JPS62288388A - Turbo-molecular pump device - Google Patents

Turbo-molecular pump device

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Publication number
JPS62288388A
JPS62288388A JP13211686A JP13211686A JPS62288388A JP S62288388 A JPS62288388 A JP S62288388A JP 13211686 A JP13211686 A JP 13211686A JP 13211686 A JP13211686 A JP 13211686A JP S62288388 A JPS62288388 A JP S62288388A
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JP
Japan
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rotating body
bearing
rotor
stator
turbo
Prior art date
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Pending
Application number
JP13211686A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Miyazaki
宮崎 政行
Yoshihisa Kitora
木藤良 善久
Shin Sekiya
慎 関屋
Kiyoshi Muto
武藤 浄
Yoshiyuki Itaya
板谷 芳之
Yoshinori Yabuuchi
藪内 賀義
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to JP13211686A priority Critical patent/JPS62288388A/en
Publication of JPS62288388A publication Critical patent/JPS62288388A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To simplify the structure of a rotary body by forming a rotor on the peripheral wall of the receseed part of said rotary body and providing a stator in said recessed part being opposite to said rotor. CONSTITUTION:A rotary body 17 has rotor blades 1 on its outer periphery, and a recessed part is formed around its rotary shaft 15. The stator 18 of a motor is provided in the recessed part of the rotary body 17, and the rotor 19 of the motor which is formed integrally with the rotary body 17 is provided on the peripheral wall of the recessed part. Thus, the rotor 19 of the motor is supported by the rotary body 17 positioned on the outer periphery of the motor, while being housed in the rotary body 17. Thereby, the structure of the rotary body can be made simpler than the conventional one, withstanding a large centrifugal force.

Description

【発明の詳細な説明】 3、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば半導体製造装置などの高真空装置を
実現するためのターボ分子ポンプ(真空分子ポンプ)装
置tK関するものである。
Detailed Description of the Invention 3. Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] This invention relates to a turbo molecular pump (vacuum molecular pump) device tK for realizing high vacuum equipment such as semiconductor manufacturing equipment. It is something.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のターボ分子ポンプ装置として、雑誌(Ame−r
ican Vacuum 5ociety (1983
年)第224頁〜第227、Anew type of
 turbomolecular vacuum pu
mp be−aring ” )に掲載されているもの
があった。さらに、その回転体を支承する軸受をこの発
明者により改良したものが実願昭60−78395号明
細書であろう第3図はそのターボ分子ポンプ装#を示す
縦断面図であるう図において、(1)は流体を吸引する
ロータ翼であり、回転軸(至)で回転する回転体の外周
に設けられてhる。(2)はロータ翼(1)と対向して
配置されたステータ翼であり、装置の筒状ケーシング(
3)の内壁に取付けられている。(4)はロータA (
1) ト回転軸(至)で構成される回転体を駆動する電
動機の回転子であり、例えば、回転軸α9に焼ばめ等で
取り付けられているう(5)は電動機のステータであり
、フレームGOに固定されている。−9α4は回転体の
回転軸(至)を回転自在に支持する軸受で、例えば回転
軸α9をその下部と上部で支持しており、通常(2)は
球面型スパイラルみぞ軸受、04)はタッチダウン軸受
となっているっ(7)は装置内部の流体(11a) 。
As a conventional turbo molecular pump device, a magazine (Amer
ican vacuum 5ociety (1983
224-227, A New type of
turbomolecular vacuum pu
mp be-aring").Furthermore, the bearing that supports the rotating body was improved by this inventor, as shown in Fig. 3 in Utility Application No. 1983-78395. In the figure, which is a longitudinal cross-sectional view showing the turbo-molecular pump device, (1) is a rotor blade that sucks fluid, and is provided on the outer periphery of a rotating body that rotates around the rotation axis. 2) is a stator blade placed opposite to the rotor blade (1), and the cylindrical casing (
3) is attached to the inner wall. (4) is rotor A (
1) This is the rotor of the electric motor that drives the rotating body consisting of the rotating shaft (5), and for example, (5) is the stator of the electric motor, which is attached to the rotating shaft α9 by shrink fitting. Fixed to frame GO. -9α4 is a bearing that rotatably supports the rotating shaft (to) of a rotating body. For example, the rotating shaft α9 is supported at its lower and upper parts. Normally (2) is a spherical spiral groove bearing, and 04) is a touch bearing. The down bearing (7) is the fluid inside the device (11a).

