JP2002349566A - Magnetic bearing control device - Google Patents

Magnetic bearing control device

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JP2002349566A
JP2002349566A JP2001160790A JP2001160790A JP2002349566A JP 2002349566 A JP2002349566 A JP 2002349566A JP 2001160790 A JP2001160790 A JP 2001160790A JP 2001160790 A JP2001160790 A JP 2001160790A JP 2002349566 A JP2002349566 A JP 2002349566A
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JP
Japan
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temperature
magnetic bearing
rotating body
coefficient
transfer function
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Application number
JP2001160790A
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Japanese (ja)
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Masayuki Yamamoto
雅之 山本
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Edwards Japan Ltd
Original Assignee
BOC Edwards Technologies Ltd
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Publication date
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    • 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
    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406Magnetic bearings
    • F16C32/044Active magnetic bearings
    • F16C32/0444Details of devices to control the actuation of the electromagnets
    • F16C32/0446Determination of the actual position of the moving member, e.g. details of sensors
    • 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
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic bearing control device capable of realizing a stable magnetic support control without depending on the revolution number of a rotating body and a temperature. SOLUTION: DSP part 19 of the magnetic bearing control device 1 reads out corresponding parameter ω from a memory part 25 corresponding to a variation of the revolution number of the rotor 103 and a variation of temperature. The parameter ω is for calculating a coefficient of a transfer function previously set so as to inhibit a resonance based on a result obtained by measuring a natural frequency of the rotating body 103. The transfer function is settled by a coefficient decided by this parameter ω and the DSP part 19 carries out a compensation adapted for the new revolution number and a temperature.

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】本発明は磁気軸受制御装置に
係わり、特に回転体の回転数や温度によることなく、安
定した磁気支持制御が可能となる磁気軸受制御装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic bearing control device, and more particularly to a magnetic bearing control device capable of performing stable magnetic support control without depending on the rotation speed and temperature of a rotating body.

【0002】[0002]

【従来の技術】ターボ分子ポンプ101は、例えば図5
の断面図に示すように、ガスを排気するためのタービン
ブレードによる複数の回転翼102a、102b、10
2c…を多段に備えた回転体103を備える。
2. Description of the Related Art A turbo molecular pump 101 is, for example, shown in FIG.
As shown in a sectional view of FIG. 1, a plurality of rotor blades 102a, 102b, 10
.. Are provided in multiple stages.

【0003】上側径方向電磁石104は、4個の電磁石
がX軸とY軸とに対をなして配置されている。この上側
径方向電磁石104に近接かつ対応されて4個の電磁石
からなる上側径方向センサ107が備えられている。こ
の上側径方向センサ107は回転体103の径方向変位
を検出し、図示せぬ磁気軸受制御装置に送るように構成
されている。
The upper radial electromagnet 104 has four electromagnets arranged in pairs on the X axis and the Y axis. An upper radial sensor 107 composed of four electromagnets is provided in proximity to and corresponding to the upper radial electromagnet 104. The upper radial sensor 107 is configured to detect a radial displacement of the rotating body 103 and send it to a magnetic bearing control device (not shown).

【0004】磁気軸受制御装置においては、上側径方向
センサ107が検出した変位信号に基づき、PID調節
機能を有する補償回路を介して上側径方向電磁石104
の励磁を制御し、回転体103の上側の径方向位置を調
整する。かかる調整は、X軸方向とY軸方向とにそれぞ
れ独立して行われる。
In the magnetic bearing control device, based on the displacement signal detected by the upper radial sensor 107, the upper radial electromagnet 104 is passed through a compensation circuit having a PID adjustment function.
, And adjusts the upper radial position of the rotating body 103. Such adjustment is performed independently in the X-axis direction and the Y-axis direction.

【0005】また、下側径方向電磁石105および下側
径方向センサ108が、上側径方向電磁石104および
上側径方向センサ107と同様に配置され、回転体10
3の下側の径方向位置を調整している。
A lower radial electromagnet 105 and a lower radial sensor 108 are arranged in the same manner as the upper radial electromagnet 104 and the upper radial sensor 107, and
3, the lower radial position is adjusted.

