TWI590565B - 密封結構，具有該密封結構之真空幫浦馬達，以及真空幫浦 - Google Patents

Description

密封結構，具有該密封結構之真空幫浦馬達，以及真空幫浦

本發明係有關於密封結構，特別係指用於真空幫浦的馬達之密封機構。此外，本發明係有關於該密封結構以及包含馬達的真空幫浦。

真空幫浦被用於，例如，半導體製造系統中。馬達附接於真空幫浦作為驅動源。在該真空馬達的主軸直接連接於該馬達且使用無軸密封部的結構中，該馬達需要設有密封結構以維持真空。在這種情況下，馬達定子位於該馬達內，且電源供給引線連接於此馬達轉子。據此，該些引線也需要被用於這樣的結構以維持真空。在此方面，有一種已知的馬達係為馬達轉子與連接部及引線們共同被樹脂所密封(參閱專利文獻1)。

此外，也有一種已知的馬達於馬達定子與馬達轉子之間設有罐體以實現一密封結構(參閱專利文獻2)。進一步，也有揭示於馬達框內含有密封結構之馬達。在此情況下，有引線穿過的開口部需要設密封結構，且使用被稱為密封端(hermetic terminal)的部分。

引證表列 專利文獻

[專利文獻1]日本專利特開第昭59-106864號

[專利文獻2]日本專利第4435556號

習用的密封結構，卻造成下列問題。換言之，該馬達轉子直接連接該真空幫浦的該主軸，且轉子主軸處於真空(或部份真空)狀態。因此，該馬達轉子也同樣暴露於真空狀態。因為如此，容置該馬達轉子的空間也需要維持該真空狀態。為了滿足需求，例如，如前所述，該馬達定子係以樹脂密封以維持真空狀態。然而，為了用樹脂密封於馬達定子，需要準備複雜的成形模具以進行注塑成形作業，因而變得複雜且麻煩。另外，如專利文獻1當定子芯的內圓周暴露於馬達轉子隔室時，該樹脂間的介面產生空隙或馬達引線間產生密閉蠕變的情形，即不能維持真空。

即使在不使用樹脂密封的辦法而利用一罐體維持真空的情況下，仍要考量罐體自身毀壞或破損。當罐體毀壞或破損時，即失去真空。例如，在半導體處理幫浦中，瞬間的失去真空(或進入空氣)可能導致處理氣體與空氣的反應或處理氣體的外部放電的問題。進一步，當在引線導引出的開口使用密閉端子以維持真空時，該生產成本會大幅提高，使得此方案有費用上的劣勢。

本發明鑑於前述的問題所創。根據本發明，係提供用於真空幫浦馬達的密封結構，包括穿過成形於馬達框的開口部而連接於馬達定子之引線以及密封該開口部的密封件，其中該引線包括芯線部及包覆部包覆該芯線部，以及密封部成形於該芯線部的 至少一部分。

此外，根據本發明，係提供用於真空幫浦馬達的密封結構，包括連接於馬達定子之引線以及樹脂成形部以樹脂密封該引線連接於該馬達定子的連接部，其中該引線包括芯線部及包覆部包覆該芯線部、而密封部係成形於該芯線部之至少一部分，且其中該樹脂成形部的至少一部分重複作為真空幫浦的附接部。

另外，根據本發明的任一該密封結構，該密封部係為藉由樹脂注入該包覆部內部的該芯線部之密封處理的一部分。

另外，根據本發明的任一該密封結構，該密封部係為移除該包覆部之一部分以透過焊接整合芯線群成單一線組的部分，且進一步，該密封部係透過密封介質包覆有熱收縮管。

此外，根據本發明的該密封結構，該密封件係由彈性橡膠製成，且該密封件貫穿有鑽孔以供該引線穿過。

另外，根據本發明的該密封結構，該彈性橡膠係藉由預設之鎖固板壓縮而附接於該馬達框的該開口部。

此外，根據本發明，係提供一種具有該密封結構的真空幫浦馬達包括馬達轉子直接連接於真空幫浦的幫浦主軸。

另外，根據本發明的該真空幫浦馬達，罐體穩固地封閉該馬達轉子且置於該馬達轉子與該馬達定子之間。

此外，根據本發明，係提供包括該密封結構或該馬達的一種真空幫浦。

根據本發明，由於該些引線以及馬達框係具有自己的密封結構而可不用罐體或密閉端子。此外，可以理解雙重的密閉結構較便宜且即使在具有該罐體的該馬達內，該罐體破損仍舊 可維持該真空狀態。

