(57)【要約】【課題】渦電流の発生防止と、モータステータとモータロータとの空隙の低減とを両立させつつ、モータステータを腐食性ガスまたは凝縮性ガスから保護する。【解決手段】ポンプに連結され、ポンプの回転駆動源として使用されるためのモータは、回転軸線を中心に回転可能なモータロータと、モータロータの外側に配置されたモータステータであって、ステータコアと、ステータコアの回転軸線の方向の両端に形成されたコイル露出部と、を有するモータステータとを備える。ステータコアのうちのモータの内部空間に露出する部位と、コイル露出部の周囲とには、非導電性とシール性とを有する被膜層が形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプに連結され、該ポンプの回転駆動源として使用されるためのモータであって、
回転軸線を中心に回転可能なモータロータと、
前記モータロータの外側に配置されたモータステータであって、ステータコアと、該ステータコアの前記回転軸線の方向の両端に形成されたコイル露出部と、を有するモータステータと
を備え、
前記ステータコアのうちの前記モータの内部空間に露出する部位と、前記コイル露出部の周囲とには、非導電性とシール性とを有する被膜層が形成された
モータ。
【請求項２】
請求項１に記載のモータであって、
前記被膜層は、溶射によって形成された
モータ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のモータであって、
前記コイル露出部の周囲は、モールド成形された樹脂部材によって覆われており、
前記コイル露出部の周囲に形成される前記被膜層は、前記樹脂部材のうちの、前記モータの内部空間に露出する部位に形成されている
モータ。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載のモータであって、
前記コイル露出部の周囲に形成される前記被膜層は、前記コイル露出部の表面に形成されている
モータ。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のモータを備えたポンプ。
【請求項６】
請求項５に記載のポンプであって、
前記モータの前記回転軸線の方向の両脇の少なくとも一方には、前記ポンプの主軸を磁気支承する磁気軸受が配置され、
前記磁気軸受の電磁石側には、前記被膜層が形成されている
ポンプ。
【請求項７】
請求項６に記載のポンプであって、
前記モータと前記磁気軸受との間の空間には、モールド成形された樹脂部材が充填されており、
前記空間に充填された前記樹脂部材の前記主軸側の部位には、前記被膜層が形成されている
ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータまたはポンプの構成部品についての、腐食性または凝縮性ガスに対する保護技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空ポンプの駆動源として使用されるモータは、真空ポンプが腐食性ガス、例えば、塩素系ガスやフッ素系ガスを扱う場合や、凝縮性ガス、例えば溶剤蒸気・水蒸気を扱う場合がある。真空ポンプからモータ側に腐食性ガスまたは凝縮性ガスが流入することによるモータステータの腐食が問題となる。そこで、従来から、キャンドモータと称されるモータが広く使用されている（例えば、下記の特許文献１）。キャンドモータでは、真空ポンプをシールするために、モータステータとモータロータとを隔離するロータ室が形成されており、ロータ室は、真空ポンプ側に固定される隔壁、すなわち、キャンによって、モータステータに対して密閉された空間となっている。キャンにより、腐食性ガスまたは凝縮性ガスがモータステータと接触することが防止される。かかるキャンドモータのキャンは、非磁性金属または樹脂によって形成される。
【０００３】
金属製のキャンは、強度を確保しやすいので、樹脂製のキャンと比べて、小さい厚みで形成できる。このため、モータステータとモータロータとの空隙を比較的小さくでき、磁束の漏れによるモータ効率の低下を抑制できる。その反面、金属製のキャンでは、モータステータからの磁束の作用によって表面に渦電流が発生し、このときの損失によってモータ効率が低下する。
