JP2005264802A - ベーンロータリ型真空ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ベーンロータリ型真空ポンプのモータ部を収納するモータケースの材質をアルミニウム合金で構成した場合、モータケースの内側に嵌め合わせる固定子のコアの材質は鉄であるため、ポンプを運転してモータが発熱してくるとアルミニウム合金と鉄の熱膨張係数の違いから固定子の径方向への熱による伸びよりモータケースの径方向への伸びが大きくなり、固定子とモータケースの間に隙間が生じ、固定子をモータケースに固定することが出来なくなるという課題を有していた。
【解決手段】モータケースの固定子が配置されている部分のモータケースの外周部に、モータケースの外径より小さい内径を持つ鉄製のリングを取りつけることにより、モータケースは中心部へ向かって押し付けられ、熱膨張係数の違いがあっても、固定子とより強固に固定される。
【選択図】図１

Description

本発明は真空ポンプに関し、特に圧縮機構部およびそれを駆動するモータとを一体に構成した真空ポンプに関するものである。

従来、この種のポンプや圧縮機は、電動機の固定子を圧縮機の容器や電動機のケーシングの内周に焼き嵌めしたり、嵌め付けて溶接したり、あるいはボルト止めしたりして固定している。これによって、容器やケーシング内に支持される回転子と所定のエアギャップを保って、効率よく安定して動作させるようにしている（例えば、特許文献１参照）。

従来のベーンポンプを図７及び図８により説明する。このベーンポンプはポンプ部とモータ部などの駆動部の２つで構成されており、ポンプ部はシリンダ１内に偏心したロータ２が収納され、このロータ２にはシリンダ１の内周面３に摺動する複数個のベーン４が半径方向に摺動自在に設けられ、シリンダ１とロータ２とベーン４とエンドプレート５によって囲まれたポンプ室６の気体を、モータなどの駆動部から回転軸７を介してロータ２が回転することにより吸入口から吸入し、吐出口へ吐出される。回転軸７は軸受け８と軸受け９により支持されている。軸受け８はエンドプレート５に、軸受け９はモータプレート１０に取りつけられている。エンドプレート５とモータプレート１０はモータの固定子が取りつけられているモータケース１１の両端に配置されている。固定子１２はモータケース１１に焼き嵌めやネジ止めで固定されている。
特開平１−１７７４７８号公報

しかしながら、従来の構成では、軽量化を図るためにモータケースの材質をアルミニウム合金で構成した場合、固定子のコアの材質は鉄であるため、ポンプを運転してモータが発熱してくるとアルミニウム合金と鉄の熱膨張係数の違いから固定子の径方向への熱による伸びよりモータケースの径方向への伸びが大きくなり、固定子とモータケースの間に隙間が生じ、固定子をモータケースに固定することが出来なくなって、ガタツキや振動が発生するという課題を有していた。

本発明は、前記課題を解決するもので、ガタツキや振動の発生を防止して信頼性の高いベーンロータリ型真空ポンプを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明のベーンロータリ小型真空ポンプは、ポンプ機構部と、このポンプ機構部を駆動する駆動モータ部とを有し、円筒状内面を有するシリンダと、このシリンダ内にその中心軸から偏心させた状態で円筒状のロータが配置され、前記ロータにはその中心軸方向に複数のベーン溝を有し、前記ロータと一体的に回転する回転軸と、前記複数のベーン溝に摺動自在に挿入され自己潤滑性を有する材質よりなる板状のベーンと、前記ロータと前記ベーンを挟み込むように前記シリンダの前記駆動モータ側の端面に取り付けられたエンドプレートと前記駆動モータ側とは反対の端面に取りつけられたフロントプレートとにより前記ポンプ機構部を構成して、このポンプ機構部に複数のポンプ空間を形成し、前記回転軸は前記エンドプレートに取りつけられた転がり軸受けと、前記エンドプレートに対して前記駆動モータをはさんで反対側に設けられたモータプレートに取りつけられた転がり軸受けにより支持され、前記駆動モータの固定子は前記エンドプレートと前記モータプレートをつなぐ円筒状のモータケースの内側に配設され、前記回転
軸を前記駆動モータで駆動することにより前記ポンプ空間の容積を変化させるようにしたベーンロータリ型真空ポンプであって、前記モータケースの外周より小さい内周を持つ鉄製のリングをモータケースの外周部に取りつけることにより、前記モータケースの径方向の変形を抑制したもので、モータケースの材質が、熱膨張係数が大きいアルミニウム合金でもモータの発熱によるモータケースの径の外方向への伸びを抑制することが出来、固定子をモータケースに保持できなくなることを防ぐ。

