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1、10申请公布号CN104052346A43申请公布日20140917CN104052346A21申请号201410083655X22申请日20140307201305083120130313JPH02P6/18200601H02P21/14200601F04D19/04200601F04D25/0620060171申请人株式会社岛津制作所地址日本京都府京都市中京区西之京桑原町1番地72发明人小崎纯一郎74专利代理机构北京中原华和知识产权代理有限责任公司11019代理人寿宁张华辉54发明名称真空泵57摘要本发明是关于一种真空泵，即便在低速旋转区域也可以精度良好地推算旋转速度及磁极电角度。真空泵包。
2、括反相器，具有基于脉宽调制驱动指令而被接通或断开控制的多个开关元件，且通过多个开关元件的接通或断开而将生成的驱动电流供给至电动机；旋转速度磁极位置推算部，检测包括电动机的逆电压信息的信号，而推算电动机的磁极电角度及旋转速度；测定区间信号生成部，在电动机的低速旋转区域，使通过反相器而从电源供给至电动机或从电动机向电源回充的驱动电流的生成及阻断重复进行；且所述旋转速度磁极位置推算部在低速旋转区域检测电流供给阻断时的所述信号从而推算磁极电角度及旋转速度。30优先权数据51INTCL权利要求书2页说明书20页附图19页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书20页附图19页。
3、10申请公布号CN104052346ACN104052346A1/2页21一种真空泵，其特征在于包括电动机，旋转驱动泵转子；正弦波驱动指令生成部，生成正弦波驱动指令；脉宽调制驱动指令生成部，基于所述正弦波驱动指令生成脉宽调制驱动指令；反相器电路，具有基于所述脉宽调制驱动指令而被接通或断开控制的多个开关元件，且通过所述多个开关元件的接通或断开而将生成的驱动电流供给至所述电动机或从所述电动机回充；推算部，检测包含所述电动机的逆电压信息的信号，推算所述电动机的磁极电角度及旋转速度；以及驱动电流控制部，在所述电动机起动时的加速动作或停止时的减速动作的从停止状态至规定旋转速度为止的低速期间，重复进行通过。
4、所述反相器电路而从电源供给至所述电动机或从所述电动机向所述电源回充的驱动电流的生成及阻断；且所述推算部在所述低速期间，检测所述阻断时的所述信号，而推算所述磁极电角度及旋转速度。2根据权利要求1所述的真空泵，其特征在于所述驱动电流控制部在所述低速期间，重复进行所述驱动电流的供给或回充、及阻断，所述驱动电流的供给或回充是基于接通或断开指令，所述接通或断开指令是基于所述脉宽调制驱动指令，且所述驱动电流的阻断是因将所述多个开关元件全部设为断开状态而导致的；且所述推算部在所述低速期间，检测所述阻断时的电动机相电压作为所述信号，从而推算所述磁极电角度及旋转速度。3根据权利要求1所述的真空泵，其特征在于所述。
5、驱动电流控制部在所述低速期间，重复进行所述驱动电流的供给或回充、及阻断，所述驱动电流的供给或回充是基于接通或断开指令，所述接通或断开指令是基于所述脉宽调制驱动指令，且所述驱动电流的阻断是因将所述电动机的各相的电位设为相同电位的短路控制导致的；且所述推算部在所述低速期间，检测所述阻断时的电动机相电流作为所述信号，从而推算所述磁极电角度及旋转速度。4根据权利要求1至3中任一项所述的真空泵，其特征在于所述阻断的期间长于脉宽调制周期，且所述阻断以短于所述阻断的期间中的旋转周期的重复周期重复进行。5根据权利要求1至3中任一项所述的真空泵，其特征在于旋转速度小于所述规定旋转速度，预先设定为规定的正逆旋转速。
6、度范围且该正逆旋转速度范围之间包含旋转速度零，且当由所述推算部推算的旋转速度在所述正逆旋转速度范围内时，所述推算部输出一定的旋转速度值代替所推算的旋转速度，并且使用该旋转速度值生成磁极电角度。6根据权利要求1所述的真空泵，其特征在于还包括径向磁轴承及轴向磁轴承，磁悬浮支撑所述泵转子；及磁轴承控制部，控制所述径向磁轴承及轴向磁轴承；且权利要求书CN104052346A2/2页3当电动机起动时的旋转速度在所述正逆旋转速度范围内时，利用所述反相器电路的电动机驱动停止，且所述磁轴承控制部通过所述径向磁轴承的吸引力而使所述泵转子向与电动机正旋转方向相反的方向公转运动，并且使其向电动机正旋转方向自转运动。。
