JPH10103288A - ターボ分子ポンプ - Google Patents
ターボ分子ポンプInfo
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- JPH10103288A JPH10103288A JP8260555A JP26055596A JPH10103288A JP H10103288 A JPH10103288 A JP H10103288A JP 8260555 A JP8260555 A JP 8260555A JP 26055596 A JP26055596 A JP 26055596A JP H10103288 A JPH10103288 A JP H10103288A
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- turbo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2360/00—Engines or pumps
- F16C2360/44—Centrifugal pumps
- F16C2360/45—Turbo-molecular pumps
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Non-Positive Displacement Air Blowers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ポンプ本体とコントローラ電源装置とを接続
するケーブルを小径とし、磁気浮上系の信頼性を向上さ
せる。 【解決手段】 磁気軸受により磁気浮上支持するターボ
分子ポンプ１において、ポンプ本体２とポンプ本体に電
力を供給するコントローラ電源装置３とをケーブル５で
電気的に接続し、ポンプ本体側に磁気軸受制御部４を設
ける構成とする。コントローラ電源装置３とポンプ本体
２との間を接続する回転体の変位信号を送信するための
ケーブル，および励磁電流を送電するためのケーブルを
省略してライン数を減少させ、ケーブルを小径とする。
また、磁気浮上系においてラインの断線やノイズ発生に
よる影響を逓減して、信頼性を向上させる。
するケーブルを小径とし、磁気浮上系の信頼性を向上さ
せる。 【解決手段】 磁気軸受により磁気浮上支持するターボ
分子ポンプ１において、ポンプ本体２とポンプ本体に電
力を供給するコントローラ電源装置３とをケーブル５で
電気的に接続し、ポンプ本体側に磁気軸受制御部４を設
ける構成とする。コントローラ電源装置３とポンプ本体
２との間を接続する回転体の変位信号を送信するための
ケーブル，および励磁電流を送電するためのケーブルを
省略してライン数を減少させ、ケーブルを小径とする。
また、磁気浮上系においてラインの断線やノイズ発生に
よる影響を逓減して、信頼性を向上させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、真空排気に使用す
るターボ分子ポンプに関する。
るターボ分子ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】ターボ分子ポンプをはじめとする真空ポ
ンプ等の高速回転機器では、良好な真空を得るためにオ
イルフリーであることが要求される。このような要求か
ら、従来の油潤滑を利用した軸受に代えて磁気軸受が用
いられている。磁気軸受は回転軸等の被支持体を真空空
間に完全に非接触で磁気浮上させて回転させるため、高
速回転機器に適した軸受とすることができる。
ンプ等の高速回転機器では、良好な真空を得るためにオ
イルフリーであることが要求される。このような要求か
ら、従来の油潤滑を利用した軸受に代えて磁気軸受が用
いられている。磁気軸受は回転軸等の被支持体を真空空
間に完全に非接触で磁気浮上させて回転させるため、高
速回転機器に適した軸受とすることができる。
【０００３】従来、この磁気軸受として、回転軸回りの
自由度を除く５自由度の運動（３自由度の重心の並進運
動，２自由度の重心回りの回転運動）を能動的に制御す
る５軸制御形磁気軸受が知られている。この５軸制御形
磁気軸受では、ラジアル磁気軸受として回転体の半径方
向に８個の電磁石を備え、アキシャル磁気軸受として軸
方向に２個の電磁石を備えている。そして、この電磁石
とほぼ同位置に回転体の変位を検出する１０個の変位セ
ンサを設置してフィードバック制御系を構成し、各電磁
石に流れる電流を調節して電磁石の吸引力を調節し、回
転体を中心位置に支持している。フィードバック制御系
として拡大最適レギュレータ系が知られており、比例，
微分，積分要素によるＰＩＤ制御を行うことによって、
