JPH06280874A - Feeder of magnetic bearing device - Google Patents

Feeder of magnetic bearing device

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JPH06280874A
JPH06280874A JP6712993A JP6712993A JPH06280874A JP H06280874 A JPH06280874 A JP H06280874A JP 6712993 A JP6712993 A JP 6712993A JP 6712993 A JP6712993 A JP 6712993A JP H06280874 A JPH06280874 A JP H06280874A
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JP
Japan
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motor
magnetic bearing
voltage
power supply
rotor
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JP6712993A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiaki Kawashima
敏明 川島
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Seiko Seiki KK
Original Assignee
Seiko Seiki KK
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To continue operation of a magnetic bearing device until the rotational frequency of a rotor is lowered enough in a device for continuing operation of a magnetic bearing device by utilizing the regenerative power of a motor at the time of service interruption. CONSTITUTION:When feeding to a motor driver 71 is stopped due to service interruption or the like, regenerative power is generated by coils 61U, 61V, 61W with rotation of a rotor of a DC brushless motor. When the rotational frequency of a rotor is high, a switch circuit 88 is off-state so that regenerative voltage is rectified and smoothed by diodes 86a-86f and condensers 83, 84 according to the ordinary rectifying system and supplied to a magnetic bearing control circuit 77. When the rotational frequency of the rotor is lowered, a voltage doubler rectifier command signal 93 is output from a regenerative voltage lowering detecting circuit 90 and the switch circuit 88 is turned on and change-over to the voltage doubler rectifier system takes place.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ターボ分子ポンプ等の
ロータを磁気浮上させて所定の位置に保持する磁気軸受
装置に対して給電する給電装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply device for supplying power to a magnetic bearing device which magnetically levitates a rotor such as a turbo molecular pump and holds the rotor at a predetermined position.

【0002】[0002]

【従来の技術】超高真空を得ることのできるターボ分子
ポンプでは、ロータの軸受として非接触式の磁気軸受装
置が使用され、保護用として機械的なベアリングが使用
されているが、高速回転中に停電等によって磁気軸受装
置への給電が停止された場合、ロータや保護用のベアリ
ングの摩耗、破損を防止するためには、ロータの回転速
度が十分小さくなった後にロータが保護用のベアリング
に接触するようにする必要がある。そこで、従来はバッ
クアップ用のバッテリを設け、停電時にはこのバックア
ップ用のバッテリから磁気軸受装置に給電して動作を継
続させていた。
2. Description of the Related Art In a turbo molecular pump capable of obtaining an ultrahigh vacuum, a non-contact type magnetic bearing device is used as a rotor bearing and a mechanical bearing is used for protection, but it is If the power supply to the magnetic bearing device is stopped due to a power failure, etc., in order to prevent wear and damage to the rotor and the protective bearing, the rotor must be replaced with the protective bearing after the rotor speed has decreased sufficiently. Need to make contact. Therefore, conventionally, a backup battery is provided, and in the event of a power failure, power is supplied from the backup battery to the magnetic bearing device to continue operation.

【0003】しかし、バッテリはメンテナンスが必要で
あると共に信頼性が低いという問題点があることから、
最近、例えば特開昭59−23098号公報に示される
ように、ロータを回転するモータとして停電時には発電
機として作用するモータを用い、停電時にはこのモータ
の回生電力を磁気軸受装置に給電するようにしてバック
アップ用のバッテリを不要にしたり、あるいは特公平1
−47110号公報に示されるように、停電時にはモー
タの回生電力をバッテリに供給するようにしてバッテリ
容量を小さくすることが提案されている。
However, since the battery requires maintenance and has a low reliability,
Recently, as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 59-23098, a motor that rotates a rotor is used as a generator during a power failure, and regenerative power of this motor is supplied to a magnetic bearing device during a power failure. To eliminate the need for a backup battery, or special features 1
As disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 47110, it has been proposed to reduce the battery capacity by supplying regenerative electric power of the motor to the battery during a power failure.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように停電時にモータの回生電力を利用する場合、停電
時にモータから回生発電される電圧はロータの回転数に
略比例するため、回転数の低下における発電電圧の低下
程度は、機械的軸受が耐えられる低速度に低下するまで
に磁気軸受の作動に必要な電圧以下に低下してしまうの
である。そのため、磁気軸受装置がモータの回生電力を
用いて動作することが困難になる。
However, when the regenerative electric power of the motor is used at the time of power failure as described above, the voltage regenerated from the motor at the time of power failure is substantially proportional to the rotational speed of the rotor, so that the rotational speed decreases. The degree of decrease in the power generation voltage at is decreased below the voltage required for the operation of the magnetic bearing before the mechanical bearing can withstand the low speed. Therefore, it becomes difficult for the magnetic bearing device to operate using the regenerative electric power of the motor.

