JP5794888B2 - 偏心旋回駆動装置及び真空ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、例えば真空ポンプを駆動するために用いられる偏心旋回駆動装置に関する。

従来より、真空ポンプを駆動するモータとして、旋回軸が偏芯しているものが知られているが、このような偏心旋回駆動装置は、動作時に熱が発生するため、従来より、除熱機構を備えたものが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

ここで、特許文献１記載の発明は、回転軸に取り付けた遠心ファンによる冷却風を、出力軸方向に向け循環させて旋回スクロールや出力軸を冷却するように構成されている。
一方、特許文献２記載の発明は、旋回軸の中心軸方向に冷却用穴を設け、その両端に取り付けられた接続管を設けるように構成されている。

しかし、特許文献１記載の発明の場合、スクロール機構部と駆動部との間にシールが必要となる。また、旋回運動する旋回スクロール鏡板とケーシング間でシールをするため、十分なシールを行うことは非常に困難である。

その結果、圧縮機に適用した場合には、作動流体が駆動部に漏れる可能性があり、真空ポンプに適用した場合には、駆動部の冷却流体（空気）がポンプ部に漏れる可能性がある。いずれにしても、圧縮効率の大幅な低下をもたらす。

一方、特許文献２記載の発明の場合、旋回軸の冷却用穴に冷却用流体を供給する装置が別途必要となる。この場合、旋回軸は旋回運動しているので、接続管への接続部が破損する可能性があり、信頼性が低いという問題がある。

特開２００１−１２３９７３号公報 特開２００８−１５０９７６号公報

本発明は、このような従来の技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、簡単な構成でモータ部と駆動部を十分に冷却することができる偏心旋回駆動装置を提供することにある。

上記目的を達成するためになされた本発明は、ケーシングと、前記ケーシング内に設けられた気密構造のキャンと、前記ケーシング内の前記キャンによって隔離された固定子空間に配置された固定子とを有し、前記キャン内には、前記固定子と対応する回転子を有し所定の回転軸を中心として回転可能に支持された筒状の回転シャフトと、当該回転シャフト内において前記回転軸に対して偏心して配置されるとともに前記回転軸と平行な回転軸を中心として回転可能に支持された旋回シャフトとが設けられ、前記ケーシングに、前記固定子空間に連通し、当該ケーシングの外部の空気を当該固定子空間に導入するための導入用通気口が設けられるとともに、前記ケーシングの導入用通気口に対して送風する送風手段が設けられている偏心旋回駆動装置である。
本発明では、前記ケーシングに、前記固定子空間に連通し、当該固定子空間内の空気を当該ケーシングの外部に排出するための排出用通気口が設けられている場合にも効果的である。
また、本発明は、ケーシングと、前記ケーシング内に設けられた気密構造のキャンと、前記ケーシング内の前記キャンによって隔離された固定子空間に配置された固定子とを有し、前記キャン内には、前記固定子と対応する回転子を有し所定の回転軸を中心として回転可能に支持された筒状の回転シャフトと、当該回転シャフト内において前記回転軸に対して偏心して配置されるとともに前記回転軸と平行な回転軸を中心として回転可能に支持された旋回シャフトとが設けられ、前記ケーシングに、前記固定子空間に連通し、当該固定子空間内の空気を当該ケーシングの外部に排出するための排出用通気口が設けられるとともに、当該排出用通気口を介して当該固定子空間内の空気を吸引する吸引手段が設けられている偏心旋回駆動装置である。
本発明では、前記ケーシングに、前記固定子空間に連通し、当該ケーシングの外部の空気を当該固定子空間に導入するための導入用通気口が設けられている場合にも効果的である。
本発明では、前記ケーシングにおいて、前記導入用通気口と前記排出用通気口とが、前記キャンを挟んで反対側の位置に設けられている場合にも効果的である。
また、本発明は、上述したいずれかの偏心旋回駆動装置を有し、当該偏心旋回駆動装置によって駆動されるように構成された真空ポンプである。

