(57)【要約】【課題】キュリー温度付近における磁性体の透磁率変化を利用して、ロータ温度を広い範囲で連続的に検出することができる真空ポンプの提供。【解決手段】ナット４２の底面側に設けられたターゲット８１，８２は、ロータの監視温度範囲内においてキュリー温度が異なる複数の磁性材料の粉末または小片を樹脂等で固化したものである。ギャップセンサ４４がターゲット８１，８２に対向すると、複数の磁性材料の透磁率をインダクタンスとして検出することができる。そのため、ロータ温度が上昇してそれぞれのキュリー温度を順に越えると、インダクタンスは徐々に低下する。その結果、インダクタンスの値から、容易にロータ温度を算出することができる。【選択図】図２
2009013825.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータに対してロータを回転駆動して真空排気する真空ポンプにおいて、
前記ロータに設けられ、前記ロータの監視温度範囲内においてキュリー温度が異なる複数の磁性材料を前記ロータの所定領域に配置してなるターゲットと、
前記所定領域が対向するステータ側の面に配設され、前記磁性材料のキュリー温度近傍における透磁率変化をインダクタンス変化として検出するセンサと、
前記センサの検出結果に基づいて前記ロータの温度を算出する温度演算手段とを備えたことを特徴とする真空ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載の真空ポンプにおいて、
前記ターゲットは、前記複数の磁性材料を混合して一体としたものであることを特徴とする真空ポンプ。
【請求項３】
請求項１に記載の真空ポンプにおいて、
前記ターゲットは、前記磁性材料毎に塊とした複数の部材を前記所定領域内に配設したものであることを特徴とする真空ポンプ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の真空ポンプにおいて、
真空ポンプの運転時間を積算する積算手段と、
前記積算手段で積算された運転時間と前記温度演算手段により算出されたロータ温度とに基づいて、前記ロータのクリープ寿命を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする真空ポンプ。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の真空ポンプにおいて、
前記ロータを磁気浮上させる磁気軸受と、
前記磁気軸受のフィードバック制御ゲインを前記温度演算手段により算出されたロータ温度に基づいて変更するゲイン変更手段とを備えたことを特徴とする真空ポンプ。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の真空ポンプにおいて、
真空ポンプの運転時間を積算する積算手段と、
前記ロータを磁気浮上させる磁気軸受と、
前記磁気軸受のフィードバック制御ゲインを、前記積算手段で積算された運転時間と前記温度演算手段により算出されたロータ温度とに基づいて変更するゲイン変更手段とを備えたことを特徴とする真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性体の透磁率変化を利用してロータ温度を検出したり、その検出結果を用いてポンプの制御を行う真空ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁性体の透磁率がキュリー温度において大きく変化することを利用して、ロータ温度を非接触で検出する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。そこでは、キュリー温度の異なる２種類の磁性体をロータ側に設け、それらの透磁率の変化をインダクタンス式センサで検出する構成が用いられている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１９４０９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の構成では、キュリー温度付近で磁性体の透磁率が急激に変化するため、温度スイッチとして使用することはできても、ロータ温度を広い範囲で連続的に検出するのは難しかった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明は、ステータに対してロータを回転駆動して真空排気する真空ポンプに適用され、ロータに設けられ、前記ロータの監視温度範囲内においてキュリー温度が異なる複数の磁性材料をロータの所定領域に配置してなるターゲットと、所定領域が対向するステータ側の面に配設され、磁性材料のキュリー温度近傍における透磁率変化をインダクタンス変化として検出するセンサと、センサの検出結果に基づいてロータの温度を算出する温度演算手段とを備えたことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の真空ポンプにおいて、ターゲットを、複数の磁性材料を混合して一体としたものである。
