JP2020200809A - Vacuum pump, driving device for vacuum pump, and driving method therefor - Google Patents

Vacuum pump, driving device for vacuum pump, and driving method therefor Download PDF

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賢二 町家
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Abstract

To provide a vacuum pump in which high torque can be generated by a motor without complicating a circuit configuration, a driving device for the vacuum pump, and a driving method therefor.SOLUTION: A vacuum pump according to an embodiment of the present invention comprises a pump body, a motor, a first driving circuit, and a second driving circuit. The pump body comprises a rotating shaft. The motor comprises a rotor core attached to the rotating shaft, and a stator core around which a coil is wound. The first driving circuit comprises a power circuit for converting AC power into DC power, and supplies a driving current for rotating the motor, to the coil. The second driving circuit comprises a rechargeable/dischargeable auxiliary voltage source, and can supply an impulse current having a higher current value than the driving current, to the coil when starting the motor.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、真空ポンプ、真空ポンプの駆動装置及び駆動方法に関する。 The present invention relates to a vacuum pump, a drive device and a drive method for the vacuum pump.

メカニカルブースタポンプやスクリューポンプ等のドライポンプは、ケーシング内部のポンプ室に配置された二つのポンプロータを互いに反対方向に同期回転させて吸気口から排気口へ気体を移送する容積移送型の真空ポンプである。この種の真空ポンプは、両ポンプロータ間および各ポンプロータとケーシング等の間での接触がないため、機械的損失が非常に少なく、例えば油回転真空ポンプのような摩擦仕事の大きい真空ポンプに比べて、駆動に要するエネルギーを少なくできるという利点を有する。 Dry pumps such as mechanical booster pumps and screw pumps are volume transfer type vacuum pumps that transfer gas from the intake port to the exhaust port by rotating two pump rotors arranged in the pump chamber inside the casing synchronously in opposite directions. Is. Since there is no contact between both pump rotors and between each pump rotor and the casing, this type of vacuum pump has very little mechanical loss, and is suitable for vacuum pumps with large friction work such as oil rotary vacuum pumps. In comparison, it has the advantage that the energy required for driving can be reduced.

一方、真空ポンプの厳しい使用環境において、ポンプロータに固体生成物などが付着して真空ポンプの始動時に大きなトルクを必要とする場合がある。モータで高トルクを発生させる方法として、例えば、モータの巻線の結線を直列と並列との間で切り替えて始動トルクの大きさを制御する方法(特許文献1参照)、モータの印加電圧を可変とする方法(特許文献2参照)、3相交流で得られた回転磁界と6相交流で得られた回転磁界とを合成して低速高トルクと高速低トルクとを両立させる方法(特許文献3参照)などが知られている。 On the other hand, in a harsh usage environment of a vacuum pump, solid products or the like may adhere to the pump rotor and require a large torque when starting the vacuum pump. As a method of generating a high torque in the motor, for example, a method of switching the connection of the windings of the motor between series and parallel to control the magnitude of the starting torque (see Patent Document 1), and a variable applied voltage of the motor. (Refer to Patent Document 2) A method of combining a rotating magnetic field obtained by three-phase AC and a rotating magnetic field obtained by six-phase AC to achieve both low-speed high torque and high-speed low torque (Patent Document 3). See) etc. are known.

特開平5−344778号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-344778 特開平6−276782号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-276782 特開2016−171626号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-171626

しかしながら、上述のような従来の始動トルクの制御方法では、多くの接点の切り替えを必要とし、制御回路の複雑化、高コスト化を招くという問題がある。 However, the conventional method of controlling the starting torque as described above requires switching of many contacts, which causes a problem that the control circuit becomes complicated and the cost increases.

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、回路構成を複雑化することなく、モータで高トルクを発生せることができる真空ポンプ、真空ポンプの駆動装置及びその駆動方法を提供することにある。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a vacuum pump, a vacuum pump drive device, and a drive method thereof capable of generating high torque by a motor without complicating a circuit configuration. is there.

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る真空ポンプは、ポンプ本体と、モータと、第1の駆動回路と、第2の駆動回路とを具備する。
前記ポンプ本体は、回転軸を有する。
前記モータは、前記回転軸に取り付けられたロータコアと、コイルが巻装されたステータコアとを有する。
前記第1の駆動回路は、交流電源を直流電源に変換する電源回路を有し、前記モータを回転させる駆動電流を前記コイルへ供給する。
前記第2の駆動回路は、充放電可能な補助電圧源を有し、前記モータの始動時に前記駆動電流よりも高い電流値のインパルス電流を前記コイルへ供給することが可能に構成される。
In order to achieve the above object, the vacuum pump according to one embodiment of the present invention includes a pump main body, a motor, a first drive circuit, and a second drive circuit.
The pump body has a rotating shaft.
The motor has a rotor core attached to the rotating shaft and a stator core around which a coil is wound.
The first drive circuit has a power supply circuit that converts an AC power source into a DC power source, and supplies a drive current for rotating the motor to the coil.
The second drive circuit has an auxiliary voltage source capable of charging and discharging, and is configured to be able to supply an impulse current having a current value higher than the drive current to the coil when the motor is started.

上記真空ポンプは、上記構成の第2の駆動回路を備えているため、回路構成を複雑化することなく、真空ポンプの始動時に瞬間的な高始動力をモータで発生させることができる。これにより、例えば固体生成物の付着等に起因するポンプロータの固着を効率よく解除することができる。 Since the vacuum pump includes the second drive circuit having the above configuration, the motor can generate a momentary high starting force when the vacuum pump is started without complicating the circuit configuration. This makes it possible to efficiently release the sticking of the pump rotor due to, for example, adhesion of solid products.

前記電源回路は、平滑用コンデンサを含み、前記補助電圧源は、前記平滑用コンデンサよりも大容量の蓄電素子を含んでもよい。 The power supply circuit may include a smoothing capacitor, and the auxiliary voltage source may include a power storage element having a larger capacity than the smoothing capacitor.

前記第2の駆動回路は、前記電源回路と前記蓄電素子との間に接続された給電ラインと、前記給電ラインに設けられ電源回路から前記蓄電素子への通電を制限する電流制限素子と、をさらに有してもよい。 The second drive circuit includes a power supply line connected between the power supply circuit and the power storage element, and a current limiting element provided in the power supply line that limits energization from the power supply circuit to the power storage element. You may also have more.

前記電流制限素子は、第1のスイッチ素子又は抵抗素子であってもよい。 The current limiting element may be a first switch element or a resistance element.

前記第2の駆動回路は、前記補助電圧源と前記コイルとの間を接続可能な第2のスイッチ素子をさらに有してもよい。 The second drive circuit may further include a second switch element capable of connecting between the auxiliary voltage source and the coil.

前記コイルは3相のコイル部を有してもよい。この場合、前記第2のスイッチは、前記3相のコイル部のうち任意の2相のコイル部間に前記インパルス電流を供給可能に構成される。 The coil may have a three-phase coil portion. In this case, the second switch is configured to be able to supply the impulse current between the coil portions of any two phases of the coil portions of the three phases.

前記第2の駆動回路は、前記モータの定格電流値よりも高い電流値のインパルス電流を前記コイルへ供給するように構成されてもよい。 The second drive circuit may be configured to supply an impulse current having a current value higher than the rated current value of the motor to the coil.

前記モータは、永久磁石同期型のブラシレスDCモータであってもよい。 The motor may be a permanent magnet synchronous brushless DC motor.

本発明の一形態に係る真空ポンプの駆動装置は、第1の駆動回路と、第2の駆動回路とを具備する。
前記第1の駆動回路は、交流電源を直流電源に変換する電源回路を有し、真空ポンプのモータへ駆動電流を供給する。
前記第2の駆動回路は、充放電可能な補助電圧源を有し、前記真空ポンプの始動時に前記駆動電流よりも高い電流値のインパルス電流を前記モータへ供給することが可能に構成される。
The vacuum pump drive device according to one embodiment of the present invention includes a first drive circuit and a second drive circuit.
The first drive circuit has a power supply circuit that converts an AC power supply into a DC power supply, and supplies a drive current to the motor of the vacuum pump.
The second drive circuit has an auxiliary voltage source capable of charging and discharging, and is configured to be able to supply an impulse current having a current value higher than the drive current to the motor when the vacuum pump is started.

