JP6360536B2 - スクロールポンプ及びスクロールポンプの運転の為の方法 - Google Patents

Description

本発明は、スクロールポンプ、特にスクロール真空ポンプであって、スクロールポンプ段を通してガスインレットからガスアウトレットへとガスを搬送するための少なくとも一つのスクロールポンプ段を有し、及び固定子及び回転子を有する電動モーターを有し、その際、回転子が、スクロールポンプ段の周回する部分の駆動の為、スクロールポンプ段の周回する部分と連結されている物に関する。本発明は、更に、そのようなスクロールポンプの運転の為の方法に関する。

スクロールポンプは、大気圧に対して密閉された容積形ポンプである。これは特にコンプレッサーとして使用される。スクロール真空ポンプは、ガスインレットに接続されるレシーバー内の真空の達成の為に使用される。スクロール真空ポンプは、例えば特許文献１および２に記載されている。

スクロール真空ポンプは、スパイラル真空ポンプ（独語：Ｓｐｉｒａｌｖａｋｕｕｍｐｕｍｐｅ）又はスパイラル流体搬送装置（Ｓｐｉｒａｌｆｌｕｉｄｆｏｅｒｄｅｒｅｉｎｒｉｃｈｔｕｎｇ）とも称される。スクロールポンプの基礎となるポンプ原理は、先行技術から公知であり、以下に記載される。スクロールポンプのポンプ段は、二つの互いに入れ子式に挿入された、例えばアルキメデス・スパイラスシリンダーを有する。これらは以下ではスパイラルとも称される。各スパイラルシリンダーは、その際、適当なスパイラル壁部（当該スパイラル壁部の正面に設けられたベースプレートを有している）を有する。スパイラルシリンダーは、スパイラルシリンダーが、部分的に半月形状の体積を取り囲むように互いに入れ子式に差し込まれている。その際、スパイラルは静止し、一方で他のスパイラルが、偏心駆動部を介して円形状の経路状を移動させられることが可能である。移動可能なスパイラルは、よって、いわゆる中央対称的なオシレーション（振動、独語：Ｏｓｚｉｌｌａｔｉｏｎ）を実施する。これは、「よろめく、震える（独語：ｗｏｂｂｅｌｎ）」とも称される。スパイラルシリンダーの間に閉じ込められた半月形状の体積は、可動のスパイラルの震えの間、スパイラル壁部の内部を移動しつづけ、これによって、移動する体積によって、ガスが半径方向外側に位置するガスインレットから、スパイラル中央部内に位置するガスアウトレットの方へと半径方向内側に向かって搬送される。

先行技術に従い、可動のスパイラルを有するスクロールポンプ段の可動の部分の駆動の為に、非シンクロ駆動部として形成された電動モーターが使用される。これにおけるデメリットは、特に、非シンクロ電動モーターが、比較的悪い効率を有し、そしてスクロールポンプ内に比較的高い温度の発生に貢献してしまう可能性があるということである。

欧州特許出願公開第０ ７９８ ４６３ Ａ２号明細書 ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９ １４ ７７０ Ａ１号明細書

よって本発明の課題は、改善された電気駆動部を有するスクロールポンプを提供することである。

課題は、請求項１に記載の特徴を有するスクロールポンプによって、そして特に、冒頭に記載した形式のスクロールポンプが、電動モーターとしてシンクロモーターが使用されているよう拡張されることによって解決される。

シンクロモーターは、非シンクロモーターと比較して、改善された効率を有する。よって、シンクロモーターは同じ出電量（又は出力、独語：Ａｕｓｇａｎｇｓｌｅｉｓｔｕｎｇ）で、非シンクロモーターよりも弱く温められる。よって、同じ出電量においてシンクロモーターは、スクロールポンプのより弱い強さの加熱を引き起こす。これは、特に、ポンプ内で使用され、そして通常プラスチックから形成されているシール材料の寿命が延長されることができるというメリットを有する。特に、スクロールポンプのわずかな加熱によって、シンクロモーターにおいては、いわゆるチップシールの寿命が、以下に詳細に述べるように、延長されることが可能である。

更に、シンクロモーターの使用においては、回転子の回転数が、高い回転数領域を越えて変更されることが可能である点、有利である。スクロールポンプの吸引性能は、基本的に、スパイラル壁部の高さ、その間隔、外直径及び可動のスパイラルの静止したスパイラルに対する移動速度によって決定される。可動のスパイラルの移動速度は、通常、電動モーターの回転子の回転数に依存するか、又は、回転子と可動のスパイラルの間にギアが接続されているとき、少なくとも回転子の回転数と相互に関係する。よって、回転子の観点数の変化によって、スクロールポンプの吸引性能は変更されることが可能である。例えば、ポンプ運転の開始の為、ガスインレットに接続されるレシーバーをポンプアウトするために、回転子の回転数と、ひいてはスクロールポンプの吸引性能が、高い値へと調整されることが可能である。最終圧力の達成の後、回転数と、相応して吸引性能は減少させられることが可能である。と言うのは、最終圧力が、低い吸引性能によっても保持されることが可能だからである。回転子の回転数の減少によって、電動モーターの出力消費は減少され、これによって、エネルギーの節約が実現されることが可能である。レシーバーを真空引きするための排出過程が、他のポンプ運転と比較して時間においてわずかな部分のみを要求し、他方で、達成される最終圧力がレシーバー内において未だ保持されるべき必要があることが考慮されるとき、電動モーターの回転子の回転数の減少によって相当のエネルギー節約が実現されることが可能である。

