WO2021039478A1 - 真空ポンプ及び真空ポンプに用いられる電磁石ユニット - Google Patents

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sensor
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radial
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永偉 時
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Definitions

  • the present invention relates to a vacuum pump and an electromagnet unit used in the vacuum pump.
  • the process of forming an insulating film, metal film, semiconductor film, etc. and the process of etching are processes in a high vacuum state to avoid the influence of dust in the air. It is done in the chamber.
  • a vacuum pump such as a turbo molecular pump is used for exhaust in the process chamber.
  • a turbo molecule having blades and fixed blades arranged in multiple stages alternately in the axial direction in a casing having an intake port for sucking gas from the outside and an exhaust port for exhausting the sucked gas to the outside.
  • the one in which the mechanism is arranged is known.
  • the vacuum pump is equipped with an electromagnet unit that controls the position of the rotating shaft based on the displacement of the rotating shaft provided with blades detected by various sensors.
  • the electromagnet unit cannot normally detect the displacement of the rotating shaft when the displacement sensor that detects the displacement of the rotating shaft is interfered with by external noise.
  • the noise source and the displacement sensor are provided separately, or a shield as disclosed in Patent Document 1 is provided.
  • This shield is interposed between the radial electromagnet and the displacement sensor for the radial direction, and between at least one of the high frequency motor and the displacement sensor for the radial direction, and is a radial electromagnet or a radial electromagnet related to the radial direction sensor. Blocks the magnetic and electric fields of high-frequency motors.
  • the vacuum pump provided with the shield as described above, there is a problem that the vacuum pump becomes larger in the axial direction by the amount of interposing the shield that blocks the magnetic field and the electric field of the radial electromagnet or the high frequency motor.
  • An object of the present invention is to solve this problem. To do.
  • the vacuum pump according to the present invention is a vacuum pump provided with an electromagnet unit that controls the position of the rotating shaft, and the electromagnet unit includes a displacement sensor that detects the position of the rotating shaft and a displacement sensor.
  • An electromagnet that controls the rotation axis at a predetermined position, a wiring pattern for a sensor that is interposed between the displacement sensor and the electromagnet and connects the coils of the two corresponding displacement sensors, and two corresponding wiring patterns.
  • a printed substrate provided with an electromagnet wiring pattern for connecting the coils of the electromagnet is provided, and the sensor wiring pattern and the electromagnet wiring pattern are arranged so as not to overlap when viewed from the axial direction of the rotating shaft. ing.
  • the wiring pattern for the sensor and the wiring pattern for the electromagnet are separated from each other to prevent the electromagnetic noise generated by the electromagnet from interfering with the displacement sensor, resulting in false detection of the displacement sensor due to the electromagnetic noise. Problems can be prevented.
  • the wiring pattern for the sensor is arranged on one side of the printed circuit board and the wiring pattern for the electromagnet is arranged on the other side of the printed circuit board.
  • the wiring pattern for the sensor and the wiring pattern for the electromagnet are separated from each other in the axial direction, so that the electromagnetic noise generated by the electromagnet is suppressed from interfering with the displacement sensor, and the displacement sensor caused by the electromagnetic noise. False positives and malfunctions can be prevented.
  • the wiring pattern for the electromagnet is arranged outside the wiring pattern for the sensor in the radial direction of the rotating shaft.
  • the wiring pattern for the sensor and the wiring pattern for the electromagnet are separated in the radial direction to prevent the electromagnetic noise generated by the electromagnet from interfering with the displacement sensor, so that the displacement caused by the electromagnetic noise is suppressed. It is possible to prevent false detections and malfunctions of the sensor.
  • the land for soldering the coil of the electromagnet and the wiring pattern for the electromagnet is arranged so as not to overlap the core of the displacement sensor when viewed from the axial direction. ..
  • the wiring pattern for the sensor or the lead wire connecting the wiring pattern for the electromagnet and the external device is the electromagnetic steel plate of the electromagnet and the sensor steel plate of the displacement sensor when viewed from the axial direction. It is preferable that the wire is stretched along the axial direction so as not to overlap with the shaft direction.
  • the lead wire does not overlap with the electromagnetic steel plate of the electromagnet and the sensor steel plate of the displacement sensor when viewed from the axial direction, it is possible to suppress the electromagnetic noise generated in the lead wire from interfering with the displacement sensor.
  • the magnetic poles adjacent to each other between the electromagnets adjacent to each other in the circumferential direction of the electromagnet are set to the same pole.
  • the magnetic flux generated from the magnetic poles adjacent to each other in the circumferential direction of the electromagnet is canceled, so that the magnetic flux of the electromagnet can be reduced between the electromagnets adjacent to each other in the circumferential direction.
  • the electromagnet unit according to the present invention is an electromagnet unit that controls the position of the rotating shaft of the vacuum pump, and a displacement sensor that detects the position of the rotating shaft and the rotating shaft are predetermined.
  • the electromagnet that controls the position and the sensor wiring pattern that is interposed between the displacement sensor and the electromagnet and connects the coils of the two corresponding displacement sensors and the coils of the two corresponding electromagnets.
  • a printed substrate provided with an electromagnet wiring pattern to be connected is provided, and the sensor wiring pattern and the electromagnet wiring pattern are arranged so as not to overlap when viewed from the axial direction of the rotating shaft.
  • the wiring pattern for the sensor and the wiring pattern for the electromagnet are separated from each other to prevent the electromagnetic noise generated by the electromagnet from interfering with the displacement sensor, resulting in false detection of the displacement sensor due to the electromagnetic noise. Problems can be prevented.
  • the wiring pattern for the sensor and the wiring pattern for the electromagnet are separated from each other to prevent the electromagnetic noise generated by the electromagnet from interfering with the displacement sensor, resulting in false detection or malfunction of the displacement sensor due to the electromagnetic noise. Can be prevented.
