JP2000065057A - Magnetic bearing - Google Patents

Magnetic bearing

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Publication number
JP2000065057A
JP2000065057A JP10231560A JP23156098A JP2000065057A JP 2000065057 A JP2000065057 A JP 2000065057A JP 10231560 A JP10231560 A JP 10231560A JP 23156098 A JP23156098 A JP 23156098A JP 2000065057 A JP2000065057 A JP 2000065057A
Authority
JP
Japan
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spindle
magnetic bearing
controller
identifying
control
Prior art date
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Pending
Application number
JP10231560A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takami Ozaki
孝美 尾崎
Masahiro Kamii
正博 神居
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.)
NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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Publication date
Application filed by NTN Corp, NTN Toyo Bearing Co Ltd filed Critical NTN Corp
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Publication of JP2000065057A publication Critical patent/JP2000065057A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • 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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic bearing capable of transmitting the type of a spindle from the spindle side to a controller and capable of automatically adjusting a set value such as a control constant on the controller side even if a magnetic bearing spindle is the different type. SOLUTION: In a magnetic bearing spindle 1, recognizing information for recognizing a spindle by a switch 15 can be set, the recognizing information is fed back to a controller 50, and a microcomputer 51 recognizes the magnetic bearing spindle, reads a previously stored control constant, and drives respective magnetic bearings and a motor.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は磁気軸受装置に関
し、たとえば高真空を得るための真空ポンプなどに用い
られ、ターボ分子ポンプ用スピンドルの回転軸を磁気軸
受するような磁気軸受装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic bearing device, and more particularly to a magnetic bearing device used for a vacuum pump for obtaining a high vacuum and for magnetically bearing a rotating shaft of a turbo molecular pump spindle.

【0002】[0002]

【従来の技術】図5は従来の磁気軸受スピンドルの構成
を示す図である。図5において、ターボ分子ポンプ用ス
ピンドルの磁気軸受スピンドル1は、ケース2内に回転
軸3が設けられており、回転軸3のほぼ中央部に設けら
れたスラスト磁気軸受4と、このスラスト磁気軸受4の
上下に設けられたラジアル磁気軸受5,6とによって回
転軸3のスラスト方向およびラジアル方向の支持が非接
触で行なわれ、駆動用モータ7によって回転駆動され
る。また、回転軸3のラジアル方向位置がラジアル位置
センサ8,9によって検出され、スラスト方向位置がス
ラスト位置センサ10によって検出される。ラジアル磁
気軸受5,6の異常時に回転軸3を軸受する保護用玉軸
受11,12が回転軸3の上下に配置されている。
2. Description of the Related Art FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a conventional magnetic bearing spindle. In FIG. 5, a magnetic bearing spindle 1 for a turbo molecular pump spindle has a rotating shaft 3 provided in a case 2, a thrust magnetic bearing 4 provided substantially at the center of the rotating shaft 3, and a thrust magnetic bearing 4. The radial magnetic bearings 5 and 6 provided above and below the rotary shaft 4 support the rotating shaft 3 in the thrust and radial directions in a non-contact manner, and are rotationally driven by a driving motor 7. The radial position of the rotating shaft 3 is detected by the radial position sensors 8 and 9, and the thrust position is detected by the thrust position sensor 10. Protective ball bearings 11, 12 for bearing the rotary shaft 3 when the radial magnetic bearings 5, 6 are abnormal are arranged above and below the rotary shaft 3.

