JP2003148468A - 制御型磁気軸受 - Google Patents
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- Electromagnetism (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 適切に制御を行うことができるようラジアル
センサが配置された制御型磁気軸受を提供する。 【解決手段】 ラジアルセンサ４によって検出された回
転体Ｒのラジアル方向の変位に基づいて電磁石３を制御
する制御型磁気軸受において、前記電磁石３は、回転体
軸方向に分割された電磁石分割体３ａ，３ｃ；３ｂ，３
ｄの組み合わせによって構成され、前記ラジアルセンサ
４は、両電磁石分割体３ａ，３ｃ；３ｂ，３ｄの間に配
置されている。
センサが配置された制御型磁気軸受を提供する。 【解決手段】 ラジアルセンサ４によって検出された回
転体Ｒのラジアル方向の変位に基づいて電磁石３を制御
する制御型磁気軸受において、前記電磁石３は、回転体
軸方向に分割された電磁石分割体３ａ，３ｃ；３ｂ，３
ｄの組み合わせによって構成され、前記ラジアルセンサ
４は、両電磁石分割体３ａ，３ｃ；３ｂ，３ｄの間に配
置されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、制御型磁気軸受に
関するものである。
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】制御型磁気軸受では、電磁石の制御とし
て、回転体のラジアル方向の変位を検出するラジアルセ
ンサで回転体の目標位置に対するずれ変位を検出し、そ
のずれ量をゼロにするよう電磁石に電流を流すフィード
バック制御を行っている。したがって、理想的には、回
転体の変位検出位置と電磁石位置とは回転体に対して同
じ位置（コロケーション）に配置すべきである。
て、回転体のラジアル方向の変位を検出するラジアルセ
ンサで回転体の目標位置に対するずれ変位を検出し、そ
のずれ量をゼロにするよう電磁石に電流を流すフィード
バック制御を行っている。したがって、理想的には、回
転体の変位検出位置と電磁石位置とは回転体に対して同
じ位置（コロケーション）に配置すべきである。
【０００３】しかし、構造上、変位検出位置と電磁石位
置とを同じ位置に配置することは困難な場合が多いこ
と、変位検出位置と電磁石位置とが多少異なっても、ほ
とんどの場合さほど問題とはならないことなどの理由か
ら、一般にはそのような配置はなされない（ノンコロケ
ーション）。
置とを同じ位置に配置することは困難な場合が多いこ
と、変位検出位置と電磁石位置とが多少異なっても、ほ
とんどの場合さほど問題とはならないことなどの理由か
ら、一般にはそのような配置はなされない（ノンコロケ
ーション）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ノンコロケ
ーション配置であると、次のような問題が発生する。す
なわち、回転体は、曲げモード固有振動数を有し、制御
型磁気軸受の制御系は回転体の曲げモード固有振動数を
発振させないように制御を行う。ところが、固有振動数
は、回転体が回転を始めると前回り固有振動数と後回り
固有振動数と呼ばれる振動数に分岐し、それぞれの値は
回転数とともに変化する。
ーション配置であると、次のような問題が発生する。す
なわち、回転体は、曲げモード固有振動数を有し、制御
型磁気軸受の制御系は回転体の曲げモード固有振動数を
発振させないように制御を行う。ところが、固有振動数
は、回転体が回転を始めると前回り固有振動数と後回り
固有振動数と呼ばれる振動数に分岐し、それぞれの値は
回転数とともに変化する。
【０００５】このため、回転体の回転数が変化すると、
回転体Ｒの曲げモード（１次曲げモード）が、図７
（ａ）のような曲げモード形状Ａから、図７（ｂ）のよ
うな曲げモード形状Ｂに変化する。曲げモード形状が変
化すると、曲げモードの節ｄの位置も回転体軸方向に変
化する。
回転体Ｒの曲げモード（１次曲げモード）が、図７
（ａ）のような曲げモード形状Ａから、図７（ｂ）のよ
うな曲げモード形状Ｂに変化する。曲げモード形状が変
化すると、曲げモードの節ｄの位置も回転体軸方向に変
化する。
【０００６】節ｄの位置が変化しても、節ｄ、電磁石５
１、及びラジアルセンサ５２の位置関係が図７（ａ）の
ままであれば問題はないが、節ｄの位置が変化して、節
ｄ、電磁石５１、及びラジアルセンサ５２の位置関係が
図７（ｂ）のようになると問題である。
１、及びラジアルセンサ５２の位置関係が図７（ａ）の
ままであれば問題はないが、節ｄの位置が変化して、節
ｄ、電磁石５１、及びラジアルセンサ５２の位置関係が
図７（ｂ）のようになると問題である。
【０００７】図７（ａ）のように、節ｄからみて電磁石
５１の位置とセンサ５２の位置とが、軸方向にみて同じ
