(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
励磁コイル及びステータ磁極を備えるモータステータと、
前記モータステータを固定するハウジングと、
前記ステータ磁極に対して所定の磁気ギャップを介して対向し、かつ円周方向に配列される複数のマグネットを備えるモータロータと、
前記ハウジングに回転自在に前記モータロータを支持する軸受装置と、
前記モータロータの配置された空間に前記モータステータの配置された空間の気体が流通しないように密閉し、かつ前記磁気ギャップに配置される気密封止部材と、
前記気密封止部材に備えられ、前記ハウジングの外から前記モータロータの配置された空間に前記気体を供給する給気口と、
を含むことを特徴とするモータ。
【請求項２】
前記給気口は、前記モータロータの回転中心の延長線上に備えられる請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記ハウジングは、前記気体が強制的に排気される強制排気口をさらに備える請求項１または請求項２に記載のモータ。
【請求項４】
前記軸受装置は、前記モータロータの回転中心と平行な方向に互いに離れた第１軸受装置と第２軸受装置とを含み、
前記強制排気口は、前記第１軸受装置と前記第２軸受装置との間に開口している請求項３に記載のモータ。
【請求項５】
前記ハウジングの内部に、空間を区画する複数の絞り流路を含み、前記空間と前記強制排気口が通じるハウジング内の空間との間に差圧が生じている請求項３または請求項４に記載のモータ。
【請求項６】
前記ハウジングは、前記気体が強制的に排気される第１強制排気口及び第２強制排気口をさらに備え、前記第１強制排気口及び前記第２強制排気口との間の流路を絞る絞り流路を備える請求項１または請求項２に記載のモータ。
【請求項７】
前記ハウジングは、前記気体が強制的に排気される第１強制排気口及び第２強制排気口をさらに備え、前記第１強制排気口及び前記第２強制排気口との間の流路をシールするシール部材を備える請求項１または請求項２に記載のモータ。
【請求項８】
前記モータロータと、前記モータロータが回転させる負荷体とを直結している請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、真空の環境、密閉された空間で減圧された環境またはプロセスガスを含有する雰囲気の環境等の特殊環境で用いられるモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、超高真空の雰囲気中で不純物ガスの放出がなく、かつ高精度の位置決めが可能で、しかも十分な強度を維持できる密閉型アクチュエ−タ（モータ）の技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２３８４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のモータでは、モータロータの温度上昇に伴うマグネットの減磁について考慮されていない。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、マグネットの減磁を抑制し、使用する環境雰囲気中で不純物ガスの放出が低減できるモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し目的を達成するために、モータは、励磁コイル及びステータ磁極を備えるモータステータと、前記モータステータを固定するハウジングと、前記ステータ磁極に対して所定の磁気ギャップを介して対向し、かつ円周方向に配列される複数のマグネットを備えるモータロータと、前記ハウジングに回転自在に前記モータロータを支持する軸受装置と、前記モータロータの配置された空間に前記モータステータの配置された空間の気体が流通しないように密閉し、かつ前記磁気ギャップに配置される気密封止部材と、前記気密封止部材に備えられ、前記ハウジングの外から前記モータロータの配置された空間に前記気体を供給する給気口と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
上記構成により、モータは、モータロータに伝達される熱を、気体を媒体として逃がすことができる。このため、モータはモータロータに熱が蓄積される可能性を低減することができ、モータロータに配置されたマグネットの減磁を抑制することができる。そして、モータは、気密封止部材がモータロータの配置された空間にモータステータの配置された空間の気体が流通しないように密閉するので、モータステータに起因する不純物ガスが使用する環境雰囲気中に放出される可能性を低減できる。
【０００８】
上記構成により、マグネットの腐食などを引き起こす可能性のあるプロセスガスで満たされた環境においてモータが使用される場合でも、マグネットが給気口から流入してくるパージガスでマグネットの表面が保護されるため、マグネットの表面がプロセスガスに曝される可能性を低減することができる。
【０００９】
本発明の望ましい態様として、前記給気口は、前記モータロータの回転中心の延長線上に備えられることが好ましい。
【００１０】
上記構成により、マグネットの少なくとも表面の一部に通気する気体をモータロータの周方向に配列されるマグネットに均一に通気することができる。その結果、モータは、気体の冷却効果を周方向に配列されるマグネットに作用させると共に、この気体の気流によるモータロータの回転への影響を低減し、モータ回転を滑らかに保つことができる。
【００１１】
本発明の望ましい態様として、前記ハウジングは、前記気体が強制的に排気される強制排気口をさらに備えることが好ましい。
【００１２】
上記構成により、給気口で供給できる気体の流量を増加させ、冷却効率を高めることができる。また、モータロータの配置された空間にアウトガスが含まれていても、強制排気口からアウトガスを排出することができる。このため、モータロータの配置された空間に配置できる材料などの選択の幅を広げ、モータのコストを低減することができる。
【００１３】
本発明の望ましい態様として、前記軸受装置は、前記モータロータの回転中心と平行な方向に互いに離れた第１軸受装置と第２軸受装置とを含み、前記強制排気口は、前記第１軸受装置と前記第２軸受装置との間に開口していることが好ましい。
【００１４】
軸受装置に伝達される熱は、軸受装置の潤滑剤の蒸発を促進する。上記構成により、第１軸受装置と第２軸受装置との熱が気体を媒体として外部に排出される。このため、モータロータの配置された空間内の熱を気体に伝達して奪うことにより、軸受装置の温度の上昇を抑制することができる。これにより、軸受装置の潤滑剤の蒸発が抑制され、モータは、軸受装置の寿命を延ばすことができる。
【００１５】
本発明の望ましい態様として、前記ハウジングの内部に、空間を区画する複数の絞り流路を含み、前記空間と前記強制排気口が通じるハウジング内の空間との間に差圧が生じていることが好ましい。
【００１６】
上記構成により、差圧が生じて、給気口から流入する気体が強制排気口以外に漏れる可能性を低減することができる。
【００１７】
本発明の望ましい態様として、前記ハウジングは、前記気体が強制的に排気される第１強制排気口及び第２強制排気口をさらに備え、前記第１強制排気口及び前記第２強制排気口との間の流路を絞る絞り流路を備えることが好ましい。
【００１８】
上記構成により、圧力差の異なる空間の間に第２強制排気口を備えた空間ができ、第２強制排気口を備えた空間に流入する気体を排気する。このため、モータは、真空の環境、密閉された空間で減圧された環境またはプロセスガスを含有する雰囲気の環境等の特殊環境で用いられても、この特殊環境に給気口から流入する気体を放出してしまう可能性を低減することができる。
【００１９】
本発明の望ましい態様として、前記ハウジングは、前記気体が強制的に排気される第１強制排気口及び第２強制排気口をさらに備え、前記第１強制排気口及び前記第２強制排気口との間の流路をシールするシール部材を備えることが好ましい。
【００２０】
上記構成により、圧力差の異なる空間の間に第２強制排気口を備えた空間ができ、第２強制排気口を備えた空間をシール部材がシールし、かつ第２強制排気口を備えた空間に流入する気体を排気する。このため、モータは、真空の環境、密閉された空間で減圧された環境またはプロセスガスを含有する雰囲気の環境等の特殊環境で用いられても、この特殊環境に給気口から流入する気体を放出してしまう可能性を低減することができる。
【００２１】
本発明の望ましい態様として、前記モータロータと、前記モータロータが回転させる負荷体とを直結していることが好ましい。
【００２２】
