JP2003293980A - Magnetic bearing type turbo molecular pump - Google Patents
Magnetic bearing type turbo molecular pumpInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高真空を必要とす
る各製造装置等の排気系として使用されるターボ分子ポ
ンプに係わり、特に、磁気軸受機構を備えた磁気軸受形
ターボ分子ポンプに関する。
【0002】
【従来の技術】気体分子に一定の方向の運動量を回転翼
などで機械的に与えることにより、気体を輸送する真空
ポンプとしてターボ分子ポンプがある。ターボ分子ポン
プは、気体分子どうしの衝突が無視できるような低い圧
力の条件下で、円板に斜めにスリットを切った回転翼
と、それとほぼ同じ形状で、スリットの傾きが回転翼と
は反対の固定翼とが、交互に配置された構造で、回転翼
は極めて高い回転速度で駆動され、両翼の隙間を通って
気体分子が通過し、真空に排気され超高真空を得ること
ができるものである。そして、ターボ分子ポンプの真空
排気系には背圧用のポンプとして油回転ポンプやメカニ
カルブースタポンプやドライ真空ポンプ等が使われる。
【0003】図2に磁気軸受装置を備えた磁気軸受形タ
ーボ分子ポンプの断面を示す。ターボ分子ポンプは、駆
動軸28が上方にラジアル方向の保護軸受17と下方に
スラスト・ラジアル方向の保護軸受25を備え、磁気浮
上の機構を備えて、高周波駆動のモータステータ27a
とモータロータ27bによって高速回転(例えば、20
000rpm)するもので、駆動軸28の上部には回転
体に回転翼体16を備え、それと対向するハウジング側
にスペーサ29で積み上げられた固定翼30が設けられ
て、回転翼体16が高速で回転することによって、吸気
口14からガスを、保護ネット15を通して吸引し、ハ
ウジング下部の排気口26から吸引したガスを排出する
ものである。回転翼体16が高速で回転するため、駆動
軸28の回転体を非接触で支持する磁気浮上制御を行っ
ている。駆動軸28の方向の位置制御を行う1組のアキ
シアル方向制御用電磁石として、スラスト磁気軸受23
を設け、一方駆動軸28の2点で互いに直交する2軸の
方向の位置制御を行う2組のラジアル方向制御用電磁石
として、ラジアル磁気軸受19とラジアル磁気軸受21
が設けられている。そして駆動軸28の変位検出用セン
サとして、アキシアル方向検出用センサとしてセンサ2
4が設けられ、ラジアル方向検出用センサとしてセンサ
18とセンサ22が設けられている。そして、これらの
部品に電力を供給する端子としてハウジング側面に電源
導入端子20が設けられている。
【0004】図3に、従来の磁気軸受形ターボ分子ポン
プの制御ブロック回路を示す。磁気浮上をさせるための
磁気軸受制御回路9aが一体型磁気軸受制御部13aに
収納されて、ポンプ本体8aに取付けられ、フィードバ
ック制御が行なわれている。磁気軸受制御回路9aは、
ラジアル検出用のセンサ18、22からの出力変位信号
が、位置制御の目標値の基準信号と比較される。そして
磁気軸受制御回路9aの信号処理系により、その偏差が
PID制御信号に変換されて、制御用電磁石のラジアル
磁気軸受19、21に励磁電流をパワーアンプを介して
流すことによって、駆動軸28を挟んで各々対向して配
置されている各電磁石のラジアル磁気軸受19、21で
駆動軸28を吸引しあい、駆動軸28を適当な位置に制
御し、これによって磁気浮上制御を行っている。また、
アキシアル方向検出用のセンサ24からの出力変位信号
は、浮上位置制御の目標値の基準信号と比較され、磁気
軸受制御回路9aの信号処理系により、その偏差がPI
D制御信号に変換されて、制御用電磁石のスラスト磁気
軸受23に励磁電流をパワーアンプを介して流すことに
よって上下位置を制御し、これによって磁気浮上制御を
行っている。一方、上記のように高速回転する駆動軸2
8には、低速回転になったり回転が停止したりする時
に、回転体を保持するために保護軸受(ラジアル・スラ
スト)17、25が設けられている。この保護軸受1
7、25は高速回転時に誤操作によってケーブルを脱落
させた場合など磁気軸受が正常に機能しなくなった時
に、回転体を支持するものである。そして、ポンプ本体
8aは、排気速度の違いにより、大きさの違う幾種類も
のポンプが存在するため、電源装置2aと組合せたと
き、自動的にポンプの機種を判別することができるよう
に、ポンプ本体8aに機種判別手段12が設けられてい
る。
【0005】電源装置2aは、AC電源1からの交流電
圧がAC/DCコンバータ3で直流電圧に変換され、整
流器4を介して3相インバータ5に入力される。そして
ポンプ本体8aの機種判別手段12からの機種信号、又
は、オペレータによって設定される機種設定手段11か