本発明の有利な発展形に従い、シンクロモーターは、永久磁石励起されるシンクロモーターである。シンクロモーターは、よって、ＰＭシンクロモーターであることが可能である。その際、ＰＭは永久磁石（独語：Ｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔ）のことである。

特に好ましくは、永久磁石励起されたシンクロモーターは、回転子の各極が、回転子内に埋め込まれた少なくとも一つの永久磁石を有するよう形成されている。回転子内への永久磁石の埋め込みによって、永久磁石の為の別体のホルダーが省略されることが可能である。その上、永久磁石は、これを取り囲む回転子によってプロセスガスから保護されることが可能である。永久磁石は、回転子の表面に対しても設けられる、例えば接着されることが可能である。

好ましくは回転子の回転数を制御する為、及び／又は調整するための制御部が設けられている。好ましくは制御部はポンプ内に統合されている。

制御部は、回転子の回転数をスクロールポンプの圧力及び／又は温度に応じて制御する、及び／又は調整するよう形成されている。圧力の計測の為に、ポンプは少なくとも一つの圧力センサーを有することができる。圧力センサーによって、例えばガスインレット内の圧力が計測されることが可能である。ポンプの温度の計測の為に、少なくとも一つの温度センサーが設けられていることが可能である。温度センサーによって、例えば可動のスパイラルの、又は静止したスパイラルの温度が、又はシールの温度、特にチップシールの温度が計測されることが可能である。

回転子の回転数をスクロールポンプの温度及び／又は圧力に応じて制御又は調整する制御部のメリットは、特に、最終圧力が達成された後に、これが回転子の回転数を減少させることが可能であることである。これによって、すでに上述したように、エネルギーの節約が図られることが可能である。その上、スクロールポンプの温度が、所定の予め定められた、又は予め定めることが可能である閾値を上回るとき、回転子の回転数が下げられることが可能である。スクロールポンプにおいて可動のスパイラルが、静止したスパイラルに対し相対的に移動するので、当該複数のスパイラルの間に摩擦が生じ、この摩擦が、ガスの引き起こされる圧縮と関連して、スクロールポンプ内に著しい加熱を引き起こす。回転子の回転数の減少によって、複数のスパイラルの（間の）相対動作も互いに遅められることが可能であるので、より少ない熱が発生される。よって、回転子の回転数の変更または減少によって、スクロールポンプの温度の更なる上昇が防止され、又は、スクロールポンプの温度が場合によっては下げられることすら可能である。閾値温度の適当な選択によって、特に、スクロールポンプのシールの著しい摩耗又は破壊が防止されることが可能である。

本発明の有利な発展形に従い、好ましくはポンプのユーザーによって予め与えられるポンプの運転パラメーター（例えば所望の吸引圧力や所望の吸引性能のようなもの）に応じて、回転子の回転数が、運転パラメーターが少なくとも近似的に達成されるように調整されるよう、制御部は、形成されている。回転子の回転数の調整可能性によって、これと関連する運転パラメーター（例えば吸引圧力や吸引性能のようなもの）が、運転パラメーターが実際にポンプによって達成されることが可能であるように調整されることが可能である。

制御部は、例えば、ポンプのユーザーが運転パラメーターを決定することを可能とする。更に制御部は、回転子の回転数を、運転パラメーターが実際に達成されるように調整することができる。制御部は、調整部（独語：Ｒｅｇｅｌｕｎｇ）であることも可能である。運転パラメーターの達成の為に、例えば運転パラメーターの現状値が目標値と比較されることが行われる。

ポンプの吸引性能が予め与えた、又は予め与えることが可能である推移に相応して変化するよう、回転子の回転数を圧力に応じて制御する及び／又は調整するよう、制御部が形成されていることが可能である。レシーバーのポンプアウトの間、回転子の回転数は、例えば、ポンプアウト過程にわたって見て、ポンプの吸引性能が線形的に変化する、又は僅かな変動のみにさらされるよう調整されることが可能である。所定の圧力においてガスインレット内に発生する可能性がある吸引性能の落ち込みは、これによって防止されることが可能である。

