JP2018145803A - Control device, circuit board installed at said control device and vacuum pump applied with said control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は制御装置、該制御装置に搭載された基板、及び該制御装置が適用された真空ポンプに係わり、特に放熱構造が簡素で部品交換時のコストを低減出来、これまでよりも小型のポンプに構成できる一方で製造の容易な制御装置、該制御装置に搭載された基板、及び該制御装置が適用された真空ポンプに関する。 The present invention relates to a control device, a board mounted on the control device, and a vacuum pump to which the control device is applied. In particular, the heat dissipation structure is simple, and the cost for replacing parts can be reduced. The present invention relates to a control device that can be configured easily, and is easy to manufacture, a substrate mounted on the control device, and a vacuum pump to which the control device is applied.
近年のエレクトロニクスの発展に伴い、メモリや集積回路といった半導体の需要が急激に増大している。
これらの半導体は、きわめて純度の高い半導体基板に不純物をドープして電気的性質を与えたり、エッチングにより半導体基板上に微細な回路を形成したりなどして製造される。
With the recent development of electronics, the demand for semiconductors such as memories and integrated circuits is increasing rapidly.
These semiconductors are manufactured by doping impurities into a highly pure semiconductor substrate to impart electrical properties, or by forming fine circuits on the semiconductor substrate by etching.
そして、これらの作業は空気中の塵等による影響を避けるため高真空状態のチャンバ内で行われる必要がある。このチャンバの排気には、一般に真空ポンプが用いられているが、特に残留ガスが少なく、保守が容易等の点から真空ポンプの中の一つであるターボ分子ポンプが多用されている。 These operations need to be performed in a high vacuum chamber in order to avoid the influence of dust in the air. A vacuum pump is generally used for evacuating the chamber. However, a turbo molecular pump, which is one of the vacuum pumps, is used frequently from the viewpoints of particularly low residual gas and easy maintenance.
また、半導体の製造工程では、さまざまなプロセスガスを半導体の基板に作用させる工程が数多くあり、ターボ分子ポンプはチャンバ内を真空にするのみならず、これらのプロセスガスをチャンバ内から排気するのにも使用される。
さらに、ターボ分子ポンプは、電子顕微鏡等の設備において、粉塵等の存在による電子ビームの屈折等を防止するため、電子顕微鏡等のチャンバ内の環境を高度の真空状態にするのにも用いられている。
Also, in the semiconductor manufacturing process, there are many processes in which various process gases are applied to the semiconductor substrate. The turbo molecular pump not only evacuates the chamber, but also exhausts these process gases from the chamber. Also used.
Furthermore, turbo molecular pumps are also used in equipment such as electron microscopes to prevent the refraction of the electron beam due to the presence of dust, etc., so that the environment in the chamber of the electron microscope or the like is brought into a highly vacuum state. Yes.
このターボ分子ポンプは、ポンプ本体とそのポンプ本体を制御する制御装置とからなる。
ポンプ本体と制御装置との間は、通常、ケーブルとコネクタプラグ機構とで接続される。また、このポンプ本体と制御装置間のケーブルの接続ミスやケーブルの長さ調整の煩雑さを回避するため、従来特許文献1のようにポンプ本体と制御装置を一体化した構造が知られている。
The turbo molecular pump includes a pump body and a control device that controls the pump body.
The pump body and the control device are usually connected by a cable and a connector plug mechanism. Moreover, in order to avoid the cable connection mistake between this pump main body and a control apparatus, and the complexity of cable length adjustment, the structure which integrated the pump main body and the control apparatus like the
この制御装置の内部ブロック図を図4に示す。
図4に示すように従来は主に機能面の分離や設計のし易さから磁気軸受(Active Magnetic Bearing 以下、AMBと略す)の各電磁石に対する駆動電流増幅器5と磁気軸受浮上制御6は1枚のAMB基板1が担い、一方、モータに対する駆動電流増幅器7と回転速度制御8は1枚のモータ基板2が担っていた。そして、このAMB基板1とモータ基板2とはユーザインターフェイス9とI/Oポート11を含む1枚のインターフェイス基板3を介してユーザ4に対して信号を送信したりユーザからの指令信号を受けるようになっていた。
An internal block diagram of this control device is shown in FIG.
