真空泵用ipm馬達的製作方法
2023-04-24 02:33:16 2
真空泵用ipm馬達的製作方法
【專利摘要】提供作為小型真空泵用馬達最佳的真空泵用IPM馬達。一種真空泵用IPM馬達，具有：轉子芯，其供真空泵的轉子軸壓入，且供磁石埋入；以及定子芯，其包圍該轉子芯而設置，且供定子繞組卷繞，其中，將埋入轉子芯的每1極的磁石一分為二並分別插入在該轉子芯設置的磁石槽道，並且在供該每1極的一分為二的永久磁石插入的2個磁石槽道的兩端設置應力集中鬆弛用孔，而且，使上述轉子芯為沿轉子軸的軸方向上下地層疊的多級構成，並利用應力集中鬆弛用孔來進行該上下地層疊的轉子芯的斜交角的定位。
【專利說明】真空泵用IPM馬達
【技術領域】
[0001]本發明涉及對下列真空泵的旋轉翼葉片進行高速旋轉驅動的真空泵用IPM馬達，該真空泵用作半導體製造裝置、平板顯示器製造裝置、太陽能電池板製造裝置中的處理室、其他密閉室的氣體排氣單元，且尤其涉及能夠適用於伴隨真空泵的小型化而縮窄轉子軛寬度的情況的真空泵用IPM馬達。
【背景技術】
[0002]真空泵在外罩內壁安裝多個定子翼，通過使與該定子翼相向的多個旋轉翼葉片高速旋轉來進行抽吸，在該旋轉翼葉片的高速旋轉驅動中，一直以來，利用SPM(SurfacePermanent Magnet,表面永磁體)構造的無刷DC馬達。
[0003]此種SPM馬達由在轉子表面貼合有磁石的形狀構成，因而不需要設置飛散防止捆綁件以使磁石在高速旋轉時不因離心力而飛散，另外，由於SPM用磁石的形狀變大，故磁石的渦電流損耗引起的發熱也成為問題。
[0004]因此，作為真空泵用的馬達，研究謀求磁石使用量的降低、磁石形狀的簡化、由刪除飛散防止捆綁件實現的部件件數削減的IPM馬達(Inter1r Permanent Magnet Motor,內置永磁體馬達)的導入。
[0005]該IPM馬達為具有在轉子內部埋入有磁石的構造的旋轉磁場形式的同步馬達，由於能夠利用由轉子的磁化引起的磁阻轉矩和由磁石引起的磁轉矩雙方，故能夠在小型的情況下獲得大輸出。
[0006]然而，作為真空泵用的馬達，在採用該IPM馬達的情況下，需要將對真空泵的旋轉翼葉片進行高速旋轉驅動的轉子軸壓入IPM馬達的轉子部，但真空泵的轉子軸必須為一定以上的直徑，以減小真空泵的高速旋轉所伴隨的固有振動，在該情況下，埋入磁石的IPM馬達的轉子軛寬度變得非常窄。在此，若使該真空泵的每I極的磁石由I片構成，則轉子軛寬度較窄，因而轉子芯、磁石的機械強度不能夠耐受軸壓入時的壓入力，產生轉子芯、磁石破損的風險。
[0007]作為使每I極的磁石由2片構成的IPM馬達用的轉子，已知專利文獻I所記載的「馬達用轉子」。
[0008]現有技術文獻專利文獻
專利文獻1:日本特開2002 - 44887號公報。
【發明內容】
[0009]發明要解決的問題
然而，上述專利文獻I所記載的「馬達用轉子」未預想作為小型真空泵用馬達的利用，因而，不能夠防止因轉子軛寬度變窄引起的軸壓入時的轉子芯、磁石的破損。
[0010]本發明為了解決此種問題而完成，其目的在於提供作為小型真空泵用馬達的最佳真空泵用IPM馬達。
[0011]用於解決問題的方案
為了達到上述目的，本發明為一種真空泵用IPM馬達，具有:轉子芯，其供真空泵的轉子軸壓入，且供磁石埋入；以及定子芯，其包圍該轉子芯而設置，且供定子繞組卷繞，其特徵在於，將埋入所述轉子芯的每I極的所述磁石分割成多個並分別插入在該轉子芯設置的磁石槽道，並且在該磁石槽道附近設有應力集中鬆弛用孔。
[0012]另外，在上述構成中，能夠以如下方式構成，S卩，將埋入所述轉子芯的每I極的所述磁石分割為至少2個以上並分別插入在該轉子芯設置的所述磁石槽道。
[0013]在此，所述磁石槽道能夠以如下方式構成，S卩，在半徑方向外側拐角具有應力集中鬆弛用的第一拐角部，並且在半徑方向內側拐角具有曲率半徑比所述第一拐角部小的第二拐角部。
