KR20090024245A

KR20090024245A - 모터, 진공 펌프 및 모터 회전자로부터의 열 제거 방법

Info

Publication number: KR20090024245A
Application number: KR1020097000345A
Authority: KR
Inventors: 앤소니 존 와일더; 로렌트 마크 필립페
Original assignee: 에드워즈 리미티드
Priority date: 2006-07-10
Filing date: 2007-07-03
Publication date: 2009-03-06
Also published as: TWI517532B; CN101490932B; GB0613577D0; WO2008007052A2; SG175600A1; EP2047584B1; EP2047584A2; WO2008007052A3; TW200822496A; JP2009543537A; KR101324805B1; TW201415767A; CN102447350A; CN102447350B; JP5322930B2; TWI467898B; CN101490932A

Abstract

모터는 고정 요소와 상기 고정 요소에 대해 회전가능한 회전 요소를 포함한다. 상기 고정 요소는 하우징과 상기 하우징 내에 배치되는 모터 고정자를 포함한다. 상기 회전 요소는 베어링에 의해 지지되는 샤프트, 및 상기 모터 고정자에 대해 회전하도록 상기 샤프트 상에 배치되는 모터 회전자를 포함한다. 윤활유 공급부는 베어링을 윤활하기 위해 윤활유를 공급한다. 상기 고정 요소 중 하나는 상기 회전 요소 중 하나와 함께, 모터의 고정 요소와 회전 요소 사이에 열전도 경로를 형성하기 위해 윤활유 공급부로부터 윤활유를 수용하기 위한 환형 채널을 형성한다. 일 실시예에서, 상기 환형 채널은 샤프트와 하우징에 의해 형성된다. 다른 실시예에서, 상기 환형 채널은 모터 고정자와 모터 회전자에 의해 형성된다.

고정 요소, 회전 요소, 윤활유 공급부, 열전도 경로, 윤활유 배출 수단, 환형 채널, 하우징 냉각 수단, 대기압 이하의 부압

Description

모터, 진공 펌프 및 모터 회전자로부터의 열 제거 방법{MOTOR WITH IMPROVED COOLING}

본 발명은 모터와, 펌프의 사용 중에 대기압 이하의 부압(sub-atmospheric pressure)에 노출되는 모터 회전자(rotor)를 갖는 모터를 포함하는 진공 펌프에 관한 것이다.

진공 처리는 반도체 소자 및 평판 디스플레이(flat panel display)의 제조 시에 기판에 박막을 증착하기 위해 보편적으로 사용되며, 야금 공정에서 보편적으로 사용된다. 비교적 큰 프로세스 챔버를 소정의 압력으로 배기(evacuate)시키기 위해 사용되는 펌핑 시스템은 일반적으로 적어도 하나의 보조(backing) 펌프와 직렬 연결되는 적어도 하나의 부스터(booster) 펌프를 포함한다.

진공 펌프는 통상 오일-프리(oil-free) 펌핑 기구를 갖는 바, 이는 펌핑 기구에 존재하는 얼마간의 윤활유라도 진공 처리가 수행되는 청정 환경의 오염을 초래할 수 있기 때문이다. 이러한 "건식" 진공 펌프는 보통 펌핑 기구 내에 상호-맞물리는 회전자를 채용하는 일단 또는 다단 용적형 펌프이다. 회전자는 각 단(stage)에서 동일한 형태의 프로파일을 가질 수 있거나, 또는 단마다 프로파일이 달라질 수도 있다. 보조 펌프는 부스터 펌프와 유사한 펌핑 기구 또는 그와 상이한 펌핑 기구를 가질 수 있다.

비동기식 AC 모터가 통상 부스터 펌프의 펌핑 기구를 구동한다. 이러한 모터는 펌프가 펌핑되는 가스를 펌프 입구와 출구 사이에서 적절하게 압축할 수 있도록 그리고 그로 인한 펌핑 속도가 필요 의무에 충분하도록 정격을 가져야 한다.

건식 진공 펌프의 초기 설계는, 그리스 도포된(greased) 베어링을 갖고 진공 펌프의 펌핑 기구와 모터 사이에 샤프트 시일을 갖는 표준 모터를 필수적으로 사용하였다. 이들 모터는 비교적 느린 속도(60㎐ 미만)와 대기압에서 작동하였다. 그리스 도포된 베어링과 샤프트 시일은 진공 펌프의 불신의 원인이 되는 것으로 밝혀졌으며, 따라서 펌프 설계의 추세는 이들 부품을 제거하고 더 높은 속도(100㎐ 정도)로 작동하는 것이 되고 있다. 이는 모터를 진공 시스템에 통합시켜 샤프트 시일의 제공 필요를 제거하고, 펌프 기어박스로부터의 오일을 사용하여 모터의 베어링을 윤활하여 모터로부터 그리스 도포된 베어링을 제거함으로써 달성된다.