本発明の場合、ケーシングに、固定子空間に連通し、ケーシングの外部の空気を当該固定子空間に導入するための導入用通気口が設けられるとともに、ケーシングの通気口に対して送風する送風手段が設けられていることから、固定子空間に導入された冷却風によって、固定子のコア部分、コイルエンド、キャンを直接冷却することができるので、固定子とコイルエンド、キャンの冷却効率が飛躍的に向上する。
特に、コイルエンドを直接空冷できるので除熱効果が高い。また、ケーシング等の内側部分を直接冷却することにより、回転シャフトを支持する回転軸受からの伝熱をより効率良く除去することができる。
また、本発明によれば、冷却水流路を構成する部品は必要なく、コストダウンを図ることができるとともに、冷却水が使用できない環境下においても運転することができる。
本発明において、ケーシングに、固定子空間に連通し、当該固定子空間内の空気を当該ケーシングの外部に排出するための排出用通気口が設けられている場合には、ケーシング内に連続的に冷却風が導入され、排出用通気口から連続的に排出されるので、常に新たな冷却風によって冷却が行われ、これにより効率良く各部分を冷却することができる。
また、本発明では、ケーシングに、前記固定子空間に連通し、当該固定子空間内の空気を排出するための当該ケーシングの外部に排出用通気口が設けられるとともに、当該排出用通気口を介して当該固定子空間内の空気を吸引する吸引手段が設けられていることから、ケーシング内の熱せられた空気が排出用通気口を介してケーシングの外部に排出されるので、ケーシング内を冷却することができる。
この場合、ケーシングに、前記固定子空間に連通し、当該ケーシングの外部の空気を当該固定子空間に導入するための導入用通気口が設けられていれば、ケーシングの導入用通気口から冷却風が連続的に固定子空間に導入され、この冷却風によって、固定子のコア部分、コイルエンド、キャンを直接連続的に冷却することができるので、固定子とコイルエンド、キャンの冷却効率を飛躍的に向上させることができる。
本発明の場合、ケーシングにおいて、導入用通気口と排出用通気口とが、キャンを挟んで反対側の位置に設けられている場合には、送風手段からの冷却風又は吸引手段による冷却風がケーシング内において円滑に流れるので、より効率良く冷却を行うことができる。
このように、本発明によれば、簡単な構成で固定子のコアとコイルエンドを十分に冷却することができる偏心旋回駆動装置を備えた真空ポンプを提供することができる。

本発明によれば、簡単な構成でモータ部と駆動部を十分に冷却することができる偏心旋回駆動装置を提供することができる。

（ａ）：本発明に係る偏心旋回駆動装置の実施の形態の内部構成を示す断面図（ｂ）：同偏心旋回駆動装置の動作を示す部分断面図 （ａ）：本発明に係る偏心旋回駆動装置の他の実施の形態の内部構成を示す断面図（ｂ）：同偏心旋回駆動装置の動作を示す部分断面図 同実施の形態の動作を示す部分断面図

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
図１（ａ）は、本発明に係る偏心旋回駆動装置の内部構成を示す断面図、図１（ｂ）は、同偏心旋回駆動装置の動作を示す部分断面図である。

本実施の形態の偏心旋回駆動装置１は、図１に示すように、例えば真空ポンプの壁面５０に取り付けられるもので、例えば円筒形状のケーシング２を有している。
ケーシング２の一方の開口端部には、この開口端部を塞ぐようにカバー３が取り付けられている。
ケーシング２内の例えば内壁には、固定子４が取り付けられ固定されている。

一方、ケーシング２内の中心部分には、円筒形状のキャン５が設けられている。
そして、このキャン５によって、ケーシング２の内部は、回転子空間１０Ａと、固定子空間４Ａとに区分けされている。

このキャン５内には、ケーシング２の真空ポンプ側の内壁のフランジ部２ａに取り付けられた回転軸受７と、カバー３内壁のフランジ部３ａに取り付けられた回転軸受８とによって回転可能に支持された回転シャフト９が設けられている。
また、回転シャフト９の周囲で固定子４の近傍の部分に回転子１０が取り付けられている。

本実施の形態の回転シャフト９は、その回転軸Ｏに対して偏心した中空部分を有する円筒形状に形成され、その中空部分には、旋回軸受７ａ、８ａによって回転可能に支持された旋回シャフト９ａが設けられている。

この旋回シャフト９ａは、回転シャフトの回転軸Ｏと平行な回転軸（図示せず）を中心として回転するように構成され、これにより回転シャフト９が回転すると旋回シャフト９ａが旋回（公転）するとともに回転（自転）するようになっている。
なお、この旋回シャフト９ａは、図示しない真空ポンプの回転駆動軸に連結されている。

