KR20190141138A - 진공 펌프, 진공 펌프에 구비되는 자기 베어링부 및 샤프트 - Google Patents

진공 펌프, 진공 펌프에 구비되는 자기 베어링부 및 샤프트 Download PDF

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Abstract

진공 펌프의 전체 높이를 낮게 하는 진공 펌프, 진공 펌프에 구비되는 자기 베어링부 및 샤프트를 실현한다. 본 실시 형태에서는, 5축 제어 자기 베어링에 있어서의 샤프트 측 하방에서는, 흡기구 측으로부터 배기구 측으로, 하측 Ra 센서 타깃(29), 제4 스페이서(28), 그리고 Ra 전자석 타깃(27)이라고 하는 구성 순서가 된다. 즉, 스테이터 측 하방에서는, 흡기구 방향으로부터 배기구 방향으로 순서대로, 하측 Ra 센서(10), 하측 Ra 전자석(9)이라고 하는 구성 순서가 된다. 즉, 하측 Ra 센서(10)가 하측 Ra 전자석(9)의 상측에 배치되는 구성으로 한다. 이 구성에 의하여, 하측 Ra 센서 타깃(29)의 위에 고정되는 제3 스페이서(26)를 짧게 할 수 있으므로, 샤프트의 길이(S)를 짧게 할 수 있다. 그 결과, 5축 제어 자기 베어링의 높이(M), 및 5축 제어 자기 베어링을 구성하는 전장부를 내포하는 스테이터 칼럼을 낮게 할 수 있으므로, 진공 펌프의 전체 높이(T)를 낮게 할 수 있다.

Description

진공 펌프, 진공 펌프에 구비되는 자기 베어링부 및 샤프트
본 발명은, 진공 펌프, 진공 펌프에 구비되는 자기 베어링부 및 샤프트에 관한 것이고, 보다 상세하게는, 진공 펌프의 전체 높이를 낮게 하는 구조에 관한 것이다.
최근, 진공 펌프가 배치되는 차세대 반도체 장치는 대형화하는 경향이 있다. 그러나, 그 반도체 장치와 당해 반도체 장치에 배치되는 진공 펌프를 수납하는 방의 크기에는 제약이 있다. 그래서, 대형화 경향이 있는 차세대 반도체 장치 대신에, 배치되는 진공 펌프 쪽을 소형화하고자 하는, 즉, 전체 높이를 낮게 하고자 하는 시장 요구가 있다.
반도체 제조 장치의 배기에는, 고성능이고 또한 신뢰성도 높은 자기 베어링식의 터보 분자 펌프가 많이 사용되고 있다. 스테이터에 고정된 전자석에 의하여 샤프트를 자기 부상시켜 비접촉으로 유지하는 자기 베어링식의 터보 분자 펌프의 전체 높이는, 자기 베어링의 높이 및 샤프트의 높이에 제약되고 있는 측면이 있다.
도 5는, 종래의 자기 베어링(101)(5축 제어 자기 베어링)을 설명하기 위한 도면이다.
종래의, 샤프트 심봉(120)을 회전 가능하게 지지한 자기 베어링(101)에서는, 샤프트 측 하방(배기구 측)에 있어서, 흡기구 측으로부터 배기구 측을 향하여, 제3 스페이서(126), 하측 Ra(레이디얼) 전자석 타깃(27), 제4 스페이서(28), 그리고 하측 Ra 센서 타깃(29)의 순으로 배치되어 있었다.
또, 스테이터 측 하방에 있어서는, 하측 Ra 전자석(9)(하측 Ra 전자석 타깃(27)과 쌍), 하측 Ra 센서(10)(하측 Ra 센서 타깃(29)과 쌍)의 순으로 배치되어 있었다.
일본국 특허공개 2000-283161호 일본국 특허 제5785494호
일반적으로, 샤프트의 높이(길이)를 줄이면(짧게 하면), 터보 분자 펌프의 전체 높이를 낮게 할 수 있다.
한편, 자기 베어링(자기 베어링부)을 구성하는 각 센서나 각 전자석 및 모터를 변경하지 않고, 또한, 자기 베어링의 지지 능력을 해치는 일 없이, 자기 베어링의 높이를 저감하는 것은 곤란했다.
그래서, 본 발명에서는, 자기 베어링의 지지 능력은 해치지 않고 진공 펌프의 전체 높이를 낮게 하는 진공 펌프, 진공 펌프에 구비되는 자기 베어링부 및 샤프트를 실현하는 것을 목적으로 한다.