20‧‧‧真空幫浦

21‧‧‧幫浦主軸

30‧‧‧轉子

31‧‧‧第一階段轉子

32‧‧‧第二階段轉子

33‧‧‧第三階段轉子

34‧‧‧第四階段轉子

40‧‧‧殼體

51、61‧‧‧軸承

70‧‧‧定時齒輪

100‧‧‧半導體結構

100、100b、100c‧‧‧馬達

110‧‧‧馬達定子

111a‧‧‧定子芯

111b‧‧‧線圈

120‧‧‧馬達轉子

130‧‧‧罐體

131‧‧‧軀幹部

132‧‧‧封閉部

133‧‧‧開口部

140‧‧‧馬達架

141‧‧‧架主體

142‧‧‧端板

143‧‧‧開口部

143c‧‧‧附接部

145‧‧‧密封件

145c‧‧‧樹脂成形部

147‧‧‧鎖固板

149‧‧‧螺栓

151、151a、151b‧‧‧引線

153a、153b‧‧‧密封部

154a、154b‧‧‧芯線部

155a‧‧‧包覆部

156b‧‧‧密封介質

157a‧‧‧樹脂

157b‧‧‧銲錫

158b‧‧‧熱收縮管

第1圖表示根據發明的具體實施例的包括密封結構的馬達及真空幫浦的剖視圖；第2圖(A)及第2圖(B)表示馬達的剖視圖，其中第2圖(A)係表示未有罐體的馬達、第2圖(B)係表示具有罐體的馬達；第3圖表示馬達其中的馬達定子被一樹脂成形部的樹脂所密封的剖面圖；第4圖(A)及第4圖(B)表示引線密封結構的剖視圖，其中第4圖(A)表示採用樹脂密封的密封結構、第4圖(B)表示使用銲接的密封結構；第5圖為表示於馬達框中的開口部內的密封結構之剖面圖。

接著，依據所附加的圖示說明本發明的實施例。

第1圖表示依據本發明的實施例的包括密封結構的馬達100及附接該馬達100的真空幫浦20之總體概要剖面圖。第1圖中，所表示的剖面係包括該真空幫浦20的二個幫浦主軸21的軸心。如圖所示，該真空幫浦20包括一對轉子30。此實施例中，該些轉子30各包括第一階段轉子31、第二階段轉子32、第三階段轉子33及第四階段轉子34。支持該些轉子30的該幫浦主軸21係以位於近其兩末端部的軸承51、61予以支撐。另外，該些轉子30係容納於殼體40內。

轉子30係由設在真空幫浦20的幫浦主軸21末端側 的馬達100所驅動。有一對彼此嚙合的定時齒輪70固定於該幫浦主軸21之另一端。在此配置下，該些幫浦主軸21及該些轉子30之二者係以相同速度於彼此相反方向旋轉。注意第1圖係表示該馬達100的簡化配置。

當該馬達100被驅動時，於相反方向旋轉的該些轉子30以微小間距未接觸而維持於該殼體40之內面及該些轉子30之間。當該成對轉子30旋轉時，位於吸入端之氣體被侷限於該轉子30及殼體40之間，然後被輸送到排放端。從進氣口(圖略)所導入的氣體藉由該第四階段轉子34經壓縮且輸送到排放口(圖略)而從排放口排出。

第2圖(A)係表示該馬達100驅動該真空幫浦的該轉子旋轉的概要配置之剖面圖。如第2圖(A)、第2圖(B)所示，該馬達100包括馬達定子110、馬達轉子120以及馬達框140。該馬達框140包括框主體141及端板142。該框主體141具有圓柱狀外形及內部空間係沿著該框主體141內的幫浦主軸21的軸心形成。該端板142係以螺栓(圖略)附接於該框主體141。該馬達框140可由，例如，鐵或鋁形成。該馬達定子110及該馬達轉子120係容納於馬達框140內的內部空間中。

