真空泵的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是關于一種真空泵，即便在低速旋轉區(qū)域也可以精度良好地推算旋轉速度及磁極電角度。真空泵包括：反相器，具有基于脈寬調(diào)制驅動指令而被接通或斷開控制的多個開關元件，且通過多個開關元件的接通或斷開而將生成的驅動電流供給至電動機；旋轉速度／磁極位置推算部，檢測包括電動機的逆電壓信息的信號，而推算電動機的磁極電角度及旋轉速度；測定區(qū)間信號生成部，在電動機的低速旋轉區(qū)域，使通過反相器而從電源供給至電動機或從電動機向電源回充的驅動電流的生成及阻斷重復進行；且所述旋轉速度／磁極位置推算部在低速旋轉區(qū)域檢測電流供給阻斷時的所述信號從而推算磁極電角度及旋轉速度。
【專利說明】真空泵

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明是有關于一種例如如潤輪分子泵（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】
[0002] 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(qū)域中的加速及減速運轉。
[0003] 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。
[0004] 因此，通常是通過在電動機驅動時（特別是產(chǎn)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。
[0005] [專利文獻1]日本專利4692891號公報
[0006] 由此可見，上述現(xiàn)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(fā)展完成，而一般產(chǎn)品又沒有適切結構能夠解決上述問題， 此顯然是相關業(yè)者急欲解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)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(jié)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。
[0008] 通常，在中高速旋轉速度域中，根據(jù)近似于實際電動機常數(shù)的電氣等效電路（規(guī) 定電流、電壓關系的電路）常數(shù)、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(qū)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(shù)十V)。
[0009] 因此，例如，在額定轉速為1000rps的真空泵中，剛開始起動后的lrps中的逆電壓 值成為額定時的逆電壓值的千分之一，為數(shù)十mV左右。非常難以從以數(shù)十V以上重復接通 或斷開的脈寬調(diào)制（Pulse Width Modulation，PWM)輸出電壓精度良好地抽取這種微弱的 逆電壓。
[0010] 本發(fā)明的目的是采用以下技術方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)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(diào)制 驅動指令生成部，基于所述正弦波驅動指令生成脈寬調(diào)制驅動指令；反相器電路，具有基于 所述脈寬調(diào)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(tài)至規(guī)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。
[0011] 本發(fā)明的目的還可采用以下技術措施進一步實現(xiàn)。
[0012] 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(diào)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(tài)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。
