(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ翼とロータ翼を駆動するモータとロータ翼を回転支持する軸受けを備えたターボ分子ポンプ本体と、該ターボ分子ポンプ本体との間で電力および信号の授受が可能な電源装置とを含むターボ分子ポンプにおいて、
前記ターボ分子ポンプ本体は、ターボ分子ポンプ本体の特性パラメータを格納する記憶手段と、該特性パラメータを電源装置側に送信する送信手段とを備え、
前記特性パラメータは、ターボ分子ポンプの運転条件又は運転条件の異常値であり、
前記電源装置は、送信手段から特性パラメータを受信する受信手段と、前記特性パラメータを用いてターボ分子ポンプ本体の駆動、制御を行う制御手段を備えたことを特徴とするターボ分子ポンプ。
【請求項２】
ロータ翼とロータ翼を駆動するモータとロータ翼を回転支持する磁気軸受けを備えたターボ分子ポンプ本体と、該ターボ分子ポンプ本体との間で電力および信号の授受が可能な電源装置と、磁気軸受けの磁気軸受制御回路とを含むターボ分子ポンプにおいて、
前記ターボ分子ポンプ本体は、ターボ分子ポンプ本体の特性パラメータを格納する記憶手段と、該特性パラメータを電源装置側に送信する送信手段とを備え、
前記特性パラメータは、ターボ分子ポンプの磁気軸受制御回路の制御条件であり、
前記電源装置は、送信手段から特性パラメータを受信する受信手段と、前記特性パラメータを用いてターボ分子ポンプ本体の駆動、制御を行う制御手段を備えたことを特徴とするターボ分子ポンプ。
【請求項３】
ロータ翼とロータ翼を駆動するモータとロータ翼を回転支持する磁気軸受けを備えたターボ分子ポンプ本体と、該ターボ分子ポンプ本体との間で電力および信号の授受が可能な電源装置と、磁気軸受けの磁気軸受制御回路とを含むターボ分子ポンプにおいて、
前記ターボ分子ポンプ本体は、ターボ分子ポンプ本体の特性パラメータを格納する記憶手段と、該特性パラメータを電源装置側に送信する送信手段とを備え、
前記特性パラメータは、ターボ分子ポンプの運転条件及び磁気軸受制御回路の制御条件であり、
前記電源装置は、送信手段から特性パラメータを受信する受信手段と、前記特性パラメータを用いてターボ分子ポンプ本体の駆動、制御を行う制御手段を備えたことを特徴とするターボ分子ポンプ。
【請求項４】
ロータ翼とロータ翼を駆動するモータとロータ翼を回転支持する磁気軸受けを備えたターボ分子ポンプ本体と、該ターボ分子ポンプ本体との間で電力および信号の授受が可能な電源装置と、磁気軸受けの磁気軸受制御回路とを含むターボ分子ポンプにおいて、
前記ターボ分子ポンプ本体は、ターボ分子ポンプ本体の特性パラメータを格納する記憶手段と、該特性パラメータを電源装置側に送信する送信手段とを備え、
前記特性パラメータは、ターボ分子ポンプの運転条件の異常値及び／又は磁気軸受制御回路の制御条件の異常値であり、
前記電源装置は、送信手段から特性パラメータを受信する受信手段と、前記特性パラメータを用いてターボ分子ポンプ本体の駆動、制御を行う制御手段を備えたことを特徴とするターボ分子ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高真空や超高真空を得る真空ポンプに関し、特にターボ分子ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ターボ分子ポンプは、ターボ分子ポンプ本体のモータの回転数やモータに印加する電圧，電流等が異なる種々の機種を備えている。そして、各機種のターボ分子ポンプ本体のモータを駆動するには、それぞれの特性や条件に対応した電力供給や制御を行うための専用の電源装置を必要としている。
【０００３】