らの機種信号、及びモータ駆動用パラメータ記憶手段1
0aからの機種パラメータ信号が、インバータ制御回路
7に入力される。インバータ制御回路7は3相インバー
タ5のスイッチング素子のスイッチングの位相差を制御
して高周波出力を制御し高周波モータを仕様どおりに回
転する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の磁気軸受形ター
ボ分子ポンプは、以上のようにポンプ本体8aと一体型
磁気軸受制御部13aと電源装置2aから構成されてい
るが、磁気軸受形ターボ分子ポンプのポンプ本体8a
は、排気速度の違いにより、大きさの違う幾種類ものポ
ンプが存在し、一方、電源装置2aは、制御対象のモー
タが幾種類かのポンプ本体8aには共通で、内部構造が
ほとんど同一であるにもかかわらず、回転速度、加速時
間、モータ電流リミッタなどのモータ駆動用パラメータ
の違いから、各種類のポンプ本体8aに対して、それぞ
れ専用の電源装置2aを用意しなければならないという
問題がある。また、予め想定される幾種類かのポンプ本
体8aに対して、モータ駆動用パラメータを予め内部に
記憶させておき、オペレータによって機種設定を行う
か、接続されたポンプ本体8aの種類を自動的に判断さ
せる方法を用いて、種類の異なるポンプ本体8aに対応
していた。従って、各種類のポンプ本体8aに対して、
専用のタイプの電源装置2aでは、ほとんど同一構造の
電源装置2aを、モータ駆動用パラメータの違いのみで
幾種類か用意する必要があった。また、オペレータが機
種設定を行うか、機種を自動判定するタイプのもので
も、新しい種類のポンプ本体8aが開発された場合、従
来の電源装置2aには新機種用のパラメータが内部に記
憶されていないため、ソフトウエアの更新などの必要が
あった。
【0007】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、オペレータによる機種設定又はポンプ
本体の機種判定手段を用いることなく、ポンプ本体の機
種と電源装置が自動対応することができる磁気軸受形タ
ーボ分子ポンプを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明の磁気軸受形ターボ分子ポンプは、磁気軸受形
のモータを備えたポンプ本体と、そのモータを高周波駆
動するインバータを有する電源装置と、ポンプ本体に装
備された一体型磁気軸受制御部とによって、回転翼を高
速回転し気体分子を排気する磁気軸受形ターボ分子ポン
プにおいて、前記一体型磁気軸受制御部に磁気軸受制御
回路と機種固有のモータ駆動用パラメータを記憶する記
憶手段を設け、その記憶手段からモータ駆動用パラメー
タを前記磁気軸受制御回路を介して電源装置内のインバ
ータ制御回路に送り前記インバータを制御してモータを
高速回転するようにしたものである。
【0009】本発明の磁気軸受形ターボ分子ポンプは上
記のように構成されており、ポンプ本体に一体型磁気軸
受制御部を装備し、その一体型磁気軸受制御部内に磁気
軸受制御回路と機種固有のモータ駆動用パラメータを記
憶する記憶手段を設け、モータ駆動用パラメータ記憶手
段から、磁気軸受制御回路を介して、電源装置に設けら
れたインバータ制御回路に機種専用のパラメータを送
り、3相インバータの高周波出力を制御し、ポンプ本体
の高周波モータを仕様どおりに高速回転する。これによ
り、電源装置がポンプ本体に自動対応する。また、新し
く開発されるポンプ本体にこの自動対応機能を付加する
ことで、電源装置のソフトウエアの変更をすることなし
に今後も対応することができる。そして、ポンプ本体の
種類ごとに電源装置を製造する必要もなく、製品在庫の
削減が可能になる。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の磁気軸受形ターボ分子ポ
ンプの一実施例を、図1を参照しながら説明する。図1
は本発明の磁気軸受形ターボ分子ポンプの制御回路を示
す図である。本磁気軸受形ターボ分子ポンプは、ポンプ
本体8と、一体型磁気軸受制御部13と、電源装置2と
から構成される。以下に各部の機能と動作について説明
する。ポンプ本体8は、図2に示すように、駆動軸28
の上部に回転翼体16が設けられ、上部に設けられた保
護軸受17(ラジアル)と下部に設けられた保護軸受2
5(スラスト・ラジアル)によって保持され、中央部に
設けられた高周波モータのモータステータ27aに電源
装置2からの3相高周波電流が流され、モータロータ2
7bを高速回転する。回転翼体16が高速で回転するこ
とによって、吸気口14からガスを、保護ネット15を
通して吸引し、ハウジング下部の排気口26から吸引し
たガスを排出する。本磁気軸受形ターボ分子ポンプは、
回転翼体16が高速で回転できるように、駆動軸28の
回転体を非接触で支持する磁気浮上制御を行っている。
駆動軸28の上方にラジアル磁気軸受19と下方にラジ