[0014]另外，在上述構成中，能夠使所述轉子芯為沿該轉子芯的軸方向層疊為多級的多級構成，並利用所述應力集中鬆弛用孔來進行該層疊的所述轉子芯的斜交角的定位。
[0015]在此，能夠使所述轉子芯為沿該轉子芯的軸方向上下地層疊為至少2級以上的2級構成。
[0016]另外，以鄰接的極的所述應力集中鬆弛用孔之間的距離不同的方式形成該應力集中鬆弛用孔，從而調整層疊為多級的所述轉子芯的所述斜交角。
[0017]在此，通過以鄰接的極的所述應力集中鬆弛用孔之間的距離不同的方式形成該應力集中鬆弛用孔，能夠調整層疊為2級的上下的所述轉子芯的所述斜交角。
[0018]另外，在上述構成中，和所述應力集中鬆弛用孔與所述磁石槽道之間的距離相比較寬地設定所述應力集中鬆弛用孔之間的距離，使產生磁阻轉矩的q軸磁通量流通到各級的所述轉子芯的所述應力集中鬆弛用孔之間，從而形成跨越所述層疊為多級的多個所述轉子芯的磁迴路。
[0019]另外，和所述應力集中鬆弛用孔與所述磁石槽道之間的距離相比較寬地設定所述應力集中鬆弛用孔之間的距離，使產生磁阻轉矩的q軸磁通量流通到上級的所述轉子芯的所述應力集中鬆弛用孔之間和下級的所述轉子芯的所述應力集中鬆弛用孔之間，從而形成跨越所述層疊為2級的2個轉子芯的磁迴路。
[0020]發明的效果
根據本發明，將埋入轉子芯的每I極的磁石分割為多個並分別插入在該轉子芯設置的磁石槽道，並且在供該每I極的分割為多個的磁石插入的多個磁石槽道的兩端設置應力集中鬆弛用孔，因而能夠可靠地防止因軸壓入時的壓入力引起的轉子芯、磁石的破損。
[0021]另外，通過設置上述應力集中鬆弛用的貫通孔，並且以在與所述應力集中鬆弛用孔鄰接的一側的半徑方向外側拐角具有應力集中鬆弛用的第一拐角部，並且在半徑方向內側拐角具有曲率半徑比所述第一拐角部小的第二拐角部的方式構成上述磁石槽道的形狀，能夠防止因真空泵的高速旋轉運轉時的離心力引起的轉子芯的破損。
[0022]另外，利用上述應力集中鬆弛用孔，在使所述轉子芯沿所述轉子軸的軸方向上下地層疊以作為多級構成的情況下，能夠進行該上下地層疊的轉子芯的斜交角的定位。
[0023]另外，通過設置上述應力集中鬆弛用孔，還實現能夠降低磁石端部的漏磁通量的效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1是本發明所適用的真空泵的截面圖。
[0025]圖2是示出本發明所涉及的真空泵用IPM馬達的詳細構成的平面圖㈧及其A-A截面圖(B) ο
[0026]圖3是示出本發明所涉及的真空泵用IPM馬達的轉子芯的詳細構成的平面圖(A)及其B-B截面圖(B)。
[0027]圖4是示出本發明所涉及的真空泵用IPM馬達的定子芯的詳細構成的平面圖(A)及其B-B截面圖(B)。
[0028]圖5是示出上級的轉子芯和下級的轉子芯的一例的圖。
[0029]圖6是說明上級的轉子芯以及下級的轉子芯的定位以及斜交角的調整的圖。
[0030]圖7是說明上級的轉子芯以及下級的轉子芯的斜交角的調整的圖。
[0031]圖8是使調整了斜交角的上級的轉子芯IlOA和下級的轉子芯IlOB重合以採用階梯斜交構成的轉子芯110的平面圖㈧及其B-B截面圖⑶。
[0032]圖9是說明磁石槽道以及應力集中鬆弛用孔的細節的放大圖。
[0033]圖10是說明本發明的真空泵用IPM馬達中的磁阻轉矩的有效利用的圖。
[0034]圖11是示出基於本實施例的真空泵用IPM馬達100的對由6倍高次諧波分量構成的轉矩波動(torque ripple),和由12倍高次諧波分量構成的齒槽轉矩(cogging torque)的降低有幫助的感生電壓的高次諧波分量的降低的圖表。
【具體實施方式】
[0035]以下，參照申請書所附的附圖並詳細地說明用於實施本發明的實施例。
