一种泵转子及其制造方法
【专利摘要】本发明是有关于一种泵转子及其制造方法，该泵转子包括叶片主体；多个支撑肋，与该叶片主体一体成型，其中，该多个支撑肋在该叶片主体内，并分别被多个空间单元隔开；如此，本发明可以挤制成形或是射出成形来制造，具有加工成形速度快，且转子因结构强度可使用较少材料，质量轻，转动惯量小等优点，可降低转动转子所需的能量。
【专利说明】一种泵转子及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种泵转子及其制造方法，特别是涉及一种用于正排气泵的泵转子，像是鼓风机转子或是干式真空泵转子，是以挤出或是射出的方式成形。
【背景技术】
[0002]在半导体代工制造工艺中，时常需要沉积特定材料在半导体晶圆上或从半导体晶圆上移离特定材料，其中，这些制作半导体晶圆所使用的材料与半导体晶圆的电气性质有关。为了沉积或移除这些特定材料，多种气体会被用于冲击半导体晶圆，例如，为了自半导体晶圆上去除污染物，处理气体可用于接触半导体晶圆，与其污染物反应，以达到去除的效果。特别的是，在此处理程序中，半导体晶圆需被置于一低压环境内方可作业，因此，真空处理系统即用于在移除半导体晶圆的制造工艺中产生一低压环境。
[0003]所谓的真空处理系统至少需要一个真空室与多个真空泵，作业时，半导体晶圆先被放在真空室内，接着，真空泵抽取真空室的气体达到一预定标准，达到标准后，半导体晶圆即处于一低压环境内，且随后可进行进一步处理。
[0004]由上可知，干式真空泵可用于将真空室抽空至一低压，大体上，以下五项变量会影响抽真空的成本:(1)欲抽空的气体量；(2)载入真空室的内部表面积；(3)载入真空室内所需的低压；(4)加载真空室之间管路与干式真空泵内的阻力；及(5)用于在加载真空室内提供低压时所需的时间。
[0005]干式真空泵包括转动叶片，借由转动叶片，并挤压流体，以将流体带出真空室；一般而言，转动叶片的形成方式是利用铁铸法制成的，铁铸法所制成的转动叶片强度够，且易于量产，因此，大量被使用；然而，铁铸法所制成的转动叶片，其实心结构造成重量过重，转动惯量大，除了带动转动需要耗费大量的能量之外，转动轴承及其它零配件也较易损坏，且其重量还造成组装的困难度。
[0006]为此，前人进行改良，设计出重量较轻的转动叶片，请参考图1，是美国专利号US616945中的一种真空泵，其中，该真空泵包括转动壳体All，包括相连接的两个转动空间A111，该转动空间Alll各放置两个转动叶片A12，该转动叶片A12以钣金弯曲，再经过焊接而形成转子外壳，再与转轴A13连接完成组装；美国专利号US616945所设计的转动叶片虽然重量较轻，但是强度比过去铁铸法所制成的转动叶片还要弱，转动叶片容易在使用中扭曲变形，且制造过程繁复，需要经过弯钣、裁钣、定位、焊接修光、抽真空等等，相当耗费工时，质量也难以控制。
[0007]因此，有鉴于上述现有习用的真空泵，皆具有缺点与不足，故，本案的发明人极力设计，终于设计出本发明的一种泵转子及其制造方法。
【发明内容】
[0008]本发明的主要目的在于提供一种泵转子，其重量较轻，因此，在相同尺寸下，本发明的泵转子具有较低的转动惯量，运转所需消耗的功率也比较低，同时，轴承不易损坏，降低组装的困难度。
[0009]本发明的次要目的在于提供一种泵转子的制造方法，以挤出或射出的方式成型转子叶片，制作程序简单，且所形成的泵转子具有足够的强度，可降低制造时间，制造质量也较易控制。
[0010]本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种泵转子，用于正排气泵，其包含有:叶片主体；多个支撑肋，与该叶片主体一体成型，其中，该多个支撑肋在该叶片主体内，并分别被多个空间单元隔开；以及转轴，形成于该叶片主体的中央，并与该多个支撑肋连接；其中，该转轴转动时，可带动该叶片主体及该多个支撑肋转动。
[0011]本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
[0012]前述的泵转子，其中，该叶片主体及该多个支撑肋可以下列任一种材质制成:金属材料及塑性材料。
[0013]前述的泵转子，其中，该叶片主体及该多个支撑肋可以下列任一种方式制成:挤制成型及射出成型。
[0014]前述的泵转子，其中，该空间单元可为下列任一种形状:三角形、方形、蜂巢形、椭圆形及圆形或其组合。
