JP5290009B2 - Power supply device for dry vacuum pump and operation method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ドライ(空冷式)真空ホンプの駆動用電動機に駆動電力を供給するドライ真空ポンプ用電源装置に関し、特に電源装置の容量を大きくすることなく、ポンプ内に異物が混入し噛み込み等が発生し、一時的に高トルク運転が必要となった場合でも、簡単な構成で一時的に電動機の高軸出力を実現できるドライ真空ポンプ用電源装置、及びその運転方法に関するものである。 The present invention relates to a power supply device for a dry vacuum pump that supplies driving power to a drive motor for a dry (air-cooled) vacuum pump, and in particular, foreign matter is mixed in the pump without enlarging the capacity of the power supply device. The present invention relates to a power supply device for a dry vacuum pump that can temporarily realize a high shaft output of an electric motor with a simple configuration even when high torque operation is temporarily required, and an operation method thereof.
近年、大気圧から動作が可能で、クリーンな真空環境が容易に得られるドライ真空ポンプが、半導体製造設備等の幅広い分野で使用されている。このようなドライ真空ポンプを駆動する駆動電動機に駆動電力を供給する電源装置にはインバータを使用する場合が多い。これには幾つか理由があり、その1つは電動機の回転周波数をインバータにて、商用周波数よりも大きくすることで、電動機回転数を増速して真空ポンプの排気性能を向上させ、より小型の電動機を使った真空ポンプで所定の真空を得るためである。また、真空ポンプの運転が所望の真空度に到達し、負荷が非常に小さい軽負荷運転であった場合、高効率で電動機を運転できるように、出力端子電圧の制御を行ったり、回転数の制御を行ったりすることが容易なためである。 In recent years, dry vacuum pumps that can operate from atmospheric pressure and can easily obtain a clean vacuum environment have been used in a wide range of fields such as semiconductor manufacturing facilities. In many cases, an inverter is used in a power supply device that supplies driving power to a driving motor that drives such a dry vacuum pump. There are several reasons for this, and one of them is to increase the rotational speed of the motor by using an inverter to make it higher than the commercial frequency, thereby increasing the rotational speed of the motor and improving the exhaust performance of the vacuum pump. This is because a predetermined vacuum is obtained with a vacuum pump using an electric motor. In addition, when the vacuum pump operation reaches a desired degree of vacuum and the load is light load operation, the output terminal voltage is controlled so that the motor can be operated with high efficiency, This is because it is easy to perform control.
また、近年ドライ真空ポンプの駆動用電動機として、直流ブラシレスモータを使用したドライ真空ポンプユニットがある。図9は該ドライ真空ポンプの電源装置のシステム構成を示すブロック図である。本ドライ真空ポンプ用電源装置10は、整流器11、直流回路12、インバータ回路13を備えたインバータ電源装置である。交流電源14からの交流電力を整流器11で全波整流し、整流用コンデンサ(平滑コンデンサ)18を備えた直流回路で平滑して直流電力に変換し、インバータ回路13に供給する。インバータ回路13ではFET等のゲートデバイスを備え、PWM制御回路部23のPWM制御により、直流回路12からの直流電圧を擬似正弦波電圧の三相交流に変換し、直流ブラシレスモータ15に供給するように構成されている。
In recent years, there is a dry vacuum pump unit using a DC brushless motor as an electric motor for driving a dry vacuum pump. FIG. 9 is a block diagram showing a system configuration of the power supply device of the dry vacuum pump. The
上記インバータ回路13を備えたドライ真空ポンプ用電源装置において、真空ポンプ内に異物が混入し、該異物がポンプロータ間或いはポンプロータとポンプケーシングの間に侵入し、噛み込みが発生した場合、一時的に高トルク運転が必要となる。しかしながら、このような電源装置では、整流器11が出力可能な電力範囲内でのトルクしか発生することができず、噛み込み発生後に再起動できないなどの運転制限が発生していた。
In the power supply device for the dry vacuum pump provided with the
この噛み込み固着の対策のため、通常のドライ真空ポンプで使用するには過大な電動機軸出力を出力できる大容量電源装置をドライ真空ポンプユニットに搭載することで、噛み込みが発生しても復旧するシステム構成としていた。例えば、通常のドライ真空ポンプ運転範囲では、電動機軸出力2.2kWで必要な電源装置に対して、電動機軸出力5.5kWの電源装置を搭載していた。しかし通常のドライ真空ポンプの運転範囲に対して過剰な出力能力を持つ電源装置を搭載することは、ドライ真空ポンプユニット全体が大型となり、コスト的にも不都合であった。 To prevent this biting and sticking, the dry vacuum pump unit is equipped with a large-capacity power supply unit that can output an excessive motor shaft output for use with a normal dry vacuum pump. The system configuration was For example, in a normal dry vacuum pump operation range, a power supply device having a motor shaft output of 5.5 kW is mounted on a power supply device required for a motor shaft output of 2.2 kW. However, it is inconvenient in terms of cost to install a power supply device having an excessive output capability with respect to the operation range of a normal dry vacuum pump because the entire dry vacuum pump unit becomes large.
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、電源装置の容量を大きくすることなく、ポンプ内に異物が混入し堆積した異物の噛み込み等が発生し、一時的に駆動電動機の高トルク運転が必要となった場合でも、インバータより交流電源側の整流器や平滑コンデンサ等の容量を変えることなく、簡単な構成で一時的に大きな電動機軸出力を出力させ、噛み込みを解消できるドライ真空ポンプ用電源装置、及びその運転方法を提供することを目的とする The present invention has been made in view of the above points, and without increasing the capacity of the power supply device, foreign matter is mixed in the pump and the accumulated foreign matter is generated, and temporarily the high torque of the drive motor is generated. Even when operation is required, a dry vacuum pump that can temporarily output a large motor shaft output with a simple configuration and eliminate biting without changing the capacity of the rectifier or smoothing capacitor on the AC power supply side of the inverter. Power supply device and its operation method
上記の課題を解決するために、本発明は、整流器、平滑コンデンサを備えた直流回路、インバータ回路を備え、交流電源からの交流電力を前記整流器で直流電力に変換し、直流回路を介してインバータ回路に供給し、該インバータ回路で所定周波数の交流電力に変換し、ドライ真空ポンプの駆動電動機に供給するように構成されたドライ真空ポンプ用電源装置であって、ドライ真空ポンプは、ポンプ内部に堆積した異物を噛み込むことにより、駆動電動機の軸出力に一時的に定格軸出力を超える軸出力を必要とし、該噛み込みが解消すると駆動電動機の軸出力が定格軸出力内に戻る運転条件下にあり、直流回路を構成する整流器及び平滑コンデンサの容量は、駆動電動機に定格軸出力に見合った電力までは電力を供給できるが該定格軸出力を超える電力は供給できない容量となっており、補助電力回路と、駆動電動機が一時的に定格軸出力を超える大きい軸出力を必要とする場合、補助電力回路から所定のタイミングで直流回路に定格軸出力を超える分の補助電力を供給し、駆動電動機の軸出力が定格軸出力内に戻った場合、所定のタイミングで補助電力の供給を停止する切替手段と、を設けたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention includes a rectifier, a DC circuit including a smoothing capacitor, and an inverter circuit, and converts AC power from an AC power source into DC power by the rectifier, and the inverter is connected via the DC circuit. is supplied to the circuit is converted into AC power of a predetermined frequency in the inverter circuit, a power supply device for a dry vacuum pump configured to supply the drive motor of the dry vacuum pump, a dry vacuum pump, the internal pump By driving the accumulated foreign matter, the shaft output of the drive motor temporarily needs a shaft output that exceeds the rated shaft output, and when the bite is eliminated, the shaft output of the drive motor returns to the rated shaft output. The capacity of the rectifier and smoothing capacitor that make up the DC circuit can supply power to the drive motor up to the power corresponding to the rated shaft output. Obtaining power has become a capacity which can not be supplied, the auxiliary and power circuit, the drive if the motor requires a large shaft output temporarily exceeding the rated shaft output, rated shaft output to the DC circuit from the auxiliary power circuit at a predetermined timing And a switching means for stopping the supply of the auxiliary power at a predetermined timing when the auxiliary electric power exceeding 1 is supplied and the shaft output of the drive motor returns to within the rated shaft output .