本発明の一形態に係る真空ポンプの駆動方法は、真空ポンプの始動時に、前記真空ポンプのモータへ定格電流値よりも高い電流値のインパルス電流を供給することで、前記モータを振動させ、
前記モータへ前記定格電流値の駆動電流を供給することで、前記モータを回転させる。
In the method for driving a vacuum pump according to an embodiment of the present invention, when the vacuum pump is started, the motor is vibrated by supplying an impulse current having a current value higher than the rated current value to the motor of the vacuum pump.
By supplying the drive current of the rated current value to the motor, the motor is rotated.

本発明によれば、回路構成を複雑化することなく、モータで高トルクを発生せることができる。 According to the present invention, a high torque can be generated by the motor without complicating the circuit configuration.

本発明の一実施形態に係る真空ポンプの横断面図である。It is sectional drawing of the vacuum pump which concerns on one Embodiment of this invention. 上記真空ポンプにおける制御ユニットの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control unit in the said vacuum pump. 上記真空ポンプにおける第1の駆動回路及び第2の駆動回路の一構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows one configuration example of the 1st drive circuit and the 2nd drive circuit in the said vacuum pump. 上記第2の駆動回路から供給されるインパルス電流の波形の模式図である。It is a schematic diagram of the waveform of the impulse current supplied from the 2nd drive circuit. 上記真空ポンプの運転方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the operation method of the said vacuum pump. 上記インパルス電流の印加によるロータコアの挙動を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the behavior of a rotor core by applying the above-mentioned impulse current. 上記インパルス電流の印加によるロータコアの挙動を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the behavior of a rotor core by applying the above-mentioned impulse current.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

[真空ポンプの構成]
図1は、本発明の一実施形態に係る真空ポンプの横断面図である。
図においてX軸、Y軸及びZ軸は相互に直交する3軸方向を示しており、Z軸は高さ方向に相当する。
[Vacuum pump configuration]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a vacuum pump according to an embodiment of the present invention.
In the figure, the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis show three axial directions orthogonal to each other, and the Z-axis corresponds to the height direction.

本実施形態の真空ポンプ100は、スクリューポンプで構成される。真空ポンプ100は、第1のユニットU1と、第2のユニットU2とを備える。 The vacuum pump 100 of this embodiment is composed of a screw pump. The vacuum pump 100 includes a first unit U1 and a second unit U2.

(第1のユニット)
第1のユニットU1は、真空ポンプ100のポンプ本体110を構成する。第1のユニットU1は、ポンプハウジング11と、ポンプロータである第1及び第2のスクリュー軸21,22(第1及び第2の回転軸)とを有する。
(1st unit)
The first unit U1 constitutes the pump body 110 of the vacuum pump 100. The first unit U1 has a pump housing 11 and first and second screw shafts 21 and 22 (first and second rotating shafts) which are pump rotors.

ポンプハウジング11は、第1のハウジング部111と、第2のハウジング部112とを有する。第1及び第2のハウジング部111,112は、アルミニウム合金、ステンレス鋼等の金属材料で構成され、位置決めピンP1及び環状のシール部材S1を介して相互に連結される。位置決めピンP1は、シール部材S1の外周側の複数位置にそれぞれ設けられる。 The pump housing 11 has a first housing portion 111 and a second housing portion 112. The first and second housing portions 111 and 112 are made of a metal material such as an aluminum alloy or stainless steel, and are connected to each other via a positioning pin P1 and an annular seal member S1. The positioning pins P1 are provided at a plurality of positions on the outer peripheral side of the seal member S1.

第1のハウジング部111は、第1及び第2のスクリュー軸21,22を回転可能に収容するポンプ室13と、図示しない真空チャンバの排気配管に接続される吸気口14とを有する。第2のハウジング部112は、第1及び第2のスクリュー軸21,22が貫通する一対の貫通孔Hと、ポンプ室13に連通する排気口15とを有する。排気口15には、例えば、消音器や排気ガスの無害化装置が接続されてもよい。 The first housing portion 111 includes a pump chamber 13 that rotatably accommodates the first and second screw shafts 21 and 22, and an intake port 14 connected to an exhaust pipe of a vacuum chamber (not shown). The second housing portion 112 has a pair of through holes H through which the first and second screw shafts 21 and 22 penetrate, and an exhaust port 15 communicating with the pump chamber 13. For example, a silencer or an exhaust gas detoxification device may be connected to the exhaust port 15.

第1及び第2のスクリュー軸21,22は、それぞれY軸方向に平行な軸心を有し、X軸方向に相互に隣接してポンプ室13に配置される。第1のスクリュー軸21は、螺旋状の歯21sを有し、第2のスクリュー軸22は、歯21sと噛み合う螺旋状の歯22sを有する。第1及び第2のスクリュー軸21,22はいずれも、一条のネジで構成される。 The first and second screw shafts 21 and 22 each have an axial center parallel to the Y-axis direction, and are arranged in the pump chamber 13 adjacent to each other in the X-axis direction. The first screw shaft 21 has spiral teeth 21s, and the second screw shaft 22 has spiral teeth 22s that mesh with the teeth 21s. Both the first and second screw shafts 21 and 22 are composed of a single screw.

歯21s,22sは、捩れ方向が互いに逆方向であるほかは、それぞれほぼ同一の形状を有する。歯21s,22sは、一方の歯が他方の歯の間(溝)に位置するように僅かな隙間をあけて相互に噛み合っている。歯21sの外周面は、ポンプ室13の内壁面及び第2のスクリュー軸22の軸部の外周面(歯22s間の溝の底部)に僅かな隙間をあけて対向している。一方、歯22sの外周面は、ポンプ室13の内壁面及び第1のスクリュー軸21の軸部の外周面(歯21s間の溝の底部)に僅かな隙間をあけて対向している。 The teeth 21s and 22s have substantially the same shape, except that the twisting directions are opposite to each other. The teeth 21s and 22s mesh with each other with a slight gap so that one tooth is located between the other teeth (groove). The outer peripheral surface of the teeth 21s faces the inner wall surface of the pump chamber 13 and the outer peripheral surface of the shaft portion of the second screw shaft 22 (the bottom of the groove between the teeth 22s) with a slight gap. On the other hand, the outer peripheral surface of the teeth 22s faces the inner wall surface of the pump chamber 13 and the outer peripheral surface of the shaft portion of the first screw shaft 21 (the bottom of the groove between the teeth 21s) with a slight gap.

吸気口14及び排気口15は、ポンプ室13を介して相互に連通している。吸気口14は、第1及び第2のスクリュー軸21,22の吸入端側に設けられ、排気口15はそれらの排出端側に設けられる。第1及び第2のスクリュー軸21,22は、それらの吸入端側及び排出端側に設置された軸受B1,B2を介してポンプ室13内に回転自在に配置されている。 The intake port 14 and the exhaust port 15 communicate with each other via the pump chamber 13. The intake port 14 is provided on the suction end side of the first and second screw shafts 21 and 22, and the exhaust port 15 is provided on the discharge end side thereof. The first and second screw shafts 21 and 22 are rotatably arranged in the pump chamber 13 via bearings B1 and B2 installed on their suction end side and discharge end side.

吸気口14及び排気口15の位置は上述の例に限られず、適宜変更することが可能である。例えば、排気口15は、第1のハウジング部111に設けられてもよい。ポンプハウジング11も第1及び第2のハウジング部111,112を組み合わせて構成される場合に限られず、単一のハウジング部品で構成されてもよいし、3つ以上のハウジング部品を組み合わせて構成されてもよい。ポンプハウジング11が3つ以上のハウジング部品を組み合わせて構成される場合、吸気口14は、例えば、最も吸気側に位置するハウジング部に設けられる。 The positions of the intake port 14 and the exhaust port 15 are not limited to the above examples, and can be changed as appropriate. For example, the exhaust port 15 may be provided in the first housing portion 111. The pump housing 11 is not limited to the case where the first and second housing portions 111 and 112 are combined, and may be composed of a single housing component or a combination of three or more housing components. You may. When the pump housing 11 is configured by combining three or more housing parts, the intake port 14 is provided, for example, in the housing portion located on the most intake side.