また、磁気浮上式のターボ分子ポンプの場合には、ロータ翼の質量や重心位置が機種毎に異なるため、電源装置側にそれぞれの制御特性に対応した専用の磁気浮上制御回路を必要としている。
【０００４】
図３は従来のターボ分子ポンプの構成を説明するための概略ブロック図である。図３において、ターボ分子ポンプ１０は、ターボ分子ポンプ本体２０と電源装置３０とを備え、両装置２０，３０間を電力線および信号線４０で接続している。ターボ分子ポンプ本体２０は、ロータ翼を駆動するモータ２０ａと、モータの温度を検出する温度センサ２０ｂとを備え、さらにロータを磁気浮上させる場合には磁気軸受のための電磁石２０ｄと、ロータ位置を検出する位置センサ２０ｃとを備え、電源装置３０は、モータ２０ａに駆動電力を供給するインバータ動力回路３０ａと、インバータ駆動回路３０ａを制御するインバータ制御回路３０ｂと、磁気軸受の電磁石２０ｄに電力を供給する磁気軸受動作回路３０ｄと、磁気軸受動作回路３０ｄを制御する磁気軸受制御回路３０ｃとを備えている。そして、ターボ分子ポンプ本体２０と電源装置３０との間は、電源装置３０からターボ分子ポンプ本体２０に電力を送電する電力線４０ａ，４０ｄと、ターボ分子ポンプ本体２０から電源装置３０にセンサ信号を送信する信号線４０ｂ，４０ｃとによって電気的に接続している。
【０００５】
また、電源装置３０は、ターボ分子ポンプの機種に応じてモータの最適運転のための種々の運転条件を格納したＲＯＭ３０ｅと、ロータ翼の質量や重心位置等に応じた最適磁気浮上制御のための制御条件を格納したＲＯＭ３０ｆとを備え、それぞれインバータ制御回路３０ｂおよび磁気軸受制御回路３０ｃに各条件を入力して条件設定を行っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のターボ分子ポンプでは、ターボ分子ポンプ本体と電源装置との組み合わせを機種毎に定めているため、あらかじめ用意すべき電源装置の種類数は、ターボ分子ポンプの種類数だけ必要となり、電源装置は多くの種類を必要とするという問題点がある。この多種の電源装置の必要性は、電源装置の在庫や供給の管理において無駄が生じる要因となる。
【０００７】
また、ターボ分子ポンプ本体のモータやロータ翼を設計を変更して新しいモデルを形成する場合には、設計変更に合わせたモータの運転条件や磁気浮上の制御条件を備えた電源装置が新たに必要となるという問題点がある。通常、ターボ分子ポンプの故障に対応するために、ターボ分子ポンプ本体および電源装置の在庫を保有しておく必要があり、ターボ分子ポンプ本体のモデル変更にともなって旧モデルの電源装置についても保有する必要があり、保有し続ける電源装置の種類数も増加することになる。
【０００８】
そこで、本発明は前記した従来のターボ分子ポンプの持つ問題点を解決し、種々の特性のターボ分子ポンプ本体に対して、電源装置の種類数を減少することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ロータ翼とロータ翼を駆動するモータとロータ翼を回転支持する軸受けを備えたターボ分子ポンプ本体と、ターボ分子ポンプ本体との間で電力および信号の授受が可能な電源装置とを含むターボ分子ポンプにおいて、ターボ分子ポンプ本体にターボ分子ポンプ本体の特性パラメータを格納する記憶手段と、この特性パラメータを電源装置側に送信する送信手段とを設け、また、電源装置に送信手段から特性パラメータを受信する受信手段と、受信した特性パラメータを用いてターボ分子ポンプ本体の制御を行う制御手段とを設ける構成とするものである。
【００１０】
