(57)【要約】【課題】制御装置から磁気軸受本体部に専用ケーブルで電力を供給する磁気軸受装置について、専用ケーブル内の信号線の排除又は節減を可能とする。【解決手段】本発明による磁気軸受装置１００は、磁性回転体１１を磁気浮上させて回転支持し、磁気軸受けとして機能する電磁石１２Ｍを有する磁気軸受本体部１０と、磁性回転体１１の浮上位置を制御する制御信号を生成する補償回路２５とを有する制御装置２０と、制御装置２０から磁気軸受本体部１０に電力を供給する電力供給ライン３０Ｌとを備え、磁気軸受本体部１０は、変調波を生成する変調搬送回路２２と、生成された変調波を電力供給ライン３０Ｌに交流結合して制御装置２０に送信する第１の交流結合部２３Ａとを有し、制御装置２０は、電力供給ライン３０Ｌに交流結合された変調波を分離する第２の交流結合部２３Ｂと、分離された搬送信号波を検出する搬送波復調回路２４とを有する。【選択図】図２
2008082546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性回転体を磁気浮上させて回転支持する磁力を発生し、磁気軸受けとして機能する電磁石を有する磁気軸受本体部と；
前記磁気軸受本体部に電力を供給する電源と、前記磁力を調節し前記磁性回転体の浮上位置を制御する制御信号を生成する制御信号生成手段とを有する制御装置と；
前記制御装置から前記磁気軸受本体部に電力を供給する電力供給ラインとを備え；
前記磁気軸受本体部は、搬送信号波を生成する搬送信号波生成手段と、前記搬送信号波生成手段で生成された搬送信号波を前記電力供給ラインに交流結合して前記制御装置に送信する第１の交流結合部とを有し；
前記制御装置は、前記電力供給ラインに交流結合された前記搬送信号波を分離する第２の交流結合部と、前記第２の交流結合部で分離された前記搬送信号波を検出する搬送信号波検出手段とを有する；  
磁気軸受装置。
【請求項２】
磁性回転体を磁気浮上させて回転支持する磁力を発生し、磁気軸受けとして機能する電磁石を有する磁気軸受本体部と；
前記磁気軸受本体部に電力を供給する電源と、前記磁力を調節し前記磁性回転体の浮上位置を制御する制御信号を生成する制御信号生成手段とを有する制御装置と；
前記制御装置から前記磁気軸受本体部に電力を供給する互いに異なる第１の電力供給ライン及び第２の電力供給ラインとを備え；
前記磁気軸受本体部は、第１の搬送信号波を生成する第１の搬送信号波生成手段と、前記第１の搬送信号波生成手段で生成された第１の搬送信号波を前記第１の電力供給ラインに交流結合して前記制御装置に送信する第１の交流結合部とを有し；
前記制御装置は、前記第１の電力供給ラインに交流結合された前記第１の搬送信号波を分離する第２の交流結合部と、前記第２の交流結合部で分離された前記第１の搬送信号波を検出する第１の搬送信号波検出手段とを有し；
前記制御装置は、さらに、第２の搬送信号波を生成する第２の搬送信号波生成手段と、前記第２の搬送信号波生成手段で生成された第２の搬送信号波を前記第２の電力供給ラインに交流結合して前記制御装置に送信する第３の交流結合部とを有し；
前記磁気軸受本体部は、さらに、前記第２の電力供給ラインに交流結合された前記第２の搬送信号波を分離する第４の交流結合部と、前記第４の交流結合部で分離された前記第２の搬送信号波を検出する第２の搬送信号波検出手段とを有する；
磁気軸受装置。
【請求項３】
前記磁気軸受本体部は前記磁性回転体の変位を検出する変位検出センサを有し、前記搬送信号波生成手段は前記変位検出センサからの検出信号で搬送波を変調して前記搬送信号波としての変調波を生成する変調搬送回路を有し、前記第１の交流結合部は前記変調搬送回路で生成された変調波を前記電力供給ラインに交流結合して前記制御装置に送信し；
前記制御装置は前記制御信号に基づいて前記電磁石の磁力を調整する磁気軸受駆動電流制御部を有し、前記搬送信号波検出手段は前記第２の交流結合部で分離された前記変調波から前記検出信号を復調する搬送波復調回路を有し、前記制御信号生成手段は前記搬送波復調回路で復調された前記検出信号から前記磁性回転体の変位を修正するための前記制御信号としての補償信号を生成して前記磁気軸受駆動電流制御部に供給する補償回路を有し、前記磁気軸受駆動電流制御部は前記補償信号に基づいて前記電磁石の磁力を調節し、前記変位を減少するように前記磁性回転体の浮上位置を制御する；
請求項１に記載の磁気軸受装置。
【請求項４】
前記電磁石は、前記磁性回転体の半径方向の位置を調整するラジアル電磁石を含み、前記変位検出センサは、前記磁性回転体の半径方向の変位を検出するラジアル変位検出センサを含み、前記磁気軸受駆動電流制御部は、前記ラジアル変位検出センサの検出信号に基づいて前記ラジアル電磁石の磁力を調節する；
又は／及び、前記電磁石は、前記磁性回転体の軸方向の位置を調整するアキシャル電磁石を含み、前記変位検出センサは、前記磁性回転体の軸方向の変位を検出するアキシャル変位検出センサを含み、前記磁気軸受駆動電流制御部は、前記アキシャル変位検出センサの検出信号に基づいて前記アキシャル電磁石の磁力を調節する；
請求項３に記載の磁気軸受装置。
【請求項５】
前記電力供給ラインは、モータ、前記ラジアル電磁石、前記アキシャル電磁石、前記ラジアル変位検出センサ、アキシャル変位検出センサ、又は電気回路のいずれかへ電力を供給する配線である；
請求項４に記載の磁気軸受装置。
【請求項６】
前記変調搬送回路における変調には、振幅変調方式、周波数変調方式、位相変調方式、スペクトル拡散変調方式又はこれらの組合せを用いる；
請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載の磁気軸受装置。
【請求項７】
前記搬送波には複数の周波数領域が用いられる；
請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載の磁気軸受装置。
【請求項８】
前記磁気軸受本体部は、前記変位検出センサからの検出信号をＡ／Ｄ変換して前記変調搬送回路に供給するＡ／Ｄ変換回路を有し；
前記制御装置は、前記搬送波復調回路で復調された検出信号をＤ／Ａ変換して前記補償回路に供給するＤ／Ａ変換回路を有する；
請求項３乃至請求項７のいずれか１項に記載の磁気軸受装置。
【請求項９】
前記磁気軸受本体部は、前記変位検出センサからの検出信号を信号処理して前記変調搬送回路又は前記Ａ／Ｄ変換回路を介して前記変調搬送回路に供給する信号処理回路を有する；
請求項３乃至請求項８のいずれか１項に記載の磁気軸受装置。
【請求項１０】
前記磁気軸受本体部は、前記磁性回転体の回転数、温度等のモニタ信号を検出し、前記変調搬送回路はこれらのモニタ信号で前記搬送波を変調して前記変調波を生成する；
請求項３乃至請求項９のいずれか１項に記載の磁気軸受装置。
【請求項１１】
前記磁気軸受本体部は前記磁性回転体の変位を検出する変位検出センサと、前記制御信号に基づいて前記電磁石の磁力を調整する磁気軸受駆動電流制御部とを有し、前記搬送信号波生成手段は前記変位検出センサからの検出信号で搬送波を変調して前記搬送信号波としての変調波を生成する変調搬送回路を有し、前記第１の交流結合部は前記変調搬送回路で生成された変調波を前記電力供給ラインに交流結合して前記制御装置に送信し；
前記制御装置において、前記搬送信号波検出手段は前記第２の交流結合部で分離された前記変調波から前記検出信号を復調する搬送波復調回路を有し、前記制御信号生成手段は前記搬送波復調回路で復調された前記検出信号から前記磁性回転体の変位を修正するための前記制御信号としての補償信号を生成して前記磁気軸受駆動電流制御部に供給する補償回路を有し；
前記磁気軸受駆動電流制御部は前記補償信号に基づいて前記電磁石の磁力を調節し、前記変位を減少するように前記磁性回転体の浮上位置を制御する；
請求項１に記載の磁気軸受装置。
【請求項１２】
前記磁気軸受本体部は前記磁性回転体の変位を検出する変位検出センサと、前記制御信号に基づいて前記電磁石の磁力を調整する磁気軸受駆動電流制御部とを有し、前記第１の搬送信号波生成手段は前記変位検出センサからの検出信号で第１の搬送波を変調して前記第１の搬送信号波としての第１の変調波を生成する第１の変調搬送回路を有し、前記第１の交流結合部は前記第１の変調波を前記第１の電力供給ラインに交流結合して前記制御装置に送信し；
前記制御装置において、前記第１の搬送信号波検出手段は前記第２の交流結合部で分離された前記第１の変調波から前記検出信号を復調する第１の搬送波復調回路を有し、前記制御信号生成手段は前記第１の搬送波復調回路で復調された前記検出信号から前記磁性回転体の変位を修正するための前記制御信号としての補償信号を生成する補償回路を有し；
前記制御装置において、さらに、前記第２の搬送信号波生成手段は前記補償回路からの補償信号で第２の搬送波を変調して前記第２の搬送信号波としての第２の変調波を生成する第２の変調搬送回路を有し、前記第３の交流結合部は前記第２の変調波を前記第２の電力供給ラインに交流結合して前記制御装置に送信し；
前記磁気軸受本体部において、さらに、前記第２の搬送信号波検出手段は前記第４の交流結合部で分離された前記第２の変調波から前記補償信号を復調して前記軸受駆動制御部に供給する第２の搬送波復調回路を有し；
前記磁気軸受駆動電流制御部は前記補償信号に基づいて前記電磁石の磁力を調節し、前記変位を減少するように前記磁性回転体の浮上位置を制御する；
請求項２に記載の磁気軸受装置。
【請求項１３】
前記磁気軸受本体部において、前記搬送信号波生成手段は高周波信号を発振する高周波発振手段を有し、前記第１の交流結合部は前記高周波発振手段で発振された高周波信号を搬送信号波として前記電力供給ラインに交流結合して前記制御装置に送信し；
前記制御装置において、前記第２の交流結合部は前記電力供給ラインに交流結合された前記高周波信号を分離し、前記搬送信号波検出手段は前記第２の交流結合部で分離された前記高周波信号から周波数を検知する周波数検知回路を有し；
前記制御装置は前記周波数検知回路で検知された周波数に基づいて前記磁気軸受本体部の固有性を識別する固有性判別手段を有する；
請求項１に記載の磁気軸受装置。
【請求項１４】
前記磁気軸受本体部において、前記搬送信号波生成手段はパルス信号を発振するパルス発振回路を有し、前記第１の交流結合部は前記パルス発振回路で発振されたパルス信号を搬送信号波として前記電力供給ラインに交流結合して前記制御装置に送信し；
