JP2000257634A - 磁気軸受装置 - Google Patents
磁気軸受装置Info
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- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0444—Details of devices to control the actuation of the electromagnets
- F16C32/0457—Details of the power supply to the electromagnets
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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
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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- F16C2360/44—Centrifugal pumps
- F16C2360/45—Turbo-molecular pumps
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 外部電源からの給電停止時に、回転体の回転
数が十分に低下するまで、磁気軸受制御手段に所望の回
生電力を供給して、磁気軸受で回転体を非接触支持す
る。 【解決手段】 磁気軸受装置は、回転体2と、回転体2
を電磁石3a、4a、5aの磁気吸引力により非接触支持する
制御型磁気軸受3、4、5と、回転体2を回転駆動する
電動機6と、電磁石3a、4a、5aを制御する磁気軸受制御
装置12と、電動機6を制御するインバータ19と、外部電
源からの給電停止時に回転体2の運動エネルギを電力に
変換して磁気軸受制御装置12およびインバータ19に供給
するコンバータ20とを備えている。外部電源からの給電
停止時にコンバータ20の出力電力の位相に対してインバ
ータ19の出力の位相を遅らせるためのPLL回路21が設
けられている。
数が十分に低下するまで、磁気軸受制御手段に所望の回
生電力を供給して、磁気軸受で回転体を非接触支持す
る。 【解決手段】 磁気軸受装置は、回転体2と、回転体2
を電磁石3a、4a、5aの磁気吸引力により非接触支持する
制御型磁気軸受3、4、5と、回転体2を回転駆動する
電動機6と、電磁石3a、4a、5aを制御する磁気軸受制御
装置12と、電動機6を制御するインバータ19と、外部電
源からの給電停止時に回転体2の運動エネルギを電力に
変換して磁気軸受制御装置12およびインバータ19に供給
するコンバータ20とを備えている。外部電源からの給電
停止時にコンバータ20の出力電力の位相に対してインバ
ータ19の出力の位相を遅らせるためのPLL回路21が設
けられている。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、たとえばターボ
分子ポンプなどに用いられる磁気軸受装置、さらに詳し
くは、外部電源からの給電停止時に回生電力を発生させ
る発電機として作用する電動機により回転駆動される回
転体を複数組の制御型磁気軸受により磁気浮上させて保
持する磁気軸受装置に関する。
分子ポンプなどに用いられる磁気軸受装置、さらに詳し
くは、外部電源からの給電停止時に回生電力を発生させ
る発電機として作用する電動機により回転駆動される回
転体を複数組の制御型磁気軸受により磁気浮上させて保
持する磁気軸受装置に関する。
【0002】
【従来の技術】たとえばターボ分子ポンプに使用される
磁気軸受装置として、回転体と、回転体をラジアル方向
に非接触支持する2組の制御型ラジアル磁気軸受と、回
転体をアキシアル方向に非接触支持する1組の制御型ア
キシアル磁気軸受と、回転体を回転駆動する電動機と、
磁気軸受を制御する磁気軸受制御装置と、電動機を制御
する電動機制御装置と、磁気軸受による支持がなくなっ
たときに回転体を機械的に支持するタッチダウン軸受
(保護軸受)とを備えたものが知られている。
磁気軸受装置として、回転体と、回転体をラジアル方向
に非接触支持する2組の制御型ラジアル磁気軸受と、回
転体をアキシアル方向に非接触支持する1組の制御型ア
キシアル磁気軸受と、回転体を回転駆動する電動機と、
磁気軸受を制御する磁気軸受制御装置と、電動機を制御
する電動機制御装置と、磁気軸受による支持がなくなっ
たときに回転体を機械的に支持するタッチダウン軸受
