JP3306893B2 - 磁気軸受装置 - Google Patents
磁気軸受装置Info
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
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- F16C32/044—Active magnetic bearings
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2360/00—Engines or pumps
- F16C2360/44—Centrifugal pumps
- F16C2360/45—Turbo-molecular pumps
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- Mechanical Engineering (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ターボ分子ポンプ、回
転陽極Ｘ線管、工作機械用スピンドル、遠心分離機、ロ
ボット等の回転軸や駆動軸等の被支持部材の支持及びス
テ−ジ、搬送装置等の可動部の支持に利用される磁気軸
受装置に関する。
転陽極Ｘ線管、工作機械用スピンドル、遠心分離機、ロ
ボット等の回転軸や駆動軸等の被支持部材の支持及びス
テ−ジ、搬送装置等の可動部の支持に利用される磁気軸
受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の磁気軸受装置は、第４図に示すよ
うに制御軸方向に被支持体を挟んで対向する一対の電磁
石１２、１３と被支持体の変位量を検出する変位センサ
１４とを設け、さらに、これら一対の電磁石の間の所定
位置に被支持体を保持するための軸受制御回路１５を設
けている。変位センサ１４は、変位基準点（通常は当該
一対の電磁石１２、１３の中心位置）を中心として被支
持体の制御軸方向の変位に比例した電圧信号を発生し、
この電圧信号は軸受制御回路１５に入力される。そして
軸受制御回路１５はＰＩＤ制御回路１６，反転回路１８
と電流アンプ１９、２０からなり、入力された電圧信号
はＰＩＤ制御回路１６を経て所定の制御電圧となって、
電流アンプで電流変換されると共に一定のバイアス電流
が付加されて電磁石駆動電流として電磁石に供給され
る。
うに制御軸方向に被支持体を挟んで対向する一対の電磁
石１２、１３と被支持体の変位量を検出する変位センサ
１４とを設け、さらに、これら一対の電磁石の間の所定
位置に被支持体を保持するための軸受制御回路１５を設
けている。変位センサ１４は、変位基準点（通常は当該
一対の電磁石１２、１３の中心位置）を中心として被支
持体の制御軸方向の変位に比例した電圧信号を発生し、
この電圧信号は軸受制御回路１５に入力される。そして
軸受制御回路１５はＰＩＤ制御回路１６，反転回路１８
と電流アンプ１９、２０からなり、入力された電圧信号
はＰＩＤ制御回路１６を経て所定の制御電圧となって、
電流アンプで電流変換されると共に一定のバイアス電流
が付加されて電磁石駆動電流として電磁石に供給され
る。
【０００３】ここで、軸受制御回路１５の制御動作につ
いて説明する。第５図は、電磁石に供給される電磁石駆
動電流ｉと電磁石が被支持体に及ぼす電磁力ｆとの関係
を示すものである。同図に示されるように電磁力ｆは電
磁石駆動電流ｉの二乗に比例する関係にある。同図にお
いて制御電流ｉｃはＰＩＤ制御回路１６で出力された制
御電圧が電流アンプ１９で電流変換されたものであり,
ｉＢは電流アンプ１９、２０で付加される一定のバイア
ス電流を示し，ｉ＝ｉＢ＋ｉｃの関係が成立する。一方
ｆｃは、制御電流ｉｃによる電磁力ｆの出力成分を，ｆ
Ｂは、バイアス電流ｉＢによる電磁力ｆの出力成分をそ
れぞれ示し、ｆ＝ｆＢ＋ｆｃの関係が成立する。バイア
ス電流ｉＢは電流アンプ１９、２０をＡ級動作させるた
めに供給されるものである。従って、バイアス電流ｉＢ
は、制御電流ｉｃの負の最大値であるｎｉmax との関係
においてｉＢ＋ｎｉmax ≧０でなければならい。ｉＢ＋
ｎｉmax ＜０の場合には、第６図のようになりＡ級動作
を行うことができず電磁力が大きく歪むため、被支持体
の制御が不能となるからである。
