專利名稱：磁性懸浮式真空泵及磁性懸浮裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁性懸浮裝置及磁性懸浮式真空泵。
背景技術(shù)：
在利用重疊式的無傳感器的磁性懸浮裝置使轉(zhuǎn)子磁性懸浮的渦輪分子泵中，將頻率高于成為磁性懸浮控制對象的頻帶的載波和磁性懸浮用電磁鐵的驅(qū)動(dòng)電流重疊，根據(jù)該載波的電壓值或電流值等來測定電磁鐵與轉(zhuǎn)子的距離(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。
背景技術(shù)：
文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本專利特開平6-313426號公報(bào)然而，如果為了改善相對于載波的線圈特性(例如，電感所致的損耗、相對于電感的分布電容)并且使載波電流增大而減少線圈匝數(shù)，那么無法獲得所需的磁性懸浮力等對磁性懸浮控制的影響會(huì)成為問題。在該情況下，為了獲得所需的磁性懸浮力而必須增大電磁鐵電流，從而產(chǎn)生磁性懸浮所需的電力變大的問題。在半導(dǎo)體制造裝置等中因設(shè)置著多臺真空泵，所以真空泵的電力增加會(huì)導(dǎo)致整個(gè)半導(dǎo)體制造裝置的電力增加，從節(jié)能的觀點(diǎn)來說欠佳。相反地，在欲以較小的電磁鐵電流使被支撐體懸浮的情況下，必須增加電磁鐵線圈的匝數(shù)。然而，如果增加電磁鐵線圈的匝數(shù)，那么載波電流成分(與載波信號相對應(yīng)的電流成分)會(huì)變小，從而難以利用載波來測定被支撐體的位置。另外，不可忽視高頻率下的線圈特性的惡化。

發(fā)明內(nèi)容
優(yōu)選的實(shí)施方式的磁性懸浮式真空泵包括:轉(zhuǎn)子，形成有排氣功能部；電動(dòng)機(jī)，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子；電磁鐵，將電磁鐵線圈卷繞在鐵芯上，利用磁力使轉(zhuǎn)子磁性懸?。浑姶盆F驅(qū)動(dòng)電路，將電磁鐵電流供給至電磁鐵線圈，該電磁鐵電流包含用于使轉(zhuǎn)子磁性懸浮的磁性懸浮控制電流成分、及比該磁性懸浮控制電流成分更高頻帶且用于檢測轉(zhuǎn)子的懸浮位置的載波電流成分；懸浮位置檢測電路，檢測載波電流成分并生成轉(zhuǎn)子的懸浮位置信號；以及磁性懸浮控制電路，基于懸浮位置信號而將磁性懸浮控制電流成分的電流指令輸入至電磁鐵驅(qū)動(dòng)電路；且，電磁鐵線圈包含主線圈、與并聯(lián)連接于該主線圈的副線圈；并且還包含阻斷電路，該阻斷電路串聯(lián)連接于副線圈，使載波電流成分通過并且阻斷磁性懸浮控制電流成分。優(yōu)選為將副線圈的電感設(shè)定為小于主線圈的電感。優(yōu)選為阻斷電路包含電容器，且當(dāng)將主線圈的電感設(shè)為LM，將磁性懸浮控制電流成分的頻率設(shè)為fi，將載波電流成分的頻率設(shè)Sf2時(shí)，電容器的電容C以滿足式子(1/2 Ji f\C) > 2 Ji f\LM 及式子(1/2 f 2C) < 2 Ji f2LM 的方式進(jìn)行設(shè)定。優(yōu)選為當(dāng)將頻率f2與頻率的比fVfi設(shè)為A時(shí)，頻率下的電容器的阻抗Za及副線圈的阻抗Zsi以滿足式子Za < A2.Zsi的方式進(jìn)行設(shè)定。優(yōu)選為磁性懸浮式真空泵還包括相對于電容器串聯(lián)連接的電阻。優(yōu)選的實(shí)施方式的磁性懸浮裝置包括:電磁鐵，將電磁鐵線圈卷繞在鐵芯上，利用磁力使被支撐體磁性懸?。浑姶盆F驅(qū)動(dòng)電路，將電磁鐵電流供給至電磁鐵線圈，該電磁鐵電流包含用于使被支撐體磁性懸浮的磁性懸浮控制電流成分、及比該磁性懸浮控制電流成分更高頻帶且用于檢測被支撐體的懸浮位置的載波電流成分；懸浮位置檢測電路，檢測載波電流成分并生成被支撐體的懸浮位置信號；以及磁性懸浮控制電路，基于懸浮位置信號而將磁性懸浮控制電流成分的電流指令輸入至電磁鐵驅(qū)動(dòng)電路；且，電磁鐵線圈包含主線圈、與并聯(lián)連接于該主線圈的副線圈；且還包含阻斷電路，該阻斷電路串聯(lián)連接于副線圈，使載波電流成分通過并且阻斷磁性懸浮控制電流成分。[發(fā)明效果]根據(jù)本發(fā)明，可抑制對磁性懸浮控制的影響，并且可使載波電流成分增大。


