JP4162768B2 - 磁気軸受装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は磁気軸受装置に関し、特に、ターボ分子ポンプ用スピンドルなどに用いられ、回転軸のラジアル方向およびスラスト方向を磁気軸受で支持するような磁気軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ターボ分子ポンプ用スピンドルの磁気軸受装置は、２個のラジアル磁気軸受と１個のスラスト軸受を有するとともに、２個のラジアル位置センサと１個のスラスト位置センサとを有している。ラジアル磁気軸受は回転軸の上下でラジアル方向の軸受を非接触で行ない、スラスト磁気軸受は回転軸の中央部付近でスラスト方向の軸受を非接触で行なう。これらの磁気軸受はいずれも電磁石によって構成されている。そして、２個のラジアル位置センサと１個のスラスト位置センサの検出出力に基づいて、対応する磁気軸受が制御されてモータの駆動力によって回転する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述の磁気軸受装置を構成する各部品の状態を確認するためには、電磁石コイルとスピンドル本体との絶縁抵抗，電磁石のコイル抵抗，センサコイル抵抗，モータコイル抵抗，モータコイルとスピンドル本体との絶縁抵抗などを測定し、スピンドル製作時のデータと比較する必要がある。このようなデータの測定はメーカの技術者が据え付け現場で行ない、各スピンドルの初期データと比較するには、多くの労力と費用がかかるという問題点があった。
【０００４】
それゆえに、この発明の主たる目的は、磁気軸受本体の物理的特性の測定、初期データと測定データの比較、磁気軸受本体の状態の判定を容易に行なうことが可能な磁気軸受装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る磁気軸受装置は、回転体の位置を検出する位置センサおよび回転体を磁気的に非接触で支持する磁気軸受を有する磁気軸受本体と、磁気軸受本体とケーブルを介して接続され、位置センサからの出力信号に基づいて磁気軸受を制御する制御手段と、磁気軸受本体に内蔵され、磁気軸受に含まれる電磁石コイルと回転体の絶縁抵抗、電磁石コイルの抵抗、および位置センサに含まれるセンサコイルの抵抗を含む磁気軸受本体の物理的特性を測定する測定手段と、磁気軸受本体に内蔵された情報処理手段とを備え、情報処理手段は、磁気軸受本体の物理的特性の初期状態もしくは物理的特性の許容変化幅を記憶する記憶部と、記憶部から読出した情報と測定手段の現在の測定データとを比較し、磁気軸受本体の状態を判定する演算部とを含むことを特徴とする。
【０００６】
好ましくは、情報処理手段は、ＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭとを内蔵した１チップマイクロコンピュータまたはディジタルシグナルプロセッサからなる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の一実施形態のターボ分子ポンプスピンドルの構成を示す図である。
【０００８】
図１において、磁気軸受スピンドル１は、ケース２内に回転軸３が設けられており、回転軸３のほぼ中央部に設けられたスラスト磁気軸受４と、このスラスト磁気軸受４の上下に設けられたラジアル磁気軸受５，６とによって回転軸４のスラスト方向およびラジアル方向の支持が非接触で行なわれ、駆動用モータ７によって回転駆動される。また、回転軸３のラジアル方向位置がラジアル位置センサ８，９によって検出され、スラスト方向位置がスラスト位置センサ１０によって検出され、回転速度が回転速度センサ１３によって検出される。さらに、ラジアル磁気軸受５，６の異常時に回転軸３を軸受する保護用玉軸受１１，１２が回転軸３の上下に配置されている。
【０００９】
さらに、ケース２の下部に情報処理部２０が内蔵されている。この情報処理部２０は後で述べるような１チップマイクロコンピュータなどが用いられる。そして、情報処理部２０は磁気軸受本体１とは別個に設けられたコントローラ５０に接続され、このコントローラ５０は外部システムコントローラ６０に接続されている。
【００１０】