[0015]前述的泵转子，其中，该空间单元可充填塑性材料。
[0016]前述的泵转子，其中，该转轴以下列任一种方式与该多个支撑肋连接:热套配合、螺栓固锁、插销结合以及紧配合。
[0017]前述的泵转子，其中该叶片主体11至少可为下列任一种形状:鲁式以及爪式。
[0018]本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种泵转子的制造方法，制造用于正排气泵的一种泵转子，其包含下列步骤:(01)确认叶片主体以及多个空间单元的形状；(02)制成该叶片主体，并在该叶片主体内部形成多个支撑肋，且该多个支撑肋分别被该多个空间单元隔开；(03)判断是否在空间单元内填充塑性材料，若是，执行步骤(04)，若否，执行步骤(05) ； (04)在该空间单元内填充塑性材料；(05)将转轴装配于该叶片主体内，并使得该转轴转动时，可带动该叶片主体及该多个支撑肋转动。
[0019]本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
[0020]前述的泵转子的制造方法，其中，在步骤(02)中，更包括以下细部步骤:(21)选择叶片主体及多个支撑肋的成形材质；(22)材质上若选用金属材质则以挤制成形制造叶片主体及多个支撑肋，若选用塑性材质则可以挤制或是射出成形方法制造叶片主体及多个支撑肋 '及(23)形成多个空间单元，且该多个支撑肋分别被该多个空间单元隔开。
[0021]前述的泵转子的制造方法，其中，在步骤(02)中，该空间单元可为下列任一种形状:三角形、方形、蜂巢形、椭圆形及圆形。
[0022]前述的泵转子的制造方法，其中，在步骤(05)中，该转轴以下列任一种方式与该多个支撑肋连接:热套配合、螺栓固锁、插销结合、以及紧配合。
[0023]前述的泵转子的制造方法，其中，在步骤(01)中，该叶片主体至少可为下列任一种形状:鲁式以及爪式。
[0024]前述的泵转子的制造方法，其中，该转子外形可根据使用需求或规格，选择不需加工，或是加工到所要求的精度，满足各种使用需求。
[0025]前述的泵转子的制造方法，其中，完成步骤(5)后，可利用切削加工或是其它加工方法将转子叶片加工成厚度不同的多段转子。
[0026]前述的泵转子的制造方法，其中，在步骤(2)时可以先完成各种厚度不同的转子叶片，如此，在步骤(5)时可将不同厚度转子叶片与转轴组装成多段式转子。
[0027]借由上述技术方案，本发明一种泵转子及其制造方法至少具有下列优点及有益效果:
[0028](I)本发明可使用轻质材料，像是铝合金或是塑性材料，如此，本发明以挤制成形或是射出成形来制造，生产速度快，可以减少制造工艺所需时间；且轻质材质的转动惯量小，可降低转动所需的能量，转动轴承及其它零配件也较不易损坏，此外，还可降低组装时的困难度。
[0029](2)本发明使用轻质材料，再搭配本发明的支撑肋，可增加本发明泵转子的强度，能够应用在正排 气泵，对于压差的变化及运转的负载皆不会产生结构变形。
[0030]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1是美国专利号US616945中的一种真空泵；
[0032]图2A是本发明一种泵转子的第一实施例的主视示意图；
[0033]图2B是本发明一种泵转子的第一实施例的侧视示意图；
[0034]图3A是本发明具三角形空间单元的泵转子的示意图；
[0035]图3B是本发明具圆形空间单元的泵转子的示意图；
[0036]图3C是本发明具方形空间单元的泵转子的示意图；
[0037]图4是本发明一种泵转子的第二实施例的主视示意图；
[0038]图5A是本发明叶片主体为爪式结构的示意图；
[0039]图5B是本发明叶片主体为鲁式结构的示意图；
[0040]图6是本发明一种泵转子的第三实施例的侧视示意图；
[0041]图7是本发明一种泵转子的制造步骤流程图；
[0042]图8是本发明一种泵转子的制造流程步骤(S02)的细部步骤。
[0043]10:泵转子11:叶片主体
[0044]12:支撑肋13:空间单元
[0045]14:转轴15:塑料材料
[0046]All:转动壳体Alll:转动空间
[0047]A12:转动叶片A13:转轴
[0048]步骤(SOl)至(S05)是本发明一种泵转子的制造步骤流程；
