JP2601485Y2 - Magnetic bearing device - Google Patents

Magnetic bearing device

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JP2601485Y2
JP2601485Y2 JP1993018071U JP1807193U JP2601485Y2 JP 2601485 Y2 JP2601485 Y2 JP 2601485Y2 JP 1993018071 U JP1993018071 U JP 1993018071U JP 1807193 U JP1807193 U JP 1807193U JP 2601485 Y2 JP2601485 Y2 JP 2601485Y2
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rotating body
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Inventor
雅之 山本
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セイコー精機株式会社
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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)

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本考案は、磁気軸受装置に係り、
例えば、ターボ分子ポンプやスピンドル等に用いられる
磁気軸受装置に関する。
The present invention relates to a magnetic bearing device,
For example, the present invention relates to a magnetic bearing device used for a turbo molecular pump, a spindle, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ICの製造等の高度のクリーン環
境が要求される場所で使用される、例えばターボ分子ポ
ンプ等では、ロータを電磁石の磁力によって浮上させ、
これを非接触で保持する磁気軸受装置が用いられてい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, for example, in a turbo molecular pump or the like which is used in a place where a high clean environment is required such as IC manufacturing, a rotor is levitated by the magnetic force of an electromagnet,
A magnetic bearing device that holds this in a non-contact manner is used.

【0003】図4は、磁気軸受装置の概略構成を表した
ものである。この磁気軸受装置では、ロータ10は、電
磁石11a、11b及び12a、12bが発生する磁力
により磁気浮上される。ロータ10の位置は、位置セン
サ14a、14b、15a、15bにより検出されるよ
うになっており、この検出値は、図示しない制御回路に
供給されるようになっている。ロータ10の浮上位置
は、この図示しない制御回路による電磁石11a、11
b及び12a、12bの励磁電流の制御によって、所定
位置(制御中心)に保たれるようになっている。
FIG. 4 shows a schematic configuration of a magnetic bearing device. In this magnetic bearing device, the rotor 10 is magnetically levitated by the magnetic force generated by the electromagnets 11a, 11b and 12a, 12b. The position of the rotor 10 is detected by position sensors 14a, 14b, 15a, and 15b, and the detected value is supplied to a control circuit (not shown). The floating position of the rotor 10 is determined by the electromagnets 11 a and 11
By controlling the exciting currents b, 12a, and 12b, a predetermined position (control center) is maintained.

【0004】電磁石11a、11bと電磁石12a、1
2bの外側には、電磁石11a、11b及び12a、1
2bより内径が小さく、ロータ10の径より内径が大き
い保護ベアリング16、17が、それぞれ設けられ、ロ
ータ10が直接電磁石11a、11b及び12a、12
bと接触しないようになっている。所定位置に磁気浮上
されたロータ10は、モーター18によって高速回転さ
れるようになっている。
The electromagnets 11a and 11b and the electromagnets 12a and
2b, the electromagnets 11a, 11b and 12a, 1
Protective bearings 16 and 17 each having an inner diameter smaller than 2b and an inner diameter larger than the rotor 10 are provided, and the rotor 10 is directly connected to the electromagnets 11a, 11b and 12a and 12a.
b. The rotor 10 magnetically levitated at a predetermined position is rotated at a high speed by a motor 18.

【0005】このような磁気軸受装置では、ロータ10
の回転時に制御回路等に故障が発生したり、あるいは、
外部から過大な振動、衝撃等が加わったりすると、制御
不能となって、ロータ10は大きく振れ回ることがあ
る。また、ロータ10を停止状態から定格回転数まで回
転させる時も、その過程において共振点を通過しなけれ
ばならないので、ロータ10は大きく振れ回る場合があ
る。
In such a magnetic bearing device, the rotor 10
If a failure occurs in the control circuit during rotation of
When excessive vibration, impact, or the like is applied from the outside, the control becomes impossible and the rotor 10 may swing largely. Also, when the rotor 10 is rotated from the stop state to the rated rotation speed, the rotor 10 must pass through the resonance point in the process, so that the rotor 10 may swing largely.

