KR20200104893A - 건식 진공 펌프 및 진공 펌프 동기식 모터를 제어하는 방법 - Google Patents

건식 진공 펌프 및 진공 펌프 동기식 모터를 제어하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 개시는, 건식 진공 펌프(1; 30)에 관한 것으로: - 개별적으로 적어도 하나의 펌핑 로터(8)를 지지하는 2개의 샤프트(6, 7)로서, 상기 펌핑 로터들(8)은, 펌핑될 기체를 진공 펌프(1; 30)의 흡입구(4)로부터 배출구(5)로 이송하기 위해 서로 반대로 동기식으로 회전하도록 구성되는 것인, 2개의 샤프트(6, 7); 및 - 상기 샤프트들(6, 7) 중의 하나를 회전시키도록 구성되는 동기식 모터(9)로서, - 상기 샤프트(6)에 커플링되는 로터(10); 및 - 상기 로터(10) 둘레에 배열되는 권선들(13)을 갖는 제1 스테이터(12)를 포함하는 것인, 동기식 모터(9)를 포함하고, 상기 동기식 모터(9)는, 상기 로터(10) 둘레에 배열되는 권선들(15)을 갖는 적어도 하나의 제2 스테이터(14)를 포함하고, 상기 스테이터들(12, 14)의 상기 권선들(13, 15)들은, 동기식 모터(9)의 동력을 펌핑 부하에 맞추기 위해 개별적으로 또는 동시에 공급받을 수 있는 것을 특징으로 하는 건식 진공 펌프(1; 30)에 관한 것이다. 본 개시는 또한, 진공 펌프의 동기식 모터를 제어하는 방법에 관한 것이다.

Description

건식 진공 펌프 및 진공 펌프 동기식 모터를 제어하는 방법
본 발명은, 건식 진공 펌프에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 상기 진공 펌프의 동기식 모터에 관한 것이다. 본 발명은, 진공 펌프의 동기식 모터를 제어하는 방법에 관한 것이다.
1차-진공 펌프들(Rough-vacuum pumps)은, 흡입구와 배출구 사이에서 펌핑되어야 할 기체가 그 내부에서 순환하는, 직렬로 장착되는 하나 이상의 펌핑 스테이지를 구비한다. 2개 또는 3개의 로브를 갖는, 또한 "루츠(Roots)" 펌프로도 공지되는, 회전형 로브들(rotary lobes)을 갖는 펌프들, 또는, 또한 "클로(claw)" 펌프로도 공지되는, 이중 클로(twin claws)를 갖는 펌프들, 또는 이중 스크류를 갖는 펌프들 사이에서, 공지의 1차적 진공 펌프들에 대한 구별이, 이루어진다. 고 유량 상태에서 펌핑 용량을 증가시키기 위해 1차-진공 펌프의 상류에서 사용되는, 진공 펌프들은 또한, 루츠 압축기(또는 "루츠 블로워") 타입으로 공지된다.
이러한 진공 펌프들은, 스테이터 내부에서 반대로 회전하는 동일한 윤곽들을 갖는, 2개의 펌핑 로터를 포함한다. 회전 도중에, 펌핑될 기체는, 로터들 및 스테이터에 의해 생성되는 용적 내에 포획되며, 그리고 로터들에 의해 다음 스테이지로 이송되며, 이어서 점진적으로 진공 펌프의 배출구로 이송된다.
일부 적용에서, 펌핑 부하는, 사용 도중에 상당히 변화한다. 이는 특히, 한편으로, 대기압으로부터 시작하여 진공을 가하는 단계와 같은, 높은 기체 유량을 펌핑하는 단계와, 다른 한편으로, 진공을 유지하는 단계와 같은, 낮은 부하에서 대기하는 단계 사이에서의, 경우이다. 진공 펌프의 모터는, 매우 상이한 부하 레벨에 대응할 수 있어야만 한다. 챔버가 방출될 때 상당이 응력이 가해지면, 모터는 더 이상, 낮은 궁극적 진공 압력 부하에 종속되지 않는다. 따라서, 이러한 2가지 극단적 상황에 대해 진공 펌프의 모터를 최적화하는 것이, 어렵다. 결과적으로, 최고의 부하를 위해 모터를 최적화하는 것은, 상당한 궁극적 진공 압력 스테이터 손실을 야기한다.
본 발명의 목적들 중의 하나는, 그를 위한 모터가 펌핑 부하에 최상으로 맞춰질 수 있는, 건식 진공 펌프를 제안하는 것이다.
