JP2010133290A - Vacuum pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直流電動機で駆動するポンプケーシング内に一対のポンプロータを備えた容積移送式の真空ポンプに関するものである。 The present invention relates to a positive displacement vacuum pump having a pair of pump rotors in a pump casing driven by a DC motor.
近年、大気圧から動作が可能で、クリーンな真空環境が容易に得られるドライ真空ポンプが、幅広い分野で使用されている。通常このような真空ポンプは、吸気側が締め切りに近い状態にて運転が行われるため、吸気口側と排気口側の差圧を維持する為に、動力を消費している。つまり、排気口側からポンプ内部に逆流する気体を排気し続けることにより、吸気口側の真空度を維持している。このため真空ポンプ運転の消費動力のほとんどは排気口側にて熱に変換される。真空ポンプの容量の大きさにもよるが、上記発熱に対して、従来はケーシングに水冷ジャケット等を設け、該水冷ジャケット内を通る水に熱を放熱する対策が採られていた。 In recent years, dry vacuum pumps that can operate from atmospheric pressure and can easily obtain a clean vacuum environment have been used in a wide range of fields. Normally, such a vacuum pump is operated in a state where the intake side is close to the deadline, and therefore consumes power to maintain the differential pressure between the intake port side and the exhaust port side. That is, the degree of vacuum on the intake port side is maintained by continuing to exhaust the gas that flows back into the pump from the exhaust port side. For this reason, most of the power consumed by the vacuum pump operation is converted into heat on the exhaust port side. Although depending on the capacity of the vacuum pump, measures against heat generation have conventionally been provided by providing a water cooling jacket or the like in the casing and radiating heat to the water passing through the water cooling jacket.
また、上記真空ポンプは図11に示すように、遮断機2、ノイズフィルタ3、整流器4、平滑コンデンサ5、及びDC/DCコンバータ6を具備する電源部1と、ドライバ7を備え、遮断機2を投入(閉じる)することにより、交流電源(AC100V/200V)8の交流電力をノイズフィルタ3を通してノイズを除去し、整流器4で直流(DC141V/248V)に変換し、更にDC/DCコンバータ6で定電圧としドライバ7に供給している。ドライバ7は制御部(図示せず)の制御により所定の周波数のパルスを真空ポンプ10のモータMに供給し、モータMを起動してポンプPを駆動している。
Further, as shown in FIG. 11, the vacuum pump includes a
上記ノイズフィルタ3、整流器4、平滑コンデンサ5、DC/DCコンバータ6、ドライバ7及び制御部に発熱部があり、これらの発熱部からの熱も含めた真空ポンプ運転による発生する熱は主に水冷により放熱されている。
しかしながら、真空ポンプを水冷で冷却するには、冷却水を得るための冷却水設備が必要になり、使用者の負担が大きくなるばかりではなく、真空ポンプを使用する場所も制限され、任意の場所で容易に真空を得られないという問題がある。 However, cooling the vacuum pump with water cooling requires a cooling water facility for obtaining cooling water, which not only increases the burden on the user, but also restricts the place where the vacuum pump can be used. There is a problem that a vacuum cannot be easily obtained.
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、冷却水設備が必要でなく、排気速度2000L/min以下、直流電動機の容量が2KW以下の小型で任意の場所で容易に真空を得ることができる真空ポンプを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and does not require a cooling water facility, and can easily obtain a vacuum at an arbitrary place with a small pumping speed of 2000 L / min or less and a DC motor capacity of 2 KW or less. An object of the present invention is to provide a vacuum pump.
上記課題を解決するため本発明は、ポンプケーシング内に一対のポンプロータを備えた容積移送式のポンプと、該一対のポンプロータを回転駆動する直流電動機と、該直流電動機を駆動するドライバ及び制御部を備えた真空ポンプにおいて、ポンプの運転によるポンプ作用により発生する圧縮熱、及び直流電動機、ドライバ、制御部から発生する熱を空冷により冷却する冷却手段を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a positive displacement pump having a pair of pump rotors in a pump casing, a direct current motor that rotationally drives the pair of pump rotors, a driver that drives the direct current motor, and a control The vacuum pump provided with a section is characterized by comprising cooling means for cooling by air cooling the compression heat generated by the pump action by the operation of the pump and the heat generated from the DC motor, driver, and control section.
