JP2003222096A - 磁気軸受式ターボ分子ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 保護ベアリングの寿命を向上させ、メンテナ
ンス性の良い磁気軸受式ターボ分子ポンプの提供。 【解決手段】 磁気軸受１６によりロータ４を磁気浮上
させる磁気軸受式ターボ分子ポンプにおいて、電圧セン
サ１３により停電時の電力供給停止が検出されると、イ
ンバータ制御回路９は通常運転におけるモータ駆動制御
から回生制御へと制御を切り換えてロータ４の磁気浮上
を維持させる。回生制御においては、磁気軸受１６の励
磁電流を制御してロータ４の浮上位置を落下方向の保護
ベアリング１７へと近づける。その結果、回生電力によ
る磁気浮上が停止してタッチダウンした際の、保護ベア
リング１７への衝撃を軽減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気軸受式ターボ
分子ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】ターボ分子ポンプは固定翼と回転翼とを
備えており、回転翼が設けられた回転体をモータで高速
回転することにより真空排気を行っている。特に磁気軸
受方式のターボ分子ポンプでは、回転体を磁気軸受によ
り磁気浮上させることによって低振動やオイルフリー等
の向上を図っている。なお、磁気軸受式ターボ分子ポン
プでは、磁気軸受による磁気浮上が行われていないとき
の回転体を支持するために、機械式の保護ベアリングが
設けられている。

【０００３】ところで、停電等により磁気軸受式ターボ
分子ポンプへの電力供給が停止すると、磁気軸受による
回転体の支持ができなくなる。そのため、従来の磁気軸
受式ターボ分子ポンプでは電源装置にバッテリが設けら
れていて、停電等の緊急時にはバッテリから磁気軸受に
給電して回転体を磁気浮上させるようにしている。ま
た、最近では、バッテリの搭載を省略し、停電時にはモ
ータを減速駆動することにより得られる回生電力を用い
て、回転体を磁気浮上させるようにしている。

【０００４】通常の運転状態でポンプを停止する際に
は、回転体がほぼ回転停止状態または低速回転状態（数
１０ｒｐｍ程度）になってから保護ベアリングに落下
（以下ではタッチダウンと呼ぶことにする）させるよう
にしている。しかし、停電時にバッテリまたは回生電力
により磁気軸受を作動させて停止する場合には、低速回
転となる前の数１０００ｒｐｍとなった時点で保護ベア
リングにタッチダウンさせている。なぜならば、バッテ
リ駆動の場合には、バッテリ容量の関係で回転体がほぼ
停止するまで磁気浮上を維持するのが難しいためであ
り、回生電力を利用する場合には、回転速度が低下する
に従って回生電力も減少することに起因している。例え
ば、６０００ｒｐｍ程度まで減速すると磁気浮上を維持
するのに必要な回生電力が得られなくなるため、磁気浮
上を終了して保護ベアリング上にタッチダウンさせてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような停電時のタ
ッチダウンは保護ベアリングに大きな衝撃を与えるた
め、タッチダウンが許容回数を超えた場合には交換が必
要となる。そのため、停電が頻繁に起こるような使用環
境では、保護ベアリング交換の間隔が短くなってオーバ
ーホールの回数が増加するという不都合があった。特
に、大型のターボ分子ポンプの場合には保護ベアリング
の寿命が小型のものに比べて短くなるため、頻繁にオー
バーホールを実施する必要がある。