[0036]圖1是本發明所適用的真空泵的截面圖。該圖的真空泵P用作半導體製造裝置、平板顯示器製造裝置、太陽能電池板製造裝置中的處理室、其他密閉室的氣體排氣單元。
[0037]該真空泵P在外部殼體I內具有利用旋轉翼葉片13和固定翼葉片14對氣體進行排氣的翼排氣部Pt、利用螺紋槽16對氣體進行排氣的螺紋槽排氣部Ps、以及它們的驅動系統。
[0038]外部殼體I為將筒狀的泵殼體IA和有底筒狀的泵基座IB沿其筒軸方向利用螺栓一體地連結的有底圓筒形。泵殼體IA的上端部側作為氣體吸氣口 2而開口，在泵基座IB的下端部側面設有氣體排氣口 3。
[0039]氣體吸氣口 2通過在泵殼體IA上緣的凸緣IC設置的未圖示的螺栓而連接於例如半導體製造裝置的處理室等變為高真空的未圖示的密閉室。氣體排氣口 3以連通於未圖示的輔助泵的方式連接。
[0040]在泵殼體IA內的中央部設有圓筒狀的定子柱4，該定子柱4內置有各種電氣安裝件，定子柱4以其下端側螺紋緊固固定於泵基座IB上的形態豎立設置。
[0041]在定子柱4內側設有轉子軸5，轉子軸5以其上端部朝氣體吸氣口 2方向，且其下端部朝泵基座IB方向的方式配置。另外，轉子軸5的上端部以從定子柱4的圓筒上端面朝上方突出的方式設置。
[0042]轉子軸5的徑方向和軸方向通過徑向磁軸承10和軸向磁軸承11的磁力以能夠旋轉的方式被懸浮支持，並由之後詳述的本發明所涉及的真空泵用IPM馬達100旋轉驅動。另夕卜，在該轉子軸5的上下端側設有保護軸承B1、B2。
[0043]在定子柱4外側設有轉子6。轉子6為包圍定子柱4外周的圓筒形狀，以一體化於轉子軸5，並且將該轉子軸5作為旋轉軸心在泵殼體IA內旋轉的方式構成。
[0044]因而，在圖1的真空泵P中，轉子軸5、徑向磁軸承10、10以及軸向磁軸承11作為對轉子6以能夠繞其軸心旋轉的方式進行支持的支持單元起作用。另外，由於該轉子6與轉子軸5 —體地旋轉，故對轉子軸5進行旋轉驅動的真空泵用IPM馬達100作為對轉子6進行旋轉驅動的驅動單元起作用。
[0045]保護軸承BI和B2、徑向磁軸承10以及軸向磁軸承11的詳細構成為業界周知的內容，因而省略說明。
[0046]在圖1的真空泵P中，轉子6的大致中間的上遊(從轉子6的大致中間到轉子6的氣體吸氣口 2側端部的範圍)作為翼排氣部Pt起作用。以下，說明該翼排氣部Pt的詳細構成。
[0047]在轉子6的大致中間的上遊側的轉子6外周面一體地設有多個旋轉翼葉片13。這些多個旋轉翼葉片13為從轉子6外周面沿轉子徑方向突出的形態，並且，將轉子6的旋轉軸心(轉子軸5)或外部殼體I的軸心(以下稱為「泵軸線」)作為中心而配置為放射狀。另外，旋轉翼葉片13為與轉子6的外徑加工部一體地通過切削加工而切制形成的切削加工品，以對氣體分子的排氣最佳的角度傾斜。
[0048]在泵殼體IA的內周面側設有多個固定翼葉片14，這些固定翼葉片14為從泵殼體IA內周面朝轉子6外周面突出的形態，並且，將泵軸心作為中心而配置為放射狀。這些固定翼葉片14也與旋轉翼葉片13相同，以對氣體分子的排氣最佳的角度傾斜。
[0049]而且，在圖1的真空泵P中，如前所述的多個旋轉翼葉片13和固定翼葉片14沿泵軸心交替地配置為多級，從而形成多級的翼排氣部Pt。
[0050]在包括以上構成的翼排氣部Pt中，通過真空泵用IPM馬達100的起動，轉子軸5、轉子6以及多個旋轉翼葉片13 —體地高速旋轉，最上級的旋轉翼葉片13對從氣體吸氣口2入射的氣體分子賦予朝下方向的運動量。該具有朝下方向運動量的氣體分子由固定翼14向次級的旋轉翼葉片13側送入。通過反覆多級地進行此種對氣體分子的運動量賦予和送入動作，氣體吸氣口 2側的氣體分子以朝轉子6下遊依次轉移的方式被排氣。
[0051]在圖1的真空泵P中，轉子6的大致中間的下遊(從轉子6的大致中間到轉子6的氣體排氣口 3側端部的範圍)作為螺紋槽排氣部Ps起作用。以下，說明該螺紋槽排氣部Ps的詳細構成。
