(57)【要約】  モータ駆動圧縮機アッセンブリは、流体吸込口及び流体出口を備えるモータを含む。モータは、モータハウジングの内部に配置され、回転可能なシャフトと連結したロータと、ステータとを備えている。数本の通路が、流体吸込口および流体出口を流体的に連通させる。一つの通路はステータの半径方向外側に位置しており、別の通路は回転可能なシャフトを貫通して延びている。圧縮機は、モータハウジングの流体出口と流体的に連通している。圧縮機の運転によって、モータハウジングを通る流体流が生じる。この流体流がモータから熱を運び去り、モータを冷却する。
2008540917.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体吸込口及び流体出口を有するモータハウジングと、
前記モータハウジングの内部に少なくとも部分的に配置されるモータであって、前記流体吸込口と前記流体出口とを流体的に連通させるシャフト通路が貫通する回転可能なシャフトを備えるモータと、
前記流体出口と流体的に連通する圧縮機と、
を備え、
前記圧縮機は、前記モータから前記シャフト通路を経由して前記圧縮機へ流体を移動させる吸込を発生させ、その後、前記流体出口から流体を排出させることを特徴とするモータ駆動圧縮機アッセンブリ。
【請求項２】
前記シャフトは、第一の部分および第二の部分を有し、前記第一の部分は前記モータハウジングに収容され、かつロータに連結され、前記第二の部分は前記圧縮機に収容され、かつ圧縮機スクリュと連結されることを特徴とする請求項１に記載のアッセンブリ。
【請求項３】
前記シャフトは、長手方向の回転軸を有し、前記シャフト通路は、前記長手方向の回転軸に沿って延びることを特徴とする請求項１に記載のアッセンブリ。
【請求項４】
前記回転可能なシャフトは、前記シャフト通路と流体的に連通する開口部を有し、該開口部は、前記長手方向の回転軸に対して横切る方向に延びることを特徴とする請求項３に記載のアッセンブリ。
【請求項５】
前記流体吸込口と流体的に連通するバルブを更に備えることを特徴とする請求項１に記載のアッセンブリ。
【請求項６】
前記モータは、外側面を有するステータを含み、該外側面と前記モータハウジングとの間に、前記流体吸込口および前記流体出口を流体的に連通させるステータ通路が延びることを特徴とする請求項１に記載のアッセンブリ。
【請求項７】
前記回転可能なシャフトと連結したファンを更に含み、該ファンは前記回転可能なシャフトと共に回転することを特徴とする請求項１に記載のアッセンブリ。
【請求項８】
前記モータは、永久磁石モータからなることを特徴とする請求項１に記載のアッセンブリ。
【請求項９】
流体吸込口及び流体出口を有するモータハウジングと、
前記モータハウジングの内部に少なくとも部分的に配置されたモータであって、軸を中心に回転可能なロータと、ステータとを有するモータと、
前記流体吸込口および流体出口を流体的に連通させる通路であって、前記軸に対して前記ステータの半径方向外側に位置する通路と、
前記流体出口と流体的に連通する圧縮機と、
を備えるモータ駆動圧縮機アッセンブリ。
【請求項１０】
前記ステータは外側面を備え、前記通路は該外側面に沿って延びることを特徴とする請求項９に記載のアッセンブリ。
【請求項１１】
前記通路は、前記モータハウジングと前記ステータとの間にあることを特徴とする請求項９に記載のアッセンブリ。
【請求項１２】
前記流体吸込口と流体的に連通するバルブを更に備えることを特徴とする請求項９に記載のアッセンブリ。
【請求項１３】
前記ロータに連結される回転可能なシャフトであって、前記流体吸込口および前記流体出口を流体的に連通させるシャフト通路が貫通する回転可能なシャフトを更に含むことを特徴とする請求項９に記載のアッセンブリ。
【請求項１４】
前記モータは、前記ロータと連結し、かつ共に回転する回転可能なシャフトと、該回転可能シャフトと連結し、かつ共に回転するファンと、を含むことを特徴とする請求項９に記載のアッセンブリ。
【請求項１５】
モータチャンバの流体吸込口と圧縮機の流体出口とを流体的に連通させるステップと、
前記モータチャンバ内のモータから熱を移動させるために該モータチャンバを通る流体流を形成するように前記圧縮機を動作させるステップと、
を備えるモータ駆動圧縮機アッセンブリの冷却方法。
【請求項１６】
前記モータチャンバの流体吸込口を通路に流体的に連通させるステップと、該通路を前記モータチャンバの前記流体出口と流体的に連通させるステップと、を更に含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記モータのステータ外側面付近に少なくとも部分的に前記通路を形成するステップを更に含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記モータ内のシャフトを貫通する前記通路を形成するステップを更に含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記流体流の流量を制御するためにバルブを動かすステップを更に含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記流体流の流量を制御するためにファンを動かすステップを更に含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は真空ポンプに関し、特に、圧縮機と流体的に連通したモータを含むモータ駆動圧縮機アッセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的なモータ駆動圧縮機アッセンブリは、スクリュ圧縮機の運転によりリラクタンスモータの内部を排気するように、スクリュ圧縮機の吸込口と流体的に連通しているリラクタンスモータを含む。