JP6700003B2

JP6700003B2 - Vacuum pump device

Info

Publication number: JP6700003B2
Application number: JP2015147865A
Authority: JP
Inventors: 善徳小島; 吉田　真也; 真也吉田; 茨田　敏光; 敏光茨田; 曽布川　拓司; 拓司曽布川
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2015-07-27
Filing date: 2015-07-27
Publication date: 2020-05-27
Anticipated expiration: 2035-07-27
Also published as: JP2017025867A

Description

本発明は、真空ポンプ装置に関する。 The present invention relates to a vacuum pump device.

従来、真空ポンプ装置は、例えば半導体製造装置が配置される真空チャンバ内のプロセスガスを排気するために使用されている。一般に、半導体製造工程では、真空チャンバ内が清浄雰囲気であることが要求される。このため、真空ポンプ装置として、ポンプ内部のガス流路に油を使用しないドライ真空ポンプが用いられている。このようなドライ真空ポンプとして、例えば２軸ルーツ型の多段容積式ドライ真空ポンプなどが知られている。 Conventionally, a vacuum pump device is used to exhaust a process gas in a vacuum chamber in which, for example, a semiconductor manufacturing device is arranged. Generally, in a semiconductor manufacturing process, the vacuum chamber is required to be in a clean atmosphere. Therefore, as the vacuum pump device, a dry vacuum pump that does not use oil is used in the gas passage inside the pump. As such a dry vacuum pump, for example, a biaxial roots type multi-stage positive displacement dry vacuum pump is known.

２軸ルーツ型の多段容積式ドライ真空ポンプは、対向する一対のルーツ型の多段のロータをケーシング内に備え、これらのロータ間およびロータとケーシングとの隙間が微少になるようにクリアランスが設けられる。そして、この一対のロータが同期反転することにより、ロータとケーシングとの間に形成された空間にプロセスガスが閉じ込められて後段に移送される。多段容積式ドライ真空ポンプでは、この移送が連続して行われることによりプロセスガスの排気が行われる。 A two-axis roots-type multi-stage positive-displacement dry vacuum pump is provided with a pair of opposed roots-type multi-stage rotors in a casing, and clearances are provided so that gaps between these rotors and between the rotor and the casing are minute. . By synchronously reversing the pair of rotors, the process gas is confined in the space formed between the rotor and the casing and transferred to the subsequent stage. In the multi-stage positive-displacement dry vacuum pump, the process gas is exhausted by continuously performing this transfer.

真空ポンプには、真空ポンプのロータを回転駆動するモータが備えられる。一般に、真空ポンプでは、消費電力の削減が課題とされ、従来、例えばモータロータの発熱の低下を図ることにより、真空ポンプのエネルギ効率が低下するのを抑制している。 The vacuum pump is provided with a motor that rotationally drives the rotor of the vacuum pump. Generally, in vacuum pumps, reduction of power consumption has been an issue, and conventionally, by reducing heat generation of a motor rotor, for example, reduction in energy efficiency of the vacuum pump is suppressed.

特開２００５−６１４２１号公報JP, 2005-61421, A

真空ポンプ装置では、所望のポンプ性能が達成できるように、例えば真空チャンバ内で多量のプロセスガスが発生するような高負荷時を基準としてモータの出力が決められる。しかし、真空ポンプ装置は低負荷で駆動される場合も多く、こうした場合にはモータの効率が悪くなる場合があった。 In the vacuum pump device, the output of the motor is determined so that a desired pump performance can be achieved, for example, at the time of high load such that a large amount of process gas is generated in the vacuum chamber. However, the vacuum pump device is often driven by a low load, and in such a case, the efficiency of the motor may be deteriorated.

モータの効率を低下させる損失としては、機械的な損失を除くと、モータロータの回転に伴って生じる渦電流損失などの鉄損と、コイルに流れる電流からジュール熱として生じる銅損と、が挙げられる。低負荷時には、コイルに流れる電流は小さいので銅損は小さくなる。しかし、負荷の大きさにかかわらず、モータロータの回転数に依存して鉄損は大きくなる。モータロータ及びモータステータの構成は、モータの出力に関わり、大負荷時を基準として決められているので、特に低負荷高回転数でモータが駆動されるときには、鉄損の影響が大きくなってモータのエネルギ効率が悪くなる。 Losses that reduce the efficiency of the motor include iron loss such as eddy current loss caused by rotation of the motor rotor and copper loss caused as Joule heat from the current flowing through the coil, except for mechanical loss. . When the load is low, the current flowing through the coil is small, so the copper loss is small. However, regardless of the size of the load, the iron loss increases depending on the rotation speed of the motor rotor. The configuration of the motor rotor and motor stator is related to the output of the motor and is determined on the basis of a heavy load.Therefore, when the motor is driven at a low load and a high rotation speed, the influence of iron loss becomes large and Energy efficiency becomes poor.

また、従来、真空ポンプ装置のモータとして、キャンド構造等のモータが用いられている。しかし、キャンド構造等のモータを用いると、真空ポンプがオーバーハング（片持ち）構造になるため、高回転数化および小型化に不向きであった。さらに、一般に、真空ポンプ装置では、装置を容易に製造できることが望まれる。 Further, conventionally, a motor having a canned structure or the like has been used as a motor of a vacuum pump device. However, when a motor having a canned structure or the like is used, the vacuum pump has an overhang (cantilever) structure, which is unsuitable for high rotation speed and miniaturization. Further, it is generally desired that the vacuum pump device can be manufactured easily.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、エネルギ効率が高く容易に製造可能な真空ポンプ装置を提供することを目的の一つとする。また
、高回転数化および小型化が可能な真空ポンプ装置を提供することを目的の一つとする。 The present invention has been made to solve at least a part of the problems described above, and an object thereof is to provide a vacuum pump device which has high energy efficiency and can be easily manufactured. Another object of the present invention is to provide a vacuum pump device capable of achieving high rotation speed and miniaturization.

