JP4525267B2

JP4525267B2 - Vacuum pump

Info

Publication number: JP4525267B2
Application number: JP2004271680A
Authority: JP
Inventors: 純一郎小崎
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2004-09-17
Filing date: 2004-09-17
Publication date: 2010-08-18
Anticipated expiration: 2024-09-17
Also published as: JP2006083825A

Description

本発明は、強磁性体の温度による透磁率変化を利用してロータ温度を判定したり、その判定結果を用いてロータ回転を制御する真空ポンプに関する。 The present invention relates to a vacuum pump that determines a rotor temperature by using a magnetic permeability change due to a temperature of a ferromagnetic material and controls rotor rotation using the determination result.

半導体製造装置等に用いられるターボ分子ポンプにおいては、ターボ分子ポンプで排気されるガスの流量や分子量が大きくなるにつれて、モータ電力増大に伴う発熱やガス排気に伴う摩擦熱などによりロータ温度が上昇する。また、熱伝導率の小さなガスを排気した場合にも、ロータ温度が上昇する。一般的に、ロータ回転数、排気ガスの流量や圧力や温度およびポンプ周囲温度が高いほど、ロータ温度は高くなる。 In turbo molecular pumps used in semiconductor manufacturing equipment, etc., as the flow rate and molecular weight of the gas exhausted by the turbo molecular pump increase, the rotor temperature rises due to heat generated by increased motor power and frictional heat from gas exhaust. . The rotor temperature also rises when a gas with low thermal conductivity is exhausted. In general, the higher the rotor speed, the exhaust gas flow rate, pressure, temperature, and pump ambient temperature, the higher the rotor temperature.

ターボ分子ポンプのロータは高速回転しているため、遠心力によって大きな引っ張り応力が作用している。そのため、ロータには比強度に優れたアルミ合金が一般的に用いられている。ところが、アルミ合金の場合、クリープ変形の許容温度が比較的低い温度（約１１０℃〜１２０℃）であるため、ポンプ運転時にはロータ温度がこの許容温度以下になるように常に監視する必要がある。 Since the rotor of the turbo molecular pump rotates at a high speed, a large tensile stress is applied by centrifugal force. Therefore, an aluminum alloy having an excellent specific strength is generally used for the rotor. However, in the case of an aluminum alloy, since the allowable temperature for creep deformation is relatively low (about 110 ° C. to 120 ° C.), it is necessary to constantly monitor the rotor temperature to be below this allowable temperature during pump operation.

そのため、強磁性体の透磁率がキュリー温度において大きく変化することを利用して、ロータ温度を非接触で検出する方法も知られている（例えば、特許文献１参照）。リング状の強磁性体をロータ外周に装着し、キュリー温度における強磁性体の透磁率変化をコイルにより検出するようにしている。 Therefore, a method of detecting the rotor temperature in a non-contact manner using the fact that the magnetic permeability of the ferromagnetic material greatly changes at the Curie temperature is also known (see, for example, Patent Document 1). A ring-shaped ferromagnetic material is mounted on the outer periphery of the rotor, and a change in the magnetic permeability of the ferromagnetic material at the Curie temperature is detected by a coil.

特開平７−５０５１号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-5051

しかしながら、リング状の強磁性体をロータ外周に装着するようにしているため、遠心力により大きな引っ張り応力が強磁性体に作用して、強磁性体が損傷するおそれがあった。 However, since the ring-shaped ferromagnetic material is mounted on the outer periphery of the rotor, a large tensile stress acts on the ferromagnetic material due to the centrifugal force, which may damage the ferromagnetic material.

請求項１の発明は、ステータに対してロータを回転することによりガスを排気する真空ポンプに適用され、ロータを含む回転体の回転軸方向端面の回転軸近傍に対向配置されたインダクタンス式ギャップセンサと、回転軸方向端面の異なる複数の回転角度位置においてギャップセンサが対向する領域の各々に、個別に形成された複数の凹部と、複数の凹部の少なくとも一つに配置され、キュリー温度が前記ロータの許容温度とほぼ等しい強磁性体とを備え、強磁性体の透磁率変化に伴うインダクタンス変化をギャップセンサで検出してロータの温度を検出し、複数の凹部の内の強磁性体が配置されていない凹部を回転数センサターゲットとして使用して、該回転数センサターゲットにギャップセンサが対向したときのインダクタンス変化に基づきロータの回転数を検出することを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の真空ポンプにおいて、回転軸方向端面における強磁性体の形成範囲は、ギャップセンサが対向する領域に対応することを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の真空ポンプにおいて、強磁性体の透磁率変化が検出されたとき、ロータの回転速度減速または回転停止を行わせる制御手段を設けたものである。
請求項４の発明は、請求項１または２に記載の真空ポンプにおいて、強磁性体の透磁率変化が検出されている時間の積算時間が、ロータのクリープ寿命設計に基づいて予め設定された許容時間を超過したときに、ロータの回転停止を行わせる制御手段を設けたものである。
請求項５の発明は、請求項３または４に記載の真空ポンプにおいて、強磁性体の透磁率変化が検出されたときにポンプ異常を知らせる警報情報を提示する警報手段を設けたものである。
請求項６の発明は、ステータに対してロータを回転することによりガスを排気する真空ポンプにおいて、ロータを含む回転体の回転軸方向端面の回転軸近傍に対向配置されたインダクタンス式ギャップセンサと、回転軸方向端面の異なる複数の回転角度位置においてギャップセンサが対向する領域の各々に、個別に形成された複数の凹部と、複数の凹部の少なくとも一つに配置され、キュリー温度がロータの許容温度とほぼ等しい第１の強磁性体と、第１の強磁性体が配置された凹部とは異なる凹部に配置され、キュリー温度が第１の強磁性体のキュリー温度よりも大きな第２の強磁性体と、第１の強磁性体の透磁率変化に伴うインダクタンス変化が検出されている時間の積算時間が、ロータのクリープ寿命設計に基づいて予め設定された許容時間を超過したときに、ロータの回転停止を行わせる第１の制御手段と、第２の強磁性体の透磁率変化が検出されたときにロータの回転停止を行わせる第２の制御手段と、を備えたことを特徴とする。 The invention of claim 1 is applied to a vacuum pump that exhausts gas by rotating a rotor with respect to a stator, and is an inductance-type gap sensor arranged opposite to the vicinity of the rotation axis of the end surface in the rotation axis direction of the rotating body including the rotor. And a plurality of recesses individually formed in each of the regions facing the gap sensor at a plurality of rotation angle positions having different end surfaces in the rotation axis direction, and at least one of the plurality of recesses, and the Curie temperature is set to the rotor. And a ferromagnetic body that is approximately equal to the allowable temperature of the rotor, and the gap sensor detects the change in inductance that accompanies the change in the magnetic permeability of the ferromagnetic body to detect the rotor temperature, and the ferromagnetic bodies in the plurality of recesses are arranged. Is used as a rotational speed sensor target, based on the inductance change when the gap sensor faces the rotational speed sensor target. And detecting the rotational speed of the feeder rotor.
According to a second aspect of the present invention, in the vacuum pump according to the first aspect, the formation range of the ferromagnetic material on the end surface in the rotation axis direction corresponds to a region where the gap sensor faces.
According to a third aspect of the present invention, in the vacuum pump according to the first or second aspect of the present invention, when a change in the magnetic permeability of the ferromagnetic material is detected, there is provided control means for reducing the rotational speed or stopping the rotation of the rotor. is there.
According to a fourth aspect of the present invention, in the vacuum pump according to the first or second aspect , the accumulated time of the time when the magnetic permeability change of the ferromagnetic material is detected is an allowable value set in advance based on the creep life design of the rotor. Control means for stopping the rotation of the rotor when the time is exceeded is provided.
According to a fifth aspect of the present invention, in the vacuum pump according to the third or fourth aspect of the present invention, alarm means for presenting alarm information notifying the pump abnormality when a change in the magnetic permeability of the ferromagnetic material is detected is provided.
The invention according to claim 6 is a vacuum pump that exhausts gas by rotating the rotor with respect to the stator, and an inductance-type gap sensor disposed opposite to the rotation axis of the end surface in the rotation axis direction of the rotating body including the rotor; In each of the regions facing the gap sensor at a plurality of rotational angle positions with different end faces in the rotation axis direction, a plurality of individually formed recesses and at least one of the plurality of recesses are disposed, and the Curie temperature is an allowable temperature of the rotor. And a second ferromagnet having a Curie temperature higher than the Curie temperature of the first ferromagnet. The integrated time of the time when the inductance change due to the permeability change of the body and the first ferromagnetic body is detected is set based on the creep life design of the rotor. A first control means for stopping the rotation of the rotor when the time is exceeded, and a second control means for stopping the rotation of the rotor when a change in the permeability of the second ferromagnetic material is detected. , Provided.

