特開 2024-145352 真空ポンプ、磁気軸受制御装置、および圧縮解凍方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024145352

(43)【公開日】2024-10-15

(54)【発明の名称】真空ポンプ、磁気軸受制御装置、および圧縮解凍方法

(51)【国際特許分類】

   F04D 19/04 20060101AFI20241004BHJP

【ＦＩ】

F04D19/04 H

F04D19/04 A

【審査請求】有

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023057664

(22)【出願日】2023-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】508275939

【氏名又は名称】エドワーズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114971

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 修

(72)【発明者】

【氏名】海和 浩樹

【テーマコード（参考）】

3H131

【Ｆターム（参考）】

3H131AA02

3H131BA12

3H131CA13

(57)【要約】

【課題】 少ないデータ量の制御設定データで磁気軸受制御を行う。
【解決手段】 制御回路２１１は、ロータ軸を少なくとも２方向で支持する磁気軸受装置を制御する。メモリ部２１２ａは、複数機種の磁気軸受装置の制御設定データを記憶している。データ設定部２１２ｂは、複数機種の磁気軸受装置の制御設定データから制御対象の磁気軸受装置の制御設定データを選択し制御回路２１１に設定する。制御設定データは、複数項目の制御設定値を含み、ある機種の制御設定データにおいて、上述の２方向についての制御設定値が同一となる項目については、その２方向の一方のみの制御設定値が含まれている。そして、データ設定部２１２ｂは、上述の２方向についての制御設定値が同一である項目については、一方の制御設定値から他方の制御設定値を特定し、その２方向についての制御設定値を制御回路２１１に設定する。
【選択図】 図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロータ軸を少なくとも２方向で支持する磁気軸受装置と、
前記磁気軸受装置を制御する磁気軸受制御装置とを備え、
前記磁気軸受制御装置は、
前記磁気軸受装置を制御する制御回路と、
複数機種の磁気軸受装置の制御設定データを記憶しているメモリ部と、
前記複数機種の磁気軸受装置の制御設定データから前記磁気軸受制御装置の制御対象の磁気軸受装置の制御設定データを選択し前記制御回路に設定するデータ設定部とを備え、
前記制御設定データは、複数項目の制御設定値を含み、
前記複数機種のうちのある機種の前記制御設定データにおいて、前記複数項目のうち、前記２方向についての制御設定値が同一となる項目については、前記２方向のうちの一方の制御設定値が含まれているが、前記２方向のうちの他方の制御設定値は含まれておらず、
前記データ設定部は、（ａ）前記複数項目のうち、前記２方向についての制御設定値が同一である項目については、前記２方向のうちの一方の制御設定値から、前記２方向のうちの他方の制御設定値を特定し、（ｂ）前記２方向についての２つの制御設定値を前記制御回路に設定すること、
を特徴とする真空ポンプ。

【請求項2】

前記メモリ部は、前記複数機種の磁気軸受の制御設定データがそれぞれ格納される同一の固定長の複数の記憶領域を備え、
前記２方向のうちの両方の制御設定値が含まれても前記記憶領域のサイズを超えない制御設定データは、前記２方向のうちの両方の制御設定値を含んだ状態で前記記憶領域に格納されており、
前記２方向のうちの両方の制御設定値が含まれると前記記憶領域のサイズを超える制御設定データは、前記２方向についての制御設定値が同一となる項目について、前記２方向のうちの一方の制御設定値を含むが前記２方向のうちの他方の制御設定値を含まない状態で前記制御設定データのサイズを前記記憶領域のサイズ以下とされて前記記憶領域に格納されており、
前記データ設定部は、（ａ）前記２方向のうちの両方の制御設定値が含まれても前記記憶領域のサイズを超えない制御設定データについては、前記記憶領域に格納されている前記２方向のうちの両方の制御設定値を読み出して前記制御回路に設定し、（ｂ）前記２方向のうちの両方の制御設定値が含まれると前記記憶領域のサイズを超える制御設定データについては、（ｂ１）前記複数項目のうち、前記２方向についての制御設定値が同一である項目については、前記２方向のうちの一方の制御設定値から、前記２方向のうちの他方の制御設定値を特定し、（ｂ２）前記一方の制御設定値と特定した前記他方の制御設定値とを前記制御回路に設定すること、
を特徴とする請求項１記載の真空ポンプ。

【請求項3】

前記制御設定データは、当該制御設定データが前記２方向のうちの両方の制御設定値を含むと前記記憶領域のサイズを超えるものであるか否かを示すフラグを含み、
前記データ設定部は、前記フラグを参照して、当該制御設定データが前記２方向のうちの両方の制御設定値を含むと前記記憶領域のサイズを超えるものであるか否かを判定すること、
を特徴とする請求項２記載の真空ポンプ。

