申请/专利权人：株式会社岛津制作所

申请日：2018-01-04

公开（公告）日：2021-01-19

公开（公告）号：CN108661926B

主分类号：F04D19/04(20060101)

分类号：F04D19/04(20060101);F04D25/06(20060101);F04D29/58(20060101)

优先权：["20170327 JP 2017-060632"]

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.01.19#授权;2018.11.09#实质审查的生效;2018.10.16#公开

摘要：本发明提供一种真空泵及泵一体型的电源装置。当利用多个加热器对泵单元的加热对象部位进行加热时，使内置有加热器控制部的电源装置小型化。真空泵包括：泵单元100，包含泵马达101，并包含排出经吸入的气体的排气功能部、及至少两个直流加热器51、直流加热器54；以及泵一体型的电源装置，内置有泵控制部201、对泵控制部201供给电力的泵用电源206、对两个直流加热器51、直流加热器54进行控制的直流加热器控制部203、及对直流加热器控制部203供给电力的直流加热器电源205。

主权项：1.一种真空泵，其特征在于包括：泵单元，包含泵马达，并包含排出经吸入的气体的排气功能部、及至少两个直流加热器；以及泵一体型的电源装置，内置有泵控制部、对所述泵控制部供给电力的泵用电源、对所述两个直流加热器进行控制的直流加热器控制部、及对所述直流加热器控制部供给电力的一个直流加热器电源，所述直流加热器电源与所述泵用电源分别设置，所述至少两个直流加热器与所述直流加热器控制部经由分别设置在所述泵单元侧与所述电源装置侧的连接器以及连接所述连接器之间的电缆而连接。