本発明のベーンロータリ型真空ポンプは、モータケースの材質が、熱膨張係数が大きいアルミニウム合金でもモータの発熱によるモータケースの周方向への伸びを抑制して、固定子をモータケースに固定できなくなることを防ぐことが出来、ガタツキや振動が発生することを防ぐことが出来る。

第１の発明は、ポンプ機構部と、このポンプ機構部を駆動する駆動モータ部とを有し、前記ポンプ機構部は、円筒状内面を有するシリンダと、このシリンダ内にその中心軸から偏心させた状態で円筒状のロータと、このロータと一体的に回転する回転軸と、前記ロータと前記シリンダとを挟み込むように配設された、前記シリンダの前記駆動モータ側のエンドプレートと前記駆動モータとは反対側のフロントプレートとにより構成され、前記ロータにはその中心軸方向に形成された複数のベーン溝のそれぞれに摺動自在に挿入され自己潤滑性を有する材質よりなる板状のベーンを配設して前記シリンダとの間に複数のポンプ空間が形成され、前記回転軸は、前記エンドプレートに取りつけられた転がり軸受けと、前記エンドプレートに対して前記駆動モータをはさんで反対側に設けられたモータプレートに取りつけられた転がり軸受けとにより支持され、前記駆動モータの固定子は前記エンドプレートと前記モータプレートとをつなぐ円筒状のモータケースの内側に配設され、前記回転軸を前記駆動モータで駆動することにより前記ポンプ空間の容積を変化させるようにしたベーンロータリ型真空ポンプであって、前記モータケースの外周より小さい内周を持つ鉄製のリングをモータケースの外側に取りつけて、前記モータケースの径方向の変形を抑制したもので、モータケースの材質が、熱膨張係数が大きいアルミニウム合金でもモータの発熱によるモータケースの径の外方向への伸びを抑制することが出来、固定子をモータケースに保持できなくなることを防ぐことができる。

第２の発明は、特に、第１の発明のモータケースに軸方向の切り欠きを設けたもので、リングによるモータケースの径の中心方向への変形を容易にすることが出来ると共に、モータの冷却を容易にすることが出来る。

第３の発明は、特に、第１又は第２の発明のリングの外周面に表面積を拡大する形状を形成したもので、リングの外周面の面積が広くなり放熱効果を高めることが出来、モータの昇温を抑制することが出来る。

第４の発明は、特に第１〜第３のいずれか一つの発明において、モータの固定子のポンプ機構部側端部近傍に位置する前記モータケースの外径を段付きで大きくしたもので、リングをポンプケースに挿入する際の位置決めとなり組み立てを容易にすることが出来る。

第５の発明は、特に第１〜第４のいずれか一つの発明において、リングの周の一部を切り欠き、この切り欠きをはさんで両端にリングの径を自在に調節する締付け具を設けたもので、これによりリングの内径を調節することが出来、モータケースの外径とリングの内径の精度を緩和出来る。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の
形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるベーンロータリ型真空ポンプの側断面図で、図２は同上のポンプ機構部の正面断面図である。

