特許 7456138 真空ポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-18

(45)【発行日】2024-03-27

(54)【発明の名称】真空ポンプ

(51)【国際特許分類】

   H02P 6/20 20160101AFI20240319BHJP

   F04D 19/04 20060101ALI20240319BHJP

   H02P 6/18 20160101ALI20240319BHJP

   H02P 21/24 20160101ALI20240319BHJP

   H02P 21/34 20160101ALI20240319BHJP

【ＦＩ】

H02P6/20

F04D19/04 H

H02P6/18

H02P21/24

H02P21/34

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019221132

(22)【出願日】2019-12-06

(65)【公開番号】P2021093774

(43)【公開日】2021-06-17

【審査請求日】2022-03-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000001993

【氏名又は名称】株式会社島津製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100121382

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 託嗣

(72)【発明者】

【氏名】平田 伸幸

【審査官】三島木 英宏

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１９０３０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０６７６００（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ６／２０

Ｆ０４Ｄ １９／０４

Ｈ０２Ｐ ６／１８

Ｈ０２Ｐ ２１／２４

Ｈ０２Ｐ ２１／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ポンプロータと、
前記ポンプロータを回転駆動するモータと、
前記モータをセンサレス駆動するモータ制御部と、を備える真空ポンプにおいて、
前記モータは、モータロータに永久磁石が設けられた同期モータであって、
前記モータ制御部は、
固定座標αβ系のα軸に対して第１の角度をなす方向に電流を流して、前記モータロータに回転のきっかけを与える第１の通電制御を実行し、
その後、前記第１の通電制御によっても前記モータロータの回転速度が０か否かを判定し、前記第１の通電制御によっても前記モータロータの回転速度が０であると判定されたときに、前記α軸に対して前記第１の角度とは異なる第２の角度をなす方向に電流を流す第２の通電制御を実行するモータ始動動作を行う、真空ポンプ。

【請求項2】

ポンプロータと、
前記ポンプロータを回転駆動するモータと、
前記モータをセンサレス駆動するモータ制御部と、を備える真空ポンプにおいて、
前記モータは、モータロータに永久磁石が設けられた同期モータであって、
前記モータ制御部は、
固定座標αβ系のα軸に対して第１の角度をなす方向に電流を流す第１の通電制御を実行し、
その後、前記モータロータの回転速度が０か否かを判定し、前記モータロータの回転速度が０であると判定されたときに、前記α軸に対して前記第１の角度とは異なる第２の角度をなす方向に電流を流す第２の通電制御を実行するモータ始動動作を行い、
前記第２の角度は前記第１の角度と位相がπ［ｒａｄ］だけ異なり、かつ、前記第１および第２の通電制御における電流の大きさは等しい値に設定される、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、
前記第２の角度のモータ回転方向への位相進みΔθは、前記第１の角度に対して０［ｒａｄ］＜Δθ＜＋π［ｒａｄ］に設定される、真空ポンプ。

【請求項4】

請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の真空ポンプにおいて、
前記第１および第２の通電制御における電流の電流値は、前記モータに供給可能な最大電流値に設定される、真空ポンプ。

【請求項5】

請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の真空ポンプにおいて、
前記モータ制御部は、第１の通電制御および第２の通電制御を繰り返し実行する、真空ポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、真空ポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

ターボ分子ポンプなどの軸流式真空ポンプは、真空排気するためにポンプロータを高速回転させる。このとき、稀薄ガスに対して圧縮仕事を行いながら排気するので、ポンプロータは一方向のみの回転となる。したがって、ポンプロータは、通常は、静止状態と正回転領域との間で加速・減速や、定常回転が行われる。

