TW202325986A - 磁性軸承裝置及真空泵 - Google Patents
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Abstract
本發明之目的在於提供一種於使用磁性軸承之懸浮系統中，運轉效率良好，且可安全地自振盪等異常狀態復原，異常之誤檢測較少，可靠性較高之磁性軸承裝置及真空泵。
本發明之磁性軸承裝置具備：磁性軸承，其將旋轉體以磁力懸浮支持於空中；磁性軸承控制器，其控制磁性軸承；第1異常檢測機構，其基於特定之第1異常條件，檢測磁性軸承控制器之控制之異常；控制參數修正機構，其於由第1異常檢測機構檢測出控制之異常時，繼續磁性軸承裝置之運轉，且一面修正磁性軸承控制器之控制參數；第2異常檢測機構，其基於異常程度大於第1異常條件之特定之第2異常條件，檢測磁性軸承控制器之控制之異常；及停止機構，其於由第2異常檢測機構檢測出控制之異常時，停止磁性軸承裝置之運轉。
Description
本發明係關於一種磁性軸承裝置及真空泵，尤其係關於使用磁性軸承之懸浮系統中，運轉效率佳且可安全地自振盪等異常狀態復原，異常之錯誤檢測較少，可靠性較高之磁性軸承裝置及真空泵。
隨著近年之電子技術之發展，記憶體或積體電路等半導體之需求急劇增大。
該等半導體係於純度極高之半導體基板摻雜雜質，賦予電性性質，或藉由蝕刻於半導體基板上形成細微電路等而製造。
且，為避免空氣中之灰塵等之影響，該等作業需要於高真空狀態之腔室內進行。一般而言，對於該腔室之排氣，可使用真空泵，但基於殘留氣體較少，易於保養等方面，多使用真空泵中之一者即渦輪分子泵。
又，半導體之製造步驟中，使各種製程氣體作用於半導體基板之步驟數較多，渦輪分子泵不僅將腔室內設為真空，亦使用於將該等製程氣體自腔室內排出。
再者，渦輪分子泵亦使用於在電子顯微鏡等設備中，為防止因存在粉塵等引起之電子束折射等，而將電子顯微鏡等之腔室內之環境設為高度真空狀態。
該渦輪分子泵為對旋轉體進行磁性懸浮控制，而具備磁性軸承裝置。且，該磁性軸承裝置中，於旋轉體之加速運轉期間通過諧振點時，或恆速運轉期間產生雜訊時等，需要進行高速且強力之旋轉體之位置控制。
該旋轉體之位置控制以反饋控制進行。於反饋控制中，當旋轉體產生振動時，藉由與振動同步之磁力抑制振動。因此，反饋控制之設計不適切時，有時會發生振盪現象。又，除該振盪現象外，對於渦輪分子泵，有時會因環境狀況而產生雜訊或振動、停電等各種異常。
對於該異常之產生，於專利文獻1中，揭示有如下之例：設定為可自動重設之情形時，藉由對磁性軸承裝置進行再啟動之重設繼續運轉而使之正常復原，另一方面，設定為無法自動重設之情形時，使磁性軸承裝置停止旋轉。
又，將磁性軸承裝置應用於需要更換工具之工作機械之情形時，根據工具之種類、有無工具，轉子之固有振動數變化。於專利文獻2及專利文獻3中，揭示有即使產生該變化，亦可穩定控制之濾波器之設定方法。
再者，轉子之彎曲固有振動數根據轉子之轉速而變化。於專利文獻4中，揭示有即使產生該變化亦可穩定控制之濾波器之設定方法。
然而，若如上述之專利文獻1般僅靠重設，則例如於如轉速、溫度、時間等系統狀態變化之情形時，有無法正常復原之虞。為自因該等引起之異常復原，需要再調整控制參數。
又，專利文獻2及專利文獻3中，由於未設想泵運轉期間之固有振動之變化，故該調整之前提為剛更換工具後，即於泵停止運轉期間進行。
再者，專利文獻4中，提及對於事前指定之固有振動模式，考慮因轉速引起之固有振動之變化之濾波器之設定方法。
但，於泵運轉期間，產生因預料外之固有振動模式引起之振盪等異常之情形，或事前設定之凹口波濾波器之衰減或線寬不適切之情形時，有無法應對因溫度變化或經時變化引起之固有振動數之變化等之虞。
又，於泵運轉期間，有時會意外出現瞬間雜訊。此種雜訊之情形時，大多無須進行警報等，即使繼續運轉亦無問題。因此，揭示有如下之例：於即使檢測出雜訊之情形時，為了防止誤動作，判斷異常信號是否持續2秒左右，於持續之情形時，鳴動或顯示警報(專利文獻5)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2006-145006號公報
[專利文獻2]日本專利特開2001-293637號公報
[專利文獻3]日本專利特開2002-188630號公報
[專利文獻4]日本專利特開平9-236122號公報
[專利文獻5]日本專利特開2000-110777號公報
[發明所欲解決之問題]
然而，一般而言，磁性軸承裝置之控制參數之再調整於異常檢測之泵停止運轉後進行。因此，對於再調整，泵停止運轉及泵再啟動需要時間，故運轉效率惡化。
假設於泵運轉期間進行控制參數之再調整之情形時，可能因錯誤之再調整等使異常惡化並觸界，產生機器破損等。因此不安全，且修理需要時間、成本。
又，因磁性軸承裝置之控制參數之設定不良等，以極度接近穩定界限之狀態運轉之情形時，即使微小之環境變化，亦容易產生振盪等異常。於此種狀態下，易受製造偏差或設置環境之影響。
再者，修正磁性軸承裝置之控制參數時，有時會產生伴隨修正之雜訊。且，該雜訊可能被磁性軸承裝置判斷為異常狀態。但，其為暫時性者，無須應對而自然消除。因此，不應判斷為異常。
專利文獻5所記載之方法中，可減少因伴隨控制參數修正之雜訊引起之異常錯誤檢測，另一方面，於控制參數修正時以外，會導致異常檢測延遲。尤其於旋轉體之振盪時，若不立即並應對檢測異常，則有旋轉體與觸界軸承接觸，縮短觸界軸承之壽命之虞。
本發明係鑑於此種先前之問題而完成者，其目的在於提供一種於使用磁性軸承之懸浮系統中，運轉效率良好，且可安全地自振盪等異常狀態復原，異常之誤檢測較少，可靠性較高之磁性軸承裝置及真空泵。
[解決問題之技術手段]
因此，本發明(技術方案1)係一種磁性軸承裝置，其構成為具備：旋轉體；磁性軸承，其將該旋轉體以磁力懸浮支持於空中；磁性軸承控制器，其控制該磁性軸承；第1異常檢測機構，其基於特定之第1異常條件，檢測上述磁性軸承控制器之控制之異常；控制參數修正機構，其於由該第1異常檢測機構檢測出上述控制異常時，繼續上述磁性軸承裝置之運轉，且一面修正上述磁性軸承控制器之控制參數；第2異常檢測機構，其基於異常程度大於上述第1異常條件之特定之第2異常條件，檢測上述磁性軸承控制器之上述控制之異常；及停止機構，其於由該第2異常檢測機構檢測出上述控制之異常時，停止上述磁性軸承裝置之運轉。
可藉由控制參數之再調整，應對因系統之狀態變化引起之異常。因此，磁性軸承控制之穩健性增加，運轉效率提高。又，可不停止運轉而再調整控制參數。因此，藉由縮短直至復原為止之時間，運轉效率提高。再者，由於設置複數個異常基準，必要之情形時停止運轉，故可確保安全性。
又，本發明(技術方案2)係一種磁性軸承裝置之發明，其中上述控制參數修正機構構成為具備：變更步驟，其自前1個步驟之控制參數變更上述控制參數；控制步驟，其以經該變更步驟變更後之控制參數，進行上述磁性軸承控制器之控制；及狀態改善判斷步驟，其將該控制步驟進行控制之結果、與該控制步驟之上述前1個步驟進行之控制之結果相比，判斷上述控制之異常狀態是否有改善，判斷為上述控制之異常狀態有改善時，保持變更後之值作為上述控制參數，另一方面，判斷為上述控制之異常狀態無改善時，將上述控制參數恢復為上述前1個步驟之控制參數。
藉此，於因控制參數之再調整，狀態反而惡化之情形時，可防止惡化。由於可自錯誤之再調整立即復原，故可提高安全性，又，再調整之時間縮短，運轉效率提高。
再者，本發明(技術方案3)係一種磁性軸承裝置之發明，其中上述控制參數修正機構構成為具備：第1異常消除判斷步驟，其於以上述狀態改善判斷步驟中判斷為上述控制之異常狀態有改善時之後段，基於上述第1異常條件判斷上述控制之異常狀態是否消除，判斷為以上述第1異常條件判斷之上述控制之異常狀態未消除時，返回至上述變更步驟，另一方面，判斷為以上述第1異常條件判斷之上述控制之異常狀態消除時，保持此時點之上述控制參數。