アル磁気軸受21と、最下部にスラスト磁気軸受23が
設けられ、回転翼体16が磁気浮上して高速回転し、上
部に設けられた吸気口14から気体を吸引し、下部に設
けられた排気口26から排気する。そして、駆動軸28
の回転速度と偏心度合が、上部に設けられたセンサ18
と下部に設けられたセンサ22によって検出され、ま
た、最下部に設けられたセンサ24によって上下浮上の
状態が検出され、磁気軸受制御回路9にその信号が入力
される。
【0011】一体型磁気軸受制御部13は、ポンプ本体
8に一体型として組込まれた磁気軸受制御回路9とモー
タ駆動用パラメータ記憶手段10とから構成される。従
来の一体型磁気軸受制御部13aは、図3に示すよう
に、磁気軸受制御回路9aのみを装備し、モータ駆動用
パラメータ記憶手段10aは電源装置2aに設けられ、
オペレータが電源装置2aの機種設定手段11または電
源装置2aと組合せたときポンプ本体8aに設けられた
機種判定手段12によって、電源装置2aに設けられモ
ータ駆動用パラメータ記憶手段に記憶された機種専用の
パラメータを読出し、それによって電源装置のインバー
タ制御回路7を制御し、3相インバータ5を駆動してポ
ンプ本体8aの高周波モータを制御している。これに対
し、本磁気軸受形ターボ分子ポンプの一体型磁気軸受制
御部13は、ポンプ本体8と一体型にされて、磁気軸受
制御回路9とモータ駆動用パラメータ記憶手段10とを
収納し、モータ駆動用パラメータ記憶手段10が、ポン
プ本体8に一体型に組込まれた一体型磁気軸受制御部1
3内に設けられ、ポンプ本体8の高周波モータの回転速
度を制御する高周波励磁電流、回転速度、加速時間、モ
ータ電流リミッタなどの機種専用のモータ駆動用パラメ
ータを記憶している。そして、ポンプ本体8と電源装置
2が組合わされ運転されたとき、磁気軸受制御回路9を
介してインバータ制御回路7に機種専用のパラメータが
送られる。そのパラメータによってインバータ制御回路
7が、3相インバータ5のスイッチング素子のスイッチ
ングの位相差を制御して高周波出力を制御する。このよ
うにモータ駆動用パラメータ記憶手段10がポンプ本体
8側に一体型磁気軸受制御部13として組込まれている
ので、電源装置2はどのような機種のポンプ本体8でも
それに適応してインバータ制御回路7によって3相イン
バータ5を制御でき、ポンプ本体8の高周波モータを仕
様どおりに駆動することができる。
【0012】また、磁気軸受制御回路9は、駆動軸28
を磁気浮上させるためのフィードバック制御回路で、ラ
ジアル検出用のセンサ18、22からの出力変位信号
が、磁気軸受制御回路9の位置制御の目標値の基準信号
と比較される。そして、磁気軸受制御回路9の信号処理
系により、その偏差がPID制御信号に変換されて、図
2に示す制御用電磁石のラジアル磁気軸受19、21に
励磁電流をパワーアンプを介して流すことによって、駆
動軸28を挟んで各々対向して配置されている各電磁石
のラジアル磁気軸受19、21で駆動軸28を吸引しあ
い、駆動軸28を適当な位置に制御し、これによって磁
気浮上制御を行っている。また、アキシアル方向検出用
のセンサ24からの出力変位信号は、磁気軸受制御回路
9の浮上位置制御の目標値の基準信号と比較される。そ
して、磁気軸受制御回路9の信号処理系により、その偏
差がPID制御信号に変換されて、図2に示す制御用電
磁石のスラスト磁気軸受23に励磁電流をパワーアンプ
を介して流すことによって上下位置を制御し、これによ
って磁気浮上制御を行っている。
【0013】電源装置2は、AC電源1の交流入力を直
流出力に変換するAC/DCコンバータ3と、機種専用
のパラメータが、磁気軸受制御回路9を介して、入力さ
れ3相インバータ5を制御するインバータ制御回路7及
びDC/DCコンバータ6と、直流入力をDC/AC変
換して3相の高周波交流を出力する3相インバータ5と
から構成される。AC/DCコンバータ3は、AC電源
1の単相の50/60Hzの交流電源を必要な直流の電
圧に変換する整流回路で、変圧器と整流器とコンデンサ
で構成される。そして、出力の直流電圧は、3相インバ
ータ5の入力電圧に適合される。3相インバータ5は、
直流電源から交流電源を得るために用いられるもので、
トランジスタなどを用いた発振回路と変圧器を用いて3
相の高周波交流を出力する。AC/DCコンバータ3か
ら整流器4を介した直流電源が、インバータで3相の高
周波交流に変換される。そして、ポンプ本体8の高周波
モータに応じて一次側入力電圧や周波数を調整して、高
周波モータを高速回転させるものである。インバータ制
御回路7は、モータ駆動用パラメータ記憶手段10か
ら、磁気軸受制御回路9を介して、機種専用のパラメー
タが入力され、そのパラメータによって3相インバータ
5のスイッチング素子のスイッチング位相差が制御さ
れ、ポンプ本体8の機種に適合した高周波モータの高周
波励磁電流、回転速度、加速時間、モータ電流リミッタ
