JP4558367B2 - Vacuum pump and control method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、真空ポンプ及びその制御方法に関し、更に詳細には、PWM制御されるモータによって作動される真空ポンプ及びその制御方法に関する。   The present invention relates to a vacuum pump and a control method thereof, and more particularly, to a vacuum pump operated by a PWM-controlled motor and a control method thereof.

PWM制御されるモータによって作動される真空ポンプが、電子顕微鏡、分析器等の検査装置、イオンビーム等による加工装置又はその他の装置のチャンバ内を真空にするために用いられている。PWM制御は、設定された基準周波数に基づいてモータを作動させる制御である。   A vacuum pump operated by a PWM-controlled motor is used for evacuating a chamber of an inspection apparatus such as an electron microscope or an analyzer, a processing apparatus using an ion beam or the like, or another apparatus. PWM control is control for operating a motor based on a set reference frequency.

PWM制御の基準周波数の設定について、図8を参照して、更に詳細に説明する。図8は、PWM制御の基準周波数とその基準周波数により発生するモータトルクとの関係を示す図である。図8に示すように、基準周波数を高くしていくと、最初、トルクは増大していくが、最大トルクTpを過ぎた後、電流がモータのインダクタンスに比例して流れにくくなるので、トルクが低下する。
第1の例として、PWM制御の基準周波数が、最大トルクTpを生じさせる基準周波数Fp又はその前後の適当な範囲内にある基準周波数である場合、比較的高いトルクを発生させる高トルク運転を行うことができる。従って、モータに負荷がかかるとき、回転を維持したり、加速させたりするときに余裕を持ってモータを作動させることができる。例えば、チャンバ内を所定の真空度まで所定時間内に確実に真空にするときに有利である。Fpの前後の適当な範囲は、真空にすべきチャンバの大きさ、所定の真空度に達するまでの所定時間、システム構成等に応じて変化する。従来、PWM制御の基準周波数は、かかる適当な範囲内にあった。
第2の例として、PWM制御の基準周波数が比較的高い基準周波数Fhである場合、モータのインダクタンスに比例して電流が流れにくくなり、トルクが低下する。従って、モータに負荷がかかるとき、例えば、モータの加速及び減速時、モータの発熱量が増大したり、加速及び減速に要する時間が長くなったり、減速時の回生発電能力が低下したりするという悪影響がある。従って、従来、PWM制御の基準周波数が比較的高い基準周波数Fhであることはなかった。
The setting of the reference frequency for PWM control will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the reference frequency of PWM control and the motor torque generated by the reference frequency. As shown in FIG. 8, when the reference frequency is increased, the torque initially increases. However, after the maximum torque Tp is exceeded, the current is less likely to flow in proportion to the motor inductance. descend.
As a first example, when the reference frequency of PWM control is the reference frequency Fp that generates the maximum torque Tp or a reference frequency within an appropriate range before and after the reference frequency Fp, high torque operation that generates a relatively high torque is performed. be able to. Therefore, when a load is applied to the motor, the motor can be operated with a margin when maintaining rotation or accelerating. For example, it is advantageous when the inside of the chamber is surely evacuated to a predetermined vacuum level within a predetermined time. The appropriate range before and after Fp varies depending on the size of the chamber to be evacuated, the predetermined time to reach a predetermined degree of vacuum, the system configuration, and the like. Conventionally, the reference frequency of PWM control has been within such an appropriate range.
As a second example, when the reference frequency of PWM control is a relatively high reference frequency Fh, current is less likely to flow in proportion to the inductance of the motor, and torque is reduced. Therefore, when a load is applied to the motor, for example, when the motor is accelerated and decelerated, the amount of heat generated by the motor increases, the time required for acceleration and deceleration increases, or the regenerative power generation capacity during deceleration decreases. There is an adverse effect. Therefore, conventionally, the reference frequency of PWM control has not been a relatively high reference frequency Fh.

また、PWM制御によって作動されるモータを使用する場合、PWM制御の基準周波数に起因するモータの振動が生じる。具体的には、設定される基準周波数が低いほど、モータの回転にむらが生じ、モータの動作が振動的になる。
例えば、PWM制御の基準周波数が上述した第1の例の基準周波数である場合にも、僅かではあるが、基準周波数に起因する振動が発生する。また、PWM制御の基準周波数が上述した第2の例の基準周波数である場合、第1の例の基準周波数である場合よりも制御性が向上され、PWM制御の基準周波数に起因するモータの振動を低減させる振動低減運転を行うことができる。
Further, when a motor operated by PWM control is used, motor vibration due to the reference frequency of PWM control occurs. Specifically, the lower the set reference frequency, the more uneven the rotation of the motor, and the motor operation becomes oscillatory.
For example, even when the reference frequency of the PWM control is the reference frequency of the first example described above, vibration due to the reference frequency is generated although it is slight. Further, when the reference frequency of the PWM control is the reference frequency of the second example described above, controllability is improved as compared with the case of the reference frequency of the first example, and the vibration of the motor caused by the reference frequency of the PWM control. It is possible to perform a vibration reduction operation that reduces noise.

これに関連して、真空ポンプの振動を低減させるために、真空ポンプにダンパを設けたり、真空ポンプを慣性力で作動させたりする技術が特許文献1等に開示されている。   In relation to this, Patent Document 1 discloses a technique for providing a vacuum pump with a damper or operating the vacuum pump with an inertial force in order to reduce the vibration of the vacuum pump.

特開2003−120582(請求項1及び段落0005参照)JP 2003-120582 A (refer to claim 1 and paragraph 0005)

真空ポンプでは、種々の要因による種々の振動の一つ一つを少しでも低減し、それを積み重ねることによって、真空ポンプの全体的な振動の低減が実現される。それにより、真空ポンプに接続される電子顕微鏡等の装置の性能をいっそう発揮させることが可能になる。従って、PWM制御に起因するモータの振動を少しでも低減させることが望まれる。
また、チャンバ内を所定の真空度まで所定時間内に確実に真空したいとき、又は、試料の交換等のために定格運転中に低下したチャンバ内の真空度を所定の真空度まで短時間に回復させたいとき等、モータに負荷がかかるとき、比較的高いトルクを発生させることが望まれる。
In the vacuum pump, each of the various vibrations caused by various factors is reduced as much as possible, and the total vibrations of the vacuum pump are reduced by stacking them. Thereby, it becomes possible to further exhibit the performance of an apparatus such as an electron microscope connected to the vacuum pump. Therefore, it is desirable to reduce motor vibration caused by PWM control as much as possible.
Also, when you want to ensure that the chamber is evacuated to a certain degree of vacuum within a certain period of time, or that the degree of vacuum in the chamber that has dropped during rated operation due to sample replacement is restored to a certain degree of vacuum in a short time. It is desirable to generate a relatively high torque when a load is applied to the motor, such as when it is desired to do so.

しかしながら、従来通り、PWM制御の基準周波数が上述した第1の例の基準周波数である場合、負荷がかかるときに高いトルクを発生させることができるけれども、モータの運転中にモータの負荷が小さくなったときに、PWM制御に起因するモータの振動を低減させるようにモータの動作を変更することはできなかった。
これに対し、PWM制御の基準周波数が上述した第2の例の基準周波数である場合、PWM制御に起因するモータの振動を従来の真空ポンプよりも低減させることができるけれども、負荷がかかるときのトルクを増大させるようにモータの動作を変更することはできなかった。
However, as usual, when the reference frequency of PWM control is the reference frequency of the first example described above, a high torque can be generated when a load is applied, but the load on the motor is reduced during operation of the motor. In this case, the operation of the motor could not be changed so as to reduce the motor vibration caused by the PWM control.
On the other hand, when the reference frequency of the PWM control is the reference frequency of the second example described above, the vibration of the motor caused by the PWM control can be reduced as compared with the conventional vacuum pump. The motor operation could not be changed to increase the torque.

また、モータにかかる負荷にかかわらず、強制的に又は外部からの信号等により、モータのトルクを変化させるようにモータの動作を変更させる要望もある。   There is also a demand to change the operation of the motor so that the torque of the motor is changed forcibly or by an external signal or the like regardless of the load on the motor.

そこで、本発明は、モータにかかる負荷等に応じてモータの動作を変更させることができる真空ポンプ及びその制御方法を提供することを目的としている。
また、本発明は、モータにかかる負荷等に応じてモータの動作を変更させることができ、しかも、PWM制御に起因するモータの振動を低減することができる真空ポンプ及びその制御方法を提供することを目的としている。
Therefore, an object of the present invention is to provide a vacuum pump that can change the operation of a motor in accordance with a load applied to the motor, and a control method therefor.
The present invention also provides a vacuum pump that can change the operation of the motor in accordance with the load applied to the motor, and can reduce the vibration of the motor due to the PWM control, and a control method therefor. It is an object.

本発明は、電子顕微鏡又は検査装置等において、電子顕微鏡による画像を観察又は出力したり、検査装置において実際に検査が行われたりするのは、所定の真空度が達成され且つ定格運転中である特定の期間に限られ、この特定の期間、モータにかかる負荷が比較的小さいことに着目してなされた発明である。   According to the present invention, in an electron microscope or an inspection apparatus or the like, the image is observed or output by the electron microscope, or the inspection is actually performed in the inspection apparatus, a predetermined degree of vacuum is achieved and rated operation is being performed. It is an invention made by paying attention to the fact that the load applied to the motor is relatively small during this specific period.

上記目的を達成するために、本発明による真空ポンプは、PWM制御されるモータによって作動される真空ポンプであって、真空ポンプを作動させるためのモータと、モータを制御するコントローラと、を有し、コントローラは、PWM制御の基準周波数に基づく駆動電流を前記モータに供給するためのモータコントローラ手段と、少なくとも2種類の基準周波数を発生させる基準周波数発生手段と、モータが定格回転速度で回転する定格運転中、PWM制御の基準周波数を切替える基準周波数切替え手段と、を有することを特徴としている。   In order to achieve the above object, a vacuum pump according to the present invention is a vacuum pump operated by a PWM controlled motor, and includes a motor for operating the vacuum pump and a controller for controlling the motor. The controller includes motor controller means for supplying a drive current based on a reference frequency of PWM control to the motor, reference frequency generating means for generating at least two kinds of reference frequencies, and a rating at which the motor rotates at a rated rotational speed. And a reference frequency switching means for switching the reference frequency of PWM control during operation.