図１及び図２において、本発明のベーンロータリ型真空ポンプ９０は、ポンプ機構部１００と、モータ部２００と、冷却回路部３００とにより構成されている。

ポンプ機構部１００は、筒状内壁を有するシリンダ１１１と、円筒形状のロータ１２１と、自己潤滑性材質よりなるベーン１３１と、これらを挟み込んで複数のポンプ空間１６１を形成させるフロントプレート１４１とエンドプレート１５１から構成されている。ロータ１２１はシリンダ１１１の中心軸から偏心した状態で配置され、このロータ１２１の中心軸方向に設けられた複数の溝１２２に、ベーン１３１が摺動可能な状態で嵌合されている。そしてこれらの両側には、フロントプレート１４１とエンドプレート１５１が隣接配置され、ポンプ空間１６１を形成している。

またロータ１２１の中心軸にはメカシャフト１２３が備えられており、このメカシャフトが回転することで、ロータ１２１も一体となって回転し、それに伴ってベーン１２１が溝１２２の内部で移動する。運転中はベーン１２１の先端がシリンダ１１１の内壁と接触回転することにより、ポンプ空間１６１が仕切られ、吸入・圧縮・吐出を繰り返し、ポンプ機能を果たしている。

モータ部２００は、固定子２１１と回転子２２１とモータケース２３１等から構成されている。モータケース２３１は軽量化とモータの放熱性向上のためにアルミニウム合金で出来ている。固定子２１１はモータケース２３１の内側に焼き嵌めにより固定され、モータケースはエンドプレート１５１とモータプレート２３２で両側から挟み込まれている。モータロータ２２１の中心軸にはモータシャフト２２２が備えられており、その両端は転がり軸受１５２及び２３３により支持されている。またモータシャフト２２２とメカシャフト１２３は一体型となっており、モータロータ２２１の回転が直接ロータ１２１の回転となるため、動力の伝達ロスは発生しない。

冷却回路部３００は、冷却ファン３１１とエアーガイド３２１とから構成されている。モータシャフト２２２の反ポンプ機構側端部に冷却ファン３１１を取り付け、その周りをエアーガイド３２１で囲い、風の分散を防いでいる。またモータケース２３１の軸方向端面には複数の貫通穴が設けられており、風回路を形成することでモータ部２００の冷却を行っている。

ここでモータケース２３１の固定子２１１が位置する外周部にはリング４１１が配置されている。リング４１１の材質は鉄である。リング４１１の内径はモータケース２３１の外径より小さく出来ている。このリング４１１をモータケース２３１の固定子２１１が位置する外周部に焼き嵌め等の方法で挿入することにより、モータケース２３１は中心部へ向かって押し付けられ、固定子２１１とより強固に固定される。以上のようにリング４１１によりモータケース２３１は固定子２１１に押し付けられているので運転によりモータが発熱しアルミニウム合金製のモータケース２３１が熱により外周方向へ膨張しようとしても鉄製のリング４１１が規制して、その熱膨張分しか伸びることがなく、モータケース２３１は固定子２１１を固定し続けることが出来る。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２のベーンロータリ型真空ポンプの側面図である。

ここでモータケース２３１には、固定子２１１が位置する部分を含んで、軸方向に切り欠き２３４が複数個形成されている。これによりリング４１１がモータケース２３１を内側に変形しやすくなり、さらに強固にモータケース２３１と固定子２１１を固定することが出来る。また熱によるモータケース２３１の径方向への伸びも抑制することができる。また切り欠きによりモータの放熱も容易になる。

（実施の形態３）
図４は本発明の実施の形態３のリングの正面図である。

ここでリング４１２の外周面には突起４１３を形成して、リング４１２の外周面の面積を拡大している。これによりリング４１２の放熱効果が高まり、固定子２１１の熱がモータケース２３１を介してリング４１２により放熱され、固定子２１１の温度を抑制することが出来る。

（実施の形態４）
図５は本発明の実施の形態４のベーンロータリ型真空ポンプの側断面図である。モータケース２３１の外周の一部をリング４１１の内径より大きくした段付き２３５を構成してある。これによりリング４１１を焼き嵌めによりモータケース２３１に挿入する場合、リングは段付き２３５で位置決めすることが出来、リング４１１がずれて挿入されることがなく、組立性が向上する。

