CN100446416C - 磁轴承装置和搭载有该磁轴承装置的涡轮分子泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通过减少对电磁铁进行励磁驱动的放大电路的元件个数以减少涡轮分子泵的制造、设置等所需的成本并且能够在检测流过电磁铁的电流时减少误差的磁轴承装置和搭载有该磁轴承装置的涡轮分子泵。构成各电磁铁(104、105、106A、106B)的电磁铁绕组(151)的一端(151a)与公共节点C连接。在该公共节点C上连接有包括晶体管(281)和二极管(285)的切换电路(280)。另一方面，在电磁铁绕组(151)的另一端(151b)上连接有包括晶体管(261)和二极管(265)的放大电路(250)。

Description

磁轴承装置和搭载有该磁轴承装置的涡轮分子泵

技术领域

本发明涉及磁轴承(magnetic bearing)装置和搭载有该磁轴承装置的涡轮分子泵，特别涉及通过减少对电磁铁进行励磁驱动的放大电路的元件个数来减少涡轮分子泵的制造、设置等所需的成本并且能够在检测流过电磁铁的电流时减少误差的磁轴承装置和搭载有该磁轴承装置的涡轮分子泵。

背景技术

随着近年电子技术的发展，存储器和集成电路之类的半导体的需求急剧增大。这些半导体是在极高纯度的半导体衬底中掺杂杂质以提供电气特性、或者在半导体衬底上形成细微的电路图案并且将它们通过叠层之类地进行制造。而且，这些作业由于要避免空气中的尘埃等产生的影响，所以必须在高真空状态的腔体内进行。为了对该腔体进行排气，一般采用真空泵作为泵装置，特别地，从残留气体少并且容易保养等方面出发，较多地采用作为真空泵中的一种的涡轮分子泵。

此外，在半导体的制造工序中，有很多使各种处理气体作用于半导体衬底的工序，涡轮分子泵不仅用于使腔体内为真空，而且也要用于从腔体内排出这些处理气体。进而，涡轮分子泵也用于在电子显微镜等设备中为了防止粉尘等的存在引起的电子束折射等而使电子显微镜等腔体内的环境为高度真空状态。

而且，这样的涡轮分子泵由用于从半导体制造装置和电子显微镜等的腔体吸引排出气体的涡轮分子泵主体和控制该涡轮分子泵主体的控制装置构成。在图10表示涡轮分子泵主体的纵剖图。

在图10中，涡轮分子泵主体100在圆筒状的外筒127的上端形成有吸气口101。而且，在外筒127的内部具备旋转体103，该旋转体103在其周围呈放射状且多级地形成有用于吸引排出气体的由涡轮叶片构成的多个旋转翼102a、102b、102c、......。在该旋转体103的中心安装有转子轴113，该转子轴113是由例如5轴控制的磁轴承上浮地支撑在空中并且进行位置控制的。

上侧径向电磁铁104是将4个电磁铁在X轴和Y轴上并且在+方向和-方向上分别成对配置(虽然未图示，但根据需要称作为电磁铁104X+、104X-、104Y+、104Y-)。与该上侧径向电磁铁104接近并且对应地具备由4个电磁铁构成的上侧径向传感器107。该上侧径向传感器107构成为检测旋转体103的径向位移并且送至未图示的控制装置。

在该控制装置中，根据上侧径向传感器107检测到的位移信号，利用经由具有PID调节功能的补偿电路的放大电路150(将在后文描述)对上侧径向电磁铁104进行励磁控制，调整转子轴113的上侧的径向位置。

而且，该转子轴113由高导磁率材料(铁等)等形成，被上侧径向电磁铁104的磁力吸引。上述的调整是在X轴方向和Y轴方向上分别独立进行的。

此外，与上侧径向电磁铁104以及上侧径向传感器107相同地配置下侧径向电磁铁105以及下侧径向传感器108，将转子轴113的下侧的径向位置调整为与上侧的径向位置相同(对于下侧径向电磁铁105也根据需要称作为电磁铁105X+、105X-、105Y+、105Y-)。

再者，在上下方夹着转子轴113下部具备的圆板状金属盘片111地配置轴向电磁铁106A、106B。金属盘片111由铁等高导磁率材料构成。为了检测转子轴113的轴向位移而具备轴向传感器109，构成为将其轴向位移信号送至控制装置。

而且，轴向电磁铁106A、106B是根据该轴向位移信号，通过经由具有控制装置PID调节功能的补偿电路的放大电路150从而进行励磁控制。轴向电磁铁106A利用磁力将金属盘片111向上方吸引，轴向电磁铁106B将金属盘片111向下方吸引。

如此，控制装置适当调节该轴向电磁铁106A、106B作用于金属盘片111的磁力，使转子轴113在轴向磁悬浮并在空间中以非接触的方式进行保持。

此外，对于励磁驱动上述上侧径向电磁铁104、下侧径向电磁铁105以及轴向电磁铁106A、106B的放大电路150，将在后文进一步进行详细说明。

另一方面，电动机121具备包围转子轴113配置成圆周状的多个磁极。各磁极是由控制装置控制以使其通过作用于与转子轴113之间的电磁力来旋转驱动转子轴113。

此外，电动机121中组装有未图示的转数传感器，根据该转数传感器的检测信号检测转子轴113的转数。进而，例如，在下侧径向传感器108附近安装有未图示的相位传感器，检测转子轴113的旋转的相位。控制装置同时采用该相位传感器和转数传感器的检测信号来检测磁极的位置。

与旋转翼102a、102b、102c、......隔着微小的空隙配设多片固定翼123a、123b、123c、......。由于旋转翼102a、102b、102c、......分别利用冲击使排出气体的分子向下方移动，因此，从与转子轴113的轴线垂直的平面起倾斜规定角度地形成旋转翼102a、102b、102c、......。此外，固定翼123也是同样地从与转子轴113的轴线垂直的平面起倾斜规定的角度地形成，并且向着外筒127的内部与旋转翼102的级互不相同地配置固定翼123。

而且，固定翼123的一端是以嵌插在多级重叠的固定翼隔离片125a、125b、125c、......之间的状态而支撑着的。固定翼隔离片125是环状部件，例如由铝、铁、不锈钢、铜等的金属或者成分上包含这些金属的合金等构成。

在固定翼隔离片125的外周隔着微小的空隙固定外筒127。在外筒127的底部配置基部129，在固定翼隔离片125的下部和基部129之间设有带螺纹的隔离片131。而且，在基部129中的带螺纹的隔离片131的下部形成排气口133并与外部连通。

带螺纹的隔离片131是由铝、铜、不锈钢、铁或者以这些金属作为成分的合金等构成的圆筒状的部件，在其内周面多条刻设有螺旋状的螺纹槽131a。螺纹槽131a的螺旋方向是排出气体的分子向旋转体103的旋转方向移动时将该分子向排气口133移送的方向。

在与旋转体103的旋转翼102a、102b、102c、......续接的最下部，旋转翼102d呈下垂状。该旋转翼102d的外周面为圆筒状，并且向带有螺纹的隔离片131的内周面伸出，与该带有螺纹的隔离片131的内周面隔开规定间隙地相接近。

基部129是构成涡轮分子泵主体100的基底部的圆盘状的部件，一般是由铁、铝、不锈钢等的金属构成。由于基部129物理上保持涡轮分子泵主体100并且也兼备热传导通路的功能，因此，希望使用铁、铝或铜等的有刚性并且热传导率高的金属。