また、本発明は上記ドライ真空ポンプ用電源装置において、補助電力回路は、補助電力用蓄電器であり、切替手段は、駆動電動機が一時的に定格軸出力を超える大きい軸出力を必要とする場合、充電した補助電力用蓄電器を所定のタイミングで直流回路に並列に接続し、駆動電動機の軸出力が定格軸出力内に戻った場合、補助電力用蓄電器を所定のタイミングで直流回路から切り離すことを特徴とする。 Further, in the power supply device for the dry vacuum pump according to the present invention, the auxiliary power circuit is an auxiliary power capacitor, and the switching unit temporarily requires a large shaft output that exceeds the rated shaft output . The charged auxiliary power capacitor is connected in parallel to the DC circuit at a predetermined timing, and when the drive motor shaft output returns to within the rated shaft output , the auxiliary power capacitor is disconnected from the DC circuit at a predetermined timing. And
また、本発明は、上記ドライ真空ポンプ用電源装置において、補助電力回路は、補助電力用蓄電器であり、切替手段は、駆動電動機が一時的に定格軸出力を超える大きい軸出力を必要とする場合、充電した補助電力用蓄電器を所定のタイミングで平滑コンデンサに直列に接続し、該補助電力用蓄電器と平滑コンデンサの直列回路を直流回路に並列に接続し、駆動電動機の軸出力が定格軸出力内に戻った場合、所定のタイミングで直列回路を直流回路から切り離し、且つ平滑コンデンサを直流回路に並列に接続することを特徴とする。 In the dry vacuum pump power supply apparatus according to the present invention, the auxiliary power circuit is an auxiliary power storage device, and the switching unit temporarily requires a large shaft output that exceeds the rated shaft output. Connect the charged auxiliary power capacitor in series with the smoothing capacitor at a predetermined timing, connect the series circuit of the auxiliary power capacitor and the smoothing capacitor in parallel with the DC circuit, and the shaft output of the drive motor is within the rated shaft output. In the case of returning to , the series circuit is disconnected from the DC circuit at a predetermined timing, and the smoothing capacitor is connected in parallel to the DC circuit.
また、本発明は、整流器、平滑コンデンサを備えた直流回路、インバータ回路を備え、交流電源からの交流電力を整流器で直流電力に変換し、直流回路を介してインバータ回路に供給し、該インバータ回路で所定周波数の交流電力に変換し、ドライ真空ポンプの駆動電動機に供給するように構成されたドライ真空ポンプ用電源装置であって、ドライ真空ポンプは、ポンプ内部に堆積した異物を噛み込むことにより、駆動電動機の軸出力に一時的に定格軸出力を超える軸出力を必要とし、該噛み込みが解消すると駆動電動機の軸出力が定格軸出力内に戻る運転条件下にあり、直流回路を構成する整流器及び平滑コンデンサの容量は、駆動電動機に定格軸出力に見合った電力までは電力を供給できるが該定格軸出力を超える電力は供給できない容量となっており、補助電力用蓄電器と、駆動電動機が一時的に定格軸出力を超える大きい軸出力を必要とする場合、所定のタイミングで直流回路に充電した補助電力用蓄電器と平滑コンデンサをそれぞれ並列に接続するか又は、充電した補助電力用蓄電器と平滑コンデンサを直列に接続した直列回路を所定のタイミングで直流回路に並列に接続し、駆動電動機の軸出力が定格軸出力内に戻った場合、所定のタイミングで補助電力用蓄電器を直流回路から切り離すか又は直列回路を直流回路から切り離し、且つ平滑コンデンサを直流回路に並列に接続する切替手段と、を設けたことを特徴とする。 The present invention also includes a rectifier, a DC circuit including a smoothing capacitor, and an inverter circuit. The AC power from the AC power source is converted into DC power by the rectifier and supplied to the inverter circuit via the DC circuit. The dry vacuum pump power supply device is configured to convert the AC power into a predetermined frequency and supply it to the drive motor of the dry vacuum pump, and the dry vacuum pump bites foreign matter accumulated inside the pump. The shaft output of the drive motor temporarily requires a shaft output that exceeds the rated shaft output, and when the bite is eliminated, the shaft output of the drive motor returns to the rated shaft output and constitutes a DC circuit. The capacity of the rectifier and smoothing capacitor is such that power can be supplied to the drive motor up to power that matches the rated shaft output, but power that exceeds the rated shaft output cannot be supplied. And it is an auxiliary power storage battery, when the driving motor requires a large shaft output temporarily exceeding the rated shaft output, in parallel, respectively capacitor and a smoothing capacitor for the auxiliary power charged in the DC circuit at a predetermined timing be connected or, if the capacitor and the smoothing capacitor being charged ancillary electrical series circuit connected in series is connected in parallel to the DC circuit at a predetermined timing, the shaft output of the drive motor has returned to the rated shaft in the output, Switching means for disconnecting the auxiliary power storage device from the DC circuit or disconnecting the series circuit from the DC circuit and connecting the smoothing capacitor to the DC circuit in parallel at a predetermined timing is provided.
また、本発明は、整流器、平滑コンデンサを備えた直流回路、インバータ回路を備え、交流電源からの交流電力を整流器で直流電力に変換し、直流回路を介してインバータ回路に供給し、該インバータ回路で所定周波数の交流電力に変換し、ドライ真空ポンプの駆動電動機に供給するように構成されたドライ真空ポンプ用電源装置の運転方法であって、ドライ真空ポンプは、ポンプ内部に堆積した異物を噛み込むことにより、前記駆動電動機の軸出力に一時的に定格軸出力を超える軸出力を必要とし、該噛み込みが解消すると駆動電動機の軸出力が定格軸出力内に戻る運転条件下にあり、直流回路を構成する整流器及び平滑コンデンサの容量は、駆動電動機に定格軸出力に見合った電力までは電力を供給できるが該定格軸出力を超える電力は供給できない容量となっており、駆動電動機が定格軸出力を超える大きい軸出力を必要とする場合、補助電力回路から直流回路に所定のタイミングで定格軸出力を超える分の補助電力を供給し、駆動電動機の軸出力が定格軸出力内に戻った場合、所定のタイミングで前記補助電力回路からの補助電力の供給を停止することを特徴とする。 The present invention also includes a rectifier, a DC circuit including a smoothing capacitor, and an inverter circuit. The AC power from the AC power source is converted into DC power by the rectifier and supplied to the inverter circuit via the DC circuit. Is a method of operating a power supply device for a dry vacuum pump, which is configured to convert the AC power into a predetermined frequency and supply it to the drive motor of the dry vacuum pump. The dry vacuum pump bites foreign matter accumulated inside the pump. Therefore, the shaft output of the drive motor temporarily requires a shaft output that exceeds the rated shaft output, and when the bite is eliminated, the shaft output of the drive motor returns to the rated shaft output and is in a driving condition. The capacity of the rectifier and smoothing capacitor that make up the circuit can supply power to the drive motor up to the power that matches the rated shaft output, but the power that exceeds the rated shaft output It has become unable to supply capacity, if the drive motor requires a large axial output that exceeds the rated shaft output to supply the amount of the auxiliary power exceeding the rated shaft output at a predetermined timing to the DC circuit from the auxiliary power circuit, the drive When the shaft output of the electric motor returns to within the rated shaft output, the supply of auxiliary power from the auxiliary power circuit is stopped at a predetermined timing .
