TW202021238A - 外轉子型馬達用之轉子、具有該轉子之馬達、具有該馬達之渦輪分子泵，以及具有該馬達之基板旋轉裝置 - Google Patents

Abstract

本發明的課題在於解決轉子鐵芯及/或端環內部的應力集中。以一實施形態而言，本案揭示一種外轉子型馬達用之轉子，該轉子具備：轉子鐵芯，係實質為圓筒狀，且分割為複數個獨立的圓弧部；複數個金屬棒，係固定於轉子鐵芯的內周部分，且各個金屬棒朝轉子鐵芯的軸方向延伸；及端環，係將複數個金屬棒彼此電性連接。

Description

外轉子型馬達用之轉子、具有該轉子之馬達、具有該馬達之渦輪分子泵，以及具有該馬達之基板旋轉裝置

本發明係關於外轉子型馬達用之轉子、具有該轉子之馬達、具有該馬達之渦輪分子泵及具有該馬達之基板旋轉裝置。

在排放氣體的真空用泵中，有一種藉由使動翼高速旋轉來產生真空的渦輪分子泵(Turbo Molecular Pump,TMP)或螺紋槽式泵。一般而言，TMP的動翼係藉由馬達而旋轉運動。專利文獻1(日本特開2000-27789號公報)中揭示了一種TMP，該TMP具備：具有中空部的內筒、及設在內筒之外周的外轉子型馬達。專利文獻1所示之TMP具有：旋轉自如且具有複數段的動翼、支撐動翼的旋轉部、相對於動翼而彼此錯開設置且具有複數段的靜翼。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2000-27789號公報

專利文獻1中並未詳述轉子其本身的構造。因此，申請人針對轉子的構造進行檢討後，發現了以下的課題。針對申請人發現的課題，使用第1圖、第2圖及第3圖來說明。

第1圖係顯示外轉子型感應馬達中所使用之轉子100的示意圖。第1A圖為轉子100的俯視圖。第1B圖為第1A圖中以「A-A」所示之切斷線之轉子100的前視分解剖面圖。第1C圖為組裝完成狀態之轉子100的前視剖面圖。轉子100具備轉子鐵芯110、金屬棒(metal bar)120(第1圖中僅對一個金屬棒附加符號作為代表)及端環(end ring)130。轉子100係與設在轉子100之內周方向之空間的定子250(參照第2圖)組合而構成馬達260(參照第2圖)的至少一部分。

第2圖為使用第1圖之轉子100的TMP200的前視剖面圖。TMP200具有：圓筒狀的內筒210、設在內筒210之外周的馬達260、設在馬達260之外周的動翼220、設在動翼220之外側的外筒、設在前述外筒之內側而且前述動翼之外側的靜止翼230。更詳言之，轉子100係設在動翼220之內周面。此外，在內筒210之外周面以與轉子100相對向的方式設有定子250。藉由轉子100與定子250構成馬達260的至少一部分。另 外，在內筒210與動翼220之間設有密封構件270。再者，密封構件270亦可例如僅與內筒210接觸。

第3圖係顯示第1圖之轉子100中所使用的轉子鐵芯110的示意圖。第3A圖為轉子鐵芯110的俯視圖。第3B圖為第3A圖中以「B」所示之部分的放大圖。

轉子鐵芯110係供以藉由與定子250所產生的磁場相互作用而產生感應電流的構件。轉子鐵芯110實質為圓筒狀(圓環狀)。轉子鐵芯110亦可由例如鋼板形成。更具體而言，轉子鐵芯110亦可藉由將薄的電磁鋼板(例如0.5mm厚的電磁鋼板)沿軸方向堆疊複數層(例如50層)而形成。在轉子鐵芯110的內周面設有用以插入後述之金屬棒120的鐵芯槽111(第1圖及第3圖中僅對一個鐵芯槽附加符號作為代表)。第1圖及第3圖的例子中，鐵芯槽111為矩形的槽。此外，第1圖及第3圖的例子中，鐵芯槽111係依每30度設置一個，鐵芯槽111的總數為十二個。但是，亦可採用與圖示之鐵芯槽111不同的鐵芯槽111。鐵芯槽111亦可為例如鳩尾槽。鐵芯槽111的個數(鐵芯槽111的間距(pitch))為任意數。

在鐵芯槽111插入有金屬棒120。換言之，金屬棒120固定於轉子鐵芯110的內周部分。此外，金屬棒120之各者係朝轉子鐵芯110的軸方向延伸。第1圖中圖示為長方體狀的金屬棒120(第1圖中僅對一個金屬棒附加符號作為代表)。此外，第1圖中，金屬棒120的個數為十二個。只要是與鐵芯槽111對應的形狀，則金屬棒120的形狀不限於長方體狀。以相反的觀點來說，只要是與金屬棒120的形狀對應的形狀，則鐵芯槽111的形狀沒有限定。金屬棒120的至少一部分為導電體。較佳為，金屬棒120 由純鋁(JIS規格上為「A1100」)或鋁合金所形成，更具體而言為由Al-Mg-Si系合金(JIS規格上為「A6061」)所形成。藉由利用純鋁或鋁合金形成金屬棒120，可獲得具有剛性及導電性之輕量的金屬棒120。