定常外乱に対する定常偏差を減衰させている。
自由度を除く５自由度の運動（３自由度の重心の並進運
動，２自由度の重心回りの回転運動）を能動的に制御す
る５軸制御形磁気軸受が知られている。この５軸制御形
磁気軸受では、ラジアル磁気軸受として回転体の半径方
向に８個の電磁石を備え、アキシャル磁気軸受として軸
方向に２個の電磁石を備えている。そして、この電磁石
とほぼ同位置に回転体の変位を検出する１０個の変位セ
ンサを設置してフィードバック制御系を構成し、各電磁
石に流れる電流を調節して電磁石の吸引力を調節し、回
転体を中心位置に支持している。フィードバック制御系
として拡大最適レギュレータ系が知られており、比例，
微分，積分要素によるＰＩＤ制御を行うことによって、
定常外乱に対する定常偏差を減衰させている。
【０００４】図４は、従来のターボ分子ポンプの磁気軸
受装置の制御系を説明するブロック図である。図４にお
いて、ターボ分子ポンプ１０は、ターボ分子ポンプ本体
２０とコントローラ電源装置３０と両装置２０，３０間
を電気的に接続するケーブル５０を備えている。ターボ
分子ポンプ本体２０は、回転軸を駆動するモータ２０ａ
と回転軸を磁気浮上で支持する電磁石２０ｂと回転軸の
変位を検出する変位センサ２０ｃと回転軸の回転周波数
を検出する回転センサ２０ｄを備え、コントローラ電源
装置３０は、ポンプ本体の回転軸を高速制御するための
モータドライバ３０ａおよび回転センサアンプ３０ｄ
と、ポンプ本体の回転軸を磁気浮上で支持制御するため
の磁気軸受制御部４０と、各電気回路に電力を供給する
ＤＣ電源３０ｂを備えている。
受装置の制御系を説明するブロック図である。図４にお
いて、ターボ分子ポンプ１０は、ターボ分子ポンプ本体
２０とコントローラ電源装置３０と両装置２０，３０間
を電気的に接続するケーブル５０を備えている。ターボ
分子ポンプ本体２０は、回転軸を駆動するモータ２０ａ
と回転軸を磁気浮上で支持する電磁石２０ｂと回転軸の
変位を検出する変位センサ２０ｃと回転軸の回転周波数
を検出する回転センサ２０ｄを備え、コントローラ電源
装置３０は、ポンプ本体の回転軸を高速制御するための
モータドライバ３０ａおよび回転センサアンプ３０ｄ
と、ポンプ本体の回転軸を磁気浮上で支持制御するため
の磁気軸受制御部４０と、各電気回路に電力を供給する
ＤＣ電源３０ｂを備えている。
【０００５】また、ケーブル５０は、モータドライバ３
０ａからモータ２０ａに駆動電力を供給する電力線５０
ａと、磁気軸受制御部４０から電磁石２０ｂに駆動電力
を供給する電力線５０ｂと、回転センサ２０ｄから回転
センサアンプ３０ｄに回転信号を送る信号線５０ｄと、
変位センサ２０ｃから変位センサアンプ４０ｃに変位信
号を送る信号線５０ｃを備えている。
０ａからモータ２０ａに駆動電力を供給する電力線５０
ａと、磁気軸受制御部４０から電磁石２０ｂに駆動電力
を供給する電力線５０ｂと、回転センサ２０ｄから回転
センサアンプ３０ｄに回転信号を送る信号線５０ｄと、
変位センサ２０ｃから変位センサアンプ４０ｃに変位信
号を送る信号線５０ｃを備えている。
【０００６】図４の制御系は、回転軸の半径方向の変位
を検出する８つの変位センサ２０ｃ（Ｓxfp ，Ｓxfn ，
Ｓxrp ，Ｓxrn ，Ｓyfp ，Ｓyfn ，Ｓyrp ，Ｓyrn ）お
よび回転軸の軸方向の変位を検出する２つの変位センサ
２０ｃ（Ｓzp，Ｓzn）から検出される変位変動量をＰＩ
Ｄ制御部４０ａで制御し、励磁アンプ４０ｂを介して回
転軸の半径方向に設けた電磁石２０ｂ（Ｍxfn,Ｍxfp,Ｍ
xrn,Ｍxrp,Ｍyfn,Ｍyfp,Ｍyrn,Ｍyrp,Ｍzp, Ｍzn）を駆
動する。なお、一対の電磁石２０ｂは、対向して配置
し、ＰＩＤ制御により定められる励磁電流を励磁アンプ
４０ｂを介して流すことによって、対向する電磁石２０
ｂどうしで回転軸を吸引しあい、回転軸を適当な位置に
制御している。
を検出する８つの変位センサ２０ｃ（Ｓxfp ，Ｓxfn ，
Ｓxrp ，Ｓxrn ，Ｓyfp ，Ｓyfn ，Ｓyrp ，Ｓyrn ）お
よび回転軸の軸方向の変位を検出する２つの変位センサ
２０ｃ（Ｓzp，Ｓzn）から検出される変位変動量をＰＩ
Ｄ制御部４０ａで制御し、励磁アンプ４０ｂを介して回
転軸の半径方向に設けた電磁石２０ｂ（Ｍxfn,Ｍxfp,Ｍ
xrn,Ｍxrp,Ｍyfn,Ｍyfp,Ｍyrn,Ｍyrp,Ｍzp, Ｍzn）を駆
動する。なお、一対の電磁石２０ｂは、対向して配置
し、ＰＩＤ制御により定められる励磁電流を励磁アンプ
４０ｂを介して流すことによって、対向する電磁石２０
ｂどうしで回転軸を吸引しあい、回転軸を適当な位置に
制御している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来のターボ分子ポン
