JP2011109766A - モータ冷却ユニット及びモータ - Google Patents

Abstract

【課題】モータを効率的に冷却するとともに、メンテナンス性を向上し、且つリサイクル使用に適したモータ冷却ユニット及びモータを提供する。
【解決手段】モータ冷却ユニット５は、モータボディ８の外側表面に接した状態で取り付けられ、冷却媒体が流通可能な冷却ジャケット１２が形成されたブラケット１５を有するモータ冷却ユニットであって、冷却ジャケット１２は、モータボディ８の外側表面とブラケット１５の内側表面との間に形成されている。モータボディ８の外表面を冷却ジャケットの壁面として活用することで冷却効率を向上させるとともに、モータ冷却ユニット５をモータ２から着脱することで繰り返し使用することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、真空雰囲気下で使用されるモータ冷却ユニット及びモータに係り、特に、モータに蓄積する熱を冷却するためにモータボディの外周部に取り付けることができるモータ冷却ユニット及び該モータ冷却ユニットを備えたモータに関する。

成膜プロセスなどを行う真空成膜装置内での回転駆動機構部として、アウトガスやプロセス性能に影響するガスを発生させない材質で構成される真空モータ（以下、モータとする）が用いられることがある。真空雰囲気でのモータは、常時ステータコイルに電流が流れることによる内部発熱や、モータ周囲のチャンバ壁や基板、若しくは基板支持用ホルダ等の加熱による伝熱や輻射による大きな入熱がある。

しかし、真空雰囲気であるため対流による自然冷却ができず熱がモータ内に蓄積される。モータの温度がある温度以上に上昇すると、ステータコイルの絶縁破壊やアウトガスの増大、又は、ベアリングの潤滑不良の発生が懸念される。そのため、モータのドライバーにて最大電流値を制限して発熱を抑えるか、モータボディ部に冷却ユニットを設けてモータの温度上昇を防ぐ等の対策がなされている。

このうち、冷却ユニットは、内部に密閉された空間として形成されたジャケット（冷却ジャケット）内に圧縮エアー等の冷却ブライン（冷却媒体）を流すことができる冷却ユニットをモータボディの周囲に接触させて配置することでモータの冷却を行っている。

しかしながら、モータボディの周囲に冷却ユニットを接触させる構造では、接触面に隙間が生じて伝熱面積が減少することがあり、結果としてモータ電流に制限を加えざるを得ず、使用最大トルクが低下するという問題があった。このような問題の解決を試みたモータが特許文献１、２に開示されている。

特許文献１に記載された技術は、モータを冷却する冷媒を流通させた冷却管をモータ本体に形成されたＵ字型の溝に押し込んで固着することで、密着性を上げ、熱伝導を向上するとともに振動を抑える構造に関するものである。また、特許文献２に記載された技術は、フレーム内側とこれと同心な外筒との間に冷媒を流す空間を設け、内筒と外筒との両端部にパッキングを介して環状板で密に閉じる構造に関するものである。

特開平０９−２８５０７３号公報 特開平１０−２１０７０２号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術は、冷却管とモータ本体のＵ字の溝との熱伝導を満足するためには高い加工精度が必要とされるため、振動抑制を必ずしも必要としない比較的低速で回転するモータに適用するには割高な構造であるという問題があった。

また、特許文献２に記載された技術は、モータケースと一体に構成された内筒と外筒の間に屈曲した水路を形成する構造であるため、結果としてモータが高価なものになるという問題があった。さらに、モータの交換と同時に冷却ユニット部分の交換も必要になるため、リサイクル性やメンテナンス性は必ずしも良好なものではないという問題があった。

本発明は、上記問題に鑑み、モータを効率的に冷却するとともに、メンテナンス性を向上し、且つリサイクル使用に適したモータ冷却ユニット及びモータを提供する。

本発明に係るモータ冷却ユニットは、モータボディの外側表面に当接した状態で取り付けられるブラケットを有してなるモータ冷却ユニットであって、ブラケットの内側表面とモータボディの外側表面との間に、冷却媒体が流通する冷却ジャケットが形成されていることを特徴とする。また、本発明に係るモータはこのようなモータ冷却ユニットを備えることを特徴とする。