本発明の別の発展形に従い、所定の圧力、特に最終圧力の達成の際に、回転子の回転数を減少させ、特に予め定められた、又は予め定めることが可能である値だけ減少させっるよう、制御部が形成されている。すでに上述した通り、回転子の回転数の減少によって、場合によっては著しいエネルギーの節約が達成されることが可能である。

好ましくは、所定の圧力、特に最終圧力の達成の際、電動モーターを短時間電源遮断する、又は予め定められた若しくは予め定めることが可能である、特に最小の回転子の回転数で運転するよう、制御部は形成されている。最終圧力の達成の後、この最終圧力を少なくとも近似的に保持することのみが、なお必要である。ポンプは、よって最終圧力の達成の後、最終圧力の達成の為に必要であるよりも低い吸引性能で運転されることが可能である。相応したエネルギー節約を達成するために、電動モーターを短時間電源遮断することも可能である。その際、電源遮断の期間は、例えば経験的に得られるデータに基づいて保証されている、電源遮断の間レシーバー内の圧力の上昇が起こらない、又は僅かな上昇のみが起こるよう選択されていることが可能である。最小の回転数で動く回転子を有するポンプの運転によって、同様に、著しいエネルギーの節約が達成されることが可能であり、そしてレシーバー内の圧力が上昇しない、又はせいぜい僅かのみ上昇することが保証されることが可能である。

制御部が電動モーターを短時間電源遮断することが意図されるとき、制御部が、伝動モーターを電源遮断の後、再び運転し、これが例えば、電動モーターの電源遮断の後、圧力上昇が計測されるとき行われるよう制御部が形成されているとき有利である。

本発明の好ましい発展形に従い、ポンプの通常運転の為に、回転子に対する最大限許容し得る回転数領域が予め与えられ、そして制御部が、回転子の回転数が当該最大限許容し得る回転数値の上に超えるよう形成されている。よってポンプは、ブースト機能で運転されることが可能である。この機能では、定められた、通常最大限許容され得る回転数値が、少なくとも短時間上回られることが可能である。特に、ポンプのガスインレットにおいて高い吸引性能を実現するためである。ブースト機能によって、吸引性能の場合によっての落ち込みも、補償されることが可能である。

特に、所定の、予め与えられた圧力値及び／又は所定の、予め与えられた温度がポンプ内で達成される、特にポンプ内に設けられたシールにおいて達成されるとき、制御部は、回転子の回転数を、最大限許容され得る回転数値に上昇させるよう形成されている。

独立した発明としても請求されている一つの好ましい発展形に従い、電動モーターの運転の間、軸方向に向けられた軸方向力が回転子に発生されるよう、電動モーターの回転子は、電動モーターの固定子に対し相対的に配置されている。その際、軸方向は、回転子の回転軸に沿った方向に関する。

軸方向の力の発生の為に、回転子は、ステーターに対するその通常位置が、軸方向に沿って固定子に対してオフセットされて配置されている。好ましくは、回転子は、固定子に対する通常位置が、あるオフセット分だけ軸方向と反対にオフセットされている。その際、通常位置とは、回転軸に対して垂直に推移する回転子と固定子の中央平面が重なり合っている位置を意味する。

回転子は、軸方向の力がスクロールポンプ段の可動の部分に伝達されるようスクロールポンプの可動の部分と連結されていることが可能である。スクロールポンプ段の可動の部分は、よって電動モーターの運転の間、軸方向に力を付勢されることが可能である。

軸方向でみて、スクロールポンプ段の可動の部分とスクロールポンプ段の非可動の部分の間には、少なくとも一つのシールが設けられていることが可能である。このシールは、スクロールポンプ段の可動及び非可動の部分の間の軸方向力によって押し合わせられる、又は押付けられることが可能である。軸方向の力によって、スクロールポンプ段の可動の部分は、スクロールポンプ段の非可動の部分の方向へ予負荷を与えられ、そしてその間に位置するシール、特にいわゆるチップシールが、これによって押し合わせられることが可能である。これによってシールの作用が改善されることが可能である。

本発明は、ガスをガスインレットからスクロールポンプを通してガスアウトレットに搬送するための少なくとも一つのスクロールポンプ段を有し、そして固定子及び回転子を有する電動モーターを有するスクロールポンプ、特にスクロール真空ポンプの運転の為の方法であって、その際、回転子が、スクロールポンプ段の可動の部分の駆動の為、スクロールポンプ段の可動の部分と連結されており、及びその際、当該方法において回転子の回転数が、スクロールポンプの温度及び／又は圧力に応じて制御され、及び／又は調整される方法に関する。

