KR20030071525A

KR20030071525A - Pump apparatus

Info

Publication number: KR20030071525A
Application number: KR10-2003-0011962A
Authority: KR
Inventors: 가바사와다카시; 노나카마나부
Original assignee: 비오씨 에드워즈 테크놀로지스 리미티드
Priority date: 2002-02-28
Filing date: 2003-02-26
Publication date: 2003-09-03
Also published as: EP1340918A1; JP2003254285A; US20030161733A1

Abstract

히터 등의 온도 컨트롤용 부가적 부품에 필요한 비용을 저감시킬 수 있는 펌프 장치를 제공한다.Provided is a pump device that can reduce the cost required for additional components for temperature control such as heaters.

본 펌프 장치는, 예를 들면 반도체 제조 장치로부터 프로세스 가스를 배기하는 데 사용되는 것이며, 또 자기 베어링으로 로터를 축지지하는 것이다. 펌프 장치의 관로에서 프로세스 가스가 응고하여 퇴적하는 것을 저감시키기 위해서, 자기 베어링의 베어링 전자석을 발열시켜, 관로의 온도를 고온으로 보온한다. 베어링 전자석은, 예를 들면 제어 전류와 함께 바이어스 전류를 흐르게 하거나, 또는 고주파 전류를 흐르게 하는 등 하여 발열시킨다. 또, 모터의 회전수의 증감을 반복시켜 모터를 발열시켜, 이것에 의해 관로의 온도를 상승시킬 수도 있다.This pump apparatus is used for exhausting process gas from a semiconductor manufacturing apparatus, for example, and axially supports a rotor with a magnetic bearing. In order to reduce the process gas solidifying and depositing in the pipeline of the pump device, the bearing electromagnet of the magnetic bearing is heated to keep the temperature of the pipeline at a high temperature. The bearing electromagnet generates heat by, for example, flowing a bias current together with a control current, or a high frequency current. In addition, it is also possible to repeatedly increase or decrease the rotational speed of the motor to generate heat, thereby raising the temperature of the pipe.

Description

Pump unit {PUMP APPARATUS}

본 발명은 펌프 장치에 관한 것으로, 예를 들면 반도체의 제조에 사용하는 터보 분자 펌프에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a pump device and, for example, to a turbomolecular pump for use in the manufacture of a semiconductor.

반도체의 제조는 챔버중에서 기반에 프로세스 가스를 작용시키면서 행해진다. 이 챔버의 배기에는, 배기 능력이나 진공도 등의 요구로부터 터보 분자 펌프가 널리 사용되고 있다.The manufacture of the semiconductor is done while operating the process gas to the substrate in the chamber. In the exhaust of this chamber, turbomolecular pumps are widely used due to requirements such as exhaust capacity and vacuum degree.

터보 분자 펌프는 챔버 내의 프로세스 가스 등을 배기하는 것 외에, 챔버 내를 소정의 압력으로 유지하기 위해 사용되고 있다.Turbomolecular pumps are used to maintain the inside of the chamber at a predetermined pressure in addition to exhausting the process gas and the like in the chamber.

반도체의 제조에 사용되는 프로세스 가스에는 각종의 것이 있으나, 온도나 압력 등의 조건에 의해, 관로 부분에 응고하여 퇴적하는 경우가 있다.There are various kinds of process gases used in the manufacture of semiconductors, but depending on conditions such as temperature and pressure, they may solidify and deposit in the pipe portion.

그 때문에, 어느 정도의 시간 터보 분자 펌프를 운전하면, 관로 부분에 퇴적물이 발생하여 관로가 막혀 성능이 저하하거나, 로터와 퇴적물이 접촉하여 펌프의 운전에 악영향을 미치는 경우가 있다.Therefore, when the turbo molecular pump is operated for some time, deposits may be generated in the pipeline and the pipeline may be blocked, resulting in a decrease in performance, or the rotor and the deposit contacting each other, which may adversely affect the operation of the pump.

그 때문에, 관로에서 프로세스 가스가 응고하는 것을 방지하기 위해, 펌프의 주위에 히터를 설치하고, 관로를 고온으로 보온하는 것이 널리 행해지고 있다.Therefore, in order to prevent process gas from solidifying in a pipeline, it is widely used to install a heater around the pump and to keep the pipeline at a high temperature.

히터를 사용하여 펌프의 온도를 소정 값으로 컨트롤함으로써, 펌프 내에서 프로세스 가스가 응고하는 것을 저감시킬 수 있다.By controlling the temperature of the pump to a predetermined value using a heater, it is possible to reduce the solidification of the process gas in the pump.

그런데, 히터를 사용하여 터보 분자 펌프를 온도 컨트롤하는 경우, 히터, 히터를 제어하는 컨트롤러, 전원 케이블 등의 부가적 부품이 필요해져, 비용 상승의 요인이 되고 있었다.By the way, when temperature control of a turbomolecular pump using a heater, additional components, such as a heater, a controller which controls a heater, a power cable, were needed, and became a factor of cost increase.

그래서, 본 발명의 목적은 히터 등의 온도 컨트롤용의 부가적 부품에 필요한 비용을 저감시킬 수 있는 펌프 장치를 제공하는 것이다.Therefore, it is an object of the present invention to provide a pump device capable of reducing the cost required for additional parts for temperature control such as a heater.

도 1은 터보 분자 펌프를 챔버에 설치한 것을 나타낸 도면,1 is a view showing a turbo molecular pump installed in the chamber,

도 2는 본 실시형태의 터보 분자 펌프의 축선 방향의 단면도,2 is a cross-sectional view in the axial direction of the turbomolecular pump of the present embodiment;

도 3은 바이어스 전류의 제어계를 설명하기 위한 모식도,3 is a schematic diagram for explaining a control system of a bias current;

도 4는 파워 앰프가 베어링 전자석에 공급하는 전류의 일례를 나타낸 도면,4 is a diagram illustrating an example of a current supplied by a power amplifier to a bearing electromagnet;

도 5는 바이어스 전류의 제어 절차를 설명하기 위한 흐름도,5 is a flowchart for explaining a control procedure of a bias current;

도 6은 모터부를 온도 제어하는 경우의, 모터 회전수의 변화의 일례를 나타낸 도면이다.6 is a diagram illustrating an example of a change in motor rotation speed when the motor unit is temperature controlled.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>

1 … 터보 분자 펌프 5 … 스페이서One … Turbo molecular pump 5... Spacer

6 … 흡기구 7 … 나사홈6. Intake port 7. Screw groove

8 … 자기 베어링부 9 … 래디얼 센서8 … Magnetic bearing portion 9... Radial sensor

10 … 모터부 11 … 로터축10... Motor portion 11... Rotor shaft

12 … 자기 베어링부 13 … 래디얼 센서12... Magnetic bearing part 13. Radial sensor

14 … 베어링 전자석 15 … 베어링 전자석14. Bearing electromagnet 15. Bearing electromagnet

16 … 케이싱 17 … 스러스트 센서16. Casing 17. Thrust sensor

18 … 수냉관 19 … 배기구18. Water cooling tube 19. Air vent

20 … 자기 베어링부 21 … 로터 블레이드20... Magnetic bearing portion 21. Rotor blades

22 … 스테이터 블레이드 23 … 스페이서22. Stator blade 23. Spacer

24 … 로터 25 … 볼트24. Rotor 25.. volt

26 … 금속 디스크 27 … 베이스26. Metal disk 27. Base

28 … 코일 29 … 로터 하부28. Coil 29.. Lower rotor

36, 37 … 베어링 전자석 40 … 베어링 제어계36, 37... Bearing electromagnet 40. Bearing control system

41, 42 … 파워 앰프 43 … 자기 베어링 제어 회로41, 42... Power amplifier 43. Magnetic bearing control circuit

44 … 변위 검출 회로 46 … 스테이터 칼럼44. Displacement detection circuit 46. Stator column

47 … 래디얼 센서 타겟 48 … 전자석 타겟47. Radial sensor target 48... Electromagnet target

49 … 칼라 51 … 제어 장치49. Color 51. controller

52 … 온도 컨트롤러 55 … 컨덕턴스 밸브52... Temperature controller 55... Conductance valve

56 … 밸브체 60 … 챔버56. Valve body 60.. chamber

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 청구항 1에 기재된 발명에서는, 일단측에 흡기구가 형성되고, 타단측에 배기구가 형성된 케이싱과, 상기 케이싱의 상기타단측의 기저를 이루는 베이스 부재와, 상기 베이스 부재에 고착되어 베어링과 모터를 수납한 원통 부재와, 상기 베어링에 의해 상기 원통 부재에 회전 가능하게 수납되고 상기 모터에 의해 회전하는 로터축과, 상기 로터축에 설치된 로터와, 상기 로터와 소정의 간극을 두고, 상기 케이싱의 내주면에 설치된 스테이터와, 상기 로터와 상기 스테이터의 간극에 형성된 기체 이송 수단과, 상기 원통 부재에서 발생하는 발열량을 제어하는 발열 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 펌프 장치를 제공한다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM In order to achieve the said objective, in this invention, in the invention of Claim 1, the inlet port is formed in the one end side, and the exhaust port is formed in the other end, the base member which forms the base of the said other end side of the said casing, and the said base A cylindrical member fixed to the member and accommodating the bearing and the motor, a rotor shaft rotatably housed in the cylindrical member by the bearing and rotating by the motor, a rotor provided on the rotor shaft, the rotor and the predetermined And a stator provided on an inner circumferential surface of the casing with a gap, gas transfer means formed in the gap between the rotor and the stator, and heat generation control means for controlling the amount of heat generated by the cylindrical member. to provide.

청구항 2에 기재된 발명에서는, 상기 베어링은 자기 베어링이며, 상기 발열 제어 수단은, 상기 자기 베어링의 제어 전류에 중첩된 바이어스 전류를 제어하는 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 펌프 장치를 제공한다.In the invention according to claim 2, the bearing is a magnetic bearing, and the heat generation control means provides a pump device according to claim 1, wherein the bias current superimposed on a control current of the magnetic bearing is controlled.

청구항 3에 기재된 발명에서는, 상기 베어링은 자기 베어링이며, 상기 발열 제어 수단은, 상기 자기 베어링의 제어 전류에 중첩된 고주파 전류를 제어하는 것을 특징으로 청구항 1에 기재된 펌프 장치를 제공한다.In the invention according to claim 3, the bearing is a magnetic bearing, and the heat generation control means controls a high frequency current superimposed on a control current of the magnetic bearing.

