KR20200044785A - 진공 펌프 및 모터 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

[과제] 오버볼티지를 회피하여 안전하게 회생 모드로 이행하는 진공 펌프 및 모터 제어 장치를 제공한다.
[해결 수단] 터보 분자 펌프(1)는, 교류 전원으로부터 얻어지는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 출력하는 전원 유닛(4)과, 모터(3)를 제어하는 모터 제어 장치(10)를 구비하고 있다. 모터 제어 장치(10)는, 직류 전력 또는 회생 전력이 공급되어 모터(3)를 구동시키는 모터 구동 회로(11)와, 전원 유닛(4)과 모터 구동 회로(11)의 사이에 설치된 역류 방지 다이오드(12)와, 역류 방지 다이오드(12)의 일차측 전압을 검출하는 정전 검출 회로(14)와, 역류 방지 다이오드(12)의 이차측 전압을 검출하는 구동 전압 검출 회로(15)와, 일차측 전압이 소정의 정전 검출 역치까지 강하하면, 일차측 전압 및 이차측 전압의 전압 차에 의거하여, 교류 전력의 정전인 일차측 정전 또는 직류 전력의 정전인 이차측 정전 중 어느 것인지를 판정하여, 회생 모드로 이행하도록 모터 구동 회로(11)를 제어하는 모터 제어 회로(16)를 구비하고 있다.

Description

진공 펌프 및 모터 제어 장치
본 발명은, 진공 펌프 및 당해 진공 펌프의 모터를 제어하는 모터 제어 장치에 관한 것이다.
종래, 반도체 제조 장치, 전자현미경 또는 질량 분석 장치 등의 기기에 있어서, 진공 챔버 내를 고진공으로 하기 위해서 진공 펌프가 이용되고 있다.
이러한 진공 펌프로서, 터보 분자 펌프가 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 터보 분자 펌프는, 펌프 케이스 내에 로터가 회전 가능하게 지지되어 있으며, 로터의 외주에 방사상 및 복수 단의 로터 날개가 설치되고, 이들 로터 날개와 대면하는 펌프 케이스의 내주에 로터 날개 간에 교대로 위치 결정된 복수 단의 스테이터 날개가 배치되어 있다. 진공 챔버 내를 어느 정도 감압한 후에, 로터를 고속 회전시키면, 회전하는 로터 날개 및 고정된 스테이터 날개에 충돌한 가스 분자가 운동량을 부여받아 배기된다. 이러한 배기 동작에 의해, 진공 챔버로부터 펌프 본체 내에 흡인된 가스 분자가 압축되면서 배기되어, 진공 챔버 내에 원하는 고진공도가 형성된다.
일본국 특허공개 2005－94852호 공보
그런데, 도 5, 6에 나타내는 모터 제어 장치(90)를 갖는 진공 펌프(91)에서는, 전압 검출 회로(92)가 검출하는 역류 방지 다이오드(93)의 이차측 전압(v)이 정전 검출 역치(n1)까지 강하하면, 모터 제어 회로(94)는 정전이 발생했다고 판정하여, 모터(95)의 회생 전력으로 도시하지 않는 로터를 회전시키는 회생 모드로 이행한다. 회생 모드에서는, 모터(95)를 구동하는 모터 구동 회로(96), 자기 베어링(97) 및 자기 베어링(97)을 구동시키는 자기 베어링 제어 회로(98) 등의 각종 기기의 구동에 필요한 구동 전력을 모터(95)의 회생 전력으로 조달하고 있다. 또한, 회생 모드에서는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 전압(v1)은, 회생 모드로의 전환 시에 오버슈트한 후에 회생 모드 시의 목표 전압에 일치하도록 제어된다. 또한, 도 5 중의 목표 전압은, 정전 검출 역치(n1)와 일치하고 있다.
그러나, 전압(v1)의 오버슈트가 복전(復電) 검출 역치(n2)를 웃돌면, 모터 제어 회로(94)는, 복전 즉, 정전이 복구된 것으로 판정하여 회생 모드로부터 통상 운전 모드로 이행하기 때문에, 전압(v1)이 안정되지 않는다는 문제가 있었다.
