面を図1に示したX−X方向に見たところを示した図である。
スペーサ5のねじ溝部分及びロータ下部29などは図示していない。ロータ下部29は、矢線の方向に高速回転する。
【0032】
スペーサ5の内部には、空洞部3が形成されている。空洞部3の断面形状は種々考えられるが、本実施の形態では、平行四辺形の断面形状を有する空洞部41、41、41、・・・が、ロータ軸11の軸線方向に多数、同心状に形成されているものとする。
ターボ分子ポンプ1が稼動すると空洞部41、41、41、・・・の上端部と下端部では気圧差が発生するが、空洞部41、41、41、・・・の上端部は閉じられており、気圧差により空洞部41、41、41、・・・に生じる気流は防止されている。
【0033】
空洞部41、41、41、・・・の断面の平行四辺形と平行四辺形の間の部分40は、緩衝部の内周部分39と外周部分38を保持するための一種の梁となっており、部分40は、スペーサ5の外周部分38から内周部分39へ向かう方向へ見たときに、ロータ下部29の回転方向に傾くように形成されている。
【0034】
ロータ下部29が高速回転中に破壊してスペーサ5の内周面に衝突する場合、ロータ下部29の断片の運動は、ラジアル方向の成分とロータ下部29の回転方向の成分を持っている。そのため、スペーサ5は、ロータ下部29からラジアル方向の力(衝撃)と、ロータ下部29の回転方向に作用するトルクを受ける。
【0035】
スペーサ5は、ロータ下部29からの衝撃により滑らかに変形し、その際にこれらの外向きの力とトルクを以下の仕組みにより吸収する。
空洞部41、41、41、・・・の断面形状の平行四辺形は、スペーサ5の内周側の辺が、外周側の辺よりロータ下部29の回転方向に移動した形状を有しており、スペーサ5の内周面がロータ下部29からトルクを受けるとスムーズに平行四辺形の形状がつぶれるようになっている。
【0036】
ロータ下部29が破壊してスペーサ5の内周面に衝突した場合、スペーサ5はラジアル方向の力とトルクを受ける。
スペーサ5はラジアル方向の力及びトルクを受けると、空洞部41、41、41、・・・の平行四辺形の断面形状がつぶれるため、内周部分39が外周部分38に対して、ロータ下部29の回転方向に回転しながらラジアル方向に広がることとなる。
スペーサ5がロータ下部29から受けるラジアル方向の力は、内周部分39がラジアル方向に塑性変形することにより吸収される。
一方、トルクは、内周部分39がロータ下部29の回転方向に回転変形することにより吸収される。
【0037】
即ち、スペーサ5の内周部分39と、外周部分38を保持する梁となっている部分40が、スペーサ5の外周部分38から内周部分39にかけてロータ下部29の回転方向に傾いているため、ロータ下部29がスペーサ5に衝突すると、梁の部分40がスムーズに倒れ、ロータ24のラジアル方向の力とトルクを吸収することができるのである。
いわば、スペーサ5がロータ24を制動するブレーキのような働きをする。
【0038】
ロータ下部29が破壊した際に、ロータ24が有していたトルクは、ケーシング16などを介してターボ分子ポンプ1を固定しているボルトなどの部材に大きな負荷を及ぼす。そのため、スペーサ5の緩衝作用によってこれらの部品が受ける負荷を低減することができる。
【0039】
以上のように構成されたターボ分子ポンプ1は以下のように動作する。
まず、磁気軸受部8、12、20を駆動してロータ軸11を磁気浮上させる。
ロータ軸11のラジアル方向の変位はラジアルセンサ9、13によって検知され、またロータ軸11のスラスト方向の変位はスラストセンサ17によって検知される。図示しない制御部は、検出されたロータ軸11の変位により、ロータ軸11が所定の位置に保持されるように磁気軸受部8、12、20の電磁石に供給する励磁電流をフィードバック制御する。
【0040】
次に、制御部は、モータ10を駆動させてロータ軸11、ロータ24及びロータ翼21を高速回転させる。
すると、ロータ翼21とステータ翼22の作用により、吸気口6から排気ガスがターボ分子ポンプ部に吸引される。
ターボ分子ポンプ部に吸引された排気ガスは、ねじ溝式ポンプ部に送られる。
ねじ溝式ポンプ部に送られた排気ガスは、ロータ24の回転により、ねじ溝7に沿って移送され、排気口19からターボ分子ポンプ1の外部に排気される。
【0041】
ターボ分子ポンプ1が稼動中に、ロータ下部29が破壊し、ロータ下部29が高速回転に伴う大きな遠心力により広がると、これらの広がった部分は大きな運動エネルギーを持ったままスペーサ5の内周面に衝突する。
これらの部分はスペーサ5の内周面にラジアル方向の力とトルクを及ぼす。これらの力とトルクにより空洞部41、41、41・・・はつぶれて塑性変形する。
その際に、ロータ下部29がスペーサ5に与える力とロータ24の有するトルクは、スペーサ5に吸収され、ターボ分子ポンプ1の固定部分や配管などの外部に悪影響を与えることなく、ロータ24は停止する。
【0042】
本実施の形態では、空洞部41、41、41、・・・の内部は空洞としたが、これに限定するものではなく、空洞部41、41、41、・・・の内部に、例えばゴムやウレタンなどの衝撃吸収材を充填しても良い。
更に、空洞部41、41、41、・・・の断面形状は平行四辺形に限定するものではなく、例えば、六角形や楕円など、ロータ下部29から受ける力とトルクに対して速やかに変形する他の形状でも良い。
【0043】
図3は、スペーサ5に形成された空洞部3の形状の第1の変形例を示した図である。
この変形例では、スペーサ5の外周側に平行四辺形の断面を有する空洞部43、43、43、・・・が形成され、内周側に平行四辺形の断面を有する空洞部42、42、42、・・・が形成されている。
この変形例では、ロータ下部29が破壊してスペーサ5の内周面に衝突した際、スペーサ5は、以下のようにしてロータ下部29から受ける力とトルクを吸収する。
【0044】
まず内周部側に形成された空洞部43がつぶれて変形することにより、ラジアル方向の力とトルクの一部が吸収される。
引き続き空洞部42がつぶれて変形し、更にロータ下部29から受けたラジアル方向の力やトルクを吸収する。
このように、第1の変形例では、内周側の空洞部43、43、43、・・・と外周側の空洞部42、42、42、・・・で2段階にロータ下部29から受ける力とトルクを緩和するので、より高い緩衝効果を得ることができる。
