JPH01195994A - 磁気軸受ターボ分子ポンプの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、磁気軸受方式を採用したターボ分子ポンプに
好適に適用可能な磁気軸受ターボ分子ポンプの制御装置
に関するものである。

［従来の技術］ ターボ分子ポンプのロータシャフトに適用される軸受構
造としては、従来よりオイルベアリングを用いた機械方
式のものが最も一般的であったが、回転機械が高速にな
るに伴なって摩擦等の種々の不具合が生じることから、
近時シャフトを非接触に軸支し得るものの一つとして磁
気軸受方式の技術が徐々に確立されつつある。

しかして、磁気軸受では、一対の能動形電磁石を直交状
態でシャフト回りに配設してなるラジアル磁気軸受をシ
ャフトの上部および下部にそれぞれ設けるとともに、前
記シャフトの下端に能動形電磁石をアキシャル方向に向
は配置してなるスラスト磁気軸受を設け、合計５軸制御
として安定した高性能が得られるようにしているのが通
常である。

一方、この種の軸受等に対する制御装置は、第４図に示
すように、磁気軸受ターボ分子ポンプ１に内設され磁気
軸受を駆動するポンプ側制御部２と、前記磁気軸受ター
ボ分子ポンプ１と別体に設けられ前記ポンプ側制御部２
に制御信号を送出する操作側制御部３とにより構成され
る。すなわち、操作側制御部３はモニタリングや操作等
の便宜上、磁気軸受ターボ分子ポンプ１とは独立に構成
して適宜の場所に配置される場合が殆どであり、かかる
操作側制御部３は、例えば磁気軸受に設けたセンサから
該軸受の微少隙間を電気信号として入力し、これに基づ
き前記ポンプ側制御部２に制御信号を送出して、軸受が
適切に機能するよう、ポンプ側制御部２が各能動形電磁
石に供給すべき駆動パワーをコントロールしている。し
かして、前記ポンプ側制御部２と前記操作側制御部３と
は通常数ｍ〜数十ｍの金属ケーブル７で接続され、遠隔
操作で磁気軸受ターボ分子ポンプ１が制御されるのが現
状である。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、金属ケーブルは本来的に電磁誘導や磁界ノイ
ズ、高周波ノイズの影響を受は易いため、磁場の強い場
所や電磁波の放射があるような場所に敷設すると、伝送
信号に障害が生ずることが従来から問題となっている。

すなわち、この種ターボ分子ポンプも例外ではなく、超
高速回転に高周波パワーを利用したり、磁気軸受を併用
したりしているため、ポンプ周辺が金属ケーブルを敷設
するのに適切でない雰囲気に覆われることは防ぎようが
ない。しかも、制御信号が微弱（微少電流）であるので
、容易にノイズが入り込んでしまう。

また、この磁気軸受ターボ分子ポンプでは、磁気軸受の
性能を上げようとすれば、前述したように軸受を複数箇
所に設けることが必要とされるため、信号の正確な伝送
はさらに困難になってくる。

以上のように、磁気軸受ターボ分子ポンプでは、操作側
制御部とポンプ側制御部との間を金属ケーブルで接続し
て制御信号や各種モニタリング信号等を伝送すると、ノ
イズが入ったり電圧降下を起して正確な制御ができない
という解決すべき課題を残している。

本発明は、このような課題を確実に解決することを目的
としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、かかる目的を達成するために、磁気軸受ター
ボ分子ポンプに内設され磁気軸受を駆動制御するポンプ
側制御部と、前記磁気軸受ターボ分子ポンプと、別体に
設けられ前記ポンプ側制御部に制御信号を送出する操作
側制御部とを具備してなるものにおいて、前記ポンプ側
制御部と前記操作側制御部とを光電変換部を介して光フ
ァイバケーブルで接続することにより構成されることを
特徴としている。　　　　　゛ ［作用］ このような構成のものであれば、光伝送が電磁誘導、磁
界ノイズ、高周波ノイズに対してフリーであるため、磁
気軸受ターボ分子ポンプの操作側制御部とポンプ側制御
部とを結ぶ通信ラインに適用すると、伝送信号が電磁的
な各種ノイズから確実に保護されることになる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を第１図〜第３図を参照して説
明する。