本発明の真空ポンプ装置は、ポンプロータを回転させて気体を真空引きする真空ポンプである。真空ポンプ装置は、ポンプロータに回転動力を出力するための主軸と、主軸に取り付けられたモータロータと、主軸の軸方向にモータロータと対向して配置されるモータステータと、を備える。そして、モータステータは、アモルファス金属が主軸の軸方向に対して垂直な方向に積層されることにより形成されてモータロータと同心に配置されるステータコアと、ステータコアに巻回されるステータコイルと、を有する。さらに、ステータコアのモータロータと対向する面には、軸心に垂直な直線を中心とする平行な幅の溝部が周方向に等間隔に形成されており、この溝部にステータコイルが配置される。 The vacuum pump device of the present invention is a vacuum pump that vacuums gas by rotating a pump rotor. The vacuum pump device includes a main shaft for outputting rotational power to the pump rotor, a motor rotor attached to the main shaft, and a motor stator arranged to face the motor rotor in the axial direction of the main shaft. The motor stator has a stator core formed by stacking amorphous metals in a direction perpendicular to the axial direction of the main shaft and arranged concentrically with the motor rotor, and a stator coil wound around the stator core. .. Further, on the surface of the stator core facing the motor rotor, grooves having parallel widths centering on a straight line perpendicular to the axis are formed at equal intervals in the circumferential direction, and the stator coils are arranged in the grooves.

かかる構成により、一般的な珪素鋼板よりも電気抵抗の小さいアモルファス金属が径方向に積層されてステータコアが形成されるので、鉄損を小さくすることができる。また、ステータコアには、ステータコアが配置される溝部が、軸心に垂直な直線を中心とする平行な幅で形成されている。このため、ワイヤカット放電加工等を用いて、ステータコアに溝部を容易に形成することができる。さらに、ステータコイルを配置したときの隙間を小さくすることができ、真空ポンプ装置のエネルギ効率を向上させることができる。したがって、かかる構成により、エネルギ効率が高く容易に製造可能な真空ポンプ装置を提供することができる。また、モータロータとモータステータとが回転軸方向に対向して設けられているので、真空ポンプ装置の高回転数化および小型化を図ることができる。 With such a configuration, amorphous metals having a smaller electric resistance than a general silicon steel plate are radially stacked to form a stator core, so that iron loss can be reduced. In addition, a groove portion in which the stator core is arranged is formed in the stator core with a parallel width centered on a straight line perpendicular to the axis. Therefore, the groove portion can be easily formed in the stator core by using wire cut electric discharge machining or the like. Further, the gap when the stator coil is arranged can be reduced, and the energy efficiency of the vacuum pump device can be improved. Therefore, with such a configuration, it is possible to provide a vacuum pump device that has high energy efficiency and can be easily manufactured. Further, since the motor rotor and the motor stator are provided so as to face each other in the rotation axis direction, it is possible to achieve a higher rotation speed and a smaller size of the vacuum pump device.

また、モータロータは、第１モータロータと第２モータロータとを有し、モータステータは、主軸の軸方向に第１モータロータと第２モータロータとに挟まれて配置されてもよい。そして、ステータコアには、第１モータロータと対向する面、及び、第２モータロータと対向する面に、溝部が形成されていてもよい。
こうすれば、さらに真空ポンプ装置の高効率化と小型化とを図ることができる。 The motor rotor may have a first motor rotor and a second motor rotor, and the motor stator may be arranged so as to be sandwiched between the first motor rotor and the second motor rotor in the axial direction of the main shaft. Further, the stator core may have a groove portion formed on a surface facing the first motor rotor and a surface facing the second motor rotor.
By doing so, it is possible to further improve the efficiency and downsize the vacuum pump device.

また、ステータコイルは、帯状のコイル部材が巻回されて形成されていてもよい。
こうすれば、ステータコイルを溝部に配置したときの隙間を小さくして、真空ポンプ装置のエネルギ効率の向上を図ることができる。 Further, the stator coil may be formed by winding a strip-shaped coil member.
This makes it possible to reduce the gap when the stator coil is arranged in the groove portion and improve the energy efficiency of the vacuum pump device.

また、真空ポンプは、ポンプロータとして、平行に配置されて同期回転する一対のポンプロータを有してもよい。
さらに、真空ポンプは、一対のポンプロータが多段のロータを有する多段容積式であってもよい。 Further, the vacuum pump may have a pair of pump rotors that are arranged in parallel and rotate synchronously as the pump rotors.
Further, the vacuum pump may be a multi-stage positive displacement type in which a pair of pump rotors have multi-stage rotors.

