JPH09112482A - Turbo-molecular pump - Google Patents

Turbo-molecular pump

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JPH09112482A
JPH09112482A JP7273215A JP27321595A JPH09112482A JP H09112482 A JPH09112482 A JP H09112482A JP 7273215 A JP7273215 A JP 7273215A JP 27321595 A JP27321595 A JP 27321595A JP H09112482 A JPH09112482 A JP H09112482A
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magnetic bearing
molecular pump
frequency
turbo molecular
output signal
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Atsushi Kubo
厚 久保
Hirotomo Kamiyama
拓知 上山
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00Engines or pumps
    • F16C2360/44Centrifugal pumps
    • F16C2360/45Turbo-molecular pumps

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  • Non-Positive Displacement Air Blowers (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make a magnetic bearing stably support a rotor shaft and to check any adverse effect due to vibration in the power frequency of a driving motor of an auxilairy pump even in the case where the vibration in the power frequency of the auxiliary pump is transmitted to this magnetic bearing. SOLUTION: In this turbo-molecular pump, some ingredients in and around the frequency fc of an output signal of a position sensor 41 secured by a band- pass filter 54 having another center frequency fc in the said power frequency is added to an output signal of a main control circuit 53 performing three- element control (PID) on the basis of the output signal of the position sensor 41 by an addition circuit 55 at a magnetic bearing control part 52 controlling a magnetic bearing 40, and a driving circuit 56 is driven by the output signal. A control characteristic is enhanced of its gain in and around the frequency fc, whereby rigidity in the magnetic bearing 40 is well improved, and thus any adverse effect of vibration is controllable.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置で
利用される真空排気装置等に用いられるターボ分子ポン
プに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a turbo molecular pump used in a vacuum exhaust device used in a semiconductor manufacturing apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、上記の真空排気装置では、高真
空ポンプとして上記ターボ分子ポンプと、ターボ分子ポ
ンプの排気口に配管を介して接続したベーンポンプ等の
補助用ポンプとが備えられている。ターボ分子ポンプに
は、排気用の翼が取り付けられたロータ軸を回転可能に
非接触支持する磁気軸受が備えられていた。
2. Description of the Related Art In general, the above vacuum evacuation device is provided with the above turbo molecular pump as a high vacuum pump and an auxiliary pump such as a vane pump connected to an exhaust port of the turbo molecular pump through a pipe. The turbo molecular pump has a magnetic bearing that rotatably supports a rotor shaft to which exhaust blades are attached in a non-contact manner.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、磁気軸
受が加振され、ターボ分子ポンプに悪影響を及ぼしてし
まうことがあった。この原因を追求した結果、本願出願
人は次の知見を得るに至った。すなわち、上記の補助用
ポンプが、通常の商用電源を用いた駆動モータによって
駆動される場合には、駆動モータの電源周波数である5
0Hzまたは60Hzに主成分を持つ振動を生じること
がある。この振動が配管を介して、ターボ分子ポンプに
伝達され、上記磁気軸受が加振されるわけである。
However, the magnetic bearing may be vibrated, which may adversely affect the turbo molecular pump. As a result of pursuing this cause, the applicant of the present application has obtained the following findings. That is, when the above-mentioned auxiliary pump is driven by a drive motor using a normal commercial power supply, the power supply frequency of the drive motor is 5
Vibrations having a main component at 0 Hz or 60 Hz may occur. This vibration is transmitted to the turbo molecular pump through the pipe, and the magnetic bearing is excited.

【0004】そこで、本発明の目的は、補助用ポンプの
駆動モータの電源周波数における振動による悪影響を抑
制したターボ分子ポンプを提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to provide a turbo-molecular pump in which adverse effects due to vibration at the power supply frequency of the drive motor for the auxiliary pump are suppressed.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、 (1) 請求項1に係る発明のターボ分子ポンプは、排気用
の翼が取り付けられたロータ軸を回転可能に非接触支持
する磁気軸受を有するターボ分子ポンプ本体と、ロータ
軸の位置を検出する位置センサの検出信号に基づいて、
上記磁気軸受を制御する制御部とを備え、ターボ分子ポ
ンプ本体の排気口には、駆動モータによって駆動される
補助用ポンプが接続されるターボ分子ポンプにおいて、
上記制御部は、補助用ポンプの振動に対して磁気軸受の
剛性を高めるように、駆動モータの電源周波数における
ゲインが高められた制御特性を有していることを特徴と
するものである。
In order to achieve the above-mentioned object, (1) a turbo-molecular pump according to a first aspect of the present invention rotatably supports a rotor shaft, to which exhaust blades are attached, in a non-contact manner. Based on the detection signal of the turbo molecular pump main body having a magnetic bearing and the position sensor that detects the position of the rotor shaft,
A turbo molecular pump having a control unit for controlling the magnetic bearing, wherein an auxiliary pump driven by a drive motor is connected to the exhaust port of the turbo molecular pump body.
The control unit is characterized by having a control characteristic in which the gain at the power supply frequency of the drive motor is increased so as to increase the rigidity of the magnetic bearing against the vibration of the auxiliary pump.