【請求項4】

真空ポンプにおけるロータ軸を少なくとも２方向で支持する磁気軸受装置を制御する磁気軸受制御装置において、
前記磁気軸受装置を制御する制御回路と、
複数機種の磁気軸受装置の制御設定データを記憶しているメモリ部と、
前記複数機種の磁気軸受装置の制御設定データから当該磁気軸受制御装置の制御対象の磁気軸受装置の制御設定データを選択し前記制御回路に設定するデータ設定部とを備え、
前記制御設定データは、複数項目の制御設定値を含み、
前記複数機種のうちのある機種の前記制御設定データにおいて、前記複数項目のうち、前記２方向についての制御設定値が同一となる項目については、前記２方向のうちの一方の制御設定値が含まれているが、前記２方向のうちの他方の制御設定値は含まれておらず、
前記データ設定部は、（ａ）前記複数項目のうち、前記２方向についての制御設定値が同一である項目については、前記２方向のうちの一方の制御設定値から、前記２方向のうちの他方の制御設定値を特定し、（ｂ）前記２方向についての２つの制御設定値を前記制御回路に設定すること、
を特徴とする磁気軸受制御装置。

【請求項5】

真空ポンプにおけるロータ軸を少なくとも２方向で支持する磁気軸受装置を制御するための制御設定データの圧縮解凍方法において、
メモリ部が複数機種の磁気軸受装置の制御設定データを記憶しており、
前記制御設定データは、複数項目の制御設定値を含み、
前記複数機種のうちのある機種の前記制御設定データにおいて、前記複数項目のうち、前記２方向についての制御設定値が同一となる項目については、前記２方向のうちの一方の制御設定値が含まれ、前記２方向のうちの他方の制御設定値は含まれておらず、これにより、これにより当該制御設定データが圧縮されており、
前記複数項目のうち、前記２方向についての制御設定値が同一である項目については、前記２方向のうちの一方の制御設定値から、前記２方向のうちの他方の制御設定値を特定することで、圧縮されている前記制御設定データを解凍すること、
を特徴とする圧縮解凍方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、真空ポンプ、磁気軸受制御装置、および圧縮解凍方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

ある磁気軸受制御装置は、磁気軸受装置の機種を特定し、特定した機種の特性をメモリ部から読み出し、磁気軸受制御に使用している（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２０００－２４０６４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、多くの制御設定データが磁気軸受制御に使用される場合、制御設定データのデータ量が多くなってしまう。

【0005】

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、少ないデータ量の制御設定データで磁気軸受制御を行える真空ポンプ、磁気軸受制御装置、および圧縮解凍方法を得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る真空ポンプは、ロータ軸を少なくとも２方向で支持する磁気軸受装置と、磁気軸受装置を制御する磁気軸受制御装置とを備える。この磁気軸受制御装置は、磁気軸受装置を制御する制御回路と、複数機種の磁気軸受装置の制御設定データを記憶しているメモリ部と、複数機種の磁気軸受装置の制御設定データから磁気軸受制御装置の制御対象の磁気軸受装置の制御設定データを選択し制御回路に設定するデータ設定部とを備える。ここで、制御設定データは、複数項目の制御設定値を含み、上述の複数機種のうちのある機種の制御設定データにおいて、その複数項目のうち、上述の２方向についての制御設定値が同一となる項目については、その２方向のうちの一方の制御設定値が含まれているが、その２方向のうちの他方の制御設定値は含まれていない。そして、データ設定部は、（ａ）その複数項目のうち、上述の２方向についての制御設定値が同一である項目については、その２方向のうちの一方の制御設定値から、その２方向のうちの他方の制御設定値を特定し、（ｂ）その２方向についての２つの制御設定値を制御回路に設定する。

【0007】

本発明に係る磁気軸受制御装置は、真空ポンプにおけるロータ軸を少なくとも２方向で支持する磁気軸受装置を制御する磁気軸受制御装置であり、上述のメモリ部と、上述のデータ設定部とを備える。

【0008】

本発明に係る圧縮解凍方法は、真空ポンプにおけるロータ軸を少なくとも２方向で支持する磁気軸受装置を制御するための制御設定データの圧縮解凍方法である。この圧縮解凍方法では、メモリ部が複数機種の磁気軸受装置の制御設定データを記憶しており、制御設定データは、複数項目の制御設定値を含み、上述の複数機種のうちのある機種の制御設定データにおいて、その複数項目のうち、上述の２方向についての制御設定値が同一となる項目については、その２方向のうちの一方の制御設定値が含まれ、その２方向のうちの他方の制御設定値は含まれておらず、これにより、これにより当該制御設定データが圧縮されている。そして、上述の複数項目のうち、その２方向についての制御設定値が同一である項目については、その２方向のうちの一方の制御設定値から、その２方向のうちの他方の制御設定値を特定することで、圧縮されている制御設定データを解凍する。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、少ないデータ量の制御設定データで磁気軸受制御を行える真空ポンプ、磁気軸受制御装置、および圧縮解凍方法が得られる。

【0010】

本発明の上記又は他の目的、特徴および優位性は、添付の図面とともに以下の詳細な説明から更に明らかになる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、ターボ分子ポンプを示す縦断面図である。

【図2】図２は、図１に示すターボ分子ポンプの電磁石の励磁制御をするアンプ回路を示す回路図である。

【図3】図３は、電流指令値が検出値より大きい場合の制御を示すタイムチャートである。

【図4】図４は、電流指令値が検出値より小さい場合の制御を示すタイムチャートである。

【図5】図５は、図１における制御装置２００の構成を示すブロック図である。

【図6】図６は、図５におけるメモリ部２１２ａのメモリマップの一例を示す図である。

【図7】図７は、図１および図５に示す制御装置２００の動作について説明するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

