(57)【要約】【課題】高速かつ強い力で回転体の位置制御を可能にしつつ、ポンプ装置から生じる振動を低減し、かつポンプ装置から生じる電気的・磁気的なノイズを減らすことのできる磁気軸受装置及び該磁気軸受装置を搭載したポンプ装置を提供する。【解決手段】電磁石巻線１５１は、高電圧電源１７１から電力が供給等される高電圧モードと、低電圧電源２７１から電力が供給等される低電圧モードとに切り替えられる。この切り替えは、電流変化速度ｄｉＬ／ｄｔが、基準電流変化速度ｄｉＬｓ／ｄｔ以上か否かにより判断され、基準電流変化速度ｄｉＬｓ／ｄｔ以上であるときには高電圧モードに切り替えられ、基準電流変化速度ｄｉＬｓ／ｄｔ未満であるときには低電圧モードに切り替えられる。【選択図】        図３
2004286045.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体と、
該回転体の半径方向位置及び／又は軸方向位置を電磁石により制御する位置制御手段と、
前記電磁石を励磁駆動し、かつ該電磁石の励磁駆動を制御する励磁駆動制御回路とを備えた磁気軸受装置であって、
前記励磁駆動制御回路は、
第１の電位を発生する第１の電源と、
前記第１の電位よりも低い電位である第２の電位を発生する第２の電源と、
前記第１の電源又は前記第２の電源を選択可能であるとともに、該選択された電源から供給された電流により前記電磁石の励磁駆動を行う励磁駆動手段と、
該励磁駆動手段における電源の選択を所定の動作モードに応じて選択する選択制御手段とを備えたことを特徴とする磁気軸受装置。
【請求項２】
前記電磁石の電流又は磁束を検知する電流／磁束検知手段と、
該電流／磁束検知手段で検知した電流又は磁束の変化に基づき、所定の指数値への演算を行う演算手段と、
該演算手段で演算された指数値が、基準の指数値である基準指数値以上か否かを判断する指数値判断手段とを備え、
前記選択制御手段は、
前記指数値判断手段で前記指数値が前記基準指数値以上であると判断されたとき、前記第１の電源を選択することを特徴とする請求項１記載の磁気軸受装置。
【請求項３】
前記指数値は、
所定期間内における前記電磁石の電流又は磁束の時間微分値あるいは増減値又は前記所定期間よりも長い期間内における前記時間微分値の平均値あるいは前記増減値の平均値のいずれかであることを特徴とする請求項２記載の磁気軸受装置。
【請求項４】
前記回転体の回転数を検知する回転数検知手段と、
該回転数検知手段で検知された回転数が、所定範囲の回転数であるか否かを判断する回転数判断手段とを備え、
前記選択制御手段は、
前記回転数判断手段で前記回転数検知手段で検知された回転数が前記所定範囲の回転数であると判断されたとき、前記第１の電源を選択することを特徴とする請求項１、２又は３記載の磁気軸受装置。
【請求項５】
前記所定範囲は、
前記回転体の回転加速時に通過する共振点を含むことを特徴とする請求項４記載の磁気軸受装置。
【請求項６】
前記励磁駆動手段は、
前記第１の電源の第１の電位を発生する正極に一端が接続され、かつ前記電磁石の一端に他端が接続された第１のスイッチ素子と、
該第１のスイッチ素子の他端に順方向出口端が接続され、かつ負極に順方向入口端が接続された第１の整流素子と、
前記電磁石の他端に一端が接続され、かつ前記負極に他端が接続された第２のスイッチ素子と、
該第２のスイッチ素子の一端に順方向入口端が接続され、かつ前記第１の電源の正極に順方向出口端が接続された第２の整流素子と、
前記第２の電源の第２の電位を発生する正極に一端が接続された第３のスイッチ素子と、
該第３のスイッチ素子の他端に順方向入口端が接続され、かつ前記電磁石の一端に順方向出口端が接続された第３の整流素子と、
前記第２の電源の正極に一端が接続された第４のスイッチ素子と、
該第４のスイッチ素子の他端に順方向出口端が接続され、かつ前記電磁石の他端に順方向入口端が接続された第４の整流素子とを備え、
前記電流／磁束検知手段は、
前記電磁石、前記第１のスイッチ素子、前記第２のスイッチ素子、前記第３のスイッチ素子、前記第４のスイッチ素子、前記第１の整流素子、前記第２の整流素子、前記第３の整流素子及び前記第４の整流素子のうち少なくとも１の素子に対して直列に接続され、該接続された前記素子に流れる電流を検出する電流検出回路を備え、
前記選択制御手段は、
前記第１のスイッチ素子、前記第２のスイッチ素子、前記第３のスイッチ素子及び前記第４のスイッチ素子を断接することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の磁気軸受装置。
【請求項７】
前記選択制御手段は、
前記第１の電源を選択して前記電磁石の一端から他端へ流れる電流を増加させるために、前記第１のスイッチ素子及び前記第２のスイッチ素子をｏｎにし、
前記第１の電源を選択して前記電磁石の一端から他端へ流れる電流を減少させるために、前記第１のスイッチ素子、前記第２のスイッチ素子、前記第３のスイッチ素子及び前記第４のスイッチ素子をｏｆｆにし、
前記第１の電源を選択して前記電磁石の一端から他端へ流れる電流を一定に保つために、前記第２のスイッチ素子をｏｎにし、かつ前記第１のスイッチ素子及び前記第３のスイッチ素子をｏｆｆにし、あるいは前記第１のスイッチ素子をｏｎにし、かつ前記第２のスイッチ素子及び前記第４のスイッチ素子をｏｆｆにし、前記第２の電源を選択して前記電磁石の一端から他端へ流れる電流を増加させるために、前記第２のスイッチ素子及び前記第３のスイッチ素子をｏｎにし、かつ前記第１のスイッチ素子をｏｆｆにし、
前記第２の電源を選択して前記電磁石の一端から他端へ流れる電流を減少させるために、前記第４のスイッチ素子をｏｎにし、かつ前記第１のスイッチ素子、前記第２のスイッチ素子及び前記第３のスイッチ素子をｏｆｆにし、
前記第２の電源を選択して前記電磁石の一端から他端へ流れる電流を一定に保つために、前記第２のスイッチ素子をｏｎにし、かつ前記第１のスイッチ素子及び前記第３のスイッチ素子をｏｆｆにし、あるいは前記第３のスイッチ素子及び前記第４のスイッチ素子をｏｎにし、かつ前記第１のスイッチ素子及び前記第２のスイッチ素子をｏｆｆにすることを特徴とする請求項６記載の磁気軸受装置。
【請求項８】
前記励磁駆動手段は、
第１のノードに一端が接続され、かつ前記電磁石の一端に他端が接続された第１のスイッチ素子と、
該第１のスイッチ素子の他端に順方向出口端が接続され、かつ負極に順方向入口端が接続された第１の整流素子と、
前記電磁石の他端に一端が接続され、かつ前記負極に他端が接続された第２のスイッチ素子と、
該第２のスイッチ素子の一端に順方向入口端が接続され、かつ第２のノードに順方向出口端が接続された第２の整流素子と、
前記第１の電源の第１の電位を発生する正極に一端が接続され、かつ前記第１のノードに他端が接続された第３のスイッチ素子と、
該第３のスイッチ素子の他端に順方向出口端が接続され、かつ前記第２の電源の第２の電位を発生する正極に順方向入口端が接続された第３の整流素子と、
前記第２の電源の正極に一端が接続され、かつ前記第２のノードに他端が接続された第４のスイッチ素子と、
該第４のスイッチ素子の他端に順方向入口端が接続され、かつ前記第１の電源の正極に順方向出口端が接続された第４の整流素子とを備え、
前記電流／磁束検知手段は、
前記電磁石、前記第１のスイッチ素子、前記第２のスイッチ素子、前記第３のスイッチ素子、前記第４のスイッチ素子、前記第１の整流素子、前記第２の整流素子、前記第３の整流素子及び前記第４の整流素子のうち少なくとも１の素子に対して直列に接続され、該接続された前記素子に流れる電流を検出する電流検出回路を備え、
前記選択制御手段は、
前記第１のスイッチ素子、前記第２のスイッチ素子、前記第３のスイッチ素子及び前記第４のスイッチ素子を断接することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の磁気軸受装置。
【請求項９】
前記励磁駆動手段は、
前記第１の電源を選択して前記電磁石の一端から他端へ流れる電流を増加させるために、前記第１のスイッチ素子、前記第２のスイッチ素子及び前記第３のスイッチ素子をｏｎにし、
前記第１の電源を選択して前記電磁石の一端から他端へ流れる電流を減少させるために、前記第１のスイッチ素子、前記第２のスイッチ素子及び前記第４のスイッチ素子をｏｆｆにし、
前記第１の電源を選択して前記電磁石の一端から他端へ流れる電流を一定に保つために、前記第２のスイッチ素子をｏｎにし、かつ前記第１のスイッチ素子をｏｆｆにし、あるいは前記第１のスイッチ素子及び前記第３のスイッチ素子をｏｎにし、かつ前記第２のスイッチ素子及び前記第４のスイッチ素子をｏｆｆにし、前記第２の電源を選択して前記電磁石の一端から他端へ流れる電流を増加させるために、前記第１のスイッチ素子及び前記第２のスイッチ素子をｏｎにし、かつ前記第３のスイッチ素子をｏｆｆにし、
前記第２の電源を選択して前記電磁石の一端から他端へ流れる電流を減少させるために、前記第４のスイッチ素子をｏｎにし、かつ前記第１のスイッチ素子及び前記第２のスイッチ素子をｏｆｆにし、
前記第２の電源を選択して前記電磁石の一端から他端へ流れる電流を一定に保つために、前記第２のスイッチ素子をｏｎにし、かつ前記第１のスイッチ素子をｏｆｆにし、あるいは前記第１のスイッチ素子及び前記第４のスイッチ素子をｏｎにし、かつ前記第２のスイッチ素子及び前記第３のスイッチ素子をｏｆｆにすることを特徴とする請求項８記載の磁気軸受装置。
【請求項１０】
前記電磁石は、複数個設けられており、
前記励磁駆動制御回路は、前記複数個の電磁石をそれぞれ独立に制御するとともに、
該励磁駆動制御回路においては、前記複数個の電磁石に対する前記第１のノード同士及び／又は該複数個の電磁石に対する前記第２のノード同士は、共通であることを特徴とする請求項８又は請求項９記載の磁気軸受装置。
【請求項１１】
回転体と、
該回転体の半径方向位置及び／又は軸方向位置を電磁石により制御する位置制御手段と、
前記電磁石を励磁駆動し、かつ該電磁石の励磁駆動を制御する励磁駆動制御回路とを備えた磁気軸受装置であって、
前記励磁駆動制御回路は、
２以上の電位を発生するＮ個の電源と、
該Ｎ個の電源のいずれか１個を選択可能であるとともに、該選択された電源から供給された電流により前記電磁石の励磁駆動を行う励磁駆動手段と、
該励磁駆動手段における電源の選択を所定の動作モードに応じて選択する選択制御手段とを備えたことを特徴とする磁気軸受装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の磁気軸受装置を搭載したポンプ装置であって、
該ポンプ装置は、
被対象設備に接続され、かつ該被対象設備から所定のガスを吸引することを特徴とするポンプ装置。