在上述的结构中，当旋转翼102受电动机121驱动并与转子轴113一同旋转时，则利用旋转翼102和固定翼123的作用，通过吸气口101吸出来自腔体的排出气体。

从吸气口101吸出的排出气体通过旋转翼102和固定翼123之间被送至基部129。此时，由于排出气体与旋转翼102接触之时产生的摩擦热量和电动机121产生的热量的传导等，旋转翼102的温度上升，然而，该热量通过辐射或排出气体的气体分子等的传导而传递到固定翼123侧。

固定翼隔离片125在外周部相互接合，将固定翼123从旋转翼102得到的热量和排出气体在与固定翼123接触之时产生的摩擦热量等向外部传递。而且，移送到基部129的排出气体被导向带螺纹的隔离片131的螺纹槽131a并且被送至排气口133。

这里，涡轮分子泵需要进行基于分别调整后的固有参数(例如，机种的特定、对应于机种的各特性)的控制。为了存储该控制参数，上述涡轮分子泵主体100在其主体内具备电子电路部141。电子电路部141是由EEP-ROM等的半导体存储器以及用于访问该半导体存储器的半导体元件等的电子部件、其安装用的衬底143等构成。将该电子电路部141收纳在构成涡轮分子泵主体100的下部的基部129中央附近未图示的转数传感器的下部，由气密性的底盖145封闭。

其次，对于这样构成的涡轮分子泵主体100，对励磁驱动它的上侧径向电磁铁104、下侧径向电磁铁105以及轴向电磁铁106A、106B的放大电路进行说明。作为该放大电路的以往示例，已知专利文献1。

在图11中表示以往的放大电路的电路图。此外，构成各电磁铁104、105、106A、106B的电磁铁绕组151、151......是存在于涡轮分子泵主体100侧的元件，为了简化，一起表示它们。

在图11中，电磁铁绕组151的一端151a与晶体管161以及二极管165连接。另一方面，电磁铁绕组151的另一端151b通过电流检测电路155与晶体管162以及二极管166连接。

此时，晶体管161、162都是功率MOSFET，晶体管161的漏极端子161a与电源153的正极153a连接、源极端子161b与电磁铁绕组151的一端151a连接。此外，晶体管162的漏极端子162a通过电流检测电路155与电磁铁绕组151的另一端151b连接、源极端子162b与电源153的负极153b连接。

再者，二极管165、166都是电流再生用的二极管，二极管165的阴极端子165a与电磁铁绕组151的一端151a连接、阳极端子165b与负极153b连接。此外，二极管166的阴极端子166a与正极153a连接、阳极端子166b通过电流检测电路155与电磁铁绕组151的另一端151b连接。

而且，与电磁铁绕组151的另一端151b连接的电流检测电路155是例如霍尔传感器式电流传感器，它检测流过电磁铁绕组151的电流(以下，称作电磁铁电流iL)，将作为其检测结果的电流检测信号173输出至后述的放大控制电路171。此外，在电源153的正极153a以及负极153b之间连接有用于稳定电源153的电容器(未图示)。

对于构成各电磁铁104、105、106A、106B的电磁铁绕组151、151......的每一个，设置如以上这样构成的放大电路150。

放大控制电路171成为控制装置的未图示的数字信号处理部(以下称作DSP部)内的电路，该放大控制电路171比较由电流检测电路155检测出的电磁铁电流iL的值和电流指令值。而且，根据该比较结果，在作为PWM控制的1个周期的控制周期Ts内决定输出到晶体管161、162的栅极端子的栅极驱动信号174、175的脉冲宽度时间。

在上述结构中，当使放大电路150的两晶体管161、162导通时，因从正极153a通过晶体管161、电磁铁绕组151、晶体管162供给至负极153b的电流，使电磁铁电流iL增加。另一方面，当使两晶体管161、162为截止时，因从负极153b通过二极管165、电磁铁绕组151、二极管166向正极153a再生的电流，使电磁铁电流iL减少。

此时，当电流检测电路155检测到的电磁铁电流iL的值比电流指令值小的情况下，用放大控制电路171进行控制以使得电磁铁电流iL增加。因此，如图12所示，在1个控制周期Ts中，使两晶体管161、162为导通的脉冲宽度时间比使两晶体管161、162为截止的脉冲宽度时间长。其结果是，电磁铁电流iL的增加时间Tp1变得比其减少时间Tp2要长，因此，在1个控制周期Ts中电磁铁电流iL将增加。

另一方面，在电流检测电路155检测出的电磁铁电流iL的值比电流指令值大的情况下，用放大控制电路171进行控制以使得电磁铁电流iL减少。因此，如图12所示，在1个控制周期Ts中，使两晶体管161、162截止的脉冲宽度时间比使两晶体管161、162导通的脉冲宽度时间长。其结果是，电磁铁电流iL的减少时间Tp2变得比增加时间Tp1要长，因此，在1个控制周期Ts中电磁铁电流iL将减少。

由此，由于能够在控制周期Ts中适当增减电磁铁电流iL，因此，能够使电磁铁电流iL的值和电流指令值一致。

此外，如图12所示那样，在控制周期Ts中一次并且在相同检测定时Td进行电流检测电路155中的电磁铁电流iL的检测。

专利文献1：专利3176584号公报(图8、图9)

然而，由于如上所述那样对构成各电磁铁104、105、106A、106B的电磁铁绕组151、151、......的每一个设置放大电路150，所以在5轴控制的磁轴承的情况下，在其控制装置内存在10个放大电路150。而且，由于各个放大电路150是由图11所示的2个晶体管161、162和2个二极管165、166构成的电桥电路构成，因此，为了励磁驱动所有的电磁铁绕组151、151、......，就需要20个晶体管和20个二极管。

因此，由于放大电路150元件个数多，因此，很难将放大电路150作成小型化，很难实现涡轮分子泵整体的小型化。因此，将涡轮分子泵设置在净化室等的情况下，也必须要宽敞的场所，存在设置成本上升的担忧。此外，由于放大电路150的元件个数多，因此存在故障率上升的担忧。再者，存在放大电路150的功耗和发热也增加的担忧。此外，从元件个数多的方面出发，存在放大电路150本身的制造成本等上升的担忧。

加之，如图11所示电磁铁绕组151是存在于涡轮分子泵主体100侧的元件，因此，电磁铁绕组151的两端151a、151b的节点(将该节点分别称作节点R、节点S)成为构成控制装置以及涡轮分子泵主体100之间的线缆的布线。而且，当考虑到在控制装置内存在10个放大电路150的情况时，在控制装置以及涡轮分子泵主体100之间的线缆上，作为节点R、S将存在20条布线。因此，必须要将控制装置以及涡轮分子泵主体100间的线缆作成多芯片、或者必须要将线缆的成为涡轮分子泵主体100侧的出入口的连接器(省略图示)作成大型化，因此，存在部件成本上升的担忧。

再者，在以往的对放大电路150的控制中，如图12所示，在控制周期Ts中一直进行电磁铁电流iL的增减(即不为恒定的状态)。因此，在检测电磁铁电流iL的检测定时Td，电磁铁电流iL为过渡的状态。因此，若检测定时Td和实际的电磁铁电流iL的波形之间产生即使很微小的偏差等，则会有相对于本来应检测出的电磁铁电流iL的值产生较大误差的担忧。此外，若在该检测定时Td附近切换电磁铁电流iL的增减，则在放大电路150内产生噪声或者在电源153的正极153a以及负极153b出现噪声，存在产生检测误差的担忧。

