TWI591936B - IPM motor for vacuum pump - Google Patents

Description

真空泵用IPM馬達

本發明係關於一種對用作半導體製造裝置、平板顯示器製造裝置、太陽面板製造裝置中之處理腔室、或其他密閉腔室之排氣機構之真空泵的旋轉翼葉片進行高速旋轉驅動之真空泵用IPM(Interior Permanent Magnet，內置式永久磁體)馬達，特別是關於一種可應用於伴隨真空泵之小型化而使轉子軛寬度變窄之情形時的真空泵用IPM馬達。

真空泵係於外殼內壁安裝複數個定子翼、且藉由對與該定子翼對向之複數個旋轉翼葉片進行高速旋轉而進行抽吸，於該旋轉翼葉片之高速旋轉驅動中，先前使用有SPM(Surface Permanent Magnet，表面永久磁體)構造之無刷DC(Direct Current，直流)馬達。

此種SPM馬達係由在轉子之表面上貼合有磁鐵之形狀而成，因此需要設置防飛散束帶，以便於高速旋轉時磁鐵不會因離心力而飛散，又，SPM用磁鐵之形狀變大，因此，因磁鐵之渦電流損失引起之發熱亦成為問題。

因此，作為真空泵用馬達，對於如下之IPM馬達(Interior Permanent Magnet Motor)之導入進行了研究：其謀求磁鐵使用量之減少、磁鐵形狀之簡化、藉由去除防飛散束帶實現之零件件數之削減。

該IPM馬達係具有於轉子之內部埋設有磁鐵之構造的旋轉磁性體形式的同步馬達，可利用由轉子之磁化產生的磁阻轉矩與由磁鐵產生 之磁體轉矩兩者，因此可為小型且獲得大功率。

然而，於採用該IPM馬達作為真空泵用馬達之情形時，需要向IPM馬達之轉子部壓入對真空泵之旋轉翼葉片進行高速旋轉驅動的轉子軸，但真空泵之轉子軸係為了使伴隨真空泵之高速旋轉的固有振動變小而必需設為固定以上之直徑，於該情形時，供埋設磁鐵之IPM馬達之轉子軛寬度變得非常窄。此處，若該真空泵之每1極之磁鐵以1片構成，則轉子軛寬度變窄，因此產生如下等問題：轉子鐵心或磁鐵之機械強度無法承受軸壓入時之壓入力，從而有轉子鐵心或磁鐵損壞之虞。

作為每1極之磁鐵以2片構成之IPM馬達用轉子，已知有專利文獻1中所記載之「馬達用轉子」。

[先行技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2002-44887號公報

然而，上述專利文獻1中所記載之「馬達用轉子」並非設想為用作小型真空泵用馬達，因此無法防止因轉子軛寬度變窄引起的軸壓入時之轉子鐵心或磁鐵之損壞。

本發明係為了解決此種問題而完成者，其目的在於提供一種最適宜作為小型真空泵用馬達而使用之真空泵用IPM馬達。

為了達成上述目的，本發明係一種真空泵用IPM馬達，其特徵在於具有：轉子鐵心，其被壓入真空泵之轉子軸，且供埋設磁鐵；及定子鐵心，其包圍該轉子鐵心而配設，且捲繞定子繞組；且將埋設於上述轉子鐵心之每1極之上述磁鐵分割成複數個而分別插入至設置於該 轉子鐵心之磁鐵插槽內，並且於該磁鐵插槽之附近，設置緩和應力集中用孔。

又，於上述構成中，能夠以如下方式構成：將埋設於上述轉子鐵心之每1極之上述磁鐵分割成至少2個以上而分別插入至設置於該轉子鐵心之上述磁鐵插槽內。

此處，上述磁鐵插槽係能夠以如下方式構成：於半徑方向外側角隅具有緩和應力集中用第1角隅部，並且於半徑方向內側角隅具有曲率半徑小於上述第1角隅部之第2角隅部。

又，於上述構成中，可將上述轉子鐵心設為於該轉子鐵心之軸方向上積層為多段之多段構成，使用上述緩和應力集中用孔對該積層之上述轉子鐵心之偏斜角進行定位。

此處，可將上述轉子鐵心設為於該轉子鐵心之軸方向上、上下地積層至少2段以上之2段構成。

又，以鄰接之極的上述緩和應力集中用孔之間的距離不同的方式，形成該緩和應力集中用孔，藉此調整積層成多段之上述轉子鐵心之上述偏斜角。

此處，以鄰接之極的上述緩和應力集中用孔之間的距離不同的方式，形成該緩和應力集中用孔，藉此可調整積層成2段的上下之上述轉子鐵心之上述偏斜角。

又，於上述構成中，將上述緩和應力集中用孔之間的距離設定為比上述緩和應力集中用孔與上述磁鐵插槽之間的距離寬，使產生磁阻轉矩之q軸磁通量在各段之上述轉子鐵心之上述緩和應力集中用孔之間流動，藉此形成跨及上述積層成多段之複數個上述轉子鐵心之磁路。

