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JP3801031B2 - Vacuum pump control device - Google Patents
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JP3801031B2 - Vacuum pump control device - Google Patents

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JP3801031B2 JP2001365193A JP2001365193A JP3801031B2 JP 3801031 B2 JP3801031 B2 JP 3801031B2 JP 2001365193 A JP2001365193 A JP 2001365193A JP 2001365193 A JP2001365193 A JP 2001365193A JP 3801031 B2 JP3801031 B2 JP 3801031B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空対象空間を真空状態にする真空ポンプ制御装置に関するものであり、特に、過度の電圧による印加から装置の保護を図る真空ポンプ制御装置に係わる。
【0002】
【従来の技術】
従来、真空ポンプ制御装置は、真空対象空間の内部に存在する気体の排気を行い、真空対象空間を真空状態にするものである。特に、真空ポンプ制御装置は、半導体素子や液晶に代表される半導体製造等において、薄膜の形成や蒸着等を行う際に、真空対象空間(チャンバー内部)を真空状態とする用途に用いられる。通常、この様な真空ポンプ制御装置は半導体製造を行う工場等では、電源として工場向けの商用電源(例えば、AC 200V)が使用されている。また、真空ポンプ制御装置のポンプをモータにより駆動を行うが、このモータの制御には、図6に示すように、モータの回転数(モータ回転数)に対して、モータの定格電圧を基にした、0〜100%のデューティ比が割り当てられ、デューティ制御によりモータが駆動される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、工場等で使用される商用電源は電圧は常に一定でははなく、同一の電源を使用する機械や設備等の負荷の状況により電圧は変動する。
【0004】
この様な商用電源に、ポンプおよびポンプを駆動するモータを備えた真空ポンプ制御装置を電気的に接続して使用する場合には以下の様な問題が生ずる。つまり、商用電源の電圧変動、特に電圧低下(電圧降下とも言う)が発生した場合には、それに伴って、モータにかかる電圧(印加電圧)も低下してしまう。モータへの印加電圧が低下すると、モータ内部のコイルを流れる電流(モータ電流)が低下してしまい、モータの発生トルクが低下する。その結果、モータにより駆動されるポンプの回転数が不安定となってしまい、真空ポンプの排気性能(真空度、排気速度等)に影響が出てしまう。それ故に、これが、真空対象空間内で製造される半導体あるいは液晶等の品質低下につながる。
【0005】
よって、本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、モータを駆動する電圧が変動した場合でも安定したモータ制御が行える構成とすること、真空ポンプ制御装置の信頼性を向上させることを技術的課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために講じた技術的手段は、電源より電圧供給がなされ、真空対象空間に対し、前記真空対象空間から排気を行うポンプを、モータに印加する電圧を制御して、前記真空対象空間を真空状態にする真空ポンプ制御装置において、前記電源からの電圧を検出する電圧検出手段と、前記モータの回転状態を検出する回転状態検出手段とを備え、前記電圧検出手段により検出された電圧と前記回転状態検出手段により検出された回転状態に基づき、前記モータに印加する電圧を制御し、さらに、前記モータに印加する電圧の上限値を前記回転状態と前記電圧との関連を制御因子とし、前記制御因子に基づき決定するようにしたことである。
【0007】
上記した手段によれば、電圧検出手段により検出された電圧と回転状態検出手段により検出された回転状態に基づき、モータに印加する電圧を制御するようにしたので、電源からの電圧が外的要因により変動した場合でも、モータの回転状態および電源からの電圧を考慮した、モータの印加電圧の制御が行える。
【0008】
例えば、電源電圧の変動より、モータに供給される電圧がモータの定格電圧よりも低下したとしても、モータの定格電圧からの電源低下分に応じてデューティ比をモータの回転状態に応じて変化させることにより、モータの最低駆動電圧(モータ逆起電圧)からのトルクの余裕(余裕トルク)が得られ、モータの回転が安定する。これによって、モータの初期駆動時における所定回転数への立ち上がりが速くなると共に、通常駆動状態でもモータの回転数が安定する。ポンプを駆動するモータの回転数が安定すれば、モータ駆動時に真空対象空間の真空度が電圧の変動により左右されず、真空ポンプ制御装置の信頼性が向上する。
