JP3169892B2 - ターボ分子ポンプ装置 - Google Patents

ターボ分子ポンプ装置

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JP3169892B2 JP13440598A JP13440598A JP3169892B2 JP 3169892 B2 JP3169892 B2 JP 3169892B2 JP 13440598 A JP13440598 A JP 13440598A JP 13440598 A JP13440598 A JP 13440598A JP 3169892 B2 JP3169892 B2 JP 3169892B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転数を簡単な構
成で検出可能にした無刷子直流電動機、磁気軸受装置、
及びターボ分子ポンプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造装置などの真空装置として使
用されるターボ分子ポンプ装置、特に１万ｒｐｍ以上の
高速回転する磁気軸受式のターボ分子ポンプ装置では、
ロータの駆動にＤＣブラシレスモータを使用する場合が
多い。これは、ＤＣブラシレスモータが、誘導モータに
比して小型高出力化、省電力化が可能であること、停電
時等に発電機として使用することで低速回転になった後
にタッチダウンさせることが可能であること等の理由に
よる。しかし、ＤＣブラシレスモータでは転流タイミン
グを検出して回転数を制御する駆動回路を備えている
が、この駆動回路が故障して回転数が定格値（例えば、
４８０００ｒｐｍ）を越えてオーバースピードで回転す
ると、ロータが遠心力に耐えきれず破壊するおそれがあ
る。このようなオーバースピードを防止するため、通常
はモータの出力周波数、すなわち、回転磁界の周波数を
検出し、オーバースピード時にモータを停止させる保護
機能を設けている。また、このような保護機能までもが
故障した場合の安全対策として、もう１系統独立してモ
ータの回転数を検出し、オーバースピード時にモータを
停止させるための回転数検出機構を備えている。
【０００３】図６は、このような従来のターボ分子ポン
プ装置の全体構成と回転数検出機構の取り付け位置を表
したものであり、図７は、回転数検出機構の構成（ａ）
と検出信号（ｂ）を概念的に表したものである。図６に
示すように、ターボ分子ポンプ装置における従来の回転
数検出機構は、回転数検出コイル２０１と保持リング２
０２を備えており、ロータ軸Ｒの下側端部に保持リング
２０２が取り付けられ、保持リング２０２と所定の間隔
をおいた下側に回転数検出コイル２０１が固定配置され
いる。保持リング２０２の下側の面には、図７（ａ）に
示すように、小さな磁性体がターゲット２０３として取
り付けられている。このように構成された、回転数検出
機構において、ロータ軸Ｒが回転すると保持リング２０
２に取り付けたターゲット２０３が回転数検出コイル２
０１上を横切りながら回転することになる。これによ
り、回転数検出コイル２０１からは、図７（ｂ）に示す
ようにロータ軸Ｒの回転数に応じた誘起電圧が出力され
ることになる。この誘起電圧からＤＣブラシレスモータ
の回転数を検出するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のＤＣブラシレス
モータ及び回転検出機構を備えた装置、例えば、磁気軸
受装置やターボ分子ポンプ装置では、冗長な回転数検出
機構用部品を必要としているため、部品コストが高くな
ると共に、回転数検出機構が複雑であるため、組立調整
に時間を要するという問題があった。また、回転数検出
機構用部品数が多いので、装置全体の寸法が大きく、重
くなっていた。特にターボ分子ポンプ装置のように高速
