JPH10159786A - ターボ分子ポンプ - Google Patents

ターボ分子ポンプ

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JPH10159786A
JPH10159786A JP8317876A JP31787696A JPH10159786A JP H10159786 A JPH10159786 A JP H10159786A JP 8317876 A JP8317876 A JP 8317876A JP 31787696 A JP31787696 A JP 31787696A JP H10159786 A JPH10159786 A JP H10159786A
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JP
Japan
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power supply
magnetic bearing
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molecular pump
pump
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Katsuhisa Toyama
勝久 外山
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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

(57)【要約】 【課題】量産性を向上できるとともにアフターサービス
を簡略化でき、さらに一種類の電源装置で複数機種のポ
ンプ本体の操作が可能になるターボ分子ポンプを提供す
ること。 【解決手段】回転体の位置を検出する位置センサ7及び
位置センサ7からの信号により磁力をフィードバック制
御し前記回転体を保持する磁気軸受とを備えたターボ分
子ポンプ本体2と、位置センサ7からの信号を用いたフ
ィードバック制御により前記回転体を中心位置に保持す
るよう構成された磁気軸受制御回路8と磁気軸受駆動回
路9、前記回転体に連結したモータ13を駆動するモー
タ駆動回路12及び磁気軸受駆動回路9に電源を供給す
る磁気軸受駆動電源10とを備えた電源装置1とを具備
したターボ分子ポンプにおいて、電源装置1内の機種間
の互換性を制限する回路3の一部又は全部をターボ分子
ポンプ本体2側に設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、制御磁気軸受形の
ターボ分子ポンプに関する。
【0002】
【従来の技術】図5は、従来の回転体を浮上保持する手
段である電磁石を用いた磁気軸受部分の構成を示す側面
図である。図5において、4は回転体であり、一対の磁
気軸受(ジャーナル軸受)5a,5bは回転体4を回転
可能に支持し、位置センサ6a,6bは回転体4の浮上
位置を検出する。
【0003】このような構成により、回転体4の浮上位
置を位置センサ6a,6bにより検出する。そのとき得
られる検出信号に基づいて磁気軸受5a,5bに設けら
れた電磁石(不図示)に流す電流値を決め、前記電磁石
から発生する磁力の大きさを制御して回転体4の浮上位
置を中心に保持するようにしている。
【0004】図6は、上記した磁気軸受の制御回路を示
すブロック図である。図6において、1が電源装置、2
がポンプ本体である。電源装置1内における8が磁気軸
受制御回路、9が磁気軸受駆動回路、10が磁気軸受駆
動電源、12がモータ駆動回路、3が機種間の互換性を
制限する部分(回路)である。また、ポンプ本体2内に
おける7が位置センサ、11が電磁石、13がモータで
ある。
【0005】上記機種間の互換性を制限する部分3の構
成要素である磁気軸受制御回路8のA、磁気軸受駆動回
路9のBは、回転体の浮上位置を中心に保持するための
制御回路(例えば、比例要素、積分要素、微分要素であ
るPID制御回路で構成されている)や、数次の回転体
固有振動数を安定化するための位相補償回路や、磁気軸
受の静的剛性を付加するためのバイアス電流印加回路、
等である。これらはポンプ本体の機種により回転体の構
造、体格、磁気軸受の仕様が異なるため、機種毎に調整
及び設定される。
【0006】また、モータ駆動回路12のCは、機種毎
に回転数、容量、出力電圧、等が異なる。通常、これら
の機種間の互換性を制限する部分3は電源装置1内に組
み込まれ、また位置センサ7、電磁石11及びモータ1