【0003】各センサ8,9,10の検出出力は外部に
設けられているコントローラ50に与えられ、コントロ
ーラ50は外部システムコントローラ60の指令によ
り、各磁気軸受4,5,6を制御し、モータ7を駆動す
ることによって、磁気軸受スピンドル1の回転軸3が回
転する。
The detection output of each of the sensors 8, 9, and 10 is given to a controller 50 provided outside, and the controller 50 controls each of the magnetic bearings 4, 5, and 6 according to a command from an external system controller 60, and By driving the rotating shaft 7, the rotating shaft 3 of the magnetic bearing spindle 1 rotates.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ターボ分子ポンプに使
用する磁気軸受スピンドルには、そのスピンドル形状や
スピンドルに取付けられるロータの違いなどにより、多
くの種類がある。これまではこれらの各スピンドルの種
類によって、磁気軸受コントローラの制御定数やモータ
回転数などを最適に設定する必要があった。このような
設定が必要となるため、製作したコントローラはある特
定の磁気軸受スピンドル種類にしか適用できず、他の種
類の磁気軸受スピンドルに適用するためには、コントロ
ーラ内の制御定数など多くの設定値を変更しなければな
らないといった問題があった。
There are many types of magnetic bearing spindles used for turbo-molecular pumps, depending on the shape of the spindle and the difference in the rotor attached to the spindle. Until now, depending on the type of each of these spindles, it was necessary to optimally set the control constant of the magnetic bearing controller, the motor speed, and the like. Because such settings are required, the manufactured controller can be applied only to a specific type of magnetic bearing spindle, and in order to apply it to other types of magnetic bearing spindles, many settings such as control constants in the controller are required. There was a problem that the value had to be changed.

【0005】それゆえに、この発明の主たる目的は、種
類の異なる磁気軸受スピンドルであっても、それをスピ
ンドル側からコントローラにスピンドル種類を伝え、コ
ントローラ側で自動的に制御定数などの設定値を調整で
きるような磁気軸受装置を提供することである。
Therefore, the main object of the present invention is to transmit the spindle type from the spindle side to the controller even if the magnetic bearing spindle is of a different type, and the controller automatically adjusts set values such as control constants. An object of the present invention is to provide a magnetic bearing device that can perform the above.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
回転体の位置を検出する位置センサと回転体を非接触で
磁気的に支持する磁気軸受とを有するスピンドルの磁気
軸受装置において、スピンドル本体内にはそのスピンド
ルを識別するための符号を設定するためのスイッチが設
けられていて、さらにスイッチで設定された符号を識別
して当該スピンドルに最適な制御を行なうための制御手
段を備えて構成される。
The invention according to claim 1 is
In a magnetic bearing device of a spindle having a position sensor for detecting a position of a rotating body and a magnetic bearing for magnetically supporting the rotating body in a non-contact manner, a code for identifying the spindle is set in a spindle body. And a control means for identifying the code set by the switch and performing optimal control on the spindle.

【0007】請求項2に係る発明では、スピンドル本体
内にはそのスピンドルを識別するための電圧を出力する
電圧設定手段が設けられていて、設定された電圧を識別
してそのスピンドルに最適な制御を行なうための制御手
段を備えて構成される。
In the invention according to claim 2, voltage setting means for outputting a voltage for identifying the spindle is provided in the spindle main body, and the set voltage is identified to perform optimal control for the spindle. And control means for performing the control.

【0008】請求項3に係る発明では、請求項1または
2の制御手段は、各スピンドルのそれぞれに対応した適
切な制御定数を記憶するメモリを含み、スピンドル本体
からの指令に応じて対応する制御定数を読出し、対応の
スピンドル本体を制御する。
According to a third aspect of the present invention, the control means of the first or second aspect includes a memory for storing an appropriate control constant corresponding to each of the spindles, and the control means corresponding to a command from the spindle body. The constant is read and the corresponding spindle body is controlled.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】図1はこの発明の一実施形態を示
す図である。図1において、磁気軸受スピンドル1内に
は複数のスイッチ15が内蔵されていて、このスイッチ
15をオン/オフすることによって、磁気軸受スピンド
ル1を識別する情報がコントローラ50側に伝達され
る。コントローラ50には、マイクロコンピュータ51
が内蔵されていて、予め各磁気軸受スピンドル1のそれ
ぞれの物理的特性のばらつきを補正するための制御定数
が記憶されている。マイクロコンピュータ51は磁気軸
受スピンドル1を識別すると、その磁気軸受スピンドル
に対応した制御定数を読出し、スラスト磁気軸受4とラ
ジアル磁気軸受5,6とモータ7の制御を行なう。この
ように、機械的なスイッチ15で各磁気軸受スピンドル
を識別するための情報を設定するようにしたので、ノイ
ズなどによる誤動作を少なくできる。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a plurality of switches 15 are built in the magnetic bearing spindle 1. By turning on / off the switches 15, information for identifying the magnetic bearing spindle 1 is transmitted to the controller 50 side. The controller 50 includes a microcomputer 51
Are stored in advance, and control constants for correcting variations in physical characteristics of the respective magnetic bearing spindles 1 are stored in advance. When the microcomputer 51 identifies the magnetic bearing spindle 1, it reads out a control constant corresponding to the magnetic bearing spindle 1 and controls the thrust magnetic bearing 4, the radial magnetic bearings 5, 6, and the motor 7. As described above, since information for identifying each magnetic bearing spindle is set by the mechanical switch 15, malfunction due to noise or the like can be reduced.