藉此，因控制參數之再調整直至第1異常消除為止之時間縮短，運轉效率提高。
再者，本發明(技術方案4)係一種磁性軸承裝置之發明，其特徵在於，上述控制參數修正機構進而具備：穩定性評估步驟，其於以上述第1異常消除判斷步驟判斷為以上述第1異常條件判斷之上述控制之異常狀態消除時之後段，評估應用上述第1異常消除判斷步驟中保存之上述控制參數之上述磁性軸承裝置之運轉是否為不產生上述磁性軸承控制器之上述控制之異常的具有特定之穩定性者；該穩定性評估步驟中評估為上述穩定性不足時，重新進行上述磁性軸承控制器之上述控制參數之修正。
藉此，可進行考慮到穩定性之再調整。可防止如雖已消除第1異常，但又產生異常之狀態。因此，運轉效率提高，安全性提高。
再者，本發明(技術方案5)係一種磁性軸承裝置之發明，其特徵在於，上述穩定性評估步驟使用起振信號之施加、上述磁性軸承控制器之控制增益之增加、及上述磁性軸承控制器之控制增益之減少之至少任一者進行評估。
藉此，可容易實現穩定性評估步驟。
再者，本發明(技術方案6)係一種磁性軸承裝置之發明，其特徵在於，上述控制參數修正機構之上述控制參數之修正過程中，檢測出基於上述第2異常條件判斷之上述控制之異常時，上述控制參數修正機構應用過去設定之上述控制參數後，停止上述磁性軸承裝置之運轉。
藉此，可以該時點之最佳之控制參數移行至運轉停止狀態。控制參數之修正過程中，因再調整狀態反而惡化，需要立即停止運轉之情形時，亦可以相對安全之狀態停止運轉。
再者，本發明(技術方案7)係一種磁性軸承裝置之發明，其特徵在於，上述控制參數修正機構中，以上述第1異常檢測機構檢測出上述控制之異常時，一面進行上述旋轉體之減速運轉，一面修正上述磁性軸承控制器之上述控制參數。
由於在旋轉體之減速運轉期間，進行磁性軸承控制器之控制參數之再調整，故與轉速設為零，使旋轉停止後進行再調整之情形相比，可更快達到額定轉速。因此，運轉效率提高。
又，由於在旋轉體之減速運轉期間進行再調整，故再調整時之轉速較異常檢測時小。轉速愈小，觸界時之損壞愈小，尤其若為特定之轉速以下，則可忽視。因此，可減小再調整期間異常增大，產生觸界時之損壞。因此，安全性提高。
再者，本發明(技術方案8)係一種磁性軸承裝置之發明，其特徵在於，上述控制參數修正機構中，以上述第1異常檢測機構檢測出上述控制之異常時，停止上述旋轉體之轉速控制，於該旋轉體自由運轉之狀態下，修正上述磁性軸承控制器之上述控制參數。
藉由停止轉速控制，使旋轉體自由運轉，施加於旋轉體之扭矩之絕對值變小。藉此，旋轉體之振動降低。因此，對磁性軸承控制器之輸入信號之S/N(Singnal/Noise：信號/雜訊)比變佳，再調整之精度變佳。因此，可以高速再調整。
又，與將旋轉體減速或停止運轉後進行再調整之情形相比，可更快達到額定轉速，故運轉效率提高。
再者，本發明(技術方案9)係一種磁性軸承裝置之發明，其特徵在於，上述控制參數修正機構中，於以上述第1異常檢測機構檢測出上述控制之異常時，以檢測出該異常時之轉速對上述旋轉體之轉速控制進行恆速控制，且一面修正上述磁性軸承控制器之上述控制參數。
藉由將旋轉體設為恆速控制，可維持發生異常時之狀態。因此，可效率良好地探尋其原因。
與使旋轉體減速或停止運轉後進行再調整之情形相比，可更快地達到額定轉速，故運轉效率提高。
再者，本發明(技術方案10)係一種磁性軸承裝置之發明，其特徵在於，上述控制參數修正機構中，與以上述第1異常檢測機構檢測出上述控制之異常時，進行上述旋轉體之加速運轉，且一面修正上述磁性軸承控制器之上述控制參數。
由於在旋轉體之加速期間進行再調整，於第1異常消除後亦立即繼續進行加速，故可最快達到額定轉速。因此，運轉效率提高。
再者，本發明(技術方案11)係一種磁性軸承裝置之發明，其中於修正上述磁性軸承控制器之上述控制參數後，消除上述第1異常條件下之異常狀態時，進行上述旋轉體之加速。
由於消除第1異常後亦立即繼續進行加速，故可最快達到額定轉速。因此，運轉效率提高。
再者，本發明(技術方案12)係一種真空泵之發明，其特徵在於，搭載有技術方案1至11中任一項所記載之磁性軸承裝置。
由於於真空泵中具備旋轉體等，故固有振動模式之數量較多，有產生因該固有振動引起之振盪之虞，但可藉由控制參數之再調整，應對因系統之狀態變化引起之異常。藉由縮短直至復原為止之時間，真空泵之運轉效率提高。
再者，本發明(技術方案13)係一種磁性軸承裝置，其構成為具備：旋轉體；磁性軸承，其將該旋轉體以磁力懸浮支持於空中；及磁性軸承控制器，其控制該磁性軸承；且具備異常檢測機構，其基於特定之異常條件，檢測上述磁性軸承控制器之控制之異常；控制參數修正機構，其修正上述磁性軸承控制器之控制參數；特定範圍之區域，其包含該控制參數修正機構進行上述控制參數之修正之時間軸上、轉速軸上、頻率軸上之任一地點而設定；及緩和機構，其於該特定範圍之區域中緩和上述特定之異常條件。
基於特定之異常條件，檢測磁性軸承控制器之控制之異常。進行控制參數之修正時，控制系統中易產生雜訊。但，該雜訊並非因異常引起者，故不會進行誤檢測。因此，於特定範圍之區域中緩和特定之異常條件。另一方面，未進行控制參數之修正時，由於以未緩和之異常條件判斷，故可快速檢測異常。
再者，本發明(技術方案14)係一種磁性軸承裝置之發明，其特徵在於，上述特定之異常條件以複數種構成，以上述緩和機構緩和之異常條件中包含基於移位信號之異常條件。
異常條件之種類為移位或電流之異常、或與觸界軸承之接觸、時間之異常經過、DC鏈電壓之異常變化等。此處，作為控制參數修正時緩和之異常條件，例如僅設定移位，不緩和除此以外之異常條件。
控制參數修正時，移位信號易出現較大雜訊，另一方面，其他信號之雜訊較小。因此，不會誤檢測進行控制參數之修正時之雜訊，且可高速檢測與控制參數之修正同時偶爾產生之例如停電等異常狀態，可靠性提高。
再者，本發明(技術方案15)係一種磁性軸承裝置之發明，其特徵在於，上述特定範圍之區域以較上述地點前方之前方區域、與較上述地點後方之後方區域構成，該後方區域大於上述前方區域。
有於控制參數之修正前不產生伴隨控制參數之修正之雜訊，而於剛修正後產生1～2秒左右雜訊之虞。因此，可將較進行控制參數之修正之時間軸上、轉速軸上或頻率軸上之任一地點後方之區域，設定為時間上、轉速上或者頻率上大於前方之區域。
再者，本發明(技術方案16)係一種磁性軸承裝置之發明，其特徵在於，上述特定範圍之區域僅以較上述地點後方之後方區域構成。
由於在較修正控制參數之地點前不會產生雜訊，故亦可為不具備緩和區域之構成。
再者，本發明(技術方案17)係一種真空泵之發明，其特徵在於，其搭載有技術方案13或14所記載之磁性軸承裝置。
[發明之效果]
如上說明，根據本發明，由於磁性軸承控制構成為具備：控制參數修正機構，其於以第1異常檢測機構檢測出控制之異常時，繼續磁性軸承裝置之運轉，且一面修正磁性軸承控制器之控制參數；及停止機構，其於以第2異常檢測機構檢測出控制之異常時，停止磁性軸承裝置之運轉；故可藉由控制參數之再調整應對因系統之狀態變化引起之異常。因此，磁性軸承控制之穩健性增加，運轉效率提高。又，可不停止運轉而再調整控制參數。因此，藉由縮短直至復原為止+之時間，運轉效率提高。再者，由於設置複數個異常基準，必要之情形時停止運轉，故可確保安全性。
