JP2000027863A - Controller for magnetic levitation rotary device - Google Patents

Controller for magnetic levitation rotary device

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JP2000027863A
JP2000027863A JP10197486A JP19748698A JP2000027863A JP 2000027863 A JP2000027863 A JP 2000027863A JP 10197486 A JP10197486 A JP 10197486A JP 19748698 A JP19748698 A JP 19748698A JP 2000027863 A JP2000027863 A JP 2000027863A
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displacement
signal
magnetic levitation
switching circuit
controller
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JP10197486A
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Japanese (ja)
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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

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  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the size and a cost by controlling plural magnetic levitation rotary devices by a single control part. SOLUTION: A controller simultaneously controls plural magnetic levitation rotary devices P (P1, P2...) having a rotary body 3, the displacement detecting part 4 for outputting displacement signals by detecting displacement of the rotary body 3 and plural sets of controlling magnetic bearings 6, 7, 8 for supporting the rotary body 3 in a noncontact state by plural electromagnets. The controller has a switching circuit 31 for successively outputting the displacement signals from the respective magnetic levitation rotary devices P (P1, P2...) at prescribed time intervals in a switching system and the control part 32 for holding this until the displacement signals from the corresponding magnetic levitation rotary devices P (P1, P2...) are outputted from the switching circuit 31 in the next place by outputting an electromagnet control signal for controlling the electromagnets of the corresponding magnetic levitation rotary devices P (P1, P2...) on the basis of a displacement signal from the switching circuit 31 every time when output of the switching circuit 31 is switched.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、磁気浮上回転装
置の制御装置に関する。この明細書において、磁気浮上
回転装置とは、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のポンプ本体な
ど、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装置を指す。
The present invention relates to a control device for a magnetic levitation rotating device. In this specification, a magnetic levitation rotating apparatus is a magnetic body in a non-contact manner supported by a control type magnetic bearing such as a pump body of a turbo molecular pump using a magnetic bearing used in a semiconductor manufacturing apparatus or the like. Refers to a device that is rotated by an electric motor.

【0002】[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高速回転させ
るポンプ本体と、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。ポンプ本体に
は、回転体の変位を検出して変位信号を出力する変位検
出部などが設けられ、変位検出部には、複数の変位セン
サが設けられている。コントローラには、変位信号に基
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
る制御部が設けられている。
2. Description of the Related Art As a turbo-molecular pump, a pump main body in which a rotating body (rotor) constituting the pump is magnetically supported in a non-contact manner by an electromagnet of a control type magnetic bearing and is rotated at a high speed by an electric motor, and a controller for controlling the pump body (Pump control unit) is known. The pump main body is provided with a displacement detection unit that detects a displacement of the rotating body and outputs a displacement signal, and the displacement detection unit is provided with a plurality of displacement sensors. The controller is provided with a control unit that outputs an electromagnet control signal for controlling the electromagnet based on the displacement signal.

【0003】たとえば半導体製造装置では、1つの真空
チャンバに複数台のターボ分子ポンプのポンプ本体が接
続されて運転されることが多い。ところが、従来のター
ボ分子ポンプでは、ポンプ本体1台に対して1台のコン
トローラが必要となり、とくに小型のポンプの場合、ス
ペース的にもコスト的にも不利となる。
For example, a semiconductor manufacturing apparatus is often operated by connecting a plurality of turbo molecular pumps to one vacuum chamber. However, in the case of the conventional turbo-molecular pump, one controller is required for one pump body, and particularly in the case of a small pump, it is disadvantageous in terms of space and cost.

【0004】[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、1つの制御部で複数台の磁気浮上回
転装置の制御ができ、よって小型化、コストダウンが可
能な磁気浮上回転装置の制御装置を提供することにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems, and to control a plurality of magnetic levitation rotating devices with one control unit, thereby reducing the size and reducing the cost. An object of the present invention is to provide a control device for a rotating device.

【0005】[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の制御装置は、回転体と、前
記回転体の変位を検出して変位信号を出力する変位検出
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
とを有する磁気浮上回転装置を複数台同時に制御するた
めの制御装置であって、所定の時間間隔ごとに前記各磁
気浮上回転装置からの変位信号を順次切替えて出力する
切替回路と、前記切替回路の出力が切替わるたびに前記
切替回路からの変位信号に基づいて対応する前記磁気浮
上回転装置の前記電磁石を制御するための電磁石制御信
号を出力してこれを対応する前記磁気浮上回転装置から
の変位信号が次に前記切替回路から出力されるまでの間
保持する制御部とを備えていることを特徴とするもので
ある。
According to the present invention, there is provided a control device for a magnetic levitation rotating apparatus, comprising: a rotating body; a displacement detecting section for detecting a displacement of the rotating body to output a displacement signal; A control device for simultaneously controlling a plurality of magnetic levitation rotating devices having a plurality of sets of control type magnetic bearings for supporting a body at a predetermined target position in a non-contact manner by magnetic attraction of a plurality of electromagnets, wherein A switching circuit for sequentially switching and outputting a displacement signal from each of the magnetic levitation rotating devices at intervals; and a corresponding magnetic levitation rotating device corresponding to a switching signal from the switching circuit each time the output of the switching circuit is switched. A control unit that outputs an electromagnet control signal for controlling the electromagnet and holds the displacement signal from the corresponding magnetic levitation rotating device until the next switching signal is output from the switching circuit; And it is characterized in that it comprises.