【０００４】
樹脂製のキャンでは、渦電流が発生しない。その反面、樹脂製のキャンは、金属製のキャンと比べて強度が小さいので、金属製のキャンよりも厚みを大きくする必要がある。このため、モータステータとモータロータとの空隙が、金属製のキャンと比べて大きくなり、磁束の漏れによるモータ効率の低下が発生する。
【０００５】
このようなことから、従来、上述の空隙が大きいとモータ効率が大幅に低下するＡＣモータでは、金属製のキャンが使用されてきた。一方、空隙が大きくなる影響がＡＣモータよりも小さいＤＣモータでは、厚み１．５〜２．０ｍｍ程度の樹脂製のキャンが使用されてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１８４９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の使用方法は、金属製のキャンの欠点である渦電流が発生する点と、樹脂製のキャンの欠点であるモータステータとモータロータとの空隙が比較的大きくなる点との両方を完全に解消できるわけではない。したがって、渦電流の発生防止と、モータステータとモータロータとの空隙の低減とを両立させつつ、モータステータを腐食性ガスまたは凝縮性ガスから保護できる技術が望まれる。かかる問題は、真空ポンプに限らず、腐食性ガスまたは凝縮性ガスを扱う種々のポンプに共通する問題である。また、かかる問題は、気体を扱うポンプに限らず、腐食性の液体を扱うポンプにも共通する問題である。さらに、モータステータに限らず、モータの他の構成部品、または、ポンプの構成部品についても、腐食性ガスもしくは凝縮性ガスまたは腐食性の液体から保護できることが望
ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、例えば、以下の形態として実現することが可能である。
【０００９】
本発明の第１の形態は、ポンプに連結され、ポンプの回転駆動源として使用されるためのモータとして提供される。このモータは、回転軸線を中心に回転可能なモータロータと、モータロータの外側に配置されたモータステータであって、ステータコアと、ステータコアの回転軸線の方向の両端に形成されたコイル露出部と、を有するモータステータとを備える。ステータコアのうちのモータの内部空間に露出する部位と、コイル露出部の周囲とには、非導電性とシール性とを有する被膜層が形成される。
【００１０】
かかるモータによれば、キャンの代替として、非導電性とシール性とを有する被膜層を利用することによって、渦電流の発生防止と、モータステータとモータロータとの空隙の低減とを両立させつつ、モータステータを腐食性ガスもしくは凝縮性ガスまたは腐食性の液体から保護できる。
【００１１】
本発明の第２の形態として、第１の形態において、被膜層は、溶射によって形成されていてもよい。かかる形態によれば、被膜層を容易に形成できる。また、種々の材料で被膜層を形成できるので、被膜層の材料の選択の自由度が高い。
【００１２】
本発明の第３の形態として、第１または第２の形態において、コイル露出部の周囲は、モールド成形された樹脂部材によって覆われていてもよい。コイル露出部の周囲に形成される被膜層は、樹脂部材のうちの、モータの内部空間に露出する部位に形成されていてもよい。かかる形態によれば、コイル露出部の周辺の被膜層を樹脂部材によって補強できる。したがって、被膜層に作用する力（例えば、モータを真空ポンプに使用する場合、真空ポンプ内の真空圧と大気圧との差圧による圧縮応力）が大きい場合であっても、被膜層に必要な機械的強度を付与できる。
【００１３】
本発明の第４の形態として、第１または第２の形態において、コイル露出部の周囲に形成される被膜層は、コイル露出部の表面に形成されていてもよい。かかる形態によれば、簡単な構成で、コイル露出部を腐食性ガスもしくは凝縮性ガスまたは腐食性の液体からシールできる。
【００１４】