7、7根据权利要求1至3中任一项所述的真空泵，其特征在于以多个阶段切换所述低速期间中的所述重复周期及所述阻断期间，使所述低速期间中的所述重复周期及所述阻断期间随着所述电动机的旋转速度变大而变短。8根据权利要求1至3中任一项所述的真空泵，其特征在于包括放大部，放大所检测到的包括所述逆电压信息的信号，且能够以多段切换放大增益；及增益切换部，在所述低速期间，以旋转速度越小放大增益越大的方式切换所述放大部的放大增益。9根据权利要求7所述的真空泵，其特征在于包括放大部，放大所检测到的包括所述逆电压信息的信号，且能够以多段切换放大增益；及增益切换部，在所述低速期间，以旋转速度越小放大增益越大的方式切换所述放大。
8、部的放大增益；且将所述放大增益的切换段数与所述重复周期及所述阻断的期间的切换段数设为相同，且将所述放大增益的切换时旋转速度与所述重复周期及所述阻断的期间的切换时旋转速度设为相同。权利要求书CN104052346A1/20页4真空泵技术领域0001本发明是有关于一种例如如涡轮分子泵TURBOMOLECULARPUMP般通过电动机MOTOR而旋转驱动转子ROTOR的真空泵PUMP。背景技术0002涡轮分子泵等轴流式真空泵为了真空排气而使具有动叶ROTORBLADE的转子高速旋转。这种真空泵一面对稀薄气体进行压缩工作一面进行排气，因此，只使转子向一个方向旋转。以下，将所述旋转方向称为正旋转。因此，通。
9、常真空泵中的转子旋转成为静止正旋转区域中的加速及减速运转。0003以往，是基于旋转传感器SENSOR的检测信号取得旋转速度信息及电动机转子MOTORROTOR的磁极位置信息作为用来使转子旋转的电动机驱动控制所必需的信息。然而，在使用一个电感INDUCTANCE式间隙传感器GAPSENSOR来检测设置于转子的目标TARGET具有阶差的方式的真空泵中，难以只通过旋转传感器而侦测旋转方向。0004因此，通常是通过在电动机驱动时特别是产生逆旋转的可能性比较高的起动时的控制序列CONTROLSEQUENCE上下工夫来应对例如参照专利文献1。然而，在通过对控制序列下工夫来应对的方法中，存在以下缺点，即，至。
10、使转子正旋转为止的启动时间花费得长。0005专利文献1日本专利4692891号公报0006由此可见，上述现有的真空泵在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。发明内容0007本发明的目的在于提供一种真空泵。除将如上所述的电感式间隙传感器用于旋转传感器的方式以外，为了提高可靠性且降低成本COST，提出有无旋转传感器控制。此外，基于节能的观点，应用直流DIRECTCURRENT，DC无刷电动机BRUSHLE。
11、SSMOTOR，且多使用正弦波驱动作为驱动方法。在这种真空泵中，基于伴随安装在电动机转子的永久磁铁的旋转的逆电压推算磁极位置、及旋转速度。0008通常，在中高速旋转速度域中，根据近似于实际电动机常数的电气等效电路规定电流、电压关系的电路常数、及所侦测到的电动机电流信号及电压信号算出逆电压并求出磁极位置。逆电压是与转速ENGINESPEED成比例的电压，因此，像电动机起动时那样在低速旋转区域成为微弱的电压值。另一方面，一般而言是将3相反相器INVERTER的输出电压设定为与额定旋转的逆电压同等以上的电压值例如，在涡轮分子泵的情况下为数十V。0009因此，例如，在额定转速为1000RPS的真空泵中。
12、，刚开始起动后的1RPS中的逆电压说明书CN104052346A2/20页5值成为额定时的逆电压值的千分之一，为数十MV左右。非常难以从以数十V以上重复接通或断开的脉宽调制PULSEWIDTHMODULATION，PWM输出电压精度良好地抽取这种微弱的逆电压。0010本发明的目的是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种真空泵，其包括电动机，旋转驱动泵转子；正弦波驱动指令生成部，生成正弦波驱动指令；脉宽调制驱动指令生成部，基于所述正弦波驱动指令生成脉宽调制驱动指令；反相器电路，具有基于所述脉宽调制驱动指令而被接通或断开控制的多个开关元件，且通过所述多个开关元件的接通或断开而将生成的驱动电。