【0005】従って、比較的高い回転数のうちにロータ
が保護用ベアリング上に降下して、ロータや保護用ベア
リングが摩耗し、これらの寿命が短くなる傾向にあると
いう問題点がある。本発明はこのような課題に鑑みてな
されたもので、停電時にモータの回生電力を利用して磁
気軸受装置の動作を継続させる装置において、ロータの
回転数が十分低下するまで磁気軸受装置の動作を継続さ
せることができるようにした磁気軸受装置の給電装置を
提供することを目的とする。
Therefore, there is a problem that the rotor is lowered onto the protective bearing at a relatively high rotational speed, the rotor and the protective bearing are worn, and the life of these tends to be shortened. The present invention has been made in view of such a problem, and in a device that continues the operation of the magnetic bearing device by utilizing the regenerative power of the motor at the time of power failure, the operation of the magnetic bearing device until the rotation speed of the rotor is sufficiently reduced. It is an object of the present invention to provide a power supply device for a magnetic bearing device, which is capable of continuing.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明の磁
気軸受装置の給電装置は、給電停止時に発電機として作
用するモータによって回転駆動されるロータを磁気浮上
させて保持する磁気軸受装置に用いられ、給電停止時に
モータから発生される交流電圧を直流電圧に変換して磁
気軸受装置に供給すると共に、磁気軸受の動作所定限界
値に応じて、整流方式を通常の整流方式と倍電圧整流方
式とに切り合え可能な整流回路と、この整流回路の整流
方式を切り換える切換手段とを備えたものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a magnetic bearing device for a magnetic bearing device, comprising: a magnetic bearing device which magnetically levitates and holds a rotor which is rotationally driven by a motor acting as a generator when power feeding is stopped. It is used to convert the AC voltage generated from the motor when the power supply is stopped to a DC voltage and supply it to the magnetic bearing device, and the rectification method is a normal rectification method or a double voltage rectification method according to the predetermined operation limit value of the magnetic bearing. A rectifier circuit that can be switched to a different system, and a switching unit that switches the rectification system of the rectifier circuit.

【0007】請求項2記載の発明の磁気軸受装置の給電
装置は、請求項1記載の発明における切換手段が、モー
タに対する給電停止時に、モータから発生される電圧が
所定値以下になったことを検出して、整流回路の整流方
式を通常の整流方式から倍電圧整流方式に切り換えるも
のである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a power supply device for a magnetic bearing device, wherein the switching means according to the first aspect of the invention determines that the voltage generated from the motor is below a predetermined value when the power supply to the motor is stopped. It detects and switches the rectification method of the rectification circuit from the normal rectification method to the voltage doubler rectification method.

【0008】請求項3記載の発明の磁気軸受装置の給電
装置は、請求項1記載の発明における切換手段が、モー
タに対する給電停止時に、モータの回転数が所定値以下
になったことを検出して、整流回路の整流方式を通常の
整流方式から倍電圧整流方式に切り換えるものである。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a magnetic bearing device power supply device, wherein the switching means in the first aspect of the invention detects that the number of rotations of the motor has become a predetermined value or less when power supply to the motor is stopped. Then, the rectification method of the rectification circuit is switched from the normal rectification method to the voltage doubler rectification method.

【0009】請求項4記載の発明の磁気軸受装置の給電
装置は、請求項1記載の発明における切換手段が、モー
タに対する給電停止時に、モータから発生される電流が
所定値以上になったことを検出して、整流回路の整流方
式を通常の整流方式から倍電圧整流方式に切り換えるも
のである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a magnetic bearing device power supply device in which the switching means in the first aspect of the invention is configured so that the current generated from the motor becomes a predetermined value or more when the power supply to the motor is stopped. It detects and switches the rectification method of the rectification circuit from the normal rectification method to the voltage doubler rectification method.

【0010】[0010]

【作用】本発明の磁気軸受装置の給電装置では、モータ
に対する給電停止時には、整流回路によって、モータか
ら発生される交流電圧が直流電圧に変換されて磁気軸受
装置に供給される。ここで、整流回路は、磁気軸受の動
作所定限界値に応じて通常の整流方式と倍電圧整流方式
とに切り合え可能になっており、この整流方式は切換手
段によって切り換えられる。切換手段は、例えば、モー
タから発生される電圧が所定値以下になったとき、ある
いは、モータの回転数が所定値以下になったときに、整
流回路の整流方式を通常の整流方式から倍電圧整流方式
に切り換える。これにより、ロータの回転数が十分低下
するまで磁気軸受装置の動作を継続させることが可能と
なる。
In the power feeding device of the magnetic bearing device of the present invention, when the power feeding to the motor is stopped, the AC voltage generated from the motor is converted into the DC voltage by the rectifying circuit and the DC voltage is supplied to the magnetic bearing device. Here, the rectifying circuit can switch between a normal rectifying system and a double voltage rectifying system according to a predetermined operation limit value of the magnetic bearing, and the rectifying system is switched by the switching means. The switching means changes the rectification method of the rectification circuit from the normal rectification method to a voltage doubler when the voltage generated from the motor becomes less than a predetermined value or when the rotation speed of the motor becomes less than a predetermined value. Switch to rectification method. As a result, it becomes possible to continue the operation of the magnetic bearing device until the rotational speed of the rotor is sufficiently reduced.