【請求項１３】
前記被対象設備における作業内容が予め決められた作業内容であるか否かを判断する作業内容判断手段を備え、
前記選択制御手段は、
前記作業内容判断手段で前記被対象設備における作業内容が前記予め決められた作業内容であると判断されたとき、前記第２の電源を選択することを特徴とする請求項１２記載のポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気軸受装置及び該磁気軸受装置を搭載したポンプ装置に係わり、特に、高速かつ強い力で回転体の位置制御を可能にしつつ、ポンプ装置から生じる振動を低減し、かつポンプ装置から生じる電気的・磁気的なノイズを減らすことのできる磁気軸受装置及び該磁気軸受装置を搭載したポンプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のエレクトロニクスの発展に伴い、メモリや集積回路といった半導体の需要が急激に増大している。
これらの半導体は、極めて純度の高い半導体基板に不純物をドープして電気的性質を与えたり、半導体基板上に微細な回路パターンを形成し、これを積層するなどして製造される。
そして、これらの作業は空気中の塵等による影響を避けるため高真空状態のチャンバ内で行われる必要がある。このチャンバの排気には、一般にポンプ装置として真空ポンプが用いられているが、特に残留ガスが少なく、保守が容易である等の点から真空ポンプの中の一つであるターボ分子ポンプが多用されている。
【０００３】
また、半導体の製造工程では、さまざまなプロセスガスを半導体の基板に作用させる工程が数多くあり、ターボ分子ポンプはチャンバ内を真空にするのみならず、これらのプロセスガスをチャンバ内から排気するのにも使用される。
さらに、ターボ分子ポンプは、電子顕微鏡等の設備において、粉塵等の存在による電子ビームの屈折等を防止するため、電子顕微鏡等のチャンバ内の環境を高度の真空状態にするのにも用いられている。
【０００４】
このターボ分子ポンプの縦断面図を図７に示す。
図７において、ターボ分子ポンプ１００は、円筒状の外筒１２７の上端に吸気口１０１が形成されている。そして、外筒１２７の内方には、ガスを吸引排気するためのタービンブレードによる複数の回転翼１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・を周部に放射状かつ多段に形成した回転体１０３が備えられている。
この回転体１０３の中心にはロータ軸１１３が取り付けられており、このロータ軸１１３は、例えば５軸制御の磁気軸受により空中に浮上支持かつ位置制御されている。
【０００５】
上側径方向電磁石１０４は、４個の電磁石がＸ軸とＹ軸とに対をなして配置されている。この上側径方向電磁石１０４に近接かつ対応されて４個の電磁石からなる上側径方向センサ１０７が備えられている。この上側径方向センサ１０７は回転体１０３の径方向変位を検出し、図示せぬ制御装置に送るように構成されている。
【０００６】
この制御装置においては、上側径方向センサ１０７が検出した変位信号に基づき、ＰＩＤ調節機能を有する補償回路を介したアンプ回路１５０（後述する）により上側径方向電磁石１０４を励磁制御し、ロータ軸１１３の上側の径方向位置を調整する。
【０００７】
そして、このロータ軸１１３は、高透磁率材（鉄など）などにより形成され、上側径方向電磁石１０４の磁力により吸引されるようになっている。かかる調整は、Ｘ軸方向とＹ軸方向とにそれぞれ独立して行われる。
また、下側径方向電磁石１０５及び下側径方向センサ１０８が、上側径方向電磁石１０４及び上側径方向センサ１０７と同様に配置され、ロータ軸１１３の下側の径方向位置を上側の径方向位置と同様に調整している。
【０００８】
さらに、軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂが、ロータ軸１１３の下部に備えた円板状の金属ディスク１１１を上下に挟んで配置されている。金属ディスク１１１は、鉄などの高透磁率材で構成されている。ロータ軸１１３の軸方向変位を検出するために軸方向センサ１０９が備えられ、その軸方向変位信号が制御装置に送られるように構成されている。
【０００９】
そして、軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂは、この軸方向変位信号に基づき、制御装置のＰＩＤ調節機能を有する補償回路を介したアンプ回路１５０により励磁制御されるようになっている。軸方向電磁石１０６Ａは、磁力により金属ディスク１１１を上方に吸引し、軸方向電磁石１０６Ｂは、金属ディスク１１１を下方に吸引する。
【００１０】
このように、制御装置は、この軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂが金属ディスク１１１に及ぼす磁力を適当に調節し、ロータ軸１１３を軸方向に磁気浮上させ、空間に非接触で保持するようになっている。
なお、これら上側径方向電磁石１０４、下側径方向電磁石１０５及び軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂを励磁駆動するアンプ回路１５０については、後述する。
【００１１】
一方、モータ１２１は、ロータ軸１１３を取り囲むように周状に配置された複数の磁極を備えている。各磁極は、ロータ軸１１３との間に作用する電磁力を介してロータ軸１１３を回転駆動するように、制御装置によって制御されている。
また、モータ１２１には図示しない回転数センサが組み込まれており、この回転数センサの検出信号によりロータ軸１１３の回転数が検出されるようになっている。
【００１２】
さらに、例えば下側径方向センサ１０８近傍に、図示しない位相センサが取り付けてあり、ロータ軸１１３の回転の位相を検出するようになっている。制御装置では、この位相センサと回転数センサの検出信号を共に用いて磁極の位置を検出するようになっている。
【００１３】
回転翼１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・とわずかの空隙を隔てて複数枚の固定翼１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ・・・が配設されている。回転翼１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・は、それぞれ排気ガスの分子を衝突により下方向に移送するため、ロータ軸１１３の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して形成されている。
【００１４】
また、固定翼１２３も、同様にロータ軸１１３の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して形成され、かつ外筒１２７の内方に向けて回転翼１０２の段と互い違いに配設されている。
そして、固定翼１２３の一端は、複数の段積みされた固定翼スペーサ１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ・・・の間に嵌挿された状態で支持されている。
【００１５】
固定翼スペーサ１２５はリング状の部材であり、例えばアルミニウム、鉄、ステンレス、銅などの金属、又はこれらの金属を成分として含む合金などの金属によって構成されている。
固定翼スペーサ１２５の外周には、わずかの空隙を隔てて外筒１２７が固定されている。外筒１２７の底部にはベース部１２９が配設され、固定翼スペーサ１２５の下部とベース部１２９の間にはネジ付きスペーサ１３１が配設されている。そして、ベース部１２９中のネジ付きスペーサ１３１の下部には排気口１３３が形成され、外部に連通されている。
【００１６】
ネジ付きスペーサ１３１は、アルミニウム、銅、ステンレス、鉄、又はこれらの金属を成分とする合金などの金属によって構成された円筒状の部材であり、その内周面に螺旋状のネジ溝１３１ａが複数条刻設されている。
ネジ溝１３１ａの螺旋の方向は、回転体１０３の回転方向に排気ガスの分子が移動したときに、この分子が排気口１３３の方へ移送される方向である。
【００１７】
回転体１０３の回転翼１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・に続く最下部には回転翼１０２ｄが垂下されている。この回転翼１０２ｄの外周面は、円筒状で、かつネジ付きスペーサ１３１の内周面に向かって張り出されており、このネジ付きスペーサ１３１の内周面と所定の隙間を隔てて近接されている。
【００１８】
ベース部１２９は、ターボ分子ポンプ１００の基底部を構成する円盤状の部材であり、一般には鉄、アルミニウム、ステンレスなどの金属によって構成されている。
ベース部１２９はターボ分子ポンプ１００を物理的に保持すると共に、熱の伝導路の機能も兼ね備えているので、鉄、アルミニウムや銅などの剛性があり、熱伝導率も高い金属が使用されるのが望ましい。
【００１９】
かかる構成において、回転翼１０２がモータ１２１により駆動されてロータ軸１１３と共に回転すると、回転翼１０２と固定翼１２３の作用により、吸気口１０１を通じてチャンバからの排気ガスが吸気される。
吸気口１０１から吸気された排気ガスは、回転翼１０２と固定翼１２３の間を通り、ベース部１２９へ移送される。このとき、排気ガスが回転翼１０２に接触する際に生ずる摩擦熱や、モータ１２１で発生した熱の伝導などにより、回転翼１０２の温度は上昇するが、この熱は、輻射又は排気ガスの気体分子などによる伝導により固定翼１２３側に伝達される。
【００２０】
固定翼スペーサ１２５は、外周部で互いに接合しており、固定翼１２３が回転翼１０２から受け取った熱や排気ガスが固定翼１２３に接触する際に生ずる摩擦熱などを外部へと伝達する。
ベース部１２９に移送されてきた排気ガスは、ネジ付きスペーサ１３１のネジ溝１３１ａに案内されつつ排気口１３３へと送られる。
【００２１】
なお、上記では、ネジ付きスペーサ１３１は回転翼１０２ｄの外周に配設し、ネジ付きスペーサ１３１の内周面にネジ溝１３１ａが刻設されているとして説明した。しかしながら、これとは逆に回転翼１０２ｄの外周面にネジ溝が刻設され、その周囲に円筒状の内周面を有するスペーサが配置される場合もある。
【００２２】
また、吸気口１０１から吸引されたガスがモータ１２１、下側径方向電磁石１０５、下側径方向センサ１０８、上側径方向電磁石１０４、上側径方向センサ１０７などで構成される電装部側に侵入することのないよう、電装部は周囲をステータコラム１２２で覆われ、この電装部内はパージガスにて所定圧に保たれている。
【００２３】