圖1是表示磁性懸浮式渦輪分子泵的概略構(gòu)成的剖視圖。圖2是示意性地表示五軸控制型磁性軸承的圖式。圖3是用于說明與電磁鐵51x相關(guān)的控制的方塊圖。圖4是表示使用電容器51IA作為阻斷電路511的情況的圖式。圖5(a)-圖5(b)是說明阻抗的大小關(guān)系的圖式。圖6(a)-圖6(c)是說明阻斷電路511及副卷線510b的功能的圖式。圖7是表示使用環(huán)狀的鐵芯50時(shí)的電磁鐵51xP、51xM、51yP、51yM的圖式。圖8是表示卷繞在電磁鐵51xP的鐵芯512上的電磁鐵線圈510的構(gòu)成的圖式。圖9是表示阻斷電路511的另一例的圖式。圖10是說明共振頻率frl、fr2及電阻的效果的圖式。圖11是用于說明無傳感器的磁性懸浮裝置的方塊圖。[符號的說明]1:泵單元4:轉(zhuǎn)子軸6:電動(dòng)機(jī)20:基座21:進(jìn)風(fēng)口22:排氣口23:轉(zhuǎn)速傳感器30:轉(zhuǎn)子31:螺旋轉(zhuǎn)子32:旋轉(zhuǎn)翼片33:固定翼片35:間隔環(huán)39:螺旋定子40:被支撐體41:圓盤50a、50b:磁極部51、52:徑向磁性軸承51x、51y、52x、52y、53z、51xP、51xM、51yP、51yM、55:電磁鐵53:軸向磁性軸承61a、61b:電磁鐵驅(qū)動(dòng)電路62a、62b:電流檢測電路63:磁性懸浮控制電路64:載波信號產(chǎn)生電路65a、65b:加法器
66a、66b:檢波電路67:差分器50、512:鐵芯500:虛線510:電磁鐵線圈510a:主卷線510b:副卷線511:阻斷電路δΙΙΑ:電容器5IlB:電阻B1:電流指令信號B2:載波信號C:電容器的電容G:間隙J:旋轉(zhuǎn)軸Lf2:頻率fl、f2:頻帶frl、fr2:共振頻率Zc1、Zm1、Zs1、Zc2、Zm2、Zs2:阻抗

LM、LS:電感M:主卷線510a和副卷線510b的互感系數(shù)
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對用于實(shí)施本發(fā)明的形態(tài)進(jìn)行說明。圖1是表示應(yīng)用本發(fā)明的無傳感器的磁性懸浮裝置的磁性懸浮式渦輪分子泵的概略構(gòu)成的剖視圖。渦輪分子泵包括圖1所示的泵單元1、與用于驅(qū)動(dòng)泵單元I的控制單元(未圖示)。連接于泵單元I的控制單元中包含磁性軸承控制部、及用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)6的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制部等。轉(zhuǎn)子30由構(gòu)成五軸控制型磁性軸承的徑向(radial)磁性軸承51、52及軸向(axial)磁性軸承53非接觸地支撐。利用磁性軸承而旋轉(zhuǎn)自如地磁性懸浮著的轉(zhuǎn)子30由電動(dòng)機(jī)6高速旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。對于電動(dòng)機(jī)6而言,例如,可使用直流(DC,Direct Current)無刷電動(dòng)機(jī)(brushles s motor)。轉(zhuǎn)子30的轉(zhuǎn)速由轉(zhuǎn)速傳感器23進(jìn)行檢測。轉(zhuǎn)子30上形成有多段的旋轉(zhuǎn)翼片32和圓筒狀的螺旋轉(zhuǎn)子31而作為排氣功能部。