真空泵、真空排气装置及真空泵的运转控制方法
真空泵、真空排气装置及真空泵的运转控制方法
【专利摘要】本发明提供一种在不会发生失调、能够实现稳定的排气动作的真空泵、真空排气装置及真空泵的运转控制方法。真空泵具有：转子（21、22）；驱动马达（35）；磁耦合机构（50），其以第1阈值（Th1）以下的转动扭矩向所述转子传递所述驱动马达的转动力。该真空泵的运转控制方法为：当所述负载扭矩为比所述第1阈值（Th1）小的第2阈值（Th2）以下时，增大所述驱动马达（35）的转速，当所述负载扭矩超过所述第2阈值（Th2）且为所述第1阈值（Th1）以下时，减小所述驱动马达（35）的转速。
【专利说明】真空泵、真空排气装置及真空泵的运转控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种使用磁耦合来传递驱动力的真空泵、真空排气装置及真空泵的运转控制方法。
【背景技术】
[0002]机械增压泵为变容积式真空泵，即，通过使配置在壳体内的两个茧型转子均沿着相反方向同步转动来将气体由进气口向排气口进行输送。在机械增压泵中，由于两转子之间以及各转子和壳体之间不接触，因而造成的机械性损伤非常少，例如，与像油回转真空泵这样的摩擦动作较大的真空泵相比，该机械增压泵具有能够减少驱动所需能量的优点。
[0003]在机械增压泵中，由于用于收装两个转子的泵室内不需要润滑油，因而由润滑油所造成的真空污染较少。另外，在泵运转时，为了始终准确地维持两转子的转动相位和各转子的轴的中心，需要对用于使各转子同步转动的齿轮和用于支承各转子的转轴的轴承等进行润滑。因此，预先在用于收装上述齿轮的齿轮室中存积润滑油，在泵运转时对各部进行润滑。
[0004]但是，排气口处压力的上升可能会使空气由壳体向收装马达的马达室泄露，或者产生轴封漏油的现象。这样的问题在泵驱动初期，尤其是在对真空腔进行排气，使其由大气压变成真空时容易产生。因此，人们提出了如下一种真空泵:对壳体内部和马达室之间进行划分，使马达和转子通过磁耦合连接，从而确保壳体内部和马达室之间的气密性(例如参照下述专利文献I)。
[0005]【专利文献I】日本发明专`利公开公报特开平6-185483号
[0006]但是，在具有磁耦合结构的机械增压泵中，当负载扭矩过大时，则会产生马达和转子之间的磁性连接状态被解除的现象(失调)。当发生失调时，由于不能进行正常的泵动作，因而需要使泵动作暂时停止，之后再对泵进行重新启动。因此，当反复发生失调时，对被排气系统(排气对象)的排气操作需要花费很长时间。
【发明内容】
[0007]鉴于上述情况，本发明的目的在于，提供一种不会发生失调、能够实现稳定的排气动作的真空泵、真空排气装置及真空泵的运转控制方法。
[0008]为了达成上述目的，本发明的一个技术方案所涉及的真空泵具有:泵体部、驱动部、磁稱合机构、控制器。
[0009]上述泵体部具有:泵室，其具有进气口和排气口 ；转子，其配置在上述泵室中，用来将气体从上述进气口向上述排气口进行输送。
[0010]上述驱动部具有:马达室，其邻接上述泵室；驱动马达，其配置在上述泵室中，用来驱动上述转子转动。
[0011]上述磁耦合机构具有分隔部件、第I磁体、第2磁体。上述分隔部件用于划分上述泵室和上述马达室且使两者保持气密性。上述第I磁体安装在上述转子上。上述第2磁体安装在上述驱动马达上，通过上述分隔部件与上述第I磁体磁性连接。上述磁耦合机构以第I阈值以下的转动扭矩向上述转子传递上述驱动马达的转动力。
[0012]上述控制器具有检测部、转动控制部。上述检测部用于检测上述驱动马达的负载扭矩。上述转动控制部用于控制上述驱动马达的转速。当上述负载扭矩为比上述第I阈值小的第2阈值以下时，上述控制器使上述驱动马达的转速增大，当上述负载扭矩超过上述第2阈值且为上述第I阈值以下时，上述控制器使上述驱动马达的转速减小。
[0013]本发明的一个技术方案所涉及的真空排气装置具有第I真空泵、第2真空泵、控制器。
[0014]上述第I真空泵具有泵室、转子、驱动马达、磁耦合机构。上述泵室具有进气口和排气口。上述转子配置在上述泵室内，用于将气体由上述进气口向上述排气口进行输送。上述磁耦合机构以第I阈值以下的转动扭矩向上述转子传递上述驱动马达的转动力。
[0015]上述第2真空泵用于排出输送到上述排气口中的气体。
[0016]上述控制器具有检测部和转动控制部。上述检测部用于检测上述驱动马达的负载扭矩。上述转动控制部用于控制上述驱动马达的转速。当上述负载扭矩为比上述第I阈值小的第2阈值以下时，上述控制器使上述驱动马达的转速增大，当上述负载扭矩超过上述第2阈值且为上述第I阈值以下时，上述控制器使上述驱动马达的转速减小。
[0017]本发明的一个技术方案所涉及的真空泵的运转控制方法为:真空泵具有:转子；驱动马达；磁耦合机构，其以第I阈值以下的转动扭矩向上述转子传递上述驱动马达的转动力。
[0018]上述运转控制方法包括:检测上述马达的负载扭矩，
[0019]当上述负载扭矩为比上述第I阈值小的第2阈值以下时，使上述驱动马达的转速增大。
[0020]当上述负载扭矩超过上述第2阈值且为上述第I阈值以下时，使上述驱动马达的转速减小。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为表示本发明的一个实施方式所涉及的真空排气装置的示意结构图。
[0022]图2为表示本发明的一个实施方式所涉及的真空泵的示意剖视图。
[0023]图3为表示上述真空泵的泵体部的具体结构的剖视图。
[0024]图4为说明上述真空泵的运转控制方法的流程图。
[0025]图5为表示上述真空泵的负载扭矩和马达转速之间关系的时序图。
[0026]图6为表示上述真空泵的转速变化、进气侧压力及排气侧压力的时间变化的一个实验结果。
【具体实施方式】
[0027]本发明的一个实施方式所涉及的真空泵具有泵体部、驱动部、磁耦合机构、控制器。
[0028]上述泵体部具有:泵室，其具有进气口和排气口 ；转子，其配置在上述泵室中，用来将气体从上述进气口向上述排气口进行输送。[0029]上述驱动部具有:马达室，其邻接上述泵室；驱动马达，其配置在上述泵室中，用来驱动上述转子转动。
[0030]上述磁耦合机构具有分隔部件、第I磁体、第2磁体。上述分隔部件用于划分上述泵室和上述马达室且使两者保持气密性。上述第I磁体安装在上述转子上。上述第2磁体安装在上述驱动马达上，通过上述分隔部件与上述第I磁体磁性连接。上述磁耦合机构以第I阈值以下的转动扭矩向上述转子传递上述驱动马达的转动力。
[0031]上述控制器具有检测部、转动控制部。上述检测部用于检测上述驱动马达的负载扭矩。上述转动控制部用于控制上述驱动马达的转速。当上述负载扭矩为比上述第I阈值小的第2阈值以下时，上述控制器使上述驱动马达的转速增大，当上述负载扭矩超过上述第2阈值且为上述第I阈值以下时，上述控制器使上述驱动马达的转速减小。