以下，針對本發明之實施形態進行說明。圖1顯示本發明之實施形態中使用之渦輪分子泵之構成圖。圖1中，渦輪分子泵100於圓筒狀之外筒127之上端形成有吸氣口101。且，於外筒127之內側，配備有旋轉體103，該旋轉體103將用以吸引排出氣體之輪機葉片即複數個旋轉葉片102(102a、102b、102c……)於周部放射狀形成為多段。於該旋轉體103之中心安裝有轉子軸113，該轉子軸113例如藉由5軸控制之磁性軸承懸浮支持於空中且受位置控制。旋轉體103一般而言，由鋁或鋁合金等金屬構成。
上側徑向電磁鐵104之4個電磁鐵於X軸與Y軸成對配置。靠近該上側徑向電磁鐵104，且與上側徑向電磁鐵104各者對應，配備有4個上側徑向感測器107。上側徑向感測器107使用例如具有傳導繞阻之電感式感測器或渦電流感測器等，基於根據轉子軸113之位置變化之該傳導繞阻之電感之變化，檢測轉子軸113之位置。該上側徑向感測器107構成為檢測轉子軸113，即固定於其之旋轉體103之徑向移位，傳送至未圖示之控制裝置之中央運算處理裝置(CPU(Central Processing Unit：中央處理單元))。
該中央運算處理裝置中，搭載有磁性軸承控制器之功能。例如具有PID調節功能之補償電路基於由上側徑向感測器107檢測出之位置信號，產生上側徑向電磁鐵104之激磁控制指令信號，未圖示之磁性軸承用逆變器基於該激磁控制指令信號，對上側徑向電磁鐵104進行激磁控制，藉此調整轉子軸113之上側之徑向位置。
且，該轉子軸113由高導磁率材(鐵、不鏽鋼等)等形成，由上側徑向電磁鐵104之磁力吸引。該調整於X軸方向與Y軸方向分別獨立進行。又，下側徑向電磁鐵105及下側徑向感測器108與上側徑向電磁鐵104及上側徑向感測器107同樣配置，與上側之徑向位置同樣地調整轉子軸113之下側之徑向位置。
再者，軸向電磁鐵106A、106B上下夾著配置配備於轉子軸113之下部之圓板狀之金屬圓盤111。金屬圓盤111以鐵等高導磁率材構成。為檢測轉子軸113之軸向移位而配備軸向感測器109，且構成為將該軸向位置信號發送至未圖示之控制裝置之中央運算處理裝置(CPU)。
且，搭載於中央運算處理裝置之磁性軸承控制器中，例如具有PID調節功能之補償電路基於由軸向感測器109檢測出之軸向位置信號，產生軸向電磁鐵106A與軸向電磁鐵106B各者之激磁控制指令信號，未圖示之磁性軸承用逆變器基於該等激磁控制指令信號，對軸向電磁鐵106A與軸向電磁鐵106B分別進行激磁控制，藉此，軸向電磁鐵106A以磁力將金屬圓盤111朝上方吸引，軸向電磁鐵106B將金屬圓盤111朝下方吸引，從而調整轉子軸113之軸向位置。
如此，控制裝置適當調節該等軸向電磁鐵106A、106B施加於金屬圓盤111之磁力，使轉子軸113於軸向上磁性懸浮，非接觸地保持於空間。
另一方面，馬達121具備以包圍轉子軸113之方式周狀配置之複數個磁極。各磁極以經由作用於與轉子軸113之間之電磁力對轉子軸113進行旋轉驅動之方式，由控制裝置控制。又，於馬達121組入有未圖示之例如霍爾元件、解析器、編碼器等旋轉速度感測器，藉由該旋轉速度感測器之檢測信號檢測轉子軸113之旋轉速度。
再者，例如於下側徑向感測器108附近，安裝未圖示之相位感測器，檢測轉子軸113之旋轉相位。控制裝置中，同時使用該相位感測器與旋轉速度感測器之檢測信號，檢測磁極之位置。
與旋轉葉片102(102a、102b、102c……)隔開微小空隙，配設有複數片固定葉片123(123a、123b、123c……)。旋轉葉片102(102a、102b、102c……)為將排出氣體之分子藉由碰撞朝下方向移送，分別自與轉子軸113之軸線垂直之平面傾斜特定角度而形成。固定葉片123(123a、123b、123c……)例如由鋁、鐵、不鏽鋼、銅等金屬、或包含該等金屬作為成分之合金等金屬構成。
又，固定葉片123亦同樣自與轉子軸113之軸線垂直之平面傾斜特定角度而形成，且朝向外筒127之內側與旋轉葉片102之段互相交替配設。且，固定葉片123之外周端以嵌插於堆積複數段之固定葉片間隔件125(125a、125b、125c……)間之狀態受支持。
固定葉片間隔件125為環狀之構件，例如由鋁、鐵、不鏽鋼、銅等金屬、或包含該等金屬作為成分之合金等金屬構成。於固定葉片間隔件125之外周，隔開微小空隙固定有外筒127。於外筒127之底部配設有基座部129。於基座部129形成排氣口133，連通於外部。將自腔室(真空腔室)側進入吸氣口101並移動至基座部129之排出氣體送至排氣口133。
再者，根據渦輪分子泵100之用途，於固定葉片125之下部與基座部129之間，配設附螺紋之間隔件131。附螺紋之間隔件131為由鋁、銅、不鏽鋼、鐵等金屬、或包含該等金屬作為成分之合金等金屬構成之圓筒狀構件，於其內周面刻設有複數條螺旋狀之螺紋槽131a。螺紋槽131a之螺旋方向為排出氣體之分子朝旋轉體103之旋轉方向移動時，將該分子移送至排氣口133之方向。圓筒部102d垂下至接續於旋轉體103之旋轉葉片102(102a、102b、102c……)之最下部。該圓筒部102d之外周面為圓筒狀，且朝向附螺紋之間隔件131之內周面伸出，與該附螺紋之間隔件131之內周面隔開特定間隙靠近。藉由旋轉葉片102及固定葉片123移送至螺紋槽131a之排出氣體被引導至螺紋槽131a且一面被送至基座部129。
基座部129為構成渦輪分子泵100之基底部之圓盤狀之構件，一般而言，由鐵、鋁、不鏽鋼等金屬構成。基座部129物理性保持渦輪分子泵100，且亦兼備熱傳導路之功能，故期望使用鐵、鋁或銅等具有剛性，導熱率亦較高之金屬。
又，於上側徑向感測器107及旋轉體103之間之定子柱122之上端部配設有觸界軸承141。另一方面，於下側徑向感測器108之下方，配設有觸界軸承143。
觸界軸承141及觸界軸承143皆以滾珠軸承構成。觸界軸承141及觸界軸承143設置為如於旋轉體103之旋轉異常時或停電時等，旋轉體103因某些原因而無法磁性懸浮時，使旋轉體103安全地轉變為非懸浮狀態。
該構成中，若旋轉葉片102與轉子軸113一起藉由馬達121旋轉驅動，則藉由旋轉葉片102與固定葉片123之作用，通過吸氣口101自未圖示之腔室抽吸排出氣體。旋轉葉片102之旋轉速度一般為20,000 rpm～90,000 rpm，旋轉葉片102之前端之圓周速度達200 m/s～400 m/s。自吸氣口101抽吸之排出氣體通過旋轉葉片102與固定葉片123之間，移送至基座部129。
此處，旋轉體103中產生振盪等意外之異常時，期望再調整磁性軸承控制器之控制參數，而繼續運轉。以下針對該控制參數之再調整方法進行說明。
圖2顯示藉由控制參數修正機構之修正，再調整控制參數之方法之概念流程圖。步驟1(圖中簡記為S1。以下相同)中，控制裝置之中央運算處理裝置(CPU)基於特定之判斷基準，檢測第1異常。
該第1異常之判斷基準為即使發生異常之情形，亦期望藉由再調整磁性軸承控制參數，繼續泵之運轉之情形。該第1異常之特定之判斷基準例如為設想振盪時，移位頻譜之振幅達到例如0.5 μm時，或電流頻譜振幅達到例如0.2 A時。
又，作為該第1異常之判斷基準，可設定移位時間波形之peak to peak值(峰值對峰值)達到例如20 μm時。由於該值為時間波形，故無須傅立葉轉換，可減輕中央運算處理裝置(CPU)之運算量。
再者，作為該第1異常之判斷基準，亦可設定電流時間波形之peak to peak值達到例如1 A時。
該第1異常之判斷基準亦可設定因每個頻譜之頻率成分而異之值。例如，關於磁性軸承之旋轉頻率成分與其之高諧波成分，因頻譜之振幅較大，故增大基準。
又，該第1異常之判斷基準亦可根據運轉狀態變更。例如，馬達121非通電時，如上所述，將移位頻譜振幅0.5 μm設為判斷基準值，但於馬達121通電時，將移位頻譜振幅1 μm設為判斷基準值。這是因為非通電時，移位信號之S/N比較佳。