另一方面，在固定側(cè)，作為排氣功能部而設(shè)置著相對于軸向與旋轉(zhuǎn)翼片32交替地配置著的多段固定翼片33、及設(shè)置在螺旋轉(zhuǎn)子31的外周側(cè)的圓筒狀的螺旋定子(stator)39。各固定翼片33分別被一對間隔環(huán)(spacer ring) 35從軸向上下夾著。在基座20上設(shè)置著排氣口(Exhaust port) 22，該排氣口 22連接著后泵(backpump)。通過使轉(zhuǎn)子30 —面磁性懸浮一面由電動(dòng)機(jī)6高速旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng),而將進(jìn)風(fēng)口 21側(cè)的氣體分子排向排氣口 22側(cè)。圖2是示意性地表示五軸控制型磁性軸承的構(gòu)成的圖式，且以設(shè)置在轉(zhuǎn)子30上的轉(zhuǎn)子軸(rotor shaft)4的旋轉(zhuǎn)軸J與z軸一致的方式表示。圖1中所示的徑向磁性軸承51包含與X軸相關(guān)的一對電磁鐵51x,以及與y軸相關(guān)的一對電磁鐵51y。同樣地,徑向磁性軸承52也包含與X軸相關(guān)的一對電磁鐵52x，以及與y軸相關(guān)的一對電磁鐵52y。另外，設(shè)置在軸向磁性軸承53上的一對電磁鐵53z是以沿z軸夾著圓盤41的方式對向配置，所述圓盤41設(shè)置在轉(zhuǎn)子軸4下端。圖3是表示控制圖2中所示的磁性軸承的控制裝置的一部分的圖式，且表示5個(gè)軸中的I個(gè)軸，具體來說是關(guān)于一對電磁鐵51x進(jìn)行表示。在圖3的構(gòu)成中，利用檢波電路66a、66b分別對來自電流檢測電路62a、62b的信號進(jìn)行檢波，并將從檢波電路66a、66b所輸出的信號輸入至差分器67而獲得差動(dòng)信號。然而，也可以在對于來自電流檢測電路62a、62b的信號利用差分器67而獲得差動(dòng)信號后，利用檢波電路進(jìn)行檢波(未圖示)。如果將一對電磁鐵5 Ix表不為電磁鐵5 lxP、5 IxM,那么這些電磁鐵以將轉(zhuǎn)子軸4夾在中間的方式進(jìn)行配置。在電磁鐵51xP及51xM上分別卷繞著電磁鐵線圈510。本實(shí)施方式的特征在于電磁鐵線圈510的構(gòu)成。關(guān)于電磁鐵線圈510的詳細(xì)情況將在下文中進(jìn)行敘述。關(guān)于其他構(gòu)成，因內(nèi)容與以往的無傳感器的磁性懸浮裝置的情況相同，所以此處省略詳細(xì)的說明。從電磁鐵驅(qū)動(dòng)電路61a對電磁鐵51xP供給電磁鐵電流，且從電磁鐵驅(qū)動(dòng)電路61b對電磁鐵51xM供給電磁鐵電流。電磁鐵驅(qū)動(dòng)電路61a、61b為相同的構(gòu)成。本實(shí)施方式的磁性懸浮裝置為無傳感器式的磁性懸浮裝置，且供給至電磁鐵51xP、51xM的電磁鐵電流中包含用于利用電磁鐵51xP、51xM的磁力使轉(zhuǎn)子30懸浮在指定位置上的磁性懸浮控制電流成分、與用于檢測轉(zhuǎn)子軸4的懸浮位置的載波電流成分。載波電流成分的頻帶設(shè)定為高于磁性懸浮控制電流成分的頻帶。例如，將磁性懸浮控制電流成分的頻帶設(shè)定為數(shù)kHz(l 2kHz)，將載波電流成分的頻帶設(shè)定為10kHz。如果轉(zhuǎn)子軸4與電磁鐵51xP、51xM的間隙G產(chǎn)生變化，那么電磁鐵線圈510的電感會(huì)產(chǎn)生變化。在本實(shí)施方式的磁性懸浮裝置中，將該電感變化作為載波電流成分的振幅變化進(jìn)行檢測，并將其用于轉(zhuǎn)子軸4的懸浮位置控制中。電磁鐵51xP、51xM的電磁鐵線圈510中流動(dòng)的電流由電流檢測電路62a、62b檢測。從各電流檢測電路62a、62b輸出的電流檢測信號分別被輸入至檢波電路66a、66b。