TWI575852B - 真空泵用馬達及具備該真空泵用馬達之真空泵 - Google Patents

Description

真空泵用馬達及具備該真空泵用馬達之真空泵

本發明係關於一種真空泵用馬達及具備該真空泵用馬達的真空泵，尤有關於在馬達轉子(rotor)之旋轉中心軸線方向的兩側具備有平衡環(balance ring)的真空泵用馬達及具備該真空泵用馬達的真空泵。

例如，在半導體製造裝置等中，有使用真空泵的情形，且安裝有作為驅動源的馬達。以此種使用在真空泵的馬達而言，係有馬達轉子直接連結於泵主軸的構造者。在此種構造之馬達的情形下，馬達轉子會曝露在半導體製程中所使用的腐蝕性氣體。另一方面，為了維持真空(減壓)狀態，在馬達定子(stator)與馬達轉子之間裝設罐體(can)，以實現密封構造(參照專利文獻1)。

此外，在馬達轉子的轉子鐵芯(rotor core)中，係於旋轉中心軸線方向的兩端部設有端環(end ring)(請參照專利文獻2)。該端環係與轉子鐵芯一同形成感應電路。然而，由於馬達轉子係以高速旋轉者，因此當有旋轉失衡時，會有較大應力加在泵主軸，而在泵主軸產生撓曲。此外，也有會產生較大振動的情形。作為消除此種旋轉失衡的方法，乃進行了在泵主軸裝設平衡環， 並將一部分削切來取得平衡(請參照專利文獻2)。

[先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本特許第3443248號公報

專利文獻2：日本特開平11-27911號公報

即使是將罐體裝設於馬達轉子與馬達定子之間時，如上所述，馬達轉子本身也會曝露在腐蝕性氣體。因此，若不實施任何對策，馬達轉子也會被腐蝕性氣體所腐蝕。為了避免馬達轉子的腐蝕，而有對馬達轉子進行耐腐蝕性被覆(coating)之表面處理的情形。然而，僅具備端環之馬達的情形下，為了消除上述之旋轉失衡，就要將端環一部分予以削切來取得平衡。因此，被削切的部分的耐腐蝕性被覆就會被去除，而會使端環的削切部分被腐蝕。

此外，也可考慮在削切端環之後施以耐腐蝕性被覆。然而，由於被削切的部位(修正孔)的尺寸極小，因此也會有耐腐蝕性被覆的塗膜無法均勻地形成在經削切之部分的情形。再者，即使在裝設有平衡環的情形下，只要削切一部分，就會與端環的情形相同地，有無法解決耐腐蝕性被覆的塗膜不均勻的問題。

本案發明係有鑑於上述問題而研創者，在第1發明中係採用以下的構成：一種馬達，其係直接連結於真空泵之泵主 軸的真空泵用馬達，其特徵為具備：直接或間接裝設於前述泵主軸的馬達轉子；及直接或間接裝設於前述泵主軸，且裝設於與轉子鐵芯兩端部分離之兩側的平衡環；前述平衡環係包含具有耐腐蝕性的材料。

此外，在第2發明中係採用以下的構成：在前述馬達轉子的兩端部設有端環，而在該端環與平衡環之間係形成有預定的間隙。

此外，在第3發明中係採用以下的構成：前述平衡環係具有剖面呈L字形的形狀，安裝在前述泵主軸上裝設之軸套(sleeve)或泵主軸，具有進行馬達轉子之定位的功能。

此外，在第4發明中係採用以下的構成：前述馬達轉子係對表面進行耐腐蝕性被覆或耐腐蝕性塗裝的表面處理。

此外，在第5發明中係採用以下的構成：一種真空泵，其特徵為具備第1至第4發明之馬達。

依據本發明，可達成以下的效果：可為具有耐腐蝕性的馬達轉子，而且亦可解決平衡修正的問題，而謀求性能的提升；與此同時，藉由在平衡環與端環之間設置軸方向的間隙，可避免與因為熱膨脹而伸展之端環的干擾，而可防止負荷施加於旋轉中心軸線方向，而謀求機械設計上的優異性。

