JPH116774A - ロータ温度検出装置及び温度検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ターボ分子ポンプＡ内において磁気軸受１
１，１２により浮上保持されている回転軸４と回転一体
のポンプロータ５の温度を検出するようにしたロータ温
度検出装置に対して、放射温度計を使用しなくてもその
温度検出精度を向上させ、ポンプロータ５の異常等を確
実に検出する。 【解決手段】 ポンプロータ５の熱膨張量を検出する熱
膨張量検出手段３２と、この熱膨張量検出手段３２によ
り検出された熱膨張量に基づいてポンプロータ５の温度
を演算する温度演算手段３３とを備えるようにする。ま
た、熱膨張量検出手段３２は、ポンプロータ５の径方向
の熱膨張量を検出する２つの非接触式位置センサ３１，
３１を有し、その両位置センサ３１，３１をポンプロー
タ５の軸心に対して互いに対向して設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロータ温度検出装
置及び温度検出方法に関し、特に磁気軸受により浮上保
持されているロータの温度を検出するようにしたものの
技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば真空ポンプ等では、そ
のポンプロータを高速で安定的に回転させるために、ポ
ンプロータと回転一体の回転軸を磁気軸受により浮上保
持して非接触で回転させるようにすることはよく知られ
ている。そして、そのポンプロータの温度が所定値以上
となった場合に、ポンプロータ等が異常であると判断し
てポンプロータや他の部品を保護すべく、その回転を停
止させたり回転周波数を低下させたりしている。

【０００３】一方、上記ポンプロータのように、磁気軸
受により浮上保持されている場合、そのロータの温度を
非接触で直接検出するには、放射温度計によりロータの
輻射熱を検出するしかない。ところが、その放射温度計
は大きすぎるため、真空ポンプ等のように限られたスペ
ース内に設けることは困難である。

【０００４】そこで、従来、真空ポンプ等では、ロータ
を駆動するモータ等のロータ近傍に配置されている部品
の温度を検出し、その温度からロータの温度を推定して
いるのが現状である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、モータ
等の他の部品の温度からロータの温度を推定する方法で
は、その検出精度が極めて低く、ロータ等に異常が生じ
ていなくても、その回転を停止させたり回転周波数を低
下させたりすることが起こり得る。また、逆に、ロータ
等に異常が生じていてもそれを検出することができない
場合があり、ロータ等が破損してしまう虞れがある。

【０００６】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、真空ポンプのポンプロ
ータのように、磁気軸受により浮上保持されているロー
タの温度を検出してその異常の有無等を判断する場合
に、その温度検出方法を改善することによって、放射温
度計を使用しなくてもその温度検出精度を向上させ、ロ
ータの異常等を確実に検出しようとすることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明では、ロータの熱膨張量を検出し、その
熱膨張量に基づいてロータの温度を演算するようにし
た。

【０００８】具体的には、請求項１の発明では、図１〜
図３に示すように、磁気軸受（１１），（１２）により
浮上保持されているロータ（５）の温度を検出するよう
にしたロータ温度検出装置を前提とする。

【０００９】そして、上記ロータ（５）の熱膨張量を検
出する熱膨張量検出手段（３２）と、上記熱膨張量検出
手段（３２）により検出された熱膨張量に基づいてロー
タ（５）の温度を演算する温度演算手段（３３）とを備
えているものとする。

【００１０】このことにより、ロータ（５）の温度と直
接的に対応する熱膨張量を検出してその熱膨張量に基づ
いてロータ（５）の温度を演算するので、ロータ（５）
の温度を直接検出しているのと殆ど同じことになり、モ
ータ等の他の部品の温度からロータ（５）の温度を推定
する場合に比べて温度検出精度を格段に向上させること
ができる。よって、ロータ（５）の異常等を確実に検出
することができる。

【００１１】請求項２の発明では、請求項１の発明にお
いて、図１、図４、図５及び図７に示すように、熱膨張
量検出手段（３２）は、非接触式位置センサ（３１）を
有するものとする。

【００１２】このことで、ロータ（５）は熱膨張により
その軸心方向及び径方向に大きくなるので、ロータ
（５）の停止時と運転時とに非接触式位置センサ（３
１）によりそのセンサ（３１）からロータ（５）表面ま
での距離をそれぞれ検出して両者を比較することで、そ
の熱膨張量を容易にかつ精度良く検出することができ
る。よって、熱膨張量検出手段（３２）の構成を簡単な
ものとすることができる。

