JP2527246Y2 - 制御形磁気軸受タ−ボ分子ポンプ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、磁気軸受を位置検出センサの検出信号に基
づいて遠隔制御するようにした制御形磁気軸受ターボ分
子ポンプに関するものである。

［従来の技術］ ターボ分子ポンプ（以下、TMPと略称する）のロータ
シャフトに適用される軸受構造としては、従来よりオイ
ルベアリングを用いた機械方式のものが最も一般的であ
ったが、機械が高速回転すると摩擦等の種々の不具合が
生じることから、近時シャフトを非接触に軸支し得るも
のの一つとして制御形磁気軸受方式の技術が確立されつ
つある。

しかして、制御形磁気軸受ではロータとステータとの
微少隙間を検出し、それが適切な値に保持されるよう駆
動電流（電圧）を制御する必要がある。このため、第６
図に示すようにTMP本体201内の制御形磁気軸受近傍に位
置検出センサ203を配して隙間検出を行ない、これを制
御ケーブル208を介して前記TMP本体201と別体に設けた
電源部205内の制御回路206に入力するようにしている。
このように制御回路206が電源部205とともにTMP本体201
に対して別体に設けられる理由は、遠隔操作やモニタリ
ング、あるいは配置スペース上の便宜によるものであ
る。

［考案が解決しようとする課題］ ところが、位置検出センサ203から取出される電流信
号は極めて微弱であるため、制御ケーブル208をあまり
長くすると（例えば10m以上）、洩れ電流による信号レ
ベルの減衰や、雑音によるS/N比の低下が問題になり、
信号が制御回路206に適切に入力されず、場合によって
は軸受制御不能となるケースが生じる。しかも、かかる
制御ケーブル208は天井ダクトや地下ピット等を通して
敷設されることが多いため、直線にして電源部205をTMP
本体201に対して離間させ得る距離は、実際に敷設して
いるケーブル長よりも極端に短くなる。このため、制御
を適切に行なうには、電源部205をTMP本体201から離れ
た位置に設置することは殆ど不可能であるのが現状であ
る。また、このような理由から、集中制御も思うように
実現できないことが多い。

本考案は、このような実状に鑑みてなされたものであ
って、簡単な構成により上記問題点を好適に解決するこ
とを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本考案は、かかる目的を達成するために、次のような
構成を採用したものである。

すなわち、本考案の制御形磁気軸受ターボ分子ポンプ
は、ポンプ本体内に配置され一端に気体を排気するため
の回転翼が取付けられたロータシャフトと、該ロータシ
ャフトを支持する制御形磁気軸受とを有し、ポンプ本体
内の制御形磁気軸受近傍に配した位置検出センサから検
出される信号を、電源部とともにポンプ本体と別体に設
けた制御回路に入力するようにしたものであって、前記
位置検出センサの検出信号に対する増幅回路を前記ポン
プ本体の前記ロータシャフト他端側に設け、増幅後の信
号を前記制御回路に伝送するようにしたことを特徴とし
ている。

［作用］ このような構成により、位置検出センサからの検出信
号を制御回路に伝送する前に増幅しておけば、制御回路
に入力される時の信号の電流（電圧）レベルを十分大き
な値に確保することができる。したがって、伝送途中で
の多少の減衰や雑音は問題でなくなり、遠隔操作に耐え
得る伝送線路長を従来のものに比して遥かに長くとるこ
とが可能になる。また、排気する気体の摩擦（風損）に
よって高温になる回転翼から離れた位置に増幅回路を配
置しておけば、回転翼の発生する熱の影響で増幅回路の
増幅率が温度ドリフトを起こしてその出力が変化するの
を防止することができ、ひいては制御形磁気軸受の制御
機能が乱れることを有効に防止することができる。さら
に、回転翼の配置された真空チャンバーからも離れて配
置されることになり、チャンバー内の腐食性ガスなどに
より増幅回路が破損する事態も有効に防止できるものと
なる。その上、一般にターボ分子ポンプの制御形磁気軸
受は、軸受制御用位置検出センサと共にロータシャフト
の一端側よりも他端側により多く集中しているのが通例
であり、かかるロータシャフト他端側に増幅回路を設け
ることによって、ロータシャフト一端側に増幅回路を設
けた場合に比べてトータルでの位置検出センサと増幅回
路網の間のリード線の長さを確実に短縮することができ
る。したがって、位置検出センサから増幅回路網までの
リード線が長くなることによるリード線自身のインピー
ダンス、浮遊容量の変化によって、位置検出センサの出
力が減衰する不具合や、ノイズが混入した場合にノイズ
が一緒に増幅される不具合を効果的に抑制することが可
能となる。