20‧‧‧真空泵

21‧‧‧泵主軸

30‧‧‧泵轉子

31‧‧‧第1段轉子

32‧‧‧第2段轉子

33‧‧‧第3段轉子

34‧‧‧第4段轉子

40‧‧‧外殼

51、61‧‧‧軸承

70‧‧‧正時齒輪

100‧‧‧馬達

110‧‧‧馬達定子

111a‧‧‧定子鐵芯

111b‧‧‧線圈

120‧‧‧馬達轉子

121‧‧‧軸套

122‧‧‧墊圈構件

123‧‧‧轉子鐵芯

124‧‧‧螺栓

125‧‧‧端環

127‧‧‧平衡環

130‧‧‧罐體

132‧‧‧環狀密封構件

140‧‧‧馬達框架

141‧‧‧框架本體

142‧‧‧側板

C‧‧‧旋轉中心軸線

第1圖係顯示本發明之一實施形態之馬達的剖面圖。

第2圖係第1圖所揭示之馬達中之一部分構成零件的斜視圖。

第3圖係具備有第1圖所揭示之馬達之真空泵的剖面圖。

接著根據所附圖式來說明本發明之實施形態。

[整體概要]

首先，根據第1圖及第2圖來說明本發明之一實施形態的馬達100。本實施形態之馬達100係用以旋轉驅動真空泵的轉子30(請參照第3圖)者。馬達100係具備馬達定子110、馬達轉子120、及馬達框架(frame)140。

馬達框架140係具備框架本體141及側板142。框架本體141係具有沿著泵主軸21之中心軸線而形成內部空間的圓筒形狀。側板142係藉由預定的安裝機構，安裝於框架本體141的開口端。此種馬達框架140係可例如藉由鐵或鋁來形成。馬達定子110、馬達轉子120係收容於該馬達框架140的內部空間。

[馬達定子]

馬達定子110係具有在定子鐵芯111a裝設線圈(coil)111b的構成。具體而言，在馬達定子110中，於泵主軸21旋轉中心軸線C方向的兩端，線圈111b係朝向定子鐵芯111a的外側而突出。馬達定子110係藉由在馬達框架140之框架本體141的內面嵌入定子鐵芯111a，而與泵主軸21之旋轉中心軸線C以同心方式固定於馬達框架140。定子鐵芯111a係例如可疊層矽鋼板來形成。

[馬達轉子]

馬達轉子120係在馬達定子110的內部，以與泵主軸21之旋轉中心軸線C同心方式配置，直接連結於真空泵20的 泵主軸21。馬達轉子120係具備：裝設在泵主軸21之外周面的軸套121；固定於該軸套121上的轉子鐵芯123；配置於轉子鐵芯123之沿著泵主軸21旋轉中心軸線C方向兩側的端環125；及配置在軸套121的外周面上且為較端環125更外側之兩側的平衡環127。

軸套121係裝設在泵主軸21之前端形成的縮徑部，且藉由墊圈(washer)構件122與螺栓(bolt)124來固定。另外，為了防止泵主軸21與軸套121的相對旋轉，以在兩者的交界區域設置鍵(key)與鍵槽所構成的止轉機構為理想。此外，在軸套121的外周面係固定有轉子鐵芯123。轉子鐵芯123係接受來自馬達定子110的磁力，使馬達轉子120產生旋轉力者。

安裝在轉子鐵芯123之兩側(沿著泵主軸旋轉中心軸線C方向之轉子鐵芯123之兩側)的端環125，係用以連結轉子鐵芯123而形成感應電路者，以材料而言係藉由導電率高的鋁或銅之導電體來構成。端環125係與馬達轉子120成為一體。本實施形態的端環125係形成剖面為矩形之單純的環狀構件。由於鋁或銅會被在半導體製程中所使用的腐蝕性氣體所腐蝕，因此對於轉子鐵芯123與端環125的表面施有耐腐蝕性被覆或耐腐蝕性塗裝等的表面處理。