[0032]在上述真空泵中，驱动马达以第I阈值以下的转动扭矩向转子传递转动力。第I阈值相当于在磁耦合机构没有失调的情况下能够使驱动马达和转子同步转动的转动扭矩。磁耦合机构的失调在转子的转动负荷超过驱动马达的转动负荷时发生，例如在泵驱动初期，排气口的压力(背压)过度上升时容易发生。上述真空泵针对驱动马达的负载扭矩设定第I阈值和第2阈值，根据检测出的负载扭矩的大小来控制驱动马达的转速，从而在不会使磁耦合机构发生失调、实现稳定的排气动作。这样例如能够在大气压到规定减压条件下实现稳定的排气动作。
[0033]当上述负载扭矩超过上述第I阈值时，上述控制器可以使上述驱动马达处于自由转动状态。
[0034]当检测出的负载扭矩超过第I阈值时，磁耦合机构失调的可能性较大。因此，在上述真空泵中，当驱动马达的负载扭矩超过第I阈值时，阻隔驱动马达的励磁，使其处于靠惯性转动的自由转动状态。这样能够尽早解除磁耦合机构的失调状态。
[0035]本发明的一个实施方式所涉及的真空排气装置具有第I真空泵、第2真空泵、控制器。
[0036]上述第I真空泵具有泵室、转子、驱动马达、磁耦合机构。上述泵室具有进气口和排气口。上述转子配置在上述泵室内，用于将气体从上述进气口向上述排气口进行输送。上述磁耦合机构以第I阈值以下的转动扭矩向上述转子传递上述驱动马达的转动力。
[0037]上述第2真空泵用于排出输送到上述排气口中的气体。
[0038]上述控制器具有检测部、转动控制部。上述检测部用于检测上述驱动马达的负载扭矩。上述转动控制部用于控制上述驱动马达的转速。当上述负载扭矩为比上述第I阈值小的第2阈值以下时，上述控制器使上述驱动马达的转速增大，当上述负载扭矩超过上述第2阈值且为上述第I阈值以下时，上述控制器使上述驱动马达的转速减小。
[0039]在上述真空排气装置中，第2真空泵具有用于消除(缓解)第I真空泵的背压的辅助泵的功能。较为典型的是，第2真空泵的排气量小于第I真空泵的排气量。因此，第I真空泵针对驱动马达的负载扭矩设定第I阈值和第2阈值，根据检测出的负载扭矩的大小来控制驱动马达的转速。这样能够不会使磁耦合机构发生失调、实现稳定的排气动作。
[0040]本发明的一个实施方式所涉及的真空泵的运转控制方法为如下真空泵的运转控制方法，即，该真空泵具有:转子；驱动马达；磁耦合机构，其以第I阈值以下的转动扭矩向上述转子传递上述驱动马达的转动力。[0041]上述运转控制方法包括检测上述马达的负载扭矩，
[0042]当上述负载扭矩为比上述第I阈值小的第2阈值以下时，上述驱动马达的转速增大，
[0043]当上述负载扭矩超过上述第2阈值且为上述第I阈值以下时，上述驱动马达的转速减小。
[0044]在上述真空泵的运转控制方法中，针对驱动马达的负载扭矩设定第I阈值和第2阈值，根据检测出的负载扭矩的大小来控制驱动马达的转速。这样能够在不会使磁耦合机构发生失调、实现稳定的排气动作。
[0045]下面，参照【专利附图】
【附图说明】本发明的【具体实施方式】。
[0046]图1为表示本发明的一个实施方式所涉及的真空排气装置的结构示意图。本实施方式的真空排气装置10具有第I真空泵I和第2真空泵11。
[0047]第I真空泵I的进气口通过真空阀V连接在腔C上，第I真空泵I的排气口连接在第2真空泵11的进气口上。第I真空泵I作为用于排出腔C内部空间气体的主泵而发挥作用，在本实施方式中，由机械增压泵构成。另外，第2真空泵11作为用于消除第I真空泵I的背压而进行排气的辅助泵而发挥作用。第2真空泵11的种类并没有特别限定，例如，可以使用旋转泵，但除此之外，也可以使用隔膜泵和涡旋泵等干式真空泵。
[0048]下面说明第I真空泵I的具体结构。
[0049]图2为表示第I真空泵I的示意剖视图。图3为表示泵体部的内部结构的剖视图。在各图中，X轴方向和Y轴方向分别表不在水平面内互相垂直的两个方向，Z轴方向表不与X轴方向和Y轴方向垂直的竖直方向(重力方向)。
[0050]第I真空泵I由I个机械增压泵构成。第I真空泵I具有泵体部2、驱动部3、转动传动部4。
[0051]泵体部2具有用于形成泵室23的第I壳体20。第I壳体20具有连接未图示的真空腔的进气口 201和连接其后的泵装置(例如旋转泵)的排气口 202。进气口 201和排气口202分别与泵室23连通。泵室23由第I壳体20和安装在第I壳体20两侧且使泵室23保持气密性的分隔壁24、25来划定(形成)。
[0052]泵体部2具有一对转子21、22。转子21、22分别具有沿着Y轴方向以平行状态延伸的转轴210、220。如图3所示，转子21、22具有茧型的截面，相互邻近配置且收装在泵室23中。在该转子21、22之间、转子21、22和第I壳体20之间、转子21、22和分隔壁24、25之间分别保持有少许间隙(例如0.02?0.04mm)ο
[0053]转轴210、220分别穿过分隔壁24、25，转轴210、220的一端部位于驱动部3内的马达室33中。并且，转轴210、220的另一端部位于转动传动部4内的齿轮室43中。
[0054]驱动部3具有安装在分隔壁24上且保持气密性的第2壳体30。马达室33形成在第2壳体30的内部。在分隔壁24的靠马达室33 —侧分别设置有用于支承转轴210、220转动的轴承31和轴封32。
[0055]马达室33通过第I排气通路Pl与泵室23连通。因而，马达室33能够通过第I排气通路Pl实现排气，在真空泵I运转时，与泵室23中的压力保持一致。在本实施方式中，第I排气通路Pl沿着Y轴方向穿过分隔壁24。
[0056]驱动部3具有用于使转子21的转轴210转动的驱动马达35。驱动马达35固定在第2壳体30上，并具有通过磁耦合机构50与转轴210连接的驱动轴350。驱动马达35例如由DC无刷电机构成，通过后述的控制器来控制驱动轴350的转数或者转动速度。
[0057]磁耦合机构50具有:内周侧磁体51，其呈环状且固定在转轴210的周围；外周侧磁体52，其呈环状且固定在驱动轴350的周围，通过该磁体51、52之间的磁性连接使转轴210和驱动轴350相互连接。
[0058]内周侧磁体51配置在支承部件53的外周部上，该支承部件53固定在转轴210的顶端，外周侧磁体52配置在支承部件54的内周部上，该支承部件54固定在驱动轴350上。内周侧磁体51和外周侧磁体52隔着分隔部件55而相对配置。分隔部件55的周缘部保持气密性地固定在形成于第2壳体30的内周面上的环状凸部30a上。配置有内周侧磁体51的马达室33和配置有外周侧磁体52的大气室34由分隔部件55来隔开。
[0059]转动传动部4具有气密性地安装在分隔壁25上的第3壳体40，齿轮室43形成在第3壳体40的内部。在分隔壁25的靠齿轮室43 —侧分别设置有用于支承转轴210、220转动的轴承45和轴封46。
[0060]第3壳体40用于形成齿轮室43，该齿轮室43用于收装使转子21、22相互逆向同步转动的齿轮机构。上述齿轮机构具有:同步齿轮41，其固定在转轴210的端部上；同步齿轮42，其固定在转轴220的端部上。这样，当马达35驱动转轴中的一个即转轴210使其以其转动轴线为中心转动时，马达35的转动力通过同步齿轮41、42传递给转轴中的另一个即转轴220。此时，转轴220和转轴210逆向转动。
