JPH1084694A - 能動的磁気ベアリングを有するターボ分子ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 緊急時に自動的にかつ効果的にロータの制動
を実行する。 【解決手段】 ターボ分子ポンプは密封容器を有し、こ
の中には、フィンが固着されかつブラシレス型のｎ相電
気モータによって駆動される中空のロータを、能動的磁
気ベアリングを介して支持するための垂直支持体が配置
されている。容器内には、さらに少なくとも１個の緊急
用抵抗と、電気モータと磁気ベアリングを制御するため
の外部制御モジュールに障害が発生した場合、あるい
は、外部制御モジュールを密封容器に結合するケーブル
において破損が発生した場合、この緊急用抵抗を電気モ
ータのｎ個の相に自動的に接続し、それによって電気モ
ータを発電機として動作させ、中空ロータに電気的制動
を与えるための手段とが設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、能動的磁気ベアリ
ングを有するターボ分子ポンプに関する。このポンプ
は、密封容器と外部ポンプ制御モジュールとを含んでお
り、密封容器中には、この容器に固定されかつ能動的磁
気ベアリングを介して中空のロータを支持する垂直支持
体が配置されている。この中空ロータはフィンを有し、
そのロータは励磁目的のための永久磁石を備えたブラシ
レス型のｎ相電気モータによって、回転させられる。外
部ポンプ制御モジュールは、電気モータと磁気ベアリン
グの両者のための電力供給回路とサーボ制御回路を有
し、リンクケーブルを介して密封容器に接続されてい
る。

【０００２】

【従来の技術】「ターボ分子ポンプ」としても知られて
いる分子真空ポンプは、清浄な高真空を得るために使用
される。このようなポンプでは、約１０^-14 バールであ
る分子圧範囲の気圧を達成することができる。このよう
なポンプは、能動的磁気ベアリングを備え、このベアリ
ングは潤滑剤を用いないので、真空が炭化水素によって
汚染されることはない。このようなポンプのロータを磁
気ベアリングによってつり下げることによって、熱の発
生を防止し、高速のポンプスピードを達成するために高
速で駆動し、かつ振動を生じることなく非常に静かに駆
動することが可能となる。

【０００３】能動的磁気ベアリングを有するターボ分子
ポンプは、半導体産業において特に使用される。半導体
の密度をさらに増加させると言う要求によって、より高
い清浄度を達成するポンプが必要となる。ターボ分子ポ
ンプは、本質的に、真空を確立するチャンバーから分子
を排出する為に、真空中で高速で回転するフィンを備え
た中空のロータを含んでいる。このロータは一般に大き
な直径を有している。これは、ポンプ速度が直径の２乗
に比例するからである。さらにポンプ速度は回転速度に
直接比例するので、このロータは高速で回転する。

【０００４】典型的なターボ分子ポンプのロータの直径
は８０ｍｍから３００ｍｍの範囲にあり、その回転速度
は約５５、０００回転／分（ｒｐｍ）から約２４、００
０ｒｐｍである。このようなロータは、真空中で回転し
て、大量の運動エネルギーを蓄積し、これらは一般に、
非同期誘導型かまたはブラシレス型の電気モータによっ
て、ロータ上に配置された永久磁石によって励磁され
て、駆動される。

【０００５】一般に使用されるモータサイズの場合、加
速および制動（ブレーキ）時間は、ポンプのサイズおよ
びポンプ速度に依存して、普通２分から１０分の範囲内
である。磁気ベアリングを有するポンプでは、特に、ベ
アリングを制御する電子回路が正常に動作しない場合、
あるいはこの電子制御回路を磁気ベアリングの電磁石に
結合するケーブルが破損した場合に発生する磁気ベアリ
ング障害から、ロータ、そして機械を生き残らせるため
の問題が生じる。

【０００６】このようにして磁気ベアリング障害が発生
した場合、ポンプのロータは緊急用ベアリングによって
支持される。この緊急用ベアリングは、スチールまたは
セラミックのボールを有するボールベアリング型かまた
は滑らかなリング型のものである。このポンプは完全に
ドライでなければならないので、ベアリングは、最適で
は無いがしかし適当な摩擦係数を達成することが可能
な、固体潤滑剤を使用する。