在軸套121的外周面上且為較端環125更外側的兩側係裝設有平衡環127。平衡環127的作用，係用來消除馬達轉子120所產生的旋轉失衡。平衡環127之剖面係形成L字形，而形成該L字形剖面之2邊中的一邊部分係與軸套121抵接，而另一邊部分則對於泵主軸21旋轉中心軸線C，於正交的方向立起。除了消除上述失衡的功能以外，該L字形之平衡環127還具有將轉子 鐵芯123定位的功能。此外，平衡環127係由不鏽鋼等之耐腐蝕性材料或至少局部含有耐腐蝕性材料之材料所製造。

在本實施形態中，於端環125與平衡環127之間，沿著旋轉中心軸線C方向成份，形成預定的間隙，並且於與旋轉中心軸線C正交的方向成份，亦形成預定的間隙。因此，即使端環125與平衡環127以具有不同熱膨脹係數的材料構成，兩構件之間也不會產生因為熱膨脹所導致的應力。此外，平衡環127之一邊部分的端部，係抵接於轉子鐵芯123。由於亦必須防止平衡環127與軸套121的相對旋轉，因此以在兩者的交界區域設置由鍵及鍵槽所構成的止轉機構為理想。

[罐體構造]

在本實施形態之馬達100的內部中係設有罐體130。罐體130係用以分離馬達轉子120所存在之空間與馬達定子110所存在之空間者。此係由於使用在真空泵20(參照第3圖)之馬達100的情形下，泵主軸21與馬達轉子120所存在的空間需要維持真空(或減壓)之故。此外，真空泵20用在半導體製造設備的情況時，需要有半導體製造時所使用之製程氣體不會洩漏至外部的對策，而罐體130即係用來發揮該功能者。

本實施形態的罐體130係兩端開放之圓筒狀構件，由金屬材料所構成。如第1圖所示，該罐體130係一端(第1圖的左端)由框架本體141與側板142所夾持，而另一端(第1圖的右端)則固定於環狀密封構件132的內周面。藉此，馬達轉子120所存在的空間即與真空泵20連通，但另一方面馬達定子110所存在的空間，則成為從真空(減壓)狀態隔離。

第2圖係為有助於發明理解的斜視圖，顯示馬達100之一部分構成零件的圖。具體而言，其係顯示泵主軸21、軸套121、平衡環127、墊圈構件122、及螺栓124。如圖所示，平衡環127係固定在軸套121上，而軸套121係裝設於泵主軸21，螺栓124係隔著墊圈構件122而螺鎖於泵主軸21。另外，在本實施形態的馬達100中，雖在軸套121的外周面設置轉子鐵芯123，但在本發明中，軸套121並非必要的構成要素，因此可予以省略。

[作用]

接著說明以上述方式構成之馬達100的作用。於製造馬達100時，在將軸套121、轉子鐵芯123、端環125安裝於泵主軸21的狀態下，會產生因為製造誤差所引起的旋轉失衡。為了消除旋轉失衡，雖亦可考慮將例如端環125的一部分削切，但由於耐腐蝕性被覆被去除，會使得該部分被製程氣體所腐蝕。

為了對應此問題，在本實施形態中係裝設有平衡環127。亦即，在耐腐蝕性材料所構成之平衡環127安裝於軸套121的狀態下，測量旋轉失衡。然後，以消除旋轉失衡的方式，將平衡環127的一部分予以削切。即使平衡環127的一部分被削切，由於係以耐腐蝕性材料所製造，因此平衡環127不會腐蝕。

[真空泵]

接著根據第3圖說明具備本實施形態之馬達100的真空泵20。在該圖中係顯示真空泵20所具有之2個泵主軸21所含之旋轉中心軸線C的剖面。如圖所示，真空泵20係具備一對轉子30。在本實施形態的馬達100中，轉子30係具備第1段轉子31、第2段轉子32、第3段轉子33、及第4段轉子34。支撐該等 轉子30的泵主軸21，係在其兩端部的附近，被軸承51、61所支撐。此外，轉子30係收容於外殼(casing)40內。