发明内容

本发明是鉴于上述以往的问题而提出的，其目的在于，提供一种通过减少对电磁铁进行励磁驱动的放大电路的元件个数来减少涡轮分子泵的制造、设置等所需的成本并且能够在检测流过电磁铁的电流时减少误差的磁轴承装置和搭载有该磁轴承装置的涡轮分子泵。

因此，本发明涉及磁轴承装置，其具备：旋转体；多个电磁铁，控制该旋转体的径向位置和/或轴向位置；电源，向该电磁铁供给电力；公共节点，将所述电磁铁的一端公共连接起来；切换单元，切换该公共节点的电压；以及励磁控制单元，利用从所述一个电磁铁的另一端供给至所述电源的负极的供给电流或者从所述一个电磁铁的另一端再生至所述电源的正极的再生电流，对所述各电磁铁的励磁进行控制，其中，所述切换单元具有：第一开关元件，使所述正极和所述公共节点之间断开或连接；以及第一整流元件，使电流在从所述负极向所述公共节点的方向流过，所述励磁控制单元具有：第二开关元件，使所述一个电磁铁的另一端和所述负极之间断开或连接；以及第二整流元件，使电流在从所述一个电磁铁的另一端向所述正极的方向流过。

当连接励磁控制单元的第二开关元件并连接切换单元的第一开关元件时，流过供给电流并使电磁铁电流增加。另一方面，当切断第二开关元件并切断第一开关元件时，流过再生电流并使电磁铁电流减少。

由此，即使仅由1个开关元件和1个整流元件构成励磁控制单元，也能够通过对切换单元进行控制并同时对励磁控制单元进行控制来使电磁铁电流增加或减少以控制电磁铁的励磁。

因此，由于构成励磁控制单元的元件个数减少，故能够使得具备励磁控制单元的磁轴承装置的故障率下降。此外，也能够减少磁轴承装置的功耗和发热。再者，由于励磁控制单元不是所谓的调节器的电路，所以不需要对公共节点设置用于稳定化的电容器、或者不需要设置保护用的扼流线圈等，还能够使部件成本等下降。

另外，当连接第二开关元件并切断第一开关元件、或者切断第二开关元件并连接第一开关元件时，由于从电磁铁的另一端向正极或者负极流过续流电流，所以能够将电磁铁电流保持在恒定。

此外，本发明涉及磁轴承装置，其具备：旋转体；多个电磁铁，控制该旋转体的径向位置和/或轴向位置；电源，向该电磁铁供给电力；公共节点，将所述电磁铁的一端公共连接起来；切换单元，切换该公共节点的电压；以及励磁控制单元，利用从所述电源的正极供给至所述一个电磁铁的另一端的供给电流或者从所述电源的负极再生至所述一个电磁铁的另一端的再生电流，对所述各电磁铁的励磁进行控制，其中，所述切换单元具有：第一开关元件，使所述公共节点和所述负极之间断开或连接；以及第一整流元件，使电流在从所述公共节点向所述正极的方向流过，所述励磁控制单元具有：第二开关元件，使所述正极和所述一个电磁铁的另一端之间断开或连接；以及第二整流元件，使电流在从所述负极向所述一个电磁铁的另一端的方向流过。

当连接励磁控制单元的第二开关元件并连接切换单元的第一开关元件时，流过供给电流并使电磁铁电流增加。另一方面，当切断第二开关元件并切断第一开关元件时，流过再生电流并使电磁铁电流减少。

由此，即使仅由一个开关元件和一个整流元件构成励磁控制单元，也能够使电磁铁电流增加或减少以控制电磁铁的励磁。因此，可选择设计和控制容易的励磁控制单元、切换单元。

另外，在这种情况下，当连接第二开关元件并切断第一开关元件或者切断第二开关元件并连接第一开关元件时，由于续流电流从电磁铁的另一端流向正极或负极，因此，能够将电磁铁电流保持恒定。

再者，本发明涉及磁轴承装置，其特征在于，通过根据公共的控制周期来调节所述切换单元的切换相位和所述励磁控制单元的控制相位，从而将流过所述各电磁铁的电流维持在增加、减少或者恒定。

通过根据公共的控制周期调节切换单元的切换相位和励磁控制单元的控制相位，能够以较少的元件并且简单地构成电路。而且，能够在控制周期中在电磁铁流过上述供给电流、再生电路以及续流电流中的任意一种电流。因此，能够使流过电磁铁的电流维持在增加、减少或者恒定。

再者，本发明涉及磁轴承装置，其特征在于，在所述第一整流元件上并联配备有第三开关元件。

通过在经由切换单元的第一整流元件流过电流时连接第三开关元件，能够抑制第一整流元件的发热。

再者，本发明涉及磁轴承装置，其具备：旋转体；多个电磁铁，控制该旋转体的径向位置和/或轴向位置；电源，向该电磁铁供给电力；公共节点，将所述电磁铁的一端公共连接起来；切换单元，切换该公共节点的电压；第一励磁控制单元，利用从所述一个电磁铁的另一端供给至所述电源的负极的供给电流或者从所述一个电磁铁的另一端再生至所述电源的正极的再生电流，对所述多个电磁铁中的至少一个的励磁进行控制；以及第二励磁控制单元，利用从所述正极供给至所述另一电磁铁的另一端的供给电流或者从所述负极再生至所述另一电磁铁的另一端的再生电流，对由所述第一励磁控制单元励磁控制的电磁铁以外的电磁铁的励磁进行控制，其中，所述切换单元具有：使所述公共节点和所述负极之间断开或连接的开关元件；使所述正极和所述公共节点之间断开或连接的开关元件；以及分别流过从所述公共节点向所述正极的方向的电流和从所述负极向所述公共节点的方向的电流的整流元件，所述第一励磁控制单元具有：使所述一个电磁铁的另一端和所述负极之间断开或连接的开关元件；以及使电流在从所述一个电磁铁的另一端向所述正极的方向流过的整流元件，所述第二励磁控制单元具有：使所述正极和所述另一个电磁铁的另一端之间断开或连接的开关元件；以及使电流在从所述负极向所述另一个电磁铁的另一端的方向流过的整流元件。

切换单元由于具有断开或连接公共节点以及负极之间、正极以及公共节点之间的开关元件、以及使电流从公共节点流向正极、从负极流向公共节点的整流元件，因此，即使多个电磁铁被分成由第一励磁控制单元控制的电磁铁和由第二励磁控制单元控制的电磁铁，也能够使电磁铁电流增加或减少来控制电磁铁的励磁。

另外，最好是在切换单元中，断开或连接开关元件以使得公共节点以及负极之间的连接和正极以及公共节点之间的连接不重复。由此，能够防止正极以及负极间的贯通电流。

再者，本发明涉及磁轴承装置，其特征在于，通过根据公共的控制周期来调节所述切换单元的切换相位、所述第一励磁控制单元和所述第二励磁控制单元的控制相位，从而将流过所述各电磁铁的电流维持在增加、减少或者恒定。

通过根据公共的控制周期来调节切换单元的切换相位、第一励磁控制单元以及第二励磁控制单元的控制相位，能够以较少的元件并且简单地构成电路。而且，能够在控制周期中在电磁铁流过上述供给电流、再生电流以及续流电流中的任意一种电流。

再者，本发明涉及磁轴承装置，其特征在于，所述多个电磁铁分组成由所述第一励磁控制单元控制的电磁铁和由所述第二励磁控制单元控制的电磁铁而构成，以使得流过所述正极和所述公共节点之间的电流与流过该公共节点和所述负极之间的电流大致均等化。