前記制御装置において、前記第２の交流結合部は前記電力供給ラインに交流結合された前記パルス信号を分離し、前記搬送信号波検出手段は前記第２の交流結合部で分離された前記パルス信号からパルス周期を検知するパルス周期検知回路を有し；
前記制御装置は前記パルス周期検知回路で検知されたパルス周期に基づいて前記磁気軸受本体部の固有性を識別する固有性判別手段を有する；
請求項１に記載の磁気軸受装置。
【請求項１５】
前記電力供給ラインは、電気回路へ電力を供給する配線である；
請求項１３又は請求項１４に記載の磁気軸受装置。
【請求項１６】
前記磁気軸受本体部は、前記高周波発振手段からの高周波信号の周波数範囲を特定の範囲に限定して通過させるフィルタ回路を有する；
請求項１３に記載の磁気軸受装置。
【請求項１７】
前記磁気軸受本体部において、前記第１の搬送信号波生成手段は高周波信号を発振する高周波発振手段を有し、前記第１の交流結合部は前記高周波発振手段で発振された高周波信号を搬送信号波として前記第１の電力供給ラインに交流結合して前記制御装置に送信し；
前記制御装置において、前記第２の交流結合部は前記第１の電力供給ラインに交流結合された前記高周波信号を分離し、前記第１の搬送信号波検出手段は前記第２の交流結合部で分離された前記高周波信号から周波数を検知する周波数検知回路を有し；
前記制御装置は前記周波数検知回路で検知された周波数に基づいて前記磁気軸受本体部の固有性を識別する固有性判別手段を有する；
請求項２に記載の磁気軸受装置。
【請求項１８】
前記磁気軸受本体部において、前記第１の搬送信号波生成手段はパルス信号を発振するパルス発振回路を有し、前記第１の交流結合部は前記パルス発振回路で発振されたパルス信号を搬送信号波として前記第１の電力供給ラインに交流結合して前記制御装置に送信し；
前記制御装置において、前記第２の交流結合部は前記第１の電力供給ラインに交流結合された前記パルス信号を分離し、前記第１の搬送信号波検出手段は前記第２の交流結合部で分離された前記パルス信号からパルス周期を検知するパルス周期検知回路を有し；
前記制御装置は前記パルス周期検知回路で検知されたパルス周期に基づいて前記磁気軸受本体部の固有性を識別する固有性判別手段を有する；
請求項２に記載の磁気軸受装置。
【請求項１９】
前記磁気軸受本体部は前記磁性回転体の変位を検出する変位検出センサを有し、前記搬送信号波生成手段は前記変位検出センサからの検出信号で搬送波を変調して前記搬送信号波としての変調波を生成する変調搬送回路を有し、前記第１の交流結合部は前記変調搬送回路で生成された変調波を前記電力供給ラインに交流結合して前記制御装置に送信し；
前記制御装置は前記制御信号に基づいて前記電磁石の磁力を調整する磁気軸受駆動電流制御部を有し、前記搬送信号波検出手段は前記第２の交流結合部で分離された前記変調波から前記検出信号を復調する搬送波復調回路を有し、前記制御信号生成手段は前記搬送波復調回路で復調された前記検出信号から前記磁性回転体の変位を修正するための前記制御信号としての補償信号を生成して前記磁気軸受駆動電流制御部に供給する補償回路を有し、前記磁気軸受駆動電流制御部は前記補償信号に基づいて前記電磁石の磁力を調節し、前記変位を減少するように前記磁性回転体の浮上位置を制御し；
さらに、前記磁気軸受本体部において、前記搬送信号波生成手段は高周波信号を発振する高周波発振手段を有し、前記第１の交流結合部は前記高周波発振手段で発振された高周波信号を搬送信号波として前記電力供給ラインに交流結合して前記制御装置に送信し；
前記制御装置において、前記第２の交流結合部は前記電力供給ラインに交流結合された前記高周波信号を分離し、前記搬送信号波検出手段は前記第２の交流結合部で分離された前記高周波信号から周波数を検知する周波数検知回路を有し；
前記制御装置は前記周波数検知回路で検知された周波数に基づいて前記磁気軸受本体部の固有性を識別する固有性判別手段を有する；
請求項１に記載の磁気軸受装置。
【請求項２０】
前記磁気軸受本体部は前記磁性回転体の変位を検出する変位検出センサを有し、前記搬送信号波生成手段は前記変位検出センサからの検出信号で搬送波を変調して前記搬送信号波としての変調波を生成する変調搬送回路を有し、前記第１の交流結合部は前記変調搬送回路で生成された変調波を前記電力供給ラインに交流結合して前記制御装置に送信し；
前記制御装置は前記制御信号に基づいて前記電磁石の磁力を調整する磁気軸受駆動電流制御部を有し、前記搬送信号波検出手段は前記第２の交流結合部で分離された前記変調波から前記検出信号を復調する搬送波復調回路を有し、前記制御信号生成手段は前記搬送波復調回路で復調された前記検出信号から前記磁性回転体の変位を修正するための前記制御信号としての補償信号を生成して前記磁気軸受駆動電流制御部に供給する補償回路を有し、前記磁気軸受駆動電流制御部は前記補償信号に基づいて前記電磁石の磁力を調節し、前記変位を減少するように前記磁性回転体の浮上位置を制御し；
さらに、前記磁気軸受本体部において、前記搬送信号波生成手段はパルス信号を発振するパルス発振回路を有し、前記第１の交流結合部は前記パルス発振回路で発振されたパルス信号を搬送信号波として前記電力供給ラインに交流結合して前記制御装置に送信し；
前記制御装置において、前記第２の交流結合部は前記電力供給ラインに交流結合された前記パルス信号を分離し、前記搬送信号波検出手段は前記第２の交流結合部で分離された前記パルス信号からパルス周期を検知するパルス周期検知回路を有し；
前記制御装置は前記パルス周期検知回路で検知されたパルス周期に基づいて前記磁気軸受本体部の固有性を識別する固有性判別手段を有する；
請求項１に記載の磁気軸受装置。
【請求項２１】
前記固有性判別手段により識別された前記磁気軸受本体部の固有性に基づいて、前記補償回路は前記補償信号を生成する際に機種に対応してパラメータを設定可能である；
請求項１９又は請求項２０に記載の磁気軸受装置。
【請求項２２】
請求項１乃至請求項２１のいずれか１項に記載の磁気軸受装置と；
前記磁気軸受装置により磁気浮上されて回転する磁性回転体と；
前記磁性回転体と連結し回転するロータ本体部とを備える；
回転システム。
【請求項２３】
請求項２２に記載の回転システムを備えるターボ分子ポンプ。
【請求項２４】
請求項２２に記載の回転システムを備える半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気軸受装置に関する。詳しくは、磁気軸受本体部と制御装置間の信号を交流結合を用いて電力線搬送する磁気軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気軸受制御システムは、アクチュエータを含み、ターボ分子ポンプ等を搭載する磁気軸受本体部と変位検出センサ信号処理回路、補償回路、モータ駆動回路等で構成される制御装置を一体化すると全体として大型構造となり、設置場所の制約やメンテナンス性の悪化が生じるため、磁気軸受本体部と制御装置間を別々の場所に配置し、その間を専用ケーブルで接続する構成が一般的である。
【０００３】
図９に従来の磁気軸受装置１００Ｘのブロック図を例示する。図９において、磁気軸受制御装置１００Ｘは、磁気軸受本体部１０Ｘと制御装置２０Ｘと、これらを接続する専用ケーブル３０Ｘからなる。磁気軸受本体部１０Ｘは、磁気軸受電磁石５１の他に、位置変位検出センサ５２、信号処理回路５３を有する。磁気軸受電磁石５１は例えば磁性回転軸を挟んで対向する２対のラジアル電磁石間に作用する磁力及び１対のアキシャル電磁石間に作用する磁力により回転軸を磁気浮上支持し、これら電磁石間の磁力のバランスにより回転軸の位置を制御する。位置変位検出センサ５２は回転軸の位置変位を検出し、信号処理回路５３は検出された位置変位信号を次段の補償回路５４に適切なレベルの信号として出力する。信号処理回路５３の出力は専用ケーブル３０Ｘに収納された信号線を介して制御装置２０Ｘの補償回路５４に送信される。制御装置２０Ｘは、補償回路５４、軸受駆動パワーアンプ５５と回路駆動電源５６を有する。軸受駆動パワーアンプ５５は２個のラジアル磁気軸受を構成する電磁石及び１個のアキシャル磁気軸受を構成する電磁石に対し、磁性回転体を磁気浮上させて回転支持する磁力を発生させ、かつ電磁石の磁力をバランスさせて磁性回転体の変位を調節するための直流電流を供給する。補償回路５４は位置変位量に対応するそれぞれの磁気軸受１０Ｘを構成する電磁石への補償電流を軸受駆動パワーアンプ５５に供給する。回路駆動電源５６は磁気軸受装置を構成する電磁石、モータ、センサ、電気回路、その他必要な部位に電力を供給する。これらの電力は専用ケーブル３０Ｘを介して制御装置２０Ｘから磁気軸受本体部１０Ｘに供給される。
【０００４】
発明者達は、かかる磁気軸受本体部と制御装置間を専用ケーブルで接続する構成の磁気軸受装置で、磁気軸受本体部に位置変位検出センサの調節部を搭載し、専用ケーブルを通じて制御装置へ変位検出信号を送信し、補償回路を経由して磁気軸受電磁石の駆動回路を制御し、再度前記専用ケーブルを経由して駆動電力を供給する構造を提案することにより、前記調節部での調整により磁気軸受本体部個別のばらつきを設計上無くすることを可能にし、磁気軸受本体部と制御装置を組み合わせ自由にすることで、システム全体のコスト軽減を図ることができた。
【０００５】
また、ターボ分子ポンプなどの高速回転体を搭載する磁気軸受本体部とその制御装置の組み合わせは、ポンプ側の構造的な違いにより磁気軸受制御に必要な補償特性が異なる事から、組み合わせのミスによる制御異常が発生する事を未然に防ぐため、幾つかの磁気軸受本体部の識別方法が提唱されてきた。例えば、ポンプ内部に抵抗体や誘導素子など特定素子を設け，その特性の特異性を持って機種を識別する方法や、ポンプに搭載されているモータの電気的特性を検出して当該機種の特異性を識別する方法、磁気軸受自身の制御特性を計測し機種の特異性を識別する方法、ポンプ自身に制御特性データを格納する機構を搭載し電源投入と共に当該データを読み込んで機種を識別する方法等が提唱されてきた。
【０００６】