特性パラメータは、ターボ分子ポンプ本体の運転，制御の特性を表す値であり、ターボ分子ポンプの機種やターボ分子ポンプ本体毎に異なる値である。ターボ分子ポンプ本体が備える記憶手段は、ターボ分子ポンプ本体の持つ固有の特性パラメータを格納する。この特性パラメータは、ターボ分子ポンプ本体側の送信手段から電源装置側の受信手段に伝送され、電源装置の制御手段に設定される。電源装置の制御手段は、この特性パラメータを用いて制御を行う。
【００１１】
この構成によって、ターボ分子ポンプ本体の制御を行うための種々の条件は、ターボ分子ポンプ本体側から送られる特性パラメータによって設定することができる。従って、電源装置は、記憶手段に格納する特性パラメータのみの変更によって種々の特性のターボ分子ポンプ本体に対応させることができるため、ターボ分子ポンプの各機種やターボ分子ポンプ本体の特性に合わせて専用化することなく共通化を行って、電源装置の種類数を減少させることができる。
【００１２】
本発明の第１の実施態様は、特性パラメータをターボ分子ポンプの最適な運転条件とするものであり、モータの回転数，印加電圧，印加電流，電圧／周波数特性，すべり，フィードバック制御の微分定数，比例定数，積分定数を記憶手段に格納する。電源装置の記憶手段に格納する運転条件の値を、ターボ分子ポンプの機種やターボ分子ポンプ本体の固有特性に応じて設定するすることによって、共通化した電源装置によって種々のターボ分子ポンプ本体の駆動，制御を行うことができる。
【００１３】
本発明の第２の実施態様は、特性パラメータをターボ分子ポンプの磁気軸受制御回路の制御条件とするものであり、フィードバック制御のゲイン，微分定数，比例定数，積分定数，フィルター回路の定数を記憶手段に格納する。電源装置の記憶手段に格納する制御条件の値を、ターボ分子ポンプの機種やターボ分子ポンプ本体の固有特性に応じて設定することによって、共通化した電源装置によって種々のターボ分子ポンプ本体の磁気軸受制御を行うことができる。
【００１４】
また、本発明の第３の実施態様は、特性パラメータをターボ分子ポンプの運転条件と磁気軸受制御回路の制御条件の両条件とするものであり、電源装置の記憶手段に格納する運転条件および制御条件をターボ分子ポンプの機種やターボ分子ポンプ本体の固有特性に対応させることによって、共通化した電源装置によって種々のターボ分子ポンプ本体の駆動，制御および磁気軸受制御を行うことができる。
【００１５】
本発明の第４の実施態様は、特性パラメータをターボ分子ポンプの異常を識別する異常値とするものであり、運転条件の異常値や制御条件の異常値を、ターボ分子ポンプの機種やターボ分子ポンプ本体の固有特性に対応させることによって、共通化した電源装置によって、種々のターボ分子ポンプ本体の異常検出を行うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を参照しながら詳細に説明する。
本発明の実施の形態の構成例について、図１の本発明のターボ分子ポンプの一実施形態を説明する概略ブロック図を用いて説明する。本発明のターボ分子ポンプ１は、図３とほぼ同様の構成であり、運転条件や制御条件等のターボ分子ポンプ本体の特性パラメータを格納する記憶手段をターボ分子ポンプ本体側に備える点、ターボ分子ポンプ本体および電源装置に備えた通信制御回路を用いて特性パラメータを電源装置に設定する構成の点で相違している。
【００１７】
図１において、ターボ分子ポンプ本体２と電源装置３とを備え、両装置２，３間を電力線および信号線４で接続している。ターボ分子ポンプ本体２は、ロータ翼を駆動するモータ２ａと、モータの温度を検出する温度センサ２ｂとを備え、さらにロータを磁気浮上させる場合には磁気軸受のための電磁石２ｄと、ロータ位置を検出する位置センサ２ｃとを備え、電源装置３は、モータ２ａに駆動電力を供給するインバータ動力回路３ａと、インバータ駆動回路３ａを制御するインバータ制御回路３ｂと、磁気軸受の電磁石２ｄに電力を供給する磁気軸受動作回路３ｄと、磁気軸受動作回路３ｄを制御する磁気軸受制御回路３ｃとを備えている。
