JP2000145774A - 制御型磁気軸受装置 - Google Patents

制御型磁気軸受装置

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JP2000145774A
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Hirotomo Kamiyama
拓知 上山
Atsushi Kubo
厚 久保
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Koyo Seiko Co Ltd
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    • F16C2360/45—Turbo-molecular pumps

Abstract

(57)【要約】 【課題】 常に回転体の安定回転を確保する制御型磁気
軸受を提供する。 【解決手段】 電流センサ１０によりモータ５に流れる
電流を検出し、電流が基準値より増大すると、ＤＳＰ７
は、磁気軸受４の支持剛性を高める。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばターボ分子
ポンプ等の回転装置における回転体を磁気軸受により非
接触支持して高速回転させる制御型磁気軸受装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の制御型磁気軸受は、磁気軸受によ
って浮上させた回転体をモータによって高速回転させる
とともに、回転駆動中の回転体の変位を変位センサで検
出して、これに基づいて磁気軸受を制御し、回転体の位
置制御を行うものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の制
御型磁気軸受では、回転体の浮上力が不安定となった場
合、変位センサによる変位検出のみではこれを検出でき
ない場合があり、回転体の安定した回転が確保できない
場合があった。
【０００４】上記のような従来の問題点に鑑み、本発明
は、常に回転体の安定回転を確保する制御型磁気軸受を
提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の制御型磁気軸受
装置は、回転体を回転駆動するモータと、前記回転体を
非接触支持する磁気軸受と、前記回転体の変位を検出す
る変位検出手段と、前記モータに供給される電流を検出
する電流検出手段と、前記変位検出手段の出力に基づい
て前記回転体の位置制御を行うべく前記磁気軸受を制御
し、前記電流検出手段の出力に基づいて前記回転体の支
持剛性を変化させるべく前記磁気軸受を制御する制御手
段とを備えたものである（請求項１）。上記のように構
成された制御型磁気軸受装置において、電流検出手段は
モータに供給される電流を検出する。制御手段は、変位
検出手段の出力に基づいて通常の回転体の位置制御を行
うのみならず、電流検出手段の出力に基づいて磁気軸受
を制御し、モータの負荷に応じて回転体の支持剛性を変
化させる。従って、変位検出だけでは捉えきれないモー
タの負荷の増大に対しても、制御手段は、磁気軸受の磁
気浮上力を強化して回転体の回転の安定を図る。
【０００６】上記制御型磁気軸受装置（請求項１）にお
いて、電流検出手段の出力に基づいてモータの負荷に関
する情報を表示する表示手段が、制御手段に接続されて
いてもよい（請求項２）。この場合、表示手段にはモー
タに供給される電流すなわち、モータの負荷の状態を表
示することができる。
【０００７】上記制御型磁気軸受装置（請求項２）にお
いて、表示手段がシリアル通信線を介して制御手段に接
続されていてもよい（請求項３）。この場合、表示手段
にはシリアル通信線を介して、モータの負荷の状態を表
示することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態によ
る制御型磁気軸受装置の構成を示すブロック図である。
当該装置はターボ分子ポンプ等の高速回転する回転体
（図示せず）を支持するものであり、主として、回転体
を含む機械本体１と、この機械本体１と電気的に接続さ
れたコントローラ２とにより構成されている。機械本体
１には、回転体の変位を検出する変位センサ３、回転体
を磁気的に非接触支持する磁気軸受４、及び、回転体を
回転させるモータ５が設けられている。変位センサ３
は、通常、回転体に対してラジアル方向及びアキシャル
方向に、それぞれ複数個設けられる。但し、図面上は簡
略化して１個の変位センサ３のみを示している。
【０００９】一方、コントローラ２には、ソフトウェア
プログラムが可能で高速実時間処理が可能な専用ハード
ウェアからなるＤＳＰ（ディジタル信号処理プロセッ
サ）７、このＤＳＰ７とそれぞれ接続されたＡ／Ｄコン
バータ６、磁気軸受駆動回路８、インバータ９、電流セ
ンサ１０及びＡ／Ｄコンバータ１１、並びに、シリアル
通信ボード１３が設けられている。なお、上記変位セン
サ３及びＡ／Ｄコンバータ６により、変位検出手段が構
成されており、電流センサ１０及びＡ／Ｄコンバータ１
１により電流検出手段が構成されている。またＤＳＰ７
及び磁気軸受制御回路８により磁気軸受４の制御手段が
構成されている。
【００１０】上記ＤＳＰ７は、インバータ９に対してモ
ータ制御信号を与え、インバータ９は、これに基づい
て、モータ５が所定の回転速度で回転し且つ所定の回転
トルクを発生するように駆動する。なお、インバータ９
は電源１６から電源の供給を受けている。一方、回転体
