回転体及び該回転体を搭載した真空ポンプ
【課題】回転翼を軽量化することに伴い生ずる重心位置変動及び慣性モーメント比の変動を調整することの可能な回転体及び該回転体を搭載した真空ポンプを提供する。
【解決手段】回転体１０３のハブ９９の下端で、かつ環状張出部９８の内周端には下方に向けて延長部材２０３が環状に突出されている。そして、この延長部材２０３の下端には、この延長部材２０３の厚みよりも外側に向けて大きい厚みを有する環状の重り部２０５が形成されている。重量調整部材としての延長部材２０３及び重り部２０５はステータコラム１２２の形状に沿って回転体１０３の内側に突出されている。そして、重り部２０５は延長部材２０３の長さを経た分回転体１０３の重心位置よりも一層離隔して配設されている。
【解決手段】回転体１０３のハブ９９の下端で、かつ環状張出部９８の内周端には下方に向けて延長部材２０３が環状に突出されている。そして、この延長部材２０３の下端には、この延長部材２０３の厚みよりも外側に向けて大きい厚みを有する環状の重り部２０５が形成されている。重量調整部材としての延長部材２０３及び重り部２０５はステータコラム１２２の形状に沿って回転体１０３の内側に突出されている。そして、重り部２０５は延長部材２０３の長さを経た分回転体１０３の重心位置よりも一層離隔して配設されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転体及び該回転体を搭載した真空ポンプに係わり、特に回転翼を軽量化することに伴い生ずる重心位置変動及び慣性モーメント比の変動を調整することの可能な回転体及び該回転体を搭載した真空ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のエレクトロニクスの発展に伴い、メモリや集積回路といった半導体の需要が急激に増大している。
これらの半導体は、きわめて純度の高い半導体基板に不純物をドープして電気的性質を与えたり、エッチングにより半導体基板上に微細な回路を形成したりなどして製造される。
【０００３】
そして、これらの作業は空気中の塵等による影響を避けるため高真空状態のチャンバ内で行われる必要がある。このチャンバの排気には、一般に真空ポンプが用いられているが、特に残留ガスが少なく、保守が容易等の点から真空ポンプの中の一つであるターボ分子ポンプが多用されている。
【０００４】
また、半導体の製造工程では、さまざまなプロセスガスを半導体の基板に作用させる工程が数多くあり、ターボ分子ポンプはチャンバ内を真空にするのみならず、これらのプロセスガスをチャンバ内から排気するのにも使用される。このターボ分子ポンプの縦断面図を図７に示す（ターボ分子ポンプの構成例としては他に特許文献１、２を参照）。
【０００５】
図７において、ターボ分子ポンプ１００は、円筒状の外筒１２７の上端に吸気口１０１が形成されている。外筒１２７の内方には、ガスを吸引排気するためのタービンブレードによる複数の回転翼１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・をハブ９９の周部に放射状かつ多段に形成した回転体１０３を備える。
【０００６】
この回転体１０３の中心にはロータ軸１１３が取り付けられており、このロータ軸１１３は、例えば、いわゆる５軸制御の磁気軸受により空中に浮上支持かつ位置制御されている。
【０００７】
上側径方向電磁石１０４は、４個の電磁石が、ロータ軸１１３の径方向の座標軸であって互いに直交するＸ軸とＹ軸とに対をなして配置されている。この上側径方向電磁石１０４に近接かつ対応されて４個の電磁石からなる上側径方向センサ１０７が備えられている。この上側径方向センサ１０７は回転体１０３の径方向変位を検出し、図示せぬ制御装置に送るように構成されている。
【０００８】
制御装置においては、上側径方向センサ１０７が検出した変位信号に基づき、ＰＩＤ調節機能を有する補償回路を介して上側径方向電磁石１０４の励磁を制御し、ロータ軸１１３の上側の径方向位置を調整する。
【０００９】
ロータ軸１１３は、高透磁率材（鉄など）などにより形成され、上側径方向電磁石１０４の磁力により吸引されるようになっている。かかる調整は、Ｘ軸方向とＹ軸方向とにそれぞれ独立して行われる。
【００１０】
また、下側径方向電磁石１０５及び下側径方向センサ１０８が、上側径方向電磁石１０４及び上側径方向センサ１０７と同様に配置され、ロータ軸１１３の下側の径方向位置を上側の径方向位置と同様に調整している。
【００１１】
更に、軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂが、ロータ軸１１３の下部に備えた円板状の金属ディスク１１１を上下に挟んで配置されている。金属ディスク１１１は、鉄などの高透磁率材で構成されている。ロータ軸１１３の軸方向変位を検出するために軸方向センサ１０９が備えられ、その軸方向変位信号が制御装置に送られるように構成されている。
【００１２】
そして、軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂは、この軸方向変位信号に基づき制御装置のＰＩＤ調節機能を有する補償回路を介して励磁制御されるようになっている。軸方向電磁石１０６Ａと軸方向電磁石１０６Ｂは、磁力により金属ディスク１１１をそれぞれ上方と下方する。
【００１３】
このように、制御装置は、この軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂが金属ディスク１１１に及ぼす磁力を適当に調節し、ロータ軸１１３を軸方向に磁気浮上させ、空間に非接触で保持するようになっている。
【００１４】
モータ１２１は、ロータ軸１１３を取り囲むように周状に配置された複数の磁極を備えている。各磁極は、ロータ軸１１３との間に作用する電磁力を介してロータ軸１１３を回転駆動するように、制御装置によって制御されている。
【００１５】
更に、例えば下側径方向センサ１０８近傍に、図示しない位相センサが取り付けてあり、ロータ軸１１３の回転の位相を検出するようになっている。
【００１６】
回転翼１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・とわずかの空隙を隔てて複数枚の固定翼１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ・・・が配設されている。回転翼１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・は、それぞれ排気ガスの分子を衝突により下方向に移送するため、ロータ軸１１３の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して形成されている。
【００１７】
また、固定翼１２３も、同様にロータ軸１１３の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して形成され、かつ外筒１２７の内方に向けて回転翼１０２の段と互い違いに配設されている。
そして、固定翼１２３の一端は、複数の段積みされた固定翼スペーサ１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ・・・の間に嵌挿された状態で支持されている。