本発明によれば、強磁性体が回転体の回転軸方向端面の回転軸近傍に配置されているので、強磁性体に作用する引っ張り応力を抑制することができ、強磁性体の耐久性の向上を図ることができる。さらに、回転数センサで強磁性体の透磁率の変化をインダクタンス変化として検出することで、部品点数およびコストの増加を抑えることができる。 According to the present invention, since the ferromagnetic body is arranged near the rotation axis of the end surface in the rotation axis direction of the rotating body, the tensile stress acting on the ferromagnetic body can be suppressed, and the durability of the ferromagnetic body can be reduced. Improvements can be made. Furthermore, by detecting a change in the magnetic permeability of the ferromagnetic material as an inductance change with the rotation speed sensor, it is possible to suppress an increase in the number of parts and the cost.

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は本発明による真空ポンプの一実施の形態を示す図であり、磁気軸受式ターボ分子ポンプのポンプ本体１とコントローラ３０の概略構成を示したものである。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a vacuum pump according to the present invention, and shows a schematic configuration of a pump body 1 and a controller 30 of a magnetic bearing turbomolecular pump.

ロータ２が取り付けられたシャフト３は、ベース４に設けられた電磁石５１，５２，５３によって非接触支持されている。シャフト３の浮上位置は、ベース４に設けられたラジアル変位センサ７１，７２およびアキシャル変位センサ７３によって検出される。ラジアル磁気軸受を構成する電磁石５１，５２と、アキシャル磁気軸受を構成する電磁石５３と、変位センサ７１〜７３とで５軸制御型磁気軸受が構成される。 The shaft 3 to which the rotor 2 is attached is supported in a non-contact manner by electromagnets 51, 52 and 53 provided on the base 4. The flying position of the shaft 3 is detected by radial displacement sensors 71 and 72 and an axial displacement sensor 73 provided on the base 4. The electromagnets 51 and 52 constituting the radial magnetic bearing, the electromagnet 53 constituting the axial magnetic bearing, and the displacement sensors 71 to 73 constitute a 5-axis control type magnetic bearing.

シャフト３の下端には円形のディスク４１が設けられており、このディスク４１を上下に挟むように電磁石５３が設けられている。そして、電磁石５３によりディスク４１を吸引することによりシャフト３がアキシャル方向に浮上する。ディスク４１はナット４２によりシャフト３の下端部に固定されている。 A circular disk 41 is provided at the lower end of the shaft 3, and an electromagnet 53 is provided so as to sandwich the disk 41 vertically. Then, when the disk 41 is attracted by the electromagnet 53, the shaft 3 floats in the axial direction. The disk 41 is fixed to the lower end portion of the shaft 3 by a nut 42.

図２の（ａ），（ｂ）に示すように、ナット４２の下端面にはリング形状の強磁性体ターゲット４３が設けられている。ターゲット４３は、接着剤によりナット４２に接着されたり、ナット４２側を加熱して焼き嵌めしてナット４２に固定される。ナット４２がシャフト３とともに高速回転するとターゲット４３に図示左右方向の遠心力が作用するが、ターゲット４３を回転体の端面部分に配置したので軸近傍に配設することができ、遠心力の影響を低減することができる。さらに、遠心力作用方向であるターゲット側面がナット４２の保持部４２ａによって保持されているので、ターゲット４３に生じる引っ張り応力を抑制することができる。ターゲット４３の耐久性が向上する。 As shown in FIGS. 2A and 2B, a ring-shaped ferromagnetic target 43 is provided on the lower end surface of the nut 42. The target 43 is bonded to the nut 42 with an adhesive, or the nut 42 side is heated and shrink-fitted to be fixed to the nut 42. When the nut 42 rotates with the shaft 3 at a high speed, a centrifugal force in the horizontal direction shown in the drawing acts on the target 43. However, since the target 43 is disposed on the end face portion of the rotating body, it can be disposed near the shaft, and the influence of the centrifugal force can be reduced. Can be reduced. Furthermore, since the target side surface, which is the direction in which the centrifugal force acts, is held by the holding portion 42a of the nut 42, the tensile stress generated in the target 43 can be suppressed. The durability of the target 43 is improved.

特に、ターゲット４３を焼き嵌めした場合には、ターゲット４３に圧縮応力が働いているので、遠心力の影響を低減することができる。また、ターゲット４３をシャフト３の端面に設けたことにより、シャフト３の径に関係なくターゲット４３の外形を小さくできるとともに、配設位置をシャフト３の軸近傍とすることができる。それによって、遠心力の影響を小さくすることができる。 In particular, when the target 43 is shrink-fitted, compressive stress acts on the target 43, so that the influence of centrifugal force can be reduced. Further, by providing the target 43 on the end surface of the shaft 3, the outer shape of the target 43 can be reduced regardless of the diameter of the shaft 3, and the arrangement position can be made near the axis of the shaft 3. Thereby, the influence of centrifugal force can be reduced.

ステータ側には、ナット４２に設けられたターゲット４３と対向するように、インダクタンス式のギャップセンサ４４が設けられている。後述するように、ギャップセンサ４４は、ロータ温度が許容温度以上に上昇したときのターゲット４３の透磁率変化をインダクタンス変化として検出するものである。 An inductance type gap sensor 44 is provided on the stator side so as to face the target 43 provided on the nut 42. As will be described later, the gap sensor 44 detects a change in the magnetic permeability of the target 43 as an inductance change when the rotor temperature rises above the allowable temperature.

なお、図１に示すポンプではターゲット４３をシャフト３に設けられたディスク４１の下側端面に設けたが、図８に示すようにロータ２の上端面のロータ軸上にターゲット４３を設けても良い。この場合、ターゲット４３はリング状ではなく円板状とすることができ、遠心力の作用するターゲット４３の側面はロータ２によって保持されている。すなわち、ロータ２がターゲット４３の保持部としての機能を有している。ギャップセンサ４４Ｂは、最上段のスペーサ１０に固定されたサポート４５により、ロータ軸上に保持されている。ギャップセンサ４４Ｂでは、コア４００の中央凸部にコイル４０１を巻き回した構造としている。図８のターゲット４３はロータ軸上に設けられているため、図１に示したターゲット４３よりもさらに遠心力の影響を低減することができる。 In the pump shown in FIG. 1, the target 43 is provided on the lower end surface of the disk 41 provided on the shaft 3, but the target 43 may be provided on the rotor shaft on the upper end surface of the rotor 2 as shown in FIG. good. In this case, the target 43 can be formed in a disc shape instead of a ring shape, and the side surface of the target 43 on which the centrifugal force acts is held by the rotor 2. That is, the rotor 2 has a function as a holding portion for the target 43. The gap sensor 44B is held on the rotor shaft by a support 45 fixed to the uppermost spacer 10. The gap sensor 44B has a structure in which the coil 401 is wound around the central convex portion of the core 400. Since the target 43 in FIG. 8 is provided on the rotor shaft, the influence of centrifugal force can be further reduced as compared with the target 43 shown in FIG.

図１に戻って、ロータ２には、回転軸方向に複数段の回転翼８が形成されている。上下に並んだ回転翼８の間には固定翼９がそれぞれ配設されている。これらの回転翼８と固定翼９とにより、ポンプ本体１のタービン翼段が構成される。各固定翼９は、スペーサ１０によって上下に挟持されるように保持されている。スペーサ１０は、固定翼９の保持機能とともに、固定翼９間のギャップを所定間隔に維持する機能を有している。 Returning to FIG. 1, the rotor 2 is formed with a plurality of stages of rotating blades 8 in the direction of the rotation axis. Fixed wings 9 are respectively disposed between the rotating wings 8 arranged vertically. These rotor blades 8 and fixed blades 9 constitute a turbine blade stage of the pump body 1. Each fixed wing 9 is held by a spacer 10 so as to be sandwiched up and down. The spacer 10 has a function of maintaining a gap between the fixed wings 9 at a predetermined interval as well as a function of holding the fixed wings 9.