このため、ベース部１２９には図示しない配管が配設され、この配管を通じてパージガスが導入される。導入されたパージガスは、保護ベアリング１２０とロータ軸１１３間、モータ１２１のロータとステータ間、ステータコラム１２２と回転翼１０２間の隙間を通じて排気口１３３へ送出される。
【００２４】
ここに、ターボ分子ポンプ１００は、個々に調整された固有のパラメータ（例えば、機種の特定、機種に対応する諸特性）に基づいた制御を要する。この制御パラメータを格納するために、上記ターボ分子ポンプ１００は、その本体内に電子回路部１４１を備えている。電子回路部１４１は、ＥＥＰ−ＲＯＭ等の半導体メモリ及びそのアクセスのための半導体素子等の電子部品、その実装用の基板１４３等から構成される。
この電子回路部１４１は、ターボ分子ポンプ１００の下部を構成するベース部１２９の中央付近の図示しない回転数センサの下部に収容され、気密性の底蓋１４５によって閉じられている。
【００２５】
ところで、プロセスガスは、反応性を高めるため高温の状態でチャンバに導入されることがある。そして、これらのプロセスガスは、排気される際に冷却されてある温度になると固体となり排気系に生成物を析出する場合がある。そして、この種のプロセスガスがターボ分子ポンプ１００内で低温となって固体状となり、ターボ分子ポンプ１００内部に付着して堆積する。
【００２６】
例えば、Ａｌエッチング装置にプロセスガスとしてＳｉＣｌ４が使用された場合、低真空（７６０［ｔｏｒｒ］〜１０−２［ｔｏｒｒ］）かつ、低温（約２０［℃］）のとき、固体生成物（例えばＡｌＣｌ３）が析出し、ターボ分子ポンプ１００内部に付着堆積することが蒸気圧曲線からわかる。これにより、ターボ分子ポンプ１００内部にプロセスガスの析出物が堆積すると、この堆積物がポンプ流路を狭め、ターボ分子ポンプ１００の性能を低下させる原因となる。そして、前述した生成物は排気口付近の温度が低い部分、特に回転翼１０２及びネジ付きスペーサ１３１付近で凝固、付着し易い状況にあった。
【００２７】
そのため、この問題を解決するために、従来はベース部１２９等の外周に図示しないヒータや環状の水冷管１４９を巻着させ、かつ例えばベース部１２９に図示しない温度センサ（例えばサーミスタ）を埋め込み、この温度センサの信号に基づきベース部１２９の温度を一定の高い温度（設定温度）に保つようにヒータの加熱や水冷管１４９による冷却の制御（以下ＴＭＳという。ＴＭＳ；Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）が行われている。
【００２８】
次に、このように構成されるターボ分子ポンプ１００に関して、その上側径方向電磁石１０４、下側径方向電磁石１０５及び軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂを励磁駆動するアンプ回路１５０について、詳細に説明する。
このアンプ回路の回路図を図８に示す。
【００２９】
図８において、上側径方向電磁石１０４等を構成する電磁石巻線１５１は、その一端がトランジスタ１６１を介して電源１７１の正極１７１ａに接続されており、また、その他端が電流検出回路１８１及びトランジスタ１６２を介して電源１７１の負極１７１ｂに接続されている。
そして、トランジスタ１６１、１６２は、いわゆるパワーＭＯＳＦＥＴとなっており、そのソース−ドレイン間にダイオードが接続された構造を有している。
【００３０】
このとき、トランジスタ１６１は、そのダイオードのカソード端子１６１ａが正極１７１ａに接続されるとともに、アノード端子１６１ｂが電磁石巻線１５１の一端と接続されるようになっている。
また、トランジスタ１６２は、そのダイオードのカソード端子１６２ａが電流検出回路１８１に接続されるとともに、アノード端子１６２ｂが負極１７１ｂと接続されるようになっている。
【００３１】
一方、電流回生用のダイオード１６５は、そのカソード端子１６５ａが電磁石巻線１５１の一端に接続されるとともに、そのアノード端子１６５ｂが負極１７１ｂに接続されるようになっている。
また、これと同様に、電流回生用のダイオード１６６は、そのカソード端子１６６ａが正極１７１ａに接続されるとともに、そのアノード端子１６６ｂが電流検出回路１８１を介して電磁石巻線１５１の他端に接続されるようになっている。
そして、電流検出回路１８１は、例えばホールセンサ式電流センサで構成されている。
【００３２】
以上のように構成されるアンプ回路１５０は、各電磁石１０４、１０５、１０６Ａ、１０６Ｂに対応されるものであり、他の電磁石１０５、１０６Ａ、１０６Ｂについても同様のアンプ回路１５０が構成されるようになっている。そのため、磁気軸受が５軸制御の場合には、電源１７１に対して１０個のアンプ回路１５０が並列に接続されるようになっている。
【００３３】
さらに、アンプ制御回路１９１は、制御装置の図示しないディジタル・シグナル・プロセッサ部（以下、ＤＳＰ部という）内の回路となっており、このアンプ制御回路１９１は、トランジスタ１６１、１６２のｏｎ／ｏｆｆを切り替え可能となっている。
【００３４】
すなわち、このＤＳＰ部及びそのアンプ制御回路１９１は、電流検出回路１８１が検出した電流値（この電流値を反映した信号を電流検出信号１９１ｃという）と所定の電流指令値とを比較するようになっている。そして、この比較結果に基づき、ＰＷＭ制御による１周期である制御サイクルＴｓ内に発生させるパルス幅の大きさ（パルス幅時間Ｔｐ１、Ｔｐ２）を決めるようになっている。その結果、このパルス幅を有するゲート駆動信号１９１ａ、１９１ｂを、アンプ制御回路１９１からトランジスタ１６１、１６２のゲート端子に出力するようになっている。
【００３５】
なお、電源１７１としては、特に、回転体１０３の回転速度の加速運転中に共振点を通過する際や定速運転中に外乱が発生した際等に、高速かつ強い力での回転体１０３の位置制御をする必要がある。そのため、電磁石巻線１５１に流れる電流の急激な増加（あるいは減少）ができるように、電源１７１としては、例えば５０Ｖ程度の高電圧が使用されるようになっている。
また、電源１７１の正極１７１ａと負極１７１ｂとの間には、電源１７１の安定化のために、通常コンデンサが接続されている（図示略）。
【００３６】
かかる構成において、トランジスタ１６１、１６２の両方をｏｎにすると、電磁石巻線１５１に流れる電流（以下、電磁石電流ｉＬという）が増加し、両方をｏｆｆにすると、電磁石電流ｉＬが減少する。
【００３７】
また、トランジスタ１６１、１６２のどちらか１個をｏｎにすると、いわゆるフライホイール電流が保持される。そして、このようにアンプ回路１５０にフライホイール電流を流すことで、特許文献１に示すようアンプ回路１５０におけるヒステリシス損を減少させ、回路全体としての消費電力を低く抑えることができる。また、このようにトランジスタ１６１、１６２を制御することにより、ターボ分子ポンプ１００に生じる高調波等の高周波ノイズを低減することができる。さらに、このフライホイール電流を電流検出回路１８１で測定することで電磁石巻線１５１を流れる電磁石電流ｉＬが検出可能となる。
【００３８】
【特許文献１】
特許３１７６５８４号公報
【００３９】
すなわち、電流指令値が検出した電流値より大きい場合には、図９に示すように制御サイクルＴｓ（例えば１００μｓ）中で１回だけ、パルス幅時間Ｔｐ１に相当する時間分だけトランジスタ１６１、１６２の両方をｏｎにする。そのため、この期間中の電磁石電流ｉＬは、正極１７１ａから負極１７１ｂへ、トランジスタ１６１、１６２を介して流し得る電流値ｉＬｍａｘ（図示せず）に向かって増加する。
【００４０】
一方、指令値が検出値より小さい場合には、図１０に示すように制御サイクルＴｓ中で１回だけパルス幅時間Ｔｐ２に相当する時間分だけトランジスタ１６１、１６２の両方をｏｆｆにする。そのため、この期間中の電磁石電流ｉＬは、負極１７１ｂから正極１７１ａへ、ダイオード１６５、１６６を介して回生し得る電流値ｉＬｍｉｎ（図示せず）に向かって減少する。
【００４１】
そして、いずれの場合にも、パルス幅時間Ｔｐ１、Ｔｐ２の経過後は、トランジスタ１６１、１６２のどちらか１個をｏｎにする。そのため、この期間中は、アンプ回路１５０にフライホイール電流が保持される。
【００４２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ターボ分子ポンプ１００においては、上述のように、例えば上側径方向電磁石１０４と上側径方向センサ１０７とは、互いにできるだけ近くに配置される必要がある。
【００４３】
もちろん、上側径方向電磁石１０４と上側径方向センサ１０７との間だけなく、下側径方向電磁石１０５と下側径方向センサ１０８との間や、軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂと軸方向センサ１０９との間においても、電磁石と位置センサとは、互いにできるだけ近くに配置される必要がある。
従って、電磁石１０４、１０５、１０６Ａ、１０６Ｂとそれぞれの位置センサ１０７、１０８、１０９との間は、互いに静電的に結合しているといえる。
【００４４】
また、電磁石１０４、１０５、１０６Ａ、１０６Ｂとそれぞれの位置センサ１０７、１０８、１０９との間には、ロータ軸１１３や金属ディスク１１１の高透磁率材が介設されるため、これらの間も互いに磁気的に結合しているといえる。
【００４５】
一方、アンプ制御回路１９１は、上述の通り、制御サイクルＴｓ以下で高速にトランジスタ１６１、１６２のｏｎ／ｏｆｆを切り替えている。従って、電磁石巻線１５１には、トランジスタ１６１、１６２の切り替えに伴う電気的なノイズ（例えばインダクタンス成分に基づくもの、反射に基づくもの等）が発生する場合がある。また、これに加え、電磁石巻線１５１における電気的なノイズの発生に起因して、電磁石巻線１５１から磁気的なノイズを発生する場合もある。
このとき、電磁石巻線１５１で発生した電気的・磁気的なノイズは、電磁石巻線１５１と静電的・磁気的に結合した各位置センサ１０６、１０７、１０８、１０９に影響を与えるおそれがある。
【００４６】
すなわち、各位置センサ１０６、１０７、１０８、１０９に、電磁石巻線１５１で発生した電気的なノイズが作用すれば、各位置センサ１０６、１０７、１０８、１０９が検出した変位信号に、ノイズ成分に対応したノイズ量が混入するおそれがある。この場合、制御回路の補償回路では、ノイズ成分が混入した変位信号に基づいてＰＩＤ制御を行い、この結果をアンプ回路１５０に出力してしまう。そのため、アンプ回路１５０による電磁石巻線１５１の励磁駆動は、ノイズ成分が混入した状態におけるものとなる。従って、回転体１０３は、真の変位信号と異なる電気的なノイズ成分により、振動してしまうおそれがある。
【００４７】