【００１８】
固定翼スペーサ１２５はリング状の部材であり、例えばアルミニウム、鉄、ステンレス、銅などの金属、又はこれらの金属を成分として含む合金などの金属によって構成されている。
【００１９】
固定翼スペーサ１２５の外周には、わずかの空隙を隔てて外筒１２７が固定されている。外筒１２７の底部にはベース部１２９が配設され、固定翼スペーサ１２５の下部とベース部１２９の間にはネジ付きスペーサ１３１が配設されている。そして、ベース部１２９中のネジ付きスペーサ１３１の下部には排気口１３３が形成され、外部に連通されている。
【００２０】
ネジ付きスペーサ１３１は、アルミニウム、銅、ステンレス、鉄、又はこれらの金属を成分とする合金などの金属によって構成された円筒状の部材であり、その内周面に螺旋状のネジ溝１３１ａが複数条刻設されている。
ネジ溝１３１ａの螺旋の方向は、回転体１０３の回転方向に排気ガスの分子が移動したときに、この分子が排気口１３３の方へ移送される方向である。
【００２１】
回転体１０３のハブ９９の下端には径方向かつ水平に張り出し部８８が形成され、この張り出し部８８の周端より回転翼１０２ｄが垂下されている。この回転翼１０２ｄの外周面は、円筒状で、かつネジ付きスペーサ１３１の内周面と所定の隙間を隔てて近接されている。
【００２２】
ベース部１２９は、ターボ分子ポンプ１００の基底部を構成する円盤状の部材であり、一般には鉄、アルミニウム、ステンレスなどの金属によって構成されている。
【００２３】
ベース部１２９はターボ分子ポンプ１００を物理的に保持すると共に、熱の伝導路の機能も兼ね備えているので、鉄、アルミニウムや銅などの剛性があり、熱伝導率も高い金属が使用されるのが望ましい。
なお、上記では、ネジ付きスペーサ１３１は回転翼１０２ｄの外周に配設し、ネジ付きスペーサ１３１の内周面にネジ溝１３１ａが刻設されているとして説明した。しかしながら、これとは逆に回転翼１０２ｄの外周面にネジ溝が刻設され、その周囲に円筒状の内周面を有するスペーサが配置される場合もある。
【００２４】
また、吸気口１０１から吸引されたガスがモータ１２１、下側径方向電磁石１０５、下側径方向センサ１０８、上側径方向電磁石１０４、上側径方向センサ１０７などで構成される電装部側に侵入することのないよう、電装部は周囲をステータコラム１２２で覆われ、この電装部内はパージガスにて所定圧に保たれている。回転体１０３の張り出し部８８に対峙するステータコラム１２２の膨出境界点９７より下側半分は上側半分に比べて径が大きく形成されている。
【００２５】
かかる構成において、回転翼１０２がモータ１２１により駆動されてロータ軸１１３と共に回転すると、回転翼１０２と固定翼１２３の作用により、吸気口１０１を通じてチャンバからの排気ガスが吸気される。
【００２６】
吸気口１０１から吸気された排気ガスは、回転翼１０２と固定翼１２３の間を通り、ベース部１２９へ移送される。このとき、排気ガスが回転翼１０２に接触又は衝突する際に生ずる摩擦熱や、モータ１２１で発生した熱の伝導や輻射などにより、回転翼１０２の温度は上昇するが、この熱は、輻射又は排気ガスの気体分子などによる伝導により固定翼１２３側に伝達される。
【００２７】
固定翼スペーサ１２５は、外周部で互いに接合しており、固定翼１２３が回転翼１０２から受け取った熱や排気ガスが固定翼１２３に接触又は衝突する際に生ずる摩擦熱などを外筒１２７やネジ付きスペーサ１３１へと伝達する。
ネジ付きスペーサ１３１に移送されてきた排気ガスは、ネジ溝１３１ａに案内されつつ排気口１３３へと送られる。
【００２８】
この際には、回転翼１０２ｄにより気体分子に回転翼１０２ｄに対し接線方向の運動量が与えられる。
ネジ溝１３１ａの斜面に衝突した分子は、排気口１３３方向に優位に反射される。
【００２９】
この作用により、回転翼１０２ｄとネジ付きスペーサ１３１との間を通過する分子の拡散率が排気方向に優位になるのでポンプ作用が発生する。そして、回転体１０３の回転速度は分子に排気方向に優位な運動量を与えるために、その外周速は分子の運動速度に達する。
【００３０】
この高速回転を達成するために、回転翼１０２ｄの材料には軽量かつ剛性の高い（＝比強度の高い）、アルミ合金（ジュラルミン）が一般的に使われている。
また、回転翼１０２ｄにおいては、より軽量化を図るために、アルミ合金よりも更に比強度の高い繊維強化プラスチック（例えば、ＡＦＲＰ（アライド繊維強化プラスチック）、ＢＦＲＰ（ボロン繊維強化プラスチック）、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）、ＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）等）が用いられることがある。
【００３１】
このように回転翼１０２ｄに繊維強化プラスチックを用いた例を図８に示す。図８において、ステータコラム１２２の膨出境界点９７付近において、ハブ９９より径方向に突出した環状張出部９８の周端には回転翼保持部９６が下方に向けて突設されている。
【００３２】
そして、この回転翼保持部９６の周囲には繊維強化プラスチックからなる円筒状の厚みの薄い回転翼９４が固着されている。このように回転翼９４に対して繊維強化プラスチックを用いると回転体１０３を軽量化できる以外に次の利点がある。
【００３３】
即ち、回転体１０３を回転可能に支持する軸受の容量や仕様を下げてコストダウンが可能になる。
また、特に支持方法が磁気軸受である場合、浮上電力を低減できるため、ポンプの稼働にかかる電力を低減できる。
【００３４】
更に、このように繊維強化プラスチックを用いると以下に述べるようなポンプの不具合時にも有効である。
例えば回転翼１０２と相対する固定部である固定翼１２３や固定翼スペーサ１２５との間に異物が侵入・付着して、回転翼１０２と固定翼１２３や固定翼スペーサ１２５が焼きついたりする場合がある。
【００３５】
そして、最悪の場合、その焼きついた箇所から回転翼１０２が急速に破壊することがある。運転中の回転翼１０２は高速回転しているため、大きな回転エネルギーを持つので、かかる現象により急速に固定翼１２３や固定翼スペーサ１２５にロックされるとポンプ外装部に大きな回転エネルギーが伝わるため、ポンプ本体に大きな回転モーメントが発生する。この回転翼１０２の急停止による大きな回転モーメントはターボ分子ポンプ１００を取り付けている装置に大きなダメージを与える。
【００３６】
しかしながら、繊維強化プラスチックを用いたことで回転翼１０２の軽量化が図られているので、かかる不具合時においても発生しうるモーメントを低減できる。
更に、繊維強化プラスチックを用いると強度を増すことができるので回転翼９４の直径を拡大できる。このため、回転翼９４の周速が大きくなり、気体分子により大きな運動量を与えることができるので、排気性能が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３７】
【特許文献１】特許第３７３４６１６号
【特許文献２】実開平６−４３９２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３８】
ところで、回転翼９４に繊維強化プラスチックを用いると、アルミ合金より一体成型された回転体１０３に比べ次の変化が起こる。