이를 위해, 본 발명의 목표는, 건식 진공 펌프로서:
- 개별적으로 적어도 하나의 펌핑 로터를 지지하는 2개의 샤프트로서, 상기 펌핑 로터들은, 펌핑될 기체를 진공 펌프의 흡입구로부터 배출구로 이송하기 위해 서로 반대로 동기식으로 회전하도록 구성되는 것인, 2개의 샤프트; 및
- 상기 샤프트들 중의 하나를 회전시키도록 구성되는 동기식 모터로서,
- 상기 샤프트에 커플링되는 로터; 및
- 상기 로터 둘레에 배열되는 권선들을 갖는 제1 스테이터
를 포함하는 것인, 동기식 모터
를 포함하고,
상기 동기식 모터는, 상기 로터 둘레에 배열되는 권선들을 갖는 적어도 하나의 제2 스테이터를 포함하고, 상기 스테이터들의 상기 권선들은, 동기식 모터의 동력을 펌핑 부하에 맞추기 위해 개별적으로 또는 동시에 공급받을 수 있는 것을 특징으로 하는 건식 진공 펌프이다.
더욱 구체적으로, 예를 들어, 스테이터들의 권선들은, 진공 펌프의 펌핑 부하가 부하 임계치 아래에 놓일 때 개별적으로 공급받도록, 그리고 진공 펌프의 펌핑 부하가 상기 부하 임계치보다 크거나 또는 상기 부하 임계치와 동등할 때 동시에 공급받도록, 구성된다.
따라서, 다양한 스테이터 손실(철(iron), 줄 손실(Joule losses), 등)을 감소시킴에 의해 펌핑 부하의 전개(evolution)에 대해 동기식 모터의 동력을 최상으로 맞추기 위해, 동기식 모터의 스테이터들의 권선들 중의 어느 것에 개별적으로 공급하는 것 또는 복수의 권선에 동시에 공급하는 것이, 가능하다. 이때, 다양한 작동 지점들에 대한 동기식 모터의 수율을 최적화하는 것이, 가능하다. 권선들을 갖는 2개의 스테이터에 동시에 공급하는 것은, 일시적 응답이 상당한 부하에 대한 요청을 위해 제공되는 것을 허용하고, 이는 또한 진공을 가하기 위해 소요되는 시간에 관한 감소를 허용한다.
단일 로터가, 사용되며, 그리고 2개의 스테이터는, 진공 펌프의 동기식 모터의 동일한 케이스 내에 수용될 수 있다. 진공 펌프의 제조 및 조립 비용이, 그에 따라 제한된다. 더불어, 진공 펌프는, 콤팩트하다.
작동 도중에, 적어도 하나의 로터가, 스테이터와의 어떠한 기계적 접촉도 없이, 스테이터 내부에서 회전하며, 이는, 펌핑 스테이지 내에서의 오일의 사용이 회피되는 것을 허용하기 때문에, 진공 펌프는 특히, "건식" 펌프로 지칭된다.
진공 펌프는, 개별적으로 또는 조합으로 취해지는, 이하에 설명되는 하나 이상의 특징을 포함할 수 있다.
2개의 회전 샤프트를 포함하는 진공 펌프가, 예를 들어, "루츠(Roots)" 타입의 펌프와 같은 또는 "클로" 또는 스크류 타입의 진공 펌프와 같은, 회전형 로브들을 갖는 진공 펌프이다.
복수 스테이지 진공 펌프의 경우에, 회전 샤프트는, 각 펌핑 스테이지 내로 연장되는 로터들을 지지한다.
제1 스테이터에 의해 생성되는 동력과 제2 스테이터에 의해 생성되는 동력 사이의 동력비는, 예를 들어, 1 내지 10 사이이다.
진공 펌프는, 예를 들어, 직렬로 장착되는 복수의 펌핑 스테이지를 구비하는, 1차-진공 펌프이고, 제1 스테이터에 의해 생성되는 동력과 제2 스테이터에 의해 생성되는 동력 사이의 동력비는, 1 내지 5 사이이다.
진공 펌프는, 예를 들어, 직렬로 그리고 1차-진공 펌프의 상류에서, 챔버에 연결되도록 의도되는, 루츠 타입의 진공 펌프이다.
제1 실시예에 따르면, 로터는, 전자석들을 포함한다.
제1 실시예에 따르면, 로터는, 영구 자석들을 포함한다. 로터의 적어도 하나의 영구 자석은, 로터를 따라 정렬되는 복수의 영구 자석 요소에 의해 형성될 수 있다. 단지 로터의 영구 자석 요소들만이, 예를 들어 권선들을 갖는 스테이터들과 대면하도록, 로터 내로 연장된다.
진공 펌프는, 예를 들어, 권선들을 갖는 제1 스테이터에 연결되는 제1 변속기, 및 권선들을 갖는 제2 스테이터에 연결되는 제2 변속기를 포함한다.
진공 펌프는, 예를 들어, 펌핑 부하를 나타내는 적어도 하나의 신호의 함수로서의 펌핑 부하에 동기식 모터의 동력을 맞추기 위해 개별적으로 또는 동시에 스테이터들의 권선들에 공급하도록 구성되는, 변속기들에 연결되는 제어 유닛을 포함한다.