【０００７】磁気ベアリング障害が発生した場合、例え
ばベアリングが永久的に過負荷となった場合、磁気ベア
リングをモニタする情報システムが、自動的に機械に制
動を要求して、緊急用ベアリング上の負荷を減少させ、
ロータによって蓄積された全運動エネルギーがこの緊急
用ベアリングによって吸収されてしまうことを防止す
る。

【０００８】制動は、制御回路自身によって制御されか
つ実行される。しかしながらこの事は、前記回路が正常
に動作しかつ正常に接続されていることを要求する。こ
の型の制動は、したがって、電子制御回路に障害がある
場合、あるいはこの電子制御回路とベアリングの電磁石
とを結合するケーブルが破損した場合には、実施するこ
とができない。

【０００９】ガス測定注入によって制動を実施する提案
がなされている。しかしながらこの制動方法は、ターボ
分子ポンプを使用することが必要な製造工程に危険な影
響をもたらすので、往々にして不適当である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記欠点の
除去を追求し、駆動モータとロータを支持する磁気ベア
リングを制御する回路に障害が発生した場合、あるいは
ポンプを電子制御回路に接続するケーブルが破損した場
合に、自動的にかつ効果的にターボ分子ポンプのロータ
制動を実行することを可能とするものである。

【００１１】本発明はさらに制動動作の間、ポンプへの
ガスの注入を避けることを追求する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このような目的は、以下
の構成を有するターボ分子ポンプによって達成される。
即ちこのポンプは、密封容器と外部ポンプ制御モジュー
ルとを含んでいる。この密封容器の中には、この容器に
固定された垂直支持体が配置され、この垂直支持体は能
動的磁気ベアリングを介して中空のロータを支持してい
る。この中空ロータはフィンを有し、そのロータは励磁
目的のための永久磁石を備えたブラシレス型のｎ相電気
モータによって回転させられる。外部ポンプ制御モジュ
ールは、電気モータと磁気ベアリングの両者のための電
力供給回路とサーボ制御回路を有し、リンクケーブルを
介して密封容器に接続されている。さらにこのポンプ
は、容器中に配置された少なくとも１個の緊急用抵抗
と、容器中に同様に配置されかつこの緊急用抵抗を外部
制御モジュールに障害が発生した場合あるいは結合ケー
ブルが破損した場合に、電気モータのｎ個の相に自動的
に接続する手段を有し、それによって電気モータを発電
機として作動させ、その結果中空ロータに電気的な制動
を提供することを特徴とするものである。

【００１３】このポンプは、ｎ相の電気モータに相当し
て、ｎ個の緊急用抵抗を有している。この緊急用抵抗
は、中空ロータの固定支持体の金属部分に固定されてい
る方が有利である。これによって、より良いエネルギー
分散が得られる。電気モータの励磁用永久磁石は、磁気
的に非常に固い（ハードな）物質で形成されることが好
ましい。

【００１４】一例として、電気モータの励磁用永久磁石
は、サマリウム−コバルトで形成される。ある場合に
は、ｎ相電気モータのコイルは、モータの名目（公称）
電流よりも大きな電流に耐えるように構成されていても
良い。ある実施例では、この緊急用抵抗は、電気モータ
の回転速度に関係なく、一定の既定値を有している。こ
の場合は、回転速度に依存するトルクによって制動が実
行される。

【００１５】その他の実施例では、この緊急用抵抗は、
電気モータが発電機として動作する場合一定トルクの制
動を得るために、その抵抗値は電気モータの回転速度に
伴って変化する。可能な一実施例では、ｎ個の緊急用抵
抗をｎ相の電気モータに自動的に接続する手段は、電磁
石と、ｎ個の緊急用抵抗をｎ相の電気モータに接続する
ための接点とを容器の内部に配置したリレーであり、こ
の電磁石はリンクケーブルによって外部制御モジュール
から電力を受け、通常の動作時は、電磁石をリンクケー
ブルを介して電気的に駆動することによって、接点を開
成状態に保持する。