轉子100具備端環130。端環130也稱為「短路環」，係將金屬棒120彼此電性連接的構件。具體而言，在轉子鐵芯110的上端面設有端環130A，在轉子鐵芯110的下端面設有端環130B。但是，「轉子鐵芯110的上端面」係第1B圖、第1C圖及第2圖中位於上部的端面。「轉子鐵芯110的下端面」係第1B圖、第1C圖及第2圖中位於下部的端面。端環130實質為圓筒形狀。在轉子鐵芯110設有鐵芯槽111，同樣地在端環130設有環槽131(第1圖僅對一個環槽附加符號作為代表)。端環130的至少一部分為導電體。使端環130由鋁合金形成、更具體而言由Al-Mg-Si系合金(JIS規格上為「A6061」)形成，藉此可獲得具有剛性及導電性之輕量的端環130。

金屬棒120及端環130係作為供以藉由轉子鐵芯110與定子250的相互作用所產生的感應電流之電流路徑而發揮作用。藉由流動於金屬棒120及端環130的感應電流、和由定子250所產生的磁場之間的勞侖茲力(Lorentz force)，使轉子100整體旋轉。藉由轉子100的旋轉，固定於其外周的動翼220也會旋轉。動翼220例如藉由將端環130與動翼220嵌合而固定於轉子100。更具體而言，端環130與動翼220係藉由收縮配合而固定。

當使第1圖中所示的轉子100旋轉時，轉子100的各零件會承受到徑方向的離心力。由於轉子鐵芯110及端環130實質為圓筒形狀， 故在轉子鐵芯110及端環130承受到離心力時，會在轉子鐵芯110及端環130的內部產生周方向的應力。轉子鐵芯110承受到周方向的應力時，應力會集中在鐵芯槽111的角部(第3B圖中以虛線包圍的部分)。同樣地，應力也會集中在環槽131的角部。由於轉子100的轉數(旋轉速度)可能會高達數萬rpm以上，因此鐵芯槽111的角部及/或環槽131的角部所承受的應力可能變得非常強。當轉子100隨著馬達260的大型化而大徑化時，所產生的離心力可能變強，因此鐵芯槽111的角部及/或環槽131的角部所承受的應力就可能會變得更強。集中於鐵芯槽111的角部及/或環槽131的角部之強大應力可能會使轉子鐵芯110及/或端環130的形狀變化，最後可能會使馬達260的性能產生變化。特別是，在轉子100的各零件薄壁化時，由於各零件的剛性可能會降低，因此應力集中的問題就會變得很明顯。

本案的目的之一在於抑制轉子鐵芯110及/或端環130內部的應力集中。

以一實施形態而言，本案揭示一種外轉子型馬達用之轉子，該轉子具備：轉子鐵芯，係實質為圓筒狀，且分割為複數個獨立的圓弧部；複數個金屬棒，係固定於轉子鐵芯的內周部分，且各個金屬棒朝轉子鐵芯的軸方向延伸；及端環，係將複數個金屬棒彼此電性連接。

100‧‧‧轉子

110‧‧‧轉子鐵芯

111‧‧‧鐵芯槽

120‧‧‧金屬棒

130‧‧‧端環

130A‧‧‧端環

130B‧‧‧端環

131‧‧‧環槽

200‧‧‧渦輪分子泵(TMP)

210‧‧‧內筒

220‧‧‧動翼

230‧‧‧靜止翼

240‧‧‧外筒

250‧‧‧定子

260‧‧‧馬達

270‧‧‧密封構件

400‧‧‧圓弧部

400A‧‧‧圓弧部

400B‧‧‧圓弧部

600‧‧‧間隔件

600A‧‧‧間隔件

600B‧‧‧間隔件

700、700’‧‧‧基板旋轉裝置

710‧‧‧內筒

720、720’‧‧‧基板支撐部

730‧‧‧基板

800‧‧‧基板洗淨裝置

810‧‧‧外殼

820U、820L‧‧‧洗淨臂(上臂、下臂)