由于将多个电磁铁分组以使得经由公共节点流过的电磁铁电流大致均等，因此，能够减少构成切换单元的开关元件和整流元件的尺寸。此外，由于也能够减少经由这些元件流过的电流，因此，能够防止发热等。再者，由于也能够减少从电源应供给的电流，因此，能够减小输入电源容量。

再者，本发明涉及磁轴承装置，其具备：在恒定电流流过所述电磁铁时检测该电流的值的电流检测单元。

通过在电磁铁流过续流电流，能够将电磁铁电流保持在恒定，因此，此时电流检测单元能够检测电磁铁电流。

因此，由于不需要在过渡的状态下进行电磁铁电流的检测，因此，即使在检测定时和实际的电磁铁电流的波形之间产生偏差等，也不会相对于本来应检测出的电磁铁电流的值产生较大误差。此外，由于避免了在检测定时附近的电磁铁电流的增减的切换，因此，能够减少励磁控制单元和正极、负极上产生的噪声，能够减少检测误差。

再者，本发明涉及磁轴承装置，其特征在于，所述电流检测单元具备：一端连接于所述负极上的电阻；以及检测流过该电阻的电流的检测部。

由此，由于不需要向电流检测单元输入高电压，因此，能够在检测电磁铁电流时避免招来噪声并且能够高精度地检测电磁铁电流。

再者，本发明是搭载磁轴承装置的涡轮分子泵，其特征在于，所述旋转体具有旋转翼和配设在该旋转翼的中央的转子轴，所述各电磁铁使该转子轴磁悬浮在空中。

由于在涡轮分子泵搭载有上述磁轴承装置，所以能够实现涡轮分子泵的小型化。因此，能够减少将涡轮分子泵设置到净化室等的设置成本。

再者，本发明涉及涡轮分子泵，其特征在于，具备：涡轮分子泵主体，具有所述旋转体和所述电磁铁；以及控制装置，具有所述切换单元和所述励磁控制单元、或者所述切换单元、所述第一励磁控制单元和所述第二励磁控制单元，所述涡轮分子泵主体和控制装置被一体化。

由于上述励磁控制单元、或者第一励磁控制单元以及第二励磁控制单元能够实现小型化，因此，具有该励磁控制单元等的控制装置也能够实现小型化。因此，控制装置和涡轮分子泵主体能够一体化，能够减少涡轮分子泵的制造、设置等所需的成本。

如上所述，根据本发明，由于具备切换公共节点的电压的切换单元、以及利用供给电流或再生电流控制多个电磁铁的励磁的励磁控制单元，所以即使仅由1个开关元件和1个整流元件构成励磁控制单元，也能够通过对切换单元进行控制并同时对励磁控制单元进行控制来使得电磁铁电流增加或减少以控制电磁铁的励磁。因此，由于能够减少励磁控制单元的元件个数，所以能够减少涡轮分子泵的制造、设置等所需的成本。

此外，由于具备在电磁铁流过恒定电流时检测该电流的值的电流检测单元，所以不必在过渡状态下进行电磁铁电流的检测，能够减少检测时的误差。

附图说明

图1是本发明第一实施方式的放大电路的电路图。

图2是表示本发明第一实施方式的放大电路的控制相位和切换电路的切换相位的调节的时序图。

图3是图1的另一示例。

图4是图2的另一示例。

图5是本发明第二实施方式的放大电路的电路图。

图6是表示本发明第二实施方式的放大电路的控制相位和切换电路的切换相位的调节的时序图。

图7是图5的另一示例。

图8是本发明第三实施方式的放大电路的电路图。

图9是表示本发明第三实施方式的切换电路的切换相位的调节的时序图。

图10是涡轮分子泵主体的纵剖图。

图11是以往的放大电路的电路图。

图12是表示以往的放大电路的控制的时序图。

符号说明

100、200涡轮分子泵主体

102旋转翼

103旋转体

104、105、106A、106B电磁铁

113转子轴

150、250、350放大电路

151电磁铁绕组

153电源

155、255电流检测电路

161、162、261、281、282、361、381、382晶体管

165、166、265、285、365、385二极管

171、271、371、471放大控制电路

280、380、480切换电路

具体实施方式

下面，说明本发明的第一实施方式。

在图1中表示本发明第一实施方式的放大电路的电路图。此外，对于与图11相同的要素赋予相同的符号并省略说明。

在图1中，在涡轮分子泵主体200中，对于构成各电磁铁104、105、106A、106B的电磁铁绕组151、151、......设置公共的节点(将该节点称为公共节点C)。而且，各电磁铁绕组151的一端151a与公共节点C连接。此外，电磁铁绕组151的另一端151b与放大电路250的晶体管261以及二极管265连接(将该另一端151b的节点称作节点E)。

此时，晶体管261是功率MOSFET，晶体管261的漏极端子261a与电磁铁绕组151的另一端151b连接、源极端子261b通过电流检测电路255与电源153的负极153b连接。此外，二极管265是电流再生用或者续流(flywheel)用的二极管，它的阴极端子265a与电源153的正极153a连接、阳极端子265b与电磁铁绕组151的另一端151b连接。

而且，与晶体管261的源极端子261b连接的电流检测电路255具有检测电阻256和检测部257，其中，检测电阻256的一端与负极153b连接、另一端与晶体管261的源极端子261b连接，检测部257从该检测电阻256的另一端的电压检测出电磁铁电流iL。该检测部257检测流过电磁铁绕组151的电磁铁电流iL，并将作为该检测结果的电流检测信号273输出到后述的放大控制电路271。此外，如此，由于通过采用具有一端与负极153b连接的检测电阻256的电流检测电路255而不会向电流检测电路255输入高电压，因此，在检测电磁铁电流iL之时不容易带来噪声，并能够高精度地检测电磁铁电流iL。

对于构成各电磁铁104、105、106A、106B的电磁铁绕组151、151、......的每一个，设置如以上这样构成的放大电路250。

放大控制电路271与以往相同地为DSP部(省略图示)内的电路。而且，该放大控制电路271比较电流检测电路255检测出的电磁铁电流iL的值和电流指令值，决定使电磁铁电流iL增加的时间(上述的增加时间Tp1)和使电磁铁电流iL减少的时间(上述的减少时间Tp2)，据此，在PWM控制的1个周期即控制周期Ts内决定输出到晶体管261的栅极端子的栅极驱动信号274的脉冲宽度时间。此外，也可以是在输出栅极驱动信号274之时，使来自放大控制电路271的输出信号一度经过未图示的现场可编程门阵列(Field Programable Gate Array，以下称作FPGA)之后输出到晶体管261，由此以能够进行高速动作。

进而，在图1中，在放大电路250的公共节点C上连接切换电路280。在该切换电路280中，公共节点C上连接晶体管281以及二极管285。

二极管285是电流再生用或续流用的二极管，其阴极端子285a与公共节点C连接、阳极端子285b与跟放大电路250相同的电源153的负极153b连接。此外，晶体管281是功率MOSFET，其漏极端子281a与电源153的正极153a连接、源极端子281b与公共节点C连接。而且，从放大控制电路271向该晶体管281的栅极端子输出切换信号276，在放大控制电路271中，与对放大电路250的控制同样地，在控制周期Ts内决定输出到晶体管281的栅极端子的切换信号276的脉冲宽度时间。

在上述结构中，若使得放大电路250的晶体管261为导通并且使得切换电路280的晶体管281为导通，则电流从正极153a起通过晶体管281、公共节点C、电磁铁绕组151、晶体管261(以及电流检测电路255)流向负极153b。因此，从电源153的正极153a向电磁铁绕组151供给电流，因此，电磁铁电流iL将增加(将该状态称为增加模式A1)。