【0006】切替回路が、複数の磁気浮上回転装置から
の変位信号を順次切替えて出力し、制御部が、切替回路
の出力が切替わるたびに切替回路からの変位信号に基づ
いて対応する磁気浮上回転装置の電磁石を制御するため
の電磁石制御信号を出力してこれを対応する磁気浮上回
転装置からの変位信号が次に切替回路から出力されるま
での間保持するので、1台の制御部で複数台の磁気浮上
回転装置を制御することができる。このため、複数台の
磁気浮上回転装置と制御装置を合わせた全体のスペース
およびコストの低減が可能である。また、1台の制御部
で複数台の磁気浮上回転装置を制御するため、各磁気浮
上回転装置の同時起動、同時停止が可能となり、全体の
構成の簡素化が可能である。さらに、1台の制御部にア
クセスするだけで複数台の磁気浮上回転装置の集中管
理、モニタなどが可能となる。
The switching circuit sequentially switches and outputs the displacement signals from the plurality of magnetic levitation rotating devices, and the control unit controls the corresponding magnetic levitation based on the displacement signal from the switching circuit every time the output of the switching circuit is switched. An electromagnet control signal for controlling the electromagnet of the rotating device is output and held until the displacement signal from the corresponding magnetic levitation rotating device is output from the switching circuit next time. A plurality of magnetic levitation rotating devices can be controlled. For this reason, it is possible to reduce the total space and cost of the plurality of magnetic levitation rotating devices and the control device. In addition, since a single control unit controls a plurality of magnetic levitation rotating devices, it is possible to simultaneously start and stop the respective magnetic levitation rotating devices, thereby simplifying the overall configuration. Furthermore, it is possible to centrally manage and monitor a plurality of magnetic levitation rotating devices simply by accessing a single control unit.

【0007】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。この
よう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。
The control section is preferably constituted by digital processing means capable of executing a software program. As such digital processing means, for example, MPU
(Microprocessor), digital signal processor, etc. are used. A digital signal processor (Digital Signal Processor) refers to dedicated hardware that inputs a digital signal, outputs a digital signal, is capable of software programming, and is capable of high-speed real-time processing. Hereinafter, this is abbreviated as “DSP”.

【0008】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れば、上記のような制御部
の機能をソフトウェアプログラムによって簡単に実現す
ることができる。
If the control section is constituted by digital processing means capable of performing a software program, the functions of the control section as described above can be easily realized by the software program.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
を複数台のターボ分子ポンプのポンプ本体の制御装置に
適用した実施形態について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment in which the present invention is applied to a control device for a pump body of a plurality of turbo-molecular pumps will be described below with reference to the drawings.

【0010】図1に示すように、複数台(この例では4
台)のポンプ本体(磁気浮上回転装置)(P1)(P2)(P3)(P
4)に、1台の制御装置(1)がケーブルで電気的に接続さ
れている。なお、ポンプ本体は符号(P)で総称し、区別
する必要があるときは、それぞれ、第1ポンプ本体(P
1)、第2ポンプ本体(P2)、第3ポンプ本体(P3)、第4ポ
ンプ本体(P4)と呼ぶことにする。
As shown in FIG. 1, a plurality of devices (in this example, four
Pump body (magnetic levitation rotating device) (P1) (P2) (P3) (P
In 4), one control device (1) is electrically connected by a cable. Note that the pump bodies are collectively referred to by a symbol (P), and when it is necessary to distinguish them, the first pump bodies (P
1), the second pump body (P2), the third pump body (P3), and the fourth pump body (P4).

【0011】各ポンプ本体(P)は同様の構成を有し、図
1には第1ポンプ本体(P1)の構成だけが概略的に示され
ている。また、ポンプ本体(P)の主要部の具体的な構成
の1例が図2および図3に示されている。
Each pump body (P) has a similar structure, and FIG. 1 schematically shows only the structure of the first pump body (P1). FIGS. 2 and 3 show an example of a specific configuration of a main part of the pump body (P).

【0012】ポンプ本体(P)は、鉛直円筒状のケーシン
グ(2)の内側で鉛直軸状の回転体(3)が回転する縦型のも
のである。以下の説明において、回転体(3)の軸方向
(鉛直方向)の制御軸(アキシアル制御軸)をZ軸、Z
軸と直交するとともに互いに直交する2つの径方向(水
平方向)の制御軸(ラジアル制御軸)をX軸およびY軸
とする。
The pump body (P) is of a vertical type in which a vertically rotating body (3) rotates inside a vertically cylindrical casing (2). In the following description, the control axis (axial control axis) in the axial direction (vertical direction) of the rotating body (3)
Two control axes (radial control axes) in the radial direction (horizontal direction) orthogonal to the axis and orthogonal to each other are defined as an X axis and a Y axis.