請求項３の発明は、請求項１に記載の真空ポンプにおいて、ターゲットを、磁性材料毎に塊とした複数の部材を所定領域内に配設したものである。
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の真空ポンプにおいて、真空ポンプの運転時間を積算する積算手段と、積算手段で積算された運転時間と温度演算手段により算出されたロータ温度とに基づいて、ロータのクリープ寿命を判定する判定手段とを備えたものである。
請求項５の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の真空ポンプにおいて、ロータを磁気浮上させる磁気軸受と、磁気軸受のフィードバック制御ゲインを温度演算手段により算出されたロータ温度に基づいて変更するゲイン変更手段とを備えたものである。
請求項６の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の真空ポンプにおいて、真空ポンプの運転時間を積算する積算手段と、ロータを磁気浮上させる磁気軸受と、磁気軸受のフィードバック制御ゲインを、積算手段で積算された運転時間と温度演算手段により算出されたロータ温度とに基づいて変更するゲイン変更手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、キュリー温度付近における磁性体の透磁率変化を利用して、ロータ温度を広い範囲で連続的に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は本発明による真空ポンプの一実施の形態を示す図であり、磁気軸受式ターボ分子ポンプのポンプ本体１とコントローラ３０の概略構成を示したものである。
【０００８】
ロータ２が取り付けられたシャフト３は、ステータ４に設けられた電磁石５１，５２，５３によって非接触支持されている。シャフト３の浮上位置は、ステータ４に設けられたラジアル変位センサ７１，７２およびアキシャル変位センサ７３によって検出される。ラジアル磁気軸受を構成する電磁石５１，５２と、アキシャル磁気軸受を構成する電磁石５３と、変位センサ７１〜７３とで５軸制御型磁気軸受が構成される。
【０００９】
シャフト３の下端には円形のディスク４１が設けられており、このディスク４１を上下に挟むように電磁石５３が設けられている。そして、電磁石５３によりディスク４１を吸引することによりシャフト３がアキシャル方向に浮上する。ディスク４１はナット４２によりシャフト３の下端部に固定されている。ナット４２にはターゲット８１，８２が設けられている。ナット４２と対向するステータ側には、ターゲット８１，８２と対向する位置にギャップセンサ４４が設けられている。ギャップセンサ４４は、インダクタンス式のギャップセンサであって、後述するように、ロータ温度が許容温度以上に上昇したときのターゲット８１，８２の透磁率変化をインダクタンス変化として検出するものである。
【００１０】
ロータ２には、回転軸方向に複数段の回転翼８が形成されている。上下に並んだ回転翼８の間には固定翼９がそれぞれ配設されている。これらの回転翼８と固定翼９とによりタービン翼段が構成される。各固定翼９は、スペーサ１０によって上下に挟持されるように保持されている。スペーサ１０は、固定翼９の保持機能とともに、固定翼９間のギャップを所定間隔に維持する機能を有している。
【００１１】
さらに、固定翼９の後段（図示下方）にはドラッグポンプ段を構成するネジステータ１１が設けられており、ネジステータ１１の内周面とロータ２の円筒部１２との間にはギャップが形成されている。ロータ２およびスペーサ１０によって保持された固定翼９は、吸気口１３ａが形成されたケーシング１３内に納められている。ロータ２が取り付けられたシャフト３を電磁石５１〜５３により非接触支持しつつモータ６により回転駆動すると、吸気口１３ａ側のガスは矢印Ｇ１のように背圧側（空間Ｓ１）に排気され、背圧側に排気されたガスは排気口２６に接続された補助ポンプにより排出される。
