密封结构、包括所述密封结构的真空泵马达、以及真空泵的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种密封结构、包括所述密封结构的真空泵马达、以及真空泵。具体地，为了提供用于真空泵马达的以确保方式保持真空泵马达的密封性能的密封结构，提供了一种用于真空泵马达(100)的密封结构，包括导线(151a)，其穿过形成在待连接到马达定子(110)的马达框架(140)中的开口部分(143)和密封开口部分(143)的密封构件(145)，其中，导线(151a)包括芯线部分(154a)和覆盖所述芯线部分(154a)的覆盖部分(155a)，并且密封部分(153)形成在芯线部分(154a)的至少一部分中。
【专利说明】密封结构、包括所述密封结构的真空泵马达、以及真空泵
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种密封结构，更具体地涉及一种用于真空泵的马达的密封机构。另外，本发明涉及包括密封结构的马达和包括马达的真空泵。
【背景技术】
[0002]真空泵例如用在半导体制造系统中。马达作为驱动源附接到真空泵。在真空泵的主轴直接连接到马达并且不设置轴密封部分的结构中，密封结构需要设置在马达上以保持真空。在这种情况中，马达定子布置在马达中，并且电功率供给导线连接该马达定子。由此，导线也需要设置某种结构以保持真空。就此而言，公开了一种马达，其中，马达定子和具有导线的连接部分通过树脂密封在一起(参照专利文献I)。
[0003]另外，还提出了一种马达，其中，罐安装在马达定子和马达转子之间以实现密封结构(参照专利文献2)。此外，还公开了一种马达，其中，密封结构施加给马达框架。在这种情况中，密封结构需要设置在导线穿过的开口部分中，并且使用被称为气密终端的部件。[0004]引用列表
[0005]专利文献
[0006]【专利文献I】日本专利公开N0.SH059-106864
[0007]【专利文献2】日本专利N0.4435556
【发明内容】
[0008]但是，在传统的密封结构中存在以下问题。即，马达转子直接连接到真空泵的主轴，并且转子主轴处于真空(或部分真空)状态下。因此，马达转子也类似地暴露于真空状态。由此，容纳马达转子的空间中也需要保持真空状态。为了满足例如如上所述的要求，马达定子通过树脂密封在其中以保持真空状态。但是，为了通过树脂将马达定子密封在其中，需要准备复杂的成形模具以执行注射模制操作，这变得非常复杂和麻烦。另外，当如专利文献I中定子芯的内周暴露于马达转子隔间时，如果在与树脂的交接面中产生间隙或者在马达导线中产生气密蠕变，将无法保持真空。
[0009]即使在不通过使用树脂密封方法，而是通过提供罐来保持真空的情况下，考虑到罐本身会损坏或破裂。当罐损坏或破裂时，真空丧失。例如，在半导体处理泵中，真空的瞬间损失(或空气的进入)可能导致工艺气体与空气反应或者工艺气体的外部排出的问题。此外，当通过在导线从其伸出的开口中使用气密终端来保持真空时，生产成本急剧增加，使得该方法在成本方面不利。
[0010]鉴于上述问题做出本发明。根据本发明，提供一种用于真空泵马达的密封结构，包括导线，该导线穿过形成在待连接到马达定子的马达框架中的开口部分和密封开口部分的密封构件，其中导线包括芯线部分和覆盖芯线部分的覆盖部分，并且密封部分形成在芯线部分的至少一部分中。
[0011]另外，根据本发明，提供一种用于真空泵马达的密封结构，包括导线，该导线连接到马达定子和树脂模制部分，树脂模制部分通过树脂密封将导线连接到马达定子的连接部分，其中导线包括芯线部分和覆盖芯线部分的覆盖部分，并且密封部分形成在芯线部分的至少一部分中，并且其中树脂模制部分的至少一部分兼作到真空泵的附接部分。
[0012]附加地，根据本发明的任一密封结构，密封部分是施加有密封处理的部分，其中，覆盖部分的内部中的芯线部分充满树脂。
[0013]附加地，根据本发明的任一密封结构，密封部分是施加有密封处理的部分，其中，覆盖部分的一部分被去除以通过焊接将芯线一体化为单个线组件，并且进一步，密封部分经由密封介质通过能够热收缩的管覆盖。
