JPH01253591A - Motor for turbo-molecular pump - Google Patents

Motor for turbo-molecular pump

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JPH01253591A
JPH01253591A JP63080571A JP8057188A JPH01253591A JP H01253591 A JPH01253591 A JP H01253591A JP 63080571 A JP63080571 A JP 63080571A JP 8057188 A JP8057188 A JP 8057188A JP H01253591 A JPH01253591 A JP H01253591A
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induction motor
converter
motor
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井上 新造
Kimiharu Arita
有田 公治
Yasuo Yokoi
横井 弥壽雄
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Abstract

PURPOSE:To surely and quickly stop a rotor by preventing the power feed of the charge energy stored in a smoothing capacitor to a control power circuit from being cut off until the slip of an induction motor is switched from positive to negative when the power outage is detected. CONSTITUTION:The commercial alternating current (a) is rectified by a rectifying circuit 10 and converted into the DC voltage, then it is fed to an induction motor 40 connected to a turbo-molecular pump via a DC-DC converter 20 and an inverter circuit 30. When the power outage is detected by a power outage detecting circuit 61, the charge energy of the smoothing capacitor 12 of the rectifying circuit 10 and the regenerative power of the induction motor 40 serve as a power source to feed the power from a control power circuit 65. In this case, a prohibiting circuit 62 forcibly stopping the operation of the converter 20 or the inverter circuit 30 during the period required for the slip of the induction motor 40 to be changed from positive to negative is provided. The feed of the charge energy to the control power circuit 65 is prevented from being quickly cut off.

Description

【発明の詳細な説明】 主呈上m且分団 本発明は例えば半導体装置の真空排気系統に装備される
ターボ分子ポンプ用モータに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a motor for a turbomolecular pump installed, for example, in a vacuum evacuation system of a semiconductor device.

従来夏技止 半導体装置の真空排気系統には、機械的な機構が無いた
めに信頼性が高く、しかも安価である油拡散ポンプが標
準装備として採用されていることが多いが、最近、特に
要求が厳しい真空排気装置の超高真空化、クリーン化等
に対応する観点から非常に高価なターボ分子ポンプが徐
々に採用される傾向にある。このターボ分子ポンプの特
徴は何と言っても一次周波数制御された誘導電動機で駆
動されるローターが超高速回転(5〜7万rpm)する
ところにある。それ故、真空状態を保持したままで電源
を切ったとしても、ローターが停止するに至るまでには
相当の時間が必要となる。特にローターの油潤滑機構の
代わりとして磁気軸受けを装備したターボ分子ポンプ用
モータにあっては、非常に高いクリーン度が得られるも
のの上記不都合は更に顕著となり、作業者の待ち時間と
いう点で問題となることは勿論のこと、停止に至るまで
に速度通過する共振点における回転機構部の振動により
機械的寿命が縮まるという点でも問題となる。それ故、
通常のターボ分子ポンプ用モータには、誘導電動機を回
生制動状態に切り換えて、ローターを短時間で停止させ
るような工夫がなされている。
Traditionally, oil diffusion pumps have been adopted as standard equipment in the vacuum pumping systems of semiconductor equipment, which are reliable and inexpensive because they do not have mechanical mechanisms. Very expensive turbo-molecular pumps are gradually being adopted in order to meet the demands of ultra-high vacuum and cleaner vacuum evacuation equipment, which are extremely demanding. The feature of this turbomolecular pump is that the rotor, which is driven by an induction motor whose primary frequency is controlled, rotates at an extremely high speed (50,000 to 70,000 rpm). Therefore, even if the power is turned off while maintaining the vacuum state, it will take a considerable amount of time for the rotor to stop. In particular, turbomolecular pump motors equipped with magnetic bearings in place of the rotor's oil lubrication mechanism can achieve a very high level of cleanliness, but the above-mentioned disadvantages become even more pronounced, causing problems in terms of worker waiting time. Of course, this also poses a problem in that the mechanical life is shortened due to vibration of the rotating mechanism at the resonance point through which the speed passes before stopping. Therefore,
A typical turbo molecular pump motor is designed to stop the rotor in a short time by switching the induction motor to a regenerative braking state.

第3図は従来のターボ分子ポンプ用モータの簡略電気構
成図を示している。
FIG. 3 shows a simplified electrical configuration diagram of a conventional turbo molecular pump motor.

そこでは、入力された商用交流aを整流回路10、DC
−DCコンバータ20でもって直流電圧に変換し、得ら
れた直流電圧をインバータ回路30でスイッチングせし
めて高周波電流を作り出し、これで図外のターボ分子ポ
ンプに連結された誘導電動機40を高速駆動せしめるよ
うな基本構成となっている。
There, the input commercial alternating current a is converted into a rectifier circuit 10,
- The DC converter 20 converts the DC voltage into a DC voltage, and the inverter circuit 30 switches the resulting DC voltage to create a high-frequency current, which drives an induction motor 40 connected to a turbo molecular pump (not shown) at high speed. It has a basic configuration.

なお、誘導電動機40にはこの回転速度を検出する速度
検出器50が連結されている。
Note that a speed detector 50 is connected to the induction motor 40 to detect this rotational speed.