As shown in FIG. 4, conventionally, there is one drive
ここに、AMB基板1には各電磁石に対する駆動電流増幅に必要なFET等を含む電力増幅素子と磁気軸受浮上制御のためのディジタル回路やセンサ回路を含む弱電素子とが同じ基板に搭載されていた。また、モータ基板2には三相のモータに対する駆動電流増幅に必要なFET等を含む電力増幅素子とモータの回転制御のためのディジタル回路やセンサ回路を含む弱電素子とが同じ基板に搭載されていた。
Here, on the
しかしながら、上記のように機能面から回路を分離した場合、AMB基板1とモータ基板2の両方に駆動電流増幅の素子が存在しているため、それぞれの基板における素子が発する発熱量が大きく、AMB基板1とモータ基板2の両方に対してそれぞれ放熱対策を施す必要があった。このため、AMB基板1とモータ基板2とには、図4及び図5の基板配置図に示すように双方共に筐体12に接する放熱シート13と筐体蓋14に接する放熱シート15を配置するスペースが必要であった。
However, when the circuit is separated from the functional surface as described above, since the drive current amplification elements exist on both the
そして、筐体蓋14を閉じる際には、人が内部の状況を目視で確認できないため、素子同士が互いに衝突しないように図5に点線で示すように素子同士がそれぞれの基板のエリアを超えて高さ方向に突出しないように余裕をもって配置されていた。この点は、インターフェイス基板3も間に存在するためより一層の高さ方向の余裕が必要であった。従って、制御装置の筐体としては大きくならざるを得なかった。また、筐体蓋14を閉じる際には、人が内部の状況を目視で確認できないため、組み立て作業の際には基板間ケーブルに遊びが必要であった。
When the
また、このように、AMB基板1とモータ基板2とは双方共に熱を発生するため、AMB基板1とモータ基板2は共に故障し易かった。故障の際には基板単位に交換することが多いので、交換用にAMB基板1とモータ基板2の両方を一定数量常に在庫確保する必要があった。
In addition, since both the
更に、AMB基板1とモータ基板2のそれぞれには、駆動電流増幅の素子とディジタル回路やセンサ回路の弱電回路とが1枚の基板上に混在しているが、駆動電流増幅の素子で発生したノイズが弱電回路側に乗らないように電力系の素子と弱電系の素子のエリアの棲み分けをする必要があり、その分基板が大きくなっていた。
Further, each of the
更に、AMB基板1とモータ基板2とにはFET等の増幅用の素子が搭載されているため、電流量に応じて配線パターン幅を広くする必要があった。また、この幅の広い銅箔のために各素子間の隙間が大きくなりAMB基板1とモータ基板2が大きくなっていた。
Furthermore, since the
本発明はこのような従来の課題に鑑みてなされたもので、放熱構造が簡素で部品交換時のコストを低減出来、これまでよりも小型のポンプに構成できる一方で製造の容易な制御装置、該制御装置に搭載された基板、及び該制御装置が適用された真空ポンプを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a conventional problem, the heat dissipation structure is simple, the cost at the time of component replacement can be reduced, and a control device that can be configured as a smaller pump than ever, and is easy to manufacture, It is an object of the present invention to provide a substrate mounted on the control device and a vacuum pump to which the control device is applied.
このため本発明(請求項1)は制御装置の発明であって、磁気軸受に電流を流す磁気軸受用駆動電流増幅器とモータに電流を流すモータ用駆動電流増幅器とを搭載したパワー基板と、前記磁気軸受による浮上制御と前記モータの回転速度制御を担う制御基板と、該制御基板と前記パワー基板とを収納する筐体とを備えて構成した。 For this reason, the present invention (Claim 1) is an invention of a control device, comprising a power board on which a driving current amplifier for a magnetic bearing for passing a current to a magnetic bearing and a driving current amplifier for a motor for flowing a current to a motor are mounted; A control board responsible for levitation control by magnetic bearings and rotation speed control of the motor, and a housing for housing the control board and the power board are provided.