【００１２】
ターボ分子ポンプ本体１はコントローラ３０によって駆動制御される。コントローラ３０には、磁気軸受を駆動制御する磁気軸受駆動制御部３２およびモータ６を駆動制御するモータ駆動制御部３３が設けられている。検出部３１は、ギャップセンサ４４の出力信号に基づいてターゲット８１，８２の透磁率変化を検出する。
【００１３】
検出部３１は検出した透磁率変化に基づいてロータ２の温度を算出し、ロータ温度モニタ信号として磁気軸受駆動制御部３２、モータ駆動制御部３３および警報部３４に出力する。もちろん、ロータ温度モニタ信号をコントローラ３０の外部に出力できる出力端子を設けても良い。警報部３４はロータ温度異常などの警報情報をオペレータに提示する警報手段であり、警告音を発生するスピーカや警告を表示する表示装置などにより構成される。
【００１４】
図２（ａ）はシャフト下端部分のナット４２とギャップセンサ４４とを示す斜視図であり、図２（ｂ）はポンプ底面側（ギャップセンサ４４側）から見たナット４２の平面図である。ナット４２の底面側にはターゲット８１，８２が設けられている。ターゲット８１，８２に用いられる磁性材料には、検出したい温度域すなわち温度監視範囲にキュリー温度を有する材料が選ばれる。一般的には、ロータ２（図１参照）に用いられるアルミ材のクリープ変形の許容上限温度付近（約１２０〜１４０℃）にキュリー温度を有するフェライト等が選ばれる。
【００１５】
本実施の形態では、各ターゲット８１、８２は、キュリー温度が１１０℃の磁性材料、キュリー温度が１２０℃の磁性材料およびキュリー温度が１３０℃の磁性材料の粉末または小片を固めたものである。例えば、ナット４２の底面に凹部を形成し、上記３種類の磁性体の粉末または小片を樹脂等と混合し、その混合物を凹部内に充填して樹脂を固化させたものである。また、固化した後のターゲット８１，８２を、ナット４２の凹部に接着しても良い。そのため、各ターゲット８１、８２内には、３種類の磁性体が一様に分布していることになる。ターゲット８１，８２は位相が１８０度異なるように配置されており、それらはロータ３の回転に伴ってギャップセンサ４４に交互に対向する。
【００１６】
ターゲット８１，８２の露出面はナット４２の底面と同一平面となっており、ナット底面とギャップセンサ４４との隙間は１ｍｍ程度に設定されている。ここでは、ナット４２の材料には磁性体である純鉄が用いられているが、そのキュリー温度は、ここで問題としている許容上限温度よりも十分高く、温度監視範囲の高温側にある。以下では、純鉄製ナット４２の底面８０をターゲット８０と称することにする。ロータ２が固定されたシャフト３の回転によりナット４２がギャップセンサ４４に対して図２（ｂ）の矢印方向に回転すると、ギャップセンサ４４はターゲット８０、ターゲット８１、ターゲット８２、ターゲット８０の順に各ターゲット８０〜８２と対向し、それぞれの透磁率に応じた信号がギャップセンサ４４から出力される。
【００１７】
［インダクタンス変化検出動作の説明］
図３はギャップセンサ４４のインダクタンス変化を説明する図であり、ギャップセンサ４４とターゲット８１の作る磁気回路の模式図である。なお、ここでは、説明を簡単にするために、ターゲット８１が従来のように一種類の磁性体材料からなる場合を例に説明する。ギャップセンサ４４の構造は、珪素鋼板などの透磁率の大きなコアの周囲にコイルを巻いたものである。ギャップセンサ４４のコイルには搬送波として一定周波数・一定電圧の高周波電圧が印加され、ギャップセンサ４４からターゲット８１に向けて高周波磁界が形成される。
【００１８】
ロータ温度上昇によりターゲット８１の温度がキュリー温度Ｔｃを越えると、図４（ａ）に示すように、ターゲット８１の透磁率が真空の透磁率μ０程度まで急激に低下する。図４（ａ）は典型的な磁性体であるフェライトの場合の透磁率変化を示したものであり、常温における透磁率はキュリー温度付近の透磁率よりも低く、温度上昇とともに上昇してキュリー温度を越えると急激に低下する。ギャップセンサ４４が形成する磁界中でターゲット８１の透磁率が変化すると、ギャップセンサ４４のインダクタンスが変化することになる。その結果、搬送波は振幅変調される。そして、その振幅変調された搬送波を検波・整流することにより、透磁率の変化に相当する信号変化を検出することができる。
【００１９】
