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JP3095487B2 - 磁気軸受装置 - Google Patents

磁気軸受装置

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Publication number
JP3095487B2
JP3095487B2 JP03307898A JP30789891A JP3095487B2 JP 3095487 B2 JP3095487 B2 JP 3095487B2 JP 03307898 A JP03307898 A JP 03307898A JP 30789891 A JP30789891 A JP 30789891A JP 3095487 B2 JP3095487 B2 JP 3095487B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic bearing
rotating body
control device
magnetic
floating
Prior art date
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Expired - Fee Related
Application number
JP03307898A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH05149337A (ja
Inventor
勝久 外山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=17974502&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JP3095487(B2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP03307898A priority Critical patent/JP3095487B2/ja
Publication of JPH05149337A publication Critical patent/JPH05149337A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3095487B2 publication Critical patent/JP3095487B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00Engines or pumps
    • F16C2360/44Centrifugal pumps
    • F16C2360/45Turbo-molecular pumps

Landscapes

  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、浮上対象物、例えばタ
ーボ分子ポンプ、コンプレッサ、タービン、工作機械用
スピンドル等の高速回転体に適用する磁気軸受装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】高速回転体を浮上保持する手段として、
電磁石を用いた磁気軸受がある。その従来例を図5によ
り説明すると、4が回転体、5a、5bが同回転体4を
回転可能に支持する一対の磁気軸受(ジャーナル軸
受)、6a、6bが上記回転体4の浮上位置を検出する
位置センサである。
【0003】回転体4の浮上位置を位置センサ6a、6
bにより検出し、そのとき得られる検出信号に基づいて
磁気軸受5a、5bに設けた電磁石(図示せず)に流す
電流値を決めて、電磁石に発生する磁力の大きさを制御
して、回転体4の浮上位置を設定するようにしている。
図6は、上記磁気軸受制御装置のブロック図である。同
図6において、1が磁気軸受制御装置、2が回転体を有
する構造物(例えばケーシング)、3が互換性を制限す
る部分、7が位置センサ、8が中心位置(オフセット)
調整器、9が位置フィードバックゲイン調節器、10が
フィルタ、11が制御回路、12が電磁石である。
【0004】上記中心位置(オフセット)調整器8は、
位置センサ7設置時の組立誤差による回転体の浮上保持
中心の機械的ずれを、電気的に補正調節するものであ
り、この調節値は、磁気軸受を持つ機器一品毎に異な
る。上記位置フィードバックゲイン調節器9は、位置セ
ンサ7の出力電圧値を回転体4の浮上中心からの変位量
に換算するものであり、位置センサ7の一点毎の異なる
感度を補正する機能を含んでいる。
【0005】上記フィルタ10は、磁気軸受の高周波数
領域での高ゲイン及び位相遅れによる低減衰能力で発生
する、高周波ハンチング(回転体曲げモード固有振動)
を制振させ、回転安定性を確保するものであり、このフ
ィルタ10の中心周波数の設定値は、回転体4の固有振
動数に合わせるため、磁気軸受を持つ機器一品毎に異な
る。
【0006】上記制御回路11は、回転体4の浮上中心
からの偏差量に対する位置制御と、回転体4の剛体モー
ド固有値の発振を減衰させるべく設計されたゲインと位
相を確保できるよう一般的に比例要素、積分要素、微分
要素(PID要素)で構成されている。通常、中心位置
(オフセット)調整器8、位置フィードバックゲイン調
節器9、フィルタ10、及び制御回路11は、磁気軸受
制御装置1内に組み込まれ、また位置センサ7、及び電
磁石12は、回転体を有する構造物2内に組み込まれて
いる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
(1)一般に磁気軸受を有する機器は、回転体を有する
構造物と回転体を浮上制御する磁気軸受制御装置との2
つのユニツトからなる。勿論、磁気軸受制御装置内に
は、回転体を高速回転させるためのインバータも含まれ
ている。上記2つのユニツトは、磁気軸受制御用ケーブ
ルとモータ駆動用ケーブルとで接続されている。 (2)磁気軸受制御装置内には、回転体を有する構造物
の個性により調整または設定される部分を有する。例え
ば、位置センサ7設置時の組立誤差による回転体の浮上
中心の機械的ずれを補正する中心位置(オフセット)調
整器8、位置センサ7の出力電圧値を回転体の浮上中心
からの偏差量に換算する位置フィードバックゲイン調節
器9、及び回転体の曲げ1次固有値の発振を減衰させる
フィルタ10とがそれに当たる。
【0008】これらの調節値及び設定値は、回転体を有
する構造物一品毎に異なり、磁気軸受制御装置と回転体
とを有する構造物は、一対一の組み合わせとなる。 (3)磁気軸受制御装置と回転体を有する構造物とは、