[0052]轉子6的大致中間的下遊側的轉子6為作為螺紋槽排氣部Ps的旋轉部件而旋轉的部分，且配置於螺紋槽排氣部定子15內側。
[0053]螺紋槽排氣部定子15為筒形的固定部件，以包圍轉子6外周(轉子6的大致中間的下遊)的方式配置。另外，該螺紋槽排氣部定子15以其下端部由泵基座IB支持的方式設置。
[0054]在螺紋槽排氣部定子15的內周部，形成有變化為深度朝下方小徑化的圓錐形狀的螺紋槽16。該螺紋槽16從螺紋槽排氣部定子15的上端到下端螺旋狀地刻設，為通過此種螺紋槽16而在轉子6與螺紋槽排氣部定子15之間設置螺旋狀螺紋槽排氣通路S的構成。此外，雖然省略圖示，但還能夠採用通過使先前說明的螺紋槽16形成於轉子6的內周面來設置螺紋槽排氣通路S的構成。
[0055]在螺紋槽排氣部Ps中，由於利用螺紋槽16與轉子6外周面處的牽引(drag)效果來壓縮並移送氣體，故螺紋槽16的深度以在螺紋槽排氣通路S的上遊入口側(離氣體吸氣口 2較近的通路開口端)處最深，在其下遊出口側(離氣體排氣口 3較近的通路開口端)處變得最淺的方式進行設定。
[0056]螺紋槽排氣通路S的上遊入口連通於在如前所述地配置為多級的旋轉翼葉片13和固定翼葉片14之中最下級的翼(在圖1的例子中為最下級的固定翼葉片14)的下遊形成的間隙G，另外，該螺紋槽排氣通路S的下遊出口以連通於氣體排氣口 3側的方式構成。
[0057]通過由先前說明的翼排氣部Pt的排氣動作引起的移送而到達最下級的翼(在圖1的例子中為旋轉翼葉片13)的氣體分子從螺紋槽排氣通路S的上遊入口轉移至該螺紋槽排氣通路S。通過因轉子6的旋轉而產生的效果，即轉子6的外周面與螺紋槽16處的牽引效果，轉移的氣體分子被從過渡流壓縮為粘性流並朝氣體排氣口 3轉移，最終通過未圖示的輔助泵向外部排氣。
[0058]圖2是示出本發明所涉及的真空泵用IPM馬達的詳細構成的平面圖(A)及其A-A截面圖(B) ο
[0059]在該圖中，該真空泵用IPM馬達100作為4極、24槽道的IPM馬達而構成，由轉子芯110和定子芯120構成，轉子芯110形成有供各極的磁石(永久磁石)埋入的多個磁石槽道111，定子芯120包圍該轉子芯110而設置，且形成有供流過U、V、W這三相電流的繞組122卷繞的多個繞組槽道121。
[0060]轉子芯110以及定子芯120分別將片狀的鐵晶片層疊成既定厚度而構成。
[0061]此外，在圖2中，將流過U、V、W這三相電流的繞組122交替地卷繞於繞組槽道121，但該U、V、W的繞組122的卷繞方法不限於該卷繞方法，總之通過繞組122產生旋轉的磁場即可，還能夠採用其他的周知的各種卷繞方法。
[0062]而且，該實施例的真空泵用IPM馬達100以上述真空泵P的轉子軸5被壓入在轉子芯I1設置的孔113的方式構成，為了減小真空泵P的高速旋轉所伴隨的固有振動，該轉子軸5必須為一定以上的直徑，因而若謀求真空泵P的小型化，則轉子軸5相對於轉子芯110的尺寸而佔的比例變大，因而轉子芯110的磁石130與轉子芯內周之間的芯寬度YWl以及轉子芯110的磁石130與轉子芯外周之間的芯寬度YW2變窄。
[0063]在此，若使每I極的磁石由I片構成，則由於真空泵P的轉子軸5的壓入時的壓入力，轉子芯、磁石無法耐受，有可能破損。因此，在該實施例的真空泵用IPM馬達100中，以將每I極的磁石分割為2片並埋入不同的磁石槽道111的方式構成。
[0064]另外，在真空泵用IPM馬達100中，採用將磁石沿軸方向一分為二並使上下的磁石偏移既定角度的階梯斜交構成，以謀求驅動頻率的由6倍高次諧波分量構成的轉矩波動和由12倍高次諧波分量構成的齒槽轉矩的降低。
[0065]因而，在上述構成的轉子芯110，在上級的轉子芯IlOA以及下級的轉子芯IlOB分別形成有4X2 = 8(個)磁石槽道111，在定子芯120形成有24個槽道的繞組槽道121。