  • the vertical sectional view of the vacuum pump which concerns on one Embodiment of this invention.
  • the side view which shows the electromagnet unit Top view showing a printed circuit board.
  • the side view which shows the electromagnet unit seen from the arrow B of FIG. Bottom view showing a printed circuit board.
  • drawings may be exaggerated by enlarging the characteristic parts in order to make the features easier to understand, and the dimensional ratios of the components are not always the same as the actual ones.
  • hatching of some components may be omitted in order to make the cross-sectional structure of the components easy to understand.
  • FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing the vacuum pump 1.
  • the vacuum pump 1 is a composite pump including a turbo molecular pump mechanism PA and a thread groove pump mechanism PB housed in a substantially cylindrical casing 10.
  • the vacuum pump 1 includes a casing 10, a rotor 20 having a shaft 21 rotatably supported in the casing 10, a motor 30 for rotationally driving the shaft 21, a part of the shaft 21, and a stator column accommodating the motor 30. It has 40 and.
  • the casing 10 is composed of a base 11 and a cylindrical portion 13 mounted on the base 11 and fixed via bolts 12.
  • An exhaust port 14 communicating with an auxiliary pump (not shown) is provided on the lower side of the base 11.
  • An intake port 15 connected to a vacuum container such as a chamber (not shown) is formed at the upper end of the cylindrical portion 13. Further, a flange 15a connected to the vacuum container is formed on the outer periphery of the intake port 15.
  • the rotor 20 includes a shaft 21 and blades 22 fixed to the upper part of the shaft 21 and arranged concentrically with respect to the axis of the shaft 21.
  • the blade 22 and the rotating body 28, which will be described later, are integrally joined to form a substantially cylindrical rotary blade 29.
  • the shaft 21 is position-controlled by a radial electromagnet unit and an axial electromagnet unit, and is non-contact supported.
  • the radial electromagnet unit is an electromagnet unit 50, and includes a radial electromagnet 51, a radial sensor 53, and a printed circuit board 55.
  • the axial electromagnet unit includes an axial electromagnet 52 and an axial sensor 54.
  • the radial electromagnet 51, the axial electromagnet 52, the radial sensor 53, and the axial sensor 54 are connected to a control unit 60 that controls various devices constituting the vacuum pump 1.
  • the control unit 60 includes the radial electromagnet 51 and the axial electromagnet based on the detection value of the radial sensor 53 that detects the displacement of the shaft 21 in the radial direction R and the detection value of the axial sensor 54 that detects the displacement of the shaft 21 in the axial direction A.
  • the exciting current of 52 By controlling the exciting current of 52, the shaft 21 is supported in a state of being levitated at a predetermined position.
  • the upper and lower parts of the shaft 21 are inserted into the touchdown bearing 23.
  • the shaft 21 rotating at high speed comes into contact with the touchdown bearing 23 to prevent damage to the vacuum pump 1.
  • the shaft 21 is integrally attached to the rotor blade 29 by inserting the bolt 25 into the rotor flange 26 and screwing it into the shaft flange 27 with the upper portion inserted into the boss hole 24.
  • the motor 30 is composed of a rotor 31 attached to the outer circumference of the shaft 21 and a stator 32 arranged so as to surround the rotor 31.
  • the stator 32 is connected to the control unit 60, and the rotation of the shaft 21 is controlled by the control unit 60.
  • the stator column 40 is mounted on the base 11, and the lower end of the stator column 40 is fixed to the base 11 via bolts 41.
  • turbo molecular pump mechanism PA arranged in substantially the upper half of the vacuum pump 1 will be described.
  • the turbo molecular pump mechanism PA is composed of a blade 22 and a fixed wing 70 arranged with a gap between the blade 22 in the axial direction A.
  • the blade 22 and the fixed wing 70 are arranged alternately and in multiple stages along the axial direction A, and in this embodiment, the five-stage blade 22 and the five-stage fixed wing 70 are arranged.
  • the blade 22 is inclined at a predetermined angle and is integrally formed on the upper outer peripheral surface of the rotary blade 29. Further, a plurality of blades 22 are radially installed around the axis of the rotor 20.
  • the fixed wing 70 is composed of blades inclined in the direction opposite to the blade 22, and is sandwiched and positioned in the axial direction A by spacers 71 installed in a stack on the inner wall surface of the cylindrical portion 13. Further, a plurality of fixed wings 70 are also installed radially around the axis of the rotor 20.
  • the turbo molecular pump mechanism PA as described above is adapted to transfer the gas sucked from the intake port 15 and the intake port 16 from the upper side to the lower side in the axial direction A by the rotation of the blade 22.
  • the thread groove pump mechanism PB comprises a rotating body 28 provided in the lower part of the rotor 20 and extending along the axial direction A, and a substantially cylindrical stator 80 arranged so as to surround the outer peripheral surface 28a of the rotating body 28. I have.
  • the stator 80 is mounted on the base 11.
  • the stator 80 includes a threaded groove 81 carved on the inner peripheral surface.
  • the thread groove pump mechanism PB as described above compresses the gas transferred downward from the intake port 15 and the intake port 16 in the axial direction A by the drag effect due to the high-speed rotation of the rotating body 28, and heads toward the exhaust port 14. And transfer. Specifically, the gas is transferred to the gap between the rotating body 28 and the stator 80, then compressed in the thread groove 81 and transferred to the exhaust port 14.
  • FIG. 2 is a side view showing the electromagnet unit 50.
  • FIG. 3 is a plan view of the printed circuit board 55 in which the arrangement relationship of the radial sensors 53 is shown by a broken line.
  • FIG. 4 is a partially cutaway bottom view of the radial sensor 53 in which the arrangement relationship of the printed circuit board 55 is shown by a broken line.
  • FIG. 5 is a side view showing the electromagnet unit 50 as viewed from the arrow B in FIG.