本発明を以下に、添付の図面を参照しつつ例示的に説明する。

発明に係るスクロール真空ポンプの長手方向断面図 スクロール真空ポンプのポンプ段の長手方向断面図 別のスクロール真空ポンプのポンプ段の長手方向断面図 図１のスクロール真空ポンプのポンプ段の横断方向断面図 発明に係る別のスクロール真空ポンプの長手方向断面 シンクロ電動モーターのステーター及びローターの横断方向断面図 シンクロ電動モーターの為の複数のローターの異なるバリエーション シンクロ電動モーターの為の複数のローターの異なるバリエーション シンクロ電動モーターの為の複数のローターの異なるバリエーション シンクロ電動モーターの為の複数のローターの異なるバリエーション シンクロ電動モーターの為の複数のローターの異なるバリエーション

図１におけるスクロール真空ポンプ１１は、ハウジング１３を有する。このハウジング内には、ガスインレット１５とガスアウトレット１７が設けられている。ガスインレット１５には、図示されていないアウトレットが接続されていることが可能である。ハウジング１３内に設けられたスクロールポンプ段１９は、ガスをレシーバーがガスインレット１５を通して真空引きし、そしてスクロールポンプ段１９を通してガスアウトレット１７へと搬送する。スクロールポンプ段１９は、可動の部材２１と静止している部材２３を有している。可動の部材２１は、可動式の第一のスパイラルシリンダー２５を有する。静止した部材２３は、静止した第二のスパイラルシリンダー２７を有する。第一のスパイラルシリンダー２５と第二のスパイラルシリンダー２７は、以下では第一のスパイラル２５及び第二のスパイラル２７とも称される。第一のスパイラル２５と第二のスパイラル２７は、スクロールポンプにおいてそれ自体公知であるように、入れ子式である。第一のスパイラルシリンダー２５は、各軸方向端部に、各正面を有する。第一のスパイラルシリンダー２５の正面のうちの一つは、第一の壁部２９とガス密に接続されており、又はこれと一体に形成されている。第一の壁部２９は、いわばベースプレートを形成し、この上にスパイラル２５が配置されている。相応する方法で、第二のスパイラルシリンダー２７の正面の一つは、第二の壁部３１とガス密に接続されているか、又はこれと一体に形成されている。

可動の第一のスパイラルシリンダー２５（静止した第二の壁部３１と向かい合っている）の正面には第一のシール（チップシールとも称される）が設けられている。チップシールは、例えばプラスチックコンパウンド（ＰＴＦＥ）であり長方形断面を有する。

静止した第二のスパイラルシリンダー２７（これは稼働の第一の壁部２９の方に向けられている）の正面の間には、同様に第二のシール３５が設けられている。これは同様にチップシールとも称される。シール３３，３５によって、スパイラルシリンダー２５，２７は閉じられる、半月形状の体積（容積）をスパイラルシリンダー２５，２７の正面においてシールする。

ガスインレット１５は、吸引領域３７内に開口している（図３参照）。この吸引領域には、第一および第二のスパイラル２５，２７が半径方向外側に位置する領域内に形成されている。第一のスパイラル２５は、偏心駆動部３６によって円形状の経路状を移動し、そしていわゆる中央対称的な振動を実施する。これは、「震え（ｗｏｂｂｅｌｎ）」、「周回（ｏｒｂｉｔｉｎｇ）」とも称される。スパイラル２５、２７の間には、これによって閉じられた半月形状の体積又は中空空間が発生する。これらは、その体積が内側に向かって常にどんどん小さくなるものである。ガスは、よって吸引領域３７を介して、スパイラル２５，２７の間に発生する中間空間を介して、半径方向内側に向かって搬送され、そしてスパイラル中央部において排出領域３９を介してガスアウトレット１７内へと排出さる。

上述したように、第一のスパイラル２５又は、スクロールポンプ段１９の可動の部分２１の駆動の為に偏心駆動部３６が使用される。偏心駆動部３６は、支承部４３によって支承される偏心軸４１を有し、この偏心軸は、その軸方向端部に、その長手方向軸Ｌが偏心軸４１の回転軸Ｒに対して平行にオフセットされている部分４５を有する。可動の部分２１は、図１が示すように、軸部分４５に差し込まれている支承部４７を有する。可動の第一のスパイラル２５の偏心的移動を補償するために、偏心軸４１にはバランスウェイト４９が配置されている。その上、密閉されたシールと回転防止の為に、金属のウェーブベローズ（独語：Ｗｅｌｌｂａｌｇ）５１が、ハウジング１３の内面と壁部２９の背面６７の間に設けられている。

偏心軸４１の駆動のために、ハウジング１３内にシンクロモーター５３が設けられている。これは、固定子５５及び回転子５７を有する。回転子５７は、その際、軸４１と連結され、ひいては、スクロールポンプ１９の可動の部分と連結されている。

シンクロモーター５３は、永久磁石式のシンクロモーターである。このシンクロモーターでは、図５が示すように、回転子５７は、好ましくは回転子５７内に組み込まれた複数の永久磁石５９を有する。永久磁石５９は、例えば回転子５７内に設けられたスリット内に取り囲まれていることが可能である。スリットは、密閉シールされていることが可能である。永久磁石を、例えば腐食性のガスから保護するためである。