(11b)、例えば多くの場合は空気を装置外へ排気す
る排気口である。(9)けVt置全全体支えるペースで
ある。a3は回転体の下部軸受である球面型スパイラル
みぞ軸受@に必要な潤滑油であり、通常は飽和蒸気圧が
例えば常温で10  Torr以下の非常に低い油が使
用されるっαGはターボ分子ポンプ装置を取り付けるた
めのフランジであり、例えば、半導体製造装置などの高
真空を必要とされる装置本体に取り付けられる。
(11b), for example, is often an exhaust port for exhausting air out of the device. (9) This is a pace that supports the entire Vt position. a3 is the lubricating oil required for the spherical spiral groove bearing, which is the lower bearing of the rotating body, and normally oil with a very low saturated vapor pressure of, for example, 10 Torr or less at room temperature is used.αG is the turbo molecular pump. A flange for attaching a device, for example, to a device body that requires high vacuum, such as semiconductor manufacturing equipment.

次に、このように411f成されるターボ分子ポンプ装
置における動作について説明する。
Next, the operation of the turbo-molecular pump device configured as 411f will be explained.

高真空を必要とする装置に暇り付けられたターボ分子ポ
ンプ全′rI!、動機(4) 、 (5)を介して、通
常は数万rpm程電で高速回転させると、例えば半導体
製造装置などの高真空を必要とされる装置本体洞の流体
(ll&) 、 (llb)がロータ翼(1)とステー
タ翼(2)の間隙を通して外気へ排気され、し・だいに
装置内部の圧力が下がり高真空が達成されることになろ
う通常、ロータ翼(1)とステータ翼(2)は、形状に
工夫がなされ、一方向の流れを形成するっターボ分子ポ
ンプ装置内においても、圧力は高真22′f必要とする
装置のフランジαQの方が圧力が低く、排気口側(7)
に近づくにつれて圧力は高くなる。
All turbomolecular pumps installed in equipment requiring high vacuum! , Motives (4) and (5), when rotating at high speed with electric current, usually tens of thousands of rpm, the fluid (ll &), (llb ) is exhausted to the outside air through the gap between the rotor blades (1) and stator blades (2), and the pressure inside the device gradually decreases and a high vacuum is achieved. The shape of the blade (2) has been devised to form a unidirectional flow.Even in a turbomolecular pump device, the pressure is lower at the flange αQ of the device, which requires a high stem 22'f, and the exhaust gas Mouth side (7)
The pressure increases as it approaches.

通常、ロータR(1)の数、即ち段数が多い稈、高真空
を達成することが可能となる。また、回転数は高いほど
性能および装置の小形、軽量化の面で優れること(なる
Usually, when the number of rotors R(1) is large, that is, the number of stages is large, it is possible to achieve a high vacuum. In addition, the higher the rotation speed, the better the performance and the smaller and lighter equipment.

回転性能について述べる。回転体は、回転前、即ち停止
時において、上部に配置したタッチダウン軸受α4と、
下部の軸受である球面型スパイラルみぞ軸受υで支承さ
れている。このようにして支承され先回転体を電動機(
4) 、 (5)によって駆動すると回転数の低い領域
では、両方の軸受(6)、α4で支持され回転される。
Let's talk about rotational performance. Before rotation, that is, when stopped, the rotating body includes a touchdown bearing α4 disposed at the top,
It is supported by the lower bearing, a spherical spiral groove bearing υ. In this way, the rotating body is supported by the electric motor (
When driven by 4) and (5), in the low rotational speed region, it is supported and rotated by both bearings (6) and α4.