図１０に従来の機種判別を行なう磁気軸受装置１００Ｙのブロック図を例示する。図１０において、磁気軸受装置１００Ｙは、磁気軸受本体部１０Ｙと制御装置２０Ｙと、これらを接続する専用ケーブル３０Ｙからなる。磁気軸受本体部１０Ｙは、磁気軸受電磁石５１の他に、位置変位検出センサ５２、温度センサ５７、回転センサ５８、モータ駆動コイル５９を有する。磁気軸受電磁石５１、位置変位検出センサ５２は図９の磁気軸受制御装置１００Ｘのものと同様に機能する。温度センサ５７は例えばターボ分子ポンプのようなヒータを設けた磁気軸受本体部１０Ｙで所定の位置の温度を検出し、回転センサ５８は磁性体回転軸の回転速度を検出する。モータ駆動コイル５９はモータ駆動用のコイルで、典型的には３つのステータに３相交流電流を供給して、ロータである磁性体回転軸を回転駆動する。制御装置２０Ｙは、補償回路５４、軸受駆動パワーアンプ５５、回路駆動電源５６、モータ駆動用インバータ６１、マルチ信号処理回路６２を有する。補償回路５４、軸受駆動パワーアンプ５５、回路駆動電源５６は図９の磁気軸受装置１００Ｘのものと同様に機能する。モータ駆動用インバータ６１はモータ駆動コイル５９に３相交流電力を供給する。マルチ信号処理回路６２は回転センサ５８、温度センサ５７から検出された回転速度、温度をモータ駆動用インバータ６１や図示しない温度コントローラが処理し易い信号に変換する。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−３５２１１４号公報（段落００１７〜００２３、図３〜図５等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、発明者提案の構成を含め、磁気軸受本体部と制御装置が別置きの構造では、専用ケーブルは、磁気軸受駆動動力、モータ動力等の電力及び制御信号を供給するため、多数の内部芯線を収容し、ケーブル構造上屈曲性が乏しく、また、ケーブル自身の重量増があるなど、磁気軸受装置を設置するための作業性が悪かった。
また、従来の特異性を識別する方法では、特定素子に対する専用配線を追加して設ける必要がある、モータ特性が近似している機種間では選別が困難になる、条件によっては識別機能自体が正常に機能しなくなるなどの問題があった。
【０００９】
本発明は、専用ケーブル内の信号線を排除又は節減することにより、上記磁気軸受装置を設置するための作業性の問題点を解決することを目的とする。また、ケーブル芯線数を追加することなく、少量の構成部品を追加することで簡易に磁気軸受本体部の機種識別を行う方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、制御装置から磁気軸受本体部への電力供給ラインに、変位検出センサの変位検出信号、機種識別用の信号等の信号を交流結合することにより、電力供給ラインを信号線として利用する事を可能とし、専用ケーブル内の信号線の排除又は節減を可能とするものである。
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明による第１の態様の磁気軸受装置は、例えば図１及び図２に示すように、磁性回転体１１を磁気浮上させて回転支持する磁力を発生し、磁気軸受けとして機能する電磁石１２Ｍ（ラジアル電磁石１２Ａｘ１等とアキシャル電磁石１３ｚ１等をまとめて示す）を有する磁気軸受本体部１０と、磁気軸受本体部１０に電力を供給する電源２７（図２では回路駆動電源）と、磁力を調節し磁性回転体１１の浮上位置を制御する制御信号を生成する制御信号生成手段２５（図２では補償回路）とを有する制御装置２０と、制御装置２０から磁気軸受本体部１０に電力を供給する電力供給ライン３０Ｌとを備え、磁気軸受本体部１０は、搬送信号波を生成する搬送信号波生成手段２２（図２では変調搬送回路）と、搬送信号波生成手段２２で生成された搬送信号波を電力供給ライン３０Ｌに交流結合して制御装置２０に送信する第１の交流結合部２３Ａとを有し、制御装置２０は、電力供給ライン３０Ｌに交流結合された搬送信号波を分離する第２の交流結合部２３Ｂと、第２の交流結合部２３Ｂで分離された搬送信号波を検出する搬送信号波検出手段２４（図２では搬送波復調回路）とを有する。
【００１２】
ここにおいて、磁性回転体はターボ分子ポンプ、エキシマレーザ装置、マニュピュレータその他の真空機器内部の回転体と連結構成されていても良い。また、回転支持にはラジアル方向とアキシャル方向の両者が含まれる。また、電磁石は複数で磁気軸受として機能するものでも良く、ラジアル電磁石、アキシャル電磁石等複数種類で磁気軸受として機能するものでも良い。また、単に磁性回転体を回転させるだけでなく、その回転軸の位置を制御する機能を併せ持つものでも良い。また、磁気軸受本体部に電力を供給する電源及び電力供給ラインは、電磁石、モータ、センサ、電気回路等の磁気軸受本体部内のいずれかの部位に電力を供給すれば良く、また、これらの部位にまとめて電力を供給しても良く、それぞれ別個に電力を供給しても良い。また、電力供給ラインは直流電力を供給しても良く、商用で用いられる程度の低周波交流電力を供給しても良い。また、制御装置は磁性回転体の浮上位置を直接制御しなくても、浮上位置を制御する制御信号を生成すれば良く、例えば補償回路で浮上位置を制御する制御信号を生成し、磁気軸受電流制御手段（軸受駆動パワーアンプ）に制御信号を送信し、磁気軸受電流制御手段を用いて間接的に浮上位置を制御しても良い。また、搬送信号波とは搬送波と信号波を結合させた波をいうが、必ずしも変調されていなくても良い。例えば周波数の異なる搬送波やパルス周期の異なる信号波を用い検出側でその周波数や周期を検出するものでも良い。また、交流結合部は搬送信号波を電力供給ラインに交流結合する機能又は交流結合された搬送信号波を電力供給ラインから分離する機能を有すれば良く、複数種類の搬送波や複数種類の信号波を時間を区切って変化させて用いても良く、複数種類の搬送波や複数種類の信号波を直列回路又は並列回路で別々に結合又は分離させても良い。なお、分離は一部分離でも良い。また、搬送信号生成手段は搬送信号を生成して変調を行なう変調搬送回路でも良く、搬送信号波検出手段は搬送信号波を検出して搬送信号を復調する搬送波復調回路でも良い。
【００１３】
このように構成すると、制御装置から磁気軸受本体部への電力供給ラインに、変位検出センサの変位検出信号、機種識別用の信号等の信号を交流結合することにより、電力供給ラインを信号線として利用する事を可能とし、専用ケーブル内の信号線の排除又は節減を可能とする。また、システム構成を殆ど変えることなく、ケーブル芯線数を追加することなく、簡易に磁気軸受本体部の機種識別を導入する方法を提供できる。また、専用ケーブル内の信号線を排除可能とする事で、専用ケーブル自体を構造的にスリム化・軽量化する事、さらに材料単価として銅材の削減が可能となる。
【００１４】
また、第２の態様の磁気軸受装置は、例えば図１及び図４に示すように、磁性回転体１１を磁気浮上させて回転支持する磁力を発生し、磁気軸受けとして機能する電磁石１２Ｍを有する磁気軸受本体部１０と、磁気軸受本体部１０に電力を供給する電源２７（図４では回路駆動電源）と、磁力を調節し磁性回転体１１の浮上位置を制御する制御信号を生成する制御信号生成手段２５（図４では補償回路）とを有する制御装置２０と、制御装置２０から磁気軸受本体部１０に電力を供給する互いに異なる第１の電力供給ライン３０ＬＡ及び第２の電力供給ライン３０ＬＢとを備え、磁気軸受本体部１０は、第１の搬送信号波を生成する第１の搬送信号波生成手段２２Ａ（図４では第１の変調搬送回路）と、第１の搬送信号波生成手段２２Ａで生成された第１の搬送信号波を第１の電力供給ライン３０ＬＡに交流結合して制御装置２０に送信する第１の交流結合部２３Ａとを有し、制御装置２０は、第１の電力供給ライン３０ＬＡに交流結合された第１の搬送信号波を分離する第２の交流結合部２３Ｂと、第２の交流結合部２３Ｂで分離された第１の搬送信号波を検出する第１の搬送信号波検出手段２４Ａ（図４では第１の搬送波復調回路）とを有し、制御装置２０は、さらに、第２の搬送信号波を生成する第２の搬送信号波生成手段２２Ｂ（図４では第２の変調搬送回路）と、第２の搬送信号波生成手段２２Ｂで生成された第２の搬送信号波を第２の電力供給ライン３０ＬＢに交流結合して制御装置２０に送信する第３の交流結合部２３Ｃとを有し、磁気軸受本体部１０は、さらに、第２の電力供給ライン３０ＬＢに交流結合された第２の搬送信号波を分離する第４の交流結合部２３Ｄと、第４の交流結合部２３Ｄで分離された第２の搬送信号波を検出する第２の搬送信号波検出手段２４Ｂ（図４では第２の搬送波復調回路）とを有する。
このように構成すると、制御装置から磁気軸受本体部への電力供給ラインに双方向の信号を搬送でき、より一層専用ケーブル内の信号線の排除又は節減を可能とする。
【００１５】
また、第３の態様は、第１の態様の磁気軸受装置において、例えば図２に示すように、磁気軸受本体部１０は磁性回転体１１の変位を検出する変位検出センサ１８（１８Ａ〜１８Ｃをまとめて示す）を有し、搬送信号波生成手段は変位検出センサ１８からの検出信号で搬送波を変調して搬送信号波としての変調波を生成する変調搬送回路２２を有し、第１の交流結合部２３Ａは変調搬送回路２２で生成された変調波を電力供給ライン３０Ｌに交流結合して制御装置２０に送信し、制御装置２０は制御信号に基づいて電磁石１２Ｍの磁力を調整する磁気軸受駆動電流制御部２６（図中では軸受駆動パワーアンプ）を有し、搬送信号波検出手段は第２の交流結合部２３Ｂで分離された変調波から検出信号を復調する搬送波復調回路２４を有し、制御信号生成手段は搬送波復調回路２４で復調された検出信号から磁性回転体１１の変位を修正するための制御信号としての補償信号を生成して磁気軸受駆動電流制御部２６に供給する補償回路２５を有し、磁気軸受駆動電流制御部２６は補償信号に基づいて電磁石１２Ｍの磁力を調節し、変位を減少するように磁性回転体１１の浮上位置を制御する。
【００１６】
ここにおいて、搬送信号波生成手段は変調搬送回路自体でも良く、変調搬送回路を含んで構成されても良い。また、搬送信号波検出手段は搬送波復調回路自体でも良く、搬送波復調回路を含んで構成されても良い。また、制御信号生成手段は補償回路自体でも良く、補償回路を含んで構成されても良い。このように構成すると、制御装置から磁気軸受本体部への電力供給ラインに、変位検出センサの変位検出信号を交流結合することにより、専用ケーブルから変位検出用の信号線を排除又は節減できる。