【００１３】請求項３の発明では、請求項２の発明にお
いて、図１及び図４に示すように、熱膨張量検出手段
（３２）は、ロータ（５）の径方向の熱膨張量を検出す
る２つの非接触式位置センサ（３１），（３１）を有
し、上記両非接触式位置センサ（３１），（３１）が、
ロータ（５）の軸心に対して互いに対向して設けられて
いるものとする。

【００１４】この発明により、ロータ（５）がその径方
向にぶれたときには、一方の非接触式位置センサ（３
１）によりロータ（５）の熱膨張量の増加が検出され、
他方の非接触式位置センサ（３１）により熱膨張量の減
少が検出されることになるので、両位置センサ（３
１），（３１）の検出量を例えば平均するようにすれ
ば、ロータ（５）の温度が変化したと誤認するのを確実
に防止することができる。よって、ロータ（５）の径方
向のぶれの影響を低減して、ロータ（５）の熱膨張量を
より一層精度良く検出することができる。

【００１５】請求項４の発明では、請求項３の発明にお
いて、図１及び図４に示すように、ロータ（５）は、真
空ポンプ（Ａ）において軸心方向の一端が開口された有
底筒状のポンプロータであって、両非接触式位置センサ
（３１），（３１）は、上記ポンプロータ（５）の軸心
方向において開口側に対応して設けられているものとす
る。

【００１６】このようにすることで、ポンプロータ
（５）の開口側では、温度変化に対する径方向の熱膨張
量の変化が底部側よりも大きくなるので、その熱膨張量
の検出精度をさらに向上させることができる。よって、
真空ポンプ（Ａ）において異常判定を正確に行うことが
でき、その信頼性を向上させることができる。

【００１７】請求項５の発明では、請求項４の発明にお
いて、図４に示すように、両非接触式位置センサ（３
１），（３１）は、ポンプロータ（５）の内周側に設け
られているものとする。

【００１８】このことで、真空ポンプ（Ａ）では、通
常、ポンプロータ（５）の外周側をガスが流れるので、
そのガスが各非接触式位置センサ（３１）に悪影響を及
ぼすのを防止することができる。また、各位置センサ
（３１）の配線を、ポンプロータ（５）の内周側に配置
された磁気軸受（１１），（１２）の配線と共に１つに
束ねることができ、断線を有効に防止することができ
る。よって、真空ポンプ（Ａ）の信頼性をさらに向上さ
せることができる。

【００１９】請求項６の発明では、請求項２の発明にお
いて、図５及び図７に示すように、非接触式位置センサ
（３１）は、ロータ（５）の軸心方向の熱膨張量を検出
するように構成されているものとする。

【００２０】このことにより、ロータ（５）の軸心方向
では遠心力の影響を考慮する必要がないので、ロータ
（５）の熱膨張量の検出精度を向上させることができ
る。また、非接触式位置センサ（３１）をロータ（５）
の軸心に対応して設けることにより、１つの位置センサ
（３１）であっても、ロータ（５）の軸心ぶれの影響を
受けることなく、精度良く熱膨張量を検出することがで
きる。よって、熱膨張量検出精度を向上させつつ、より
一層簡単な熱膨張量検出手段（３２）が得られる。

【００２１】請求項７の発明は、図１〜図３に示すよう
に、磁気軸受（１１），（１２）により浮上保持されて
いるロータ（５）の温度を検出する温度検出方法の発明
である。

【００２２】そして、この発明では、上記ロータ（５）
の熱膨張量を検出し、上記熱膨張量に基づいてロータ
（５）の温度を演算するようにする。このことで、請求
項１の発明と同様の作用効果を得ることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】

（実施形態１）図１は、本発明の実施形態１に係るロー
タ温度検出装置が内蔵されたターボ分子ポンプ（真空ポ
ンプ）（Ａ）の全体構成を示している。このターボ分子
ポンプ（Ａ）は、例えば半導体製造時のドライエッチン
グ工程において、その基板表面に形成されているアルミ
ニウムの金属膜を真空雰囲気で塩素系ガスを用いてエッ
チングする際に、その反応生成物である塩化アルミニウ
ム（ＡｌＣｌ₃ ）のガス分子を排気するために用いられ
る。