しかし、回転数が上昇し、ある回転数、通常は数千rp
m穆変以上に達すると、回転体のジャイロ効果により、
回転体は上部のタッチダウン軸受α4から自動的にはず
れ、非接触で回転することになろう また、下部軸受(6)は、停止時はメタル接触となって
いるが、回転体が回転させられると、潤滑油(至)を球
面型スパイラルみぞ軸受(6)のみそに引き込み、流体
軸受、即ちスベリ軸受状態で回転する。
However, the rotational speed increases, and at a certain rotational speed, usually several thousand rpm
When the gyro effect of the rotating body reaches more than m,
The rotating body will automatically detach from the upper touchdown bearing α4 and rotate without contact. Also, the lower bearing (6) is in metal contact when stopped, but the rotating body can be rotated. Then, lubricating oil is drawn into the center of the spherical spiral groove bearing (6), and the bearing rotates in a hydrodynamic bearing, that is, a sliding bearing.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

従来は、回転体を高速に駆動する電動機として例えば誘
導電動機などを使用していたため、回転子(4)を回転
軸(至)に焼ばめ等で締結しており、遠心力に対する強
健などの点から高速化に限度があった。また、構造が複
雑となるため、組立等にも問題があったっ この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、回転体を含む装置の構造を簡単化し、より
高速化の点で従来よりも優れたターボ分子ポンプ装置f
提供することを目的としたものである。
Conventionally, for example, an induction motor was used as an electric motor to drive a rotating body at high speed, so the rotor (4) was fastened to the rotating shaft (toward) by shrink fitting, etc. There was a limit to speeding up. In addition, this invention, which had problems in assembly due to its complicated structure, was made in order to solve the problems mentioned above. Turbomolecular pump device f that is superior to conventional ones in terms of
It is intended to provide.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明に係るターボ分子ポンプ装置は、内壁にステー
タ翼を有する筒状ケーシング、ステータ翼と対向して配
置され、流体を吸引するロータ翼を外周に有し、回転軸
の周囲に凹部を形成した回転体、凹部の周壁に支持され
回転体に形成された回転子及び凹部内に回転子と対向し
て配設されたステータを有し、回転子を有する回転体を
回転させる電動機、上記回転体をその下部′で支承する
球面型スパイラルみぞ軸受で形成した下部軸受、並びに
上記電動機のステータを保持する円筒に配置されて上記
回転体をその上部で支承するタッチダウン軸受を有する
上部軸受を備えたものである。
The turbo-molecular pump device according to the present invention includes a cylindrical casing having stator blades on its inner wall, a rotor blade disposed facing the stator blade on its outer periphery for sucking fluid, and a recess formed around a rotating shaft. A rotating body, a rotor formed on the rotating body supported by a peripheral wall of a recess, and a stator disposed in the recess facing the rotor, an electric motor for rotating the rotating body having the rotor; a lower bearing formed of a spherical spiral groove bearing which supports the motor at its lower part', and an upper bearing having a touchdown bearing which is disposed in a cylinder holding the stator of the electric motor and supports the rotating body at its upper part. It is something.

〔作用〕[Effect]

この発明における回転体は、従来装置と比較すると構造
1組立等が簡単であると共に、回転子がより大きな遠心
力に耐える構造となるので、より高速の回転体を実現で
き、性能のよいターボ分子ポンプ装置を提供する。
The rotating body of this invention has a structure that is easier to assemble compared to conventional equipment, and the rotor has a structure that can withstand greater centrifugal force, so it is possible to realize a faster rotating body and a turbo molecule with good performance. Provide pump equipment.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図(a)はこの発明の一実施例によるターボ分子ポンプ
装置の平面図、@1図(b)は縦断面図である。図にお
いて、αηはロータl! (1)を外周に有し、回転軸
(至)の周囲に凹部を形成した回転体、(至)は回転体
αηの凹部内に配置された電動機のステータ、Q(Jは
回転体αηの凹部の周壁に、回転体Qηと一体構造で形
成された電動機の回転子で、例えば永久磁石等が内蔵し
て固着されている。通常、電動機としては同期電動機が
用いられる。(1)はステータ(至)のコアを例えば焼
ばめ等で保持するベース(9)と一体の円筒、(21a
) 、 (21b) 、 (2]c)は吸気孔、(イ)
は下部軸受箱、翰は冷却フィンであるワこのように構成
されたターボ分子ポンプ装置においては、電動機の回転
子〇傷が、その外周知位置する回転体αηで支持され、
回転体αηに内蔵された構造となっているため、回転体
αηの構造を従来よりも、簡単にできると共に、従来よ
り大きな遠心力に耐えることができるので回転体αηの
回転数をより高速化することが可能となる。このため、
ターボ分子ポンプに要求される性能もより向上−する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1st
Figure (a) is a plan view of a turbomolecular pump device according to an embodiment of the present invention, and Figure (b) is a longitudinal sectional view. In the figure, αη is the rotor l! (1) is a rotating body with a recess formed around the rotating shaft (to) on the outer periphery, (to) is the stator of the electric motor placed in the recess of the rotating body αη, and Q (J is the rotary body αη). The rotor of the electric motor is integrally formed with the rotating body Qη and is fixed to the peripheral wall of the recess, for example, with a built-in permanent magnet.Normally, a synchronous motor is used as the electric motor. (1) is a stator. A cylinder integrated with a base (9) that holds the core of (21a
), (21b), (2]c) are intake holes, (a)
is the lower bearing box, and the fin is the cooling fin. In a turbo molecular pump device configured in this way, the rotor of the electric motor is supported by the rotating body αη located at a known position on the outside.
Since it has a built-in structure in the rotating body αη, the structure of the rotating body αη can be made simpler than before, and it can withstand larger centrifugal force than before, so the rotation speed of the rotating body αη can be increased. It becomes possible to do so. For this reason,
The performance required of turbomolecular pumps will also be improved.