【0003】

ポンプロータを回転駆動するモータとしては、例えば、回転子に永久磁石を備えた永久磁石同期モータが用いられる。永久磁石同期モータでは、マグネットトルクを利用して回転力を得ているため、固定子コイルに適切なタイミングで電流を流して回転磁界を生成する必要がある。適切なタイミングを得るために、従来はホール素子などの回転位置センサを用いてタイミングを生成している。しかし、最近ではコスト面への配慮から、特許文献１に記載のような回転位置センサを省略したセンサレスの３相ブラシレスモータが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００２－１７６７９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載のセンサレスブラシレスモータでは、固定子コイルに発生する誘起電圧を用いて回転位置を取得するようにしており、回転子が停止した状態において、固定子コイルにより所望の方向に回転する回転磁界を非同期で生成し、回転子の回転速度を誘起電圧が取得可能な回転数まで上昇させるようにしている。しかしながら、例えばロータ重量が大きい場合等において、始動できない可能性があった。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の第１の態様による真空ポンプは、ポンプロータと、前記ポンプロータを回転駆動するモータと、前記モータをセンサレス駆動するモータ制御部と、を備える真空ポンプにおいて、前記モータは、モータロータに永久磁石が設けられた同期モータであって、 前記モータ制御部は、第１の固定磁極位相でｑ軸電流を流す第１の通電制御を実行し、その後に、前記第１の固定磁極位相と異なる第２の固定磁極位相でｑ軸電流を流す第２の通電制御を実行するモータ始動動作を行う。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、真空ポンプにおける始動失敗の発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、真空ポンプの概略構成を説明する図であり、ターボ分子ポンプのポンプ本体の断面を示す図である。

【図2】図２は、コントローラの概略構成を示すブロック図である。

【図3】図３は、モータ駆動制御系を示すブロック図である。

【図4】図４は、始動時のモータロータおよび磁束φ１の一例を示す図である。

【図5】図５は、始動動作処理を説明するフローチャートである。

【図6】図６は、通電状態Ａ，Ｂの生成パターンを示す図である。

【図7】図７は、始動動作を定性的に説明する図である。

【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、真空ポンプの概略構成を説明する図であり、ターボ分子ポンプのポンプ本体１の断面を示す図である。ターボ分子ポンプは、図１に示すポンプ本体１と、ポンプ本体１を駆動するコントローラ（不図示）とを備えている。図１に示すターボ分子ポンプは磁気浮上式ターボ分子ポンプであり、ポンプ本体１には、シャフト５に締結されたポンプロータ４と、シャフト５を磁気浮上支持する磁気軸受６７，６８，６９と、シャフト５を回転駆動するモータＭとが設けられている。なお、磁気軸受６７，６８，６９が作動していない状態では、シャフト５はメカニカルベアリング６６ａ，６６ｂによって支持される。

【0010】

モータＭはセンサレスの永久磁石同期モータであって、モータロータ１１には永久磁石が設けられている。モータＭのモータステータ１０および磁気軸受６７～６９は、ベース６０に設けられている。ポンプロータ４には、複数段の回転翼４ａと一つの円筒部４ｂとが形成されている。複数段の回転翼４ａは、ポンプケーシング６１内に設けられた複数段の固定翼６２と共にターボポンプ段を構成している。複数段の回転翼４ａに対して軸方向に交互に設けられた複数段の固定翼６２は、複数のスペーサリング６３によって位置決めされている。円筒部４ｂは、ベース６０に固定されたポンプステータ６４と共にドラッグポンプ段（ネジ溝ポンプ）を構成している。ここではポンプステータ６４側にネジ溝が形成されているが、円筒部４ｂ側にネジ溝を形成しても構わない。ベース６０に形成された排気口６０ａには排気ポート６５が設けられ、この排気ポート６５に補助ポンプが接続される。

【0011】

図２は、ターボ分子ポンプのコントローラの概略構成を示すブロック図である。外部からのＡＣ入力は、コントローラに設けられたＡＣ／ＤＣコンバータ４０によってＤＣ出力（ＤＣ電圧）に変換される。ＡＣ／ＤＣコンバータ４０から出力されたＤＣ電圧はＤＣ／ＤＣコンバータ４１に入力され、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１によって、モータＭ用のＤＣ電圧と磁気軸受用のＤＣ電圧とが生成される。