(保護軸受)とを備えたものが知られている。
【0003】この磁気軸受装置において、各磁気軸受
は、回転体を磁気吸引力により所定の目標位置に非接触
支持するための複数の電磁石を備えている。電動機は、
通常の運転時は、外部電源からの電力により回転体を駆
動し、外部電源からの給電停止時には、回生電力を発生
する発電機として作用するようになっている。磁気軸受
制御装置は、変位センサにより検出された回転体のラジ
アル方向およびアキシアル方向の変位に基づいて各磁気
軸受の電磁石を制御するものであり、このように電磁石
が制御されることにより、回転体が所定の目標位置に磁
気浮上させられる。電動機制御装置は、インバータおよ
びコンバータを備えている。
は、回転体を磁気吸引力により所定の目標位置に非接触
支持するための複数の電磁石を備えている。電動機は、
通常の運転時は、外部電源からの電力により回転体を駆
動し、外部電源からの給電停止時には、回生電力を発生
する発電機として作用するようになっている。磁気軸受
制御装置は、変位センサにより検出された回転体のラジ
アル方向およびアキシアル方向の変位に基づいて各磁気
軸受の電磁石を制御するものであり、このように電磁石
が制御されることにより、回転体が所定の目標位置に磁
気浮上させられる。電動機制御装置は、インバータおよ
びコンバータを備えている。
【0004】通常の運転時には、外部電源からの電力が
磁気軸受制御装置およびインバータに供給され、磁気軸
受制御装置により各磁気軸受の電磁石が制御されるとと
もに、インバータにより電動機が駆動、制御される。
磁気軸受制御装置およびインバータに供給され、磁気軸
受制御装置により各磁気軸受の電磁石が制御されるとと
もに、インバータにより電動機が駆動、制御される。
【0005】停電などにより外部電源からの給電が停止
すると、回転体はわずかに減速しながら回転を継続す
る。この間、電動機からの回生電力がコンバータを介し
て磁気軸受制御装置およびインバータに供給される。こ
のようにコンバータから供給される回生電力により、磁
気軸受制御装置は回転体の非接触支持を継続し、インバ
ータは電動機の回転を制御して、回生制動を継続させ、
電動機を徐々に減速させる。回転体がある程度減速して
その運動エネルギが減少すると、コンバータから磁気軸
受制御装置とインバータに供給される回生電力も減少す
る。そして、コンバータから供給される回生電力によっ
て磁気軸受が回転体を非接触支持できなくなった時点
で、回転体はタッチダウン軸受によって支持され、さら
に減速して、やがて停止する。
すると、回転体はわずかに減速しながら回転を継続す
る。この間、電動機からの回生電力がコンバータを介し
て磁気軸受制御装置およびインバータに供給される。こ
のようにコンバータから供給される回生電力により、磁
気軸受制御装置は回転体の非接触支持を継続し、インバ
ータは電動機の回転を制御して、回生制動を継続させ、
電動機を徐々に減速させる。回転体がある程度減速して
その運動エネルギが減少すると、コンバータから磁気軸
受制御装置とインバータに供給される回生電力も減少す
る。そして、コンバータから供給される回生電力によっ
て磁気軸受が回転体を非接触支持できなくなった時点
で、回転体はタッチダウン軸受によって支持され、さら
に減速して、やがて停止する。
【0006】上記のような従来の磁気軸受装置では、外
部電源からの給電停止直後の回転体の回転数が高い状態
では電動機の発電量が大きく、回転数が低下すると発電
量が極端に低下し、比較的高い回転数で磁気軸受制御装
置に供給される回生電力が小さくなって、回転体を磁気
軸受で非接触支持できなくなる。たとえば、磁気軸受で
回転体を非接触支持するのに十分な回生電力を得ること
ができる回転数は、約6000rpm以上である。この
ため、回転数が比較的高い状態で回転体がタッチダウン
軸受に受けられてタッチダウンすることになり、タッチ
ダウン軸受に大きな摩耗や損傷が生じ、その寿命が短く
なるという問題があった。
部電源からの給電停止直後の回転体の回転数が高い状態
では電動機の発電量が大きく、回転数が低下すると発電
量が極端に低下し、比較的高い回転数で磁気軸受制御装
置に供給される回生電力が小さくなって、回転体を磁気
軸受で非接触支持できなくなる。たとえば、磁気軸受で
回転体を非接触支持するのに十分な回生電力を得ること
ができる回転数は、約6000rpm以上である。この
ため、回転数が比較的高い状態で回転体がタッチダウン
軸受に受けられてタッチダウンすることになり、タッチ
ダウン軸受に大きな摩耗や損傷が生じ、その寿命が短く
なるという問題があった。
【0007】これを避けるためには、バッテリなどの補
