JP3716890B2

JP3716890B2 - 真空用モ−タの冷却装置

Info

Publication number: JP3716890B2
Application number: JP05696197A
Authority: JP
Inventors: 光昭萩尾; 健生鈴木
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 1997-02-24
Filing date: 1997-02-24
Publication date: 2005-11-16
Anticipated expiration: 2017-02-24
Also published as: JPH10243609A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空チャンバ内において、半導体製造装置や液晶製造装置などの試料搬送やハンドリングを行うアクチュエータに用いる真空用モータに係り、特に真空用モータの冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば真空環境中での半導体製造工程において、ウェハ搬送用の動力伝達装置に用いられる真空用モータは、固定子鉄心に巻装された電機子巻線の発熱による温度上昇が大気中に比べて激しいため、真空環境を汚すことなく十分な冷却が行われることが要求されている。
従来の回転形の真空用モータの冷却装置について説明する。図３は第１の従来例を示す同装置の断面図である。真空用モータ１は、円筒形状をしたフレーム２と、フレーム２の内側に設けた電機子巻線３１を有する固定子鉄心３と、フレーム２の内側に軸受６を介して支持され一端に負荷１１を接続した回転軸５と、この回転軸５の外側に嵌着され固定子鉄心３と空隙を介して設けた回転子４とで構成されている。また、真空用モータ１は、図示しない真空排気装置と接続された真空チャンバ８内に置かれ、真空チャンバ８の内周壁面上に水平に固定された熱伝導部材からなるベ−スを介して設置されている。このような構成の真空用モータ１は固定子鉄心３に巻装された電機子巻線３１や軸受６などで発生した熱がフレーム２へ伝わり、フレーム２に取り付けであるベース７を介して真空チャンバ８の外周壁面へ伝熱して冷却されるものである。
また、第２の従来例として、真空チャンバの外の大気側に接続しているパイプをフレーム部に設けた水冷ジャケットに埋設して、そのパイプ中に水などの液体を流すことにより、モータの電機子巻線から発生した熱を液体を媒介とし、その液体をチラー等で循環させることで熱伝達により放熱する冷却装置が提案されている。
また、第３の従来例として、フレーム部内に作動流体を封入して、モータの電機子巻線での発生熱を作動流体の蒸発により離れた位置にある凝縮部まで運び、凝縮部で蒸発潜熱を外部へ放出する冷却装置が提案されている（例えば、特開平７ー２３６２５６号公報）。
図４は第３の従来例を示す真空用モータの冷却装置の断面図である。図において、第１の従来例と異なる点を説明する。発熱する固定子鉄心３の周囲を囲むフレーム２の内部に作動流体が蒸発する蒸発部となる環状の空洞部１２を形成しており、フレーム２には、その上下に間隔を置いて蒸気通路用パイプ１３及び液流通路用パイプ１４の一端部を接続し、空洞部１２と連通する。蒸気通路用パイプ１３及び液通路用パイプ１４の他端部は真空チャンバ８の外壁部を貫通して外部まで延び、外部において凝縮部１５に連通しており、接続具１６、１７により凝縮部１５と着脱自在に接続されている。また、空洞部１２、蒸気通路用パイプ１３及び液通路用パイプ１４、凝縮部１５内に水やフロン等の作動流体を封入する。なお、空洞部１２の内周壁には毛細管作用を行う金網等からなるウイック１２ａが張設されている。ここで、１３ａ、１４ａはそれぞれモータ側の蒸気通路用、液通路用パイプで、１３ｂ、１４ｂはそれぞれ凝縮部側の蒸気通路用、液通路用パイプである。
