JP2001248641A - 磁気軸受装置 - Google Patents

磁気軸受装置

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JP2001248641A
JP2001248641A JP2000058843A JP2000058843A JP2001248641A JP 2001248641 A JP2001248641 A JP 2001248641A JP 2000058843 A JP2000058843 A JP 2000058843A JP 2000058843 A JP2000058843 A JP 2000058843A JP 2001248641 A JP2001248641 A JP 2001248641A
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JP
Japan
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magnetic bearing
control device
cable
control
control characteristics
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JP2000058843A
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Manabu Taniguchi
学 谷口
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Koyo Seiko Co Ltd
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Koyo Seiko Co Ltd
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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

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  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 必要な場合に制御特性の調整を自動的に実行
する磁気軸受装置を提供する。 【解決手段】 磁気軸受装置は、回転体4を磁気浮上さ
せる電磁石5と、前記回転体の位置を検出する位置セン
サ6とを有する磁気軸受本体1と、前記磁気軸受本体と
接続され、前記位置センサの出力信号に基づいて前記電
磁石5を制御し、制御特性を電源投入時に調整するか否
かを選択する操作手段を有る制御装置2とを備えた。上
記のように構成された磁気軸受装置においては、操作手
段の操作により、制御特性を電源投入時に調整するよう
に選択されている場合は、電源投入時に毎回自動的に制
御特性の調整が行われる。一方、操作手段の操作によ
り、制御特性を電源投入時に調整しないように選択さて
いる場合は、制御特性の調整は実行されず、前回の制御
特性に基づく制御が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気軸受装置に関
し、特にその制御特性の調整に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、ターボ分子ポンプ等に用いられ
ている磁気軸受を制御する制御装置においては、制御対
象であるターボ分子ポンプが変わるとその都度、位置セ
ンサの出力信号に対する電磁石の制御特性の調整(以
下、センサチューニングという。)を行う必要がある。
近年、制御装置のディジタル化が進んだため、このよう
なセンサチューニングは、ソフトウェアによって比較的
容易に行うことができるようになっている。また、ター
ボ分子ポンプと制御装置とは、ケーブルにより互いに接
続される。このケーブルを、異なる長さのものに取り替
えた場合、位置センサの出力信号レベルの変化等が生じ
る。従って、このような場合にも、センサチューニング
が必要となる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】以上のことから、ユー
ザーが工場内設備のレイアウトを変更した場合などで、
ターボ分子ポンプと制御装置との組み合わせ変更や、ケ
ーブルの変更をした場合には、ユーザー側の管理責任に
おいて、センサチューニングが行われるべきである。と
ころが、現実には、ユーザー側で確実にセンサチューニ
ングが行われるとは限らず、設備の変更があったにも関
わらず、従前のセンサチューニングのままで使用される
可能性がある。このような場合には、ターボ分子ポンプ