【0009】
一般的に、モータをIGBT等でスイッチング制御する場合、IGBT素子やモータコイルを過電流から保護するため、従来ではモータに印加する電圧を図6に示す如く、モータ回転数の制御因子のみにより制御していたため、電源電圧低下時にはモータの印加電圧の上限値が低下して回転が不安定になっていた。しかし、モータに印加する電圧の上限値を回転状態と電圧との関連を制御因子とし、その制御因子により決定するようにしたので、過度の電圧による真空ポンプ制御装置のモータあるいは装置内部の焼き付きおよび焼損が防止され、信頼性が向上する。
【0010】
また、制御因子は、回転状態と電源電圧により決定される簡単な比率により過電流からモータあるいは内部装置の保護を図る保護電圧の範囲内でデューティ比を決定し、デューティ制御が行える。
【0011】
更に、回転状態とは、モータの回転数であれば、モータの回転数の検出によって、デューティ制御が行える。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【0013】
図1は、真空ポンプ制御装置(以下、本装置と称す)1のシステム構成図の一例である。本装置1は、電子機器の内部に使用される半導体素子(例えば、IC、マイクロコンピュータ、半導体センサ等)や液晶等の半導体製造装置に適用が可能である。本装置1では、ポンプ9を駆動させて真空対象空間(チャンバー内の内部空間)20の中に存在する気体の排気を行い、チャンバー内を真空状態にするものである。また、本装置1は、これに限定されないが、工場等で使用され、工場向けの電源である商用電源(例えば、AC 200Vの電圧)15を使用している。この商用電源15は工場内では、電源につながる負荷の状況に応じて電源の電圧(電源電圧)が変動する。
【0014】
この電源15は、本装置1の交流電源を直流に変換する直流変換器2に接続され、直流変換器2により交流から直流に変換された電圧は後述するIGBT(インシュレート ゲート バイポーラ トランジスタ)回路6に入力される。一方、本装置1に対して、電源15より印加される電源電圧は、電圧変動を検出するために、直流変換器2の前段で分岐して、電圧検出器(電圧計、電圧センサ等)3に接続される。この電圧検出器3によって、本装置1に供給される電圧が検出される。そして、電圧検出器3を介して、サーボ回路5に電源15の電源電圧が入力される。サーボ回路5は、内部にデューティ比を決定するPWM回路を備え、回転数設定装置4によって設定された回転数と、所定タイミングにおけるモータ7の回転数とを比較し、回転数設定装置4により設定された回転数となるよう、回転数制御を行うものである。
【0015】
サーボ回路5の出力はIGBT回路6に入力され、IGBT回路6はモータ7に対して、直流電圧を回転数設定装置4にて設定した所定の電圧および周波数の擬似交流電圧を印加してモータ7に電流を流し、ポンプ9を所定の回転数で駆動する。
【0016】
回転数設定装置4は、モータ7あるいはポンプ9の回転数を任意に設定できる機能を有し、図示しないボリューム等により可変抵抗の抵抗値を変化させて、モータ回転数の設定が任意に行えるようになっている。回転数設定装置4の出力は、サーボ回路5に入力される。
【0017】
これによって、チャンバー20内の気体がポンプ9につながる配管より吸気されて、本装置1の外部に排気され、チャンバー内を真空状態にすることができる。この場合、モータ7の回転状態(例えば、回転数)を検出するために、モータ7の回転軸にはモータ回転検出器(例えば、ホール素子に代表される回転数センサ、非接触の回スイッチ等)が設けられ、そのモータ回転検出器により検出された回転信号がサーボ回路5に入力される。
【0018】
次に、本装置1の作動について説明する。
【0019】
電源15から商用電源が本装置1に供給されると、本装置1では最初に直流変換器2によって、200Vの交流が直流に変換される。サーボ回路5では、回転数設定装置4により設定された回転数に応じ、その設定回転数になるようにIGBT回路6を制御する機能を有する。つまり、サーボ回路5は内部にPWM制御を行うPWM回路を備えており、モータ回転検出器8により検出された回転数と回転数設定装置4にて設定された回転数との速度偏差に応じて、PWM制御によるデューティ比がサーボ回路5にて決定され、IGBT回路6により制御された擬似交流電圧がモータ7に印加されることによって、モータ内部の図示しないコイルに印加された電圧に比例した電流が流れ、モータ7の出力に接続される負荷のトルク(負荷トルク)と釣合う回転数にて駆動される。
【0020】
そこで、デューティ制御について、図2を参照して簡単に説明する。通常、直流モータの回転数は印加される電圧に比例する。例えば、一定の定格電圧により駆動されている場合、電圧Eb(一定)が印加されたものとなる。電圧Ebが一定の状態下で、サーボ回路5の内部に備えるPWM回路のスイッチング素子に対して所定周期T1でオン、オフを繰り返し行うと、1周期の時間T1に対してスイッチング素子をオン状態にする時間(オン時間)T2の比率が、平均的な電圧となる。即ち、結果的には(T2/T1)Ebの電圧を印可するものに相当し、モータ7の回転数はその平均的な電圧に従って決定される。