（１）回転翼９４の軽量化により回転体の質量分布が変化するので重心位置がタービン側に移動する。
【００３９】
回転体１０３を支持する軸受のうち、タービン側を支持している軸受である上側径方向電磁石１０４により大きな荷量がかかる。回転翼９４に比べてタービン部の質量が著しく大きい場合、回転体１０３の重心位置が上側径方向電磁石１０４よりも外側になる。即ち、軸受に対して重心位置がオーバハングになる。
【００４０】
この状態では、タービン側を指示している上側径方向電磁石１０４に更に大きな荷重がかかり、より大きな容量の上側径方向電磁石１０４が必要となるためコストが増大する。
【００４１】
（２）慣性モーメントが変化する。
ロータ軸１１３周りの慣性モーメント（＝Ｉｚ）は、直径の大きいタービン部の方が回転翼９４よりも大きく支配的であるため、回転翼９４を繊維強化プラスチック化しても変化が小さい。
【００４２】
一方、重心より離れた位置に存在する回転翼９４の質量が減少すると、重心よりロータ軸直角周りのモーメント（＝Ｉｒ）は大幅に減少する。
よって、ロータ軸１１３周りの慣性モーメント（＝Ｉｚ）と重心よりロータ軸直角周りの慣性モーメント（＝Ｉｒ）との比率である慣性モーメント比（Ｉｚ／Ｉｒ）の値が大きくなる。
【００４３】
Ｉｚ／Ｉｒの値が大きくなると、回転体の歳差運動による固有振動数（＝ωｃ）が高い周波数に変化する（回転機械の力学 山本敏男著 株式会社コロナ社 初版のＰ．２３、図２．１３固有振動線図を参照）。
この現象により回転周波数と歳差運動（＝ωｃ）による固有振動数との共振点上昇という問題が発生する。
【００４４】
共振点を通過する際には、回転体１０３のアンバランスに起因する振れまわりが大きくなるので、振れまわりを抑えるために軸受の容量を増加させたり、磁気軸受においては電磁石に大きな電流を流して回転体１０３の振れまわりを抑制している。
【００４５】
所定のアンバランスモーメントＩｄにより発生するアンバランス外力Ｆｄは、回転数の二乗に比例して大きくなるため、共振点が上昇すると、大きな容量の軸受が必要になり、コスト及び軸受のサイズが増大する。
【００４６】
本発明はこのような従来の課題に鑑みてなされたもので、回転翼を軽量化することに伴い生ずる重心位置変動及び慣性モーメント比の変動を調整することの可能な回転体及び該回転体を搭載した真空ポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００４７】
このため本発明（請求項１）は、ロータ軸と、該ロータ軸により貫通支持されたハブと、該ハブより径方向に向け突出形成された環状張出部と、該環状張出部に対し周状かつ前記ロータ軸に沿う方向に取り付けられた前記ハブの材料よりも比重の軽い材料からなる回転翼と、該回転翼の内側の前記環状張出部より前記ロータ軸に沿って垂下された重量調整部材とを備えて構成した。
【００４８】
従来の回転翼に比べて比重の軽い材料からなる回転翼を取り付けた場合には回転体の質量分布が変化するので重心位置が移動する。また、慣性モーメント分布も変化する。しかしながら、重量調整部材を備えることで重心位置の移動や慣性モーメント分布の変化を極力抑えることができる。
【００４９】
以上により、軸受にかかる荷重が軽減するため、製造コストを低減できる。
また、重量調整部材の設計を変更することにより回転体パラメータを変更できるので、回転体のバリエーションに対して軸受の種類を増やす必要がなく、製造コストを低減できる。
【００５０】
また、本発明（請求項２）は、前記重量調整部材が、前記環状張出部より前記ロータ軸に沿って垂下された延長部材と、該延長部材の先端又は周囲に形成された重り部とを有することを特徴とする。
【００５１】
慣性モーメント（＝Ｉｚ）は、ハブの部分の方が支配的である。従って、重り部を配設したとしても余り変わらない。これに対して延長部材を垂下させたことで、重心よりロータ軸直角周りのモーメント（＝Ｉｒ）の値を大きくできる。従って、慣性モーメント比（Ｉｚ／Ｉｒ）の値を小さくできる。このことにより、回転体の歳差運動による固有振動数を定格回転数以下にでき振れまわりも抑えることができる。
【００５２】
更に、本発明（請求項３）は、前記延長部材が前記ハブに対して別部材で構成され、及び／又は、前記重り部が前記延長部材に対して別部材で構成されたことを特徴とする。
【００５３】
更に、本発明（請求項４）は、前記重り部が前記ハブの材料よりも比重の重い材料からなることを特徴とする。
【００５４】
このことにより、ポンプ室内のように限られた容積の空間内であっても慣性モーメント比（Ｉｚ／Ｉｒ）の値を効率良く小さくできる。
【００５５】
更に、本発明（請求項５）は、前記延長部材が前記ハブの材料よりも比重の軽い材料からなることを特徴とする。
【００５６】
このことにより、ポンプ室内のように限られた容積の空間内であっても慣性モーメント比（Ｉｚ／Ｉｒ）の値をより一層効率良く小さくできる。
【００５７】
更に、本発明（請求項６）は、前記ハブの径方向の厚みよりも前記延長部材の径方向の厚みの方が薄く形成されたことを特徴とする。
【００５８】
このことにより、ポンプ室内のように限られた容積の空間内であっても慣性モーメント比（Ｉｚ／Ｉｒ）の値をより一層効率良く小さくできる。
【００５９】
更に、本発明（請求項７）は、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の回転体が真空ポンプに搭載されたことを特徴とする。
【００６０】
軸受に対して回転体重心位置がオーバハングになることを抑制して、軸受容量が小さくとも支持できるようになり、コスト低減が図れる。また、真空ポンプに磁気軸受を採用している場合には、ランニングにかかる電力を低減できる。
【発明の効果】
【００６１】
以上説明したように本発明によれば、回転翼の内側の環状張出部よりロータ軸に沿って垂下された重量調整部材を備えて構成したので、重心位置の移動や慣性モーメント分布の変化を極力抑えることができる。従って、軸受にかかる荷重が軽減するため、製造コストを低減できる。
【００６２】
また、重量調整部材の設計を変更することにより回転体パラメータを変更できるので、回転体のバリエーションに対して軸受の種類を増やす必要がなく、製造コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１実施形態の構成図
【図２】延長部材の別態様
【図３】本発明の第２実施形態の全体構成図
【図４】延長部材及び重り部を一体として別部材とした例
【図５】環状の重り部を別部材とした例
【図６】延長部材及び重り部をそれぞれ別部材とした例
【図７】従来のターボ分子ポンプの縦断面図
【図８】回転翼に繊維強化プラスチックを用いた例
【発明を実施するための形態】
【００６４】
以下、本発明の実施形態について説明する。本発明の第１実施形態の構成図を図１に示す。図１には、回転体１０３の環状張出部９８及び繊維強化プラスチック等の軽量部材からなる回転翼９４回りの部分構成図を示す。
【００６５】
図１において、回転体１０３のハブ９９の下端で、かつ環状張出部９８の内周端には下方に向けて重量調整部材に相当する円筒状の延長部材２０１が突出されている。この延長部材２０１の内側面上部はステータコラム１２２の膨出境界点９７付近の形状に沿うように窪んで形成されている。