【0006】ところで、このロータ10の振れ回りに
は、シリンドリカルモードの振れ回りとコニカルモード
の振れ回りとがあり、磁気軸受装置では、ロータ10が
停止状態から定格回転数になるまで、これら2つのモー
ドの共振点を通過しなければならない。
By the way, the whirling of the rotor 10 includes a whirling in a cylindrical mode and a whirling in a conical mode. Must pass through the resonance point of the mode.

【0007】図5及び図6は、シリンドリカルモードと
コニカルモードにおけるロータ10の振れ回りをそれぞ
れ表したものである。なお、図においてxPh,xPbは、
保護ベアリング16、17の取付け位置におけるロータ
10中心の制御中心Oからの変位を表しており、xSh
Sbは、位置センサ14a及び14bと位置センサ15
a及び15bの取付け位置におけるロータ10中心の制
御中心Oからの変位を表わしたものである。
FIGS. 5 and 6 show whirling of the rotor 10 in the cylindrical mode and the conical mode, respectively. In the figure, x Ph and x Pb are:
The displacement of the center of the rotor 10 from the control center O at the mounting position of the protective bearings 16 and 17 is represented by x Sh ,
x Sb is the position sensors 14a and 14b and the position sensor 15
The displacement of the center of the rotor 10 from the control center O at the mounting positions of a and 15b is shown.

【0008】図5に示すシリンドリカルモードでは、ロ
ータ10は、その各部において振幅(回転半径)をほぼ
等しくして矢印A、A′で示すように振れ回る。すなわ
ち、xPh≒xSh≒xSb≒xPbという関係で振れ回る。一
方、図6のコニカルモードでは、ロータ10は、矢印
B、B′で示すように、ある特定の点Cを固定点とし
て、ロータ10の両端部において振れ回りの振幅(回転
半径)を大きくして振れ回る。すなわち、〔xPh〕>
〔xSh〕,〔xPb〕>〔xSb〕という関係で振れ回る。
In the cylindrical mode shown in FIG. 5, the rotor 10 oscillates as indicated by arrows A and A 'with substantially equal amplitudes (rotational radii) at respective portions thereof. That is, it oscillates in a relationship of x Ph ≒ x Sh ≒ x Sb ≒ x Pb . On the other hand, in the conical mode of FIG. 6, the rotor 10 increases the amplitude of the whirling (rotation radius) at both ends of the rotor 10 with a certain point C as a fixed point, as indicated by arrows B and B '. Swing around. That is, [x Ph ]>
It swings in the relationship of [x Sh ], [x Pb ]> [x Sb ].

【0009】但し、変位xPh,xPb及びxSh,xSbは、
ロータ10が制御中心Oより上方に振れている時は正の
値をとり、下方に振れている時は負の値をとるとする。
また、この明細書において、〔n〕はnの絶対値を表す
こととする。以上のような振れ回りにおいて、振幅が更
に大きくなると、ロータ10は保護ベアリング16、1
7に接触するようになる。保護ベアリング16、17
は、このような場合を想定して設けられているものでは
あるが、接触時にロータ10が高回転であったり、ある
いは、低回転であってもこのような接触状態が長く続い
たりすると、保護ベアリング16、17が著しく消耗し
てしまう。そして、最終的には保護ベアリング16、1
7がかじりついてロータ10自体に損傷を与えてしまう
虞れがある。
However, the displacements x Ph , x Pb and x Sh , x Sb are:
When the rotor 10 swings upward from the control center O, it takes a positive value, and when it swings downward, it takes a negative value.
In this specification, [n] represents the absolute value of n. In the whirling as described above, when the amplitude is further increased, the rotor 10 is moved to the protective bearings 16 and 1.
7 comes into contact. Protective bearings 16, 17
Is provided in consideration of such a case. However, if the rotor 10 rotates at a high speed at the time of contact, or if such a contact state continues for a long time even at a low speed, protection is provided. The bearings 16 and 17 are significantly worn. Finally, the protective bearings 16, 1
There is a possibility that the rotor 7 itself may be damaged due to galling.