【０００６】本発明の目的は、保護ベアリングの寿命を
向上させ、メンテナンス性の良い磁気軸受式ターボ分子
ポンプを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】発明の実施の形態を示す
図３に対応付けて説明する。 （１）請求項１の発明は、回転体４を磁気浮上させる磁
気軸受装置１１，１６と、磁気軸受装置１１，１６が動
作していないときに回転体４を支持する保護ベアリング
１７と、外部電源３から供給される電力により磁気軸受
装置１１，１６を動作させて回転体４を磁気浮上させる
通常運転モードと、回転体４の減速回転時における回生
電力により磁気軸受装置１１，１６を動作させて回転体
４を磁気浮上させる回生運転モードとを備える磁気軸受
式ターボ分子ポンプに適用され、回生運転モード時に、
回転体４と保護ベアリング１７との間の落下方向のギャ
ップが通常運転モード時よりも小さくなるように回転体
４の磁気浮上位置を変更する制御装置１１を設けたこと
により上述の目的を達成する。 （２）請求項２の発明は、請求項１に記載の磁気軸受式
ターボ分子ポンプにおいて、回生電力の電圧が磁気軸受
装置１１，１６による磁気浮上が不能となる磁気浮上不
能電圧に低下する前に、磁気浮上位置を所定位置まで移
動するようにしたものである。 （３）請求項３の発明は、請求項１または２に記載の磁
気軸受式ターボ分子ポンプにおいて、外部電源３からの
電力供給の停止を検出するセンサ１３を備え、センサ１
３の検出により回生運転モードを起動するようにしたも
のである。 （４）請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記
載の磁気軸受式ターボ分子ポンプにおいて、磁気軸受装
置１１，１６に供給される電力の電圧を検出する電圧セ
ンサ１４を備え、電圧センサ１４の検出電圧が所定値以
下の場合に回生運転モードを起動するようにしたもので
ある。 （５）請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかに記
載の磁気軸受式ターボ分子ポンプにおいて、ターボ分子
ポンプ１の設置姿勢を検出する姿勢検出装置１１，１６
を備え、姿勢検出装置１１，１６の検出結果に基づいて
回転体の磁気浮上位置の変更を行うようにしたものであ
る。

【０００８】なお、上記課題を解決するための手段の項
では、本発明を分かり易くするために発明の実施の形態
の図を用いたが、これにより本発明が発明の実施の形態
に限定されるものではない。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明の実施
の形態を説明する。図１は磁気軸受式ターボ分子ポンプ
のポンプ本体１を示す断面図である。ケーシング２０の
内部には、複数段のロータ翼２１およびネジ溝部２２が
形成されたロータ４と、ロータ翼２１に対して交互に配
設されるステータ翼２３と、上記ネジ溝部２２と対向す
るように配設される筒状部材２４とが設けられている。
ロータ４はラジアル電磁石５１，５２およびアキシャル
電磁石５３の吸引力により非接触支持され、これらの電
磁石５１〜５３は後述するように５軸制御型磁気軸受を
構成している。

【００１０】磁気軸受には、ラジアル電磁石５１，５２
およびアキシャル電磁石５３に対応して、ラジアル変位
センサ７１，７２およびアキシャル変位センサ７３が設
けられており、これらの変位センサ７１〜７３によりロ
ータ４の支持位置が検出される。ロータ翼２１およびネ
ジ溝部２２が形成されたロータ４を、電磁石５１〜５３
により非接触支持しつつモータ６により回転駆動する
と、吸気口側のガスは矢印Ｇ１のように背圧側（空間Ｓ
１）に排気され、背圧側に排気されたガスは排気口フラ
ンジ２６に接続された補助ポンプによりポンプ本体外へ
排気される。磁気軸受が作動していない場合には、ロー
タ４は保護ベアリング２７，２８により支持される。

【００１１】図２は５軸制御型磁気軸受の概念図であ
り、ロータ４の回転軸Ｊがｚ軸に一致するように示し
た。図２に示すように、図１のラジアル電磁石５１は、
４つの電磁石５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄで構成さ
れている。電磁石５１ａ，５１ｂはそれぞれｘ軸に沿っ
たX1−方向、X1＋方向に配設され、電磁石５１ｃ，５１
ｄはそれぞれｙ軸に沿ったY1−方向、Y1＋方向に配設さ
れている。同様に、ラジアル電磁石５２も４つの電磁石
５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄで構成されており、電
磁石５２ａ，５２ｂはそれぞれｘ軸に沿ったX2−方向、
X2＋方向に配設され、電磁石５２ｃ，５２ｄはそれぞれ
ｙ軸に沿ったY2−方向、Y2＋方向に配設されている。ま
た、アキシャル電磁石５３は、ロータ４の下端に設けら
れたディスク４１をｚ軸に沿って挟むように対向して配
設された電磁石５３ａ，５３ｂから成る。電磁石５３
ａ，５３ｂは、それぞれｚ軸に沿ったZ−方向、Z＋方向
に配設される。

【００１２】これら５組の電磁石（５１ａ，５１ｂ），
（５１ｃ，５１ｄ），（５２ａ，５２ｂ），（５２ｃ，
５２ｄ），（５３ａ，５３ｂ）により５軸制御型磁気軸
受が構成されている。なお、図２には図示していない
が、図１の変位センサ７１，７２は電磁石（５１ａ，５
１ｂ），（５１ｃ，５１ｄ），（５２ａ，５２ｂ），
（５２ｃ，５２ｄ）に対応してそれぞれ２組のラジアル
変位センサで構成されている。