13、流供给至所述电动机或从所述电动机回充；推算部，检测包含所述电动机的逆电压信息的信号，推算所述电动机的磁极电角度及旋转速度；以及驱动电流控制部，在所述电动机起动时的加速动作或停止时的减速动作的从停止状态至规定旋转速度为止的低速期间，重复进行通过所述反相器电路而从电源供给至所述电动机或从所述电动机向所述电源回充的驱动电流的生成及阻断；且所述推算部在所述低速期间，检测所述阻断时的所述信号，而推算所述磁极电角度及旋转速度。0011本发明的目的还可采用以下技术措施进一步实现。0012较佳的，前述的真空泵，其中所述的驱动电流控制部在所述低速期间，重复进行所述驱动电流的供给或回充、及阻断，所述驱动电流的供给。
14、或回充是基于接通或断开指令，所述接通或断开指令是基于所述脉宽调制驱动指令，且所述驱动电流的阻断是因将所述多个开关元件全部设为断开状态而导致的；且所述推算部在所述低速期间，检测所述阻断时的电动机相电压作为所述信号，从而推算所述磁极电角度及旋转速度。0013较佳的，前述的真空泵，其中所述的驱动电流控制部在所述低速期间，重复进行所述驱动电流的供给或回充、及阻断，所述驱动电流的供给或回充是基于接通或断开指令，所述接通或断开指令是基于所述脉宽调制驱动指令，且所述驱动电流的阻断是因将所述电动机的各相的电位设为相同电位的短路控制导致的；且所述推算部在所述低速期间，检测所述阻断时的电动机相电流作为所述信号，从。
15、而推算所述磁极电角度及旋转速度。0014较佳的，前述的真空泵，其中所述的阻断的期间长于脉宽调制周期，且所述阻断以短于所述阻断的期间中的旋转周期的重复周期重复进行。0015较佳的，前述的真空泵，其旋转速度小于所述规定旋转速度，预先设定为规定的正逆旋转速度范围且该正逆旋转速度范围之间包含旋转速度零，且当由所述推算部推算的旋转速度在所述正逆旋转速度范围内时，所述推算部输出一定的旋转速度值代替所推算的旋转速度，并且使用该旋转速度值生成磁极电角度。0016较佳的，前述的真空泵，其中还包括径向磁轴承及轴向磁轴承，磁悬浮支撑所述泵转子；及磁轴承控制部，控制所述径向磁轴承及轴向磁轴承；且当电动机起动时的旋转速。
16、度在所述正逆旋转速度范围内时，利用所述反相器电路的电动机驱动停止，且所述磁轴承控制部通过所述径向磁轴承的吸引力而使所述泵转子向与电动机正旋转方向相反的方向公转运动，并且使其向电动机正旋转方向自转运动。0017较佳的，前述的真空泵，其中所述的以多个阶段切换所述低速期间中的所述重复周期及所述阻断期间，使所述低速期间中的所述重复周期及所述阻断期间随着所述电动机的旋转速度变大而变短。0018较佳的，前述的真空泵，其包括放大部，放大所检测到的包括所述逆电压信息的说明书CN104052346A3/20页6信号，且能够以多段切换放大增益；及增益切换部，在所述低速期间，以旋转速度越小放大增益越大的方式切换所述。
17、放大部的放大增益。0019较佳的，前述的真空泵，其包括放大部，放大所检测到的包括所述逆电压信息的信号，且能够以多段切换放大增益；及增益切换部，在所述低速期间，以旋转速度越小放大增益越大的方式切换所述放大部的放大增益；且将所述放大增益的切换段数与所述重复周期及所述阻断的期间的切换段数设为相同，且将所述放大增益的切换时旋转速度与所述重复周期及所述阻断的期间的切换时旋转速度设为相同。0020借由上述技术方案，本发明真空泵至少具有下列优点及有益效果根据本发明，即便在逆电压变微弱的低速旋转区域，也可以精度良好地推算旋转速度及磁极电角度。0021上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的。
18、技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。附图说明0022图1是表示本实施方式的真空泵中的泵单元PUMPUNIT1的构成的图。0023图2是表示控制单元CONTROLUNIT的概略构成的框图。0024图3是表示关于电动机M的电动机驱动控制系统的图。0025图4是说明正弦波驱动控制部400的框图。0026图5是说明D轴及Q轴的方向的图。0027图6是表示旋转速度磁极位置推算部407的详细情况的图。0028图7A、图7B是说明旋转坐标DQ系统中的磁极相位偏差的图。0029图8A、图8B是表示开路。
