JP5424784B2 - Power supply device for dry vacuum pump and operation method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、ドライ真空ホンプの駆動用電動機に駆動電力を供給するドライ真空ポンプ用電源装置に関するものである。 The present invention relates to a power supply device for a dry vacuum pump that supplies driving power to a motor for driving a dry vacuum pump.
近年、大気圧から動作が可能で、クリーンな真空環境が容易に得られるドライ真空ポンプが、半導体製造設備等の幅広い分野で使用されている。このようなドライ真空ポンプを駆動する駆動電動機に駆動電力を供給する電源装置には、インバータを使用する場合が多い。これには下記のような理由がある。 In recent years, dry vacuum pumps that can operate from atmospheric pressure and can easily obtain a clean vacuum environment have been used in a wide range of fields such as semiconductor manufacturing facilities. In many cases, an inverter is used in a power supply device that supplies driving power to a driving motor that drives such a dry vacuum pump. There are the following reasons for this.
(1)一つは駆動電動機に供給する駆動電力の周波数をインバータにて、商用周波数よりも大きくすることで、駆動電動機の回転数を増速して真空ポンプの排気性能を向上させ、より小型の駆動電動機を使った真空ポンプで所定の真空を得るためである。 (1) One is that the frequency of the drive power supplied to the drive motor is made larger than the commercial frequency with an inverter, so that the rotation speed of the drive motor is increased and the exhaust performance of the vacuum pump is improved. This is because a predetermined vacuum is obtained with a vacuum pump using the drive motor.
(2)また、真空ポンプの運転により所望の真空度に到達し、負荷が非常に小さい軽負荷運転となった場合、高効率で電動機を運転できるように、出力端子電圧の制御を行ったり、回転数の制御を行ったりすることが容易なためである。 (2) In addition, when the desired vacuum degree is reached by the operation of the vacuum pump and the load becomes a light load operation with a very small load, the output terminal voltage is controlled so that the motor can be operated with high efficiency, This is because it is easy to control the rotational speed.
上記インバータを使用する電源装置では、出力電流の上限値を設定することで、過大電流が駆動電動機に供給されることで生じる故障を防止する機能を一般的に備えている。一方、半導体製造装置などに使用されているインバータを備えたドライ真空ポンプ用電源装置では、ドライ真空ポンプ内部に発生する生成物或いは流路に流れ込む異物をポンプロータ間やポンプロータとポンプケーシング間に噛み込む、所謂異物噛み込み状態が発生し易い。この対策として、駆動電動機起動時には定格電流の10倍程度を上限とした起動電流を供給することで、起動時に駆動電動機に大きなトルクを発生させ異物を粉砕し、噛み込み状態を解消する起動制御が採用される場合がある。このときインバータに設定された出力電流の上限値が、起動時に必要な定格電流の10倍と比べ低くなる場合が殆どであり、両者を両立させることができず、安全設計上の矛盾が生じていた。 The power supply device using the inverter generally has a function of preventing a failure caused by an excessive current being supplied to the drive motor by setting an upper limit value of the output current. On the other hand, in a power supply device for a dry vacuum pump equipped with an inverter used in a semiconductor manufacturing device or the like, a product generated inside the dry vacuum pump or a foreign material flowing into a flow path is between pump rotors or between a pump rotor and a pump casing. A so-called foreign object biting state is easily generated. As a countermeasure against this, there is a startup control that eliminates the biting state by supplying a startup current with an upper limit of about 10 times the rated current at the startup of the drive motor, generating a large torque in the drive motor at the startup and crushing foreign matter. May be adopted. At this time, the upper limit value of the output current set in the inverter is almost lower than 10 times the rated current required at the time of startup, and it is impossible to make both compatible, resulting in a contradiction in safety design. It was.
ドライ真空ポンプの内部に生成物が発生或いは異物の流入が発生すると、該ドライ真空ポンプを駆動する電動機には定常状態とは異なる大きな電流が流れる。これはドライ真空ポンプのケーシング内の異物・生成物がポンプロータの回転に対する機械的な抵抗となるため、電動機の定格回転数を維持しようとするインバータ制御装置としては、電動機の回転数を定格回転数に維持するために供給する電流を増加させることに起因する。 When a product is generated in the dry vacuum pump or an inflow of foreign matter occurs, a large current different from the steady state flows through the electric motor that drives the dry vacuum pump. This is because the foreign matter and products in the casing of the dry vacuum pump provide mechanical resistance against the rotation of the pump rotor. Therefore, the inverter control device that tries to maintain the rated speed of the motor is rated at the rated speed. This is due to the increased current supplied to maintain the number.
従って、インバータから電動機へ供給する電流を計測すること、不定期な過大電流の発生、特に起動工程における電流上昇の急峻さや、最大電流の変化は先に説明したように真空ポンプ内の機械的抵抗に比例して変化するため、インバータから電動機へ供給する電流の変化は、真空ポンプケーシング内の異物・生成物の発生の指標とすることができる。即ち、インバータ出力電流を監視することにより、真空ポンプ内の異物・生成物の状態を知ることができる。 Therefore, measuring the current supplied from the inverter to the motor, the occurrence of irregular overcurrent, especially the steepness of current rise in the start-up process and the change in the maximum current, as explained above, the mechanical resistance in the vacuum pump Therefore, the change in the current supplied from the inverter to the electric motor can be used as an index for the generation of foreign matters and products in the vacuum pump casing. That is, by monitoring the inverter output current, it is possible to know the state of the foreign matter / product in the vacuum pump.