また、本発明は、真空ポンプにおいて、直流電動機の一対のマグネットロータを備え、互いに同期させて反転するマグネットカップリング型DCブラシレスモータであり、ポンプの一対のポンプロータは互いに噛み合って回転する一対の雄ロータ及び雌ロータを備えており、マグネットカップリング型DCブラシレスモータの一対のマグネットロータはそれぞれポンプの一対のポンプロータにそれぞれに連結され、該一対のポンプロータがタイミングギアを使用せずに同期反転するようになっていることを特徴とする。 Further, the present invention is a magnet coupling type DC brushless motor that includes a pair of magnet rotors of a DC motor in a vacuum pump and reverses in synchronization with each other, and the pair of pump rotors of the pump mesh with each other and rotate. A male rotor and a female rotor are provided, and a pair of magnet rotors of a magnetic coupling type DC brushless motor are respectively connected to a pair of pump rotors of a pump, and the pair of pump rotors are synchronized without using a timing gear. It is characterized by being inverted.
また、本発明は、上記真空ポンプにおいて、ポンプの排気速度が2000L/min以下であり、直流電動機の容量は2KW以下とし、該直流電動機に供給する電源部からの出力電圧を電源部のサイズが大きくならない範囲で高電圧としたことを特徴とする。 Further, according to the present invention, in the vacuum pump described above, the pumping speed of the pump is 2000 L / min or less, the capacity of the DC motor is 2 KW or less, and the output voltage from the power supply unit supplied to the DC motor is the size of the power supply unit. It is characterized by a high voltage that does not increase.
また、本発明は、上記真空ポンプにおいて、直流電動機に電力を供給する電源部に力率改善する力率改善部を具備したことを特徴とする。 According to the present invention, in the above vacuum pump, a power factor improving unit for improving the power factor is provided in a power source unit that supplies electric power to the DC motor.
また、本発明は、上記真空ポンプにおいて、放熱用ヒートシンクを備え、ポンプ、直流電動機、ドライバ、及び制御部の発熱部位から発する熱の少なくとも一部を放熱用ヒートシンクにより放熱することを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that the vacuum pump includes a heat sink for heat dissipation, and at least a part of heat generated from heat generating portions of the pump, the DC motor, the driver, and the controller is radiated by the heat sink for heat dissipation.
また、本発明は、上記真空ポンプにおいて、放熱用ヒートシンクにポンプ、直流電動機、ドライバ、及び制御部を搭載すると共に、放熱用ヒートシンクに流路板を設けて、冷却空気が通る空気流路を形成してポンプパッケージとし、ポンプパッケージの空気流路に冷却空気を導くファンを設けたことを特徴とする。 In the vacuum pump, the heat sink for heat dissipation includes a pump, a DC motor, a driver, and a control unit, and a heat sink for heat dissipation is provided with a flow path plate to form an air flow path through which cooling air passes. A pump package is provided, and a fan for introducing cooling air into the air flow path of the pump package is provided.
また、本発明は、上記真空ポンプにおいて、ポンプパッケージのポンプ、直流電動機、ドライバ、及び制御部の放熱用ヒートシンク搭載順位は空気流路の上流側に発熱量の小さいものを、下流側に発熱量の大きいものを配置したことを特徴とする。 Further, according to the present invention, in the vacuum pump, the heat radiation heat sink mounting rank of the pump package, the DC motor, the driver, and the control unit is the one with a small heat generation amount upstream of the air flow path, and the heat generation amount downstream. It is characterized by arranging a large one.
また、本発明は、上記真空ポンプにおいて、ポンプパッケージの空気流路に導く冷却空気の流入口及び流出口を、該ポンプパッケージの後面及び/前面に設けた構成であり、ポンプパッケージを複数台備え、該複数台のポンプパッケージをその側面を互いに隣接させて配置したことを特徴とする。 Further, the present invention is the above vacuum pump, wherein the cooling air inlet and outlet for guiding the air flow path of the pump package are provided on the rear surface and / or front surface of the pump package, and a plurality of pump packages are provided. The plurality of pump packages are arranged with their side surfaces adjacent to each other.