プの構成では、コントローラ電源装置とポンプ本体との
間を電気的に接続するために大径のケーブルが必要であ
り、ケーブルの移動や設置作業に大きな負担が発生する
という問題点がある。前記図４に示す従来のターボ分子
ポンプでは、回転軸を駆動するために、３相モータの励
磁電力を供給する電力線５０ａに３ラインが必要であ
り、回転軸の回転周波数信号を送信する信号線５０ｄに
は１ラインが必要である。また、磁気軸受により浮上支
持するために、５軸の磁気軸受用の電磁石に励磁電力を
供給する電力線５０ｂに１０ラインが必要であり、５軸
のロータ変位センサ信号を送信する信号線５０ｃには１
０ラインが必要である。従って、従来のターボ分子ポン
プは、合計２４のラインを必要とするため、ケーブル径
は大径となる。
プの構成では、コントローラ電源装置とポンプ本体との
間を電気的に接続するために大径のケーブルが必要であ
り、ケーブルの移動や設置作業に大きな負担が発生する
という問題点がある。前記図４に示す従来のターボ分子
ポンプでは、回転軸を駆動するために、３相モータの励
磁電力を供給する電力線５０ａに３ラインが必要であ
り、回転軸の回転周波数信号を送信する信号線５０ｄに
は１ラインが必要である。また、磁気軸受により浮上支
持するために、５軸の磁気軸受用の電磁石に励磁電力を
供給する電力線５０ｂに１０ラインが必要であり、５軸
のロータ変位センサ信号を送信する信号線５０ｃには１
０ラインが必要である。従って、従来のターボ分子ポン
プは、合計２４のラインを必要とするため、ケーブル径
は大径となる。
【０００８】また、磁気浮上のための２０ライン（電力
線５０ｂおよび信号線５０ｃ）のうち１ラインでも断線
したり、ライン上にノイズが発生すると、ロータがステ
ータに接触する故障の要因となる。そのため、ケーブル
を介して電力および信号を伝送する従来の磁気浮上系
は、信頼性が低いという問題点もある。
線５０ｂおよび信号線５０ｃ）のうち１ラインでも断線
したり、ライン上にノイズが発生すると、ロータがステ
ータに接触する故障の要因となる。そのため、ケーブル
を介して電力および信号を伝送する従来の磁気浮上系
は、信頼性が低いという問題点もある。
【０００９】そこで、本発明は前記した従来のターボ分
子ポンプの問題点を解決し、ポンプ本体とコントローラ
電源装置とを接続するケーブルを小径とすることを第１
の目的とする。また、本発明は、磁気浮上系の信頼性を
向上させることを第２の目的とする。
子ポンプの問題点を解決し、ポンプ本体とコントローラ
電源装置とを接続するケーブルを小径とすることを第１
の目的とする。また、本発明は、磁気浮上系の信頼性を
向上させることを第２の目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明のターボ分子ポン
プは、排気用翼体およびモータを有する回転体を磁気軸
受により磁気浮上支持するターボ分子ポンプにおいて、
ポンプ本体とポンプ本体に電力を供給するコントローラ
電源装置とをケーブルで電気的に接続し、ポンプ本体側
に磁気軸受制御部を設ける構成とするものであり、磁気
軸受制御部は回転体の変位を検出する変位センサから変
位信号を受け、この変位信号に基づいてフィードバック
制御して励磁電流を生成し、磁気軸受の電磁石に供給す
る。
プは、排気用翼体およびモータを有する回転体を磁気軸
受により磁気浮上支持するターボ分子ポンプにおいて、
ポンプ本体とポンプ本体に電力を供給するコントローラ
電源装置とをケーブルで電気的に接続し、ポンプ本体側
に磁気軸受制御部を設ける構成とするものであり、磁気
軸受制御部は回転体の変位を検出する変位センサから変
位信号を受け、この変位信号に基づいてフィードバック
制御して励磁電流を生成し、磁気軸受の電磁石に供給す
る。
【００１１】本発明ターボ分子ポンプは、磁気軸受制御
部をポンプ本体側に設ける構成によって、従来のターボ
分子ポンプにおいてコントローラ電源装置とポンプ本体
との間で設置していた、回転体の変位信号を送信するた
めのケーブル，および励磁電流を送電するためのケーブ
ルを省略することができる。従って、コントローラ電源
装置とポンプ本体との間で設置されるケーブルは、ポン
プ本体のモータを駆動するための電力線と回転体の回転
周波数信号を送信するための信号線のみとなり、ライン
数を減少させることができ、ケーブルを小径とすること
ができる。また、磁気軸受制御部とポンプ本体との間の
接続はケーブルを介して行わないため、磁気浮上系にお
いてラインの断線やノイズ発生による影響を逓減して、
信頼性を向上させることができる。
部をポンプ本体側に設ける構成によって、従来のターボ