助電力手段を設けて、回転体の回転数が十分に低下する
まで補助電力手段を用いて磁気軸受制御装置を作動させ
る必要があるが、そうすると、補助電力手段のメンテナ
ンスが面倒であるというような問題が生じる。
助電力手段を設けて、回転体の回転数が十分に低下する
まで補助電力手段を用いて磁気軸受制御装置を作動させ
る必要があるが、そうすると、補助電力手段のメンテナ
ンスが面倒であるというような問題が生じる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、上
記の問題を解決し、外部電源からの給電停止時に回転体
の回転数が十分に低下するまで比較的長時間にわたり磁
気軸受制御手段に所望の回生電力を供給して、磁気軸受
で回転体を非接触支持できる磁気軸受装置を提供するこ
とにある。
記の問題を解決し、外部電源からの給電停止時に回転体
の回転数が十分に低下するまで比較的長時間にわたり磁
気軸受制御手段に所望の回生電力を供給して、磁気軸受
で回転体を非接触支持できる磁気軸受装置を提供するこ
とにある。
【0009】
【課題を解決するための手段および発明の効果】この発
明による磁気軸受装置は、回転体と、前記回転体を複数
の電磁石の磁気吸引力により所定の目標位置に非接触支
持するための複数組の制御型磁気軸受と、前記回転体を
回転駆動するための電動機と、前記磁気軸受の電磁石を
制御するための磁気軸受制御手段と、前記電動機を制御
するためのインバータと、外部電源からの給電停止時に
前記回転体の運動エネルギを電力に変換して前記磁気軸
受制御手段および前記インバータに供給するための電力
変換手段とを備えている磁気軸受装置において、前記外
部電源からの給電停止時に前記電力変換手段の出力電力
の位相に対して前記インバータの出力の位相を遅らせる
ための位相制御手段が設けられていることを特徴とする
ものである。
明による磁気軸受装置は、回転体と、前記回転体を複数
の電磁石の磁気吸引力により所定の目標位置に非接触支
持するための複数組の制御型磁気軸受と、前記回転体を
回転駆動するための電動機と、前記磁気軸受の電磁石を
制御するための磁気軸受制御手段と、前記電動機を制御
するためのインバータと、外部電源からの給電停止時に
前記回転体の運動エネルギを電力に変換して前記磁気軸
受制御手段および前記インバータに供給するための電力
変換手段とを備えている磁気軸受装置において、前記外
部電源からの給電停止時に前記電力変換手段の出力電力
の位相に対して前記インバータの出力の位相を遅らせる
ための位相制御手段が設けられていることを特徴とする
ものである。
【0010】電動機は、外部電源からの給電停止時に回
生電力を発生させる発電機として作用するものであれば
よく、たとえば、ブラシレスDCモータなどが使用され
る。
生電力を発生させる発電機として作用するものであれば
よく、たとえば、ブラシレスDCモータなどが使用され
る。
【0011】この発明の磁気軸受装置によれば、外部電
源からの給電停止時に、位相制御手段により電力変換手
段の出力電力(回生電力)の位相に対してインバータの
出力の位相を遅らせるので、電動機のある回転数当たり
の発電量が大きくなり、低い回転数でも十分な発電量を
得ることができる。したがって、回転体の回転数が十分
低下するまで比較的長時間にわたり磁気軸受制御手段に
所望の電力を供給して、磁気軸受で回転体を非接触支持
することができる。このため、回転体がタッチダウン軸
受で受けられるときには、回転体の回転数は十分に小さ
くなっており、タッチダウン軸受の摩耗や損傷が少な
く、その寿命が長くなる。そして、回転体の回転数が十
分に小さくなるまで、変換手段から供給される回生電力
によって磁気軸受制御手段を作動させることができるの
で、バッテリなどの補助電力手段を設ける必要がなく、
そのための面倒なメンテナンスが不要である。
源からの給電停止時に、位相制御手段により電力変換手
段の出力電力(回生電力)の位相に対してインバータの
出力の位相を遅らせるので、電動機のある回転数当たり
の発電量が大きくなり、低い回転数でも十分な発電量を
得ることができる。したがって、回転体の回転数が十分
低下するまで比較的長時間にわたり磁気軸受制御手段に
所望の電力を供給して、磁気軸受で回転体を非接触支持
することができる。このため、回転体がタッチダウン軸
受で受けられるときには、回転体の回転数は十分に小さ
くなっており、タッチダウン軸受の摩耗や損傷が少な
く、その寿命が長くなる。そして、回転体の回転数が十
分に小さくなるまで、変換手段から供給される回生電力
によって磁気軸受制御手段を作動させることができるの