リラクタンスモータは、ステータに対して回転するロータを備えている。リラクタンスモータから排気される空気がロータとステータとの間の間隙を通過するようにロータはステータから離れている。従って、圧縮機はリラクタンスモータの内部では低圧となる。空気圧が低ければロータの騒音は小さいが、圧縮機の吸込口で圧力低下を起こすことがある。圧力低下の結果として、圧縮機の効率が低くなる、つまり安定して真空を形成できない可能性がある。
【０００３】
典型的なモータ駆動圧縮機アッセンブリのもう一つの問題点は、リラクタンスモータが運転中にかなりの熱を発生することである。もし適当な排熱を行わなければ、リラクタンスモータが過熱し、リラクタンスモータ或いは圧縮機の故障をもたらす可能性がある。
【０００４】
従来のモータ駆動圧縮機は、リラクタンスモータから排熱するためにロータとステータとの間の間隙を通して空気流を利用している。不都合なことに、この間隙は大量の空気を通すには狭すぎて、リラクタンスモータからの排熱を最小化してしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、圧縮機の吸込口における圧力低下があまり大きくなく、より効果的にモータを冷却できるモータ駆動圧縮機アッセンブリが要望されている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によるモータ駆動圧縮機アッセンブリは、吸込口及び出口を有するモータハウジングを備えている。出口は、圧縮機の運転によりモータハウジングを通る流体流が生じるように圧縮機と流体的に連通している。モータハウジングを通る流体流は、モータハウジング内のモータから熱を奪い、モータを冷却する。
【０００７】
望ましくは、シャフト通路はモータシャフトの長手方向軸に沿って位置する。モータ通路は、モータのステータとロータとの間に位置している。外側通路は、ステータの半径方向外側に位置している。即ち、ステータとモータハウジングとの間に位置する。これらの通路は、モータハウジングを通る流体流が流路による制約をあまり受けない程度に十分な空間を提供している。
【０００８】
これにより、モータ駆動圧縮機アッセンブリは、圧縮機の吸込口における著しい圧力低下なしにモータを冷却する。本発明により、従来技術の欠点及び不利を克服し、性能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、真空領域１２を含む例示の真空装置１０の選択された部分を示す。ここで、真空領域１２とは、材料をある場所から別の場所へ移動させるために真空を必要とする工業分野などの領域である。真空領域１２は、吸込管１４と流体的に連通しており、更にモータ駆動圧縮機１６と流体的に連通している。モータ駆動圧縮機１６は、吸込管１４を介して真空領域１２を真空にする。
【００１０】
モータ駆動圧縮機１６は、モータハウジング２０内にモータ１８、望ましくは永久磁石モータを含む。モータハウジング２０は、図に示すように、個別のハウジング部分から構成することができ、或いは単一の一体型ハウジングで構成することもできる。モータハウジング２０は、吸込管１４と流体的に連通している吸込口２２と、圧縮機２６と流体的に連通している出口２４とを含む。
【００１１】
モータ１８は、ステータ２８と、永久磁石３１を有するロータ３０とを含んでいる。モータ通路３３Ａは、ステータ２８とロータ３０との間に延びている。ロータ３０は、長手方向軸Ａを中心に回転するシャフト３２に連結されている。シャフト３２の部分の一方の端部が、モータハウジング２０内に位置しており、シャフト３２の他方の端部が圧縮機２６内に位置している。シャフト３２は、長手方向軸Ａに沿って内部を貫通して延びるシャフト通路３３Ｂを含む。シャフト通路３３Ｂは、モータハウジング２０の出口２４で長手方向軸Ａに対して横切る方向に延びる開口部３５を含む。シャフト通路３３Ｂ及び開口部３５は、モータハウジング２０の吸込口２２を出口２４まで流体的に連通させる。
【００１２】
固定部材３４が、モータ１８をモータハウジング２０内に固定する（図２）。外側通路３３Ｃが、モータハウジング２０とステータ２８との間に設けられる。外側通路３３Ｃは、吸込口２２をモータハウジング２０の出口２４まで流体的に連通させる。
【００１３】
ファン３６は、モータハウジング２０の内部でシャフト３２の端部に連結されている。固定ナット３７或いは相当品が、ファン３６はシャフト３２と一緒に回転して通路３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃを通してより多くの流体を流すように、ファン３６をシャフト３２に固定する。後述するように、ファン３６は、ファン３６の吸込口２２側にある吸込側と、ファン３６の出口２４側にある出口側とを備える。
【００１４】
バルブアッセンブリ３８は、モータハウジング２０内のモータ１８と吸込口２２との間に位置している。バルブアッセンブリ３８は、吸込口２２及び吸込管１４と流体的に連通するバルブ部材４０を含む。アクチュエータ４２が、バルブ部材４０を開位置と閉位置との間で動かし、バルブアッセンブリ３８を通る流量を調節する。