[0061]在齿轮室43中存留有用于润滑齿轮机构的润滑油G。在同步齿轮41、42的顶端固定有用于搅起润滑油G的搅油板47，通过同步齿轮41、42的转动来向同步齿轮41、42和轴承45等供给润滑油G。从而使转子21、22维持其相对位置的同时适当地转动。在第3壳体40上设置有用于确认齿轮室43中的润滑油G的存留量的窗口 44。并且，在齿轮室43上设置有密封板48，其目的是为了防止因同步齿轮41、42的转动所引起的润滑油G的飞散。密封板48大致呈平板形状且安装在分隔壁25上，以罩住同步齿轮41、42的上部。
[0062]齿轮室43通过第2排气通路P2与马达室33相连通。这样能够使齿轮室43通过第2排气通路P2实现排气，在真空泵I运转时，与马达室33和泵室23中的压力保持一致。
[0063]在本实施方式中，第2排气通路P2通过第3壳体40、分隔壁25、第I壳体20以及分隔壁24使齿轮室43与马达室33相连通。第2排气通路P2主要由主通路部P21和连接通路部P22形成，该主通路部P21沿着Y轴方向穿过分隔壁24、25，该连接通路部P22形成在第3壳体40上。另外，也可以通过在第2壳体30上也形成相同的连接通路部使主通路部P21和马达室33相互连接。
[0064]第I真空泵I还具有控制器60。控制器60具有:检测部61，其用于检测驱动马达35的负载扭矩；转动控制部62，其用于控制驱动马达35的转速。控制器60较为典型的是由具有运算部、存储部等的计算机构成，例如可以与驱动部3组合为一体。
[0065]检测部61用于检测通过磁耦合机构50来使转子21转动的驱动马达35的负载扭矩。负载扭矩的检测方法并没有特别限定，可以采用人们公知的方法。例如，通过测定检测用线圈的两端电压，能够检测出驱动马达35的负载扭矩，该检测用线圈串联连接在卷绕驱动马达35的定子的励磁线圈上。
[0066]转动控制部62用于控制驱动马达35的转速。转速的控制方法并没有特别限定，较为典型的是，通过控制马达的感应电动势来控制转速。在本实施方式中，转动控制部62具有变频器。该变频器的形式也没有特别限定，例如可以采用PWM (脉冲宽度调制)。
[0067]控制器60根据检测部61的输出结果来控制驱动马达35的转速。S卩，当驱动马达35的负载扭矩为比第I阈值(Thl)小的第2阈值(Th2)以下时，控制器60使驱动马达35的转速增大，另外，当驱动马达35的负载扭矩超过第2阈值(Th2)且为第I阈值(Thl)以下时，控制器60使驱动马达35的转速减小。
[0068]在这里，第I阈值(Thl)为在没有使磁耦合机构50发生失调的情况下使转子21能够转动时的驱动马达35的最大驱动扭矩。磁稱合机构50的失调表不内周侧磁体51和外周侧磁体52的磁性连接被解除，而不能使驱动马达35的驱动轴350和转子21的转轴210同步转动的状态。
[0069]第I阈值是在考虑磁耦合机构50的磁性连接力、第I真空泵I的排气量[Pa/m3/s]、第2真空泵11的排气量[Pa/m3/s]、第I真空泵I的动作压力等的基础上来确定的。即，由于失调产生时的负载扭矩(失调扭矩)因马达的转速、泵的背压(排气口侧的压力)等而发生变化，因此在考虑上述各条件的基础上来设定第I阈值(Thl)。在本实施方式中，第I阈值(Thl)为 0.8N.m。
[0070]第2阈值(Th2)被设定为小于第I阈值(Thl)的适当的值。当驱动马达35的负载扭矩为第2阈值(Th2)以下时，控制器60使驱动马达35的转速增大，当上述负载扭矩超过第2阈值(Th2)且为第I阈值(Thl)以下时，控制器60使驱动马达35的转速减小。即，在本实施方式中，通过以比第I阈值(Thl)小的第2阈值(Th2)为基准来减小驱动马达35的转速，能够可靠地防止磁耦合机构50的失调，实现稳定的排气动作。第2阈值(Th2)可以适当地进行设定，在本实施方式中，第2阈值(Th2)为0.55N.m。
[0071]第2阈值(Th2)可以为驱动马达35的额定扭矩。由此能够有效地驱动驱动马达35，减少耗电量。另外，第2阈值(Th2)并不局限于设定成与驱动马达35的额定扭矩相同的值，例如，可以在考虑额定转速下的负载扭矩变动的基础上，将第2阈值(Th2)设定为稍大于上述额定扭矩的值。
[0072]另外，当驱动马达35的负载扭矩超过第I阈值(Thl)时，控制器60使驱动马达35处于自由转动状态。当检测出的负载扭矩超过第I阈值时，磁耦合机构失调的可能性较大。因此，在上述真空泵中，当驱动马达的负载扭矩超过第I阈值时，切断驱动马达的励磁，使其处于靠惯性转动的自由转动状态。这样能够提早解除磁耦合机构的失调状态。
[0073]下面对本实施方式的真空排气装置10的动作进行说明。
[0074]参照图1，腔C的内部为大气压，真空阀V处于打开状态。在该状态下，第I真空泵I和第2真空泵11同时被驱动。
[0075]在第I真空泵I中，马达35运转，通过磁耦合机构50使转轴210和驱动轴350 —起转动，从而带动泵室23内的转子21转动。转轴210的转动力在转动传动部4中被传递给转子22的转轴220，从而使转子22与转子21同步逆向转动。通过该转子21、22的转动来使泵体部2进行如下规定的泵动作:使由进气口 201所吸入的气体向排气口 202排出。
[0076]此时，控制器60使驱动马达35以第I阈值(Thl)以下的转动扭矩转动，通过磁耦合机构50向转子21传递转动力。第I阈值(Thl)相当于在磁耦合机构50没有发生失调的情况下能够使驱动马达35和转子21同步转动的转动扭矩。[0077]伴随着泵室23的压力的降低，通过第I和第2排气通路P1、P2来使马达室33和齿轮室43实现减压。由此使泵室23和邻接泵室23的马达室33及齿轮室43之间的差压变小，因而能够防止因泵室23中的压力泄漏所引起的泵性能的降低。
[0078]在第I真空泵I驱动时，第2真空泵11始终被驱动。第2真空泵11用于消除第I真空泵I的背压，即，对输送到排气口 202的气体进行排气。
[0079]在真空排气装置10的启动初期，第I真空泵I对处于大气压下的腔C进行排气。因此能够使第I真空泵I的排气口 202处的压力达到大气压以上。此时，虽然泵室23内的气体逆流向马达室33，但是由于磁耦合机构50的分隔部件55对马达室33侧和驱动马达35侧进行分隔且使之保持气密性，因此使用于轴封等的润滑油不会向驱动马达35侧流出，从而能够防止润滑油泄漏到泵外。
[0080]另外，在真空排气装置10的启动初期，由于第I真空泵I的背压较大，因而使转子21的转动负荷大于驱动马达35的转动负荷，从而容易使磁耦合机构50产生失调。为了解决此问题，控制器60如下控制驱动马达35的转速。
[0081]图4为表示控制器60控制驱动马达35的控制流程图。图5为表示驱动马达35的负载扭矩和转速的时间变化的一个例子的时序图。