【００１６】本発明はさらに、モータのｎ相との接続を
ダイオード整流ブリッジによって形成した単一の緊急用
抵抗体と、同様に容器内に接続されたスイッチ部材、と
を含むポンプを提供する。この場合、ある特定の実施例
では、容器内に配置されたスイッチ部材はサイリスタで
あり、その陽極を単一の緊急用抵抗の第１端に接続し、
そのゲートを第１にリンクケーブルと外部制御モジュー
ル中に配置された接点を介してサイリスタの陰極に接続
し、第２に単一の緊急用抵抗体よりも遙に大きい抵抗値
を有する補助抵抗を介して単一の緊急用抵抗の第２端に
接続している。

【００１７】別の実施例では、容器内に配置されたスイ
ッチ部材は、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ型の絶
縁ゲートバイポーラトランジスタ、あるいはＭＯＳＦＥ
Ｔ型の金属酸化物シリコン電界効果トランジスタで形成
されるパワートランジスタである。この場合、前記パワ
ー半導体の補助の下で、パルス幅変調によってモータの
回転速度の関数として緊急用抵抗の有効抵抗値に動的変
動を与える手段を設けこれによって一定トルクの制動を
提供することが、効果的である。

【００１８】本発明のその他の特徴および効果は、一例
として示しかつ添付の図面を参照して説明された本発明
の実施例に関する以下の記載によって、明らかである。

【００１９】

【発明の実施の形態】図４は、能動的磁気ベアリングを
有し、かつ本発明が適用しうるターボ分子ポンプの一例
を示す。ターボ分子ポンプは、垂直支持体１０２を支持
する基板１０１上に取り付けられた、漏れのない外側容
器１００を含んでいる。この垂直支持体１０２上には、
電気モータ１４０のコイルと、モータ１４０の対向する
両端部に配置されたラジアル磁気ベアリング１１１およ
び１１２とが取り付けられている。ベアリング１１１お
よび１１２は中央シャフト１０５を接触することなく支
持する働きをし、このシャフトの先端部分はこれに固定
された中空ロータ１０３を有し、このロータは支持体１
０２に対して帽子の様に配置され、さらにその外側表面
上にフィン１０４を有している。モータ１４０は前記シ
ャフト１０５を回転させる働きをする。軸方向磁気ベア
リング１１５は、支持体１０２に対してシャフト１０５
を垂直に保持する働きをする。シャフト１０５の支持体
１０２に対するラジアル位置を検出するための検出器１
１３および１１４は、ラジアル磁気ベアリング１１１お
よび１１２と関連している。同様に、支持体１０２に対
するシャフト１０５の軸方向の位置の検出器１１６は、
軸方向磁気ベアリング１１５と関連している。たとえば
ロールベアリングのような緊急用の先端ベアリング１０
９および緊急用の低部ラジアルベアリング１１０は、シ
ャフト１０５の磁気サスペンションをバックアップし、
能動磁気サスペンションシステムが故障の場合に、これ
を支持する働きをする。

【００２０】磁気ベアリング１１１、１１２および１１
５の電磁石のコイルおよび電気モータ１４０のコイルに
電流を供給する導体、および位置検出器１１３、１１４
および１１６によってもたらされた信号を受信する導体
は、すべて、外部制御モジュール１０（図１および２）
に結合するためのコード２０に接続された、密封コネク
タ１２０に接続されている。

【００２１】このターボ分子ポンプでは、排出されるガ
スは、吸い込みチャネル１０８を介して吸い込まれ、回
転するフィン１０４によって圧縮された後、予備真空チ
ャンバー１０６に集められる。圧縮されたガスは、真空
継ぎ手１０７を介して予備ポンプユニットに運ばれる。
本発明は、当然、単に一例として挙げた図４に示す構造
のターボ分子ポンプに限定されるものではなく、能動的
磁気ベアリングによってつり下げられるロータを駆動す
るための電気モータを備える、ターボ分子ポンプの全て
に適用しうるものである。なおこの電気モータと磁気ベ
アリングは外部制御モジュールから電力が供給される。