回転するロータでは、部品点数が多いので、回転軸が長
く、重くなってしまい、軸の曲げ固有振動数が低くなっ
ていた。この場合、真空性能を向上させるためにロータ
の回転数を高くしようとしても回転数が軸の固有振動数
に近づくと、共振により軸が回転できず、回転数を希望
通り高くできなくなるという問題があった。
【０００５】そこで、本発明はこのような従来の課題を
解決するためになされたもので、簡易な構成で回転数検
出機構を備えたターボ分子ポンプ装置を提供することを
目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１記載の発明では、永久磁石が配置されたロー
タと、前記ロータを回転させる磁界を発生するステータ
コイルが前記永久磁石と対向すると共に所定間隔をあけ
て配置された無刷子直流電動機であって、前記ステータ
と前記ロータとにより形成される空間に、少なくとも前
記永久磁石と非接触状態で、前記永久磁石による磁極の
変化に応じた出力をするピックアップコイルを配置した
無刷子直流電動機と、この無刷子直流電動機の回転を制
御する駆動制御手段と、前記無刷子直流電動機のロータ
の回転軸を電磁石で磁気的に支持し、前記回転軸が目標
位置になるように前記電磁石の磁気力を制御する磁気軸
受と、前記無刷子直流電動機の定格回転数よりも周波数
の高い通過帯域の一次又は二次以上ローパスフィルタ
と、比例回路、積分回路、及び微分回路を互いに並列に
接続し、直列に接続し、又は直並列に接続した信号処理
部と、前記ピックアップコイル出力を前記ローパスフィ
ルタ及び前記信号処理部に通過させた後の信号に基づい
て、前記ロータの回転数を判断する回転数判断手段と、
この回転数判断手段により前記ロータの回転数が所定値
を越えたと判断された場合に、前記無刷子直流電動機へ
の給電を停止させる給電停止手段と、軸方向に複数段配
置されたステータ翼と、前記ロータに配置され前記ステ
ータ翼間で回転する複数段のロータ翼と、をターボ分子
ポンプ装置に具備させる。このようにステータとロータ
とにより形成される空間に、永久磁石による磁極の変化
を検出するピックアップコイルを配置することで、簡単
な構成の回転数検出機構とすることができ、小型、軽量
化が可能になる。また、このようにターボ分子ポンプ装
置では、簡単な構成の回転数検出機構を有する無刷子直
流電動機を使用しているので、装置が重くなったり、回
転軸を長くなることが防止される。その結果、固有振動
数が低くなることを押さえる、高速回転が可能になる。
また、無刷子直流電動機の回転を停止させるので、無刷
子直流電動機のオーバースピードが防止される。また、
ピックアップコイルの出力を積分器を通過させること
で、前記駆動手段による回転制御や前記永久磁石の回転
によりピックアップコイルに誘起されるノイズ電圧を有
効に除去することができる。従って、ロータの回転数を
より正確に判断することができる。また、比例回路と微
分回路を使用し、回転数が低い状態でのゲインを下げる
ことで、起動時や停止時等における低周波の場合の誤動
作を防止することができる。
【０００７】請求項２に記載のターボ分子ポンプ装置で
は、前記給電停止手段は、前記回転数判断手段により前
記ロータの回転数が所定値を所定時間越えたと判断され
た場合に、前記無刷子直流電動機への給電を停止させ
る。 このように回転数が所定値を超えた場合に直ちに給
電停止するのではなく所定時間経過後に給電停止するこ
とで、所定時間内にオーバースピードが改善されるよう
な場合には、無刷子直流電動機を強制停止することなく
回転を継続させることができる。
【０００８】
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明に好適な実施の形態
について、図１から図５を参照して詳細に説明する。 （１）実施形態の概要 図１に示されるように、ＤＣブラシレスモータ３０の永