【0012】

モータＭ用のＤＣ電圧はインバータ４３に入力される。磁気軸受用のＤＣ電圧は磁気軸受用のＤＣ電源４２に入力される。磁気軸受６７～６９は図１に示すように５軸磁気軸受を構成しており、ラジアル側の磁気軸受６７，６８は各々２対の電磁石４６を有し、アキシャル側の磁気軸受６９は１対の電磁石４６を有している。５対の電磁石４６、すなわち１０個の電磁石４６には、それぞれに対して設けられた１０個の励磁アンプ４５から個別に電流が供給される。

【0013】

制御部４４はモータおよび磁気軸受の制御を行うデジタル演算器であり、例えば、中央演算装置（CPU）、読み出し専用メモリ（ROM）、ランダムアクセスメモリ（RAM）、及び入出力インタフェース（ I/O インタフェース）を備えたマイクロコンピュータやＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等で構成される。制御部４４は、インバータ４３に対しては、インバータ４３に含まれる複数のスイッチング素子をオンオフ制御するためのＰＷＭ制御信号４４１を出力し、各励磁アンプ４５に対しては、各励磁アンプ４５に含まれるスイッチング素子をオンオフ制御するためのＰＷＭ制御信号４４２をそれぞれ出力する。また、制御部４４には、後述するようにモータＭに関する信号（相電圧や相電流に関する信号）４４３が入力されると共に、磁気軸受に関する信号（励磁電流信号や変位信号）４４４が入力される。

【0014】

図３は、モータＭに関するモータ駆動制御系を示す図である。モータ駆動制御系は、制御部４４に設けられたモータ制御部４００、電流検知器５０および電圧検知器５１等を含む。図示しないが、インバータ４３は、複数のスイッチング素子と、それらをオンオフ駆動するためのゲートドライブ回路とを備えている。モータステータ１０のＵ，Ｖ，Ｗ相コイルに流れる電流は電流検知器５０によってそれぞれ検出され、検出結果としての電流検知信号はローパスフィルタ４０９を介してモータ制御部４００の回転速度ω・磁極位置θ推定部（以下では、ω，θ推定部と呼ぶことにする）４０７に入力される。また、Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイルの各端子および中性点の電圧は電圧検知器５１によって検出され、検出結果としての電圧検知信号はローパスフィルタ４１０を介してモータ制御部４００のω，θ推定部４０７に入力される。

【0015】

ω，θ推定部４０７は、電流検知信号および電圧検知信号に基づいて、モータロータ１１の回転速度ωおよび磁極位置（電気角θ）を推定する。なお、モータロータ１１の磁極位置は電気角θで表されるので、以下では、磁極位置のことを磁極電気角θと呼ぶことにする。算出された回転速度ωは速度制御部４０１，Ｉd・Ｉq設定部４０２および等価回路電圧変換部４０３に入力される。また、算出された磁極電気角θはdq－２相電圧変換部４０４に入力される。

【0016】

速度制御部４０１は、入力された目標回転速度ωiと推定された現在の回転速度ωとの差分に基づいて、ＰＩ 制御（比例制御および積分制御）あるいはＰ制御（比例制御）を行い、電流指令Ｉを出力する。Ｉd・Ｉq設定部４０２は、電流指令Ｉに基づき、回転座標ｄｑ系における励磁電流ベクトル成分（以下ではｑ軸電流と呼ぶ）Ｉqおよびトルク電流ベクトル成分（以下ではｄ軸電流と呼ぶ）Ｉdを設定する。図４に示すように、回転座標ｄｑ系のｄ軸は、回転しているモータロータ１１のＮ極を正方向とする座標軸である。ｑ軸はｄ軸に対してπ/２［rad］進みの直角方向の座標軸で、その向きは正回転時の逆起電圧方向となる。