で、バッテリなどの補助電力手段を設ける必要がなく、
そのための面倒なメンテナンスが不要である。
【0012】位相制御手段は、位相を遅らせるだけのも
のでもよい。その場合、位相遅れ角は一定であってもよ
いし、必要に応じて変更できるものであってもよい。ま
た、位相制御手段は、位相を遅らせることと進ませるこ
とができるものであってもよい。その場合、たとえば、
前記位相制御手段が、前記外部電源からの電力による前
記電動機の起動時に、前記電力変換手段の出力電力の位
相に対して前記インバータの出力の位相を進ませるよう
になっている。
のでもよい。その場合、位相遅れ角は一定であってもよ
いし、必要に応じて変更できるものであってもよい。ま
た、位相制御手段は、位相を遅らせることと進ませるこ
とができるものであってもよい。その場合、たとえば、
前記位相制御手段が、前記外部電源からの電力による前
記電動機の起動時に、前記電力変換手段の出力電力の位
相に対して前記インバータの出力の位相を進ませるよう
になっている。
【0013】このようにすると、電動機の起動に必要な
電流を少なくすることができ、そのための消費電力を少
なくすることができる。
電流を少なくすることができ、そのための消費電力を少
なくすることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
をターボ分子ポンプに適用した実施形態について説明す
る。
をターボ分子ポンプに適用した実施形態について説明す
る。
【0015】図1は、ターボ分子ポンプにおける磁気軸
受装置の主要部の構成を概略的に示している。
受装置の主要部の構成を概略的に示している。
【0016】ポンプは、鉛直円筒状のケーシング(1)
と、その内側の中心に配置された鉛直軸状の回転体(2)
とを備えている。回転体(2)は、ケーシング(1)に設けら
れた制御型アキシアル磁気軸受(3)および上下2組の制
御型ラジアル磁気軸受(4)(5)により非接触支持され、内
蔵型電動機(6)により高速回転させられる。
と、その内側の中心に配置された鉛直軸状の回転体(2)
とを備えている。回転体(2)は、ケーシング(1)に設けら
れた制御型アキシアル磁気軸受(3)および上下2組の制
御型ラジアル磁気軸受(4)(5)により非接触支持され、内
蔵型電動機(6)により高速回転させられる。
【0017】電動機(6)は、回転体(2)に設けられたロー
タ部(6a)と、その周囲のケーシング(1)に設けられたス
テータ部(6b)とを備えており、ステータ部(6b)が電動機
制御手段を構成する電動機制御装置(7)に接続されてい
る。また、回転体(2)の回転数を検出する回転数センサ
(8)がケーシング(1)に設けられ、これからの回転数検出
信号が電動機制御装置(7)に入力する。電動機(6)は、通
常は交流電源である外部電源からの電力によって電動機
制御装置(7)により駆動され、外部電源からの給電停止
時に回生電力を発生する発電機として作用するものであ
り、たとえばブラシレスDCモータが使用される。
タ部(6a)と、その周囲のケーシング(1)に設けられたス
テータ部(6b)とを備えており、ステータ部(6b)が電動機
制御手段を構成する電動機制御装置(7)に接続されてい
る。また、回転体(2)の回転数を検出する回転数センサ
(8)がケーシング(1)に設けられ、これからの回転数検出
信号が電動機制御装置(7)に入力する。電動機(6)は、通
常は交流電源である外部電源からの電力によって電動機
制御装置(7)により駆動され、外部電源からの給電停止
時に回生電力を発生する発電機として作用するものであ
り、たとえばブラシレスDCモータが使用される。
【0018】ケーシング(1)の上下2箇所に、磁気軸受
(3)(4)(5)による回転体(2)の支持がなくなったときに回
転体(2)を受けてこれを機械的に支持するためのタッチ
ダウン軸受(10)(11)が設けられている。タッチダウン軸
受(10)(11)は、たとえばアンギュラ玉軸受により構成さ
れている。
(3)(4)(5)による回転体(2)の支持がなくなったときに回
転体(2)を受けてこれを機械的に支持するためのタッチ
ダウン軸受(10)(11)が設けられている。タッチダウン軸
受(10)(11)は、たとえばアンギュラ玉軸受により構成さ
れている。
【0019】アキシアル磁気軸受(3)は、回転体(2)をア
キシアル方向(上下方向)に支持するためのものであ
り、回転体(2)の中間部のフランジ部(2a)を上下両側か
ら挟むように配置された1対の環状の電磁石(アキシア
ル電磁石)(3a)を備えている。上下のアキシアル電磁石
(3a)は、フランジ部(2a)を磁力により吸引して回転体