分子ポンプにおいてコントローラ電源装置とポンプ本体
との間で設置していた、回転体の変位信号を送信するた
めのケーブル，および励磁電流を送電するためのケーブ
ルを省略することができる。従って、コントローラ電源
装置とポンプ本体との間で設置されるケーブルは、ポン
プ本体のモータを駆動するための電力線と回転体の回転
周波数信号を送信するための信号線のみとなり、ライン
数を減少させることができ、ケーブルを小径とすること
ができる。また、磁気軸受制御部とポンプ本体との間の
接続はケーブルを介して行わないため、磁気浮上系にお
いてラインの断線やノイズ発生による影響を逓減して、
信頼性を向上させることができる。
【００１２】また、ケーブル中のライン数を減少させる
ことによって、ケーブル移動や設置時の作業ミスによる
影響を逓減することができ、磁気浮上系の信頼性を向上
させることができる。
ことによって、ケーブル移動や設置時の作業ミスによる
影響を逓減することができ、磁気浮上系の信頼性を向上
させることができる。
【００１３】本発明の第１の実施態様は、回転体の回転
周波数信号を生成する回転センサアンプをポンプ本体側
に設ける構成とするものであり、回転体の回転周波数信
号を磁気軸受制御部のＰＩＤコントローラに取り込んで
ゲイン調整を行うことができる。
周波数信号を生成する回転センサアンプをポンプ本体側
に設ける構成とするものであり、回転体の回転周波数信
号を磁気軸受制御部のＰＩＤコントローラに取り込んで
ゲイン調整を行うことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照しながら詳細に説明する。はじめに、磁気軸受の構
成について５自由度制御形磁気軸受を用いて説明する。
図３は、本発明の磁気軸受装置の一実施例を適応する５
自由度制御形磁気軸受の概略構造図である。図３に示す
磁気軸受は、回転軸回りの自由度を除く５自由度の運動
を能動的に制御する５軸制御形磁気軸受であり、回転軸
Ｒの重心Ｇを原点とし、Ｚ軸を回転軸ＲとするＸ，Ｙ，
Ｚ座標を示しており、重心の並進運動について３つの自
由度，重心回りの回転運動について２つの自由度の合計
５つの自由度を有している。
参照しながら詳細に説明する。はじめに、磁気軸受の構
成について５自由度制御形磁気軸受を用いて説明する。
図３は、本発明の磁気軸受装置の一実施例を適応する５
自由度制御形磁気軸受の概略構造図である。図３に示す
磁気軸受は、回転軸回りの自由度を除く５自由度の運動
を能動的に制御する５軸制御形磁気軸受であり、回転軸
Ｒの重心Ｇを原点とし、Ｚ軸を回転軸ＲとするＸ，Ｙ，
Ｚ座標を示しており、重心の並進運動について３つの自
由度，重心回りの回転運動について２つの自由度の合計
５つの自由度を有している。
【００１５】この５軸制御形磁気軸受は、回転体の半径
方向に８個の電磁石（Ｍxfp ，Ｍxfn ，Ｍxrp ，Ｍxrn
，Ｍyfp ，Ｍyfn ，Ｍyrp ，Ｍyrn ）を備え、これに
よってラジアル磁気軸受を構成している。なお、ここ
で、Ｍは電磁石を示し、添字ｘはＸ座標軸方向を，添字
ｙはＹ座標軸方向を，添字ｆは重心Ｇに対して回転軸Ｒ
の一方の側を，添字ｒは重心Ｇに対して回転軸Ｒの他方
の側を，添字ｐは座標軸の正方向を，添字ｎは座標軸の
負方向を示している。したがって、重心Ｇに対して回転
軸Ｒの一方の側において、電磁石Ｍxfp と電磁石Ｍxfn
は回転軸Ｒを挟んでＸ軸方向に対向して配置され、ま
た、電磁石Ｍyfp と電磁石Ｍyfn は回転軸Ｒを挟んでＹ
軸方向に対向して配置されている。また、電磁石Ｍxrp
，Ｍxrn ，Ｍyrp ，Ｍyrn についても、重心Ｇに対し
て回転軸Ｒの他方の側において同様に配置されている。
また、５軸制御形磁気軸受は、回転軸Ｒの軸方向に２個
の電磁石（Ｍzp，Ｍzn）を備え、これによってアキシャ
ル磁気軸受を構成している。なお、添字ｚはＺ座標軸方
向を示している。
方向に８個の電磁石（Ｍxfp ，Ｍxfn ，Ｍxrp ，Ｍxrn
，Ｍyfp ，Ｍyfn ，Ｍyrp ，Ｍyrn ）を備え、これに
よってラジアル磁気軸受を構成している。なお、ここ
で、Ｍは電磁石を示し、添字ｘはＸ座標軸方向を，添字
ｙはＹ座標軸方向を，添字ｆは重心Ｇに対して回転軸Ｒ
の一方の側を，添字ｒは重心Ｇに対して回転軸Ｒの他方
の側を，添字ｐは座標軸の正方向を，添字ｎは座標軸の
負方向を示している。したがって、重心Ｇに対して回転
軸Ｒの一方の側において、電磁石Ｍxfp と電磁石Ｍxfn
は回転軸Ｒを挟んでＸ軸方向に対向して配置され、ま
た、電磁石Ｍyfp と電磁石Ｍyfn は回転軸Ｒを挟んでＹ
軸方向に対向して配置されている。また、電磁石Ｍxrp
，Ｍxrn ，Ｍyrp ，Ｍyrn についても、重心Ｇに対し
