CN104024667A

CN104024667A - 磁轴承装置和压缩机

Info

Publication number: CN104024667A
Application number: CN201280065081.2A
Authority: CN
Inventors: 阪脇笃; 中澤勇二; 入野裕介; 山下尚也
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2012-12-19
Publication date: 2014-09-03
Anticipated expiration: 2032-12-19
Also published as: US9689398B2; JP5218636B1; JP2013139836A; US20140363321A1; CN104024667B; WO2013099158A1

Abstract

磁轴承主体(21)利用一对控制电磁铁(201、203)的合成电磁力(F)非接触地支撑转轴(33)。控制部(11)根据第一线圈电流(IL)对依赖于该第一线圈电流(IL)的电流值的控制富余度的指标即控制指标值进行检测，对分别流入一对控制电磁铁(201、203)的各个线圈(23、23)的一对线圈电流(IU、IL)间的中间值进行控制，以保证控制指标值接近预先决定好的目标指标值。其中，该第一线圈电流(IL)是流入一对控制电磁铁(201、203)中产生方向与转轴(33)的负荷(LD)相同的电磁力的第一控制电磁铁(201)的线圈的电流。

Description

磁轴承装置和压缩机

技术领域

本发明涉及一种磁轴承装置,特别涉及对磁轴承的控制。

背景技术

到目前为止,利用多个电磁铁的合成电磁力非接触地支撑转轴的磁轴承已为众人所知。在这样的磁轴承中,预先让偏置电流(固定电流)流过多个电磁铁中每个电磁铁的每个线圈,对根据转轴的位置偏差而变化的控制电流和该偏置电流进行合成,由此来将控制电流和合成电磁力的关系线性化(例如专利文献1等)。

专利文献1：日本公开专利公报特开平10-141373号公报

发明内容

－发明所要解决的技术问题－

在上述磁轴承中,通过控制流入产生方向与转轴的负荷相反的电磁力的电磁铁的线圈中的线圈电流(上侧线圈电流)、流入产生方向与转轴的负荷相同的电磁力的电磁铁的线圈中的线圈电流(下侧线圈电流),就能够对转轴的位置进行控制。

但是,如果为了减少磁轴承的功耗而降低上侧线圈电流和下侧线圈电流间的中间值(例如偏置电流),下侧线圈电流的电流值会降低,磁轴承的控制富余度会降低,磁轴承的控制性能会降低。例如,如果下侧线圈电流的电流值降低,下侧线圈电流的零交的产生频度(下侧线圈电流成为零的频度)则会升高。在该情况下(特别是借助PWM开关方式对线圈电流进行控制的情况),因为死时间会由于下侧线圈电流的零交而产生,下侧线圈电流的波形会失真,所以就难以维持控制电流和合成电磁力的线性化关系。而且,还会由于下侧线圈电流的波形失真而产生高频噪音。这样就难以既抑制磁轴承的控制性能下降又降低功耗。

因此,该发明的目的在于:提供一种既能够抑制磁轴承的控制性能下降又能够降低功耗的磁轴承装置。

－用以解决技术问题的技术方案－

根据该发明的一个方面,磁轴承装置10包括磁轴承主体21和控制部11。所述磁轴承主体21具有夹着该转轴33的被支撑部33a相对的至少一对控制电磁铁201、203，利用该至少一对控制电磁铁201、203的合成电磁力F非接触地支撑该转轴33。所述控制部11根据第一线圈电流IL对依赖于该第一线圈电流IL的电流值的控制富余度的指标即控制指标值进行检测，对分别流入所述一对控制电磁铁201、203的线圈的一对线圈电流IU、IL间的中间值进行控制，以保证该控制指标值接近预先决定好的目标指标值，其中，所述第一线圈电流IL是流入所述一对控制电磁铁201、203中产生方向与所述转轴33的负荷LD相同的电磁力的第一控制电磁铁201的线圈的电流。

在所述磁轴承装置10中，在磁轴承装置10的控制富余度的指标即控制指标值比目标指标值高的情况下(亦即，控制富余度比所希望的富余度高的情况下)，一对线圈电流IU、IL间的中间值就减少，磁轴承装置10的功耗减少。另一方面，当控制指标值比目标指标值低的情况下(亦即，控制富余度比所希望的富余度低的情况下)，一对线圈电流IU、IL间的中间值增加，磁轴承装置10的控制性能提高。

－发明的效果－

如上所述,通过对一对线圈电流IU、IL间的中间值进行控制以保证磁轴承装置10的控制富余度的指标即控制指标值接近目标指标值，就既能够抑制磁轴承装置10的控制性能下降，又能够降低功耗。

附图说明

【图1】是示出包括磁轴承装置的压缩机的结构例的概略图。

【图2】是用于对磁轴承主体做说明的横向剖视图。

【图3】是用于对磁轴承主体做说明的纵向剖视图。

【图4】是用于对控制部做说明的方框图。

【图5】是用于电源电路的结构例做说明的电路图。

【图6】是用于对磁轴承装置的工作情况做说明的流程图。

【图7】是用于对磁轴承装置的工作情况做说明的时序图。

【图8】是示出上侧线圈电流和下侧线圈电流与合成电磁力的关系的曲线图。

【图9】是用于对控制指标值的变形例1做说明的时序图。

【图10】是用于对控制指标值的变形例2做说明的时序图。

【图11】是用于对控制指标值的变形例3做说明的时序图。

【图12】是用于对控制指标值的变形例4做说明的时序图。

【图13】是用于对控制指标值的变形例5做说明的时序图。

【图14】是用于对磁轴承装置的工作情况的变形例1做说明的流程图。

【图15】是用于对磁轴承装置的工作情况的变形例2做说明的流程图。

【图16】是用于对磁轴承装置的工作情况的变形例3做说明的流程图。

【图17】是用于对磁轴承装置的工作情况的变形例4做说明的流程图。

【图18】是用于对磁轴承装置的工作情况的变形例5做说明的流程图。

【图19】是用于对磁轴承装置的工作情况的变形例6做说明的流程图。

【图20】是用于对电源电路的变形例做说明的电路图。

【图21】是用于对包括图20所示的电源电路的磁轴承装置的工作情况作说明的时序图。

【图22】是用于对磁轴承主体的变形例1做说明的横向剖视图。

【图23】是用于对磁轴承主体的变形例1做说明的纵向剖视图。

【图24】用于对磁轴承主体的变形例2做说明的横向剖视图。

【图25】是用于对磁轴承主体的变形例2做说明的纵向剖视图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细的说明。此外，用同一符号表示图中相同的或者相应的部分，说明不再重复。

〔压缩机〕

图1示出包括该发明的实施方式所涉及的磁轴承装置10的压缩机1的结构例。这里，压缩机1是涡轮式压缩机。压缩机1除了包括磁轴承装置10以外，还包括电动机30、机壳40、叶轮50和两个触底轴承60、60。压缩机1例如连接在制冷剂循环而进行制冷循环运转的制冷剂回路(省略图示)中，对制冷剂进行压缩。

机壳40呈两端封口的圆筒状，以圆筒轴线为水平朝向的方式设置好机壳40。机壳40内的空间由壁部41分开。壁部41右侧的空间是安装叶轮50的叶轮室42，壁部41左侧的空间是安装电动机30的电动机空间43。在叶轮室42的外周一侧形成有与叶轮室42连通的压缩空间42a。将来自外部的气体(例如来自制冷回路的制冷剂)引向叶轮室42的吸气管44、和让在叶轮室42内压缩的高压气体返回外部(例如制冷剂回路)的喷气管45连接在机壳40上。叶轮50的外形利用多个叶片形成为近似圆锥形状。叶轮50安装在叶轮室42内。