於馬達定子110中，線圈111b係安裝於定子芯111a，特別是，在馬達定子110中，該線圈111b係於幫浦主軸21的軸心方向朝外突出該定子芯111a的兩端。馬達定子110係藉由安裝於馬達框140的框主體141的內部的定子芯111a與該幫浦主軸21軸心同軸地固定於馬達框140。該定子芯111a可以藉由，例如，矽鋼板彼此疊層形成。該馬達轉子120係與幫浦主軸21軸心 同軸地位於馬達定子110內部且直接連接於該真空幫浦100的幫浦主軸21。

[馬達的修飾範例]

第2圖(B)表示馬達的修飾範例。根據本修飾範例的馬達100b，於馬達定子110和馬達轉子120之間設置有罐體130。該罐體130將該馬達定子110與該馬達轉子120隔離。此罐體130包括軀幹部131、封閉部132以及開口部133。該軀幹部131具有實質上圓柱狀外形且與該罐體130的軸心成同軸設置。

該封閉部132構成於該罐體130的端面且該軀幹部131的內部空間係由該軀幹部131的端部所封閉。該開口部133構成於另一端部且形成該罐體130的開口。該開口部133的圓周部設置凸緣狀部，且此凸緣狀部係成形大於該軀幹部131的外徑。

該罐體130係由樹脂所成形，且該軀幹部131、該封閉部132以及該凸緣部係一體成形。在此修飾範例中，使用PPS(polyphenylene sulfide，聚苯硫醚)樹脂作為該罐體130的材料。從增進馬達效率的觀點，該軀幹部131的厚度越小越合適。

該罐體130係裝設成使定子芯111a及該軀幹部131於圓周方向彼此接抵。進一步，該定子芯111a與該軀幹部131於接抵部係利用黏膠一併黏著。如此，作為該定子芯111a與該軀幹部131利用黏接一併黏著的結果係使該定子芯111a與該軀幹部131一體成形。因此，該定子芯111a可強化該軀幹部131對應於定子芯111a的部份的機械強度。此使得該軀幹部131對應於定子芯111a的該部份能夠作得很薄。考量當真空幫浦20於操作時該黏膠的抗熱性，可以使用如矽基或環氧基的黏膠。值得注意的是 該罐體130可設置於與馬達定子110區隔的位置。

第3圖係表示馬達定子110藉由樹脂成形部145c經樹脂密封的馬達修飾實施例之剖面圖。在此馬達100c內，馬達框係被省略，且該樹脂成形部145c實質上作用等同馬達框。亦即，該馬達定子110及引線們151a所連接至該馬達定子110的連接部係完全被樹脂成形部145c以樹脂密封。由於採取此配置，容納馬達轉子120的內部空間係維持真空。同時，可減少從馬達定子產生且被所使用的樹脂所傳導的熱能所導致的溫度增加而藉以提供優勢。

另外，附接部143c係形成於該樹脂成形部145c於馬達100c附接於真空幫浦(圖略)處的端部的端面(圖示中左端面)。此附接部143c係為一體形成的部份作為該樹脂成型部145c的一部且設計為利用螺栓或圖未示的類似物附接於該真空幫浦的幫浦殼體。值得注意的是該附接部143c的該結構僅係描述為此處的範例，因此，任何適應的配置，可以是讓馬達100c得以附接於幫浦殼體。

[引線]

接著，基於第4圖(A)、第4圖(B)，將描述引線151a的密封部153a的該結構。該引線151a包括包覆部155a及芯線部154a。如第4圖(A)所示，此實施例的該密封部153a係特徵在於該引線151a的至少一部係經過樹脂密封處理。亦即，樹脂157a係注入於該引線151a的該包覆部155a的內部，藉此該引線151a的內部係被密封。該密封部153a使該引線151a內部能防止空氣滲入。

接著，將敘述執行該樹脂密封處理的具體方法。首 先，預備好的引線係切除兩端部。此時，該引線的長度係等同最終產物為佳。此因為當經過熱處理的引線被切斷，例如，在樹脂組內產生裂縫，導致該密封部153a的密封特性降低的風險。

接著，該引線容納於真空容室內。該真空容室內部係充滿熔融樹脂。此後，該真空容室內部係抽成真空。然後，留在該引線的該包覆部內部的空氣係被抽出，藉此使該樹脂157a進入該引線151a的內部以取代空氣。藉由控制抽出真空的時間，該引線151a的整體長度可被樹脂所密封。或者，只有部份的引線151a可被樹脂所密封。另外，也可考慮藉由讓該樹脂只從該引線151a的端部進入只以樹脂密封該引線151a的一側端部。透過這樣，可促成未施加樹脂密封處理的該引線另一端部的芯線處置。