このように構成された本発明による真空ポンプによれば、基準周波数発生手段によって発生させた少なくとも2種類の基準周波数のうちの1つが基準周波数切替え手段によってモータコントローラ手段に供給され、供給された基準周波数に基づいて、PWM制御が行われる。
定格運転中、即ち、定格運転開始時から定格運転終了時まで、例えば、所定の真空度が達成されていれば、所定の真空度を維持するために必要なトルクは比較的小さいので、PWM制御基準周波数を比較的小さいトルクを発生させる基準周波数に切替え、モータを制御することが可能である。切替え後の基準周波数が切替え前の基準周波数よりも高い場合には、更に、PWM制御に起因するモータの振動を従来よりも低減させた振動低減運転を行うことが可能である。
また、定格運転中、例えば、試料の交換等のために真空度が低下した場合、真空度を所定の真空度まで回復させることが望まれる。比較的短い時間で真空度を回復させることを望む場合、モータに負荷がかかるので、比較的大きいトルクを発生させることが必要にある。かくして、モータコントローラ手段に供給される基準周波数を、比較的大きいトルクを発生させる基準周波数に基準周波数切替え手段によって切替える。それにより、高トルク運転を行い、比較的短い時間で真空度を回復させることができる。
その他、モータにかかる負荷にかかわらず、強制的に基準周波数を切替えても良いし、他の装置からの信号によって基準周波数を切替えても良い。
かくして、モータにかかる負荷等に応じてモータの動作を変更させることが可能になる。
According to the vacuum pump of the present invention configured as described above, one of at least two kinds of reference frequencies generated by the reference frequency generating means is supplied to the motor controller means by the reference frequency switching means, and the supplied reference is supplied. PWM control is performed based on the frequency.
During the rated operation, that is, from the start of the rated operation to the end of the rated operation, for example, if a predetermined vacuum level is achieved, the torque required to maintain the predetermined vacuum level is relatively small, so PWM control It is possible to control the motor by switching the reference frequency to a reference frequency that generates a relatively small torque. When the reference frequency after the switching is higher than the reference frequency before the switching, it is possible to perform a vibration reduction operation in which the vibration of the motor due to the PWM control is further reduced as compared with the conventional case.
In addition, during the rated operation, when the degree of vacuum decreases due to, for example, replacement of the sample, it is desired to restore the degree of vacuum to a predetermined degree of vacuum. When it is desired to recover the degree of vacuum in a relatively short time, a load is applied to the motor, so that it is necessary to generate a relatively large torque. Thus, the reference frequency supplied to the motor controller means is switched by the reference frequency switching means to a reference frequency that generates a relatively large torque. Thereby, high torque operation can be performed and the degree of vacuum can be recovered in a relatively short time.
In addition, the reference frequency may be forcibly switched regardless of the load applied to the motor, or the reference frequency may be switched by a signal from another device.
Thus, the operation of the motor can be changed according to the load applied to the motor.

本発明の実施形態において、好ましくは、基準周波数発生手段は、第1の基準周波数と、この第1の基準周波数よりも小さいトルクを発生させ且つ第1の基準周波数よりも高い第2の基準周波数を発生させることができ、基準周波数切替え手段は、定格運転中、PWM制御の基準周波数を第1の基準周波数から前記第2の基準周波数に切替える。   In the embodiment of the present invention, preferably, the reference frequency generating means generates a first reference frequency and a torque smaller than the first reference frequency and a second reference frequency higher than the first reference frequency. The reference frequency switching means switches the reference frequency for PWM control from the first reference frequency to the second reference frequency during rated operation.

このように構成された真空ポンプでは、定格運転中、例えば、所定の真空度が達成されていなければ、比較的短い時間で所定の真空度を達成することが望まれる。この場合、モータに負荷がかかるので、比較的大きいトルクを発生させる高トルク運転を行うことが必要である。従って、比較的大きいトルクを発生させる第1の基準周波数でモータを制御する必要がある。次いで、定格運転中、所定の真空度を達成した後、所定の真空度を維持するために必要なトルクは比較的小さいので、比較的小さいトルクを発生させる第2の基準周波数でモータを制御することが可能になる。かくして、モータコントローラ手段に供給される基準周波数を、第1の基準周波数から第2の基準周波数に基準周波数切替え手段によって切替える。第2の基準周波数が第1の基準周波数よりも高いので、更に、PWM制御に起因するモータの振動を低減させる振動低減運転を行うことが可能である。その結果、モータにかかる負荷等に応じてモータの動作を変更させ、しかも、PWM制御に起因するモータの振動を低減することができる。   In the vacuum pump configured as described above, during the rated operation, for example, if the predetermined degree of vacuum is not achieved, it is desired to achieve the predetermined degree of vacuum in a relatively short time. In this case, since a load is applied to the motor, it is necessary to perform a high torque operation that generates a relatively large torque. Therefore, it is necessary to control the motor at the first reference frequency that generates a relatively large torque. Then, after achieving a predetermined degree of vacuum during rated operation, the torque required to maintain the predetermined degree of vacuum is relatively small, so the motor is controlled at a second reference frequency that generates a relatively small torque. It becomes possible. Thus, the reference frequency supplied to the motor controller means is switched from the first reference frequency to the second reference frequency by the reference frequency switching means. Since the second reference frequency is higher than the first reference frequency, it is possible to further perform a vibration reduction operation for reducing motor vibration caused by PWM control. As a result, the motor operation can be changed according to the load applied to the motor, and the vibration of the motor due to the PWM control can be reduced.

第1の基準周波数は、例えば、従来の真空ポンプの基準周波数である。第1の基準周波数は、図8に示したように、最大トルクを発生させる基準周波数又はその近傍の基準周波数であることが好ましい。しかしながら、モータを定格回転速度まで加速することができれば、他の基準周波数であっても良い。
また、第2の基準周波数は、真空度が達成された状態で、モータの定格運転を維持するのに十分な最小のトルクを生じさせる基準周波数であることが好ましい。図8に示したように、第2の基準周波数により発生するトルクが小さければ小さいほど、第2の基準周波数を高くすることができ、PWM基準周波数に起因する真空ポンプの振動を低減させることができる。従って、第2の基準周波数により発生するトルクが小さければ小さいほど好ましい。しかしながら、第2の基準周波数が第1の基準周波数よりも少しでも高ければ、PWM基準周波数に起因する真空ポンプの振動を多少なりとも低減させることができ、それにより、真空ポンプの全体的な振動を低減して、真空ポンプに接続される装置の性能をより発揮させることが可能になる。従って、本発明における第2の基準周波数は、第1の基準周波数により発生する第1のトルクよりも小さい第2のトルクを発生させ、しかも、第1の基準周波数よりも高い基準周波数をすべて含む。この場合、第2の基準周波数により発生させるトルクは、定格回転しているモータを定格回転速度に維持するだけでなく、モータを定格回転速度まで加速できても良い。
また、定格運転中に第1基準周波数から第2の基準周波数に切替えるタイミングは任意であり、定格運転の開始と同時であっても良いし、定格運転開始後であっても良い。基準周波数の切替えを行わない場合、従来の真空ポンプと同じ動作になる。
The first reference frequency is, for example, a reference frequency of a conventional vacuum pump. As shown in FIG. 8, the first reference frequency is preferably a reference frequency that generates the maximum torque or a reference frequency in the vicinity thereof. However, other reference frequencies may be used as long as the motor can be accelerated to the rated rotational speed.
The second reference frequency is preferably a reference frequency that generates a minimum torque sufficient to maintain the rated operation of the motor in a state where the degree of vacuum is achieved. As shown in FIG. 8, the smaller the torque generated by the second reference frequency, the higher the second reference frequency can be, and the vibration of the vacuum pump caused by the PWM reference frequency can be reduced. it can. Therefore, the smaller the torque generated by the second reference frequency, the better. However, if the second reference frequency is slightly higher than the first reference frequency, the vibration of the vacuum pump due to the PWM reference frequency can be reduced to some extent, and thereby the overall vibration of the vacuum pump. The performance of the device connected to the vacuum pump can be further exhibited. Therefore, the second reference frequency in the present invention generates a second torque smaller than the first torque generated by the first reference frequency, and includes all the reference frequencies higher than the first reference frequency. . In this case, the torque generated by the second reference frequency may not only maintain the rated rotating motor at the rated rotation speed but also accelerate the motor to the rated rotation speed.
Further, the timing for switching from the first reference frequency to the second reference frequency during the rated operation is arbitrary, and may be simultaneously with the start of the rated operation or after the start of the rated operation. When the reference frequency is not switched, the operation is the same as that of a conventional vacuum pump.

本発明の実施形態において、好ましくは、真空ポンプ本体は、吸気口及び排気口を有するケーシングと、吸気口に入ってきた気体を排気口に向って推進させるようにケーシングの内部でケーシングに対して回転可能なロータと、ロータをケーシングに対して磁気的に浮上させるための磁気軸受け部と、を有し、モータは、ロータをケーシングに対して回転させる。   In an embodiment of the present invention, preferably, the vacuum pump main body has a casing having an air inlet and an air outlet, and the gas inside the air inlet is propelled toward the air outlet to the casing inside the casing. The rotor includes a rotatable rotor and a magnetic bearing portion for magnetically floating the rotor with respect to the casing, and the motor rotates the rotor with respect to the casing.

このように構成された真空ポンプでは、ロータがケーシングに対して磁気的に浮上したまま、モータがロータを回転させることにより、ケーシングの吸気口に入ってきた気体を排気口に向って推進させる。
ロータがケーシングに対して浮上しているので、ロータの回転抵抗がほとんどなくなり、定格運転中、モータの回転速度を定格回転速度に維持するのに必要な最小のトルクが更に小さくなる。従って、第2の基準周波数を更に高い基準周波数にすることができ、それにより、真空ポンプの振動を更に低減することができる。
In the vacuum pump configured as described above, the motor rotates the rotor while the rotor is magnetically levitated with respect to the casing, thereby propelling the gas that has entered the intake port of the casing toward the exhaust port.
Since the rotor is floating with respect to the casing, the rotational resistance of the rotor is almost eliminated, and the minimum torque required to maintain the rotational speed of the motor at the rated rotational speed during rated operation is further reduced. Therefore, the second reference frequency can be set to a higher reference frequency, thereby further reducing the vibration of the vacuum pump.

本発明において、好ましくは、コントローラは、更に、適用すべき基準周波数を指示する指示信号をモータコントローラ手段に供給するためのポンプ運転監視手段を有し、このポンプ運転監視手段は、定格運転中、基準周波数に切替えることを指示する切替え指示信号をモータコントローラ手段に供給し、モータコントローラ手段は、ポンプ運転監視手段から切替え指示信号を受取ったとき、PWM制御の基準周波数を基準信号切替え手段によって切替える。   In the present invention, it is preferable that the controller further includes pump operation monitoring means for supplying an instruction signal indicating a reference frequency to be applied to the motor controller means. A switching instruction signal for instructing switching to the reference frequency is supplied to the motor controller means. When the motor controller means receives the switching instruction signal from the pump operation monitoring means, the reference signal switching means switches the reference frequency of the PWM control.