【0006】さらに、軸方向電磁石106が、回転体1
03に備えた金属ディスク111を挟んで配置されてい
る。回転体103の軸方向変位を検出するために軸方向
センサ109が備えられ、その軸方向変位信号が磁気軸
受制御装置に送られるように構成されている。そして、
軸方向電磁石106は、この軸方向変位信号に基づき磁
気軸受制御装置によって励磁制御され、回転体103を
軸方向に磁気浮上させている。
Further, the axial electromagnet 106 is used to
03 are arranged with the metal disk 111 provided therebetween. An axial sensor 109 is provided to detect an axial displacement of the rotating body 103, and an axial displacement signal is sent to a magnetic bearing control device. And
The excitation of the axial electromagnet 106 is controlled by a magnetic bearing control device based on the axial displacement signal, and the rotating body 103 is magnetically levitated in the axial direction.

【0007】ターボ分子ポンプ101においては、回転
体103の各回転翼102a、102b、102c…に
基づく固有振動数が存在し、回転体が回転したときに生
じる不釣合い振動や、変位信号に含まれるノイズなどの
外乱によって固有振動周波数での不安定な振動が励起さ
れる。
In the turbo-molecular pump 101, there is a natural frequency based on each of the rotor blades 102a, 102b, 102c,... Of the rotor 103, which is included in unbalanced vibration and displacement signals generated when the rotor rotates. Unstable vibration at the natural vibration frequency is excited by disturbance such as noise.

【0008】そして、この回転体103の固有振動数
は、図6の実線による線図L1、L2のように、静止時
から回転数の増加とともに、遠心力等の影響を受けて2
方向に変化する。
The natural frequency of the rotating body 103, as shown by the solid lines L1 and L2 in FIG.
Change in direction.

【0009】この不安定な振動を減衰させるために、従
来は、磁気軸受制御装置のフィードバックループ内に磁
気軸受制御用補償器を設けている。この補償器により、
位相進み特性を持たせた、または、ノッチフィルタなど
で固有振動数付近の利得を下げることにより補償を行っ
ている。
In order to attenuate the unstable vibration, a compensator for controlling the magnetic bearing is conventionally provided in a feedback loop of the magnetic bearing control device. With this compensator,
Compensation is performed by providing a phase lead characteristic or reducing the gain near the natural frequency by a notch filter or the like.

【0010】そして、回転数変化に伴う固有振動数の変
化に対処するため、位相進み特性による補償器の場合に
は、図8のように広い周波数範囲で位相を進めたり、あ
るいは図7のように局所的な位相調節を行う。図7では
伝達関数の係数をパラメータωによって表わし、このパ
ラメータωを回転センサなどで検出した回転数に応じて
変化させることにより、回転数に合わせて局所的な位相
特性を変化させている。
In order to cope with a change in the natural frequency accompanying a change in the rotational speed, in the case of a compensator based on the phase lead characteristic, the phase is advanced over a wide frequency range as shown in FIG. 8 or as shown in FIG. Local phase adjustment. In FIG. 7, the coefficient of the transfer function is represented by a parameter ω, and the parameter ω is changed according to the rotation speed detected by a rotation sensor or the like, so that the local phase characteristic is changed according to the rotation speed.

【0011】またノッチフィルタを用いる場合はノッチ
フィルタの中心周波数などを回転センサなどで検出した
回転数に応じて変化させる。このような補償を行うこと
により、固有振動数が回転体103の回転数によって変
動する場合について、その不安定な振動が発生しないよ
うにしていた。
When a notch filter is used, the center frequency or the like of the notch filter is changed according to the number of rotations detected by a rotation sensor or the like. By performing such compensation, unstable vibration is prevented from occurring when the natural frequency fluctuates due to the rotation speed of the rotating body 103.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、固有振
動数は、回転数の変化のほかに、ガス負荷の変動等によ
る温度変化によっても影響を受ける。
However, the natural frequency is affected not only by a change in the rotational speed but also by a temperature change due to a change in the gas load or the like.

【0013】例えば、半導体製造装置などでは、近年、
ターボ分子ポンプによって大量のガスを連続して排気す
るようなプロセスを持つものが多くある。この場合、タ
ーボ分子ポンプの回転翼は、材料強度が急激に低下する
限界点(アルミ合金では150℃付近)まで温度が上昇
する場合がある。
For example, in semiconductor manufacturing equipment and the like,
Many have processes in which a large amount of gas is continuously exhausted by a turbo-molecular pump. In this case, the temperature of the rotor of the turbo molecular pump may rise to a limit point (around 150 ° C. for an aluminum alloy) at which the material strength sharply decreases.