3はポンプ本体2に組み込まれている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】一般に磁気軸受を有す
るターボ分子ポンプは、上述したようにポンプ本体2
と、回転体4を浮上制御する磁気軸受制御回路9及び回
転体4に直結されたモータ13を高速駆動するモータ駆
動回路(例えばインバータ回路)12を有する電源装置
1の二つのユニットからなる。これら二つのユニットは
磁気軸受制御用のケーブル31とモータ駆動用のケーブ
ル32とで接続されている。
【0008】電源装置1は、ポンプ本体2の機種に応じ
て調整または設定される部分を有する。例えば、回転体
4の浮上位置を中心に保持するための制御回路(例えば
比例要素、積分要素、微分要素であるPID制御回路で
構成されている)や、回転体4の構造による数次の固有
振動数を安定化するための位相補償回路及びフィルタ回
路(例えばノッチフィルタ、ローパスノッチフィルタ、
ローパスフィルタ、位相フィルタ等)や、磁気軸受の静
的剛性を付加するためのバイアス電流印加回路や、回転
数に関する補償回路、モータ駆動に関する回路、等がそ
れに当たる。
【0009】これらの調整値及び設定値はポンプ本体2
の体格、寸法、磁気軸受(電磁石)の仕様、モータの仕
様毎に異なるため、各機種毎にポンプ本体2とそれに適
合した電源装置1を有し、これらは一対一の組合せとな
る。例えばターボ分子ポンプの場合、ポンプの排気速度
で機種(型式)を分けると、300L/s(ターボ分子
ポンプの排気速度は1秒間[s]に窒素ガス等を排気で
きる容量[L]で表現される)、700L/s、120
0L/s、2200L/s、3300L/s、等の機種
があり、それぞれに専用の電源装置を有している。
【0010】このように電源装置1の機種とポンプ本体
2の機種とは一対一の組合せとなるため、その組合せを
変えると磁気軸受及びモータが正規の機能を失い、安定
した回転が行なえなくなる。
【0011】前述した機種間一対一の組合せを変更でき
ないこと、すなわち電源装置1とポンプ本体2の機種と
の間に互換性がないことは、ターボ分子ポンプの量産性
を著しく低下させる。また、アフターサービス上の管理
及びトラブル対応等に対して好ましくない。さらに、複
数機種のターボ分子ポンプを使用する場合、これを取り
付けて使用する装置またはプラント等の設備設計が複雑
化し、設備が大型となり、メンテナンスが困難になる。
【0012】本発明の目的は、量産性を向上できるとと
もにアフターサービスを簡略化でき、さらに一種類の電
源装置で複数機種のポンプ本体の操作が可能になり、当
該ターボ分子ポンプを取り付けて使用する装置またはプ
ラント等の設計の簡略化、小型化、メンテナンスの安易
化を図ることができるターボ分子ポンプを提供すること
にある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明のターボ分子ポンプは以下の如
く構成されている。本発明のターボ分子ポンプは、回転
体の位置を検出する位置センサ及び該位置センサからの
信号により磁力をフィードバック制御して前記回転体を
保持する磁気軸受とを備えたターボ分子ポンプ本体と、
前記位置センサからの信号を用いたフィードバック制御
により前記回転体を中心位置に保持するよう構成された
磁気軸受制御回路と磁気軸受駆動回路、前記回転体に連
結したモータを駆動するモータ駆動回路及び前記磁気軸
受駆動回路に電源を供給する磁気軸受駆動電源とを備え
た電源装置とを具備したターボ分子ポンプにおいて、前
記電源装置内の機種間の互換性を制限する回路の一部ま
たは全部を前記ターボ分子ポンプ本体側に設けた。
【0014】上記手段を講じた結果、次のような作用が
生じる。本発明のターボ分子ポンプによれば、電源装置
内の機種間の互換性を制限する回路の一部または全部を
ターボ分子ポンプ本体側に設けたので、前記電源装置内
部の回路の一部または全てを前記ターボ分子ポンプ本体
の内部または近傍に設置することになる。これにより、
当該ターボ分子ポンプの機種間の前記電源装置と前記ポ
ンプ本体との間の互換性を制限している要因が解消され
ることになり、磁気軸受及びモータは正規の機能を失う
ことなく安定した回転を行なえ、前記電源装置及び前記
ポンプ本体が個別に生産できるようになり、ターボ分子
ポンプの量産性が向上する。
【0015】また、電源装置またはポンプ本体が故障し
た際、いずれか故障した方の交換または修理を行なうの
みで済むので、ターボ分子ポンプのアフターサービスが
簡略化される。さらに、一種類の電源装置で複数機種の