従来、磁気軸受とモータに対する駆動制御について機能面から基板を細かく分離していたのに比べて、電力の必要な基板と弱電で済む基板の2種類の基板としてまとめた。このため、従来よりも収納する基板の枚数が減り小型に設計できる。また、基板間を渡るコネクタの本数も少なくなり、その分でも小型に設計できる。 Conventionally, the drive control for the magnetic bearing and the motor is divided into two types of substrates, that is, a substrate that requires electric power and a substrate that requires light electricity, compared to the case where the substrate is finely separated from the functional aspect. For this reason, the number of substrates to be accommodated is smaller than in the prior art, and the design can be reduced. In addition, the number of connectors crossing between the boards is reduced, so that the size can be reduced.
放熱の必要なのはパワー基板だけであり、放熱シートは1枚で足りる。パワー基板のみが熱のため寿命が短く故障し易い。従って、交換のために用意しておく基板はこのパワー基板の1種類の基板だけで済む。1種類の基板だけを量産すればよいため、修理コストも低減できる。制御基板については発熱量は少なく熱に影響されることもないため、基板の寿命は長く故障はほとんどしない。自然空冷で十分である。 Only the power board needs to dissipate heat, and only one heat dissipating sheet is sufficient. Only the power board has a short life due to heat and is prone to failure. Therefore, only one type of power board is prepared for replacement. Since only one type of substrate needs to be mass-produced, repair costs can be reduced. Since the control board generates a small amount of heat and is not affected by heat, the board has a long life and hardly breaks down. Natural air cooling is sufficient.
また、従来は放熱を考慮した形で基板を制御装置内に配置する必要があったのでレイアウトが複雑であったが、本発明では放熱を集中できレイアウトが簡単で作業性もよくなった。基板の取り付け作業が容易でありケーブルの長さも必要最低限で済む。 Conventionally, the layout is complicated because it is necessary to arrange the substrate in the control device in consideration of heat dissipation. However, in the present invention, the heat dissipation can be concentrated and the layout is simple and the workability is improved. The board can be easily attached and the length of the cable can be minimized.
また、本発明(請求項2)は制御装置の発明であって、前記制御基板には、更に、前記磁気軸受と前記モータの状態を監視し通知制御するユーザーインターフェイスと、ユーザとの間で通信を行う伝送部を含むことを特徴とする。 In addition, the present invention (Claim 2) is an invention of a control device, wherein the control board further includes a user interface for monitoring and controlling the status of the magnetic bearing and the motor, and communication between the user and the user interface. The transmission part which performs is characterized by the above-mentioned.
更に、本発明(請求項3)は制御装置の発明であって、前記パワー基板と前記筐体との間には放熱手段が介在されたことを特徴とする。 Furthermore, the present invention (Claim 3) is an invention of a control device, characterized in that a heat dissipation means is interposed between the power board and the housing.
放熱手段にはヒートシンクや放熱シートを含む。放熱手段を設置する箇所が1箇所だけなので放熱を集中できレイアウトが簡単で作業性もよくなった。 The heat dissipation means includes a heat sink and a heat dissipation sheet. Since there is only one place to install the heat dissipation means, the heat dissipation can be concentrated and the layout is simple and the workability is improved.
更に、本発明(請求項4)は制御装置の発明であって、前記パワー基板に搭載された電子素子のうち最大高さの範囲内に前記制御基板に搭載された少なくとも1つの電子素子の高さの一部若しくは全てが含まれることを特徴とする。 Further, the present invention (Claim 4) is an invention of a control device, wherein the height of at least one electronic element mounted on the control board is within a maximum height range among the electronic elements mounted on the power board. A part or all of this is included.
基板間の部品は干渉しないようにレイアウトを設計できる。従って、制御装置の高さを低く抑えることができる。その結果、請求項1の効果である基板の枚数を減らせたことで小型化できた点と併せて従来の制御装置の高さを低く抑えることが出来る。
The layout can be designed so that the components between the boards do not interfere. Therefore, the height of the control device can be kept low. As a result, the height of the conventional control device can be kept low together with the fact that the number of substrates, which is the effect of
更に、本発明(請求項5)は制御装置の発明であって、前記制御基板が前記筐体の内部に位置決め手段を介して支持されたことを特徴とする。 Furthermore, the present invention (Claim 5) is an invention of a control device, wherein the control board is supported inside the casing via a positioning means.