[0049]步骤(S21)至(S023)是本发明一种泵转子的制造流程步骤(S02)的细部步骤。
【具体实施方式】[0050]为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种泵转子及其制造方法其【具体实施方式】、结构、制造方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。
[0051]首先，介绍本发明的主要元件，请参阅图2A及图2B，分别是本发明一种泵转子的第一实施例的主视示意图，以及本发明一种泵转子的第一实施例的侧视示意图。如图2A及图2B所示，本发明一种泵转子10，包含有:叶片主体11 ;多个支撑肋12，与该叶片主体11一体成型，其中，该多个支撑肋12在该叶片主体11内，并分别被多个空间单元13隔开；以及转轴14，形成于该叶片主体11的中央，并与该多个支撑肋12连接；其中，该转轴14转动时，可带动该叶片主体11及该多个支撑肋12转动；在本发明中，该叶片主体11及该多个支撑肋12可以铁制、铝制材料及塑性材料制成，其中，选择铁制或铝制材料时，可以挤制成型本发明的泵转子10，而选择塑性材料时，可以挤制或射出成型本发明的泵转子10 ;另外，该转轴14可以热套配合、螺栓固锁、插销结合以及紧配合等任一种方式与该多个支撑肋12连接。
[0052]在图2A中，该空间单元13的形状为蜂巢形，其实，在本发明中，空间单元的形状是可以多变的，请参考图3A至图3C，分别是本发明具三角形、圆形、及方形空间单元的泵转子的示意图。如图3A至图3C所示，在本发明中，该泵转子10的空间单元13可以为三角形、圆形及方形，三角形和方形，其方向及形状可依需求调整，在此并无设限，事实上，除了本发明所提供的形状以外，空间单元也可以被制成其它多边形，只要能够符合挤制方法，或是射出成形方法即可。
[0053]接下来请看图4，是本发明一种泵转子的第二实施例的主视示意图。如图4所示，本发明中，使用者依照需求，控制转动惯量在默认值以下，适当地在该空间单元13内填入塑性材料15，该塑性材料为可以热塑或热固成形方式加热成形，在本发明第二实施例中，该塑性材料15可为工业环氧胶(Epoxy)，然而，此仅为本发明其中一实施例，并非用于限制本发明专利范围；在填充适当地塑性材料15后，由于端面不互通，可提高抽气效率，并减少漏气疑虑，同时，由于塑性材料重量较轻，质量较小，因此，转动惯量的变化不大。
[0054]本发明的叶片主体可应用在鲁式鼓风机，也可应用在爪式泵，请参考图5A及图5B，分别是本发明叶片主体为爪式结构的示意图，以及本发明叶片主体为鲁式结构的示意图。如图5A及图5B所示，本发明的叶片主体11可以依照需求被制成爪式(Claw)结构或是鲁式(Roots)结构，不会因为形状不同，而影响制造工艺步骤，或是泵转子的强度；图5A中的叶片主体11应用在爪式泵，其空间单元13设计成蜂巢形状，而在图5B中的叶片主体11则为三叶式，可应用在鲁式鼓风机或是真空泵，其空间单元13同样设计成蜂巢形状，当然，空间单元13可设计成其它形状，例如圆形、方形、椭圆形等等。另外，请参考图6，是本发明一种泵转子的第三实施例的侧视示意图，该结构为多段转子结构，可用于正排气压缩型泵。该转子的制作方式可以有两种，第一种为使用挤制成形或射出成形一转子叶片，与转轴结合后，再利用切削加工或是其它加工方法将转子叶片加工成厚度不同的多段转子；第二种为先利用挤制或射出制造出厚度不同的转子叶片，利用热套配合、螺栓固锁、插销结合、或是紧配合与转轴进行结合，达到完成多段转子的目的。
[0055]另外，依据转子的使用环境及规格要求的不同，该转子的外形可以不需加工，或是依据需求加工到规格精度，可满足各种不同应用工艺需求。[0056]请参考图7，是本发明一种泵转子的制造工艺步骤流程图。为了达成上述目的，本发明提供一种泵转子的制造方法，如图7所示，包含下列步骤:(SOl)确认叶片主体以及多个空间单元的形状ok ;(S02)制成该叶片主体，并在该叶片主体内部形成多个支撑肋，且该多个支撑肋分别被该多个空间单元隔开；(S03)判断是否在空间单元内填充塑性材料，若是，执行步骤(S04)，若否，执行步骤(S05) ； (S04)在该空间单元内填充塑性材料；(S05)将转轴装配于该叶片主体，并使得该转轴转动时，可带动该叶片主体及该多个支撑肋转动:在步骤(SOl)中，该叶片主体至少可为鲁式(Roots)以及爪式(Claw);其中，在步骤(S02)中，该空间单元可为三角形、方形、蜂巢形、椭圆形或是圆形；在步骤(S05)中，该转轴可以热套配合、螺栓固锁、插销结合、或是紧配合等方式来与该多个支撑肋连接。