全文数据：真空泵及泵一体型的电源装置技术领域[0001]本发明涉及一种真空泵及栗一体型的电源装置。背景技术[0002]在利用涡轮分子泵（turbo-molecularpump使腔室内成为高真空而进行化学气相沉积chemicalvapordeposition，CVD成膜或蚀刻的装置中，根据所排出的气体种类，在泵内部气体会产生冷凝而使生成物容易附着在栗内。当产生这种生成物的附着时，会出现转子平衡rotorbalance变差等的故障。因此，已经知道有通过利用加热器对泵本体进行加热来抑制生成物的附着的涡轮分子泵例如，参照专利文献丄）。[0003][现有技术文献][0004][专利文献][0005][专利文献1]日本专利特开2013-79602号公报。发明内容[0006]本发明的目的在于解决以下问题。[0007]在所述专利文献所述的涡轮分子泵中，是通过对加热器供给交流电力来使加热器发热。利用交流电力的加热器的驱动电路通常连接着交流200V的电源线（line，经由分别串联配置的漏电探测电路、继电器relay、电流传感器及溶断器fuse对加热器施加交流200V的驱动电力。[0008]而且，有时利用多个加热器对多个加热对象部位进行加热。当使用多个加热器时，需要对各个加热器设置驱动电路。然而，如上所述在利用交流电力的加热器的驱动电路中，需要设置漏电探测电路、继电器、电流传感器及熔断器。因此，如果设置多个加热器的驱动电路，那么涡轮分子泵的电源装置的小型化会变得困难。[0009]本发明的目的是采用以下技术方案来实现的。[0010]本发明提供一种真空泵，本发明的一个实施形态的真空栗包括:栗单元，包含泵马达，并包含排出经吸入的气体的排气功能部、及至少两个直流加热器；以及泵一体型的电源装置，内置有泵控制部、对所述泵控制部供给电力的泵用电源、对所述两个直流加热器进行控制的直流加热器控制部、及对所述直流加热器控制部供给电力的直流加热器电源。[0011]在所述实施形态的真空泵中，优选的是，所述泵单元还包括交流加热器。在所述实施形态中，所述电源装置包括对所述交流加热器进行控制的交流加热器控制部。[0012]包括交流加热器的更优选的实施形态的真空栗包括共用强电线，所述共用强电线是将对所述交流加热器控制部供给电力的第一强电线、对所述栗用电源供给电力的第二强电线、以及对所述直流加热器电源供给电力的第三强电线连结而成，在所述共用强电线上设置有噪声滤波器noisefilter。[0013]所述1〜所述3的真空栗中，优选的是，还包括构成所述泵单元的栗框体、构成所述电源装置的电源装置框体、以及介于所述栗框体与所述电源装置框体之间的冷却装置。这时，所述泵控制部与所述直流加热器控制部安装在所述冷却装置上。[0014]所述（1的实施形态的真空泵的泵单元中，除了所述两个直流加热器以外，还可以设置有一个以上的直流加热器。[0015]本发明的另一个实施形态是一种栗一体型的电源装置，其用于所述各种实施形态的真S栗。[0016]根据本发明，可以使电源装置小型化。可以使电源装置一体化的真空栗小型化。附图说明[0017]图1是表示作为真空泵的一例的涡轮分子栗的图。[0018]图2a是表示涡轮分子栗1的构成的图，图2b是表示涡轮分子泵的电源装置的构成的图。[0019]图3是表示关于涡轮分子栗的变形例1的电源装置的构成的图。[0020]图4a是表示变形例2的涡轮分子泵的构成的图，图4⑹是表示变形例2的涡轮分子泵1A的电源装置200A的构成的图。[0021]图5a是表示实施方式2的涡轮分子泵的构成的图，图5b是表示实施方式2的涡轮分子泵的电源装置的构成的图。[0022]【主要元件符号说明】[0023]1:渦轮分子泵3:底座[0024]4:栗转子5:轴[0025]100:泵单元101:泵马达[0026]l〇la:定子101b:转子[0027]1〇2:磁轴承装置191:连接器[0028]192:连接器193:连接器[0029]200:控制单元201:泵控制部[0030]201a:马达驱动电路201b:磁轴承驱动电路[0031]2〇2:加热器控制部202a:漏电探测电路[0032]202b:继电器202c:电流传感器[0033]202d:熔断器203:加热器控制部[0034]204中央处理器205:电源[0035]206:泵用电源291:连接器[0036]2吧:连接器293:连接器[0037]300:冷却装置301:散热器[0038]30:泵框体30a:卡止部[0039]31:固定叶片32:定子[0040]33:间隔圈34:磁轴承[0041]35:磁轴承36:磁轴承[0042]37a:机械轴承37b:机械轴承[0043]38:排气管38a:排气口[0044]41:旋转叶片42:圆筒部[0045]401:电缆402:电缆[0046]403:电缆51:加热器[0047]52:加热器53:加热器[0048]56:温度传感器57:温度传感器[0049]58:温度传感器61:转速传感器[0050]62:位移传感器组ry:旋转体单元具体实施方式[0051]以下，参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。[0052]实施方式1[0053]图1是表示作为本实施方式的真空泵的一例的涡轮分子泵的图。涡轮分子栗1包括进行真空排气的栗单元100、以及对泵单元100进行驱动控制的控制单元（controlunit200。也可以将控制单元200记作电源装置200。实施方式1的涡轮分子栗1是使栗单元100与控制单元200—体化的电源一体型真空栗。冷却装置300介于泵单元100与控制单元2〇〇之间。冷却装置300将冷却水导入至内部而使构成控制单元2〇〇的发热部件冷却。[00M]泵单元100包括：涡轮栗段，包含旋转叶片41及固定叶片31;以及拖曳泵dragpump段螺纹槽栗段），包含圆筒部42及定子stator32。在螺纹槽泵段中，在定子32或圆筒部42上形成有螺纹槽。