【0010】そこで、このようなロータ10への損傷を
防ぐため、磁気軸受装置では、ロータ10が保護ベアリ
ング16、17に接触する程、振れ回りの振幅が大きく
なると、これを大外乱と判断して、直ちにロータ10の
回転を停止させるようにしている。
Therefore, in order to prevent such damage to the rotor 10, in the magnetic bearing device, when the amplitude of the whirling becomes larger as the rotor 10 comes into contact with the protective bearings 16 and 17, this is judged as a large disturbance. Thus, the rotation of the rotor 10 is immediately stopped.

【0011】但し、大外乱の判断は、各位置センサ14
a、14b及び15a、15bによってロータ10の振
れ回りの振幅を監視することにより、この検出値である
変位xSh,xSbを基に行われる。すなわち、変位xSh
Sbが、予め設定された所定の振幅値(しきい値)より
大きいか否かで、大外乱の判断を行う。
However, the determination of the disturbance is made by each position sensor 14.
By monitoring the amplitude of the whirling of the rotor 10 by a, 14b and 15a, 15b, the detection is performed based on the displacements x Sh , x Sb which are the detected values. That is, displacement x Sh ,
Whether or not x Sb is larger than a predetermined amplitude value (threshold value) is determined as a large disturbance.

【0012】ところが、磁気軸受装置の構造上の制約か
ら、位置センサ14a、14b及び15a、15bは、
保護ベアリング16、17よりも内側に取付けられてい
るので、図6に示すようなコニカルモードでは、変位x
Sh,xSbは、保護ベアリング16、17近傍での実際の
振れ回り振幅、すなわち変位xPh,xPbより小さい値と
なる。
However, due to structural limitations of the magnetic bearing device, the position sensors 14a, 14b and 15a, 15b
In the conical mode as shown in FIG. 6, the displacement x
Sh and xSb are smaller than the actual whirling amplitudes near the protective bearings 16 and 17, that is, smaller than the displacements xPh and xPb .

【0013】従って、ロータ10が保護ベアリング1
6、17に接触しないという条件で、変位xSh,xSb
よって大外乱の判断をしようとするには、コニカルモー
ドにおいて変位xPh,xPbが最大値を取った時の変位x
Sh,xSbをしきい値として設定する必要があり、従来で
は、このコニカルモードでの振れ回りを基準に設定した
しきい値を基に大外乱の判断を行っていた。
Therefore, the rotor 10 is mounted on the protective bearing 1.
In order to judge a large disturbance based on the displacements x Sh and x Sb on the condition that the displacements x Sh and x Sb do not come into contact with the contact points 6 and 17, the displacement x when the displacements x Ph and x Pb take the maximum value in the conical mode.
It is necessary to set Sh and x Sb as threshold values. Conventionally, a large disturbance is determined based on the threshold value set based on the whirling in the conical mode.

【0014】[0014]

【考案が解決しようとする課題】しかし、このようにコ
ニカルモードを基準に大外乱の判断を行うと、しきい値
の幅が狭いので、シリンドリカルモードでロータ10が
振れ回った場合に、その振れ回り振幅が、保護ベアリン
グ16、17と接触する程大きくないにもかかわらず、
大外乱であると判断してしまう。
However, when a large disturbance is determined on the basis of the conical mode as described above, the width of the threshold value is narrow. Therefore, when the rotor 10 swings in the cylindrical mode, the swing Although the rotation amplitude is not large enough to contact the protective bearings 16 and 17,
We judge that it is a great disturbance.