펌핑 부하를 나타내는 신호는, 예를 들어, 진공 펌프에 의해 소모되는 전류를 나타내는, 변속기들 중의 하나의 전류 제한 출력이다.
본 발명의 다른 목적이, 진공 펌프에 연결되는 챔버를 펌핑하기 위해, 앞서 설명된 바와 같은 건식 진공 펌프의 동기식 모터를 제어하는 방법으로서, 펌핑 부하를 나타내는 적어도 하나의 신호의 함수로서의 펌핑 부하에 동기식 모터의 동력을 맞추기 위해, 진공 펌프의 펌핑 부하가 부하 임계치 아래에 놓일 때, 스테이터들의 권선들이 개별적으로 공급받게 되며, 그리고 진공 펌프의 펌핑 부하가 상기 부하 임계치 위에 놓일 때, 스테이터들의 권선들이 동시에 공급받게 되는 것을 특징으로 하는 건식 진공 펌프의 동기식 모터를 제어하는 방법이다.
예를 들어, 2개의 스테이터 중의 가장 강력한 것 또는 양자 모두의 스테이터는, 대기압으로부터 시작하는, 방출의 단계에서 또는 진공 펌프의 시동 시에, 동시에 공급받을 수 있다.
대기압으로부터 시작하는 방출의 단계 및 궁극적인 진공 펌핑 단계가, 예를 들어, 챔버 내에서 주기적으로 일어날 수 있다.
본 발명의 추가적인 특징들 및 이점들은, 첨부 도면을 참조하여, 예로서 제공되는 그리고 어떤 식으로도 제한하지 않는, 뒤따르는 설명으로부터 명백해질 것이다:
도 1은, 챔버에 연결되는, 제1 실시예에 따른 건식 진공 펌프의 개략도를 도시하고;
도 2는 도 1의 진공 펌프의 동기식 모터의 부분적 개략적 종방향 단면도를 도시하며;
도 3은 도 1의 진공 펌프의 동기식 모터의 개략적 횡방향 단면도를 도시하고;
도 4는 건식 진공 펌프의 동기식 모터를 제어하는 방법의 흐름도를 도시하며;
도 5는 제2 실시예에 따른 진공 펌프의 동기식 모터의 부분적 개략적 종방향 단면도를 도시하고;
도 6은 제3 실시예에 따른 진공 펌프의 동기식 모터의 부분적 개략적 종방향 단면도를 도시하며;
도 7은, 챔버에 연결되는, 다른 실시예에 따른 건식 진공 펌프의 개략도를 도시한다.
이러한 도면들 전체에 걸쳐, 동일한 요소들은 동일한 참조 부호들을 사용한다. 뒤따르는 실시예들은, 예들이다. 설명이 하나 이상의 실시예를 참조하지만, 이는 반드시, 각각의 참조가 동일한 실시예에 관련된다는 것, 또는 특징부들이 단지 단일 실시예에만 적용된다는 것을 의미하지 않는다. 여러 실시예들의 단순한 특징부들이 또한, 다른 실시예들을 제공하기 위해, 조합되거나, 또는 교환될 수 있다.
"궁극적 압력"은, 기체 유동의 도입이 없는 가운데, 진공 펌프에 의해 달성되는 최소 압력으로서 정의된다.
1차-진공 펌프가, 2개의 로터를 사용하여, 흡입, 전달, 이어서 대기압에서 펌핑될 기체를 방출하는, 용적형 진공 펌프로서 정의된다.
루츠 진공 펌프(또한 "루츠 블로워" 또는 "루츠 압축기"로 지칭됨)가, 루츠 펌핑 로터들을 사용하여, 펌핑될 기체를 흡입, 전달, 이어서 방출하는, 용적형 진공 펌프로서 정의된다. 루츠 진공 펌프가, 1차-진공 펌프 상류에 그리고 1차-진공 펌프와 직렬로 장착된다.
1차- 진공 펌프 및 루츠 진공 펌프는, 건식 진공 펌프들이다.
"상류"는, 기체의 순환 방향에 대해 다른 요소 이전에 배치되는, 요소인 것으로 이해된다. 대조적으로, "하류"는, 펌핑될 기체의 순환 방향에 대해 다른 요소 이후에 배치되는 요소인 것으로 이해되는 가운데, 상류에 위치하게 되는 요소는, 더 높은 압력의 하류에 위치하게 되는 요소보다 더 낮은 압력에 놓인다.
도 1은, 격리 밸브(3)를 통해 챔버(2)에 연결되는, 건식 진공 펌프(1)의 제1 예를 도시한다.
펌핑 부하 변동이, 챔버(2) 내에서 일어날 수 있다. 예를 들어, 대기압으로부터 시작하는 방출의 단계 및 궁극적인 진공 펌핑 단계가, 챔버(2) 내에서 서로 연속된다. 이러한 2가지 단계의 연속은, 주기적으로 일어날 수 있다.