さらに、固定翼９の後段（図示下方）にはドラッグポンプ段を構成するネジステータ１１が設けられており、ネジステータ１１の内周面とロータ２の円筒部１２との間にはギャップが形成されている。ロータ２およびスペーサ１０によって保持された固定翼９は、吸気口１３ａが形成されたケーシング１３内に納められている。ロータ２が取り付けられたシャフト３を電磁石５１〜５３により非接触支持しつつモータ６により回転駆動すると、吸気口１３ａ側のガスは矢印Ｇ１のように背圧側（空間Ｓ１）に排気され、背圧側に排気されたガスは排気口２６に接続された補助ポンプにより排出される。 Further, a screw stator 11 constituting a drag pump stage is provided at the rear stage (downward in the drawing) of the fixed blade 9, and a gap is formed between the inner peripheral surface of the screw stator 11 and the cylindrical portion 12 of the rotor 2. Yes. The fixed wing 9 held by the rotor 2 and the spacer 10 is housed in a casing 13 in which an air inlet 13a is formed. When the shaft 3 to which the rotor 2 is attached is rotationally driven by the motor 6 while being non-contact supported by the electromagnets 51 to 53, the gas on the intake port 13a side is exhausted to the back pressure side (space S1) as indicated by the arrow G1, and the back pressure side The exhausted gas is discharged by an auxiliary pump connected to the exhaust port 26.

ターボ分子ポンプ本体１はコントローラ３０によって駆動制御される。コントローラ３０には、磁気軸受を駆動制御する磁気軸受駆動制御部３２およびモータ６を駆動制御するモータ駆動制御部３３が設けられている。検出部３１は、上述したギャップセンサ４４の出力信号に基づいてターゲット４３の透磁率が変化したか否かを検出する。 The turbo molecular pump main body 1 is driven and controlled by the controller 30. The controller 30 is provided with a magnetic bearing drive control unit 32 for driving and controlling the magnetic bearing and a motor drive control unit 33 for driving and controlling the motor 6. The detection unit 31 detects whether or not the magnetic permeability of the target 43 has changed based on the output signal of the gap sensor 44 described above.

検出部３１にはギャップセンサ４４の出力信号が入力され、ロータ温度モニタ信号をモータ駆動制御部３３および警報部３４に出力する。もちろん、ロータ温度モニタ信号をコントローラ３０の外部に出力できる出力端子を設けるようにしても良い。警報部３４はロータ温度異常などの警報情報をオペレータに提示する警報手段であり、警告音を発生するスピーカや警告を表示する表示装置などにより構成される。 An output signal of the gap sensor 44 is input to the detection unit 31, and a rotor temperature monitor signal is output to the motor drive control unit 33 and the alarm unit 34. Of course, an output terminal capable of outputting the rotor temperature monitor signal to the outside of the controller 30 may be provided. The alarm unit 34 is an alarm means for presenting alarm information such as abnormal rotor temperature to the operator, and includes a speaker that generates an alarm sound and a display device that displays an alarm.

図３はギャップセンサ４４のインダクタンス変化を説明する図であり、ギャップセンサ４４およびターゲット４３の作る磁気回路の模式図である。ギャップセンサ４４の構造は、珪素鋼板などの透磁率の大きなコアの周囲にコイルを巻いたものである。ギャップセンサ４４のコイルには搬送波として一定周波数・一定電圧の高周波電圧が印加され、ギャップセンサ４４からターゲット４３に向けて高周波磁界が形成される。 FIG. 3 is a diagram for explaining the inductance change of the gap sensor 44 and is a schematic diagram of a magnetic circuit formed by the gap sensor 44 and the target 43. The structure of the gap sensor 44 is such that a coil is wound around a core having a high magnetic permeability such as a silicon steel plate. A high frequency voltage having a constant frequency and a constant voltage is applied to the coil of the gap sensor 44 as a carrier wave, and a high frequency magnetic field is formed from the gap sensor 44 toward the target 43.

一方、ターゲット４３には、そのキュリー温度Ｔｃがロータ２の許容温度Ｔmaxとほぼ同一か、または、それに近い温度を有する強磁性体材料を用いる。ロータ２の場合には、この許容温度Ｔmaxはロータ材料にクリープ変形が生じる温度が採用され、アルミの場合には１１０℃〜１２０℃程度である。キュリー温度Ｔｃが１２０℃程度の強磁性体材料としては、ニッケル・亜鉛フェライトやマンガン・亜鉛フェライト等がある。 On the other hand, the target 43 is made of a ferromagnetic material having a Curie temperature Tc substantially equal to or close to the allowable temperature Tmax of the rotor 2. In the case of the rotor 2, the allowable temperature Tmax is a temperature at which creep deformation occurs in the rotor material. In the case of aluminum, the allowable temperature Tmax is about 110 ° C to 120 ° C. Examples of the ferromagnetic material having a Curie temperature Tc of about 120 ° C. include nickel / zinc ferrite and manganese / zinc ferrite.

ロータ温度上昇によりターゲット４３の温度が上昇すると、図４に示すようにキュリー温度Ｔｃ付近においてターゲット４３の透磁率が真空の透磁率μ_０程度まで急激に低下する。ギャップセンサ４４が形成する磁界中でターゲット４３の透磁率が変化すると、ギャップセンサ４４のインダクタンスが変化することになる。その結果、搬送波は振幅変調され、ギャップセンサ４４から出力される振幅変調された搬送波を検波・整流することにより、透磁率の変化に相当する信号変化を検出することができる。 When the temperature of the target 43 rises due to the rotor temperature rise, as shown in FIG. 4, the magnetic permeability of the target 43 abruptly decreases to around the vacuum magnetic permeability μ _{0 in the} vicinity of the Curie temperature Tc. When the magnetic permeability of the target 43 changes in the magnetic field formed by the gap sensor 44, the inductance of the gap sensor 44 changes. As a result, the carrier wave is amplitude-modulated, and by detecting and rectifying the amplitude-modulated carrier wave output from the gap sensor 44, a signal change corresponding to a change in magnetic permeability can be detected.

ギャップセンサ４４のコア材料はフェライト等の強磁性体が用いられるが、この透磁率がエアギャップの透磁率に比べてそれを無視できる程度に大きく、また、漏れ磁束が無視できる場合には、インダクタンスＬと寸法ｄ，ｄ_１との関係は近似的に次式（１）のように表される。なお、Ｎはコイルの巻き数、Ｓはターゲット４３と対向するコアの断面積、ｄはエアギャップ、ｄ１はターゲット４３の厚さ、μ_１はターゲット４３の透磁率であり、エアギャップの透磁率は真空の透磁率μ_０に等しいとする。
Ｌ＝Ｎ^２／｛ｄ_１／（μ_１・Ｓ）＋ｄ／（μ_０・Ｓ）｝ …（１） The core material of the gap sensor 44 is made of a ferromagnetic material such as ferrite. The magnetic permeability is so large that it can be ignored as compared with the magnetic permeability of the air gap. The relationship between L and dimensions d and d ₁ is approximately expressed by the following equation (1). Incidentally, N is the number of turns of the coil, S is the cross-sectional area of the core that faces the target 43, d is an air gap, d1 is the thickness of the target 43, mu ₁ is the permeability of the target 43, the air gap magnetic permeability Is equal to the vacuum permeability μ ₀ .
L = N ² / {d ₁ / (μ ₁ · S) + d / (μ ₀ · S)} (1)

ロータ温度がキュリー温度Ｔｃよりも低い温度のときには、ターゲット４３の透磁率は真空の透磁率に比べて十分に大きい。そのため、ｄ_１／（μ_１・Ｓ）はｄ／（μ_０・Ｓ）に比べて無視できるほどに小さくなり、式（１）は次式（２）のように近似できる。
Ｌ＝Ｎ^２・μ_０・Ｓ／ｄ …（２） When the rotor temperature is lower than the Curie temperature Tc, the magnetic permeability of the target 43 is sufficiently larger than the vacuum magnetic permeability. Therefore, d ₁ / (μ ₁ · S) is negligibly small compared to d / (μ ₀ · S), and equation (1) can be approximated as the following equation (2).
L = N ² · μ ₀ · S / d (2)