  • two radial electromagnets 51 and two radial sensors 53 are provided apart from each other in the axial direction A. However, since they have the same configuration, the radials arranged above the axial direction A are provided. The structure will be described by taking the electromagnet 51 and the radial sensor 53 as an example, and the description of the structure of the radial electromagnet 51 and the radial sensor 53 arranged below the axial direction A will be omitted.
  • the radial electromagnet 51 magnetically supports the shaft 21 in the radial direction R in a non-contact manner.
  • the radial electromagnets 51 are arranged at intervals of 90 degrees along the circumferential direction C of the electromagnet unit 50, and are arranged on the X-axis or the Y-axis.
  • the radial electromagnet 51 distinguishes according to the direction in which the shaft 21 is supported, refer to those that support the shaft 21 in the X-axis direction by adding an X at the end of the number.
  • a Y is added to the end of the number to be a reference code, and when these are collectively referred to, only the number is used as a reference code.
  • the radial electromagnet 51 includes a pair of magnetic poles 51d and 51d formed by winding a coil 51c around a convex portion 51b of an electromagnetic steel plate 51a which is a core.
  • the pair of magnetic poles 51d and 51d have different polarities by winding the coil 51c in opposite directions.
  • the radial electromagnets 51X and 51Y adjacent to each other in the circumferential direction C and the magnetic poles 51d and 51d adjacent to each other are set to have the same polarity.
  • the magnetic fluxes generated from the adjacent magnetic poles 51d and 51d between the adjacent radial electromagnets 51 in the circumferential direction C cancel each other out, so that the magnetic flux of the radial electromagnets 51 is generated between the radial electromagnets 51X and 51Y adjacent to each other in the circumferential direction C. Can be lowered.
  • the radial sensor 53 detects the displacement of the shaft 21 in the radial direction R.
  • the radial sensor 53 is a known displacement sensor, for example, an inductance type displacement sensor or the like.
  • the radial sensor 53 includes a pair of magnetic poles 53d and 53d formed by winding a coil 53c around a claw portion 53b of a sensor steel plate 53a which is a core.
  • the radial sensor 53 is arranged between a pair of magnetic poles 53d and 53d when viewed from a plane.
  • those arranged on the X-axis are designated by adding x to the end of the number as a reference code on the Y-axis.
  • add y to the end of the number to use as a reference code and when these are collectively referred to, only the number is used as the reference code.
  • FIG. 6 is a bottom view showing the printed circuit board 55.
  • the printed substrate 55 is provided with a sensor wiring pattern 56 for connecting the coil 53c of the radial sensor 53 and an electromagnet wiring pattern 57 for connecting the coil 51c of the radial electromagnet 51.
  • the wiring pattern 56 for the sensor and the wiring pattern 57 for the electromagnet are arranged so as not to overlap when viewed from the axial direction A.
  • the wiring pattern 56 for the sensor and the wiring pattern 57 for the electromagnet are separated from each other in the axial direction A, so that it is possible to suppress the electromagnetic noise generated by the radial electromagnet 51 from interfering with the radial sensor 53. If the electromagnetic noise generated by the radial electromagnet 51 does not interfere with the radial sensor 53, the sensor wiring pattern 56 and the electromagnet wiring pattern 57 may be arranged so as to partially overlap when viewed from the axial direction A. Absent.
  • the sensor wiring pattern 56 is provided on the surface 55a of the printed circuit board 55.
  • the sensor wiring pattern 56 connects the coils 53c of the radial sensors 53x arranged so as to face each other, or the coils 53c of the radial sensors 53y arranged so as to face each other.
  • the wiring pattern 57 for the electromagnet is provided on the back surface 55b of the printed circuit board 55.
  • the electromagnet wiring pattern 57 connects the coils 51c of the radial electromagnets 51X arranged so as to face each other, or the coils 51c of the radial electromagnets 51Y arranged so as to face each other.
  • the sensor wiring pattern 56 is arranged inside the radial direction R from the electromagnet wiring pattern 57 when viewed from the axial direction A. As a result, the wiring pattern 56 for the sensor and the wiring pattern 57 for the electromagnet are separated from each other in the radial direction R, so that electromagnetic noise generated by the radial electromagnet 51 can be prevented from interfering with the radial sensor 53.
  • the printed circuit board 55 is arranged so that the land 58 for solder-connecting the coil 51c of the radial electromagnet 51 and the wiring pattern 57 for the electromagnet does not overlap with the sensor steel plate 53a of the radial sensor 53 when viewed from the axial direction A.
  • the land 58 overlaps a part of the sensor electromagnetic steel plate 53a of the radial sensor 53 when viewed from the axial direction A. It may be arranged.
  • the land 58 is provided on the surface 55a above the axial direction A of the printed circuit board 55, the worker can easily access the land 58 and the soldering can be smoothly performed.
  • the lead wire 59 connecting the sensor wiring pattern 56 or the electromagnet wiring pattern 57 and the external device is extended along the axial direction A between the coils 51c of the adjacent radial electromagnets 51 in the circumferential direction C. ..
  • the lead wire 59 does not overlap with the electromagnetic steel plate 51a and the sensor steel plate 53a when viewed from the axial direction A, it is possible to suppress the electromagnetic noise generated in the lead wire 59 from interfering with the radial sensor 53.
  • the lead wire 59 can be routed to the outer peripheral side of the electromagnet 50 without causing excessive bending. Further, it is possible to prevent the size of the vacuum pump 1 from increasing in the axial direction A due to the routing of the lead wire.
  • the lead wire 59 is arranged so as to overlap a part of the electromagnetic steel plate 51a or a part of the sensor steel plate 53a when viewed from the axial direction A. It doesn't matter.
  • the sensor wiring pattern 56 and the electromagnet wiring pattern 57 need only be separated by a distance that can reduce the influence of electromagnetic noise, and are grouped on either the front surface 55a or the back surface 55b of the printed circuit board 55. It may be provided in the above.