第1のスクリュー軸21は、真空ポンプ100の駆動源であるモータ40と接続されている。第1のスクリュー軸21には、第2のスクリュー軸22の排出端側軸部に取り付けられた同期ギヤ24と噛み合う同期ギヤ23が取り付けられており、モータ40による第1のスクリュー軸21への回転駆動力が同期ギヤ23,24を介して第2のスクリュー軸22へ伝達される。モータ40は、吸気口14から吸入した上記真空チャンバ内の気体を排気口15へ向けて移送するように、第1及び第2のスクリュー軸21,22を回転させる。 The first screw shaft 21 is connected to a motor 40 which is a drive source of the vacuum pump 100. A synchronous gear 23 that meshes with the synchronous gear 24 attached to the discharge end side shaft portion of the second screw shaft 22 is attached to the first screw shaft 21, and the motor 40 attaches the synchronous gear 23 to the first screw shaft 21. The rotational driving force is transmitted to the second screw shaft 22 via the synchronous gears 23 and 24. The motor 40 rotates the first and second screw shafts 21 and 22 so as to transfer the gas in the vacuum chamber sucked from the intake port 14 toward the exhaust port 15.

第1のユニットU1は、モータ40の一構成要素であるロータコア41をさらに有する。ロータコア41は、第1のスクリュー軸21の先端部(排出端側軸部の先端部)21aに支持(圧入)される。モータ40は、永久磁石同期型のブラシレスDCモータである。ロータコア41は、周方向にN極とS極とが交互に配列された円筒形状の永久磁石材料で構成されるが、電磁石で構成されてもよい。 The first unit U1 further includes a rotor core 41 which is a component of the motor 40. The rotor core 41 is supported (press-fitted) by the tip end portion (tip portion of the discharge end side shaft portion) 21a of the first screw shaft 21. The motor 40 is a permanent magnet synchronous brushless DC motor. The rotor core 41 is made of a cylindrical permanent magnet material in which N poles and S poles are alternately arranged in the circumferential direction, but may be made of an electromagnet.

(第2のユニット)
続いて、第2のユニットU2について説明する。
(Second unit)
Subsequently, the second unit U2 will be described.

第2のユニットU2は、ポンプ本体を駆動するモータユニットとして構成される。第2のユニットU2は、モータハウジング31と、円筒部材32と、モータ40の一構成要素であるステータコア42と、モータハウジング31と円筒部材32との間に配置されたシールリングS3と、規制部材34とを有する。 The second unit U2 is configured as a motor unit that drives the pump body. The second unit U2 includes a motor housing 31, a cylindrical member 32, a stator core 42 which is a component of the motor 40, a seal ring S3 arranged between the motor housing 31 and the cylindrical member 32, and a regulating member. It has 34 and.

モータハウジング31は、アルミニウム合金、ステンレス鋼等の金属材料で構成され、位置決めピンP2及び環状のシール部材S2を介してポンプハウジング11(第2のハウジング部112)に連結される。位置決めピンP2は、シール部材S2の外周側の複数位置にそれぞれ設けられる。モータハウジング31には、冷却水等の冷却媒体が循環する内部通路313が設けられている。 The motor housing 31 is made of a metal material such as an aluminum alloy or stainless steel, and is connected to the pump housing 11 (second housing portion 112) via a positioning pin P2 and an annular seal member S2. The positioning pins P2 are provided at a plurality of positions on the outer peripheral side of the seal member S2, respectively. The motor housing 31 is provided with an internal passage 313 through which a cooling medium such as cooling water circulates.

モータハウジング31は、ステータコア42を保持するモータ室311と、同期ギヤ23,24を収容するギヤ室312とを有する。 The motor housing 31 has a motor chamber 311 that holds the stator core 42 and a gear chamber 312 that houses the synchronous gears 23 and 24.

モータ室311は、概略円筒状の空間部で形成される。モータ室311のギヤ室312とは反対側の開口端部は、モータハウジング31の先端部に複数のネジN1を介して取り付けられた保護板33によって被覆されている。保護板33は、例えば格子板やパンチメタルのような開口を有する板材で構成され、当該開口を介してモータ室311が外気(大気)と連通している。これにより、モータ室の放熱効果が高められる。 The motor chamber 311 is formed by a substantially cylindrical space portion. The open end of the motor chamber 311 opposite to the gear chamber 312 is covered with a protective plate 33 attached to the tip of the motor housing 31 via a plurality of screws N1. The protective plate 33 is made of a plate material having an opening such as a lattice plate or punch metal, and the motor chamber 311 communicates with the outside air (atmosphere) through the opening. As a result, the heat dissipation effect of the motor chamber is enhanced.

ギヤ室312は、モータハウジング31とポンプハウジング11(第2のハウジング部112)との間に区画され、同期ギヤ23,24および軸受B2を潤滑する潤滑油(図示略)を貯留することが可能に構成される。ギヤ室312は、軸受B2及びポンプハウジング11の貫通孔Hを介してポンプ室13と連通可能に構成される。貫通孔Hには、ポンプ室13とギヤ室312とを仕切る接触式あるいは非接触式のシールが設けられてもよい。 The gear chamber 312 is partitioned between the motor housing 31 and the pump housing 11 (second housing portion 112), and can store lubricating oil (not shown) that lubricates the synchronous gears 23 and 24 and the bearing B2. It is composed of. The gear chamber 312 is configured to communicate with the pump chamber 13 via the through hole H of the bearing B2 and the pump housing 11. The through hole H may be provided with a contact type or non-contact type seal that separates the pump chamber 13 and the gear chamber 312.

モータハウジング31は、モータ室311とギヤ室312との間に形成された環状の支持壁部314をさらに有する。支持壁部314は、モータ室311よりも径内方側へ突出し、その内周端部には円筒部材32の外周面に接するシールリングS3が装着される装着溝が形成される。支持壁部314は、シールリングS3を支持する装着部として構成される。 The motor housing 31 further includes an annular support wall portion 314 formed between the motor chamber 311 and the gear chamber 312. The support wall portion 314 projects inward in diameter from the motor chamber 311, and a mounting groove on which the seal ring S3 in contact with the outer peripheral surface of the cylindrical member 32 is mounted is formed at the inner peripheral end portion thereof. The support wall portion 314 is configured as a mounting portion that supports the seal ring S3.

ステータコア42は、モータ室311に収容される。ステータコア42は、環状に形成された複数の磁性鋼板の積層体で構成され、円筒部材32の周囲に配置される。ステータコア42には、電源(図示略)に接続されるU、V及びW各相の複数のコイル43が巻回されている。 The stator core 42 is housed in the motor chamber 311. The stator core 42 is composed of a laminated body of a plurality of magnetic steel plates formed in an annular shape, and is arranged around the cylindrical member 32. A plurality of U, V, and W phase coils 43 connected to a power supply (not shown) are wound around the stator core 42.

ステータコア42の外周面は、モータ室311の内周面に固定される。固定方法は特に限定されず、本実施形態では、焼嵌めにより、ステータコア42の外周面がモータ室311に固定される。ステータコア42の内周面は、円筒部材32を介して、ロータコア41の外周面に対向している。 The outer peripheral surface of the stator core 42 is fixed to the inner peripheral surface of the motor chamber 311. The fixing method is not particularly limited, and in the present embodiment, the outer peripheral surface of the stator core 42 is fixed to the motor chamber 311 by shrink fitting. The inner peripheral surface of the stator core 42 faces the outer peripheral surface of the rotor core 41 via the cylindrical member 32.

円筒部材32は、ロータコア41とステータコア42との間に配置され、内部にロータコア41を収容する。円筒部材32は、第1のスクリュー軸21と同心的な軸心を有し、その軸方向の長さ(円筒部材32の高さ)は、支持壁部314の厚みとモータ室311の軸方向長さとの総和にほぼ一致する。 The cylindrical member 32 is arranged between the rotor core 41 and the stator core 42, and houses the rotor core 41 inside. The cylindrical member 32 has an axial center concentric with the first screw shaft 21, and its axial length (height of the cylindrical member 32) is the thickness of the support wall portion 314 and the axial direction of the motor chamber 311. It almost matches the sum with the length.