更に詳しく説明すると、整流回路10の入力段には、商
用交流aの停電を検出し、この検出結果を停電検出信号
611として出力する停電検出回路61が接続されてお
り、一方、DC−DCコンバータ20の出力段には、回
生制動状態の誘導電動機50から供給される回生電力を
消費する回生用抵抗器68が接続されている。このDC
−DCコンバータ20、インバータ回路30は、誘導電
動機40の一次電圧、−次周波数を夫々調節する回路で
あるが、共にモータ制御回路30の制御下に置かれてい
る。つまりモータ制御回路30は誘導電動機40の回転
速度が速度設定器63の回転速度設定値通りになるよう
にDC−DCコンバータ20及びインバータ回路30を
制御せしめ、これで誘導電動機40の定速度制御が行わ
れるようになっている。しかも停電検出回路61が停電
を検出すると、速度設定器63の回転速度設定値が誘導
電動機40を緊急停止せしめるに見合った値に設定され
ることで、誘導電動機40が回生制動状態に至らしめる
ような構成となっている。
To explain in more detail, a power outage detection circuit 61 is connected to the input stage of the rectifier circuit 10, which detects a power outage of commercial AC a and outputs the detection result as a power outage detection signal 611. A regenerative resistor 68 that consumes regenerative power supplied from the induction motor 50 in a regenerative braking state is connected to the output stage 20 . This DC
The -DC converter 20 and the inverter circuit 30 are circuits that adjust the primary voltage and -order frequency of the induction motor 40, respectively, and are both placed under the control of the motor control circuit 30. In other words, the motor control circuit 30 controls the DC-DC converter 20 and the inverter circuit 30 so that the rotational speed of the induction motor 40 matches the rotational speed setting value of the speed setting device 63, and thereby constant speed control of the induction motor 40 is performed. It is about to be done. Moreover, when the power outage detection circuit 61 detects a power outage, the rotational speed setting value of the speed setter 63 is set to a value suitable for bringing the induction motor 40 to an emergency stop, thereby causing the induction motor 40 to enter the regenerative braking state. The structure is as follows.

ところでモータ制御回路66は速度設定器63、速度検
出器50と同じく制御電源回路65により電源供給され
ており、更に制御電源回路65に入力される電力は、整
流回路10の出力段から取り出されている関係上、停電
状態になっても誘導電動機40が完全に停止するまでに
は、モータ制御回路66等を動作させる必要がある。そ
こで停電初期時には整流回路10の平滑コンデンサ12
等に蓄えられた電荷エネルギーを電力供給源とするとと
もに、その後停止に至るまでには、回生制動状態に至ら
しめられた誘導電動機40から供給される回生電力を電
力供給源とするようになっている。
By the way, the motor control circuit 66 is powered by a control power supply circuit 65 like the speed setter 63 and the speed detector 50, and the power input to the control power supply circuit 65 is extracted from the output stage of the rectifier circuit 10. Therefore, even if a power outage occurs, it is necessary to operate the motor control circuit 66 and the like before the induction motor 40 completely stops. Therefore, at the beginning of a power outage, the smoothing capacitor 12 of the rectifier circuit 10
The electric charge energy stored in the motor 40 is used as a power supply source, and the regenerative power supplied from the induction motor 40 brought into a regenerative braking state is used as a power supply source until the motor stops. There is.

光肌が芙失旦に1番11課H しかしながら、上記従来例による場合には、誘導電動機
40が定格運転されている状態、即ち平滑コンデンサ1
2に電荷エネルギーが十分に蓄えられている状態におい
て停電が発生した場合には、問題無くローターは確実迅
速に停止することになるが、誘導電動機40の起動状態
において停電が発生した場合には、誘導電動機40が回
生制動状態に切り替わる前に、不十分ながらも平滑コン
デンサ12に蓄えられている電荷エネルギーの殆どが誘
導電動機40に供給されてしまうことで、制御電源回路
65への電力供給が停電後直ぐに打ち切られる形となり
、結果として誘導電動機40、即ちローターがフリー・
ラン状態となるという問題がある。これは、作業者の待
ち時間の問題や軸受けの寿命低下ということに繋がるこ
とは上記した通りであるが、特に磁気軸受けを装備した
ターボ分子ポンプ用モータにおいては、停電になるとロ
ーターを浮上させるための停電用電力をも途絶えること
になるので、バッテリー等の予備電源によりフェールセ
ーフ設計がなされているとはいえ、フリーラン状態にあ
るローターが破損するという危険性が依然としてある。
However, in the case of the above conventional example, the induction motor 40 is in the rated operation state, that is, the smoothing capacitor 1
If a power outage occurs while the induction motor 2 has sufficient charge energy stored, the rotor will surely and quickly stop without any problem. However, if a power outage occurs while the induction motor 40 is running, Before the induction motor 40 switches to the regenerative braking state, most of the charge energy stored in the smoothing capacitor 12 is supplied to the induction motor 40, although insufficiently, and the power supply to the control power supply circuit 65 is interrupted. As a result, the induction motor 40, that is, the rotor, becomes free.
There is a problem that it becomes a run state. As mentioned above, this can lead to problems with worker waiting time and shortened bearing life, but especially in turbomolecular pump motors equipped with magnetic bearings, the rotor floats in the event of a power outage. Even though a fail-safe design is implemented using backup power sources such as batteries, there is still a risk that the free-running rotor may be damaged.

この不都合の対処策としては、制御電源回路65に停電
用バッテリーを新たに併設するという方法が考えられる
が、これに見合ったコストアップがあり余り実用的とは
言えない。
As a countermeasure for this inconvenience, it is conceivable to add a new battery for power outage to the control power supply circuit 65, but this increases the cost commensurately with this, so it cannot be said to be very practical.