久磁石３０１が作る磁束を検出するピックアップコイル
３０３を、モータ内に組み込む。すなわち、小型、低コ
スト、単純で堅牢なピックアップコイル３０３を、ＤＣ
ブラシレスモータ３０の永久磁石（ロータ）３０１とモ
ータ駆動コイル（ステータコイル）３０２との間に配置
する。そして、図２に示されるように、回転する永久磁
石３０１が作る磁束の変化をピックアップコイル３０３
と回転数検出回路５８で検出し、それをシーケンス制御
制御回路５６でＤＣブラシレスモータ３０の回転数信号
に変換し、オーバースピードか否かを監視する。そし
て、オーバースピードを検出すると、電源ブレーカ５４
に対して遮断指令を供給し、電力の供給を強制遮断する
ことで、ＤＣブラシレスモータ３０を強制的に停止させ
る。
【００１０】（２）実施形態の詳細 以下、実施形態の詳細についてインナーロータ型の永久
磁石回転型のＤＣブラシレスモータ３０を備えたターボ
分子ポンプ装置について説明する。図１は、ターボ分子
ポンプ装置の全体構成の断面を表わしたものである。こ
のターボ分子ポンプ装置１は、例えば半導体製造装置内
等に設置され、チャンバ等からプロセスガスの排出を行
うものである。この例では、円筒状に形成された外装体
１０の上端部にフランジ１１が形成され、ボルト等によ
って半導体製造装置等に接続されるようになっている。
【００１１】図１に示すように、ターボ分子ポンプ装置
１は、略円柱形状のロータ軸１８と、このロータ軸１８
にボルト１９で取り付けられた複数段のロータ翼１４
と、略円筒形状の外装体１０と、外装体１０の内周に固
定された複数段のステータ翼１２と、ロータ軸１８を磁
力により支持する磁気軸受２０と、ロータ軸１８にトル
クを発生させるＤＣブラシレスモータ３０とを備えてい
る。
【００１２】複数のステータ翼１２は各段が外装体１０
の内側に組立配置される。このそれぞれのステータ翼１
２間に複数のロータ翼１４が配置され、各ロータ翼１４
はロータ１５の外周囲壁に一体的に設けられている。ロ
ータ１５はロータ軸１８に連動して回転するように、ボ
ルト１９でロータ軸１８に固定されている。各ロータ翼
１４はその外側が開放された複数のブレード（羽根）を
有している。また、各ステータ翼１２も複数のブレード
（その中心軸側が互いに連結された形式のブレードと、
中心軸側が開放されている形式のブレードのいずれの形
式でもよい）を有している。本実施形態のロータ翼１４
とステータ翼１２とは、上流側から、排気段、中間段、
圧縮段を形成し、圧縮段（図面下側）を形成するロータ
翼１４とステータ翼１２は、気体の排気口５２側からの
逆流を防止するために、他の段のブレードよりも密の状
態（ロータ翼１４とステータ翼１２との間隔が狭い状
態）に設けられている。なお、本発明では排気、中間、
圧縮の３段構成に制限されるものではなく、排気段、圧
縮段の２段構成としたり、各段が他の機能分担をする２
段構成としたり、各段を特に区別しない構成とすること
が可能である。
【００１３】磁気軸受２０は、ロータ軸１８に対して半
径方向の磁力を発生させる半径方向電磁石２１、２４
と、ロータ軸１８の半径方向の位置を検出する半径方向
センサ２２、２６と、ロータ軸１８に対して軸方向の磁
力を発生させる軸方向電磁石３２、３４と、軸方向電磁
石３２、３４による軸方向の力が作用する金属ディスク
３１、ロータ軸１８の軸方向の位置を検出する軸方向セ
ンサ３６とを備えている。
【００１４】半径方向電磁石２１は、互いに直交するよ
うに配置された２対の電磁石で構成されている。各対の
電磁石は、ロータ軸１８のＤＣブラシレスモータ３０よ
りも上部の位置に、ロータ軸１８を挟んで対向配置され
ている。この半径方向電磁石２１とＤＣブラシレスモー
タ３０との間には、半径方向電磁石２１側に隣接し、ロ
