(57)【要約】【解決手段】電気モータ及び制御デバイスを備えている真空ポンプ、特にターボ分子ポンプの加速のための制御方法では、第１の加速段階で制御デバイスの入力電流が最大値IS,maxに増加し、第２の加速段階で制御デバイスは入力電流の最大値IS,maxで動作する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気モータ及び制御デバイスを備えている真空ポンプ、特にターボ分子ポンプの加速のための制御方法であって、
第１の加速段階で、前記制御デバイスの入力電流を最大値IS,maxに増加させ、
第２の加速段階で、前記制御デバイスを前記入力電流の最大値IS,maxで動作させることを特徴とする制御方法。
【請求項２】
前記第２の加速段階の終わりで前記真空ポンプの定格速度nmaxに達することを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
【請求項３】
前記第２の加速段階の後に前記制御デバイスの入力電流を動作値に減少させることを特徴とする請求項２に記載の制御方法。
【請求項４】
前記第１の加速段階で、前記制御デバイスの入力電流を、前記最大値IS,maxに特には一定的に増加させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の制御方法。
【請求項５】
前記第１の加速段階の終わりで、前記制御デバイスの入力電流が前記最大値IS,maxに達することを特徴とする請求項４に記載の制御方法。
【請求項６】
前記電気モータのモータ電流が、前記第１の加速段階中一定であり、特に一定の最大値IM,maxを有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の制御方法。
【請求項７】
前記第２の加速段階中に前記電気モータのモータ電流を減少させることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の制御方法。
【請求項８】
前記第２の加速段階の後に前記電気モータのモータ電流を動作値に減少させることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の制御方法。
【請求項９】
前記第１の加速段階及び前記第２の加速段階で前記真空ポンプの回転速度を増加させることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の制御方法。
【請求項１０】
前記真空ポンプの回転速度を、前記第２の加速段階より前記第１の加速段階でより速く増加させることを特徴とする請求項９に記載の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空ポンプ、特にターボ分子ポンプの加速のための制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボ分子ポンプのような真空ポンプは、回転自在に支持されたロータ軸をポンプハウジングに備えている。ロータ軸は、ターボ分子ポンプの場合には複数のロータディスクを有している少なくとも１つのロータを支持している。ロータは、ターボ分子ポンプの場合には複数のステータディスクを有するステータと協働し、ステータディスクはロータディスクの間に配置されている。ロータ軸は、通常ロータ軸に直接配置されている電気モータによって駆動される。更に、制御デバイスが、ポンプハウジングの内側又は外側のいずれかに配置されており、様々な動作パラメータに応じて真空ポンプを制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第03／100258号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特に重大なときは真空ポンプの加速を制御するときである。ここで、真空ポンプは、停止状態又は非常に低い回転速度から、定格速度又は真空ポンプの出力が最大である動作速度まで作動する。ポンプのこのような加速は、特に動的工程で必要になることが多い。公知のポンプ、特にターボ分子ポンプでは、電気モータで最大電流が加速中に可能になる。真空ポンプの定格速度に達するまで、この最大電流は加速中一定である。真空ポンプが定格速度で動作するとき、モータ電流は動作値に減少する。モータ電流は、運ばれるガスの量及びガスのタイプに応じて変わる場合があるが、加速中に達する最大値には達しない。
【０００５】