本発明は上記事情に爲みて創案されたものであり、若干
の変更を加えるだけで、如何なるタイミングで停電が発
生しようともローターを確実迅速に停止せしめることが
できるターボ分子ポンプ用モータを提供することを目的
とする。
The present invention has been devised in view of the above circumstances, and provides a motor for a turbo molecular pump that can reliably and quickly stop a rotor even if a power outage occurs at any timing by making a few changes. With the goal.

量 を”るための − 本発明にかかるターボ分子ポンプ用モータは、入力され
た商用交流を整流し、平滑コンデンサにて直流電圧に変
換する整流回路と、整流回路の入力段に接続してあり、
商用交流の停電を検出し、この検出結果を停電検出信号
として出力する停電検出回路と、整流回路の出力段に接
続してあるDC−DCコンバータと、DC−DCコンバ
ータから導いた直流電圧をスイッチングせしめ、ターボ
分子ポンプに連結した誘導電動機に電流供給するインバ
ータ回路と、誘導電動機の回転速度設定値を与える回路
であって、停電検出信号が停電を示す時には誘導電動機
を停止させるための回転速度設定値を与える速度設定器
と、誘導電動機の回転速度を検出する速度検出器と、速
度検出器の検出結果と速度設定器の回転速度設定値とに
基づいてDC−DCコンバータの電圧振幅制御とインバ
ータ回路のスイッチング周波数制御とを行うモータ制御
回路と、速度設定器、速度検出器及びモータ制御回路を
動作させるべく、正常時には商用交流から電力供給を受
けて電源供給を行い、一方停電発生初期時にあっては、
平滑コンデンサに蓄えられた電荷エネルギーから電力供
給を受け、更に停電発生後の誘導電動機の回生制動状態
にあっては、回生電力から電力供給を受けて電源供給を
夫々行う制御電源回路と、速度検出信号が停電を示した
場合に、このタイミングで行われる誘導電動機のすべり
が正から負に変化するに要する期間だけDC−DCコン
バータ又はインバータ回路の動作を強制停止せし、める
禁止回路と、誘導電動機の入力側に接続してあり、誘導
電動機からの回生電力を消費する回生用抵抗器とを具備
している。
The turbo molecular pump motor according to the present invention is connected to a rectifier circuit that rectifies input commercial alternating current and converts it into a direct current voltage using a smoothing capacitor, and an input stage of the rectifier circuit. ,
A power outage detection circuit that detects a commercial AC power outage and outputs the detection result as a power outage detection signal, a DC-DC converter connected to the output stage of the rectifier circuit, and a switching system for the DC voltage derived from the DC-DC converter. An inverter circuit that supplies current to an induction motor connected to a turbo molecular pump, and a circuit that provides a rotation speed setting value for the induction motor, which is used to set the rotation speed to stop the induction motor when a power outage detection signal indicates a power outage. A speed setter that provides a value, a speed detector that detects the rotation speed of the induction motor, and voltage amplitude control of the DC-DC converter and inverter control based on the detection result of the speed detector and the rotation speed setting value of the speed setter. In order to operate the motor control circuit that controls the switching frequency of the circuit, the speed setter, the speed detector, and the motor control circuit, power is supplied from commercial AC during normal times, while at the beginning of a power outage Well,
A control power supply circuit that receives power from the charge energy stored in the smoothing capacitor, and also receives power from the regenerative power when the induction motor is in a regenerative braking state after a power outage, and a speed detection circuit. a circuit for forcibly stopping the operation of the DC-DC converter or inverter circuit for a period required for the slip of the induction motor to change from positive to negative when the signal indicates a power outage; The regenerative resistor is connected to the input side of the induction motor and consumes regenerated power from the induction motor.

作朋 停電検出回路が商用交流の停電を検出すると、速度設定
器における回転速度設定値が誘導電動機が回生制動状態
に至らしめるような値に設定されると同時に、DC−D
Cコンバータ又はインバータ回路の動作が禁止回路によ
り強制停止される。この強制停止は回転速度設定値が上
記設定されることにより行われる誘導電動機のすべりが
正から負に変化するに要する期間だけ保持される。
When the power failure detection circuit detects a commercial AC power failure, the rotational speed setting value in the speed setting device is set to a value that brings the induction motor into a regenerative braking state, and at the same time, the DC-D
The operation of the C converter or inverter circuit is forcibly stopped by the prohibition circuit. This forced stop is maintained only for a period required for the slip of the induction motor to change from positive to negative, which is caused by the rotational speed set value being set as described above.

一方、停電以前にあって制御電源回路への電力供給は商
用交流により行われるが、停電が検出されると、まず平
滑コンデンサに蓄電された電荷エネルギーにより行われ
る。この状態において平滑コンデンサから電力供給され
る電荷エネルギーは、強制停止されているDC−DCコ
ンバータ又はインバータ回路で阻止されて誘導電動機側
には供給されないことになり、誘導電動機を速度制御す
るモータ制御回路等の電力供給源のみとなる。
On the other hand, before a power outage, power is supplied to the control power supply circuit using commercial alternating current, but when a power outage is detected, power is first supplied using the charge energy stored in the smoothing capacitor. In this state, the charge energy supplied from the smoothing capacitor is blocked by the forcedly stopped DC-DC converter or inverter circuit and is not supplied to the induction motor, and the motor control circuit that controls the speed of the induction motor etc. will be the only power supply source.

