(57)【要約】【課題】磁気浮上制御への影響を抑えつつ搬送波電流成分を大きくすることができる磁気浮上式真空ポンプの提供。【解決手段】磁気浮上式真空ポンプは、磁気力によりロータを磁気浮上させる電磁石と、磁気浮上制御電流成分および該磁気浮上制御電流成分よりも高周波数帯域の搬送波電流成分を含む電磁石電流を電磁石コイルに供給する電磁石駆動回路と、搬送波電流成分を検出してロータの浮上位置信号を生成する浮上位置検出回路と、浮上位置信号に基づいて磁気浮上制御電流成分の電流指令を電磁石駆動回路に入力する磁気浮上制御回路と、を備え、電磁石コイル５１０は、主巻線５１０ａと、主巻線５１０ａに並列接続された副巻線５１０ｂとを有し、副巻線５１０ｂに直列接続され、搬送波電流成分を通過させると共に磁気浮上制御電流成分を遮断する遮断回路５１１をさらに備える。【選択図】図８
2013139870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気機能部が形成されたロータと、
前記ロータを回転駆動するモータと、
鉄心に電磁石コイルが巻回され、磁気力により前記ロータを磁気浮上させる電磁石と、
前記ロータを磁気浮上させるための磁気浮上制御電流成分および該磁気浮上制御電流成分よりも高周波数帯域であって前記ロータの浮上位置を検出するための搬送波電流成分を含む電磁石電流を、前記電磁石コイルに供給する電磁石駆動回路と、
前記搬送波電流成分を検出して前記ロータの浮上位置信号を生成する浮上位置検出回路と、
前記浮上位置信号に基づいて前記磁気浮上制御電流成分の電流指令を前記電磁石駆動回路に入力する磁気浮上制御回路と、を備え、
前記電磁石コイルは、主コイルと、該主コイルに並列接続された副コイルとを有し、
前記副コイルに直列接続され、前記搬送波電流成分を通過させると共に前記磁気浮上制御電流成分を遮断する遮断回路をさらに備える、磁気浮上式真空ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気浮上式真空ポンプにおいて、
前記副コイルのインダクタンスは、前記主コイルのインダクタンスよりも小さく設定されている磁気浮上式真空ポンプ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の磁気浮上式真空ポンプにおいて、
前記遮断回路はコンデンサを含み、
前記主コイルのインダクタンスをＬＭ 、前記磁気浮上制御電流成分の周波数をｆ１、前記搬送波電流成分の周波数をｆ２としたとき、前記コンデンサの容量Ｃは、式「（１／２πｆ１Ｃ）＞２πｆ１ＬＭ」および式「（１／２πｆ２Ｃ）＜２πｆ２ＬＭ」を満足するように設定されている磁気浮上式真空ポンプ。
【請求項４】
請求項３に記載の磁気浮上式真空ポンプにおいて、
前記周波数ｆ２と前記周波数ｆ１との比ｆ２／ｆ１をＡとしたとき、周波数ｆ１における前記コンデンサのインピーダンスＺＣ１および副コイルのインピーダンスＺＳ１は、式「ＺＣ１＜Ａ２・ＺＳ１」を満足するように設定されている磁気浮上式真空ポンプ。
【請求項５】
請求項３または４に記載の磁気浮上式真空ポンプにおいて、
前記コンデンサに対して直列接続される抵抗をさらに備える磁気浮上式真空ポンプ。
【請求項６】
鉄心に電磁石コイルが巻回され、磁気力により被支持体を磁気浮上させる電磁石と、
前記被支持体を磁気浮上させるための磁気浮上制御電流成分および該磁気浮上制御電流成分よりも高周波数帯域であって前記被支持体の浮上位置を検出するための搬送波電流成分を含む電磁石電流を、前記電磁石コイルに供給する電磁石駆動回路と、
前記搬送波電流成分を検出して前記被支持体の浮上位置信号を生成する浮上位置検出回路と、
前記浮上位置信号に基づいて前記磁気浮上制御電流成分の電流指令を前記電磁石駆動回路に入力する磁気浮上制御回路と、を備え、
前記電磁石コイルは、主コイルと、該主コイルに並列接続された副コイルとを有し、