旋转叶片41及圆筒部42形成在泵转子4上。泵转子4紧固在轴shaft5上。由栗转子4及轴5构成旋转体单元RY。[0055]多段固定叶片31是相对于轴向与旋转叶片41交替地配置。各固定叶片31经由间隔圈（spacerring33而载置在底座3上。当将栗框体30螺固在底座3上时，层叠着的间隔圈33夹于底座3与泵框体30的卡止部3〇a之间，对固定叶片31进行定位。在底座3上设置有包含排气口38a的排气管38。[0056]图1所示的涡轮分子泵1是磁悬浮式的涡轮分子泵，旋转体单元RY由设置在底座3上的磁轴承34、磁轴承35、磁轴承36非接触地支撑着。磁轴承34、磁轴承35、磁轴承36构成磁轴承装置102。[0057]旋转体单元RY通过栗马达101而旋转驱动。将泵马达101也简称为马达1〇1。马达101包括定子l〇la及转子101b。当磁轴承没有运行时，旋转体单元RY由应急用的机械轴承mechanicalbearing37a、机械轴承37b支撑着。[0058]通常在涡轮分子泵中，为了抑制反应生成物的堆积，例如对底座或排气管等分别利用加热器进行加热。在实施方式1的涡轮分子栗1中，在泵框体30的外周，设置了用于控制固定叶片31的温度的加热器52。在底座3的外周，设置了用于控制底座3的温度的加热器51。在排气管38的外周，设置了用于控制排气管38的温度的加热器53。底座3的温度通过温度传感器56来检测，栗框体30固定叶片31的温度通过温度传感器57来检测，排气管38的温度通过温度传感器58来检测。将各温度传感器56、温度传感器57、温度传感器58的检测结果输入至控制单元2〇〇。[0059]再者，从排气管38排出的气体的压力在涡轮分子栗1中是最高的压力，被涡轮分子泵1吸入的气体中的杂质升华的温度最高。由此，在实施方式1的真空栗1中，由安装在排气管38上的加热器53加热的温度设定成高于其它加热器51、加热器52的温度。因此，加热器53采用以交流电（alternatingcurrent，AC2〇〇V驱动的交流加热器（以下称为AC加热器而可以将排气管38加热至更高的温度。[0060]参照图1及图2a、图2b对实施方式1的电源装置一体型真空栗进行详细说明。图2a是表示涡轮分子栗1的构成的图，图2b是表示涡轮分子泵1的电源装置200的构成的图。[0061]涡轮分子泵1包括栗单元100、以及与泵单元100—体化的电源装置200。[0062]栗单兀100包括马达101、磁轴承装置102、两个直流加热器（directcurrentheater以下称为DC加热器51、直流加热器52、使用AC200V电源的AC加热器53、检测马达转速的转速传感器61、检测磁轴承的位移的五轴用的位移传感器组62、以及温度传感器56、温度传感器57、温度传感器58。[0063]在电源装置200内，设置有对马达101及磁轴承装置1〇2进行驱动控制的泵控制部201、以AC200V对AC加热器53进行驱动的AC加热器控制部202、以DC48V对DC加热器进行驱动的DC加热器控制部2〇3、中央处理器（centralprocessingunit，CPU204、DC加热器电源205、以及泵用电源206。电源205、电源2〇6均内置有ACDC转换器converter使AC200V降压而输出DC电压。[0064]泵控制部201如图2⑹所示，包括马达驱动电路201a及磁轴承驱动电路201b。马达驱动电路201a对马达101的驱动电力MT进行控制。磁轴承驱动电路201b对磁轴承装置102的驱动电力MG进行控制。马达101及磁轴承装置102与泵控制部201经由设置在栗单元100侧的连接器191、设置在电源装置200侧的连接器connector291、以及连接两个连接器191、连接器291之间的电缆cable401而连接。[0065]AC加热器控制部202包括连接着AC200V的强电线的漏电探测电路202a、继电器202b、电流传感器202c及熔断器202d，对供给至AC加热器53的加热器驱动电力ACH进行控制。AC加热器53与AC加热器控制部202经由设置在栗单元100侧的连接器192、设置在电源装置200侧的连接器292、以及连接两个连接器192、连接器292之间的电缆402而连接。[0066]DC加热器控制部203包括对供给至两个DC加热器51、DC加热器52的加热器驱动电力DCH1、加热器驱动电力DCH2进行控制的未图示的两个场效晶体管（fieldeffecttransistor，FET、以及电流检测用的未图不的两个分流电阻（shuntresistanceqDC加热器51、DC加热器52与DC加热器控制部203经由设置在泵单元100侧的连接器193、设置在电源装置200侧的连接器293、以及连接两个连接器I93、连接器293之间的电缆403而连接。[0067]栗控制部201与DC加热器控制部203接触地配置在冷却装置300的下表面的金属板上。AC加热器控制部202通过作为热传动构件的散热器heatsink301而与冷却装置3〇0的下表面热接触，所发出的热经由散热器3〇1而通过冷却装置3〇〇加以冷却。[0068]对CPU204,输入来自栗单元1〇〇的温度传感器56〜温度传感器58的温度信号T1〜温度信号T3、来自转速传感器61的马达转速信号R、以及来自位移传感器组62的五轴位移信号D1〜五轴位移信号D5。基于这些输入信号，CPU204生成分别对马达101、磁轴承装置1〇2、DC加热器51、DC加热器52及AC加热器53进行驱动的驱动信号而对开关元件进行通断控制on-offcontrol。将马达驱动信号输出至马达驱动电路2〇la，对控制马达101的旋转的开关晶体管switchingtransistor进行通断控制。将磁轴承驱动信号输出至磁轴承驱动电路201b，对控制磁轴承的排斥力、吸引力的开关晶体管进行通断控制。