【0014】回転翼の温度が上昇すると材料(通常はア
ルミ合金)の剛性が低下することにより、図6の破線に
よる線図H1、H2のように固有振動数が低くなるよう
に変化する。
When the temperature of the rotor increases, the rigidity of the material (usually an aluminum alloy) decreases, so that the natural frequency decreases as shown by the dashed lines H1 and H2 in FIG.

【0015】このように温度が変化する場合において、
図7のように局所的に位相を進めるようにした補償器
は、高周波数領域の利得はあまり上昇しないという点で
は優れている。しかしながら、回転翼温度の上昇に合わ
せて位相の進み領域を回転翼の固有振動数変化に常に追
従させないかぎり、位相進み範囲を外れて不安定な振動
を起こす場合があった。
When the temperature changes as described above,
The compensator in which the phase is advanced locally as shown in FIG. 7 is excellent in that the gain in the high frequency region does not increase so much. However, unless the phase advance region always follows the change in the natural frequency of the rotor blade in accordance with the rise in the rotor blade temperature, unstable vibration may occur outside the phase lead range.

【0016】また、図8のような広い周波数範囲で位相
を進めるようにした補償器は、高周波数領域での利得が
上昇し、高い周波数領域に存在する他の固有振動数で不
安定となる。したがって、ターボ分子ポンプの磁気軸受
制御装置は、従来の位相進み補償やノッチフィルタによ
る補償では温度変化による不安定な振動を十分に減衰さ
せることができない場合があった。
The compensator in which the phase is advanced in a wide frequency range as shown in FIG. 8 has an increased gain in a high frequency region and is unstable at another natural frequency existing in a high frequency region. . Therefore, the magnetic bearing control device of the turbo-molecular pump may not be able to sufficiently attenuate the unstable vibration due to the temperature change by the conventional phase lead compensation or the compensation by the notch filter.

【0017】本発明はこのような従来の課題に鑑みてな
されたもので、回転体の回転数や温度によることなく、
安定した磁気支持制御が可能となる磁気軸受制御装置を
提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such a conventional problem, and does not depend on the rotational speed or temperature of the rotating body.
An object of the present invention is to provide a magnetic bearing control device capable of performing stable magnetic support control.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】このため本発明(請求項
1)は、回転体の半径方向または軸方向の浮上位置を調
整し、かつ、回転体の共振を抑えるように補償する磁気
軸受制御補償手段と、前記回転体の回転数を検出する回
転数検出手段と、前記回転体の温度を検出する温度検出
手段と、前記回転体の共振を抑えるようにあらかじめ取
得されている前記磁気軸受制御補償手段の伝達関数の係
数を定めるためのパラメータ、演算式、または特性図等
から、前記回転数検出手段が検出した回転数および前記
温度検出手段が検出した温度に対応するデータを取り出
して前記伝達関数の係数として設定する調整手段とを備
えたことを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, the present invention (claim 1) provides a magnetic bearing control that adjusts a floating position of a rotating body in a radial or axial direction and compensates for suppressing resonance of the rotating body. Compensating means, rotating speed detecting means for detecting the rotating speed of the rotating body, temperature detecting means for detecting the temperature of the rotating body, and the magnetic bearing control which is obtained in advance so as to suppress resonance of the rotating body. The data corresponding to the rotation speed detected by the rotation speed detecting means and the temperature detected by the temperature detecting means are extracted from a parameter, an arithmetic expression, a characteristic diagram, or the like for determining a coefficient of a transfer function of the compensating means. Adjusting means for setting the coefficient of the function.

【0019】回転体の固有振動数と回転数および温度と
の関係を予め実測し、この実測結果に基づき、共振補償
可能な伝達関数の係数を定めるためのパラメータ、演算
式、特性図等のデータを取得し、保存する。検出された
回転数と温度に応じてこの保存されたデータより伝達関
数の係数が取得され、磁気軸受制御補償手段の制御特性
が調整されることから、常に固有振動数による不安定振
動を減衰させることが可能となる。
The relationship between the natural frequency of the rotating body, the rotational speed, and the temperature is measured in advance, and based on the measured results, data such as parameters, arithmetic expressions, and characteristic diagrams for determining coefficients of a transfer function capable of compensating for resonance. Get and save. The coefficient of the transfer function is obtained from the stored data according to the detected rotation speed and temperature, and the control characteristics of the magnetic bearing control compensation means are adjusted, so that unstable vibration due to the natural frequency is always attenuated. It becomes possible.