【００２２】図１は、以下の構成のターボ分子ポンプに
応用された本発明の第１の実施例の回路図である。この
ターボ分子ポンプは、容器１００を含み、この容器中で
電気モータ１４０は、３個の相Ｕ、ＶおよびＷに相当す
る３個のコイル１４１、１４２および１４３を有するス
テータと、励磁目的のための永久磁石１４５および１４
６を備えるブラシレス型のロータ１４４とを有してい
る。

【００２３】モータ１４０のコイル１４１、１４２およ
び１４３は、密封コネクタ１２０とリンクケーブル２０
を介して外部制御モジュール１０に接続され、このモジ
ュール１０は、モータ１４０にリンクケーブル２０のラ
イン２１、２２および２３を介して電力を供給する回路
１１と、リンク１３を介して電源供給回路１１に接続さ
れたサーボ制御回路１２との両者を含んでいる。

【００２４】図面を簡略化するために、図１では、サー
ボ制御回路１２からの導体および、リンクケーブル２０
およびコネクタ１２０を介して回路１２から磁気ベアリ
ング１１１、１１２および１１５の捲線へ、さらにポン
プ（１０４）の容器１００内に位置する、ロータ１０３
のラジアル方向および軸方向の位置検出器１１３、１１
４および１１６へ達する導体を示していない。

【００２５】しかしながら、図１では、モータ１４０を
助けるための緊急用電気制動システムを構成する、本発
明に基づく付加的な要素を示している。この緊急用電気
制動システムは、制御回路１０に障害が発生した場合、
またはリンクケーブル２０が破損した場合に自動的に実
行される。図１に示す実施例では、この緊急用制動シス
テムは、それぞれが抵抗値Ｒ_B を有するパワー抵抗１３
１、１３２および１３３を含んでいる。抵抗１３１、１
３２および１３３は、共通接続ポイントに接続される一
端で、共に接続され、それらに反対の端は、モータ１４
０の、それぞれに対応するコイル１４１、１４２および
１４３の一個に接続されている。３個の抵抗１３１、１
３２および１３３の内の少なくとも２個（１３１、１３
２）は、リレー接点１１８および１１９を介して対応す
るコイル１４１、１４２に接続されている。なおこのリ
レー自身の励磁コイル１１７も同様に容器１００内に位
置している。

【００２６】リレーコイル１１７は、コネクタ１２０お
よびリンクケーブル２０を介して、導体２４および２５
によって外部制御モジュール１０に接続されている。リ
ンク１４を介してサーボ制御回路１２によって制御され
る接点１５が、例えば２４ＶであるＤＣ電源１６からコ
イル１１７に電力を供給するワイア２４および２５の回
路中に挿入されている。通常の動作時には、このサーボ
制御回路１２は接点１５を閉成し、コイル１１７に常に
電力を供給し、それによって接点１１８および１１９を
開成（図１に実線で示す位置）状態に保持している。

【００２７】リンクケーブル２０が破損し、その結果導
体２４および２５が遮断された場合、あるいは制御モジ
ュール１０が誤動作して接点１５を開成した場合、接点
１１８および１１９は閉成され、モータ１４０の３相
Ｕ、ＶおよびＷに対するコイル１４１、１４２および１
４３のセットが、パワー抵抗１３１、１３２および１３
３を介してポンプ中に共に接続され、永久磁石励磁のブ
ラシレスモータ１４０は発電機として動作し、その結
果、ロータを自動的に制動する。この緊急用制動システ
ムは、フェールセーフ方式で作動し、理由の如何に関わ
らずリレーコイル１１７への電力供給が消滅した場合、
抵抗１３１、１３２および１３３のセットを自動的にコ
イル１４１、１４２および１４３に接続する。

【００２８】この抵抗の抵抗値Ｒ_B は、最高速度におい
て最適なトルクを得ることができるように設計されてい
る（最大制動トルクが名目の回転速度で達成される場
合、抵抗値Ｒ_B は図３の曲線３によって与えられるＲ
_Bmaxに等しくなる）。一定の抵抗値Ｒ_B を有する抵抗１
３１、１３２および１３３によって、回転速度に依存す
るトルクで制動が起こることが観察されるであろう。回
転速度の関数としてどのように制動トルクが変化するか
を示す図３の曲線１−４から明らかなように、制動特性
は抵抗１３１−１３３の抵抗値Ｒ_B によってかなり変化
する。

