EP0697524B1 - Pompe à vide turbomoléculaire - Google Patents

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EP0697524B1
EP0697524B1 EP95401896A EP95401896A EP0697524B1 EP 0697524 B1 EP0697524 B1 EP 0697524B1 EP 95401896 A EP95401896 A EP 95401896A EP 95401896 A EP95401896 A EP 95401896A EP 0697524 B1 EP0697524 B1 EP 0697524B1
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EP
European Patent Office
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rotor
bell
stator
shaft
drive motor
Prior art date
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EP95401896A
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German (de)
English (en)
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EP0697524A1 (fr
Inventor
Denis Perrillat-Amede
Didier Pierrejean
François Reverdy
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Alcatel Lucent SAS
Original Assignee
Alcatel SA
Nokia Inc
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D19/00—Axial-flow pumps
    • F04D19/02—Multi-stage pumps
    • F04D19/04—Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00—Pumping installations or systems
    • F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D25/0606—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven the electric motor being specially adapted for integration in the pump

Definitions

  • the present invention relates to a pump turbomolecular comprising a stator and a rotor, the rotor comprising an active part of the bell type and a shaft central, the stator comprising an external part and a internal part penetrating into the cavity of said part active in bell and supporting the stator part of the drive motor, the rotor shaft supporting the part rotor of the drive motor, said central shaft (5) and the bell-shaped active part (3) of the rotor being in one piece without assembly.
  • a pump is known, see DE-A-3 713 534 or EP-A-0 470 637.
  • the motor rotor electric drive is fixed around the central shaft which is itself assembled to the active part itself by a screw, the rotor of the electric motor being formed, depending on the type of motor, windings, iron or magnets permanent.
  • the permanent magnet motor is usually preferred, for its performance, its size and the stability of its rotation speed.
  • the speed of rotation is limited by the resistance materials constituting the rotor, but also by the dynamic behavior of the rotor which is linked among other things to the rotor stiffness.
  • the rotor assembly of known pumps is hardly rigid, it is bulky, expensive and difficult to degas. In particular, it is difficult to obtain a good rigidity of the shaft-part assembly active and good resistance of permanent magnets to centrifugal forces. It is necessary to fret the magnets.
  • the subject of the invention is therefore a vacuum pump turbomolecular, as defined above, characterized in that said central shaft and said active part in rotor bell are in non-magnetic material, said shaft having a bore central in which is housed the rotor part of said drive motor, consisting of a permanent magnet cylindrical.
  • said permanent magnet has a section circular with two diametrically opposite flats. This provision allows the evacuation of air during the introduction of the magnet into the bore of the shaft.
  • Figure 2 shows the section of the permanent magnet used as the rotor of the electric drive motor.
  • Figure 3 shows a small mounting variant.
  • a vacuum pump fin type turbomolecular This pump has a rotor 1 and a stator 2.
  • the rotor 1 comprises a part active 3 in the shape of a bell and comprising fins 4 and a central shaft 5.
  • the active part 3 with its fins 4 and the central shaft 5 are one and the same piece made in a single block without assembly and in a material not magnetic.
  • the stator 2 is in two assembled parts: an external part 6 in which stages are mounted fixed fins 7 and an internal part 8 which penetrates into the cavity 9 of the active part 3 in the shape of a bell rotor 1.
  • This internal part 8 of the stator carries the part stator of an electric drive motor comprising a magnetic circuit 10 and windings 11.
  • the part rotor of the drive motor consists of a single cylindrical multipolar permanent magnet 12 introduced at the bottom of a central bore 13 of the central shaft 5.
  • the pump described is a pump fins, but the invention applies equally well to Holweck drum type molecular pumps and the term turbomolecular pump used includes both pumps with fins than those of the Holweck type.
  • the pump of the invention thanks to its rotor monobloc, without assembly, and including the motor rotor drive is located not around the central shaft, but housed in a central bore of the shaft, and made up of a single cylindrical permanent magnet, allows a excellent rigidity of the rotating assembly, compactness and lower cost and minimizes the internal degassing of the suction side pump.

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Non-Positive Displacement Air Blowers (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