規制部材34は、モータ室311からの円筒部材32の離脱を防止するためのものである。規制部材34は、支持壁部314に複数のネジ部材N2を介して取り付けられ、円筒部材32の開口端部とY軸方向に対向する環状の板部材である。規制部材34は、円筒部材32の開口端部と接触し、ステータコア42に対する円筒部材32の軸方向への移動を規制する。規制部材34は、典型的には金属板で構成されるが、PPS等の合成樹脂材料で構成されてもよい。規制部材34の厚みは特に限定されず、弾性変形可能な厚みで構成されてもよい。 The regulating member 34 is for preventing the cylindrical member 32 from coming off from the motor chamber 311. The regulating member 34 is an annular plate member that is attached to the support wall portion 314 via a plurality of screw members N2 and faces the opening end portion of the cylindrical member 32 in the Y-axis direction. The regulating member 34 comes into contact with the open end of the cylindrical member 32 and restricts the axial movement of the cylindrical member 32 with respect to the stator core 42. The regulating member 34 is typically made of a metal plate, but may be made of a synthetic resin material such as PPS. The thickness of the regulating member 34 is not particularly limited, and may be configured to be elastically deformable.

(制御ユニット)
真空ポンプ100は、モータ40の駆動を制御する制御ユニット50をさらに有する。制御ユニット50は、真空ポンプ100の駆動装置として構成される。制御ユニット50は、第2のユニットU2に設けられ、本実施形態では、モータハウジング31に設置された金属製ケース内に収容された回路基板やその上に搭載された各種電子部品で構成される。
(Controller unit)
The vacuum pump 100 further includes a control unit 50 that controls the drive of the motor 40. The control unit 50 is configured as a drive device for the vacuum pump 100. The control unit 50 is provided in the second unit U2, and in the present embodiment, the control unit 50 is composed of a circuit board housed in a metal case installed in the motor housing 31 and various electronic components mounted on the circuit board. ..

図2は、制御ユニット50の構成を示すブロック図である。制御ユニット50は、第1の駆動回路51と、第2の駆動回路52と、制御部53とを有する。 FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the control unit 50. The control unit 50 includes a first drive circuit 51, a second drive circuit 52, and a control unit 53.

第1の駆動回路51は、図2に示すように、駆動部511と、温度センサ512を有する。図3は、第1の駆動回路51及び第2の駆動回路52の一構成例を示す回路図である。 As shown in FIG. 2, the first drive circuit 51 includes a drive unit 511 and a temperature sensor 512. FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration example of the first drive circuit 51 and the second drive circuit 52.

駆動部511は、図3に示すように、整流回路511aと、平滑回路511bと、インバータ回路511cとを有する。整流回路511aは、三相交流電源60に接続され、三相交流電源60から供給される交流電流を整流する。平滑回路511bは、整流回路511aの出力を平滑化するためのもので、チョークコイルLと平滑用コンデンサC1とを含むチョークコイルインプット型平滑回路で構成される。整流回路511a及び平滑回路511bは、第1の駆動回路51において交流電源を直流電源に変換する電源回路510として構成される。 As shown in FIG. 3, the drive unit 511 includes a rectifier circuit 511a, a smoothing circuit 511b, and an inverter circuit 511c. The rectifier circuit 511a is connected to the three-phase AC power supply 60 and rectifies the alternating current supplied from the three-phase AC power supply 60. The smoothing circuit 511b is for smoothing the output of the rectifier circuit 511a, and is composed of a choke coil input type smoothing circuit including a choke coil L and a smoothing capacitor C1. The rectifier circuit 511a and the smoothing circuit 511b are configured as a power supply circuit 510 that converts an AC power supply into a DC power supply in the first drive circuit 51.

インバータ回路511cは、モータ40を所定の回転数(例えば5000rpm)で回転させる駆動電流を生成する複数の半導体スイッチング素子Trを有する。これら半導体スイッチング素子Trは、MOSFET、IGBT等のトランジスタで構成され、制御部53により開閉タイミングが個別に制御されることにより、ステータコア42に巻装されたコイル43(U相巻線、V相巻線およびW相巻線)へ供給される駆動電流(定格電流)をそれぞれ生成する。 The inverter circuit 511c has a plurality of semiconductor switching elements Tr that generate a drive current that rotates the motor 40 at a predetermined rotation speed (for example, 5000 rpm). These semiconductor switching elements Tr are composed of transistors such as MOSFETs and IGBTs, and the opening / closing timing is individually controlled by the control unit 53, so that the coil 43 (U-phase winding, V-phase winding) wound around the stator core 42 is wound. The drive current (rated current) supplied to the wire and W-phase winding) is generated respectively.

温度センサ512は、第1の駆動回路51の温度を検出する。第1の駆動回路51が所定温度(例えば90℃)以上の場合、インバータ回路511cは、コイル43への駆動電流の供給を停止する。これにより、モータ40をフリーランの状態にしてモータ40の更なる温度上昇を防ぐことができる。 The temperature sensor 512 detects the temperature of the first drive circuit 51. When the first drive circuit 51 is at a predetermined temperature (for example, 90 ° C.) or higher, the inverter circuit 511c stops supplying the drive current to the coil 43. As a result, the motor 40 can be put into a free-run state to prevent a further temperature rise of the motor 40.

第2の駆動回路52は、図2に示すように、充放電可能な補助電圧源521と、給電ラインFと、スイッチ回路(SW回路)522とを有する。第2の駆動回路は、モータ40の始動時に上記駆動電流よりも高い電流値のインパルス電流をコイル43へ供給することが可能に構成される。 As shown in FIG. 2, the second drive circuit 52 includes an auxiliary voltage source 521 that can be charged and discharged, a power supply line F, and a switch circuit (SW circuit) 522. The second drive circuit is configured to be able to supply an impulse current having a current value higher than the drive current to the coil 43 when the motor 40 is started.

補助電圧源521は、蓄電素子C2と、抵抗R2とを含む。
蓄電素子C2は、平滑用コンデンサC1よりも大容量のコンデンサであり、典型的には、電解コンデンサである。蓄電素子C2は、給電ラインFを介して電源回路510に接続される。蓄電素子C2は、制御ユニット50の金属製ケースの外部に設置されてもよい。
The auxiliary voltage source 521 includes a power storage element C2 and a resistor R2.
The power storage element C2 is a capacitor having a larger capacity than the smoothing capacitor C1, and is typically an electrolytic capacitor. The power storage element C2 is connected to the power supply circuit 510 via the power supply line F. The power storage element C2 may be installed outside the metal case of the control unit 50.

蓄電素子C2は、図3に示すように、整流回路511aとモータ40(コイル43)との間に、平滑用コンデンサC1とは並列的に接続される。すなわち、蓄電素子C2の一方の電極は、給電ラインFを介して平滑用コンデンサC1の高圧側に、後述する第1のスイッチS1を介して接続される。蓄電素子C2の他方の電極は、平滑用コンデンサC1の低圧側(グラウンド電位)に接続される。 As shown in FIG. 3, the power storage element C2 is connected in parallel with the smoothing capacitor C1 between the rectifier circuit 511a and the motor 40 (coil 43). That is, one electrode of the power storage element C2 is connected to the high voltage side of the smoothing capacitor C1 via the feeding line F via the first switch S1 described later. The other electrode of the power storage element C2 is connected to the low voltage side (ground potential) of the smoothing capacitor C1.

蓄電素子C2の容量は特に限定されず、例えば、平滑用コンデンサC1の50倍以上の静電容量を有する。一例として、平滑用コンデンサC1の容量は1100μFであり、蓄電素子C2の容量は56000μFである。 The capacity of the power storage element C2 is not particularly limited, and for example, it has a capacitance of 50 times or more that of the smoothing capacitor C1. As an example, the capacity of the smoothing capacitor C1 is 1100 μF, and the capacity of the power storage element C2 is 56000 μF.

抵抗R2は、蓄電素子C2の一方の電極とモータ40のコイル43との間に接続される。抵抗R2は、蓄電素子C2の放電時にコイル43へ供給される電流の大きさを調整するためのものである。 The resistor R2 is connected between one electrode of the power storage element C2 and the coil 43 of the motor 40. The resistor R2 is for adjusting the magnitude of the current supplied to the coil 43 when the power storage element C2 is discharged.