の性能を最大限に発揮させることができないか、また
は、異常となって運転できない。
【0004】上記のような従来の問題点に鑑み、本発明
は、必要な場合に制御特性の調整を自動的に実行する磁
気軸受装置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】本発明の磁気軸受装置
は、回転体を磁気浮上させる電磁石と、前記回転体の位
置を検出する位置センサとを有する磁気軸受本体と、前
記磁気軸受本体と接続され、前記位置センサの出力信号
に基づいて前記電磁石を制御し、制御特性を電源投入時
に調整するか否かを選択する操作手段を有する制御装置
とを備えたものである(請求項1)。上記のように構成
された磁気軸受装置においては、操作手段の操作によ
り、制御特性を電源投入時に調整するように選択されて
いる場合は、電源投入時に毎回自動的に制御特性の調整
が行われる。一方、操作手段の操作により、制御特性を
電源投入時に調整しないように選択されている場合は、
制御特性の調整は実行されず、前回の制御特性に基づく
制御が行われる。
【0006】また、本発明は、回転体を磁気浮上させる
電磁石と、前記回転体の位置を検出する位置センサとを
有する磁気軸受本体と、前記磁気軸受本体と接続され、
前記位置センサの出力信号に基づいて前記電磁石を制御
する制御装置と、前記磁気軸受本体と前記制御装置とを
互いに接続するケーブルとを備えた磁気軸受装置におい
て、前記制御装置と接続される側の前記ケーブルの端部
に、ケーブルの長さに対応する複数の接点パターンを構
成可能な電気接点が設けられ、前記制御装置は、前記接
点パターンを読み取り、読み取った接点パターンが前回
読み取った接点パターンと異なる場合、新しい接点パタ
ーンに応じて制御特性を調整するものであってもよい
(請求項2)。上記のように構成された磁気軸受装置に
おいては、ケーブルの長さが変更されると制御装置によ
って自動的に制御特性の調整が行われる。また、ケーブ
ルの長さが前回と同じであれば、制御特性の調整は行わ
れず、前回の制御特性に基づく制御が行われる。
【0007】
【発明の実施の形態】図1は、ターボ分子ポンプ(TM
P)等の磁気軸受本体1、これを制御する制御装置2、
及び、これらを互いに接続するケーブル3を示すブロッ
ク図である。磁気軸受本体1は、回転体4を非接触支持
する電磁石5及び、回転体4の位置を検出する位置セン
サ6を有している。電磁石5及び位置センサ6への入出
力線はコネクタ(雌)7に導出されている。コネクタ7
には、ケーブル3の一端のコネクタ(雄)8が接続され
ている。ケーブル3の他端のコネクタ(雄)9は、制御
装置2のコネクタ(雌)10に接続されている。制御装
置2は、DSP(ディジタルシグナルプロセッサ)を内
蔵しており、プログラムに基づいて磁気軸受の制御動作
を行う。
【0008】図2は、制御装置2の操作パネルレイアウ
トを示す図である。これは、既知の操作パネルに、セン
サチューニングを実行するか否かを選択する操作手段と
しての操作スイッチ11及び、センサチューニングの表
示灯12を追加したものである。操作スイッチ11は、
オルタネート型のランプ付き押しボタンであり、オンで
点灯、オフで消灯する。
【0009】図3は、上記制御装置2によって実行され
るセンサチューニングに関する動作を示すフローチャー
トである。図において、制御装置2の電源がオンになる
と、制御装置2は、ステップ101において、操作スイ
ッチ11がオンか否かを確認する。ここで、オンであれ
ば、制御装置2はステップ102においてセンサチュー
ニングを実行する。センサチューニング中は表示灯12
(図2)が点灯する。チューニングが成功すれば、制御
装置2はステップ103から104に進み、磁気浮上を
実行して処理を終える。万一、チューニングが失敗に終
われば、制御装置2はステップ103から105に進
み、異常の表示灯13(図2参照)を点灯させて、処理
を終える。一方、上記ステップ101において、操作ス
イッチ11がオフであれば、制御装置2はセンサチュー
ニングを実行することなく、前回のセンサチューニング
に基づく制御特性により、磁気浮上(ステップ104)
を実行して、処理を終える。
【0010】上記の動作によれば、ユーザーが操作スイ
ッチ11をオンにしているときは、制御装置2の電源オ
ンと同時に毎回センサチューニングが行われ、ハードウ
ェア(磁気軸受本体1、ケーブル3)の変更の有無に関
わらず、現在のハードウェアに対する最適な磁気軸受制
御が確保される。一方、制御装置2に対して磁気軸受本
体1及びケーブル3が変わらない場合のように、電源オ
ンと同時に毎回センサチューニングを行う必要がないこ
とが明らかである場合には、ユーザーの意思により、操
作スイッチ11をオフにすれば、センサチューニングは