在各檢波電路66a、66b中，從電流檢測信號中提取載波電流成分，而生成基于載波電流成分的調(diào)制信號的位置信號。差分器67生成從各檢波電路66a、66b輸出的位置信號(間隙信號)的差分。例如，當(dāng)轉(zhuǎn)子軸4懸浮在電磁鐵5IxP和電磁鐵5IxM的中間位置、即磁性軸承的中心位置時(shí)，差分信號為零。另外，當(dāng)設(shè)定為轉(zhuǎn)子軸4靠近電磁鐵51xP側(cè)且差分信號例如為負(fù)值時(shí)，相反地，如果轉(zhuǎn)子軸4靠近電磁鐵51xM則差分信號為正值。從差分器67輸出的差分信號被反饋給磁性懸浮控制電路63。磁性懸浮控制電路63基于所反饋的差分信號和位置指令，而輸出用于控制磁性懸浮控制電流成分的電流指令信號。在加法器65a中，使由載波信號產(chǎn)生電路64所生成的載波信號與電流指令信號相加(重疊)。電磁鐵驅(qū)動(dòng)電路61a將基于經(jīng)過加法運(yùn)算處理的信號的電磁鐵電流供給至電磁鐵51xP。另一方面,在與相反側(cè)的電磁鐵51xM相關(guān)的加法器65b中，也對于從磁性懸浮控制電路63輸出的電流指令信號BI與由載波信號產(chǎn)生電路64所生成的載波信號B2進(jìn)行加法運(yùn)算，并將加法運(yùn)算處理后的信號輸入至電磁鐵驅(qū)動(dòng)電路61b。例如，當(dāng)對于電磁鐵51xP的電流指令信號為使電流增加的指令時(shí)，對于電磁鐵51xM的電流指令信號BI成為使電流減少的指令。圖8是表示卷繞在電磁鐵51xP的鐵芯512上的電磁鐵線圈510的構(gòu)成的圖式。此夕卜，電磁鐵51xM的電磁鐵線圈510也和電磁鐵51xP的情況相同，此處以電磁鐵51xP為例進(jìn)行說明。電磁鐵線圈510除具備以往的主卷線510a以外，還具備副卷線510b，進(jìn)而，在副卷線510b上串聯(lián)連接著阻斷電路511。S卩，在主卷線510a上并聯(lián)連接著副卷線510b和阻斷電路511的串聯(lián)電路。阻斷電路511作為使載波電流成分通過并且阻斷磁性懸浮控制電流成分的過濾器而發(fā)揮功能。對于阻斷電路511，可使用被動(dòng)的過濾器、主動(dòng)地發(fā)揮功能的主動(dòng)過濾器等。圖6(a)-圖6(c)是說明阻斷電路511及副卷線510b的功能的圖式。圖6 (a)是電磁鐵線圈510的電路圖，圖6(b)表示對于載波電流成分的等效電路圖6(c)表示對于磁性懸浮控制電流成分的等效電路。如上所述，阻斷電路511是使載波電流成分通過并且阻斷磁性懸浮控制電流成分的電路。因此，在包含磁性懸浮控制電流成分的頻率的頻帶內(nèi)，大致可視為如圖6(c)所示的電路。另一方面，在包含載波電流成分的頻率&的頻帶內(nèi)，只要將阻斷電路511對于載波電流成分的阻抗(Z)設(shè)定為足夠低于副卷線510b的阻抗，則大致可視為如圖6(b)所示的電路。圖4是表示使用電容器511A作為阻斷電路511的情況的圖式。電磁鐵線圈510除具備以往的主卷線510a以外，還具備串聯(lián)連接著副卷線510b和電容器511A的電路。在鐵芯512上卷繞著主卷線510a和副卷線510b，副卷線510b和電容器511A的串聯(lián)電路相對于主卷線510a并聯(lián)連接。副卷線510b的匝數(shù)設(shè)定為與主卷線510a的匝數(shù)同等或小于主卷線510a的匝數(shù)，主卷線5IOa及副卷線5IOb的電感Lm、Ls設(shè)定為“Lm Ls”。進(jìn)而，電容器51IA的電容C是以如下方式設(shè)定:電容器511A的阻抗被設(shè)定為在磁性懸浮控制電流成分的頻帶內(nèi)大于主卷線510a的阻抗，且，在載波電流成分的頻帶內(nèi)變得小于主卷線510a的阻抗。S卩，對于將磁性懸浮控制電流成分的頻率設(shè)為，及將載波電流成分的頻率設(shè)為f2時(shí)，以滿足底下式子