スクロールポンプ１１は、更に、制御部６１を有する。この制御部は、シンクロモーター５３と連結されており、かつ回転子５７の回転の制御及び／又は調整の為に形成されている。制御部６１は、特にセンサーを有さない、回転子の位置検出部を有しており、そして有利には、拡張電圧入力部（独語：Ｗｅｉｔｓｐａｎｎｕｎｇｓｅｉｎｇａｎｇ）も有する。これは例えば、９０から２３０ボルトの供給電圧、又は２４から４８ぼるとの供給電圧のためのものである。

制御部６１は、回転子５７の回転数と、ひいては第一のスパイラル２５の回転数をほぼ任意に変更可能である。ポンプ運転中のシール３３，３５の駆動は、壁部２９，３１におけるシール３３，３５の速度と、回転子５７の回転数に依存する。シール３３，３５の駆動に影響を有する別のパラメーターは、壁部２９，３１へのシール３３，３５の押圧力と温度である。温度もまた、回転子５７の回転数を介して少なくとも間接的に影響することが可能である。と言うのは、回転子５７の高回転においてもポンプ内に高温が生じるからである。ポンプ運転中の回転子５７の回転数の適合によって、シール３３，３５の駆動は低下され、そしてポンプ１１内の温度が影響を受けることが可能である。

その上、第一のスパイラル２５の移動速度と、ひいては回転子５７の回転数が、吸引性能又はポンプ能力及びポンプ１１の達成可能な最終圧力又は圧縮比率に決定的な影響を有する。

スクロールポンプは、ポンプシステムの領域内、例えば第一の壁部の背面壁部６７に少なくとも温度センサー６３を有し、そして例えばガスインレット１５の領域内に圧力センサー６５を有する。制御部６１は、よって、回転子５７の回転数を、スクロールポンプ１１の圧力及び／又は温度に応じて制御する及び／又は調整するために形成されている。これによって、例えば、スクロールポンプの温度が、所定の、予め定められた、又は予め定めることが可能な閾値を超えるとき、スクロールポンプの温度の更なる上昇が行われず、又は場合によっては下降すらする達成するように、回転子５７の回転数を下げることが可能である。

制御部６１は、例えばポンプ１１のユーザーの為に予め定められた、又は予め定めることが可能であるポンプ１１の運転パラメーター（例えば所望の吸引圧力又は所望の吸引性能のようなもの）に応じて回転子５７の回転数を、該運転パラメーターが達成されるよう調整するためにも形成されていることも可能である。よって、回転子５７の回転数の調整可能性によって、これと関連する運転パラメーター（吸引圧力又は吸引性能）が達成されることが可能である。

制御部６１は、ユーザーに、運転パラメーターの入力を可能とし、そして、その結果として、運転パラメーターが実際に達成されるよう回転子５７の回転数を調整することを可能とする。制御部は、回転子５７の回転数を、圧力センサー６５を介して計測された圧力に応じて、ポンプ１１の吸引性能が、予め定めたまたは予め定めることが可能である推移に相応して変化するよう制御する、及び／又は調整することも可能である。レシーバーのポンプアウト過程の間、例えば、回転子５７の回転数を介してポンプ１１の吸引性能が、予め与えられた推移に追従し、よって例えばわずかな変動のみが発生するよう調整されることが可能である。これによって、特に吸引性能の落ち込み（落ち込みは先行技術から公知のスクロールポンプにおいては所定の圧力において発生する可能性がある）が防止されることができる。

特に摩耗したチップシールによる吸引性能の落ち込みは、更に、チップシールの補償又は後調整によって防止されることが可能である。

圧力に応じて回転子５７の回転数の回転数制御によって、例えば、ほぼ線形的な（独語：ｌｉｎｅａｒ）な吸引性能領域又は吸引性能推移が図られることが可能である。

制御部６１は、所定の圧力、例えばポンプ１１の最終圧力の達成の際に、回転子５７の回転数を減少させるよう形成されていることが可能である。

制御部６１によって、スクロールポンプの圧力に応じて回転数調整も行われることが可能である。ポンプのユーザーは、例えば吸引圧力を予め選択することが可能であり、そして制御部６１は、生じるガス負荷に応じて、又は圧力センサー６５によって計測される圧力によって、回転子５７の回転数を、これが許容され得る調整範囲にある限り調整することが可能である。