【００２９】抵抗１３１−１３３が０の場合、即ちコイ
ル１４１−１４３が直接短絡回路を形成した場合、制動
トルクが名目速度で非常に低く、非常に低い回転速度に
おいてのみ最大値Ｃ_max を達成することを示す曲線１が
得られる。曲線２は、名目速度（曲線３によって示すよ
うに）において最大の制動トルクを与える抵抗値Ｒ_Bmax
の半分に等しい抵抗値Ｒ_B を有する抵抗１３１−１３３
に対応し、これは、中程度の回転速度において維持され
るべき高い制動トルクを可能とするので、( 制動トルク
が最大制動トルクＣ_max よりも僅かに少なくても）高速
で優れた制動効率を生じる良い妥協点を構成する。

【００３０】曲線３は、最高速度で制動するための最適
トルクを示すものであるが、これは中程度あるいは低い
速度で効果の低い制動を提供すると言う、欠点を有して
いる。曲線４は、抵抗値Ｒ_B が名目速度で最大の制動ト
ルクを与える抵抗値Ｒ_Bmaxの２倍である抵抗１３１−１
３３に対応し、制動が回転速度の全範囲で劣っているこ
とを示している。

【００３１】速度の全範囲で制動トルクを有効に保つた
めには、抵抗１３１−１３３の抵抗値Ｒ_B を、Ｒ_Bmax／
３またはＲ_Bmax／２からＲ_Bmaxの範囲内に置くことが適
切である。一定トルクで制動することも可能であるが、
この様な状況では回転速度と共に抵抗を変化させる必要
がある。その結果、制動の初期では抵抗値はＲ_Bmaxに等
しく、非常に低い回転速度では実質的に０まで低下す
る。抵抗値Ｒ_B を変化させる一例を、図１に示す以外の
実施例を参照して、以下に示す。

【００３２】本発明は、モータ１４０が、脱磁すること
が非常に難しい、磁気的に非常にハードな磁石（例えば
サマリウム−コバルト型の磁石）を含む場合、より効率
的に実施することができる。さもなければ、モータの名
目電流よりも大きな電流を流すことが可能なように構成
されたコイル１４１−１４３を使用することが好まし
い。

【００３３】例えば、抵抗１３１−１３３は、より良い
エネルギー分散のために、ポンプステータの金属部分に
固定することも可能である。図２は本発明のその他の実
施例を示し、この実施例ではリレー回路を使用せず、さ
らに抵抗値Ｒ_B である一個のパワー抵抗１３４のみを使
用している。図２の回路では、図１の回路と等しい効率
を得ることが可能である。

【００３４】図２では、リレーコイル１１７、リレー接
点１１８および１１９および３個の抵抗１３１−１３３
は、ダイオードブリッジ１５０、サイリスタ１３６およ
び補助抵抗に接続された一個のパワー抵抗１３４と置き
換えられている。なお、この補助抵抗は、パワー抵抗で
はなく、抵抗１３４の抵抗値よりも遙に大きな抵抗値を
有している。

【００３５】ダイオードブリッジ１５０は、６個のダイ
オード１５１−１５６を含み、各ダイオードは、モータ
１４０のコイル１４１、１４２または１４３と、単一の
パワー抵抗１３４とサイリスタ１３６の陽極陰極回路
（ＡＫ）を含む直列回路の一端との間に、接続されてい
る。補助抵抗１３５はそれ自身、サイリスタ１３６のゲ
ートＧと、サイリスタ１３６の陽極に接続されていない
パワー抵抗１３４の一端との間に接続されている。図１
に示す回路とは異なって、制御モジュール１０内に付加
的な電源供給装置を設ける必要がなく、ポンプ内部でサ
イリスタ１３６のゲートＧと陰極Ｋとに接続されている
リンクワイア２４、２５は単に、外部制御モジュール１
０内で接点１５によって相互に接続されている。なおこ
の接点１５は、サーボ制御回路１２によって閉成位置に
保持されている。

