真空泵、装备于真空泵的磁轴承部及轴杆的制作方法

本发明涉及真空泵、装备于真空泵的磁轴承部及轴杆，更详细地讲，涉及使真空泵的总高变低的构造。

背景技术：

近年来，配设有真空泵的下一代半导体装置有大型化的趋势。但是，在将该半导体装置和配设于该半导体装置的真空泵收纳的房间的大小方面存在制约。所以，有代替处于大型化趋势的下一代半导体装置而想要使被配设的真空泵小型化、即想要使总高变低这一市场要求。

在半导体制造装置的排气中，较多地使用高性能且可靠性也较高的磁轴承式的涡轮分子泵。由固定于定子的电磁铁使轴杆磁悬浮而非接触地保持的磁轴承式的涡轮分子泵的总高有受磁轴承的高度及轴杆的高度制约的方面。

图5是用来说明以往的磁轴承101（5轴控制磁轴承）的图。

在以往的将轴杆芯棒120旋转自如地支承的磁轴承101中，在轴杆侧下方（排气口侧），从吸气口侧朝向排气口侧依次配设有第3间隔件126、下侧ra（径向）电磁铁吸引对象件（target）27、第4间隔件28以及下侧ra传感器检测对象件29。

此外，在定子侧下方，依次配设有下侧ra电磁铁9（与下侧ra电磁铁吸引对象件27成对）、下侧ra传感器10（与下侧ra传感器检测对象件29成对）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000－283161号

专利文献2：日本特许第5785494号。

技术实现要素：

发明要解决的课题

一般，如果使轴杆的高度（长度）减小（变短），则能够使涡轮分子泵的总高变低。

另一方面，难以不变更构成磁轴承（磁轴承部）的各传感器、各电磁铁及马达并且不损害磁轴承的支承能力而减小磁轴承的高度。

所以，在本发明中，目的是实现一种不损害磁轴承的支承能力而使真空泵的总高变低的真空泵、装备于真空泵的磁轴承部及轴杆。

用来解决课题的手段

在技术方案1记载的发明中，提供一种真空泵，具备：外装体，形成有吸气口和排气口；轴杆，被内包于所述外装体；磁轴承部，由固定在所述轴杆的规定的位置的径向电磁铁吸引对象件及与该径向电磁铁吸引对象件隔开规定的间隙而对置的径向电磁铁、以及固定在所述轴杆的规定的位置的径向传感器检测对象件及与该径向传感器检测对象件隔开规定的间隙而对置的径向传感器构成，将所述轴杆旋转自如地支承；马达，由固定在所述轴杆的规定的位置的轴杆侧马达部及与该轴杆侧马达部隔开规定的间隙而对置的外装体侧马达部构成，使所述轴杆旋转；以及旋转部，配设在所述轴杆，与该轴杆一起借助所述马达而旋转；通过使所述旋转部高速旋转，将从所述吸气口吸入的气体向所述排气口移送；其特征在于，在所述磁轴承部中的比配设所述轴杆侧马达部的位置靠所述排气口侧，从所述轴杆的所述吸气口侧到所述排气口侧，依次配设有所述径向传感器检测对象件、所述径向电磁铁吸引对象件。

在技术方案2记载的发明中，提供如技术方案1所述的真空泵，其特征在于，所述磁轴承部具有第1间隔件和第2间隔件，所述第1间隔件固定在所述径向传感器检测对象件的所述吸气口侧，所述第2间隔件固定在所述径向传感器检测对象件与所述径向电磁铁吸引对象件之间。