【0021】
次に、モータ特性を基にしたモータ制御について説明する。モータ7に印可する平均電圧はモータ7及びIGBT回路6の素子を過電圧により発生する過電流による内部回路の損傷または破損から保護を図ることを目的として、図3に示すようにモータ7に印加する電圧を回転数の変化に応じて上限値を決めている。このモータ印加電圧の上限値とは、モータ7の駆動に対して、モータ7の駆動が正常に行われる、つまり、モータ7がある回転状態にあるとき、許容される最大トルクを発生させるべく印加される電圧の最大値を表わし、使用するモータ7の回転数−電圧特性により決定され、モータ7の回転数(=ポンプ回転数)に比例して設定される。この上限値の設定は、モータ7の最小駆動電圧(逆起電圧)がモータ7の回転数に比例することを基にして求まる。
【0022】
例えば、図3において、モータ7の所定の回転数N1、この時のポンプ9の負荷トルクをL1とすると、ポンプ9を駆動させる負荷トルクL1と釣合う電流をモータ7に流す事によって、モータ7は一定回転数N1にて回転を維持する事ができる。モータ7に電流を流すための条件として、モータ7の回転数に比例した駆動最小電圧と成る逆起電圧eよりも高い電圧をモータ7に印加しなければ、モータ7は駆動しない。このため、モータ7に印加する電圧の上限値aは、必ず、モータ7の負荷トルクLよりも同等以上の電圧を印加する必要がある。これにより、回転数N1の近傍でのわずかな回転数変動をすばやく回復し、一定回転数に維持できるトルクの余裕(余裕トルク)が得られるようにしている。
【0023】
しかしながら、工場等においては電源15の電圧が、図3に示す様に、cの状態を常に保持するものではなく、例えば、モータの保障電圧の下限値(cに比べて、10〜15%程低下した値)まで電圧降下する場合も有り得る。この様に、モータ7に印加電圧がdまで降下した場合には、図6の如く、モータ7への印加電圧の上限値を回転数のみの関数で決定している場合には、モータ7を駆動する保障電圧の上限値aも、実際にはbまで降下(この場合、cからdの電圧降下相当分だけ上限値aは低下)してしまう。
【0024】
このため、回転数N1においては、正常駆動時ではモータ印加電圧の上限値がaであったものが電源15の電圧低下により上限値がbになってしまうので、モータ7の保障電圧の上限値ぎりぎりになり、余裕トルク(N1において、aとbとの交点における差分のトルク)がほとんど得られなくなり、回転数N1をサーボ回路5からの出力により維持する事が困難になる。その結果、電源15が低下するとモータ7の回転数は変動しやすく、残差も大きく残る。
【0025】
そこで、本実施形態では、モータ7を駆動する電源15の電圧を電圧検出器3により変動する電源電圧を検知すると共に、モータ回転検出器8によりモータ7を駆動するデューティ比を変化させるようにしている。この場合、図4に示す様に、モータ7への印加電圧の上限値をモータ回転検出器8と電圧検出器3とにより検出された回転数と電圧の比を取り、それを制御因子として決定している。これによって、モータ7を駆動するデューティ比は、図2に示す様に、電圧降下による補正を行わない場合にはT2/T1であったものが、電圧降下の補正を行うと、T3/T1にその比率が破線で示される様に増加する。
【0026】
その結果、モータ7への印加電圧は、図3のfに示す様になる。つまり、電源15の電圧が低下し、電圧降下が発生した場合、回転数N1からわずかに低下したときでも、図4の如く回転数と電圧との比を取ってデューティ比が決定されるために、その比率が増大する。このことにより、ポンプ9の負荷トルクに対する余裕トルクが増加し、トルクに余裕ができる。それ故に、図5に示す様に、モータ7を停止時から起動して、設定回転数まで増加させる場合には、従来に比べて起動時に余裕トルクができるので、起動時から回転数の立ち上がりが速くなると共に、通常駆動時においても、電源変動により左右されず、余裕トルクが得られる。また、モータ駆動時にモータ7の回転数が設定回転数から離れても、所定回転数に回復する時間が短くなり、その結果、回転数が安定する。この様に、回転数が安定すれば、安定したポンプ9の駆動が行えるので、本装置1の信頼性が向上する。
【0027】
従って、商用電源の電源電圧がモータ7の定格電圧より低くなったとしても、従来の如く、設定回転数に到達するまでの時間が長くなったり、設定回転数に達しないという不具合が解消でき、チャンバー20に対しての排気性能(真空度、排気速度等)が下がるという不具合が解消できる。
【0028】
【発明の効果】
本発明によれば、電圧検出手段により検出された電圧と回転状態検出手段により検出された回転状態に基づき、モータをデューティ制御するようにしたので、電源からの電圧が外的要因により変動した場合でも、モータの定格電圧からの電源低下分に応じてデューティ比をモータの回転状態に応じて変化させ、モータの初期駆動時における所定回転数への立ち上がりを速くすることができ、通常駆動状態でもモータの回転数が安定するようにできる。それ故に、モータ駆動時に真空対象空間の真空度が電圧の変動により左右されないようにでき、真空ポンプ制御装置の信頼性を向上することができる。