【0013】

このターボ分子ポンプ１００の縦断面図を図１に示す。図１において、ターボ分子ポンプ１００は、円筒状の外筒１２７の上端に吸気口１０１が形成されている。そして、外筒１２７の内方には、ガスを吸引排気するためのタービンブレードである複数の回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）を周部に放射状かつ多段に形成した回転体１０３が備えられている。この回転体１０３の中心にはロータ軸１１３が取り付けられており、このロータ軸１１３は、例えば５軸制御の磁気軸受により空中に浮上支持かつ位置制御されている。回転体１０３は、一般的に、アルミニウム又はアルミニウム合金などの金属によって構成されている。

【0014】

上側径方向電磁石１０４は、４個の電磁石がＸ軸とＹ軸とに対をなして配置されている。この上側径方向電磁石１０４に近接して、かつ上側径方向電磁石１０４のそれぞれに対応して４個の上側径方向センサ１０７が備えられている。上側径方向センサ１０７は、例えば伝導巻線を有するインダクタンスセンサや渦電流センサなどが用いられ、ロータ軸１１３の位置に応じて変化するこの伝導巻線のインダクタンスの変化に基づいてロータ軸１１３の位置を検出する。この上側径方向センサ１０７はロータ軸１１３、すなわちそれに固定された回転体１０３の径方向変位を検出し、制御装置２００に送るように構成されている。

【0015】

この制御装置２００においては、例えばＰＩＤ調節機能を有する補償回路が、上側径方向センサ１０７によって検出された位置信号に基づいて、上側径方向電磁石１０４の励磁制御指令信号を生成し、図２に示すアンプ回路１５０（後述する）が、この励磁制御指令信号に基づいて、上側径方向電磁石１０４を励磁制御することで、ロータ軸１１３の上側の径方向位置が調整される。

【0016】

そして、このロータ軸１１３は、高透磁率材（鉄、ステンレスなど）などにより形成され、上側径方向電磁石１０４の磁力により吸引されるようになっている。かかる調整は、Ｘ軸方向とＹ軸方向とにそれぞれ独立して行われる。また、下側径方向電磁石１０５及び下側径方向センサ１０８が、上側径方向電磁石１０４及び上側径方向センサ１０７と同様に配置され、ロータ軸１１３の下側の径方向位置を上側の径方向位置と同様に調整している。

【0017】

さらに、軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂが、ロータ軸１１３の下部に備えた円板状の金属ディスク１１１を上下に挟んで配置されている。金属ディスク１１１は、鉄などの高透磁率材で構成されている。ロータ軸１１３の軸方向変位を検出するために軸方向センサ１０９が備えられ、その軸方向位置信号が制御装置２００に送られるように構成されている。

【0018】

そして、制御装置２００において、例えばＰＩＤ調節機能を有する補償回路が、軸方向センサ１０９によって検出された軸方向位置信号に基づいて、軸方向電磁石１０６Ａと軸方向電磁石１０６Ｂのそれぞれの励磁制御指令信号を生成し、アンプ回路１５０が、これらの励磁制御指令信号に基づいて、軸方向電磁石１０６Ａと軸方向電磁石１０６Ｂをそれぞれ励磁制御することで、軸方向電磁石１０６Ａが磁力により金属ディスク１１１を上方に吸引し、軸方向電磁石１０６Ｂが金属ディスク１１１を下方に吸引し、ロータ軸１１３の軸方向位置が調整される。

【0019】

このように、制御装置２００は、この軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂが金属ディスク１１１に及ぼす磁力を適当に調節し、ロータ軸１１３を軸方向に磁気浮上させ、空間に非接触で保持するようになっている。なお、これら上側径方向電磁石１０４、下側径方向電磁石１０５及び軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂを励磁制御するアンプ回路１５０については、後述する。

【0020】

一方、モータ１２１は、ロータ軸１１３を取り囲むように周状に配置された複数の磁極を備えている。各磁極は、ロータ軸１１３との間に作用する電磁力を介してロータ軸１１３を回転駆動するように、制御装置２００によって制御されている。また、モータ１２１には図示しない例えばホール素子、レゾルバ、エンコーダなどの回転速度センサが組み込まれており、この回転速度センサの検出信号によりロータ軸１１３の回転速度が検出されるようになっている。

【0021】

さらに、例えば下側径方向センサ１０８近傍に、図示しない位相センサが取り付けてあり、ロータ軸１１３の回転の位相を検出するようになっている。制御装置２００では、この位相センサと回転速度センサの検出信号を共に用いて磁極の位置を検出するようになっている。

【0022】

回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）とわずかの空隙を隔てて複数枚の固定翼１２３（１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ・・・）が配設されている。回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）は、それぞれ排気ガスの分子を衝突により下方向に移送するため、ロータ軸１１３の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して形成されている。固定翼１２３（１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ・・・）は、例えばアルミニウム、鉄、ステンレス、銅などの金属、又はこれらの金属を成分として含む合金などの金属によって構成されている。

【0023】

また、固定翼１２３も、同様にロータ軸１１３の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して形成され、かつ外筒１２７の内方に向けて回転翼１０２の段と互い違いに配設されている。そして、固定翼１２３の外周端は、複数の段積みされた固定翼スペーサ１２５（１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ・・・）の間に嵌挿された状態で支持されている。

