JP2549159Y2 - 磁気軸受を用いた誘導電動機の電源装置 - Google Patents

磁気軸受を用いた誘導電動機の電源装置

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JP2549159Y2 JP1991042897U JP4289791U JP2549159Y2 JP 2549159 Y2 JP2549159 Y2 JP 2549159Y2 JP 1991042897 U JP1991042897 U JP 1991042897U JP 4289791 U JP4289791 U JP 4289791U JP 2549159 Y2 JP2549159 Y2 JP 2549159Y2
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は、ターボ分子ポンプ等に
用いられる磁気軸受を用いた誘導電動機の電源装置に関
するものである。
【0002】
【従来技術】磁気軸受を用いた誘導電動機を駆動源とす
るターボ分子ポンプなどにおいては、従来運転操作手順
が必要で、ポンプの駆動前に軸受の磁気浮上を行い、停
止のときは回転が停止若しくはタッチダウンベアリング
の安全回転数に低下するまでの軸受の磁気浮上を継続さ
せるように運転している。そのため電源装置の電源を切
るときは運転員はポンプ停止を確認して操作している。
【0003】このような電源装置においては、ポンプ運
転中に停電や人為的ミスによる電源遮断等が発生すると
磁気軸受の電磁力が突然失われることになる。これを防
ぐためバッテリーを使用して停電時に該バッテリーから
電源を供給し、磁気軸受の浮上を継続させ、ポンプの減
速動作を行い安全にポンプを停止できるように対策して
いる。
【0004】
【考案が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
構成の電源装置においては、バッテリーを緊急対策とし
て常備しなければならず、また当然これらを浮動充電し
ておくための充電装置が必要となるという問題があっ
た。しかもバッテリーはその体積及び重量も大きく、ポ
ンプ駆動装置のかなりのスペースを占拠し、装置重量も
重くなり、且つ定期的にメンテナンスや交換が必要であ
った。しかも、短時間の使用頻度に制限があり、停電事
故が頻発すると充電が間に合わず磁気軸受浮上ができな
くなるという問題もあった。
【0005】本考案は上述の点に鑑みてなされたもの
で、バッテリーを用いることなく運転停止操作が簡単
で、且つ通常停止時及び停電による非常停止時において
同一回路構成で誘導電動機の回転数がタッチダウンベ
アリングの安全回転数に低下するまで磁気浮上を行
ことのできる信頼性の高い磁気軸受を用いた誘導電動機
の電源装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本考案は、図1に示すように、交流を直流に変換する整
流回路1、該整流回路1からの直流出力を交流に変換す
インバータ回路2及び該インバータ回路2を制御する
インバータ制御回路6を具備し、インバータ回路2
らの交流出力を磁気軸受で支承された誘導電動機7に供
給するように構成された磁気軸受を用いた誘導電動機の
電源装置において、DC−DCコンバータ31と定電圧
回路33を具備する磁気軸受電源装置3を設け、整流回
路1からの直流出力を該磁気軸受電源装置3及び磁気軸
受駆動回路9を介して磁気軸受駆動コイル10に供給す
るように構成すると共に該磁気軸受電源装置3の出力を
インバータ制御回路6に供給するように構成し、更に通
常運転停止時及び停電による非常停止時の誘導電動機7
の回生交流電力をインバータ回路2が具備するダイオー
ドD 〜D で構成された整流回路を介して直流出力に
変換し、該直流出力を磁気軸受電源装置3のDC−DC
コンバータ31に直接供給するように構成したことを特
徴とする。
【0007】
【作用】本考案は磁気軸受を用いた誘導電動機の電源装
置を上記のように構成することにより、磁気軸受装置の