821‧‧‧洗淨構件

822‧‧‧液體供給噴嘴

830‧‧‧杯部

840‧‧‧降流產生器

900‧‧‧基板處理裝置

910‧‧‧裝載/卸載部

911‧‧‧FOUP

912‧‧‧搬送機器人

920‧‧‧研磨部

921‧‧‧第一研磨裝置

922‧‧‧第二研磨裝置

923‧‧‧第三研磨裝置

924‧‧‧第四研磨裝置

930‧‧‧晶圓站

940‧‧‧基板搬送單元

950‧‧‧基板洗淨部

954‧‧‧第一洗淨部搬送機器人

955‧‧‧第二洗淨部搬送機器人

960‧‧‧控制部

1000‧‧‧絕緣層

第1A圖為轉子的俯視圖。

第1B圖為第1A圖中以「A-A」所示之切斷線之轉子的前視分解剖面圖。

第1C圖為組裝完成狀態之轉子的前視剖面圖。

第2圖為使用第1圖之轉子的TMP的前視剖面圖。

第3A圖為第1圖之轉子中所使用的轉子鐵芯的俯視圖。

第3B圖為第3A圖中以「B」所示之部分的放大圖。

第4圖為一實施形態之轉子鐵芯的俯視圖。

第5A圖為一實施形態之端環及熔接於端環的金屬棒的俯視圖。

第5B圖為第5A圖中以「C」所示之部分的放大圖。

第6圖為具備具有間隔件(spacer)之馬達之TMP的前視剖面圖。

第7圖為具備馬達之基板旋轉裝置的前視剖面圖。

第8圖為具備基板旋轉裝置之基板洗淨裝置的前視剖面圖。

第9圖為具備基板洗淨裝置之基板處理裝置的俯視圖。

第10圖為第6圖的局部放大圖。第10圖中將馬達附近放大。

以下，參照第4圖至第7圖的各圖式，說明關於本案發明之實施形態的細節。再者，只要沒有特別說明或沒有產生矛盾，則第4圖至第7圖所示的各零件、各部分或各要素中之已於第1圖至第3圖顯示過之零件等，亦可具有與第1圖至第3圖中所示之零件等相同或類似的性質或特性等。

<關於分割的轉子鐵芯>

第4圖為顯示一實施形態之轉子鐵芯110的俯視圖。轉子鐵芯110可由金屬(例如鋁)形成，亦可由其他材質形成。「其他材質」亦可包含例如FRP。第4圖的轉子鐵芯110係由實質為圓弧狀的複數個零件所構成。以下，將「實質為圓弧狀的零件」稱為「圓弧部400」。藉由組合複數個圓弧部400，轉子鐵芯110整體實質成為圓筒狀。亦即，圓弧部400之各者的中心角的總和會成為大約360°。第4圖的轉子鐵芯110也可表現成分割為複數個圓弧部400。在此，所謂「轉子鐵芯110分割為複數個圓弧部400」並非僅表示「將一個轉子鐵芯110切斷為複數個圓弧部400」。複數個圓弧部400亦可分別由獨立的材料加工、形成、或製作。

第4圖的例子中顯示實質為半圓狀的圓弧部400A及圓弧部400B。圓弧部400A及圓弧部400B互相獨立。換言之，即使在轉子100組裝完成時，圓弧部400A也未與圓弧部400B結合。在此，「結合」與「接觸」為不同意義。因此，應留意有可能發生「圓弧部400A與圓弧部400B接觸，但圓弧部400A未與圓弧部400B結合」的狀態。

第4圖中，圓弧部400A及圓弧部400B的端部形成為V字形或倒V字形。但是，圓弧部400A及圓弧部400B的端部的形狀亦可為任意形狀。此外，第4圖中說明的雖然是轉子鐵芯110由兩個圓弧部400所構成，但轉子鐵芯110亦可由三個以上的圓弧部400所構成。此外，第4圖中，為了方便圖示，係在圓弧部400A與圓弧部400B之間設有可目視之大小的空隙。但是，當在圓弧部400A與圓弧部400B之間存在有大的空隙時，會有馬達260的性能無法成為原本期望的性能的可能性。而且，當在圓弧部400A與圓弧部400B之間存在有大的空隙時，轉子100的旋轉 有可能變得不平衡。轉子鐵芯110的具體形狀等(包含空隙的大小)較佳為由馬達260所需的輸出、轉數及穩定性等來決定。

第4圖之轉子鐵芯110分割為複數個獨立的圓弧部400。因此，即使在轉子鐵芯110承受到離心力時，在第4圖之轉子鐵芯110的內部所產生之周方向的應力也比較弱。因此，鐵芯槽111的角部所承受的應力也會變弱。藉由採用解決了應力問題之本說明書所記載的轉子100，可提供期望性能的馬達260及/或TMP200，還可使馬達260及/或TMP200的性能提升。

如後述，某一實施形態之金屬棒120的厚度可能會變得比第1圖所示之金屬棒120的厚度還薄。因此，第4圖之鐵芯槽111的深度亦可比第1圖之鐵芯槽111的深度還淺。

<關於端環與金屬棒的熔接>

如第2圖所示，在轉子鐵芯110的外周設有動翼220。因此，當使第4圖的轉子100旋轉時，圓弧部400A及圓弧部400B會將動翼220朝徑方向外側推壓。

當動翼220朝徑方向外側被推壓時，動翼220與端環130之間的嵌合壓力可能會降低。換言之，當動翼220朝徑方向外側被推壓時，從外周推抵端環130的力量可能會降低。因此，在使轉子100旋轉時，在端環130的內部所產生的應力可能會變大。乍看之下，似乎可以與轉子鐵芯110同樣的方式由複數個獨立的零件構成端環130，藉此解決在端環130的內部所產生之應力的問題。但是，由於在端環130流通有感應電流，因此端環130之各者以一體形成較佳。