本発明によれば、駆動電動機が一時的に定格軸出力を超える大きい軸出力を必要とする場合、補助電力回路から所定のタイミングで直流回路に定格軸出力を超える分の補助電力を供給し、駆動電動機の軸出力が定格軸出力内に戻った場合、所定のタイミングで補助電力の供給を停止する切替手段を設けたことにより、電源装置の全体容量を大きくすることなく、ドライ真空ポンプに噛み込み等が発生し、駆動電動機が一時的に定格軸出力を超える大きい軸出力を必要とする場合に直流回路に定格軸出力を超える分の補助電力を供給し、駆動電動機の軸出力を増大させて駆動電動機の軸出力を一時的に増大させた原因である噛み込み等を解消できる。 According to the present invention, when the drive motor temporarily needs a large shaft output that exceeds the rated shaft output , the auxiliary power circuit supplies auxiliary power that exceeds the rated shaft output to the DC circuit at a predetermined timing, When the shaft output of the drive motor returns to within the rated shaft output, a switching means is provided to stop the supply of auxiliary power at a predetermined timing, so that the overall capacity of the power supply device is not increased, and the dry vacuum pump is engaged. When the drive motor temporarily needs a large shaft output that exceeds the rated shaft output, auxiliary power is supplied to the DC circuit to exceed the rated shaft output, and the shaft output of the drive motor is increased. Thus, it is possible to eliminate the biting that is the cause of temporarily increasing the shaft output of the drive motor .
また、本発明によれば、補助電力用蓄電器と、切替手段を備え、駆動電動機が一時的に定格軸出力を超える大きい軸出力を必要とする場合、充電した補助電力用蓄電器を所定のタイミングで直流回路に並列に接続し、駆動電動機の軸出力が定格軸出力内に戻った場合、補助電力用蓄電器を所定のタイミングで直流回路から切り離すだけで、上記と同様、電源装置の全体容量を大きくすることなく、駆動電動機の軸出力を一時的に増大させた原因である噛み込み等を解消できる。 Further, according to the present invention, when the auxiliary electric power storage device and the switching means are provided and the drive motor temporarily requires a large shaft output exceeding the rated shaft output , the charged auxiliary electric power storage device is provided at a predetermined timing. When connected in parallel to the DC circuit and the shaft output of the drive motor returns to within the rated shaft output , the auxiliary power storage device is simply disconnected from the DC circuit at a predetermined timing, increasing the overall capacity of the power supply device as described above. Therefore, it is possible to eliminate the biting that is a cause of temporarily increasing the shaft output of the drive motor .
また、本発明によれば、補助電力用蓄電器と、切替手段を備え、駆動電動機が一時的に定格軸出力を超える大きい軸出力を必要とする場合、充電した補助電力用蓄電器を所定のタイミングで平滑コンテセンサに直列に接続し、該補助電力用蓄電器と平滑コンデンサの直列回路を直流回路に並列に接続し、駆動電動機の軸出力が定格軸出力内に戻った場合、所定のタイミングで直列回路を直流回路から切り離し、且つ平滑コンデンサを直流回路に並列に接続するだけで、上記と同様、電源装置の全体容量を大きくすることなく、駆動電動機の軸出力を一時的に増大させた原因である噛み込み等を解消できる。 Further, according to the present invention, when the auxiliary electric power storage device and the switching means are provided and the drive motor temporarily requires a large shaft output exceeding the rated shaft output , the charged auxiliary electric power storage device is provided at a predetermined timing. Connected in series to a smoothing container sensor, and connected in series to the DC circuit in parallel to the auxiliary power storage capacitor and smoothing capacitor, and when the drive motor shaft output returns to the rated shaft output , the series circuit Is the cause of temporarily increasing the shaft output of the drive motor without increasing the overall capacity of the power supply device, just by disconnecting the DC from the DC circuit and connecting the smoothing capacitor in parallel to the DC circuit. Biting and the like can be eliminated.
また、本発明によれば、補助電力用蓄電器と切替手段を備え、駆動電動機が一時的に定格軸出力を超える大きい軸出力を必要とする場合、所定のタイミングで直流回路に充電した補助電力用蓄電器と平滑コンデンサをそれぞれ並列に接続するか又は、充電した補助電力用蓄電器と平滑コンデンサを直列に接続した直列回路を所定のタイミングで直流回路に並列に接続し、駆動電動機の軸出力が定格軸出力内に戻った場合、所定のタイミングで補助電力用蓄電器を直流回路から切り離すか又は直列回路を直流回路から切り離し、且つ平滑コンデンサを直流回路に並列に接続するだけで、電源装置の全体容量を大きくすることなく、駆動電動機の軸出力を一時的に増大させた原因である噛み込み等を解消できる。 In addition, according to the present invention, when the auxiliary electric power storage device and the switching means are provided and the drive motor temporarily requires a large shaft output exceeding the rated shaft output, the auxiliary power is charged in the DC circuit at a predetermined timing. or to connect the capacitor and the smoothing capacitor in parallel, and connect a series circuit connecting a capacitor and a smoothing capacitor for the auxiliary power charged in series in parallel to the DC circuit at a predetermined timing, the shaft output of the driving motor Teikakujiku When returning to the output , the auxiliary power storage device is disconnected from the DC circuit at a predetermined timing, or the series circuit is disconnected from the DC circuit, and the smoothing capacitor is connected in parallel to the DC circuit. Without enlarging, it is possible to eliminate the biting or the like that is the cause of temporarily increasing the shaft output of the drive motor .
また、本発明によれば、駆動電動機が定格軸出力を超える大きい軸出力を必要とする場合、補助電力回路から直流回路に所定のタイミングで定格軸出力を超える分の補助電力を供給し、駆動電動機の軸出力が定格軸出力内に戻った場合、所定のタイミングで補助電力回路からの補助電力の供給を停止するだけで、電源装置の全体容量を大きくすることなく、駆動電動機の軸出力を一時的に増大させた原因である噛み込み等を解消できる。 Further, according to the present invention, when the drive motor requires a large shaft output exceeding the rated shaft output, the auxiliary power circuit supplies the auxiliary power for the amount exceeding the rated shaft output at a predetermined timing from the auxiliary power circuit to the drive. When the shaft output of the motor returns to within the rated shaft output, the supply of the drive motor shaft output can be reduced without increasing the overall capacity of the power supply device by simply stopping the supply of auxiliary power from the auxiliary power circuit at a predetermined timing. Biting and the like , which are temporarily increased, can be eliminated.