【0013】ポンプ本体(P)には、回転体(3)の軸方向お
よび径方向の変位を検出して変位信号を出力する変位検
出部(4)、回転体(3)を軸方向に非接触支持する1組のア
キシアル磁気軸受(6)、回転体(3)を径方向に非接触支持
する上下2組のラジアル磁気軸受(7)(8)、回転体(3)を
高速回転させるためのビルトイン型電動モータ(10)、な
らびに回転体(3)の軸方向および径方向の可動範囲を規
制して回転体(3)を磁気軸受(6)(7)(8)で支持できなくな
ったときなどに可動範囲の極限位置において回転体(3)
を機械的に支持する規制手段としての上下2組の保護軸
受(タッチダウン軸受)(11)(12)が設けられている。
The pump body (P) includes a displacement detector (4) for detecting displacement of the rotating body (3) in the axial and radial directions and outputting a displacement signal. A set of axial magnetic bearings (6) for contact and support, two sets of upper and lower radial magnetic bearings (7) and (8) for radially non-contact support of the rotating body (3), and high-speed rotation of the rotating body (3) Of the built-in type electric motor (10) and the rotating body (3) in the axial and radial directions, and the rotating body (3) can no longer be supported by the magnetic bearings (6) (7) (8) Rotary body (3) at the extreme position of the movable range at times
Upper and lower protective bearings (touchdown bearings) (11) and (12) are provided as regulating means for mechanically supporting the bearing.

【0014】変位検出部(4)は、回転体(3)の軸方向の変
位を検出するための1個のアキシアル変位センサ(13)、
回転体(3)の径方向の変位を検出するための上下2組の
ラジアル変位センサユニット(14)(15)、およびセンサ回
路(16)を備えている。
The displacement detector (4) includes one axial displacement sensor (13) for detecting an axial displacement of the rotating body (3),
It includes two sets of upper and lower radial displacement sensor units (14) (15) for detecting radial displacement of the rotating body (3), and a sensor circuit (16).

【0015】アキシアル磁気軸受(6)は、回転体(3)の下
部に一体に形成されたフランジ部(3a)をZ軸方向の両側
から挟むように配置された1対のアキシアル電磁石(26
a)(26b)を備えているアキシアル電磁石は、符号(26)で
総称する。
The axial magnetic bearing (6) is composed of a pair of axial electromagnets (26) arranged so as to sandwich a flange (3a) integrally formed below the rotating body (3) from both sides in the Z-axis direction.
a) The axial electromagnet provided with (26b) is collectively referred to by reference numeral (26).

【0016】2組のラジアル磁気軸受(7)(8)は、アキシ
アル磁気軸受(6)の上側において上下方向に所定の間隔
をおいて配置されており、これらの間にモータ(10)が配
置されている。上側のラジアル磁気軸受(7)は、回転体
(3)をX軸方向の両側から挟むように配置された1対の
ラジアル電磁石(27a)(27b)、および回転体(3)をY軸方
向の両側から挟むように配置された1対のラジアル電磁
石(27c)(27d)を備えている。これらのラジアル電磁石
は、符号(27)で総称する。同様に、下側のラジアル電磁
石(8)も、2対のラジアル電磁石(28a)(28b)(28c)(28d)
を備えている。これらのラジアル電磁石も、符号(28)で
総称する。
The two sets of radial magnetic bearings (7) and (8) are arranged at a predetermined interval vertically above the axial magnetic bearing (6), and the motor (10) is arranged between them. Have been. The upper radial magnetic bearing (7)
A pair of radial electromagnets (27a) and (27b) arranged to sandwich (3) from both sides in the X-axis direction and a pair of radial electromagnets (27a) and (27b) arranged to sandwich the rotating body (3) from both sides in the Y-axis direction Radial electromagnets (27c) and (27d) are provided. These radial electromagnets are collectively referred to by reference numeral (27). Similarly, the lower radial electromagnet (8) also has two pairs of radial electromagnets (28a) (28b) (28c) (28d).
It has. These radial electromagnets are also collectively referred to by reference numeral (28).

【0017】アキシアル変位センサ(13)は、回転体(3)
の下端面にZ軸方向の下側から対向するように配置さ
れ、回転体(3)の下端面との距離(空隙)に比例する距
離信号を出力する。
The axial displacement sensor (13) includes a rotating body (3)
And outputs a distance signal proportional to the distance (gap) with respect to the lower end surface of the rotating body (3).

