WO2023136262A1 - 真空ポンプ、真空ポンプ用回転体、及び真空ポンプの製造方法 - Google Patents

真空ポンプ、真空ポンプ用回転体、及び真空ポンプの製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2023136262A1
WO2023136262A1 PCT/JP2023/000442 JP2023000442W WO2023136262A1 WO 2023136262 A1 WO2023136262 A1 WO 2023136262A1 JP 2023000442 W JP2023000442 W JP 2023000442W WO 2023136262 A1 WO2023136262 A1 WO 2023136262A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
vacuum pump
cylindrical portion
rotating body
rotor
pump according
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/000442
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
剛志 樺澤
Original Assignee
エドワーズ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by エドワーズ株式会社 filed Critical エドワーズ株式会社
Publication of WO2023136262A1 publication Critical patent/WO2023136262A1/ja

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/10—Formation of a green body
    • B22F10/14—Formation of a green body by jetting of binder onto a bed of metal powder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/10—Formation of a green body
    • B22F10/18—Formation of a green body by mixing binder with metal in filament form, e.g. fused filament fabrication [FFF]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B22F10/25—Direct deposition of metal particles, e.g. direct metal deposition [DMD] or laser engineered net shaping [LENS]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/06—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
    • B22F7/08—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools with one or more parts not made from powder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D19/00—Axial-flow pumps
    • F04D19/02—Multi-stage pumps
    • F04D19/04—Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the present invention relates to a vacuum pump such as a turbomolecular pump, a rotor for a vacuum pump, and a method for manufacturing a vacuum pump.
  • a turbomolecular pump is generally known as a type of vacuum pump.
  • this turbo-molecular pump when the motor in the pump body is energized, the rotor blades are rotated, and the gas molecules (gas molecules) of the gas (process gas) sucked into the pump body are blown off, thereby exhausting the gas.
  • gas molecules gas molecules
  • process gas process gas
  • a rotor for a turbomolecular pump is provided on a motor-driven rotating body so as to protrude in the radial direction. Since the rotating body rotates at high speed, a large centrifugal force acts on it during rotation. For this reason, the rotating body has the following constraints, for example. (1) High-precision machining is required to prevent imbalance during rotation. (2) High material strength is required to withstand the centrifugal force generated during high-speed rotation.
  • the rotating body is often machined entirely from a cylindrical material.
  • most of the material for example, 80% or more is cut off, resulting in a large waste of the material.
  • Patent Document 1 discloses a technique for separately manufacturing a cylindrical rotor shaft (rotor shaft (15)) and a disk-shaped rotor disk (rotor disk 66) and combining them.
  • Patent Literature 1 discloses the following three methods for combining a rotor shaft and a rotor disk. However, each method has its own problems, and application of each method is not easy.
  • Method 1 Both (rotor shaft (15) and rotor disk (66)) are tightly fitted (paragraphs 0028 and 0081). Problems of Method 1: A ring-shaped component such as the rotor disk (66) tends to expand due to the centrifugal force generated during high-speed rotation. A large tightening allowance is required so that the rotor disk (66) does not loosen. Therefore, the load (load due to press fitting, load due to pressurization, load due to stress) acting on the rotor disk (66) increases.
  • Method 2 Both are joined by friction welding, friction stir welding, or the like (paragraph 0063).
  • An object of the present invention is to provide a vacuum pump, a rotor for a vacuum pump, and a method for manufacturing a vacuum pump that can prevent material from being wasted and are easy to manufacture.
  • the vacuum pump according to the present invention comprises a vacuum vessel, A vacuum pump comprising a rotating body rotatably installed in the vacuum vessel, The rotating body is It is characterized by having a structure in which a second part formed by solidifying powder is covered around a first part arranged inside.
  • the vacuum pump rotor according to the present invention is a vacuum pump rotor that is rotatably installed in a vacuum vessel of a vacuum pump, and comprises: It is characterized by having a structure in which a second part formed by solidifying powder is covered around a first part arranged inside.
  • a method for manufacturing a vacuum pump according to the present invention comprises: a vacuum vessel; and a rotating body rotatably installed in the vacuum vessel, The rotating body is a first step of covering a first part arranged inside with a second part formed by hardening powder; and a second step of sintering both the first component and the second component.
  • a vacuum pump it is possible to provide a vacuum pump, a vacuum pump component part, and a method for manufacturing a vacuum pump that can prevent material from being wasted and that is easy to manufacture.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of a turbo-molecular pump according to one embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a circuit diagram of an amplifier circuit
  • FIG. 4 is a time chart showing control when a current command value is greater than a detected value
  • 4 is a time chart showing control when a current command value is smaller than a detected value
  • FIG. 3 is a vertical cross-sectional view schematically showing the structure of a rotating body; It is explanatory drawing which shows the state after a sintering process from before assembly of a rotary body. It is explanatory drawing which shows an example of the manufacturing operation of a rotary body. It is explanatory drawing which shows typically the three-dimensional shaping
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing the configuration and gas flow of a turbo-molecular pump of a type that includes both a Sigburn-type exhaust mechanism and a Holweck-type exhaust mechanism
  • FIG. 11 is an explanatory view schematically showing gas flow in a portion surrounded by a two-dot chain line frame L in FIG. 10
  • FIG. 4 is an explanatory diagram schematically showing an upstream plate surface of a downstream stationary disc; It is a longitudinal cross-sectional view which shows a rotating disk ring part typically.
  • PBF method shows typically the three-dimensional shaping
  • DED method DED method.
  • FIG. 1 shows a turbomolecular pump 100 as a vacuum pump according to an embodiment of the invention.
  • the turbo-molecular pump 100 is designed to be connected to a vacuum chamber (not shown) of target equipment such as semiconductor manufacturing equipment.
  • FIG. 1 A longitudinal sectional view of this turbomolecular pump 100 is shown in FIG.
  • a turbo-molecular pump 100 has an intake port 101 formed at the upper end of a cylindrical outer cylinder 127 .
  • a rotating body 103 having a plurality of rotating blades 102 (102a, 102b, 102c, . is provided inside the outer cylinder 127.
  • a rotor shaft 113 is attached to the center of the rotor 103, and the rotor shaft 113 is levitated in the air and position-controlled by, for example, a 5-axis control magnetic bearing.
  • the upper radial electromagnet 104 has four electromagnets arranged in pairs on the X-axis and the Y-axis.
  • Four upper radial sensors 107 are provided near the upper radial electromagnets 104 and corresponding to the respective upper radial electromagnets 104 .
  • the upper radial sensor 107 is, for example, an inductance sensor or an eddy current sensor having a conductive winding, and detects the position of the rotor shaft 113 based on the change in the inductance of this conductive winding, which changes according to the position of the rotor shaft 113 .
  • This upper radial sensor 107 is configured to detect the radial displacement of the rotor shaft 113 , ie the rotor 103 fixed thereto, and send it to the controller 200 .
  • a compensation circuit having a PID adjustment function generates an excitation control command signal for the upper radial electromagnet 104 based on the position signal detected by the upper radial sensor 107, as shown in FIG.
  • An amplifier circuit 150 controls the excitation of the upper radial electromagnet 104 based on the excitation control command signal, thereby adjusting the upper radial position of the rotor shaft 113 .
  • the rotor shaft 113 is made of a high magnetic permeability material (iron, stainless steel, etc.) or the like, and is attracted by the magnetic force of the upper radial electromagnet 104 . Such adjustments are made independently in the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • the lower radial electromagnet 105 and the lower radial sensor 108 are arranged in the same manner as the upper radial electromagnet 104 and the upper radial sensor 107 so that the lower radial position of the rotor shaft 113 is set to the upper radial position. adjusted in the same way.
  • the axial electromagnets 106A and 106B are arranged so as to vertically sandwich a disk-shaped metal disk 111 provided below the rotor shaft 113 .
  • the metal disk 111 is made of a high magnetic permeability material such as iron.
  • An axial sensor 109 is provided to detect axial displacement of the rotor shaft 113 and is configured to transmit its axial position signal to the controller 200 .
  • a compensation circuit having, for example, a PID adjustment function generates an excitation control command signal for each of the axial electromagnets 106A and 106B based on the axial position signal detected by the axial sensor 109.
  • the amplifier circuit 150 controls the excitation of the axial electromagnets 106A and 106B, respectively.
  • the axial electromagnet 106B attracts the metal disk 111 downward, and the axial position of the rotor shaft 113 is adjusted.
  • control device 200 appropriately adjusts the magnetic force exerted on the metal disk 111 by the axial electromagnets 106A and 106B, magnetically levitates the rotor shaft 113 in the axial direction, and holds the rotor shaft 113 in the space without contact. ing.
  • the amplifier circuit 150 that controls the excitation of the upper radial electromagnet 104, the lower radial electromagnet 105, and the axial electromagnets 106A and 106B will be described later.
  • the motor 121 has a plurality of magnetic poles circumferentially arranged to surround the rotor shaft 113 .
  • Each magnetic pole is controlled by the control device 200 so as to rotationally drive the rotor shaft 113 via an electromagnetic force acting between the magnetic poles and the rotor shaft 113 .
  • the motor 121 incorporates a rotation speed sensor (not shown) such as a Hall element, resolver, encoder, etc., and the rotation speed of the rotor shaft 113 is detected by the detection signal of this rotation speed sensor.
  • phase sensor (not shown) is attached, for example, near the lower radial direction sensor 108 to detect the phase of rotation of the rotor shaft 113 .
  • the control device 200 detects the position of the magnetic pole using both the detection signals from the phase sensor and the rotational speed sensor.
  • a plurality of fixed wings 123 (123a, 123b, 123c...) are arranged with a slight gap (predetermined interval) from the rotary wings 102 (102a, 102b, 102c).
  • the rotor blades 102 (102a, 102b, 102c, . . . ) are inclined at a predetermined angle from a plane perpendicular to the axis of the rotor shaft 113 in order to move molecules of the exhaust gas downward by collision.
  • the fixed blades 123 are also inclined at a predetermined angle from a plane perpendicular to the axis of the rotor shaft 113, and are arranged inwardly of the outer cylinder 127 in a staggered manner with the stages of the rotary blades 102. ing.
  • the outer peripheral end of the fixed wing 123 is supported by being inserted between a plurality of stacked fixed wing spacers 125 (125a, 125b, 125c, . . . ).
  • the fixed wing spacer 125 is a ring-shaped member, and is made of metal such as aluminum, iron, stainless steel, copper, or an alloy containing these metals as components.
  • An outer cylinder 127 is fixed to the outer circumference of the stationary blade spacer 125 with a small gap therebetween.
  • a base portion 129 is provided at the bottom of the outer cylinder 127 .
  • An exhaust port 133 is formed in the base portion 129 and communicates with the outside. Exhaust gas that has entered the intake port 101 from the chamber (vacuum chamber) side and has been transferred to the base portion 129 is sent to the exhaust port 133 .
  • a threaded spacer 131 is arranged between the lower portion of the stationary blade spacer 125 and the base portion 129 depending on the application of the turbomolecular pump 100 .
  • the threaded spacer 131 is a cylindrical member made of a metal such as aluminum, copper, stainless steel, iron, or an alloy containing these metals, and has a plurality of helical thread grooves 131a on its inner peripheral surface. It is stipulated.
  • the spiral direction of the thread groove 131 a is the direction in which the molecules of the exhaust gas move toward the exhaust port 133 when they move in the rotation direction of the rotor 103 .
  • a lower cylindrical portion 103b of the rotating body 103b hangs from the lower part of the rotating body 103a in which the rotating blades 102 (102a, 102b, 102c, . . . ) of the rotating body 103 are formed.
  • the outer peripheral surface of the rotating body lower cylindrical portion 103b is cylindrical and protrudes toward the inner peripheral surface of the threaded spacer 131, and is separated from the inner peripheral surface of the threaded spacer 131 by a predetermined gap. are in close proximity.
  • the exhaust gas transferred to the screw groove 131a by the rotary blade 102 and the fixed blade 123 is sent to the base portion 129 while being guided by the screw groove 131a.
  • the threaded spacer 131 and the rotating body lower cylindrical portion 103b facing thereto constitute a Holweck exhaust mechanism portion 204.
  • the Holweck exhaust mechanism 204 gives directionality to the exhaust gas by rotating the rotor lower cylindrical portion 103 b with respect to the threaded spacer 131 , thereby improving the exhaust characteristics of the turbo-molecular pump 100 .
  • the Holweck exhaust mechanism 204 will be described later.
  • the base portion 129 is a disk-shaped member that constitutes the base portion of the turbomolecular pump 100, and is generally made of metal such as iron, aluminum, or stainless steel.
  • the base portion 129 physically holds the turbo-molecular pump 100 and also functions as a heat conduction path, so a metal such as iron, aluminum, or copper that has rigidity and high thermal conductivity is used. is desirable.
  • the fixed blade spacers 125 are joined to each other at their outer peripheral portions, and transmit the heat received by the fixed blades 123 from the rotary blades 102 and the frictional heat generated when the exhaust gas contacts the fixed blades 123 to the outside.
  • the threaded spacer 131 is arranged on the outer circumference of the rotating body lower cylindrical portion 103b of the rotating body 103, and the inner peripheral surface of the threaded spacer 131 is provided with the thread groove 131a.
  • a thread groove is formed on the outer peripheral surface of the rotor lower cylindrical portion 103b and a spacer having a cylindrical inner peripheral surface is arranged around it.
  • the gas sucked from the intake port 101 may move the upper radial electromagnet 104, the upper radial sensor 107, the motor 121, the lower radial electromagnet 105, the lower radial sensor 108, the shaft
  • the electrical section is surrounded by a stator column 122 so as not to intrude into the electrical section composed of the directional electromagnets 106A and 106B, the axial direction sensor 109, etc., and the interior of the stator column 122 is maintained at a predetermined pressure with purge gas. It may drip.
  • a pipe (not shown) is arranged in the base portion 129, and the purge gas is introduced through this pipe.
  • the introduced purge gas is delivered to the exhaust port 133 through gaps between the protective bearing 120 and the rotor shaft 113 , between the rotor and stator of the motor 121 , and between the stator column 122 and the inner cylindrical portion of the rotor blade 102 .
  • the turbo-molecular pump 100 requires model identification and control based on individually adjusted unique parameters (for example, various characteristics corresponding to the model).
  • the turbomolecular pump 100 has an electronic circuit section 141 in its body.
  • the electronic circuit section 141 includes a semiconductor memory such as an EEP-ROM, electronic components such as semiconductor elements for accessing the same, a board 143 for mounting them, and the like.
  • the electronic circuit section 141 is accommodated, for example, below a rotational speed sensor (not shown) near the center of a base section 129 that constitutes the lower portion of the turbo-molecular pump 100 and is closed by an airtight bottom cover 145 .
  • some of the process gases introduced into the chamber have the property of becoming solid when their pressure exceeds a predetermined value or their temperature falls below a predetermined value. be.
  • the pressure of the exhaust gas is lowest at the inlet 101 and highest at the outlet 133 .
  • the process gas is transported from the inlet 101 to the outlet 133, if its pressure becomes higher than a predetermined value or its temperature becomes lower than a predetermined value, the process gas becomes solid and turbo molecules are formed. It adheres and deposits inside the pump 100 .
  • a solid product eg, AlCl3
  • the deposits narrow the pump flow path and cause the performance of the turbo-molecular pump 100 to deteriorate.
  • the above-described product is likely to solidify and adhere to portions near the exhaust port and near the threaded spacer 131 where the pressure is high.
  • a heater (not shown) or an annular water cooling pipe 149 is wrapped around the outer circumference of the base portion 129 or the like, and a temperature sensor (for example, a thermistor) (not shown) is embedded in the base portion 129. Based on the signal from the temperature sensor, heating of the heater and cooling by the water cooling pipe 149 are controlled (hereinafter referred to as TMS: Temperature Management System) so as to keep the temperature of the base portion 129 at a constant high temperature (set temperature). It is
  • the amplifier circuit 150 that controls the excitation of the upper radial electromagnet 104, the lower radial electromagnet 105, and the axial electromagnets 106A and 106B will be described.
  • a circuit diagram of this amplifier circuit is shown in FIG.
  • an electromagnet winding 151 constituting the upper radial electromagnet 104 and the like has one end connected to a positive electrode 171a of a power source 171 via a transistor 161, and the other end connected to a current detection circuit 181 and a transistor 162. is connected to the negative electrode 171b of the power source 171 via the .
  • the transistors 161 and 162 are so-called power MOSFETs and have a structure in which a diode is connected between their source and drain.
  • the transistor 161 has its diode cathode terminal 161 a connected to the positive electrode 171 a and anode terminal 161 b connected to one end of the electromagnet winding 151 .
  • the transistor 162 has a diode cathode terminal 162a connected to the current detection circuit 181 and an anode terminal 162b connected to the negative electrode 171b.
  • the diode 165 for current regeneration has a cathode terminal 165a connected to one end of the electromagnet winding 151 and an anode terminal 165b connected to the negative electrode 171b.
  • the current regeneration diode 166 has its cathode terminal 166a connected to the positive electrode 171a and its anode terminal 166b connected to the other end of the electromagnet winding 151 via the current detection circuit 181. It has become so.
  • the current detection circuit 181 is composed of, for example, a Hall sensor type current sensor or an electric resistance element.
  • the amplifier circuit 150 configured as described above corresponds to one electromagnet. Therefore, if the magnetic bearing is controlled by five axes and there are a total of ten electromagnets 104, 105, 106A, and 106B, a similar amplifier circuit 150 is configured for each of the electromagnets, and ten amplifier circuits are provided for the power supply 171. 150 are connected in parallel.
  • the amplifier control circuit 191 is configured by, for example, a digital signal processor section (hereinafter referred to as a DSP section) not shown in the control device 200, and this amplifier control circuit 191 switches the transistors 161 and 162 on/off. It's like
  • the amplifier control circuit 191 compares the current value detected by the current detection circuit 181 (a signal reflecting this current value is called a current detection signal 191c) and a predetermined current command value. Then, based on this comparison result, the magnitude of the pulse width (pulse width times Tp1, Tp2) to be generated within the control cycle Ts, which is one cycle of PWM control, is determined. As a result, the gate drive signals 191 a and 191 b having this pulse width are output from the amplifier control circuit 191 to the gate terminals of the transistors 161 and 162 .
  • a high voltage of about 50 V is used as the power source 171 so that the current flowing through the electromagnet winding 151 can be rapidly increased (or decreased).
  • a capacitor is usually connected between the positive electrode 171a and the negative electrode 171b of the power source 171 for stabilizing the power source 171 (not shown).
  • electromagnet current iL the current flowing through the electromagnet winding 151
  • electromagnet current iL the current flowing through the electromagnet winding 151
  • flywheel current is held.
  • the hysteresis loss in the amplifier circuit 150 can be reduced, and the power consumption of the entire circuit can be suppressed.
  • high-frequency noise such as harmonics generated in the turbo-molecular pump 100 can be reduced.
  • the electromagnet current iL flowing through the electromagnet winding 151 can be detected.