(2)をアキシアル方向に非接触支持するものであり、磁
気軸受制御手段としての磁気軸受制御装置(12)に接続さ
れている。ケーシング(1)に、回転体(2)のアキシアル方
向の変位を検出するためのアキシアル変位センサ(13)が
設けられている。このセンサ(13)は、変位検出回路(14)
に接続されている。
キシアル方向(上下方向)に支持するためのものであ
り、回転体(2)の中間部のフランジ部(2a)を上下両側か
ら挟むように配置された1対の環状の電磁石(アキシア
ル電磁石)(3a)を備えている。上下のアキシアル電磁石
(3a)は、フランジ部(2a)を磁力により吸引して回転体
(2)をアキシアル方向に非接触支持するものであり、磁
気軸受制御手段としての磁気軸受制御装置(12)に接続さ
れている。ケーシング(1)に、回転体(2)のアキシアル方
向の変位を検出するためのアキシアル変位センサ(13)が
設けられている。このセンサ(13)は、変位検出回路(14)
に接続されている。
【0020】ラジアル磁気軸受(4)(5)は、回転体(2)を
ラジアル方向(水平方向)に支持するためのものであ
る。上側のラジアル磁気軸受(4)は、回転体(2)を互いに
直交する2つのラジアル方向の両側から挟むように配置
された2対の電磁石(ラジアル電磁石)(4a)を備えてい
る。下側のラジアル磁気軸受(5)も、同様の2対のラジ
アル電磁石(5a)を備えている。ラジアル電磁石(4a)(5a)
は、回転体(2)を磁力により吸引してこれをラジアル方
向に非接触支持するものであり、磁気軸受制御装置(12)
に接続されている。上側のラジアル磁気軸受(4)の近傍
に、回転体(2)の上部の互いに直交する2つのラジアル
方向の変位を検出するための2対のラジアル変位センサ
(15)が設けられている。下側のラジアル磁気軸受(5)の
近傍に、回転体(2)の下部の互いに直交する2つのラジ
アル方向の変位を検出するための2対のラジアル変位セ
ンサ(16)が設けられている。これらの変位センサ(15)(1
6)は、変位検出回路(14)に接続されている。
ラジアル方向(水平方向)に支持するためのものであ
る。上側のラジアル磁気軸受(4)は、回転体(2)を互いに
直交する2つのラジアル方向の両側から挟むように配置
された2対の電磁石(ラジアル電磁石)(4a)を備えてい
る。下側のラジアル磁気軸受(5)も、同様の2対のラジ
アル電磁石(5a)を備えている。ラジアル電磁石(4a)(5a)
は、回転体(2)を磁力により吸引してこれをラジアル方
向に非接触支持するものであり、磁気軸受制御装置(12)
に接続されている。上側のラジアル磁気軸受(4)の近傍
に、回転体(2)の上部の互いに直交する2つのラジアル
方向の変位を検出するための2対のラジアル変位センサ
(15)が設けられている。下側のラジアル磁気軸受(5)の
近傍に、回転体(2)の下部の互いに直交する2つのラジ
アル方向の変位を検出するための2対のラジアル変位セ
ンサ(16)が設けられている。これらの変位センサ(15)(1
6)は、変位検出回路(14)に接続されている。
【0021】変位検出回路(14)は、各変位センサ(13)(1
5)(16)を駆動し、アキシアル変位センサ(13)の出力に基
づいて回転体(2)のアキシアル方向の変位を検出すると
ともに、上下のラジアル変位センサ(15)(16)の出力に基
づいて回転体(2)のラジアル方向の変位を検出するもの
である。
5)(16)を駆動し、アキシアル変位センサ(13)の出力に基
づいて回転体(2)のアキシアル方向の変位を検出すると
ともに、上下のラジアル変位センサ(15)(16)の出力に基
づいて回転体(2)のラジアル方向の変位を検出するもの
である。
【0022】磁気軸受制御装置(12)は、変位検出回路(1
4)の出力に基づいて、回転体(2)の位置が所定の目標位
置となるようにアキシアル電磁石(3a)およびラジアル電
磁石(4a)(5a)を制御するものである。なお、上記回転数
センサ(8)、アキシアル変位センサ(13)は、ケーシング
(1)以外の部分に設けるようにしてもよい。また、外部
電源は交流電源に限らず、直流電源などであってもよ
い。
4)の出力に基づいて、回転体(2)の位置が所定の目標位
置となるようにアキシアル電磁石(3a)およびラジアル電
磁石(4a)(5a)を制御するものである。なお、上記回転数
センサ(8)、アキシアル変位センサ(13)は、ケーシング
(1)以外の部分に設けるようにしてもよい。また、外部
電源は交流電源に限らず、直流電源などであってもよ
い。
【0023】電動機制御装置(7)は、周波数指令回路(1