電源及びインバータ制御回路の電源に整流回路1の直流
出力を使用すると共に、通常停止時及び停電による非常
停止時の磁気軸受装置の電源及びインバータ制御回路の
電源に誘導電動機の回生交流電力をインバータが具備す
るダイオードで構成された整流回路を介して変換した直
流出力を使用するので、通常停止時と停電による非常停
止時の磁気軸受装置に直流出力を供給するための回路構
成が全く同一となり、通常の運転停止時に誘導電動機の
回転数がタッチダウンベアリングの安全回転数に低下す
るまで磁気浮上を行なうことが確認できるので、停電に
よる非常停止時でも同様な働きが保証されることにな
る。
【0008】
【実施例】以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説
明する。図1は本考案の電源装置の構成を示すブロック
図である。図1において、通常運転で電源スイッチ12
を投入するとAC電源入力端子より商用交流電力がヒュ
ーズ13を通って整流器1に流れ、該整流器1の出力側
には交流が直流に変換されて出力する。更に、逆流防止
ダイオード5を通して平滑用コンデンサ4に印加された
電圧は平滑されてリップル分の少ない直流成分となる。
【0009】平滑された直流電圧はトランジスタQ1,
Q2,Q3,Q4,Q5,Q6で構成された三相インバータ
回路2に供給されると共に、DC−DCコンバータ3
1、設定比較回路32及び定電圧回路33で構成される
磁気軸受電源装置3に供給される。
【0010】磁気軸受電源装置3は入力があると直ちに
定電圧回路33から定電圧を出力し、磁気軸受検出回路
8、磁気軸受駆動回路9及び磁気軸受駆動コイル10に
供給し、ポンプの回転翼(図示せず)に直結した誘導電
動機7の回転子は直ちに磁気浮上する。
【0011】一方、定電圧回路33からの定電圧はイン
バータ制御回路6にも供給され、該インバータ制御回路
6の出力側には設定電圧に対応した周波数になるように
設定されたインバータ制御パルスが発生し、三相インバ
ータ回路2の各トランジスタQ1〜Q6のベースにこの制
御パルスを供給する。
【0012】平滑コンデンサ4の両端の直流電圧は三相
インバータ回路2に供給されるので、インバータ制御回
路6の制御パルス信号に従って該三相インバータ回路2
の出力に三相交流が発生し、ターボ分子ポンプに直結さ
れた三相誘導電動機7に三相交流電力印加される。ここ
で三相誘導電動機7はインバータ制御パルスの周波数に
応じた回転磁界が発生し回転する。このインバータの制
御方式は平滑コンデンサ4に印加される直流電圧にあま
り変動の無いPWM(パルス幅変調)方式等が望まし
い。
【0013】三相誘導電動機7に直結したパルスジェネ
レータ14から三相誘導電動機7の回転数に対応したパ
ルスが発生し、パルス信号変換回路15でアナログ信号
に変換されてインバータ制御回路6に入力する。インバ
ータ制御回路6は予め設定された信号と比較して三相誘
導電動機7の回転数が設定回転数になるように周波数を
制御する。
【0014】磁気軸受検出回路8は磁気軸受検出コイル
11でポンプ回転翼と電動機回転子が一体となった回転
軸が磁気浮上するのを検出し、その検出した信号を増幅
する。磁気軸受検出回路8で増幅された検出信号に基づ
いて磁気軸受駆動回路9は磁気軸受駆動コイル10に検
出信号に比例した電流を流し上記回転軸を適正な位置に
磁気浮上させる。
【0015】ポンプを止めるために電源スイッチ12を
遮断したとき、又は停電になった時電源電圧検出回路1
6は整流器1の出力側に直流電圧が無くなったことを検
知し、その信号をインバータ制御回路6に出力する。イ
ンバータ制御回路6はパルス信号変換回路15からの回
転数信号と自発のインバータ制御パルス信号を比較し、
誘導電動機7の回転数より低い回転数になるように制御
パルスの周波数を下げる。
【0016】三相誘導電動機7は逆トルクとなるため発
電を行うようになり、その発電した交流電圧はインバー
タ回路2のダイオードD1〜D6からなるダイオードブリ
ッジで整流され平滑用コンデンサ4に回生電力として直
流電圧となって発生する。この回生電圧は通常運転時の
電圧より高く、且つ回転数に応じて電圧の変動があるが
磁気軸受電源装置3の定電圧回路33の動作で安定した
電圧を出力するようになっている。
【0017】回生電力は磁気軸受電源装置3で消費する
ため三相誘導電動機7は回生制動がかかりフリーランの
時より回転数が早く低下する。また、三相誘導電動機7
に制動がかかり減速してくると当然、回生電力も低下す
る定電圧回路33はタッチダウンベアリングの安全回転
数までは磁気軸受が磁気浮上できる充分な電力を供給す
るように設定する。
【0018】三相誘導電動機7の定格回転時は定電圧回
路33の入力電圧は高いので分圧回路(図示せず)を設
けて電圧を下げて入力し、設定比較回路32の動作で三
相誘導導電機がある回転数に低下したとき内部の切換器
(図示せず)が切り替わって定電圧回路の入力電圧を上
げる働きをするようにっている。
【0019】
【考案の効果】以上説明したように本考案によれば、下
記のような優れた効果が得られる。 (1)磁気軸受装置の電源及びインバータ制御回路の電
源に誘導電動機を駆動するインバータ回路に入力される
整流回路の直流出力を使用すると共に、通常運転停止時
及び停電による非常停止時の磁気軸受装置の電源及びイ
ンバータ制御回路の電源を誘導電動機の回生交流電力を
インバータが具備するダイオードで構成された整流回路
を介して変換した直流出力を使用するので、通常運転停
止時と停電による非常停止時の磁気軸受装置に直流出力
を供給するための回路構成が全く同一となり、通常の運
転停止時に誘導電動機の回転数がタッチダウンベアリン
グの安全回転数に低下するまで磁気浮上を行なうことが
確認できるので、停電による非常停止時でも同様な働き
が保証され信頼性が極めて高くなる。また、回路構成が
簡単となり、停止運転操作も簡単で且つ停電事故が短時
間に頻発してもなんら問題ない。
【0020】(2)従来、必要だったバッテリーや充電
器が不要となり、従ってそれに付随するメンテナンスが
不要になるため多大のメリットが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案の電源装置の構成を示すブロック図であ
る。
【符号の説明】
1 整流器 2 インバータ回路 3 磁気軸受電源装置 4 平滑コンデンサ 5 逆流防止ダイオード 6 インバータ制御回路 7 三相誘導電動機 8 磁気軸受検出回路 9 磁気軸受駆動回路 10 磁気軸受駆動コイル 11 磁気軸受検出コイル 12 電源スイッチ 13 ヒューズ 14 パルスジェネレータ 15 パルス信号変換回路 16 電源電圧検出回路 31 DC−DCコンバータ 32 設定比較回路 33 定電圧回路

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流を直流に変換する整流回路、該整流
    回路からの直流出力を交流に変換するインバータ回路及
    該インバータ回路を制御するインバータ制御回路を具
    備し、該インバータ回路から交流出力を磁気軸受で
    承された誘導電動機に供給するように構成された磁気軸
    受を用いた誘導電動機の電源装置において、 DC−DCコンバータと定電圧回路を具備する磁気軸受
    電源装置を設け、前記整流回路からの直流出力を該磁気
    軸受電源装置及び磁気軸受駆動回路を介して磁気軸受駆
    動コイルに供給するように構成すると共に該磁気軸受電
    源装置の出力を前記インバータ制御回路に供給するよう
    に構成し、更に通常停止時及び停電による非常停止時
    前記誘導電動機の回生交流電力を前記インバータ回路が
    具備するダイオードで構成された整流回路を介して直流
    出力に変換し、該直流出力を前記磁気軸受電源装置のD
    C−DCコンバータに直接供給するように構成したこと
    を特徴とする磁気軸受を用いた誘導電動機の電源装置。
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