本実施形態の真空ポンプ装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the vacuum pump apparatus of this embodiment. 本実施形態の真空ポンプ装置の概略構成を示す他の断面図である。It is another sectional view showing the schematic structure of the vacuum pump device of this embodiment. 本実施形態のモータの概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the motor of this embodiment. 本実施形態のモータに用いられるステータコアの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the stator core used for the motor of this embodiment. 本実施形態のステータコアを製造する過程の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the process of manufacturing the stator core of this embodiment. 本実施形態のステータコアを製造する過程の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the process of manufacturing the stator core of this embodiment. 本実施形態のステータコイルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the stator coil of this embodiment. 一般的な真空ポンプ装置における吸気側圧力（Ｐａ）に対する排気速度（Ｌ／Ｍ）及び消費電力（Ｗ）を示す図である。It is a figure which shows the exhaust speed (L/M) and power consumption (W) with respect to the suction side pressure (Pa) in a general vacuum pump apparatus. 消費電力（Ｗ）に対する真空ポンプ装置の効率（排気速度性能）を示す図である。It is a figure which shows the efficiency (exhaust velocity performance) of a vacuum pump apparatus with respect to power consumption (W). 変形例のモータの概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the motor of a modification.

以下、本発明の一実施形態に係る真空ポンプ装置を図面に基づいて説明する。なお、図面では、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。本実施形態の真空ポンプ装置は、多段容積式ポンプとして構成され、例えば半導体、液晶、太陽光パネル、又は、ＬＥＤ等の製造設備の一つとして利用することができる。 Hereinafter, a vacuum pump device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in the drawings, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted. The vacuum pump device of the present embodiment is configured as a multi-stage positive displacement pump, and can be used as one of manufacturing facilities for semiconductors, liquid crystals, solar panels, LEDs, or the like.

図１は、本実施形態の真空ポンプ装置の概略構成を示す断面図である。図１は、真空ポンプ装置１００が有する一対のポンプロータ３１０，４１０のうちの一方のポンプロータ３１０の回転中心軸線ＡＲ１を含む断面を示している。また、図２は、本実施形態の真空ポンプ装置の概略構成を示す他の断面図である。図２は、真空ポンプ装置１００が有する一対のポンプロータ３１０，４１０の双方の回転中心軸線ＡＲ１，ＡＲ２を含む断面を示している。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the vacuum pump device of this embodiment. FIG. 1 shows a cross section including a rotation center axis line AR1 of one of the pair of pump rotors 310 and 410 included in the vacuum pump device 100. In addition, FIG. 2 is another cross-sectional view showing a schematic configuration of the vacuum pump device of the present embodiment. FIG. 2 shows a cross section including both rotation center axes AR1 and AR2 of the pair of pump rotors 310 and 410 included in the vacuum pump device 100.

図１，２に示すように、真空ポンプ装置１００は、モータ２００と、モータ２００によって回転駆動される一対のポンプ主軸３００，４００と、ポンプ主軸３００，４００と一体に回転する一対のポンプロータ３１０，４１０とを備えている（図１では、一方のポンプ主軸３００及びポンプロータ３１０のみが図示されている）。 As shown in FIGS. 1 and 2, the vacuum pump device 100 includes a motor 200, a pair of pump main shafts 300 and 400 that are rotationally driven by the motor 200, and a pair of pump rotors 310 that rotate integrally with the pump main shafts 300 and 400. , 410 (in FIG. 1, only one pump main shaft 300 and pump rotor 310 are shown).

一対のポンプロータ３１０，４１０は、多段の圧縮段を構成する。一例として、ポンプロータ３１０は、ポンプ主軸３００にそれぞれ間隔を空けて取り付けられた第１段〜第５段ポンプロータ３１１〜３１５を備えている。また、ポンプロータ４１０は、ポンプ主軸４００にそれぞれ間隔を空けて取り付けられた第１段〜第５段ポンプロータ４１１〜４１５を備えている。 The pair of pump rotors 310 and 410 constitutes a multi-stage compression stage. As an example, the pump rotor 310 includes first to fifth stage pump rotors 311 to 315 attached to the pump main shaft 300 at intervals. Further, the pump rotor 410 includes first to fifth stage pump rotors 411 to 415 which are attached to the pump main shaft 400 at intervals.

第１段〜第５段ポンプロータ３１１〜３１５，４１１〜４１５は、上ケーシング３２０と下ケーシング３３０とによって形成される空間内に収容されている。上ケーシング３２０の上部には上閉止板３２２が取り付けられ、下ケーシング３３０の下部には下閉止板３３２が取り付けられる。 The first to fifth stage pump rotors 311 to 315 and 411 to 415 are housed in a space formed by the upper casing 320 and the lower casing 330. An upper closing plate 322 is attached to the upper part of the upper casing 320, and a lower closing plate 332 is attached to the lower part of the lower casing 330.

上閉止板３２２には、ポンプロータ３１０，４１０へ処理ガスを吸気するための吸気口３２４が形成される。下閉止板３３２には、ポンプロータ３１０，４１０から処理ガスを排気するための排気口３３４が形成される。 An intake port 324 for intake of the processing gas to the pump rotors 310 and 410 is formed in the upper closing plate 322. The lower closing plate 332 has an exhaust port 334 for exhausting the processing gas from the pump rotors 310 and 410.