制御部６１は、所定の圧力、例えばポンプ１１の最終圧力の達成の際に、電動モーター５３を少なくとも短時間、電源遮断するか、又は予め定められた若しくは予め定めることが可能な特に最小の回転数で運転するよう形成されていることが可能である。最終圧旅行の達成の後、更に、この最終圧力を保持することが必要である。その際、レシーバーの本来のポンプアウト過程の間に必要であるよにも少ない吸引性能が必要とされる。よって、シンクロモーター５３を短時間電源遮断し、相応するエネルギー節約を達成することが可能である。電源遮断の期間は、電源遮断の間にレシーバー内の圧力の上昇が生じないか、又は僅かな上昇のみが生じるということが保証されているように選択されていることが可能である。ポンプは、最終圧力の達成の後、最終圧力を保持し、しかし他方で、エネルギー節約を達成するために、予め定められた最小の回転数で運転されることも可能である。

制御部６１は、モーター５３の電源遮断の後、例えば、圧力センサーによって計測された圧力に応じて、これを再び電源オンするよう形成されていることが可能である。

真空ポンプ１１においては、ポンプの通常運転の為に、最大限許容可能な回転数の値が回転子５７に対して予め定められていることが可能である。制御部６１は、これが回転子５７の回転数を監視し、そして、ポンプ１１の通常運転中に最大限許容できる回転数値が越えられないことに供するよう形成されていることが可能である。もっとも、制御部１１は、回転子５７の回転数を最大限許容できる回転数値を越えて上昇させるよう形成されていることも可能である。ポンプ１１は、よって短時間、高い吸引性能を実現するため、ブースト運転中に運転されることが可能である。

図１のスクロールポンプ１と異なり、図４のスクロールポンプ１１’はシンクロ電動モーター５３を有する。軸方向力Ｆによて、第一の壁部は第二の壁部３１の方へと押され、これによってシール３３，３５はスクロールポンプ１１の可動及び静止した部分２１，２３の間で押し合わせられる。シール３３，３５のシール作用は、これによってより改善される。

軸方向力を発生させるために、回転子５７は、図１から４の比較が示すように、図１に表された、固定子５５に対するその通常位置（又は通常状態、独語：Ｎｏｒｍａｌｌａｇｅ）に関して、軸方向と反対にオフセットＶだけ固定子５５に対してオフセットされて配置されている。回転軸Ｒに対して垂直に推移する、固定子５５の中央平面Ｍ１と、同様に回転軸Ｒに対して垂直に推移する、回転子５７の中央平面Ｍ２は、よって上述したオフセットＶを設けられており、これに基づいて、電動モーター５３の運転の間、軸方向に作用する力Ｆを生じる。軸方向に作用する力Ｆによって、シール３３，３５のみがシール作用の向上の為に押し合わせられる、又は予負荷を与えられるのみならず、支承部４３，４７もまた負荷開放されることが可能である。これによって、より小さくかつよりコストの低い支承部が使用されることが可能である。更に、軸方向の力Ｆは、ポンプ段１９における軸方向の圧縮力及び／又はポンプ室手無の圧力をバランスさせるために使用されることが可能である。

固定子５５と回転子５７の間の軸方向のオフセットＶを有する伝動モーター５３の使用は、シングルラップポンプ段（図２Ｂ参照）と関連しての使用のためにも、ダブルラップポンプ段（図２Ａ参照）と関連しての使用の為にも適している。図１と４にしめされたポンプ段１９は、いわゆるシングルラップポンプ段である。図２Ｂが示すように、可動の及び固定されたスパイラル２５、２７は、第一および第二の壁部２９，３１の間に配置されている一方で、第二の壁部２９の背面６７には可動のスパイラルが設けられている。これに対して、図２ａのダブルラップポンプ段においては、可動の第一の壁部２９の背面６７に、同様に可動のスパイラルシリンダー７１が入れ子式に差し込まれている。ここで、正面は第三の壁部７３とガス密に接続されている、又はこれと一体式に形成されている。可動のスパイラル６９の正面と、第三の壁部７３の間には、ここでもまた一つのシール７５が設けられており、そして可動のスパイラル７１の正面と第一の壁部２９の間には、ここでもまた一つのシール７７が設けられている。ダブルラップ配置においては、よって第一の壁部２９の両側に入れ子式に立てられたスパイラルシリンダーが存在している。ダブルラップ配置におけるメリットは、軸方向における圧力バランスが達成され、よってより低い軸方向力がシールへと作用することである。伝動モーター５３の出力消費は、これによって減少されることが可能である。

図５および６Ａから６Ｅ内には、回転子５７における永久磁石５９の異なる配置が示されている。

図５及び相応して図６Ｂに従い、回転子５７は周囲方向Ｕにおいて六つのローター極７９を有している。その際、各ローター極７９は一つの永久磁石５９ａ−５９ｆを有している。Ｓ極からＮ虚構に向けられている磁化方向は、永久磁石５９ａ−５９ｆにおいては周囲方向Ｕでみると交互に半径方向内側に又は半径方向外側に向けられていることが可能である。よって永久磁石５９ａ、５９ｃ及び５９ｅにおいては、磁化方向は半径方向外側に向けられていることが可能である一方で、これは、永久磁石５９ｂ、５９ｄ及び５９ｆにおいては半径方向内側に向けられている。