【００２４】上記ターボ分子ポンプ（Ａ）は、吸気口
（１）及び排気口（２）を有するケーシング（３）と、
このケーシング（３）内に回転可能に設けられかつ上下
方向に延びるように配置された回転軸（４）と、この回
転軸（４）に回転一体に設けられたポンプロータ（５）
とを備えている。このターボ分子ポンプ（Ａ）は、上記
回転軸（４）を回転駆動する電動モータ（７）を内蔵し
ている。

【００２５】上記ケーシング（３）は、上下方向に延び
かつ上下両端が開口された略円筒状の内部ケーシング
（３ａ）と、この内部ケーシング（３ａ）の下端開口縁
に外向きフランジ状に一体に設けられた排気口ケーシン
グ（３ｂ）と、この排気口ケーシング（３ｂ）の下面に
内部ケーシング（３ａ）の下端開口を覆うように設けら
れた底部ケーシング（３ｃ）と、上記排気口ケーシング
（３ｂ）上に上下に重なるように設けられた円筒状の下
部ポンプケーシング（３ｄ）及び上部ポンプケーシング
（３ｅ）と、この上部ポンプケーシング（３ｅ）の上端
開口縁に設けられた吸気口ケーシング（３ｆ）とからな
っている。そして、上記吸気口（１）は吸気口ケーシン
グ（３ｆ）により形成されている一方、排気口（２）
は、排気口ケーシング（３ｂ）に側方（図１の左方）に
向かって開口した状態に形成されている。

【００２６】上記排気口ケーシング（３ｂ）と底部ケー
シング（３ｃ）との間には、回転軸（４）をスラスト方
向（図１の上下方向）において回転可能に浮上保持する
スラスト磁気軸受（１１）が配置されている。この磁気
軸受（１１）は、回転軸（４）の下端部に同心状にかつ
回転一体に設けられた磁性体からなるディスク（１１
ａ）と、このディスク（１１ａ）の上下に近接配置され
た電磁石（１１ｂ），（１１ｂ）とからなっている。一
方、内部ケーシング（３ａ）内の上下２箇所には、各
々、回転軸（４）をラジアル方向において回転可能に浮
上保持するラジアル磁気軸受（１２）が配置されてい
る。各ラジアル磁気軸受（１２）は、回転軸（４）に回
転一体に外嵌合された磁性体からなる円筒部（１２ａ）
と、この円筒部（１２ａ）の外周側に近接配置された電
磁石（１２ｂ）とからなっている。そして、これら両ラ
ジアル磁気軸受（１２），（１２）間に上記電動モータ
（７）は配置されている。この電動モータ（７）は、回
転軸（４）に回転一体に外嵌合されたモータロータ（７
ａ）と、このモータロータ（７ａ）の外周側に配置され
たモータステータ（７ｂ）とからなっている。

【００２７】上記回転軸（４）の下端部下方には、該回
転軸（４）のスラスト方向の位置を検出するスラスト位
置センサ（１３）と、回転軸（４）の回転周波数を検出
する回転センサ（１４）とが設けられている。具体的に
は、上記回転軸（２）の下端部にはアキシャルターゲッ
ト（１５）が回転一体に設けられている一方、底部ケー
シング（３ｃ）の回転軸（４）の軸心に対向する位置に
上記位置センサ（１３）が、また軸心から偏心した位置
に上記回転センサ（１４）がそれぞれ配置されている。
そして、上記アキシャルターゲット（１５）の底面は回
転軸（４）の軸心と直交する平面とされており、この底
面とのギャップをスラスト位置センサ（１３）により検
出するようになっている。また、アキシャルターゲット
（１５）の底面における周縁部の互いに１８０°だけず
れた２箇所の位置には、回転周波数検出用の凹部（１５
ａ）がそれぞれ設けられており、これら凹部（１５
ａ），（１５ａ）が回転センサ（１４）上を通過する回
数に基づいて回転軸（４）の回転周波数を検出するよう
になっている。