【0018】上側のラジアル変位センサユニット(14)
は、上側のラジアル磁気軸受(7)の近傍に配置されてお
り、X軸方向の電磁石(27a)(27b)の近傍においてX軸方
向の両側から回転体(3)を挟むように配置された1対の
ラジアル変位センサ(29a)(29b)、およびY軸方向の電磁
石(27c)(27d)の近傍においてY軸方向の両側から回転体
(3)を挟むように配置された1対のラジアル変位センサ
(29c)(29d)を備えている。これらのラジアル変位センサ
は、符号(29)で総称する。同様に、下側のラジアル変位
センサユニット(15)は、下側のラジアル磁気軸受(8)の
近傍に配置されており、2対のラジアル変位センサ(30
a)(30b)(30c)(30d)を備えている。これらのラジアル変
位センサも、符号(30)で総称する。各ラジアル変位セン
サ(29)(30)は、回転体(3)の外周面との距離に比例する
距離信号を出力する。
The upper radial displacement sensor unit (14)
Are arranged near the upper radial magnetic bearing (7), and are arranged so as to sandwich the rotating body (3) from both sides in the X-axis direction in the vicinity of the electromagnets (27a) and (27b) in the X-axis direction. A pair of radial displacement sensors (29a) and (29b), and rotating bodies from both sides in the Y-axis direction near the electromagnets (27c) and (27d) in the Y-axis direction
(3) A pair of radial displacement sensors arranged to sandwich
(29c) and (29d) are provided. These radial displacement sensors are collectively referred to by reference numeral (29). Similarly, the lower radial displacement sensor unit (15) is disposed near the lower radial magnetic bearing (8), and has two pairs of radial displacement sensors (30).
a) (30b), (30c) and (30d). These radial displacement sensors are also collectively referred to by reference numeral (30). Each of the radial displacement sensors (29) and (30) outputs a distance signal proportional to the distance from the outer peripheral surface of the rotating body (3).

【0019】センサ回路(16)は、各変位センサ(13)(29)
(30)を駆動し、各変位センサ(13)(29)(30)の出力に基づ
いて、回転体(3)のZ軸方向の変位、ならびに上下のラ
ジアル変位センサユニット(14)(15)の部分におけるX軸
方向およびY軸方向の変位を増幅演算し、その演算結果
である変位信号D1を制御装置(1)に出力する。変位信号
には、上記のように、Z軸方向の変位信号、ならびに上
下2箇所におけるX軸およびY軸方向の変位信号が含ま
れているが、図1には、これらをD1で代表して示して
いる。同様に、第2ポンプ本体(P2)からの変位信号をD
2で、第3ポンプ本体(P3)からの変位信号をD3で、第4
ポンプ本体(P4)からの変位信号をD4でそれぞれ代表し
て示している。なお、変位信号も、符号Dで総称する。
The sensor circuit (16) includes each of the displacement sensors (13) (29)
(30), and based on the output of each displacement sensor (13) (29) (30), the displacement of the rotating body (3) in the Z-axis direction, as well as the upper and lower radial displacement sensor units (14) (15) of the displacement in the X-axis direction and the Y-axis direction by amplifying operation in the portion, and outputs a displacement signal D 1 is a result of the calculation to the control unit (1). The displacement signal, as described above, the displacement signal in the Z-axis direction, as well as the displacement signal of the X-axis and Y-axis direction are included in two vertical positions, in Figure 1, representative of these by D 1 Is shown. Similarly, the displacement signal from the second pump body (P2) is
2, the displacement signal from the third pump body (P3) in D 3, 4
A displacement signal from the pump body (P4) are shown representatively respectively D 4. Note that the displacement signals are also collectively referred to as D.

【0020】電磁石(26)(27)(28)、変位センサ(13)(29)
(30)およびセンサ回路(16)は、ケーシング(4)に固定さ
れている。
Electromagnets (26) (27) (28), Displacement sensors (13) (29)
(30) and the sensor circuit (16) are fixed to the casing (4).

【0021】制御装置(1)は、切替回路(31)、制御部を
構成するコントローラ(32)、各ポンプ本体(P)にそれぞ
れ対応する4つの増幅回路(A1)(A2)(A3)(A4)、およびイ
ンバータ(33)を備えている。なお、増幅回路も、符号
(A)で総称する。
The control device (1) comprises a switching circuit (31), a controller (32) constituting a control section, and four amplifier circuits (A1) (A2) (A3) (A3) corresponding to the respective pump bodies (P). A4), and an inverter (33). Note that the amplifier circuit
(A).

【0022】マルチプレクサICなどで構成される切替
回路(31)は、各ポンプ本体(P)からの変位信号Dを入力
し、後に詳述するように、所定の時間間隔ごとに各ポン
プ本体(P)からの変位信号Dを順次切替えて、コントロ
ーラ(32)に出力する。切替回路(31)の出力信号であって
コントローラ(32)の入力信号である変位信号を符号Iで
代表して示すことにする。
A switching circuit (31) composed of a multiplexer IC or the like receives a displacement signal D from each pump body (P) and, as described later in detail, switches each pump body (P) at predetermined time intervals. ) Are sequentially switched and output to the controller (32). A displacement signal which is an output signal of the switching circuit (31) and an input signal of the controller (32) is represented by a symbol I.