【0024】

固定翼スペーサ１２５はリング状の部材であり、例えばアルミニウム、鉄、ステンレス、銅などの金属、又はこれらの金属を成分として含む合金などの金属によって構成されている。固定翼スペーサ１２５の外周には、わずかの空隙を隔てて外筒１２７が固定されている。外筒１２７の底部にはベース部１２９が配設されている。ベース部１２９には排気口１３３が形成され、外部に連通されている。チャンバ（真空チャンバ）側から吸気口１０１に入ってベース部１２９に移送されてきた排気ガスは、排気口１３３へと送られる。

【0025】

さらに、ターボ分子ポンプ１００の用途によって、固定翼スペーサ１２５の下部とベース部１２９の間には、ネジ付スペーサ１３１が配設される。ネジ付スペーサ１３１は、アルミニウム、銅、ステンレス、鉄、又はこれらの金属を成分とする合金などの金属によって構成された円筒状の部材であり、その内周面に螺旋状のネジ溝１３１ａが複数条刻設されている。ネジ溝１３１ａの螺旋の方向は、回転体１０３の回転方向に排気ガスの分子が移動したときに、この分子が排気口１３３の方へ移送される方向である。回転体１０３の回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）に続く最下部には円筒部１０２ｄが垂下されている。この円筒部１０２ｄの外周面は、円筒状で、かつネジ付スペーサ１３１の内周面に向かって張り出されており、このネジ付スペーサ１３１の内周面と所定の隙間を隔てて近接されている。回転翼１０２および固定翼１２３によってネジ溝１３１ａに移送されてきた排気ガスは、ネジ溝１３１ａに案内されつつベース部１２９へと送られる。

【0026】

ベース部１２９は、ターボ分子ポンプ１００の基底部を構成する円盤状の部材であり、一般には鉄、アルミニウム、ステンレスなどの金属によって構成されている。ベース部１２９はターボ分子ポンプ１００を物理的に保持すると共に、熱の伝導路の機能も兼ね備えているので、鉄、アルミニウムや銅などの剛性があり、熱伝導率も高い金属が使用されるのが望ましい。

【0027】

かかる構成において、回転翼１０２がロータ軸１１３と共にモータ１２１により回転駆動されると、回転翼１０２と固定翼１２３の作用により、吸気口１０１を通じてチャンバから排気ガスが吸気される。回転翼１０２の回転速度は通常２００００ｒｐｍ～９００００ｒｐｍであり、回転翼１０２の先端での周速度は２００ｍ／ｓ～４００ｍ／ｓに達する。吸気口１０１から吸気された排気ガスは、回転翼１０２と固定翼１２３の間を通り、ベース部１２９へ移送される。このとき、排気ガスが回転翼１０２に接触する際に生ずる摩擦熱や、モータ１２１で発生した熱の伝導などにより、回転翼１０２の温度は上昇するが、この熱は、輻射又は排気ガスの気体分子などによる伝導により固定翼１２３側に伝達される。

【0028】

固定翼スペーサ１２５は、外周部で互いに接合しており、固定翼１２３が回転翼１０２から受け取った熱や排気ガスが固定翼１２３に接触する際に生ずる摩擦熱などを外部へと伝達する。

【0029】

なお、上記では、ネジ付スペーサ１３１は回転体１０３の円筒部１０２ｄの外周に配設し、ネジ付スペーサ１３１の内周面にネジ溝１３１ａが刻設されているとして説明した。しかしながら、これとは逆に円筒部１０２ｄの外周面にネジ溝が刻設され、その周囲に円筒状の内周面を有するスペーサが配置される場合もある。

【0030】

また、ターボ分子ポンプ１００の用途によっては、吸気口１０１から吸引されたガスが上側径方向電磁石１０４、上側径方向センサ１０７、モータ１２１、下側径方向電磁石１０５、下側径方向センサ１０８、軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂ、軸方向センサ１０９などで構成される電装部に侵入することのないよう、電装部は周囲をステータコラム１２２で覆われ、このステータコラム１２２内はパージガスにて所定圧に保たれる場合もある。

【0031】

この場合には、ベース部１２９には図示しない配管が配設され、この配管を通じてパージガスが導入される。導入されたパージガスは、保護ベアリング１２０とロータ軸１１３間、モータ１２１のロータとステータ間、ステータコラム１２２と回転翼１０２の内周側円筒部の間の隙間を通じて排気口１３３へ送出される。

【0032】

ここに、ターボ分子ポンプ１００は、機種の特定と、個々に調整された固有のパラメータ（例えば、機種に対応する諸特性）に基づいた制御を要する。この制御パラメータを格納するために、上記ターボ分子ポンプ１００は、その本体内に電子回路部１４１を備えている。電子回路部１４１は、ＥＥＰ－ＲＯＭ等の半導体メモリ及びそのアクセスのための半導体素子等の電子部品、それらの実装用の基板１４３等から構成される。この電子回路部１４１は、ターボ分子ポンプ１００の下部を構成するベース部１２９の例えば中央付近の図示しない回転速度センサの下部に収容され、気密性の底蓋１４５によって閉じられている。