La présente invention concerne une pompe turbomoléculaire comportant un stator et un rotor, le rotor comportant une partie active du type en cloche et un arbre central, le stator comportant une partie externe et une partie interne pénétrant dans la cavité de ladite partie active en cloche et supportant la partie statorique du moteur d'entraínement, l'arbre du rotor supportant la partie rotorique du moteur d'entraínement, ledit arbre central (5) et la partie active en cloche (3) du rotor étant monobloc sans assemblage. Une telle pompe est connue, voir DE-A- 3 713 534 ou EP-A-0 470 637.
Dans des pompes connues, le rotor du moteur électrique d'entraínement est fixé autour de l'arbre central qui est lui-même assemblé à la partie active elle-même par une vis, le rotor du moteur électrique étant constitué, selon le type de moteur, de bobinages, de fer ou d'aimants permanents. Le moteur à aimants permanents est généralement préféré, pour son rendement, son encombrement et la stabilité de sa vitesse de rotation.
On sait qu'afin d'obtenir de meilleurs débits et taux de compression, on est amené à augmenter la vitesse de rotation de la machine, dont ces performances sont proportionnelles à cette vitesse.
La vitesse de rotation est limitée par la résistance des matériaux constituant le rotor, mais également par le comportement dynamique du rotor qui est lié entre autre à la rigidité du rotor.
Par ailleurs, l'intégration des pompes à l'intérieur d'appareils, tels que des détecteurs de fuite ou les analyseurs de gaz conduit à miniaturiser le plus possible les pompes. Un autre élément important est le dégazage des éléments constitutifs de la pompe car il conditionne en partie la pression limite, il est en particulier nécessaire de minimiser ce dégazage côté aspiration.
L'assemblage rotorique des pompes connues est difficilement rigide, il est encombrant, coûteux et difficile à dégazer. En particulier, il est difficile d'obtenir une bonne rigidité de l'assemblage arbre-partie active et une bonne résistance des aimants permanents aux efforts centrifuges. Il est nécessaire de fretter les aimants.
La présente invention a pour but de proposer une pompe à rotor rigide, peu encombrant et à faible dégazage. Par rotor rigide, on entend un rotor dont la fréquence du premier mode de flexion est très supérieure à la fréquence de rotation de la pompe.
L'invention a ainsi pour objet une pompe à vide turbomoléculaire, telle que définie ci-dessus, caractérisée en ce que ledit arbre central et ladite partie active en cloche du rotor sont en matériau non magnétique, ledit arbre comportant un alésage central dans lequel est logée la partie rotorique dudit moteur d'entraínement, constituée d'un aimant permanent cylindrique.
Avantageusement, ledit aimant permanent a une section circulaire avec deux méplats diamétralement opposés. Cette disposition permet l'évacuation de l'air lors de l'introduction de l'aimant dans l'alésage de l'arbre.
On va maintenant donner la description d'un exemple de mise en oeuvre de l'invention en se reportant au dessin annexé dans lequel :
La figure 1 montre en coupe axiale une pompe turbomoléculaire selon l'invention.
La figure 2 montre la section de l'aimant permanent utilisé comme rotor du moteur électrique d'entraínement.
La figure 3 montre une petite variante de montage.
En se référant à la figure 1, on voit une pompe à vide turbomoléculaire du type à ailettes. Cette pompe comporte un rotor 1 et un stator 2. Le rotor 1 comprend une partie active 3 en forme de cloche et comportant des ailettes 4 et un arbre central 5. La partie active 3 avec ses ailettes 4 et l'arbre central 5 ne font qu'une seule et même pièce réalisée en un seul bloc sans assemblage et en un matériau non magnétique. Le stator 2 est en deux parties assemblées : une partie externe 6 dans laquelle sont montés des étages d'ailettes fixes 7 et une partie interne 8 qui pénètre dans la cavité 9 de la partie active 3 en forme de cloche du rotor 1.
Cette partie interne 8 du stator porte la partie statorique d'un moteur électrique d'entraínement comprenant un circuit magnétique 10 et des enroulements 11. La partie rotorique du moteur d'entraínement est constituée d'un unique aimant permanent multipolaire cylindrique 12 introduit au fond d'un alésage central 13 de l'arbre central 5.
Comme le montre la figure 3, l'aimant permanent 12 a une section circulaire, mais avec deux méplats diamétralement opposés 14 et 15 de façon à permettre l'évacuation de l'air lors de l'introduction de l'aimant dans l'alésage 13.
Le rotor 1 est supporté dans le stator par deux paliers à roulements 16 et 17. Une entretoise 18 permet d'adapter le diamètre de la partie interne 8 du stator à celui de la bague externe 19 du roulement 16.
Si le diamètre de la bague extérieure 19 du roulement 16 est supérieur au diamètre du circuit magnétique 10, cela permet d'éviter l'entretoise 18 comme le montre la figure 3.
Bien entendu, la pompe décrite est une pompe à ailettes, mais l'invention s'applique tout aussi bien aux pompes moléculaires du type Holweck à tambour et le terme de pompe turbomoléculaire utilisé englobe aussi bien les pompes à ailettes que celles du type Holweck.
Ainsi, la pompe de l'invention, grâce à son rotor monobloc, sans assemblage, et dont le rotor du moteur d'entraínement est situé non pas autour de l'arbre central, mais logé dans un alésage central de l'arbre, et constitué d'un unique aimant permanent cylindrique, permet une excellente rigidité de l'ensemble tournant, un encombrement et un coût moindre et minimise le dégazage interne de la pompe côté aspiration.

Claims (2)

  1. Pompe à vide turbomoléculaire, comportant un stator (6, 8) et un rotor (1), ledit rotor comportant une partie active (3) du type en cloche et un arbre central (5), ledit stator comportant une partie externe (6) et une partie interne (8) pénétrant dans la cavité (9) de ladite partie active en cloche (3) et supportant la partie statorique (10, 11) du moteur d'entraínement, l'arbre (5) dudit rotor supportant la partie rotorique dudit moteur d'entraínement, ledit arbre central (5) et la partie active en cloche (3) du rotor étant monobloc sans assemblage, caractérisée en ce que ledit arbre central (5) et la partie active en cloche (3) du rotor sont en matériau non magnétique, ledit arbre (5) comportant un alésage central (13) dans lequel est logée la partie rotorique dudit moteur d'entraínement, constituée d'un aimant permanent cylindrique (12).
  2. Pompe à vide turbomoléculaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit aimant permanent (12) a une section circulaire avec deux méplats diamétralement opposés (14, 15).
EP95401896A 1994-08-19 1995-08-16 Pompe à vide turbomoléculaire Expired - Lifetime EP0697524B1 (fr)

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