[0014]另外，根据本发明的密封结构，密封构件由弹性橡胶制成，并且导线穿过的钻孔形成在密封构件中。
[0015]附加地，根据本发明的密封结构，弹性橡胶在通过预定的紧固板压缩的同时附接到马达框架中的开口部分。
[0016]另外，根据本发明，提供一种具有密封结构的真空泵马达，包括马达转子，该马达转子直接连接到真空泵的泵主轴。
[0017]附加地，根据本发明的真空泵马达，牢固地闭合马达转子的罐设置在马达定子和马达转子之间。
[0018]另外，根据本发明，提供一种真空泵，包括密封结构或马达。
[0019]根据本发明，由于导线和马达框架设有它们自身的密封结构，所以能够避免罐或气密终端。另外，双密封结构能够廉价地实现，其甚至在罐于具有罐的马达中被损坏的情况下仍保持真空状态。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是显示真空泵和包括根据本发明的实施方式的密封结构的马达的剖面图。
[0021]图2显示马达的剖面图，其中，图2(A)显示不具有罐的马达，而图2(B)显示具有罐的马达。
[0022]图3是显示马达的剖面图，其中，马达定子通过树脂模制部分密封在树脂中。
[0023]图4显示图示导线密封结构的剖面图，其中，图4(A)显示采用树脂密封的密封结构，图4(B)显示采用焊接的密封结构。
[0024]图5是显示马达框架中的开口部分内的密封结构的剖面图。
【具体实施方式】
[0025]接下来将基于附图描述本发明的实施方式。
[0026]图1显示包括根据本发明的实施方式的密封结构的马达100和马达100附接到其上的真空泵20的总体示意性剖面图。在图1中，显示的剖面包括真空泵20的两个泵主轴21的轴线。如图所示，真空泵20包括一对转子30。在该实施方式中，转子30每个包括第一级转子31、第二级转子32、第三级转子33和第四级转子34。支承这些转子30的泵主轴21通过位于其两个端部附近的轴承51、61支承。附加地，转子30容纳在壳体40内。
[0027]转子30通过马达100驱动，马达100设置在真空泵20的泵主轴21的一个端侧处。一对彼此啮合的定时齿轮70固定到泵主轴21的另一端。在这种构造中，两个泵主轴21和转子30以彼此相同的速度和相反的方向转动。注意到，图1显示马达100的简化构造。
[0028]当马达100被驱动时，转子30在与壳体40的内表面保持微小间隙而没有任何接触且在转子30之间没有任何接触的情况下沿相反的方向转动。随着该对转子30转动，吸入侧处的气体被局限在转子30和壳体40之间并且随后被输送至排出侧。从吸气口(其图示被省略)引入的气体被压缩并且通过第四级转子34输送至排气口(其图示被省略)，以便由此从排气口排出。
[0029]图2(A)是显示驱动以转动真空泵的转子的马达100的示意构造的剖面图。如图2所示，马达100包括马达定子110、马达转子120和马达框架140。马达框架140包括框架主体141和端板142。框架主体141具有柱形形状并且沿着框架主体141中的泵主轴21的轴线形成内部空间。端板142通过螺栓(其图示被省略)附接到框架主体141。马达框架140能够由例如铁或铝形成。马达定子110和马达转子120容纳在马达框架140中的内部空间内。
[0030]在马达定子110中，线圈Illb安装在定子芯Illa上。具体地，在马达定子110中，线圈Illb在泵主轴21的轴向方向上从定子芯Illa的两端处向外伸出。马达定子110通过定子芯Illa配合在马达框架140的框架主体141的内部中与泵主轴21的轴线同心地固定到马达框架140。定子芯Illa能够例如通过使硅钢板彼此层叠而形成。马达转子120在马达定子110的内部与泵主轴21的轴线同心地布置，并且直接连接到真空泵100的泵主轴21。
[0031]【马达的修改的例子】
[0032]图2B显示马达的修改的例子。在根据该修改的例子的马达IOOb中，罐130设置在马达定子110和马达转子120之间。罐130将马达定子110与马达转子120隔离。该罐130包括主体部分131、闭合部分132和开口部分133。主体部分131具有大致柱形形状并且与罐130的轴线同心地布置。