7)、加算回路(18)、インバータ(19)、電力変換手段とし
てのコンバータ(20)および位相制御手段を構成する位相
可変器としてのPLL(Phase Locked Loop)回路(21)
を備えている。回転数センサ(8)の出力である回転数検
出信号が周波数指令回路(17)に入力し、周波数指令回路
(17)の出力が加算回路(18)を介してインバータ(19)に入
力する。インバータ(19)は、加算回路(18)の出力に基づ
いて電動機(6)を制御するものである。コンバータ(20)
は、外部電源からの給電停止時に回転体(2)の運動エネ
ルギを電力に変換して磁気軸受制御装置(12)およびイン
バータ(19)に供給するためのものであり、その出力が磁
気軸受制御装置(12)およびPLL回路(21)に入力する。
PLL回路(21)は、コンバータ(20)の出力である回生電
力の位相を制御するものであり、PLL回路(21)の出力
は加算回路(18)に入力する。
7)、加算回路(18)、インバータ(19)、電力変換手段とし
てのコンバータ(20)および位相制御手段を構成する位相
可変器としてのPLL(Phase Locked Loop)回路(21)
を備えている。回転数センサ(8)の出力である回転数検
出信号が周波数指令回路(17)に入力し、周波数指令回路
(17)の出力が加算回路(18)を介してインバータ(19)に入
力する。インバータ(19)は、加算回路(18)の出力に基づ
いて電動機(6)を制御するものである。コンバータ(20)
は、外部電源からの給電停止時に回転体(2)の運動エネ
ルギを電力に変換して磁気軸受制御装置(12)およびイン
バータ(19)に供給するためのものであり、その出力が磁
気軸受制御装置(12)およびPLL回路(21)に入力する。
PLL回路(21)は、コンバータ(20)の出力である回生電
力の位相を制御するものであり、PLL回路(21)の出力
は加算回路(18)に入力する。
【0024】通常の運転時には、磁気軸受制御装置(12)
およびインバータ(19)は外部電源からの電力により駆動
される。このとき、PLL回路(21)による位相制御は行
われない。そして、磁気軸受制御装置(12)が変位検出回
路(14)の出力に基づいて磁気軸受(3)(4)(5)の電磁石(3
a)(4a)(5a)を制御することにより、回転体(2)が所定の
運転位置に非接触支持され、インバータ(19)が周波数指
令回路(17)の出力に基づいて電動機(6)を制御すること
により、回転体(2)が高速回転させられる。この場合、
磁気軸受(3)(4)(5)で回転体(2)を非接触支持してから、
電動機(6)を起動して回転体(2)を回転させるが、電動機
(6)の起動時(加速時)には、PLL回路(21)によりコ
ンバータ(20)の出力電力の位相を進ませてインバータ(1
9)に供給するようにするのが望ましい。そのようにする
と、電動機(6)の起動に必要な電流を少なくすることが
でき、そのための消費電力を少なくすることができる。
およびインバータ(19)は外部電源からの電力により駆動
される。このとき、PLL回路(21)による位相制御は行
われない。そして、磁気軸受制御装置(12)が変位検出回
路(14)の出力に基づいて磁気軸受(3)(4)(5)の電磁石(3
a)(4a)(5a)を制御することにより、回転体(2)が所定の
運転位置に非接触支持され、インバータ(19)が周波数指
令回路(17)の出力に基づいて電動機(6)を制御すること
により、回転体(2)が高速回転させられる。この場合、
磁気軸受(3)(4)(5)で回転体(2)を非接触支持してから、
電動機(6)を起動して回転体(2)を回転させるが、電動機
(6)の起動時(加速時)には、PLL回路(21)によりコ
ンバータ(20)の出力電力の位相を進ませてインバータ(1
9)に供給するようにするのが望ましい。そのようにする
と、電動機(6)の起動に必要な電流を少なくすることが
でき、そのための消費電力を少なくすることができる。
【0025】停電などにより外部電源から磁気軸受制御
装置(12)およびインバータ(19)への給電が停止すると、
電動機(6)への給電も停止するため、回転体(2)はわずか
に減速しながら回転を継続する。この間、電動機(6)か
らの回生電力がコンバータ(20)を介して磁気軸受制御装
置(12)およびインバータ(19)に供給される。このように
コンバータ(20)から供給される回生電力により、磁気軸
受制御装置(12)は回転体(2)の非接触支持を継続し、イ
ンバータ(19)は電動機(6)の回転を制御して、回生制動
を継続させ、電動機(6)を徐々に減速させる。回転体(2)