補助電圧源521からモータ40のコイル43へ供給されるインパルス電流は、瞬間的に発生する、あるいは、短時間だけ流れる大波電流(サージ電流)である。インパルス電流の波形は特に限定されず、図4(a)に示すように時間軸(横軸)方向に対称な波形でもよいし、図4(b)に示すような非対称な波形であってもよい。本実施形態では、補助電圧源521が蓄電素子C2と抵抗R2とにより構成されるため、図4(b)に示すように電流の立ち下がり時間が蓄電素子C2と抵抗R2の抵抗値との積(時定数)で決まる波形のインパルス電流が生成される。 The impulse current supplied from the auxiliary voltage source 521 to the coil 43 of the motor 40 is a large wave current (surge current) that is generated instantaneously or flows only for a short time. The waveform of the impulse current is not particularly limited, and may be a waveform symmetrical in the time axis (horizontal axis) direction as shown in FIG. 4 (a) or an asymmetric waveform as shown in FIG. 4 (b). Good. In the present embodiment, since the auxiliary voltage source 521 is composed of the power storage element C2 and the resistor R2, the current fall time is the product of the power storage element C2 and the resistance value of the resistor R2 as shown in FIG. 4 (b). An impulse current with a waveform determined by (time constant) is generated.

補助電圧源521で発生するインパルス電流は、第1の駆動回路51からモータ40へ供給される駆動電流よりも大きな電流ピーク値を有する。電流ピーク値は、抵抗R2の抵抗値が小さいほど大きくなり、本実施形態では、モータ40の定格電流の数倍程度の電流ピーク値に設定される。また、インパルス電流の供給時間は、蓄電素子C2の静電容量で調整でき、本実施形態では、インパルス電流の供給時間が数百ミリ秒〜1秒程度となるように蓄電素子C2の静電容量が設定される。 The impulse current generated by the auxiliary voltage source 521 has a current peak value larger than the drive current supplied from the first drive circuit 51 to the motor 40. The smaller the resistance value of the resistor R2, the larger the current peak value, and in this embodiment, the current peak value is set to a current peak value of about several times the rated current of the motor 40. Further, the supply time of the impulse current can be adjusted by the capacitance of the power storage element C2, and in the present embodiment, the capacitance of the power storage element C2 is such that the supply time of the impulse current is about several hundred milliseconds to 1 second. Is set.

スイッチ回路522は、図3に示すように、第1のスイッチS1と、第2のスイッチS2と、第3のスイッチS3とを有する。 As shown in FIG. 3, the switch circuit 522 has a first switch S1, a second switch S2, and a third switch S3.

第1のスイッチS1は、給電ラインFに設けられ、電源回路510と蓄電素子C2との間を電気的に接続し又は遮断するスイッチ素子(第1のスイッチ素子)である。第1のスイッチS1は、メカニカルスイッチであってもよいし、トランジスタ等の半導体素子であってもよい。第1のスイッチS1の開閉は制御部53により制御され、蓄電素子C2の充電時に第1のスイッチS1がON(通電)状態に切り替えられる。第1のスイッチS1は、電源回路510から蓄電素子C2への通電を制限可能な電流制限素子として機能し、典型的には、ノーマリーオン(B接点)スイッチである。 The first switch S1 is a switch element (first switch element) provided in the power supply line F and electrically connects or cuts off between the power supply circuit 510 and the power storage element C2. The first switch S1 may be a mechanical switch or a semiconductor element such as a transistor. The opening and closing of the first switch S1 is controlled by the control unit 53, and the first switch S1 is switched to the ON (energized) state when the power storage element C2 is charged. The first switch S1 functions as a current limiting element capable of limiting the energization of the power supply circuit 510 to the power storage element C2, and is typically a normally-on (B contact) switch.

なお、第2の駆動回路52は、抵抗R1をさらに有する。抵抗R1は、電源回路510と蓄電素子C2との間に配置され、本実施形態では第1のスイッチS1と蓄電素子C2との間に接続される。抵抗R1は、整流回路511aを過電流から保護するための抵抗素子である。すなわち、抵抗R1は、第1のスイッチS1のON状態への切り替え時に電源回路510から蓄電素子C2へ向かう突入電流(過電流)から整流回路511aを保護することができる抵抗値を有する。したがって抵抗R1は、電源回路510から蓄電素子C2への通電を制限可能な電流制限素子としての機能をも有する。抵抗R1は、後述するように、整流回路511aの耐久性、第1のスイッチS1の構成によっては省略されてもよい。 The second drive circuit 52 further has a resistor R1. The resistor R1 is arranged between the power supply circuit 510 and the power storage element C2, and is connected between the first switch S1 and the power storage element C2 in the present embodiment. The resistor R1 is a resistance element for protecting the rectifier circuit 511a from overcurrent. That is, the resistor R1 has a resistance value capable of protecting the rectifier circuit 511a from an inrush current (overcurrent) from the power supply circuit 510 toward the storage element C2 when the first switch S1 is switched to the ON state. Therefore, the resistor R1 also has a function as a current limiting element capable of limiting the energization from the power supply circuit 510 to the power storage element C2. As will be described later, the resistor R1 may be omitted depending on the durability of the rectifier circuit 511a and the configuration of the first switch S1.

第2のスイッチS2は、蓄電素子C2(補助電圧源521)とモータ40のコイル43との間(本実施形態では抵抗R2とコイル43との間)に配置され、蓄電素子C2とコイル43との間を電気的に接続し又は遮断するスイッチ素子(第2のスイッチ素子)である。第2のスイッチS2は、メカニカルスイッチであってもよいし、トランジスタ等の半導体素子であってもよい。第2のスイッチS2の開閉は制御部53により制御され、蓄電素子C2の放電時に第2のスイッチS2がON状態(通電)に切り替えられる。第2のスイッチS2は、典型的には、ノーマリーオフ(A接点)スイッチである。 The second switch S2 is arranged between the power storage element C2 (auxiliary voltage source 521) and the coil 43 of the motor 40 (between the resistor R2 and the coil 43 in this embodiment), and the power storage element C2 and the coil 43 It is a switch element (second switch element) that electrically connects or cuts between the two. The second switch S2 may be a mechanical switch or a semiconductor element such as a transistor. The opening and closing of the second switch S2 is controlled by the control unit 53, and the second switch S2 is switched to the ON state (energized) when the power storage element C2 is discharged. The second switch S2 is typically a normally-off (A-contact) switch.

ここで、モータ40のコイル43は、U、V及びWの3相のコイル部を有する。本実施形態において第2のスイッチS2は、上記3相のコイル部のうち任意の2相のコイル部間に蓄電素子C2の充電電圧を供給可能に構成される。典型的には、第2のスイッチS2は、各相のコイル部に対応する複数のスイッチ部を有する。例えば、U−V相間を通電する場合には、U相のコイル部に蓄電素子C2の一方の電極が接続され、V相のコイル部に蓄電素子C2の他方の電極が接続される。 Here, the coil 43 of the motor 40 has a three-phase coil portion of U, V, and W. In the present embodiment, the second switch S2 is configured to be able to supply the charging voltage of the power storage element C2 between the coil portions of any two phases of the coil portions of the three phases. Typically, the second switch S2 has a plurality of switch portions corresponding to the coil portions of each phase. For example, when energizing between the U and V phases, one electrode of the power storage element C2 is connected to the coil portion of the U phase, and the other electrode of the power storage element C2 is connected to the coil portion of the V phase.

第3のスイッチS3は、インバータ回路511cとモータ40のコイル43との間に配置され、インバータ回路511cとコイル43との間を電気的に接続し又は遮断するスイッチ素子(第3のスイッチ素子)である。第3のスイッチS3は、メカニカルスイッチであってもよいし、トランジスタ等の半導体素子であってもよい。第3のスイッチS3は、U,V及びWの各相に対応する複数のスイッチ部を含み、これらは同時にON/OFFすることが可能に構成される。第3のスイッチS3の開閉は制御部53により制御され、第2のスイッチS2のON操作による蓄電素子C2の放電前に、第3のスイッチS3がOFF状態(非通電)に切り替えられる。これにより、蓄電素子C2からの放電電流をコイル43のみに与えることができる。第3のスイッチS3は、典型的には、ノーマリーオン(B接点)スイッチである。 The third switch S3 is arranged between the inverter circuit 511c and the coil 43 of the motor 40, and is a switch element (third switch element) that electrically connects or cuts off between the inverter circuit 511c and the coil 43. Is. The third switch S3 may be a mechanical switch or a semiconductor element such as a transistor. The third switch S3 includes a plurality of switch units corresponding to the U, V, and W phases, and these are configured to be able to be turned ON / OFF at the same time. The opening and closing of the third switch S3 is controlled by the control unit 53, and the third switch S3 is switched to the OFF state (non-energized) before the power storage element C2 is discharged by the ON operation of the second switch S2. As a result, the discharge current from the power storage element C2 can be applied only to the coil 43. The third switch S3 is typically a normally-on (B contact) switch.