ータ軸１８を挟んで対向する半径方向センサ２２が２対
設けられている。２対の半径方向センサ２２は、２対の
半径方向電磁石２１に対応して、互いに直交するように
配置されている。さらに、ロータ軸１８のＤＣブラシレ
スモータ３０よりも下部の位置には、同様に２対の半径
方向電磁石２４が互いに直交するように配置されてい
る。この半径方向電磁石２４とＤＣブラシレスモータ３
０との間にも、同様に半径方向電磁石２４に隣接して半
径方向センサ２６が２対設けられている。
【００１５】これら半径方向電磁石２１、２４に励磁電
流が供給されることによって、ロータ軸１８が磁気浮上
される。この励磁電流は、磁気浮上時に、半径方向セン
サ２２、２６からの位置検知信号に応じて制御され、こ
れによってロータ軸１８が半径方向の所定位置に保持さ
れるようになっている。
【００１６】ロータ軸１８の下部には、磁性体で形成さ
れた円盤状の金属ディスク３１が固定されており、この
金属ディスク３１を挟み、且つ対向した一対ずつの軸方
向電磁石３２、３４が配置されている。さらにロータ軸
１８の下端部に対向して軸方向センサ３６が配置されて
いる。この軸方向電磁石３２、３４の励磁電流は、軸方
向センサ３６からの位置検知信号に応じて制御され、こ
れによりロータ軸１８が軸方向の所定位置に保持される
ようになっている
【００１７】磁気軸受２０は、これら半径方向センサ２
２、２６、および軸方向センサ３６の検出信号を基に、
半径方向電磁石２１、２４および軸方向電磁石３２、３
４などの励磁電流をそれぞれフィードバック制御するこ
とでロータ軸１８を磁気浮上させる磁気軸受制御部を制
御系４５内に備えている。
【００１８】ロータ軸１８の上部及び下部側には保護用
ベアリング３８、３９が配置されている。通常、ロータ
軸１８及びこれに取り付けられている各部からなるロー
タ部は、ＤＣブラシレスモータ３０により回転している
間、磁気軸受２０により非接触状態で軸支される。保護
用ベアリング３８、３９は、タッチダウンが発生した場
合に磁気軸受２０に代わってロータ部を軸支することで
装置全体を保護するためのベアリングである。従って保
護ベアリング３８、３９は、内輪がロータ軸１８には非
接触状態になるように配置されている。
【００１９】ＤＣブラシレスモータ３０は、外装体１０
の内側の半径方向センサ２２と半径方向センサ２６との
間で、ロータ軸１８の軸方向ほぼ中心位置に配置されて
いる。このＤＣブラシレスモータ３０に通電することに
よって、ロータ軸１８および、これに固定されたロータ
１５、ロータ翼１４が回転するようになっている。ＤＣ
ブラシレスモータ３０は、図１に示されるように、イン
ナーロータ型の永久磁石回転型のモータであり、ロータ
軸１８には永久磁石３０１が取り付けられている。ＤＣ
ブラシレスモータ３０のステータには、この永久磁石３
０１に対向すると共に所定間隔をあけてモータ駆動コイ
ル（ステータコイル）３０２が対向配置されている。
【００２０】そして、モータ駆動コイル３０２と永久磁
石３０１との間には、永久磁石３０１と非接触状態で回
転数ピックアップコイル（センサ）３０３が配置されて
いる。回転数ピックアップコイル３０３は、ロータ軸１
８と共に回転する永久磁石３０１が作る磁束を検出し、
それを制御系４５で回転数信号に変換するためのもので
ある。このように、ピックアップコイル３０３をモータ
駆動コイル３０２と永久磁石３０１との間に配置するこ
とで、従来のＤＣブラシレスモータと同一寸法を維持し
た状態で回転数を検出することが可能になる。
【００２１】ターボ分子ポンプ装置１の外装体１０の下
部には、半導体製造装置からのプロセスガス等を排出す
る排気口５２が配置されている。また、ターボ分子ポン
プ装置は、コネクタ４４およびケーブルを介して制御系
４５に接続されている。
【００２２】図２は、制御系４５における、モータ駆動