【００１３】図３は、本実施の形態のターボ分子ポンプ
の駆動制御回路を説明するブロック図である。ターボ分
子ポンプはポンプ本体１と電源装置２とで構成される。
電源装置２には一次電源３から交流電力が供給される。
図３において、磁気軸受１６は、図２に示した電磁石
（５１ａ，５１ｂ），（５１ｃ，５１ｄ），（５２ａ，
５２ｂ），（５２ｃ，５２ｄ），（５３ａ，５３ｂ）と
図１のセンサ７１，７２，７３で構成されている。同様
に、保護ベアリング１７は、図１の保護ベアリング２
７，２８で構成される。

【００１４】電圧センサ１３は、ＡＣ／ＤＣコンバータ
５に入力される交流電力の電圧を検出する。ＡＣ／ＤＣ
コンバータ５は、一次電源３から供給された交流電力を
直流電力に変換する。ＡＣ／ＤＣコンバータ５から出力
された直流電力は、モータ６を駆動する３相インバータ
８とＤＣ／ＤＣコンバータ７に入力される。電圧センサ
１４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７に入力される直流電力
の電圧を検出する。ＤＣ／ＤＣコンバータ７の出力は、
３相インバータ８をＰＷＭ制御等で制御するインバータ
制御回路９、および磁気軸受１６による浮上制御の制御
を行う磁気軸受制御回路１１のそれぞれに入力される。
回転体４の単位時間当たりの回転数は回転数センサ１８
により検出され、インバータ制御回路９は回転数センサ
１８の検出結果に基づいて３相インバータ８を制御す
る。

【００１５】磁気軸受制御回路１１は、磁気軸受１６の
センサ７１〜７３の出力信号に基づいて電磁石５１〜５
３の励磁電流を制御し、ロータ４を所定位置に磁気浮上
させる。通常運転の際にはロータ４を保護ベアリング２
７，２８の中心に支持するように制御されるが、さらに
各電磁石５１〜５３の励磁電流を調整することによって
ロータ４の浮上位置を自在に変更することができる。イ
ンバータ制御回路９は、３相インバータを制御してポン
プ本体１のモータ６を回転駆動するとともに、スイッチ
ング素子として機能するトランジスタ１２の動作を制御
するトランジスタ制御回路１９もコントロールしてい
る。インバータ制御回路９と磁気軸受制御回路１１とは
個別のＣＰＵで構成されることもあるし、一つのＣＰＵ
に両方の機能を持たせることもある。

【００１６】本実施の形態のターボ分子ポンプでは、停
電等により磁気軸受回路への電力供給が停止する異常事
態の場合には、従来の磁気軸受式ターボ分子ポンプと同
様にロータ減速による回生電力を利用して磁気浮上を維
持させる。そして、従来のポンプでは、回生電力はロー
タ回転の減速とともに小さくなるので、磁気浮上を維持
できなくなった時点でロータが保護ベアリング上にタッ
チダウンするようにしている。

【００１７】図４は、磁気浮上維持からタッチダウンま
でのロータ浮上位置を示す図である。縦軸はロータ落下
方向に関する保護ベアリングとロータとのギャップ量Δ
ｇを表しており、横軸は時間ｔを表している。すなわ
ち、Δｇは、ポンプ本体が正立姿勢の場合にはスラスト
方向のギャップ量を表し、水平姿勢の場合にはラジアル
方向のギャップ量を表す。従来のターボ分子ポンプの場
合には、破線Ｌ１で示すように停電発生（ｔ１）後もギ
ャップ量Δｇが一定（Δｇ０）となるように制御され、
磁気浮上が維持できなくなった時点（ｔ４）で保護ベア
リング上にタッチダウンさせている。Δｇ０は、ロータ
が中心位置に浮上制御されているときのギャップ量であ
る。

【００１８】一方、本実施の形態のターボ分子ポンプで
は、磁気浮上を維持した後に、実線Ｌ２のように制御す
る。すなわち、時刻ｔ２以後はギャップ量Δｇが小さく
なるようにロータ４の浮上位置を徐々に保護ベアリング
に近づけ、ロータ４と保護ベアリングとのギャップ量Δ
ｇを十分に小さくさせた後にタッチダウンするようにす
る。図４では、ギャップ量がΔｇ１となるまでベアリン
グに近づけている。