て回転軸Ｒの他方の側において同様に配置されている。
また、５軸制御形磁気軸受は、回転軸Ｒの軸方向に２個
の電磁石（Ｍzp，Ｍzn）を備え、これによってアキシャ
ル磁気軸受を構成している。なお、添字ｚはＺ座標軸方
向を示している。
【００１６】また、５軸制御形磁気軸受は、これら電磁
石とほぼ同位置に回転軸Ｒの位置を検出する１０個の変
位センサ（Ｓxfp ，Ｓxfn ，Ｓyfp ，Ｓyfn ，Ｓxrp ，
Ｓxrn ，Ｓyrp ，Ｓyrn ，Ｓzp，Ｓzn）を備える。ここ
で、８個の変位センサ（Ｓxfp ，Ｓxfn ，Ｓyfp ，Ｓyf
n ，Ｓxrp ，Ｓxrn ，Ｓyrp ，Ｓyrn ）は回転軸Ｒの半
径方向の変位を検出し、２個の変位センサ（Ｓzp，Ｓz
n）は回転軸Ｒの軸方向の変位を検出する。なお、変位
センサＳの添字は電磁石で用いた添字と同様である。
石とほぼ同位置に回転軸Ｒの位置を検出する１０個の変
位センサ（Ｓxfp ，Ｓxfn ，Ｓyfp ，Ｓyfn ，Ｓxrp ，
Ｓxrn ，Ｓyrp ，Ｓyrn ，Ｓzp，Ｓzn）を備える。ここ
で、８個の変位センサ（Ｓxfp ，Ｓxfn ，Ｓyfp ，Ｓyf
n ，Ｓxrp ，Ｓxrn ，Ｓyrp ，Ｓyrn ）は回転軸Ｒの半
径方向の変位を検出し、２個の変位センサ（Ｓzp，Ｓz
n）は回転軸Ｒの軸方向の変位を検出する。なお、変位
センサＳの添字は電磁石で用いた添字と同様である。
【００１７】上記電磁石Ｍと変位センサＳはフィードバ
ック制御系を構成し、変位センサＳで検出した変位を用
いて各電磁石Ｍに流れる電流を調節して電磁石Ｍの吸引
力を調節し、これによって回転軸Ｒが中心位置となるよ
う制御を行なっている。また、回転軸Ｒは回転軸に取り
付けられたモータｍによって駆動される。
ック制御系を構成し、変位センサＳで検出した変位を用
いて各電磁石Ｍに流れる電流を調節して電磁石Ｍの吸引
力を調節し、これによって回転軸Ｒが中心位置となるよ
う制御を行なっている。また、回転軸Ｒは回転軸に取り
付けられたモータｍによって駆動される。
【００１８】次に、本発明の実施の形態の構成例につい
て、図１の本発明のターボ分子ポンプの一実施形態を説
明する概略ブロック図を用いて説明する。本発明のター
ボ分子ポンプは、排気用翼体（図示しない）およびモー
タを有する回転体を磁気軸受により磁気浮上支持するタ
ーボ分子ポンプである。
て、図１の本発明のターボ分子ポンプの一実施形態を説
明する概略ブロック図を用いて説明する。本発明のター
ボ分子ポンプは、排気用翼体（図示しない）およびモー
タを有する回転体を磁気軸受により磁気浮上支持するタ
ーボ分子ポンプである。
【００１９】図１において、ターボ分子ポンプ１は、タ
ーボ分子ポンプ本体２とコントローラ電源装置３と両装
置２，３間を電気的に接続するケーブル５を備える。タ
ーボ分子ポンプ本体２は、回転軸を駆動するモータ２ａ
と、回転軸を磁気浮上で支持する電磁石２ｂと回転軸の
変位を検出する変位センサ２ｃと、回転軸の回転周波数
を検出する回転センサ２ｄを備え、さらに同じ装置内あ
るいは近傍に隣接して、ポンプ本体の回転軸を磁気浮上
で支持制御するための磁気軸受制御部４を備える。コン
トローラ電源装置３は、ポンプ本体の回転軸を高速制御
するためのモータドライバ３ａと、回転センサアンプ３
ｄと、各電気回路に電力を供給するＤＣ電源３ｂを備え
る。
ーボ分子ポンプ本体２とコントローラ電源装置３と両装
置２，３間を電気的に接続するケーブル５を備える。タ
ーボ分子ポンプ本体２は、回転軸を駆動するモータ２ａ
と、回転軸を磁気浮上で支持する電磁石２ｂと回転軸の
変位を検出する変位センサ２ｃと、回転軸の回転周波数
を検出する回転センサ２ｄを備え、さらに同じ装置内あ
るいは近傍に隣接して、ポンプ本体の回転軸を磁気浮上
で支持制御するための磁気軸受制御部４を備える。コン
トローラ電源装置３は、ポンプ本体の回転軸を高速制御
するためのモータドライバ３ａと、回転センサアンプ３
ｄと、各電気回路に電力を供給するＤＣ電源３ｂを備え
る。
【００２０】磁気軸受制御部４は、変位センサ２ｃから
の変位信号を信号増幅する変位センサアンプ４ｃと、該
変位信号に基づくＰＩＤ制御によってフィードバック制
御を行うＰＩＤコントローラ４ａと、ＤＣ電源からの電
流をＰＩＤコントローラ４ａで制御して磁気軸受の電磁
石２ｂ用の励磁電流を生成する励磁アンプ４ｂとを備
え、ポンプ本体２内あるいはポンプ本体２に隣接して設
けられる。
の変位信号を信号増幅する変位センサアンプ４ｃと、該
変位信号に基づくＰＩＤ制御によってフィードバック制
御を行うＰＩＤコントローラ４ａと、ＤＣ電源からの電
流をＰＩＤコントローラ４ａで制御して磁気軸受の電磁
石２ｂ用の励磁電流を生成する励磁アンプ４ｂとを備