そして誘導電動機のすべりが正から負に変化にすると、
DC−DCコンバータ又はインバータ回路の動作が復帰
することにより、誘導電動機が回生制動状態となり、し
かも発生する回生電力が回生用抵抗器で消費されること
により、誘導電動機の回転が停止することになる。
And when the slip of the induction motor changes from positive to negative,
When the DC-DC converter or inverter circuit resumes operation, the induction motor enters a regenerative braking state, and the generated regenerative power is consumed by the regenerative resistor, causing the induction motor to stop rotating. .

実益■ 以下、本発明にかかるターボ分子ポンプ用モータの一実
施例を図面を参照して説明する。第1図はターボ分子ボ
:/ブ用モータの電気構成図、第2図はターボ分子ポン
プ用モータの動作説明を行うための主要信号等のタイミ
ングチャートである。
Practical Benefits (1) Hereinafter, one embodiment of a turbo-molecular pump motor according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an electrical configuration diagram of a turbo molecular pump motor, and FIG. 2 is a timing chart of main signals, etc. for explaining the operation of the turbo molecular pump motor.

ここに掲げるターボ分子ポンプ用モータは、図外のロー
ターを磁気軸受けでもって浮上させている磁気浮上形の
もので、速度制御された誘導電動機40によりローター
を超高速回転せしめ、これで真空ポンプとしての機能が
得られるような構成となっている。
The turbo molecular pump motor shown here is a magnetically levitated type in which a rotor (not shown) is levitated by a magnetic bearing.The rotor is rotated at an ultra-high speed by a speed-controlled induction motor 40, and can be used as a vacuum pump. The configuration is such that it provides the following functions.

以下、誘導電動機40に接続された電源回路について詳
しく説明する。
The power supply circuit connected to the induction motor 40 will be described in detail below.

この電源回路には商用交流aが導入されており、入力さ
れた商用交流aは、ダイオードブリッジ11と平滑コン
デンサ12からなる整流回路10でもって直流電圧に変
換されるようになっている。
A commercial alternating current a is introduced into this power supply circuit, and the input commercial alternating current a is converted into a direct current voltage by a rectifier circuit 10 consisting of a diode bridge 11 and a smoothing capacitor 12.

整流回路10の出力段には、変換された直流電圧を更に
高い直流電圧に変換せしめるDC−DCコンバータ20
が接続されており、DC−DCコンバータ20の出力段
には、得られた直流電圧(以下、インバータ電圧Eとす
る)をスイッチングせしめることにより誘導電動機40
に与える一次電流を生成するインバータ回路30が接続
されている。なお、DC−DCコンバータ20とインバ
ータ回路30との間には、DC−DCコンバータ20か
ら供給される電流の大きさを検出するシャント抵抗67
が接続されており、この検出結果を信号671として電
圧出力するようになっている。
At the output stage of the rectifier circuit 10, there is a DC-DC converter 20 that converts the converted DC voltage into a higher DC voltage.
is connected to the output stage of the DC-DC converter 20, and the induction motor 40 is connected to the output stage of the DC-DC converter 20 by switching the obtained DC voltage (hereinafter referred to as inverter voltage E).
An inverter circuit 30 is connected to generate a primary current to be applied to the inverter circuit 30 . Note that a shunt resistor 67 is provided between the DC-DC converter 20 and the inverter circuit 30 to detect the magnitude of the current supplied from the DC-DC converter 20.
is connected, and the detection result is output as a voltage as a signal 671.

インバータ回路30の入力段には、回生制動状態にある
誘導電動機40からインバータ回路30を介して逆流す
る回生電力を消費する回生用抵抗器68が接続されてい
る。この回生用抵抗器68は抵抗、スイッチング素子等
の組み合わせ回路であって、モータ制御回路66から導
かれた後述する回生制動信号6612がアクティブであ
る場合にだけ、回生電力を内蔵抵抗に消費せしめるよう
な構成となっている。なお、図示されていないローター
の磁気軸受けには、ローター、即ち誘導電動機40の回
転速度を検出する速度検出器50が設けられている。こ
の速度検出器50の検出結果である回転速度データはは
、DC−DCコンバータ20、インバータ回路30を共
に制御するモータ制御回路66に信号51を介して導入
されている。
Connected to the input stage of the inverter circuit 30 is a regenerative resistor 68 that consumes regenerative power flowing backward through the inverter circuit 30 from the induction motor 40 in a regenerative braking state. This regenerative resistor 68 is a combination circuit including a resistor, a switching element, etc., and is designed to cause regenerative power to be consumed by the built-in resistor only when a regenerative braking signal 6612, which will be described later and which is derived from the motor control circuit 66, is active. The structure is as follows. Note that a speed detector 50 for detecting the rotational speed of the rotor, that is, the induction motor 40, is provided on the magnetic bearing of the rotor (not shown). The rotational speed data, which is the detection result of the speed detector 50, is introduced via a signal 51 to a motor control circuit 66 that controls both the DC-DC converter 20 and the inverter circuit 30.

更に詳しく説明すると、整流回路10の入力段には、商
用交流aを整流した電圧値と予め設定された基準値とを
比較する停電検出回路61が接続されており、この比較
結果を停電検出信号611として後述する速度設定器6
3、禁止回路62に夫々導かれるようになっている。
To explain in more detail, a power outage detection circuit 61 is connected to the input stage of the rectifier circuit 10, which compares the voltage value obtained by rectifying the commercial AC a with a preset reference value, and uses the comparison result as a power outage detection signal. Speed setter 6, which will be described later as 611
3. They are each led to an inhibition circuit 62.