前記副コイルに直列接続され、前記搬送波電流成分を通過させると共に前記磁気浮上制御電流成分を遮断する遮断回路をさらに備える、磁気浮上装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気浮上装置および磁気浮上式真空ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
重畳方式のセンサレス磁気浮上装置によりロータを磁気浮上させるターボ分子ポンプでは、磁気浮上用電磁石の駆動電流に、磁気浮上制御の対象となる周波数帯域よりも高い周波数の搬送波を重畳し、この搬送波の電圧値や電流値などから電磁石とロータとの距離を測定するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３１３４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、搬送波に対するコイル特性（例えば、インダクタンスによる損失、インダクタンスに対する分布容量）を良くするとともに搬送波電流を大きくするためにコイル巻数を減らすと、所望の磁気浮上力を得られない等の磁気浮上制御への影響が問題となる。その場合、所望の磁気浮上力を得るために電磁石電流を大きくしなければならず、磁気浮上に必要な電力が大きくなってしまうという問題が生じる。半導体製造装置等においては真空ポンプが複数台設けられているので、真空ポンプの電力増加は半導体製造装置全体の電力増加を招き、省エネルギーの観点から好ましくない。
【０００５】
逆に、小さい電磁石電流で被支持体を浮上させようとした場合、電磁石コイルの巻数を多くする必要がある。しかし、電磁石コイルの巻数を多くすると、搬送波電流成分（搬送波信号に対応する電流成分）が小さくなって搬送波を利用した被支持体の位置測定が難しくなる。また、高い周波数におけるコイル特性の悪化が無視できなくなる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
好ましい実施形態による磁気浮上式真空ポンプは、排気機能部が形成されたロータと、ロータを回転駆動するモータと、鉄心に電磁石コイルが巻回され、磁気力によりロータを磁気浮上させる電磁石と、ロータを磁気浮上させるための磁気浮上制御電流成分および該磁気浮上制御電流成分よりも高周波数帯域であってロータの浮上位置を検出するための搬送波電流成分を含む電磁石電流を、電磁石コイルに供給する電磁石駆動回路と、搬送波電流成分を検出してロータの浮上位置信号を生成する浮上位置検出回路と、浮上位置信号に基づいて磁気浮上制御電流成分の電流指令を電磁石駆動回路に入力する磁気浮上制御回路と、を備え、電磁石コイルは、主コイルと、該主コイルに並列接続された副コイルとを有し、副コイルに直列接続され、搬送波電流成分を通過させると共に磁気浮上制御電流成分を遮断する遮断回路をさらに備える。
好ましくは、副コイルのインダクタンスが、主コイルのインダクタンスよりも小さく設定されている。
好ましくは、遮断回路はコンデンサを含み、主コイルのインダクタンスをＬＭ 、磁気浮上制御電流成分の周波数をｆ１、搬送波電流成分の周波数をｆ２としたとき、コンデンサの容量Ｃは、式「（１／２πｆ１Ｃ）＞２πｆ１ＬＭ」および式「（１／２πｆ２Ｃ）＜２πｆ２ＬＭ」を満足するように設定されている。
好ましくは、周波数ｆ２と周波数ｆ１との比ｆ２／ｆ１をＡとしたとき、周波数ｆ１におけるコンデンサのインピーダンスＺＣ１および副コイルのインピーダンスＺＳ１は、式「ＺＣ１＜Ａ２・ＺＳ１」を満足するように設定されている。
好ましくは、磁気浮上式真空ポンプは、コンデンサに対して直列接続される抵抗をさらに備える。