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。ドライ真空ポンプの駆動電動機に電力を供給するインバータ電源装置は、商用電源から入力される正弦波電圧を整流用ダイオード等の整流素子を用いて整流器で全波整流している。更に正弦波脈動を整流するため、電解コンデンサ等からなる平滑コンデンサにより整流して直流電圧を得ている。この平滑コンデンサの静電容量は、インバータ電源装置の定格出力電力に見合ったものを選択している。具体的には最大出力電圧を発生させる場合であっても、電圧リップルが−10%となるように設定している。これは、電圧リップルが大きくなると、電圧変動、即ち平滑コンデンサへの充放電量が大きくなり、平滑コンデンサ本体の温度上昇を招き、コンデンサの寿命が短命になること、及びコンデンサ容量及び寸法大きさのバランスから決定されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. An inverter power supply device that supplies power to a drive motor of a dry vacuum pump performs full-wave rectification on a sine wave voltage input from a commercial power source using a rectifier such as a rectifier diode. Further, in order to rectify the sine wave pulsation, a DC voltage is obtained by rectification by a smoothing capacitor such as an electrolytic capacitor. The capacitance of the smoothing capacitor is selected according to the rated output power of the inverter power supply device. Specifically, even when the maximum output voltage is generated, the voltage ripple is set to −10%. This is because when the voltage ripple increases, the voltage fluctuation, that is, the amount of charge / discharge to the smoothing capacitor increases, leading to an increase in temperature of the smoothing capacitor body, the life of the capacitor is shortened, and the capacity and size of the capacitor are reduced. Determined from balance.
ドライ真空ポンプ用のインバータ電源装置に商用周波数を任意の周波数に交流変換して出力するが、一般的には商用周波数電力を整流器で直流に変換し、この直流電圧をFET等のゲートデバイスを備えたインバータ回路を使ってPWM変換方式によって擬似正弦波電圧出力を生成している。このためPWM変換方式で得られる出力電圧の最大値は、直流回路の最大電圧値と同等にしかならない。 A commercial frequency is converted to an arbitrary frequency and output to an inverter power supply device for a dry vacuum pump. Generally, commercial frequency power is converted to direct current by a rectifier, and this direct voltage is equipped with a gate device such as an FET. The pseudo sine wave voltage output is generated by the PWM conversion method using the inverter circuit. For this reason, the maximum value of the output voltage obtained by the PWM conversion method is only equal to the maximum voltage value of the DC circuit.
また、インバータ電源装置に接続する負荷が、通常使用を想定した運転範囲では、上記電圧リップルの変動などは問題にならないが、ドライ真空ポンプを駆動するインバータ電源装置では、ドライ真空ポンプ内に堆積した生成物等の噛み込みが発生する。この噛み込みを解消するためには、通常の運転範囲と比べて非常に大きい電動機軸出力を必要とする。一般的なインバータ電源装置では、このような過剰な負荷条件で運転すると、直流回路の電圧リップルが非常に大きくなり、平滑コンデンサによる平滑が全く効果を無くしてしまう場合がある。即ち、インバータ電源装置の出力負荷が非常に大きくなってしまうため平滑コンデンサによる平滑が効かなくなり、入力電源からみたインピーダンスが低下してしまう。 Moreover, the fluctuation of the voltage ripple does not become a problem in the operating range where the inverter power supply is assumed to be used normally. However, in the inverter power supply that drives the dry vacuum pump, the load is deposited in the dry vacuum pump. Biting of products or the like occurs. In order to eliminate this biting, a very large motor shaft output is required as compared with the normal operation range. In a general inverter power supply device, when operated under such an excessive load condition, the voltage ripple of the DC circuit becomes very large, and smoothing by the smoothing capacitor may completely lose the effect. That is, since the output load of the inverter power supply device becomes very large, smoothing by the smoothing capacitor is not effective, and the impedance viewed from the input power supply is lowered.
このため最悪の場合、入力電源から供給される電流が急激に増加し、インバータ電源装置の電源入力側に設置されたブレーカが遮断する可能性がある。本実施形態では、インバータ電源装置を用いたドライ真空ポンプ用電源装置において、ドライ真空ポンプに噛み込みが発生した場合でも、下記に示す方法で一時的にインバータ回路から高出力電力を出力できるようにしている。 For this reason, in the worst case, the current supplied from the input power supply increases rapidly, and the breaker installed on the power input side of the inverter power supply device may be cut off. In this embodiment, in a power supply device for a dry vacuum pump using an inverter power supply device, even when the dry vacuum pump is bitten, a high output power can be temporarily output from the inverter circuit by the following method. ing.
図1は本発明に係るドライ真空ポンプ用電源装置のシステム構成を示すブロック図である。ここでは、ドライ真空ポンプを駆動する電動機に直流ブラシレスモータが使用されている。図示するように、本ドライ真空ポンプ用電源装置10は、整流器11、直流回路12、インバータ回路13を備えている。交流電源14からの交流電力を整流器11で全波整流して直流に変換し、整流用コンデンサ(平滑コンデンサ)18を備えた直流回路12で平滑し、インバータ回路13に供給している。インバータ回路13では所定周波数の交流電力に変換し、ドライ真空ポンプ(図示せず)を駆動する直流ブラシレスモータ15に供給する。
FIG. 1 is a block diagram showing a system configuration of a power supply device for a dry vacuum pump according to the present invention. Here, a DC brushless motor is used as an electric motor for driving a dry vacuum pump. As shown in the figure, the