【0011】[0011]

【実施例】以下本発明の磁気軸受装置の給電装置におけ
る好適な実施例について、図1から図6を参照して詳細
に説明する。図1は本実施例が適用されるターボ分子ポ
ンプ装置の全体構成を表わしたものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of a power feeding device for a magnetic bearing device of the present invention will be described in detail below with reference to FIGS. FIG. 1 shows an overall configuration of a turbo molecular pump device to which this embodiment is applied.

【0012】このターボ分子ポンプ装置1は、例えば半
導体製造装置内等に設置され、チャンバ等からプロセス
ガスの排出を行うものである。この例では、円筒状に形
成された外装体10の上端部にフランジ11が形成さ
れ、ボルト等によって半導体製造装置に接続されるよう
になっている。
The turbo-molecular pump device 1 is installed in, for example, a semiconductor manufacturing device, and discharges process gas from a chamber or the like. In this example, a flange 11 is formed on the upper end of the outer casing 10 formed in a cylindrical shape, and is connected to the semiconductor manufacturing apparatus by a bolt or the like.

【0013】外装体10の内側に複数のステータ翼12
が配置され、このそれぞれのステータ翼12間に複数の
ロータ翼14が配置されている。このロータ翼14はロ
ータ15の外周囲壁に設けられ、ロータ15は磁性体の
ロータ軸18に連動して回転するように、ボルト19で
ロータ軸18に固定されている。
A plurality of stator blades 12 are provided inside the outer casing 10.
Are arranged, and a plurality of rotor blades 14 are arranged between the respective stator blades 12. The rotor blades 14 are provided on the outer peripheral wall of the rotor 15, and the rotor 15 is fixed to the rotor shaft 18 with bolts 19 so as to rotate in conjunction with the rotor shaft 18 made of a magnetic material.

【0014】ロータ15はいわゆる磁気軸受を利用して
おり、ロータ軸18の上部には、2対の半径方向電磁石
20がロータ軸18を挟んで対向配置されており、2対
の半径方向電磁石は互いに直交するように配置されてい
る。この半径方向電磁石20に隣接して、ロータ軸18
を挟んで対向する2対の半径方向センサ22が2対設け
られている。
The rotor 15 uses a so-called magnetic bearing, and two pairs of radial electromagnets 20 are arranged above the rotor shaft 18 so as to face each other with the rotor shaft 18 interposed therebetween. They are arranged so as to be orthogonal to each other. Adjacent to the radial electromagnet 20, the rotor shaft 18
Two pairs of radial sensors 22 are provided so as to face each other across the pair.

【0015】さらに、ロータ軸18の下部には、同様に
2対の半径方向電磁石24が配置され、この半径方向電
磁石24にも、隣接して半径方向センサ26が2対設け
られている。これら半径方向電磁石20、24に励磁電
流が供給されることによって、ロータ軸18が半径方向
に磁気浮上される。この励磁電流は、磁気浮上時に、半
径方向センサ22、26からの位置検知信号に応じて制
御され、これによってロータ軸18が半径方向の所定位
置に保持されるようになっている。
Similarly, two pairs of radial electromagnets 24 are arranged under the rotor shaft 18, and the radial electromagnets 24 are also provided with two pairs of radial sensors 26 adjacent to each other. By supplying an exciting current to the radial electromagnets 20 and 24, the rotor shaft 18 is magnetically levitated in the radial direction. This exciting current is controlled in response to the position detection signals from the radial direction sensors 22 and 26 during magnetic levitation, whereby the rotor shaft 18 is held at a predetermined radial position.

【0016】また、外装体10の内側の半径方向センサ
22と半径方向センサ26との間にはDCブラシレスモ
ータ30が配置されている。このDCブラシレスモータ
30に通電されることによって、ロータ軸18および、
これに固定されたロータ翼14が回転するようになって
いる。
A DC brushless motor 30 is arranged between the radial direction sensor 22 and the radial direction sensor 26 inside the outer casing 10. When the DC brushless motor 30 is energized, the rotor shaft 18 and the
The rotor blades 14 fixed to this are adapted to rotate.