の変位は複数の変位センサ３によって検出される。変位
センサ３の出力はＡ／Ｄコンバータ６によりディジタル
信号に変換され、このディジタル信号がＤＳＰ７に入力
される。ＤＳＰ７は所定のサンプリング時間ごとに当該
ディジタル信号に対して所定の制御特性に基づく演算処
理（ＰＩＤ演算等）を施し、磁気軸受駆動回路８に対す
る磁気軸受制御信号を決定し、出力する。磁気軸受駆動
回路８は、磁気軸受制御信号に基づいて磁気軸受４を駆
動し、これによって回転体の位置制御が行われる。
【００１１】図２は、ＤＳＰ７において所定のサンプリ
ング時間ごとに行われるルーチンである。図１及び゛図
２を参照して、モータ５に流れる電流は、電流センサ１
０により検出される。電流センサ１０の出力はＡ／Ｄコ
ンバータ１１を介してディジタル信号に変換された後、
電流ＩとしてＤＳＰ７に入力される。ＤＳＰ７は、入力
された電流Ｉを所定のサンプリング時間毎に読みとる
（ステップ１０１）。モータ５が所定の回転速度で回転
している状態の基準電流をＩｎとすると、ＤＳＰ７は、
電流Ｉが基準電流Ｉｎより大きいか否かを判断する（ス
テップ１０２）。例えば回転体の浮上力が不安定とな
り、モータ５の負荷が増大した場合には、電流Ｉが基準
電流Ｉｎより大きくなる。ステップ１０２において、電
流Ｉが基準電流Ｉｎより大きい場合は、ＤＳＰ７はステ
ップ１０３に進み、例えばＩ／Ｉｎに比例して制御特性
の変更を行う。具体的には、モータ５の負荷の増大に対
抗すべく、前記制御特性のパラメータを制御し、ゲイン
を上げる。この結果、磁気軸受４の浮上力は増大し、回
転体の支持剛性が向上する。従って、回転体の支持は安
定したものとなる。
【００１２】一方、ステップ１０２において、電流Ｉが
基準電流Ｉｎ以下である場合、ＤＳＰ７はステップ１０
４に進み、基準の制御特性を維持する。既に制御特性が
変更されている場合は、基準の制御特性に戻す。このよ
うにして、モータに供給されている電流Ｉを基に、モー
タの負荷の増減に伴い、回転体浮上力を制御し、支持剛
性を変化させることで、回転体浮上力を常に安定させる
ことができる。
【００１３】また、図１において、ディスプレイ１２に
はモータ電流の表示をリアルタイムに行うことができ
る。従って、モータ５の負荷の状態を監視することがで
きる。一方、シリアル通信ボード１３からＲＳ２３２Ｃ
通信ケーブル１７を介してパーソナルコンピュータ１４
を接続すれば、コンピュータ１４のディスプレイ１５に
も、モータ電流の表示をリアルタイムに行うことができ
る。従って、モータ５の負荷の状態を遠方から常時監視
することができる。
【００１４】なお、上記実施形態では電流センサ１０を
インバータ９とモータ５との接続線上に設けたが、イン
バータ９に内蔵することも可能である。
【００１５】
【発明の効果】以上のように構成された本発明は以下の
効果を奏する。請求項１の制御型磁気軸受装置によれ
ば、制御手段は、変位検出手段の出力に基づいて通常の
回転体の位置制御を行うのみならず、電流検出手段の出
力を加味して磁気軸受を制御し、モータの負荷に応じて
回転体の支持剛性を変化させるので、変位検出だけでは
捉えきれないモータの負荷の増大に対しても、磁気浮上
力が強化され、常に回転体の回転の安定を図ることがで
きる。
【００１６】請求項２の制御型磁気軸受装置によれば、
電流検出手段から情報を受けた表示手段に、モータに供
給される電流すなわち、モータの負荷の状態を表示する
ことができるので、負荷の状態を容易に把握することが
できる。
【００１７】請求項３の制御型磁気軸受装置によれば、
電流検出手段からシリアル通信線を介して情報を受けた
表示手段に、モータの負荷の状態を表示することができ
るので、負荷の状態を遠方でも監視することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による制御型磁気軸受装置
のブロック図である。
【図２】図１に示したＤＳＰによって定期的に実行され
る一部の処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
３ 変位センサ ４ 磁気軸受 ５ モータ ６,１１ Ａ／Ｄコンバータ ７ ＤＳＰ ８ 磁気軸受駆動回路 １０ 電流センサ １２,１５ ディスプレイ １３ シリアル通信ボード １４ パーソナルコンピュータ １７ ＲＳ２３２Ｃ通信ケーブル

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】回転体を回転駆動するモータと、 前記回転体を非接触支持する磁気軸受と、 前記回転体の変位を検出する変位検出手段と、 前記モータに供給される電流を検出する電流検出手段
    と、 前記変位検出手段の出力に基づいて前記回転体の位置制
    御を行うべく前記磁気軸受を制御し、前記電流検出手段
    の出力に基づいて前記回転体の支持剛性を変化させるべ
    く前記磁気軸受を制御する制御手段とを備えたことを特
    徴とする制御型磁気軸受装置。
  2. 【請求項２】前記電流検出手段の出力に基づいて前記モ
    ータの負荷に関する情報を表示する表示手段が、前記制
    御手段に接続されたことを特徴とする請求項１記載の制
    御型磁気軸受装置。
  3. 【請求項３】前記表示手段がシリアル通信線を介して前
    記制御手段に接続されたことを特徴とする請求項２記載
    の制御型磁気軸受装置。
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