  • the sensor wiring pattern 56 and the electromagnet wiring pattern 57 are separated from each other in the axial direction A, so that the electromagnetic noise generated by the radial electromagnet 51 is transmitted to the radial sensor 53. Interference can be suppressed, and erroneous detection and malfunction of the radial sensor 53 due to electromagnetic noise can be prevented.
  • the radial sensors 53x arranged so as to face each other detect the displacement of the upper portion of the shaft 21 in the X-axis direction, and generate the original displacement signals + xh and ⁇ xh according to the displacement. It is sent to the control unit 60.
  • the radial sensors 53y arranged so as to face each other detect the displacement of the shaft 21 in the Y-axis direction, and send the original displacement signals + yh and ⁇ hyh corresponding to the displacement to the control unit 60.
  • the reference code "+" of the original displacement signal indicates that the signal is detected by the radial sensors 53x and 53y arranged in the positive direction of the X-axis or the Y-axis, and "-" indicates the signal detected by the X-axis or the Y-axis. It indicates that the signal is detected by the radial sensors 53x and 53y arranged in the negative direction of the axis.
  • the control unit 60 generates electromagnet drive signals + XH and ⁇ XH to drive the radial electromagnet 51X of the electromagnet unit 50 based on the displacement of the shaft 21 in the X-axis direction and the Y-axis direction, and controls the radial electromagnet 51X.
  • control unit 60 generates electromagnet drive signals + YH and ⁇ YH to drive the radial electromagnet 51Y of the electromagnet unit 50, and controls the radial electromagnet 51Y.
  • the reference code "+" of the electromagnet drive signal indicates that the signal controls the radial electromagnet 51 arranged in the positive direction of the X-axis or Y-axis, and "-" indicates the signal of the X-axis or Y-axis. It indicates that it is a signal for controlling the radial electromagnet 51 arranged in the negative direction.

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Abstract

【課題】変位センサがノイズの影響を受けることを抑制すると共に、省スペースで設置可能な電磁石ユニット及び該電磁石ユニットを備えた真空ポンプを提供する。 【解決手段】電磁石ユニット５０は、シャフト２１を所定の位置に制御するラジアル電磁石５１と、シャフト２１の位置を検出するラジアルセンサ５３と、ラジアル電磁石５１とラジアルセンサ５３との間に介設され、互いに対応する２つのラジアルセンサ５３、５３のコイル５３ｃ同士を結線するセンサ用配線パターン５６及び対応する２つのラジアル電磁石５１、５１のコイル５１ｃ同士を結線する電磁石用配線パターン５７が設けられたプリント基板５５と、を備えている。センサ用配線パターン５６及び電磁石用配線パターン５７は、アキシャル方向Ａから視て重ならないように配置されている。

Description

真空ポンプ及び真空ポンプに用いられる電磁石ユニット
　本発明は、真空ポンプ及び真空ポンプに用いられる電磁石ユニットに関するものである。
　メモリや集積回路等の半導体装置の製造において、絶縁膜、金属膜、半導体膜等の成膜を行う処理やエッチングを行う処理は、空気中の塵等による影響を避けるために高真空状態のプロセスチャンバ内で行われる。プロセスチャンバ内の排気には、例えばターボ分子ポンプ等の真空ポンプが使用されている。