この構成により、モータはいわゆるダイレクトドライブモータとなり、直接負荷体を回転することができる。また、モータは、高精度に位置決めをすることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、マグネットの減磁を抑制し、使用する環境雰囲気中で不純物ガスの放出が低減できるモータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、実施形態１に係るモータの使用状態を説明する説明図である。
【図２】図２は、積載台及びワークの一例を示す模式図である。
【図３】図３は、回転中心を含む仮想平面で実施形態１のモータの構成を切って模式的に示す部分断面図である。
【図４】図４は、実施形態１のモータの構成を回転中心に直交する仮想平面で切ってモータロータを模式的に示す部分断面図である。
【図５】図５は、マグネットの貼り付け状態を示す分解斜視図である。
【図６】図６は、回転中心に直交する仮想平面で切ってマグネットの取り付け状態を模式的に示す部分断面図である。
【図７】図７は、実施形態１のモータの構成を回転中心に直交する仮想平面で切ってシャフト部のシャフト部気体導入孔を模式的に示す部分断面図である。
【図８】図８は、実施形態１のモータの構成を回転中心に直交する仮想平面で切って排出孔を模式的に示す部分断面図である。
【図９】図９は、回転中心を含む仮想平面で実施形態２のモータの構成を切って模式的に示す部分断面図である。
【図１０】図１０は、回転中心を含む仮想平面で実施形態３のモータの構成を切って模式的に示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００２６】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るモータの使用状態を説明する説明図である。図２は、積載台及びワークの一例を示す模式図である。モータ１は、回転中心Ｚｒを中心に積載台５２を回転する。例えば、図２に示すように、積載台５２は、円盤状のプレート部５２ａと、ウエハ搬送用などのためのアーム部５２ｂとを含む。そして、アーム部５２ｂは、ワーク５３を搭載する。積載台５２のプレート部５２ａの回転により、半導体製造装置における真空雰囲気Ｖａのチャンバ５１内に配置されるアーム部５２ｂがワーク５３ａを搭載した状態で位置決めされる。
【００２７】
モータ１は、ギヤ、ベルトまたはローラ等の伝達機構を介在させることなく負荷体５０であるワーク５３及び積載台５２に回転力をダイレクトに伝達し、ワーク５３を回転させることができる。モータ１は、いわゆるモータ回転軸と負荷体５０とを直結したダイレクトドライブモータである。なお、モータ１は、いわゆるモータ回転軸と負荷体５０としてワーク５３とを直結したダイレクトドライブモータとしてもよい。また、実施形態１に係るモータ１は、後述するように、アウターロータ型と呼ばれ、モータステータがモータロータよりも回転中心Ｚｒ寄りとなる配置としている。
【００２８】
一般に、半導体製造装置は、半導体の集積度が高まり、それに伴って同時にＩＣのパターン幅の微細化による高密度化が進められている。この微細化に対応できるウエハを製造するために、ウエハ品質に対する高度の均一性が要求されている。その要求に応えるためには、真空雰囲気Ｖａにおける不純物ガス濃度の一層の低減が重要である。このため、チャンバ５１の取り付け孔に配置されるモータ１においては、真空雰囲気Ｖａの空間とハウジング外部の大気雰囲気Ａｔとを離隔することも必要となる。なお、本実施形態では、チャンバ５１内を真空雰囲気Ｖａとしているが、真空雰囲気Ｖａを真空でなく、例えば、窒素ガス、希ガスなど大気雰囲気Ａｔと異なる雰囲気としてもよい。
【００２９】
図１に示すように、外部のコンピュータからモータ回転指令ｉが入力されたとき、モータ制御回路９０は、ＣＰＵ(Central  Processing  Unit)９１から３相アンプ（ＡＭＰ：Amplifier）９２に駆動信号を出力し、ＡＭＰ９２からモータ１に駆動電流Ｍｉが供給される。モータ１は、駆動電流Ｍｉにより積載台５２が回転し、ワーク５３を移動させるようになっている。積載台５２が回転すると、後述する回転角度を検出したレゾルバ等の角度検出器から検出信号（レゾルバ信号）Ｓｒが出力される。モータ制御回路９０は、検出信号Ｓｒをレゾルバデジタル変換器（ＲＤＣ：Resolver  to  Digital  Converter）９３でデジタル変換する。ＲＤＣ９３からの検出信号Ｓｒのデジタル情報に基づいて、ＣＰＵ９１はワーク５３が指令位置に到達したか否かを判断し、指令位置に到達する場合、ＡＭＰ９２への駆動信号を停止する。
【００３０】
図１に示すように、モータ１は、後述するように、気体送出手段であるポンプＰ１に吸入流路Ａ１を介して接続している。図１に示すように、モータ１は、後述するように、気体送出手段であるポンプＰ２に排出流路Ａ２を介して接続していてもよい。ポンプＰ１は、ＣＰＵ９１のポンプ制御信号ｐｉ１に基づき駆動し、気体をモータ１に吸入流路Ａ１を介して送出する。ポンプＰ２は、ＣＰＵ９１のポンプ制御信号ｐｉ２に基づき駆動し、気体をモータ１に排出流路Ａ２を介して送出する。ポンプＰ１、Ｐ２は、ＣＰＵ９１とは別の図示しないコントローラにより制御されていてもよい。
【００３１】
図３は、回転中心を含む仮想平面で実施形態１のモータの構成を切って模式的に示す部分断面図である。モータ１は、静止状態に維持される固定子(以下、モータステータという)３０と、モータステータ３０に対して回転可能に配置された回転子(以下、モータロータという)４０と、モータステータ３０を固定してチャンバ５１の支持部材に円筒状のフランジ部材２４を介して取り付けられるモータハウジング２０と、モータロータ４０に固定されてモータロータ４０と共に回転可能なモータ回転体１０と、モータハウジング２０とモータ回転体１０との間に介在されてモータ回転体１０をモータハウジング２０に対して回転可能に支持する真空側の軸受装置１４と、を含む。
【００３２】
モータ回転体１０は、回転プレート１０Ａと、回転プレート１０Ａの回転中心Ｚｒと同軸のシャフト部１０Ｓ及びシャフト部１０Ｍとを含む。シャフト部１０Ｓ及びシャフト部１０Ｍは、ボルトなどの固定部材１０ｂにより、回転中心Ｚｒの延長方向に延びるように、接続されて出力シャフトとなっている。また、実施形態１のモータ回転体１０は、回転プレート１０Ａとシャフト部１０Ｓとがボルト等の固定部材１９により固定されている。出力シャフトは、シャフト部１０Ｓ及びシャフト部１０Ｍのように分割して構成したが一体として構成してもよい。シャフト部１０Ｍの端部には、チャンバ５１の真空側の内側面５１ａ側に、ボルトなどの固定部材５０ｂにより積載台５２が固定されている。
【００３３】
モータハウジング２０、モータロータ４０及びモータステータ３０はいずれも環状の構造体である。モータロータ４０及びモータステータ３０は、回転中心Ｚｒを中心に同心状に配置されている。また、モータ１は、回転中心Ｚｒから外側へモータステータ３０、モータロータ４０の順に配置されている。このようなモータ１は、アウターロータ型と呼ばれ、モータステータ３０がモータロータ４０よりも回転中心Ｚｒ寄りとなる。
【００３４】
モータハウジング２０は、略円板状のハウジングベース２１と、ハウジングアウタ２２と、ハウジングインナ２３とを備えている。実施形態１のモータハウジング２０は、チャンバ５１の大気側にあり、チャンバ５１の外側の外側面５１ｂ側に配置される。このため、モータハウジング２０は、円筒状のフランジ部材２４を介してチャンバ５１に固定されている。フランジ部材２４は、中空の構造体であり、鍔部２７と、円筒部２６と、突出部２８と、モータハウジング固定部２９とを含む。
【００３５】
フランジ部材２４の鍔部２７は、チャンバ５１の外側の外側面５１ｂ上に配置され、ボルト等の固定部材２０ｃを介して固定される。フランジ部材２４のハウジングベース２１の固定面２４ａは、チャンバ５１の大気側にあり、Ｏリング等の密封部材２０ｐを介してチャンバ５１の外側面５１ｂに固定されている。この構造により、実施形態１のモータ１は、チャンバ５１の取り付け孔から大気側である大気雰囲気Ａｔに吊されるように配置されて、フランジ部材２４とチャンバ５１の外側の外側面５１ｂとは封止されている。
【００３６】
フランジ部材２４は、回転中心Ｚｒ側に、シャフト部１０Ｍ及びシャフト部１０Ｓのシャフト外周表面１０ａ側に突出する突出部２８を有していることが好ましい。突出部２８は、円筒部２６の内周表面２６ｂとシャフト外周表面１０ａとの距離よりも突出部２８の内周表面２８ｂとシャフト外周表面１０ａとの隙間ｌ２を狭め、異物の混入または、後述するパージガス（気体）の漏れを防ぐことができるラビリンスシールとなる。