系４６の回路構成をブロックで表したものである。この
図２に示すように、モータ駆動系４６は、ＤＣブラシレ
スモータ３０の駆動をＰＷＭ制御し駆動制御手段として
機能するモータ駆動回路５１と、電源５３から供給され
る電力の電圧を安定化させモータ駆動回路５１に供給す
る安定化電源５０と、電源５３から安定化電源５０に供
給される電力を遮断することで給電停止手段として機能
する電源ブレーカ５４と、を有している。また、モータ
駆動系４６は、回転数判断手段として機能するシーケン
ス制御回路５６と、操作者がＤＣブラシレスモータ３０
の駆動、停止を指示するためのスイッチ（ＳＷ）５７、
回転数検出回路５８、オーバースピード設定値５９とを
備えている。なお、電源５３から供給される電力は、図
２に示したモータ駆動系４６以外に、磁気軸受２０を制
御する図示しない磁気軸受制御系にも別系統で供給され
るようになっている。従って、本実施形態において後述
するように、オーバースピードの検出により電源ブレー
カ５４を遮断しても、磁気軸受制御系には影響すること
はなく、磁気軸受２０によるロータ軸１８の軸受けは継
続される。
【００２３】回転数検出回路５８は、ＤＣブラシレスモ
ータ３０に配置されたピックアップコイル３０３の出力
電圧が入力されると共に、入力電圧からロータ１５の１
回転当たり１つのパルスを発生させてシーケンス制御回
路５６に供給するようになっている。オーバースピード
設定値５９は、ＤＣブラシレスモータ３０の回転数に関
するしきい値（所定値）としてのオーバースピードの値
が設定されるようになっており、設定された値をシーケ
ンス制御回路５６に供給するようになっている。
【００２４】シーケンス制御回路５６は、回転数検出回
路５８から供給される回転パルスにより、ＤＣブラシレ
スモータ３０がオーバースピード設定値から供給される
しきい値を超えていないかを監視し、オーバースピード
になった場合にモータ駆動回路５１に起動停止指令信号
を供給すると共に、電源ブレーカ５４に対してブレーカ
遮断指令信号を供給するようになっている。シーケンス
制御回路５６は、また、モータ駆動回路５１に対して起
動信号や速度指令信号等の各種制御信号を供給するよう
になっている。起動信号は、スイッチ５７からのＯＮ信
号が入力されることによりモータ駆動回路５１に供給す
る。
【００２５】図３は、回転数検出回路５８の回路構成を
表したものである。この図３に示されるように回転数検
出回路５８は、ピックアップコイル３０３で検出される
電圧Ｅが入力されるローパスフィルタ７０と、信号処理
部７１と、コンパレータレベル設定値７５と、コンパレ
ータ７６を備えている。ローパスフィルタ７０は、ピッ
クアップコイル電圧Ｅに付随して入力されるノイズを除
去するためのフィルタで、ＤＣブラシレスモータ３０の
回転数より周波数の高い通過帯域の一次又は二次以上ロ
ーパスフィルタが使用される。
【００２６】信号処理部７１は、比例回路７２、積分回
路７３、及び微分回路７４を備えており、ノイズ除去後
の電圧Ｅがローパスフィルタ７０から入力されるように
なっている。図４は、信号処理部７１における周波数特
性を表したものである。ＤＣブラシレスモータ３０の逆
起電力は回転数に比例して高くなるので、ピックアップ
コイル３０３の電圧Ｅを積分器を介してコンパレータ回
路に入力することで非常にノイズに強い回転数検出動作
が実現される。また、比例回路７２と微分回路７４を使
用し、図４中の符号Ａで示すように、周波数が低い状態
（即ち、ＤＣブラシレスモータ３０の回転数が低い状
態）でのゲインを下げることで、起動時や停止時等にお
ける低周波の場合の誤動作を防止するようになってい
る。
【００２７】コンパレータ７６は、信号処理部７１で雑
音が除去された信号を、コンパレータレベル設定値７５
から供給される設定値と比較することで、電圧Ｅの極性