好ましい実施形態による磁気浮上装置は、鉄心に電磁石コイルが巻回され、磁気力により被支持体を磁気浮上させる電磁石と、被支持体を磁気浮上させるための磁気浮上制御電流成分および該磁気浮上制御電流成分よりも高周波数帯域であって被支持体の浮上位置を検出するための搬送波電流成分を含む電磁石電流を、電磁石コイルに供給する電磁石駆動回路と、搬送波電流成分を検出して被支持体の浮上位置信号を生成する浮上位置検出回路と、浮上位置信号に基づいて磁気浮上制御電流成分の電流指令を電磁石駆動回路に入力する磁気浮上制御回路と、を備え、電磁石コイルは、主コイルと、該主コイルに並列接続された副コイルとを有し、副コイルに直列接続され、搬送波電流成分を通過させると共に磁気浮上制御電流成分を遮断する遮断回路をさらに備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、磁気浮上制御への影響を抑えつつ搬送波電流成分を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】磁気浮上式ターボ分子ポンプの概略構成を示す断面図である。
【図２】５軸制御型磁気軸受を模式的に示した図である。
【図３】電磁石５１ｘに関する制御を説明するためのブロック図である。
【図４】遮断回路５１１にコンデンサ５１１Ａを用いた場合を示す図である。
【図５】インピーダンスの大小関係を説明する図である。
【図６】遮断回路５１１および副巻線５１０ｂの機能を説明する図である。
【図７】リング状の鉄心５０を用いた場合の電磁石５１xP、５１xM、５１yP、５１yMを示す図である。
【図８】電磁石５１xPの鉄心５１２に巻回された電磁石コイル５１０の構成を示す図である。
【図９】遮断回路５１１の他の例を示す図である。
【図１０】共振周波数ｆr1，ｆr2および抵抗の効果を説明する図である。
【図１１】センサレス磁気浮上装置を説明するためのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。図１は、本発明によるセンサレス磁気浮上装置を適用した磁気浮上式ターボ分子ポンプの概略構成を示す断面図である。ターボ分子ポンプは図１に示すポンプユニット１と、ポンプユニット１を駆動するためのコントロールユニット（不図示）とを備えている。ポンプユニット１に接続されるコントロールユニットには、磁気軸受制御部、モータ６を回転駆動するためのモータ駆動制御部等が備えられている。
【００１０】
ロータ３０は、５軸制御型磁気軸受を構成するラジアル磁気軸受５１，５２およびアキシャル磁気軸受５３によって非接触支持される。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６により高速回転駆動される。モータ６には、例えば、ＤＣブラシレスモータが用いられる。ロータ３０の回転数は回転数センサ２３によって検出される。
【００１１】
ロータ３０には、排気機能部として、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、排気機能部として、軸方向に対して回転翼３２と交互に配置された複数段の固定翼３３と、ネジロータ３１の外周側に設けられた円筒状のネジステータ３９が設けられている。各固定翼３３は、それぞれ一対のスペーサリング３５によって軸方向上下から挟持されている。
【００１２】
ベース２０には排気ポート２２が設けられ、この排気ポート２２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６により高速回転駆動することにより、吸気口２１側の気体分子は排気ポート２２側へと排気される。
【００１３】
図２は５軸制御型磁気軸受の構成を模式的に示した図であり、ロータ３０に設けられたロータシャフト４の回転軸Ｊがｚ軸に一致するように示した。図１に示したラジアル磁気軸受５１は、ｘ軸に関する一対の電磁石５１ｘとｙ軸に関する一対の電磁石５１ｙとを備えている。同様に、ラジアル磁気軸受５２も、ｘ軸に関する一対の電磁石５２ｘとｙ軸に関する一対の電磁石５２ｙとを備えている。また、アキシャル磁気軸受５３に設けられた一対の電磁石５３ｚは、ロータシャフト４の下端に設けられたディスク４１をｚ軸に沿って挟むように対向配置されている。