【００１５】
モータハウジング２０の出口２４は、圧縮機２６と流体的に連通している。圧縮機２６は、シャフト３２と一緒に回転するようにシャフト３２に連結された雄型圧縮機スクリュ５０を備えている。雌型圧縮機スクリュ５２は、雄型圧縮機スクリュ５０と一緒に回転するように、雄型圧縮機スクリュ５０と噛合関係をなして配置されている。雄型圧縮機スクリュ５０と雌型圧縮機スクリュ５２の運転により、出口２４から圧縮機２６へ入る流体を圧縮する。圧縮機吐出口５４は、圧縮機２６と流体的に連通しており、圧縮された流体を吐出する。
【００１６】
運転時には、モータ１８はロータ３０を選択的に回転駆動させる。ロータ３０はシャフト３２を回転させ、第一の圧縮機スクリュ５０及び第二の圧縮機スクリュ５２を回転させる。圧縮機スクリュ５０，５２の回転は、圧縮機２６内の流体を圧縮し、圧縮機吐出口５４から流体を吐出する。圧縮機吐出口５４からの圧縮流体の吐出は、モータハウジング２０の出口２４での吸込をもたらす。出口２４での吸込は、真空領域１２から吸込管１４、吸込口２２及びモータハウジング２０を通る流体流をもたらす。
【００１７】
流体がモータハウジング２０に入ると、流体は、通路３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ（図１に矢印で表示）の少なくとも１つの通路を経由して吸込口２２から出口２４へ流れる。ステータ２８、ロータ３０及びシャフト３２は、モータ１８の運転中に発生する熱を、通路３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃを通って流れる流体へ移す。流体はこの熱をモータハウジング２０へ移動させ、熱はそこから外部環境へ放散される。少なくとも流体流の一部が、ステータ２８、ロータ３０及びシャフト３２から圧縮機２６を通して熱を運び去り、モータ１８を冷却する。
【００１８】
通路３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃは、流体流をステータ２８、ロータ３０及びシャフト３２に触れさせてモータ１８を許容運転温度へ冷却する。従来のモータ駆動圧縮機アッセンブリは、モータを有効に冷却するために、これまで流体流とモータとの間で最小の接触しかさせなかった。モータ１８は永久磁石モータであることが望ましい。この永久磁石モータは発熱量が小さく、さらに、例えばインダクションモータなどのほかの形式のモータに比べて、永久磁石モータは一般的に小型であるので永久磁石モータが望ましい。この説明によって、当業者は、開示した例を全ての形式のモータに適用し、それぞれの特定の用途に対する必要性を満たすことができるであろう。
【００１９】
通路３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃは、モータハウジング２０を通って流れる流体が通路３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃによって著しく制限されないように、流体が流れるのに十分な間隙を与える。つまり、これらの通路は、吸込口２２側での圧力蓄積や、出口２４側での圧力低下をもたらすことなく流体流を処理するのに十分に大きい。これにより、モータハウジング２０の出口２４での顕著な圧力低下を起こすことなしに、連続的且つ比較的均一な流れを圧縮機２６に供給できるという利点が得られる。ここでの開示により利益を受ける当業者であれば、著しい圧力低下を伴わずにしっかりした流量を確保できるように通路の大きさを適切に決定することができることを理解されたい。
【００２０】
バルブアッセンブリ３８は、吸込口２２を通る流体流を選択的に制御する。これにより、真空領域１２内で生成される吸込力の大きさを制御できる利点が得られ、またモータ１８を冷却するためにモータハウジング２０を流れる流体流を制御することもできる。
【００２１】
ファン３６で更に吸込力の大きさを制御する。周知のごとく、ファンは吸込側から出口側へ流体を移動させるように一般的に設計されている。ファン３６の回転により吸込口２２側に更なる吸込みを促し、吸込口２２を通して更に流体を引き込む。また、ファン３６はモータハウジング２０から圧縮機２６へ流体流を促進する。ファン３６は、このファン３６の出口２４側で、流体をモータハウジング２０から圧縮機２６へ押し込む。この特徴は、モータハウジング２０を流れる液体の流量を増加させる利点があり、モータ１８の冷却を向上させる。更に、モータハウジング２０を流れる液体の流量の増加は、圧縮機２６に多くの流体を充填し、圧縮機２６の効率を向上させる。
【００２２】
本発明の好適な実施例について述べてきたが、当業者であれば特定の修正は本発明の範囲内であることが分かるであろう。この理由により、本発明の真の範囲及び内容を決定するために以下の請求項が精査されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】モータ駆動圧縮機を含む真空装置の概略図である。
【図２】図１のモータ駆動圧縮機の概略図である。
【図１】
2008540917.tif 000003
【図２】
2008540917.tif 000004
【国際調査報告】
2008540917.tif 000005