図２は図１に示した情報処理部２０の具体的なブロック図である。図２において、１チップマイクロコンピュータ４０はＣＰＵ４１とＲＯＭ４２とＲＡＭ４３とから構成されており、ＲＯＭ４２にはＣＰＵ４１が動作するのに必要なプログラムが記憶されており、ＲＡＭ４３には対応の磁気軸受スピンドルの各物理的特性の初期値もしくは物理的特性の許容変化幅が記憶されている。１チップマイクロコンピュータ４０はＩ／Ｏインタフェース４４に接続され、Ｉ／Ｏインタフェース４４にはＡ／Ｄ変換器２１〜２５が接続されている。Ａ／Ｄ変換器２１には電磁石のコイル抵抗測定器３１の出力が与えられ、Ａ／Ｄ変換器２２には電磁石のコイルとスピンドル本体との絶縁抵抗測定器３２の出力が与えられ、Ａ／Ｄ変換器２３にはセンサコイル抵抗測定器３３の出力が与えられる。Ａ／Ｄ変換器２４にはモータコイル抵抗測定器の出力が与えられる。Ａ／Ｄ変換器２５にはモータコイルとスピンドル本体との絶縁抵抗測定器２５の出力が与えられる。これらのＡ／Ｄ変換器２１〜２５の出力信号はＩ／Ｏインタフェース４４を介してＣＰＵ４１に入力され、予めＲＡＭ４３に記憶されている情報と比較される。
【００１１】
この実施形態では、スピンドルの初期情報として、電磁石コイルとスピンドル本体との絶縁抵抗，電磁石コイル抵抗，センサコイル抵抗，モータコイル抵抗，モータコイルとスピンドル本体との絶縁抵抗およびこれらの初期状態情報の許容変化幅やスピンドル種類の情報をＲＡＭ４３に記憶し、駆動時にＣＰＵ４１はそれらの情報を読出し、必要に応じて、現在の測定データと初期情報とを比較し、さらに初期状態情報の許容変化幅からスピンドル状態を把握することができる。
【００１２】
また、この発明の実施形態では、スピンドル本体１内に情報処理回路２０を内蔵させるようにしたので、スピンドル本体１単独でポンプのチェックおよび状況判断が可能となる。しかも、外部のコントローラ５０内のシステムが故障した場合であっても、スピンドル本体１で対応が可能となる。また、情報処理回路２０として、１チップマイクロコンピュータ４０に限ることなく、ディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）を用いたり、ＩＣカードを用いてもよい。その場合、ＩＣカードを取り出し離れた別の場所で内部データを解析することが可能となり、より汎用性が高くなる。
【００１３】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、磁気軸受本体の物理的特性を測定する測定手段と、物理的特性の初期状態などを記憶する記憶部と、初期データと測定データを比較して磁気軸受本体の状態を判定する演算部とを磁気軸受本体に内蔵したので、磁気軸受本体の物理的特性の測定、初期データと測定データの比較、磁気軸受本体の状態の判定を容易に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態のターボ分子スピンドルの構成を示す図である。
【図２】図１に示した磁気軸受スピンドル本体に内蔵される情報処理回路の具体的なブロック図である。
【符号の説明】
１ スピンドル本体
２ ケース
３ 回転軸
４ スラスト磁気軸受
５，６ ラジアル磁気軸受
７ モータ
８，９ ラジアル位置センサ
１０ スラスト位置センサ
１１，１２ 保護用玉軸受
２１〜２５ Ａ／Ｄ変換器
３１ 電磁石のコイル抵抗測定器
３２ 絶縁抵抗測定器
３３ センサコイル抵抗測定器
３４ モータコイル抵抗測定器
３５ 絶縁抵抗測定器
４０ １チップマイクロコンピュータ
４１ ＣＰＵ
４２ ＲＯＭ
４３ ＲＡＭ
４４ Ｉ／Ｏインタフェース
５０ コントローラ

Claims (2)

1. 回転体の位置を検出する位置センサおよび前記回転体を磁気的に非接触で支持する磁気軸受を有する磁気軸受本体と、
   前記磁気軸受本体とケーブルを介して接続され、前記位置センサからの出力信号に基づいて前記磁気軸受を制御する制御手段と、
   前記磁気軸受本体に内蔵され、前記磁気軸受に含まれる電磁石コイルと前記回転体の絶縁抵抗、前記電磁石コイルの抵抗、および前記位置センサに含まれるセンサコイルの抵抗を含む前記磁気軸受本体の物理的特性を測定する測定手段と、
   前記磁気軸受本体に内蔵された情報処理手段とを備え、
   前記情報処理手段は、
   前記磁気軸受本体の物理的特性の初期状態もしくは前記物理的特性の許容変化幅を記憶する記憶部と、
   前記記憶部から読出した情報と前記測定手段の現在の測定データとを比較し、前記磁気軸受本体の状態を判定する演算部とを含むことを特徴とする、磁気軸受装置。
2. 前記情報処理手段は、ＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭとを内蔵した１チップマイクロコンピュータまたはディジタルシグナルプロセッサからなることを特徴とする、請求項１に記載の磁気軸受装置。

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