【００１４】
図３は、図２に示した磁気軸受を制御する制御装置の一部を示す図であって、５軸の内の１軸、具体的には一対の電磁石５１ｘに関して示したものである。図３の構成では、電流検出回路６２ａ，６２ｂからの信号を検波回路６６ａ，６６ｂでそれぞれ検波し、検波回路６６ａ，６６ｂから出力された信号を差分器６７に入力して差動信号を得ている。しかし、電流検出回路６２ａ，６２ｂからの信号を差分器６７にて差動信号を得た後に、検波回路にて検波するようにしても良い（不図示）。一対の電磁石５１ｘを電磁石５１xP、５１xMと表すと、それらはロータシャフト４を間に挟むように配置されている。電磁石５１xPおよび５１xMには、電磁石コイル５１０がそれぞれ巻回されている。本実施の形態は、電磁石コイル５１０の構成に特徴がある。電磁石コイル５１０の詳細については後述する。その他の構成については従来のセンサレス磁気浮上装置の場合と同様の内容となっており、ここでは詳細な説明は省略する。
【００１５】
電磁石５１xPには電磁石駆動回路６１ａから電磁石電流が供給され、電磁石５１xMには電磁石駆動回路６１ｂから電磁石電流が供給される。電磁石駆動回路６１ａ，６１ｂは同一構成となっている。本実施の形態の磁気浮上装置はセンサレス方式の磁気浮上装置であって、電磁石５１xP、５１xMに供給される電磁石電流には、電磁石５１xP、５１xMの磁気力によりロータ３０を所定位置に浮上させるための磁気浮上制御電流成分と、ロータシャフト４の浮上位置を検出するための搬送波電流成分とが含まれている。搬送波電流成分の周波数帯域は、磁気浮上制御電流成分の周波数帯域よりも高く設定されている。例えば、磁気浮上制御電流成分の周波数帯域を数ｋＨｚ（１〜２ｋＨｚ）、搬送波電流成分の周波数帯域を１０ｋＨｚのように設定する。
【００１６】
ロータシャフト４と電磁石５１xP、５１xMとのギャップＧが変化すると、電磁石コイル５１０のインダクタンスが変化する。本実施の形態の磁気浮上装置では、そのインダクタンス変化を搬送波電流成分の振幅変化として検出し、それをロータシャフト４の浮上位置制御に用いている。電磁石５１xP、５１xMの電磁石コイル５１０に流れる電流は、電流検出回路６２ａ，６２ｂによって検出される。各電流検出回路６２ａ，６２ｂから出力された電流検出信号は、それぞれ検波回路６６ａ，６６ｂに入力される。各検波回路６６ａ，６６ｂでは電流検出信号から搬送波電流成分が抽出され、搬送波電流成分の変調信号に基づく位置信号が生成される。
【００１７】
差分器６７は、各検波回路６６ａ，６６ｂから出力された位置信号（ギャップ信号）の差分を生成する。例えば、ロータシャフト４が電磁石５１xPと電磁石５１xMとの中間位置、すなわち磁気軸受の中心位置に浮上している場合には差分信号はゼロとなる。また、ロータシャフト４が電磁石５１xP側に近付いて差分信号が例えばマイナスの値となる設定の場合、反対にロータシャフト４が電磁石５１xMに近付くと差分信号はプラスの値となる。
【００１８】
差分器６７から出力された差分信号は、磁気浮上制御回路６３にフィードバックされる。磁気浮上制御回路６３は、フィードバックされた差分信号と位置指令とに基づいて磁気浮上制御電流成分を制御するための電流指令信号を出力する。加算器６５ａでは、電流指令信号に、搬送波信号発生回路６４で生成された搬送波信号が加算（重畳）される。電磁石駆動回路６１ａは、加算処理された信号に基づく電磁石電流を電磁石５１xPに供給する。一方、反対側の電磁石５１xMに関する加算器６５ｂにおいても、磁気浮上制御回路６３から出力された電流指令信号Ｂ１と搬送波信号発生回路６４で生成された搬送波信号Ｂ２との加算が行われ、加算処理後の信号が電磁石駆動回路６１ｂに入力される。例えば、電磁石５１xPに対する電流指令信号が電流を増加させる指令である場合には、電磁石５１xMに対する電流指令信号Ｂ１は電流を減少させる指令となる。