【００３７】
フランジ部材２４のモータハウジング固定部２９は、モータハウジング２０とボルト等の固定部材２０ｂにより、例えば、ハウジングアウタ２２の端部でＯリング等の密封部材２０ａを介して密封連結されている。
【００３８】
フランジ部材２４の円筒部２６は、中空構造であり、回転中心Ｚｒには、モータロータ４０及び回転プレート１０Ａと連結した出力シャフトであるシャフト部１０Ｓ及びシャフト部１０Ｍが貫通している。
【００３９】
真空側の軸受装置１４は、フランジ部材２４の内径とシャフト部１０Ｓとの間に配置されている。軸受装置１４は、外輪がフランジ部材２４側に固定され、内輪がシャフト部１０Ｓ側に固定されている。例えば、フランジ部材２４の内側には、ボルトなどの固定部材２５ｂで円筒部２６の端部に固定され、かつ円環状であって軸受装置１４の内輪を固定する軸受け抑え部材２５が配置されている。また、シャフト部１０Ｍは、軸受装置１４の外輪を固定する軸受け抑え部材となっている。
【００４０】
また、軸受装置１４は、外輪がフランジ部材２４に固定され、内輪がシャフト部１０Ｓに固定されている。これにより、軸受装置１４は、ハウジングベース２１に対して、モータ回転体１０及びモータロータ４０を回転自在に支持することができる。このため、モータ１は、モータ回転体１０及びモータロータ４０をハウジングベース２１及びモータステータ３０に対して回転させることができる。
【００４１】
なお、真空側の軸受装置１４は、複数の軸受装置であることが好ましく、第１軸受装置１４Ａ、第２軸受装置１４Ｂを背面組み合わせとして配置することが好ましい。軸受装置１４の外輪は、フランジ部材２４に嵌め合い、外輪の端面が軸受け抑え２５に押圧されている。第１軸受装置１４Ａ、第２軸受装置１４Ｂは、複数のアンギュラ軸受であることが好ましいが、深溝玉軸受など他の形式の軸受でもよい。
【００４２】
また、第１軸受装置１４Ａ、第２軸受装置１４Ｂは、インナ間座１０Ｃ及びアウタ間座２０Ｃを介して配置することが好ましい。インナ間座１０Ｃとアウタ間座２０Ｃとの間には、円環状の空間ｃｃが形成されている。また、インナ間座１０Ｃ及びアウタ間座２０Ｃは、第１軸受装置１４Ａ、第２軸受装置１４Ｂ間の距離を広げることで許容モーメント荷重を大きくすることができる。
【００４３】
軸受け抑え部材２５の回転中心Ｚｒ側は、シャフト部１０Ｓ側に突出する突出部２３ａを有していることが好ましい。突出部２５ａは、軸受け抑え部材２５とシャフト部１０Ｓの隙間ｌ１を狭め、異物の混入または、後述する気体ａ６の漏れを防ぐことができるラビリンスシールとなる。また、突出部２５ａは、第２軸受装置１４Ｂの潤滑剤が後述する気体ａ６により外部に押し出され潤滑不良となる可能性を低減することができる。
【００４４】
軸受装置１４の内輪及び外輪は、マルテンサイト系ステンレス鋼等で形成されている。この構造により、軸受装置１４の内輪及び外輪は、焼き入れによる硬化を施すことができるため、耐錆性及び耐久性を向上することができる。軸受装置１４の転動体は、セラミックボール等で形成されている。軸受装置１４の転動体は、軸受装置１４の内輪及び外輪の材料と異なる材料であるので、耐久性を向上させることができる。軸受装置１４の転動体と転動体との間には、マルテンサイト系ステンレス鋼等のスペーサボールを配置することがより好ましい。この構造により、セラミックボールの転動体同士が接触することを防ぐことができる。
【００４５】
または、軸受装置１４の内輪及び外輪は、オーステナイト系ステンレス鋼で形成されることもでき、表面硬化処理を施すことにより、耐錆性及び耐久性を向上できる。この場合、軸受装置１４の転動体は、マルテンサイト系ステンレス鋼で形成されており、焼き入れによる硬化を施すことができるため耐錆性及び耐久性を向上できる。また、軸受装置１４の転動体は、軸受装置１４の内輪及び外輪の材料と異なる材料であるので、耐久性を向上させることができる。また、図示しない保持器は、オーステナイト系ステンレス鋼等であり、第１軸受装置１４Ａ、第２軸受装置１４Ｂの転動体同士が接触することを防止している。
【００４６】
モータハウジング２０は、フランジ部材２４の下面に配置され、ボルト等の固定部材２０ｂを介して固定される。モータハウジング２０のハウジングベース２１の底面２１ａは、チャンバ５１の大気側である大気雰囲気Ａｔに露出する。
【００４７】
ハウジングベース２１は、回転中心Ｚｒ近傍に突出する中心突出部２１Ａを備えている。中心突出部２１Ａは、後述する気密封止部材６０を固定している。
【００４８】
ハウジングインナ２３は、回転中心Ｚｒを囲むようにハウジングベース２１から凸状に突出した同心円となる突出部である。ハウジングアウタ２２は、ハウジングインナ２３を囲むようにハウジングベース２１から凸状に突出した同心円となる突出部である。このため、ハウジングベース２１の上面２１ｂは、ハウジングインナ２３とハウジングアウタ２２に囲まれた円環状の溝を含む。
【００４９】
ハウジングインナ２３の回転中心Ｚｒ側と反対側の側面には、モータステータ３０がボルト等の固定部材によって締結されている。これにより、モータステータ３０はハウジングベース２１に対して位置決め固定されている。モータステータ３０の中心軸は、モータロータ４０の回転中心Ｚｒと一致する。
【００５０】
モータステータ３０は、ステータコア３１と、励磁コイル３２とを含む。モータステータ３０は、ステータコア３１に励磁コイル３２が巻きつけられる。モータステータ３０には、電源からの電力を供給するための配線３２ａが接続されており、この配線３２ａを通じて励磁コイル３２に対して上述したモータ制御回路９０から電力が供給されるようになっている。
【００５１】
モータロータ４０は、モータロータ４０の内径がモータステータ３０の外径寸法よりも大きい円筒状である。モータロータ４０は、ロータヨーク４１及びロータヨーク４１の内周に貼り付けられたマグネット４２を含む。なお、マグネット４２については、後述する。
【００５２】
回転プレート１０Ａは、円板状であり、外縁にロータヨーク４１が一体となっている。モータロータ４０は、一方の端部の円板状の回転プレート１０Ａが蓋となり、他方の端部が開放されている円筒形状である。モータロータ４０は、円筒状の回転プレート１０Ａにボルト等の固定部材により固定されてもよい。回転プレート１０Ａは、中心軸がモータ１の回転中心Ｚｒと同軸に形成されている。
【００５３】
大気側の軸受装置７４は、内側ロータ８２を中心突出部２１Ａに対して回転自在に支持している。また、大気側の軸受装置７４は、複数の深溝玉軸受７４Ａ、７４Ｂを上述した中心突出部２１Ａに嵌め合い固定することが好ましい。深溝玉軸受７４Ａ、７４Ｂは、予圧ばね７５により定圧予圧している。
【００５４】
予圧ばね７５は、モータステータ３０の配置された空間の温度変化に伴う予圧荷重の過大な変化を抑制することができる。このため、予圧ばね７５は、磁気カップリング効果のねじりばね定数と、大気側の軸受装置７４の起動トルクのヒステリシスとにより生じるロストモーションの増大、または予圧抜けによる角度検出器７０の無用な振動を抑制することができる。なお、ロストモーションとは、ある位置への正の向きでの位置決めと負の向きでの位置決めによる両停止位置の差をいう。
【００５５】
モータ１は、カップリング磁石８４と、カップリング磁石８４を支持するカップリングヨーク８１とを含む。モータロータ４０のマグネット４２は、後述する気密封止部材６０を介してカップリング磁石８４に対向して配置され、複数のカップリング磁石８４と、カップリング磁石８４及びカップリングヨーク８１を保持するホルダとなる内側ロータ８２とを含む。カップリングヨーク８１は、内側ロータ８２とボルト等の固定部材８３で固定されている。
【００５６】
この構成により、モータロータ４０のマグネット４２とカップリング磁石８４との間に発生する磁気力が作用し、内側ロータ８２がモータロータ４０の回転に連動して回転する。例えば、モータロータ４０のマグネット４２と、カップリング磁石８４との間に磁気的吸引または磁気的反発が生じることで、いわゆる磁気カップリング効果が生じて、モータロータ４０が内側ロータ８２を連れ回る。
【００５７】
磁気カップリング効果のねじりばね定数は、磁石の残留磁束密度が温度の影響を受け、ねじりばね定数が若干変化するものの、ほぼ一定であり、内側ロータ８２の回転モーメントも一定である。よって、磁気カップリング効果のねじりばね定数と内側ロータ８２の回転モーメントとから定まる共振周波数も一定であり、この共振周波数はモータロータ４０の積載する負荷体５０の回転モーメントとは無関係である。本実施形態のモータ１では、共振周波数近傍を上述したモータ制御回路９０の制御帯域からノッチフィルタまたはローパスフィルタで減衰させることで、内側ロータ８２の振動を抑制している。