[0082]控制器60根据检测部61的输出结果来测定驱动马达35的负载扭矩(步骤I)。之后，当测定出的负载扭矩为第3阈值(Th3)以上第2阈值(Th2)以下时，由控制器60来执行驱动马达35的加速控制即转速的增大控制(步骤2、3、4)。在这里，第3阈值(Th3)小于第
2阈值(Th2)，相当于比磁耦合机构50失调时所检测出的负载扭矩大的值。第3阈值(Th3)的值并没有特别限定，例如为0.13N.m。
[0083]当驱动马达35的负载扭矩为第3阈值(Th3)以上第2阈值(Th2)以下时，使转速增大，从而能够在防止磁耦合机构50的失调的前提下，提高第I真空泵I的排气量。在本实施方式中，将驱动马达35的转速控制在O?3500rpm的范围内。
[0084]在图5中，区间Dl、D2对应于从驱动马达35启动开始到其达到最大转速时的时间。由于在该时间点，驱动马达35的负载扭矩还没有达到第2阈值(Th2)，因而以最大转速来驱动驱动马达35。
[0085]另外，由于第2真空泵11的排气量小于第I真空泵I的排气量，因而使第I真空泵I的背压逐渐上升，驱动马达35的负载扭矩也随之逐渐上升。当驱动马达35的负载扭矩超过第2阈值(Th2)且为第I阈值(Thl)以下时，由控制器60来执行使驱动马达35转速减小的控制(步骤2、5、6，区间D3)。从而能够防止磁耦合机构50的失调，稳定地继续进行由转子21的转动所引起的排气动作。
[0086]还有，当驱动马达35的负载扭矩超过第I阈值(Thl)时，控制器60判断为驱动马达35处于过负荷状态，根据需要发出出错信号，使驱动马达35停止运转(步骤8)。
[0087]当通过进行驱动马达35的转速减小控制而使负载扭矩变为第2阈值(Th2)以下时，控制器60再次执行驱动马达35的转速上升控制(步骤2?4，区间D4)。然后，通过执行与上述相同的控制，从而由第I和第2真空泵1、11来对腔I进行排气(区间D5、D6)。
[0088]区间D7表示在进行驱动马达35的转速减小控制时，磁耦合机构50发生失调的时间。当驱动马达35的负载扭矩为第3阈值(Th3)以下时，控制器60判定磁耦合机构50发生失调，停止向驱动马达35供电，从而使驱动轴350处于自由转动状态(步骤3、7)。因而能够提早解除磁耦合机构50的失调状态。然后，通过由控制器60再次执行驱动马达35的转速增大控制，从而重新开始进行腔I的排气动作。当腔C达到目标压力后，控制器60使驱动马达35继续被驱动，以使腔C维持目标压力。另外，在使泵停止运转时，控制器60使向驱动马达35的供电停止。
[0089]如上所述，采用上述本实施方式，根据驱动马达35的负载扭矩来控制转速，能够防止磁耦合机构50的失调，并且能够继续进行排气动作。因而能够使腔C提早达到目标压力。另外，能够通过第I真空泵I对腔C进行真空排气，使其由大气压变为目标压力。
[0090]图6为表示从第I真空泵I的启动开始到其达到目标压力时的驱动马达35的转速变化的一个测定结果。进气口 201的压力(Pl)和排气口 202的压力(P2)的时间变化在图6中也有表示。使用内容积20L的真空腔C来进行测定。如图6所示，采用本实施方式能够使磁耦合机构50不发生失调、实现稳定的排气动作。
[0091]上面已经对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明并不局限于此，可以根据本发明的技术思想进行各种变形。
[0092]例如，在上述实施方式中，在控制第I真空泵I的驱动马达35的转速时，针对驱动马达35的负载扭矩设定第I~3阈值(Thl~Th3)，但是阈值的大小、所设定的阈值的数量并不局限于上述例子，可以对其进行适当地变更。
[0093]另外，在上述实施方式中，使用机械增压泵作为第I真空泵1，但是并不局限于此，本发明也可以适用于多级罗茨泵和涡旋泵等其他干式真空泵。
[0094]【附图标记说明】
[0095]1:第I真空泵；2:泵体部；3:驱动部；10:真空排气装置;11:第2真空泵;21、22:转子；23:泵室；35:驱动马达；50:磁耦合机构；51:内周侧磁体；52:外周侧磁体；55:分隔部件；60:控制器；61:检测部`；62:转动控制部；201:进气口 ；202:排气口。
【权利要求】
1.一种真空泵，具有泵体部、驱动部、磁耦合机构、控制器，其特征在于， 所述泵体部具有: 泵室，其具有进气口和排气口； 转子，其配置在所述泵室中，用于将气体由所述进气口向所述排气口进行输送， 所述驱动部具有: 马达室，其邻接所述泵室； 驱动马达，其配置在所述马达室中，用于驱动所述转子转动， 所述磁稱合机构具有: 分隔部件，其用于划分所述泵室和马达室且使两者保持气密性； 第I磁体，其安装在所述转子上； 第2磁体，其安装在所述驱动马达上，通过所述分隔部件与所述第I磁体磁性连接， 所述磁耦合机构以第I阈值以下的转动扭矩向所述转子传递所述驱动马达的转动力， 所述控制器具有: 检测部，其用于检测所述驱动马达的负载扭矩； 转动控制部，其用于控制所述驱动马达的转速， 当所述负载扭矩为比所述第I阈值小的第2阈值以下时，所述控制器使所述驱动马达的转速增大，当所述负载扭矩超过所述第2阈值且为所述第I阈值以下时，所述控制器使所述驱动马达的转速减小。
2.根据权利要求1所述的真空泵，其特征在于， 当所述负载扭矩超过所述第I阈值时，所述控制器使所述驱动马达处于自由转动状态。
3.根据权利要求1或者2所述的真空泵，其特征在于， 所述第2阈值为所述驱动马达的额定扭矩。
4.一种真空排气装置，具有第I真空泵、第2真空泵、控制器，其特征在于， 所述第I真空泵具有: 泵室，其具有进气口和排气口 ； 转子，其配置在所述泵室内，用于将气体由所述进气口向所述排气口进行输送； 驱动马达； 磁耦合机构，其以第I阈值以下的转动扭矩向所述转子传递所述驱动马达的转动力， 所述第2真空泵用于排出输送到所述排气口的气体， 所述控制器具有: 检测部，其用于检测所述驱动马达的负载扭矩； 转动控制部，其用于控制所述驱动马达的转速， 当所述负载扭矩为比所述第I阈值小的第2阈值以下时，所述控制器使所述驱动马达的转速增大，当所述负载扭矩超过所述第2阈值且为所述第I阈值以下时，所述控制器使所述驱动马达的转速减小。
5.一种真空泵的运转控制方法，所述真空泵具有:转子；驱动马达；磁耦合机构，其以第I阈值以下的转动扭矩向所述转子传递所述驱动马达的转动力，其特征在于， 检测所述马达的负载扭矩，当所述负载扭矩为比所述第I阈值小的第2阈值以下时，使所述驱动马达的转速增大，当所述负载扭矩超过所述第2阈值且`为所述第I阈值以下时，使所述驱动马达的转速减小。
【文档编号】F04C25/02GK103502650SQ201280011595
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2012年3月2日 优先权日:2011年3月11日
【发明者】宫田一哉, 田边优作, 上原崇介 申请人:Ulvac机工株式会社