(1)及式子⑵的方式設(shè)定電容C。(1/2 31 f,C) > 2 31 f\LM...(I)(1/2 3i f2C) < 2 3i f 2LM...(2)例如，嘗試考慮如下情況::1^ = IkHz, f2 = IOkHz,且磁性懸浮控制(A = IkHz)時(shí)的主卷線510a及副卷線510b的阻抗Zm1、Zsi為Zm = Z, Zsi = 0.TL。因?yàn)閒2 = 10.，所以主卷線510a及副卷線510b對于載波電流成分的阻抗Zm2Js2為Zm2 = 10Z, Zs2 = TL。另一方面，在頻率f\、f2時(shí)的電容器51IA的阻抗Za、Ze2具有Za = IOZc2的關(guān)系。

因此，如果將頻率&下的電容器51IA的阻抗Za設(shè)定為Za = 5Z，那么Zc2 = 0.5Z。此時(shí)，因?yàn)?ZC1( = 5Z) >ZM1( = Z)iZC2( = 0.5Z) <ZK( = 10Z)，所以滿足所述式子(I)、
(2)。圖5(a)-圖5(b)中，將頻率4下的阻抗ZM1、ZS1、ZC1、與頻率&下的阻抗Zm^ZwZc2示于數(shù)軸線上，且以易于理解的方式表示這些阻抗的大小關(guān)系。橫軸為將阻抗表示為N.Ζ時(shí)的N。在磁性懸浮控制電流成分的頻帶(磁性懸浮控制頻帶fl)中，如圖5(a)所示，電容器511A的阻抗Za設(shè)定為大于主卷線510a的阻抗ZM1。因此，卷線電路大致以圖6 (c)的等效電路表示，磁性懸浮控制電流成分幾乎不在設(shè)置著電容器511A的副卷線510b的線中流動(dòng)。由此，在磁性懸浮控制的頻帶(fl)中，整個(gè)卷線電路的阻抗Zt變得大致與主卷線510a的阻抗Zm( = j ω。相等。另一方面，在包含載波電流成分的頻率&的頻帶(載波頻帶f2)中，如圖5(b)所示，電容器511A的阻抗Zc2設(shè)定為小于主卷線510a的阻抗Zm2，所以載波電流成分在主卷線510a的線及副卷線510b的線雙方流動(dòng)。進(jìn)而，在載波電流成分的頻帶中，因?yàn)殡娙萜?11A的阻抗Zc2小于副卷線510b的阻抗Zs2，所以對于載波電流成分，可利用如圖6(b)所示的等效電路來考慮。此外，如果參照圖5(a)-圖5(b)，那么可知當(dāng)f2 = A.時(shí)，只要以Zci < A2.Zsi的方式設(shè)定副卷線510b的電感Ls及電容器51IA的電容C，則滿足Zc2 < Zs2。即，可使電容器511A的阻抗小于副卷線510b的阻抗，且能以如圖6(b)所示的等效電路來考慮整個(gè)卷線電路。另外，通過以這種方式進(jìn)行設(shè)定，而滿足式子(I)、(2)，且可將整個(gè)卷線電路的阻抗
設(shè)定得更小。當(dāng)為圖6(b)的等效電路時(shí)，如果將主卷線510a和副卷線510b的互感系數(shù)(coefficient of mutual induction)設(shè)為Μ,那么整個(gè)卷線電路的阻抗2:可由下式(3)表
/Jn οZt = j ω.(Lm.Ls-M2) / (Lm+Ls_2M)...(3)通常，因?yàn)闈M足“Lm.Ls > M2”、“Lm+Ls > 2M”，所以例如，當(dāng)如底下式子⑷所示進(jìn)行設(shè)定時(shí)，整個(gè)卷線電路的阻抗Zt為如式子(5)所示的值。Lm = L、Ls = 0.7L、M = 0.8L...(4)Zt = 0.6 j ω L...(5)如式子(5)所示，在本實(shí)施方式中，與以往的只有主卷線的情況相比，整個(gè)卷線電路相對于載波電流成分的阻抗Zt變小。在圖4所示的電流檢測電路62a中，不僅檢測在副卷線510b中流動(dòng)的載波電流成分，而且也檢測在主卷線510a中流動(dòng)的載波電流成分，可將兩者的載波電流成分用于轉(zhuǎn)子位置檢測。即，可根據(jù)整個(gè)卷線的阻抗的變化來測定電磁鐵與懸浮對象物的距離。這樣，在本實(shí)施方式中，可使在電磁鐵線圈510中流動(dòng)的載波電流成分變得比以往大，且可提高反饋給磁性懸浮控制電路63的信號的S/N比(Signal/Noise，信噪比)。