【0045】
図4は、スペーサ5に形成された空洞部3の形状の第2の変形例を示した図である。第1の変形例における、空洞部43、43、43、・・・と空洞部42、42、42、・・・を互い違いに配設したものである。
空洞部43、43、43、・・・と空洞部42、42、42、・・・をこのような位置関係に配置しても第1の変形例と同様の効果を得ることができる。
【0046】
以上、第1及び第2の変形例では、空洞部43、43、43、・・・及び空洞部42、42、42、・・・の内部は空洞であるとしたが、これに限定するものではなく、空洞部43、43、43、・・・又は空洞部42、42、42、・・・の内部に、例えばゴムやウレタンなどの衝撃吸収材を充填しても良い。
また、第1及び第2の変形例では、空洞部43、43、43、・・・と空洞部42、42、42、・・・の断面形状は同じものとしたが、これに限定するものではなく、例えば、空洞部43、43、43、・・・を空洞部42、42、42、・・・より大きくしたり、又は小さくしても良い。
また、空洞部43、43、43、・・・の間隔を空洞部42、42、42、・・・の間隔より広くしたり、又は狭くしても良い。
【0047】
図5は、スペーサ5に形成された空洞部3の形状の第3の変形例を示した図である。
この変形例ではスペーサ5の内部に楕円形の断面形状を有する空洞部45、45、45、・・・が円周方向に形成されている。
空洞部45、45、45、・・・の長軸方向は、スペーサ5の外周側から内周側に見てロータ下部29の回転方向に傾いている。
空洞部41、42、43は断面形状が平行四辺形であるため、これらの空洞部がつぶれる場合、平行四辺形の各頂点近傍が変形しながらつぶれる。即ち、平行四辺形を変形させる力(応力)は、平行四辺形の各頂点付近に集中する。
【0048】
一方、第3の変形例では、ロータ下部29からラジアル方向の力とトルクを受けると空洞部45、45、45、・・・の断面形状が楕円形であるため、変形させる力(応力)が楕円形状の周囲に満遍なく加わり、各空洞部45、45、45、・・・は一様につぶれる。
即ち、空洞部41、42、43の場合は、平行四辺形の頂点付近の部分でエネルギーを吸収するの対し、空洞部45、45、45、・・・は、楕円形の周囲の全体でエネルギーを吸収する。
このため、スペーサ5は、より大きなエネルギーを吸収することができ、ロータ24(ロータ下部29を含む)の有するトルク、及びロータ下部29が有する遠心力をより効果的に吸収することができる。
【0049】
以上、第3の変形例では、空洞部45、45、45、・・・の内部は空洞であるとしたが、これに限定するものではなく、空洞部45、45、45、・・・の内部に、例えばゴムやウレタンなどの衝撃吸収材を充填しても良い。
【0050】
図6は、スペーサ5に形成された空洞部3の形状の第4の変形例を示した図である。
第4の変形例では、スペーサ5に、第1の実施の形態の緩衝部4の空洞41の平行四辺形断面の各頂点に丸みを持たせた空洞部48、48、48、・・・が形成されている。
第4の変形例に係るスペーサ5では、第1の実施の形態と、第3の変形例の中間的な効果が得られる。
即ち、空洞部48、48、48、・・・が変形する際、応力は平行四辺形の各頂点の丸みを持った部分に作用するため、第1の実施の形態の空洞部41よりも応力の集中が緩和される。
【0051】
以上、第4の変形例では、空洞部48、48、48、・・・の内部は空洞であるとしたが、これに限定するものではなく、空洞部48、48、48、・・・の内部に、例えばゴムやウレタンなどの衝撃吸収材を充填しても良い。
【0052】
図7は、スペーサ5に形成された空洞部3の第5の変形例を示した図である。
第5の変形例では、スペーサ5は、内周面に配設された内周部材52、外周面に配設された外周部材51及び内周部材52と外周部材51とを接合する接合部材53により構成されている。
内周部材52は内側に、外周部材51は外側に同心状に配置しており、接合部材53は、内周部材52の外周面及び外周部材51の内周面に形成された溝にはめられて固定されている。
内周部材52、外周部材51及び接合部材53は、例えばステンレス、鉄、アルミニウムといった金属や、又は、樹脂などの他の材料によって形成することができる。これら3種類の部材は全て同じ材質としても良いし、又は、ぞれぞれ異なった材質により構成することもできる。
【0053】
接合部材53は、外周部材51から内周部材52に見て、ロータ下部29の回転方向に傾いており、外周部材51、内周部材52、接合部材53、53、53、・・・から形成される空洞部54、54、54、・・・の断面形状は略平行四辺形となっている。
第5の変形例では、接合部材53の厚みや材質を変えることにより、ロータ下部29が破壊した場合にロータ下部29から受けるラジアル方向力とトルクを緩和する程度を調節することができ、実験などにより、最適な厚み、材質を選択することができる。
【0054】
通常、ターボ分子ポンプの種類によってスペーサ5が吸収すべきロータ下部29の力とトルクは異なるため、スペーサ5の材質やスペーサ5に形成する空洞部の寸法などを最適となるものに設定しなければならない。このような点において、第5の変形例では、接合部材53の材質や厚みを変化させることによって対応することができる。
以上、第5変形例では、空洞部54、54、54、・・・内部は空洞であるとしたが、これに限定するものではなく、空洞部54、54、54、・・・の内部に、例えばゴムやウレタンなどの衝撃吸収材を充填しても良い。
【0055】
以上第1の実施の形態では、以下のような効果を得ることができる。
ターボ分子ポンプ1が稼動中にロータ下部29が破壊したときに、スペーサ5は、衝突したロータ下部29の部分からの力を吸収することができる。
また、ロータ下部29が破壊してロータ24が停止する際に、ロータ24がターボ分子ポンプ1の固定部にトルクを及ぼすが、スペーサ5の空洞部3がロータ24の回転方向に滑らかに変形するため、空洞部3がない場合よりもロータ24は緩やかに制動される。そのため、ターボ分子ポンプ1を固定している部分や接合している部材が受ける力が軽減される。