【0006】上記構成によれば、磁気軸受は、駆動モー
タの電源周波数における剛性を制御部によって高められ
ているので、電源周波数の加振を受けても、影響を少な
くすることができる。従って、補助用ポンプの電源周波
数における振動が、磁気軸受に伝達される場合でも、磁
気軸受はロータ軸を安定して支持することができ、ター
ボ分子ポンプの運転に悪影響は及び難い。
According to the above structure, since the magnetic bearing has the rigidity at the power supply frequency of the drive motor increased by the control portion, it is possible to reduce the influence even when the power supply frequency is vibrated. Therefore, even if the vibration at the power supply frequency of the auxiliary pump is transmitted to the magnetic bearing, the magnetic bearing can stably support the rotor shaft, and the operation of the turbo-molecular pump is unlikely to be adversely affected.

【0007】(2) 請求項2に係る発明のターボ分子ポン
プは、請求項1記載のターボ分子ポンプにおいて、上記
制御部は、位置センサの検出信号が入力され、この検出
信号を所定の伝達関数に基づいて演算処理して出力する
主制御回路と、位置センサの検出信号が入力され、中心
周波数が上記電源周波数に設定されたバンドパスフィル
タと、主制御回路の出力信号と、バンドパスフィルタの
出力信号とを加算して出力する加算回路と、加算回路の
出力信号を受けて上記磁気軸受を駆動する駆動回路とを
含むことを特徴とするものである。
(2) A turbo molecular pump according to a second aspect of the present invention is the turbo molecular pump according to the first aspect, wherein the detection signal of the position sensor is input to the control unit, and the detection signal is transferred to a predetermined transfer function. Based on the main control circuit to perform arithmetic processing and output, the detection signal of the position sensor is input, the band pass filter whose center frequency is set to the power supply frequency, the output signal of the main control circuit, and the band pass filter The present invention is characterized by including an adder circuit for adding and outputting the output signal and a drive circuit for receiving the output signal of the adder circuit and driving the magnetic bearing.

【0008】上記構成によれば、加算回路の出力信号
は、主制御回路の出力信号に、電源周波数の付近の信号
が加算されたものとなるので、制御部は、主制御回路の
制御特性に比べて、電源周波数の付近におけるゲインが
高められたのと同様の制御特性を実現することができ
る。よって、請求項1に係る発明の作用と同様の作用を
得ることができる。
According to the above configuration, the output signal of the adder circuit is the output signal of the main control circuit added with the signal in the vicinity of the power supply frequency. Therefore, the control unit determines the control characteristic of the main control circuit. In comparison, it is possible to realize the same control characteristic as that in which the gain near the power supply frequency is increased. Therefore, it is possible to obtain the same operation as that of the invention according to claim 1.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施の形態
を、このターボ分子ポンプを用いた真空排気装置を一例
に、添付図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、
上記の真空排気装置の概略構成の模式図である。この真
空排気装置には、真空を実現するために周囲と区画され
た真空チャンバ1と、真空チャンバ1内と吸入口が連通
し、真空チャンバ1内の空気分子を吸引する高真空ポン
プとしてのターボ分子ポンプ本体2と、ターボ分子ポン
プ本体2の排気口31(図2参照)に配管6を介して接
続されるベーンポンプからなる補助用ポンプ3と、補助
用ポンプ3を所定の電源周波数の商用交流電源からの電
力によって駆動する駆動モータ4と、ターボ分子ポンプ
本体2を制御するための部分として、後述する磁気軸受
制御部52、ビルトインモータ21の駆動回路(図示せ
ず)等と真空排気装置の電源回路を有した電源部5とを
備えている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A first embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings, taking a vacuum exhaust device using this turbo molecular pump as an example. FIG.
It is a schematic diagram of the schematic structure of the said vacuum exhaust apparatus. In this vacuum exhaust device, a vacuum chamber 1 which is partitioned from the surroundings in order to realize a vacuum, and a suction port communicating with the inside of the vacuum chamber 1 and a turbo as a high vacuum pump for sucking air molecules in the vacuum chamber 1 The molecular pump main body 2, an auxiliary pump 3 composed of a vane pump connected to the exhaust port 31 (see FIG. 2) of the turbo molecular pump main body 2 via a pipe 6, and the auxiliary pump 3 is a commercial AC of a predetermined power supply frequency. As a part for controlling the drive motor 4 driven by the electric power from the power source and the turbo molecular pump main body 2, a magnetic bearing control part 52 described later, a drive circuit (not shown) of the built-in motor 21, and the like, and a vacuum exhaust device. And a power supply unit 5 having a power supply circuit.