챔버(2)는, 예를 들어, 부하 잠금 챔버이다. 그 자체로 공지된 방식으로, 부하 잠금 챔버가, 적어도 하나의 기판을 로딩하기 위한, 클린 룸과 같은, 대기압 하의 구역과 챔버의 내부를 연결하는 제1 도어, 및 진공이 가해진 이후에 공정 챔버 내의 기판을 언로딩하기 위한 제2 도어를 포함한다. 기판을 로딩 또는 언로딩하기 위한 각 작업은, 부하 잠금 챔버의 압력을 교호반복적으로 낮춘 다음 올리는 것이 요구된다. 부하 잠금 챔버는, 용인 가능한 처리량이 유지되는 것을 허용하며, 그리고 기판을 둘러싸는 대기 내에서의 임의의 불순물 및 임의의 오염물의 존재를 방지한다. 부하 잠금 챔버들은, 특히, 평판 디스플레이 스크린들 또는 광전지 기판들을 제조하기 위해, 또는 반도체 기판들을 제조하기 위해 사용된다.
도 1에 도시된 제1 실시예에서, 진공 펌프(1)는, 복수 스테이지 1차-진공 펌프이다. 루츠 진공 펌프 또는 터보 분자 진공 펌프(turbomolecular vacuum pump)가, 진공 펌프(1)와 챔버(2) 사이에 개재될 수 있다.
이러한 제1 실시예의 진공 펌프(1)는, 진공 펌프(1)의 흡입구(4)와 배출구(5) 사이에 직렬로 장착되는, 복수의 펌핑 스테이지(T1-T5)를, 예를 들어 5개의 스테이지를 구비한다. 각 펌핑 스테이지(T1-T5)는, 개별적인 입력부 및 출력부를 구비한다. 연속적인 펌핑 스테이지들(T1-T5)은, 앞선 펌핑 스테이지의 출력부(또는 배출구)를 뒤따르는 스테이지의 입력부(또는 흡입구)에 연결하는 개별적인 스테이지-간 채널들에 의해, 차례차례 직렬로 연결된다.
진공 펌프(1)는, 펌핑 스테이지들(T1-T5) 내로 연장되는 펌핑 로터들(8)을 각각 지지하는, 2개의 샤프트(6, 7), 즉 구동 샤프트(6) 및 종동 샤프트(7)를 더 포함한다.
진공 펌프(1)는 또한, 구동 샤프트(6)를 회전시키도록 구성되는 동기식 모터(9)를 포함한다. 종동 샤프트(7)는, 진공 펌프(1)의 동기화 장치에 의해 회전된다.
펌핑 로터들(8)은, 예를 들어, "루츠" 타입( "8-자" 형상 또는 "콩" 형상의 횡단면)의 윤곽 또는 "클로" 타입의 윤곽과 같은, 동일한 윤곽을 갖는 로브들을 구비한다. 다른 예에 따르면, 펌핑 로터들(8)은, "스크류" 타입의 것이다.
샤프트들(6, 7)은, 서로 반대로 동기식으로 회전한다. 회전 도중에, 입력부로부터 흡입되는 기체는, 펌핑 로터들(8)에 의해 생성되는 용적 내에 포획되며, 그리고 이어서 로터들(8)에 의해 뒤따르는 스테이지로 이송된다(기체의 순환 방향은 도 1에서 화살표들에 의해 도시됨). 작동 도중에, 로터들(8)이, 스테이터와의 어떠한 기계적 접촉도 없이, 스테이터 내부에서 회전하며, 이는, 펌핑 스테이지들(T1-T5) 내에서의 오일의 사용을 회피시키기 때문에, 진공 펌프(1)는, 특히, "건식" 펌프로 지칭된다.
도 2 및 도 3에서 더욱 명확하게 확인되는 바와 같이, 동기식 모터(9)는, 구동 샤프트(6)에 커플링되는 로터(10)(예를 들어, 로터는, 샤프트(6) 상에 나사 결합되거나 또는 탄력적 커플링에 의해 샤프트(6)에 부착되고, 또는 로터 및 샤프트는 단일 부재임), 로터(10) 둘레에 배열되는 권선들(13)을 갖는 제1 스테이터(12), 및 또한 로터(10) 둘레에 배열되는 권선들(15)을 갖는 적어도 하나의 제2 스테이터(14)를 포함한다.
제2 스테이터(14)는, 로터(10)를 따라 제1 스테이터(12) 다음에, 로터(10)의 별도의 부분 둘레에 배열된다. 스테이터들(12, 14)은, 인접하고, 동축 상에 놓이며, 그리고 직렬로 장착된다. 스테이터들(12, 14)은, 동기식 모터(9)의 케이스(16) 내에 수용된다.
제1 실시예에 따르면, 로터는, 전자석들을 포함한다. 권선들(13)을 갖는 제1 스테이터(12)가, 그에 따라, 로터의 전자석들과 대면하도록 로터 둘레에 배열되며, 그리고 권선들(15)을 갖는 적어도 하나의 제2 스테이터(14)가 또한, 로터의 전자석들과 대면하도록 로터 둘레에 배열된다.