為了解決端環130之應力集中的問題，在一實施形態中，金屬棒120係藉由熔接而接合於端環130。在此，「熔接」表示廣義的熔接。具體而言，「熔接」包含「熔焊」、「壓接」及「焊接」。針對端環130與金屬棒120之間的熔接，使用第5圖進行說明。第5A圖為端環130及熔接於端環130的金屬棒120的俯視圖。第5B圖為第5A圖中以「C」所示之部分的放大圖。

第5圖中，在圓筒狀之端環130的內周面熔接有金屬棒1200較佳為，金屬棒120的邊部(edge，邊緣)之中之與端環130的內周面接觸的邊部(第5B圖中以虛線包圍的部分)係藉由熔焊而接合。藉由熔焊，可將金屬棒120的邊部與端環130牢固地接合。更佳為，金屬棒120的面部之中之與端環130的內周面相對向的面部(第5B圖中以一點鏈線包圍的部分)係藉由焊接而接合。在將金屬棒120形成為例如四角柱狀(特別是，長方體狀)時，會在金屬棒120與端環130之間產生些微的間隙。藉由使用焊接，可以填埋金屬棒120與端環130之間的間隙。藉由填埋間隙，可以將金屬棒120與端環130牢固地接合。而且，藉由填埋間隙，金屬棒120係(經由焊材)與端環130進行面接觸。因此，可使電流確實地流通於金屬棒120與端環130之間。若從不同的觀點來說，藉由使用焊接，就不須將金屬棒120之中之與端環130接觸的接觸面形成為沿著端環130之內周的形狀。換言之，藉由使用焊接，就可使用四角柱狀，特別是長方體狀的金屬棒120。四角柱狀或長方體狀的金屬棒120可比一部分彎曲的金屬棒120更容易製作。

藉由將金屬棒120利用熔接而接合於端環130，就不需要環槽131。因此，可防止應力集中於環槽131的角部。但是，這並非要將在熔接金屬棒120與端環130之後於端環130設置環槽131等之槽構造的構成予以排除。此外，熔接的種類不限於已提示者。例如，金屬棒120與端環130亦可藉由超音波焊接而接合。再者，超音波焊接屬於熔接的其中一種，更具體而言屬於焊接的其中一種。而且，亦可為僅金屬棒120的邊部及面部之任一者藉由熔接而接合。

如上述，在較佳的形態中，金屬棒120與端環130皆由同種的鋁合金、例如Al-Mg-Si系合金(JIS規格上為「A6061」)所形成。因此，可容易將金屬棒120熔接於端環130。

<關於間隔件>

當第4圖的轉子鐵芯110承受到離心力時，圓弧部400A自身及圓弧部400B自身會承受到往徑方向外側的力。換言之，轉子鐵芯110旋轉時，圓弧部400A及圓弧部400B會承受到使圓弧部400A與圓弧部400B之間之空隙擴大之方向的力。因此，當使第4圖的轉子鐵芯110旋轉時，圓弧部400A及圓弧部400B會將動翼220朝徑方向外側推壓。當動翼220朝徑方向外側被推壓時，動翼220可能會變形。TMP中，當動翼220變形時，TMP的性能及壽命可能會降低。即使在馬達260安裝於TMP以外之裝置的情況，轉子鐵芯110亦會有使設置在馬達260之外周部的構件變形的可能性。

為了解決設置在動翼220或馬達260的外周部之構件的變形問題，一實施形態之馬達260係具有間隔件600(間隔件600A及間隔件 600B)。第6圖為具備具有間隔件600之馬達260之TMP200的前視剖面圖。如後述，由於間隔件600設在轉子100的外周部，因此間隔件600可說是位在馬達260最外周之部分的零件。因此，第6圖的構成中，可表現為「動翼220設在馬達260的外周部」。

間隔件600係實質為圓筒狀的構件。間隔件600設在轉子100的外周。具體而言，兩個間隔件600(間隔件600A及間隔件600B)係以從轉子100的軸方向包夾轉子100的方式配置。間隔件600之各者係藉由嵌合而與端環130之各者固定。更具體而言，間隔件600A藉由收縮配合而固定於端環130A，間隔件600B藉由收縮配合而固定於端環130B。藉由使間隔件600從外周推壓端環130，可減少在端環130內部所產生的應力。為了防止偏移或振動，較佳為間隔件600以與轉子鐵芯110接觸的方式構成。但是，間隔件600也可以不與轉子鐵芯110接觸的方式構成。間隔件600係嵌入於動翼220來使用。更具體而言，間隔件600之各者與動翼220係藉由收縮配合而固定。較佳為兩個間隔件600之側面積的合計比轉子鐵芯110之側面積(圓弧部400A及圓弧部400B之側面積的合計)大。

藉由在轉子鐵芯110與動翼220之間設置間隔件600，而使轉子鐵芯110不會直接推壓動翼220。即使轉子鐵芯110將間隔件600朝徑方向外側推壓，也會因為間隔件600之側面積大，而使動翼220(或設在馬達260之外周部的任何零件)的變形量變少。