本発明の第５の形態は、第１ないし第４のいずれかの形態のモータを備えたポンプとして提供される。かかるポンプによれば、第１ないし第４の形態と同様の効果を奏する。
【００１５】
本発明の第６の形態として、第５の形態において、モータの回転軸線の方向の両脇の少なくとも一方には、ポンプの主軸を磁気支承する磁気軸受が配置されていてもよい。磁気軸受の電磁石側には、被膜層が形成されていてもよい。かかる形態によれば、磁気軸受についても腐食性ガスもしくは凝縮性ガスまたは腐食性の液体から好適に保護できる。
【００１６】
本発明の第７の形態として、第６の形態において、モータと磁気軸受との間の空間には、モールド成形された樹脂部材が充填されていてもよい。空間に充填された樹脂部材の主軸側の部位には、被膜層が形成されていてもよい。かかる形態によれば、磁気軸受の電磁石のコイル露出部の周辺の被膜層を樹脂部材によって補強できる。したがって、被膜層に作用する力が大きい場合であっても、被膜層に必要な機械的強度を付与できる。
【００１７】
本発明は、モータ、ポンプとしての形態の他、モータステータの腐食性ガスもしくは凝
縮性ガスまたは腐食性の液体からの保護方法、ポンプ部材の腐食性ガスもしくは凝縮性ガスまたは腐食性の液体からの保護方法など、種々の形態で実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施例としての真空ポンプのモータの概略構成を示す説明図である。
【図２】第２実施例としての真空ポンプのモータの概略構成を示す説明図である。
【図３】第３実施例としての真空ポンプのモータの概略構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
Ａ．第１実施例：
図１は、真空ポンプ２０に使用するモータ２００の概略構成を示す。図１では、真空ポンプ２０が有する回転軸線ＡＬを含む断面を示している。真空ポンプ２０は、本実施例では、半導体製品の製造工程で使用される。モータ２００は、真空ポンプ２０に連結され、真空ポンプ２０の回転駆動源として使用される。真空ポンプ２０は、ポンプ主軸２１と軸受６１とを備えている。ポンプ主軸２１は、軸受６１と他の軸受（図示省略）とによって支承されており、モータ２００によって、回転軸線ＡＬを中心に回転駆動される。
【００２０】
モータ２００は、モータステータ２１０（以下、単にステータ２１０とも呼ぶ）と、モータロータ２２０（以下、単にロータ２２０とも呼ぶ）と、ステータフレーム２４０とを備える。ステータフレーム２４０は、フレーム本体２４１と側板２４２とを備える。フレーム本体２４１は、回転軸線ＡＬに沿って内部空間が形成された円筒形状を有している。側板２４２は、円板形状を有しており、フレーム本体２４１の一端の開口を閉じる。ステータ２１０およびロータ２２０は、このステータフレーム２４０の内部空間に収容されている。
【００２１】
ステータ２１０は、ステータコア２１１ａにコイルが装着された構成を有する。ステータ２１０の回転軸線ＡＬ方向の両端では、ステータコア２１１ａに装着されたコイルがステータコア２１１ａの回転軸線ＡＬ方向の外方に向けて突出し、コイル露出部２１１ｂが形成されている。ステータ２１０は、フレーム本体２４１の内部にステータコア２１１ａが嵌め込まれることによって、回転軸線ＡＬと同心にステータフレーム２４０に固定される。ステータコア２１１ａは、例えば、珪素鋼板を積層して形成できる。ロータ２２０は、ステータ２１０の内部に、回転軸線ＡＬと同心に配置され、真空ポンプ２０のポンプ主軸２１に直結されている。
【００２２】
コイル露出部２１１ｂの周囲、すなわち、ステータコア２１１ａとステータフレーム２４０との間の空間には、モールド成形された樹脂部材２８０で覆われている。この樹脂部材２８０は、回転軸線ＡＬと直交する方向において、ステータコア２１１ａの回転軸線ＡＬ側の面と同じ位置まで形成されている。
【００２３】