청구항 1에 기재된 발명에서는, 흡기구와 배기구가 형성된 외장체와, 상기 외장체에 내포되는 샤프트와, 상기 샤프트의 소정의 위치에 고정되는 레이디얼 전자석 타깃 및 당해 레이디얼 전자석 타깃과 소정의 간극을 두고 대향하는 레이디얼 전자석과, 상기 샤프트의 소정의 위치에 고정되는 레이디얼 센서 타깃 및 당해 레이디얼 센서 타깃과 소정의 간극을 두고 대향하는 레이디얼 센서에 의하여 구성되고, 상기 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 자기 베어링부와, 상기 샤프트의 소정의 위치에 고정되는 샤프트 측 모터부 및 당해 샤프트 측 모터부와 소정의 간극을 두고 대향하는 외장체 측 모터부에 의하여 구성되며, 상기 샤프트를 회전시키는 모터와, 상기 샤프트에 배치되어, 당해 샤프트와 함께 상기 모터에 의하여 회전하는 회전부를 구비하고, 상기 회전부를 고속 회전시킴으로써, 상기 흡기구로부터 흡기한 기체를 상기 배기구에 이송하는 진공 펌프로서, 상기 자기 베어링부 중 상기 샤프트 측 모터부가 배치되는 위치보다 상기 배기구 측에서는, 상기 샤프트에 있어서의 상기 흡기구 측으로부터 상기 배기구 측에 걸쳐, 상기 레이디얼 센서 타깃, 상기 레이디얼 전자석 타깃의 순으로 배치되는 것을 특징으로 하는 진공 펌프를 제공한다.
청구항 2에 기재된 발명에서는, 상기 자기 베어링부는, 상기 레이디얼 센서 타깃의 상기 흡기구 측에 고정되는 제1 스페이서와, 상기 레이디얼 센서 타깃과 상기 레이디얼 전자석 타깃의 사이에 고정되는 제2 스페이서를 갖는 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 진공 펌프를 제공한다.
청구항 3에 기재된 발명에서는, 상기 제1 스페이서, 상기 제2 스페이서는, 적어도 어느 한쪽이 적층 강판으로 형성되는 것을 특징으로 하는 청구항 2에 기재된 진공 펌프를 제공한다.
청구항 4에 기재된 발명에서는, 상기 모터는, 상기 외장체 측 모터부에 있어서의 상기 레이디얼 센서와 대향하는 측에, 실드 구조를 구비하는 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 진공 펌프를 제공한다.
청구항 5에 기재된 발명에서는, 상기 레이디얼 센서는, 인덕턴스식의 변위 센서인 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 청구항 4 중 적어도 어느 한 항에 기재된 진공 펌프를 제공한다.
청구항 6에 기재된 발명에서는, 청구항 1 내지 청구항 5 중 적어도 어느 한 항에 기재된 진공 펌프에 구비되는 자기 베어링부를 제공한다.
청구항 7에 기재된 발명에서는, 청구항 1 내지 청구항 5 중 적어도 어느 한 항에 기재된 진공 펌프에 구비되는 샤프트를 제공한다.
본 발명에 의하면, 진공 펌프에 배치하는 샤프트를 짧게 함으로써 자기 베어링의 높이를 짧게 할 수 있고, 그 결과, 진공 펌프의 전체 높이를 낮게 할 수 있다. 또, 샤프트를 짧게 해도, 자기 베어링의 제어 능력을 떨어뜨리지 않는 것을 가능하게 한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 진공 펌프의 개략 구성예를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 자기 베어링을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태를 설명하기 위한 구조 비교도이다.
도 4는 본 실시 형태의 변형예에 따른 실드 구조의 개략 구성예를 나타낸 도면이다.
도 5는 종래 기술에 따른 자기 베어링을 설명하기 위한 도면이다.
(i) 실시 형태의 개요
본 실시 형태에서는, 종래의 5축 제어 자기 베어링에 있어서의 샤프트 측 하방의, Ra 전자석 타깃과 하측 Ra 센서 타깃의 배치 순서를 바꾼다(필연적으로, 스테이터 측에서 각각과 쌍이 되는 하측 Ra 전자석과 하측 Ra 센서도 바꾼다).