【００５８】
カップリング磁石８４は、単一の磁石の面に多極着磁がなされており、モータロータ４０に対向する位置で互いに異なる極性を対向させていることが好ましい。
【００５９】
また、モータ１は、角度検出器７０を備えることが好ましい。角度検出器７０は、例えばレゾルバであって、モータロータ４０及びモータ回転体１０の回転位置を高精度に検出することができる。
【００６０】
角度検出器７０は、静止状態に維持されるレゾルバステータ７１Ａ、７１Ｂと、レゾルバステータ７１Ａ、７１Ｂと所定のギャップを隔てて対向配置され、レゾルバステータ７１Ａ、７１Ｂに対して回転可能なレゾルバロータ７２Ａ、７２Ｂを備えている。レゾルバステータ７１Ａ、７１Ｂは、ハウジングインナ２３に配設されている。また、レゾルバロータ７２Ａ、７２Ｂは、内側ロータ８２に配設されている。
【００６１】
そして、モータステータ３０の励磁コイル３２が励磁され、モータロータ４０が回転駆動すると、内側ロータ８２が同時に回転駆動する。この構成により、モータロータ４０の回転角度を気密封止部材６０越しに角度検出器７０で検出することができる。
【００６２】
レゾルバステータ７１Ａ、７１Ｂは、複数のステータ磁極が円周方向に等間隔に形成された環状の積層鉄心を有し、各ステータ磁極にレゾルバコイルが巻回されている。各レゾルバコイルには、検出信号（レゾルバ信号）Ｓｒが出力される配線７３が接続されている。
【００６３】
レゾルバロータ７２Ａ、７２Ｂは、中空環状の積層鉄心により構成されており、内側ロータ８２の外側に固定されている。角度検出器７０の配設位置は、モータロータ４０(モータ回転体１０)の回転を検出することが可能であれば特に限定されず、モータ回転体１０及びモータハウジング２０の形状に応じて任意の位置へ配設することができる。
【００６４】
モータロータ４０が回転すると、モータロータ４０と共にモータ回転体１０が回転し、連動してレゾルバロータ７２Ａ、７２Ｂも回転する。これにより、レゾルバロータ７２Ａ、７２Ｂと、レゾルバステータ７１Ａ、７１Ｂとの間のリラクタンスが連続的に変化する。レゾルバステータ７１Ａ、７１Ｂは、リラクタンスの変化を検出し、ＲＤＣ９３によって上述した検出信号Ｓｒをデジタル信号に変換する。モータ１を制御するモータ制御回路９０のＣＰＵ９１は、ＲＤＣ９３の電気信号に基づいて、単位時間当たりのレゾルバロータ７２Ａ、７２Ｂと連動するモータ回転体１０及びモータロータ４０の位置や回転角度を演算処理することができる。その結果、モータ１を制御するモータ制御回路９０は、モータ回転体１０の回転状態(例えば、回転速度、回転方向あるいは回転角度など)を計測することが可能となる。
【００６５】
上述したレゾルバロータ７２Ａは、偏心させた外周を有する円環状となっている。このため、モータロータ４０の回転に伴ってレゾルバロータ７２Ａが回転すると、レゾルバステータ７１Ａとの間の距離を円周方向に連続して変化させ、両者の間のリラクタンスがレゾルバロータ７２Ａの位置により連続的に変化する。レゾルバロータ７２Ａの１回転につき、リラクタンス変化の基本波成分が１周期となる単極レゾルバ信号を出力しており、レゾルバロータ７２Ａと、レゾルバステータ７１Ａと、はいわゆる単極レゾルバとなる。
【００６６】
また、レゾルバロータ７２Ｂは、突極状の複数の歯が円周方向に等間隔で形成される。このため、モータロータ４０の回転に伴ってレゾルバロータ７２Ｂが回転すると、レゾルバステータ７１Ｂとの間の距離を円周方向に周期的に変化させ、両者の間のリラクタンスがレゾルバロータ７２Ｂの歯の位置により連続的に変化する。レゾルバロータ７２Ｂの１回転につき、リラクタンス変化の基本波成分が多周期となる多極レゾルバ信号を出力しており、レゾルバロータ７２Ｂとレゾルバステータ７１Ｂとは、いわゆる多極レゾルバとなる。
【００６７】
このように、モータ１は、モータロータ４０の１回転につき、リラクタンス変化の基本波成分の周期が異なる角度検出器７０を備えることにより、モータ回転体１０の絶対位置を把握することができ、また、モータ回転体１０の回転状態(例えば、回転速度、回転方向あるいは回転角度など)を計測する精度を高めることができる。また、モータ１は、一相通電による極検知動作、または原点復帰動作を行う必要がなく、位置決めを行うことができる。
【００６８】
モータ１は、例えばボルト等の固定部材により負荷体５０がモータ回転体１０に直接固定されている。上述した特許文献１に記載のモータは、負荷体５０であるワーク５３の温度が高い場合、ワーク５３の熱が積載台５２、モータ回転体１０を介してモータロータ４０に伝達される可能性がある。上述した特許文献１に記載のモータにおいて、伝達された熱がモータロータ４０に蓄積されると、モータロータ４０に配置された永久磁石であるマグネット４２が減磁する可能性がある。マグネット４２が減磁する場合、モータ１は、モータトルクを十分に発揮することができない可能性がある。
【００６９】
また、上述した特許文献１に記載のモータは、モータロータ４０に伝達された熱により軸受装置１４の潤滑剤が劣化または蒸発する可能性がある。潤滑剤が劣化または蒸発する場合、軸受装置１４の摩擦が過大となり出力トルクが低下する可能性がある。また、スパイク状のトルク変動が生じ、負荷体５０に搭載されたワーク５３を損傷してしまう可能性がある。このように、上述した特許文献１に記載のモータは、モータ回転体１０の振動を生じさせる可能性があり、モータ回転体１０の振動は、負荷体５０に伝達される。
【００７０】
上述した特許文献１に記載のモータは、モータロータ４０は、真空側の真空雰囲気Ｖａに連通する空間に配置されており、伝熱による冷却効果が小さい傾向にある。例えば、真空中では大気中と比較して、気体の対流による冷却効果が得られない。その結果、モータロータ４０には、熱が蓄積されやすい傾向がある。また、真空中に配置する部品は、付着物のガス放出を低減するために、部品表面を清浄な金属色に磨くことが多く、輻射による放熱の冷却効果も小さい傾向にある。
【００７１】
しかしながら、上述した特許文献１に記載のモータと比較して、実施形態１に係るモータ１は、マグネット４２の減磁を抑制し、使用する環境雰囲気中で不純物ガスの放出を低減することができる。実施形態１のモータ１は、モータステータ３０と、ハウジングであるモータハウジング２０及びフランジ部材２４と、モータロータ４０と、軸受装置１４と、気密封止部材６０と、給気口６１Ｈと、強制排気口６８とを含む。実施形態１に係るモータ１は、モータロータ４０に伝達される熱を、給気口６１Ｈからモータロータ４０の配置された空間に供給する気体であるパージガスを介して強制排気口６８から逃がすことができる。このため、モータ１は、気体の対流による冷却効果を得て、モータロータ４０に熱が蓄積される可能性を低減することができ、モータロータ４０に配置されたマグネット４２の減磁を抑制することができる。
【００７２】
図４は、実施形態１のモータの構成を回転中心に直交する仮想平面で切ってモータロータを模式的に示す部分断面図である。図４に示すように、モータロータ４０は、ロータヨーク４１と、マグネット４２とを含む。ロータヨーク４１は、筒状に形成される。ロータヨーク４１は、強磁性体の低炭素鋼で形成され、表面にニッケルめっきを施すことが好ましい。ニッケルめっきを施すことで、ロータヨーク４１は錆を防ぐことができ、アウトガスを低減することができる。
【００７３】
マグネット４２は、ロータヨーク４１の内周表面に沿って貼り付けられ、複数設けられている。マグネット４２は、永久磁石であり、Ｓ極及びＮ極がロータヨーク４１の円周方向に交互に等間隔で配置される。これにより、図４に示すモータロータ４０の極数は、ロータヨーク４１の外周側にＮ極と、Ｓ極とがロータヨーク４１の円周方向に交互に配置された２０極である。
【００７４】
図４に示すように、本実施形態のモータ１は、２０極１８スロットというスロットコンビネーション構成である。例えば、１０極９スロットのスロットコンビネーション構成は、分数スロットであり、コギング力は小さいが径方向に磁気吸引力が生じやすいことが一般的に知られている。これに対して、本実施形態のモータ１は、１０極９スロットのスロットコンビネーション構成の２倍の構成であり、径方向の磁気吸引力を相殺することで、固定子と回転子の真円度または、同軸度を高めることなく、回転時の振動を小さくできると共に、コギングを抑制し、非常に滑らかな回転を得ることができる。なお、モータロータ４０の極数及びモータステータ３０のスロット数は、２０極１８スロットの構成に限られず、必要に応じて適宜変更できる。
【００７５】