本発明によれば、ポンプ作用により発生する圧縮熱、及び直流電動機、ドライバ、制御部から発生する熱を冷却手段で冷却するので、ポンプ駆動用電源があれば、冷却水設備のない任意の場所で容易に真空を得ることができる真空ポンプを提供できる。 According to the present invention, the compression heat generated by the pump action and the heat generated from the DC motor, driver, and controller are cooled by the cooling means. A vacuum pump that can easily obtain a vacuum can be provided.
また、本発明によれば、直流電動機に一対のマグネットロータを備え、互いに同期させて反転するマグネットカップリング型DCブラシレスモータを用い、ポンプに一対のポンプロータは互いに噛み合って回転する一対の雄ロータ及び雌ロータを備えており、一対のポンプロータがタイミングギアを使用せずに同期反転するようにしているので、機械的損失を低減し、空冷手段で冷却するのに適した構成となる。 In addition, according to the present invention, the DC motor includes a pair of magnet rotors and uses a magnet coupling type DC brushless motor that is reversed in synchronization with each other, and the pair of pump rotors are engaged with each other and the pair of male rotors rotate. And the female rotor, and the pair of pump rotors are synchronously reversed without using the timing gear, so that the mechanical loss is reduced and the air cooling means is suitable for cooling.
また、本発明によれば、直流電動機に供給する電源部からの出力電圧を電源部のサイズが大きくならない範囲で高電圧としたので、その分電流が小さくなり、発熱が低減し、空冷手段で冷却するのに更に適した構成となる。 Further, according to the present invention, since the output voltage from the power supply unit supplied to the DC motor is set to a high voltage within a range in which the size of the power supply unit does not increase, the current is reduced accordingly, heat generation is reduced, and air cooling means is used. The configuration is more suitable for cooling.
また、本発明によれば、直流電動機に電力を供給する電源部に力率改善する力率改善部を具備するので、力率が改善された分、ピーク電流が抑制できるため、ピーク電流による発熱が低減し、空冷手段で冷却するのに更に適した構成となる。 In addition, according to the present invention, since the power factor improving unit that improves the power factor is provided in the power source unit that supplies power to the DC motor, the peak current can be suppressed by the amount of the improved power factor. This is a more suitable configuration for cooling by air cooling means.
また、本発明によれば、放熱用ヒートシンクを備え、発熱部位から発する熱を放熱用ヒートシンクにより放熱するので、効率よく放熱をすることができる。 Further, according to the present invention, since the heat sink for heat dissipation is provided and the heat generated from the heat generating portion is dissipated by the heat sink for heat dissipation, heat can be efficiently radiated.
また、本発明によれば、放熱用ヒートシンクにポンプ、直流電動機、ドライバ、及び制御部を搭載してポンプパッケージとし、ポンプパッケージの空気流路に冷却空気を導くファンを設けたので、更に効率よく放熱をすることができる。 Further, according to the present invention, a pump, a DC motor, a driver, and a control unit are mounted on a heat sink for heat dissipation to form a pump package, and a fan that guides cooling air to the air flow path of the pump package is provided. Heat can be dissipated.
また、本発明によれば、ポンプパッケージのポンプ、直流電動機、ドライバ、及び制御部の放熱用ヒートシンク搭載順位は空気流路の上流側に発熱量の小さいものを、下流側に発熱量の大きいものを配置したので、冷却空気は温度の低い領域から高い領域に流れることになり、更に効率よく放熱をすることができる。 Further, according to the present invention, the heat dissipation heat sink mounting order of the pump, the DC motor, the driver, and the control unit of the pump package is the one having a small heat generation amount upstream of the air flow path and the one having a large heat generation amount downstream. Since the cooling air is arranged, the cooling air flows from a low temperature region to a high region, and heat can be radiated more efficiently.
また、本発明によれば、ポンプパッケージの空気流路に導く冷却空気の流入口及び流出口を、該ポンプパッケージの後面及び/前面に設けた構成であるから、ポンプパッケージの側面は冷却に殆ど寄与しない面となり、複数台のポンプパッケージをその側面を互いに隣接させて配置しても、冷却効率を低下することがないから、小さい設置面積に多くのポンプパッケージを設置することが可能となる。 Further, according to the present invention, since the cooling air inflow and outflow ports leading to the air flow path of the pump package are provided on the rear surface and / or front surface of the pump package, the side surface of the pump package is hardly cooled. Even if a plurality of pump packages are arranged with their side surfaces adjacent to each other, the cooling efficiency does not decrease, and a large number of pump packages can be installed in a small installation area.
