JPS62282193A - タ−ボ分子ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 〔Ｖ業主の利用分野〕 この発明は、例えば半導体製造装置などの高真空装置を
実現するためのターボ分子ポンプ（真空分子ポンプ）装
置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のターボ分子ポンプ製電として、雑誌（Ａｍｅｒｉ
ｃａｎ　Ｖａｃｕｕｚ　５ｏｃｉｅｔｙ（１９８３年）
　第２２４−頁〜第２２７、”Ａｎｅｗ　ｔｙｐｅ　　
ｏｆ　ｔｕｒｂｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ　ｖａｃｕｕｍｐ
ｕｍｐ　ｂｅａｒｉｎｇ　”　）に掲載されているもの
があった。

ざらに、その回転体を支承する軸受をこの発明者により
改良したものが実願昭６０−７８３９５号明細書である
。第４図はそのターボ分子ポンプ装置を示す縦断面図で
ある。図において、（１）は流体を吸引するロータ翼で
あり、回転軸（ハ）で回転する回転体の外周に設けられ
ている。（２）はロータ翼（１）と対向して配置された
ステータ翼であり、装置の筒状ケーシング（３）の内壁
に取付けられている。（４）はロータ翼（１）と回転軸
（イ）で構成される回転体を駆動する電動機の回転子で
あり、例えば、回転軸α均に焼ばめ等で取シ付けられて
いる。（５）は電動機のステータでロシ、フレーム（１
１に固定されている。（ハ）、α４は回転体の回転軸０
υを回転自在に支持する軸受で、例えば回転軸αＱをそ
の下部と上部で支持しており、”通常＠は球面型スパイ
ラルみぞ軸受、α荀はタッチダウン軸受となっている。

（７）は装置内部の流体（１１ａ）、（ｌｌ’ｂ）、例
えば多くの場合は空気を装置外へ排気する排気口である
。（９）は装置全体を支えるベースである。（２）は回
転体の下部軸受である球面型スパイラルみぞ軸受（イ）
に必要な潤滑油であり、通常は飽和蒸気圧が例えば常温
で１０　　ＴＯｒｒ以下の非常に低い油が使用される。

αＱはターボ分子ポンプ装置を取り付けるためのフラン
ジであり、例えば、半導体Ｉ造＠菫などの高真空を必要
とされる装置本体に取り付けられる。

次に、このように構成されるターボ分子ポンプ装置にお
ける動作について説明する。

高真空を必要とする装置に取り付けられたターボ分子ポ
ンプ装置を電動機（４）　、　（５１を介して、通常は
敵方ｒｐｍ程度で高速回転させると、例えば半導体製造
装置などの高真空を必要とされる装置本体内の流体（ｌ
ｌａ　）＋　（ｌ］、ｂ）がロータ翼（１）とステータ
翼（２）の間隙を通して外気へ排気され、しだいに装置
内部の圧力が下がり高真空が達成されることになる。通
常、ロータ翼（１）とステータ翼（２）は、形状に工夫
がなされ、一方向の流れを形成する０タ一ボ分子ポンプ
装置内においても、圧力は高真空を必要とする装置のフ
ランジαＱの方が圧力が低く、排気口側（７）に近づく
につれて圧力は高くなる０通常、ロータ翼（１）の数、
即ち段数が多い程、高真空を達成することが可能となる
。まだ、回転数は高いほど性能および装置の小形、軽量
化の面で優れることになる。

回転性能について述べる。回転体は、回転前、即ち停止
時において、上部に配置したタッチダウン軸受０局と、
下部の軸受である球面型スパイラルみぞ軸受（２）で支
承づれている０このようにして支承された回転体を電動
機（４）　、　（５）によって駆動すると回転数の低い
領域では、両方の軸受Ｃ１２１、（１４）で支持され回
転される。しかし、回転数が上昇し、ある回転数、通常
は数千ｒｐｍ程度以上に達すると、回転体のジャイロ効
果により、回転体は上部のタッチダウン軸受α４）から
自動的にはずれ、非接触で回転することに々る。

まだ、下部軸受■は、停止時はメタル接触となっている
が、回転体が回転させられると、潤滑油（至）を球面型
スパイラルみぞ軸受（２）のみそに引き込み、流体軸受
、即ちすベシ軸受状態で回転する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のターボ分子ポンプ装置においては、下部軸受（財
）が電動機よシも下方に位置するため、電動機のステー
タ（５）及び回転子（４）間の電磁力あるいは電磁不平
衡力が、回転体に水平方向の外乱として作用する。例え
ば、上部のタッチダウン軸受α→の非接触となる回転数
を遅らせた）、この電磁力あるいは電磁不平衡力によシ
、低回転数域での撮れが大きく、下部軸受（６）に損傷
を与えるなど、回転性能を低下させるという問題点があ
った０この発明は、上記のような問題点を解消するため
になされたもので、電動機のステータ及び回転子間の電
磁力あるいは電磁不平衡力による回転性能の低下を防止
できるターボ分子ポンプ装置を提供することを目的とし
たものである。

〔問題点を解決するだめの手段〕

この発明に係るターボ分子ポンプ装置は、ステータ翼ヲ
有するケーシング、ステータ翼と対向して配置され、回
転時に流体を吸弓１するロータ呉を有する回転体、この
回転体に形成された回転子及びこの回転子と対向して配
設されたステータを有し、回転体を回転させる電動機、
回転体をその上部で支持する上部軸受並びに回転体をそ
の下部で支持する下部軸受を備えたターボ分子ポンプ装
置において、下部軸受は電動機の中央部で回転体を支持
するよう（（シたものである。