また、これと同様に、各位置センサ１０６、１０７、１０８、１０９に、電磁石巻線１５１で発生した磁気的なノイズが作用すれば、各位置センサ１０６、１０７、１０８、１０９が検出する磁場自体にノイズが発生するおそれがある。そのため、上記の電気的なノイズと同様に、各位置センサ１０６、１０７、１０８、１０９が検出した変位信号に、ノイズ成分に対応したノイズ量が混入するおそれがある。従って、この場合も、回転体１０３は、磁気的なノイズ成分により振動してしまうおそれがある。
【００４８】
そして、このように回転体１０３が振動すると、ターボ分子ポンプ１００が接続するチャンバにも振動が伝わってしまい、チャンバ内で行う半導体の製造や電子顕微鏡の測定等に影響を与えるおそれがあった。
【００４９】
また、電磁石巻線１５１に発生するノイズは、電気的・磁気的なノイズであるため、このノイズ成分が直接的にチャンバ内で行う半導体の製造や電子顕微鏡の測定等に伝わって、これらに影響を与えるおそれがあった。特に、チャンバ内で電子顕微鏡の測定等を行う場合には、電子顕微鏡で照射される電子ビームが、電磁石巻線１５１で発生される磁気的なノイズの影響を受けて曲がってしまうおそれがあった。
【００５０】
さらに、電源１７１は、上述のように、回転体１０３を高速かつ強い力で位置制御する必要があるため、通常５０Ｖ程度の高電圧が使用される。しかし、電磁石巻線１５１に発生する電気的・磁気的なノイズは、電源１７１の電圧の大きさに対応して大きくなるものである。従って、回転体１０３を高速かつ強い力で位置制御しつつ、電磁石巻線１５１に発生する電気的・磁気的なノイズを減少させるのは困難であった。
【００５１】
本発明はこのような従来の課題に鑑みてなされたもので、高速かつ強い力で回転体の位置制御を可能にしつつ、ポンプ装置から生じる振動を低減し、かつポンプ装置から生じる電気的・磁気的なノイズを減らすことのできる磁気軸受装置及び該磁気軸受装置を搭載したポンプ装置を提供することを目的とする。
【００５２】
【課題を解決するための手段】
このため本発明は、回転体と、該回転体の半径方向位置及び／又は軸方向位置を電磁石により制御する位置制御手段と、前記電磁石を励磁駆動し、かつ該電磁石の励磁駆動を制御する励磁駆動制御回路とを備えた磁気軸受装置であって、前記励磁駆動制御回路は、第１の電位を発生する第１の電源と、前記第１の電位よりも低い電位である第２の電位を発生する第２の電源と、前記第１の電源又は前記第２の電源を選択可能であるとともに、該選択された電源から供給された電流により前記電磁石の励磁駆動を行う励磁駆動手段と、該励磁駆動手段における電源の選択を所定の動作モードに応じて選択する選択制御手段とを備えて構成した。
【００５３】
電磁石への励磁駆動に際し、第１の電源と、この第１の電源より低い電位を発生する第２の電源とが、所定の動作モードに応じて選択される。
そのため、第１の電源が選択された場合には、回転体の位置制御を高速かつ強い力で行うことが可能となる。一方、第２の電源が選択された場合には、電磁石から発生する電気的・磁気的なノイズを減らすことができる。
このことにより、高速かつ強い力で回転体の位置制御を可能にしつつ、磁気軸受装置から生じる振動を低減し、かつこの磁気軸受装置から生じる電気的・磁気的なノイズを減らすことができる。
【００５４】
また、本発明は、前記電磁石の電流又は磁束を検知する電流／磁束検知手段と、該電流／磁束検知手段で検知した電流又は磁束の変化に基づき、所定の指数値への演算を行う演算手段と、該演算手段で演算された指数値が、基準の指数値である基準指数値以上か否かを判断する指数値判断手段とを備え、前記選択制御手段は、前記指数値判断手段で前記指数値が前記基準指数値以上であると判断されたとき、前記第１の電源を選択することを特徴とする。
【００５５】
回転体の位置制御を高速かつ強い力で行うためには、電磁石に大きな電流を流す必要がある。そのため、電磁石に流れる電流やその磁束の変化に基づき演算された指数値が、基準指数値以上か否かにより、回転体の位置制御に高速かつ強い力を必要としているか否が判断可能である。
このことにより、電磁石に流れる電流やその磁束を検知することで、第１の電源又は第２の電源の選択を行うことができる。
【００５６】
さらに、本発明は、前記指数値は、所定期間内における前記電磁石の電流又は磁束の時間微分値あるいは増減値又は前記所定期間よりも長い期間内における前記時間微分値の平均値あるいは前記増減値の平均値のいずれかであることを特徴とする。
【００５７】
このことにより、電磁石に流れるやその磁束から時間微分値や増減値を演算することで、電磁石に流れる電流やその磁束の急激な変化が検知可能である。従って、これらの指令値が、基準指令値以上になったとき、第２の電源が選択される。
一方、指令値としては、電流や磁束の時間微分値や増減値の平均値を捉えることもできる。これにより、瞬間的な電流のリップル等による電源の切り替え動作を防ぐことができる。
なお、所定期間とは、例えば、電磁石の励磁駆動をＰＷＭ制御した場合の制御サイクルの１周期の時間である。また、この場合、所定期間よりも長い期間とは、この制御サイクルの数周期分の時間である。
【００５８】
さらに、本発明は、前記回転体の回転数を検知する回転数検知手段と、該回転数検知手段で検知された回転数が、所定範囲の回転数であるか否かを判断する回転数判断手段とを備え、前記選択制御手段は、前記回転数判断手段で前記回転数検知手段で検知された回転数が前記所定範囲の回転数であると判断されたとき、前記第１の電源を選択することを特徴とする。
【００５９】
回転数検知手段で検知された回転数が、所定範囲の回転数であるか否かにより、回転体の位置制御に高速かつ強い力を必要としているか否が判断される。そして、検知された回転数が、所定範囲の回転数であると判断された場合には、第１の電源が選択される。
このことにより、回転体の回転数を検知することによっても、第１の電源又は第２の電源の選択を行うことができる。
【００６０】
さらに、本発明は、前記所定範囲は、前記回転体の回転加速時に通過する共振点を含むことを特徴とする。
【００６１】
回転体の回転加速時に共振点を通過する際には、回転体が振動するおそれがある。従って、この範囲を所定範囲に含むことで、共振点通過時に回転体を高速かつ強い力で位置制御することが可能となる。
一方、この期間以外は第２の電源を選択することで、磁気軸受装置で消費する電力を小さくすることができる。
【００６２】
さらに、本発明は、前記励磁駆動手段は、前記第１の電源の第１の電位を発生する正極に一端が接続され、かつ前記電磁石の一端に他端が接続された第１のスイッチ素子と、該第１のスイッチ素子の他端に順方向出口端が接続され、かつ負極に順方向入口端が接続された第１の整流素子と、前記電磁石の他端に一端が接続され、かつ前記負極に他端が接続された第２のスイッチ素子と、該第２のスイッチ素子の一端に順方向入口端が接続され、かつ前記第１の電源の正極に順方向出口端が接続された第２の整流素子と、前記第２の電源の第２の電位を発生する正極に一端が接続された第３のスイッチ素子と、該第３のスイッチ素子の他端に順方向入口端が接続され、かつ前記電磁石の一端に順方向出口端が接続された第３の整流素子と、前記第２の電源の正極に一端が接続された第４のスイッチ素子と、該第４のスイッチ素子の他端に順方向出口端が接続され、かつ前記電磁石の他端に順方向入口端が接続された第４の整流素子とを備え、前記電流／磁束検知手段は、前記電磁石、前記第１のスイッチ素子、前記第２のスイッチ素子、前記第３のスイッチ素子、前記第４のスイッチ素子、前記第１の整流素子、前記第２の整流素子、前記第３の整流素子及び前記第４の整流素子のうち少なくとも１の素子に対して直列に接続され、該接続された前記素子に流れる電流を検出する電流検出回路を備え、前記選択制御手段は、前記第１のスイッチ素子、前記第２のスイッチ素子、前記第３のスイッチ素子及び前記第４のスイッチ素子を断接することを特徴とする。
【００６３】
このことにより、第１の電源又は第２の電源を選択して、その選択した電源から供給された電流により電磁石の励磁駆動が可能となる。
なお、第１のスイッチ素子、第２のスイッチ素子、第３のスイッチ素子及び第４のスイッチ素子は、例えばトランジスタ、特にパワーＭＯＳＦＥＴであり、第１の整流素子、第２の整流素子、第３の整流素子及び第４の整流素子は、例えばダイオードである。
【００６４】
さらに、本発明は、前記選択制御手段は、前記第１の電源を選択して前記電磁石の一端から他端へ流れる電流を増加させるために、前記第１のスイッチ素子及び前記第２のスイッチ素子をｏｎにし、前記第１の電源を選択して前記電磁石の一端から他端へ流れる電流を減少させるために、前記第１のスイッチ素子、前記第２のスイッチ素子、前記第３のスイッチ素子及び前記第４のスイッチ素子をｏｆｆにし、前記第１の電源を選択して前記電磁石の一端から他端へ流れる電流を一定に保つために、前記第２のスイッチ素子をｏｎにし、かつ前記第１のスイッチ素子及び前記第３のスイッチ素子をｏｆｆにし、あるいは前記第１のスイッチ素子をｏｎにし、かつ前記第２のスイッチ素子及び前記第４のスイッチ素子をｏｆｆにし、前記第２の電源を選択して前記電磁石の一端から他端へ流れる電流を増加させるために、前記第２のスイッチ素子及び前記第３のスイッチ素子をｏｎにし、かつ前記第１のスイッチ素子をｏｆｆにし、前記第２の電源を選択して前記電磁石の一端から他端へ流れる電流を減少させるために、前記第４のスイッチ素子をｏｎにし、かつ前記第１のスイッチ素子、前記第２のスイッチ素子及び前記第３のスイッチ素子をｏｆｆにし、前記第２の電源を選択して前記電磁石の一端から他端へ流れる電流を一定に保つために、前記第２のスイッチ素子をｏｎにし、かつ前記第１のスイッチ素子及び前記第３のスイッチ素子をｏｆｆにし、あるいは前記第３のスイッチ素子及び前記第４のスイッチ素子をｏｎにし、かつ前記第１のスイッチ素子及び前記第２のスイッチ素子をｏｆｆにすることを特徴とする。
【００６５】
このことにより、第１の電源を選択して電磁石の励磁駆動を行う場合には、第１の電源から第２の電源へのへの貫通電流を防ぎつつ、従来と同様に、第１の電源から電磁石への電力の供給（あるいは電流の回生）が可能になる。
また、第２の電源を選択して電磁石の励磁駆動を行う場合も、第２の電源から電磁石への電力の供給（あるいは電流の回生）が可能になる。
【００６６】