【0017】ロータ軸18の下部には、磁性体で形成さ
れた円盤状の金属ディスク31が固定されており、この
金属ディスク31を挟み、且つ対向した一対ずつの軸方
向電磁石32、34が配置されている。さらにロータ軸
18の切断端部に対向して軸方向センサ36が配置され
ている。
A disc-shaped metal disk 31 made of a magnetic material is fixed to the lower portion of the rotor shaft 18, and a pair of axial electromagnets 32 and 34 are arranged so as to sandwich the metal disk 31 and face each other. Has been done. Further, an axial sensor 36 is arranged so as to face the cut end of the rotor shaft 18.

【0018】この軸方向電磁石32、34の励磁電流
は、軸方向センサ36からの位置検知信号に応じて制御
され、これによりロータ軸18が軸方向の所定位置に浮
上保持されるようになっている。また、このロータ軸1
8の下端部には、ロータ軸18の回転数を検出するため
の回転センサ38が配置されている。
The exciting currents of the axial electromagnets 32 and 34 are controlled in accordance with the position detection signal from the axial sensor 36, so that the rotor shaft 18 is levitated and held at a predetermined axial position. There is. Also, this rotor shaft 1
A rotation sensor 38 for detecting the number of rotations of the rotor shaft 18 is arranged at the lower end of the rotor 8.

【0019】ターボ分子ポンプ装置の外装体10の下部
には、半導体製造装置からのプロセスガス等を排出する
排気口52が配置されている。また、排気口52の近傍
には、サーミスタ等の温度センサ50が配置されてい
る。また、ターボ分子ポンプ装置は、コネクタ44およ
びケーブルを介してコントローラ45に接続されてい
る。
An exhaust port 52 for exhausting a process gas or the like from the semiconductor manufacturing apparatus is arranged in the lower portion of the exterior body 10 of the turbo molecular pump device. Further, a temperature sensor 50 such as a thermistor is arranged near the exhaust port 52. Further, the turbo molecular pump device is connected to the controller 45 via the connector 44 and a cable.

【0020】図2はターボ分子ポンプ装置1とコントロ
ーラ45の要部の電気的構成を示すブロック図である。
この図に示すように、ターボ分子ポンプ装置1は、給電
停止時に発電機として作用するモータとしてのDCブラ
シレスモータ30と、磁気軸受装置を構成する電磁石6
2(半径方向電磁石20、24および軸方向電磁石3
2、34を代表する。)および位置センサ63(半径方
向センサ22、26および軸方向センサ36を代表す
る。)とを備えている。
FIG. 2 is a block diagram showing the electrical construction of essential parts of the turbo molecular pump device 1 and the controller 45.
As shown in this figure, the turbo molecular pump device 1 includes a DC brushless motor 30 as a motor that acts as a generator when power supply is stopped, and an electromagnet 6 that constitutes a magnetic bearing device.
2 (radial electromagnets 20 and 24 and axial electromagnet 3
Represent 2,34. ) And a position sensor 63 (representing the radial sensors 22, 26 and the axial sensor 36).

【0021】また、コントローラ45は、DCブラシレ
スモータ30を駆動するモータドライバ71と、電磁石
62に励磁電流を供給するスイッチングアンプ72と、
位置センサ63の出力信号に基づいてスイッチングアン
プ72を制御してロータ軸18を所定の位置に保持する
サーボコントローラ73と、ターボ分子ポンプ装置全体
の制御を行うマイクロコンピュータ74と、交流電源か
らの交流電圧を整流して直流電圧を発生しモータドライ
バ71に給電する電源回路75と、この電源回路75か
らの直流電圧を安定化してスイッチングアンプ72、サ
ーボコントローラ73およびマイクロコンピュータ74
に給電するスイッチングレギュレータ76とを備えてい
る。スイッチングアンプ72とサーボコントローラ73
は、磁気軸受制御回路77を構成している。なお、電源
装置75にもスイッチングレギュレータを設けても良
い。
The controller 45 also includes a motor driver 71 for driving the DC brushless motor 30, a switching amplifier 72 for supplying an exciting current to the electromagnet 62,
A servo controller 73 that controls the switching amplifier 72 based on the output signal of the position sensor 63 to hold the rotor shaft 18 at a predetermined position, a microcomputer 74 that controls the turbo molecular pump device as a whole, and an AC power from an AC power supply. A power supply circuit 75 that rectifies the voltage to generate a DC voltage to supply power to the motor driver 71, a DC voltage from the power supply circuit 75 is stabilized, and a switching amplifier 72, a servo controller 73, and a microcomputer 74.
And a switching regulator 76 that supplies power to the. Switching amplifier 72 and servo controller 73
Constitute a magnetic bearing control circuit 77. Note that the power supply device 75 may also be provided with a switching regulator.