【００１９】
図８は、電磁石５１xPの鉄心５１２に巻回された電磁石コイル５１０の構成を示す図である。なお、電磁石５１xMの電磁石コイル５１０も電磁石５１xPの場合と同様であり、ここでは電磁石５１xPを例に説明する。電磁石コイル５１０は、従来の主巻線５１０ａに加えて副巻線５１０ｂを備えており、さらに、副巻線５１０ｂには、遮断回路５１１が直列に接続されている。すなわち、主巻線５１０ａには、副巻線５１０ｂと遮断回路５１１との直列回路が並列に接続されている。遮断回路５１１は、搬送波電流成分を通過させると共に磁気浮上制御電流成分を遮断するフィルタとして機能するものである。遮断回路５１１には、受動的なフィルタ、能動的に機能するアクティブフィルタ等を用いることができる。
【００２０】
図６は遮断回路５１１および副巻線５１０ｂの機能を説明する図である。図６（ａ）は電磁石コイル５１０の回路図であり、図６（ｂ）は搬送波電流成分に対する等価回路を示し、図６（ｃ）は磁気浮上制御電流成分に対する等価回路を示す。上述したように、遮断回路５１１は、搬送波電流成分を通過させると共に磁気浮上制御電流成分を遮断する回路である。そのため、磁気浮上制御電流成分の周波数ｆ１を含む周波数帯域においては、ほぼ図６（ｃ）に示すような回路とみなすことができる。一方、搬送波電流成分の周波数ｆ２を含む周波数帯域においては、搬送波電流成分に対する遮断回路５１１のインピーダンスを副巻線５１０ｂのインピーダンスよりも充分低く設定すれば、ほぼ図６（ｂ）に示すような回路とみなすことができる。
【００２１】
図４は、遮断回路５１１としてコンデンサ５１１Ａを用いた場合を示す図である。電磁石コイル５１０は、従来の主巻線５１０ａに加えて、副巻線５１０ｂとコンデンサ５１１Ａとを直列接続した回路を備えている。鉄心５１２には主巻線５１０ａと副巻線５１０ｂとが巻回されており、副巻線５１０ｂとコンデンサ５１１との直列回路は、主巻線５１０ａに対して並列に接続されている。
【００２２】
副巻線５１０ｂの巻数は主巻線５１０ａの巻数と同等以下に設定され、主巻線５１０ａおよび副巻線５１０ｂのインダクタンスＬＭ、ＬＳは「ＬＭ≧ＬＳ」のように設定されている。さらに、コンデンサ５１１Ａの容量Ｃは、コンデンサ５１１Ａのインピーダンスが磁気浮上制御電流成分の周波数帯域では主巻線５１０ａのインピーダンスよりも大きく設定され、かつ、搬送波電流成分の周波数帯域では主巻線５１０ａのインピーダンスよりも小さくなるように設定される。すなわち、磁気浮上制御電流成分の周波数をｆ１、および搬送波電流成分の周波数をｆ２に関して、次式（１）および（２）を満足するように容量Ｃを設定する。
（１／２πｆ１Ｃ）＞２πｆ１ＬＭ  …（１）
（１／２πｆ２Ｃ）＜２πｆ２ＬＭ  …（２）
【００２３】
例えば、ｆ１＝１ｋＨｚ、ｆ２＝１０ｋＨｚであって、磁気浮上制御（ｆ１＝１ｋＨｚ）時の主巻線５１０ａおよび副巻線５１０ｂのインピーダンスＺＭ１、ＺＳ１が、ＺＭ１＝Ｚ、ＺＳ１＝０．７Ｚである場合について考えてみる。ｆ２＝１０・ｆ１なので、搬送波電流成分に対する主巻線５１０ａおよび副巻線５１０ｂのインピーダンスＺＭ２、ＺＳ２は、ＺＭ２＝１０Ｚ、ＺＳ２＝７Ｚとなる。一方、周波数ｆ１、ｆ２のときのコンデンサ５１１ＡのインピーダンスＺＣ１，ＺＣ２は、ＺＣ１＝１０ＺＣ２の関係を有している。
【００２４】
そこで、周波数ｆ１でのコンデンサ５１１ＡのインピーダンスＺＣ１をＺＣ１＝５Ｚのように設定すると、ＺＣ２＝０．５Ｚとなる。このとき、ＺＣ１（＝５Ｚ）＞ＺＭ１（＝Ｚ）であって、ＺＣ２（＝０．５Ｚ）＜ＺＭ２（＝１０Ｚ）となるので、上述の式（１）、（２）は満足されることになる。図５は、周波数ｆ１におけるインピーダンスＺＭ１、ＺＳ１、ＺＣ１と、周波数ｆ２におけるインピーダンスＺＭ２、ＺＳ２、ＺＣ２とを数直線上に示し、それらの大小関係を分かりやすく表示したものである。横軸はインピーダンスをＮ・Ｚと表したときのＮである。