【0020】また、本発明(請求項2)は、前記調整手
段が、前記回転体の回転数と温度とによって定まる前記
伝達関数の係数を表わすテーブルと、該テーブルから前
記回転数検出手段が検出した回転数および前記温度検出
手段が検出した温度に対応するデータを取り出して前記
伝達関数の係数として設定する係数設定手段とからなる
ことを特徴とする。
Further, according to the present invention (claim 2), the adjusting means includes a table representing a coefficient of the transfer function determined by a rotating speed and a temperature of the rotating body, and the rotating speed detecting means detects the table from the table. And coefficient setting means for taking out data corresponding to the detected rotation speed and the temperature detected by the temperature detection means and setting the data as a coefficient of the transfer function.

【0021】本発明の磁気軸受制御装置は、簡易な伝達
関数係数のテーブルにより、複雑な制御特性を確実に設
定することができる。
According to the magnetic bearing control device of the present invention, complicated control characteristics can be reliably set by using a simple transfer function coefficient table.

【0022】さらに、本発明(請求項3)は、前記磁気
軸受制御補償手段が、前記回転体の半径方向または軸方
向の位置信号を補償する第1の補償手段と、該第1の補
償手段の出力について前記回転体の共振を抑えるように
補償する第2の補償手段とに分離して構成され、前記調
整手段が該第2の補償手段の伝達関数の係数を設定する
ことを特徴とする。
Further, according to the present invention (claim 3), the magnetic bearing control compensating means compensates for a radial or axial position signal of the rotating body, and the first compensating means. And a second compensating means for compensating the output of the rotating body so as to suppress the resonance of the rotating body, wherein the adjusting means sets a coefficient of a transfer function of the second compensating means. .

【0023】本発明の磁気軸受制御装置は、それぞれの
補償手段ごとに、目的に応じた特性の伝達関数を容易に
設定することができる。したがって、その設計も容易と
なる。
The magnetic bearing control device of the present invention can easily set a transfer function having a characteristic according to the purpose for each compensating means. Therefore, the design becomes easy.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。本発明の実施形態に係るターボ分子ポンプの
磁気軸受制御装置の機能構成図を図1に示す。なお、図
5と同一要素のものについては同一符号を付して説明は
省略する。
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 shows a functional configuration diagram of a magnetic bearing control device for a turbo molecular pump according to an embodiment of the present invention. The same elements as those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0025】ターボ分子ポンプには、回転体103の回
転数を検出するように回転センサ7が備えられる。この
回転センサ7により検出された回転体103の回転数信
号がA/D変換器23に送られるように回転数検出回路
13が設けられている。
The turbo molecular pump is provided with a rotation sensor 7 for detecting the rotation speed of the rotating body 103. A rotation speed detection circuit 13 is provided so that a rotation speed signal of the rotating body 103 detected by the rotation sensor 7 is sent to the A / D converter 23.

【0026】同様に、回転体103の温度信号を検出す
る温度センサ9と、この温度センサ9から検出された温
度信号がA/D変換器23に送られるように温度検出回
路15とが設けられている。温度センサ9は、非接触式
の赤外線センサ等により構成される。
Similarly, a temperature sensor 9 for detecting a temperature signal of the rotating body 103 and a temperature detection circuit 15 for transmitting a temperature signal detected from the temperature sensor 9 to the A / D converter 23 are provided. ing. The temperature sensor 9 is configured by a non-contact infrared sensor or the like.

【0027】また、変位検出回路11は、上側径方向セ
ンサ107で検出された変位信号がA/D変換器23に
送られるように構成されている。DSP(ディジタルシ
グナルプロセッサ)部19は、A/D変換器23を介し
て受けた変位、回転数、温度の信号に基づいて磁気軸受
制御補償を行い、増幅部17、17にPWM信号を送る
ように構成されている。
The displacement detection circuit 11 is configured so that a displacement signal detected by the upper radial direction sensor 107 is sent to the A / D converter 23. A DSP (Digital Signal Processor) unit 19 performs magnetic bearing control compensation based on the displacement, rotation speed, and temperature signals received via the A / D converter 23, and sends PWM signals to the amplification units 17, 17. Is configured.