上ケーシング３２０及び下ケーシング３３０の反モータ２００側（モータ２００から遠い側、図１及び図２中、右側）には、反モータ２００側へ突き出したポンプ主軸３００，４００を収容する排気側中間部材３６０が設けられている。また、排気側中間部材３６０の反モータ２００側には、排気側カバー３７０が設けられている。排気側中間部材３６０及び排気側カバー３７０は、上ケーシング３２０及び下ケーシング３３０から反モータ２００側へ突き出したポンプ主軸３００，４００を収容する。ポンプ主軸３００，４００は、上ケーシング３２０と下ケーシング３３０とによって形成される空間から反モータ２００側へ突き出した部分において、軸受３４２，４４２によって軸支されている。軸受３４２，４４２は、排気側中間部材３６０及び排気側カバー３７０内に収容されている。また、排気側カバー３７０の内部には、一対のタイミングギア３８０，４８０が収容されている。タイミングギア３８０，４８０は、ポンプ主軸３００，４００と連結され、相互に噛み合うようになっている。 An exhaust side intermediate member for accommodating the pump main shafts 300 and 400 protruding to the side opposite to the motor 200 is provided on the side opposite to the motor 200 (the side far from the motor 200, the right side in FIGS. 1 and 2) of the upper casing 320 and the lower casing 330. 360 is provided. An exhaust side cover 370 is provided on the side opposite to the motor 200 side of the exhaust side intermediate member 360. The exhaust side intermediate member 360 and the exhaust side cover 370 accommodate the pump main shafts 300 and 400 protruding from the upper casing 320 and the lower casing 330 toward the side opposite to the motor 200. The pump main shafts 300 and 400 are pivotally supported by bearings 342 and 442 at portions protruding from the space formed by the upper casing 320 and the lower casing 330 toward the side opposite to the motor 200. The bearings 342 and 442 are housed in the exhaust side intermediate member 360 and the exhaust side cover 370. A pair of timing gears 380 and 480 are housed inside the exhaust side cover 370. The timing gears 380 and 480 are connected to the pump main shafts 300 and 400 and mesh with each other.

排気側中間部材３６０は、ポンプ主軸３００，４００と対向する面に周方向に沿って溝が形成されており、排気側中間部材３６０とポンプ主軸３００，４００との間には、この溝を含む中間室３６２，４６２が設けられている。中間室３６２，４６２と排気口３３４
は、連通路３６４によって連通されている。 The exhaust side intermediate member 360 has a groove formed in the surface facing the pump main shafts 300 and 400 along the circumferential direction, and the groove is included between the exhaust side intermediate member 360 and the pump main shafts 300 and 400. Intermediate chambers 362 and 462 are provided. Intermediate chambers 362 and 462 and exhaust port 334
Are communicated by a communication passage 364.

上ケーシング３２０及び下ケーシング３３０のモータ２００側（図１及び図２中、左側）には、モータ２００側へ突き出したポンプ主軸３００，４００を収容する吸気側中間部材３４５が設けられている。吸気側中間部材３４５は、上ケーシング３２０及び下ケーシング３３０からモータ２００側へ突き出したポンプ主軸３００，４００を収容する。ポンプ主軸３００は、吸気側中間部材３４５に収容される軸受３４０によって軸支され、ポンプ主軸３００の端部がモータ２００に接続されている。また、ポンプ主軸４００は、吸気側中間部材３４５に収容される軸受４４０によって軸支され、ポンプ主軸４００の端部はサイドキャップ４５０内に収容されている。 An intake-side intermediate member 345 that houses the pump main shafts 300 and 400 protruding toward the motor 200 is provided on the motor 200 side (left side in FIGS. 1 and 2) of the upper casing 320 and the lower casing 330. The intake side intermediate member 345 accommodates the pump main shafts 300 and 400 protruding from the upper casing 320 and the lower casing 330 toward the motor 200. The pump main shaft 300 is rotatably supported by a bearing 340 housed in the intake side intermediate member 345, and an end portion of the pump main shaft 300 is connected to the motor 200. The pump main shaft 400 is pivotally supported by a bearing 440 housed in the intake-side intermediate member 345, and the end portion of the pump main shaft 400 is housed in the side cap 450.

モータ２００を駆動すると、ポンプ主軸３００、ポンプロータ３１０、及び、タイミングギア３８０が回転駆動される。タイミングギア３８０，４８０が相互に噛み合うことによって、ポンプ主軸４００及びポンプロータ４１０も回転駆動される。一対のポンプロータ３１０，４１０は、上ケーシング３２０及び下ケーシング３３０の内面との間、第１段〜第５段ポンプロータ３１１〜３１５，４１１〜４１５同士の間にわずかな隙間を保持して、非接触で逆方向に同期回転する。一対のポンプロータ３１０，４１０の回転につれて、吸気口３２４から導入された処理ガスは、第１段〜第５段ポンプロータ３１１〜３１５，４１１〜４１５により圧縮移送されて、排気口３３４から排出される。 When the motor 200 is driven, the pump main shaft 300, the pump rotor 310, and the timing gear 380 are rotationally driven. When the timing gears 380 and 480 mesh with each other, the pump main shaft 400 and the pump rotor 410 are also driven to rotate. The pair of pump rotors 310 and 410 hold a slight gap between the inner surfaces of the upper casing 320 and the lower casing 330, and between the first to fifth stage pump rotors 311 to 315 and 411 to 415, It rotates synchronously in the opposite direction without contact. As the pair of pump rotors 310 and 410 rotate, the process gas introduced from the intake port 324 is compressed and transferred by the first to fifth stage pump rotors 311 to 315 and 411 to 415, and is discharged from the exhaust port 334. It

次に、モータ２００の構成について説明する。図３は、本実施形態のモータの概略構成を示す断面図である。モータ２００は、真空ポンプ装置１００（ポンプロータ３１０）の回転駆動源として使用される。モータ２００は、モータフレーム２５０と、ポンプ主軸３００に設けられたモータロータ２２０と、モータフレーム２５０に固定されたモータステータ２３０と、を備える。図示するように、モータ２００は、モータロータ２２０とモータステータ２３０とがポンプ主軸３００の回転中心軸線ＡＲ１方向に対向する、いわゆるアキシャルギャップ型のモータとして構成されている。 Next, the configuration of the motor 200 will be described. FIG. 3 is a sectional view showing a schematic configuration of the motor of this embodiment. The motor 200 is used as a rotational drive source of the vacuum pump device 100 (pump rotor 310). The motor 200 includes a motor frame 250, a motor rotor 220 provided on the pump main shaft 300, and a motor stator 230 fixed to the motor frame 250. As shown in the figure, the motor 200 is configured as a so-called axial gap type motor in which a motor rotor 220 and a motor stator 230 face each other in the direction of the rotation center axis line AR1 of the pump main shaft 300.