又，將上述緩和應力集中用孔之間的距離設定為比上述緩和應力集中用孔與上述磁鐵插槽之間的距離寬，使產生磁阻轉矩之q軸磁 通量在上段之上述轉子鐵心之上述緩和應力集中用孔之間、及下段的上述轉子鐵心之上述緩和應力集中用孔之間流動，藉此形成跨及上述積層成2段之2個轉子鐵心之磁路。

根據本發明，將埋設於轉子鐵心之每1極之磁鐵分割成複數個而分別插入至設置於該轉子鐵心之磁鐵插槽內，並且於供該每1極之分割成複數個之磁鐵插入的複數個磁鐵插槽之兩端，設置緩和應力集中用孔，因此可確實地防止因軸壓入時之壓入力引起的轉子鐵心或磁鐵之損壞。

又，設置上述緩和應力集中用之貫通孔，並且以如下方式構成上述磁鐵插槽之形狀，即，在鄰接於上述緩和應力集中用孔之側的半徑方向外側角隅具有緩和應力集中用第1角隅部，並且於半徑方向內側角隅具有曲率半徑小於上述第1角隅部之第2角隅部，藉此可防止因真空泵之高速旋轉運轉時之離心力引起之轉子鐵心的損壞。

又，使用上述緩和應力集中用孔，能夠於在上述轉子軸之軸方向上、上下地積層上述轉子鐵心而設為多段構成之情形時，對該上下地積層之轉子鐵心之偏斜角進行定位。

又，藉由設置上述緩和應力集中用孔，亦發揮可減少磁鐵端部之洩漏磁通量的效果。

1‧‧‧泵外裝殼體

1A‧‧‧泵殼體

1B‧‧‧泵基底

1C‧‧‧凸緣

2‧‧‧氣體吸氣口

3‧‧‧氣體排氣口

4‧‧‧定子圓柱

5‧‧‧轉子軸

6‧‧‧轉子

7‧‧‧凸轂插孔

9‧‧‧肩部

10‧‧‧徑向磁性軸承

11‧‧‧軸向磁性軸承

13‧‧‧旋轉翼葉片

14‧‧‧固定翼葉片

15‧‧‧螺紋槽排氣部定子

16‧‧‧螺紋槽

100‧‧‧真空泵用IPM馬達

110‧‧‧轉子鐵心

110A‧‧‧上段之轉子鐵心

110B‧‧‧下段之轉子鐵心

111‧‧‧磁鐵插槽

111a‧‧‧磁鐵

111a‧‧‧第1角隅部

111b‧‧‧磁鐵

111b‧‧‧第1角隅部

111c‧‧‧第2角隅部

111d‧‧‧第2角隅部

111e‧‧‧直線部

111f‧‧‧直線部

111g‧‧‧曲線部

112‧‧‧緩和應力集中用孔

112a‧‧‧緩和應力集中用孔

112b‧‧‧緩和應力集中用孔

112c‧‧‧貫通孔

113‧‧‧孔

120‧‧‧定子鐵心

121‧‧‧繞組插槽

122‧‧‧繞組

130‧‧‧磁鐵

A‧‧‧部分

B‧‧‧部分

B1、B2‧‧‧保護軸承

L‧‧‧貫通孔112c之中心之尺寸

P‧‧‧真空泵

Ps‧‧‧螺紋槽排氣部

Pt‧‧‧翼排氣部

S‧‧‧螺紋槽排氣通路

S1‧‧‧緩和應力集中用孔112與轉子鐵心110之周面之間的尺寸

S2‧‧‧磁鐵插槽111與緩和應力集中用孔112之間的尺寸

U‧‧‧相

V‧‧‧相

W‧‧‧相

X‧‧‧箭頭

YW1‧‧‧轉子鐵心110之磁鐵130與轉子鐵心內周之間的鐵心寬度

YW2‧‧‧轉子鐵心110之磁鐵130與轉子鐵心外周之間的鐵心寬度

α‧‧‧角度

θ‧‧‧偏斜角

‧‧‧有效磁場

圖1係應用本發明之真空泵之剖面圖。

圖2係表示本案發明之真空泵用IPM馬達之詳細構成的俯視圖(A)及其A-A剖面圖(B)。

圖3係表示本案發明之真空泵用IPM馬達之轉子鐵心之詳細構成的俯視圖(A)及其B-B剖面圖(B)。

圖4係表示本案發明之真空泵用IPM馬達之定子鐵心之詳細構成 的俯視圖(A)及其B-B剖面圖(B)。

圖5(A)、(B)係表示上段之轉子鐵心與下段之轉子鐵心之一例的圖。

圖6(A)、(B)係對上段之轉子鐵心及下段之轉子鐵心的定位及偏斜角的調整進行說明之圖。

圖7係對上段之轉子鐵心及下段之轉子鐵心之偏斜角的調整進行說明之圖。