將該真空容室的內部在樹脂進入該引線151a內部後加熱。此係因為所使用的該樹脂157a為熱硬化樹脂。在將引線151a以這種方式加熱經過預定時間後，將該引線151a靜置至冷卻。最後，將該引線151a從該真空容室移除，即完成該樹脂密封處理。在該經樹脂密封引線151a內部，該樹脂157a係沿著該引線151a全長而實質存在，且因此，即使在因為扳彎該引線151a而造成該樹脂157a的部份受到損壞時，該引線151a的其他部份仍維持密封特性。因此，經過施加該樹脂密封處理後該引線151a在扳彎或運作的情況下使該引線151a的運用具有優勢。值得注意的是，所使用的該樹脂157a不限於熱硬化樹脂，是故，可以使用不需加熱而在一段預定時間乾燥後硬化的樹脂。此外，藉由使用樹脂在硬化後維持彈性，有可能提供經過施加樹脂密封處理後即使扳彎也不會失去密封特性的引線。

接著，將依據第4圖(B)敘述密封部153b透過焊接密封引線。此密封部153b係藉由使用銲料157b密封引線151b藉此對該引線151b施加密封處理於預定位置。以下將敘述使用銲料157b執行密封處理的具體方法。首先，將該引線151b的該密封部153b的包覆部155b移除，藉此暴露芯線部154b。該芯線部154b係由細芯線群捆綁於一起形成單一引線151b。於此階段，該銲料157b係被熔融傾倒於芯線部154b上，藉此部份的銲料157b進入於該些芯線之間，同時維持留在該芯線部154b的外圓周部。當該銲料157b冷卻至硬化時，該芯線部154b及該銲料157b係變成一體，即，該些芯線係形成單一芯線組，藉此將該芯線部154b內部的空氣通道封閉。

接著，於該密封部153b的該銲錫157b表面施加密封介質156b至預定厚度。此時，耐熱材料，例如，矽膠填料介質係可用作密封介質156b。在外面空氣進入接觸後該填料介質維持預定立即流動性，且因此，即使該芯線部154b及該銲料157b的形狀複雜，該填料介質仍以可靠的方式覆蓋於該芯線部154b及該銲料157b。此外，將熱收縮管158b在施加密封介質156b之後置於該密封部153b上。此後，將該熱收縮管158b加熱至預定溫度藉此收縮，藉此將該引線151b內的空氣通道完全密封。

[馬達框的密封機構]

接著，依據第1、5圖，敘述該馬達框140的該框主體141內的密封機構。開口部143係形成於該馬達框140的該框主體141的預定位置。然後，將引線151a通過此開口部143而導入該框主體141內。該引線151a係連接於該馬達定子110(參照第1圖)藉 此提供所需電力給該馬達定子110。在本實施例中，如第1圖所示，該開口部143係成形於該馬達100的接近其頂端右手側角落的位置。另外，本實施例中，作為範例的二引線151a係被導引入該框主體141內。然而，並未對引線151a數量作特定限制。

將該開口部143形成該開口部145的上方局部區域大於其下方局部區域而成階梯狀開口。另外，將密封件145***於此開口部143。該密封件145係***於該開口部143的上方區域且藉由形成於開口部內的階梯而避免從內掉出。雖然各種材質可用於該密封件145只要其氣密且柔韌，本實施例中，作為範例，彈性橡膠或更精確地，係使用矽膠橡膠(silicone rubber)。另外，預設鑽孔(圖略)係形成於該密封件145內以讓該些引線151導引透過鑽孔進入該框主體141。

另外，設預設鎖固板147接抵於該密封件145的上部。穿孔形成於此鎖固板147上，藉以使該些引線151得以穿過。另外，該鎖固板147係以螺栓149固定於該框主體141的上表面。在此情況下，該密封件145的初步厚度係厚於形成於該開口部143的該階梯狀開口的深度。依據該矽膠橡膠藉由該些螺栓149鎖緊而被鎖固板147所壓縮，此提高位於該框主體141與該些引線151a之間介面的該密封特性。然而，在完全不壓縮該密封件145也可獲得需要之密封特性的情形，可採用厚度等於或小於該階梯狀開口深度的密封件。