步驟3中，中央運算處理裝置(CPU)修正磁性軸承控制參數。此時之修正例如藉由新設定凹口波濾波器、相位前進濾波器、低通濾波器、帶通濾波器等濾波器，或刪除現有之濾波器而進行。又，該修正亦可藉由變更現有之濾波器之中心頻率、線寬、大小等參數而進行。再者，該修正於增益排程等之情形時，亦可藉由取得與旋轉體103之轉速、溫度等資訊之相關性，配合該等變更濾波器之控制參數而進行。
再者，該修正亦可藉由中央運算處理裝置(CPU)變更控制參數之比例增益、積分增益或微分增益而進行。
該期間之修正可於旋轉體103懸浮時、且旋轉體103旋轉時進行，或者亦可於旋轉體103懸浮時、且旋轉體103靜止時進行。
且，步驟9中，中央運算處理裝置(CPU)基於特定之判斷基準，檢測第2異常。該第2異常為無法靠磁性軸承控制參數之再調整應對之異常，或者為狀況來看應立即停止運轉之異常。即，為振幅大於第1異常之振盪之振盪時、或旋轉體103接觸於觸界軸承141及觸界軸承143、或以該接觸狀態設定之時間超時、或DC鏈電壓異常上升或降低、或產生其他異常之情形等。
特定第2異常之判斷基準具體而言，為大於特定第1異常之判斷基準之值。例如，於移位頻譜之振幅達到0.5 μm時，或電流頻譜振幅達到0.2 A時，設定為第1異常條件之情形時，於移位頻譜之振幅達到5 μm時，或電流頻譜振幅達到0.5 A時，設定為第2異常之條件。
又，例如於移位時間波形之peak to peak值達到20 μm時，或電流時間波形之peak to peak值達到1 A時，設定為第1異常條件之情形時，於位移時間波形之peak to peak值達到50 μm時，或電流時間波形之peak to peak值達到2 A時，設定為第2異常條件之判斷基準。由於該值為時間波形，故無須傅立葉轉換，可減輕中央運算處理裝置(CPU)之運算量。
該第2異常之判斷基準亦可設定因每個頻譜之頻率成分而異之值。例如，關於磁性軸承之旋轉頻率成分與其之高諧波成分，頻譜之振幅較大，故增大基準。
又，該第2異常之判斷基準亦可根據運轉狀態變更。例如，馬達121非通電時，如上所述，將移位頻譜振幅5 μm設為判斷基準值，但於馬達121通電時，將移位頻譜振幅10 μm設為判斷基準值。這是因為非通電時，移位信號之S/N比較佳。
再者，作為該第2異常之判斷基準，亦可於藉由以上側徑向感測器107、下側徑向感測器108、軸向感測器109檢測出之移位超出特定值，推定出旋轉體103接觸於觸界軸承141及觸界軸承143時，或藉由未圖示之接觸檢測感測器，確認到旋轉體103接觸於觸界軸承141及觸界軸承143時設定。接觸可設定1次或規定次數。
又，該第2異常之判斷基準亦可於即使進行特定次數之控制參數之再調整，第1異常仍未消除時設定。或者，亦可於經過特定時間，第1異常仍未消除時設定。
再者，作為該第2異常之判斷基準，亦可於檢測出停止、斷線、其他故障檢測等控制參數無法應對之異常時設定。
另，該第2異常之判斷基準亦可根據運轉狀態變更。例如，旋轉體103之轉速為零時，將上述與對觸界軸承141及觸界軸承143接觸自第2異常之判斷基準排除，繼續泵之運轉。這是因為旋轉體103之轉速為零時，即使旋轉體103與觸界軸承141及觸界軸承143接觸亦安全。另一方面，旋轉體103為旋轉期間時，判斷與觸界軸承141及觸界軸承143接觸時，停止泵之運轉。
又，於為檢測固有振動數，中央運算處理裝置(CPU)暫時增大增益之情形時，亦可變更第2異常之判斷基準。例如，作為第2異常之判斷基準，將移位頻譜振幅設為30 μm，一般運轉之情形時，將移位頻譜振幅設為15 μm。這是因為事前已知曉增益之增大為暫時性者，危險之狀態會立即消除。
且，步驟9中，中央運算處理裝置(CPU)檢測出第2異常時，步驟11中，中央運算處理裝置(CPU)停止泵之運轉。此時之運轉之停止方法藉由將轉速指令值設定為零並減速而進行。且，此時，繼續旋轉體103之懸浮。
或者，藉由停止磁性軸承之通電，停止旋轉體103之懸浮而進行。但，停止通電亦可藉由停止上側徑向電磁鐵104、下側徑向電磁鐵105、軸向電磁鐵106A、106B之任一者之通電而進行。
該運轉停止可選擇於旋轉體103之旋轉期間，將轉速指令值設定為零並減速而進行之方法、與停止磁性軸承之通電之方法之任一者。另一方面，靜止懸浮時，可僅為停止磁性軸承之通電之方法。
圖2所示之控制參數之再調整方法如上所述，可以中央運算處理裝置(CPU)之運算進行。然而，亦可以外部設定之裝置進行。
另，亦可以允許或不允許設定可否進行控制參數之再調整。例如，要向允許轉變時，可於剛出貨後之初始設定時、剛接入電源後、經過一定時間時、泵之安裝/卸下、更換電纜時、有溫度變化時等狀態變化檢測時、或使用者指定時進行。另一方面，要向不允許轉變時，可於允許狀態下達到額定轉速時、允許狀態下達到額定轉速後停止運轉時、或使用者指定時進行。
另，作為旋轉體103之旋轉驅動裝置，不限於馬達121，可應用發電機、燃氣渦輪機、蒸汽渦輪機、衝動式水輪機、反力式水輪機等。
如上所述，可藉由控制參數之再調整應對因系統之狀態變化引起之異常。因此，磁性軸承控制之穩健性增加，運轉效率提高。又，可不停止運轉而再調整控制參數。因此，藉由縮短直至復原為止之時間，運轉效率提高。再者，由於設置複數個異常基準，於必要之情形時停止運轉，故可確保安全性。
接著，基於圖3及圖4，更具體地說明藉由控制參數修正機構之修正，再調整控制參數之方法。圖4係基於設想事例，將每個調整步驟之調整順序圖式化者。圖3中，步驟21中，中央運算處理裝置(CPU)基於上述特定之判斷基準，檢測第1異常。又，圖3之步驟41中，中央運算處理裝置(CPU)基於上述特定之判斷基準，檢測第2異常。
此時，設想由中央運算處理裝置(CPU)檢測出第1異常，且未檢測出第2異常之狀況。圖4之時間序列編號0為初始狀態，即，檢測第1異常前一刻之狀態。時間序列編號1表示剛檢測出第1異常後之調整步驟。由於檢測出第1異常，故進入步驟23，將初始狀態之時間序列編號0之控制參數記憶於中央運算處理裝置(CPU)。且，步驟25中，中央運算處理裝置(CPU)變更控制參數(變更步驟)，以該控制參數進行磁性軸承控制(控制步驟)。即，如圖4之時間序列編號1所示，此時，以將濾波器a追加至中央運算處理裝置(CPU)之形式，中央運算處理裝置(CPU)進行磁性軸承控制。另，以下，為簡化，以濾波器之追加說明控制參數修正，但亦可為其他方法。
作為該控制之結果，步驟27中，中央運算處理裝置(CPU)判斷第1異常狀態是否有改善(狀態改善判斷步驟)。即，具體而言，於圖4之時間序列編號1，藉由中央運算處理裝置(CPU)，判斷第1異常狀態與前1個步驟相比是否有改善。此處之改善為與前1個步驟之狀態之比較結果，未必意指已消除第1異常。於有改善之情形時，保持該時點之控制參數，進入步驟29，判斷是否已消除第1異常(第1異常消除判斷步驟)。圖4之時間序列編號1中，雖已改善第1異常狀態，但未消除第1異常，故返回至步驟23。因此，於圖4之時間序列編號1結束之時點設定之濾波器為濾波器a。
由於返回至該步驟23時之處理為第2輪處理，故於圖4中以時間序列編號2表示。首先，步驟23中，將時間序列編號1中設定之控制參數即濾波器a記憶於中央運算處理裝置(CPU)。步驟25中，中央運算處理裝置(CPU)除濾波器a外，追加濾波器b(變更步驟)，以其控制參數進行磁性軸承控制(控制步驟)。且，步驟27中，中央運算處理裝置(CPU)判斷第1異常狀態是否有改善(狀態改善判斷步驟)。即，於時間序列編號2，判斷第1異常狀態與前1個步驟相比是否有改善。圖4之時間序列編號2中，由於異常狀態有改善，故保持該時點之控制參數，進入步驟29，判斷第1異常是否消除(第1異常消除判斷步驟)。由於第1異常未消除，故再次返回至步驟23。因此，於圖4之時間序列編號2結束之時點設定之濾波器為濾波器a與濾波器b。