いて説明する。第５図は、電磁石に供給される電磁石駆
動電流ｉと電磁石が被支持体に及ぼす電磁力ｆとの関係
を示すものである。同図に示されるように電磁力ｆは電
磁石駆動電流ｉの二乗に比例する関係にある。同図にお
いて制御電流ｉｃはＰＩＤ制御回路１６で出力された制
御電圧が電流アンプ１９で電流変換されたものであり,
ｉＢは電流アンプ１９、２０で付加される一定のバイア
ス電流を示し，ｉ＝ｉＢ＋ｉｃの関係が成立する。一方
ｆｃは、制御電流ｉｃによる電磁力ｆの出力成分を，ｆ
Ｂは、バイアス電流ｉＢによる電磁力ｆの出力成分をそ
れぞれ示し、ｆ＝ｆＢ＋ｆｃの関係が成立する。バイア
ス電流ｉＢは電流アンプ１９、２０をＡ級動作させるた
めに供給されるものである。従って、バイアス電流ｉＢ
は、制御電流ｉｃの負の最大値であるｎｉmax との関係
においてｉＢ＋ｎｉmax ≧０でなければならい。ｉＢ＋
ｎｉmax ＜０の場合には、第６図のようになりＡ級動作
を行うことができず電磁力が大きく歪むため、被支持体
の制御が不能となるからである。
【０００４】次に反転回路１８は、入力電圧の正負を反
転させる機能を有している。ＰＩＤ制御回路１６で出力
された制御電圧は反転回路１８で正負が反転され電流ア
ンプ２０に入力されることとなる。第５図の点線で示さ
れるｉc'は電流アンプ２０によって電磁石１３に供給さ
れる制御電流を示し、同図の点線で示されるｆc'は当該
制御電流による電磁石１３の電磁力を表す。電磁石１
２、１３に対し、電磁石駆動電流をそれぞれ第５図に示
すように実線及び点線のように供給することによって被
支持体が変位基準点から外れた場合、被支持体が近付い
た方の電磁石の電磁力はバイアス電磁力ｆＢを中心とし
て小さくまた、被支持体が遠ざかった方の電磁石の電磁
力をバイアス電磁力ｆＢを中心として大きくすることが
でき被支持体を変位基準点に保持することが可能とな
る。
転させる機能を有している。ＰＩＤ制御回路１６で出力
された制御電圧は反転回路１８で正負が反転され電流ア
ンプ２０に入力されることとなる。第５図の点線で示さ
れるｉc'は電流アンプ２０によって電磁石１３に供給さ
れる制御電流を示し、同図の点線で示されるｆc'は当該
制御電流による電磁石１３の電磁力を表す。電磁石１
２、１３に対し、電磁石駆動電流をそれぞれ第５図に示
すように実線及び点線のように供給することによって被
支持体が変位基準点から外れた場合、被支持体が近付い
た方の電磁石の電磁力はバイアス電磁力ｆＢを中心とし
て小さくまた、被支持体が遠ざかった方の電磁石の電磁
力をバイアス電磁力ｆＢを中心として大きくすることが
でき被支持体を変位基準点に保持することが可能とな
る。
【０００５】このように磁気軸受装置は被支持体の変位
基準点からのずれを変位センサで検出し、その電圧出力
に応じて制御電流ｉｃを変化させることによって電磁石
の電磁力ｆを調節して被支持体を変位基準点に保持する
ものであるが、従来の磁気軸受装置では、上述のように
Ａ級動作を行う必要から、常に一定の大きなバイアス電
流ｉＢを電磁石に供給していた。
基準点からのずれを変位センサで検出し、その電圧出力
に応じて制御電流ｉｃを変化させることによって電磁石
の電磁力ｆを調節して被支持体を変位基準点に保持する
ものであるが、従来の磁気軸受装置では、上述のように
Ａ級動作を行う必要から、常に一定の大きなバイアス電
流ｉＢを電磁石に供給していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、被支持体
が、変位基準点からずれることなく安定支持されている
状態においては変位センサから取り出される電圧信号は
ほぼ零であり、従って電磁石に入力される制御電流ｉｃ
もほとんど零となる。このような場合には、小さなバイ
アス電流でもＡ級動作が可能であり磁気軸受装置の安定
な駆動が可能となるのであるが、従来装置ではかかる場
合にも大きなバイアス電流ｉＢを電磁石に対して供給す
ることとなるため、消費電力が非常に大きくなるという
欠点があった。
が、変位基準点からずれることなく安定支持されている
状態においては変位センサから取り出される電圧信号は
ほぼ零であり、従って電磁石に入力される制御電流ｉｃ
もほとんど零となる。このような場合には、小さなバイ