【００１７】
また、第４の態様は、第３の態様の磁気軸受装置において、電磁石は、磁性回転体１１の半径方向の位置を調整するラジアル電磁石１２Ａｘ１等（ＡをＢ、ｘをｙ、１を２に変更可能）を含み、変位検出センサは、磁性回転体１１の半径方向の変位を検出するラジアル変位検出センサ１８Ａｘ等（ＡをＢ、ｘをｙに変更可能）を含み、磁気軸受駆動電流制御部２６は、ラジアル変位検出センサ１８Ａｘ等の検出信号に基づいてラジアル電磁石１２Ａｘ１等の磁力を調節する、又は／及び、電磁石は、磁性回転体１１の軸方向の位置を調整するアキシャル電磁石１３ｚ１，１３ｚ２を含み、変位検出センサは、磁性回転体１１の軸方向の変位を検出するアキシャル変位検出センサ１８Ｃを含み、磁気軸受駆動電流制御部２６は、アキシャル変位検出センサ１８Ｃの検出信号に基づいてアキシャル電磁石１３ｚ１，１３ｚ２の磁力を調節する。
ここにおいて「及び」の場合、電磁石及び変位検出センサはいずれも複数であり、ラジアル電磁石とアキシャル電磁石とは別個のものであり、ラジアル変位検出センサとアキシャル変位検出センサとは別個のものである。このように構成すると、ラジアル電磁石又はアキシャル電磁石の磁力を調節することにより、磁性回転体の変位を効率良く調整できる。
【００１８】
また、第５の態様は、第４の態様の磁気軸受装置において、電力供給ラインは、モータ１４、ラジアル電磁石１２Ａｘ１等、アキシャル電磁石１３ｚ１，１３ｚ２、ラジアル変位検出センサ１８Ａｘ等、アキシャル変位検出センサ１８Ｃ、又は電気回路２１，２２，２８のいずれかへ電力を供給する配線３０Ｌである。
ここにおいて、電気回路は磁気軸受本体部１０に設置される任意の電気回路で良い。このように構成すると、専用ケーブル内の既存の配線を電力線搬送に使用でき、信号線を排除又は節減できる。なお、交流結合させる電力供給ラインとして電気回路への電力供給ラインを選択するのが、電磁石や変位検出センサからの影響が少なく、好ましい。
【００１９】
また、第６の態様は、第３乃至第５の態様のいずれかの磁気軸受装置において、変調搬送回路２２における変調には、振幅変調方式、周波数変調方式、位相変調方式、スペクトル拡散変調方式又はこれらの組合せを用いる。このように構成すると、変位検出センサで検出された位置変位量を変調の度合いで表現でき、磁性回転体の変位を精度良く調整できる。
【００２０】
また、第７の態様は、第３乃至第５の態様のいずれかの磁気軸受装置において、搬送波には複数の周波数領域が用いられる。このように構成すると、周波数領域毎に異なる変位検出センサの信号を割り当てることにより、１つの電力供給ラインで複数の信号を電力線搬送可能となる。
【００２１】
また、第８の態様は、第３乃至第７の態様のいずれかの磁気軸受装置において、例えば図３に示すように、磁気軸受本体部１０は、変位検出センサ１８からの検出信号をＡ／Ｄ（アナログ−ディジタル）変換して変調搬送回路２２に供給するＡ／Ｄ変換回路２８を有し、制御装置２０は、搬送波復調回路２４で復調された検出信号をＤ／Ａ（ディジタルアナログ）変換して補償回路２５に供給するＤ／Ａ変換回路２９を有する。このように構成すると、ディジタル信号で電力線搬送されるので、搬送の信頼性が高い。また、位置変位量の桁数を増やして精度の高い処理が可能である。
【００２２】
また、第９の態様は、第３乃至第８の態様のいずれかの磁気軸受装置において、例えば図３に示すように、磁気軸受本体部１０は、変位検出センサ１８からの検出信号を信号処理して変調搬送回路２２又はＡ／Ｄ変換回路２８を介して変調搬送回路２２に供給する信号処理回路２１を有する。ここにおいて、信号処理は例えば、ノイズ処理、フィルタ処理、増幅処理、変位への換算処理である。このように構成すると、信号処理回路で変調搬送回路又はＡ／Ｄ変換回路が処理し易いレベルの信号に変換して出力するので、次段での処理を円滑化できる。
【００２３】
また、第１０の態様は、第３乃至第９の態様のいずれかの磁気軸受装置において、磁気軸受本体部１０は、磁性回転体１１の回転数、温度等のモニタ信号を検出し、変調搬送回路２２はこれらのモニタ信号で搬送波を変調して変調波を生成する。このように構成すると、回転数、温度等のモニタ信号にも電力線搬送を適用できるので、電力線を広く利用できる。
【００２４】
また、第１１の態様は、第１の態様の磁気軸受装置において、磁気軸受本体部１０は磁性回転体１１の変位を検出する変位検出センサ１８と、制御信号に基づいて電磁石１２Ｍの磁力を調整する磁気軸受駆動電流制御部２６とを有し、搬送信号波生成手段は変位検出センサ１８からの検出信号で搬送波を変調して搬送信号波としての変調波を生成する変調搬送回路２２を有し、第１の交流結合部２３Ａは変調搬送回路２２で生成された変調波を電力供給ライン３０Ｌに交流結合して制御装置２０に送信し、制御装置２０において、搬送信号波検出手段は第２の交流結合部２３Ｂで分離された変調波から検出信号を復調する搬送波復調回路２４を有し、制御信号生成手段は搬送波復調回路２４で復調された検出信号から磁性回転体１１の変位を修正するための制御信号としての補償信号を生成して磁気軸受駆動電流制御部２６に供給する補償回路２５を有し、磁気軸受駆動電流制御部２６は補償信号に基づいて電磁石１２Ｍの磁力を調節し、変位を減少するように磁性回転体１１の浮上位置を制御する。
このように構成すると、磁気軸受駆動電流制御部が磁気軸受本体部に在るので、磁気軸受とその電磁石を駆動する磁気軸受駆動電流制御部のマッチングがとれ、磁気軸受本体部と制御装置との組み合わせの自由度が増加する。
【００２５】
また、第１２の態様は、第２の態様の磁気軸受装置において、例えば図４に示すように、磁気軸受本体部１０は磁性回転体１１の変位を検出する変位検出センサ１８と、制御信号に基づいて電磁石１２Ｍの磁力を調整する磁気軸受駆動電流制御部２６とを有し、第１の搬送信号波生成手段は変位検出センサ１８からの検出信号で第１の搬送波を変調して第１の搬送信号波としての第１の変調波を生成する第１の変調搬送回路２２Ａを有し、第１の交流結合部２３Ａは第１の変調波を第１の電力供給ライン３０ＬＡに交流結合して制御装置２０に送信し、制御装置２０において、第１の搬送信号波検出手段は第２の交流結合部２３Ｂで分離された第１の変調波から検出信号を復調する第１の搬送波復調回路２４Ａを有し、制御信号生成手段は第１の搬送波復調回路２４Ａで復調された検出信号から磁性回転体１１の変位を修正するための制御信号としての補償信号を生成する補償回路２５を有し、制御装置２０において、さらに、第２の搬送信号波生成手段は補償回路２５からの補償信号で第２の搬送波を変調して第２の搬送信号波としての第２の変調波を生成する第２の変調搬送回路２２Ｂを有し、第３の交流結合部２３Ｃは第２の変調波を第２の電力供給ライン３０ＬＢに交流結合して制御装置２０に送信し、磁気軸受本体部１０において、さらに、第２の搬送信号波検出手段は第４の交流結合部２３Ｄで分離された第２の変調波から補償信号を復調して軸受駆動制御部２６に供給する第２の搬送波復調回路２４Ｂを有し、磁気軸受駆動電流制御部２６は補償信号に基づいて電磁石１２Ｍの磁力を調節し、変位を減少するように磁性回転体１１の浮上位置を制御する。
このように構成すると、制御装置から磁気軸受本体部への電力供給ラインに双方向の信号を搬送でき、より一層専用ケーブル内の信号線の排除又は節減を可能とする。
【００２６】
また、第１３の態様は、第１の態様の磁気軸受装置において、例えば図５又は図６示すように、磁気軸受本体部１０において、搬送信号波生成手段は高周波信号を発振する高周波発振手段３４を有し、第１の交流結合部２３Ｅは高周波発振手段３４で発振された高周波信号を搬送信号波として電力供給ライン３０Ｌに交流結合して制御装置２０に送信し、制御装置２０において、第２の交流結合部２３Ｆは電力供給ライン３０Ｌに交流結合された高周波信号を分離し、搬送信号波検出手段は第２の交流結合部２３Ｆで分離された高周波信号から周波数を検知する周波数検知回路３８を有し、制御装置２０は周波数検知回路３８で検知された周波数に基づいて磁気軸受本体部１０の固有性を識別する固有性判別手段３６（図５又は図６ではマルチ信号処理回路）を有する。
ここにおいて、固有性判別手段３６は固有性判別機能を有する信号処理回路でも良い。このように構成すると、ケーブル芯線数を追加することなく、少量の構成部品を追加することで簡易に磁気軸受本体部の機種識別を行う方法を提供できる。
【００２７】
また、第１４の態様は、第１の態様の磁気軸受装置において、例えば図７示すように、磁気軸受本体部１０において、搬送信号波生成手段はパルス信号を発振するパルス発振回路４１（図７では特定パルス発振回路）を有し、第１の交流結合部２３Ａはパルス発振回路４１で発振されたパルス信号を搬送信号波として電力供給ライン３０Ｌに交流結合して制御装置２０に送信し、制御装置２０において、第２の交流結合部２３Ｂは電力供給ライン３０Ｌに交流結合されたパルス信号を分離し、搬送信号波検出手段は第２の交流結合部２３Ｂで分離されたパルス信号からパルス周期を検知するパルス周期検知回路４５（図７ではパルス復調回路）を有し、制御装置２０はパルス周期検知回路４５で検知されたパルス周期に基づいて磁気軸受本体部１０の固有性を識別する固有性判別手段３６（図７ではマルチ信号処理回路）を有する。
このように構成すると、ケーブル芯線数を追加することなく、少量の構成部品を追加することで簡易に磁気軸受本体部の機種識別を行う方法を提供できる。
【００２８】
また、第１５の態様は、第１３又は第１４の態様の磁気軸受装置において、電力供給ライン３０Ｌは、電気回路へ電力を供給する配線である。ここにおいて、電気回路は磁気軸受本体部１０に設置される任意の電気回路で良い。このように構成すると、電磁石や変位検出センサからの影響が少なく、好ましい。
【００２９】
また、第１６の態様は、第１３の態様の磁気軸受装置において、磁気軸受本体部１０は、高周波発振手段３４からの高周波信号の周波数範囲を特定の範囲に限定して通過させるフィルタ回路を有する。このように構成すると、磁気軸受本体部の機種に応じて搬送波の周波数範囲を選定でき、１の高周波発振手段で複数の機種識別を可能にする。
【００３０】