由於下個步驟23之處理為第3輪處理，故圖4中以時間序列編號3表示。首先，步驟23中，將時間序列編號2中設定之控制參數即濾波器a與濾波器b記憶於中央運算處理裝置(CPU)。步驟25中，中央運算處理裝置(CPU)除濾波器a與濾波器b外，追加濾波器c(變更步驟)，以其控制參數進行磁性軸承控制(控制步驟)。
且，步驟27中，中央運算處理裝置(CPU)判斷第1異常狀態是否有改善(狀態改善判斷步驟)。即，時間序列編號3中，判斷第1異常狀態與前1個步驟相比是否有改善。圖4之時間序列編號3中，中央運算處理裝置(CPU)判斷為第1異常狀態未改善。此時，進入步驟31，中央運算處理裝置(CPU)將濾波器之設定恢復為前1個步驟之時間序列編號2之值即濾波器a及濾波器b。其後，再次返回至步驟23。因此，於圖4之時間序列編號3結束之時點設定之濾波器保持濾波器a與濾波器b不變。
由於下個步驟23之處理為第4輪處理，故於圖4中以時間序列編號4表示。首先，步驟23中，將時間序列編號3中設定之控制參數即濾波器a與濾波器b記憶於中央運算處理裝置(CPU)。步驟25中，中央運算處理裝置(CPU)除濾波器a與濾波器b外，追加濾波器d(變更步驟)，以其控制參數進行磁性軸承控制(控制步驟)。且，步驟27中，中央運算處理裝置(CPU)判斷第1異常狀態是否有改善(狀態改善判斷步驟)。即，時間序列編號4中，判斷第1異常狀態與前1步驟相比是否有改善。圖4之時間序列編號4中，由於第1異常狀態有改善，故保持該時點之控制參數，進入步驟29，判斷第1異常是否已消除(第1異常消除判斷步驟)。由於第1異常未消除，故再次返回至步驟23。因此，於圖4之時間序列編號4結束之時點設定之濾波器成為濾波器a、濾波器b及濾波器d。
由於下個步驟23之處理成為第5輪處理，故於圖4中以時間序列編號5表示。首先，步驟23中，將以時間序列編號4設定之控制參數即濾波器a、濾波器b及濾波器d記憶於中央運算處理裝置(CPU)。步驟25中，中央運算處理裝置(CPU)除濾波器a、濾波器b及濾波器d外，追加濾波器e(變更步驟)，以其控制參數進行磁性軸承控制(控制步驟)。且，步驟27中，中央運算處理裝置(CPU)判斷第1異常狀態是否有改善(狀態改善判斷步驟)。即，時間序列編號5中，判斷第1異常狀態與前1步驟相比是否有改善。圖4之時間序列編號5中，步驟27中判斷為第1異常狀態有改善，故保持該時點之控制參數，進入步驟29，判斷第1異常是否已消除(第1異常消除判斷步驟)。由於步驟29中判斷為第1異常已消除，故保持該時點之控制參數，進入步驟35。步驟35中，保存該時點下設定之濾波器a、濾波器b、濾波器d及濾波器e，再調整結束。因此，於圖4之時間序列編號5結束之時點設定之濾波器為濾波器a、濾波器b、濾波器d及濾波器e。後續之運轉藉由步驟35中保存之控制參數進行。
另，圖4之時間序列編號0-5中，為簡化而設想步驟41中未檢測出第2異常。
接著，針對基於圖5檢測出第2異常時之處理方法進行說明。圖5中，由於自時間序列編號0至時間序列編號3與圖4相同，故省略說明。圖5之時間序列編號4中，首先，步驟23中，將時間序列編號3中設定之控制參數即濾波器a與濾波器b記憶於中央運算處理裝置(CPU)。步驟25中，中央運算處理裝置(CPU)除濾波器a與濾波器b外，追加濾波器d(變更步驟)，以其控制參數進行磁性軸承控制(控制步驟)。
且，步驟27中，中央運算處理裝置(CPU)判斷第1異常狀態是否有改善(狀態改善判斷步驟)。即，時間序列編號4中，判斷第1異常狀態與前1個步驟相比是否有改善。圖5之時間序列編號4中，中央運算處理裝置(CPU)判斷為第1異常狀態未改善。此時，進入步驟31，中央運算處理裝置(CPU)將控制參數恢復為前1個步驟之值即濾波器a與濾波器b。其後，再次返回至步驟23。因此，於圖5之時間序列編號4結束之時點設定之濾波器保持濾波器a與濾波器b不變。
由於下個步驟23之處理為第5輪處理，故於圖5中以時間序列編號5表示。首先，步驟23中，將時間序列編號4中設定之控制參數即濾波器a與濾波器b記憶於中央運算處理裝置(CPU)。步驟25中，中央運算處理裝置(CPU)除濾波器a與濾波器b外，追加濾波器e(變更步驟)，以其控制參數進行磁性軸承控制(控制步驟)。
此處，設想濾波器e之設定不適切，反為使磁性軸承控制之異常惡化，而產生第2異常之情形。
此時，同時並行進行處理之步驟41中，藉由中央運算處理裝置(CPU)檢測出第2異常。因此，強制進入步驟43，藉由中央運算處理裝置(CPU)將控制參數恢復為過去的值。即，圖5之情形時，設定濾波器a與濾波器b作為該時點之最佳參數，進入步驟45，移行至運轉停止狀態。
如上所述，因再調整，狀態反而惡化，需要立即停止運轉之情形時，亦可藉由將控制參數恢復為過去的值，而以相對安全之狀態停止運轉。
又，為確保安全，重要的是於產生第2異常時立即檢測，停止運轉。因此，期望與第1異常檢測後之再調整之步驟獨立，盡可能高頻率執行步驟41。
接著，針對基於圖6檢測出第2異常時之另一處理方法進行說明。圖6中，由於自時間序列編號0至時間序列編號4與圖5相同，故省略說明。
圖6之時間序列編號5中，與圖5同樣，步驟41中，藉由中央運算處理裝置(CPU)檢測出第2異常。因此，強制進入步驟43，將控制參數恢復為過去的值。即，圖6之情形時，藉由中央運算處理裝置(CPU)將控制參數恢復為初始值。濾波器保持初始值之狀態進入步驟45，移行至泵停止運轉狀態。
接著，針對考慮到安全性之再調整處理方法進行說明。
圖7中，步驟51中，中央運算處理裝置(CPU)基於上述特定之判斷基準，檢測第1異常。又，圖7之步驟71中，中央運算處理裝置(CPU)基於上述特定之判斷基準，檢測第2異常。
步驟51中，中央運算處理裝置(CPU)檢測出第1異常，且步驟71中，未檢測出第2異常之情形時，首先於步驟52中，將控制參數記憶於中央運算處理裝置(CPU)。其後，步驟53中，中央運算處理處理裝置(CPU)變更控制參數(變更步驟)，以該控制參數進行磁性軸承控制(控制步驟)。
且，步驟54中，中央運算處理裝置(CPU)判斷第1異常狀態是否有改善(狀態改善判斷步驟)。未改善之情形時，步驟56中將控制參數復原後，返回至步驟52。另一方面，有改善之情形時，保持該時點之控制參數，進入步驟55，藉由中央運算處理裝置(CPU)判斷第1異常是否已消除(狀態改善判斷步驟)。第1異常未消除之情形時，返回至步驟52。另一方面，步驟55中，判斷為第1異常已消除之情形時，進入步驟57，藉由中央運算處理裝置(CPU)進行穩定性評估(穩定性評估步驟)。其係不僅確認第1異常已消除，亦判斷該消除是否穩定而非暫時性者。該穩定性評估例如藉由中央運算處理裝置(CPU)產生起振信號，賦予至磁性軸承裝置，並由中央運算處理裝置(CPU)測定其之傳遞函數而進行。或者，中央運算處理裝置(CPU)產生起振信號，賦予至磁性軸承裝置，並由中央運算處理裝置(CPU)測定步驟應答，或測定脈衝應答。
此處，起振信號例如為階躍信號、脈衝信號、白雜訊、單一頻率之正弦波、掃頻之正弦波、swept sine(掃描正弦波)等。又，中央運算處理裝置(CPU)亦可藉由增加或減少磁性軸承控制增益，而以是否產生第1異常1或第2異常來判斷穩定性。再者，傳遞函數之測定、階躍應答之測定、脈衝應答之測定亦可與磁性軸承控制增益之增加、減少組合。另，起振信號藉由中央運算處理裝置(CPU)產生，但亦可由外部裝置輸入。
藉此，可進行考慮到穩定性之再調整。可防止如雖已消除第1異常，但又產生異常之狀態。因此，運轉效率提高，安全性提高。