制御部53は、第1の駆動回路51及び第2の駆動回路52を制御するためのものである。制御部53は、典型的には、CPUと、真空ポンプ100の動作を制御するための各種プログラムや制御パラメータを記憶するメモリを含むコンピュータで構成される。 The control unit 53 is for controlling the first drive circuit 51 and the second drive circuit 52. The control unit 53 typically includes a CPU and a computer including a memory for storing various programs and control parameters for controlling the operation of the vacuum pump 100.

[真空ポンプの動作]
以下、制御ユニット50の詳細につき、真空ポンプ100の動作と併せて説明する。
[Vacuum pump operation]
Hereinafter, the details of the control unit 50 will be described together with the operation of the vacuum pump 100.

真空ポンプ100の運転が開始されると、制御部53は、第1の駆動回路51において駆動電流を生成させ、これをモータ40のコイル43へ供給する。モータ40が始動すると、第1及び第2のスクリュー軸21,22が回転し、吸気口14より吸入された図示しない真空チャンバ内の気体を排気口15から排出する所定のポンプ作用が行われる。 When the operation of the vacuum pump 100 is started, the control unit 53 generates a drive current in the first drive circuit 51 and supplies the drive current to the coil 43 of the motor 40. When the motor 40 is started, the first and second screw shafts 21 and 22 rotate, and a predetermined pumping action is performed to discharge the gas in the vacuum chamber (not shown) sucked from the intake port 14 from the exhaust port 15.

ここで、真空ポンプ100によって排気される真空チャンバ内の気体としては、成膜用あるいはエッチング用の各種プロセスガスが挙げられる。プロセスガスとしては、典型的には、アルゴン等の不活性ガス、酸素、窒素、フッ素、炭素等の反応性ガスのほか、成膜用の有機金属材料を含む気体、エッチング処理で生じた反応生成物を含む気体など、常温で固化、凝縮するものが含まれる場合がある。このような環境下で真空ポンプの使用を継続すると、ポンプ本体の内部に凝縮性気体の固体生成物が堆積し、スクリュー軸が固着して通常の始動トルクではモータを始動させることができなくなる場合がある。このため、過酷な使用環境下でも所望とするポンプ作用を安定に確保することが必要とされる。 Here, examples of the gas in the vacuum chamber exhausted by the vacuum pump 100 include various process gases for film formation or etching. The process gas is typically an inert gas such as argon, a reactive gas such as oxygen, nitrogen, fluorine or carbon, a gas containing an organic metal material for film formation, or a reaction generated by etching. It may contain substances that solidify and condense at room temperature, such as gases containing substances. If the vacuum pump is continued to be used in such an environment, a solid product of condensable gas will be accumulated inside the pump body, the screw shaft will be stuck, and the motor cannot be started with the normal starting torque. There is. Therefore, it is necessary to stably secure the desired pumping action even in a harsh usage environment.

そこで本実施形態では、第1の駆動回路51によってモータ40を始動できない場合には、第2の駆動回路52からモータ40へ定格電流値よりも高い電流値のインパルス電流を供給し、モータ40を振動させることで、スクリュー軸21,22の固着を解除するようにしている。以下、その詳細について説明する。 Therefore, in the present embodiment, when the motor 40 cannot be started by the first drive circuit 51, an impulse current having a current value higher than the rated current value is supplied from the second drive circuit 52 to the motor 40 to cause the motor 40. By vibrating, the screw shafts 21 and 22 are released from sticking. The details will be described below.

図5は、真空ポンプ100の運転方法(駆動方法)の一例を示すフローチャートである。 FIG. 5 is a flowchart showing an example of an operation method (driving method) of the vacuum pump 100.

真空ポンプ100の制御ユニット50に三相交流電源60が接続されると、電源回路510において直流電源が生成される(ステップ101)。第1のスイッチS1及び第3のスイッチS3はON状態であり、第2のスイッチS2はOFF状態である。したがって、制御ユニット50に電源が投入されると、給電ラインFを介して、蓄電素子C2が充電される。 When the three-phase AC power supply 60 is connected to the control unit 50 of the vacuum pump 100, a DC power supply is generated in the power supply circuit 510 (step 101). The first switch S1 and the third switch S3 are in the ON state, and the second switch S2 is in the OFF state. Therefore, when the power is turned on to the control unit 50, the power storage element C2 is charged via the power supply line F.

制御部53は、インバータ回路511cを制御して定格電流値である駆動電流をモータ40のコイル43へ供給する。モータ40が始動すると(ステップ102においてYes)、駆動電流の生成を継続してモータ40を所定の回転数(例えば5000rpm)で回転させる。 The control unit 53 controls the inverter circuit 511c to supply a drive current, which is a rated current value, to the coil 43 of the motor 40. When the motor 40 is started (Yes in step 102), the generation of the drive current is continued to rotate the motor 40 at a predetermined rotation speed (for example, 5000 rpm).

一方、真空ポンプ100の運転が一時的に停止すると、上述のようにポンプ本体110の温度の低下によりポンプ室13内の固体生成物がスクリュー軸21,22とポンプハウジング11間で固着することで、運転の再開時にモータ40が始動しない場合がある。そこで、モータ40が始動しない場合(ステップ102においてNo)、制御部53は、第1のスイッチS1及び第3のスイッチS3をOFF状態に、第2のスイッチS2をON状態にそれぞれ切り替えることで、蓄電素子C2を放電させる(ステップ103)。これにより、モータ40へ定格電流値よりも高い電流値のインパルス電流がモータ40へ供給される。ここでは、第2のスイッチS2によってU相のコイル部からW相のコイル部へ蓄電素子C2からの放電電流が通電される。 On the other hand, when the operation of the vacuum pump 100 is temporarily stopped, the solid product in the pump chamber 13 is fixed between the screw shafts 21 and 22 and the pump housing 11 due to the decrease in the temperature of the pump body 110 as described above. , The motor 40 may not start when the operation is restarted. Therefore, when the motor 40 does not start (No in step 102), the control unit 53 switches the first switch S1 and the third switch S3 to the OFF state and the second switch S2 to the ON state, respectively. The power storage element C2 is discharged (step 103). As a result, an impulse current having a current value higher than the rated current value is supplied to the motor 40 to the motor 40. Here, the discharge current from the power storage element C2 is energized from the U-phase coil portion to the W-phase coil portion by the second switch S2.

ロータコア41は、図6に示すように、珪素鋼板の積層体411と、積層体411の内部に埋め込まれた永久磁石412とを含む。ステータコア42の内周部には図示せずとも、各相のコイル部が巻装される複数のティース部(スロット部)を有する。U相のコイル部とW相のコイル部との間が通電されたときにロータコア41が図中時計まわりに回転トルクを受けるとした場合、高電流値のインパルス電流がコイル43へ瞬間的に供給されることで、ロータコア41は、図6に示すように、ステータコア42に対して時計まわりに大きな回転トルクを受ける。これによりモータ40は振動し、この振動がスクリュー軸21,22へ伝達される。 As shown in FIG. 6, the rotor core 41 includes a laminated body 411 of silicon steel plates and a permanent magnet 412 embedded inside the laminated body 411. The inner peripheral portion of the stator core 42 has a plurality of teeth portions (slot portions) around which the coil portions of each phase are wound, although not shown. If the rotor core 41 receives rotational torque clockwise in the figure when the space between the U-phase coil and the W-phase coil is energized, a high current value impulse current is instantaneously supplied to the coil 43. As a result, the rotor core 41 receives a large rotational torque clockwise with respect to the stator core 42, as shown in FIG. As a result, the motor 40 vibrates, and this vibration is transmitted to the screw shafts 21 and 22.