側にある場合、曲げモード形状Ａの曲がり方向は、電磁
石５１及びセンサ５２からみていずれも離れた向きとな
っているため、センサ５２では回転体Ｒが離れているこ
とを検知して電磁石５１の回転体吸引力を大きくする制
御が行われる。この制御に問題はない。
５１の位置とセンサ５２の位置とが、軸方向にみて同じ
側にある場合、曲げモード形状Ａの曲がり方向は、電磁
石５１及びセンサ５２からみていずれも離れた向きとな
っているため、センサ５２では回転体Ｒが離れているこ
とを検知して電磁石５１の回転体吸引力を大きくする制
御が行われる。この制御に問題はない。
【０００８】一方、図７（ｂ）のように、電磁石５１と
センサ５２の間に節ｄが位置すると、センサ５２による
検出位置では曲げモード形状Ｂはセンサ５２から離れる
方向に曲がっているが、逆に、電磁石５１の位置では曲
げモード形状Ｂは電磁石５１に近づく方向に曲がってい
る。このような状態では、電磁石５１は回転体吸引力を
弱めるように制御されるべきであるが、実際には、セン
サ５２の検知に基づき、電磁石５１は回転体吸引力が大
きくなるように制御され、曲げ形状が大きくなってしま
う。これは、磁気軸受の制御としては全く逆の不適切な
制御となる。
センサ５２の間に節ｄが位置すると、センサ５２による
検出位置では曲げモード形状Ｂはセンサ５２から離れる
方向に曲がっているが、逆に、電磁石５１の位置では曲
げモード形状Ｂは電磁石５１に近づく方向に曲がってい
る。このような状態では、電磁石５１は回転体吸引力を
弱めるように制御されるべきであるが、実際には、セン
サ５２の検知に基づき、電磁石５１は回転体吸引力が大
きくなるように制御され、曲げ形状が大きくなってしま
う。これは、磁気軸受の制御としては全く逆の不適切な
制御となる。
【０００９】本発明はかかる問題に鑑みてなされたもの
であって、適切に制御を行うことができるようラジアル
センサが配置された制御型磁気軸受を提供することを目
的とする。
であって、適切に制御を行うことができるようラジアル
センサが配置された制御型磁気軸受を提供することを目
的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】第１の本発明は、ラジア
ルセンサによって検出された回転体のラジアル方向の変
位に基づいて電磁石を制御する制御型磁気軸受におい
て、前記電磁石は、回転体軸方向に分割された電磁石分
割体の組み合わせによって構成され、前記ラジアルセン
サは、両電磁石分割体の間に配置されていることを特徴
とする。
ルセンサによって検出された回転体のラジアル方向の変
位に基づいて電磁石を制御する制御型磁気軸受におい
て、前記電磁石は、回転体軸方向に分割された電磁石分
割体の組み合わせによって構成され、前記ラジアルセン
サは、両電磁石分割体の間に配置されていることを特徴
とする。
【００１１】ラジアルセンサを、回転体軸方向に分割さ
れた電磁石分割体の間に配置することで、ラジアルセン
サの位置と電磁石の位置を一致させることができ、回転
体の回転数が変化して曲げモードの節の位置が変化して
も、適切な制御を行うことができる。
れた電磁石分割体の間に配置することで、ラジアルセン
サの位置と電磁石の位置を一致させることができ、回転
体の回転数が変化して曲げモードの節の位置が変化して
も、適切な制御を行うことができる。
【００１２】また、前記電磁石は、前記回転体を挟んで
ラジアル方向に対をなして配置されて１組とされ、組を
なす両電磁石にそれぞれ備えられた両ラジアルセンサに
よって検出された回転体の変位に基づいて、当該組をな
す両電磁石の電磁石分割体が制御されるのが好ましい。
電磁石を電磁石分割体の組み合わせによって構成するこ
とで電磁石分割体が多数となるが、かかる構成を採用す
ることで、各電磁石分割体の制御を容易に行うことがで
きる。
ラジアル方向に対をなして配置されて１組とされ、組を
なす両電磁石にそれぞれ備えられた両ラジアルセンサに
よって検出された回転体の変位に基づいて、当該組をな
す両電磁石の電磁石分割体が制御されるのが好ましい。
電磁石を電磁石分割体の組み合わせによって構成するこ
とで電磁石分割体が多数となるが、かかる構成を採用す
ることで、各電磁石分割体の制御を容易に行うことがで
きる。
【００１３】また、第２の本発明は、ラジアルセンサに
よって検出された回転体のラジアル方向の変位に基づい
て電磁石を制御する制御型磁気軸受において、前記ラジ
アルセンサは、前記電磁石を挟んで軸方向両側に対をな
して配置され、対のラジアルセンサの出力に基づき、電
磁石の位置に対応した検出位置における回転体の変位を
演算する演算手段を備えていることを特徴とする。
よって検出された回転体のラジアル方向の変位に基づい
て電磁石を制御する制御型磁気軸受において、前記ラジ
アルセンサは、前記電磁石を挟んで軸方向両側に対をな
して配置され、対のラジアルセンサの出力に基づき、電