청구항 4에 기재된 발명에서는, 상기 발열 제어 수단은, 상기 모터의 회전수를 변동시킴으로써, 상기 모터의 발열량을 제어하는 것을 특징으로 하는 청구항 1, 청구항 2 또는 청구항 3에 기재된 펌프 장치를 제공한다.In the invention according to claim 4, the heat generation control means provides the pump device according to claim 1, 2 or 3, wherein the heat generation amount of the motor is controlled by varying the rotation speed of the motor.

청구항 5에 기재된 발명에서는, 상기 원통 부재, 상기 베이스 부재, 상기 로터, 및 상기 스테이터가 알루미늄, 또는 알루미늄 합금으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 펌프 장치를 제공한다.In the invention according to claim 5, the cylindrical member, the base member, the rotor, and the stator are made of aluminum or an aluminum alloy, and the pump device according to any one of claims 1 to 4 is provided. do.

청구항 6에 기재된 발명에서는, 상기 모터의 주위에 설치된 보강 부재, 또는 상기 베어링의 외장 부재가, 알루미늄, 또는 알루미늄 합금으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 청구항 5에 기재된 펌프 장치를 제공한다.In the invention according to claim 6, the reinforcing member provided around the motor or the bearing member of the bearing is made of aluminum or an aluminum alloy, and the pump device according to claim 5 is provided.

청구항 7에 기재된 발명에서는, 상기 스테이터와 상기 로터의 대향하는 면의 적어도 일부에, 열의 복사 효율을 높이기 위한 코팅이 행해져 있는 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 펌프 장치를 제공한다.In the invention according to claim 7, the pump device according to any one of claims 1 to 6 is provided with coating for improving heat radiation efficiency on at least a part of the surfaces facing the stator and the rotor. do.

청구항 8에 기재된 발명에서는, 상기 원통 부재의 외주면의 적어도 일부는, 상기 로터의 내주면에 소정의 간극을 두고 대향하고 있으며, 상기 원통 부재와 상기 로터의 대향하는 면의 적어도 일부에, 열의 복사 효율을 높이기 위한 코팅이 행해져 있는 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 기재된 펌프 장치를 제공한다.In the invention according to claim 8, at least a part of the outer circumferential surface of the cylindrical member is opposed to the inner circumferential surface of the rotor with a predetermined gap, and heat radiation efficiency is applied to at least a part of the surface facing the cylindrical member and the rotor. The pump apparatus as described in any one of Claims 1-7 characterized by the coating to increase.

청구항 9에 기재된 발명에서는, 상기 펌프 장치에 형성된 냉각 수단과, 상기 펌프 장치의 소정 부분에 설치한 온도 검출 수단에 의해 검출한 온도에 관련하여 상기 냉각 수단을 제어하는 냉각 제어 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 기재된 펌프 장치를 제공한다.In the invention according to claim 9, further comprising cooling means formed in the pump device and cooling control means for controlling the cooling means in relation to a temperature detected by a temperature detecting means provided in a predetermined portion of the pump device. The pump apparatus as described in any one of Claims 1-8 characterized by the above-mentioned.

(발명의 실시형태)Embodiment of the Invention

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, preferred embodiment of this invention is described in detail.

(1) 실시형태의 개요(1) Outline of Embodiment

본 실시형태의 터보 분자 펌프(1)는, 도 2에 나타낸 것과 같이 자기 베어링부(8, 12, 20)에 의해, 로터축(11)을 자기 부상시켜 축지지하고 있다.As shown in FIG. 2, the turbo molecular pump 1 according to the present embodiment magnetically floats the rotor shaft 11 by the magnetic bearing portions 8, 12, and 20 to support the shaft.

이 중, 자기 베어링부(8, 12, 20)에는 각각 온도 센서(31, 32, 33)가 부착되어 있으며, 온도 컨트롤러(52)(도 1)에 의해 자기 베어링부(8, 12, 20)의 베어링 전자석의 온도를 모니터링하고 있다.Among them, the temperature sensors 31, 32, and 33 are attached to the magnetic bearing parts 8, 12, and 20, respectively, and the magnetic bearing parts 8, 12, and 20 are controlled by the temperature controller 52 (Fig. 1). The temperature of the bearing electromagnets is monitored.

이들 베어링 전자석에 공급되는 전류에는, 로터축(11)의 변위를 제어하기 위한 변위 제어 전류 외에, 직류의 바이어스 전류가 중첩되어 있다. 이 바이어스 전류에 의해 베어링 전자석을 발열시키도록 되어 있다.In addition to the displacement control current for controlling the displacement of the rotor shaft 11, a direct current bias current is superimposed on the current supplied to these bearing electromagnets. The bias current is used to generate the bearing electromagnet.

온도 컨트롤러(52)(도 1)는 온도 센서(31, 32, 33)로부터의 검출 신호를 사용하여, 자기 베어링부(8, 12, 20)의 전자석의 온도가 미리 설정한 소정의 범위로 유지될 수 있도록, 바이어스 전류의 값을 설정한다.The temperature controller 52 (FIG. 1) uses the detection signal from the temperature sensors 31, 32, and 33, and keeps the temperature of the electromagnet of the magnetic bearing parts 8, 12, and 20 in the predetermined range preset. To be able to set the value of the bias current.

그리고, 제어 장치(51)는 변위 제어 전류 외에, 온도 컨트롤러가 설정한 바이어스 전류를 자기 베어링부(8, 12, 20)의 전자석에 공급한다.In addition to the displacement control current, the control device 51 supplies the bias current set by the temperature controller to the electromagnets of the magnetic bearing parts 8, 12, 20.

즉, 온도 센서(31, 32, 33)의 검출 신호에 의해, 바이어스 전류를 피드백 제어하고 있다.That is, the bias current is feedback-controlled by the detection signal of the temperature sensors 31, 32, 33.

바이어스 전류에 의해 베어링 전자석이 가열되므로, 터보 분자 펌프(1)의 관로의 온도가 상승하여, 프로세스 가스가 펌프 내에서 응고하는 것을 저감시킬 수 있다.Since the bearing electromagnet is heated by the bias current, the temperature of the pipeline of the turbomolecular pump 1 rises, and it is possible to reduce the solidification of the process gas in the pump.

(2) 실시형태의 상세(2) Details of the embodiment

도 1은 본 실시형태의 터보 분자 펌프(1)를 챔버(60)에 설치한 것을 나타낸 도면이다.1 is a view showing that the turbomolecular pump 1 of the present embodiment is installed in the chamber 60.

챔버(60)는 기밀성을 구비한 용기로서, 내부에서 드라이 에칭이나 적층 등,반도체 제조를 위한 각종 작업을 행할 수 있도록 되어 있다. 도시는 생략하나, 챔버(60)에는 반도체의 제조에 사용하는 프로세스 가스의 방출구가 형성되어 있으며, 이 방출구로부터 방출되는 프로세스 가스에 의해, 챔버(60) 내를 소정의 분위기로 할 수 있다.The chamber 60 is a container with airtightness, and can perform various operations for semiconductor manufacturing, such as dry etching and lamination inside. Although not shown in the drawing, the chamber 60 is provided with a discharge port for a process gas used for manufacturing a semiconductor, and the process gas discharged from the discharge port can make the inside of the chamber 60 a predetermined atmosphere. .

터보 분자 펌프(1)는 컨덕턴스 밸브(55)를 통해, 챔버(60)의 하단면에 매달린 상태로 설치되어 있다.The turbomolecular pump 1 is attached to the lower end surface of the chamber 60 via the conductance valve 55.

컨덕턴스 밸브(55)는 예를 들면 버터플라이 밸브에 의해 구성된 밸브체를 구비한 밸브이다. 버터플라이 밸브란, 원통형의 밸브상자 안에 유로 내직경과 같은 직경을 갖는 원판형상의 밸브체(56)를 넣고, 그것을 직경축 둘레로 회전시켜 개폐를 행하는 것이다. 컨덕턴스 밸브(55)의 외부로부터 밸브체(56)를 회전시켜 유로의 단면적을 조절할 수 있다. 또, 도 1에서는 컨덕턴스 밸브(55)의 내부에 배치된 밸브체(56)를 점선으로 도시하고 있다.The conductance valve 55 is a valve provided with a valve body constituted by, for example, a butterfly valve. In the butterfly valve, a disk-shaped valve body 56 having the same diameter as the flow path inner diameter is placed in a cylindrical valve box and rotated about the diameter axis to open and close. The cross-sectional area of the flow path can be adjusted by rotating the valve body 56 from the outside of the conductance valve 55. In addition, in FIG. 1, the valve body 56 arrange | positioned inside the conductance valve 55 is shown by the dotted line.

컨덕턴스 밸브(55)는 컨덕턴스(가스가 흐르기 쉬움)를 조절하는 밸브이며, 터보 분자 펌프(1)가 배기 가스를 흡인하는 정도를 조절하기 위해 설치되어 있다.The conductance valve 55 is a valve for adjusting conductance (easiness of gas to flow), and is provided for adjusting the extent to which the turbo molecular pump 1 sucks exhaust gas.

이렇게 하여, 터보 분자 펌프(1)가 진공 장치로부터 배기 가스를 흡인하는 정도를 조정하는 컨덕턴스 밸브(55)를 개폐함으로써 챔버 내의 압력을 조절할 수 있다.In this way, the pressure in a chamber can be adjusted by opening and closing the conductance valve 55 which adjusts the extent to which the turbo molecular pump 1 sucks exhaust gas from a vacuum apparatus.

터보 분자 펌프(1)는 자기 베어링부에 축지지된 로터부를 고속 회전시킴으로써, 챔버(60) 내의 가스를 보조 펌프측으로 배기하기 위한 펌프이다.The turbo molecular pump 1 is a pump for exhausting the gas in the chamber 60 to the auxiliary pump side by rotating the rotor portion axially supported by the magnetic bearing portion at high speed.

자기 베어링부는 로터축의 주위, 및 바닥부에 설치한 복수의 전자석(이하,베어링 전자석이라 기재한다)의 흡인력에 의해, 로터축을 자기 부상시켜 소정의 위치에 유지하기 위한 장치이다.The magnetic bearing portion is a device for magnetically floating the rotor shaft by a suction force of a plurality of electromagnets (hereinafter referred to as bearing electromagnets) provided at the periphery of the rotor shaft and at the bottom thereof to hold the rotor shaft at a predetermined position.

제어 장치(51)는 자기 베어링부나 로터축에 설치된 모터부를 제어하기 위한 장치이다.The control apparatus 51 is an apparatus for controlling the motor part provided in the magnetic bearing part or the rotor shaft.