【００２８】上記スラスト磁気軸受（１１）と、下側の
ラジアル磁気軸受（１２）との間には、回転軸（４）の
下端側のラジアル方向の位置を検出するラジアル位置セ
ンサ（１６）が配置されている。また、上側のラジアル
磁気軸受（１２）の上方には、回転軸（４）の上端側の
ラジアル方向の位置を検出するラジアル位置センサ（１
６）が配置されている。さらに、上記スラスト磁気軸受
（１１）と下側のラジアル位置センサ（１６）との間に
は、回転軸（４）の回転異常時に該回転軸（４）が上記
電磁石（１１ｂ），（１２ｂ）や各位置センサ（１
３），（１６）等に接触しないようにそのスラスト及び
ラジアル浮上方向の移動を規制する２つのタッチダウン
ベアリング（１７），（１７）が配置されている。そし
て、電動モータ（７）と上側のラジアル磁気軸受（１
２）との間には、同様に回転軸（４）のラジアル浮上方
向の移動を規制する１つのタッチダウンベアリング（１
７）が配置されている。

【００２９】上記ポンプロータ（５）は、下端が開口さ
れた有底筒状をなしていて、その底部（上部）にて上記
回転軸（４）の上端部にボルト（１８），（１８），…
により回転一体に連結されている。その外周側の上半部
には、各々、半径方向外方に向かって延びるように設け
られた複数の動翼（１９），（１９），…が軸心方向に
多段に配置されている。一方、これら動翼（１９），
（１９），…に対向して、上部ポンプケーシング（３
ｅ）の内周側には、各々、半径方向内方に向かって延び
るように設けられた複数の静翼（２０），（２０），…
が同じく軸心方向に多段にかつ動翼（１９），（１
９），…と交互に位置するように配置されている。ま
た、上下に隣接する静翼（２０），（２０）間にはスペ
ーサ（２１）がそれぞれ介装されている。そして、これ
ら動翼（１９），（１９），…及び静翼（２０），（２
０），…により、ターボポンプが構成されている。

【００３０】また、上記ポンプロータ（５）の外周面下
半部は円筒面とされている。一方、この円筒面に対向す
る上記下部ポンプケーシング（３ｄ）の内周面には、複
数条のねじ溝（２２），（２２），…が設けられてい
る。そして、これら円筒面及びねじ溝（２２），（２
２），…により、ねじポンプが構成されている。

【００３１】上記下部ポンプケーシング（３ｄ）の内周
面におけるねじ溝（２２），（２２），…が設けられて
いない箇所つまり上記ポンプロータ（５）の外周側に
は、その下部ポンプケーシング（３ｄ）の内周面からポ
ンプロータ（５）の外周面（円筒面）までの距離を検出
する２つのポンプロータ位置センサ（３１），（３１）
が設けられている。この両ポンプロータ位置センサ（３
１），（３１）は、非接触式位置センサからなり、ポン
プロータ（５）の軸心方向つまり上下方向においてポン
プロータ（５）の下端部つまり開口側端部に対応し、か
つポンプロータ（５）の軸心に対して互いに対向して設
けられている。この各ポンプロータ位置センサ（３１）
は、ポンプロータ（５）の開口側端部において下部ポン
プケーシング（３ｄ）の内周面からポンプロータ（５）
外周面までの距離を検出し、このことで、後述の如く、
ポンプロータ（５）の径方向の熱膨張量を検出するよう
になっている。すなわち、各ポンプロータ位置センサ
（３１）により、ポンプロータ（５）の径方向の熱膨張
量を検出する熱膨張量検出手段（３２）の一部が構成さ
れている。

【００３２】上記内部ケーシング（３ａ）、排気口ケー
シング（３ｂ）及び下部ポンプケーシング（３ｄ）間に
は、円環状の環状路（２３）が回転軸（４）の周りを巡
るように形成されている。この環状路（２３）は、排気
口ケーシング（３ｂ）に設けられた連通路（２４）によ
り上記排気口（２）に連通している。

【００３３】上記各磁気軸受（１１），（１２）の電磁
石（１１ｂ），（１２ｂ）及び電動モータ（７）は、図
２に示すように、コントローラ（３０）によって制御さ
れるように構成され、このコントローラ（３０）には、
上記スラスト位置センサ（１３）、各ラジアル位置セン
サ（１６）、回転センサ（１４）及び各ポンプロータ位
置センサ（３１）からの出力信号が入力されている。上
記各磁気軸受（１１），（１２）の電磁石（１１ｂ），
（１２ｂ）、電動モータ（７）及び各センサ（１３），
（１４），（１６），（３１）は、図１に示すように、
上記コントローラ（３０）及び図外の給電装置とコネク
タ（２５）により電気的に接続されている。