电动机30安装在机壳40内，对叶轮50进行驱动。在该例中，电动机30是所谓的永久磁铁同步电动机。电动机30包括定子31、转子32以及驱动轴33(转轴)。定子31固定在机壳40的内周壁上。转子32以与定子31间保持规定的距离且与定子31相对的方式插在定子31中。驱动轴33以其轴心与转子32的轴心同轴的方式固定在转子32上。叶轮50固定在驱动轴33的一端。触底轴承60、60例如由球轴承构成，在未对磁轴承装置10通电时支撑驱动轴33。

〔磁轴承装置〕

磁轴承装置10包括一个或者多个(这里为两个)磁轴承主体21、21和控制部11。磁轴承主体21、21彼此具有相同的结构。如后所述，磁轴承主体21具有夹着驱动轴33的被支撑部33a相对的至少一对控制电磁铁，磁轴承主体21构成为：利用这些控制电磁铁的合成电磁力非接触地支撑驱动轴33。控制部11构成为：对磁轴承主体21、21的工作情况进行控制。

〈磁轴承主体〉

接下来，参照图2和图3对磁轴承主体21进行说明。图2示出图1所示磁轴承主体21的横向剖面(垂直于驱动轴的那一方向的剖面)；图3示出图1所示磁轴承主体21的纵向剖面(驱动轴方向的剖面)。此外，在以下说明中，轴向说的是转轴方向，即驱动轴33的轴心的方向；径向说的是与驱动轴33的轴向正交的方向。而且，外周一侧说的是离驱动轴33的轴心较远的一侧，内周一侧说的是离驱动轴33的轴心较近的一侧。

这里，磁轴承主体21构成异极型径向轴承。磁轴承主体21包括磁芯部22和多个(这里为八个线圈23-1、…、23-8)。此外，在以下的说明中，用“线圈23”表示将线圈23-1、…、23-8的总称。

(磁芯部)

磁芯部22通过将电磁钢板叠层而构成。磁芯部22包括后磁轭(back yoke)部22a和多个(这里，为八个)齿(teeth)部22b、…、22b。后磁轭部22a呈近似筒状。齿部22b、…、22b与后磁轭部22a形成为一体，从后磁轭部22a的内周面朝着径向内方突出。齿部22b、…、22b沿着后磁轭部22a的内周面而设，彼此的间距为45°。齿部22b的内周面与驱动轴33之间留有规定的间隙且与驱动轴33相对。

(线圈)

八个线圈23-1、…、23-8分别绕在八个齿部22b、…、22b上，由此而形成有八个电磁铁24-1、…、24-8。线圈23-1与线圈23-2相连。因此，通过让线圈电流流入线圈23-1、23-2，就能够产生径向的吸引力(电磁力)。亦即，这里，两个电磁铁24-1、24-2形成在径向上产生吸引力(电磁力)的控制电磁铁201。与此相同,线圈23-3、23-5、23-7分别与线圈23-4、23-6、23-8相连。由此而分别形成控制电磁铁202、203、204。此外,对线圈23-1、…、23-8的缠绕方向、流入线圈23-1、…、23-8的电流的朝向进行设定，要保证在图2所示箭头的方向上产生磁通。

(控制电磁铁)

控制电磁铁201、202分别夹着驱动轴33的被支撑部33a与控制电磁铁203、204相对。亦即，控制电磁铁201与控制电磁铁203成对，控制电磁铁202与控制电磁铁204成对。而且，通过控制流入一对控制电磁铁201、203的线圈23、23的一对线圈电流，亦即流入线圈23-1、23-2的线圈电流、流入线圈23-5、23-6的线圈电流，便能够控制控制电磁铁201、203的合成电磁力。其结果是，能够控制驱动轴33在控制电磁铁201、203彼此相对的方向上的径向位置。一对控制电磁铁202、204也一样。这样就能够非接触地支撑驱动轴33。

〈线圈电流〉

接下来，对流入控制电磁铁201、…、204的线圈23-1、…、23-8的线圈电流做说明。此外，在以下说明中，“上侧线圈”意味着产生方向与作用于驱动轴33的负荷LD相反的吸引力(电磁力)FU的控制电磁铁的线圈23；“下侧线圈”意味着产生方向与负荷LD相同的吸引力(电磁力)FL的控制电磁铁的线圈23。“上侧线圈电流IU”意味着流入上侧线圈的线圈电流,“下侧线圈电流IL”意味着流入下侧线圈的线圈电流。这里，“上侧”和“下侧”这一表述方式是根据电磁力的方向与负荷LD的方向之间的关系决定的表述方式，有与磁轴承主体21的设置状态下的上下一致的时候，也有不一致的时候。

(上侧线圈电流和下侧线圈电流)

上侧线圈电流IU和下侧线圈电流IL分别包括偏置电流Ib和控制电流Id。

偏置电流Ib是用于将控制电流Id的电流值和合成电磁力F之间的关系线性化的电流。偏置电流Ib是上侧线圈电流IU与下侧线圈电流IL的中间值(以下，表述为上下线圈电流IU、IL的中间值)相对应。

控制电流Id是用于决定合成电磁力F的方向和大小的电流。上侧线圈电流IU中包括的控制电流Id与上下线圈电流IU、IL的中间值和上侧线圈电流IU的电流值的差分值(正值)相对应。下侧线圈电流IL中包括的控制电流Id与上下线圈电流IU、IL的中间值和下侧线圈电流IL的电流值的差分值(负值)相对应。

上侧线圈电流IU能够像以下数学式1那样用偏置电流Ib和控制电流Id表示。

【数学式1】

IU＝Ib+Id

下侧线圈电流IL能够像以下数学式2那样用偏置电流Ib和控制电流Id表示。

【数学式2】

IL＝Ib-Id

合成电磁力F能够像以下数学式3那样用偏置电流Ib和控制电流Id表示。此外，数学式3中“K”是根据磁轴承主体21的尺寸、构造决定的比例常数。

【数学式3】

F＝K×Ib×Id

由数学式1、数学式3能够得到以下数学式4，用偏置电流Ib和合成电磁力F来表示上侧线圈电流IU。

【数学式4】

IU = Ib + \frac{F}{(K \times Ib)}

由数学式2、数学式3能够得到以下数学式5，用偏置电流Ib和合成电磁力F来表示下侧线圈电流IL。

【数学式5】

IL = Ib - \frac{F}{(K \times Ib)}

〈控制部〉

控制部11，对控制电磁铁的组合(图2中，控制电磁铁201、203的组合、控制电磁铁202、204的组合)进行以下处理。亦即，控制部11通过控制上侧线圈电流IU和下侧线圈电流IL之间的电流值之差(以下，表述为上下线圈电流IU、IL的电流差)，对驱动轴33的位置进行控制；控制部11检测出控制指标值(例如，下侧线圈电流IL的平均值)，对上下线圈电流IU、IL的中间值进行控制，以保证控制指标值接近预先设定好的目标指标值(例如，目标电流值)。控制指标值是成为磁轴承装置10的控制富余度的指标的值，磁轴承装置10的控制富余度依赖于下侧线圈电流IL的电流值。例如，下侧线圈电流IL的电流值越低，磁轴承装置10的控制富余度也越低。而且，目标指标值还可以是相当于在控制富余度为所希望的富余度时的控制指标值的值。