자기 베어링부에 관해서는, 로터축의 변위를 센서에 의해 검출하고, 로터축이 소정의 위치에 유지되도록 변위 제어 전류를 베어링 전자석에 공급하여 자력을 조절한다.As for the magnetic bearing portion, the displacement of the rotor shaft is detected by the sensor, and the displacement control current is supplied to the bearing electromagnet to adjust the magnetic force so that the rotor shaft is held at a predetermined position.

모터부에 관해서는, 로터축의 회전수를 센서에 의해 검출하고, 모터부를 구성하는 스테이터 코일(이하, 단순히 스테이터 코일이라 기재한다)에 공급하는 전류를 조절한다.As for the motor unit, the rotation speed of the rotor shaft is detected by the sensor, and the current supplied to the stator coil (hereinafter simply referred to as the stator coil) constituting the motor unit is adjusted.

또한, 제어 장치(51)는 자기 베어링부에 변위 제어 전류를 공급하는 것 외에, 온도 컨트롤러(52)로부터의 제어 신호(이하, 바이어스 신호라 기재한다)에 의해, 직류의 바이어스 전류를 공급할 수도 있다. 이 바이어스 전류에 의해, 베어링 전자석이 발열하여, 터보 분자 펌프(1)의 관로가 가열된다.In addition to supplying the displacement control current to the magnetic bearing portion, the control device 51 may also supply a direct current bias current by a control signal (hereinafter referred to as a bias signal) from the temperature controller 52. . By this bias current, the bearing electromagnet generates heat, and the pipeline of the turbomolecular pump 1 is heated.

온도 컨트롤러(52)는 베어링 전자석에 부착한 온도 센서로부터의 검출 신호에 의해, 이들 부분의 온도를 검출한다. 그리고, 검출된 온도가 미리 설정된 소정의 범위로 유지되도록 전류치를 설정하고, 이것을 제어 장치(51)로 출력한다. 제어 장치(51)는 이 전류치에 따른 바이어스 전류를 자기 베어링부에 공급한다.The temperature controller 52 detects the temperature of these parts by the detection signal from the temperature sensor attached to the bearing electromagnet. Then, the current value is set so that the detected temperature is kept in a predetermined range which is set in advance, and this is output to the control device 51. The control device 51 supplies a bias current according to this current value to the magnetic bearing part.

도 2는 본 실시형태의 터보 분자 펌프(1)의 축선 방향의 단면도를 나타낸 도면이다.2 is a sectional view in the axial direction of the turbomolecular pump 1 of the present embodiment.

본 실시형태에서는, 분자 펌프의 일례로서 터보 분자 펌프부와 나사홈식 펌프부를 구비한 터보 분자 펌프를 사용하는 것으로 한다.In the present embodiment, a turbomolecular pump including a turbomolecular pump portion and a screw groove pump portion is used as an example of the molecular pump.

터보 분자 펌프(1)의 외장체를 형성하는 케이싱(16)은, 원통형상의 형상을 하고 있으며, 그 중심에 로터축(11)이 설치되어 있다. 케이싱(16)은 뒤에 설명하는 베이스(27)와 함께 터보 분자 펌프(1)의 외장체를 형성하고 있다.The casing 16 which forms the exterior of the turbomolecular pump 1 has a cylindrical shape, and a rotor shaft 11 is provided at the center thereof. The casing 16 forms the exterior of the turbomolecular pump 1 with the base 27 described later.

베이스(27)의 중앙에는 대략 원통형상을 한 원통 부재인 스테이터 칼럼(46)이 흡기구(6)측에 형성되어 있다.In the center of the base 27, a stator column 46, which is a cylindrical member having a substantially cylindrical shape, is formed on the inlet port 6 side.

스테이터 칼럼(46)의 내주면에는, 로터축(11)을 지지하기 위한 자기 베어링부(8, 12)와 로터축(11)을 회전시키기 위한 모터부(10)가 수납되어 있다.On the inner circumferential surface of the stator column 46, the magnetic bearing portions 8, 12 for supporting the rotor shaft 11 and the motor portion 10 for rotating the rotor shaft 11 are housed.

자기 베어링부(8, 12)는 각각 로터축(11)의 축선 방향의 상부와 하부에 설치되어 있다. 또, 로터축(11)의 바닥부에는 자기 베어링부(20)가 설치되어 있다.The magnetic bearing parts 8 and 12 are provided in the upper part and the lower part of the rotor shaft 11 in the axial direction, respectively. Moreover, the magnetic bearing part 20 is provided in the bottom part of the rotor shaft 11.

로터축(11)은 자기 베어링부(8, 12)에 의해 래디얼 방향(로터축(11)의 직경방향)으로 비접촉으로 지지되고, 자기 베어링부(20)에 의해 스러스트 방향(로터축(11)의 축방향)으로 비접촉으로 지지되어 있다. 이들 자기 베어링부는 소위 5축 제어형 자기 베어링을 구성하고 있으며, 로터축(11)은 축선둘레로 회전하도록 되어 있다.The rotor shaft 11 is supported in a radial direction (diameter direction of the rotor shaft 11) by the magnetic bearing parts 8 and 12 in a non-contact manner, and the thrust direction (rotor shaft 11) by the magnetic bearing part 20. In the axial direction). These magnetic bearing parts constitute a so-called five-axis controlled magnetic bearing, and the rotor shaft 11 is rotated around the axis line.

자기 베어링부(8)에서는, 예를 들면 4개의 베어링 전자석이 로터축(11)의 주위에 90°마다 대향하도록 배치되어 있다.In the magnetic bearing part 8, four bearing electromagnets are arrange | positioned so that it may oppose every 90 degrees around the rotor shaft 11, for example.

로터축(11) 상의 자기 베어링부(8)를 구성하는 부위에는 전자석 타겟(48)이 형성되어 있다. 전자석 타겟(48)은 표면에 절연피막을 형성한 규소강 등의 강판이다수 적층된 적층 강판에 의해 형성되어 있다. 이것은 자기 베어링부(8)에서 발생하는 자장에 의해, 로터축(11) 상에서 와전류가 발생하는 것을 억제하기 위해 설치된 것이다.The electromagnet target 48 is formed in the site | part which comprises the magnetic bearing part 8 on the rotor shaft 11. The electromagnet target 48 is a steel plate, such as silicon steel, in which an insulating film is formed on the surface, and is formed of laminated steel sheets stacked several times. This is provided to suppress the generation of eddy currents on the rotor shaft 11 by the magnetic field generated in the magnetic bearing portion 8.

로터축(11)에서 와전류가 발생하면, 로터축(11)이 발열하는 동시에 와전류손이 발생하여 효율이 저하하게 되나, 전자석 타겟(48)을 적층 강판으로 구성함으로써 이것을 방지할 수 있다.When the eddy current is generated in the rotor shaft 11, the rotor shaft 11 generates heat and eddy current loss occurs, resulting in a decrease in efficiency. This can be prevented by configuring the electromagnet target 48 with a laminated steel sheet.

자기 베어링부(8)에서는, 전자석의 자력에 의해 전자석 타겟(48)이 흡인되고, 로터축(11)은 래디얼 방향으로 자기 부상한다.In the magnetic bearing portion 8, the electromagnet target 48 is attracted by the magnetic force of the electromagnet, and the rotor shaft 11 magnetically floats in the radial direction.

또, 자기 베어링부(8)의 베어링 전자석에는, 온도 센서(31)가 부착되어 있어, 이 베어링 전자석의 온도를 검출할 수 있도록 되어 있다.Moreover, the temperature sensor 31 is attached to the bearing electromagnet of the magnetic bearing part 8, and the temperature of this bearing electromagnet can be detected.

자기 베어링부(8)의 근방에는, 래디얼 센서(9)가 형성되어 있다. 래디얼 센서(9)는 예를 들면 로터의 주위에 설치된 코일과, 로터축(11) 상에 형성된 래디얼 센서 타겟(47)으로 구성되어 있다.In the vicinity of the magnetic bearing portion 8, a radial sensor 9 is formed. The radial sensor 9 is composed of, for example, a coil provided around the rotor and a radial sensor target 47 formed on the rotor shaft 11.

코일은 제어 장치(51)의 발신 회로의 일부를 이루고 있으며, 코일과 래디얼 센서 타겟(47)의 거리에 의해 신호의 진폭이 변화하므로, 이에 의해 로터축(11)의 변위를 검지한다.The coil forms part of the transmission circuit of the control device 51, and since the amplitude of the signal changes by the distance between the coil and the radial sensor target 47, the displacement of the rotor shaft 11 is detected thereby.

래디얼 센서 타겟(47)은 전자석 타겟(48)과 마찬가지로 적층 강판에 의해 형성되어 있다.The radial sensor target 47 is formed of a laminated steel sheet similarly to the electromagnet target 48.

래디얼 센서(9)의 신호에 기초하여 제어 장치(51)는, 자기 베어링부(8)에서 발생시키는 자력을 피드백 제어한다.Based on the signal of the radial sensor 9, the control apparatus 51 feedback-controls the magnetic force which the magnetic bearing part 8 generate | occur | produces.

또한, 로터축(11)의 변위를 검출하는 센서로서, 이 외에 정전용량식의 것이나 광학식의 것 등이 있다.Moreover, as a sensor which detects the displacement of the rotor shaft 11, there exist a capacitive type, an optical type, etc. besides this.

자기 베어링부(12)와 래디얼 센서(13)의 구성과 작용은 각각 자기 베어링부(8)와 래디얼 센서(9)와 동일하므로 설명을 생략한다.The configuration and operation of the magnetic bearing portion 12 and the radial sensor 13 are the same as those of the magnetic bearing portion 8 and the radial sensor 9, respectively, and thus description thereof is omitted.

또한, 자기 베어링부(12)의 베어링 전자석에는, 온도 센서(32)가 부착되어 있으며, 이 베어링 전자석의 온도를 검출할 수 있도록 되어 있다.Moreover, the temperature sensor 32 is attached to the bearing electromagnet of the magnetic bearing part 12, and the temperature of this bearing electromagnet can be detected.

로터축(11)의 하단에 설치된 자기 베어링부(20)는 원판형상의 금속 디스크(26), 베어링 전자석(14, 15), 스러스트 센서(17)에 의해 구성되어 있다.The magnetic bearing part 20 provided in the lower end of the rotor shaft 11 is comprised by the disk-shaped metal disk 26, the bearing electromagnets 14 and 15, and the thrust sensor 17. As shown in FIG.