另外，如上所述，因?yàn)樵诟本砭€510b中大致只有載波電流成分流動(dòng)，所以與主卷線510a相比，可使副卷線510b的卷線的粗細(xì)度變小。因此，可縮小用于在鐵芯512上卷繞副卷線510b的空間。此外，由圖4也可知，在電磁鐵的部分成為主卷線510a和副卷線510b的并聯(lián)電路，但在從泵本體引出到大氣側(cè)的部分，引出線與以往同樣地為2根，從而無需變更用于進(jìn)行真空-大氣間的連接的連接器。圖9是表示阻斷電路511的另一例的圖式。此處，設(shè)為將電容器511A和電阻511B相對于副卷線510b串聯(lián)地連接的構(gòu)成。如上所述，當(dāng)將圖6(a)所示的阻斷電路511如圖4所示設(shè)為電容器511A時(shí)，如圖10所示，在頻率frl、fr2下產(chǎn)生共振。圖10中，縱軸表示整個(gè)電磁鐵線圈的阻抗，橫軸為頻率。frl為并聯(lián)共振的頻率，fr2為串聯(lián)共振的頻率。如上所述，當(dāng)以磁性懸浮控制電流成分的頻帶為數(shù)kHz (I 2kHz)、載波電流成分的頻帶為IOkHz的方式進(jìn)行設(shè)定時(shí)，并聯(lián)共振的頻率frl存在于磁性懸浮控制電流成分的頻帶的上限附近，從而對磁性懸浮控制的穩(wěn)定性造成影響。因此，在圖9所示的例子中，通過與電容器511A串聯(lián)地配置電阻511B，而降低并聯(lián)共振點(diǎn)上的阻抗的峰值(peak)。結(jié)果，可提高磁性懸浮控制的穩(wěn)定性在圖10所示的例子中，對電阻511B的電阻值R為20Ω和200 Ω時(shí)進(jìn)行表示。當(dāng)R = 200Q時(shí)，可使并聯(lián)共振點(diǎn)(frl)的峰值大幅降低，但串聯(lián)共振點(diǎn)(fr2)上的阻抗的增加變得顯著。此外，在圖4、8所示的電磁鐵51xP中使用Cl字型的鐵芯512，但也可以使用如圖7所示的環(huán)狀的鐵芯50。在鐵芯50上形成有4組向內(nèi)徑側(cè)突出的I對I組的磁極部50a、50b，各電磁鐵51xP、51xM、51yP、51yM是分別使用I對I組的磁極部50a、50b而構(gòu)成。在各磁極部50a、50b上分別卷繞著主卷線510a及副卷線510b。磁極部50a及50b的主卷線510a是以產(chǎn)生如虛線500所示的磁通量(magnetic flux)的方式而串聯(lián)連接。同樣地,磁極部50a及50b的副卷線510b也是以產(chǎn)生如虛線500所示的磁通量的方式而串聯(lián)連接。如以上說明所述，在本實(shí)施方式中，包括:磁性懸浮用電磁鐵，在鐵芯512上卷繞著電磁鐵線圈510 ;電磁鐵驅(qū)動(dòng)電路61a，將電磁鐵電流供給至電磁鐵線圈510，該電磁鐵電流包含用于使作為被支撐體的轉(zhuǎn)子30磁性懸浮的磁性懸浮控制電流成分、及比磁性懸浮控制電流成分更高頻帶且用于檢測轉(zhuǎn)子30的懸浮位置的載波電流成分；懸浮位置檢測電路(電流檢測電路62a、62b、檢波電路66a、66b、差分器67)，檢測載波電流成分并生成轉(zhuǎn)子30的懸浮位置信號；以及磁性懸浮控制電路63，基于懸浮位置信號而將磁性懸浮控制電流成分的電流指令輸入至電磁鐵驅(qū)動(dòng)電路61a ;電磁鐵線圈510包含主卷線510a、與并聯(lián)連接于該主卷線510a的副卷線510b ;還包含阻斷電路511，該阻斷電路511串聯(lián)連接于副卷線510b，使載波電流成分通過并且阻斷磁性懸浮控制電流成分。這樣，即便主卷線510a的設(shè)定與以往的無傳感器的磁性懸浮裝置或并非無傳感器的磁性懸浮裝置的設(shè)定情況相同，仍可以通過使載波電流成分在副卷線510b的線中流動(dòng)，而使載波電流成分大于以往的無傳感器的磁性懸浮裝置。結(jié)果，可提高反饋給磁性懸浮控制電路63的信號的S/N比。