本発明に係るモータ冷却ユニットを用いることによって以下の効果が得られる。すなわち、モータボディの外表面を、冷却媒体が流通する冷却ジャケットの一方の壁面として活用することで冷却効率、モータの許容電流値を向上させることができ、使用最大トルクの向上を図ることができる。また、容易にモータボディ外表面に冷却ジャケットの着脱を行うことができ、メンテナンスの簡略化・低コスト化を図ることができる。さらに、モータ冷却ユニット自体を繰り返し使用することで装置の部品交換費用の低減を図ることができる。

本発明の第１の実施形態に係るモータ冷却ユニットを備えるモータを搭載した真空装置の断面概略図である。 本発明の第１の実施形態に係るモータ冷却ユニットとモータの断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るモータボディのシール面を表した模式図である。 本発明の第２の実施形態に係るモータ冷却ユニットとモータの断面図である。 本発明の第３の実施形態に係るブラケットが取り付けられたモータの断面図である。 本発明の第３の実施形態に係るモータボディのシール面の模式図である。

（第１の実施形態）
図１〜３は本発明の第１の実施形態について説明した図である。なお、図面の煩雑化を防ぐため一部を除いて本発明と直接の関係がない構成を省略している。図１に、本実施形態に係るモータ冷却ユニットを備える真空モータを搭載した真空装置１の断面概略図を示す。真空装置１は、真空雰囲気下でプロセス（薄膜形成等）を行うための装置である。真空装置１の内部(真空雰囲気側)には、モータ（真空モータ）２と、モータ２を冷却するモータ冷却ユニット５が備えられている。

図２（ａ），（ｂ）に、本実施形態に係るモータ冷却ユニットとモータの断面図を示す。モータ２の回転軸６に平行方向の断面図（縦断面図）が図２（ａ）、回転軸６に垂直方向の断面図（横断面図）が図２（ｂ）である。モータ２は、真空中でプロセスを行う真空成膜装置などにおける真空雰囲気内の駆動機構部として用いられる。モータ冷却ユニット５は、モータ２のモータボディ８の表面を冷却するためのブラケット１５を有して構成されている。ブラケット１５には、真空装置１の外部から冷却用ブライン（冷却媒体）を導入・排出するための導入ポート３と中継継ぎ手４等が配管を介して接続されている。

また、ブラケット１５内に導入された冷却用ブライン（冷却媒体）は、ブラケット１５の内側とモータボディ８表面との間に形成された冷却媒体通路としての冷却ジャケット１２内を流通するように構成されている。冷却媒体としては、空気の他にアルゴンやヘリウムガス、若しくは冷却水などを使用することができる。

上述のように、モータ冷却ユニット５は、モータボディ８の外面に取り付けられるブラケット１５を主要部材として構成されている。本実施形態に係るブラケット１５は、略円管形状を有しており、モータボディ８外面に接して配置されるブラケット１５内側の両端側にＯリング１４を取り付ける溝部１５ａが予め形成されている。

図３（ａ），（ｂ）は本実施形態に係るモータボディのシール面を表した模式図である。図３（ａ），（ｂ）に示すように、円筒形状であるモータボディ８外周部の左右両端側の周上には、Ｏリングシール面１６が形成されている。Ｏリングシール面１６は、Ｏリング１４に接触する部分のモータボディ８の外面であり、Ｏリング１４との間でシールできるように表面が滑らかに仕上げられている。

このように、ブラケット１５を、モータボディ８の外面にＯリング１４挟んで組み付けることで、モータボディ８とブラケット１５の間に冷却用ブラインが流通する冷却ジャケット１２が形成される。冷却用ブラインは、導入ポート３と中継継ぎ手４等からなる配管機構を介し、冷却ジャッケット１２内に導入される。