一方、ロータ温度がキュリー温度Ｔｃよりも上昇すると、近似的にμ_１＝μ_０となる。そのため、この場合には式（１）は次式（３）のように表される。
Ｌ＝Ｎ^２・μ_０・Ｓ／（ｄ＋ｄ_１） …（３） On the other hand, when the rotor temperature rises higher than the Curie temperature Tc, μ ₁ = μ ₀ is approximately obtained. Therefore, in this case, the expression (1) is expressed as the following expression (3).
L = N ² · μ ₀ · S / (d + d ₁ ) (3)

すなわち、エアギャップがｄから（ｄ＋ｄ_１）に変化したことに相当し、それに応じてギャップセンサ４４のインダクタンスが変化することになる。このインダクタンス変化をコントローラ３０の検出部３１で検出することにより、ロータ温度がキュリー温度Ｔｃ以上となったか否かをモニタすることができる。 That is, this corresponds to the change of the air gap from d to (d + d ₁ ), and the inductance of the gap sensor 44 changes accordingly. By detecting this inductance change by the detection unit 31 of the controller 30, it is possible to monitor whether or not the rotor temperature has become equal to or higher than the Curie temperature Tc.

図５は検出部３１のブロック図であり、図６は図５の（ａ）〜（ｅ）における信号波形を示したものである。電源６０により図６（ａ）に示すような搬送波がギャップセンサ４４に印加されると、図６（ｂ）に示すような変調波がギャップセンサ４４から出力される。時刻ｔｃにロータ温度Ｔがキュリー温度Ｔｃ以上になると、ターゲット４３の透磁率が減少して近似的にμ_１＝μ_０となり、インダクタンスＬは式（２）で示す値から式（３）で示す値に減少して搬送波の振幅が小さくなる。 FIG. 5 is a block diagram of the detection unit 31, and FIG. 6 shows signal waveforms in (a) to (e) of FIG. When a carrier wave as shown in FIG. 6A is applied to the gap sensor 44 by the power supply 60, a modulated wave as shown in FIG. 6B is output from the gap sensor 44. When the rotor temperature T becomes equal to or higher than the Curie temperature Tc at time tc, the magnetic permeability of the target 43 is reduced to approximately μ ₁ = μ ₀ , and the inductance L is expressed by the equation (3) from the value expressed by the equation (2). The value decreases to a smaller carrier amplitude.

図６（ｂ）の信号を検波回路６１に通すことにより、図６（ｃ）に示すような信号が得られる。さらに、図６（ｃ）の信号を整流回路６２で処理することにより、図６（ｄ）に示すような滑らかな信号が得られる。そして、図６（ｄ）の信号がコンパレータ６３に入力される。コンパレータ６３では、入力信号と閾値ｖ_０とを比較し、入力信号のレベルが閾値ｖ_０以上の場合にはｖ＝Ｈを、逆に信号レベルが閾値ｖ_０よりも小さい場合にはｖ＝Ｌを出力する（図６（ｅ）参照）。コンパレータ６３から出力される信号は、ロータ温度モニタ信号としてモータ駆動制御部３３および警報部３４に出力する。 By passing the signal of FIG. 6B through the detection circuit 61, a signal as shown in FIG. 6C is obtained. Further, by processing the signal of FIG. 6C by the rectifier circuit 62, a smooth signal as shown in FIG. 6D is obtained. Then, the signal of FIG. 6D is input to the comparator 63. The comparator 63 compares the input signal with the threshold v _0, a is v = H when the level of the input signal is not less than the threshold value v _0, if the reverse of the signal level is less than the threshold v ₀ is v = L Is output (see FIG. 6E). The signal output from the comparator 63 is output to the motor drive control unit 33 and the alarm unit 34 as a rotor temperature monitor signal.

《ポンプ運転動作の説明》
次に、検出部３１から出力されるロータ温度モニタ信号を利用して、ターボ分子ポンプを安全に運転する方法について説明する。
（動作例１）
動作例１は最も簡単な運転動作であり、ロータ温度モニタ信号がｖ＝Ｌとなったならば、モータ駆動制御部３３は直ちにロータ２の回転を減速し停止させる。そして、警報部３４はロータ温度異常を報知する。ロータ温度Ｔが許容温度Ｔmaxとなってクリープ変形の著しい場合にロータ回転を停止することにより、そのようなクリープ変形が生じるのを防止することができ、ポンプの安全性が向上する。 <Description of pump operation>
Next, a method for safely operating the turbo molecular pump using the rotor temperature monitor signal output from the detection unit 31 will be described.
(Operation example 1)
The operation example 1 is the simplest operation. When the rotor temperature monitor signal becomes v = L, the motor drive control unit 33 immediately decelerates and stops the rotation of the rotor 2. And the warning part 34 alert | reports a rotor temperature abnormality. By stopping the rotor rotation when the rotor temperature T becomes the allowable temperature Tmax and the creep deformation is significant, the occurrence of such creep deformation can be prevented, and the safety of the pump is improved.

（動作例２）
動作例１ではロータ温度モニタ信号がｖ＝Ｌでロータ回転を停止するようにしたが、ｖ＝Ｌの間だけ回転数を下げて運転し、ｖ＝Ｈとなった時点で再び回転数を定格回転に戻すようにしても良い。ロータ温度Ｔがキュリー温度Ｔｃ以上となった場合に回転数を下げることにより、遠心力によるロータ２のクリープ変形を抑えることができる。なお、回転数を定格よりも下げた場合には、ロータ温度上昇情報を報知するだけでなく、回転数が低下していることを警報部２４に表示する等してオペレータに注意を喚起する。 (Operation example 2)
In operation example 1, the rotor temperature monitor signal is stopped when the rotor temperature is v = L. However, the rotor speed is reduced only while v = L, and when v = H, the speed is rated again. You may make it return to rotation. By reducing the rotational speed when the rotor temperature T is equal to or higher than the Curie temperature Tc, creep deformation of the rotor 2 due to centrifugal force can be suppressed. When the rotational speed is lowered below the rating, not only is the rotor temperature increase information notified, but the operator is alerted by displaying on the alarm unit 24 that the rotational speed is decreasing.

また、ターボ分子ポンプをエッチング装置等で使用する場合、ポンプ内部に反応生成物が付着しやすい。反応生成物はポンプ温度が低いほど付着しやすいため、一般的には、ポンプ本体をヒータ等で加熱して付着を抑制するようにしている。そこで、ロータ回転数低下の代わりに、またはロータ回転数低下とともに、ｖ＝Ｌの間だけヒータ等の加熱手段を停止するようにしても良い。 Moreover, when using a turbo-molecular pump with an etching apparatus etc., a reaction product tends to adhere inside a pump. Since the reaction product is more likely to adhere as the pump temperature is lower, in general, the pump body is heated with a heater or the like to suppress the adhesion. Therefore, instead of lowering the rotor rotational speed or together with the rotor rotational speed lowering, the heating means such as a heater may be stopped only during v = L.

（動作例３）
上述した動作例１，２では、ロータ温度モニタ信号がｖ＝Ｌとなった場合にロータ回転を停止したり、ｖ＝Ｌの間だけロータ回転数を下げるような例を説明した。しかし、半導体装置側のプロセス途中であってロータ回転を変更できないような場合がある。そのような場合の動作例として、ｖ＝Ｌとなっている時間の積算値が所定の基準時間となった場合にロータ２を停止し、異常発生を警報部３４により報知する。そのため、プロセス中にＴ≧Ｔｃとなった場合でも、積算時間が基準時間以内であればそのままプロセスを継続することができる。 (Operation example 3)
In the operation examples 1 and 2 described above, examples have been described in which the rotor rotation is stopped when the rotor temperature monitor signal becomes v = L, or the rotor rotation speed is decreased only while v = L. However, there are cases where the rotor rotation cannot be changed during the process on the semiconductor device side. As an operation example in such a case, the rotor 2 is stopped when the integrated value of the time when v = L reaches a predetermined reference time, and the occurrence of an abnormality is notified by the alarm unit 34. Therefore, even if T ≧ Tc during the process, the process can be continued as long as the integration time is within the reference time.