このように構成された真空ポンプでは、定格運転中、モータコントローラ手段がポンプ運転監視手段から切替え指示信号を受取ると、PWM制御の基準周波数を、例えば、第1の基準周波数を第2の基準周波数に切替え、第1の基準周波数で作動していたモータを第2の基準周波数で作動させる。
定格運転中、モータコントローラ手段において、所定の真空度を達成しているのかどうかが分からない場合がある。所定の真空度を達成した後、又は、所定の真空度でないとき、ポンプ運転監視手段の切替え指示信号により、PWM制御の基準周波数を切替えることにより、モータにかかる負荷等に応じてモータの動作を確実に変更させることが可能である。
In the vacuum pump configured as described above, during the rated operation, when the motor controller means receives the switching instruction signal from the pump operation monitoring means, the PWM control reference frequency, for example, the first reference frequency is set to the second reference frequency. And the motor operating at the first reference frequency is operated at the second reference frequency.
During rated operation, it may not be known whether the motor controller means has achieved a predetermined degree of vacuum. After achieving a predetermined degree of vacuum, or when the degree of vacuum is not a predetermined degree, the motor operation can be performed according to the load applied to the motor by switching the reference frequency of PWM control by the switching instruction signal of the pump operation monitoring means. It is possible to change it reliably.

本発明の実施形態において、好ましくは、コントローラは、更に、モータコントローラ手段に適用すべき基準周波数を切替えることを要求する運転切替え要求信号を、記憶された所定のタイミングでポンプ運転監視手段に供給することが可能なタイミング記憶手段を有し、ポンプ運転監視手段は、タイミング記憶手段からの運転切替え要求信号が供給されたとき、切替え指示信号をモータコントローラ手段に供給する。   In an embodiment of the present invention, preferably, the controller further supplies an operation switching request signal for requesting switching of a reference frequency to be applied to the motor controller means to the pump operation monitoring means at a stored predetermined timing. The pump operation monitoring means supplies a switching instruction signal to the motor controller means when an operation switching request signal is supplied from the timing storage means.

このように構成された真空ポンプでは、定格運転中、タイミング記憶手段からの運転切替え要求信号が供給され、例えば、高トルク運転を行う第1の基準周波数から振動低減運転を行う第2の基準周波数に切替えることを要求すると、ポンプ運転監視手段が指示信号をモータコントローラ手段に供給し、モータコントローラ手段に供給される基準周波数を、第1の基準周波数から第2の基準周波数に基準周波数切替え手段によって切替え、第1の基準周波数で作動していたモータを第2の基準周波数で作動させる。所定のタイミングは、定格運転開始からの時間であっても良いし、モータ起動時からの時間であっても良いし、その他のタイミングであっても良い。
定格運転中、モータにかかる負荷等に応じて、PWM制御の基準周波数を所定のタイミングで自動的に切替えることが可能になる。
In the vacuum pump configured as described above, during the rated operation, an operation switching request signal is supplied from the timing storage means. For example, the second reference frequency for performing the vibration reduction operation from the first reference frequency for performing the high torque operation. The pump operation monitoring means supplies an instruction signal to the motor controller means, and the reference frequency supplied to the motor controller means is changed from the first reference frequency to the second reference frequency by the reference frequency switching means. The motor that was operating at the first reference frequency is operated at the second reference frequency. The predetermined timing may be the time from the start of rated operation, the time from the start of the motor, or any other timing.
During rated operation, the reference frequency for PWM control can be automatically switched at a predetermined timing in accordance with the load applied to the motor.

また、本発明の実施形態において、好ましくは、コントローラは、更に、モータコントローラ手段に適用すべき基準周波数を切替えることをポンプ運転監視手段に要求する運転切替え要求信号を外部から入力するための外部入力手段を有し、ポンプ運転監視手段は、外部入力手段から運転切替え要求信号が供給されたとき、切替え指示信号をモータコントローラ手段に供給する。   In the embodiment of the present invention, preferably, the controller further includes an external input for inputting an operation switching request signal for requesting the pump operation monitoring unit to switch a reference frequency to be applied to the motor controller unit. The pump operation monitoring means supplies a switching instruction signal to the motor controller means when the operation switching request signal is supplied from the external input means.

このように構成された真空ポンプでは、定格運転中、外部入力手段により入力される運転切替え要求信号が供給され、例えば、高トルク運転を行う第1の基準周波数から振動低減運転を行う第2の基準周波数に切替えることを要求すると、ポンプ運転監視手段が指示信号をモータコントローラ手段に供給し、モータコントローラ手段に供給される基準周波数を、第1の基準周波数から第2の基準周波数に基準周波数切替え手段によって切替え、第1の基準周波数で作動していたモータを第2の基準周波数で作動させる。
定格運転中、例えば、試料の交換等のために所定の真空度を維持することができなくなったとき、又は、その後所定の真空度が達成されたとき、モータにかかる負荷等に応じて、PWM制御の基準周波数を所望のタイミングで切替えることが可能になる。
In the vacuum pump configured as described above, during the rated operation, the operation switching request signal input by the external input means is supplied, and for example, the second operation for performing the vibration reduction operation from the first reference frequency for performing the high torque operation is performed. When it is requested to switch to the reference frequency, the pump operation monitoring means supplies an instruction signal to the motor controller means, and the reference frequency supplied to the motor controller means is switched from the first reference frequency to the second reference frequency. By means of switching, the motor operating at the first reference frequency is operated at the second reference frequency.
During rated operation, when it becomes impossible to maintain a predetermined degree of vacuum, for example, due to sample exchange, or when a predetermined degree of vacuum is achieved after that, depending on the load applied to the motor, PWM, etc. The control reference frequency can be switched at a desired timing.

また、本発明の実施形態において、好ましくは、基準周波数切替え手段は、モータにかかる負荷に応じてPWM制御の基準周波数を切替える。   In the embodiment of the present invention, preferably, the reference frequency switching means switches the reference frequency of the PWM control according to the load applied to the motor.

また、上記目的を達成するために、本発明による真空ポンプの制御方法は、PWM制御されるモータによって作動される真空ポンプの制御方法であって、第1の基準周波数に基づくPWM制御によってモータを定格回転速度まで加速させる加速運転段階と、モータが定格回転速度で回転する定格運転中、第1の基準周波数に基づくPWM制御から、第1の基準周波数と異なる第2の基準周波数に基づくPWM制御に切替え、定格運転を行う切替え後定格運転段階と、第3の基準周波数に基づくPWM制御によってモータを減速させる減速運転段階と、を有することを特徴としている。
また、本発明による制御方法において、好ましくは、第2の基準周波数は、第1の基準周波数よりも小さいトルクを発生させ且つ第1の基準周波数よりも高い。
このように構成された本発明による真空ポンプの制御方法によっても、上述した本発明による真空ポンプと同様の格別の効果を奏することができる。
第3の基準周波数は、第1の基準周波数と同じ基準周波数であっても良いし、第1の基準周波数と異なっていても良い。
In order to achieve the above object, a vacuum pump control method according to the present invention is a vacuum pump control method operated by a PWM-controlled motor, wherein the motor is controlled by PWM control based on a first reference frequency. During the acceleration operation stage for accelerating to the rated rotational speed and during the rated operation in which the motor rotates at the rated rotational speed, the PWM control based on the second reference frequency different from the first reference frequency from the PWM control based on the first reference frequency. And a rated operation stage after switching for performing rated operation, and a deceleration operation stage for decelerating the motor by PWM control based on the third reference frequency.
In the control method according to the present invention, preferably, the second reference frequency generates a torque smaller than the first reference frequency and is higher than the first reference frequency.
Also by the vacuum pump control method according to the present invention configured as described above, the same special effects as the above-described vacuum pump according to the present invention can be obtained.
The third reference frequency may be the same reference frequency as the first reference frequency or may be different from the first reference frequency.

本発明による真空ポンプ及びその制御方法により、モータにかかる負荷等に応じてモータの動作を変更させることができる。
また、本発明による真空ポンプ及びその制御方法により、モータにかかる負荷等に応じてモータの動作を変更させることができ、しかも、PWM制御に起因するモータの振動を低減させることができる。
With the vacuum pump and the control method thereof according to the present invention, the operation of the motor can be changed according to the load applied to the motor.
Further, the operation of the motor can be changed according to the load applied to the motor by the vacuum pump and the control method thereof according to the present invention, and the vibration of the motor due to the PWM control can be reduced.

以下、図面を参照して、本発明による真空ポンプの実施形態の一例を説明する。図1は、PWM制御されるモータによって作動される本発明による真空ポンプの構成要素を示すブロック図である。図1に示すように、真空ポンプ1は、モータ16を備えた真空ポンプ本体2と、モータ16を制御するコントローラ4とを有している。   Hereinafter, an example of an embodiment of a vacuum pump according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing components of a vacuum pump according to the present invention operated by a PWM controlled motor. As shown in FIG. 1, the vacuum pump 1 includes a vacuum pump body 2 including a motor 16 and a controller 4 that controls the motor 16.

次に、図2を参照して、真空ポンプ本体2の一例として、ターボ分子ポンプを説明する。図2は、ターボ分子ポンプの縦断面図である。
真空ポンプ本体2は、上部に設けられた吸気口6及び下部に設けられた排気口8を有するケーシング10と、吸気口6に入ってきた気体を排気口8に向って推進させるためにケーシング10の内部でケーシング10に対して上下方向軸線12を中心に回転可能なロータ14と、真空ポンプ1を作動させるためにロータ14をケーシング10に対して回転させるモータ16と、このモータ16の回転速度を検出するための2つの回転速度センサ18a、18bと、ロータ14をケーシング10に対して磁気的に浮上させるための3つの磁気軸受け部20、22、24とを有している。
Next, a turbo molecular pump will be described as an example of the vacuum pump body 2 with reference to FIG. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the turbo molecular pump.
The vacuum pump body 2 includes a casing 10 having an intake port 6 provided at an upper portion and an exhaust port 8 provided at a lower portion, and a casing 10 for propelling a gas entering the intake port 6 toward the exhaust port 8. , A rotor 14 that can rotate about the vertical axis 12 with respect to the casing 10, a motor 16 that rotates the rotor 14 relative to the casing 10 to operate the vacuum pump 1, and a rotational speed of the motor 16 Two rotational speed sensors 18a, 18b for detecting the rotor and three magnetic bearing portions 20, 22, 24 for magnetically floating the rotor 14 with respect to the casing 10.

ケーシング10は、上下方向に延び、吸気口6及び排気口8を備えた外筒部分10aと、外筒部分10aの内側に且つ同心に配置され、外筒部分10aの上下方向中央部から下部まで延びる内筒部分10bとを有する。吸気口6は外筒部分10aの上面に設けられ、排気口8は外筒部分10aの下部側面に設けられている。また、外筒部分10aから上下方向軸線12と垂直に内方に延びる複数のステータ翼10cが、吸気口6の近傍から排気口8の近傍まで間隔をおいて配置されている。内筒部分10bは、その上部及び下部に、ロータ14が磁気的に浮上していないときにロータ14を回転可能に支持するための保護ベアリング10dを有している。   The casing 10 extends in the vertical direction, and is disposed concentrically on the inner side of the outer cylinder part 10a and the outer cylinder part 10a provided with the intake port 6 and the exhaust port 8, from the vertical center to the lower part of the outer cylinder part 10a. And an extending inner cylinder portion 10b. The intake port 6 is provided in the upper surface of the outer cylinder part 10a, and the exhaust port 8 is provided in the lower side surface of the outer cylinder part 10a. A plurality of stator blades 10c extending inwardly from the outer cylinder portion 10a in a direction perpendicular to the vertical axis 12 are arranged from the vicinity of the intake port 6 to the vicinity of the exhaust port 8. The inner cylinder portion 10b has protective bearings 10d at its upper and lower portions for rotatably supporting the rotor 14 when the rotor 14 is not magnetically levitated.