また、第１７の態様は、第２の態様の磁気軸受装置において、磁気軸受本体部１０において、第１の搬送信号波生成手段は高周波信号を発振する高周波発振手段３４を有し、第１の交流結合部２３Ａは高周波発振手段３４で発振された高周波信号を搬送信号波として第１の電力供給ライン３０ＬＡに交流結合して制御装置２０に送信し、制御装置２０において、第２の交流結合部２３Ｂは第１の電力供給ライン３０ＬＡに交流結合された高周波信号を分離し、第１の搬送信号波検出手段は第２の交流結合部２３Ｂで分離された高周波信号から周波数を検知する周波数検知回路３８を有し、制御装置２０は周波数検知回路３８で検知された周波数に基づいて磁気軸受本体部１０の固有性を識別する固有性判別手段３６を有する。このように構成すると、制御装置から磁気軸受本体部への電力供給ラインに双方向の信号を搬送でき、より一層専用ケーブル内の信号線の排除又は節減を可能とする。
【００３１】
また、第１８の態様は、第２の態様の磁気軸受装置において、磁気軸受本体部１０において、第１の搬送信号波生成手段はパルス信号を発振するパルス発振回路４１を有し、第１の交流結合部２３Ａはパルス発振回路４１で発振されたパルス信号を搬送信号波として第１の電力供給ライン３０ＬＡに交流結合して制御装置２０に送信し、制御装置２０において、第２の交流結合部２３Ｂは第１の電力供給ライン３０ＬＡに交流結合されたパルス信号を分離し、第１の搬送信号波検出手段は第２の交流結合部２３Ｂで分離されたパルス信号からパルス周期を検知するパルス周期検知回路４５を有し、制御装置２０はパルス周期検知回路４５で検知されたパルス周期に基づいて磁気軸受本体部１０の固有性を識別する固有性判別手段３６を有する。このように構成すると、制御装置から磁気軸受本体部への電力供給ラインに双方向の信号を搬送でき、より一層専用ケーブル内の信号線の排除又は節減を可能とする。
【００３２】
また、第１９の態様は、第１の態様の磁気軸受装置において、磁気軸受本体部１０は磁性回転体１１の変位を検出する変位検出センサ１８を有し、搬送信号波生成手段は変位検出センサ１８からの検出信号で搬送波を変調して搬送信号波としての変調波を生成する変調搬送回路２２を有し、第１の交流結合部２３Ａは変調搬送回路２２で生成された変調波を電力供給ライン３０Ｌに交流結合して制御装置２０に送信し、制御装置２０は制御信号に基づいて電磁石１２Ｍの磁力を調整する磁気軸受駆動電流制御部２６を有し、搬送信号波検出手段は第２の交流結合部２３Ｂで分離された変調波から検出信号を復調する搬送波復調回路２４を有し、制御信号生成手段は搬送波復調回路２４で復調された検出信号から磁性回転体１１の変位を修正するための制御信号としての補償信号を生成して磁気軸受駆動電流制御部２６に供給する補償回路２５を有し、磁気軸受駆動電流制御部２６は補償信号に基づいて電磁石１２Ｍの磁力を調節し、変位を減少するように磁性回転体１１の浮上位置を制御し、さらに、磁気軸受本体部１０において、搬送信号波生成手段は高周波信号を発振する高周波発振手段３４を有し、第１の交流結合部２３Ａは高周波発振手段３４で発振された高周波信号を搬送信号波として電力供給ライン３０Ｌに交流結合して制御装置２０に送信し、制御装置２０において、第２の交流結合部２３Ｂは電力供給ライン３０Ｌに交流結合された高周波信号を分離し、搬送信号波検出手段は第２の交流結合部２３Ｂで分離された高周波信号から周波数を検知する周波数検知回路３８を有し、制御装置２０は周波数検知回路３８で検知された周波数に基づいて磁気軸受本体部１０の固有性を識別する固有性判別手段３６を有する。
【００３３】
ここにおいて、電力線搬送に用いる電力供給ライン及び第１、第２の交流結合部は共通のものを用いても良く、別のものを用いても良い。このように構成すると、制御装置から磁気軸受本体部への電力供給ラインに、変位検出センサの変位検出信号と共に機種識別用の信号等の信号を交流結合することにより、電力供給ラインを信号線として利用する事を可能とし、専用ケーブル内の信号線の排除又は節減を可能とする。
【００３４】
また、第２０の態様は、第１の態様の磁気軸受装置において、磁気軸受本体部１０は磁性回転体１１の変位を検出する変位検出センサ１８を有し、搬送信号波生成手段は変位検出センサ１８からの検出信号で搬送波を変調して搬送信号波としての変調波を生成する変調搬送回路２２を有し、第１の交流結合部２３Ａは変調搬送回路２２で生成された変調波を電力供給ライン３０Ｌに交流結合して制御装置２０に送信し、制御装置２０は制御信号に基づいて電磁石１２Ｍの磁力を調整する磁気軸受駆動電流制御部２６を有し、搬送信号波検出手段は第２の交流結合部２３Ｂで分離された変調波から検出信号を復調する搬送波復調回路２４を有し、制御信号生成手段は搬送波復調回路２４で復調された検出信号から磁性回転体１１の変位を修正するための制御信号としての補償信号を生成して磁気軸受駆動電流制御部２６に供給する補償回路２５を有し、磁気軸受駆動電流制御部２６は補償信号に基づいて電磁石１２Ｍの磁力を調節し、変位を減少するように磁性回転体１１の浮上位置を制御し、さらに、磁気軸受本体部１０において、搬送信号波生成手段はパルス信号を発振するパルス発振回路４１を有し、第１の交流結合部２３Ａはパルス発振回路４１で発振されたパルス信号を搬送信号波として電力供給ライン３０Ｌに交流結合して制御装置２０に送信し、制御装置２０において、第２の交流結合部２３Ｂは電力供給ライン３０Ｌに交流結合されたパルス信号を分離し、搬送信号波検出手段は第２の交流結合部２３Ｂで分離されたパルス信号からパルス周期を検知するパルス周期検知回路４５を有し、制御装置２０はパルス周期検知回路４５で検知されたパルス周期に基づいて磁気軸受本体部１０の固有性を識別する固有性判別手段３６を有する。
【００３５】
このように構成すると、制御装置から磁気軸受本体部への電力供給ラインに、変位検出センサの変位検出信号と共に機種識別用の信号等の信号を交流結合することにより、電力供給ラインを信号線として利用する事を可能とし、専用ケーブル内の信号線の排除又は節減を可能とする。
【００３６】
また、第２１の態様は、第１９又は第２０の態様の磁気軸受装置において、固有性判別手段３６により識別された磁気軸受本体部１０の固有性に基づいて、補償回路２５は補償信号を生成する際に機種に対応したパラメータを設定可能である。このように構成すると、磁気軸受装置の機種判別機能と磁性回転体の変位調整機能とを結合して、補償信号を生成するパラメータの自動設定が可能となる。
【００３７】
また、本発明の第２２の態様の回転システムは、第１乃至第２１のいずれかの磁気軸受装置と、磁気軸受装置により磁気浮上されて回転する磁性回転体１１と、磁性回転体１１と連結し回転するロータ本体部とを備える。ここにおいて、磁性回転体とロータ本体部は一体に構成されても良く、別体に構成され連結装置により連結される構造であっても良い。このように構成すると、本発明による磁気軸受装置を用いて、電力供給ラインを信号線として利用する事を可能とし、回転システムの専用ケーブル内の信号線の排除又は節減を可能とする。
【００３８】
また、本発明の第２３の態様のターボ分子ポンプは、第２２の態様の回転システムを備える。このように構成すると、本発明による磁気軸受装置を用いて、電力供給ラインを信号線として利用する事を可能とし、ターボ分子ポンプの専用ケーブル内の信号線の排除又は節減を可能とする。
【００３９】
また、本発明の第２４の態様の半導体製造装置は、第２２の態様の回転システムを備える。このように構成すると、本発明による磁気軸受装置を用いて、電力供給ラインを信号線として利用する事を可能とし、半導体製造装置の専用ケーブル内の信号線の排除又は節減を可能とする。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、制御装置から磁気軸受本体部への電力供給ラインに、変位検出センサの変位検出信号、機種識別用の信号等の信号を交流結合することにより、電力供給ラインを信号線として利用する事が可能であり、専用ケーブル内の信号線の排除又は節減が可能である。
本発明の好ましい態様によれば、ケーブル芯線数を追加することなく、少量の構成部品を追加することで簡易に磁気軸受本体部の機種識別を行う方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下に図面に基づき本発明の実施の形態について説明する。
【００４２】
［第１の実施の形態］
図１に第１の実施の形態における磁気軸受制御システムの軸受機構の構成例を示す。本実施の形態では、変位検出センサで検出した位置変位量を交流結合による電力線搬送する例を説明する。磁気軸受装置１００は、磁気軸受本体部１０と制御装置２０と、これらを接続する専用ケーブル３０からなる。磁気軸受本体部１０は一端が突出する磁性回転体１１を搭載し、該磁性回転体１１はラジアル電磁石からなる２個のラジアル磁気軸受１２Ａ、１２Ｂとアキシャル電磁石からなる１個のアキシャル磁気軸受１３で磁気浮上支持されている。ラジアル磁気軸受１２Ａ、１２Ｂの間には磁性回転体１１を回転駆動するためのモータ１４が配置されている。磁性回転体１１の周囲には磁性体からなるロータ１５が固定的に配置され、モータ１４には例えば３相交流に対応して３つの電磁石１４ａ，１４ｂ，１４ｃ（図示しない）が等間隔に設置されロータ１５に対するステータとして機能する。また、磁性回転体１１にはそれぞれ磁性体からなるラジアル磁気軸受ターゲット１６Ａ，１６Ｂ、アキシャル磁気軸受ターゲット１６Ｃ及び位置変位検出センサターゲット１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃがそれぞれ磁性回転体１１の周囲（１７Ｃは端部）に固定的に配置されている。ラジアル変位検出センサターゲット１７Ａ，１７Ｂはそれぞれラジアル磁気軸受ターゲット１６Ａ，１６Ｂの近傍に配置され、アキシャル変位検出センサターゲット１７Ｃはアキシャル磁気軸受ターゲット１６Ｃの近傍に配置されている。
【００４３】