【0029】
この場合、モータに印加する電圧の上限値を、回転状態と電圧との関連を制御因子とし、その制御因子に基づき制御するようにしたので、過度の電圧による真空ポンプ制御装置のモータあるいは内部の焼き付きおよび焼損が防止でき、信頼性を向上させると共に、電源電圧の変動によらず、安定した回転を得ることができる。
【0030】
また、制御因子は、回転状態と電圧により決定される比率であれば、モータの回転状態とに基づく簡単な比率によりモータおよびIGBTの許容電圧の範囲内でデューティ比を容易に決定できる。
【0031】
更に、回転状態とは、モータの回転数であれば、モータの回転数の検出によって制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態における真空ポンプ制御装置の構成図である。
【図2】本発明の一実施形態におけるモータを駆動するデューティ制御を説明するため説明図である。
【図3】図1に示すモータの回転数とモータの駆動を行う電圧の関係およびモータの回転数とモータの発生トルクとの関係を示したグラフである。
【図4】本発明の一実施形態における真空ポンプ制御装置のデューティ制御におけるモータの回転数/電源電圧とデューティ比との関係を示したグラフである。
【図5】本発明の一実施形態における真空ポンプ制御装置の安定性を示す従来例との比較図である。
【図6】従来例におけるモータの回転数とデューティ比の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1 真空ポンプ制御装置
2 電圧
3 電圧検出器(電圧検出手段)
7 モータ
8 モータ回転検出器(回転状態検出手段)
9 ポンプ
15 商用電源(電源)
20 チャンバー(真空対象空間)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vacuum pump control device that places a vacuum target space in a vacuum state, and more particularly to a vacuum pump control device that protects the device from application by an excessive voltage.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the vacuum pump control device exhausts the gas existing in the vacuum target space to bring the vacuum target space into a vacuum state. In particular, the vacuum pump control device is used for the purpose of setting the vacuum target space (inside the chamber) to a vacuum state when forming a thin film, vapor deposition, or the like in semiconductor manufacturing such as semiconductor elements and liquid crystals. Normally, such a vacuum pump control device uses a commercial power source (for example, AC 200V) for a factory as a power source in a factory or the like that manufactures semiconductors. Further, the pump of the vacuum pump control device is driven by a motor. The motor is controlled based on the rated voltage of the motor with respect to the motor speed (motor speed) as shown in FIG. A duty ratio of 0 to 100% is assigned, and the motor is driven by duty control.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the voltage of commercial power sources used in factories and the like is not always constant, and the voltage varies depending on the load conditions of machines and facilities that use the same power source.