在技术方案3记载的发明中，提供如技术方案2所述的真空泵，其特征在于，所述第1间隔件、所述第2间隔件至少某一方由层叠钢板形成。

在技术方案4记载的发明中，提供如技术方案1～3中至少任一项所述的真空泵，其特征在于，所述马达在所述外装体侧马达部的与所述径向传感器对置的一侧具备屏蔽构造。

在技术方案5记载的发明中，提供如技术方案1～4中至少任一项所述的真空泵，其特征在于，所述径向传感器是电感式的变位传感器。

在技术方案6记载的发明中，提供一种磁轴承部，其装备于技术方案1～5中至少任一项所述的真空泵。

在技术方案7记载的发明中，提供一种轴杆，其装备于技术方案1～5中至少任一项所述的真空泵。

发明效果

根据本发明，通过使配设于真空泵的轴杆变短，能够使磁轴承的高度变短，结果能够使真空泵的总高变低。此外，即使使轴杆变短，也能够不使磁轴承的控制能力降低。

附图说明

图1是表示有关本发明的实施方式的真空泵的概略结构例的图。

图2是用来说明有关本发明的实施方式的磁轴承的图。

图3是用来说明本发明的实施方式的构造比较图。

图4是表示有关本实施方式的变形例的屏蔽构造的概略结构例的图。

图5是用来说明有关以往技术的磁轴承的图。

具体实施方式

（i）实施方式的概要

在本实施方式中，将以往的5轴控制磁轴承的轴杆侧下方的ra电磁铁吸引对象件和下侧ra传感器检测对象件的配置顺序改换（必然，在定子侧与它们分别成对的下侧ra电磁铁和下侧ra传感器也改换）。

即，在本实施方式的5轴控制磁轴承的轴杆侧下方，成为从吸气口方向向排气口方向依次是下侧ra传感器检测对象件、第4间隔件（即，相当于本发明的第2间隔件的结构）及ra电磁铁吸引对象件这一构成顺序。同时，在定子侧下方，成为从吸气口方向向排气口方向依次是下侧ra传感器、下侧ra电磁铁这一构成顺序。

即，做成将下侧ra传感器配设在下侧ra电磁铁的上侧的结构。

借助该结构，能够使固定于下侧ra传感器检测对象件之上的第3间隔件（即，相当于本发明的第1间隔件的结构）变短，所以能够使轴杆的长度变短。

结果，能够使5轴控制磁轴承的高度、以及将构成5轴控制磁轴承的电装部内包的定子柱变低，所以能够使真空泵的总高变低。

（ii）实施方式的详细情况

以下，参照图1至图4对本发明的优选的实施方式详细地进行说明。

（真空泵1000的结构）

图1是表示有关本发明的实施方式的真空泵1000的概略结构例的图，是表示真空泵1000的轴线方向的截面的图。

首先，对有关本实施方式的真空泵1000进行说明。

本实施方式的真空泵1000是具备涡轮分子泵部和螺纹槽泵部的所谓复合型类型的分子泵。

形成真空泵1000的外装体的壳体1002呈大致圆筒状的形状，与设置在壳体1002的下部（排气口1006侧）的底座1003一起构成真空泵1000的机壳。

并且，在该真空泵1000的机壳的内部，收纳着作为使真空泵1000发挥排气功能的构造物的气体移送机构。

该气体移送机构大体上划分，由被旋转自如地支承的旋转部和相对于真空泵1000的机壳被固定的固定部构成。

在壳体1002的端部，形成有用来向真空泵1000导入气体的吸气口1004。此外，在壳体1002的吸气口1004侧的端面，形成有向外周侧伸出的凸缘部1005。

在底座1003形成有用来将真空泵1000内的气体排出的排气口1006。

此外，在底座1003埋设有用来减小控制装置从真空泵1000受到的热的影响的由管道（管）状的部件构成的冷却管（水冷管）。由此，底座1003被进行温度控制。该冷却管是通过在内部流过作为载热体的冷却材料、使该冷却材料吸收热而将该冷却管周边冷却用的部件。

旋转部由作为旋转轴的轴杆芯棒20、配设于该轴杆芯棒20的转子1008、设置于转子1008的多片旋转叶片1009等构成。另外，由轴杆芯棒20及转子1008构成转子部。

旋转叶片1009由从与轴杆芯棒20的轴线垂直的平面以规定的角度倾斜并从轴杆芯棒20以放射状延伸的叶片构成。

在轴杆芯棒20设置有包括用来使轴杆芯棒20及旋转部高速旋转的马达的磁轴承（磁轴承1），被内包于定子柱4。另外，对于磁轴承（1）在后面叙述。

在真空泵1000的机壳（壳体1002）的内周侧形成有固定部（固定圆筒部）。该固定部由设置在吸气口1004侧（涡轮分子泵部）的多片固定叶片1015和设置在壳体1002的内周面的螺纹槽间隔件1016（螺纹槽泵部）等构成。

固定叶片1015由从真空泵1000的机壳的内周面朝向轴杆芯棒20、从与轴杆芯棒20的轴线垂直的平面以规定的角度倾斜而延伸的叶片构成。

各层的固定叶片1015被呈圆筒形状的间隔件1017相互分隔并固定。

在真空泵1000中，固定叶片1015在轴线方向上与旋转叶片1009相互错开而形成多层。

在螺纹槽间隔件1016，在与转子1008的对置面形成有螺旋槽。螺纹槽间隔件1016构成为，隔开规定的余隙（间隙）而与转子1008的外周面面对。在螺纹槽间隔件1016形成的螺旋槽的方向在将气体在螺旋槽内沿转子1008的旋转方向输送的情况下，是朝向排气口1006的方向。另外，螺旋槽只要设置在旋转部侧和固定部侧的对置面的至少一方就可以。