另，於步驟71中中央運算處理裝置(CPU)檢測出第2異常之情形時，於步驟73中停止泵之運轉。
接著，針對檢測出第1異常時之上述之再調整與泵之運轉之關係，基於具體之運用例進行說明。
首先，圖8之運用例中，泵啟動時，於圖中「X1」所示之地點，中央運算處理裝置(CPU)檢測出第1異常時，中央運算處理裝置(CPU)進行旋轉體103之減速控制且進行再調整。此處，減速控制意指如對馬達進行再生運轉，使發電機輸出等般賦予降低轉速之扭矩之控制。且，於「X2」所示之地點，中央運算處理裝置(CPU)確認第1異常消除後，中央運算處理裝置(CPU)使旋轉體103加速。
藉此，即使產生第1異常之情形時，亦可節約於「X3」所示之地點達到額定轉速之時間。即，由於在旋轉體103之減速動作期間進行再調整，故與將轉速設為零，使運轉停止後再調整之情形相比，可更快達到額定轉速。因此，運轉效率提高。
又，由於在旋轉體103之減速動作期間，中央運算處理裝置(CPU)進行再調整，故再調整時之轉速較異常檢測時小。轉速愈小，觸界時之損壞愈小，尤其若為特定之轉速以下，則可忽視。因此，可減小再調整中異常增大產生觸界時之損壞。因此，安全性提高。
接著，圖9之運用例中，泵啟動時，於圖中「X1」所示之地點，中央運算處理裝置(CPU)檢測出第1異常時，與圖8之運用例同樣，中央運算處理裝置(CPU)進行旋轉體103之減速控制且進行再調整。且，於「X4」所示之地點，中央運算處理裝置(CPU)檢測出第2異常時，中央運算處理裝置(CPU)使旋轉體103停止。藉此，可確保泵之安全性。
接著，圖10之運用例中，泵啟動時，於圖中「X1」所示之地點，中央運算處理裝置(CPU)檢測出第1異常時，中央運算處理裝置(CPU)使旋轉體103減速或自由運轉。此處，自由運轉於馬達或發電機之情形時意指停止通電。自由運轉時，藉由停止通電，作用於旋轉體之干擾力或感測器信號之雜訊減少，磁性軸承控制器之輸入信號即旋轉體之移位信號或磁性軸承之電流信號之S/N比提高。且，若轉速降低至圖中「X5」所示之地點，則中央運算處理裝置(CPU)進行恆速控制。此處，「X5」所示之地點為假設觸界之損壞較少之地點。該情形時，再調整可於中央運算處理裝置(CPU)減速期間開始，亦可等待變為恆速而實施。
其後，於「X6」所示之地點，中央運算處理裝置(CPU)確認第1異常已消除時，中央運算處理裝置(CPU)使旋轉體103加速。藉此，即使產生第1異常之情形時，亦可節約於「X7」所示之地點達到額定轉速之時間。即，於旋轉體103之減速動作期間，或恆速動作期間，中央運算處理裝置(CPU)進行再調整，故與轉速設為零，使運轉停止後再調整之情形相比，可更快達到額定轉速。因此，運轉效率提高。
接著，圖11之運用例中，於以額定轉速運轉期間，於圖中「X8」所示之地點，中央運算處理裝置(CPU)檢測出第1異常之情形時，假設即使減速或自由運轉，中央運算處理裝置(CPU)亦於轉速變為零之前開始再調整。此時，於「X9」所示之地點，中央運算處理裝置(CPU)確認第1異常已消除時，中央運算處理裝置(CPU)使旋轉體103加速。藉此，即使產生第1異常之情形時，亦可節約於「X10」所示之地點達到額定轉速為止之時間，故更快地復原為額定轉速。
接著，圖12之運用例與圖8之運用例大致相同，不同點在於，於圖中「X1」所示之地點，中央運算處理裝置(CPU)檢測出第1異常時，中央運算處理裝置(CPU)使旋轉體103自由運轉且進行再調整。藉由停止對馬達121通電而自由運轉，電流不流動。藉此，馬達121之振動降低，雜訊減少。因此，對磁性軸承控制器之輸入信號即旋轉體之移位信號或磁性軸承之電流信號之S/N比變佳，再調整之精度變佳。因此，可以高速進行再調整。
接著，圖13之運用例與圖9之運用例大致相同，不同點在於，於圖中「X1」所示之地點，中央運算處理裝置(CPU)檢測出第1異常時，與圖12同樣，中央運算處理裝置(CPU)使旋轉體103自由運轉，且進行再調整。且，於「X12」所示之地點，中央運算處理裝置(CPU)檢測出第2異常時，中央運算處理裝置(CPU)使旋轉體103停止。藉此，可確保泵之安全性。
接著，圖14之運用例於圖中「X1」所示之地點，中央運算處理裝置(CPU)檢測出第1異常時，直至圖中「X13」所示之地點，中央運算處理裝置(CPU)進行恆速控制且進行再調整。藉由恆速控制，可維持發生異常時之狀態。因此，可效率良好地探尋其原因。
其後，於「X13」所示之地點，中央運算處理裝置(CPU)確認第1異常已消除時，中央運算處理裝置(CPU)使旋轉體103加速。
藉此，於「X14」所示之地點，可節約直至達到額定轉速之時間，故更快地復原為額定轉速。
接著，圖15之運用例中，於圖中「X1」所示之地點，中央運算處理裝置(CPU)檢測出第1異常時，中央運算處理裝置(CPU)進行恆速控制且進行再調整。但，其後，於圖中「X15」所示之地點，中央運算處理裝置(CPU)檢測出第2異常時，中央運算處理裝置(CPU)使旋轉體103停止。藉此，可確保泵之安全性。
接著，圖16係顯示圖14之運用例中，因陀螺儀效應引起之旋轉體103之固有振動數變化之特性。因陀螺儀效應，旋轉體103之固有振動數根據轉速而變化。如圖14般使轉速變化之情形時，旋轉體103之固有振動數為圖16中之時刻與固有振動數之關係。渦輪分子泵100具備旋轉葉片102，易產生因該固有振動引起之振盪等異常。該情形時，中央運算處理裝置(CPU)自圖中「X16」所示之地點至「X17」所示之地點，進行恆速控制且進行再調整。即，由於再調整期間，固有振動數固定，故再調整之精度提高。因此，可提高泵之運轉效率。
接著，圖17之運用例中，於圖中「X1」所示之地點，中央運算處理裝置(CPU)檢測出第1異常時，中央運算處理裝置(CPU)進行加速控制且進行再調整。其後，於「X18」所示之地點，中央運算處理裝置(CPU)確認第1異常已消除時，中央運算處理裝置(CPU)接著使旋轉體103加速。於加速期間進行再調整，異常消除後立即繼續進行加速，故可最快達到額定轉速。
接著，圖18之運用例中，於圖中「X1」所示之地點，中央運算處理裝置(CPU)檢測出第1異常時，中央運算處理裝置(CPU)進行加速控制且進行再調整。但，其後，於圖中「X20」所示之地點，中央運算處理裝置(CPU)檢測出第2異常時，中央運算處理裝置(CPU)使旋轉體103停止。藉此，可確保泵之安全性。
期望根據檢測第1異常前一刻之運轉狀態區分使用上述各運用例所述之處理方法。例如，於前一刻之運轉狀態為加速期間之情形時，為較快達到額定值較佳為進行加速，故中央運算處理裝置(CPU)選擇加速運轉期間之再調整。又，若前一刻之運轉狀態為減速期間，則即使加速亦無意義，故中央運算處理裝置(CPU)選擇保持減速不變且一面進行再調整。再者，若前一刻之運轉狀態為如額定運轉期間溫度改變而振盪之狀況，則欲減少雜訊，故中央運算處理裝置(CPU)停止對馬達121通電，選擇自由運轉。
藉此，即使因控制參數不適切而產生振盪等異常之情形時，亦可不停止泵之運轉而復原。
接著，針對可快速檢測泵之異常，且不將因控制參數修正而產生之雜訊誤檢測為異常之方法進行說明。
例如，修正比例增益、微分增益、相位前進濾波器、凹口波濾波器、ABS(Auto Balance System：自動平衡系統)等之控制參數之情形時，進行控制參數之變更。變更該控制參數時，控制系統易產生雜訊。但，由於該雜訊並非因異常引起者，故中央運算處理裝置(CPU)不會誤檢測。另一方面，因控制參數之變更外產生之雜訊可由中央運算處理裝置(CPU)作為異常快速檢測。
以下，基於圖19之控制參數修正流程圖、圖20之參數修正流程圖說明動作。