[0066]而且，在該實施例的真空泵用IPM馬達100，為了使轉子芯110能夠耐受真空泵P的高速旋轉運轉時的離心力，在各極的磁石槽道111兩側形成共計8個應力集中鬆弛用孔
112。
[0067]如之後詳述的，該應力集中鬆弛用孔112用於上下級的轉子芯110AU10B的定位以及斜交角的調整，另外，還具有降低來自埋入磁石槽道111的磁石130端部的漏磁通量的效果。
[0068]圖3是示出本發明所涉及的真空泵用IPM馬達的轉子芯的詳細構成的平面圖(A)及其B-B截面圖(B)。
[0069]在該圖中，在該轉子芯110，形成有供一分為二的磁石130分別埋入的共計8個磁石槽道111和共計8個應力集中鬆弛用孔112。
[0070]在此，應力集中鬆弛用孔112a與一分為二的磁石Illa和Illb之中的I個磁石Illa鄰接地形成，應力集中鬆弛用孔112b與一分為二的磁石Illa和Illb之中的另一個磁石Illb鄰接地形成。在該轉子芯110形成有孔113，該孔113供真空泵P的轉子軸5壓入。
[0071]在採用階梯斜交構成的該實施例的真空泵用IPM馬達110中，上級的轉子芯IlOA以及下級的轉子芯IlOB分別由與圖2所示的轉子芯110相同的形狀、相同的構成形成，利用應力集中鬆弛用孔112a以及應力集中鬆弛用孔112b來進行上級的轉子芯IlOA以及下級的轉子芯IlOB的定位以及斜交角的調整。
[0072]圖4是示出本發明所涉及的真空泵用IPM馬達的定子芯的詳細構成的平面圖(A)及其C-C截面圖(B)。
[0073]在該圖中，在該定子芯120形成有共計24個繞組槽道121，該繞組槽道121供流過U、V、W這三相電流的繞組122卷繞。在該共計24個繞組槽道121卷繞有圖2所示的U相、V相、W相的繞組122，通過使U、V、W這三相電流流過該U相、V相、W相的繞組122，在定子芯120的內側產生旋轉的旋轉磁場。
[0074]在該定子芯120內側，如圖2所示，與上述圖3所示的轉子芯110為相同形狀、相同構成的分別埋入有各極磁石的上級的轉子芯IlOA以及下級的轉子芯IlOB以既定的斜交角重疊地配置。
[0075]接著，參照圖5至圖8來說明上級的轉子芯以及下級的轉子芯的定位以及斜交角的調整。
[0076]圖5是示出上級的轉子芯和下級的轉子芯的一例的圖。在該圖中，(A)示出下級的轉子芯110B，(B)示出上級的轉子芯110A。由圖5可知，(B)所示的上級的轉子芯IlOA相對於(A)所示的下級的轉子芯IlOB沿逆時針方向旋轉既定的斜交角Θ。
[0077]在該實施例中，上級的轉子芯IlOA以及下級的轉子芯IlOB的定位以及斜交角的調整利用分別設於上級的轉子芯IlOA以及下級的轉子芯IlOB的8個應力集中鬆弛用孔112來進行。
[0078]該上級的轉子芯IlOA以及下級的轉子芯IlOB的定位以及斜交角的調整如圖6 (A)所示，預先固定下級的轉子芯110B，並使上級的轉子芯IlOA如以箭頭X所示地沿逆時針方向旋轉。而且，在上級的轉子芯IlOA的應力集中鬆弛用孔112a的頂端重疊於下級的轉子芯IlOB的應力集中鬆弛用孔112b，形成有從上級的轉子芯IlOA貫通到下級的轉子芯IlOB的接近大致正圓的4個貫通孔112c的狀態下，判斷為進行了上級的轉子芯IlOA和下級的轉子芯IlOB的定位以及斜交角調整。
[0079]而且，在進行了該上級的轉子芯IlOA和下級的轉子芯IlOB的定位以及斜交角調整的狀態下，固定上級的轉子芯IlOA和下級的轉子芯110B。
[0080]此處的上級的轉子芯IlOA與下級的轉子芯IlOB的固定方法可以通過對在進行了上級的轉子芯IlOA和下級的轉子芯IlOB的定位以及斜交角調整的狀態下形成的4個貫通孔112c壓入嵌合於該貫通孔112c的4根軸來進行固定，另外，還可以以利用周知的粘接方案來粘接上級的轉子芯IlOA和下級的轉子芯IlOB的方式構成。