ステータコア２１１ａおよび樹脂部材２８０のうちのモータ２００の内部空間に露出する部位の表面、換言すれば、ロータ２２０と対向する側の表面には、被膜層２７０が形成されている。この被膜層２７０は、非導電性とシール性とを有する任意の材料、例えば、セラミックや樹脂によって形成できる。被膜層２７０をセラミックによって形成すれば、被膜層２７０の機械的強度を高めることができる。本実施例では、被膜層２７０は、Ａｌ２Ｏ３によって形成されている。本実施例では、被膜層２７０は、溶射によって形成される。溶射によれば、被膜層２７０を容易に形成できる。また、種々の材料で被膜層２７０を形成できるので、被膜層２７０の材料の選択の自由度を高めることもできる。
【００２４】
かかる被膜層２７０は、ステータ２１０とロータ２２０とを隔離する隔壁として機能し
、真空ポンプ２０からモータ２００に流入する腐食性または凝縮性のガスがステータ２１０と接触することを防止する。これによって、ステータ２１０を腐食性ガスまたは凝縮性ガスから保護できる。被膜層２７０の厚みは、１．５ｍｍよりも小さい任意の厚みで設定できる。こうすれば、樹脂製のキャンを使用して、ステータ２１０を保護する場合と比べて、ステータ２１０とロータ２２０との空隙を小さくできる。したがって、磁束の漏れによるモータ効率の低下を抑制できる。本実施例では、被膜層２７０の厚みは、０．５ｍｍ以下に設定される。これによって、磁束の漏れによるモータ効率の低下が著しく抑制される。
【００２５】
本実施例では、ロータ２２０のステータ２１０と対向する面には、防錆塗装が施され、防錆塗装膜２９０が形成されている。かかる面には、防錆塗装膜２９０に代えて、被膜層２７０と同様の被膜層が形成されていてもよい。こうすれば、ロータ２２０の錆をより長期的に防止できる。
【００２６】
かかるモータ２００によれば、キャンを使用することなく、ステータ２１０を腐食性ガスまたは凝縮性ガスから保護できる。さらに、被膜層２７０は、非導電性を有するので、渦電流が発生することがない。また、被膜層２７０を薄く形成することで、ステータ２１０とロータ２２０との空隙を極めて小さくできる。その結果、磁束の漏れによるモータ効率の低下を好適に抑制できる。つまり、モータ２００によれば、渦電流の発生防止と、ステータ２１０とロータ２２０との空隙の低減とを両立させつつ、ステータ２１０を腐食性ガスまたは凝縮性ガスから保護できる。
【００２７】
また、モータ２００によれば、コイル露出部２１１ｂの周囲が樹脂部材２８０によって覆われ、樹脂部材２８０の表面に被膜層２７０が形成される。したがって、コイル露出部２１１ｂの表面に被膜層２７０が形成される場合と比べて、コイル露出部２１１ｂの周囲の被膜層２７０を樹脂部材２８０によって補強できる。したがって、真空ポンプ２０の真空圧と大気圧との差圧による圧縮応力が大きい場合であっても、その圧縮応力に耐え得る機械的強度を被膜層２７０に付与できる。
【００２８】
上述した被膜層２７０のシール性は、モータのリークテストによって確認できる。リークテストは、以下のようにして実施可能である。まず、ヘリウムリークディテクタをモータ２００に接続し、モータ２００の内部空間を真空状態にする。次にモータ２００の外部からヘリウムガスを噴霧する。そして、モータ２００外部から内部へのリーク量をヘリウムリークディテクタによって確認する。リーク量が５．０×１０―３Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ以下であれば、被膜層２７０は、シール性を有するといえる。リーク量の基準値は、さらに厳しく設定してもよく、例えば、１．３×１０―７Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ以下としてもよい。
【００２９】
Ｂ．第２実施例：
図２は、第２実施例としてのモータ３００の概略構成を示す。図２において、第１実施例としてのモータ２００の構成要素と同一の構成要素については、図１と同一の符号を付して、説明を省略する。モータ３００は、樹脂部材２８０を有しておらず、この点に起因して、第１実施例の被膜層２７０に相当する被膜層３７０の形成場所が第１実施例と異なっている。図示するように、被膜層３７０は、ステータコア２１１ａのうちのモータ２００の内部空間に露出する部位の表面と、コイル露出部２１１ｂの表面とに形成されている。かかる構成によれば、モータ３００の構成を簡略化できる。モータ３００は、コイル露出部２１１ｂの表面に形成された被膜層３７０の機械的強度が、被膜層３７０に作用する圧縮応力に耐え得る条件下（例えば、真空圧、被膜層３７０の材質、厚み等による）において採用可能である。