【００３４】上記コントローラ（３０）は、回転センサ
（１４）からの出力信号に基づいて電動モータ（７）の
回転周波数を制御することにより回転軸（４）つまりポ
ンプロータ（５）の回転周波数を制御すると共に、スラ
スト位置センサ（１３）及び各ラジアル位置センサ（１
６）からの出力信号に基づいて各磁気軸受（１１），
（１２）の電磁石（１１ｂ），（１２ｂ）の電磁力を制
御して回転軸（４）を浮上保持させるようになってい
る。

【００３５】ここで、上記電動モータ（７）の制御手順
について図３により説明する。尚、この制御は、ポンプ
ロータ（５）が定常回転周波数で回転しているときに、
所定時間（１サンプリング時間）毎に行われるようにな
っている。

【００３６】先ず、ステップＳ１で両ポンプロータ位置
センサ（３１），（３１）により下部ポンプケーシング
（３ｄ）の内周面からポンプロータ（５）外周面までの
距離をそれぞれ検出し、ステップＳ２で両ポンプロータ
位置センサ（３１），（３１）の距離データを平均して
回転時の平均距離を求める。そして、ステップＳ３で、
ポンプロータ（５）の停止時に上記回転時の平均距離と
同様にして予め求めておいた停止時の平均距離から上記
回転時の平均距離と遠心力による伸び分とを引くことに
よりポンプロータ（５）下端部の熱膨張量を求める。上
記遠心力による伸び分としては、ポンプロータ（５）の
回転周波数に応じて予め調べておいた値か、若しくは計
算式により演算した値か、又はポンプロータ（５）の回
転開始直後において定常回転周波数に達した段階で求め
た回転時の平均距離から停止時の平均距離を引いた値か
のいずれかを使用する。

【００３７】続いて、ステップＳ４で上記熱膨張量に基
づいてポンプロータ（５）の温度を演算する。すなわ
ち、ポンプロータ（５）下端部の熱膨張量は、ポンプロ
ータ（５）の温度と直接的に対応しているので、その対
応関係を予め調べておいてその関係から温度に換算した
り、計算式により演算したりして温度を求める。尚、こ
のとき、下部ポンプケーシング（３ｄ）の内周面に温度
センサを設け、その温度センサが検出する下部ポンプケ
ーシング（３ｄ）の温度も考慮して上記ポンプロータ
（５）の温度を補正するようにしてもよい。

【００３８】次に、ステップＳ５に進んで上記ポンプロ
ータ（５）の温度が所定値以上か否かを判定する。この
判定がＹＥＳのときには、ステップＳ６に進んで電動モ
ータ（７）の停止制御を行なってリターンする一方、上
記判定がＮＯのときには、ステップＳ７に進んで電動モ
ータ（７）の通常制御を行なってリターンする。すなわ
ち、ポンプロータ（５）の温度が所定値以上となると、
ポンプロータ（５）等に異常が発生したと判断し、ポン
プロータ（５）等を保護すべく電動モータ（７）を停止
させる一方、異常がなければ、そのままポンプロータ
（５）が定常回転周波数となるように電動モータ（７）
を制御する。

【００３９】上記電動モータ（７）の制御手順におい
て、ステップＳ１〜Ｓ３により、ポンプロータ位置セン
サ（３１），（３１）を有しかつポンプロータ（５）の
熱膨張量を検出する熱膨張量検出手段（３２）が構成さ
れ、また、ステップＳ４により、その熱膨張量検出手段
（３２）により検出されたポンプロータ（５）の熱膨張
量に基づいてポンプロータ（５）の温度を演算する温度
演算手段（３３）が構成されている。そして、上記熱膨
張量検出手段（３２）及び温度演算手段（３３）によ
り、スラスト磁気軸受（１１）及び各ラジアル磁気軸受
（１２）により浮上保持されている回転軸（４）と回転
一体のポンプロータ（５）の温度を検出するためのロー
タ温度検出装置が構成されている。