【００３６】通常の動作では、サイリスタ１３６のゲー
トＧは、普通、導体ワイア２４および２５と閉成位置に
ある接点１５を介して、サイリスタ１３６の陰極Ｋに接
続されている。図１の場合のように、回路２４、２５、
１５がサーボ制御回路１２からの精密命令によって開成
状態となった場合（例えば、磁気ベアリングへの永久的
な過負荷を検出して）、または制御モジュール１０の回
路動作における欠陥によって、または勿論リンクケーブ
ル２０の接続がはずれたことによって、サイリスタ１３
６はトリガされ、さらに補助抵抗１３５を介して流れる
電流によって導通し、その後サイリスタ１３６は、モー
タがリセットされるまで、ダイオードブリッジ１５０に
よって整流された誘導電圧で、自動的に連続して導通状
態を維持する。パワー抵抗１３４はその結果、サイリス
タ１３６とダイオードブリッジ１５０を介して、コイル
１４１−１４３に接続された状態を維持する。

【００３７】単一の抵抗１３４の抵抗値Ｒ_B は、図３を
参照して説明したのと同様の方法で、図１の実施例の抵
抗１３１、１３２および１３３に対して決定することが
できる。サイリスタ１３６の代わりに、他の種類のパワ
ー半導体、例えばバイポーラトランジスタ、金属酸化物
シリコン電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、また
は絶縁ゲートバイポーラトランジスタを使用することも
できる。

【００３８】このような状況下で一定トルクの制動を実
現するために、パルス幅変調によって抵抗１３４の有効
抵抗値を動的に変化させることが可能である。図５に、
バイポーラトランジスタまたはＭＯＳＦＥＴのようなパ
ワー半導体１３７とパルス幅変調（ＰＷＭ）制御回路１
３８とによって、抵抗値を変化させることが可能な抵抗
１３４を得る為に適した、本発明の制動装置の回路を示
す。コンデンサ１３９を同様に、抵抗１３４とパワー半
導体１３７によって構成される直列回路に並列に接続す
る。上述したように、抵抗１３４とパワー半導体１３７
はダイオードブリッジ１５０と関連し、制御回路１３８
のリンクワイア２４および２５は、制御モジュール１０
において一個の閉成された接点１５を介して相互に接続
されている。

【００３９】動作不良の場合、接点１５は開成し、その
結果通常の方法で、制御回路１３８の内部クロックを放
棄し、ダイオードブリッジ１５０の端子間を横切る整流
電圧Ｖ_DC中のリップルによって形成される情報信号に基
づいて、予め決定された周波数ｆ（通常５ｋＨｚよりも
大きい）のパルス信号を発生する。この整流電圧（例え
ば５Ｖに等しい）はまた、制御回路３８への電源を形成
することが観測される。抵抗の有効抵抗値Ｒ_B は、トラ
ンジスタ１３４を制御するパルス信号のデューティ比を
変化させることによって、例えば、ｄ＝ｔ_onxf（t _onは
各パルスのＯＮ期間を示す）である場合、Ｒ_Beff＝Ｒ_B
ｘｄとなるようにして、変化させることができる。緊急
用抵抗１３４の有効抵抗におけるこの動的変動は、モー
タ１４０の回転速度の関数である（速度情報はＶ_DCのリ
ップル中に現れる）。変形例ではこの変動は、制動が開
始されてからの時間の関数として実施することもでき
る。どのような場合でも、デューティ比が次の条件を満
足することが望ましい。即ち、１≧ｄ＞０．１または
０．２である。

