KR101497901B1 - 진공 펌프를 위한 전류 피드스루 - Google Patents

Abstract

진공 펌프는 진공 커버(20)를 이용하여 폐쇄하는 케이싱(10)을 구비한다. 인쇄된 회로 기판(16)은 케이싱(10)의 단부 벽과 진공 커버(20) 사이에 회로 리드스루로서 위치된다. 인쇄된 회로 기판은 다른 직경을 갖는 2개의 씰들(15, 21)로 밀봉되며, 그 결과 환형의 부분 영역(22)이 외측에서는 대기압에 도출되고 내측에서는 진공에 노출된다. 이것은 인쇄된 회로 기판(16)은 케이싱(10)의 외형을 넘어서 측면으로 돌출되는 것을 피하도록 한다.

Description

진공 펌프를 위한 전류 피드스루{CURRENT FEEDTHROUGH FOR A VACUUM PUMP}

본 발명은, 모터와 펌프 로터를 수용하는 진공-밀봉 케이싱(vacuum-tight casing)을 포함하고, 회로 기판을 구비하는 전류 피드스류(current feedthrough)를 더 포함하는 진공 펌프에 관한 것이다.

터보 분자 펌프(turbomolecular pump)를 형성하는 진공 펌프는, 매우 높은 회전수로 회전하도록 구성되어 높은 진공을 발생시키도록 이루어진 로터를 포함한다. 이러한 유형의 다수의 펌프들에서, 로터와 로터를 구동하기 위한 모터는 마그네틱 베어링들(magnetic bearings)에 지지된다. 케이싱 안에서 진공은 일반적으로 10 mbar 이하의 범위인 경향이 있다. 모터 및 진공 베어링들에 대한 전류 피드스루 장치들에는 케이싱 상에 진공-밀봉 배열이 제공된다.

EP 1 757 825 A1은 진공 펌프에서 케이싱 안으로의 전류 피드스루가 회로 기판을 포함하는 진공 펌프를 설명한다. 회로 기판의 내측은 씰링 수단이 삽입된 케이싱에 맞닿게 배열되며, 외측은 추가적인 씰링 수단이 삽입된 외측 진공 커버, 즉 진공-밀봉 방식으로 케이싱을 폐쇄하는 진공 커버에 맞닿게 배열된다. 회로 기판의 트레이스들(traces)은 2개의 씰링 수단들 사이에 갭(gap)을 통하여 안내된다. 회로 기판은 케이싱에 외측으로 배열되고 연결부를 제공하는 돌출 부분(projecting portion)을 포함한다. 추가적인 연결부는 케이싱 안에서 트레이스들과 접촉하여 배열된다.

본 발명의 목적은, 전류 피드스루 장치가 케이싱을 지나는 회로 기판의 돌출 부분을 포함하지 않고 따라서 회로 기판과 노출된 플러그 장치들(plug devices)의 손상 위험을 회피하는 진공 펌프를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 진공 펌프는 청구항 제1항에 의해 명확하게 된다. 상기 진공 펌프에는 회로 기판이 제공되는데, 회로 기판은 그 위에 배열된 제1 씰링 수단 및 제2 씰링 수단을 구비하며, 제1 씰링 수단 및 제2 씰링 수단은 서로에 대하여 횡방향으로 이격되어(lateral displacement) 배열되고, 이로 인해 회로 기판의 부분 영역(partial region)은 외측에서 대기압을 받고 내측에서 발생된 진공을 받는다.

여기서 이점은, 압력차로 노출되고, 케이싱의 벽을 넘어 측면으로 연장되지 않으며, 기판에 전기 컨덕터들을 연결하는데 이용될 수 있는 상기 부분 영역이 존재한다는 점이다. 서로에 대하여 횡방향으로 이격되어 배열되는 씰링 수단들로 인해, 외부 라인들을 연결하기 위해 이용가능한 벽의 외형 안에 공간이 생성된다. 결론적으로, 이것은 케이싱의 외측 외형을 넘어 연장하는 회로 기판의 필요성을 제거한다. 압력차가 유효한 회로 기판의 벽 부분에서 회로 기판 자체적으로 펌프의 벽을 형성한다. 회로 기판이 케이싱 벽의 전단부 측면에 맞닿아 지지되도록 주어지기 때문에, 이러한 부분 영역에서의 편향(deflection)이 방지된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 케이싱의 진공 폐쇄를 형성하는 진공 커버는 보호 커버 안에 배열되고 보호 커버에 대하여 이동 가능하다. 커버의 평면에 수직으로 이동할 수 있는 가능성은 씰링 수단이 위치 안으로 압력을 받도록 할 것이다. 진공 커버는 그 위에서 압력차가 작용됨으로써 제 위치에 홀드되며 오직 보호 커버에 의해 느슨하게 배치된다. 보호 커버는 진공 커버 및 회로 기판의 손상을 회피하기 위해 제공된다. 이러한 기능 이외에도, 보호 커버는 회로 기판으로 리드(lead)하는 외부 전기 라인들의 플러그 연결을 위한 지지부로서 유용하다. 보호 커버는 진공 커버를 위치결정하기 위한 위치결정 수단을 포함하는 한편, 존재하는 압력차에 대한 반응을 진공 커버가 받을 수 있도록 한다. 대안적으로, 진공 커버를 보호 커버와 통합하여 형성하는 것도 가능하다.