[0004]
When such a commercial power supply is electrically connected to a vacuum pump control device having a pump and a motor for driving the pump, the following problems arise. That is, when a voltage fluctuation of the commercial power supply, particularly a voltage drop (also referred to as a voltage drop) occurs, the voltage (applied voltage) applied to the motor is also lowered accordingly. When the voltage applied to the motor decreases, the current (motor current) flowing through the coil inside the motor decreases, and the generated torque of the motor decreases. As a result, the rotational speed of the pump driven by the motor becomes unstable, which affects the exhaust performance (vacuum level, exhaust speed, etc.) of the vacuum pump. Therefore, this leads to a deterioration in the quality of the semiconductor or liquid crystal produced in the vacuum target space.
[0005]
Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and it is possible to provide a configuration in which stable motor control can be performed even when the voltage for driving the motor fluctuates, and to improve the reliability of the vacuum pump control device. Is a technical issue.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The technical means taken in order to solve the above-mentioned problem is that a voltage is supplied from a power source, and a pump for exhausting air from the vacuum target space is controlled with respect to the vacuum target space by controlling a voltage applied to the motor. In the vacuum pump control device for setting the target space in a vacuum state, the vacuum pump control device includes a voltage detection unit that detects a voltage from the power source and a rotation state detection unit that detects a rotation state of the motor, and is detected by the voltage detection unit. based on the rotational state detected by the voltage and the rotational state detecting means, to control the voltage applied to the motor, further, the upper limit value of the voltage applied to the motor, controlling the relationship between the voltage and the rotating state The factor is determined based on the control factor.
[0007]
According to the above-described means, the voltage applied to the motor is controlled based on the voltage detected by the voltage detecting means and the rotation state detected by the rotation state detecting means. Even when the voltage fluctuates, the applied voltage of the motor can be controlled in consideration of the rotational state of the motor and the voltage from the power source.
[0008]
For example, even if the voltage supplied to the motor is lower than the rated voltage of the motor due to fluctuations in the power supply voltage, the duty ratio is changed according to the rotational state of the motor according to the amount of power reduction from the rated voltage of the motor. As a result, a margin of torque (margin torque) from the minimum drive voltage (motor counter electromotive voltage) of the motor is obtained, and the rotation of the motor is stabilized. As a result, the rise to the predetermined rotational speed during the initial driving of the motor is accelerated, and the rotational speed of the motor is stabilized even in the normal driving state. If the rotation speed of the motor that drives the pump is stabilized, the degree of vacuum in the vacuum target space is not affected by fluctuations in voltage when the motor is driven, and the reliability of the vacuum pump control device is improved.
[0009]
In general, when switching control of a motor with an IGBT or the like, in order to protect the IGBT element and the motor coil from overcurrent, conventionally, the voltage applied to the motor is controlled only by the control factor of the motor speed as shown in FIG. Therefore, when the power supply voltage is lowered, the upper limit value of the applied voltage of the motor is lowered and the rotation is unstable. However, since the upper limit value of the voltage applied to the motor is determined based on the relation between the rotation state and the voltage as a control factor, the motor of the vacuum pump control device due to excessive voltage or the seizure inside the device and Burnout is prevented and reliability is improved.
[0010]
Further, the duty factor can be controlled by determining the duty ratio within a range of a protection voltage for protecting the motor or the internal device from an overcurrent by a simple ratio determined by the rotation state and the power supply voltage.
[0011]
Further, if the rotational state is the rotational speed of the motor, duty control can be performed by detecting the rotational speed of the motor.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0013]
FIG. 1 is an example of a system configuration diagram of a vacuum pump control device (hereinafter referred to as this device) 1. This apparatus 1 can be applied to semiconductor manufacturing apparatuses such as semiconductor elements (for example, ICs, microcomputers, semiconductor sensors, etc.) and liquid crystals used in electronic equipment. In the present apparatus 1, the pump 9 is driven to exhaust the gas existing in the vacuum target space (internal space in the chamber) 20, and the inside of the chamber is evacuated. The apparatus 1 is not limited to this, but is used in a factory or the like, and uses a commercial power source (for example, a voltage of AC 200V) 15 that is a power source for the factory. In the commercial power supply 15, the power supply voltage (power supply voltage) fluctuates in the factory according to the state of the load connected to the power supply.