[0081]若如此構成，則能夠容易地進行上級的轉子芯IlOA和下級的轉子芯IlOB的定位以及調整。
[0082]上級的轉子芯IlOA與下級的轉子芯IlOB的斜交角能夠通過鄰接的極的應力集中鬆弛用孔112a與112b之間的距離，正確地說，通過圖7所示的貫通孔112c的中心的尺寸L來在例如從O度到15度之間調整。
[0083]S卩，若以圖7所示的尺寸L變大的方式形成轉子芯110的應力集中鬆弛用孔112a以及112b，則能夠以上級的轉子芯IlOA與下級的轉子芯IlOB的斜交角變大的方式進行調整，相反，若以圖7所示的尺寸L變小的方式形成轉子芯110的應力集中鬆弛用孔112a以及112b，則能夠以上級的轉子芯IlOA與下級的轉子芯IlOB的斜交角變小的方式進行調整。
[0084]圖8是使調整了斜交角的上級的轉子芯11OA和下級的轉子芯11OB重合以採用階梯斜交構成的轉子芯110的平面圖㈧及其B-B截面圖⑶。
[0085]如該圖所示，該轉子芯110由上級的轉子芯IlOA和下級的轉子芯IlOB構成，上級的轉子芯IlOA與下級的轉子芯IlOB以斜交角Θ重合，利用應力集中鬆弛用孔112形成貫通上級的轉子芯IlOA和下級的轉子芯IlOB的4個貫通孔112c。
[0086]圖9㈧是說明磁石槽道以及應力集中鬆弛用孔的細節的放大圖。
[0087]如該圖所示，磁石槽道111為供磁石130埋入的部件，其形狀在半徑方向外側的兩拐角具有曲率半徑大的第一拐角部Illa以及111b。
[0088]另外，在半徑方向內側的兩拐角具有曲率半徑比第一拐角部Illa以及Illb小的第二拐角部Illc以及llld。此外，第一拐角部Illa以及Illb的曲率半徑可以在滿足上述半徑方向的尺寸條件的範圍內相同，也可以不同地形成。另外同樣地，第二拐角部Illc以及Illd的曲率半徑可以相同，也可以不同地形成。
[0089]另外，如圖9(A)所示的拐角部如圖9(B)所示，還可以由與直線部Ille構成角度α的直線部Illf和曲線部Illg形成。此外，圖9(B)所示的直線部Ille與圖9 (A)所示的磁石槽道111的對應的直線部同樣地用於磁石130的定位。
[0090]通過該磁石槽道111的形狀設計，因真空泵P的高速旋轉運轉時的埋入磁石槽道111內的磁石130以及轉子芯110自身的離心力而導致的應力集中得到鬆弛，因而在真空泵P的高速旋轉運轉時，轉子芯110的強度也能夠耐受。此外，埋入上述轉子芯110的磁石130的形狀還可以不是如圖9(A)所示的平板狀，而是如圖9(C)所示，與沿著轉子芯110的外形曲率的轉子芯110的外形相比具有較大的曲率。在該情況下，磁石槽道111形成為與該磁石130的形狀對應的形狀。
[0091]另外，如該圖所示，由於應力集中鬆弛用孔112與轉子芯110的周面之間的尺寸SI以及磁石槽道111與應力集中鬆弛用孔112之間的尺寸S2較小，故該部分的磁阻變大，其結果，能夠降低來自磁石130端部的漏磁通量。
[0092]S卩，通過降低來自磁石130端部的漏磁通量，由磁石130引起的有效磁場Φ與不設置應力集中鬆弛用孔112的情況相比變大，因而根據該實施例的真空泵用IPM馬達100，與不設置應力集中鬆弛用孔112的情況相比較，能夠有效地利用磁轉矩。
[0093]圖10是說明本發明的真空泵用IPM馬達中的磁阻轉矩的有效利用的圖。
[0094]一般的IPM馬達能夠通過對由利用q軸磁通量的轉子磁化引起的磁阻轉矩進行利用來實現小型和大輸出。然而，在本申請的真空泵用IPM馬達中，圖2所示的轉子芯110的磁石130與轉子芯外周之間的芯寬度YW2變得非常窄。
[0095]因此，在本實施例的真空泵用IPM馬達100中，為了有效地利用磁阻轉矩，如圖10所不，米用對磁石130與轉子軸5之間的轉子軛部113積極地流通磁通量的磁迴路。
