JP4725328B2 - 真空ポンプ - Google Patents
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Description
請求項2の発明は、ステータに対してロータを回転することによりガスを排気する真空ポンプに適用され、ロータに設けられ、ロータの温度監視範囲内にキュリー温度を有する磁性体と、ロータに設けられ、キュリー温度より高温状態にある磁性体の透磁率にほぼ等しい透磁率を有する高温側基準被検体と、ロータに設けられ、キュリー温度より低温状態にある磁性体の透磁率にほぼ等しい透磁率を有する低温側基準被検体と、ステータに設けられ、磁性体、高温側基準被検体および低温側基準被検体のそれぞれの透磁率に応じた検出信号を出力する検出部と、高温側基準被検体に関する検出信号および低温側基準被検体に関する検出信号に基づいて、磁性体に関する検出信号を補正する補正手段と、補正手段で補正された補正後検出信号に基づいてロータの温度を検出する温度検出手段とを設けたことを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項2に記載の真空ポンプにおいて、補正手段は、磁性体に関する検出信号を、高温側基準被検体に関する検出信号と低温側基準被検体に関する検出信号との差信号に基づいて規格化補正するようにしたものである。
請求項4の発明は、請求項2または3に記載の真空ポンプおいて、磁性体に関する検出信号をS、高温側基準被検体に関する検出信号をL、低温側基準被検体に関する検出信号をHとした場合に、補正手段が、補正後検出信号としてS/(H−L)、(S−L)/(H−L)、(S−H)/(H−L)および(H−S)/(H−L)のいずれか一つを出力するものである。
請求項5の発明は、請求項2〜4のいずれか一項に記載の真空ポンプにおいて、高温側基準被検体は、ロータの検出部対向面に形成された凹部空間または非磁性体により構成されるものである。
請求項6の発明は、請求項2〜5のいずれか一項に記載の真空ポンプにおいて、磁性体は、ロータ上のロータ回転軸を中心とした第1の円周上に配設され、低温側基準被検体は、ロータ上のロータ回転軸を中心とした第2の円周上に配設され、高温側基準被検体は、第1の円周および第2の円周に跨るように配設され、検出部が、磁性体および高温側基準被検体を検出する第1の検出部と、低温側基準被検体および高温側基準被検体を検出する第2の検出部とを備えたことを特徴とする。
請求項7の発明は、請求項1〜6のいずれか一項に記載の真空ポンプにおいて、磁性体はキュリー温度の異なる複数の磁性部材を含み、温度検出手段が、複数の磁性部材の各キュリー温度に応じて複数の温度を検出するようにしたものである。
請求項8の発明は、請求項7に記載の真空ポンプにおいて、複数の磁性部材には、キュリー温度付近における透磁率が温度変化に対して緩やかに変化する磁性部材が含まれ、温度検出手段は、透磁率が緩やかに変化する磁性部材に関する検出信号に基づいて、ロータの温度の連続的な変化を検出するものである。
請求項9の発明は、請求項1〜8のいずれか一項に記載の真空ポンプにおいて、基準被検体に関する検出信号に基づいて、検出部が正常動作しているか否かを判定する判定手段をさらに備えたものである。
請求項10の発明は、請求項1〜9のいずれか一項に記載の真空ポンプにおいて、ロータは、モータ回転子が設けられたシャフトと、そのシャフトの端部に設けられるとともにポンプ排気機能部が形成されたポンプロータ部とから成り、被検体の各々を、端部に設けるようにしたものである。
−第1の実施形態−
図1は本発明による真空ポンプの一実施の形態を示す図であり、磁気軸受式ターボ分子ポンプのポンプ本体1とコントローラ30の概略構成を示したものである。ロータ2が取り付けられたシャフト3は、ベース4に設けられた電磁石51,52,53によって非接触支持されている。シャフト3の浮上位置は、ベース4に設けられたラジアル変位センサ71,72およびアキシャル変位センサ73によって検出される。ラジアル磁気軸受を構成する電磁石51,52と、アキシャル磁気軸受を構成する電磁石53と、変位センサ71〜73とで5軸制御型磁気軸受が構成される。