などが制御されて、高周波モータが運転される。DC/
DCコンバータ6は、AC/DCコンバータ3の出力電
圧を低電圧化し、インバータ制御回路7、磁気軸受制御
回路9の電源電圧、制御用電磁石の駆動電圧を出力す
る。上記のように、本磁気軸受形ターボ分子ポンプは、
電源装置2をポンプ本体8に接続して運転を行なう場
合、インバータ制御回路7が、ポンプ本体8と一体化さ
れた一体型磁気軸受制御部13の磁気軸受制御回路9か
ら、モータ駆動用パラメータ記憶手段10に記憶された
機種専用のパラメータを受取り、3相インバータ5を制
御してポンプ本体8を駆動するため、ポンプ本体8の機
種のパラメータを手動で入力する必要もなく、自動的に
電源装置2とポンプ本体8とが仕様どおり適合して使用
することができる。
【0014】
【発明の効果】本発明の磁気軸受形ターボ分子ポンプは
上記のように構成されており、ポンプ本体に機種固有の
モータ駆動用パラメータを記憶する記憶手段を設け、そ
の記憶手段から、電源装置に設けられたインバータ制御
回路に機種専用のパラメータを送り、インバータの高周
波出力を制御し、ポンプ本体の高周波モータを仕様どお
りに高速回転させる自動対応機能を有するので、電源装
置がポンプ本体に自動対応し、電源装置のソフトウエア
の変更もすることなしに使用することができる。そし
て、ポンプ本体の種類ごとに電源装置を製造する必要も
なく、製品在庫の削減をすることができる。また、ユー
ザは故障に備えて予備電源装置を保有するにあたり、複
数の機種のポンプ本体を使用する場合でも、一種類の電
源装置のみを保有するだけですむ。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a turbo molecular pump used as an exhaust system of a manufacturing apparatus or the like that requires a high vacuum. The present invention relates to a magnetic bearing type turbo-molecular pump provided with the same. 2. Description of the Related Art There is a turbo molecular pump as a vacuum pump for transporting a gas by mechanically giving a momentum in a certain direction to a gas molecule by a rotary wing or the like. A turbo-molecular pump has a rotating blade with an oblique slit in a disk and a shape almost the same as that of the rotating blade under low-pressure conditions where collisions between gas molecules can be ignored. The rotating blades are driven at an extremely high rotational speed, gas molecules pass through the gap between the two blades, and are evacuated to a vacuum to obtain an ultra-high vacuum. It is. An oil rotary pump, a mechanical booster pump, a dry vacuum pump, or the like is used as a back pressure pump in a vacuum evacuation system of the turbo molecular pump. FIG. 2 shows a cross section of a magnetic bearing type turbo-molecular pump provided with a magnetic bearing device. The turbo-molecular pump has a drive shaft 28 provided with a radial protection bearing 17 on the upper side and a thrust radial protection bearing 25 on the lower side, a magnetic levitation mechanism, and a high-frequency driven motor stator 27a.