【００４０】したがって、上記実施形態１では、ポンプ
ロータ（５）が回転軸（４）と共にスラスト磁気軸受
（１１）及び各ラジアル磁気軸受（１２）により浮上保
持されて回転しているときに、両ポンプロータ位置セン
サ（３１），（３１）により下部ポンプケーシング（３
ｄ）の内周面からポンプロータ（５）外周面までの距離
がそれぞれ検出されてポンプロータ（５）の熱膨張量が
求められ、その熱膨張量に基づいてポンプロータ（５）
の温度が演算される。そして、その温度が異常に高い値
であると、電動モータ（７）が停止されるので、ポンプ
ロータ（５）等が破損するのを防止することができる。
このように、ポンプロータ（５）の温度と直接的に対応
する熱膨張量を検出してその熱膨張量に基づいてポンプ
ロータ（５）の温度を演算するので、ポンプロータ
（５）の温度を直接検出しているのと殆ど同じことにな
り、電動モータ（７）等の他の部品の温度からポンプロ
ータ（５）の温度を推定する場合に比べて温度検出精度
を格段に向上させることができる。

【００４１】しかも、熱膨張量を求めるための下部ポン
プケーシング（３ｄ）の内周面からポンプロータ（５）
外周面までの距離は、非接触式位置センサである両ポン
プロータ位置センサ（３１），（３１）により容易にか
つ正確に検出される。そして、１つの位置センサ（３
１）のみでは、ポンプロータ（５）がその径方向にぶれ
たときに、熱膨張量の増加又は減少が検出されることに
なるが、上記実施形態では、２つのポンプロータ位置セ
ンサ（３１），（３１）がポンプロータ（５）の軸心に
対して互いに対向して設けられて、その距離データが平
均されるので、ポンプロータ（５）がその径方向にぶれ
た際にポンプロータ（５）の温度が変化したと誤認する
のを確実に防止することができる。

【００４２】さらに、ポンプロータ（５）は、その軸心
方向の一端が開口された有底筒状をなし、両ポンプロー
タ位置センサ（３１），（３１）は、そのポンプロータ
（５）の軸心方向において開口側に対応して設けられて
いるので、温度変化に対する径方向の熱膨張量の変化を
底部側よりも大きくすることができ、その熱膨張量の検
出精度をより一層向上させることができる。

【００４３】よって、放射温度計を使用してポンプロー
タ（５）の温度を検出しなくても、ポンプロータ（５）
等のターボ分子ポンプ（Ａ）の異常を確実に検出するこ
とができ、ポンプ（Ａ）を大きくすることなくその信頼
性を向上させることができる。

【００４４】（実施形態２）図４は本発明の実施形態２
を示し（尚、以下の各実施形態では図１と同じ部分につ
いては同じ符号を付してその詳細な説明は省略する）、
両ポンプロータ位置センサ（３１），（３１）の配置を
上記実施形態１と異ならせたものである。

【００４５】すなわち、この実施形態では、両ポンプロ
ータ位置センサ（３１），（３１）は、ポンプロータ
（５）の内周側つまり内部ケーシング（３ａ）の外周面
に、ポンプロータ（５）の軸心に対して互いに対向して
設けられ、この外周面からポンプロータ（５）の開口側
端部における内周面までの距離を検出するように構成さ
れている。そして、両ポンプロータ位置センサ（３
１），（３１）は、上記実施形態１と同様にしてポンプ
ロータ（５）の径方向の熱膨張量を検出するようになっ
ており、その熱膨張量に基づいてポンプロータ（５）の
温度が演算されてその演算結果により電動モータ（７）
の制御がなされるようになっている。

【００４６】したがって、上記実施形態２では、上記実
施形態１と同様の作用効果が得られると共に、両ポンプ
ロータ位置センサ（３１），（３１）は、ガス分子が直
接流れることのないポンプロータ（５）の内周側に設け
られているので、そのガス分子が各ポンプロータ位置セ
ンサ（３１）に悪影響を及ぼすのを防止することができ
る。また、各位置センサ（３１）のコネクタ（２５）へ
の配線を、ポンプロータ（５）の内周側に配置された磁
気軸受（１１），（１２）の電磁石（１１ｂ），（１２
ｂ）等の配線と共に１つに束ねることができ、断線を有
効に防止することができる。よって、ターボ分子ポンプ
（Ａ）の信頼性をより一層向上させることができる。

【００４７】（実施形態３）図５は本発明の実施形態３
を示し、両ポンプロータ位置センサ（３１），（３１）
は、上記実施形態１，２とは異なり、ポンプロータ
（５）の軸心方向の熱膨張量を検出するように構成され
たものである。