【0010】電源部5のターボ分子ポンプ本体2を制御
するための部分、及びターボ分子ポンプ本体2によっ
て、ターボ分子ポンプ7が構成されている。以下、ター
ボ分子ポンプ7について説明する。図2は、ターボ分子
ポンプ本体2の一部断面正面図である。ターボ分子ポン
プ本体2は、内部にロータ室22を区画する略円筒形の
ケーシング23と、ケーシング23内の中央部にあっ
て、上下方向に延びて回転自在に支持されたロータ軸2
6と、ロータ軸26に同軸で取り付けられ、周面上に排
気用の多数の翼24を設けられ、ロータ室22内で回転
することによって排気する略円筒形のロータ25と、ロ
ータ25とロータ軸26との間及び下方にあって、ケー
シング23とともにロータ室22を区画し、ロータ室2
2内からの上記排気口31を有する下部ケーシング27
とを備えている。
A turbo molecular pump 7 is constituted by the portion of the power supply section 5 for controlling the turbo molecular pump main body 2 and the turbo molecular pump main body 2. Hereinafter, the turbo molecular pump 7 will be described. FIG. 2 is a partial cross-sectional front view of the turbo molecular pump body 2. The turbo molecular pump main body 2 has a substantially cylindrical casing 23 that defines a rotor chamber 22 therein, and a rotor shaft 2 that extends in a vertical direction and is rotatably supported in a central portion of the casing 23.
6, a rotor 25 having a substantially cylindrical shape that is coaxially attached to a rotor shaft 26, has a large number of blades 24 for exhaust provided on its peripheral surface, and that exhausts by rotating in a rotor chamber 22. The rotor chamber 22 is partitioned between the rotor chamber 2 and the casing 23 and is located below and between the shaft 26 and the casing 23.
Lower casing 27 having the exhaust port 31 from inside 2
And

【0011】また、下部ケーシング27には、ロータ軸
26の周囲に上方から、以下の各機器が取り付けられて
いる。すなわち、ロータ軸26の保護軸受であるいわゆ
るタッチダウン軸受28と、ロータ軸26の軸線に直交
する方向の変位を検知するラジアル位置センサ29と、
ロータ軸26を軸線に直交する方向に磁気力によって非
接触で回転自在に支持するラジアル磁気軸受30と、ロ
ータ軸26を回転する上記ビルトインモータ21と、上
記ラジアル磁気軸受30と、上記ラジアル変位センサ2
9と、上記タッチダウン軸受28とが備えられている。
The following components are attached to the lower casing 27 around the rotor shaft 26 from above. That is, a so-called touchdown bearing 28 that is a protective bearing of the rotor shaft 26, a radial position sensor 29 that detects a displacement of the rotor shaft 26 in a direction orthogonal to the axis line,
A radial magnetic bearing 30 that rotatably supports the rotor shaft 26 in a direction orthogonal to the axis line in a non-contact manner by a magnetic force, the built-in motor 21 that rotates the rotor shaft 26, the radial magnetic bearing 30, and the radial displacement sensor. Two
9 and the touchdown bearing 28.

【0012】また、ロータ軸26の下端部の周囲には、
ロータ軸26を軸方向に磁気力によって非接触で回転自
在に支持するアキシャル磁気軸受33と、ロータ軸26
の軸方向の変位を検知するアキシャル位置センサ34と
が備えられている。アキシャル磁気軸受33は、ロータ
軸26に固定された円板32を挟んで、軸方向に対向し
て配置された一対の電磁石からなっている。この近傍で
の軸方向についてのロータ軸26の変位を検出できるよ
うに、上記アキシャル位置センサ34が配置されてい
る。
Also, around the lower end of the rotor shaft 26,
An axial magnetic bearing 33 that rotatably supports the rotor shaft 26 in the axial direction by a magnetic force without contact, and the rotor shaft 26.
And an axial position sensor 34 for detecting the axial displacement of the. The axial magnetic bearing 33 is composed of a pair of electromagnets arranged axially opposite to each other with the disc 32 fixed to the rotor shaft 26 interposed therebetween. The axial position sensor 34 is arranged so that the displacement of the rotor shaft 26 in the axial direction in the vicinity thereof can be detected.