さらに、本発明は、前記励磁駆動手段は、第１のノードに一端が接続され、かつ前記電磁石の一端に他端が接続された第１のスイッチ素子と、該第１のスイッチ素子の他端に順方向出口端が接続され、かつ負極に順方向入口端が接続された第１の整流素子と、前記電磁石の他端に一端が接続され、かつ前記負極に他端が接続された第２のスイッチ素子と、該第２のスイッチ素子の一端に順方向入口端が接続され、かつ第２のノードに順方向出口端が接続された第２の整流素子と、前記第１の電源の第１の電位を発生する正極に一端が接続され、かつ前記第１のノードに他端が接続された第３のスイッチ素子と、該第３のスイッチ素子の他端に順方向出口端が接続され、かつ前記第２の電源の第２の電位を発生する正極に順方向入口端が接続された第３の整流素子と、前記第２の電源の正極に一端が接続され、かつ前記第２のノードに他端が接続された第４のスイッチ素子と、該第４のスイッチ素子の他端に順方向入口端が接続され、かつ前記第１の電源の正極に順方向出口端が接続された第４の整流素子とを備え、前記電流／磁束検知手段は、前記電磁石、前記第１のスイッチ素子、前記第２のスイッチ素子、前記第３のスイッチ素子、前記第４のスイッチ素子、前記第１の整流素子、前記第２の整流素子、前記第３の整流素子及び前記第４の整流素子のうち少なくとも１の素子に対して直列に接続され、該接続された前記素子に流れる電流を検出する電流検出回路を備え、前記選択制御手段は、前記第１のスイッチ素子、前記第２のスイッチ素子、前記第３のスイッチ素子及び前記第４のスイッチ素子を断接することを特徴とする。
【００６７】
このことにより、請求項６と異なる励磁駆動手段の構成であっても、第１の電源又は第２の電源を選択して、その電源から供給された電流により電磁石の励磁駆動が可能となる。
従って、励磁駆動制御回路の設計において、設計容易な構成を選択可能となる。
【００６８】
さらに、本発明は、前記励磁駆動手段は、前記励磁駆動手段は、前記第１の電源を選択して前記電磁石の一端から他端へ流れる電流を増加させるために、前記第１のスイッチ素子、前記第２のスイッチ素子及び前記第３のスイッチ素子をｏｎにし、前記第１の電源を選択して前記電磁石の一端から他端へ流れる電流を減少させるために、前記第１のスイッチ素子、前記第２のスイッチ素子及び前記第４のスイッチ素子をｏｆｆにし、前記第１の電源を選択して前記電磁石の一端から他端へ流れる電流を一定に保つために、前記第２のスイッチ素子をｏｎにし、かつ前記第１のスイッチ素子をｏｆｆにし、あるいは前記第１のスイッチ素子及び前記第３のスイッチ素子をｏｎにし、かつ前記第２のスイッチ素子及び前記第４のスイッチ素子をｏｆｆにし、前記第２の電源を選択して前記電磁石の一端から他端へ流れる電流を増加させるために、前記第１のスイッチ素子及び前記第２のスイッチ素子をｏｎにし、かつ前記第３のスイッチ素子をｏｆｆにし、前記第２の電源を選択して前記電磁石の一端から他端へ流れる電流を減少させるために、前記第４のスイッチ素子をｏｎにし、かつ前記第１のスイッチ素子及び前記第２のスイッチ素子をｏｆｆにし、前記第２の電源を選択して前記電磁石の一端から他端へ流れる電流を一定に保つために、前記第２のスイッチ素子をｏｎにし、かつ前記第１のスイッチ素子をｏｆｆにし、あるいは前記第１のスイッチ素子及び前記第４のスイッチ素子をｏｎにし、かつ前記第２のスイッチ素子及び前記第３のスイッチ素子をｏｆｆにすることを特徴とする。
【００６９】
この場合も、請求項７と異なる制御を行うことによっても、請求項７と同様の作用を生じさせることができる。
従って、励磁駆動制御回路の制御においても、制御容易な構成を選択可能となる。
【００７０】
さらに、本発明は、前記電磁石は、複数個設けられており、前記励磁駆動制御回路は、前記複数個の電磁石をそれぞれ独立に制御するとともに、該励磁駆動制御回路においては、前記複数個の電磁石に対する前記第１のノード同士及び／又は該複数個の電磁石に対する前記第２のノード同士は、共通であることを特徴とする。
【００７１】
このことにより、第３のスイッチ素子、第３の整流素子、第４のスイッチ素子、第４の整流素子も共通にできるため、回路全体の素子数を減らすことができる。
なお、この場合、これらの素子は全ての電磁石への電力供給源となるため、ある程度大きな駆動能力を有することが望ましい。
【００７２】
さらに、本発明は、回転体と、該回転体の半径方向位置及び／又は軸方向位置を電磁石により制御する位置制御手段と、前記電磁石を励磁駆動し、かつ該電磁石の励磁駆動を制御する励磁駆動制御回路とを備えた磁気軸受装置であって、前記励磁駆動制御回路は、２以上の電位を発生するＮ個の電源と、該Ｎ個の電源のいずれか１個を選択可能であるとともに、該選択された電源から供給された電流により前記電磁石の励磁駆動を行う励磁駆動手段と、該励磁駆動手段における電源の選択を所定の動作モードに応じて選択する選択制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００７３】
このことにより、第１の電源と第２の電源との間の選択だけでなく、さらに、これらの中間の電位を有する電源との間の選択も可能となる。
また、第１の電源よりも高い電位を有する電源を選択することで、さらに高速かつ強い力で回転体の位置制御が可能となる。一方、第２の電源よりも低い電位を有する電源を選択することで、さらに低振動な動作が可能となる。
【００７４】
さらに、本発明は、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の磁気軸受装置を搭載したポンプ装置であって、該ポンプ装置は、被対象設備に接続され、かつ該被対象設備から所定のガスを吸引することを特徴とする。
【００７５】
このことにより、高速かつ強い力で回転体の位置制御を可能にしつつ、ポンプ装置から生じる振動を低減し、かつポンプ装置から生じる電気的・磁気的なノイズを減らすことができる。
従って、被対象設備に伝わる電気的・磁気的なノイズを低減することができ、半導体の製造や電子顕微鏡の測定等への悪影響を避けることが可能となる。
【００７６】
さらに、本発明は、前記被対象設備における作業内容が予め決められた作業内容であるか否かを判断する作業内容判断手段を備え、前記選択制御手段は、前記作業内容判断手段で前記被対象設備における作業内容が前記予め決められた作業内容であると判断されたとき、前記第２の電源を選択することを特徴とする。
【００７７】
被対象設備における作業内容が、予め決められた作業内容であるか否かにより、回転体の位置制御を低振動で行う必要があるか否かが判断される。そして、被対象設備における作業内容が、予め決められた作業内容であると判断された場合には、第２の電源が選択される。
このことにより、被対象設備における作業内容を判断することによっても、第１の電源又は第２の電源の選択を行うことができる。
なお、予め決められた作業内容としては、例えば、被対象設備内で半導体ウェハへの紫外線照射を行う場合や、電子顕微鏡による測定で電子ビームを照射する場合等である。
【００７８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施形態について説明する。
本発明の第１実施形態であるアンプ回路の回路図を図１に示す。なお、図８と同一要素のものについては同一符号を付して説明は省略する。また、以下において、高電圧電源１７１は、従来の電源１７１と同じものであるが、後述する低電圧電源２７１と区別するため、高電圧電源１７１というものとする。
【００７９】
図１において、電磁石巻線１５１は、その一端がトランジスタ１６１を介して高電圧電源１７１の正極１７１ａに接続される（従来と同様）とともに、さらに、この電磁石巻線１５１の一端がダイオード２６５及びトランジスタ２６１を介して低電圧電源２７１の正極２７１ａにも接続されている。
【００８０】
このとき、このトランジスタ２６１は、トランジスタ１６１等と同様に、パワーＭＯＳＦＥＴとなっており、そのソース−ドレイン間にダイオードが接続された構造を有している。そして、トランジスタ２６１は、そのダイオードのカソード端子２６１ａが低電圧電源２７１の正極２７１ａに接続されるとともに、アノード端子２６１ｂがダイオード２６５のアノード端子２６５ｂと接続されるようになっている。そして、このダイオード２６５のカソード端子２６５ａは、電磁石巻線１５１の一端と接続されるようになっている。
【００８１】
一方、電磁石巻線１５１の他端には、電流検出回路１８１を介して、トランジスタ１６２及びダイオード１６６（従来と同様）に加え、さらに、ダイオード２６６のアノード端子２６６ｂが接続されている。そして、この電磁石巻線１５１の他端は、電流検出回路１８１、ダイオード２６６、トランジスタ２６２を介して、低電圧電源２７１の正極２７１ａに接続されている。
【００８２】
このとき、トランジスタ２６２は、トランジスタ２６１と同様に、パワーＭＯＳＦＥＴとなっており、そのソース−ドレイン間にダイオードが接続された構造を有している。そして、トランジスタ２６２は、そのダイオードのアノード端子２６２ｂが低電圧電源２７１の正極２７１ａに接続されるとともに、カソード端子２６２ａがダイオード２６６のカソード端子２６６ａに接続されるようになっている。
【００８３】
以上のように構成されるアンプ回路２５０は、従来のアンプ回路１５０と同様に、各電磁石１０４、１０５、１０６Ａ、１０６Ｂに対応されるものであり、他の電磁石１０５、１０６Ａ、１０６Ｂについても同様のアンプ回路２５０が構成されるようになっている。
【００８４】
また、アンプ制御回路２９１は、従来と同様に、ＤＳＰ部内の回路であり、トランジスタ１６１、１６２、２６１、２６２のｏｎ／ｏｆｆを切り替え可能となっている。
【００８５】
さらに、ＤＳＰ部及びそのアンプ制御回路２９１では、電流検出回路１８１が検出した電流値と所定の電流指令値とを比較するようになっている。そして、この比較結果に基づき、制御サイクルＴｓ内に発生させるパルス幅時間Ｔｐ１、Ｔｐ２を決めるようになっている。その結果、このパルス幅時間Ｔｐ１、Ｔｐ２を有するゲート駆動信号１９１ａ、１９１ｂ、２９１ａ、２９１ｂを、アンプ制御回路２９１からトランジスタ１６１、１６２、２６１、２６２のゲート端子に出力するようになっている。
【００８６】
さらに、アンプ制御回路２９１には、アンプ回路２５０における高電圧モードと低電圧モードとの間の切り替え（後述する）を行うためのモード切替信号２９２が入力されるようになっている。
【００８７】
なお、高電圧電源１７１としては、従来と同様に、高速かつ強い力での回転体１０３の位置制御を可能にするため、例えば５０Ｖ程度の高電圧となっている。
一方、低電圧電源２７１としては、高電圧電源１７１と異なり、電磁石巻線１５１で発生する電気的・磁気的なノイズを低減するため、例えば１５Ｖ程度の低電圧となっている。これ以降、高電圧電源１７１の正極１７１ａの電位を電圧Ｖｈといい、低電圧電源２７１の正極２７１ａの電位を電圧Ｖｌという（なお、高電圧電源１７１の負極１７１ｂ及び低電圧電源２７１の負極２７１ｂは共通なので、この電位を０Ｖとする）。