此外，螺旋槽的深度随着向排气口1006接近而变浅，因此构成为，在螺旋槽中被输送的气体随着向排气口1006接近而被压缩。

通过这样构成的真空泵1000，进行配设于真空泵1000的真空室（未图示）内的真空排气处理。真空室例如是被作为半导体制造装置、表面分析装置、微细加工装置的腔室等使用的真空装置。

此外，在本实施方式中，将“轴杆的高度s”、“磁轴承的高度m”及“真空泵的总高t”设为对应于以下的部分而进行说明。

轴杆的高度s是从轴杆芯棒20的吸气口1004侧上端到ax传感器检测对象件15的排气口1006侧下端的长度。

磁轴承的高度m是从轴杆芯棒20的吸气口1004侧上端到ax（轴向）传感器17的排气口1006侧下端的长度。

真空泵的总高t是从吸气口1004的上端到真空泵1000的下端的长度。

（磁轴承1的结构）

接着，对在具有上述那样的结构的真空泵1000中配设的磁轴承1（5轴控制磁轴承）的结构进行说明。

图2是用来说明有关本发明的实施方式的磁轴承1的图。

磁轴承1大体上划分，由轴杆组件2和定子组件3构成，在定子柱4中内包着轴杆芯棒20的吸气口1004侧的一部分以外。

轴杆组件2从吸气口1004侧向排气口1006侧依次配设轴杆芯棒20、固定于该轴杆芯棒20的上侧ra传感器检测对象件21、第1间隔件22、上侧ra电磁铁吸引对象件23、第2间隔件24、轴杆侧马达25、第3间隔件26（相当于本发明的第1间隔件）、下侧ra传感器检测对象件29、第4间隔件28（相当于本发明的第2间隔件）、下侧ra电磁铁吸引对象件27及压紧件30而构成。

定子组件3从吸气口1004侧向排气口1006侧依次配设上侧保护轴承5、上侧ra传感器6、上侧ra电磁铁7、定子侧马达8、下侧ra传感器10、下侧ra电磁铁9、下侧保护轴承11、上侧ax电磁铁12、ax间隔件13、电枢盘（armaturedisc）14、ax传感器检测对象件15、下侧ax电磁铁16及ax传感器17而构成。

以下，对上述各结构具体地进行说明。

首先，在轴杆芯棒20的轴线方向中段，设置有用来使轴杆芯棒20高速旋转的马达。马达由定子侧马达8和轴杆侧马达25构成。

进而，作为用来将轴杆芯棒20在径向方向（径向/ra方向）上非接触地支承的径向磁轴承装置，在比马达（定子侧马达8和轴杆侧马达25）靠吸气口1004侧设置有上侧ra电磁铁7及上侧ra电磁铁吸引对象件23。另一方面，在比马达靠排气口1006侧分别成对地设置有下侧ra电磁铁9及下侧ra电磁铁吸引对象件27。各电磁铁吸引对象件（23、27）被固定于轴杆芯棒20。借助这两对（电磁铁和电磁铁吸引对象件）的径向磁轴承装置的电磁铁的磁力将轴杆芯棒20吸引。

另外，在图2中，对磁轴承1的结构中的相对于轴杆芯棒20的中心线朝左侧的结构进行了说明，但关于另一方也是同样的结构。即，在磁轴承1，在轴杆芯棒20的周围，隔开规定的余隙，4个电磁铁按照90度以对置的方式配设。

上侧ra传感器6和上侧ra传感器检测对象件21、以及下侧ra传感器10和下侧ra传感器检测对象件29是检测轴杆芯棒20的径向方向的变位的元件，传感器例如由线圈构成。该线圈是在设置于真空泵1000的外部的控制部（未图示）中形成的振荡电路的一部分，随着振荡电路的振荡而流过高频电流，使轴杆芯棒20产生高频磁场。即，例如如果上侧ra传感器6和上侧ra传感器检测对象件21的距离变化，则振荡振幅变化，所以能够检测轴杆芯棒20的变位。