【0015】従って、従来では、実際には大外乱は発生
していないにもかかわらず、ロータ10の回転を停止さ
せていたので、停止回数が多く、装置の運転する上で効
率が悪かった。そこで、本考案の目的は、実際にロータ
が保護ベアリングと接触する虞れのある振れ回りのみを
大外乱として検出し、回転体の停止回数を少なくするこ
とのできる磁気軸受装置を提供することにある。
Therefore, in the prior art, the rotation of the rotor 10 was stopped even though no large disturbance actually occurred, so that the number of stops was large and efficiency in operating the apparatus was poor. Therefore, an object of the present invention is to provide a magnetic bearing device that can detect only whirling that may actually cause the rotor to come into contact with the protective bearing as a large disturbance, and can reduce the number of stops of the rotating body. is there.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本考案では、軸を中心に
回転する円筒形状の回転体を所定位置に磁気浮上させる
磁気発生手段と、この磁気発生手段によって所定位置に
浮上された前記回転体の軸中心と同心的に配設された保
護ベアリングと、この保護ベアリングに対して前記回転
体の軸方向に並設され前記回転体の位置を検出する位置
検出手段と、この位置検出手段で検出した検出値から前
記保護ベアリングと前記回転体との間の距離を演算する
距離演算手段と、この距離演算手段が演算した前記保護
ベアリングと前記回転体との間の距離が所定値以下にな
ると前記回転体の回転の停止を指令する停止指令手段と
を磁気軸受装置に具備させて前記目的を達成する。
According to the present invention, magnetic generating means for magnetically levitating a cylindrical rotary body rotating about an axis to a predetermined position, and the rotary body levitated to a predetermined position by the magnetic generating means. A protection bearing disposed concentrically with the center of the shaft, position detection means for juxtaposing the protection bearing in the axial direction of the rotating body for detecting the position of the rotating body, and detection by the position detecting means. Distance calculating means for calculating a distance between the protective bearing and the rotating body from the detected value, and the distance between the protective bearing and the rotating body calculated by the distance calculating means is equal to or less than a predetermined value. The above object is achieved by providing a magnetic bearing device with stop command means for commanding the rotation of the rotating body to stop.

【0017】[0017]

【作用】上記の磁気軸受装置では、回転体が磁気発生手
段により所定位置に磁気浮上されると、位置検出手段が
回転体の位置を検出し、この検出値から、距離演算手段
がベアリングと前記回転体との間の距離を演算する。停
止指令手段は、この演算した距離が所定値以下になる
と、前記回転体の回転の停止を指令する。
In the magnetic bearing device described above, when the rotating body is magnetically levitated to a predetermined position by the magnetism generating means, the position detecting means detects the position of the rotating body, and based on the detected value, the distance calculating means determines the distance between the bearing and the bearing. Calculate the distance to the rotating body. When the calculated distance becomes equal to or less than a predetermined value, the stop command means issues a command to stop the rotation of the rotating body.

【0018】[0018]

【実施例】以下、本考案の磁気軸受装置における一実施
例を図1ないし図3を参照して詳細に説明する。なお、
従来例と同様の構成については同一の符号を付し、その
詳細な説明は、適宜省略することとする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the magnetic bearing device according to the present invention will be described below in detail with reference to FIGS. In addition,
The same components as those in the conventional example are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted as appropriate.

【0019】図1は、本考案の実施例による磁気軸受装
置の構成の一部を表したものである。但し、この磁気軸
受装置は、ロータ10をその径方向に4軸制御するよう
になっているが、各軸共、同様の構成を有するので、2
つ軸制御(例えば、X軸方向に関する制御)に関する構
成のみを図示し、以下、これを中心に説明する。
FIG. 1 shows a part of the configuration of a magnetic bearing device according to an embodiment of the present invention. However, this magnetic bearing device controls the rotor 10 in four axes in the radial direction. However, since each shaft has the same configuration,
Only the configuration relating to single-axis control (for example, control in the X-axis direction) is illustrated, and the following description will focus on this configuration.

【0020】磁気軸受装置は、位置検出回路20a及び
20b、演算回路21、保護シーケンス回路22、異常
表示回路23を備えている。位置検出回路20a、20
bは、それぞれ位置センサ14a、14b及び15a、
15bと接続されている。位置検出回路20aは、位置
センサ14a、14bの出力信号から、ロータ10の変
位xShを検出するようになっている。位置検出回路20
bは、位置センサ15a、15bの出力信号から、変位
Sbを検出するようになっている。この位置検出回路2
0a、20bは、ロータ10の位置制御を行う図示しな
い制御回路と接続されており、検出した変位xSh,xSb
をこの図示しない制御回路に供給するようになってい
る。
The magnetic bearing device includes position detection circuits 20a and 20b, an operation circuit 21, a protection sequence circuit 22, and an abnormality display circuit 23. Position detection circuits 20a, 20
b are position sensors 14a, 14b and 15a, respectively.
15b. The position detection circuit 20a detects a displacement x Sh of the rotor 10 from output signals of the position sensors 14a and 14b. Position detection circuit 20
“b” detects the displacement x Sb from the output signals of the position sensors 15a and 15b. This position detection circuit 2
Reference numerals 0a and 20b are connected to a control circuit (not shown) for controlling the position of the rotor 10, and the detected displacements x Sh and x Sb
Is supplied to a control circuit (not shown).