制御基板は、例えば筐体より立設されたロッド等の位置決め手段により支持される。このため、筐体蓋は開けた状態で作業員が目で確認しつつ基板やコネクタの取り付け作業ができる。組み立ては一方向である。従って、取り付け作業が容易でありケーブルの長さも必要最低限で済む。 The control board is supported by positioning means such as a rod erected from the housing, for example. For this reason, it is possible to perform the work of attaching the board or the connector while the operator confirms with the eyes with the housing lid opened. The assembly is one way. Therefore, attachment work is easy and the length of the cable can be minimized.
更に、本発明(請求項6)は制御装置の発明であって、前記パワー基板の配線パターンを形成する銅箔の厚みが35μm以上であることを特徴とする。 Further, the present invention (invention 6) is an invention of a control device, wherein the thickness of the copper foil forming the wiring pattern of the power substrate is 35 μm or more.
パワー基板については、配線パターンの銅箔の幅を狭く、かつ銅箔の厚みを厚くすることで従来よりもパワー素子を高密度に搭載できる。 About a power board, a power element can be mounted more densely than before by narrowing the width | variety of the copper foil of a wiring pattern, and thickening the thickness of copper foil.
更に、本発明(請求項7)は制御装置の発明であって、前記パワー基板に搭載された電子素子には200mA以上の電流が流され、一方、前記制御基板に搭載された電子素子には200mA未満の電流が流されることを特徴とする。 Furthermore, the present invention (Claim 7) is an invention of a control device, wherein an electric current of 200 mA or more is passed through the electronic element mounted on the power board, while the electronic element mounted on the control board is A current of less than 200 mA is passed.
更に、本発明(請求項8)はパワー基板の発明であって、請求項1〜7のいずれか1項に記載の制御装置に搭載され、パワー素子を含むことを特徴とする。
Furthermore, the present invention (invention 8) is an invention of a power board, which is mounted on the control device according to any one of
更に、本発明(請求項9)は制御基板の発明であって、請求項1〜7のいずれか1項に記載の制御装置に搭載され、ディジタル回路及びセンサー回路のいずれか少なくとも一方を含む制御系の弱電素子を有することを特徴とする。
Furthermore, the present invention (Claim 9) is an invention of a control board, which is mounted on the control device according to any one of
更に、本発明(請求項10)は真空ポンプの発明であって、請求項1〜7のいずれか1項に記載の制御装置を適用したことを特徴とする。
Furthermore, the present invention (Claim 10) is an invention of a vacuum pump, and is characterized in that the control device according to any one of
以上説明したように本発明(請求項1)によれば、磁気軸受に電流を流す磁気軸受用駆動電流増幅器とモータに電流を流すモータ用駆動電流増幅器とを搭載したパワー基板と、磁気軸受による浮上制御とモータの回転速度制御を担う制御基板とに分離したので、従来よりも収納する基板の枚数が減り小型に設計できる。放熱の必要なのはパワー基板だけであり、放熱シートは1枚で足りる。パワー基板のみが熱のため寿命が短く故障し易い。従って、交換のために用意しておく基板はこのパワー基板の1種類の基板だけで済む。
また、従来は放熱を考慮した形で基板を制御装置内に配置する必要があったのでレイアウトが複雑であったが、本発明では放熱を集中できレイアウトが簡単で作業性もよくなった。
As described above, according to the present invention (Claim 1), a power board mounted with a magnetic bearing drive current amplifier for supplying current to a magnetic bearing and a motor drive current amplifier for supplying current to a motor, and a magnetic bearing Since the control board for controlling the flying height control and the rotation speed of the motor is separated, the number of boards to be accommodated can be reduced as compared with the prior art, and the design can be reduced. Only the power board needs to dissipate heat, and only one heat dissipating sheet is sufficient. Only the power board has a short life due to heat and is prone to failure. Therefore, only one type of power board is prepared for replacement.