그래서, 발명자는, 모터 제어 장치(90) 내의 전압(v1)이 아닌, 외부의 전원 유닛(80)을 개재하여 모터 제어 장치(90)에 공급되는 전력의 전압에 의거하여 정전 또는 복전을 판정하여, 상술한 오버슈트에 의한 복전의 오검출을 회피하는 것에 생각이 미쳤다.
그러나, 도 5에 나타내는 진공 펌프에서는, 정전 후의 전압(v1)이 정전 검출 역치(n1)까지 강하한 후에 회생 모드로 이행하기 때문에, 회생 모드 이행 시에 오버슈트가 발생해도 각종 기기에 악영향을 줄 수 있는 오버볼티지(과전압)에 이르는 경우는 없었다. 그러나, 도 7에 나타내는 바와 같이, 정전인지 여부를 모터 제어 장치(90)에 공급되는 전력의 전압(v2)에 의거하여 판정하는 경우, 모터 제어 장치(90) 내의 전압(v1)이 충분히 강하하기 전에 회생 모드로 이행하여 오버볼티지에 이를 우려가 있었다.
그래서, 오버볼티지를 회피하여 안전하게 회생 모드로 이행한다는 해결해야 할 기술적 과제가 생기는 것이며, 본 발명은, 이 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 진공 펌프는, 정전 시에 로터의 회전에 수반하여 회생 전력을 발생시키는 모터를 구비한 진공 펌프로서, 교류 전원으로부터 얻어지는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 출력하는 전원 유닛과, 상기 모터를 제어하는 모터 제어 장치를 구비하고, 상기 모터 제어 장치는, 상기 직류 전력 또는 상기 회생 전력이 공급되어 상기 모터를 구동시키는 모터 구동 회로와, 상기 전원 유닛과 상기 모터 구동 회로의 사이에 설치된 역류 방지 다이오드와, 상기 역류 방지 다이오드의 일차측 전압을 검출하는 정전 검출 회로와, 상기 역류 방지 다이오드의 이차측 전압을 검출하는 구동 전압 검출 회로와, 상기 일차측 전압이 소정의 정전 검출 역치까지 강하하면, 상기 일차측 전압 및 상기 이차측 전압의 전압 차에 의거하여, 상기 교류 전력의 정전인 일차측 정전 또는 상기 직류 전력의 정전인 이차측 정전 중 어느 것인지를 판정하여, 상기 회생 전력에 의해 상기 모터를 구동시키는 회생 모드로 이행하도록 상기 모터 구동 회로를 제어하는 모터 제어 회로를 구비하고 있다.
이 구성에 의하면, 외부의 교류 전원의 전력으로 진공 펌프를 기동시키는 통상 운전 모드로부터 회생 모드로 전환할 때에, 역류 방지 다이오드의 일차측 전압 및 이차측 전압의 전압 차에 의거하여, 교류 전력의 정전인 일차측 정전(AC 차단) 또는 직류 전력의 정전인 이차측 정전(DC 차단) 중 어느 것인지를 판정하여, 회생 모드로 이행함으로써, 역류 방지 다이오드의 이차측 전압으로부터 오버볼티지까지의 마진을 충분히 확보한 상태에서 회생 모드로 이행 가능하기 때문에, 회생 모드 이행 시의 전압의 오버슈트에 기인한 오버볼티지를 억제할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 진공 펌프는, 상기 모터 구동 회로는, 상기 일차측 정전으로 판정했을 경우에는, 상기 회생 모드로 즉시 이행하도록 상기 모터 구동 회로를 제어하는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 일차측 정전 시에 통상 운전 모드로부터 회생 모드로 전환할 경우, 역류 방지 다이오드의 일차측 전압이 정전 검출 역치까지 강하했을 때에는, 역류 방지 다이오드의 이차측 전압도 마찬가지로 정전 검출 역치 부근까지 강하하고 있는 점에서, 역류 방지 다이오드의 이차측 전압으로부터 오버볼티지까지의 마진을 충분히 확보한 상태에서 회생 모드로 신속하게 이행할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 진공 펌프는, 상기 모터 구동 회로는, 상기 이차측 정전으로 판정했을 경우에는, 상기 이차측 전압이 소정의 회생 모드 이행 역치까지 강하한 후에, 상기 회생 모드로 이행하도록 상기 모터 구동 회로를 제어하는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 이차측 정전으로 판정했을 경우에는, 역류 방지 다이오드의 이차측 전압이 소정의 회생 모드 이행 역치까지 강하한 후에 회생 모드로 