モータロータ２２０は、ポンプ主軸３００に直結され、永久磁石２２２を備えている。モータフレーム２５０は、フレーム本体２５２とステータ支持部２５４とを備える。フレーム本体２５２は、回転中心軸線ＡＲ１に沿って内部空間が形成された、有底円筒形状に形成されている。ステータ支持部２５４は、円盤形状に形成されており、フレーム本体２５２の内部に配置される。ステータ支持部２５４は、フレーム本体２５２の内部空間を、モータロータ２２０が配置されるロータ室と、モータステータ２３０が配置されるステータ室とに離隔する。 The motor rotor 220 is directly connected to the pump main shaft 300 and includes a permanent magnet 222. The motor frame 250 includes a frame body 252 and a stator support portion 254. The frame main body 252 is formed in a bottomed cylindrical shape in which an internal space is formed along the rotation center axis line AR1. The stator support portion 254 is formed in a disc shape and is arranged inside the frame body 252. The stator support portion 254 separates the internal space of the frame body 252 into a rotor chamber in which the motor rotor 220 is arranged and a stator chamber in which the motor stator 230 is arranged.

モータステータ２３０は、ステータコア２３２にステータコイル２３６が装着された構成を有する。モータステータ２３０は、ステータコア２３２がステータ支持部２５４に取り付けられることによって、ステータ支持部２５４を介して、回転中心軸線ＡＲ１と同心にフレーム本体２５２に固定される。 The motor stator 230 has a configuration in which a stator coil 236 is mounted on a stator core 232. The motor stator 230 is fixed to the frame main body 252 via the stator support portion 254 so as to be concentric with the rotation center axis line AR1 by attaching the stator core 232 to the stator support portion 254.

図４は、本実施形態のモータに用いられるステータコアの概略構成を示す図である。図示するように、ステータコア２３２は、全体として空芯の円柱状に形成されており、モータロータ２２０と対向する面２３２ａには、回転中心軸線ＡＲ１方向に凹となる複数（例えば６個、１２個など）の溝部２３４が形成されている。複数の溝部２３４に挟まれた凸部（コア部）２３３は回転中心軸線ＡＲ１方向に突出し、このコア部２３３にステータコイル２３６が巻回される。コア部２３３に巻回されたステータコイル２３６は、溝部２３４に配置されることになる。 FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a stator core used in the motor of this embodiment. As shown in the figure, the stator core 232 is formed in an air-core columnar shape as a whole, and a plurality of concave portions (for example, 6, 12, etc.) that are concave in the rotation center axis AR1 direction are formed on the surface 232a facing the motor rotor 220. ) Groove portion 234 is formed. The convex portion (core portion) 233 sandwiched by the plurality of groove portions 234 projects in the direction of the rotation center axis line AR1, and the stator coil 236 is wound around the core portion 233. The stator coil 236 wound around the core portion 233 is arranged in the groove portion 234.

図５及び図６は、本実施形態のステータコアを製造する過程の一例を示す図である。本
実施形態のステータコア２３２は、アモルファス（非晶質）金属によって形成される。アモルファス金属としては、一例として、鉄、ニッケル、コバルトなどの強磁性金属を主成分としたものを用いることができる。一般に、アモルファス金属は、急冷によって非晶質体を形成させて薄い箔状に成形される。この箔状のアモルファス金属を利用して、帯状のアモルファス金属５００を用意する。帯状のアモルファス金属５００は、その断面が幅Ｗｓと厚みＴｓとを有し、幅Ｗｓの方が厚みＴｓよりも大きい。ここで、帯状のアモルファス金属５００は、ステータコア２３２の厚さＨｓと等しい幅Ｗｓであることが好ましい（図４及び図５参照）。なお、ステータコア２３２の厚さＨｓは、ステータコア２３２の剛性、及び、モータ２００の定格出力に基づくコア部２３３（溝部２３４）の大きさ等に基づいて決められればよい。 5 and 6 are views showing an example of a process of manufacturing the stator core of this embodiment. The stator core 232 of this embodiment is formed of an amorphous metal. As the amorphous metal, for example, one containing a ferromagnetic metal such as iron, nickel or cobalt as a main component can be used. Generally, an amorphous metal is formed into a thin foil by forming an amorphous body by quenching. A strip-shaped amorphous metal 500 is prepared using this foil-shaped amorphous metal. The band-shaped amorphous metal 500 has a width Ws and a thickness Ts in its cross section, and the width Ws is larger than the thickness Ts. Here, the strip-shaped amorphous metal 500 preferably has a width Ws equal to the thickness Hs of the stator core 232 (see FIGS. 4 and 5). The thickness Hs of the stator core 232 may be determined based on the rigidity of the stator core 232, the size of the core portion 233 (groove portion 234) based on the rated output of the motor 200, and the like.