磁石の位置に対応した検出位置における回転体の変位を
演算する演算手段を備えていることを特徴とする。
【００１４】電磁石とラジアルセンサの位置が一致して
いなくとも、電磁石の軸方向両側で対をなすラジアルセ
ンサの各出力から電磁石に対応する位置における回転体
の変位を演算すれば、電磁石とラジアルセンサの位置が
一致しているのと同様の状態となり、回転体の回転数が
変化して曲げモードの節の位置が変化しても、適切な制
御を行うことができる。
いなくとも、電磁石の軸方向両側で対をなすラジアルセ
ンサの各出力から電磁石に対応する位置における回転体
の変位を演算すれば、電磁石とラジアルセンサの位置が
一致しているのと同様の状態となり、回転体の回転数が
変化して曲げモードの節の位置が変化しても、適切な制
御を行うことができる。
【００１５】また、前記回転体の回転数を検出する回転
数センサを更に備え、前記演算手段は、前記回転数セン
サによって検出された回転数に応じて、前記検出位置を
軸方向に異ならせて回転体の変位を演算するのが好まし
い。回転数に応じて検出位置を異ならせた方が電磁石を
適切に制御できる場合があり、回転数センサと演算手段
によって検出位置を異ならせて回転体の変位を演算する
ことで、電磁石の適切な制御が実現できる。
数センサを更に備え、前記演算手段は、前記回転数セン
サによって検出された回転数に応じて、前記検出位置を
軸方向に異ならせて回転体の変位を演算するのが好まし
い。回転数に応じて検出位置を異ならせた方が電磁石を
適切に制御できる場合があり、回転数センサと演算手段
によって検出位置を異ならせて回転体の変位を演算する
ことで、電磁石の適切な制御が実現できる。
【００１６】そして、回転体の回転数に対する曲げモー
ド節の位置を記憶するメモリを更に備え、前記演算手段
は、前記回転数センサによって検出された回転数に基づ
いて求めた曲げモード節の位置を前記検出位置として回
転体の変位を演算するのが好ましい。回転体回転数に応
じて変化する曲げモード節の位置と検出位置とを一致さ
せると、回転体の変位量をラジアルセンサが検知しない
ため、回転体の発振を防止でき、適切な制御が行える。
ド節の位置を記憶するメモリを更に備え、前記演算手段
は、前記回転数センサによって検出された回転数に基づ
いて求めた曲げモード節の位置を前記検出位置として回
転体の変位を演算するのが好ましい。回転体回転数に応
じて変化する曲げモード節の位置と検出位置とを一致さ
せると、回転体の変位量をラジアルセンサが検知しない
ため、回転体の発振を防止でき、適切な制御が行える。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態を説明する。図１〜図３は第１実施形態に係る制
御型磁気軸受を示している。回転体軸方向からみた概略
平面図である図１において示す制御型磁気軸受の電磁石
ユニット１は、回転体Ｒの周囲に配置される円筒状のハ
ウジング２を備え、このハウジング２に、電磁石３と、
ラジアルセンサ４とが取り付けられている。
施形態を説明する。図１〜図３は第１実施形態に係る制
御型磁気軸受を示している。回転体軸方向からみた概略
平面図である図１において示す制御型磁気軸受の電磁石
ユニット１は、回転体Ｒの周囲に配置される円筒状のハ
ウジング２を備え、このハウジング２に、電磁石３と、
ラジアルセンサ４とが取り付けられている。
【００１８】電磁石３は、回転体Ｒをラジアル方向に非
接触保持するためのラジアル磁気軸受を構成している。
電磁石３は複数個取り付けられており、ここでは、ラジ
アル方向２軸（Ｘ−Ｘ’，Ｙ−Ｙ’）分、計４個設けら
れており、Ｘ−Ｘ’軸方向に対をなす２個の電磁石３，
３で１組をなし、Ｙ−Ｙ’軸方向に対をなす２個の電磁
石で他の１組をなしている。各電磁石３は、複数の電磁
石分割体３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの組み合わせによって
構成されており、各電磁石分割体３ａ，３ｂ，３ｃ，３
ｄは、それぞれヘテロポーラ型の電磁石として構成され
ている。
接触保持するためのラジアル磁気軸受を構成している。
電磁石３は複数個取り付けられており、ここでは、ラジ
アル方向２軸（Ｘ−Ｘ’，Ｙ−Ｙ’）分、計４個設けら
れており、Ｘ−Ｘ’軸方向に対をなす２個の電磁石３，
３で１組をなし、Ｙ−Ｙ’軸方向に対をなす２個の電磁
石で他の１組をなしている。各電磁石３は、複数の電磁
石分割体３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの組み合わせによって
構成されており、各電磁石分割体３ａ，３ｂ，３ｃ，３
ｄは、それぞれヘテロポーラ型の電磁石として構成され
ている。
【００１９】電磁石分割体３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、
図１に示すように周方向に２列並設されているととも
に、図２に示すように軸方向にも２段並設され、各電磁
石３は計４つの電磁石分割体によって構成されている。
これらの４つの電磁石分割体の組み合わせで実質的に一
つの電磁石と同様に作用する。
図１に示すように周方向に２列並設されているととも
に、図２に示すように軸方向にも２段並設され、各電磁
石３は計４つの電磁石分割体によって構成されている。
これらの４つの電磁石分割体の組み合わせで実質的に一
つの電磁石と同様に作用する。
【００２０】前記ラジアルセンサ４は、各電磁石３に１
個ずつ設けられており、本実施形態では、４つの電磁石
分割体３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの中央位置に配置されて
いる。すなわち、ラジアルセンサ４は、周方向に並んだ
２つの電磁石分割体３ａ，３ｃ（又は３ｂ，３ｄ）の周
方向中間位置であって、回転体Ｒの軸方向に並んだ２つ
の電磁石分割体３ａ，３ｂ（又は３ｃ，３ｄ）の軸方向
中間位置に配置されている。
個ずつ設けられており、本実施形態では、４つの電磁石
分割体３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの中央位置に配置されて
いる。すなわち、ラジアルセンサ４は、周方向に並んだ
２つの電磁石分割体３ａ，３ｃ（又は３ｂ，３ｄ）の周
方向中間位置であって、回転体Ｒの軸方向に並んだ２つ
の電磁石分割体３ａ，３ｂ（又は３ｃ，３ｄ）の軸方向
中間位置に配置されている。
【００２１】図３に示すように、かかる配置のセンサ４
で検出された回転体Ｒの変位（振れ回り量）は、Ａ／Ｄ
コンバータ６によってアナログ変位信号からデジタル変
位信号に変換されＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッ
サ）７に入力される。ＤＰＳ７には、Ｘ−Ｘ’方向に組
をなす電磁石３，３のセンサ４，４、及びＹ−Ｙ’方向
に組をなす電磁石３，３のセンサ４，４からそれぞれ信
号が入力され、ＤＳＰ７は、Ｘ−Ｘ’方向に組をなす両
センサ４，４の信号から回転体ＲのＸ−Ｘ’方向の変位
を求め、Ｙ−Ｙ’方向に組をなすセンサ４，４の信号か
ら回転体ＲのＹ−Ｙ’方向の変位を求める。
で検出された回転体Ｒの変位（振れ回り量）は、Ａ／Ｄ
コンバータ６によってアナログ変位信号からデジタル変
位信号に変換されＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッ
サ）７に入力される。ＤＰＳ７には、Ｘ−Ｘ’方向に組
をなす電磁石３，３のセンサ４，４、及びＹ−Ｙ’方向
に組をなす電磁石３，３のセンサ４，４からそれぞれ信
号が入力され、ＤＳＰ７は、Ｘ−Ｘ’方向に組をなす両
センサ４，４の信号から回転体ＲのＸ−Ｘ’方向の変位
を求め、Ｙ−Ｙ’方向に組をなすセンサ４，４の信号か
ら回転体ＲのＹ−Ｙ’方向の変位を求める。
【００２２】ＤＳＰ７は、回転体Ｒの変位を減少させる
べく、電磁石３の制御信号を出力する。出力された制御
信号は、Ｄ／Ａコンバータ８によってアナログ値に変換
され、増幅器９によって増幅されて電磁石３を構成する
各電磁石分割体３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに巻装されたコ
イルに制御電流として与えられる。電磁石３の制御は、
各組毎に行われ、Ｘ−Ｘ’方向の変位はＸ−Ｘ’方向に
組をなす電磁石３，３によって制御され、Ｙ−Ｙ’方向
の変位はＹ−Ｙ’方向に組をなす電磁石３，３によって
制御される。また、１つの電磁石３を構成する電磁石分
割体３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに与えられる制御電流は、
すべて共通で与えてもよいし、あるいは各電磁石分割体
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに対して独立して与えてもよ
い。
べく、電磁石３の制御信号を出力する。出力された制御
信号は、Ｄ／Ａコンバータ８によってアナログ値に変換
され、増幅器９によって増幅されて電磁石３を構成する
各電磁石分割体３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに巻装されたコ
イルに制御電流として与えられる。電磁石３の制御は、
各組毎に行われ、Ｘ−Ｘ’方向の変位はＸ−Ｘ’方向に
組をなす電磁石３，３によって制御され、Ｙ−Ｙ’方向
の変位はＹ−Ｙ’方向に組をなす電磁石３，３によって
制御される。また、１つの電磁石３を構成する電磁石分
割体３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに与えられる制御電流は、
すべて共通で与えてもよいし、あるいは各電磁石分割体
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに対して独立して与えてもよ
い。
【００２３】前述のように、ラジアルセンサ４は、複数
の電磁石分割体の組み合わせからなる電磁石３の中央位
置にあるため、ラジアルセンサ４で検出する回転体Ｒの
変位検出位置と電磁石３の位置とが回転体軸方向におい
て一致することになり、理想的なコロケーションのセン
サ配置となる。したがって、回転体Ｒの回転数が変化し
て曲げモードの節の位置が変化しても、曲げモードの節
がセンサ４と電磁石３の間に位置することがないので、
適切な制御が行える。
の電磁石分割体の組み合わせからなる電磁石３の中央位
置にあるため、ラジアルセンサ４で検出する回転体Ｒの
変位検出位置と電磁石３の位置とが回転体軸方向におい
て一致することになり、理想的なコロケーションのセン
サ配置となる。したがって、回転体Ｒの回転数が変化し
て曲げモードの節の位置が変化しても、曲げモードの節
がセンサ４と電磁石３の間に位置することがないので、
適切な制御が行える。
【００２４】また、ラジアルセンサ４は、複数の電磁石
分割体の組み合わせからなる電磁石３の中央位置にある
ため、ラジアルセンサ変位検出位置と電磁石の位置とは
回転体周方向においても一致することになり、周方向に
おいても適切な制御が行える。
分割体の組み合わせからなる電磁石３の中央位置にある
ため、ラジアルセンサ変位検出位置と電磁石の位置とは
回転体周方向においても一致することになり、周方向に
おいても適切な制御が行える。
【００２５】図４及び図５は、第２の実施形態に係る制
御型磁気軸受を示している。この第２実施形態では、ラ
ジアルセンサとして、電磁石３の回転体軸方向一方側に
配置された第１ラジアルセンサ４ａと電磁石３の回転体
軸方向他方側に配置された第２ラジアルセンサ４ｂとが
設けられており、第１及び第２のラジアルセンサ４ａ，
４ｂとが電磁石３を挟んで対をなしている。なお、第１
及び第２ラジアルセンサ４ａ，４ｂは電磁石３の周方向
中央位置に配置されている。
御型磁気軸受を示している。この第２実施形態では、ラ
ジアルセンサとして、電磁石３の回転体軸方向一方側に
配置された第１ラジアルセンサ４ａと電磁石３の回転体
軸方向他方側に配置された第２ラジアルセンサ４ｂとが
設けられており、第１及び第２のラジアルセンサ４ａ，
４ｂとが電磁石３を挟んで対をなしている。なお、第１
及び第２ラジアルセンサ４ａ，４ｂは電磁石３の周方向
中央位置に配置されている。
【００２６】図５に示すように、軸方向に並設された第
１及び第２のラジアルセンサ４ａ，４ｂは、それぞれ回
転体Ｒの変位を検出し、各ラジアルセンサ４ａ，４ｂの
出力は、Ａ／Ｄコンバータ６，６を介してＤＳＰ７に入
力される。ＤＳＰ７では、対をなすラジアルセンサ４
ａ，４ｂの出力から、電磁石３の位置に対応した検出位
置Ｈにおける回転体Ｒの変位を演算する。この演算は、
両ラジアルセンサ４ａ，４ｂの出力値を平均化すること
によって行うことができる。
１及び第２のラジアルセンサ４ａ，４ｂは、それぞれ回
転体Ｒの変位を検出し、各ラジアルセンサ４ａ，４ｂの
出力は、Ａ／Ｄコンバータ６，６を介してＤＳＰ７に入
力される。ＤＳＰ７では、対をなすラジアルセンサ４
ａ，４ｂの出力から、電磁石３の位置に対応した検出位
置Ｈにおける回転体Ｒの変位を演算する。この演算は、
両ラジアルセンサ４ａ，４ｂの出力値を平均化すること
によって行うことができる。
【００２７】両ラジアルセンサ４ａ，４ｂの出力値を平
均化することにより、両ラジアルセンサ４ａ，４ｂの間
に位置する電磁石３の位置に対応した位置（以下「仮想
センサ位置」ともいう）Ｈにおける回転体Ｒの変位を求
めることができる。このようにＤＳＰ７は、コロケーシ
ョンとなる仮想センサ位置Ｈにおける回転体Ｒの変位を
演算により求める演算手段としても機能する。
均化することにより、両ラジアルセンサ４ａ，４ｂの間
に位置する電磁石３の位置に対応した位置（以下「仮想
センサ位置」ともいう）Ｈにおける回転体Ｒの変位を求
めることができる。このようにＤＳＰ７は、コロケーシ
ョンとなる仮想センサ位置Ｈにおける回転体Ｒの変位を
演算により求める演算手段としても機能する。
【００２８】したがって、スペース等の問題から軸方向
２段の電磁石分割体の間にラジアルセンサを配置できな
い場合や、電磁石３を軸方向２段に分割できない場合等
においては、ラジアルセンサをコロケーションセンサ配
置としなくとも、電磁石３の軸方向両側にそれぞれ設け
ることで、演算によりコロケーションセンサ出力と同等
な回転体Ｒ変位量を求めることができる。
２段の電磁石分割体の間にラジアルセンサを配置できな
い場合や、電磁石３を軸方向２段に分割できない場合等
においては、ラジアルセンサをコロケーションセンサ配
置としなくとも、電磁石３の軸方向両側にそれぞれ設け
ることで、演算によりコロケーションセンサ出力と同等
な回転体Ｒ変位量を求めることができる。
【００２９】両ラジアルセンサ４ａ，４ｂの出力値を単
に平均化する場合には、前記仮想センサ位置Ｈは両ラジ
アルセンサ４ａ，４ｂ間の中央位置となるが、両出力値
を平均化する場合に、各出力値に異なる重みを付けた重
み付け平均化演算を行うことで、仮想センサ位置Ｈを軸
方向に変化させることができる。
に平均化する場合には、前記仮想センサ位置Ｈは両ラジ
アルセンサ４ａ，４ｂ間の中央位置となるが、両出力値
を平均化する場合に、各出力値に異なる重みを付けた重
み付け平均化演算を行うことで、仮想センサ位置Ｈを軸
方向に変化させることができる。
【００３０】例えば、図６に示すように、仮想センサ位
置Ｈを第１センサ４ａ寄りの位置Ｈ１とする場合には、
第１ラジアルセンサ４ａの出力値を大きく（重み付け）
して第２ラジアルセンサ４ａの出力値との平均値を算出
することにより、算出された値は両ラジアルセンサ４
ａ，４ｂの中央位置Ｈより第１ラジアルセンサ４ａ側の
仮想センサ位置Ｈ１における変位量となる。
置Ｈを第１センサ４ａ寄りの位置Ｈ１とする場合には、
第１ラジアルセンサ４ａの出力値を大きく（重み付け）
して第２ラジアルセンサ４ａの出力値との平均値を算出
することにより、算出された値は両ラジアルセンサ４
ａ，４ｂの中央位置Ｈより第１ラジアルセンサ４ａ側の
仮想センサ位置Ｈ１における変位量となる。
【００３１】さらに、仮想センサ位置Ｈの軸方向移動が
可能であることを利用して、回転体Ｒの回転数変化によ
って変化する曲げモードの節ｄの変化に、仮想センサ位
置Ｈを追随させて変化させる演算を行うこともできる。
可能であることを利用して、回転体Ｒの回転数変化によ
って変化する曲げモードの節ｄの変化に、仮想センサ位
置Ｈを追随させて変化させる演算を行うこともできる。
【００３２】例えば、曲げモードの節ｄの位置とセンサ
位置（仮想センサ位置Ｈ）とが一致していると、回転体
Ｒの変位（振動）量をラジアルセンサが検知しないた
め、発振を防止できる。したがって、センサは、曲げモ
ードの節の位置に一致させて配置するのが理想的である
が、回転体Ｒの曲げモードの節ｄの位置は回転数によっ
て軸方向に変化するため、位置固定されたラジアルセン
サでは、曲げモードの節ｄの移動に対応できない。一
方、ラジアルセンサを位置変更自在とすると構造が複雑
となる。
位置（仮想センサ位置Ｈ）とが一致していると、回転体
Ｒの変位（振動）量をラジアルセンサが検知しないた
め、発振を防止できる。したがって、センサは、曲げモ
ードの節の位置に一致させて配置するのが理想的である
が、回転体Ｒの曲げモードの節ｄの位置は回転数によっ
て軸方向に変化するため、位置固定されたラジアルセン
サでは、曲げモードの節ｄの移動に対応できない。一
方、ラジアルセンサを位置変更自在とすると構造が複雑
となる。
【００３３】これに対し、軸方向に対をなすラジアルセ
ンサ４ａ，４ｂによって仮想センサ位置Ｈにおける変位
を演算する方式にあっては、前述のように仮想センサ位
置Ｈを演算によって変化させることができる。
ンサ４ａ，４ｂによって仮想センサ位置Ｈにおける変位
を演算する方式にあっては、前述のように仮想センサ位
置Ｈを演算によって変化させることができる。
【００３４】そして、予め測定された曲げモードの節の
位置の回転体回転数による変化データが記憶されたメモ
リ１０と、回転体Ｒの回転数を測定する回転数センサ１
１とを設けておくことで（図５参照）、ＤＳＰ７では、
回転数センサ１１で測定した回転数に基づいて現在の節
ｄ１の位置を求め、現在の節の位置ｄ１と仮想センサ位
置Ｈ１とを一致させつつ、電磁石３の制御をすることが
でき、発振を防止できる。
位置の回転体回転数による変化データが記憶されたメモ
リ１０と、回転体Ｒの回転数を測定する回転数センサ１
１とを設けておくことで（図５参照）、ＤＳＰ７では、
回転数センサ１１で測定した回転数に基づいて現在の節
ｄ１の位置を求め、現在の節の位置ｄ１と仮想センサ位
置Ｈ１とを一致させつつ、電磁石３の制御をすることが
でき、発振を防止できる。
【００３５】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。例えば、上記実施形態では電磁石分割
体としてヘテロポーラ電磁石を例示して説明したが、ホ
モポーラ型電磁石を採用することもできる。
るものではない。例えば、上記実施形態では電磁石分割
体としてヘテロポーラ電磁石を例示して説明したが、ホ
モポーラ型電磁石を採用することもできる。
【００３６】
【発明の効果】第１の本発明によれば、ラジアルセンサ
を、回転体軸方向に分割された電磁石分割体の間に配置
したので、ラジアルセンサの位置と電磁石の位置を一致
させることができ、回転体の回転数が変化して曲げモー
ドの節の位置が変化しても、適切な制御を行うことがで
きる。また、回転体を挟んでラジアル方向に対となって
組をなす両電磁石にそれぞれ備えられた両ラジアルセン
サによって検出された回転体の変位に基づいて、当該組