ロータ14は、内筒部分10bの内側に上下方向軸線12を中心に回転可能に支持されるロータ軸14aと、ロータ軸14aの上部に固着され且つ内筒部分10bを上方から包囲するように吸気口6の近傍から下方に排気口8の近傍のレベルまで延びるロータ本体14bと、ロータ本体14bから上下方向軸線12と垂直に外方に外筒部分10aに向かって延び、ロータ本体14bの全長にわたって設けられた複数のロータ翼14cとを有している。ロータ翼14cとステータ翼10cとは、互いに僅かな間隔をおいて重なるように交互に配置されている。最も上のロータ翼14cは、最も上のステータ翼10cよりも上に配置されている。ロータ翼14cは、それが回転するときに吸気口6から入ってきた気体を排気口8に向かってたたき落とすように形状決めされている。ステータ翼10cは、ロータ翼14cによってたたき落とされた気体を一つ下のロータ翼14cに案内し且つ気体が吸気口6に向かって戻ることを防止するように形状決めされている。   The rotor 14 is sucked so as to be fixed to the upper part of the rotor shaft 14a and to surround the inner cylinder portion 10b from above, with the rotor shaft 14a rotatably supported around the vertical axis 12 inside the inner cylinder portion 10b. A rotor body 14b extending downward from the vicinity of the opening 6 to a level near the exhaust opening 8, and extending outwardly from the rotor body 14b perpendicularly to the vertical axis 12 toward the outer cylinder portion 10a, over the entire length of the rotor body 14b. And a plurality of rotor blades 14c provided. The rotor blades 14c and the stator blades 10c are alternately arranged so as to overlap each other with a slight gap. The uppermost rotor blade 14c is disposed above the uppermost stator blade 10c. The rotor blade 14c is shaped so as to knock the gas that has entered from the intake port 6 toward the exhaust port 8 when it rotates. The stator blade 10c is shaped so as to guide the gas knocked down by the rotor blade 14c to the lower rotor blade 14c and prevent the gas from returning toward the intake port 6.

モータ16は、DCブラシレスモータであり、ロータ軸14aに固着された永久磁石16aと、永久磁石16aの周りの内筒部分10bに永久磁石16aと間隔をおいて配置された複数の電磁石16bとを有している。複数の電磁石16bは、コントローラ4に接続され(図示せず)、コントローラ4の制御により、永久磁石16aを備えたロータ軸14aを上下方向軸線12を中心に回転させる回転磁界を発生させるように磁極を切替えることが可能である。   The motor 16 is a DC brushless motor, and includes a permanent magnet 16a fixed to the rotor shaft 14a, and a plurality of electromagnets 16b arranged on the inner cylinder portion 10b around the permanent magnet 16a and spaced apart from the permanent magnet 16a. Have. The plurality of electromagnets 16 b are connected to the controller 4 (not shown), and under the control of the controller 4, magnetic poles are generated so as to generate a rotating magnetic field that rotates the rotor shaft 14 a provided with the permanent magnet 16 a around the vertical axis 12. Can be switched.

磁気軸受け部20、22は、ロータ軸14aをラジアル方向に浮上させるためのものであり、ロータ軸14aの上部と下部に設けられている。磁気軸受け部24は、ロータ軸14aをスラスト方向に浮上させるためのものであり、ロータ軸14aの下端の部に設けられている。
磁気軸受け部20は、鉄などの高透磁率材により形成されたロータ軸部分20aと、ロータ軸部分20a周囲の内筒部分10bに、90度間隔に設けられた4つの電磁石20bと、ロータ軸14aのラジアル方向の変位を検出する変位センサ20cとを有する。電磁石20bと変位センサ20cは、コントローラ4に接続され(図示せず)、コントローラ4は、変位センサ20cによって検出されたロータ軸14aのラジアル方向変位に応じて、4つの電磁石20bを作動させ、ロータ軸部分20aを吸引し、それにより、ロータ軸14aを所定のラジアル方向浮上位置に維持するようにフィードバック制御可能である。
磁気軸受け部22は、磁気軸受け部20と同様の構成を有しているので、磁気軸受け部20と同様の磁気軸受け部22の構成要素には、磁気軸受け部20と同じ英字符号を付し、それらの説明を省略する。
磁気軸受け部24は、ロータ軸14aに固着された金属ディスク24aと、金属ディスク24aの上方に配置されるように内筒部分10bに設けられ、金属ディスク24aを上方に吸引するように作動可能な上側電磁石24bと、金属ディスク24aの下方に配置されるように内筒部分10bに設けられ、金属ディスク24aを下方に吸引するように作動可能な下側電磁石24cと、ロータ軸14aの下端に設けられた変位センサ24dとを有している。上側電磁石24b、下側電磁石24c及び変位センサ24dは、コントローラ4に接続され(図示せず)、コントローラ4は、変位センサ24cによって検出された金属ディスク24aのスラスト方向変位に応じて、2つの電磁石24b、24cを作動させ、金属ディスク24aを吸引し、それにより、ロータ軸14aを所定のスラスト方向浮上位置に維持するようにフィードバック制御可能である。
The magnetic bearing portions 20 and 22 are for floating the rotor shaft 14a in the radial direction, and are provided at the upper and lower portions of the rotor shaft 14a. The magnetic bearing portion 24 is for floating the rotor shaft 14a in the thrust direction, and is provided at a lower end portion of the rotor shaft 14a.
The magnetic bearing portion 20 includes a rotor shaft portion 20a formed of a high permeability material such as iron, four electromagnets 20b provided at intervals of 90 degrees on the inner cylinder portion 10b around the rotor shaft portion 20a, and a rotor shaft And a displacement sensor 20c for detecting a radial displacement of 14a. The electromagnet 20b and the displacement sensor 20c are connected to the controller 4 (not shown), and the controller 4 operates the four electromagnets 20b in accordance with the radial displacement of the rotor shaft 14a detected by the displacement sensor 20c. The shaft portion 20a is sucked, and thereby the feedback control can be performed so as to maintain the rotor shaft 14a at a predetermined radial floating position.
Since the magnetic bearing portion 22 has the same configuration as the magnetic bearing portion 20, the same alphabetic symbols as those of the magnetic bearing portion 20 are attached to the components of the magnetic bearing portion 22 similar to the magnetic bearing portion 20, Those descriptions are omitted.
The magnetic bearing portion 24 is provided on the inner cylinder portion 10b so as to be disposed above the metal disk 24a and the metal disk 24a fixed to the rotor shaft 14a, and is operable to attract the metal disk 24a upward. An upper electromagnet 24b, a lower electromagnet 24c provided on the inner cylinder portion 10b so as to be disposed below the metal disk 24a, operable to attract the metal disk 24a downward, and a lower end of the rotor shaft 14a. Displacement sensor 24d. The upper electromagnet 24b, the lower electromagnet 24c, and the displacement sensor 24d are connected to the controller 4 (not shown), and the controller 4 has two electromagnets according to the thrust direction displacement of the metal disk 24a detected by the displacement sensor 24c. Feedback control can be performed so as to actuate 24b and 24c and suck the metal disk 24a, thereby maintaining the rotor shaft 14a at a predetermined thrust levitation position.

次に、図1を再び参照して、コントローラ4を説明する。コントローラ4は、モータ16及び回転速度センサ18aに接続され、PWM制御の基準周波数に基づく駆動電流をモータ16に供給するためのモータコントローラ部30と、少なくとも2種類の基準周波数を発生させることができる基準周波数発生部32と、モータコントローラ部30と基準周波数発生部32との間に接続され、モータ16定格回転速度で回転している定格運転中、PWM制御の基準周波数を切替えることが可能な基準周波数切替え部34と、回転速度センサ18b及びモータコントローラ部30に接続され且つ適用すべき基準周波数を指示する指示信号をモータコントローラ部30に供給するためのポンプ運転監視部36とを有している。   Next, the controller 4 will be described with reference to FIG. 1 again. The controller 4 is connected to the motor 16 and the rotation speed sensor 18a, and can generate at least two kinds of reference frequencies, and a motor controller unit 30 for supplying a drive current based on a reference frequency of PWM control to the motor 16. Reference frequency generator 32, which is connected between motor controller 30 and reference frequency generator 32, and is capable of switching the reference frequency of PWM control during rated operation rotating at the rated speed of motor 16. A frequency switching unit 34 and a pump operation monitoring unit 36 connected to the rotation speed sensor 18b and the motor controller unit 30 and for supplying an instruction signal indicating a reference frequency to be applied to the motor controller unit 30 are provided. .

詳細には、モータコントローラ部30は、モータ16の電磁石16bに接続され、モータ16に駆動電流を供給するためのモータアンプ部30aと、回転速度センサ18aに接続され、回転速度信号を供給するための回転速度信号供給部30bと、モータアンプ部30a、回転速度信号供給部30b、基準周波数切替え部34に接続され、PWM基準周波数に基づくモータ駆動信号をモータアンプ部30aに供給するモータドライバ部30cとを有している。
モータドライバ部30cは、回転速度信号供給部30bから供給された信号により、モータ16が定格回転数で回転しているかどうかを判断することが可能である。また、モータドライバ部30cは、基準周波数切替え部から供給される基準周波数に基づく駆動信号をモータアンプ部30aに供給することが可能である。
Specifically, the motor controller unit 30 is connected to the electromagnet 16b of the motor 16 and is connected to the motor amplifier unit 30a for supplying a driving current to the motor 16 and the rotation speed sensor 18a, and supplies a rotation speed signal. The motor driver unit 30c is connected to the motor speed unit 30b, the motor amplifier unit 30a, the motor speed unit 30b, and the reference frequency switching unit 34, and supplies a motor drive signal based on the PWM reference frequency to the motor amplifier unit 30a. And have.
The motor driver 30c can determine whether or not the motor 16 is rotating at the rated rotational speed based on the signal supplied from the rotation speed signal supply unit 30b. In addition, the motor driver unit 30c can supply a drive signal based on the reference frequency supplied from the reference frequency switching unit to the motor amplifier unit 30a.