通常，作为非接触式的上侧ra传感器6，使用电感式或涡电流式的变位传感器，但为了减少因上侧ra传感器检测对象件21的个体差异或设置状况而出现输出信号的离差，此次使用电感式的变位传感器。

控制部如果根据来自上侧ra传感器6、下侧ra传感器10的信号而检测到轴杆芯棒20的径向方向的变位，则进行调整上述各电磁铁的磁力以使轴杆芯棒20回到规定的位置的控制。

接着，作为用来将轴杆芯棒20在轴向方向（轴线方向/ax方向）上非接触地支承的轴向磁轴承装置，在比轴杆芯棒20靠排气口1006侧，设置有上侧ax电磁铁12及下侧ax电磁铁16、电枢盘14、ax传感器检测对象件15、ax传感器17。

电枢盘14垂直地固定于轴杆芯棒20，在其上配设有上侧ax电磁铁12，并且在其下配设有下侧ax电磁铁16。通过上侧ax电磁铁12将电枢盘14向上方吸引、另一方面下侧ax电磁铁16将电枢盘14向下方吸引，使轴杆芯棒20在轴向方向（推力方向）上磁悬浮，在空间上非接触地支承。

ax传感器17及ax传感器检测对象件15是对轴杆芯棒20的轴向方向的变位进行检测的元件，传感器例如由线圈构成。变位的检测方法与上述的上侧ra传感器6是同样的。

这样，本实施方式的磁轴承1是将轴杆芯棒20用径向磁轴承装置在径向方向上保持、另一方面用轴向磁轴承装置在轴向方向上保持、使其绕轴线旋转的所谓5轴控制型的磁轴承装置。

（下侧ra电磁铁吸引对象件27和下侧ra传感器检测对象件29的位置关系）

使用图3对本实施方式具体地进行说明。

图3是为了说明有关本实施方式的磁轴承1而将构造与以往技术的磁轴承101比较的构造比较图。

如上述那样，在本实施方式中，下侧ra传感器检测对象件29和下侧ra电磁铁吸引对象件27与以往的配置不同（配置的顺序相反）。

即，固定于轴杆芯棒20的零件中的在比第3间隔件26靠下方（排气口1006侧）固定的零件的配置从上方向下方（即，从吸气口1004侧向排气口1006侧）成为下侧ra传感器检测对象件29、第4间隔件28及下侧ra电磁铁吸引对象件27的顺序。

同样，与下侧ra电磁铁吸引对象件27成对的下侧ra电磁铁9、以及与下侧ra传感器检测对象件29成对的下侧ra传感器10也以与以往的固定于轴杆芯棒120的配置相反的顺序配设。

借助该结构，对于第3间隔件26，与以往的第3间隔件126相比能够使高度变短（变低）相应于图3中用斜线表示的除去部50（δh=h1－h2）的量。另外，设以往的第3间隔件126的轴向高度为h1，设本实施方式的第3间隔件26的轴向高度为h2。

具体而言，在本实施方式中，将第3间隔件26用层叠钢板构成，通过将层叠的层叠钢板的片数减少除去部50的量，能够使第3间隔件26的高度（轴向的长度）变短。

这样，能够从以往的第3间隔件126将除去部50去除，从而，在本实施方式中，能够使以下（a）至（c）的各尺寸变低δh（除去部50）的量。

（a）能够使磁轴承1的高度m（m2）变低δm（=m2－m1=δh）的量。

另外，设以往的磁轴承101的轴向高度为m2，设本实施方式的磁轴承1的轴向高度为m1。

（b）能够使轴杆芯棒20的高度s（s2）变低δs（=s2－s1=δh）的量。

另外，设以往的轴杆芯棒120的轴向高度为s2，设本实施方式的以往的轴杆芯棒20的轴向高度为s1。

（c）能够使定子柱4的高度c（c2）变低δc（=c2－c1=δh）的量。

另外，设以往的定子柱104的轴向高度为c2，设本实施方式的以往的定子柱4的轴向高度为c1。

这样，上述（a）至（c）的尺寸变小除去部50（δh）的量，所以进而能够使真空泵1000的总高（t）变小。

如上述那样，在本发明的实施方式中，仅通过将下侧ra电磁铁吸引对象件27（与其成对的下侧ra电磁铁9）及下侧ra传感器检测对象件29（与其成对的下侧ra传感器10）的位置关系变更，即其以外的构成要素完全不进行配置变更，就能够使轴杆芯棒20的高度/长度（图1；s）变低。