본 발명의 실시예들은 첨부된 도면을 참조로 이하에서 더욱 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 전류 피드스루의 제1 실시예를 도시한 것으로, 진공 펌프의 케이싱의 종단면을 부분적으로 도시한 것이다.
도 2는 회로 기판에 전기적 구성 요소가 추가적으로 제공되는 전류 피드스루의 제2 실시예를 도시한 것이다.

도 1에서는, 터보 분자 펌프의 케이싱(10)이 도시된다. 모터와 펌프 로터는 케이싱(10) 내에 배치된다. 케이싱(10)에는 케이싱의 단부들 중 하나에 펌프 입구(11)가 제공되고 케이싱의 외주면에 펌프 출구(12)가 제공된다. 상기 펌프 입구(11)에서, 진공이 발생된다. 상기 펌프 출구(12)는 대기(atmosphere) 또는 사전-진공 펌프(pre-vacuum pump)로 리드할 수 있다.

케이싱의 환형 벽(annular wall, 13)의 후단부에서, 평면의 단부면(14)이 배열된다. 단부면(14)에는 오-링(O-ring)으로서의 형상을 갖는 환형의 제1 씰링 수단(15)을 수용하는 그루브(groove)가 형성된다. 하나 또는 모든 단면에 트레이스들(미도시)이 제공된 절연 물질의 몸체를 구성하는 회로 기판(16)은 단부면(14)에 맞닿게 배열된다. 이러한 회로 기판들은 "인쇄 회로(printed circuits)"로도 호칭된다. 회로 기판(16)은 씰링 수단(15)과 맞닿아 밀봉되게 배열된다. 단부면(14)을 둘러싸는 회로 기판의 중앙 영역에서, 개구(opening, 17)는 압력 보정(pressure compensation)을 위해 기판에 형성된다. 회로 기판(16)은 펌프의 내부 챔버를 향해 대면하는 내측(18)과 내부 챔버와 멀어지도록 대면하는 외측(19)을 구비한다. 상기 내측(18)은 제1 씰링 수단(15)에 맞닿게 배열된다.
본 발명의 실시예에서 전류 피드스루는 회로기판(16)과 그 모든 구성요소들로 구성될 수 있다. 따라서 도면부호 16은 회로기판(16)을 지칭하면서 또한 전류 피드스루를 지칭한다.

진공 커버(20)는 회로 기판의 외측(19)에 대해 놓인다. 진공 커버는 그 안에 홀드되는 제2 씰링 수단(21)을 갖는 환형 그루브를 포함한다. 또한, 이러한 씰링 수단은 오-링을 형성하는 환형 씰링이다. 제2 씰링 수단(21)은 제1 씰링 수단(15)보다 더 작은 개구 직경을 갖는다. 그러므로, 2개의 씰링 수단들(15, 21) 사이에는 존재하는 압력차가 노출되는 발생된 환형의 부분 영역(partial region, 22)이 있는데, 이는 외측이 대기압을 받으며 내측이 진공을 받기 때문이다. 개구(17)가 마련되기 때문에, 제2 씰링 수단(21)에 의해 에워싸인 영역에서 등압(balanced pressure)이 작용하며, 즉 케이싱의 내부에서의 진공이 이 영역에서 진공 커버(20)에 작용할 것이다. 그러므로, 진공 커버(20)는 대기압의 영향 하에서 벽(13)을 향해 압력을 받는다.

전단부의 측면에서 케이싱(10)은 씰링 기능이 없는 보호 커버(23)에 의해 폐쇄된다. 보호 커버(23)는 진공 커버(20)를 위치결정하기 위해 계단식 숄더(stepped shoulder)로서 형성되는 위치결정 수단(25)과, 진공 커버(20)를 수용하는 중공의 공간(24)을 포함한다. 보호 커버는 진공 커버뿐만 아니라 회로 기판 및 여기에 연결되는 요소들을 보호하기 위해서 제공된다.

회로 기판(16)의 내측(18)으로부터, 전기 라인들(26)은 케이싱의 내부 안으로 연장된다. 이러한 라인들은 전력 공급 라인들일 수 있으며, 제어 또는 신호 라인들일 수도 있다. 라인들은 납땜(soldering) 또는 플러그(plug) 부착에 의해 회로 기판의 컨덕터(conductor) 라인들에 연결된다.