そのため、ターボ分子ポンプ1を固定しているボルトが降伏、破損することを防止することができる。また、吸気口、排気口に接続している配管に大きな力が加わることがなく、装置の安全性が高まる。
また、スペーサ5の断面を第1の変形例から第4の変形例までのように、種々変化させることにより、ロータ24の破壊時の制動能力、及び製作コストの観点から最適なものを選択することができる。
また、第5の変形例では接合部材53の寸法や材質を変化させることにより、容易に、スペーサ5がラジアル方向の力とトルクを吸収する程度を調節することができる。
【0056】
以上の実施の形態では、スペーサ5の外周部にベース27やケーシング16が密接して配設されているが、これに限定するものではなく、例えば、スペーサ5とベース27、ケーシング16との間にゴムやウレタンなどの衝撃吸収材を充填しても良い。
以上の実施の形態では、空洞部を平行四辺形や楕円形状としたが、この他にも空洞部をハニカム構造(蜂の巣構造)としても良い。
【0057】
また、本実施の形態ではスペーサ5の内部に空洞部3を形成したが、これに限定するものではなく、例えば、スペーサ5の外周部に密接して、内部に空洞部41、41、41、・・・などを備えた円筒部材を配設することもできる。
この場合、更に、該円筒部材とスペーサ5の間にゴムやウレタンなどの衝撃吸収材を配設することもできる。
【0058】
(第2の実施の形態)
図8は、第2の実施の形態に係るターボ分子ポンプ61を示した図である。
ターボ分子ポンプ61は、スペーサ65と円筒部材64以外はターボ分子ポンプ1と同じである。同じ部分には同じ符号を付すものとする。
図9は、図8のターボ分子ポンプ61のスペーサ65と円筒部材57を図8のX−X方向に見たところを示した図である。
なお、スペーサ65のねじ溝部分及びロータ下部29は描いていない。
【0059】
スペーサ65の外周面には突起57、57、57、・・・が形成されている。突起57、57、57、・・・は、付け根が先端よりもロータ下部29の回転方向に位置しており、スペーサ65の内周面にかけて、ロータ下部29の回転方向と逆に傾いている。また、円筒部材64に対する面が凸状に湾曲して略円弧形状となっている。
円筒部材64は、内周面が円筒状に加工された部材であって、円筒部材64とスペーサ65は同心に配設されている。
【0060】
突起57は、スペーサ65と一体物として形成しても良いし、スペーサ65と同じ材質または異なった材質で形成した後、スペーサ65に取り付けても良い。円筒部材64は、例えばステンレス、鉄、アルミニウムなどの金属や樹脂その他の材料によって形成することができる。
円筒部材64とスペーサ65の間は空洞になっており、その上端面は、排気ガスの流通を防ぐために閉じられている。
【0061】
スペーサ65と円筒部材64は以下のように作用する。
図示しないロータ下部29が破壊すると、ロータ下部29はラジアル方向に広がり、スペーサ65に衝突する。
このとき、スペーサ65は、第1の実施の形態と同様にロータ下部29からラジアル方向の力を受けると共にロータ24の回転方向のトルクを受ける。
【0062】
スペーサ65は、ロータ下部29から受けるラジアル方向の力とトルクにより、ロータ24の回転方向に回転しつつ、ラジアル方向に広がる。突起57、57、57、・・・の先端が円筒部材64の内周面に接すると、円筒部材64の内周面からの反作用により変形し、突起57、57、57、・・・が傾斜している方向に倒れる。このときに、突起57、57、57、・・・がロータ下部29から受けたラジアル方向の力とトルクを吸収し、ロータ24は停止させられる。
このようにしてロータ下部29が破壊してロータ24が停止する際にターボ分子ポンプ61の外部との接合部が受けるトルクは緩和される。
【0063】
図10は、第2の実施の形態の変形例を示した図である。
この変形例では、突起58、58、58、・・・が円筒部材66の内周面に形成されている。スペーサ67の外周面は円筒状となっている。
突起58、58、58、・・・は、根元から先端にかけてロータ24の回転方向に傾斜している。
【0064】
以上のように構成されたスペーサ67、円筒部材66及び突起58、58、58、・・・は以下のように作用する。
図示しないロータ下部29が破壊すると、遠心力によりラジアル方向に広がり、スペーサ67の内周面に衝突する。
このとき、スペーサ67は、ロータ下部29からラジアル方向の力を受けると共にロータ24の回転方向のトルクを受ける。
【0065】
スペーサ67は、ロータ下部29から受ける遠心力とトルクにより、ロータ24の回転方向に回転しつつ、ラジアル方向に広がる。突起58、58、58、・・・の先端がスペーサ67の外周面に接すると、突起58、58、58、・・・は円筒部材66によって保持されているため、スペーサ67の外周面からの反作用により変形し、突起58、58、58、・・・が傾斜している方向に倒れる。このときに、突起58、58、58、・・・がロータ下部29から受けた遠心力とトルクを吸収し、ロータ24は停止させられる。
このようにしてロータ24が停止する際にターボ分子ポンプ61が受ける力は緩和される。
【0066】
本実施の形態では以下の効果を得ることができる。
ターボ分子ポンプ61が稼動中にロータ下部29が破壊したときに、スペーサ65と円筒部材64、又はスペーサ67と円筒部材66は、接触したロータ下部29の部分からの力を吸収することができる。
また、ロータ下部29が破壊してロータ24が停止する際に、ロータ24がターボ分子ポンプ1の固定部にトルクを及ぼすが、スペーサ65、67がロータ24を緩やかに制動するため、ターボ分子ポンプ61固定しているボルトや接続している配管が受ける力は軽減される。
また、ロータ下部29との衝突により変形したスペーサ67が直に突起57、58に接触するため、第1の実施の形態とは異なったロータ24の制動特性を示す。そのため、ユーザが緩衝機構を選択する選択の幅が広くなる。
【0067】
なお、本実施の形態及び変形例では、スペーサ67と円筒部材64との間、及びスペーサ67と円筒部材65との間は、空洞としたがこれに限定するものではなく、例えばゴムやウレタンなどの衝撃吸収材を充填しても良い。
また、円筒部材64、66とベース27、ケーシング16の間にゴムなどの弾性部材や樹脂などで構成された可塑性部材を配設しても良い。