そして、図５に示すように、帯状のアモルファス金属５００を円柱体などの巻枠５１０に渦巻き状に巻回し、空芯円柱状のアモルファス金属体５２０を製造する。そして、帯状のアモルファス金属５００を巻回することによってアモルファス金属体５２０の外径が所望の大きさ（ステータコア２３３の外径）に至ったら、アモルファス金属体５２０を巻枠５１０から外す。ここで、アモルファス金属体５２０は、帯状のアモルファス金属５００を巻枠５１０に巻回しながら、加熱及び冷却、もしくは、接着等を用いることによって、形状が固定されてもよい。また、所望の外径に至った後に、アモルファス金属体５２０の外縁に被膜を施すこと等によって形状が固定されてもよい。こうして形成されたアモルファス金属体５２０では、アモルファス金属が径方向（回転中心軸線ＡＲ１に垂直な直線ＡＣ方向、図４、図６参照）に積層される。 Then, as shown in FIG. 5, the band-shaped amorphous metal 500 is spirally wound around a winding frame 510 such as a columnar body to manufacture an air-core columnar amorphous metal body 520. Then, when the outer diameter of the amorphous metal body 520 reaches a desired size (outer diameter of the stator core 233) by winding the band-shaped amorphous metal 500, the amorphous metal body 520 is removed from the winding frame 510. Here, the amorphous metal body 520 may be fixed in shape by using heating and cooling, bonding, or the like while winding the strip-shaped amorphous metal 500 around the winding frame 510. In addition, the shape may be fixed by coating the outer edge of the amorphous metal body 520 after reaching the desired outer diameter. In the amorphous metal body 520 thus formed, amorphous metals are laminated in the radial direction (the direction of the straight line AC perpendicular to the rotation center axis AR1, see FIGS. 4 and 6).

そして、アモルファス金属体５２０の端面の一部を切除することによって溝部２３４を形成し、ステータコア２３２を製造する。ここで、アモルファス金属体５２０の切断は、図６に示すように、回転中心軸線ＡＲ１に垂直な直線ＡＣを中心とする平行な幅の溝部２３４が形成されるように行われる。つまり、ステータコア２３２の溝部２３４は、外周側の幅Ｗ１と内周側の幅Ｗ２とが等しくなるように形成される（Ｗ１＝Ｗ２）。 Then, a groove 234 is formed by cutting off a part of the end surface of the amorphous metal body 520 to manufacture the stator core 232. Here, the cutting of the amorphous metal body 520 is performed so as to form a groove portion 234 having a parallel width centered on a straight line AC perpendicular to the rotation center axis line AR1, as shown in FIG. That is, the groove portion 234 of the stator core 232 is formed such that the outer peripheral side width W1 is equal to the inner peripheral side width W2 (W1=W2).

このように溝部２３４を形成することによって、例えば円弧状に切除して溝部を形成する場合に比して、ステータコア２３２を容易に製造することができる。例えば、溝部２３４の形成は、ワイヤカット放電加工などを用いることができる。また、ステータコア２３２の１８０度離れた位置に溝部２３４が形成される場合には、互いの溝部２３４の壁面が同一平面状に形成されるので、１８０度離れた位置の溝部２３４を同時加工、又は、連続加工によって、形成することもできる。また、溝部２３４の外周側の幅Ｗ１と内周側の幅Ｗ２とが等しいので、コア部２３３にステータコイル２３６を巻回したときにステータコイル２３６を隙間なく配置することができ、モータ２００の高性能化および小型化を図ることができる。 By forming the groove portion 234 in this way, the stator core 232 can be manufactured more easily than in the case where the groove portion is formed by cutting in an arc shape, for example. For example, the groove portion 234 can be formed by wire cut electric discharge machining or the like. Further, when the groove portion 234 is formed at a position 180 degrees away from the stator core 232, the wall surfaces of the groove portions 234 are formed in the same plane, so that the groove portions 234 at a position 180 degrees apart are processed at the same time, or It can also be formed by continuous processing. Further, since the outer peripheral side width W1 and the inner peripheral side width W2 of the groove portion 234 are equal, when the stator coil 236 is wound around the core portion 233, the stator coil 236 can be arranged without a gap, and the motor 200 Higher performance and smaller size can be achieved.

図７は、本実施形態のステータコイルの一例を示す図である。図示するように、本実施形態のステータコイル２３６は、コア部２３３の高さ（溝部２３４の深さ）Ｈｃと等しい幅Ｗｃの帯状のコイル部材がステータコア２３２のコア部２３３に渦巻き状に巻回されることによって形成されている。帯状のコイル部材は、その断面が幅Ｗｃと厚みＴｃとを有し、幅Ｗｃの方が厚みＴｃよりも大きい。ただし、ステータコイル２３６を形成するコイル部材の幅Ｗｃは、コア部２３３の高さＨｃよりも小さくてもよい。この帯状のコイル部材は、その幅方向が回転中心軸線ＡＲ１に沿うように、コア部２３３に巻回される。なお、ステータコイル２３６の内周側の端部は、引出し用のコイル部材３２７がはんだ付け等で接続されてもよい。このようにコア部２３３に帯状のコイル部材が巻回されてステータコイル２３６が形成されることにより、線状のコイル部材を巻回する場合に比べて、ステータコア２３２の溝部２３４にステータコイル２３６を隙間なく配置することができる。これにより、モータ２００の高性能化および小型化を図ることができる。 FIG. 7: is a figure which shows an example of the stator coil of this embodiment. As illustrated, in the stator coil 236 of the present embodiment, a strip-shaped coil member having a width Wc equal to the height (depth of the groove portion 234) Hc of the core portion 233 is spirally wound around the core portion 233 of the stator core 232. It is formed by. The cross section of the strip-shaped coil member has a width Wc and a thickness Tc, and the width Wc is larger than the thickness Tc. However, the width Wc of the coil member forming the stator coil 236 may be smaller than the height Hc of the core portion 233. The strip-shaped coil member is wound around the core portion 233 so that the width direction thereof is along the rotation center axis line AR1. A coil member 327 for pulling out may be connected to the inner peripheral end of the stator coil 236 by soldering or the like. By thus winding the strip-shaped coil member around the core portion 233 to form the stator coil 236, the stator coil 236 is formed in the groove portion 234 of the stator core 232 as compared with the case where the linear coil member is wound. Can be placed without gaps. As a result, the performance and size of the motor 200 can be improved.