此外，在以下说明中，如图2所示，假定从控制电磁铁203朝向控制电磁铁201这一方向的负荷LD作用于驱动轴33。亦即，以利用控制电磁铁203和控制电磁铁201的合成电磁力F对驱动轴33的位置(径向位置)进行控制的情况为例进行说明。在该情况下，控制电磁铁203的线圈23-5、23-6相当于“上侧线圈”；控制电磁铁201的线圈23-1、23-2相当于“下侧线圈”。

〈控制部的详情〉

接下来，参照图4对控制部11做详细的说明。控制部11包括间隙传感器101、电流检测器102、运算电路103以及电源电路104。间隙传感器101、电流检测器102、运算电路103以及电源电路104针对控制电磁铁的组合(图2中，控制电磁铁201、203的组合)、控制电磁铁202、204的组合分别进行以下处理。下面对与控制电磁铁201、203的组合相关的处理为例进行说明。

(间隙传感器和电流检测器)

间隙传感器101构成为：对驱动轴33的径向位置(驱动轴位置P1)进行检测。间隙传感器101例如安装在机壳40上。电流检测器102构成为：对上侧线圈电流IU和下侧线圈电流IL的电流值进行检测。

(运算电路)

运算电路103根据由间隙传感器101检测出的驱动轴位置P1决定上侧线圈电流IU和下侧线圈电流IL的设定值(以下，表述为上下线圈电流IU、IL的设定值)；运算电路103根据控制指标值(例如，下侧线圈电流IL的平均值)对上下线圈电流IU、IL的设定值进行补正；运算电路103根据上下线圈电流IU、IL的设定值输出对应于上侧线圈的上侧电压指令值和对应于下侧线圈的下侧电压指令值。这里，运算电路103包括位置偏差运算部111、控制电流运算部112、偏置电流运算部113以及线圈电流运算部114。

－位置偏差运算部－

位置偏差运算部111将由间隙传感器101检测出的驱动轴位置P1和来自于外部的位置指令所表示的目标位置P0(驱动轴33在径向上的目标位置)的差分值作为位置偏差值P2输出。例如，位置偏差运算部111从目标位置P0的值减去驱动轴位置P1的值而计算出位置偏差值P2。

－控制电流运算部－

控制电流运算部112根据来自位置偏差运算部111的位置偏差值P2周期性地对控制电流Id的电流值(设定值)进行更新。例如，控制电流运算部112根据位置偏差值P2的正负设定控制电流Id的正负，位置偏差值P2的绝对值越大，就使控制电流Id的绝对值越大。通过这样根据位置偏差值P2设定控制电流Id，则能够让驱动轴位置P1接近目标位置P0。

－偏置电流运算部－

偏置电流运算部113根据由电流检测器102检测到的下侧线圈电流IL的电流值对控制指标值(例如下侧线圈电流IL的平均值)进行检测；偏置电流运算部113周期性地对偏置电流Ib的电流值(设定值)进行更新，以保证控制指标值接近目标指标值(例如目标电流值)。

－线圈电流运算部－

线圈电流运算部114根据由控制电流运算部112设定好的控制电流Id和由偏置电流运算部113设定好的偏置电流Ib决定上下线圈电流IU、IL的设定值。例如，线圈电流运算部114根据数学式1、数学式2表示的关系式决定上下线圈电流IU、IL的设定值。

线圈电流运算部114根据上下线圈电流IU、IL的设定值输出分别与上侧线圈和下侧线圈相对应的上侧电压指令值和下侧电压指令值。上侧电压指令值表示施加在上侧线圈(例如线圈23-5、23-6)上的上侧线圈电压的设定值；下侧电压指令值表示施加在下侧线圈(例如线圈23-1、23-2)上的下侧线圈电压的设定值。线圈电流运算部114对上侧电压指令值和下侧电压指令值进行反馈控制，以保证由电流检测器102检测出的上侧线圈电流IU和下侧线圈电流IL的电流值(以下，表述为上下线圈电流IU、IL的检测值)成为上下线圈电流IU、IL的设定值。

(电源电路)

电源电路104对上侧线圈(例如线圈23-5、23-6)施加上侧线圈电压，对下侧线圈(例如线圈23-1、23-2)施加下侧线圈电压；电源电路104根据来自运算电路103的上侧电压指令值让上侧线圈电压的电压值变化，根据来自运算电路103的下侧电压指令值让下侧线圈电压的电压值变化。这样一来，就能够将流入上侧线圈和下侧线圈的上侧线圈电流IU和下侧线圈电流IL的电流值变更为由运算电路103设定好的上下线圈电流IU、IL的设定值。例如，可以针对上侧线圈和下侧线圈分别在电源电路104中设置一个图5中所示的反相电路。图5所示的反相电路包括四个开关元件SW1、…、SW4和四个整流元件D1、…、D4。开关元件SW1、…、SW4的闭合(ON)/断开(OFF)由PWM信号S1、…、S4控制。利用该反相电路能够改变流入线圈23的电流的方向。

通过这样对控制电流Id进行更新就能够改变上下线圈电流IU、IL的电流差。通过这样对偏置电流Ib进行更新就就能够改变上下线圈电流IU、IL的中间值。

〔工作情况〕

接下来，参照图6对磁轴承装置10的工作情况做说明。这里，详细说明是如何利用控制部11对上下线圈电流IU、IL的中间值进行控制的。

〈步骤ST101〉

首先，由偏置电流运算部113判断偏置电流Ib的更新时刻是否到来。若更新时刻到来则进入步骤ST102；否则就重复步骤ST101。

〈步骤ST102〉

接下来，偏置电流运算部113对控制指标值(例如下侧线圈电流IL的平均值)进行检测，判断控制指标值是否落在允许范围内。允许范围中包括成为控制指标值的判断基准的目标指标值(例如目标电流值)。当控制指标值落在允许范围内时，进入步骤ST106；否则，进入步骤ST103。

〈步骤ST103〉

接下来，由偏置电流运算部113判断控制指标值是否大于目标指标值。当控制指标值大于目标指标值时，进入步骤ST104；否则，进入步骤ST105。

〈步骤ST104〉

接下来，偏置电流运算部113让偏置电流Ib的电流值减少。此时，可以由偏置电流运算部113改变偏置电流Ib，以保证控制指标值和目标指标值的差分值越大，偏置电流Ib的减少量就越多。线圈电流运算部114根据偏置电流Ib的减少让上下线圈电流IU、IL的设定值减少。这样一来，上侧电压指令值和下侧电压指令值被更新，上侧线圈电流IU和下侧线圈电流IL的电流值就变化，结果上下线圈电流IU、IL的中间值就减少。接着，进入步骤ST107。

〈步骤ST105〉

另一方面，当在步骤ST103中判断出控制指标值比目标指标值小时，偏置电流运算部113就让偏置电流Ib的电流值增加。此时可以由偏置电流运算部113来改变偏置电流Ib，以保证控制指标值和目标指标值的差分值越大，偏置电流Ib的增加量就越多。线圈电流运算部114根据偏置电流Ib的增加让上下线圈电流IU、IL的设定值增加。这样一来，上侧电压指令值和下侧电压指令值被更新，上侧线圈电流IU和下侧线圈电流IL的电流值就变化，结果上下线圈电流IU、IL的中间值就增加。。接着，进入步骤107。

〈步骤ST106〉

当在步骤ST102中判断出控制指标值落在允许范围内时，偏置电流运算部113就不改变偏置电流Ib的电流值而是维持它不变。因此，线圈电流运算部114就不改变上下线圈电流IU、IL的设定值而是维持它不变。这样上下线圈电流IU、IL的中间值就不会被改变，而会被维持不变。接着，进入步骤ST107。