【００１９】《動作説明》次に、磁気軸受制御動作につ
いて説明する。通常運転状態の場合には、ＡＣ／ＤＣコ
ンバータ５に入力される一次電源３の電力により、モー
タ６の回転駆動および磁気軸受１６によるロータ４の磁
気浮上が行われる。また、ロータ４の回転を停止する際
には。モータ駆動制御から回生制御に切り換えてモータ
６を回生ブレーキとして機能させる。すなわち、通常運
転時に非導通状態であったトランジスタ１２を回生動作
時には導通状態とし、回生電力を抵抗１０で消費して回
生ブレーキを動作させる。このとき、磁気軸受１６はＡ
Ｃ／ＤＣコンバータ５からの電力によって駆動される。

【００２０】停電等によって一次電源３からの電力が停
止した場合、モータ６および磁気軸受１６への供給電力
が停止してしまうので、このような場合にはターボ分子
ポンプを減速運転へと切り換えるとともに、減速時の回
生電力により磁気軸受１６を駆動してロータ４の磁気浮
上を維持させる。ＡＣ／ＤＣコンバータ５の入力電力の
低下は電圧センサ１３により検出され、その検出信号は
インバータ制御回路９に送られる。インバータ制御回路
９は入力電力低下の検出信号を受信すると、モータ駆動
制御から回生制御へと制御を切り換える。

【００２１】回生制御によって生じる回生電力は、ダイ
オード１５が設けられているのでＡＣ／ＤＣコンバータ
５側へ戻らずＤＣ／ＤＣコンバータ７に供給される。Ｄ
Ｃ／ＤＣコンバータ７に入力される電力の電圧は電圧セ
ンサ１４により検出され、検出結果はインバータ制御回
路９に送られる。トランジスタ１２の導通・非導通は、
トランジスタ制御回路１９を介してインバータ制御回路
９によりコントロールされている。

【００２２】なお、停電か否かは電圧センサ１３の検出
値だけでなく、電圧センサ１４の検出値をモニタするこ
とによっても検出することができる。さらに、電圧セン
サ１４の検出値を利用することにより、一次電源３の電
力停止に加えて、例えば、ＡＣ／ＤＣコンバータ５の故
障等によるＤＣ／ＤＣコンバータ７への電力供給停止も
検出することができる。すなわち、インバータ制御回路
９は電圧センサ１３，１４の検出値に基づいてＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ７への電力供給停止状態を検出し、電力供
給停止状態が検出された場合には回生制御に切り換えて
磁気浮上を継続させる。例えば、電圧センサ１４で検出
される電圧値が、通常運転時の電圧よりも１０％以上低
下したならば、停電またはＡＣ／ＤＣコンバータ５の異
常とみなして回生制御に切り換える。

【００２３】回生電力による磁気浮上動作時に、ＤＣ／
ＤＣコンバータ７に入力される回生電力が磁気浮上に必
要な電力に比べて大きい場合には、すなわち、電圧セン
サ１４で検出された電圧値が所定電圧値よりも大きい場
合にはトランジスタ１２は導通状態とされ、余分な電力
は抵抗１０によって消費される。一方、ロータ回転速度
が減少して回生電力が必要電力範囲内となった場合に
は、トランジスタ１２は非導通状態とされ、回生により
得られた電力の１００％が磁気浮上に利用される。

【００２４】図５はターボ分子ポンプの停電時の動作を
説明するフローチャートである。電源装置の電源スイッ
チがオンされると図５に示す一連の処理がスタートす
る。ステップＳ１では、以下の〜の手順によりロー
タ４と保護ベアリング２７，２８との間のギャップ量を
確認する。

