Brevet FR2659396A1 — publié le 19910913

- Pompe à vide pour vide moléculaire propre La présente invention concerne une pompe à vide pour vide moléculaire propre. Les pompes à vide supportées magnétiquement sont particulièrement bien adaptées pour obtenir des vides très propres, c'est-à-dire exempts de toute pollution d'huile ou de poussières dues à des frottements puisqu'aucun un élément matériel ne supporte le rotor de la pompe. Cependant, les éléments qui constituent la suspension magnétique d'un rotor ainsi que son entraînement en rotation comportent des empilages de t 8 les, des bobinages, des matériaux frittés et des résines qui ont l'inconvénient de dégazer sous vide Un tel dégazage empêche d'obtenir des pressions très basses et pollue l'enceinte à vider. Il est connu qu'un joint dynamique sépare les zones de la pompe situées dans le vide de celle comportant les organes d'entraînement en rotation et de suspension, cependant son efficacité n'est bonne qu'à grande vitesse et nulle à l'arrêt. La présente invention a pour but de proposer une pompe à vide permettant de pallier cet inconvénient. L'invention a ainsi pour objet une pompe à vide pour vide moléculaire propre comportant un stator et un rotor, le rotor étant entraîné en rotation par un moteur d'entraînement intégré à la pompe et étant supporté par des paliers magnétiques, le rotor étant en forme de cloche venant coiffer une protubérance interne du stator, les éléments statoriques du moteur d'entraînement et desdits paliers étant situés sur la périphérie de ladite protubérance interne et les éléments rotoriques de ces mêmes éléments étant situés sur la périphérie interne dudit rotor en forme de, cloche, caractérisée en ce qu'une première chemise en matériau amagnétique et étanche recouvre ladite protubérance par dessus lesdits éléments statoriques du moteur et des paliers et en ce qu'une deuxième chemise en matériau amagnétique et étanche recouvre également dans le rotor lesdites parties rotoriques du moteur d'entraînement et desdits paliers. On va maintenant donner la description d'un exemple de mise en oeuvre de l'invention en se référant au dessin annexé comprenant une figure unique. -2- Cette figure représente une pompe turbomoléculaire à ailettes comprenant un stator en deux parties l A et 1 B et un rotor 2 en forme de cloche qui vient coiffer une protubérance 3 interne à la partie 1 B du stator. Le rotor porte des ailettes rotoriques 4 et le stator porte des ailettes statoriques 5. Le rotor 2 est entraîné en rotation autour de son axe oz par un moteur électrique du type à hystérésis comprenant un rotor 6 et un stator intérieur 7 avec son bobinage 8 monté sur la protubérance 3 de la partie 1 B du stator de la pompe. Le stator comporte une entrée d'aspiration 9 et une sortie de refoulement 10. Le rotor 2 est supporté magnétiquement dans le rotor l A-l B au moyen de deux paliers magnétiques comportant une butée magnétique axiale passive et un palier magnétique radial actif. La butée axiale maintient le rotor axialement selon l'axe oz et assure également sa stabilité vis-à-vis des rotations & et V 9 autour des axes ox et oy perpendiculaires l'un à l'autre et situés dans un plan perpendiculaire à l'axe oz. Cette butée axiale est constituée de trois paires d'aimants permanents en forme de bagues aimantées axialement, chaque paire comportant une bague rotorique et une bague statorique aimantées axialement en sens inverse l'une de l'autre comme le montrent les flèches La première paire est composée des bagues ll A et ll B, la seconde des bagues 12 A et 12 B et la troisième des bagues 13 A et 13 B. Comme le montre la figure, chaque paire de bague est en outre également aimantée en sens inverse de sa paire adjacente (ou de ses deux paires adjacentes, pour la paire de bagues du milieu) Cette disposition permet d'augmenter l'efficacité du palier En effet, chaque fois que deux paires de bagues sont accolées par des faces de même polarité, l'efficacité est équivalente à trois bagues identiques accolées mais aimantées dans le même sens, ou bien à une seule bague mais d'épaisseur triple Ainsi ici, comme il y a deux fois deux paires de bagues accolées par