이행함으로써, 역류 방지 다이오드의 이차측 전압으로부터 오버볼티지까지의 마진을 충분히 확보한 상태에서 회생 모드로 이행 가능하기 때문에, 회생 모드 이행 시의 전압의 오버슈트에 기인한 오버볼티지를 억제할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 진공 펌프는, 상기 모터 구동 회로는, 상기 이차측 정전으로 판정했을 경우에는, 상기 이차측 전압의 저하 개시로부터 소정 시간 경과 후에, 상기 회생 모드로 이행하도록 상기 모터 구동 회로를 제어하는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 이차측 정전으로 판정했을 경우에는, 역류 방지 다이오드의 이차측 전압이 강하하고 나서 소정 시간 경과한 후에 회생 모드로 이행함으로써, 역류 방지 다이오드의 이차측 전압으로부터 오버볼티지까지의 마진을 충분히 확보한 상태에서 회생 모드로 이행 가능하기 때문에, 회생 모드 이행 시의 전압의 오버슈트에 기인한 오버볼티지를 억제할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 진공 펌프는, 상기 모터 구동 회로는, 상기 이차측 정전 시의 회생 모드의 전류 지령치의 최대치를 상기 일차측 정전의 회생 모드의 전류 지령치의 최대치보다 작게 설정하는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 일차측 정전 시에 비해, 이차측 정전 시에 회생 모드로 이행할 때의 전압의 오버슈트가 작아지기 때문에, 역류 방지 다이오드의 이차측 전압으로부터 오버볼티지까지의 마진이 작아지기 쉬운 이차측 차단이어도, 전압의 오버슈트에 기인한 오버볼티지를 억제할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 진공 펌프는, 상기 모터 제어 회로는, 상기 모터의 전류 지령치의 최대치를 회생 모드 이행 시의 상기 로터의 회전 속도에 따라 조정하는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 회생 전력은 모터의 회전 속도가 더해짐에 따라 커질 때, 모터의 전류 지령치의 최대치를 모터의 회전 속도에 대응시켜 조정함으로써, 모터 제어 회로의 제어 파라미터를 회생 전력의 증감에 따라 적절히 변경할 필요가 없어지기 때문에, 간편하고 또한 범용적인 제어를 행할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 모터 제어 장치는, 이상과 같은 진공 펌프에 이용된다.
이 구성에 의하면, 외부의 교류 전원의 전력으로 진공 펌프를 기동시키는 통상 운전 모드로부터 회생 모드로 전환할 때에, 역류 방지 다이오드의 일차측 전압 및 이차측 전압의 전압 차에 의거하여, 교류 전력의 정전인 일차측 정전(AC 차단) 또는 직류 전력의 정전인 이차측 정전(DC 차단) 중 어느 것인지를 판정하여, 회생 모드로 이행함으로써, 역류 방지 다이오드의 이차측 전압으로부터 오버볼티지까지의 마진을 충분히 확보한 상태에서 회생 모드로 이행 가능하기 때문에, 회생 모드 이행 시의 전압의 오버슈트에 기인한 오버볼티지를 억제할 수 있다.
본 발명에 의하면, 정전이 발생하여 통상 운전 모드로부터 회생 모드로 전환할 때에, 역류 방지 다이오드의 일차측 전압 및 이차측 전압의 전압 차에 의거하여, 일차측 정전 또는 이차측 정전 중 어느 것인지를 판정하여, 회생 모드로 이행함으로써, 회생 모드 이행 시의 전압의 오버슈트에 기인한 오버볼티지가 억제되기 때문에, 안전하게 회생 모드로 이행할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일실시 형태에 따른 모터 제어 장치를 구비하는 진공 펌프의 구성도이다.
도 2는, 본 실시 형태에 따른 모터 제어 장치의 작용을 나타내는 플로차트이다.
도 3은, AC 차단 시의 전력 강하의 상태를 나타내는 도면이다.
도 4는, DC 차단 시의 전력 강하의 상태를 나타내는 도면이다.
도 5는, 본 발명의 비교예에 따른 모터 제어 장치를 구비하는 진공 펌프의 구성도이다.
도 6은, 도 5의 진공 펌프에 있어서, 통상 운전 모드로부터 회생 모드로 이행했을 경우의 전압의 추이를 나타내는 도면이다.