進(jìn)而，因?yàn)楦本砭€510b的電感設(shè)定為與主卷線510a的電感同等或小于主卷線510a的電感，所以副卷線510b中的載波電流成分更大。另外，當(dāng)將頻率f2與頻率的比f2/f:設(shè)為A時(shí)，通過將頻率下的電容器51IA的阻抗Za及副卷線510b的阻抗Zsi以“Ζα<A2*ZS1 ”的方式進(jìn)行設(shè)定，而可減小在頻率&下電容器511Α對副卷線線圈(Ls)的影響。另外，優(yōu)選為由電容器511A構(gòu)成阻斷電路511，且當(dāng)將主卷線510a的電感設(shè)為Lm，將磁性懸浮控制電流成分的頻率設(shè)為，將載波電流成分的頻率設(shè)為f2時(shí)，電容器511A的電容C以滿足式子“(1/2 Ji AC) > 2 Ji AL/及式子“(1/2 Ji f2C) < 2 Ji f2LM”的方式進(jìn)行設(shè)定。能以簡單的電路構(gòu)成來提高S/N比。在磁性懸浮控制的頻帶中，有助于懸浮力的頻率
的磁性懸浮控制電流成分大致只在主卷線510a中流動(dòng)，能與以往相同地進(jìn)行磁性懸浮控制。即，可抑制對磁性懸浮控制的影響，并且可使載波電流成分增大。進(jìn)而，當(dāng)使用電容器511A作為阻斷電路511時(shí)，會(huì)產(chǎn)生如圖10所示的共振現(xiàn)象，但通過與電容器511A串聯(lián)地連接電阻511B，而可降低共振時(shí)的阻抗的峰值。結(jié)果，可改善共振的影響，例如是對磁性軸承控制穩(wěn)定性的影響。此外，以上的說明只是一例，只要不損及本發(fā)明的特征，則本發(fā)明絲毫不受所述實(shí)施方式的限定。例如，在所述實(shí)施方式中是以徑向磁性軸承為例進(jìn)行了說明，但對于軸向磁性軸承也能以相同的方式加以應(yīng)用。另外，并不限定于渦輪分子泵，也可應(yīng)用于各種裝置中所使用的無傳感器的磁性懸浮裝置。即，在無傳感器的磁性懸浮裝置中，如圖11所示，以被支撐體40替換了所述軸4。圖11中，被支撐體40是由電磁鐵55磁性懸浮支撐。如果被支撐體40和電磁鐵55的間隙G(懸浮位置)產(chǎn)生變化，那么電磁鐵55的電磁鐵線圈510的電感會(huì)產(chǎn)生變化，將該電感變化作為載波電流成分的振幅變化而進(jìn)行檢測。電磁鐵55的電磁鐵線圈510上流動(dòng)的電流由電流檢測電路62a進(jìn)行檢測。從電流檢測電路62a輸出的電流檢測信號被輸入至檢波電路66a。在檢波電路66a中，從電流檢測信號中提取載波電流成分，而生成基于該載波電流成分的調(diào)制信號的位置信號。 從檢波電路66a輸出的位置信號被反饋給磁性懸浮控制電路63。磁性懸浮控制電路63基于所反饋的位置信號和位置指令而輸出用于控制磁性懸浮控制電流成分的電流指令信號。在加法器65a中，將由載波信號產(chǎn)生電路64所生成的載波信號與電流指令信號相加(重疊)。電磁鐵驅(qū)動(dòng)電路61a將基于經(jīng)過加法運(yùn)算處理的信號的電磁鐵電流供給至電磁鐵55。另外，控制電路的信號處理并不限定于模擬(analog)，也可以應(yīng)用在數(shù)字運(yùn)算處理中。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的方法及技術(shù)內(nèi)容作出些許的更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種磁性懸浮式真空泵，其特征在于包括: 轉(zhuǎn)子，形成有排氣功能部； 電動(dòng)機(jī)，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)子； 電磁鐵，將電磁鐵線圈卷繞在鐵芯上，利用磁力使所述轉(zhuǎn)子磁性懸??； 電磁鐵驅(qū)動(dòng)電路,將電磁鐵電流供給至所述電磁鐵線圈,所述電磁鐵電流包含:磁性懸浮控制電流成分，用于使所述轉(zhuǎn)子磁性懸?。