を検出し、１パルス／１回転のパルス信号を発生するよ
うになっている。
【００２８】図５は、回転数検出回路５８の各部におけ
る信号の状態を表したものである。この図５において、
符号Ａはピックアップコイル電圧Ｅを表したもので、Ｄ
Ｃブラシレスモータ３０をＰＷＭ駆動することによるノ
イズが多く入った状態で電圧Ｅが回転数検出回路５８に
供給される。符号Ｂは、信号処理部７１の出力を表し、
ノイズがローパスフィルタ７０及び信号処理部７１で除
去された後にコンパレータ７６に入力される。符号Ｃは
コンパレータ７６の出力信号を表し、ノイズ除去後の信
号から１パルス／１回転のパルス信号がコンパレータ７
６で発生され、回転数検出回路５８からの出力としてシ
ーケンス信号回路５６に供給される。
【００２９】次に、このように構成された、ターボ分子
ポンプ装置における制御系４５の動作について説明す
る。まず、スイッチ５７がユーザにより操作されてＯＮ
信号がシーケンス制御回路５６に入力されると、シーケ
ンス制御回路５６からモータ駆動回路５１に起動信号が
供給される。これにより、モータ駆動回路５１は、電源
ブレーカ５４、安定化電源５０を介して電源５３から供
給される電力を制御してＤＣブラシレスモータ３０をＰ
ＷＭ駆動する。すると、ＤＣブラシレスモータ３０は回
転を開始する。
【００３０】ＤＣブラシレスモータ３０が回転すると、
ロータ軸１８に取り付けた永久磁石３０１がピックアッ
プコイル３０３を横切ることで、逆起電力がピックアッ
プコイル３０３に誘起される。また電圧レベルは小さい
がモータ駆動回路の出力電圧もピックアップコイルにノ
イズ電圧として誘起される。この回転数に同期した電圧
Ｅ（永久磁石３０１による逆起電力とノイズ電力の合
計）がピックアップコイル３０３から出力され、回転数
検出回路５８に供給される。回転数検出回路５８では、
ローパスフィルタ７０と信号処理部７１でノイズ電圧を
除去した後、コンパレータ７６で電圧の極性を検出して
１パルス／１回転のパルス信号を発生して、シーケンス
制御回路５６に供給する。
【００３１】シーケンス制御回路５６は、供給されるパ
ルス信号から、ＤＣブラシレスモータの回転数をモニタ
し、オーバースピード設定値５９から供給される所定の
定格回転数と比較し、オーバースピードになったか否か
を監視する。そして、シーケンス制御回路５６は、オー
バースピードを検出すると、モータ駆動回路５１に対し
てモータ駆動停止指令を供給して、ＤＣブラシレスモー
タ３０を停止させる。また、オーバースピードは通常モ
ータ駆動回路５１が故障した場合に発生するので、モー
タ駆動回路５１に停止指令を供給するだけでなく、電源
ブレーカ５４に対しても遮断信号を供給する。この遮断
信号が供給されると、電源ブレーカ５４は、電源５３か
ら安定化電源５０への電力の供給を強制的に遮断する。
これにより、モータ駆動回路５１による制御系が故障し
ていた場合であっても、駆動用電力の供給が強制遮断さ
れるため、ＤＣブラシレスモータ３０を安全に停止させ
ることが可能になる。
【００３２】以上説明したように本実施形態で説明した
装置（ＤＣブラシレスモータ、磁気軸受装置、ターボ分
子ポンプ装置）によれば、ＤＣブラシレスモータ３０の
回転数を検出するための機構が小型単純堅牢であるた
め、装置のコストダウンが可能である。また、装置を小
型、軽量化することが可能になる。更に、本実施形態の
ＤＣブラシレスモータを使用することにより、オーバー
スピードを容易に検出することができるので、高信頼性
が得られる。また、実施形態の磁気軸受装置、ターボ分
子ポンプ装置によれば、オーバースピードを検出した場
合に電源が強制遮断されてモータを停止させることがで
きるため、高信頼性が得られる。また、本実施形態のＤ
Ｃブラシレスモータ、磁気軸受装置によればオーバース
ピードの検出が容易になるので、ロータを高速で回転す
