【手続補正書】
【提出日】平成16年3月11日(2004.3.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】放電励起エキシマレーザ装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】レーザガスを封入するレーザ容器と、該レーザ容器内に配置され、レーザ光の発振を可能とする放電を得るための一対の主放電電極と、両端部から突出する回転軸を有し、前記一対の主放電電極間にレーザガス流を作り出す貫流ファンと、該貫流ファンの回転軸を非接触で回転自在に支持する磁気軸受と、該磁気軸受作動停止時に回転軸を支持する保護用軸受と、該貫流ファンを駆動するモータを備えた放電励起エキシマレーザ装置において、
前記貫流ファンの両端部にラジアル磁気軸受を配置し、該ラジアル磁気軸受のどちらか一方の回転軸端側へモータを配置し、該貫流ファンの両端部に配置したラジアル磁気軸受で、前記モータ側に配置したラジアル磁気軸受の軸受剛性を、反モータ側へ配置したラジアル磁気軸受の軸受剛性より大きくしたことを特徴とする放電励起エキシマレーザ装置。
【請求項２】請求項１に記載の放電励起エキシマレーザ装置において、
前記貫流ファンの両端部に配置したラジアル磁気軸受で、前記モータ側に配置したラジアル磁気軸受の軸受剛性を、反モータ側へ配置したラジアル磁気軸受の軸受剛性より大きくするために、前記モータ側に配置した前記ラジアル磁気軸受の電磁石の鉄心断面積を、反モータ側へ配置した前記ラジアル磁気軸受の電磁石の鉄心断面積より大きくしたことを特徴とする放電励起エキシマレーザ装置。
【請求項３】請求項１に記載の放電励起エキシマレーザ装置において、
前記モータ側に配置したラジアル磁気軸受の軸受剛性を、反モータ側へ配置したラジアル磁気軸受の軸受剛性より大きくするために、モータ側に配置したラジアル磁気軸受の電磁石と電磁石ターゲットとの間の隙間寸法を、反モータ側へ配置したラジアル磁気軸受の電磁石と電磁石ターゲットとの間の隙間寸法より小さくしたことを特徴とする放電励起エキシマレーザ装置。
【請求項４】請求項１に記載の放電励起エキシマレーザ装置において、
前記モータ側に配置したラジアル磁気軸受の軸受剛性を、反モータ側へ配置したラジアル磁気軸受の軸受剛性より大きくするために、モータ側に配置したラジアル磁気軸受の電磁石のコイル巻数を、反モータ側へ配置したラジアル磁気軸受の電磁石のコイル巻数より多くしたことを特徴とする放電励起エキシマレーザ装置。
【請求項５】請求項１に記載の放電励起エキシマレーザ装置において、
前記回転軸のモータ側の軸端側にもラジアル磁気軸受を配置したことを特徴とする放電励起エキシマレーザ装置。
【請求項６】請求項１に記載の放電励起エキシマレーザ装置において、
前記保護用軸受には転がり軸受を用い、その転動体、外輪、内輪のいずれか、又は全てをアルミナセラミックス（Ａｌ2Ｏ3）、若しくはジルコニアセラミックス（ＺｒＯ2）で構成したことを特徴とする放電励起エキシマレーザ装置。
【請求項７】請求項１に記載の放電励起エキシマレーザ装置において、
前記保護用軸受には滑り軸受を用い、該滑り軸受をアルミナセラミックス（Ａｌ2Ｏ3）、ジルコニアセラミックス（ＺｒＯ2）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のいずれか又はその複合材で構成したことを特徴とする放電励起エキシマレーザ装置。
【請求項８】レーザガスを封入するレーザ容器と、該レーザ容器内に配置され、レーザ光の発振を可能とする放電を得るための一対の主放電電極と、前記一対の主放電電極間にレーザガス流を作り出す貫流ファンと、該貫流ファンを支持し駆動する磁気軸受及びモータとを備えた放電励起エキシマレーザ装置において、
前記貫流ファンは前記磁気軸受により非接触で回転自在に支持される回転軸と、
取付用穴又は切り欠きを有し、前記回転軸の軸方向に所定の間隔で配置され、前記回転軸に圧入される複数のリングプレートと、
前記リングプレートの取付用穴又は切り欠きに挿入され圧着される複数のブレードとを備え、
前記リングプレート、前記ブレード及び前記回転軸は同一材料で構成され、互いに固定されていることを特徴とする放電励起エキシマレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、貫流ファンの回転軸を磁気軸受で回転自在に支持する放電励起エキシマレーザ装置に関し、特に磁気軸受の配置及び保護用軸受を改良した放電励起エキシマレーザ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は従来の放電励起エキシマレーザ装置の概略構成を示す図である。従来の放電励起エキシマレーザ装置では、図１２に示すように、レーザガスが封入されたレーザ容器１０１の内部に、レーザガスを予備電離する予備電離電極（図示せず）と、レーザ光の発振を可能にする放電を得るための一対の主放電電極１０２、１０２とが配置されている。更にレーザ容器１０１内には、一対の主放電電極１０２、１０２の間に高速のガス流れを作り出すための貫流ファン１０３が配置されている。
【０００３】
貫流ファン１０３は内部を貫通し両端部から突出する回転軸１０４を有していて、該回転軸１０４はレーザ容器１０１の両側に設置されたラジアル磁気軸受１０６、１０７とアキシャル磁気軸受１０８で非接触にて回転自在に支持されている。ラジアル磁気軸受１０７の軸端側にはモータ１０９が設けられている。
【０００４】
ラジアル磁気軸受１０６、１０７の作動停止時に貫流ファン１０３の回転軸１０４を支持する保護用軸受１１０、１１１は、モータ１０９の軸端側と、ラジアル磁気軸受１０６の軸端側に設けられている。また、保護用軸受１１０、１１１は、レーザガスの汚染を防止するために、一般的な潤滑剤は使用できない。よって、転動体には耐腐食性の高い特殊な自己潤滑球を用い、ステンレス製の内輪、外輪で構成された転がり軸受を用いている。
【０００５】
レーザ光の発振は、一対の主放電電極１０２、１０２間に高電圧を印加することによってレーザ励起放電が行なわれて得られる。発生したレーザ光はレーザ容器１０１の側壁に設けられて窓１０５、１０５を経由してレーザ容器１０１の外部に取り出される。レーザ励起放電が行なわれると、一対の主放電電極１０２、１０２間にあるレーザガスは劣化により放電特性が悪くなり、繰返し発振が行なえなくなる。このため貫流ファン１０３にて、レーザ容器１０１内のレーザガスを循環させて一対の主放電電極１０２、１０２間に高速のレーザガス流を生成し、放電ごとに一対の主放電電極１０２、１０２間のレーザガスを入れ替えることによって、安定した繰返し発振を行なっている。