另一方面，若使得放大电路250的晶体管261为截止并且使得切换电路280的晶体管281为截止，则由于电磁铁绕组151产生的反电动势，再生电流从负极153b起通过二极管285、公共节点C、电磁铁绕组151、二极管265流向正极153a。由此，消耗从电磁铁绕组151产生的电磁能量，因此，电磁铁电流iL将减少(将该状态称为减少模式A2)。

再者，若使得放大电路250的晶体管261为导通并且使得切换电路280的晶体管281为截止，则由于电磁铁绕组151产生的反电动势，续流电流从负极153b起通过二极管285、公共节点C、电磁铁绕组151、晶体管261(以及电流检测电路255)流向负极153b。由此，由于在电磁铁绕组151的两端151a、151b之间不产生电位差，因此，电磁铁电流iL几乎保持恒定(将该状态称为恒定模式A3)。

此外，在该恒定模式A3以外，若使得放大电路250的晶体管261为截止并且使得切换电路280的晶体管281为导通，则由于电磁铁绕组151产生的反电动势，续流电流从正极153a通过晶体管281、公共节点C、电磁铁绕组151、二极管265流向正极153a，因此，这种情况下也能够使电磁铁电流iL几乎保持恒定(将该状态称为恒定模式A4)。

这里，在图2中表示利用放大电路250对晶体管261等进行的相位控制和利用切换电路280对晶体管281等进行的相位切换的调节的时序图。

在图2中，对于切换电路280进行控制以使得在控制周期Ts中使晶体管281导通的时间和截止的时间为相同时间。此时，使得从控制周期Ts的开始的时间(时间0)起到控制周期Ts的一半的时间(时间0.5Ts)晶体管281为截止。因此，利用电磁铁绕组151产生的反电动势等公共节点C的电压变为与负极153b大致相同的电压(以下，称作电压VL)。另一方面，使得从控制周期Ts的一半的时间(时间0.5Ts)起到控制周期Ts的结束(时间Ts)晶体管281为导通。因此，公共节点C的电压变为与正极153a大致相同的电压(以下，称作电压VH)。

而且，在电流检测电路255检测到的电磁铁电流iL的值比电流指令值小的情况下，由放大控制电路271进行控制以使得电磁铁电流iL增加。这种情况下，进行控制以使得在1个控制周期Ts中仅上述增加时间Tp1为增加模式A1的状态，并且进行控制以使得其他时间为恒定模式A3、A4中的任意一种状态。具体地，由于在时间0.5Ts～时间Ts中使得切换电路280的晶体管281为导通，因此，通过以时间0.5Ts为起点使仅时间Tp1晶体管261为导通，由此能够使得仅增加时间Tp1为增加模式A1的状态。此外，经过该时间Tp1后，通过使得晶体管261为截止以使得为恒定模式A4的状态。另一方面，由于在时间0～0.5Ts中使得切换电路280的晶体管281为截止(即由于不能够为增加模式A1的状态)，所以通过使得晶体管261为导通以使得为恒定模式A3的状态。由此，在1个控制周期Ts中仅增加时间Tp1使电磁铁电流iL增加。

另一方面，在由电流检测电路255检测出的电磁铁电流iL的值大于电流指令值的情况下，用放大控制电路271进行控制以使得电磁铁电流iL减少。这种情况下，进行控制以使得在1个控制周期Ts中仅上述的减少时间Tp2为减少模式A2的状态，并且进行控制以使得其他时间为恒定模式A3、A4中的任意一个状态。具体地，由于在时间0～时间0.5Ts使切换电路280的晶体管281为截止，因此，以时间0.5Ts为终点使仅时间Tp2晶体管261截止，由此，使得仅减少时间Tp2为减少模式A2的状态。此外，在晶体管261截止之前的时间通过使得晶体管261为导通，以使得为恒定模式A3的状态。另一方面，在时间0.5Ts～时间Ts中，由于使得切换电路280的晶体管281为导通(即由于不能够为减少模式A2的状态)，所以通过使得晶体管261为截止以使得为恒定模式A4的状态。由此，在1个控制周期Ts中仅减少时间Tp2使电磁铁电流iL减少。

进而，当用电流检测电路255检测出的电磁铁电流iL的值和电流指令值一致的情况下，用放大控制电路271进行控制以使得电磁铁电流iL保持恒定。这种情况下，进行控制以使得在1个控制周期Ts中一直为恒定模式A3、A4中的任意一个状态。具体地，由于在时间0～时间0.5Ts使切换电路280的晶体管281截止，因此，通过使晶体管261为导通以使得为恒定模式A3的状态。另一方面，由于在时间0.5Ts～时间Ts使得切换电路280的晶体管281为导通，因此，通过使得晶体管261为截止以使得为恒定模式A4的状态。由此，使电磁铁电流iL保持恒定。

如上所述，即使仅由一个晶体管261和一个二极管265构成放大电路250，通过对切换电路280进行控制的同时对放大电路250进行控制，也能够使得电磁铁电流iL维持在增加、减少、恒定，能够使得电磁铁电流iL的值和电流指令值一致。而且，根据上述的放大电路250的结构，由于放大电路250的元件个数减少，因此，能够实现涡轮分子泵整体的小型化。能够减少将涡轮分子泵设置到净化室等的成本。此外，由于放大电路250的元件个数减少，因此，也能够减少其故障率或者减少在放大电路250的功耗和发热。进而，也能够降低放大电路250的制造成本。

此外，在本实施方式的放大电路250的控制中，由于与以往的对放大电路150的控制不同而能够使得电磁铁电流iL保持恒定，因此，能够减少通过公共节点C流过的电流的波动，并且能够减少放大电路250和在切换电路280的功耗和发热。

再者，由于本发明的切换电路280不是所谓的调节器的电路(即不是将公共节点C维持在恒定电压的电路)，因此，不必对公共节点C设置稳定化用的电容器(未图示)，或者不必设置保护用的扼流线圈(未图示)等。因此，能够减少部件成本等。

此外，由于放大电路250以及电磁铁绕组151之间的布线仅为1条公共节点C以及10条电磁铁绕组151的另一端151b的节点E，因此，作为公共节点C、节点E的布线仅为11条(以往需要20条)。因此，能够降低控制装置以及涡轮分子泵主体200之间的线缆成本、或涡轮分子泵主体200的连接器(未图示)的成本，因此，能够降低部件成本。再者，由于利用放大电路250的小型化，能够将控制装置(省略图示)本体作成小型化，因此，能够将控制装置的功能容易地组装到涡轮分子泵主体200侧。因此，能够实现控制装置和涡轮分子泵主体200的一体化。

加之，虽然本实施方式的放大电路250也如图2所示那样在控制周期Ts中1次、且在相同检测定时Td检测电磁铁电流iL，但是在本实施方式的放大电路250能够将电磁铁电流iL保持在恒定。因此，能够在使得电磁铁电流iL为恒定的状态时(即为恒定模式A3的状态)检测电磁铁电流iL(此外，由于在恒定模式A4中不向电流检测电路255供给电磁铁电流iL，因此，不能够进行电流检测)。

因此，由于不必在过渡的状态下检测电磁铁电流iL，因此，即使在检测定时Td和实际的电磁铁电流iL的波形之间产生偏差等，相对于本来应检测出的电磁铁电流iL的值不会产生较大误差。此外，由于避免了在检测定时Td附近的电磁铁电流iL增减的切换，所以能够降低在放大电路250和电源153产生的噪声并且减少检测误差。