直流回路12には整流用コンデンサ(平滑コンデンサ)18の他に、陽極ラインには突入電流保護素子20が直列に接続されている。また、直流回路12には開閉素子21、21を介して補助電力回路22(後に詳述)が接続されている。インバータ回路13はU相の開閉素子13a、13b、V相の開閉素子13c、13d、W相の開閉素子13e、13fを備えている。開閉素子13a〜13fはFET等のゲートデバイスで構成され、それぞれPWM制御回路部23によるPWM制御で所定のタイミングでON・OFF制御されるようになっている。
In addition to a rectifying capacitor (smoothing capacitor) 18, an inrush
上記のようにインバータ回路13の開閉素子13a〜13fをPWM制御回路部23によるPWM制御の所定タイミングでON・OFF制御することにより、直流回路12からの直流電圧は所定周波数の擬似正弦波の三相(U相、V相、W相)の交流電力に変換される。そして直流ブラシレスモータ15の各相(U相、V相、W相)のステータコイル15a〜15fに供給される。これにより、直流ブラシレスモータ15は所定の回転速度で回転する。
As described above, the open /
また、突入電流保護素子20は、抵抗器20bと開閉素子20aが並列に接続された構成である。上記構成のドライ真空ポンプ用電源装置において、電源14を投入する際に、過大な突入電流が流れるので、突入電流保護素子20の開閉素子20aを開くことにより、整流器11からの電流は抵抗器20bを通して流れることになり、過大な突入電流を抑制する。
The inrush
直流ブラシレスモータ15は、定格回転数に対して定格電圧を決定する直流電動機の一種である。そのためこの直流ブラシレスモータ15に電力を供給するドライ真空ポンプ用電源装置10を構成する整流器11等の機器には、直流ブラシレスモータ15が定格出力を出力できる範囲の容量を有するものを選定する。半導体製造設備等でプロセスチャンバー内を排気するのに使用するドライ真空ポンプでは、プロセスガスを排気すると、ポンプ内に生成物が堆積する。この堆積した生成物は、ドライ真空ポンプの回転ロータと回転ロータの間、或いは回転ロータとポンプケーシングの間に侵入し、回転ロータの円滑な回転を阻害する、所謂噛み込みを誘発する。
The direct
ポンプ内に上記噛み込み状態が発生すると、直流ブラシレスモータ15は、この噛み込みを解消するため、定格以上の軸出力を出力しようとする。上記のようにドライ真空ポンプ用電源装置10を構成する整流器11等は直流ブラシレスモータ15の定格出力に見合った出力容量のものを使用しているため、直流ブラシレスモータ15には定格出力以上の軸出力を出力する電力を供給できない。しかし、上記噛み込みを解消するためには、インバータ回路13から直流ブラシレスモータ15に大きな交流電力を供給する必要がある。
When the above-described biting state occurs in the pump, the
そこでここでは、直流回路12に開閉素子21、21を介して補助電力回路22を接続できるようにしている。真空ポンプに噛み込みが発生した場合、開閉素子21、21を閉じ、真空ポンプの噛み込みの解消に必要な分の直流電力を補助電力回路22から直流回路12に供給する。これによりドライ真空ポンプ用電源装置10の整流器11等のインバータ回路13より交流電源14側を構成する機器や部品の容量を大きくすることなく、直流ブラシレスモータ15に上記噛み込みを解消する高軸出力を出力するための一時的電力を供給できる。この補助電力回路22としては、ドライ真空ポンプに噛み込みが発生する等一時的負荷増大時に、この増大した負荷分の電力を直流回路12に供給できる容量を有していればよく、例えば各種蓄電器(コンデンサ)或いは蓄電池等が利用できる。
Therefore, here, the
図2は図1の補助電力回路22を具体化したドライ真空ポンプ用電源装置の構成例を示す図である。図2において、図1と同一符号を付している部分は同一又は相当部分を示す。また、なお、他の図面においても同様とする。図示するように、本ドライ真空ポンプ用電源装置10は、整流器11とインバータ回路13の間に位置する直流回路12に開閉素子24を介して整流用コンデンサ(平滑コンデンサ)18を並列に接続すると共に、開閉素子25を介して補助電力用コンデンサ26を並列に接続している。開閉素子24及び開閉素子25は電流ブースト回路27で開閉(ON・OFF)されるようになっている。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a power supply device for a dry vacuum pump that embodies the
電流ブースト回路27はドライ真空ポンプの通常運転時は、開閉素子24を閉(ON)、開閉素子25を開(OFF)としている。これにより直流回路12には、図9に示す電源装置と同様に、整流用コンデンサ(平滑コンデンサ)18のみが並列に接続されている。整流用コンデンサ(平滑コンデンサ)18には通常電解コンデンサが使用されている。この整流用コンデンサ(平滑コンデンサ)18の静電容量は、整流器11の容量に見合った値を選定する。具体的には最大出力電力を出力する場合であっても、直流回路12の電圧リップルVrが図10(a)に示すように、−10%となるように設定している。これは同図10(b)に示すように電圧リップルが大きくなると、直流回路12の電圧変動、即ち整流用コンデンサ18への充放電量が大きくなり、整流用コンデンサ18の温度上昇を招き、コンデンサの寿命が短命になることと、整流用コンデンサ18の容量及び寸法大きさのバランスから決定されている。
The
上記のように直流回路12のみが並列に接続された状態で、直流ブラシレスモータ15で駆動される真空ポンプに異物の噛み込みが発生した場合、この噛み込みを解消するためには、直流ブラシレスモータ15の軸出力を定格以上にしようとする。しかし上記のように整流用コンデンサ18の容量が電圧リップルが−10%程度になるように設定されているため、整流用コンデンサ18で充電されている電力では噛み込みの解消に必要な電力を賄いきれない。従って、図9に示す電源装置で噛み込みを解消するには、電源装置全体の容量を大きくする必要がある。しかしそれでは、ドライ真空ポンプユニットが大型となり、コスト的にも不都合であった。そこでここでは、真空ポンプに噛み込みが発生した場合、電流ブースト回路27により、開閉素子25を閉じて予め直流電力を充電(蓄電)している補助電力用コンデンサ26を直流回路12に並列に接続している。
In the state where only the
これにより直流回路12の電力容量を補助電力用コンデンサ26に充電させて直流電力で一時的に増強して、直流ブラシレスモータ15の軸出力を増大させポンプの噛み込みを解消するようにしている。補助電力用コンデンサ26には直流回路12の定格容量電力に該補助電力用コンデンサ26に蓄電された直流電力を加えることにより、ドライ真空ポンプの駆動電動機である直流ブラシレスモータ15に噛み込みを解消できる軸出力を与えることができる容量のものを選定する。インバータ回路13ではこの一時的に増強された直流電力を所定周波数の交流に変換し、直流ブラシレスモータ15に供給する。これにより軸出力が増強され、噛み込みが解消できる。なお、噛み込みの発生及び解消等の一時的負荷の増大及び解消は、直流ブラシレスモータ15に供給される電流又は軸トルク等を監視することにより検出できる。
As a result, the power capacity of the
電流ブースト回路27は、噛み込み状態が解消し、出力負荷が低下した後、更に補助電力用コンデンサ26への充電が完了した時点で、開閉素子25を開いて補助電力用コンデンサ26を整流器から切り離す。これにより、補助電力用コンデンサ26自身の経年変化を防止することができる。また、補助電力用コンデンサ26に整流用コンデンサ(平滑コンデンサ)18と容量が等しいものを用い、電流ブースト回路27により、開閉素子24、25を定期的に開閉制御し、補助電力用コンデンサ26と整流用コンデンサ18を交互に直流回路12に接続することにより、インバータ電源装置であるドライ真空ポンプ用電源装置10の寿命を向上させることが可能となる。この補助電力用コンデンサ26としては、電解コンデンサや電気二重層キャパシタ等の各種蓄電器が利用できる。
The
上記のように真空ポンプに噛み込みが発生した場合、インバータ回路13が出力するPWM出力電圧波形が制御可能な範囲で最大デューティ(100%ON)出力時にも、直流回路12の電圧降下による直流ブラシレスモータ15の端子電圧の低下が発生しないように、補助電力用コンデンサ26によって直流回路12の電力容量を増強することで、直流ブラシレスモータ15が一時的に過大回転トルクを必要とする場合にも、それに対応できる充分な電力の出力が可能となる。
When biting occurs in the vacuum pump as described above, the DC brushless due to the voltage drop of the
また、図2に示すドライ真空ポンプ用電源装置10では、交流電源14の投入時に発生する突入電流を抑制する抵抗器20bと開閉素子20aからなる突入電流保護素子20等が設けてあれば、補助電力用コンデンサ26を連続的に直流回路12に接続しておいてもよい。
Further, in the