【0021】一方、この変位xSh,xSbは、変位信号と
して演算回路21にも供給されるようになっており、後
述する所定の演算処理を施すことによって、保護ベアリ
ング16、17の取付け位置におけるロータ10の変位
Ph,xPbが算出されるようになっている。算出された
変位xPh,xPbの値は、保護シーケンス回路22に送ら
れるようになっている。
On the other hand, the displacements x Sh and x Sb are also supplied to the arithmetic circuit 21 as displacement signals. , The displacements x Ph and x Pb of the rotor 10 are calculated. The calculated values of the displacements x Ph and x Pb are sent to the protection sequence circuit 22.

【0022】保護シーケンス回路22は、この演算回路
21からの変位xPh,xPbを基にロータ10の振れ回り
を監視し、大外乱が生じていると判断すると、所定のシ
ーケンス制御を行うものである。この保護シーケンス回
路22は、図示しないメモリを有している。このメモリ
には、ロータ10が振れ回った時に、保護ベアリング1
6、17に接触しないという条件において、ロータ10
が取りうる最大の振幅値(変位xPh,xPbが取り得る最
大値)が、しきい値として格納されている。大外乱が生
じているか否かの判断は、このしきい値と演算回路21
で演算した実際の変位xPh,xPbとを比較することによ
り行われるようになっている。
The protection sequence circuit 22 monitors the whirling of the rotor 10 based on the displacements x Ph and x Pb from the arithmetic circuit 21 and performs a predetermined sequence control when it is determined that a large disturbance has occurred. It is. The protection sequence circuit 22 has a memory (not shown). This memory contains the protective bearing 1 when the rotor 10 swings around.
Under the condition that the rotor 10 does not come into contact with
The maximum amplitude value that can be taken (the maximum value that can be taken by the displacements x Ph and x Pb ) is stored as a threshold value. The determination as to whether or not a large disturbance has occurred is made based on the threshold value and the arithmetic circuit 21.
The comparison is made by comparing the actual displacements x Ph and x Pb calculated in the above.

【0023】また、保護シーケンス回路22は、図示し
ないが、モーター18の駆動制御系に接続されており、
大外乱を検出すると、これにモーター18の停止を指令
する制御信号を送出するようになっている。一方、保護
シーケンス回路22は、異常表示回路23とも接続され
ており、大外乱を検出すると、異常表示回路23に大外
乱の検出を知らせる信号を供給するようになっている。
異常表示回路23は、これにより、例えば警告ランプを
点灯させる等して、操作者に異常を知らせるようになっ
ている。
Although not shown, the protection sequence circuit 22 is connected to a drive control system of the motor 18.
When a large disturbance is detected, a control signal for instructing the stop of the motor 18 is sent to this. On the other hand, the protection sequence circuit 22 is also connected to the abnormality display circuit 23, and when a large disturbance is detected, supplies a signal notifying the detection of the large disturbance to the abnormality display circuit 23.
Thus, the abnormality display circuit 23 informs the operator of the abnormality, for example, by turning on a warning lamp.

【0024】図2は、各変位xPh,xPb及びxSh,xSb
が生じている位置の中心線O′からの距離を表してい
る。但し、中心線O′は位置センサ14a、14bと位
置センサ15a、15bとから等距離の位置を表してお
り、lPhは保護ベアリング16から中心線O′までの距
離を、lPbは保護ベアリング17から中心線O′までの
距離を表している。lS は、位置センサ14a、14b
と位置センサ15a、15bとの間の距離を表してい
る。
FIG. 2 shows the displacements x Ph , x Pb and x Sh , x Sb.
Represents the distance from the center line O 'of the position where the occurrence occurs. However, the center line O 'represents a position equidistant from the position sensors 14a and 14b and the position sensors 15a and 15b, l Ph represents the distance from the protection bearing 16 to the center line O', and l Pb represents the protection bearing. 17 represents the distance from the center line O ′. l S is the position sensor 14a, 14b
And the distance between the position sensors 15a and 15b.