【００２５】
磁気浮上制御電流成分の周波数帯域（ｆ１）では、図５（ａ）に示すようにコンデンサ５１１ＡのインピーダンスＺＣ１は主巻線５１０ａのインピーダンスＺＭ１よりも大きく設定されている。そのため、巻線回路は図６（ｃ）の等価回路でほぼ表され、磁気浮上制御電流成分はコンデンサ５１１Ａが設けられている副巻線５１０ｂのラインを殆ど流れない。よって、磁気浮上制御の周波数帯域（ｆ１）では、巻線回路全体のインピーダンスＺＴは主巻線５１０ａのインピーダンスＺＭ（＝ｊωＬＭ）とほぼ等しくなる。
【００２６】
一方、搬送波電流成分の周波数ｆ２を含む周波数帯域では、図５（ｂ）に示すようにコンデンサ５１１ＡのインピーダンスＺＣ２は主巻線５１０ａのインピーダンスＺＭ２よりも小さく設定されているので、搬送波電流成分は主巻線５１０ａのラインおよび副巻線５１０ｂのラインの両方を流れることになる。さらに、搬送波電流成分の周波数帯域ではコンデンサ５１１ＡのインピーダンスＺＣ２は副巻線５１０ｂのインピーダンスＺＳ２よりも小さいので、搬送波電流成分に対しては図６（ｂ）に示すような等価回路で考えることができる。
【００２７】
なお、図５を参照すると、ｆ２＝Ａ・ｆ１の場合、ＺＣ１＜Ａ２・ＺＳ１のように副巻線５１０ｂのインダクタンスＬＳおよびコンデンサ５１１Ａの容量Ｃを設定すれば、ＺＣ２＜ＺＳ２を満足することが分かる。すなわち、コンデンサ５１１Ａのインピーダンスを副巻線５１０ｂのインピーダンスよりも小さくすることでき、巻線回路全体を図６（ｂ）に示すような等価回路で考えることができる。また、このように設定することで、式（１）、（２）を満足させつつ、巻線回路全体のインピーダンスをより小さく設定することができる。
【００２８】
図６（ｂ）の等価回路の場合、主巻線５１０ａと副巻線５１０ｂとの相互インダクタンスをＭとすると、巻線回路全体のインピーダンスＺＴは次式（３）で表すことができる。
ＺＴ＝ｊω・（ＬＭ・ＬＳ−Ｍ２）／（ＬＭ＋ＬＳ−２Ｍ）  …（３）
【００２９】
通常、「ＬＭ・ＬＳ＞Ｍ２」、「ＬＭ＋ＬＳ＞２Ｍ」が満足されるので、例えば、次式（４）のように設定した場合、巻線回路全体のインピーダンスＺＴは式（５）に示すような値となる。
ＬＭ＝Ｌ、ＬＳ＝０．７Ｌ、Ｍ＝０．８Ｌ      …（４）
ＺＴ＝０．６ｊωＬ      …（５）
【００３０】
式（５）に示すように、本実施の形態では、搬送波電流成分に対する巻線回路全体のインピーダンスＺＴは、従来の主巻線単独の場合に比べて小さくなる。図４に示す電流検出回路６２ａでは、副巻線５１０ｂを流れる搬送波電流成分だけでなく主巻線５１０ａを流れる搬送波電流成分も検出され、両方の搬送波電流成分をロータ位置検出に用いることができる。すなわち、巻線全体のインピーダンスの変化から電磁石と浮上対象物との距離を測定することができる。このように、本実施の形態では、電磁石コイル５１０を流れる搬送波電流成分を従来よりも大きくすることができ、磁気浮上制御回路６３にフィードバックされる信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる。
【００３１】
また、上述したように副巻線５１０ｂにはほぼ搬送波電流成分しか流れないので、副巻線５１０ｂは、主巻線５１０ａに比べて巻線の太さを細くすることができる。そのため、鉄心５１２に副巻線５１０ｂを巻くためのスペースを小さくできる。なお、図４からも分かるように、電磁石の部分では主巻線５１０ａと副巻線５１０ｂとの並列回路となっているが、ポンプ本体から大気側に引き出す部分においては、引き出し線は従来と同様に２本となっており真空−大気間の接続を行うためのコネクタを変更する必要がない。