19、OPEN区间设定的一例的图。0030图9是表示开路区间设定时的电动机M的一相中流动的电流的图。0031图10是表示短路SHORT区间中的PWM电压波形的一例的图。0032图11A、图11B是表示短路区间设定的一例的图。0033图12是表示推算旋转速度与IQ设定的关系的图。0034图13是表示从轴向观察的磁轴承37的电磁铁37X、37Y与轴SHAFT30A的位置的图。0035图14A、图14B是说明起动动作的图，表示继图13的动作。0036图15是说明起动动作的图，表示继图14A、图14B的动作。0037图16是表示进行利用磁轴承电磁铁的强制旋转驱动的情况的推算旋转速度与IQ设定的关系的图。00。
20、38图17是表示在起动时以周期T1重复开路区间T2的情况的加速动作例的图，表示旋转阻力小的情况。0039图18是表示在起动时以周期T1重复开路区间T2的情况的加速动作例的图，表示旋转阻力大的情况。0040图19是表示所推算的磁极电角度与实际磁极电角度R的关系的图。0041图20A、图20B、图20C是表示T1、T2的变更的一例的图。0042图21是说明第4实施方式中的正弦波驱动控制部400的框图。说明书CN104052346A4/20页70043图22是表示将正弦波驱动控制部400设为开环控制系统OPENLOOPCONTROLSYSTEM的情况的构成的框图。0044图23是表示第5实施方式的图。
21、。0045图24是表示满足可加速条件的T2T1例的图。0046【主要元件符号说明】00471泵单元4泵转子PUMPROTOR00484A旋转叶片4B圆筒部004910电动机定子11电动机转子005026A、26B机械轴承30A轴005137至39磁轴承37X、37Y、38X、38Y电磁铁005240ACDC转换器41DCDC转换器005342DC电源43反相器INVERTER005444控制部45励磁放大器005546电磁铁50电流侦测部005651电压侦测部55转子盘005760基座60A排气口005861泵壳体61A吸气口005961B卡止部61C固定法兰006062固定叶片63垫圈006。
22、164螺纹定子65排气端口0062400正弦波驱动控制部401速度控制部0063402ID/IQ设定部403等效电路电压转换部0064404DQ2相电压PHASEVOLTAGE转换部00654052相3相电压转换部0066406PWM信号生成部407旋转速度磁极位置推算部0067408测定区间信号生成部409、410低通滤波器0068412信号放大增益设定部441、442PWM控制信号0069443关于电动机M的信号关于相电压或相电流的信号0070444关于磁轴承的信号励磁电流信号或位移信号00714071、40723相2相转换部4073等效电路电压转换部00724074逆电压运算部4075、。
23、41102相DQ电压转换部00734076、4111相位角运算部4077修正量运算部00744078旋转速度运算部4079积分运算部007541102相DQ电压转换部4111相位角运算部00764113、4114差分运算部4115生成部00774116符号反转部4300栅极驱动电路0078D1至D6环流二极管0079ED、EQ、EMD、EMQ、E、E逆电压0080M电动机R旋转体单元说明书CN104052346A5/20页80081SW1至SW6开关元件SW10供开路用的开关族群0082SW20供短路用的开关族群推算旋转速度0083I目标旋转速度S旋转速度0084I、ID、IQ电流指令I、I电。
24、流信号0085VD、VQ电压指令V、V、V、V电压信号0086VU、VV、VW3相电压指令IU、IV、IW相电流侦测信号0087、R、S磁极电角度M电角度0088、M相位角差分0089M相位M的差分具体实施方式0090为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种真空泵的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。0091第1实施方式0092图1是说明本实施方式的真空泵的图。图1所示的真空泵为磁悬浮式涡轮分子泵，在图1中表示涡轮分子泵的泵单元1的构成。涡轮分子泵包括图1所示的泵单元1、及驱动泵单元1的控制单元未图示。0093泵。