도 7은, 회생 모드로의 이행 시에 오버볼티지에 이르렀을 경우의 전압의 추이를 나타내는 도면이다.
본 발명의 일실시 형태에 대해 도면에 의거하여 설명한다. 또한, 이하에서는, 구성 요소의 수, 수치, 양, 범위 등을 언급하는 경우, 특별히 명시했을 경우 및 원리적으로 분명하게 특정의 수로 한정되는 경우를 제외하고, 그 특정의 수로 한정되는 것은 아니며, 특정의 수 이상이어도 이하이어도 상관없다.
또한, 구성 요소 등의 형상, 위치 관계를 언급할 때는, 특별히 명시했을 경우 및 원리적으로 분명하게 그렇지 않다고 생각되는 경우 등을 제외하고, 실질적으로 그 형상 등에 근사 또는 유사한 것 등을 포함한다.
도 1은, 본 실시 형태에 따른 모터 제어 장치(10)를 구비한 터보 분자 펌프(1)의 구성도이다. 터보 분자 펌프(1)는, 도시하지 않는 로터가 자기 베어링(2)에 비접촉으로 회전 가능하게 지지되어 있으며, 모터(3)가 로터를 고속 회전시키면, 로터의 외주에 설치된 복수 단의 로터 날개 및 로터 날개에 대해서 교대로 배치된 복수 단의 스테이터 날개에 충돌한 가스 분자가 운동량을 부여받아 배기된다.
자기 베어링(2)은, 로터를 경방향으로 지지하는 상측 경방향 전자석 및 하측 경방향 전자석과, 로터를 축방향으로 지지하는 축방향 전자석으로 구성되어 있으며, 로터를 부상시킨 상태에서 5축 제어한다.
모터(3)는, 회전자측에 설치된 도시하지 않는 2극(N극, S극)의 영구자석과, 고정자측에 설치된 도시하지 않는 3상의 모터 권선을 구비하고 있다. 또한, 모터(3)는, 로터의 회전수를 검출하는 도시하지 않는 회전수 센서를 구비하고 있다.
또한, 모터(3)는, 급전이 정지되면, 로터의 회전에 수반하여 회생 전력을 발생시키는 발전기로서 기능한다. 모터(3)가 회생 전력을 발전함으로써, 정전 시에도, 자기 베어링(2)이 고속 회전하는 로터를 계속 부상 지지하기 때문에, 안전하게 운전을 계속할 수 있다.
모터 제어 장치(10)에 외장형으로 접속된 전원 유닛(4)은, 상용 전원의 교류 전력(예를 들면, 24V)을 직류 전력으로 변환하여, 모터 제어 장치(10)에 공급한다. 전원 유닛(4)에는, 모터 제어 장치(10)에 인가되는 전압을 평활화하는 제1의 평활 콘덴서(5)를 구비하고 있다.
모터 제어 장치(10)는, 터보 분자 펌프(1)에 일체로 편입되어 있다. 모터 제어 장치(10)는, 모터(3)의 동작을 제어한다.
모터 구동 회로(11)는, 모터 권선에 접속되어 있다. 각 모터 권선에는 대응한 3조의 인버터 회로가 설치되어 있으며, 모터 구동 회로(11)는, 후술하는 모터 제어 회로(16)로부터 보내지는 드라이브 신호에 의거하여, 각 권선에 공급되는 전력을 제어한다. 또한, 모터 구동 회로(11)는, 모터 권선에 흐르는 전류를 검출하는 도시하지 않는 전류 센서를 구비하고 있다.
역류 방지 다이오드(12)는, 전원 유닛(4)과 모터 구동 회로(11)의 사이에 끼워져 있다. 또한, 부호(13)는, 모터 제어 장치(11) 내의 전압을 평활화하는 제2의 평활 콘덴서이다.
정전 검출 회로(14)는, 역류 방지 다이오드(12)의 일차측 전압을 검출한다. 정전 검출 회로(14)는, 모터 제어 회로(16)에 검출한 전압치를 보낸다.
구동 전압 검출 회로(15)는, 역류 방지 다이오드(12)의 이차측 전압을 검출한다. 구동 전압 검출 회로(15)는, 모터 제어 회로(16)에 검출한 전압치를 보낸다.