図８は、一般的な真空ポンプ装置における吸気側圧力（Ｐａ）に対する排気速度（Ｌ／Ｍ）及び消費電力（Ｗ）を示す図である。一般的に、真空ポンプ装置では、吸気側圧力が大きいときには気体を圧縮するポンプロータの負荷が大きくなり、消費電力が大きくなると共に排気速度が低下する。そして、真空ポンプ装置では、高負荷時にも所望の排気性能を実現できるように、高負荷時を基準として装置の構成が決定される。しかし、真空ポンプ装置は、半導体の製造工程に設けられる場合等には、常に高負荷の環境で駆動されるのではなく、低負荷の環境で駆動される場合も多い。つまり、真空ポンプ装置は、消費電力の小さい環境で運転される場合も多い。 FIG. 8 is a diagram showing an exhaust speed (L/M) and a power consumption (W) with respect to an intake side pressure (Pa) in a general vacuum pump device. Generally, in a vacuum pump device, when the pressure on the intake side is large, the load on the pump rotor that compresses the gas becomes large, the power consumption increases and the exhaust speed decreases. Then, in the vacuum pump device, the configuration of the device is determined on the basis of high load so that desired exhaust performance can be realized even under high load. However, the vacuum pump device is often driven not in a high load environment but in a low load environment when it is provided in a semiconductor manufacturing process. That is, the vacuum pump device is often operated in an environment with low power consumption.

図９は、消費電力（Ｗ）に対する真空ポンプ装置の効率（排気速度性能）を示す図である。図９中実線は本実施形態の真空ポンプ装置を示し、破線はステータコアが一般的な珪素鋼板で形成された比較例の真空ポンプ装置を示している。本実施形態の真空ポンプ装置１００では、一般的な珪素鋼板よりも電気抵抗の小さいアモルファス金属でステータコア２３２を形成しているので、モータ２００の鉄損を小さくすることができる。このため、図９に示すように、本実施形態の真空ポンプ装置１００では、比較例と比べて、特に消費電力が小さいときの効率を高くすることができる。このため、真空ポンプ装置が低負荷で運転されるときのエネルギ効率を向上することができ、効率の高い真空ポンプ装置を実現することができる。 FIG. 9 is a diagram showing the efficiency (exhaust rate performance) of the vacuum pump device with respect to the power consumption (W). In FIG. 9, the solid line shows the vacuum pump device of the present embodiment, and the broken line shows the vacuum pump device of the comparative example in which the stator core is formed of a general silicon steel plate. In the vacuum pump device 100 of the present embodiment, the stator core 232 is formed of an amorphous metal whose electric resistance is smaller than that of a general silicon steel plate, so that the iron loss of the motor 200 can be reduced. For this reason, as shown in FIG. 9, in the vacuum pump device 100 of the present embodiment, the efficiency can be increased especially when the power consumption is small, as compared with the comparative example. Therefore, the energy efficiency when the vacuum pump device is operated under a low load can be improved, and a highly efficient vacuum pump device can be realized.

以上説明した本実施形態の真空ポンプ装置１００では、アモルファス金属が径方向に積層されてアモルファス金属体５２０が形成される。そして、アモルファス金属体５２２に溝部２３４が形成されることによってステータコア２３２が形成される。これにより、ステータコア２３２のコア部２３３は、アモルファス金属が径方向に積層されて形成されるので、モータ２００の鉄損をより小さくすることができる。また、ステータコア２３２の溝部２３４を、回転中心軸線ＡＲ１に垂直な直線ＡＣを中心とする平行な幅に形成することにより、溝部２３４を容易に形成することができると共にステータコイル２３６を溝部２３４に隙間なく配置することができる。さらに、本実施形態の真空ポンプ装置１００では、モータロータ２２０とモータステータ２３０とが回転中心軸線ＡＲ１に対向して設けられているので、真空ポンプ装置１００の高回転数化および小型化を図ることができる。 In the vacuum pump device 100 of the present embodiment described above, amorphous metals are laminated in the radial direction to form the amorphous metal body 520. Then, the stator core 232 is formed by forming the groove portion 234 in the amorphous metal body 522. As a result, the core portion 233 of the stator core 232 is formed by laminating amorphous metals in the radial direction, so that the iron loss of the motor 200 can be further reduced. Further, by forming the groove portion 234 of the stator core 232 to have a parallel width centered on the straight line AC perpendicular to the rotation center axis line AR1, the groove portion 234 can be easily formed and the stator coil 236 is provided in the groove portion 234. Can be placed without. Further, in the vacuum pump device 100 of the present embodiment, the motor rotor 220 and the motor stator 230 are provided so as to face the rotation center axis line AR1, so that the vacuum pump device 100 can have a high rotation speed and a small size. it can.