がある程度減速してその運動エネルギが減少すると、コ
ンバータ(20)から磁気軸受制御装置(12)とインバータ(1
9)に供給される回生電力も減少する。そして、コンバー
タ(20)から供給される回生電力によって磁気軸受(3)(4)
(5)が回転体(2)を非接触支持できなくなった時点で、回
転体(2)はタッチダウン軸受(10)(11)によって支持さ
れ、さらに減速して、やがて停止する。
装置(12)およびインバータ(19)への給電が停止すると、
電動機(6)への給電も停止するため、回転体(2)はわずか
に減速しながら回転を継続する。この間、電動機(6)か
らの回生電力がコンバータ(20)を介して磁気軸受制御装
置(12)およびインバータ(19)に供給される。このように
コンバータ(20)から供給される回生電力により、磁気軸
受制御装置(12)は回転体(2)の非接触支持を継続し、イ
ンバータ(19)は電動機(6)の回転を制御して、回生制動
を継続させ、電動機(6)を徐々に減速させる。回転体(2)
がある程度減速してその運動エネルギが減少すると、コ
ンバータ(20)から磁気軸受制御装置(12)とインバータ(1
9)に供給される回生電力も減少する。そして、コンバー
タ(20)から供給される回生電力によって磁気軸受(3)(4)
(5)が回転体(2)を非接触支持できなくなった時点で、回
転体(2)はタッチダウン軸受(10)(11)によって支持さ
れ、さらに減速して、やがて停止する。
【0026】上記の磁気軸受装置では、外部電源からの
給電停止時に、PLL回路(21)によりコンバータ(20)の
出力電力(回生電力)の位相を遅らせてインバータ(19)
に供給するので、電動機(6)のある回転数当たりの発電
量が大きくなり、低い回転数でも十分な発電量を得るこ
とができる。したがって、回転体(2)の回転数が十分低
下するまで比較的長時間にわたり磁気軸受制御装置(12)
に所望の電力を供給して、磁気軸受(3)(4)(5)で回転体
(2)を非接触支持することができる。このため、回転体
(2)がタッチダウン軸受(10)(11)で受けられるときに
は、回転体(2)の回転数は十分に小さくなっており、タ
ッチダウン軸受(10)(11)の摩耗や損傷が少なく、その寿
命が長くなる。そして、回転体(2)の回転数が十分に小
さくなるまで、コンバータ(20)から供給される回生電力
によって磁気軸受制御装置(12)を作動させることができ
るので、バッテリなどの補助電力手段を設ける必要がな
く、そのための面倒なメンテナンスが不要である。
給電停止時に、PLL回路(21)によりコンバータ(20)の
出力電力(回生電力)の位相を遅らせてインバータ(19)
に供給するので、電動機(6)のある回転数当たりの発電
量が大きくなり、低い回転数でも十分な発電量を得るこ
とができる。したがって、回転体(2)の回転数が十分低
下するまで比較的長時間にわたり磁気軸受制御装置(12)
に所望の電力を供給して、磁気軸受(3)(4)(5)で回転体
(2)を非接触支持することができる。このため、回転体
(2)がタッチダウン軸受(10)(11)で受けられるときに
は、回転体(2)の回転数は十分に小さくなっており、タ
ッチダウン軸受(10)(11)の摩耗や損傷が少なく、その寿
命が長くなる。そして、回転体(2)の回転数が十分に小
さくなるまで、コンバータ(20)から供給される回生電力
によって磁気軸受制御装置(12)を作動させることができ
るので、バッテリなどの補助電力手段を設ける必要がな
く、そのための面倒なメンテナンスが不要である。
【0027】なお、PLL回路(21)による外部からの給
電停止時の位相遅れ角および電動機(6)の起動時の位相
進み角については、電動機(6)のインダクタンスによる
位相遅れによって決められ、たとえば、それぞれ、回転
体(2)の回転数に比例し、最高回転数で20度とする。
電停止時の位相遅れ角および電動機(6)の起動時の位相
進み角については、電動機(6)のインダクタンスによる
位相遅れによって決められ、たとえば、それぞれ、回転
体(2)の回転数に比例し、最高回転数で20度とする。
【0028】磁気軸受装置およびターボ分子ポンプの各
部の構成は、上記実施形態のものに限らず、適宜変更可
能である。また、この発明は、ターボ分子ポンプ以外に
も適用できる。
部の構成は、上記実施形態のものに限らず、適宜変更可
能である。また、この発明は、ターボ分子ポンプ以外に
も適用できる。
【図1】図1は、この発明の実施形態を示すターボ分子
ポンプにおける磁気軸受装置の主要部の概略構成図であ
る。
ポンプにおける磁気軸受装置の主要部の概略構成図であ
る。