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、インバータを備え、真空ポンプ内に異物が混入している状態であっても、該異物を粉砕しつつ定格回転数まで加速させるよう、駆動電動機の起動工程では、定格電流の10倍程度の起動電流を所定の時間だけ供給するような起動制御を行うドライ真空ポンプ用電源装置において、過負荷異常を検出するための過電流設定値を定格運転中と起動工程中とで各々条件に合わせて個別に設定することで、起動工程中に定格運転とは異なる大トルクを発生できる電流をインバータから駆動電動機に安定して供給できるドライ真空ポンプ用電源装置、及びその運転方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and includes a drive motor that includes an inverter and accelerates to the rated rotational speed while pulverizing the foreign matter even when the foreign matter is mixed in the vacuum pump. In the start-up process, the overcurrent set value for detecting overload abnormality is rated operation in the dry vacuum pump power supply device that performs start-up control to supply start-up current about 10 times the rated current for a predetermined time. Power supply for dry vacuum pump that can stably supply current that can generate large torque different from rated operation during start-up process from drive to drive motor by setting individually according to each condition during and during start-up process It is an object of the present invention to provide a device and an operation method thereof.
上記の課題を解決するために、本発明は、整流器、平滑コンデンサを備えた直流回路、インバータを備え、交流電源からの交流電力を前記整流器で直流電力に変換し、前記直流回路を介して前記インバータに供給し、該インバータで所定周波数の交流電力に変換し、ドライ真空ポンプを駆動する駆動電動機に供給するように構成したドライ真空ポンプ用電源装置であって、前記インバータは前記ドライ真空ポンプ起動時、定格電流の所定倍数の電流を供給することで前記駆動電動機の駆動トルクを増強する機能と、前記インバータの出力電流が所定の設定電流値を超えた場合に前記ドライ真空ポンプの異常又は故障を検出する過電流検出・保護機能とを備え、前記過電流検出・保護機能は、前記ドライ真空ポンプの起動時と定格運転時の各々で前記設定電流値を個別に設定し、前記ドライ真空ポンプの起動工程では前記設定電流値を所定の過負荷電流値を超える所定の過大電流値とし、前記ドライ真空ポンプの起動工程が完了した時点では前記設定電流値を前記所定負荷の過負荷電流値とすると共に、前記ドライ真空ポンプの起動工程から定格運転状態に至る中で、前記過大電流値を越えた場合それを検出する機能を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention includes a rectifier, a DC circuit including a smoothing capacitor, an inverter, converts AC power from an AC power source into DC power by the rectifier, and passes the DC circuit through the DC circuit. A power supply device for a dry vacuum pump configured to supply to an inverter, convert the AC power to a predetermined frequency by the inverter, and supply the drive motor to drive a dry vacuum pump, wherein the inverter starts the dry vacuum pump A function of increasing the drive torque of the drive motor by supplying a current that is a predetermined multiple of the rated current, and an abnormality or failure of the dry vacuum pump when the output current of the inverter exceeds a predetermined set current value An overcurrent detection / protection function for detecting the overcurrent detection, the overcurrent detection / protection function at the start-up and at the rated operation of the dry vacuum pump. The set current value is individually set, and in the starting process of the dry vacuum pump, the set current value is set to a predetermined excessive current value exceeding a predetermined overload current value, and when the starting process of the dry vacuum pump is completed The set current value is set to an overload current value of the predetermined load , and a function is provided to detect when the overcurrent value is exceeded during the starting process of the dry vacuum pump to the rated operation state. It is characterized by.
また、本発明は、整流器、平滑コンデンサを備えた直流回路、インバータを備え、交流電源からの交流電力を前記整流器で直流電力に変換し、前記直流回路を介して前記インバータに供給し、該インバータで所定周波数の交流電力に変換し、ドライ真空ポンプを駆動する駆動電動機に供給するように構成したドライ真空ポンプ用電源装置であって、前記インバータは前記ドライ真空ポンプ起動時、定格電流の所定倍数の電流を供給することで前記駆動電動機の駆動トルクを増強する機能と、前記インバータの出力電流が所定の設定電流値を超えた場合に前記ドライ真空ポンプの異常又は故障を検出する過電流検出・保護機能とを備え、前記過電流検出・保護機能は、前記ドライ真空ポンプの起動時と定格運転時の各々で前記設定電流値を個別に設定し、前記ドライ真空ポンプの起動工程では前記設定電流値を所定の過負荷電流値を超える所定の過大電流値とし、前記ドライ真空ポンプの起動工程が完了した時点では前記設定電流値を前記所定負荷の過負荷電流値とすると共に、前記ドライ真空ポンプの起動工程から定格運転状態に至る中で、前記過大電流値を越えた場合それを検出し、越えない場合過電流検出・保護機能を有効としない機能を備えたことを特徴とする。 The present invention also includes a rectifier, a DC circuit including a smoothing capacitor, and an inverter, and converts AC power from an AC power source into DC power by the rectifier, and supplies the DC power to the inverter via the DC circuit. A power supply device for a dry vacuum pump configured to convert the AC power into a predetermined frequency and supply it to a drive motor that drives the dry vacuum pump, wherein the inverter is a predetermined multiple of a rated current when the dry vacuum pump is activated. A function of increasing the drive torque of the drive motor by supplying a current of overcurrent, and overcurrent detection for detecting an abnormality or failure of the dry vacuum pump when the output current of the inverter exceeds a predetermined set current value. The overcurrent detection / protection function individually sets the set current value when starting the dry vacuum pump and during rated operation. In the starting process of the dry vacuum pump, the set current value is set to a predetermined excessive current value exceeding a predetermined overload current value, and when the starting process of the dry vacuum pump is completed, the set current value is set to the predetermined value. In addition to the load overload current value, it detects when the overcurrent value is exceeded during the start-up process of the dry vacuum pump to the rated operation state, and when it does not exceed it, the overcurrent detection / protection function is enabled. It has a feature that does not.
