(57)【要約】【課題】高速回転状態での振れまわり測定を行うことなく、波形振幅値を用いて振れまわりを容易に推定することができる振れまわり推定方法の提供。【解決手段】磁気浮上式真空ポンプの振れまわり推定方法は、ロータ３０を目標浮上位置に磁気浮上させる磁気浮上工程と、目標浮上位置に磁気浮上しているロータ３０を複数の回転位置に順に停止させ、各停止時における２対の電磁石の電流をそれぞれ計測する電流計測工程と、２対の電磁石の少なくとも一方の対に関して、対を成す電磁石の電流の差分を複数の回転位置の各々について算出する差分算出工程と、ロータ３０が一回転する間の差分の変化の振幅値を算出する振幅値算出工程と、予め得られている振れまわり量と振幅値との相関関係および振幅値算出工程で算出された振幅値に基づいて、ロータ３０の振れまわり量を推定する推定工程と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータを挟んで２対の電磁石が配置された２軸のラジアル磁気軸受を備える磁気浮上式真空ポンプの振れまわり推定方法であって、
前記ロータを目標浮上位置に磁気浮上させる磁気浮上工程と、
前記目標浮上位置に磁気浮上している前記ロータを複数の回転位置に順に停止させ、前記各停止時における前記２対の電磁石の電流をそれぞれ計測する電流計測工程と、
前記２対の電磁石の少なくとも一方の対に関して、対を成す前記電磁石の電流の差分を複数の回転位置の各々について算出する差分算出工程と、
前記ロータが一回転する間の前記差分の変化の振幅値を算出する振幅値算出工程と、
予め得られている振れまわり量と振幅値との相関関係および前記振幅値算出工程で算出された前記振幅値に基づいて、前記ロータの振れまわり量を推定する推定工程と、を有する振れまわり推定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の振れまわり推定方法において、
複数台の磁気浮上式真空ポンプに関して、前記振幅値算出工程により算出される前記振幅値と高速回転時に実測される振れまわり量とから成るデータ（振幅値、実測振れまわり量）をそれぞれ取得し、取得された前記複数のデータ（振幅値、実測振れまわり量）に基づいて前記相関関係を算出することを特徴とする振れまわり推定方法。
【請求項３】
ロータを挟んで２対の電磁石が配置された２軸のラジアル磁気軸受を備える磁気浮上式真空ポンプのロータバランス検査方法であって、
前記ロータの機械的バランスを修正する修正工程と、
前記ロータを前記ラジアル磁気軸受が設けられたポンプベースに組み込む組み込み工程と、
請求項１に記載の振れまわり推定方法により前記ロータの振れまわり量を推定し、推定された振れまわり量が所定基準値を超えているか否かを判定する判定工程と、を備え、
前記判定工程で振れまわり量が前記所定基準値を超えていると判定されると、前記修正工程を再び行うことを特徴とするロータバランス検査方法。
【請求項４】
ロータを挟んで２対の電磁石が配置された２軸のラジアル磁気軸受を備える磁気浮上式真空ポンプの磁気軸受制御ゲイン調整方法であって、
請求項１に記載の振れまわり推定方法により推定された振れまわり量に基づいて、回転駆動時の前記ロータの振れまわり量が所定基準値よりも小さくなるように、前記ラジアル磁気軸受の制御ゲインを予め設定されている初期ゲイン値よりも大きなゲイン値に設定することを特徴とする磁気軸受制御ゲイン調整方法。
【請求項５】
ロータを挟んで２対の電磁石が配置された２軸のラジアル磁気軸受を備える磁気浮上式真空ポンプであって、
請求項１に記載の振れまわり推定方法により推定された振れまわり量を記憶するための記憶部と、
前記記憶部に記憶された振れまわり量に基づいて、予め記憶されている初期ゲイン値を補正ゲイン値に補正し、該補正ゲイン値を前記ラジアル磁気軸受の制御ゲインに設定する制御ゲインコントロール部と、
前記制御ゲインコントロール部で設定された制御ゲインに基づいて前記ラジアル磁気軸受の電磁石電流を制御する電流制御部と、を備えたことを特徴とする磁気浮上式真空ポンプ。
【請求項６】
請求項５に記載の磁気浮上式真空ポンプにおいて、
前記ロータの回転速度を検出する回転センサを備え、
前記制御ゲインコントロール部は、
前記回転センサで検出されたロータ回転速度が共振発生危険速度領域である場合には、前記補正ゲイン値を前記制御ゲインに設定し、