時には、更に小型で、出力がより小さい電源ユニットを真空ポンプに設けるという需要がある。従来の電源ユニットとは異なり、ポンプの公称電力用に設計されておらず、公称電力がより低い電源ユニットがある。更に小型の電源ユニットというこの需要を満たすために、加速中に許容可能な電気モータの最大電流を減少させることが知られている。そのため、更に小型の電源ユニットの使用が可能になるかもしれないが、真空ポンプの定格速度に達するまでの加速時間がより長くなる。
【０００６】
本発明は、ポンプ又はポンプの電子機器より公称電力が低い電源ユニットが使用されるときも、加速時間の増加を場合によっては減らすこと、又は大容量の電源ユニットが使用されるときに加速時間を短縮することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的は、本発明によれば請求項１の特徴により達成される。
【０００８】
真空ポンプ、特にターボ分子ポンプの加速のための本制御方法は、モータ電流が、求められている電源ユニットの小型化又は加速時間の短縮に対して必須の重要なパラメータではないという見解に基づいている。モータは、特に機械的な条件に関して設計されなければならない。その結果、通常、真空ポンプの加速中も動作中も最大許容モータ電流に達しない。試験により、必須の関連したパラメータが制御デバイスの入力電流であることが示された。
【０００９】
本発明の制御方法によれば、制御デバイスの入力電流を、第１の加速段階中に最大値に制限する。従って、第１の加速段階で入力電流が最大値に上昇する。その後、第２の加速段階で、制御デバイスは入力電流の最大値で動作し、特に第２の加速段階の終わりで真空ポンプの定格速度に達する。このような制御方法では、モータの技術的に許容される最大電流を超過しない。そのため、更に小型の電源ユニットが使用されるとき、加速時間がモータ電流の制限と比較して短縮され得る。同様に、大容量の電源ユニットが使用されるとき、加速時間が短縮され得る。
【００１０】
第２の加速段階が終了した後、入力電流が制御デバイスの動作値に減少することが好ましい。従って、制御デバイスの過負荷が、ガスのタイプ又はガスの量が変わる場合であっても通常動作で生じない。
【００１１】
更に、制御デバイスの入力電流が第１の加速段階で上昇することが好ましい。特に、この上昇は所定の最大値への増加であり、この増加は特に一定である。従って、制御デバイスの入力電流は、第１の加速段階の終わりで最大値に達することが好ましい。
【００１２】
モータ電流が第１の加速段階で一定であることが更に好ましい。特にこの一定値は、動作中に超過しないモータ電流の最大値である。しかしながら、最大値のモータ電流は最大許容モータ電流である必要がない。モータ電流の最大値が機械的な条件を考慮して許容可能である限り、場合によってはより高くてもよい。モータ電流が第２の加速段階中に減少することが好ましい。第２の加速段階中のモータ電流の減少は指数関数に対応することが好ましい。第２の加速段階後の動作中に、モータ電流が動作値に減少する。モータ電流は、特に運ばれるガスのタイプ及び量に応じて変わってもよいが、第１の加速段階中の最大電流より常に低い。
【００１３】
真空ポンプの回転速度は、両方の加速段階中に上昇することが好ましい。回転速度は、第２の加速段階より第１の加速段階でより速く又はより急激に増加することが好ましい。回転速度の増加は第１の加速段階で線形であることが好ましい。第２の加速段階では、回転速度の増加が指数関数に従うことが好ましい。
【００１４】
本発明の制御方法中に、システムの容量がモータの容量より常に低いという限界条件があることが好ましい。
【００１５】
試験により、真空ポンプでは、モータ電流を減少させることなく、つまり一般的な先行技術に係る方法では、制御デバイスの入力電流が最大で7.3Aに上昇する一方、モータ電流が7.8Aの最大値に達することが示された。真空ポンプの最大の回転速度への加速時間は、この場合350 秒である。
【００１６】
先行技術から更に公知であるように、定格出力がより低い電源ユニットの使用という需要により、最大許容モータ電流が2.8Aに減少する場合、最大の入力電流も2.4Aに減少する。しかしながら、加速時間は1244秒まで延びる。
【００１７】
典型的な試験により、本発明の制御方法が使用される場合、加速時間が628 秒に大幅に減少し得ることが示された。ここで、制御デバイスの最大の入力電流は2.5Aであり、最大のモータ電流は2.8Aである。
【００１８】
本発明を、先行技術と比較して様々なグラフを参照して以下に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】最大のモータ電流での先行技術に基づく加速を示す図である。