【0022】図3は図2における電源回路75およびモ
ータドライバ71の構成を示す回路図である。電源回路
75は、交流電源81からの交流電圧を整流する整流器
82と、この整流器82の出力端の間に直列に設けられ
た平滑用の2つのコンデンサ83、84とを備えてい
る。
FIG. 3 is a circuit diagram showing the configurations of the power supply circuit 75 and the motor driver 71 in FIG. The power supply circuit 75 includes a rectifier 82 that rectifies the AC voltage from the AC power supply 81, and two smoothing capacitors 83 and 84 that are provided in series between the output terminals of the rectifier 82.

【0023】モータドライバ71は、整流器82の出力
端の間に設けられた6つのトランジスタ85a〜85f
および6つのダイオード86a〜86fを備えている。
トランジスタ85a、85b、トランジスタ85c、8
5d、トランジスタ85e、85fは、それぞれ直列に
接続されて整流器82の出力端の間に設けられている。
また、ダイオード86a、86b、ダイオード86c、
86d、ダイオード86e、86fも、それぞれ直列に
接続されて整流器82の出力端の間に設けられている。
The motor driver 71 includes six transistors 85a to 85f provided between output terminals of the rectifier 82.
And six diodes 86a-86f.
Transistors 85a, 85b, Transistors 85c, 8
5d and transistors 85e and 85f are respectively connected in series and provided between the output terminals of the rectifier 82.
In addition, the diodes 86a, 86b, the diode 86c,
86d and diodes 86e and 86f are also connected in series and provided between the output ends of the rectifier 82.

【0024】これら、トランジスタ85a、85bのペ
アと、トランジスタ85c、85dのペアと、トランジ
スタ85e、85fのペアと、ダイオード86a、86
bのペアと、ダイオード86c、86dのペアと、ダイ
オード86e、86fのペアは、それぞれ並列に接続さ
れている。
The pair of transistors 85a and 85b, the pair of transistors 85c and 85d, the pair of transistors 85e and 85f, and the diodes 86a and 86.
The pair of b, the pair of diodes 86c and 86d, and the pair of diodes 86e and 86f are connected in parallel, respectively.

【0025】なお、ダイオード86a〜86fはいずれ
もカソードを整流器75の正極側にしている。トランジ
スタ85a、85bの接続点とダイオード86a、86
bの接続点はモータケーブル87を介してDCブラシレ
スモータ30のU相巻線61Uの一端に接続されてい
る。トランジスタ85c、85dの接続点とダイオード
86c、86dの接続点はモータケーブル87を介して
DCブラシレスモータ30のV相巻線61Vの一端に接
続されている。トランジスタ85e、85fの接続点と
ダイオード86e、86fの接続点はモータケーブル8
7を介してDCブラシレスモータ30のW相巻線61W
の一端に接続されていると共に、切換手段としてのスイ
ッチ回路88の一端に接続されている。スイッチ回路8
8の他端はコンデンサ83、84の接続点に接続されて
いる。なお、U相巻線61U、V相巻線61V、W相巻
線61Wはスター結線されている。各トランジスタ85
a〜85fは、マイクロコンピュータ74によってモー
タドライバがオン、オフ制御され、DCブラシレスモー
タ30を駆動するようになっている。ダイオード86a
〜86fおよびコンデンサ83、84によって、回生電
圧を整流する整流回路が構成されている。
Each of the diodes 86a to 86f has a cathode on the positive electrode side of the rectifier 75. Connection points of transistors 85a and 85b and diodes 86a and 86
The connection point of b is connected to one end of the U-phase winding 61U of the DC brushless motor 30 via the motor cable 87. The connection point of the transistors 85c and 85d and the connection point of the diodes 86c and 86d are connected to one end of the V-phase winding 61V of the DC brushless motor 30 via the motor cable 87. The connection point of the transistors 85e and 85f and the connection point of the diodes 86e and 86f are the motor cable 8
W-phase winding 61W of the DC brushless motor 30 via
Is connected to one end of the switch circuit 88 as switching means. Switch circuit 8
The other end of 8 is connected to the connection point of capacitors 83 and 84. The U-phase winding 61U, the V-phase winding 61V, and the W-phase winding 61W are star-connected. Each transistor 85
The motor drivers of a to 85f are controlled to be turned on and off by the microcomputer 74 to drive the DC brushless motor 30. Diode 86a
˜86f and capacitors 83 and 84 form a rectifier circuit that rectifies the regenerated voltage.