なお、本実施の形態では、分子ポンプとしてターボ分子ポンプ部とねじ溝式ポンプ部を備えたターボ分子ポンプ61を一例として用いたがこれに限定するものではなく、例えば、ねじ溝式ポンプなどを用いて構成しても良い。
【0068】
(第3の実施の形態)
更に、ターボ分子ポンプには、図11に概略を示したようにターボ分子ポンプ70のようにベース部73にねじ溝式ポンプ部を備えたものがある。
この場合の緩衝機構の配置について説明する。
ケーシング77にはステータ翼72が、ロータ76にはロータ翼71がそれぞれ配設されている。ターボ分子ポンプ70の略下半分は、ベース73とねじ付スペーサであるスペーサ74、ロータ下部75などによって形成されている。また、ロータ76を回転させるモータ部や、ロータ76を軸支する軸受けなどは図示していない。
また、ねじ溝はスペーサ74ではなく、ロータ下部75に形成されたものでも良い。
【0069】
スペーサ74の上部は閉塞部材69により塞ぎ、排気ガスの流通がないようにしてある。
スペーサ74には、空洞部78が形成してある。空洞部78の断面形状は、第1の実施の図2から図6までと同様である。また、空洞部78の内部にゴムやウレタンなどの衝撃吸収材を充填しても良い。
【0070】
図12は、第1の変形例を示した図である。なお、図11と対応する部分には同じ番号を付している。第1の変形例では、ベース73とスペーサ74の間に緩衝部材79を配設したものである。緩衝部材79は例えばステンレスなどの金属等で形成された円筒状の部材である。緩衝部材79には空洞部80が形成されており、空洞部80の上端は閉塞部材77により閉じられている。空洞部80の形状は第1の実施の形態の図2から図6までと同様である。また、空洞部80には、ゴムやウレタンなどの衝撃吸収材を充填しても良い。
【0071】
図13は、第2の変形例を示した図である。この変形例では、ベース73に空洞部81が形成されている。ロータ下部75の衝突による衝撃は、スペーサ74を介して空洞部81で吸収されることとなる。空洞部81の形状は図2から図6までの空洞と同じである。空洞部81には、ゴムやウレタンなどの衝撃吸収材を充填しても良い。
【0072】
図14は、第3の変形例を示した図である。
内周部材83と外周部材82が結合部材84によって第1の実施の形態の図7に示した構造を構成したものである。これらの部材によって形成される空洞部には、ゴムやウレタンなどの衝撃吸収材を充填しても良い。
【0073】
以上のように第3の実施の形態では、ねじ溝式ポンプがベース部に形成されている場合に、ロータ下部75が破壊した場合のエネルギーを吸収する空洞部をスペーサ74の周囲に形成することができる。
【0074】
【発明の効果】
本発明によれば、稼動中にロータが破損した場合でも、ケーシングに発生するトルクが低下して、速やかに分子ポンプを停止し、分子ポンプに接続している部材に与える影響の少ない分子ポンプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態に係るターボ分子ポンプを示した図である。
【図2】スペーサの断面を図1のX−X方向に見たところを示した図である。
【図3】スペーサの第1の変形例を示した図である。
【図4】スペーサの第2の変形例を示した図である。
【図5】スペーサの第3の変形例を示した図である。
【図6】スペーサの第4の変形例を示した図である。
【図7】スペーサの第5の変形例を示した図である。
【図8】第2の実施の形態に係るターボ分子ポンプを示した図である。
【図9】第2の実施の形態に係るスペーサなどの断面図を示した図である。
【図10】第2の実施の形態の変形例を示した図である。
【図11】第3の実施の形態に係るターボ分子ポンプの概略を示した図である。
【図12】第3の実施の形態の第1の変形例を示した図である。
【図13】第3の実施の形態の第2の変形例を示した図である。
【図14】第3の実施の形態の第3の変形例を示した図である。
【符号の説明】
1 ターボ分子ポンプ
3 空洞部
5 スペーサ
6 吸気口
7 ねじ溝
8 磁気軸受部
9 ラジアルセンサ
10 モータ部
11 ロータ軸
12 磁気軸受部
13 ラジアルセンサ
14 電磁石
15 電磁石
16 ケーシング
17 スラストセンサ
18 水冷管
19 排気口
20 磁気軸受部
21 ロータ翼
22 ステータ翼
23 スペーサ
24 ロータ
25 ボルト
26 金属ディスク
27 ベース
28 コイル
29 ロータ下部
31 ラジアルセンサターゲット
32 電磁石ターゲット
33 電磁石ターゲット
34 ラジアルセンサターゲット
38 外周部分
39 内周部分
40 空洞部の間の部分
41 空洞部
42 空洞部
43 空洞部
45 空洞部
48 空洞部
51 外周部材
52 内周部材
53 接合部材
57 突起
58 突起
61 ターボ分子ポンプ
65 スペーサ
64 円筒部材
66 円筒部材
67 スペーサ
69 閉塞部材
70 ターボ分子ポンプ
71 ロータ翼
72 ステータ翼
73 ベース
74 スペーサ
75 ロータ下部
76 ロータ
77 ケーシング
78 空洞部
79 緩衝部材
80 空洞部
81 空洞部
82 外周部材
83 内周部材
84 空洞部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a molecular pump, for example, a turbo molecular pump used in a semiconductor manufacturing apparatus or the like.
[0002]
[Prior art]
With recent rapid progress in science and technology, vacuum pumps with high performance and high reliability have been demanded in various fields. In general, these vacuum pumps include molecular pumps such as a thread groove pump and a turbo molecular pump.