圖19之步驟81中，以一般狀態之異常檢測條件運轉。圖20之時序圖中，於時刻0至時刻t1之期間，進行該一般狀態之異常檢測條件下之運轉。一般狀態之異常檢測條件例如為於上述之實施例之情形時，以可檢測第1異常狀態、第2異常狀態之方式設定之條件。步驟83中，中央運算處理裝置(CPU)判斷是否滿足用以進行特定之控制參數之變更之條件。此時之判斷意指例如中央運算處理裝置(CPU)判斷用以進行如圖4之時間序列編號1所示般將濾波器a追加至中央運算處理裝置(CPU)之控制參數之變更準備已完成。且，步驟85中，於圖20之時刻t1，將異常檢測條件切換為緩和狀態。如此將異常檢測條件切換為緩和狀態係為了緩和異常檢測條件，以防止中央運算處理裝置(CPU)因隨著進行變更控制參數之處理而產生之雜訊而檢測出異常。
作為緩和之例，於檢測上述之第1異常狀態、第2異常狀態之情形時，例如停止中央運算處理裝置(CPU)之異常檢測機構之異常檢測。
又，中央運算處理裝置(CPU)中，亦可增大異常檢測條件之基準值。例如，作為第1異常之判斷基準，於緩和時將移位頻譜振幅設為1 μm，於一般運轉之情形時，將移位頻譜振幅設為0.5 μm。
再者，亦可忽視特定之頻率成分。例如，於緩和時，忽視100 Hz以下之振動成分，於一般運轉時，於包含100 Hz以下之所有頻率成分檢測異常。因伴隨變更控制參數之雜訊引起之移位信號之應答與旋轉葉片之固有振動相比更慢，故可降低伴隨變更控制參數之雜訊之影響，且立即檢測因旋轉葉片之固有振動引起之異常。
接著，步驟87中，於圖20之時刻t0變更控制參數。此時，圖4之例中，時間序列編號1中，將濾波器a追加至中央運算處理裝置(CPU)。其後，步驟89中，進行圖20之時刻t0至時刻t2之特定時間之待機。且，步驟91中，於圖20之時刻t2，將異常檢測條件切換為一般狀態，於步驟93中繼續運轉。
若基於圖20詳細敘述該期間之運轉，則將控制參數之變更時刻設為t0，僅於變更前之時刻t1至變更後之時刻t2之時間，緩和第1異常檢測條件與第2異常檢測條件內之至少任一者。即，於圖20之陰影部，緩和異常檢測條件。
當△t1=t0-t1、△t2=t2-t0時，期望△t1與△t2之關係變為0＜=△t1＜△t2。這是因為於變更控制參數前，移位信號不紊亂，於剛變更後1～2秒左右移位信號紊亂。因此，例如對於控制週期0.005秒之控制器，△t1=0.005秒，△t2=2秒。即，於變更控制參數前，設定控制週期之最小單位量以上之待機時間。但，亦可為△t1=0秒。該情形時，同時進行異常檢測機構之停止與控制參數之變更。
另，將泵加速或減速期間，如圖20所示，時刻與轉速之關係視為線性變化之情形時，可使用轉速ω0、ω1、ω2，取代時刻t0、t1、t2，進行同樣之設定。
作為修正控制參數之情形之例，例如為(1)根據特定之轉速變更濾波器之情形；或(2)檢測出第1異常，中央運算處理裝置(CPU)之控制參數修正機構修正控制參數之情形；或(3)將外部通信之控制參數修正指令輸入至磁性軸承控制器之情形。
藉此，僅於修正控制參數之有限之時序，中央運算處理裝置(CPU)有計劃地設定緩和時間。
修正控制參數時，不會將伴隨修正之雜訊誤檢測為異常，除修正控制參數以外，如先前般不設定緩和時間，因而與始終設定有異常檢測後之一定緩和時間之情形相比，可加快異常檢測之速度，磁性軸承裝置之可靠性提高。
即，中央運算處理裝置(CPU)可於設定了緩和時間之例如2秒之期間，不誤檢測因控制參數修正引起之雜訊，且於此以外之時段，瞬間檢測之異常產生。
接著，針對異常檢測條件之緩和相關之具體動作例進行說明。
首先，說明上述(1)之根據特定之轉速變更濾波器時相關之動作例。
對於特定轉速以上，且自移位信號去除轉速同步成分之濾波器ABS(Auto Balance System)，例如額定轉速為27,000 rpm之真空泵中，於轉速為12,000 rpm以上，將ABS設為接通(ON)，於轉速未達12,000 rpm，將ABS設為斷開(OFF)。該情形時，於加速期間，於轉速達到11,940 rpm後緩和異常檢測條件，於轉速達到12,000 rpm後將ABS自斷開切換為接通，於達到12,240 rpm後將異常檢測條件恢復為一般狀態。
又，對於將為抑制旋轉體於某轉速區域之諧振模式而導入之相位提前之濾波器，例如於額定轉速為27,000 rpm之真空泵中，於轉速為18,000 rpm以上且未達24,000 rpm，將該濾波器設為接通，於其他轉速，將該濾波器設為斷開。該情形時，於加速期間，於轉速達到17,940 rpm後緩和異常檢測條件，於轉速達到18,000 rpm後將該濾波器自斷開切換為接通，於達到18,240 rpm後將異常檢測條件恢復為一般狀態。其後，於轉速達到23,940 rpm後再次緩和異常檢測條件，於轉速達到24,000 rpm後將該濾波器自接通切換為斷開，於達到24,240 rpm後將異常檢測條件恢復為一般狀態。
接著，說明上述(2)之檢測出第1異常，控制參數修正機構修正控制參數時之動作例。
該情形時，例如以額定轉速27,000 rpm旋轉期間，中央運算處理裝置(CPU)之控制參數修正機構重新設定中心頻率為800 Hz之凹口波濾波器。如圖21所示，於時刻t1，首先緩和異常檢測條件，於其0.005秒後之時刻t0，變更控制參數，進而於經過2秒後之時刻t2，將異常檢測條件恢復為一般狀態。或者，亦可為首先同時進行異常檢測條件之緩和與控制參數之變更，經過2秒後將異常檢測條件恢復為一般狀態。
又，關於圖4之時間序列編號3中，追加濾波器c或恢復為前1個步驟之情形，如圖22所示，追加濾波器c時，於時刻t1，首先緩和異常檢測條件，於其0.005秒後之時刻t0追加濾波器c，進而於經過2秒後之時刻t2，將異常檢測條件恢復為一般狀態。另一方面，對於刪除濾波器c並恢復為前1個步驟之值之情形，刪除濾波器c時，於時刻t11，首先緩和異常檢測條件，於其0.005秒後之時刻t10，刪除濾波器c，進而於經過2秒後之時刻t12，將異常檢測條件恢復為一般狀態。
接著，說明上述(3)之將外部通信之控制參數修正指令輸入至磁性軸承控制器時相關之動作例。
為如下之情形：於泵運轉期間，如圖23所示，於時刻t3，藉由使用者之操作，將外部通信之控制參數之修正指令輸入至磁性軸承控制器。可進行使用者操作例如為於以額定轉速27,000 rpm旋轉期間，重新設定中心頻率為800 Hz之凹口波濾波器之情形，或凹口波濾波器之中心頻率自800 Hz變更為900 Hz之情形時，比例增益與前一刻相比變更為0.9倍之情形等。該等情形時，於時刻t1，控制裝置之中央運算處理裝置(CPU)發送指令。中央運算處理裝置(CPU)首先緩和異常檢測條件，於其0.005秒後之時刻t0，變更控制參數。且，進而於經過2秒後之時刻t2，將異常檢測條件恢復為一般狀態。
然而，亦可於時刻t0，首先同時進行異常檢測條件之緩和與控制參數之變更，於經過2秒後之時刻t2，將異常檢測條件恢復為一般狀態。
另，安裝於中央運算處理裝置(CPU)之異常檢測條件如上所述，為因振盪引起之過大移位或電流、移位頻譜或電流頻譜之變動等與觸界軸承141、143之接觸、DC鏈電壓，但暫時緩和之異常條件可為該等安裝之異常檢測條件之一部分，亦可為全部。較佳為僅緩和基於移位信號之異常檢測條件，不緩和此外之異常檢測條件。修正控制參數時，移位信號易出現較大雜訊，另一方面，其他信號之雜訊較小。藉此，可不誤檢測因控制參數修正引起之雜訊，且高速檢測與控制參數修正之雜訊同時偶爾產生之例如停電等雜訊以外之異常狀態，可靠性提高。
另，時刻t0及時刻t10或轉速ω0相當於進行控制參數修正之時間軸上、轉速軸上、頻率軸上之地點，時刻t1至t2之範圍、轉速ω1至ω2之範圍相當於特定範圍之區域。又，時刻t1至t0之範圍、轉速ω1至ω0之範圍相當於前方區域，時刻t0至t2之範圍、轉速ω0至ω2之範圍相當於後方區域。