즉, 본 실시 형태의 5축 제어 자기 베어링에 있어서의 샤프트 측 하방에서는, 흡기구 방향으로부터 배기구 방향으로 순서대로, 하측 Ra 센서 타깃, 제4 스페이서(즉, 본 발명의 제2 스페이서에 상당하는 구성), 그리고 Ra 전자석 타깃이라고 하는 구성 순서가 된다. 아울러, 스테이터 측 하방에서는, 흡기구 방향으로부터 배기구 방향으로 순서대로, 하측 Ra 센서, 하측 Ra 전자석이라고 하는 구성 순서가 된다.
즉, 하측 Ra 센서가 하측 Ra 전자석의 상측에 배치되는 구성으로 한다.
이 구성에 의하여, 하측 Ra 센서 타깃의 위에 고정되는 제3 스페이서(즉, 본 발명의 제1 스페이서에 상당하는 구성)를 짧게 할 수 있으므로, 샤프트의 길이를 짧게 할 수 있다.
그 결과, 5축 제어 자기 베어링의 높이, 및 5축 제어 자기 베어링을 구성하는 전장부를 내포하는 스테이터 칼럼을 낮게 할 수 있으므로, 진공 펌프의 전체 높이를 낮게 할 수 있다.
(ii) 실시 형태의 상세
이하, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여, 도 1 내지 도 4를 참조하여 상세하게 설명한다.
(진공 펌프(1000)의 구성)
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 진공 펌프(1000)의 개략 구성예를 나타낸 도면이고, 진공 펌프(1000)의 축선 방향의 단면을 나타낸 도면이다.
먼저, 본 실시 형태에 따른 진공 펌프(1000)에 대하여 설명한다.
본 실시 형태의 진공 펌프(1000)는, 터보 분자 펌프부와 나사 홈 펌프부를 구비한, 이른바 복합형 타입의 분자 펌프이다.
진공 펌프(1000)의 외장체를 형성하는 케이싱(1002)은, 대략 원통형의 형상을 하고 있고, 케이싱(1002)의 하부(배기구(1006) 측)에 설치된 베이스(1003)와 함께 진공 펌프(1000)의 하우징을 구성하고 있다.
그리고, 이 진공 펌프(1000)의 하우징의 내부에는 진공 펌프(1000)에 배기 기능을 발휘시키는 구조물인 기체 이송 기구가 수납되어 있다.
이 기체 이송 기구는, 크게 나누어, 회전 가능하게 지지된 회전부와, 진공 펌프(1000)의 하우징에 대하여 고정된 고정부로 구성되어 있다.
케이싱(1002)의 단부에는, 진공 펌프(1000)에 기체를 도입하기 위한 흡기구(1004)가 형성되어 있다. 또, 케이싱(1002)의 흡기구(1004) 측의 단면에는, 외주 측으로 돌출된 플랜지부(1005)가 형성되어 있다.
베이스(1003)에는, 진공 펌프(1000) 내의 기체를 배기하기 위한 배기구(1006)가 형성되어 있다.
또, 베이스(1003)에는, 제어 장치가 진공 펌프(1000)로부터 받는 열의 영향을 저감시키기 위한, 튜브(관)형의 부재로 이루어지는 냉각관(수랭관)이 매설되어 있다. 이것에 의하여, 베이스(1003)는 온도 컨트롤이 이루어진다. 이 냉각관은, 내부에 열매체인 냉각재를 흐르게 하고, 이 냉각재에 열을 흡수시키도록 함으로써, 당해 냉각관 주변을 냉각하기 위한 부재이다.
회전부는, 회전축인 샤프트 심봉(20), 이 샤프트 심봉(20)에 배치된 로터(1008), 로터(1008)에 설치된 복수 매의 회전 날개(1009) 등으로 구성되어 있다. 또한, 샤프트 심봉(20) 및 로터(1008)에 의하여 로터부가 구성되어 있다.
회전 날개(1009)는, 샤프트 심봉(20)의 축선에 수직인 평면으로부터 소정의 각도만큼 경사져 샤프트 심봉(20)으로부터 방사형으로 뻗은 블레이드로 이루어진다.
샤프트 심봉(20)에는, 샤프트 심봉(20) 및 회전부를 고속 회전시키기 위한 모터를 포함하는 자기 베어링(자기 베어링(1))이 설치되고, 스테이터 칼럼(4)에 내포되어 있다. 또한, 자기 베어링(1)에 대해서는 후술한다.
진공 펌프(1000)의 하우징(케이싱(1002))의 내주 측에는, 고정부(고정 원통부)가 형성되어 있다. 이 고정부는, 흡기구(1004) 측(터보 분자 펌프부)에 설치된 복수 매의 고정 날개(1015)와, 케이싱(1002)의 내주면에 설치된 나사 홈 스페이서(1016)(나사 홈 펌프부) 등으로 구성되어 있다.