回転性能については、従来構造と同様に低回転数域では
、タッチダウン軸受α4Jf介して回転体α力が回転さ
せられ、さらに、回転を上昇させると、しだいに回転体
αηの振れが制振され、上部軸受(141は非接触とな
り、下部軸受(6)のみで支持され、回転させられるう 々お、上記実施例にこぐ似た構Wを有するターボ分子ポ
ンプ装置として、本発明者による特願昭ムP工1491
号明細書に記載されたものが挙げられるが、この場合は
、タッチダウン軸受α冶がフランジ06部に設けられて
いるため、吸気孔(21a)〜(21c)が小さくなり
、気体(lla) 、 (llb)の流通が妨げられる
という問題点がある。
As for rotational performance, in the low rotational speed range, as with the conventional structure, the rotating body α force is rotated via the touchdown bearing α4Jf, and as the rotation increases further, the vibration of the rotating body αη is gradually suppressed. , the upper bearing (141 is non-contact, and the upper bearing (141) is supported and rotated only by the lower bearing (6). As a turbo-molecular pump device having a structure W similar to the above embodiment, a patent application by the present inventor has been proposed. Shomu P Engineering 1491
In this case, the touchdown bearing α is provided on the flange 06, so the intake holes (21a) to (21c) become smaller and the gas (lla) , (llb) is obstructed.

この発明はこのような問題点を本克服し、気体(lla
) 、 (1xb)の流通を邪魔しないで、しかも元々
あるステータ保持体すなわち内筒(1)を利用してタッ
チダウン軸受α4を設置している点が、上記先行例と異
なる。
This invention overcomes these problems and makes gas (lla
), (1xb) in that the touchdown bearing α4 is installed using the stator holder, that is, the inner cylinder (1), without interfering with the flow of the air.

この発明の他の実施例を第2図(a) 、 (b) K
示す。
Other embodiments of this invention are shown in FIGS. 2(a) and (b) K.
show.