　このような真空ポンプとしては、外部から気体を吸入する吸気口と吸入された気体を外部に排気する排気口を有するケーシング内に、軸方向に交互に多段配列したブレード及び固定翼を有するターボ分子機構を配置したものが知られている。
　また、真空ポンプは、各種センサの検出したブレードを設けた回転軸の変位に基づいて、回転軸の位置制御を行う電磁石ユニットを備えている。電磁石ユニットは、回転軸の変位検出を行う変位センサが外部ノイズの干渉を受けると、回転軸の変位検出を正常に行えない。
　そこで、このようなノイズを低減するために、ノイズの発生源と変位センサとを離して設けたり、特許文献１に開示されるようなシールドを設けている。このシールドは、ラジアル電磁石とラジアル方向用変位センサとの間、及び高周波モータとラジアル方向用変位センサとの間のうち、少なくとも何れか一方の間に介在され、ラジアル方向用センサに係るラジアル電磁石または高周波モータの磁界及び電界を遮断する。
実開平４－１４８１５号公報
　しかしながら、ノイズの発生源と変位センサとを離して設ける場合、組立精度のバラつきを考慮して、ノイズの影響を受けにくい離間距離を余分に確保する必要があった。
　また、上述したようなシールドを備えた真空ポンプでは、ラジアル電磁石または高周波モータの磁界及び電界を遮断するシールドを介装させる分だけ、真空ポンプが軸方向に大型化するという問題があった。
　そこで、変位センサがノイズの影響を受けることを抑制すると共に、電磁石ユニットを省スペースで設けるために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本発明に係る真空ポンプは、回転軸の位置制御を行う電磁石ユニットを備えた真空ポンプであって、前記電磁石ユニットは、前記回転軸の位置を検出する変位センサと、前記回転軸を所定の位置に制御する電磁石と、前記変位センサと前記電磁石との間に介設され、対応する２つの前記変位センサのコイル同士を結線するセンサ用配線パターン及び対応する２つの前記電磁石のコイル同士を結線する電磁石用配線パターンが設けられたプリント基板と、を備え、前記センサ用配線パターン及び前記電磁石用配線パターンは、前記回転軸の軸方向から視て重ならないように配置されている。
　この構成によれば、センサ用配線パターンと電磁石用配線パターンとが離間することにより、電磁石で発生した電磁ノイズが変位センサに干渉することを抑制し、電磁ノイズに起因する変位センサの誤検知や不具合を防止することができる。
　また、本発明に係る真空ポンプは、前記センサ用配線パターンが、前記プリント基板の一面側に配置され、前記電磁石用配線パターンは、前記プリント基板の他面側に配置されていることが好ましい。
　この構成によれば、センサ用配線パターンと電磁石用配線パターンとが軸方向において離間することにより、電磁石で発生した電磁ノイズが変位センサに干渉することを抑制し、電磁ノイズに起因する変位センサの誤検知や不具合を防止することができる。
　また、本発明に係る真空ポンプは、前記電磁石用配線パターンが、前記回転軸の径方向において前記センサ用配線パターンの外側に配置されていることが好ましい。
　この構成によれば、センサ用配線パターンと電磁石用配線パターンとが径方向において離間することにより、電磁石で発生した電磁ノイズが、変位センサに干渉することを抑制するため、電磁ノイズに起因する変位センサの誤検知や不具合を防止することができる。
　また、本発明に係る真空ポンプは、前記電磁石のコイル及び前記電磁石用配線パターンを半田接続するランドが、前記軸方向から視て前記変位センサのコアと重ならないように配置されていることが好ましい。
　この構成によれば、電磁石で発生した電磁ノイズが、ランドを介して変位センサに干渉することを抑制できる。
　また、本発明に係る真空ポンプは、前記センサ用配線パターン又は前記電磁石用配線パターンと外部機器とを接続するリード線は、前記軸方向から視て前記電磁石の電磁鋼板及び前記変位センサのセンサ鋼板と重ならないように前記軸方向に沿って延伸されていることが好ましい。
　この構成によれば、リード線が、アキシャル方向から視て電磁石の電磁鋼板及び変位センサのセンサ鋼板と重ならないため、リード線で発生した電磁ノイズが、変位センサに干渉することを抑制できる。
　また、本発明に係る真空ポンプは、前記電磁石の周方向に隣り合う電磁石間で隣り合う磁極が、互いに同極に設定されていることが好ましい。
　この構成によれば、電磁石の周方向において隣り合う電磁石間で隣り合う磁極から生じる磁束が相殺されるため、周方向に隣り合う電磁石の間では、電磁石の磁束を低下させることができる。
　また、上記目的を達成するため、本発明に係る電磁石ユニットは、真空ポンプの回転軸の位置制御を行う電磁石ユニットであって、前記回転軸の位置を検出する変位センサと、前記回転軸を所定の位置に制御する電磁石と、前記変位センサと前記電磁石との間に介設され、対応する２つの前記変位センサのコイル同士を結線するセンサ用配線パターン及び対応する２つの前記電磁石のコイル同士を結線する電磁石用配線パターンが設けられたプリント基板と、を備え、前記センサ用配線パターン及び前記電磁石用配線パターンは、前記回転軸の軸方向から視て重ならないように配置されている。
　この構成によれば、センサ用配線パターンと電磁石用配線パターンとが離間することにより、電磁石で発生した電磁ノイズが変位センサに干渉することを抑制し、電磁ノイズに起因する変位センサの誤検知や不具合を防止することができる。
　発明によれば、センサ用配線パターンと電磁石用配線パターンとが離間することにより、電磁石で発生した電磁ノイズが変位センサに干渉することを抑制し、電磁ノイズに起因する変位センサの誤検知や不具合を防止することができる。
本発明の一実施形態に係る真空ポンプの縦断面図。 電磁石ユニットを示す側面図。 プリント基板を示す平面図。 ラジアルセンサを示す一部切り欠き底面図。 図３の矢印Ｂから視た電磁石ユニットを示す側面図。 プリント基板を示す底面図。
　本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、以下では、構成要素の数、数値、量、範囲等に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも構わない。