【０００６】
しかしながら、上記従来構成の放電励起エキシマレーザ装置では、運転時に貫流ファン１０３の振動が大きくなり、放電励起エキシマレーザ装置の光学部品（図示せず）の光学軸がずれて、レーザ光の特性に悪影響を及ぼすという問題がある。即ち、放電励起エキシマレーザ装置においては、運転時にレーザ容器１０１内にレーザガスを１〜３ｋｇ／ｃｍ2に加圧して貫流ファン１０３を回転させるので、貫流ファン１０３を駆動させる動力が大きくなりモータ１０９を大型化する必要がある。モータ１０９は貫流ファン１０３に回転動力を与えると同時に、組立誤差や加工誤差等によるローターステータ間の偏心によりラジアル方向磁気吸引力が発生して振動を与える。モータ１０９のラジアル方向磁気吸引力はモータロータの表面積に比例して大きくなるので、モータ１０９を大型化するとその振動も大きくなる。
【０００７】
特に、近年放電励起エキシマレーザ装置は、高繰返し発振運転によるレーザ光の高出力化が求められている。該高繰返し発振運転を行なうためには、主放電電極１０２、１０２間のガスの入替えをより短時間で行なう必要があり、貫流ファン１０３で作り出すレーザガス流をより高速にしなければならない。従って、貫流ファン１０３を高速回転させるためにはモータ１０９を大きくする必要があるが、モータ１０９を大きくすれば、モータ１０９のラジアル方向の磁気吸引力も大きくなって振動も激しくなり、高速回転が行なえなくなる。このため、安定した高繰返し発振運転が行えないという問題がある。
【０００８】
また、保護用軸受１１０、１１１は、運転中にレーザ容器１０１内で発生するダストが保護用軸受１１０、１１１の転動面へ混入して回転を妨げることを防止するため、ダストが混入しにくい軸端部へ設けられている。しかしながら、保護用軸受１１０、１１１を軸端部に設けると、ラジアル磁気軸受１０６、１０７の作動停止時（例えば装置休止時や運搬時）に保護用軸受１１０、１１１にて貫流ファン１０３の回転軸１０４を支持する場合、ラジアル磁気軸受１０６、１０７で回転軸１０４を支持するときに比して軸受スパンが長くなる。
【０００９】
このため、回転軸１０４の静撓み量が増える。よって、ラジアル磁気軸受１０６、１０７の部分およびモータ１０９の部分の回転軸１０４の外周面とハウジング内周面の機械的接触を防止するため、エアギャップを広くする必要があった。しかしながら、エアギャップを大きくすると、ラジアル磁気軸受１０６、１０７の作用力が小さくなるという問題があった。即ち、このエアギャップが大きくなればなるほど、大きい磁気軸受が必要となる。磁気軸受の作用力は、一般的にはエアギャップの２乗に比例して低下するとされているので、エアギャップが２倍になれば４倍の大きさの磁気軸受が必要となる。
【００１０】
また、ラジアル磁気軸受１０６、１０７の故障等により保護用軸受１１０、１１１で回転軸１０４を支持して回転させる必要が生じた場合も、ラジアル磁気軸受１０６、１０７で回転軸１０４を支持する時に比して軸受スパンが長くなるので回転軸１０４の危険速度が低下する。このため、保護用軸受１１０、１１１で回転軸１０４を支持して回転させると、回転時に激しい振動が発生してエキシマレーザ装置の光学部品（図示せず）の光学軸がずれる。これにより、再立上時に光学軸の再調整等が必要となり、装置の迅速な立ち上げが行えなくなるという問題があった。
【００１１】
また、保護用軸受１１０、１１１の転動体に用いられる自己潤滑球は、強度に問題がある為、許容回転数及び許容荷重が小さい。従って、貫流ファン１０３が高速回転化し、モータ１０９が大型化して回転軸１０４の質量が重くなると、自己潤滑球の強度不足により保護用軸受１１０、１１１として使用できなくなるという問題がある。
【００１２】
図１３は従来の貫流ファンの構造を示す図である。従来の貫流ファン１０３は、複数のブレード１０３ａと両端に配置されるリングプレート１０３ｂ、１０３ｂと、リングプレート１０３ｂ、１０３ｂの間に回転軸の軸方向に所定の間隔で配置されたリングプレート１０３ｃ、１０３ｃから構成される。リングプレート１０３ｂ、１０３ｃは外周付近にブレードを取り付ける取り付け用穴、若しくは切欠きを有しており、さらに両端に位置するリングプレート１０３ｂ、１０３ｂは内周部に回転軸１０４との取付用ボスを有している。ブレード１０３ａは、前記取付用穴、若しくは切欠きに回転軸１０４の軸方向から挿入して全てのリングプレート１０３ｂ、１０３ｃと外周部をかしめることにより固定される。
【００１３】
回転軸１０４は、貫流ファン１０３を回転自在に支持し、且つ回転駆動力を与えるために取り付ける。回転軸１０４は、内部を貫通して両端のリングプレート１０３ｂ、１０３ｂから突出しており、突出部に磁気軸受の変位センサターゲットや電磁石ターゲット、モータロータを固着している。（回転軸１０４を内部に貫通させるのは、貫流ファン１０３のブレード１０３ａ及びリングプレート１０３ｂ、１０３ｃをかしめて構成したかご型形状のものでは強度不足で、両端の突出部に磁気軸受の変位センサターゲットや電磁石ターゲット、モータのロータを固着すると貫流ファン１０３が変形してしまうためである。）
【００１４】
貫流ファン１０３と回転軸１０４の取付方法は、回転軸１０４を貫流ファン１０３の軸方向から内部に挿入して、両端に位置するリングプレート１０３ｂ、１０３ｂのボスとの勘合部に止めねじ１０３ｄを用いて固定している。
【００１５】
上記構造の貫流ファンでは、運転時、若しくは装置運搬時の振動により止めねじ１０３ｄが緩む可能性がある。また、ファンをアルミニウム合金で構成すると、レーザ発振運転時に回転軸の温度が上昇する温度サイクルを受けた場合に、止めねじ１０３ｄが緩む可能性がある。止めねじ１０３ｄが緩むと、貫流ファン１０３が軸方向に動き、主放電電極１０２、１０２の部分で所定のガス流を得られなくなるという問題がある。所定のレーザガス流が得られないと、安定した繰り返し発振運転が行えなくなる。また、勘合部のすき間分は径方向にも動く可能性があり、回転軸１０４のアンバランス力が変化する恐れがある。アンバランス力がずれると、振動が大きくなり、エキシマレーザ装置の光学部品の光学軸がずれてレーザ光の出力に悪影響を与える。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、上記従来の放電励起エキシマレーザ装置が有する問題を除去し、貫流ファンの振動が小さく、高速回転が可能な放電励起エキシマレーザ装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、レーザガスを封入するレーザ容器と、該レーザ容器内に配置され、レーザ光の発振を可能とする放電を得るための一対の主放電電極と、両端部から突出する回転軸を有し、一対の主放電電極間にレーザガス流を作り出す貫流ファンと、該貫流ファンの回転軸を非接触で回転自在に支持する磁気軸受と、該磁気軸受作動停止時に回転軸を支持する保護用軸受と、該貫流ファンを駆動するモータを備えた放電励起エキシマレーザ装置において、貫流ファンの両端部にラジアル磁気軸受を配置し、該ラジアル磁気軸受のどちらか一方の回転軸端側へモータを配置し、該貫流ファンの両端部に配置したラジアル磁気軸受で、モータ側に配置したラジアル磁気軸受の軸受剛性を、反モータ側へ配置したラジアル磁気軸受の軸受剛性より大きくしたことを特徴とする。