このような構成において、真空用モータ１の作動により電機子巻線３１が発熱すると、この熱はフレーム２の内壁部を介して空洞部１２に伝達され、空洞部１２内でウイック１２ａの作動流体の蒸発によって取り去られる。この作動流体の蒸発により、空洞部１２内の気圧が凝縮部１５内の気圧よりも高くなり、両部間で圧力差が生じ、上記の蒸発した作動流体の蒸気は、フレーム２の空洞部１２から蒸気通路用パイプ１３を経て凝縮部１５内へ移動せしめられ、凝縮部１５を通じて蒸発潜熱が外部へ放出されて凝縮し、それから凝縮により液化した作動流体は液通路用パイプ１４を経て空洞部１２へ戻るようにしてある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、第１の従来例の真空用モータの冷却装置において、回転軸端部に負荷１１を取り付けた真空用モータ１を回転させると、真空用モータ１の主要な発熱部位である電機子巻線３１のジュール熱や軸受の摩擦熱などの影響を受けて、その熱がフレーム２が固定されているベース７を介して真空チャンバ８の外周壁面から放熱されるが、この伝熱経路以外には、電機子巻線３１あるいは固定子鉄心３からの輻射熱として、固定子鉄心３と空隙を介している回転子４、回転子４を嵌合する回転軸５に伝熱される経路がある。このような伝熱経路を通った熱で回転子４および回転軸５の温度が上昇して変形を起こしたり、回転軸５の温度上昇に伴ってその接触要素である軸受６が変形を生じて破損を起こすという問題があった。
また、第２の従来例および第３の従来例に示した冷却装置では、固定子鉄心３側の熱を真空チャンバ８の外部へ強制的に熱伝達し放熱することができるが、電機子巻線３１あるいは固定子鉄心３の輻射熱により回転子４へ伝熱したり、あるいは回転軸５の負荷１１により発生する熱が回転軸５に伝わったりして、回転子４および回転軸５の温度上昇する問題があった。
また、第３の従来例は冷却用配管で接続されているため熱輸送経路が長くなり構造が複雑化し、メンテナンス等の分解、組立時においてモータ本体に接続する冷却用配管を真空チャンバ８から取り外して作業を行わなくてはならず作業性が悪く、コストがかかるという問題もあった。
そこで、本発明は第１の目的は、真空中において、電機子巻線や軸受で発生した熱を効率良く真空チャンバ外へ放熱し、回転軸の変形あるいは軸受の破損などの問題を解消することのできる真空用モータの冷却装置を提供することにある。
また、第２の目的は、冷却装置のメンテナンス等の分解、組立時の作業を解消し、作業コストのかからない構造が簡単な真空用モータの冷却装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、本発明は真空チャンバと、この真空チャンバの内周壁面上に固定されたベ−スと、このベ−スを介して設置された真空用モータと、を備え、前記真空用モータが、前記ベ−スと垂直方向に設けたフレームと、このフレームの内側に設けた電機子巻線を有する固定子鉄心と、前記フレームの内側に軸受を介して支持され一端に負荷を接続した回転軸と、この回転軸の外側に嵌着され前記固定子鉄心と空隙を介して設けた回転子とで構成される真空用モータの冷却装置において、前記回転軸は、反負荷側から負荷側に向かって穿設された中空部を有するカップ状に形成されたものからなり、前記フレームは、反負荷側の端面に前記回転軸の軸径より大きな穴部を有するベ−ス取付け面が形成されるとともに、前記ベ−スの上面には、前記ベ−ス取付け面の間に設けた穴部から前記中空部の負荷側の端面に向かって前記回転軸と僅かな空隙を介して同軸状の伝熱用固定軸を設けたものである。
また、前記伝熱用固定軸は、冷却流体を流通させる冷却用通路を配設してあるものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明を図に示す実施例について説明する。
図１は本発明の第１の実施例を示す真空用モータの断面図である。従来例と同じ構成要素については同一符号を付し、その説明は省略する。
真空用モータ１が真空チャンバ８内のベース７に固定された構成は第１の従来例と同じである。従来例と異なる点は、真空用モータ１において、回転軸５が、反負荷側から負荷側に向かって穿設された中空部５１を有するカップ状のものからなり、フレーム２は、反負荷側の端面に回転軸５の軸径より大きな穴部２１を有するベ−ス取付け面２２が形成されるとともに、ベ−ス７の上面には、ベ−ス取付け面２２の間に設けた穴部２１から中空部５１の負荷側の端面に向かって回転軸５と僅かな空隙を介して同軸状の伝熱用固定軸９を設けたものである。なお、伝熱用固定軸９は高熱伝導性の材料からなるものである。
このような構成において、動作について説明する。