由于能够使轴杆芯棒20的高度变短，所以能够使磁轴承1的高度（图1；m）变低，结果能够使真空泵1000的总高（图1；t）变低。

即，由于能够不降低磁轴承1的支承能力而使磁轴承1的高度变低，所以能够使将磁轴承1内包的定子柱4的高度及真空泵1000的总高变低。

并且，通过使真空泵1000的总高变低，变低的量的材料费一部分不再需要，所以能够实现成本削减。

进而，通过使轴杆芯棒20变短而固有振动频率提高，所以能够以更高速旋转。

这里，磁轴承1其上侧ra电磁铁7和下侧ra电磁铁9的跨距（距离）越长，支承能力越高。以后，将“上侧ra电磁铁7和下侧ra电磁铁9的跨距”设为“磁轴承的跨距”而进行说明。

在变更了下侧ra电磁铁吸引对象件27和下侧ra传感器检测对象件29的位置关系的本实施方式中，如图3所示，磁轴承1的跨距（l1）与以往的磁轴承101的跨距（l2）相比增加了δl（=l1－l2）的量。

这样，在本实施方式中，能够使上侧ra电磁铁7和下侧ra电磁铁9的跨距（距离）变长。

由此，能够提高轴杆芯棒20（旋转部）的倾斜控制能力。

或者，如果做成将轴杆芯棒20（旋转部）的倾斜控制能力固定、将第3间隔件26的厚度（轴向的尺寸）进一步减小相应于跨距变长的量（δl）的结构，则也能够使磁轴承1的高度进一步变低。

（屏蔽构造）

图4是表示有关本实施方式的变形例的屏蔽构造的概略结构例的图。

如图4所示，也可以做成在定子侧马达8与下侧ra传感器10之间放入屏蔽构造的结构。

更具体地讲，在定子侧马达8的线圈骨架内的与下侧ra传感器10对置的面，作为屏蔽构造而配设屏蔽板200。

作为屏蔽板200的具体例，优选的是以下（1）至（3）的任一种结构。

（1）配设用来将磁场遮断的层叠钢板。

（2）除了用来将磁场遮断的层叠钢板（1）以外，还为了将电场遮断，在与下侧ra传感器10对置的一侧，与层叠钢板（1）重叠而配设铜板及与地连结的导线（地线）。

（3）除了层叠钢板（1）和铜板及地线（2）以外，还以夹着层叠钢板（1）和铜板及地线（2）的方式配设绝缘膜（绝缘纸）。

借助上述的（1）至（3）的任一种结构，即使假设在因成为下侧ra传感器10与定子侧马达8接近的结构而有可能发生磁或电噪声的情况下，也能够用屏蔽板200防御以使该磁或电噪声不会成为下侧ra传感器10的妨碍。

在以上说明的本实施方式中，将第3间隔件26用层叠钢板构成，但并不需要限定于此。

例如，也可以将第3间隔件26用不锈钢等金属构成。在此情况下，只要通过将金属去除相应于除去部50的量而使第3间隔件26变短到希望的长度就可以。

此外，也可以将第1间隔件22、第2间隔件24、第3间隔件26及第4间隔件28全部用层叠钢板构成。

进而，第2间隔件24、轴杆侧马达25及第3间隔件26也可以为一体化构造。

另外，也可以为本发明的实施方式及各变形例根据需要而组合的结构。

此外，本发明只要不脱离本发明的主旨就能够做出各种改变，并且本发明当然也包含该改变后的结构。

附图标记说明

1磁轴承

2轴杆组件

3定子组件

4定子柱

5上侧保护轴承

6上侧ra传感器

7上侧ra电磁铁

8定子侧马达

9下侧ra电磁铁

10下侧ra传感器

11下侧保护轴承

12上侧ax电磁铁

13ax间隔件

14电枢盘

15ax传感器检测对象件

16下侧ax电磁铁

17ax传感器

20轴杆芯棒

21上侧ra传感器检测对象件

22第1间隔件

23上侧ra电磁铁吸引对象件

24第2间隔件

25轴杆侧马达

26第3间隔件

27下侧ra电磁铁吸引对象件

28第4间隔件

29下侧ra传感器检测对象件

30压紧件

50除去部

101磁轴承（以往技术）

120轴杆芯棒（以往技术）

126第3间隔件（以往技术）

200屏蔽板

1000真空泵

1002壳体

1003底座

1004吸气口

1005凸缘部

1006排气口

1008转子

1009旋转叶片

1015固定叶片

1016螺纹槽间隔件

1017间隔件。