JP2020039212A - アウタロータ型のモータのためのロータ、当該ロータを備えるモータ、当該モータを備えるターボ分子ポンプおよび当該モータを備える基板回転装置 - Google Patents
アウタロータ型のモータのためのロータ、当該ロータを備えるモータ、当該モータを備えるターボ分子ポンプおよび当該モータを備える基板回転装置 Download PDFInfo
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Abstract
Description
向の応力を受けた場合、コア溝111の角部(図3Bにおいて点線で囲われた部分)に応力が集中する。同様に、リング溝131の角部にも応力が集中する。ロータ100の回転数(回転速度)は数万rpm以上にもなり得るので、コア溝111の角部および/またはリング溝131の角部が受ける応力は非常に強くなり得る。モータ260の大型化に伴いロータ100が大径化すると、発生する遠心力が強くなり得るので、コア溝111の角部および/またはリング溝131の角部が受ける応力はさらに強くなり得る。コア溝111の角部および/またはリング溝131の角部に集中する強い応力は、ロータコア110および/またはエンドリング130の形状を変化させ得、最終的にはモータ260の性能を変化させ得る。特に、ロータ100の各部品が薄肉化されている場合、各部品の剛性は低下し得るので、応力の集中という問題は顕著になる。
図4は一実施形態にかかるロータコア110を示す上面図である。ロータコア110は金属(たとえばアルミ)から形成されていてもよく、その他の材質から形成されていてもよい。「その他の材質」はたとえばFRPを含んでよい。図4のロータコア110は、実質的に円弧状の複数の部品から構成されている。以下では、「実質的に円弧状の部品」を
「円弧部400」と称する。複数の円弧部400が組み合わされることで、ロータコア110は全体として実質的に円筒状となる。すなわち、円弧部400のそれぞれの中心角の総和はおよそ360°となる。図4のロータコア110は複数の円弧部400に分割されていると表現することもできる。ここで「ロータコア110は複数の円弧部400に分割されている」とは「1つのロータコア110を複数の円弧部400に切断すること」のみを意味するのではない。複数の円弧部400は、それぞれ独立の材料から加工され、形成され、または、製作されてよい。
図2に示したように、ロータコア110の外周には動翼220が設けられる。したがって、図4のロータ100を回転させると、円弧部400Aおよび円弧部400Bが動翼220を径方向外側に押すこととなる。
れぞれは一体形成されていることが好ましい。
図4のロータコア110が遠心力を受けると、円弧部400A自身および円弧部400B自身が径方向外側への力を受ける。換言すれば、ロータコア110が回転した場合、円弧部400Aおよび円弧部400Bは、円弧部400Aと円弧部400Bとの間の空隙が広がる方向の力を受ける。したがって、図4のロータコア110を回転させると、円弧部400Aおよび円弧部400Bが動翼220を径方向外側に押すこととなる。動翼220が径方向外側に押されると、動翼220が変形してしまう可能性がある。TMPにおいて
動翼220が変形するとTMPの性能および寿命が低下する可能性がある。モータ260がTMP以外の装置に取り付けられている場合であっても、ロータコア110は、モータ260の外周部に設置される部材を変形させる可能性がある。
とえばロータコア110が0.5mm厚の電磁鋼板の積層体である場合、2つのスペーサ600間の空隙は0.2mmであってよい。空隙を小さくすることで、スペーサ600がロータコア110の全ての層を支えることができるようになる。
メタルバー120の厚みが大きい場合、ロータ100を回転させた場合のメタルバー120内部の応力が大きくなる。薄型のメタルバー120を用いることで、メタルバー120内部に発生する応力を低減することが可能である。一方で、後述するように、メタルバー120の厚みによって銅損の値が変化する。
出願人は、メタルバー120の厚みには最適解(仮に最適解でなくとも、局所解)が存在することを見出した。メタルバー120の厚みを最適化して銅損を最小化することにより、モータ260の性能、ひいてはTMP200の性能を向上させることができると考えられる。
x:メタルバー120の厚み(単位はメートル)
w:メタルバー120の幅(単位はメートル)
lbar:メタルバー120の軸方向の長さ(メタルバー120の高さとも表現可能、単位はメートル)
lring:エンドリング130の軸方向の長さ(エンドリング130の高さとも表現可能、単位はメートル)
rinner:ロータ100の内半径(1つのメタルバー120と、そのメタルバー120に対向するメタルバー120との間の距離の半分の長さとも表現可能、単位はメートル)
router:エンドリング130の外半径(単位はメートル)
ρbar:メタルバー120の抵抗率(単位はオームメートル)
Rbar:すべてのメタルバー120の抵抗値の合計(単位はオーム)
ρring:エンドリング130の抵抗率(単位はオームメートル)
Rring:すべてのエンドリング130の抵抗値の合計(単位はオーム)
Rtotal:すべてのメタルバー120およびすべてのエンドリング130の抵抗値の合計、すなわちRbarとRringの和(単位はオーム)
nbar:メタルバー120の本数(無次元数)
nring:エンドリング130の個数(無次元数)
なお、メタルバー120およびエンドリング130の実際の寸法が場所によって異なる場合、計算には、実際の寸法の平均値を用いてもよい。たとえばメタルバー120がアリほぞ形状である場合、「メタルバー120の二つの底辺(上底および下底)の長さの平均値
」をメタルバー120の幅wとしてよい。