진공 펌핑 시스템에 모터를 통합하는 것의 단점은, 전에는 모터 회전자가 항상 대기압으로 작동했지만 이제는 모터 회전자가 부스터 펌프의 경우에 진공 하에 작동할 필요가 있다는 점이다. 이것이 진공 펌프의 사용 중에 모터의 과열을 감안하여 달성가능한 모터 정격에 상당한 규제를 두기 위해 밝혀진 차이점이다.

전동 모터는 통상 대략 85%의 효율을 갖는다. 모터에서의 15%의 손실은 모터 권선, 모터 고정자 및 모터 회전자의 가열을 초래한다. 모터 권선 및 모터 고 정자에 발생한 열은 모터의 하우징을 통해서 전도에 의해 쉽게 전달되며, 통상 하우징으로부터 수냉 제거된다. 권선은 모터 고정자 및/또는 모터 하우징과의 열전달을 개선시키기 위해 매립(pot)되거나 봉입(encapsulate)되는 것이 유리할 수 있다. 대기압에서 작동할 때, 모터 회전자에서 발생한 열은 모터 회전자로부터 모터 하우징으로의 열 전달을 위한 매체로서 모터 내부의 공기를 사용하여 주로 모터의 하우징으로 대류에 의해 전달된다. 이 효과를 극대화하기 위해 모터 회전자에 냉각 핀(fin)이 제공될 수 있다. 그러나, 진공 하에 작동할 때 모터 하우징 내에는 공기가 거의 없거나 전혀 없다. 따라서, 모터 회전자로부터 열을 방산시키기 위한 주 경로는 더 이상 유효하지 않으며, 이는 모터 회전자를 위한 유효 냉각을 상당히 제한한다. 일부 냉각은 모터 샤프트를 따른 전도를 통해서 그리고 베어링을 통해서 및 모터 회전자로부터의 복사에 의해서 유효하지만, 이들 냉각 기구의 조합은 비교적 작은 냉각 효과만을 생성한다.

폼블린(Fomblin) 오일은 통상 진공 펌프의 기어와 베어링을 윤활하는데 사용된다. 모터가 펌프 기어박스에 통합되거나 펌프 기어박스에 부착되고 모터의 베어링을 윤활하기 위해 기어박스 오일을 공유하면, 이 오일이 모터 회전자와 접촉하게 될 수 있는 가능성이 있다. 폼블린 오일이 280℃를 초과하는 온도로 가열되면, 분해되어 고부식성 불화수소를 형성한다. 따라서, 모터 회전자의 작동 온도에 대해서는 통상 250℃의 상한이 설정된다. 이는 모터의 정격을 대기압에서 작동될 때의 대략 7.5㎾의 정격에 비해 진공 조건 하에 작동할 때 대략 2㎾로 감소시킬 수 있다.

본 발명의 적어도 바람직한 실시예의 목적은 대기압 이하의 부압에서 작동할 때 모터의 회전 부품의 냉각을 향상시키는 것이다.

제 1 양태에서, 본 발명은 고정(stationary) 요소와 상기 고정 요소에 대해 회전가능한 회전 요소, 및 베어링을 윤활하기 위해 윤활유를 공급하는 윤활유 공급부를 포함하는 모터로서, 상기 고정 요소는 하우징과 상기 하우징 내에 배치되는 모터 고정자를 포함하고, 상기 회전 요소는 베어링에 의해 지지되는 샤프트, 및 상기 모터 고정자에 대해 회전하도록 상기 샤프트 상에 배치되는 모터 회전자를 포함하는 모터에 있어서, 상기 고정 요소 중 하나는 상기 회전 요소 중 하나와 함께, 모터의 고정 요소와 회전 요소 사이에 열전도 경로를 형성하기 위해 윤활유 공급부로부터 윤활유를 수용하기 위한 환형 채널을 형성하는 것을 특징으로 하는 모터를 제공한다.

환형 채널 내에 윤활유가 존재함으로써 이렇게 모터의 회전 요소와 고정 요소 사이에 생성되는 열전도 경로는, 모터의 비교적 고온인 회전 요소와 모터의 비교적 저온인 고정 요소 사이의 열 전달을 향상시킬 수 있다. 이 열 경로는 모터 회전자가 대기압 이하의 부압에서 작동할 때(즉, 하우징 내의 환경이 대기압 이하의 부압에 놓여있을 때) 모터 회전자의 온도를 크게 저하시킬 수 있으며, 또한 모터가 대기압으로 작동할 때 모터 회전자의 냉각에 기여할 수 있다. 대기압 이하의 부압으로 작동할 때 모터 회전자의 냉각을 향상시킴으로써, 대기압 이하의 부압으로 작동할 때의 모터의 정격은 대기압으로 작동할 때의 모터의 정격과 대략 동일할 수 있다. 또한, 모터의 회전 요소의 저하된 온도는 모터의 고정 요소에 대해 회전하도록 샤프트를 지지하기 위해 사용되는 베어링에 걸친 온도 구배를 저하시킬 수 있다.