圖8係使偏斜角經調整之上段之轉子鐵心110A、與下段之轉子鐵心110B重疊而成為段偏斜構成的轉子鐵心110之俯視圖(A)及其B-B剖面圖(B)。

圖9(A)~(C)係說明磁鐵插槽及緩和應力集中用孔之詳細內容之放大圖。

圖10係說明本發明之真空泵用IPM馬達之磁阻轉矩之有效利用的圖。

圖11(A)、(B)係表示有助於該實施例之真空泵用IPM馬達100之包含6倍高諧波成分之轉矩脈動、與包含12倍高諧波成分的齒槽效應轉矩之減少的誘發電壓之高諧波成分的減少之圖表。

以下，一面參照說明書之隨附圖式，一面詳細地對用以實施本發明之實施例進行說明。

圖1係應用本發明之真空泵之剖面圖。該圖之真空泵P係用作半導體製造裝置、平板顯示器製造裝置、太陽面板製造裝置中之處理腔室、或其他密閉腔室的排氣機構等。

該真空泵P係於外裝殼體1內，具有藉由旋轉翼葉片13與固定翼葉片14而對氣體進行排氣之翼排氣部Pt、利用螺紋槽16而對氣體進行排氣之螺紋槽排氣部Ps、及其等之驅動系統。

外裝殼體1係藉由螺桿將筒狀之泵殼體1A、與有底筒狀之泵基底1B於其筒軸方向上連結成一體之有底圓筒形。泵殼體1A之上端部側係作為氣體吸氣口2而開口，於泵基底1B之下端部側面設置有氣體排氣口3。

氣體吸氣口2係藉由設置於泵殼體1A上緣之凸緣1C的未圖示之螺桿，而連接於例如半導體製造裝置之處理腔室等成為高真空之未圖示之密閉腔室。氣體排氣口3係以與未圖示之輔助泵連通之方式連接。

於泵殼體1A內之中央部，設置有內設各種電力組件的圓筒狀之定子圓柱4，定子圓柱4係以其下端側由螺釘鎖緊固定之形態立設於泵基底1B上。

於定子圓柱4之內側設置有轉子軸5，轉子軸5係以其上端部朝向氣體吸氣口2之方向、其下端部朝向泵基底1B之方向之方式配置。又，轉子軸5之上端部係以自定子圓柱4之圓筒上端面向上方突出之方式設置。

轉子軸5係以直徑方向與軸方向可藉由徑向磁性軸承10與軸向磁性軸承11之磁力而旋轉之方式懸浮支持，且藉由下文詳述之本發明之真空泵用IPM馬達100而旋轉驅動。又，於該轉子軸5之上下端側，設置有保護軸承B1、B2。

於定子圓柱4之外側設置有轉子6。轉子6係包圍定子圓柱4之外周的圓筒形狀，且以與轉子軸5一體化，且以該轉子軸5為旋轉軸心而於泵殼體1A內旋轉之方式構成。

因此，於圖1之真空泵P中，轉子軸5、徑向磁性軸承10、10及軸向磁性軸承11係作為以可使轉子6圍繞其軸心旋轉之方式支持轉子6之支持機構而發揮功能。又，該轉子6係與轉子軸5一體地旋轉，因此將轉子軸5旋轉驅動之真空泵用IPM馬達100係作為將轉子6旋轉驅動之驅動機構而發揮功能。

關於保護軸承B1、B2、徑向磁性軸承10、及軸向磁性軸承11之詳細構成係業界周知之內容，因此省略說明。

於圖1之真空泵P中，較轉子6之大致中間之上游(自轉子6之大致中間至轉子6之氣體吸氣口2側端部的範圍)係作為翼排氣部Pt而發揮功能。以下，對該翼排氣部Pt之詳細構成進行說明。

於較轉子6之大致中間的上游側之轉子6外周面，一體地設置有複數個旋轉翼葉片13。該等複數個旋轉翼葉片13呈自轉子6外周面向轉子直徑方向突出之形態，且以轉子6之旋轉軸心(轉子軸5)或者外裝殼體1之軸心(以下稱為「泵軸心」)為中心而配置成放射狀。又，旋轉翼葉片13係與轉子6之外直徑加工部一體地藉由切削加工而切割形成之切削加工品，且以最適於氣體分子之排氣之角度傾斜。

於泵殼體1A之內周面側設置有複數個固定翼葉片14，該等固定翼葉片14呈自泵殼體1A內周面向轉子6外周面突出之形態，且以泵軸心為中心而配置成放射狀。又，該等固定翼葉片14亦與旋轉翼葉片13相同地，以最適於氣體分子之排氣的角度傾斜。