【００１８】
請求項１に記載の発明によれば上記のように、貫流ファンの両端部に配置したラジアル磁気軸受で、モータ側に配置したラジアル磁気軸受の軸受剛性を、反モータ側のラジアル磁気軸受の軸受剛性より大きくしたので、モータのラジアル方向の磁気吸引力による振動を貫流ファン両端のモータ側に配置したラジアル磁気軸受において効果的に制振でき、更に回転軸の回転中心と重心のずれから生じるアンバランスによる振動もこの軸受剛性の大きいモータ側のラジアル磁気軸受で制振できる。従って、貫流ファンは振動が小さく、高速回転可能となるので、高繰返し発振運転が行え、更にレーザ光の特性を安定にすることができる。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の放電励起エキシマレーザ装置において、貫流ファンの両端部に配置したラジアル磁気軸受の内、モータ側に配置したラジアル磁気軸受の軸受剛性を、反モータ側へ配置したラジアル磁気軸受の軸受剛性より大きくするために、モータ側に配置した前記ラジアル磁気軸受の電磁石の鉄心断面積を、反モータ側へ配置したラジアル磁気軸受の電磁石の鉄心断面積より大きくしたことを特徴とする。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の放電励起エキシマレーザ装置において、モータ側に配置したラジアル磁気軸受の軸受剛性を、反モータ側へ配置したラジアル磁気軸受の軸受剛性より大きくするために、モータ側に配置したラジアル磁気軸受の電磁石と電磁石ターゲットとの間の隙間寸法を、反モータ側へ配置したラジアル磁気軸受の電磁石と電磁石ターゲットとの間の隙間寸法より小さくしたことを特徴とする。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の放電励起エキシマレーザ装置において、モータ側に配置したラジアル磁気軸受の軸受剛性を、反モータ側へ配置したラジアル磁気軸受の軸受剛性より大きくするために、モータ側に配置したラジアル磁気軸受の電磁石のコイル巻数を、反モータ側へ配置したラジアル磁気軸受の電磁石のコイル巻数より多くしたことを特徴とする。
【００２２】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の放電励起エキシマレーザ装置において、回転軸のモータ側の軸端側にもラジアル磁気軸受を配置したことを特徴とする。
【００２３】
請求項５に記載の発明によれば上記のように、回転軸は貫流ファンの両端部に配置したラジアル磁気軸受と、モータの軸端側へ配置したラジアル磁気軸受で回転自在に支持されている。また、モータは貫流ファンの両端部に配置したラジアル磁気軸受間の外側へ配置し、貫流ファンへ動力を与える。このように配置することによって、モータのラジアル方向磁気吸引力による振動をモータの軸端側に配置したラジアル磁気軸受にて制振できる。これにより、貫流ファンは振動が小さく、高速回転が可能となるので、高繰返し発振運動が行なえ、更にレーザ光の特性を安定にすることができる。
【００２４】
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の放電励起エキシマレーザ装置において、保護用軸受には転がり軸受を用い、その転動体、外輪、内輪のいずれか、又は全てをアルミナセラミックス（Ａｌ2Ｏ3）、若しくはジルコニアセラミックス（ＺｒＯ2）で構成したことを特徴とする。
【００２５】
請求項６に記載の発明によれば、上記のように転動体、外輪、内輪のいずれか、又は全てをアルミナセラミックス（Ａｌ2Ｏ3）、若しくはジルコニアセラミックス（ＺｒＯ2）で構成するので、これらの材料はレーザガスに対して耐腐食性を有しており、強度が大きい。従って、これらの材料を保護用軸受に用いることによって、保護用軸受の長寿命化が図れ、交換期間も長くなる。また、貫流ファンの動作回転数が高速になったり、モータが大型化して支持荷重が重くなっても、保護用軸受として使用できる。
【００２６】
請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の放電励起エキシマレーザ装置において、保護用軸受には滑り軸受を用い、該滑り軸受をアルミナセラミックス（Ａｌ2Ｏ3）、ジルコニアセラミックス（ＺｒＯ2）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のいずれか又はその複合材で構成したことを特徴とする。
【００２７】
請求項７に記載の発明によれば、上記のように保護用軸受をアルミナセラミックス（Ａｌ2Ｏ3）、ジルコニアセラミックス（ＺｒＯ2）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のいずれか又はその複合材で構成する滑り軸受とするので、ガス溜りの少ない構造にすることができ、また保護用軸受を安価に製作できる。
【００２８】
請求項８に記載の発明は、レーザガスを封入するレーザ容器と、該レーザ容器内に配置され、レーザ光の発振を可能とする放電を得るための一対の主放電電極と、一対の主放電電極間にレーザガス流を作り出す貫流ファンと、該貫流ファンを支持し駆動する磁気軸受及びモータとを備えた放電励起エキシマレーザ装置において、貫流ファンは磁気軸受により非接触で回転自在に支持される回転軸と、取付用穴又は切り欠きを有し、回転軸の軸方向に所定の間隔で配置され、回転軸に圧入される複数のリングプレートと、リングプレートの取付用穴又は切り欠きに挿入され圧着される複数のブレードとを備え、リングプレート、ブレード及び回転軸は同一材料で構成され、互いに固定されていることを特徴とする。
【００２９】