アス電流でもＡ級動作が可能であり磁気軸受装置の安定
な駆動が可能となるのであるが、従来装置ではかかる場
合にも大きなバイアス電流ｉＢを電磁石に対して供給す
ることとなるため、消費電力が非常に大きくなるという
欠点があった。
【０００７】本発明は、かかる欠点を有効に解消するた
め創案されたもので被支持体の支持状態の安定度、即ち
被支持体の変位基準点からのずれに応じてバイアス電流
ｉＢの大きさを制御することによって低消費電力の磁気
軸受装置を提供することを目的とする。
め創案されたもので被支持体の支持状態の安定度、即ち
被支持体の変位基準点からのずれに応じてバイアス電流
ｉＢの大きさを制御することによって低消費電力の磁気
軸受装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の磁気軸受装置は、制御軸方向に、被支持体を
挟んで対向する一対の電磁石と、同方向への被支持体の
変位量を検出する変位センサと、該変位センサの出力に
応じて被支持体を上記電磁石間の所定位置に保持するた
めに上記電磁石に供給する制御電流を調整する軸受制御
回路とを有し、上記軸受制御回路に上記変位センサの出
力信号より直流成分を除去し、直流成分の除去された変
位センサの出力信号に応じてバイアス電流を調整すると
共に、バイアス電流が一定値以上にならないように制限
するバイアス電流調整範囲制限機能を有するバイアス調
整回路を設け、該バイアス調整回路の出力バイアス電流
と上記制御電流との加算電流を電磁石駆動電流として上
記電磁石に供給するようにしたことを特徴とする。
に本発明の磁気軸受装置は、制御軸方向に、被支持体を
挟んで対向する一対の電磁石と、同方向への被支持体の
変位量を検出する変位センサと、該変位センサの出力に
応じて被支持体を上記電磁石間の所定位置に保持するた
めに上記電磁石に供給する制御電流を調整する軸受制御
回路とを有し、上記軸受制御回路に上記変位センサの出
力信号より直流成分を除去し、直流成分の除去された変
位センサの出力信号に応じてバイアス電流を調整すると
共に、バイアス電流が一定値以上にならないように制限
するバイアス電流調整範囲制限機能を有するバイアス調
整回路を設け、該バイアス調整回路の出力バイアス電流
と上記制御電流との加算電流を電磁石駆動電流として上
記電磁石に供給するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
【作用】この発明の磁気軸受装置は上記のように構成さ
れていて、直流成分の除去された変位センサの出力信号
でバイアス電流を調整するので、外乱により被支持体の
変位基準点からのずれに対してバイアス電流が素早く応
答し、被支持体の変位基準点に安定支持でき、この際、
バイアス電流は、被支持体が変位基準点の付近で安定し
て支持されている状態では電磁石に供給すべきバイアス
電流を小さく、また被支持体が変位基準点から外れて不
安定な状態で支持されている場合は当該バイアス電流を
大きくすることが可能となる。また、バイアス電流が一
定値以上にならないように制限されるので、電磁石、電
子回路等の飽和が防止でき、さらに、電磁石には制御電
流とバイアス電流との加算電流がそれの駆動電流として
供給されるので、バイアスコイルは不要で電磁石の構成
が簡単となり、磁気軸受装置の小型化が図れる。
れていて、直流成分の除去された変位センサの出力信号
でバイアス電流を調整するので、外乱により被支持体の
変位基準点からのずれに対してバイアス電流が素早く応
答し、被支持体の変位基準点に安定支持でき、この際、
バイアス電流は、被支持体が変位基準点の付近で安定し
て支持されている状態では電磁石に供給すべきバイアス
電流を小さく、また被支持体が変位基準点から外れて不
安定な状態で支持されている場合は当該バイアス電流を
大きくすることが可能となる。また、バイアス電流が一
定値以上にならないように制限されるので、電磁石、電
子回路等の飽和が防止でき、さらに、電磁石には制御電
流とバイアス電流との加算電流がそれの駆動電流として
供給されるので、バイアスコイルは不要で電磁石の構成
が簡単となり、磁気軸受装置の小型化が図れる。
【００１０】
【実施例】本発明の磁気軸受装置の一実施例を第１図を
用いて説明する。
用いて説明する。
【００１１】第１図において、１は被支持体、２、３は