(2) 回転体 (3) 制御型アキシアル磁気軸受 (3a) アキシアル電磁石 (4)(5) 制御型ラジアル磁気軸受 (4a)(5a) ラジアル電磁石 (6) 電動機 (12) 磁気軸受制御装置 (19) インバータ (20) コンバータ (21) PLL回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3J102 AA01 CA40 DA02 DA06 DB01 DB05 DB08 DB25 GA06 5H607 AA04 AA14 BB01 BB04 BB09 CC07 GG21 HH03
Claims (3)
- 【請求項1】回転体と、前記回転体を複数の電磁石の磁
気吸引力により所定の目標位置に非接触支持するための
複数組の制御型磁気軸受と、前記回転体を回転駆動する
ための電動機と、前記磁気軸受の電磁石を制御するため
の磁気軸受制御手段と、前記電動機を制御するためのイ
ンバータと、外部電源からの給電停止時に前記回転体の
運動エネルギを電力に変換して前記磁気軸受制御手段お
よび前記インバータに供給するための電力変換手段とを
備えている磁気軸受装置において、 前記外部電源からの給電停止時に前記電力変換手段の出
力電力の位相に対して前記インバータの出力の位相を遅
らせるための位相制御手段が設けられていることを特徴
とする磁気軸受装置。 - 【請求項2】前記電動機がブラシレスDCモータである
ことを特徴とする請求項1の磁気軸受装置。 - 【請求項3】前記位相制御手段が、前記外部電源からの
電力による前記電動機の起動時に、前記電力変換手段の
出力電力の位相に対して前記インバータの出力の位相を
進ませるようになっていることを特徴とする請求項1ま
たは2の磁気軸受装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11060861A JP2000257634A (ja) | 1999-03-08 | 1999-03-08 | 磁気軸受装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11060861A JP2000257634A (ja) | 1999-03-08 | 1999-03-08 | 磁気軸受装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000257634A true JP2000257634A (ja) | 2000-09-19 |
Family
ID=13154603
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11060861A Pending JP2000257634A (ja) | 1999-03-08 | 1999-03-08 | 磁気軸受装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000257634A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004049551A1 (en) * | 2002-11-25 | 2004-06-10 | Turbocor Inc. | Power supply circuit of a high speed electric motor |
-
1999
- 1999-03-08 JP JP11060861A patent/JP2000257634A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004049551A1 (en) * | 2002-11-25 | 2004-06-10 | Turbocor Inc. | Power supply circuit of a high speed electric motor |
US7116066B2 (en) | 2002-11-25 | 2006-10-03 | Turbocor, Inc. | Power supply circuit of a high speed electric motor |
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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: 20060307 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080325 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080826 |