[0033]闭合部分132构成罐130的一`个端面，并且主体部分131的内部空间通过主体部分131的一个端部闭合。开口端部133构成另一端部并且闭合罐130的开口。凸缘形状部分设置在开口部分133的外周部分上，并且该凸缘形状部分被形成为大于主体部分131的外侧直径。
[0034]罐130由树脂形成，并且主体部分131、闭合部分132和凸缘形状部分一体地形成。在该修改的例子中，PPS(聚苯硫醚)树脂用作用于罐130的材料。期望的是，从增强马达效率的角度而言，主体部分131的厚度尽可能小。
[0035]罐130被安装成使得定子芯Illa和主体部分131在周向上彼此抵接。此外，定子芯Illa和主体部分131通过粘合剂在抵接部分处结合在一起。以此方式，定子芯Illa和主体部分131由于定子芯Illa和主体部分131通过粘合剂结合在一起而一体地形成。由此，定子芯Illa能够增强主体部分131的对应于定子芯Illa的部分的机械强度。这使得主体部分131的对应于定子芯Illa的部分能够形成为薄的。考虑到粘合剂的耐热性能，当真空泵20操作时，这种粘合剂能够作为硅基或环氧基粘合剂被使用。注意到，罐130可以被放置在与马达定子110间隔开的位置中。
[0036]图3是显示马达的修改的例子的剖面图，其中，马达定子110通过树脂模制部分145c树脂密封。在该马达IOOc中，马达框架被省略，并且树脂模制部分145c基本上用作马达框架。即，马达定子110和将导线151a连接到马达定子110的连接部分通过树脂模制部分145c完全地树脂密封。通过采用这种构造，容纳马达转子120的内部空间内的真空得以保持。同时，提供了一个优点，即，由于从马达定子产生且由所使用的树脂传导的热导致的温度增加能够被降低。
[0037]另外，附接部分143c形成在树脂模制部分145的端部的端面(图中为左端面)处，在该处，马达IOOc附接到真空泵(其图示被省略)。该附接部分143c是被一体地形成为树脂模制部分145c的一部分且被设计成通过螺栓等(未示出)附接到真空泵的泵壳体的部分。注意到，附接部分143c的结构仅被描述为其例子，因此可以采用任何构造，条件是其能够使马达IOOc在该处附接到泵壳体。
[0038]【导线】
[0039]接下来，基于图4将描述导线151a的密封部分153a的结构。导线151a包括覆盖部分155a和芯线部分154a。如图4(A)所示，该实施方式的密封部分153a的特征在于导线151a的至少一部分以树脂密封处理。即，树脂157a充满在导线151a的覆盖部分155a的内部中，由此导线151a的内部被密封。这使得导线151a的内部不透气。
[0040]接下来将描述执行树脂密封处理的特定方法。首先，准备导线，其两个端部被切害I]。当这实现时，期望的是，导线的长度被制成等于最终产品的长度。这是因为当已经经受树脂密封处理的导线被切割时，例如在树脂固体中产生裂缝，导致密封部分153a的密封性能降低的风险。
[0041]接下来，将导线容纳在真空室中。真空室的内部充满熔融树脂。之后，将真空抽吸到真空室的内部中。接着，存留在导线的覆盖部分的内部中的空气被吸出，使得树脂157a进入导线151a的内部以替代 空气。通过控制抽吸真空过程的时间，导线151a的整个长度能够由树脂密封。替代地，仅导线151a的一部分能够由树脂密封。另外，也可以考虑通过允许树脂仅从导线151a的一个端部进入来用树脂仅密封导线151a的一个端部侧。通过这样做能够有利于在导线的不被施加树脂密封处理的另一端部处的芯线的加工。
[0042]在树脂157a已经进入导线151a的内部之后，对真空室的内部进行加热。这是因为所使用的树脂157a是热硬化树脂。在以此方式对导线151a加热预定时间段之后，导线151a被置于待冷却。最后，将导线151a从真空室移出，由此完成树脂密封处理。在树脂密封的导线151a的内部中，树脂157a基本上沿着导线151a的全长存在，并且因此即使在树脂157a的一部分由于弯曲导线151a被损坏的事件中，导线151a的其它部分处的密封性能得以保持。因此，在导线151a已经被施加树脂密封处理之后对导线151a进行弯曲或加工的情况下使用导线151a是有利的。注意到，所使用的树脂157a不限于热硬化树脂，并且因此可以使用不被加热而在被干燥预定时间段之后硬化的树脂。附加地，通过使用甚至在硬化之后保持挠性的树脂，可以提供即使在已经被施加树脂密封处理之后弯曲也不失去其密封性能的导线151a。