以下、本願発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図1は本発明に係る真空ポンプの構成例を示す図で、図1(a)平面図、図1(b)はA−A断面図、図1(c)は左側面図である。図示するように、本真空ポンプは、ヒートシンク12を備え、該ヒートシンク12の下面に流路板13を取り付け、ヒートシンク12のフィン12aとフィン12aの間及び流路板13の両側屈曲部とフィン12aに冷却空気が通る空気流路14を形成している。図1(a)において、ヒートシンク12の左側端を後端とし右側端を前端とし、ヒートシンク12の上面には後端から順に電源部構成部品15、ドライバ構成部品16、モータM、及びポンプPが搭載されている。また、ヒートシンク12のドライバ構成部品16とモータMが位置する間には空気流出用孔18が形成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1A and 1B are diagrams showing a configuration example of a vacuum pump according to the present invention. FIG. 1A is a plan view, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA, and FIG. As shown in the figure, this vacuum pump includes a
上記のようにヒートシンク12の上面に電源部構成部品15、ドライバ構成部品16、モータM、及びポンプPを搭載してポンプパッケージ20を構成し、該ポンプパッケージ20のヒートシンク12のフィン12aとフィン12aの間及び流路板13両側屈曲部とフィン12aの間を空気流路14とし、該空気流路14に後端から矢印Bに示すように、冷却空気を流すと、該冷却空気は空気流路14を通って流れると共に、ドライバ構成部品16とモータMの間に設けた空気流出用孔18を通って上方へと流れる。電源部構成部品15及びドライバ構成部品16の発熱部で発生し、ヒートシンク12の本体及びフィン12aとフィン12aに伝達された熱は、空気流路14を通る冷却空気に効率良く放熱される。なお、上記例では空気流路14に冷却空気を強制的に導入する例を説明したが、自然対流によって冷却空気が空気流路14内を流れるようにしてもよい。
As described above, the
図2は、本発明に係る真空ポンプの構成例を示す図で、図2(a)は平面図、図2(b)はA−A断面図、図2(c)は左側面図である。本真空ポンプが図1に示す真空ポンプと異なる点はヒートシンク12の前端に空気流路14に冷却空気を導く手段としてファン22を設けた点である。ファン22を運転することにより、空気流路14には矢印Bに示すように冷却空気が流れると共に、ヒートシンク12のドライバ構成部品16とモータMの間に設けた空気流出用孔18を通って上方へと流れ、更にモータM及びポンプPの周囲を通って、ファン22が設けられる空気排出口23から流出する。また、ここでは空気流路14の前端を前面パネル24で閉鎖している。
2A and 2B are diagrams showing a configuration example of a vacuum pump according to the present invention, in which FIG. 2A is a plan view, FIG. 2B is a cross-sectional view along AA, and FIG. 2C is a left side view. . This vacuum pump is different from the vacuum pump shown in FIG. 1 in that a
図5は本発明に係る真空ポンプの電源部の構成を示すブロック図の一例である。図示するように、本真空ポンプの電源部は、整流器4の出力側に力率改善回路(PFC)25を設けた構成である。図1の電源部構成部品15は力率改善回路(PFC)25を構成する部品であり、ドライバ構成部品16はドライバ7を構成する部品である。それらは電流の流れを考慮した配置としている。そして電源部構成部品15の発熱部の発熱量H15は、ドライバ構成部品16の発熱部の発熱量H16より小さく、ドライバ構成部品16の発熱部の発熱量H16はモータMの発熱部の発熱量HMより小さく、更にモータMの発熱部の発熱量HMはポンプPの発熱部の発熱量HPより小さくなっている(H15<H16<HM<HP)と好ましいが、ポンプの負荷条件によって異なる場合もある。即ち、空気流路14及び冷却空気流の上流側に発熱量の小さいものを、下流側に発熱量の大きいものを配置している。これにより、冷却空気は真空ポンプの温度の低い領域から高い領域に流れることになり、より効率良く放熱できる。
FIG. 5 is an example of a block diagram showing the configuration of the power supply unit of the vacuum pump according to the present invention. As shown in the figure, the power supply unit of this vacuum pump has a configuration in which a power factor correction circuit (PFC) 25 is provided on the output side of the