【００２５】電磁石５１ａ，５２ａのみに電流を流し
てロータ４をｘ軸マイナス方向に吸引し、ロータ４を保
護ベアリングに当接させる。そして、当接させた状態
で、ラジアル変位センサ７１，７２のｘ軸方向に関する
センサ出力を記憶する。 電磁石５１ｂ，５２ｂのみに電流を流してロータ４を
ｘ軸プラス方向に吸引し、ロータ４を保護ベアリングに
当接させた状態でラジアル変位センサ７１，７２のｘ軸
方向に関するセンサ出力を記憶する。 電磁石５１ｃ，５２ｃのみに電流を流してロータ４を
ｙ軸マイナス方向に吸引し、ロータ４を保護ベアリング
に当接させた状態でラジアル変位センサ７１，７２のｙ
軸方向に関するセンサ出力を記憶する。 電磁石５１ｄ，５２ｄのみに電流を流してロータ４を
ｙ軸プラス方向に吸引し、ロータ４を保護ベアリングに
当接させた状態でラジアル変位センサ７１，７２のｙ軸
方向に関するセンサ出力を記憶する。 電磁石５３ａのみに電流を流してロータ４をｚ軸マイ
ナス方向に吸引し、ロータ４を保護ベアリングに当接さ
せた状態でアキシャル変位センサ７３のセンサ出力を記
憶する。 電磁石５３ｂのみに電流を流してロータ４をｚ軸プラ
ス方向に吸引し、ロータ４を保護ベアリングに当接させ
た状態でアキシャル変位センサ７３のセンサ出力を記憶
する。

【００２６】センサ出力とロータ変位量との関係は予め
関数やテーブルとして記憶されており、それらと得られ
たセンサ出力とから各軸方向のギャップ量を算出するこ
ができる。また、図４のギャップ量Δｇ１に対応するセ
ンサ出力も算出し、その結果を記憶しておく。ステップ
Ｓ２では、励磁電流を磁気軸受の各電磁石に供給してロ
ータ４の磁気浮上制御を開始する。このときの磁気浮上
制御は通常運転時の浮上制御であって、ロータ４は保護
ベアリングに対して中心位置に保持するように制御され
る。

【００２７】ステップＳ３では、ロータ４を中心位置に
磁気浮上して、そのときの各電磁石５１〜５３に流れて
いる電流の大きさから、ポンプ本体１の取付姿勢を確認
してそれを記憶する。例えば、ポンプ本体１が鉛直方向
に対して９０(dge)横向きに設置されていて、電磁石５
１ａ〜５１ｄの配置が図６に示すような配置となってい
る場合には、電磁石５１ｂ，５１ｄに比べて電磁石５１
ａ，５１ｃの方が電流値が大きくなる。また、正立状態
で取り付けられている場合には電磁石５３ａよりも電磁
石５３ｂの方が電流値が大きく、倒立取付の場合には逆
に電磁石５３ａの方が電流値が大きくなる。この取付姿
勢の確認および記憶は、磁気軸受制御回路１１によって
行われる。

【００２８】ステップＳ１〜Ｓ３はポンプ運転開始（ロ
ータ回転開始）前の準備動作であり、これらの処理が完
了したならばステップＳ４において準備完了の信号を出
力したり、表示をしたりする。ステップＳ５では、ポン
プ運転開始を指示するスタートスイッチがオンされたか
否かを判定する。ステップＳ５でオンと判定されるとス
テップＳ６へ進んでモータ６の回転駆動が開始され、オ
フの場合にはオンとなるまでステップＳ５の処理が繰り
返し実行される。ステップＳ７では、電圧センサ１３，
１４の検出値に基づいて、停電等の電力供給異常が発生
したか否かを判定する。ステップＳ７において電力供給
異常が発生したと判定されるとステップＳ８へ進み、発
生していないと判定された場合にはステップＳ７の処理
を再び実行する。

【００２９】ステップＳ７からステップＳ８へ進んだ場
合には、回生制御を開始してロータ浮上を回生電力によ
り維持させる。その結果、ロータ４は回生ブレーキによ
り減速を開始する。ステップＳ９では、インバータ制御
回路９において回生電力の電圧値が予め設定された所定
電圧Ｖ１以下となったか否かを判定し、所定電圧Ｖ１以
下と判定されたならばステップＳ１０へ進む。図７は電
圧センサ１４の検出電圧の時間変化を示す図であり、縦
軸は検出電圧、横軸は時間を表している。ステップＳ９
における所定電圧Ｖ１は、図７の時刻ｔ２の時の電圧値
である。ここでの所定電圧値Ｖ１はＤＣ／ＤＣコンバー
タ７の入力電圧仕様（動作可能入力電圧範囲）に依存し
ており、例えば、電圧範囲の下限値に対して「下限値＋
１０％」程度に設定すれば良い。」