[0013] 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(diào)制驅動指令，且所述驅動電流的阻斷是因將所述電動 機的各相的電位設為相同電位的短路控制導致的；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流作為所述信號，從而推算所述磁極電角度及旋轉速度。
[0014] 較佳的，前述的真空泵，其中所述的阻斷的期間長于脈寬調(diào)制周期，且所述阻斷以 短于所述阻斷的期間中的旋轉周期的重復周期重復進行。
[0015] 較佳的，前述的真空泵，其旋轉速度小于所述規(guī)定旋轉速度，預先設定為規(guī)定的正 逆旋轉速度范圍且該正逆旋轉速度范圍之間包含旋轉速度零，且當由所述推算部推算的旋 轉速度在所述正逆旋轉速度范圍內(nèi)時，所述推算部輸出一定的旋轉速度值代替所推算的旋 轉速度，并且使用該旋轉速度值生成磁極電角度。
[0016] 較佳的，前述的真空泵，其中還包括：徑向磁軸承及軸向磁軸承，磁懸浮支撐所述 泵轉子；及磁軸承控制部，控制所述徑向磁軸承及軸向磁軸承；且當電動機起動時的旋轉 速度在所述正逆旋轉速度范圍內(nèi)時，利用所述反相器電路的電動機驅動停止，且所述磁軸 承控制部通過所述徑向磁軸承的吸引力而使所述泵轉子向與電動機正旋轉方向相反的方 向公轉運動，并且使其向電動機正旋轉方向自轉運動。
[0017] 較佳的，前述的真空泵，其中所述的以多個階段切換所述低速期間中的所述重復 周期及所述阻斷期間，使所述低速期間中的所述重復周期及所述阻斷期間隨著所述電動機 的旋轉速度變大而變短。
[0018] 較佳的，前述的真空泵，其包括：放大部，放大所檢測到的包括所述逆電壓信息的 信號，且能夠以多段切換放大增益；及增益切換部，在所述低速期間，以旋轉速度越小放大 增益越大的方式切換所述放大部的放大增益。
[0019] 較佳的，前述的真空泵，其包括：放大部，放大所檢測到的包括所述逆電壓信息的 信號，且能夠以多段切換放大增益；及增益切換部，在所述低速期間，以旋轉速度越小放大 增益越大的方式切換所述放大部的放大增益；且將所述放大增益的切換段數(shù)與所述重復周 期及所述阻斷的期間的切換段數(shù)設為相同，且將所述放大增益的切換時旋轉速度與所述重 復周期及所述阻斷的期間的切換時旋轉速度設為相同。
[0020] 借由上述技術方案，本發(fā)明真空泵至少具有下列優(yōu)點及有益效果：根據(jù)本發(fā)明，即 便在逆電壓變微弱的低速旋轉區(qū)域，也可以精度良好地推算旋轉速度及磁極電角度。
[0021] 上述說明僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段， 而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠 更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 圖1是表示本實施方式的真空泵中的泵單元（pump unit) 1的構成的圖。
[0023] 圖2是表示控制單元（control unit)的概略構成的框圖。
[0024] 圖3是表示關于電動機Μ的電動機驅動控制系統(tǒng)的圖。
[0025] 圖4是說明正弦波驅動控制部400的框圖。
[0026] 圖5是說明d軸及q軸的方向的圖。
[0027] 圖6是表示旋轉速度/磁極位置推算部407的詳細情況的圖。
[0028] 圖7 (a)、圖7 (b)是說明旋轉坐標dq系統(tǒng)中的磁極相位偏差的圖。
[0029] 圖8 (a)、圖8 (b)是表示開路(open)區(qū)間設定的一例的圖。
[0030] 圖9是表示開路區(qū)間設定時的電動機Μ的一相中流動的電流的圖。
[0031] 圖10是表示短路（short)區(qū)間中的P麗電壓波形的一例的圖。
[0032] 圖11 (a)、圖11 (b)是表示短路區(qū)間設定的一例的圖。
[0033] 圖12是表示推算旋轉速度ω與Iq設定的關系的圖。
[0034] 圖13是表示從軸向觀察的磁軸承37的電磁鐵37x、37y與軸（shaft) 30a的位置 的圖。
[0035] 圖14(a)、圖14(b)是說明起動動作的圖，表示繼圖13的動作。
[0036] 圖15是說明起動動作的圖，表示繼圖14(a)、圖14(b)的動作。
[0037] 圖16是表示進行利用磁軸承電磁鐵的強制旋轉驅動的情況的推算旋轉速度ω與 Iq設定的關系的圖。