【0028】磁気軸受制御補償は、回転体103の半径
方向または軸方向の支持位置を補償するとともに、回転
体103の共振を抑えるために回転数と温度に応じて伝
達関数の係数を設定できるように構成されている。メモ
リ部25には、伝達関数の係数を算出するための係数パ
ラメータが、回転数および温度を条件として読み出し可
能にあらかじめ格納されている。
The magnetic bearing control compensation compensates for the radial or axial support position of the rotating body 103 and sets the coefficient of the transfer function according to the number of rotations and the temperature in order to suppress the resonance of the rotating body 103. Is configured. In the memory unit 25, coefficient parameters for calculating the coefficients of the transfer function are stored in advance so as to be readable under the condition of the rotation speed and the temperature.

【0029】つぎに、メモリ部25について詳細に説明
する。メモリ内のデータ構成例を図2に示す。図2にお
いて、メモリ部25のデータは、回転体103の回転数
と温度に応じてDSP部19の伝達関数の係数を決定す
るためのパラメータωである。このパラメータωは、回
転体103の固有振動数を回転数と温度の組み合わた条
件について測定することによって求めることができる。
Next, the memory section 25 will be described in detail. FIG. 2 shows an example of the data configuration in the memory. In FIG. 2, the data in the memory unit 25 is a parameter ω for determining the coefficient of the transfer function of the DSP unit 19 according to the rotation speed and the temperature of the rotating body 103. The parameter ω can be obtained by measuring the natural frequency of the rotating body 103 under a condition in which the rotating speed and the temperature are combined.

【0030】すなわち、回転数と温度の組み合わせ条件
によって回転体103の固有振動数がどのように変化す
るかをあらかじめ測定しておく。この測定結果から、各
条件において不安定な振動が十分減衰するようにあらか
じめ補償器の伝達関数を設定する。
That is, how the natural frequency of the rotating body 103 changes according to the combination condition of the rotation speed and the temperature is measured in advance. From this measurement result, the transfer function of the compensator is set in advance so that unstable vibration is sufficiently attenuated under each condition.

【0031】この伝達関数の係数を定めるための変数と
してのパラメータωのデータを算出する。このパラメー
タωのデータは、この例では、横軸を温度、縦軸を回転
数として、配列形式の一覧表として格納されている。こ
の一覧表をメモリなどに格納しておくことにより、回転
数と温度に対応したパラメータωが回転数と温度に応じ
て決定されるようになっている。
The data of the parameter ω as a variable for determining the coefficient of the transfer function is calculated. In this example, the data of the parameter ω is stored as a list in an array format, with the horizontal axis representing temperature and the vertical axis representing rotation speed. By storing this list in a memory or the like, the parameter ω corresponding to the rotation speed and the temperature is determined according to the rotation speed and the temperature.

【0032】本発明の磁気軸受制御装置は、図5の磁気
軸受の5軸構成のすべてに同様に構成される。すなわ
ち、上側径方向電磁石104、下側径方向電磁石10
5、および軸方向磁気軸受の軸方向電磁石106につい
て、それぞれ磁気軸受制御装置が構成される。
The magnetic bearing control device of the present invention has the same configuration as all the five-axis configurations of the magnetic bearing shown in FIG. That is, the upper radial electromagnet 104 and the lower radial electromagnet 10
A magnetic bearing controller is configured for each of the axial electromagnets 106 of the magnetic bearing 5 and the axial magnetic bearing.

【0033】つぎに、本発明のターボ分子ポンプの磁気
軸受制御装置の動作について説明する。ターボ分子ポン
プが起動されると、上側径方向における回転体103の
変位データが上側径方向センサ107により検出され
る。同様にして下側径方向の変位データが下側径方向セ
ンサ108により、また、軸方向の変位データが軸方向
方向センサ109によりそれぞれ検出される。
Next, the operation of the magnetic bearing control device for a turbo-molecular pump according to the present invention will be described. When the turbo molecular pump is started, displacement data of the rotating body 103 in the upper radial direction is detected by the upper radial sensor 107. Similarly, displacement data in the lower radial direction is detected by the lower radial sensor 108, and displacement data in the axial direction is detected by the axial sensor 109, respectively.