基準時間は、予めロータクリープ寿命設計により求めたロータ２の許容変形量に達するまでの時間とする。ただし、クリープ変形は温度によって異なるので、例えば、ロータ温度Ｔがキュリー温度Ｔｃであるとして計算した時間や、さらに余裕をみてその時間より小さめの時間を基準時間とすれば良い。 The reference time is a time required to reach the allowable deformation amount of the rotor 2 obtained in advance by the rotor creep life design. However, since the creep deformation varies depending on the temperature, for example, a time calculated assuming that the rotor temperature T is the Curie temperature Tc or a time shorter than that time may be used as the reference time.

《変形例１》
図７は上述したターボ分子ポンプの変形例１を説明する図であり、ナット４２の断面図である。なお、ナット４２以外のポンプ本体１の構造は、図１に示したものと同様である。変形例１では、ギャップセンサ４４のターゲットとして、上述したターゲット４３に加えて、さらにキュリー温度の高いターゲット４３Ｂをナット４２に追加して設けた。この場合、上述した式（１）に代えて次式（４）が近似的に成り立つ。なお、ターゲット４３Ｂの厚さはｄ_２で、透磁率はμ_２、キュリー温度はＴｃ’（＞Ｔｃ）であるとする。
Ｌ＝Ｎ^２／｛ｄ_１／（μ_１・Ｓ）＋ｄ_２／（μ_２・Ｓ）＋ｄ／（μ_０・Ｓ）｝ …（４） << Modification 1 >>
FIG. 7 is a view for explaining a first modification of the turbo molecular pump described above, and is a cross-sectional view of the nut 42. The structure of the pump body 1 other than the nut 42 is the same as that shown in FIG. In the first modification, in addition to the target 43 described above, a target 43 </ b> B having a higher Curie temperature is additionally provided to the nut 42 as the target of the gap sensor 44. In this case, the following equation (4) is approximately established instead of the above-described equation (1). Incidentally, a thickness of the target 43B is _{d 2,} permeability mu _2, the Curie temperature is assumed to be Tc '(> Tc).
L = N ² / {d ₁ / (μ ₁ · S) + d ₂ / (μ ₂ · S) + d / (μ ₀ · S)} (4)

ロータ温度Ｔがキュリー温度以上となった場合には近似的にμ１＝μ２＝μ０となるので、ギャップセンサ４４のインダクタンスＬは、ロータ温度Ｔに依存して次のように変化する。
（Ｔ＜Ｔｃ）Ｌ＝Ｎ２・μ０・Ｓ／ｄ
（Ｔｃ≦Ｔ＜Ｔｃ’）Ｌ１＝Ｎ２・μ０・Ｓ／（ｄ＋ｄ１）
（Ｔ≧Ｔｃ’）Ｌ＝Ｎ２・μ０・Ｓ／（ｄ＋ｄ１＋ｄ２）
When the rotor temperature T becomes equal to or higher than the Curie temperature, μ1 = μ2 = μ0 is approximately satisfied, and the inductance L of the gap sensor 44 changes as follows depending on the rotor temperature T.
(T <Tc) L = N2 · μ0 · S / d
(Tc ≦ T <Tc ′) L 1 = N2 · μ0 · S / (d + d1)
(T ≧ Tc ′) L = N2 · μ0 · S / (d + d1 + d2)

変形例１の場合、次のような制御動作を行うことによって、ポンプをより安全に運転させることができる。すなわち、インダクタンスがＬ１となっている時間を積算し、その積算時間が基準時間以内であった場合には運転を継続し、基準時間以上となったときにロータ２の回転を停止する。ただし、ロータ温度Ｔがターゲット４３Ｂのキュリー温度Ｔｃ’を越えた場合には、積算時間が基準時間以内であってもロータ２の回転を停止する。これは、ロータ温度Ｔが許容温度Ｔmaxよりもさらに高いキュリー温度Ｔｃ’となるとクリープ変形も著しくなるので、安全上、ロータ２を直ちに停止する。なお、積算時間の算出は、例えば、モータ駆動制御部３３にて行われる。 In the case of the first modification, the pump can be operated more safely by performing the following control operation. That is, the time during which the inductance is L1 is integrated, and when the integrated time is within the reference time, the operation is continued, and when the reference time is exceeded, the rotation of the rotor 2 is stopped. However, when the rotor temperature T exceeds the Curie temperature Tc ′ of the target 43B, the rotation of the rotor 2 is stopped even if the accumulated time is within the reference time. This is because, when the rotor temperature T reaches a Curie temperature Tc 'that is higher than the allowable temperature Tmax, creep deformation becomes significant, so the rotor 2 is immediately stopped for safety. The calculation of the accumulated time is performed by, for example, the motor drive control unit 33.

《変形例２》
図９はターボ分子ポンプの変形例２を説明する図であり、（ａ）はナット４２とギャップセンサ４４Ｂの断面図で、（ｂ）はナット４２のＢ矢視図である。なお、ナット４２およびギャップセンサ４４Ｂ以外のポンプ本体１の構成は、図１に示したものと同様であり、ギャップセンサ４４Ｂは図８に示したものと同一である。 << Modification 2 >>
9A and 9B are diagrams for explaining a second modification of the turbo molecular pump. FIG. 9A is a cross-sectional view of the nut 42 and the gap sensor 44B, and FIG. The configuration of the pump body 1 other than the nut 42 and the gap sensor 44B is the same as that shown in FIG. 1, and the gap sensor 44B is the same as that shown in FIG.

一方、ナット４２の底面には、一つのギャップセンサ４４Ｂに対して、ロータ温度モニタ用のターゲット４３Ｃと、ロータ回転モニタ用の回転数センサターゲットである凹部４２ｂとが設けられている。厚さｄ_１の円板状ターゲット４３Ｃと深さｄ_３の円形凹部４２ｂとは、ナット４２の中心軸に対して１８０度回転対称な位置に配設されていて、ナット４２が回転するとターゲット４３Ｃと凹部４２ｂとが交互にギャップセンサ４４Ｂに対向する。すなわち、変形例２では、回転数センサであるギャップセンサ４４Ｂをロータ温度モニタ用のセンサとして兼用している。なお、ｄ_１およびｄ_３はｄ_３＞ｄ_１のように設定される。なお、ここではターゲット４３Ｃを円板状、凹部４２ｂを円形として説明したが、各々これら形状に限定されるものではない。 On the other hand, on the bottom surface of the nut 42, a rotor temperature monitoring target 43C and a recess 42b which is a rotation speed sensor target for rotor rotation monitoring are provided for one gap sensor 44B. The thickness d ₁ of the disk-shaped target 43C and a depth d ₃ circular recess 42b is being disposed in 180-degree rotationally symmetrical positions with respect to the center axis of the nut 42, the nut 42 is rotated target 43C And the recesses 42b alternately face the gap sensor 44B. That is, in the second modification, the gap sensor 44B, which is a rotation speed sensor, is also used as a rotor temperature monitoring sensor. Note that d ₁ and d ₃ are set such that d ₃ > d ₁ . Here, the target 43C is described as a disk, and the concave portion 42b is described as a circle. However, the present invention is not limited to these shapes.

図１０は検出部３１（図１参照）のブロック図である。また、図１１は図１０に示した（ａ）〜（ｅ）における信号波形を示したものである。図１１において、ｔｃはターゲット４３Ｃの温度がキュリー温度Ｔｃ以上となる時刻を示しており、時刻ｔｃ以前（図示左側）はロータ温度ＴがＴ＜Ｔｃとなっており、時刻ｔｃ以後（図示右側）はＴ≧Ｔｃとなっている。 FIG. 10 is a block diagram of the detection unit 31 (see FIG. 1). FIG. 11 shows signal waveforms in (a) to (e) shown in FIG. In FIG. 11, tc indicates the time when the temperature of the target 43C becomes equal to or higher than the Curie temperature Tc. Before the time tc (the left side in the figure), the rotor temperature T is T <Tc, and after the time tc (the right side in the figure). Is T ≧ Tc.