え、ポンプ本体２内あるいはポンプ本体２に隣接して設
けられる。
【００２１】また、ケーブル５はポンプ本体２とコント
ローラ電源装置３とを電気的に接続して、両装置２，３
の間で信号および電力の授受を行うラインであり、モー
タドライバ３ａからモータ２ａに三相の駆動電力を供給
する電力線５ａと、磁気軸受センサ部４に電力を供給す
る電力線５ｂ，５ｃと、回転センサ２ｄから回転センサ
アンプ３ｄに回転周波数信号を送信する信号線５ｄとを
備える。ここで、電力線５ｂはＤＣ電源３ｂから励磁ア
ンプ４ｂに電力を供給するラインであり、電力線５ｃは
ＤＣ電源３ｂからＰＩＤコントローラ４ａおよび変位セ
ンサアンプ４ｃに電力を供給するラインである。
ローラ電源装置３とを電気的に接続して、両装置２，３
の間で信号および電力の授受を行うラインであり、モー
タドライバ３ａからモータ２ａに三相の駆動電力を供給
する電力線５ａと、磁気軸受センサ部４に電力を供給す
る電力線５ｂ，５ｃと、回転センサ２ｄから回転センサ
アンプ３ｄに回転周波数信号を送信する信号線５ｄとを
備える。ここで、電力線５ｂはＤＣ電源３ｂから励磁ア
ンプ４ｂに電力を供給するラインであり、電力線５ｃは
ＤＣ電源３ｂからＰＩＤコントローラ４ａおよび変位セ
ンサアンプ４ｃに電力を供給するラインである。
【００２２】上記ケーブルにおいて、３相モータの励磁
電力を供給する電力線５ａとして３ラインを用い、回転
軸の回転周波数信号を送信する信号線５ｄとして１ライ
ンを用いて、回転軸の駆動用に合計４ラインを用いる。
また、ＰＩＤコントローラ４ａ用，励磁アンプ４ｂ用，
および変位センサアンプ４ｃ用にそれぞれ１ラインを用
いて、磁気軸受制御部４用に合計３ラインを用いる。従
って、ケーブルは合計７ラインで構成することができ
る。
電力を供給する電力線５ａとして３ラインを用い、回転
軸の回転周波数信号を送信する信号線５ｄとして１ライ
ンを用いて、回転軸の駆動用に合計４ラインを用いる。
また、ＰＩＤコントローラ４ａ用，励磁アンプ４ｂ用，
および変位センサアンプ４ｃ用にそれぞれ１ラインを用
いて、磁気軸受制御部４用に合計３ラインを用いる。従
って、ケーブルは合計７ラインで構成することができ
る。
【００２３】本発明のターボ分子ポンプと従来のターボ
分子ポンプとでケーブルのライン数の比較を行うと、従
来のターボ分子ポンプは磁気軸受制御部４をコントロー
ラ電源装置３に設けた構成であるため、磁気軸受制御部
とポンプ本体との間を接続するために１０ラインの電力
線と１０ラインの信号線の合計２０ラインを要するのに
対して、本発明のターボ分子ポンプでは３ラインのみと
することができ、１７ラインを削減することができる。
分子ポンプとでケーブルのライン数の比較を行うと、従
来のターボ分子ポンプは磁気軸受制御部４をコントロー
ラ電源装置３に設けた構成であるため、磁気軸受制御部
とポンプ本体との間を接続するために１０ラインの電力
線と１０ラインの信号線の合計２０ラインを要するのに
対して、本発明のターボ分子ポンプでは３ラインのみと
することができ、１７ラインを削減することができる。
【００２４】図１に示すターボ分子ポンプの制御系は、
回転軸の半径方向の変位を検出する１０個の変位センサ
２ｃ（Ｓxfp ，Ｓxfn ，Ｓyfp ，Ｓyfn ，Ｓxrp ，Ｓxr
n ，Ｓyrp ，Ｓyrn ，Ｓzp，Ｓzn）から検出される変位
変動量を磁気軸受制御部４のＰＩＤコントローラ４ａで
制御し、励磁アンプ４ｂを介して回転軸の周辺に設けた
電磁石２ｂ（Ｍxfn,Ｍxfp,Ｍxrn,Ｍxrp,Ｍyfn,Ｍyfp,Ｍ
yrn,Ｍyrp,Ｍzp, Ｍzn）に電流を供給し、対向する電磁
石どうしで回転軸を吸引しあい、回転軸を適当な位置に
制御する。
回転軸の半径方向の変位を検出する１０個の変位センサ
２ｃ（Ｓxfp ，Ｓxfn ，Ｓyfp ，Ｓyfn ，Ｓxrp ，Ｓxr
n ，Ｓyrp ，Ｓyrn ，Ｓzp，Ｓzn）から検出される変位
変動量を磁気軸受制御部４のＰＩＤコントローラ４ａで
制御し、励磁アンプ４ｂを介して回転軸の周辺に設けた
電磁石２ｂ（Ｍxfn,Ｍxfp,Ｍxrn,Ｍxrp,Ｍyfn,Ｍyfp,Ｍ
yrn,Ｍyrp,Ｍzp, Ｍzn）に電流を供給し、対向する電磁
石どうしで回転軸を吸引しあい、回転軸を適当な位置に
制御する。
【００２５】磁気軸受制御部４のＰＩＤ制御コントロー
ラ４ａは、ＰＩＤ制御部を備え変位センサ２ｃからの変
位信号をフィードバックし、比例，微分，積分要素によ
るＰＩＤ制御、あるいは位相進み補償を行う。
ラ４ａは、ＰＩＤ制御部を備え変位センサ２ｃからの変
位信号をフィードバックし、比例，微分，積分要素によ
るＰＩＤ制御、あるいは位相進み補償を行う。
【００２６】図２は本発明のターボ分子ポンプの他の実