【0023】コントローラ(32)には、図示は省略した
が、ソフトウェアプログラムが可能なディジタル処理手
段としてのDSP、EPROM、不揮発性記憶装置とし
てのフラッシュメモリ、AD変換器、DA変換器、操作
パネルなどが設けられている。EPROMには、DSP
における処理プログラムなどが格納されている。フラッ
シュメモリには、各ポンプ本体(P)の磁気軸受(6)〜(8)
の制御パラメータなどが記憶されており、これは、コン
トローラ(32)と通信可能に接続された外部のパーソナル
コンピュータなどから通信用ソフトウェアを介して書き
替えができるようになっている。なお、処理プログラ
ム、制御パラメータは、操作パネルから書き替えができ
るようにしてもよい。
Although not shown, the controller (32) includes a DSP, an EPROM as digital processing means capable of performing software programming, a flash memory as a nonvolatile storage device, an AD converter, a DA converter, an operation panel, and the like. Is provided. The EPROM has a DSP
And the like are stored. The flash memory contains magnetic bearings (6) to (8) for each pump body (P).
And the like, which can be rewritten from an external personal computer or the like communicably connected to the controller (32) via communication software. Note that the processing program and the control parameters may be rewritten from the operation panel.

【0024】切替回路(31)からの変位信号IはAD変換
器を介してDSPに入力し、DSPは、これに基づい
て、各ポンプ本体(P)の各磁気軸受(6)〜(8)の各電磁石
(26)(27)(28)に対する励磁電流信号(電磁石制御信号)
を、DA変換器を介して、対応する増幅回路(A)に出力
する。コントローラ(32)から第1増幅回路(A1)への出力
信号である励磁電流信号を符号O1で代表して示すこと
にする。同様に、コントローラ(32)から第2増幅回路(A
2)への励磁電流信号をO2、第3増幅回路(A3)への励磁
電流信号をO3、第4増幅回路(A4)への励磁電流信号を
4でそれぞれ代表して示すことにする。なお、これら
の励磁電流信号も、符号Oで総称する。そして、各増幅
回路(A)は、コントローラ(32)からの励磁電流信号Oに
基づく励磁電流を対応するポンプ本体(P)の磁気軸受(6)
(7)(8)の電磁石(26)(27)(28)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。
The displacement signal I from the switching circuit (31) is input to the DSP via the AD converter, and the DSP receives the displacement signal I, and based on the signal, the magnetic bearings (6) to (8) of each pump body (P). Each electromagnet
(26) (27) (28) Excitation current signal (electromagnet control signal)
Is output to the corresponding amplifier circuit (A) via the DA converter. The exciting current signal which is an output signal from the controller (32) to the first amplifier circuit (A1) will be representatively shown by reference numeral O 1. Similarly, the second amplifier circuit (A
The excitation current signal to 2) is represented by O 2 , the excitation current signal to the third amplification circuit (A3) is represented by O 3 , and the excitation current signal to the fourth amplification circuit (A4) is represented by O 4. I do. Note that these excitation current signals are also collectively referred to by the symbol O. Each of the amplifier circuits (A) transmits an exciting current based on the exciting current signal O from the controller (32) to the corresponding magnetic bearing (6) of the pump body (P).
(7) The electric power is supplied to the electromagnets (26), (27), and (28) of (8), whereby the rotating body (3) is supported in a non-contact manner at a predetermined target position.

【0025】コントローラ(32)は、また、モータ(10)に
対する回転数指令信号(モータ制御信号)をインバータ
(33)に出力し、インバータ(33)は、この信号に基づい
て、各ポンプ本体(P)のモータ(10)の回転数を制御す
る。そして、その結果、回転体(3)が、磁気軸受(6)(7)
(8)により目標位置に非接触支持された状態で、モータ
(10)により高速回転させられる。なお、モータ(10)が誘
導モータである場合、複数台のポンプ本体(P)のモータ
(10)を1つのインバータ(33)で駆動することができる。
しかしながら、各ポンプ本体(P)に対してインバータを
1つずつ設けるようにすることも可能である。
The controller (32) also transmits a rotation speed command signal (motor control signal) to the motor (10) to an inverter.
(33), and the inverter (33) controls the rotation speed of the motor (10) of each pump body (P) based on this signal. And, as a result, the rotating body (3) is a magnetic bearing (6) (7)
While the motor is supported non-contact at the target position by (8),
It is rotated at high speed by (10). When the motor (10) is an induction motor, the motors of a plurality of pump bodies (P)
(10) can be driven by one inverter (33).
However, it is also possible to provide one inverter for each pump body (P).

【0026】次に、図4のタイムチャートを参照して、
上記の切替回路(31)およびコントローラ(32)の動作をさ
らに詳細に説明する。
Next, referring to the time chart of FIG.
The operations of the switching circuit (31) and the controller (32) will be described in more detail.

【0027】図4において、(a)は切替回路(31)からコ
ントローラ(32)に入力する変位信号I、(b)、(C)、(d)
および(e)はコントローラ(32)から第1増幅回路(A1)へ
の第1励磁電流信号O1、第2増幅回路(A2)への第2励
磁電流信号O2、第3増幅回路(A3)への第3励磁電流信
号O3および第4増幅回路(A4)への第4励磁電流信号O4
の時間変化をそれぞれ示し、横軸は時間tを表わしてい
る。
In FIG. 4, (a) shows displacement signals I, (b), (C) and (d) input from the switching circuit (31) to the controller (32).
And (e) are the first excitation current signal O 1 from the controller (32) to the first amplification circuit (A1), the second excitation current signal O 2 to the second amplification circuit (A2), and the third amplification circuit (A3). to) the third excitation current signals O 3 and the fourth fourth excitation current signal O 4 to the amplifier circuit (A4)
, And the horizontal axis represents time t.