此外，虽然在本实施方式中，对于切换电路280由晶体管281以及二极管285构成的情况进行了说明，然而并不限定于此。例如，如图3所示，也可以在上述结构的基础上进一步设置漏极端子282a与公共节点C连接、源极端子282b与负极153b连接的晶体管282。由此，从放大控制电路271向晶体管282的栅极端子输出切换信号277并且对切换信号277进行控制，在减少模式A2和恒定模式A3的状态下电流流过二极管285时使得晶体管282为导通(即以同步整流方式进行控制)，由此，能够抑制上述模式下二极管285的发热。

此外，虽然在本实施方式中，对于放大电路250，是以时间0.5Ts为起点或者终点并设置增加时间Tp1、减少时间Tp2，然而，不限于此，也可以分别以时间Ts为终点或以时间0为起点并设置增加时间Tp1、减少时间Tp2。

再者，虽然在本实施方式中对于电磁铁电流iL为恒定的状态时(即为恒定模式A3的状态时)检测电磁铁电流iL的情况作了说明，然而，也可以进一步具体地如下述那样进行。即，也可以是，对于放大电路250以及切换电路280在控制周期Ts中进行使其强制性地为恒定模式A3状态的控制，并且在此期间中检测电磁铁电流iL。这种情况下，强制性地使得为恒定模式A3状态的时间只要是用电流检测电路255能够检测电磁铁电流iL的时间即可，例如，如图4所示作成控制周期Ts中的时间0～时间0.1Ts。而且，在该时间0～时间0.1Ts设置检测定时Td以检测电磁铁电流iL。此后，在剩余的时间(时间0.1Ts～时间Ts)中，与上述的控制同样地，例如，可以是在时间0.1Ts～时间0.55Ts(剩余时间的前半部分)中使得晶体管281为导通，在时间0.55Ts～时间Ts(剩余时间的后半部分)中使得晶体管281为截止，以时间0.55Ts(剩余时间的一半的时间)作为起点或终点等并且设置时间Tp1、Tp2。如此，能够可靠地在恒定模式A3的状态下检测电磁铁电流iL。

其次，对于本发明的第二实施方式进行说明。第二实施方式是第一实施方式的放电电路250以及切换电路280的其他示例。

在图5中表示本发明第二实施方式的放大电路的电路图。此外，对于与图1相同的要素，赋予相同的符号并省略说明。

在图5，在放大电路350中，电磁铁绕组151的一端151a与公共节点C连接。此外，该电磁铁绕组151的另一端151b与晶体管361以及二极管365连接(该另一端151b的节点称作节点F)。

此时，晶体管361是功率MOSFET，漏极端子361a与电源153的正极153a连接、源极端子361b与电磁铁绕组151的另一端151b连接。此外，二极管365是电流再生用或者续流用的二极管，阴极端子365a与电磁铁绕组151的另一端151b连接、阳极端子365b通过检测电路255与电源153的负极153b连接。

再者，在该放大电路350的公共节点C上连接切换电路380。该切换电路380中，晶体管381以及二极管385与公共节点C连接。

晶体管381是功率MOSFET，漏极端子381a与公共节点C连接、源极端子381b与跟放大电路350相同的电源153的负极153b连接。此外，在晶体管381的栅极端子上，输入来自放大控制电路371的切换信号376。再者，二极管385是电流再生用或者续流用的二极管，阴极端子385a与电源153的正极153a连接、阳极端子385b与公共节点C连接。

在上述结构中，若使得放大电路350的晶体管361为导通并且切换电路380的晶体管381为导通，则电流从正极153a通过晶体管361、电磁铁绕组151、公共节点C、晶体管381供给负极153a。因此，由于电流从电源153的正极153a供给电磁铁绕组151，故电磁铁电流iL将增加(将该状态称作增加模式B1)。

另一方面，若使得放大电路350的晶体管361为截止并且切换电路380的晶体管381为截止，则利用在电磁铁绕组151产生的反电动势电流从负极153b通过(电流检测电路255以及)二极管365、电磁铁绕组151、公共节点C、二极管385向正极153a流过再生电流。由此，消耗从电磁铁绕组151产生的电磁能量，故电磁铁电流iL将减少(将该状态称作减少模式B2)。

再者，若使得放大电路350的晶体管361为导通并且使得切换电路380的晶体管381为截止，则由于电磁铁绕组151产生的反电动势，续流电流从负极153b起经过(电流检测电路255以及)二极管365、电磁铁绕组151、公共节点C、晶体管381流向负极153b。此时，由于在电磁铁绕组151的两端151a、151b之间不产生电位差，因此电磁铁电流iL几乎保持恒定(将该状态称为恒定模式B3)。

此外，在该恒定模式B3以外，若使得放大电路350的晶体管361为截止并且使得切换电路380的晶体管381为导通，则由于在电磁铁绕组151产生的反电动势，续流电流从正极153a通过晶体管361、电磁铁绕组151、公共节点C、二极管385流向正极153a，因此，这种情况下也能够使电磁铁电流iL几乎保持恒定(将该状态称为恒定模式B4)。

这里，在图6中表示利用放大电路350对晶体管361等进行的相位控制和利用切换电路380对晶体管381等的相位切换的调节的时序图。

在图6中，对于切换电路380进行控制以使得在控制周期Ts中使晶体管381导通的时间和截止的时间为相同时间。此时，使得在时间0～时间0.5Ts中晶体管381为导通并且使得公共节点C的电压为与负极153b大致相同的电压VL、在时间0.5Ts～时间Ts中利用在电磁铁绕组151产生的反电动势等使得公共节点C的电压为与正极153a大致相同的电压VH。该公共节点C的变化与第一实施方式(图2)相同。

而且，由电流检测电路255检测到的电磁铁电流iL的值比电流指令值小的情况下，由放大控制电路371进行控制以使得电磁铁电流iL增加。这种情况下，进行控制以使得在1个控制周期Ts中仅增加时间Tp1为增加模式B1的状态，并且进行控制以使得其他时间为恒定模式B3、B4中的任意一种状态。具体地，由于在时间0～时间0.5Ts中使得切换电路380的晶体管381为导通，因此，通过以时间0.5Ts为终点使仅时间Tp1晶体管361为导通，由此能够使得仅增加时间Tp1为增加模式B1的状态。此外，在使得晶体管361为导通之前的时间中，通过使得晶体管361为截止来作成恒定模式B3的状态。另一方面，由于在时间0.5Ts～时间Ts中使得切换电路380的晶体管381为截止，因此，通过使得晶体管361为导通以作成恒定模式B4的状态。由此，在1个控制周期Ts中仅增加时间Tp1使电磁铁电流iL增加。

另一方面，在由电流检测电路255检测出的电磁铁电流iL的值大于电流指令值的情况下，用放大控制电路371进行控制以使得电磁铁电流iL减少。这种情况下，进行控制以使得在1个控制周期Ts中仅减少时间Tp2为减少模式B2的状态，并且进行控制以使得其他时间为恒定模式B3、B4中的任意一个状态。具体地，由于在时间0.5Ts～时间Ts使切换电路380的晶体管381为截止，因此，通过以时间0.5Ts为起点使仅时间Tp2晶体管361截止，作成仅减少时间Tp2为减少模式B2的状态。在经过该时间Tp2之后，通过使得晶体管361为导通，作成恒定模式B4的状态。另一方面，在时间0～时间0.5Ts中，由于使得切换电路380的晶体管381为导通，因此，通过使得晶体管361为截止来作成恒定模式B3的状态。由此，在1个控制周期Ts中仅减少时间Tp2使电磁铁电流iL减少。