交流電源(AC100V/200V)8の入力部の力率を改善することによりピーク電流を抑制できるため、ピーク電流による発熱を低減することができる。力率改善する方法としては図5に示すように、整流器4の出力側に力率改善回路(PFC)25を設け、力率を改善する方法、又は図6に示すように整流器4の出力側に直流リアクトル(DCL)26を設けて、力率を改善する方法がある。
Since the peak current can be suppressed by improving the power factor of the input portion of the AC power supply (AC100V / 200V) 8, heat generation due to the peak current can be reduced. As a method for improving the power factor, as shown in FIG. 5, a power factor improving circuit (PFC) 25 is provided on the output side of the
また、図4に示す真空ポンプの電源部では昇圧チョッパ又は倍電圧整流器21を設けて、整流器4で整流された直流電圧を昇圧(ここではDC360V)しているので、ドライバ7に供給するDC電圧を高くし、その分電流を小さくしてドライバ7及びモータMの発熱部での発熱量を抑えることができる。
4 is provided with a step-up chopper or
図3は、本発明に係る真空ポンプの他の構成例を側断面図(図1(a)のA−A断面図に相当)である。本真空ポンプが図2に示す真空ポンプと相異する点は、空気流路14の前端を開放している点である。ファン22を運転することにより、矢印Cに示すように空気流路14の前端開口から冷却空気が流入し、より冷却効率が向上する。
FIG. 3 is a side sectional view (corresponding to a sectional view taken along line AA in FIG. 1A) of another configuration example of the vacuum pump according to the present invention. This vacuum pump is different from the vacuum pump shown in FIG. 2 in that the front end of the
図7は直流電動機で駆動するポンプケーシング内に一対のポンプロータを備えた容積移送式のポンプを具備する真空ポンプのモータ容量に対する(空冷部材体積)/(冷却熱量),(水冷構造部体積)/(冷却熱量)の関係を示す図である。図7において、実線Aは(空冷部材体積)/(冷却熱量)を、点線Bは(水冷構造部体積)/(冷却熱量)をそれぞれ示す。図から明らかなように、モータ容量が約2000(W)以下では冷却熱量に対する体積は空冷部材体積の方が水冷構造部体積より優れていることが分かる。よって容量が約2000(W)以下のモータと一対のポンプロータを具備する容積移送式のポンプを備えた真空ポンプの冷却方式に空冷方式を採用し、その空冷部に上記の構成を採用することにより、優れた冷却効果を発揮できる。 FIG. 7 shows (air cooling member volume) / (cooling heat volume), (water cooling structure volume) with respect to the motor capacity of a vacuum pump having a positive displacement pump having a pair of pump rotors in a pump casing driven by a DC motor. It is a figure which shows the relationship of / (cooling calorie | heat amount). In FIG. 7, a solid line A indicates (air cooling member volume) / (cooling heat amount), and a dotted line B indicates (water cooling structure volume) / (cooling heat amount). As is apparent from the figure, when the motor capacity is about 2000 (W) or less, the air cooling member volume is superior to the water cooling structure part volume with respect to the cooling heat quantity. Therefore, an air cooling method is adopted as a cooling method of a vacuum pump having a capacity transfer type pump having a motor having a capacity of about 2000 (W) or less and a pair of pump rotors, and the above structure is adopted in the air cooling part. Thus, an excellent cooling effect can be exhibited.