【0013】また、ラジアル磁気軸受30は、ロータ軸
26の軸方向に直交する所定方向に沿って、ロータ軸2
6を挟んで対向して配置された一対の電磁石からなり、
ロータ軸26の上下のそれぞれに、所定方向が互いに直
交するようにして、計4対が設けられている。それぞれ
の近傍に、所定方向についてロータ軸26の変位を検出
できるように、上記ラジアル位置センサ29が配置され
ている。
Further, the radial magnetic bearing 30 has the rotor shaft 2 along a predetermined direction orthogonal to the axial direction of the rotor shaft 26.
It is composed of a pair of electromagnets that are arranged so as to face each other with 6 in between,
A total of four pairs are provided on the upper and lower sides of the rotor shaft 26 so that predetermined directions are orthogonal to each other. The radial position sensor 29 is arranged near each of them so that the displacement of the rotor shaft 26 can be detected in a predetermined direction.

【0014】このように、アキシャル磁気軸受33及び
ラジアル磁気軸受30のそれぞれ(以下「磁気軸受」と
いう)には、各磁気軸受に対応するアキシャル位置セン
サ34及びラジアル位置センサ29の何れか(以下「位
置センサ」という)が配置されている。この位置センサ
は、ロータ軸26の表面との間に形成される微小隙間に
よる近接容量変化で変位を検知する渦電流方式のものが
用いられる。その検出信号が上記磁気軸受制御部52に
入力され、磁気軸受の制御に利用される。
As described above, each of the axial magnetic bearing 33 and the radial magnetic bearing 30 (hereinafter referred to as "magnetic bearing") has either the axial position sensor 34 or the radial position sensor 29 (hereinafter " Position sensor ") is arranged. This position sensor uses an eddy current type sensor that detects displacement by a change in proximity capacitance due to a minute gap formed with the surface of the rotor shaft 26. The detection signal is input to the magnetic bearing control unit 52 and used for controlling the magnetic bearing.

【0015】図3は、磁気軸受制御部52のブロック図
である。磁気軸受制御部52は、上記の磁気軸受及び対
応する位置センサ毎に設けられている。磁気軸受制御部
52は、位置センサ41の検出信号が入力され、所定の
伝達関数に基づいて演算処理して出力することによって
制御、例えば、PID制御を行なう主制御回路53と、
位置センサ41の検出信号が入力され、通過させる信号
帯域の中心周波数fcが上記駆動モータ4の電源周波
数、例えば商用交流電源の周波数の60Hzに設定され
たバンドパスフィルタ(BPF)54と、主制御回路5
3の出力信号と、バンドパスフィルタ54の出力信号と
を加算して出力する加算回路55と、加算回路55の出
力信号を受けて磁気軸受40を駆動する駆動回路56と
を備えている。
FIG. 3 is a block diagram of the magnetic bearing control unit 52. The magnetic bearing control unit 52 is provided for each of the above magnetic bearings and the corresponding position sensor. The magnetic bearing control unit 52 receives the detection signal of the position sensor 41, performs arithmetic processing based on a predetermined transfer function, and outputs the processed signal to perform control, for example, a main control circuit 53 that performs PID control,
A detection signal of the position sensor 41 is input, and a central frequency fc of a signal band to be passed is set to a power supply frequency of the drive motor 4, for example, a frequency of a commercial AC power supply of 60 Hz, and a bandpass filter (BPF) 54, and a main control. Circuit 5
3 and the output signal of the bandpass filter 54 are added and output, and the drive circuit 56 which receives the output signal of the addition circuit 55 and drives the magnetic bearing 40.

【0016】次に、磁気軸受制御部52の動作を具体的
に説明する。図4は、磁気軸受制御部52の制御特性図
であり、(a)に主制御回路53の出力について、
(b)にバンドパスフィルタ54の出力について、
(c)に加算回路55の出力について、横軸に周波数、
縦軸にゲインを示している。位置センサ41の検出信号
は、主制御回路53に入力される。主制御回路53は、
ロータ軸26の位置が移動すると、その位置をもとに戻
すように、検出信号を演算処理して駆動回路56への指
令信号を出力する。この出力特性は、例えば、図4
(a)に示されているようになっている。
Next, the operation of the magnetic bearing control unit 52 will be specifically described. FIG. 4 is a control characteristic diagram of the magnetic bearing control unit 52. FIG. 4A shows the output of the main control circuit 53.
Regarding the output of the bandpass filter 54 in (b),
Regarding the output of the adding circuit 55, the horizontal axis represents frequency,
The vertical axis shows the gain. The detection signal of the position sensor 41 is input to the main control circuit 53. The main control circuit 53 is
When the position of the rotor shaft 26 moves, the detection signal is arithmetically processed to output the command signal to the drive circuit 56 so as to return the position to the original position. This output characteristic is, for example, as shown in FIG.
It is as shown in (a).