[0014]
The power supply 15 is connected to a DC converter 2 that converts the AC power supply of the apparatus 1 into DC, and the voltage converted from AC to DC by the DC converter 2 is an IGBT (insulated gate bipolar transistor) circuit 6 described later. Is input. On the other hand, the power supply voltage applied from the power supply 15 to the present apparatus 1 is branched before the DC converter 2 in order to detect voltage fluctuations, and a voltage detector (voltmeter, voltage sensor, etc.) 3 Connected to. The voltage supplied to the apparatus 1 is detected by the voltage detector 3. Then, the power supply voltage of the power supply 15 is input to the servo circuit 5 through the voltage detector 3. The servo circuit 5 includes a PWM circuit for determining a duty ratio therein, compares the rotational speed set by the rotational speed setting device 4 with the rotational speed of the motor 7 at a predetermined timing, and sets the rotational speed by the rotational speed setting device 4. The number of revolutions is controlled so that the number of revolutions is set.
[0015]
The output of the servo circuit 5 is input to the IGBT circuit 6, and the IGBT circuit 6 applies a pseudo AC voltage having a predetermined voltage and frequency set by the rotational speed setting device 4 to the motor 7. A current is passed through the pump 9 to drive the pump 9 at a predetermined rotational speed.
[0016]
The rotation speed setting device 4 has a function capable of arbitrarily setting the rotation speed of the motor 7 or the pump 9 so that the motor rotation speed can be arbitrarily set by changing the resistance value of the variable resistor by a volume or the like (not shown). It has become. The output of the rotation speed setting device 4 is input to the servo circuit 5.
[0017]
As a result, the gas in the chamber 20 is sucked from the pipe connected to the pump 9 and exhausted to the outside of the apparatus 1, and the chamber can be evacuated. In this case, in order to detect the rotation state (for example, the rotation speed) of the motor 7, a motor rotation detector (for example, a rotation speed sensor represented by a hall element, a non-contact rotation switch, etc.) is provided on the rotation shaft of the motor 7. ), And a rotation signal detected by the motor rotation detector is input to the servo circuit 5.
[0018]
Next, the operation of the apparatus 1 will be described.
[0019]
When commercial power is supplied from the power source 15 to the present apparatus 1, 200 V alternating current is first converted into direct current by the direct current converter 2 in the present apparatus 1. The servo circuit 5 has a function of controlling the IGBT circuit 6 so that the set rotational speed is set according to the rotational speed set by the rotational speed setting device 4. In other words, the servo circuit 5 includes a PWM circuit that performs PWM control, and according to the speed deviation between the rotation speed detected by the motor rotation detector 8 and the rotation speed set by the rotation speed setting device 4. The duty ratio by PWM control is determined by the servo circuit 5, and a pseudo AC voltage controlled by the IGBT circuit 6 is applied to the motor 7, whereby a current proportional to the voltage applied to a coil (not shown) inside the motor is obtained. And is driven at a rotational speed that balances the torque of the load connected to the output of the motor 7 (load torque).
[0020]
Therefore, the duty control will be briefly described with reference to FIG. Usually, the rotational speed of the DC motor is proportional to the applied voltage. For example, when driven by a constant rated voltage, the voltage Eb (constant) is applied. When the switching element of the PWM circuit provided in the servo circuit 5 is repeatedly turned on and off at a predetermined period T1 under a constant voltage Eb, the switching element is turned on for one period of time T1. The ratio of the time (ON time) T2 to perform becomes an average voltage. That is, as a result, it corresponds to applying a voltage of (T2 / T1) Eb, and the rotation speed of the motor 7 is determined according to the average voltage.