【0017】

一般に、ターボ分子ポンプにおけるモータ制御においては、ｄ軸電流ＩdはＩd＝０のように制御される。等価回路電圧変換部４０３は、予め記憶されている回転センサレス制御のパラメータＫe［Ｖ0-pk/(rad/t)］、ｒ［Ω］、Ｌ［ｍＨ］に基づいて、次式（１），（２）で表される回転座標ｄｑ系における電圧指令Ｖd，Ｖqを求め、ｄｑ-２相電圧変換部４０４に入力する。ここで、ｒはモータ線全体の巻き線抵抗、Ｋeは逆起電力定数、ωモータの角周波数である。
Ｖd＝－ω×Ｌ×Ｉq …（１）
Ｖq＝ｒ×Ｉq ＋Ｋe×ω …（２）

【0018】

ｄｑ-２相電圧変換部４０４は、電圧指令Ｖd，Ｖqとω，θ推定部４０７から入力された磁極電気角θとに基づいて、回転座標ｄｑ系における電圧指令Ｖd，Ｖqを固定座標αβ系の電圧指令Ｖα，Ｖβに変換する。２相-３相電圧変換部４０５は、２相の電圧指令Ｖα，Ｖβを３相電圧指令Ｖu，Ｖv，Ｖwに変換する。ＰＷＭ信号生成部４０６は、３相電圧指令Ｖu，Ｖv，Ｖwに基づいて、インバータ４３に設けられたスイッチング素子をオンオフ（導通または遮断）するためのＰＷＭ制御信号を生成する。インバータ４３は、ＰＷＭ信号生成部４０６から入力されたＰＷＭ制御信号に基づいてスイッチング素子をオンオフし、モータＭに駆動電圧を印加する。

【0019】

（従来の始動動作）
従来の始動動作としては、例えば、固定磁極位相でｑ軸電流Ｉqを流し、モータロータ１１が回り始めるきっかけを与える方法が知られている。一般に真空ポンプにおいては、通常のロータ回転時には、磁極電気角θ（磁極位置）に対して回転方向にπ/２［rad］だけ進み位相の電流ベクトル、すなわちロータ回転（回転速度ω）に同期して回転するｄｑ軸のｑ軸方向の電流ベクトル（Ｉd＝０、Ｉｑ＞０）が与えられる。しかし、センサレスの同期モータの場合、モータロータ１１が停止している状態では逆起電圧が生成されないので、モータロータ１１の磁極電気角θ（磁極位置）を検出することが出来ない。そのため、磁極電気角θ（磁極位置）が検知できない始動時においては、固定座標αβ系において一定方向を向いた電流ベクトルを与えて始動する。

【0020】

例えば、図４においてα軸正方向（Ｕ相方向）の電流ベクトルを与えて、回転する磁束ではなくα軸正方向（Ｕ相方向）の磁束φ１を形成する。図４ではＵ相方向（α軸正方向）を基準（θ＝０）として磁極電気角θを設定しているので、モータロータ１１のＮ極がβ軸負方向を向いたタイミングにおけるｑ軸電流Ｉqを流すことになる。すなわち、モータロータ１１の磁極位置すなわち磁極電気角θがθ＝－π/２［rad］であると仮定して、固定磁極位相θ＝－π/２［rad］でｑ軸電流Ｉqを流すことになる。

【0021】

そのようなｑ軸電流Ｉqを与えた場合、モータロータ１１の磁極電気角θが０～＋π［rad］の場合には時計回り（逆転方向）のトルクがモータロータ１１に作用し、磁極電気角θが０～－π［rad］の場合には反時計回り（正転方向）のトルクがモータロータ１１に作用する。そのため、図４のようにモータロータが停止している場合、反時計回りのトルクがモータロータ１１に作用し、逆転方向に回り始めるきっかけが与えられる。しかしながら、θ＝０でモータロータ１１が停止している場合、モータロータ１１のＮ極がＵ相方向に引き付けられて停止状態が維持されるため、回り始めのきっかけを与えることが出来ず始動に失敗してしまう。

