JPH05141348A - クライオポンプ用シンクロナスモーター - Google Patents
クライオポンプ用シンクロナスモーターInfo
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- JPH05141348A JPH05141348A JP30203491A JP30203491A JPH05141348A JP H05141348 A JPH05141348 A JP H05141348A JP 30203491 A JP30203491 A JP 30203491A JP 30203491 A JP30203491 A JP 30203491A JP H05141348 A JPH05141348 A JP H05141348A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B37/00—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00
- F04B37/06—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for evacuating by thermal means
- F04B37/08—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for evacuating by thermal means by condensing or freezing, e.g. cryogenic pumps
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Abstract
安価なシンクロナスモーターを使用して小さな振動で駆
動すること 【構成】クライオポンプの小型ヘリウム冷凍機1を駆動
するシンクロナスモーター2に於いて、該シンクロナス
モーターのモーターケース9の内部に位置した該モータ
ーの駆動軸7に該モーターの振動を吸収するダンパーウ
エイト20を取り付けた 【効果】安価なシンクロナスモーター自体で防振を行な
え、該モーターケースに延長ケースを設けてそこに駆動
軸に連結してダンパーウエイトを収容するので、構成が
簡単で改造が容易になり、従来のベローズの場合のよう
にクライオポンプの取り付け方向に配慮を払う面倒さが
ない
Description
高真空に排気するクライオポンプの駆動に使用されるシ
ンクロナスモーターに関する。
イオポンプaはシンクロナスモーターbにより駆動され
る小型ヘリウム冷凍機cを備えており、該小型ヘリウム
冷凍機cには、コンプレッサーと図2のような内部に連
動する2つのディスプレーサーd,dを収容した大小2
段のシリンダーf,fが設けられ、ディスプレーサーd
から延びるスコッチヨークhがシンクロナスモーターb
のローターeを取り付けた駆動軸iに取り付けた偏心カ
ムjにより往復動されると、コンプレッサーで高圧に圧
縮されたヘリウムガスが両シリンダーf,f内を循環し
てそのガス室k,lを超低温に冷却し、これに伴ないガ
ス室k,lに接続して設けたバッフルmやクライオパネ
ルnも超低温に冷却されて気体分子を凝縮する。oはヘ
リウムガスの流れを制御するバルブで、該バルブoは偏
心カムjにより動かされるロッカーアームpにより開閉
作動する。該シンクロナスモーターbは、ステーターq
を取り付けた筒状のモーターハウジングrと、駆動軸i
の前方を軸支するフロントベアリングsを設けたフロン
トフランジtと、該駆動軸iの後方を軸支するリアベア
リングuを設けたリアフランジvとでOリングyにより
気密に構成されたモーターケースwで囲まれ、該モータ
ーケースwはスコッチヨークhを収めたハウジングxに
気密に取り付けられる。該モーターケースw内及びハウ
ジングx内はヘリウムガスが充填される。gはポンプケ
ース、zは巻線である。
電により巻線zに発生する電磁力でローターの磁性部分
を吸引することにより回転され、通電される巻線zを順
次切換えることにより定められた角度(ステップ角)づ
つ回転する。巻線zへの通電の切換は入力信号により行
なわれ、信号1個に対して一定の角度で回転し、次の信
号が入るまで回転は停止している。即ち、入力信号が入
るたびに各ステップ毎に加速・減速を繰り返しながら回
転する。
ーターの場合、入力信号の数は駆動電源の周波数に相当
する。即ち、この場合、シンクロナスモーターbは電源
の周波数に比例した一定の回転速度で回転し、バルブo
の開閉とスコッチヨークhに接続されたディスプレーサ
ーd,eの駆動を行なう。
ンプ用シンクロナスモーターbは、電源周波数に比例し
た回転速度を持つという長所がある反面、各ステップ毎
に加速・減速を繰り返しながら回転しているため、振動
が発生する問題があった。この振動は、口径の大きい特
に16インチ、20インチクラスのクライオポンプの場
合、シンクロナスモーターbの振動が例えばポンプケー
スg等により増幅され、その増幅された振動がクライオ
ポンプbを取り付けた真空装置に伝達されて該真空装置
に取り付けた機器や処理物に悪影響を与えて好ましくな
い。また、該モーターbの電源周波数が50Hzの時に
は、100Hzと200Hzに大きなピークを持つ振動
パターンとなり、これは60Hzで駆動する場合よりも
振動が大きく前記した悪影響が更に顕著になる。
ンパーウエイトをシャフトに取り付ける方法が知られて
