JPH11132867A

JPH11132867A - 温度モニタ装置

Info

Publication number: JPH11132867A
Application number: JP10232498A
Authority: JP
Inventors: Armin Conrad; アルミーン・コンラート
Original assignee: Pfeiffer Vacuum GmbH
Current assignee: Pfeiffer Vacuum GmbH
Priority date: 1997-09-10
Filing date: 1998-08-19
Publication date: 1999-05-21
Also published as: DE19739587A1; EP0902265A1; DE19739587B4

Abstract

(57)【要約】【課題】簡明な構成を有し、正確で再現性に優れた測
定結果が得られる、無接触でロータ温度を測定するため
の温度測定装置を提供する。【解決手段】無接触でロータ（１）の温度を測定する
ための測定装置は、交流電流が供給される一次回路
（３）をステータ側に備え、それに対向する二次回路
（８）をロータ側に備えており、二次回路は温度依存性
を有する抵抗体（１０）を含んでいる。ロータ温度が変
化したならば、温度依存性を有する抵抗体の抵抗変化が
変圧器作用によって一次回路へ伝達される。これによっ
て発生する電圧変化を、ロータの回転速度ないしその他
の量の制御に利用することも可能である。ステータに配
設された一次回路のコイルが磁気軸受のコイルと共に一
体のユニットを形成するようにしてもよく、その場合に
は、１つの鉄芯（１２）をそれら両方の磁気系が共用す
る構成とすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無接触でロータの
温度をモニタするための温度モニタ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】運動している物体の温度をモニタすると
いうことが、様々な技術分野においてしばしば課題とな
る。特にその物体が、非常な高速で回転するロータであ
る場合には、いかにして無接触で測定を行なうかが問題
となる。また、公知の測定方法ないしモニタ方法は、更
なる境界条件が加わった場合に、いっそうの制約を受け
ることになる。ここでいう更なる境界条件とは例えば、
真空中で機能する方法でなければならないという条件等
である。以上の条件に該当する用途は多く存在するが、
それらのうちの代表的な具体例としては、高速で回転す
る機械式真空ポンプ（例えばターボ分子ポンプ等）や遠
心分離機等を挙げることができる。温度を測定ないしモ
ニタすることの重要性は、特にターボ分子ポンプの場合
に、容易に理解することができる。ターボ分子ポンプの
装置効率を上げるには、流量を大きくしなければならな
い。しかしながら流量を大きくしようとすると、駆動系
の電力消費量を増大させねばならず、必然的にロータの
温度上昇を伴う。しかるに、例えばロータの材料の特性
や、ロータ構成部材とステータ構成部材との間の非常に
狭い間隙の寸法によって、それを超えることが許されな
いロータの限界温度というものが定まる。好適なポンプ
特性（大きなガス流量並びに大きな圧縮比）を達成し、
しかもそれと同時に、ポンプの安全確実な動作を保証す
るためには、ロータ温度のモニタを、正確に、また優れ
た再現性をもって行えることが不可欠である。

【０００３】広範な試験及び評価を行なうことによっ
て、ロータ温度がどのように変化して行くかを、かなり
の程度まで予測することができる。しかしながら、特
に、プロセスの様々な推移に伴って動作条件が種々に変
化する場合などには、全てのパラメータを考慮に入れる
ことは不可能である。従って、ポンプの負荷を最適に維
持しようとするならば、ポンプの動作をその時々の状況
に適合させるために、種々の動作状態において常にロー
タ温度をモニタしているということが重要である。

【０００４】多くの技術分野において、無接触で温度測
定を行なうためにパイロメーターが使用され、効果を上
げている。パイロメーターは、物体が発する放射の放射
輝度を、その物体の温度の指標として検出するセンサを
備えている。ただし、センサに入射する放射の放射輝度
は、物体の温度に依存するばかりでなく、その放射率に
も強く依存し、しかも放射率は、放射を発する物体の表
面状態に応じて変化する。特に、真空プロセス技術にお
いてポンプで排気する気体が、蒸気の状態にある場合に
は、例えば凝縮、固体粒子の付着堆積、ないしは化学反
応等の発生によって、ロータの表面状態が時間の経過と
共に変化して、その結果、誤った温度測定値が発生する
おそれがある。更にそれに加えて、そのセンサの指示値
は、周囲温度やハウジング温度にも影響されるため、高
価な補償回路を備えることも必要となる。また、この種
のパイロメーターは、高エネルギのイオンビームに対す
る感受性が大きく、そのことによっても用途が制約され
ている。