この速度設定器63は、可変周波数発振器、F/V変換
器等からなり、誘導電動機40の回転速度設定値を信号
631として電圧出力する回路であって、ここではロー
ターの回転速度を可変自在にする必要が無いことから半
固定式となっているが、停電検出信号611や起動停止
スイッチ64からの信号641に示される情報如何によ
っては回転速度設定値が可変し得るような構成となって
いる。中でも商用交流aの停電を与える停電検出信号6
11がアクティブとなると、速度設定器63からは誘導
電動機40を制動状態に至らしめるような回転速度設定
値が信号631としてモータ制御回路66に出力するよ
うになっている。またモータ制御回路66には、上記説
明した信号631、信号51  の他に停電検出信号6
11を後述する禁止回路62にて信号処理せしめたリセ
ット信号621が導入されている。
The speed setter 63 is a circuit that includes a variable frequency oscillator, an F/V converter, etc., and outputs the rotational speed setting value of the induction motor 40 as a voltage as a signal 631. Here, the rotational speed of the rotor can be freely varied. Since there is no need to do so, it is of a semi-fixed type, but the configuration is such that the rotation speed setting value can be varied depending on the information indicated by the power failure detection signal 611 and the signal 641 from the start/stop switch 64. . Among them, a power outage detection signal 6 that causes a power outage of commercial AC a.
11 becomes active, the speed setter 63 outputs a rotational speed setting value that brings the induction motor 40 into a braking state as a signal 631 to the motor control circuit 66. In addition to the signals 631 and 51 described above, the motor control circuit 66 also includes a power failure detection signal 6.
A reset signal 621 is introduced which is signal-processed by an inhibition circuit 62 (described later).

この禁止回路62は停電検出信号611を禁止期間Tだ
けラッチする回路となっている。この禁止時間Tについ
て説明すると、停電検出信号611がアクティブとなれ
ば、速度設定器63の回転速度設定値が変化することに
なるが、この変化するタイミングと、実際に誘導電動機
40のすべりSが正から負に変化するタイミングとでは
、モータ制御回路66の中に遅れ要素があるが故に、時
間遅れが存在する。かかる禁止時間Tはこの時間遅れと
路間等に設定されている。なお、本実施例では禁止回路
62はラッチ回路が採用されているが、リセット信号6
21の送出先であるモータ制御回路66の回路構成如何
によっては、遅延回路のような回路に置き換えることも
できる。
This prohibition circuit 62 is a circuit that latches the power failure detection signal 611 for a prohibition period T. To explain this prohibition time T, if the power failure detection signal 611 becomes active, the rotational speed setting value of the speed setting device 63 will change, but the timing of this change and the actual slip S of the induction motor 40 will change. There is a time delay between the timing of the change from positive to negative because there is a delay element in the motor control circuit 66. The prohibited time T is set between this time delay and the road. In this embodiment, the prohibition circuit 62 is a latch circuit, but the reset signal 6
Depending on the circuit configuration of the motor control circuit 66 to which the signal 21 is sent, it may be replaced with a circuit such as a delay circuit.

モータ制御回路66は、誘導電動機40の回転速度を制
御対象としたフィードバック制御系における主回路であ
って、速度設定器63からの回転速度設定値に相当する
信号631を目標値信号、F/V変換器665を経た誘
導電動機40の回転速度に相当する信号6651をフィ
ードバック信号とし、DC−DCコンバータ20及びイ
ンバータ回路30を制御するような構成となっている。
The motor control circuit 66 is a main circuit in a feedback control system that controls the rotational speed of the induction motor 40, and converts a signal 631 corresponding to the rotational speed setting value from the speed setting device 63 into a target value signal and F/V. The configuration is such that a signal 6651 corresponding to the rotational speed of the induction motor 40 that has passed through the converter 665 is used as a feedback signal to control the DC-DC converter 20 and the inverter circuit 30.

更に詳しく説明すると、信号631と信号6651とを
電圧比較するfJii算器667から導かれた偏差信号
6671は、インバータ制御回路30を制御する系統と
DC−DCコンバータ20を制御する系統とに振り分け
らでいる。
To explain in more detail, the deviation signal 6671 derived from the fJii calculator 667 that compares the voltages of the signal 631 and the signal 6651 is divided into a system that controls the inverter control circuit 30 and a system that controls the DC-DC converter 20. I'm here.

前者の系統には、不感帯回路661を経て生成された誘
導電動機40のすベリSに相当するすべり制御信号66
11と誘導電動機400回転速度に相当する信号665
1とを加算する加算器662と、加算器662の加算電
圧値に応じて二相発振する発振器663とが備えられて
おり、発振器663からはインバータ回路30をスイッ
チング周波数を可変せしめる三相スイッチング信号66
31が出力されるようになっている。なお、不感帯回路
661からは、信号6621の他に誘導電動機40のす
ベリSが負に変化したことを所定の期間を置いて与える
回生制動信号6612が出力されている。
The former system includes a slip control signal 66 corresponding to the slip S of the induction motor 40 generated through a dead band circuit 661.
11 and a signal 665 corresponding to the induction motor 400 rotation speed.
1, and an oscillator 663 that generates two-phase oscillation according to the added voltage value of the adder 662. The oscillator 663 outputs a three-phase switching signal that causes the inverter circuit 30 to vary the switching frequency. 66
31 is output. In addition to the signal 6621, the dead band circuit 661 outputs a regenerative braking signal 6612 that indicates that the slide S of the induction motor 40 has changed to negative at a predetermined interval.