제 1 실시예에서, 상기 환형 채널은 하우징과 샤프트에 의해 형성되며, 샤프트 주위에 이와 동심적으로 연장된다. 이러한 환형 채널은 두 개 제공될 수 있으며, 이들 두 개의 채널 사이에 모터 회전자가 배치된다. 이들 채널의 각각은 하우징에 대해 회전하도록 샤프트를 지지하기 위해 사용되는 각 베어링의 외부에 배치될 수 있는 바, 즉 각각의 베어링은 모터 회전자와 각각의 환형 채널 사이에 배치된다. 대안적으로, 각각의 환형 채널은 모터 회전자와 각 베어링 사이에 축방향으로 배치될 수도 있다. 채널이 모터 회전자에 더 가깝게 위치하면 하우징과 샤프트 사이에 형성되는 열전도 경로의 냉각 효과를 향상시킬 수 있다.

윤활유 공급부는 상기 또는 각각의 환형 채널에 직접 윤활유를 공급하도록 구성될 수 있으며, 윤활유는 샤프트의 회전에 따라 상기 환형 채널로부터 베어링으로 이송된다. 베어링을 통과한 윤활유는 윤활유 공급부의 윤활유 소스를 제공할 수 있는 펌프 기어박스로 복귀될 수 있다. 하우징 내의 윤활유 양을 조절하기 위해 하우징으로부터 윤활유를 배출(drain)하기 위한 수단이 제공될 수 있으며, 배출된 윤활유도 기어박스로 복귀된다.

제 2 실시예에서, 환형 채널은 모터 고정자와 모터 회전자에 의해 형성된다. 윤활유 공급부는 모터 회전자가 부분적으로 침지되도록 하우징에 윤활유를 공급하고 그로 인해 모터 회전자와 모터 고정자 사이의 환형 에어갭으로부터 윤활유-충진된 채널을 형성하도록 배치될 수 있다. 이 실시예에서, 윤활유 공급부는 환형 채널을 충진하도록 하우징에 윤활유를 직접 공급하도록 배치될 수 있는데, 이것이 윤활유 공급부의 구성을 촉진할 수 있기 때문이다. 하우징 내에 수용되는 윤활유의 양을 조절하기 위한 수단이 제공될 수 있다. 예를 들어, 배출관(drain)의 입구는 하우징으로부터 윤활유를 배출하기 위해 환형 채널과 샤프트 사이에 반경방향으로 배치될 수 있으며, 하우징에 대한 배출관 입구의 위치는 모터 회전자가 윤활유로 침지되는 최대 깊이를 결정짓는다.

이 제 2 실시예에서, 샤프트의 회전은 부분 침지된 모터 회전자가 윤활유 방울을 하우징의 벽을 향해서 던지게 한다. 샤프트를 지지하기 위한 베어링을 모터에 가깝게 위치시키면 베어링이 이들 윤활유 방울에 의해 윤활될 수 있게 되며, 따라서 베어링을 윤활시키기 위해 두 개의 개별 윤활유 공급부를 제공할 필요가 없어진다. 따라서, 제 2 양태에서 본 발명은 하우징, 상기 하우징 내에 배치되는 모터 고정자, 상기 하우징을 통과하는 샤프트, 상기 샤프트를 하우징에 대해 회전하도록 지지하는 베어링, 상기 모터 고정자에 대해 회전하도록 샤프트 상에 설치되는 모터 회전자, 및 하우징에 윤활유를 공급하기 위한 윤활유 공급부를 포함하며, 상기 베어링은 샤프트의 회전에 따라 모터에 의해 던져지는 윤활유를 수용하도록 배치되는 모터를 제공한다.

제 1 실시예의 변형예에서는, 모터 고정자와 모터 회전자에 의해 추가 환형 채널이 형성된다. 이 변형예에서, 제 1 실시예의 배출 수단의 입구는 샤프트를 향해서 반경방향으로 이동되며, 따라서 제 2 실시예의 배출관의 입구에 대해 유사한 위치에, 즉 추가 환형 채널과 샤프트 사이에 반경방향으로 설치될 수 있다. 그 결과, 모터 회전자를 부분적으로 침지시키고 그로 인해 모터 회전자와 모터 고정자 사이의 환형 에어갭으로부터 윤활유-충진된 채널을 형성하기 위해 하우징 내에 윤활유 용적이 형성될 수 있다. 하우징에 대한 입구의 위치는 모터 회전자가 윤활유로 침지되는 최대 깊이를 결정짓는다. 이는 모터 회전자의 냉각을 더 향상시킬 수 있다.