제2 실시예에 따르면, 로터(10)는, 영구 자석들(11)을 포함한다. 권선들(13)을 갖는 제1 스테이터(12)가, 그에 따라, 로터(10)의 영구 자석들(11)과 대면하도록 로터(10) 둘레에 배열되며, 그리고 권선들(15)을 갖는 적어도 하나의 제2 스테이터(14)가 또한, 로터(10)의 영구 자석들(11)과 대면하도록 로터(10) 둘레에 배열된다.
영구 자석들(11)은, 예를 들어, 로터(10) 내에 통합된다. 이들은 이때 또한, "IPM(Interior Permanent Magnet: 내부 영구 자석)"으로 지칭된다.
도 2의 예에서, 제1 스테이터(12) 및 제2 스테이터(14)와 대면하도록 위치되는 영구 자석들(11)은, 단일 부재이다. 이들은, 적어도 제1 스테이터(12)로부터 제2 스테이터(14)까지 로터(10)를 따라 연장된다.
스테이터들(12, 14)의 권선들(13, 15)은, 동기식 모터(9)의 동력을 펌핑 부하의 전개에 맞추기 위해, 개별적으로 또는 동시에 공급받을 수 있다.
진공 펌프(1)는, 제어 유닛(18) 및, 제1 변속기(23)가 제1 스테이터(12)의 권선(13)에 공급하는데 전념하고 제2 변속기(24)가 제2 스테이터(14)의 권선(15)에 공급하는데 전념하는 것인, 2개의 변속기를 포함할 수 있다.
제어 유닛(18)은, 어느 하나의 변속기(23, 24)를 개별적으로 또는 양자 모두의 변속기를 동시에 맞추기 위한, 하나 이상의 컨트롤러 또는 프로세서를 포함한다. 제어 유닛(18)은, 예를 들어, 전자 제어 카드에 의해 형성된다.
작동 도중에, 진공 펌프(1)의 동기식 모터(9)의 스테이터들(12, 14)의 권선들(13, 15)에 대한 공급은, 동력을 적어도 하나의 부하 임계치에 맞추기 위해, 펌핑 부하를 나타내는 적어도 하나의 신호의 함수로서 수정된다. 제어 유닛(18)은, 펌핑 부하가 복수의 권선(13, 15)에 동시에 공급함에 의해 부하 임계치를 초과할 때, 동기식 모터(9)의 기전력을 증가시키며, 그리고 펌핑 부하가 동기식 모터(9)의 스테이터들(12, 14) 중의 권선들(13, 15) 중의 어느 하나에 개별적으로 공급함에 의해 부하 임계치 아래에 놓일 때, 기전력을 감소시킨다.
펌핑 부하를 나타내는 신호는, 압력 센서와 같은, 챔버(2)의 센서(21)로부터 유래하는 신호를 포함할 수 있고, 또는 챔버(2) 내에서 방법의 작동 순서를 제어하는 장비(22)로부터 유래될 수 있다. 장비(22)로부터 유래하는 신호는, 예를 들어 챔버(2)의 도어를 개방/폐쇄하도록 야기하는, 접속부를 폐쇄하기 위한 신호일 수 있다. 부하 임계치는, 챔버(2) 내부의 압력이 사전 결정된 임계치를 초과할 때 또는 접속부가 상태를 변경할 때, 교차된다.
펌핑 부하를 나타내는 신호는, 예를 들어, 진공 펌프(1)의 배출구(5)에서의 압력을 측정하도록 구성되는 압력 센서(19) 또는 진공 펌프(1)에 의해 소모되는 전력 또는 전류를 측정하도록 구성되는 전력 또는 전류 센서와 같은, 진공 펌프(1)의 센서로부터 유래하는 신호이다. 부하 임계치는, 진공 펌프(1)의 방출 압력 또는 진공 펌프(1)에 의해 소모되는 전력 또는 전류가 개별적인 사전 결정된 임계치를 초과할 때, 교차된다.
하나의 실시예에 따르면, 펌핑 부하를 나타내는 신호는, 진공 펌프(1)에 의해 소모되는 전류를 나타내는, 변속기들(23, 24) 중의 하나의 전류 제한 출력이다. 실제로, 전류 임계치들은, 예를 들어 진공 펌프(1)의 시동 단계 도중에 일어날 수 있는, 서지들(surges)에 대해 변속기를 보호하기 위해, 변속기(23, 24)에 미리 제공될 수 있을 것이다.
제1 실시예에 따르면, 제1 스테이터(12)에 의해 생성되는 동력과 제2 스테이터(14)에 의해 생성되는 동력 사이의 동력비는, 1과 동등하다. 달리 표현하면, 제1 스테이터(12) 및 제2 스테이터(14)의 권선들은, 이들이 균등한 전류 공급원에 의해 공급받게 될 때, 균등한 기전력들을 생성한다. 2개의 스테이터(12, 14)에 동시에 공급하는 것은, 기전력을 배가시킨다.