基準周波数発生部32は、本実施形態では、第1の基準周波数を発生させる第1の基準周波数発生部32aと第2の基準周波数を発生させる第2の基準周波数発生部32bとを有している。
第1の基準周波数発生部32aによって発生される第1の基準周波数は、第1の基準周波数発生部32a自体のコスト及び回路構成等を考慮して定められる任意の基準周波数、例えば、従来の真空ポンプに対して採用されていた従来基準周波数である。第1の基準周波数として従来基準周波数を選択した場合、上述したモータ16は、従来基準周波数に基づいて良好なトルク効率が得られるように設計された従来の又は新規なモータであることが好ましい。結果的に、第1の基準周波数は、モータ16の最大トルクを発生させる基準周波数又はその近傍の基準周波数になる。
In this embodiment, the reference frequency generation unit 32 includes a first reference frequency generation unit 32a that generates a first reference frequency and a second reference frequency generation unit 32b that generates a second reference frequency. Yes.
The first reference frequency generated by the first reference frequency generator 32a is an arbitrary reference frequency determined in consideration of the cost and circuit configuration of the first reference frequency generator 32a itself, for example, a conventional vacuum This is the conventional reference frequency used for the pump. When the conventional reference frequency is selected as the first reference frequency, the above-described motor 16 is preferably a conventional or novel motor designed to obtain good torque efficiency based on the conventional reference frequency. As a result, the first reference frequency is the reference frequency that generates the maximum torque of the motor 16 or a reference frequency in the vicinity thereof.

第2のPWM基準周波数発生部32bによって発生される第2の基準周波数は、定格回転速度を維持するのに十分な最小のトルクを生じさせる基準周波数であることが好ましい。しかしながら、第2の基準周波数は、モータの定格運転を維持することができ、第1のトルクよりも小さいトルクを発生させ、且つ第1の基準周波数よりも高ければ、その他の基準周波数であっても良い。第2の基準周波数は、例えば、第1の基準周波数の整数倍の基準周波数である。   The second reference frequency generated by the second PWM reference frequency generator 32b is preferably a reference frequency that generates a minimum torque sufficient to maintain the rated rotational speed. However, if the second reference frequency can maintain the rated operation of the motor, generates a torque smaller than the first torque, and is higher than the first reference frequency, it is the other reference frequency. Also good. The second reference frequency is, for example, a reference frequency that is an integral multiple of the first reference frequency.

基準周波数切替え部34は、ポンプ運転監視部からモータドライバ部30c供給された指示信号に基づいて、第1の基準周波数又は第2の基準周波数をモータドライバ部30cに供給する。基準周波数切替え部34は、例えば、加速運転及び減速運転中等のモータ16の回転速度が定格回転速度よりも小さいとき、第1の基準周波数発生部32aが発生させた第1の基準周波数をモータドライバ部30cに供給することが可能である。また、モータ16の回転速度が定格回転速度である定格運転中、第1の基準周波数発生部32aが発生させた第1の基準周波数及び第2の基準周波数発生部30bが発生させた第2の基準周波数をモータドライバ部30cに供給することが可能であると共に、モータドライバ部30cに供給する基準周波数を第1の基準周波数と第2の基準周波数との間で切替えることが可能である。   The reference frequency switching unit 34 supplies the first reference frequency or the second reference frequency to the motor driver unit 30c based on the instruction signal supplied from the pump operation monitoring unit to the motor driver unit 30c. For example, when the rotational speed of the motor 16 is smaller than the rated rotational speed during acceleration operation and deceleration operation, the reference frequency switching unit 34 uses the first reference frequency generated by the first reference frequency generation unit 32a as a motor driver. It is possible to supply to the part 30c. Further, during the rated operation in which the rotation speed of the motor 16 is the rated rotation speed, the first reference frequency generated by the first reference frequency generator 32a and the second reference frequency generated by the second reference frequency generator 30b. The reference frequency can be supplied to the motor driver unit 30c, and the reference frequency supplied to the motor driver unit 30c can be switched between the first reference frequency and the second reference frequency.

ポンプ運転監視部36は、回転速度センサ18bに接続され、回転速度信号を供給する回転速度信号供給部36aと、回転速度信号供給部36aとモータドライバ部30cに接続され、適用すべき基準周波数を指示する指示信号をモータコントローラ部30に供給するためのホスト部36bとを有する。
ホスト部36bは、回転速度信号供給部36aから供給された信号により、モータ16が定格回転数で回転しているかどうかを判断することが可能である。また、ホスト部36bは、定格運転中、第1の基準周波数を指示する第1の指示信号、第1の基準周波数から第2の基準周波数に切替えることを指示する第2の指示信号、及び第2の基準周波数を指示する第3の指示信号、及び第2の基準周波数から第1の基準周波数に切替えることを指示する第4の指示信号をモータドライバ部30cに供給することが可能である。
The pump operation monitoring unit 36 is connected to the rotation speed sensor 18b, connected to the rotation speed signal supply unit 36a that supplies a rotation speed signal, the rotation speed signal supply unit 36a, and the motor driver unit 30c, and determines the reference frequency to be applied. And a host unit 36 b for supplying an instruction signal to instruct the motor controller unit 30.
The host unit 36b can determine whether or not the motor 16 is rotating at the rated rotation speed based on the signal supplied from the rotation speed signal supply unit 36a. Further, the host unit 36b, during the rated operation, a first instruction signal for instructing the first reference frequency, a second instruction signal for instructing switching from the first reference frequency to the second reference frequency, and the second It is possible to supply the motor driver unit 30c with a third instruction signal for instructing the second reference frequency and a fourth instruction signal for instructing switching from the second reference frequency to the first reference frequency.

コントローラ4は、更に、ポンプ運転監視部36に接続され且つモータコントローラ部30に適用すべき基準周波数を切替えることを要求する運転切替え要求信号を、記憶された所定のタイミングで供給することが可能なタイミング記憶部38と、ポンプ運転監視部36に接続され且つモータコントローラ部30に適用すべき基準周波数を切替えることを要求する運転切替え要求信号を外部から入力するための外部入力部40とを有している。   The controller 4 can further supply an operation switching request signal that is connected to the pump operation monitoring unit 36 and that requests switching of a reference frequency to be applied to the motor controller unit 30 at a stored predetermined timing. A timing storage unit 38 and an external input unit 40 connected to the pump operation monitoring unit 36 and for inputting an operation switching request signal for requesting switching of a reference frequency to be applied to the motor controller unit 30 from the outside. ing.

タイミング記憶部38は、例えば、タイマ38であり、運転切替え要求信号は、例えば、PWM制御の基準周波数を第1の基準周波数から第2の基準周波数に切替えることを要求する振動低減運転信号である。タイマ38は、最初、振動低減運転信号がOFFの状態で作動し、図示していないトリガー信号により、記憶された所定の時間後、振動低減運転信号をONに切替えることが可能である。本実施形態では、トリガー信号は、定格運転開始時にタイミング記憶部38に供給される信号である。
外部入力部40は、例えば、手動切替えスイッチであり、運転切替え要求信号は、例えば、PWM制御の基準周波数を第1の基準周波数から第2の基準周波数に切替えることを要求する振動低減運転信号である。
The timing storage unit 38 is, for example, a timer 38, and the operation switching request signal is, for example, a vibration reduction operation signal that requests to switch the reference frequency of PWM control from the first reference frequency to the second reference frequency. . The timer 38 initially operates in a state where the vibration reduction operation signal is OFF, and the vibration reduction operation signal can be switched ON after a predetermined time stored by a trigger signal (not shown). In the present embodiment, the trigger signal is a signal supplied to the timing storage unit 38 at the start of rated operation.
The external input unit 40 is, for example, a manual changeover switch, and the operation switching request signal is, for example, a vibration reduction operation signal that requests to switch the reference frequency of PWM control from the first reference frequency to the second reference frequency. is there.

次に、図3を参照して、モータドライバ部30cの制御フローを説明する。図3は、モータドライバ部の制御フローを示すフローチャートである。以下、第1の基準周波数を「従来基準周波数」と称し、第2の基準周波数を「振動低減基準周波数」と称し、第1の基準周波数に基づくモータの運転を「高トルク運転」と称し、第2の基準周波数に基づくモータの運転を「振動低減運転」と称する。
ST50において、モータ16が定格運転中か否かを判断する。モータ16が定格運転中であると判断した場合、ST52に進み、ホスト部36bからの指示信号が、振動低減基準周波数を指示しているか、従来基準低周波数を指示しているかを判断する。ホスト部36bからの指示が振動低減基準周波数であると判断した場合、ST54に進み、振動低減運転を行うために、振動低減基準周波数に基づく駆動信号をモータアンプ部30aに供給する。
ST50において、モータ16が定格運転中でない、即ち、停止、加速運転又は減速運転中であると判断した場合、及び、ST52において、ホスト部36bからの指示が従来基準周波数であると判断した場合、ST56に進み、高トルク運転を行うために、従来基準周波数に基づく駆動信号をモータアンプ部30aに供給する。
Next, a control flow of the motor driver unit 30c will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart showing a control flow of the motor driver unit. Hereinafter, the first reference frequency is referred to as “conventional reference frequency”, the second reference frequency is referred to as “vibration reduction reference frequency”, and the motor operation based on the first reference frequency is referred to as “high torque operation”. The operation of the motor based on the second reference frequency is referred to as “vibration reduction operation”.
In ST50, it is determined whether or not the motor 16 is in rated operation. If it is determined that the motor 16 is in rated operation, the process proceeds to ST52, and it is determined whether the instruction signal from the host unit 36b indicates the vibration reduction reference frequency or the conventional reference low frequency. When it is determined that the instruction from the host unit 36b is the vibration reduction reference frequency, the process proceeds to ST54, and a drive signal based on the vibration reduction reference frequency is supplied to the motor amplifier unit 30a in order to perform the vibration reduction operation.
In ST50, when it is determined that the motor 16 is not in rated operation, that is, in stop, acceleration operation or deceleration operation, and in ST52, when it is determined that the instruction from the host unit 36b is the conventional reference frequency, Proceeding to ST56, in order to perform high torque operation, a drive signal based on the conventional reference frequency is supplied to the motor amplifier 30a.