図8は本発明に係る真空ポンプのモータMとポンプPの構成例を示す図で、図8(a)は平断面図、図8(b)はA−A断面図、図8(c)はB−B断面図、図8(d)は(b)のポンプケーシングを示す図である。図示するように、本真空ポンプは、ポンプPとモータMから構成されている。ポンプPのケーシング33(ポンプケーシング)は、吸気口31と排気口32を備え、その内部には2軸1組のロータ(一対のポンプロータ)35が回転自在に収容されるロータ収容空間39が形成されている。該ロータ収容空間39の横断面は両側が円弧状でポンプロータ35の間に位置する部分に凸部40が形成された形状である。また、ロータ収容空間39に配置された各ポンプロータ35は、その両端部を軸受37及び軸受38で回転自在に支承されている。
FIG. 8 is a view showing a configuration example of the motor M and the pump P of the vacuum pump according to the present invention, FIG. 8 (a) is a plan sectional view, FIG. 8 (b) is an AA sectional view, and FIG. 8 (c). FIG. 8D is a cross-sectional view taken along the line B-B, and FIG. 8D is a view showing the pump casing of FIG. As shown in the figure, the present vacuum pump is composed of a pump P and a motor M. A casing 33 (pump casing) of the pump P includes an
モータMはポンプケーシング33の端部に取り付けたケーシング(モータケーシング)41を備え、該ケーシング41内にモータステータ42が配置されている。該モータステータ42内には2本のモータロータ43が回転自在に配置されるロータ収納空間44が形成されている。各ポンプロータ35の軸端にはモータMのモータロータ43の端部が連結されている。モータMは後に詳述するように、2軸が同期反転する2軸同期反転駆動モータを用いる。該2軸同期反転駆動モータを起動することにより、ポンプPの2軸1組のポンプロータ35が同期反転駆動されるようになっている。
The motor M includes a casing (motor casing) 41 attached to an end of the
上記のようにポンプPの2軸1組のポンプロータ35が同期反転することによって、ポンプロータ35とポンプケーシング33で囲まれた空間の気体を圧縮する。ポンプケーシング33には、上記のように吸気口31と排気口32が設けられており、排気口32が大気圧下にて吸気口を10-3〜10Torrに排気することができる。
As described above, the pair of
図9はポンプPの2軸1組のポンプロータ35を同期反転させる2軸同期反転駆動モータ、即ちモータMの一例構成例を示す図である。図示するように、2軸同期反転駆動モータは、同一の構成を有する一対のマグネットロータ(モータロータ)43、43を具備し、ブラシレスDCモータとして2軸1組のポンプロータ35、35を反転駆動すると共に、マグネットカップリングによりポンプロータ35、35の同期反転を確保している。図示するように、各マグネットロータ43は、磁性材のヨーク43bの外周にリング形状のマグネット43aを周設している。本実施形態例では、マグネットロータ43の外周上には着磁したマグネット43aが周設され、互いのマグネットロータ43、43の異磁極が引き合うように対向して、且つクリアランスFを保って配置されている。なお、マグネットロータ43の極数は4、6、8、・・・などの偶数であり、ここでは6としている。
FIG. 9 is a diagram showing an example of the configuration of a two-axis synchronous inversion drive motor, that is, a motor M, which synchronously inverts a pair of
ポンプロータ35、35、マグネットロータ43、43のマグネットカップリング作用により、同期して反対方向に回転する。これにより、タイミングギアが無くても安定した2軸同期反転が可能なスクリューポンプが構成される。また、タイミングギアが無いことは、潤滑油が不要であると共に、2軸の安全な同期機構を含めた非接触回転が可能であり、スクリューポンプの高速運転が可能なことを意味している。即ち、タイミングギアを用いた接触式の同期機構では、6000〜7000min-1の回転速度であるが6極のマグネットロータ43、43のマグネットカップリングを用いる10000〜30000min-1の同期反転高速回転が安定してできるようになり、これにより真空ポンプを小型にしても、高い到達真空度等の排気性能の向上が達成できる。
Due to the magnet coupling action of the
各マグネットロータ43の外周面の一部に近接して、鉄心42aと巻線42bから成る三相(U,V,W)のモータステータ42が配置されている。三相のモータステータ42はマグネットロータ43どうしがマグネットカップリングする側とは回転軸に関して反対側に配置されている。これにより、マグネットロータ43どうしが互いに吸引するマグネットカップリング力をマグネットロータ43とモータステータの鉄心42aに作用する吸引力でキャンセルすることができる。また、三相のモータステータ磁極は、マグネットロータ43の磁極数6極に対応し、図9の矢印G、Hに示すようにマグネットロータ43の4極に磁界をかけるようにしている。三相の巻線42bに所要の矩形パルス状波形の直流電流を供給することで、任意の回転数で2軸1組のポンプロータ35を同期反転駆動することができる。
Close to a part of the outer peripheral surface of each
上記構成のマグネットカップリング型DCブラシレスモータであるモータMと、2軸1組のロータ(一対のポンプロータ)35を備えた容積移送式のポンプPを備えた真空ポンプ10を図1、図2、図3に示すように、ヒートシンク12の上面の前端側(冷却空気流の下流側)に搭載し、更に電源部構成部品15及びドライバ構成部品16を後端側(冷却空気流の下流側)に搭載することにより、モータMの発熱部からの発熱量が少ないから空冷でも十分冷却が可能となる。また、図4に示すように電源部1に昇圧チョッパ又は倍電圧整流器21を設けドライバ7に供給する電圧を昇圧することによりその分電流が小さく、ドライバ7及びモータMの発熱部からの発熱量が小さくなる。更に、図5、図6に示すように力率改善回路(PFC)25や直流リアクトル(DCL)26を設けて、力率を改善することにより、ピーク電流を抑制しピーク電流により発熱部からの発熱量を小さくすることができる。