この図において、(24a) 、 (24b)は反撥型
半径方向軸受であり、例えば、永久磁石などから構成さ
れる反撥型の非接触磁気軸受である。このような構造に
することにより、回転体αηの半径方向の振れを防止し
、−回転体α乃を常に回転中心に保持しようとする機能
が付加されるため、上記実施例の構造のものより、回転
性能に優れたターボ分子ポンプ装置となり得る。
In this figure, (24a) and (24b) are repulsion type radial bearings, for example, repulsion type non-contact magnetic bearings made of permanent magnets or the like. By adopting such a structure, a function is added to prevent the rotating body αη from wobbling in the radial direction and to always maintain the rotating body α at the center of rotation. , it can be a turbo-molecular pump device with excellent rotational performance.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように、この発明によれば、内壁にステータ翼を
有する筒状ケーシング、ステータ翼と対向して配置さね
1、流体を吸引するロータ翼を外周に有し、回転軸の周
囲に凹部を形成した回転体、凹部の周壁に支持され回転
体く形成された回転子及び凹部内に回転子と対向して配
設されたステータを有し、回転子を有すふ回転体を回転
させる電動機、上記回転体をその下部で支承する球面型
スパイラルみぞ軸受で形成した下部軸受、並びに上記電
動機のステータを保持する円筒に配置されて上記回転体
をその上部で支承するタッチダウン軸受を有する上部軸
受を備えたので、回転体の構造が簡単化でき、そね、だ
け組立が容易になり、同容社のものが小形化でき、かつ
回転子が遠心力だ強い構造であるので、より高速化して
性能のよいターボ分子ポンプ装置が得られる効果がある
As described above, according to the present invention, there is provided a cylindrical casing having stator blades on the inner wall, a tongue 1 disposed opposite to the stator blades, a rotor blade for sucking fluid on the outer periphery, and a recess around the rotating shaft. A rotating body formed with a rotor, a rotor supported by a peripheral wall of a recess, and a stator disposed opposite to the rotor in the recess, the rotating body having the rotor being rotated. an electric motor, a lower bearing formed by a spherical spiral groove bearing supporting the rotating body at its lower part, and an upper part having a touchdown bearing disposed in a cylinder holding the stator of the electric motor and supporting the rotating body at its upper part; Equipped with bearings, the structure of the rotating body can be simplified, making it easier to assemble, making it smaller than the same company's, and since the rotor has a strong centrifugal force structure, it can operate at higher speeds. This has the effect of providing a turbomolecular pump device with improved performance.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図(a) 、 (b)はこの発明の一実施例による
ターボ分子ポンプ装置を示す平面図、及び縦断面図、第
2図(a) 、 (b)はとの発明の他の実施例を示す
平面図、及び縦断面図、第3図は従来のターボ分子装置
を示す縦断面図である。 (1)・・・ロータ翼、(2)・・・ステータ翼、(3
)・・・筒状ケーシング、(2)・・・球面型スパイラ
ルみぞ軸受、α4・・・タッチダウン軸受、αQ・・・
回転軸、αη・・・回転体、(至)・・・電動機のステ
ータ、0す・・・′WL動機の回転子〇なお、図中、同
一符号は同−又は相当部分を示す0
FIGS. 1(a) and (b) are a plan view and a vertical sectional view showing a turbomolecular pump device according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2(a) and (b) are other embodiments of the invention. A plan view and a longitudinal sectional view showing an example, and FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a conventional turbo molecular device. (1)...Rotor blade, (2)...Stator blade, (3
)...Tubular casing, (2)...Spherical spiral groove bearing, α4...Touchdown bearing, αQ...
Rotating shaft, αη...Rotating body, (to)...Stator of electric motor, 0...'Rotor of WL motor〇In the drawings, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)内壁にステータ翼を有する筒状ケーシング、上記
ステータ翼と対向して配置され、流体を吸引するロータ
翼を外周に有し、回転軸の周囲に凹部を形成した回転体
、上記凹部の周壁に支持され上記回転体に形成された回
転子及び上記凹部内に上記回転子と対向して配設された
ステータを有し、上記回転体を回転させる電動機、上記
回転体をその下部で支承する球面型スパイラルみぞ軸受
で形成した下部軸受、並びに上記電動機のステータを保
持する内筒に配置されて上記回転体をその上部で支承す
るタッチダウン軸受を有する上部軸受を備えたターボ分
子ポンプ装置。
(1) A cylindrical casing having stator blades on its inner wall, a rotating body having rotor blades on its outer periphery that are arranged to face the stator blades and suck fluid, and having a recess formed around a rotating shaft; An electric motor having a rotor supported by a peripheral wall and formed on the rotating body, and a stator disposed in the recess facing the rotor, for rotating the rotating body, and supporting the rotating body at its lower part. A turbo-molecular pump device comprising: a lower bearing formed of a spherical spiral groove bearing; and an upper bearing having a touchdown bearing disposed in an inner cylinder holding a stator of the electric motor and supporting the rotating body at its upper part.
(2)上部軸受は、回転体の半径方向の振れを防止する
磁気軸受を有する特許請求の範囲第1項記載のターボ分
子ポンプ装置。
(2) The turbo-molecular pump device according to claim 1, wherein the upper bearing has a magnetic bearing that prevents the rotating body from wobbling in the radial direction.
(3)磁気軸受は、反撥型磁気軸受であることを特徴と
する特許請求の範囲第2項記載のターボ分子ポンプ装置
(3) The turbo-molecular pump device according to claim 2, wherein the magnetic bearing is a repulsion type magnetic bearing.
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