【0022】

（本実施形態の始動動作）
図５は、制御部４４で実行される始動動作処理を説明するフローチャートである。モータ起動指令によりモータ制御が開始されると、ステップＳ１０において予め設定された固定磁極位相でｑ軸電流Ｉq＝１０［Ａ］を流し、計時を開始する。これは、従来の場合と同様に回転のきっかけを与えるための動作である。始動時のｑ軸電流Ｉqの電流値としては、モータＭに供給可能な最大電流値とするのが好ましい。ステップＳ２０では、モータロータ１１の回転速度ωがω＝０であるか否か、すなわち、停止しているか否かを判定し、ω＝０と判定された場合にはステップＳ３０へ進む。一方、ω≠０と判定された場合には、そのときに発生するモータ逆起電圧から回転速度ωが推定可能なので、ステップＳ７０へ進んでベクトル制御を開始する。

【0023】

ステップＳ２０でω＝０と判定されてステップＳ３０へ進んだ場合には、ステップＳ３０において、ステップＳ１０で計時開始してからの経過時間が予め設定した時間Ｔset1を経過したか否かを判定する。ステップＳ３０で（経過時間）＜Ｔset1と判定された場合にはステップＳ２０へ戻り、（経過時間）≧Ｔset1と判定された場合にはステップＳ４０へ進んでｑ軸電流ＩqをステップＳ１０の場合とは逆符号のＩq＝－１０［Ａ］に切り替える。

【0024】

ステップＳ５０では、ステップＳ１０で計時開始してからの経過時間が時間Ｔset2を経過したか否かを判定する。ステップＳ５０で（経過時間）＜Ｔset2と判定された場合にはステップＳ２０へ戻り、（経過時間）≧Ｔset2と判定されるとステップＳ６０へ進む。ステップＳ６０では、計時時間をクリアしてステップＳ１０へ戻る。すなわち、再びｑ軸電流ＩqをＩq＝１０［Ａ］に切り替えて、計時を開始する。

【0025】

図５に示す始動処理では、ω≠０となって回転のきっかけが与えられるまでは、図６のように、Ｉq＝１０［Ａ］の通電状態Ａが時間Ｔset1だけ継続されるパターンと、Ｉq＝－１０［Ａ］の通電状態Ｂが時間（Ｔset2－Ｔset1）だけ継続されるパターンとを繰り返し実行する。もちろん、繰り返しを行わなくも構わないが、通電状態ＡおよびＢを繰り返し実行することで、確実に始動を行わせることができる。なお、通電状態Ａの継続時間をTset1、通電状態Ａの継続時間と通電状態Ｂの継続時間との合計時間Ｔset2の設定値としては任意であるが、例えば、Ｔset2＝１０秒、Ｔset1＝８秒のように設定される。もちろん、Ｔset1およびＴset2の値はこれらに限定されるものではなく、例えば、ロータ重量の大小に応じて合計時間Ｔset2の長短を設定したり、通電状態Ａ，Ｂの継続時間の比を変えたりしても良い。

【0026】

次に、図４、図７等を参照して、図５に示した始動動作を定性的に説明する。ステップＳ１０における予め設定された固定磁極位相は任意であり、ここでは、Ｕ相方向（α軸正方向）の磁束φ１が形成されるような固定磁極位相でｑ軸電流Ｉq＝１０［Ａ］を流すものとする。モータロータ１１が、例えば、図４のような状態で停止していた場合、磁束φ１によってモータロータ１１もＮ極がＵ相に近づくように時計回りに回転する。その結果、ステップＳ２０においてω≠０と判定されてベクトル制御が開始される（ステップＳ７０）。