25、单元1包括涡轮泵TURBOPUMP段，由旋转叶片4A及固定叶片62构成；及牵引泵DRAGPUMP段螺纹槽泵，由圆筒部4B及螺纹定子64构成。这里，在螺纹定子64侧形成着螺纹槽，但也可以在圆筒部4B侧形成螺纹槽。作为旋转侧排气功能部的旋转叶片4A及圆筒部4B形成于泵转子4。泵转子4紧固在轴30A上。由泵转子4及轴30A构成旋转体单元R。0094通过遍及泵转子4的外周的一周形成多个涡轮机叶片TURBINEBLADE，而构成一段大小的旋转叶片。在泵转子4，在轴向上形成着多团所述一段大小的旋转叶片。多段固定叶片62相对于轴向与旋转叶片4A交替地配置。各固定叶片62隔着垫圈SPACERRING63载置在。
26、基座BASE60上。如果通过螺栓BOLT而将泵壳体PUMPCASING61的固定法兰FLANGE61C固定在基座60，则所积层的垫圈63夹持在基座60与泵壳体61的卡止部61B之间，而定位固定叶片62。0095轴30A通过设置在基座60的径向磁轴承37、38及轴向磁轴承39而被非接触支撑。各磁轴承37、38、39包括电磁铁及位移传感器DISPLACEMENTSENSOR。通过位移传感器而检测轴30A的浮起位置。另外，构成轴向磁轴承39的电磁铁以在轴向上夹持设置在轴30A的下端的转子盘ROTORDISK55的方式配置。轴30A由电动机M旋转驱动。0096电动机M为同步电动机，例如，使用永久磁铁同。
27、步电动机。电动机M包括配置在基座60的电动机定子MOTORSTATOR10、及设置在轴30A的电动机转子11。在电动机转子11设置着永久磁铁。在磁轴承未动作时，轴30A由应急用机械轴承MECHANICALBEARING26A、26B支撑。0097在基座60的排气口60A设置排气端口PORT65，在该排气端口65连接回收泵BACKPUMP。通过使旋转体单元R磁悬浮并通过电动机M而高速旋转驱动，而将吸气口说明书CN104052346A6/20页961A侧的气体分子排向排气端口65侧。0098图2是表示控制单元的概略构成的框图。来自外部的直流ALTERNATINGCURRENT，AC输入通过设置在控。
28、制单元的ACDC转换器CONVERTER40而转换为DC输出DC电压。从ACDC转换器40输出的DC电压被输入至DCDC转换器41，并通过DCDC转换器41而生成供电动机M用的DC电压及供磁轴承用的DC电压。0099供电动机M用的DC电压被输入至反相器43。在电动机M的旋转驱动状态下，当加速驱动时，利用由DCDC转换器DC电源41生成的电力通过反相器43而向电动机M供给驱动电流。另一方面，当减速驱动时，利用转换电动机转子的旋转能量所得的电力，通过反相器43从电动机M回充驱动电流，电力返回DCDC转换器DC电源41。另外，得以返回电力的DCDC转换器DC电源41具有将输出电压保持为一定的能力。供。
29、磁轴承用的DC电压被输入至供磁轴承用的DC电源42。磁轴承37、磁轴承38、磁轴承39构成5轴磁轴承，磁轴承37、磁轴承38各具有两对电磁铁46，磁轴承39具有一对电磁铁46。对于五对电磁铁46、即十个电磁铁46，从相对于各个电磁铁46设置的十个励磁放大器EXCITATIONAMPLIFIER45单独地供给电流。0100控制电动机M的驱动及磁轴承的驱动的控制部44例如由现场可编程门阵列FIELDPROGRAMMABLEGATEARRAY，FPGA等数字计算器及其周边电路构成。控制部44相对于反相器43输出用来接通或断开控制反相器43所包含的多个开关元件的PWM控制信号441，相对于各励磁放大器。
30、45输出用来接通或断开控制各励磁放大器45中所包含的开关元件的PWM控制信号442。此外，如下述般，将关于电动机M的信号关于相电压PHASEVOLTAGE或相电流PHASECURRENT的信号443输入至控制部44。此外，输入关于磁轴承的信号励磁电流信号或位移信号444。0101图3是表示关于电动机M的电动机驱动控制系统的图。电动机驱动控制系统包括正弦波驱动控制部400及反相器43。反相器43包括多个开关元件SW1SW6、及用来接通或断开驱动开关元件SW1SW6的栅极驱动GATEDRIVE电路4300。在开关元件SW1SW6中使用金属氧化层半导体场效晶体管METALOXIDESEMICONDU。