【００３０】なお、停電（時刻ｔ１）直後から浮上位置
を移動させずに、所定時間（＝ｔ２−ｔ１）経過してか
ら浮上位置を移動させているのは、高速回転中は回転体
をできるだけベアリングから遠ざけたいという意図から
である。回転数の低下した状態、すなわち、図７に示す
ように回生電力の電圧値が下がりだした状態から移動さ
せるようにする。

【００３１】なお、所定電圧Ｖ１に代えて回生電力の電
圧値が所定電圧Ｖ１となるときの回転速度Ｒ１を用い
て、ロータ回転速度がＲ１以下か否かで判定しても良
い。ステップＳ１０では、ステップＳ３で確認されたポ
ンプ取付姿勢に基づいて、上述したロータ浮上位置の変
更を開始する。すなわち、タッチダウン時のロータ落下
方向にロータ浮上位置を変化させて、落下方向の保護ベ
アリングとのギャップ量を小さくする。

【００３２】このときのロータ浮上位置の変化のさせか
たは種々ある。例えば、ギャップ量をΔｇ１にしたとき
の回生電圧値Ｖ２を予め定めておき、大気リークなどの
減速時の条件を考慮して回生電圧値がＶ１からＶ２に低
下するまでの減速時間Δｔ（＝ｔ３−ｔ２）を推定す
る。当然ながら、回生電力による磁気浮上が不能となっ
てタッチダウンする回生電圧値、すなわち磁気浮上不能
電圧をＶ３とすれば、Ｖ２＞Ｖ３のように設置される。
そして、ギャップ量Δｇの変化率が（Ｖ１−Ｖ２）／Δ
ｔとなるようにロータ浮上位置を変化させる。この場
合、所定時間間隔毎に回生電圧値を検出し、その都度、
変化率ΔＶ／Δｔを修正することにより、回生電圧値が
ほぼＶ２となったときにギャップ量をΔｇ１とすること
ができる。

【００３３】この場合も、回生電圧値に代えてロータ回
転速度を用いて制御しても良い。すなわち、回生電圧値
Ｖ１，Ｖ２に対応するロータ回転速度をＲ１，Ｒ２とす
れば、ギャップ量Δｇの変化率が（Ｒ１−Ｒ２）／Δｔ
となるようにロータ浮上位置を変化させる。

【００３４】ステップＳ１１ではギャップ量ΔｇがΔｇ
１になったか否かを判定し、Δｇ１と判定されるとステ
ップＳ１２へ進む。ステップＳ１２では回生電圧値がＶ
３になった否かを判定し、Ｖ３と判定されるとステップ
Ｓ１３へ進んで磁気浮上制御を停止する。その結果、ロ
ータ４は保護ベアリング２７，２８上にタッチダウンし
て保護ベアリング２７，２８によって支持され、一連の
制御処理が終了する。

【００３５】上述したように、本実施の形態の磁気軸受
式ターボ分子ポンプでは、停電等の電力供給停止状態に
おいて回生電力による磁気浮上に移行したならば、落下
方向に関する保護ベアリングとのギャップΔｇ１が通常
運転時のギャップΔｇ０よりも小さくなるようにロータ
４の浮上位置を変更するようにした。その結果、回生電
力による磁気浮上が不能となってロータ４がタッチダウ
ンしたときに、保護ベアリングに対する衝撃を従来より
も小さくすることができ、保護ベアリングの寿命の向上
を図ることができる。

【００３６】なお、上述した実施の形態では、停電後、
回生電圧値がＶ１となってから浮上位置変更を開始した
が、停電直後から浮上位置変更を開始しても良い。ま
た、図４に示した例では、Ｌ２の特性を直線（変化率一
定）としたが、時間の経過とともに変化率を変えたもの
やステップ状に変化等、種々のものがある。さらに、時
刻ｔ３におけるΔｇ１は、ポンプ取付姿勢によって異な
る場合もある。なお、ポンプ取付姿勢を水平とした場合
には、ロータ４の磁気浮上位置は保護ベアリング２７，
２８のベアリング中心に対して偏心した位置となる。