【0027】

一方、図７に示すように、磁極電気角θ＝０でモータロータ１１が停止している場合には、固定磁極位相θ１＝－π/２でｑ軸電流Ｉqを流したときに形成される磁束φ１の方向と、モータロータ１１の磁束の方向とが一致することになる。そのため、ｑ軸電流Ｉq＝１０［Ａ］を流しても、モータロータ１１を回転させるようなトルクが発生しない。よって、ステップＳ２０でω＝０と判定されてステップＳ３０へと進む。経過時間がＴset1未満の場合にはステップＳ３０からステップＳ２０へと戻るので、ステップＳ２０→ステップＳ３０の処理が繰り返されて、通電状態Ａが図６の０秒～Ｔset1のように維持される。

【0028】

ステップＳ１０でＩq＝１０［Ａ］に設定されてからの経過時間がＴset1に達すると、ステップＳ３０からステップＳ４０へと進んでｑ軸電流Ｉqが１０［Ａ］から－１０［Ａ］へと切り替えられて、図６のように通電状態Ｂに変化する。通電状態Ｂでは、通電状態Ａと同一の固定磁極位相で通電状態Ａの場合と反対符号のｑ軸電流Ｉqを流すことになり、図７に示すように磁束φ１と逆向きの磁束φ２が形成されることになる。言い換えると、通電状態Ｂは、固定磁極位相θ２（θ２＝＋π/２［rad］）でｑ軸電流Ｉq＝１０［Ａ］を流す状態である。

【0029】

通電状態Ｂの場合には、モータロータ１１の永久磁石により形成される磁束の方向と磁束φ２の方向とが逆向きになるので、モータロータ１１のＮ極とステータ側のＮ極とが対向して反発する不安定状態となる。その結果、モータロータ１１は正転方向または逆転方向に動き出すことになり、ステップＳ２０でω≠０（ＮＯ）と判定されてベクトル制御が開始される。

【0030】

なお、ステップＳ４０でＩq＝－１０［Ａ］と設定してもω≠０と判定されず始動しない場合には、Ｉq＝－１０［Ａ］の通電状態Ａが（Ｔset2－Ｔset1）継続された時点（０秒からの継続時間がＴset2となった時点）でステップＳ５０→ステップＳ６０→ステップＳ１０と進み、再び通電状態Ａ（Ｉq＝１０［Ａ］）および計時が再開される。そして、ステップＳ２０でω≠０と判定されるまで、通電状態Ａと通電状態Ｂとが交互に繰り返し実行される。

【0031】

上述したように、本実施の形態では、ステップＳ１０において固定磁極位相θ１（θ１＝－π/２）でｑ軸電流Ｉq（Ｉq＝１０［Ａ］）を流す通電状態Ａを所定時間（８秒間）維持することで、モータロータ１１の磁極電気角（磁極位置）がｑ軸電流Ｉqの固定磁極位相θ１とほぼ一致した状態を確実に得ることができる。そして、固定磁極位相θ１とは異なる位相の固定磁極位相θ２（θ２＝＋π/２）でｑ軸電流Ｉq（Ｉq＝１０［Ａ］）を流す通電状態Ｂに切り替えることで、モータロータ１１に対してトルクを確実に発生させることができる。その結果、真空ポンプにおける回転始動の失敗を防止することができる。

【0032】

（変形例）
上述した実施の形態では、固定磁極位相θ１でｑ軸電流Ｉq＝１０［Ａ］を流す通電状態Ａから、電流値の符号をマイナスに切り替えて固定磁極位相θ２がθ２＝＋π/２でｑ軸電流Ｉq＝１０［Ａ］を流す通電状態Ｂとした。しかし、通電状態Ａを形成して図７のように磁極電気角θ＝０に停止させたモータロータ１１に、回転のきっかけとなるトルクを発生させることができる通電状態Ｂであれば、固定磁極位相θ２はθ２＝＋π/２に限定されない。原理的にはθ２≠－π/２であればトルクが発生することになるが、ロータ慣性に対する発生トルクの大きさを考慮すると現実的には０≦θ２≦π程度に設定するのが良い。また、通電状態Ａ，Ｂにおける電流値の大きさも、上述した供給可能な最大電流値でなくても良いし、通電状態Ａと通電状態Ｂとで電流値を異ならせても構わない。

