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公開番号2022015312
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-01-21
出願番号2020118046
出願日2020-07-08
発明の名称真空ポンプ
出願人株式会社島津製作所
代理人個人
主分類H02P 6/21 20160101AFI20220114BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】少ない演算負荷で始動電流を流す相を決定することができる真空ポンプの提供。
【解決手段】モータ制御部440は、インバータ43によりコイルCu,Cv,Cwのいずれか一つにステップ状の電圧を印加し、かつ、電圧印加から所定時間経過時に計測される電流値を取得する処理を、モータMの各相U,V,Wに対して順に行い、最も小さな電流値が計測された相に始動電流を流してモータMを始動する、または、取得された電流値に基づき算出される各相のインダクタンス相当量の内で、最も大きなインダクタンス相当量の相に始動電流を流してモータMを始動する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項1】
ポンプロータと、
モータロータに永久磁石が設けられ、前記ポンプロータを回転駆動する同期モータと、
複数のスイッチング素子を備え、前記同期モータの各相に電圧を印加して通電するインバータ回路と、
前記同期モータの各相の電流値を計測する計測部と、
前記計測部による計測値に基づいて前記インバータ回路による通電を制御し、前記同期モータをセンサレス駆動する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記インバータ回路によりステップ状の電圧を印加し、かつ、電圧印加から所定時間経過時に前記計測部により計測される電流値を取得する処理を、前記同期モータの各相に対して順に行い、
最も小さな電流値が計測された相に始動電流を流して前記同期モータを始動する、または、取得された電流値に基づき算出される各相のインダクタンス相当量の内で、最も大きなインダクタンス相当量の相に始動電流を流して前記同期モータを始動する、真空ポンプ。
続きを表示(約 810 文字)【請求項2】
請求項1に記載の真空ポンプにおいて、
前記制御部は、(a)第1および第2の相に電流が流入し第3の相から電流が流出するように、前記インバータ回路によりステップ状の電圧を印加する処理と、(b)電圧印加から所定時間経過時に前記計測部により計測される第3の相の電流値を取得する処理とを、前記同期モータの3つの相に対して順に行い、最も小さな電流値が計測された相に始動電流を流して前記同期モータを始動する、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、
前記制御部は、(a)第1の相に電流が流入し第2および第3の相から電流が流出するように、前記インバータ回路によりステップ状の電圧を印加する処理と、(b)電圧印加から所定時間経過時に前記計測部により計測される第1の相の電流値を取得する処理とを、前記同期モータの3つの相に対して順に行い、最も小さな電流値が計測された相に始動電流を流して前記同期モータを始動する、真空ポンプ。
【請求項4】
請求項1に記載の真空ポンプにおいて、
前記制御部は、取得された電流値に基づき算出される各相のインダクタンス相当量の内で、最も大きなインダクタンス相当量の相に始動電流を流して前記同期モータを始動し、
前記計測部により計測される各相の電流値をIu,Iv,Iwとしたとき、各相の前記インダクタンス相当量は、「(1/Iu+1/Iv+1/Iw)-2(1/Iv)」、「(1/Iu+1/Iv+1/Iw)-2(1/Iw)」、「(1/Iu+1/Iv+1/Iw)-2(1/Iu)」で算出される、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、
前記ステップ状の電圧として、1msec未満の時間幅を有するパルス電圧を印加する、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。
続きを表示(約 2,200 文字)【背景技術】
【0002】
真空ポンプの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。
【0003】
センサレスの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磁極位置を推定している。そのため、回転子が停止した状態においては誘起電圧が発生せず、磁極位置の推定ができないが、非特許文献1には、回転子が停止した状態において磁極位置を推定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0004】
山本修,荒隆裕,“パルス電圧を用いた表面磁石同期モータの初期磁極位置推定法”, 電気学会論文誌D,2005,125巻,3号,p.253-258
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
非特許文献1に記載の磁極位置推定では、各巻線間にパルス電圧を印加した時の電圧および電流からフーリエ変換によって自己インダクタンスを求め、これにより磁極位置を推定している。極性の判別では、推定した磁極軸に最も近い方向の二巻線間に磁気飽和現象が現れる大きさの試験電流を流し、このときの電圧および電流から上記と同様の方法によりインダクタンスを求め、これらの大小関係により極性判別を行っているの。そのため、複雑な演算が必要とされ、演算負荷が重くなってしまうという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の態様による真空ポンプは、ポンプロータと、モータロータに永久磁石が設けられ、前記ポンプロータを回転駆動する同期モータと、複数のスイッチング素子を備え、前記同期モータの各相に電圧を印加して通電するインバータ回路と、前記同期モータの各相の電流値を計測する計測部と、前記計測部による計測値に基づいて前記インバータ回路による通電を制御し、前記同期モータをセンサレス駆動する制御部と、を備え、前記制御部は、前記インバータ回路によりステップ状の電圧を印加し、かつ、電圧印加から所定時間経過時に前記計測部により計測される電流値を取得する処理を、前記同期モータの各相に対して順に行い、最も小さな電流値が計測された相に始動電流を流して前記同期モータを始動する、または、取得された電流値に基づき算出される各相のインダクタンス相当量の内で、最も大きなインダクタンス相当量の相に始動電流を流して前記同期モータを始動する。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、少ない演算負荷で始動電流を流す相を決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1は、真空ポンプの概略構成を示す断面図である。
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は、モータ駆動制御系を示すブロック図である。
図4は、磁極位置とインダクタンスとの関係を説明する図である。
図5(a)は第1の電流パターンを、図5(b)は第2の電流パターンを、図5(c)は第3の電流パターンを示す図である。
図6は、始動電流を流す相の推定手順を示すフローチャートである。
図7は、始動電流を流す相の推定における、スイッチング素子のオンオフタイミングを示すタイミングチャートである。
図8は、変形例1における電流パターンを示す図である。
図9は、変形例2における電流パターンを示す図である。
【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る。図1に示す真空ポンプはターボ分子ポンプ1であり、真空排気を行うポンプ本体1aと、ポンプ本体1aを制御するコントローラ1bとを備えている。図1に示すターボ分子ポンプ1は磁気浮上式ターボ分子ポンプであるが、本発明は、磁気浮上式ターボ分子ポンプに限らず、磁気浮上式でないターボ分子ポンプ、さらには、ポンプロータを高速回転する構成の真空ポンプにも適用することができる。
【0010】
ポンプ本体1a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。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6に設けられている。
(【0011】以降は省略されています)

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