図６Ａの回転子５７においては、永久磁石５９ａ−５９ｆが半径方向外側の面に取り付け（例えば接着）され、そしてこれによって埋め込まれていない。永久磁石５９ａ，５９ｃおよび５９ｅにおいては、個々でもまた、磁化方向は半径方向外側に向けられていることが可能である一方で、これは永久磁石５９ｂ，５９ｄ及び５９ｆにおいては半径方向内側に向けられている。

図６ｃの回転子５７においては各ローター極は、二つの永久磁石を有している。これらは其々Ｖ状に配置されており、そして回転子５７内に埋め込まれている。ローター極が、永久磁石５９ａ−１、５９ａ−２を有し、別のローター極が永久磁石５９ｂ−１、５９ｂ−２を有し、別のローター極が永久磁石５９ｄ−１、５９ｄ−２を有し、そして更に別のローター極が永久磁石５９ｆ−１、５９ｆ−２を有している。永久磁石の磁化方向は、その際、ここでもまた周囲方向でローター極からローター極へと交互に外側に向けられて、又は内側に向けられていることが可能である。

図６Ｄの回転子５７においては、永久磁石５９ａ−５９ｆの長手方向は半径方向に延在している。磁化は、その際、全ての永久磁石５９ａ−５９ｆにおいて外側に向けられていることが可能である。

図６Ｅの回転子においては、各極は四つの永久磁石を有している。これらは二つの列でＶ形状に配置されている。簡単のため、永久磁石５９ａ−１、５９ａ−２、５９ａ−３、５９ａ−４のみが参照符号を付されている。永久磁石の磁化方向は、その際、ここでもまた、周囲方向でローター極からローター極へと交互に半径方向外側に向けられている、又は半径方向内側に向けられていることが可能である。

表されている回転子５７のいずれも、ポンプ１１またはポンプ１１’のシンクロモーター５７内に組み込まれていることが可能である。

１１，１１’ スクロールポンプ
１３ ハウジング
１５ ガスインレット
１７ ガスアウトレット
１９ スクロールポンプ段
２１ 可動の部分
２３ 静止した部分
２５ スパイラルシリンダー
２７ スパイラルシリンダー
２９ 第一の壁部
３１ 第二の壁部
３３ 第一のシール
３５ 第二のシール
３６ 偏心駆動部
３７ 吸引領域
３９ 排出領域
４１ 偏心軸
４３ 支承部
４５ 軸部分
４７ 支承部
４９ バランスウェイト
５１ ウェーブベローズ
５３ 電動モーター
５５ 固定子
５７ 回転子
５９ 永久磁石
５９ａ 永久磁石
５９ｂ 永久磁石
５９ｃ 永久磁石
５９ｄ 永久磁石
５９ｅ 永久磁石
５９ｆ 永久磁石
５９ａ−１ 永久磁石
５９ａ−２ 永久磁石
５９ａ−３ 永久磁石
５９ａ−４ 永久磁石
５９ｂ−１ 永久磁石
５９ｂ−２ 永久磁石
５９ｃ−１ 永久磁石
５９ｃ−２ 永久磁石
５９ｄ−１ 永久磁石
５９ｄ−２ 永久磁石
５９ｅ−１ 永久磁石
５９ｅ−２ 永久磁石
５９ｆ−１ 永久磁石
５９ｆ−２ 永久磁石
６１ 制御部
６３ 温度センサー
６５ 圧力センサー
６７ 背面
６９ 可動のスパイラルシリンダー
７１ 非可動のスパイラルシリンダー
７３ 第三の壁部
７５ シール
７７ シール
７９ ローター極
Ｌ 長手方向軸
Ｒ 回転軸
Ｆ 力
Ｍ１ 中央平面
Ｍ２ 中央平面
Ｖ 軸方向オフセット
Ｕ 周囲方向

Claims (13)