較佳為，間隔件600由輕量且剛性高的鋁合金所形成。再者，間隔件600並非意圖作為感應電流用之電流路徑的構件。因此，與端 環130及金屬棒120不同，不須提高間隔件600的導電性。因此，間隔件600亦可由杜拉鋁(duralumin)、超杜拉鋁或特超杜拉鋁(JIS規格上分別為「A2017」、「A2024」及「A7075」)所形成。此外，間隔件600的材質不限於鋁合金。例如，間隔件600亦可由非磁性的不鏽鋼材(例如SUS630等)所形成。該種不鏽鋼材可具有例如比純鋁高20倍左右的較高電阻率。此外，間隔件600亦可由高強度樹脂材FRP、碳纖維(carbon fiber)所形成。

此外，間隔件600A與間隔件600B以不進行電性接觸較佳。更具體而言，在間隔件600A與間隔件600B之間設有空隙。藉由使兩個間隔件600之各者成為非電性接觸，可確實地使感應電流流通於本來應流通的電流路徑(端環130及金屬棒120)。再者，轉子鐵芯110為堆疊體時，較佳為兩個間隔件600間之空隙的軸方向的長度比轉子鐵芯110之一層分的厚度小。例如在轉子鐵芯110為0.5mm厚的電磁鋼板之堆疊體時，兩個間隔件600間之空隙可為0.2mm。藉由縮小空隙，間隔件600可支撐轉子鐵芯110所有的層。

間隔件600可以鋁合金等導電體所形成。間隔件600具有導電性時，在馬達260內部產生的電流(感應電流)可能會流通於所期望的電流路徑以外的電流路徑。為了更確實地使感應電流在所期望的電流路徑流通，亦可為間隔件600A及間隔件600B的至少一方、較佳為雙方具有絕緣層。第10圖為第6圖的局部放大圖。第10圖中將馬達260附近放大。但是，第10圖之間隔件600A及600B之各者具有絕緣層1000這一點與第6圖不同。絕緣層1000可藉由樹脂塗料(coating)形成。但是，絕緣層1000亦可藉由其它手法形成。絕緣層1000至少設在間隔件600與端環130 之間及間隔件600與轉子鐵芯110之間。絕緣層1000係將間隔件600與端環130絕緣，並且將間隔件600與轉子鐵芯110絕緣。

<關於金屬棒的厚度>

在金屬棒120的厚度大時，使轉子100旋轉時之金屬棒120內部的應力會變大。藉由使用薄型的金屬棒120，可減少金屬棒120內部所產生的應力。另一方面，如後述，銅損的值會因金屬棒120的厚度而變化。

申請人發現金屬棒120的厚度中存在有最佳解(即使非為最佳解也是局部解)。藉由將金屬棒120的厚度最佳化而使銅損最小化，可使馬達260的性能、以及TMP200的性能提升。

關於金屬棒120的厚度，於以下詳述。再者，下列記載中係藉由以下的記號來表現各零件的尺寸及特性(關於記號，也參照第5圖及第6圖)。但是，端環130A與120B係具有上下翻轉而成的相同形狀。

x：金屬棒120的厚度(單位為公尺)

w：金屬棒120的寬度(單位為公尺)

l_bar：金屬棒120之軸方向的長度(亦可表現為金屬棒120的高度，單位為公尺)

l_ring：端環130之軸方向的長度(亦可表現為端環130的高度，單位為公尺)

r_inner：轉子100的內半徑(亦可表現為一個金屬棒120和與該金屬棒120相對向之金屬棒120之間的距離的一半長度，單位為公尺)

r_outer：端環130的外半徑(單位為公尺)

ρ_bar：金屬棒120的電阻率(單位為歐姆公尺)

R_bar：所有的金屬棒120的電阻值的合計(單位為歐姆)

ρ_ring：端環130的電阻率(單位為歐姆公尺)

R_ring：所有的端環130的電阻值的合計(單位為歐姆)

R_total：所有的金屬棒120及所有的端環130的電阻值的合計，亦即R_bar與R_ring的和(單位為歐姆)

n_bar：金屬棒120的支數(無因次數)

n_ring：端環130的個數(無因次數)

再者，金屬棒120及端環130的實際尺寸因為場所而造成差異時，計算時亦可使用實際尺寸的平均值。例如，金屬棒120為鳩尾榫形狀時，也可將「金屬棒120的兩個底邊(上底及下底)的長度的平均值」設為金屬棒120的寬度w。

再者，r_inner係設為常數。這表示，若定子250的形狀固定，則轉子100與定子250之間的間隔(gap)長也固定。而且，r_outer係設為常數。這是藉由安裝於定子250之外部的構件(例如動翼220)的尺寸、特別是該構件的內徑尺寸所決定的數值。

首先，從電阻率的定義，可利用以下的函數寫出R_ring、R_bar及R_total與x關係。

其中，A為非依存於x的常數，

其中，B為非依存於x的常數，

銅損係以「電阻值×(電流值的平方)」所求出。因此，電流值固定時，電阻值若變成最小則銅損也變成最小。亦即，藉由以R_total成為最小的方式決定x的值，可獲得銅損最少的馬達260。