請求項８に記載の発明によれば、貫流ファンに上記のような構造を採用することにより、回転軸とリングプレートは完全に固定され、動く心配がない。更に、回転軸とリングプレートを同一材料、例えばＳＵＳ３１６Ｌ等のオーステナイト系ステンレス鋼で構成すれば、温度サイクルを受けても固定状態に変化はない。このため、エキシマレーザ装置の運転時、若しくは運搬時においても回転により発生するアンバランス力が不変となるので、運転時に振動が変化することがない。従って、回転軸のアンバランスを予め少なくする釣り合わせ作業を製作時に実施しておくことによって、長期間振動の少ないエキシマレーザ装置を実現できる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る放電励起エキシマレーザ装置の構成例を示す断面図である。本発明に係るエキシマレーザ装置は、レーザガスが封入されたレーザ容器１の内部に、レーザガスを予備電離する予備電離電極（図示せず）と、レーザ光の発振を可能にする放電を得るための一対の主放電電極２、２とが配置されている。更にレーザ容器１内には、一対の主放電電極２、２の間に高速のレーザガス流を作り出すための貫流ファン３が配置されている。
【００３１】
レーザ光の発振は、一対の主放電電極２、２の間に高電圧を印加することによってレーザ励起放電が行なわれて得られる。発生したレーザ光はレーザ容器１の側壁に設けられた窓５、５を経由してレーザ容器１の外部へ取り出される。レーザ励起放電が行なわれると、一対の主放電電極２、２の間にあるレーザガスは劣化により放電特性が悪くなり、繰返し発振が行なえなくなる。このため貫流ファン３にて、レーザ容器１内のレーザガスを循環させて、放電ごとに一対の主放電電極２、２間のレーザガスを入れ替えることにより安定した繰返し発振を行なっている。
【００３２】
ここで、一対の主放電電極２、２の間の距離は約２０ｍｍ、全長は約６００ｍｍである。また、繰返し発振数は１秒間に１０００回である。貫流ファン３の全長は、一対の主放電電極２、２の全長にわたり均一な風速を得るために主放電電極２、２の長さより若干長くなっている。この貫流ファン３を２５００〜３５００ｒｐｍにて回転させて、一対の主放電電極２、２間に必要十分なガス流れを得ている。
【００３３】
貫流ファン３は、内部を貫通し両端部から突出する回転軸４を有している。該回転軸４は、レーザ容器１の両端に設けられた軸受ハウジング６、モータハウジング７に収容されたラジアル磁気軸受８、９、１０及びアキシャル磁気軸受１１にて非接触で回転自在に支持されている。そして、モータ１２は貫流ファン３の回転軸４に回転動力を与える。
【００３４】
貫流ファン３を２５００〜３５００ｒｐｍにて安定して回転させるためには、貫流ファン３の回転軸４の危険速度を動作回転数より高くする。例えば４０００ｒｐｍ程度にするのが常套である。危険速度を高くするためには、回転軸４の剛性を高くするか、若しくは軸受スパンを短くすることが有効であり、特に軸受スパンを短くすることが効果が大きい。このためラジアル磁気軸受８、９は軸受スパンを短くするため、貫流ファン３の両端部に設置するのが好適である。貫流ファン３の全長は６００ｍｍ以上であるから、ラジアル磁気軸受８と９の軸受スパンは、約８００ｍｍとなる。
【００３５】
他方、貫流ファン３の回転軸４は、その剛性を大きくするため縦弾性係数が大きく、又レーザ容器１内に設置することから、レーザガスに対して耐腐食性を有する材料で構成するのが良い。ここでは、オーステナイト系ステンレス鋼を用いた。また、軸形状は高剛性化のため軸径を太くする中空シャフトを用いる等が考えられる。しかしながら、貫流ファン３は図２に矢印で示すように、ファン内部をレーザガスが横切って送風するファンなので、ファン内部に回転軸４等の物体が存在するとそれが流路抵抗となり、性能が低下する。従って、軸形状は危険速度が４０００ｒｐｍ程度を有する範囲でできる限り細いことが望ましいから、ここでは軸外径を３０ｍｍ程度とした。
【００３６】
なお、図２（ａ）はファン内部に回転軸が無い場合のレーザガスの流れの状態、図２（ｂ）はファン内部に回転軸が有る場合のレーザガスの流れの状態をそれぞれ示す。
【００３７】
また、モータ１２は、前述のごとくラジアル磁気軸受８と９の軸受スパンを短くするという理由から、ラジアル磁気軸受９の外側へ配置した。これにより、回転軸４の重心の軸方向位置はモータ１２を配置した方へ移動するので、貫流ファン３とモータ１２の間に配置されたラジアル磁気軸受９は反対側のラジアル磁気軸受８より軸受剛性を高くする。ラジアル磁気軸受８、９の軸受剛性比は、重心から各ラジアル磁気軸受８、９までの距離の比を目安にすると良い。
【００３８】
ラジアル磁気軸受９の電磁石９ｂにおけるコア長さＹは、鉄心断面積を大きくするために、ラジアル磁気軸受８の電磁石８ｂにおけるコア長さＸに比して長くしている。このようにコア長さを大きくすることによって電磁石９ｂの磁気力がＹ／Ｘ倍大きくできるので、ラジアル磁気軸受９の軸受剛性が大きくなる。また、電磁石ターゲット９ｄも大きくなるのでラジアル磁気軸受９の軸受支持荷重も大きくなり、ラジアル磁気軸受９自身の剛性からなる不安定性も略同等なのでラジアル磁気軸受９の制御特性を損なうことがない。
【００３９】
また、運転時にモータ１２は貫流ファン３の回転軸４に回転駆動力を与えるが、同時に組立誤差や加工誤差によるロータ１２ｂとステータ１２ａ間の偏心によりラジアル方向磁気吸引力が発生し、貫流ファン３へ振動を与える。この振動を制振するためにモータ１２の軸端部にラジアル磁気軸受１０を設けた。モータ１２のラジアル方向磁気吸引力による振動の振幅は、理論上モータ１２の軸端部で最も大きくなる。従って、回転軸４が最も大きい振幅で振動する位置にラジアル磁気軸受１０を配置することにより、貫流ファン３の回転軸４の振動を効果的に制振できる。
【００４０】
なお、回転軸４の重心の軸方向位置は、ラジアル磁気軸受１０を設けたことにより、ラジアル磁気軸受１０を設けない場合に比して更にモータ１２が取り付いた側へ移動するが、前述の如く、ラジアル磁気軸受９の軸受剛性を大きくしておけばよい。但し、回転軸４の重心の軸方向位置はラジアル磁気軸受８と９との間にあることが肝要である。
【００４１】
ところで、ラジアル磁気軸受１０には、回転軸４がラジアル磁気軸受８、９により支持されるため軸受支持荷重が発生しない。従って、モータ１２に発生するラジアル磁気吸引力のみを制振できるように、動剛性のみを持たせるとよい。即ち、ラジアル磁気軸受８、９には回転軸の重量による定常外力が作用するので、変位センサ８ａ、９ａの出力によりＰＩＤ（比例積分微分）制御回路８１を通して電磁石８ｂ、９ｂを制御することによりラジアル磁気軸受８，９を安定に動作させている。しかしラジアル磁気軸受１０には定常外力が作用しないので、変位センサ１０ａの出力によりＰＤ（比例微分）制御回路８２を通して電磁石１０ｂを制御することによりラジアル磁気軸受１０を安定に動作させている。これにより、回転軸４に不要な曲げ応力等が発生せず、また他のラジアル磁気軸受８、９との干渉も防止できる。
【００４２】