And high speed rotation (for example, 20
In the upper part of the drive shaft 28, the rotating body is provided with the rotating blade body 16, and the fixed blade 30 stacked with the spacer 29 is provided on the housing side opposite to the rotating body, so that the rotating blade body 16 can operate at high speed. By rotating, the gas is sucked from the intake port 14 through the protection net 15, and the gas sucked from the exhaust port 26 at the lower part of the housing is discharged. Since the rotor 16 rotates at a high speed, magnetic levitation control for supporting the rotor of the drive shaft 28 in a non-contact manner is performed. As a set of axial direction control electromagnets for controlling the position of the drive shaft 28 in the direction, the thrust magnetic bearing 23
The radial magnetic bearing 19 and the radial magnetic bearing 21 are provided as two sets of radial direction control electromagnets that perform position control in two directions orthogonal to each other at two points on the drive shaft 28.
Is provided. The sensor 2 is used as a sensor for detecting an axial direction as a sensor for detecting displacement of the drive shaft 28.
4 are provided, and a sensor 18 and a sensor 22 are provided as radial direction detection sensors. A power supply terminal 20 is provided on a side surface of the housing as a terminal for supplying power to these components. FIG. 3 shows a control block circuit of a conventional magnetic bearing type turbo molecular pump. A magnetic bearing control circuit 9a for causing magnetic levitation is housed in the integrated magnetic bearing control unit 13a, attached to the pump body 8a, and performs feedback control. The magnetic bearing control circuit 9a includes:
Output displacement signals from the sensors 18 and 22 for radial detection are compared with a reference signal of a target value for position control. The deviation is converted into a PID control signal by a signal processing system of the magnetic bearing control circuit 9a, and an excitation current is supplied to the radial magnetic bearings 19 and 21 of the control electromagnet via a power amplifier to thereby drive the drive shaft 28. The drive shaft 28 is attracted to each other by the radial magnetic bearings 19 and 21 of the respective electromagnets disposed to face each other with the sandwiched therebetween, and the drive shaft 28 is controlled to an appropriate position, thereby performing magnetic levitation control. Also,
The output displacement signal from the sensor 24 for detecting the axial direction is compared with a reference signal of a target value of the flying position control, and the deviation thereof is determined by a signal processing system of the magnetic bearing control circuit 9a.
The control signal is converted into a D control signal, and an exciting current is supplied to the thrust magnetic bearing 23 of the control electromagnet through a power amplifier to control the vertical position, thereby performing magnetic levitation control. On the other hand, the drive shaft 2 that rotates at a high speed as described above
8 is provided with protective bearings (radial thrusts) 17 and 25 for holding the rotating body when the rotation speed becomes low or the rotation stops. This protective bearing 1
Reference numerals 7 and 25 support the rotating body when the magnetic bearing does not function normally, such as when the cable is dropped due to an erroneous operation during high-speed rotation. The pump body 8a has a plurality of pumps having different sizes due to the difference in the pumping speed. When the pump body 8a is combined with the power supply device 2a, the type of the pump can be automatically determined. The main body 8a is provided with a model determining means 12. [0005] In the power supply device 2a, an AC voltage from the AC power supply 1 is converted into a DC voltage by an AC / DC converter 3 and input to a three-phase inverter 5 via a rectifier 4. The model signal from the model discriminating means 12 of the pump body 8a, or the model signal from the model setting means 11 set by the operator, and the motor driving parameter storage means 1
The model parameter signal from 0a is input to the inverter control circuit 7. The inverter control circuit 7 controls the high-frequency output by controlling the switching phase difference of the switching elements of the three-phase inverter 5, and rotates the high-frequency motor as specified. A conventional magnetic bearing type turbo-molecular pump comprises a pump main body 8a, an integrated magnetic bearing control section 13a and a power supply 2a as described above. Pump body 8a of a pump type turbo molecular pump
There are many types of pumps having different sizes depending on the pumping speed. On the other hand, the power supply device 2a has a motor to be controlled common to several types of pump bodies 8a, and the internal structure is almost the same. Nevertheless, due to differences in motor driving parameters such as rotation speed, acceleration time, and motor current limiter, there is a problem that a dedicated power supply device 2a must be prepared for each type of pump body 8a. is there. In addition, motor drive parameters are stored in advance for several types of pump bodies 8a assumed in advance, and the model is set by an operator, or the type of the connected pump bodies 8a is automatically set. The method for making a judgment is used to correspond to different types of pump main bodies 8a. Therefore, for each type of pump body 8a,