These molecular pumps are widely used in various fields of industry and academic research, such as exhaust of semiconductor devices and exhaust of electron microscopes and particle accelerators.
[0003]
The turbo-molecular pump is composed of a turbo-molecular pump portion having rotor blades and stator blades on the intake port side of a casing (exterior body), a rotor having a cylindrical outer peripheral surface on the exhaust port side, and an inner periphery facing the rotor. There is one constituted by a thread groove type pump part constituted by a stator having grooves formed on the surface in a spiral shape.
The rotor shaft is formed with a motor portion formed of, for example, a DC brushless motor, and the rotor can rotate at high speed.
[0004]
In the turbo molecular pump section, the stages formed by the rotor blades and the stages formed by the stator blades are alternately arranged. When the rotor is rotated at a high speed by the motor unit, gas is sucked from the intake port by the action of the rotor blades and the stator blades. The sucked gas is sent to the thread groove type pump unit and discharged from the exhaust port while being guided by the groove formed in the stator.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the rotor rotates at a high speed of, for example, 40,000 revolutions per minute, when the rotor breaks, the rotor contacts the stator with a large kinetic energy and decelerates rapidly. For this reason, the stator receives a large force due to the collision, and a large torque is applied to the bolts fixing the turbo molecular pump and the piping connected to the intake and exhaust ports of the turbo molecular pump,thisThere is a case where a heavy load is applied to these parts.AhIt was.
That is, if the rotating body (rotor) is damaged while the turbo molecular pump is in operation and scattered around it, the rotating body will collide with the casing including the base with a large amount of energy. Or connected to the air inlet / outletPiping, etc.In some cases, a large torque is applied to the product, causing a problem.
On the other hand, the conventional method has not been sufficient for preventing the influence on peripheral devices caused by the breakage of the rotating body.
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to provide a molecular pump that quickly stops the molecular pump even when the rotor is broken during operation, and has little influence on the members connected to the molecular pump.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-mentioned object, the present inventionmouthFormed on the other end side, a rotor rotatably supported inside the exterior body, a motor for rotating the rotor, and a periphery of the rotor And a stator in which a cavity having a cross-sectional shape inclined at a predetermined angle with respect to the radial direction of the rotor is formed (first pump). Constitution).
By providing such a cavity in the stator, when the rotor breaks down and collides with the stator, the stator can be smoothly crushed and the impact from the rotor can be absorbed.
In order to achieve the above object, the present invention provides an intake air on one end side.mouthFormed on the other end side, a rotor rotatably supported in the exterior body, a motor for rotating the rotor, and a periphery of the rotor And a shock-absorbing member which is disposed on the outer periphery of the stator and in which a hollow portion having a cross-sectional shape inclined at a predetermined angle with respect to the radial direction of the rotor is formed. A second molecular pump is provided (second configuration).
Thus, a member for absorbing an impact can be disposed on the outer peripheral portion of the stator.
The predetermined cross-sectional shape in the first configuration or the second configuration is a substantially parallelogram, and one of two opposing sides is substantially parallel to a tangent in the rotational direction of the rotor, Of the pair of sides, the side closer to the rotor can be configured to be positioned in the rotational direction of the rotor than the side farther from the rotor (third configuration). When the cross-sectional shape is formed in this way, when the rotor breaks down and collides with the stator, the cross section of the substantially parallelogram can be smoothly crushed.
Further, the predetermined cross-sectional shape in the first configuration or the second configuration is substantially an ellipse, and of the two intersections of the major axis of the approximate ellipse and the approximate ellipse, the intersection closer to the rotor is Further, it may be configured to be positioned in the rotational direction of the rotor from the intersection far from the rotor (fourth configuration).
By arranging the elliptical cross-sectional shape in this way, when the rotor breaks and collides with the stator, the ellipse collapses smoothly in the minor axis direction.
In order to achieve the above object, the present invention provides an intake air on one end side.mouthFormed on the other end side, a rotor rotatably supported in the exterior body, a motor for rotating the rotor, and a periphery of the rotor A cavity formed between the stator and the cylindrical member, and a cylindrical member having an inner peripheral surface disposed on the outer peripheral portion of the stator with a predetermined gap therebetween. In the outer periphery of the stator or the cylindrical memberInsideThere is provided a molecular pump characterized in that a protrusion inclined at a predetermined angle with respect to the radial direction of the rotor is provided on at least one of the peripheral portions (fifth configuration).
When the protrusion is formed on the stator, the protrusion has an arc shape that is convex in the rotation direction of the rotor. When the protrusion is formed on the cylindrical member, the direction is opposite to the rotation direction of the rotor. It can be formed to have a convex arc shape.
The hollow portion of any one configuration from the first configuration to the fifth configuration is formed in the axial direction of the rotor and can be configured such that at least one end is closed (sixth configuration) Constitution).
The shock absorbing material can be filled into the cavity of any one configuration from the first configuration to the sixth configuration (seventh configuration).
The impact absorbing ability can be further enhanced by filling the cavity with the impact absorbing material.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
In this embodiment, a deformable gap is formed inside a threaded spacer.
More specifically, a space between the threaded spacer, the casing, and the base is provided with an appropriate inclination with respect to the radial direction so that smooth deformation is possible, so that the threaded spacer can be plastically deformed. Is.
The gap is formed with a cross section (parallelogram, ellipse, etc.) having an angle inclined with respect to the radial direction so as to be smoothly deformed by collision with the broken rotor
In the turbo molecular pump in which the intake port side is a turbo molecular pump part composed of rotor blades and stator blades, and the exhaust port side is a thread groove type pump part composed of a rotor and a thread groove spacer, the rotor is destroyed. Usually arises from the threaded portion of the threaded pump section. The thread part in which a crack has occurred partially expands due to centrifugal force and contacts the threaded spacer. On the other hand, since the threaded spacer is formed with a hole inclined with respect to the radial direction, it is smoothly deformed. The energy transferred from the rotor to the base and casing is absorbed by the plastic deformation.