而且，於圖1之真空泵P中，如上所述之複數個旋轉翼葉片13與固定翼葉片14沿泵軸心而交替地配置成多段，藉此形成多段之翼排氣部Pt。

於包含以上構成之翼排氣部Pt中，藉由真空泵用IPM馬達100之啟動而使轉子軸5、轉子6及複數個旋轉翼葉片13一體地高速旋轉，最上段之旋轉翼葉片13對自氣體吸氣口2入射之氣體分子賦予向下方向之運動量。具有該向下方向之運動量的氣體分子藉由固定翼葉片14而送入至下一段之旋轉翼葉片13側。重複進行向此種氣體分子賦予運動量與送入動作且於多段中進行，藉此，氣體吸氣口2側之氣體分子以依次向轉子6之下游轉移之方式排氣。

於圖1之真空泵P中，轉子6之大致中間的下游(自轉子6之大致中 間至轉子6之氣體排氣口3側端部為止的範圍)係作為螺紋槽排氣部Ps發揮功能。以下，對該螺紋槽排氣部Ps之詳細構成進行說明。

轉子6之大致中間的下游側之轉子6係作為螺紋槽排氣部Ps之旋轉構件而旋轉之部分，且配置於螺紋槽排氣部定子15之內側。

螺紋槽排氣部定子15係筒形之固定構件，且以包圍轉子6之外周(轉子6之大致中間的下游)之方式配置。又，該螺紋槽排氣部定子15係以其下端部由泵基底1B支持之方式設置。

於螺紋槽排氣部定子15之內周部，形成有變成深度朝向下方小徑化之圓錐形狀的螺紋槽16。該螺紋槽16係自螺紋槽排氣部定子15之上端至下端而刻設為螺旋狀，且藉由該螺紋槽16而成為如下構成：於轉子6與螺紋槽排氣部定子15之間設置有螺旋狀之螺紋槽排氣通路S。再者，雖省略圖示，但亦可採用如下構成：藉由將之前所說明之螺紋槽16形成於轉子6之內周面，而設置有螺紋槽排氣通路S。

於螺紋槽排氣部Ps，為了藉由螺紋槽16與轉子6之外周面之拖曳效果，而一面壓縮氣體一面進行移送，螺紋槽16之深度係以如下方式設定：於螺紋槽排氣通路S之上游入口側(接近氣體吸氣口2之通路開口端)變得最深，於其下游出口側(接近氣體排氣口3之通路開口端)變得最淺。

螺紋槽排氣通路S之上游入口係與間隙G連通，該間隙G係形成於如上所述般配置成多段之旋轉翼葉片13與固定翼葉片14中的最下段之翼(於圖1之例中為最下段之固定翼葉片14)的下游，又，該螺紋槽排氣通路S之下游出口係以與氣體排氣口3側連通之方式構成。

藉由利用之前所說明之翼排氣部Pt之排氣動作實現的移送而到達最下段的翼(於圖1之例中為旋轉翼葉片13)之氣體分子係自螺紋槽排氣通路S之上游入口轉移至該螺紋槽排氣通路S。所轉移之氣體分子係藉由因轉子6之旋轉產生之效果、即轉子6之外周面與螺紋槽16之拖曳 效果，而一面自過渡流壓縮成黏性流，一面向氣體排氣口3轉移，從而最終通過未圖示之輔助泵而向外部排氣。

圖2係表示本案發明之真空泵用IPM馬達之詳細構成之俯視圖(A)及其A-A剖面圖(B)。

於該圖中，該真空泵用IPM馬達100係構成為4極、24插槽之IPM馬達，且由轉子鐵心110與定子鐵心120構成，該轉子鐵心110係形成有供埋設各極之磁鐵(永久磁鐵)的複數個磁鐵插槽111，該定子鐵心120係包圍該轉子鐵心110而配設、且形成有捲繞供U、V、W之三相電流流動之繞組122的複數個繞組插槽121。

轉子鐵心110及定子鐵心120係分別將薄片狀之鐵心片積層成特定之厚度而構成。

再者，於圖2中，將供U、V、W之三相電流流動之繞組122交替地捲繞於繞組插槽121上，但該U、V、W之繞組122之捲繞方法並不限定於該捲繞方法，重要的是只要設為藉由繞組122而產生旋轉之磁場即可，可採用其他周知之各種捲繞方法。

另外，該實施例之真空泵用IPM馬達100係以上述真空泵P之轉子軸5壓入至設置於轉子鐵心110之孔113之方式構成，該轉子軸5係為了使伴隨真空泵P之高速旋轉而產生之固有振動變小、而必需設為固定以上之直徑，因此，若謀求真空泵P之小型化，則轉子軸5相對於轉子鐵心110之尺寸所佔據之比率變大，因此轉子鐵心110之磁鐵130與轉子鐵心內周之間的鐵心寬度YW1、及轉子鐵心110之磁鐵130與轉子鐵心外周之間的鐵心寬度YW2變窄。