des faces de même polarité: la première paire avec la seconde et la seconde avec la troisième, on a l'équivalent de cinq paires unitaires -3- disposées dans le même sens On a donc pour un même volume une plus grande efficacité. Afin que cette butée axiale soit bien stabilisante vis-à-vis des rotations e autour de l'axe ox et ' y autour de l'axe oy on a grand intérêt, comme c'est le cas dans la figure 1 à disposer le palier, constitué des trois paires de bagues, de façon que son centre de gravité soit confondu ou sensiblement confondu avec le centre de gravité O du rotor 2 Bien entendu, le nombre de paires de bagues aimantées n'est pas limité à trois et de même il pourrait n'y en avoir qu'une seule. Le palier magnétique radial est actif et il contrôle les translations radiales selon les axes ox et oy Il comporte un rotor 14 constitué d'un empilage de tôles électriquement isolées entre elles et isolées magnétiquement, et un stator 15 monté intérieurement sur la protubérance 3 du stator de la pompe Ce stator comprend huit électro-aimants 16 destinés à produire les forces électromagnétiques suivant les axes ox et oy Quatre détecteurs de position 17 permettent de mesurer la position radiale du rotor 2 suivant ces axes ox et oy. Les électro-aimants 16 sont asservis de façon classique au moyen de deux canaux d'asservissement à partir des informations provenant des détecteurs de position 17. Il existe en canal d'asservissement pour les électro-aimants agissant selon l'axe ox et un autre pour les électro-aimants agissant selon l'axe oy. Les liaisons électriques sont effectuées par un connecteur électrique figuré en 28. La pompe ne comporte pas de paliers mécaniques de secours, de manière à s'affranchir absolument de toute éventualité de pollution afin de conserver un vide parfaitement propre. En outre et conformément à l'invention, une première chemise 29 en matériau amagnétique et étanche recouvre la protubérance 3 de la partie 1 B du stator par dessus les éléments statoriques 7, 8 du moteur et ll B, l 1 C, ll D et 15, 16 des paliers magnétiques. Une deuxième chemise 30 en matériau également amagnétique et étanche recouvre également les parties rotoriques 6 du moteur d'entraînement et 1 l A, 1 l B, li C et 14 des paliers magnétiques. 4 - Ces chemises 29 et 30 sont de faible épaisseur On peut utiliser par exemple des chemises en aluminium qui sont collées sous vide par exemple au moyen d'une résine époxy. On peut aussi réaliser ces chemises en effectuant un dépôt par évaporation sous vide, de nickel par exemple. On obtient ainsi une excellente isolation des parties pouvant provoquer une pollution de l'enceinte à vider. L'invention s'applique évidemment indépendamment des types de paliers magnétiques utilisés et pas uniquement dans le cas de la pompe particulière décrite comportant un palier radial actif et une butée axiale passive. REVENDICATIONS 1/ Pompe à vide pour vide moléculaire propre comportant un stator ( 1 A, l B) et un rotor ( 2), le rotor étant entraîné en rotation par un moteur d'entraînement ( 6, 7, 8) intégré à la pompe et étant supporté par des paliers magnétiques, le rotor étant en forme de cloche venant coiffer une protubérance ( 3) interne du stator, les éléments statoriques ( 7, 8) du moteur d'entraînement et desdits paliers (l EB, 12 B, 13 B, 15, 16) étant situés sur la périphérie de ladite protubérance ( 3) interne, les éléments rotoriques ( 11 A, 12 A, 13 A, 14) de ces mêmes éléments étant situés sur la périphérie interne dudit rotor ( 2) en forme de cloche, caractérisée en ce qu'une première chemise ( 29) en matériau amagnétique et étanche recouvre ladite protubérance ( 3) par dessus lesdits éléments statoriques du moteur et des paliers et en ce qu'une deuxième chemise ( 30) en matériau amagnétique et étanche recouvre également dans le rotor, lesdites parties rotoriques du moteur d'entraînement et desdits paliers. 2/ Pompe à vide selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdites chemises sont en aluminium et sont collées sous vide. 3/ Pompe à vide selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdites chemises sont constituées par un dépôt de nickel par évaporation sous vide.