施形態を説明するためのブロック図である。図２に示す
実施形態は、ＰＩＤコントローラ４ａのゲイン調整を回
転体の回転周波数信号を取り込んで行う場合の構成であ
る。この場合には、磁気軸受制御部４のＰＩＤ制御コン
トローラ４ａは、ＰＩＤ制御部とゲイン切換部とを備
え、ＰＩＤ制御部は変位センサ２ｃからの変位信号をフ
ィードバックし、比例，微分，積分要素によるＰＩＤ制
御あるいは位相進み補償を行う。ゲイン切換部は、回転
センサ２ｄが検出した回転周波数に基づいてフィードバ
ックゲインを選択して切り換え、切り換えたフィードバ
ックゲインを用いて制御を行う。この構成では、回転セ
ンサアンプ３ｄの信号をケーブル５を介してコントロー
ラ電源装置３のモータドライバ３ａに送信を行う。本発
明の実施形態によれば、ケーブルを通るライン数を減少
させることができるため、ケーブル断面積を小さくする
ことができ、ケーブルの移動や設置作業が容易となる。
施形態を説明するためのブロック図である。図２に示す
実施形態は、ＰＩＤコントローラ４ａのゲイン調整を回
転体の回転周波数信号を取り込んで行う場合の構成であ
る。この場合には、磁気軸受制御部４のＰＩＤ制御コン
トローラ４ａは、ＰＩＤ制御部とゲイン切換部とを備
え、ＰＩＤ制御部は変位センサ２ｃからの変位信号をフ
ィードバックし、比例，微分，積分要素によるＰＩＤ制
御あるいは位相進み補償を行う。ゲイン切換部は、回転
センサ２ｄが検出した回転周波数に基づいてフィードバ
ックゲインを選択して切り換え、切り換えたフィードバ
ックゲインを用いて制御を行う。この構成では、回転セ
ンサアンプ３ｄの信号をケーブル５を介してコントロー
ラ電源装置３のモータドライバ３ａに送信を行う。本発
明の実施形態によれば、ケーブルを通るライン数を減少
させることができるため、ケーブル断面積を小さくする
ことができ、ケーブルの移動や設置作業が容易となる。
【００２７】また、通常、変位信号はノイズの影響を受
けやすいアナログ信号であるため、伝送にはノイズの影
響を受けないように高価な同軸ケーブルを必要とする
が、本発明の実施形態によれば、変位信号の送信を不要
とする構成によって、ノイズ対策を逓減することができ
る。また、ライン数の少ないケーブルを使用することが
でき、ケーブルやコネクタの配線工数を低減することが
できる。
けやすいアナログ信号であるため、伝送にはノイズの影
響を受けないように高価な同軸ケーブルを必要とする
が、本発明の実施形態によれば、変位信号の送信を不要
とする構成によって、ノイズ対策を逓減することができ
る。また、ライン数の少ないケーブルを使用することが
でき、ケーブルやコネクタの配線工数を低減することが
できる。
【００２８】また、本発明の実施形態によれば、最も信
頼性が要求される磁気浮上系のラインをポンプ本体側で
配線するため、磁気浮上系の信頼性を向上させることが
できる。
頼性が要求される磁気浮上系のラインをポンプ本体側で
配線するため、磁気浮上系の信頼性を向上させることが
できる。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ポンプ本体とコントローラ電源装置とを接続するケーブ
ルを小径とすることができ、また、磁気浮上系の信頼性
を向上させることができる。
ポンプ本体とコントローラ電源装置とを接続するケーブ
ルを小径とすることができ、また、磁気浮上系の信頼性
を向上させることができる。
【図１】本発明のターボ分子ポンプの一実施形態を説明
する概略ブロック図である。
する概略ブロック図である。
【図２】本発明のターボ分子ポンプの他の実施形態を説
明するためのブロック図である。
明するためのブロック図である。
【図３】本発明の磁気軸受装置の一実施例を適応する５
自由度制御形磁気軸受の概略構造図である。
自由度制御形磁気軸受の概略構造図である。
【図４】従来のターボ分子ポンプの磁気軸受装置の制御
系を説明するブロック図である。
系を説明するブロック図である。
１，１０…ターボ分子ポンプ、２，２０…ポンプ本体、
２ａ，２０ａ…モータ、２ｂ，２０ｂ…電磁石、２ｃ，
２０ｃ…変位センサ、２ｄ，２０ｄ…回転センサ、３，
３０…コントローラ電源装置、３ａ，３０ａ…モータド
ライバ、３ｂ，３０ｂ…ＤＣ電源、３ｄ，３０ｄ…回転
センサアンプ、４，４０…磁気軸受制御部、４ａ，４０
ａ…ＰＩＤコントローラ、４ｂ，４０ｂ…励磁アンプ、
４ｃ，４０ｃ…変位センサアンプ、５，５０…ケーブ
ル。
２ａ，２０ａ…モータ、２ｂ，２０ｂ…電磁石、２ｃ，
２０ｃ…変位センサ、２ｄ，２０ｄ…回転センサ、３，
３０…コントローラ電源装置、３ａ，３０ａ…モータド
ライバ、３ｂ，３０ｂ…ＤＣ電源、３ｄ，３０ｄ…回転
センサアンプ、４，４０…磁気軸受制御部、４ａ，４０