【0026】また、本実施例ではヒステリシスを有する
コンパレータで構成された回生電圧低下検出回路90と
アンドゲート91が設けられている。回生電圧低下検出
回路90の一方の入力端は整流器82の正極側に接続さ
れ、他方の入力端には所定の基準値92が入力されてい
る。この回生電圧低下検出回路90は、DCブラシレス
モータ30の巻線61U、61V、61Wからの回生電
圧が基準値92以下になると倍電圧整流指令信号93を
出力するようになっている。回生電圧低下検出回路90
の出力はアンドゲート91の一方の入力端に入力され、
アンドゲート91の他方の入力端には図示しないシーケ
ンス回路からの回生発電指令信号94が入力されるよう
になっている。また、アンドゲート91の出力信号によ
ってスイッチ回路88のオン、オフが制御されるように
なっている。
Further, in this embodiment, there is provided a regenerative voltage drop detection circuit 90 and an AND gate 91 which are composed of a comparator having hysteresis. One input end of the regenerative voltage drop detection circuit 90 is connected to the positive side of the rectifier 82, and a predetermined reference value 92 is input to the other input end. The regenerative voltage drop detection circuit 90 outputs a voltage doubler rectification command signal 93 when the regenerative voltage from the windings 61U, 61V, 61W of the DC brushless motor 30 becomes a reference value 92 or less. Regenerative voltage drop detection circuit 90
The output of is input to one input terminal of the AND gate 91,
A regenerative power generation command signal 94 from a sequence circuit (not shown) is input to the other input terminal of the AND gate 91. Further, the ON / OFF of the switch circuit 88 is controlled by the output signal of the AND gate 91.

【0027】次に、本実施例の動作について説明する。
通常時は、電源回路75よりモータドライバ71に電力
が供給され、モータドライバ71によってDCブラシレ
スモータ30が駆動される。また、電源回路75、スイ
ッチングレギュレータ76より磁気軸受制御回路77に
電力が供給され、ロータが磁気浮上される。
Next, the operation of this embodiment will be described.
In normal times, power is supplied from the power supply circuit 75 to the motor driver 71, and the motor driver 71 drives the DC brushless motor 30. Further, power is supplied from the power supply circuit 75 and the switching regulator 76 to the magnetic bearing control circuit 77, and the rotor is magnetically levitated.

【0028】停電等によってモータドライバ71への給
電が停止すると、図示しないシーケンス回路から回生発
電指令信号94が出力される。また、DCブラシレスモ
ータ30のロータの回転に伴い、巻線61U、61V、
61Wより回生電圧が発生する。ロータの回転数が高い
ときは、回生電圧低下検出回路90より倍電圧整流指令
信号93が出力されないため、スイッチ回路88はオフ
の状態であり、ダイオード86a〜86fおよびコンデ
ンサ83、84によって、通常の整流方式によって回生
電圧が整流、平滑化され、磁気軸受制御回路77に給電
され、磁気軸受装置の動作が継続される。
When power supply to the motor driver 71 is stopped due to a power failure or the like, a regenerative power generation command signal 94 is output from a sequence circuit (not shown). Further, as the rotor of the DC brushless motor 30 rotates, the windings 61U, 61V,
A regenerative voltage is generated from 61W. When the number of rotations of the rotor is high, the regenerative voltage drop detection circuit 90 does not output the voltage doubler rectification command signal 93, so the switch circuit 88 is in the OFF state, and the diodes 86a to 86f and the capacitors 83 and 84 cause normal switching. The regenerated voltage is rectified and smoothed by the rectification method, and the magnetic bearing control circuit 77 is supplied with power to continue the operation of the magnetic bearing device.

【0029】図4(a)〜(c)はそれぞれ、巻線61
U、61Vに生じる電圧、巻線61V、61Wに生じる
電圧、巻線61U、61Wに生じる電圧を示す。通常の
整流方式のときは、コンデンサ83、84の両端すなわ
ち図3のA−B間の電圧は図4(d)に示すようにな
る。なお、破線は平滑化された直流電圧を示す。
4A to 4C respectively show the winding 61.
The voltage generated in U and 61V, the voltage generated in windings 61V and 61W, and the voltage generated in windings 61U and 61W are shown. In the case of the normal rectification method, the voltage across both ends of the capacitors 83, 84, that is, the voltage between AB in FIG. 3 is as shown in FIG. 4 (d). The broken line indicates the smoothed DC voltage.

【0030】その後、ロータの回転数が低下し、回生電
圧が低下し、これを上げる必要が生じる電圧になると、
回生電圧低下検出回路90から倍電圧整流指令信号93
が出て、アンドゲート91の出力がハイになり、スイッ
チ回路88がオンになる。これにより、倍電圧整流方式
に切り換わる。このときコンデンサ83の両端の電圧は
図4(e)に示すようになり、コンデンサ84の両端の
電圧は図4(f)に示すようになり、コンデンサ83、
84の両端すなわち図3のA−B間の電圧は図4(g)
に示すように、通常の整流時の2倍になる。
After that, when the number of rotations of the rotor decreases, the regenerative voltage decreases, and the voltage becomes necessary to increase it,
Double voltage rectification command signal 93 from regenerative voltage drop detection circuit 90
Is output, the output of the AND gate 91 becomes high, and the switch circuit 88 is turned on. This switches to the voltage doubler rectification method. At this time, the voltage across the capacitor 83 is as shown in FIG. 4 (e), and the voltage across the capacitor 84 is as shown in FIG. 4 (f).
The voltage between both ends of 84, that is, the voltage between AB in FIG. 3 is shown in FIG.
As shown in, it becomes twice as much as that at the time of normal rectification.