前記回転センサで検出されたロータ回転速度が共振発生危険速度領域でない場合には、前記初期ゲイン値を前記制御ゲインに設定することを特徴とする磁気浮上式真空ポンプ。
【請求項７】
請求項５または６に記載の磁気浮上式真空ポンプにおいて、
前記ロータおよび前記記憶部が設けられたポンプ本体と、
前記制御ゲインコントロール部および前記電流制御部が設けられた電源装置と、を備え、
前記電源装置は、前記ポンプ本体の前記記憶部から前記振れまわり量を読み込み、該振れまわり量に基づいて前記制御ゲインコントロール部で制御ゲインを設定することを特徴とする磁気浮上式真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気浮上式真空ポンプ、磁気浮上式真空ポンプの振れまわり推定方法，ロータバランス検査方法および磁気軸受制御ゲイン調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気浮上ターボ分子ポンプの場合には、ロータ位置を変位センサで検出してそのセンサ信号を制御回路に取り込み、センサ信号に基づいて電磁石電流を制御するようにしている。磁気軸受装置では、一般的にフィードバック制御系としてＰＩＤ制御を用いて、定常外乱に対する定常偏差を減衰させている（特許文献１参照）。
【０００３】
このようなロータを支持する磁気軸受装置では、２つの固有振動モードを有している。一つはシリンドリカルモードと呼ばれ、ロータの軸が軸受中心軸の回りに円筒状の軌跡を描くものである。二つ目はコニカルモードと呼ばれ、ロータの軸が軸受中心軸の回りに円錐状の軌跡を描くものである。上記固有振動モードが存在することから、ロータ回転数を増加または減少させた際に、回転周波数が固有振動の周波数と一致したときに共振が発生して、ロータの過大振幅が発生するおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２７０７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
通常、初期バランスはバランサによりバランス修正を行うが、実際の運転時の回転数と異なるため、アンバランスはある程度までしか低減できない。また、各回転体のアンバランス状態はばらつきが大きく、仕上がり状態が分からないため、磁気軸受の制御にて安定化に向けて補償を行うに当たって、最適ゲインや制御位相が分からない。そのため、高速回転させてアンバランスが規定値に入っていない場合には、規定値に入るようにバランス修正を行い、再度回転させて確認するという工程を繰り返し、安定制御ができる状態にまでバランスを追い込む作業を行っていた。
【０００６】
しかしながら、高速回転時のアンバランスが規定値より大きい場合には、バランサにより回転体のバランス修正を再度行うが、そのためには組み上がったポンプを分解する必要ある。そして、バランス修正後には再びポンプを組み上げて、高速回転によるアンバランスの確認をしなければならない。そのため、組み立て・検査作業に手間がかかりコストアップ要因となっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明は、ロータを挟んで２対の電磁石が配置された２軸のラジアル磁気軸受を少なくとも備える磁気浮上式真空ポンプの振れまわり推定方法であって、ロータを目標浮上位置に磁気浮上させる磁気浮上工程と、目標浮上位置に磁気浮上しているロータを所定の複数の回転位置に順に停止させ、各停止時における２対の電磁石の電流をそれぞれ計測する電流計測工程と、対を成す電磁石の電流の差分を、２対の電磁石の少なくとも一方の対に関して算出する差分算出工程と、ロータが一回転する間の差分の振幅値を算出する振幅値算出工程と、予め得られている振れまわり量と振幅値との相関関係および振幅値算出工程で算出された振幅値に基づいて、ロータの振れまわり量を推定する推定工程と、を有することを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の振れまわり推定方法において、複数台の磁気浮上式真空ポンプに関して、振幅値算出工程により算出される振幅値と高速回転時に実測される振れまわり量とから成るデータ（振幅値、実測振れまわり量）をそれぞれ取得し、取得された複数のデータ（振幅値、実測振れまわり量）に基づいて相関関係を算出するようにしたものである。