〈步骤ST107〉

接下来，当要继续对线圈电流IU、IL的中间值进行控制时，进入步骤ST101；否则，就结束对上下线圈电流IU、IL的中间值进行控制。

〔磁轴承装置的工作情况的具体例〕

接下来，参照图7(a)、图7(b)具体地对磁轴承装置10的工作情况(由控制部11对上下线圈电流IU、IL的中间值进行控制)做说明。这里，控制指标值是下侧线圈电流IL的平均值(这里是每一个规定期间内的平均值ILa)、下侧线圈电流IL的目标指标值是目标电流值I0。例如，目标电流值I0相当于在控制富余度为所希望的富余度时的下侧线圈电流IL的平均值(这里相当于每一个规定期间内的平均值ILa)。

〈控制指标值比目标指标值高的情况〉

首先，参照图7(a)对下侧线圈电流IL的平均值I0高出允许范围的情况做说明。这里，在时刻t0、t1、t2上下线圈电流IU、IL的中间值被更新。

时刻t1(更新时刻)一到来，偏置电流运算部113就会根据在从时刻t0到时刻t1这一期间内由电流检测器102检测到的下侧线圈电流IL的电流值对在从时刻t0到时刻t1这一期间内的下侧线圈电流IL的平均值ILa进行检测。此时，因为下侧线圈电流IL的平均值ILa高出允许范围，所以偏置电流运算部113让偏置电流Ib的电流值减少。因此，在时刻t1，上下线圈电流IU、IL的中间值减少。

时刻t2(更新时刻)一到来，偏置电流运算部113就对从时刻t1到时刻t2这一期间内的下侧线圈电流IL的平均值ILa进行检测。此时，因为下侧线圈电流IL的平均值ILa落在允许范围内，所以偏置电流运算部113不改变偏置电流Ib的电流值而是维持它不变。因此在时刻t2，上下线圈电流IU、IL的中间值不会被改变，而会被维持不变。

〈控制指标值比目标指标值低的情况〉

接下来，参照图7(b)对下侧线圈电流IL的平均值ILa低于允许范围的情况做说明。这里，在时刻t0、t1、t2，上下线圈电流IU、IL的中间值被更新。

时刻t1(更新时刻)一到来，偏置电流运算部113就对从时刻t0到时刻t1这一期间内的下侧线圈电流IL的平均值ILa进行检测。此时，因为下侧线圈电流IL的平均值ILa低于允许范围，所以偏置电流运算部113让偏置电流Ib的电流值增加。这样一来，在时刻t1，上下线圈电流IU、IL的中间值就会增加。

时刻t2(更新时刻)一到来，偏置电流运算部113就对从时刻t1到时刻t2这一期间内的下侧线圈电流IL的平均值ILa进行检测。此时，因为下侧线圈电流IL的平均值ILa落在允许范围内，所以偏置电流运算部113不改变偏置电流Ib的电流值，而是维持它不变。这样一来，在时刻t2，上下线圈电流IU、IL的中间值不会被改变，而会被维持不变。

〔偏置电流和下侧线圈电流的变化范围之间的关系〕

这里，参照图8(a)、图8(b)对上侧线圈电流IU和下侧线圈电流IL与合成电磁力F之间的关系做说明。此外，图8(a)、图8(b)中的合成电磁力F的变化范围相同。

如果在图8(a)所示的情况下，合成电磁力F在图8(a)所示的变化范围变化，下侧线圈电流IL的电流值则会跨过零而变化。在该情况下，会产生下侧线圈电流IL的零交。特别是，在用图5所示的反相电路对线圈电流进行控制的情况下，亦即采用PWM开关方式对线圈电流进行控制的情况下，会由于下侧线圈电流IL的零交而产生死时间，下侧线圈电流IL的波形失真，PWM占空比与下侧线圈电流IL之间的关系就成为非线性。因此，难以维持控制电流Id和合成电磁力F之间的线性关系。而且，会由于下侧线圈电流的波形失真而产生高频噪音。此外，下侧线圈电流IL的电流值越低，产生下侧线圈电流IL的零交的频率就越高。这样一来，下侧线圈电流IL的电流值变低以后，磁轴承装置10的控制富余度就下降，磁轴承装置10的控制性能就降低。

这里，如图8(b)所示，通过增加偏置电流Ib的电流值就能够让下侧线圈电流IL的变化范围移动到比零高的区域。通过如图8(b)所示设定偏置电流Ib的电流值，就能够防止产生下侧线圈电流IL的零交。亦即，下侧线圈电流IL的电流值升高以后，磁轴承装置10的控制富余度升高，磁轴承装置10的控制性能提高。

〔效果〕

如上所述，该实施方式所涉及的磁轴承装置10，在成为磁轴承装置10的控制富余度的指标的控制指标值比目标指标值高的情况下(亦即,控制富余度比所希望的富余度高的情况下)，上下线圈电流IU、IL的中间值减少，磁轴承装置10的功耗减少。另一方面，在控制指标值比目标指标值低的情况下(亦即，控制富余度比所希望的富余度低的情况下)，上下线圈电流IU、IL的中间值增加，磁轴承装置10的控制性能提高。通过这样控制上下线圈电流IU、IL的中间值以保证磁轴承装置10的控制富余度的指标即控制指标值接近目标指标值，就既能够抑制磁轴承装置10的控制性能下降又能够降低功耗。

在控制指标值落在允许范围内的情况下，通过以不改变上下线圈电流IU、IL的中间值的方式进行控制，就能够提高对上下线圈电流IU、IL的中间值的控制稳定性。

通过以控制指标值和目标指标值的差分值越大，偏置电流Ib的改变量就越多的方式进行控制，就能够缩短直到上下线圈电流IU、IL的中间值稳定所需要的时间。

〔控制指标值的变形例1〕

此外，如图9(a)、图9(b)所示，控制部11可以将下侧线圈电流IL的积分平均值ILi)作为控制指标值进行检测。在该情况下，下侧线圈电流IL的目标指标值可以是相当于目标电流值I0(例如，控制富余度为所希望的富余度时的下侧线圈电流IL的积分平均值ILi)的值。

例如，可以这样做，每当由电流检测器102检测到下侧线圈电流IL的电流值时，偏置电流运算部113就将下侧线圈电流IL的电流值积分进行平均，由此来将下侧线圈电流IL的积分平均值ILi更新。

如上所述，成为控制指标值的下侧线圈电流IL的平均值(下侧线圈电流IL的直流成分)可以是下侧线圈电流IL的在每个规定期间内的平均值ILa，也可以是下侧线圈电流IL的积分平均值ILi。

〔控制指标值的变形例2〕

如图10(a)、图10(b)所示，控制部11可以将规定期间内的下侧线圈电流IL的最小值ILmin作为控制指标值进行检测。在该情况下，下侧线圈电流IL的目标指标值可以是目标最小值I0min(例如，相当于控制富余度为所希望的富余度时的下侧线圈电流IL的最小值ILmin)。

例如，可以这样做，时刻t1(更新时刻)一到来，偏置电流运算部113就将在从时刻t0到时刻t1这一期间内由电流检测器102检测到的下侧线圈电流IL的电流值中的最小值作为在从时刻t0到时刻t1这一期间内的下侧线圈电流IL的最小值ILmin进行检测。

〔控制指标值的变形例3〕

如图11(a)、图11(b)所示，控制部11可以将规定期间内的下侧线圈电流IL的极小值的平均值ILb作为控制指标值进行检测。在该情况下，下侧线圈电流IL的目标指标值可以是目标平均值I0b(例如,相当于控制富余度为所希望的富余度时的下侧线圈电流IL的极小值的平均值ILb的值)。