【0017】従来は、この指令信号に応じて、駆動回路
56は磁気軸受40を駆動していた。なお、上記の図4
(a)の出力特性は従来と同様に設定されている。本発
明の特徴は、以下のように、バンドパスフィルタ54の
出力信号が、上記指令信号に加算される点にある。すな
わち、上記位置センサ41の検出信号は、バンドパスフ
ィルタ54にも入力される。その結果、図4(b)に示
すように、バンドパスフィルタ54によって中心周波数
fc近傍の周波数成分のみが出力される。この出力信号
が加算回路55によって上記指令信号に加算されると、
出力特性は図4(c)に示すように、図4(a)の特性
に比べて中心周波数fc近傍のゲインが高められる結
果、中心周波数fc近傍の周波数成分が高められた指令
信号が得られる。駆動回路56は、指令信号に応じて、
磁気軸受40の電磁石に通電する電流の大きさを可変す
ることによって、ロータ軸26に対する磁気軸受40の
磁気力を制御する。
Conventionally, the drive circuit 56 drives the magnetic bearing 40 in response to this command signal. Note that FIG.
The output characteristic of (a) is set as in the conventional case. The feature of the present invention is that the output signal of the bandpass filter 54 is added to the command signal as described below. That is, the detection signal of the position sensor 41 is also input to the bandpass filter 54. As a result, as shown in FIG. 4B, the bandpass filter 54 outputs only the frequency component near the center frequency fc. When this output signal is added to the command signal by the adder circuit 55,
As for the output characteristic, as shown in FIG. 4C, the gain near the center frequency fc is increased as compared to the characteristic of FIG. 4A, and as a result, a command signal in which the frequency component near the center frequency fc is increased is obtained. . The drive circuit 56 responds to the command signal by
The magnetic force of the magnetic bearing 40 with respect to the rotor shaft 26 is controlled by changing the magnitude of the current flowing through the electromagnet of the magnetic bearing 40.

【0018】上記の制御特性によれば、入力信号である
位置センサ41の検出信号の一定の大きさに対して、中
心周波数fc近傍の周波数においては、磁気軸受40の
磁気力が強められる。従って、ターボ分子ポンプ7のロ
ータ軸26に所定の変位量を与えるために、ロータ軸2
6に作用させる力はより大きくなる。このことは、ロー
タ軸26の支持剛性である磁気軸受40の剛性が大きく
なることを示している。
According to the above control characteristics, the magnetic force of the magnetic bearing 40 is strengthened at a frequency near the center frequency fc with respect to a constant magnitude of the detection signal of the position sensor 41 which is an input signal. Therefore, in order to give a predetermined displacement amount to the rotor shaft 26 of the turbo molecular pump 7, the rotor shaft 2
The force acting on 6 becomes larger. This indicates that the rigidity of the magnetic bearing 40, which is the supporting rigidity of the rotor shaft 26, increases.

【0019】図5に、ターボ分子ポンプ7のラジアル磁
気軸受30の剛性の周波数特性図を示す。ここで、ラジ
アル磁気軸受30の剛性とは、ラジアル磁気軸受30の
ロータ軸26を支持する所定方向に対して、所定方向の
所定の変位量を得るためにロータ軸26に作用させた力
の大きさで表される。上記のようにこの剛性は、磁気軸
受制御部52のゲインと比例するので、周波数特性も同
様の傾向を有している。図5に示すように、ラジアル磁
気軸受30の剛性は、従来のターボ分子ポンプでの磁気
軸受の剛性の周波数特性(図5に一点鎖線C2で示す)
に対して、駆動モータ4の電源周波数である60Hz近
傍において高められている。なお、アキシャル磁気軸受
33の剛性の周波数特性についても同様である。
FIG. 5 shows a frequency characteristic diagram of rigidity of the radial magnetic bearing 30 of the turbo molecular pump 7. Here, the rigidity of the radial magnetic bearing 30 means the magnitude of the force applied to the rotor shaft 26 in order to obtain a predetermined displacement amount in a predetermined direction with respect to a predetermined direction that supports the rotor shaft 26 of the radial magnetic bearing 30. It is represented by As described above, since this rigidity is proportional to the gain of the magnetic bearing control unit 52, the frequency characteristic has the same tendency. As shown in FIG. 5, the rigidity of the radial magnetic bearing 30 is a frequency characteristic of the rigidity of the magnetic bearing in the conventional turbo molecular pump (shown by a chain line C2 in FIG. 5).
On the other hand, it is increased in the vicinity of 60 Hz which is the power supply frequency of the drive motor 4. The same applies to the frequency characteristic of rigidity of the axial magnetic bearing 33.

