Journal of the Korean Vacuum Society (한국진공학회지)

The Korean Vacuum Society (한국진공학회)
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Digital Linear Control System for a Magnetic Bearing System of a High Vacuum Turbomolecular Pump

고진공 터보 분자펌프용 자기베어링 시스템의 디지털 선형 제어시스템

  • Ro, Seung-Kook (Nano-Convergence and Manufacturing Systems Research Division, Korea Institute of Machinery and Materials) ;
  • Kyung, Jin-Ho (Nano-Convergence and Manufacturing Systems Research Division, Korea Institute of Machinery and Materials) ;
  • Park, Jong-Kweon (Nano-Convergence and Manufacturing Systems Research Division, Korea Institute of Machinery and Materials) ;
  • Nam, Woo-Ho (Jeil Vacuum Corp.) ;
  • Koh, Deug-Yong (Environment and Energy Systems Research Division, Korea Institute of Machinery and Materials)
  • 노승국 (한국기계연구원 나노융합생산시스템연구본부) ;
  • 경진호 (한국기계연구원 나노융합생산시스템연구본부) ;
  • 박종권 (한국기계연구원 나노융합생산시스템연구본부) ;
  • 남우호 ((주)제일진공) ;
  • 고득용 (한국기계연구원 그린환경에너지기계연구본부)
  • Received : 2010.05.03
  • Accepted : 2010.06.29
  • Published : 2010.07.30
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Abstract

In this paper, a digital controller of magnetic bearing system for a high vacuum turbomolecular pump (TMP) is designed and examined. For stabilizing and providing damping in magnetic bearing, the digital PID controller is applied for each 5 control axes, and the inter-axis cross feedback controller is also applied to suppress low frequency vibration caused by gyroscopic moment of the rotor at high speed of rotation. The fabricated rotor-shaft has its first flexible natural frequency lower than maximum speed, about 614Hz, so the two lead filters are applied to increase damping of flexible mode. Notch filters with rotating frequency were selected to reduce vibration of the pump housing caused by unbalance load. The implemented controllers are verified by examination of frequency response and rotating test up to 40,000 rpm, which is higher than critical speed of backward flexible mode.

본 논문에서는 고진공용 터보분자펌프의 비접촉 고속회전을 위한 자기베어링 시스템의 디지털 제어시스템의 설계에 대하여 소개하였으며, 실례로 800 l/s급의 고진공 펌프에 대하여 축 유연모드의 후방향 위험속도를 넘는 최대 40,000 rpm까지의 회전실험 결과를 나타내었다. 제안된 제어시스템은 기본적으로 PID 기반의 직접궤환 제어기와 자이로스코픽 모멘트 효과를 제어하기 위한 교차궤환기, 유연모우드 감쇄를 위한 리드필터와 동기진동 저감을 위한 노치필터 등으로 구성되어 있으며, 이러한 제어기는 자기부상형 터보분자펌프 외에 고속 플라이휠과 같은 자기베어링에 적용될 수 있다.

Keywords

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