Conventionally, the layout is complicated because it is necessary to arrange the substrate in the control device in consideration of heat dissipation. However, in the present invention, the heat dissipation can be concentrated and the layout is simple and the workability is improved.
以下、本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態の構成図を図1に示す。図1において、ターボ分子ポンプ10は、ポンプ本体100と制御装置200とが一体化されている。但し、ポンプ本体100と制御装置200とは分離されていても本実施形態の適用は可能である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. FIG. 1 shows a configuration diagram of an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a turbo
ポンプ本体100の円筒状の外筒127の上端には吸気口101が形成されている。外筒127の内方には、ガスを吸引排気するためのタービンブレードによる複数の回転翼102a、102b、102c・・・を周部に放射状かつ多段に形成した回転体103を備える。
An
この回転体103の中心にはロータ軸113が取り付けられており、このロータ軸113は、例えば、いわゆる5軸制御の磁気軸受により空中に浮上支持かつ位置制御されている。
A
上側径方向電磁石104は、4個の電磁石が、ロータ軸113の径方向の座標軸であって互いに直交するX軸とY軸とに対をなして配置されている。この上側径方向電磁石104に近接かつ対応されて4個の電磁石からなる上側径方向センサ107が備えられている。この上側径方向センサ107は回転体103の径方向変位を検出し、制御装置200に送るように構成されている。
In the upper
制御装置200においては、上側径方向センサ107が検出した変位信号に基づき、PID調節機能を有する補償回路を介して上側径方向電磁石104の励磁を制御し、ロータ軸113の上側の径方向位置を調整する。
In the
ロータ軸113は、高透磁率材(鉄など)などにより形成され、上側径方向電磁石104の磁力により吸引されるようになっている。かかる調整は、X軸方向とY軸方向とにそれぞれ独立して行われる。
The
また、下側径方向電磁石105及び下側径方向センサ108が、上側径方向電磁石104及び上側径方向センサ107と同様に配置され、ロータ軸113の下側の径方向位置を上側の径方向位置と同様に調整している。
Further, the lower
更に、軸方向電磁石106A、106Bが、ロータ軸113の下部に備えた円板状の金属ディスク111を上下に挟んで配置されている。金属ディスク111は、鉄などの高透磁率材で構成されている。ロータ軸113の軸方向変位を検出するために軸方向センサ109が備えられ、その軸方向変位信号が制御装置200に送られるように構成されている。
Furthermore, axial electromagnets 106A and 106B are arranged with a disk-shaped metal disk 111 provided at the lower part of the
そして、軸方向電磁石106A、106Bは、この軸方向変位信号に基づき制御装置200のPID調節機能を有する補償回路を介して励磁制御されるようになっている。軸方向電磁石106Aと軸方向電磁石106Bは、磁力により金属ディスク111をそれぞれ上方と下方とに吸引する。
The axial electromagnets 106A and 106B are excited and controlled through a compensation circuit having a PID adjustment function of the
このように、制御装置200は、この軸方向電磁石106A、106Bが金属ディスク111に及ぼす磁力を適当に調節し、ロータ軸113を軸方向に磁気浮上させ、空間に非接触で保持するようになっている。
As described above, the
モータ121は、ロータ軸113を取り囲むように周状に配置された複数の磁極を備えている。各磁極は、ロータ軸113との間に作用する電磁力を介してロータ軸113を回転駆動するように、制御装置200によって制御されている。
The
回転翼102a、102b、102c・・・とわずかの空隙を隔てて複数枚の固定翼123a、123b、123c・・・が配設されている。回転翼102a、102b、102c・・・は、それぞれ排気ガスの分子を衝突により下方向に移送するため、ロータ軸113の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して形成されている。
A plurality of fixed blades 123a, 123b, 123c,... Are arranged with a slight gap from the rotor blades 102a, 102b, 102c,. The rotor blades 102a, 102b, 102c,... Are each inclined at a predetermined angle from a plane perpendicular to the axis of the
また、固定翼123も、同様にロータ軸113の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して形成され、かつ外筒127の内方に向けて回転翼102の段と互い違いに配設されている。
そして、固定翼123の一端は、複数の段積みされた固定翼スペーサ125a、125b、125c・・・の間に嵌挿された状態で支持されている。
Similarly, the fixed blades 123 are also formed to be inclined at a predetermined angle from a plane perpendicular to the axis of the
And one end of the fixed wing | blade 123 is supported in the state inserted and inserted between the several fixed wing | blade spacer 125a, 125b, 125c ... stacked.