蓄電素子C2の放電後、第1のスイッチS1及び第3のスイッチS3はON状態に、そして、第2のスイッチS2はOFF状態にそれぞれ復帰する。これにより、蓄電素子C2は再び充電される。制御部53は、再び第1の駆動回路51から駆動電流をモータ40へ供給する。前回の蓄電素子C2の放電によるモータ40の振動作用でスクリュー軸21,22間の固着が解除されていれば、モータ40は始動する(ステップ104においてYes)。 After discharging the power storage element C2, the first switch S1 and the third switch S3 return to the ON state, and the second switch S2 returns to the OFF state. As a result, the power storage element C2 is charged again. The control unit 53 again supplies the drive current from the first drive circuit 51 to the motor 40. If the sticking between the screw shafts 21 and 22 is released by the vibration action of the motor 40 due to the previous discharge of the power storage element C2, the motor 40 starts (Yes in step 104).

一方、上述の処理でモータ40が始動しない場合(ステップ104においてNo)、制御部53は再び、第1のスイッチS1及び第3のスイッチS3をOFF状態に、そして、第2のスイッチS2をON状態にそれぞれ切り替え、蓄電素子C2を放電させて、モータ40へインパルス電流を再度供給することで、スクリュー軸21,22の固着の解除を試みる(ステップ105)。 On the other hand, when the motor 40 is not started by the above process (No in step 104), the control unit 53 turns the first switch S1 and the third switch S3 into the OFF state and turns on the second switch S2 again. By switching to each state, discharging the power storage element C2, and supplying the impulse current to the motor 40 again, an attempt is made to release the sticking of the screw shafts 21 and 22 (step 105).

2回目の蓄電素子C2の放電処理は、前回と同一の相のコイル部間にインパルス電流を供給するようにしてもよいが、本実施形態では、前回とは異なる相のコイル部間にインパルス電流が供給される。ここでは、図7に示すように、ロータコア41に対して前回とは反対方向(反時計まわり)に回転トルクが作用するように、U相のコイル部とV相のコイル部との間にインパルス電流が供給される。これにより、スクリュー軸21,22を異なる方向に衝撃を付与することができるため、スクリュー軸21,22の固着状態の効率的な解消が期待される。 In the second discharge process of the power storage element C2, an impulse current may be supplied between the coils of the same phase as the previous time, but in the present embodiment, the impulse current may be supplied between the coils of the phase different from the previous time. Is supplied. Here, as shown in FIG. 7, an impulse is applied between the U-phase coil portion and the V-phase coil portion so that the rotational torque acts on the rotor core 41 in the direction opposite to the previous time (counterclockwise). Current is supplied. As a result, the screw shafts 21 and 22 can be impacted in different directions, so that it is expected that the fixed state of the screw shafts 21 and 22 can be efficiently eliminated.

以上の処理は、モータ40が始動するまで繰り返し実行される。本実施形態によれば、スクリュー軸21,22の固体生成物の付着等による固着等でモータ40が始動できない場合でも、通常の駆動電流よりも大きな電流値のインパルス電流をモータ40に供給することで当該固着を解除し得る高始動力(振動あるいは衝撃)をモータ40へ付与することができる。これにより、厳しい使用環境下においても所望とするポンプ性能を発揮させることができるため、真空ポンプ100の信頼性及び耐久性を向上させることができる。 The above processing is repeatedly executed until the motor 40 is started. According to the present embodiment, even when the motor 40 cannot be started due to sticking of solid products of the screw shafts 21 and 22, the impulse current having a current value larger than the normal drive current is supplied to the motor 40. A high starting force (vibration or impact) that can release the sticking can be applied to the motor 40. As a result, the desired pump performance can be exhibited even in a harsh usage environment, so that the reliability and durability of the vacuum pump 100 can be improved.

また、補助電圧源521からモータ40へ供給されるインパルス電流の印加時間は極短時間であるため、モータ40の発熱も抑えることができる。したがって、モータ40に過大な負荷を生じさせることなく、固体生成物の堆積によるスクリュー軸21,22の固着を解除することができる。 Further, since the application time of the impulse current supplied from the auxiliary voltage source 521 to the motor 40 is extremely short, the heat generation of the motor 40 can be suppressed. Therefore, the sticking of the screw shafts 21 and 22 due to the accumulation of solid products can be released without causing an excessive load on the motor 40.

さらに本実施形態によれば、補助電圧源521が給電ラインFを介して第1の駆動回路51の電源回路510に接続されているため、補助電圧源521に別途の電源を必要とすることなく、大電流のインパルス電流をモータ40へ供給することができる。しかも、給電ラインFに第1のスイッチS1及び抵抗R1のような電流制限素子が設けられているため、電源回路510として高度な耐久性を必要としない汎用の回路を採用でき、第1の駆動回路51の構成の簡素化及び低コスト化を図ることができる。 Further, according to the present embodiment, since the auxiliary voltage source 521 is connected to the power supply circuit 510 of the first drive circuit 51 via the power supply line F, the auxiliary voltage source 521 does not require a separate power supply. , A large current impulse current can be supplied to the motor 40. Moreover, since the power supply line F is provided with current limiting elements such as the first switch S1 and the resistor R1, a general-purpose circuit that does not require a high degree of durability can be adopted as the power supply circuit 510, and the first drive can be used. The configuration of the circuit 51 can be simplified and the cost can be reduced.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made.

例えば以上の実施形態では、真空ポンプ100としてスクリューポンプを例に挙げて説明したが、メカニカルブースタポンプや多段ルーツポンプ等の他のドライポンプにも、本発明は適用可能である。 For example, in the above embodiment, the screw pump has been described as an example of the vacuum pump 100, but the present invention can also be applied to other dry pumps such as a mechanical booster pump and a multi-stage roots pump.

また、以上の実施形態では、補助電圧源521が第1の駆動回路51における電源回路510の出力で充電可能に構成されたが、これに限られず、補助電圧源521に専用の電源回路が別途設置されてもよい。この場合、給電ラインF、第1のスイッチS1、抵抗R1の設置が省略される。 Further, in the above embodiment, the auxiliary voltage source 521 is configured to be rechargeable by the output of the power supply circuit 510 in the first drive circuit 51, but the present invention is not limited to this, and a dedicated power supply circuit is separately provided for the auxiliary voltage source 521. It may be installed. In this case, the installation of the power supply line F, the first switch S1, and the resistor R1 is omitted.

また、以上の実施形態では、補助電圧源521からモータ40へのインパルス電流を直接供給するように構成されたが、インバータ回路511cの耐圧特性が高い場合には、インバータ回路511cを介してインパルス電流をモータ40へ供給するように構成されてもよい。 Further, in the above embodiment, the impulse current is directly supplied from the auxiliary voltage source 521 to the motor 40, but when the withstand voltage characteristic of the inverter circuit 511c is high, the impulse current is passed through the inverter circuit 511c. May be configured to supply the motor 40.

また、整流回路511aのダイオードやチョークコイルLが所定以上の耐久性を有する場合には、抵抗R1の設置を省略することができる。あるいは、蓄電素子C2の放電時に電源回路510へ向かう電流を制限できる程に抵抗R1の抵抗値を大きくすることで、第1のスイッチS1の設置を省略することもできる。 Further, when the diode or the choke coil L of the rectifier circuit 511a has a durability equal to or higher than a predetermined value, the installation of the resistor R1 can be omitted. Alternatively, the installation of the first switch S1 can be omitted by increasing the resistance value of the resistor R1 so that the current toward the power supply circuit 510 can be limited when the power storage element C2 is discharged.