제2 실시예에 따르면, 제1 스테이터(12)에 의해 생성되는 동력과 제2 스테이터(14)에 의해 생성되는 동력 사이의 동력비는, 1보다 크다. 달리 표현하면, 스테이터들(12, 14)의 권선들(13, 15)은, 이들이 균등한 전류 공급원에 의해 공급받게 될 때, 상이한 기전력들을 생성한다. 이때, 이용 가능한 동력들에 대한 3가지 가능성이 존재한다.
동력비는 또한, 예를 들어, 복수 스테이지 1차-진공 펌프(도 1)에 대해 5 미만이다.
상이한 동력을 생성하는 권선들을 갖는 스테이터들은, 예를 들어, 스테이터들(12, 14) 중의 하나의 권선(13, 15)의 회전수(number of turns)를 증가시킴에 의해, 또는 스테이터들(12, 14) 중의 하나의 권선(13, 15)의 와이어 직경을 증가시킴에 의해, 획득될 수 있다. 제2 스테이터(14)의 권선들(15)의 회전수는, 예를 들어, 제1 스테이터(12)의 권선들(13)의 회전수보다 더 크다.
동기식 모터(9)는 또한, 권선들을 갖는 3개 또는 4개의 스테이터와 같은, 권선들을 갖는 2개 초과의 스테이터를 포함할 수 있다. 권선들을 갖는 다양한 스테이터들이, 예를 들어, 증가하는 개별적인 기전력을 갖는다.
도 1에 도시된 바와 같은 부하 잠금 챔버에 연결되는 진공 펌프(1)의 동기식 모터(9)를 제어하는 방법(100)의 예에 대한, 설명이, 지금부터, 챔버(2) 내부의 압력이 초기에 대기압인 것 및 격리 밸브(3)가 폐쇄된다는 것을 고려함에 의해, 제공될 것이다.
예를 들어, 장비(22)가 밸브(3)의 개방을 지시할 때, 장비(22)로부터 유래하는 신호가, 진공 펌프(1)의 제어 유닛(18)에서 수신된다. 제어 유닛(18)은 이어서, 최대 동력을 제공하기 위해, 동기식 모터(9)의 2개의 스테이터(12, 14)에 동시에 공급한다.
챔버(2) 내부의 압력은, 감소하기 시작한다(방출 단계(101), 도 4).
챔버(2) 내부의 압력이 사전 결정된 저압 임계치를 가로지를 때, 펌핑 부하는, 2개의 스테이터(12, 14) 중의 단지 하나에 공급하기에 충분할 정도로 낮은 것으로 고려된다(궁극적 진공 펌핑 단계(102), 도 4).
챔버(2)로부터 기판을 언로딩한 이후에, 격리 밸브(3)는 폐쇄되며, 그리고 챔버(2) 내부의 압력은, 새로운 기판을 로딩하기 위해 대기압까지 높아진다.
새로운 사이클이 이어서 시작될 수 있다.
이때, 다양한 스테이터 손실(철, 줄 손실, 등)을 감소시키는 가운데, 펌핑 부하의 전개에 대해 동기식 모터(9)의 동력을 최상으로 맞추기 위해, 동기식 모터(9)의 스테이터들(12, 14)의 권선들(13, 15) 중의 어느 것에 개별적으로 공급하는 것 또는 복수의 상기 권선에 동시에 공급하는 것이, 가능하다. 이때, 다양한 작동 지점들에 대한 동기식 모터(9)의 수율을 최적화하는 것이, 가능하다. 권선들(13, 15)을 갖는 2개의 스테이터(12, 14)에 동시에 공급하는 것은, 그에 따라, 일시적 응답이 상당한 부하에 대한 요청을 위해 제공되는 것을 허용하며, 그리고 진공을 가하기 위해 소요되는 시간에 관한 감소를 허용한다. 단일 로터(10)가, 사용되며, 그리고 2개의 스테이터(12, 14)는, 진공 펌프(1)의 동기식 모터(9)의 동일한 케이스(16) 내에 수용될 수 있다. 비용은 그에 따라 감소되고, 조립은 용이해지며, 그리고 진공 펌프(1)는 콤팩트함을 유지한다.
도 5는, 로터(10)의 각 영구 자석(11)이, 복수의 영구 자석 요소(25)를 포함하는, 제2 실시예를 도시한다.
영구 자석 요소들(25)은, 로터(10)를 따라 정렬된다. 이들은, 로터(10)를 따라 단부와 단부를 잇도록 배치되며, 그리고 제1 스테이터(12)와 제2 스테이터(14) 사이에서 연장된다. 단부와 단부를 잇도록 배치되는 복수의 별개의 요소에 의해 생성되는 영구 자석(11)은, 단일 부재로서의 영구 자석(11)보다 생산하기 더 쉽다. 영구 자석 요소들(25)은, 예를 들어, 로터(10) 내에 제공되는 홈 내에서 차례차례 삽입된다.