고정 날개(1015)는, 진공 펌프(1000)의 하우징의 내주면으로부터 샤프트 심봉(20)을 향하고, 샤프트 심봉(20)의 축선에 수직인 평면으로부터 소정의 각도만큼 경사져 뻗어 있는 블레이드로 구성되어 있다.
각 단의 고정 날개(1015)는, 원통 형상을 한 스페이서(1017)에 의하여 서로 간격을 두고 고정되어 있다.
진공 펌프(1000)에서는, 고정 날개(1015)가 축선 방향으로, 회전 날개(1009)와 번갈아 복수 단 형성되어 있다.
나사 홈 스페이서(1016)에는, 로터(1008)와의 대향면에 나선 홈이 형성되어 있다. 나사 홈 스페이서(1016)는, 소정의 클리어런스(간극)를 두고 로터(1008)의 외주면에 대면하도록 구성되어 있다. 나사 홈 스페이서(1016)에 형성된 나선 홈의 방향은, 나선 홈 안을 로터(1008)의 회전 방향으로 가스가 수송된 경우에, 배기구(1006)를 향하는 방향이다. 또한, 나선 홈은, 회전부 측과 고정부 측의 대향면 중 적어도 한쪽에 설치되어 있으면 된다.
또, 나선 홈의 깊이는, 배기구(1006)에 가까워짐에 따라 얕아지게 되어 있고, 그 때문에, 나선 홈을 수송되는 가스는 배기구(1006)에 가까워짐에 따라 압축되도록 구성되어 있다.
이와 같이 구성된 진공 펌프(1000)에 의하여, 진공 펌프(1000)에 배치되는 진공실(도시하지 않음) 내의 진공 배기 처리가 행해진다. 진공실은, 예를 들면, 반도체 제조 장치, 표면 분석 장치, 미세 가공 장치의 챔버 등으로서 이용되는 진공 장치이다.
또, 본 실시 형태에서는, 「샤프트의 높이(S)」, 「자기 베어링의 높이(M)」, 및 「진공 펌프의 전체 높이(T)」를 이하의 부분에 해당하는 것으로서 설명한다.
샤프트의 높이(S)는, 샤프트 심봉(20)의 흡기구(1004) 측 상단으로부터 Ax 센서 타깃(15)의 배기구(1006) 측 하단까지의 길이.
자기 베어링의 높이(M)는, 샤프트 심봉(20)의 흡기구(1004) 측 상단으로부터 Ax(액시얼) 센서(17)의 배기구(1006) 측 하단까지의 길이.
진공 펌프의 전체 높이(T)는, 흡기구(1004)의 상단으로부터 진공 펌프(1000)의 하단까지의 길이.
(자기 베어링(1)의 구성)
다음으로, 상술한 바와 같은 구성을 갖는 진공 펌프(1000)에 배치되는 자기 베어링(1)(5축 제어 자기 베어링)의 구성에 대하여 설명한다.
도 2는, 본 발명의 실시 형태에 따른 자기 베어링(1)을 설명하기 위한 도면이다.
자기 베어링(1)은, 크게 나누어, 샤프트 어셈블리(2)와 스테이터 어셈블리(3)로 구성되고, 스테이터 칼럼(4)에, 샤프트 심봉(20)의 흡기구(1004) 측의 일부 이외가 내포된다.
샤프트 어셈블리(2)는, 샤프트 심봉(20)과, 그 샤프트 심봉(20)에 고정되는 상측 Ra 센서 타깃(21), 제1 스페이서(22), 상측 Ra 전자석 타깃(23), 제2 스페이서(24), 샤프트 측 모터(25), 제3 스페이서(26)(본 발명의 제1 스페이서에 상당), 하측 Ra 센서 타깃(29), 제4 스페이서(28)(본 발명의 제2 스페이서에 상당), 하측 Ra 전자석 타깃(27), 그리고 홀더(30)가, 이 순서로 흡기구(1004) 측으로부터 배기구(1006) 측으로 배치되어 구성된다.