제 3 양태에서, 본 발명은 전술한 모터를 포함하는 진공 펌프로서, 펌프의 사용 중에 하우징 내에 대기압 이하의 부압이 발생하는 진공 펌프를 제공한다.

제 4 양태에서, 본 발명은 고정 요소와 상기 고정 요소에 대해 회전가능한 회전 요소를 포함하는 모터의 사용 중에 대기압 이하의 부압 환경에 놓이는 모터 회전자로부터 열을 제거하는 방법으로서, 상기 고정 요소는 하우징과 상기 하우징 내에 배치되는 모터 고정자를 포함하고, 상기 회전 요소는 베어링에 의해 지지되는 샤프트를 포함하며, 상기 모터 회전자는 상기 모터 고정자에 대해 회전하도록 상기 샤프트 상에 배치되는 방법에 있어서, 하우징에 윤활유를 공급하여 베어링을 윤활하고 상기 고정 요소 중 하나와 상기 회전 요소 중 하나 사이에 형성되는 환형 채널을 충진하여 모터의 고정 요소와 회전 요소 사이에 열전도 경로를 형성하는 단계, 및 상기 고정 요소 중 하나를 냉각시켜 상기 경로를 거쳐서 전도된 열을 모터로부터 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 제거 방법을 제공한다.

본 발명의 제 1 양태와 관련하여 전술한 특징들은 본 발명의 제 4 양태에도 똑같이 적용될 수 있으며, 그 역도 성립한다.

이제 본 발명의 바람직한 특징을 첨부 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 모터의 제 1 실시예의 개략 단면도,

도 2는 모터의 제 2 실시예의 개략 단면도.

도 1을 참조하면, 진공 펌프용 모터(10)는 고정 요소와 상기 고정 요소에 대해 회전가능한 회전 요소를 포함한다. 고정 요소는 하우징(12)과 상기 하우징(12) 내에 배치되는 모터 고정자(14)를 포함한다. 모터 고정자(14)는 수지(18)에 봉입되는 단부 권선(16)을 갖는다. 예를 들어 물과 같은 냉매의 유동을 모터 고정자(14) 주위로 이송하기 위한 파이프(20)가 하우징(12)과 열 접촉 상태로 배치된다. 도 1에 도시하듯이, 파이프(20)는 하우징(12)을 통과할 수 있거나, 또는 하우징(12)의 외부 주위로 연장될 수 있다. 하우징(12)은 열전도성이 비교적 높은 재료, 바람직하게는 알루미늄과 같은 금속 재료로 형성되는 것이 바람직하다.

회전 요소는 모터 고정자(14)에 의해 원주방향으로 둘러싸이는 모터 회전자(22), 및 모터 회전자(22)가 장착되는 샤프트(24)를 포함한다. 상기 샤프트(24)는 진공 펌프의 임펠러를 구동하기 위해 하우징(12)에 대해 회전하도록 베어링(26, 28)에 의해 지지된다. 모터 회전자(22)는 샤프트(24)의 회전에 따라 하우징(12) 내에 공기 유동을 생성하기 위한 복수의 반경방향 핀(29)을 포함할 수 있으며, 따라서 하우징(12) 내에 공기가 존재하면, 하우징(12) 내에서 순환하는 강제 공기 유동으로 인한 대류에 의해 반경방향 핀(29)으로부터 열이 빠져나온다.

탄화수소 오일이나 폼블린 오일과 같은 윤활유를 공급하여 베어링(26, 28)을 윤활하기 위한 윤활유 공급 시스템(30)이 제공된다. 이 실시예에서, 윤활유 공급 시스템(30)은 윤활유를 진공 펌프의 기어박스로부터 또는 전용 윤활유 저장조로부터 각각의 베어링(26, 28)에 이송하기 위해 모터(10)의 하우징(12) 내에 기계가공되는 윤활유 공급 파이프 또는 도관(32, 34)을 포함한다.

윤활유는 각각의 공급 파이프(32, 34)에 의해 하우징(12)과 샤프트(24)에 의해 형성되는 각각의 환형 채널(36, 38)에 공급된다. 각각의 채널(36, 38)은 샤프트(24) 주위에 원주방향으로 연장되며, 본 실시예에서는 모터 회전자(22)와 각 베어링(26, 28) 사이에 축방향으로 배치된다. 윤활유는 환형 채널(36, 38)을 충진하고, 샤프트(24)의 회전에 따라 샤프트(24)를 따라서 베어링(26, 28) 내로 이동한다. 도 1을 참조하면, 베어링(26)을 통과한 윤활유는, 하우징(12)과 샤프트(24)에 의해 형성되는 추가 환형 채널(40)에 진입할 수 있으며, 상기 추가 환형 채널은 베어링(26)의 외부에 배치되는 바, 즉 베어링(26)이 모터 회전자(22)와 추가 환형 채널(40) 사이에 배치되게 된다. 도시하듯이, 환형 채널(36, 38, 40)은 편리하게 하우징(12)의 베어링 플랜지와 샤프트(24)에 의해 형성될 수 있다.