【0034】各変位データは、変位検出回路11、A/
D変換器23を介してDSP部19に送られる。DSP
部19では、変位修正するべくPID制御を行ない、増
幅部17にPWM信号を送る。
Each displacement data is supplied to a displacement detection circuit 11, A /
It is sent to the DSP unit 19 via the D converter 23. DSP
The unit 19 performs PID control to correct the displacement, and sends a PWM signal to the amplifier 17.

【0035】このとき、DSP部19は、回転体103
の回転数の変化および温度の変化に応じて新たな条件に
対応するパラメータωをメモリ部25から読み出す。こ
のパラメータωは、回転体103の固有振動数を測定し
た結果に基づいて共振を抑えるようにあらかじめ設定し
た伝達関数の係数を算出するためのものである。
At this time, the DSP unit 19 includes the rotating body 103
The parameter ω corresponding to the new condition is read from the memory unit 25 in accordance with the change in the rotation speed and the change in the temperature. This parameter ω is for calculating a coefficient of a transfer function that is set in advance so as to suppress resonance based on the result of measuring the natural frequency of the rotating body 103.

【0036】このパラメータωによって伝達関数の係数
が更新されることで伝達関数が確定し、共振補償され
る。したがって、どのような条件においても、回転数と
温度に応じて補償器の利得、位相が変化され、最適な共
振補償がなされるので、常に固有振動数による不安定振
動を減衰させることが可能となる。
The coefficient of the transfer function is updated by this parameter ω, the transfer function is determined, and resonance is compensated. Therefore, under any conditions, the gain and phase of the compensator are changed according to the rotation speed and the temperature, and optimal resonance compensation is performed. Therefore, it is possible to always attenuate unstable vibration due to the natural frequency. Become.

【0037】つぎに、DSP部19の詳細な構成につい
て説明する。制御処理部の第1の構成例の機能構成図を
図3に、また、第2の構成例の機能構成図を図4に示
す。図3において、PID補償器31は、変位信号を受
けてPID制御により回転体103の半径方向または軸
方向の支持位置を補償制御する。共振補償器33は、共
振補償のための応答特性を有し、PID補償器31の出
力信号を受けて共振回避の補償を行ない、信号出力する
ように構成されている。
Next, the detailed configuration of the DSP unit 19 will be described. FIG. 3 shows a functional configuration diagram of the first configuration example of the control processing unit, and FIG. 4 shows a functional configuration diagram of the second configuration example. In FIG. 3, a PID compensator 31 receives a displacement signal and performs compensation control of a radial or axial support position of the rotating body 103 by PID control. The resonance compensator 33 has a response characteristic for resonance compensation, and is configured to receive an output signal of the PID compensator 31 to perform compensation for avoiding resonance and output a signal.

【0038】係数設定部35は、検出された回転数と温
度に基づいてメモリ部25から対応するデータを取り出
し、このデータをパラメータとして共振補償器33の伝
達関数の係数を設定するように構成されている。共振補
償器33の制御信号をPWM信号に変換するPWM変換
部37が備えられ、PWM信号がDSP部19から増幅
部17に出力されるように構成されている。
The coefficient setting section 35 is configured to take out corresponding data from the memory section 25 based on the detected rotation speed and temperature, and to set the coefficient of the transfer function of the resonance compensator 33 using this data as a parameter. ing. A PWM conversion unit 37 for converting a control signal of the resonance compensator 33 into a PWM signal is provided, and the PWM signal is output from the DSP unit 19 to the amplification unit 17.

【0039】つぎに動作を説明する。回転数と温度の条
件に対応してメモリ部25からパラメータωが読み出さ
れる。このパラメータωにより共振補償器33の伝達関
数の係数が設定される。そして、この共振補償器33に
よって共振を抑えるようにPID補償器31の出力信号
が補償される。この補償された信号は、PWM変換部3
7によりPWM信号に変換されて増幅部17に送られ、
回転体103の共振が抑えられるように励磁制御され
る。
Next, the operation will be described. The parameter ω is read from the memory unit 25 in accordance with the conditions of the rotation speed and the temperature. The coefficient of the transfer function of the resonance compensator 33 is set by the parameter ω. The output signal of the PID compensator 31 is compensated by the resonance compensator 33 so as to suppress resonance. This compensated signal is output to the PWM converter 3
7, the signal is converted into a PWM signal and sent to the amplifying unit 17,
Excitation control is performed so that resonance of the rotating body 103 is suppressed.