ギャップセンサ４４Ｂには、図５に示したギャップセンサ４４Ｂと同様に、図６（ａ）に示すような搬送波が印加される。搬送波はギャップセンサ４４Ｂで変調され、ギャップセンサ４４Ｂからは図１１（ａ）に示すような変調波が出力される。ギャップセンサ４４ＢのインダクタンスＬは、ギャップセンサ４４Ｂがナット４２のどこと対向するかによって異なる。ロータ温度Ｔがターゲット４３Ｃのキュリー温度Ｔｃに対してＴ＜Ｔｃである場合には、インダクタンスＬは次式のように変化する。
（ナット４２の底面に対向）Ｌ＝Ｎ^２・μ_０・Ｓ／ｄ
（凹部４２ｂに対向）Ｌ１＝Ｎ^２・μ_０・Ｓ／（ｄ＋ｄ_３）
（ターゲット４３Ｃに対向）Ｌ＝Ｎ^２・μ_０・Ｓ／ｄ Similar to the gap sensor 44B shown in FIG. 5, a carrier wave as shown in FIG. 6A is applied to the gap sensor 44B. The carrier wave is modulated by the gap sensor 44B, and a modulated wave as shown in FIG. 11A is output from the gap sensor 44B. The inductance L of the gap sensor 44B varies depending on where the gap sensor 44B faces the nut 42. When the rotor temperature T is T <Tc with respect to the Curie temperature Tc of the target 43C, the inductance L changes as follows.
(Opposite the bottom of the nut 42) L = N ² · μ ₀ · S / d
(Opposite the recess 42b) L1 = N ² · μ ₀ · S / (d + d ₃ )
(Opposite the target 43C) L = N ² · μ ₀ · S / d

一方、ロータ温度ＴがＴ≧Ｔｃである場合には、インダクタンスＬは次式のように変化する。なお、インダクタンスＬ，Ｌ１，Ｌ２の大きさは、Ｌ＞Ｌ２＞Ｌ１のようになっている。逆に、Ｌ＞Ｌ２＞Ｌ１が満たされるように寸法ｄ_１およびｄ_３を設定する必要がある。
（ナット４２の底面に対向）Ｌ＝Ｎ^２・μ_０・Ｓ／ｄ
（凹部４２ｂに対向）Ｌ１＝Ｎ^２・μ_０・Ｓ／（ｄ＋ｄ_３）
（ターゲット４３Ｃに対向）Ｌ２＝Ｎ^２・μ_０・Ｓ／（ｄ＋ｄ_１） On the other hand, when the rotor temperature T is T ≧ Tc, the inductance L changes as follows. Note that the sizes of the inductances L, L1, and L2 are such that L>L2> L1. Conversely, it is necessary to set the dimensions _{d 1} and _{d 3} as L>L2> L1 is satisfied.
(Opposite the bottom of the nut 42) L = N ² · μ ₀ · S / d
(Opposite the recess 42b) L1 = N ² · μ ₀ · S / (d + d ₃ )
(Opposite the target 43C) L2 = N ² · μ ₀ · S / (d + d ₁ )

そのため、図１１（ａ）において、時刻ｔｃの左側ではインダクタンスＬ，Ｌ１に対応する信号レベルＤ１および信号レベルＤ２の部分が変調波に現れる。一方、Ｔ≧Ｔｃとなる時刻ｔｃの右側の領域では、信号レベルＤ１，Ｄ２に加えてインダクタンスＬ２に対応する信号レベルＤ３の部分が変調波に現れる。当然ながら、信号レベルＤ２はナット４２が１回転する度に発生し、信号レベルＤ２と信号レベルＤ３との間隔は１／２回転に相当する。 Therefore, in FIG. 11A, on the left side of the time tc, the signal level D1 and the signal level D2 corresponding to the inductances L and L1 appear in the modulated wave. On the other hand, in the region on the right side of time tc where T ≧ Tc, in addition to the signal levels D1 and D2, the portion of the signal level D3 corresponding to the inductance L2 appears in the modulated wave. Of course, the signal level D2 is generated every time the nut 42 makes one rotation, and the interval between the signal level D2 and the signal level D3 corresponds to 1/2 rotation.

図１１（ａ）に示す変調波を図１０の検波回路６１に通すと、図１１（ｂ）に示すような信号が得られる。さらに、図１１（ｂ）の信号を整流回路６２で処理することにより、図１１（ｃ）に示すような信号が得られる。整流回路６２から出力された信号（ｃ）は２つに分岐され、回転信号検出用のコンパレータ６４および温度モニタ信号検出用のウィンドコンパレータ６５に各々入力される。 When the modulated wave shown in FIG. 11A is passed through the detection circuit 61 shown in FIG. 10, a signal as shown in FIG. 11B is obtained. Further, by processing the signal of FIG. 11B by the rectifier circuit 62, a signal as shown in FIG. 11C is obtained. The signal (c) output from the rectifier circuit 62 is branched into two and input to the rotation signal detection comparator 64 and the temperature monitor signal detection window comparator 65, respectively.

コンパレータ６４では、入力された信号（ｃ）を閾値ｖ_１と比較し、信号レベルが閾値ｖ_１以下の場合には信号Ｈ（図１１（ｄ）参照）を出力し、信号レベルが閾値ｖ_１より大きい場合には信号Ｌを出力する。この場合、信号レベルＤ２の時だけ信号Ｈが出力され、その他の場合には信号Ｌが出力されるので、コンパレータ６４からは図１１（ｄ）のようなパルス状の信号が回転数信号として図１のモータ駆動制御部３３に出力される。 The comparator 64 compares the input signal (c) with the threshold value v _1, and outputs a signal H (see FIG. 11 (d)) when the signal level is equal to or lower than the threshold value v ₁ , and the signal level is the threshold value v _1. If larger, a signal L is output. In this case, since the signal H is output only at the signal level D2, and the signal L is output in other cases, a pulse-like signal as shown in FIG. 1 to the motor drive control unit 33.

図１１（ｄ）に示すパルスは信号レベルがＤ２の時、すなわちギャップセンサ４４Ｂがターゲット４３Ｃと対向したときに出力されるので、ロータ２が１回転するたびにパルスが出力される。このパルスは、ロータ温度Ｔがキュリー温度Ｔｃよりも高いか低いかに関わらず常に出力される。モータ駆動制御部３３では、このパルスをカウントすることによりロータ回転数を求める。 11D is output when the signal level is D2, that is, when the gap sensor 44B is opposed to the target 43C, the pulse is output every time the rotor 2 makes one rotation. This pulse is always output regardless of whether the rotor temperature T is higher or lower than the Curie temperature Tc. The motor drive control unit 33 obtains the rotor rotational speed by counting the pulses.

一方、温度モニタ信号検出用のウィンドコンパレータ６５では、入力された信号（ｃ）を閾値ｖ_ｍａｘおよびｖ_ｍｉｎと比較し、信号レベルがｖ_ｍｉｎ以上かつｖ_ｍａｘ以下の場合には信号Ｈを出力し、信号レベルがｖ_ｍｉｎより小さいかｖ_ｍａｘより大きい場合には信号Ｌを出力する。そのため、ウィンドコンパレータ６５からは図１１（ｅ）に示すようなパルス状の信号がロータ温度モニタ信号としてモータ駆動制御部３３および警報部３４に出力される。この場合、図１１（ｃ）に示すように、レベルＤ３の信号はロータ温度Ｔがキュリー温度Ｔｃ以上となった場合にのみ出力されるので、パルスもＴ≧Ｔｃの時だけに発生する。すなわち、このパルスを検出することによって、ロータ温度ＴがＴ≧Ｔｃであるか否かを知ることができる。 On the other hand, the window comparator 65 for detecting the temperature monitor signal compares the input signal (c) with the threshold values v _max and v _min, and outputs a signal H when the signal level is v _min or more and v _max or less. When the signal level is smaller than v _min or larger than v _max , the signal L is output. Therefore, a pulse-like signal as shown in FIG. 11E is output from the window comparator 65 to the motor drive control unit 33 and the alarm unit 34 as a rotor temperature monitor signal. In this case, as shown in FIG. 11 (c), the level D3 signal is output only when the rotor temperature T becomes equal to or higher than the Curie temperature Tc, and therefore a pulse is generated only when T ≧ Tc. That is, by detecting this pulse, it can be determined whether or not the rotor temperature T satisfies T ≧ Tc.