In the dedicated type power supply device 2a, it is necessary to prepare several types of power supply devices 2a having almost the same structure only by differences in motor driving parameters. Even if the operator sets the model or automatically determines the model, when a new type of pump body 8a is developed, the parameters for the new model are stored in the conventional power supply device 2a. There was no need to update software. [0007] The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible that the model of the pump main body and the power supply device automatically correspond without using the model setting by the operator or the model determining means of the pump main body. An object of the present invention is to provide a magnetic bearing type turbo-molecular pump that can be used. In order to achieve the above object, a magnetic bearing type turbo molecular pump according to the present invention comprises a pump body having a magnetic bearing type motor and an inverter for driving the motor at high frequency. A magnetic bearing type turbo-molecular pump that rotates a rotor blade at high speed and exhausts gas molecules by using a power supply device having a power supply and an integrated magnetic bearing control unit mounted on a pump body. A storage unit for storing circuit and model-specific motor driving parameters, and transmitting the motor driving parameters from the storage unit to the inverter control circuit in the power supply device via the magnetic bearing control circuit to control the inverter, and Is designed to rotate at high speed. The magnetic bearing type turbo-molecular pump of the present invention is constructed as described above. The pump body is provided with an integrated magnetic bearing control section, and the integrated magnetic bearing control section has a magnetic bearing control circuit and a model specific model. Storage means for storing the motor drive parameters of the three-phase inverter, and sends the model-specific parameters from the motor drive parameter storage means to the inverter control circuit provided in the power supply device via the magnetic bearing control circuit. The high frequency output is controlled, and the high frequency motor of the pump body rotates at high speed as specified. Thereby, the power supply device automatically corresponds to the pump body. In addition, by adding this automatic correspondence function to a newly developed pump body, it is possible to respond in the future without changing the software of the power supply device. Further, it is not necessary to manufacture a power supply device for each type of the pump main body, and it is possible to reduce product inventory. An embodiment of the magnetic bearing type turbo-molecular pump according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG.
FIG. 2 is a diagram showing a control circuit of the magnetic bearing type turbo-molecular pump of the present invention. The magnetic bearing type turbo molecular pump includes a pump body 8, an integrated magnetic bearing control unit 13, and a power supply device 2. The function and operation of each unit will be described below. As shown in FIG. 2, the pump body 8 is
A rotary wing body 16 is provided on the upper part of the bearing, and a protective bearing 17 (radial) provided on the upper part and a protective bearing 2 provided on the lower part are provided.
5 (thrust radial), and a three-phase high-frequency current from the power supply device 2 flows through a motor stator 27a of a high-frequency motor provided in the center portion, thereby
7b is rotated at high speed. When the rotary wing body 16 rotates at a high speed, gas is sucked from the intake port 14 through the protection net 15, and the gas sucked from the exhaust port 26 at the lower portion of the housing is discharged. This magnetic bearing type turbo molecular pump
Magnetic levitation control for supporting the rotating body of the drive shaft 28 in a non-contact manner is performed so that the rotating wing body 16 can rotate at high speed.
A radial magnetic bearing 19 is provided above the drive shaft 28, a radial magnetic bearing 21 is provided below the drive shaft 28, and a thrust magnetic bearing 23 is provided at the lowermost portion. The rotor 16 is magnetically levitated and rotates at a high speed, and an intake port provided at the upper portion The gas is sucked from 14 and exhausted from an exhaust port 26 provided at the lower part. And the drive shaft 28
The rotation speed and the degree of eccentricity of the
And a sensor 22 provided at the lower portion, and a vertical floating state is detected by a sensor 24 provided at the lowermost portion. The signal is input to the magnetic bearing control circuit 9. The integrated magnetic bearing control section 13 comprises a magnetic bearing control circuit 9 integrated with the pump body 8 as an integral part and a motor drive parameter storage means 10. As shown in FIG. 3, the conventional integrated magnetic bearing control unit 13a includes only the magnetic bearing control circuit 9a, and the motor drive parameter storage unit 10a is provided in the power supply device 2a.
When the operator combines with the model setting means 11 of the power supply device 2a or the power supply device 2a, the model determination means 12 provided in the pump body 8a determines the model dedicated to the model stored in the motor drive parameter storage means provided in the power supply 2a. The parameters are read out, whereby the inverter control circuit 7 of the power supply device is controlled, and the three-phase inverter 5 is driven to control the high-frequency motor of the pump body 8a. On the other hand, the integrated magnetic bearing control unit 13 of the present magnetic bearing type turbo-molecular pump is integrated with the pump body 8 and houses the magnetic bearing control circuit 9 and the motor drive parameter storage means 10, and The drive parameter storage means 10 is an integrated magnetic bearing control unit 1 integrated into the pump body 8.