回転体を挟んで対向して配置された電磁石、４は電磁石
２、３に近接して配置された変位センサ、５は被支持体
を変位基準点に保持し、かつバイアス電流を制御する軸
受制御回路である。軸受制御回路５において、６はＰＩ
Ｄ（比例積分微分）制御回路、７は変位センサの電圧信
号に応じて所定のバイアス電圧を出力するバイアス調整
回路、８は入力電圧を反転させる反転回路、９、１０は
制御入力ポ−トとバイアス調整入力ポ−トを持つ電流ア
ンプである。当該電流アンプは、制御入力ポ−トに入力
された電圧信号をそれに比例した電流、即ち制御電流に
変換する機能と、バイアス調整入力ポ−トに入力された
電圧信号をそれにに比例する電流、即ちバイアス調整電
流に変換する機能を有し、さらに前記バイアス調整電流
に定常バイアス電流を付加してこれをバイアス電流と
し、これに前記制御電流を加えて電磁石駆動電流として
出力する機能を合せ持つ。ここで定常バイアス電流とは
バイアス調整入力ポ−トの入力が零の場合にバイアス電
流として電磁石に供給される電流で、その値は予め定め
てある。
回転体を挟んで対向して配置された電磁石、４は電磁石
２、３に近接して配置された変位センサ、５は被支持体
を変位基準点に保持し、かつバイアス電流を制御する軸
受制御回路である。軸受制御回路５において、６はＰＩ
Ｄ（比例積分微分）制御回路、７は変位センサの電圧信
号に応じて所定のバイアス電圧を出力するバイアス調整
回路、８は入力電圧を反転させる反転回路、９、１０は
制御入力ポ−トとバイアス調整入力ポ−トを持つ電流ア
ンプである。当該電流アンプは、制御入力ポ−トに入力
された電圧信号をそれに比例した電流、即ち制御電流に
変換する機能と、バイアス調整入力ポ−トに入力された
電圧信号をそれにに比例する電流、即ちバイアス調整電
流に変換する機能を有し、さらに前記バイアス調整電流
に定常バイアス電流を付加してこれをバイアス電流と
し、これに前記制御電流を加えて電磁石駆動電流として
出力する機能を合せ持つ。ここで定常バイアス電流とは
バイアス調整入力ポ−トの入力が零の場合にバイアス電
流として電磁石に供給される電流で、その値は予め定め
てある。
【００１２】次に、このように構成された磁気軸受装置
において、被支持体が外力を受けて振動した場合の電磁
石へ供給されるバイアス電流の制御動作について説明す
る。被支持体１は、外力が作用しない状態では対向する
電磁石２、３の中心、即ち変位基準点を中心として浮上
支持されている。ここで、第２図に示すように時刻０〜
ｔ3 における磁気軸受装置による制御動作を考え、同図
中時刻ｔ1 〜ｔ2 においてのみ被支持体１が外力を受け
変位基準点を中心に制御軸方向に振動したものとする。
かかる場合、変位センサの出力する電圧信号は第２図
(a) のようになる。
において、被支持体が外力を受けて振動した場合の電磁
石へ供給されるバイアス電流の制御動作について説明す
る。被支持体１は、外力が作用しない状態では対向する
電磁石２、３の中心、即ち変位基準点を中心として浮上
支持されている。ここで、第２図に示すように時刻０〜
ｔ3 における磁気軸受装置による制御動作を考え、同図
中時刻ｔ1 〜ｔ2 においてのみ被支持体１が外力を受け
変位基準点を中心に制御軸方向に振動したものとする。
かかる場合、変位センサの出力する電圧信号は第２図
(a) のようになる。
【００１３】次に当該変位センサの出力に基づくバイア
ス調整回路の動作について説明する。第３図は、バイア
ス調整回路の一実施例である。同図においてバイアス調
整回路に入力された電圧はコンデンサＣｄによって直流
成分が取り除かれ振動成分のみがダイオ−ド３０によっ
て負方向に半端整流さる。そしてコンデンサＣｂに電荷
が蓄えられた後、反転積分回路３１を通りバイアス調整
回路の出力となる。ここで、反転積分回路３１はオペア
ンプの入出力間にまたがる抵抗Ｒａによって不完全積分
回路を形成しているため、変位センサの電圧信号の振動
振幅の増加によって徐々に出力を増加させると共に、当
該振動が減衰した場合徐々にその出力を低下させる機能
を有する。また抵抗Ｒａと並列に接続されたツェナダイ
オ−ド３２によってオペアンプの出力が制限されため、
バイアス調整回路の出力は一定値以上になることはな
い。
ス調整回路の動作について説明する。第３図は、バイア