ポンプ本体の操作が可能になり、複数種のポンプ本体を
取り付けて使用する場合、その装置またはプラント等の
設計が簡略化し、前記装置またはプラント等が小型化す
るとともにメンテナンスが安易化される。
【0016】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)図1は、本発明の第1の実施の形
態に係る電源装置とポンプ本体の構成を示すブロック図
である。図1において図6と同一な部分には同一符号を
付してある。図1において、1が電源装置、2がポンプ
本体である。電源装置1内における8が磁気軸受制御回
路、9が磁気軸受駆動回路、10が磁気軸受駆動電源、
12がモータ駆動回路である。また、ポンプ本体2内に
おける7が位置センサ、11が電磁石、13がモータ、
3が機種間の互換性を制限している部分である。以上の
ように図1は、機種間の互換性を制限している部分3
を、ポンプ本体2内に組み込んだ構成を示している。
【0017】ポンプ本体2の位置センサ7は、部分3
(A)を介して電源装置1の磁気軸受制御回路8に接続
されている。磁気軸受制御回路8は磁気軸受駆動回路9
を介して磁気軸受駆動電源10に接続されている。ま
た、磁気軸受駆動回路9はポンプ本体2の部分3(B)
を介して電磁石11に接続されている。電源装置1のモ
ータ駆動回路12は、ポンプ本体2の部分3(C)を介
してモータ13に接続されている。
【0018】図2は、上記電源装置を適用したターボ分
子ポンプの縦断側面図である。図2において図1と同一
な部分には同一符号を付してある。位置センサ7からの
出力を基に、PIDと位相補償の機能を有する磁気軸受
制御回路8及び磁気軸受駆動回路9により電磁石11の
磁力を制御し、この磁力により回転体4を浮上、保持す
る。
【0019】このように本第1の実施の形態では、ター
ボ分子ポンプの機種に応じて調整または設定され機種間
の互換性を制限する部分3、すなわち磁気軸受制御回路
8、磁気軸受駆動回路9またはモータ駆動回路12の一
部または全部を一つのユニットにして、ポンプ本体2に
組み込んでいる。
【0020】(第2の実施の形態)図3は、本発明の第
2の実施の形態に係る電源装置とポンプ本体の構成を示
すブロック図である。図3において図1と同一な部分に
は同一符号を付してある。図3において、1が電源装
置、2がポンプ本体である。電源装置1内における8が
磁気軸受制御回路、9が磁気軸受駆動回路、10が磁気
軸受駆動電源、12がモータ駆動回路である。また、ポ
ンプ本体2内における7が位置センサ、11が電磁石、
13がモータである。さらに、互換性を制限している部
分3は、一つのユニット30として電源装置1から切り
離され、ポンプ本体2外におけるポンプ本体2近傍に設
置されている。
【0021】図4は、上記電源装置を適用したターボ分
子ポンプの縦断側面図である。図4において図2と同一
な部分には同一符号を付してある。図4では、互換性を
制限している部分3が電源装置1から切り離され、ポン
プ本体2外に設置されており、ポンプ本体2と制限して
いる部分3とはケーブル31,32で接続されている。
このターボ分子ポンプの作用は、上記第1の実施の形態
にて図2に示したターボ分子ポンプと同様である。
【0022】なお、本発明は上記各実施の形態のみに限
定されず、要旨を変更しない範囲で適時変形して実施で
きる。例えば本発明の構成は、コンプレッサ、タービ
ン、工作機械用スピンドル、ポリゴンミラー等の制御磁
気軸受を有する高速回転体とその電源装置で構成される
装置にも適用できる。
【0023】(実施の形態のまとめ)実施の形態に示さ
れた構成及び作用効果をまとめると次の通りである。実
施の形態に示されたターボ分子ポンプは、回転体4の位
置を検出する位置センサ7及び該位置センサ7からの信
号により磁力をフィードバック制御して前記回転体4を
保持する磁気軸受5a,5bとを備えたターボ分子ポン
プ本体2と、前記位置センサ7からの信号を用いたフィ
ードバック制御により前記回転体4を中心位置に保持す
るよう構成された磁気軸受制御回路8と磁気軸受駆動回
路9、前記回転体4に連結したモータ13を駆動するモ
ータ駆動回路12及び前記磁気軸受駆動回路9に電源を
供給する磁気軸受駆動電源10とを備えた電源装置1と
を具備したターボ分子ポンプにおいて、前記電源装置1
内の機種間の互換性を制限する回路3の一部または全部
を前記ターボ分子ポンプ本体2側に設けた。
【0024】このように上記ターボ分子ポンプにおいて
は、前記電源装置1内の機種間の互換性を制限する回路