【0033】

ところで、半導体の製造工程では、チャンバに導入されるプロセスガスの中には、その圧力が所定値よりも高くなり、或いは、その温度が所定値よりも低くなると、固体となる性質を有するものがある。ターボ分子ポンプ１００内部では、排気ガスの圧力は、吸気口１０１で最も低く排気口１３３で最も高い。プロセスガスが吸気口１０１から排気口１３３へ移送される途中で、その圧力が所定値よりも高くなったり、その温度が所定値よりも低くなったりすると、プロセスガスは、固体状となり、ターボ分子ポンプ１００内部に付着して堆積する。

【0034】

例えば、Ａｌエッチング装置にプロセスガスとしてＳｉＣｌ_４が使用された場合、低真空（７６０［ｔｏｒｒ］～１０^－２［ｔｏｒｒ］）かつ、低温（約２０［℃］）のとき、固体生成物（例えばＡｌＣｌ_３）が析出し、ターボ分子ポンプ１００内部に付着堆積することが蒸気圧曲線からわかる。これにより、ターボ分子ポンプ１００内部にプロセスガスの析出物が堆積すると、この堆積物がポンプ流路を狭め、ターボ分子ポンプ１００の性能を低下させる原因となる。そして、前述した生成物は、排気口１３３付近やネジ付スペーサ１３１付近の圧力が高い部分で凝固、付着し易い状況にあった。

【0035】

そのため、この問題を解決するために、従来はベース部１２９等の外周に図示しないヒータや環状の水冷管１４９を巻着させ、かつ例えばベース部１２９に図示しない温度センサ（例えばサーミスタ）を埋め込み、この温度センサの信号に基づいてベース部１２９の温度を一定の高い温度（設定温度）に保つようにヒータの加熱や水冷管１４９による冷却の制御（以下ＴＭＳという。ＴＭＳ；Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）が行われている。

【0036】

次に、このように構成されるターボ分子ポンプ１００に関して、その上側径方向電磁石１０４、下側径方向電磁石１０５及び軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂを励磁制御するアンプ回路１５０について説明する。このアンプ回路１５０の回路図を図２に示す。

【0037】

図２において、上側径方向電磁石１０４等を構成する電磁石巻線１５１は、その一端がトランジスタ１６１を介して電源１７１の正極１７１ａに接続されており、また、その他端が電流検出回路１８１及びトランジスタ１６２を介して電源１７１の負極１７１ｂに接続されている。そして、トランジスタ１６１、１６２は、いわゆるパワーＭＯＳＦＥＴとなっており、そのソース－ドレイン間にダイオードが接続された構造を有している。

【0038】

このとき、トランジスタ１６１は、そのダイオードのカソード端子１６１ａが正極１７１ａに接続されるとともに、アノード端子１６１ｂが電磁石巻線１５１の一端と接続されるようになっている。また、トランジスタ１６２は、そのダイオードのカソード端子１６２ａが電流検出回路１８１に接続されるとともに、アノード端子１６２ｂが負極１７１ｂと接続されるようになっている。

【0039】

一方、電流回生用のダイオード１６５は、そのカソード端子１６５ａが電磁石巻線１５１の一端に接続されるとともに、そのアノード端子１６５ｂが負極１７１ｂに接続されるようになっている。また、これと同様に、電流回生用のダイオード１６６は、そのカソード端子１６６ａが正極１７１ａに接続されるとともに、そのアノード端子１６６ｂが電流検出回路１８１を介して電磁石巻線１５１の他端に接続されるようになっている。そして、電流検出回路１８１は、例えばホールセンサ式電流センサや電気抵抗素子で構成されている。

【0040】

以上のように構成されるアンプ回路１５０は、一つの電磁石に対応されるものである。そのため、磁気軸受が５軸制御で、電磁石１０４、１０５、１０６Ａ、１０６Ｂが合計１０個ある場合には、電磁石のそれぞれについて同様のアンプ回路１５０が構成され、電源１７１に対して１０個のアンプ回路１５０が並列に接続されるようになっている。

【0041】

さらに、アンプ制御回路１９１は、例えば、制御装置２００の図示しないディジタル・シグナル・プロセッサ部（以下、ＤＳＰ部という）によって構成され、このアンプ制御回路１９１は、トランジスタ１６１、１６２のｏｎ／ｏｆｆを切り替えるようになっている。

【0042】

アンプ制御回路１９１は、電流検出回路１８１が検出した電流値（この電流値を反映した信号を電流検出信号１９１ｃという）と所定の電流指令値とを比較するようになっている。そして、この比較結果に基づき、ＰＷＭ制御による１周期である制御サイクルＴｓ内に発生させるパルス幅の大きさ（パルス幅時間Ｔｐ１、Ｔｐ２）を決めるようになっている。その結果、このパルス幅を有するゲート駆動信号１９１ａ、１９１ｂを、アンプ制御回路１９１からトランジスタ１６１、１６２のゲート端子に出力するようになっている。

【0043】

なお、回転体１０３の回転速度の加速運転中に共振点を通過する際や定速運転中に外乱が発生した際等に、高速かつ強い力での回転体１０３の位置制御をする必要がある。そのため、電磁石巻線１５１に流れる電流の急激な増加（あるいは減少）ができるように、電源１７１としては、例えば５０Ｖ程度の高電圧が使用されるようになっている。また、電源１７１の正極１７１ａと負極１７１ｂとの間には、電源１７１の安定化のために、通常コンデンサが接続されている（図示略）。