この実施例の制御回路は、第１図に示すように、磁気軸
受ターボ分子ポンプ１に内設され磁気軸受を駆動制御す
るポンプ側制御部２と、前記磁気軸受ターボ分子ポンプ
１と別体に設けられ前記ポンプ側制御部２に制御信号を
送出する操作側制御部３とを具備してなり、前記ポンプ
側制御部２と前記操作側制御部３とを連絡する通信ライ
ンを、−対の光電変換部４を介して光ファイバケーブル
５で接続することにより構成されている。

具体的に説明すると、この磁気軸受ターボ分子ポンプ１
は５軸制御のもので、第３図に示すように、ハウジング
Ｈ内に回転可能に配設したロータシャフト１１の上下２
箇所に、それぞれ２軸制御可能に能動形のラジアル磁気
軸受１２．１３を構成するとともに、該ロータシャフト
１１の下端部に、アキシャル方向に制御可能に同じく能
動形のスラスト磁気軸受１４を構成し、それぞれにロー
タシャフト１１を非接触でかつ位置制御可能に軸支し得
るようにしている。

すなわち、両ラジアル磁気軸受１２．１３は、各々ロー
タシャフト１１を切断する水平面内にあってその軸心上
において互いに直交する２軸方向にそれぞれ２対の電磁
コイル１２　ａｓ　１３　ａを対向配置して構成される
もので、これらの電磁コイル１２　ａ　ｓ　１３　ａに
通電する電流の大きさに応じてロータシャフト１１に対
する磁気浮力を可変することができ、該ロータシャフト
１１の軸心を前記２軸方向から自在に調整できるように
なっている。そして、両ラジアル磁気軸受１２．１３の
近傍であってそれぞれ各電磁コイル１２ａ、１３ａと対
応する位相位置に、ラジアル制御センサ１５．１６を付
帯している。これらのラジアル制御センサ１５．１６は
、各々ロータシャフト１１の対面するラジアルセンシン
グ部１１１．１１２との微少隙間を検出し得るもので、
例えばその近接容量変化でラジアル変位を検出する渦電
流方式のものが用いられる。そして、各ラジアル制御セ
ンサ１１１．１１２が検出した微少電流信号は後述の操
、作例制御部３にフィードバックされ、該操作側制御部
３からそれぞれ対応する電磁コイル１２ａ１１３ａを駆
動するために後述のポンプ側制御部２に制御信号が送出
されるようになっている。

また、前記スラスト磁気軸受１４は、前記ロータシャフ
ト１１を回転可能に軸支するために設けたスラスト軸支
部１７に対し、その上下円周部においである微少な隙間
の下に上下一対に電磁コイル１４ａを近接配置して構成
されるもので、該電磁コイル１４ａに通電する電流の大
きさに応じてロータシャフト１１に対する磁気浮力を可
変することができ、該ロータシャフト１１をアキシャル
方向に自在に位置調整できるようになっている。

そして、前記スラスト軸支部１７の下端と対面するハウ
ジングＨの底蓋部内面上に、スラスト制御センサ１８を
付帯して設けている。このスラスト制御センサ１８は、
例えば前記ラジアル制御センサ１５．１６に用いたもの
と同様の渦電流方式のものが用いられ、ロータシャフト
１１のアキシャル方向への微少変位を検出することがで
きるものである。そして、スラスト制御センサ１８が検
出した微少電流信号も操作側制御部３にフィードバック
され、該操作側制御部３から対応する電磁コイル１４ａ
を駆動するためにポンプ側制御部２に制御信号が送出さ
れるようになっている。