금속 디스크(26)는 철 등의 고 투자율재로 구성되어 있으며, 그 중심에서 로터축(11)에 수직으로 고정되어 있다. 금속 디스크(26) 상에는 베어링 전자석(14)이 설치되고, 아래에는 베어링 전자석(15)이 설치되어 있다. 베어링 전자석(14)은 자력에 의해 금속 디스크(26)를 상방으로 흡인하고, 베어링 전자석(15)은 금속 디스크(26)를 하방으로 흡인한다.The metal disk 26 is made of a high permeability material such as iron, and is fixed perpendicularly to the rotor shaft 11 at the center thereof. The bearing electromagnet 14 is provided on the metal disk 26, and the bearing electromagnet 15 is provided below. The bearing electromagnet 14 sucks the metal disk 26 upward by a magnetic force, and the bearing electromagnet 15 sucks the metal disk 26 downward.

베어링 전자석(15)에는 온도 센서(33)가 부착되어 있으며, 베어링 전자석(15)의 온도를 검출할 수 있도록 되어 있다.The temperature sensor 33 is attached to the bearing electromagnet 15, and the temperature of the bearing electromagnet 15 can be detected.

스러스트 센서(17)는 래디얼 센서(9, 13)와 마찬가지로, 예를 들면 코일에 의해 구성되어 있으며, 로터축(11)의 스러스트 방향의 변위를 검출하여 이것을 제어 장치(51)로 송신한다.Similar to the radial sensors 9 and 13, the thrust sensor 17 is comprised by the coil, for example, detects the displacement of the rotor shaft 11 in the thrust direction, and transmits it to the control apparatus 51. FIG.

제어 장치(51)는 래디얼 센서(13)로부터 수신한 신호에 의해 로터축(11)의 스러스트 방향의 변위를 검출할 수 있도록 되어 있다.The control apparatus 51 is able to detect the displacement of the rotor shaft 11 in the thrust direction by the signal received from the radial sensor 13.

로터축(11)이 스러스트 방향의 어느 쪽인가로 이동하여 소정의 위치로부터 변위하면, 제어 장치(51)는 이 변위를 수정하도록 베어링 전자석(14, 15)의 여자 전류를 조절하여, 로터축(11)을 소정의 위치로 되돌리도록 동작한다.When the rotor shaft 11 moves in one of the thrust directions and is displaced from a predetermined position, the control device 51 adjusts the excitation current of the bearing electromagnets 14 and 15 so as to correct this displacement. 11) to return to a predetermined position.

제어 장치(51)는 이 피드백 제어에 의해 로터축(11)을 스러스트 방향의 소정위 위치에 자기 부상시켜 이것을 유지할 수 있다.The control device 51 can hold the rotor shaft 11 at a predetermined position in the thrust direction by this feedback control to hold it.

이상에 설명한 바와 같이, 로터축(11)은 자기 베어링부(8, 12)에 의해 래디얼 방향으로 유지되고, 자기 베어링부(20)에 의해 스러스트 방향으로 유지되므로, 축선 둘레의 회전의 자유도를 갖도록 축지지된다.As described above, the rotor shaft 11 is held in the radial direction by the magnetic bearing parts 8 and 12 and is held in the thrust direction by the magnetic bearing part 20, so that the rotor shaft 11 has a degree of freedom of rotation around the axis. Is axially supported.

로터축(11)의, 자기 베어링부(8, 12)의 중간쯤에는 모터부(10)가 설치되어 있다.The motor part 10 is provided in the middle of the magnetic bearing parts 8 and 12 of the rotor shaft 11.

본 실시형태에서는, 일례로서 모터부(10)는 DC 브러시리스 모터에 의해 구성되어 있는 것으로 한다.In this embodiment, the motor part 10 shall be comprised by the DC brushless motor as an example.

로터축(11)의 모터부(10)를 구성하는 부위의 주위에는, 영구 자석이 고착되어 있다. 이 영구 자석은, 예를 들면 로터축(11)의 둘레에 N극과 S극이 180°마다 배치되도록 고정되어 있다. 이 영구 자석의 주위에는, 로터축(11)으로부터 소정의 클리어런스를 거쳐, 예를 들면 6개의 전자석이 60°마다 로터축(11)의 축선에 대해 대조적이고 대향하도록 배치되어 있다.The permanent magnet is fixed around the site | part which comprises the motor part 10 of the rotor shaft 11. As shown in FIG. This permanent magnet is fixed so that N pole and S pole are arrange | positioned every 180 degrees, for example around the rotor shaft 11. Around this permanent magnet, six electromagnets are arrange | positioned so as to contrast and oppose the axis line of the rotor shaft 11 every 60 degrees through predetermined clearance from the rotor shaft 11.

한편, 터보 분자 펌프(1)는 로터축(11)의 회전수와 회전각도(위상)를 검출하는 도시 생략한 센서를 구비하고 있으며, 이것에 의해 제어 장치(51)는 로터축(11)에 고착된 영구 자석의 자극의 위치를 검출할 수 있도록 되어 있다.On the other hand, the turbomolecular pump 1 is provided with the sensor (not shown) which detects the rotation speed and rotation angle (phase) of the rotor shaft 11, and the control apparatus 51 is connected to the rotor shaft 11 by this. The position of the magnetic pole of the fixed permanent magnet can be detected.

제어 장치(51)는 검출한 자극의 위치에 따라, 모터부(10)의 전자석의 전류를 차례차례 교체하여, 로터축(11)의 영구 자석의 주위에 회전 자계를 생성한다.The control device 51 sequentially rotates the electric current of the electromagnet of the motor unit 10 in accordance with the detected position of the magnetic pole, and generates a rotating magnetic field around the permanent magnet of the rotor shaft 11.

로터축(11)에 고착한 영구 자석은 이 회전 자계를 추종하고, 이에 의해 로터축(11)은 회전한다.The permanent magnet fixed to the rotor shaft 11 follows this rotating magnetic field, whereby the rotor shaft 11 rotates.

모터부(10)의 외주면에는 모터부(10)를 보호하기 위한 스테인리스제의 원통 부재인 칼라(49)가 설치되어 있다. 칼라(49)는 모터부(10)를 보호하기 위한 보강 부재이다.On the outer circumferential surface of the motor portion 10, a collar 49, which is a cylindrical member made of stainless steel for protecting the motor portion 10, is provided. The collar 49 is a reinforcing member for protecting the motor unit 10.

로터축(11)의 상단에는 로터(24)가 복수의 볼트(25)에 의해 부착되어 있다.The rotor 24 is attached to the upper end of the rotor shaft 11 by the plurality of bolts 25.

본 실시형태에서는, 일례로서 로터(24)의 대략 중간쯤부터 흡기구(6)측, 즉 도면중 대략 상반부 부분은 로터 블레이드(21)나 스테이터 블레이드(22) 등으로 구성된 터보 분자 펌프부로 되어 있으며, 도면 중 대략 하반부 부분은 날개 부착 스페이서인 스페이서(5) 등으로 구성된 나사홈식 펌프부로 되어 있는 것으로 한다. 또한, 터보 분자 펌프의 구조는 이것에 한정되는 것이 아니며, 예를 들면 흡기구(6)측으로부터 배기구(19)측까지 나사홈식 펌프로 구성된 것이어도 된다.In this embodiment, the turbomolecular pump part which consists of the rotor blade 21, the stator blade 22, etc. from the inlet port 6 side, ie, the substantially upper half part in figure from the middle of the rotor 24 as an example, It is assumed that the lower half portion of the figure is a screw groove pump portion composed of a spacer 5 or the like which is a spacer with a wing. In addition, the structure of a turbomolecular pump is not limited to this, For example, it may be comprised from the thread groove type pump from the inlet port 6 side to the exhaust port 19 side.

터보 분자 펌프부에서는, 로터(24)는 알루미늄이나 알루미늄 합금 등으로 구성된 로터 블레이드(21)가 로터축(11)의 축선에 수직인 평면으로부터 소정의 각도만큼 기울어져, 로터(24)로부터 방사형상으로 복수 단 부착되어 있다. 로터 블레이드(21)는 로터(24)에 고착되어 있으며, 로터축(11)과 함께 고속 회전하도록 되어 있다.In the turbomolecular pump portion, the rotor 24 is inclined by a predetermined angle from a plane in which the rotor blade 21 made of aluminum, an aluminum alloy, or the like is perpendicular to the axis of the rotor shaft 11, and is radial from the rotor 24. It is attached in multiple stages. The rotor blade 21 is fixed to the rotor 24 and is to rotate at high speed with the rotor shaft 11.

케이싱(16)의 흡기구측에는 알루미늄이나 알루미늄 합금 등으로 구성된 스테이터 블레이드(22)가, 로터축(11)의 축선에 수직인 평면으로부터 소정의 각도만큼 기울어져, 케이싱(16)의 내측 방향으로 로터 블레이드(21)의 단과 서로 다르게 설치되어 있다.On the intake port side of the casing 16, the stator blade 22 made of aluminum, an aluminum alloy, or the like is inclined by a predetermined angle from a plane perpendicular to the axis line of the rotor shaft 11, and the rotor blade is inwardly in the casing 16. It is provided differently from the stage of (21).

스페이서(23)는 링형상의 부재이며, 예를 들면 알루미늄, 철 또는 스테인레스 등의 금속에 의해 구성되어 있다.The spacer 23 is a ring-shaped member and is made of metal such as aluminum, iron or stainless steel, for example.

스페이서(23)는 스테이터 블레이드(22)로 형성된 각 단 사이에 설치되고, 스테이터 블레이드(22)를 소정의 위치에 유지하고 있다.The spacer 23 is provided between each end formed of the stator blade 22, and holds the stator blade 22 at a predetermined position.

로터(24)가 모터부(10)에 의해 구동되어 로터축(11)과 함께 회전하면, 로터 블레이드(21)와 스테이터 블레이드(22)의 작용에 의해, 흡기구(6)로부터 배기 가스가 흡기된다.When the rotor 24 is driven by the motor unit 10 and rotates together with the rotor shaft 11, the exhaust gas is taken in from the intake port 6 by the action of the rotor blade 21 and the stator blade 22. .

흡기구(6)로부터 흡기된 배기 가스는, 로터 블레이드(21)와 스테이터 블레이드(22) 사이를 통과하여 나사홈식 펌프부로 보내진다.The exhaust gas taken in from the intake port 6 passes between the rotor blade 21 and the stator blade 22 and is sent to the screw groove pump portion.