請求項３に係る発明は、ロータを挟んで２対の電磁石が配置された２軸のラジアル磁気軸受を備える磁気浮上式真空ポンプのロータバランス検査方法であって、ロータの機械的バランスを修正する修正工程と、ロータをラジアル磁気軸受が設けられたポンプベースに組み込む組み込み工程と、請求項１に記載の振れまわり推定方法によりロータの振れまわり量を推定し、推定された振れまわり量が所定基準値を超えているか否かを判定する判定工程と、を備え、判定工程で振れまわり量が前記所定基準値を超えていると判定されると、修正工程を再び行うことを特徴とする。
請求項４に係る発明は、ロータを挟んで２対の電磁石が配置された２軸のラジアル磁気軸受を備える磁気浮上式真空ポンプの磁気軸受制御ゲイン調整方法であって、請求項１に記載の振れまわり推定方法により推定された振れまわり量に基づいて、回転駆動時のロータの振れまわり量が所定基準値よりも小さくなるように、ラジアル磁気軸受の制御ゲインを予め設定されている初期ゲイン値よりも大きなゲイン値に設定することを特徴とする。
請求項５に係る発明は、ロータを挟んで２対の電磁石が配置された２軸のラジアル磁気軸受を備える磁気浮上式真空ポンプであって、請求項１に記載の振れまわり推定方法により推定された振れまわり量を記憶するための記憶部と、記憶部に記憶された振れまわり量に基づいて、予め記憶されている初期ゲイン値を補正ゲイン値に補正し、該補正ゲイン値をラジアル磁気軸受の制御ゲインに設定する制御ゲインコントロール部と、制御ゲインコントロール部で設定された制御ゲインに基づいてラジアル磁気軸受の電磁石電流を制御する電流制御部と、を備えたことを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項５に記載の磁気浮上式真空ポンプにおいて、ロータの回転速度を検出する回転センサを備え、制御ゲインコントロール部は、回転センサで検出されたロータ回転速度が共振発生危険速度領域である場合には、補正ゲイン値を前記制御ゲインに設定し、回転センサで検出されたロータ回転速度が共振発生危険速度領域でない場合には、初期ゲイン値を制御ゲインに設定することを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項５または６に記載の磁気浮上式真空ポンプにおいて、ロータおよび記憶部が設けられたポンプ本体と、制御ゲインコントロール部および電流制御部が設けられた電源装置と、を備え、電源装置は、ポンプ本体の記憶部から振れまわり量を読み込み、該振れまわり量に基づいて制御ゲインコントロール部で制御ゲインを設定するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高速回転状態での振れまわり測定を行うことなく、波形振幅値を用いて振れまわりを容易に推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】磁気浮上式真空ポンプの概略構成を示す図である。
【図２】５軸制御型磁気軸受を説明する図である。
【図３】ズレ量Δ計測時のシャフト３０ａの回転位置と電磁石との関係を示す図である。
【図４】ズレ量Δの計測結果の一例を示す図である。
【図５】波形振幅値と実際に測定されたポンプの振れまわり量との相関関係を示す図である。
【図６】振れまわり推定方法の第１の応用例を説明するためのフローチャートである。
【図７】従来の組み立て工程の一例を示すフローチャートである。
【図８】振れまわり推定方法の第１の応用例を説明するためのブロック図である。
【図９】切り替え部９０を用いた場合の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図を参照して本発明を実施するための実施の形態について説明する。図１は磁気浮上式ターボ分子ポンプの概略構成を示す図である。ターボ分子ポンプは、ポンプ本体１と電源装置４とを備えており、ポンプ本体１は不図示の電源ケーブルにより電源装置４と接続される。なお、本実施の形態では、ポンプ本体１と電源装置４とが別体となっているが、両者が一体となっている一体型のポンプにも本発明は適用することができる。
【００１１】
ロータ３０は、ラジアル方向の磁気軸受３７，３８およびアキシャル方向の磁気軸受３９によって非接触支持される。磁気軸受３９は、ロータ３０の回転軸であるシャフト３０ａの下部に固定されたスラストディスク３５を軸方向に挟むように配置されている。ロータ３０の浮上位置は、ラジアル変位センサ２７，２８およびアキシャル変位センサ２９によって検出される。
【００１２】