従来、温度検出用強磁性体のギャップセンサと回転数センサとを兼用するものはなかったが、上述した変形例２では、回転数センサとして設けられているギャップセンサ４４Ｂをロータ温度検出用に兼用しているため、コストアップを抑えることができるとともに、ロータ温度検出用センサの配設スペースを新たに設ける必要がない。 Conventionally, there is no temperature detection ferromagnetic gap sensor and rotation speed sensor, but in the above-described second modification, the gap sensor 44B provided as the rotation speed sensor is also used for rotor temperature detection. Therefore, an increase in cost can be suppressed, and there is no need to newly provide an installation space for the sensor for detecting the rotor temperature.

《変形例３》
図１２はターボ分子ポンプの変形例３を説明する図であり、（ａ）はナット４２とギャップセンサ４４Ｂの断面図で、（ｂ）はナット４２の底面を示す図である。なお、ナット４２およびギャップセンサ４４Ｂ以外のポンプ本体１の構成は、図１に示したものと同様である。ターゲット４３Ｃの露出面は、ナット４２の底面よりも寸法ｄ４だけ凹んでいる。そのため、Ｔ＜Ｔｃである場合には、ナット４２が回転するとギャップセンサ４４Ｂの位置に応じてインダクタンスＬは次式のように変化する。
（ナット４２の底面に対向）Ｌ＝Ｎ^２・μ_０・Ｓ／ｄ
（ターゲット４３Ｃに対向）Ｌ３＝Ｎ^２・μ_０・Ｓ／（ｄ＋ｄ_４） << Modification 3 >>
12A and 12B are diagrams for explaining a third modification of the turbo molecular pump. FIG. 12A is a sectional view of the nut 42 and the gap sensor 44B, and FIG. 12B is a diagram showing a bottom surface of the nut 42. The configuration of the pump body 1 other than the nut 42 and the gap sensor 44B is the same as that shown in FIG. The exposed surface of the target 43 </ b> C is recessed by a dimension d <b> 4 from the bottom surface of the nut 42. Therefore, when T <Tc, when the nut 42 rotates, the inductance L changes according to the position of the gap sensor 44B as follows.
(Opposite the bottom of the nut 42) L = N ² · μ ₀ · S / d
(Opposite the target 43C) L3 = N ² · μ ₀ · S / (d + d ₄ )

一方、ロータ温度ＴがＴ≧Ｔｃである場合には、インダクタンスＬは次式のように変化する。このとき、インダクタンスＬ，Ｌ３，Ｌ４の大きさは、Ｌ＞Ｌ３＞Ｌ４のようになっている。
（ナット４２の底面に対向）Ｌ＝Ｎ^２・μ_０・Ｓ／ｄ
（ターゲット４３Ｃに対向）Ｌ４＝Ｎ^２・μ_０・Ｓ／（ｄ＋ｄ_１＋ｄ_４） On the other hand, when the rotor temperature T is T ≧ Tc, the inductance L changes as follows. At this time, the sizes of the inductances L, L3, and L4 are such that L>L3> L4.
(Opposite the bottom of the nut 42) L = N ² · μ ₀ · S / d
(Opposite the target 43C) L4 = N ² · μ ₀ · S / (d + d ₁ + d ₄ )

図１３は検出部３１のブロック図を示したものである。図１０に示したブロック図のウィンドコンパレータ６５をコンパレータ６６に置き換えたものになっている。また、図１４は図１３の（ａ）〜（ｃ）における信号波形を示したものである。図１４（ａ）において、レベルＤ４の信号はインダクタンスがＬ３の時に出力され、レベルＤ５の信号はインダクタンスがＬ４の時に出力される。 FIG. 13 is a block diagram of the detection unit 31. The window comparator 65 in the block diagram shown in FIG. FIG. 14 shows signal waveforms in (a) to (c) of FIG. In FIG. 14A, the level D4 signal is output when the inductance is L3, and the level D5 signal is output when the inductance is L4.

コンパレータ６４では入力信号と閾値ｖ_１と比較し、信号レベルが閾値ｖ_１以上の場合には信号Ｈを出力し、信号レベルが閾値ｖ_１より小さい場合には信号Ｌを出力する。信号レベルＤ４，Ｄ５はいずれも閾値ｖ_１より小さいので、コンパレータ６４から出力される回転数信号には、図１４（ｂ）に示すように信号レベルＤ４，Ｄ５に対応するパルス信号が生成される。これらのパルスは、ロータ２が１回転する毎に生成される。 Compared to the input signal and the threshold v ₁ the comparator 64, it outputs a signal H when the signal level is the threshold value v ₁ above, the signal level and outputs a signal L when the threshold value v ₁ is less than. Since the signal level D4, D5 is smaller than the threshold value v ₁ Both, the speed signal output from the comparator 64, a pulse signal corresponding to the signal level D4, D5 as shown in FIG. 14 (b) is generated . These pulses are generated every time the rotor 2 makes one revolution.

一方、温度モニタ信号検出用のコンパレータ６６では、入力信号を閾値ｖ_１よりも低い閾値ｖ_２と比較し、信号レベルがｖ_２以上の場合には信号Ｈを出力し、信号レベルがｖ_２より小さい場合には信号Ｌを出力する。この場合、図１４（ｃ）に示すように、レベルＤ５の信号はロータ温度Ｔがキュリー温度Ｔｃ以上となった場合にのみ出力されるので、パルスもＴ≧Ｔｃの時だけに発生する。すなわち、このパルスを検出することによって、ロータ温度ＴがＴ≧Ｔｃであるか否かを知ることができる。 On the other hand, the comparator 66 for temperature monitoring signal detection, comparing an input signal with a low threshold v ₂ than the threshold v _1, and outputs a signal H when signal level v ₂ or more, than the signal level v ₂ If it is smaller, a signal L is output. In this case, as shown in FIG. 14 (c), the level D5 signal is output only when the rotor temperature T is equal to or higher than the Curie temperature Tc, and therefore a pulse is generated only when T ≧ Tc. That is, by detecting this pulse, it can be determined whether or not the rotor temperature T satisfies T ≧ Tc.

この変形例３においても、回転数センサとして用いられているギャップセンサ４４Ｂを、ロータ温度モニタ用のセンサとして兼用しているので、変形例２の場合と同様の効果を奏することができる。 Also in this modification 3, since the gap sensor 44B used as a rotation speed sensor is also used as a sensor for monitoring the rotor temperature, the same effect as in the modification 2 can be obtained.

上述した変形例１においては、リング状のターゲット４３，４３Ｂを軸方向に重ねて配置したが、図９に示すターゲット４３Ｃと凹部４２ｂとの関係のように、軸対称な位置に別々に配置するようにしても良い。なお、キュリー温度の異なる２種類の強磁性体を温度モニタ用のターゲットとする変形例１や、ギャップセンサを温度モニタ用ターゲットの透磁率変化の検出および回転数検出用のセンサに兼用する変形例２および３に示した技術は、上述したように端面に温度モニタ用ターゲットを配設する真空ポンプに限らず、従来のような強磁性体リングをロータ外周に設けるタイプの装置にも同様に適用することができる。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。 In the first modification described above, the ring-shaped targets 43 and 43B are arranged so as to overlap in the axial direction, but are separately arranged at axially symmetric positions as in the relation between the target 43C and the recess 42b shown in FIG. You may do it. It should be noted that the first modified example in which two types of ferromagnetic materials having different Curie temperatures are used as a temperature monitoring target, and the modified example in which the gap sensor is also used as a sensor for detecting a change in magnetic permeability and detecting a rotational speed of the temperature monitoring target. The techniques shown in 2 and 3 are not limited to the vacuum pump in which the temperature monitoring target is disposed on the end face as described above, but similarly applied to a conventional type of apparatus in which a ferromagnetic ring is provided on the outer periphery of the rotor. can do. In addition, the present invention is not limited to the above embodiment as long as the characteristics of the present invention are not impaired.

以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、モータ駆動制御部３３は制御手段を、図７のターゲット４３は第１の強磁性体を、ターゲット４３Ｂは第２の強磁性体をそれぞれ構成する。 In the correspondence between the embodiment described above and the elements of the claims, the motor drive control unit 33 is the control means, the target 43 in FIG. 7 is the first ferromagnetic material, and the target 43B is the second ferromagnetic material. Each body is composed.