나사홈식 펌프부는 로터 하부(29), 스페이서(5) 등으로 구성되어 있다. 본 실시형태에서는 나사홈은 스페이서(5)에 형성되어 있다.The screw groove pump portion is composed of a rotor lower portion 29, a spacer 5, and the like. In this embodiment, the screw groove is formed in the spacer 5.

로터 하부(29)는 로터(24)의 대략 하반부에 형성된 원통형상의 외주면을 갖는 부분으로 구성되어 있으며, 외주면이 스페이서(5)의 내주면에 근접한 영역까지 삐져나와 있다.The rotor lower part 29 is comprised from the part which has a cylindrical outer peripheral surface formed in the substantially lower half part of the rotor 24, and an outer peripheral surface protrudes to the area | region near the inner peripheral surface of the spacer 5.

나사홈식 펌프부의 스테이터는 스페이서(5)에 의해 구성되어 있다. 스페이서(5)는, 예를 들면 알루미늄, 스테인레스, 철 등의 금속에 의해 구성된 원통형상의 부재이며, 그 내주면에 나선형상의 복수의 나사홈(7)이 복수 줄 형성되어 있다.The stator of the screw groove pump portion is constituted by the spacer 5. The spacer 5 is a cylindrical member made of metal such as aluminum, stainless steel or iron, for example, and a plurality of spiral threaded grooves 7 are formed in the inner circumferential surface thereof.

나사홈(7)의 나선 방향은, 로터(24)의 회전 방향으로 배기 가스의 분자가 이동했을 때, 이 분자가 배기구(19)로 이송되는 방향이다.The spiral direction of the screw groove 7 is a direction in which the molecules are transferred to the exhaust port 19 when the molecules of the exhaust gas move in the rotational direction of the rotor 24.

로터(24)가 모터부(10)에 의해 구동되어 회전하면, 터보 분자 펌프부로부터 이송되어 온 배기 가스는, 나사홈(7)에 가이드되면서 배기구(19) 쪽으로 이송된다.When the rotor 24 is driven and rotated by the motor unit 10, the exhaust gas transferred from the turbomolecular pump unit is transferred toward the exhaust port 19 while being guided by the screw groove 7.

터보 분자 펌프(1)의 내부의 가스의 압력은, 흡기구(6)로부터 배기구(19)에 걸쳐 증대하나, 이렇게 터보 분자 펌프(1)의 흡기구(6)측을 터보 분자 펌프부로 구성하고, 배기구(19)를 나사홈 펌프부로 구성함으로써, 높은 압축비를 실현할 수 있다.The pressure of the gas inside the turbomolecular pump 1 increases from the inlet port 6 to the exhaust port 19. Thus, the inlet port 6 side of the turbomolecular pump 1 is constituted by the turbomolecular pump part, and the exhaust port By constructing the screw groove pump section 19, a high compression ratio can be realized.

또한, 본 실시형태에서는, 스테이터측 나사홈(7)이 형성된 나사 부착 스페이서가 배치되고, 로터 하부(29)의 외주면은 원통형상으로 했으나, 반대로 로터의 외주면에 나사홈이 형성되어 있는 터보 분자 펌프로 할 수도 있다.In addition, in this embodiment, the threaded spacer in which the stator side threaded groove 7 was formed is arrange | positioned, The outer peripheral surface of the rotor lower part 29 was made into the cylindrical shape, On the contrary, the turbomolecular pump in which the threaded groove was formed in the outer peripheral surface of the rotor was formed. You can also do

베이스(27)는 터보 분자 펌프(1)의 기저부를 구성하는 원반형상의 부재이며, 스테인리스, 알루미늄, 철 등의 금속에 의해 구성되어 있다.The base 27 is a disk-shaped member constituting the base of the turbomolecular pump 1 and is made of metal such as stainless steel, aluminum, iron, or the like.

베이스(27)는 외연부의 상단부에 케이싱(16)이 접합되고, 그 내측에 스페이서(5)가 설치되어 있다. 중심부에는 자기 베어링(8, 12, 20)이나 모터부(10) 등의 로터축(11)을 유지하는 기구가 설치되어 있다.In the base 27, the casing 16 is joined to the upper end of the outer edge part, and the spacer 5 is provided in the inside. In the center, a mechanism for holding the rotor shaft 11 such as the magnetic bearings 8, 12, 20 and the motor unit 10 is provided.

베이스(27)의 바닥부에는 냉각수를 순환시키는 수냉관(18)이 부착되어 있으며, 수냉관(18)과 베이스(27) 사이는 열교환이 효율적으로 행해지도록 되어 있다. 수냉관(18)은 냉각 수단을 구성하고 있다.The water cooling pipe 18 which circulates a cooling water is attached to the bottom part of the base 27, and heat exchange is performed efficiently between the water cooling pipe 18 and the base 27. As shown in FIG. The water cooling tube 18 constitutes a cooling means.

베이스(27)로 전달되어 온 열은, 수냉관(18) 내를 순환하는 냉각수에 의해터보 분자 펌프(1)의 외부로 효율적으로 방출할 수 있으므로, 터보 분자 펌프(1)가 과열되어 허용 온도 이상이 되는 것을 방지할 수 있다.Since the heat transferred to the base 27 can be efficiently discharged to the outside of the turbomolecular pump 1 by the cooling water circulating in the water cooling tube 18, the turbomolecular pump 1 is overheated and the allowable temperature. The abnormality can be prevented.

수냉관(18)은 도시를 생략하는 송수 펌프, 및 도시 생략하는 열교환기와 함께 수냉계를 구성하고 있다. 수냉관(18) 내의 냉각수는 송수 펌프의 작용에 의해 이 수냉계를 순환한다.The water cooling tube 18 constitutes a water cooling system together with a water pump not shown and a heat exchanger not shown. The cooling water in the water cooling pipe 18 circulates through this water cooling system by the action of the water pump.

그리고, 이 냉각수가 베이스(27)와의 열교환에 의해 얻은 열은, 열교환기에 의해, 예를 들면 대기중 등의 이 수냉계 밖으로 방출된다.The heat obtained by the heat exchange with the base 27 is released by the heat exchanger out of this water cooling system such as in the air.

그 결과, 냉각수는 냉각되어, 송수 펌프에 의해 다시 터보 분자 펌프(1)로 송출된다.As a result, the cooling water is cooled and sent to the turbo molecular pump 1 again by the water pump.

도 3은 베어링 제어계(40)를 설명하기 위한 모식도이며, 자기 베어링부(8)를 축선 방향으로 본 것을 나타내고 있다.FIG. 3: is a schematic diagram for demonstrating the bearing control system 40, and has shown what looked at the magnetic bearing part 8 in the axial direction.

베어링 제어계(40)는 자기 베어링부(8)를 구성하는 베어링 전자석(36, 37)에 공급하는 전류를 제어하는 시스템이다. 이 전류에는, 로터축(11)의 위치를 제어하기 위한 변위 제어 전류와, 베어링 전자석(36, 37)에 발열시키기 위한 바이어스 전류가 포함되어 있다.The bearing control system 40 is a system which controls the electric current supplied to the bearing electromagnets 36 and 37 which comprise the magnetic bearing part 8. This current includes a displacement control current for controlling the position of the rotor shaft 11 and a bias current for generating heat to the bearing electromagnets 36 and 37.

베어링 전자석(36, 37)은 로터축(11)에 대해 지면을 향해 상하 방향으로 설치되어 있으나, 이 외에 로터축(11)에 대해 지면을 향해 좌우로 설치된 베어링 전자석도 있으며, 이것은 설명을 간단히 하기 위해 생략했다.Although the bearing electromagnets 36 and 37 are installed in the up and down direction toward the ground with respect to the rotor shaft 11, there are also bearing electromagnets installed to the left and right with respect to the rotor shaft 11 toward the ground. Omitted.

베어링 제어계(40)는 온도 컨트롤러(52), 자기 베어링 제어 회로(43), 변위 검출 회로(44), 파워 앰프(41), 파워 앰프(42), 베어링 전자석(36, 37), 래디얼 센서(9), 온도 센서(31), 및 로터축(11) 등으로 구성되어 있다. 이들 구성 요소 중, 자기 베어링 제어 회로(43), 변위 검출 회로(44), 파워 앰프(41), 파워 앰프(42)는 제어 장치(51)에 포함되어 있다.The bearing control system 40 includes a temperature controller 52, a magnetic bearing control circuit 43, a displacement detection circuit 44, a power amplifier 41, a power amplifier 42, bearing electromagnets 36 and 37, and a radial sensor ( 9), the temperature sensor 31, the rotor shaft 11 and the like. Among these components, the magnetic bearing control circuit 43, the displacement detection circuit 44, the power amplifier 41, and the power amplifier 42 are included in the control device 51.

온도 센서(31)는 베어링 전자석(37)의 온도를 검출하여, 온도 검출 신호를 온도 컨트롤러(52)로 송신한다.The temperature sensor 31 detects the temperature of the bearing electromagnet 37 and transmits a temperature detection signal to the temperature controller 52.

온도 컨트롤러(52)는 온도 센서(31)로부터의 온도 검출 신호로부터, 베어링 전자석(37)의 온도를 계산한다. 그리고, 계산한 온도를 미리 설정된 설정 온도 범위(예를 들면 70℃ ∼ 85℃)에 있는지 여부를 판단하여, 계산한 온도가 설정 온도 범위의 하한을 하회하는 경우는, 바이어스 전류를 소정의 양만큼 증가시키도록 바이어스 신호를 자기 베어링 제어 회로(43)로 출력하고, 한편 계산한 온도가 설정 온도 범위의 상한을 상회하는 경우는, 바이어스 전류를 소정의 양만큼 줄이도록 바이어스 신호를 자기 베어링 제어 회로(43)로 출력한다.The temperature controller 52 calculates the temperature of the bearing electromagnet 37 from the temperature detection signal from the temperature sensor 31. Then, it is determined whether the calculated temperature is in a preset set temperature range (for example, 70 ° C. to 85 ° C.), and when the calculated temperature is lower than the lower limit of the set temperature range, the bias current is set by a predetermined amount. The bias signal is output to the magnetic bearing control circuit 43 so as to increase, and when the calculated temperature exceeds the upper limit of the set temperature range, the bias signal is reduced to a predetermined amount so as to reduce the bias current by a predetermined amount. 43).

변위 검출 회로(44)는 래디얼 센서(9)로부터 변위 신호를 입력하고, 로터축(11)의 변위량을 계산하여, 계산한 변위량을 자기 베어링 제어 회로(43)로 출력한다.The displacement detection circuit 44 inputs a displacement signal from the radial sensor 9, calculates the displacement amount of the rotor shaft 11, and outputs the calculated displacement amount to the magnetic bearing control circuit 43.