【0033】

上述した例示的な実施の形態および変形例は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

【0034】

［１］一態様に係る真空ポンプは、ポンプロータと、前記ポンプロータを回転駆動するモータと、前記モータをセンサレス駆動するモータ制御部と、を備える真空ポンプにおいて、前記モータは、モータロータに永久磁石が設けられた同期モータであって、前記モータ制御部は、第１の固定磁極位相でｑ軸電流を流す第１の通電制御を実行し、その後に、前記第１の固定磁極位相と異なる第２の固定磁極位相でｑ軸電流を流す第２の通電制御を実行するモータ始動動作を行う。

【0035】

例えば、図７の通電状態Ａ，Ｂはそれぞれ第１の通電制御、第２の通電制御に対応し、通電状態Ａでは第１の固定磁極位相θ１＝－π/２でｑ軸電流Ｉq（＝１０［Ａ］）を流し、通電状態Ｂでは第２の固定磁極位相θ２＝＋π/２でｑ軸電流Ｉq（＝１０［Ａ］）を流す。その結果、第１の通電制御を行うことでモータロータ１１の磁極電気角（磁極位置）が第１の固定磁極位相θ１＝－π/２に揃えられ、第２の通電制御において第１の固定磁極位相θ１＝－π/２と異なる位相の第２の固定磁極位相θ２＝＋π/２でｑ軸電流Ｉqを流すので、モータロータ１１の磁束φ１の方向とｑ軸電流Ｉqにより形成される磁束φ２の方向とを異ならせることができ、始動失敗の発生を防止することができる。

【0036】

［２］上記［１］に記載の真空ポンプにおいて、前記第２の固定磁極位相は前記第１の固定磁極位相と位相がπ［rad］だけ異なり、かつ、前記第１および第２の通電制御におけるｑ軸電流の大きさは等しい値に設定される。このように設定することで、図７のように第２の通電制御においてｑ軸電流Ｉqにより形成される磁束φ２の向きを、モータロータ１１の磁束φ１に対して逆向きとすることができる。その結果、磁束φ２の向きが逆向き以外の場合と比べて、発生するトルクを大きくすることができる。

【0037】

［３］上記［１］に記載の真空ポンプにおいて、前記第２の固定磁極位相のモータ回転方向への位相進みΔθは、前記第１の固定磁極位相に対して０［rad］＜Δθ＜＋π［rad］に設定される。第２の固定磁極位相をこのように設定することで、モータロータ１１を正回転方向に始動させるトルクを発生させることができ、逆転発生の防止を図ることができる。

【0038】

［４］上記［１］から［３］にまでのいずれかに記載の真空ポンプにおいて、前記第１および第２の通電制御におけるｑ軸電流の電流値は、前記モータに供給可能な最大電流値に設定される。それにより、始動時に発生するトルクをより大きくすることができ、始動失敗の防止効果をより向上させることができる。なお、モータに供給可能な最大電流値とはは、モータＭに流すことが可能な最大電流値、および、モータＭに対して電源（ＤＣ/ＤＣコンバータ４１）が供給できる最大の電流値の両方を意味する。

【0039】

［５］上記［１］に記載の真空ポンプにおいて、前記モータ制御部は、第１の通電制御および第２の通電制御を繰り返し実行する。それにより、仮に一回目の第１の通電制御および第２の通電制御により始動させることができなかった場合でも、繰り返し第１の通電制御および第２の通電制御を実行することで、始動失敗を確実に防止することができる。

【0040】

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

【符号の説明】

【0041】

１…ポンプ本体、４…ポンプロータ、１０…モータステータ、１１…モータロータ、４４…制御部、４００…モータ制御部、Ａ，Ｂ…通電状態、Ｍ…モータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】