【0020】このように、磁気軸受40の剛性が、駆動
モータ4の電源周波数近傍で高いので、この周波数の成
分を持つ振動が磁気軸受40に作用しても、その影響を
少なくすることができる。従って、電源周波数に成分を
もつ補助用ポンプ3の振動が、仮に磁気軸受40に伝達
される場合でも、磁気軸受40はロータ軸26を安定し
て支持することができ、ターボ分子ポンプ7の運転に及
ぶ悪影響を抑制することができる。
As described above, since the rigidity of the magnetic bearing 40 is high in the vicinity of the power supply frequency of the drive motor 4, even if vibration having a component of this frequency acts on the magnetic bearing 40, its influence can be reduced. . Therefore, even if the vibration of the auxiliary pump 3 having a component in the power supply frequency is transmitted to the magnetic bearing 40, the magnetic bearing 40 can stably support the rotor shaft 26, and the turbo molecular pump 7 operates. Can be suppressed.

【0021】また、各磁気軸受の剛性を、電源周波数の
付近のみで高めているので、それ以外の周波数における
剛性、及び磁気軸受の制御特性の変化は少ない。従っ
て、上記の振動の抑制に伴って、新たな不具合が生ずる
虞も少ない。次に、本発明の第2の実施の形態について
説明する。本実施の形態では、第1の実施の形態におけ
る磁気軸受制御部52に代えて、磁気軸受制御部60が
用いられており、他の部分は同様である。よって、第1
の実施の形態と同様の部分は、同じ符号を付している。
Further, since the rigidity of each magnetic bearing is increased only near the power source frequency, the rigidity at other frequencies and the change in the control characteristics of the magnetic bearing are small. Therefore, it is less likely that a new problem will occur due to the suppression of the vibration. Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, a magnetic bearing control unit 60 is used instead of the magnetic bearing control unit 52 in the first embodiment, and the other parts are the same. Therefore, the first
The same parts as those in the embodiment are given the same reference numerals.

【0022】図6は、磁気軸受制御部60のブロック図
である。磁気軸受制御部60は、位置センサ41の検出
信号が入力され、所定の伝達関数に基づいて演算処理し
て出力することによって制御を行なうデジタルシグナル
プロセッサ(DSP)61と、DSP61の出力信号を
受けて上記磁気軸受40を駆動する駆動回路56とを備
えている。
FIG. 6 is a block diagram of the magnetic bearing control unit 60. The magnetic bearing control unit 60 receives the detection signal of the position sensor 41, receives the output signal of the DSP 61, and a digital signal processor (DSP) 61 that performs control by calculating and outputting based on a predetermined transfer function. Drive circuit 56 for driving the magnetic bearing 40.

【0023】上記DSP61は、信号処理用回路素子で
あり、内蔵するCPU、ハードウェア、ソフトウェア等
によって所望の信号処理を行なうように、ハードウェ
ア、ソフトウェアを予め設定することができる。本実施
の形態では、このDSP61は、第1の実施の形態で説
明した主制御回路53、バンドパスフィルタ54、加算
回路55を含む部分によって得られる出力特性、具体的
には図4(c)で示される伝達関数の特性を有するよう
に設定されている。
The DSP 61 is a signal processing circuit element, and hardware and software can be set in advance so as to perform desired signal processing by a built-in CPU, hardware, software and the like. In the present embodiment, the DSP 61 has an output characteristic obtained by a portion including the main control circuit 53, the bandpass filter 54, and the adder circuit 55 described in the first embodiment, specifically, FIG. Are set so as to have the characteristics of the transfer function.