  • the transistors 161 and 162 are turned off only once during the control cycle Ts (for example, 100 ⁇ s) for the time corresponding to the pulse width time Tp1. turn on both. Therefore, the electromagnet current iL during this period increases from the positive electrode 171a to the negative electrode 171b toward a current value iLmax (not shown) that can flow through the transistors 161,162.
  • both the transistors 161 and 162 are turned off only once in the control cycle Ts for the time corresponding to the pulse width time Tp2 as shown in FIG. . Therefore, the electromagnet current iL during this period decreases from the negative electrode 171b to the positive electrode 171a toward a current value iLmin (not shown) that can be regenerated via the diodes 165,166.
  • either one of the transistors 161 and 162 is turned on after the pulse width times Tp1 and Tp2 have elapsed. Therefore, the flywheel current is held in the amplifier circuit 150 during this period.
  • the upper side (intake port 101 side) in FIG. 15 is provided on the base portion 129 so as to protrude to the right in the drawing) serves as an exhaust portion connected to an auxiliary pump (back pump), etc., not shown.
  • the turbo-molecular pump 100 can be used not only in the vertical posture shown in FIG. 1, but also in an inverted posture, a horizontal posture, and an inclined posture.
  • turbo-molecular pump 100 the outer cylinder 127 and the base portion 129 described above are combined to form one case (both may be collectively referred to as "main body casing” below).
  • the turbo-molecular pump 100 is electrically (and structurally) connected to a box-shaped electrical case (not shown), and the control device 200 described above is incorporated in the electrical case.
  • the internal structure of the body casing (combination of the outer cylinder 127 and the base portion 129) of the turbo-molecular pump 100 consists of a rotation mechanism portion that rotates the rotor shaft 113 and the like by the motor 121, and an exhaust mechanism portion that is rotationally driven by the rotation mechanism portion.
  • the exhaust mechanism includes a turbo-molecular pump mechanism composed of the rotor blade 102, the fixed vane 123, and the like, and a screw groove pump mechanism composed of the rotor lower cylindrical portion 103b, the threaded spacer 131, and the like (Holweck type 204) can be considered separately.
  • the purge gas (protective gas) described above is used to protect the bearings, the rotor blades 102, etc., prevent corrosion due to the exhaust gas (process gas), cool the rotor blades 102, and the like.
  • This purge gas can be supplied by a general method.
  • the purge gas port 13 extending linearly in the radial direction is provided at a predetermined portion of the base portion 129 (such as a position separated from the exhaust port 133 by approximately 180 degrees).
  • a purge gas is supplied to the purge gas port 13 from the outside of the base portion 129 through a purge gas cylinder (such as an N2 gas cylinder) or a flow controller (valve device).
  • the protective bearing 120 described above is also called a “touchdown (T/D) bearing", a “backup bearing”, or the like. These protective bearings 120 prevent the position and posture of the rotor shaft 113 from changing significantly and damage the rotor blades 102 and its surroundings even in the unlikely event that trouble occurs in the electrical system or air intrusion. It is designed not to.
  • the rotating body 103 has a structure in which a second part formed by hardening powder covers the periphery of the first part arranged inside.
  • the rotating body 103 includes an inner cylindrical portion 302, an outer cylindrical portion 304, and multiple stages (here, eleven stages) of blade ring portions 306a to 306k.
  • the inner barrel 302 is classified as a first component
  • the outer barrel 304 and blade annulus portions 306a-306k are classified as a second component.
  • the first part (here, the inner cylinder part 302) is arranged relatively inward, and the second part (here, the outer cylinder part 304 and the blade annulus parts 306a-306k) are arranged outside the first part. placed.
  • the second part is shrunk (reduced) and joined to the first part when the rotating body 103 is manufactured. A method for manufacturing the first component and the second component and a method for manufacturing the rotor 103 will be described later.
  • the outer cylindrical portion 304 shown in the left and right views in FIG. 6 is classified as a first component and constitutes the rotating body main body 103a (FIG. 1).
  • the inner tubular portion 302 is formed in a stepped cylindrical shape.
  • the outer diameter of the inner cylindrical portion 302 is larger toward one end (lower end in FIG. 6) in the axial direction and gradually becomes smaller toward the other end (upper end in FIG. 6).
  • a first stepped portion 312 , a second stepped portion 314 , and a third stepped portion 316 are formed in order from the upper end side to the lower end side on the outer peripheral surface 310 of the inner cylindrical portion 302 .
  • the sizes of the first stepped portion 312, the second stepped portion 314, and the third stepped portion 316 are different from each other.
  • the size of these stepped portions 312 , 314 , 316 can be represented by the amount of protrusion (projection amount) in the radial direction of the rotating body 103 .
  • the first stepped portion 312 is the largest and the third stepped portion 316 is larger than the second stepped portion 314 .
  • the projecting directions of the first stepped portion 312, the second stepped portion 314, and the third stepped portion 316 are directions extending within the XY plane in the orthogonal coordinates.
  • the inner cylindrical portion 302 is open at both ends in the vertical direction (Z-axis direction), and has a disk portion 318 in the middle in the axial direction.
  • a through hole 320 is provided in the center of the disc portion 318 .
  • the disc portion 318 is arranged at substantially the same position as the first stepped portion 312 with respect to the axis of the inner tubular portion 302 .
  • the second stepped portion 314 is located approximately midway between the disk portion 318 and the lower end portion of the inner tubular portion 302 .
  • the third stepped portion 316 is arranged at the lower end portion of the inner tubular portion 302 .
  • first cylindrical portion 322 the portion on the upper end side of the first stepped portion 312 will be referred to as a first cylindrical portion 322, and the portion between the first stepped portion 312 and the second stepped portion 314 will be referred to as a second cylindrical portion 322.
  • second cylindrical portion 322 is a cylindrical portion 324 of .
  • a portion between the second stepped portion 314 and the third stepped portion 316 is defined as a third cylindrical portion 326 .
  • a flange portion 328 is formed at the lower end portion of the third cylindrical portion 326 and projects radially over the entire circumference.
  • the outer cylindrical portion 304 is formed in a cylindrical shape with open upper and lower ends (both ends in the axial direction).
  • the outer cylindrical portion 304 is classified as a second component, and constitutes the rotating body lower cylindrical portion 103b described above.
  • a perfectly circular upper opening 332 is formed in the upper portion of the outer cylindrical portion 304 , and a similarly perfectly circular lower opening 334 is formed in the lower portion thereof.
  • the diameter (inner diameter) of upper opening 332 is smaller than the diameter (inner diameter) of lower opening 334 .
  • the outer tubular portion 304 is concentrically combined with the inner tubular portion 302 and covers the inner tubular portion 302 .
  • the inner tubular portion 302 enters the outer tubular portion 304 from the lower opening 334 of the outer tubular portion 304 and moves upward from the upper opening 332 of the outer tubular portion 304 as shown in the right side of FIG. protrude.
  • the peripheral edge of the upper opening 332 of the outer tubular portion 304 rests on the flange 328 of the inner tubular portion 302, and the flange 328 engages the peripheral edge of the upper opening 332 of the outer tubular portion 304 from below.
  • the outer cylindrical portion 304 constitutes the rotor lower cylindrical portion 103b (FIG. 1) of the Holweck exhaust mechanism portion 204. As shown in FIG. 1, in the Holweck exhaust mechanism 204, the rotor lower cylindrical portion 103b faces the rotor lower cylindrical portion 103b and the threaded spacer 131 having the screw groove 131a.
  • the rotating body lower cylindrical portion 103b is rotationally displaced relative to the threaded spacer 131 outside the thread groove 131a.
  • the rotating body lower cylindrical portion 103b functions as a kind of wing.
  • the rotation of the lower cylindrical portion 103b of the rotating body generates a flow of the exhaust gas along the thread groove 131a, giving the exhaust gas directionality.
  • the second component (here, the outer cylindrical section 304) is a holder made of a cylindrical section disposed on the outer peripheral surface (constituting the outer peripheral surface). It can be said that it is equipped with a rotor for the Beck pump mechanism.
  • the blade ring portions 306a to 306k are parts having the rotor blades 102 (102a, 102b, 102c, . . . ).
  • a large number of rotor blades 102a to 102k protrude in the radial direction at predetermined angular intervals (for example, 10 degree intervals) on the outer peripheral portion of each cylindrical rotor blade spacer portion 336a to 336k. It is set up like this.
  • the shape and orientation of the rotor blades 102a to 102k provided in a predetermined number on each of the blade ring portions 306a to 306k can be the same as general ones.
  • the axial direction (Z-axis direction) lengths and inner diameters of the rotor blade spacer portions 336a to 336k are not uniform, and each is set to an optimum value according to the function and arrangement.
  • the blade ring portions 306a to 306k are parts provided with rotor blades (rotor blades 102) for a turbo-molecular pump mechanism, which are radially arranged blade rows.
  • the individual blade annuli 306a-306k can be classified as rotor blades for a turbomolecular pumping mechanism. Further, it is also possible to classify the blade ring portions 306a to 306k as a whole into rotor blades for a turbomolecular pump mechanism. Further, it is also possible to classify the blades up to the outer cylindrical portion 304 integrally used with the blade ring portions 306a to 306k as the rotor blades for the turbomolecular pump mechanism.
  • the blade ring portions 306a to 306k are concentrically combined with the inner tubular portion 302 and covered from the outside, as shown in the left drawing in FIG. At this time, the inner cylindrical portion 302 enters the rotor blade spacer portions 336a to 336k from below, and the blade ring portions 306a to 306k are concentrically stacked in the axial direction (Z-axis direction). In the example of FIG. 6 , the blade ring portions 306 a to 306 c from the uppermost stage to the third stage are covered with the first cylindrical portion 322 of the inner cylindrical portion 302 .
  • the third blade ring portion 306c from the top rests on the first stepped portion 312 of the inner cylindrical portion 302 and is supported by the first stepped portion 312 .
  • the second stage blade ring portion 306b rests on the third stage blade ring portion 306c and is supported by the third stage blade ring portion 306c.
  • the first stage blade ring 306a rests on the second stage blade ring 306b and rests on and is supported by the second stage blade ring 306b.
  • the blade ring portions 306 d to 306 g of the fourth to seventh stages are covered with the second cylindrical portion 324 of the inner cylindrical portion 302 .
  • the blade ring portion 306g of the seventh stage rests on the second stepped portion 314 of the inner cylinder portion 302 .
  • the fourth to sixth stacked blade ring portions 306d to 306f are supported by the seventh blade ring portion 306g.
  • the 8th to 11th stage blade ring portions 306h to 306k are covered with the third cylindrical portion 326 of the inner cylindrical portion 302.
  • the eleventh stage blade ring portion 306 k rests on the peripheral edge portion of the upper opening 332 in the outer cylindrical portion 304 .
  • the eighth to tenth stacked blade ring portions 306h to 306j are supported by the eleventh blade ring portion 306k.
  • the inner tubular portion 302 is classified as the first component, and the outer tubular portion 304 and blade annulus portions 306a-306k are classified as the second component.
  • the second part is shrunk and joined to the first part during manufacture of the rotating body 103 .
  • the inner cylindrical portion 302 which is the first component, is formed by cutting out a metal block material (such as a solid cylindrical material).
  • the inner cylindrical portion 302 is machined to have dimensions equivalent to those of each portion of the finished rotating body 103 during the cutting process.
  • the inner barrel 302 is sintered along with the second component (here outer barrel 304 and blade annuli 306a-306k), as will be described below, without shrinkage during the sintering process. Shrinkage, if any, is significantly less compared to the second part.
  • the first component here, the inner cylinder portion 302
  • the second component here, the outer cylinder portion 302
  • the first part here, the inner barrel 302
  • the first part may also shrink slightly if sintered prior to assembly of the section 304 and blade annulus sections 306a-306k).
  • the material from which the inner tubular portion 302 is cut out can be, for example, any one of an extruded material manufactured by extrusion, a cast material manufactured by casting, and a forged material manufactured by forging.
  • the inner tubular portion 302 it is possible for the inner tubular portion 302 to be any one of an extruded material, a cast material, and a forged material.
  • the inner cylindrical portion 302 can be composed of a single component or a plurality of components. Therefore, the inner cylindrical portion 302 can be made of at least one of an extruded material, a cast material, and a forged material. In addition, it is also possible to configure the inner cylindrical portion 302 by a combination of these materials.
  • the inner cylindrical portion 302 which is the first component, can also be manufactured by other methods.
  • the inner cylindrical portion 302 can be manufactured by lamination molding using a 3D printer. A method of manufacturing the inner cylindrical portion 302 with a 3D printer will be described later as another embodiment (FIGS. 14 and 15).
  • the inner cylindrical portion 302 may be manufactured by powder metallurgy and sintered in advance. Again, no shrinkage occurs when sintered together with the second part (here, outer cylinder 304 and blade annuli 306a-306k).
  • the outer cylindrical portion 304 and the blade ring portions 306a to 306k, which are the second component, are made of green compact.
  • the green compact is composed of metal powder (powder of aluminum alloy, stainless steel, etc.) hardened by applying pressure by press molding.
  • the outer cylindrical portion 304 and the blade ring portions 306a to 306k can also be manufactured by lamination molding using a 3D printer (stereolithography device).
  • Laminate modeling methods by 3D printers include, for example, PBF (Powder Bed Fusion) method, BJ (Binder Jetting) method, DED (Directed Energy Deposition) method, and An FDM (Fused Deposition Modeling) method and the like are known.
  • the PBF method and DED method can be classified as methods that do not require sintering treatment after lamination
  • the BJ method and FDM method can be classified as methods that require sintering treatment after lamination.
  • the outer cylindrical portion 304 and the blade ring portions 306a-306k can be manufactured by a stereolithography machine using a method that requires a sintering process, such as the BJ method or the FDM method.
  • a 3D printer By manufacturing the outer cylindrical portion 304 and the blade ring portions 306a to 306k by lamination molding using a 3D printer, it is possible to prevent the material from being wasted compared to the case of adopting scraping. An outline of the BJ method and the FDM method will be described below.
  • ⁇ BJ method>> In the BJ method (FIG. 8), the head part 230 selectively jets a liquid binder 250 from an inkjet nozzle (not shown) to the material powder 238 spread flatly, and the material powder 238 is layer by layer. solidify.
  • a housing 222 of a stereolithography apparatus 220 includes a material supply section 224 , a stacking section 226 , a surplus material receiving section 228 and a head section 230 .
  • the material supply unit 224, the stacking unit 226, and the surplus material receiving unit 228 are arranged in one direction (from left to right in FIG. 8, the X-axis direction).
  • the material supply unit 224 includes a supply elevator 232 and rollers (also called “recoater”) 234.
  • the supply elevator 232 moves upward (positive direction of the Z-axis in XYZ coordinates in FIG. 8) using a threaded portion 236 to push up the material powder 238 as a whole.
  • the movement amount (lifting amount) of the supply elevator 232 is, for example, about several tens of microns per movement.
  • the roller 234 rotates to scrape the material powder 238 pushed up and move it to the stacking portion 226 .
  • the lamination section 226 includes a lamination elevator 240 .
  • the stacking unit 226 uses the screw part 242 to displace the stacking table 244 of the stacking elevator 240 downward (negative direction of the Z-axis) by a predetermined amount for each stacking.
  • One displacement amount of the lamination table 244 corresponds to the modeling thickness (lamination thickness) in one lamination.
  • the material powder 238 is supplied by the rollers 234 to the space generated each time the lamination table 244 is lowered, and the material powder 238 is spread over the space.
  • the head section 230 is moved at high speed and positioned by the positioning mechanism section 248 .
  • the positioning mechanism section 248 includes displacement mechanisms in the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • the positioning mechanism section 248 may include a Z-axis displacement mechanism.
  • the head unit 230 selectively jets the binder 250 from the inkjet nozzles while moving based on the data of each layer of the object to be modeled (here, the outer tubular portion 304). Once one layer has been formed, the lamination table 244 is lowered and the rollers 234 lay down fresh material powder 238 . A binder 250 is sprayed onto the newly laid layer of material powder 238 according to the cross-sectional shape of the outer tubular portion 304 . The laying of the material powder 238 and the formation of each layer are repeated until the shaping of the outer tubular portion 304 is completed.
  • the object to be molded is taken out, and after assembly as shown in the left diagram of FIG. 6, the molded object is sintered as shown in the right diagram of FIG. Sintering is performed to improve the mechanical properties of the material powder 238 bound by the binder 250 .
  • the application of heat in a high-temperature furnace burns away the binder in the article and causes some shrinkage of the article to obtain the necessary mechanical properties.
  • a stereolithography device 260 is provided with a filament supply section 262 and a head section 264 .
  • parts similar to those of the BJ method (FIG. 8) are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
  • the head part 264 is mounted on the positioning mechanism part 248 and moves according to the cross-sectional shape of the object to be molded (here, the outer cylindrical part 304).
  • a stereolithography apparatus 260 based on the FDM method draws out filaments 266 containing a binder from a filament supply section 262 .
  • the three-dimensional modeling apparatus 260 extrudes the filament 266 from the head section 264 while melting it with the heat of the heat source, stacks each layer on the layering table 244, and performs three-dimensional modeling.
  • a support 400 as shown in FIG. 7 is used when assembling the inner tubular portion 302, the outer tubular portion 304, and the blade ring portions 306a to 306k.
  • the support 400 is formed in a columnar shape with steps.
  • FIG. 7 shows the state of the outer cylindrical portion 304 and the blade ring portions 306a to 306k after sintering (after shrinkage).
  • the support 400 is also used during the sintering process, but it does not shrink like the outer cylinder part 304, and the dimensions before and after the sintering process are almost the same.
  • the support 400 will be described with reference to FIG. 7 regardless of whether it is before or after the sintering process.
  • the outer diameter of the support 400 is larger toward one axial end (lower end in FIG. 7) and gradually becomes smaller toward the other end (upper end in FIG. 7).
  • a first stepped portion 412 and a second stepped portion 414 are formed in order from the upper end side to the lower end side on the outer peripheral surface 410 of the support 400 .
  • the sizes of the first stepped portion 412 and the second stepped portion 414 are approximately the same.
  • the upper end portion of the support 400 is a first cylindrical portion 416 having a relatively small diameter, and the portion below the first cylindrical portion 416 has a larger diameter than the first cylindrical portion 416. It is a second cylindrical portion 418 .
  • a flange portion 420 radially protrudes from the lower end portion of the second columnar portion 418 over the entire circumference.
  • the inner tubular portion 302 When covering the inner tubular portion 302 with the outer tubular portion 304, first, the inner tubular portion 302 is placed over the first cylindrical portion 416 of the support 400 from above.
  • the flange portion 328 of the inner cylindrical portion 302 is placed over the first stepped portion 412 of the support 400 and placed on the second cylindrical portion 418 .
  • the flange portion 328 of the inner cylindrical portion 302 is in contact with the second cylindrical portion 418 from above.