磁性回転体１１の軸方向をＺ方向とすると、例えば磁気軸受１２Ａは、磁性回転体１１の周囲に固定的に配置されたラジアル磁気軸受ターゲット１６Ａと、磁性回転体１１及びラジアル磁気軸受ターゲット１６Ａを挟んで対向する２対のラジアル電磁石との間に作用する磁力により磁性回転体１１を磁気浮上支持し、そのうち１対のラジアル電磁石１２Ａｘ１，１２Ａｘ２間の磁力のバランスにより磁性回転体１１のＸ方向の位置を制御し、他の１対のラジアル電磁石１２Ａｙ１，１２Ａｙ２（図示しない）間の磁力のバランスにより磁性回転体１１のＹ方向の位置を制御し、磁気軸受１２Ｂは、磁性回転体１１の周囲に固定的に配置されたラジアル磁気軸受ターゲット１６Ｂと、磁性回転体１１及びラジアル磁気軸受ターゲット１６Ｂを挟んで対向する２対のラジアル電磁石との間に作用する磁力により磁性回転体１１を磁気浮上支持し、１対のラジアル電磁石１２Ｂｘ１，１２Ｂｘ２間の磁力のバランスにより磁性回転体１１のＸ方向の位置を制御し、他の１対のラジアル電磁石１２Ｂｙ１，１２Ｂｙ２間の磁力のバランスにより磁性回転体１１のＹ方向の位置を制御する。また、磁性回転体１１の周囲に固定的に配置されたアキシャル磁気軸受ターゲット１６Ｃと、アキシャル磁気軸受ターゲット１６Ｃを挟んで対向する１対のアキシャル電磁石１３ｚ１，１３ｚ２間に作用する磁力により磁性回転体１１を磁気浮上支持し、アキシャル電磁石１３ｚ１，１３ｚ２間の磁力のバランスにより磁性回転体１１のＺ方向の位置を制御する。
【００４４】
ラジアル変位検出センサ１８Ａ，１８Ｂはそれぞれラジアル変位検出ターゲット１７Ａ，１７Ｂの周囲近傍に配置され、磁性回転体１１の変位を検出する。ラジアル変位検出センサ１８Ａは例えば２つのセンサ１８Ａｘ，１８Ａｙ（図示しない）から構成され、センサ１８Ａｘ，１８Ａｙ（図示しない）はそれぞれ磁性回転体１１のラジアル変位検出ターゲット１７Ａの位置でのＸ，Ｙ方向の変位を検出し、ラジアル変位検出センサ１８Ｂは例えば２つのセンサ１８Ｂｘ，１８Ｂｙ（図示しない）から構成され、センサ１８Ｂｘ，１８Ｂｙ（図示しない）はそれぞれ磁性回転体１１のラジアル変位検出ターゲット１７Ｂの位置でのＸ，Ｙ方向の変位を検出する。アキシャル変位検出センサ１８Ｃはアキシャル変位検出ターゲット１７Ｃの近傍で磁性回転体１１の軸上に配置され、磁性回転体１１のアキシャル変位ターゲット１７Ｃの位置でのＺ方向の変位を検出する。なお、磁気軸受で使用されている位置変位検出センサには、磁気自励発振式などの電磁気学的手法を用いた非接触の変位検出センサを使用可能である。
【００４５】
図２に第１の実施の形態における磁気軸受装置１００のブロック図を例示する。図２において、磁気軸受本体部１０は、磁気軸受電磁石１２Ｍ（ラジアル電磁石１２Ａｘ１等とアキシャル電磁石１３ｚ１等をまとめて示す）の他に、変位検出センサ１８（１８Ａ〜１８Ｃをまとめて示す）、信号処理回路２１、変調搬送回路２２、第１の交流結合部２３Ａを有する。変位検出センサ１８は、２個のラジアル変位検出センサ１８Ａ，１８Ｂ及び１個のアキシャル変位検出センサ１８Ｃを有し、これらの位置変位検出センサ１８にて検出された変位検出信号は信号処理回路２１で処理される。
【００４６】
信号処理回路２１は例えば、プリアンプ部、加算回路部、オフセット出力部及びゲイン調整回路部で構成され、予め決められた検出感度レベルの信号に調整する。検出された変位信号をプリアンプ部にて、一旦処理しやすい信号レベルに調整し、プリアンプ部より出力された信号は、加算回路部にてオフセット出力部より出力したオフセット調整信号と加算され、位置検出信号のオフセット調整が行われ、最終的な出力調整としてゲイン調整回路部にてあらかじめ決められた検出感度レベルの信号に調整され、変調搬送回路２２に適切なレベルの信号として出力する。
【００４７】
変調搬送回路２２は搬送信号波生成手段として、例えば、信号波生成回路、搬送波発生回路、変調波生成回路、変調波送信回路で構成される。変調はＡＭ変調、ＦＭ変調、ＰＭ変調のいずれでも良い。信号波生成回路は信号処理回路２１の出力信号を入力し、例えば１０ｋＨｚ〜４５０ＫＨｚの信号波を、位置変位量をＡＭ変調では変調度ｍ１、ＦＭ変調では変調指数ｍ２、ＰＭ変調では位相φｍとして生成する。ここでは磁性回転体１１の変位が生じた時に、通常は経時変化の少ない位置変位量を定量的に検出すれば良いので、定期的に信号波を生成すれば良い。搬送波発生回路は電力線に信号を重畳させるために電気の周波数５０／６０Ｈｚよりも高い周波数、例えば１ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの搬送波を生成する。変調波生成回路は搬送波を信号波生成回路で生成された信号波で変調し搬送信号波としての変調波を生成し、変調波送信回路は変調波を第１の交流結合部２３Ａに送信する。第１の交流結合部２３Ａは変調搬送回路２２で生成された変調波を電力線に交流結合する。結合は誘導型結合、静電容量型結合のいずれでも良い。結合された変調波は専用ケーブル３０に収納された電力線３０Ｌ上を磁気軸受本体部１０から制御装置２０に搬送される。交流結合される電力線は専用ケーブル３０に収納されたいずれの電力線でもよいが、回路駆動電源２７から電気回路への共通電力線に結合するのが、電磁石やセンサーへの影響を回避する上でベターであり、本実施の形態ではそのようにした。
【００４８】
制御装置２０は第２の交流結合部２３Ｂ、搬送波復調回路２４、補償回路２５、軸受駆動パワーアンプ２６、回路駆動電源２７を有する。第２の交流結合部２３Ｂは電力線上を搬送された変調波を分離する。分離は誘導型結合、静電容量型結合のいずれを用いても良い。
【００４９】
搬送波復調回路２４は搬送信号波検出手段として、例えば、変調波受信回路、変調波復調回路、復調信号処理回路から構成される。変調波受信回路は第２の交流結合部２３Ｂで分離された変調波を、ノイズ除去、波形整形を行ない、変調波復調回路は整形された変調波を高域透過フィルタ又は帯域透過フィルタを通して搬送波を抽出し、例えば、ＡＭ変調の場合は抽出された搬送波を包絡線処理回路にて包絡線処理して信号波を復調し、復調された信号波からピークホールド回路で変調度ｍ１を求め、ＦＭ変調の場合は例えば周波数弁別回路にて変調指数ｍ２を求め、ＰＭ変調の場合は搬送波と変調波の位相差φｍを求めて、それぞれ位置変位量を復元し、復調信号処理回路は復元された位置変位量をゲイン・オフセット調整回路にてオフセット分を除きかつあらかじめ決められた補償回路２５が扱い易い検出感度レベルの信号に調整する。
【００５０】
軸受駆動パワーアンプ２６は磁気軸受駆動電流制御部として、例えば、磁気軸受電磁石たる２個のラジアル磁気軸受１２Ａ（４個のラジアル電磁石１２Ａｘ１，１２Ａｘ２，１２Ａｙ１，１２Ａｙ２を有する），１２Ｂ（４個のラジアル電磁石１２Ｂｘ１，１２Ｂｘ２，１２Ｂｙ１，１２Ｂｙ２を有する）及び１個のアキシャル磁気軸受１３（２個のアキシャル電磁石１３ｚ１，１３ｚ２を有する）に対し、磁性回転体１１を磁気浮上させて回転支持する磁力を発生させ、かつ電磁石の磁力をバランスさせて磁性回転体１１の変位を調節するための直流電流を供給する。
【００５１】
補償回路２５は制御信号生成手段として、例えば、磁性回転体１１のＸＹ方向の位置変位量と対応する、軸受駆動パワーアンプ２６が各ラジアル電磁石に対して供給する制御信号としての補償電流との関係及び、磁性回転体１１のＺ方向の位置変位量と対応する、軸受駆動パワーアンプ２６がアキシャル電磁石に対して供給する制御信号としての補償電流との関係を記憶した補償テーブルを有し、復元された位置変位量を補償テーブルと照合して、位置変位量に対応するそれぞれの電磁石への補償電流を軸受駆動パワーアンプ２６に供給する。すなわち、ラジアル変位検出センサ１８Ａｘで検出された位置変位量はラジアル電磁石１２Ａｘ１，１２Ａｘ２に対する補償電流、ラジアル変位検出センサ１８Ａｙで検出された位置変位量はラジアル電磁石１２Ａｙ１，１２Ａｙ２に対する補償電流、ラジアル変位検出センサ１８Ｂｘで検出された位置変位量はラジアル電磁石１２Ｂｘ１，１２Ｂｘ２に対する補償電流、ラジアル変位検出センサ１８Ｂｙで検出された位置変位量はラジアル電磁石１２Ｂｙ１，１２Ｂｙ２の電流に対する補償電流に換算されて、各ラジアル電磁石に供給される。また、アキシャル変位検出センサ１８Ｃで検出された位置変位量はアキシャル電磁石１３ｚ１，１３ｚ２に対する補償電流に換算されて、各アキシャル電磁石に供給される。磁性回転体１１の変位は各軸受の対をなす電磁石の励磁電流のみで定まるものではなく、他の電磁石対の励磁電流の影響や、他の軸受の励磁電流の影響も受けるので単純に定まるものではないが、バランス状態近傍の微小な変位については、磁性回転体１１の位置変位量と軸受駆動電磁石に対して供給する補償電流の関係は一対一に対応するものとみなして良く、このため、補償テーブルはそれぞれのバランス状態毎に作成される。
【００５２】
回路駆動電源２７は磁気軸受本体部１０に電力を供給する電源として、磁気軸受装置を構成する電気回路２１，２２，２４，２５，２６、モータ１４、センサ１８、その他必要な部位に電力を供給する。なお、図示しないモータ１４、センサ１８へは別系統で電力を供給しても良い。電気回路への電力供給とモータ１４、センサ１８等への電力供給を別にし、交流結合させる電力供給ラインとして電気回路への電力供給ラインを選択するのが、電磁石や変位検出センサからの影響が少なく、好ましい。
【００５３】
専用ケーブル３０には、制御装置２０から磁気軸受本体部１０への電力線が収納される。すなわち、軸受駆動パワーアンプ２６から電磁石１２Ａｘ１，１２Ａｘ２，１２Ａｙ１，１２Ａｙ２，１２Ｂｘ１，１２Ｂｘ２，１２Ｂｙ１，１２Ｂｙ２，１３ｚ１，１３ｚ２への２０本の電力線、モータ１４（３相交流）への電力線、位置変位検出センサ１８Ａｘ，１８Ａｙ，１８Ｂｘ，１８Ｂｙ，１８Ｃへの１０本の電力線、回路駆動電源２７から信号処理回路２１及び変調搬送回路２２への１本の共通電力線が収納されている。なお、本実施の形態ではケーブルにセンサその他の部位からの信号線が存在しないことが特徴である。
【００５４】
上記のように位置変位検出センサ１８Ａｘ，１８Ａｙ，１８Ｂｘ，１８Ｂｙ，１８Ｃで位置変位検出センサターゲット１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃの位置（すなわち磁性回転体１１の位置）を検出し、その検出信号を補償回路２５により処理して軸受駆動パワーアンプ２６に供給し、軸受駆動パワーアンプ２６により得られる電磁石励磁電流をもって、対向するラジアル電磁石１２Ａｘ１，１２Ａｘ２等に発生する磁気吸引力或いは磁気反発力及び対向するアキシャル電磁石１３ｚ１、１３ｚ２に発生する磁気吸引力或いは磁気反発力を制御し、磁性回転体１１に固定されたラジアル位置変位検出センサターゲット１７Ａをラジアル電磁石１２Ａｘ１，１２Ａｘ２間等の所定の位置及びラジアル位置変位検出センサターゲット１７Ｂをラジアル電磁石１２Ｂｘ１，１２Ｂｘ２間等の所定の位置にそれぞれ非接触で磁気浮上支持制御する。また、アキシャル位置変位検出センサターゲット１７Ｃをアキシャル電磁石１３ｚ１、１３ｚ２間の所定の位置に非接触で磁気浮上支持制御する。所定の位置とは、例えば電磁石間の中間の位置である。