ギャップセンサ４４のコア材料はフェライト等の磁性体が用いられるが、この透磁率がエアギャップの透磁率に比べてそれを無視できる程度に大きく、また、漏れ磁束が無視できる場合には、インダクタンスＬと寸法ｄ，ｄ１との関係は近似的に次式（１）のように表される。なお、Ｎはコイルの巻き数、Ｓはターゲット８１と対向するコアの断面積、ｄはエアギャップ、ｄ１はターゲット８１の厚さ、μ１はターゲット８１の透磁率であり、エアギャップの透磁率は真空の透磁率μ０に等しいとする。
Ｌ＝Ｎ２／｛ｄ１／（μ１・Ｓ）＋ｄ／（μ０・Ｓ）｝      …（１）
【００２０】
ロータ温度がキュリー温度Ｔｃよりも低い温度のときには、ターゲット８１の透磁率は真空の透磁率に比べて十分に大きい。そのため、ｄ１／（μ１・Ｓ）はｄ／（μ０・Ｓ）に比べて無視できるほどに小さくなり、式（１）は次式（２）のように近似できる。
Ｌ＝Ｎ２・μ０・Ｓ／ｄ      …（２）
【００２１】
一方、ロータ温度がキュリー温度Ｔｃよりも上昇すると、近似的にμ１＝μ０となる。そのため、この場合には式（１）は次式（３）のように表される。
Ｌ＝Ｎ２・μ０・Ｓ／（ｄ＋ｄ１）      …（３）
【００２２】
すなわち、エアギャップがｄから（ｄ＋ｄ１）に変化したことに相当し、それに応じてギャップセンサ４４のインダクタンスが変化することになる。このインダクタンス変化をコントローラ３０の検出部３１で検出することにより、ロータ温度がキュリー温度Ｔｃ以上となったか否かをモニタすることができる。
【００２３】
［ロータ温度モニタ信号の説明］
図５は検出部３１のブロック図であり、数十ｋＨｚの交流発振器６０の出力（搬送波）を抵抗を介してギャップセンサ４４に印加する。検出部３１には、検波回路６１，整流回路６２および差信号生成部６７が設けられている。ギャップセンサ４４に印加された搬送波は、ギャップセンサ４４のインダクタンス変化に応じて振幅変調される。ギャップセンサ４４から出力された変調波信号は、検波回路６１、整流回路６２の順に処理されて整流される。
【００２４】
図４（ａ）に示した透磁率の変化は、ギャップセンサ４４のコイルによってインダクタンスの変化に変換されるが、そのときのインダクタンス変化は図４（ｂ）のようなものとなる。インダクタンスも透磁率の変化と同様の変化をするが、変化の割合が透磁率に比べて若干小さくなり、上下に圧縮されたような変化となる。図６は、キュリー温度Ｔc2の一種類の磁性体からなるターゲットに関して、ロータ温度モニタ信号を示す図である。ターゲットがキュリー温度Ｔc2を越えると、ロータ温度モニタ信号は急激に低下する。
【００２５】
［本実施の形態のターゲット８１，８２］
上述したインダクタンス変化検出動作の説明では、従来のようにターゲット８１が一種類の磁性体材料からなる場合を例に説明したが、本実施の形態のターゲット８１，８２は、キュリー温度の異なる３種類の磁性体材料の混合物からなる。そのため、ロータ温度モニタ信号の特性は図８に示すようなものとなる。
【００２６】
図７において、実線は一種類の磁性体材料（キュリー温度１１０℃）からなるターゲットの場合のロータ温度モニタ信号（図６のロータ温度モニタ信号と同じ）を示しており、破線は本実施の形態のターゲット８１の場合のロータ温度モニタ信号を示す。なお、ターゲット８２についても、ターゲット８１と同様である。本実施の形態のターゲット８１では、キュリー温度が１１０℃、１２０℃、１３０℃のように異なる複数の磁性体材料を混合しているため、ロータ温度モニタ信号の変化が温度１１０〜１３０℃の範囲において緩やかに変化している。そのため、ロータ温度モニタ信号の大きさから、容易にロータ温度を知ることができる。検出部３１には、破線で示す信号特性の式またはテーブル値が予め記憶されており、ギャップセンサ４４の出力信号に応じてロータ温度を算出する。
【００２７】
一方、実線で示すロータ温度モニタ信号の場合には、キュリー温度付近の変化が急激であるため、ロータ温度モニタ信号の変化する温度範囲が非常に狭い。そのため、閾値とロータ温度モニタ信号の値とを比較することによる温度スイッチとして機能させることはできるが、ロータ温度モニタ信号の値から温度推定するのは困難であった。
【００２８】
［変形例］
図８はターゲット８１，８２の変形例を示す図であり、（ａ）はターゲット８１，８２の構成を示し、（ｂ）はロータ温度モニタ信号の信号特性を示す。変形例においては、ターゲット８１は複数のターゲット部材８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃから成り、ターゲット８２は複数のターゲット部材８２Ａ，８２Ｂ，８３Ｃから成る。ターゲット部材８１Ａ，８２Ａはキュリー温度が１１０℃である同一種類の磁性体で形成され、ターゲット部材８１Ｂ，８２Ｂはキュリー温度が１２０℃である同一種類の磁性体で形成され、ターゲット部材８１Ｃ，８２Ｃはキュリー温度が１３０℃である同一種類の磁性体で形成されている。