また、本発明は、上記ドライ真空ポンプ用電源装置において、前記起動工程での設定電流値は、ドライ真空ポンプが外的要因により定格回転数まで増速しない場合に必要とする任意電流値に設定することを特徴とする。
また、本発明は、上記ドライ真空ポンプ用電源装置において、前記外的要因とは、ドライ真空ポンプのロータによる異物・生成物の噛み込みであることを特徴とする。
また、本発明は、上記ドライ真空ポンプ用電源装置において、前記過電流検出・保護機能は、前記インバータの出力電流が前記過電流設定値を超える時間を検出する機能を備えていることを特徴とする。
また、本発明は、上記ドライ真空ポンプ用電源装置において、前記起動工程では前記ドライ真空ポンプが定格回転数に至る間に、前記ドライ真空ポンプが外的要因により適切な回転数に増速しなかった場合、再起動を繰り返し、初回起動時も含め再起動時に前記インバータの出力電流が前記過大電流を超える回転数を積算し、前記駆動電動機の起動指令発生から、定格回転数に至るまでの検出回数が所定の設定回数を超えた場合、外的要因により故障が発生していると判断し、前記ドライ真空ポンプの起動動作の停止や、故障情報を上位装置通報或いはドライ真空ポンプ外部に表示する機能を備えたことを特徴とする。
Further, in the power supply device for the dry vacuum pump according to the present invention, the set current value in the start-up process is set to an arbitrary current value required when the dry vacuum pump does not increase to the rated rotation speed due to an external factor. It is characterized by doing.
In the dry vacuum pump power supply device according to the present invention, the external factor is the biting of foreign matter / product by the rotor of the dry vacuum pump.
In the dry vacuum pump power supply device according to the present invention, the overcurrent detection / protection function includes a function of detecting a time during which an output current of the inverter exceeds the overcurrent set value. To do.
Further, according to the present invention, in the power supply device for the dry vacuum pump, the dry vacuum pump does not increase to an appropriate rotational speed due to an external factor while the dry vacuum pump reaches a rated rotational speed in the starting step. In this case, the restart is repeated, and the number of revolutions at which the output current of the inverter exceeds the excessive current is accumulated at the time of restart including the first start, and detection from the start command generation of the drive motor to the rated speed is detected. When the number of times exceeds a predetermined number of times, it is determined that a failure has occurred due to an external factor, and the start-up operation of the dry vacuum pump is stopped, or failure information is displayed on the host device report or outside the dry vacuum pump It is characterized by having a function.
また、本発明は、上記ドライ真空ポンプ用電源装置において、前記外的要因による故障は、前記ドライ真空ポンプでのロータによる異物噛み込みによる故障であることを特徴とする。 In the dry vacuum pump power supply device according to the present invention, the failure due to the external factor is a failure due to foreign matter biting by a rotor in the dry vacuum pump.
また、本発明は、上記ドライ真空ポンプ用電源装置において、前記ドライ真空ポンプの回転数が定格回転数まで到達し、定格運転に移行した後、定格運転時の前記所定過負荷電流値を超える運転状態が発生した場合、単位時間当たりの発生回数、全体積算発生回数、一回の発生持続時間、及びこれらに対する重み付けを行い予め設定した故障診断により前記ドライ真空ポンプの故障状態を判断し、故障情報を上位装置に通報或いはドライ真空ポンプ外部に表示する機能を備えたことを特徴とする。 Further, the present invention is the above-described dry vacuum pump power supply device, wherein the dry vacuum pump rotation speed reaches the rated rotation speed, and after shifting to the rated operation, the operation exceeding the predetermined overload current value at the rated operation When a condition occurs, the number of occurrences per unit time, the total number of occurrences, the duration of one occurrence, and the weighting of these, and determining the failure state of the dry vacuum pump by preset failure diagnosis, failure information Is provided with a function of reporting to the host device or displaying it outside the dry vacuum pump.