[0057]在本发明步骤(S02)中，还可再细分以下步骤，请参考图8，是本发明一种泵转子的制造流程步骤(S02)的细部步骤，其中，本发明一种泵转子的制造流程步骤(S02)的细部步骤包括:(S21)选择叶片主体及多个支撑肋的材质；(S22)材质上若选用金属材质则以挤制成形制造叶片主体及多个支撑肋，若选用塑性材质则可以挤制或是射出成形方法制造叶片主体及多个支撑肋；(S23)形成多个空间单元，且该多个支撑肋分别被该多个空间单元隔开。
[0058]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种泵转子，用于正排气泵，其特征在于其包含有: 叶片主体； 多个支撑肋，与该叶片主体一体成型，其中，该多个支撑肋在该叶片主体内，并分别被多个空间单元隔开；以及 转轴，形成于该叶片主体的中央，并与该多个支撑肋连接； 其中，该转轴转动时，可带动该叶片主体及该多个支撑肋转动。
2.根据权利要求1所述的泵转子，其特征在于该叶片主体及该多个支撑肋可以下列任一种材质制成:金属材料及塑性材料。
3.根据权利要求1所述的泵转子，其特征在于该叶片主体及该多个支撑肋可以下列任一种方式制成:挤制成型及射出成型。
4.根据权利要求1所述的泵转子，其特征在于该空间单元可为下列任一种形状:三角形、方形、蜂巢形、椭圆形及圆形或其组合。
5.根据权利要求1所述的泵转子，其特征在于该空间单元可充填塑性材料。
6.根据权利要 求1所述的泵转子，其特征在于该转轴以下列任一种方式与该多个支撑肋连接:热套配合、螺栓固锁、插销结合以及紧配合。
7.根据权利要求1所述的泵转子，其特征在于该叶片主体11至少可为下列任一种形状:鲁式以及爪式。
8.一种泵转子的制造方法，制造用于正排气泵的一种泵转子，其特征在于其包含下列步骤: (01)确认叶片主体以及多个空间单元的形状； (02)制成该叶片主体，并在该叶片主体内部形成多个支撑肋，且该多个支撑肋分别被该多个空间单元隔开； (03)判断是否在空间单元内填充塑性材料，若是，执行步骤(04)，若否，执行步骤(05)； (04)在该空间单元内填充塑性材料； (05)将转轴装配于该叶片主体内，并使得该转轴转动时，可带动该叶片主体及该多个支撑肋转动。
9.根据权利要求8所述的泵转子的制造方法，其特征在于在步骤(02)中，更包括以下细部步骤: (21)选择叶片主体及多个支撑肋的成形材质； (22)材质上若选用金属材质则以挤制成形制造叶片主体及多个支撑肋，若选用塑性材质则可以挤制或是射出成形方法制造叶片主体及多个支撑肋；及 (23)形成多个空间单元，且该多个支撑肋分别被该多个空间单元隔开。
10.根据权利要求8所述的泵转子的制造方法，其特征在于在步骤(02)中，该空间单元可为下列任一种形状:三角形、方形、蜂巢形、椭圆形及圆形。
11.根据权利要求8所述的泵转子的制造方法，其特征在于在步骤(05)中，该转轴以下列任一种方式与该多个支撑肋连接:热套配合、螺栓固锁、插销结合、以及紧配合。
12.根据权利要求8所述的泵转子的制造方法，其特征在于在步骤(01)中，该叶片主体至少可为下列任一种形状:鲁式以及爪式。
13.根据权利要求8所述的泵转子的制造方法，其特征在于该转子外形可根据使用需求或规格，选择不需加工，或是加工到所要求的精度，满足各种使用需求。
14.根据权利要求8所述的泵转子的制造方法，其特征在于完成步骤(5)后，可利用切削加工或是其它加工方法将转子叶片加工成厚度不同的多段转子。
15.根据权利要求8所述的泵转子的制造方法，其特征在于在步骤(2)时可以先完成各种厚度不 同的转子叶片，如此，在步骤(5)时可将不同厚度转子叶片与转轴组装成多段式转子。
【文档编号】F04C29/00GK103982432SQ201310049771
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2013年2月7日 优先权日:2013年2月7日
【发明者】郑坤铨, 刘明信, 赖庆峰 申请人:汉钟精机股份有限公司