윤활유를 기어박스로 복귀시키기 위한 윤활유 복귀 파이프 또는 도관(42, 44) 또한 하우징(12) 내에 기계가공된다. 복귀 파이프(42)는 모터 고정자(14)를 수용하는 챔버(46)로부터 윤활유를 복귀시키도록 배치되고, 복귀 파이프(44)는 환형 채널(38)로부터 윤활유를 복귀시키도록 배치된다. 이 실시예에서, 복귀 파이프(42)는 펌프의 사용 중에 챔버(46)에서 윤활유가 거의 없어지도록 모터 고정자(14)와 모터 회전자(22) 사이의 에어갭 아래에 배치되는 입구를 갖는다.

모터(10)는 진공 펌핑 시스템에 통합되는 것이 바람직하며, 따라서 펌프의 사용 중에 하우징(12)의 챔버(46)는 대기압 이하의 부압에 노출된다. 따라서, 반경방향 핀(29)으로부터의 대류에 의한 열 제거가 펌프의 사용 중에 하우징(12) 내의 공기 양의 감소에 의해 크게 손상될 수 있다. 그러나, 샤프트(24)와 하우징(12) 사이에 형성되는 윤활유-충진된 환형 채널(36, 38, 40)은, 하우징(12) 내의 대기압 및 대기압 이하의 부압에서 모터의 회전 요소로부터 모터(10)의 하우징(12) 내로 열을 전도에 의해 전달하기 위한 열전도 경로를 제공한다. 도 1에서 음영 화살표(48)로 도시하듯이, 모터(10)의 사용 중에 모터 회전자(22)에 발생된 열은 모터(10)의 샤프트(24)로 전도에 의해 전달된다. 열은 샤프트(24)를 따라서 전도에 의해 통과하고, 이후 역시 전도에 의해 윤활유-충진된 환형 채널(36, 38, 40)을 거쳐서 모터(10)의 하우징(12)으로 전달된다. 이 열은 이후 전도에 의해 하우징(12)의 벽을 통해서 파이프(20) 내를 흐르는 물에 전달된다.

샤프트(24)로부터 모터(10)의 하우징(12)으로의 열 전도는, 모터(10)의 하우징(12)이 예를 들어 5㎾ 이상, 바람직하게는 대략 7.5㎾의 비교적 높은 모터 정격을 달성하면서 대기압 이하의 부압에 노출될 때 모터 회전자(22)의 온도를 50 내지 100℃의 온도로 감소시킬 수 있다. 추가로, 베어링(26, 28)을 가로지르는 온도 구 배는 펌프의 사용 중에 허용가능한 레벨로, 예를 들어 대략 50℃로 유지될 수 있다.

진공 펌프용 모터(60)의 제 2 실시예가 도 2에 도시되어 있다. 제 1 실시예에서와 같이, 모터(60)는 고정 요소와 상기 고정 요소에 대해 회전가능한 회전 요소를 포함한다. 고정 요소는 하우징(62)과 상기 하우징(62) 내에 배치되는 모터 고정자(64)를 포함한다. 모터 고정자(64)는 수지(68)에 봉입되는 단부 권선(66)을 갖는다. 예를 들어 물과 같은 냉매의 유동을 모터 고정자(64) 주위로 이송하기 위한 파이프(70)가 하우징(62)과 열 접촉 상태로 배치된다. 도 2에 도시하듯이, 파이프(70)는 하우징(62)을 통과할 수 있거나, 또는 하우징(62)의 외부 주위로 연장될 수 있다. 하우징(62)은 열전도성이 비교적 높은 재료, 바람직하게는 알루미늄과 같은 금속 재료로 형성되는 것이 바람직하다.

회전 요소는 모터 고정자(64)에 의해 원주방향으로 둘러싸이는 모터 회전자(72), 및 모터 회전자(72)가 장착되는 샤프트(74)를 포함한다. 상기 샤프트(74)는 진공 펌프의 임펠러를 구동하기 위해 하우징(62)에 대해 회전하도록 개방 베어링(76, 78)에 의해 지지된다. 도 2에 도시하듯이, 본 실시예에서 베어링(76, 78)은 각각 하우징(62)의 각 내벽(80, 82)에 인접하여, 바람직하게는 이들 내벽과 같은 평면에 배치된다. 모터 회전자(72)는 샤프트(74)의 회전에 따라 하우징(62) 내에 공기 유동을 생성하기 위한 복수의 반경방향 핀(84)을 포함할 수 있으며, 따라서 하우징(62) 내에 공기가 존재하면, 하우징(62) 내에서 순환하는 강제 공기 유동으로 인한 대류에 의해 반경방향 핀(84)으로부터 열이 빠져나온다.