固定翼スペーサ125はリング状の部材であり、例えばアルミニウム、鉄、ステンレス、銅などの金属、又はこれらの金属を成分として含む合金などの金属によって構成されている。
The fixed
固定翼スペーサ125の外周には、わずかの空隙を隔てて外筒127が固定されている。外筒127の底部にはベース部129が配設され、固定翼スペーサ125の下部とベース部129の間にはネジ付きスペーサ131が配設されている。そして、ベース部129中のネジ付きスペーサ131の下部には排気口133が形成され、外部に連通されている。
An
ネジ付きスペーサ131は、アルミニウム、銅、ステンレス、鉄、又はこれらの金属を成分とする合金などの金属によって構成された円筒状の部材であり、その内周面に螺旋状のネジ溝131aが複数条刻設されている。
ネジ溝131aの螺旋の方向は、回転体103の回転方向に排気ガスの分子が移動したときに、この分子が排気口133の方へ移送される方向である。
The threaded
The direction of the spiral of the thread groove 131 a is a direction in which molecules of the exhaust gas move toward the exhaust port 133 when the molecules of the exhaust gas move in the rotation direction of the
回転体103の回転翼102a、102b、102c・・・に続く最下部には回転翼102dが垂下されている。この回転翼102dの外周面は、円筒状で、かつネジ付きスペーサ131の内周面に向かって張り出されており、このネジ付きスペーサ131の内周面と所定の隙間を隔てて近接されている。
A rotating blade 102d is suspended from the lowermost portion of the
ベース部129は、ターボ分子ポンプ10の基底部を構成する円盤状の部材であり、一般には鉄、アルミニウム、ステンレスなどの金属によって構成されている。
The
ベース部129はターボ分子ポンプ10を物理的に保持すると共に、熱の伝導路の機能も兼ね備えているので、鉄、アルミニウムや銅などの剛性があり、熱伝導率も高い金属が使用されるのが望ましい。
Since the
かかる構成において、回転翼102がモータ121により駆動されてロータ軸113と共に回転すると、回転翼102と固定翼123の作用により、吸気口101を通じてチャンバからの排気ガスが吸気される。
In such a configuration, when the
吸気口101から吸気された排気ガスは、回転翼102と固定翼123の間を通り、ベース部129へ移送される。このとき、排気ガスが回転翼102に接触又は衝突する際に生ずる摩擦熱や、モータ121で発生した熱の伝導や輻射などにより、回転翼102の温度は上昇するが、この熱は、輻射又は排気ガスの気体分子等による伝導により固定翼123側に伝達される。
Exhaust gas sucked from the
固定翼スペーサ125は、外周部で互いに接合しており、固定翼123が回転翼102から受け取った熱や排気ガスが固定翼123に接触又は衝突する際に生ずる摩擦熱などを外筒127やネジ付きスペーサ131へと伝達する。
ネジ付きスペーサ131に移送されてきた排気ガスは、ネジ溝131aに案内されつつ排気口133へと送られる。
The fixed
The exhaust gas transferred to the threaded
次に、制御装置200内の基板構成について説明する。
制御装置200の内部ブロック図を基板構成と共に図2に示す。
図2に示すように、1枚の基板で構成されるパワー基板21上には、磁気軸受の各電磁石104、105、106に対し電流を流すためのスイッチング素子としてのFETを含む駆動電流増幅器5と三相のモータ121に対し電流を流すためのスイッチング素子としてのFETを含む駆動電流増幅器7とが搭載されている。ここに、駆動電流増幅器5は磁気軸受用駆動電流増幅器に相当し、駆動電流増幅器7はモータ用駆動電流増幅器に相当する。
即ち、パワー基板21には200mA以上の電流を必要とする電流増幅や駆動用の電子素子(パワー素子)がまとめられている。このパワー素子に対してはモータ121の加速時には10アンペア程度の電流が流される。
Next, the board | substrate structure in the
An internal block diagram of the
As shown in FIG. 2, a drive
That is, the