ス調整回路の一実施例である。同図においてバイアス調
整回路に入力された電圧はコンデンサＣｄによって直流
成分が取り除かれ振動成分のみがダイオ−ド３０によっ
て負方向に半端整流さる。そしてコンデンサＣｂに電荷
が蓄えられた後、反転積分回路３１を通りバイアス調整
回路の出力となる。ここで、反転積分回路３１はオペア
ンプの入出力間にまたがる抵抗Ｒａによって不完全積分
回路を形成しているため、変位センサの電圧信号の振動
振幅の増加によって徐々に出力を増加させると共に、当
該振動が減衰した場合徐々にその出力を低下させる機能
を有する。また抵抗Ｒａと並列に接続されたツェナダイ
オ−ド３２によってオペアンプの出力が制限されため、
バイアス調整回路の出力は一定値以上になることはな
い。
【００１４】第２図(b) は、第２図(a) に示す変位セン
サの電圧信号がバイアス調整回路に入力された場合の出
力電圧の変化を示すものである。時刻０〜ｔ1 において
は、変位センサの出力が零であるため、バイアス調整回
路の出力も零である。つぎに時刻ｔ1 において変位セン
サ出力の振動が発生し、時刻ｔ2 まで徐々に減衰しなが
ら振動したとする。なお、このような振動は被支持体に
外乱が加わった場合に一般的に生じる現象である。この
とき第２図(a) に示す変位センサ出力の負電圧に相当す
る部分の反転値の積分値がバイアス調整回路の出力電圧
となり、その出力は徐々に増大する。しかし、振幅が減
衰するにつれてその増加率が減少し第２図(b) に示すよ
うな変化を示す。時刻ｔ2 〜ｔ3 では変位センサの出力
が零であるため、バイアス調整回路の出力も零に漸近
し、時刻ｔ3 において完全に零となる。なお振動が減衰
せずに継続する場合はバイアス調整回路の出力が増大す
るがツェナダイオ−ド３２の作用により予め定められた
値以上になることはない。
サの電圧信号がバイアス調整回路に入力された場合の出
力電圧の変化を示すものである。時刻０〜ｔ1 において
は、変位センサの出力が零であるため、バイアス調整回
路の出力も零である。つぎに時刻ｔ1 において変位セン
サ出力の振動が発生し、時刻ｔ2 まで徐々に減衰しなが
ら振動したとする。なお、このような振動は被支持体に
外乱が加わった場合に一般的に生じる現象である。この
とき第２図(a) に示す変位センサ出力の負電圧に相当す
る部分の反転値の積分値がバイアス調整回路の出力電圧
となり、その出力は徐々に増大する。しかし、振幅が減
衰するにつれてその増加率が減少し第２図(b) に示すよ
うな変化を示す。時刻ｔ2 〜ｔ3 では変位センサの出力
が零であるため、バイアス調整回路の出力も零に漸近
し、時刻ｔ3 において完全に零となる。なお振動が減衰
せずに継続する場合はバイアス調整回路の出力が増大す
るがツェナダイオ−ド３２の作用により予め定められた
値以上になることはない。
【００１５】そして、これらの出力は、電流アンプ９，
１０のバイアス調整入力ポ−トに供給される。電流アン
プ９は，制御入力ポ−トヘ供給されたＰＩＤ制御回路の
出力である制御電圧に比例した制御電流と、バイアス調
整入力ポ−トに供給された電圧に比例したバイアス調整
電流を定常バイアス電流に上乗せした電流であるバイア
ス電流を加算して電磁石駆動電流として電磁石２に供給
する。また電流アンプ１０はＰＩＤ制御回路の出力であ
る制御電圧の反転値に比例した電流である制御電流と、
電流アンプ９と同じ手順で供給されるバイアス電流を加
算して電磁石駆動電流として電磁石３に供給する。かか
る場合の電流アンプ９、１０の出力を第２図(C) に示
す。
１０のバイアス調整入力ポ−トに供給される。電流アン
プ９は，制御入力ポ−トヘ供給されたＰＩＤ制御回路の
出力である制御電圧に比例した制御電流と、バイアス調
整入力ポ−トに供給された電圧に比例したバイアス調整
電流を定常バイアス電流に上乗せした電流であるバイア
ス電流を加算して電磁石駆動電流として電磁石２に供給
する。また電流アンプ１０はＰＩＤ制御回路の出力であ
る制御電圧の反転値に比例した電流である制御電流と、
電流アンプ９と同じ手順で供給されるバイアス電流を加
算して電磁石駆動電流として電磁石３に供給する。かか
る場合の電流アンプ９、１０の出力を第２図(C) に示
す。
【００１６】このようにして、本実施例の磁気軸受装置