【００１８】
そして、ターボ分子ポンプ本体２と電源装置３との間は、電源装置３からターボ分子ポンプ本体２に電力を送電する電力線４ａ，４ｄと、ターボ分子ポンプ本体２から電源装置３にセンサ信号を送信する信号線４ｂ，４ｃとによって電気的に接続している。
【００１９】
また、ターボ分子ポンプ本体２は、ターボ分子ポンプの特性パラメータを格納するＲＯＭ２ｆと、該ＲＯＭ２ｆに格納されているデータを信号線４ｅを通して電源装置３側に送信する通信制御回路２ｅを備え、電源装置３は、ターボ分子ポンプ本体２から送られたデータを受信し、インバータ制御回路３ｂおよび磁気軸受制御回路３ｃに運転条件や制御条件を条件設定を行う通信制御回路３ｅを備えている。
【００２０】
ＲＯＭ２ｆに格納する特性パラメータは、ターボ分子ポンプの機種に応じたモータの最適運転のための種々の運転条件、およびロータ翼の質量や重心位置等に応じた最適磁気浮上制御のための制御条件、あるいは異常状態の検出を行う異常値とすることができる。運転条件，制御条件、および異常値は、ターボ分子ポンプの機種や個々のターボ分子ポンプ本体によって異り、各ターボ分子ポンプ本体がそれぞれ固有に備える特性パラメータである。ターボ分子ポンプの機種による特性は、機種毎に既知の特性データから求めることができ、ターボ分子ポンプ本体に固有の特性は、予めターボ分子ポンプ本体の固有特性を測定しておくことによって求めることができる。また、異常値は、機種データあるいは固有データから求めることができる。
【００２１】
運転条件は、ポンプの最適運転のための条件であり、例えば、モータの回転数，印加電圧，印加電流，電圧／周波数特性，すべり，フィードバック制御の微分定数，比例定数，積分定数とすることができ、制御条件は、ターボ分子ポンプの磁気軸受制御回路の制御条件であり、フィードバック制御のゲイン，微分定数，比例定数，積分定数，フィルター回路の定数とすることができる。
また、異常値は、例えばモータの回転数，電圧，電流，温度，ロータ位置等において、正常状態と異常状態とを判別するための判定値とすることができる。
【００２２】
次に、本発明の電源装置の動作について図２のフローチャートを用いて説明する。
電源装置３において電源の投入が行われると、インバータ制御回路３ｂ中のＣＰＵは運転条件，制御条件，異常値等の特性パラメータ等の記憶データを初期化し（ステップＳ１）、通信制御回路３ｅを通してターボ分子ポンプ本体２との間との接続を確認する（ステップＳ２）。
【００２３】
電源装置３とターボ分子ポンプ本体２との接続が確認されると、電源装置３側の通信制御回路３ｅはターボ分子ポンプ本体２側の通信制御回路２ｅにデータ転送の要求を行う。ターボ分子ポンプ本体２の通信制御回路２ｅは、データ転送要求を受けると、ＲＯＭ２ｆに格納されている特性パラメータを信号線４ｅを介して電源装置３側の通信制御回路３ｅに転送する（ステップＳ３）。
【００２４】
インバータ制御回路３ｂのＣＰＵは、読み込んだ特性パラメータをインバータ制御回路３ｂ内の記憶手段に書込み、運転条件および異常値の設定を行う（ステップＳ４）。さらに、ＣＰＵは磁気軸受制御回路３ｅ中のデジタルシグナルプロセッサー（ＤＳＰ）に対して、フィードバック制御のゲイン，微分定数，比例定数，積分定数，フィルター回路の定数等のパラメータを設定する（ステップＳ５）。上記ステップＳ４，５による各制御回路に対するパラメータ設定によって、ターボ分子ポンプの駆動準備が完了し、電源装置３は起動信号の入力待ちの状態となる。
【００２５】
