Brevet FR2512507A1 — publié le 19830311

La présente invention concerne une pompe moléculai- re axiale équipée d'un palier magnétique. La figure 1 représente une pompe moléculaire axiale qui utilise un palier magnétique classique Dans la pompe mo- léculaire axiale qui utilise un palier magnétique, une com- mande active est exercée pour l'ensemble de cinq degrés de liberté La référence 1 désigne un capteur de déplacement dans la direction de l'axe de rotation, la référence 2 désigne un électro-aimant de commande dans la direction de l'axe de ro- tation, la référence 3 désigne un capteur de déplacement su- périeur en direction radiale (deux directions x A, yu)' la ré- férence 4 désigne un électro-aimant de commande supérieur en direction radiale (deux directions xu, yu), la référence désigne un capteur de déplacement inférieur en direction radiale (deux directions xd,) et la référence 6 désigne un électro-aimant de commande inférieur en direction radiale (deux directions xd, yd). La pompe moléculaire axiale présente certains dé- fauts Premièrement, un grand nombre de capteurs et d'électro- aimants sont nécessaires, ce qui complique le système de com- mande et la structure de la pompe moléculaire axiale, qui doit seulement tourner rond à vitesse élevée, dans le but de réaliser la commande pour l'ensemble des cinq degrés de li- berté de la pompe moléculaire axiale qui ne nécessite qu'un fonctionnement à vitesse de rotation élevée De ce fait, la dissipation de chaleur augmente à cause du grand nombre d'aimants, etc Ainsi, la fiabilité est augmentée du fait que la pompe ne comporte pas de pièces en contact mécanique mais, d'autre part, le circuit électrique s'oppose à l'augmentation de la fiabilité. L'invention apour but de réaliser une pompe molécu- laire axiale qui soit simple, en principe comme en structure, sans réduire les avantages qui consistent en une longue durée de vie du palier, en l'absence d'huile de lubrification, en faibles pertes d'énergie pour la rotation, etc. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: Lia figure 1 est une coupe d'une pompe moléculaire axiale utilisant un palier magnétique avec un système de commande à cinq axes; et La figure 2 est une coupe d'un mode de réalisation d'une pompe moléculaire axiale conforme à l'invention qui utilise un palier magnétique avec deux axes passifs et trois axes actifs Sur les dessins, les partieshachurées sont des parties tournantes. On va maintenant considérer le mode de réalisation de la structure qui est représenté sur la figure 2 Lia ré- férence (a) désigne une ouverture d'entrée et la référence (b) désigne une ouverture d'évacuation les références 7-a et 7-b désignent un élément de structure pour un palier ma- gnétique supérieur de type actif pour la direction radiale, destiné à procurer un support en direction radiale (deux di- rections Xu, yu) en position supérieure, et des aimants per- manents incorporés dans ces éléments de structure s'attirent mutuellement la force attractive maintient le corps tournant dans une position centrale (xu yu) qui dépend de la position de l'élément 7-b la référence 8-a désigne des ailettes tour- nantes permettant à la pompe moléculaire axiale de remplir sa fonction, et la référence 8-b désignent des ailettes fixes. la référence 9-a désigne un disque d'armature pour un électro- aimant de commande dans la direction de l'axe de rotation, destiné à la commande dans une direction de rotation, et la référence 9-b désigne un électro-aimant de commande dans la direction de l'axe de rotation On détecte la position du corps tournant dans la direction de l'axe de rotation au moyen d'un capteur de déplacement dans la direction de l'axe de rotation, 13-b Le courant qui circule dans l'électro-aimant decommande dans la direction de l'axe de rotation, 9-b, est réglé conformément à l'écart par rapport à une position de référence, de façon à augmenter ou à diminuer une force qui est appliquée dans la direction de l'axe de rotation, afin de maintenir le corps tournant à une position- de référence dans la direction de l'axe de rotation la référence 10-a désigne un rotor de moteur à haute fréquence et la référence 10-b désigne un stator de ce moteur la référence 12-a désigne un rotor d'électro- aimant de commande inférieur en direction radiale et la référence 12-b désigne un électro-aimant de commande inférieur en direction radiale (deux directions xdl Yd) On détecte la direction radiale (xd, yâ) de la partie inférieure du corps tournant au moyen du repère de capteur de déplacement inférieur en direction radiale, 11-a, et du capteur de déplacement inférieur en direction radiale (deux directions xd et yd) 11- b On maintient la partie inférieure du corps tournant à la position de référence en commandant le courant qui circule dans l'électro-aimant de commande in- férieur en direction radiale 12-b conformément à la différen- ce entre la position détectée et la position de référence. Dans la pompe moléculaire axiale construite de la manière décrite cidessus, le corps tournant flotte de façon active dans la direction de l'axe de rotation au moyen des éléments 7, 9 et 13 Dans la direction radiale supérieure, le corps tournant est supporté de façon passive par l'élément 7, sans contact, et dans la direction radiale inférieure il est supporté de façon active par les éléments 11 et 12, sans contact Ainsi, les ailettes tournantes 8-a sont mises en ro- tation à grande vitesse par le moteur à haute fréquence 10 pour transporter les molécules de gaz de l'ouverture d'entrée vers l'ouverture d'évacuation Les caractéristiques de la pompe moléculaire axiale sont les suivantes: Premièrement, elle peut utiliser au mieux les avan- tages essentiels d'un palier magnétique, du fait que le corps tournant flotte sans aucun contact. Secondement, la perte d'énergie de rotation est faible, même si la rotation s'effectue à vitesse élevée, du fait que le palier ne présente aucun contact mécanique. Troisièmement, du fait que cette pompe ne nécessite pas d'huile de lubrification, aucun entretien n'est nécessaire, Quatrièmement, du fait que trois directions seule- ment sont commandées de façon active, la structure et le sys- tème de commande deviennent moins complexes, ce qui permet de les miniaturiser. Cinquièmement, la quantité de chaleur produite par le dispositif diminue du fait de la diminution du nombre 25125 07 d'électro-aimants, ce qui simplifie le système et augmente la fiabilité en ce qui concerne le circuit électrique i En outre, le dispositif n'est pas affecté par le gaz évacué, du fait que le moteur et les électro- aimants se trouvent du coté o règne le vide le moins poussé. Du fait que les vibrations sont atténuées électri- quement non seulement dans la direction de l'axe de rotation mais également en direction radiale, en utilisant l'électro- aimant de commande inférieur en direction radiale, il est possible d'augmenter la vitesse de rotation au-delà du point de résonance O Par conséquent,ce système est particulièrement efficace pour une pompe moléculaire axiale qui peut tourner à grande vitesse sans contact. Il va de soi que de nombreuses modifications peu- vent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention O REVENDICATION Pompe moléculaire axiale ayant cinq degrés de li- berté pour un corps tournant, autres que celui correspondant à la rotation autour de l'axe de rotation, caractérisée en ce que trois degrés de liberté font l'objet d'une commande active et d'une restriction du mouvement par l'utilisation. d'un aimant permanent et d'un électro-aimant; un palier magnétique est utilisé pour-restreindre de façon passive le mouvement pour les deux autres degrés de liberté; et l'électro-aimant et un moteur sont placés du c 6 té du vide le moins poussé.