さらに、ケーシング２の側壁部に、以下に説明する通気口が設けられている。本実施の形態の場合、通気口は、導入用通気口である第１の通気口１１と、排出用通気口である第２の通気口１２を有している。

本発明の場合、通気口を設ける位置については特に限定されることはないが、放熱効果をより向上させる観点からは、発熱部分に近い位置、例えば図１（ａ）に示すように、固定子４のコイルエンド４ａの近くに、固定子空間４Ａと連通する第１の通気口１１を設けることが好ましい。
本例の場合は、固定子４の二つのコイルエンド４ａの近傍にそれぞれ第１の通気口１１が設けられている。

本発明の場合、放熱効果をより向上させる観点からは、第１の通気口１１が設けられたケーシング２の側壁部に対し、キャン５を挟んで反対側のケーシング２の側壁部に第２の通気口１２を設けることがより好ましい。
なお、第１及び第２の通気口１１、１２の数は１個又は複数個のいずれでもよい。

さらに、本実施の形態では、ケーシング２に設けた第１の通気口１１の近傍にファン（送風手段）１３が設けられている。
この場合、第１の通気口１１がそれぞれファン１３の送風部分と対向するようにファン１３及び第１の通気口１１の位置が設定されている。なお、ファン１３は、ケーシング２に直接取り付けてもよいし、ケーシング２から離間して配置してもよい。

このような構成を有する本実施の形態において、偏心旋回駆動装置１を動作させると、以下のような発熱源で熱が発生し、これらの熱は以下のような経路で伝達される。
・固定子４のコア部分の発熱 → ケーシング２
・コイルエンド４ａの発熱 → 固定子４のコア部分 → ケーシング２
・キャン５の発熱 → カバー３又はケーシング２
・回転軸受７、８の発熱 → カバー３又はケーシング２
・旋回軸受７ａ、８ａの発熱 → 旋回シャフト９ａ → 回転軸受７、８ → カバー３又はケーシング２
・ロータの発熱 → 旋回シャフト９ａ → 回転軸受７、８ → カバー３又はケーシング２
・負荷側の発熱 → 旋回シャフト９ａ → 旋回軸受７ａ、８ａ → 回転シャフト９ → 回転軸受７、８ → カバー３又はケーシング２
本実施の形態では、ファン１３を動作させて送風することにより、ケーシング２やカバー３の外側部分を冷却することができる。これにより、偏心旋回駆動装置１自身の発熱と負荷側から伝達された熱の一部が冷却される。

加えて、本実施の形態では、図１（ｂ）に示すように、ケーシング２の第１の通気口１１から冷却風２０を固定子空間４Ａに導入するようにしている。そして、この冷却風２０によって、固定子４のコア部分、コイルエンド４ａ、キャン５を直接冷却することができるので、固定子４とコイルエンド４ａ、キャン５の冷却効率が飛躍的に向上する。

特に、コイルエンド４ａを直接空冷できるので除熱効果が高い。また、ケーシング２やカバー３の内側部分を直接冷却することにより、回転軸受７、８からの伝熱をより効率良く除去することができる。
これに伴い、回転軸受７、８を通して除熱される回転子１０の発熱、旋回軸受７ａ、８ａの発熱、負荷側の発熱に関してもより効率良く除去することができる。

さらに、本実施の形態では、ケーシング２内に連続的に冷却風２０が導入され、排出用通気口１２から連続的に排出されるので、常に新たな冷却風２０によって冷却が行われ、これにより効率良く各部分を冷却することができる。
また、本実施の形態によれば、冷却水流路を構成する部品は必要なく、コストダウンを図ることができるとともに、冷却水が使用できない環境下においても運転することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られることはなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、上記実施の形態では、第１の通気口１１から冷却風２０を導入して第２の通気口１２から冷却風２０を排出するようにしたが、本発明はこれに限られず、第２の通気口１２から冷却風２０を導入して第１の通気口１１から冷却風２０を排出することもできる。

また、ファン１３の配置位置についても、上記実施の形態には限られず、モータの負荷側、即ちカバー３側に配置することもできる。
この場合には、カバー３に導入側通気口を設けるとよい。
さらに、第１及び第２の通気口１１、１２に加えて新たな通気口を追加することもできる。