一方、1枚の基板で構成される制御基板23上には、磁気軸受浮上制御のためのディジタル回路(CPUやDSP(Digital Signal Processor)を含む)やセンサ回路を含む弱電素子からなる磁気軸受浮上制御6と、モータ121に対する回転速度制御8に必要なディジタル回路(CPUやDSPを含む)やセンサ回路を含む弱電素子が搭載されている。そして、この制御基板23上には、弱電素子からなるユーザインターフェイス9とI/Oポート11も搭載されており、ユーザ4との間で信号の授受が行われるようになっている。
On the other hand, on the
ユーザインターフェイス9は磁気軸受104、105、106とモータ121の状態を監視しユーザ4に対して通知制御を行う。
即ち、制御基板23には200mA未満の弱電電流の流れる制御系の電子素子(弱電素子)がまとめられている。
The
In other words, the
また、制御装置200の内部の基板の配置を図3に示す。パワー基板21は制御装置200の筐体12に対し放熱シート24を介して固着されている。これにより、パワー基板21で発生をした熱は筐体12を伝って外部に放熱され自然空冷されている。即ち、筐体12が放熱板としての役割を担っている。
Further, FIG. 3 shows the arrangement of the substrates inside the
かかる構成において、図4及び図5の従来の基板配置がAMB基板1とモータ基板2とインターフェイス基板3の3枚必要だったのに比べて本実施形態ではパワー基板21と制御基板23の2枚だけで済んでいる。このため、従来よりも収納する基板の枚数が減り制御装置200を小型に設計できる。また、コネクタの本数も少なくなり、その分も小型に設計できる。
In this configuration, the conventional board arrangement of FIGS. 4 and 5 requires two sheets of the
放熱の必要なのはパワー基板21だけであり、放熱シート24は1枚で足りる。従来は、パワー素子の含まれているAMB基板1とモータ基板2の2枚の基板が熱のため故障し易く交換のためにこれらの2種類の基板を用意する必要があった。これに対して本実施形態ではパワー素子の含まれているのがパワー基板21のみなのでこのパワー基板21のみが熱のため寿命が短く故障し易い。従って、交換のために用意しておく基板はこのパワー基板21の1種類の基板だけで済む。1種類の基板だけを量産すればよいため、修理コストも低減できる。
Only the
制御基板23については発熱量は少なく熱に影響されることもないため、基板の寿命は長く故障はほとんどしない。自然空冷で十分である。
また、従来は放熱を考慮した形でAMB基板1とモータ基板2の2枚の基板を制御装置内に配置する必要があったのでレイアウトが大変であったが、本実施形態では放熱シート24を設置する箇所が1箇所だけなので放熱を集中できレイアウトが簡単で作業性もよくなった。
Since the
Further, conventionally, since it has been necessary to arrange the two boards of the
制御基板23は、筐体12より立設された図示しないロッドにより支持されている。このため、筐体蓋14は開けた状態で作業員が目で確認しつつ基板やコネクタの取り付け作業ができる。組み立ては一方向である。従って、取り付け作業が楽でケーブルの長さも必要最低限で済む。
The
従って、従来のようにケーブルの長さに余裕を取ったがために、筐体の蓋を閉じる際に蓋と筐体の間にケーブルを挟み込んでしまい、なかなかケーブルを収納できないということは無くなる。
また、このように作業員が目で確認しつつ取り付け作業ができるので、回路の高さは例えば、図3中に示すように、パワー基板21に搭載された素子25の高さの範囲内に制御基板23に搭載された素子26の高さの一部若しくは全てを含めることが出来る。即ち、基板間の部品は干渉しないようにレイアウトを設計できる。従って、制御装置200の高さを低く抑えることができる。その結果、前述の基板の枚数を減らせたことで小型化できた点と併せて従来の制御装置200の高さを半分以下に抑えることが出来ている。
Therefore, since there is a margin in the length of the cable as in the prior art, when the lid of the casing is closed, the cable is sandwiched between the lid and the casing, and the cable cannot be easily stored.