磁気軸受によって回転自在に磁気浮上されたロータ３０は、モータ３６により高速回転駆動される。モータ３６には三相モータ（例えば、ブラシレスＤＣモータ）が用いられている。なお、図１では、模式的にモータ３６と記載しているが、より詳細には、符号３６で示した部分はモータステータを構成し、シャフト３０ａ側にモータロータ（永久磁石）が設けられている。
【００１３】
ロータ３０の回転は、インダクタンス式ギャップセンサで構成される回転センサ３３によって検出される。モータ３６によって回転駆動されるシャフト３０ａの下端には、センサターゲット３４が設けられている。センサターゲット３４はシャフト３０ａと一体に回転する。上述したアキシャル変位センサ２９および回転センサ３３は、センサターゲット３４の下面と対向する位置に配置されている。２６ａ，２６ｂは非常用のメカニカルベアリングであり、磁気軸受が作動していない時にはこれらのメカニカルベアリング２６ａ，２６ｂによりロータ３０は支持される。
【００１４】
ロータ３０には、回転側排気機能部を構成する複数段の回転翼３２と円筒状のネジロータ３１とが形成されている。一方、固定側には、固定側排気機能部である固定翼２２とネジステータ２４とが設けられている。複数段の固定翼２２は、軸方向に対して回転翼３２と交互に配置されている。ネジステータ２４は、ネジロータ３１の外周側に所定のギャップで設けられている。
【００１５】
なお、磁気軸受式真空ポンプであれば、ターボ分子ポンプに限らず本発明は適用することができる。例えば、ネジロータ３１およびネジステータ２４の無い全翼タイプのターボ分子ポンプや、回転翼の無いドラッグポンプ等に対しても本発明は適用することができる。
【００１６】
各固定翼２２は、スペーサリング２３を介してベース２０上に載置される。ポンプケーシング２１の固定フランジ２１ｃをボルトによりベース２０に固定すると、積層されたスペーサリング２３がベース２０とポンプケーシング２１との間に挟持され、固定翼２２が位置決めされる。ベース２０には排気ポート２５が設けられ、この排気ポート２５にバックポンプが接続される。ロータ３０を磁気浮上させつつモータ３６により高速回転駆動することにより、吸気口２１ａ側の気体分子は排気ポート２５側へと排気される。
【００１７】
電源装置４はポンプ本体１を駆動制御する装置であって、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、その他の周辺回路を含んで構成される。電源装置４には、主制御部４０，モータ制御部４１および磁気軸受制御部４２を備えている。モータ制御部４１は、回転センサ３３の出力信号に基づいてモータ３６を駆動制御する。磁気軸受制御部４２は、ラジアル変位センサ２７，２８およびアキシャル変位センサ２９の出力信号に基づいて磁気軸受３７〜３９の電磁石電流を制御し、ロータ３０を所定位置に磁気浮上させる。
【００１８】
図２は、５軸制御型磁気軸受を構成している各磁気軸受３７〜３９の電磁石の配置を示す概念図であり、ロータ３０の回転軸をｚ軸として図示した。ラジアル磁気軸受を構成する磁気軸受３７は、シャフト３０ａを挟んで対向配置された１組の電磁石３７ｘ＋，３７ｘ−と１組の電磁石３７ｙ＋，３７ｙ−とを有している。なお、電磁石３７ｘ＋，３７ｘ−の配置方向をｘ軸とし、電磁石３７ｙ＋，３７ｙ−の配置方向をｙ軸とする。同様に、ラジアル磁気軸受を構成する磁気軸受３８は、シャフト３０ａを挟んで対向配置された１組の電磁石３８ｘ＋，３８ｘ−と１組の電磁石３８ｙ＋，３８ｙ−とを有している。アキシャル磁気軸受である磁気軸受３９は、スラストディスク３５を挟んでｚ軸方向に対向配置された１組の電磁石３９ｚ＋，３９ｚ−を有している。
【００１９】
磁気軸受３７は、電磁石３７ｘ＋，３７ｘ−によりシャフト３０ａをそれぞれ吸引することにより、シャフト３０ａのｘ軸方向の浮上位置を調整し、電磁石３７ｙ＋，３７ｙ−によりシャフト３０ａをそれぞれ吸引することにより、シャフト３０ａのｙ軸方向の浮上位置を調整している。磁気軸受３８についても磁気軸受３７と同様である。磁気軸受３９は、電磁石３９ｚ＋，３９ｚ−によりスラストディスク３５を吸引することにより、シャフト３０ａのｚ軸方向浮上位置を調整している。なお、図１のラジアル変位センサ２７，２８は電磁石３７ｘ＋，３７ｘ−，３７ｙ＋，３７ｙ−，３８ｘ＋，３８ｘ−，３８ｙ＋，３８ｙ−に対応してそれぞれ２組のセンサで構成されている。
【００２０】