폼블린 오일과 같은 윤활유를 공급하여 베어링(76, 78)을 윤활하기 위한 윤활유 공급 시스템(90)이 제공된다. 이 실시예에서, 윤활유 공급 시스템(90)은 윤활유를 진공 펌프의 기어박스로부터 또는 전용 윤활유 저장조로부터 하우징(62)의 챔버(94)에 직접 이송하기 위해 하우징(62) 내로 연장되는 윤활유 공급 파이프 또는 도관(92)을 포함한다. 윤활유를 기어박스로 복귀시키기 위한 윤활유 복귀 파이프 또는 배출관(96)이 하우징(62)의 챔버(94)로부터 연장된다. 본 실시예에서, 배출관(96)은 모터 고정자(64)와 모터 회전자(72) 사이에 형성되는 환형 에어갭(100)과 샤프트(74) 사이에 반경방향으로 배치되는 입구(98)를 가지며, 따라서 펌프의 사용 중에 모터 회전자(72)는 챔버(94) 내에 형성된 윤활유 웅덩이(puddle)(102)에 부분적으로 침지되고, 따라서 에어갭(100)이 윤활유로 충진된다.

모터(60)는 진공 펌핑 시스템에 통합되는 것이 바람직하며, 따라서 펌프의 사용 중에 하우징(62)의 챔버(94)는 대기압 이하의 부압에 노출된다. 따라서, 반경방향 핀(84)으로부터의 대류에 의한 열 제거가 펌프의 사용 중에 하우징(62) 내의 공기 양의 감소에 의해 크게 손상될 수 있다. 그러나, 모터 고정자(64)와 모터 회전자(72) 사이에 형성되는 윤활유-충진된 환형 에어갭(100)은, 하우징(62) 내의 대기압 및 대기압 이하의 부압에서 모터의 회전 요소로부터 모터(60)의 하우징(62) 내로 열을 전도에 의해 전달하기 위한 열전도 경로를 제공한다. 도 2에서 음영 화살표(110)로 도시하듯이, 모터(60)의 사용 중에 모터 회전자(72)에 발생된 열은 전도에 의해 윤활유-충진된 에어갭(100)을 거쳐서 모터 고정자(64)로 전달되고, 이후 역시 전도에 의해 모터(60)의 하우징(62)으로 전달된다. 이 열은 이후 전도에 의 해 하우징(62)의 벽을 통해서 파이프(70) 내를 흐르는 물에 전달된다.

제 1 실시예에서와 같이, 모터 회전자(72)로부터 모터 고정자(64)로의 열 전도는, 모터(60)의 하우징(62)이 예를 들어 5㎾ 이상, 바람직하게는 대략 7.5㎾의 비교적 높은 모터 정격을 달성하면서 대기압 이하의 부압에 노출될 때 모터 회전자(72)의 온도를 50 내지 100℃의 온도로 감소시킬 수 있다. 추가로, 베어링(76, 78)을 가로지르는 온도 구배는 펌프의 사용 중에 허용가능한 레벨로, 예를 들어 대략 50℃로 유지될 수 있다.

또한, 하우징(62) 내에서 모터 회전자(72)가 회전함에 따라, 하우징(62) 내에 존재하는 윤활유는 모터 회전자(72)로부터 밖으로 던져진다. 베어링(76, 78)은 샤프트(74)의 회전에 따라 모터 회전자(72)에 의해 던져지는 윤활유를 수용하도록 설치되며, 따라서 베어링(76, 78)이 모터 회전자(72)로부터 던져지는 윤활유에 의해 윤활될 수 있다. 이는 윤활유 공급 시스템(90)이 제 1 실시예의 윤활유 공급 시스템(30)에 비해 간단해질 수 있게 하며, 제 1 실시예에서 베어링(26, 28) 각각에 윤활유를 공급하기 위해 두 개의 윤활유 공급 파이프(32, 34)가 필요한 것에 비해, 하우징(62)에 윤활유를 직접 공급하기 위해 단일의 윤활유 공급 파이프(92)가 필요하다. 또한, 제 1 실시예의 윤활유 복귀 파이프(44, 42)는 제 2 실시예의 간단해진 복귀 파이프(96)로 대체된다. 윤활유 공급 파이프(92)에 대한 기계가공은 두 개의 윤활유 공급 파이프(32, 34)에 대한 기계가공보다 훨씬 간단해질 수 있다. 또한, 하우징(62)에 수용되는 윤활유의 양이 배출관(96)의 입구(98)의 위치에 의해 결정됨에 따라 하우징(62)에 대한 윤활유 공급이 규제되지 않을 수 있다. 대조적 으로, 제 1 실시예에서는 환형 채널(36, 38)에 대한 윤활유 공급 속도를 얼마간 제어할 필요가 있을 수 있다.