【0028】図4の(a)に示すように、切替回路(31)
は、第1ポンプ本体(P1)の変位検出部(4)からの第1変
位信号D1、第2ポンプ本体(P2)からの第2変位信号
2、第3ポンプ本体(P3)からの第3変位信号D3および
第4ポンプ本体(P4)からの第4変位信号D4を、この順
に、DSPのサンプリングタイムで決まる一定時間Δt
ずつ繰り返し、変位信号Iとして、コントローラ(32)に
出力する。さらに詳しくは、時点toからt1までのΔt
の間は第1変位信号D1を、時点t1からt2までのΔt
の間は第2変位信号D2を、時点t2からt3までのΔt
の間は第3変位信号D3を、時点t3からt4までのΔt
の間は第4変位信号D4をそれぞれ出力する。時点t4以
降についても同様である。
As shown in FIG. 4A, the switching circuit (31)
Are the first displacement signal D 1 from the displacement detector (4) of the first pump body (P1), the second displacement signal D 2 from the second pump body (P2), and the third displacement signal D 2 from the third pump body (P3). The third displacement signal D 3 and the fourth displacement signal D 4 from the fourth pump body (P4) are sequentially converted into a predetermined time Δt determined by the sampling time of the DSP in this order.
And outputs it as a displacement signal I to the controller (32). More specifically, Δt from the time point to to t1
During the period, the first displacement signal D 1 is applied to the Δt from the time t1 to the time t2.
During the period, the second displacement signal D 2 is applied to the time Δt from the time t2 to the time t3.
During the period, the third displacement signal D 3 is output from the time t3 to the time Δt4 from time t3.
During this period, the fourth displacement signal D 4 is output. The same applies to time t4 and thereafter.

【0029】コントローラ(32)は、時点toにおいて入
力信号Iが第1変位信号D1に切り替わると、図4(b)に
示すように、これに基づいて、第1ポンプ本体(P1)の磁
気軸受(6)(7)(8)の電磁石(26)(27)(28)に対する励磁電
流値を演算し、これに対応する励磁電流信号O10を第1
励磁電流信号O1として第1増幅回路(A1)に出力する。
そして、次に入力信号Iが第1変位信号D1に切り替わ
る時点t4までの間、第1励磁電流信号O1をO10に保持
し、時点t4において入力信号Iが再び第1変位信号D1
に切り替わると、これに基づく新たな励磁電流信号O14
を第1励磁電流信号O1として第1増幅回路(A1)に出力
し、これを次に入力信号Iが第1変位信号D1に切り替
わる時点t8まで保持する。
The controller (32), the input signal I at the time point to is switched to the first displacement signal D 1, as shown in FIG. 4 (b), based on this, the magnetic of the first pump body (P1) bearing (6) (7) electromagnet (8) (26) (27) calculates the excitation current value with respect to (28), the exciting current signal O 10 a first corresponding thereto
Output to the exciting current signal O 1 first amplifying circuit (A1).
Then, then between the input signal I to the time point t4 switching to the first displacement signal D 1, holds the first excitation current signal O 1 to O 10, the first displacement input signal I at time t4 again signals D 1
Is switched to a new exciting current signal O 14 based on this.
The first output as an exciting current signal O 1 to the first amplifier circuit (A1), which is then input signal I is held until time t8 when switched to the first displacement signal D 1.

【0030】同様に、コントローラ(32)は、時点t1に
おいて入力信号Iが第2変位信号D2に切り替わると、
図4(c)に示すように、これに基づいて、第2ポンプ本
体(P2)の磁気軸受(6)(7)(8)の電磁石(26)(27)(28)に対
する励磁電流値を演算し、これに対応する励磁電流信号
21を第1励磁電流信号O2として第2増幅回路(A2)に
出力する。そして、次に入力信号Iが第2変位信号D2
に切り替わる時点t5までの間、第2励磁電流信号O2
21に保持し、時点t5において入力信号Iが再び第2
変位信号D2に切り替わると、これに基づく新たな励磁
電流信号O25を第2励磁電流信号O2として第2増幅回
路(A2)に出力し、これを次に入力信号Iが第2変位信号
2に切り替わる時点まで保持する。
Similarly, when the input signal I switches to the second displacement signal D 2 at time t 1, the controller (32)
As shown in FIG. 4 (c), based on this, the exciting current value for the electromagnets (26) (27) (28) of the magnetic bearings (6) (7) (8) of the second pump body (P2) is calculated. operation, and outputs the excitation current signal O 21 corresponding thereto to the first excitation current signal O 2 second amplifier circuit (A2). Then, the input signal I is the second displacement signal D 2
The second excitation current signal O 2 is held at O 21 until time t5 when the input signal I is switched to the second time t5.
When switched to the displacement signal D 2, a new excitation current signal O 25 based on this output as the second excitation current signal O 2 in the second amplifier circuit (A2), then the input signal I is a second displacement signal this hold up time of switching to the D 2.