[0021]
Next, motor control based on motor characteristics will be described. The average voltage applied to the motor 7 is applied to the motor 7 as shown in FIG. 3 in order to protect the elements of the motor 7 and the IGBT circuit 6 from damage or breakage of the internal circuit due to overcurrent generated by the overvoltage. The upper limit value of the voltage is determined according to the change in the rotational speed. The upper limit value of the motor applied voltage is applied to generate a maximum allowable torque when the motor 7 is normally driven with respect to the motor 7, that is, when the motor 7 is in a certain rotation state. Represents the maximum value of the voltage to be generated, is determined by the rotational speed-voltage characteristics of the motor 7 to be used, and is set in proportion to the rotational speed of the motor 7 (= pump rotational speed). The setting of the upper limit value is obtained based on the fact that the minimum drive voltage (back electromotive voltage) of the motor 7 is proportional to the rotational speed of the motor 7.
[0022]
For example, in FIG. 3, assuming that the predetermined rotational speed N1 of the motor 7 and the load torque of the pump 9 at this time is L1, a current balanced with the load torque L1 for driving the pump 9 is caused to flow through the motor 7. Can maintain rotation at a constant rotation speed N1. As a condition for passing a current through the motor 7, the motor 7 is not driven unless a voltage higher than the counter electromotive voltage e, which is a minimum drive voltage proportional to the rotation speed of the motor 7, is applied to the motor 7. For this reason, the upper limit value a of the voltage applied to the motor 7 must be applied with a voltage equal to or higher than the load torque L of the motor 7. As a result, slight fluctuations in the rotational speed in the vicinity of the rotational speed N1 are quickly recovered, and a torque margin (margin torque) that can be maintained at a constant rotational speed is obtained.
[0023]
However, in a factory or the like, the voltage of the power supply 15 does not always maintain the state of c as shown in FIG. 3. For example, the lower limit of the guaranteed voltage of the motor (about 10 to 15% compared to c). There may be a case where the voltage drops to a lowered value. In this way, when the voltage applied to the motor 7 drops to d, as shown in FIG. 6, when the upper limit value of the voltage applied to the motor 7 is determined by a function of only the rotational speed, the motor 7 is The upper limit value a of the guaranteed voltage to be driven actually decreases to b (in this case, the upper limit value a decreases by an amount corresponding to the voltage drop from c to d).
[0024]
For this reason, at the rotation speed N1, the upper limit value of the motor applied voltage is “a” during normal driving, but the upper limit value becomes “b” due to the voltage drop of the power supply 15. The marginal torque (the difference torque at the intersection of a and b in N1) is hardly obtained, and it is difficult to maintain the rotational speed N1 by the output from the servo circuit 5. As a result, when the power supply 15 is lowered, the rotational speed of the motor 7 is likely to fluctuate and a large residual remains.
[0025]
Therefore, in the present embodiment, the voltage of the power source 15 that drives the motor 7 is detected by the voltage detector 3, and the duty ratio for driving the motor 7 is changed by the motor rotation detector 8. Yes. In this case, as shown in FIG. 4, the upper limit value of the voltage applied to the motor 7 is determined by taking the ratio of the rotation speed and the voltage detected by the motor rotation detector 8 and the voltage detector 3 and using this as the control factor. is doing. Thus, as shown in FIG. 2, the duty ratio for driving the motor 7 is T2 / T1 when the correction due to the voltage drop is not performed. However, when the voltage drop is corrected, the duty ratio is changed to T3 / T1. The ratio increases as shown by the broken line.
[0026]
As a result, the voltage applied to the motor 7 is as shown in f of FIG. That is, when the voltage of the power supply 15 is reduced and a voltage drop occurs, the duty ratio is determined by taking the ratio of the rotational speed and the voltage as shown in FIG. 4 even when the rotational speed N1 is slightly reduced. The ratio increases. As a result, the surplus torque with respect to the load torque of the pump 9 is increased, and the torque can be afforded. Therefore, as shown in FIG. 5, when the motor 7 is started from the time of stopping and is increased to the set rotational speed, there is a surplus torque at the time of starting compared to the conventional case, so that the rotational speed rises from the starting time. In addition to being faster, a marginal torque can be obtained without being influenced by fluctuations in the power supply even during normal driving. Further, even when the rotational speed of the motor 7 deviates from the set rotational speed when the motor is driven, the time for recovering to the predetermined rotational speed is shortened, and as a result, the rotational speed is stabilized. Thus, if the rotation speed is stable, the pump 9 can be driven stably, and the reliability of the apparatus 1 is improved.