1 and 2 show a
図10は上記のように構成された本発明に係る真空ポンプを複数台(図では4台)配列した場合を示す図であり、図10(a)は平面、図10(b)は正面(前面)を示す図である。各真空ポンプVPにおける冷却空気の流入及び排出は、真空ポンプVPの後端面(裏面)に設けた流入口及び前端面(正面)に設けた排出口を通して行われるので、真空ポンプVPの両側面は冷却に殆ど寄与しない面となる。従って、各真空ポンプVPの両側面は互いに接触するほど接近させて配置(サイドバイサイドの配置)することが可能となり、複数台の真空ポンプVPの設置の省力スペース化が可能となる。また、各真空ポンプVPは人力で搬送できる程、軽量且つ小型化ができるので、上面の所定位置に取っ手50を取り付けることにより、容易に搬送し、配置することができる。
FIG. 10 is a view showing a case where a plurality (four in the figure) of vacuum pumps according to the present invention configured as described above are arranged, FIG. 10 (a) is a plan view, and FIG. 10 (b) is a front view ( FIG. The inflow and discharge of the cooling air in each vacuum pump VP is performed through the inlet provided on the rear end surface (back surface) of the vacuum pump VP and the exhaust port provided on the front end surface (front surface). The surface hardly contributes to cooling. Therefore, both side surfaces of each vacuum pump VP can be arranged close to each other so as to come into contact with each other (side-by-side arrangement), and a space-saving space for installing a plurality of vacuum pumps VP can be achieved. Moreover, since each vacuum pump VP can be lightened and miniaturized so that it can be conveyed by human power, it can be easily conveyed and arranged by attaching the
以上、本発明の実施形態例を説明したが、本発明は上記実施形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお、直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造であっても、本願発明の作用効果を奏する以上、本願発明の技術範囲である。 The embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the technical idea described in the claims and the specification and drawings. Can be modified. Note that any shape or structure not directly described in the specification and drawings is within the technical scope of the present invention as long as the effects of the present invention are achieved.
1 電源部
2 遮断機
3 ノイズフィルタ
4 整流器
5 平滑コンデンサ
6 DC/DCコンバータ
7 ドライバ
8 交流電源
10 真空ポンプ
M モータ
P ポンプ
12 ヒートシンク
13 流路板
14 空気流路
15 電源部構成部品
16 ドライバ構成部品
18 空気流出用孔
20 ポンプパッケージ
21 昇圧チョッパ又は電圧整流器
22 ファン
23 空気排出口
25 力率改善回路(PFC)
26 直流リアクトル(DCL)
31 吸気口
32 排気口
33 ポンプケーシング
35 ポンプロータ
37 軸受
38 軸受
39 ロータ収容空間
40 凸部
41 モータケーシング
42 モータステータ
43 モータロータ(マグネットロータ)
44 ロータ収納空間
50 取っ手
DESCRIPTION OF
26 DC reactor (DCL)
DESCRIPTION OF
44
Claims (8)
前記ポンプの運転によるポンプ作用により発生する圧縮熱、及び前記直流電動機、ドライバ、制御部から発生する熱を空冷により冷却する冷却手段を備えたことを特徴とする真空ポンプ。 In a volumetric pump having a pair of pump rotors in a pump casing, a DC motor that rotationally drives the pair of pump rotors, a vacuum pump that includes a driver and a control unit that drive the DC motor,
A vacuum pump comprising cooling means for cooling the air generated by the compression heat generated by the pumping action by the operation of the pump and the heat generated from the DC motor, driver, and control unit.