【0031】同様に、コントローラ(32)は、時点t2に
おいて入力信号Iが第3変位信号D3に切り替わると、
図4(d)に示すように、これに基づいて、第3ポンプ本
体(P3)の磁気軸受(6)(7)(8)の電磁石(26)(27)(28)に対
する励磁電流値を演算し、これに対応する励磁電流信号
32を第3励磁電流信号O3として第3増幅回路(A3)に
出力する。そして、次に入力信号Iが第3変位信号D3
に切り替わる時点t6までの間、第3励磁電流信号O3
32に保持し、時点t6において入力信号Iが再び第3
変位信号D3に切り替わると、これに基づく新たな励磁
電流信号O36を第2励磁電流信号O3として第3増幅回
路(A3)に出力し、これを次に入力信号Iが第3変位信号
3に切り替わる時点まで保持する。
Similarly, when the input signal I switches to the third displacement signal D 3 at the time point t 2, the controller (32)
As shown in FIG. 4 (d), based on this, the exciting current value for the electromagnets (26) (27) (28) of the magnetic bearings (6) (7) (8) of the third pump body (P3) is calculated. operation, and outputs the excitation current signal O 32 corresponding thereto to a third excitation current signal O 3 third amplifier circuit (A3). Then, the input signal I is the third displacement signal D 3
The third excitation current signal O 3 is held at O 32 until time t6 when the input signal I is switched to the third time.
When switched to the displacement signal D 3, a new excitation current signal O 36 based on this output as the second excitation current signal O 3 to the third amplifier circuit (A3), then the input signal I is a third displacement signal this hold up time of switching to D 3.

【0032】同様に、コントローラ(32)は、時点t3に
おいて入力信号Iが第4変位信号D4に切り替わると、
図4(e)に示すように、これに基づいて、第4ポンプ本
体(P4)の磁気軸受(6)(7)(8)の電磁石(26)(27)(28)に対
する励磁電流値を演算し、これに対応する励磁電流信号
43を第4励磁電流信号O4として第4増幅回路(A4)に
出力する。そして、次に入力信号Iが第4変位信号D4
に切り替わる時点t7までの間、第4励磁電流信号O4
43に保持し、時点t7において入力信号Iが再び第4
変位信号D4に切り替わると、これに基づく新たな励磁
電流信号O47を第4励磁電流信号O4として第4増幅回
路(A4)に出力し、これを次に入力信号Iが第4変位信号
4に切り替わる時点まで保持する。
Similarly, when the input signal I switches to the fourth displacement signal D 4 at the time t 3, the controller (32)
As shown in FIG. 4 (e), based on this, the exciting current value for the electromagnets (26) (27) (28) of the magnetic bearings (6) (7) (8) of the fourth pump body (P4) is calculated. operation, and outputs the excitation current signal O 43 corresponding thereto to the fourth amplifier circuit (A4) as a fourth excitation current signal O 4. Then, the input signal I is the fourth displacement signal D 4
The fourth excitation current signal O 4 is held at O 43 until time t7 when the input signal I is switched to the fourth time at time t7.
When switching to the displacement signal D 4 , a new exciting current signal O 47 based on this is output to the fourth amplifier circuit (A 4) as a fourth exciting current signal O 4 , which is then input to the fourth amplifier circuit (A 4). hold up time of switching to D 4.

【0033】その結果、各ポンプ本体(P)の磁気軸受(6)
(7)(8)が、コントローラ(32)により、Δtの4倍の保持
時間で制御されることになる。なお、DSPの制御サン
プリングタイムΔtは、通常、0.1msec程度であ
るが、制御するポンプ本体(P)の台数や制御処理にかか
る時間により決めるようにしてもよい。
As a result, the magnetic bearing (6) of each pump body (P)
(7) (8) is controlled by the controller (32) with a holding time that is four times Δt. The control sampling time Δt of the DSP is usually about 0.1 msec, but may be determined based on the number of pump bodies (P) to be controlled and the time required for control processing.