また、本発明は、整流器、平滑コンデンサを備えた直流回路、インバータを備え、交流電源からの交流電力を前記整流器で直流電力に変換し、前記直流回路を介して前記インバータに供給し、該インバータで所定周波数の交流電力に変換し、ドライ真空ポンプを駆動する駆動電動機に供給するように構成したドライ真空ポンプ用電源装置の運転方法であって、前記インバータは前記ドライ真空ポンプ起動時、定格電流の所定倍数の電流を供給することで前記駆動電動機の駆動トルクを増強する機能を備え、前記ドライ真空ポンプの起動工程では前記インバータの出力が所定の過負荷電流値を超える所定の過大電流値以上となった場合に、前記ドライ真空ポンプの異常又は故障を検出する過電流検出・保護機能を作動させ、前記ドライ真空ポンプの起動工程が完了した時点では前記インバータの出力が前記所定の過負荷電流値以上となった場合に、前記過電流検出・保護機能を作動させることを特徴とする。 The present invention also includes a rectifier, a DC circuit including a smoothing capacitor, and an inverter, and converts AC power from an AC power source into DC power by the rectifier, and supplies the DC power to the inverter via the DC circuit. The operation method of the power supply device for the dry vacuum pump configured to convert the alternating current power into a predetermined frequency and supply it to a drive motor that drives the dry vacuum pump, wherein the inverter has a rated current when the dry vacuum pump is activated. of a function of enhancing the driving torque of the drive motor by supplying a predetermined multiple of the current, said a dry vacuum pump activation step the inverter output is greater than a predetermined excessive current value exceeding a predetermined overload current value of In such a case, an overcurrent detection / protection function for detecting an abnormality or failure of the dry vacuum pump is activated, and the dry vacuum pump At the time when the activation process is completed when the output of the inverter becomes a predetermined overload current value or more, and wherein the actuating said overcurrent detection and protection.
本発明は、過負荷異常を検出するための過負荷電流設定値を定格運転中と起動工程中の各々条件に合わせて個別に設定することで、起動工程中に定格運転とは異なる大トルク電流をインバータから駆動電動機に安定して供給できるドライ真空ポンプ用電源装置、及びその運転方法を提供できるという効果が期待できる。 The present invention sets the overload current set value for detecting an overload abnormality individually according to the conditions during the rated operation and the startup process, thereby providing a large torque current different from the rated operation during the startup process. The effect of being able to provide a power supply device for a dry vacuum pump that can be stably supplied from the inverter to the drive motor and an operation method thereof can be expected.
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。図1はドライ真空ポンプ用電源装置の回路構成を示す図である。図示するように、ドライ真空ポンプ用電源装置は、整流器11、平滑コンデンサ12を備えた直流回路13、インバータ14、及びインバータ制御部15を備え、交流電源16からの交流電力を整流器11で直流電力に変換し、直流回路13を介してインバータ14に供給し、インバータ14でインバータ制御部15の制御により、所定周波数の交流電力に変換し、該変換した交流電力をドライ真空ポンプ18を駆動する駆動電動機17に供給するように構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of a power supply device for a dry vacuum pump. As shown in the figure, the dry vacuum pump power supply device includes a
上記ドライ真空ポンプ用電源装置10のインバータ14では、過電流制限の設定値を、インバータ14の運転条件毎に設定することが可能となっている。具体的にはインバータ制御部15に制御盤19からの起動指令入力後、駆動電動機17が起動を開始し定格回転数或いは所定の目標回転数に達するまでの起動工程では、過電流設定値Aを上限として過電流検出・保護機能が有効となる。即ち、インバータ14から駆動電動機17に供給される電流(インバータ出力電流)を電流検出器20で検出し、該検出したインバータ出力電流が過負荷電流値を超えても、過電流設定値Aを超えない限り過電流検出・保護機能を有効とせず、インバータ出力電流が過電流設定値Aを超えたら過電流検出・保護機能を有効(ドライ真空ポンプの異物噛み込み状態を監視)とする。また、駆動電動機17の回転数(モータ回転数)が、定格回転数或いは所定の目標回転数に達した時点で、過電流設定値B(A>B)を上限とした過電流検出・保護機能が有効となる。即ち、電流検出器20で検出した電流値が過電流設定値Bを超えたら、過電流検出・保護機能を有効とする。
In the
過電流設定値Aに対して、駆動電動機17の起動工程中に該過電流設定値Aを超えるような事象が発生した場合、噛み込み状態であると判断し、定格回転数に到達するまでの期間で過電流設定値Aを超えた電流を検出した回数、合計の時間、或いは1回の継続時間などの情報を記録し、各々の情報に対して重み付けを行った上で演算処理することで、ドライ真空ポンプ18内の生成物・異常発生の程度を判定する。
When an event that exceeds the overcurrent set value A occurs during the start-up process of the drive motor 17 with respect to the overcurrent set value A, it is determined that the biting state has occurred, and until the rated rotational speed is reached. By recording information such as the number of times that the current exceeding the overcurrent set value A was detected in the period, the total time, or the duration of one time, and performing calculation processing after weighting each information The degree of product / abnormality in the