図3は図1の補助電力回路22を具体化したドライ真空ポンプ用電源装置の他の構成例を示す図である。図示するように図3においては、ドライ真空ポンプ用電源装置10の直流回路12に逆流防止用ダイオード19と切替器29、切替器30、切替器31、切替器32を設けている。切替器29のa接点、c接点及び切替器31のa接点が直流回路12の陽極Pラインに接続されている。切替器29のb接点と切替器30のa接点が接続される。切替器29のd接点と切替器31のb接点が接続され、その接続線と切替器30のc接点と切替器32のa接点が接続された接続線の間に補助電力用コンデンサ26が接続されている。切替器30のb接点とd接点が接続され、その接続線と陰極Nラインの間に整流用コンデンサ(平滑コンデンサ)18が接続されている。また、切替器32のb接点が陰極Nラインに接続されている。また、切替器29、切替器30、切替器31及び切替器32はそれぞれ電圧/電流ブースト回路28で切替制御されるようになっている。
FIG. 3 is a diagram showing another configuration example of the power supply device for the dry vacuum pump that embodies the
図4は図3の直流回路12の切替器29、切替器30、切替器31及び切替器32の動作例を示す図である。噛み込み等の一時的負荷の増大等がない通常のドライ真空ポンプの運転では、電圧/電流ブースト回路28は、図4(a)に示すように切替器29及び切替器30のa接点とb接点を閉じ、c接点とd接点を開き、切替器31のa接点とb接点を開き、切替器32のa接点とb接点を開いている。これにより、図4(b)に示すように直流回路12に整流用コンデンサ(平滑コンデンサ)18のみが並列に接続される。この場合の電源装置の動作は、図9に示すドライ真空ポンプ用電源装置10の動作と同じになるのでその説明は省略する。
FIG. 4 is a diagram illustrating an operation example of the
図5は図3の直流回路12の切替器29、切替器30、切替器31及び切替器32の動作例を示す図である。ドライ真空ポンプに噛み込みが発生し、直流ブラシレスモータ15の軸出力が増大した場合、電圧/電流ブースト回路28は図5(a)に示すように切替器29及び切替器30のa接点とb接点を開き、c接点とd接点を閉じ、切替器31のa接点とb接点を開き、切替器32のa接点とb接点を開いている。これにより、図5(b)に示すように直流回路12に整流用コンデンサ(平滑コンデンサ)18と補助電力用コンデンサ26の直流回路が並列に接続される。つまり、整流用コンデンサ(平滑コンデンサ)18に充電されている直流回路12の電圧V12に補助電力用コンデンサ26に充電された電圧Eが加算された電圧(V12+E)が一時的に直流回路12に印加される。
FIG. 5 is a diagram illustrating an operation example of the
これにより、図6に示すように一時的に直流回路12の陽極P端子16と陰極N端子17との間の電圧は本来の直流回路電圧V12に補助電力用コンデンサ26の充電電圧Eが加算された電圧(V12+E)が印加されることになる。インバータ回路13はこの直流電圧を所定周波数の交流に変換し、直流ブラシレスモータ15に供給するから、V12=Eとすれば、直流ブラシレスモータ15には一時的に直流回路12の通常の電圧V12の2倍の直流電圧を交流に変換した交流電圧が供給されることになる。これにより直流ブラシレスモータ15の軸出力が一時的に増大し、ドライ真空ポンプの噛み込みを解消できる。
As a result, the voltage between the
上記のように真空ポンプに噛み込みが発生した場合、電圧/電流ブースト回路28により、切替器29、切替器30、切替器31及び切替器32を切り替え、直流回路に本来の直流回路電圧V12に補助電力用コンデンサ26の充電電圧Eが加算された電圧(V12+E)を印加することにより、インバータ回路13の出力電圧を一時的に上昇させる。これにより直流ブラシレスモータ15のインピーダンスと該直流ブラシレスモータ15の端子電圧で決定されるモータ電流を一時的に上昇させることができる。その結果、直流ブラシレスモータ15の出力可能な軸出力を一時的に上昇させることができる。なお、直流回路12の電圧がV12+Eと増大しても、逆流防止用ダイオード19により、直流回路12から整流器11側への逆流は阻止される。
When biting occurs in the vacuum pump as described above, the
図7は図3の直流回路12の切替器29、切替器30、切替器31及び切替器32の動作例を示す図である。ドライ真空ポンプに噛み込みが発生し、直流ブラシレスモータ15の軸出力が増大した場合、電圧/電流ブースト回路28は図7(a)に示すように切替器29及び切替器30のa接点とb接点を閉じ、c接点とd接点を開き、切替器31のa接点とb接点を閉じ、切替器32のa接点とb接点を閉じる。これにより、図7(b)に示すように直流回路12に整流用コンデンサ(平滑コンデンサ)18と補助電力用コンデンサ26とがそれぞれ並列に接続される。
FIG. 7 is a diagram illustrating an operation example of the
このようにドライ真空ポンプに噛み込みが発生した場合、整流用コンデンサ18と補助電力用コンデンサ26を並列に接続することにより、図8に示す、インバータ回路13が出力するPWM出力電圧波形が制御可能な範囲で最大デューティ(100%ON)出力時にも、直流回路12の電圧V12が降下することがない。これにより直流ブラシレスモータ15の端子電圧の低下が発生しないように、補助電力用コンデンサ26によって直流回路12の電力容量を増強することができる。よって、直流ブラシレスモータ15が一時的に過大回転トルクを必要とする場合にも、充分な電力の出力が可能となる。
When the dry vacuum pump bites in this way, the PWM output voltage waveform output from the
上記ようにドライ真空ポンプ用電源装置10では、通常装置の入力側に配置される過電流遮断機の定格遮断容量は、電源装置の定格容量に見合った値を決定している。上記のように直流回路12に補助電力用コンデンサ26及び整流用コンデンサ(平滑コンデンサ)18をそれぞれ並列に接続するか、或いは補助電力用コンデンサ26と整流用コンデンサ(平滑コンデンサ)18を直列に接続した直流回路を並列に接続することにより、入力側過電流遮断機の定格遮断容量を変更することなく、インバータ回路13の出力を増大させることができる。
As described above, in the
図3に示す、電圧/電流ブースト回路28を備えた、ドライ真空ポンプ用電源装置10において、直流ブラシレスモータ15の連続運転中に発生する連続的な高負荷運転では、直流回路12の整流用コンデンサ(平滑コンデンサ)18に並列に補助電力用コンデンサ26を接続することにより、高容量のインバータ電源装置として機能させることができる。また、直流ブラシレスモータ15が停止から起動する時に大きな起動トルクが必要とする場合は、直流回路12に整流用コンデンサ(平滑コンデンサ)18と補助電力用コンデンサ26を直列に接続した直流回路を並列に接続し、インバータ回路13が出力する電圧のピーク値を高くすると、低速時の高トルク運転が可能になる。
In the dry vacuum pump
図11はドライ真空ポンプユニットの一構成例を示す図である。本ドライ真空ポンプユニット1は、モータ部40とポンプ部41で構成され、モータ部40はマグネットカップリング型の直流ブラシレス樹脂モールドモータであり、ポンプ部41は一対のスクリューロータを同期反転させ、気体を移送する真空ポンプであり、容積移送式の2軸スクリューポンプである。
FIG. 11 is a diagram showing a configuration example of the dry vacuum pump unit. The dry
ポンプケーシング50の内部に、2本の回転軸51a、51bが平行に配置され、それぞれの回転軸51a、51bは軸受53により支持されている。回転軸51aには右ねじのスクリューロータ(ポンプロータ)52aが、また回転軸51bには左ねじのスクリューロータ(ポンプロータ)52bが夫々固定されている。スクリューロータ52a、52bとケーシング50の内面との間には流体流路56が形成され、この流体流路56の上流側端部に吸気口41aが設けられ、流体流路56の下流側端部に排気口41bが設けられている。スクリューロータ52a、52bは僅かなクリアランスを保って非接触で相互に反転し、吸気口41aから吸込まれた気体を排気口41bに移送するようになっている。なお、スクリューロータ52a、52bとして、ピッチ線上でのみ接触する軸断面形状を有する一対のスクリューロータを用いてもよい。
Two
上記回転軸51a、51bはSUS材で構成し、スクリューロータ52a、52bはアルミ合金で構成し、回転軸51a、51bのそれぞれにスクリューロータ52a、52bを焼嵌めして一対のスクリューロータを構成している。スクリューロータ52a、52bの表面にはニッケルメッキ処理を施している。また、スクリューロータ52a、52bは樹脂材で回転軸51a、51bの外周に形成するようにしてもよい。これによりスクリューロータ52a、52bを安価に製作できる。
The
回転軸51a、51bの吸気側の軸端には、図12に示すように、それぞれ同一の構成を有する一対のマグネットロータ54、54が配置され、直流ブラシレスモータとして回転軸51a、51bを反転駆動すると共に、マグネットカップリングにより回転軸51a、51bの同期反転を確保している。図12に示すように、各マグネットロータ54は、磁性材のヨーク54bの外周にリング形状のマグネット54aを周設している。本実施形態例では、マグネットロータ54の外周上には着磁したマグネット54aが周設され、互いのマグネットロータ54、54の異磁極が引き合うように対向して、且つクリアランスCを保って配置されている。なお、マグネットロータ54の極数は4、6、8、・・・などの偶数であり、ここでは6としている。