此處，若每1極之磁鐵以1片構成，則存在如下之虞：轉子鐵心或磁鐵無法承受真空泵P之轉子軸5之壓入時之壓入力而被損壞。因此，該實施例之真空泵用IPM馬達100係以如下方式構成：將每1極之磁鐵分割成2片而埋設至各個磁鐵插槽111內。

又，於真空泵用IPM馬達100中，採用將磁鐵於軸方向上分割成2片、且使上下之磁鐵錯開特定角度之段偏斜構成，從而謀求包含驅動頻率之6倍高諧波成分之轉矩脈動、與包含12倍高諧波成分之齒槽效應轉矩的減少。

因此，於上述構成之轉子鐵心110上、即於上段之轉子鐵心110A及下段之轉子鐵心110B上，分別形成有4×2=8(個)磁鐵插槽111，於定子鐵心120形成有24插槽之繞組插槽121。

進而，於該實施例之真空泵用IPM馬達100中，在各極之磁鐵插槽111之兩側形成共計8個緩和應力集中用孔112，以使轉子鐵心110可承受真空泵P之高速旋轉運轉時之離心力。

如下文之詳述般，該緩和應力集中用孔112係用於上下段之轉子鐵心110A、110B之定位、及偏斜角之調整，又，亦具有如下效果：減少自埋設於磁鐵插槽111內之磁鐵130之端部的洩漏磁通量。

圖3係表示本案發明之真空泵用IPM馬達之轉子鐵心110之詳細構成的俯視圖(A)及其B-B剖面圖(B)。

於該圖中，在該轉子鐵心110上，形成有分別供埋設分割成2片之磁鐵130的共計8個磁鐵插槽111、及共計8個緩和應力集中用孔112。

此處，緩和應力集中用孔112a係鄰接於分割成2片之磁鐵111a與111b中之1個磁鐵111a而形成，緩和應力集中用孔112b係鄰接於分割成2片之磁鐵111a與111b中之另一磁鐵111b而形成。於該轉子鐵心110上，形成有供真空泵P之轉子軸5壓入之孔113。

於採用段偏斜構成之該實施例之真空泵用IPM馬達100中，上段之轉子鐵心110A、及下段之轉子鐵心110B分別包含與圖2所示之轉子鐵心110相同的形狀、相同之構成，利用緩和應力集中用孔112a及緩和應力集中用孔112b而對上段之轉子鐵心110A及下段之轉子鐵心 110B進行定位及偏斜角的調整。

圖4係表示本案發明之真空泵用IPM馬達之定子鐵心之詳細構成的俯視圖(A)及其C-C剖面圖(B)。

於該圖中，在該定子鐵心120上，形成有捲繞供U、V、W之三相電流流動之繞組122的共計24個繞組插槽121。於該共計24個繞組插槽121，捲繞圖2所示之U相、V相、W相之繞組122，藉由使該U相、V相、W相之繞組122上流動U、V、W之三相電流，而於定子鐵心120之內側產生旋轉之旋轉磁場。

如圖2所示，於該定子鐵心120之內側，以特定之偏斜角重疊配置與上述圖3所示之轉子鐵心110形狀相同、構成相同的、分別埋設有各極之磁鐵的上段之轉子鐵心110A及下段之轉子鐵心110B。

接著，參照圖5至圖8，對上段之轉子鐵心及下段之轉子鐵心之定位及偏斜角的調整進行說明。

圖5係表示上段之轉子鐵心與下段之轉子鐵心之一例的圖。該圖之(A)係表示下段之轉子鐵心110B，(B)係表示上段之轉子鐵心110A。根據圖5可知，(B)所示之上段之轉子鐵心110A係相對於(A)所示之下段的轉子鐵心110B而向逆時針方向旋轉特定之偏斜角θ。

於該實施例中，上段之轉子鐵心110A及下段之轉子鐵心110B之定位及偏斜角的調整係使用分別設置於上段之轉子鐵心110A及下段之轉子鐵心110B的8個緩和應力集中用孔112而進行。

如圖6(A)所示，該上段之轉子鐵心110A及下段之轉子鐵心110B之定位及偏斜角的調整係使下段之轉子鐵心110B固定，且使上段之轉子鐵心110A如箭頭X所示般向逆時針方向旋轉。而且，在上段之轉子鐵心110A之緩和應力集中用孔112a之前端重疊於下段的轉子鐵心110B之緩和應力集中用孔112b，且形成有自上段之轉子鐵心110A貫通下段之轉子鐵心110B之大致接近正圓的4個貫通孔112c的狀態下， 判斷為已對上段之轉子鐵心110A與下段之轉子鐵心110B進行定位、及偏斜角之調整。