（振れまわり推定方法の説明）
次に、図３〜５を参照して、本実施の形態における「共振時の振れまわり推定方法」について説明する。図３（ａ）〜（ｄ）はシャフト３０ａと上側のラジアル電磁石３７ｘ＋，３７ｘ−，３７ｙ＋，３７ｙ−を回転軸方向から見た図である。なお、シャフト３０ａに示した黒丸Ｂは回転位置を分かり易くするために示したものである。ステップＳ３０では、ロータ回転角度位置を図３（ａ）〜（ｄ）に示す４つの回転角度位置に位置決めして、それぞれの回転角度位置における電磁石電流を測定し、ロータ３０の振れまわりに関するデータ（後述する波形振幅値）を取得する。なお、ロータ３０を図３（ａ）〜（ｄ）のそれぞれの回転角度位置に位置決めする方法としては、手動によりロータ３０を回転させて位置決めする方法や、ポンプに設けられているモータ３６を制御してそれぞれの位置決めする方法などがある。
【００２１】
まず、図３（ａ）に示す０度位置にシャフト３０ａを位置決めする。そして、電磁石３７ｘ＋，３７ｘ−，３７ｙ＋，３７ｙ−の各電磁石電流を計測する。各電磁石電流を、それぞれＩｘ＋、Ｉｘ−、Ｉｙ＋、Ｉｙ−とする。次いで、シャフト３０ａを時計回りに９０度回転させて、図３（ｂ）に示すようにシャフト３０ａを９０度位置に位置決めする。そして、９０度位置における電磁石電流Ｉｘ＋、Ｉｘ−、Ｉｙ＋、Ｉｙ−を計測する。
【００２２】
次に、シャフト３０ａを時計回りにさらに９０度回転させて、図３（ｃ）に示すようにシャフト３０ａを１８０度位置に位置決めする。そして、１８０度位置における電磁石電流Ｉｘ＋、Ｉｘ−、Ｉｙ＋、Ｉｙ−を計測する。次いで、シャフト３０ａを時計回りにさらに９０度回転させて、図３（ｄ）に示すようにシャフト３０ａを２７０度位置に位置決めする。そして、２７０度位置における電磁石電流Ｉｘ＋、Ｉｘ−、Ｉｙ＋、Ｉｙ−を計測する。
【００２３】
前述したように、電磁石３７ｘ＋でシャフト３０ａをｘ軸プラス方向に吸引するとともに、電磁石３７ｘ−でシャフト３０ａをｘ軸マイナス方向に吸引し、それらの吸引力を調整することですることで、シャフト３０ａを目標浮上位置、一般的には電磁石３７ｘ＋，３７ｘ−の中間位置（ｘ＝０）である図２のｚ軸上に、磁気浮上させるようにしている。以下では、ｚ軸がラジアル方向の目標浮上位置であるとして説明する。
【００２４】
ロータ３０が機械的および磁気的にアンバランスのない理想的なロータであれば、各電磁石３７ｘ＋，３７ｘ−の吸引力が等しいときにシャフト３０ａは目標浮上位置に支持されることになる。なお、磁気的アンバランスは、例えば、モータ６の吸引の影響や、シャフト３０ａ自体が磁化されてしまうことによって生じる。その他、センサと電磁石の芯ずれ、センサ、電磁石の真円度が影響を与える。
【００２５】
しかしながら、現実的にはロータ３０における機械的および磁気的なアンバランスの発生は避けられないので、電磁石３７ｘ＋，３７ｘ−の吸引力（すなわち電磁石電流）を調整することによりシャフト３０ａを目標浮上位置に磁気浮上させるようにしている。そのため、アンバランスがあると、目標浮上位置に磁気浮上させているときの電磁石電流Ｉｘ＋、Ｉｘ−は大きさが異なることになる。ｙ軸方向の電磁石３７ｙ＋，３７ｙ−についでも同様である。
【００２６】
図４は、計測結果を示したものである。図４において、横軸のロータ位相は上述したシャフト３０ａの回転角度位置を表しており、図３（ａ）の状態がロータ位相＝０度を表し、図３（ｂ）の状態がロータ位相＝９０度を表している。一方、縦軸のΔＩは、各回転角度位置で計測された電流差分値を所定値で規格化したものであり、所定値に対する割合（％）を表している。ここでは、ΔＩをズレ量と呼ぶことにし、例えば、ｘ軸方向については｛（Ｉｘ＋）−（Ｉｘ−）/  （Ｉｘ＋）＋（Ｉｘ−）} × １００により求められる。したがって、ｘ軸方向の電磁石３７ｘ＋，３７ｘ−に関する電流差分値を「（Ｉｘ＋）−（Ｉｘ−）」とした場合、（Ｉｘ＋）＞（Ｉｘ−）であればズレ量ΔＩは正の値となり、（Ｉｘ＋）＜（Ｉｘ−）であればズレ量ΔＩは負の値となる。
【００２７】
図４では、ｘ軸方向の電磁石３７ｘ＋，３７ｘ−に関して計測されたズレ量ΔＩｘと、ｙ軸方向の電磁石３７ｙ＋，３７ｙ−に関して計測されたズレ量ΔＩｙとを示した。また、曲線Ｌｘ，Ｌｙは、実測されたズレ量ΔＩｘ、ΔＩｙに対する近似曲線であり、ここではズレ量ΔＩｘ、ΔＩｙをサインカーブで近似している。ΔＩｘとΔＩｙの傾向が同じであれば、ズレ量ΔＩの発生はモータの影響であると推定できる。一方、ΔＩｘとΔＩｙとが違う傾向を示している場合には、別の要因が考えられる。なお、図４に示す例は、２極モータの場合を示したものである。