S10=(S−L)/(H−L) …(1)
図7(a)は、上述した第1の実施の形態の変形例を示す図であり、図2と同様に、フランジ101を検出コイル方向から見た図である。この変形例では、温度感知用磁性体102に加えて上側信号用の磁性体104を設け、検出コイル44aで磁性体102および切り欠き103を検出し、検出コイル44bで磁性体104および切り欠き103を検出するようにした。磁性体102はフランジ101の軸中心から半径R1の円周上に設けられ、磁性体104は軸中心から半径R2(<R1)の円周上に設けられている。検出コイル44aは磁性体102と対向するように半径R1の位置に配設され、検出コイル44bは磁性体104と対向するように半径R2の位置に配設されている。
図9は本発明の第2の実施形態を説明する図であり、(a)はシャフト3のフランジ101部分を示す斜視図であり、(b)は検出コイル44側から見た図である。第1の実施形態で説明したように、信号Sを差信号(H−L)で規格化することにより、閾値水準の設定範囲が広くすることができる。そこで、第2の実施形態では、閾値水準の設定範囲が広くなったことを利用し、複数の温度感知用磁性体を設けて複数の温度判定を行うようにした。
図12は第2の実施形態の変形例を示す図であり、図9(b)と同様に、フランジ101を検出センサ44側から見た図である。この変形例では、フランジ101が、ロータ2と同様のアルミ合金(非磁性体)で形成されている場合を考える。フランジ101には、キュリー温度の異なる温度感知用磁性体102a、102bと、純鉄で形成された上側信号取得用ターゲット140とが設けられ、また、下側信号取得用の穴部131が2カ所に形成されている。これらはシャフト3の軸を中心とする円周上に設けられており、ターゲット140は穴部131と磁性体102a、102bとの間の4カ所に設けられている。ここでは、穴部131の形状を磁性体102a、102bと同じ形状とする。
(1)温度感知用の磁性体102に加えて、キュリー温度が磁性体102に比べて高い基準被検体として切り欠き103、非磁性体130および穴131を設け、磁性体102の検出信号Sと基準被検体の検出信号(下側信号L)との差信号S−Lを用いることにより、温度検出に対するギャップ変動の影響を低減することができる。また、下側信号Lはロータ温度に依らず常時取得できるため、常に正確な温度検出を行うことができる。
(2)また、磁性体102と下側信号取得用の切り欠き103とを、ロータ1周期に対してほぼ等間隔に配置してそれらを検出コイル44で検出するようにしたので、同期信号を用いることなく信号S−Lが得られる。そのため、同期信号を用いる検出方法に比べて検出処理の簡易化を行うことができる。
(3)磁性体102に関する信号Sを、常時検出される下側信号Lおよび上側信号Hにより規格化補正した信号を用いることにより、具体的には、信号Sや差信号S−L,S−H,H−Sを差信号H−Lで割算することにより、キュリー点前後の信号変化をギャップ寸法に依らずほぼ同一とすることが可能となる。その結果、ギャップ変動の影響を受けることなく閾値を用いた温度判定を正確に行うことができる。
(4)被検体(磁性体102、切り欠き103)を検出コイル44で検出することにより、信号Sと常時検出される信号Lとが同時に取得されるので、これらの信号S,Lを利用することにより検出系の故障診断を行うことが可能となる。
(5)信号Sを差信号(H−L)で規格化することにより、キュリー点前後における検出信号の変化幅がギャップ変動により変化するのを防止することができるので、閾値水準の設定範囲が広くなる。その結果、複数の温度感知用磁性体を設けて、温度監視範囲内において複数の温度判定を行うことができる。
(6)さらに、キュリー温度を超えた温度領域における透磁率変化が緩やかな磁性体を被検体として設けることにより、温度監視範囲内においてロータ温度の変化を連続的に検出することができる。
(7)また、温度感知用磁性体102をシャフト3のフランジ101に設けることにより、温度検出すべきロータ2と磁性体102との距離が短くなり、ロー端温度をより正確に検出することができる。
Claims (10)
- ステータに対してロータを回転することによりガスを排気する真空ポンプにおいて、