  • the inner diameter of the third cylindrical portion 326 of the inner cylindrical portion 302 is formed somewhat larger than the diameter of the first cylindrical portion 416 of the support 400 . Therefore, a gap 430 is generated between the third cylindrical portion 326 of the inner cylindrical portion 302 and the first cylindrical portion 416 of the support 400 .
  • a peripheral portion of the upper opening 332 of the outer tubular portion 304 is in contact with the flange portion 328 of the inner tubular portion 302 from above. Therefore, the position of the outer tubular portion 304 in the axial direction (Z-axis direction) is regulated by the flange portion 328 of the inner tubular portion 302 .
  • the outer cylindrical portion 304 and the blade ring portions 306a to 306k shrink by about 20% while being supported by the support 400.
  • the inner cylindrical portion 302 is formed by a method such as cutting so as not to shrink during the sintering process.
  • the outer tubular portion 304 that covers the inner tubular portion 302 and the blade ring portions 306a to 306k contract and come into close contact with the inner tubular portion 302. As shown in FIG.
  • the heat in the sintering process fuses and joins the inner cylindrical portion 302, the outer cylindrical portion 304, and the blade ring portions 306a to 306k.
  • the size of the gap between the inner cylindrical portion 302, the outer cylindrical portion 304, and the blade ring portions 306a to 306k before sintering is reduced by the contraction of the outer cylindrical portion 304 and the blade ring portions 306a to 306k. It is determined so that the gap with the cylindrical portion 302 disappears and the parts are joined together. Therefore, for example, even if the rotating body 103 is cut in the longitudinal direction after sintering, the outer cylindrical portion 304 and the blade ring portions 306a to 306k are not separated from the inner cylindrical portion 302.
  • the inner cylindrical portion 302, the outer cylindrical portion 304, and the blade ring portions 306a to 306k are loosely fitted before the sintering process, and after the sintering process. It can be said that it is tightly fitted. According to such a manufacturing method, it is not necessary to press-fit, shrink-fit, weld, braze, or the like after covering the inner part with the outer part. Therefore, the work of assembling the outer tubular portion 304 and the blade ring portions 306a to 306k to the inner tubular portion 302 is easy, and damage to the material of the parts is small.
  • the sintering process is not limited to being completed once, and may be performed, for example, in multiple times (twice, three times, etc.).
  • the outer cylindrical portion 304 and blade ring portions 306a to 306k which are parts obtained by compacting metal powder, shrink by about 20% during the sintering process.
  • parts positioned radially outward relative to the axis of the rotating body 103 are more susceptible to centrifugal force than parts positioned inside, and are more likely to be deformed during rotation. For this reason, it is conceivable to take measures to prevent loosening due to centrifugal force during rotation in the parts that have shrunk due to sintering.
  • the dimensions of the parts before sintering are adjusted so that the gap (reference dimension of the gap) between the inner (shaft side) part and the outer (hole side) part satisfies the following relationship. , to set the part dimensions.
  • Gap reference dimension a-(c-b)-(d+e)/2
  • the meaning of each symbol is as follows.
  • a Amount of change in diameter due to shrinkage during sintering [mm]
  • b Amount of diameter change due to centrifugal force of the inner (shaft side) part [mm]
  • c Amount of diameter change due to centrifugal force of the outer (hole side) part [mm]
  • d Tolerance width of inner (shaft side) parts [mm]
  • e Tolerance width of parts on the outside (hole side) [mm]
  • the inner diameter of the outer parts (for example, the blade ring portions 306a to 306k) is set to 118.75 ⁇ 0.1 mm, and each part is designed using this value as a guideline.
  • the engagement relationship between the inner part and the outer part gradually changes from a clearance fit to an interference fit, automatically centering (alignment). is done. Therefore, strict centering is not required during assembly work, which also facilitates assembly work.
  • the outer cylindrical portion 304 and the blade ring portions 306a to 306k, which are the second parts are formed by layered molding, generation of chips can be prevented and waste of materials can be prevented compared to the case where they are formed by shaving. In addition, the labor involved in recycling waste can be reduced.
  • the dimensions of the fourth to seventh stage blade ring portions 306d to 306g are preferably secured, and the height of the fourth stage blade ring portion 306d (position in the Z-axis direction) is set to the first step portion 312, the pressing force (arrow A) can be transmitted to the fourth to seventh stage blade ring portions 306d to 306g.
  • the fourth to seventh stage blade ring portions 306d to 306g are pressed against the second stepped portion 314 of the inner cylindrical portion 302, preventing the blade ring portions 306d to 306g from loosening with respect to the inner cylindrical portion 302. be done.
  • the dimensions of the eighth to eleventh stage blade ring portions 306h to 306k and the outer cylindrical portion 304 are suitably secured, and the height of the eighth stage blade ring portion 306h (position in the Z-axis direction) is By setting the second stepped portion 314 to be flush, the pressing force (arrow A) can be transmitted to the 8th to 11th blade ring portions 306h to 306k and the outer cylindrical portion 304. .
  • the eighth to eleventh stage blade ring portions 306h to 306k and the outer cylinder portion 304 are pressed against the third step portion 316 of the inner cylinder portion 302, and the blade ring portions 306h to 306k and the outer cylinder Loosening of the portion 304 with respect to the inner tubular portion 302 is prevented.
  • FIG. 7 shows the state of the outer cylindrical portion 304 and the blade ring portions 306a to 306k after contraction, as described above. After contraction, the outer tubular portion 304 and the blade rings 306a-306k are joined to the inner tubular portion 302, and a gap 432 is formed between the lower end of the outer tubular portion 304 and the flange portion 420 of the support 400. occurs.
  • the contact portion between the flange portion 328 of the inner cylindrical portion 302 and the first step portion 412 of the support 400 becomes the reference position B and maintains contact even after contraction.
  • the rotating body 103 shrinks as a whole, the lower end portion of the outer cylindrical portion 304 approaches the reference position B, and a gap 432 is generated between the flange portion 420 of the support 400 and the lower end portion of the outer cylindrical portion 304 .
  • the first stepped portion 312 to the third stepped portion 316 are provided in the inner cylindrical portion 302, and the outer cylindrical portion 304 and the blade ring portions 306a to 306k are arranged in the vertical direction (Z-axis direction, axial direction). ), the first stepped portion 312 to the third stepped portion 316 become positioning portions.
  • the first stepped portion 312 to the third stepped portion 316 can suppress the influence of positional deviation due to contraction in the vertical direction as much as possible.
  • the shrinkage rate during sintering changes depending on the filling rate of the metal powder (the rate at which the metal powder is included).
  • the positional deviation amount related to the blade ring portion 306a of the first stage located at the uppermost stage becomes the largest, and the positional deviation amount is negligible. It may not be possible.
  • the maximum value of the positional deviation amount can be suppressed.
  • positional deviation of the third-stage blade ring portion 306c, the seventh-stage blade ring portion 306g, and the outer cylindrical portion 304, which are the lowest-level parts for each group of a plurality of parts, is prevented. is suppressed.
  • the amount of positional deviation becomes a value that is suppressed, and the amount of positional deviation is easily kept within the allowable level.
  • the pressing force indicated by the arrow A is applied to two locations. may be given. Further, the pressing force may be applied to the rotor blade spacer portion 336a in an arc shape and partially (or intermittently). Furthermore, the pressing force can be applied via various elastic bodies (spring elements) such as spring washers, coil springs, leaf springs, and the like.
  • the second part can be the above-described rotor blade for a turbomolecular pump mechanism or a rotor blade for a Holweck pump mechanism (the outer cylindrical portion 304 constituting the rotor lower cylindrical portion 103b (FIG. 1)).
  • the turbo-molecular pump 100 may be provided with a Sigburn-type exhaust mechanism section 202 as shown in FIG.
  • the rotor blades for the Sigburn pump mechanism (rotary disc ring portions 370a to 370c shown in FIG. 13) that constitute the Sigburn exhaust mechanism portion 202 can also be the second component.
  • the Sigburn-type exhaust mechanism portion 202 may be provided in combination with the Holweck-type exhaust mechanism portion 204 .
  • the Sigburn exhaust mechanism 202 may be provided alone without the Holweck exhaust mechanism 204 .
  • FIG. 10 shows an example of a structure in which the turbo-molecular pump 100 is provided with both the Sigburn-type exhaust mechanism section 202 and the Holweck-type exhaust mechanism section 204 .
  • the structure of the Sigburn exhaust mechanism 202 and the relationship between the Sigburn exhaust mechanism 202 and the Holweck exhaust mechanism 204 will be described below. , and the description thereof will be omitted as appropriate.
  • the Sigburn-type exhaust mechanism 202 is a turbocharger configured by the rotor blades 102 (102a, 102b, 102c, . It is formed so as to be spatially continuous with the next stage (immediately downstream side) of the molecular pump mechanism section.
  • the Holweck exhaust mechanism portion 204 is formed so as to be spatially continuous with the next stage (immediately downstream side) of the Sigburn exhaust mechanism portion 202 .
  • the Sigburn-type exhaust mechanism section 202 is a Sigburn-type exhaust mechanism, and has fixed discs 349a and 349b and rotating discs 350a to 350c.
  • Rotating disc ring portions 370a to 370c (FIG. 13, described later) on which rotating discs 350a to 350c are provided function as rotor blades for the Sigburn pump mechanism consisting of disc portions disposed on the outer peripheral surface. .
  • the rotating discs 350a to 350c are arranged in succession to the lower stage of the rotating blade 102 and arranged in the axial direction.
  • Rotating discs 350a to 350c are formed integrally with rotating body 103, and rotate in the same direction as rotor shaft 113 and rotating body 103 as rotating body 103 rotates. That is, the rotary discs 350a to 350c also rotate integrally with the rotary blades 102 (102a, 102b, 102c, . . . ).
  • ridges 351 having a rectangular cross section are formed so as to protrude. Furthermore, between the adjacent mountain portions 351, as shown in FIG. 11, Sigburn spiral groove portions 352, which are spiral groove flow paths, are formed.
  • FIG. 11 shows an enlarged view of the groove exhaust mechanism portion at the right side portion (within the frame L of the two-dot chain line) of the rotor shaft 113 shown in FIG.
  • the groove exhaust mechanism has a line-symmetrical structure (left-right symmetrical in FIG. 10) around the axis of the main body casing (combination of the outer cylinder 127 and the base portion 129) and the rotor shaft 113, etc. Therefore, only the right portion of FIG. 10 is shown enlarged here, and the illustration of the left portion is omitted.
  • the Sigburn-type exhaust mechanism section 202 having such a structure, when the motor 121 is driven, the rotary discs 350a to 350c rotate. Relative rotational displacement is then performed between the fixed discs 349a and 349b and the rotary discs 350a to 350c. Furthermore, as indicated by a large number of arrows Q (only some are labeled) in FIGS. 10 to 12, the gas transferred by the turbomolecular pump mechanism (consisting of rotor blades 102, fixed blades 123, etc.) reaches the Sigburn exhaust mechanism portion 202 of the groove exhaust mechanism portion.
  • the gas that reaches the Sigburn-type exhaust mechanism 202 flows into the most upstream Sigburn spiral groove 352 and passes through a channel that gradually narrows in the depth direction (the axial direction of the rotor shaft 113). After that, the gas passes through the folded portions 354 and 356 and the Sigburn spiral groove portion 352 of a certain depth, flows in the centripetal direction (axial direction) or centrifugal direction, and flows into the Holweck type exhaust mechanism portion 204 described later.
  • the rotary discs 350a to 350c are arranged side by side in the axial direction with respect to the rotary blade . For this reason, it is possible to adopt a structure that is assembled to the inner cylindrical portion 302 in the same manner as the blade ring portions 306a to 306k (FIG. 6).
  • the rotary disk ring portions 370a to 370c are separately formed from green compacts obtained by hardening and solidifying metal powder.
  • Rotating disc rings 370a-370c include rotating disc spacers 372a-372c similar to rotor spacers 336a-336k (FIG. 6) of blade rings 306a-306k.
  • the rotating discs 350a to 350c protrude radially from the rotating disc spacer portions 372a to 372c in a flange shape.
  • the rotating disk ring parts 370a to 370c can be manufactured by lamination molding using a 3D printer.
  • a 3D printer As a method of layered modeling by a 3D printer, for example, the BJ method or FDM method, which requires sintering processing, is adopted as in the case of the blade ring portions 306a to 306k. Then, it is assumed that the rotating disk ring portions 370a to 370c are formed by the three-dimensional shaping apparatuses 220 and 260 using the BJ method or the FDM method.
  • the rotating disk ring portions 370a to 370c are put on the inner cylindrical portion 302 in order from the outside in a state of clearance fit.
  • Rotating disk ring portions 370a-370c are sintered together with inner tube portion 302, outer tube portion 304, and blade ring portions 306a-306k to be integrated with inner tube portion 302.
  • FIG. The gaps between the inner circumferences of the rotating disc ring portions 370a-370c and the inner cylindrical portion 302 before sintering can be set in the same manner as for the blade ring portions 306a-306k.
  • the parts having the rotating discs 350a to 350c can be machined. It can be formed without bending.
  • the rotor blades for the Sigburn pump mechanism (here, the rotating disk ring portions 370a to 370c) can be easily assembled to the inner cylinder portion 302, and damage to the material of the parts is small. In addition, strict centering is not required during the assembly work, which also facilitates the assembly work.
  • the Holweck type exhaust mechanism section 204 When the Holweck type exhaust mechanism section 204 is provided in the next stage of such a Sigburn type exhaust mechanism section 202 as in the example of FIGS. 366 receives gas.
  • the Holweck exhaust passage 360 is guided from the outer circumference to the inner circumference by the received Holweck spiral groove 362 and introduced into the screw groove 131a through the bent portion. Further, in the screw groove 131a, the introduced gas is guided downstream along the screw groove 131a as the rotating body 103 rotates.
  • the Holweck type exhaust mechanism 204 transfers gas radially with respect to the axis of the rotor shaft 113 and transfers gas in the axial direction of the rotor shaft 113. It's becoming However, the portion that transfers gas in the radial direction is classified as being included in the Sigburn exhaust mechanism portion 202, and only the portion that transfers gas in the axial direction of the rotor shaft 113 is classified as the Holweck exhaust mechanism portion 204. It is also possible to
  • the inner tubular portion 302 which is the first component, is formed by cutting out a metal block material (cylindrical material, etc.).
  • the inner tubular portion 302 is manufactured by lamination molding using a 3D printer.
  • a PBF method or a DED method can be used to manufacture the inner tubular portion 302 .
  • the PBF method and the DED method can be classified as methods that do not require a sintering treatment after lamination.
  • 3D printer stereolithography device
  • An outline of the PBF method or the DED method will be described below. Parts similar to those of the BJ method shown in FIG. 8 and the FDM method shown in FIG. ⁇ PBF method>> In the PBF method (FIG.
  • the material powder 238 spread flatly is laminated layer by layer while being melted and fixed by a heat source (laser, electron beam, etc.) output from the head section 272 .
  • a laser is used as a heat source in the stereolithography apparatus 270 shown in FIG.
  • the head unit 272 emits a laser beam 274 from a laser light source via an internal optical system (not shown).
  • the laser light 274 is irradiated (laser irradiation) with a predetermined beam diameter toward the material powder 238 directly below (in the negative direction of the Z axis).
  • the irradiation of the laser light 274 melts and solidifies the material powder 238 .
  • the irradiation shape of the laser beam 274 (the shape of the movement locus of the laser beam 274) is determined based on the data of each layer obtained by slicing the 3D model data of the inner cylindrical portion 302. FIG. When laser irradiation for one layer is completed, laser irradiation for the next layer is performed, and supply of the material powder 238 and laser irradiation are repeated.
  • the area where the build takes place (the build area) may be filled with an inert gas such as argon (Ar) to reduce the oxygen concentration and prevent the material powder 238 from oxidizing. .
  • a plurality of head units 272 may be mounted to improve productivity.
  • a directed energy beam such as a laser, an electron beam, or a plasma arc
  • the head portion 284 is mounted on the positioning mechanism portion 248 and moves in accordance with the contour shape of the object to be molded (here, the inner cylindrical portion 302).
  • a head section 284 irradiates a laser beam (not shown) to the tip of a filament 286 led out from a filament supply section 282 .
  • the filament 286 is melted or solidified by the head portion 284, and each layer of the inner cylindrical portion 302 is laminated.
  • the inner cylindrical portion 302 may be formed by a three-dimensional modeling apparatus using the BJ method or the FDM method and then sintered to form the first component.
  • the second part here, the outer cylinder 304 and the blade rings 306a to 306k
  • the first part here, the inner cylinder
  • the 3D printer that performs the BJ method or the FDM method.
  • 302 can also be manufactured, and there is no need to use a 3D printer of other methods (such as the PBF method or the DED method) to manufacture the first part.
  • the vacuum pump (turbo-molecular pump 100, etc.) according to the present application has the following characteristics.
  • the vacuum pump according to the present application is a vacuum vessel (such as a main body casing configured by combining the outer cylinder 127 and the base portion 129);
  • a vacuum pump comprising a rotating body (rotating body 103, etc.) rotatably installed in the vacuum vessel,
  • the rotating body is Second parts (outer cylinder part 304, blade ring parts 306a to 306k, and rotating discs 350a to 350c, etc.).
  • the first component is formed of at least one of an extruded material, a cast material, and a forged material.
  • the first part is characterized by being formed by a stereolithography apparatus using the PBF method or the DED method.
  • the first component is formed by a three-dimensional modeling apparatus using the BJ method or the FDM method, and then sintered.
  • An embodiment of the vacuum pump according to any one of (1) to (4) above, The second part is characterized by being formed of a green compact.
  • the second component is characterized by being formed by a stereolithography apparatus using the BJ method or the FDM method.
  • the first part and the second part are loosely fitted before the sintering process, and are tightly fitted after the sintering process.
  • the second component is characterized in that it comprises a rotor blade for a turbomolecular pump mechanism (rotor blade 102, etc.) consisting of radially arranged blade rows.
  • the second component is characterized in that it includes a rotor blade for a Sigburn pump mechanism (outer cylindrical portion 304, etc.), which is a disk portion arranged on the outer peripheral surface.
  • a rotor blade for a Sigburn pump mechanism (outer cylindrical portion 304, etc.), which is a disk portion arranged on the outer peripheral surface.
  • the second component is characterized in that it comprises rotary vanes for a Holweck pump mechanism (rotary discs 350a to 350c, etc.), which are cylindrical portions arranged on the outer peripheral surface.
  • the rotary body for a vacuum pump is In a vacuum pump rotating body (rotating body 103, etc.) that is rotatably installed in the vacuum vessel of the vacuum pump, Second parts (outer cylinder part 304, blade ring parts 306a to 306k, and rotating discs 350a to 350c, etc.).
  • Second parts In one embodiment of the vacuum pump rotor according to (12) above, The first part and the second part covering the first part are both sintered.
  • a method for manufacturing a vacuum pump according to the present application includes: a vacuum vessel (such as a main body casing configured by combining the outer cylinder 127 and the base portion 129); In the method for manufacturing a vacuum pump comprising a rotating body (such as rotating body 103) rotatably installed in the vacuum vessel, The rotating body is Second parts (outer cylinder part 304, blade ring parts 306a to 306k, and rotating discs 350a to 350c, etc.); and a second step of sintering both the first component and the second component.
  • the first part and the second part are loosely fitted before the sintering process and are tightly fitted after the sintering process.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Non-Positive Displacement Air Blowers (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