次に、図4を参照して、ホスト部36bの制御フローを説明する。図4は、ホスト部の制御フローを示すフローチャートである。
ST60において、モータ16が定格運転中か否かを判断する。モータ16が定格運転中であると判断した場合、ST62に進み、タイミング記憶部38又は外部入力部40から供給される振動低減運転信号がONであるかOFFであるかを判断する。振動低減運転信号がOFFであると判断した場合、ST64に進み、従来基準周波数を指示する信号、即ち、第1の指示信号をモータドライバ部30cに供給する。
ST62において、振動低減運転信号がONであると判断した場合、ST66に進み、前回の振動低減運転信号がONであったのかOFFであったのかを判断する。ST66において、前回の振動低減運転信号がOFFであったと判断した場合、ST68に進み、振動低減基準周波数を指示する信号をモータドライバ部30cに供給する。この信号は、従来基準周波数から振動低減基準周波数に切替えることを指示する第2の指示信号でもある。
ST66において、前回の振動低減運転信号がONであると判断した場合、及び、ST60において、定格運転中でない、即ち、停止、加速運転又は減速運転中であると判断した場合、ST70に進み、前回の基準周波数を維持する信号をモータドライバ部30cに供給する。具体的には、前回、ホスト部36bが従来基準周波数を指示していた場合には、従来基準周波数を指示する信号、即ち、第1の指示信号をモータドライバ部30cに供給し、ホスト部36bが振動低減基準周波数を指示していた場合には、振動低減基準周波数を指示する信号、即ち、第3の指示信号をモータドライバ部30cに供給する。
Next, the control flow of the host unit 36b will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart showing the control flow of the host unit.
In ST60, it is determined whether or not the motor 16 is in rated operation. If it is determined that the motor 16 is in rated operation, the process proceeds to ST62, and it is determined whether the vibration reduction operation signal supplied from the timing storage unit 38 or the external input unit 40 is ON or OFF. If it is determined that the vibration reduction operation signal is OFF, the process proceeds to ST64, and a signal indicating a conventional reference frequency, that is, a first instruction signal is supplied to the motor driver 30c.
If it is determined in ST62 that the vibration reduction operation signal is ON, the process proceeds to ST66, and it is determined whether the previous vibration reduction operation signal was ON or OFF. If it is determined in ST66 that the previous vibration reduction operation signal is OFF, the process proceeds to ST68, and a signal instructing the vibration reduction reference frequency is supplied to the motor driver unit 30c. This signal is also a second instruction signal for instructing switching from the conventional reference frequency to the vibration reduction reference frequency.
If it is determined in ST66 that the previous vibration reduction operation signal is ON, and if it is determined in ST60 that the rated operation is not in progress, that is, the vehicle is stopped, accelerated or decelerated, the process proceeds to ST70. A signal for maintaining the reference frequency is supplied to the motor driver 30c. Specifically, if the host unit 36b previously instructed the conventional reference frequency, a signal indicating the conventional reference frequency, that is, a first instruction signal is supplied to the motor driver unit 30c, and the host unit 36b In the case of indicating the vibration reduction reference frequency, a signal indicating the vibration reduction reference frequency, that is, a third instruction signal is supplied to the motor driver 30c.

次に、図5〜7を参照して、本発明による真空ポンプの3つの動作シーケンスを説明する。
最初に、3つの動作シーケンスに共通する真空ポンプ2の動作を説明する。
コントローラ4を通電させると、磁気軸受け部20、22、24が作動し、ロータ14をケーシング10に対してラジアル方向及びスラスト方向に浮上させる。次いで、モータ16を作動させると、ロータ14は、ハウジング10に対して浮上したまま高速で回転する。吸気口6から入ってきた気体分子は、ロータ翼14cによって下方にたたき落とされ、たたき落とされた気体分子は、高速回転しているステータ翼10cによって1つしたのロータ翼14cに案内される。気体分子は、ロータ翼14とステータ翼10cに交互に衝突しながら下方に推進され、ついには、排気口8から排気される。
Next, three operation sequences of the vacuum pump according to the present invention will be described with reference to FIGS.
First, the operation of the vacuum pump 2 common to the three operation sequences will be described.
When the controller 4 is energized, the magnetic bearings 20, 22, and 24 are operated, and the rotor 14 is levitated in the radial direction and the thrust direction with respect to the casing 10. Next, when the motor 16 is operated, the rotor 14 rotates at a high speed while floating with respect to the housing 10. Gas molecules entering from the intake port 6 are knocked down by the rotor blades 14c, and the gas molecules knocked down are guided to one rotor blade 14c by the stator blade 10c rotating at high speed. The gas molecules are propelled downward while alternately colliding with the rotor blades 14 and the stator blades 10c, and finally exhausted from the exhaust port 8.

次に、図3〜図5を参照して、定格運転中常に振動低減運転になる真空ポンプの第1の動作シーケンスを説明する。第1の動作シーケンスは、例えば、真空にすべきチャンバが予めバックポンプで荒引きされ、本発明による真空ポンプの加速運転終了時には所定の真空度を達成できる場合に使用される。
この第1の動作シーケンスでは、タイミング記憶部38は動作せず、外部入力部40の振動低減運転信号が常にONであり、ホスト部からの基準周波数の指示の初期状態が振動低減基準周波数であるとする。
加速運転中、ホスト部36bの制御フローはST60からST70に進み、ホスト部36bは、前回の基準周波数を維持する信号、即ち、振動低減基準周波数を指示する信号をモータドライバ部30cに供給する。モータドライバ部30cの制御フローはST50からST56に進み、ホスト部36bから供給された指示は無視され、高トルク運転を行うために、従来基準周波数に基づく駆動信号をモータアンプ部30aに供給する。それにより、加速運転中は常に、ホスト部36bからの指示にかかわらず、モータ16は自動的に高トルクで加速される。
定格回転中、ホスト部36bの制御フローはST60からST62、ST66に進む。振動低減運転信号状態はONのままであるので、ホスト部36bの制御フローはST66からST70に進み、前回の基準周波数を維持する信号、即ち、振動低減基準周波数を指示する信号をモータドライバ部30cに供給する。モータコントローラ部30cの制御フローはST50からST52、ST54に進み、振動低減基準周波数に基づく駆動信号をモータアンプ部30cに供給する。それにより、モータ16は、定格回転中ずっと振動低減運転を行う。
減速運転中、ホスト部36b及びモータドライバ部30cの制御フローは、加速運転中の制御フローと同様に進む。従って、減速運転中は常に、ホスト部36bからの指示にかかわらず、モータ16は自動的に高トルクで減速される。
Next, with reference to FIGS. 3 to 5, a first operation sequence of the vacuum pump that is always in a vibration reduction operation during the rated operation will be described. The first operation sequence is used, for example, when a chamber to be evacuated is roughed by a back pump in advance and a predetermined degree of vacuum can be achieved at the end of acceleration operation of the vacuum pump according to the present invention.
In this first operation sequence, the timing storage unit 38 does not operate, the vibration reduction operation signal of the external input unit 40 is always ON, and the initial state of the reference frequency instruction from the host unit is the vibration reduction reference frequency. And
During the acceleration operation, the control flow of the host unit 36b proceeds from ST60 to ST70, and the host unit 36b supplies the motor driver unit 30c with a signal that maintains the previous reference frequency, that is, a signal that indicates the vibration reduction reference frequency. The control flow of the motor driver unit 30c proceeds from ST50 to ST56, the instruction supplied from the host unit 36b is ignored, and a drive signal based on the conventional reference frequency is supplied to the motor amplifier unit 30a in order to perform high torque operation. As a result, the motor 16 is automatically accelerated with a high torque regardless of an instruction from the host unit 36b during acceleration operation.
During the rated rotation, the control flow of the host unit 36b proceeds from ST60 to ST62 and ST66. Since the vibration reduction operation signal state remains ON, the control flow of the host unit 36b proceeds from ST66 to ST70, and a signal for maintaining the previous reference frequency, that is, a signal for instructing the vibration reduction reference frequency is sent to the motor driver unit 30c. To supply. The control flow of the motor controller 30c proceeds from ST50 to ST52 and ST54, and supplies a drive signal based on the vibration reduction reference frequency to the motor amplifier 30c. Thereby, the motor 16 performs the vibration reduction operation throughout the rated rotation.
During the deceleration operation, the control flow of the host unit 36b and the motor driver unit 30c proceeds in the same manner as the control flow during the acceleration operation. Accordingly, the motor 16 is automatically decelerated with a high torque regardless of an instruction from the host unit 36b during the deceleration operation.

次に、図3、図4及び図6を参照して、定格運転になってから所定時間後に振動低減運転となる真空ポンプの第2の動作シーケンスを説明する。第2の動作シーケンスは、例えば、チャンバ容量が大きく、本発明による真空ポンプの加速運転終了時に所定の真空度を達成できていない場合に使用される。
この第2の動作シーケンスでは、定格運転開始から所定時間後、タイミング記憶部38により供給される振動低減運転信号がOFFからONに切替わり、外部入力部40は作動しない。所定時間は、チャンバの容量及び所定の真空度等に応じて適当に定められる。
加速運転中、第1の動作シーケンスと同様、モータ16は自動的に高トルクで加速される。
定格運転になると、ホスト部36bの制御フローはST60からST62に進む。振動低減運転信号がOFFであるので、制御フローはST62からST64に進み、従来基準周波数を指示する信号をモータドライバ部30cに供給する。次いで、モータドライバ部30cの制御フローはST50からST52、ST56に進み、従来基準周波数に基づく駆動信号をモータアンプ部30cに供給する。それにより、モータ16は、高トルク定格運転を行う。
定格運転開始から所定時間たつと、振動低減運転信号がOFFからONになる。ホスト部36bの制御フローはST60からST62に進む。振動低減運転信号がONであるので、制御フローはST62からST66に進む。前回の振動低減運転信号がOFFであったので、制御フローはST66からST68に進み、振動低減基準周波数を指示する信号をモータドライバ部30cに供給する。この信号は、従来基準周波数から振動低減基準周波数に切替えることを指示する指示信号でもある。次いで、モータドライバ部30cの制御フローはST50からST52、ST54に進み、振動低減基準周波数に基づく駆動信号をモータアンプ部30aに供給する。それにより、モータは、振動低減定格運転を開始する。
引続く定格運転中、ホスト部36bの制御フローはST60からST62、ST66に進む。前回の振動低減運転信号がONであったので、制御フローはST66からST70に進み、前回の基準周波数を維持する信号、即ち、振動低減基準周波数を指示する信号をモータドライバ部30cに供給する。次いで、モータドライバ部30cの制御フローはST50からST52、ST54に進み、振動低減基準周波数に基づく駆動信号をモータアンプ部30aに供給する。それにより、モータは、振動低減定格運転を継続する。
減速運転中、第1の動作シーケンスと同様、モータ16は自動的に高トルクで減速される。
第2の動作シーケンスにおいて、タイミング記憶部38の所定時間を0にすれば、第1の動作シーケンスと同じ動作になる。
Next, with reference to FIGS. 3, 4 and 6, a second operation sequence of the vacuum pump which will be in a vibration reduction operation after a predetermined time since the rated operation has been performed will be described. The second operation sequence is used, for example, when the chamber capacity is large and a predetermined degree of vacuum cannot be achieved at the end of the acceleration operation of the vacuum pump according to the present invention.
In the second operation sequence, after a predetermined time from the start of the rated operation, the vibration reduction operation signal supplied from the timing storage unit 38 is switched from OFF to ON, and the external input unit 40 does not operate. The predetermined time is appropriately determined according to the capacity of the chamber and the predetermined degree of vacuum.
During the acceleration operation, similarly to the first operation sequence, the motor 16 is automatically accelerated with a high torque.
When the rated operation is started, the control flow of the host unit 36b proceeds from ST60 to ST62. Since the vibration reduction operation signal is OFF, the control flow proceeds from ST62 to ST64, and a signal indicating the conventional reference frequency is supplied to the motor driver unit 30c. Next, the control flow of the motor driver unit 30c proceeds from ST50 to ST52 and ST56, and a drive signal based on the conventional reference frequency is supplied to the motor amplifier unit 30c. Thereby, the motor 16 performs high torque rated operation.
After a predetermined time from the start of rated operation, the vibration reduction operation signal is turned from OFF to ON. The control flow of the host unit 36b proceeds from ST60 to ST62. Since the vibration reduction operation signal is ON, the control flow proceeds from ST62 to ST66. Since the previous vibration reduction operation signal is OFF, the control flow proceeds from ST66 to ST68, and a signal instructing the vibration reduction reference frequency is supplied to the motor driver unit 30c. This signal is also an instruction signal for instructing switching from the conventional reference frequency to the vibration reduction reference frequency. Next, the control flow of the motor driver unit 30c proceeds from ST50 to ST52 and ST54, and a drive signal based on the vibration reduction reference frequency is supplied to the motor amplifier unit 30a. Thereby, the motor starts the vibration reduction rated operation.
During the subsequent rated operation, the control flow of the host unit 36b proceeds from ST60 to ST62 and ST66. Since the previous vibration reduction operation signal is ON, the control flow proceeds from ST66 to ST70, and a signal for maintaining the previous reference frequency, that is, a signal for instructing the vibration reduction reference frequency is supplied to the motor driver unit 30c. Next, the control flow of the motor driver unit 30c proceeds from ST50 to ST52 and ST54, and a drive signal based on the vibration reduction reference frequency is supplied to the motor amplifier unit 30a. Thereby, the motor continues the vibration reduction rated operation.
During the deceleration operation, similarly to the first operation sequence, the motor 16 is automatically decelerated with a high torque.
In the second operation sequence, if the predetermined time in the timing storage unit 38 is set to 0, the same operation as the first operation sequence is performed.