스테이터 어셈블리(3)는, 상측 보호 베어링(5), 상측 Ra 센서(6), 상측 Ra 전자석(7), 스테이터 측 모터(8), 하측 Ra 센서(10), 하측 Ra 전자석(9), 하측 보호 베어링(11), 상측 Ax 전자석(12), Ax 스페이서(13), 아마추어 디스크(14), Ax 센서 타깃(15), 하측 Ax 전자석(16), 그리고 Ax 센서(17)가, 이 순서로 흡기구(1004) 측으로부터 배기구(1006) 측으로 배치되어 구성된다.
이하, 상술한 각 구성에 대하여 구체적으로 설명한다.
먼저, 샤프트 심봉(20)의 축선 방향 중간 정도에는, 샤프트 심봉(20)을 고속 회전시키기 위한 모터가 설치되어 있다. 모터는, 스테이터 측 모터(8)와 샤프트 측 모터(25)로 구성된다.
또한, 샤프트 심봉(20)을 레이디얼 방향(직경 방향/Ra 방향)으로 비접촉으로 지지하기 위한 직경 방향 자기 베어링 장치로서, 모터(스테이터 측 모터(8)와 샤프트 측 모터(25))보다 흡기구(1004) 측에는, 상측 Ra 전자석(7) 및 상측 Ra 전자석 타깃(23)이 설치되어 있다. 한편, 모터보다 배기구(1006) 측에는, 하측 Ra 전자석(9) 및 하측 Ra 전자석 타깃(27)이, 각각 쌍으로 설치되어 있다. 각 전자석 타깃(23, 27)은, 샤프트 심봉(20)에 고정되어 있다. 이 2개의 쌍(전자석과 전자석 타깃)의 직경 방향 자기 베어링 장치의 전자석의 자력에 의하여, 샤프트 심봉(20)이 흡인되게 되어 있다.
또한, 도 2에서는, 자기 베어링(1)의 구성 중, 샤프트 심봉(20)의 중심선에 대하여 바라보고 좌측의 구성에 대하여 설명하고 있지만, 다른 쪽에 대해서도 동일한 구성이다. 즉, 자기 베어링(1)에는, 샤프트 심봉(20)의 주위에, 소정의 클리어런스를 두고 4개의 전자석이 90도마다 대향하도록 배치된다.
상측 Ra 센서(6)와 상측 Ra 센서 타깃(21), 및 하측 Ra 센서(10)와 하측 Ra 센서 타깃(29)은, 샤프트 심봉(20)의 레이디얼 방향의 변위를 검출하는 소자이며, 센서는, 예를 들면, 코일에 의하여 구성된다. 이 코일은, 진공 펌프(1000)의 외부에 설치된 제어부(도시하지 않음)에 형성된 발진(發振) 회로의 일부이며, 발진 회로의 발진에 수반하여 고주파 전류가 흘러, 샤프트 심봉(20)에 고주파 자계를 발생시킨다. 즉, 예를 들면, 상측 Ra 센서(6)와 상측 Ra 센서 타깃(21)의 거리가 변화하면, 발진 진폭이 변화하므로, 샤프트 심봉(20)의 변위를 검출할 수 있게 되어 있다.
통상, 비접촉식의 상측 Ra 센서(6)로서는, 인덕턴스식이나 와전류식의 변위 센서를 이용하고 있지만, 상측 Ra 센서 타깃(21)의 개체차나 설치 상태에 따라 출력 신호의 불균일이 생기는 것을 줄이기 위하여, 이번에는 인덕턴스식의 변위 센서를 이용하고 있다.
제어부는, 상측 Ra 센서(6)나 하측 Ra 센서(10)로부터의 신호에 의하여 샤프트 심봉(20)의 레이디얼 방향의 변위를 검출하면, 상술한 각 전자석의 자력을 조정하여 샤프트 심봉(20)을 소정의 위치로 되돌리는 제어를 행한다.
다음으로, 샤프트 심봉(20)을 액시얼 방향(축선 방향/Ax 방향)으로 비접촉으로 지지하기 위한 축방향 자기 베어링 장치로서, 샤프트 심봉(20)보다 배기구(1006) 측에, 상측 Ax 전자석(12) 및 하측 Ax 전자석(16), 아마추어 디스크(14), Ax 센서 타깃(15), Ax 센서(17)가 설치되어 있다.
아마추어 디스크(14)는, 샤프트 심봉(20)에 수직으로 고정되고, 그 위에 상측 Ax 전자석(12)이, 그리고 그 아래에 하측 Ax 전자석(16)이 배치된다. 아마추어 디스크(14)를, 상측 Ax 전자석(12)이 상방으로 흡인하고, 한편, 하측 Ax 전자석(16)이 하방으로 흡인함으로써, 샤프트 심봉(20)을 액시얼 방향(스러스트 방향)으로 자기 부상시켜, 공간에서 비접촉으로 지지하고 있다.