いる。しかし、クライオポンプに使用する小型ヘリウム
冷凍機cにはダンパーウエイトの取り付けスペースがな
く、また、シンクロナスモーターbのモーターケースw
はその内部にヘリウムガスを充填するために気密性が必
要であるから、駆動軸iをダンパーウエイトの取り付け
のためにモーターケースwの外部へ延長することも困難
である。こうした理由で、今までは、シンクロナスモー
ターbに対して振動対策を施すのではなく、発生した振
動を真空装置側へ伝えないように、小型ヘリウム冷凍機
cとポンプケースgの間に溶接ベローズを介在させ、該
小型ヘリウム冷凍機cをばねでポンプケースgに支持さ
せて防振することが行なわれていた。しかし、該ばね
は、クライオポンプの大きさと取り付け方向を考慮して
設計しなければならず、かなりの困難が伴なう。シンク
ロナスモーターの代わりに、振動の少ないステッピング
モーターを使用することも対策として考えたが、このモ
ーターの駆動回路が複雑で且つ高価であるのが難点であ
る。
冷凍機を比較的安価なシンクロナスモーターを使用して
小さな振動で駆動することを目的とするものである。
ンプの小型ヘリウム冷凍機を駆動するシンクロナスモー
ターに於いて、該シンクロナスモーターのモーターケー
スの内部に位置した該モーターの駆動軸に該モーターの
振動を吸収するダンパーウエイトを取り付けることによ
り、上記の目的を達成するようにした。
入すると、ローターが周波数の入力信号に比例した一定
角度で回転し、その回転により小型ヘリウム冷凍機のデ
ィスプレーサーとバルブが駆動されてクライオポンプが
気体分子の凝縮排気を行なう。該シンクロナスモーター
のモーターケースの内部には、駆動軸と共に回転するダ
ンパーウエイトが設けられており、これがローターの回
転速度の変化を少なくするように作用するので、該ロー
ターが加速・減速を繰り返してもシンクロナスモーター
の振動が少なくなる。該ダンパーウエイトをヘリウムガ
スが充填されたモーターケース内に設けることにより、
駆動軸をモーターケースの外部へ延長することが不要に
なり、駆動軸をシールする困難さがなくなると共にシー
ル部からヘリウムガスが漏れるおそれがなく、モーター
ケースのわずかな改造でダンパーウエイトを設け得る。
同図に於いて符号1はクライオポンプの小型ヘリウム冷
凍機、2は該小型ヘリウム冷凍機1を駆動するシンクロ
ナスモーターを示し、該クライオポンプとそのヘリウム
冷凍機1は、図1、図2の場合と同様の構成を備え、シ
リンダー3、3内のディスプレーサー4、4がハウジン
グ5内に延びるスコッチヨーク6により上下に移動され
る。該スコッチヨーク6はハウジング5の側方に設け該
シンクロナスモーター2はハウジング5の側方に設けら
れ、該スコッチヨーク6には、ハウジング5を挿通して
延びる該モーター2の駆動軸7に取り付けた偏心カム8
により上下方向の移動が与えられる。該ハウジング5に
該冷凍機1のヘリウムガスの流通をを制御するバルブ9
が設けられるが、偏心カム8は、その回転で該バルブ1
6に取り付けたロッカーアーム10を上下させ、該バル
ブ9の開閉をも制御する。
ス9は、フロントフランジ11とモーターハウジング1
2及びリアフランジ13を備えており、該フロントフラ
ンジ11に設けたフロントベアリング14で該モーター
2のローター15を取り付けた駆動軸7の前部を軸支
し、筒状のモーターハウジング12にはステーター17
が取り付けられる。該モーターケース9の内部は一般的
に狭く、ダンパーウエイトを収めるゆとりがないが、該
ケース9の後方に延長ケース18をOリング19を介在
して取り付け、該延長ケース18の後端をリアフランジ
13で密閉し、これにより増大された密閉空間に非磁性
体から成るダンパーウエイト20を収めるようにした。
該モーターケース9及び延長ケース18、ハウジング1
2内にはヘリウムガスが充填される。該ダンパーウエイ
ト20は、その前端面に駆動軸7の後端部を圧入する圧
入孔21を備えると共にその後端面にリアベアリング2
2が嵌着される支軸23を備え、該リアベアリング22
をリアフランジ13に支持させることにより該ダンパー
ウエイト20が駆動軸7と共に該ケース9内で回転する
ようにした。尚、クライオポンプのポンプケースは図1
のものと同構成で、内部にバッフルとクライオパネルが
設けられる。24はステーター17の巻線で、これに図
示してない電源から商用周波数の電力が通電される。
モーター2のステーター17に通電されると、ローター
15及び駆動軸7が周波数に応じた数だけ一定角度づつ
回転し、その回転で偏心カム8がスコッチヨーク6を往
復動させると共にバルブ16を開閉し、該スコッチヨー
ク6に連結した冷凍機1のディスプレーサー4が往復し
てシリンダー3、3及びこれに取り付けたバッフルとク
ライオパネルが超低温になり、そこに排気口から流入す
る気体分子が凝縮排気される。ローター15及び駆動軸
7は周波数の数だけ加速・減速を繰り返すので、これら
の回転体の慣性モーメントが小さいと回転速度の変化が
大きくなって振動が大きくなるが、該駆動軸7にダンパ
ーウエイト20を一体に設けたことにより慣性モーメン
トが大きくなり、そのため回転速度の変化が小さくなっ
て振動の発生が少なくなる。即ち、該ローター15の慣
性モーメントがJ0でダンパーウエイト20の慣性モー
メントがJならば、ダンパーウエイト20を取り付けた
場合は、取り付けない場合に比べて振動がJ0/(J0+
J)倍になる。例えば、J=J0ならば、振動は1/2