【０００５】ドイツ特許公報ＤＥ−ＯＳ４３０９０１８
号には、無接触でロータ温度を測定するための温度測定
装置が記載されており、この温度測定装置は、複数種類
の強磁性体材料を用いたものである。この装置は、複数
の要素を列設した構造を有するものであるが、その複数
種類の強磁性体材料の夫々のキュリー温度の値が再現性
を持つようにすることが容易でない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、無接
触でロータ温度を検出するための装置であって、簡明な
手段によって正確で再現性に優れた検出結果が得られ、
しかも、以上に説明した短所を持たない温度検出装置を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載した本発明の温度測定装置は、駆動
要素及び軸受要素を介して作動されてステータと協働す
るロータの温度測定を無接触で行うための温度測定装置
において、交流電源から電力が供給される第１電流回路
のコイルを前記ステータに配設し、前記ステータの前記
コイルに対向するコイルと温度依存性を有する抵抗体と
を含んでいる第２電流回路を前記ロータに配設し、前記
第１電流回路と前記第２回路とが夫々１つの変圧器の一
次回路と二次回路として機能するようにし、前記一次回
路に測定器を付設し、前記二次回路の前記温度依存性を
有する抵抗体の抵抗変化が変圧器作用によって前記一次
回路へ伝達されることで発生する前記一次回路の前記コ
イルの電圧変化を、前記測定器で測定するようにしたこ
とを特徴とする。また、請求項２ないし請求項５に記載
した本発明の温度測定装置は、本発明の特に好適な実施
の形態を示したものである。

【０００８】請求項１に記載した本発明にかかる装置
は、上述の課題を達成する方式で、無接触で回転体の温
度を検出することのできる装置である。この装置は、請
求項２に記載したように、ロータに備えた第２電流回路
のコイルそれ自体を、温度依存性を有する抵抗体として
形成することによって、構成を更に簡明化することがで
きる。そのようにした場合には、二次電流回路に必要な
コイルが基本的に１個で済むようになる。

【０００９】ロータがアクティブ磁気軸受で支持されて
いる場合には、請求項３に記載したように、ステータに
備えた第１電流回路のコイルとその磁気軸受の制御用コ
イルとを、単一のユニットの中に組込むことができる。
それら２つのコイルは、それらが発生する磁界が互いに
直交するため、相互に影響を及ぼすことがない。またこ
の場合には、１つの鉄心をそれら２つの磁気回路で共用
することが可能であるため、より経済的でコンパクトな
構成とすることができる。

【００１０】ロータ温度の変化によって発生した信号変
化は、変圧器作用によって、ステータに備えた一次電流
回路へ伝達され、この信号変化は、請求項５に記載した
ように、ロータの回転速度の制御に利用することがで
き、その場合に、例えば、所定のロータ温度を超えたな
らば回転速度を低下させるような制御が可能である。ま
た、具体的な用途に即して、回転速度以外のその他の何
らかの量をロータ温度に応じて制御するようにしてもよ
い。例えば、先に述べたように、そのロータが真空ポン
プのロータであって、その真空ポンプがあるプロセスに
関与している場合には、そのプロセスの全体ないし一部
をロータ温度に応じて制御するようにしてもよい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、図１及び図２を参照し
て、本発明の実施の形態について詳細に説明して行く。
図１は、本発明にかかる構成を示した模式図であり、図
２は、ロータ及びステータを、それらに備えた様々なコ
イル、並びにそれらコイルが発生する磁界の磁力線と共
に示した斜視図である。