以一例而言，針對具有下列尺寸及特性之轉子100計算所希望之x的值。再者，不言而喻，x為比0大的值。

w=0.012(m)

l_bar=0.053(m)

l_ring=0.014(m)

r_inner=0.2085(m)

r_outer=0.214(m)

ρ_bar=2.8×10^-8(Ωm)

ρ_ring=5.6×10^-8(Ωm)

n_bar=36(支)

n_ring=2(個)

再者，本示例中，x為比0.0055(m)小的值(0.214(m)-0.2085(m)=0.0055(m))。這是因為，若x採用0.055m以上的值，則端環的厚度會成為負值。

使用上述各者的值時，會成為A=2.51×10^-5(Ω)、B=4.45×10^-6(Ωm)。因此，藉由以成為屬於R_total(x)的一次導函數之R’_total(x)=0的方式來決定x的值，可使R_total(x)成為最小值，且使銅損最小化。藉由下列數式表示基於一次導函數所進行之x的導出方法。

當設

為0時，則

因此，在

時，

成為0。

當對常數A、常數B、r_inner及r_outer代入前述的值時，計算上，在x=2.15×10^-3時成為R’_total(x)=0。因此，此例中，藉由將金屬棒120的厚度設為約2.2mm，可獲得銅損少的馬達260。

<關於馬達的應用例>

目前為止的說明中，馬達260為TMP用的馬達。但是，馬達260的適用範圍不限於TMP。針對馬達260的應用例，使用第7圖進行說明。第7圖為用以使半導體等之基板730旋轉之基板旋轉裝置700的前視剖面圖。 基板旋轉裝置700具備：內筒710；馬達260，安裝於內筒710之外周部；基板支撐部720，設在比馬達260更外周處，用以支撐基板730。也可以使用實心圓柱狀的構件來取代內筒710。第7圖的馬達260係具有與例如第6圖所圖示之馬達260同等的構成。藉由將基板旋轉裝置700與其他裝置(例如基板研磨裝置、基板洗淨裝置或基板加工裝置等)組合，可一邊使基板730旋轉一邊進行基板的處理。可適用馬達260的裝置不限於TMP 200及基板旋轉裝置700。

使用第8圖，說明藉由基板旋轉裝置一邊使基板旋轉一邊處理基板之裝置的例子。第8圖為具備基板旋轉裝置700’之基板洗淨裝置800的前視剖面圖。除了基板支撐部720’以外，第8圖的基板旋轉裝置700’為與第7圖的基板旋轉裝置700大致相同的構造。第8圖的基板支撐部720’係以支撐基板730的邊緣部的方式構成。因此，第7圖的構成中，可以直接觸及基板730的兩面。為了方便圖示，基板旋轉裝置700’的幾個零件未附加符號(參照第7圖)。

基板洗淨裝置800具備：基板旋轉裝置700’、外殼810、洗淨臂(820U及820L)、杯部830、及降流產生器(down flow generator)840。外殼810係將基板洗淨裝置800的其它零件收容於內部。基板支撐部720係經由例如滾珠軸承等軸承(未圖示)以可旋轉的方式安裝於外殼810。內筒710亦可為外殼810的一部分。基板730係從外殼810的裝載埠(load port)(未圖示)朝向基板支撐部720’搬送。

基板洗淨裝置800係具備用以洗淨藉由基板支撐部720’支撐之基板730的洗淨臂。一實施形態之基板洗淨裝置800係具備用以從基 板730的上部洗淨基板730的上臂820U(“U”pper)、及用以從基板730的下部洗淨基板730的下臂820L(“L”ower)。各個臂可洗淨基板730的兩面。上臂820U及下臂820L係構成為可上下動作。藉由使各個臂上下動作而開始或停止基板730的洗淨。上臂820U及下臂820L還構成為可水平移動。藉由使各個臂水平移動，以決定基板730中要洗淨的區域。下臂820L可經由內筒710的中空部分而與基板730接觸。

具體而言，在上臂820U及下臂820L之各者的前端設有洗淨構件821、液體供給噴嘴822。本技術領域中，洗淨構件821亦稱為「鉛筆形狀的洗淨構件」。在洗淨構件821與基板730接觸的狀態，藉由基板旋轉裝置700’使基板730旋轉而洗淨基板730。液體供給噴嘴822係向基板730供給基板730的洗淨用之液體，例如洗淨液或純水。

第8圖的構成中，可能有液體附著於基板支撐部720’及基板730。當使該等構件旋轉時，液體可能會因為離心力而從該等構件飛散。為了承接飛散的液體，基板洗淨裝置800具備杯部830。杯部830的上端位在比基板支撐部720’及基板730的至少一方、較佳為雙方的上端更高的位置。此外，杯部830為上部朝向基板旋轉裝置700’的旋轉軸傾斜的環狀。藉由以此方式構成杯部830，杯部830可承接從基板支撐部720’等飛散的液體。所承接的液體亦可從排出口(未圖示)排出至基板洗淨裝置800的外部。杯部830可構成為可旋轉，亦可為不可旋轉。當使杯部830與基板支撐部720’一起旋轉時，可抑制液體衝擊杯部830時造成液體進一步飛散的情況。另一方面，不可旋轉之杯部830有構成簡單且低成本的優點。