而且，在已對該上段之轉子鐵心110A與下段之轉子鐵心110B進行定位、及偏斜角的調整之狀態下，將上段之轉子鐵心110A與下段之轉子鐵心110B固定。

此處之上段之轉子鐵心110A與下段之轉子鐵心110B的固定方法，可藉由對在已進行上述上段之轉子鐵心110A與下段之轉子鐵心110B之定位及偏斜角之調整的狀態下形成之4個貫通孔112c，壓入嵌合於該等貫通孔112c之4根軸而固定；再者，亦能夠以藉由周知之接著機構將上段之轉子鐵心110A與下段之轉子鐵心110B接著之方式構成。

若如上所述般構成，則可容易地進行上段之轉子鐵心110A與下段之轉子鐵心110B之定位及調整。

上段之轉子鐵心110A與下段之轉子鐵心110B之偏斜角可藉由鄰接的極之緩和應力集中用孔112a與112b之間的距離、準確而言根據圖7所示之貫通孔112c之中心之尺寸L，於例如0度至15度之間進行調整。

即，若以使圖7所示之尺寸L變大之方式形成轉子鐵心110之緩和應力集中用孔112a及112b，則能夠以使上段之轉子鐵心110A與下段之轉子鐵心110B之偏斜角變大之方式進行調整，相反地，若以圖7所示之尺寸L變小之方式形成轉子鐵心110之緩和應力集中用孔112a及112b，則能夠以使上段之轉子鐵心110A與下段之轉子鐵心110B之偏斜角變小之方式進行調整。

圖8係將偏斜角經調整之上段之轉子鐵心110A與下段之轉子鐵心110B重疊而設為段偏斜構成的轉子鐵心110之俯視圖(A)及其B-B剖面圖(B)。

如該圖所示，該轉子鐵心110係由上段之轉子鐵心110A與下段之轉子鐵心110B構成，上段之轉子鐵心110A與下段之轉子鐵心110B係以偏斜角θ重疊，從而藉由緩和應力集中用孔112而形成貫通上段之轉子鐵心110A與下段之轉子鐵心110B的4個貫通孔112c。

圖9(A)係說明磁鐵插槽及緩和應力集中用孔之詳細內容之放大圖。

如該圖所示，磁鐵插槽111係供埋設磁鐵130者，且其形狀係於半徑方向外側之兩個角隅具有曲率半徑較大之第1角隅部111a及111b。

又，於半徑方向內側之兩個角隅，具有曲率半徑小於較大之第1角隅部111a及111b的第2角隅部111c及111d。再者，第1角隅部111a及111b於滿足上述半徑方向之尺寸條件之範圍內，能夠以曲率半徑相同之方式形成，亦能夠以曲率半徑不同之方式形成。又，相同地，第2角隅部111c及111d能夠以曲率半徑相同之方式形成，亦能夠以曲率半徑不同之方式形成。

又，如圖9(B)所示，圖9(A)所示之角隅部111b亦可設為由與直線部111e成角度α之直線部111f與曲線部111g形成。再者，圖9(B)所示之直線部111e係與圖9(A)所示之磁鐵插槽111之對應的直線部相同地為進行磁鐵130之定位而使用。

藉由對該磁鐵插槽111之形狀進行設計，使得因真空泵P之高速旋轉運轉時的埋設於磁鐵插槽111內之磁鐵130、及轉子鐵心110自身的離心力引起之應力集中得到緩和，因此，於真空泵P之高速旋轉運轉時，亦可承受轉子鐵心110之強度。再者，埋設於上述轉子鐵心110之磁鐵130之形狀係亦可並非如圖9(A)所示之平板狀，而是如圖9(C)所示般為如下者：沿轉子鐵心110之外形之曲率且具有大於轉子鐵心110的外形之曲率。於該情形時，磁鐵插槽111係形成為與該磁鐵130 之形狀對應之形狀。

又，如該圖所示，緩和應力集中用孔112與轉子鐵心110之周面之間的尺寸S1、及磁鐵插槽111與緩和應力集中用孔112之間的尺寸S2較小，因此該部分之磁阻變大，其結果，可減少自磁鐵130之端部的洩漏磁通量。

即，因自磁鐵130之端部之洩漏磁通量之減少，而使得因磁鐵130產生之有效磁場變得大於未設置緩和應力集中用孔112之情形，因此，根據該實施例之真空泵用IPM馬達100，可較未設置緩和應力集中用孔112之情形而更有效地利用磁體轉矩。

