JP2520718B2 - タ―ボ分子ポンプ駆動電源装置 - Google Patents

タ―ボ分子ポンプ駆動電源装置

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JP2520718B2
JP2520718B2 JP1034608A JP3460889A JP2520718B2 JP 2520718 B2 JP2520718 B2 JP 2520718B2 JP 1034608 A JP1034608 A JP 1034608A JP 3460889 A JP3460889 A JP 3460889A JP 2520718 B2 JP2520718 B2 JP 2520718B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はターボ分子ポンプの駆動用交流誘導モータに
駆動電力を供給するターボ分子ポンプ駆動電源装置に関
するものである。
〔従来技術〕
従来、ターボ分子ポンプ駆動用交流誘導モータにイン
バータ出力回路を介して交流電力を供給するターボ分子
ポンプ駆動電源装置には、パルス幅変調方式(PWM方
式)と、パルス振幅変調方式(PAM方式)とがある。
第5図は上記PWM方式のターボ分子ポンプ駆動電源装
置の構成を示すブロック図である。図示するように、こ
の電源装置は整流回路51、平滑回路52、インバータ出力
回路53及び出力電圧/周波数制御回路55から構成されて
いる。交流入力ACは整流回路51及び平滑回路52を通って
直流となり、インバータ出力回路53に供給される。イン
バータ出力回路53では出力電圧/周波数制御回路55の制
御のもと所定の周波数及び電圧の交流となってターボ分
子ポンプ駆動用の交流モータ54に供給される。これによ
り該交流モータ54は高速回転する。
第6図は上記PAM方式のターボ分子ポンプ駆動電源装
置の構成を示すブロック図である。図示するように、こ
の電源装置は整流回路61、平滑回路62、DC/Dコンバータ
63、インバータ出力回路64及び出力電圧/周波数制御回
路66から構成されている。交流入力ACは整流回路61及び
平滑回路62を通って直流となり、DC/DCコンバータ63に
供給される。DC/DCコンバータ63では出力電圧/周波数
制御回路66の制御のもと所定電圧となり、インバータ出
力回路64に供給される。インバータ出力回路64では出力
電圧/周波数制御回路66の制御のもと所定の周波数の交
流となってターボ分子ポンプ駆動用の交流モータ65に供
給される。これにより該交流モータ54は高速回転する。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上記ターボ分子ポンプ駆動電源装置は
交流モータ54,65の定格回転数における出力電圧は定格
電圧駆動であるため高真空状態では熱放散が悪く交流モ
ータ54,65が発熱してしまうという欠点があった。ま
た、出力電圧はターボ分子ポンプを所定時間で昇速させ
る駆動力に関係するため、短時間に昇速さるためには出
力電圧を高くする必要があり、特に定格回転数での発熱
が大きくなってしまう。
また、ターボ分子ポンプでは、高真空を維持するため
に、定格回転数に達したらその回転数を維持しなければ
ならない。即ち、ターボ分子ポンプ駆動用交流誘導モー
タに供給する交流の周波数を一定に維持しなければなら
ない。
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、ターボ分
子ポンプ駆動電源装置の出力電圧を負荷の状態により自
動的に切り替えることにより昇速時や定格回転時の負荷
変動に対して必要な駆動力が得られ且つモータの高真空
下での発熱防止ができると共に、昇速及び重負荷時は出
力電圧が自動的に上るようにしたターボ分子ポンプ駆動
電源装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題を解決するため本発明は、ターボ分子ポンプ
駆動用交流誘導モータに交流電力を供給するインバータ
出力回路と、該インバータ出力回路に流れる電流又はイ
ンバータ出力回路から出力され電流を検出する電流検出
回路と、インバータ出力回路の出力周波数の制御及び出
力電圧の切替制御を行なう制御手段を具備し、制御手段
はターボ分子ポンプの起動時は起動から定格運転に達す
るまではインバータ出力回路の出力周波数及び出力電圧
を時間の経過に伴い上昇させ、定格運転に達したら、出
力周波数を該定格運転の一定周波数状態に維持すると共
に、該出力電圧を電流検出回路で検出する電流により該
電流が大きい時は大きく、小さい時は小さく切替制御す
る機能を具備することを特徴とする。
〔作用〕
ターボ分子ポンプ駆動電源装置を上記の如く構成する
ことにより、電流検出回路で検出される電流値はターボ
分子ポンプ駆動用交流誘導モータの負荷、即ちすべりに
比例するから、ターボ分子ポンプが定格回転数に達し、
軽負荷となったことはこの検出される電流値で分かる。
制御手段は、この電流値から例えばターボ分子ポンプが
起動から定格になるまで等の高負荷時はインバータ出力