【００２８】
そして、電磁石３７ｘ＋の電流値Ｉｘ＋と電磁石３７ｘ−の電流値Ｉｘ−との差分ΔＩｘにはロータ３０のアンバランスが影響している。図４に示す例では、近似曲線Ｌｘの波形振幅（片振幅）は約５０であるが、この波形振幅値が大きいほどアンバランスが大きいと考えることができる。ことから、複数台のポンプに関して、図４に示した実測値ΔＩｘ、ΔＩｙのラインまたは近似曲線Ｌｘ，Ｌｙの波形振幅値と実際に測定されたポンプの振れまわり量（μｍ）とを比較してみた。その結果、波形振幅値と実際に測定された共振時の振れまわり量（μｍ）との間には、図５に示すような相関があることを見出した。
【００２９】
なお、図５の相関関係を求めるに当たっては、波形振幅については、ΔＩｘまたはΔＩｙに関する波形振幅のいずれか一方を用いても良いし、２つの波形振幅の大きい方を採用するようにしても良い。
【００３０】
なお、図４に示す近似曲線Ｌｘの波形振幅値の５０という値は、規格化の際の基準値（上述の所定値）の大きさに依存しており、基準値を大きく取れば波形振幅も５０より小さくなる。そのため、図５の相関を求める際には基準値を揃えておく必要がある。
【００３１】
図５において、▲で示すデータ（波形振幅、振れまわり量）はポンプ１台に関するデータであり、図５は多数のポンプについて上述したデータ（波形振幅、振れまわり量）をプロットしたものである。波形振幅が大きくなると振れまわり量も大きくなる傾向にあり、殆どのデータがラインＬ１１とラインＬ１２の間に入っている。そのため、振れまわり量を実際に計測しなくても、波形振幅の大きさから振れまわり量を推定することができる。
【００３２】
例えば、波形振幅値が４０の場合には、振れまわり量は約４０μｍから６０μｍであることが分かる。そのため、波形振幅値が４０以下となるように管理すれば、振れまわり量は６０μｍ以下に管理されていることになる。
【００３３】
上述したように、本実施の形態における振れまわり推定方法を用いることにより、従来のようにポンプ完成後の動的な振れまわり測定を不要とすることが可能となる。また、上述した振れまわり推定方法における波形振幅値の測定は、ポンプ完成状態とすることなく行うことができる。そのため、この振れまわり推定方法を用いることにより、以下に示すような組み立てコストの低減などを図ることができる。
【００３４】
（応用例１）
図６は、振れまわり推定方法の応用例を示したものであり、ポンプ組立時のアンバランス調整に上述した振れまわり推定方法を用いた場合の手順を示したものである。ステップＳ１０では、ロータ３０単体でのバランス取りを行う。具体的には、まず、ロータ３０をバランサに装着し、ロータ３０のアンバランス測定を行う。次に、測定されたアンバランス量が基準値以下であった場合には、ロータ３０の一部を削除したり、ロータ３０に質量を付加するなどして、ロータ３０のバランス修正を行う。
【００３５】
次いで、ステップＳ２０においてロータ３０を、モータ３６および磁気軸受３７，３８，３９が装着されているベース２０に組み込む。そして、ステップＳ３０に進み、図３に示した手順で電磁石電流を計測し、図４に示した波形振幅値を取得する。ステップＳ４０では、取得された波形振幅値と図５に示した相関関係とに基づいて、振れまわり量を推定する。例えば、図５のラインＬ１２を用いて振れまわり量を推定する。ステップＳ３０で取得された波形振幅値が４０であれば、振れまわり量＝６０μｍと推定される。ここでは、ラインＬ１２を用いて推定を行ったが、例えば、ラインＬ１１とラインＬ１２との中間のラインで表される相関関係を用いても構わない。
【００３６】
ステップＳ５０では、ステップＳ４０で推定された振れまわり量が、予め定められた基準値以下か否かを判定する。ここでの基準値とは、共振が発生する危険速度領域を安定して通過することができるための振れまわり量の上限値のことである。例えば、図５に示した判定基準ライン（振れまわり量＝６０μｍ）であり、実測されたデータがこの判定基準ラインよりも下側である場合には合格と判定し、上側である場合には不合格と判定する。
【００３７】