将AC加热器驱动信号输入至AC加热器控制部202,对继电器202b的通断进行控制而对供给至AC加热器53的加热器驱动电力ACH进行控制，以使AC加热器53的加热部位保持在规定温度。将DC加热器驱动信号输入至DC加热器控制部203,对未图示的FET进行通断控制而对供给至DC加热器51、DC加热器52的加热器驱动电力DCH1、加热器驱动电力DCH2进行控制，以使DC加热器51、DC加热器52的加热部位保持在规定温度。[0069]温度传感器56〜温度传感器58、转速传感器61及位移传感器组62与CPU204经由泵单元100侧的连接器193、电源装置200侧的连接器293、以及连接两个连接器193、连接器293之间的电缆403而连接。[0070]在如上所述而构成的真空栗中，为了防止生成物的堆积，在杲单元1〇〇中设置有两个DC加热器51、DC加热器52及一个AC加热器53。对DC加热器51、DC加热器52进行驱动控制的电路即DC加热器控制部203,不像对AC加热器53进行驱动控制的电路即AC加热器控制部202那样需要大型的元件，而只要设置多个小型的半导体开关例如FET即可，从而DC加热器控制部203与AC加热器控制部202相比体型更小。因此，与设置有三个AC加热器的真空栗的电源装置相比，可以使电源装置200小型化，从而可以将泵单元100的壳体及底座设置成一体。[0071]根据所述实施方式1的真空栗，能够获得如下的作用效果。[0072]1实施方式1的真空栗包括:栗单元100,包含泵马达101，并包含排出经吸入的气体的排气功能部、两个DC加热器51、DC加热器52、及一个AC加热器53;以及栗一体型的电源装置200,内置有泵控制部201、及对栗控制部201供给电力的栗用电源206、对所述两个DC加热器51、DC加热器52进行控制的DC加热器控制部203、及对DC加热器控制部203供给电力的DC加热器电源205、对AC加热器53进行控制的AC加热器控制部202。[0073]如上所述，实施方式1的真空泵需要三个加热器，但是其中两个是设为DC加热器，所以与将三个全部设为AC加热器的情况相比可以使电源装置小型化。[0074]2实施方式1的真空泵包括构成栗单元100的泵框体30、构成电源装置200的电源装置框体、以及介于栗框体30与电源装置框体之间的冷却装置300,并且栗控制部201与DC加热器控制部203安装在冷却装置300上。[0075]通过利用冷却装置300直接冷却泵控制部201及DC加热器控制部203,可以抑制电源装置内的电路发热。[0076]实施方式1的变形例1[0077]参照图3,对实施方式1的电源装置一体型真空泵的变形例1进行说明。图3是表示关于涡轮分子泵1的变形例1的电源装置200的构成的图。[0078]在本变形例1中，在强电线HL0上设置有滤波器filter281，所述强电线HL0使对AC加热器控制部2〇2供给交流电力的强电线HL1、对DC加热器电源205供给交流电力的强电线HL2、及对栗用电源206供给交流电力的强电线HL3共用化。滤波器281是用于抑制通过AC200V的电源线而进入、泄漏的噪声的电源用电磁兼容性（eiectromagneticcompatibility，EMC滤波器。[0079]⑴在实施方式1的变形例1的真空泵中，由于在供给AC200V的电力的三个电源的共用线HL0上设置有滤波器281，所以不需要在三个电源上分别各别地设置滤波器，从而可以构成小型的电源装置。[00S0]实施方式1的变形例2[0081]参照图4a、图4b，对实施方式1的电源装置一体型真空栗的变形例2进行说明。图4a是表示涡轮分子泵1A的构成的图，图4b是表示涡轮分子栗1A的电源装置200A的构成的图。[0082]在本变形例2中，作为对排气管38参照图1进行加热的加热器，是使用以DC48V驱动的DC加热器54来代替以AC200V驱动的AC加热器53。即，将AC加热器替换成DC加热器，从而可以将本发明应用于使用三个DC加热器的真空栗。[0083]在本变形例2中，废除了AC加热器控制部202AC加热器控制部203包括对供给至三个DC加热器51、DC加热器52、DC加热器54的加热器驱动电力DCH1、加热器驱动电力DCH2、加热器驱动电力DCH3进行控制的未图示的三个FET、以及电流检测用的未图示的三个分流电阻。[0084]1在实施方式1的变形例2的真空泵中，是将三个加热器全部设为DC加热器，所以电源装置200A能够比实施方式1的电源装置200更进一步小型化。[0085]实施方式2[0086]参照图5a、图5b，对电源装置一体型真空栗的实施方式2进行说明。在以下的说明中，对与实施方式1的变形例2相同的构成部件标注相同的符号而主要说明不同点。关于未特别说明的方面，则与实施方式1的变形例2相同。[0087]图5a是表示实施方式2的涡轮分子栗1B的构成的图，图5⑹是表示涡轮分子泵1B的电源装置200B的构成的图。实施方式2的电源装置一体型真空栗中，从所述实施方式1的变形例2的涡轮分子栗1A中废除了DC加热器52。即，在实施方式2的涡轮分子泵1B中，在栗单元100B上设置有两个DC加热器51、DC加热器54。[0088]在实施方式2的电源装置200B内，设置有泵控制部201、DC加热器控制部203、CPU204、DC加热器电源205及栗用电源206JC加热器控制部203包括对供给至两个DC加热器51、DC加热器54的加热器驱动电力DCH1、加热器驱动电力DCH3进行控制的未图示的两个FET、以及电流检测用的未图示的两个分流电阻。[0089]1当只需要两个加热器时，如实施方式2的真空栗所示，若将两个加热器设为DC加热器，则与使用两个AC加热器的情况相比，使电源装置小型化。[0090]以上，已对各种实施方式及变形例进行了说明，但是本发明并不限定于这些内容。在本发明的技术思想的范围内所想到的其它实施形态也包含在本发明的范围内。例如，在本发明中冷却装置并非必需。本发明的一个实施形态是真空栗，另一个实施形态是所述电源装置。