によれば、被支持体が変位基準点から外れることなく安
定して支持されている状態では電磁石に供給すべきバイ
アス電流を小さく、即ち電流アンプ９、１０の定常バイ
アス電流となり、また、被支持体が変位基準点から外れ
て支持された場合は当該バイアス電流を大きくすること
ができる。従って、従来の磁気軸受装置と同様、Ａ級動
作による電磁駆動を可能とするとともに消費電力を従来
装置に比べて低く押さえることが可能となる。
によれば、被支持体が変位基準点から外れることなく安
定して支持されている状態では電磁石に供給すべきバイ
アス電流を小さく、即ち電流アンプ９、１０の定常バイ
アス電流となり、また、被支持体が変位基準点から外れ
て支持された場合は当該バイアス電流を大きくすること
ができる。従って、従来の磁気軸受装置と同様、Ａ級動
作による電磁駆動を可能とするとともに消費電力を従来
装置に比べて低く押さえることが可能となる。
【００１７】尚、上記実施例では、変位センサの出力に
基ずく制御手段としてＰＩＤ制御を用いたが、ＰＤ制御
や位相進み遅れ制御、現代制御理論に基ずく制御なども
可能である。また全体をディジタル化しマイクロコンピ
ュ−タ等を用いて制御を行うことも可能である。
基ずく制御手段としてＰＩＤ制御を用いたが、ＰＤ制御
や位相進み遅れ制御、現代制御理論に基ずく制御なども
可能である。また全体をディジタル化しマイクロコンピ
ュ−タ等を用いて制御を行うことも可能である。
【００１８】
【発明の効果】本発明の磁気軸受装置は次のような効果
を有する。外乱により被支持体の変位基準点からのずれ
に対してバイアス電流が素早く応答し、被支持体の変位
基準点に安定支持でき、被支持体が変位基準点から外れ
ることなく安定して支持されている状態では電磁石に供
給すべきバイアス電流を小さく、また、被支持体が変位
基準点から外れて回転する場合当該バイアス電流を大き
くすることができる。これにより、Ａ級動作による電磁
石駆動が可能となるとともに消費電力を従来装置に比し
低く押さえることが可能となり、従来の磁気軸受装置と
同様の性能を有しかつ従来装置に比べて低消費電力の磁
気軸受装置の供給が可能となる。また、バイアス電流
は、バイアス調整回路のバイアス電流調整範囲制限機能
で一定値以上にはならないので、電磁石、電子回路等の
飽和等を防止でき、さらに、電磁石には制御信号とバイ
アス電流との加算電流が駆動電流として供給されるの
で、バイアスコイルが不要でバイアスコイルを必要とせ
ず、磁気軸受装置を小型化できる。
を有する。外乱により被支持体の変位基準点からのずれ
に対してバイアス電流が素早く応答し、被支持体の変位
基準点に安定支持でき、被支持体が変位基準点から外れ
ることなく安定して支持されている状態では電磁石に供
給すべきバイアス電流を小さく、また、被支持体が変位
基準点から外れて回転する場合当該バイアス電流を大き
くすることができる。これにより、Ａ級動作による電磁
石駆動が可能となるとともに消費電力を従来装置に比し
低く押さえることが可能となり、従来の磁気軸受装置と
同様の性能を有しかつ従来装置に比べて低消費電力の磁
気軸受装置の供給が可能となる。また、バイアス電流
は、バイアス調整回路のバイアス電流調整範囲制限機能
で一定値以上にはならないので、電磁石、電子回路等の
飽和等を防止でき、さらに、電磁石には制御信号とバイ
アス電流との加算電流が駆動電流として供給されるの
で、バイアスコイルが不要でバイアスコイルを必要とせ
ず、磁気軸受装置を小型化できる。
【図１】本発明の磁気軸受装置の一実施例の制御ブロッ
ク図である。
ク図である。
【図２】磁気軸受装置の各部の出力信号の時間的変化を
表すタイムチャ−トである。
表すタイムチャ−トである。
【図３】バイアス調整回路の一実施例としての積分回路
を示す図である。
を示す図である。
【図４】従来の磁気軸受装置の動作原理を表すモデル図
である。
である。
【図５】電磁石に供給される制御電流と電磁石が被支持
体に及ぼす電磁力の関係を示す図である
体に及ぼす電磁力の関係を示す図である
【図６】バイアス電流が小さいため、Ａ級動作が行われ
ておらず、電磁石駆動電流に対して電磁力が大きく歪ん
でいる状態を示す図である。
ておらず、電磁石駆動電流に対して電磁力が大きく歪ん
でいる状態を示す図である。