【0024】従って、磁気軸受制御部60の制御特性
は、第1の実施の形態の磁気軸受制御部52と同様の制
御特性を実現できるので、ターボ分子ポンプ7の磁気軸
受40の剛性の周波数特性も同様の特性を有し、第1の
実施の形態と同様の作用効果を奏するものである。この
ように、振動の影響を抑制するための上記のバンドパス
フィルタ54と加算回路55の追加や、DSP61のプ
ログラム変更等の方法は、他の方法、例えば、配管6、
補助用ポンプ3等の変更等に比べて容易に行なうことが
できる。従って、容易にこのターボ分子ポンプ7を用い
た真空排気装置を安定して運転することができる。
Therefore, since the control characteristics of the magnetic bearing control unit 60 can be the same as those of the magnetic bearing control unit 52 of the first embodiment, the frequency characteristic of the rigidity of the magnetic bearing 40 of the turbo molecular pump 7 can be realized. Also has the same characteristics and has the same effects as those of the first embodiment. As described above, the addition of the bandpass filter 54 and the addition circuit 55 for suppressing the influence of vibration, the program change of the DSP 61, and the like may be performed by another method such as the pipe 6,
This can be performed more easily than changing the auxiliary pump 3 or the like. Therefore, the vacuum evacuation device using this turbo molecular pump 7 can be easily operated stably.

【0025】なお、上記第1の実施の形態では、バンド
パスフィルタ54、加算回路55等の回路によって、ま
た、第2の実施の形態では、DSP61によって、上記
図4(c)で示される伝達関数の特性を実現したが、こ
の特性を得られれば、方法は限定されない。また、上記
の磁気軸受制御部52,60においてゲインの高められ
た周波数、例えば、第1の実施の形態のバンドパスフィ
ルタ54の中心周波数fcは、駆動モータ4の電源周波
数として、商用交流電源の周波数が設定されていたが、
これには、限定されない。たとえば、駆動モータ4が、
商用交流電源を直流に変換し、この直流を所定の交流に
変換するインバータを利用して駆動される場合には、上
記のゲインの高められた周波数を、インバータによって
変換された周波数としてもよい。
The transfer shown in FIG. 4C is performed by the circuits such as the bandpass filter 54 and the adder circuit 55 in the first embodiment, and by the DSP 61 in the second embodiment. Although the characteristic of the function is realized, the method is not limited as long as this characteristic can be obtained. Further, the frequency of which the gain is increased in the magnetic bearing control units 52 and 60, for example, the center frequency fc of the bandpass filter 54 of the first embodiment is set as the power supply frequency of the drive motor 4 to the commercial AC power supply. The frequency was set,
It is not limited to this. For example, the drive motor 4
When the commercial AC power source is converted into direct current and is driven by using an inverter that converts this direct current into a predetermined alternating current, the frequency with the increased gain may be the frequency converted by the inverter.

【0026】また、上記の磁気軸受制御部52,60
は、ラジアル磁気軸受30及びアキシャル磁気軸受33
のそれぞれの剛性を高めていたが、何れか一つの磁気軸
受の剛性が高められているだけでもよい。その他、本発
明の要旨を変更しない範囲で種々の設計変更を施すこと
が可能である。
Further, the magnetic bearing control units 52 and 60 described above are used.
Is a radial magnetic bearing 30 and an axial magnetic bearing 33.
However, the rigidity of any one of the magnetic bearings may be increased. In addition, various design changes can be made without changing the gist of the present invention.

【0027】[0027]

【発明の効果】請求項1に係る発明によれば、磁気軸受
の剛性は、駆動モータの電源周波数において制御部によ
って高められているので、磁気軸受は、補助用ポンプの
電源周波数における振動の影響を受けにくく、ロータ軸
を安定して支持することができる。従って、ターボ分子
ポンプも安定して運転することができる。
According to the invention of claim 1, since the rigidity of the magnetic bearing is increased by the control unit at the power supply frequency of the drive motor, the magnetic bearing is affected by the vibration at the power supply frequency of the auxiliary pump. It is hard to receive and can support a rotor shaft stably. Therefore, the turbo molecular pump can also be operated stably.

【0028】請求項2に係る発明によれば、バンドパス
フィルタと加算回路によって、電源周波数の付近におけ
るゲインを高めた制御特性を実現することができるの
で、請求項1に係る発明の効果と同様の効果を得ること
ができる。
According to the invention of claim 2, since the bandpass filter and the adder circuit can realize the control characteristic with the increased gain in the vicinity of the power supply frequency, the same effect as that of the invention of claim 1 can be realized. The effect of can be obtained.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態に係るターボ分子ポ
ンプを用いた真空排気装置の概略構成の模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of a schematic configuration of a vacuum exhaust device using a turbo molecular pump according to a first embodiment of the present invention.