【0044】

かかる構成において、トランジスタ１６１、１６２の両方をｏｎにすると、電磁石巻線１５１に流れる電流（以下、電磁石電流ｉＬという）が増加し、両方をｏｆｆにすると、電磁石電流ｉＬが減少する。

【0045】

また、トランジスタ１６１、１６２の一方をｏｎにし他方をｏｆｆにすると、いわゆるフライホイール電流が保持される。そして、このようにアンプ回路１５０にフライホイール電流を流すことで、アンプ回路１５０におけるヒステリシス損を減少させ、回路全体としての消費電力を低く抑えることができる。また、このようにトランジスタ１６１、１６２を制御することにより、ターボ分子ポンプ１００に生じる高調波等の高周波ノイズを低減することができる。さらに、このフライホイール電流を電流検出回路１８１で測定することで電磁石巻線１５１を流れる電磁石電流ｉＬが検出可能となる。

【0046】

すなわち、検出した電流値が電流指令値より小さい場合には、図３に示すように制御サイクルＴｓ（例えば１００μｓ）中で１回だけ、パルス幅時間Ｔｐ１に相当する時間分だけトランジスタ１６１、１６２の両方をｏｎにする。そのため、この期間中の電磁石電流ｉＬは、正極１７１ａから負極１７１ｂへ、トランジスタ１６１、１６２を介して流し得る電流値ｉＬｍａｘ（図示せず）に向かって増加する。

【0047】

一方、検出した電流値が電流指令値より大きい場合には、図４に示すように制御サイクルＴｓ中で１回だけパルス幅時間Ｔｐ２に相当する時間分だけトランジスタ１６１、１６２の両方をｏｆｆにする。そのため、この期間中の電磁石電流ｉＬは、負極１７１ｂから正極１７１ａへ、ダイオード１６５、１６６を介して回生し得る電流値ｉＬｍｉｎ（図示せず）に向かって減少する。

【0048】

そして、いずれの場合にも、パルス幅時間Ｔｐ１、Ｔｐ２の経過後は、トランジスタ１６１、１６２のどちらか１個をｏｎにする。そのため、この期間中は、アンプ回路１５０にフライホイール電流が保持される。

【0049】

上述のように、本発明の実施の形態に係る真空ポンプは、ロータ軸を少なくとも２方向（ここでは、ロータ軸に直交し、かつ、互いに直交するＸ軸方向およびＹ軸方向）で支持する（能動型の）磁気軸受装置としての上側径方向電磁石１０４および上側径方向センサ１０７並びに下側径方向電磁石１０５および下側径方向センサ１０８と、その磁気軸受装置を制御する磁気軸受制御装置としての制御装置２００を備える。

【0050】

図５は、図１における制御装置２００の構成を示すブロック図である。例えば図５に示すように、制御装置２００は、制御回路２１１および演算処理装置２１２を備える。

【0051】

制御回路２１１は、上述の磁気軸受装置を制御する。具体的には、制御回路２１１は、当該磁気軸受装置の機種に対応する制御設定データに従って、センサ１０７，１０８からのセンサ信号（ポジション信号）に応じた駆動電流を電磁石１０４，１０５に供給することで、上述の磁気軸受装置を制御する。例えば、制御回路２１１は、デジタルシグナルプロセッサなどであり、上述のアンプ回路１５０を含んでいる。

【0052】

演算処理装置２１２は、フラッシュメモリなどといった不揮発性のメモリ部２１２ａを内蔵し、所定のプログラムをコンピュータで実行することで所定の処理部として動作する。例えば、演算処理装置２１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）などである。ここでは、演算処理装置２１２は、データ設定部２１２ｂとして動作する。

【0053】

メモリ部２１２ａは、複数機種の磁気軸受装置の制御設定データを記憶している。

【0054】

データ設定部２１２ｂは、（ａ）その複数機種の磁気軸受装置の制御設定データから、当該制御装置２００の制御対象の磁気軸受装置（つまり、制御装置２００が実際に接続されている磁気軸受装置）の制御設定データを選択し、（ｂ）選択した制御設定データを制御回路２１１に設定する。制御回路２１１は、設定された制御設定データに従って磁気軸受装置を制御する。

【0055】

ここで、制御回路２１１に設定される制御設定データは、複数項目の制御設定値を含む。また、その複数項目のうちの、ある特定の項目については、上述の２方向（ここでは、Ｘ軸方向およびＹ軸方向）のそれぞれについて制御設定値がある。

【0056】

なお、制御設定値は、センサ１０７，１０８から電磁石１０４，１０５へのフィードバック制御系におけるＰＩＤ制御の制御パラメータや当該磁気軸受装置の機械的な定数などを含む。例えば、１つの軸方向につき５０～１００個程度の制御設定値（整数データ、実数データなど）が制御設定データに含まれている。また、機種によって、制御設定データに含まれる項目（つまり、制御設定値）の数が異なっていてもよい。