[0096]S卩，在該實施例的真空泵用IPM馬達100中，由於在上級的轉子芯IlOA的應力集中鬆弛用孔112的形成部處磁路變窄，故在定子芯120上產生的q軸磁通量難以通過該部分。
[0097]另外，如上所述，在該實施例的真空泵用IPM馬達100中，利用應力集中鬆弛用孔112來設定上級的轉子芯IlOA與下級的轉子芯IlOB之間的斜交角。
[0098]其結果，在上級的轉子芯IlOA的形成應力集中鬆弛用孔112的部分A處，為下級的轉子芯IlOB的鄰接的磁極的應力集中鬆弛用孔112之間的磁路較寬的部分。另外，在下級的轉子芯IlOB的形成應力集中鬆弛用孔112的部分B處，為上級的轉子芯IlOA的鄰接的磁極的應力集中鬆弛用孔112之間的磁路較寬的部分。
[0099]因此，在該實施例的真空泵用IPM馬達100中形成下列磁迴路，該磁迴路在上級的轉子芯IlOA的應力集中鬆弛用孔112的形成部分A處，對下級的轉子芯IlOB的鄰接的磁極的應力集中鬆弛用孔112之間積極地流通q軸磁通量，相反，在下級的轉子芯IlOB的應力集中鬆弛用孔112的形成部分B處，對上級的轉子芯IlOA的鄰接的磁極的應力集中鬆弛用孔112之間積極地流通q軸磁通量。
[0100]根據此種構成，q軸磁通量積極地流通於磁石130與轉子軸5之間的轉子軛部113，因而由此能夠有效地對由利用q軸磁通量的轉子芯110磁化引起的磁阻轉矩進行利用。
[0101]圖11是示出基於本實施例的真空泵用IPM馬達100的對由6倍高次諧波分量構成的轉矩波動，和由12倍高次諧波分量構成的齒槽轉矩的降低有幫助的感生電壓的高次諧波分量的降低的圖表。
[0102]在該實施例的真空泵用IPM馬達100中，以將每I極的磁石分割為兩片並埋入不同的磁石槽道111的方式構成，並且以在上級的轉子芯IlOA與下級的轉子芯IlOB之間設定既定的斜交角的方式構成。
[0103]其結果，在於上級的轉子芯IlOA與下級的轉子芯IlOB之間設定有斜交角的有斜交的情況下，如圖1UA)所示，與不設置斜交角的圖11⑶所示的情況相比較，其感生電壓波形接近Sin波，能夠大幅地降低由6倍高次諧波分量構成的轉矩波動和由12倍高次諧波分量構成的齒槽轉矩。
[0104]此外，在上述實施例的真空泵用IPM馬達100中，雖然以將每I極的磁石分割為2片，並將該2片磁石埋入不同的磁石槽道111的方式構成，但還可以以將該每I極的磁石分割為3片以上，並將該分割為3片以上的多個磁石分別埋入對應的多個磁石槽道的方式構成。
[0105]另外，在上述實施例的真空泵用IPM馬達100中，雖然採用使上級的轉子芯IlOA與下級的轉子芯IlOB以既定的斜交角重疊2級的構成，但還可以以採用3級以上的多級構成的方式構成轉子芯。
[0106]在該情況下，通過使產生磁阻轉矩的，因使電線流入定子繞組而產生的q軸磁通量積極地流到各級的轉子芯的應力集中鬆弛用孔之間，從而形成跨越層疊為多級的多個轉子芯的磁迴路。
[0107]本發明不限於上述實施方式，若在本發明的技術思想的範圍內，則能夠因本領域技術人員的通常的創作能力而實現眾多變形。
[0108]符號說明 I泵外部殼體 IA泵殼體
IB泵基座 IC凸緣 2氣體吸氣口 3氣體排氣口 4定子柱 5轉子軸 6轉子 7軸轂孔 9肩部
10徑向磁軸承 11軸向磁軸承 13旋轉翼葉片 14固定翼葉片 15螺紋槽排氣部定子
16螺紋槽
100真空泵用IPM馬達
110轉子芯
IlOA上級的轉子芯
IlOB下級的轉子芯
111磁石槽道
112應力集中鬆弛用孔
113孔
120定子芯
121繞組槽道
122繞組
BUB2保護軸承
P真空泵Pt翼排氣部Ps螺紋槽排氣部S螺紋槽排氣通路
【權利要求】
1.一種真空泵用IPM馬達，具有:轉子芯，其供真空泵的轉子軸壓入，且供磁石埋入；以及定子芯，其包圍該轉子芯而設置，且供定子繞組卷繞，其特徵在於， 將埋入所述轉子芯的每I極的所述磁石分割成多個並分別插入在該轉子芯設置的磁石槽道，並且 在該磁石槽道附近設有應力集中鬆弛用孔。