As shown in FIG. 12, a pair of
スクリューロータ52a、52bは、マグネットロータ54、54のマグネットカップリング作用により、同期して反対方向に回転する。これにより、タイミングギヤが無くても安定した2軸同期反転が可能なスクリューポンプが構成される。また、タイミングギヤが無いことは、潤滑油が不要であると共に、2軸の安全な同期機構を含めた非接触回転が可能であり、スクリューポンプの高速運転が可能なことを意味している。
The
各マグネットロータ54の外周面の一部に近接して、鉄心57aと巻線57b(図1乃至3ではステータコイル15a〜15f)から成る三相(U,V,W)のモータステータ57が配置されている。三相のモータステータ57はマグネットロータ54どうしがマグネットカップリングする側とは回転軸に関して反対側に配置されている。これにより、マグネットロータ54どうしが互いに吸引するマグネットカップリング力をマグネットロータ54とモータステータ鉄心57aに作用する吸引力でキャンセルすることができる。また、三相のモータステータ磁極は、マグネットロータ54の磁極数6極に対応し、図12の矢印D、Eに示すようにマグネットロータ54の4極に磁界をかけるようにしている。三相の巻線57bに所要の矩形パルス状波形の直流電流を供給することで、任意の回転数で2本の回転軸51a、51bを同期反転駆動することができる。
A three-phase (U, V, W)
上記のようにドライ真空ポンプユニット1において、ポンプ部41で半導体製造設備の反応チャンバ内の排気をおこなった場合、ポンプケーシング50の内に生成物が堆積し、この生成物がスクリューロータ52aとスクリューロータ52bとの間、或いはスクリューロータ52a又はスクリューロータ52bとケーシング50の間に侵入する所謂噛み込みが発生した場合、この噛み込みを解消するためには、モータ部40の回転軸に定格軸出力を超える過大の軸出力を必要とする。このような場合、ドライ真空ポンプユニット1の電源装置として図1乃至図3に示す構成のドライ真空ポンプ用電源装置10を採用することにより、噛み込みを解消できる。
As described above, in the dry
なお、上記実施形態では、ドライ真空ポンプユニット1をスクリュー型真空ポンプに採用する例を説明したが、ルーツ型等の他形式の容積移送型2軸真空ポンプでもよい。また、ドライ真空ポンプを駆動する駆動電動機としては直流ブラシレスモータを例に説明したが、ドライ真空ポンプを駆動する駆動電動機として直流ブラシレスモータに限定されるものではなく、ドライ真空ポンプの噛み込みを解消するために要求される大きい軸出力に対応できる電動機であれば、本発明は適用できる。
In the above-described embodiment, an example in which the dry
以上、本発明の実施形態例を説明したが、本発明は上記実施形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお、直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造であっても、本願発明の作用効果を奏する以上、本願発明の技術範囲である。 The embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the technical idea described in the claims and the specification and drawings. Can be modified. Note that any shape or structure not directly described in the specification and drawings is within the technical scope of the present invention as long as the effects of the present invention are achieved.
本発明は、補助電力回路と、駆動電動機が定格軸出力より大きい軸出力を必要とする場合、補助電力回路から所定のタイミングで直流回路に補助電力を供給し、該直流回路の電圧又は電流を増大させ、大きい軸出力が不必要となった場合、所定のタイミングで補助電力の供給を停止する切替手段とを設けることにより、ドライ真空ポンプに噛み込み等が発生し、該噛み込み等を解消するためにドライ真空ポンプを駆動する駆動電動機に定格出力以上の軸出力を必要とする場合に、一時的に直流回路の電圧又は電流を増大させ、軸出力を増大させることができるから、電源装置の全体容量を大きくすることなく、噛み込み等を解消できるドライ真空ポンプ用電源装置として利用することができる。 In the present invention, when the auxiliary power circuit and the drive motor require a shaft output larger than the rated shaft output, the auxiliary power circuit supplies auxiliary power to the DC circuit at a predetermined timing, and the voltage or current of the DC circuit is supplied. When a large shaft output becomes unnecessary, a switching unit that stops the supply of auxiliary power at a predetermined timing is provided, so that the dry vacuum pump bites and the like is eliminated. When the drive motor that drives the dry vacuum pump requires a shaft output that exceeds the rated output, the voltage or current of the DC circuit can be temporarily increased to increase the shaft output. It can be used as a power source device for a dry vacuum pump that can eliminate biting and the like without increasing the overall capacity of the vacuum pump.
1 ドライ真空ポンプユニット
10 ドライ真空ポンプ用電源装置
11 整流器
12 直流回路
13 インバータ回路
14 交流電源
15 直流ブラシレスモータ
16 陽極P端子
17 陰極N端子
18 整流用コンデンサ(平滑コンデンサ)
19 逆流防止用ダイオード
20 突入電流保護素子
21 開閉素子
22 補助電力回路
23 PWM制御回路部
24 開閉素子
25 開閉素子
26 補助電力用コンデンサ
27 電流ブースト回路
28 電圧/電流ブースト回路
29 切替器
30 切替器
31 切替器
32 切替器
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記ドライ真空ポンプは、ポンプ内部に堆積した異物を噛み込むことにより、前記駆動電動機の軸出力に一時的に定格軸出力を超える軸出力を必要とし、該噛み込みが解消すると前記駆動電動機の軸出力が定格軸出力内に戻る運転条件下にあり、
前記直流回路を構成する整流器及び平滑コンデンサの容量は、前記駆動電動機に定格軸出力に見合った電力までは電力を供給できるが該定格軸出力を超える電力は供給できない容量となっており、
補助電力回路と、
前記駆動電動機が前記一時的に定格軸出力を超える大きい軸出力を必要とする場合、前記補助電力回路から所定のタイミングで前記直流回路に前記定格軸出力を超える分の補助電力を供給し、前記駆動電動機の軸出力が定格軸出力内に戻った場合、所定のタイミングで前記補助電力の供給を停止する切替手段と、を設けたことを特徴とするドライ真空ポンプ用電源装置。 A rectifier, a DC circuit provided with a smoothing capacitor, and an inverter circuit, AC power from an AC power source is converted into DC power by the rectifier, supplied to the inverter circuit via the DC circuit, and the inverter circuit has a predetermined frequency A power supply device for a dry vacuum pump configured to convert the AC power into a dry vacuum pump drive motor,
The dry vacuum pump requires a shaft output temporarily exceeding the rated shaft output for the shaft output of the drive motor by biting foreign matter accumulated inside the pump, and when the bite is eliminated, the shaft of the drive motor The operating conditions are such that the output returns to within the rated shaft output.