また、マグネット４２の永久磁石は、例えばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石（ネオジム系磁石）を用いることができる。マグネット４２は、表面にニッケルめっきを施すことが好ましい。ニッケルめっきを施すことで、マグネット４２は、錆を防ぐと共に真空雰囲気Ｖａに配置されても、アウトガスを低減することができる。
【００７６】
モータ１は、モータロータ４０に熱が蓄積される可能性を低減することができ、モータロータ４０に配置されたマグネット４２の減磁を抑制することができる。このため、モータ１は、他の希土類磁石と比較して、エネルギー積は高いが高温における減磁しやすいネオジム系磁石をマグネット４２に使用することができ、モータロータ４０を小型にできる。その結果、モータ１は、コンパクトとなり、例えば、チャンバ５１の支持部材に開ける取り付け孔を小さくすることができる。
【００７７】
図５は、マグネットの貼り付け状態を示す分解斜視図である。図６は、回転中心に直交する仮想平面で切ってマグネットの取り付け状態を模式的に示す部分断面図である。図３に示すロータヨーク４１の内周には、図５に示すマグネット４２を位置決めするための一対の磁石押さえ部材４３が備えられている。一対の磁石押さえ部材４３は、非磁性体であって、例えばオーステナイト系ステンレス鋼等で形成され、モータロータ４０の温度変化により締めしろの変化する比率を低減することができる。また、一対の磁石押さえ部材４３は、ロータヨーク４１の内周に圧入または焼きばめ等により固定される。
【００７８】
一般的に、モータにおけるセグメント状のマグネットの固定には接着剤が用いられることが多い。しかしながら、実施形態１のモータ１は、真空雰囲気Ｖａに配置されているので、接着剤から放出されるアウトガスを低減する必要がある。また、真空雰囲気Ｖａに曝される接着剤は劣化し、接着強度の劣化の可能性がある。実施形態１のモータ１は、接着剤を用いずに、磁石押さえ部材４３を用いることでマグネット４２を固定することができる。その結果、実施形態１のモータ１は、マグネット４２の位置決めを確実にすると共に、使用する環境雰囲気中で不純物ガスの放出を低減することができる。
【００７９】
図５に示すように、磁石押さえ部材４３は、ロータヨーク４１の内周径に沿った円環部４４Ａと、円環部４４Ａに設けられた複数の凸部である位置決め部４４Ｂとを含む。位置決め部４４Ｂは、磁石の極数をｎとするとｎ−１個が円周方向に複数設けられている。隣り合う位置決め部４４Ｂ間は、マグネット４２を収容する凹部となる。そして、マグネット４２は、マグネット４２を収容する凹部に挟み込まれる。マグネット４２は、一対の磁石押さえ部材４３の間に収容され、ロータヨーク４１の内周に取り付けられる。実施形態１では、マグネット４２は、ロータヨーク４１の内周表面の密着面に沿って貼り付けられ、複数設けられている分割形状（セグメント構造）のセグメント磁石である。
【００８０】
図６に示すように、マグネット４２の円周方向の端面は、位置決め部４４Ｂに対しての接線の交点Ｍｒが回転中心Ｚｒよりもマグネット４２寄りとなるようにしている。このため、磁石押さえ部材４３は、マグネット４２が位置決め部４４Ｂよりも回転中心Ｚｒ側に飛び出す可能性を低減している。マグネット４２の半径方向の外周部（外周表面）における回転方向の円弧の曲率半径をロータヨーク４１の内周径の曲率半径よりも微小に小さい形状とすることで、マグネット４２の半径方向の外周部を２点でロータヨーク４１の内周径に線接触させることがより好ましい。これにより、モータ１は、マグネット４２がロータヨーク４１に対してがたつく可能性を低減することができる。
【００８１】
モータステータ３０は、回転中心Ｚｒ側にハウジングインナ２３を包囲するように筒状に設けられる。図４に示すように、モータステータ３０は、ステータコア（ステータ磁極）３１が上述した回転中心Ｚｒを中心とした円周方向にティース３１ａが等間隔で並んで、バックヨーク３１ｂが一体に配置される。モータステータ３０は、このような一体コアに限られず、複数の分割されたステータコア３１が上述した回転中心Ｚｒを中心とした円周方向に等間隔で並んで配置される分割コアであってもよい。そして、ステータコア３１がハウジングインナ２３を介してハウジングベース２１に固定される。
【００８２】
また、ステータコア３１は、略同形状に形成された複数のティース３１ａが回転中心Ｚｒ方向に積層されて束ねられることで形成される。ステータコア３１は、電磁鋼板などの磁性材料で形成される。モータステータ３０は、複数のステータコア３１が組み合わされると、環状形状を形成する。
【００８３】
図４に示す励磁コイル３２は、線状の電線である。励磁コイル３２は、ステータコア３１のティース３１ａにインシュレータを介して集中巻きされる。励磁コイル３２は、Ｕ相正巻、Ｕ相逆巻、Ｕ相正巻、Ｖ相正巻、Ｖ相逆巻、Ｖ相正巻、Ｗ相正巻、Ｗ相逆巻、Ｗ相正巻の順を繰り返すことで結線される。この構成により、磁極数を低減でき、かつ分布巻きに比較してコイルエンドが短くなることからコイル量を低減できる。その結果、コストを低減でき、モータ１をコンパクトにすることができる。なお、インシュレータは、励磁コイル３２とステータコア３１とを絶縁するための部材であり、耐熱部材で形成される。
【００８４】
励磁コイル３２は、ステータコア３１のティース３１ａの複数の外周に分布巻きされていてもよい。この構成により、磁極数が増え、磁束の分布が安定することからトルクリップルを抑制することができる。励磁コイル３２は、バックヨーク３１ｂの外周にトロイダル巻きされていてもよい。この構成により、分布巻きと同等の磁束分布を発生することができる。その結果、トルクリップルを抑制することができる。
【００８５】
このように構成されたステータコア３１が図３に示すように複数組み合わされることにより、モータステータ３０は、ハウジングインナ２３を包囲できる形状となる。つまり、ステータコア３１は、ロータヨーク４１の内側（回転中心Ｚｒから遠い側）に磁気ギャップＧとなる隙間を有して環状に配置される。
【００８６】
図３に示すように、気密封止部材６０は、天板部６１と、胴部６２と、口元フランジ部６３とを含む。気密封止部材６０は、図４に示すように、胴部６２がステータコア３１とロータヨーク４１との間の磁気ギャップＧに配置され、モータロータ４０の配置された空間にモータステータ３０の配置された空間の気体が流通しないように密閉する隔壁となる。
【００８７】
気密封止部材６０は、天板部６１と、胴部６２と、口元フランジ部６３とをオーステナイト系ステンレス鋼等から削りだした一体成形品である。胴部６２は、例えば０．５ｍｍ以上０．６ｍｍ以下の厚さで薄管状（厚みの薄い円筒状）に形成されている。この構造により、胴部６２は、磁界変化に伴う渦電流損失を抑制することができる。
【００８８】
天板部６１は、ハウジングベース２１の回転中心Ｚｒ近傍で、ハウジングベース２１の中心突出部２１Ａと嵌め合い連結されている。天板部６１は、ハウジングベース２１と図示しないボルト等の固定部材で固定されていてもよい。天板部６１は、ハウジングベース２１と連結されることで、真空雰囲気Ｖａと大気雰囲気Ａｔの間の圧力差による変形を抑制することができる。
【００８９】
口元フランジ部６３は、Ｏリング等の密封部材６５を介してハウジングベース２１の上面２１ｂに、ボルト等の固定部材６４で固定されている。この構造により、ハウジングインナ２３とハウジングアウタ２２に囲まれた円環状の溝は、気密封止部材６０でモータロータ４０の配置された空間とモータステータ３０の配置された空間とに区画され、大気側の気体が真空側に流通しないようにすることができる。
【００９０】
図３に示すように、気密封止部材６０には、パージガスを供給する給気口６１Ｈが備えられている。また、上述した円筒部２６には、パージガスを強制的に排気するための強制排気口６８が備えられている。
【００９１】
例えば、ポンプＰ１は、ポンプＰ１を接続した給気用コネクタ６６に、吸入流路Ａ１を介して清浄な気体ａ１を供給する。パージガスとなる気体ａ１は、例えば、窒素等の不活性ガスが好ましい。
【００９２】
気体ａ１は、中心突出部２１Ａの連通孔６７を介して給気口６１Ｈに到達する。つまり、給気口６１Ｈは、連通孔６７及び給気用コネクタ６６と連通している。連通孔６７及び給気口６１Ｈは、モータロータ４０の回転中心Ｚｒの延長線上に備えられている。気体ａ１は給気口６１Ｈに送出され、給気口６１Ｈから気体ａ２として、気密封止部材６０により大気雰囲気Ａｔと隔離され、かつモータロータ４０の配置された空間に吐出する。給気口６１Ｈは、モータロータ４０の回転中心Ｚｒの延長線上に備えられているので、気体ａ２がモータ回転体１０の径方向外側に向かって均等に送出することができる。気体ａ２は、気体ａ３としてマグネット４２の少なくとも表面の一部を通過する。このため、給気口６１Ｈは、マグネット４２の少なくとも表面の一部を通気する気体ａ３を吸入する入り口である。