【００８８】
さらに、従来と同様に、高電圧電源１７１の正極１７１ａと負極１７１ｂとの間や、低電圧電源２７１の正極２７１ａと負極２７１ｂとの間には、これらの安定化のために、通常図示しないコンデンサが接続されていることが望ましい。
また、電流検出回路１８１は、電磁石巻線１５１に対してのみ直列に接続されるようになっているが、トランジスタ１６１、１６２、２６１、２６２やダイオード１６５、１６６、２５６、２６６に対してのみ直列に接続されるようになっていても良い。
【００８９】
さらに、高電圧電源１７１の正極１７１ａや、低電圧電源２７１の正極２７１ａには、いわゆる過電流保護装置や過電圧保護装置が配設されていることが望ましい（図示略）。これにより、万一、トランジスタ１６１等やダイオード２６５等が破壊して、高電圧電源１７１と低電圧電源２７１との間が短絡してしまっても、これらの保護装置の作用により、ポンプ装置全体の破壊を免れることができる。
【００９０】
また、トランジスタ１６１、１６２、２６１をｏｎさせるときにゲート端子に印加する電圧は、そのソース端子が接続される電源電圧＋約１５Ｖであれば良い。すなわち、トランジスタ１６１の場合、そのゲート端子には電圧Ｖｈ＋約１５Ｖが印加され、トランジスタ１６２の場合、そのゲート端子には＋約１５Ｖが印加され、トランジスタ２６１には、電圧Ｖｌ＋約１５Ｖが印加されれば良い。
一方、トランジスタ２６２は、アンプ回路２５０内を回生する電流を低電圧電源２７１の正極２７１ａ側に転送する必要があるため、電圧Ｖｌよりも高い電圧（例えば、３０Ｖ程度）をゲート端子に印加することが望ましい。このとき、この３０Ｖの電圧は、高電圧電源１７１から降圧して作成しても良いし、逆に低電圧電源２７１から昇圧して作成しても良い。いずれにしても、トランジスタ２６２のゲート端子を駆動できる程度の電力が供給できれば良いので、回路面積が増えることはほとんどない。
【００９１】
さらに、ダイオード１６５及びダイオード２６５は、それぞれのカソード端子１６５ａ、２６５ａが同一のノードに接続されているので、いわゆるツインダイオードが使用されることが望ましい。これは、ダイオード１６６及びダイオード２６６についても同様のことがいえる。従って、アンプ回路２５０を構成する部材の部品数を減らすことが可能である。
【００９２】
かかる構成において、電磁石巻線１５１は、高電圧電源１７１から電力が供給等される場合（以下、高電圧モードという）と、低電圧電源２７１から電力が供給等される場合（以下、低電圧モードという）とに切り替えられる。
【００９３】
まず、これら両モードにおける電磁石電流ｉＬの制御の仕方について説明する。この電磁石電流の制御の仕方を図２に示す。
図２において、高電圧モードで、電磁石巻線１５１に流れる電磁石電流ｉＬを増加させたいときには、パルス幅時間Ｔｐ１に相当する時間分だけ、トランジスタ１６１、１６２をｏｎにする。そのため、この期間中の電磁石電流ｉＬは、従来と同様に、正極１７１ａから負極１７１ｂへ、トランジスタ１６１、１６２を介して流し得る電流値ｉＬｍａｘに向かって増加する。
【００９４】
このとき、ダイオード２６５のアノード端子２６５ｂ側に印加される電圧は、最大でも電圧Ｖｌであるため、高電圧電源１７１の電圧Ｖｈがダイオード２６５を介して低電圧電源２７１側に印加されることはない。また、これと同様に、ダイオード２６６のアノード端子２６６ｂ側は、およそ０Ｖに近いので、ダイオード２６６を介して、電磁石巻線１５１を経由した電流が低電圧電源２７１側に流れ込むこともない。
【００９５】
なお、図２において、トランジスタ２６１の欄を”（ｏｆｆ）”としたが、これはｏｎ／ｏｆｆのいずれでも良いことを示している。すなわち、電磁石電流ｉＬを増加させる状態では、ダイオード２６５によって、トランジスタ２６１に電圧Ｖｈが印加されることはないため、いずれでも良いことになる。ただし、これ以外の状態（電磁石電流ｉＬを減少させたり、一定にしたいときの状態）との関係でｏｆｆにしておけば、ゲート駆動信号２９１ａの制御が容易になるため、”（ｏｆｆ）”と示してある。そして、この点は、トランジスタ２６２についても同様である。
【００９６】
一方、電磁石巻線１５１に流れる電磁石電流ｉＬを減少させたいときには、パルス幅時間Ｔｐ２に相当する時間分だけ、トランジスタ１６１、１６２、２６１、２６２をｏｆｆにする。そのため、この期間中の電磁石電流ｉＬは、従来と同様に、負極１７１ｂから正極１７１ａへ、ダイオード１６５、１６６を介して回生し得る電流値ｉＬｍｉｎに向かって減少する。
【００９７】
このとき、トランジスタ１６１、１６２をｏｆｆにすることにより、従来と同様に電流が回生し得る状態にするとともに、トランジスタ２６２をｏｆｆにすることにより、このトランジスタ２６２を介して、（回生する電流の）高電圧が低電圧電源２７１側に印加されることがなくなる。
【００９８】
さらに、電磁石巻線１５１に流れる電磁石電流ｉＬを一定に保ちたいときには、例えば、トランジスタ１６２をｏｎにして、トランジスタ１６１、２６１をｏｆｆにする。あるいはトランジスタ１６１をｏｎにして、トランジスタ１６２、２６２をｏｆｆにする。そのため、この期間中は、従来と同様に、アンプ回路２５０にフライホイール電流が保持される。
【００９９】
これに対し、低電圧モードで、電磁石巻線１５１に流れる電磁石電流ｉＬを増加させたいときには、パルス幅時間Ｔｐ１に相当する時間分だけ、トランジスタ１６２、２６１をｏｎにして、トランジスタ１６１をｏｆｆにする。そのため、この期間中の電磁石電流ｉＬは、低電圧電源２７１の正極２７１ａから負極２７１ｂへ、トランジスタ２６１、ダイオード２６５、トランジスタ１６２を介して流し得る電流値ｉＬｍａｘに向かって増加する。
【０１００】
このとき、トランジスタ２６１をｏｎにして、トランジスタ１６１をｏｆｆしているため、高電圧電源１７１からではなく低電圧電源２７１から、電磁石巻線１５１に電力が供給されるようになる。また、ダイオード１６６のカソード端子１６６ａが正極１７１ａに接続されているため、このダイオード１６６を介して、電磁石巻線１５１を介した電流が高電圧電源１７１側に流れ込むこともなくなる。
【０１０１】
一方、電磁石巻線１５１に流れる電磁石電流ｉＬを減少させたいときには、パルス幅時間Ｔｐ２に相当する時間分だけ、トランジスタ２６２をｏｎにして、トランジスタ１６１、１６２、２６１をｏｆｆにする。そのため、この期間中の電磁石電流ｉＬは、低電圧電源２７１の負極２７１ｂから正極２７１ａへ、ダイオード１６５、ダイオード２６６、トランジスタ２６２を介して回生し得る電流値ｉＬｍｉｎに向かって減少する。
【０１０２】
このとき、トランジスタ２６１、１６２をｏｆｆにすることで、高電圧モードと同様に電流が回生し得る状態になるとともに、トランジスタ２６２をｏｎにすることで、低電圧電源２７１への回生の経路を確保している。また、ダイオード１６６のカソード端子１６６ａが正極１７１ａに接続されているため、通常、この回生する電流が高電圧電源１７１へ流れることはない。
【０１０３】
さらに、電磁石巻線１５１に流れる電磁石電流ｉＬを一定に保ちたいときには、例えば、トランジスタ１６２をｏｎにして、トランジスタ１６１、２６１をｏｆｆにする。あるいはトランジスタ２６１、２６２をｏｎにして、トランジスタ１６１、１６２をｏｆｆにする。そのため、この期間中は、従来と同様に、アンプ回路２５０にフライホイール電流が保持される。
【０１０４】
以上のように、トランジスタ１６１、１６２、２６１、２６２を制御することで、高電圧モードでは、高電圧電源１７１から低電圧電源２７１への貫通電流を防ぎつつ、従来と同様に、高電圧電源１７１から電磁石巻線１５１への電力の供給（あるいは電流の回生）が可能になる。さらに、低電圧モードでは、低電圧電源２７１から電磁石巻線１５１への電力の供給（あるいは電流の回生）が可能になる。
【０１０５】
次に、高電圧モードと低電圧モードとの間の遷移について説明する。
まず、両モードの切り替え動作について説明する。この様子を示したフローチャートを図３に示す。
図３において、ステップ５０１（図中Ｓ５０１と略す。以下同じ）では、電流検出回路１８１で検出した電磁石電流ｉＬの大きさから、制御サイクルＴｓ内のある時間における電磁石電流ｉＬの瞬間的な時間変化、すなわち電流変化速度ｄｉＬ／ｄｔを検出する。
【０１０６】
なお、この電流変化速度ｄｉＬ／ｄｔの検出に際しては、各制御サイクルＴｓ毎に電流変化速度ｄｉＬ／ｄｔを検出しても良いし、数制御サイクルＴｓ（例えば、３制御サイクル等）毎の電流変化速度ｄｉＬ／ｄｔを記憶しておき、それらの平均値を検出しても良い。このことにより、瞬間的な電流のリップル等による（後述する）ステップ５０３における分岐の切り替わりを防ぐことができる。
【０１０７】
一方、図示しないがステップ５０１においては、電流変化速度ｄｉＬ／ｄｔの検出ではなく、制御サイクルＴｓ内における電磁石電流ｉＬの変化量、すなわち電流変化量ΔｉＬを検出するようにしても良い。この際も、各制御サイクルＴｓ毎の電流変化量ΔｉＬを検出しても良いし、数制御サイクルＴｓ毎の平均の電流変化量ΔｉＬに基づいて検出しても良い。
【０１０８】
いずれにしても、電磁石電流ｉＬの変化の大きさを示す指数値（電流変化速度ｄｉＬ／ｄｔや電流変化量ΔｉＬである）を検出することで、回転体１０３の位置制御に急激な電磁石電流ｉＬの変化を必要としているか否か、すなわち回転体１０３の位置制御に高速かつ強い力を必要としているかを検知することができる。
【０１０９】
次に、ステップ５０３では、電流変化速度ｄｉＬ／ｄｔが（正確には電流変化速度ｄｉＬ／ｄｔの絶対値が）所定の基準電流変化速度ｄｉＬｓ／ｄｔ以上か否かが判断される。ここに、基準電流変化速度ｄｉＬｓ／ｄｔは、回転体１０３の位置制御において、高速かつ強い力での位置制御を必要とするか否かを決めるための値となっている。
【０１１０】
従って、電流変化速度ｄｉＬ／ｄｔが基準電流変化速度ｄｉＬｓ／ｄｔ以上であるときには、回転体１０３の位置制御において高速かつ強い力を必要としているため、アンプ回路２５０を高電圧モードに切り替える必要がある。一方、電流変化速度ｄｉＬ／ｄｔが基準電流変化速度ｄｉＬｓ／ｄｔ未満であるときには、回転体１０３の位置制御において高速かつ強い力を必要としていないため、電磁石巻線１５１で生じる電気的・磁気的なノイズを低減すべく、アンプ回路２５０を低電圧モードへと切り替える必要がある。
【０１１１】
そして、ステップ５０５では、ステップ５０３で電流変化速度ｄｉＬ／ｄｔが基準電流変化速度ｄｉＬｓ／ｄｔ以上であると判断された場合には、現在のアンプ回路２５０が低電圧モードであるか否かを検知する。このとき、低電圧モードか否かの検知は、アンプ制御回路２９１に入力されるモード切替信号２９２を検出することで容易に判断可能である。