The capacity of the rectifier and the smoothing capacitor constituting the DC circuit is a capacity that can supply power to the drive motor up to the power corresponding to the rated shaft output, but cannot supply power exceeding the rated shaft output,
An auxiliary power circuit;
If the drive motor requires a large shaft power exceeding the temporarily rated shaft output to supply the amount of the auxiliary power exceeding the rated shaft output from the auxiliary power circuit in the DC circuit at a predetermined timing, the A power supply device for a dry vacuum pump, comprising: switching means for stopping supply of the auxiliary power at a predetermined timing when the shaft output of the drive motor returns to within the rated shaft output .
前記補助電力回路は、補助電力用蓄電器であり、
前記切替手段は、前記駆動電動機が前記一時的に定格軸出力を超える大きい軸出力を必要とする場合、充電した前記補助電力用蓄電器を所定のタイミングで前記直流回路に並列に接続し、前記駆動電動機の軸出力が定格軸出力内に戻った場合、前記補助電力用蓄電器を所定のタイミングで前記直流回路から切り離すことを特徴とするドライ真空ポンプ用電源装置。 In the dry vacuum pump power supply device according to claim 1,
The auxiliary power circuit is an auxiliary power capacitor,
The switching means connects the charged auxiliary power accumulator in parallel to the DC circuit at a predetermined timing when the driving motor needs a large shaft output that temporarily exceeds the rated shaft output, and drives the driving A power supply device for a dry vacuum pump, wherein the auxiliary power storage device is disconnected from the DC circuit at a predetermined timing when the shaft output of the electric motor returns to within the rated shaft output .
前記補助電力回路は、補助電力用蓄電器であり、
前記切替手段は、前記駆動電動機が前記一時的に定格軸出力を超える大きい軸出力を必要とする場合、充電した前記補助電力用蓄電器を所定のタイミングで前記平滑コンデンサに直列に接続し、該補助電力用蓄電器と平滑コンデンサの直列回路を前記直流回路に並列に接続し、前記駆動電動機の軸出力が定格軸出力内に戻った場合、所定のタイミングで前記直列回路を前記直流回路から切り離し、且つ前記平滑コンデンサを前記直流回路に並列に接続することを特徴とするドライ真空ポンプ用電源装置。 In the dry vacuum pump power supply device according to claim 1,
The auxiliary power circuit is an auxiliary power capacitor,
When the driving motor needs a large shaft output that temporarily exceeds the rated shaft output , the switching means connects the charged auxiliary power storage battery in series to the smoothing capacitor at a predetermined timing , and When a series circuit of a power storage device and a smoothing capacitor is connected in parallel to the DC circuit, and the shaft output of the drive motor returns to the rated shaft output, the series circuit is disconnected from the DC circuit at a predetermined timing, and A power supply device for a dry vacuum pump, wherein the smoothing capacitor is connected in parallel to the DC circuit.
前記ドライ真空ポンプは、ポンプ内部に堆積した異物を噛み込むことにより、前記駆動電動機の軸出力に一時的に定格軸出力を超える軸出力を必要とし、該噛み込みが解消すると前記駆動電動機の軸出力が定格軸出力内に戻る運転条件下にあり、
前記直流回路を構成する整流器及び平滑コンデンサの容量は、前記駆動電動機に定格軸出力に見合った電力までは電力を供給できるが該定格軸出力を超える電力は供給できない容量となっており、
補助電力用蓄電器と、
前記駆動電動機が前記一時的に定格軸出力を超える大きい軸出力を必要とする場合、所定のタイミングで前記直流回路に充電した前記補助電力用蓄電器と前記平滑コンデンサをそれぞれ並列に接続するか又は、充電した前記補助電力用蓄電器と前記平滑コンデンサを直列に接続した直列回路を所定のタイミングで前記直流回路に並列に接続し、前記駆動電動機の軸出力が定格軸出力内に戻った場合、所定のタイミングで前記補助電力用蓄電器を前記直流回路から切り離すか又は前記直列回路を前記直流回路から切り離し、且つ前記平滑コンデンサを前記直流回路に並列に接続する切替手段と、を設けたことを特徴とするドライ真空ポンプ用電源装置。 A rectifier, a DC circuit provided with a smoothing capacitor, and an inverter circuit, AC power from an AC power source is converted into DC power by the rectifier, supplied to the inverter circuit via the DC circuit, and the inverter circuit has a predetermined frequency A power supply device for a dry vacuum pump configured to convert the AC power into a dry vacuum pump drive motor,
The dry vacuum pump requires a shaft output temporarily exceeding the rated shaft output for the shaft output of the drive motor by biting foreign matter accumulated inside the pump, and when the bite is eliminated, the shaft of the drive motor The operating conditions are such that the output returns to within the rated shaft output.
The capacity of the rectifier and the smoothing capacitor constituting the DC circuit is a capacity that can supply power to the drive motor up to the power corresponding to the rated shaft output, but cannot supply power exceeding the rated shaft output,
Auxiliary power storage,
When the drive motor needs a large shaft output that temporarily exceeds the rated shaft output, the auxiliary power storage device charged in the DC circuit at a predetermined timing and the smoothing capacitor are respectively connected in parallel , or A series circuit in which the charged auxiliary power storage device and the smoothing capacitor are connected in series is connected in parallel to the DC circuit at a predetermined timing, and when the shaft output of the drive motor returns to the rated shaft output, And switching means for disconnecting the auxiliary power storage device from the DC circuit at a timing or disconnecting the series circuit from the DC circuit and connecting the smoothing capacitor in parallel to the DC circuit. Power supply for dry vacuum pump.
前記ドライ真空ポンプは、ポンプ内部に堆積した異物を噛み込むことにより、前記駆動電動機の軸出力に一時的に定格軸出力を超える軸出力を必要とし、該噛み込みが解消すると前記駆動電動機の軸出力が定格軸出力内に戻る運転条件下にあり、
前記直流回路を構成する整流器及び平滑コンデンサの容量は、前記駆動電動機に定格軸出力に見合った電力までは電力を供給できるが該定格軸出力を超える電力は供給できない容量となっており、
前記駆動電動機が前記定格軸出力を超える大きい軸出力を必要とする場合、補助電力回路から前記直流回路に所定のタイミングで前記定格軸出力を超える分の補助電力を供給し、前記駆動電動機の軸出力が定格軸出力内に戻った場合、所定のタイミングで前記補助電力回路からの補助電力の供給を停止することを特徴とするドライ真空ポンプ用電源装置の運転方法。 A rectifier, a DC circuit provided with a smoothing capacitor, and an inverter circuit, AC power from an AC power source is converted into DC power by the rectifier, supplied to the inverter circuit via the DC circuit, and the inverter circuit has a predetermined frequency Is an operation method of a power supply device for a dry vacuum pump configured to convert the AC power into a dry vacuum pump drive motor,
The dry vacuum pump requires a shaft output temporarily exceeding the rated shaft output for the shaft output of the drive motor by biting foreign matter accumulated inside the pump, and when the bite is eliminated, the shaft of the drive motor The operating conditions are such that the output returns to within the rated shaft output.
The capacity of the rectifier and the smoothing capacitor constituting the DC circuit is a capacity that can supply power to the drive motor up to the power corresponding to the rated shaft output, but cannot supply power exceeding the rated shaft output,
If the drive motor requires a large shaft power exceeding the rated shaft output, the minute auxiliary power exceeding the rated shaft output at a predetermined timing to the DC circuit from the auxiliary power circuit supplies, the axis of the drive motor A method of operating a power supply device for a dry vacuum pump, characterized in that when the output returns to within the rated shaft output, the supply of auxiliary power from the auxiliary power circuit is stopped at a predetermined timing .
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