　また、構成要素等の形状、位置関係に言及するときは、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似又は類似するもの等を含む。
　また、図面は、特徴を分かり易くするために特徴的な部分を拡大する等して誇張する場合があり、構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。また、断面図では、構成要素の断面構造を分かり易くするために、一部の構成要素のハッチングを省略することがある。
　図１は、真空ポンプ１を示す縦断面図である。真空ポンプ１は、略円筒状のケーシング１０内に収容されたターボ分子ポンプ機構ＰＡとねじ溝ポンプ機構ＰＢとから成る複合ポンプである。
　真空ポンプ１は、ケーシング１０と、ケーシング１０内に回転可能に支持されたシャフト２１を有するロータ２０と、シャフト２１を回転駆動させるモータ３０と、シャフト２１の一部及びモータ３０を収容するステータコラム４０とを備えている。
　ケーシング１０は、ベース１１と、ベース１１上に載置された状態でボルト１２を介して固定された円筒部１３と、で構成されている。
　ベース１１の下部側方には、図示しない補助ポンプに連通される排気ポート１４が設けられている。
　円筒部１３の上端には、図示しないチャンバ等の真空容器に接続される吸気口１５が形成されている。また、吸気口１５の外周には、真空容器に連結されるフランジ１５ａが形成されている。
　ロータ２０は、シャフト２１と、シャフト２１の上部に固定されてシャフト２１の軸心に対して同心円状に並設されたブレード２２と、を備えている。ブレード２２と後述する回転体２８とは、一体に接合されており、略円筒状の回転翼２９を構成している。
　シャフト２１は、ラジアル電磁石ユニット及びアキシャル電磁石ユニットにより位置制御され、且つ非接触支持されている。ラジアル電磁石ユニットは、電磁石ユニット５０であり、ラジアル電磁石５１と、ラジアルセンサ５３と、プリント基板５５と、を備えている。アキシャル電磁石ユニットは、アキシャル電磁石５２と、アキシャルセンサ５４と、を備えている。
　ラジアル電磁石５１、アキシャル電磁石５２、ラジアルセンサ５３及びアキシャルセンサ５４は、真空ポンプ１を構成する各種機器を制御する制御ユニット６０に接続されている。
　制御ユニット６０は、シャフト２１のラジアル方向Ｒの変位を検出するラジアルセンサ５３の検出値及びシャフト２１のアキシャル方向Ａの変位を検出するアキシャルセンサ５４の検出値に基づいて、ラジアル電磁石５１、アキシャル電磁石５２の励磁電流を制御することにより、シャフト２１が所定の位置に浮上した状態で支持されるようになっている。
　シャフト２１の上部及び下部は、タッチダウン軸受２３内に挿通されている。シャフト２１が制御不能になった場合には、高速で回転するシャフト２１がタッチダウン軸受２３に接触して真空ポンプ１の損傷を防止するようになっている。
　シャフト２１は、上部をボス孔２４に挿通された状態で、ボルト２５をロータフランジ２６に挿通すると共にシャフトフランジ２７に螺着することで、回転翼２９に一体に取り付けられている。
　モータ３０は、シャフト２１の外周に取り付けられた回転子３１と、回転子３１を取り囲むように配置された固定子３２とで構成されている。固定子３２は、制御ユニット６０に接続されており、制御ユニット６０によってシャフト２１の回転が制御されている。
　ステータコラム４０は、ベース１１上に載置された状態で、ステータコラム４０の下端部がボルト４１を介してベース１１に固定されている。
　次に、真空ポンプ１の略上半分に配置されたターボ分子ポンプ機構ＰＡについて説明する。
　ターボ分子ポンプ機構ＰＡは、ブレード２２と、アキシャル方向Ａにおいてブレード２２との間に隙間を空けて配置された固定翼７０と、で構成されている。ブレード２２と固定翼７０とは、アキシャル方向Ａに沿って交互にかつ多段に配列されており、本実施例では、５段のブレード２２と５段の固定翼７０が配列されている。
　ブレード２２は、所定の角度で傾斜しており、回転翼２９の上部外周面に一体に形成されている。また、ブレード２２は、ロータ２０の軸線回りに放射状に複数設置されている。
　固定翼７０は、ブレード２２とは反対方向に傾斜したブレードからなり、円筒部１３の内壁面に段積みで設置されているスペーサ７１によりアキシャル方向Ａに挟持されて位置決めされている。また、固定翼７０も、ロータ２０の軸線回りに放射状に複数設置されている。
　上述したようなターボ分子ポンプ機構ＰＡは、ブレード２２の回転により、吸気口１５及び吸気ポート１６から吸入されたガスをアキシャル方向Ａの上方から下方に移送するようになっている。
　次に、真空ポンプ１の略下半分に配置されたねじ溝ポンプ機構ＰＢについて説明する。
　ねじ溝ポンプ機構ＰＢは、ロータ２０の下部に設けられてアキシャル方向Ａに沿って延びた回転体２８と、回転体２８の外周面２８ａを囲んで配置された略円筒状のステータ８０と、を備えている。
　ステータ８０は、ベース１１上に載置されている。ステータ８０は、内周面に刻設されたねじ溝部８１を備えている。
　上述したようなねじ溝ポンプ機構ＰＢは、吸気口１５及び吸気ポート１６からアキシャル方向Ａの下方に移送されたガスを、回転体２８の高速回転によるドラッグ効果によって圧縮して、排気ポート１４に向かって移送する。具体的には、ガスは、回転体２８とステータ８０との隙間に移送された後に、ねじ溝部８１内で圧縮されて排気ポート１４に移送される。
　次に、電磁石ユニット５０の構成及び作用について、図面に基づいて説明する。図２は、電磁石ユニット５０を示す側面図である。図３は、ラジアルセンサ５３の配置関係を破線で図示したプリント基板５５の平面図である。図４は、プリント基板５５の配置関係を破線で図示したラジアルセンサ５３の一部切り欠き底面図である。図５は、図３の矢印Ｂから視た電磁石ユニット５０を示す側面図である。
　なお、図１では、ラジアル電磁石５１及びラジアルセンサ５３が、アキシャル方向Ａに離れて２つずつ設けられているが、これらはそれぞれ同様の構成であるから、アキシャル方向Ａの上方に配置されたラジアル電磁石５１及びラジアルセンサ５３を例に構造を説明し、アキシャル方向Ａの下方に配置されたラジアル電磁石５１及びラジアルセンサ５３の構造に関する説明を省略する。