An impact absorbing material such as rubber or urethane having viscous resistance can be inserted into the gap provided in the threaded spacer.
(First embodiment)
FIG. 1 is a view showing the turbo molecular pump 1 according to the first embodiment, and is a view showing a cross-sectional view of the
In this embodiment, a turbo molecular pump including a turbo molecular pump unit and a thread groove type pump unit is used as an example of the molecular pump.
Although not shown in FIG. 1, the intake port 6 of the turbo molecular pump 1 is, for example, a conductance valve (a valve that changes the cross-sectional area of the flow path of the piping to adjust the conductance of exhaust gas, that is, the ease of flow). The exhaust port 19 is connected to an auxiliary pump or the like through a vacuum device such as a semiconductor manufacturing device.
[0009]
The
[0010]
In the magnetic bearing portion 8, for example, four electromagnets are arranged around the
An
When an eddy current is generated in the
In the magnetic bearing portion 8, the
[0011]
A radial sensor 9 is formed in the vicinity of the magnetic bearing portion 8. The radial sensor 9 includes, for example, a coil disposed around the rotor and a
The coil forms a part of a transmission circuit of a control unit (not shown), and the amplitude of the signal changes depending on the distance between the coil and the
[0012]
The
Based on the signal from the radial sensor 9, a control unit (not shown) feedback-controls the magnetic force generated by the magnetic bearing unit 8.
Other sensors for detecting the displacement of the
[0013]
Since the configuration and operation of the magnetic bearing portion 12 and the
[0014]
The
The metal disk 26 is made of a high permeability material such as iron and is fixed perpendicularly to the
[0015]
Similar to the
The control unit can detect the displacement of the
[0016]
When the
The control unit can magnetically levitate the
As described above, the
[0017]
A motor unit 10 is provided in the middle of the magnetic bearing units 8 and 12 of the
In the present embodiment, as an example, the motor unit 10 is configured by a DC brushless motor.
A permanent magnet is fixed around the portion of the
[0018]
On the other hand, the turbo-molecular pump 1 includes a sensor (not shown) that detects the rotation speed and rotation angle (phase) of the
The control unit sequentially switches the current of the electromagnet of the motor unit 10 according to the detected position of the magnetic pole, and generates a rotating magnetic field around the permanent magnet of the
The permanent magnet fixed to the
[0019]
A
In the present embodiment, as an example, a portion of the
[0020]
In the turbo molecular pump portion, the
On the inlet side of the
[0021]
The spacer 23 is a ring-shaped member and is made of a metal such as aluminum, iron, or stainless steel.
The spacers 23 are disposed between the stages formed by the stator blades 22 and hold the stator blades 22 at predetermined positions.
[0022]
When the
The exhaust gas taken in from the intake port 6 passes between the
[0023]
The thread groove type pump portion is composed of a rotor
The rotor
The stator of the thread groove type pump part is constituted by a spacer 5. The spacer 5 is a cylindrical member made of, for example, a metal such as aluminum, stainless steel, or iron, and a plurality of
[0024]
The direction of the spiral of the
When the
[0025]
The spacer 5 is formed with a deformable cavity 3 (gap). The gap has a cross section having a shape inclined at an angle with respect to the radial direction so as to be smoothly deformed by the impact of the broken rotor
The spacer 5 is deformed smoothly when the rotor
[0026]
In the present embodiment, a threaded spacer having a
[0027]
The
As for the
[0028]
A
The heat transferred to the base 27 can be efficiently discharged to the outside of the turbo molecular pump 1 by the cooling water circulating in the
[0029]
The
The heat obtained by the heat exchange of the cooling water with the
As a result, the cooling water is cooled and sent again to the turbo molecular pump 1 by the water pump.
[0030]
When the turbo molecular pump 1 breaks during operation, the breakage of the rotor
[0031]
FIG. 2 is a view showing a cross section of the cavity 3 of the spacer 5 as viewed in the XX direction shown in FIG.
The thread groove portion of the spacer 5 and the rotor
[0032]
A cavity 3 is formed inside the spacer 5. Various cross-sectional shapes of the cavity 3 are conceivable. In this embodiment, a large number of
When the turbo molecular pump 1 is operated, a pressure difference is generated between the upper end and the lower end of the
[0033]
A
[0034]
When the rotor
[0035]
The spacer 5 is smoothly deformed by an impact from the rotor
CavityThe parallelogram having a cross-sectional shape of 41, 41, 41,... Has a shape in which the inner peripheral side of the spacer 5 is moved in the rotational direction of the rotor
[0036]
When the rotor
When the spacer 5 receives a radial force and torque, the cross-sectional shape of the parallelogram of the
The radial force that the spacer 5 receives from the rotor
On the other hand, the torque is absorbed by the inner
[0037]
That is, since the inner
In other words, the spacer 5 functions as a brake that brakes the
[0038]
When the rotor
[0039]
The turbo molecular pump 1 configured as described above operates as follows.
First, the
The radial displacement of the
[0040]
Next, the control unit drives the motor 10 to rotate the
Then, the exhaust gas is sucked into the turbo molecular pump portion from the intake port 6 by the action of the
The exhaust gas sucked into the turbo molecular pump unit is sent to the thread groove type pump unit.
The exhaust gas sent to the thread groove type pump unit is transferred along the
[0041]
When the turbo molecular pump 1 is in operation, when the rotor
These partsHaRadial force and torque on the inner surface of the pacer 5TheEffect. The
At that time, the force applied to the spacer 5 by the rotor
[0042]
In the present embodiment, the inside of the
Furthermore, the cross-sectional shape of the
[0043]
FIG. 3 is a view showing a first modification of the shape of the cavity 3 formed in the spacer 5.
In this modification,
In this modification, when the rotor
[0044]
First, the
Subsequently, the
As described above, in the first modification, the
[0045]
FIG. 4 is a view showing a second modification of the shape of the cavity 3 formed in the spacer 5. In the first modification, the
Even if the
[0046]
As described above, in the first and second modified examples, the
In the first and second modified examples, the
Moreover, you may make the space | interval of
[0047]
FIG. 5 is a view showing a third modification of the shape of the cavity 3 formed in the spacer 5.