【专利摘要】本发明提供一种在不会发生失调、能够实现稳定的排气动作的真空泵、真空排气装置及真空泵的运转控制方法。真空泵具有：转子（21、22）；驱动马达（35）；磁耦合机构（50），其以第1阈值（Th1）以下的转动扭矩向所述转子传递所述驱动马达的转动力。该真空泵的运转控制方法为：当所述负载扭矩为比所述第1阈值（Th1）小的第2阈值（Th2）以下时，增大所述驱动马达（35）的转速，当所述负载扭矩超过所述第2阈值（Th2）且为所述第1阈值（Th1）以下时，减小所述驱动马达（35）的转速。
【专利说明】真空泵、真空排气装置及真空泵的运转控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种使用磁耦合来传递驱动力的真空泵、真空排气装置及真空泵的运转控制方法。
【背景技术】
[0002]机械增压泵为变容积式真空泵，即，通过使配置在壳体内的两个茧型转子均沿着相反方向同步转动来将气体由进气口向排气口进行输送。在机械增压泵中，由于两转子之间以及各转子和壳体之间不接触，因而造成的机械性损伤非常少，例如，与像油回转真空泵这样的摩擦动作较大的真空泵相比，该机械增压泵具有能够减少驱动所需能量的优点。
[0003]在机械增压泵中，由于用于收装两个转子的泵室内不需要润滑油，因而由润滑油所造成的真空污染较少。另外，在泵运转时，为了始终准确地维持两转子的转动相位和各转子的轴的中心，需要对用于使各转子同步转动的齿轮和用于支承各转子的转轴的轴承等进行润滑。因此，预先在用于收装上述齿轮的齿轮室中存积润滑油，在泵运转时对各部进行润滑。
[0004]但是，排气口处压力的上升可能会使空气由壳体向收装马达的马达室泄露，或者产生轴封漏油的现象。这样的问题在泵驱动初期，尤其是在对真空腔进行排气，使其由大气压变成真空时容易产生。因此，人们提出了如下一种真空泵:对壳体内部和马达室之间进行划分，使马达和转子通过磁耦合连接，从而确保壳体内部和马达室之间的气密性(例如参照下述专利文献I)。
[0005]【专利文献I】日本发明专`利公开公报特开平6-185483号
[0006]但是，在具有磁耦合结构的机械增压泵中，当负载扭矩过大时，则会产生马达和转子之间的磁性连接状态被解除的现象(失调)。当发生失调时，由于不能进行正常的泵动作，因而需要使泵动作暂时停止，之后再对泵进行重新启动。因此，当反复发生失调时，对被排气系统(排气对象)的排气操作需要花费很长时间。
【发明内容】
[0007]鉴于上述情况，本发明的目的在于，提供一种不会发生失调、能够实现稳定的排气动作的真空泵、真空排气装置及真空泵的运转控制方法。
[0008]为了达成上述目的，本发明的一个技术方案所涉及的真空泵具有:泵体部、驱动部、磁稱合机构、控制器。
[0009]上述泵体部具有:泵室，其具有进气口和排气口 ；转子，其配置在上述泵室中，用来将气体从上述进气口向上述排气口进行输送。
[0010]上述驱动部具有:马达室，其邻接上述泵室；驱动马达，其配置在上述泵室中，用来驱动上述转子转动。
[0011]上述磁耦合机构具有分隔部件、第I磁体、第2磁体。上述分隔部件用于划分上述泵室和上述马达室且使两者保持气密性。上述第I磁体安装在上述转子上。上述第2磁体安装在上述驱动马达上，通过上述分隔部件与上述第I磁体磁性连接。上述磁耦合机构以第I阈值以下的转动扭矩向上述转子传递上述驱动马达的转动力。
[0012]上述控制器具有检测部、转动控制部。上述检测部用于检测上述驱动马达的负载扭矩。上述转动控制部用于控制上述驱动马达的转速。当上述负载扭矩为比上述第I阈值小的第2阈值以下时，上述控制器使上述驱动马达的转速增大，当上述负载扭矩超过上述第2阈值且为上述第I阈值以下时，上述控制器使上述驱动马达的转速减小。
[0013]本发明的一个技术方案所涉及的真空排气装置具有第I真空泵、第2真空泵、控制器。
[0014]上述第I真空泵具有泵室、转子、驱动马达、磁耦合机构。上述泵室具有进气口和排气口。上述转子配置在上述泵室内，用于将气体由上述进气口向上述排气口进行输送。上述磁耦合机构以第I阈值以下的转动扭矩向上述转子传递上述驱动马达的转动力。
[0015]上述第2真空泵用于排出输送到上述排气口中的气体。
[0016]上述控制器具有检测部和转动控制部。上述检测部用于检测上述驱动马达的负载扭矩。上述转动控制部用于控制上述驱动马达的转速。当上述负载扭矩为比上述第I阈值小的第2阈值以下时，上述控制器使上述驱动马达的转速增大，当上述负载扭矩超过上述第2阈值且为上述第I阈值以下时，上述控制器使上述驱动马达的转速减小。
[0017]本发明的一个技术方案所涉及的真空泵的运转控制方法为:真空泵具有:转子；驱动马达；磁耦合机构，其以第I阈值以下的转动扭矩向上述转子传递上述驱动马达的转动力。
[0018]上述运转控制方法包括:检测上述马达的负载扭矩，
[0019]当上述负载扭矩为比上述第I阈值小的第2阈值以下时，使上述驱动马达的转速增大。
[0020]当上述负载扭矩超过上述第2阈值且为上述第I阈值以下时，使上述驱动马达的转速减小。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为表示本发明的一个实施方式所涉及的真空排气装置的示意结构图。
[0022]图2为表示本发明的一个实施方式所涉及的真空泵的示意剖视图。
[0023]图3为表示上述真空泵的泵体部的具体结构的剖视图。
[0024]图4为说明上述真空泵的运转控制方法的流程图。
[0025]图5为表示上述真空泵的负载扭矩和马达转速之间关系的时序图。
[0026]图6为表示上述真空泵的转速变化、进气侧压力及排气侧压力的时间变化的一个实验结果。
【具体实施方式】
[0027]本发明的一个实施方式所涉及的真空泵具有泵体部、驱动部、磁耦合机构、控制器。
[0028]上述泵体部具有:泵室，其具有进气口和排气口 ；转子，其配置在上述泵室中，用来将气体从上述进气口向上述排气口进行输送。[0029]上述驱动部具有:马达室，其邻接上述泵室；驱动马达，其配置在上述泵室中，用来驱动上述转子转动。
[0030]上述磁耦合机构具有分隔部件、第I磁体、第2磁体。上述分隔部件用于划分上述泵室和上述马达室且使两者保持气密性。上述第I磁体安装在上述转子上。上述第2磁体安装在上述驱动马达上，通过上述分隔部件与上述第I磁体磁性连接。上述磁耦合机构以第I阈值以下的转动扭矩向上述转子传递上述驱动马达的转动力。
[0031]上述控制器具有检测部、转动控制部。上述检测部用于检测上述驱动马达的负载扭矩。上述转动控制部用于控制上述驱动马达的转速。当上述负载扭矩为比上述第I阈值小的第2阈值以下时，上述控制器使上述驱动马达的转速增大，当上述负载扭矩超过上述第2阈值且为上述第I阈值以下时，上述控制器使上述驱动马达的转速减小。