　ラジアル電磁石５１は、シャフト２１をラジアル方向Ｒに磁力で非接触支持する。各ラジアル電磁石５１は、電磁石ユニット５０の周方向Ｃに沿って９０度毎に離間して配置され、Ｘ軸又はＹ軸上に配置されている。なお、本実施形態において、ラジアル電磁石５１がシャフト２１を支持する方向に応じて区別する場合には、シャフト２１をＸ軸方向に非接触支持するものについては数字の末尾にＸを付して参照符号とし、シャフト２１をＹ軸方向に非接触支持するものついては数字の末尾にＹを付して参照符号とし、これらを総称する場合には、単に数字のみを参照符号とする。
　ラジアル電磁石５１は、コアである電磁鋼板５１ａの凸部５１ｂにコイル５１ｃを巻回して形成された一対の磁極５１ｄ、５１ｄを備えている。一対の磁極５１ｄ、５１ｄは、コイル５１ｃを互いに逆向きに巻回することにより、異なる極性を有している。
　周方向Ｃに隣り合うラジアル電磁石５１Ｘ、５１Ｙ間で隣り合う磁極５１ｄ、５１ｄは、互いに同じ極性になるように設定されている。これにより、周方向Ｃにおいて隣り合うラジアル電磁石５１間で隣り合う磁極５１ｄ、５１ｄから生じる磁束が相殺されるため、周方向Ｃに隣り合うラジアル電磁石５１Ｘ、５１Ｙの間では、ラジアル電磁石５１の磁束を低下させることができる。
　ラジアルセンサ５３は、シャフト２１のラジアル方向Ｒの変位を検出する。ラジアルセンサ５３は、公知の変位センサであり、例えば、インダクタンス型変位センサ等である。ラジアルセンサ５３は、コアであるセンサ鋼板５３ａの爪部５３ｂにコイル５３ｃを巻回して形成された一対の磁極５３ｄ、５３ｄを備えている。
　ラジアルセンサ５３は、平面から視て一対の磁極５３ｄ、５３ｄの間に配置されている。なお、本実施形態において、ラジアルセンサ５３を変位の検知方向に応じて区別する場合には、Ｘ軸上に配置されたものについては数字の末尾にｘを付して参照符号とし、Ｙ軸上に配置されたものについては数字の末尾にｙを付して参照符号とし、これらを総称する場合には、単に数字のみを参照符号とする。
　ラジアル電磁石５１とラジアルセンサ５３とは、アキシャル方向Ａにおいてプリント基板５５を挟んで互いに反対側に配置されている。図６は、プリント基板５５を示す底面図である。
　プリント基板５５には、ラジアルセンサ５３のコイル５３ｃを結線するセンサ用配線パターン５６と、ラジアル電磁石５１のコイル５１ｃを結線する電磁石用配線パターン５７と、が設けられている。
　センサ用配線パターン５６と電磁石用配線パターン５７とは、アキシャル方向Ａから視て重ならないように配置されている。これにより、センサ用配線パターン５６と電磁石用配線パターン５７とがアキシャル方向Ａにおいて離間するため、ラジアル電磁石５１で発生した電磁ノイズがラジアルセンサ５３に干渉することを抑制できる。なお、ラジアル電磁石５１で発生した電磁ノイズがラジアルセンサ５３に干渉しなければ、センサ用配線パターン５６と電磁石用配線パターン５７とが、アキシャル方向Ａから視て一部重なるように配置されても構わない。
　具体的には、センサ用配線パターン５６は、プリント基板５５の表面５５ａに設けられている。センサ用配線パターン５６は、互いに対向して配置されたラジアルセンサ５３ｘのコイル５３ｃ同士、又は互いに対向して配置されたラジアルセンサ５３ｙのコイル５３ｃ同士を結線する。
　また、電磁石用配線パターン５７は、プリント基板５５の裏面５５ｂに設けられている。電磁石用配線パターン５７は、互いに対向して配置されたラジアル電磁石５１Ｘのコイル５１ｃ同士、又は互いに対向して配置されたラジアル電磁石５１Ｙのコイル５１ｃ同士を結線する。
　そして、センサ用配線パターン５６は、アキシャル方向Ａから視て、電磁石用配線パターン５７よりラジアル方向Ｒの内側に配置されている。これにより、センサ用配線パターン５６と電磁石用配線パターン５７とがラジアル方向Ｒにおいて離間するため、ラジアル電磁石５１で発生した電磁ノイズがラジアルセンサ５３に干渉することを抑制できる。
　また、プリント基板５５は、ラジアル電磁石５１のコイル５１ｃ及び電磁石用配線パターン５７を半田接続するランド５８が、アキシャル方向Ａから視てラジアルセンサ５３のセンサ鋼板５３ａと重ならないように配置されている。これにより、ラジアル電磁石５１で発生した電磁ノイズがランド５８を介してラジアルセンサ５３に干渉することを抑制できる。なお、ラジアル電磁石５１で発生した電磁ノイズがランド５８を介してラジアルセンサ５３に干渉しなければ、ランド５８が、アキシャル方向Ａから視てラジアルセンサ５３のセンサ電磁鋼板５３ａの一部と重なるように配置されても構わない。また、ランド５８が、プリント基板５５のアキシャル方向Ａの上方である表面５５ａに設けられていることにより、作業員がランド５８に容易にアクセスでき、半田付けの円滑に行うことができる。
　また、センサ用配線パターン５６又は電磁石用配線パターン５７と外部機器とを接続するリード線５９は、周方向Ｃにおいて隣り合うラジアル電磁石５１のコイル５１ｃの間をアキシャル方向Ａに沿って延伸されている。これにより、リード線５９が、アキシャル方向Ａから視て電磁鋼板５１ａ及びセンサ鋼鈑５３ａと重ならないため、リード線５９で発生した電磁ノイズがラジアルセンサ５３に干渉することを抑制できる。このような配線により、リード線５９に対して、無理な曲げを生じることなく電磁石５０の外周側へ引き回すことが可能である。また、リード線の引き回しに起因して真空ポンプ１がアキシャル方向Ａにサイズアップすることを防止できる。なお、リード線５９で発生した電磁ノイズがラジアルセンサ５３に干渉しなければ、リード線５９が、アキシャル方向Ａから視て電磁鋼板５１ａの一部又はセンサ鋼板５３ａの一部と重なるように配置されても構わない。
　なお、センサ用配線パターン５６と電磁石用配線パターン５７とは、電磁ノイズの影響を低減可能な距離だけ離間されていればよく、プリント基板５５の表面５５ａ又は裏面５５ｂの何れか一方の面にまとめて設けられるものであっても構わない。
　このようにして、本実施形態に係る電磁石ユニット５０は、センサ用配線パターン５６と電磁石用配線パターン５７とがアキシャル方向Ａにおいて離間することにより、ラジアル電磁石５１で発生した電磁ノイズがラジアルセンサ５３に干渉することを抑制し、電磁ノイズに起因するラジアルセンサ５３の誤検知や不具合を防止することができる。
