JP2000074064A - 磁気軸受装置 - Google Patents
磁気軸受装置Info
- Publication number
- JP2000074064A JP2000074064A JP10248403A JP24840398A JP2000074064A JP 2000074064 A JP2000074064 A JP 2000074064A JP 10248403 A JP10248403 A JP 10248403A JP 24840398 A JP24840398 A JP 24840398A JP 2000074064 A JP2000074064 A JP 2000074064A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic bearing
- transfer function
- fourier transform
- control
- fast fourier
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 コントローラにＦＦＴ機能を設け、常時磁気
軸受本体の微調整が可能な磁気軸受装置を提供する。 【解決手段】 コントローラ２０内にＦＦＴ回路２１を
内蔵し、磁気軸受スピンドル１の位置検出センサからの
検出信号に基づいて、制御系の伝達関数を演算し、制御
対象の変化前と変化後の制御定数を変化させて加算器２
３に与え、制御回路２４はＦＦＴ回路による測定データ
に基づいて駆動回路２５に制御信号を与え、駆動回路２
５は磁気軸受スピンドル１の磁気軸受を駆動する。
軸受本体の微調整が可能な磁気軸受装置を提供する。 【解決手段】 コントローラ２０内にＦＦＴ回路２１を
内蔵し、磁気軸受スピンドル１の位置検出センサからの
検出信号に基づいて、制御系の伝達関数を演算し、制御
対象の変化前と変化後の制御定数を変化させて加算器２
３に与え、制御回路２４はＦＦＴ回路による測定データ
に基づいて駆動回路２５に制御信号を与え、駆動回路２
５は磁気軸受スピンドル１の磁気軸受を駆動する。
Description
【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。
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。
【０００２】
【従来の技術】図４は従来の磁気軸受スピンドルの構成
を示す図である。図４において、ターボ分子ポンプ用の
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。
を示す図である。図４において、ターボ分子ポンプ用の
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。
【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１２に与えられ、コントロ
ーラ１５は外部システムコントローラ１３からの指令に
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。ターボ分子ポンプでは回転軸３の両端にロータ
が取付けられ、工作機用スピンドルでは回転軸３の上端
に取付工具が取付けられる。
設けられているコントローラ１２に与えられ、コントロ
ーラ１５は外部システムコントローラ１３からの指令に
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。ターボ分子ポンプでは回転軸３の両端にロータ
が取付けられ、工作機用スピンドルでは回転軸３の上端
に取付工具が取付けられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図４に示した磁気軸受
スピンドル１において、ターボ分子ポンプではロータ上
の析出物が増えた場合、工作機用スピンドルでは取付工
具を変更した場合、磁気軸受制御対象の変化が発生す
る。すなわち、ロータの析出物が増えたり取付工具を変
更することにより、回転軸３の固有振動数やアンバラン
スが発生する。このような固有振動やアンバランスをそ
のままにしておくと、ターボ分子ポンプでは安定した回
転ができなかったり、工作機用スピンドルでは加工精度
が劣化したり、制御が不安定となる可能性がある。この
ため、従来の磁気軸受スピンドルでは据付現場でコント
ローラ内の駆動回路のゲインやオフセットを調整する必
要があり、そのための労力と時間が必要となっていた。
スピンドル１において、ターボ分子ポンプではロータ上
の析出物が増えた場合、工作機用スピンドルでは取付工
具を変更した場合、磁気軸受制御対象の変化が発生す