[0032]在上述真空泵中，驱动马达以第I阈值以下的转动扭矩向转子传递转动力。第I阈值相当于在磁耦合机构没有失调的情况下能够使驱动马达和转子同步转动的转动扭矩。磁耦合机构的失调在转子的转动负荷超过驱动马达的转动负荷时发生，例如在泵驱动初期，排气口的压力(背压)过度上升时容易发生。上述真空泵针对驱动马达的负载扭矩设定第I阈值和第2阈值，根据检测出的负载扭矩的大小来控制驱动马达的转速，从而在不会使磁耦合机构发生失调、实现稳定的排气动作。这样例如能够在大气压到规定减压条件下实现稳定的排气动作。
[0033]当上述负载扭矩超过上述第I阈值时，上述控制器可以使上述驱动马达处于自由转动状态。
[0034]当检测出的负载扭矩超过第I阈值时，磁耦合机构失调的可能性较大。因此，在上述真空泵中，当驱动马达的负载扭矩超过第I阈值时，阻隔驱动马达的励磁，使其处于靠惯性转动的自由转动状态。这样能够尽早解除磁耦合机构的失调状态。
[0035]本发明的一个实施方式所涉及的真空排气装置具有第I真空泵、第2真空泵、控制器。
[0036]上述第I真空泵具有泵室、转子、驱动马达、磁耦合机构。上述泵室具有进气口和排气口。上述转子配置在上述泵室内，用于将气体从上述进气口向上述排气口进行输送。上述磁耦合机构以第I阈值以下的转动扭矩向上述转子传递上述驱动马达的转动力。
[0037]上述第2真空泵用于排出输送到上述排气口中的气体。
[0038]上述控制器具有检测部、转动控制部。上述检测部用于检测上述驱动马达的负载扭矩。上述转动控制部用于控制上述驱动马达的转速。当上述负载扭矩为比上述第I阈值小的第2阈值以下时，上述控制器使上述驱动马达的转速增大，当上述负载扭矩超过上述第2阈值且为上述第I阈值以下时，上述控制器使上述驱动马达的转速减小。
[0039]在上述真空排气装置中，第2真空泵具有用于消除(缓解)第I真空泵的背压的辅助泵的功能。较为典型的是，第2真空泵的排气量小于第I真空泵的排气量。因此，第I真空泵针对驱动马达的负载扭矩设定第I阈值和第2阈值，根据检测出的负载扭矩的大小来控制驱动马达的转速。这样能够不会使磁耦合机构发生失调、实现稳定的排气动作。
[0040]本发明的一个实施方式所涉及的真空泵的运转控制方法为如下真空泵的运转控制方法，即，该真空泵具有:转子；驱动马达；磁耦合机构，其以第I阈值以下的转动扭矩向上述转子传递上述驱动马达的转动力。[0041]上述运转控制方法包括检测上述马达的负载扭矩，
[0042]当上述负载扭矩为比上述第I阈值小的第2阈值以下时，上述驱动马达的转速增大，
[0043]当上述负载扭矩超过上述第2阈值且为上述第I阈值以下时，上述驱动马达的转速减小。
[0044]在上述真空泵的运转控制方法中，针对驱动马达的负载扭矩设定第I阈值和第2阈值，根据检测出的负载扭矩的大小来控制驱动马达的转速。这样能够在不会使磁耦合机构发生失调、实现稳定的排气动作。
[0045]下面，参照【专利附图】
【附图说明】本发明的【具体实施方式】。
[0046]图1为表示本发明的一个实施方式所涉及的真空排气装置的结构示意图。本实施方式的真空排气装置10具有第I真空泵I和第2真空泵11。
[0047]第I真空泵I的进气口通过真空阀V连接在腔C上，第I真空泵I的排气口连接在第2真空泵11的进气口上。第I真空泵I作为用于排出腔C内部空间气体的主泵而发挥作用，在本实施方式中，由机械增压泵构成。另外，第2真空泵11作为用于消除第I真空泵I的背压而进行排气的辅助泵而发挥作用。第2真空泵11的种类并没有特别限定，例如，可以使用旋转泵，但除此之外，也可以使用隔膜泵和涡旋泵等干式真空泵。
[0048]下面说明第I真空泵I的具体结构。
[0049]图2为表示第I真空泵I的示意剖视图。图3为表示泵体部的内部结构的剖视图。在各图中，X轴方向和Y轴方向分别表不在水平面内互相垂直的两个方向，Z轴方向表不与X轴方向和Y轴方向垂直的竖直方向(重力方向)。
[0050]第I真空泵I由I个机械增压泵构成。第I真空泵I具有泵体部2、驱动部3、转动传动部4。
[0051]泵体部2具有用于形成泵室23的第I壳体20。第I壳体20具有连接未图示的真空腔的进气口 201和连接其后的泵装置(例如旋转泵)的排气口 202。进气口 201和排气口202分别与泵室23连通。泵室23由第I壳体20和安装在第I壳体20两侧且使泵室23保持气密性的分隔壁24、25来划定(形成)。
[0052]泵体部2具有一对转子21、22。转子21、22分别具有沿着Y轴方向以平行状态延伸的转轴210、220。如图3所示，转子21、22具有茧型的截面，相互邻近配置且收装在泵室23中。在该转子21、22之间、转子21、22和第I壳体20之间、转子21、22和分隔壁24、25之间分别保持有少许间隙(例如0.02?0.04mm)ο
[0053]转轴210、220分别穿过分隔壁24、25，转轴210、220的一端部位于驱动部3内的马达室33中。并且，转轴210、220的另一端部位于转动传动部4内的齿轮室43中。
[0054]驱动部3具有安装在分隔壁24上且保持气密性的第2壳体30。马达室33形成在第2壳体30的内部。在分隔壁24的靠马达室33 —侧分别设置有用于支承转轴210、220转动的轴承31和轴封32。
[0055]马达室33通过第I排气通路Pl与泵室23连通。因而，马达室33能够通过第I排气通路Pl实现排气，在真空泵I运转时，与泵室23中的压力保持一致。在本实施方式中，第I排气通路Pl沿着Y轴方向穿过分隔壁24。
[0056]驱动部3具有用于使转子21的转轴210转动的驱动马达35。驱动马达35固定在第2壳体30上，并具有通过磁耦合机构50与转轴210连接的驱动轴350。驱动马达35例如由DC无刷电机构成，通过后述的控制器来控制驱动轴350的转数或者转动速度。
[0057]磁耦合机构50具有:内周侧磁体51，其呈环状且固定在转轴210的周围；外周侧磁体52，其呈环状且固定在驱动轴350的周围，通过该磁体51、52之间的磁性连接使转轴210和驱动轴350相互连接。
[0058]内周侧磁体51配置在支承部件53的外周部上，该支承部件53固定在转轴210的顶端，外周侧磁体52配置在支承部件54的内周部上，该支承部件54固定在驱动轴350上。内周侧磁体51和外周侧磁体52隔着分隔部件55而相对配置。分隔部件55的周缘部保持气密性地固定在形成于第2壳体30的内周面上的环状凸部30a上。配置有内周侧磁体51的马达室33和配置有外周侧磁体52的大气室34由分隔部件55来隔开。
[0059]转动传动部4具有气密性地安装在分隔壁25上的第3壳体40，齿轮室43形成在第3壳体40的内部。在分隔壁25的靠齿轮室43 —侧分别设置有用于支承转轴210、220转动的轴承45和轴封46。
[0060]第3壳体40用于形成齿轮室43，该齿轮室43用于收装使转子21、22相互逆向同步转动的齿轮机构。上述齿轮机构具有:同步齿轮41，其固定在转轴210的端部上；同步齿轮42，其固定在转轴220的端部上。这样，当马达35驱动转轴中的一个即转轴210使其以其转动轴线为中心转动时，马达35的转动力通过同步齿轮41、42传递给转轴中的另一个即转轴220。此时，转轴220和转轴210逆向转动。