なお、図８と同一要素のものについては同一符号を付して説明は省略する。
【００６６】
次に、本発明の第１実施形態の動作を説明する。
繊維強化プラスチック等の軽量部材からなる回転翼９４を配設したことで、前述したように回転体１０３の質量分布が変化するので重心位置がタービン側に移動したり慣性モーメント分布が変化する。
【００６７】
かかる弊害を防止するため、回転体１０３の重心位置と慣性モーメント比とを調整するための重量調整部材を配設する。即ち、この重量調整部材としての延長部材２０１をハブ９９の下端で、かつ環状張出部９８の内周端に対し環状に下方に向けて突出させる。このことにより、繊維強化プラスチック等からなる回転翼９４を採用した場合に回転翼９４の軽量化に伴い重心位置がタービン側に移動していたのを上側径方向電磁石１０４より下方側に戻すことができる。
【００６８】
従って、繊維強化プラスチック等からなる回転翼９４を採用した場合であっても回転体の質量分布を従来と同様に維持でき、上側径方向電磁石１０４に対しても大きな荷重がかかり難くできる。
【００６９】
また、ロータ軸１１３周りの慣性モーメント（＝Ｉｚ）は、直径の大きいタービン部の方が回転翼９４よりも大きく支配的であるため、重量調整部材としての延長部材２０１を環状張出部９８の内周端に突出させても余り変わらない。これに対して重量調整部材としての延長部材２０１を突出させたことで、重心よりロータ軸直角周りのモーメント（＝Ｉｒ）の値を大きくできる。従って、慣性モーメント比（Ｉｚ／Ｉｒ）の値を小さくできる。このことにより、回転体１０３の歳差運動による固有振動数を定格回転数以下にでき振れまわりも抑えることができる。
【００７０】
なお、延長部材２０１の材質はハブ９９や回転翼１０２と同様にアルミ合金で形成されてもよいが、より比重の重いステンレス合金等とされてもよい。
また、この重量調整部材に相当する延長部材２０１は図２に示すように径方向外側に向けても延長されるようにしてもよい。この場合には延長部材２０１の径方向の厚みはより大きくなり、重量調整部材としての機能は増す。
【００７１】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本発明の第２実施形態の全体構成図を図３に示す。図３において、回転体１０３のハブ９９の下端で、かつ環状張出部９８の内周端には下方に向けて延長部材２０３が環状に突出されている。そして、この延長部材２０３の下端には、この延長部材２０３の厚みよりも径方向外側に向けて大きい厚みを有する環状の重り部２０５が形成されている。延長部材２０３及び重り部２０５は重量調整部材に相当する。
【００７２】
かかる構成において、延長部材２０３及び重り部２０５はステータコラム１２２の形状に沿って回転体１０３の内側に突出されている。そして、重り部２０５は延長部材２０３の長さを経た分図示しない回転体１０３の重心位置から一層離隔して配設されている。
【００７３】
このため、重心よりロータ軸直角周りのモーメント（＝Ｉｒ）の値を第１実施形態に比べ一層大きくできる。従って、慣性モーメント比（Ｉｚ／Ｉｒ）の値を第１実施形態よりも一層小さくできる。このことにより、回転体１０３の歳差運動による固有振動数を定格回転数以下にでき振れまわりもより一層効率良く抑えることができる。
【００７４】
なお、延長部材２０３及び重り部２０５の材質はハブ９９や回転翼１０２と同様にアルミ合金で一体形成されてもよいが、図４に示すように、この延長部材２０３及び重り部２０５部分を別部材としてより比重の重いステンレス合金等とされてもよい。ここに、別部材としての延長部材２０３及び重り部２０５は重量調整部材に相当する。
この場合には、延長部材２０３をハブ９９の底部に対して接着、圧入、又は焼きバメ等により接合する。
【００７５】
また、延長部材２０３及び重り部２０５の構成は、図５に示すように、延長部材２０７の外周に環状の重り部２０９を別部材として接合されるようにしてもよい。ここに、延長部材２０７及び環状の重り部２０９は重量調整部材に相当する。
重り部２０９の材質はハブ９９や回転翼１０２と同様にアルミ合金で一体形成されてもよいが、重り部２０９部分をより比重の重いステンレス合金等とされてもよい。
【００７６】
更に、延長部材２０３及び重り部２０５の構成は、図６に示すように、延長部材２１１と重り部２１３とを共に別部材として延長部材２１１をハブ９９の底部に対して接合すると共に、重り部２１３を延長部材２１１の外周に接合されるようにしてもよい。この場合、延長部材２１１をアルミ合金よりも比重が軽い繊維強化プラスチック等で構成し、かつ、重り部２１３をより比重の重いステンレス合金等とされてもよい。ここに、延長部材２１１及び環状の重り部２１３は重量調整部材に相当する。
【００７７】
以上により、軸受にかかる荷重が軽減するため、製造コストを低減できる。磁気軸受を採用している場合には、ランニングにかかる電力を低減できる。
【００７８】
また、重量調整部材の設計を変更することにより回転体パラメータを変更できるので、回転体のバリエーションに対して軸受の種類を増やす必要がなく、製造コストを低減できる。
【符号の説明】
【００７９】
９４ 回転翼
９６ 回転翼保持部
９７ 膨出境界点
９８ 環状張出部
９９ ハブ
１００ ターボ分子ポンプ
１０１ 吸気口
１０２ 回転翼
１０３ 回転体
１０４ 上側径方向電磁石
１０５ 下側径方向電磁石
１０６ 軸方向電磁石
１０７ 上側径方向センサ
１０８ 下側径方向センサ
１０９ 軸方向センサ
１１１ 金属ディスク
１１３ ロータ軸
１２１ モータ
１２２ ステータコラム
１２３ 固定翼
１２５ 固定翼スペーサ
１２７ 外筒
１２９ ベース部
１３１ａ ネジ溝
１３３ 排気口
２０１、２０３、２０７、２１１ 延長部材
２０５、２０９ 重り部
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転体及び該回転体を搭載した真空ポンプに係わり、特に回転翼を軽量化することに伴い生ずる重心位置変動及び慣性モーメント比の変動を調整することの可能な回転体及び該回転体を搭載した真空ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のエレクトロニクスの発展に伴い、メモリや集積回路といった半導体の需要が急激に増大している。
これらの半導体は、きわめて純度の高い半導体基板に不純物をドープして電気的性質を与えたり、エッチングにより半導体基板上に微細な回路を形成したりなどして製造される。
【０００３】
そして、これらの作業は空気中の塵等による影響を避けるため高真空状態のチャンバ内で行われる必要がある。このチャンバの排気には、一般に真空ポンプが用いられているが、特に残留ガスが少なく、保守が容易等の点から真空ポンプの中の一つであるターボ分子ポンプが多用されている。
【０００４】
また、半導体の製造工程では、さまざまなプロセスガスを半導体の基板に作用させる工程が数多くあり、ターボ分子ポンプはチャンバ内を真空にするのみならず、これらのプロセスガスをチャンバ内から排気するのにも使用される。このターボ分子ポンプの縦断面図を図７に示す（ターボ分子ポンプの構成例としては他に特許文献１、２を参照）。
【０００５】