【課題】素材が無駄になるのを防止することが可能で、製造が容易な真空ポンプを提供する。 【解決手段】本体ケーシング１２７、１２９と、本体ケーシング１２７、１２９内に回転自在に設置された回転体１０３と、を備え、回転体１０３が、内側に配置される第１の部品の周囲に第２の部品を被せた構造を有する。第２の部品は、粉末を固めて形成されている。第１の部品が、押出材、鋳造材、及び、鍛造材のうちの少なくとも１つで形成されている。第２の部品が、圧粉体で形成されている。

Description

真空ポンプ、真空ポンプ用回転体、及び真空ポンプの製造方法
　本発明は、例えばターボ分子ポンプ等の真空ポンプ、真空ポンプ用回転体、及び真空ポンプの製造方法に関する。
　一般に、真空ポンプの一種としてターボ分子ポンプが知られている。このターボ分子ポンプにおいては、ポンプ本体内のモータへの通電により回転翼を回転させ、ポンプ本体に吸い込んだガス（プロセスガス）の気体分子（ガス分子）を弾き飛ばすことによりガスを排気するようになっている。また、このようなターボ分子ポンプには、ポンプ内の温度を適切に管理するために、ヒータや冷却管を備えたタイプのものがある。
　ターボ分子ポンプ用の回転翼は、モータ駆動される回転体に、半径方向に突出するよう設けられる。回転体は、高速で回転するため、回転時に大きな遠心力が作用する。このため、回転体には、例えば、下記のような制約条件がある。
（１）回転時にバランス不良が生じないよう、高精度での加工が必要。
（２）高速回転時に生じる遠心力に耐えるため、高い材料強度が必要。
　上記のような制約条件を満たすため、回転体は、円柱状の素材から全体的に削り出されることが多い。しかし、回転体を円柱状の素材から全体的に削り出す方法においては、素材の大部分（例えば８０％以上）を削ることになり、素材の無駄が多くなる。
特許第６２８４５１９号公報
　このような事情の下、上記特許文献１には、円筒状のロータ軸（ローター軸（１５））と、円板状のロータディスク（ローターディスク６６）を別々に作り、組み合わせる技術が開示されている。特許文献１には、ロータ軸とロータディスクを組み合わせる方法として、以下の３つが開示されている。しかし、それぞれに課題があり、各々の方法の適用は容易ではない。
（１）方法１：両者（ロータ軸（１５）とロータディスク（６６））をしまりバメにする（段落００２８、００８１）。
　方法１の課題： ロータディスク（６６）のようなリング状の部品は、高速回転時に生じる遠心力によって、膨張しやすい。ロータディスク（６６）が緩まないように、大きなシメシロ（しめ代）が必要となる。そのため、ロータディスク（６６）に作用する負荷（圧入による負荷、与圧による負荷、応力による負荷）が増える。
（２）方法２：両者を、摩擦溶接、摩擦攪拌溶接等により接合する（段落００６３）。
　方法２の課題：ロータ軸（１５）、ロータディスク（６６）のどちらか一方を固定し、もう一方に強い荷重をかけながら回す必要がある。しかし、ロータディスク（６６）には、工作機械のチャックで掴めるような箇所（平坦な箇所）がないため、ロータディスク（６６）の加工が難しいと考えられる。
（３）方法３：両者を溶接等により結合させる（段落００６３）。
　方法３の課題：組み付けた後に対向面全体を溶接等するのが難しく、端面付近のみ（表面の浅い部分のみ）の溶接等が行われると考えられる。そのため、固定強度が不充分になり易い。
　本発明の目的とするところは、素材が無駄になるのを防止することが可能で、製造が容易な真空ポンプ、真空ポンプ用回転体、及び真空ポンプの製造方法を提供することにある。
（１）上記目的を達成するために本発明に係る真空ポンプは、真空容器と、
　前記真空容器内に回転自在に設置された回転体と、を備えた真空ポンプにおいて、
　前記回転体が、
　内側に配置される第１の部品の周囲に、粉末を固めて形成された第２の部品を被せた構造を有することを特徴とする。
（２）上記目的を達成するために本発明に係る真空ポンプ用回転体は、真空ポンプの真空容器内に回転自在に設置される真空ポンプ用回転体において、
　内側に配置される第１の部品の周囲に、粉末を固めて形成された第２の部品を被せた構造を有することを特徴とする。
（３）上記目的を達成するために本発明に係る真空ポンプの製造方法は、真空容器と、
　前記真空容器内に回転自在に設置された回転体と、を備えた真空ポンプの製造方法において、
　前記回転体が、
　内側に配置される第１の部品の周囲に、粉末を固めて形成された第２の部品を被せる第１の工程と、
　前記第１の部品と前記第２の部品とを共に焼結処理する第２の工程とを備えたことを特徴とする。
　上記発明によれば、素材が無駄になるのを防止することが可能で、製造が容易な真空ポンプ、真空ポンプ構成部品、及び、真空ポンプの製造方法を提供することができる。
本発明の一実施形態に係るターボ分子ポンプの構成を模式的に示す説明図である。 アンプ回路の回路図である。 電流指令値が検出値より大きい場合の制御を示すタイムチャートである。 電流指令値が検出値より小さい場合の制御を示すタイムチャートである。 回転体の構成を模式的に示す縦断面図である。 回転体の組み付け前から焼結処理後の状態を示す説明図である。 回転体の製造作業の一例を示す説明図である。 ＢＪ法による立体造形装置を模式的に示す説明図である。 ＦＤＭ法による立体造形装置を模式的に示す説明図である。 シグバーン型排気機構部とホルベック型排気機構部の両方を備えたタイプのターボ分子ポンプの構成とガスの流れとを示す説明図である。 図１０中に二点鎖線の枠Ｌで囲った部分におけるガスの流れを模式的に示す説明図である。 下流側の固定円板における上流側の板面を概略的に示す説明図である。 回転円板環部を模式的に示す縦断面図である。 ＰＢＦ法による立体造形装置を模式的に示す説明図である。 ＤＥＤ法による立体造形装置を模式的に示す説明図である。
　以下、本発明の実施形態に係る真空ポンプについて、図面に基づき説明する。図１は、本発明の実施形態に係る真空ポンプとしてのターボ分子ポンプ１００を示している。このターボ分子ポンプ１００は、例えば、半導体製造装置等のような対象機器の真空チャンバ（図示略）に接続されるようになっている。
＜ターボ分子ポンプ１００の基本構成＞
　このターボ分子ポンプ１００の縦断面図を図１に示す。図１において、ターボ分子ポンプ１００は、円筒状の外筒１２７の上端に吸気口１０１が形成されている。そして、外筒１２７の内方には、ガスを吸引排気するためのタービンブレードである複数の回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）を周部に放射状かつ多段に形成した回転体１０３が備えられている。この回転体１０３の中心にはロータ軸１１３が取り付けられており、このロータ軸１１３は、例えば５軸制御の磁気軸受により空中に浮上支持かつ位置制御されている。
　上側径方向電磁石１０４は、４個の電磁石がＸ軸とＹ軸とに対をなして配置されている。この上側径方向電磁石１０４の近接に、かつ上側径方向電磁石１０４のそれぞれに対応されて４個の上側径方向センサ１０７が備えられている。上側径方向センサ１０７は、例えば伝導巻線を有するインダクタンスセンサや渦電流センサなどが用いられ、ロータ軸１１３の位置に応じて変化するこの伝導巻線のインダクタンスの変化に基づいてロータ軸１１３の位置を検出する。この上側径方向センサ１０７はロータ軸１１３、すなわちそれに固定された回転体１０３の径方向変位を検出し、制御装置２００に送るように構成されている。
　この制御装置２００においては、例えばＰＩＤ調節機能を有する補償回路が、上側径方向センサ１０７によって検出された位置信号に基づいて、上側径方向電磁石１０４の励磁制御指令信号を生成し、図２に示すアンプ回路１５０（後述する）が、この励磁制御指令信号に基づいて、上側径方向電磁石１０４を励磁制御することで、ロータ軸１１３の上側の径方向位置が調整される。
　そして、このロータ軸１１３は、高透磁率材（鉄、ステンレスなど）などにより形成され、上側径方向電磁石１０４の磁力により吸引されるようになっている。かかる調整は、Ｘ軸方向とＹ軸方向とにそれぞれ独立して行われる。また、下側径方向電磁石１０５及び下側径方向センサ１０８が、上側径方向電磁石１０４及び上側径方向センサ１０７と同様に配置され、ロータ軸１１３の下側の径方向位置を上側の径方向位置と同様に調整している。
　さらに、軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂが、ロータ軸１１３の下部に備えた円板状の金属ディスク１１１を上下に挟んで配置されている。金属ディスク１１１は、鉄などの高透磁率材で構成されている。ロータ軸１１３の軸方向変位を検出するために軸方向センサ１０９が備えられ、その軸方向位置信号が制御装置２００に送られるように構成されている。
　そして、制御装置２００において、例えばＰＩＤ調節機能を有する補償回路が、軸方向センサ１０９によって検出された軸方向位置信号に基づいて、軸方向電磁石１０６Ａと軸方向電磁石１０６Ｂのそれぞれの励磁制御指令信号を生成し、アンプ回路１５０が、これらの励磁制御指令信号に基づいて、軸方向電磁石１０６Ａと軸方向電磁石１０６Ｂをそれぞれ励磁制御することで、軸方向電磁石１０６Ａが磁力により金属ディスク１１１を上方に吸引し、軸方向電磁石１０６Ｂが金属ディスク１１１を下方に吸引し、ロータ軸１１３の軸方向位置が調整される。
　このように、制御装置２００は、この軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂが金属ディスク１１１に及ぼす磁力を適当に調節し、ロータ軸１１３を軸方向に磁気浮上させ、空間に非接触で保持するようになっている。なお、これら上側径方向電磁石１０４、下側径方向電磁石１０５及び軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂを励磁制御するアンプ回路１５０については、後述する。
　一方、モータ１２１は、ロータ軸１１３を取り囲むように周状に配置された複数の磁極を備えている。各磁極は、ロータ軸１１３との間に作用する電磁力を介してロータ軸１１３を回転駆動するように、制御装置２００によって制御されている。また、モータ１２１には図示しない例えばホール素子、レゾルバ、エンコーダなどの回転速度センサが組み込まれており、この回転速度センサの検出信号によりロータ軸１１３の回転速度が検出されるようになっている。
　さらに、例えば下側径方向センサ１０８近傍に、図示しない位相センサが取り付けてあり、ロータ軸１１３の回転の位相を検出するようになっている。制御装置２００では、この位相センサと回転速度センサの検出信号を共に用いて磁極の位置を検出するようになっている。
　回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）とわずかの空隙（所定の間隔）を隔てて複数枚の固定翼１２３（１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ・・・）が配設されている。回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）は、それぞれ排気ガスの分子を衝突により下方向に移送するため、ロータ軸１１３の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して形成されている。
　また、固定翼１２３も、同様にロータ軸１１３の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して形成され、かつ外筒１２７の内方に向けて回転翼１０２の段と互い違いに配設されている。そして、固定翼１２３の外周端は、複数の段積みされた固定翼スペーサ１２５（１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ・・・）の間に嵌挿された状態で支持されている。
　固定翼スペーサ１２５はリング状の部材であり、例えばアルミニウム、鉄、ステンレス、銅などの金属、又はこれらの金属を成分として含む合金などの金属によって構成されている。固定翼スペーサ１２５の外周には、わずかの空隙を隔てて外筒１２７が固定されている。外筒１２７の底部にはベース部１２９が配設されている。ベース部１２９には排気口１３３が形成され、外部に連通されている。チャンバ（真空チャンバ）側から吸気口１０１に入ってベース部１２９に移送されてきた排気ガスは、排気口１３３へと送られる。
　さらに、ターボ分子ポンプ１００の用途によって、固定翼スペーサ１２５の下部とベース部１２９の間には、ネジ付スペーサ１３１が配設される。ネジ付スペーサ１３１は、アルミニウム、銅、ステンレス、鉄、又はこれらの金属を成分とする合金などの金属によって構成された円筒状の部材であり、その内周面に螺旋状のネジ溝１３１ａが複数条刻設されている。ネジ溝１３１ａの螺旋の方向は、回転体１０３の回転方向に排気ガスの分子が移動したときに、この分子が排気口１３３の方へ移送される方向である。回転体１０３の回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）が形成された回転体本体１０３ａの下部には回転体下部円筒部１０３ｂが垂下されている。この回転体下部円筒部１０３ｂの外周面は、円筒状で、かつネジ付スペーサ１３１の内周面に向かって張り出されており、このネジ付スペーサ１３１の内周面と所定の隙間を隔てて近接されている。回転翼１０２および固定翼１２３によってネジ溝１３１ａに移送されてきた排気ガスは、ネジ溝１３１ａに案内されつつベース部１２９へと送られる。このように、ネジ付スペーサ１３１と、これに対向する回転体下部円筒部１０３ｂは、ホルベック型排気機構部２０４を構成する。ホルベック型排気機構部２０４は、ネジ付スペーサ１３１に対する回転体下部円筒部１０３ｂの回転により、排気ガスに方向性を与え、ターボ分子ポンプ１００の排気特性を向上する。ホルベック型排気機構部２０４については後述する。
　ベース部１２９は、ターボ分子ポンプ１００の基底部を構成する円盤状の部材であり、一般には鉄、アルミニウム、ステンレスなどの金属によって構成されている。ベース部１２９はターボ分子ポンプ１００を物理的に保持すると共に、熱の伝導路の機能も兼ね備えているので、鉄、アルミニウムや銅などの剛性があり、熱伝導率も高い金属が使用されるのが望ましい。
　かかる構成において、回転翼１０２がロータ軸１１３と共にモータ１２１により回転駆動されると、回転翼１０２と固定翼１２３の作用により、吸気口１０１を通じてチャンバから排気ガスが吸気される。吸気口１０１から吸気された排気ガスは、回転翼１０２と固定翼１２３の間を通り、ベース部１２９へ移送される。このとき、排気ガスが回転翼１０２に接触する際に生ずる摩擦熱や、モータ１２１で発生した熱の伝導などにより、回転翼１０２の温度は上昇するが、この熱は、輻射又は排気ガスの気体分子（ガス分子）などによる伝導により固定翼１２３側に伝達される。
　固定翼スペーサ１２５は、外周部で互いに接合しており、固定翼１２３が回転翼１０２から受け取った熱や排気ガスが固定翼１２３に接触する際に生ずる摩擦熱などを外部へと伝達する。
　なお、上記では、ネジ付スペーサ１３１は回転体１０３の回転体下部円筒部１０３ｂの外周に配設し、ネジ付スペーサ１３１の内周面にネジ溝１３１ａが刻設されているとして説明した。しかしながら、これとは逆に回転体下部円筒部１０３ｂの外周面にネジ溝が刻設され、その周囲に円筒状の内周面を有するスペーサが配置される場合もある。
　また、ターボ分子ポンプ１００の用途によっては、吸気口１０１から吸引されたガスが上側径方向電磁石１０４、上側径方向センサ１０７、モータ１２１、下側径方向電磁石１０５、下側径方向センサ１０８、軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂ、軸方向センサ１０９などで構成される電装部に侵入することのないよう、電装部は周囲をステータコラム１２２で覆われ、このステータコラム１２２内はパージガスにて所定圧に保たれる場合もある。