3の一部または全部をターボ分子ポンプ本体2側に設け
たので、前記電源装置1内部の回路の一部または全てを
前記ターボ分子ポンプ本体2の内部または近傍に設置す
ることになる。これにより、当該ターボ分子ポンプの機
種間の前記電源装置1と前記ポンプ本体2との間の互換
性を制限している要因が解消されることになり、磁気軸
受5a,5b及びモータ13は正規の機能を失うことな
く安定した回転を行なえ、前記電源装置1及び前記ポン
プ本体2が個別に生産できるようになり、ターボ分子ポ
ンプの量産性が向上する。
【0025】また、電源装置1またはポンプ本体2が故
障した際、いずれか故障した方の交換または修理を行な
うのみで済むので、ターボ分子ポンプのアフターサービ
スが簡略化される。さらに、一種類の電源装置で複数機
種のポンプ本体の操作が可能になり、複数種のポンプ本
体を取り付けて使用する場合、その装置またはプラント
等の設計が簡略化し、前記装置またはプラント等が小型
化するとともにメンテナンスが安易化される。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、量産性を向上できると
ともにアフターサービスを簡略化でき、さらに一種類の
電源装置で複数機種のポンプ本体の操作が可能になり、
当該ターボ分子ポンプを取り付けて使用する装置または
プラント等の設計の簡略化、小型化、メンテナンスの安
易化を図ることができるターボ分子ポンプを提供でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る電源装置とポ
ンプ本体の構成を示すブロック図。
【図2】本発明の第1の実施の形態に係る電源装置を適
用したターボ分子ポンプの縦断側面図。
【図3】本発明の第2の実施の形態に係る電源装置とポ
ンプ本体の構成を示すブロック図。
【図4】本発明の第2の実施の形態に係る電源装置を適
用したターボ分子ポンプの縦断側面図。
【図5】従来の回転体を浮上保持する手段である電磁石
を用いた磁気軸受部分の構成を示す側面図。
【図6】従来の磁気軸受の制御回路を示すブロック図。
【符号の説明】
1…電源装置 2…ポンプ本体 3…機種間の互換性を制限する部分(回路) 4…回転体 5a,5b…磁気軸受 6a,6b…位置センサ 7…位置センサ 8…磁気軸受制御回路 9…磁気軸受駆動回路 10…磁気軸受駆動電源 11…電磁石 12…モータ駆動回路 13…モータ 30…ユニット 31…ケーブル 32…ケーブル

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】回転体の位置を検出する位置センサ及び該
    位置センサからの信号により磁力をフィードバック制御
    して前記回転体を保持する磁気軸受とを備えたターボ分
    子ポンプ本体と、前記位置センサからの信号を用いたフ
    ィードバック制御により前記回転体を中心位置に保持す
    るよう構成された磁気軸受制御回路と磁気軸受駆動回
    路、前記回転体に連結したモータを駆動するモータ駆動
    回路及び前記磁気軸受駆動回路に電源を供給する磁気軸
    受駆動電源とを備えた電源装置とを具備したターボ分子
    ポンプにおいて、 前記電源装置内の機種間の互換性を制限する回路の一部
    または全部を前記ターボ分子ポンプ本体側に設けたこと
    を特徴とするターボ分子ポンプ。
JP08317876A 1996-11-28 1996-11-28 ターボ分子ポンプ Expired - Lifetime JP3100346B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012053270A1 (ja) * 2010-10-19 2012-04-26 エドワーズ株式会社 真空ポンプ

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WO2012053270A1 (ja) * 2010-10-19 2012-04-26 エドワーズ株式会社 真空ポンプ
JPWO2012053270A1 (ja) * 2010-10-19 2014-02-24 エドワーズ株式会社 真空ポンプ
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US9267392B2 (en) 2010-10-19 2016-02-23 Edwards Japan Limited Vacuum pump

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