図７において、ターボ分子ポンプ１００は、円筒状の外筒１２７の上端に吸気口１０１が形成されている。外筒１２７の内方には、ガスを吸引排気するためのタービンブレードによる複数の回転翼１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・をハブ９９の周部に放射状かつ多段に形成した回転体１０３を備える。
【０００６】
この回転体１０３の中心にはロータ軸１１３が取り付けられており、このロータ軸１１３は、例えば、いわゆる５軸制御の磁気軸受により空中に浮上支持かつ位置制御されている。
【０００７】
上側径方向電磁石１０４は、４個の電磁石が、ロータ軸１１３の径方向の座標軸であって互いに直交するＸ軸とＹ軸とに対をなして配置されている。この上側径方向電磁石１０４に近接かつ対応されて４個の電磁石からなる上側径方向センサ１０７が備えられている。この上側径方向センサ１０７は回転体１０３の径方向変位を検出し、図示せぬ制御装置に送るように構成されている。
【０００８】
制御装置においては、上側径方向センサ１０７が検出した変位信号に基づき、ＰＩＤ調節機能を有する補償回路を介して上側径方向電磁石１０４の励磁を制御し、ロータ軸１１３の上側の径方向位置を調整する。
【０００９】
ロータ軸１１３は、高透磁率材（鉄など）などにより形成され、上側径方向電磁石１０４の磁力により吸引されるようになっている。かかる調整は、Ｘ軸方向とＹ軸方向とにそれぞれ独立して行われる。
【００１０】
また、下側径方向電磁石１０５及び下側径方向センサ１０８が、上側径方向電磁石１０４及び上側径方向センサ１０７と同様に配置され、ロータ軸１１３の下側の径方向位置を上側の径方向位置と同様に調整している。
【００１１】
更に、軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂが、ロータ軸１１３の下部に備えた円板状の金属ディスク１１１を上下に挟んで配置されている。金属ディスク１１１は、鉄などの高透磁率材で構成されている。ロータ軸１１３の軸方向変位を検出するために軸方向センサ１０９が備えられ、その軸方向変位信号が制御装置に送られるように構成されている。
【００１２】
そして、軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂは、この軸方向変位信号に基づき制御装置のＰＩＤ調節機能を有する補償回路を介して励磁制御されるようになっている。軸方向電磁石１０６Ａと軸方向電磁石１０６Ｂは、磁力により金属ディスク１１１をそれぞれ上方と下方する。
【００１３】
このように、制御装置は、この軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂが金属ディスク１１１に及ぼす磁力を適当に調節し、ロータ軸１１３を軸方向に磁気浮上させ、空間に非接触で保持するようになっている。
【００１４】
モータ１２１は、ロータ軸１１３を取り囲むように周状に配置された複数の磁極を備えている。各磁極は、ロータ軸１１３との間に作用する電磁力を介してロータ軸１１３を回転駆動するように、制御装置によって制御されている。
【００１５】
更に、例えば下側径方向センサ１０８近傍に、図示しない位相センサが取り付けてあり、ロータ軸１１３の回転の位相を検出するようになっている。
【００１６】
回転翼１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・とわずかの空隙を隔てて複数枚の固定翼１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ・・・が配設されている。回転翼１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・は、それぞれ排気ガスの分子を衝突により下方向に移送するため、ロータ軸１１３の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して形成されている。
【００１７】
また、固定翼１２３も、同様にロータ軸１１３の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して形成され、かつ外筒１２７の内方に向けて回転翼１０２の段と互い違いに配設されている。
そして、固定翼１２３の一端は、複数の段積みされた固定翼スペーサ１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ・・・の間に嵌挿された状態で支持されている。
【００１８】
固定翼スペーサ１２５はリング状の部材であり、例えばアルミニウム、鉄、ステンレス、銅などの金属、又はこれらの金属を成分として含む合金などの金属によって構成されている。
【００１９】
固定翼スペーサ１２５の外周には、わずかの空隙を隔てて外筒１２７が固定されている。外筒１２７の底部にはベース部１２９が配設され、固定翼スペーサ１２５の下部とベース部１２９の間にはネジ付きスペーサ１３１が配設されている。そして、ベース部１２９中のネジ付きスペーサ１３１の下部には排気口１３３が形成され、外部に連通されている。
【００２０】
ネジ付きスペーサ１３１は、アルミニウム、銅、ステンレス、鉄、又はこれらの金属を成分とする合金などの金属によって構成された円筒状の部材であり、その内周面に螺旋状のネジ溝１３１ａが複数条刻設されている。
ネジ溝１３１ａの螺旋の方向は、回転体１０３の回転方向に排気ガスの分子が移動したときに、この分子が排気口１３３の方へ移送される方向である。
【００２１】
回転体１０３のハブ９９の下端には径方向かつ水平に張り出し部８８が形成され、この張り出し部８８の周端より回転翼１０２ｄが垂下されている。この回転翼１０２ｄの外周面は、円筒状で、かつネジ付きスペーサ１３１の内周面と所定の隙間を隔てて近接されている。
【００２２】
ベース部１２９は、ターボ分子ポンプ１００の基底部を構成する円盤状の部材であり、一般には鉄、アルミニウム、ステンレスなどの金属によって構成されている。
【００２３】
ベース部１２９はターボ分子ポンプ１００を物理的に保持すると共に、熱の伝導路の機能も兼ね備えているので、鉄、アルミニウムや銅などの剛性があり、熱伝導率も高い金属が使用されるのが望ましい。
なお、上記では、ネジ付きスペーサ１３１は回転翼１０２ｄの外周に配設し、ネジ付きスペーサ１３１の内周面にネジ溝１３１ａが刻設されているとして説明した。しかしながら、これとは逆に回転翼１０２ｄの外周面にネジ溝が刻設され、その周囲に円筒状の内周面を有するスペーサが配置される場合もある。
【００２４】
また、吸気口１０１から吸引されたガスがモータ１２１、下側径方向電磁石１０５、下側径方向センサ１０８、上側径方向電磁石１０４、上側径方向センサ１０７などで構成される電装部側に侵入することのないよう、電装部は周囲をステータコラム１２２で覆われ、この電装部内はパージガスにて所定圧に保たれている。回転体１０３の張り出し部８８に対峙するステータコラム１２２の膨出境界点９７より下側半分は上側半分に比べて径が大きく形成されている。
【００２５】
かかる構成において、回転翼１０２がモータ１２１により駆動されてロータ軸１１３と共に回転すると、回転翼１０２と固定翼１２３の作用により、吸気口１０１を通じてチャンバからの排気ガスが吸気される。