2.根據權利要求1所述的真空泵用IPM馬達，其特徵在於，將埋入所述轉子芯的每I極的所述磁石分割為至少2個以上並分別插入在該轉子芯設置的所述磁石槽道。
3.根據權利要求1或權利要求2所述的真空泵用IPM馬達，其特徵在於，所述磁石槽道在半徑方向外側拐角具有應力集中鬆弛用的第一拐角部，並且在半徑方向內側拐角具有曲率半徑比所述第一拐角部小的第二拐角部。
4.根據權利要求1至權利要求3中的任一項所述的真空泵用IPM馬達，其特徵在於，使所述轉子芯為沿該轉子芯的軸方向層疊為多級的構成，並利用所述應力集中鬆弛用孔來進行該層疊的所述轉子芯的斜交角的定位。
5.根據權利要求1至權利要求3中的任一項所述的真空泵用IPM馬達，其特徵在於，使所述轉子芯為沿該轉子芯的軸方向上下地層疊為至少2級以上的多級構成。
6.根據權利要求4所述的真空泵用IPM馬達，其特徵在於，以鄰接的極的所述應力集中鬆弛用孔之間的距離不同的方式形成該應力集中鬆弛用孔，從而調整層疊為多級的所述轉子芯的所述斜交角。
7.根據權利要求4所述的真空泵用IPM馬達，其特徵在於，以鄰接的極的所述應力集中鬆弛用孔之間的距離不同的方式形成該應力集中鬆弛用孔，從而調整層疊為2級的上下的所述轉子芯的所述斜交角。
8.根據權利要求6所述的真空泵用IPM馬達，其特徵在於，和所述應力集中鬆弛用孔與所述磁石槽道之間的距離相比較寬地設定所述應力集中鬆弛用孔之間的距離，使產生磁阻轉矩的q軸磁通量流通到各級的所述轉子芯的所述應力集中鬆弛用孔之間，從而形成跨越所述層疊為多級的多個所述轉子芯的磁迴路。
9.根據權利要求7所述的真空泵用IPM馬達，其特徵在於，和所述應力集中鬆弛用孔與所述磁石槽道之間的距離相比較寬地設定所述應力集中鬆弛用孔之間的距離，使產生磁阻轉矩的q軸磁通量流通到上級的所述轉子芯的所述應力集中鬆弛用孔之間和下級的所述轉子芯的所述應力集中鬆弛用孔之間，從而形成跨越所述層疊為2級的2個轉子芯的磁迴路。
10.一種真空泵用IPM馬達，具有:轉子芯，其供真空泵的轉子軸壓入，且供磁石埋入；以及定子芯，其包圍該轉子芯而設置，且供定子繞組卷繞，其特徵在於， 將埋入所述轉子芯的每I極的所述磁石分割成多個並分別插入在該轉子芯設置的磁石槽道，並且 在該磁石槽道附近設有應力集中鬆弛用孔， 使所述轉子芯為沿該轉子芯的軸方向層疊為多級的多級構成，並利用所述應力集中鬆弛用孔來進行該層疊的所述轉子芯的斜交角的定位， 使產生磁阻轉矩的q軸磁通量流通到各級的所述轉子芯的所述應力集中鬆弛用孔之間，從而形成跨越所述層疊為多級的多個所述轉子芯的磁迴路。
11.一種真空泵用IPM馬達，具有:轉子芯，其供真空泵的轉子軸壓入，且供磁石埋入；以及定子芯，其包圍該轉子芯而設置，且供定子繞組卷繞，其特徵在於， 將埋入所述轉子芯的每I極的所述磁石分割成多個並分別插入在該轉子芯設置的磁石槽道，並且 在該磁石槽道附近設有應力集中鬆弛用孔， 使所述轉子芯為沿該轉子芯的軸方向上下地層疊為至少2級以上的多級構成，並利用所述應力集中鬆弛用孔來進行該上下地層疊的轉子芯的斜交角的定位， 使產生磁阻轉矩的q軸磁通量流通到上級的所述轉子芯的所述應力集中鬆弛用孔之間和下級的所述轉子芯的所述應力集中鬆弛用孔之間，從而形成跨越所述層疊為2級的2個轉子芯的磁迴路。
12.—種真空泵，其特徵在於，具備權利要求1至權利要求11中的任一項所述的真空泵用IPM馬達。
【文檔編號】H02K7/14GK104303397SQ201380026642
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年3月27日 優先權日:2012年5月31日
【發明者】中川功, 野中學 申請人:埃地沃茲日本有限公司