【図２】減少したモータ電流での先行技術に基づく加速を示す図である。
【図３】本発明の制御方法の好ましい実施形態に基づく加速を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、モータ電流の最大値IM,maxを可能にする先行技術に係る制御方法を示す。加速の初めに、実線によって表されているモータ電流が時点t1で最大値IM,maxに増加する。その後、モータ電流が時点t3まで一定に保たれる。このとき、点線によって表されている真空ポンプの回転速度は定格速度に達している。その後、真空ポンプは、時点t6まで通常動作で作動し、場合によっては運ばれるガスの量又はガスのタイプが変わる場合がある。このため、モータ電流が変化することになる。更に図１は、入力電流の推移を破線で示している。制御デバイスの入力電流は、加速の開始時点t1から連続的に増加し、モータ電流と同様に、例えば運ばれるガスのタイプ及びガスの量に応じて時点t3及び時点t6間の動作中に変わる。
【００２１】
電源ユニットを小型化するために、モータ電流を減少させることが知られている。モータ電流の減少が図２に概略的に示されており、モータ電流を値IM,redに減少させている。時点t1で、モータ電流が値IM,redに上昇し、真空ポンプが定格速度に達するまでその値に保たれる。モータ電流の減少により、時点t5のみで定格速度nmaxに達する。時点t5及び時点t6間の、モータ電流が変わる場合がある動作がここでも概略的に示されている。最大のモータ電流での動作に対応して、モータ電流が値IM,redに減少している状態で、破線で示されている制御デバイスの入力電流が時点t1から時点t5に連続的に上昇し、その後、時点t5及び時点t6間の動作中に変わる。
【００２２】
特に図１及び図２のグラフから、制御デバイスの入力電流がモータの電流を超過しないことが更に明らかである。場合によってはモータによって満たされる機械的な要件により、モータの最大許容電流が最大値IM,maxより高いことが更に分かったので、図３に概略的に示されているような本発明の制御方法が開発された。ここで、加速は２つの段階に分けられている。第１の加速段階は時点t1から時点t2の期間であり、第２の加速段階は時点t2から時点t4の期間である。本発明によれば、第１の加速段階では、破線で示されている制御デバイスの入力電流が入力電流の最大値IS,maxに制限されている。第１の加速段階では、つまり時点t2まで、制御デバイスの入力電流が所定の最大値IS,maxまで一定に上昇する。この第１の加速段階中に、回転速度は更に連続的に上昇するが、定格速度nmaxに未だ達していない。モータ電流の最大値IM,maxはこの第１の加速段階中一定である。
【００２３】
第２の加速段階では、制御デバイスの入力電流は最大値IS,maxに制限されている。このため、定格速度nmaxに達するまで、真空ポンプの回転速度の上昇が、ゆっくりではあるが更に生じる。定格速度の上昇は指数関数に従う。試験により、概略的なグラフから更に明らかであるように、加速時間が、定格速度nmaxに達する時間に短縮され得ることが示された。時点t4で最大速度に達する。この時点は、最大のモータ電流を減少させたときの時点t5（図２）より早い。時点t4及び時点t6間の通常動作では、定格速度は一定のままであり、制御デバイスの入力電流は変わり得る。
【００２４】
モータ電流が、第２の加速段階で、つまり時点t2及び時点t4間で、特に指数関数に対応して減少し、例えばガスのタイプ又はガスの量が変わる場合、時点t4及び時点t6間の動作中に変わる。
【００２５】
本発明の方法は、更に小型の電源ユニットの使用という需要に関して上記に記載されている。特に図３を参照して説明されているように、更に小型の電源ユニットを使用することにより、モータ電流が減少したときに達成される加速時間に対して加速時間を短縮することが可能になる。
【００２６】
相応して、従来の電源ユニットが使用されるとき、図１に示された加速時間と比較して、本発明の方法を使用して加速時間を短縮することが更に可能になる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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2016538463.tif 000008
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