JP2000018245A - 磁気浮上回転装置 - Google Patents

磁気浮上回転装置

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JP2000018245A
JP2000018245A JP10182814A JP18281498A JP2000018245A JP 2000018245 A JP2000018245 A JP 2000018245A JP 10182814 A JP10182814 A JP 10182814A JP 18281498 A JP18281498 A JP 18281498A JP 2000018245 A JP2000018245 A JP 2000018245A
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JP
Japan
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inverter
unit
control
controller
rotating body
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JP10182814A
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English (en)
Inventor
Hirotomo Kamiyama
拓知 上山
Manabu Taniguchi
学 谷口
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Koyo Seiko Co Ltd
Original Assignee
Koyo Seiko Co Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00Engines or pumps
    • F16C2360/44Centrifugal pumps
    • F16C2360/45Turbo-molecular pumps

Landscapes

  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 準備しておくハードウェアの数が少なくてす
む経済的な磁気浮上回転装置を提供する。 【解決手段】 制御型磁気軸受装置は機械本体1とコン
トローラ2とを備えている。機械本体1は、回転体3
と、変位検出部4と、複数組の制御型磁気軸受5、6、
7と、電動モータ8とを備えている。コントローラ2
は、変位検出部4の出力信号に基づいて磁気軸受5〜7
の電磁石を制御するための電磁石制御信号を出力すると
ともに電動モータ8を制御するためのモータ制御信号を
出力する制御部26と、モータ制御信号に基づいて電動モ
ータ8を駆動するインバータ19と、制御部26およびイン
バータ19のための電源装置25とを備えている。コントロ
ーラ2は、制御部26および電源装置25を有する本体ユニ
ット14と、インバータ19を有するインバータユニット15
とに分けられ、インバータユニット15は、本体ユニット
14に対して電気的に接続可能でかつ分離可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、回転体を制御型
磁気軸受により磁気的に非接触支持して電動モータによ
り回転させる磁気浮上回転装置、たとえば半導体製造装
置などに使用される磁気軸受を用いたターボ分子ポンプ
などの磁気浮上回転装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ターボ分子ポンプとして、ポンプを構成
する回転体(ロータ)を制御型磁気軸受の電磁石により
磁気的に非接触支持して電動モータにより回転させる機
械本体(ポンプ本体)と、これを制御するコントローラ
(ポンプ制御部)とを備えたものが知られている。機械
本体には、回転体、磁気軸受の他に、回転体の変位を検
出するための複数の変位センサなどが設けられる。コン
トローラには、変位センサの出力信号に基づいて電磁石
を制御するための電磁石制御信号を出力するとともに電
動モータを制御するためのモータ制御信号を出力する制
御部と、モータ制御信号に基づいて電動モータを駆動す
るインバータと、これらのための電源装置が設けられ、
これらが1つのユニットを構成している。
【0003】この種のターボ分子ポンプにおいては、機
種により排気量が異なるため、インバータの容量が異な
るが、従来は、コントローラはインバータが一体に組込