例如，可以这样做，时刻t1(更新时刻)一到来，偏置电流运算部113就从在从时刻t0到时刻t1这一期间内由电流检测器102检测到的下侧线圈电流IL的电流值中将极小值(图11(a)、图11(b)中的黑点所示)

检测出来，并将这些极小值的平均值作为在从时刻t0到时刻t1这一期间的下侧线圈电流IL的极小值的平均值ILb进行检测。

〔控制指标值的变形例4〕

如图12(a)、图12(b)所示，控制部11可以将下侧线圈电流IL的电流值高于目标电流值I0的高电平期间HH在规定期间内所占的时间比(高电平期间HH与规定期间PP的时间比)作为控制指标值进行检测。在该情况下，下侧线圈电流IL的目标指标值可以是相当于目标时间比(例如，控制富余度为所希望的富余度时的高电平期间HH与规定期间PP的时间比)的比例。此外，图12(a)、图12(b)中，目标时间比设定在50％左右。

例如，偏置电流运算部113可以按照以下所述对高电平期间HH与规定期间PP的时间比进行检测。亦即，时刻t0(更新时刻)一到来，偏置电流运算部113就将高电平期间HH的计数值置零(reset)。如果下侧线圈电流IL的电流值比目标电流值I0高时，偏置电流运算部113就开始对高电平期间HH计数；如果下侧线圈电流IL的电流值比目标电流值I0低，就暂时中断对高电平期间HH计数。接下来，时刻t1(更新时刻)一到来，偏置电流运算部113就将在从时刻t0到时刻t1这一期间内的高电平期间HH的计数值作为在从时刻t0到时刻t1这一期间内的高电平期间HH的时间比进行检测。

此外，在图12(a)、图12(b)中，将下侧线圈电流IL的瞬时值比目标电流值I0高的期间设定为高电平期间HH，但是还可以将下侧线圈电流IL的积分平均值ILi比目标电流值I0高的期间设定为高电平期间HH。

〔控制指标值的变形例5〕

如图13(a)、图13(b)所示，控制部11可以每隔规定期间就对下侧线圈电流IL的最小值ILmin和目标最小值I0min的差分值IDmin进行检测，将差分值IDmin的累计平均值IDa作为控制指标值进行检测。在该情况下，下侧线圈电流IL的目标指标值可以是相当于累计目标平均值ID0(例如，控制富余度为所希望的富余度时的累计平均值IDa)的值。此外，图13(a)、图13(b)中，累计目标平均值ID0被设定为零。

例如，偏置电流运算部113可以按照以下所述对累计平均值IDa进行检测。亦即，时刻t1(更新时刻)一到来，偏置电流运算部113就对时刻t0到时刻t1这一期间内的下侧线圈电流IL的最小值ILmin进行检测，对下侧线圈电流IL的最小值ILmin与目标最小值I0min的差分值IDmin进行检测，并将差分值IDmin设定为累计平均值IDa。接下来，时刻t2(更新时刻)一到来，偏置电流运算部113就对在从时刻t1到时刻t2这一期间内的下侧线圈电流IL的最小值ILmin进行检测，对下侧线圈电流IL的最小值ILmin与目标最小值I0min的差分值IDmin进行检测，并将差分值IDmin加到累计平均值IDa中进行平均，对累计平均值IDa进行更新。

〔位置控制的稳定性〕

此外，磁轴承装置10中，存在上下线圈电流IU、IL的中间值由于某种原因而过分降低，结果驱动轴33的位置控制不稳定这样的可能性。例如，如果上下线圈电流IU、IL的中间值的减少量过大而导致上下线圈电流IU、IL的中间值成为零，控制电磁铁201、203就会以大小彼此相等的电磁力拉拽驱动轴33，驱动轴33的位置控制就会不稳定。而且，如果上下线圈电流IU、IL的中间值的减少量过大而导致上下线圈电流IU、IL的中间值比零还低(上下线圈电流IU、IL的中间值的正负反过来)，控制电磁铁201、203的合成电磁力F就会作用在与本来的方向(假定的方向)相反的方向上，驱动轴33的位置控制因此就会不稳定。

〔磁轴承装置的工作情况的变形例1〕

于是，控制部11可以构成为：对上下线圈电流IU、IL的中间值进行控制，以保证上侧线圈电流IU的平均值与下侧电流IL的平均值之和(以下，表述为上下线圈电流IU、IL的平均值之和)不低于预先决定好的限制值。此外，下侧线圈电流IL的平均值可以是下侧线圈电流IL的每个规定期间的平均值ILa，还可以是下侧线圈电流IL的积分平均值ILi。与此相同，上侧线圈电流IU的平均值也可以是上侧线圈电流IU的每个规定期间的平均值IUa，还可以是上侧线圈电流IU的积分平均值IUi。以下说明中也一样。

例如，如图14所示，控制部11可以构成为：取代图6所示的步骤ST104、…、ST106进行以下步骤ST201、…、ST206。

〈步骤ST201〉

当在步骤ST103中判断出控制指标值(例如下侧线圈电流IL的平均值)比目标指标值(例如目标电流值)大时，偏置电流运算部113就让偏置电流Ib的电流值减少。由线圈电流运算部114决定上下线圈电流IU、IL的设定值，以保证上下线圈电流IU、IL的中间值随着偏置电流Ib的减少而减少。接着，进入步骤ST204。

〈步骤ST202〉

另一方面，当在步骤ST103中判断出控制指标值比目标指标值小时，偏置电流运算部113就让偏置电流Ib的电流值增加。由线圈电流运算部114决定上下线圈电流IU、IL的设定值，以保证上下线圈电流IU、IL的中间值随着偏置电流Ib的增加而增加。接着，进入步骤ST204。

〈步骤ST203〉

当在步骤ST102中判断出控制指标值落在允许范围内时，偏置电流运算部113就不改变偏置电流Ib的电流值而是维持它不变。由线圈电流运算部114决定上下线圈电流IU、IL的设定值，以保证上下线圈电流IU、IL的中间值不被改变。接着，进入步骤ST204。

〈步骤ST204〉

接下来，由线圈电流运算部114判断上下线圈电流IU、IL的平均值之和是否比限制值低。例如，线圈电流运算部114可以根据对上下线圈电流IU、IL的到上一次为止的设定值和这一次的设定值对上下线圈电流IU、IL的平均值之和进行检测。当上下线圈电流IU、IL的平均值之和比限制值低时，进入步骤ST205；否则，进入步骤ST206。

〈步骤ST205〉

接下来，线圈电流运算部114改变在步骤ST201、ST202、ST203中的任一个步骤中所决定的上下线圈电流IU、IL的设定值，以保证上下线圈电流IU、IL的中间值达到限制值；线圈电流运算部114对上侧电压指令值和下侧电压指令值进行反馈控制，以保证上下线圈电流IU、IL的检测值成为上下线圈电流IU、IL的设定值(变更后的设定值)。这样上侧线圈电流IU和下侧线圈电流IL的电流值就被控制，以保证上下线圈电流IU、IL的中间值达到限制值。接着，进入步骤ST107。

〈步骤ST206〉

另一方面，当在步骤ST204中判断出上下线圈电流IU、IL的平均值之和比限制值高时，线圈电流运算部114对上侧电压指令值和下侧电压指令值进行反馈控制，以保证上下线圈电流IU、IL的检测值达到在步骤ST201、ST202、ST203中的任一个步骤中所决定的上下线圈电流IU、IL的设定值。接着，进入步骤ST107。