一方、後者の系統には、不感帯回路664を経て生成さ
れた信号6641とDC−DCコンバータ20からの出
力電流に相当する信号671とを減算する減算器665
と、減算器665の減算結果に応じて二相発振する電流
制御器666とが備えられており、電流制御器666か
らはDC−DCコンバータ20の通電角を変化させてイ
ンバータ電圧Eを可変せしめるための二相スイッチング
信号6661が出力されるようになっている。この電流
制御器666はリセット信号621がアクティブである
期間には動作しないような構成となっている。このよう
にDC−DCコンバータ20を制御する系統にはかかる
系の安定性の観点から電流フィードバックループが設け
られている。
On the other hand, the latter system includes a subtracter 665 that subtracts the signal 6641 generated through the dead band circuit 664 and the signal 671 corresponding to the output current from the DC-DC converter 20.
and a current controller 666 that performs two-phase oscillation according to the subtraction result of the subtracter 665, and the current controller 666 changes the conduction angle of the DC-DC converter 20 to vary the inverter voltage E. A two-phase switching signal 6661 is output for this purpose. This current controller 666 is configured such that it does not operate while the reset signal 621 is active. In this way, a current feedback loop is provided in the system that controls the DC-DC converter 20 from the viewpoint of stability of the system.

なお、各系統に備えられている不感帯回路661.66
4はフィードバック系の目標信号である信号631が急
激に変化しても誘導電動機40が電気的に追随しないこ
とに基づくものである。
In addition, dead band circuits 661 and 66 provided in each system
4 is based on the fact that the induction motor 40 does not electrically follow even if the signal 631, which is the target signal of the feedback system, suddenly changes.

上記説明したモータ制御回路66、停電検出回路61、
禁止回路62、速度設定器63、起動停止スイッチ64
、回生用抵抗器68、速度検出器50等は、後述する制
御電源回路65によって、通常の場合は勿論のこと、商
用交流aが停電となった場合にも誘導電動機40が停止
するに必要な期間に限って夫々電源供給され得るように
なっている。
The motor control circuit 66 described above, the power failure detection circuit 61,
Prohibition circuit 62, speed setting device 63, start/stop switch 64
, a regenerative resistor 68, a speed detector 50, etc., are controlled by a control power supply circuit 65, which will be described later, to stop the induction motor 40 not only in normal circumstances but also in the event of a power outage of the commercial AC a. Power can be supplied to each of them for a limited period of time.

この制御電源回路65は、図示されていないがDC−D
Cコンバータ等を組み合わせた回路であって、上記回路
等を駆動させるに必要な電力供給源は、整流回路10の
出力段とDC−DCコンバータ20の出力段からの2系
統から夫々導入されるようになっている。つまり商用交
流aが正常である場合には、商用交流aを整流回路10
でもって整流せしめた直流電圧からエネルギー供給が行
われており、一方、商用交流aが停電である場合には、
主として平滑コンデンサ12に蓄えられた電荷エネルギ
ー或いは回生制動時に誘導電動機40から発せられる回
生エネルギーでもって電力供給が行われるような構成と
なっている。
This control power supply circuit 65 is a DC-D
The circuit is a combination of C converters and the like, and the power supply sources necessary to drive the circuits are introduced from two systems, one from the output stage of the rectifier circuit 10 and the other from the output stage of the DC-DC converter 20. It has become. In other words, when the commercial AC a is normal, the commercial AC a is transferred to the rectifier circuit 10.
Energy is supplied from the rectified DC voltage.On the other hand, if the commercial AC a is out of power,
The structure is such that power is supplied mainly by charge energy stored in the smoothing capacitor 12 or regenerative energy generated from the induction motor 40 during regenerative braking.

上記のように構成されたターボ分子ポンプ用モータの動
作説明を第2図を参照して説明する。なお、図中示す一
点鎖線は従来例による場合のグラフである。
The operation of the turbo molecular pump motor configured as described above will be explained with reference to FIG. 2. In addition, the dashed-dotted line shown in the figure is a graph in the case of the conventional example.

起動停止スイッチ64をオンに切り換えると、商用交流
aが導通されると同時に、速度設定器63の速度設定値
が変化することにより、誘導電動機40が起動すること
になる。この状態では誘導電動機40を速度制御するモ
ータ制御回路等の回路は誘導電動機40と同じく商用交
流aにより電力供給が行われている。
When the start/stop switch 64 is turned on, the commercial alternating current a is turned on and at the same time, the speed setting value of the speed setting device 63 changes, so that the induction motor 40 is started. In this state, circuits such as a motor control circuit that controls the speed of the induction motor 40 are supplied with power by the commercial alternating current a like the induction motor 40.

そして誘導電動機40が定格運転状態に至る途中におけ
る時間t1において停電が発生すると、停電検出回路6
1の停電検出信号611にパルスが現れ、これと共に速
度設定器63における回転速度設定値が誘導電動機40
の回生制動を行うような値に設定される。しかも禁止回
路62のリセット信号621 も立ち上がることになり
、電流制御器666の二相発振が停止し、DC−DCコ
ンバータ20の動作が強制停止される。この強制停止は
リセット信号621が立ち下がる時間t2まで保持され
ることになる。これは、平滑コンデンサ12に蓄えられ
ている電荷エネルギーは、DC−DCコンバータ20が
強制停止されているので、起動状態にある誘導電動機4
0に電力供給されないことを意味しており、停電が発生
して誘導電動機40が回生制動状態となるまで動作して
いることが必要なモータ制御回路66等に電源供給する
ための電力供給源となり得る。
If a power outage occurs at time t1 while the induction motor 40 reaches its rated operating state, the power outage detection circuit 6
A pulse appears in the power failure detection signal 611 of No. 1, and at the same time, the rotational speed setting value in the speed setting device 63 changes to the induction motor 40.
The value is set to perform regenerative braking. Moreover, the reset signal 621 of the inhibiting circuit 62 also rises, the two-phase oscillation of the current controller 666 is stopped, and the operation of the DC-DC converter 20 is forcibly stopped. This forced stop will be maintained until time t2 when the reset signal 621 falls. This is because the charge energy stored in the smoothing capacitor 12 is transferred to the induction motor 4 in the starting state because the DC-DC converter 20 is forcibly stopped.
This means that power is not supplied to the motor control circuit 66, etc., which needs to operate until a power outage occurs and the induction motor 40 enters the regenerative braking state. obtain.