なお、アキシャル磁気軸受１１の設置位置は特にこだわらない。本実施形態例では、製造、組立が容易で、回転軸４の振幅の少ない軸受ハウジング６の軸端部に設置している。アキシャル磁気軸受１１においても、変位センサ１１ａの出力によりＰＩＤ制御回路８１を通して電磁石１１ｂ、１１ｃを制御することにより、アキシャル磁気軸受を安定に動作させている。
【００４３】
ラジアル磁気軸受８、９、１０が作動していない時に貫流ファン３の回転軸４を支持する保護用軸受１３、１４、１５は、ラジアル磁気軸受８、９、１０の近傍に設けられている。このように配置するとラジアル磁気軸受８、９、１０及びアキシャル磁気軸受１１で回転軸４を支持する時と保護用軸受１３、１４、１５で支持するときの軸受スパンが略等しくなる。このため、どちらの軸受で回転軸４を支持しても危険速度に大きい変化はない。よってラジアル磁気軸受８、９、１０の故障等によって保護用軸受１３、１４、１５上で回転軸４を回転させる必要が生じた場合でも、安定した回転が得られる。
【００４４】
また、軸受ハウジング６及びモータハウジング７のレーザ容器１側には、該軸受ハウジング６及びモータハウジング７内へダストが混入（侵入）することを防止するためねじ溝ラビリンス１６、１７が設けられている。これにより、レーザ容器１内で発生するダストが軸受ハウジング６及びモータハウジング７内部に混入し、該ダストが保護用軸受１３、１４の転動面へ混入することを防止できる。更に、レーザ容器１にはガス流出口１８が設けられており、該ガス流出口１８より流出したレーザガスはレーザガス導入室１９内のダスト除去フィルタ２０、２０にてダストが除去され、ガス流入管２１、２１にて軸受ハウジング６及びモータハウジング７の軸端部に導入される。即ち、図中矢印に示すようにレーザガスを循環させることにより、軸受ハウジング６及びモータハウジング７内へのダストの混入を確実に防止できる。
【００４５】
図３は軸受ハウジング６の周辺の詳細構造を示す図である。軸受ハウジング本体６ａは、レーザ容器１の側壁に取り付けられている。また、軸受ハウジング本体６ａには、右電磁石ハウジング６ｂが取り付けられ、順次左電磁石ハウジング６ｃ、軸受カバー６ｄが取付けられている。そして、各取付面にはそれぞれシール用溝２９、３１、３３、３５が設けられ、シール材３０、３２、３４、３６を装着してレーザガスを密閉している。なお、シール材３０、３２、３４、３６には、レーザガスを汚染する水分等のガス放出が少ない金属製（例えば、ステンレス鋼製やアルミニウム）のシール材を用いると好適である。
【００４６】
ラジアル磁気軸受８の変位センサ８ａ、電磁石８ｂは、スペーサ２２と側板２３により相対位置が決まった状態で軸受ハウジング本体６ａへ収容されている。そして軸受ハウジング本体６ａの内周面に薄肉円筒状のキャン２４を挿入し、両端を溶接等により固着している。上記構造としたので、レーザガスに対して耐腐食性の乏しいケイ素鋼板や銅線コイルからなる変位センサ８ａ及び電磁石８ｂは、レーザガスと接することがない。
【００４７】
アキシャル磁気軸受１１の電磁石１１ｂと電磁石１１ｃは、互いに対向する位置で、それぞれ右電磁石ハウジング６ｂと左電磁石ハウジング６ｃに溶接等により固着される。そして、電磁石１１ｂと電磁石１１ｃのコアに設けられたコイル溝へ電磁石コイル（図示せず）を挿入して、コイル部へレーザガスが接しないように薄肉円板状のキャン２７、２７を溶接等により固着している。また、アキシャル変位センサ１１ａは軸受カバー６ｄに収容され、レーザガスと接触する面に薄肉円板状のキャン２８を溶接等により固着して気密容器外に配置している。
【００４８】
ここで、電磁石１１ｂと電磁石１１ｃはレーザガスが接する位置に配置されるので、コアにはレーザガス中に含まれるフッ素に対して耐腐食性が良好なパーマロイ（３０〜８０％Ｎｉを含むＦｅ−Ｎｉ合金）を使用している。
【００４９】
図４はパーマロイのフッ素ガスに対する耐腐食性試験の結果を示す図である。図示するように、パーマロイは、Ｎｉ含有率８０％のＰＣパーマロイ（ＪＩＳＣ２５３１）では、オーステナイト系ステンレス鋼ＳＵＳ３１６Ｌより良好な耐腐食性を示している。Ｎｉ含有量４５％のＰＢ（ＪＩＳＣ２５３１）のフッ素ガスに対する耐腐食性は、オーステナイト系ステンレス鋼ＳＵＳ３０４の１／２程度であり、ＰＣパーマロイに比して耐腐食性は劣る。しかしながら、ＰＢパーマロイはパーマロイの中でも最も飽和磁束密度が大きく電磁石の構成材料としては好適であるので、使用に際しては表面に耐腐食処理（例えば、Ｎｉメッキ）を施すとよい。ＰＢパーマロイは、図示するように表面にＮｉメッキを施すことによりＰＣパーマロイと同様の耐腐食性をもたせることができた。
【００５０】
また、キャン２４、２７、２７、２８の材料には、オーステナイト系ステンレス鋼やハステロイ（ニッケル−クロム−モリブデン合金）を使用することにより、レーザガスに対して腐食を防止できる。また、キャン２４、２７、２７、２８はレーザ容器１と連通して気密空間を形成する部品なので、その板厚はレーザガスの封入圧力（１〜３ｋｇ／ｃｍ2）に耐える厚さを有する必要がある。上記材料は高い機械的強度を有するのでキャンの厚さを薄くすることができ、且つ磁気軸受が発生する磁力線を妨害しない非磁性材料なので、磁気軸受を効率的に動作させることができる。
【００５１】
一方、貫流ファン３の回転軸４には、ラジアル磁気軸受８の変位センサターゲット８ｃ、電磁石ターゲット８ｄがロータスペーサ２５、２６により相対位置が決まった状態にて固着されている。また、アキシャル磁気軸受１１の変位センサターゲット１１ｄと電磁石ターゲット１１ｅが固着され、レーザ容器１と連通した気密空間内に配置される。
【００５２】
ここで、ラジアル磁気軸受８の変位センサターゲット８ｃ、電磁石ターゲット８ｄ及びアキシャル磁気軸受１１の変位センサターゲット１１ｄ、電磁石ターゲット１１ｅを構成する磁性材料としては、レーザガス中に含まれるフッ素に対して耐腐食性が良好なパーマロイ（３０〜８０％Ｎｉを含むＦｅ−Ｎｉ合金）を使用している。
【００５３】
また、変位センサターゲット８ｃ及び電磁石ターゲット８ｄには、回転によって生じる磁界変化によって渦電流損失が発生する。この渦電流損失を低減するため、通常は薄板を積層した構造をとる。しかしながら、積層した薄板の間にガス溜りができレーザガスを汚染したり、ＰＢパーマロイを使用する場合に積層表面に均一で密着性の高いＮｉメッキが施せない等の問題が生じる場合は、変位センサターゲット８ｃ及び電磁石ターゲット８ｄをパーマロイの一体材料で形成すると良い。なお、アキシャル磁気軸受１１の変位センサターゲット１１ｄと電磁石ターゲット１１ｅは、回転により磁界が変化することがないので、パーマロイの一体材料で形成する。