圖10係說明本發明之真空泵用IPM馬達之磁阻轉矩之有效利用的圖。

通常之IPM馬達係利用因使用有q軸磁通量之轉子之磁化產生的磁阻轉矩，藉此可實現小型且大功率。然而，於本申請案之真空泵用IPM馬達中，圖2所示之轉子鐵心110之磁鐵130與轉子鐵心外周之間的鐵心寬度YW2變得非常窄。

因此，於該實施例之真空泵用IPM馬達100中，為了有效地利用磁阻轉矩，如圖10所示般採用使磁通量積極地在磁鐵130與轉子軸5之間的轉子軛部113流動之磁路。

即，該實施例之真空泵用IPM馬達100中，磁路係於上段之轉子鐵心110A之緩和應力集中用孔112的形成部變窄，因此，定子鐵心120上所產生之q軸磁通量難以通過該部分。

另外，如上所述，於該實施例之真空泵用IPM馬達100中，上段之轉子鐵心110A與下段之轉子鐵心110B之間的偏斜角係使用緩和應力集中用孔112而設定。

其結果，上段之轉子鐵心110A之形成有緩和應力集中用孔112之部分A係成為如下部分：下段之轉子鐵心110B之鄰接之磁極的緩和應 力集中用孔112之間的磁路較寬的部分。又，下段之轉子鐵心110B之形成有緩和應力集中用孔112之部分B係成為如下部分：上段之轉子鐵心110A之鄰接之磁極的緩和應力集中用孔112之間的磁路較寬的部分。

因此，於該實施例之真空泵用IPM馬達100中，形成如下之磁路：於上段之轉子鐵心110A之緩和應力集中用孔112之形成部分A係使q軸磁通量積極地在下段的轉子鐵心110B之鄰接之磁極之緩和應力集中用孔112之間流動，相反地，於下段之轉子鐵心110B之緩和應力集中用孔112之形成部分B係使q軸磁通量積極地在上段的轉子鐵心110A之鄰接之磁極之緩和應力集中用孔112之間流動。

根據此種構成，使q軸磁通量積極地在磁鐵130與轉子軸5之間的轉子軛部113流動，藉此可有效地利用因使用有q軸磁通量之轉子鐵心110之磁化產生的磁阻轉矩。

圖11係表示有助於包含該實施例之真空泵用IPM馬達100之6倍高諧波成分之轉矩脈動、與包含12倍高諧波成分的齒槽效應轉矩之減少的誘發電壓之高諧波成分的減少之圖表。

該實施例之真空泵用IPM馬達100係以將每1極之磁鐵分割成2片而埋設至各個磁鐵插槽111內之方式構成，並且以於上段之轉子鐵心110A與下段之轉子鐵心110B之間設定特定之偏斜角之方式構成。

其結果，如圖11(A)所示，於上段之轉子鐵心110A與下段之轉子鐵心110B之間設定有偏斜角之存在偏斜的情形時，與未設定偏斜角之圖11(B)所示的情形相比，其誘發電壓波形變得更接近Sin波，從而可大幅減少包含6倍高諧波成分之轉矩脈動與包含12倍高諧波成分之齒槽效應轉矩。

再者，上述實施例之真空泵用IPM馬達100係以將每1極之磁鐵分割成2片而將該2片磁鐵埋設至各個磁鐵插槽111內之方式構成，但亦 能夠以如下方式構成：將該每1極之磁鐵分割成3片以上而將該分割成3片以上之複數個磁鐵分別埋設至對應之複數個磁鐵插槽內。

又，上述實施例之真空泵用IPM馬達100係採用將上段之轉子鐵心110A與下段之轉子鐵心110B以特定的偏斜角重疊成2段的構成，但亦能夠以對轉子鐵心採用3段以上之多段構成之方式構成。

於該情形時，使產生磁阻轉矩之、藉由使定子繞組上有電流流動而產生的q軸磁通量，積極地在各段之轉子鐵心的緩和應力集中用孔之間流動，藉此形成跨及積層成多段之複數個轉子鐵心的磁路。

本發明並不限定於上述實施形態，只要處於本發明之技術思想之範圍內，則可藉由業者之通常之創作能力而實現多種變形。

5‧‧‧轉子軸

100‧‧‧真空泵用IPM馬達

110‧‧‧轉子鐵心

110A‧‧‧上段之轉子鐵心

110B‧‧‧下段之轉子鐵心

111‧‧‧磁鐵插槽

112‧‧‧緩和應力集中用孔

113‧‧‧孔

120‧‧‧定子鐵心

121‧‧‧繞組插槽

122‧‧‧繞組

U‧‧‧相

V‧‧‧相

W‧‧‧相

YW1‧‧‧轉子鐵心110之磁鐵130與轉子鐵心內周之間的鐵心寬度

YW2‧‧‧轉子鐵心110之磁鐵130與轉子鐵心外周之間的鐵心寬度

Claims (13)