在基板洗淨裝置800的上部設有降流產生器840。降流產生器840係於外殼810內產生降流。藉由控制外殼810內的氣流來控制外殼810內之微粒子(異物)的動作。

藉由第8圖及第8圖的相關說明，當已明瞭一實施形態之具備具有馬達之基板旋轉裝置的基板洗淨裝置之細節。但是，應留意第7圖及第8圖僅為例示。例如，基板洗淨裝置800亦可僅具有上臂820U與下臂820L之一方。例如，亦可使用藉由利用高壓噴射液體來洗淨基板的機構來取代洗淨構件821。此外，基板旋轉裝置(700、700’)及基板洗淨裝置800的具體構成亦可由所屬技術領域中具有通常知識者適當決定。根據一實施形態之基板洗淨裝置，可將基板高速且確實地旋轉，同時更適當地予以洗淨。

使用第9圖，說明具備第8圖之基板洗淨裝置800之裝置的例子。第9圖為示意顯示具備基板洗淨裝置800之基板處理裝置900的俯視圖。第9圖的基板處理裝置900具有：裝載/卸載部910、研磨部920、及晶圓站(wafer station)930。基板處理裝置900還具有：基板搬送單元940、基板洗淨部950、及控制部960。

裝載/卸載部910亦可具備FOUP(Front Opening Unified Pod，前開式晶圓傳送盒)911及裝載/卸載部的搬送機器人912。研磨部920亦可具備第一研磨裝置921、第二研磨裝置922、第三研磨裝置923及第四研磨裝置924。各研磨裝置亦可為例如CMP裝置。基板洗淨部950亦可具備一個或複數個(第9圖中為三個)基板洗淨裝置800。基板洗淨部950亦可又具備第一洗淨部搬送機器人954及第二洗淨部搬送機器人955。

基板係藉由裝載/卸載部910而裝載。所裝載之基板藉由例如搬送機器人912而搬送到研磨部920。亦可追加或取代搬送機器人912，而由基板搬送單元940搬送裝載之基板。由研磨部920研磨後之基板係藉由基板搬送單元940收容於晶圓站930。收容於晶圓站930之基板藉由第一洗淨部搬送機器人954取出。第一洗淨部搬送機器人954係將基板往一個基板洗淨裝置800搬送。基板藉由基板洗淨裝置800洗淨。洗淨後的基板藉由第一洗淨部搬送機器人954及/或第二洗淨部搬送機器人955搬送。洗淨後的基板可藉由其它基板洗淨裝置800進一步洗淨。洗淨後的基板可藉由例如第二洗淨部搬送機器人955、基板搬送單元940及/或搬送機器人912等而從基板處理裝置900取出。

一實施形態之基板處理裝置900可藉由基板洗淨裝置800適當地洗淨藉由研磨部920研磨後之基板。應留意第9圖僅為例示。基板處理裝置900的具體構成亦可由所屬技術領域中具有通常知識者適當決定。

以上，已針對幾個本發明的實施形態進行說明。上述發明的實施形態係用以使本發明容易理解，並非用以限定本發明。本發明可在不脫離其主旨的範圍進行變更、改良，並且本發明當然包含其等值物。此外，在可解決至少一部分上述課題的範圍、或達成至少一部分效果的範圍中，可任意組合或省略申請專利範圍及說明書中記載之各構成要素。馬達260亦可不具備本說明書揭示之所有的要素或特徵。以一例而言，亦可使用：具有至少一部分由複數個圓弧部400所構成之轉子鐵芯110，且端環130與金屬棒120未熔接的馬達260。以另一例而言，亦可使用：具有至少一 部分由複數個圓弧部400所構成之轉子鐵芯110，且不具備間隔件600之馬達260。

以一實施形態而言，本案揭示一種外轉子型馬達用之轉子，該轉子具備：實質為圓筒狀，且分割為複數個獨立的圓弧部之轉子鐵芯；固定於轉子鐵芯的內周部分，且各個金屬棒朝轉子鐵芯的軸方向延伸之複數個金屬棒；及將複數個金屬棒彼此電性連接的端環。

以一例而言，該轉子可達成可減少轉子鐵芯內部所產生之應力的效果。

另外，以一實施形態而言，本案揭示一種金屬棒熔接於端環的內周面之轉子。

以一例而言，該轉子可達成可減少端環內部所產生之應力的效果。

另外，以一實施形態而言，本案揭示一種轉子，該轉子的金屬棒為長方體形狀或鳩尾槽形狀，且金屬棒的厚度為金屬棒的寬度的一半以下。

以一例而言，該轉子可達成可減少金屬棒內部所產生之應力的效果。

另外，以一實施形態而言，本案揭示一種轉子，該轉子的金屬棒的邊部之中之與端環的內周面接觸的邊部為熔焊，且金屬棒的面部之中之與端環的內周面相對向的面部為焊接。

以一例而言，該轉子可達成可使金屬棒與端環的固定及金屬棒與端環之間的導通更為確實的效果。

另外，以一實施形態而言，本案揭示一種馬達，該馬達具備：本說明書記載的轉子；以及定子，在轉子之內周方向的空間以與轉子相對向的方式設置。

根據此揭示內容可知，本說明書記載的轉子可適用於馬達。

另外，以一實施形態而言，本案揭示一種馬達，該馬達具備設在轉子的外周且實質為圓筒狀的間隔件。另外，以一實施形態而言，本案揭示一種間隔件的側面積比轉子鐵芯的側面積大的馬達。