まれたものであるから、機種に応じて、インバータの種
類の異なる多数のコントローラを準備しておく必要があ
った。このため、準備しておくコントローラなどのハー
ドウェアの数が多く、在庫などの管理が面倒で、不経済
であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、上
記の問題を解決し、準備しておくハードウェアの数が少
なくてすむ経済的な磁気浮上回転装置を提供することに
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段および発明の効果】この発
明による磁気浮上回転装置は、機械本体とコントローラ
とを備えており、前記機械本体が、回転体と、前記回転
体の変位を検出するための複数の変位センサを有する変
位検出部と、前記回転体を複数の電磁石の磁気吸引力に
より所定の目標位置に非接触支持する複数組の制御型磁
気軸受と、前記回転体を回転駆動する電動モータとを備
え、前記コントローラが、前記変位検出部の出力信号に
基づいて前記電磁石を制御するための電磁石制御信号を
出力するとともに前記電動モータを制御するためのモー
タ制御信号を出力する制御部と、前記モータ制御信号に
基づいて前記電動モータを駆動するインバータと、前記
制御部およびインバータのための電源装置とを備えてい
る磁気浮上回転装置において、前記コントローラが、前
記制御部および前記電源装置を有する本体ユニットと、
前記インバータを有するインバータユニットとに分けら
れ、前記インバータユニットが、前記本体ユニットに対
して電気的に接続可能でかつ分離可能であることを特徴
とするものである。
【0006】機種によりインバータの種類を変えたいよ
うな場合、コントローラのインバータユニットだけを取
り替えればよく、機種が変わっても、コントローラの本
体ユニットは共通のものを使用することができる。この
ため、従来に比べて、全体として、準備しておくハード
ウェアの数が少なくてすみ、在庫などの管理が簡単で、
経済的である。
【0007】コントローラの本体ユニットにおける制御
部は、ソフトウェアプログラムが可能なディジタル処理
手段で構成されるのが望ましい。その場合、ソフトウェ
アプログラムが可能なディジタル処理手段としては、た
とえばMPU(マイクロプロセッサ)、ディジタル信号
処理プロセッサなどが使用される。ディジタル信号処理
プロセッサ(Digital Signal Processor)とは、ディジ
タル信号を入力してディジタル信号を出力し、ソフトウ
ェアプログラムが可能で、高速実時間処理が可能な専用
ハードウェアを指す。なお、以下、これを「DSP」と
略すことにする。
【0008】コントローラの本体ユニットにおける制御
部をソフトウェアプログラムが可能なディジタル処理手
段で構成するような場合、機械本体の種類が変わるとプ
ログラムが変わることがあるが、プログラムをEPRO
Mなどのメモリに格納するようにしておけば、メモリを
交換するだけで、簡単にプログラムを変更することがで
きる。EPROMなどのメモリの交換は簡単であり、そ
れ以外の本体ユニットの構成は全く同じでよい。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
をターボ分子ポンプに適用した実施形態について説明す
る。
【0010】図1は、ターボ分子ポンプの全体構成を概
略的に示している。
【0011】図1に示すように、ターボ分子ポンプは、
ポンプ本体を構成する機械本体(1)およびポンプ制御部
を構成するコントローラ(2)を備えており、これらがケ
ーブルにより電気的に接続されている。
【0012】機械本体(1)には、ポンプを構成する回転
体(3)、回転体(3)の軸方向および径方向の変位を検出す
るための変位検出部(4)、回転体(3)を軸方向および径方
向の所定の目標位置に磁気的に非接触支持する制御型磁
気軸受(5)(6)(7)、回転体(3)を回転駆動するビルトイン
型電動モータ(8)、機械本体(1)内の所定箇所の温度を検
出するための温度センサ(9)および機械本体(1)内の所定
箇所を加熱するヒータ(10)が設けられている。
【0013】磁気軸受(5)〜(7)には、回転体(3)の軸方
向の1箇所において回転体(3)をアキシアル制御軸方向
に非接触支持する1組のアキシアル磁気軸受(5)と、回
転体(3)の軸方向の2箇所においてそれぞれ回転体(3)を
互いに直交する2つのラジアル制御軸方向に非接触支持
する2組のラジアル磁気軸受(6)(7)とが含まれている。
図示は省略したが、アキシアル磁気軸受(5)は、回転体