【0040】このDSP部19は、PID補償器31と
共振補償器33が機能別に構成されていることから、そ
れぞれの伝達関数は、目的の機能に応じて容易に設計す
ることができる。なお、PID補償器31と共振補償器
33は一体的に構成されても良い。
In the DSP section 19, since the PID compensator 31 and the resonance compensator 33 are configured for respective functions, the respective transfer functions can be easily designed according to the desired functions. Note that the PID compensator 31 and the resonance compensator 33 may be integrally formed.

【0041】図4は、DSP部19の共振補償器33か
ら出力信号を受けるD/A変換器39を備えて構成した
例である。係数設定部35は、前記同様にして回転数と
温度の条件に応じたパラメータを介して共振補償器33
の伝達関数の係数を設定する。この伝達関数による共振
補償器33の出力信号はD/A変換器39を介してアナ
ログの電流指令信号として、上側径方向電磁石104、
下側径方向電磁石105、または軸方向電磁石106を
励磁制御することができる。
FIG. 4 shows an example in which a D / A converter 39 for receiving an output signal from the resonance compensator 33 of the DSP unit 19 is provided. The coefficient setting unit 35 controls the resonance compensator 33 via parameters corresponding to the conditions of the rotational speed and the temperature in the same manner as described above.
Set the transfer function coefficient of. An output signal of the resonance compensator 33 based on this transfer function is converted into an analog current command signal via a D / A converter 39, and converted into an upper radial electromagnet 104,
The excitation of the lower radial electromagnet 105 or the axial electromagnet 106 can be controlled.

【0042】なお、メモリ部25の格納データは、伝達
関数の係数を算出するための係数パラメータに限らず、
伝達関数の係数そのものでもよい。また、格納データ
は、上述の配列形式に限らず、伝達関数の係数を回転数
と温度による関係式あるいは、特性図等により算出する
ようにしてもよい。関係式によって係数を算出する場
合、テーブルによる多数のデータを要しないので構成を
簡易化することが可能である。
The data stored in the memory unit 25 is not limited to the coefficient parameter for calculating the coefficient of the transfer function.
The coefficient itself of the transfer function may be used. Further, the stored data is not limited to the above-described array format, and the transfer function coefficient may be calculated by a relational expression based on the rotation speed and the temperature, a characteristic diagram, or the like. When the coefficients are calculated by the relational expression, the configuration can be simplified because a large number of data in a table is not required.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、回
転数および温度の条件に応じて磁気軸受制御補償手段の
伝達関数の係数を設定する調整手段を磁気軸受制御装置
に備えたので、回転数および温度が広い範囲で変動する
場合でも、常に固有振動数による不安定振動を減衰させ
ることが可能となる。
As described above, according to the present invention, the magnetic bearing control device is provided with the adjusting means for setting the coefficient of the transfer function of the magnetic bearing control compensating means according to the conditions of the rotational speed and the temperature. Even when the rotation speed and the temperature fluctuate in a wide range, it is possible to always attenuate the unstable vibration due to the natural frequency.

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

【図1】 本発明の実施形態に係るターボ分子ポンプの
磁気軸受制御装置の機能構成図
FIG. 1 is a functional configuration diagram of a magnetic bearing control device of a turbo molecular pump according to an embodiment of the present invention.

【図2】 図1のメモリ内のデータ構成例FIG. 2 is an example of a data configuration in a memory of FIG. 1;

【図3】 本発明に係るDSP部の第1の構成例の機能
構成図
FIG. 3 is a functional configuration diagram of a first configuration example of a DSP unit according to the present invention.

【図4】 本発明に係るDSP部の第2の構成例の機能
構成図
FIG. 4 is a functional configuration diagram of a second configuration example of the DSP unit according to the present invention.

【図5】 ターボ分子ポンプの断面図FIG. 5 is a sectional view of a turbo-molecular pump.

【図6】 回転数と温度によるターボ分子ポンプの回転
体の固有振動数特性図
FIG. 6 is a characteristic diagram of a natural frequency of a rotating body of a turbo-molecular pump according to a rotation speed and a temperature.

【図7】 局所的に位相を進めるようにした伝達関数の
特性図
FIG. 7 is a characteristic diagram of a transfer function in which a phase is locally advanced.