In this modification,
The major axis direction of the
Since the
[0048]
On the other hand, in the third modification, when the radial force and torque are received from the rotor
That is, in the case of the
For this reason, the spacer 5 can absorb larger energy, and can more effectively absorb the torque of the rotor 24 (including the rotor lower portion 29) and the centrifugal force of the rotor
[0049]
As described above, in the third modified example, the inside of the
[0050]
FIG. 6 is a view showing a fourth modification of the shape of the cavity 3 formed in the spacer 5.
In the fourth modification,
In the spacer 5 according to the fourth modification, an intermediate effect between the first embodiment and the third modification can be obtained.
That is, when the
[0051]
As described above, in the fourth modified example, the cavity portion48, 48, 48,... Are hollow, but are not limited to this.48, 48, 48,... May be filled with an impact absorbing material such as rubber or urethane.
[0052]
FIG. 7 is a view showing a fifth modification of the cavity 3 formed in the spacer 5.
First5In this modification, the spacer 5 includes an
The inner
The inner
[0053]
The joining
In the fifth modification, by changing the thickness and material of the joining
[0054]
Usually, the force and torque of the rotor
As described above, in the fifth modified example, the inside of the
[0055]
As described above, in the first embodiment, the following effects can be obtained.
When the rotor
Further, when the rotor
Therefore, it is possible to prevent the bolt that fixes the turbo molecular pump 1 from yielding or breaking. Further, no great force is applied to the pipes connected to the intake port and the exhaust port, and the safety of the apparatus is improved.
Further, by changing the cross section of the spacer 5 variously as in the first to fourth modifications, the optimum one is selected from the viewpoint of the braking ability when the
Further, in the fifth modification, the extent to which the spacer 5 absorbs the radial force and torque can be easily adjusted by changing the size and material of the joining
[0056]
In the above embodiment, the
In the above embodiment, the hollow portion has a parallelogram shape or an elliptical shape, but the hollow portion may have a honeycomb structure (honeycomb structure).
[0057]
Further, in the present embodiment, the cavity 3 is formed inside the spacer 5, but the present invention is not limited to this. For example, the
In this case, an impact absorbing material such as rubber or urethane can be disposed between the cylindrical member and the spacer 5.
[0058]
(Second Embodiment)
FIG. 8 is a view showing a turbo
The turbo
FIG. 9 is a view showing the
The thread groove portion of the
[0059]
The
[0060]
The
A space is formed between the
[0061]
The
When the rotor lower portion 29 (not shown) breaks, the rotor
At this time, the
[0062]
The
In this way, when the rotor
[0063]
FIG. 10 is a diagram showing a modification of the second embodiment.
In this modification,
The
[0064]
The
When the rotor lower part 29 (not shown) breaks, it spreads in the radial direction by centrifugal force and collides with the inner peripheral surface of the
At this time, the
[0065]
The
In this way, the force received by the turbo
[0066]
In the present embodiment, the following effects can be obtained.
When the rotor
In addition, when the rotor
Further, since the
[0067]
In this embodiment and the modification, the space between the
Further, an elastic member such as rubber or a plastic member made of resin or the like may be disposed between the
In the present embodiment, the turbo
[0068]
(Third embodiment)
Furthermore, some turbo molecular pumps include a thread groove type pump portion in the
The arrangement of the buffer mechanism in this case will be described.
Casing
Further, the thread groove may be formed in the rotor
[0069]
The upper portion of the
A
[0070]
FIG. 12 is a diagram showing a first modification. In addition, the same number is attached | subjected to the part corresponding to FIG. In the first modification, a
[0071]
FIG. 13 is a diagram showing a second modification. In this modification, a
[0072]
FIG. 14 is a diagram showing a third modification.
The inner
[0073]
As described above, in the third embodiment, when the thread groove type pump is formed in the base portion, the cavity portion that absorbs energy when the rotor
[0074]
【The invention's effect】
According to the present invention, even when the rotor is broken during operation, the torque generated in the casing is reduced, the molecular pump is quickly stopped, and the molecular pump having less influence on the member connected to the molecular pump is obtained. Can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a turbo molecular pump according to a first embodiment.
FIG. 2 is a view showing a cross section of a spacer as viewed in the XX direction of FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram showing a first modification of a spacer.
FIG. 4 is a view showing a second modification of the spacer.
FIG. 5 is a view showing a third modification of the spacer.
FIG. 6 is a view showing a fourth modification of the spacer.
FIG. 7 is a view showing a fifth modification of the spacer.
FIG. 8 is a view showing a turbo molecular pump according to a second embodiment.
FIG. 9 is a cross-sectional view of a spacer and the like according to a second embodiment.
FIG. 10 is a diagram showing a modification of the second embodiment.
FIG. 11 is a diagram schematically showing a turbo molecular pump according to a third embodiment.
FIG. 12 is a diagram showing a first modification of the third embodiment.
FIG. 13 is a diagram showing a second modification example of the third embodiment.