1. スクロールポンプ、又はスクロール真空ポンプであって、ガスインレット（１５）からスクロールポンプ段（１９）を通してガスアウトレット（１７）へとガスを搬送するための少なくとも一つのスクロールポンプ段（１９）、及び、固定子（５５）及び回転子（５７）を有する電動モーター（５３）を有し、その際、回転子（５７）がスクロールポンプ段（１９）の可動の部分（２１）の駆動の為、スクロールポンプ段（１９）の可動の部分（２１）と連結されているものにおいて、
   伝動モーター（５３）がシンクロモーターであり、
   回転子（５７）の回転数の制御及び／又は調整の為の制御部（６１）を有し、
   ポンプ（１１，１１’）の通常運転の為、最大限許容可能な回転子（５７）の為の回転数値が予め定められていること、及びポンプがブースト機能で運転されることが可能であるよう、制御部（６１）が、回転子（５７）の回転数を最大限許容可能な回転数値を越えて上昇させるよう形成されていることを特徴とするスクロールポンプ。
2. 電動モーター（５３）が永久磁石励起されるシンクロモーターであることを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
3. 制御部（６１）が、回転子（５７）の回転数を、スクロールポンプ（１１，１１１’）の温度及び／又は圧力に応じて制御及び／又は調整するよう形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のポンプ。
4. 制御部（６１）は、好ましくはポンプ（１１，１１’）のユーザーによって予め定められる、又は予め定めることが可能である、例えば吸引圧力や吸引性能のようなポンプの運転パラメーターに応じて、回転子（５７）の回転数を、運転パラメーターが達成されるよう調整するよう形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のポンプ。
5. ポンプ（１１，１１’）の予め定められた又は予め定めることが可能である推移に応じて吸引性能が変化するよう、制御部（６１）が、回転子（５７）の回転数を圧力に応じて制御する及び／又は調整するよう形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のポンプ。
6. 制御部（６１）が、ポンプ（１１，１１’）の所定の圧力の達成の際、又はポンプ（１１，１１’）の最終圧力の達成の際に、回転子（５７）の回転数を減少させることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のポンプ。
7. 制御部（６１）が、ポンプ（１１，１１’）の所定の圧力の達成の際、又はポンプ（１１，１１’）の最終圧力の達成の際に、電動モーター（５３）を所定の期間、電源遮断する、又は回転子（５７）の予め定められる若しくは予め定めることが可能である回転数で運転を行う、又は最小限の回転子（５７）の回転数で運転を行うよう形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のポンプ。
8. 制御部（６１）が、電動モーター（５３）をその電源遮断の後、再び運転させるよう形成されていることを特徴とする請求項７に記載のポンプ。
9. スクロールポンプ、又はスクロール真空ポンプであって、ガスインレット（１５）からスクロールポンプ段（１９）を通してガスアウトレット（１７）へとガスを搬送するための少なくとも一つのスクロールポンプ段（１９）と、固定子（５５）及び回転子（５７）を有する電動モーターを有し、その際、回転子（５７）が、スクロールポンプ段（１９）の可動の部分（２１）の駆動の為、スクロールポンプ段（１９）の可動の部分（２１）と連結されている、特に請求項１から８のいずれか一項に記載のものにおいて、
   回転子（５７）が、伝動モーター（５３）の運転中、回転子（５７）の回転軸（Ｒ）に沿って回転子（５７）上に作用する軸方向の力（Ｆ）が発生させられるよう固定子（５５）に対して相対的に配置されていることを特徴とするスクロールポンプ。
10. 回転子（５７）が、軸方向の力（Ｆ）の発生の為に、固定子（５５）に対するその通常位置に関してオフセット（Ｖ）分だけ固定子（５５）に対して軸方向と反対にオフセットされて配置されていることを特徴とする請求項９に記載のポンプ。
11. 軸方向の力がスクロールポンプ段（１９）の可動の部分（２１）に伝達されるよう、回転子（５７）が、スクロールポンプ段（１９）の可動の部分（２１）と連結されていることを特徴とする請求項９または１０に記載のポンプ。
12. 軸方向で見て、スクロールポンプ段（１９）の可動の部分（２１）と、スクロールポンプ段（１９）の非可動の静止した部分（２３）の間に、少なくとも一つのシール（３３，３５）が設けられており、このシールが、スクロールポンプ段（１１，１１’）の可動及び非可動の部分（２１，２３）の間の軸方向力（Ｆ）によって押し合わせられる、又は押付けられることを特徴とする請求項９から１１のいずれか一項に記載のポンプ。
13. スクロールポンプ段（１１，１１’）、又はスクロール真空ポンプの運転の為の方法であって、ガスをガスインレット（１５）からスクロールポンプ段（１９）を通してガスアウトレット（１７）へと搬送するための少なくとも一つのスクロールポンプ段（１９）を有し、及び、固定子（５５）と回転子（５７）を有する電動モーター（５３）を有し、その際、回転子（５７）がスクロールポンプ段（１１，１１’）の可動の部分（２１）の駆動の為、スクロールポンプ段（１１，１１’）の可動の部分（２１）と連結されており、そしてその際、当該方法において、回転子（５７）の回転数が、スクロールポンプ（１１，１１’）の温度及び／又は圧力に応じて制御され、及び／又は調整され、
    ポンプ（１１，１１’）の通常運転の為、最大限許容可能な回転子（５７）の為の回転数値が予め定められ、及びポンプがブースト機能で運転されることが可能であるよう、制御部（６１）が、回転子（５７）の回転数を最大限許容可能な回転数値を越えて上昇させることを特徴とする方法。

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