　この場合には、ベース部１２９には図示しない配管が配設され、この配管を通じてパージガスが導入される。導入されたパージガスは、保護ベアリング１２０とロータ軸１１３間、モータ１２１のロータとステータ間、ステータコラム１２２と回転翼１０２の内周側円筒部の間の隙間を通じて排気口１３３へ送出される。
　ここに、ターボ分子ポンプ１００は、機種の特定と、個々に調整された固有のパラメータ（例えば、機種に対応する諸特性）に基づいた制御を要する。この制御パラメータを格納するために、上記ターボ分子ポンプ１００は、その本体内に電子回路部１４１を備えている。電子回路部１４１は、ＥＥＰ－ＲＯＭ等の半導体メモリ及びそのアクセスのための半導体素子等の電子部品、それらの実装用の基板１４３等から構成される。この電子回路部１４１は、ターボ分子ポンプ１００の下部を構成するベース部１２９の例えば中央付近の図示しない回転速度センサの下部に収容され、気密性の底蓋１４５によって閉じられている。
　ところで、半導体の製造工程では、チャンバに導入されるプロセスガスの中には、その圧力が所定値よりも高くなり、或いは、その温度が所定値よりも低くなると、固体となる性質を有するものがある。ターボ分子ポンプ１００内部では、排気ガスの圧力は、吸気口１０１で最も低く排気口１３３で最も高い。プロセスガスが吸気口１０１から排気口１３３へ移送される途中で、その圧力が所定値よりも高くなったり、その温度が所定値よりも低くなったりすると、プロセスガスは、固体状となり、ターボ分子ポンプ１００内部に付着して堆積する。
　例えば、Ａｌエッチング装置にプロセスガスとしてＳｉＣｌ４が使用された場合、低真空（７６０［ｔｏｒｒ］～１０－２［ｔｏｒｒ］）かつ、低温（約２０［℃］）のとき、固体生成物（例えばＡｌＣｌ３）が析出し、ターボ分子ポンプ１００内部に付着堆積することが蒸気圧曲線からわかる。これにより、ターボ分子ポンプ１００内部にプロセスガスの析出物が堆積すると、この堆積物がポンプ流路を狭め、ターボ分子ポンプ１００の性能を低下させる原因となる。そして、前述した生成物は、排気口付近やネジ付スペーサ１３１付近の圧力が高い部分で凝固、付着し易い状況にあった。
　そのため、この問題を解決するために、従来はベース部１２９等の外周に図示しないヒータや環状の水冷管１４９を巻着させ、かつ例えばベース部１２９に図示しない温度センサ（例えばサーミスタ）を埋め込み、この温度センサの信号に基づいてベース部１２９の温度を一定の高い温度（設定温度）に保つようにヒータの加熱や水冷管１４９による冷却の制御（以下ＴＭＳという。ＴＭＳ；Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）が行われている。
　次に、このように構成されるターボ分子ポンプ１００に関して、その上側径方向電磁石１０４、下側径方向電磁石１０５及び軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂを励磁制御するアンプ回路１５０について説明する。このアンプ回路の回路図を図２に示す。
　図２において、上側径方向電磁石１０４等を構成する電磁石巻線１５１は、その一端がトランジスタ１６１を介して電源１７１の正極１７１ａに接続されており、また、その他端が電流検出回路１８１及びトランジスタ１６２を介して電源１７１の負極１７１ｂに接続されている。そして、トランジスタ１６１、１６２は、いわゆるパワーＭＯＳＦＥＴとなっており、そのソース－ドレイン間にダイオードが接続された構造を有している。
　このとき、トランジスタ１６１は、そのダイオードのカソード端子１６１ａが正極１７１ａに接続されるとともに、アノード端子１６１ｂが電磁石巻線１５１の一端と接続されるようになっている。また、トランジスタ１６２は、そのダイオードのカソード端子１６２ａが電流検出回路１８１に接続されるとともに、アノード端子１６２ｂが負極１７１ｂと接続されるようになっている。
　一方、電流回生用のダイオード１６５は、そのカソード端子１６５ａが電磁石巻線１５１の一端に接続されるとともに、そのアノード端子１６５ｂが負極１７１ｂに接続されるようになっている。また、これと同様に、電流回生用のダイオード１６６は、そのカソード端子１６６ａが正極１７１ａに接続されるとともに、そのアノード端子１６６ｂが電流検出回路１８１を介して電磁石巻線１５１の他端に接続されるようになっている。そして、電流検出回路１８１は、例えばホールセンサ式電流センサや電気抵抗素子で構成されている。
　以上のように構成されるアンプ回路１５０は、一つの電磁石に対応されるものである。そのため、磁気軸受が５軸制御で、電磁石１０４、１０５、１０６Ａ、１０６Ｂが合計１０個ある場合には、電磁石のそれぞれについて同様のアンプ回路１５０が構成され、電源１７１に対して１０個のアンプ回路１５０が並列に接続されるようになっている。
　さらに、アンプ制御回路１９１は、例えば、制御装置２００の図示しないディジタル・シグナル・プロセッサ部（以下、ＤＳＰ部という）によって構成され、このアンプ制御回路１９１は、トランジスタ１６１、１６２のｏｎ／ｏｆｆを切り替えるようになっている。
　アンプ制御回路１９１は、電流検出回路１８１が検出した電流値（この電流値を反映した信号を電流検出信号１９１ｃという）と所定の電流指令値とを比較するようになっている。そして、この比較結果に基づき、ＰＷＭ制御による１周期である制御サイクルＴｓ内に発生させるパルス幅の大きさ（パルス幅時間Ｔｐ１、Ｔｐ２）を決めるようになっている。その結果、このパルス幅を有するゲート駆動信号１９１ａ、１９１ｂを、アンプ制御回路１９１からトランジスタ１６１、１６２のゲート端子に出力するようになっている。
　なお、回転体１０３の回転速度の加速運転中に共振点を通過する際や定速運転中に外乱が発生した際等に、高速かつ強い力での回転体１０３の位置制御をする必要がある。そのため、電磁石巻線１５１に流れる電流の急激な増加（あるいは減少）ができるように、電源１７１としては、例えば５０Ｖ程度の高電圧が使用されるようになっている。また、電源１７１の正極１７１ａと負極１７１ｂとの間には、電源１７１の安定化のために、通常コンデンサが接続されている（図示略）。
　かかる構成において、トランジスタ１６１、１６２の両方をｏｎにすると、電磁石巻線１５１に流れる電流（以下、電磁石電流ｉＬという）が増加し、両方をｏｆｆにすると、電磁石電流ｉＬが減少する。
　また、トランジスタ１６１、１６２の一方をｏｎにし他方をｏｆｆにすると、いわゆるフライホイール電流が保持される。そして、このようにアンプ回路１５０にフライホイール電流を流すことで、アンプ回路１５０におけるヒステリシス損を減少させ、回路全体としての消費電力を低く抑えることができる。また、このようにトランジスタ１６１、１６２を制御することにより、ターボ分子ポンプ１００に生じる高調波等の高周波ノイズを低減することができる。さらに、このフライホイール電流を電流検出回路１８１で測定することで電磁石巻線１５１を流れる電磁石電流ｉＬが検出可能となる。
　すなわち、検出した電流値が電流指令値より小さい場合には、図３に示すように制御サイクルＴｓ（例えば１００μｓ）中で１回だけ、パルス幅時間Ｔｐ１に相当する時間分だけトランジスタ１６１、１６２の両方をｏｎにする。そのため、この期間中の電磁石電流ｉＬは、正極１７１ａから負極１７１ｂへ、トランジスタ１６１、１６２を介して流し得る電流値ｉＬｍａｘ（図示せず）に向かって増加する。
　一方、検出した電流値が電流指令値より大きい場合には、図４に示すように制御サイクルＴｓ中で１回だけパルス幅時間Ｔｐ２に相当する時間分だけトランジスタ１６１、１６２の両方をｏｆｆにする。そのため、この期間中の電磁石電流ｉＬは、負極１７１ｂから正極１７１ａへ、ダイオード１６５、１６６を介して回生し得る電流値ｉＬｍｉｎ（図示せず）に向かって減少する。
　そして、いずれの場合にも、パルス幅時間Ｔｐ１、Ｔｐ２の経過後は、トランジスタ１６１、１６２のどちらか１個をｏｎにする。そのため、この期間中は、アンプ回路１５０にフライホイール電流が保持される。
　このような基本構成を有するターボ分子ポンプ１００は、図１中の上側（吸気口１０１の側）が対象機器の側に繋がる吸気部となっており、下側（排気口１３３を構成する排気ポート１５が図中の右側に突出するようベース部１２９に設けられた側）側が、図示を省略する補助ポンプ（バックポンプ）等に繋がる排気部となっている。そして、ターボ分子ポンプ１００は、図１に示すような鉛直方向の垂直姿勢のほか、倒立姿勢や水平姿勢、傾斜姿勢でも用いることが可能となっている。
　また、ターボ分子ポンプ１００においては、前述の外筒１２７とベース部１２９とが組み合わさって１つのケース（以下では両方を合わせて「本体ケーシング」などと称する場合がある）を構成している。また、ターボ分子ポンプ１００は、箱状の電装ケース（図示略）と電気的（及び構造的）に接続されており、電装ケースには前述の制御装置２００が組み込まれている。
　ターボ分子ポンプ１００の本体ケーシング（外筒１２７とベース部１２９の組み合わせ）の内部の構成は、モータ１２１によりロータ軸１１３等を回転させる回転機構部と、回転機構部より回転駆動される排気機構部に分けることができる。また、排気機構部は、回転翼１０２や固定翼１２３等により構成されるターボ分子ポンプ機構部と、回転体下部円筒部１０３ｂやネジ付スペーサ１３１等により構成されるネジ溝ポンプ機構部（ホルベック型排気機構部２０４）に分けて考えることができる。
　また、前述のパージガス（保護ガス）は、軸受部分や回転翼１０２等の保護のために使用され、排気ガス（プロセスガス）に因る腐食の防止や、回転翼１０２の冷却等を行う。このパージガスの供給は、一般的な手法により行うことが可能である。
　例えば、ベース部１２９の所定の部位（排気口１３３に対してほぼ１８０度離れた位置など）に、径方向に直線状に延びるパージガスポート１３を設ける。そして、このパージガスポート１３に対し、ベース部１２９の外側からパージガスボンベ（Ｎ２ガスボンベなど）や、流量調節器（弁装置）などを介してパージガスを供給する。
　前述の保護ベアリング１２０は、「タッチダウン（Ｔ／Ｄ）軸受」、「バックアップ軸受」などとも呼ばれる。これらの保護ベアリング１２０により、例えば万が一電気系統のトラブルや大気突入等のトラブルが生じた場合であっても、ロータ軸１１３の位置や姿勢を大きく変化させず、回転翼１０２やその周辺部が損傷しないようになっている。
　なお、ターボ分子ポンプ１００や回転体１０３の構造を示す各図（図１、図５～図１１、図１３～図１５）では、部品の断面を示すハッチングの記載は、図面が煩雑になるのを避けるため省略している。
＜回転体１０３の製造＞
　図５及び図６は、上述のようなターボ分子ポンプ１００に用いられている回転体１０３の部品の構成を概略的に示している。本実施形態において、回転体１０３は、内側に配置される第１の部品の周囲に、粉末を固めて形成された第２の部品を被せた構造を有する。
　回転体１０３は、図５及び図６に示すように、内側筒部３０２、外側筒部３０４、及び多段（ここでは１１段）のブレード環部３０６ａ～３０６ｋを備えている。内側筒部３０２は、第１の部品に分類され、外側筒部３０４、及びブレード環部３０６ａ～３０６ｋは、第２の部品に分類される。
　第１の部品（ここでは内側筒部３０２）は相対的に内側に配置され、第２の部品（ここでは外側筒部３０４、及びブレード環部３０６ａ～３０６ｋ）は第１の部品よりも外側に配置される。第２の部品は、回転体１０３の製造時に、収縮（縮小）して第１の部品に結合される。第１の部品と第２の部品の製造方法や、回転体１０３の製造方法については後述する。
　図５及び図６の左端部には、ＸＹＺ軸による直交座標が示されている。直交座標において、Ｘ軸及びＹ軸は水平方向に延びており、Ｚ軸は、鉛直方向に延びＸ軸及びＹ軸に直交している。各軸の矢印における矢の向きが正の向き（正方向）を示している。座標における〇印は、紙面の奥から手前へ向かう向きを示しており、〇に×を付加した印は、紙面の手前から奥に向かう向きを示している。
＜＜内側筒部３０２＞＞
　図６における左右の図に示す外側筒部３０４は、第１の部品に分類され、回転体本体１０３ａ（図１）を構成する。図６における左側の図に示すように、内側筒部３０２は、段付きな円筒状に形成されている。内側筒部３０２の外径は、軸方向の一端部（図６における下端部）ほど大きく、他端部（図６における上端部）へいくほど段階的に小さくなっている。内側筒部３０２の外周面３１０には、上端側から下端側へ順に、第１の段差部３１２、第２の段差部３１４、及び第３の段差部３１６が形成されている。
　第１の段差部３１２、第２の段差部３１４、及び第３の段差部３１６の大きさは、互いに異なっている。これらの段差部３１２、３１４、３１６の大きさは、回転体１０３の径方向への突出量（張り出し量）により表すことができる。第１の段差部３１２は最も大きく、第３の段差部３１６は、第２の段差部３１４よりも大きい。第１の段差部３１２、第２の段差部３１４、及び第３の段差部３１６の突出方向は、直交座標におけるＸＹ平面内に延びる方向である。
　内側筒部３０２は、上下方向（Ｚ軸方向）の両端を開放しており、軸心方向の途中の部位に円盤部３１８を有している。円盤部３１８の中央には、貫通穴３２０が設けられている。この貫通穴３２０には、回転体１０３の完成後に、ロータ軸１１３（図１）の上端部が下方から差し込まれる。
　円盤部３１８は、内側筒部３０２の軸心に対して、第１の段差部３１２とほぼ同様の位置に配置されている。第２の段差部３１４は、円盤部３１８と、内側筒部３０２の下端部とのほぼ中間程度の位置に配置されている。第３の段差部３１６は、内側筒部３０２の下端部に配置されている。
　以下では、内側筒部３０２において、第１の段差部３１２よりも上端側の部位を第１の円筒部３２２とし、第１の段差部３１２と第２の段差部３１４の間の部位を第２の円筒部３２４とする。さらに、第２の段差部３１４と第３の段差部３１６の間の部位を第３の円筒部３２６とする。第３の円筒部３２６の下端部には、全周に亘って半径方向に張り出したフランジ部３２８が形成されている。
＜＜外側筒部３０４＞＞
　外側筒部３０４は、上下の端部（軸心方向の両端部）を開放した円筒状に形成されている。外側筒部３０４は、第２の部品に分類され、前述した回転体下部円筒部１０３ｂを構成するものである。外側筒部３０４における上部には真円状の上部開口３３２が形成され、下部にも、同じく真円状の下部開口３３４が形成されている。上部開口３３２の直径（内径）は、下部開口３３４の直径（内径）よりも小さい。
　外側筒部３０４は、内側筒部３０２に対して同心的に組み合わされ、内側筒部３０２に被せられる。この際、内側筒部３０２は、外側筒部３０４の下部開口３３４から外側筒部３０４の中に進入し、図６における右側の図に示すように、外側筒部３０４の上部開口３３２から上方に突出する。外側筒部３０４における上部開口３３２の周縁部が、内側筒部３０２のフランジ部３２８に載り、フランジ部３２８が、外側筒部３０４における上部開口３３２の周縁部に、下方から係止する。
　外側筒部３０４は、ホルベック型排気機構部２０４の回転体下部円筒部１０３ｂ（図１）を構成する。図１に示すように、ホルベック型排気機構部２０４においては、回転体下部円筒部１０３ｂやネジ溝１３１ａを有するネジ付スペーサ１３１に、回転体下部円筒部１０３ｂが対向する。
　回転体下部円筒部１０３ｂは、ネジ溝１３１ａの外側で、ネジ付スペーサ１３１に対し相対的に回転変位する。回転体下部円筒部１０３ｂは、一種の翼として機能する。そして、回転体下部円筒部１０３ｂの回転により、ネジ溝１３１ａに沿った排気ガスの流れが発生し、排気ガスに方向性が与えられる。
　このようなホルベック型排気機構部２０４を備えたターボ分子ポンプは、第２の部品（ここでは外側筒部３０４）が、外周面に配設された（外周面を構成する）円筒部からなるホルベックポンプ機構用回転翼を備えたものであるといえる。