る。すなわち、ロータの析出物が増えたり取付工具を変
更することにより、回転軸３の固有振動数やアンバラン
スが発生する。このような固有振動やアンバランスをそ
のままにしておくと、ターボ分子ポンプでは安定した回
転ができなかったり、工作機用スピンドルでは加工精度
が劣化したり、制御が不安定となる可能性がある。この
ため、従来の磁気軸受スピンドルでは据付現場でコント
ローラ内の駆動回路のゲインやオフセットを調整する必
要があり、そのための労力と時間が必要となっていた。
【０００５】それゆえに、この発明の主たる目的は、コ
ントローラに高速フーリエ変換機能を設け、常時磁気軸
受本体の微調整が可能な磁気軸受装置を提供することで
ある。
ントローラに高速フーリエ変換機能を設け、常時磁気軸
受本体の微調整が可能な磁気軸受装置を提供することで
ある。
【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磁気軸受本体
と、位置センサからの検出信号に基づいて磁気軸受を制
御する制御手段とを備えた磁気軸受装置において、制御
手段は、磁気軸受本体の有する伝達関数を演算するため
の高速フーリエ変換手段を備える。
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磁気軸受本体
と、位置センサからの検出信号に基づいて磁気軸受を制
御する制御手段とを備えた磁気軸受装置において、制御
手段は、磁気軸受本体の有する伝達関数を演算するため
の高速フーリエ変換手段を備える。
【０００７】請求項２に係る発明では、請求項１の高速
フーリエ変換手段はプログラムが内蔵されたメモリと、
そのプログラムに基づいて高速フーリエ変換処理するＣ
ＰＵとを含む。
フーリエ変換手段はプログラムが内蔵されたメモリと、
そのプログラムに基づいて高速フーリエ変換処理するＣ
ＰＵとを含む。
【０００８】請求項３に係る発明では、請求項１の高速
フーリエ変換手段は磁気軸受制御系の開ループ伝達関数
もしくは閉ループ伝達関数を測定する。
フーリエ変換手段は磁気軸受制御系の開ループ伝達関数
もしくは閉ループ伝達関数を測定する。
【０００９】請求項４に係る発明では、制御手段は高速
フーリエ変換手段が開ループ伝達関数もしくは閉ループ
伝達関数とを測定したことに応じて、磁気軸受本体の制
御定数を変更する。
フーリエ変換手段が開ループ伝達関数もしくは閉ループ
伝達関数とを測定したことに応じて、磁気軸受本体の制
御定数を変更する。
【００１０】請求項５に係る発明では、請求項２の高速
フーリエ変換手段は磁気軸受本体の振動特性を測定す
る。
フーリエ変換手段は磁気軸受本体の振動特性を測定す
る。
【００１１】請求項６に係る発明では、請求項５の高速
フーリエ変換手段が振動特性を測定したことに応じて、
磁気軸受の制御定数を変更する。
フーリエ変換手段が振動特性を測定したことに応じて、
磁気軸受の制御定数を変更する。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１はこの発明の一実施形態のコ
ントローラ２０のブロック図である。図１においては、
１系統の位置センサの検出信号に基づいて１系統の駆動
回路により対応の磁気軸受を制御する例を示している
が、実際には各位置センサと対応の駆動回路は各磁気軸
受のそれぞれに対応して設けられているものとする。
ントローラ２０のブロック図である。図１においては、
１系統の位置センサの検出信号に基づいて１系統の駆動
回路により対応の磁気軸受を制御する例を示している
が、実際には各位置センサと対応の駆動回路は各磁気軸
受のそれぞれに対応して設けられているものとする。
【００１３】図１において、コントローラ２０は、ＦＦ
Ｔ回路（高速フーリエ変換回路）２１と加算器２３と制
御回路２４と駆動回路２５とを含み、ＦＦＴ回路２１に
はランダムノイズ発生器２２が設けられている。ＦＦＴ
回路２１は図示しないがプログラムを記憶するためのメ
モリと、そのプログラムに基づいて高速フーリエ変換処
理するためのＣＰＵとから構成されている。そして、Ｆ
ＦＴ回路２１はスピンドル１からの開ループ伝達関数も
しくは閉ループ伝達関数を測定する。すなわち、ＦＦＴ
回路２１は磁気軸受スピンドル１に取付けられたロータ
上の析出物が増えた場合や、あるいは取付工具が変更さ
れた場合、測定した開ループ伝達関数もしくは閉ループ
伝達関数結果を元に、制御回路２４に対し、制御定数の
変更指示を出力する。
Ｔ回路（高速フーリエ変換回路）２１と加算器２３と制
御回路２４と駆動回路２５とを含み、ＦＦＴ回路２１に
はランダムノイズ発生器２２が設けられている。ＦＦＴ
回路２１は図示しないがプログラムを記憶するためのメ
モリと、そのプログラムに基づいて高速フーリエ変換処