(3)のフランジ部をアキシアル制御軸方向の両側から挟
むように配置された1対の電磁石を備えている。各ラジ
アル磁気軸受(6)(7)は、各ラジアル制御軸について、回
転体(3)をラジアル制御軸方向の両側から挟むように配
置された1対の電磁石を備えている。
【0014】変位検出部(4)には、回転体(3)のアキシア
ル制御軸方向の変位を検出するための1個のアキシアル
変位センサ(11)および回転体(3)の各ラジアル磁気軸受
(6)(7)の部分における2つのラジアル制御軸方向の変位
を検出するための2組のラジアル変位センサユニット(1
2)(13)が含まれている。アキシアル変位センサ(11)は、
回転体(3)の端面に対向するように配置されている。図
示は省略したが、各ラジアル変位センサユニット(12)(1
3)は、対応するラジアル磁気軸受(6)(7)の部分における
各ラジアル制御軸について、回転体(3)をラジアル制御
軸方向の両側から挟むように配置された1対のラジアル
変位センサを備えている。
【0015】コントローラ(2)は、本体ユニット(14)、
インバータユニット(15)および温度調整器ユニット(16)
に分けられている。インバータユニット(15)と温度調整
器ユニット(16)は、本体ユニット(14)に対して、コネク
タ(17)(18)を介して電気的に接続可能であり、かつコネ
クタ(17)(18)の部分で分離可能となっている。
【0016】インバータユニット(15)は、1つの筐体に
インバータ(19)が設けられたものである。温度調整器ユ
ニット(16)は、1つの筐体に温度調整器(20)が設けられ
たものである。本体ユニット(14)には、センサ回路(2
1)、磁気軸受駆動回路(22)、操作パネル(23)、DSPボ
ード(24)およびこれらのための電源装置(25)が設けら
れ、これらが1つの筐体に設けられている。DSPボー
ド(24)には、制御部を構成するディジタル処理手段とし
てのDSP(26)、EPROM(27)、不揮発性記憶装置と
してのフラッシュメモリ(28)、AD変換器(29)およびD
A変換器(30)が設けられている。
【0017】図2に示すように、本体ユニット(14)の背
面に、コネクタ(17)(18)を構成するコネクタ部品(17a)
(18a)が設けられている。インバータユニット(15)の前
面にコネクタ(17)を構成するコネクタ部品(17b)が設け
られており、これを本体ユニット(14)のコネクタ部品(1
7a)に接続することにより、インバータユニット(15)が
本体ユニット(14)に機械的に固定されるとともに、イン
バータユニット(15)のインバータ(19)が本体ユニット(1
4)の電源装置(25)およびDSP(26)に電気的に接続され
る。温度調整器ユニット(16)の前面にコネクタ(18)を構
成するコネクタ部品(18b)が設けられており、これを本
体ユニット(14)のコネクタ部品(18a)に接続することに
より、温度調整器ユニット(16)が本体ユニット(14)に機
械的に固定されるとともに、温度調整器ユニット(16)の
温度調整器(20)が本体ユニット(14)の電源装置(25)に電
気的に接続される。
【0018】コントローラ(2)の本体ユニット(14)にお
いて、電源装置(25)はDSP(26)、AD変換器(29)、D
A変換器(30)、センサ回路(21)、磁気軸受駆動回路(22)
などに接続されている。EPROM(27)には、DSP(2
6)における処理プログラムなどが格納されている。フラ
ッシュメモリ(28)には、磁気軸受(5)〜(7)の制御パラメ
ータなどが記憶されている。操作パネル(23)は、たとえ
ば、LCD(液晶表示器)などを用いたものであり、本
体ユニット(14)の前面に設けられている。そして、操作
パネル(23)から、フラッシュメモリ(28)の制御パラメー
タなどの書き替えができるようになっている。
【0019】センサ回路(21)は、変位検出部(4)の各変
位センサ(11)を駆動し、各変位センサ(11)の出力に基づ
いて、回転体(3)のアキシアル制御軸方向およびラジア
ル制御軸方向の変位を演算し、その演算結果である変位
信号をAD変換器(29)を介してDSP(26)に出力する。
【0020】DSP(26)は、AD変換器(29)からの変位
信号に基づいて、各磁気軸受(5)〜(7)の各電磁石に対す
る励磁電流制御信号(電磁石制御信号)をDA変換器(3
0)を介して磁気軸受駆動回路(22)に出力する。そして、
駆動回路(22)は、DSP(26)からの励磁電流制御信号に
基づく励磁電流を対応する磁気軸受(5)〜(7)の電磁石に