常に実行されない。従って、無駄なセンサチューニング
を行うことなく、迅速に運転を開始することができる。
【0011】次に、上記操作スイッチ11等と併設又は
単独で設けることができるセンサチューニングシステム
を有する磁気軸受装置について説明する。図4は、図1
におけるケーブル3のコネクタ9と、制御装置2のコネ
クタ10との接続部の詳細を示す回路図である。コネク
タ9には、磁気軸受制御等のための所定本数の電線(心
線)14及びこれらと接続されたピン15が設けられて
いる他、5本のピン16〜20が設けられている。これ
ら5本のピン16〜20は、複数の接点パターン(詳細
後述)を構成可能な3個のスイッチ22,23,24が
実装された基板21と図示のように接続されている。す
なわち、各スイッチ22,23,24の一方の接点(左
上側)はピン16に、他方の接点(左下側)はピン20
にそれぞれ接続され、各スイッチ22,23,24の共
通接点(右側)はそれぞれピン17,18,19に接続
されている。
【0012】一方、制御装置2のコネクタ10には、ピ
ン15に対する所定本数のコンタクト25の他、ピン1
6〜20に対するコンタクト26〜30が設けられてい
る。コネクタ25及び27〜29は、DSP等を内蔵す
る磁気軸受制御部31と接続されている。また、コネク
タ26は、抵抗器32を介して所定の電源(例えばDC
5V)と接続され、コネクタ30は、接地されている。
なお、電源は磁気軸受制御部31から提供してもよい。
ピン15〜20がコネクタ25〜30に接続されると、
ピン15及び17〜19が磁気軸受制御部31に接続さ
れるとともに、ピン16にはDC5Vの電圧が付与さ
れ、ピン20は接地される。ピン17〜19の電位は、
スイッチ22〜24の接点パターンによってHレベル
(5V)又はLレベル(0V)となる。スイッチ22〜
24の接点パターンは、ケーブル3の長さに対応して以
下の表1のように決められている。
【0013】
【表1】
【0014】例えば、ケーブル3の長さが20mである
場合には、スイッチ22,23,24の接点はそれぞ
れ、H側,L側,L側であるから、図4に示すように設
定してからコネクタ9を閉じる。磁気軸受制御部31に
は予め表1に示すテーブルが記憶されており、従って、
接点パターン、すなわちコネクタ27〜29の電位から
ケーブル3の長さを識別することができる。
【0015】図5は、上記制御装置2(磁気軸受制御部
31)によって実行されるセンサチューニングに関する
動作を示すフローチャートである。但し、当該制御装置
2には、操作スイッチ11を設けていないものとする。
図において、制御装置2の電源がオンになると、制御装
置2は、ステップ201において、接点パターンを読み
取る。ここで、接点パターンが前回から変更されている
場合は、制御装置2はステップ202からステップ20
3に進み、センサチューニングを実行する。チューニン
グが成功すれば、制御装置2はステップ204から20
5に進み、磁気浮上(ステップ205)を実行して処理
を終える。万一、チューニングが失敗に終われば、制御
装置2はステップ204から206に進み、異常の表示
灯13(図2)を点灯させて、処理を終える。一方、上
記ステップ202において、接点パターンの変更がなけ
れば、制御装置2はセンサチューニングを実行すること
なく、磁気浮上(ステップ205)を実行して、処理を
終える。
【0016】上記のような処理によれば、ケーブル3の
長さが変更されると自動的にセンサチューニングが実行
される。従って、ユーザーの注意力に依存することな
く、常に最適な磁気軸受制御が実行される。また、ケー
ブル3の長さが同じであれば、センサチューニングは実
行されず、直ちに磁気浮上の状態となる。従って、無駄
なセンサチューニングを行うことなく、迅速に運転を開
始することができる。上記スイッチ22,23,24を
実装した基板21は、接点パターンによって使い分ける
ため、ハードウェアとしては共通の部材である。従っ
て、長さの異なる各ケーブルごとに回路素子(例えば抵
抗器)を変える構成等に比べて、製造が容易であり、部
材を誤って取り付けることがない。また、接点パターン
は目視によって容易に確認できるため、接点パターンの
誤設定も生じにくい。また、万一、誤設定をした場合で
も、検査時に容易にこれを修正することができる。
【0017】なお、操作スイッチ11(図2)に基づく
センサチューニングと、接点22,23,24の接点パ
ターンに基づくセンサチューニングとを併用することも
できる。図6は、そのような場合における制御装置2の
動作の一例を示すフローチャートである。図において、
制御装置2の電源がオンになると、制御装置2は、ステ
ップ101において、操作スイッチ11がオンか否かを
確認する。ここで、オンであれば、制御装置2はステッ