FIG. 14 is a diagram showing a third modification of the third embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Turbo molecular pump
3 Cavity
5 Spacer
6 Inlet
7 Thread groove
8 Magnetic bearing
9 Radial sensor
10 Motor part
11 Rotor shaft
12 Magnetic bearing
13 Radial sensor
14 Electromagnet
15 Electromagnet
16 Casing
17 Thrust sensor
18 Water-cooled tubes
19 Exhaust port
20 Magnetic bearing
21 Rotor wing
22 Stator blade
23 Spacer
24 Rotor
25 volts
26 Metal disc
27 base
28 coils
29 Lower part of rotor
31 Radial sensor target
32 Electromagnetic target
33 Electromagnet Target
34 Radial sensor target
38 Outer periphery
39 Inner circumference
40 The part between the cavities
41 Cavity
42 Cavity
43 Cavity
45 Cavity
48 Cavity
51 Peripheral member
52 Inner peripheral member
53 Joining members
57 projection
58 projection
61 Turbo molecular pump
65 Spacer
64 Cylindrical member
66 Cylindrical member
67 Spacer
69 Closure member
70 turbo molecular pump
71 rotor wing
72 Stator blade
73 base
74 Spacer
75 Lower rotor
76 rotor
77 casing
78 Cavity
79 Buffer member
80 cavity
81 Cavity
82 Peripheral member
83 Inner circumference member
84 Cavity
Claims (7)
前記外装体の内側に回転自在に軸支されたロータと、
前記ロータを回転させるモータと、
前記ロータの周囲に配設され、内部に前記ロータの径方向に対して所定の角度を持って傾いた断面形状を有する空洞部が形成されたステータと、
を具備したことを特徴とする分子ポンプ。An exterior body in which an intake port is formed on one end side and an exhaust port is formed on the other end side;
A rotor rotatably supported inside the exterior body;
A motor for rotating the rotor;
A stator disposed around the rotor and having a cavity formed therein having a cross-sectional shape inclined at a predetermined angle with respect to a radial direction of the rotor;
A molecular pump characterized by comprising:
前記外装体の内部に回転自在に軸支されたロータと、
前記ロータを回転させるモータと、
前記ロータの周囲に配設されたステータと、
前記ステータの外周に配設され、内部に前記ロータの径方向に対して所定の角度を持って傾いた断面形状を有する空洞部が形成された緩衝部材と、
を具備したことを特徴とする分子ポンプ。An exterior body in which an intake port is formed on one end side and an exhaust port is formed on the other end side;
A rotor that is rotatably supported inside the exterior body;
A motor for rotating the rotor;
A stator disposed around the rotor;
A cushioning member disposed on the outer periphery of the stator, and having a hollow portion having a cross-sectional shape inclined at a predetermined angle with respect to a radial direction of the rotor;
A molecular pump characterized by comprising:
前記外装体の内部に回転自在に軸支されたロータと、
前記ロータを回転させるモータと、
前記ロータの周囲に配設されたステータと、
前記ステータの外周部に所定の間隙を隔てて配設された、内周面が略円筒状の円筒部材と、を備え、
前記ステータと前記円筒部材の間に形成された空洞内において、前記ステータの外周部又は前記円筒部材の内周部の少なくとも一方に、前記ロータの半径方向と所定の角度をもって傾いた突起を有していることを特徴とする分子ポンプ。An exterior body in which an intake port is formed on one end side and an exhaust port is formed on the other end side;
A rotor that is rotatably supported inside the exterior body;
A motor for rotating the rotor;
A stator disposed around the rotor;
A cylindrical member having a substantially cylindrical inner peripheral surface disposed on the outer peripheral portion of the stator with a predetermined gap therebetween,
In a cavity formed between the stator and the cylindrical member, at least one of the outer peripheral portion of the stator or the inner peripheral portion of the cylindrical member has a protrusion inclined at a predetermined angle with the radial direction of the rotor. A molecular pump characterized by
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001086779A JP4763145B2 (en) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | Molecular pump |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001086779A JP4763145B2 (en) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | Molecular pump |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002285988A JP2002285988A (en) | 2002-10-03 |
JP4763145B2 true JP4763145B2 (en) | 2011-08-31 |
Family
ID=18942109
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001086779A Expired - Lifetime JP4763145B2 (en) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | Molecular pump |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4763145B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7049052B2 (en) | 2016-09-27 | 2022-04-06 | エドワーズ株式会社 | Vacuum pumps and fixed disks for vacuum pumps |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59156507U (en) * | 1983-04-05 | 1984-10-20 | 株式会社アサヒコーポレーション | breathable midsole |
JPH0141285Y2 (en) * | 1985-05-14 | 1989-12-07 | ||
JPS6467483A (en) * | 1987-09-04 | 1989-03-14 | Mazda Motor | Automobile frame structure |
JP2766447B2 (en) * | 1993-05-21 | 1998-06-18 | 日世株式会社 | Luggage stand legs |
GB2281941B (en) * | 1993-09-15 | 1996-05-08 | Rolls Royce Plc | Containment structure |
JP2000079856A (en) * | 1998-09-04 | 2000-03-21 | Tokai Rubber Ind Ltd | Shock absorber for vehicle |
KR100724048B1 (en) * | 1999-02-19 | 2007-06-04 | 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 | Turbo-molecular pump |
-
2001
- 2001-03-26 JP JP2001086779A patent/JP4763145B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2002285988A (en) | 2002-10-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4484470B2 (en) | Molecular pump and flange | |
US9093938B2 (en) | Motor driver circuit and vacuum pump having the motor driver circuit | |
JP2000337290A (en) | Vacuum pump | |
JP5768670B2 (en) | Turbo molecular pump device | |
US8403652B2 (en) | Molecular pump and flange having shock absorbing member | |
WO2021015018A1 (en) | Vacuum pump, and rotor and rotary vane for use in vacuum pump | |
JP4763145B2 (en) | Molecular pump | |
JP4104098B2 (en) | Vacuum pump | |
JP2005180265A (en) | Vacuum pump | |
WO2008035497A1 (en) | Vacuum pump and flange | |
JP6507885B2 (en) | Vacuum pump | |
JP5864111B2 (en) | Rotating body and vacuum pump equipped with the rotating body | |
WO2022202543A1 (en) | Electric motor system, turbo compressor, and refrigeration device | |
JP3792112B2 (en) | Vacuum pump | |
JP3777500B2 (en) | Magnetic bearing device | |
JP6079083B2 (en) | Turbo molecular pumps and spacers | |
JP2009287576A (en) | Molecular pump and flange | |
JP7463332B2 (en) | Vacuum pump, vacuum pump bearing protection structure, and vacuum pump rotor | |
JP2004278500A (en) | Molecular pump | |
US20240003357A1 (en) | Centrifugal compressor for refrigeration system and refrigeration system | |
JP3784250B2 (en) | Vacuum pump | |
JP5998535B2 (en) | Turbo molecular pump | |
JP2011033027A (en) | Turbo molecular pump rotor | |
JP2015067096A (en) | Fluid type reduction gear |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20040108 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040301 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080131 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20080925 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100825 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101210 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110125 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110513 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110609 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140617 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4763145 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |