JP2003097554A - 磁気軸受制御装置 - Google Patents
磁気軸受制御装置Info
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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
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0444—Details of devices to control the actuation of the electromagnets
- F16C32/0451—Details of controllers, i.e. the units determining the power to be supplied, e.g. comparing elements, feedback arrangements with P.I.D. control
-
- 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
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- Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 磁気軸受装置の適切な保守、点検時期を認識
させるために、被浮上体である回転体の変位センサから
の変位信号を利用し、予め決められた変位量を超えた場
合にその旨を外部に知らしめると共に、回転体のアンバ
ランスが更に増加し、変位量が保護ベアリングに接触す
る程の状態に至った場合、回転体を安全に自動的に停止
させることができる磁気軸受制御装置を提供すること。 【解決手段】 回転体の回転軸２を浮上支持するラジア
ル能動磁気軸受５−１と、回転軸２の浮上位置を検出す
るラジアル変位センサ６−１を有する構成の磁気軸受の
ラジアル変位センサ６−１の検出信号に基づいて回転軸
２を所定位置に浮上支持するようにラジアル能動磁気軸
受５−１の励磁電流を制御するコントローラ９とを具備
する磁気軸受制御装置において、コントローラ９は、ラ
ジアル変位センサ６−１の検出信号に基づいて回転軸２
の変位量を検出し、該検出された変位量に基づいて回転
軸２の浮上状態が正常であるか異常であるかを判断する
ための変位量正・異常判定手段を具備する。
させるために、被浮上体である回転体の変位センサから
の変位信号を利用し、予め決められた変位量を超えた場
合にその旨を外部に知らしめると共に、回転体のアンバ
ランスが更に増加し、変位量が保護ベアリングに接触す
る程の状態に至った場合、回転体を安全に自動的に停止
させることができる磁気軸受制御装置を提供すること。 【解決手段】 回転体の回転軸２を浮上支持するラジア
ル能動磁気軸受５−１と、回転軸２の浮上位置を検出す
るラジアル変位センサ６−１を有する構成の磁気軸受の
ラジアル変位センサ６−１の検出信号に基づいて回転軸
２を所定位置に浮上支持するようにラジアル能動磁気軸
受５−１の励磁電流を制御するコントローラ９とを具備
する磁気軸受制御装置において、コントローラ９は、ラ
ジアル変位センサ６−１の検出信号に基づいて回転軸２
の変位量を検出し、該検出された変位量に基づいて回転
軸２の浮上状態が正常であるか異常であるかを判断する
ための変位量正・異常判定手段を具備する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電磁石の磁気吸引
力を利用して回転軸等の被浮上体を非接触で浮上保持す
る磁気軸受を制御する磁気軸受制御装置に関し、特に被
浮上体の運転時の磁気軸受における変位状態を検出し、
異常状態であるかどうかを判断する異常判断機能を具備
する磁気軸受制御装置に関するものである。
力を利用して回転軸等の被浮上体を非接触で浮上保持す
る磁気軸受を制御する磁気軸受制御装置に関し、特に被
浮上体の運転時の磁気軸受における変位状態を検出し、
異常状態であるかどうかを判断する異常判断機能を具備
する磁気軸受制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】磁気軸受は、回転体等の被浮上体を非接
触で支持できる軸受であることから、例えばターボ分子
ポンプ等に用いた場合、高速回転運転が可能となり、軸
受の摩耗という問題が生じない。また、潤滑油等を必要
としないのでメンテナンスフリーである等の種々の特長
を有している。かかる磁気軸受には、回転軸の半径方向
の浮上位置を能動的に制御するラジアル能動磁気軸受、
回転軸の軸方向の浮上位置を能動的に制御するアキシャ
ル能動磁気軸受等がある。
触で支持できる軸受であることから、例えばターボ分子
ポンプ等に用いた場合、高速回転運転が可能となり、軸
受の摩耗という問題が生じない。また、潤滑油等を必要
としないのでメンテナンスフリーである等の種々の特長
を有している。かかる磁気軸受には、回転軸の半径方向
の浮上位置を能動的に制御するラジアル能動磁気軸受、
回転軸の軸方向の浮上位置を能動的に制御するアキシャ
ル能動磁気軸受等がある。
【０００３】図１は回転体の軸受に、上記の磁気軸受を
用いる装置（ターボ分子ポンプのロータ部）の構成例を
示す図である。図１において、１は被浮上体である回転
体であり、該回転体は回転軸２と該回転軸２に締結され
た回転円筒３で構成され、回転円筒３の外周には動翼４
が設けられている。回転体１はそのラジアル方向は上下
２個のラジアル能動磁気軸受５−１、５−１により、ア
キシャル方向はアキシャル能動磁気軸受５−２、５−２
により磁気浮上支持されるようになっており、該回転体
１の半径方向の変位量はラジアル変位センサ６−１、６
−１により検出され、軸方向の変位量はアキシャル変位
センサ６−２により検出されるようになっている。ま
た、回転体１はモータ７により回転されるようになって
いる。なお、８、８、８は保護ベアリング（タッチダウ
ンベアリング）である。
用いる装置（ターボ分子ポンプのロータ部）の構成例を
示す図である。図１において、１は被浮上体である回転
体であり、該回転体は回転軸２と該回転軸２に締結され
た回転円筒３で構成され、回転円筒３の外周には動翼４
が設けられている。回転体１はそのラジアル方向は上下
２個のラジアル能動磁気軸受５−１、５−１により、ア
キシャル方向はアキシャル能動磁気軸受５−２、５−２
により磁気浮上支持されるようになっており、該回転体
１の半径方向の変位量はラジアル変位センサ６−１、６
−１により検出され、軸方向の変位量はアキシャル変位
センサ６−２により検出されるようになっている。ま
た、回転体１はモータ７により回転されるようになって
いる。なお、８、８、８は保護ベアリング（タッチダウ
ンベアリング）である。
【０００４】軸受に磁気軸受を使用する製品、特にター
ボ分子ポンプにおいては、機器が半導体製造装置に主に
取付けられることから、その製造過程において各種の反
応生成物が発生し、回転円筒３や動翼４に付着すること
になる。また、回転円筒３や動翼４は、反応プロセスの
高温化により、高温の反応ガスに曝されると共に、ター
ボ分子ポンプはその特性上非常な高速回転運動を行うた
め、回転円筒３に多大な応力が加わり、回転円筒３の熱
的応力変形がしばしば発生する。前記のような理由から
回転体１は、ポンプの運転時間が長時間に及ぶにつれ、
初期の状態からアンバランス量が増加し、場合によって
はラジアル能動磁気軸受５−１、５−１、アキシャル能
動磁気軸受５−２、５−２にて支持できなくなり、回転
軸２が保護ベアリング８、８、８に接触する事態が発生
する。
ボ分子ポンプにおいては、機器が半導体製造装置に主に
取付けられることから、その製造過程において各種の反
応生成物が発生し、回転円筒３や動翼４に付着すること
になる。また、回転円筒３や動翼４は、反応プロセスの
高温化により、高温の反応ガスに曝されると共に、ター
ボ分子ポンプはその特性上非常な高速回転運動を行うた
め、回転円筒３に多大な応力が加わり、回転円筒３の熱
的応力変形がしばしば発生する。前記のような理由から
回転体１は、ポンプの運転時間が長時間に及ぶにつれ、
初期の状態からアンバランス量が増加し、場合によって
はラジアル能動磁気軸受５−１、５−１、アキシャル能
動磁気軸受５−２、５−２にて支持できなくなり、回転
軸２が保護ベアリング８、８、８に接触する事態が発生
する。
【０００５】一般的にターボ分子ポンプは回転体１がど
のような状態で回転しているか外部から観察することが
出来ないため、従来では回転軸２が保護ベアリングに接
触した時点で異常状態を認識し、機器の修復を行ってい
た。更にこれらの現象は、予知できないため突然発生
し、装置の運転時の半導体製造プロセスが中断された
り、回転軸２が保護ベアリング８に接触することによる
保護ベアリング８の異常摩耗を引き起こし、その修復に
多大な時間を費やす等、著しい生産性低下を招いてい
た。
のような状態で回転しているか外部から観察することが
出来ないため、従来では回転軸２が保護ベアリングに接
触した時点で異常状態を認識し、機器の修復を行ってい
た。更にこれらの現象は、予知できないため突然発生
し、装置の運転時の半導体製造プロセスが中断された
り、回転軸２が保護ベアリング８に接触することによる
保護ベアリング８の異常摩耗を引き起こし、その修復に
多大な時間を費やす等、著しい生産性低下を招いてい
た。
【０００６】これら突発的な装置停止を防止するため
に、定期的な保守、点検を行う方法がとられているが、
前記のように回転体のアンバランス量の増加は、機器を
使用する半導体製造プロセスにおける条件や状態によっ
て大きく変化し、その期間を特定することが困難であ
り、全ての異常状態を事前に発見するためには、必要以
上に短い保守、点検期間を設定する必要があり、多大な
労力やコストを必要としていた。また、回転体１のアン
バランス量を確認するために、回転軸２の回転状態を観
察するためには、一般的に専用の測定機器を接続する必
要があり、その運用面において多大なコストがかかって
いた。
に、定期的な保守、点検を行う方法がとられているが、
前記のように回転体のアンバランス量の増加は、機器を
使用する半導体製造プロセスにおける条件や状態によっ
て大きく変化し、その期間を特定することが困難であ
り、全ての異常状態を事前に発見するためには、必要以
上に短い保守、点検期間を設定する必要があり、多大な
労力やコストを必要としていた。また、回転体１のアン
バランス量を確認するために、回転軸２の回転状態を観
察するためには、一般的に専用の測定機器を接続する必
要があり、その運用面において多大なコストがかかって
いた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の点に鑑
みてなされたもので、磁気軸受装置の適切な保守、点検
時期を認識させるために、被浮上体である回転体の変位
センサからの変位信号を利用し、予め決められた変位量
を超えた場合にその旨を外部に知らしめると共に、回転
体のアンバランスが更に増加し、変位量が保護ベアリン
グに接触する程の状態に至った場合、回転体を安全に自
動的に停止させることができる磁気軸受制御装置を提供
することを目的とする。
みてなされたもので、磁気軸受装置の適切な保守、点検
時期を認識させるために、被浮上体である回転体の変位
センサからの変位信号を利用し、予め決められた変位量
を超えた場合にその旨を外部に知らしめると共に、回転
体のアンバランスが更に増加し、変位量が保護ベアリン
グに接触する程の状態に至った場合、回転体を安全に自
動的に停止させることができる磁気軸受制御装置を提供
することを目的とする。
【０００８】また、磁気軸受装置の保守、点検時に特別
な測定機器を必要とせず、変位量の増加に伴う回転体の
回転状態を簡易的に観測でき、また長期的なアンバラン
ス量の変化経緯から装置の適切な保守、点検期間を容易
に推測することができる磁気軸受制御装置を提供するこ
とを目的とする。
な測定機器を必要とせず、変位量の増加に伴う回転体の
回転状態を簡易的に観測でき、また長期的なアンバラン
ス量の変化経緯から装置の適切な保守、点検期間を容易
に推測することができる磁気軸受制御装置を提供するこ
とを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１に記載の発明は、被浮上体を浮上支持する少な
くとも一対の電磁石と、該被浮上体の浮上位置を検出す
る少なくとも一つの変位センサを有する構成の磁気軸受
の該変位センサの検出信号に基づいて被浮上体を所定位
置に浮上支持するように電磁石の励磁電流を制御する制
御手段を具備する磁気軸受制御装置において、制御手段
は、変位センサの検出信号に基づいて被浮上体の変位量
を検出し、該検出された該被浮上体の変位量に基づいて
該浮上体の浮上状態が正常であるか異常であるかを判断
するための変位量正・異常判定手段を具備することを特
徴とする。
請求項１に記載の発明は、被浮上体を浮上支持する少な
くとも一対の電磁石と、該被浮上体の浮上位置を検出す
る少なくとも一つの変位センサを有する構成の磁気軸受
の該変位センサの検出信号に基づいて被浮上体を所定位
置に浮上支持するように電磁石の励磁電流を制御する制
御手段を具備する磁気軸受制御装置において、制御手段
は、変位センサの検出信号に基づいて被浮上体の変位量
を検出し、該検出された該被浮上体の変位量に基づいて
該浮上体の浮上状態が正常であるか異常であるかを判断
するための変位量正・異常判定手段を具備することを特
徴とする。
【００１０】上記のように制御手段は、変位量正・異常
判定手段を具備するので、磁気軸受の浮上体の回転状態
及び浮上状態を把握することができ、浮上体のアンバラ
ンス量増加の状態を常に監視することができる。
判定手段を具備するので、磁気軸受の浮上体の回転状態
及び浮上状態を把握することができ、浮上体のアンバラ
ンス量増加の状態を常に監視することができる。
【００１１】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の磁気軸受制御装置において、制御手段は、検出された
被浮上体の変位量が、予め決められた変位量を超えた場
合、該変位量が超えた旨を該制御手段の外部に知らしめ
る通報手段を具備することを特徴とする。
の磁気軸受制御装置において、制御手段は、検出された
被浮上体の変位量が、予め決められた変位量を超えた場
合、該変位量が超えた旨を該制御手段の外部に知らしめ
る通報手段を具備することを特徴とする。
【００１２】上記のように制御手段は、通報手段を具備
するので、検出された被浮上体の変位量が、予め決めら
れた変位量を超えた場合、該変位量が超えた旨を該制御
手段の外部に知らしめることができ、これにより磁気軸
受制御装置の運転を継続したままで浮上体の変位量の増
加（回転体の場合はそのアンバランス量増加）を認識す
ることができると共に、適切な保守、点検時期を判断す
ることが可能となり、必要以上の作業を減少させること
が可能となる。
するので、検出された被浮上体の変位量が、予め決めら
れた変位量を超えた場合、該変位量が超えた旨を該制御
手段の外部に知らしめることができ、これにより磁気軸
受制御装置の運転を継続したままで浮上体の変位量の増
加（回転体の場合はそのアンバランス量増加）を認識す
ることができると共に、適切な保守、点検時期を判断す
ることが可能となり、必要以上の作業を減少させること
が可能となる。
【００１３】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の磁気軸受制御装置において、制御手段は、検出された
被浮上体の変位量が、予め決められた変位量を超えた場
合、浮上体の回転運転及び／又は浮上運転を停止させる
ことができるようにした運転停止手段を具備することを
特徴とする。
の磁気軸受制御装置において、制御手段は、検出された
被浮上体の変位量が、予め決められた変位量を超えた場
合、浮上体の回転運転及び／又は浮上運転を停止させる
ことができるようにした運転停止手段を具備することを
特徴とする。
【００１４】上記のように制御手段は、運転停止手段を
具備するので、検出された被浮上体の変位量が、予め決
められた変位量を超えた場合、浮上体の回転運転及び／
又は浮上運転を停止させることができ、例えば浮上体が
回転体の場合、該回転体の回転軸が保護ベアリングに接
触する直前までアンバランス量が増加した場合におい
て、安全に回転体を停止でき、回転軸の接触による保護
ベアリングや回転体の損傷を未然に防止することが可能
となる。
具備するので、検出された被浮上体の変位量が、予め決
められた変位量を超えた場合、浮上体の回転運転及び／
又は浮上運転を停止させることができ、例えば浮上体が
回転体の場合、該回転体の回転軸が保護ベアリングに接
触する直前までアンバランス量が増加した場合におい
て、安全に回転体を停止でき、回転軸の接触による保護
ベアリングや回転体の損傷を未然に防止することが可能
となる。
【００１５】請求項４に記載の発明は、請求項１に記載
の磁気軸受制御装置において、制御手段は、検出された
被浮上体の変位量が、予め決められた第１の変位量を超
えた場合、該被浮上体の回転運転及び／又は浮上運転を
継続させた状態にて、該変位量が超えた旨を該制御手段
の外部に知らしめる通報手段と、該変位量が予め決めら
れた第１の変位量より大きく設定された第２の変位量を
超えた場合、浮上体の回転運転及び／又は浮上運転を停
止させることができるようにした運転停止手段を具備す
ることを特徴とする。
の磁気軸受制御装置において、制御手段は、検出された
被浮上体の変位量が、予め決められた第１の変位量を超
えた場合、該被浮上体の回転運転及び／又は浮上運転を
継続させた状態にて、該変位量が超えた旨を該制御手段
の外部に知らしめる通報手段と、該変位量が予め決めら
れた第１の変位量より大きく設定された第２の変位量を
超えた場合、浮上体の回転運転及び／又は浮上運転を停
止させることができるようにした運転停止手段を具備す
ることを特徴とする。
【００１６】上記のように制御手段は、通報手段と運転
停止手段を具備するので、検出された被浮上体の変位量
が、予め決められた第１の変位量を超えた場合は被浮上
体の運転を継続させたままその旨を外部に通報し保守、
点検を促すと共に、該第１の変位量より大きく設定され
た第２の変位量を超えた場合は回転運転及び／又は浮上
運転を停止させるから、例えば浮上体が回転体の場合、
急速にアンバランス量が増加した場合においても、安全
に回転体を停止させることが可能となり、浮上体の変位
量が第１の変位量を超えた場合において直ちに保守、点
検を行う必要がなくなり、装置の稼動状態に合わせた保
守、点検の計画を立てることができる。
停止手段を具備するので、検出された被浮上体の変位量
が、予め決められた第１の変位量を超えた場合は被浮上
体の運転を継続させたままその旨を外部に通報し保守、
点検を促すと共に、該第１の変位量より大きく設定され
た第２の変位量を超えた場合は回転運転及び／又は浮上
運転を停止させるから、例えば浮上体が回転体の場合、
急速にアンバランス量が増加した場合においても、安全
に回転体を停止させることが可能となり、浮上体の変位
量が第１の変位量を超えた場合において直ちに保守、点
検を行う必要がなくなり、装置の稼動状態に合わせた保
守、点検の計画を立てることができる。
【００１７】請求項５に記載の発明は、請求項２又は３
又は４に記載の磁気軸受制御装置において、制御手段
は、検出された被浮上体の変位量の信号を適切な信号に
変換することができる信号変換手段と、該変換された信
号を記憶する記憶手段とを具備し、一定時間毎に該信号
変換手段を介して変化量の信号を記憶手段に保存すると
共に、該記憶手段に保存された内容を出力できる出力手
段を具備することを特徴とする。
又は４に記載の磁気軸受制御装置において、制御手段
は、検出された被浮上体の変位量の信号を適切な信号に
変換することができる信号変換手段と、該変換された信
号を記憶する記憶手段とを具備し、一定時間毎に該信号
変換手段を介して変化量の信号を記憶手段に保存すると
共に、該記憶手段に保存された内容を出力できる出力手
段を具備することを特徴とする。
【００１８】上記のように制御手段は、信号変換手段と
記憶手段とを具備し、一定時間毎に該信号変換手段を介
して変化量の信号を記憶機能に保存すると共に、該記憶
手段に保存された内容を出力できるので、例えば浮上体
が回転体の場合、回転体のアンバランス量増加に伴い一
定時間ごとの変位量を記憶手段に保存し、保守、点検時
等の必要なときに回転体の変位量の経時的な変化を制御
手段の外部に機器を接続して出力させ、解析することに
より、長期的なアンバランス量増加の傾向を容易に把握
することができ、装置の適切な保守、点検期間を推測す
ることに役立たせることが出来る。また、保守、点検時
のコストや労力を削減するために、前記記憶手段に保存
された変位量を制御手段に具備された表示器などに出力
するようにして、特別な測定機器を接続することなしに
浮上体の変位量を簡易的に表示することができる。
記憶手段とを具備し、一定時間毎に該信号変換手段を介
して変化量の信号を記憶機能に保存すると共に、該記憶
手段に保存された内容を出力できるので、例えば浮上体
が回転体の場合、回転体のアンバランス量増加に伴い一
定時間ごとの変位量を記憶手段に保存し、保守、点検時
等の必要なときに回転体の変位量の経時的な変化を制御
手段の外部に機器を接続して出力させ、解析することに
より、長期的なアンバランス量増加の傾向を容易に把握
することができ、装置の適切な保守、点検期間を推測す
ることに役立たせることが出来る。また、保守、点検時
のコストや労力を削減するために、前記記憶手段に保存
された変位量を制御手段に具備された表示器などに出力
するようにして、特別な測定機器を接続することなしに
浮上体の変位量を簡易的に表示することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例を図
面に基づいて説明する。図２は本発明に係る磁気軸受制
御装置のコントローラの第１の構成例を示す図である。
本磁気軸受制御装置は、１軸方向の磁気軸受を制御する
磁気軸受制御装置の構成例である。図２において、図１
と同一符号を付した部分は同一又は相当部分を示す。図
２において、９は磁気軸受制御を行うコントローラであ
り、該コントローラ９は回転運転及び／又は浮上運転を
行うための変位センサ回路１０、位相補正回路１１、磁
極駆動回路１２、モータ７を駆動するモータ制御装置１
３、変位量測定装置１４及び表示ランプ２０を具備す
る。
面に基づいて説明する。図２は本発明に係る磁気軸受制
御装置のコントローラの第１の構成例を示す図である。
本磁気軸受制御装置は、１軸方向の磁気軸受を制御する
磁気軸受制御装置の構成例である。図２において、図１
と同一符号を付した部分は同一又は相当部分を示す。図
２において、９は磁気軸受制御を行うコントローラであ
り、該コントローラ９は回転運転及び／又は浮上運転を
行うための変位センサ回路１０、位相補正回路１１、磁
極駆動回路１２、モータ７を駆動するモータ制御装置１
３、変位量測定装置１４及び表示ランプ２０を具備す
る。
【００２０】被浮上体である回転軸２は、変位センサ回
路１０と位相補正回路１１、磁極駆動回路１２により磁
気浮上制御され、保護ベアリング８（図１参照）より磁
気浮上すると共に、モータ制御装置１３とモータ７によ
り回転運動される。回転体１の回転時のアンバランスに
よる変位周波数成分量は、回転軸２の磁気浮上回転時に
おける変位センサ回路１０からの出力信号の周波数成分
において一般的に最大となって現れるため、変位センサ
回路１０により出力される電気信号は回転体１のアンバ
ランス量に比例して増減することになる。
路１０と位相補正回路１１、磁極駆動回路１２により磁
気浮上制御され、保護ベアリング８（図１参照）より磁
気浮上すると共に、モータ制御装置１３とモータ７によ
り回転運動される。回転体１の回転時のアンバランスに
よる変位周波数成分量は、回転軸２の磁気浮上回転時に
おける変位センサ回路１０からの出力信号の周波数成分
において一般的に最大となって現れるため、変位センサ
回路１０により出力される電気信号は回転体１のアンバ
ランス量に比例して増減することになる。
【００２１】コントローラ９はこの電気信号を変位量測
定装置１４により検出し、予め決められた変位量に相当
する電気信号を検出した場合は、表示ランプ２０を点灯
させ、回転体１の保守、点検が必要な旨を知らしめるこ
とができる。さらにアンバランス増加に伴い回転軸２が
保護ベアリング８に接触する直前まで変位量が増加した
場合は、それに相当するあらかじめ決められた電気信号
にて、変位量測定装置１４により、モータ制御装置１３
を介して回転体１の回転運動を停止させることにより、
未然に回転軸２が保護ベアリング８に接触することを防
止でき、回転軸２や回転円筒３、及び保護ベアリング８
等の摩耗や損傷を防止することができる。なお、ここで
は保守、点検が必要な旨を知らしめる方法として、表示
ランプ２０を用いたが、音などの他の方法を利用するよ
うにしてもよい。
定装置１４により検出し、予め決められた変位量に相当
する電気信号を検出した場合は、表示ランプ２０を点灯
させ、回転体１の保守、点検が必要な旨を知らしめるこ
とができる。さらにアンバランス増加に伴い回転軸２が
保護ベアリング８に接触する直前まで変位量が増加した
場合は、それに相当するあらかじめ決められた電気信号
にて、変位量測定装置１４により、モータ制御装置１３
を介して回転体１の回転運動を停止させることにより、
未然に回転軸２が保護ベアリング８に接触することを防
止でき、回転軸２や回転円筒３、及び保護ベアリング８
等の摩耗や損傷を防止することができる。なお、ここで
は保守、点検が必要な旨を知らしめる方法として、表示
ランプ２０を用いたが、音などの他の方法を利用するよ
うにしてもよい。
【００２２】図３は本発明に係る磁気軸受制御装置のコ
ントローラの第２の構成例を示す図である。図３におい
て、図１及び図２と同一符号を付した部分は同一又は相
当部分を示す。本コントローラ９は、変位センサ回路１
０、位相補正回路１１、磁極駆動回路１２、モータ制御
装置１３、変位量測定装置１４及び表示ランプ２０の他
に、更に第１の信号変換装置（Ａ／Ｄ変換器）１５、制
御装置１６、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）からな
る第１の記憶装置１７、不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯ
Ｍ）からなる第２の記憶装置１８、第２の信号変換装置
（ＳｅｒｉａｌＩ／Ｆ）１９、第３の信号変換装置（Ｄ
ＲＶ）２１及び表示器（ＬＣＤ）２２を具備する。
ントローラの第２の構成例を示す図である。図３におい
て、図１及び図２と同一符号を付した部分は同一又は相
当部分を示す。本コントローラ９は、変位センサ回路１
０、位相補正回路１１、磁極駆動回路１２、モータ制御
装置１３、変位量測定装置１４及び表示ランプ２０の他
に、更に第１の信号変換装置（Ａ／Ｄ変換器）１５、制
御装置１６、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）からな
る第１の記憶装置１７、不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯ
Ｍ）からなる第２の記憶装置１８、第２の信号変換装置
（ＳｅｒｉａｌＩ／Ｆ）１９、第３の信号変換装置（Ｄ
ＲＶ）２１及び表示器（ＬＣＤ）２２を具備する。
【００２３】ここで変位センサ回路１０より出力される