[0043]接下来将基于图4(B)描述通过焊接密封导线的密封部分153b。通过使用焊料157b密封导线151b的该密封部分153b是使得密封处理施加到导线151b的预定位置。以下将描述使用焊料157b执行密封处理的特定方法。首先，将导线151b的密封部分153b的覆盖部分155b移除，由此暴露芯线部分154b。该芯线部分154b通过将薄的芯线捆扎在一起成单根导线151b形成。在此状态下，熔融的焊料157b被浇注到芯线部分154b上，由此焊料157b的一部分进入到芯线之间，同时其剩余部分保留在芯线部分154b的外周部分上。当焊料157被冷却以硬化，芯线部分154b和焊料157b变成一体，即，芯线形成为单个线组件，由此芯线部分154b的内部中的空气通道被关闭。
[0044]接下来，将密封介质156b在密封部分153b处施加到焊料157b的表面预定厚度。这里，例如，耐热材料(诸如硅胶填缝介质)用作密封介质156。填缝介质在外部空气与其接触之后随即保持预定流动性，并且因此即使芯线部分154b和焊料157b的形状复杂，填缝介质也能够以确保的方式覆盖芯线部分154b和焊料157b。附加地，在密封介质156b被施加之后，能够热收缩的管158b放置在密封部分153b上。之后，能够热收缩的管158b被加热到预定温度以由此收缩，从而导线151b中的内部空气通道被完全密封。
[0045]【马达框架的密封机构】
[0046]接下来，基于图1和5将描述马达框架140的框架主体141中的密封机构。开口部分143形成在马达框架140的框架主体141上的预定位置。接着，导线151a通过该开口部分143引入框架主体141中。导线151a连接到马达定子110(参照图1)，以便根据需要向马达定子110提供电功率。在 该实施方式中，如图1所示，开口部分143形成在马达100上靠近其右上侧角部的位置。另外，在该实施方式中，作为例子，两根导线151a被引入框架主体141中。但是，对于导线151a的数量没有特定限制。
[0047]开口部分143形成为阶梯开口，其中，开口部分143的上截面面积大于其下截面面积。附加地，密封构件145插入到该开口部分143中。密封构件145插入到开口部分143的上部区域中，并且通过形成在开口部分中的阶梯防止密封构件145从开口部分143掉下。虽然各种材料能够用于密封构件145，只要它们气密且具挠性，在该实施方式中，作为例子，使用弹性橡胶或更特别地硅橡胶。附加地，预定钻孔(其图示被省略)形成在密封构件145中，使得导线151a通过钻孔引入到框架主体141中。
[0048]另外，预定紧固板147与密封构件145的上部抵接。在该紧固板147中形成通孔，使得导线151a能够经其通过。附加地，紧固板147通过螺栓149固定到框架主体141的上表面。在该情况中，密封构件145的初始厚度厚于开口部分143中形成的阶梯开口的深度。这由于硅橡胶145随着紧固板147通过螺栓149的上紧被压缩而增加框架主体141和导线151a之间的交接面处的密封性能。但是，如果根本不需要压缩密封构件145就能够获得所需密封性能，可以利用厚度等于或小于阶梯开口的深度的密封构件。
[0049]【功能】
[0050]接下来，基于图2和5将描述根据本实施方式的密封结构的功能。如之前已经描述的，图2㈧显示不具有罐的马达100。真空泵(图1中以附图标记20表示)的泵主轴21插入到马达100的内部中，并且马达转子120和马达定子110也处于真空(或部分真空)状态下。在这种情况中，如果使用标准导线，空气从外部环境经由导线的覆盖部分的内部空间流入马达100的内部。但是，本实施方式的导线151a通过树脂密封，因此导致不存在空气流入马达100的内部的这种情况。具体地，当导线151a被树脂密封时，树脂密封处理沿着导线151a的纵向方向在宽的范围上施加到导线151a。因此，即使密封性能局部地降低，总的密封性能也得以保持。即，密封部分基本上沿着导线151a的全长形成。