ることが可能になる。また、ターボ分子ポンプ装置で
は、ロータの回転を高速化できるのでポンプの真空性能
が向上する。
【００３３】以上、本発明の一実施形態について説明し
たが、本発明はこの実施形態に限定されるものではな
く、各請求項に記載した発明の範囲において任意に変形
することが可能である。例えば、説明した実施形態で
は、インナーロータ型の永久磁石回転型のＤＣブラシレ
スモータ３０を備えたターボ分子ポンプ装置について説
明したが、本発明ではアウターロータ型のＤＣブラシレ
スモータであっても実現可能である。
【００３４】また、説明した実施形態では、オーバース
ピードを検出した場合にシーケンス制御回路５６がモー
タ駆動回路５１に起動停止指令を供給すると共に電源ブ
レーカ５４に遮断信号を供給するようにしたが、まずモ
ータ駆動回路５１に起動停止指令を供給し、その後所定
時間経過した後にもまだオーバースピードの状態である
場合に電源ブレーカ５４に遮断信号を供給するようにし
てもよい。モータ駆動回路５１への起動停止指令により
モータ駆動回路５１が正常に動作してＤＣブラシレスモ
ータ３０を停止する場合があるためである。また、シー
ケンス制御回路５６は、オーバースピードを検出した場
合に、モータ駆動回路５１に起動停止指令を供給するこ
となく、直ちに電源ブレーカ５４に遮断信号を供給して
ＤＣブラシレスモータ３０を強制的に停止されるように
してもよい。
【００３５】更に、説明した実施形態における回転数検
出回路５８において、積分回路７３においてもノイズ電
圧を除去することが可能なので、ローパスフィルタ７０
を設けずにピックアップコイル電圧Ｅを直接信号処理部
７１に入力するようにしてもよい。また、信号処理部７
１を構成する比例回路７２、積分回路７３、および、微
分回路７４を互いに並列に接続した場合を例に説明した
が、これら３要素を直列に接続し、または、直並列に接
続するようにしてもよい。
【００３６】説明した実施形態では、永久磁石３０１が
回転することによる磁極の変化を検出するセンサとして
ピックアップコイル３０３を使用する場合について説明
したが、本発明では他にホールセンサを使用し、モータ
駆動コイル３０２と永久磁石３０１との間に配置するよ
うにしてもよい。
【００３７】また、説明した実施形態では、ＤＣブラシ
レスモータ３０のロータの磁極数として２極の場合を前
提に説明し、回転検出回路５８から１回転毎に１パルス
の信号を出力するようにしたが、本発明ではＮ極（Ｎ＝
偶数）のＤＣブラシレスモータを使用するようにしても
よい。この場合回転数検出回路からは、１回転毎にＮ／
２パルスの信号が出力され、シーケンス制御回路５６で
はＮ／２パルス毎に１回転と認識する。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載し
たターボ分子ポンプ装置によれば、ピックアップコイル
の出力を積分器に通過させた後の信号に基づいて前記ロ
ータの回転数を判断するようにしたので、ピックアップ
コイルに誘起されるノイズ電圧を有効に除去することが
できる。従って、ロータの回転数をより正確に判断する
ことができる。また、回転数検出機構が簡易構成である
ため、ロータ軸が長くなったり重くなったりすることが
ないため、軸の曲げ固有振動数が低くなることが防止さ
れ、その結果、回転数を高くし真空性能を向上させるこ
とが可能になる。また、比例回路と微分回路を使用し、
回転数が低い状態でのゲインを下げることで、起動時や
停止時等における低周波の場合の誤動作を防止すること
ができる。 請求項２に記載したターボ分子ポンプ装置に
よれば、簡単な構成でロータの回転数を検出することが
できる。また、検出した回転数が所定値を超えた場合に
無刷子直流電動機の回転を容易に停止することが可能に