次に誘導電動機40が回生制動状態に至るまでの過程に
ついて説明する。時間11において誘導電動機40が回
生制動状態に至らしめるような回転速度設定に設定され
ると、この設定値変化は不感帯回路661、発振器66
3へと順次的に伝達され、結果として誘導電動機40の
すベリSが正から負に変化することになるが、主として
発振器663にはこの系を安定にするために積分要素が
含まれているので、この信号伝達は遅延することになる
Next, the process by which the induction motor 40 reaches the regenerative braking state will be described. When the induction motor 40 is set to a rotation speed that brings it into a regenerative braking state at time 11, this set value change is caused by the dead band circuit 661 and the oscillator 66.
3, and as a result, the slope S of the induction motor 40 changes from positive to negative. Mainly, the oscillator 663 includes an integral element in order to stabilize this system. Therefore, this signal transmission will be delayed.

しかも誘導電動機40のすべりSが正から負に変化に完
全に変化したタイミング、即ち時間t2にて禁止回路6
2から出力されるリセット信号621が立ち下がること
になり、電流制御器666の二相発振が動作を開始する
ことに伴ってDC−DCコンバータ20の動作が復帰す
ることで、誘導電動機40が回生制動状態になる。これ
はフリーラン状態となっている誘導電動機40において
回生電力が発生することを意味している。このように時
間t2にて発生した回生電力は、平滑コンデンサ12に
蓄えられた電荷エネルギーに代わって制御電源回路65
に与えられることになり、制御電源回路65への電力供
給が不安定にならない限りにおいて回生用抵抗器68で
も消費されることになるが、時間t2以降、誘導電動機
40が完全に停止するまでの電力供給源とされ得ること
になる。
Furthermore, the inhibition circuit 6
The reset signal 621 output from the DC-DC converter 20 falls, and the two-phase oscillation of the current controller 666 starts to operate, and the DC-DC converter 20 resumes operation, causing the induction motor 40 to regenerate. It becomes a braking state. This means that regenerative power is generated in the induction motor 40 that is in a free running state. The regenerated power thus generated at time t2 is transferred to the control power supply circuit 65 instead of the charge energy stored in the smoothing capacitor 12.
As long as the power supply to the control power supply circuit 65 does not become unstable, it will also be consumed by the regeneration resistor 68, but after time t2, until the induction motor 40 completely stops. This means that it can be used as a power supply source.

従って、本実施例による場合には、誘導電動機40が定
格運転状態に至る途中において停電が発生した場合であ
っても、磁気軸受けを破損させることな(、ローターを
確実迅速に停止せしめることができることになる、しか
も停電用バッテリーを付設する等のような大きな設備変
更を伴うことなく、若干の電子回路を付加するだけでよ
いので、コストの面では勿論のこと信頼性の面でも大き
なメリットがあり、それ故、ターボ分子ポンプの性能向
上を促進する上で大きな意義を有する。
Therefore, in the case of this embodiment, even if a power outage occurs while the induction motor 40 reaches its rated operating state, the magnetic bearing will not be damaged (and the rotor can be stopped reliably and quickly). Moreover, it does not require major equipment changes such as installing a power outage battery, and only requires adding a small amount of electronic circuitry, so it has great advantages not only in terms of cost but also in terms of reliability. , therefore, it has great significance in promoting performance improvement of turbomolecular pumps.

なお、本発明にかかるターボ分子ポンプ用モータは上記
実施例に限定されず、平滑コンデンサにて蓄電された電
荷エネルギーの放電阻止をDC−DCコンバータの動作
停止により行うのではなく、例えばインバータ回路の動
作を停止するような形態を採っても構わない。
Note that the turbo molecular pump motor according to the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and the discharge of the charge energy stored in the smoothing capacitor is not prevented by stopping the operation of the DC-DC converter, but by stopping the operation of the DC-DC converter, for example. It is also possible to adopt a form in which the operation is stopped.

光豆q泣果 以上、本実ターボ分子ポンプ用モータによる場合には、
簡単な禁止回路を追加するだけで、停電が検出されて、
誘導電動機のすべりが正から負にに切り替わる迄の間に
、平滑コンデンサに蓄えられた電荷エネルギーによる制
御電源回路への電力供給が打ち切られないような構成と
なっているので、如何なるタイミングで停電が発生しよ
うともローターを確実迅速に停止せしめることができる
More than anything, if you use a real turbo molecular pump motor,
By simply adding a simple inhibit circuit, a power outage is detected and
The structure is such that the electric charge energy stored in the smoothing capacitor does not cut off the power supply to the control power supply circuit until the slip of the induction motor changes from positive to negative, so there is no possibility of a power outage occurring at any time. Even if this happens, the rotor can be stopped quickly and reliably.