【００５５】
［第２の実施の形態］
図３に第２の実施の形態における磁気軸受装置１００Ａのブロック図を例示する。第１の実施の形態における磁気軸受本体部１０と制御装置部２０間の信号の入出力間にＡ／Ｄ変換回路２８、Ｄ／Ａ変換回路２９を設け、信号伝送をディジタル信号化する例を示す。
【００５６】
磁気軸受本体部１０では、信号処理回路２１と変調搬送回路２２の間にＡ／Ｄ変換回路２８を設け、信号処理回路２１の出力をアナログ信号からディジタル信号に変換し変調搬送回路２２に出力する。変調搬送回路２２では搬送波をディジタル信号で変調し、ディジタル信号を搬送する搬送信号波としての変調波を生成して第１の交流結合器２３Ａで電力線と交流結合させる。制御装置２０では、搬送波復調回路２４で第２の交流結合器２３Ｂで分離された変調波を復号してディジタル信号を復元する。搬送波復調回路２４と補償回路２５の間にＤ／Ａ変換回路２９を設け、復元されたディジタル信号をアナログ信号に変換して補償回路２５に出力する。Ａ／Ｄ変換回路２８及びＤ／Ａ変換回路２９へは回路駆動電源２７からの共通電力線により電力が供給される。
【００５７】
本実施の形態によれば、ディジタル信号で搬送されるので、搬送の信頼性が高い。また、位置変位量の桁数を増やして精度の高い処理が可能である。
その他の構成は第１の実施の形態と同様であり、第１の実施の形態と同様の効果を奏する。
【００５８】
［第３の実施の形態］
図４に第３の実施の形態における磁気軸受装置１００Ｂのブロック図を例示する。第１の実施の形態では、交流結合を用いた電力線搬送は磁気軸受本体部１０から制御装置２０への一方向のみであるが、第３の実施の形態では磁気軸受本体部１０と制御装置２０間で双方向の電力線搬送を行なう例を説明する。すなわち、磁気軸受本体部１０が第１の変調搬送回路２２Ａ、第１の交流結合部２３Ａを有し、制御装置２０が第２の交流結合部２３Ｂ、第１の搬送復調回路２４Ａを有し、第１の電力供給ライン３０ＬＡ上を磁気軸受本体部１０から制御装置２０へ電力線搬送を行なうことに加えて、制御装置２０が第２の変調搬送回路２２Ｂ、第３の交流結合部２３Ｃを有し、磁気軸受本体部１０が第４の交流結合部２３Ｄ、第２の搬送復調回路２４Ｂを有し、第２の電力供給ライン３０ＬＢ上を制御装置２０から磁気軸受本体部１０へ電力線搬送を行なう。例えば第１の実施の形態では制御装置２０に設置されていた軸受け駆動パワーアンプ２６が本実施の形態では磁気軸受本体部１０内部に設置され、磁気軸受本体部１０にある磁気軸受電磁石１２Ｍへの励磁電流を供給し、磁性回転体１１の位置を制御する。また、回路駆動電源２７から信号処理回路２１、第１、第２の変調搬送回路２２Ａ、第１、第２の搬送復調回路２４Ａ，２４Ｂへは第１の電力供給ライン３０ＬＡで電力を供給し、軸受駆動パワーアンプ２６へは第２の電力供給ライン３０ＬＢで電力を供給する。また、位置変位検出センサ１８により検出された位置変位量は第１の変調搬送回路２２Ａ、第１の交流結合部２３Ａ、第２の交流結合部２３Ｂ、第１の搬送波復調回路２４Ａを介して電力線搬送され、補償回路２５に入力され、補償回路２５からの出力信号は第２の変調搬送回路２２Ｂ、第３の交流結合部２３Ｃ、第４の交流結合部２３Ｄ、第２の搬送波復調回路２４Ｂを介して電力線搬送され、軸受駆動パワーアンプ２６に供給される。ここで、第１の変調搬送回路２２Ａは変位検出センサ１８からの検出信号で第１の搬送波を変調して第１の変調波を生成し、第１の交流結合部２３Ａは第１の変調波を第１の電力供給ライン３０ＬＡに交流結合して制御装置２０に送信する。第１の搬送波復調回路２４Ａは第２の交流結合部２３Ｂで分離された第１の変調波から検出信号を復調する。補償回路２５は第１の搬送波復調回路２４Ａで復調された検出信号から磁性回転体１１の変位を修正するための制御信号としての補償信号を生成する。さらに、第２の変調搬送回路２２Ｂは補償回路２５からの補償信号で第２の搬送波を変調して第２の変調波を生成し、第３の交流結合部２３Ｃは第２の変調波を第２の電力供給ライン３０ＬＢに交流結合して制御装置２０に送信する。第２の搬送波復調回路２４Ｂは第４の交流結合部２３Ｄで分離された第２の変調波から補償信号を復調して軸受駆動制御部２６に供給する。
【００５９】
この場合、制御装置２０から磁気軸受本体部１０に搭載した軸受駆動パワーアンプ２６への電力供給線は２〜３本程度となり、制御装置２０に軸受駆動パワーアンプ２６を搭載して磁気軸受本体部１０に搭載された電磁石１２Ｍへ駆動電力を供給する場合の約２０本に比べ，専用ケーブル内部の配線本数を飛躍的に減らす事ができる。
また、図示しないが、磁気軸受本体部１０に搭載した変位検出センサ１８以外の各種異常検出信号に関しても、適切な信号処理アンプを搭載し、第１、第２の変調搬送回路２２Ａ，２２Ｂ、交流結合部２３Ａ〜２３Ｄ、搬送波復調回路２４Ａ，２４Ｂを経由して、電力線搬送する事により、専用ケーブル３０に特別な配線を追加しなくても、異常信号を制御装置側に供給する事が可能になる。
【００６０】
［第４の実施の形態］
第１の実施の形態は磁気軸受装置において、変位検出センサで検出した位置変位量を、磁気軸受本体部１０から制御装置２０へ交流結合による電力線搬送する例を説明したが、第４の実施の形態では、磁気軸受本体部１０の機種識別信号を、磁気軸受本体部１０から制御装置２０へ交流結合による電力線搬送する例を説明する。
本実施の形態によれば、ケーブル芯線数を追加することなく、少量の構成部品を追加することで簡易に磁気軸受本体部の機種識別を行う方法を提供できる。
【００６１】
図５に第４の実施の形態における磁気軸受装置１００Ｃのブロック図を例示する。第４の実施の形態における具体的な磁気軸受本体部１０の軸受機構の構成は図１と同様である。図５において、磁気軸受本体部１０は、磁気軸受電磁石１２Ｍの他に、モータ１４（図１参照）の駆動コイル３１、位置変位検出センサ１８、温度センサ３２、回転センサ３３を有し、さらに、高周波発振回路３４、第１の交流結合回路３５（第１の交流結合部２３Ｅを含む）を有し、モータ１４を駆動するモータ駆動コイル３１への電力供給ライン３０Ｌに高周波発振回路３４からの信号を交流結合させている。また、制御装置２０は、軸受駆動パワーアンプ２６、補償回路２５の他に、マルチ信号処理回路３６、モータ駆動コイル３１に電力を供給するモータ駆動用インバータ３７、周波数検知回路３８、第２の交流結合回路３９（第２の交流結合部２３Ｆを含む）を有し、モータ駆動用インバータ３７からモータ１４を駆動するモータ駆動コイル３１への電力供給ライン３０Ｌから高周波発振回路３４の信号を交流結合により検知している。
【００６２】
磁気軸受本体部１０において、磁気軸受電磁石１２Ｍ、モータ１４、位置変位検出センサ１８の機能は第１の実施の形態と同様である。また、第１の交流結合部２３Ｅの機能は第１の実施の形態における第１の交流結合部２３Ａの機能と同様である。モータ駆動コイル３１はモータ１４駆動用のコイルで、３つのステータに３相交流電流を供給して、ロータである磁性回転体１１を回転駆動する。温度センサ３２は例えばターボ分子ポンプのようなヒータを設けた磁気軸受本体部１０で所定の位置の温度を検出し、回転センサ３３は磁性回転体１１の回転速度を検出する。温度センサ３２は、例えば固定子側にサーミスタなどの感熱素子を搭載している。また、回転センサ３３は、例えばエンコーダ状の機構で、磁気軸受本体部１０内の磁性回転体１１側にターゲット部があり、磁気軸受本体部１０の固定子側にはターゲット材を非接触モニタし、ターゲット材に切ったミゾなどの目標を検知し、回転数パルスとして信号処理している。高周波発振回路３４は例えば、５０〜６０Ｈｚの交流に比して高い１００ｋＨｚ〜３０ＭＨｚの高周波信号を発生する。第１の交流結合回路３５は高周波発振回路３４が発生した高周波信号を第１の交流結合部２３Ｅに供給して電力供給ラインに交流結合させ、電力供給ライン３０Ｌ上を搬送させる。機種により高周波信号の発振周波数を変化させるので、高周波信号をそのまま電力供給ライン３０Ｌと結合させればよく、ＡＭ変調、ＦＭ変調、ＰＭ変調等の変調を施す必要はない。また、高周波信号の周波数範囲を特定の範囲に限定して通過させるフィルタ回路を用いることにより、磁気軸受本体部の機種に応じて搬送波の周波数範囲を選定でき、１の高周波発振手段で複数の機種識別が可能になる。
【００６３】
制御装置２０において、軸受駆動パワーアンプ２６、補償回路２５の機能は第１の実施の形態と同様である。また、第２の交流結合部２３Ｆの機能は第１の実施の形態における第２の交流結合部２３Ｂの機能と同様である。モータ駆動用インバータ３７はモータ駆動コイル３１に電力を供給する。第２の交流結合回路３９は電力供給ライン３０Ｌに交流結合された高周波信号を第２の交流結合部２３Ｆから分離して周波数検知回路３８に供給する。周波数検知回路３８は第２の交流結合回路３９から供給された高周波信号の周波数を検出する。マルチ信号処理回路３６は、回転センサ３３、温度センサ３２から検出された回転速度、温度をモータ駆動用インバータ３７や図示しない温度コントローラが処理し易い信号に変換し、さらに、周波数検知回路３８が検出した周波数から磁気軸受本体部１０の機種を特定する。
【００６４】
なお、第１の交流結合部２３Ｅ、第２の交流結合部２３Ｆにおける交流結合の手段は誘導型でも良く、静電結合型でも良いが、本実施の形態では誘導型を用いるものとする。
このように、本実施の形態によれば、ケーブル芯線数を追加することなく、少量の構成部品、高周波発振回路３４、周波数検知回路３８、と第１、第２の交流結合回路３５、３９、固有性判別手段（マルチ信号処理回路）３６を追加することで簡易に磁気軸受本体部の機種識別を行う方法を提供できる。
【００６５】
［第５の実施の形態］