（変形例）
上記した実施形態では、モータ２００は、一組のモータロータ２２０，モータステータ２３０を有するものとした。しかし、モータ２００は、モータロータ２２０及びモータステータ２３０の少なくとも一方を２つ以上有してもよい。図１０は、変形例のモータの概略構成を示す断面図である。変形例のモータ２００Ａでは、ポンプ主軸３００がステータ支持部２５３及びモータステータ２３０Ａを貫通して設けられ、ポンプ主軸３００に対して、２つのモータロータ２２０Ａ，２２０Ｂがモータステータ２３０Ａを挟むように取り付けられている。そして、モータステータ２３０Ａのステータコア２３２Ａには、回転中心軸線ＡＲ１方向の両方の端面に溝部が形成されてステータコイル２３６が設けられている。こうした構成により、モータ２００の高性能化を図ったり、モータ２００の径方向の小型化を図ったりすることができる。また、２つのモータロータ２２０Ａ，２２０Ｂによってモータステータ２３０を挟むことにより、モータ２００の駆動時にポンプ主軸３００が回転中心軸線ＡＲ１の一方向に付勢されるのを抑制することができ、モータロータ２２０及びポンプ主軸３００を安定して回転させることができる。なお、モータ２００は、モータステータ２３０がモータロータ２２０に挟まれるものに代えて、又は加えて、モータロータ２２０がモータステータ２３０に挟まれるように構成されてもよい。 (Modification)
In the above-described embodiment, the motor 200 has a set of the motor rotor 220 and the motor stator 230. However, the motor 200 may include two or more of at least one of the motor rotor 220 and the motor stator 230. FIG. 10 is a sectional view showing a schematic configuration of a modified motor. In the motor 200A of the modified example, the pump main shaft 300 is provided so as to penetrate the stator support portion 253 and the motor stator 230A, and the two motor rotors 220A and 220B are attached to the pump main shaft 300 so as to sandwich the motor stator 230A. There is. The stator core 232A of the motor stator 230A is provided with the stator coil 236 with groove portions formed on both end surfaces in the direction of the rotation center axis AR1. With such a configuration, the performance of the motor 200 can be improved and the size of the motor 200 can be reduced in the radial direction. Further, by sandwiching the motor stator 230 between the two motor rotors 220A and 220B, it is possible to prevent the pump main shaft 300 from being urged in one direction of the rotation center axis line AR1 when the motor 200 is driven, and the motor rotor 220 and the pump. The main shaft 300 can be stably rotated. The motor 200 may be configured such that the motor rotor 220 is sandwiched between the motor stators 230 instead of or in addition to the motor stator 230 sandwiched between the motor rotors 220.

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、
その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその均等物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、実施形態および変形例の任意の組み合わせが可能であり、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments of the present invention described above are for the purpose of facilitating the understanding of the present invention and do not limit the present invention. The present invention is
It is needless to say that the present invention can be modified and improved without departing from the spirit thereof and that the present invention includes equivalents thereof. Further, in the range in which at least a part of the problems described above can be solved, or in the range in which at least a part of the effect is achieved, any combination of the embodiment and the modified examples is possible, and is described in the claims and the specification. It is possible to arbitrarily combine or omit the respective constituent elements.

１００真空ポンプ装置
２００モータ
２２０モータロータ
２３０モータステータ
２３２ステータコア
２３３コア部
２３４溝部
２３６ステータコイル
３００，４００ポンプ主軸
３１０，４１０ポンプロータ 100 vacuum pump device 200 motor 220 motor rotor 230 motor stator 232 stator core 233 core part 234 groove part 236 stator coil 300,400 pump main shaft 310,410 pump rotor

Claims

A vacuum pump device for vacuuming gas by rotating a pump rotor,
A main shaft for outputting rotational power to the pump rotor,
A motor rotor attached to the main shaft,
A motor stator arranged to face the motor rotor in the axial direction of the main shaft;
Equipped with
The motor stator is formed by stacking amorphous metals in a direction perpendicular to the axial direction of the main shaft, and is arranged concentrically with the motor rotor; and a stator coil wound around the stator core. Have
On a surface of the stator core facing the motor rotor, groove portions having a parallel width centered on a straight line perpendicular to an axis are formed at equal intervals in the circumferential direction, and the stator coil is arranged in the groove portion,
The stator coil is band-shaped coil members having a depth less of the width of the groove is formed by winding,
A stator support portion that supports the motor stator, further comprising a stator support portion that separates a rotor chamber in which the motor rotor is arranged and a stator chamber in which the motor stator is arranged,
Vacuum pump device.

The vacuum pump device according to claim 1, wherein
The motor rotor has a first motor rotor and a second motor rotor,
The motor stator is disposed between the first motor rotor and the second motor rotor in the axial direction of the main shaft,
In the stator core, the groove portion is formed on a surface facing the first motor rotor and a surface facing the second motor rotor.
Vacuum pump device.

The vacuum pump device according to claim 1 or 2 , wherein
As the pump rotor, a pair of pump rotors arranged in parallel and rotating synchronously is provided.
Vacuum pump device.

The vacuum pump device according to claim 3 , wherein
The pair of pump rotors is a multi-stage positive displacement type having multi-stage rotors,
Vacuum pump device.