[0038] 圖17是表示在起動時以周期T1重復開路區(qū)間T2的情況的加速動作例的圖，表示 旋轉阻力小的情況。
[0039] 圖18是表示在起動時以周期T1重復開路區(qū)間T2的情況的加速動作例的圖，表示 旋轉阻力大的情況。
[0040] 圖19是表示所推算的磁極電角度Θ與實際磁極電角度ΘΓ的關系的圖。
[0041] 圖20 (a)、圖20(b)、圖20(c)是表示ΤΙ、T2的變更的一例的圖。
[0042] 圖21是說明第4實施方式中的正弦波驅動控制部400的框圖。
[0043] 圖22是表示將正弦波驅動控制部400設為開環(huán)控制系統(tǒng)（open-loopcontrol system)的情況的構成的框圖。
[0044] 圖23是表示第5實施方式的圖。
[0045] 圖24是表示滿足可加速條件的T2 / T1例的圖。
[0046] 【主要元件符號說明】
[0047] 1 :泵單元 4 :泵轉子（pump rotor)
[0048] 4a:旋轉葉片 4b:圓筒部
[0049] 10:電動機定子 11:電動機轉子
[0050] 26a、26b :機械軸承 30a :軸
[0051] 37 至 39 :磁軸承 37x、37y、38x、38y :電磁鐵
[0052] 40 :AC / DC 轉換器 41 :DC / DC 轉換器
[0053] 42 :DC 電源 43 :反相器（inverter)
[0054] 44 :控制部 45 :勵磁放大器
[0055] 46:電磁鐵 50:電流偵測部
[0056] 51:電壓偵測部 55 :轉子盤
[0057] 60:基座 60a:排氣口
[0058] 61 :泵殼體 61a:吸氣口
[0059] 61b :卡止部 61c :固定法蘭
[0060] 62:固定葉片 63 :墊圈
[0061] 64 :螺紋定子 65 :排氣端口
[0062] 400 :正弦波驅動控制部 401 :速度控制部
[0063] 402:Id/Iq設定部 403 :等效電路電壓轉換部
[0064] 404 :dq_2 相電壓（phase voltage)轉換部
[0065] 405 :2相-3相電壓轉換部
[0066] 406 :PWM信號生成部 407 :旋轉速度/磁極位置推算部
[0067] 408 :測定區(qū)間信號生成部 409、410 :低通濾波器
[0068] 412 :信號放大增益設定部 441、442 :PWM控制信號
[0069] 443 :關于電動機Μ的信號（關于相電壓或相電流的信號）
[0070] 444 :關于磁軸承的信號（勵磁電流信號或位移信號）
[0071] 407U4072 :3相-2相轉換部 4073 :等效電路電壓轉換部
[0072] 4074 :逆電壓運算部 4075、4110 :2相-dq電壓轉換部
[0073] 4076、4111 :相位角運算部 4077 :修正量Λ φ運算部
[0074] 4078 :旋轉速度運算部 4079 :積分運算部
[0075] 4110 :2相-dq電壓轉換部 4111 :相位角運算部
[0076] 4113、4114 :差分運算部 4115 :ω生成部
[0077] 4116:符號反轉部 4300:柵極驅動電路
[0078] D1至D6 :環(huán)流二極管
[0079] Ed、Eq、Emd、Emq、Ε α、Ε β :逆電壓
[0080] Μ:電動機 R:旋轉體單元
[0081] SW1至SW6:開關元件 SW10 :供開路用的開關族群
[0082] SW20 :供短路用的開關族群 ω :推算旋轉速度
[0083] ω i :目標旋轉速度 ω s :旋轉速度
[0084] I、Id、Iq :電流指令 i a、i β :電流信號
[0085] VcUVq:電壓指令 να、νβ、να'、νβ':電壓信號
[0086] Vu、Vv、Vw :3相電壓指令 iu、iv、iw :相電流偵測信號
[0087] θ、Θ r、Θ s :磁極電角度 Θ m :電角度
[0088] Ψ、Ψι?:相位角 ΛΨ:差分
[0089] Λ Ψπι :相位Ψπι的差分

【具體實施方式】
[0090] 為更進一步闡述本發(fā)明為達成預定發(fā)明目的所采取的技術手段及功效，以下結合 附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的一種真空泵的【具體實施方式】、結構、特征及其功 效，詳細說明如后。
[0091] -第1實施方式-