외부의 전기 컨덕터들(27)은 회로 기판(16)의 외측(19)에 납땜되거나 플러그된다. 상기 컨덕터들(27)은 내부 공간(24)을 통해 다수의 전기적 플러그로서 구성된 플러그 장치(28)로 안내된다. 플러그 장치(28)는 외부 케이블과의 연결을 위해 제공된다. 장치는 보호 커버(23)의 측벽에 위치되지만 후방 표면에 배치될 수도 있다.

회로 기판(16)은 측벽(13)을 넘어 측면으로 돌출되지 않는다. 씰링 수단(15, 21) 사이의 부분 영역(22)은 전기 컨덕터들(27)에 대한 연결 영역으로서 제공된다.

도 2에 따른 실시예는, 회로 기판(16)에 예를 들어 저항, 커패시터, 프로세서, 또는 메모리 장치들과 같은 전기적 구성 요소들(30)이 추가적으로 제공되는 점에서만 도 1에 따른 실시예와 차이가 있다. 구성 요소들(30)은 마찬가지로 수동적 또는 능동적 구성 요소들일 수 있다.

제1 실시예에서와 같이, 진공 커버(20)는 씰링 수단(21)을 지지하는 에지(edge)에 의해 에워싸인 리세스(recess)를 포한한다. 도 2에서, 상기 리세스(31)는 회로 기판의 외측(19)에 고정되는 구성 요소들(30)을 수용하기 위하여 제공된다.

Claims (10)

1. 진공 펌프로서, 진공-밀봉 케이싱(10)을 포함하되, 상기 케이싱은 모터 및 펌프 로터를 수용하고 펌프 입구(11) 및 펌프 출구(12)를 구비하며, 전류 피드스루를 더 포함하되, 상기 전류 피드스루는 회로 기판(16)을 포함하고, 상기 회로 기판(16)의 내측(18)은 펌프의 내부 챔버를 향해 대면하고 상기 회로 기판(16)의 외측(19)은 상기 내부 챔버를 등지며,
   상기 회로 기판의 내측(18)은 제1 씰링 수단(15)을 상기 케이싱의 벽의 단부면(14)에 형성된 그루브에 삽입함으로써 상기 단부면(14)에 맞닿게 배치되며, 상기 회로 기판의 외측(19)은 제2 씰링 수단(21)을 진공 커버(20) 내에 마련된 그루브에 삽입함으로써 상기 케이싱의 진공 커버(20)에 맞닿게 배치되며,
   상기 제1 씰링 수단(15) 및 상기 제2 씰링 수단(21)이 서로에 대하여 횡방향으로 이격(displacement)되어 배치됨으로써, 상기 제1 씰링 수단과 제2 씰링 수단 사이에 상기 회로기판(16)의 부분 영역(22)이 형성되고, 상기 부분 영역(22)의 외측은 대기압을 받고 상기 부분 영역(22)의 내측은 진공을 받는 것을 특징으로 하는,
   진공 펌프.
2. 제1항에 있어서,
   상기 부분 영역(22)으로부터 연장하는 외부 전기 컨덕터들(27)은 상기 회로 기판(16)의 트레이스들에 연결되는 것을 특징으로 하는,
   진공 펌프.
3. 제2항에 있어서,
   상기 외부 전기 컨덕터들(27)은 상기 케이싱(10)에 체결된 플러그 장치(28)에 연결되는 것을 특징으로 하는,
   진공 펌프.
4. 제1항에 있어서,
   상기 진공 커버(20)는, 상기 케이싱(10)의 전단부의 측면을 폐쇄시키는 보호 커버(23) 내에 배치되고, 상기 보호 커버(23)에 대하여 상기 진공 커버의 평면에 대해 수직으로 이동가능하며, 상기 보호 커버(23)는 상기 진공 커버(20)를 에워싸는 것을 특징으로 하는
   진공 펌프.
5. 제4항에 있어서,
   상기 보호 커버(23)는 진공 커버(20)를 위치결정하기 위해 계단식 숄더(stepped shoulder)로 형성되는 위치결정 수단(25)을 구비하는 것을 특징으로 하는,
   진공 펌프.
6. 제1항에 있어서,
   상기 회로 기판(16)은 압력 보상을 위해 개구(17)를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는
   진공 펌프.
7. 제1항에 있어서,
   상기 회로 기판(16)은 내측(18) 및/또는 외측(19)에 전기적 구성요소들(30)을 수반하는 것을 특징으로 하는,
   진공 펌프.
8. 제1항에 있어서,
   상기 회로 기판(16)은 펌프 탐지 전자장치를 구비하는 것을 특징으로 하는,
   진공 펌프.
9. 제1항에 있어서,
   상기 제1 씰링 수단(15) 및 상기 제2 씰링 수단(21)은 상이한 개구 직경을 갖는 환형의 씰링 수단인 것을 특징으로 하는,
   진공 펌프.
10. 제3항에 있어서,
    상기 플러그 장치(28)는 상기 케이싱(10)의 보호 커버(23)에 장착되는 것을 특징으로 하는,
    진공 펌프.

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