31、CTORFIELDEFFECTTRANSISTOR，MOSFET或绝缘栅双极型晶体管INSULATEDGATEBIPOLARTRANSISTOR，IGBT等功率POWER半导体元件。另外，在各个开关元件SW1SW6并联连接着环流二极管DIODED1D6。0102电动机定子10的U、V、W相线圈COIL中流动的电流分别由电流侦测部50检测，作为检测结果的电流侦测信号通过低通滤波器LOWPASSFILTER409被输入至控制部44的正弦波驱动控制部400。此外，U、V、W相线圈的各端子及中性点NEUTRALPOINT的电压由电压侦测部51检测，作为检测结果的电压侦测信号通过低通滤波器410被输入至。
32、正弦波驱动控制部400。0103正弦波驱动控制部400基于通过低通滤波器409、410而去除噪音NOISE的电流侦测信号及电压侦测信号，生成用来接通或断开控制开关元件SW1SW6的PWM控制信号。栅极驱动电路4300基于PWM控制信号生成栅极驱动信号，而接通或断开开关元件SW1SW6。由此，经正弦波调制且经PWM化的电压分别被施加于U、V、W相线圈。0104在本实施方式中，基于电动机电流侦测信号及电动机电压侦测信号推算旋转速度、及磁极位置。另外，如本实施方式般，在不具有检测电动机转子11的旋转位置的旋转传说明书CN104052346A7/20页10感器的无传感器SENSORLESS电动机的情况。
33、下，一般是基于电动机电流侦测信号及电动机电压侦测信号来推算旋转速度、及磁极位置。0105正弦波驱动控制部400的说明0106图4是说明正弦波驱动控制部400的框图。在图3中也有说明，电动机M中流动的3相电流是由电流侦测部50检测，所检测到的电流侦测信号被输入至低通滤波器409。另一方面，电动机M的3相电压是由电压侦测部51检测，所检测到的电压侦测信号被输入至低通滤波器410。0107通过低通滤波器409的电流侦测信号及通过低通滤波器410的电压侦测信号分别被输入至旋转速度磁极位置推算部407。在下文中对详细情况进行叙述，旋转速度磁极位置推算部407基于电流侦测信号及电压侦测信号推算电动机M的旋。
34、转速度及磁极位置电角度。另外，磁极位置由电角度表示，因此，以下，将磁极位置称为磁极电角度。旋转速度磁极位置推算部407根据所推算的的值输出旋转速度S及磁极电角度S。旋转速度S被输入至速度控制部401、IDIQ设定部402、等效电路电压转换部403及测定区间信号生成部408。磁极电角度S被输入至DQ2相电压转换部404。0108另外，在本实施方式中，所推算的旋转速度及磁极电角度直接作为旋转速度S及磁极电角度SS、S输出，但在下述第2实施方式等中，根据所推算的旋转速度而输出的旋转速度S及磁极电角度S不同。因此，在第1实施方式中，也将所推算的旋转速度及磁极电角度与所输出的旋转速度S及磁极电角度S区别。
35、表示。0109速度控制部401基于所输入的目标旋转速度I与从旋转速度磁极位置推算部407输出的当前的旋转速度S的差分进行PI控制比例控制及积分控制或P控制比例控制，从而输出电流指令I。在下文中对详细情况进行叙述，但IDIQ设定部402基于电流指令I及旋转速度S设定旋转坐标DQ系统中的电流指令ID、IQ。如图5所示，旋转坐标DQ系统的D轴是将旋转中的电动机转子11的N极设为正方向的坐标轴。Q轴是相对于D轴超前90度的直角方向的坐标轴，其朝向成为正旋转时的逆电压方向。0110等效电路电压转换部403使用基于电动机M的电气等效电路常数及从旋转速度磁极位置推算部407输入的旋转速度S的下式1，将电流指。
36、令ID、IQ转换为旋转坐标DQ系统中的电压指令VD、VQ。另外，等效电路分为电动机线圈的电阻成分R及电感成分L。R、L的值是根据电动机规格等获得，预先存储于存储部未图示。0111数101120113DQ2相电压转换部404基于转换后的电压指令VD、VQ及从旋转速度磁极位置推算部407输入的磁极电角度S，将旋转坐标DQ系统中的电压指令VD、VQ转换为固定坐标系统的电压指令V、V。2相3相电压转换部405将2相的电压指令V、V转换为3相电压指令VU、VV、VW。PWM信号生成部406基于3相电压指令VU、VV、VW生成用来接通或断开导通或阻断设置在反相器43的六个开关元件SW1SW6的PWM控制信。
37、号。反相器43基于从PWM信号生成部406输入的PWM控制信号接通或断开开关元件SW1SW6，说明书CN104052346A108/20页11并对电动机M施加驱动电压。0114旋转速度磁极位置推算部407的说明0115图6是表示旋转速度磁极位置推算部407的详细情况的图。从电压侦测部51输出的相电压侦测信号VV、VU、VW通过低通滤波器410而被输入至3相2相转换部4072。3相2相转换部4072将3相的电压信号转换为2相的电压信号V、V。转换后的电压信号V、V被输入至逆电压运算部4074。0116另一方面，从电流侦测部50输出的相电流侦测信号IV、IU、IW通过低通滤波器409而被输入至3相。