従って、ターボ分子ポンプ用モータのコスト及び性能を
より促進する上で大きなメリットがある。
Therefore, there is a great advantage in further promoting cost and performance of a motor for a turbomolecular pump.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図及び第2図は本発明にかかるターボ分子ポンプ用
モータの一実施例における説明図であって、第1図はタ
ーボ分子ポンプ用モータの電気構成図、第2図はターボ
分子ポンプ用モータの動作説明を行うための主要信号等
のタイミングチャートであり、第3図は従来のターボ分
子ポンプ用モータの簡略電気構成図である。 a・・・商用交流 工0・・・整流回路 12・・・平滑コンデンサ 20・・・DC−DCコンバータ 30・・・インバータ回路 40・・・誘導電動機 50・・・速度設定器 61・・・停電検出回路 611  ・・・停電検出信号 62・・・禁止回路 63・・・速度設定器 65・・・制御電源回路 66・・・モータ制御回路 68・・・回生用抵抗器
1 and 2 are explanatory diagrams of an embodiment of the turbo-molecular pump motor according to the present invention, in which FIG. 1 is an electrical configuration diagram of the turbo-molecular pump motor, and FIG. 2 is an electrical configuration diagram of the turbo-molecular pump motor. This is a timing chart of main signals, etc. for explaining the operation of the motor, and FIG. 3 is a simplified electrical configuration diagram of a conventional turbo molecular pump motor. a... Commercial AC equipment 0... Rectifier circuit 12... Smoothing capacitor 20... DC-DC converter 30... Inverter circuit 40... Induction motor 50... Speed setter 61... Power failure detection circuit 611...Power failure detection signal 62...Prohibition circuit 63...Speed setter 65...Control power supply circuit 66...Motor control circuit 68...Regeneration resistor

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)入力された商用交流を整流し、平滑コンデンサに
て直流電圧に変換する整流回路と、整流回路の入力段に
接続してあり、前記商用交流の停電を検出し、この検出
結果を停電検出信号として出力する停電検出回路と、前
記整流回路の出力段に接続してあるDC−DCコンバー
タと、DC−DCコンバータから導いた直流電圧をスイ
ッチングせしめ、ターボ分子ポンプに連結した誘導電動
機に電流供給するインバータ回路と、前記誘導電動機の
回転速度設定値を与える回路であって、前記停電検出信
号が停電を示す時には前記誘導電動機を停止させるため
の回転速度設定値を与える速度設定器と、前記誘導電動
機の回転速度を検出する速度検出器と、速度検出器の検
出結果と前記速度設定器の回転速度設定値とに基づいて
前記DC−DCコンバータの電圧振幅制御と前記インバ
ータ回路のスイッチング周波数制御とを行うモータ制御
回路と、前記速度設定器、前記速度検出器及び前記モー
タ制御回路を動作させるべく、正常時には前記商用交流
から電力供給を受けて電源供給を行い、一方停電発生初
期時にあっては、前記平滑コンデンサに蓄えられた電荷
エネルギーから電力供給を受けて、更に停電発生後の前
記誘導電動機の回生制動状態にあっては、回生電力から
電力供給を受けて電源供給を夫々行う制御電源回路と、
前記速度検出信号が停電を示した場合に、このタイミン
グで行われる前記誘導電動機のすべりが正から負に変化
するに要する期間だけ前記DC−DCコンバータ又は前
記インバータ回路の動作を強制停止せしめる禁止回路と
、前記誘導電動機の入力側に接続してあり、前記誘導電
動機からの回生電力を消費する回生用抵抗器とを具備す
ることを特徴とするターボ分子ポンプ用モータ。
(1) A rectifier circuit that rectifies input commercial AC and converts it into DC voltage using a smoothing capacitor, and is connected to the input stage of the rectifier circuit, detects a power outage of the commercial AC, and uses this detection result as a power outage. A power failure detection circuit that outputs a detection signal, a DC-DC converter connected to the output stage of the rectifier circuit, and a DC voltage derived from the DC-DC converter are switched to supply current to an induction motor connected to a turbo molecular pump. an inverter circuit for supplying the inverter circuit, a circuit for providing a rotational speed setting value of the induction motor, the speed setting device providing a rotational speed setting value for stopping the induction motor when the power failure detection signal indicates a power outage; a speed detector that detects the rotational speed of the induction motor; voltage amplitude control of the DC-DC converter and switching frequency control of the inverter circuit based on the detection result of the speed detector and the rotational speed setting value of the speed setter. In order to operate the motor control circuit, the speed setter, the speed detector, and the motor control circuit, power is supplied from the commercial alternating current during normal times, while at the initial stage of a power outage, power is supplied. is a control power supply that receives power supply from the charge energy stored in the smoothing capacitor, and further receives power supply from regenerative power when the induction motor is in a regenerative braking state after a power outage occurs. circuit and
When the speed detection signal indicates a power outage, a prohibition circuit for forcibly stopping the operation of the DC-DC converter or the inverter circuit for a period required for the slip of the induction motor to change from positive to negative at this timing. and a regeneration resistor connected to an input side of the induction motor and consuming regenerated power from the induction motor.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2549637A3 (en) * 2011-07-20 2017-05-17 LSIS Co., Ltd. Apparatus and method for controlling medium voltage inverter
JP2018114268A (en) * 2017-01-03 2018-07-26 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Stator-less electric motor for magnetic resonance imaging system and methods thereof

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