灰约拜d波電流成分，比所述磁性懸浮控制電流成分更高頻帶且用于檢測所述轉(zhuǎn)子的懸浮位置； 懸浮位置檢測電路，檢測所述載波電流成分并生成所述轉(zhuǎn)子的懸浮位置信號；以及磁性懸浮控制電路，基于所述懸浮位置信號而將所述磁性懸浮控制電流成分的電流指令輸入至所述電磁鐵驅(qū)動(dòng)電路； 其中，所述電磁鐵線圈包含主線圈、與并聯(lián)連接于該主線圈的副線圈； 所述磁性懸浮式真空泵還包括:阻斷電路，所述阻斷電路串聯(lián)連接于所述副線圈，使所述載波電流成分通過并且阻斷所述磁性懸浮控制電流成分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性懸浮式真空泵，其特征在于: 所述副線圈的電感設(shè)定為小于所述主線圈的電感。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁性懸浮式真空泵，其特征在于: 所述阻斷電路包含電容器； 當(dāng)將所述主線圈的電感設(shè)為LM，將所述磁性懸浮控制電流成分的頻率設(shè)為，將所述載波電流成分的頻率設(shè)為f2時(shí)，所述電容器的電容C以滿足式子(1/2 JI AC) > 2 JI ALm及式子(1/2 Ji f2C) < 2 Ji f2LM的方式進(jìn)行設(shè)定。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁性懸浮式真空泵，其特征在于: 當(dāng)將所述頻率f2與所述頻率的比fVA設(shè)為A時(shí)，所述頻率下的所述電容器的阻抗Za及所述副線圈的阻抗Zsi以滿足式子Za < A2.Zsi的方式進(jìn)行設(shè)定。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁性懸浮式真空泵，其特征在于: 還包括相對于所述電容器串聯(lián)連接的電阻。
6.一種磁性懸浮裝置，其特征在于包括: 電磁鐵，將電磁鐵線圈卷繞在鐵芯上，利用磁力使被支撐體磁性懸??； 電磁鐵驅(qū)動(dòng)電路,將電磁鐵電流供給至所述電磁鐵線圈,所述電磁鐵電流包含:磁性懸浮控制電流成分，用于使所述被支撐體磁性懸浮；以及載波電流成分，比所述磁性懸浮控制電流成分更高頻帶且用于檢測所述被支撐體的懸浮位置； 懸浮位置檢測電路，檢測所述載波電流成分并生成所述被支撐體的懸浮位置信號；以及 磁性懸浮控制電路，基于所述懸浮位置信號而將所述磁性懸浮控制電流成分的電流指令輸入至所述電磁鐵驅(qū)動(dòng)電路； 其中，所述電磁鐵線圈包含主線圈、與并聯(lián)連接于該主線圈的副線圈； 所述磁性懸浮裝置還包括:阻斷電路，所述阻斷電路串聯(lián)連接于所述副線圈，使所述載波電流成分通過并且阻斷所述磁性懸浮控制電流成分。
全文摘要
本發(fā)明提供一種磁性懸浮式真空泵及磁性懸浮裝置，可抑制對磁性懸浮控制的影響、并且可使載波電流成分增大。磁性懸浮式真空泵包括電磁鐵，利用磁力使轉(zhuǎn)子磁性懸?。浑姶盆F驅(qū)動(dòng)電路，將包含磁性懸浮控制電流成分及比該磁性懸浮控制電流成分更高頻帶的載波電流成分的電磁鐵電流供給至電磁鐵線圈；懸浮位置檢測電路，檢測載波電流成分并生成轉(zhuǎn)子的懸浮位置信號；以及磁性懸浮控制電路，基于懸浮位置信號將磁性懸浮控制電流成分的電流指令輸入至電磁鐵驅(qū)動(dòng)電路；電磁鐵線圈(510)包含主卷線(510a)與并聯(lián)連接于主卷線(510a)的副卷線(510b)；且還包含阻斷電路(511)，串聯(lián)連接于副卷線(510b)，使載波電流成分通過并且阻斷磁性懸浮控制電流成分。
文檔編號F04D19/04GK103161740SQ20121048272
公開日2013年6月19日 申請日期2012年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者小崎純一郎, 長野善宏, 大藤正干 申請人:株式會(huì)社島津制作所