In addition, since the installation work can be performed while visually confirming by the operator, the height of the circuit is, for example, within the range of the height of the
更に、従来は、AMB基板1とモータ基板2の2枚の基板は共に電力の必要な素子が搭載されていたがために配線パターンの銅箔の幅が広く構成されていた。これに対し本実施形態の制御基板23では基板を流れる電流量は小さいため配線パターンの銅箔の幅は狭くできる。このため、搭載できる電子素子は高密度に搭載できる。
Further, conventionally, since the two substrates, the
また、パワー基板21についても配線パターンの銅箔の幅を狭く、かつ銅箔の厚みを厚くした。即ち、従来の銅箔の厚みは18μmで幅が広かったのを本実施形態では銅箔の厚みが35μmで幅は狭く構成した。こうすることで従来よりもパワー素子を高密度に搭載できるようになった。
Moreover, also about the
なお、本実施形態ではユーザインターフェイス9とI/Oポート11は制御基板23に搭載するとして説明したが、このユーザインターフェイス9とI/Oポート11は制御基板23とは別の基板とされてもよい。この場合であってもユーザインターフェイス9とI/Oポート11からは発熱はほとんど無いので放熱シートはパワー基板21についての1箇所だけに集中できる。このため、従来よりも制御装置200を小型に設計できる。そして、この場合には基板は制御基板23と同様にロッドにより支持されることが可能である。このため、筐体蓋14は開けた状態で作業員が目で確認しつつ基板やコネクタの取り付け作業ができる。組み立ては一方向である。従って、取り付け作業が楽でケーブルの長さも必要最低限で済む。
In the present embodiment, the
なお、本発明に係る制御装置、パワー基板、制御基板、真空ポンプは、上述した複合タイプの真空ポンプの他、全翼タイプの真空ポンプにも適用可能である。
また、本発明の実施形態及び各変形例は、必要に応じて組み合わせる構成にしてもよい。また、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなすことができ、そして、本発明が当該改変されたものにも及ぶことは当然である。
The control device, power board, control board, and vacuum pump according to the present invention can be applied to an all-blade type vacuum pump in addition to the composite type vacuum pump described above.
Moreover, you may make it the structure which combines embodiment and each modification of this invention as needed. The present invention can be variously modified without departing from the spirit of the present invention, and the present invention naturally extends to the modified ones.
1 AMB基板
2 モータ基板
3 インターフェイス基板
4 ユーザ
5、7 駆動電流増幅器
6 磁気軸受浮上制御
8 回転速度制御
9 ユーザインターフェイス
10 ターボ分子ポンプ
11 I/Oポート
12 筐体
21 パワー基板
23 制御基板
24 放熱シート
100 ポンプ本体
104 上側径方向電磁石
105 下側径方向電磁石
106 軸方向電磁石
121 モータ
200 制御装置
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記磁気軸受による浮上制御と前記モータの回転速度制御を担う制御基板と、
該制御基板と前記パワー基板とを収納する筐体とを備えたことを特徴とする制御装置。 A power board equipped with a drive current amplifier for a magnetic bearing that sends current to the magnetic bearing and a drive current amplifier for the motor that sends current to the motor;
A control board responsible for levitation control by the magnetic bearing and rotation speed control of the motor;
A control device comprising: a housing for housing the control board and the power board.
ユーザとの間で通信を行う伝送部を含むことを特徴とする請求項1記載の制御装置。 The control board further includes a user interface for monitoring and controlling the status of the magnetic bearing and the motor, and
The control apparatus according to claim 1, further comprising a transmission unit that performs communication with a user.
一方、前記制御基板に搭載された電子素子には200mA未満の電流が流されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の制御装置。 A current of 200 mA or more is passed through the electronic elements mounted on the power board,
On the other hand, the control device according to any one of claims 1 to 6, wherein a current of less than 200 mA is passed through an electronic element mounted on the control board.
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