제 1 실시예의 변형예에서, 윤활유 복귀 파이프(42)의 입구는 제 2 실시예의 배출관(96)의 입구(98)와 유사한 위치에 배치될 수 있는 바, 즉 모터 고정자(14)와 모터 회전자(22) 사이에서 형성된 환형 에어갭과 샤프트(24) 사이에 반경방향으로 배치될 수 있다. 그 결과, 펌프의 사용 중에 모터 회전자(22)는 챔버(46) 내에 형성된 웅덩이에 부분적으로 침지되며, 따라서 에어갭이 윤활유로 충진된다. 모터 고정자(14)와 모터 회전자(22) 사이에 형성되는 윤활유-충진된 환형 에어갭은, 하우징 내의 대기압 및 대기압 이하의 부압에서 모터의 회전 요소로부터 모터의 하우징 내로 열을 전도에 의해 전달하기 위한 열전도 경로를 제공한다.

Claims

고정 요소와 상기 고정 요소에 대해 회전가능한 회전 요소, 및 베어링을 윤활하기 위해 윤활유를 공급하는 윤활유 공급부를 포함하는 모터로서, 상기 고정 요소는 하우징과 상기 하우징 내에 배치되는 모터 고정자를 포함하고, 상기 회전 요소는 베어링에 의해 지지되는 샤프트, 및 상기 모터 고정자에 대해 회전하도록 상기 샤프트 상에 배치되는 모터 회전자를 포함하는, 모터에 있어서,

상기 고정 요소 중 하나는 상기 회전 요소 중 하나와 함께, 상기 모터의 고정 요소와 회전 요소 사이에 열전도 경로를 형성하기 위해 상기 윤활유 공급부로부터 윤활유를 수용하기 위한 환형 채널을 형성하는 것을 특징으로 하는

모터.
제 1 항에 있어서,

상기 환형 채널은 상기 모터 고정자와 상기 모터 회전자에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는

모터.
제 2 항에 있어서,

상기 윤활유 공급부는 상기 하우징에 윤활유를 공급하여 상기 모터 회전자를 부분적으로 침지시키도록 배치되는 것을 특징으로 하는

모터.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 윤활유 공급부는 상기 하우징에 직접 윤활유를 공급하도록 배치되는 것을 특징으로 하는

모터.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

상기 하우징 내에 수용되는 윤활유의 양을 조절하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는

모터.
제 5 항에 있어서,

상기 하우징 내에 수용되는 윤활유의 양을 조절하기 위한 수단은, 상기 하우징으로부터 윤활유를 배출하기 위해 상기 환형 채널과 상기 샤프트 사이에 반경방향으로 배치되는 입구를 갖는 배출관을 포함하는 것을 특징으로 하는

모터.
제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 베어링은 상기 샤프트의 회전에 따라 상기 모터 회전자에 의해 던져지 는 윤활유를 수용하도록 배치되는 것을 특징으로 하는

모터.
제 1 항에 있어서,

상기 환형 채널은 상기 하우징과 상기 샤프트에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는

모터.
제 8 항에 있어서,

상기 모터 회전자는 두 개의 상기 환형 채널 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는

모터.
제 8 항에 있어서,

각각의 환형 채널은 모터 회전자와 각각의 베어링 사이에 축방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는

모터.
제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 윤활유 공급부는 상기 환형 채널 또는 각각의 환형 채널에 윤활유를 직 접 공급하도록 구성되는 것을 특징으로 하는

모터.
제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 모터 회전자와 상기 모터 고정자에 의해 추가 환형 채널이 형성되는 것을 특징으로 하는

모터.
제 12 항에 있어서,

상기 추가 환형 채널은 상기 윤활유 공급부에 의해 공급되는 윤활유를 수용하도록 배치되는 것을 특징으로 하는

모터.
제 8 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 하우징으로부터 윤활유를 배출하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는

모터.
제 12 항 또는 제 14 항에 있어서,

상기 하우징으로부터 윤활유를 배출하기 위한 수단은 상기 추가 환형 채널과 상기 샤프트 사이에 반경방향으로 배치되는 입구를 갖는 것을 특징으로 하는

모터.
제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 하우징을 냉각시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는

모터.
제 16 항에 있어서,

상기 냉각 수단은 상기 모터 고정자 주위로 냉매를 이송하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는