【００２６】
吸気口１０１から吸気された排気ガスは、回転翼１０２と固定翼１２３の間を通り、ベース部１２９へ移送される。このとき、排気ガスが回転翼１０２に接触又は衝突する際に生ずる摩擦熱や、モータ１２１で発生した熱の伝導や輻射などにより、回転翼１０２の温度は上昇するが、この熱は、輻射又は排気ガスの気体分子などによる伝導により固定翼１２３側に伝達される。
【００２７】
固定翼スペーサ１２５は、外周部で互いに接合しており、固定翼１２３が回転翼１０２から受け取った熱や排気ガスが固定翼１２３に接触又は衝突する際に生ずる摩擦熱などを外筒１２７やネジ付きスペーサ１３１へと伝達する。
ネジ付きスペーサ１３１に移送されてきた排気ガスは、ネジ溝１３１ａに案内されつつ排気口１３３へと送られる。
【００２８】
この際には、回転翼１０２ｄにより気体分子に回転翼１０２ｄに対し接線方向の運動量が与えられる。
ネジ溝１３１ａの斜面に衝突した分子は、排気口１３３方向に優位に反射される。
【００２９】
この作用により、回転翼１０２ｄとネジ付きスペーサ１３１との間を通過する分子の拡散率が排気方向に優位になるのでポンプ作用が発生する。そして、回転体１０３の回転速度は分子に排気方向に優位な運動量を与えるために、その外周速は分子の運動速度に達する。
【００３０】
この高速回転を達成するために、回転翼１０２ｄの材料には軽量かつ剛性の高い（＝比強度の高い）、アルミ合金（ジュラルミン）が一般的に使われている。
また、回転翼１０２ｄにおいては、より軽量化を図るために、アルミ合金よりも更に比強度の高い繊維強化プラスチック（例えば、ＡＦＲＰ（アライド繊維強化プラスチック）、ＢＦＲＰ（ボロン繊維強化プラスチック）、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）、ＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）等）が用いられることがある。
【００３１】
このように回転翼１０２ｄに繊維強化プラスチックを用いた例を図８に示す。図８において、ステータコラム１２２の膨出境界点９７付近において、ハブ９９より径方向に突出した環状張出部９８の周端には回転翼保持部９６が下方に向けて突設されている。
【００３２】
そして、この回転翼保持部９６の周囲には繊維強化プラスチックからなる円筒状の厚みの薄い回転翼９４が固着されている。このように回転翼９４に対して繊維強化プラスチックを用いると回転体１０３を軽量化できる以外に次の利点がある。
【００３３】
即ち、回転体１０３を回転可能に支持する軸受の容量や仕様を下げてコストダウンが可能になる。
また、特に支持方法が磁気軸受である場合、浮上電力を低減できるため、ポンプの稼働にかかる電力を低減できる。
【００３４】
更に、このように繊維強化プラスチックを用いると以下に述べるようなポンプの不具合時にも有効である。
例えば回転翼１０２と相対する固定部である固定翼１２３や固定翼スペーサ１２５との間に異物が侵入・付着して、回転翼１０２と固定翼１２３や固定翼スペーサ１２５が焼きついたりする場合がある。
【００３５】
そして、最悪の場合、その焼きついた箇所から回転翼１０２が急速に破壊することがある。運転中の回転翼１０２は高速回転しているため、大きな回転エネルギーを持つので、かかる現象により急速に固定翼１２３や固定翼スペーサ１２５にロックされるとポンプ外装部に大きな回転エネルギーが伝わるため、ポンプ本体に大きな回転モーメントが発生する。この回転翼１０２の急停止による大きな回転モーメントはターボ分子ポンプ１００を取り付けている装置に大きなダメージを与える。
【００３６】
しかしながら、繊維強化プラスチックを用いたことで回転翼１０２の軽量化が図られているので、かかる不具合時においても発生しうるモーメントを低減できる。
更に、繊維強化プラスチックを用いると強度を増すことができるので回転翼９４の直径を拡大できる。このため、回転翼９４の周速が大きくなり、気体分子により大きな運動量を与えることができるので、排気性能が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３７】
【特許文献１】特許第３７３４６１６号
【特許文献２】実開平６−４３９２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３８】
ところで、回転翼９４に繊維強化プラスチックを用いると、アルミ合金より一体成型された回転体１０３に比べ次の変化が起こる。
（１）回転翼９４の軽量化により回転体の質量分布が変化するので重心位置がタービン側に移動する。
【００３９】
回転体１０３を支持する軸受のうち、タービン側を支持している軸受である上側径方向電磁石１０４により大きな荷量がかかる。回転翼９４に比べてタービン部の質量が著しく大きい場合、回転体１０３の重心位置が上側径方向電磁石１０４よりも外側になる。即ち、軸受に対して重心位置がオーバハングになる。
【００４０】
この状態では、タービン側を指示している上側径方向電磁石１０４に更に大きな荷重がかかり、より大きな容量の上側径方向電磁石１０４が必要となるためコストが増大する。
【００４１】
（２）慣性モーメントが変化する。
ロータ軸１１３周りの慣性モーメント（＝Ｉｚ）は、直径の大きいタービン部の方が回転翼９４よりも大きく支配的であるため、回転翼９４を繊維強化プラスチック化しても変化が小さい。
【００４２】
一方、重心より離れた位置に存在する回転翼９４の質量が減少すると、重心よりロータ軸直角周りのモーメント（＝Ｉｒ）は大幅に減少する。
よって、ロータ軸１１３周りの慣性モーメント（＝Ｉｚ）と重心よりロータ軸直角周りの慣性モーメント（＝Ｉｒ）との比率である慣性モーメント比（Ｉｚ／Ｉｒ）の値が大きくなる。
【００４３】
Ｉｚ／Ｉｒの値が大きくなると、回転体の歳差運動による固有振動数（＝ωｃ）が高い周波数に変化する（回転機械の力学 山本敏男著 株式会社コロナ社 初版のＰ．２３、図２．１３固有振動線図を参照）。
この現象により回転周波数と歳差運動（＝ωｃ）による固有振動数との共振点上昇という問題が発生する。
【００４４】
共振点を通過する際には、回転体１０３のアンバランスに起因する振れまわりが大きくなるので、振れまわりを抑えるために軸受の容量を増加させたり、磁気軸受においては電磁石に大きな電流を流して回転体１０３の振れまわりを抑制している。
【００４５】
所定のアンバランスモーメントＩｄにより発生するアンバランス外力Ｆｄは、回転数の二乗に比例して大きくなるため、共振点が上昇すると、大きな容量の軸受が必要になり、コスト及び軸受のサイズが増大する。
【００４６】
本発明はこのような従来の課題に鑑みてなされたもので、回転翼を軽量化することに伴い生ずる重心位置変動及び慣性モーメント比の変動を調整することの可能な回転体及び該回転体を搭載した真空ポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００４７】
このため本発明（請求項１）は、ロータ軸と、該ロータ軸により貫通支持されたハブと、該ハブより径方向に向け突出形成された環状張出部と、該環状張出部に対し周状かつ前記ロータ軸に沿う方向に取り付けられた前記ハブの材料よりも比重の軽い材料からなる回転翼と、該回転翼の内側の前記環状張出部より前記ロータ軸に沿って垂下された重量調整部材とを備えて構成した。