【００５４】
保護用軸受１３には、転動体１３ａがアルミナセラミックスで構成され、内輪１３ｂ、外輪１３ｃがＳＵＳ４４０Ｃ等のステンレス鋼で構成された転がり軸受を用いた。保護用軸受１３はレーザ容器１と連通する気密室内に設置するので、転動体１３ａ、内輪１３ｂ、外輪１３ｃはレーザガスに対して耐腐食性を有する材料で構成した。従って、本実施形態例の保護用軸受１３では、レーザガスにより軸受が劣化することがない。また、転動体１３ａは、アルミナセラミックスで構成したので、保護用軸受１３の許容回転数及び許容荷重が大きくなり、保護用軸受１３として好適となる。なお、保護用軸受１３は前述した材料で構成したが、転動体１３ａはジルコニアセラミックスでもよい。内輪１３ｂ、外輪１３ｃはアルミナセラミックス及びジルコニアセラミックスで構成しても良い。
【００５５】
また、潤滑剤には、固体潤滑剤としてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を内・外輪転動面にコーティングした。このように、潤滑剤に、レーザガスに対して安定であり潤滑性能の高いＰＴＦＥを固体潤滑剤として用いるので、レーザガスを劣化させることがない。更に、固体潤滑剤は、潤滑剤を用いない場合に比して軸受寿命を著しく向上させる。よって長期間保護用軸受１３の交換が不要となる。なお、潤滑剤には、鉛、若しくは鉛を含む合金で構成された固体潤滑剤を用いても良い。
【００５６】
図５はモータハウジング周辺の詳細を示す図である。モータハウジング７は図５に示すように、レーザ容器１の側壁に取り付けられたモータハウジング本体７ａを具備する。また、該モータハウジング本体７ａには、軸受カバー７ｂが取り付けられている。そして、各取付面には、それぞれシール用溝５２、５４が設けられ、シール材５３、５５を装着してレーザガスを密閉している。なお、シール材５３、５５には、レーザガスを汚染する水等のガス放出が少ない金属（例えばステンレス鋼やアルミニウム）のシール材が好適である。
【００５７】
モータハウジング本体７ａには、ラジアル磁気軸受９の変位センサ９ａ、電磁石９ｂ及びモータ１２のステータ１２ａ及びラジアル磁気軸受１０の変位センサ１０ａ、電磁石１０ｂがスペーサ４１、４２、４３と側板４４により相対位置が決まった状態で収容されている。そしてモータハウジング７の内周面には、薄肉円筒状のキャン４５を挿入し、両端を溶接等により固着している。キャン４５の材料は、前述の理由からオーステナイト系ステンレス鋼やハステロイ（ニッケル−クロム−モリブデン合金）を使用する。上記構造とすることにより、レーザガスに対して耐腐食性の乏しいけい素鋼板や銅線コイルからなるラジアル磁気軸受９の変位センサ９ａ、電磁石９ｂ、ラジアル磁気軸受１０の変位センサ１０ａ、電磁石１０ｂ及びモータ１２のモータステータ１２ａをレーザガスの接ガス部から除去することが可能となった。
【００５８】
また、モータハウジング本体７ａの外周部には、モータ１２が発生する数１００ｗの熱損失を吸熱する水冷ジャケット５６を設けた。更に、モータステータ１２ａのコイル部には、コイル−水冷ジャケット５６間の熱伝導性を向上させるため絶縁材料を含浸させた。これにより、モータ１２の焼損や、レーザ容器１の加熱を防止している。
【００５９】
一方、貫流ファン３の回転軸４には、ラジアル磁気軸受９の変位センサターゲット９ｃとモータ１２のモータロータ１２ｂとラジアル磁気軸受１０の変位センサターゲット１０ｃ、電磁石ターゲット１０ｄがロータスペーサ４６、４７、４８、４９により相対位置が決まった状態にて固着され、レーザ容器１と連通した気密空間内に設置されている。ここで、変位センサターゲット９ｃ、１０ｃ及び電磁石ターゲット９ｄ、１０ｄを構成する材料としては、ラジアル磁気軸受８の変位センサターゲット８ｃ及び電磁石ターゲット８ｄと同様にパーマロイ（３０〜８０％Ｎｉを含むＦｅ−Ｎｉ合金）を使用している。
【００６０】
また、モータ１２のモータロータ１２ｂは、積層したけい素鋼板とアルミニウムの複合材からなるので表面に耐腐食処理として好適なＮｉメッキを密着性良く、均一に施工できない。よって、モータロータ１２ｂの外周面にキャン５０を取付け、側板５１、５１と溶接等により固着し、更に側板５１、５１と貫流ファン３の回転軸４を溶接等により固着することにより気密空間を形成し、レーザガスに接することをなくしている。キャン５０の材料は、前述した理由により、オーステナイト系ステンレス鋼やハステロイ（ニッケル−クローム−モリブデン合金）で構成する。
【００６１】
保護用軸受１４、１５は、軸受ハウジング６に設けられた保護用軸受１３と同様に、転動体１４ａ、１５ａがアルミナセラミックスで構成され、内輪１４ｂ、１５ｂ及び外輪１４ｃ、１５ｃがＳＵＳ４４０Ｃ等のステンレス鋼で構成された転がり軸受を用いた。
【００６２】
図６は本発明に係る放電励起エキシマレーザ装置の他の構成例を示す図である。なお、図６において、図１と同一符号を付した部分は同一又は相当部分を示し、その説明は省略する。
【００６３】
図６に示すエキシマレーザ装置では、レーザ発振運転中は、レーザガス供給装置７１に接続される流路開閉器７２、７２は流路を閉じておき、ガス流入管２１、２１の流路中に設置した流路開閉器７３、７３を開けておくことによって定常的にダストが除去されたレーザガスを磁気軸受部及びモータ部へ導入している。そして、レーザガスの補充時は、ガス流入管２１、２１中の流路開閉器７３、７３を閉じてレーザガス供給装置７１より、レーザガスを供給することにより新しいレーザガスが確実に磁気軸受及びモータ部を通ってレーザ容器１へ供給される。
【００６４】
また、レーザガスの全交換時は、各流路開閉器７２、７２、７３、７３を閉じてレーザ容器１内の古いレーザガスを除去して、除去後レーザガス供給装置７１に接続される流路開閉器７２、７２のみを開いてレーザガスを供給する。このように操作することによって、レーザガスを供給するときにレーザ容器１から磁気軸受部及びモータ部へのレーザガスの流れが発生しないので、レーザ容器１内に存在するダストが磁気軸受部及びモータ部へ混入することを確実に防止できる。
【００６５】
図７は本発明に係る放電励起エキシマレーザ装置の他の構成例を示す図である。なお、図７において、図１と同一符号を付した部分は同一又は相当部分を示し、その説明は省略する。以下、図１とは異なる保護用軸受について説明する。
【００６６】