【０１１２】
その後、ステップ５０５で低電圧モードであると判断された場合には、ステップ５０７でアンプ回路２５０の状態を高電圧モードに切り替える。この場合、アンプ制御回路２９１には高電圧モードに切り替えられたモード切替信号２９２が入力される。そして、ステップ５０７で高電圧モードに切り替えられると、再びステップ５０１に戻り、電流変化速度ｄｉＬ／ｄｔの検知が行われる。
一方、ステップ５０５で低電圧モードでない（＝高電圧モードである）と判断された場合には、そのまま、ステップ５０１に戻って、電流変化速度ｄｉＬ／ｄｔの検知が行われる。
【０１１３】
これに対し、ステップ５０９では、ステップ５０３で電流変化速度ｄｉＬ／ｄｔが基準電流変化速度ｄｉＬｓ／ｄｔ未満であると判断された場合には、現在のアンプ回路２５０が高電圧モードであるか否かを検知する。このとき、高電圧モードか否かの検知は、ステップ５０５と同様に、アンプ制御回路２９１に入力されるモード切替信号２９２を検知することで容易に判断可能である。
【０１１４】
その後、ステップ５０９で高電圧モードであると判断された場合には、ステップ５１１でアンプ回路２５０の状態を低電圧モードに切り替える。この場合も、ステップ５０７と同様に、アンプ制御回路２９１には低電圧モードに切り替えられたモード切替信号２９２が入力される。そして、ステップ５１１で低電圧モードに切り替えられると、再びステップ５０１に戻り、電流変化速度ｄｉＬ／ｄｔの検知が行われる。
一方、ステップ５０９で高電圧モードでない（＝低電圧モードである）と判断された場合には、そのまま、ステップ５０１に戻って、電流変化速度ｄｉＬ／ｄｔの検知が行われる。
【０１１５】
以上により、両モードの切り替えをアンプ制御回路２９１等の制御により、自動で行うことが可能となる。
なお、これらステップ５０１〜５１１は、制御サイクルＴｓの１周期内に全て完了することが望ましい。これにより、各制御サイクルＴｓ毎のモード切り替えが可能となるからである。
【０１１６】
続いて、両モードへの切り替えの後のパルス幅時間Ｔｐ（パルス幅時間Ｔｐ１、Ｔｐ２である）の計算の仕方について説明する。
アンプ回路２５０において、ある制御サイクルＴｓ内における電磁石巻線１５１の変化量である電流変化量ΔｉＬと、そのときの電源電圧Ｖｄ（高電圧電源１７１あるいは低電圧電源２７１である）との間には、キルヒホッフの法則により、数１が成立する。なお、電磁石巻線１５１のインダクタンスの大きさをインダクタンスＬとしている。また、アンプ回路２５０を構成するトランジスタ１６１、１６２、２６１、２６２のｏｎ抵抗や、ダイオード１６５、１６６、２６５、２６６のｏｎ抵抗等は極めて小さいとして、無視している。
【０１１７】
【数１】
Ｖｄ＝Ｌ×ΔｉＬ／Ｔｐ
【０１１８】
そして、制御サイクルＴｓ内で電流変化量ΔｉＬだけ変化させるために必要なパルス幅時間Ｔｐは、数２のように求められる。
【０１１９】
【数２】
Ｔｐ＝Ｌ×ΔｉＬ／Ｖｄ
【０１２０】
従って、そのときの電源電圧Ｖｄの大きさから、必要なパルス幅時間Ｔｐを求めることができる。
【０１２１】
すなわち、高電圧モードで必要なパルス幅時間Ｔｐｈは数３のように、低電圧モードで必要なパルス幅時間Ｔｐｌは数４のように示される。
【０１２２】
【数３】
Ｔｐｈ＝Ｌ×ΔｉＬ／Ｖｈ
【０１２３】
【数４】
Ｔｐｌ＝Ｌ×ΔｉＬ／Ｖｌ
【０１２４】
従って、両モードへの切り替えの間におけるパルス幅時間の比は、それぞれの電源電圧の大きさの逆数の比に一致する（この関係を数５に示す）。
【０１２５】
【数５】
Ｔｐｈ：Ｔｐｌ＝１／Ｖｈ：１／Ｖｌ
【０１２６】
以上のような高電圧モードと低電圧モードにおけるパルス幅時間の制御を示すタイムチャートを図４に示す。なお、図４は電流変化量ΔｉＬを増加させる際のタイムチャートである。
【０１２７】
図４において、高電圧モードにおける制御は、トランジスタ２６１、２６１が加わった以外は、従来（図９）と同様であるので省略する。
一方、低電圧モードにおける制御では、高電圧モードのパルス幅時間Ｔｐｈ１よりも長いパルス幅時間Ｔｐｈ２だけ、トランジスタ１６２、２６１等をｏｎにしている。
そのため、低電圧モードにおいても、制御サイクルＴｓ内で、高電圧モードにおける電流変化量ΔｉＬと同じ量だけ電磁石電流ｉＬを変化させることができる。
【０１２８】
このことにより、回転体１０３の位置制御を高速かつ強い力で行う場合以外は、低電圧電源２７１を用いて回転体１０３の位置制御を行うことが可能であるため、電磁石巻線１５１から発生する電気的・磁気的なノイズを低減することができる。従って、この電気的・磁気的なノイズに伴う回転体１０３の振動を防ぐことが可能となる。そして、回転体１０３の振動を防止できるため、（通常）ターボ分子ポンプ１００とチャンバとの間に介在される振動吸収用のダンパを省略でき、ターボ分子ポンプ１００等のコストを下げることができる。
【０１２９】
さらに、電磁石巻線１５１から発生する電気的・磁気的なノイズを低減することができるため、ターボ分子ポンプ１００から直接的にチャンバに伝わる電気的・磁気的なノイズも低減することができ、半導体の製造や電子顕微鏡の測定等への悪影響を避けることが可能となる。
【０１３０】
その一方で、従来と同様に、高電圧電源１７１から電磁石巻線１５１への電力の供給（あるいは電流の回生）が可能であるため、高速かつ強い力での回転体１０３の位置制御が可能となる。
【０１３１】
なお、本実施形態においては、電磁石電流ｉＬの大きさに基づいて、高電圧モードと低電圧モードとの間の遷移を行うとして説明したが、これに限られず、電磁石巻線１５１の磁束の大きさに基づいて、遷移を行っても良い。
この際、電磁石巻線１５１の両端の電圧を検出する電圧検出回路（図示略）を接続し、この電圧検出回路で検出した電圧と、電流検出回路１８１で検出した電磁石電流ｉＬの大きさとから、アンプ制御回路２９１等において電磁石巻線１５１の磁束を検出すれば良い。
そして、この磁束の大きさから、磁束の変化速度を検出したり、その平均値を検出しても良いし、あるいは制御サイクルＴｓ毎の磁束の変化量を検出したり、その平均値を検出しても良い。
【０１３２】
また、本実施形態においては、図３におけるステップ５０３の分岐は、「電流変化速度ｄｉＬ／ｄｔが基準電流変化速度ｄｉＬｓ／ｄｔ以上か否か」に基づくものであるとして説明したが、これに限られない。
すなわち、ターボ分子ポンプ１００やチャンバが外乱を受け難い環境に配設されているときには、回転体１０３の加速中の共振点通過時の振動が抑えられれば十分であるため、そのときだけ高電圧モードに切り替えても良い。
【０１３３】
この場合、回転体１０３の共振点を生じる回転数（以下、共振点回転数という）は、各ターボ分子ポンプやその回転体１０３毎に一定であるため、この共振点回転数を予め測定等することにより、これを検知することができる。
従って、例えば共振点回転数が６０００ｒｐｍであるときには、回転体１０３の回転の開始から、この共振点回転数を十分に超えるまで（例えば、１００００ｒｐｍ程度まで）高電圧モードで動作させれば良い。また、この場合、回転体１０３の回転の開始から高電圧モードにせずに、この共振点回転数の手前から（例えば、２０００ｒｐｍ程度から）高電圧モードに切り替えても良い。
【０１３４】
そのため、ステップ５０３の分岐は、「回転体１０３の回転数が、共振点回転数を十分に超えたか（あるいは十分に手前か）否か」に基づくものになる。
このことにより、高速かつ強い力での回転体１０３の位置制御を必要とする場合だけ高電圧モードで動作させ、これ以外は低電圧モードで動作させることで、ターボ分子ポンプ１００や制御装置で消費する電力を小さくすることができる。
【０１３５】
さらに、ステップ５０３の分岐は、上記の共振点回転数に基づく分岐以外であっても良い。
すなわち、チャンバ内で行われる半導体の製造や電子顕微鏡の測定等の作業内容に応じて、高電圧モードにするか低電圧モードにするかを切り替えても良い。この場合、ターボ分子ポンプ１００やその制御装置等に、低振動運転を行う旨の命令を伝えるためのボタン（以下、低振動運転ボタンという）が取り付けられていれば良い。
【０１３６】
従って、例えばチャンバ内で半導体ウェハへの紫外線照射を行う際には、ターボ分子ポンプ１００から生じる振動等を極力抑える必要があるため、低振動運転ボタンを押せば良い。また、これと同様に、チャンバ内で電子顕微鏡による測定で電子ビームを照射する際にも、低振動運転ボタンを押せば良い。
【０１３７】
一方、紫外線照射の際や電子ビームの照射の際以外では、チャンバ等が振動して、ターボ分子ポンプ１００に外乱として作用するおそれがあるため、この間は、低振動運転ボタンを解除して、回転体１０３の制御を高電圧モードで行わせるようにすれば良い。
【０１３８】
そのため、ステップ５０３の分岐は、「低振動運転ボタンが押されたか否か」に基づくものになる。もちろん、チャンバ側から上記のような低振動運転を必要とする状態に入ったか否かを示す信号を出力し、制御装置等で自動で「チャンバ内における作業内容が低振動運転を必要とするか否か」を判断しても良い。
【０１３９】
このことにより、低振動運転を必要とする状態では低電圧モードで動作させ、これ以外の外乱が生じ得る状態では高電圧モードで動作させることで、突然外乱のが発生しても、回転体１０３を保護することができる。
さらに、ステップ５０３における分岐は、基準電流変化速度ｄｉＬｓ／ｄｔや共振点回転数、チャンバ内における作業内容を組み合わせた条件であっても良い。
【０１４０】
さらに、本実施形態においては、電源として、高電圧電源１７１と低電圧電源２７１との２種類の電源を用いているが、これに限られず、３種類以上の電源を用いても良い。
このことにより、高電圧モードや低電圧モードだけでなく、これらの中間のモードも設定することが可能となる。さらに、これに加えて、高電圧モードよりもさらに高速かつ強い力で回転体１０３の位置制御が可能なモードや、低電圧モードよりもさらに低振動なモード等も設定可能となる。
【０１４１】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
第２実施形態であるアンプ回路は、第１実施形態であるアンプ回路の別例である。
本発明の第２実施形態であるアンプ回路の回路図を図５に示す。なお、図１、図８と同一要素のものについては同一符号を付して説明は省略する。
図５において、トランジスタ１６１のダイオードのカソード端子１６１ａは、従来のアンプ回路１５０と異なり、トランジスタ３６１及びダイオード３６５に接続されている。
【０１４２】