になる。また、振動の高調波成分は振動周波数が大きい
ため、単純計算で得られる減少率よりも大きな減少率と
なり、その効果が大きい。実際の場合、50Hzで非磁
性体のダンパーウエイト20を設けて該モーター2を駆
動すると、20インチの口径のクライオポンプでは、従
来のものと比較して200Hzのピークは約1/10,
2KHzまでの総レベルでも約1/5にまで振動が低下
した。該ダンパーウエイト20は、モーターケース9に
延長ケース18を取り付けるだけで収容でき、改造が簡
単で気密性も損なわれない。
プの小型ヘリウム冷凍機を駆動するシンクロナスモータ
ーのモーターケースの内部に位置した該モーターの駆動
軸に該モーターの振動を吸収するダンパーウエイトを取
り付けたので、安価なシンクロナスモーター自体で防振
を行なえ、該モーターケースに延長ケースを設けてそこ
に駆動軸に連結してダンパーウエイトを収容するので、
構成が簡単で改造が容易になり、従来のベローズの場合
のようにクライオポンプの取り付け方向に配慮を払う面
倒さがない等の効果がある。
ー 9 モーターケース 7 駆動軸 18 延長ケース 20 ダンパーウエイト
Claims (2)
- 【請求項1】クライオポンプの小型ヘリウム冷凍機を駆
動するシンクロナスモーターに於いて、該シンクロナス
モーターのモーターケースの内部に位置した該モーター
の駆動軸に該モーターの振動を吸収するダンパーウエイ
トを取り付けたことを特徴とするクライオポンプ用シン
クロナスモーター。 - 【請求項2】上記モーターケースの後端に延長ケースを
気密に取り付け、その内部に、非磁性体のダンパーウエ
イトの一端を上記駆動軸の後端に圧入させると共にその
他端を軸受で軸支させて収容したことを特徴とするクラ
イオポンプ用シンクロナスモーター。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30203491A JP3306629B2 (ja) | 1991-11-18 | 1991-11-18 | クライオポンプ用シンクロナスモーター |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30203491A JP3306629B2 (ja) | 1991-11-18 | 1991-11-18 | クライオポンプ用シンクロナスモーター |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05141348A true JPH05141348A (ja) | 1993-06-08 |
JP3306629B2 JP3306629B2 (ja) | 2002-07-24 |
Family
ID=17904111
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30203491A Expired - Lifetime JP3306629B2 (ja) | 1991-11-18 | 1991-11-18 | クライオポンプ用シンクロナスモーター |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3306629B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010011403A2 (en) | 2008-05-21 | 2010-01-28 | Brooks Automation, Inc. | Linear drive cryogenic refrigerator |
KR20170119629A (ko) | 2016-04-19 | 2017-10-27 | 아루박ㆍ크라이오 가부시키가이샤 | 크라이오 펌프, 진공 처리 장치 |
Families Citing this family (1)
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KR101264371B1 (ko) | 2012-04-20 | 2013-05-14 | 진권 | 고압가스 제조용 피스톤식 압축기 |
-
1991
- 1991-11-18 JP JP30203491A patent/JP3306629B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010011403A2 (en) | 2008-05-21 | 2010-01-28 | Brooks Automation, Inc. | Linear drive cryogenic refrigerator |
EP2310768A4 (en) * | 2008-05-21 | 2017-05-17 | Brooks Automation, Inc. | Linear drive cryogenic refrigerator |
KR20170119629A (ko) | 2016-04-19 | 2017-10-27 | 아루박ㆍ크라이오 가부시키가이샤 | 크라이오 펌프, 진공 처리 장치 |
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---|---|
JP3306629B2 (ja) | 2002-07-24 |
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