図７に示すエキシマレーザ装置では、磁気軸受が作動しないときに貫流ファン３の回転軸４を支持する保護用軸受６１、６２、６３に滑り軸受を用いた。また、保護用軸受６１、６２、６３はラジアル磁気軸受８、９、１０の近傍へ設けられている。このように配置すると、ラジアル磁気軸受８、９、１０で回転軸４を支持するときと保護用軸受６１、６２、６３で支持するときの軸受スパンが略等しくなる。このため、どちらかの軸受で回転軸を支持しても危険速度に大きな変化はない。よって磁気軸受の故障等により保護用軸受６１、６２、６３上で回転軸４を回転させる必要が生じた場合でも、安定した回転が得られるので好適である。
【００６７】
保護用軸受６１、６２、６３には、アルミナセラミックスからなるリング部材を用いた。このように構成することにより、保護用軸受６１、６２、６３をガス溜りが少ない構造とすることができる。また、安価に製作できる。特にラジアル磁気軸受８、９、１０及びアキシャル磁気軸受１１が非常時電源供給装置６４を備え、保護用軸受６１、６２、６３上で回転する頻度が極端に少ない場合は好適である。
【００６８】
なお、本実施形態例では、アルミナセラミックスからなるリング部材の材質は
アルミナセラミックス、ジルコニアセラミックス（ＺｒＯ2）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のいずれか、若しくは複合材で構成してもよい。
【００６９】
また、非常時電源供給装置６４は図１及び図６に示す放電励起エキシマレーザ装置に用いても何等問題がなく、この場合は保護用軸受の交換期間を著しく長くできる。更に、保護用軸受を、例えばラジアル磁気軸受８、９の近傍に設けるものは転がり軸受、ラジアル磁気軸受１０の近傍に設けるものは滑り軸受というように混在して使用しても何等差し支えない。
【００７０】
なお、図１、図６、図７に示す放電励起エキシマレーザ装置では、ラジアル磁気軸受を３個備え、それぞれのラジアル磁気軸受近傍へ保護用軸受を配置したが、本発明の適用範囲はこのような形態に限られるものではない。即ち、全てのラジアル磁気軸受近傍に保護用軸受を設ける必要はなく、貫流ファンの両端に位置するラジアル磁気軸受８、９の近傍へ少なくとも１個ずつ、つまり少なくとも２個設置されていればよい。
【００７１】
図８は本発明に係る放電励起エキシマレーザ装置の他の構成例を示す図である。なお、図８において、図１と同一符号を付した部分は同一又は相当部分を示し、その説明は省略する。本放電励起エキシマレーザ装置が図１と相違する点は、図１のモータ１２の軸端側に設けたラジアル磁気軸受１０がないことである。このモータ１２の軸端側に設けたラジアル磁気軸受１０は、モータ１２の大型化によってモータ１２による加振が大きい場合に設けると、より振動の少ない安定した回転が行えるというものであるから、モータ１２が小型で該モータ１２による加振が小さい場合は、図８に示すようにモータ１２の軸端側のラジアル磁気軸受は設けなくともよい。
【００７２】
また、上記放電励起エキシマレーザ装置では、モータ１２側に配置したラジアル磁気軸受９の軸受剛性を、モータ１２の反対側へ配置したラジアル磁気軸受８の軸受剛性より大きくするために、モータ１２側に配置したラジアル磁気軸受９の電磁石の鉄心断面積を、モータ１２の反対側へ配置したラジアル磁気軸受８の電磁石の鉄心断面積より大きくしているが、モータ１２側に配置したラジアル磁気軸受９の軸受剛性を、モータ１２の反対側へ配置したラジアル磁気軸受８の軸受剛性より大きくするにはこれに限定されるものではなく、モータ１２側に配置したラジアル磁気軸受９の電磁石９ｂと電磁石ターゲット９ｄとの間の隙間寸法を、モータ１２の反対側に配置したラジアル磁気軸受８の電磁石８ａと電磁石ターゲット９ｄとの間の隙間寸法より小さくしてもよい。また、モータ１２側に配置したラジアル磁気軸受９の電磁石９ａのコイル巻数を、モータ１２の反対側へ配置したラジアル磁気軸受８の電磁石８ａのコイル巻数より多くしてもよい。
【００７３】
図９は図８のＡ部分の詳細を示す図であり、図１０は図８のＢ部分の詳細を示す図である。磁気軸受の軸受剛性を大きくする方法としては、磁気軸受の電磁石が発生する磁気吸引力を大きくすればよい。磁気吸引力Ｆは磁束密度の２乗に比例し、鉄心の断面積Ｓに比例する。また、磁束密度Ｂは、コイルの巻数Ｎとコイル電流ｉに比例し、隙間寸法（ギャップ）ｘに反比例する。よっては、磁気吸引力Ｆを大きくするには、鉄心の断面積を大きくするか、コイル巻数を増やすか、コイル電流を増やすか、隙間寸法を小さくすればよい。
【００７４】
図９、図１０において、モータ１２側の電磁石９ｂのコイル９ｂ−２は銅線をｃ層、ｄ列（巻数ｃ×ｄ）で巻いて電磁石コア９ｂ−１に取り付けており、モータ１２の反対側の電磁石８ｂのコイル８ｂ−２は銅線をａ層、ｂ列（ａ×ｂ）で巻いて電磁石コア８ｂ−１に取り付けている。従って、モータ１２側のラジアル磁気軸受９の軸受剛性を大きくするには、コイルの巻数は、ａ×ｂよりｃ×ｄを多くすればよい。また、ラジアル磁気軸受９の電磁石９ｂと電磁石ターゲット９ｄとの間の隙間寸法Ｘ１をラジアル磁気軸受８の電磁石８ｂと電磁石ターゲット８ｄとの間の隙間寸法Ｘ２より小さく（Ｘ１＜Ｘ２）すればよい。
【００７５】
図１１は本発明の放電励起エキシマレーザ装置に用いる貫流ファンの構造を示す図である。本貫流ファン３は複数のブレード３ａと複数のリングプレート３ｂから構成される。また、リングプレート３ｂは回転軸４の軸方向に所定の間隔で配置され、外周付近にブレード３ａを取り付ける取付用穴、若しくは切欠きを有しており、内周部に回転軸４との取付用ボスを有している。
【００７６】
上記貫流ファン３の組立て方法は、最初に貫流ファン３の端面に位置するリングプレート３ｂを回転軸４に圧入する。圧入したリングプレート３ｂの外周部取付け穴にブレード３ａを通す。このブレード３ａを案内として、ブレード３ａがねじれないように、次のリングプレート３ｂを回転軸４に圧入する。上記方法の繰り返しにより、回転軸４にリングプレート３ｂを全て圧入する。最後に、リングプレート３ｂの外周をかしめて、ブレード３ａとリングプレート３ｂを固定する。
【００７７】
貫流ファンを上記のような構造とすることにより、回転軸４とリングプレート３ｂは完全に固定され、動く心配がない。このため、前述した従来の貫流ファンの問題を解決することができた。更に、回転軸４とリングプレート３ｂを同一材料のＳＵＳ３１６Ｌ等のオーステナイト系ステンレス鋼で構成すれば、温度サイクルを受けても固定状態に変化はない。このため、エキシマレーザ装置の運転時、若しくは運搬時においても回転により発生するアンバランス力が不変となるので、運転時に振動が変化することがない。従って、回転軸４のアンバランスを予め少なくする釣り合わせ作業を製作時に実施しておくことによって、長期間振動の少ないエキシマレーザ装置を実現できる。
【００７８】
【発明の効果】
以上、説明したように各請求項に記載の発明によれば下記のような優れた効果が得られる。