[0061]在齿轮室43中存留有用于润滑齿轮机构的润滑油G。在同步齿轮41、42的顶端固定有用于搅起润滑油G的搅油板47，通过同步齿轮41、42的转动来向同步齿轮41、42和轴承45等供给润滑油G。从而使转子21、22维持其相对位置的同时适当地转动。在第3壳体40上设置有用于确认齿轮室43中的润滑油G的存留量的窗口 44。并且，在齿轮室43上设置有密封板48，其目的是为了防止因同步齿轮41、42的转动所引起的润滑油G的飞散。密封板48大致呈平板形状且安装在分隔壁25上，以罩住同步齿轮41、42的上部。
[0062]齿轮室43通过第2排气通路P2与马达室33相连通。这样能够使齿轮室43通过第2排气通路P2实现排气，在真空泵I运转时，与马达室33和泵室23中的压力保持一致。
[0063]在本实施方式中，第2排气通路P2通过第3壳体40、分隔壁25、第I壳体20以及分隔壁24使齿轮室43与马达室33相连通。第2排气通路P2主要由主通路部P21和连接通路部P22形成，该主通路部P21沿着Y轴方向穿过分隔壁24、25，该连接通路部P22形成在第3壳体40上。另外，也可以通过在第2壳体30上也形成相同的连接通路部使主通路部P21和马达室33相互连接。
[0064]第I真空泵I还具有控制器60。控制器60具有:检测部61，其用于检测驱动马达35的负载扭矩；转动控制部62，其用于控制驱动马达35的转速。控制器60较为典型的是由具有运算部、存储部等的计算机构成，例如可以与驱动部3组合为一体。
[0065]检测部61用于检测通过磁耦合机构50来使转子21转动的驱动马达35的负载扭矩。负载扭矩的检测方法并没有特别限定，可以采用人们公知的方法。例如，通过测定检测用线圈的两端电压，能够检测出驱动马达35的负载扭矩，该检测用线圈串联连接在卷绕驱动马达35的定子的励磁线圈上。
[0066]转动控制部62用于控制驱动马达35的转速。转速的控制方法并没有特别限定，较为典型的是，通过控制马达的感应电动势来控制转速。在本实施方式中，转动控制部62具有变频器。该变频器的形式也没有特别限定，例如可以采用PWM (脉冲宽度调制)。
[0067]控制器60根据检测部61的输出结果来控制驱动马达35的转速。S卩，当驱动马达35的负载扭矩为比第I阈值(Thl)小的第2阈值(Th2)以下时，控制器60使驱动马达35的转速增大，另外，当驱动马达35的负载扭矩超过第2阈值(Th2)且为第I阈值(Thl)以下时，控制器60使驱动马达35的转速减小。
[0068]在这里，第I阈值(Thl)为在没有使磁耦合机构50发生失调的情况下使转子21能够转动时的驱动马达35的最大驱动扭矩。磁稱合机构50的失调表不内周侧磁体51和外周侧磁体52的磁性连接被解除，而不能使驱动马达35的驱动轴350和转子21的转轴210同步转动的状态。
[0069]第I阈值是在考虑磁耦合机构50的磁性连接力、第I真空泵I的排气量[Pa/m3/s]、第2真空泵11的排气量[Pa/m3/s]、第I真空泵I的动作压力等的基础上来确定的。即，由于失调产生时的负载扭矩(失调扭矩)因马达的转速、泵的背压(排气口侧的压力)等而发生变化，因此在考虑上述各条件的基础上来设定第I阈值(Thl)。在本实施方式中，第I阈值(Thl)为 0.8N.m。
[0070]第2阈值(Th2)被设定为小于第I阈值(Thl)的适当的值。当驱动马达35的负载扭矩为第2阈值(Th2)以下时，控制器60使驱动马达35的转速增大，当上述负载扭矩超过第2阈值(Th2)且为第I阈值(Thl)以下时，控制器60使驱动马达35的转速减小。即，在本实施方式中，通过以比第I阈值(Thl)小的第2阈值(Th2)为基准来减小驱动马达35的转速，能够可靠地防止磁耦合机构50的失调，实现稳定的排气动作。第2阈值(Th2)可以适当地进行设定，在本实施方式中，第2阈值(Th2)为0.55N.m。
[0071]第2阈值(Th2)可以为驱动马达35的额定扭矩。由此能够有效地驱动驱动马达35，减少耗电量。另外，第2阈值(Th2)并不局限于设定成与驱动马达35的额定扭矩相同的值，例如，可以在考虑额定转速下的负载扭矩变动的基础上，将第2阈值(Th2)设定为稍大于上述额定扭矩的值。
[0072]另外，当驱动马达35的负载扭矩超过第I阈值(Thl)时，控制器60使驱动马达35处于自由转动状态。当检测出的负载扭矩超过第I阈值时，磁耦合机构失调的可能性较大。因此，在上述真空泵中，当驱动马达的负载扭矩超过第I阈值时，切断驱动马达的励磁，使其处于靠惯性转动的自由转动状态。这样能够提早解除磁耦合机构的失调状态。
[0073]下面对本实施方式的真空排气装置10的动作进行说明。
[0074]参照图1，腔C的内部为大气压，真空阀V处于打开状态。在该状态下，第I真空泵I和第2真空泵11同时被驱动。
[0075]在第I真空泵I中，马达35运转，通过磁耦合机构50使转轴210和驱动轴350 —起转动，从而带动泵室23内的转子21转动。转轴210的转动力在转动传动部4中被传递给转子22的转轴220，从而使转子22与转子21同步逆向转动。通过该转子21、22的转动来使泵体部2进行如下规定的泵动作:使由进气口 201所吸入的气体向排气口 202排出。
[0076]此时，控制器60使驱动马达35以第I阈值(Thl)以下的转动扭矩转动，通过磁耦合机构50向转子21传递转动力。第I阈值(Thl)相当于在磁耦合机构50没有发生失调的情况下能够使驱动马达35和转子21同步转动的转动扭矩。[0077]伴随着泵室23的压力的降低，通过第I和第2排气通路P1、P2来使马达室33和齿轮室43实现减压。由此使泵室23和邻接泵室23的马达室33及齿轮室43之间的差压变小，因而能够防止因泵室23中的压力泄漏所引起的泵性能的降低。
[0078]在第I真空泵I驱动时，第2真空泵11始终被驱动。第2真空泵11用于消除第I真空泵I的背压，即，对输送到排气口 202的气体进行排气。
[0079]在真空排气装置10的启动初期，第I真空泵I对处于大气压下的腔C进行排气。因此能够使第I真空泵I的排气口 202处的压力达到大气压以上。此时，虽然泵室23内的气体逆流向马达室33，但是由于磁耦合机构50的分隔部件55对马达室33侧和驱动马达35侧进行分隔且使之保持气密性，因此使用于轴封等的润滑油不会向驱动马达35侧流出，从而能够防止润滑油泄漏到泵外。
[0080]另外，在真空排气装置10的启动初期，由于第I真空泵I的背压较大，因而使转子21的转动负荷大于驱动马达35的转动负荷，从而容易使磁耦合机构50产生失调。为了解决此问题，控制器60如下控制驱动马达35的转速。
[0081]图4为表示控制器60控制驱动马达35的控制流程图。图5为表示驱动马达35的负载扭矩和转速的时间变化的一个例子的时序图。
[0082]控制器60根据检测部61的输出结果来测定驱动马达35的负载扭矩(步骤I)。之后，当测定出的负载扭矩为第3阈值(Th3)以上第2阈值(Th2)以下时，由控制器60来执行驱动马达35的加速控制即转速的增大控制(步骤2、3、4)。在这里，第3阈值(Th3)小于第