자기 베어링 제어 회로(43)는 온도 컨트롤러(52)로부터 바이어스 신호를 입력하고, 또한 변위 검출 회로(44)로부터 변위 신호를 입력하여, 베어링 전자석(36, 37)에 출력해야 할 전류량을 베어링 전자석(36, 37)마다 계산한다. 그리고, 계산한 전류량을 나타내는 전류 신호를 파워 앰프(41, 42)로 출력한다.The magnetic bearing control circuit 43 inputs a bias signal from the temperature controller 52, and also inputs a displacement signal from the displacement detection circuit 44, and outputs an amount of current to be output to the bearing electromagnets 36 and 37. 36, 37). Then, a current signal representing the calculated amount of current is output to the power amplifiers 41 and 42.

또한, 본 실시형태에서는, 베어링 전자석(36, 37)에 공급되는 바이어스 전류의 전류치는 같다고 했다. 이것은 베어링 전자석(36, 37)이 대향하고 있으므로, 바이어스 전류치를 같다고 하면, 바이어스 전류에 의해 베어링 전자석(36, 37)에 발생하는 자계가 로터축(11)에 미치는 자력이 거의 상쇄되기 때문이다. 이에 의해, 바이어스 전류가 로터축(11)의 변위의 제어에 대해 미치는 영향을 저감시킬 수 있다.In addition, in this embodiment, it was assumed that the electric current value of the bias current supplied to the bearing electromagnets 36 and 37 is the same. This is because the bearing electromagnets 36 and 37 face each other, and therefore, if the bias current values are the same, the magnetic force generated on the bearing electromagnets 36 and 37 by the bias current almost cancels the magnetic force on the rotor shaft 11. Thereby, the influence which a bias current has on the control of the displacement of the rotor shaft 11 can be reduced.

자기 베어링 제어 회로(43)는 변위 신호에 의해 변위 제어 전류를 설정하고, 바이어스 신호에 의해 바이어스 전류를 설정하고, 변위 제어 전류와 바이어스 전류를 중첩한 전류량을 전류 신호로서 출력한다.The magnetic bearing control circuit 43 sets the displacement control current by the displacement signal, sets the bias current by the bias signal, and outputs the amount of current in which the displacement control current and the bias current are superimposed as a current signal.

변위 제어 전류는 로터축(11)의 변위를 수정하고, 로터축(11)을 소정의 위치로 되돌리기 위한 자계를 베어링 전자석(36, 37)에 발생시키기 위한 전류이다.The displacement control current is a current for correcting the displacement of the rotor shaft 11 and generating a magnetic field in the bearing electromagnets 36 and 37 for returning the rotor shaft 11 to a predetermined position.

파워 앰프(41, 42)는 자기 베어링 제어 회로(43)로부터 입력한 전류 신호를 따라 소정의 전류를, 각각 베어링 전자석(36)과 베어링 전자석(37)에 공급한다. 베어링 전자석(36, 37)에 공급되는 전류는 변위 제어 전류와 바이어스 전류가 중첩된 것이다. 그리고, 변위 제어 전류에 의해 발생하는 자계에 의해, 로터축(11)은 소정의 위치에 유지되고, 바이어스 전류에 의해 베어링 전자석(36, 37)이 가열된다.The power amplifiers 41 and 42 supply predetermined electric currents to the bearing electromagnet 36 and the bearing electromagnet 37 according to the electric current signal input from the magnetic bearing control circuit 43, respectively. The current supplied to the bearing electromagnets 36 and 37 is a superposition of the displacement control current and the bias current. The rotor shaft 11 is held at a predetermined position by the magnetic field generated by the displacement control current, and the bearing electromagnets 36 and 37 are heated by the bias current.

이렇게 온도 센서(31)의 검출 신호에 의해, 바이어스 전류가 피드백 제어되어, 베어링 전자석(37)의 온도가 일정 범위로 유지된다. 베어링 전자석(36)의 온도도 베어링 전자석(37)과 마찬가지로, 일정 범위로 유지된다. 그리고, 베어링 전자석(36, 37)에 의한 발열에 의해, 터보 분자 펌프(1) 내부의 온도가 상승하여, 배기 경로에서 프로세스 가스가 응고하는 것을 저감시킬 수 있다.Thus, the bias current is feedback-controlled by the detection signal of the temperature sensor 31, and the temperature of the bearing electromagnet 37 is maintained in a fixed range. Like the bearing electromagnet 37, the temperature of the bearing electromagnet 36 is maintained in a predetermined range. And the heat generation by the bearing electromagnets 36 and 37 raises the temperature inside the turbomolecular pump 1, and can reduce the solidification of the process gas in the exhaust path.

이상에 설명한 바와 같이, 제어 장치(51)는 온도 컨트롤러(52)와 함께 발열 제어 수단을 구성하고 있다.As described above, the control device 51 together with the temperature controller 52 constitutes heat generation control means.

도시 생략하나, 지면을 향해 로터축(11)의 좌우에 설치한 베어링 전자석의 온도도 마찬가지로 제어된다. 또, 자기 베어링부(12)를 구성하는 자기 베어링 전자석의 온도도 마찬가지로 제어된다.Although not shown, the temperature of the bearing electromagnet provided on the left and right of the rotor shaft 11 toward the ground is similarly controlled. Moreover, the temperature of the magnetic bearing electromagnet which comprises the magnetic bearing part 12 is also controlled similarly.

또, 본 실시형태에서는 자기 베어링부(20)를 구성하는 베어링 전자석(14, 15)에 관해서는 바이어스 전류를 공급하지 않았으나, 베어링 전자석(14, 15)에 온도 센서를 설치하고, 마찬가지로 온도 컨트롤해도 된다.In addition, in this embodiment, although the bias electric current was not supplied with respect to the bearing electromagnets 14 and 15 which comprise the magnetic bearing part 20, even if a temperature sensor is attached to the bearing electromagnets 14 and 15 and temperature control similarly, do.

도 4는 파워 앰프(41)가 베어링 전자석(36)에 공급하는 전류(58)의 일례를 세로축을 전류치, 가로축을 시간으로 하여 나타낸 도면이다.4 is a diagram showing an example of the current 58 supplied by the power amplifier 41 to the bearing electromagnet 36 with the vertical axis representing the current value and the horizontal axis representing time.

파워 앰프(41)가 베어링 전자석(36)에 출력하는 전류(58)는, 베어링 전자석(36)을 발열시키기 위한 바이어스 전류와, 로터축(11)의 변위를 제어하기 위한 변위 전류가 중첩된 것으로 되어 있다.The current 58 output by the power amplifier 41 to the bearing electromagnet 36 is a superposition of a bias current for generating the bearing electromagnet 36 and a displacement current for controlling the displacement of the rotor shaft 11. It is.

도 4에서는 전류(58) 중, 직류 성분(△I)이 바이어스 전류이며, 교류 성분이 변위 전류로 되어 있다.In FIG. 4, the DC component ΔI is a bias current and the AC component is a displacement current among the currents 58.

또, 본 실시형태에서는, 베어링 전자석(36)과 함께, 자기 베어링부(8)를 구성하는 베어링 전자석(37), 및 도 3의 지면을 향해 로터축(11)의 좌우에 설치된 도시 생략한 베어링 전자석에도 바이어스 전류(△I)를 공급하는 것으로 한다.In addition, in this embodiment, the bearing electromagnet 37 which comprises the magnetic bearing part 8 with the bearing electromagnet 36, and the bearing abbreviate | omitted provided in the left and right of the rotor shaft 11 toward the surface of FIG. The bias current ΔI is also supplied to the electromagnet.

또한, 바이어스 전류(△I)의 값을 각 베어링 전자석마다 변화시키거나, 또로터축(11)의 변위에 의해 값을 변화시키도록 구성해도 된다.Moreover, you may comprise so that the value of bias current (DELTA) I may be changed for every bearing electromagnet, or the value will be changed by the displacement of the rotor shaft 11.

도 5는 베어링 제어계(40)가 행하는 동작 중, 바이어스 전류에 관한 제어 절차를 설명하기 위한 흐름도이다.5 is a flowchart for explaining a control procedure regarding a bias current during an operation performed by the bearing control system 40.

먼저 온도 컨트롤러(52)가 온도 센서(31)로부터의 온도 검출 신호를 사용하여 베어링 전자석(37)의 온도를 계측한다(단계 5).First, the temperature controller 52 measures the temperature of the bearing electromagnet 37 using the temperature detection signal from the temperature sensor 31 (step 5).

이어서, 온도 컨트롤러(52)는 계측한 온도가 미리 설정된 온도 범위의 하한보다 낮은지 여부를 판단한다(단계 10).Subsequently, the temperature controller 52 determines whether the measured temperature is lower than the lower limit of the preset temperature range (step 10).

계측한 온도가 미리 설정된 온도 범위의 하한보다 낮은 경우는(단계 10 ; Y), 온도 컨트롤러(52)는 바이어스 전류를 미리 설정된 양만큼(예를 들면 20%) 증대시키도록 바이어스 신호를 생성하여 자기 베어링 제어 회로(43)로 출력한다(단계 15).If the measured temperature is lower than the lower limit of the preset temperature range (step 10; Y), the temperature controller 52 generates a bias signal to increase the bias current by a predetermined amount (for example, 20%) and generates a magnetic signal. Output to the bearing control circuit 43 (step 15).

계측한 온도가 미리 설정된 온도 범위의 하한 이상인 경우는(단계 10 ; N), 온도 컨트롤러(52)는 또한 계측한 온도가 미리 설정된 온도 범위의 상한보다도 높은지 여부를 판단한다(단계 20).If the measured temperature is equal to or greater than the lower limit of the preset temperature range (step 10; N), the temperature controller 52 further determines whether the measured temperature is higher than the upper limit of the preset temperature range (step 20).

계측한 온도가, 미리 설정된 온도 범위의 상한보다도 높은 경우는(단계 20 ; Y), 온도 컨트롤러(52)는 바이어스 전류를 미리 설정된 양만큼(예를 들면 20%) 저감시키도록 바이어스 신호를 생성하여 자기 베어링 제어 회로(43)로 출력한다(단계 25).If the measured temperature is higher than the upper limit of the preset temperature range (step 20; Y), the temperature controller 52 generates a bias signal to reduce the bias current by a predetermined amount (for example, 20%). Output to magnetic bearing control circuit 43 (step 25).