도 6은, 로터(10)의 각 영구 자석(11)이, 복수의 영구 자석 요소(25)를 포함하는, 다른 실시예를 도시한다. 영구 자석 요소들(25)은, 로터(10)를 따라 정렬되지만, 이러한 예에서, 이들은 단지, 권선들(13, 15)을 갖는 스테이터(12, 14)들과 대향하여 위치되는 로터(10)의 구역들 내에서만, 로터(10) 내로 연장된다. 예를 들어, 플라스틱으로 이루어지는 필러 요소들(Filler elements)이, 권선들(13)을 갖는 제1 스테이터(12)와 대면하는 영구 자석 요소(25)와 권선들(15)을 갖는 제2 스테이터(14)와 대면하는 영구 자석 요소(25)와 사이의 홈 내에 삽입될 수 있다. 비용이 그에 따라, 불필요한 영구 자석들의 제공을 회피함에 의해 제한된다.
도 7은, 챔버(2)에 연결되는, "블로워 루츠" 타입의 진공 펌프(30)의 예를 도시한다. 진공 펌프(30)는, 1차-진공 펌프(31)와 직렬로 그리고 1차-진공 펌프(31)의 상류에 장착된다.
진공 펌프(30)는, 흡입구(4) 및 배출구(5)를 구비하는 단일 펌핑 스테이지(T1)를 포함하고, 2개의 샤프트(6, 7)가 각각, 펌핑 로터(8) 및 구동 샤프트(6)를 회전시키도록 구성되는 동기식 모터(9)를 지지한다.
펌핑 로터들(8)은, 각도 방향으로 오프셋되며 그리고 펌핑 스테이지(T1) 내에서 서로 반대로 동기식으로 회전하도록 구동되는, 루츠 타입의 동일한 윤곽을 갖는 로브들을 구비한다.
루츠 진공 펌프(30)는 주로, 더 큰 펌핑 용량을 통해, 더 큰 간극 허용 공차를 통해, 그리고 1차-진공 펌프(31)의 상류에 직렬로 장착되도록 사용되어야만 한다는 사실을 통해, 1차-진공 펌프(1)와 구별된다.
제1 실시예에서와 같이, 동기식 모터(9)는, 구동 샤프트(6) 상에 장착되는, 영구 자석들(11)을 갖는 로터(10), 로터(10) 둘레에 배열되는, 권선들(13)을 갖는 제1 스테이터(12), 및 또한 로터(10) 둘레에 배열되는, 권선들(15)을 갖는 적어도 하나의 제2 스테이터(14)를 포함한다.
제1 스테이터(12) 및 제2 스테이터(14)의 권선들(13, 15)은, 균등한 또는 상이한 기전력들을 생성할 수 있다. 제1 스테이터(12)에 의해 생성되는 동력과 제2 스테이터(14)에 의해 생성되는 동력 사이의 동력비는, 예를 들어, 1 내지 10 사이이다.
예를 들어, 부하 잠금 챔버에 연결되는 "블로워 루츠" 진공 펌프(30)의 경우에, 제1 스테이터(12)에 의해 생성되는 동력이 대략 1.5 kW가 되도록 그리고 제2 스테이터(14)에 의해 생성되는 동력이 대략 8.5 kW가 되도록, 준비가 이루어진다.
작동 도중에, 진공 펌프(1)의 동기식 모터(9)의 스테이터들(12, 14)의 권선들(13, 15)에 대한 공급은, 동력을 적어도 하나의 부하 임계치에 맞추기 위해, 펌핑 부하를 나타내는 적어도 하나의 신호의 함수로서 수정된다.
장비(22)가 밸브(3)의 개방을 지시할 때, 동기식 모터(9)의 2개의 스테이터(12, 14)가 공급받게 된다. 이용 가능한 동력은 이때, 대략 10 kW(방출 단계(101))이다.
챔버(2) 내부의 압력이 사전 결정된 부하 임계치를 가로지를 때, 펌핑 부하는 충분히 강하되었고, 따라서 제어 유닛(18)은, 2개의 스테이터 중의 단지 하나(12)에만 공급한다(궁극적 진공 펌핑 단계(102), 도 4). 이용 가능한 동력은 이때, 대략 1.5 kW이다.