供給し、これにより、回転体(3)が所定の目標位置に非
接触支持される。DSP(26)は、また、モータ(8)に対
する回転数指令信号(モータ制御信号)をインバータ(1
9)に出力し、インバータ(19)はこの信号に基づいて、モ
ータ(8)の回転数を制御する。その結果、回転体(3)が、
磁気軸受(5)〜(7)により目標位置に非接触支持された状
態で、モータ(8)により高速回転させられる。
【0021】温度調整器(20)は、温度センサ(9)の出力
から機械本体(1)内の温度を求め、この温度が所定の誤
差範囲内にあるかどうかを調べ、誤差範囲より低いとき
には、ヒータ(10)をオン(加熱状態)にし、誤差範囲よ
り高いときには、ヒータ(10)をオフ(非加熱状態)にす
る。これにより、機械本体(1)内の温度が一定の範囲内
に保持され、圧縮されたガスが凝固して機械本体(1)内
に付着、堆積することが防止され、しかもヒータ(10)の
過熱も防止される。
【0022】上記実施形態では、この発明による磁気浮
上回転装置をターボ分子ポンプに適用した例を示した
が、この発明は、この他にも、磁気軸受を用いたスピン
ドルを有する旋盤、マシニングセンタ、研削盤などの工
作機械や、磁気軸受を用いたコンプレッサ、ブロアなど
の流体機械や、フライホイールなど、回転体を支持する
磁気軸受とこの回転体を回転させる電動モータとを有す
るものであれば何にでも適用できる。
【0023】温度センサ(9)、ヒータ(10)および温度調
整器ユニット(16)は、必ずしも必要ではない。
【0024】また、機械本体(1)の構成、コントローラ
(2)の本体ユニット(14)の構成などは、上記実施形態の
ものに限らず、適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、この発明の実施形態を示すターボ分子
ポンプの概略構成図である。
【図2】図2は、コントローラの構成の1例を示す分解
斜視図である。
【符号の説明】
(1) 機械本体 (2) コントローラ (3) 回転体 (4) 変位検出部 (5) アキシアル磁気軸受 (6)(7) ラジアル磁気軸受 (8) 電動モータ (11) アキシアル変位センサ (12)(13) ラジアル変位センサユニット (14) 本体ユニット (15) インバータユニット (17) コネクタ (19) インバータ (25) 電源装置 (26) DSP(制御部)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】機械本体とコントローラとを備えており、
    前記機械本体が、回転体と、前記回転体の変位を検出す
    るための複数の変位センサを有する変位検出部と、前記
    回転体を複数の電磁石の磁気吸引力により所定の目標位
    置に非接触支持する複数組の制御型磁気軸受と、前記回
    転体を回転駆動する電動モータとを備え、前記コントロ
    ーラが、前記変位検出部の出力信号に基づいて前記電磁
    石を制御するための電磁石制御信号を出力するとともに
    前記電動モータを制御するためのモータ制御信号を出力
    する制御部と、前記モータ制御信号に基づいて前記電動
    モータを駆動するインバータと、前記制御部およびイン
    バータのための電源装置とを備えている磁気浮上回転装
    置において、 前記コントローラが、前記制御部および前記電源装置を
    有する本体ユニットと、前記インバータを有するインバ
    ータユニットとに分けられ、前記インバータユニット
    が、前記本体ユニットに対して電気的に接続可能でかつ
    分離可能であることを特徴とする制御型磁気軸受装置。
JP10182814A 1998-06-29 1998-06-29 磁気浮上回転装置 Pending JP2000018245A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6617734B2 (en) 2000-06-28 2003-09-09 Koyo Seiko Co., Ltd. Magnetic bearing control device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6617734B2 (en) 2000-06-28 2003-09-09 Koyo Seiko Co., Ltd. Magnetic bearing control device

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