図２（ａ）（ｂ）は、本発明の他の実施の形態を示すものであり、以下、上記実施の形態と対応する部分には同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。
本実施の形態の偏心旋回駆動装置１Ａは、吸引手段として、例えば上述したファン１３と送風方向が逆であるファン１３Ａを有している。

そして、固定子４の二つのコイルエンド４ａの近傍にそれぞれ排出用通気口である第２の通気口１２が設けられている。
さらに、放熱効果をより向上させる観点から、第２の通気口１２が設けられたケーシング２の側壁部に対し、キャン５を挟んで反対側のケーシング２の側壁部に第１の通気口１１が設けられている。
なお、第１及び第２の通気口１１、１２の数は１個又は複数個のいずれでもよい。

このような構成を有する本実施の形態では、ファン１３Ａを動作させて空気を吸引することにより、ケーシング２内の熱せられた空気が第２の通気口１２を介してケーシング２の外部に排出されるので、ケーシング２内を冷却することができる。

さらに、本実施の形態では、図２（ｂ）に示すように、ケーシング２の第１の通気口１１から冷却風２０が連続的に固定子空間４Ａに導入され、この冷却風２０によって、固定子４のコア部分、コイルエンド４ａ、キャン５を直接連続的に冷却することができるので、固定子４とコイルエンド４ａ、キャン５の冷却効率を飛躍的に向上させることができる。

その他の構成及び作用効果については上述の実施の形態と同一であるのでその詳細な説明を省略する。

１…偏心旋回駆動装置
２…ケーシング
３…カバー
４…固定子
４ａ…コイルエンド
４Ａ…固定子空間
５…キャン
７、８…回転軸受
７ａ、８ａ…旋回軸受
９…回転シャフト
９ａ…旋回シャフト
１０…回転子
１０Ａ…回転子空間
１１…第１の通気口（導入用通気口）
１２…第２の通気口（排出用通気口）
１３…ファン（送風手段）

Claims (6)

1. ケーシングと、
   前記ケーシング内に設けられた気密構造のキャンと、
   前記ケーシング内の前記キャンによって隔離された固定子空間に配置された固定子とを有し、
   前記キャン内には、前記固定子と対応する回転子を有し所定の回転軸を中心として回転可能に支持された筒状の回転シャフトと、当該回転シャフト内において前記回転軸に対して偏心して配置されるとともに前記回転軸と平行な回転軸を中心として回転可能に支持された旋回シャフトとが設けられ、
   前記ケーシングに、前記固定子空間に連通し、当該ケーシングの外部の空気を当該固定子空間に導入するための導入用通気口が設けられるとともに、前記ケーシングの導入用通気口に対して送風する送風手段が設けられている偏心旋回駆動装置。
2. 前記ケーシングに、前記固定子空間に連通し、当該固定子空間内の空気を当該ケーシングの外部に排出するための排出用通気口が設けられている請求項１記載の偏心旋回駆動装置。
3. ケーシングと、
   前記ケーシング内に設けられた気密構造のキャンと、
   前記ケーシング内の前記キャンによって隔離された固定子空間に配置された固定子とを有し、
   前記キャン内には、前記固定子と対応する回転子を有し所定の回転軸を中心として回転可能に支持された筒状の回転シャフトと、当該回転シャフト内において前記回転軸に対して偏心して配置されるとともに前記回転軸と平行な回転軸を中心として回転可能に支持された旋回シャフトとが設けられ、
   前記ケーシングに、前記固定子空間に連通し、当該固定子空間内の空気を当該ケーシングの外部に排出するための排出用通気口が設けられるとともに、当該排出用通気口を介して当該固定子空間内の空気を吸引する吸引手段が設けられている偏心旋回駆動装置。
4. 前記ケーシングに、前記固定子空間に連通し、当該ケーシングの外部の空気を当該固定子空間に導入するための導入用通気口が設けられている請求項３記載の偏心旋回駆動装置。
5. 前記ケーシングにおいて、前記導入用通気口と前記排出用通気口とが、前記キャンを挟んで反対側の位置に設けられている請求項２又は４のいずれか１項記載の偏心旋回駆動装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の偏心旋回駆動装置を有し、
   当該偏心旋回駆動装置によって駆動されるように構成された真空ポンプ。

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