【００３２】
図９は、遮断回路５１１の他の例を示す図である。ここでは、コンデンサ５１１Ａと抵抗５１１Ｂとを副巻線５１０ｂに対して直列に接続する構成とした。上述のように、図６（ａ）に示す遮断回路５１１を図４に示すようにコンデンサ５１１Ａとした場合、図１０に示すように周波数ｆr1，ｆr2において共振が発生する。図１０において、縦軸は電磁石コイル全体のインピーダンスを示しており、横軸は周波数である。ｆr1は並列共振の周波数であり、ｆr2は直列共振の周波数である。
【００３３】
上述したように、磁気浮上制御電流成分の周波数帯域は数ｋＨｚ（１〜２ｋＨｚ）、搬送波電流成分の周波数帯域は１０ｋＨｚのように設定した場合、並列共振の周波数ｆr1が磁気浮上制御電流成分の周波数帯域の上限付近に存在することになり、磁気浮上制御の安定性に影響を及ぼす。そこで、図９に示す例では、コンデンサ５１１Ａと直列に抵抗５１１Ｂを配置することで、並列共振点におけるインピーダンスのピークを低減するようにしている。その結果、磁気浮上制御の安定性を向上させることができる。図１０に示す例では、抵抗５１１Ｂの抵抗値Ｒが２０Ωの場合と２００Ωの場合について示した。Ｒ＝２００Ωの場合、並列共振点（ｆr1）のピーク値を大きく低減させることができるが、直列共振点（ｆr2）におけるインピーダンスが増加が顕著になる。
【００３４】
なお、図４，８に示す電磁石５１xPではコの字型の鉄心５１２を用いているが、図７に示すようなリング状の鉄心５０を用いても良い。鉄心５０には内径側に突出する１対１組の磁極部５０ａ，５０ｂが４組形成されており、各電磁石５１xP、５１xM、５１yP、５１yMはそれぞれ１対１組の磁極部５０ａ，５０ｂを用いて構成されている。各磁極部５０ａ，５０ｂには、主巻線５１０ａおよび副巻線５１０ｂがそれぞれ巻回されている。磁極部５０ａおよび５０ｂの主巻線５１０ａは、破線５００で示すような磁束が生じるように直列接続されている。同様に、磁極部５０ａおよび５０ｂの副巻線５１０ｂも、破線５００で示すような磁束が生じるように直列接続されている。
【００３５】
以上説明したように、本実施の形態では、鉄心５１２に電磁石コイル５１０を巻回した磁気浮上用電磁石と、被支持体であるロータ３０を磁気浮上させるための磁気浮上電流成分および磁気浮上制御電流成分よりも高周波数帯域であってロータ３０の浮上位置を検出するための搬送波電流成分を含む電磁石電流を、電磁石コイル５１０に供給する電磁石駆動回路６１ａと、搬送波電流成分を検出してロータ３０の浮上位置信号を生成する浮上位置検出回路（電流検出回路６２ａ，６２ｂ、検波回路６６ａ，６６ｂ、差分器６７）と、浮上位置信号に基づいて磁気浮上制御電流成分の電流指令を電磁石駆動回路６１ａに入力する磁気浮上制御回路６３と、を備え、電磁石コイル５１０は、主巻線５１０ａと、該主巻線５１０ａに並列接続された副巻線５１０ｂとを有し、副巻線５１０ｂに直列接続され、搬送波電流成分を通過させると共に磁気浮上制御電流成分を遮断する遮断回路５１１をさらに備える。
【００３６】
このように、主巻線５１０ａの設定が従来のセンサレス磁気浮上装置やセンサレスでない磁気浮上装置の場合と同様の設定であっても、副巻線５１０ｂのラインに搬送波電流成分が流れることにより、搬送波電流成分を従来のセンサレス磁気浮上装置よりも大きくすることができる。その結果、磁気浮上制御回路６３にフィードバックされる信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる。
【００３７】
さらに、副巻線５１０ｂのインダクタンスは、主巻線５１０ａのインダクタンスと同等もしくは小さく設定されているので、副巻線５１０ｂの方が搬送波電流成分は大きくなる。また、周波数ｆ２と周波数ｆ１の比ｆ２／ｆ１をＡとしたとき、周波数ｆ１におけるコンデンサ５１１ＡのインピーダンスＺＣ１および副巻線５１０ｂのインピーダンスＺＳ１を「ＺＣ１＜Ａ２・ＺＳ１」のように設定することで、周波数ｆ２において副巻線コイル（Ｌｓ）へのコンデンサ５１１Ａの影響を小さくすることができる。