【0010】図2はこの発明の他の実施の形態を示す図
である。前述の図1に示した例は、スイッチ15で磁気
軸受スピンドル1を識別するための情報をコントローラ
50に伝達するようにしたが、この図2に示した実施形
態では、コントローラ52から磁気軸受スピンドル1に
電圧を供給し、磁気軸受スピンドル1では抵抗R1とR
2の比により、磁気軸受スピンドル1を識別するための
分圧電圧を設定し、その電圧をコントローラ52に送り
返すようにしたものである。一方、コントローラ52に
は、マイクロコンピュータ51とA/D変換器53が内
蔵されており、磁気軸受スピンドル1から送り返されて
きた電圧をA/D変換器がディジタル信号に変換してマ
イクロコンピュータ51に与え、マイクロコンピュータ
51はそのディジタル信号に基づいて磁気軸受スピンド
ル1を識別する。その後の動作は図1と同じである。
FIG. 2 is a diagram showing another embodiment of the present invention. In the example shown in FIG. 1 described above, information for identifying the magnetic bearing spindle 1 is transmitted to the controller 50 by the switch 15, but in the embodiment shown in FIG. 1 and the magnetic bearing spindle 1 has resistors R1 and R
A divided voltage for identifying the magnetic bearing spindle 1 is set by the ratio of 2, and the voltage is sent back to the controller 52. On the other hand, the controller 52 has a microcomputer 51 and an A / D converter 53 built therein, and the A / D converter converts the voltage sent back from the magnetic bearing spindle 1 into a digital signal and sends the signal to the microcomputer 51. The microcomputer 51 identifies the magnetic bearing spindle 1 based on the digital signal. The subsequent operation is the same as in FIG.

【0011】図3はこの発明のさらに他の実施形態を示
す図である。前述の図2に示した実施形態では、コント
ローラ52から磁気軸受スピンドル1に電源を供給して
抵抗R1とR2とで分圧した電圧をコントローラ52に
送り返すようにしたが、この図3に示した例は、磁気軸
受スピンドル1内に電源装置20を内蔵させ、磁気軸受
スピンドル1を識別するための電圧を電源装置20から
発生させ、コントローラ52側でそれを識別するように
したものである。それ以外の動作は図1と同じである。
FIG. 3 is a diagram showing still another embodiment of the present invention. In the embodiment shown in FIG. 2 described above, the power is supplied from the controller 52 to the magnetic bearing spindle 1 and the voltage divided by the resistors R1 and R2 is sent back to the controller 52, as shown in FIG. In the example, the power supply device 20 is built in the magnetic bearing spindle 1, a voltage for identifying the magnetic bearing spindle 1 is generated from the power supply device 20, and the voltage is identified on the controller 52 side. Other operations are the same as those in FIG.

【0012】図4は図1〜図3に示したマイクロコンピ
ュータの構成を示すブロック図である。マイクロコンピ
ュータ51はCPU54とROM55とRAM56とを
含み、ROM55にはCPU51が磁気軸受スピンドル
1を制御するためのプログラムが記憶されており、RA
M56には上述の各実施形態で説明した各磁気軸受スピ
ンドルごとの制御定数が記憶されている。
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the microcomputer shown in FIGS. The microcomputer 51 includes a CPU 54, a ROM 55, and a RAM 56. The ROM 55 stores a program for the CPU 51 to control the magnetic bearing spindle 1.
In M56, the control constant for each magnetic bearing spindle described in each of the above embodiments is stored.