ステップＳ５０で不合格（基準値を超える）と判定された場合には、ステップＳ５５へ進んでベース２０からロータ３０を取り外し、ステップＳ１０に戻って再度バランス取りを行う。一方、ステップＳ５０で合格（基準値以下）と判定された場合には、ステップＳ６０に進んで固定翼やケーシング等の組み付けを行ってポンプ本体１を完成させる。ステップＳ７０ではポンプ本体１の漏れ検査等を行う。その後、ステップＳ８０においてポンプ本体１に電源装置４を接続して、正常に運転動作が行われることを確認して一連の組み立て工程を終了する。
【００３８】
図７は従来のポンプ組み立て手順の一例を示すフローチャートであり、図６に示す各ステップと同一の処理を行うステップには図６の場合と同一の符号を付した。従来の場合、図６に示すステップＳ３０からステップＳ５０までの処理が行われず、ステップＳ８０の運転確認工程が終了したならば、次のステップＳ９０においてアンバランスがＯＫか否かを判定する。ステップＳ９０では、共振点通過時の振れまわりを実際に確認し、振れ回り量が上述した判定基準値以下であった場合には合格と判定して一連の組立工程を終了する。
【００３９】
ステップＳ９０で不合格（ＮＯ）と判定された場合には、ステップＳ５５に進んでポンプ分解作業を行う。そして、ステップＳ１０に進んでロータ３０のバランス取りを再度行う。この場合、ポンプ本体１の組み立てが完成した後に分解をするため、分解作業に手間が掛かると共に、ステップＳ６０、ステップＳ７０およびステップＳ８０の作業が無駄になる。
【００４０】
一方、図６のステップＳ３０における波形振幅の測定は、従来の振れまわり測定のようにポンプ本体１を完成状態にして動的な測定を行う必要がなく、ロータ３０をベース２０に組み込んで静的に測定することができる。そのため、図６に示すように、振れ回り量の判定をステップＳ６０、ステップＳ７０およびステップＳ８０の工程の前に行うことが可能となり、ステップＳ５５における分解作業に従来のような手間が掛からない。また、バランス取りを再び行う場合であっても、ステップＳ６０、ステップＳ７０およびステップＳ８０の作業が無駄にならない。その結果、組み立てコストの低減を図ることができる。
【００４１】
（応用例２）
上述した応用例１では、組み立て工程の最終段階で振れまわり量を実測する代わりに、ロータ３０をベース２０に組み込んだ段階で振れまわり推定を行い、アンバランス修正を行うようにした。一方、以下に述べる応用例２では、推定された振れまわり量を利用して制御ゲインを調整することにより、安定的にポンプを動作させるようにした。
【００４２】
例えば、図６に示した組み立て工程において、ステップＳ１０のバランス取りを繰り返して機械的アンバランスを小さくしても、磁気的アンバランス等のそれ以外の要因によるアンバランスのために振れまわり量が基準値以下とならず、ステップＳ５０で合格とならない場合がある。そのような場合には、ステップＳ３０で計測された波形振幅値に基づいて制御ゲインを予め設定されている基準ゲインよりも高めに設定することにより、共振時の振れまわりを抑えることができる。また、ステップＳ５０で合格となった場合であっても、波形振幅値を用いて制御ゲインを自動でチューニングするようにしても良い。
【００４３】
図８は、波形振幅値を用いて制御ゲインを調整する場合の構成例を示すブロック図である。図８において、位置センサ８０は図１のラジアル変位センサ２７，２８に対応し、電磁石８１は図２の電磁石３７ｘ＋，３７ｘ−，３７ｙ＋，３７ｙ−，３８ｘ＋，３８ｘ−，３８ｙ＋，３８ｙ−に対応している。また、磁気軸受制御部４２に設けられた制御ゲインコントロール部８２は、位置センサ８０からのセンサ信号に基づいて、電磁石電流を制御するための制御ゲインを設定する。ＰＩＤコントローラ８３は、制御ゲインコントロール部８２で設定された制御ゲインに基づいて電磁石電流を生成し、それを電磁石８１に供給する。主制御部４０には、上述した波形振幅値を記憶するための記憶部８４が設けられている。
【００４４】
組み立て工程のステップＳ３０において波形振幅値を計測し、ステップＳ４０で振れまわり量を推定したならば、そのポンプ本体１に接続されるべき電源装置４の記憶部８４にその振れまわり量を記憶させる。制御ゲインコントロール部８２は、記憶部８４に記憶されている振れまわり量と予め設定されている基準ゲインとに基づいて、式（１）により制御ゲインを設定する。このとき、制御ゲインは、回転駆動時のロータ３０の振れまわり量が所定基準値（上述した振れまわり量の上限値）よりも小さくなるように設定される。ＰＩＤコントローラ８３は、式（１）により設定された制御ゲインに基づいて電磁石電流を生成する。制御ゲインコントロール部８２は、記憶部８４に振れまわり量が記憶されていない場合には、予め設定されている基準ゲインを制御ゲインとして設定する。