【0031】このように、本実施例によれば、ロータの
回転数が十分低下するまで磁気軸受装置の動作を継続さ
せることができるので、ロータがブレーキ後、保護用ド
ライベアリングにタッチダウンしても、ロータやベアリ
ングの摩耗を少なくすることができ、寿命を長くするこ
とができる。
As described above, according to this embodiment, the operation of the magnetic bearing device can be continued until the rotational speed of the rotor is sufficiently reduced. Therefore, after the rotor is braked, the rotor is touched down to the protective dry bearing. Also, the wear of the rotor and the bearing can be reduced, and the service life can be extended.

【0032】また、タッチダウン時の衝撃も少なくな
り、ポンプを使用している装置に悪影響を与えにくくな
る。なお、図3における回生電圧低下検出回路90の代
わりに、図5に示すように、図1における回転センサ3
8からの1回転毎のパルス96を入力して周波数−電圧
変換(F/V変換)するF/V変換回路97と、このF
/V変換回路97の出力電圧と、予め回生電圧が所定値
以下となる回転数に対応して設定された基準値92とを
比較する回転数低下検出回路95を設けても良い。この
回転数低下検出回路95は、ロータの回転数が基準値9
2に対応する回転数以下に低下すると倍電圧整流指令信
号93を出力する。
Further, the impact at the time of touchdown is reduced, and the device using the pump is less likely to be adversely affected. Instead of the regenerative voltage drop detection circuit 90 in FIG. 3, as shown in FIG. 5, the rotation sensor 3 in FIG.
An F / V conversion circuit 97 for inputting a pulse 96 for each rotation from 8 for frequency-voltage conversion (F / V conversion);
A rotation speed reduction detection circuit 95 that compares the output voltage of the / V conversion circuit 97 with a reference value 92 that is set in advance corresponding to the rotation speed at which the regenerative voltage becomes a predetermined value or less may be provided. In this rotation speed decrease detection circuit 95, the rotation speed of the rotor is the reference value 9
When the number of rotations drops below 2 corresponding to 2, the double voltage rectification command signal 93 is output.

【0033】また、図3の構成では、倍電圧整流方式の
ときにダイオード86a〜86fに流れる回生電流のデ
ューティが通常の整流方式のときの約1/3になるた
め、ピーク電流値が高くなり、モータケーブル87が長
いと、そのケーブルの抵抗による電圧の低下が従来の約
3倍になってしまい、実質的な電圧が下がってしまう。
その対策として、図6に示すようにダイオード86a〜
86fとコンデンサ83、84をモータの直近に配置し
ても良い。
Further, in the configuration of FIG. 3, the duty of the regenerative current flowing through the diodes 86a to 86f in the voltage doubler rectification method is about 1/3 of that in the normal rectification method, so that the peak current value becomes high. If the motor cable 87 is long, the voltage drop due to the resistance of the cable is about three times that of the conventional one, and the actual voltage drops.
As a countermeasure, as shown in FIG.
The 86f and the capacitors 83 and 84 may be arranged in the immediate vicinity of the motor.

【0034】なお、上記実施例では、バックアップ用の
バッテリのない例を示したが、本発明はバッテリを有
し、停電時にモータの回生電圧をバッテリに供給する装
置にも適用することができる。
In the above embodiment, an example in which there is no backup battery is shown, but the present invention can also be applied to a device that has a battery and supplies the regenerative voltage of the motor to the battery during a power failure.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したように請求項1ないし3記
載の発明によれば、モータに対する給電停止時にモータ
から発生される交流電圧を整流して磁気軸受装置に供給
すると共に、磁気軸受の動作所定限界値、例えば、モー
タから発生される電圧が所定値以下になったとき、ある
いは、モータの回転数が所定値以下になったとき、ある
いは、モータから発生される電流が所定値以上になった
ときに、整流方式を通常の整流方式から倍電圧整流方式
に切り換えることができ、ロータの回転数が十分低下す
るまで磁気軸受装置の動作を継続させることが可能とな
るという効果があるので、タッチダウンベアリングの寿
命を延ばすことができ、また、バッテリを小型化するこ
とができる。
As described above, according to the first to third aspects of the invention, the AC voltage generated from the motor when the power supply to the motor is stopped is rectified and supplied to the magnetic bearing device, and the operation of the magnetic bearing is performed. A predetermined limit value, for example, when the voltage generated from the motor is below a predetermined value, or when the rotation speed of the motor is below a predetermined value, or the current generated from the motor is above a predetermined value. At this time, the rectification method can be switched from the normal rectification method to the voltage doubler rectification method, and there is an effect that it is possible to continue the operation of the magnetic bearing device until the rotational speed of the rotor is sufficiently reduced. The life of the touchdown bearing can be extended and the battery can be downsized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例が適用されるターボ分子ポン
プ装置を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a turbo molecular pump device to which an embodiment of the present invention is applied.