2阈值(Th2)，相当于比磁耦合机构50失调时所检测出的负载扭矩大的值。第3阈值(Th3)的值并没有特别限定，例如为0.13N.m。
[0083]当驱动马达35的负载扭矩为第3阈值(Th3)以上第2阈值(Th2)以下时，使转速增大，从而能够在防止磁耦合机构50的失调的前提下，提高第I真空泵I的排气量。在本实施方式中，将驱动马达35的转速控制在O?3500rpm的范围内。
[0084]在图5中，区间Dl、D2对应于从驱动马达35启动开始到其达到最大转速时的时间。由于在该时间点，驱动马达35的负载扭矩还没有达到第2阈值(Th2)，因而以最大转速来驱动驱动马达35。
[0085]另外，由于第2真空泵11的排气量小于第I真空泵I的排气量，因而使第I真空泵I的背压逐渐上升，驱动马达35的负载扭矩也随之逐渐上升。当驱动马达35的负载扭矩超过第2阈值(Th2)且为第I阈值(Thl)以下时，由控制器60来执行使驱动马达35转速减小的控制(步骤2、5、6，区间D3)。从而能够防止磁耦合机构50的失调，稳定地继续进行由转子21的转动所引起的排气动作。
[0086]还有，当驱动马达35的负载扭矩超过第I阈值(Thl)时，控制器60判断为驱动马达35处于过负荷状态，根据需要发出出错信号，使驱动马达35停止运转(步骤8)。
[0087]当通过进行驱动马达35的转速减小控制而使负载扭矩变为第2阈值(Th2)以下时，控制器60再次执行驱动马达35的转速上升控制(步骤2?4，区间D4)。然后，通过执行与上述相同的控制，从而由第I和第2真空泵1、11来对腔I进行排气(区间D5、D6)。
[0088]区间D7表示在进行驱动马达35的转速减小控制时，磁耦合机构50发生失调的时间。当驱动马达35的负载扭矩为第3阈值(Th3)以下时，控制器60判定磁耦合机构50发生失调，停止向驱动马达35供电，从而使驱动轴350处于自由转动状态(步骤3、7)。因而能够提早解除磁耦合机构50的失调状态。然后，通过由控制器60再次执行驱动马达35的转速增大控制，从而重新开始进行腔I的排气动作。当腔C达到目标压力后，控制器60使驱动马达35继续被驱动，以使腔C维持目标压力。另外，在使泵停止运转时，控制器60使向驱动马达35的供电停止。
[0089]如上所述，采用上述本实施方式，根据驱动马达35的负载扭矩来控制转速，能够防止磁耦合机构50的失调，并且能够继续进行排气动作。因而能够使腔C提早达到目标压力。另外，能够通过第I真空泵I对腔C进行真空排气，使其由大气压变为目标压力。
[0090]图6为表示从第I真空泵I的启动开始到其达到目标压力时的驱动马达35的转速变化的一个测定结果。进气口 201的压力(Pl)和排气口 202的压力(P2)的时间变化在图6中也有表示。使用内容积20L的真空腔C来进行测定。如图6所示，采用本实施方式能够使磁耦合机构50不发生失调、实现稳定的排气动作。
[0091]上面已经对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明并不局限于此，可以根据本发明的技术思想进行各种变形。
[0092]例如，在上述实施方式中，在控制第I真空泵I的驱动马达35的转速时，针对驱动马达35的负载扭矩设定第I~3阈值(Thl~Th3)，但是阈值的大小、所设定的阈值的数量并不局限于上述例子，可以对其进行适当地变更。
[0093]另外，在上述实施方式中，使用机械增压泵作为第I真空泵1，但是并不局限于此，本发明也可以适用于多级罗茨泵和涡旋泵等其他干式真空泵。
[0094]【附图标记说明】
[0095]1:第I真空泵；2:泵体部；3:驱动部；10:真空排气装置;11:第2真空泵;21、22:转子；23:泵室；35:驱动马达；50:磁耦合机构；51:内周侧磁体；52:外周侧磁体；55:分隔部件；60:控制器；61:检测部`；62:转动控制部；201:进气口 ；202:排气口。
【权利要求】
1.一种真空泵，具有泵体部、驱动部、磁耦合机构、控制器，其特征在于， 所述泵体部具有: 泵室，其具有进气口和排气口； 转子，其配置在所述泵室中，用于将气体由所述进气口向所述排气口进行输送， 所述驱动部具有: 马达室，其邻接所述泵室； 驱动马达，其配置在所述马达室中，用于驱动所述转子转动， 所述磁稱合机构具有: 分隔部件，其用于划分所述泵室和马达室且使两者保持气密性； 第I磁体，其安装在所述转子上； 第2磁体，其安装在所述驱动马达上，通过所述分隔部件与所述第I磁体磁性连接， 所述磁耦合机构以第I阈值以下的转动扭矩向所述转子传递所述驱动马达的转动力， 所述控制器具有: 检测部，其用于检测所述驱动马达的负载扭矩； 转动控制部，其用于控制所述驱动马达的转速， 当所述负载扭矩为比所述第I阈值小的第2阈值以下时，所述控制器使所述驱动马达的转速增大，当所述负载扭矩超过所述第2阈值且为所述第I阈值以下时，所述控制器使所述驱动马达的转速减小。
2.根据权利要求1所述的真空泵，其特征在于， 当所述负载扭矩超过所述第I阈值时，所述控制器使所述驱动马达处于自由转动状态。
3.根据权利要求1或者2所述的真空泵，其特征在于， 所述第2阈值为所述驱动马达的额定扭矩。
4.一种真空排气装置，具有第I真空泵、第2真空泵、控制器，其特征在于， 所述第I真空泵具有: 泵室，其具有进气口和排气口 ； 转子，其配置在所述泵室内，用于将气体由所述进气口向所述排气口进行输送； 驱动马达； 磁耦合机构，其以第I阈值以下的转动扭矩向所述转子传递所述驱动马达的转动力， 所述第2真空泵用于排出输送到所述排气口的气体， 所述控制器具有: 检测部，其用于检测所述驱动马达的负载扭矩； 转动控制部，其用于控制所述驱动马达的转速， 当所述负载扭矩为比所述第I阈值小的第2阈值以下时，所述控制器使所述驱动马达的转速增大，当所述负载扭矩超过所述第2阈值且为所述第I阈值以下时，所述控制器使所述驱动马达的转速减小。
5.一种真空泵的运转控制方法，所述真空泵具有:转子；驱动马达；磁耦合机构，其以第I阈值以下的转动扭矩向所述转子传递所述驱动马达的转动力，其特征在于， 检测所述马达的负载扭矩，当所述负载扭矩为比所述第I阈值小的第2阈值以下时，使所述驱动马达的转速增大，当所述负载扭矩超过所述第2阈值且`为所述第I阈值以下时，使所述驱动马达的转速减小。
【文档编号】F04C25/02GK103502650SQ201280011595
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2012年3月2日 优先权日:2011年3月11日
【发明者】宫田一哉, 田边优作, 上原崇介 申请人:Ulvac机工株式会社
相关技术
网友询问留言
已有0条留言
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！
1