あるいは、第1のスイッチS1を所定の周波数でON/OFFを切り替えることで、電源回路510から蓄電素子C2へ供給される電流を制限してもよい。例えば本実施形態のように、スクリュー軸21,22の固着を解除するために蓄電素子C2を複数回充放電させる想定がある場合、上記固着の解除を行うのに有効な放電電流を確保したい(蓄電素子C2の容量が大きい)場合、回路構成を複雑化させないために第1の駆動回路51を汎用回路で構成する場合等においては、整流回路511aやチョークコイルLを通過している電流の単位時間あたりの積算量(つまり発熱量)を制限する必要があるため、抵抗R1の値をゼロにすることができない。一方、第1のスイッチS1をFET等のトランジスタ半導体スイッチ素子とし、図示しないパルス発生回路によりパルス幅変調方式(PWM方式)にて充電電流を制限可能であれば、抵抗R1を必要とすることなく整流回路511aを過電流から保護することができる。この場合、第1のスイッチS1は、電流制限素子として機能する。 Alternatively, the current supplied from the power supply circuit 510 to the power storage element C2 may be limited by switching ON / OFF of the first switch S1 at a predetermined frequency. For example, as in the present embodiment, when it is assumed that the power storage element C2 is charged and discharged a plurality of times in order to release the sticking of the screw shafts 21 and 22, it is desired to secure an effective discharge current for releasing the sticking. When the capacity of the power storage element C2 is large) and the first drive circuit 51 is composed of a general-purpose circuit in order not to complicate the circuit configuration, the unit of the current passing through the rectifier circuit 511a and the choke coil L is used. Since it is necessary to limit the integrated amount per hour (that is, the calorific value), the value of the resistor R1 cannot be set to zero. On the other hand, if the first switch S1 is a transistor semiconductor switch element such as a FET and the charging current can be limited by a pulse width modulation method (PWM method) by a pulse generation circuit (not shown), the resistor R1 is not required. The rectifying circuit 511a can be protected from overcurrent. In this case, the first switch S1 functions as a current limiting element.

さらに以上の実施形態では、第1の駆動回路51によるモータの始動が失敗したときに、第2の駆動回路52(補助電圧源521)からモータ40へインパルス電流を供給するように構成されたが、これに限られない。例えば、ポンプ本体の温度を取得可能な温度センサをポンプ本体に設置し、ポンプ運転開始時(始動時)の当該温度センサの出力が所定温度以下の場合には凝縮性ガスの固着、堆積が生じていると判断し、第1の駆動回路51によるモータ始動の判断を行うことなく、第2の駆動回路52によるモータ始動を実行してもよい。 Further, in the above embodiment, when the start of the motor by the first drive circuit 51 fails, the impulse current is supplied from the second drive circuit 52 (auxiliary voltage source 521) to the motor 40. , Not limited to this. For example, if a temperature sensor capable of acquiring the temperature of the pump body is installed in the pump body and the output of the temperature sensor at the start of pump operation (starting) is below a predetermined temperature, condensable gas sticks and accumulates. The motor may be started by the second drive circuit 52 without determining that the motor is started by the first drive circuit 51.

10…ポンプ本体
21…第1のスクリュー軸
22…第2のスクリュー軸
40…モータ
43…コイル
50…制御ユニット
51…第1の駆動回路
52…第2の駆動回路
100…真空ポンプ
510…電源回路
521…補助電圧源
522…スイッチ回路
C1…平滑用コンデンサ
C2…蓄電素子
F…給電ライン
S1…第1のスイッチ
S2…第2のスイッチ
S3…第3のスイッチ
10 ... Pump body 21 ... 1st screw shaft 22 ... 2nd screw shaft 40 ... Motor 43 ... Coil 50 ... Control unit 51 ... 1st drive circuit 52 ... 2nd drive circuit 100 ... Vacuum pump 510 ... Power supply circuit 521 ... Auxiliary voltage source 522 ... Switch circuit C1 ... Smoothing capacitor C2 ... Power storage element F ... Power supply line S1 ... First switch S2 ... Second switch S3 ... Third switch

Claims (10)

回転軸を有するポンプ本体と、
前記回転軸に取り付けられたロータコアと、コイルが巻装されたステータコアとを有するモータと、
交流電源を直流電源に変換する電源回路を有し、前記モータを回転させる駆動電流を前記コイルへ供給する第1の駆動回路と、
充放電可能な補助電圧源を有し、前記モータの始動時に前記駆動電流よりも高い電流値のインパルス電流を前記コイルへ供給することが可能に構成された第2の駆動回路と
を具備する真空ポンプ。
A pump body with a rotating shaft and
A motor having a rotor core attached to the rotating shaft and a stator core around which a coil is wound.
A first drive circuit that has a power supply circuit that converts an AC power supply into a DC power supply and supplies a drive current that rotates the motor to the coil.
A vacuum having an auxiliary voltage source capable of charging and discharging, and a second drive circuit configured to be able to supply an impulse current having a current value higher than the drive current to the coil when the motor is started. pump.
請求項1に記載の真空ポンプであって、
前記電源回路は、平滑用コンデンサを含み、
前記補助電圧源は、前記平滑用コンデンサよりも大容量の蓄電素子を含む
真空ポンプ。
The vacuum pump according to claim 1.
The power supply circuit includes a smoothing capacitor.
The auxiliary voltage source is a vacuum pump including a power storage element having a larger capacity than the smoothing capacitor.
請求項2に記載の真空ポンプであって、
前記第2の駆動回路は、
前記電源回路と前記蓄電素子との間に接続された給電ラインと、
前記給電ラインに設けられ電源回路から前記蓄電素子への通電を制限する電流制限素子と、をさらに有する
真空ポンプ。
The vacuum pump according to claim 2.
The second drive circuit is
A power supply line connected between the power supply circuit and the power storage element,
A vacuum pump further comprising a current limiting element provided in the power feeding line and limiting energization from the power supply circuit to the power storage element.
請求項3に記載の真空ポンプであって、
前記電流制限素子は、第1のスイッチ素子又は抵抗素子である
真空ポンプ。
The vacuum pump according to claim 3.
The current limiting element is a vacuum pump which is a first switch element or a resistance element.
請求項1〜4のいずれか1つに記載の真空ポンプであって、
前記第2の駆動回路は、前記補助電圧源と前記コイルとの間を接続可能な第2のスイッチをさらに有する
真空ポンプ。
The vacuum pump according to any one of claims 1 to 4.
The second drive circuit is a vacuum pump further comprising a second switch capable of connecting between the auxiliary voltage source and the coil.
請求項5に記載の真空ポンプであって、
前記コイルは3相のコイル部を有し、
前記第2のスイッチは、前記3相のコイル部のうち任意の2相のコイル部間に前記インパルス電流を供給可能に構成される
真空ポンプ。
The vacuum pump according to claim 5.
The coil has a three-phase coil portion.
The second switch is a vacuum pump configured to be capable of supplying the impulse current between any two-phase coil portions of the three-phase coil portions.
請求項1〜6のいずれか1つに記載の真空ポンプであって、
前記第2の駆動回路は、前記モータの定格電流値よりも高い電流値のインパルス電流を前記コイルへ供給する
真空ポンプ。
The vacuum pump according to any one of claims 1 to 6.
The second drive circuit is a vacuum pump that supplies an impulse current having a current value higher than the rated current value of the motor to the coil.
請求項1〜7のいずれか1つに記載の真空ポンプであって、
前記モータは、永久磁石同期型のブラシレスDCモータである
真空ポンプ。
The vacuum pump according to any one of claims 1 to 7.
The motor is a vacuum pump that is a permanent magnet synchronous brushless DC motor.
交流電源を直流電源に変換する電源回路を有し、真空ポンプのモータへ駆動電流を供給する第1の駆動回路と、
充放電可能な補助電圧源を有し、前記真空ポンプの始動時に前記駆動電流よりも高い電流値のインパルス電流を前記モータへ供給することが可能に構成された第2の駆動回路と
を具備する真空ポンプの駆動装置。
A first drive circuit that has a power supply circuit that converts AC power to DC power and supplies drive current to the motor of the vacuum pump.
It is provided with a second drive circuit having an auxiliary voltage source capable of charging and discharging, and being configured to supply an impulse current having a current value higher than the drive current to the motor when the vacuum pump is started. Vacuum pump drive.
真空ポンプの始動時に、前記真空ポンプのモータへ定格電流値よりも高い電流値のインパルス電流を供給することで、前記モータを振動させ、
前記モータへ前記定格電流値の駆動電流を供給することで、前記モータを回転させる
真空ポンプの駆動方法。
When the vacuum pump is started, the motor is vibrated by supplying an impulse current having a current value higher than the rated current value to the motor of the vacuum pump.
A method for driving a vacuum pump that rotates the motor by supplying a drive current having the rated current value to the motor.
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