次に、図3、図4及び図7を参照して、定格運転時に振動低減運転信号をONからOFFに切替え、引続いて、OFFからONに切替える真空ポンプの第3の動作シーケンスを説明する。第3の動作シーケンスは、例えば、定格運転中に真空ポンプにガス負荷がかかり、トルクが必要となる期間が生じた場合に使用される。
この第3の動作シーケンスでは、タイミング記憶部38は動作せず、外部入力部60の振動低減運転信号が最初ONであり、ホスト部からの基準周波数の最初の指示が従来基準周波数である。
加速運転中、第1の動作シーケンスと同様、モータ16は自動的に高トルクで加速される。
定格運転になると、ホスト部36bの制御フローはST60からST62に進む。振動低減運転信号がONであるので、制御フローはST66からST70に進む。前回の振動低減運転信号がONであったので、制御フローはST66からST70に進み、前回の基準周波数を維持する信号、即ち、従来基準周波数を指示する信号を供給する。次いで、モータドライバ部30cの制御フローはST50からST52、ST56に進み、従来基準周波数に基づく駆動信号をモータアンプ部30aに供給する。それにより、モータは、高トルク定格運転を行う。
Next, a third operation sequence of the vacuum pump for switching the vibration reduction operation signal from ON to OFF during rated operation and subsequently switching from OFF to ON will be described with reference to FIGS. 3, 4, and 7. . The third operation sequence is used, for example, when a gas load is applied to the vacuum pump during rated operation and a period in which torque is required occurs.
In the third operation sequence, the timing storage unit 38 does not operate, the vibration reduction operation signal of the external input unit 60 is initially ON, and the first instruction of the reference frequency from the host unit is the conventional reference frequency.
During the acceleration operation, similarly to the first operation sequence, the motor 16 is automatically accelerated with a high torque.
When the rated operation is started, the control flow of the host unit 36b proceeds from ST60 to ST62. Since the vibration reduction operation signal is ON, the control flow proceeds from ST66 to ST70. Since the previous vibration reduction operation signal is ON, the control flow proceeds from ST66 to ST70, and a signal for maintaining the previous reference frequency, that is, a signal indicating the conventional reference frequency is supplied. Next, the control flow of the motor driver unit 30c proceeds from ST50 to ST52 and ST56, and a drive signal based on the conventional reference frequency is supplied to the motor amplifier unit 30a. Thereby, the motor performs a high torque rated operation.

振動低減運転信号がONからOFFになると、ホスト部36bの制御フローはST60からST62、ST64に進み、従来基準周波数を指示する信号をモータドライバ部30cに供給する。次いで、モータドライバ部30cの制御フローはST50からST52、ST56に進み、従来基準周波数に基づく駆動信号をモータアンプ部30aに供給する。それにより、モータ16は高トルク定格運転を継続する。
振動低減運転信号がOFFからONになると、ホスト部36bの制御フローはST60からST62に進む。振動低減運転信号がONであるので、制御フローはST62からST66に進む。前回の振動低減運転信号がOFFであったので、制御フローはST66からST68に進み、振動低減基準周波数を指示する信号をモータドライバ部30cに供給する。この信号は、従来基準周波数から振動低減基準周波数に切替えることを指示する指示信号でもある。次いで、モータドライバ部30cの制御フローはST50からST52、ST54に進み、振動低減基準周波数に基づく駆動信号をモータアンプ部30aに供給する。それにより、モータ16は振動低減定格運転を開始する。
When the vibration reduction operation signal is switched from ON to OFF, the control flow of the host unit 36b proceeds from ST60 to ST62 and ST64, and supplies a signal indicating the conventional reference frequency to the motor driver unit 30c. Next, the control flow of the motor driver unit 30c proceeds from ST50 to ST52 and ST56, and a drive signal based on the conventional reference frequency is supplied to the motor amplifier unit 30a. Thereby, the motor 16 continues the high torque rated operation.
When the vibration reduction operation signal is turned from OFF to ON, the control flow of the host unit 36b proceeds from ST60 to ST62. Since the vibration reduction operation signal is ON, the control flow proceeds from ST62 to ST66. Since the previous vibration reduction operation signal is OFF, the control flow proceeds from ST66 to ST68, and a signal instructing the vibration reduction reference frequency is supplied to the motor driver unit 30c. This signal is also an instruction signal for instructing switching from the conventional reference frequency to the vibration reduction reference frequency. Next, the control flow of the motor driver unit 30c proceeds from ST50 to ST52 and ST54, and a drive signal based on the vibration reduction reference frequency is supplied to the motor amplifier unit 30a. Thereby, the motor 16 starts a vibration reduction rated operation.

引続く定格運転中、ホスト部36bの制御フローはST60からST62、ST66に進む。前回の振動低減運転信号がONであったので、制御フローはST66からST70に進み、前回の基準周波数を維持する信号、即ち、振動低減基準周波数を指示する信号を供給する。次いで、モータドライバ部30cの制御フローはST50からST52、ST54に進み、振動低減基準周波数に基づく駆動信号をモータアンプ部30aに供給する。それにより、モータ16は振動低減定格運転を継続する。
振動低減運転信号が再びONからOFFになると、ホスト部36bの制御フローはST60からST62、ST64に進み、従来基準周波数を指示する信号をモータドライバ部30cに供給する。次いで、モータドライバ部30cの制御フローはST50からST52、ST56に進み、従来基準周波数に基づく駆動信号をモータアンプ部30aに供給する。それにより、モータ16は高トルク定格運転を開始する。
減速運転中、第1の動作シーケンスと同様、モータ16は自動的に高トルクで減速される。
なお、従来基準周波数が指示されている場合、加速運転中又は減速運転中に振動低減運転信号をOFFからONにしても、OFFからONに切替わった信号は無視され、定格運転を開始するときに自動的に振動低減定格運転にはならない。
During the subsequent rated operation, the control flow of the host unit 36b proceeds from ST60 to ST62 and ST66. Since the previous vibration reduction operation signal is ON, the control flow proceeds from ST66 to ST70, and a signal for maintaining the previous reference frequency, that is, a signal for instructing the vibration reduction reference frequency is supplied. Next, the control flow of the motor driver unit 30c proceeds from ST50 to ST52 and ST54, and a drive signal based on the vibration reduction reference frequency is supplied to the motor amplifier unit 30a. Thereby, the motor 16 continues the vibration reduction rated operation.
When the vibration reduction operation signal is switched from ON to OFF again, the control flow of the host unit 36b proceeds from ST60 to ST62 and ST64, and supplies a signal indicating the conventional reference frequency to the motor driver unit 30c. Next, the control flow of the motor driver unit 30c proceeds from ST50 to ST52 and ST56, and a drive signal based on the conventional reference frequency is supplied to the motor amplifier unit 30a. Thereby, the motor 16 starts a high torque rated operation.
During the deceleration operation, similarly to the first operation sequence, the motor 16 is automatically decelerated with a high torque.
When the reference frequency is instructed in the past, even if the vibration reduction operation signal is turned ON from OFF during acceleration operation or deceleration operation, the signal switched from OFF to ON is ignored and rated operation is started. The vibration reduction rated operation is not automatically performed.