前記直流電動機の一対のマグネットロータを備え、互いに同期させて反転するマグネットカップリング型DCブラシレスモータであり、
前記ポンプの一対のポンプロータは互いに噛み合って回転する一対の雄ロータ及び雌ロータを備えており、
前記マグネットカップリング型DCブラシレスモータの一対のマグネットロータはそれぞれ前記ポンプの一対のポンプロータにそれぞれに連結され、該一対のポンプロータがタイミングギアを使用せずに同期反転するようになっていることを特徴とする真空ポンプ。 The vacuum pump according to claim 1, wherein
A magnet coupling type DC brushless motor comprising a pair of magnet rotors of the DC motor and reversing in synchronization with each other;
The pair of pump rotors of the pump includes a pair of male and female rotors that mesh with each other and rotate,
The pair of magnet rotors of the magnet coupling type DC brushless motor are respectively connected to the pair of pump rotors of the pump, and the pair of pump rotors are synchronously reversed without using a timing gear. A vacuum pump characterized by
前記直流電動機の容量は2KW以下とし、該直流電動機に供給する電源部からの出力電圧を電源部のサイズが大きくならない範囲で高電圧としたことを特徴とする真空ポンプ。 The vacuum pump according to claim 1 or 2,
The capacity of the DC motor is 2 KW or less, and the output voltage from the power supply unit supplied to the DC motor is a high voltage within a range where the size of the power supply unit does not increase.
前記直流電動機に電力を供給する電源部に力率改善する力率改善部を具備したことを特徴とする真空ポンプ。 The vacuum pump according to any one of claims 1 to 3,
A vacuum pump characterized in that a power factor improving section for improving a power factor is provided in a power supply section for supplying electric power to the DC motor.
放熱用ヒートシンクを備え、
前記ポンプ、直流電動機、ドライバ、及び制御部の発熱部位から発する熱の少なくとも一部を前記放熱用ヒートシンクにより放熱することを特徴とする真空ポンプ。 The vacuum pump according to any one of claims 1 to 4,
It has a heat sink for heat dissipation,
A vacuum pump, wherein at least a part of heat generated from heat generating portions of the pump, the DC motor, the driver, and the controller is radiated by the heat sink for heat radiation.
前記放熱用ヒートシンクに前記ポンプ、直流電動機、ドライバ、及び制御部を搭載すると共に、前記放熱用ヒートシンクに流路板を設けて、冷却空気が通る空気流路を形成してポンプパッケージとし、
前記ポンプパッケージの空気流路に冷却空気を導くファンを設けたことを特徴とする真空ポンプ。 The vacuum pump according to claim 5,
The pump, a DC motor, a driver, and a control unit are mounted on the heat sink for heat dissipation, and a flow path plate is provided on the heat sink for heat dissipation to form an air flow path through which cooling air passes to form a pump package.
A vacuum pump comprising a fan for introducing cooling air into an air flow path of the pump package.
前記ポンプパッケージの前記ポンプ、直流電動機、ドライバ、及び制御部の前記放熱用ヒートシンク搭載順位は前記空気流路の上流側に発熱量の小さいものを、下流側に発熱量の大きいものを配置したことを特徴とする真空ポンプ。 The vacuum pump according to claim 6,
The heat dissipation heat sink mounting order of the pump, the DC motor, the driver, and the controller of the pump package is such that the one with a small heat generation amount is arranged upstream of the air flow path and the one with a large heat generation amount is arranged downstream. A vacuum pump characterized by
前記ポンプパッケージの前記空気流路に導く冷却空気の流入口及び流出口を、該ポンプパッケージの後面及び/前面に設けた構成であり、
前記ポンプパッケージを複数台備え、該複数台のポンプパッケージをその側面を互いに隣接させて配置したことを特徴とする真空ポンプ。 The vacuum pump according to claim 6 or 7,
A configuration in which an inlet and an outlet of cooling air led to the air flow path of the pump package are provided on the rear surface and / or the front surface of the pump package;
A vacuum pump comprising a plurality of the pump packages, wherein the plurality of pump packages are arranged with their side surfaces adjacent to each other.
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