【００１２】図１において、１はロータ、２はステータ
である。第１電流回路３へ、交流電源６から電力が供給
されている。第１電流回路３は更に、電圧降下を発生さ
せるための抵抗器５を含み、またコイル４を含んでい
る。コイル４は、この装置のステータ２に配設されてい
る。ロータ１には、第２電流回路８が配設されている。
第２電流回路８は、ステータ側のコイル４に対向するコ
イル９と、温度依存性を有する抵抗体１０とを含んでい
る。交流電圧が印加されたならば、一次回路として機能
する第１電流回路３は、そのコイル４を介して、第２電
流回路８のコイル９に誘導電圧を誘起し、それによって
誘導電流を発生させる。従って第２電流回路８は二次回
路として機能するものである。ロータ１の温度が上昇し
たならば、それによって温度依存性を有する抵抗体１０
の抵抗値が変化し、その抵抗変化が変圧器作用によって
一次回路へ伝達される。これによってコイル４に電圧変
化が発生し、その電圧変化を計測器１１で計測すること
ができる。更に、その電圧変化を信号として制御ユニッ
ト１９へ入力させ、この制御ユニット１９を介して、そ
の電圧変化を、駆動用モータ１８の制御に利用するよう
にしてもよい。

【００１３】図中に１５で示したのは、アクティブ磁気
軸受の制御用コイルである。この制御用コイル１５は、
第１電流回路３のコイル４と共に一体のユニットを形成
している。コイル４が発生する磁界も、また制御用コイ
ル１５が発生する磁界も、共通の１つの鉄芯１２を介し
て夫々に閉じた磁気回路を形成している。図２は、以上
に説明した一体のユニットを斜視図で示したものであ
る。センサコイルであるコイル４が発生する磁界の磁力
線１６は、磁気軸受の制御用コイル１５が発生する磁界
の磁力線１７に対して直交しており、そのため、それら
磁界は、相互に影響を及ぼすことがない。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
無接触でロータ温度を測定するための装置であって、簡
明な手段によって正確で再現性に優れた測定結果が得ら
れ、しかも、先に説明した従来のその種の装置に付随し
ていた短所を持たない温度測定装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる装置を示した模式図である。

【図２】ロータ及びステータを、それらに備えた様々な
コイル、並びにそれらコイルが発生する磁界の磁力線と
共に示した斜視図である。

【符号の説明】１ロータ２ステータ３第１電流回路（一次回路）４コイル８第２電流回路（二次回路）９コイル１０温度依存性を有する抵抗体１１測定器１２鉄芯

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動要素及び軸受要素を介して作動され
てステータと協働するロータ（１）の温度測定を無接触
で行うための温度測定装置において、交流電源（６）から電力が供給される第１電流回路
（３）のコイル（４）を前記ステータに配設し、前記ス
テータの前記コイル（４）に対向するコイル（９）と温
度依存性を有する抵抗体（１０）とを含んでいる第２電
流回路（８）を前記ロータに配設し、前記第１電流回路
と前記第２回路とが夫々１つの変圧器の一次回路と二次
回路として機能するようにし、前記一次回路に測定器
（１１）を付設し、前記二次回路の前記温度依存性を有
する抵抗体（１０）の抵抗変化が変圧器作用によって前
記一次回路へ伝達されることで発生する前記一次回路の
前記コイル（４）の電圧変化を、前記測定器（１１）で
測定するようにしたことを特徴とする温度測定装置。
【請求項２】前記第２電流回路の前記コイル（９）
を、温度依存性を有する抵抗体として形成したことを特
徴とする請求項１記載の温度測定装置。
【請求項３】少なくとも１つの軸受要素がアクティブ
磁気軸受であり、該アクティブ磁気軸受の制御用コイル
（１５）が前記ステータ（２）に配設されており、該制
御用コイル（１５）が前記第１電流回路（３）の前記コ
イル（４）と共に一体のユニットを形成しており、前記
第１電流回路の前記コイル（４）が発生する磁界と前記
制御用コイル（１５）が発生する磁界とが直交するよう
にしたことを特徴とする請求項１または２記載の温度測
定装置。
【請求項４】前記第１電流回路の前記コイル（４）が
発生する磁界と前記第２電流回路の前記コイル（１５）
が発生する磁界とが共通の１つの鉄芯を介して夫々に閉
じた磁気回路を形成すると共に、それらコイル（４、１
５）が発生する夫々の磁界の磁力線（１６、１７）が互
いに直交するようにしたことを特徴とする請求項３記載
の温度測定装置。
【請求項５】前記ロータ（１）の回転速度を制御する
ための制御ユニット（１９）を備えており、該制御ユニ
ット（１９）が、前記第１電流回路（３）の前記コイル
（４）に発生する電圧変化を、駆動用モータ（１８）へ
の電流供給量を制御するための制御信号として利用する
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の温
度測定装置。