プ102においてセンサチューニングを実行する。チュ
ーニングが成功すれば、制御装置2はステップ103か
ら104に進み、磁気浮上を実行して処理を終える。万
一、チューニングが失敗に終われば、制御装置2はステ
ップ103から105に進み、異常の表示灯13(図
2)を点灯させて、処理を終える。一方、上記ステップ
101において、操作スイッチ11がオフであれば、制
御装置2は、ステップ201において、接点パターンを
読み取る。ここで、接点パターンが前回から変更されて
いる場合は、制御装置2はステップ202からステップ
102に進み、センサチューニングを実行する。接点パ
ターンが変更されていない場合は、センサチューニング
を実行することなく、磁気浮上(ステップ104)を実
行して、処理を終える。このような動作によれば、操作
スイッチ11がオフであっても、ケーブル3が変更され
ている場合にはセンサチューニングが実行される。
【0018】
【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の磁気軸受装置によれば、制御
特性を電源投入時に調整するように選択されている場合
には、電源投入時に毎回自動的に制御特性の調整が行わ
れるので、制御装置に接続されているハードウェアの変
更の有無に関わらず、現在のハードウェアに対する最適
な磁気軸受制御を行うことができる。一方、制御特性を
電源投入時に調整しないように選択されている場合は、
制御特性の調整が行われないので、迅速に磁気浮上を実
行して、運転を開始することができる。
【0019】請求項2の磁気軸受装置によれば、ケーブ
ルの長さが変更されると制御装置によって自動的に制御
特性の調整が行われるので、ケーブルを変更した場合で
も、ユーザーの注意力に依存することなく、最適な磁気
軸受制御を行うことができる。また、ケーブルの長さが
前回と同じであれば、制御特性の調整は行われないの
で、迅速に磁気浮上を実行して、運転を開始することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ターボ分子ポンプ等の磁気軸受本体、これを制
御する制御装置、及び、これらを互いに接続するケーブ
ルを示すブロック図である。
【図2】上記制御装置の操作パネルレイアウトを示す図
である。
【図3】上記制御装置によって実行される制御特性の調
整に関する動作を示すフローチャートである。
【図4】図1におけるケーブルのコネクタと、制御装置
のコネクタとの接続部の詳細を示す回路図である。
【図5】図4における制御装置(磁気軸受制御部)によ
って実行される制御特性の調整に関する動作を示すフロ
ーチャートである。
【図6】制御装置によって実行される制御特性の調整に
関する動作の他の例を示すフローチャートである
【符号の説明】
1 磁気軸受本体 2 制御装置 3 ケーブル 4 回転体 5 電磁石 6 位置センサ 8,9 コネクタ 11 操作スイッチ 22,23,24 スイッチ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】回転体を磁気浮上させる電磁石と、前記回
    転体の位置を検出する位置センサとを有する磁気軸受本
    体と、 前記磁気軸受本体と接続され、前記位置センサの出力信
    号に基づいて前記電磁石を制御し、制御特性を電源投入
    時に調整するか否かを選択する操作手段を有する制御装
    置とを備えたことを特徴とする磁気軸受装置。
  2. 【請求項2】回転体を磁気浮上させる電磁石と、前記回
    転体の位置を検出する位置センサとを有する磁気軸受本
    体と、 前記磁気軸受本体と接続され、前記位置センサの出力信
    号に基づいて前記電磁石を制御する制御装置と、 前記磁気軸受本体と前記制御装置とを互いに接続するケ
    ーブルとを備えた磁気軸受装置において、 前記制御装置と接続される側の前記ケーブルの端部に、
    ケーブルの長さに対応する複数の接点パターンを構成可
    能な電気接点が設けられ、 前記制御装置は、前記接点パターンを読み取り、読み取
    った接点パターンが前回読み取った接点パターンと異な
    る場合、新しい接点パターンに応じて制御特性を調整す
    ることを特徴とする磁気軸受装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200049761A (ko) * 2017-11-03 2020-05-08 그리 그린 리프리저레이션 테크놀로지 센터 컴퍼니 리미티드 오브 주하이 자기 서스펜션 베어링의 와이어링 구조, 압축기 및 에어컨

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