【００９３】
例えば、気体ａ３は、胴部６２とマグネット４２の表面との間を通過し、マグネット４２を冷やすことができる。気体ａ３は、口元フランジ部６３で気体ａ４として反転し、気体ａ５としてロータヨーク４１を冷やしながら、ロータヨーク４１の径方向外側と、ハウジングアウタ２２との間を通過する。気体ａ５は、気体ａ６の位置に到達する。気体ａ６は、フランジ部材２４とモータ回転体１０の間を回転中心Ｚｒに近づく方向に向かって流れ、シャフト部１０Ｓに開けられたシャフト部気体導入孔１０Ｇに導かれる。シャフト部気体導入孔１０Ｇの直径ｄ１は、上述した隙間ｌ１よりも大きいことが好ましい。これにより、突出部２５ａは第２軸受装置１４Ｂに気体ａ６が流れることを抑制することができる。
【００９４】
図７は、実施形態１のモータの構成を回転中心に直交する仮想平面で切ってシャフト部のシャフト部気体導入孔を模式的に示す部分断面図である。図７に示すように、シャフト部気体導入孔１０Ｇは、回転中心Ｚｒを中心に放射状に径方向外側に複数設けられている。シャフト部気体導入孔１０Ｇは、１つでもよいが、周方向に複数均等に配置されている場合、シャフト部１０Ｓの周囲からより均等に気体ａ６を集めることができる。シャフト部１０Ｓは、回転中心Ｚｒを含む気体導入路１０Ｈを備えている。気体導入路１０Ｈは、シャフト部気体導入孔１０Ｇに接続されている。それぞれの図３及び図７に示すように、シャフト部１０Ｓに開けられたシャフト部気体導入孔１０Ｇに導かれた気体ａ６は、気体導入路１０Ｈで合流し、気体ａ７として流通する。
【００９５】
図８は、実施形態１のモータの構成を回転中心に直交する仮想平面で切って排出孔を模式的に示す部分断面図である。図８に示すように、シャフト部気体放出孔１０Ｊは、回転中心Ｚｒを中心に放射状に径方向外側に複数設けられている。シャフト部気体放出孔１０Ｊは、１つでもよいが、周方向に複数均等に配置されている場合、シャフト部１０Ｓの周囲からより均等に気体ａ８を放出することができる。そして、上述した気体導入路１０Ｈは、シャフト部気体放出孔１０Ｊの一端に接続されている。シャフト部気体放出孔１０Ｊの他端は、インナ間座１０Ｃにあけられた空間ｃｃに通じる孔に接続されている。
【００９６】
図８に示すように、強制排気口６８は、アウタ間座２０Ｃにあけられた空間ｃｃに通じる孔に接続されている。そして、強制排気口６８は、第１軸受装置１４Ａと第２軸受装置１４Ｂとの間に開口している。このため、シャフト部気体放出孔１０Ｊと強制排気口６８とは連通する。気体ａ７は、気体ａ８としてシャフト部気体放出孔１０Ｊを通過する。シャフト部気体放出孔１０Ｊを通過した気体ａ９は、空間ｃｃに入り、強制排気口６８に導かれる。アウタ間座２０Ｃにあけられた空間ｃｃに通じる孔の直径ｄ２は、上述した隙間ｌ１または隙間ｌ２よりも大きいことが好ましい。
【００９７】
強制排気口６８は、円筒部２６の外周表面２６ａに取り付けた排気用コネクタ６９と接続されている。排気用コネクタ６９は、１つでもよいが、周方向に複数均等に配置されている場合、円筒部２６からより均等に気体ａ９を放出することができる。強制排気口６８を通過した気体ａ９は、排気用コネクタ６９を介して排出流路Ａ２を通過し、ポンプＰ２に戻る。このように、ポンプＰ２は、強制排気口６８を介して気体ａ９を強制的に排気する。このため、給気口６１Ｈで供給できるパージガス（気体ａ１、気体ａ２、気体ａ３、気体ａ４、気体ａ５、気体ａ６、気体ａ７、気体ａ８及び気体ａ９）の流量を増加させ、冷却効率を高めることができる。
【００９８】
気体ａ１、気体ａ２、気体ａ３、気体ａ４、気体ａ５、気体ａ６、気体ａ７、気体ａ８及び気体ａ９のようなパージガスの気体の流れは、マグネット４２の熱を奪い、モータ１外へ排出することができる。ポンプＰ１、Ｐ２は、モータロータ４０の配置された空間内にパージガスの気体を流れさせ強制的に冷却する気体送出手段である。ポンプＰ１、Ｐ２は、気体を吐出または吸引する時間あたりの体積量を増やすことで、冷却量を増やすことができる。モータ１は、ポンプＰ１とポンプＰ２とを分けて、パージガスの気体の流れを形成したので、排出流路Ａ２の気体ａ９に含まれる物質を気体ａ１に混合させることがなく、気体ａ１を清浄な状態とすることができる。
【００９９】
ワーク５３が高温である場合、モータロータ４０に伝達される熱は、マグネット４２を加熱する場合がある。上記構成により、モータ１は、気体（パージガス）を媒体としてマグネット４２の熱を奪うことにより、マグネット４２の温度の上昇を抑制することができる。これにより、モータ１は、マグネット４２の減磁を抑制することができる。
【０１００】
一般的に、軸受装置１４に伝達される熱は、軸受装置１４の潤滑剤の蒸発を促進する。実施形態１に係るモータ１では、ワーク５３が高温である場合、軸受装置１４に伝達された熱は、気体（パージガス）を媒体として軸受装置１４の熱を奪うことにより、軸受装置１４の潤滑剤が劣化または蒸発する可能性を低減できる。つまり、実施形態１のモータ１は、軸受装置１４がモータロータ４０の回転中心Ｚｒと平行な方向に互いに離れた第１軸受装置１４Ａと第２軸受装置１４Ｂとを含み、気体ａ９の流通により第１軸受装置１４Ａと第２軸受装置１４Ｂとの熱が気体ａ９を媒体として外部に排出される。このため、実施形態１のモータ１は、モータロータ４０の配置された空間、例えば空間ｃｃ内の熱を気体ａ９に伝達して奪うことにより、軸受装置１４の温度の上昇を抑制することができる。これにより、潤滑剤の劣化または蒸発が抑制されるので、軸受装置１４の摩擦が過大となり出力トルクが低下する可能性が低減する。また、実施形態１に係るモータ１では、潤滑不良によるスパイク状のトルク変動が抑制され、負荷体５０に搭載されたワーク５３を損傷してしまう可能性を低減することができる。また、第１軸受装置１４Ａ及び第２軸受装置１４Ｂの間にパージガスが流通することで、第１軸受装置１４Ａ及び第２軸受装置１４Ｂの冷却効率を高めることができる。
【０１０１】
なお、第１軸受装置１４Ａ及び第２軸受装置１４Ｂの潤滑剤は、フッ素系合成油を基油としたグリースであることが好ましい。フッ素系合成油は、例えば、パーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ：perfluoropolyether）油である。一般的に、フッ素系合成油は、蒸気圧が低く真空中であっても、揮発を抑制することができる。
【０１０２】
以上説明したように、実施形態１のモータ１は、モータステータ３０と、ハウジングであるモータハウジング２０及びフランジ部材２４と、モータロータ４０と、軸受装置１４と、気密封止部材６０と、給気口６１Ｈと、強制排気口６８とを含む。モータステータ３０は、励磁コイル３２及びステータコア３１を備える。モータハウジング２０のハウジングインナ２３は、モータステータ３０を固定する。モータロータ４０は、ステータコア３１に対して所定の磁気ギャップＧを介して対向すると共に、円周方向に配列される複数のマグネット４２を備える。軸受装置１４は、モータハウジング２０のハウジングアウタ２２に回転自在にモータロータ４０を支持する。気密封止部材６０は、モータロータ４０の配置された空間に、モータステータ３０の配置された空間の気体が流通しないように密閉する。また、気密封止部材６０の胴部６２は、磁気ギャップＧに配置される。給気口６１Ｈは、マグネット４２の少なくとも表面の一部に通気する気体ａ１を供給する。強制排気口６８は、給気口６１Ｈから供給される気体をモータ１の外へ排気する。
【０１０３】
そして、モータロータ４０に伝達される熱は、マグネット４２の少なくとも表面の一部に通気する気体ａ３を媒体として逃がすことができる。このため、モータロータ４０に熱が蓄積される可能性を低減することができ、モータロータ４０に配置されたマグネット４２の減磁を抑制することができる。また、気密封止部材６０がモータロータ４０の配置された空間にモータステータ３０の配置された空間の気体が流通しないように密閉するので、モータステータ３０に起因する不純物ガスが使用する環境雰囲気、真空雰囲気Ｖａ中に放出される可能性を低減できる。
【０１０４】
実施形態１において、チャンバ５１は、真空雰囲気Ｖａを含むが、例えば真空雰囲気Ｖａの代わりに、マグネット４２の腐食などを引き起こす可能性のあるプロセスガスを保持する場合がある。このように、チャンバ５１内がプロセスガスで満たされた環境においても、マグネット４２には給気口６１Ｈから流入してくるパージガスでマグネット４２の表面が保護されるため、マグネット４２の表面がプロセスガスに曝される可能性を低減することができる。