以該等馬達所達成的效果的一例而言，可抑止設置於馬達的外周的構件(例如TMP的動翼)之變形。

另外，以一實施形態而言，本案揭示一種馬達，其中，轉子具備兩個端環；端環之各者設於轉子鐵芯之端面之各者；馬達具備兩個間隔件；間隔件之各者固定於端環之各者；間隔件之各者為非電性接觸；前述間隔件的表面設有絕緣層，該絕緣層用以將前述端環與前述間隔件絕緣，以及將前述轉子鐵芯與前述間隔件絕緣。

以該馬達所達成的效果的一例而言，可確實地使感應電流流通於本來應流通的電流路徑。

另外，以一實施形態而言，本案揭示一種馬達，其中，轉子鐵芯為複數個板材的堆疊體，間隔件以在間隔件之各者之間設有空隙的方式構成，空隙的軸方向的長度比轉子鐵芯之1層分的厚度小。

以該馬達所達成的效果的一例而言，間隔件可支撐轉子鐵芯所有的層。

另外，以一實施形態而言，本案揭示一種渦輪分子泵，該渦輪分子泵具有：內筒、設在內筒之本說明書記載的馬達、設在馬達之外周的動翼、設在動翼之外側的外筒、設在前述外筒之內側而且前述動翼之外側的靜止翼。以一實施形態而言，本案揭示一種基板旋轉裝置，該基板旋轉裝置具備：內筒；設在內筒之申請專利範圍第5至9項中任一項所述的馬達；以及基板支撐部，設在馬達的外周。

根據該等揭示內容，說明本說明書記載之馬達所適用之具體裝置。

100‧‧‧轉子

110‧‧‧轉子鐵芯

111‧‧‧鐵芯槽

120‧‧‧金屬棒

130‧‧‧端環

130A‧‧‧端環

130B‧‧‧端環

131‧‧‧環槽

Claims (11)

1. 一種外轉子型馬達用之轉子，該轉子具備：

   轉子鐵芯，係實質為圓筒狀，且分割為複數個獨立的圓弧部；

   複數個金屬棒，係固定於前述轉子鐵芯的內周部分，且各個金屬棒朝前述轉子鐵芯的軸方向延伸；及

   端環，係將前述複數個金屬棒彼此電性連接。
2. 如申請專利範圍第1項所述之轉子，其中，前述金屬棒熔接於前述端環的內周面。
3. 如申請專利範圍第2項所述之轉子，其中，

   前述金屬棒為長方體形狀或鳩尾槽形狀；

   前述金屬棒的厚度為前述金屬棒的寬度的一半以下。
4. 如申請專利範圍第3項所述之轉子，其中，

   前述金屬棒的邊部之中之與前述端環的內周面接觸的邊部為熔焊；

   前述金屬棒的面部之中之與前述端環的內周面相對向的面部為焊接。
5. 一種馬達，具備：

   申請專利範圍第1項所述之轉子；及

   在前述轉子之內周方向的空間以與前述轉子相對向的方式設置之定子。
6. 如申請專利範圍第5項所述之馬達，係具備設在前述轉子的外周且實質為圓筒狀的間隔件。
7. 如申請專利範圍第6項所述之馬達，其中，前述間隔件的側面積比前述轉子鐵芯的側面積大。
8. 如申請專利範圍第6項所述之馬達，其中，

   前述轉子具備兩個前述端環；

   前述端環之各者設於前述轉子鐵芯之端面之各者；

   前述馬達具備兩個前述間隔件；

   前述間隔件之各者固定於前述端環之各者；

   前述間隔件之各者為非電性接觸；

   前述間隔件的表面設有絕緣層，該絕緣層用以將前述端環與前述間隔件絕緣，以及將前述轉子鐵芯與前述間隔件絕緣。
9. 如申請專利範圍第8項所述之馬達，其中，

   前述轉子鐵芯為複數個板材的堆疊體；

   前述間隔件以在前述間隔件之各者之間設有空隙的方式構成；

   前述空隙的軸方向的長度比前述轉子鐵芯之1層分的厚度小。
10. 一種真空泵，具備：

    內筒；

    設在前述內筒之外周的申請專利範圍第5項所述之馬達；

    設在前述馬達之外周的動翼；

    設在前述動翼之外側的外筒；

    設在前述外筒之內側而且前述動翼之外側的靜止翼。
11. 一種基板旋轉裝置，具備：

    內筒；

    設在前述內筒的申請專利範圍第5項所述之馬達；及

    設在前述馬達之外周的基板支撐部。

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