過電流設定値Bに対しては、駆動電動機17の定格回転運転中に電流検出器20で検出した電流値が過電流設定値Bを超えるような事象が発生した場合、噛み込み状態・異物吸入であると判断し、単位時間あたりに過電流設定値Bを超える検出電流の発生回数、合計の時間、或いは1回に継続した時間などの情報を記録し、各々の情報に対する重み付けを行った上で演算処理することで、ドライ真空ポンプ18内の生成物・異物発生の程度を判定する。
For the overcurrent set value B, if an event occurs in which the current value detected by the
図2は図1に示すドライ真空ポンプ用電源装置でドライ真空ポンプを運転した場合の通常の過電流制御の駆動電動機17の回転数(モータ回転数)及びインバータ14の出力電流(インバータ出力電流)状態を示す図である。図示するように過電流設定値を通常の定格運転時に有効な過電流設定値Bを上限として設定している。インバータ制御部15に制御盤19から起動指令信号が入力すると、インバータ制御部15の制御により、インバータ14から駆動電動機17に供給される電流(インバータ出力電流)Iは図示するように、起動時間Tの経過に伴って変化し、駆動電動機17の回転数Nは0〜定格回転数Nsまで上昇し、定格回転数Nsに達すると、インバータ14の出力電流Iは略一定となる。この場合は過電流検出・保護機能を有効にしない。即ち、ドライ真空ポンプ内の異物噛み込み状態の監視をしない。
FIG. 2 shows the rotation speed (motor rotation speed) of the normal overcurrent control motor 17 and the output current (inverter output current) of the
図3は図1に示すドライ真空ポンプ用電源装置でドライ真空ポンプの起動工程中の過電流設定値Aを通常の定格運転時に有効な過電流設定値Bの約4倍(A≒4×B)に設定した場合の過電流制御の回転数及びインバータ出力電流状態を示す図である。ここでは起動初期にドライ真空ポンプ18のロータ間やロータとケーシング間に異物の噛み込みが発生し、回転数は上昇せず、インバータ14の出力電流Iは急激に上昇するが、出力電流Iが過電流設定値Aに達する前に異物が粉砕され、その後駆動電動機17の回転数Nは定格回転数Nsまで直線的に上昇した場合である。この場合は、過電流検出・保護機能を有効としてインバータ出力電流Iが過電流設定値Aを超えている時間を検出する。
FIG. 3 shows a power supply device for the dry vacuum pump shown in FIG. 1, in which the overcurrent set value A during the start-up process of the dry vacuum pump is approximately four times the overcurrent set value B effective during normal rated operation (A≈4 × B It is a figure which shows the rotation speed of an overcurrent control at the time of setting to), and an inverter output current state. Here, foreign matter is caught between the rotors of the
図4は図3の場合と同様、ドライ真空ポンプの起動工程中の過電流設定値をA、定格運転時の過電流設定値Bに設定した場合の過電流制御の回転数及びインバータ出力電流状態を示す図である。ここでは、起動初期にドライ真空ポンプ18のロータ間やロータとケーシング間に異物の噛み込みが発生し、回転数は上昇せず、インバータ14の出力電流Iは上昇し、過電流設定値Aを超えるが、大きいインバータ出力電流Iにより駆動電動機17の駆動トルクが増大し、異物が粉砕され、その後駆動電動機17の回転数Nは定格回転数Nsまで直線的に上昇する場合である。この場合は、過電流検出・保護機能を有効とし、インバータ出力電流Iが過電流設定値Aを超える回数を計測する。
As in FIG. 3, FIG. 4 shows the overcurrent control speed and inverter output current state when the overcurrent set value during the start-up process of the dry vacuum pump is set to A and the overcurrent set value B during rated operation. FIG. Here, foreign matter is caught between the rotors of the
図5は図3の場合と同様、ドライ真空ポンプの起動工程中の過電流設定値をA、定格運転時の過電流設定値をBに設定した場合の過電流制御の回転数及びインバータ出力電流状態を示す図である。ここでは、起動初期にドライ真空ポンプ18のロータ間やロータとケーシング間に異物の噛み込みが発生し、回転数は上昇せず、インバータ14の出力電流Iは上昇し、過電流設定値Aを超える現象が複数回(図では2回)発生するが、大きいインバータ出力電流Iにより駆動電動機17の駆動トルクが増大し、異物が粉砕され、その後駆動電動機17の回転数Nは定格回転数Nsまで上昇する場合である。
As in FIG. 3, FIG. 5 shows the overcurrent control speed and inverter output current when the overcurrent set value during the starting process of the dry vacuum pump is set to A and the overcurrent set value during rated operation is set to B. It is a figure which shows a state. Here, foreign matter is caught between the rotors of the
図4及び図5の場合は、いずれも起動初期にドライ真空ポンプ18のロータ間やロータとケーシング間に異物の噛み込みが発生したが、短時間に異物が粉砕され、その後駆動電動機17の回転数Nは定格回転数Nsまで直線的に上昇した例を示したが、異物の噛み込みが発生し駆動電動機17が起動しない場合は、再起動動作を行い、そのつどインバータ出力電流Iを検出し、該検出されたインバータ出力電流Iが過電流設定値Aを超えた(I>A)回数を計測し、該超えた回数が所定回数に達した場合は、ドライ真空ポンプ18に異常発生と判断し、外部異常表示を行い、ドライ真空ポンプの起動を停止する。また、該異常発生を上位装置に通報することで、上位装置からの指令でドライ真空ポンプ18を停止する。
4 and 5, foreign matter is caught between the rotors of the
図6は本発明に係るドライ真空ポンプ用電源装置による起動運転のフローを示す図である。ステップST1でドライ真空ポンプの起動信号があると、ステップST2でインバータ14を起動し、過電流設定値Aを設定する。続いてステップST3で、ドライ真空ポンプ18に噛み込みが発生し、駆動電動機17が起動しないかを判断し、YESの場合はステップST4に移行し、インバータ電流Iが過電流設定値Aを超える(A<I)回数を積算し、該積算回数が所定回未満(図では10回未満)である場合は、ステップST5に移行し、再起動動作を行い、前記ステップST2に移行する。また、所定回以上(図では10回以上)である場合は、ステップST6に移行し、外部異常表示を行いドライ真空ポンプの起動を中止する。