そして、以上の磁気軸受１２〜１４は、磁気軸受ターボ
分子ポンプ１に内設したポンプ側制御部２と別体に設け
た操作側制御部３からなる制御装置により制御される。

すなわち、操作側制御部３は各制御センサ１５．１６．
１８からそれぞれ対応する磁気軸受１２〜１４の近傍で
のロータシャフト１１の変位を微少電流信号として入力
し、予め設定された目標値と比較して、それが目標値に
保持されるように差動的に制御信号を修正してポンプ側
制御部２に送出する。一方、ポンプ側制御部２は操作側
制御部３から入力される制御信号を受けて、これに対応
した駆動電流を適宜各電磁コイル１２ａ〜１４ａに通電
する。

このような制御装置において、本実施例では、第１図お
よび第２図に示すように、前記操作側制御部３と前記ポ
ンプ側制御部２との入出力端にそれぞれ光電変換部４．
４を接続し、両光電変換部４．４を光コネクタ６．６を
介して光ファイバケーブル５で接続している。光ファイ
バケーブル５の種類や充電変換部の変復調方式等は、ケ
ーブル長や伝送帯域によって適当なものを選定する。な
お、１９はロータシャフト１１を駆動するために設けた
ビルドインモータであって、このモータも前記操作側制
御部３によって、光ファイバケーブル５およびポンプ側
制御部２を介して一括制御されている。また、ｌｌａ、
ｌｌｂは停電時等にのみロータシャフト１１に添接して
該ロータシャフトを直接軸支するタッチベアリングであ
る。

以上のような構成のものであれば、光通信系が本来的に
電磁誘導障害や電磁ノイズ、高周波ノイズの影響を受け
ない性質を有しているので、磁場の発生や電磁波の放射
があるような雰囲気で使用しても伝送信号に障害を被る
ことがない。したがって、このものを磁気軸受ターボ分
子ポンプ１の制御装置に適用すると、従来の金属ケーブ
ルによる電気通信系に比して、操作側制御部３からポン
プ側制御部２に制御信号を正確に伝送することができる
ので、制御の信頼性を格段に向上させることができるこ
とになる。しかも、この種の制御信号は元来微弱なもの
であるが、光ファイバケーブル５が上述の如く電磁障害
を受けない上に低損失であるため、操作側制御部３が磁
気軸受ターボ分子ポンプ１から相当離れた場所に設置す
るような場合でも、回路の信頼性が低下するようなこと
はない。また、光ファイバケーブルが有している他のメ
リットが附随して得られるのは勿論である。

なお、上記実施例において、操作側制御部３には温度セ
ンサや回転数センサ等、制御に必要な他のモニタ信号を
入力するようにしてもよく、この場合も通信ラインを光
ファイバケーブル５で接続することにより全く同様の効
果を得ることができる。その他、本発明の趣旨を逸脱し
ない範囲で種々変形が可能である。

［発明の効果コ 本発明は、以上のような構成により、いかなる雰囲気で
も電磁誘導、磁界ノイズ、高周波ノイズに影響されるこ
とがな（、シかもケーブルを長距離に亘って敷設する必
要がある場合にも正確に制御信号を伝送することの可能
な、磁気軸受ターボ分子ポンプの制御装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の一実施例を示し、第１図は概
略的な構成説明図、第２図はラジアル磁気軸受のうち１
軸を抽出して模式的に示す構成説明図、第３図は磁気軸
受ターボ分子ポンプの断面図である。また、第４図は従
来の制御装置を示す第１図に対応した構成説明図である
。 １・・・磁気軸受ターボ分子ポンプ ２・・・ポンプ側制御部 ３・・・操作側制御部 ４・・・充電変換部 ５・・・光ファイバケーブル １２．１３・・・ラジアル磁気軸受 １４・・・スラスト磁気軸受

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 磁気軸受ターボ分子ポンプに内設され該磁気軸受を駆動
   制御するポンプ側制御部と、前記磁気軸受ターボ分子ポ
   ンプと別体に設けられ前記ポンプ側制御部に制御信号を
   送出する操作側制御部とを具備してなるものにおいて、
   前記ポンプ側制御部と前記操作側制御部とを光電変換部
   を介して光ファイバケーブルで接続していることを特徴
   とする磁気軸受ターボ分子ポンプの制御装置。