【図2】ターボ分子ポンプ本体の一部断面正面図であ
る。
FIG. 2 is a partial cross-sectional front view of a turbo molecular pump body.

【図3】磁気軸受制御部のブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of a magnetic bearing control unit.

【図4】制御部の制御特性図であり、(a)に主制御回
路の制御特性を、(b)にバンドパスフィルタの出力特
性を、(c)に加算回路の出力信号の特性を示す。ま
た、横軸に周波数、縦軸にゲインを示す。
4A and 4B are control characteristic diagrams of the control unit, in which FIG. 4A shows the control characteristic of the main control circuit, FIG. 4B shows the output characteristic of the bandpass filter, and FIG. 4C shows the characteristic of the output signal of the addition circuit. . The horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents gain.

【図5】ターボ分子ポンプの磁気軸受の動剛性の特性図
である。
FIG. 5 is a characteristic diagram of dynamic rigidity of a magnetic bearing of a turbo molecular pump.

【図6】第2の実施の形態の磁気軸受制御部のブロック
図である。
FIG. 6 is a block diagram of a magnetic bearing control unit according to a second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 ターボ分子ポンプ本体 3 補助用ポンプ 4 駆動モータ 7 ターボ分子ポンプ 24 翼 26 ロータ軸 29 ラジアル変位センサ(位置センサ) 30 ラジアル磁気軸受(磁気軸受) 31 排気口 33 アキシャル磁気軸受(磁気軸受) 34 アキシャル変位センサ(位置センサ) 40 磁気軸受 41 位置センサ 52 磁気軸受制御部(制御部) 53 主制御回路 54 バンドパスフィルタ 55 加算回路 56 駆動回路 60 磁気軸受制御部(制御部) 2 Turbo molecular pump main body 3 Auxiliary pump 4 Drive motor 7 Turbo molecular pump 24 Blade 26 Rotor shaft 29 Radial displacement sensor (position sensor) 30 Radial magnetic bearing (magnetic bearing) 31 Exhaust port 33 Axial magnetic bearing (magnetic bearing) 34 Axial Displacement sensor (position sensor) 40 Magnetic bearing 41 Position sensor 52 Magnetic bearing control unit (control unit) 53 Main control circuit 54 Bandpass filter 55 Addition circuit 56 Drive circuit 60 Magnetic bearing control unit (control unit)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】排気用の翼が取り付けられたロータ軸を回
転可能に非接触支持する磁気軸受を有するターボ分子ポ
ンプ本体と、 ロータ軸の位置を検出する位置センサの検出信号に基づ
いて、上記磁気軸受を制御する制御部と、 を備え、ターボ分子ポンプ本体の排気口には、駆動モー
タによって駆動される補助用ポンプが接続されるターボ
分子ポンプにおいて、 上記制御部は、補助用ポンプの振動に対して磁気軸受の
剛性を高めるように、駆動モータの電源周波数における
ゲインが高められた制御特性を有していることを特徴と
するターボ分子ポンプ。
1. A turbo-molecular pump main body having a magnetic bearing for rotatably supporting a rotor shaft, to which exhaust blades are attached, in a non-contact manner, and a position sensor for detecting the position of the rotor shaft. A turbo molecular pump comprising: a control unit for controlling a magnetic bearing; and an auxiliary pump driven by a drive motor connected to the exhaust port of the turbo molecular pump body. On the other hand, a turbo molecular pump having a control characteristic in which the gain at the power frequency of the drive motor is increased so as to increase the rigidity of the magnetic bearing.
【請求項2】請求項1記載のターボ分子ポンプにおい
て、 上記制御部は、位置センサの検出信号が入力され、この
検出信号を所定の伝達関数に基づいて演算処理して出力
する主制御回路と、 位置センサの検出信号が入力され、中心周波数が上記電
源周波数に設定されたバンドパスフィルタと、 主制御回路の出力信号と、バンドパスフィルタの出力信
号とを加算して出力する加算回路と、 加算回路の出力信号を受けて上記磁気軸受を駆動する駆
動回路とを含むことを特徴とするターボ分子ポンプ。
2. The turbo molecular pump according to claim 1, wherein the control unit receives a detection signal of the position sensor, and performs a calculation process on the detection signal based on a predetermined transfer function to output the main control circuit. , A detection signal of the position sensor is input, a bandpass filter whose center frequency is set to the power supply frequency, an adder circuit that adds and outputs the output signal of the main control circuit and the output signal of the bandpass filter, A turbo molecular pump comprising: a drive circuit that receives the output signal of the adder circuit and drives the magnetic bearing.
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