回転体１のアンバランス量に比例した電気信号は、変位
量測定装置１４と第１の信号変換装置１５を介して最適
化された電気信号に変換された後、予め決められた一定
時間毎に、制御装置１６により第１の記憶装置１７に保
存されると共に、制御装置１６により前記電気信号（変
位量）の大きさを判定され、前述と同様に表示ランプ２
０に点灯させ、或いは回転体１の回転運動を停止させる
ことができる。制御装置１６は第１の記憶装置１７に蓄
積された変位量を平均化することにより、変位量の平均
変位量を求め、回転体１の外部からの過渡的な振動によ
る変位検出を取り除いた後、前記動作を行うようにして
もよい。
回転体１のアンバランス量に比例した電気信号は、変位
量測定装置１４と第１の信号変換装置１５を介して最適
化された電気信号に変換された後、予め決められた一定
時間毎に、制御装置１６により第１の記憶装置１７に保
存されると共に、制御装置１６により前記電気信号（変
位量）の大きさを判定され、前述と同様に表示ランプ２
０に点灯させ、或いは回転体１の回転運動を停止させる
ことができる。制御装置１６は第１の記憶装置１７に蓄
積された変位量を平均化することにより、変位量の平均
変位量を求め、回転体１の外部からの過渡的な振動によ
る変位検出を取り除いた後、前記動作を行うようにして
もよい。
【００２４】また、制御装置１６は、前記の予め決めら
れた時間よりもさらに長い時間にて、第１の記憶装置１
７の保存変位量を平均化し、制御装置１６を介して第２
の記憶装置１８に定期的に保存することにより、長期的
なアンバランス量の変化経緯を保存することが可能にな
る。これを制御装置１６及び第２の信号変換装置１９を
介してコントローラ９の外部に取り出し解析することに
より、装置の保守、点検間隔を維持することに役立てる
ことが出来る。また、不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）
からなる第２の記憶装置１８に蓄積された長期的変位量
を制御装置１６と第３の信号変換装置２１を介して表示
器２２に表示させるようにしても良い。
れた時間よりもさらに長い時間にて、第１の記憶装置１
７の保存変位量を平均化し、制御装置１６を介して第２
の記憶装置１８に定期的に保存することにより、長期的
なアンバランス量の変化経緯を保存することが可能にな
る。これを制御装置１６及び第２の信号変換装置１９を
介してコントローラ９の外部に取り出し解析することに
より、装置の保守、点検間隔を維持することに役立てる
ことが出来る。また、不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）
からなる第２の記憶装置１８に蓄積された長期的変位量
を制御装置１６と第３の信号変換装置２１を介して表示
器２２に表示させるようにしても良い。
【００２５】更に制御装置１６は、前記変位量測定装置
１４と第１の信号変換装置１５を介して得られる最適化
された電気信号を第３の信号変換装置２１を介して表示
器２２に表示することにより、現在の回転状態における
アンバランス量を表示することが可能となり、特別な測
定機器を必要としなくなる。また、前記動作は第１の記
憶装置１７に保存された変位量を用いてもよいことは当
然である。
１４と第１の信号変換装置１５を介して得られる最適化
された電気信号を第３の信号変換装置２１を介して表示
器２２に表示することにより、現在の回転状態における
アンバランス量を表示することが可能となり、特別な測
定機器を必要としなくなる。また、前記動作は第１の記
憶装置１７に保存された変位量を用いてもよいことは当
然である。
【００２６】なお、前述した磁気軸受装置では、１軸の
みの磁気軸受装置の構成例を説明したが、１軸以上の複
数の制御軸を備える磁気軸受装置に関して同様な構成例
を用いてよいことは勿論である。また、上記例では回転
体を磁気浮上させる磁気軸受を例に説明したが、本発明
はこれに限定されるものではなく、少なくとも一対の電
磁石と、一つの変位センサを有する浮上体を磁気浮上支
持する構成の磁気軸受の磁気軸受制御装置であればよ
い。
みの磁気軸受装置の構成例を説明したが、１軸以上の複
数の制御軸を備える磁気軸受装置に関して同様な構成例
を用いてよいことは勿論である。また、上記例では回転
体を磁気浮上させる磁気軸受を例に説明したが、本発明
はこれに限定されるものではなく、少なくとも一対の電
磁石と、一つの変位センサを有する浮上体を磁気浮上支
持する構成の磁気軸受の磁気軸受制御装置であればよ
い。
【００２７】
【発明の効果】以上、説明した様に各請求項に記載の発
明によれば下記のような優れた効果が得られる。
明によれば下記のような優れた効果が得られる。
【００２８】請求項１に記載の発明によれば、制御手段
は変位量正・異常判定手段を具備するので、磁気軸受の
浮上体の浮上状態を把握することができ、浮上体の変位
量増加の状態を常に監視することができる。
は変位量正・異常判定手段を具備するので、磁気軸受の
浮上体の浮上状態を把握することができ、浮上体の変位
量増加の状態を常に監視することができる。
【００２９】請求項２に記載の発明によれば、制御手段
は通報手段を具備するので、検出された被浮上体の変位
量が、予め決められた変位量を超えた場合、該変位量が
超えた旨を該制御手段の外部に知らしめることができ、
これにより磁気軸受制御装置の運転を継続したままで浮
上体の変位量の増加（回転体の場合はアンバランス量の
増加）を認識することができると共に、適切な保守、点