理するためのＣＰＵとから構成されている。そして、Ｆ
ＦＴ回路２１はスピンドル１からの開ループ伝達関数も
しくは閉ループ伝達関数を測定する。すなわち、ＦＦＴ
回路２１は磁気軸受スピンドル１に取付けられたロータ
上の析出物が増えた場合や、あるいは取付工具が変更さ
れた場合、測定した開ループ伝達関数もしくは閉ループ
伝達関数結果を元に、制御回路２４に対し、制御定数の
変更指示を出力する。
【００１４】制御回路２４は磁気軸受制御信号を駆動回
路２５に与える。駆動回路２５はその制御信号を増幅
し、対応の磁気軸受を駆動する。また、ＦＦＴ回路２１
のランダムノイズ発生器２２はソフトウェア処理によ
り、開ループ伝達関数もしくは閉ループ伝達関数を測定
するためのランダムノイズを発生させて加算器２３に与
える。
路２５に与える。駆動回路２５はその制御信号を増幅
し、対応の磁気軸受を駆動する。また、ＦＦＴ回路２１
のランダムノイズ発生器２２はソフトウェア処理によ
り、開ループ伝達関数もしくは閉ループ伝達関数を測定
するためのランダムノイズを発生させて加算器２３に与
える。
【００１５】図２は図１で示したコントローラの開ルー
プ伝達関数を示し、図３は同じく閉ループ伝達関数を示
す図である。
プ伝達関数を示し、図３は同じく閉ループ伝達関数を示
す図である。
【００１６】図１に示したＦＦＴ回路２１はコントロー
ラ２０の図２に示す開ループ伝達関数または図３に示す
閉ループ伝達関数を測定する。図２および図３におい
て、実線ａは位置センサの検出出力に基づいて、開ルー
プ伝達関数または閉ループ伝達関数が図２または図３に
示す実線ａから点線ｂに変化したことを測定すると、制
御回路２４の制御定数を変化させ、開ループ伝達関数ま
たは閉ループ伝達関数が点線ｂから実線ａとなるように
制御する。このように制御することにより、常に最適な
磁気軸受制御が可能となる。
ラ２０の図２に示す開ループ伝達関数または図３に示す
閉ループ伝達関数を測定する。図２および図３におい
て、実線ａは位置センサの検出出力に基づいて、開ルー
プ伝達関数または閉ループ伝達関数が図２または図３に
示す実線ａから点線ｂに変化したことを測定すると、制
御回路２４の制御定数を変化させ、開ループ伝達関数ま
たは閉ループ伝達関数が点線ｂから実線ａとなるように
制御する。このように制御することにより、常に最適な
磁気軸受制御が可能となる。
【００１７】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、コン
トローラにＦＦＴを内蔵し、磁気軸受本体の有する伝達
関数を演算するようにしたので、常に最適な磁気軸受制
御を可能にすることができる。
トローラにＦＦＴを内蔵し、磁気軸受本体の有する伝達
関数を演算するようにしたので、常に最適な磁気軸受制
御を可能にすることができる。
【図１】この発明の一実施形態の制御系を示す概略ブロ
ック図である。
ック図である。
【図２】図１に示した制御系の開ループ伝達関数を示す
図である。
図である。
【図３】図１に示した制御系の閉ループ伝達関数を示す
図である。
図である。
【図４】従来の磁気軸受スピンドルの構成を示す図であ
る。
る。
１ 磁気軸受スピンドル ２０ コントローラ ２１ ＦＦＴ回路 ２２ ランダムノイズ発生器 ２３ 加算器 ２４ 制御回路 ２５ 駆動回路
Claims (6)
- 【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
する磁気軸受本体と、 前記位置センサからの検出信号に基づいて前記磁気軸受
を制御する制御手段とを備えた磁気軸受装置において、 前記制御手段の前記磁気軸受本体の有する伝達関数を演
算するための高速フーリエ変換手段を有することを特徴
とする、磁気軸受装置。 - 【請求項２】 前記高速フーリエ変換手段は、プログラ
ムを内蔵したメモリと、前記プログラムに基づいて高速
フーリエ変換処理するＣＰＵとを含むことを特徴とす
る、請求項１に記載の磁気軸受装置。 - 【請求項３】 前記高速フーリエ変換手段は、前記磁気
軸受制御系の開ループ伝達関数もしくは閉ループ伝達関
数を測定することを特徴とする、請求項２に記載の磁気
軸受装置。 - 【請求項４】 前記制御手段は、前記高速フーリエ変換
手段が前記開ループ伝達関数もしくは前記閉ループ伝達
関数とを測定したことに応じて、前記磁気軸受本体の制
御定数を変更することを特徴とする、請求項３に記載の
磁気軸受装置。 - 【請求項５】 前記高速フーリエ変換手段は、前記磁気
軸受本体の振動特性を測定することを特徴とする、請求
項２に記載の磁気軸受装置。 - 【請求項６】 前記制御手段は、前記高速フーリエ変換
手段が前記振動特性を測定したことに応じて、前記磁気