＜＜ブレード環部３０６ａ～３０６ｋ＞＞
　ブレード環部３０６ａ～３０６ｋは、回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）、を有する部品である。ブレード環部３０６ａ～３０６ｋにおいては、筒状の回転翼スペーサ部３３６ａ～３３６ｋ毎の外周部に、多数の回転翼１０２ａ～１０２ｋが、所定角度間隔（例えば１０度間隔）で、半径方向に突出するよう設けられている。各ブレード環部３０６ａ～３０６ｋに所定数ずつ設けられた回転翼１０２ａ～１０２ｋの形状や向きなどは、一般的なものと同様とすることができる。
　ブレード環部３０６ａ～３０６ｋにおいて、回転翼スペーサ部３３６ａ～３３６ｋの軸心方向（Ｚ軸方向）の長さや内径、均一ではなく、それぞれが機能や配置に応じた最適な値に設定されている。
　ブレード環部３０６ａ～３０６ｋは、放射状に配設された翼列からなるターボ分子ポンプ機構用回転翼（回転翼１０２）を備えた部品である。個々のブレード環部３０６ａ～３０６ｋを、ターボ分子ポンプ機構用回転翼として分類することが可能である。また、ブレード環部３０６ａ～３０６ｋを、全体としてターボ分子ポンプ機構用回転翼に分類することも可能である。また、ブレード環部３０６ａ～３０６ｋと一体に用いられる外側筒部３０４までを含めて、ターボ分子ポンプ機構用回転翼に分類することも可能である。
　ブレード環部３０６ａ～３０６ｋは、図６における左側の図に示すように、内側筒部３０２に対して同心的に組み合わされ、外側から被せられる。この際、内側筒部３０２は、回転翼スペーサ部３３６ａ～３３６ｋの中に下方から進入し、ブレード環部３０６ａ～３０６ｋは、軸心方向（Ｚ軸方向）に同心的に積み重なる。図６の例において、最上段から３段目までのブレード環部３０６ａ～３０６ｃは、内側筒部３０２における第１の円筒部３２２に被せられる。
　上から３段目のブレード環部３０６ｃは、内側筒部３０２における第１の段差部３１２に載り、第１の段差部３１２によって支持される。２段目のブレード環部３０６ｂは、３段目のブレード環部３０６ｃに載り、３段目のブレード環部３０６ｃによって支持される。１段目のブレード環部３０６ａは、２段目のブレード環部３０６ｂに載り、２段目のブレード環部３０６ｂに載り、によって支持される。
　同様に、４段目～７段目までのブレード環部３０６ｄ～３０６ｇは、内側筒部３０２における第２の円筒部３２４に被せられる。７段目のブレード環部３０６ｇは、内側筒部３０２における第２の段差部３１４に載る。積み重なった４段目～６段目のブレード環部３０６ｄ～３０６ｆは、７段目のブレード環部３０６ｇによって支持される。
　８段目～１１段目までのブレード環部３０６ｈ～３０６ｋは、内側筒部３０２における第３の円筒部３２６に被せられる。１１段目のブレード環部３０６ｋは、外側筒部３０４における上部開口３３２の周縁部に載る。積み重なった８段目～１０段目のブレード環部３０６ｈ～３０６ｊは、１１段目のブレード環部３０６ｋによって支持される。
＜第１の部品の製造方法＞
　前述したように、内側筒部３０２は、第１の部品に分類され、外側筒部３０４、及びブレード環部３０６ａ～３０６ｋは、第２の部品に分類される。本実施形態では、第２の部品は、回転体１０３の製造時に、収縮して第１の部品に結合される。
　図５及び図６の例においては、第１の部品である内側筒部３０２は、金属塊の素材（中実な円柱状の素材など）から削り出すことにより形成されている。内側筒部３０２は、削り出しの際に、完成品の回転体１０３における各部の寸法と同等に加工される。内側筒部３０２は、後述するように、第２の部品（ここでは外側筒部３０４、及びブレード環部３０６ａ～３０６ｋ）とともに焼結されるが、焼結処理における収縮は生じない。収縮が生じたとしても、第２の部品と比べれば、収縮は大幅に少ない。
　より厳密には、金属塊から内側筒部３０２を削り出した場合には、焼結しても基本的に寸法は変わらないが、焼結前に残留応力が残っていた場合には、僅かに収縮する可能性がある。また、後述する第２実施形態（図１４及び図１５）のように、第１の部品（ここでは内側筒部３０２）をＢＪ法やＦＤＭ法により製造し、第２の部品（ここでは外側筒部３０４、及びブレード環部３０６ａ～３０６ｋ）の組み付け組の前に焼結した場合にも、第１の部品（ここでは内側筒部３０２）が僅かに収縮する可能性がある。
　内側筒部３０２が削り出される素材を、例えば、押出しにより製造された押出材、鋳造により製造された鋳造材、及び、鍛造により製造された鍛造材のうちのいずれかとすることが可能である。つまり、内側筒部３０２が、押出材、鋳造材、及び、鍛造材のうちのいずれかであるようにすることが可能である。
　また、内側筒部３０２を、単一の部品や、複数の部品により構成することが可能である。このため、内側筒部３０２を、押出材、鋳造材、及び、鍛造材のうちの少なくとも１つで形成されたものとすることが可能である。また、内側筒部３０２を、これらの素材の組み合わせにより構成することも可能である。
　第１の部品である内側筒部３０２は、他の方法によっても製造することが可能である。例えば、内側筒部３０２を、３Ｄプリンタを用いた積層造形により製造することも可能である。内側筒部３０２を３Ｄプリンタにより製造する方法については、他の実施形態（図１４及び図１５）として後述する。また、内側筒部３０２を粉末冶金により製造し、予め焼結しておくことも可能である。この場合も、第２の部品（ここでは外側筒部３０４、及びブレード環部３０６ａ～３０６ｋ）と共に焼結される際の収縮は生じない。
＜第２の部品の製造方法＞
　第２の部品である外側筒部３０４、及びブレード環部３０６ａ～３０６ｋは、圧粉体で形成されている。圧粉体は、プレス成型により圧力を加えて固められた金属粉（アルミニウム合金やステンレス鋼などの粉）により構成されている。外側筒部３０４、及びブレード環部３０６ａ～３０６ｋの製造は、３Ｄプリンタ（立体造形装置）を用いた積層造形により行うことも可能である。
　３Ｄプリンタによる積層造形の方式としては、例えば、ＰＢＦ（Powder Bed Fusion、粉末床溶融結合）法、ＢＪ（Binder Jetting、結合剤噴射）法、ＤＥＤ（Directed Energy Deposition、指向性エネルギー堆積）法、及びＦＤＭ（Fused Deposition Modeling、熱溶解積層）法等が知られている。
　これらのうち、ＰＢＦ法及びＤＥＤ法は、積層後に焼結処理を行う必要がない方法に分類でき、ＢＪ法及びＦＤＭ法は、積層後に焼結処理を行う必要がある方法に分類できる。外側筒部３０４、及びブレード環部３０６ａ～３０６ｋの製造は、ＢＪ法またはＦＤＭ法のように、焼結処理を要する方法を用いた立体造形装置により行うことができる。外側筒部３０４、及びブレード環部３０６ａ～３０６ｋの製造を、３Ｄプリンタを用いた積層造形により行うことで、削り出しを採用した場合に比べ、素材が無駄になるのを防止できる。以下に、ＢＪ法及びＦＤＭ法の概要を説明する。
＜＜ＢＪ法＞＞
　ＢＪ法（図８）は、平坦に敷き詰めた材料粉末２３８に対し、ヘッド部２３０がインクジェットノズル（図示略）から選択的に液体の結合剤（Binder）２５０を噴射し、材料粉末２３８を一層ずつ固形化する。図８に示すＢＪ法においては、立体造形装置２２０の筐体２２２の中に、材料供給部２２４、積層部２２６、余剰材料受入部２２８、及び、ヘッド部２３０が備えられている。材料供給部２２４、積層部２２６、及び、余剰材料受入部２２８は、一方向（図８では左から右、Ｘ軸方向）に並んでいる。
　材料供給部２２４は、供給エレベータ２３２やローラ（「リコータ」などともいう）２３４を備えている。供給エレベータ２３２は、ねじ部２３６を用いて上方（図８中のＸＹＺ座標におけるＺ軸の正方向）へ移動し、材料粉末２３８を全体的に押し上げる。供給エレベータ２３２の移動量（上昇量）は、例えば、一回の移動につき数十ミクロン程度である。ローラ２３４は回転し、押し上げられた材料粉末２３８を掻き取って、積層部２２６へ移動させる。
　積層部２２６は、積層エレベータ２４０を備えている。積層部２２６は、ねじ部２４２を用い、積層エレベータ２４０の積層テーブル２４４を、一回の積層毎に所定量ずつ、下方（Ｚ軸の負方向）へ変位させる。積層テーブル２４４の一回の変位量は、一回の積層における造形厚さ（積層厚さ）に相当する。積層テーブル２４４が下がる度に発生するスペースに対して、ローラ２３４により材料粉末２３８が供給され、材料粉末２３８が敷き詰められる。
　ヘッド部２３０は、位置決め機構部２４８により、高速で移動し、位置決めされる。図示は省略するが、位置決め機構部２４８は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の変位機構を備えている。位置決め機構部２４８がＺ軸の変位機構を備えていてもよい。
　ヘッド部２３０が、造形の対象となる被造形物（ここでは外側筒部３０４）の各層のデータに基づき移動しながら、インクジェットノズルから、結合剤２５０を選択的に噴射する。一層の形成が完了すると、積層テーブル２４４が一段下がり、ローラ２３４が新しい材料粉末２３８を敷く。新たに敷かれた材料粉末２３８の層に、外側筒部３０４の断面形状に従って、結合剤２５０が噴射される。外側筒部３０４の造形が完了するまで、材料粉末２３８の敷設と各層の形成が繰り返される。
　造形の完了後には、被造形物が取り出され、図６における左側の図に示したような組み付けの後、図６における右側の図に示したような造形物の焼結が行われる。焼結は、結合剤２５０で結合された材料粉末２３８の機械的特性を向上するために行われる。高温炉で熱を加えられることにより、被造形物中の結合材が焼失するとともに、造形物が幾分収縮し、必要な機械的特性が得られる。
＜＜ＦＤＭ法＞＞
　図９の例のＦＤＭ法においては、立体造形装置２６０に、フィラメント供給部２６２やヘッド部２６４が備えられている。以下では、ＢＪ法（図８）と同様な部分については同一符号を付し、適宜説明は省略する。
　ヘッド部２６４は、位置決め機構部２４８に搭載されており、被造形物（ここでは外側筒部３０４）の断面形状に合わせて移動する。ＦＤＭ法（図９）による立体造形装置２６０は、フィラメント供給部２６２から、結合剤を含むフィラメント２６６を導出する。立体造形装置２６０は、フィラメント２６６を、熱源の熱で溶かしながらヘッド部２６４から押し出し、積層テーブル２４４の上に各層を積み上げて立体造形を行う。
＜＜支持具４００により支持した状態での第２の部品と第１の部品との結合＞＞
　圧粉体により外側筒部３０４、及びブレード環部３０６ａ～３０６ｋ（第２の部品）が形成された後、これらの部品は、図６における左側の図に示したように、内側筒部３０２（第１の部品）に組み付けられる。外側筒部３０４、及びブレード環部３０６ａ～３０６ｋが、内側筒部３０２に、同心的に被せられる。この後、内側筒部３０２と、内側筒部３０２に被せられた外側筒部３０４、及びブレード環部３０６ａ～３０６ｋとが共に焼結処理される。
　内側筒部３０２、外側筒部３０４、及びブレード環部３０６ａ～３０６ｋの組み付けの際には、図７に示すような支持具４００が用いられる。支持具４００は、段付きな円柱状に形成されている。
　なお、図７は、焼結処理後（収縮後）の外側筒部３０４、及びブレード環部３０６ａ～３０６ｋの状態を示している。支持具４００は、焼結処理時にも使用されるが、外側筒部３０４のような収縮は生じず、焼結処理の前後の寸法はほとんど変わらない。ここでは、焼結処理の前後に関わらず、図７を援用して支持具４００の説明を行う。
　支持具４００の外径は、軸方向の一端部（図７における下端部）ほど大きく、他端部（図７における上端部）へいくほど段階的に小さくなっている。支持具４００の外周面４１０には、上端側から下端側へ順に、第１の段差部４１２、及び、第２の段差部４１４が形成されている。図７の例では、第１の段差部４１２、及び第２の段差部４１４の大きさは、互いに同程度である。
　支持具４００の上端部は、相対的に細径な第１の円柱部４１６となっており、第１の円柱部４１６よりも下側の部分は、第１の円柱部４１６よりも大径な第２の円柱部４１８となっている。第２の円柱部４１８の下端部には、フランジ部４２０が全周に亘って半径方向に張り出している。
　内側筒部３０２に外側筒部３０４を被せる際には、先ず、内側筒部３０２が、支持具４００における第１の円柱部４１６に上方から被せられる。内側筒部３０２のフランジ部３２８が、支持具４００における第１の段差部４１２に被せられ、第２の円柱部４１８に載せられる。内側筒部３０２のフランジ部３２８は、第２の円柱部４１８に上方から接触している。
　内側筒部３０２における第３の円筒部３２６の内径は、支持具４００における第１の円柱部４１６の直径よりも幾分大きく形成されている。このため、内側筒部３０２における第３の円筒部３２６と、支持具４００における第１の円柱部４１６との間には、隙間４３０が発生している。
　外側筒部３０４における上部開口３３２の周縁部は、内側筒部３０２におけるフランジ部３２８に上方から接触している。このため、外側筒部３０４の軸心方向（Ｚ軸方向）における位置は、内側筒部３０２のフランジ部３２８により規制される。
　焼結処理が行われる焼結工程においては、外側筒部３０４、及びブレード環部３０６ａ～３０６ｋは、支持具４００に支持された状態で、約２０％収縮する。内側筒部３０２は、焼結処理時に収縮しないよう、削り出し等の方法により形成されている。このため、内側筒部３０２に被せられた外側筒部３０４、及びブレード環部３０６ａ～３０６ｋが収縮し、内側筒部３０２に密着する。
　焼結処理において、内側筒部３０２と、外側筒部３０４、及びブレード環部３０６ａ～３０６ｋとの間の隙間は消滅する。焼結処理における加熱により、内側筒部３０２と、外側筒部３０４、及びブレード環部３０６ａ～３０６ｋとは、融着して接合される。
　焼結前における、内側筒部３０２と、外側筒部３０４、及びブレード環部３０６ａ～３０６ｋとの間における隙間の大きさは、外側筒部３０４、及びブレード環部３０６ａ～３０６ｋの収縮により、内側筒部３０２との間の隙間が消滅し、部品間の接合が生じるよう決められている。このため、例えば、焼結後に、回転体１０３を縦方向に切断したとしても、外側筒部３０４、及びブレード環部３０６ａ～３０６ｋは、内側筒部３０２から分離しない。外側筒部３０４と内側筒部３０２との接触面が融着するので、回転中には外側筒部３０４が遠心力で半径方向に広がるのを抑え、外側筒部３０４に生じる応力を緩和する効果もある。
　以上のようにして製造された回転体１０３は、内側筒部３０２と、外側筒部３０４、及びブレード環部３０６ａ～３０６ｋとが、焼結処理前には隙間バメされ、かつ、焼結処理後にはしまりバメされているものであるということができる。そして、このような製造方法によれば、内側の部品に外側の部品を被せた後に、圧入、焼きバメ、溶接、ロウ付け等の作業を行う必要がない。したがって、内側筒部３０２に外側筒部３０４、及びブレード環部３０６ａ～３０６ｋを組み付ける作業が容易であり、更に部品の素材へのダメージが小さい。
　なお、上記焼結処理は、１回で終了させることに限らず、例えば複数回（２回や３回など）に分けて行ってもよい。
＜焼結を考慮した部品寸法の設定＞
　金属粉を固めて得られた部品である外側筒部３０４、及びブレード環部３０６ａ～３０６ｋは、焼結工程において約２０％収縮する。また、回転体１０３の軸心を基準として、相対的に半径方向の外側に位置する部品は、内側に位置する部品に比べて、遠心力による影響を大きく受け、回転時の変形を生じ易い。このため、焼結により収縮した部品に、回転中の遠心力によるゆるみが生じないよう、対策を施すことが考えられる。
　対策としては、焼結前の部品寸法を、内側（軸側）の部品と、外側（穴側）の部品との間の隙間（隙間の基準寸法）が、以下のような関係を満たすように、部品寸法を設定することが考えられる。