〈效果〉

通过按以上所述构成控制部11，则能够防止上下线圈电流IU、IL的中间值过度下降，从而能够防止磁轴承装置10的控制性能过度下降。因此而能够维持位置控制的稳定性。

〔磁轴承装置的工作情况的变形例2〕

控制部11可以构成为对上下线圈电流IU、IL的中间值进行控制，以保证偏置电流Ib的电流值不低于预先决定好的限制值。

例如，如图15所示，控制部11可以构成为：取代图14所示的步骤ST204、ST205执行以下步骤ST207、ST208。

〈步骤ST207〉

线圈电流运算部114判断由偏置电流Ib的电流值(例如由偏置电流运算部113设定的偏置电流Ib的电流值)是否比限制值低。当偏置电流Ib的电流值比限制值低时，进入步骤ST208；否则，进入步骤ST206。

〈步骤ST208〉

接下来，线圈电流运算部114改变在步骤ST201、ST202、ST203中的任一个步骤中所决定的上下线圈电流IU、IL的设定值，以保证偏置电流Ib的电流值达到限制值；线圈电流运算部114对上侧电压指令值和下侧电压指令值进行反馈控制，以保证上下线圈电流IU、IL的检测值成为上下线圈电流IU、IL的设定值(变更后的设定值)。这样上侧线圈电流IU和下侧线圈电流IL的电流值就被控制，以保证偏置电流Ib的电流值达到限制值。接着，进入步骤ST107。

〈效果〉

在按以上所述构成控制部11的情况下，则能够防止上下线圈电流IU、IL的中间值过度下降，从而能够防止磁轴承装置10的控制性能过度下降。因此而能够维持位置控制的稳定性。

此外,偏置电流运算部113可以构成为:判断偏置电流Ib的电流值是否比限制值低。在该情况下,在步骤ST206、ST207、ST208中执行以下处理。这里，在步骤ST201、ST202、ST203中，线圈电流运算部114不决定上下线圈电流IU、IL的设定值。

在步骤ST207中，偏置电流运算部113判断在步骤ST201、ST202、ST203中的任一个步骤中决定的偏置电流Ib的电流值是否比限制值低。当偏置电流Ib的电流值比限制值低时，进入步骤ST208；否则，进入步骤ST206。

在步骤ST208中，偏置电流运算部113改变偏置电流Ib的电流值以保证偏置电流Ib的电流值达到限制值；线圈电流运算部114根据控制电流Id和变更后的偏置电流Ib决定上下线圈电流IU、IL的设定值。

另一方面，在步骤ST206中，线圈电流运算部114根据控制电流Id和在步骤ST201、ST202、ST203中的任一个步骤中决定的偏置电流Ib决定上下线圈电流IU、IL的设定值。

〔上下线圈电流控制的稳定性〕

此外，如果在上侧线圈电流IU和下侧线圈电流IL的电流值未稳定时(例如作用于驱动轴33的负荷LD未稳定的情况下)就对上下线圈电流IU、IL的中间值进行控制，上下线圈电流IU、IL的中间值就会频繁地变化，故上下线圈电流IU、IL的中间值控制的稳定性下降。而且，如果上下线圈电流IU、IL的中间值频繁地变化，这就有可能成为异常声音等的原因。因此优选在上侧线圈电流IU和下侧线圈电流IL的电流值已稳定的状态下执行上下线圈电流IU、IL的中间值控制。

〔磁轴承装置的工作情况的变形例3〕

因此，控制部11可以构成为：在上侧线圈电流IU的平均值和下侧线圈电流IL的平均值中的至少一平均值的变化幅度比预先决定好的更新阈值小的情况下，对上下线圈电流IU、IL的中间值进行控制。更新阈值可以根据由磁轴承主体21非接触地支撑着的驱动轴的工作条件(这里，电动机30的工作条件)设定。例如，更新阈值相当于能够看成是上侧线圈电流IU和下侧线圈电流IL的电流值已稳定的情况下(例如能够看成是作用于驱动轴33的负荷LD已稳定的情况下)的上侧线圈电流IU的平均值的变化幅度(或者下侧线圈电流IL的平均值的变化幅度)。而且，更新阈值既可以是固定值，也可以是变化值。

例如，如图16所示，控制部11可以构成为：除了进行图6所示的步骤ST101、…、ST107以外，还进行以下步骤ST301。

〈步骤ST301〉

首先，偏置电流运算部113判断上侧线圈电流IU的平均值和下侧线圈电流IL的平均值中的至少一平均值的变化幅度是否比更新阈值小。例如，偏置电流运算部113可以通过在比偏置电流Ib的更新周期还短的周期下根据由电流检测器102检测到的上侧线圈电流IU的电流值(检测值)对上侧线圈电流IU的平均值进行多次检测，来对上侧线圈电流IU的平均值的变化幅度进行检测。对于下侧线圈电流IL的平均值的变化幅度也一样。上侧线圈电流IU的平均值和下侧线圈电流IL的平均值中的至少一平均值的变化幅度比更新阈值小时，进入步骤ST101；否则重复步骤ST301。

〈效果〉

通过按照以上所述构成，则能够在上侧线圈电流IU和下侧线圈电流IL的电流值已稳定的状态下(例如，作用于驱动轴33的负荷LD已稳定的状态下)，对上下线圈电流IU、IL的中间值进行控制。这样就能够提高上下线圈电流IU、IL的中间值控制的稳定性。

〔磁轴承装置的工作情况的变形例4〕

控制部11可以构成为：在控制电流Id的平均值的变化幅度比预先决定好的更新阈值小的情况下，对上下线圈电流IU、IL的中间值进行控制。更新阈值可以根据由磁轴承主体21非接触地支撑着的驱动轴的工作条件(这里，电动机30的工作条件)设定。例如，更新阈值相当于能够看成是上侧线圈电流IU和下侧线圈电流IL的电流值已稳定的情况下(例如能够看成是作用于驱动轴33的负荷LD已稳定的情况下)的控制电流Id的平均值的变化幅度。而且，更新阈值既可以是固定值，也可以是变化值。

例如，如图17所示，控制部11可以构成为：除了进行图6所示的步骤ST101、…、ST107以外，还进行以下步骤ST302。

〈步骤ST302〉

首先，偏置电流运算部113判断控制电流Id的平均值的变化幅度是否比更新阈值小。例如，偏置电流运算部113可以通过在比偏置电流Ib的更新周期还短的周期下根据由控制电流运算部112设定的控制电流Id的电流值(设定值)对控制电流Id的平均值进行多次检测，来对控制电流Id的平均值的变化幅度进行检测。当控制电流Id的平均值的变化幅度比更新阈值小时，进入步骤ST101；否则重复步骤ST302。

〈效果〉

在按照以上所述构成控制部11的情况下，也能够在上侧线圈电流IU和下侧线圈电流IL的电流值已稳定的状态下(例如，作用于驱动轴33的负荷LD已稳定的状态下)，对上下线圈电流IU、IL的中间值进行控制。这样就能够提高上下线圈电流IU、IL的中间值控制的稳定性。

〔磁轴承装置的工作情况的变形例5〕

控制部11可以构成为：在上侧线圈电流IU的平均值和下侧线圈电流IL的平均值中的至少一平均值的规定频率以上的变化幅度(平均值的频率成分中规定频率以上的频率成分的变化幅度)比预先决定好的更新阈值小的情况下，对上下线圈电流IU、IL的中间值进行控制。更新阈值可以根据由磁轴承主体21非接触地支撑着的驱动轴的工作条件(这里，电动机30的工作条件)设定。例如，更新阈值相当于能够看成是上侧线圈电流IU和下侧线圈电流IL的电流值已稳定的情况下(例如能够看成是作用于驱动轴33的负荷LD已稳定的情况下)的上侧线圈电流IU的平均值的规定频率以上的变化幅度(或者下侧线圈电流IL的平均值的规定频率以上的变化幅度)。而且，更新阈值既可以是固定值，也可以是变化值。