　そして、このような電磁石ユニット５０では、互いに対向して配置されたラジアルセンサ５３ｘが、シャフト２１の上部のＸ軸方向の変位を検知して、この変位に応じた原変位信号＋ｘｈ、－ｘｈを制御ユニット６０に送る。
　また、互いに対向して配置されたラジアルセンサ５３ｙが、シャフト２１のＹ軸方向の変位を検知して、この変位に応じた原変位信号＋ｙｈ、－ｙｈを制御ユニット６０に送る。
　なお、原変位信号の参照符号の「＋」は、Ｘ軸又はＹ軸の正方向に配置されたラジアルセンサ５３ｘ、５３ｙが検知した信号であることを示し、「－」は、Ｘ軸又はＹ軸の負方向に配置されたラジアルセンサ５３ｘ、５３ｙが検知した信号であることを示す。
　制御ユニット６０は、シャフト２１のX軸方向及びY軸方向の変位に基づいて、電磁石ユニット５０のラジアル電磁石５１Ｘを駆動させる電磁石駆動信号＋ＸＨ、－ＸＨを生成し、ラジアル電磁石５１Ｘを制御する。
　また、制御ユニット６０は、電磁石ユニット５０のラジアル電磁石５１Ｙを駆動させる電磁石駆動信号＋ＹＨ、－ＹＨを生成し、ラジアル電磁石５１Ｙを制御する。
　なお、電磁石駆動信号の参照符号の「＋」は、Ｘ軸又はＹ軸の正方向に配置されたラジアル電磁石５１を制御する信号であることを示し、「－」は、Ｘ軸又はＹ軸の負方向に配置されたラジアル電磁石５１を制御する信号であることを示す。
　なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を成すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
１　　　・・・真空ポンプ
１０　　・・・ケーシング
１１　　・・・ベース
１２　　・・・ボルト
１３　　・・・円筒部
１４　　・・・排気ポート
１５　　・・・吸気口
１５ａ　・・・フランジ
１６　　・・・吸気ポート
２０　　・・・ロータ
２１　　・・・シャフト（回転軸）
２２　　・・・ブレード
２３　　・・・タッチダウン軸受
２４　　・・・ボス孔
２５　　・・・ボルト
２６　　・・・ロータフランジ
２７　　・・・シャフトフランジ
２８　　・・・回転体
２８ａ　・・・外周面
２９　　・・・回転翼
３０　　・・・モータ
３１　　・・・回転子
３２　　・・・固定子
４０　　・・・ステータコラム
４１　　・・・ボルト
５０　　・・・電磁石ユニット
５１、５１Ｘ、５１Ｙ　　・・・ラジアル電磁石
５１ａ　・・・電磁鋼板
５１ｂ　・・・（電磁鋼板の）凸部
５１ｃ　・・・（ラジアル電磁石の）コイル
５１ｄ　・・・（ラジアル電磁石）磁極
５２　　・・・アキシャル電磁石
５３、５３ｘ、５３ｙ　　・・・ラジアルセンサ
５３ａ　・・・センサ鋼板
５３ｂ　・・・（センサ鋼板の）爪部
５３ｃ　・・・（ラジアルセンサの）コイル
５３ｄ　・・・（ラジアルセンサの）磁極
５４　　・・・アキシャルセンサ
５５　　・・・プリント基板
５５ａ　・・・（プリント基板の）表面
５５ｂ　・・・（プリント基板の）裏面
５６　　・・・センサ用配線パターン
５７　　・・・電磁石用配線パターン
５８　　・・・ランド
５９　　・・・リード線
６０　　・・・制御ユニット
７０　　・・・固定翼
７１　　・・・スペーサ
８０　　・・・ステータ
８１　　・・・ねじ溝部
Ａ　　　・・・アキシャル方向（軸方向）
Ｒ　　　・・・ラジアル方向（径方向）
Ｃ　　　・・・（電磁石ユニットの）周方向
ＰＡ　　・・・ターボ分子ポンプ機構
ＰＢ　　・・・ねじ溝ポンプ機構

Claims (7)

  1. 　回転軸の位置制御を行う電磁石ユニットを備えた真空ポンプであって、
    　前記電磁石ユニットは、
    　前記回転軸の位置を検出する変位センサと、
    　前記回転軸を所定の位置に制御する電磁石と、
    　前記変位センサと前記電磁石との間に介設され、対応する２つの前記変位センサのコイル同士を結線するセンサ用配線パターン及び対応する２つの前記電磁石のコイル同士を結線する電磁石用配線パターンが設けられたプリント基板と、
    を備え、
    　前記センサ用配線パターン及び前記電磁石用配線パターンは、前記回転軸の軸方向から視て重ならないように配置されていることを特徴とする真空ポンプ。
  2. 　前記センサ用配線パターンは、前記プリント基板の一面側に配置され、
    　前記電磁石用配線パターンは、前記プリント基板の他面側に配置されていることを特徴とする請求項１記載の真空ポンプ。
  3. 　前記電磁石用配線パターンは、前記回転軸の径方向において前記センサ用配線パターンの外側に配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の真空ポンプ。
  4. 　前記電磁石のコイル及び前記電磁石用配線パターンを半田接続するランドは、前記軸方向から視て前記変位センサのコアと重ならないように配置されていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項記載の真空ポンプ。
  5. 　前記センサ用配線パターン又は前記電磁石用配線パターンと外部機器とを接続するリード線は、前記軸方向から視て前記電磁石の電磁鋼板及び前記変位センサのセンサ鋼板と重ならないように前記軸方向に沿って延伸されていることを特徴とする請求項１から４の何れか１項記載の真空ポンプ。
  6. 　前記電磁石の周方向に隣り合う電磁石間で隣り合う磁極が、互いに同極に設定されていることを特徴とする請求項５記載の真空ポンプ。
  7. 　真空ポンプの回転軸の位置制御を行う電磁石ユニットであって、
    　前記回転軸の位置を検出する変位センサと、
    　前記回転軸を所定の位置に制御する電磁石と、
    　前記変位センサと前記電磁石との間に介設され、対応する２つの前記変位センサのコイル同士を結線するセンサ用配線パターン及び対応する２つの前記電磁石のコイル同士を結線する電磁石用配線パターンが設けられたプリント基板と、
    を備え、
    　前記センサ用配線パターン及び前記電磁石用配線パターンは、前記回転軸の軸方向から視て重ならないように配置されていることを特徴とする電磁石ユニット。
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