FIG. 6 is a diagram showing a flow of start-up operation by the power supply device for the dry vacuum pump according to the present invention. When there is a dry vacuum pump start signal in step ST1, the
上記ステップST3において、噛み込みが発生せずドライ真空ポンプ18(駆動電動機17)が起動し、ドライ真空ポンプ18の回転数が定格回転数に達したら(ステップST7)過電流設置値をBに切替(ステップST8)、ステップST9に移行し、通常の定格運転となる。
In step ST3, biting does not occur and the dry vacuum pump 18 (drive motor 17) is activated, and when the rotational speed of the
ドライ真空ポンプ18(駆動電動機17)が定格回転数まで到達し、定格運転に移行した後、定格運転中にインバータ出力電流Iが過電流設定値Bを超える(I>B)運転状態が発生した場合、単位時間当たりの発生回数、全体積算発生回数、一回の発生持続時間、及びこれらに対する重み付けをし、予め設定した故障診断によりドライ真空ポンプ18の故障状態を判断し、故障と判断した場合、故障情報を上位装置に通報するか、或いはドライ真空ポンプ18の外部表示手段であるランプ等を点灯する。
After the dry vacuum pump 18 (drive motor 17) reached the rated speed and shifted to the rated operation, the inverter output current I exceeded the overcurrent set value B (I> B) during the rated operation. In this case, the number of occurrences per unit time, the total number of occurrences, the duration of one occurrence, and the weights for these, and the failure state of the
図7は1回のドライ真空ポンプの起動により発生した過電流の重み付け例、即ち過電流検出・保護機能が予知予報を判定する基準、故障を判定する基準例を示す図である。リトライ回数、即ち異物噛み込み等でドライ真空ポンプが起動しない場合は再起動を行うが該再起動の回数が5回で予知予報を判定し、20回で故障を判定する。また、インバータ出力電流Iが過電流設定値Aを超えた(I>A)回数が5回で予知予報を判定し、10回で故障を判定する。また、インバータ出力電流Iが過電流設定値Aを超えた積算時間100msで予知予報を判定し、3000smで故障を判定する。このようにリトライ回数、インバータ出力電流Iが過電流設定値Aを超えた回数、及びインバータ出力電流Iが過電流設定値Aを超えた積算時間に基づいて予知予報と故障を判定している。 FIG. 7 is a diagram showing a weighting example of overcurrent generated by one activation of the dry vacuum pump, that is, a reference example in which the overcurrent detection / protection function determines a prediction forecast and a reference example in which a failure is determined. If the dry vacuum pump does not start due to the number of retries, that is, foreign object biting or the like, restart is performed, but the number of restarts is 5 times to determine the prediction forecast, and 20 times to determine the failure. Further, the prediction forecast is determined when the inverter output current I exceeds the overcurrent set value A (I> A) 5 times, and the failure is determined 10 times. Further, the prediction prediction is determined at an integration time of 100 ms when the inverter output current I exceeds the overcurrent set value A, and a failure is determined at 3000 sm. As described above, the prediction prediction and the failure are determined based on the number of retries, the number of times that the inverter output current I exceeds the overcurrent set value A, and the accumulated time that the inverter output current I exceeds the overcurrent set value A.
図8はブースタポンプ31とメインポンプ32を備え、操作パネル35で単独運転するドライ真空ユニット30の構成を示す図である。ブースタポンプ31はドライ真空ポンプ31aと該ドライ真空ポンプ31aを駆動する駆動電動機31bとを備え、電源装置33から駆動電動機31bに駆動電流を供給するようになっている。メインポンプ32はドライ真空ポンプ32aと該ドライ真空ポンプ32aを駆動する駆動電動機32bとを備え、電源装置34から駆動電動機32bに駆動電流を供給するようになっている。電源装置33、34はそれぞれ図1に示す構成と同じ構成のドライ真空ポンプ用電源装置である。ドライ真空ユニット30において、ブースタポンプ31のドライ真空ポンプ31aやメインポンプ32はドライ真空ポンプ31a,32aに上記異物噛み込み等の異常が発生し、過電流検出・保護機能が予知予報を判定した場合、操作パネル35に予知予報を表示し、ブースタポンプ31やメインポンプ32を停止する。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a
図9は上位装置と連携運転を行うドライ真空ユニット40の構成を示す図である。ブースタポンプ41はドライ真空ポンプ41aと該ドライ真空ポンプ41aを駆動する駆動電動機41bとを備え、電源装置43から駆動電動機41bに駆動電流を供給するようになっている。メインポンプ42はドライ真空ポンプ42aと該ドライ真空ポンプ42aを駆動する駆動電動機42bとを備え、電源装置44から駆動電動機42bに駆動電流を供給するようになっている。電源装置43、44はそれぞれ図1に示す構成と同じ構成のドライ真空ポンプ用電源装置である。ドライ真空ユニット40において、ブースタポンプ41のドライ真空ポンプ41aやメインポンプ42はドライ真空ポンプ41a,42aに上記異物噛み込み等の異常が発生し、過電流検知・保護機能が予知予報を判定した場合は、上位装置に予知予報情報を通報し、故障を判定した場合は、故障情報を通報し、上位装置からの指令によりブースタポンプ41やメインポンプ42を停止する。
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of a
以上、本発明の実施形態例を説明したが、本発明は上記実施形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。 The embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the technical idea described in the claims and the specification and drawings. Can be modified.