本発明による真空ポンプの一実施の形態を示す図である。It is a figure which shows one Embodiment of the vacuum pump by this invention. ナット４２の部分を詳細に示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）はナット４２の底面を示す図である。It is a figure which shows the part of the nut 42 in detail, (a) is sectional drawing, (b) is a figure which shows the bottom face of the nut 42. ギャップセンサ４４のインダクタンス変化を説明する図である。It is a figure explaining the inductance change of the gap sensor. キュリー温度Ｔｃと透磁率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between Curie temperature Tc and magnetic permeability. 検出部３１のブロック図である。3 is a block diagram of a detection unit 31. FIG. 図５の（ａ）〜（ｅ）における信号波形を示したものである。FIG. 6 shows signal waveforms in (a) to (e) of FIG. 真空ポンプの変形例１を説明する図である。It is a figure explaining the modification 1 of a vacuum pump. ターゲット４３をロータ２の上端面に設けた場合を説明するポンプ断面図である。4 is a pump cross-sectional view illustrating a case where a target 43 is provided on the upper end surface of the rotor 2. 真空ポンプの変形例２を説明する図であり、（ａ）はナット４２とギャップセンサ４４Ｂの断面図で、（ｂ）はナット４２のＢ矢視図である。It is a figure explaining the modification 2 of a vacuum pump, (a) is sectional drawing of the nut 42 and the gap sensor 44B, (b) is a B arrow directional view of the nut 42. 変形例２における検出部３１のブロック図である。It is a block diagram of the detection part 31 in the modification 2. FIG. 図１０に示した（ａ）〜（ｅ）における信号波形を示す図である。It is a figure which shows the signal waveform in (a)-(e) shown in FIG. 真空ポンプの変形例３を説明する図であり、（ａ）はナット４２とギャップセンサ４４Ｂの断面図で、（ｂ）はナット４２の底面を示す図である。It is a figure explaining the modification 3 of a vacuum pump, (a) is sectional drawing of the nut 42 and the gap sensor 44B, (b) is a figure which shows the bottom face of the nut 42. 変形例３における検出部３１のブロック図である。It is a block diagram of the detection part 31 in the modification 3. FIG. 図１３に示した（ａ）〜（ｃ）における信号波形を示す図である。It is a figure which shows the signal waveform in (a)-(c) shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１ポンプ本体
２ロータ
３シャフト
４ステータ
３０コントローラ
３１検出部
３２磁気軸受け制御部
３３モータ駆動制御部
３４警報部
４２ナット
４２ａ保持部
４３，４３Ｂ，４３Ｃターゲット
４４，４４Ｂギャップセンサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pump main body 2 Rotor 3 Shaft 4 Stator 30 Controller 31 Detection part 32 Magnetic bearing control part 33 Motor drive control part 34 Alarm part 42 Nut 42a Holding part 43, 43B, 43C Target 44, 44B Gap sensor

Claims

ステータに対してロータを回転することによりガスを排気する真空ポンプにおいて、
前記ロータを含む回転体の回転軸方向端面の回転軸近傍に対向配置されたインダクタンス式ギャップセンサと、
前記回転軸方向端面の異なる複数の回転角度位置において前記ギャップセンサが対向する領域の各々に、個別に形成された複数の凹部と、
前記複数の凹部の少なくとも一つに配置され、キュリー温度が前記ロータの許容温度とほぼ等しい強磁性体とを備え、
前記強磁性体の透磁率変化に伴うインダクタンス変化を前記ギャップセンサで検出して前記ロータの温度を検出し、
前記複数の凹部の内の前記強磁性体が配置されていない凹部を回転数センサターゲットとして使用して、該回転数センサターゲットに前記ギャップセンサが対向したときのインダクタンス変化に基づき前記ロータの回転数を検出することを特徴とする真空ポンプ。 In a vacuum pump that exhausts gas by rotating the rotor relative to the stator,
An inductance-type gap sensor disposed in the vicinity of the rotation axis of the rotation axis direction end surface of the rotating body including the rotor;
A plurality of recesses individually formed in each of the regions facing the gap sensor at a plurality of rotation angle positions different from each other in the rotation axis direction end surface;
A ferromagnetic material disposed in at least one of the plurality of recesses, and having a Curie temperature substantially equal to an allowable temperature of the rotor,
Inductance change accompanying the magnetic permeability change of the ferromagnetic material is detected by the gap sensor to detect the temperature of the rotor,
Using said recess ferromagnetic body is not disposed of the plurality of recesses as the rotational speed sensor target, the gap sensor to the speed sensor target is based-out the rotor inductance change when the counter A vacuum pump characterized by detecting the number of rotations.

請求項１に記載の真空ポンプにおいて、
前記回転軸方向端面における前記強磁性体の形成範囲は、前記ギャップセンサが対向する領域に対応することを特徴とする真空ポンプ。 The vacuum pump according to claim 1, wherein
The vacuum pump according to claim 1, wherein the formation range of the ferromagnetic material on the end surface in the rotation axis direction corresponds to a region facing the gap sensor.

請求項１または２に記載の真空ポンプにおいて、
前記強磁性体の透磁率変化が検出されたとき、前記ロータの回転速度減速または回転停止を行わせる制御手段を設けたことを特徴とする真空ポンプ。 The vacuum pump according to claim 1 or 2 ,
A vacuum pump, comprising: a control unit that reduces or stops rotation of the rotor when a change in permeability of the ferromagnetic material is detected.

請求項１または２に記載の真空ポンプにおいて、
前記強磁性体の透磁率変化が検出されている時間の積算時間が、前記ロータのクリープ寿命設計に基づいて予め設定された許容時間を超過したときに、前記ロータの回転停止を行わせる制御手段を設けたことを特徴とする真空ポンプ。 The vacuum pump according to claim 1 or 2 ,
Control means for stopping the rotation of the rotor when the accumulated time of the time when the magnetic permeability change of the ferromagnetic material is detected exceeds a preset allowable time based on the creep life design of the rotor. A vacuum pump characterized by comprising:

請求項３または４に記載の真空ポンプにおいて、
前記強磁性体の透磁率変化が検出されたときにポンプ異常を知らせる警報情報を提示する警報手段を設けたことを特徴とする真空ポンプ。 The vacuum pump according to claim 3 or 4 ,
A vacuum pump comprising an alarm means for presenting alarm information notifying a pump abnormality when a change in magnetic permeability of the ferromagnetic material is detected.

ステータに対してロータを回転することによりガスを排気する真空ポンプにおいて、
前記ロータを含む回転体の回転軸方向端面の回転軸近傍に対向配置されたインダクタンス式ギャップセンサと、
前記回転軸方向端面の異なる複数の回転角度位置において前記ギャップセンサが対向する領域の各々に、個別に形成された複数の凹部と、
前記複数の凹部の少なくとも一つに配置され、キュリー温度が前記ロータの許容温度とほぼ等しい第１の強磁性体と、
前記第１の強磁性体が配置された凹部とは異なる凹部に配置され、キュリー温度が前記第１の強磁性体のキュリー温度よりも大きな第２の強磁性体と、
前記第１の強磁性体の透磁率変化に伴うインダクタンス変化が検出されている時間の積算時間が、前記ロータのクリープ寿命設計に基づいて予め設定された許容時間を超過したときに、前記ロータの回転停止を行わせる第１の制御手段と、
前記第２の強磁性体の透磁率変化が検出されたときに前記ロータの回転停止を行わせる第２の制御手段と、を備えたことを特徴とする真空ポンプ。 In a vacuum pump that exhausts gas by rotating the rotor with respect to the stator,
An inductance-type gap sensor disposed in the vicinity of the rotation axis of the rotation axis direction end surface of the rotating body including the rotor;
A plurality of recesses individually formed in each of the regions facing the gap sensor at a plurality of rotation angle positions different from each other in the rotation axis direction end surface;
A first ferromagnetic body disposed in at least one of the plurality of recesses and having a Curie temperature substantially equal to an allowable temperature of the rotor;
A second ferromagnetic material disposed in a recess different from the recess in which the first ferromagnetic material is disposed, and having a Curie temperature greater than the Curie temperature of the first ferromagnetic material;
When the accumulated time of the time when the inductance change accompanying the change in permeability of the first ferromagnetic material is detected exceeds the allowable time set in advance based on the creep life design of the rotor, First control means for stopping rotation;
And a second control means for stopping rotation of the rotor when a change in permeability of the second ferromagnetic material is detected.