隙間の基準寸法＝ａ－（ｃ－ｂ）－（ｄ＋ｅ）／２ 

　ここで、各記号の意味は以下のとおりである。
ａ：焼結時の収縮による直径変化量［ｍｍ］
ｂ：内側(軸側)の部品の遠心力による直径変化量［ｍｍ］
ｃ：外側(穴側)の部品の遠心力による直径変化量［ｍｍ］
ｄ：内側(軸側)の部品の公差幅［ｍｍ］
ｅ：外側(穴側)の部品の公差幅［ｍｍ］
　例えば、内側の部品（ここでは内側筒部３０２）の直径（外径）がΦ１００±０．０５ｍｍの場合、ａは以下のようになる。さらに、この場合に、ｂ～ｅのパラメータを以下のようにする。
ａ：１００ｍｍ×０．２＝２０ｍｍ
ｂ：０．１ｍｍ
ｃ：０．２ｍｍ
ｄ：内側の部品の公差幅０．１ｍｍ（±０．０５ｍｍ）
ｅ：外側の部品の公差幅０．２ｍｍ（±０．１ｍｍ）

　この条件の下では、隙間の基準寸法は、２０－（０．２－０．１）－（０．１＋０．２）／２＝１８．７５ｍｍとなり、焼結時の収縮による直径変化量（２０ｍｍ）よりも小さくなる。
　そして、外側の部品（例えば、ブレード環部３０６ａ～３０６ｋ）の内径を、１１８．７５±０．１ｍｍとし、この値を目安にして、各部品の設計を行う。
　このようにすることで、径方向に関し片側で１０ｍｍ近く（１８．７５／２＝９．３７５ｍｍ）の大きさの隙間を確保できる。このため、厳密な位置合わせ等を行うことなく、部品を被せたり積み上げたりすることができる。このため、部品の組み付け作業が行い易く、作業性が向上する。
　さらに、焼結工程中に外側の部品が収縮する際には、内側の部品と外側の部品の係合関係が、隙間バメから徐々にしまりバメに変化し、自動的に芯出し（調心）が行われる。したがって、組み付け作業の際に厳密な芯出しが不要であり、このことによっても組み付け作業が容易になる。また、第２の部品である外側筒部３０４、及びブレード環部３０６ａ～３０６ｋが積層造形により形成されているので、削り出しにより形成した場合と比べ、切り粉の発生を防止でき、材料の無駄や、廃棄物に係るリサイクルの手間を削減できる。
＜焼結工程中の工夫＞
＜＜支持具４００の利用＞＞
　焼結工程において、第２部品に２０％程度の収縮が生じるが、収縮を想定した工夫を事前に施しておくことが有効である。例えば、図７に示すように支持具４００を用いることにより、焼結工程において、外側筒部３０４、及びブレード環部３０６ａ～３０６が収縮しても、内側筒部３０２、外側筒部３０４、及びブレード環部３０６ａ～３０６の係止状態を確保でき、これらの部品同士が分離してしまうのを防止できる。
＜＜押圧力の付与＞＞
　また、内側筒部３０２に、外側筒部３０４、及びブレード環部３０６ａ～３０６ｋを組み付ける際に、図７に矢印Ａで示すように、上方から押圧力を付与する。このようにすることで、１段目～３段目のブレード環部３０６ａ～３０６ｃが、内側筒部３０２の第１の段差部３１２に押し付けられ、ブレード環部３０６ａ～３０６ｃの、内側筒部３０２に対する緩みが防止される。
　この場合、４段目～７段目のブレード環部３０６ｄ～３０６ｇの寸法を好適に確保し、４段目のブレード環部３０６ｄの高さ（Ｚ軸方向における位置）を、第１の段差部３１２に面一になるよう設定することで、押圧力（矢印Ａ）を、４段目～７段目のブレード環部３０６ｄ～３０６ｇに伝えることができる。これにより、４段目～７段目のブレード環部３０６ｄ～３０６ｇが、内側筒部３０２の第２の段差部３１４に押し付けられ、ブレード環部３０６ｄ～３０６ｇの、内側筒部３０２に対する緩みが防止される。
　また、８段目～１１段目のブレード環部３０６ｈ～３０６ｋ、及び外側筒部３０４の寸法を好適に確保し、８段目のブレード環部３０６ｈの高さ（Ｚ軸方向における位置）を、第２の段差部３１４に面一になるよう設定することで、押圧力（矢印Ａ）を、８段目～１１段目のブレード環部３０６ｈ～３０６ｋ、及び外側筒部３０４に伝えることができる。これにより、８段目～１１段目のブレード環部３０６ｈ～３０６ｋ、及び外側筒部３０４が、内側筒部３０２の第３の段差部３１６に押し付けられ、ブレード環部３０６ｈ～３０６ｋ、及び外側筒部３０４の、内側筒部３０２に対する緩みが防止される。
　ここで、図７は、前述したように、収縮後の外側筒部３０４、及びブレード環部３０６ａ～３０６ｋの状態を示している。収縮後には、外側筒部３０４、及びブレード環部３０６ａ～３０６ｋが、内側筒部３０２に接合されると共に、外側筒部３０４の下端部と、支持具４００のフランジ部４２０との間に隙間４３２が発生する。
　つまり、内側筒部３０２は、支持具４００における第２の円柱部４１８に載せられていることから、内側筒部３０２のフランジ部３２８と、支持具４００における第１の段差部４１２との接触部が基準位置Ｂとなり、収縮後も接触を維持する。そして、回転体１０３における全体の収縮に伴い、外側筒部３０４の下端部が、基準位置Ｂに近づき、支持具４００のフランジ部４２０との間の隙間４３２が発生する。
　このように、内側筒部３０２に第１の段差部３１２～第３の段差部３１６を設けて、外側筒部３０４、及びブレード環部３０６ａ～３０６ｋを、鉛直方向（Ｚ軸方向、軸心方向）に支持しながら焼結を行うことで、第１の段差部３１２～第３の段差部３１６が、それぞれ位置決め箇所となる。そして、第１の段差部３１２～第３の段差部３１６により、鉛直方向の収縮による位置ずれの影響を可能な限り抑制することができる。
　より具体的には、金属粉の充填率（金属粉が含まれる割合）により、焼結時の収縮率は変わる。そして、単に、外側筒部３０４、及びブレード環部３０６ａ～３０６ｋを積み重ねただけでは、最上段に位置する１段目のブレード環部３０６ａに係る位置ずれ量が最も大きくなり、位置ずれ量が無視できなくなる場合もあり得る。
　しかし、図７の例のように、第１の段差部３１２～第３の段差部３１６のそれぞれの位置で位置決めを行うことにより、位置ずれ量の最大値を抑制できる。つまり、複数の部品のまとまり毎の最下段の部品である３段目のブレード環部３０６ｃ、７段目のブレード環部３０６ｇ、外側筒部３０４の位置ずれが防止され、位置ずれ量の累積値が抑えられる。この結果、例えば１段目のブレード環部３０６ａであっても、位置ずれ量が抑制された値となり、位置ずれ量を許容レベルに収め易くなる。
　ここで、図７の例では、３段目のブレード環部３０６ｃと４段目のブレード環部３０６ｄとの間や、７段目のブレード環部３０６ｇと８段目のブレード環部３０６ｈとの間に、収縮による隙間が発生し得るが、隙間の部分にばね座金等の弾性体（ばね要素）を介在させて、下方に押し付ける力が発生するようにしてもよい。
　なお、図７の例では、矢印Ａで示す押圧力が２箇所に付与されているが、例えば、１段目のブレード環部３０６ａにおける、回転翼スペーサ部３３６ａの全周に亘り環状に押圧力を付与しても良い。また、押圧力を回転翼スペーサ部３３６ａに対し、円弧状に、且つ、部分的に（或いは断続的に）付与してもよい。さらに、押圧力の付与は、例えば、ばね座金、コイルばね、板ばね等の各種の弾性体（ばね要素）を介して行うことが可能である。
＜第２の部品のその他の適用対象＞
　第２の部品とすることができるのは、上述のようなターボ分子ポンプ機構用回転翼や、ホルベックポンプ機構用回転翼（回転体下部円筒部１０３ｂ（図１）を構成する外側筒部３０４）に限定されない。例えば、ターボ分子ポンプ１００には、図１０に示すように、シグバーン型排気機構部２０２が備えられる場合がある。シグバーン型排気機構部２０２を構成するシグバーンポンプ機構用回転翼（図１３に示す回転円板環部３７０ａ～３７０ｃ）も、第２の部品とすることができる。
　図１０に示すように、シグバーン型排気機構部２０２は、ホルベック型排気機構部２０４と組み合わせて備えられる場合がある。また、図示は省略するが、シグバーン型排気機構部２０２は、ホルベック型排気機構部２０４を伴わず、単独で備えられる場合もある。シグバーン型排気機構部２０２を備えることにより、排気されるガスに方向性が与えられ、ターボ分子ポンプ１００の排気性能が向上する。
　図１０は、ターボ分子ポンプ１００に、シグバーン型排気機構部２０２と、ホルベック型排気機構部２０４の両方を備えた構造の一例を示している。以下では、シグバーン型排気機構部２０２の構造や、シグバーン型排気機構部２０２とホルベック型排気機構部２０４との関係について説明するが、図１に示すターボ分子ポンプ１００と同様な部分については同一符号を付し、その説明は適宜省略する。
　シグバーン型排気機構部２０２は、前述した回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・、各々が翼列を有する）や固定翼１２３（１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ・・・）等により構成されるターボ分子ポンプ機構部の次段（直後の下流側）に、空間的に連続するよう形成されている。一方、ホルベック型排気機構部２０４は、シグバーン型排気機構部２０２の次段（直後の下流側）に、空間的に連続するよう形成されている。
　シグバーン型排気機構部２０２は、シグバーン型の排気機構であり、固定円板３４９ａ、３４９ｂと、回転円板３５０ａ～３５０ｃとを有している。回転円板３５０ａ～３５０ｃが設けられている回転円板環部３７０ａ～３７０ｃ（図１３、後述する）は、外周面に配設された円板部からなるシグバーンポンプ機構用回転翼として機能する。
　回転円板３５０ａ～３５０ｃは、回転翼１０２の下段に続けて配置され、軸心方向に並んでいる。回転円板３５０ａ～３５０ｃは、回転体１０３に一体に形成されており、回転体１０３の回転に伴い、ロータ軸１１３及び回転体１０３と同じ方向に回転する。つまり、回転円板３５０ａ～３５０ｃは、回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）とも一体的に回転する。
　固定円板３４９ａ、３４９ｂと回転円板３５０ａ～３５０ｃとの間には、図１１に拡大して示すように、断面形状が矩形状な多数の山部３５１が突出するよう形成されている。さらに、隣り合った山部３５１の間には、図１１に示すように、渦巻き状溝流路であるシグバーン渦巻き状溝部３５２が形成されている。
　図１１は、図１０に示すロータ軸１１３の右側の部位（二点鎖線の枠Ｌ内）における溝排気機構部を拡大して示している。なお、溝排気機構部は、本体ケーシング（外筒１２７とベース部１２９の組み合わせ）やロータ軸１１３等の軸心を中心として線対称（図１０中では左右対称）の構造を有していることから、ここでは図１０中の右側の部位のみを拡大して図示し、左側の部位については図示を省略する。
　このような構造のシグバーン型排気機構部２０２においては、モータ１２１が駆動されると、回転円板３５０ａ～３５０ｃが回転する。そして、各固定円板３４９ａ、３４９ｂと、各回転円板３５０ａ～３５０ｃとの間での相対的な回転変位が行われる。さらに、図１０～図１２に多数の矢印Ｑ（一部のみ符号を付す）で示すように、ターボ分子ポンプ機構部（回転翼１０２や固定翼１２３等により構成される）により移送されてきたガスが、溝排気機構部のシグバーン型排気機構部２０２に到達する。
　シグバーン型排気機構部２０２に到達したガスは、最上流のシグバーン渦巻き状溝部３５２に流入し、深さ方向（ロータ軸１１３の軸方向）において徐々に狭まる流路を通る。その後のガスは、折り返し部３５４、３５６や、一定の深さのシグバーン渦巻き状溝部３５２を経て、求心方向（軸心方向）や遠心方向に向かい、後述するホルベック型排気機構部２０４へ流入する。
　このようなシグバーン型排気機構部２０２においては、回転円板３５０ａ～３５０ｃが、回転翼１０２に対して、軸方向に並んで配置されている。このため、ブレード環部３０６ａ～３０６ｋ（図６）と同様に、内側筒部３０２に組み付ける構造とすることが可能である。
　例えば、図１３に示すように、回転円板環部３７０ａ～３７０ｃを、金属粉を固めて凝固させた圧粉体により、それぞれ別個に形成する。回転円板環部３７０ａ～３７０ｃは、ブレード環部３０６ａ～３０６ｋの回転翼スペーサ部３３６ａ～３３６ｋ（図６）と同様な回転円板スペーサ部３７２ａ～３７２ｃを有している。回転円板環部３７０ａ～３７０ｃにおいては、回転円板スペーサ部３７２ａ～３７２ｃから回転円板３５０ａ～３５０ｃが、半径方向にフランジ状に突出している。
　回転円板環部３７０ａ～３７０ｃの製造は、３Ｄプリンタを用いた積層造形により行うことが可能である。３Ｄプリンタによる積層造形の方式としては、ブレード環部３０６ａ～３０６ｋと同様に、例えば、焼結処理を要するＢＪ法又はＦＤＭ法等を採用する。そして、回転円板環部３７０ａ～３７０ｃを、ＢＪ法またはＦＤＭ法を用いた立体造形装置２２０、２６０で形成されたものとする。
　回転円板環部３７０ａ～３７０ｃの組み付けの際には、回転円板環部３７０ａ～３７０ｃを、内側筒部３０２に外側から順に、隙間バメの状態で被せる。回転円板環部３７０ａ～３７０ｃを、内側筒部３０２、外側筒部３０４、及びブレード環部３０６ａ～３０６ｋと共に焼結処理し、内側筒部３０２に一体化する。焼結処理の前の、回転円板環部３７０ａ～３７０ｃの内周部と、内側筒部３０２との間の隙間は、ブレード環部３０６ａ～３０６ｋと同様に設定することができる。
　以上説明したような構造や製造方法を採用するにより、回転円板３５０ａ～３５０ｃを有する部品（ここではシグバーンポンプ機構用回転翼として機能する回転円板環部３７０ａ～３７０ｃ）を、削り出しによらずに形成することができる。そして、削り出しにより形成した場合と比べ、切り粉の発生を防止でき、材料の無駄や、廃棄物に係るリサイクルの手間を削減できる。
　また、シグバーンポンプ機構用回転翼（ここでは回転円板環部３７０ａ～３７０ｃ）を、内側筒部３０２に容易に組み付けることができ、更に部品の素材へのダメージも小さい。そして、組み付け作業の際に厳密な芯出しが不要であり、このことによっても組み付け作業が容易になる。
　このようなシグバーン型排気機構部２０２の次段に、図１０～図１２の例のようにホルベック型排気機構部２０４を設けた場合、ホルベック排気流路３６０（図１１）は、シグバーン排気流路３６６を通ったガスを受け入れる。そして、ホルベック排気流路３６０は、受け入れたホルベック渦巻き状溝部３６２により、外周側から内周側に導き、折曲部を経て、ネジ溝１３１ａに導入する。さらに、ネジ溝１３１ａにおいては、導入されたガスが、回転体１０３の回転に伴い、ネジ溝１３１ａに沿って下流側へ導かれる。
　なお、図１０～図１２の例におけるホルベック型排気機構部２０４は、ロータ軸１１３の軸線を基準として径方向へのガスの移送と、ロータ軸１１３の軸線方向へのガスの移送を行うようになっている。しかし、径方向へのガスの移送を行う部分をシグバーン型排気機構部２０２に含まれるよう分類し、ロータ軸１１３の軸線方向へのガスの移送を行う部分のみをホルベック型排気機構部２０４に分類することも可能である。
＜第１の部品の製造方法に係る第２実施形態＞
　第１実施形態に係る第１の部品の製造方法においては、第１の部品である内側筒部３０２は、金属塊の素材（円柱状の素材など）から削り出すことにより形成されていた。本第２実施形態では、内側筒部３０２は、３Ｄプリンタを用いた積層造形により製造される。
　内側筒部３０２の製造には、ＰＢＦ法又はＤＥＤ法を利用することが可能である。ＰＢＦ法及びＤＥＤ法は、積層後に焼結処理を行う必要がない方法に分類できる。内側筒部３０２の製造を、３Ｄプリンタ（立体造形装置）を用いた積層造形により行うことで、削り出しを採用した場合に比べ、素材が無駄になるのを防止できる。以下に、ＰＢＦ法又はＤＥＤ法の概要を説明する。なお、図８に示したＢＪ法や、図９に示したＦＤＭ法と同様の部分については同一符号を付し、適宜説明は省略する。
＜＜ＰＢＦ法＞＞
　ＰＢＦ法（図１４）は、平坦に敷き詰めた材料粉末２３８を、ヘッド部２７２から出力される熱源（レーザや電子ビームなど）により、一層ずつ溶融及び固着しながら積層する。図１４に示す立体造形装置２７０においては、熱源としてレーザが用いられている。ヘッド部２７２は、内蔵した光学系（図示略）を介して、レーザ光源からのレーザ光２７４の照射を行う。
　図１４の例では、レーザ光２７４の照射（レーザ照射）は、真下（Ｚ軸の負方向）の材料粉末２３８に向けて、所定のビーム径で行われる。レーザ光２７４の照射により、材料粉末２３８が溶融し、固化する。レーザ光２７４の照射形状（レーザ光２７４の移動軌跡の形状）は、内側筒部３０２の３Ｄモデルデータをスライスして得られた各層のデータに基づき決定される。一層についてのレーザ照射が完了すると、次の層に係るレーザ照射が行われ、材料粉末２３８の供給とレーザ照射とが繰り返される。
　造形中には、造形が行われる領域（造形領域）内に、例えばアルゴン（Ａｒ）などの不活性ガスを充満させて酸素濃度を低下させ、材料粉末２３８が酸化するのを防止してもよい。ヘッド部２７２を複数搭載し、生産性の向上を図ってもよい。
＜＜ＤＥＤ法＞＞
　ＤＥＤ法（図１５）は、レーザ、電子ビーム、プラズマアークなどの指向エネルギービームにより、金属粉末（材料粉末）や、フィラメントの金属を溶融し、肉盛溶接する。以下では、これまでに説明した各種の方式と同様な部分については同一符号を付し、適宜説明は省略する。
　図１５の例のＤＥＤ法においては、立体造形装置２８０に、フィラメント供給部２８２やヘッド部２８４が備えられている。ヘッド部２８４は、位置決め機構部２４８に搭載されており、被造形物（ここでは内側筒部３０２）の輪郭形状に合わせて移動する。フィラメント供給部２８２から導出されたフィラメント２８６の先端部に対し、ヘッド部２８４がレーザ光（図示略）を照射する。ヘッド部２８４により、フィラメント２８６の溶融や凝固が行われ、内側筒部３０２の各層が積層される。
　なお、内側筒部３０２を、ＢＪ法またはＦＤＭ法を用いた立体造形装置で形成後、焼結して第１の部品としてもよい。この場合は、ＢＪ法またはＦＤＭ法を実行する３Ｄプリンタにより、第２の部品（ここでは外側筒部３０４、及びブレード環部３０６ａ～３０６ｋ）だけでなく、第１の部品（ここでは内側筒部３０２）も製造できるようになり、第１の部品の製造にあたり、その他の方式（ＰＢＦ法またはＤＥＤ法など）の３Ｄプリンタを使用する必要がない。
＜各実施形態から抽出可能な発明＞
　以上説明したように、本出願に係る真空ポンプ（ターボ分子ポンプ１００など）は、以下のような特徴を有している。
（１）本出願に係る真空ポンプは、
　真空容器（外筒１２７とベース部１２９とが組み合わさって構成される本体ケーシングなど）と、
　前記真空容器内に回転自在に設置された回転体（回転体１０３など）と、を備えた真空ポンプにおいて、
　前記回転体が、
　内側に配置される第１の部品（内側筒部３０２など）の周囲に、粉末を固めて形成された第２の部品（外側筒部３０４、ブレード環部３０６ａ～３０６ｋ、及び回転円板３５０ａ～３５０ｃなど）を被せた構造を有することを特徴とする。
（２）上記（１）に係る真空ポンプの一実施形態は、
　前記第１の部品が、押出材、鋳造材、及び、鍛造材のうちの少なくとも１つで形成されたことを特徴とする。
（３）上記（１）に係る真空ポンプの一実施形態は、
　前記第１の部品が、ＰＢＦ法またはＤＥＤ法を用いた立体造形装置で形成されたことを特徴とする。
（４）上記（１）に係る真空ポンプの一実施形態は、
　前記第１の部品が、ＢＪ法またはＦＤＭ法を用いた立体造形装置で形成後、焼結されたことを特徴とする。
（５）上記（１）から（４）のいずれか一項に係る真空ポンプの一実施形態は、
　前記第２の部品が、圧粉体で形成されたことを特徴とする。
（６）上記（１）から（４）のいずれか一項に係る真空ポンプの一実施形態は、
　前記第２の部品が、ＢＪ法またはＦＤＭ法を用いた立体造形装置で形成されたことを特徴とする。
（７）上記（１）から（６）のいずれか一項に係る真空ポンプの一実施形態は、
　前記第１の部品と、前記第１の部品に被せられた前記第２の部品とが共に焼結処理されていることを特徴とする。
（８）上記（７）に係る真空ポンプの一実施形態は、
　前記第１の部品と前記第２の部品が、前記焼結処理前には隙間バメされ、かつ、前記焼結処理後にはしまりバメされていることを特徴とする。
（９）上記（１）から（８）のいずれか一項に係る真空ポンプの一実施形態は、
　前記第２の部品が、放射状に配設された翼列からなるターボ分子ポンプ機構用回転翼（回転翼１０２など）を備えたことを特徴とする。
（１０）上記（１）から（９）のいずれか一項に係る真空ポンプの一実施形態は、
　前記第２の部品が、外周面に配設された円板部からなるシグバーンポンプ機構用回転翼（外側筒部３０４など）を備えたことを特徴とする。
（１１）上記（１）から（１０）のいずれか１項に係る真空ポンプの一実施形態は、
　前記第２の部品が、外周面に配設された円筒部からなるホルベックポンプ機構用回転翼（回転円板３５０ａ～３５０ｃなど）を備えたことを特徴とする。
（１２）本出願に係る真空ポンプ用回転体は、
　真空ポンプの真空容器内に回転自在に設置される真空ポンプ用回転体（回転体１０３など）において、
　内側に配置される第１の部品（内側筒部３０２など）の周囲に、粉末を固めて形成された第２の部品（外側筒部３０４、ブレード環部３０６ａ～３０６ｋ、及び回転円板３５０ａ～３５０ｃなど）を被せた構造を有することを特徴とする。
（１３）上記（１２）に係る真空ポンプ用回転体の一実施形態は、
　前記第１の部品と、前記第１の部品に被せられた前記第２の部品とが共に焼結処理されていることを特徴とする。
（１４）本出願に係る真空ポンプの製造方法は、
　真空容器（外筒１２７とベース部１２９とが組み合わさって構成される本体ケーシングなど）と、
　前記真空容器内に回転自在に設置された回転体（回転体１０３など）と、を備えた真空ポンプの製造方法において、
　前記回転体が、
　内側に配置される第１の部品（内側筒部３０２など）の周囲に、粉末を固めて形成された第２の部品（外側筒部３０４、ブレード環部３０６ａ～３０６ｋ、及び回転円板３５０ａ～３５０ｃなど）を被せる第１の工程と、
　前記第１の部品と前記第２の部品とを共に焼結処理する第２の工程とを備えたことを特徴とする。
（１５）上記（１４）に係る真空ポンプ用回転体の一実施形態は、
　前記第１の部品と前記第２の部品が、前記焼結処理前には隙間バメされ、かつ、前記焼結処理後にはしまりバメされることを特徴とする。
　なお、本発明は、上述の各実施形態に限定されず、要旨を逸脱しない範囲で種々に変形や各実施形態の組合せをすることが可能である。
１００　　　：ターボ分子ポンプ
１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）：回転翼
１０３　　　：回転体
１１３　　　：ロータ軸
１２１　　　：モータ
１３１　　　：ネジ付スペーサ
１３１ａ　　：ネジ溝
２０２　　　：シグバーン型排気機構部
２０４　　　：ホルベック型排気機構部
２２０、２６０、２７０、２８０：立体造形装置
３０２　　　：内側筒部
３０４　　　：外側筒部
３０６ａ～３０６ｋ：ブレード環部
３１２　　　：第１の段差部
３１４　　　：第２の段差部
３１６　　　：第３の段差部
３２２　　　：第１の円筒部
３２４　　　：第２の円筒部
３２６　　　：第３の円筒部
３２８　　　：フランジ部
３３２　　　：上部開口
３３４　　　：下部開口
３３６ａ～３３６ｋ：回転翼スペーサ部
３４９ａ、３４９ｂ：固定円板
３５０ａ～３５０ｃ：回転円板
３７０ａ～３７０ｃ：回転円板環部
４００　　　：支持具
 