모터 제어 회로(16)는, 모터 구동 회로(11)의 동작을 제어한다. 모터 제어 회로(16)는, 회전수 센서의 검출치 및 전류 센서의 검출치와 기준 회전수 및 기준 전류치에 의거하여 PID 제어하여 드라이브 신호를 생성한다. 드라이브 신호는, 모터 구동 회로(11)에 보내진다.
또한, 모터 제어 장치(10)는, 자기 베어링(2)의 동작을 제어하는 자기 베어링 제어 회로(17)를 구비하고 있다. 자기 베어링 제어 회로(17)는, 로터의 경방향으로의 변위를 검출하는 경방향 센서의 검출치에 따라 로터를 경방향으로 지지하는 상측 경방향 전자석 및 하측 경방향 전자석을 여자제어한다. 또한, 로터의 축방향으로의 변위를 검출하는 축방향 센서의 검출치에 따라 로터를 축방향으로 지지하는 축방향 전자석을 여자제어한다.
또한, 모터 제어 회로(16)는, 정전 검출 회로(14)의 검출치 및 구동 전압 검출 회로(15)의 검출치 및 각종 설정치에 의거하여 정전의 발생을 검출하고, 또한, 정전 발생 시에는, 모터(3)의 회생 전력으로 터보 분자 펌프(1)의 각종 전력을 조달하도록 모터 구동 회로(11)의 동작을 제어한다.
다음으로, 모터 제어 장치(10)의 작용에 대해서, 도면에 의거하여 설명한다. 도 2는, 모터 제어 장치(10)의 작용을 나타내는 플로차트이다.
외부 전원으로부터 공급되는 전력으로 자기 베어링(2)이나 모터(3)를 기동하는 통상 운전 모드로 터보 분자 펌프(1)의 운전을 개시한다(S1).
모터 제어 장치(10)로의 전력 공급이 정지하면(S2), 모터 제어 회로(16)는, 역류 방지 다이오드(12)의 일차측 전압이 정전 검출 역치까지 강하하면, 정전의 발생을 검출한다(S3). 또한, 역류 방지 다이오드(12)의 일차측 전압의 정전 검출 역치는 임의로 변경 가능하며, 예를 들면, 상용 전원의 전압이 24V인 경우에는, 정전 검출치는 20V로 설정되는 것을 생각할 수 있다.
모터 제어 회로(16)는, 정전을 검출하면, 상용 전원과 전원 유닛(4)의 사이의 정전(AC 차단) 또는 전원 유닛(4)과 모터 제어 장치(10)의 사이의 정전(DC 차단) 중 어느 것이 발생했는지를 판정한다(S4).
구체적으로는, 모터 제어 회로(16)는, 역류 방지 다이오드(12)의 일차측 전압이 정전 검출 역치까지 강하했을 때의 정전 검출 회로(14)가 검출한 전압과 구동 전압 검출 회로(15)가 검출한 전압의 전압 차가, 역류 방지 다이오드(12)에 있어서의 전압 강하(예를 들면, 0.6V)와 대략 일치하는 경우에는, AC 차단으로 판정하고, 역류 방지 다이오드(12)에 있어서의 전압 강하보다 큰 경우에는, DC 차단으로 판정한다.
더욱 구체적으로는, 정전 검출 시에 있어서의 정전 검출 회로(14)가 검출한 전압과 구동 전압 검출 회로(15)가 검출한 전압의 전압 차란, 환언하면, 역류 방지 다이오드(12)의 일차측 전압과 이차측 전압의 전압 차이다. 이 전압 차가 역류 방지 다이오드(12)에 있어서의 전압 강하와 대략 일치한다는 것은, 제1의 평활 콘덴서(5)와 제2의 평활 콘덴서(13)가 마찬가지로 방전되어 있는 것을 의미한다. 이러한 경우에, 모터 제어 회로(16)는, 전원 유닛(4)과 모터 제어 장치(10)의 사이는 전기적으로 접속되어 있다고 하여, AC 차단으로 판정한다.
한편, 역류 방지 다이오드(12)의 일차측 전압과 이차측 전압의 전압 차가 역류 방지 다이오드(12)에 있어서의 전압 강하보다 큰 경우란, 제2의 평활 콘덴서(13)가 방전됨으로써, 역류 방지 다이오드(12)의 이차측 전압은 완만하게 강하하는 것에 대하여, 제1의 평활 콘덴서(5)가 방전되어 있지 않으며, 역류 방지 다이오드(12)의 일차측 전압이 급속히 강하한 것을 의미한다. 이러한 경우에, 모터 제어 회로(16)는, 전원 유닛(4)과 모터 제어 장치(10)의 사이는 전기적으로 접속되어 있지 않다고 하여, DC 차단으로 판정한다.