【００２９】
ギャップセンサ４４に対向する位置をターゲット８１が通過する際のロータ温度モニタ信号の信号特性は、図８（ｂ）の破線のようになる。３種類の磁性体の粉末や小片を混合したターゲット８１，８２の場合の特性信号（図７参照）と比較すると、３種類の磁性体が３つのターゲット部材に分離されているため、差信号は緩やかに減少しているが階段状に変化している。そのため、粉末や小片を混合したターゲットを用いる場合よりも、ロータ温度算出精度がやや低下する。
【００３０】
［ポンプ制御］
次に、ロータ温度モニタ信号を用いたポンプ制御について説明する。図９（ａ）は第１の例を示すブロック図である。検出部３１には、ロータ温度演算部３１１，運転積算時間カウンタ３１２，補正部３１３，ロータ温度カウンタ３１４を備えている。上述したように、ロータ２にはクリープ変形が生じ、その変形量が所定量を越えた場合には静止部との接触が生じるおそれがある。そのため、クリープ変形量が所定量を越えたか否かでロータ２の寿命を判定している。クリープ変形量は、ロータ２に作用する応力、使用時間、ロータ温度に依存している。
【００３１】
第１の制御例では、まず、運転積算時間カウンタ３１２で運転時間をカウントする。そのカウント値ｎ１は補正部３１３へ入力される。一方、ロータ温度演算部３１１では、ギャップセンサ４４の出力と図７に示すような信号特性とに基づいてロータ温度を算出する。ロータ温度Ｔはロータ温度モニタ信号として補正部３１３に入力される。
【００３２】
補正部３１３では、入力されたカウント値ｎ１をロータ温度に基づいて補正する。上述したようにクリープ変形量はロータ温度が高いほど著しくなるので、カウント値ｎ１をロータ温度Ｔに応じた補正係数Ｋ(T)で補正し、ロータ温度が高くなるほどカウント数が大きくなるようにした。補正後の値ｎ２は、次式（４）により与えられる。
ｎ２＝Ｋ(T)・ｎ１    …（４）
【００３３】
補正係数Ｋ(T)は、ロータ２の温度クリープ特性を考慮して決定する。例えば、図９（ｂ）のようにロータ温度とともに直線的に増加する関数であっても良いし、図９（ｃ）のように階段状に増加するものであっても良い。ロータ温度カウンタ３１４はｎ２を積算し、積算値が基準値を越えたときに、それを知らせる報知信号を警報部に出力する。警報部３４は報知信号を受信したならば、警報を発したり、ポンプを停止したりする。このように、単に時間を積算するだけでなく、ギャップセンサ４４の信号に基づいて算出されるロータ温度に応じて積算値を補正することで、より正確にロータ２の寿命管理を行うことができ、安全運転の向上を図ることができる。
【００３４】
［第２の制御例］
図１０は第２の制御例を説明する図である。第２の制御例では、ロータ温度モニタ信号を電磁石制御に利用し、ロータ温度に応じて制御ゲインを切り換えるようにした。図１０（ａ）は磁気軸受駆動制御部３２のブロック図であり、磁気軸受駆動制御部３２には、ＰＩＤ制御部３２１，ループゲイン切替器３２２，補正部３２３，励磁アンプ３２４が設けられている。ロータ温度が高くなると、熱膨張により変位センサ７１〜７３とシャフト３との間のギャップが小さくなり、変位センサ７１〜７３の出力が増加する。その結果、磁気軸受制御系のループゲインが増加して、磁気軸受制御系が不安定になるという問題がある。
【００３５】
上述したように本実施の形態では、ロータの温度を常時算出することができるので、ロータ温度に応じて制御ゲインを連続的に変えることが可能になる。この場合、算出されたロータ温度が高い場合には制御ゲインを低くし、温度が低い場合には制御ゲインを高く設定することで、安定した磁気軸受制御を行うことができる。
【００３６】
磁気軸受駆動制御部３２に変位信号が入力されると、ロータ２の浮上目標位置を指示する基準信号と変位信号との偏差が算出され、その偏差がＰＩＤ制御部３２１に入力される。ＰＩＤ制御部３２１は入力された信号に基づいて電流制御量をＰＩＤ演算により算出し、それを電磁石制御信号θとして出力する。一方、ロータ温度モニタ信号はループゲイン切替器３２２に入力される。ループゲイン切替器３２２では、図１０（ｂ）に示すようなロータ温度と制御ゲインとの相関に基づいて、入力されたロータ温度に対応する制御ゲインＧを補正部３２３へと出力する。
【００３７】
補正部３２３では、ＰＩＤ制御部３２１から入力された電磁石制御信号θと、ループゲイン切替器３２２からの制御ゲインＧとに基づいて、補正された電磁石制御信号（θ・Ｇ）を励磁アンプ３２４にに出力する。励磁アンプ３２４では、入力された電磁石制御信号（θ・Ｇ）に基づいた励磁電流をポンプ本体の各電磁石に供給する。