Ax 센서(17) 및 Ax 센서 타깃(15)은, 샤프트 심봉(20)의 액시얼 방향의 변위를 검출하는 소자이며, 센서는, 예를 들면, 코일에 의하여 구성된다. 변위의 검출 방법은, 상술한 상측 Ra 센서(6)와 동일하다.
이와 같이, 본 실시 형태의 자기 베어링(1)은, 샤프트 심봉(20)을, 직경 방향 자기 베어링 장치에 의하여 레이디얼 방향으로 유지하고, 한편, 축방향 자기 베어링 장치에 의하여 액시얼 방향으로 유지하며, 축선 둘레로 회전시키는, 이른바 5축 제어형의 자기 베어링 장치이다.
(하측 Ra 전자석 타깃(27)과 하측 Ra 센서 타깃(29)의 위치 관계)
도 3을 이용하여, 본 실시 형태에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 3은, 본 실시 형태에 따른 자기 베어링(1)을 설명하기 위하여 종래 기술의 자기 베어링(101)과 구조를 비교한 구조 비교도이다.
상술한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 하측 Ra 센서 타깃(29)과 하측 Ra 전자석 타깃(27)이, 종래의 배치와 상이하다(배치의 순서가 반대가 된다).
즉, 샤프트 심봉(20)에 고정되는 부품 중, 제3 스페이서(26)보다 하방(배기구(1006) 측)에 고정되는 부품의 배치가, 상방으로부터 하방으로(즉, 흡기구(1004) 측으로부터 배기구(1006) 측으로), 하측 Ra 센서 타깃(29), 제4 스페이서(28), 그리고 하측 Ra 전자석 타깃(27)의 순서가 된다.
마찬가지로, 하측 Ra 전자석 타깃(27)과 쌍이 되는 하측 Ra 전자석(9), 및 하측 Ra 센서 타깃(29)과 쌍이 되는 하측 Ra 센서(10)도, 종래의 샤프트 심봉(120)에 고정되는 배치와는 반대의 순서로 배치된다.
이 구성에 의하여, 제3 스페이서(26)에 대하여, 도 3에 사선으로 나타낸 제어부(50)(ΔH=H1-H2)의 분만큼, 종래의 제3 스페이서(126)에 비하여 높이를 짧게(낮게) 할 수 있다. 또한, 종래의 제3 스페이서(126)의 축방향 높이를 H1, 본 실시 형태의 제3 스페이서(26)의 축방향 높이를 H2로 한다.
구체적으로는, 본 실시 형태에서는, 제3 스페이서(26)를 적층 강판으로 구성하고, 적층하는 적층 강판의 매수를 제거부(50)분만큼 줄임으로써, 제3 스페이서(26)의 높이(축방향의 길이)를 짧게 할 수 있다.
이와 같이, 종래의 제3 스페이서(126)로부터 제거부(50)를 삭제하는 것이 가능하게 된 것에 의하여, 본 실시 형태에서는, 이하 (가) 내지 (다)의 각 치수를 ΔH(제거부(50))분만큼 낮게 할 수 있다.
(가) 자기 베어링(1)의 높이(M(M2))를, ΔM(=M2-M1=ΔH)분 낮게 할 수 있다.
또한, 종래의 자기 베어링(101)의 축방향 높이를 M2, 본 실시 형태의 자기 베어링(1)의 축방향 높이를 M1로 한다.
(나) 샤프트 심봉(20)의 높이(S(S2))를, ΔS(=S2-S1=ΔH)분 낮게 할 수 있다.
또한, 종래의 샤프트 심봉(120)의 축방향 높이를 S2, 본 실시 형태의 종래의 샤프트 심봉(20)의 축방향 높이를 S1로 한다.
(다) 스테이터 칼럼(4)의 높이(C(C2))를, ΔC(=C2-C1=ΔH)분 낮게 할 수 있다.
또한, 종래의 스테이터 칼럼(104)의 축방향 높이를 C2, 본 실시 형태의 종래의 스테이터 칼럼(4)의 축방향 높이를 C1로 한다.