検時期を判断することが可能となり、必要以上の作業を
減少させることが可能となる。
は通報手段を具備するので、検出された被浮上体の変位
量が、予め決められた変位量を超えた場合、該変位量が
超えた旨を該制御手段の外部に知らしめることができ、
これにより磁気軸受制御装置の運転を継続したままで浮
上体の変位量の増加（回転体の場合はアンバランス量の
増加）を認識することができると共に、適切な保守、点
検時期を判断することが可能となり、必要以上の作業を
減少させることが可能となる。
【００３０】請求項３に記載の発明によれば、制御手段
は運転停止手段を具備するので、検出された被浮上体の
変位量が、予め決められた変位量を超えた場合、浮上体
の運転を停止させることができ、例えば浮上体が回転体
の場合、該回転体の回転軸が保護ベアリングに接触する
直前までアンバランス量が増加した場合において、安全
に回転体を停止でき、回転軸の接触による保護ベアリン
グや回転体の損傷を未然に防止することが可能となる。
は運転停止手段を具備するので、検出された被浮上体の
変位量が、予め決められた変位量を超えた場合、浮上体
の運転を停止させることができ、例えば浮上体が回転体
の場合、該回転体の回転軸が保護ベアリングに接触する
直前までアンバランス量が増加した場合において、安全
に回転体を停止でき、回転軸の接触による保護ベアリン
グや回転体の損傷を未然に防止することが可能となる。
【００３１】請求項４に記載の発明によれば、制御手段
は通報手段と運転停止手段を具備するので、検出された
被浮上体の変位量が、予め決められた第１の変位量を超
えた場合は被浮上体の運転を継続させたままその旨を外
部に通報し保守、点検を促すと共に、該第１の変位量よ
り大きく設定された第２の変位量を超えた場合は回転運
転及び／又は浮上運転を停止させるから、例えば浮上体
が回転体の場合は急速にアンバランス量が増加した場合
においても、安全に回転体を停止させることが可能とな
り、回転体のアンバランスの変位量が第１の変位量を超
えた場合において直ちに保守、点検を行う必要がなくな
り、装置の稼動状態に合わせた保守、点検の計画を立て
ることができる。
は通報手段と運転停止手段を具備するので、検出された
被浮上体の変位量が、予め決められた第１の変位量を超
えた場合は被浮上体の運転を継続させたままその旨を外
部に通報し保守、点検を促すと共に、該第１の変位量よ
り大きく設定された第２の変位量を超えた場合は回転運
転及び／又は浮上運転を停止させるから、例えば浮上体
が回転体の場合は急速にアンバランス量が増加した場合
においても、安全に回転体を停止させることが可能とな
り、回転体のアンバランスの変位量が第１の変位量を超
えた場合において直ちに保守、点検を行う必要がなくな
り、装置の稼動状態に合わせた保守、点検の計画を立て
ることができる。
【００３２】請求項５に記載の発明によれば、制御手段
は信号変換手段と記憶手段とを具備し、一定時間毎に該
信号変換手段を介して変化量の信号を記憶機能に保存す
ると共に、該記憶手段に保存された内容を出力できるの
で、例えば浮上体が回転体の場合、回転体のアンバラン
ス量増加に伴い一定時間ごとの変位量を記憶手段に保存
し、保守、点検時等の必要なときに回転体の変位量の経
時的な変化を制御手段の外部に機器を接続して出力さ
せ、解析することにより、長期的なアンバランス量増加
の傾向を容易に把握することができ、装置の適切な保
守、点検期間を推測することに役立たせることが出来
る。また、保守、点検時のコストや労力を削減するため
に、前記記憶手段に保存された変位量を制御手段に具備
された表示器などに出力するようにして、特別な測定機
器を接続することなしに浮上体の変位量を簡易的に表示
することができる。
は信号変換手段と記憶手段とを具備し、一定時間毎に該
信号変換手段を介して変化量の信号を記憶機能に保存す
ると共に、該記憶手段に保存された内容を出力できるの
で、例えば浮上体が回転体の場合、回転体のアンバラン
ス量増加に伴い一定時間ごとの変位量を記憶手段に保存
し、保守、点検時等の必要なときに回転体の変位量の経
時的な変化を制御手段の外部に機器を接続して出力さ
せ、解析することにより、長期的なアンバランス量増加
の傾向を容易に把握することができ、装置の適切な保
守、点検期間を推測することに役立たせることが出来
る。また、保守、点検時のコストや労力を削減するため
に、前記記憶手段に保存された変位量を制御手段に具備
された表示器などに出力するようにして、特別な測定機
器を接続することなしに浮上体の変位量を簡易的に表示
することができる。
【図１】回転体の軸受に従来の磁気軸受を用いる装置の
構成例を示す図である。
構成例を示す図である。
【図２】本発明に係る磁気軸受制御装置のコントローラ
の第１の構成例を示す図である。
の第１の構成例を示す図である。
【図３】本発明に係る磁気軸受制御装置のコントローラ
の第２の構成例を示す図である。
の第２の構成例を示す図である。
１ 回転体
２ 回転軸
３ 回転円筒
４ 動翼
５−１ ラジアル能動磁気軸受
５−２ アキシャル能動磁気軸受
６−１ ラジアル変位センサ
６−２ アキシャル変位センサ
７ モータ
８ 保護ベアリング（タッチダウンベアリン
グ） ９ コントローラ １０ 変位センサ回路 １１ 位相補正回路 １２ 磁気駆動回路 １３ モータ制御装置 １４ 変位量測定装置 １５ 第１の信号変換装置（Ａ／Ｄ変換器） １６ 制御装置 １７ 第１の記憶装置（ＲＡＭ） １８ 第２の記憶装置（ＥＥＰＲＯＭ） １９ 第２の信号変換装置（ＳｅｒｉａｌＩ／