[0092] 圖1是說明本實施方式的真空泵的圖。圖1所示的真空泵為磁懸浮式渦輪分子 泵，在圖1中表示渦輪分子泵的泵單元1的構成。渦輪分子泵包括圖1所示的泵單元1、及 驅動泵單元1的控制單元（未圖示）。
[0093] 泵單元1包括：潤輪泵（turbo pump)段，由旋轉葉片4a及固定葉片62構成；及牽 引泵（drag pump)段（螺紋槽泵），由圓筒部4b及螺紋定子64構成。這里，在螺紋定子64 側形成著螺紋槽，但也可以在圓筒部4b側形成螺紋槽。作為旋轉側排氣功能部的旋轉葉片 4a及圓筒部4b形成于泵轉子4。泵轉子4緊固在軸30a上。由泵轉子4及軸30a構成旋 轉體單元R。
[0094] 通過遍及泵轉子4的外周的一周形成多個潤輪機葉片（turbine blade)，而構成 一段大小的旋轉葉片。在泵轉子4,在軸向上形成著多團所述一段大小的旋轉葉片。多段 固定葉片62相對于軸向與旋轉葉片4a交替地配置。各固定葉片62隔著墊圈（spacer ring)63載置在基座（base)60上。如果通過螺栓（bolt)而將泵殼體（pump casing)61的 固定法蘭（flange) 61c固定在基座60,貝U所積層的墊圈63夾持在基座60與泵殼體61的卡 止部61b之間，而定位固定葉片62。
[0095] 軸30a通過設置在基座60的徑向磁軸承37、38及軸向磁軸承39而被非接觸支撐。 各磁軸承37、38、39包括電磁鐵及位移傳感器（displacement sensor)。通過位移傳感器而 檢測軸30a的浮起位置。另外，構成軸向磁軸承39的電磁鐵以在軸向上夾持設置在軸30a 的下端的轉子盤（rotor disk) 55的方式配置。軸30a由電動機Μ旋轉驅動。
[0096] 電動機Μ為同步電動機，例如，使用永久磁鐵同步電動機。電動機Μ包括配置 在基座60的電動機定子（motor stator) 10、及設置在軸30a的電動機轉子11。在電動 機轉子11設置著永久磁鐵。在磁軸承未動作時，軸30a由應急用機械軸承（mechanical bearing) 26a、26b 支撐。
[0097] 在基座60的排氣口 60a設置排氣端口（port)65,在該排氣端口 65連接回收泵 (back pump)。通過使旋轉體單元R磁懸浮并通過電動機Μ而高速旋轉驅動，而將吸氣口 61a側的氣體分子排向排氣端口 65側。
[0098] 圖2是表示控制單元的概略構成的框圖。來自外部的直流（Alternating Current, AC)輸入通過設置在控制單兀的AC / DC轉換器（converter) 40而轉換為DC輸 出（DC電壓）。從AC / DC轉換器40輸出的DC電壓被輸入至DC / DC轉換器41，并通過 DC / DC轉換器41而生成供電動機Μ用的DC電壓及供磁軸承用的DC電壓。
[0099] 供電動機Μ用的DC電壓被輸入至反相器43。在電動機Μ的旋轉驅動狀態(tài)下，當加 速驅動時，利用由DC / DC轉換器（DC電源）41生成的電力通過反相器43而向電動機Μ供 給驅動電流。另一方面，當減速驅動時，利用轉換電動機轉子的旋轉能量所得的電力，通過 反相器43從電動機Μ回充驅動電流，電力返回DC / DC轉換器（DC電源）41。另外，得以返 回電力的DC / DC轉換器（DC電源）41具有將輸出電壓保持為一定的能力。供磁軸承用的 DC電壓被輸入至供磁軸承用的DC電源42。磁軸承37、磁軸承38、磁軸承39構成5軸磁軸 承，磁軸承37、磁軸承38各具有兩對電磁鐵46,磁軸承39具有一對電磁鐵46。對于五對 電磁鐵46、即十個電磁鐵46,從相對于各個電磁鐵46設置的十個勵磁放大器（excitation amp 1 i f i er) 45單獨地供給電流。
[0100] 控制電動機M的驅動及磁軸承的驅動的控制部44例如由現(xiàn)場可編程門陣列 (Field Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA)等數(shù)字計算器及其周邊電路構成。控制部44相 對于反相器43輸出用來接通或斷開控制反相器43所包含的多個開關元件的PWM控制信 號441，相對于各勵磁放大器45輸出用來接通或斷開控制各勵磁放大器45中所包含的開 關兀件的PWM控制信號442。此外，如下述般，將關于電動機Μ的信號（關于相電壓（phase voltage)或相電流（phase current)的信號）443輸入至控制部44。此外，輸入關于磁軸 承的信號（勵磁電流信號或位移信號）444。