【００７９】
請求項１乃至４に記載の発明によれば、貫流ファンの両端部に配置したラジアル磁気軸受のモータ側に配置したラジアル磁気軸受の軸受剛性を、反モータ側のラジアル磁気軸受の軸受剛性より大きくしたので、貫流ファンの回転軸の重心に近い、支持荷重の大きいモータ側のラジアル磁気軸受の軸受剛性が大きくなり、モータのラジアル方向の磁気吸引力による振動を貫流ファンのモータ側に配置したラジアル磁気軸受においても効果的に制振できる。更に回転軸の回転中心と重心のずれから生じるアンバランスによる振動も軸受剛性の大きいラジアル磁気軸受で制振できる。従って、貫流ファンは振動が小さく、高速回転が可能となり、高繰返し発振運転を行うことができ、更にレーザ光の特性を安定にすることができる。
【００８０】
請求項５に記載の発明によれば、回転軸は貫流ファンの両端部に配置したラジアル磁気軸受と、モータの軸端側へ配置したラジアル磁気軸受で回転自在に支持し、モータは貫流ファンの両端部に配置したラジアル磁気軸受間の外側へ配置し、貫流ファンへ動力を与えるように構成することによって、モータのラジアル方向磁気吸引力による振動をモータの軸端側に配置したラジアル磁気軸受にて制振できる。これにより、貫流ファンは振動が小さく、高速回転が可能となり、高繰返し発振運転を行うことができ、更にレーザ光の特性を安定にすることができる。
【００８１】
請求項６に記載の発明によれば、保護用軸受の転動体、外輪、内輪のいずれか、又は全てをレーザガスに対して耐腐食性を有し、強度が大きいアルミナセラミックス（Ａｌ2Ｏ3）、若しくはジルコニアセラミックス（ＺｒＯ2）で構成するので、保護用軸受の長寿命化が図れ、交換期間も長くなる。また、貫流ファンの動作回転数が高速になったり、モータが大型化して支持荷重が重くなっても、保護用軸受として使用できる。
【００８２】
請求項７に記載の発明によれば、保護用軸受をアルミナセラミックス（Ａｌ2Ｏ3）、ジルコニアセラミックス（ＺｒＯ2）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のいずれか又はその複合材で構成する滑り軸受とするので、ガス溜りの少ない構造にすることができ、また保護用軸受を安価に製作できる。
【００８３】
請求項８に記載の発明によれば、貫流ファンの回転軸とリングプレートは完全に固定され、動く心配がない。更に、回転軸とリングプレートを同一材料で構成するから、温度サイクルを受けても固定状態に変化はない。このため、エキシマレーザ装置の運転時、若しくは運搬時においても回転により発生するアンバランス力が不変となり、運転時に振動が変化することがない。従って、回転軸のアンバランスを予め少なくする釣り合わせ作業を製作時に実施しておくことによって、長期間振動の少ないエキシマレーザ装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る放電励起エキシマレーザ装置の構成例を示す図である。
【図２】放電励起エキシマレーザ装置の貫流ファン内のレーザガスの流れ状態を示す図で、図２（ａ）は内部に回転軸が無い場合、図２（ｂ）は内部に回転軸が有る場合を示す図である。
【図３】本発明に係る放電励起エキシマレーザ装置の軸受ハウジング内及び周辺の詳細を示す断面図である。
【図４】パーマロイのフッ素に対する耐腐食性試験の結果を示す図である。
【図５】本発明に係る放電励起エキシマレーザ装置のモータハウジング内及び周辺の詳細を示す断面図である。
【図６】本発明に係る放電励起エキシマレーザ装置の構成例を示す図である。
【図７】本発明に係る放電励起エキシマレーザ装置の構成例を示す図である。
【図８】本発明に係る放電励起エキシマレーザ装置の構成例を示す図である。
【図９】図８のＡ部分の詳細を示す図である。
【図１０】図８のＢ部分の詳細を示す図である。
【図１１】本発明に係る放電励起エキシマレーザ装置に用いる貫流ファンの構成例を示す図である。
【図１２】従来の放電励起エキシマレーザ装置の概略構成を示す図である。
【図１３】従来の放電励起エキシマレーザ装置に用いる貫流ファンの構成例を示す図である。
【符号の説明】
１            レーザ容器
２            主放電電極
３            貫流ファン
４            回転軸
５            窓
６            軸受ハウジング
７            モータハウジング
８            ラジアル磁気軸受
９            ラジアル磁気軸受
１０          ラジアル磁気軸受
１１          アキシャル磁気軸受
１２          モータ
１３          保護用軸受
１４          保護用軸受
１５          保護用軸受
１６          ねじ溝ラビリンス
１７          ねじ溝ラビリンス
１８          ガス流出口
１９          レーザガス導入室
２０          ダスト除去フィルタ
２１          ガス流入管
２２          スペーサ
２３          側板
２４          キャン
２５          ロータスペーサ
２６          ロータスペーサ
２７          キャン
２８          キャン
２９          シール用溝
３０          シール材
３１          シール用溝
３２          シール材
３３          シール用溝
３４          シール材
３５          シール用溝
３６          シール材
４１          スペーサ
４２          スペーサ
４３          スペーサ
４４          側板
４５          キャン
４６          ロータスペーサ
４７          ロータスペーサ
４８          ロータスペーサ
４９          ロータスペーサ
５０          キャン
５１          側板
５２          シール用溝
５３          シール材
５４          シール用溝
５５          シール材
５６          水冷ジャケット
６１          保護用軸受
６２          保護用軸受
６３          保護用軸受
６４          非常時電源供給装置
７１          レーザガス供給装置
７２          流路開閉器
７３          流路開閉器
８１          ＰＩＤ制御回路
８２          ＰＤ制御回路