此種轉子30係藉由上述的馬達100而驅動。在泵轉子30的另一端，係固定有彼此咬合的一對正時齒輪(timing gear)70。藉此，泵主軸21及泵轉子30即彼此以相同速度朝反方向旋轉。

當驅動馬達100時，泵轉子30係在外殼40的內面及泵轉子30彼此之間保持些微的間隙，以非接觸方式朝反方向旋轉。隨著一對泵轉子30的旋轉，吸入側的氣體，被封閉在轉子30與外殼40之間，而朝吐出側運送。從吸氣口(未圖示)所導入的氣體，係藉由第4段轉子34而壓縮運送，從排氣口(未圖示)排出。

另外，上述實施形態中，以各個構成要素的組合形態說明了發明。然而，本發明中，在可實現密封構造的範圍內，各個構成要素的任意組合亦為本發明的範圍。例如，即使是記載為包含所有構成要素A、B、C的發明時，只要是由該行業業者以A與B的組合而可成立為發明，即屬於本發明的範圍。

[產業上的可利用性]

本發明係可用來消除真空泵用馬達的旋轉失衡。

21‧‧‧泵主軸

100‧‧‧馬達

110‧‧‧馬達定子

111a‧‧‧定子鐵芯

111b‧‧‧線圈

120‧‧‧馬達轉子

121‧‧‧軸套

122‧‧‧墊圈構件

123‧‧‧轉子鐵芯

124‧‧‧螺栓

125‧‧‧端環

127‧‧‧平衡環

130‧‧‧罐體

132‧‧‧環狀密封構件

140‧‧‧馬達框架

141‧‧‧框架本體

142‧‧‧側板

C‧‧‧旋轉中心軸線

Claims (12)

1. 一種馬達，係直接連結於真空泵之泵主軸的真空泵用馬達，該馬達具備：馬達轉子，係直接或間接裝設於前述泵主軸的；馬達定子，係與前述泵主軸之旋轉軸以同心方式固定於馬達框架；及平衡環，係組構成：前述平衡環各自含有：朝前述泵主軸之旋轉軸方向延伸的第1部分，且該第1部分係以直接或間接接觸於前述泵主軸之方式裝設；並且前述平衡環各自含有：朝與前述泵主軸之旋轉軸呈垂直之方向延伸的第2部分，且該第2部分係裝設於與轉子鐵芯兩端部分離之前述泵主軸的兩側；其中前述平衡環係包含具有耐腐蝕性的材料，前述平衡環係具有由前述第1部分和前述第2部分所形成之剖面L字狀的形狀，在前述轉子鐵芯兩端部設有端環，且在前述端環與前述平衡環之第1部分之間、及前述端環與前述平衡環之第2部分之間形成有預定之間隙。
2. 如申請專利範圍第1項所述之馬達，其中，前述平衡環之第1部分，係具有與前述轉子鐵芯抵接並進行轉子鐵芯之定位的功能。
3. 一種真空泵，係具備申請專利範圍第2項所述之馬達。
4. 如申請專利範圍第2項所述之馬達，其中，前述馬達轉子係對表面進行耐腐蝕性被覆或耐腐蝕性塗裝的表面處理。
5. 一種真空泵，係具備申請專利範圍第4項所述之馬達。
6. 如申請專利範圍第1項所述之馬達，其中，前述馬達轉子係對表面進行耐腐蝕性被覆或耐腐蝕性塗裝的表面處理。
7. 一種真空泵，係具備申請專利範圍第6項所述之馬達。
8. 一種真空泵，係具備申請專利範圍第1項所述之馬達。
9. 如申請專利範圍第1項所述之馬達，又具備有：罐體，係用以分離前述馬達轉子所存在之空間與前述馬達定子所存在之空間者。
10. 一種真空泵，係具備申請專利範圍第9項所述之馬達。
11. 如申請專利範圍第1項所述之馬達，其中，前述平衡環係由至少局部含有不鏽鋼之材料所製造。
12. 一種真空泵，係具備申請專利範圍第11項所述之馬達。