例如，如图18所示，控制部11可以构成为：除了进行图6所示的步骤ST101、…、ST107以外，还进行以下步骤ST303。

〈步骤ST303〉

首先，偏置电流运算部113判断上侧线圈电流IU的平均值和下侧线圈电流IL的平均值中的至少一平均值的规定频率以上的变化幅度是否比更新阈值小。例如，偏置电流运算部113可以通过在比偏置电流Ib的更新周期还短的周期下根据由电流检测器102检测到的上侧线圈电流IU的电流值(检测值)对上侧线圈电流IU的平均值进行多次检测，来对上侧线圈电流IU的平均值的规定频率以上的变化幅度进行检测。对于下侧线圈电流IL的平均值的的规定频率以上的变化幅度也一样。当上侧线圈电流IU的平均值和下侧线圈电流IL的平均值中的至少一平均值的规定频率以上的变化幅度比更新阈值小时，进入步骤ST101；否则重复步骤ST303。

〈效果〉

〔磁轴承装置的工作情况的变形例6〕

控制部11可以构成为：在控制电流Id的平均值的规定频率以上的变化幅度(平均值的频率成分中规定频率以上的频率成分的变化幅度)比预先决定好的更新阈值小的情况下，对上下线圈电流IU、IL的中间值进行控制。更新阈值可以根据由磁轴承主体21非接触地支撑着的驱动轴的工作条件(这里，电动机30的工作条件)设定。例如，更新阈值相当于能够看成是上侧线圈电流IU和下侧线圈电流IL的电流值已稳定的情况下(例如能够看成是作用于驱动轴33的负荷LD已稳定的情况下)的控制电流Id的平均值的规定频率以上的变化幅度。而且，更新阈值既可以是固定值，也可以是变化值。

例如，如图19所示，控制部11可以构成为：除了进行图6所示的步骤ST101、…、ST107以外，还进行以下步骤ST304。

〈步骤ST304〉

首先，偏置电流运算部113判断控制电流Id的平均值的规定频率以上的变化幅度是否比更新阈值低。例如，偏置电流运算部113可以通过在比偏置电流Ib的更新周期还短的周期下根据由控制电流运算部112设定的控制电流Id的电流值(设定值)对控制电流Id的平均值进行多次检测，来对控制电流Id的平均值的规定频率以上的变化幅度进行检测。当控制电流Id的平均值的规定频率以上的变化幅度比更新阈值小时，进入步骤ST101；否则重复步骤ST304。

〈效果〉

〔对磁轴承装置的工作情况的变形例的总结〕

此外，在磁轴承装置10中，控制部11构成为：在进行图14所示的处理(步骤ST101、…、ST103，ST201、…、ST206,ST107)和图15所示的处理(步骤ST101、…、ST103,ST201、…、ST203,ST206、…、ST208,ST107)中的任一个处理的同时，还进行图16所示的处理(步骤ST301)、图17所示的处理(步骤ST302)、图18所示的处理(步骤ST303)以及图19所示的处理(步骤ST304)中的任一个处理。

〔电源电路的变形例〕

例如，可以针对上侧线圈和下侧线圈分别在电源电路104中设置一个图20中所示的反相电路。图20中所示的反相电路包括两个开关元件SW1、SW4と两个整流元件D2、D3。此外，在该反相电路中不能够改变流入线圈23的电流的方向。

这里，参照图21(a)、图21(b)，说明在按照图20所示构成电源电路104的反相电路时磁轴承装置10的工作情况(控制部11对上下线圈电流IU、IL的中间值进行控制)。在如图21(a)所示，不存在下侧线圈电流IL的电流值为零的期间的情况下，下侧线圈电流IL的波形与图7(a)一样。在如图21(b)所示，存在下侧线圈电流IL的电流值为零的期间的情况下，下侧线圈电流IL的波形与图7(b)不同。亦即，在如图20所示构成电源电路104的反相电路的情况下，不会产生下侧线圈电流IL的零交，取而代之，会产生下侧线圈电流IL为零的一定期间(下侧线圈电流IL的电流值为零的状态持续的期间，图21(b)中被虚线包围的部分)。如果产生下侧线圈电流IL为零的一定期间，控制电流Id和合成电磁力F之间的关系就变成非线性化，结果磁轴承装置10的控制性能下降。但是，根据该实施方式的磁轴承装置10，通过对上下线圈电流IU、IL的中间值进行控制，以保证成为磁轴承装置10的控制富余度的指标的控制指标值接近目标指标值，而能够适当地设定磁轴承装置10的控制富余度，故能够防止产生下侧线圈电流IL为零的一定期间。因此，在如图20所示构成电源电路104的反相电路的情况下，也能够维持控制电流Id和合成电磁力F之间的线性化关系，从而能够抑制磁轴承装置10的控制性能下降。

〔磁轴承主体的变形例1〕

如图22、图23所示，磁轴承主体21可以由同极型径向轴承构成。图22示出磁轴承主体21的横向剖面(垂直于驱动轴的方向的剖面)，图23示出磁轴承主体21的纵向剖面(驱动轴方向的剖面)。该磁轴承主体21也是与图2、图3所示的磁轴承主体21一样，包括磁芯部22和多个(这里为八个)线圈23-1、…、23-8。只不过是，在该磁轴承主体21中，齿部22b、…、22b从轴向上看去四个齿部22b、…、22b以90°的间距布置在后磁轭部22a的内周面上，两个齿部22b、22b排着设置在轴向上。亦即，齿部22b、…、22b为双级构造。

线圈23-1、23-3、23-5、23-7分别绕在四个一级齿部22b、22b、22b、22b上，线圈23-2、23-4、23-6、23-8分别绕在四个二级齿部22b、22b、22b、22b上。采用上述结构来形成八个电磁铁24-1、…、24-8。而且，一级线圈23-1、23-3、23-5、23-7分别与二级线圈23-2、23-4、23-6、23-8分别成对。一级线圈23-1和二级线圈23-2排列着设置在轴向上，一级线圈23-1与二级线圈23-2相连。一级线圈23-3、23-5、23-7和二级线圈23-4、23-6、23-8也一样。采用上述结构来形成来形成四个控制电磁铁201、…、204。此外，设定线圈23-1、…、23-8的卷绕方向、流入线圈23-1、…、23-8的电流的方向，以保证在图22、图23所示的箭头方向上产生磁通。

在按照以上所述构成控制部11的情况下，控制电磁铁201、202也是分别夹着驱动轴33的被支撑部33a与控制电磁铁203、204相对。因此，能够利用控制电磁铁201、…、204的合成电磁力控制驱动轴33的径向位置，从而能够非接触地支撑驱动轴33。

〔磁轴承主体的变形例2〕

如图24、图25所示，磁轴承主体21可以构成推力轴承。图24示出磁轴承主体21的横向剖面(垂直于驱动轴的方向的剖面)，图25示出磁轴承主体21的纵向剖面(驱动轴方向的剖面)。该磁轴承主体21包括两个磁芯部22、22和两个线圈23、23。驱动轴33上固定有推力盘(thrust disc)(被支撑部33a)。磁芯部22、22呈环状且留有规定气隙地设置在推力盘的轴向两侧。这里，间隙传感器101构成为对推力的轴向位置进行检测。