【００４８】
従来の回転翼に比べて比重の軽い材料からなる回転翼を取り付けた場合には回転体の質量分布が変化するので重心位置が移動する。また、慣性モーメント分布も変化する。しかしながら、重量調整部材を備えることで重心位置の移動や慣性モーメント分布の変化を極力抑えることができる。
【００４９】
以上により、軸受にかかる荷重が軽減するため、製造コストを低減できる。
また、重量調整部材の設計を変更することにより回転体パラメータを変更できるので、回転体のバリエーションに対して軸受の種類を増やす必要がなく、製造コストを低減できる。
【００５０】
また、本発明（請求項２）は、前記重量調整部材が、前記環状張出部より前記ロータ軸に沿って垂下された延長部材と、該延長部材の先端又は周囲に形成された重り部とを有することを特徴とする。
【００５１】
慣性モーメント（＝Ｉｚ）は、ハブの部分の方が支配的である。従って、重り部を配設したとしても余り変わらない。これに対して延長部材を垂下させたことで、重心よりロータ軸直角周りのモーメント（＝Ｉｒ）の値を大きくできる。従って、慣性モーメント比（Ｉｚ／Ｉｒ）の値を小さくできる。このことにより、回転体の歳差運動による固有振動数を定格回転数以下にでき振れまわりも抑えることができる。
【００５２】
更に、本発明（請求項３）は、前記延長部材が前記ハブに対して別部材で構成され、及び／又は、前記重り部が前記延長部材に対して別部材で構成されたことを特徴とする。
【００５３】
更に、本発明（請求項４）は、前記重り部が前記ハブの材料よりも比重の重い材料からなることを特徴とする。
【００５４】
このことにより、ポンプ室内のように限られた容積の空間内であっても慣性モーメント比（Ｉｚ／Ｉｒ）の値を効率良く小さくできる。
【００５５】
更に、本発明（請求項５）は、前記延長部材が前記ハブの材料よりも比重の軽い材料からなることを特徴とする。
【００５６】
このことにより、ポンプ室内のように限られた容積の空間内であっても慣性モーメント比（Ｉｚ／Ｉｒ）の値をより一層効率良く小さくできる。
【００５７】
更に、本発明（請求項６）は、前記ハブの径方向の厚みよりも前記延長部材の径方向の厚みの方が薄く形成されたことを特徴とする。
【００５８】
このことにより、ポンプ室内のように限られた容積の空間内であっても慣性モーメント比（Ｉｚ／Ｉｒ）の値をより一層効率良く小さくできる。
【００５９】
更に、本発明（請求項７）は、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の回転体が真空ポンプに搭載されたことを特徴とする。
【００６０】
軸受に対して回転体重心位置がオーバハングになることを抑制して、軸受容量が小さくとも支持できるようになり、コスト低減が図れる。また、真空ポンプに磁気軸受を採用している場合には、ランニングにかかる電力を低減できる。
【発明の効果】
【００６１】
以上説明したように本発明によれば、回転翼の内側の環状張出部よりロータ軸に沿って垂下された重量調整部材を備えて構成したので、重心位置の移動や慣性モーメント分布の変化を極力抑えることができる。従って、軸受にかかる荷重が軽減するため、製造コストを低減できる。
【００６２】
また、重量調整部材の設計を変更することにより回転体パラメータを変更できるので、回転体のバリエーションに対して軸受の種類を増やす必要がなく、製造コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１実施形態の構成図
【図２】延長部材の別態様
【図３】本発明の第２実施形態の全体構成図
【図４】延長部材及び重り部を一体として別部材とした例
【図５】環状の重り部を別部材とした例
【図６】延長部材及び重り部をそれぞれ別部材とした例
【図７】従来のターボ分子ポンプの縦断面図
【図８】回転翼に繊維強化プラスチックを用いた例
【発明を実施するための形態】
【００６４】
以下、本発明の実施形態について説明する。本発明の第１実施形態の構成図を図１に示す。図１には、回転体１０３の環状張出部９８及び繊維強化プラスチック等の軽量部材からなる回転翼９４回りの部分構成図を示す。
【００６５】
図１において、回転体１０３のハブ９９の下端で、かつ環状張出部９８の内周端には下方に向けて重量調整部材に相当する円筒状の延長部材２０１が突出されている。この延長部材２０１の内側面上部はステータコラム１２２の膨出境界点９７付近の形状に沿うように窪んで形成されている。
なお、図８と同一要素のものについては同一符号を付して説明は省略する。
【００６６】
次に、本発明の第１実施形態の動作を説明する。
繊維強化プラスチック等の軽量部材からなる回転翼９４を配設したことで、前述したように回転体１０３の質量分布が変化するので重心位置がタービン側に移動したり慣性モーメント分布が変化する。
【００６７】
かかる弊害を防止するため、回転体１０３の重心位置と慣性モーメント比とを調整するための重量調整部材を配設する。即ち、この重量調整部材としての延長部材２０１をハブ９９の下端で、かつ環状張出部９８の内周端に対し環状に下方に向けて突出させる。このことにより、繊維強化プラスチック等からなる回転翼９４を採用した場合に回転翼９４の軽量化に伴い重心位置がタービン側に移動していたのを上側径方向電磁石１０４より下方側に戻すことができる。
【００６８】
従って、繊維強化プラスチック等からなる回転翼９４を採用した場合であっても回転体の質量分布を従来と同様に維持でき、上側径方向電磁石１０４に対しても大きな荷重がかかり難くできる。
【００６９】
また、ロータ軸１１３周りの慣性モーメント（＝Ｉｚ）は、直径の大きいタービン部の方が回転翼９４よりも大きく支配的であるため、重量調整部材としての延長部材２０１を環状張出部９８の内周端に突出させても余り変わらない。これに対して重量調整部材としての延長部材２０１を突出させたことで、重心よりロータ軸直角周りのモーメント（＝Ｉｒ）の値を大きくできる。従って、慣性モーメント比（Ｉｚ／Ｉｒ）の値を小さくできる。このことにより、回転体１０３の歳差運動による固有振動数を定格回転数以下にでき振れまわりも抑えることができる。
【００７０】
なお、延長部材２０１の材質はハブ９９や回転翼１０２と同様にアルミ合金で形成されてもよいが、より比重の重いステンレス合金等とされてもよい。
また、この重量調整部材に相当する延長部材２０１は図２に示すように径方向外側に向けても延長されるようにしてもよい。この場合には延長部材２０１の径方向の厚みはより大きくなり、重量調整部材としての機能は増す。
【００７１】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本発明の第２実施形態の全体構成図を図３に示す。図３において、回転体１０３のハブ９９の下端で、かつ環状張出部９８の内周端には下方に向けて延長部材２０３が環状に突出されている。そして、この延長部材２０３の下端には、この延長部材２０３の厚みよりも径方向外側に向けて大きい厚みを有する環状の重り部２０５が形成されている。延長部材２０３及び重り部２０５は重量調整部材に相当する。
【００７２】