1. 一種真空泵用IPM馬達，其特徵在於包含：轉子鐵心，其被壓入真空泵之轉子軸，且供埋設磁鐵；及定子鐵心，其包圍該轉子鐵心而配設，且捲繞定子繞組；且將埋設於上述轉子鐵心之每1極之上述磁鐵分割成複數個而分別插入至設置於該轉子鐵心之磁鐵插槽內，並且於該磁鐵插槽之附近設置緩和應力集中用孔，且上述緩和應力集中用孔與鄰接於上述緩和應力集中用孔的緩和應力集中用孔之間的距離係比上述磁鐵插槽與上述緩和應力集中用孔之間的距離大。
2. 如請求項1之真空泵用IPM馬達，其中將埋設於上述轉子鐵心之每1極之上述磁鐵分割成至少2個以上而分別插入至設置於該轉子鐵心之上述磁鐵插槽內。
3. 如請求項1之真空泵用IPM馬達，其中上述磁鐵插槽係於半徑方向外側角隅具有緩和應力集中用第1角隅部，並且於半徑方向內側角隅具有曲率半徑小於上述第1角隅部之第2角隅部。
4. 如請求項2之真空泵用IPM馬達，其中上述磁鐵插槽係於半徑方向外側角隅具有緩和應力集中用第1角隅部，並且於半徑方向內側角隅具有曲率半徑小於上述第1角隅部之第2角隅部。
5. 如請求項1至4中任一項之真空泵用IPM馬達，其中將上述轉子鐵心設為於該轉子鐵心之軸方向上積層成多段之多段構成，使用上述緩和應力集中用孔對該積層之上述轉子鐵心之偏斜角進行定位。
6. 如請求項1至4中任一項之真空泵用IPM馬達，其中將上述轉子鐵心設為於該轉子鐵心之軸方向上、上下地積層成至少2段以上之 複數段構成。
7. 如請求項5之真空泵用IPM馬達，其中以鄰接之極的上述緩和應力集中用孔之間的距離不同的方式形成該緩和應力集中用孔，藉此調整積層成多段之上述轉子鐵心之上述偏斜角。
8. 如請求項5之真空泵用IPM馬達，其中以鄰接之極的上述緩和應力集中用孔之間的距離不同的方式形成該緩和應力集中用孔，藉此調整積層成2段的上下之上述轉子鐵心之上述偏斜角。
9. 如請求項7之真空泵用IPM馬達，其中使產生磁阻轉矩之q軸磁通量在各段之上述轉子鐵心之上述緩和應力集中用孔之間流動，藉此形成跨及上述積層成多段之複數個上述轉子鐵心之磁路。
10. 如請求項8之真空泵用IPM馬達，其中使產生磁阻轉矩之q軸磁通量在上段之上述轉子鐵心之上述緩和應力集中用孔之間、及下段的上述轉子鐵心之上述緩和應力集中用孔之間流動，藉此形成跨及上述積層成2段之2個轉子鐵心之磁路。
11. 一種真空泵用IPM馬達，其特徵在於包含：轉子鐵心，其被壓入真空泵之轉子軸，且供埋設磁鐵；及定子鐵心，其包圍該轉子鐵心而配設，且捲繞定子繞組；且將埋設於上述轉子鐵心之每1極之上述磁鐵分割成複數個而分別插入至設置於該轉子鐵心之磁鐵插槽內，並且於該磁鐵插槽之附近設置緩和應力集中用孔，將上述轉子鐵心設為於該轉子鐵心之軸方向上積層成多段之多段構成，使用上述緩和應力集中用孔對該積層之上述轉子鐵心之偏斜角進行定位，使產生磁阻轉矩之q軸磁通量在各段之上述轉子鐵心之上述緩和應力集中用孔之間流動，藉此形成跨及上述積層成多段之複數個上述轉子鐵心之磁路。
12. 一種真空泵用IPM馬達，其特徵在於包含：轉子鐵心，其被壓入真空泵之轉子軸，且供埋設有磁鐵；及定子鐵心，其包圍該轉子鐵心而配設，且捲繞定子繞組；且將埋設於上述轉子鐵心之每1極之上述磁鐵分割成複數個而分別插入至設置於該轉子鐵心之磁鐵插槽內，並且於該磁鐵插槽之附近設置緩和應力集中用孔，將上述轉子鐵心設為於該轉子鐵心之軸方向上、上下地積層成至少2段以上之複數段構成，使用上述緩和應力集中用孔對該上下地積層之轉子鐵心之偏斜角進行定位，使產生磁阻轉矩之q軸磁通量在上段之上述轉子鐵心之上述緩和應力集中用孔之間、及下段的上述轉子鐵心之上述緩和應力集中用孔之間流動，藉此形成跨及上述積層成2段之2個轉子鐵心之磁路。
13. 一種真空泵，其特徵在於包括如請求項1至12中任一項之真空泵用IPM馬達。