【0057】

他方、上述の複数機種のうちの、ある特定の機種のためにメモリ部２１２ａに記憶されている制御設定データにおいては、上述の複数項目のうち、上述の２方向についての制御設定値が同一となる項目については、上述の２方向のうちの一方（例えばＸ軸方向）の制御設定値が制御設定データに含まれ、上述の２方向のうちの他方（例えばＹ軸方向）の制御設定値は制御設定データには含まれていない。このように、ある機種の制御設定データにおいては、ある特定の項目についてＸ軸方向およびＹ軸方向の制御設定値のうちの一方が省略されており、これにより、当該機種の制御設定データのサイズが小さくなっている。

【0058】

データ設定部２１２ｂは、（ａ）上述の複数項目のうち、上述の２方向についての制御設定値が同一である項目については、上述の２方向のうちの一方の制御設定値（つまり、メモリ部２１２ａに記憶されている制御設定値）から、上述の２方向のうちの他方の制御設定値を特定し、（ｂ）上述の２方向についての２つの制御設定値を制御回路２１１に設定する。

【0059】

具体的には、データ設定部２１２ｂは、制御対象の磁気軸受装置についての制御設定データをメモリ部２１１から読み出し、読み出した制御設定データにおいて、上述の２方向についての制御設定値が同一である項目については、上述の２方向のうちの一方の制御設定値を特定し、特定した一方の制御設定値と同一の値を上述の２方向のうちの他方の制御設定値として使用する。

【0060】

図６は、図５におけるメモリ部２１２ａのメモリマップの一例を示す図である。この実施の形態では、例えば図６に示すように、メモリ部２１２ａは、上述の複数機種の磁気軸受の制御設定データがそれぞれ格納される同一の固定長（例えば２０４８バイト）の複数の記憶領域２２１－１～２２１－Ｎを備える。つまり、１つの記憶領域２２１－ｉには、１つの機種の制御設定データが格納されている。

【0061】

上述の複数の機種のうち、ある機種の制御設定データについて、上述の２方向のうちの両方の制御設定値が含まれても１つの記憶領域２２１－ｉのサイズ（上述の固定長）を超えない場合には、その機種の制御設定データ（以下、通常サイズデータともいう）は、上述の２方向のうちの両方の制御設定値を含んだ状態で、当該機種に対応する記憶領域２２１－ｉに格納されている。

【0062】

一方、上述の複数の機種のうち、ある機種の制御設定データについて、上述の２方向のうちの両方の制御設定値が含まれると、その制御設定データのサイズが、１つの記憶領域２２１－ｊ（上述の固定長）のサイズを超える場合には、その機種の制御設定データ（以下、サイズ超過データともいう）は、上述のように、上述の２方向についての制御設定値が同一となる項目について上述の２方向のうちの１つの制御設定値が省略された状態で制御設定データのサイズを記憶領域２２１－ｊのサイズ以下とされて記憶領域２２１－ｊに格納されている。

【0063】

そして、通常サイズデータについては、データ設定部２１２ｂは、記憶領域２２１－ｉに格納されている、上述の２方向のうちの両方の制御設定値を読み出して制御回路２１１に設定する。

【0064】

また、サイズ超過データについては、データ設定部２１２ｂは、上述の複数項目のうち、上述の２方向についての制御設定値が同一である項目については、上述の２方向のうちの一方の制御設定値を読み出して、その読み出した制御設定値から、上述の２方向のうちの他方の制御設定値を特定し、その項目についてメモリ部２１２ａから読み出された制御設定値（例えばＸ軸方向の制御設定値）と特定した制御設定値（例えばＹ軸方向の制御設定値）とを制御回路２１１に設定する。

【0065】

この実施の形態では、例えば図６に示すように、制御設定データ２３１は、フラグ２３１ａを含む。フラグ２３１ａは、当該制御設定データ２３１が上述の２方向のうちの両方の制御設定値を含むと記憶領域２２１－ｉのサイズを超えるものであるか否かを示す。つまり、フラグ２３１ａは、当該制御設定データが通常サイズデータかサイズ超過データかを示している。

【0066】

データ設定部２１２ｂは、このフラグ２３１ａを参照して、当該制御設定データ２３１が、上述の２方向のうちの両方の制御設定値を含むと記憶領域２２１－ｉのサイズを超えるものであるか否かを判定する。つまり、データ設定部２１２ｂは、このフラグ２３１ａを参照して、当該制御設定データ２３１が通常サイズデータかサイズ超過データかを判定する。

【0067】

そして、フラグ２３１ａがある値である場合（つまり、当該制御設定データが通常サイズデータである場合）には、上述の２方向のうちの両方の制御設定値がメモリ部２１２ａから読み出されて制御回路２１１に設定される。一方、フラグ２３１ａが別の値である場合（つまり、当該制御設定データがサイズ超過データである場合）には、上述の２方向のうちの一方のみの制御設定値がメモリ部２１２ａから読み出され、上述の２方向のうちの他方の制御設定値がその読み出された制御設定値の同一の値とされ、上述の２方向の制御設定値が制御回路２１１に設定される。