[0101] 圖3是表示關于電動機Μ的電動機驅動控制系統(tǒng)的圖。電動機驅動控制系統(tǒng)包括 正弦波驅動控制部400及反相器43。反相器43包括多個開關元件SW1-SW6、及用來接通 或斷開驅動開關元件SW1-SW6的柵極驅動（gate drive)電路4300。在開關元件SW1-SW6 中使用金屬-氧化層_半導體 _場效晶體管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，M0SFET)或絕緣柵雙極型晶體管（Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)等功率（power)半導體元件。另外，在各個開關元件SW1-SW6并聯(lián)連接著環(huán)流二極管 (diode)D1-D6。
[0102] 電動機定子10的U、V、W相線圈（coil)中流動的電流分別由電流偵測部50檢測， 作為檢測結果的電流偵測信號通過低通濾波器（lowpass filter)409被輸入至控制部44 的正弦波驅動控制部400。此外，U、V、W相線圈的各端子及中性點（neutral point)的電 壓由電壓偵測部51檢測，作為檢測結果的電壓偵測信號通過低通濾波器410被輸入至正弦 波驅動控制部400。
[0103] 正弦波驅動控制部400基于通過低通濾波器409、410而去除噪音（noise)的電流 偵測信號及電壓偵測信號，生成用來接通或斷開控制開關元件SW1-SW6的PWM控制信號。柵 極驅動電路4300基于PWM控制信號生成柵極驅動信號，而接通或斷開開關元件SW1-SW6。 由此，經(jīng)正弦波調(diào)制且經(jīng)PWM化的電壓分別被施加于U、V、W相線圈。
[0104] 在本實施方式中，基于電動機電流偵測信號及電動機電壓偵測信號推算旋轉速 度、及磁極位置。另外，如本實施方式般，在不具有檢測電動機轉子11的旋轉位置的旋轉傳 感器的無傳感器（sensorless)電動機的情況下，一般是基于電動機電流偵測信號及電動 機電壓偵測信號來推算旋轉速度、及磁極位置。
[0105] 正弦波驅動控制部400的說明：
[0106] 圖4是說明正弦波驅動控制部400的框圖。在圖3中也有說明，電動機Μ中流動 的3相電流是由電流偵測部50檢測，所檢測到的電流偵測信號被輸入至低通濾波器409。 另一方面，電動機Μ的3相電壓是由電壓偵測部51檢測，所檢測到的電壓偵測信號被輸入 至低通濾波器410。
[0107] 通過低通濾波器409的電流偵測信號及通過低通濾波器410的電壓偵測信號分別 被輸入至旋轉速度/磁極位置推算部407。在下文中對詳細情況進行敘述，旋轉速度/磁極 位置推算部407基于電流偵測信號及電壓偵測信號推算電動機Μ的旋轉速度ω及磁極位 置（電角度Θ)。另外，磁極位置由電角度Θ表示，因此，以下，將磁極位置稱為磁極電角度 Θ。旋轉速度/磁極位置推算部407根據(jù)所推算的ω的值輸出旋轉速度cos及磁極電角 度9 s。旋轉速度cos被輸入至速度控制部401、Id / Iq設定部402、等效電路電壓轉換部 403及測定區(qū)間信號生成部408。磁極電角度Θ s被輸入至dq-2相電壓轉換部404。
[0108] 另外，在本實施方式中，所推算的旋轉速度ω及磁極電角度Θ直接作為旋轉速度 ?s及磁極電角度0s(c〇s=c〇、0 S=0)輸出，但在下述第2實施方式等中，根據(jù)所推算的 旋轉速度ω而輸出的旋轉速度cos及磁極電角度Θ s不同。因此，在第1實施方式中，也 將所推算的旋轉速度ω及磁極電角度Θ與所輸出的旋轉速度cos及磁極電角度Θ s區(qū)別 表不。
[0109] 速度控制部401基于所輸入的目標旋轉速度ω i與從旋轉速度/磁極位置推算部 407輸出的當前的旋轉速度ω s的差分進行PI控制（比例控制及積分控制）或P控制（比 例控制），從而輸出電流指令I。在下文中對詳細情況進行敘述，但Id / Iq設定部402基 于電流指令I及旋轉速度ω s設定旋轉坐標dq系統(tǒng)中的電流指令Id、Iq。如圖5所示，旋 轉坐標dq系統(tǒng)的d軸是將旋轉中的電動機轉子11的N極設為正方向的坐標軸。q軸是相 對于d軸超前90度的直角方向的坐標軸，其朝向成為正旋轉時的逆電壓方向。
[0110] 等效電路電壓轉換部403使用基于電動機Μ的電氣等效電路常數(shù)及從旋轉速度/ 磁極位置推算部407輸入的旋轉速度cos的下式（1)，將電流指令Id、Iq轉換為旋轉坐標 dq系統(tǒng)中的電壓指令VcUVq。另外，等效電路分為電動機線圈的電阻成分r及電感成分L。 r、L的值是根據(jù)電動機規(guī)格等獲得，預先存儲于存儲部（未圖示）。