모터 제어 회로(16)가 AC 차단으로 판정했을 경우에는, 모터 제어 회로(16)는, 통상 운전 모드로부터 로터의 회전에 수반하는 회생 전력으로 모터 제어 장치(10) 내의 각종 기기를 구동시키는 회생 모드로 즉시 이행한다(S5).
도 3에 나타내는 바와 같이, 역류 방지 다이오드(12)의 일차측 전압이 정전 검출 역치(n1)까지 강하했을 때, 역류 방지 다이오드(12)의 이차측 전압(V2)은, 역류 방지 다이오드(12)의 전압 강하(ΔV)의 분만큼 역류 방지 다이오드(12)의 일차측 전압(V1)보다 낮다. 그 때문에, 역류 방지 다이오드(12)의 이차측 전압(V2)과 각종 기기에 악영향을 줄 수 있는 오버볼티지(예를 들면, 30V)의 마진이 확보되어 있다. 따라서, 회생 모드 이행 시의 오버슈트(예를 들면, 2~3V)가 발생해도, 오버볼티지에 걸리지 않고, 회생 모드 시의 목표 전압으로 수속(收束)된다. 또한, 도 3에서는, 목표 전압은, 정전 검출 역치(n1)와 같은 값으로 설정하고 있는데, 이것에 한정되는 것은 아니다.
모터 제어 회로(16)는, 회생 모드로 이행할 때에, 모터(3)의 회전 속도에 의거하여, 모터(3)의 전류 지령치의 최대치를 조정하는 것이 바람직하다. 이것은, 모터(3)의 회전 속도가 더해짐에 따라 회생 전력도 커지는데, 모터 제어 회로(16)의 제어 파라미터도 회생 전력에 따라 적절히 변경할 필요가 있을 때, 모터(3)의 전류 지령치의 최대치를 모터(3)의 회전 속도에 대응시켜 유지함으로써, 간편하고 또한 범용적인 제어를 행할 수 있다.
모터(3)의 전류 지령치의 최대치의 조정 방법으로서는, 예를 들면, 모터(3)의 회전 속도에 대응하는 모터(3)의 전류 지령치의 최대치를 정한 테이블을 미리 기억해 두어, 회생 모드 이행 시의 모터(3)의 실제의 회전 속도라고 상술한 테이블로부터, 모터(3)의 전류 지령치의 최대치를 불러내는 것을 생각할 수 있다. 이 때, 모터(3)의 전류 지령치의 최대치는, 모터(3)의 회전 속도가 높아질수록 작게 설정된다.
한편, 모터 제어 회로(16)가 DC 차단으로 판정했을 경우에는, 모터 제어 회로(16)는, 역류 방지 다이오드의 이차측 전압이 정전 검출 역치까지 강하한 후에, 통상 운전 모드로부터 회생 모드로 이행한다(S6).
도 4에 나타내는 바와 같이, DC 차단의 경우, 역류 방지 다이오드(12)의 일차측 전압(V1)이 정전 검출 역치(n1)까지 강하해도, 역류 방지 다이오드(12)의 이차측 전압(V2)은, 충분히 강하하고 있지 않다. 그 때문에, 회생 모드 이행 시의 역류 방지 다이오드(12)의 이차측 전압(V2)과 오버볼티지의 마진을 확보할 수 있도록, 역류 방지 다이오드(12)의 이차측 전압(V2)이 회생 모드 이행 역치까지 강하한 후에, 회생 모드로 이행함으로써, 오버슈트에 기인하여 오버볼티지에 걸리는 것을 억제할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 회생 모드 이행 역치를 정전 검출 역치(n1)와 같은 값으로 설정하고 있는데, 이것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 회생 모드의 개시는 이차측 전압(V2)이 정전 검출 역치(n1)까지 저하했을 경우에 한정하지 않고, 소정 시간 경과 후라고 해도 상관없다. 이러한 시간으로서는, 예를 들면, 이차측 전압(V2)의 강하 상태의 실측치에 의거하여 미리 설정된 시간을 생각할 수 있다.