なる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるターボ分子ポンプ
装置の全体構成の断面図である。
【図２】同上、ターボ分子ポンプ装置の制御系におけ
る、モータ駆動系の回路構成ブロック図である。
【図３】同上、モータ駆動系における回転数検出回路の
回路構成ブロック図である。
【図４】同上、回転数検出回路の信号処理部における周
波数特性を表した説明図である。
【図５】同上、回転数検出回路の各部における信号の状
態を表したものである。
【図６】従来のターボ分子ポンプ装置の全体構成の断面
図である。
【図７】従来のターボ分子ポンプ装置における、回転数
検出機構の構成（ａ）と検出信号（ｂ）を概念的に表し
た説明図である。
【符号の説明】
１ ターボ分子ポンプ １５ ロータ １８ ロータ軸 ２０ 磁気軸受 ３０ ＤＣブラシレスモータ ３０１ 永久磁石 ３０２ モータ駆動コイル ３０３ 回転数ピックアップコイル ４５ 制御系 ５０ 安定化電源 ５１ モータ駆動回路 ５３ 電源 ５４ 電源ブレーカ ５６ シーケンス制御回路 ５８ 回転数検出回路 ５９ オーバースピード設定値 ７０ ローパスフィルタ ７１ 信号処理部 ７２ 比例回路 ７３ 積分回路 ７４ 微分回路 ７５ コンパレータレベル設定値 ７６ コンパレータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０２Ｐ 3/04 Ｈ０２Ｐ 3/04 Ｇ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02K 29/00,21/00 F04D 19/04 F04D 27/00 F16C 32/04 H02K 7/09 H02P 3/04

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 永久磁石が配置されたロータと、前記ロ
    ータを回転させる磁界を発生するステータコイルが前記
    永久磁石と対向すると共に所定間隔をあけて配置された
    無刷子直流電動機であって、前記ステータと前記ロータ
    とにより形成される空間に、少なくとも前記永久磁石と
    非接触状態で、前記永久磁石による磁極の変化に応じた
    出力をするピックアップコイルを配置した無刷子直流電
    動機と、 この無刷子直流電動機の回転を制御する駆動制御手段
    と、 前記無刷子直流電動機のロータの回転軸を電磁石で磁気
    的に支持し、前記回転軸が目標位置になるように前記電
    磁石の磁気力を制御する磁気軸受と、 前記無刷子直流電動機の定格回転数よりも周波数の高い
    通過帯域の一次又は二次以上ローパスフィルタと、比例回路、 積分回路、及び微分回路を互いに並列に接続
    し、直列に接続し、又は直並列に接続した信号処理部
    と、 前記ピックアップコイル出力を前記ローパスフィルタ及
    び前記信号処理部に通過させた後の信号に基づいて、前
    記ロータの回転数を判断する回転数判断手段と、 この回転数判断手段により前記ロータの回転数が所定値
    を越えたと判断された場合に、前記無刷子直流電動機へ
    の給電を停止させる給電停止手段と、軸方向に複数段配置されたステータ翼と、 前記ロータに配置され前記ステータ翼間で回転する複数
    段のロータ翼と、 を具備することを特徴とするターボ分子ポンプ装置。
  2. 【請求項２】 前記給電停止手段は、前記回転数判断手
    段により前記ロータの回転数が所定値を所定時間越えた
    と判断された場合に、前記無刷子直流電動機への給電を
    停止させることを特徴とする請求項１に記載のターボ分
    子ポンプ装置。
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