【００４０】図１および２の実施例は、互いに結合する
ことができる。従って一変形例では、図２の実施例でリ
レー回路を使用することができる。このような状況下で
は、ＤＣ電源１６は図１に示すように、回路２４、２５
および１５中に含まれる必要があり、導体２４、２５は
単に図１の場合のようにコイル１１７に電力を供給する
ように働く。図２中の補助抵抗１３５は省くことがで
き、ダイオードブリッジ１５０に接続された抵抗１３４
は、従って単にリレーコイルによって制御される一個の
接点に直列に接続され、さらに同様にダイオードブリッ
ジ１５０に接続されることができる。なお前記接点はサ
イリスタ１３６を置き換えるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、磁気ベアリングを有しかつ本発明の制
動システムを備えた第１の実施例のターボ分子ポンプの
回路図である。

【図２】図２は、磁気ベアリングを有しかつ本発明の制
動システムを備えた第２の実施例のターボ分子ポンプの
回路図である。

【図３】図３は、本発明の緊急制動システムを備えたタ
ーボ分子ポンプに対し、ロータの回転速度の関数として
の種々の制動トルク曲線を示し、且つこの緊急制動シス
テムにおいて使用される緊急抵抗の抵抗値を与えるグラ
フである。

【図４】図４は、本発明を適用することが可能な能動的
磁気ベアリングを有するターボ分子ポンプの一実施例の
長さ方向断面図である。

【図５】図５は、磁気ベアリングを有しかつ本発明の制
動システムを備えた第３の実施例のターボ分子ポンプの
回路図である。

【符号の説明】

１０…外部制御モジュール １１…電源供給回路 １２…サーボ制御回路 ２０…リンクケーブル １００…密封容器 １０２…垂直支持体 １０３…中空ロータ １０４…フィン １１１、１１２、１１５…磁気ベアリング １１７、１１８、１１９、１３６…自動接続手段 １３１、１３２、１３３、１３４…緊急用抵抗 １４０…モータ １４１、１４２、１４３…ｎ個の相 １４４…ロータ １４５、１４６…永久磁石