w=0.012(m)
lbar=0.053(m)
lring=0.014(m)
rinner=0.2085(m)
router=0.214(m)
ρbar=2.8×10−8(Ωm)
ρring=5.6×10−8(Ωm)
nbar=36(本)
nring=2(個)
なお、本事例では、xは0.0055(m)より小さい値となる(0.214(m)−0.2085(m)=0.0055(m))。xが0.055m以上の値をとるとなれば、エンドリングの厚みが負の値になってしまうためである。
示す。
これまでの説明では、モータ260はTMP用のモータであった。しかし、モータ260の適用範囲はTMPに限られない。モータ260の応用例について、図7を用いて説明する。図7は、半導体等の基板730を回転させるための基板回転装置700の正面断面図である。基板回転装置700は、内筒710と、内筒710の外周部に取り付けられたモータ260と、モータ260のさらに外周に設けられた基板支持部720であって、基板730を支持するための基板支持部720とを備える。内筒710に代え、中実の円柱状の部材を用いることもできる。図7におけるモータ260は、例えば図6に図示されたモータ260と同等の構成を有する。基板回転装置700を他の装置、たとえば基板研磨装置、基板洗浄装置または基板加工装置などと組み合わせることで、基板730を回転させながら基板の処理をすることが可能になる。モータ260を適用することができる装置はTMP200および基板回転装置700に限られない。
装置(700、700’)および基板洗浄装置800の具体的な構成は当業者によって適宜決定されてよい。一実施形態にかかる基板洗浄装置によれば、基板を高速かつ確実に回転させながらより適切に洗浄することができる。
タルバーはロータコアの軸方向に延びる、複数のメタルバーと、複数のメタルバー同士を電気的に接続するエンドリングと、を備える、ロータを開示する。
層分の厚さより小さい、モータを開示する。
110…ロータコア
111…コア溝
120…メタルバー
130…エンドリング
131…リング溝
210…内筒
220…動翼
230…静止翼
240…外筒
250…ステータ
260…モータ
270…シール部材
400…円弧部
600…スペーサ
700、700’…基板回転装置
710…内筒
720、720’…基板支持部
730…基板
800…基板洗浄装置
810…ハウジング
820U、820L…洗浄アーム(アッパーアーム、ローワーアーム)
821…洗浄部材
822…液体供給ノズル
830…カップ
840…ダウンフロージェネレータ
900…基板処理装置
910…ロード・アンロード部
912…搬送ロボット
920…研磨部
921…第1の研磨装置
922…第2の研磨装置
923…第3の研磨装置
924…第4の研磨装置
930…ウエハステーション
940…基板搬送ユニット
950…基板洗浄部
954…第1の洗浄部搬送ロボット
955…第2の洗浄部搬送ロボット
960…制御部
1000…絶縁層
Claims (11)
- アウタロータ型のモータのためのロータであって、前記ロータは、
実質的に円筒状のロータコアであって、複数の独立した円弧部に分割されている、ロータコアと、
前記ロータコアの内周部分に固定される複数のメタルバーであって、それぞれのメタルバーは前記ロータコアの軸方向に延びる、複数のメタルバーと、
前記複数のメタルバー同士を電気的に接続するエンドリングと、
を備える、ロータ。 - 請求項1に記載のロータであって、前記メタルバーは、前記エンドリングの内周面に溶接されている、ロータ。
- 請求項2に記載のロータであって、
前記メタルバーは直方体形状またはアリ溝形状であり、
前記メタルバーの厚みは、前記メタルバーの幅の半分以下である、ロータ。 - 請求項3に記載のロータであって、
前記メタルバーの辺のうち前記エンドリングの内周面に接触する辺は融接されており、
前記メタルバーの面のうち前記エンドリングの内周面と対向する面はろう接されている、ロータ。 - 請求項1から4のいずれか一項に記載のロータと、
前記ロータの内周方向の空間に設けられたステータであって、前記ロータと対向するステータと、
を備える、モータ。 - 請求項5に記載のモータであって、前記ロータの外周に設けられた実質的に円筒状のスペーサを備える、モータ。
- 請求項6に記載のモータであって、前記スペーサの側面積は、前記ロータコアの側面積より大きい、モータ。
- 請求項6または7に記載のモータであって、
前記ロータは、前記エンドリングを2つ備え、
前記エンドリングのそれぞれは、前記ロータコアの端面のそれぞれに設けられており、
前記モータは、前記スペーサを2つ備え、
前記スペーサのそれぞれは、前記エンドリングのそれぞれに固定されており、
前記スペーサのそれぞれは電気的に非接触であり、
前記スペーサの表面には、前記エンドリングと前記スペーサを絶縁するためおよび前記ロータコアと前記スペーサを絶縁するための絶縁層が設けられている、
モータ。 - 請求項8に記載のモータであって、
前記ロータコアは複数の板の積層体であり、
前記スペーサのそれぞれの間に空隙が設けられるよう、前記スペーサが構成されており、
前記空隙の軸方向の長さは、前記ロータコアの1層分の厚さより小さい、モータ。 - 内筒と、
前記内筒の外周に設けられた、請求項5から9のいずれか一項に記載のモータと、
前記モータの外周に設けられた動翼と、
前記動翼の外側に設けられた外筒と、
前記外筒の内側かつ前記動翼の外側に設けられた静止翼と、
を備える、真空ポンプ。 - 内筒と、
前記内筒に設けられた、請求項5から9のいずれか一項に記載のモータと、
前記モータの外周に設けられた基板支持部と、
を備える、基板回転装置。
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