［実施例］ 以下、本考案の一実施例を図面を参照して説明する。

この実施例のターボ分子ポンプ（TMP）は、第１図に
示すように、TMP本体１内の制御形磁気軸受近傍に配し
た制御用位置検出センサ３から検出される信号を、該TM
P本体１と別体に設けた電源部５内の制御回路６に入力
するようにしている。

具体的に説明すると、このTMPは第２図に示すように
５軸制御形のもので、ハウジングＨ内に回転可能に配設
したロータシャフト11の上下２箇所にそれぞれラジアル
方向に対して２軸制御可能に能動形のラジアル制御形磁
気軸受21、22を構成するとともに、該ロータシャフト11
の下端部にアキシャル方向に対して制御可能に同じく能
動形のスラスト制御形磁気軸受23を構成し、計５軸にお
いてそれぞれロータシャフト11を非接触でかつ位置制御
可能に軸支し得るようにしている。すなわち、両ラジア
ル制御形磁気軸受21、22は、各々ロータシャフト11を切
断する水平面内にあってその軸心上において互いに直交
する２軸方向にそれぞれ二対の電磁コイル21a、22aを対
向配置してなり、これらの電磁コイル21a、22aに通電す
る電流の大きさに応じてロータシャフト11に対する磁気
浮力を可変することができ、該ロータシャフト11の軸心
を前記２軸方向から自在に調整できるようになってい
る。そして、両ラジアル制御形磁気軸受21、22の近傍で
あってそれぞれ各電磁コイル21a、22aと対応する位相位
置に、ラジアル制御用位置検出センサ31、32を付帯して
設けている。これらのラジアル制御用位置検出センサ3
1、32は、各々ロータシャフト11の対面するラジアルセ
ンシング部11₁、11₂との微少隙間を検出し得るもので、
例えばその近接容量変化でラジアル変位を検出する渦電
流方式のものが用いられる。そして、各ラジアル制御用
位置検出センサ31、32が検出した微少電流信号を前記電
源部５内の制御回路６に入力するようにしている。

また、前記スラスト制御形磁気軸受23は、前記ロータ
シャフト11を回転可能に軸支するために設けたスラスト
軸支部12に対し、その上下円周部においてある微少な隙
間の下に上下一対に電磁コイル23aを近接配置してな
り、該電磁コイル23aに通電する電流の大きさに応じて
ロータシャフト11に対する磁気浮力を可変することがで
き、該ロータシャフト11をアキシャル方向に自在に位置
調整できるようになっている。そして、前記スラスト軸
支部12の下端と対面するハウジングＨの底蓋部内面上
に、スラスト制御用位置検出センサ33を付帯して設けて
いる。このスラスト制御用位置検出センサ33は、例えば
前記ラジアル制御用位置検出センサ31、32に用いたと同
様の渦電流方式のものが用いられ、ロータシャフト11の
アキシャル方向への微少隙間を検出することができるも
のである。そして、スラスト制御用位置検出センサ33が
検出した微少電流信号も、前記電源部５内の制御回路６
に入力するようにしている。

制御回路６では、前述の如く各制御用位置検出センサ
31、32、33からそれぞれ対応する制御形磁気軸受21、2
2、23の近傍でのロータシャフト11の変位を微少電流信
号として入力すると、予め設定された目標値と比較し
て、それらが目標値に保持されるような差動的制御によ
って各対応する電磁コイル21a、22a、23aを駆動する。

このような構成において、本実施例ではさらに、前記
各制御用位置検出センサ31、32、33の検出信号に対する
増幅回路４を前記TMP本体１側に設け、増幅後の信号
を、該TMP本体１の電源導入端子15に接続したコネクタ
７から制御ケーブル８を介して前記制御回路６に伝送す
るようにしている。例えば、ラジアル制御用位置検出セ
ンサ32の増幅回路41について説明すると、第３図および
第４図に示すように該制御用位置検出センサ32を取着し
ているブラケット13の上面に設けた凹部13aに、基板上
に構成した増幅回路41を取着している。そして、この制
御用位置検出センサ32の出力信号を、例えばブラケット
13にスリット13bを設けてリード線を引出す等により、
前記増幅回路41に入力できるようにしている。この増幅
回路41の出力は、リード線32aを介して前述したように
電源導入端子15に接続されている。しかして、制御用位
置検出センサ32で検出された信号は、増幅された後、制
御回路６に伝送されるものとなる。他の制御用位置検出
センサ31、33もこれに準じた増幅回路が付加され、配線
が施されている（図示省略）。

なお、14はロータシャフト11を駆動するビルトインモ
ータ、16は停電時等にのみロータシャフト11に添接して
該ロータシャフト11を直接軸支するタッチベアリング、
17は回転翼である。