【０１０５】
上述したように第１軸受装置１４Ａ、第２軸受装置１４Ｂは、インナ間座１０Ｃ及びアウタ間座２０Ｃを介して配置されている。実施形態１のモータ１は、インナ間座１０Ｃ及びアウタ間座２０Ｃの回転中心Ｚｒと平行な方向の長さを長くすることで、空間ｃｃの体積を増加させ、冷却効率を高めることができる。また、上述したインナ間座１０Ｃにあけた孔及びアウタ間座２０Ｃにあけた孔は、回転中心Ｚｒと平行な方向の位置と同じ（いずれも回転中心Ｚｒと直交する平面にある）としているが、異なる位置としてもよい。
【０１０６】
インナ間座１０Ｃにあけた孔は、アウタ間座２０Ｃにあけた孔と回転中心Ｚｒと直交する平面で異なる平面にある場合、インナ間座１０Ｃにあけた孔を第１軸受装置１４Ａの近くとし、アウタ間座２０Ｃにあけた孔を第２軸受装置１４Ｂに近くとする。この構造によれば、インナ間座１０Ｃにあけた孔からアウタ間座２０Ｃにあけた孔までの気体ａ９の流路を長くすることができる。その結果、気体ａ９が奪う熱が増えるため、冷却効率を高めることができる。また、インナ間座１０Ｃにあけた孔及びアウタ間座２０Ｃにあけた孔が第１軸受装置１４Ａ及び第２軸受装置１４Ｂに近くなるので、第１軸受装置１４Ａ及び第２軸受装置１４Ｂの冷却が促進される。
【０１０７】
上述したように、実施形態１のモータ１は、一対の磁石押さえ部材４３を用いて、モータロータ４０を配置する空間のアウトガスを抑制している。実施形態１のモータ１は、強制排気口６８を備え、パージガスを強制的に排出している。このため、モータロータ４０を配置する空間にアウトガスがあっても、アウトガスごと強制排気口６８から排気することで、アウトガスが真空雰囲気Ｖａ中に放出される可能性を低減できる。このため、モータ１は、上述した一対の磁石押さえ部材４３の代わりに、接着剤などを用いることができることで、モータ１の構成が簡素となり、モータ１のコストを抑制することができる。
【０１０８】
（実施形態２）
図９は、回転中心を含む仮想平面で実施形態２のモータの構成を切って模式的に示す部分断面図である。なお、上述した実施形態１で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【０１０９】
実施形態２のモータ１は、実施形態１のモータ１と同様に、アウターロータ型と呼ばれ、モータステータ３０がモータロータ４０よりも回転中心Ｚｒ寄りとなる配置としている。実施形態２のモータ１は、実施形態１のモータ１と比較して、複数の排気口である、第１強制排気口６８Ａ及び第２強制排気口６８Ｂを備えている。
【０１１０】
第１強制排気口６８Ａは、上述した実施形態１の強制排気口６８と同じ構造であり、円筒部２６Ａに取り付けた排気用コネクタ６９Ａと接続され、連通している。そして、第１強制排気口６８Ａを通過した気体ａ９は、排気用コネクタ６９Ａを介して排出流路Ａ２を通過する。このように、ポンプＰ２は、強制排気口６８Ａ及び排出流路Ａ２を介して気体ａ９を吸引し強制排気する。このため、ポンプＰ２は、給気口６１Ｈで供給できるパージガス（気体ａ１、気体ａ２、気体ａ３、気体ａ４、気体ａ５、気体ａ６、気体ａ７、気体ａ８及び気体ａ９）の流量を増加させ、冷却効率を高めることができる。
【０１１１】
実施形態２のフランジ部材２４Ａは、中空の構造体であり、鍔部２７と、円筒部２６Ａと、突出部２８Ａと、突出部２８Ｂと、モータハウジング固定部２９とを含む。突出部２８Ａは、フランジ部材２４Ａの内周表面２８Ａｂとシャフト外周表面１０ａとの隙間ｌ２を狭め、異物の混入または、パージガスの漏れを防ぐことができるラビリンスシール（微小隙間）となる。
【０１１２】
隙間ｌ２は、例えば数十μｍ以下、より好ましくは５μｍ以上１０μｍ以下の間隙の微小隙間である。突出部２８Ｂは、フランジ部材２４Ａの内周表面２８Ｂｂとシャフト外周表面１０ａとの隙間ｌ２を狭め、異物の混入または、パージガスの漏れを防ぐことができるラビリンスシールとなる。内周表面２８Ｂｂとシャフト外周表面１０ａとの隙間も、例えば数十μｍ以下、より好ましくは５μｍ以上１０μｍ以下の間隙の微小隙間である。
【０１１３】
実施形態２のモータ１は、フランジ部材２４Ａの内周側（回転中心Ｚｒ側）に突出部２８Ａと、突出部２８Ｂとを備えることにより、フランジ部材２４Ａと、突出部２８Ａと、突出部２８Ｂと、シャフト部１０Ｓ及びシャフト部１０Ｍと、第１軸受装置１４Ａとで囲まれる空間２６Ｐ及び空間２６Ｑを備えている。フランジ部材２４Ａの円筒部２６Ａには、空間２６Ｑに開口する第２強制排気口６８Ｂが開口しており、第２強制排気口６８Ｂは、円筒部２６Ａに取り付けた排気用コネクタ６９Ｂと接続され、連通している。空間２６Ｑの気体ａ１０は、第２強制排気口６８Ｂを通過し、排気用コネクタ６９Ｂを介して排出流路Ａ３を通過する。ポンプＰ３は、排出流路Ａ３を介して気体ａ１０を吸引し強制排気する。
【０１１４】
空間２６Ｐは、第１軸受装置１４Ａを介して空間ｃｃと隣り合うように配置されている。隙間ｌ２は、空間２６Ｐと空間２６Ｑとの流路の抵抗を大きくする絞り流路となっている。ポンプＰ２により吸引される排気系統、すなわち強制排気口６８Ａ、排気用コネクタ６９Ａ、ポンプＰ２までの流出流路Ａ２を含む第１排気系統は、この第１排気系統全体の抵抗よりも隙間ｌ２の抵抗が著しく大きい。このため、気体ａ９がポンプＰ２により強制的に吸引されると、気体ａ９の大部分は、抵抗が小さい第１排気系統に配置されたポンプＰ２に吸引される。空間２６Ｑには、ポンプＰ２に吸引されず、突出部２８Ａとシャフト外周表面１０ａとの隙間ｌ２を通過した僅かな気体気体ａ１０が流入する。この気体ａ１０の流量は、空間２６Ｐと空間２６Ｑとの間に圧力の差及び絞り流路の抵抗により決まることになる。気体ａ１０の流量は、概ね空間２６Ｐと空間２６Ｑとの間に圧力の差に比例し、絞り流路の抵抗に反比例する。
【０１１５】
突出部２８Ｂと、シャフト外周表面１０ａとの隙間ｌ３は、空間２６Ｑを区切り、チャンバ５１内の空間と、空間２６Ｑとの流路の抵抗を大きくする絞り流路となっている。
ポンプＰ３により吸引される排気系統、すなわち強制排気口６８Ｂ、排気用コネクタ６９Ｂ、ポンプＰ２までの流出流路Ａ３を含む第２排気系統は、この第２排気系統全体の抵抗よりも隙間ｌ３の抵抗が著しく大きい。このため、気体ａ１０がポンプＰ３により強制的に吸引されると、気体ａ１０の大部分は、抵抗が小さい第２排気系統に配置されたポンプＰ３に吸引される。
【０１１６】
チャンバ５１内が高真空の真空雰囲気Ｖａである場合、パージガス（気体ａ１０）の流入を抑制するには、ポンプＰ２に大容量の排気に適したポンプを選定し、ポンプＰ３に気体１０ａを排気した場合に、空間２６Ｐの圧力よりも低い吸い込み口圧力が得られるポンプを選定することが好ましい。吸い込み口圧力は、概ね気体の流量に比例し気体の排気速度に反比例する。この構成により、隙間ｌ２を通過した僅かな気体ａ１０をポンプＰ３が吸引することができる。圧力差の異なる空間Ｐ２と、チャンバ５１の間に空間２６Ｑを備え、空間２６Ｑに流入する気体１０ａを排気するシール方式が差動排気シールと呼ばれている。なお、空間２６Ｐの圧力は、第１排気系統での流れに伴う圧損（＝流量×抵抗）を吸い込み口圧力に足した圧力となる。空間２６Ｑの圧力は、第２排気系統での流れに伴う圧損（＝流量×抵抗）を吸い込み口圧力に足した圧力となる。
【０１１７】
チャンバ５１内と空間２６Ｐとの間に生じる気体の流れを抑制し、高いシール効率を得るためには、突出部２８Ａとシャフト外周表面１０ａとの隙間ｌ２、または突出部２８Ｂとシャフト外周表面１０ａとの隙間ｌ３を、例えば数十μｍ以下、より好ましくは５μｍ以上１０μｍ以下の間隙となるように、微小とすることが好ましい。あるいは、チャンバ５１内と空間２６Ｐとの間に生じる気体の流れを抑制するためには、突出部２８Ａまたは突出部２８Ｂの回転中心Ｚｒと平行な方向の長さを長くすることで、シール長さを長くすることが好ましい。
【０１１８】
このように、実施形態２のモータ１は、シャフト部１０Ｓまたはシャフト部１０Ｍの周囲に隙間ｌ２のような微小隙間により、絞り流路を備え、第１強制排気口６８Ａに繋がる空間２６Ｐと第２強制排気口６８Ｂに繋がる空間２６Ｑとの間に差圧を生じさせる。実施形態２のモータ１は、第２強制排気口６８Ｂを備えることにより、モータ１側からチャンバ５１内のプロセス内へパージガス（気体ａ９）を抑制することができる。
【０１１９】
実施形態２のモータ１の変形例として、チャンバ５１内がプロセスガスなどの給気による減圧空間である場合、パージガスである気体ａ１がプロセス室となるチャンバ５１に流入することのないように、空間２６Ｐと空間２６Ｑにおいて、空間２６Ｑの方が圧力が高くなるように、上述した第１配管系統及びポンプＰ２と第２配管系統及びポンプＰ３とを構成することが好ましい。