进而，当用电流检测电路255检测出的电磁铁电流iL的值和电流指令值一致的情况下，用放大控制电路271进行控制以使得电磁铁电流iL保持恒定。这种情况下，进行控制以使得在1个控制周期Ts中一直为恒定模式B3、B4中的任意一个状态。具体地，由于在时间0～时间0.5Ts中使切换电路380的晶体管381为导通，因此，通过使晶体管361为截止以作成恒定模式B3的状态。另一方面，由于在时间0.5Ts～时间Ts中使得切换电路380的晶体管381为导通，因此，通过使得晶体管361为导通以使得作成恒定模式B4的状态。由此，使电磁铁电流iL保持恒定。

如上所述，即使是与第一实施方式(图1)不同的放大电路350以及切换电路380，也能够使得电磁铁电流iL维持在增加、减少、恒定。而且，由于放大电路350也是仅由1个晶体管361和1个二极管365构成，因此，能够减少放大电路350的元件个数，能够减少涡轮分子泵的制造、设置等所需的成本。因此，能够选择设计上容易的放大电路250、350，并且能够选择其控制方面也是容易的结构。

加之，由于本实施方式的放大电路350也能够与第一实施方式相同地使电磁铁电流iL保持在恒定，因此，能够在该电磁铁电流iL为恒定的状态时(即为恒定模式B3的状态时)检测电磁铁电流iL。因此，不必在过渡的状态下检测电磁铁电流iL，因此，能够在检测电磁铁电流iL之时减少误差。

此外，虽然在本实施方式中，对于切换电路380由晶体管381以及二极管385构成的情况进行了说明，然而并不限定于此，例如，也可以如图7所示设置漏极端子382a与正极153a连接、源极端子382b与公共节点C连接的晶体管382。由此，通过将切换信号377输出到晶体管382的栅极端子并且以同步整流方式进行控制，能够抑制减少模式B2和恒定模式B4下的二极管385的发热。

此外，虽然在本实施方式中对于电磁铁电流iL为恒定的状态时检测电磁铁电流iL的情况作了说明，然而，也可以与第一实施方式中说明的情况相同地(图4)，对于放大电路350以及切换电路380进行控制使得在控制周期Ts中强制性地为恒定模式B3的状态，该期间中也可以进行电磁铁电流iL的检测。由此，能够可靠地在恒定模式B3的状态下检测电磁铁电流iL。

接着，说明本发明的第三实施方式。虽然在第一实施方式以及第二实施方式中，是用一种放大电路250、350来控制构成各电磁铁104、105、106A、106B的电磁铁绕组151、151、......，然而，在第三实施形态中，将按电磁铁104、105、106A、106B的配置而适当分为2组，各组由具有与第一实施方式相同结构的放大电路250(图1)和具有与第二实施方式相同结构的放大电路350(图5)控制。

在图8中表示本发明第三实施方式的放大电路的电路图。此外，对于与图1、图5相同的要素赋予相同的符号并且省略说明。

在图8中，对于构成各电磁铁104、105、106A、106B的多个电磁铁绕组151、151、......，组合了具有与第一实施方式相同结构的放大电路250(图1)和具有与第二实施方式相同结构的放大电路350(图5)。而且，将上述的多个电磁铁绕组151、151......分成2组(受放大电路250控制的电磁铁绕组151、151......称作为组A，受放大电路350控制的电磁铁绕组151、151......称作为组B)。

这里，对于该分组的方法，列举具体示例进行说明。作为一个示例，对于上侧径向电磁铁104的X轴正侧电磁铁104X+、负侧电磁铁104X-、以及下侧径向电磁铁105的X轴正侧电磁铁105X、负侧电磁铁105X-进行说明。

例如，将在X轴的+方向上对旋转体103整体进行位置控制的情况下，使得流过电磁铁104X+、105X+的电磁铁电流iL增加、使得流过电磁铁104X-、105X-的电磁铁电流iL减少。反之，在X轴的-方向上对旋转体103整体进行位置控制的情况下，使得流过电磁铁104X+、105X+的电磁铁电流iL减少、使得流过电磁铁104X-、105X-的电磁铁电流iL增加。如此，对上侧径向电磁铁104和下侧径向电磁铁105的在X轴方向上的控制在多数情况下为相同的控制。

因此，例如，将电磁铁104X+作为组A的情况下，通过将电磁铁105X+作为组B，由于在电磁铁电流iL增加时，因组A电流从公共节点C流向负极153b时因组B电流从正极153a流向公共节点C，因此，将流过公共节点C的电磁铁电流iL均等化。这在电磁铁电流iL减少时和使得电磁铁电流iL为恒定的情况下也是同样的。此外，将电磁铁104X+作为组B、将电磁铁105X+作为组A的情况下，也是同样的。

因此，将上侧径向电磁铁104以及下侧径向电磁铁105中的电磁铁104X+和电磁铁105X+分成相互不同的组。此外，对于其他的电磁铁104X-和电磁铁105X-、Y轴侧的电磁铁104Y+和电磁铁105Y+、电磁铁104Y-和电磁铁105Y-也可以说是同样的情况，因此，分别将它们分成不同的组。

另一方面，对于X轴正侧电磁铁104X+和负侧电磁铁104X-的关系，将旋转体103在X轴正方向上进行位置控制的情况下，由于存在使电磁铁104X+的电磁铁电流iL增加、使电磁铁104X-的电磁铁电流iL减少的倾向，因此，通过将它们放入相同的组，容易使流过公共节点C的电磁铁电流iL均等化。因此，将上侧径向电磁铁104以及下侧径向电磁铁105中的电磁铁104X+和电磁铁104-分为相互相同的组。此外，对于其他的电磁铁104Y+和电磁铁104Y-、下侧径向电磁铁105的电磁铁105X+和电磁铁105X-、电磁铁105Y+和电磁铁105Y-、以及轴向电磁铁106A以及轴向电磁铁106B，也可以说是同样的情况，因此，分别将它们分成相同的组。

而且，如上所述，分为各组A、B的电磁铁绕组151、151、......的一端151a、151a、......都与公共节点C连接。此外，在该公共节点C上连接切换电路480。

该切换电路480中，将具有与第一实施方式的切换电路280相同结构的晶体管281以及二极管285、和具有与第二实施方式的切换电路380相同结构的晶体管381以及二极管385组合起来连接在公共节点C。此外，从放大控制电路471分别向上述的晶体管281、381的栅极端子输出切换信号276、376。该放大控制电路471成为同时具有第一实施方式的放大控制电路271和第二实施方式的放大控制电路371的功能的电路。

在图9中表示上述结构中利用切换电路480对晶体管281、381等进行相位切换的调节的时序图。

在图9中，对于切换电路480进行控制，以使得控制周期Ts中使晶体管381导通的时间和使晶体管281导通的时间为相同时间。此时，在时间0～时间0.5Ts中，使晶体管281截止、晶体管381导通，在时间0.5Ts～时间Ts中，使晶体管281导通、晶体管381截止。这种情况下，为了使得在正极153a以及负极153b之间流过贯通电流并且不产生噪声等，在使晶体管381截止起直到使晶体管281导通为止的期间(时间0.5Ts附近)、和使晶体管281截止起直到使晶体管381导通的期间(时间0、时间Ts附近)，最好设置使两晶体管281、381都为截止的停顿时间(未图示)。