DC 차단의 경우도, AC 차단과 마찬가지로, 회생 모드로 이행할 때에, 모터(3)의 회전 속도에 의거하여, 모터(3)의 전류 지령치의 최대치를 조정하는 것이 바람직하다. 또한, DC 차단의 경우, 회생 모드 이행 시의 역류 방지 다이오드(12)의 이차측 전압(V2)이, AC 차단의 경우와 비교하여 역류 방지 다이오드(12)의 전압 강하(ΔV)의 분만큼 약간 높기 때문에, DC 차단의 경우에는, 모터(3)의 회전 속도가 동일해도, AC 차단의 경우보다 모터(3)의 전류 지령치의 최대치를 작게 설정하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 회생 모드 이행 시에 오버볼티지에 걸리는 것을 더욱 억제할 수 있다.
그 후, 정전이 복구되고(S7), 정전 검출 회로(14)가 역류 방지 다이오드(12)의 일차측 전압이 복전 검출 역치(예를 들면, 21V)에 달한 것을 검출하면(S8), 모터 제어 회로(16)는, 회생 모드를 종료하고, 외부 전원으로부터 공급되는 전력으로 터보 분자 펌프를 운전하는 통상 운전 모드로 이행한다.
이와 같이 하여, 본 실시 형태에 따른 터보 분자 펌프(1)는, 정전이 발생하여 통상 운전 모드로부터 회생 모드로 전환할 때에, 역류 방지 다이오드(12)의 일차측 전압 및 이차측 전압의 전압 차에 의거하여, AC 차단 또는 DC 차단 중 어느 것인지를 판정하고, DC 차단으로 판정했을 경우에는, 역류 방지 다이오드(12)의 이차측 전압이 소정의 회생 모드 이행 역치까지 강하한 후에 회생 모드로 이행함으로써, 회생 모드 이행 시의 전압의 오버슈트에 기인한 오버볼티지가 억제되기 때문에, 안전하게 회생 모드로 이행할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 모터 제어 장치(10)는, 정전이 발생하여 통상 운전 모드로부터 회생 모드로 전환할 때에, 역류 방지 다이오드(12)의 일차측 전압 및 이차측 전압의 전압 차에 의거하여, AC 차단 또는 DC 차단 중 어느 것인지를 판정하여, DC 차단으로 판정했을 경우에는, 역류 방지 다이오드(12)의 이차측 전압이 소정의 회생 모드 이행 역치까지 강하한 후에 회생 모드로 이행함으로써, 회생 모드 이행 시의 전압의 오버슈트에 기인한 오버볼티지가 억제되기 때문에, 안전하게 회생 모드로 이행할 수 있다.
또한, 상술한 변형예 이외에도 본 발명은, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 한, 여러 가지의 개변을 이룰 수 있으며, 본 발명이 당해 개변된 것에 미치는 것은 당연하다.
1: 터보 분자 펌프 2: 자기 베어링
3: 모터 4: 전원 유닛
5: 제1의 평활 콘덴서 10: 모터 제어 장치
11: 모터 구동 회로 12: 역류 방지 다이오드
13: 제2의 평활 콘덴서 14: 정전 검출 회로
15: 구동 전압 검출 회로 16: 모터 제어 회로
17: 자기 베어링 제어 회로

Claims (7)

  1. 정전 시에 로터의 회전에 수반하여 회생 전력을 발생시키는 모터를 구비한 진공 펌프로서,
    교류 전원으로부터 얻어지는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 출력하는 전원 유닛과,
    상기 모터를 제어하는 모터 제어 장치를 구비하고,
    상기 모터 제어 장치는,
    상기 직류 전력 또는 상기 회생 전력이 공급되어 상기 모터를 구동시키는 모터 구동 회로와,
    상기 전원 유닛과 상기 모터 구동 회로의 사이에 설치된 역류 방지 다이오드와,
    상기 역류 방지 다이오드의 일차측 전압을 검출하는 정전 검출 회로와,
    상기 역류 방지 다이오드의 이차측 전압을 검출하는 구동 전압 검출 회로와,
    상기 일차측 전압이 소정의 정전 검출 역치까지 강하하면, 상기 일차측 전압 및 상기 이차측 전압의 전압 차에 의거하여, 상기 교류 전력의 정전인 일차측 정전 또는 상기 직류 전력의 정전인 이차측 정전 중 어느 것인지를 판정하여, 상기 회생 전력에 의해 상기 모터를 구동시키는 회생 모드로 이행하도록 상기 모터 구동 회로를 제어하는 모터 제어 회로를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 모터 구동 회로는, 상기 일차측 정전으로 판정했을 경우에는, 상기 회생 모드로 즉시 이행하도록 상기 모터 구동 회로를 제어하는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 모터 구동 회로는, 상기 이차측 정전으로 판정했을 경우에는, 상기 이차측 전압이 소정의 회생 모드 이행 역치까지 강하한 후에, 상기 회생 모드로 이행하도록 상기 모터 구동 회로를 제어하는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 모터 구동 회로는, 상기 이차측 정전으로 판정했을 경우에는, 상기 이차측 전압의 저하 개시로부터 소정 시간 경과 후에, 상기 회생 모드로 이행하도록 상기 모터 구동 회로를 제어하는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
