[发明专利]磁轴承控制装置及真空泵

说明书

本发明提供一种磁轴承控制装置及真空泵，能够使干扰对应性能与噪声影响的减低并存。磁轴承控制装置通过电流传感器而检测由激磁放大器(43p、43m)向使转子磁悬浮的磁轴承供给的激磁电流，并根据基于转子悬浮位置相对于悬浮目标位置的偏差的电流设定信号(iset)与电流传感器的电流检测信号(Ip、Im)，而生成用以对激磁放大器(43p、43m)进行脉宽调制(PWM)控制的电压相当信号。而且，电压相当信号是基于作为电流设定信号(iset)与电流检测信号(Ip、Im)的差的电流偏差信号及电流设定信号(iset)而生成。

技术领域

本发明涉及一种磁轴承控制装置及真空泵。

背景技术

如磁轴承式涡轮分子泵(magnetic bearing type turbo molecular pump)般在利用磁轴承非接触支撑旋转体的装置中，为了使转子悬浮于规定的目标位置，而基于转子的悬浮位置与目标位置的偏差(位移)，实时(real time)地对电磁铁的磁吸引力(即，电磁铁电流)进行控制。关于转子的位移的检测，具有利用专用的位移传感器进行检测的方式者与不使用位移传感器的自传感(self-sensing)方式。自传感方式中，使电磁铁不仅兼用现有的致动器(actuator)功能(磁悬浮吸引力的产生)，而且也兼用传感功能。

在任一方式中，传感功能均为电感(inductance)方式，且对传感器线圈或电磁铁线圈施加高频载波(传感器载波)，利用由悬浮间隙所引起的电感变化对传感器载波进行振幅调制，并对其进行解调，由此获得悬浮间隙信号(位移信号)。在解调处理中，已知有应用数字技术并利用模数(Analog to Digital，AD)转换器(converter)对调制波信号进行同步采样(sampling)而取入的方式，即无需导致产生延迟的平滑处理的直接(direct)方式。

另一方面，产生磁吸引力的致动器功能设为如下构成：通过对电磁铁线圈施加来自脉宽调制(Pulse Width Modulation，PWM)放大器的切换电压，来供给激磁电流。尤其是在自传感方式的情况下，电磁铁不仅具有致动器功能，而且也具有传感功能，且形成为通过检测电磁铁电流而获得旋转体的悬浮位置信息(位移信息)。PWM放大器为电压驱动，为了控制激磁电流值，而需要检测流经电磁铁的电流而反馈该值的控制。

然而，在PWM放大器的情况下，在切换时序中，电磁铁电流中会产生由浪涌电压(surge voltage)等所引起的尖峰状的噪声，因此有噪声重叠于所检测的电流信号的问题。另外，该尖峰状的噪声也经由接地线电流而重叠于其他电流信号检测或位移信号检测。

在此种尖峰状的噪声重叠于位移信号或电流信号的情况下，应用滤波器而实施噪声减低处理。但是，噪声减低效果与由信号的时间延迟所引起的控制稳定性的劣化此消彼长，因此无法简单地实施滤波处理。噪声减低处理不充分而噪声重叠于悬浮控制信号时，其被电磁铁变换为振动力，而成为振动产生的重要原因。

因此，专利文献1中记载的发明中，实施有对激磁放大器的PWM控制的占空比的可变范围设置限制的对策。即，为了确保直至切换后所产生的过渡性的尖峰噪声减低为止的时间，而对占空比设置限制。由此，以PWM载波信号的接通占空比(on duty)区间(或断开占空比(off duty)区间)的长度始终长于基于电磁铁电流中所产生的尖峰噪声衰减特性的规定时间范围的方式进行PWM控制，且在自接通占空比区间(或断开占空比区间)的开始时序起经过规定时间范围后的时序中，通过同步采样而将电流检测信号取入至AD转换器(ADC)。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2014-137116号公报

发明内容

[发明所要解决的问题]