【図8】 広い周波数範囲で位相を進めるようにした伝
達関数の特性図
FIG. 8 is a characteristic diagram of a transfer function in which a phase is advanced in a wide frequency range.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 磁気軸受制御装置 7 回転センサ(回転数検出手段) 9 温度センサ(温度検出手段) 19 DSP部(磁気軸受制御補償手段) 25 メモリ部(調整手段) 31 PID補償器(第1の補償部) 33 共振補償器(第2の補償部) 35 係数設定部(調整手段) 103 回転体 104 上側径方向電磁石(磁気軸受) 105 下側径方向電磁石(磁気軸受) 106 軸方向電磁石(磁気軸受) 107 上側径方向センサ(変位検出手段) 108 下側径方向センサ(変位検出手段) 109 軸方向センサ(変位検出手段) ω パラメータ REFERENCE SIGNS LIST 1 magnetic bearing control device 7 rotation sensor (rotation speed detecting means) 9 temperature sensor (temperature detecting means) 19 DSP section (magnetic bearing control compensating means) 25 memory section (adjusting means) 31 PID compensator (first compensating section) 33 Resonance Compensator (Second Compensation Unit) 35 Coefficient Setting Unit (Adjustment Means) 103 Rotating Body 104 Upper Radial Electromagnet (Magnetic Bearing) 105 Lower Radial Electromagnet (Magnetic Bearing) 106 Axial Electromagnet (Magnetic Bearing) 107 Upper radial sensor (displacement detector) 108 Lower radial sensor (displacement detector) 109 Axial sensor (displacement detector) ω parameter

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 回転体の半径方向または軸方向の浮上位
置を調整し、かつ、回転体の共振を抑えるように補償す
る磁気軸受制御補償手段と、前記回転体の回転数を検出
する回転数検出手段と、前記回転体の温度を検出する温
度検出手段と、前記回転体の共振を抑えるようにあらか
じめ取得されている前記磁気軸受制御補償手段の伝達関
数の係数を定めるためのパラメータ、演算式、または特
性図等から、前記回転数検出手段が検出した回転数およ
び前記温度検出手段が検出した温度に対応するデータを
取り出して前記伝達関数の係数として設定する調整手段
とを備えたことを特徴とする磁気軸受制御装置。
1. A magnetic bearing control compensating means for adjusting a floating position of a rotating body in a radial direction or an axial direction and for suppressing resonance of the rotating body, and a rotating speed for detecting a rotating speed of the rotating body. A detecting means, a temperature detecting means for detecting a temperature of the rotating body, and a parameter and an arithmetic expression for determining a coefficient of a transfer function of the magnetic bearing control compensating means which are obtained in advance so as to suppress resonance of the rotating body. Or adjusting means for extracting data corresponding to the rotation speed detected by the rotation speed detection means and the temperature detected by the temperature detection means from a characteristic diagram or the like and setting the data as a coefficient of the transfer function. Magnetic bearing control device.
【請求項2】 前記調整手段が、前記回転体の回転数と
温度とによって定まる前記伝達関数の係数を表わすテー
ブルと、該テーブルから前記回転数検出手段が検出した
回転数および前記温度検出手段が検出した温度に対応す
るデータを取り出して前記伝達関数の係数として設定す
る係数設定手段とからなることを特徴とする請求項1記
載の磁気軸受制御装置。
2. The method according to claim 1, wherein the adjusting unit includes a table representing a coefficient of the transfer function determined by a rotation speed and a temperature of the rotator; and a rotation speed and the temperature detection unit detected by the rotation speed detection unit from the table. 2. The magnetic bearing control device according to claim 1, further comprising coefficient setting means for extracting data corresponding to the detected temperature and setting the data as a coefficient of the transfer function.
【請求項3】 前記磁気軸受制御補償手段が、前記回転
体の半径方向または軸方向の位置信号を補償する第1の
補償手段と、該第1の補償手段の出力について前記回転
体の共振を抑えるように補償する第2の補償手段とに分
離して構成され、前記調整手段が該第2の補償手段の伝
達関数の係数を設定することを特徴とする請求項1又は
請求項2記載の磁気軸受制御装置。
3. The magnetic bearing control compensating means includes first compensating means for compensating for a radial or axial position signal of the rotating body, and resonance of the rotating body with respect to an output of the first compensating means. 3. The apparatus according to claim 1, wherein said adjusting means sets a coefficient of a transfer function of said second compensating means, wherein said adjusting means sets a coefficient of a transfer function of said second compensating means. Magnetic bearing control device.
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