電源装置３のＣＰＵは起動信号の入力を受け、インバータ制御回路３ｂ，磁気軸受制御回路３ｃが生成する制御信号によってインバータ動力回路３ａおよび磁気軸受動力回路３ｄを動作させ、生成した動作電力を電力線４ａ，４ｄを通してモータ２ａ，電磁石２ｄに送って、ターボ分子ポンプ本体２を駆動する（ステップＳ６）。
【００２６】
このターボ分子ポンプ本体２の駆動において、磁気軸受制御回路３ｃは位置センサ２ｃからの検出信号を信号線４ｃを通して受け取り、励磁電流を生成して電力線４ｄを通して電磁石２ｄに送って、ロータを磁気浮上により回転支持する。また、位置センサ２ｃからの検出信号と異常値との比較を行い、必要な場合には異常信号を発生する（ステップＳ７）。また、インバータ制御回路３ｂは、温度センサ２ｂからの検出信号を信号線４ｂを通して受け取り、動作信号を生成して電力線４ａを通してモータ２ａに送って、ロータ翼を駆動するモータ２ａを駆動する。また、温度センサ２ｂからの検出信号と異常値との比較を行い、必要な場合には異常信号を発生する（ステップＳ８）。
【００２７】
本発明のターボ分子ポンプの実施の形態によれば、磁気軸受の位置センサの感度や中心値の個体差，モータ特性やロータのイナーシャの個体差がある場合にも、この個体差による特性パラメータをターボ分子ポンプ本体側のＲＯＭに記憶しておくことによって、電源装置側の磁気軸受制御回路はロータや軸を適切な位置に制御することができる。そのため、ポンプ本体の機械的精度を極端に高くすることなく磁気軸受を正常に作動させることができる。
【００２８】
本発明のターボ分子ポンプの実施の形態によれば、ターボ分子ポンプ本体と電源装置との接続のみで動作させることができ、電源装置を無調整で汎用的に使用することができる。
また、ターボ分子ポンプ本体のＲＯＭの格納する特性パラメータはターボ分子ポンプ本体の製造時に固定されるため、その後のデータの書換えを不要とすることができる。
【００２９】
本発明のターボ分子ポンプに使用するモータは、インダクションモータに限らずＤＣブラシレスモータを採用することができる。ＤＣブラシレスモータは通常電圧と回転数とが比例関係にあり、過電圧がモータに供給されるとオーバースピードの原因となる。本発明のターボ分子ポンプによれば、内蔵する永久磁石の着磁状態によって電圧と回転数との比例定数に個体差がある場合でも、電圧と回転数との比例定数をＲＯＭに記憶しておくことによって、インバータ制御回路３ｂはモータに印加する検出を最適値に設定し、過電圧によるオーバースピードを防止することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、種々の特性のターボ分子ポンプ本体に対して、電源装置の種類数を減少することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のターボ分子ポンプの一実施形態を説明する概略ブロック図である。
【図２】本発明の電源装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】従来のターボ分子ポンプの構成を説明するための概略ブロック図である。
【符号の説明】
１…ターボ分子ポンプ、２…ターボ分子ポンプ本体、２ａ…モータ、２ｂ…温度センサ、２ｃ…位置センサ、２ｄ…電磁石、２ｅ，３ｅ…通信制御回路、２ｆ…ＲＯＭ、３…電源装置、３ａ…インバータ動力回路、３ｂ…インバータ制御回路、３ｃ…磁気軸受制御回路、３ｄ…磁気軸受動力回路、４ａ，４ｄ…電力線、４ｂ，４ｃ，４ｅ…信号線。
【図１】
0003781140.tif 000002
【図２】
0003781140.tif 000003
【図３】
0003781140.tif 000004