図６に第５の実施の形態における磁気軸受装置１００Ｄのブロック図を例示する。第４の実施の形態では交流結合が誘導結合型の例を説明したが、第５の実施の形態は静電容量型の例を示す。誘導結合型と静電容量型とどちらが有利かは結合する電力線側の条件に依存する。例えば、誘導結合型の場合、電力線側の回路には主電源が供給されるため、電流容量として主電源に対する充分な容量が必要であるのに対し、静電容量型では電力線に供給されている主電源の大きさによって、使用できる結合素子の電圧容量が限定される。
その他の構成は第４の実施の形態と同様であり、第４の実施の形態と同様な効果を奏する。
【００６６】
［第６の実施の形態］
図７に第６の実施の形態における磁気軸受装置１００Ｅのブロック図を例示する。第４の実施の形態では高周波信号をそのまま電力供給ラインに交流結合する例を説明したが、本実施の形態では信号波としてパルス信号を使用する例を説明する。
【００６７】
本実施の形態では、第４の実施の形態における高周波発振回路３４の代わりに、特定パルス発振回路４１、搬送波発生回路４２とＡＭ／ＦＭ変調回路４３を有する。また、第４の実施の形態における周波数検知回路３８の代わりに、復調変調回路４４とパルス復調回路４５を有する。パルス発振回路としての特定パルス発振回路４１は信号波として特定周期のパルスを発振する。搬送波発生回路４２は搬送波を発生し、第１の実施の形態の搬送波発生回路と同様に機能する。ＡＭ／ＦＭ変調回路４３は信号波を用いて搬送波をＡＭ変調又はＦＭ変調して、変調波を第１の交流結合回路３５に送信する。この場合には変調により、例えば機種番号により変調度や変調指数を変更する等により、機種を識別可能とすることができる。復調変調回路４４は電力線搬送された変調波から搬送波とパルス信号を分離し、変調度や変調指数を求める。パルス復調回路４５はパルス周期検知回路として復調変調回路４４で分離されたパルス信号からパルス周期を求める。変調度、変調指数、パルス周期はマルチ信号処理回路３６に送信され、マルチ信号処理回路３６で機種が特定される。すなわち、マルチ信号処理回路３６は固有性判別手段としての機能を有する。
本実施の形態では、機種を（ａ）パルス信号で識別する、（ｂ）搬送波で識別する、（ｃ）両者の組み合わせで識別する、の３種類がある。
【００６８】
図８に第６の実施の形態における搬送波とパルス信号の例を示す。図８（ａ）は基本となる搬送波を示す。横軸は時間（ｎｓ）で搬送波は約５ＭＨｚである。図８（ｂ）、（ｃ）は搬送波は同一で、信号波であるパルス信号の周期を変化させる例である。図８（ｂ）ではパルス信号Ａの周期は約２５０ｋＨｚ、図８（ｃ）ではパルス信号Ｂの周期は約３３ｋＨｚであり、このようにパルス信号の周期を変化させて、パルス復調回路４５で周期を検出することにより、磁気軸受本体部の機種の判別が可能である。また、搬送波を信号波でＡＭ変調する場合にはパルス強度が変化するので、この場合にはパルス復調回路４５でパルス強度を検出することにより、磁気軸受本体部の機種の判別が可能である。図８（ｄ）は搬送波の周波数を変化させる例である。搬送周波数の変化はＦＭ変調で行なわれる。搬送波周波数Ａは約５ＭＨｚ、搬送波周波数Ｂは約５００ｋＨｚであり、このように搬送波周波数を変化させて、復調変調回路４４で搬送波周波数を検出することにより、磁気軸受本体部の機種の判別が可能である。また、発振周波数は同一の搬送波を用い、機種毎に特定のパルス信号を搬送波によって変調する事で、又はパルス信号は同一で、機種毎に搬送波の周波数を変化させる事で、構成する信号処理回路の周波数処理帯域を狭小範囲に限ることにより、複数の機種識別を行う事が可能となる。
【００６９】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、実施の形態に種々変更を加えられることは明白である。
【００７０】
例えば、以上の実施の形態では、変位検出センサで検出した位置変位量を電力線搬送する例と、磁気軸受本体部の機種識別信号を電力線搬送する例とを別々に説明したが、両者を共に電力線搬送することも可能である。この場合、電力線搬送に用いる電力供給ライン及び第１、第２の交流結合部は共通のものを用いても良く、別のものを用いても良い。また、この場合に、磁気軸受本体部と制御装置間で双方向の電力線搬送を行なっても良い。また、位置変位量の電力線搬送の態様や機種識別信号の電力線搬送の態様も多様可能である。また、以上の実施の形態では、磁気軸受本体部の機種識別に高周波発振回路を用いる例とパルス発振回路を用いる例を別個に説明したが、両者を搭載し切り替えて使用しても良い。また、図２〜図４では、モータ、モータ及び位置変位検出センサへの電力供給ラインが図示されていないが、これらの電力供給ラインが専用ケーブル中に含まれていても良い。また、温度センサ、回転センサ等のモニタ信号系が図示されていないが、これらのモニタ信号を電力線搬送しても良い。また、図５〜図７では、変位検出センサで検出した位置変位量を電力線搬送する系が図示されていないが、これらを電力線搬送しても良い。
【００７１】
また、交流結合について、電力線搬送に用いる電力供給ライン及び第１、第２の交流結合部は共通のものを用いても良く、別のものを用いても良い。第１、第２の電力供給ライン及び第１〜第４の交流結合部についても同様である。また、交流結合の方式は誘導型を用いても良く、静電容量型を用いても良い。また、電力線搬送に用いる電力供給ライン及び第１、第２の交流結合部を共通に用いる場合、時間を区切って切り替えて使用しても良く、異なる周波数の搬送波で同時に搬送しても良い。また、電力供給ラインは直流でも良く、商用程度の低周波交流でも良い。また、電力供給用の電源は１個に限られず複数個に分離されていても良く、専用ケーブルも１本に限られず複数本に分離されていても良い。また、軸受、回転駆動モータの数、これらの電磁石数、位置変位検出センサの数、配置等は設計に応じて多様に変更可能である。また、以上の実施の形態では、磁気軸受本体部の磁性回転体の連結先については特に説明していないが、典型的には、ターボ分子ポンプの回転軸、エキシマレーザのガス撹拌ファンの回転軸、半導体製造装置内の回転機構の回転軸、マニュピュレータの回転機構の回転軸等、種々の回転軸に連結される。特に高真空中の回転機構には、摩擦のない磁気軸受を利用するのが好適である。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、磁気軸受装置に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】第１の実施の形態における磁気軸受制御システムの軸受機構の構成例を示す図である。
【図２】第１の実施の形態における磁気軸受装置のブロック図の例である。
【図３】第２の実施の形態における磁気軸受装置のブロック図の例である。
【図４】第３の実施の形態における磁気軸受装置のブロック図の例である。
【図５】第４の実施の形態における磁気軸受装置のブロック図の例である。
【図６】第５の実施の形態における磁気軸受装置のブロック図の例である。
【図７】第６の実施の形態における磁気軸受装置のブロック図の例である。
【図８】第６の実施の形態における搬送波とパルス信号の例を示す図である。
【図９】従来の磁気軸受装置のブロック図の例である。
【図１０】従来の機種判別を行なう磁気軸受装置のブロック図の例である。
【符号の説明】
【００７４】
１０，１０Ｘ，１０Ｙ  磁気軸受本体部
１１  磁性回転体
１２Ｍ  電磁石
１２Ａ，１２Ｂ  ラジアル磁気軸受
１２Ａｘ１，１２Ａｘ２，１２Ａｙ１，１２Ａｙ２，１２Ｂｘ１，１２Ｂｘ２，１２Ｂｙ１，１２Ｂｙ２  ラジアル電磁石
１３  アキシャル磁気軸受
１３ｚ１，１３ｚ２  アキシャル電磁石
１４  モータ
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ  モータ用電磁石
１５  ロータ
１６Ａ，１６Ｂ  ラジアル磁気軸受ターゲット
１６Ｃ  アキシャル磁気軸受ターゲット
１７Ａ，１７Ｂ  ラジアル変位検出センサターゲット
１７Ｃ  アキシャル変位検出センサターゲット
１８Ａ，１８Ｂ  ラジアル変位検出センサ
１８Ａｘ，１８Ａｙ，１８Ｂｘ，１８Ｂｙ  ラジアル変位検出センサ
１８Ｃ  アキシャル変位検出センサ
２０，２０Ｘ，２０Ｙ  制御装置
２１  信号処理回路
２２  搬送信号波生成手段（変調搬送回路）
２２Ａ，２２Ｂ  第１、第２の搬送信号波生成手段（第１、第２の変調搬送回路）
２３Ａ〜２３Ｄ  第１〜第４の交流結合部
２４  搬送信号波検出手段（搬送波復調回路）
２４Ａ，２４Ｂ  第１、第２の搬送信号波検出手段（第１、第２の搬送波復調回路）
２５  制御信号生成手段（補償回路）
２６  磁気軸受駆動電流制御部（軸受駆動パワーアンプ）
２７  電源（回路駆動電源）
２８  Ａ／Ｄ変換回路
２９  Ｄ／Ａ変換回路
３０，３０Ｘ，３０Ｙ  専用ケーブル
３０Ｌ  電力供給ライン
３０ＬＡ，３０ＬＢ  第１、第２の電力供給ライン
３１  モータ駆動コイル
３２  温度センサ
３３  回転センサ
３４  高周波発振手段（高周波発振回路）
３５  第１の交流結合回路
３６  固有性判別手段（マルチ信号処理回路）
３７  モータ駆動用インバータ
３８  周波数検知回路
３９  第２の交流結合回路
４１  パルス発振回路（特定パルス発振回路）
４２  搬送波発生回路
４３  ＡＭ／ＦＭ変調回路
４４  復調変調回路
４５  パルス周期検知回路（パルス復調回路）
５１  磁気軸受電磁石
５２  位置変位検出センサ
５３  信号処理回路
５４  補償回路
５５  軸受駆動パワーアンプ
５６  回路駆動電源
５７  温度センサ
５８  回転センサ
５９  モータ駆動コイル
６１  モータ駆動用インバータ
６２  マルチ信号処理回路
１００，１００Ａ〜１００Ｅ，１００Ｘ，１００Ｙ  磁気軸受装置
【図１】
2008082546.tif 000003
【図２】
2008082546.tif 000004
【図３】
2008082546.tif 000005
【図４】
2008082546.tif 000006
【図５】
2008082546.tif 000007
【図６】
2008082546.tif 000008
【図７】
2008082546.tif 000009
【図８】
2008082546.tif 000010
【図９】
2008082546.tif 000011
【図１０】
2008082546.tif 000012