前記ロータに設けられ、前記ロータの温度監視範囲内にキュリー温度を有する磁性体と、
前記ロータに設けられ、前記キュリー温度より高温状態にある前記磁性体の透磁率にほぼ等しい透磁率を有する高温側基準被検体と、
前記ステータに設けられ、前記磁性体および被検体のそれぞれの透磁率に応じた検出信号を出力する検出部と、
前記磁性体に関する前記検出信号と前記高温側基準被検体に関する前記検出信号との差信号に基づいて、前記ロータの温度を検出する温度検出手段とを設けたことを特徴とする真空ポンプ。 - ステータに対してロータを回転することによりガスを排気する真空ポンプにおいて、
前記ロータに設けられ、前記ロータの温度監視範囲内にキュリー温度を有する磁性体と、
前記ロータに設けられ、前記キュリー温度より高温状態にある前記磁性体の透磁率にほぼ等しい透磁率を有する高温側基準被検体と、
前記ロータに設けられ、前記キュリー温度より低温状態にある前記磁性体の透磁率にほぼ等しい透磁率を有する低温側基準被検体と、
前記ステータに設けられ、前記磁性体、高温側基準被検体および低温側基準被検体のそれぞれの透磁率に応じた検出信号を出力する検出部と、
前記高温側基準被検体に関する前記検出信号および前記低温側基準被検体に関する前記検出信号に基づいて、前記磁性体に関する前記検出信号を補正する補正手段と、
前記補正手段で補正された補正後検出信号に基づいて前記ロータの温度を検出する温度検出手段とを設けたことを特徴とする真空ポンプ。 - 請求項2に記載の真空ポンプにおいて、
前記補正手段は、前記磁性体に関する前記検出信号を、前記高温側基準被検体に関する前記検出信号と前記低温側基準被検体に関する前記検出信号との差信号に基づいて規格化補正することを特徴とする真空ポンプ。 - 請求項2または3に記載の真空ポンプおいて、
前記磁性体に関する前記検出信号をS、前記高温側基準被検体に関する前記検出信号をL、前記低温側基準被検体に関する前記検出信号をHとした場合に、
前記補正手段は、前記補正後検出信号としてS/(H−L)、(S−L)/(H−L)、(S−H)/(HL)および(H−S)/(H−L)のいずれか一つを出力することを特徴とする真空ポンプ。 - 請求項2〜4のいずれか一項に記載の真空ポンプにおいて、
前記高温側基準被検体は、前記ロータの検出部対向面に形成された凹部空間または非磁性体により構成されることを特徴とする真空ポンプ。 - 請求項2〜5のいずれか一項に記載の真空ポンプにおいて、
前記磁性体は、前記ロータ上のロータ回転軸を中心とした第1の円周上に配設され、
前記低温側基準被検体は、前記ロータ上のロータ回転軸を中心とした第2の円周上に配設され、
前記高温側基準被検体は、前記第1の円周および前記第2の円周に跨るように配設され、
前記検出部は、前記磁性体および高温側基準被検体を検出する第1の検出部と、前記低温側基準被検体および高温側基準被検体を検出する第2の検出部とを備えたことを特徴とする真空ポンプ。 - 請求項1〜6のいずれか一項に記載の真空ポンプにおいて、
前記磁性体はキュリー温度の異なる複数の磁性部材を含み、
前記温度検出手段は、前記複数の磁性部材の各キュリー温度に応じて複数の温度を検出することを特徴とする真空ポンプ。 - 請求項7に記載の真空ポンプにおいて、
前記複数の磁性部材には、キュリー温度付近における透磁率が温度変化に対して緩やかに変化する磁性部材が含まれ、
前記温度検出手段は、前記透磁率が緩やかに変化する磁性部材に関する検出信号に基づいて、前記ロータの温度の連続的な変化を検出することを特徴とする真空ポンプ。 - 請求項1〜8のいずれか一項に記載の真空ポンプにおいて、
前記基準被検体に関する前記検出信号に基づいて、前記検出部が正常動作しているか否かを判定する判定手段をさらに備えたことを特徴とする真空ポンプ。 - 請求項1〜9のいずれか一項に記載の真空ポンプにおいて、
前記ロータは、モータ回転子が設けられたシャフトと、そのシャフトの端部に設けられるとともにポンプ排気機能部が形成されたポンプロータ部とから成り、
前記被検体の各々を、前記端部に設けたことを特徴とする真空ポンプ。
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