【0013】[0013]

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、磁気
軸受スピンドル本体と制御手段とを接続するだけで、制
御手段では磁気軸受スピンドルを自動的に判断すること
ができ、予め各スピンドルの種類ごとの制御定数を設定
しておき、磁気軸受スピンドルを識別できれば対応の制
御定数を読出して制御することができる。
As described above, according to the present invention, the magnetic bearing spindle can be automatically judged by the control means simply by connecting the magnetic bearing spindle main body to the control means. If a control constant is set for each type and the magnetic bearing spindle can be identified, the corresponding control constant can be read and controlled.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の一実施形態の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】この発明の他の実施形態の構成を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of another embodiment of the present invention.

【図3】この発明のさらに他の実施の形態の構成を示す
図である。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of still another embodiment of the present invention.

【図4】図1〜図3に示したマイクロコンピュータの構
成を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of the microcomputer shown in FIGS.

【図5】従来の磁気軸受スピンドルの構成を示す断面図
である。
FIG. 5 is a sectional view showing a configuration of a conventional magnetic bearing spindle.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 磁気軸受スピンドル 15 スイッチ 20 電源 50,52 コントローラ 53 A/Dコンバータ 51 マイクロコンピュータ 55 ROM 56 RAM DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Magnetic bearing spindle 15 Switch 20 Power supply 50, 52 Controller 53 A / D converter 51 Microcomputer 55 ROM 56 RAM

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3J102 AA01 BA03 BA17 BA18 CA11 CA14 CA27 DB01 DB05 DB22 DB38 GA06 5H607 AA12 AA14 BB01 BB14 CC01 CC07 DD03 GG21 HH01  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page F term (reference) 3J102 AA01 BA03 BA17 BA18 CA11 CA14 CA27 DB01 DB05 DB22 DB38 GA06 5H607 AA12 AA14 BB01 BB14 CC01 CC07 DD03 GG21 HH01

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 回転体の位置を検出する位置センサと、
前記回転体を非接触で磁気的に支持する磁気軸受とを有
するスピンドルの磁気軸受装置において、 前記スピンドル本体内には当該スピンドルを識別するた
めの符号を設定するためのスイッチが設けられていて、
さらに前記スイッチで設定された符号を識別して当該ス
ピンドルに最適な制御を行なうための制御手段を備え
た、磁気軸受装置。
1. A position sensor for detecting a position of a rotating body,
A magnetic bearing device for a spindle having a magnetic bearing for magnetically supporting the rotating body in a non-contact manner, wherein a switch for setting a code for identifying the spindle is provided in the spindle main body,
The magnetic bearing device further includes control means for identifying a code set by the switch and performing optimal control on the spindle.
【請求項2】 回転体の位置を検出する位置センサと、
前記回転体を非接触で磁気的に支持する磁気軸受とを有
するスピンドルの磁気軸受装置において、 前記スピンドル本体内には、当該スピンドルを識別する
ための電圧を出力する電圧設定手段が設けられていて、
さらに前記電圧設定手段で設定された電圧を識別して当
該スピンドルに最適な制御を行なうための制御手段を備
えた、磁気軸受装置。
2. A position sensor for detecting a position of a rotating body,
In a magnetic bearing device for a spindle having a magnetic bearing for magnetically supporting the rotating body in a non-contact manner, voltage setting means for outputting a voltage for identifying the spindle is provided in the spindle main body. ,
The magnetic bearing device further includes control means for identifying the voltage set by the voltage setting means and performing optimal control on the spindle.
【請求項3】 前記制御手段は、各スピンドルのそれぞ
れに対応した適切な制御定数を記憶するメモリを含み、
前記スピンドル本体からの指令に応じて対応する制御定
数を読出し、対応のスピンドル本体を制御することを特
徴とする、請求項1または2に記載の磁気軸受装置。
3. The control means includes a memory for storing an appropriate control constant corresponding to each of the spindles,
The magnetic bearing device according to claim 1, wherein a corresponding control constant is read in response to a command from the spindle main body to control the corresponding spindle main body.
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