【００３８】
なお、従来の場合も温度スイッチ的に離散的なロータ温度が取得できるので、温度が変化したときに制御ゲインを切り替えることができる。しかし、離散的に制御ゲインを大きく変更するのは、制御の安定性の面で好ましくない。一方、本実施の形態では、ロータ温度の変化に応じて制御ゲインを連続的に切り替えるので、そのような問題が発生することはない。
【００３９】
［第３の制御例］
図１１および１２は、第３の制御例を説明する図である。上述した第２の制御例では、ロータ温度に応じて制御ゲインを切り替えたが、第３の制御例ではロータ温度とポンプの運転積算時間に応じて制御ゲインを切り替えるようにした。一般に、ロータ２が高温となっている状態で運転を続けると、ロータ各部の永久ひずみや緩みの発生など様々な要因によって、軸振動が起こりやすくなるという問題がある。この現象は、ロータが高温となっている状態での運転積算時間が増加するほど顕著に現れる。
【００４０】
そこで、第３の実施例では、ロータが高温であるほど積算値を多くし、逆に、低温であるほど積算値を少なくして、積算された値に応じて制御ゲインを切り替えることにより、平均故障時間の間隔をより長くするようにした。以下では、このようにして積算された値をロータ温度カウンタ値と呼ぶことにする。
【００４１】
図１１（ａ）は図１０（ａ）と同様のブロック図であり、図１１（ａ）の場合、磁気軸受駆動制御部３２には、ＰＩＤ制御部３２１，ループゲイン切替器３２２，補正部３２３，励磁アンプ３２４およびロータ温度カウンタ３２５が設けられている。以下では、図１０（ａ）と異なる部分を中心に説明する。
【００４２】
磁気軸受駆動制御部３２に入力されたロータ温度モニタ信号は、ループゲイン切替器３２２およびロータ温度カウンタ３２５に入力される。図１１（ａ）におけるロータ温度カウンタ３２５は、図９（ａ）におけるロータ温度演算部３１１，運転積算時間カウンタ３１２，補正部３１３およびロータ温度カウンタ３１４からなる構成に相当しており、機能も同一である。すなわち、ロータ温度カウンタ３２５では、運転積算時間カウンタ３１２のカウンタ値をロータ温度で重み付けしたものを積算している。
【００４３】
ループゲイン切替器３２２は、ロータ温度カウンタ３２５でカウントされたロータ温度カウンタ値とロータ温度モニタ信号とに基づいて制御ゲインを決定する。図１２は、ロータ温度カウンタ値およびロータ温度モニタ信号の組み合わせに対する制御ゲインを示したものである。なお、図１２では、ロータ温度が１２０℃以下の場合で、ロータ温度カウンタ値が０〜１０００のときの制御ゲインを１として他の制御ゲインを表している。
【００４４】
例えば、ロータ温度が１２０℃以下においては、ロータ温度カウンタ値が０〜１０００の場合には制御ゲイン＝１、ロータ温度カウンタ値が１０００〜２０００の場合には制御ゲイン＝０．９５、ロータ温度カウンタ値が２０００〜３０００の場合には制御ゲイン＝０．９と設定する。このように、ロータ温度が高くなると、各ロータ温度カウンタ値における制御ゲインを１２０℃以下の場合よりも小さくする。図１２のように制御ゲインを設定することで、ポンプを安定して継続運転することができる。
【００４５】
図１１（ｂ）は、ロータ温度が一定である場合の、ロータ温度カウンタ値と制御ゲインとの関係を示したものである。この場合、ロータ温度カウンタ値が０〜Ｎ１の範囲では一定（Ｇ１）に保たれ、Ｎ１〜Ｎ２の範囲では一定の割合で低下する。そして、カウンタ値がＮ２以上の範囲では、再び一定の値Ｇ２となる。そして、ロータ温度カウンタ値が所定の基準値Ｎ３に達したならば、警報を発生したりポンプ運転を停止したりする。なお、ここではロータ温度カウンタ値とロータ温度とに基づいて制御ゲインを決定したが、図１１（ｂ）に示すようにロータ温度カウンタ値だけで制御ゲインを決定するようにしても良い。
【００４６】
以上説明したように、本実施の形態では、異なるキュリー温度を有する複数のターゲット部材にギャップセンサ４４が同時に対向する構造としているため、図７や図８（ｂ）に示すようにロータ温度変改に対して差信号がゆるやかに変化し、ロータ温度の連続的な変化を検出することができる。その結果、ロータ温度に応じた制御ゲインを滑らかに調整することが可能となり、ロータ温度の変化に対して常に安定した磁気軸受制御を行うことができる。また、ロータ寿命を、より精度を良く推定することが可能となる。
【００４７】