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密閉容器（１００）と外部ポンプ制御モ
   ジュール（１０）を含み、 前記密閉容器（１００）中には前記容器（１００）に固
   定された垂直支持体（１０２）が配置され、該支持体
   （１０２）は能動的磁気ベアリング（１１１、１１２、
   １１５）を介して、フィン（１０４）を備えかつブラシ
   レス型のｎ相電気モータ（１４０）によって回転する中
   空ロータ（１０３）を支持し、前記ブラシレス型のｎ相
   電気モータはそのロータ（１４４）に励磁目的のための
   永久磁石（１４５、１４６）が備えられており、 前記外部ポンプ制御モジュール（１０）は、前記電気モ
   ータ（１４０）と前記磁気ベアリング（１１１、１１
   ２、１１５）の両者のための電源回路とサーボ制御回路
   （１１、１２）を有し、該外部制御モジュール（１０）
   はリンクケーブル（２０）を介して前記密閉容器（１０
   ０）に接続されているものにおいて、 前記ポンプはさらに、前記容器（１００）内に配置され
   た少なくとも一個の緊急用抵抗（１３１、１３２、１３
   ３；１３４）と、同様に前記容器内に配置された手段
   （１１７、１１８、１１９；１３６）であって、前記外
   部制御モジュール（１０）が故障の場合、または前記リ
   ンクケーブル（２０）が破断した場合に前記緊急用抵抗
   （１３１、１３２、１３３；１３６）を自動的に前記電
   気モータ（１４０）のｎ個の相に接続しそれによって前
   記電気モータ（１４０）を発電機として動作させ前記中
   空ロータ（１０３）に電気制動を与えるための手段、と
   を含むことを特徴とする、能動的磁気ベアリングを有す
   るターボ分子ポンプ。
2. 【請求項２】 前記電気モータ（１４０）のｎ個の相
   （１４１、１４２、１４３）に相当してｎ個の前記緊急
   用抵抗（１３１、１３２、１３３）を含むことを特徴と
   する、請求項１に記載のポンプ。
3. 【請求項３】 前記緊急用抵抗（１３１、１３２、１３
   ３；１３４）は前記中空ロータ（１０３）の固定支持体
   （１０２）の金属部分に固定されていることを特徴とす
   る、請求項１または２に記載のポンプ。
4. 【請求項４】 前記電気モータ（１４０）の励磁用永久
   磁石（１４５、１４６）は、磁気的に非常に固い物質で
   形成されていることを特徴とする、請求項１から３の何
   れかに記載のポンプ。
5. 【請求項５】 前記電気モータ（１４０）の励磁用永久
   磁石（１４５、１４６）は、サマリウム−コバルトで形
   成されていることを特徴とする、請求項４に記載のポン
   プ。
6. 【請求項６】 前記電気モータ（１４０）のｎ個の相
   （１４１、 １４２、１４３）のコイルは、前記モータ
   の名目電流よりも大きい電流に耐えるよう適応されてい
   ることを特徴とする、請求項１から３の何れかに記載の
   ポンプ。
7. 【請求項７】 前記緊急用抵抗（１３１、１３２、１３
   ３；１３４）は、前記電気モータ（１４０）の回転速度
   の如何に関わらず、予め設定された一定の抵抗値を有す
   ることを特徴とする、請求項１から６の何れかに記載の
   ポンプ。
8. 【請求項８】 前記緊急用抵抗（１３１、１３２、１３
   ３；１３４）は、一定トルクの制動を得るために前記電
   気モータ（１４０）が発電機として作動する場合、前記
   電気モータ（１４０）の回転速度によって変化する抵抗
   値を有していることを特徴とする、請求項１から６の何
   れかに記載のポンプ。
9. 【請求項９】 前記電気モータ（１４０）のｎ個の相
   （１４１、１４２、１４３）に前記ｎ個の緊急用抵抗
   （１３１、１３２、１３３）を自動的に接続するための
   前記手段は、リレーを含み、該リレーの電磁石（１１
   ７）および前記ｎ個の緊急用抵抗（１３１、１３２、１
   ３３）を前記ｎ個の相当する相（１４１、１４２、１４
   ３）に接続するための接点（１１８、１１９）は前記容
   器（１００）内に位置し、該電磁石（１１７）は、前記
   外部制御モジュール（１０）からの前記リンクケーブル
   （２０）を介し、通常の動作状態においては、前記接点
   （１１８、１１９）が前記リンクケーブル（２０）を介
   して前記電磁石（１１７）を電気的に駆動することによ
   って開成位置に保持されるように、駆動されるものであ
   ることを特徴とする、請求項２に記載のポンプ。
10. 【請求項１０】 前記少なくとも１個の緊急用抵抗は、
    前記モータのｎ個の相（１４１、１４２、１４３）との
    接続が、共に前記容器（１００）内に接続されたダイオ
    ード整流ブリッジ（１５０）およびスイッチ部材（１３
    ６）を介して提供される、単一の緊急用抵抗（１３４）
    であることを特徴とする、請求項１に記載のポンプ。
11. 【請求項１１】 前記容器（１００）内に配置された前
    記スイッチ部材（１３６）はサイリスタであり、当該サ
    イリスタはその陽極を前記単一の緊急用抵抗（１３４）
    の第１端に接続し、そのゲートを第１段階において前記
    リンクケーブル（２０）および前記外部制御モジュール
    （１０）内に配置された接点（１５）を介して前記サイ
    リスタの陰極に接続し、第２段階において前記単一の緊
    急用抵抗の抵抗値よりも遙に大きい抵抗値を有する補助
    抵抗（１３５）を介して前記単一の緊急用抵抗（１３
    ４）の第２端に接続することを特徴とする、請求項１０
    に記載のポンプ。
12. 【請求項１２】 前記容器（１００）内に配置された前
    記スイッチ部材（１３６）は、バイポーラトランジス
    タ、ＩＧＢＴ型の絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、
    あるいはＭＯＳＦＥＴ型の金属酸化物シリコン電界効果
    型トランジスタで構成されるパワー半導体であることを
    特徴とする、請求項１０に記載のポンプ。
13. 【請求項１３】 さらに、前記パワー半導体の補助によ
    って、パルス幅変調により前記モータ（１４０）の回転
    の速度の関数として前記緊急用抵抗（１３４）の有効抵
    抗値に動的な変動を与え、それによって一定トルクの制
    動を提供するための手段を含むことを特徴とする、請求
    項１２に記載のポンプ。