Claims (15)

  1. 　真空容器と、
    　前記真空容器内に回転自在に設置された回転体と、を備えた真空ポンプにおいて、
    　前記回転体が、
    　内側に配置される第１の部品の周囲に、粉末を固めて形成された第２の部品を被せた構造を有することを特徴とする真空ポンプ。
  2. 　前記第１の部品が、押出材、鋳造材、及び、鍛造材のうちの少なくとも１つで形成されたことを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
  3. 　前記第１の部品が、ＰＢＦ法またはＤＥＤ法を用いた立体造形装置で形成されたことを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
  4. 　前記第１の部品が、ＢＪ法またはＦＤＭ法を用いた立体造形装置で形成後、焼結されたことを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
  5. 　前記第２の部品が、圧粉体で形成されたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の真空ポンプ。
  6. 　前記第２の部品が、ＢＪ法またはＦＤＭ法を用いた立体造形装置で形成されたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の真空ポンプ。
  7. 　前記第１の部品と、前記第１の部品に被せられた前記第２の部品とが共に焼結処理されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の真空ポンプ。
  8. 　前記第１の部品と前記第２の部品が、前記焼結処理前には隙間バメされ、かつ、前記焼結処理後にはしまりバメされていることを特徴とする請求項７に記載の真空ポンプ。
  9. 　前記第２の部品が、放射状に配設された翼列からなるターボ分子ポンプ機構用回転翼を備えたことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の真空ポンプ。
  10. 　前記第２の部品が、外周面に配設された円板部からなるシグバーンポンプ機構用回転翼を備えたことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の真空ポンプ。
  11. 　前記第２の部品が、外周面に配設された円筒部からなるホルベックポンプ機構用回転翼を備えたことを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の真空ポンプ。
  12. 　真空ポンプの真空容器内に回転自在に設置される真空ポンプ用回転体において、
    　内側に配置される第１の部品の周囲に、粉末を固めて形成された第２の部品を被せた構造を有することを特徴とする真空ポンプ用回転体。
  13. 　前記第１の部品と、前記第１の部品に被せられた前記第２の部品とが共に焼結処理されていることを特徴とする請求項１２に記載の真空ポンプ用回転体。
  14. 　真空容器と、
    　前記真空容器内に回転自在に設置された回転体と、を備えた真空ポンプの製造方法において、
    　前記回転体が、
    　内側に配置される第１の部品の周囲に、粉末を固めて形成された第２の部品を被せる第１の工程と、
    　前記第１の部品と前記第２の部品とを共に焼結処理する第２の工程とを備えたことを特徴とする真空ポンプの製造方法。
  15. 　前記第１の部品と前記第２の部品が、前記焼結処理前には隙間バメされ、かつ、前記焼結処理後にはしまりバメされることを特徴とする請求項１４に記載の真空ポンプの製造方法。
     
PCT/JP2023/000442 2022-01-13 2023-01-11 真空ポンプ、真空ポンプ用回転体、及び真空ポンプの製造方法 WO2023136262A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022003614A JP7390408B2 (ja) 2022-01-13 2022-01-13 真空ポンプ、真空ポンプ用回転体、及び真空ポンプの製造方法
JP2022-003614 2022-01-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023136262A1 true WO2023136262A1 (ja) 2023-07-20

Family

ID=81943840

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/000442 WO2023136262A1 (ja) 2022-01-13 2023-01-11 真空ポンプ、真空ポンプ用回転体、及び真空ポンプの製造方法

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP7390408B2 (ja)
GB (1) GB202206259D0 (ja)
WO (1) WO2023136262A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62203721A (ja) * 1986-03-03 1987-09-08 Inoue Japax Res Inc タ−ボポンプ
JP2004263687A (ja) * 2002-09-06 2004-09-24 Varian Spa 真空ポンプ用ロータの製造方法およびこれにより得られるロータ
JP2007071139A (ja) * 2005-09-08 2007-03-22 Osaka Vacuum Ltd 複合真空ポンプのロータ
JP2016205391A (ja) * 2015-04-21 2016-12-08 プファイファー・ヴァキューム・ゲーエムベーハー 真空ポンプの部材の製造方法、真空ポンプの部材、及び真空ポンプ

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62203721A (ja) * 1986-03-03 1987-09-08 Inoue Japax Res Inc タ−ボポンプ
JP2004263687A (ja) * 2002-09-06 2004-09-24 Varian Spa 真空ポンプ用ロータの製造方法およびこれにより得られるロータ
JP2007071139A (ja) * 2005-09-08 2007-03-22 Osaka Vacuum Ltd 複合真空ポンプのロータ
JP2016205391A (ja) * 2015-04-21 2016-12-08 プファイファー・ヴァキューム・ゲーエムベーハー 真空ポンプの部材の製造方法、真空ポンプの部材、及び真空ポンプ

Also Published As

Publication number Publication date
JP7390408B2 (ja) 2023-12-01
GB202206259D0 (en) 2022-06-15
JP2023102884A (ja) 2023-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9071112B2 (en) Squirrel-cage rotor and production method thereof
KR20150082607A (ko) 냉간 금속 이행 용접 용착에 의한 회전 물품의 제조 방법 및 제조된 회전 물품
WO2023136262A1 (ja) 真空ポンプ、真空ポンプ用回転体、及び真空ポンプの製造方法
WO2023106155A1 (ja) 真空ポンプ、真空ポンプ構成部品、及び、真空ポンプの製造方法
WO2022030373A1 (ja) 真空排気系の洗浄装置
WO2020237467A1 (zh) 电机及其转子元件、转子元件的制造方法
US20220145894A1 (en) Vacuum pump and vacuum pump constituent component
WO2021056200A1 (zh) 氧气输送装置及其制造方法、拉伐尔喷嘴及其制造方法
WO2022163341A1 (ja) 真空ポンプ及びスペーサ
WO2024043276A1 (ja) 真空ポンプおよび固定部品
EP4194699A1 (en) Vacuum pump and rotor blade for vacuum pump
WO2023106154A1 (ja) 真空ポンプおよび良熱伝導性部品
EP4202227A1 (en) Vacuum pump, fixed blade, and spacer
WO2023008302A1 (ja) 真空ポンプ
JP7378447B2 (ja) 真空ポンプおよび固定部品
EP4212729A1 (en) Vacuum pump
WO2020241522A1 (ja) 真空ポンプ及び該真空ポンプに備えられた保護部
US20240026888A1 (en) Vacuum pump and rotating cylinder provided in vacuum pump
US20240093688A1 (en) Vacuum pump and rotating body for vacuum pump
WO2023190641A1 (ja) 真空ポンプ、真空ポンプ用回転体、及び真空ポンプ用バランス修正部材
WO2022124240A1 (ja) 真空ポンプ
WO2022131035A1 (ja) 真空ポンプ
TW202415862A (zh) 真空泵及固定零件
JP2023040580A (ja) 真空ポンプ及び真空ポンプの熱移動抑制部材
JP2022094272A (ja) 真空ポンプ

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23740271

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1