【００３７】以上説明した実施の形態と特許請求の範囲
の要素との対応において、ロータ４は回転体を、磁気軸
受制御回路１１は制御装置を、磁気軸受制御回路１１，
磁気軸受１６は磁気軸受装置および姿勢検出装置をそれ
ぞれ構成する。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
回生運転モード時には、回転体と保護ベアリングとの間
の落下方向のギャップを通常運転モード時のギャップよ
りも小さくされるので、回生電力による磁気浮上が不能
となってタッチダウンした際の保護ベアリングに対する
衝撃を軽減することができる。その結果、保護ベアリン
グの寿命が向上する。また、タッチダウン時に、ターボ
分子ポンプが接続された装置などの周辺機器に伝わる振
動を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】磁気軸受式ターボ分子ポンプのポンプ本体１を
示す断面図である。

【図２】５軸制御型磁気軸受の概念図である。

【図３】本実施の形態のターボ分子ポンプの駆動制御回
路を説明するブロック図である。

【図４】磁気浮上維持からタッチダウンまでのロータ浮
上位置を示す図である。

【図５】ターボ分子ポンプの停電時の動作を説明するフ
ローチャートである。

【図６】水平姿勢時のロータ４と電磁石５１ａ〜５１ｄ
との配置を示す図である。

【図７】電圧センサ１４の検出電圧の時間変化を示す図
である。

【符号の説明】

１ ポンプ本体 ２ 電源装置 ３ 一次電源 ４ ロータ ５ ＡＣ／ＤＣコンバータ ６ モータ ７ ＤＣ／ＤＣコンバータ ８ ３相インバータ ９ インバータ制御回路 １０ 抵抗 １１ 磁気軸受制御回路 １２ トランジスタ １３，１４ 電圧センサ １５ ダイオード １６ 磁気軸受 １７，２７，２８ 保護ベアリング １８ 回転数センサ １９ トランジスタ制御回路 ５１，５１ａ〜５１ｄ，５２，５２ａ〜５２ｄ，５３，
５３ａ，５３ｂ 電磁石 ７１〜７３ 変位センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ１６Ｃ 32/00 Ｆ１６Ｃ 32/00 Ｃ 32/04 32/04 Ａ Ｆターム(参考） 3H022 AA01 BA06 BA07 CA16 CA50 DA08 DA09 3H031 DA02 EA12 FA13 3J102 AA01 AA09 BA03 BA17 BA18 CA02 CA03 DA02 DA03 DA09 DB05 DB10 DB11 DB37 GA06

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転体を磁気浮上させる磁気軸受装置
   と、 前記磁気軸受装置が動作していないときに前記回転体を
   支持する保護ベアリングと、 外部電源から供給される電力により前記磁気軸受装置を
   動作させて前記回転体を磁気浮上させる通常運転モード
   と、 前記回転体の減速回転時における回生電力により前記磁
   気軸受装置を動作させて前記回転体を磁気浮上させる回
   生運転モードとを備える磁気軸受式ターボ分子ポンプに
   おいて、 前記回生運転モード時に、前記回転体と前記保護ベアリ
   ングとの間の落下方向のギャップが通常運転モード時よ
   りも小さくなるように前記回転体の磁気浮上位置を変更
   する制御装置を設けたことを特徴とする磁気軸受式ター
   ボ分子ポンプ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の磁気軸受式ターボ分子
   ポンプにおいて、 前記制御装置は、前記回生電力の電圧が前記磁気軸受装
   置による磁気浮上が不能となる磁気浮上不能電圧に低下
   する前に、磁気浮上位置を所定位置まで移動することを
   特徴とする磁気軸受式ターボ分子ポンプ。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の磁気軸受式タ
   ーボ分子ポンプにおいて、 前記外部電源からの電力供給の停止を検出するセンサを
   備え、 前記センサの検出により前記回生運転モードを起動する
   ことを特徴とする磁気軸受式ターボ分子ポンプ。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の磁気軸
   受式ターボ分子ポンプにおいて、 前記磁気軸受装置に供給される電力の電圧を検出する電
   圧センサを備え、 前記電圧センサの検出電圧が所定値以下の場合に前記回
   生運転モードを起動することを特徴とする磁気軸受式タ
   ーボ分子ポンプ。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の磁気軸
   受式ターボ分子ポンプにおいて、 前記ターボ分子ポンプの設置姿勢を検出する姿勢検出装
   置を備え、 前記制御装置は、前記姿勢検出装置の検出結果に基づい
   て前記回転体の磁気浮上位置の変更を行うことを特徴と
   する磁気軸受式ターボ分子ポンプ。