ここで、モータ２にブラケット１５を組み付ける方法を説明する。モータボディ８の外径は、ブラケット１５の内径よりやや小さく構成されている。そして、ブラケット１５内径の両端側に形成された溝部１５aに組み入れたＯリング１４の内径は、モータ２のモータボディ８外径よりも僅かに小さい寸法である。そのため、モータ２の外径にブラケット１５を組み付ける際にＯリング１４が変形して、真空雰囲気と隔離された冷却ジャッケット１２が形成される。

本実施形態においては、ブラケット１５をモータボディ８に組み付けた後に、両端部をネジ（不図示）で直接固定しているが、モータ２を真空装置１側と固定するためのブラケット（不図示）を介してブラケット１５の位置を決めるの構造としてもよい。このように、ブラケット１５はモータ２から簡単に取り外し可能であることから、モータ２を交換する必要が生じた場合でも、モータ２とブラケット１５の固定箇所を外すことにより、ブラケット１５及び、配管は再度使用することができる。

（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態に係るモータ冷却ユニットとモータの断面図である。図面の煩雑化を防ぐため一部を除いて本発明と直接関係がない構成を省略している。また、以下の実施形態において、第１の実施形態と同様部材、配置等には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

本実施形態に係るモータ冷却ユニットを構成するブラケット２５は、第１の実施形態のブラケット１５と比べて内部の水路の構造に違いがある。ブラケット２５は、冷却ジャケット２２の中央付近を回転軸６と直交方向に区切るように隔壁１７が設けられている。隔壁１７の冷却媒体入口の逆側位置には、冷却ジャケット２２内の冷却媒体を出口側に導くための開口部１７ａが形成されている。このため、隔壁１７が形成されたブラケット２５では、ブラケット１５よりも冷却媒体が冷却ジャケット２２内を移動する距離が長くなり、冷却効率が向上する。

（第３の実施形態）
図５と６は、第３の実施形態に係るモータ冷却ユニットの断面図であり、図５はブラケット３５が取り付けられた状態のモータ３２の縦断面図（図５（ａ））と横断面図（図５（ｂ））、図６はモータボディ３８のＯリングシール面３６を示した模式図である。図面の煩雑化を防ぐため一部を除いて本発明と直接関係がない構成を省略している。また、以下の実施形態において、第１の実施形態と同様部材、配置等には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

本実施形態に係るモータ冷却ユニットを構成するブラケット３５は、断面矩形状のモータボディ３８の平らな一面に取り付けられるように平面状に構成されている。

本発明に係るモータ冷却ユニットを用いることによって、モータボディ３８の表面を冷却媒体が流通する冷却ジャケット４２の一方の壁面として活用し、冷却効率、モータの許容電流値、使用最大トルクの向上を図ることができる。また、容易にモータボディ３８の外表面にブラケット３５の着脱を行うことができ、メンテナンスの簡略化・低コスト化を図ることができる。さらに、モータ冷却ユニット自体を繰り返し使用することで装置の部品交換費用の低減を図ることができる。

P 排気ポンプ
１ 真空装置
２，３２ モータ
３ 導入ポート
４ 配管中継継ぎ手
５ モータ冷却ユニット
６ 回転軸
８，３８ モータボディ
９ ステータコイル
１０ ロータ
１１ ベアリング
１２，２２，４２ 冷却ジャケット
１４ Ｏリング
１５，２５，３５ ブラケット
１５ａ 溝部
１６，３６ Ｏリングシール面
１７ 隔壁
１７ａ 開口部

Claims (4)

1. モータボディの外側表面に当接した状態で取り付けられるブラケットを有してなるモータ冷却ユニットであって、
   前記ブラケットの内側表面と前記モータボディの外側表面との間に、冷却媒体が流通する冷却ジャケットが形成されていることを特徴とするモータ冷却ユニット。
2. 前記冷却ジャケットの端部は、前記モータボディの外側表面と前記ブラケットの内側表面との間に配設されたＯリングによって気密に保持され、
   前記Ｏリングは、前記ブラケット側の溝部に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載されたモータ冷却ユニット。
3. 前記ブラケットは、前記冷却ジャケットを区切る隔壁を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載されたモータ冷却ユニット。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載されたモータ冷却ユニットを備えることを特徴とするモータ。