[0051]另一方面，也在框架主体141中的开口部分143处，密封状态通过密封构件145保持。即，由硅橡胶制成的密封构件145保持在框架主体141和导线151a之间的交接面处的密封性能，因此也导致不存在空气从框架主体141中的开口部分143流入马达100的内部的这种情况。
[0052]接下来将描述具有罐130的马达IOOb的功能。马达IOOb的功能基本上与不具有罐的马达100的功能相同。但是，由于提供罐130，实现了双密封结构。即，罐130布置在马达转子120和马达定子110之间。这将马达定子110与真空(或部分真空)状态隔离。通过采用这种结构，在通过框架主体141中的密封构件145确保马达IOOb的内部密封性能的同时，通过罐130确保密封性能。这种结构避免需要昂贵的气密终端。另外，即使罐130被损坏，也能通过马达框架141保持真空状态。例如，在半导体制造过程中，真空的瞬间损失(空气的瞬间进入)导致工艺气体和空气之间的反应，或者引起工艺气体泄漏到马达100的外侧。但是，前述真空损失的可能性能够通过本实施方式的结构极大地降低。
[0053]注意到，本发明被描述为本实施方式中单独的组成元件的组合。但是，在本发明中，只要能够实现密封结构，组成元件能够以任意方式组合，并且得到的组成元件的组合也落入本发明的范围内。例如，虽然本发明被描述为包括所有组成元件A、B、C的发明，当本发明所属领域的技术人员考虑到本发明仍能够仅通过A和B的组合建立时，得到的组合仍属于本发明的范围。
[0054]本发明能够应用到真空泵马达的密封处理。
[0055]【附图标记列表】
[0056]20真空泵；21泵主轴；30泵转子；100马达；110马达定子；120马达转子；143开口部分；145密封构件；151a导线
【权利要求】
1.一种用于真空泵马达的密封结构，包括: 导线，所述导线穿过形成在待连接到马达定子的马达框架中的开口部分和密封所述开口部分的密封构件，其中 所述导线包括芯线部分和覆盖所述芯线部分的覆盖部分，并且密封部分形成在所述芯线部分的至少一部分中。
2.一种用于真空泵马达的密封结构，包括: 导线，所述导线连接到马达定子和树脂模制部分，所述树脂模制部分通过树脂密封将所述导线连接到马达定子的连接部分，其中 所述导线包括芯线部分和覆盖所述芯线部分的覆盖部分，并且密封部分形成在所述芯线部分的至少一部分中，并且其中 所述树脂模制部分的至少一部分兼作到真空泵的附接部分。
3.根据权利要求1所述的密封结构，其中 所述密封部分是施加有密封处理的部分，其中，所述覆盖部分的内部中的芯线部分充满树脂。
4.根据权利要求1所述的密封结构，其中 所述密封部分是施加有密封处理的部分，其中，所述覆盖部分的一部分被去除以通过焊接将芯线一体化为单个线组件，并且进一步，所述密封部分经由密封介质通过能够热收缩的管覆盖。
5.根据权利要求1所述的密封结构，其中 所述密封构件由弹性橡胶制成，并且所述导线穿过的钻孔形成在所述密封构件中。
6.根据权利要求5所述的密封结构，其中 所述弹性橡胶在通过预定的紧固板压缩时附接到所述马达框架中的开口部分。
7.一种具有根据权利要求1所述的密封结构的真空泵马达，包括: 马达转子，所述马达转子直接连接到真空泵的泵主轴。
8.根据权利要求7所述的真空泵马达，其中 牢固地闭合所述马达转子的罐设置在马达定子和马达转子之间。
9.一种真空泵，包括根据权利要求1所述的密封结构。
10.一种真空泵，包括根据权利要求7所述的真空泵马达。
【文档编号】H02K3/50GK103595165SQ201310360446
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年8月15日 优先权日:2012年8月16日
【发明者】稻田高典, 吉田真也, 穗积崇史, 小岛善德, 中泽敏治 申请人:株式会社荏原制作所