さらに、従来、回転体温度異常を検出する際の温度を変更する場合、温度検出用の磁性体ターゲットを変更しなければならず、ハードウェアの変更が必要であった。しかし、本実施の形態のポンプでは、ソフトウェアにより任意に設定温度を変更することができる。
【００４８】
上述した実施の形態では、バランスの関係で、ナット４２にターゲット８１，８２を１８０度位相で設けたが（図２参照）、どちらか一方だけを設けても構わない。また、本実施の形態では、磁性体ターゲットをシャフト３の下端に配置されたナット４２に設けたが、図１３に示すように磁性体ターゲット８１を温度計測対象であるロータ２に設けても良い。この場合、磁性体ターゲット８がロータ２に直接取り付けられているため、より正確なロータ温度を検出することができる。
【００４９】
また、本発明は磁性体リングをロータ外周に設けるタイプのポンプにも同様に適用することができる。さらに、真空ポンプに限らず、回転体の温度検出機構にも適用することができる。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。
【００５０】
以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、ロータ温度演算部３１１は温度演算手段を、運転積算時間カウンタ３１２は積算手段を、ロータ温度カウンタ３１４は判定手段を、ループゲイン切替器３２２はゲイン変更手段をそれぞれ構成する。なお、以上の説明はあくまでも一例であり、発明を解釈する際、上記実施の形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項の対応関係に何ら限定も拘束もされない。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明による真空ポンプの一実施の形態を示す図である。
【図２】シャフト下端部分を示す図であり、（ａ）はナット４２およびギャップセンサ４４の斜視図、（ｂ）はギャップセンサ４４側から見たナット４２の平面図である。
【図３】ギャップセンサ４４のインダクタンス変化を説明する図である。
【図４】磁性体温度に対する透磁率またはインダクタンスの変化を示す図であり、（ａ）は透磁率の温度変化を示し、（ｂ）はインダクタンス変化を示したものである。
【図５】検出部３１を説明するブロック図である。
【図６】ロータ温度モニタ信号を示す図である。
【図７】本発明におけるロータ温度モニタ信号の特性を説明する図である。
【図８】変形例を説明する図であり、（ａ）はターゲット８１，８２の構成を示す図、（ｂ）はロータ温度モニタ信号の特性を説明する図である。
【図９】第１の制御例を説明する図であり、（ａ）は検出部３１のブロック図、（ｂ）は補正係数Ｋ(T)の一例を示す図、（ｃ）は補正係数Ｋ(T)の他の例を示す図である。
【図１０】第２の制御例を説明する図であり、（ａ）は磁気軸受駆動制御部３２のブロック図、（ｂ）は制御ゲインとロータ温度との関係を示す図である。
【図１１】第３の制御例を説明する図であり、（ａ）は磁気軸受駆動制御部３２のブロック図、（ｂ）は制御ゲインとロータ温度カウンタ値との関係を示す図である。
【図１２】ロータ温度カウンタ値およびロータ温度モニタ信号の組み合わせに対する制御ゲインを示す図である。
【図１３】磁性体ターゲット８１をロータ２に設けた場合の、磁性体ターゲット８１とギャップセンサ４４の配置を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１：ポンプ本体、２：ロータ、３：シャフト、４：ステータ、３０：コントローラ、３１：検出部、３２：磁気軸受け制御部、３３：モータ駆動制御部、３４：警報部、４２：ナット、８０，８１，８２：ターゲット、４４：ギャップセンサ、８１Ａ〜８１Ｃ，８２Ａ〜８２Ｃ：ターゲット部材、３１２：運転積算時間カウンタ、３１１：ロータ温度演算部、３１３，３２３：補正部、３１４，３２５：ロータ温度カウンタ、３２１：ＰＩＤ制御部、３２２：ループゲイン切替器、３２４：励磁アンプ
【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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【図１２】
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【図１３】
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