１、11：回転体 ２、３、12,13 ：電磁石 ４、14：変位センサ ５，15：軸受制御回路 ６、16：ＰＩＤ制御回路 ７：バイアス調整回路 ８，18：反転回路 ９，10,19,20：電流アンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16C 32/04
Claims (1)
- 【請求項１】 制御軸方向に、被支持体を挟んで対向す
る一対の電磁石と、同方向への被支持体の変位量を検出
する変位センサと、該変位センサの出力に応じて被支持
体を上記電磁石間の所定位置に保持するために上記電磁
石に供給する制御電流を調整する軸受制御回路とを備え
た磁気軸受装置において、上記軸受制御回路に上記変位
センサの出力信号より直流成分を除去し、直流成分の除
去された変位センサの出力信号に応じてバイアス電流を
調整すると共に、バイアス電流が一定値以上にならない
ように制限するバイアス電流調整範囲制限機能を有する
バイアス調整回路を設け、該バイアス調整回路の出力バ
イアス電流と上記制御電流との加算電流を電磁石駆動電
流として上記電磁石に供給するようにしたことを特徴と
する磁気軸受装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04316392A JP3306893B2 (ja) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | 磁気軸受装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04316392A JP3306893B2 (ja) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | 磁気軸受装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05240245A JPH05240245A (ja) | 1993-09-17 |
| JP3306893B2 true JP3306893B2 (ja) | 2002-07-24 |
Family
ID=12656208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04316392A Expired - Fee Related JP3306893B2 (ja) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | 磁気軸受装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3306893B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11201165A (ja) * | 1998-01-09 | 1999-07-27 | Koyo Seiko Co Ltd | 制御型磁気軸受装置 |
| JPH11201164A (ja) * | 1998-01-14 | 1999-07-27 | Koyo Seiko Co Ltd | 制御型磁気軸受装置 |
| JP5273367B2 (ja) * | 2008-11-19 | 2013-08-28 | トクデン株式会社 | 磁気軸受の制御装置 |
| JP5742044B2 (ja) * | 2009-02-24 | 2015-07-01 | 国立大学法人 千葉大学 | 制御型磁気軸受装置 |
| JP5538821B2 (ja) * | 2009-11-04 | 2014-07-02 | キヤノン株式会社 | 回転電動機の制御装置 |
| JP5240336B2 (ja) * | 2011-09-26 | 2013-07-17 | ダイキン工業株式会社 | 磁気軸受及びそれを用いた圧縮機 |
-
1992
- 1992-02-28 JP JP04316392A patent/JP3306893B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05240245A (ja) | 1993-09-17 |
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