이와 같이, 제거부(50)(ΔH)분, 상기 (가) 내지 (다)의 치수가 작아지므로, 나아가서는, 진공 펌프(1000)의 전체 높이(T)를 작게 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 형태에서는, 하측 Ra 전자석 타깃(27)(과 쌍이 되는 하측 Ra 전자석(9)) 및 하측 Ra 센서 타깃(29)(과 쌍이 되는 하측 Ra 센서(10))의 위치 관계를 변경하는 것만으로, 즉, 그것 이외의 구성 요소는 일절 배치 변경하는 일 없이, 샤프트 심봉(20)의 높이/길이(도 1; S)를 낮게 할 수 있다.
샤프트 심봉(20)의 높이를 짧게 할 수 있으므로, 자기 베어링(1)의 높이(도 1; M)를 낮게 할 수 있고, 그 결과, 진공 펌프(1000)의 전체 높이(도 1; T)를 낮게 할 수 있다.
즉, 자기 베어링(1)의 지지 능력을 저감시키는 일 없이, 자기 베어링(1)의 높이를 낮게 할 수 있으므로, 자기 베어링(1)을 내포하는 스테이터 칼럼(4)의 높이 및 진공 펌프(1000)의 전체 높이를 낮게 할 수 있다.
그리고, 진공 펌프(1000)의 전체 높이를 낮게 함으로써, 낮아진 만큼의 재료비가 일부 불필요해지는 점에서, 비용 삭감을 실현할 수 있다.
또한, 샤프트 심봉(20)을 짧게 함으로써 고유 진동수가 향상되므로, 보다 고속으로 회전시킬 수 있다.
여기에서, 자기 베어링(1)은, 상측 Ra 전자석(7)과 하측 Ra 전자석(9)의 스팬(거리)이 길면 길수록 지지 능력이 높아진다. 이후, 「상측 Ra 전자석(7)과 하측 Ra 전자석(9)의 스팬」을 「자기 베어링의 스팬」으로서 설명한다.
하측 Ra 전자석 타깃(27)과 하측 Ra 센서 타깃(29)의 위치 관계를 변경한 본 실시 형태에서는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 자기 베어링(1)의 스팬(L1)이 종래의 자기 베어링(101)의 스팬(L2)보다, ΔL(=L1-L2)분 증가한다.
이와 같이, 본 실시 형태에서는, 상측 Ra 전자석(7)과 하측 Ra 전자석(9)의 스팬(거리)을 길게 할 수 있다.
이것에 의하여, 샤프트 심봉(20)(회전부)의 기울기 제어 능력을 향상시킬 수 있다.
혹은, 샤프트 심봉(20)(회전부)의 기울기 제어 능력은 그대로 두고, 스팬이 길어진 분(ΔL)만큼 제3 스페이서(26)의 두께(축방향의 치수)를 더 줄이는 구성으로 하면, 자기 베어링(1)의 높이를 더욱 낮게 할 수도 있다.
(실드 구조)
도 4는, 본 실시 형태의 변형예에 따른 실드 구조의 개략 구성예를 나타낸 도면이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 스테이터 측 모터(8)와 하측 Ra 센서(10)의 사이에, 실드 구조를 넣는 구성으로 해도 된다.
보다 구체적으로는, 스테이터 측 모터(8)의 코일 보빈 내의 하측 Ra 센서(10)와 대향하는 면에, 실드 구조로서 실드판(200)을 배치한다.
실드판(200)의 구체예로서는, 이하 (1) 내지 (3) 중 어느 하나의 구성이 바람직하다.
(1) 자계를 차단하기 위한 적층 강판을 배치한다.
(2) 자계를 차단하기 위한 적층 강판 (1)에 더하여, 또한, 전계를 차단하기 위하여, 하측 Ra 센서(10)와 대향하는 측에, 적층 강판 (1)에 겹쳐서 구리판 및 그라운드와 연결하는 리드선(어스)을 배치한다.
(3) 적층 강판 (1)과 구리판 및 어스 (2)에 더하여, 또한, 적층 강판 (1)과 구리판 및 어스 (2)를 사이에 끼우도록, 절연 필름(절연지)을 배치한다.
상술한 (1) 내지 (3) 중 어느 하나의 구성에 의하여, 만일, 하측 Ra 센서(10)가 스테이터 측 모터(8)에 접근하는 구성이 된 것으로 자기적 또는 전기적 노이즈가 발생할 우려가 있는 경우이더라도, 당해 자기적 또는 전기적 노이즈가 하측 Ra 센서(10)의 방해가 되지 않도록 실드판(200)으로 방어할 수 있다.
이상 설명한 본 실시 형태에서는, 제3 스페이서(26)를 적층 강판으로 구성했지만, 이에 한정될 필요는 없다.