（制御ゲイン）＝（基準ゲイン）＋（振れまわり量）×（補正係数１）    …（１）
【００４５】
制御ゲインを設定する式（１）は一例を示したものであり、種々の設定方法がある。例えば、推定された振れまわり量に代えて、ステップＳ３０で計測された波形振幅値を電源装置４の記憶部８４に記憶させる。そして、その波形振幅値を用いて、式（２）により制御ゲインを設定するようにしても良い。この場合の、補正係数２は、振れまわり量と波形振幅値との間の相関係数を用いて、式（１）の補正係数１との間に、「（補正係数２）＝（相関係数）×（補正係数１）」のような関係が成り立っている。
（制御ゲイン）＝（基準ゲイン）＋（波形振幅値）×（補正係数２）    …（２）
【００４６】
また、図９のブロック図に示すように、切り替え部９０によって制御ゲインを切り替えることにより、危険速度領域にのみゲイン補正を行うようにしても良い。切り替え部９０は、回転センサ３３からの回転数信号に基づいて切り替えを行う。切り替え部９０は、回転数信号に基づくロータ３０の回転数が危険速度領域であった場合には、基準ゲインに切り替え、回転数が危険速度領域でない場合には式（１）で設定される補正後の制御ゲインに切り替える。すなわち、危険速度領域を通過する際には補正後の制御ゲインが用いられるため、振れまわりが抑えられ安定して危険速度領域を通過することができる。そして、危険速度領域を通過したならば、切り替え部９０は基準ゲインに再び切り替える。
【００４７】
なお、図８，９に示した例では、振れまわり量または波形振幅値を電源装置４内の記憶部８４に記憶させるようにしたが、振れまわり量または波形振幅値が記憶される記憶部８４をポンプ本体側に設けるようにしても良い。通常、ポンプ本体１には、磁気軸受制御パラメータなどポンプ運転に必要なデータが記憶される記憶部（例えば、ＳＲＡＭ等が用いられる）が設けられている。ポンプ本体１と電源装置４とが別体の構成となっている場合には、ポンプ本体１と電源装置４との対応が必ずしも一対一になっているとは限らず、異なるポンプ本体１の電源装置４として使用可能となっているのが一般的である。また、型式の異なるポンプ本体１に同一の電源装置４が使用可能な場合もある。
【００４８】
そのような構成の場合には、ポンプ本体１側に記憶部８４を設けることで、ポンプ本体１に対する電源装置４の交換を容易に行うことができる。ポンプ本体１に接続された電源装置４は、ポンプ本体１側に設けられた記憶部８４から振れまわり量または波形振幅値を制御ゲインコントロール部８２に読み込み、読み込んだ振れまわり量または波形振幅値に基づいて制御ゲインの設定を行う。さらに、記憶部を持たない場合、電源ON時に図６の工程Ｓ３０からＳ５０を自動実行し、振れ回り量を推定し、制御ゲインを導く方法も考えられる。
【００４９】
なお、上述した実施の形態では、磁気浮上式のターボ分子ポンプを例に説明したが、本発明は、ターボ分子ポンプに限らず磁気浮上式の真空ポンプに適用することができる。さらに、５軸制御型磁気軸受だけでなく、２軸ラジアル磁気軸受とアキシャル磁気軸受とから成る３軸制御型磁気軸受等にも、本発明は適用することができる。また、上述した振れまわり量の推定は、図６に示したようにロータ３０をベース２０に組み込んだ段階に限らず、ポンプ本体１が完成した後であっても行うことができる。
【００５０】
上述した各実施形態はそれぞれ単独に、あるいは組み合わせて用いても良い。それぞれの実施形態での効果を単独あるいは相乗して奏することができるからである。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５１】
１：ポンプ本体、４：電源装置、２０：ベース、２７〜２９：変位センサ、３０：ロータ、３０ａ：シャフト、３３：回転センサ、３５：スラストディスク、３６：モータ、３７，３８：ラジアル磁気軸受、３９：アキシャル磁気軸受、４０：主制御部、４１：モータ制御部、４２：磁気軸受制御部、８２：制御ゲインコントロール部、８３：ＰＩＤコントローラ、８４：記憶部、９０：切り替え部
【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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