[0027]
Therefore, even if the power supply voltage of the commercial power supply becomes lower than the rated voltage of the motor 7, it is possible to eliminate the problem that the time until the set rotational speed is reached or the set rotational speed is not reached as in the prior art. The problem that the exhaust performance (vacuum degree, exhaust speed, etc.) with respect to the chamber 20 is reduced can be solved.
[0028]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the motor is duty-controlled based on the voltage detected by the voltage detection means and the rotation state detected by the rotation state detection means, the voltage from the power source fluctuates due to external factors. However, the duty ratio can be changed according to the motor rotation state according to the power supply drop from the rated voltage of the motor, and the rise to the predetermined number of rotations at the initial drive of the motor can be made faster. The rotation speed of the motor can be stabilized. Therefore, it is possible to prevent the degree of vacuum in the vacuum target space from being affected by fluctuations in voltage when the motor is driven, and it is possible to improve the reliability of the vacuum pump control device.
[0029]
In this case, the upper limit value of the voltage applied to the motor is controlled based on the relation between the rotation state and the voltage and is controlled based on the control factor. Burn-in and burnout can be prevented, reliability can be improved, and stable rotation can be obtained regardless of fluctuations in power supply voltage.
[0030]
If the control factor is a ratio determined by the rotational state and the voltage, the duty ratio can be easily determined within the allowable voltage range of the motor and IGBT by a simple ratio based on the rotational state of the motor.
[0031]
Further, if the rotational state is the rotational speed of the motor, the control can be performed by detecting the rotational speed of the motor.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a vacuum pump control device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining duty control for driving a motor in an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing the relationship between the number of rotations of the motor shown in FIG. 1 and the voltage for driving the motor, and the relationship between the number of rotations of the motor and the torque generated by the motor.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the motor speed / power supply voltage and the duty ratio in the duty control of the vacuum pump control apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a comparison diagram with a conventional example showing the stability of the vacuum pump control device in one embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the motor rotation speed and the duty ratio in a conventional example.
[Explanation of symbols]
1 Vacuum pump control device 2 Voltage 3 Voltage detector (voltage detection means)
7 Motor 8 Motor rotation detector (Rotation state detection means)
9 Pump 15 Commercial power (power)
20 chamber (vacuum target space)

Claims (3)

電源より電圧供給がなされ、真空対象空間に対し、前記真空対象空間から排気を行うポンプを、モータに印加する電圧を制御して、前記真空対象空間を真空状態にする真空ポンプ制御装置において、
前記電源からの電圧を検出する電圧検出手段と、
前記モータの回転状態を検出する回転状態検出手段とを備え、
前記電圧検出手段により検出された電圧と前記回転状態検出手段により検出された回転状態に基づき、前記モータに印加する電圧を制御し、さらに、前記モータに印加する電圧の上限値を前記回転状態と前記電圧との関連を制御因子とし、前記制御因子に基づき決定することを特徴とする真空ポンプ制御装置。
In a vacuum pump control device that is supplied with voltage from a power source and controls a voltage that is applied to a motor for a pump that exhausts air from the vacuum target space with respect to the vacuum target space, thereby bringing the vacuum target space into a vacuum state.
Voltage detecting means for detecting a voltage from the power source;
Rotation state detection means for detecting the rotation state of the motor,
Based on the voltage detected by the voltage detection means and the rotation state detected by the rotation state detection means, the voltage applied to the motor is controlled, and the upper limit value of the voltage applied to the motor is set to the rotation state. And a control factor for the relationship between the voltage and the voltage, and a determination is made based on the control factor.
前記制御因子は、前記回転状態と前記電源電圧により決定される比率であることを特徴とする請求項1に記載の真空ポンプ制御装置。  The vacuum pump control device according to claim 1, wherein the control factor is a ratio determined by the rotation state and the power supply voltage. 前記回転状態とは、前記モータの回転数であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の真空ポンプ制御装置。  The vacuum pump control device according to claim 1 or 2, wherein the rotation state is the number of rotations of the motor.
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