このとき、トランジスタ３６１は、そのソース−ドレイン間にダイオードが接続されたパワーＭＯＳＦＥＴとなっている。そして、トランジスタ３６１は、そのダイオードのカソード端子３６１ａが高電圧電源１７１の正極１７１ａに接続されるとともに、そのアノード端子３６１ｂがトランジスタ１６１に接続されるようになっている。また、ダイオード３６５は、そのアノード端子３６５ｂが低電圧電源２７１の正極２７１ａに接続されるとともに、そのカソード端子３６５ａがトランジスタ１６１に接続されるようになっている。
一方、ダイオード１６６のカソード端子１６６ａは、従来のアンプ回路１５０と異なり、トランジスタ３６２及びダイオード３６６に接続されている。
【０１４３】
このとき、トランジスタ３６２も、そのソース−ドレイン間にダイオードが接続されたパワーＭＯＳＦＥＴとなっている。そして、トランジスタ３６２は、そのダイオードのアノード端子３６２ｂが低電圧電源２７１の正極２７１ａに接続されるとともに、そのカソード端子３６２ａがダイオード１６６に接続されるようになっている。また、ダイオード３６６は、そのカソード端子３６６ａが高電圧電源１７１の正極１７１ａに接続されるとともに、そのアノード端子３６６ｂがダイオード１６６に接続されるようになっている。
【０１４４】
以上のように構成されるアンプ回路３５０は、第１実施形態と同様に、他の電磁石１０５、１０６Ａ、１０６Ｂについても同様のアンプ回路３５０が構成されるようになっている。
【０１４５】
また、アンプ制御回路３９１も、第１実施形態と同様に、ＤＳＰ部内の回路であり、トランジスタ１６１、１６２、３６１、３６２のｏｎ／ｏｆｆを切り替え可能となっている。この際、アンプ制御回路３９１からは、制御サイクルＴｓ内にパルス幅時間Ｔｐ１、Ｔｐ２を有するゲート駆動信号１９１ａ、１９１ｂ、３９１ａ、３９１ｂを、トランジスタ１６１、１６２、３６１、３６２に出力するようになっている。さらに、アンプ制御回路３９１には、第１実施形態と同様に、アンプ回路３５０における高電圧モードと低電圧モードとの間の切り替えを行うためのモード切替信号２９２が入力されるようになっている。
【０１４６】
なお、高電圧電源１７１の正極１７１ａや、低電圧電源２７１の正極２７１ａには、第１実施形態と同様に、過電流保護装置や過電圧保護装置が配設されていることが望ましい（図示略）。
また、トランジスタ３６２に関しては、第１実施形態のトランジスタ２６２と同様に、アンプ回路３５０内を回生する電流を低電圧電源２７１の正極２７１ａ側に転送する必要があるため、電圧Ｖｌよりも高い電圧（例えば、３０Ｖ程度）がゲート端子に印加されることが望ましい。
【０１４７】
さらに、トランジスタ３６１、３６２及びダイオード３６５、３６６は、トランジスタ１６１やダイオード１６６に電力を供給するノード（図中、それぞれノードＡ、Ｂとする）であるため、全てのアンプ回路３５０に対して共通に（１セットだけ）配設されることが望ましい。これにより、トランジスタ３６１、３６２及びダイオード３６５、３６６の数を減らすことができる。ただし、トランジスタ３６１、３６２やダイオード３６５、３６６は、全てのアンプ回路３５０への電力供給源となるため、ある程度サイズ（トランジスタであればチャンネル幅、ダイオードであれば接合面積）を大きくしておくことが望ましい。
【０１４８】
かかる構成において、電磁石巻線１５１は、第１実施形態と同様に、高電圧電源１７１から電力が供給等される場合（以下、高電圧モードという）と、低電圧電源２７１から電力が供給等される場合（以下、低電圧モードという）とに切り替えられる。
【０１４９】
これら両モードにおける電磁石電流ｉＬの制御の仕方について説明する。この電磁石電流の制御の仕方を示した図を図６に示す。
図６において、高電圧モードで、電磁石巻線１５１に流れる電磁石電流ｉＬを増加させたいときには、パルス幅時間Ｔｐ１に相当する時間分だけ、トランジスタ１６１、１６２、３６１をｏｎにする。そのため、この期間中の電磁石電流ｉＬは、正極１７１ａから負極１７１ｂへ、トランジスタ３６１、１６１、１６２を介して流し得る電流値ｉＬｍａｘに向かって増加する。
【０１５０】
このとき、ダイオード３６５のアノード端子３６５ｂは、低電圧電源２７１に接続されているため、トランジスタ３６１を介した電圧Ｖｈが、ダイオード３６５を介して正極２７１ａに印加されることはない。また、これと同様に、ダイオード１６６のアノード端子１６６ｂ側は、およそ０Ｖに近いので、ダイオード１６６を介して、電磁石巻線１５１を経由した電流が低電圧電源２７１側に流れ込むこともない。
【０１５１】
一方、電磁石巻線１５１に流れる電磁石電流ｉＬを減少させたいときには、パルス幅時間Ｔｐ２に相当する時間分だけ、トランジスタ１６１、１６２、３６２をｏｆｆにする。そのため、この期間中の電磁石電流ｉＬは、負極１７１ｂから正極１７１ａへ、ダイオード１６５、１６６、ダイオード３６６を介して回生し得る電流値ｉＬｍｉｎに向かって減少する。
【０１５２】
このとき、トランジスタ１６１、１６２をｏｆｆにすることにより、従来と同様に電流が回生し得る状態にするとともに、トランジスタ３６２をｏｆｆにすることにより、このトランジスタ３６２を介して、（回生する電流の）高電圧が低電圧電源２７１側に印加されることがなくなる。
【０１５３】
さらに、電磁石巻線１５１に流れる電磁石電流ｉＬを一定に保ちたいときには、例えば、トランジスタ１６２をｏｎにして、トランジスタ１６１をｏｆｆにする。あるいはトランジスタ１６１、３６１をｏｎにして、トランジスタ１６２、３６２をｏｆｆにする。そのため、この期間中は、従来と同様に、アンプ回路３５０にフライホイール電流が保持される。
【０１５４】
これに対し、低電圧モードで、電磁石巻線１５１に流れる電磁石電流ｉＬを増加させたいときには、パルス幅時間Ｔｐ１に相当する時間分だけ、トランジスタ１６１、１６２をｏｎにして、トランジスタ３６１をｏｆｆにする。そのため、この期間中の電磁石電流ｉＬは、低電圧電源２７１の正極２７１ａから負極２７１ｂへダイオード３６５、トランジスタ１６１、１６２を介して流し得る電流値ｉＬｍａｘに向かって増加する。
【０１５５】
このとき、トランジスタ３６１をｏｆｆにしているため、高電圧電源１７１からではなく低電圧電源２７１から、電磁石巻線１５１に電力が供給されるようになる。また、ダイオード３６６のカソード端子３６６ａが正極１７１ａに接続されているため、このダイオード３６６を介して、電磁石巻線１５１を介した電流が高電圧電源１７１側に流れ込むこともなくなる。
【０１５６】
一方、電磁石巻線１５１に流れる電磁石電流ｉＬを減少させたいときには、パルス幅時間Ｔｐ２に相当する時間分だけ、トランジスタ３６２をｏｎにして、トランジスタ１６１、１６２をｏｆｆにする。そのため、この期間中の電磁石電流ｉＬは、低電圧電源２７１の負極２７１ｂから正極２７１ａへ、ダイオード１６５、１６６、トランジスタ３６２を介して回生し得る電流値ｉＬｍｉｎに向かって減少する。
【０１５７】
このとき、トランジスタ１６１、１６２をｏｆｆにすることで、高電圧モードと同様に電流が回生し得る状態になるとともに、トランジスタ３６２をｏｎにすることで、低電圧電源２７１への回生の経路を確保している。なお、ダイオード３６６のカソード端子３６６ａが高電圧電源１７１に接続されているため、回生する電流が高電圧電源１７１へ流れることはない。
【０１５８】
さらに、電磁石巻線１５１に流れる電磁石電流ｉＬを一定に保ちたいときには、例えば、トランジスタ１６２をｏｎにして、トランジスタ１６１をｏｆｆにする。あるいはトランジスタ１６１、３６２をｏｎにして、トランジスタ１６２、３６１をｏｆｆにする。そのため、この期間中は、従来と同様に、アンプ回路３５０にフライホイール電流が保持される。
【０１５９】
以上のように、トランジスタ１６１、１６２、３６１、３６２を制御することによっても、高電圧モードでは、高電圧電源１７１から低電圧電源２７１への貫通電流を防ぎつつ、従来と同様に、高電圧電源１７１から電磁石巻線１５１への電力の供給（あるいは電流の回生）が可能になる。さらに、低電圧モードでは、低電圧電源２７１から電磁石巻線１５１への電力の供給（あるいは電流の回生）が可能になる。
【０１６０】
なお、以上のような高電圧モードと低電圧モードとの間の遷移に関して、両モードの切り替え動作や、両モードへの切り替えの後のパルス幅時間Ｔｐの決定の仕方については、第１実施形態と同様であるので、説明は省略する。
このことにより、第１実施形態と異なる構成を採用しても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１６１】
従って、アンプ回路の設計において、設計容易な回路構成を選択可能となる。また、アンプ回路の制御においても、制御容易な回路を選択可能となる。
さらに、全てのアンプ回路３５０に対して、ノードＡ及びノードＢを共通にして構成できるため、トランジスタ等の素子数を減らすことができる。
【０１６２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、電磁石への励磁駆動に際し、第１の電源とこの第１の電源より低い電位を発生する第２の電源とが、所定の動作モードに応じて選択されるように構成したので、高速かつ強い力で回転体の位置制御を可能にしつつ、ポンプ装置から生じる振動を低減し、かつポンプ装置から生じる電気的・磁気的なノイズを減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のアンプ回路の回路図
【図２】電磁石電流の制御の仕方
【図３】モードの切り替え動作を示したフローチャート
【図４】パルス幅時間の制御を示すタイムチャート
【図５】本発明の第２実施形態のアンプ回路の回路図
【図６】電磁石電流の制御の仕方
【図７】ターボ分子ポンプの縦断面図
【図８】従来のアンプ回路の回路図
【図９】電流指令値が検出値より大きい場合の制御を示すタイムチャート
【図１０】電流指令値が検出値より小さい場合の制御を示すタイムチャート
【符号の説明】
１００  ターボ分子ポンプ
１０３  回転体
１０４  上側径方向電磁石
１０５  下側径方向電磁石
１０６Ａ、１６０Ｂ  軸方向電磁石
１０７  上側径方向センサ
１０８  下側径方向センサ
１０９  軸方向センサ
１５０、２５０、３５０  アンプ回路
１５１  電磁石巻線
１６１、１６２、２６１、２６２、３６１、３６２  トランジスタ
１６５、１６６、２６５、２６６、３６５、３６６  ダイオード
１７１  高電圧電源
１８１  電流検出回路
１９１、２９１、３９１  アンプ制御回路
２７１  低電圧電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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