Ｆ） ２０ 表示ランプ ２１ 第３の信号変換装置（ＤＲＶ） ２２ 表示器（ＬＣＤ）
グ） ９ コントローラ １０ 変位センサ回路 １１ 位相補正回路 １２ 磁気駆動回路 １３ モータ制御装置 １４ 変位量測定装置 １５ 第１の信号変換装置（Ａ／Ｄ変換器） １６ 制御装置 １７ 第１の記憶装置（ＲＡＭ） １８ 第２の記憶装置（ＥＥＰＲＯＭ） １９ 第２の信号変換装置（ＳｅｒｉａｌＩ／
Ｆ） ２０ 表示ランプ ２１ 第３の信号変換装置（ＤＲＶ） ２２ 表示器（ＬＣＤ）
フロントページの続き
(72)発明者 中澤 敏治
東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社
荏原電産内
(72)発明者 宮本 松太郎
東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社
荏原製作所内
Ｆターム(参考） 3J102 AA01 BA02 BA17 CA12 DA02
DA03 DB05 DB38 GA06
Claims (5)
- 【請求項１】 被浮上体を浮上支持する少なくとも一対
の電磁石と、該被浮上体の浮上位置を検出する少なくと
も一つの変位センサを有する構成の磁気軸受の該変位セ
ンサの検出信号に基づいて前記被浮上体を所定位置に浮
上支持するように前記電磁石の励磁電流を制御する制御
手段を具備する磁気軸受制御装置において、 前記制御手段は、前記変位センサの検出信号に基づいて
前記被浮上体の変位量を検出し、該検出された該被浮上
体の変位量に基づいて該浮上体の浮上状態が正常である
か異常であるかを判断するための変位量正・異常判定手
段を具備することを特徴とする磁気軸受制御装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の磁気軸受制御装置にお
いて、 前記制御手段は、前記検出された被浮上体の変位量が、
予め決められた変位量を超えた場合、該変位量が超えた
旨を該制御手段の外部に知らしめる通報手段を具備する
ことを特徴とする磁気軸受制御装置。 - 【請求項３】 請求項１に記載の磁気軸受制御装置にお
いて、 前記制御手段は、前記検出された被浮上体の変位量が、
予め決められた変位量を超えた場合、前記浮上体の回転
運転及び／又は浮上運転を停止させることができるよう
にした運転停止手段を具備することを特徴とする磁気軸
受制御装置。 - 【請求項４】 請求項１に記載の磁気軸受制御装置にお
いて、 前記制御手段は、前記検出された被浮上体の変位量が、
予め決められた第１の変位量を超えた場合、該被浮上体
の回転運転及び／又は浮上運転を継続させた状態にて、
該変位量が超えた旨を該制御手段の外部に知らしめる通
報手段と、該変位量が予め決められた前記第１の変位量
より大きく設定された第２の変位量を超えた場合、前記
浮上体の回転運転及び／又は浮上運転を停止させること
ができるようにした運転停止手段を具備することを特徴
とする磁気軸受制御装置。 - 【請求項５】 請求項２又は３又は４に記載の磁気軸受
制御装置において、 前記制御手段は、前記検出された被浮上体の変位量の信
号を適切な信号に変換することができる信号変換手段
と、該変換された信号を記憶する記憶手段とを具備し、
一定時間毎に該信号変換手段を介して前記変化量の信号
を前記記憶手段に保存すると共に、該記憶手段に保存さ
れた内容を出力できる出力手段を具備することを特徴と
する磁気軸受制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001291737A JP2003097554A (ja) | 2001-09-25 | 2001-09-25 | 磁気軸受制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001291737A JP2003097554A (ja) | 2001-09-25 | 2001-09-25 | 磁気軸受制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003097554A true JP2003097554A (ja) | 2003-04-03 |
Family
ID=19113831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001291737A Pending JP2003097554A (ja) | 2001-09-25 | 2001-09-25 | 磁気軸受制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003097554A (ja) |
Cited By (7)
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| WO2010007975A1 (ja) * | 2008-07-14 | 2010-01-21 | エドワーズ株式会社 | 真空ポンプ |
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2001
- 2001-09-25 JP JP2001291737A patent/JP2003097554A/ja active Pending
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060711 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20061107 |