A motor drive parameter dedicated to the model, such as a high-frequency excitation current for controlling the rotation speed of the high-frequency motor of the pump body 8, a rotation speed, an acceleration time, and a motor current limiter, is stored in the pump body 3. When the pump main body 8 and the power supply device 2 are operated in combination, parameters specific to the model are sent to the inverter control circuit 7 via the magnetic bearing control circuit 9. The inverter control circuit 7 controls the switching phase difference of the switching elements of the three-phase inverter 5 based on the parameters to control the high-frequency output. As described above, since the motor drive parameter storage means 10 is incorporated in the pump body 8 as the integrated magnetic bearing control unit 13, the power supply device 2 can adapt the inverter control circuit to any type of pump body 8 7, the three-phase inverter 5 can be controlled, and the high-frequency motor of the pump body 8 can be driven as specified. The magnetic bearing control circuit 9 includes a drive shaft 28
In a feedback control circuit for magnetically levitating, the output displacement signals from the radial detection sensors 18 and 22 are compared with a reference signal of a target value for position control of the magnetic bearing control circuit 9. The deviation is converted into a PID control signal by the signal processing system of the magnetic bearing control circuit 9, and the exciting current is passed through the power amplifier to the radial magnetic bearings 19 and 21 of the control electromagnet shown in FIG. The drive shaft 28 is attracted to each other by the radial magnetic bearings 19 and 21 of the respective electromagnets disposed opposite to each other with the drive shaft 28 interposed therebetween, and the drive shaft 28 is controlled to an appropriate position, thereby performing magnetic levitation control. ing. The output displacement signal from the sensor 24 for detecting the axial direction is compared with a reference signal of a target value of the floating position control of the magnetic bearing control circuit 9. Then, the deviation is converted into a PID control signal by a signal processing system of the magnetic bearing control circuit 9, and an exciting current is passed through a power amplifier to a thrust magnetic bearing 23 of the control electromagnet shown in FIG. , Thereby performing magnetic levitation control. The power supply device 2 controls an AC / DC converter 3 for converting an AC input of the AC power supply 1 into a DC output, and a model-specific parameter through the magnetic bearing control circuit 9 to control the three-phase inverter 5. And a three-phase inverter 5 that performs DC / AC conversion of a DC input and outputs a three-phase high-frequency AC. The AC / DC converter 3 is a rectifier circuit that converts a single-phase 50/60 Hz AC power supply of the AC power supply 1 into a required DC voltage, and is composed of a transformer, a rectifier, and a capacitor. The output DC voltage is adapted to the input voltage of the three-phase inverter 5. The three-phase inverter 5
Used to obtain AC power from DC power,
Oscillation circuit using transistors, etc. and transformer
Outputs high-frequency AC of the phase. A DC power supply from the AC / DC converter 3 via the rectifier 4 is converted into a three-phase high-frequency AC by an inverter. Then, the primary-side input voltage and frequency are adjusted according to the high-frequency motor of the pump body 8 to rotate the high-frequency motor at high speed. The inverter control circuit 7 receives a model-specific parameter from the motor drive parameter storage means 10 via the magnetic bearing control circuit 9 and controls the switching phase difference of the switching element of the three-phase inverter 5 by the parameter. The high frequency excitation current, rotation speed, acceleration time, motor current limiter, etc. of the high frequency motor suitable for the model of the pump body 8 are controlled, and the high frequency motor is operated. DC /
The DC converter 6 lowers the output voltage of the AC / DC converter 3 and outputs the power supply voltage of the inverter control circuit 7 and the magnetic bearing control circuit 9 and the drive voltage of the control electromagnet. As described above, this magnetic bearing type turbo-molecular pump is
When the power supply device 2 is connected to the pump body 8 for operation, the inverter control circuit 7 stores the motor drive parameter from the magnetic bearing control circuit 9 of the integrated magnetic bearing control unit 13 integrated with the pump body 8. In order to drive the pump body 8 by receiving the model-specific parameters stored in the means 10 and controlling the three-phase inverter 5, there is no need to manually input the model parameters of the pump body 8, and the power supply device is automatically turned on. 2 and the pump body 8 can be used in conformity with the specification. The magnetic bearing type turbo-molecular pump according to the present invention is constructed as described above. The pump main body is provided with storage means for storing a model-specific motor drive parameter. It has an automatic response function that sends the model-specific parameters to the inverter control circuit provided in the power supply unit, controls the high-frequency output of the inverter, and rotates the high-frequency motor of the pump body at high speed as specified. It is automatic and can be used without changing the power supply software. In addition, it is not necessary to manufacture a power supply device for each type of the pump main body, thereby reducing product inventory. In addition, when the user holds the spare power supply in preparation for a failure, the user only needs to hold one kind of power supply even when using a plurality of types of pump bodies.