【００３８】
また、遮断回路５１１をコンデンサ５１１Ａにより構成し、主巻線５１０ａのインダクタンスをＬＭ 、磁気浮上制御電流成分の周波数をｆ１、搬送波電流成分の周波数をｆ２としたとき、コンデンサ５１１Ａの容量Ｃは、式「（１／２πｆ１Ｃ）＞２πｆ１ＬＭ」および式「（１／２πｆ２Ｃ）＜２πｆ２ＬＭ」を満足するように設定するのが好ましい。簡単な回路構成で、Ｓ／Ｎ比の向上を図ることができる。磁気浮上制御の周波数帯域では、浮上力に寄与する周波数ｆ１の磁気浮上制御電流成分は、ほぼ主巻線５１０ａのみに流れ、従来と同じように磁気浮上制御を行うことができる。すなわち、磁気浮上制御への影響を抑えつつ搬送波電流成分を大きくすることができる。
【００３９】
さらに、遮断回路５１１としてコンデンサ５１１Ａを使用した場合、図１０に示すような共振現象が発生するが、コンデンサ５１１Ａと直列に抵抗５１１Ｂを接続することにより、共振時のインピーダンスのピークを低減することができる。その結果、共振の影響、例えば、磁気軸受制御安定性への影響を改善することができる。
【００４０】
なお、以上の説明はあくまでも一例であり、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。例えば、上述した実施の形態ではラジアル磁気軸受を例に説明したが、アキシャル磁気軸受に対しても同様に適用することができる。また、ターボ分子ポンプに限らず、様々な装置に用いられるセンサレス磁気浮上装置にも適用することができる。すなわち、センサレス磁気浮上装置では、図１１に示すように、上述したシャフト４を被支持体４０で置き換えたものとなる。
【００４１】
図１１において、被支持体４０は電磁石５５によって磁気浮上支持されている。被支持体４０と電磁石５５とのギャップＧ（浮上位置）が変化すると、電磁石５５の電磁石コイル５１０のインダクタンスが変化し、そのインダクタンス変化を搬送波電流成分の振幅変化として検出する。電磁石５５の電磁石コイル５１０に流れる電流は、電流検出回路６２ａによって検出される。電流検出回路６２ａから出力された電流検出信号は検波回路６６ａに入力される。検波回路６６ａでは、電流検出信号から搬送波電流成分が抽出され、その搬送波電流成分の変調信号に基づく位置信号が生成される。
【００４２】
検波回路６６ａから出力された位置信号は、磁気浮上制御回路６３にフィードバックされる。磁気浮上制御回路６３は、フィードバックされた位置信号と位置指令とに基づいて磁気浮上制御電流成分を制御するための電流指令信号を出力する。加算器６５ａでは、電流指令信号に、搬送波信号発生回路６４で生成された搬送波信号が加算（重畳）される。電磁石駆動回路６１ａは、加算処理された信号に基づく電磁石電流を電磁石５５に供給する。
【００４３】
また、制御回路の信号処理はアナログに限らず、デジタル演算処理でも適用できる。
【符号の説明】
【００４４】
１：ポンプユニット、４：ロータシャフト、３０：ロータ、４０：被支持体、５１，５２：ラジアル磁気軸受、５３：アキシャル磁気軸受、６１ａ，６１ｂ：電磁石駆動回路、６２ａ，６２ｂ：電流検出回路、６３：磁気浮上制御回路、６４：搬送波信号発生回路、６６ａ，６６ｂ：検波回路、５１０：電磁石コイル、５１０ａ：主巻線、５１０ｂ：副巻線、５１１：遮断回路、５１１Ａ：コンデンサ、５１１Ｂ：抵抗
【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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【図１１】
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