而且，利用如此对切换电路480的控制，使得公共节点C在时间0～0.5Ts为电压VL、时间0.5Ts～时间Ts为电压VH地进行变化。因此，该公共节点C的变化与第一实施方式(图2)以及第二实施方式(图6)相同。因此，通过对放大电路250进行与第一实施方式中已说明的情况相同的控制，能够使得电磁铁电流iL维持在增加、减少、恒定。此外，通过对放大电路350也进行与第二实施方式已说明的情况相同的控制，能够使得电磁铁电流iL维持在增加、减少、恒定。由此，由于各放大电路250、350是由1个晶体管261、361和1个二极管265、365构成，因此，能够减少放大电路250、350的元件个数，能够降低涡轮分子泵的制造、设置等所需的成本。

此外，由于在检测电磁铁电流iL之际也能够将电磁铁电流iL保持在恒定，因此，能够在各个放大电路250、350为恒定模式A3、B3的状态时检测电磁铁电流iL。因此，对于放大电路250、350中的任何一个，都不必在过渡的状态下进行电磁铁电流iL的检测，因此，在检测电磁铁电流iL之际能够减少误差。特别地，由于各放大电路250、350在控制周期Ts中的时间0之后立即成为恒定模式A3、B3的状态，因此，能够在共同的检测定时Td进行电磁铁电流iL的检测，并且能够简单地进行检测定时Td的控制。

再者，关于构成各电磁铁104、105、106A、106B的电磁铁绕组151、151、......，通过进行适宜的分组，能够使得通过公共节点C流过的电磁铁电流iL均等化，因此，能够较小地构成晶体管281、381和二极管285、385的尺寸，能够实现涡轮分子泵的更进一步的小型化。此外，由于能够使得流过这些元件的电流也减少，因此，能够防止发热等情况。再者，由于使得从电源153要供给的电流也减少，所以能够减少输入电源容量。

此外，在本实施方式中，虽然对于电磁铁电流iL为恒定状态时检测电磁铁电流iL的情况进行了说明，然而，也可以与第一实施方式等中已作说明的情况相同地(图4)，通过对于放大电路250、350以及切换电路480进行控制以作成在控制周期Ts中强制性地为恒定模式A3、B3的状态并且在该期间中进行电磁铁电流iL的检测。

Claims (11)

1.一种磁轴承装置，具备：旋转体；多个电磁铁，控制该旋转体的径向位置和/或轴向位置；以及电源，向该电磁铁供给电力，其特征在于，还具备：

公共节点，将所述电磁铁的一端公共连接起来；

切换单元，切换该公共节点的电压；以及

励磁控制单元，利用从所述一个电磁铁的另一端供给至所述电源的负极的供给电流或者从所述一个电磁铁的另一端再生至所述电源的正极的再生电流，对所述各电磁铁的励磁进行控制，

其中，所述切换单元具有：

第一开关元件，使所述正极和所述公共节点之间断开或连接；以及

第一整流元件，使电流在从所述负极向所述公共节点的方向流过，

所述励磁控制单元具有：

第二开关元件，使所述一个电磁铁的另一端和所述负极之间断开或连接；以及

第二整流元件，使电流在从所述一个电磁铁的另一端向所述正极的方向流过。

2.一种磁轴承装置，具备：旋转体；多个电磁铁，控制该旋转体的径向位置和/或轴向位置；以及电源，向该电磁铁供给电力，其特征在于，还具备：

公共节点，将所述电磁铁的一端公共连接起来；

切换单元，切换该公共节点的电压；以及

励磁控制单元，利用从所述电源的正极供给至所述一个电磁铁的另一端的供给电流或者从所述电源的负极再生至所述一个电磁铁的另一端的再生电流，对所述各电磁铁的励磁进行控制，

其中，所述切换单元具有：

第一开关元件，使所述公共节点和所述负极之间断开或连接；以及

第一整流元件，使电流在从所述公共节点向所述正极的方向流过，

所述励磁控制单元具有：

第二开关元件，使所述正极和所述一个电磁铁的另一端之间断开或连接；以及

第二整流元件，使电流在从所述负极向所述一个电磁铁的另一端的方向流过。

3.如权利要求1或2所述的磁轴承装置，其特征在于，通过根据公共的控制周期来调节所述切换单元的切换相位和所述励磁控制单元的控制相位，从而使流过所述各电磁铁的电流增加、减少或者维持恒定。

4.如权利要求1或2所述的磁轴承装置，其特征在于，在所述第一整流元件上并联配备有第三开关元件。

5.一种磁轴承装置，具备：旋转体；多个电磁铁，控制该旋转体的径向位置和/或轴向位置；以及电源，向该电磁铁供给电力，其特征在于，还具备：

公共节点，将所述电磁铁的一端公共连接起来；

切换单元，切换该公共节点的电压；

第一励磁控制单元，利用从所述一个电磁铁的另一端供给至所述电源的负极的供给电流或者从所述一个电磁铁的另一端再生至所述电源的正极的再生电流，对所述多个电磁铁中的至少一个的励磁进行控制；以及

第二励磁控制单元，利用从所述正极供给至所述另一电磁铁的另一端的供给电流或者从所述负极再生至所述另一电磁铁的另一端的再生电流，对由所述第一励磁控制单元励磁控制的电磁铁以外的电磁铁的励磁进行控制，

其中，所述切换单元具有：

使所述公共节点和所述负极之间断开或连接的开关元件；

使所述正极和所述公共节点之间断开或连接的开关元件；以及

分别流过从所述公共节点向所述正极的方向的电流和从所述负极向所述公共节点的方向的电流的整流元件，

所述第一励磁控制单元具有：

使所述一个电磁铁的另一端和所述负极之间断开或连接的开关元件；以及

使电流在从所述一个电磁铁的另一端向所述正极的方向流过的整流元件，

所述第二励磁控制单元具有：

使所述正极和所述另一个电磁铁的另一端之间断开或连接的开关元件；以及

使电流在从所述负极向所述另一个电磁铁的另一端的方向流过的整流元件。

6.如权利要求5所述的磁轴承装置，其特征在于，通过根据公共的控制周期来调节所述切换单元的切换相位、所述第一励磁控制单元和所述第二励磁控制单元的控制相位，从而使流过所述各电磁铁的电流增加、减少或者维持恒定。

7.如权利要求5或6所述的磁轴承装置，其特征在于，所述多个电磁铁分组成由所述第一励磁控制单元控制的电磁铁和由所述第二励磁控制单元控制的电磁铁而构成，以使得流过所述正极和所述公共节点之间的电流与流过该公共节点和所述负极之间的电流大致均等化。

8.如权利要求1、2、5、6任意一项所述的磁轴承装置，其特征在于，具备：在恒定电流流过所述电磁铁时检测该电流的值的电流检测单元。

9.如权利要求8所述的磁轴承装置，其特征在于，所述电流检测单元具备：一端连接于所述负极上的电阻；以及检测流过该电阻的电流的检测部。

10.一种涡轮分子泵，搭载有权利要求1、2、5、6任意一项所述的磁轴承装置，其特征在于，

所述旋转体具有旋转翼和配设在该旋转翼的中央的转子轴，

所述各电磁铁使该转子轴磁悬浮在空中。

11.如权利要求10所述的涡轮分子泵，其特征在于，具备：

涡轮分子泵主体，具有所述旋转体和所述电磁铁；以及

控制装置，具备：所述切换单元和所述励磁控制单元、或者所述切换单元、所述第一励磁控制单元和所述第二励磁控制单元，

所述涡轮分子泵主体和控制装置被一体化。

Images