【００４８】すなわち、この実施形態では、両ポンプロ
ータ位置センサ（３１），（３１）は、ポンプロータ
（５）の下端面の下側に位置するように内部ケーシング
（３ａ）の外周面に、ポンプロータ（５）の軸心に対し
て互いに対向して取付固定され、該位置センサ（３１）
からポンプロータ（５）の下端面までの距離を検出する
ように構成されている。

【００４９】そして、この実施形態では、図６に示すよ
うに、電動モータ（７）の制御が行われるようになって
いる。尚、この制御手順は、基本的には上記実施形態１
と同じである。

【００５０】つまり、ステップＴ１で両ポンプロータ位
置センサ（３１），（３１）により該位置センサ（３
１），（３１）からポンプロータ（５）下端面までの距
離をそれぞれ検出し、ステップＴ２で両ポンプロータ位
置センサ（３１），（３１）の距離データを平均して回
転時の平均距離を求める。次に、ステップＴ３で、ポン
プロータ（５）の停止時に上記回転時の平均距離と同様
にして予め求めておいた停止時の平均距離から上記回転
時の平均距離を引くことによりポンプロータ（５）の軸
心方向の熱膨張量を求める。尚、このステップＴ３で熱
膨張量を求める際、ポンプロータ（５）の軸心方向では
遠心力の影響を考慮しなくてもよいので、上記実施形態
１と異なり、遠心力による伸び分をさらに引く必要はな
い。そして、その後のステップＴ４〜Ｔ７では、上記実
施形態１において説明したステップＳ４〜Ｓ７と同じ制
御を行う。

【００５１】上記電動モータ（７）の制御手順におい
て、上記実施形態１と同様に、ステップＴ１〜Ｔ３によ
り、熱膨張量検出手段（３２）が構成され、また、ステ
ップＴ４により温度演算手段（３３）が構成されてい
る。

【００５２】したがって、上記実施形態３では、各ポン
プロータ位置センサ（３１）がポンプロータ（５）の軸
心方向の熱膨張量を検出するように構成されているの
で、遠心力の影響がない分だけ熱膨張量の検出精度を向
上させることができる。また、２つのポンプロータ位置
センサ（３１），（３１）がポンプロータ（５）の軸心
に対して互いに対向して設けられているので、ポンプロ
ータ（５）の軸心がぶれて鉛直方向から斜めに傾くこと
により両位置センサ（３１），（３１）で距離データが
異なったとしても、その距離データが平均されるので、
ポンプロータ（５）の温度が変化したと誤認するのを確
実に防止することができる。よって、熱膨張量検出精度
をより一層向上させることができる。

【００５３】（実施形態４）図７は本発明の実施形態４
を示し、上記実施形態３とは異なり、１つのポンプロー
タ位置センサ（３１）によりポンプロータ（５）の軸心
方向の熱膨張量を検出するようにしたものである。

【００５４】すなわち、この実施形態では、上記ポンプ
ロータ位置センサ（３１）は、ポンプロータ（５）の上
端面の上側でそのロータ（５）の軸心に位置するように
設けられ、該位置センサ（３１）からポンプロータ
（５）の上端面までの距離を検出するように構成されて
いる。このポンプロータ位置センサ（３１）は、円周方
向に略等間隔に設けられかつ細長い形状を有する複数の
センサ支持部材（３５），（３５），…の一端部にそれ
ぞれ固定され、その各センサ支持部材（３５）の他端部
は吸気口ケーシング（３ｆ）の内周面に取付固定されて
いる。

【００５５】したがって、上記実施形態４では、上記実
施形態３と同様に、ポンプロータ位置センサ（３１）が
ポンプロータ（５）の軸心方向の熱膨張量を検出するよ
うに構成されているので、遠心力の影響を考慮しなくて
も済む。また、その位置センサ（３１）がロータ（５）
の軸心に対応して設けられているので、ロータ（５）の
軸心ぶれの影響を受けることはない。このため、１つの
位置センサ（３１）であっても、精度良く熱膨張量を検
出することができる。よって、熱膨張量検出精度を向上
させつつ、より一層簡単な熱膨張量検出手段（３２）が
得られる。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１又は７の
発明によると、磁気軸受により浮上保持されているロー
タの温度を検出するようにしたロータ温度検出装置に対
して、ロータの熱膨張量を検出し、その熱膨張量に基づ
いてロータの温度を演算するようにしたことにより、ロ
ータ等の異常検出精度の向上化を図ることができる。