【図2】図1におけるターボ分子ポンプ装置とコントロ
ーラの要部の電気的構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of main parts of a turbo molecular pump device and a controller in FIG.

【図3】図2における電源装置とモータドライバの構成
を示す回路図である。
3 is a circuit diagram showing a configuration of a power supply device and a motor driver in FIG.

【図4】図3の回路の動作を説明するための波形図であ
る。
FIG. 4 is a waveform diagram for explaining the operation of the circuit of FIG.

【図5】図3の回路の変形例を示すブロック図である。5 is a block diagram showing a modified example of the circuit of FIG.

【図6】図3の回路の他の変形例を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing another modification of the circuit of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

15 ロータ 18 ロータ軸 30 DCブラシレスモータ 71 モータドライバ 77 磁気軸受制御回路 83、84 コンデンサ 86a〜86f ダイオード 88 スイッチ回路 90 回生電圧低下検出回路 15 rotor 18 rotor shaft 30 DC brushless motor 71 motor driver 77 magnetic bearing control circuit 83, 84 capacitors 86a to 86f diode 88 switch circuit 90 regenerative voltage drop detection circuit

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 給電停止時に発電機として作用するモー
タによって回転駆動されるロータを磁気浮上させて保持
する磁気軸受装置に用いられ、 給電停止時に前記モータから発生される交流電圧を直流
電圧に変換して磁気軸受装置に供給すると共に、整流方
式を通常の整流方式と倍電圧整流方式とに切り換え可能
な整流回路と、 この整流回路の整流方式を、磁気軸受の動作所定限界値
に応じて切り換える切換手段とを具備することを特徴と
する磁気軸受装置の給電装置。
1. A magnetic bearing device for magnetically levitating and holding a rotor that is rotationally driven by a motor acting as a generator when power supply is stopped, and converts AC voltage generated from the motor when power supply is stopped into DC voltage. Rectifier circuit that can be switched between a normal rectifying method and a double voltage rectifying method while supplying the rectifying method to the magnetic bearing device, and the rectifying method of this rectifying circuit is switched according to the predetermined operating limit value of the magnetic bearing. A power feeding device for a magnetic bearing device, comprising: a switching unit.
【請求項2】 前記切換手段は、前記モータに対する給
電停止時に、前記モータから発生される電圧が所定値以
下になったことを検出して、前記整流回路の整流方式を
通常の整流方式から倍電圧整流方式に切り換えることを
特徴とする請求項1記載の磁気軸受装置の給電装置。
2. The switching means detects, when power supply to the motor is stopped, that the voltage generated from the motor has become a predetermined value or less, and doubles the rectification method of the rectification circuit from the normal rectification method. The power supply device for a magnetic bearing device according to claim 1, wherein the power supply device is switched to a voltage rectification system.
【請求項3】 前記切換手段は、前記モータに対する給
電停止時に、前記モータの回転数が所定値以下になった
ことを検出して、前記整流回路の整流方式を通常の整流
方式から倍電圧整流方式に切り換えることを特徴とする
請求項1記載の磁気軸受装置の給電装置。
3. The rectifying method of the rectifying circuit is changed from a normal rectifying method to a double voltage rectifying method by detecting that the number of rotations of the motor has become a predetermined value or less when power supply to the motor is stopped. The power feeding device for a magnetic bearing device according to claim 1, wherein the method is switched to a system.
【請求項4】 前記切換手段は、前記モータに対する給
電停止時に、前記モータから発生される電流が所定値以
上になったことを検出して、前記整流回路の整流方式を
通常の整流方式から倍電圧整流方式に切り換えることを
特徴とする請求項1記載の磁気軸受装置の給電装置。
4. The switching means detects, when power supply to the motor is stopped, that the current generated from the motor has exceeded a predetermined value, and doubles the rectification method of the rectification circuit from the normal rectification method. The power supply device for a magnetic bearing device according to claim 1, wherein the power supply device is switched to a voltage rectification system.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08121480A (en) * 1994-10-25 1996-05-14 Koyo Seiko Co Ltd Superconducting bearing device
CN113236670A (en) * 2021-05-27 2021-08-10 珠海格力电器股份有限公司 Magnetic bearing control system and control method thereof and magnetic suspension system

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08121480A (en) * 1994-10-25 1996-05-14 Koyo Seiko Co Ltd Superconducting bearing device
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