38、2相转换部4071。3相2相转换部4071将3相的电流侦测信号IV、IU、IW转换为2相的电流信号I、I。转换后的电流信号I、I被输入至等效电路电压转换部4073。0117等效电路电压转换部4073使用基于电动机M的电气等效电路常数的下式2将电流信号I、I转换为电压信号V、V。转换后的电压信号V、V被输入至逆电压运算部4074。另外，等效电路分为电动机线圈MOTORCOIL的电阻成分R及电感成分L。R、L的值是根据电动机规格等获得，且预先存储于存储部未图示。0118数201190120逆电压运算部4074基于基于电动机3相电压的电压信号V、V吸基于电动机3相电流的电压信号V、V，使用下式3算出。
39、逆电压E、E。而且，如下述般，旋转速度磁极位置推算部407基于由逆电压运算部4074算出的逆电压E、E推算旋转速度及磁极电角度。0121数301220123在本实施方式中，在通过逆电压运算部4074算出逆电压E、E之后，如下述般基于逆电压E、E算出旋转速度及磁极相位偏差修正量，然后推算磁极电角度。0124旋转速度是与磁极电角度的周期性相关的量。另一方面，磁极相位偏差修正量是与实际磁极电角度R与所推算的磁极电角度之间的相位偏差相关的量。而且，根据所算出的旋转速度S与磁极相位偏差修正量，通过SDT算出磁极电角度S。0125首先，对磁极相位偏差修正量的运算进行说明。电动机转子11的旋转速度因转子旋转。
40、惯性，不在旋转1周期内急剧地变化，而至少经过数周期慢慢地变化，可看做稳态响应STEADYSTATERESPONSE。因此，2相DQ电压转换部4075通过式4所示的转换而将所输入的逆电压E、E转换为旋转坐标DQ系统中的逆电压ED、EQ。另外，对式4中的S，反馈FEEDBACK在以规定时间间隔T所述的控制采样SAMPLING时间的间隔进行的运算中以上次的运算时间算出的磁极电角度S。说明书CN104052346A119/20页120126数401270128这里，如果使用复数表示法COMPLEXNOTATION考虑坐标转换，则如下所述。在S0的情况下，逆电压E、E的成分E及成分E与EEXPJR2的实。
41、部REALPART及虚部IMAGINARYPART对应。此外，在S0的情况下，2相DQ坐标转换后的逆电压ED、EQ由EEXPJR2S的实部及虚部表示。在S0时的相位角成为R2S，当S0的情况，图7B表示逆旋转S0时以2收敛于零的方式控制，当S0时的磁极相位偏差修正量如式5所示般，基于2RAD的值正负变化的大小乘以适当的增益G1比例控制的增益或比例控制积分控制的增益而生成。根据式5，在如图7A般20即RS，因此，成为0，且使相较实际磁极电角度R成为延迟相位的磁极电角度S接近R。0136G1220的情况0137020的情况60138另一方面，除所述磁极相位偏差修正量的运算以外，在旋转速运算部407。
42、8中进行旋转速度S的推算运算。旋转速度运算部4078的2相DQ电压转换部4110基于从逆电压运算部4074输入的逆电压E、E、及从符号反转部4116输出的电角度M，通过下式7算出旋转坐标DQ系统中的逆电压EMD、EMQ。这里使用的电角度M与2相DQ电压转换部4075中使用的磁极电角度不同，是在符号反转部4116中使推算磁说明书CN104052346A1210/20页13极电角度S乘以1而得。0139数501400141接着，相位角运算部4111通过下式8而算出相位角M。如上所述，在固定坐标系统中，逆电压向量E、E以旋转速度S旋转。另一方面，在旋转坐标DQ系统中，如果所推算的旋转速度S收敛于实际。
43、旋转速度R，则使用磁极电角度M而被2相DQ电压转换的逆电压EMD、EMQ的相位M成为一定值。相反，如果未收敛，则相位M变化。0142数60143MTAN1EMQEMD80144差分运算部4113运算相位M的差分M。在此情况下，将以控制采样时间T进行重复运算时的此次算出的当前相位角M、及每隔T的自然数倍的规定时间T1算出的相位角M设为过去上次的相位角而预先存储，根据当前的相位角运算与过去上次相位角的差M。另一方面，在差分运算部4114中，使用从相位角运算部4076输出的相位角运算差分。另外，也可以进行微分运算代替差分运算。0145如上所述，、当S0时，的值成为R2S，当S0。即，在以往的方法中，。