（実施の形態５）
図６は本発明の実施の形態５のリングの正面図である。リング４１４の周の一部を切り欠いてあり、切り欠きの両端に、ほぼ放射状でリングの外側に向けて、リングと同じ巾の板４１５を取付けてある。２枚の板４１５の距離はネジ４１６により自在に調節することが出来るもので、これによりリング４１４の内径を調節が出来、モータケース２３１の外径とリング４１４の内径の精度を緩和出来るとともにリング４１４のモータケース２３１への締め付け具合を調整できる。

以上のように、本発明にかかるベーンロータリ型真空ポンプは、真空ポンプ以外のポンプ等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１におけるベーンロータリ型真空ポンプの側断面図 同上のポンプ機構部の正面断面図 本発明の実施の形態２におけるベーンロータリ型真空ポンプの図 本発明の実施の形態３におけるリングの図 本発明の実施の形態４におけるベーンロータリ型真空ポンプの断面図 本発明の実施の形態５におけるリングの図 従来のベーンポンプのポンプ部を示す断面図 従来のベーンポンプが使用されている燃料ポンプを示す一部切断断面図

符号の説明

９０ ベーンロータリ型真空ポンプ
１００ ポンプ機構部
１１１ シリンダ
１２１ ロータ
１２２ 溝
１２３ メカシャフト
１３１ ベーン
１４１ フロントプレート
１５１ エンドプレート
１５２ 転がり軸受け
１６１ ポンプ空間
２００ モータ部
２１１ 固定子
２２１ モータロータ
２２２ モータシャフト
２３１ モータケース
２３２ モータプレート
２３３ 転がり軸受け
２３４ 切り欠き
２３５ 段付き
３００ 冷却回路部
３１１ 冷却ファン
３２１ エアーガイド
４１１ リング
４１２ リング
４１３ リング
４１４ 板
４１５ 板
４１６ ねじ

Claims (5)

1. ポンプ機構部と、このポンプ機構部を駆動する駆動モータ部とを有し、前記ポンプ機構部は、円筒状内面を有するシリンダと、このシリンダ内にその中心軸から偏心させた状態で円筒状のロータと、このロータと一体的に回転する回転軸と、前記ロータと前記シリンダとを挟み込むように配設された、前記シリンダの前記駆動モータ側のエンドプレートと前記駆動モータとは反対側のフロントプレートとにより構成され、前記ロータにはその中心軸方向に形成された複数のベーン溝のそれぞれに摺動自在に挿入され自己潤滑性を有する材質よりなる板状のベーンを配設して前記シリンダとの間に複数のポンプ空間が形成され、前記回転軸は、前記エンドプレートに取りつけられた転がり軸受けと、前記エンドプレートに対して前記駆動モータをはさんで反対側に設けられたモータプレートに取りつけられた転がり軸受けとにより支持され、前記駆動モータの固定子は前記エンドプレートと前記モータプレートとをつなぐ円筒状のモータケースの内側に配設され、前記回転軸を前記駆動モータで駆動することにより前記ポンプ空間の容積を変化させるようにしたベーンロータリ型真空ポンプであって、前記モータケースの外周より小さい内周を持つ鉄製のリングをモータケースの外周部に取りつけて、前記モータケースの径方向の変形を抑制したことを特徴とするベーンロータリ型真空ポンプ。
2. モータケースに軸方向の切り欠きを設けたことを特徴とする請求項１に記載のベーンロータリ型真空ポンプ。
3. リングの外周面に表面積を拡大するための形状を形成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のベーンロータリ型真空ポンプ。
4. 固定子のポンプ機構部側端部近傍に位置する前記モータケースの外径を段付きで大きくしたことを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のベーンロータリ型真空ポンプ。
5. リングの周の一部を切り欠き、この切り欠きをはさんで両端にリングの径を自在に調節する締付け具を設けたことを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載のベーンロータリ型真空ポンプ。
   

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