모터.
제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 따른 모터를 포함하는

진공 펌프.
제 18 항에 있어서,

펌프의 사용 중에 하우징 내에 대기압 이하의 부압이 발생되는 것을 특징으로 하는

진공 펌프.
제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,

기어박스를 포함하며,

상기 윤활유 공급부는 상기 기어박스로부터 상기 모터에 윤활유를 공급하도록 구성되는 것을 특징으로 하는

진공 펌프.
고정 요소와 상기 고정 요소에 대해 회전가능한 회전 요소를 포함하는 모터의 사용 중에 대기압 이하의 부압 환경에 놓이는 모터 회전자로부터 열을 제거하는 방법으로서, 상기 고정 요소는 하우징과 상기 하우징 내에 배치되는 모터 고정자를 포함하고, 상기 회전 요소는 베어링에 의해 지지되는 샤프트를 포함하며, 상기 모터 회전자는 상기 모터 고정자에 대해 회전하도록 상기 샤프트 상에 배치되는, 모터 회전자로부터의 열 제거 방법에 있어서,

상기 하우징에 윤활유를 공급하여 상기 베어링을 윤활하고 상기 고정 요소 중 하나와 상기 회전 요소 중 하나 사이에 형성되는 환형 채널을 충진하여 상기 모터의 고정 요소와 회전 요소 사이에 열전도 경로를 형성하는 단계, 및 상기 고정 요소 중 하나를 냉각시켜 상기 경로를 거쳐서 전도된 열을 상기 모터로부터 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는

모터 회전자로부터의 열 제거 방법.
제 21 항에 있어서,

상기 윤활유는 상기 모터 고정자와 상기 모터 회전자에 의해 형성되는 환형 채널을 충진하도록 상기 하우징에 공급되는 것을 특징으로 하는

모터 회전자로부터의 열 제거 방법.
제 22 항에 있어서,

상기 윤활유는 상기 모터 회전자를 부분적으로 침지시키도록 상기 하우징에 공급되는 것을 특징으로 하는

모터 회전자로부터의 열 제거 방법.
제 22 항 또는 제 23 항에 있어서,

상기 윤활유는 상기 하우징에 직접 공급되는 것을 특징으로 하는

모터 회전자로부터의 열 제거 방법.
제 23 항 또는 제 24 항에 있어서,

상기 하우징에 수용되는 상기 윤활유의 양은 조절되는 것을 특징으로 하는

모터 회전자로부터의 열 제거 방법.
제 25 항에 있어서,

상기 윤활유는 상기 환형 채널과 상기 샤프트 사이에 반경방향으로 배치되는 입구를 갖는 배출관에 의해 상기 하우징으로부터 배출되는 것을 특징으로 하는

모터 회전자로부터의 열 제거 방법.
제 23 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 베어링은 상기 샤프트의 회전에 따라 상기 모터 회전자에 의해 던져지는 윤활유를 수용하도록 배치되는 것을 특징으로 하는

모터 회전자로부터의 열 제거 방법.
제 21 항에 있어서,

상기 윤활유는 상기 하우징과 상기 샤프트에 의해 형성되는 환형 채널을 충진하도록 상기 하우징에 공급되는 것을 특징으로 하는

모터 회전자로부터의 열 제거 방법.
제 28 항에 있어서,

상기 윤활유는 두 개의 상기 환형 채널을 충진하도록 상기 하우징에 공급되고, 상기 모터 회전자는 상기 환형 채널 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는

모터 회전자로부터의 열 제거 방법.
제 29 항에 있어서,

각각의 환형 채널은 상기 모터 회전자와 각각의 베어링 사이에 축방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는

모터 회전자로부터의 열 제거 방법.
제 28 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 윤활유는 상기 환형 채널에 직접 공급되는 것을 특징으로 하는

모터 회전자로부터의 열 제거 방법.
제 28 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 윤활유는 상기 모터 고정자와 상기 모터 회전자에 의해 형성되는 추가 환형 채널을 충진하도록 상기 하우징에 공급되는 것을 특징으로 하는

모터 회전자로부터의 열 제거 방법.
제 32 항에 있어서,

상기 윤활유는 상기 추가 환형 채널과 상기 샤프트 사이에 반경방향으로 배치되는 입구를 갖는 배출관에 의해 상기 하우징으로부터 배출되는 것을 특징으로 하는

모터 회전자로부터의 열 제거 방법.
제 21 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 하우징은 냉각되는 것을 특징으로 하는

모터 회전자로부터의 열 제거 방법.
제 34 항에 있어서,

상기 하우징은 상기 모터 고정자 주위로 이송되는 냉매에 의해 냉각되는 것을 특징으로 하는

모터 회전자로부터의 열 제거 방법.