【0034】上記の制御装置(1)では、切替回路(31)
が、複数のポンプ本体(P)からの変位信号Dを順次切替
えて出力し、コントローラ(32)が、切替回路(31)の出力
信号Iが切替わるたびに、切替回路(31)からの変位信号
Iに基づいて対応するポンプ本体(P)の磁気軸受(6)(7)
(8)の電磁石(26)(27)(28)を制御するための励磁電流信
号O対応する増幅回路(A)に出力して、これを対応する
ポンプ本体(P)からの変位信号Dが次に切替回路(31)か
ら出力されるまでの間保持するので、1台のコントロー
ラ(32)で複数台のポンプ本体(P)を制御することができ
る。このため、複数台のポンプ本体(P)と制御装置(1)を
合わせた全体のスペースおよびコストの低減が可能であ
る。また、1台のコントローラ(32)で複数台のポンプ本
体(P)を制御するため、各ポンプ本体(P)の同時起動、同
時停止が可能となり、全体の構成の簡素化が可能であ
る。さらに、1台のコントローラ(32)にアクセスするだ
けで複数台のポンプ本体(P)の集中管理、モニタなどが
可能となる。
In the control device (1), the switching circuit (31)
Sequentially outputs the displacement signals D from the plurality of pump bodies (P), and the controller (32) outputs the displacement signal D from the switching circuit (31) every time the output signal I of the switching circuit (31) is switched. Magnetic bearings of the pump body (P) corresponding to the signal I (6) (7)
An excitation current signal O for controlling the electromagnets (26), (27), and (28) of (8) is output to the corresponding amplifier circuit (A), and the displacement signal D from the corresponding pump body (P) is output. Next, since it is held until output from the switching circuit (31), a single controller (32) can control a plurality of pump bodies (P). For this reason, it is possible to reduce the total space and cost including the plurality of pump bodies (P) and the control device (1). In addition, since a single controller (32) controls a plurality of pump bodies (P), the pump bodies (P) can be started and stopped at the same time, and the overall configuration can be simplified. Further, centralized management and monitoring of a plurality of pump bodies (P) can be performed only by accessing one controller (32).

【0035】ポンプ本体(P)の数、構成、制御装置(1)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。
The number and configuration of the pump body (P), the configuration of the control device (1), and the like are not limited to those of the above-described embodiment, and can be appropriately changed.

【0036】上記実施形態では、この発明による制御装
置をターボ分子ポンプのポンプ本体の制御に適用した例
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
とを有する磁気浮上回転装置であれば何にでも適用でき
る。
In the above embodiment, an example in which the control device according to the present invention is applied to control of a pump body of a turbo molecular pump has been described. However, the present invention is also applicable to a lathe having a spindle using a magnetic bearing, Magnetic levitation rotation that has a magnetic bearing that supports a rotating body and an electric motor that rotates this rotating body, such as a machine tool such as a machining center or a grinding machine, a fluid machine such as a compressor or blower that uses a magnetic bearing, or a flywheel. It can be applied to any device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は、この発明の実施形態を示す複数のポン
プ本体とその制御装置の概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a plurality of pump bodies and a control device thereof according to an embodiment of the present invention.

【図2】図2は、ポンプ本体の主要部の具体的な構成の
1例を示す縦断面図である。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing an example of a specific configuration of a main part of the pump body.

【図3】図3は、同横断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the same.

【図4】図4は、コントローラの入力信号と出力信号の
時間的変化を示すタイムチャートである。
FIG. 4 is a time chart showing a temporal change of an input signal and an output signal of a controller.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(1) 制御装置 (3) 回転体 (4) 変位検出部 (6) アキシアル磁気軸受 (7)(8) ラジアル磁気軸受 (26a)(26b)(26c)(26d) アキシアル電磁石 (27a)(27b)(27c)(27d) ラジアル電磁石 (28a)(28b)(28c)(28d) ラジアル電磁石 (31) 切替回路 (32) コントローラ(制御部) (P1)(P2)(P3)(P4) ポンプ本体(磁気浮上回転
装置)
(1) Control device (3) Rotating body (4) Displacement detector (6) Axial magnetic bearing (7) (8) Radial magnetic bearing (26a) (26b) (26c) (26d) Axial electromagnet (27a) (27b ) (27c) (27d) Radial electromagnet (28a) (28b) (28c) (28d) Radial electromagnet (31) Switching circuit (32) Controller (control unit) (P1) (P2) (P3) (P4) Pump body (Magnetic levitation rotating device)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】回転体と、前記回転体の変位を検出して変
位信号を出力する変位検出部と、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を有する磁気浮上回転装置
を複数台同時に制御するための制御装置であって、 所定の時間間隔ごとに前記各磁気浮上回転装置からの変
位信号を順次切替えて出力する切替回路と、前記切替回
路の出力が切替わるたびに前記切替回路からの変位信号
に基づいて対応する前記磁気浮上回転装置の前記電磁石
を制御するための電磁石制御信号を出力してこれを対応
する前記磁気浮上回転装置からの変位信号が次に前記切
替回路から出力されるまでの間保持する制御部とを備え
ていることを特徴とする磁気浮上回転装置の制御装置。
1. A rotating body, a displacement detecting section for detecting a displacement of the rotating body and outputting a displacement signal, and a plurality of non-contact supporting the rotating body at a predetermined target position by magnetic attraction of a plurality of electromagnets. A control device for simultaneously controlling a plurality of magnetic levitation rotating devices having a set of control type magnetic bearings, the switching device sequentially switching and outputting displacement signals from the magnetic levitation rotating devices at predetermined time intervals. Circuit, and outputs an electromagnet control signal for controlling the electromagnet of the magnetic levitation rotating device corresponding to the displacement signal from the switching circuit each time the output of the switching circuit is switched, and A control unit for holding a displacement signal from the magnetic levitation rotating device until the displacement signal is output from the switching circuit next time.
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