〔作用〕

この発明における下部軸受は電動機の中央部で回転体を
支持するので、電動機のステータと回転子間の水平方向
の電磁力あるいは電磁不平衡力が回転体をたおすような
モーメントになるのを防ぎ、回転体に外乱として作用す
るのを防止する。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図に示すように、回転軸（４）の下部を例えば二重円筒
状に形成しこの回転軸の外円筒部（至）に電動機の回転
子（４）を焼ばめ等で取り付ける０さらて、回転軸の内
側円柱部へη下端を球面をスパイラルみぞ軸受（６）で
支持し、その位置を電動機の回転子（４）の中央部に位
置するように構成する。

このように構成されたターボ分子ポンプ装背においては
、電動機のステータと回転子との間の電磁力あるいは電
磁不平衡力が、たとえ水平方向に生じた場合においても
、これらの外力が下部軸受（イ）による支持点を通るよ
うに構成されるため、回転体に対しては、回転体をたお
すようなモーメントとならない。このため従来装置よシ
もタッチダウン軸受と回転体の非接触となる回転数が早
くなると共に、電磁力あるいは電磁不平衡力が回転体に
外乱として作用しないために、安定した回転となる。ま
た、下部軸受のダメージにおいても、特に、低回転数域
での振れまわりが軽減されるため有利となり、軸受寿命
が長くなる。

この発明の他の実施例を第２図に示す。図において、α
ηはロータ翼（１）を外周に有し、回転軸αυの周囲に
例えば凹部を形成した回転体、（至）は回転体αηの凹
部内に配設された電動機のステータ、四はステータ（至
）と対向するように配役さ几、例えば凹部の周壁に回転
体（１７）と一体構造で形成された電動機の回転子で、
永久磁石等が内蔵して固着されている。翰はステータ（
至）のコアを例えば焼ばめ等で保持するペース（９）と
一体の内筒、（２］）は吸気孔、＠は下部軸受箱、優は
冷却フィンである。この：うな構造のターボ分子ポンプ
装置においても下部軸受を電動機の中央部で回転体を支
持することＫより、電動機の電磁力あるいは電磁不平衡
力による回転性能の低下を防止できる。さらに、この実
施例では回転子０９が回転体０７）に内股された構造と
なっているだめ、回転体αηの構造を従来よりも、簡単
にできると共に、従来よシ大きな遠心力に耐えることが
できるので回転体αηの回転数をより高速化することが
可能となる。このため、ターボ分子ポンプ装置に要求さ
れる性能もよ）向上する。

この発明のさらに他の実施例を第３図に示す。

この図において、（１９ａ）、（ｘ９″０）は、上部軸
受）で設けられた磁気軸ｐＪ二で、回転体の半径方向の
振れを防止するものであ）、り１えば永久磁石などから
構成でれる反撥タイプの非接触磁気軸受でらる。このよ
うな構造にすることにより、上記実８例の幼果に加えて
回転体を常に回転中必定保持しようとする機能が付加さ
れ・るため、上記実施例のものよ）、回転性能に優れた
ターボ分子ポンプ装置とな９得る。

〔発明の幼果〕

以上のようにこの発明だよれば、ステータ翼を有するケ
ーシング、ステータ翼と対向して配置され回転時に流体
を吸引するロータ翼を有する回転体、この回転体に形成
された回転子とこの回転子に対向して配設されたステー
タ全有し、上記回転体を回転させる電動機、回転体をそ
の上部で支持する上部軸受、並びに回転体をその下部で
支持する下部軸受を備えたターボ分子ポンプ装置におい
て、下部軸受は電動機の中央部で回転体を支持するよう
にしたことにより、電動機の電磁力あるいは電磁不平衡
力による回転性能の低下を防止でき、回転性能の優れた
ターボ分子ポンプ装置を提供できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるターボ分子ポンプ装
置を示す縦断面図、第２１’ｉｌ　、第３図はそれぞれ
この発明の他の実施例を示す縦断面図、第４図は従来の
ターボ分子装置を示す縦断面図である０ （１）・・・ロータｇ、＋２１・・・ステータＸ、（３
）・・・ケーシング、（４）・・・を動機のステータ、
（５）・・・電動機のロータ、０■・・・下部軸受、ａ
■・・・上部軸受、（至）・・・回転軸なお、図中、同
一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）ステータ翼を有するケーシング、上記ステータ翼
   と対向して配置され、回転時に流体を吸引するロータ翼
   を有する回転体、この回転体に形成された回転子及びこ
   の回転子と対向して配設されたステータを有し、上記回
   転体を回転させる電動機、上記回転体をその上部で支持
   する上部軸受、並びに上記回転体をその下部で支持する
   下部軸受を備えたターボ分子ポンプ装置において、上記
   下部軸受は上記電動機の中央部で上記回転体を支持する
   ようにしたことを特徴とするターボ分子ポンプ装置。
2. （２）回転体は回転軸の周囲に凹部を形成し、電動機は
   この凹部の周壁に支持され上記回転体に形成された回転
   子及び上記凹部内に上記回転子と対向して配設されたス
   テータを有することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のターボ分子ポンプ装置。
3. （３）上部軸受はタッチダウン軸受であり、下部軸受は
   球面型スパイラルみぞ軸受であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項または第２項記載のターボ分子ポンプ
   装置。
4. （４）上部軸受は、回転体の半径方向の振れを防止する
   磁気軸受を有することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項ないし第３項のいずれかに記載のターボ分子ポンプ装
   置。
5. （５）磁気軸受は、反撥型磁気軸受であることを特徴と
   する特許請求の範囲第４項記載のターボ分子ポンプ装置
   。