本發明只要不脫離本發明之精神，則可完成各種改變，且，本發明當然亦涉及該等改變者。又，上述各實施形態亦可進行各種組合。
100:渦輪分子泵
101:吸氣口
102:旋轉葉片
102a:旋轉葉片
102b:旋轉葉片
102c:旋轉葉片
102d:旋轉葉片
103:旋轉體
104:上側徑向電磁鐵
105:下側徑向電磁鐵
106A:軸向電磁鐵
106B:軸向電磁鐵
107:上側徑向感測器
108:下側徑向感測器
109:軸向感測器
111:金屬圓盤
113:轉子軸
121:馬達
122:定子柱
123a:固定葉片
123b:固定葉片
123c:固定葉片
125a:固定葉片間隔件
125b:固定葉片間隔件
125c:固定葉片間隔件
127:外筒
129:基座部
131:附螺紋之間隔件
131a:螺紋槽
133:排氣口
141:觸界軸承
143:觸界軸承
a～e:濾波器
S1:步驟
S3:步驟
S7:步驟
S9:步驟
S11:步驟
S21:步驟
S23:步驟
S25:步驟
S27:步驟
S29:步驟
S31:步驟
S35:步驟
S41:步驟
S43:步驟
S45:步驟
S51～S57:步驟
S59:步驟
S61:步驟
S71:步驟
S73:步驟
S81:步驟
S83:步驟
S85:步驟
S87:步驟
S89:步驟
S91:步驟
S93:步驟
t0:時刻
t1:時刻
t2:時刻
t3:時刻
t10:時刻
t11:時刻
t12:時刻
X1～X20:地點
ω0:轉速
ω1:轉速
ω2:轉速
圖1係本發明之實施形態中使用之渦輪分子泵之構成圖。
圖2係再調整控制參數之方法之概念流程圖。
圖3係具體顯示再調整控制參數之方法之流程圖。
圖4係基於設想事例將每個調整步驟之調整順序圖式化者。
圖5係檢測出第2異常時之處理方法。
圖6係檢測出第2異常時之另一處理方法。
圖7係考慮到穩定性之再調整處理方法相關之說明圖。
圖8係檢測出第1異常時之再調整與泵之運轉之關係相關之具體運用例(其1)。
圖9係具體之運用例(其2)。
圖10係具體之運用例(其3)。
圖11係具體之運用例(其4)。
圖12係具體之運用例(其5)。
圖13係具體之運用例(其6)。
圖14係具體之運用例(其7)。
圖15係具體之運用例(其8)。
圖16係具體之運用例(其9)。
圖17係具體之運用例(其10)。
圖18係具體之運用例(其11)。
圖19係控制參數修正流程圖。
圖20係控制參數修正時序圖。
圖21係修正控制參數時之動作例(其1)。
圖22係修正控制參數時之動作例(其2)。
圖23係修正控制參數時之動作例(其3)。
S1:步驟
S3:步驟
S7:步驟
S9:步驟
S11:步驟
Claims (17)
- 一種磁性軸承裝置，其特徵在於具備： 旋轉體； 磁性軸承，其將該旋轉體以磁力懸浮支持於空中； 磁性軸承控制器，其控制該磁性軸承； 第1異常檢測機構，其基於特定之第1異常條件，檢測上述磁性軸承控制器之控制之異常； 控制參數修正機構，其於由該第1異常檢測機構檢測出上述控制之異常時，繼續上述磁性軸承裝置之運轉，且一面修正上述磁性軸承控制器之控制參數； 第2異常檢測機構，其基於異常程度大於上述第1異常條件之特定之第2異常條件，檢測上述磁性軸承控制器之上述控制之異常；及 停止機構，其於由該第2異常檢測機構檢測出上述控制之異常時，停止上述磁性軸承裝置之運轉。
- 如請求項1之磁性軸承裝置，其中上述控制參數修正機構具備： 變更步驟，其自前1個步驟之控制參數變更上述控制參數； 控制步驟，其以經該變更步驟變更之控制參數，進行上述磁性軸承控制器之控制；及 狀態改善判斷步驟，其將以該控制步驟進行控制之結果、與該控制步驟之上述前1個步驟中進行之控制之結果相比，判斷上述控制之異常狀態是否有改善，於判斷為上述控制之異常狀態有改善時，保持變更後之值作為上述控制參數，另一方面，於判斷為上述控制之異常狀態無改善時，將上述控制參數恢復為上述前1個步驟之控制參數。
- 如請求項2之磁性軸承裝置，其中上述控制參數修正機構具備：第1異常消除判斷步驟，其於上述狀態改善判斷步驟中判斷為上述控制之異常狀態有改善時之後段，基於上述第1異常條件判斷上述控制之異常狀態是否消除，判斷為以上述第1異常條件判斷之上述控制之異常狀態未消除時，返回至上述變更步驟，另一方面，判斷為以上述第1異常條件判斷之上述控制之異常狀態消除時，保持該時點之上述控制參數。
- 如請求項3之磁性軸承裝置，其中上述控制參數修正機構進而具備：穩定性評估步驟，其於上述第1異常消除判斷步驟中判斷為以上述第1異常條件判斷之上述控制之異常狀態消除時之後段，評估應用上述第1異常消除判斷步驟中保存之上述控制參數之上述磁性軸承裝置之運轉是否為不產生上述磁性軸承控制器之上述控制之異常之具有特定穩定性者， 該穩定性評估步驟中評估為上述穩定性不足時，重新進行上述磁性軸承控制器之上述控制參數之修正。
- 如請求項4之磁性軸承裝置，其中上述穩定性評估步驟使用施加起振信號、增加上述磁性軸承控制器之控制增益、及減少上述磁性軸承控制器之控制增益之至少任一者進行評估。
- 如請求項1至5中任一項之磁性軸承裝置，其中上述控制參數修正機構之上述控制參數之修正過程中，檢測出基於上述第2異常條件判斷之上述控制之異常時，上述控制參數修正機構應用過去設定之上述控制參數後，停止上述磁性軸承裝置之運轉。
- 如請求項1至5中任一項之磁性軸承裝置，其中上述控制參數修正機構中，以上述第1異常檢測機構檢測出上述控制之異常時，進行上述旋轉體之減速運轉，且一面修正上述磁性軸承控制器之上述控制參數。
- 如請求項1至5中任一項之磁性軸承裝置，其中上述控制參數修正機構中，以上述第1異常檢測機構檢測出上述控制之異常時，停止上述旋轉體之轉速控制，於該旋轉體自由運轉之狀態下，修正上述磁性軸承控制器之上述控制參數。
- 如請求項1至5中任一項之磁性軸承裝置，其中上述控制參數修正機構中，由上述第1異常檢測機構檢測出上述控制之異常時，以檢測出該異常時之轉速，對上述旋轉體之轉速控制進行恆速控制，且一面修正上述磁性軸承控制器之上述控制參數。
- 如請求項1至5中任一項之磁性軸承裝置，其中上述控制參數修正機構中，由上述第1異常檢測機構檢測出上述控制之異常時，進行上述旋轉體之加速運轉，且一面修正上述磁性軸承控制器之上述控制參數。
- 如請求項7之磁性軸承裝置，其中於修正上述磁性軸承控制器之上述控制參數後，消除上述第1異常條件下之異常狀態時，進行上述旋轉體之加速。
- 一種真空泵，其搭載有如請求項1至5中任一項之磁性軸承裝置。
- 一種磁性軸承裝置，其特徵在於具備： 旋轉體； 磁性軸承，其將該旋轉體以磁力懸浮支持於空中；及 磁性軸承控制器，其控制該磁性軸承；且具備 異常檢測機構，其基於特定之異常條件，檢測上述磁性軸承控制器之控制之異常； 控制參數修正機構，其修正上述磁性軸承控制器之控制參數； 特定範圍之區域，其包含該控制參數修正機構進行上述控制參數之修正之時間軸上、轉速軸上、頻率軸上之任意地點而設定；及 緩和機構，其於該特定範圍之區域中緩和上述特定之異常條件。
- 如請求項13之磁性軸承裝置，其中上述特定之異常條件以複數種構成， 由上述緩和機構緩和之異常條件中包含基於移位信號之異常條件。
- 如請求項13或14之磁性軸承裝置，其中上述特定範圍之區域以較上述地點前方之前方區域、與較上述地點後方之後方區域構成，該後方區域大於上述前方區域。
- 如請求項13或14之磁性軸承裝置，其中上述特定範圍之區域僅以較上述地點後方之後方區域構成。
- 一種真空泵，其搭載有如請求項13或14之磁性軸承裝置。
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