一対一の組み合わせになるため、その組み合わせを変え
ると、磁気軸受制御が正規の機能を失って、安定回転が
保証できなくなる。 (4)この一対一の組み合わせを変更できないこと、即
ち、磁気軸受制御装置と回転体を有する構造物との間に
互換性がないことは、磁気軸受を有する機器の量産性を
著しく低下させる。またアフターサービス上の管理及び
トラブルの対応等に対して好ましくない。
【0009】本発明は前記の問題点に鑑み提案するもの
であり、その目的とする処は、磁気軸受を有する機器製
造時の量産性を向上できる。また磁気軸受制御装置また
は回転体を有する構造物の故障時、どちらか故障した方
の交換または修理で済んで、磁気軸受を有する機器のア
フタサービスを簡便化できる磁気軸受装置を提供しよう
とする点にある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、浮上保持対象物の浮上位置を検出する
位置センサと、磁力により前記浮上対象物を保持する磁
気軸受を有する構造物と、中心位置調整及び位置フィ
ードバックゲイン調節を行って、前記浮上対象物の固有
振動数にチューニングされたフィルタを通過させた後
前記位置センサからの検出信号を、フィードバックして
前記磁力を制御する磁気軸受制御装置とを具えた磁気軸
受装置において、前記磁気軸受制御装置と構造物との間
の互換性を制限する部分を該磁気軸受制御装置外に設置
している。
【0011】
【作用】本発明の磁気軸受装置は前記のように前記磁気
軸受制御装置と構造物との間の互換性を制限する部分
磁気軸受制御装置外に設置しており、磁気軸受制御装置
と回転体を有する構造物との間の互換性を制限している
要因が解消されることになり、磁気軸受装置及び回転体
を有する構造物(例えばケーシング)が個別に生産され
るようになって、磁気軸受を有する機器製造時の量産性
が向上する。また磁気軸受制御装置又は回転体を有する
構造物の故障時、どちらか故障した方の交換または修理
で済んで、磁気軸受を有する機器のアフターサービスが
簡便化される。
【0012】
【実施例】
(第1実施例)次に本発明の磁気軸受装置を図1及び図
2に示す第1実施例により説明する。図1の1が磁気軸
受制御装置、2が回転体を有する構造物(例えばケーシ
ング)、3が互換性を制限する部分、7が位置センサ、
8が中心位置(オフセット)調整器、9が位置フィード
バックゲイン調節器、10がフィルタ、11が制御回
路、12が電磁石であり、以上の図1は、互換性を制限
している部分3を、回転体を有する構造物(例えばケー
シング)2内に組み込んだ場合のブロツク線図を示して
いる。
【0013】図2は、同磁気軸受装置をターボ分子ポン
プに適用した適用例である。位置センサ7の出力を、中
心位置(オフセット)調整器(位置センサ7の設置によ
る回転体4の軸中心位置ずれを補正する中心位置調整
器)8、及び位置センサ7自身が持つ出力値のバラツキ
を補正するフィードバックゲイン調節器9により調整
し、これを回転体4の固有振動数にチユーニングされた
フィルタ10を通過させた後、PIDと位相補償による
制御回路11により、電磁石12の磁力を制御して、同
磁力により回転体4を浮上、保持する。
【0014】このターボ分子ポンプ本体の特性により、
調整または調節される互換性を制限する部分3、即ち、
中心位置(オフセット)調整器8、フィードバックゲイ
ン調節器9、フィルタ10を1つのユニツトにして、タ
ーボ分子ポンプ本体に組み込む。 (第2実施例)次に本発明の磁気軸受装置を図3及び図
4に示す第1実施例により説明する。図3の1が磁気軸
受制御装置、2が回転体を有する構造物(例えばケーシ
ング)、3が互換性を制限する部分、7が位置センサ、
8が中心位置(オフセット)調整器、9が位置フィード
バックゲイン調節器、10がフィルタ、11が制御回
路、12が電磁石であり、以上の図3は、互換性を制限
している部分3を、1つのユニツトとして磁気軸受制御
装置1から切り離して、回転体を有する構造物(例えば
ケーシング)2外に設置した場合のブロツク線図を示し
ている。
【0015】図4は、同磁気軸受装置をターボ分子ポン
プに適用した適用例である。その作用は,図2に示すタ
ーボ分子ポンプと同様である。
【0016】
【発明の効果】本発明の磁気軸受装置は前記のように磁
気軸受制御装置内の制御要素の一部を磁気軸受制御装置
外に設置しており、磁気軸受制御装置と回転体を有する
構造物との間の互換性を制限している要因を解消するこ
とになり、磁気軸受装置及び回転体を有する構造物(例
えばケーシング)を個別に生産できるようになって、磁
気軸受を有する機器製造時の量産性を向上できる。
【0017】また磁気軸受制御装置または回転体を有す
る構造物の故障時、どちらか故障した方の交換または修
理で済んで、磁気軸受を有する機器のアフタサービスを
簡便化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の磁気軸受装置の第1実施例を示すブロ
ツク線図である。
【図2】同磁気軸受装置をターボ分子ポンプに適用した
縦断側面図である。
【図3】本発明の磁気軸受装置の第2実施例を示すブロ
ツク線図である。
【図4】同磁気軸受装置をターボ分子ポンプに適用した
縦断側面図である。
【図5】従来の磁気軸受装置を示す側面図である。
【図6】同磁気軸受装置のブロツク線図である。
【符号の説明】
1 磁気軸受制御装置 2 回転体を有する構造物(例えばケーシング) 3 互換性を制限する部分 4 回転体 7 位置センサ 8 中心位置(オフセット)調整器 9 位置フィードバックゲイン調節器 10 フィルタ 11 制御回路 12 電磁石

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 浮上保持対象物の浮上位置を検出する位
    置センサと、磁力により前記浮上対象物を保持する磁気
    軸受を有する構造物と、 中心位置調整及び位置フィードバックゲイン調節を行っ
    て、前記浮上対象物の固有振動数にチューニングされた
    フィルタを通過させた後の前記位置センサからの検出信
    号を、フィードバックして前記磁力を制御する磁気軸受
    制御装置とを具えた磁気軸受装置において、前記磁気軸
    受制御装置と構造物との間の互換性を制限する部分を該
    磁気軸受制御装置外に設置したことを特徴とする磁気軸
    受装置。
JP03307898A 1991-11-22 1991-11-22 磁気軸受装置 Expired - Fee Related JP3095487B2 (ja)

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