Claims (14)

  1. 건식 진공 펌프(1; 30)로서:
    - 개별적으로 적어도 하나의 펌핑 로터(8)를 지지하는 2개의 샤프트(6, 7)로서, 상기 펌핑 로터들(8)은, 펌핑될 기체를 진공 펌프(1; 30)의 흡입구(4)로부터 배출구(5)로 이송하기 위해 서로 반대로 동기식으로 회전하도록 구성되는 것인, 2개의 샤프트(6, 7); 및
    - 상기 샤프트들(6, 7) 중의 하나를 회전시키도록 구성되는 동기식 모터(9)로서,
    - 상기 샤프트(6)에 커플링되는 로터(10); 및
    - 상기 로터(10) 둘레에 배열되는 권선들(13)을 갖는 제1 스테이터(12)
    를 포함하는 것인, 동기식 모터(9)
    를 포함하고,
    상기 동기식 모터(9)는, 상기 로터(10) 둘레에 배열되는, 권선들(15)을 갖는 적어도 하나의 제2 스테이터(14)를 포함하고, 상기 스테이터들(12, 14)의 상기 권선들(13, 15)들은, 상기 동기식 모터(9)의 동력을 펌핑 부하에 맞추기 위해 개별적으로 또는 동시에 공급받을 수 있는 것을 특징으로 하는 건식 진공 펌프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스테이터들의 상기 권선들은, 진공 펌프의 펌핑 부하가 부하 임계치 아래에 놓일 때 개별적으로 공급받도록, 그리고 진공 펌프의 펌핑 부하가 상기 부하 임계치보다 크거나 또는 상기 부하 임계치와 동등할 때 동시에 공급받도록, 구성되는 것을 특징으로 하는 건식 진공 펌프.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 스테이터(12)에 의해 생성되는 동력과 상기 제2 스테이터(14)에 의해 생성되는 동력 사이의 동력비는, 1 내지 10 사이인 것을 특징으로 하는 건식 진공 펌프.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진공 펌프(1)는, 직렬로 장착되는 복수의 펌핑 스테이지(T1-T5)를 구비하는, 1차-진공 펌프(1)이고, 상기 제1 스테이터(12)에 의해 생성되는 동력과 상기 제2 스테이터(14)에 의해 생성되는 동력 사이의 동력비는, 1 내지 5 사이인 것을 특징으로 하는 건식 진공 펌프.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진공 펌프(1)는, 직렬로 그리고 1차-진공 펌프(31)의 상류에서, 챔버(2)에 연결되도록 의도되는, 루츠 타입의 진공 펌프(30)인 것을 특징으로 하는 건식 진공 펌프.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로터(10)는, 영구 자석들(11)을 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 진공 펌프.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 로터(10)의 적어도 하나의 영구 자석(11)은, 상기 로터(10)를 따라 정렬되는 복수의 영구 자석 요소(25)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 건식 진공 펌프.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 로터(10)의 영구 자석 요소들(25)은 단지, 권선들(13, 15)을 갖는 상기 스테이터들(12, 14)과 대면하도록 상기 로터(10) 내로 연장되는 것을 특징으로 하는 건식 진공 펌프.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    권선들(13)을 갖는 상기 제1 스테이터(12)에 연결되는 제1 변속기(23), 및 권선들(15)을 갖는 상기 제2 스테이터(14)에 연결되는 제2 변속기(24)를 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 진공 펌프.
  10. 제9항에 있어서,
    펌핑 부하를 나타내는 적어도 하나의 신호의 함수로서의 펌핑 부하에 상기 동기식 모터(9)의 동력을 맞추기 위해 개별적으로 또는 동시에 상기 스테이터들(12, 14)의 권선들(13, 15)에 공급하도록 구성되는, 상기 변속기들(23, 24)에 연결되는 제어 유닛(18)을 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 진공 펌프.
  11. 제10항에 있어서,
    펌핑 부하를 나타내는 신호는, 진공 펌프(1; 30)에 의해 소모되는 전류를 나타내는, 상기 변속기들(23, 24) 중의 하나의 전류 제한 출력인 것을 특징으로 하는 건식 진공 펌프.
  12. 진공 펌프(1; 30)에 연결되는 챔버(2)를 펌핑하기 위해, 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 건식 진공 펌프(1; 30)의 동기식 모터(9)를 제어하는 방법으로서,
    펌핑 부하를 나타내는 적어도 하나의 신호의 함수로서의 펌핑 부하에 상기 동기식 모터(9)의 동력을 맞추기 위해, 진공 펌프(1; 30)의 펌핑 부하가 부하 임계치 아래에 놓일 때, 스테이터들(12, 14)의 권선들(13, 15)이 개별적으로 공급 받게 되며, 그리고 진공 펌프(1; 30)의 펌핑 부하가 상기 부하 임계치 위에 놓일 때, 스테이터들(12, 14)의 권선들(13, 15)이 동시에 공급 받게 되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    2개의 스테이터 중의 가장 강력한 것(14) 또는 양자 모두의 스테이터(12, 14)는, 대기압으로부터 시작하는, 방출의 단계(101)에서 또는 진공 펌프(1; 30)의 시동 시에, 동시에 공급받게 되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    대기압으로부터 시작하는 방출의 단계(101) 및 궁극적 진공 펌핑 단계(102)는, 상기 챔버(2) 내에서 주기적으로 일어나는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
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