軸受の制御定数を変更することを特徴とする、請求項５
に記載の磁気軸受装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10248403A JP2000074064A (ja) | 1998-09-02 | 1998-09-02 | 磁気軸受装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10248403A JP2000074064A (ja) | 1998-09-02 | 1998-09-02 | 磁気軸受装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000074064A true JP2000074064A (ja) | 2000-03-07 |
Family
ID=17177600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10248403A Pending JP2000074064A (ja) | 1998-09-02 | 1998-09-02 | 磁気軸受装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000074064A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6563243B2 (en) * | 2000-07-11 | 2003-05-13 | Minebea Kabushiki-Kaisha | Spindle motor |
| JP2006300119A (ja) * | 2005-04-18 | 2006-11-02 | Jtekt Corp | 磁気軸受装置の制御装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63101769A (ja) * | 1986-10-20 | 1988-05-06 | Kazuo Muto | 伝達特性解析方法及びその装置 |
| JPH02159414A (ja) * | 1988-12-14 | 1990-06-19 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 磁気軸受安定性監視システム |
| JPH0828562A (ja) * | 1994-07-12 | 1996-02-02 | Seiko Seiki Co Ltd | 磁気軸受装置 |
-
1998
- 1998-09-02 JP JP10248403A patent/JP2000074064A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63101769A (ja) * | 1986-10-20 | 1988-05-06 | Kazuo Muto | 伝達特性解析方法及びその装置 |
| JPH02159414A (ja) * | 1988-12-14 | 1990-06-19 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 磁気軸受安定性監視システム |
| JPH0828562A (ja) * | 1994-07-12 | 1996-02-02 | Seiko Seiki Co Ltd | 磁気軸受装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6563243B2 (en) * | 2000-07-11 | 2003-05-13 | Minebea Kabushiki-Kaisha | Spindle motor |
| US6734591B2 (en) | 2000-07-11 | 2004-05-11 | Minebea Kabushiki-Kaisha | Spindle motor |
| JP2006300119A (ja) * | 2005-04-18 | 2006-11-02 | Jtekt Corp | 磁気軸受装置の制御装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040316 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050929 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051004 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051110 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060530 |