계측한 온도가 미리 설정된 온도 범위의 상한 이하인 경우는(단계 20 ; N), 현상의 바이어스 전류를 유지하는 바이어스 신호를 생성하여 자기 베어링 제어 회로(43)로 출력한다(단계 30).If the measured temperature is equal to or lower than the upper limit of the preset temperature range (step 20; N), a bias signal for maintaining the bias current of development is generated and output to the magnetic bearing control circuit 43 (step 30).

다음으로, 자기 베어링 제어 회로(43)는 온도 컨트롤러(52)로부터 입력한 바이어스 신호로부터 바이어스 전류를 설정하고, 이것을 변위 제어 전류를 설정하는 신호와 함께 파워 앰프(41)로 출력한다.Next, the magnetic bearing control circuit 43 sets the bias current from the bias signal input from the temperature controller 52, and outputs it to the power amplifier 41 together with the signal for setting the displacement control current.

파워 앰프(41)는 자기 베어링 제어 회로(43)로부터 입력한 제어 신호에 기초하여, 소정의 바이어스 전류를 출력한다(단계 35).The power amplifier 41 outputs a predetermined bias current based on the control signal input from the magnetic bearing control circuit 43 (step 35).

이상의 절차를 지정된 시간 간격(예를 들면 1초마다)으로 반복함으로써, 베어링 전자석(36, 37)의 온도를 일정 범위로 유지할 수 있다.By repeating the above procedure at designated time intervals (for example, every second), the temperatures of the bearing electromagnets 36 and 37 can be maintained in a certain range.

이상의 절차는 베어링 전자석(36, 37)에 바이어스 전류를 공급하는 경우에 대해 설명했으나, 제어 장치(51), 온도 컨트롤러(52)는 자기 베어링부(8, 12, 20)를 구성하는 다른 베어링 전자석에 관해서도 마찬가지로 바이어스 전류를 공급하여 온도 컨트롤을 행한다.The above procedure has described the case where the bias current is supplied to the bearing electromagnets 36 and 37, but the control device 51 and the temperature controller 52 are other bearing electromagnets constituting the magnetic bearing portions 8, 12 and 20. Similarly, temperature control is performed by supplying a bias current.

이상에 설명한 본 실시형태에서는, 자기 베어링부(8, 12)에 바이어스 전류를 공급하여 발열시킴으로써, 펌프 내의 관로의 온도를 상승시킬 수 있다.In the present embodiment described above, the temperature of the pipe in the pump can be increased by supplying a bias current to the magnetic bearing portions 8 and 12 to generate heat.

그리고, 자기 베어링의 바이어스 전류를 증감시켜 발열량을 제어함으로써, 펌프의 관로를 보온할 수 있고, 이에 의해 프로세스 가스의 관로에서의 응고를 저감시킬 수 있다.Then, by increasing or decreasing the bias current of the magnetic bearing to control the amount of heat generated, the pipeline of the pump can be kept warm, whereby the solidification of the pipeline of the process gas can be reduced.

터보 분자 펌프(1)가 펌프 기능을 발휘하기 위해 원래 구비하고 있는 부분(자기 베어링부)을 사용하여 발열시키므로, 터보 분자 펌프(1)에 예를 들면 히터를 감는 등의 부속 부품을 부착할 필요가 없으므로, 제조 비용을 저감시킬 수 있다.Since the turbomolecular pump 1 generates heat by using a part (self-bearing part) originally provided to perform the pump function, it is necessary to attach accessory parts, such as winding a heater, to the turbomolecular pump 1. Since there is no, the manufacturing cost can be reduced.

본 실시형태에서는, 자기 베어링부에 바이어스 전류를 공급하여, 이 부위를 발열시켰으나, 이 외에 이하의 2가지 방법으로 발열시킬 수도 있다.In the present embodiment, a bias current is supplied to the magnetic bearing portion to generate heat, but in addition to this, heat can be generated by the following two methods.

(1) 변위 제어 전류에 소정의 주파수 이상의 고주파를 중첩시킨다.(1) A high frequency of a predetermined frequency or more is superimposed on the displacement control current.

이 경우의 주파수는 로터부(로터축(11)과 로터(24)로 구성되는 회전체)의 고유 진동수(예를 들면 1kHz)보다도 커진다. 이렇게 주파수를 로터부의 고유 진동수 이상으로 설정하면, 베어링 전자석이 발생시키는 자계 중의 고주파에 기인하는 성분에 대해서는, 로터부의 변위를 따라갈 수 없다. 그 때문에, 고주파에 의해 로터부의 변위가 영향을 받지 않고, 또한 고주파 전류에 의해 베어링 전자석이 발열한다.The frequency in this case is larger than the natural frequency (for example, 1 kHz) of the rotor part (rotator composed of the rotor shaft 11 and the rotor 24). When the frequency is set above the natural frequency of the rotor, the displacement of the rotor cannot be followed for the component caused by the high frequency in the magnetic field generated by the bearing electromagnet. Therefore, the displacement of the rotor portion is not affected by the high frequency, and the bearing electromagnet generates heat by the high frequency current.

(2) 일정 범위에서 로터부의 회전수를 증감시킨다.(2) The rotation speed of the rotor unit is increased or decreased within a certain range.

일반적으로 로터부를 가감속할 때는, 스테이터 코일에 큰 전류가 흐른다. 한편, 정상 운전시에는 스테이터 코일에 흐르는 전류량은 작다.In general, when accelerating and decelerating the rotor, a large current flows through the stator coil. On the other hand, in the normal operation, the amount of current flowing through the stator coil is small.

그 때문에, 가스의 배기에 영향이 없는 범위에서, 로터부의 가속과 감속을 번갈아 반복함으로써, 모터부(10)가 발열하여 펌프 내의 관로의 온도를 상승시킬 수 있다. 이 경우, 이 방법으로 온도 제어하는 경우는, 모터부(10)에 온도 센서를 부착하여, 그 온도를 모니터링하면서 모터부(10)의 온도를 상승시키고자 하는 경우는 로터부의 가감속을 반복하고, 모터부(10)의 온도를 저하시키고자 하는 경우는 로터부의 회전수를 일정하게 유지하도록 한다.Therefore, by repeating the acceleration and deceleration of the rotor section alternately in a range that does not affect the exhaust of the gas, the motor section 10 generates heat and can increase the temperature of the pipeline in the pump. In this case, in the case of temperature control in this manner, a temperature sensor is attached to the motor unit 10, and in order to increase the temperature of the motor unit 10 while monitoring the temperature, the acceleration and deceleration of the rotor unit is repeated. When the temperature of the motor unit 10 is to be lowered, the rotation speed of the rotor unit is kept constant.

도 6은 (2)의 방법에 의해, 모터부(10)를 온도 제어하는 경우의, 모터 회전수의 변화의 일례를 나타낸 도면이다.FIG. 6 is a diagram showing an example of a change in the motor rotation speed when the motor unit 10 is temperature controlled by the method of (2).

세로축이 로터축(11)의 회전수를 나타내고, 가로축이 시간을 나타내고 있다. 모터부(10)를 발열시키는 경우는, 구간(61, 63)에 나타낸 바와 같이 모터 회전수의 가감속을 반복한다.The vertical axis represents the rotation speed of the rotor shaft 11, and the horizontal axis represents the time. In the case where the motor unit 10 is heated, acceleration and deceleration of the motor speed is repeated as shown in the sections 61 and 63.

한편, 모터부(10)의 온도를 냉각하고자 하는 경우는, 구간(62)에 나타낸 바와 같이 모터부(10)의 회전을 일정하게 유지한 채로 통상의 운전을 행한다.On the other hand, when cooling the temperature of the motor part 10, normal operation is performed, keeping rotation of the motor part 10 constant as shown in the section 62. FIG.

모터부(10)의 단위 시간당 발열량은 예를 들면 모터 회전수의 가감속의 빈도를 크게 하거나, 또는 회전수의 상한과 가감의 값의 차를 넓히거나 함으로써 제어하는 것이 가능하다.The amount of heat generated per unit time of the motor unit 10 can be controlled by, for example, increasing the frequency of acceleration / deceleration of the motor rotation speed, or widening the difference between the upper limit of the rotation speed and the value of acceleration / deceleration.

이렇게 터보 분자 펌프(1)를 운전하기 위한 시스템 구성을 도 1을 원용하여 설명한다.Thus, the system structure for operating the turbo molecular pump 1 is demonstrated using FIG.

도 1에서 온도 컨트롤러(52)는 모터부(10)에 부착한 온도 센서를 사용하여 모터부(10)의 온도를 모니터링한다. 그리고, 모니터링한 온도가 소정의 범위의 상한보다 큰지, 또는 가감보다 작은지를 판단하여, 그 판단 결과를 제어 장치(51)로 보낸다.In FIG. 1, the temperature controller 52 monitors the temperature of the motor unit 10 using a temperature sensor attached to the motor unit 10. Then, it is judged whether the monitored temperature is larger than the upper limit of the predetermined range or smaller than the acceleration / decrease, and the determination result is sent to the control device 51.

제어 장치(51)는 모터 회전수의 증감(변동)을 반복하는 가열 모드와, 모터 회전수를 일정하게 하는 냉각 모드로 모터부(10)를 운전할 수 있도록 되어 있다.The control device 51 can operate the motor unit 10 in a heating mode in which the increase / decrease (change) of the motor rotation speed is repeated, and the cooling mode in which the motor rotation speed is constant.

제어부(51)는 온도 컨트롤러(52)의 판단 결과에 의해, 모터부(10)의 온도가 소정의 범위의 상한보다 큰 경우는 냉각 모드로 운전하고, 하한보다 작은 경우는 가열 모드로 운전한다.Based on the determination result of the temperature controller 52, the control part 51 operates in a cooling mode when the temperature of the motor part 10 is larger than the upper limit of a predetermined range, and operates in a heating mode when it is smaller than a lower limit.

위의 각 방법은 조합하여 사용해도 된다. 예를 들면, 베어링 전자석에 바이어스 전류나 고주파 전류를 중첩하는 동시에, 모터부를 위의 (2)의 방법으로 가열할 수도 있다.Each of the above methods may be used in combination. For example, a bias current and a high frequency current are superimposed on a bearing electromagnet, and a motor part can also be heated by the method of (2) above.

또, 자기 베어링부(8, 12, 20)에서의 발열량을 제어하는 것 외에, 수냉관(18)에 공급하는 냉각수의 유량이나 온도를 제어하면, 보다 효과적으로 터보 분자 펌프(1)의 온도 제어를 행할 수 있다.In addition to controlling the amount of heat generated by the magnetic bearing portions 8, 12, 20, and controlling the flow rate and temperature of the cooling water supplied to the water cooling tube 18, the temperature control of the turbomolecular pump 1 can be more effectively controlled. I can do it.