【0068】

次に、上記制御装置２００の動作について説明する。図７は、図１および図５に示す制御装置２００の動作について説明するフローチャートである。

【0069】

制御装置２００が上述の磁気軸受装置に接続され、制御回路２１１が起動すると（ステップＳ１）、制御回路２１１は、接続されている磁気軸受装置の機種を特定し、特定した機種をデータ設定部２１２ｂに通知する（ステップＳ２）。例えば、磁気軸受装置は、機種固有の抵抗値を有する１または複数の識別用抵抗を備え、制御回路２１１は、接続された磁気軸受装置の１または複数の識別用抵抗の抵抗値を測定し、その測定された１または複数の抵抗値に基づいて、接続されている磁気軸受装置の機種を特定する。

【0070】

次に、データ設定部２１２ｂは、通知された機種に対応する制御設定データをメモリ部２１２ａから読み出し、上述のフラグ２３１ａを参照して、通知された機種の制御設定データが圧縮されているか否か（つまり、当該制御設定データがサイズ超過データであるか否か）を判定する（ステップＳ３）。なお、ここでは、例えば、データ設定部２１２ｂは、複数機種と記憶領域２２１－１～２２１－Ｎとの対応関係を示すテーブルなどを参照して、通知された機種に対応する記憶領域２２１ーｉを特定し、特定した記憶領域２２１－ｉから通知された機種の制御設定データを読み出す。

【0071】

通知された機種の制御設定データが圧縮されている（つまり、当該制御設定データがサイズ超過データである）と判定した場合、データ設定部２１２ｂは、上述のように、特定の項目について、上述の２方向のうちの一方についての制御設定値から他方についての制御設定値を再生し、これにより、制御設定データを解凍（展開）する（ステップＳ４）。そして、データ設定部２１２ｂは、上述の２方向の両方についての制御設定値を含む制御設定データを制御回路２１１に設定する（ステップＳ５）。

【0072】

一方、通知された機種の制御設定データが圧縮されていない（つまり、当該制御設定データが通常サイズデータである）と判定した場合、データ設定部２１２ｂは、上述のように、特定の項目を含むすべての項目について、メモリ部２１２ａから読み出した制御設定データをそのまま制御回路２１１に設定する（ステップＳ５）。

【0073】

このようにして当該磁気軸受装置の機種に固有の制御設定データが制御回路２１１に設定された後、制御装置２００からの指令に従ってモータ部６が動作を開始し、制御回路２１１は、当該磁気軸受装置の制御を開始する（ステップＳ６）。

【0074】

これにより、真空ポンプが運転を開始する。真空ポンプでは、モータ部６の動作によってロータ軸１１３が回転し、ロータも回転する。ロータ回転時、センサ１０７，１０８によって、ロータ軸１１３のラジアル方向の変位が検出され、制御回路２１１は、設定された制御設定データに従って、検出された変位に応じた駆動電流を生成し磁気軸受装置の電磁石１０４，１０５に供給し、ロータ軸１１３のラジアル方向の変位を抑制させている。これにより、安定的にロータが回転し、回転翼１０２および固定翼１２３によって、吸気口１０１を介して飛来した気体分子が、流路に進行させられ、排気口１３３から排出される。

【0075】

以上のように、上記実施の形態によれば、制御回路２１１は、ロータ軸を少なくとも２方向で支持する磁気軸受装置を制御する。メモリ部２１２ａは、複数機種の磁気軸受装置の制御設定データを記憶している。データ設定部２１２ｂは、複数機種の磁気軸受装置の制御設定データから制御対象の磁気軸受装置の制御設定データを選択し制御回路２１１に設定する。制御設定データは、複数項目の制御設定値を含み、ある機種の制御設定データにおいて、上述の２方向についての制御設定値が同一となる項目については、その２方向の一方のみの制御設定値が含まれている。そして、データ設定部２１２ｂは、上述の２方向についての制御設定値が同一である項目については、一方の制御設定値から他方の制御設定値を特定し、その２方向についての制御設定値を制御回路２１１に設定する。

【0076】

これにより、磁気軸受制御の２方向の制御設定値が共通な項目については一方の制御設定値が省略されているため、メモリ部２１２ａに格納しておく制御設定データのサイズが小さくて済む。また、メモリ部２１２ａに格納される制御設定値を更新する場合、その項目については、１つの制御設定値を更新することで、制御設定値の更新が２方向の制御設定値に反映されるため、制御設定値の更新などといったメンテナンス作業が簡素化される。

【0077】

なお、上述の実施の形態に対する様々な変更および修正については、当業者には明らかである。そのような変更および修正は、その主題の趣旨および範囲から離れることなく、かつ、意図された利点を弱めることなく行われてもよい。つまり、そのような変更および修正が請求の範囲に含まれることを意図している。

【産業上の利用可能性】

【0078】

本発明は、例えば、真空ポンプの磁気軸受制御装置に適用可能である。

【符号の説明】

【0079】

１００ ターボ分子ポンプ（真空ポンプの一例）
１０４ 上側径方向電磁石（磁気軸受装置の一例の一部）
１０５ 下側径方向電磁石（磁気軸受装置の一例の一部）
１０７ 上側径方向センサ（磁気軸受装置の一例の一部）
１０８ 下側径方向センサ（磁気軸受装置の一例の一部）
２００ 制御装置（磁気軸受制御装置の一例）
２１１ 制御回路
２１２ａ メモリ部
２１２ｂ データ設定部
２２１－１～２２１－Ｎ 記憶領域
２３１ 制御設定データ
２３１ａ フラグ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】