「功能」

接著，依據第2、5圖，將敘述根據本實施例的該密封結構之功能。如同此前所述的，第2圖(A)示意不用罐體的該馬達100。 該真空幫浦(第1圖中元件符號20所示)的該幫浦主軸21係經***於該馬達100的該內部，且該馬達轉子120及該馬達定子110也同樣處於真空(或部份真空)狀態。此情況下，使用普通引線時，空氣藉由該引線的包覆部的內部空間的路徑從外部環境進入該馬達100的該內部。然而，本實施例的該引線151a係經樹脂密封，因此，造成不會讓空氣流入該馬達100的該內部的狀況發生。特別是，當該引線151a係經樹脂密封，該樹脂密封處理係沿著長度方向施加於該引線151a的寬度範圍。因此，即便該密封特性部份減少，整體密封特性依舊維持。換言之，該密封部基本上沿著該引線151a的全長成形。

另一方面，同樣位於該框主體141的開口部143，該密封狀態係由密封件145所維持。換言之，由該矽膠橡膠製成的該密封件145維持該框主體141與該些引線151a之間介面的密封特性，且因此，同樣造成不會讓空氣從該框主體141的該開口部143流入該馬達100的該內部的狀況發生。

接著，將敘述具有該罐體130的該馬達100b的功能。該馬達100b的該功能基本上相同於沒有罐體的該馬達100。然而，由於設有該罐體130，得以實現雙層密封結構。換言之，該罐體130係位於該馬達轉子120及該馬達定子110之間。此從真空(或部份真空)狀態隔絕該馬達定子110。採用此結構下，該密封特性係被罐體130所確保且同時該馬達100b的內部密封特性也被該框主體141的該密封件145所確保。此結構避免昂貴密封端子的必要性。另外，即使萬一該罐體130受損，該真空狀態仍舊被該馬達框140所維持。例如，在半導體製程中，瞬間失去真空(空 氣一瞬間進入)造成在處理氣體及空氣之間的反應或導致處理空氣的洩漏至該馬達100的外面。然而，藉由本實施例的結構使前述失去真空的可能性大幅地降低。

值得注意的是本發明於實施例中所描述的為單獨構成元件的組合。然而，本發明中，只要能實現該密封結構，該構成元件可以任意方式組合，所得的構成元件的組合也同樣落入該發明的範疇內。例如，雖然發明所述為一種包含所有構成元件A、B、C的發明，當熟悉所屬技術領域者認為該發明可以只要有A及B的組合仍然可以實現該發明，該所得組合依舊屬於該發明的範疇。

該發明係可被應用於真空幫浦馬達的該密封處理。

100c‧‧‧馬達

110‧‧‧馬達定子

120‧‧‧馬達轉子

143c‧‧‧附接部

145c‧‧‧樹脂成形部

151a‧‧‧引線

21‧‧‧幫浦主軸

Claims (7)

1. 一種用於真空幫浦馬達的密封結構，其包含：穿過成形於馬達框中之開口部以連接於馬達定子之引線，及密封該開口部之密封件，其中：該引線包括芯線部及包覆該芯線部的包覆，以及形成於該芯線部的至少一部分中的密封，其中，該密封包括密封處理，該密封處理係移除該包覆之一部分而透過焊接，部分地整合芯線之中間部成單線，且該中間部係除了芯線端點之任何部分，該密封係透過密封介質藉由熱收縮管包覆。
2. 如申請專利範圍第1項所述的密封結構，其中該密封件係由彈性橡膠製成，且該密封件貫穿形成有鑽孔供該引線穿過。
3. 如申請專利範圍第2項所述的密封結構，其中該彈性橡膠係藉由預設鎖固板壓縮而附接於該馬達框內的該開口部。
4. 一種具有根據申請專利範圍第1項之密封結構的真空幫浦馬達，其包含：馬達轉子直接連接於真空幫浦的幫浦主軸。
5. 如申請專利範圍第4項所述的真空幫浦馬達，其進一步包括：穩固地封閉該馬達轉子且設置於該馬達轉子與該馬達定子之間的罐體。
6. 一種真空幫浦馬達，其包括如申請專利範圍第1項所述的密封結構。
7. 一種真空幫浦，其包括如申請專利範圍第4項所述的真空幫浦 馬達。