しかして、以上のような構成により、各制御用位置検
出センサ31、32、33による検出信号を制御回路６に伝送
する前に増幅回路４で増幅するようにすれば、制御回路
６に入力される際の信号の電流（電圧）レベルを十分確
保することができる。すなわち、伝送途中での多少の減
衰や雑音は問題でなくなり、制御ケーブル８をかなり長
く敷設しても信号は制御回路６に正確に入力される。こ
れにより、このTMPを用いれば信号伝送の信頼性が向上
されるとともに、遠隔操作可能な範囲が広がり、集中制
御系の設計等も不都合なく行なうことが可能になるもの
である。また、排気する気体の摩擦（風損）によって高
温になる回転翼17から離れた位置に増幅回路４を配置し
ているため、回転翼17の発生する熱の影響で増幅回路４
の増幅率が温度ドリフトを起こしてその出力が変化する
のを防止することができ、ひいては制御形磁気軸受21、
22、23の制御機能が乱されることを有効に防止すること
ができる。さらに、回転翼17の配置されたハウジングＨ
からも離れて配置されることになり、ハウジングＨを通
じて排気される腐食性ガスなどで増幅回路４が破損する
事態も有効に防止できるものとなる。

以上、本考案の一実施例について説明したが、増幅回
路の構成や取付位置は図示実施例の場所に限定されるも
のではない。例えば、第５図に示す他の実施例では、増
幅回路104を、制御ケーブル108のTMP本体１側に接続す
べきコネクタ107内に構成したものである。この位置に
増幅回路104を設けておけば、制御形磁気軸受が信号に
及ぼす電磁障害の影響を低減することが可能である。他
には、前記実施例において制御用位置検出センサが取着
してあるブラケット内周面に同様にして増幅回路を設け
たものや、半導体製造技術を利用して制御用位置検出セ
ンサと増幅回路とを同一チップ上に成形、一体化したも
の等が考えられる。チップ上に一体成形すると、コンパ
クト化が図れるとともに、リード線が不要になってこの
部分での洩れ電流が低減できる効果がある。また、以上
において位置検出センサの種類も渦電流方式に限らず、
隙間検出可能なものであればインダクタンス位置検出セ
ンサ等であってもよい。その他、本考案の趣旨を逸脱し
ない範囲で種々変形が可能である。

［考案の効果］ 本考案は、以上のようにポンプ本体側に増幅回路を設
け、位置検出センサから検出される信号を増幅した後に
制御回路に伝送するようにした構成により、伝送時の電
流（電圧）レベルを確保して減衰や雑音によるS/N比低
下を抑えることができるので、制御可能な伝送距離を広
げて、操作や取扱に便ならしめた制御形磁気軸受ターボ
分子ポンプを提供できるものである。また、排気する気
体の摩擦（風損）によって高温になる回転翼から離れた
位置に増幅回路を配置した構成により、増幅回路の増幅
率が温度ドリフトを起こして変化することを防止し、制
御形磁気軸受の適正な制御機能を確保することができ
る。さらに、回転翼が配置される真空チャンバーからも
離れて配置されるため、腐食性ガスなどから増幅回路を
有効に保護しておくことができる。その上、かかるロー
タシャフト他端側に増幅回路を設けることによって、ロ
ータシャフト一端側に増幅回路を設けた場合に比べてト
ータルでの位置検出センサと増幅回路網の間のリード線
の長さを確実に短縮することができるので、位置検出セ
ンサから増幅回路網までのリード線が長くなることによ
るリード線自身のインピーダンス、浮遊容量の変化によ
って、位置検出センサの出力が減衰する不具合や、ノイ
ズが混入した場合にノイズが一緒に増幅される不具合を
効果的に抑制することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本考案の一実施例を示し、第１図は概
略的な構成説明図、第２図は一部を破断して示す正面
図、第３図は第２図の部分拡大図、第４図は第３図の平
面図である。第５図は本考案の他の実施例を示す第１図
に対応する構成説明図である。第６図は従来例を示す第
１図相当の構成説明図である。 １……ターボ分子ポンプ（TMP）本体 ３……制御用位置検出センサ ４、104……増幅回路 ５……電源部 ６……制御回路 17……回転翼 21、22……ラジアル制御形磁気軸受 23……スラスト制御形磁気軸受 31、32……ラジアル制御用位置検出センサ 33……スラスト制御用位置検出センサ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−277896（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−40510（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−199613（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ポンプ本体内に配置され一端に気体を排気
   するための回転翼が取付けられたロータシャフトと、該
   ロータシャフトを支持する制御形磁気軸受とを有し、ポ
   ンプ本体内の制御形磁気軸受近傍に配した位置検出セン
   サから検出される信号を、電源部とともにポンプ本体と
   別体に設けた制御回路に入力するようにしたターボ分子
   ポンプであって、前記位置検出センサの検出信号に対す
   る増幅回路を前記ポンプ本体の前記ロータシャフト他端
   側に設け、増幅後の信号を前記制御回路に伝送するよう
   にしたことを特徴とする制御形磁気軸受ターボ分子ポン
   プ。