をなす両電磁石の電磁石分割体を制御することで、各電
磁石分割体の制御を容易に行うことができる。
を、回転体軸方向に分割された電磁石分割体の間に配置
したので、ラジアルセンサの位置と電磁石の位置を一致
させることができ、回転体の回転数が変化して曲げモー
ドの節の位置が変化しても、適切な制御を行うことがで
きる。また、回転体を挟んでラジアル方向に対となって
組をなす両電磁石にそれぞれ備えられた両ラジアルセン
サによって検出された回転体の変位に基づいて、当該組
をなす両電磁石の電磁石分割体を制御することで、各電
磁石分割体の制御を容易に行うことができる。
【００３７】また、第２の本発明によれば、電磁石とラ
ジアルセンサの位置が一致していなくとも、電磁石の軸
方向両側で対をなすラジアルセンサの各出力から演算に
より電磁石に対応する位置における回転体の変位を求め
ることができ、回転体の回転数が変化して曲げモードの
節の位置が変化しても、適切な制御を行うことができ
る。また、回転数センサと演算手段によって検出位置を
異ならせて回転体の変位を演算すれば、電磁石の適切な
制御が実現でき、さらに、回転体回転数に応じて変化す
る曲げモード節の位置と検出位置とを一致させると、回
転体の変位量をラジアルセンサが検知しないため、回転
体の発振を防止でき、適切な制御が行える。
ジアルセンサの位置が一致していなくとも、電磁石の軸
方向両側で対をなすラジアルセンサの各出力から演算に
より電磁石に対応する位置における回転体の変位を求め
ることができ、回転体の回転数が変化して曲げモードの
節の位置が変化しても、適切な制御を行うことができ
る。また、回転数センサと演算手段によって検出位置を
異ならせて回転体の変位を演算すれば、電磁石の適切な
制御が実現でき、さらに、回転体回転数に応じて変化す
る曲げモード節の位置と検出位置とを一致させると、回
転体の変位量をラジアルセンサが検知しないため、回転
体の発振を防止でき、適切な制御が行える。
【図１】第１実施形態に係る制御型磁気軸受の電磁石ユ
ニットを回転体軸方向からみた平面図である。
ニットを回転体軸方向からみた平面図である。
【図２】第１実施形態の制御型磁気軸受の側断面図であ
る。
る。
【図３】第１実施形態の制御型磁気軸受の制御装置の構
成図である。
成図である。
【図４】第２実施形態に係る制御型磁気軸受の側断面図
である。
である。
【図５】第２実施形態の制御型磁気軸受の制御装置の構
成図である。
成図である。
【図６】第２実施形態において仮想センサ位置を曲げモ
ードの節に追随させる場合の概念図である。
ードの節に追随させる場合の概念図である。
【図７】電磁石とラジアルセンサの位置が異なる場合の
問題点を説明する説明図である。
問題点を説明する説明図である。
３ 電磁石
３ａ 電磁石分割体
３ｂ 電磁石分割体
３ｃ 電磁石分割体
３ｄ 電磁石分割体
４ ラジアルセンサ
４ａ 第１ラジアルセンサ
４ｂ 第２ラジアルセンサ
７ ＤＳＰ（演算手段）
Ｒ 回転体
Ｈ 仮想センサ位置（検出位置）
ｄ 曲げモード節
Claims (5)
- 【請求項１】ラジアルセンサによって検出された回転体
のラジアル方向の変位に基づいて電磁石を制御する制御
型磁気軸受において、 前記電磁石は、回転体軸方向に分割された電磁石分割体
の組み合わせによって構成され、 前記ラジアルセンサは、両電磁石分割体の間に配置され
ていることを特徴とする制御型磁気軸受。 - 【請求項２】前記電磁石は、前記回転体を挟んでラジア
ル方向に対をなして配置されて１組とされ、 組をなす両電磁石にそれぞれ備えられた両ラジアルセン
サによって検出された回転体の変位に基づいて、当該組
をなす両電磁石の電磁石分割体が制御されることを特徴
とする請求項１記載の制御型磁気軸受。 - 【請求項３】ラジアルセンサによって検出された回転体
のラジアル方向の変位に基づいて電磁石を制御する制御
型磁気軸受において、 前記ラジアルセンサは、前記電磁石を挟んで軸方向両側
に対をなして配置され、 対のラジアルセンサの出力に基づき、電磁石の位置に対
応した検出位置における回転体の変位を演算する演算手
段を備えていることを特徴とする制御型磁気軸受。 - 【請求項４】前記回転体の回転数を検出する回転数セン
サを更に備え、 前記演算手段は、前記回転数センサによって検出された
回転数に応じて、前記検出位置を軸方向に異ならせて回
転体の変位を演算することを特徴とする請求項３記載の
制御型磁気軸受。 - 【請求項５】回転体の回転数に対する曲げモード節の位
置を記憶するメモリを更に備え、 前記演算手段は、前記回転数センサによって検出された
回転数に基づいて求めた曲げモード節の位置を前記検出
位置として回転体の変位を演算することを特徴とする請