回路の出力電圧を高い電圧とし、この電流値が小さくな
り、ターボ分子ポンプが定格回転数になったことを判断
したら、インバータ出力回路の出力周波数を維持し、出
力電圧を低い電圧に切り替えることにより、高真空を維
持したまま軽負荷時の発熱防止が可能となる。また、高
負荷時はインバータ出力電圧を高くし、ポンプの回転数
の低下防止も可能となる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は本発明に係るPWM方式のターボ分子ポンプ駆
動電源装置の構成を示すブロック図である。図示するよ
うに電源装置は整流回路1、平滑回路2、インバータ出
力回路3、出力電圧/周波数制御回路5、電流検出回路
6、比較回路7及び基準回路8から構成される。
電流検出回路6はインバータ出力回路3に流れる電流
又は交流モータ4に供給される電流を検出する回路であ
り、基準回路8は比較回路7に基準値を出力する回路で
ある。比較回路7には電流検出回路6からの検出電流値
と基準回路8からの所定の基準電流値が入力されてお
り、該検出電流値が基準電流値以下になれば、比較回路
7は出力電圧/周波数制御回路5に出力電圧切替信号を
出力するようになっている。
上記構成のターボ分子ポンプ駆動電源装置において、
交流入力ACは整流回路1及び平滑回路2を通って直流と
なり、インバータ出力回路3に供給される。インバータ
出力回路3では出力電圧/周波数制御回路5の制御のも
と所定の周波数及び電圧の交流となってターボ分子ポン
プ駆動用の交流モータ4に供給し、交流モータ4は高速
回転する。ターボ分子ポンプの昇速時は後述するように
インバータ出力回路3の出力周波数及び電圧は定格値ま
で徐々に上昇する。そしてこの昇速時は交流モータ4に
供給されるインバータ出力回路3の出力電流は大きいか
ら、電流検出回路6で検出される検出電流値が基準回路
8からの基準電流値よりも大きく、比較回路7は出力電
圧/周波数制御回路5に出力電圧切替信号を出力せず、
インバータ出力回路3は周波数と電圧は出力電圧/周波
数制御回路5の制御に従って上昇する。ターボ分子ポン
プのロータの回転数が定格回転数近傍となると交流モー
タ4の負荷は減少し、電流検出回路6で検出される検出
電流値が基準電流値より小さくなると比較回路7は出力
電圧/周波数制御回路5に出力電圧切替信号を出力す
る。これにより、出力電圧/周波数制御回路5はインバ
ータ出力回路3の出力電圧を低い値に切り替える。ま
た、ターボ分子ポンプを定格回転数で運転中に負荷変動
した場合、それに応じて電流検出回路6の検出電流も変
化するから、検出電流が基準電流以下となる以上になる
かにより、比較回路7は出力電圧切替信号をON,OFFしイ
ンバータ出力回路3の出力電圧を切り替える。
第2図は本発明に係るPAM方式のターボ分子ポンプ駆
動電源装置の構成を示すブロック図である。同図におい
て、第1図と同一符号を付した部分は同一又は相当部分
を示すのでその説明は省略する。9はDC/DCコンバータ
である。
上記構成のターボ分子ポンプ駆動電源装置において、
交流入力ACは整流回路1及び平滑回路2を通って直流と
なり、DC/DCコンバータ9に供給される。DC/DCコンバー
タ9では出力電圧/周波数制御回路5の制御のもと所定
電圧となり、インバータ出力回路3に供給される。イン
バータ出力回路3では出力電圧/周波数制御回路5の制
御のもと所定の周波数と所定電圧の交流となってターボ
分子ポンプ駆動用の交流モータ4に供給され、交流モー
タ4は高速回転する。
ターボ分子ポンプの昇速時及び定格回転数で運転時の
負荷変動による動作は第1図の電源装置と同様である。
第3図は上記ターボ分子ポンプ駆動電源装置の昇速運
転のタイムチャートであり、時刻t1で交流電源をONする
ことにより、インバータ出力回路3の出力周波数fは第
3図(a)に示すように時刻t1から時刻t3まで時間の経
過と共に高くなり、時刻t3以後は一定の所定の周波数と
なる。インバータ出力回路3の出力電圧Vは第3図
(b)に示すように時刻t1から時間の経過と共に高くな
って行く。また、インバータ出力回路3の出力電流Iは
第3図(c)に示すように時刻t1の近傍(交流電源ON直
後)では大電流となるがその後略一定に推移して、第3
図(d)に示すようにロータ回転数が定格回転数の近傍
になると低下する。このインバータ出力回路3の出力電
流Iが基準回路8の基準電流値IS以下になると(時刻
t2)、比較回路7は出力電圧/周波数制御回路5にイン
バータ出力回路3の出力電圧を低く切り替える電圧切替
信号SVを出力する。これにより、インバータ出力回路3
の出力電圧は第3図(b)に示すように低い値に切り替
わる。
第4図はインバータ出力回路3の出力周波数が定格周
波数になった後、即ち、ターボ分子ポンプが定格回転数
になった後、該ターボ分子ポンプの負荷が変動した場合
の運転状態を示すタイムチャートである。今、負荷Lが
第4図(c)の点線で示すように変化したとすると、イ
ンバータ出力回路3の出力電流、即ち電流検出回路6の
検出電流Iも実線のように変化する。時刻t1において検
出電流Iが増加し、基準回路8の基準電流値ISを越す