权利要求：1.一种真空泵，其特征在于包括：泵单元，包含泵马达，并包含排出经吸入的气体的排气功能部、及至少两个直流加热器;以及栗一体型的电源装置，内置有泵控制部、对所述泵控制部供给电力的泵用电源、对所述两个直流加热器进行控制的直流加热器控制部、及对所述直流加热器控制部供给电力的直流加热器电源。2.根据权利要求1所述的真空泵，其特征在于：所述泵单元还包括交流加热器，所述电源装置包括对所述交流加热器进行控制的交流加热器控制部。3.根据权利要求2所述的真空栗，其特征在于：在共用强电线上设置有噪声滤波器，所述共用强电线是将对所述交流加热器控制部供给电力的第一强电线、对所述栗用电源供给电力的第二强电线及对所述直流加热器电源供给电力的第三强电线连结而成。4.根据权利要求1至3中任一项所述的真空栗，其特征在于：包括构成所述栗单元的泵框体、构成所述电源装置的电源装置框体、以及介于所述泵框体与所述电源装置框体之间的冷却装置，所述泵控制部与所述直流加热器控制部安装在所述冷却装置上。5.根据权利要求1所述的真空栗，其特征在于：在所述栗单元中，除了所述两个直流加热器以外，还设置有一个以上的直流加热器。6.—种栗一体型的电源装置，其特征在于：用于根据权利要求1至5中任一项所述的真空泵。。

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