本発明は、インバータを備え、真空ポンプ内に異物が混入している状態であっても、該異物を粉砕しつつ定格回転数まで加速させるよう、駆動電動機の起動工程では、定格電流の所定倍程度の起動電流を所定の時間だけ供給するような起動制御を行うドライ真空ポンプ用電源装置において、過電流検出・保護機能の過負荷異常を検出するための過電流設定値を定格運転中と起動工程中の各々条件に合わせて個別に設定することで、起動工程中に定格運転とは異なる大トルクを発生できる電流をインバータから駆動電動機に安定して供給できるドライ真空ポンプ用電源装置として利用することができる。 The present invention includes an inverter, and even when foreign matter is mixed in the vacuum pump, a predetermined multiple of the rated current is applied in the starting process of the drive motor so as to accelerate the rated foreign matter while pulverizing the foreign matter. In a dry vacuum pump power supply unit that performs start-up control that supplies a certain start-up current for a predetermined time, the overcurrent detection value for detecting overload abnormality of the overcurrent detection / protection function is started during rated operation. By setting individually according to each condition in the process, it is used as a power supply device for a dry vacuum pump that can stably supply a current that can generate large torque from the inverter to the drive motor during the starting process. be able to.
10 ドライ真空ポンプ用電源装置
11 整流器
12 平滑コンデンサ
13 直流回路
14 インバータ
15 インバータ制御部
16 交流電源
17 駆動電動機
18 ドライ真空ポンプ
19 制御盤
20 電流検出器
30 ドライ真空ポンプユニット
31 ブースタポンプ
32 メインポンプ
33 電源装置
34 電源装置
35 操作パネル
40 ドライ真空ポンプユニット
41 ブースタポンプ
42 メインポンプ
43 電源装置
44 電源装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Power supply apparatus for
Claims (9)
前記インバータは前記ドライ真空ポンプ起動時、定格電流の所定倍数の電流を供給することで前記駆動電動機の駆動トルクを増強する機能と、前記インバータの出力電流が所定の設定電流値を超えた場合に前記ドライ真空ポンプの異常又は故障を検出する過電流検出・保護機能とを備え、
前記過電流検出・保護機能は、前記ドライ真空ポンプの起動時と定格運転時の各々で前記設定電流値を個別に設定し、前記ドライ真空ポンプの起動工程では前記設定電流値を所定の過負荷電流値を超える所定の過大電流値とし、前記ドライ真空ポンプの起動工程が完了した時点では前記設定電流値を前記所定負荷の過負荷電流値とすると共に、前記ドライ真空ポンプの起動工程から定格運転状態に至る中で、前記過大電流値を越えた場合それを検出する機能を備えたことを特徴とするドライ真空ポンプ用電源装置。 A rectifier, a DC circuit including a smoothing capacitor, an inverter, AC power from an AC power source is converted into DC power by the rectifier, supplied to the inverter through the DC circuit, and AC power having a predetermined frequency is supplied by the inverter. Is a power supply device for a dry vacuum pump configured to be supplied to a drive motor that drives the dry vacuum pump,
When the dry vacuum pump is started, the inverter supplies a current that is a predetermined multiple of a rated current to increase the drive torque of the drive motor, and when the output current of the inverter exceeds a predetermined set current value. With an overcurrent detection / protection function for detecting an abnormality or failure of the dry vacuum pump,
The overcurrent detection / protection function individually sets the set current value at each of startup and rated operation of the dry vacuum pump, and the set current value is set to a predetermined overload in the startup process of the dry vacuum pump. A predetermined excessive current value exceeding the current value is set, and when the starting process of the dry vacuum pump is completed, the set current value is set to the overload current value of the predetermined load , and the rated operation is started from the starting process of the dry vacuum pump. A power supply device for a dry vacuum pump comprising a function of detecting when the excessive current value is exceeded during reaching a state .
前記インバータは前記ドライ真空ポンプ起動時、定格電流の所定倍数の電流を供給することで前記駆動電動機の駆動トルクを増強する機能と、前記インバータの出力電流が所定の設定電流値を超えた場合に前記ドライ真空ポンプの異常又は故障を検出する過電流検出・保護機能とを備え、When the dry vacuum pump is started, the inverter supplies a current that is a predetermined multiple of a rated current to increase the drive torque of the drive motor, and when the output current of the inverter exceeds a predetermined set current value. With an overcurrent detection / protection function for detecting an abnormality or failure of the dry vacuum pump,
前記過電流検出・保護機能は、前記ドライ真空ポンプの起動時と定格運転時の各々で前記設定電流値を個別に設定し、前記ドライ真空ポンプの起動工程では前記設定電流値を所定の過負荷電流値を超える所定の過大電流値とし、前記ドライ真空ポンプの起動工程が完了した時点では前記設定電流値を前記所定負荷の過負荷電流値とすると共に、前記ドライ真空ポンプの起動工程から定格運転状態に至る中で、前記過大電流値を越えた場合それを検出し、越えない場合過電流検出・保護機能を有効としない機能を備えたことを特徴とするドライ真空ポンプ用電源装置。The overcurrent detection / protection function individually sets the set current value at each of startup and rated operation of the dry vacuum pump, and the set current value is set to a predetermined overload in the startup process of the dry vacuum pump. A predetermined excessive current value exceeding the current value is set, and when the starting process of the dry vacuum pump is completed, the set current value is set to the overload current value of the predetermined load, and the rated operation is started from the starting process of the dry vacuum pump. A power supply device for a dry vacuum pump comprising a function of detecting when an excessive current value is exceeded during reaching a state and not making an overcurrent detection / protection function effective when the excessive current value is not exceeded.