예를 들면, 제3 스페이서(26)를 스테인리스 등의 금속으로 구성해도 된다. 그 경우는, 금속을 제거부(50)의 분만큼 깎음으로써 제3 스페이서(26)를 원하는 길이로까지 짧게 하면 된다.
또, 제1 스페이서(22), 제2 스페이서(24), 제3 스페이서(26), 그리고 제4 스페이서(28)를, 모두 적층 강판으로 구성해도 된다.
또한, 제2 스페이서(24), 샤프트 측 모터(25), 및 제3 스페이서(26)는 일체화 구조로 해도 된다.
또한, 본 발명의 실시 형태 및 각 변형예는, 필요에 따라서 조합하는 구성으로 해도 된다.
또, 본 발명은, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 한 다양한 개변을 이룰 수 있고, 그리고, 본 발명이 당해 개변된 것에도 이르는 것은 당연하다.
1 자기 베어링
2 샤프트 어셈블리
3 스테이터 어셈블리
4 스테이터 칼럼
5 상측 보호 베어링
6 상측 Ra 센서
7 상측 Ra 전자석
8 스테이터 측 모터
9 하측 Ra 전자석
10 하측 Ra 센서
11 하측 보호 베어링
12 상측 Ax 전자석
13 Ax 스페이서
14 아마추어 디스크
15 Ax 센서 타깃
16 하측 Ax 전자석
17 Ax 센서
20 샤프트 심봉
21 상측 Ra 센서 타깃
22 제1 스페이서
23 상측 Ra 전자석 타깃
24 제2 스페이서
25 샤프트 측 모터
26 제3 스페이서
27 하측 Ra 전자석 타깃
28 제4 스페이서
29 하측 Ra 센서 타깃
30 홀더
50 제거부
101 자기 베어링(종래 기술)
120 샤프트 심봉(종래 기술)
126 제3 스페이서(종래 기술)
200 실드판
1000 진공 펌프
1002 케이싱
1003 베이스
1004 흡기구
1005 플랜지부
1006 배기구
1008 로터
1009 회전 날개
1015 고정 날개
1016 나사 홈 스페이서
1017 스페이서

Claims (7)

  1. 흡기구와 배기구가 형성된 외장체와,
    상기 외장체에 내포되는 샤프트와,
    상기 샤프트의 소정의 위치에 고정되는 레이디얼 전자석 타깃 및 당해 레이디얼 전자석 타깃과 소정의 간극을 두고 대향하는 레이디얼 전자석과, 상기 샤프트의 소정의 위치에 고정되는 레이디얼 센서 타깃 및 당해 레이디얼 센서 타깃과 소정의 간극을 두고 대향하는 레이디얼 센서에 의하여 구성되고, 상기 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 자기 베어링부와,
    상기 샤프트의 소정의 위치에 고정되는 샤프트 측 모터부 및 당해 샤프트 측 모터부와 소정의 간극을 두고 대향하는 외장체 측 모터부에 의하여 구성되며, 상기 샤프트를 회전시키는 모터와,
    상기 샤프트에 배치되어, 당해 샤프트와 함께 상기 모터에 의하여 회전하는 회전부를 구비하고,
    상기 회전부를 고속 회전시킴으로써, 상기 흡기구로부터 흡기한 기체를 상기 배기구에 이송하는 진공 펌프로서,
    상기 자기 베어링부 중 상기 샤프트 측 모터부가 배치되는 위치보다 상기 배기구 측에서는, 상기 샤프트에 있어서의 상기 흡기구 측으로부터 상기 배기구 측에 걸쳐, 상기 레이디얼 센서 타깃, 상기 레이디얼 전자석 타깃의 순으로 배치되는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 자기 베어링부는, 상기 레이디얼 센서 타깃의 상기 흡기구 측에 고정되는 제1 스페이서와, 상기 레이디얼 센서 타깃과 상기 레이디얼 전자석 타깃의 사이에 고정되는 제2 스페이서를 갖는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 스페이서, 상기 제2 스페이서는, 적어도 어느 한쪽이 적층 강판으로 형성되는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모터는, 상기 외장체 측 모터부에 있어서의 상기 레이디얼 센서와 대향하는 측에, 실드 구조를 구비하는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이디얼 센서는, 인덕턴스식의 변위 센서인 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 진공 펌프에 구비되는 자기 베어링부.
  7. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 진공 펌프에 구비되는 샤프트.
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