44、与正旋转及逆旋转无关，当旋转速度S为10加速指令的情况019200。019400的情况0195在旋转速度在强制区间00的情况下，由于误差大因此推算值的可靠性非常低，不能进行正确的推算。因此，在基于所推算的旋转速度设定电流的情况下，电动机旋转速度可能会停留在00。因此，在本实施方式中，与推算值无关，以预先决定的一定的旋转速度2强制地形成旋转磁场，无论电动机旋转方向为正旋转逆旋转的哪一种旋转，均使其从强制区间00向可基于逆电压进行推算的强制区间外迅速地移行。0196因此，旋转速度磁极位置推算部407输出一定的值220作为旋转速度代替所推算的旋转速度。即，在图6的生成部4115，通过使所输入的M2R。
45、T乘以05，并进一步除以时间T1，而推算旋转速度，但当所推算的为00时，输出2作为旋转速度S。0197在此情况下，电动机转子的磁极位置不定，为了在所述状况下使起动扭矩确实地起作用，优选的是充分地确保电动机定子所产生的旋转磁场的相位存在于适当位置比电动机转子N极超前90的相位的时间。基于此种观点，为了使相位位置缓慢地变化，通说明书CN104052346A1715/20页18常有效的是将2设定为小于0的值。例如，在0205RADS的情况下，以22025RADS的方式设定。当然，2的值并不限于此，也可以为02。0198此外，与电动机M的磁极位置无关而使其强制旋转，因此，修正量运算部4077与从相位角。
46、运算部4076输入的相位角无关，输出0作为磁极相位偏差修正量。因此，磁极电角度S成为S2DT。而且，对于IDIQ设定部402中的IQ的设定，驱动方向不定，设定为IQT1BT1C、及T2AT2BT2C的方式设定。0217图20A、图20B、图20C是表示T1、T2的变更的一例的图。图20A、图20B、图20C表示旋转速度上升至图8A、图8B所示的情况的3倍的状态。这里，与旋转速度上升至3倍相对应，将T1、T2的周期设为13。因此，可将检测点的个数设为与图8A、图8B的情况同数，且可相同程度地维持旋转速度及磁极电角度的运算精度。0218例如，当不应用非接触支撑的磁轴承而是应用接触支撑的滚珠轴承BA。
47、LLBEARING作为支撑旋转的泵转子的轴承时，泵转子的旋转阻力变大。一般而言，随着泵转子的旋转速度增加，减速扭矩作用会增大。在驱动扭矩不起作用的T2区间开路区间，因减速扭矩作用而减速，在T2以外的驱动区间T1T2，以减去减速扭矩量的驱动扭矩量加速。0219这里，如果使用概算式说明阻力的影响，则如下所述。转子旋转系统的运动方程式由下式12表示。另外，IP是泵转子的极惯性力矩，是旋转速度，C是因速度而引起的减速扭矩比例常数，TT是与Q轴电流成比例的旋转驱动扭矩，TR是因速度以外的因素生成的减速扭矩。0220IPDDTCTTTR120221在开路区间T2Q轴电流0，驱动扭矩TT0，因此，减速量D可。
48、近似地如下式13般表示。0222DTRCIPT2130223另一方面，在区间T1T2的非开路区间Q轴电流0，加速量U可如下式14般表示。这里，可加速条件为UD。0224UTTTRCIPT1T2140225这里，可加速条件为UD，根据式13、式14，必须满足TTTRCT2T1TT的关系。而且，由于为T2T1TT0，因此必须以至少满足TTTRC的方式取大的驱动扭矩TT即，取大的Q轴电流值，但当无法取大的电动机Q轴电流时，必须取长的驱动区间T1T2，即，必须缩短开路区间T2。说明书CN104052346A2018/20页210226一般而言，为了缩短启动时间，不论旋转速度，电动机电流流动至容许电流值附近，但随着旋转速度变大，有助于加速的实际的驱动扭矩量TTTRC变小，因此，为了弥补所述情况，有效的是使T2区间相对于周期时间T1的比率降低，从而使可加速极限的扭矩量T2T1TT降低。所述情况如图24所示，在可加速条件的不等式TTTRCT2T1TT的右边，应用A、B、C这三个阶段的T1及T2的设定，可通过将TT、TR及C分别作为一定值图示而更进一步明确与作为实际的驱动扭矩量的左边的不等号关系图24。0227第4实施方式0228图21是说明第4实施方式中的正弦波驱动。