上述の実施形態の説明では、真空ポンプ2をターボ分子ポンプとして説明したが、PWM制御されるモータによって駆動されるのであれば、ドライポンプ、油回転ポンプ又はその他の真空ポンプであっても良い。
また、上述した実施形態では、基準周波数発生部32が2つの基準周波数を発生させたが、2つに限らず、3つ以上の基準周波数を発生させても良い。
また、上述した実施形態では、第1の基準周波数発生部32aと第2の基準周波数発生部32bを設けて、第1の基準周波数と第2の基準周波数を互いに独立に発生させていたが、第2の基準周波数が第1の基準周波数の整数倍である場合には、単一の発振回路により、第1の基準周波数及び第2の基準周波数を発生させても良い。
また、上述した実施形態では、コントローラ4が、ポンプ運転監視部36、タイミング記憶部38、及び外部入力部40を有していたが、動作シーケンスに応じて不要であれば、省略しても良い。例えば、定格回転中は常に振動低減運転を行うようにモータコントローラ部30を制御すれば、ポンプ運転監視部36、タイミング記憶部38、及び外部入力部40を省略することができる。また、例えば、基準周波数を自動的に切替えることが不要であれば、タイミング記憶部38を省略することができ、例えば、基準周波数の切替えを外部から行わない場合には、外部入力部40を省略することができる。
また、上述した実施形態では、2つの回転速度センサ18a、18bを有していたが、1つの回転速度センサだけを設けて、共用しても良い。しかしながら、回転速度センサ18a、18bの信号を比較して、真空ポンプ2の状態を確認する場合、2つの回転速度センサが必要である。
また、上述した実施形態では、PWM制御の基準周波数を第1の基準周波数から第2の基準周波数に切替えることを要求する振動低減運転信号について説明したが、第2の基準周波数から第1の基準周波数に切替えることを要求する信号であっても良いし、その他任意の基準周波数間で切替えることを要求する信号であっても良い。
また、上述した実施形態では、タイミング記憶部38がOFFからONに切替わる場合だけを説明したけれども、タイミング記憶部38がONからOFFに切替わっても良い。
また、上述した実施形態では、外部入力部40を手動切替えスイッチとして説明したけれども、振動低減運転信号がOFFとONとの間で切替われば、任意の形態のもので良い。例えば、真空度を示す信号によって作動するスイッチ、電子顕微鏡等のチャンバの開閉蓋と連動したスイッチ等であっても良い。
また、上述した実施形態では、コントローラ4の要素をモータコントローラ部30、基準周波数発生部32、基準周波数切替え部34、ポンプ運転監視部36、タイミング記憶部38、外部入力部40としたが、これらの構成要素をどのように組み合わせて実施形態にするかは任意である。例えば、上述の実施形態では、1つの真空ポンプ本体2に対して1つのコントローラを設けたが、例えば、1つの真空ポンプ本体2に対して、第1の基準周波数発生部を有する第1のコントローラと、第2の基準周波数発生部を有する第2のコントローラを設けて、真空ポンプ本体2に接続されるコントローラを切替えても良い。
In the above description of the embodiment, the vacuum pump 2 has been described as a turbo molecular pump, but may be a dry pump, an oil rotary pump, or another vacuum pump as long as it is driven by a PWM-controlled motor.
In the above-described embodiment, the reference frequency generation unit 32 generates two reference frequencies. However, the number is not limited to two, and three or more reference frequencies may be generated.
In the above-described embodiment, the first reference frequency generation unit 32a and the second reference frequency generation unit 32b are provided to generate the first reference frequency and the second reference frequency independently of each other. When the second reference frequency is an integer multiple of the first reference frequency, the first reference frequency and the second reference frequency may be generated by a single oscillation circuit.
In the above-described embodiment, the controller 4 includes the pump operation monitoring unit 36, the timing storage unit 38, and the external input unit 40. However, the controller 4 may be omitted if unnecessary according to the operation sequence. . For example, if the motor controller unit 30 is controlled so that the vibration reduction operation is always performed during the rated rotation, the pump operation monitoring unit 36, the timing storage unit 38, and the external input unit 40 can be omitted. For example, if it is not necessary to automatically switch the reference frequency, the timing storage unit 38 can be omitted. For example, if the reference frequency is not switched from the outside, the external input unit 40 is omitted. can do.
In the above-described embodiment, the two rotation speed sensors 18a and 18b are provided. However, only one rotation speed sensor may be provided and shared. However, when the signals of the rotation speed sensors 18a and 18b are compared to confirm the state of the vacuum pump 2, two rotation speed sensors are required.
In the above-described embodiment, the vibration reduction operation signal that requires switching the reference frequency of the PWM control from the first reference frequency to the second reference frequency has been described. However, the first reference frequency is changed from the second reference frequency to the first reference frequency. It may be a signal that requests switching to a frequency, or may be a signal that requests switching between other arbitrary reference frequencies.
In the above-described embodiment, only the case where the timing storage unit 38 is switched from OFF to ON has been described. However, the timing storage unit 38 may be switched from ON to OFF.
Moreover, although the external input part 40 was demonstrated as a manual changeover switch in embodiment mentioned above, if the vibration reduction operation signal switches between OFF and ON, the thing of arbitrary forms may be sufficient. For example, a switch that operates in response to a signal indicating the degree of vacuum, a switch that interlocks with an open / close lid of a chamber such as an electron microscope, and the like may be used.
In the above-described embodiment, the elements of the controller 4 are the motor controller unit 30, the reference frequency generation unit 32, the reference frequency switching unit 34, the pump operation monitoring unit 36, the timing storage unit 38, and the external input unit 40. It is arbitrary how these components are combined to form the embodiment. For example, in the above-described embodiment, one controller is provided for one vacuum pump main body 2. However, for example, a first controller having a first reference frequency generation unit for one vacuum pump main body 2. Then, a second controller having a second reference frequency generation unit may be provided to switch the controller connected to the vacuum pump main body 2.

本発明による真空ポンプの構成要素を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the component of the vacuum pump by this invention. ターボ分子ポンプの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of a turbo molecular pump. モータドライバ部の制御フローを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control flow of a motor driver part. ポンプ運転監視部の制御フローを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control flow of a pump driving | operation monitoring part. 本発明による真空ポンプの第1の動作シーケンスを示す図である。It is a figure which shows the 1st operation | movement sequence of the vacuum pump by this invention. 本発明による真空ポンプの第2の動作シーケンスを示す図である。It is a figure which shows the 2nd operation | movement sequence of the vacuum pump by this invention. 本発明による真空ポンプの第3の動作シーケンスを示す図である。It is a figure which shows the 3rd operation | movement sequence of the vacuum pump by this invention. PWM制御の基準周波数とその基準周波数により発生するモータトルクとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the reference frequency of PWM control, and the motor torque which generate | occur | produces with the reference frequency.

符号の説明Explanation of symbols

1 真空ポンプ
2 真空ポンプ本体
4 コントローラ
6 吸気口
8 排気口
10 ケーシング
14 ロータ
16 モータ
18 回転速度センサ
20 磁気軸受け部
22 磁気軸受け部
24 磁気軸受け部
30 モータコントローラ部
32 基準周波数発生部
34 基準周波数切替え部
36 ポンプ運転監視部
38 タイミング記憶部
40 外部入力部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum pump 2 Vacuum pump main body 4 Controller 6 Intake port 8 Exhaust port 10 Casing 14 Rotor 16 Motor 18 Rotation speed sensor 20 Magnetic bearing part 22 Magnetic bearing part 24 Magnetic bearing part 30 Motor controller part 32 Reference frequency generation part 34 Reference frequency switching Unit 36 pump operation monitoring unit 38 timing storage unit 40 external input unit

Claims (9)

PWM制御されるモータによって作動される真空ポンプであって、
真空ポンプを作動させるためのモータと、前記モータを制御するコントローラと、を有し、前記コントローラは、
PWM制御の基準周波数に基づく駆動電流を前記モータに供給するためのモータコントローラ手段と、
少なくとも2種類の前記基準周波数を発生させる基準周波数発生手段と、
前記モータが定格回転速度で回転する定格運転中、PWM制御の前記基準周波数を、低い周波数の基準周波数から高い周波数の基準周波数に切替える基準周波数切替え手段と、を有することを特徴とする真空ポンプ。
A vacuum pump operated by a PWM controlled motor,
A motor for operating a vacuum pump, and a controller for controlling the motor, the controller comprising:
Motor controller means for supplying a drive current based on a reference frequency of PWM control to the motor;
A reference frequency generating means for generating at least two types of said reference frequency,
Vacuum pump said motor and having a means switching the reference frequency for switching in rated operation, the reference frequency of the PWM control, the reference frequency of the higher frequency from the reference frequency of the low frequency rotating at rated speed.
前記基準周波数発生手段は、第1の前記基準周波数と、前記第1の基準周波数よりも小さいトルクを発生させ且つ前記第1の基準周波数よりも高い第2の前記基準周波数を発生させることができることを特徴とする請求項1に記載の真空ポンプ。 It said reference frequency generation means includes a first of said reference frequency, is possible to generate a second of said reference frequency higher than the first and the first reference frequency to generate a smaller torque than the reference frequency vacuum pump according to claim 1, characterized in that you can. 前記第1の基準周波数は、最大トルクを発生させる前記基準周波数又はその近傍の前記基準周波数である請求項2に記載の真空ポンプ。 The first reference frequency, a vacuum pump of claim 2 wherein said reference frequency or the reference frequency in the vicinity thereof to generate the maximum torque. 前記真空ポンプは、吸気口及び排気口を有するケーシングと、吸気口に入ってきた気体を排気口に向って推進させるように前記ケーシングの内部で前記ケーシングに対して回転可能なロータと、前記ロータを前記ケーシングに対して磁気的に浮上させるための磁気軸受け部と、を有し、前記モータは、前記ロータを前記ケーシングに対して回転させることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の真空ポンプ。   The vacuum pump includes a casing having an air inlet and an air outlet, a rotor rotatable with respect to the casing inside the casing so as to propel the gas that has entered the air inlet toward the air outlet, and the rotor And a magnetic bearing portion for magnetically levitating the casing with respect to the casing, wherein the motor rotates the rotor with respect to the casing. The vacuum pump according to item. 前記コントローラは、更に、適用すべき前記基準周波数を指示する指示信号を前記モータコントローラ手段に供給するためのポンプ運転監視手段を有し、このポンプ運転監視手段は、定格運転中、前記基準周波数を切替えることを指示する切替え指示信号を前記モータコントローラ手段に供給し、前記モータコントローラ手段は、前記ポンプ運転監視手段から前記切替え指示信号を受取ったとき、PWM制御の前記基準周波数を前記基準信号切替え手段によって切替えることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の真空ポンプ。 Wherein the controller further comprises a pump operation monitoring means for supplying an instruction signal instructing the reference frequency to be applied to said motor controller means, the pump operation monitoring means during rated operation, the reference frequency it is supplied to the motor controller means an instruction signal switching instructing to switch, the motor controller unit, when said received the switching instruction signal from the pump operation monitoring means, switching means said reference signal the reference frequency of the PWM control The vacuum pump according to any one of claims 1 to 4, wherein the vacuum pump is switched. 前記コントローラは、更に、前記モータコントローラ手段に適用すべき前記基準周波数を切替えることを要求する運転切替え要求信号を、記憶された所定のタイミングで前記ポンプ運転監視手段に供給することが可能なタイミング記憶手段を有し、
前記ポンプ運転監視手段は、前記タイミング記憶手段から運転切替え要求信号が供給されたとき、前記切替え指示信号を前記モータコントローラ手段に供給することを特徴とする請求項5に記載の真空ポンプ。
Wherein the controller is further said motor controller means operating changeover request signal for requesting to switch the reference frequency to be applied to the stored predetermined said pump operation monitoring means capable timing storage be provided at the timing Having means,
6. The vacuum pump according to claim 5, wherein the pump operation monitoring unit supplies the switching instruction signal to the motor controller unit when an operation switching request signal is supplied from the timing storage unit.
前記コントローラは、更に、前記モータコントローラ手段に適用すべき前記基準周波数を切替えることを前記ポンプ運転監視手段に要求する運転切替え要求信号を外部から入力するための外部入力手段を有し、
前記ポンプ運転監視手段は、前記外部入力手段から運転切替え要求信号が供給されたとき、前記切替え指示信号を前記モータコントローラ手段に供給することを特徴とする請求項5に記載の真空ポンプ。
Wherein the controller further comprises an external input means for inputting the operation switch request signal for requesting to switch the reference frequency to be applied to said motor controller means to said pump operation monitoring means from the outside,
6. The vacuum pump according to claim 5, wherein the pump operation monitoring unit supplies the switching instruction signal to the motor controller unit when an operation switching request signal is supplied from the external input unit.
前記基準周波数切替え手段は、前記モータにかかる負荷に応じてPWM制御の前記基準周波数を切替えることを特徴とする請求項5に記載の真空ポンプ。 It said reference frequency switching means, the vacuum pump according to claim 5, characterized in that switching the reference frequency of the PWM control in accordance with a load applied to the motor. 前記基準周波数発生手段は、単一の発振回路によって前記少なくとも2種類の前記基準周波数を発生させることを特徴とする請求項1に記載の真空ポンプ。2. The vacuum pump according to claim 1, wherein the reference frequency generating means generates the at least two types of the reference frequencies by a single oscillation circuit.
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