【００５７】請求項２の発明によると、熱膨張量検出手
段は、非接触式位置センサを有するようにしたことによ
り、熱膨張量検出手段の構成の簡略化を図ることができ
る。

【００５８】請求項３の発明によると、２つの非接触式
位置センサを、ロータの軸心に対して互いに対向して設
けたことにより、ロータの径方向のぶれの影響を低減し
て、ロータの熱膨張量検出のさらなる高精度化を図るこ
とができる。

【００５９】請求項４の発明によると、ロータを、真空
ポンプにおいて軸心方向の一端が開口された有底筒状の
ポンプロータとし、両非接触式位置センサを、そのポン
プロータの軸心方向において開口側に対応して設けたこ
とにより、真空ポンプにおいて異常判定を正確に行うこ
とができ、その信頼性の向上化を図ることができる。請
求項５の発明によると、両非接触式位置センサをポンプ
ロータの内周側に設けたことにより、真空ポンプの信頼
性をより一層向上させることができる。

【００６０】請求項６の発明によると、非接触式位置セ
ンサを、ロータの軸心方向の熱膨張量を検出するように
構成したことにより、熱膨張量検出精度を向上させつ
つ、熱膨張量検出手段のさらなる簡略化を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に係るロータ温度検出装置
が内蔵されたターボ分子ポンプの全体構成を示す断面図
である。

【図２】制御系統を示すブロック図である。

【図３】電動モータの制御手順を示すフローチャートで
ある。

【図４】実施形態２を示す図１相当図である。

【図５】実施形態３を示す図１相当図である。

【図６】実施形態３における電動モータの制御手順を示
す図３相当図である。

【図７】実施形態４を示す図１相当図である。

【符号の説明】

（Ａ） ターボ分子ポンプ（真空ポンプ） （４） 回転軸 （５） ポンプロータ （１１） スラスト磁気軸受 （１２） ラジアル磁気軸受 （３１） ポンプロータ位置センサ（非接触式位置セン
サ） （３２） 熱膨張量検出手段 （３３） 温度演算手段

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気軸受（１１），（１２）により浮上
   保持されているロータ（５）の温度を検出するようにし
   たロータ温度検出装置において、 上記ロータ（５）の熱膨張量を検出する熱膨張量検出手
   段（３２）と、 上記熱膨張量検出手段（３２）により検出された熱膨張
   量に基づいてロータ（５）の温度を演算する温度演算手
   段（３３）とを備えたことを特徴とするロータ温度検出
   装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のロータ温度検出装置にお
   いて、 熱膨張量検出手段（３２）は、非接触式位置センサ（３
   １）を有することを特徴とするロータ温度検出装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載のロータ温度検出装置にお
   いて、 熱膨張量検出手段（３２）は、ロータ（５）の径方向の
   熱膨張量を検出する２つの非接触式位置センサ（３
   １），（３１）を有し、 上記両非接触式位置センサ（３１），（３１）が、ロー
   タ（５）の軸心に対して互いに対向して設けられている
   ことを特徴とするロータ温度検出装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載のロータ温度検出装置にお
   いて、 ロータ（５）は、真空ポンプ（Ａ）において軸心方向の
   一端が開口された有底筒状のポンプロータであって、 両非接触式位置センサ（３１），（３１）は、上記ポン
   プロータ（５）の軸心方向において開口側に対応して設
   けられていることを特徴とするロータ温度検出装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載のロータ温度検出装置にお
   いて、 両非接触式位置センサ（３１），（３１）は、ポンプロ
   ータ（５）の内周側に設けられていることを特徴とする
   ロータ温度検出装置。
6. 【請求項６】 請求項２記載のロータ温度検出装置にお
   いて、 非接触式位置センサ（３１）は、ロータ（５）の軸心方
   向の熱膨張量を検出するように構成されていることを特
   徴とするロータ温度検出装置。
7. 【請求項７】 磁気軸受（１１），（１２）により浮上
   保持されているロータ（５）の温度を検出する温度検出
   方法において、 上記ロータ（５）の熱膨張量を検出し、 上記熱膨張量に基づいてロータ（５）の温度を演算する
   ことを特徴とするロータ温度検出方法。