かかる構成において、延長部材２０３及び重り部２０５はステータコラム１２２の形状に沿って回転体１０３の内側に突出されている。そして、重り部２０５は延長部材２０３の長さを経た分図示しない回転体１０３の重心位置から一層離隔して配設されている。
【００７３】
このため、重心よりロータ軸直角周りのモーメント（＝Ｉｒ）の値を第１実施形態に比べ一層大きくできる。従って、慣性モーメント比（Ｉｚ／Ｉｒ）の値を第１実施形態よりも一層小さくできる。このことにより、回転体１０３の歳差運動による固有振動数を定格回転数以下にでき振れまわりもより一層効率良く抑えることができる。
【００７４】
なお、延長部材２０３及び重り部２０５の材質はハブ９９や回転翼１０２と同様にアルミ合金で一体形成されてもよいが、図４に示すように、この延長部材２０３及び重り部２０５部分を別部材としてより比重の重いステンレス合金等とされてもよい。ここに、別部材としての延長部材２０３及び重り部２０５は重量調整部材に相当する。
この場合には、延長部材２０３をハブ９９の底部に対して接着、圧入、又は焼きバメ等により接合する。
【００７５】
また、延長部材２０３及び重り部２０５の構成は、図５に示すように、延長部材２０７の外周に環状の重り部２０９を別部材として接合されるようにしてもよい。ここに、延長部材２０７及び環状の重り部２０９は重量調整部材に相当する。
重り部２０９の材質はハブ９９や回転翼１０２と同様にアルミ合金で一体形成されてもよいが、重り部２０９部分をより比重の重いステンレス合金等とされてもよい。
【００７６】
更に、延長部材２０３及び重り部２０５の構成は、図６に示すように、延長部材２１１と重り部２１３とを共に別部材として延長部材２１１をハブ９９の底部に対して接合すると共に、重り部２１３を延長部材２１１の外周に接合されるようにしてもよい。この場合、延長部材２１１をアルミ合金よりも比重が軽い繊維強化プラスチック等で構成し、かつ、重り部２１３をより比重の重いステンレス合金等とされてもよい。ここに、延長部材２１１及び環状の重り部２１３は重量調整部材に相当する。
【００７７】
以上により、軸受にかかる荷重が軽減するため、製造コストを低減できる。磁気軸受を採用している場合には、ランニングにかかる電力を低減できる。
【００７８】
また、重量調整部材の設計を変更することにより回転体パラメータを変更できるので、回転体のバリエーションに対して軸受の種類を増やす必要がなく、製造コストを低減できる。
【符号の説明】
【００７９】
９４ 回転翼
９６ 回転翼保持部
９７ 膨出境界点
９８ 環状張出部
９９ ハブ
１００ ターボ分子ポンプ
１０１ 吸気口
１０２ 回転翼
１０３ 回転体
１０４ 上側径方向電磁石
１０５ 下側径方向電磁石
１０６ 軸方向電磁石
１０７ 上側径方向センサ
１０８ 下側径方向センサ
１０９ 軸方向センサ
１１１ 金属ディスク
１１３ ロータ軸
１２１ モータ
１２２ ステータコラム
１２３ 固定翼
１２５ 固定翼スペーサ
１２７ 外筒
１２９ ベース部
１３１ａ ネジ溝
１３３ 排気口
２０１、２０３、２０７、２１１ 延長部材
２０５、２０９ 重り部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ軸と、
該ロータ軸により貫通支持されたハブと、
該ハブより径方向に向け突出形成された環状張出部と、
該環状張出部に対し周状かつ前記ロータ軸に沿う方向に取り付けられた前記ハブの材料よりも比重の軽い材料からなる回転翼と、
該回転翼の内側の前記環状張出部より前記ロータ軸に沿って垂下された重量調整部材とを備えたことを特徴とする回転体。
【請求項２】
前記重量調整部材が、
前記環状張出部より前記ロータ軸に沿って垂下された延長部材と、
該延長部材の先端又は周囲に形成された重り部とを有することを特徴とする請求項１記載の回転体。
【請求項３】
前記延長部材が前記ハブに対して別部材で構成され、及び／又は、前記重り部が前記延長部材に対して別部材で構成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の回転体。
【請求項４】
前記重り部が前記ハブの材料よりも比重の重い材料からなることを特徴とする請求項１、２又は３記載の回転体。
【請求項５】
前記延長部材が前記ハブの材料よりも比重の軽い材料からなることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の回転体。
【請求項６】
前記ハブの径方向の厚みよりも前記延長部材の径方向の厚みの方が薄く形成されたことを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の回転体。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の回転体が搭載された真空ポンプ。
【請求項１】
ロータ軸と、
該ロータ軸により貫通支持されたハブと、
該ハブより径方向に向け突出形成された環状張出部と、
該環状張出部に対し周状かつ前記ロータ軸に沿う方向に取り付けられた前記ハブの材料よりも比重の軽い材料からなる回転翼と、
該回転翼の内側の前記環状張出部より前記ロータ軸に沿って垂下された重量調整部材とを備えたことを特徴とする回転体。
【請求項２】
前記重量調整部材が、
前記環状張出部より前記ロータ軸に沿って垂下された延長部材と、
該延長部材の先端又は周囲に形成された重り部とを有することを特徴とする請求項１記載の回転体。
【請求項３】
前記延長部材が前記ハブに対して別部材で構成され、及び／又は、前記重り部が前記延長部材に対して別部材で構成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の回転体。
【請求項４】
前記重り部が前記ハブの材料よりも比重の重い材料からなることを特徴とする請求項１、２又は３記載の回転体。
【請求項５】
前記延長部材が前記ハブの材料よりも比重の軽い材料からなることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の回転体。
【請求項６】
前記ハブの径方向の厚みよりも前記延長部材の径方向の厚みの方が薄く形成されたことを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の回転体。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の回転体が搭載された真空ポンプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１６３０５２（Ｐ２０１２−１６３０５２Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４５６６（Ｐ２０１１−２４５６６）
【出願日】平成２３年２月８日（２０１１．２．８）
【出願人】（５０８２７５９３９）エドワーズ株式会社 (18)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月８日（２０１１．２．８）
【出願人】（５０８２７５９３９）エドワーズ株式会社 (18)
【Ｆターム（参考）】
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