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のターボ分子ポンプの一実施例を示す
図である。
【図2】 ターボ分子ポンプの構造を示す図である。
【図3】 従来のターボ分子ポンプの制御回路を示す図
である。
【符号の説明】
1…AC電源
2…電源装置
3…AC/DCコンバータ
4…整流器
5…3相インバータ
6…DC/DCコンバータ
7…インバータ制御回路
8、8a…ポンプ本体
9、9a…磁気軸受制御回路
10、10a…モータ駆動用パラメータ記憶手段
11…機種設定手段
12…機種判定手段
13、13a…一体型磁気軸受制御部
14…吸気口
15…保護ネット
16…回転翼体
17、25…保護軸受
18、22、24…センサ
19…ラジアル軸受
20…電源導入端子
21…ラジアル磁気軸受
23…スラスト磁気軸受
26…排気口
27a…モータステータ
27b…モータロータ
28…駆動軸
29…スペーサ
30…固定翼
31…本体円筒部
32…フランジBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing one embodiment of a turbo-molecular pump of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a structure of a turbo-molecular pump. FIG. 3 is a diagram showing a control circuit of a conventional turbo-molecular pump. [Description of Signs] 1 AC power supply 2 Power supply device 3 AC / DC converter 4 Rectifier 5 Three-phase inverter 6 DC / DC converter 7 Inverter control circuit 8, 8a Pump body 9, 9a Magnetic bearing Control circuits 10 and 10a Motor drive parameter storage means 11 Model setting means 12 Model determination means 13 and 13a Integrated magnetic bearing control unit 14 Inlet 15 Protection net 16 Rotor blades 17 and 25 Protection Bearings 18, 22, 24 Sensor 19 Radial bearing 20 Power supply terminal 21 Radial magnetic bearing 23 Thrust magnetic bearing 26 Exhaust port 27a Motor stator 27b Motor rotor 28 Drive shaft 29 Spacer 30 Fixed blade 31 ... Main body cylindrical part 32 ... Flange
フロントページの続き Fターム(参考) 3H021 AA01 BA01 BA11 CA04 CA07 DA06 EA10 3H022 AA03 BA06 BA07 CA06 CA16 CA48 CA50 DA09 DA12 DA19 DA20 3H031 DA02 EA09 EA11 EA12 EA13 EA14 EA15 FA01 FA13 FA41 3H045 AA06 AA09 AA12 AA25 AA26 AA31 BA01 BA28 BA31 CA09 CA21 CA28 CA29 DA07 EA36 3J102 AA01 AA09 BA03 BA17 BA18 DA02 DA03 DA09 DB05 DB10 DB22 GA06 Continuation of front page F-term (reference) 3H021 AA01 BA01 BA11 CA04 CA07 DA06 EA10 3H022 AA03 BA06 BA07 CA06 CA16 CA48 CA50 DA09 DA12 DA19 DA20 3H031 DA02 EA09 EA11 EA12 EA13 EA14 EA15 FA01 FA13 FA41 3H045 AA06 AA09 AA12 AA25 AA26 AA31 BA01 BA28 BA31 CA09 CA21 CA28 CA29 DA07 EA36 3J102 AA01 AA09 BA03 BA17 BA18 DA02 DA03 DA09 DB05 DB10 DB22 GA06
Claims (1)
と、そのモータを高周波駆動するインバータを有する電
源装置と、ポンプ本体に装備された一体型磁気軸受制御
部とによって、回転翼を高速回転し気体分子を排気する
磁気軸受形ターボ分子ポンプにおいて、前記一体型磁気
軸受制御部に磁気軸受制御回路と機種固有のモータ駆動
用パラメータを記憶する記憶手段を設け、その記憶手段
からモータ駆動用パラメータを前記磁気軸受制御回路を
介して電源装置内のインバータ制御回路に送り前記イン
バータを制御してモータを高速回転するようにしたこと
を特徴とする磁気軸受形ターボ分子ポンプ。Claims: 1. A pump body provided with a magnetic bearing type motor, a power supply device having an inverter for driving the motor at high frequency, and an integrated magnetic bearing control unit provided in the pump body. In the magnetic bearing type turbo molecular pump for rotating the rotor blades at high speed and exhausting gas molecules, the integrated magnetic bearing control unit is provided with a magnetic bearing control circuit and a storage unit for storing a model-specific motor driving parameter, and stores the storage unit. A magnetic bearing type turbo-molecular pump wherein a motor driving parameter is sent from the means to an inverter control circuit in a power supply device via the magnetic bearing control circuit, and the motor is rotated at a high speed by controlling the inverter.
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-
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- 2002-04-01 JP JP2002098655A patent/JP2003293980A/en active Pending
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