[發明專利]真空泵

有效

• 申請號: 201410083655.X
• 申請日: 2014-03-07
• 公開（公告）號: CN104052346B
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 小崎純一郎
• 申請（專利權）人: 株式會社島津制作所
• 主分類號: H02P6/18
• 分類號: H02P6/18;H02P6/17;H02P21/18;H02P21/24;F04D19/04;F04D25/06
• 代理公司: 北京中原華和知識產權代理有限責任公司11019
• 代理人: 壽寧,張華輝

技術領域

本發明是有關于一種例如如渦輪分子泵(turbo-molecular pump)般通過電動機(motor)而旋轉驅動轉子(rotor)的真空泵(pump)。

背景技術

渦輪分子泵等軸流式真空泵為了真空排氣而使具有動葉(rotor blade)的轉子高速旋轉。這種真空泵一面對稀薄氣體進行壓縮工作一面進行排氣，因此，只使轉子向一個方向旋轉。以下，將所述旋轉方向稱為正旋轉。因此，通常真空泵中的轉子旋轉成為靜止-正旋轉區域中的加速及減速運轉。

以往，是基于旋轉傳感器(sensor)的檢測信號取得旋轉速度信息及電動機轉子(motor rotor)的磁極位置信息作為用來使轉子旋轉的電動機驅動控制所必需的信息。然而，在使用一個電感(inductance)式間隙傳感器(gap sensor)來檢測設置于轉子的目標(target)(具有階差)的方式的真空泵中，難以只通過旋轉傳感器而偵測旋轉方向。

因此，通常是通過在電動機驅動時(特別是產生逆旋轉的可能性比較高的起動時)的控制序列(control sequence)上下工夫來應對(例如參照專利文獻1)。然而，在通過對控制序列下工夫來應對的方法中，存在以下缺點，即，至使轉子正旋轉為止的啟動時間花費得長。

[專利文獻1]日本專利4692891號公報

由此可見，上述現有的真空泵在結構與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。為了解決上述存在的問題，相關廠商莫不費盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設計被發展完成，而一般產品又沒有適切結構能夠解決上述問題，此顯然是相關業者急欲解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種真空泵。除將如上所述的電感式間隙傳感器用于旋轉傳感器的方式以外，為了提高可靠性且降低成本(cost)，提出有無旋轉傳感器控制。此外，基于節能的觀點，應用直流(direct current，DC)無刷電動機(brushless motor)，且多使用正弦波驅動作為驅動方法。在這種真空泵中，基于伴隨安裝在電動機轉子的永久磁鐵的旋轉的逆電壓推算磁極位置、及旋轉速度。

通常，在中高速旋轉速度域中，根據近似于實際電動機常數的電氣等效電路(規定電流、電壓關系的電路)常數、及所偵測到的電動機電流信號及電壓信號算出逆電壓并求出磁極位置。逆電壓是與轉速(engine speed)成比例的電壓，因此，像電動機起動時那樣在低速旋轉區域成為微弱的電壓值。另一方面，一般而言是將3相反相器(inverter)的輸出電壓設定為與額定旋轉的逆電壓同等以上的電壓值(例如，在渦輪分子泵的情況下為數十V)。

因此，例如，在額定轉速為1000rps的真空泵中，剛開始起動后的1rps中的逆電壓值成為額定時的逆電壓值的千分之一，為數十mV左右。非常難以從以數十V以上重復接通或斷開的脈寬調制(Pulse Width Modulation，PWM)輸出電壓精度良好地抽取這種微弱的逆電壓。

本發明的目的是采用以下技術方案來實現的。依據本發明提出的一種真空泵，其包括：電動機，旋轉驅動泵轉子；正弦波驅動指令生成部，生成正弦波驅動指令；脈寬調制驅動指令生成部，基于所述正弦波驅動指令生成脈寬調制驅動指令；反相器電路，具有基于所述脈寬調制驅動指令而被接通或斷開控制的多個開關元件，且通過所述多個開關元件的接通或斷開而將生成的驅動電流供給至所述電動機或從所述電動機回充；推算部，檢測包含所述電動機的逆電壓信息的信號，推算所述電動機的磁極電角度及旋轉速度；以及驅動電流控制部，在所述電動機起動時的加速動作或停止時的減速動作的從停止狀態至規定旋轉速度為止的低速期間，重復進行通過所述反相器電路而從電源供給至所述電動機或從所述電動機向所述電源回充的驅動電流的生成及阻斷；且所述推算部在所述低速期間，檢測所述阻斷時的所述信號，而推算所述磁極電角度及旋轉速度。

本發明的目的還可采用以下技術措施進一步實現。

較佳的，前述的真空泵，其中所述的驅動電流控制部在所述低速期間，重復進行所述驅動電流的供給或回充、及阻斷，所述驅動電流的供給或回充是基于接通或斷開指令，所述接通或斷開指令是基于所述脈寬調制驅動指令，且所述驅動電流的阻斷是因將所述多個開關元件全部設為斷開狀態而導致的；且所述推算部在所述低速期間，檢測所述阻斷時的電動機相電壓作為所述信號，從而推算所述磁極電角度及旋轉速度。