[0111] [數(shù) 1]
[0112]

【權利要求】
1. 一種真空泵，其特征在于包括： 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(diào)制驅動指令生成部，基于所述正弦波驅動指令生成脈寬調(diào)制驅動指令； 反相器電路，具有基于所述脈寬調(diào)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(tài) 至規(guī)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。
2. 根據(jù)權利要求1所述的真空泵，其特征在于： 所述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(diào)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(tài)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。
3. 根據(jù)權利要求1所述的真空泵，其特征在于： 所述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(diào)制驅動指令，且所述驅動電流的阻斷是因將所述電動機的各相的電位設為相同電位的短 路控制導致的；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流作為所述信號，從而推 算所述磁極電角度及旋轉速度。
4. 根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的真空泵，其特征在于： 所述阻斷的期間長于脈寬調(diào)制周期，且 所述阻斷以短于所述阻斷的期間中的旋轉周期的重復周期重復進行。
5. 根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的真空泵，其特征在于： 旋轉速度小于所述規(guī)定旋轉速度，預先設定為規(guī)定的正逆旋轉速度范圍且該正逆旋轉 速度范圍之間包含旋轉速度零，且 當由所述推算部推算的旋轉速度在所述正逆旋轉速度范圍內(nèi)時，所述推算部輸出一定 的旋轉速度值代替所推算的旋轉速度，并且使用該旋轉速度值生成磁極電角度。
6. 根據(jù)權利要求1所述的真空泵，其特征在于還包括： 徑向磁軸承及軸向磁軸承，磁懸浮支撐所述泵轉子；及 磁軸承控制部，控制所述徑向磁軸承及軸向磁軸承；且 當電動機起動時的旋轉速度在所述正逆旋轉速度范圍內(nèi)時，利用所述反相器電路的電 動機驅動停止，且 所述磁軸承控制部通過所述徑向磁軸承的吸引力而使所述泵轉子向與電動機正旋轉 方向相反的方向公轉運動，并且使其向電動機正旋轉方向自轉運動。
7. 根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的真空泵，其特征在于： 以多個階段切換所述低速期間中的所述重復周期及所述阻斷期間，使所述低速期間中 的所述重復周期及所述阻斷期間隨著所述電動機的旋轉速度變大而變短。
8. 根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的真空泵，其特征在于包括： 放大部，放大所檢測到的包括所述逆電壓信息的信號，且能夠以多段切換放大增益；及 增益切換部，在所述低速期間，以旋轉速度越小放大增益越大的方式切換所述放大部 的放大增益。
9. 根據(jù)權利要求7所述的真空泵，其特征在于包括： 放大部，放大所檢測到的包括所述逆電壓信息的信號，且能夠以多段切換放大增益；及 增益切換部，在所述低速期間，以旋轉速度越小放大增益越大的方式切換所述放大部 的放大增益；且 將所述放大增益的切換段數(shù)與所述重復周期及所述阻斷的期間的切換段數(shù)設為相同， 且將所述放大增益的切換時旋轉速度與所述重復周期及所述阻斷的期間的切換時旋轉速 度設為相同。
【文檔編號】H02P21/14GK104052346SQ201410083655
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月7日 優(yōu)先權日:2013年3月13日
【發(fā)明者】小崎純一郎 申請人:株式會社島津制作所