前記起動工程での設定電流値は、ドライ真空ポンプが外的要因により定格回転数まで増速しない場合に必要とする任意電流値に設定することを特徴とするドライ真空ポンプ用電源装置。The set current value in the starting step is set to an arbitrary current value required when the dry vacuum pump does not increase to the rated speed due to an external factor.
前記外的要因とは、ドライ真空ポンプのロータによる異物・生成物の噛み込みであることを特徴とするドライ真空ポンプ用電源装置。The power source apparatus for a dry vacuum pump characterized in that the external factor is biting of foreign matter / product by a rotor of the dry vacuum pump.
前記過電流検出・保護機能は、前記インバータの出力電流が前記過電流設定値を超える時間を検出する機能を備えていることを特徴とするドライ真空ポンプ用電源装置。The power supply device for a dry vacuum pump, wherein the overcurrent detection / protection function has a function of detecting a time during which the output current of the inverter exceeds the overcurrent set value.
前記起動工程では前記ドライ真空ポンプが定格回転数に至る間に、前記ドライ真空ポンプが外的要因により適切な回転数に増速しなかった場合、再起動を繰り返し、初回起動時も含め再起動時に前記インバータの出力電流が前記過大電流を超える回転数を積算し、前記駆動電動機の起動指令発生から、定格回転数に至るまでの検出回数が所定の設定回数を超えた場合、外的要因により故障が発生していると判断し、前記ドライ真空ポンプの起動動作の停止や、故障情報を上位装置通報或いはドライ真空ポンプ外部に表示する機能を備えたことを特徴とするドライ真空ポンプ用電源装置。 In the power supply device for dry vacuum pumps according to any one of claims 1 to 5 ,
In the start-up process, if the dry vacuum pump does not increase to an appropriate speed due to an external factor while the dry vacuum pump reaches the rated speed, the restart is repeated and restarted including the initial start-up. Sometimes when the output current of the inverter exceeds the excessive current, and the number of detections from the start command generation of the drive motor to the rated speed exceeds the preset number of times, due to external factors A power supply device for a dry vacuum pump, comprising a function of judging that a failure has occurred and stopping the start-up operation of the dry vacuum pump and reporting failure information to the host device or outside the dry vacuum pump .
前記外的要因による故障は、前記ドライ真空ポンプでのロータによる異物噛み込みによる故障であることを特徴とするドライ真空ポンプ用電源装置。 In the dry vacuum pump power supply device according to claim 6 ,
The failure due to the external factor is a failure due to foreign matter biting by a rotor in the dry vacuum pump.
前記ドライ真空ポンプの回転数が定格回転数まで到達し、定格運転に移行した後、定格運転時の前記所定過負荷電流値を超える運転状態が発生した場合、単位時間当たりの発生回数、全体積算発生回数、一回の発生持続時間、及びこれらに対する重み付けを行い予め設定した故障診断により前記ドライ真空ポンプの故障状態を判断し、故障情報を上位装置に通報或いはドライ真空ポンプ外部に表示する機能を備えたことを特徴とするドライ真空ポンプ用電源装置。 In the power supply device for dry vacuum pumps according to claim 1 or 2 ,
If the dry vacuum pump reaches the rated speed and shifts to rated operation, and if an operating condition exceeding the specified overload current value during rated operation occurs, the number of occurrences per unit time, total integration A function for determining the failure state of the dry vacuum pump by pre-determined failure diagnosis with the number of occurrences, one occurrence duration, and weighting, and reporting the failure information to the host device or displaying it outside the dry vacuum pump A power supply device for a dry vacuum pump, comprising:
前記インバータは前記ドライ真空ポンプ起動時、定格電流の所定倍数の電流を供給することで前記駆動電動機の駆動トルクを増強する機能を備え、
前記ドライ真空ポンプの起動工程では前記インバータの出力が所定の過負荷電流値を超える所定の過大電流値以上となった場合に、前記ドライ真空ポンプの異常又は故障を検出する過電流検出・保護機能を作動させ、前記ドライ真空ポンプの起動工程が完了した時点では前記インバータの出力が前記所定の過負荷電流値以上となった場合に、前記過電流検出・保護機能を作動させることを特徴とするドライ真空ポンプ用電源装置の運転方法。 A rectifier, a DC circuit including a smoothing capacitor, an inverter, AC power from an AC power source is converted into DC power by the rectifier, supplied to the inverter through the DC circuit, and AC power having a predetermined frequency is supplied by the inverter. A method for operating a power supply device for a dry vacuum pump configured to be supplied to a drive motor that drives the dry vacuum pump,
The inverter has a function of increasing the drive torque of the drive motor by supplying a current that is a predetermined multiple of a rated current when the dry vacuum pump is started.
An overcurrent detection / protection function for detecting an abnormality or failure of the dry vacuum pump when the output of the inverter exceeds a predetermined overload current value exceeding a predetermined overload current value in the starting process of the dry vacuum pump When the output of the inverter becomes equal to or higher than the predetermined overload current value at the time when the starting process of the dry vacuum pump is completed, the overcurrent detection / protection function is activated. Operation method of power supply device for dry vacuum pump.
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