【００３０】
Ｃ．第３実施例：
図３は、第３実施例としての真空ポンプ４２０に使用するモータ４００の概略構成を示す。モータ４００は、ステータコア４１１ａとコイル露出部４１１ｂとを有するステータ４１０と、フレーム本体４４１とを備えている。ステータ４１０の回転軸線ＡＬ方向の両脇には、ポンプ主軸４２１をラジアル方向に磁気支承するラジアル磁気軸受４５１，４６１が配置されている。ラジアル磁気軸受４５１，４６１の回転軸線ＡＬ方向の外側には、ポンプ主軸４２１のラジアル方向の位置を検出するラジアルセンサ４５５，４６５が配置されている。また、ラジアルセンサ４５５の回転軸線ＡＬ方向におけるラジアル磁気軸受４５１と反対側には、ポンプ主軸４２１をアキシャル方向に磁気支承するアキシャル磁気軸受４７１が配置されている。回転軸線ＡＬ方向における、ステータ４１０とラジアル磁気軸受４５１，４６１との間の空間、および、ラジアル磁気軸受４５１，４６１とラジアルセンサ４５５，４６６との間の空間には、モールド成形された樹脂部材４８０が充填されている。
【００３１】
ステータ４１０、ラジアル磁気軸受４５１，４６１の電磁石側（径方向外側の固定側部位）、ラジアルセンサ４５５，４６５および樹脂部材４８０のうちの、ポンプ主軸４２１と対向する面には、回転軸線ＡＬ方向に沿った全体に亘って、被膜層４７０が形成されている。また、アキシャル磁気軸受４７１の電磁石側には、被膜層４９５が形成されている。さらに、本実施例では、ポンプ主軸４２１の周囲にも、被膜層４７０と対向する全領域に亘って、被膜層４９０が形成されている。被膜層４７０，４９０，４９５は、第１実施例の被膜層２７０に相当する。かかる構成によれば、ステータコア４１１ａに加えて、真空ポンプ４２０の種々の構成部品についても、腐食性ガスまたは凝縮性ガスから保護できる。なお、磁気軸受４６１が、ポンプ主軸４２１のモータ４００と反対側の端部（図３では図示省略）側に設けられる場合には、ラジアル磁気軸受４５１側のみに被膜層４７０が形成されていてもよい。また、樹脂部材４８０は、省略可能であり、この場合、例えば、ラジアル磁気軸受４５１，４６１等のうちの腐食性ガスまたは凝縮性ガスにさらされる領域に被膜層４７０が形成されていてもよい。
【００３２】
Ｄ．変形例：
Ｄ−１．変形例１：
被膜層２７０，３７０，４７０，４９０，４９５は、溶射によって形成される構成に限らず、任意の成膜方法、例えば、スパッタなどによって形成されていてもよい。
【００３３】
Ｄ−２．変形例２：
上述した種々の実施形態は、真空ポンプに限らず、腐食性ガスまたは凝縮性ガスを扱う種々のポンプに適用可能である。例えば、上述した実施形態は、広義の気体ポンプの一種である送風機に適用してもよい。もとより、上述した実施形態は、気体ポンプに限らず、腐食性の液体を扱う種々の液体ポンプにも適用可能である。
【００３４】
以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。
【符号の説明】
【００３５】
２０，４２０…真空ポンプ
２１，４２１…ポンプ主軸
６１…軸受
２００，３００，４００…モータ
２１０，４１０…モータステータ
２１１ａ，４１１ａ…ステータコア
２１１ｂ，４１１ｂ…コイル露出部
２２０…モータロータ
２４０…ステータフレーム
２４１，４４１…フレーム本体
２４２…側板
２７０，３７０…被膜層
２８０，４８０…樹脂部材
２９０…防錆塗装膜
４５１，４６１…ラジアル磁気軸受
４５５，４６５…ラジアルセンサ
４７０，４９０，４９５…被膜層
４７１…アキシャル磁気軸受
ＡＬ…回転軸線
【図１】
2014236546.tif 000003
【図２】
2014236546.tif 000004
【図３】
2014236546.tif 000005