求項４記載の制御型磁気軸受。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001343322A JP3766013B2 (ja) | 2001-11-08 | 2001-11-08 | 制御型磁気軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001343322A JP3766013B2 (ja) | 2001-11-08 | 2001-11-08 | 制御型磁気軸受 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003148468A true JP2003148468A (ja) | 2003-05-21 |
| JP3766013B2 JP3766013B2 (ja) | 2006-04-12 |
Family
ID=19157030
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001343322A Expired - Fee Related JP3766013B2 (ja) | 2001-11-08 | 2001-11-08 | 制御型磁気軸受 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3766013B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005032675A1 (de) * | 2005-07-13 | 2007-01-25 | Renk Ag | Aktives Magnetlager mit integrierter Wegsensorik |
| US8003299B2 (en) | 2004-04-30 | 2011-08-23 | Eastman Kodak Company | Photosensitive original printing plate for relief printing, method for producing relief printing plate, and light-shielding ink for performing the method |
| EP3023655A1 (en) * | 2014-11-24 | 2016-05-25 | ABB Technology AG | Active magnetic bearing arrangement and method |
| WO2017006844A1 (ja) * | 2015-07-07 | 2017-01-12 | エドワーズ株式会社 | 電磁石ユニット、磁気軸受装置及び真空ポンプ |
| CN113833757A (zh) * | 2021-09-23 | 2021-12-24 | 北京航空航天大学 | 一种五自由度转子轴向位移自传感磁悬浮轴承 |
-
2001
- 2001-11-08 JP JP2001343322A patent/JP3766013B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8003299B2 (en) | 2004-04-30 | 2011-08-23 | Eastman Kodak Company | Photosensitive original printing plate for relief printing, method for producing relief printing plate, and light-shielding ink for performing the method |
| DE102005032675A1 (de) * | 2005-07-13 | 2007-01-25 | Renk Ag | Aktives Magnetlager mit integrierter Wegsensorik |
| EP3023655A1 (en) * | 2014-11-24 | 2016-05-25 | ABB Technology AG | Active magnetic bearing arrangement and method |
| WO2017006844A1 (ja) * | 2015-07-07 | 2017-01-12 | エドワーズ株式会社 | 電磁石ユニット、磁気軸受装置及び真空ポンプ |
| JP2017020520A (ja) * | 2015-07-07 | 2017-01-26 | エドワーズ株式会社 | 電磁石ユニット、磁気軸受装置及び真空ポンプ |
| CN113833757A (zh) * | 2021-09-23 | 2021-12-24 | 北京航空航天大学 | 一种五自由度转子轴向位移自传感磁悬浮轴承 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3766013B2 (ja) | 2006-04-12 |
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