이 경우는 예를 들면 열전대 등으로 구성한 온도 검출 수단을, 스테이터 칼럼(46), 스페이서(5), 베이스(27) 등에 설치하고, 이들 온도를 모니터링한다.In this case, for example, temperature detection means composed of a thermocouple or the like is provided on the stator column 46, the spacer 5, the base 27, and the like, and these temperatures are monitored.

한편, 검출된 온도에 따라 냉각수의 유량을 제어하는 냉각 제어 수단을 설치하고, 검출 온도가 소정의 설정 온도를 초과한 경우는 냉각수의 유량을 늘리고, 소정의 온도 범위를 하회한 경우는 냉각수의 유량을 줄이거나 또는 정지시킨다.On the other hand, cooling control means for controlling the flow rate of the cooling water is provided in accordance with the detected temperature, and when the detected temperature exceeds the predetermined set temperature, the flow rate of the cooling water is increased, and when the temperature is lower than the predetermined temperature range, the flow rate of the cooling water is lower. Reduce or stop

이렇게 터보 분자 펌프(1)의 온도 상승을 행하고자 하는 경우에, 냉각수의 유량을 줄이고자 정지시킴으로써, 가열에 필요한 소비 에너지를 절약할 수 있다.When the temperature of the turbomolecular pump 1 is to be raised in this manner, the energy consumption required for heating can be saved by stopping to reduce the flow rate of the cooling water.

또한, 수냉관(18)의 설치 위치는 베이스(27)의 바닥부에 한정되지 않고, 베이스(27)의 외주나 케이싱(16) 등에 설치해도 된다.In addition, the installation position of the water cooling pipe 18 is not limited to the bottom part of the base 27, You may install in the outer periphery of the base 27, the casing 16, etc.

(실시형태의 변형예)(Modification of Embodiment)

앞에서 설명한 실시형태에서는, 터보 분자 펌프(1) 내부에서 열을 발생시키는 시스템에 대해 설명했으나, 본 변형예는 발생한 열을 펌프 내의 관로에 신속하게 전달하는 시스템에 대해 설명한다.In the above-described embodiment, a system for generating heat in the turbomolecular pump 1 has been described, but the present modified example describes a system for quickly transferring generated heat to a pipeline in the pump.

본 변형예에서는, 자기 베어링부(8, 12, 20) 등에서 발생한 열이 효율적으로 관로로 전달되도록 이하의 3가지 방법을 채용했다.In this modification, the following three methods are adopted so that heat generated in the magnetic bearing portions 8, 12, 20 and the like can be efficiently transferred to the pipe.

(1) 터보 분자 펌프(1) 내의 관로에 닿는 부분의 부재를 열전도도가 큰 재질에 의해 구성한다.(1) The member of the part which touches the pipeline in the turbomolecular pump 1 is comprised by the material with high thermal conductivity.

보다 구체적으로는 자기 베어링부(8, 12, 20)를 수납하는 케이스나 칼라(49) 등을, 예를 들면 알루미늄이나 알루미늄 합금 또는 알루미늄 합금과 동일 정도이거나 그 이상의 열전도성을 갖는 것(구리나 은 등)으로 형성한다.More specifically, the case or collar 49 for accommodating the magnetic bearing portions 8, 12, 20, or the like has, for example, thermal conductivity equal to or greater than that of aluminum, aluminum alloy, or aluminum alloy (copper or Silver, etc.).

또한, 케이스는 자기 베어링부(8, 12, 20)의 외장체를 구성하는 외장 부재이며, 스테이터 칼럼(43)의 내주측에 자기 베어링 본체와 함께 수납된다.In addition, the case is an exterior member constituting the exterior body of the magnetic bearing portions 8, 12, 20, and is housed together with the magnetic bearing body on the inner circumferential side of the stator column 43.

또, 로터(24)도 열전도도가 큰 부재로 형성하고, 자기 베어링부(8, 12, 20)에서 발생한 열이, 신속하게 관로로 전달되게 한다.In addition, the rotor 24 is also formed of a member having a high thermal conductivity, so that heat generated in the magnetic bearing portions 8, 12, and 20 is quickly transferred to the pipeline.

또, 동시에 스테이터 칼럼(46), 스페이서(5), 베이스부(27), 로터(24)를 알루미늄이나 알루미늄 합금으로 구성하면, 보다 열의 전달을 좋게 할 수 있다.At the same time, if the stator column 46, the spacer 5, the base portion 27, and the rotor 24 are made of aluminum or an aluminum alloy, heat transfer can be improved.

(2) 스테이터 칼럼(46)의 외주면, 로터(24)의 내주면, 로터 블레이드(21)나 로터 하부(29), 그 대향면 등의 적어도 1부에 코팅한다.(2) It coats at least 1 part of the outer peripheral surface of the stator column 46, the inner peripheral surface of the rotor 24, the rotor blade 21, the rotor lower part 29, the opposing surface, etc.

스테이터 칼럼(47)의 외주면, 로터(24)의 내주면, 로터 블레이드(21)나 로터 하부(29)는 통상 니켈 등으로 도금되어 있다. 이들 도금은 광의 반사율이 높아, 표면으로부터의 열이 복사되기 힘들어져 있다. 그 때문에, 스테이터 칼럼(46)의 외주면, 로터(24)의 내주면, 로터 블레이드(21), 로터 하부(29)의 표면 및 그 대향면의 적어도 일부를, 열이 복사되기 쉬운 물질로 코팅함으로써, 복사에 의한 열의 전달을 효율적으로 행할 수 있게 된다.The outer circumferential surface of the stator column 47, the inner circumferential surface of the rotor 24, and the rotor blade 21 and the lower rotor 29 are usually plated with nickel or the like. These platings have a high reflectance of light, and are difficult to radiate heat from the surface. Therefore, by coating at least a part of the outer circumferential surface of the stator column 46, the inner circumferential surface of the rotor 24, the rotor blade 21, the lower portion of the rotor 29, and the opposite surface thereof with a material that is easy to radiate heat, It is possible to efficiently transfer heat by radiation.

코팅의 종류로는, 예를 들면 이하와 같은 것을 생각할 수 있다. 카본, 흑색세라믹스 등을 불소계 수지에 섞어 도장한다. 크로메이트 처리 등의 화성 처리를 행한다. 양극 산화를 행하여 흑색 알루마이트 등을 생성한다.As a kind of coating, the following can be considered, for example. Carbon, black ceramics, etc. are mixed with a fluorine resin and coated. Chemical conversion treatment such as chromate treatment is performed. Anodic oxidation is performed to produce black alumite and the like.

직접 프로세스 가스에 접촉하는 부분은, 부식되기 힘든 코팅 방법을 선택할 필요가 있으나, 스테이터 칼럼(46)의 외주면, 로터(24)의 내주면은 직접 프로세스 가스에 접촉하지 않으므로 부식에 의한 염려가 없어, 어떤 코팅 방법을 채용해도 된다.It is necessary to select a coating method that is difficult to corrode the portion directly contacting the process gas, but since the outer circumferential surface of the stator column 46 and the inner circumferential surface of the rotor 24 do not directly contact the process gas, there is no fear of corrosion. You may employ | adopt a coating method.

또, 직접 프로세스 가스에 접촉하지 않는 부분만 코팅해도 된다.Moreover, you may coat only the part which does not directly contact a process gas.

이상, 본 실시예에 의하면, 터보 분자 펌프(1) 내부의 열전도를 좋게 하여, 효과적으로 온도 제어를 행할 수 있다.As described above, according to the present embodiment, the thermal conductivity inside the turbomolecular pump 1 can be improved, and the temperature can be effectively controlled.

또, 자기 베어링부(8, 12, 20)의 온도 제어의 결과 상승한 로터(24)의 온도를 효과적으로 스테이터측에 전달할 수 있다.Moreover, the temperature of the rotor 24 which rose as a result of the temperature control of the magnetic bearing parts 8, 12, and 20 can be transmitted to the stator side effectively.

이상, 본 발명의 일 실시형태 및 일 변형예에 대해 설명했으나, 본 발명은 이들에 한정되는 것이 아니며, 각 청구항에 기재한 범위에서 각종 변형을 행하는 것이 가능하다.As mentioned above, although one Embodiment and one modification of this invention were described, this invention is not limited to these, It is possible to perform various deformation | transformation in the range described in each claim.

본 발명에 의하면, 히터 등의 온도 컨트롤용 부가적 부품에 필요한 비용을 저감시킬 수 있다.According to the present invention, the cost required for additional components for temperature control such as a heater can be reduced.

Claims

A casing having an inlet port formed at one end side and an exhaust port formed at the other end side;

A base member forming a base on the other end side of the casing;

A cylindrical member fixed to the base member to accommodate a bearing and a motor;

A rotor shaft rotatably housed in the cylindrical member by the bearing and rotating by the motor;

A rotor installed on the rotor shaft;

A stator provided at an inner circumferential surface of the casing with a predetermined gap with the rotor;

Gas transfer means formed in a gap between the rotor and the stator; And

And a heat generating control means for controlling the amount of heat generated by the cylindrical member.

The method of claim 1, wherein the bearing is a magnetic bearing,

And said heat generating control means controls a bias current superimposed on a control current of said magnetic bearing.

The method of claim 1, wherein the bearing is a magnetic bearing,

And the heat generating control means controls a high frequency current superimposed on a control current of the magnetic bearing.

The pump apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the heat generation control means controls the amount of heat generated by the motor by varying the rotation speed of the motor.

The pump device according to any one of claims 1 to 3, wherein the cylindrical member, the base member, the rotor, and the stator are made of aluminum or an aluminum alloy.

The pump device according to claim 5, wherein the reinforcing member provided around the motor or the exterior member of the bearing is made of aluminum or an aluminum alloy.

The pump apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein a coating for enhancing heat radiation efficiency is applied to at least a portion of the surfaces of the stator and the rotor facing each other.

At least one part of the outer peripheral surface of the said cylindrical member opposes at the inner peripheral surface of the said rotor with the predetermined clearance gap, and is in any one of Claims 1-3,

The pump device characterized by the coating for improving heat radiation efficiency on at least one part of the surface which opposes the said cylindrical member and the said rotor.

The cooling device according to any one of claims 1 to 3, further comprising: cooling means formed on the pump device;

And a cooling control means for controlling the cooling means in relation to the temperature detected by the temperature detecting means provided in the predetermined portion of the pump device.