ａ…ＰＩＤコントローラ、４ｂ，４０ｂ…励磁アンプ、
４ｃ，４０ｃ…変位センサアンプ、５，５０…ケーブ
ル。
Claims (1)
- 【請求項１】 排気用翼体およびモータを有する回転体
を磁気軸受により磁気浮上支持するターボ分子ポンプに
おいて、ポンプ本体とポンプ本体に電力を供給するコン
トローラ電源装置とをケーブルで電気的に接続し、ポン
プ本体側は磁気軸受制御部を備え、該磁気軸受制御部
は、回転体の変位信号に基づいてフィードバック制御
し、磁気軸受への励磁電流を生成することを特徴とする
ターボ分子ポンプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8260555A JPH10103288A (ja) | 1996-10-01 | 1996-10-01 | ターボ分子ポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8260555A JPH10103288A (ja) | 1996-10-01 | 1996-10-01 | ターボ分子ポンプ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10103288A true JPH10103288A (ja) | 1998-04-21 |
Family
ID=17349591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8260555A Pending JPH10103288A (ja) | 1996-10-01 | 1996-10-01 | ターボ分子ポンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10103288A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6785314B2 (en) | 2000-06-08 | 2004-08-31 | Ebara Corporation | Electric discharge gas laser |
| WO2005124158A1 (ja) * | 2004-06-17 | 2005-12-29 | Osaka Vacuum, Ltd. | 耐放射線用分子ポンプ |
| JP2007508492A (ja) * | 2003-10-16 | 2007-04-05 | ソシエテ・ドゥ・メカニーク・マグネティーク | ターボ分子真空ポンプ |
| JP2013517423A (ja) * | 2010-01-19 | 2013-05-16 | グルンドフォス マネージメント アー／エス | ポンプ装置 |
-
1996
- 1996-10-01 JP JP8260555A patent/JPH10103288A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6785314B2 (en) | 2000-06-08 | 2004-08-31 | Ebara Corporation | Electric discharge gas laser |
| JP2007508492A (ja) * | 2003-10-16 | 2007-04-05 | ソシエテ・ドゥ・メカニーク・マグネティーク | ターボ分子真空ポンプ |
| WO2005124158A1 (ja) * | 2004-06-17 | 2005-12-29 | Osaka Vacuum, Ltd. | 耐放射線用分子ポンプ |
| JP2013517423A (ja) * | 2010-01-19 | 2013-05-16 | グルンドフォス マネージメント アー／エス | ポンプ装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050209 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050215 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050411 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051117 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060113 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060711 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080307 |