真空チャンバ８の内部で回転軸端部に負荷１１を取り付けた真空用モータ１を回転させると、電機子巻線３１や軸受６からの発生熱がフレーム２へ伝熱し、フレーム２からベース７を介して真空チャンバ８の外周壁面から放熱されることになる。また、電機子巻線３１あるいは固定子鉄心３からの輻射熱として固定子鉄心３と空隙を介している回転子４に熱が伝わる。この回転子４に伝わった熱は、回転子４の内周を嵌着している回転軸５に熱伝導し、回転軸５と僅かな空隙を介して設けた伝熱用固定軸９へ輻射により伝熱した後、伝熱用固定軸９からベース７、真空チャンバ８の外周壁面へと熱を伝える。真空チャンバ８は真空用モータ１に比べて熱容量が大きいうえ、真空チャンバ８の外周壁面は、大気に接しているため自然対流により放熱がおこなわれ、真空用モータ１の温度上昇は抑制される。
したがって、真空用モータ１の運転による電機子巻線３１等からの発熱は、固定子鉄心３のフレーム２から真空チャンバ８へと伝熱する以外に、回転軸５の内側から伝熱用固定軸９へ輻射熱により伝熱されるため、回転子４および回転軸５ならびに軸受６で発生した熱を効率良く真空チャンバ８外へ放熱し、さらに回転軸４の温度上昇に伴う変形あるいは軸受６の破損などの問題を解消することもできる。
【０００６】
図２は第２の実施例を示す真空用モータの断面図である。第１の実施例と異なる点は、伝熱用固定軸９の内部に冷却用通路１０を配設したものである。冷却用通路１０の両端口は、図示していないチラーへと接続されている。
このような構成において、チラー（図示せず）から冷却用通路１０に冷却水を流通させることによって伝熱用固定軸９の内部に冷却水が循環するので、真空用モータ１の電機子巻線からの発熱で回転軸に伝熱された熱は伝熱用固定軸９の内部に循環する冷却水と熱交換されるようにしてある。
したがって、回転子４および回転軸５ならびに軸受６で発生した熱による温度上昇をさらに抑制することができ、効率良く真空チャンバ８外へ放熱することができる。
また、ベース７に固定した伝熱用固定軸９の内部に冷却用通路１０を配設した簡単な構造のため、冷却装置としてのメンテナンス等の分解、組立時の作業をなくし、作業コストがかからない真空用モータの冷却装置を得る効果がある。
【０００７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、真空用モータの運転で発生した熱を従来のようにフレームなどの固定側から熱伝導をおこなう以外に、中空部を有する回転軸の内側から僅かな空隙を介して設置している伝熱用固定軸へ、輻射熱として伝熱する経路を考慮した構成を設けてあるため、真空中において、電機子巻線や軸受で発生した熱を効率良く真空チャンバ外へ放熱することのできる真空用モータの冷却装置を得る効果がある。これにより回転軸の変形あるいは軸受の破損の問題も解消することができる。
また、冷却装置のメンテナンス等の分解、組立時の作業をなくすことができるため、作業コストがかからず、構造を簡単にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す真空用モータの冷却装置の断面図である。
【図２】本発明の第２の実施例を示す真空用モータの冷却装置の断面図である。
【図３】第１の従来例を示す真空用モータの冷却装置の断面図である。
【図４】第３の従来例を示す真空用モータの冷却装置の断面図である。
【符号の説明】
１：真空用モータ
２：フレーム
２１：穴部
２２：フレ−ム取付け面
３：固定子鉄心
３１：電機子巻線
４：回転子
５：回転軸
５１：中空部
６：軸受
７：ベース
８：真空チャンバ
９：伝熱用固定軸
１０：冷却用通路
１１：負荷

Claims

真空チャンバと、この真空チャンバの内周壁面上に固定されたベ−スと、このベ−スを介して設置された真空用モータとを備え、前記真空用モータが、前記ベ−スと垂直方向に設けたフレームと、このフレームの内側に設けた電機子巻線を有する固定子鉄心と、前記フレームの内側に軸受を介して支持され一端に負荷を接続した回転軸と、この回転軸の外側に嵌着され前記固定子鉄心と空隙を介して設けた回転子とで構成される真空用モータの冷却装置において、
前記回転軸は、反負荷側から負荷側に向かって穿設された中空部を有するカップ状に形成されたものからなり、前記フレームは、反負荷側の端面に前記回転軸の軸径より大きな穴部を有するベ−ス取付け面が形成されるとともに、前記ベ−スの上面には、前記ベ−ス取付け面の間に設けた穴部から前記中空部の負荷側の端面に向かって前記回転軸と僅かな空隙を介して同軸状の伝熱用固定軸を設けたことを特徴とする真空用モータの冷却装置。
前記伝熱用固定軸は、冷却流体を流通させる冷却用通路を配設してある請求項１に記載の真空用モータの冷却装置。