【０１２０】
実施形態２のモータ１の他の変形例として、チャンバ５１内へのガスの供給がない単に減圧空間である場合には、空間２６Ｑに開口する第２強制排気口６８Ｂを閉鎖するまたは第２強制排気口６８Ｂを開口しないようにする。この構造は、上述した実施形態１のモータ１と同じ構成となり、ポンプＰ３により強制的に気体ａ１０が吸引されていなくても、モータ１のハウジング内では、空間Ｑと、第１強制排気口６８Ａが通じるハウジング内の空間Ｐとの間に差圧が生じている。このため、モータ１は、気体ａ９のチャンバ５１内への流入を抑制することができる。
【０１２１】
以上説明したように、ハウジングとなるフランジ部材２４Ａには、前記気体が強制的に排気される第１強制排気口６８Ａ及び第２強制排気口６８Ｂを備え、第１強制排気口６８Ａ及び第２強制排気口６８Ｂとの間の流路を絞る絞り流路として微小隙間を備えている。
【０１２２】
第１強制排気口６８Ａ及び第２強制排気口６８Ｂとの間の流路を境に差圧が生じて、給気口６１Ｈから流入するパージガスが第１強制排気口６８Ａ及び第２強制排気口６８Ｂ以外のチャンバ５１内に漏れる可能性を低減することができる。このため、実施形態２のモータ１は、高真空の真空雰囲気Ｖａ中の環境、密閉された空間で減圧された環境またはプロセスガスを含有する雰囲気の環境等の特殊環境で用いられても、この特殊環境に給気口６１Ｈから流入する気体を放出してしまう可能性を低減することができる。
【０１２３】
（実施形態３）
図１０は、回転中心を含む仮想平面で実施形態３のモータの構成を切って模式的に示す部分断面図である。なお、上述した実施形態１及び実施形態２で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【０１２４】
実施形態３のモータ１は、実施形態１のモータ１と同様に、アウターロータ型と呼ばれ、モータステータ３０がモータロータ４０よりも回転中心Ｚｒ寄りとなる配置としている。実施形態３のモータ１は、実施形態１のモータ１と比較して、複数の排気口である、第１強制排気口６８Ａ及び第２強制排気口６８Ｂを備え、実施形態２のモータ１と比較して、弾性体シール８６を備えている。
【０１２５】
第１強制排気口６８Ａは、上述した実施形態１の強制排気口６８と同じ構造であり、円筒部２６Ｂに取り付けた排気用コネクタ６９Ａと接続され、連通している。そして、第１強制排気口６８Ａを通過した気体ａ９は、排気用コネクタ６９Ａを介して排出流路Ａ２を通過する。ポンプＰ２は、排出流路Ａ２を介して気体ａ９を吸引し強制排気する。
【０１２６】
実施形態３のフランジ部材２４Ｂは、中空の構造体であり、鍔部２７と、円筒部２６Ｂと、突出部２８Ｃと、モータハウジング固定部２９とを含む。突出部２８Ｃは、弾性体シール８６の取付位置を位置決めする。弾性体シール８６は、例えば、リップシールまたはＯリングと呼ばれ、アウトガスの放出のすくない材料が好ましく、例えばシリコンゴム、フッ素ゴム等で成形された弾性体である。
【０１２７】
弾性体シール８６は、フランジ部材２４Ｂの内周表面とシャフト外周表面１０ａとの隙間を狭め、異物の混入または、パージガスの漏れを防ぐことができる。弾性体シール８６は、フランジ部材２４Ｂの内周表面に固定される弾性体基部８７と、リップ部８８を備えている。リップ部８８は、モータ回転体１０の回転に伴ってシャフト外周表面１０ａを摺動する。弾性体シール８６は、リップ部８８を２つ備えているが、リップ部８８を１つ備えていてもよく、また３つ以上備えていてもよい。
【０１２８】
実施形態３のモータ１は、フランジ部材２４Ｂの内周側（回転中心Ｚｒ側）に弾性体シール８６、８６を備えることにより、フランジ部材２４Ｂと、弾性体シール８６、８６と、シャフト部１０Ｓ及びシャフト部１０Ｍと、第１軸受装置１４Ａとで囲まれる空間２６Ｐａ及び空間２６Ｑａを備えている。フランジ部材２４Ｂの円筒部２６Ｂには、空間２６Ｑａに開口する第２強制排気口６８Ｂが開口しており、第２強制排気口６８Ｂは、円筒部２６Ｂに取り付けた排気用コネクタ６９Ｂと接続され、連通している。空間２６Ｑａの気体ａ１１は、第２強制排気口６８Ｂを通過し、排気用コネクタ６９Ｂを介して排出流路Ａ３を通過する。ポンプＰ３は、排出流路Ａ３を介して気体ａ１１を吸引し強制排気する。
【０１２９】
空間２６Ｐａは、第１軸受装置１４Ａを介して空間ｃｃと隣り合うように配置されている。リップ部８８とシャフト外周表面１０ａとの間は、基本的には当接した摺接面であり、リップ部８８とシャフト外周表面１０ａとの間には、わずかな、部分的な隙間が生じると、この隙間が空間２６Ｐａと空間２６Ｑａとの流路を絞る絞り流路となっている。そして、第１強制排気口６８Ａ及び第２強制排気口６８Ｂの間の排気差圧が絞り流路における抵抗を高め、絞り流路はいわゆる差動排気シールとして作用する。リップ部８８とシャフト外周表面１０ａとの隙間を流通する気体が抑制されるため、気体ａ９及び気体ａ１１がポンプＰ２及びポンプＰ３により強制的に吸引されると、空間２６Ｐａと空間２６Ｑａとの間に圧力の差が生じる。空間２６Ｑａの圧力を空間２６Ｐａの圧力よりも高くする場合、気体ａ９のチャンバ５１内への流入が抑制される。このように、実施形態３のモータは、シャフト部１０Ｓまたはシャフト部１０Ｍの周囲に微小隙間により、絞り流路を備え、第１強制排気口６８Ａに繋がる空間２６Ｐａと第２強制排気口６８Ｂに繋がる空間２６Ｑａとの間に差圧を生じさせることで、モータ１側からチャンバ５１内のプロセス内へパージガス（気体ａ９）または異物の混入を抑制することができる。
【０１３０】
以上説明したように、実施形態３のモータ１は、ハウジングとなるフランジ部材２４Ｂには、気体ａ９及び気体ａ１１が強制的に排気される第１強制排気口６８Ａ及び第２強制排気口６８Ｂを備え、第１強制排気口６８Ａ及び第２強制排気口６８Ｂとの間の流路をシールするシール部材として弾性体シール８６を備えている。
【０１３１】
この構造により、圧力差の異なる空間２６Ｐａとチャンバ５１との間に第２強制排気口を備えた空間２６Ｑａができ、第２強制排気口６８Ｂを備えた空間２６Ｑａを弾性シール８６がシールし、かつ第２強制排気口６８Ｂを備えた空間２６Ｑａに流入する気体ａ１１を排気する。このため、実施形態３のモータ１は、高真空の真空雰囲気Ｖａ中の環境、密閉された空間で減圧された環境またはプロセスガスを含有する雰囲気の環境等の特殊環境で用いられても、この特殊環境に給気口６１Ｈから流入する気体ａ１を放出してしまう可能性を低減することができる。
【符号の説明】
【０１３２】
１、１Ｂ、１Ｃ  モータ
１０  モータ回転体
１０Ａ  回転プレート
１０Ｃ  インナ間座
１０Ｇ  シャフト部気体導入孔
１０Ｈ  気体導入路
１０Ｊ  シャフト部気体放出孔
１０Ｍ、１０Ｓ  シャフト部
１０ａ  シャフト外周表面
１４、７４  軸受装置
１４Ａ  第１軸受装置
１４Ｂ  第２軸受装置
２０  モータハウジング
２１  ハウジングベース
２１Ａ  中心突出部
２２  ハウジングアウタ
２３  ハウジングインナ
２４、２４Ａ、２４Ｂ  フランジ部材
２５  軸受け抑え部材
２５ａ  突出部
２６、２６Ａ、２６Ｂ  円筒部
２６Ｐ、２６Ｐａ、２６Ｑ、２６Ｑａ、ｃｃ  空間
２７  鍔部
２８、２８Ａ、２８Ｂ  突出部
２９  モータハウジング固定部
３０  モータステータ
３１  ステータコア（ステータ磁極）
３１ａ  ティース
３１ｂ  バックヨーク
３２  励磁コイル
４０  モータロータ
４１  ロータヨーク
４２  マグネット
５１  チャンバ
６０  気密封止部材
６１Ｈ  給気口
６１  天板部
６２  胴部
６３  口元フランジ部
６４  固定部材
６５  密封部材
６６  給気用コネクタ
６７  連通孔
６８、６８Ａ、６８Ｂ  強制排気口
６９、６９Ａ、６９Ｂ  排気用コネクタ
７０  角度検出器
７１Ａ、７１Ｂ  レゾルバステータ
７２Ａ、７２Ｂ  レゾルバロータ
８１  カップリングヨーク
８２  内側ロータ
８４  カップリング磁石
８６  弾性体シール
８７  弾性体基部
８８  リップ部
９０  モータ制御回路
ｌ１、ｌ２、ｌ３  隙間
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３  ポンプ
Ｚｒ  回転中心
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005962179.tif 000008
【図８】
0005962179.tif 000009
【図９】
0005962179.tif 000010
【図１０】
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