磁芯部22、22的面(与推力盘相对的面)上形成有圆周槽22c、22c，圆周槽22c、22c内分别放有线圈23、23。这样就形成了夹着驱动轴33的被支撑部33a而相对的一对控制电磁铁201、203。这里，控制电磁铁201、203分别是由一个电磁铁(由磁芯部22和线圈23形成的电磁铁)构成。此外，此外，设定线圈23、23的卷绕方向、流入线圈23、23的电流的方向，以保证在图25所示的箭头方向上产生磁通。

通过按照以上所述构成，就能够利用控制电磁铁201、…、203的合成电磁力控制驱动轴33的径向位置，从而能够非接触地支撑驱动轴33。

(其它实施方式)

在以上说明中，以控制部11(详细而言，偏置电流运算部113)根据由电流检测器102检测出的下侧线圈电流IL的电流值来检测控制指标值的情况为例做了说明，但控制部11还可以构成为：从下侧电压指令值逆向计算下侧线圈电流IL的电流值。在该情况下，控制部11根据从下侧电压指令值逆向计算而得到的下侧线圈电流IL的电流值对控制指标值进行检测。与此相同，控制部11可以构成为：从上侧电压指令值逆向计算上侧线圈电流IL的电流值。

此外，检测控制指标值的周期和偏置电流Ib的更新周期可以相同，也可以比偏置电流Ib的更新周期短。

控制部11可以构成为：更新偏置电流Ib并更新控制参数(例如反馈增益)，以保证根据偏置电流Ib和控制电流Id决定的合成电磁力F(参照数学式3)在更新偏置电流Ib前后都不发生变化。

运算电路103既可以由微电脑和让微电脑工作的程序(软件)实现，也可以由专用电路(硬件)实现。

此外，以上实施方式是本质上优选的示例，但并没有对本发明、本发明的应用对象或本发明的用途范围加以限制的意图。

－产业实用性－

综上所述，上述磁轴承装置非常适合在压缩机所包括的电动机等中使用。

－符号说明－

1 压缩机

10 磁轴承装置

30 电动机

33 驱动轴

40 机壳

50 叶轮

60 触底轴承

11 控制部

21 磁轴承主体

22 磁芯部

23 线圈

24 电磁铁

101 间隙传感器

102 线圈电流检测器

103 运算电路

104 电源电路

201～204 控制电磁铁

Claims

1.一种磁轴承装置，其特征在于：包括磁轴承主体(21)和控制部(11)，

所述磁轴承主体(21)具有夹着转轴(33)的被支撑部(33a)而相对的至少一对控制电磁铁(201、203)，利用该至少一对控制电磁铁(201、203)的合成电磁力(F)非接触地支撑该转轴(33)，

所述控制部(11)根据第一线圈电流(IL)对依赖于该第一线圈电流(IL)的电流值的控制富余度的指标即控制指标值进行检测，对分别流入所述一对控制电磁铁(201、203)的线圈的一对线圈电流(IU、IL)间的中间值进行控制，以保证该控制指标值接近预先决定好的目标指标值，其中，所述第一线圈电流(IL)是流入所述一对控制电磁铁(201、203)中产生方向与所述转轴(33)的负荷(LD)相同的电磁力的第一控制电磁铁(201)的线圈的电流。

2.根据权利要求1所述的磁轴承装置，其特征在于：

所述控制部(11)对所述一对线圈电流(IU、IL)间的中间值进行控制，以保证所述第一线圈电流(IL)的平均值接近预先决定好的目标电流值(I0)。

3.根据权利要求1所述的磁轴承装置，其特征在于：

所述控制部(11)对所述一对线圈电流(IU、IL)间的中间值进行控制，以保证规定期间内的所述第一线圈电流(IL)的最小值(ILmin)接近预先决定好的目标最小值(IOmin)。

4.根据权利要求1所述的磁轴承装置，其特征在于：

所述控制部(11)对所述一对线圈电流(IU、IL)间的中间值进行控制，以保证规定期间内的所述第一线圈电流(IL)的极小值的平均值(ILb)接近预先决定好的目标平均值(I0b)。

5.根据权利要求1所述的磁轴承装置，其特征在于：

所述控制部(11)对所述一对线圈电流(IU、IL)间的中间值进行控制，以保证在规定期间内所述第一线圈电流(IL)的电流值高于预先决定好的目标电流值(I0)的高电平期间(HH)的时间比接近预先决定好的目标时间比。

6.根据权利要求1所述的磁轴承装置，其特征在于：

所述控制部(11)每隔规定期间对所述第一线圈电流(IL)的最小值(ILmin)和预先决定好的目标最小值(I0min)的差分值(IDmin)进行检测，对所述一对线圈电流(IU、IL)间的中间值进行控制，以保证该差分值(IDmin)的累计平均值(IDa)接近预先决定好的累计目标平均值(ID0)。

7.根据权利要求1所述的磁轴承装置，其特征在于：

当所述控制指标值落在包括所述目标指标值的允许范围内时，所述控制部(11)就不改变所述一对线圈电流(IU、IL)间的中间值。

8.根据权利要求1所述的磁轴承装置，其特征在于：

所述控制指标值与所述目标指标值的差分值越大，所述控制部(11)就使所述一对线圈电流(IU、IL)间的中间值的改变量越多。

9.根据权利要求1所述的磁轴承装置，其特征在于：

所述控制部(11)对所述一对线圈电流(IU、IL)间的中间值进行控制，以保证所述一对线圈电流(IU、IL)各自的平均值之和不比预先决定好的限制值低。

10.根据权利要求1所述的磁轴承装置，其特征在于：

所述一对线圈电流(IU、IL)分别包括对应于该一对线圈电流(IU、IL)间的中间值的偏置电流(Ib)、和对应于该中间值与该一对线圈电流(IU、IL)各自的电流值的差分值的控制电流(Id)，

所述控制部(11)对所述一对线圈电流(IU、IL)间的中间值进行控制，以保证所述偏置电流(Ib)的电流值不比预先决定好的限制值低。

11.根据权利要求1所述的磁轴承装置，其特征在于：

所述控制部(11)在所述第一线圈电流(IL)的平均值和第二线圈电流(IU)的平均值中的至少一平均值的变化幅度比预先决定好的更新阈值小的情况下，对所述一对线圈电流(IU、IL)间的中间值进行控制，其中，所述第二线圈电流(IU)是流入所述一对控制电磁铁(201、203)中产生方向与所述转轴(33)的负荷(LD)相反的电磁力的第二控制电磁铁(203)的线圈的电流。

12.根据权利要求1所述的磁轴承装置，其特征在于：

所述控制部(11)在所述控制电流(Id)的平均值的变化幅度小于预先决定好的更新阈值的情况下，对所述一对线圈电流(IU、IL)间的中间值进行控制。

13.根据权利要求1所述的磁轴承装置，其特征在于：

所述控制部(11)，在所述第一线圈电流(IL)的平均值和第二线圈电流(IU)的平均值中的至少一平均值的规定频率以上的变化幅度比预先决定好的更新阈值小的情况下，对所述一对线圈电流(IU、IL)间的中间值进行控制，其中，所述第二线圈电流(IU)是流入所述一对控制电磁铁(201、203)中产生方向与所述转轴(33)的负荷(LD)相反的电磁力的第二控制电磁铁(203)的线圈的电流。

14.根据权利要求1所述的磁轴承装置，其特征在于：

所述控制部(11)在所述控制电流(Id)的平均值的规定频率以上的变化幅度小于预先决定好的更新阈值的情况下，对所述一对线圈电流(IU、IL)间的中间值进行控制。

15.一种压缩机，其特征在于包括：

权利要求1所述的磁轴承装置(10)；

电动机(30)，该电动机(30)的驱动轴(33)由所述磁轴承装置(10)非接触地支撑；以及

由所述电动机(30)驱动的压缩机构。