  5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 모터 구동 회로는, 상기 이차측 정전 시의 회생 모드의 전류 지령치의 최대치를 상기 일차측 정전의 회생 모드의 전류 지령치의 최대치보다 작게 설정하는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모터 제어 회로는, 상기 모터의 전류 지령치의 최대치를 회생 모드 이행 시의 상기 로터의 회전 속도에 따라 조정하는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 진공 펌프에 이용되는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7281964B2 (ja) * 2019-05-22 2023-05-26 株式会社アルバック 真空ポンプ
WO2022102725A1 (ja) * 2020-11-11 2022-05-19 ダイキン工業株式会社 電力変換装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002147386A (ja) * 2000-11-16 2002-05-22 Shimadzu Corp ターボ分子ポンプによる排気装置
JP2005094852A (ja) 2003-09-12 2005-04-07 Boc Edwards Kk モータ制御システム及び該モータ制御システムを搭載した真空ポンプ
US20140306634A1 (en) * 2013-04-10 2014-10-16 Fanuc Corporation Motor control device provided with power failure management

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0275997U (ko) * 1988-11-25 1990-06-11
JP2791515B2 (ja) * 1991-07-12 1998-08-27 セイコー精機株式会社 磁気軸受用コントローラ
JPH07293563A (ja) * 1994-04-18 1995-11-07 Ebara Corp 磁気軸受で回転体を支承する回転装置の駆動制御装置
US6683435B1 (en) * 2002-06-21 2004-01-27 Ford Motor Company Electrical machine drive method and system
JP4736871B2 (ja) * 2006-03-10 2011-07-27 株式会社日立製作所 二次励磁発電システム用電力変換装置
ES2513140T3 (es) * 2006-04-11 2014-10-24 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Sistema de almacenamiento de energía
US9063202B2 (en) * 2008-09-15 2015-06-23 Caterpillar Inc. Method and apparatus for detecting phase current imbalance in a power generator
JP5742356B2 (ja) * 2011-02-23 2015-07-01 株式会社ジェイテクト 電動パワーステアリング装置の制御装置
WO2012148028A1 (ko) * 2011-04-28 2012-11-01 Im Jae Yong 배터리 충전장치
CN202488205U (zh) * 2012-01-05 2012-10-10 淮南师范学院 新型串并联变换型ups
JP5497115B2 (ja) * 2012-01-27 2014-05-21 三菱電機株式会社 電源切替装置及び配電盤
JP5724903B2 (ja) * 2012-02-20 2015-05-27 株式会社安川電機 電源回生装置および電力変換装置
JP5746276B2 (ja) 2013-07-17 2015-07-08 ファナック株式会社 工作機械の停電時保護を実現するモータ制御装置
JP6263993B2 (ja) * 2013-11-29 2018-01-24 株式会社島津製作所 真空ポンプ装置
JP2017051516A (ja) * 2015-09-11 2017-03-16 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 洗濯機

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002147386A (ja) * 2000-11-16 2002-05-22 Shimadzu Corp ターボ分子ポンプによる排気装置
JP2005094852A (ja) 2003-09-12 2005-04-07 Boc Edwards Kk モータ制御システム及び該モータ制御システムを搭載した真空ポンプ
US20140306634A1 (en) * 2013-04-10 2014-10-16 Fanuc Corporation Motor control device provided with power failure management

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