と、比較回路7は出力電圧/周波数制御回路5に電圧切
替信号SVを出力せず、インバータ出力回路3の出力電圧
Vは定格電圧に切り変わる。検出電流Iが減少し時刻t2
で基準電流値IS以下となると、比較回路7は出力電圧/
周波数制御回路5に電圧切替信号SVを出力し、インバー
タ出力回路3の出力電圧は低い値に切り変わる。同様
に、負荷Lの変動に応じて時刻t3〜t6においても電圧切
替信号SVのON・OFFが行なわれ、インバータ出力回路3
の出力電圧の高低の切り替えを行なう。
なお、上記実施例では整流回路1の出力電圧を高低の
2段に切り替える例を示したが、出力電圧を2段以上に
切り替えるようにし、負荷の変動に応じてより細かい制
御を行なうことも当然可能である。
ターボ分子ポンプ駆動電源装置を第1図又は第2図に
示す如く構成することにより、電流検出回路6で検出さ
れる検出電流値Iは交流モータ4の負荷、即ちすべりに
比例するから、ターボ分子ポンプが定格回転数に達し、
軽負荷となった時はインバータ出力回路3の出力電圧を
低い電圧に切り替え、高負荷時はインバータ出力回路の
出力電圧を高い電圧に切り替えることができるから、軽
負荷時の発熱防止、高負荷時の回転数低下防止が可能と
なる。
〔発明の効果〕
以上、説明したように本発明によれば、下記のような
優れた効果が得られる。
制御手段はターボ分子ポンプが起動から定格に達する
まではインバータ出力回路の出力周波数及び出力電圧を
時間の経過に伴い上昇させ、定格運転に達したら、出力
周波数を該定格運転の状態に維持すると共に、該出力電
圧を電流検出回路で検出する電流により該電流が大きい
時は大きく、小さい時は小さく切替制御するので、昇速
時や負荷増加の際は電圧を上げこの時必要な駆動力を発
生させると共に、定格運転時の定格回転の高真空状態で
は出力電圧を下げ無効電力による駆動用交流誘導モータ
の発熱を防止することができ、ターボ分子ポンプ内部の
温度による変形、変質の影響をなくすことが可能になる
と共に、ターボ分子ポンプを単に高真空を得るだけの運
転に使用する場合に、特に冷却手段を必要としない。
また、インバータ出力回路の出力周波数を一定に維持
することにより、ターボ分子ポンプの回転数も一定とな
り、ターボ分子ポンプの排気性能(排気速度及び圧縮
比)が一定となるから、軽負荷時チャンバー内の圧力
(真空度)を一定に保つことができる。
インバータ出力回路の出力周波数は一定で、出力電圧
のみを低下させることにより、無効電力が低下し、なお
かつ、駆動用交流誘導モータのロータ側の2次電流も低
減されるので、ロータ温度を低減することができ、これ
によりロータから放出されるガスも低減され、より高い
高真空を得ることができる。特に、軸受に磁気軸受を採
用しているターボ分子ポンプはロータが非接触で高真空
中にあるため、放熱は輻射しかなく放熱が良くないの
で、ロータ温度が高くなり放出ガスも多くなることか
ら、本発明の駆動電源装置はより大きな効果を発揮す
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るPWM方式のターボ分子ポンプ駆動
電源装置の構成を示すブロック図、第2図は本発明に係
るPAM方式のターボ分子ポンプ駆動電源装置の構成を示
すブロック図、第3図は上記ターボ分子ポンプ駆動電源
装置の運転タイムチャート、第4図はターボ分子ポンプ
が定格回転数になった後の負荷が変動した場合の運転状
態を示すタイムチャート、第5図は従来のPWM方式のタ
ーボ分子ポンプ駆動電源装置の構成を示すブロック図、
第6図は従来のPAM方式のターボ分子ポンプ駆動電源装
置の構成を示すブロック図である。 図中、1……整流回路、2……平滑回路、3……インバ
ータ出力回路、4……交流モータ、5……出力電圧/周
波数制御回路、6……電流検出回路、7……比較回路、
8……基準回路。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ターボ分子ポンプ駆動用交流誘導モータに
    交流電力を供給するインバータ出力回路と、該インバー
    タ出力回路に流れる電流又はインバータ出力回路から出
    力され電流を検出する電流検出回路と、前記インバータ
    出力回路の出力周波数の制御及び出力電圧の切替制御を
    行なう制御手段を具備し、 前記制御手段はターボ分子ポンプの起動時は起動から定
    格運転に達するまでは前記インバータ出力回路の出力周
    波数及び出力電圧を時間の経過に伴い上昇させ、定格運
    転に達したら、出力周波数を該定格運転の一定周波数状
    態に維持すると共に、該出力電圧を前記電流検出回路で
    検出する電流により該電流が大きい時は大きく、小さい
    時は小さく切替制御する機能を具備することを特徴とす
    るターボ分子ポンプ駆動電源装置。
JP1034608A 1989-02-14 1989-02-14 タ―ボ分子ポンプ駆動電源装置 Expired - Lifetime JP2520718B2 (ja)

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