【0025】このように各位置における中心線O′から
の距離を定めると、これらの関係は以下のようになる。 xPh=(xSh+xSb)/2+(xSh−xSb)lPh/lS …(1) xPb=(xSh+xSb)/2−(xSh−xSb)lPb/lS …(2) 演算回路21は、以上の式(1),(2)に基づいて、
位置検出回路20a、20bからの変位信号の値xSh
Sbを演算し、保護ベアリング16、17の取付け位置
におけるロータ10の変位xPh,xPbを求めるようにな
っている。
When the distance from the center line O 'at each position is determined as described above, these relationships are as follows. x Ph = (x Sh + x Sb) / 2 + (x Sh -x Sb) l Ph / l S ... (1) x Pb = (x Sh + x Sb) / 2- (x Sh -x Sb) l Pb / l S ... (2) The arithmetic circuit 21 calculates, based on the above equations (1) and (2),
The value x Sh of the displacement signal from the position detection circuits 20a and 20b,
By calculating x Sb , displacements x Ph and x Pb of the rotor 10 at the mounting positions of the protective bearings 16 and 17 are obtained.

【0026】図3は、このような演算を行う演算回路2
1の詳細構成を表している。すなわち、演算回路21
は、加算処理を行う演算器30、35と、減算処理を行
う演算器32、36と、それぞれ1/2、lPh/lS
Pb/lS の値を乗算する演算器31、33、34とを
備えている。
FIG. 3 shows an operation circuit 2 for performing such an operation.
1 shows a detailed configuration. That is, the arithmetic circuit 21
Are arithmetic units 30 and 35 for performing addition processing, and arithmetic units 32 and 36 for performing subtraction processing, respectively, 1 /, l Ph / l S ,
Computing units 31, 33, and 34 for multiplying the value of l Pb / l S are provided.

【0027】次に、このように構成された実施例の動作
について説明する。周知の如くロータ10を電磁石11
a、11b及び12a、12b等により磁気浮上させ
て、モーター18により回転させると、共振点において
ロータ10は大きく振れ回ることがある。この時のロー
タ10の振れ回りは、位置センサ14a、14b及び1
5a、15bによって検知され、位置検出回路20a、
20bでそれぞれ変位xSh,xSbとして検出される。そ
して、この変位xSh,xSbは、演算回路21に供給さ
れ、演算回路21では、式(1),(2)の演算が行わ
れる。
Next, the operation of the embodiment configured as described above will be described. As is well known, the rotor 10 is connected to the electromagnet 11
When magnetically levitated by a, 11b and 12a, 12b, etc., and rotated by the motor 18, the rotor 10 may swing largely at the resonance point. The whirling of the rotor 10 at this time is caused by the position sensors 14a, 14b and 1
5a, 15b, and the position detection circuit 20a,
At 20b, they are detected as displacements x Sh and x Sb respectively. Then, the displacements x Sh and x Sb are supplied to an arithmetic circuit 21, and the arithmetic circuit 21 performs the calculations of Expressions (1) and (2).

【0028】すなわち、位置検出回路20a、20bか
らの変位xShとxSbは、演算器30で加算されると共
に、演算器32によって減算処理される。演算器30に
おける加算値(xSh+xSb)は、演算器31によって1
/2にされる。一方、演算器32における減算値(xSh
−xSb)には、演算器33においてlPh/lS の値が乗
算されると共に、演算器34でlPb/lS の値が乗算さ
れる。演算器31で演算された値((xSh+xSb)/
2)と演算器33で演算された値((xSh−xSb)lPh
/lS )は、演算器35で加算され、変位xPhを得る。
一方、演算器36では、演算器31で演算された値
((xSh+xSb)/2)から演算器34で演算された値
((xSh−xSb)xPb/lS )を引く演算が行われ、変
位xPbを得る。
That is, the displacements x Sh and x Sb from the position detection circuits 20 a and 20 b are added by the computing unit 30 and subtracted by the computing unit 32. The addition value (x Sh + x Sb ) in the arithmetic unit 30 is 1 by the arithmetic unit 31.
/ 2. On the other hand, the subtraction value (x Sh
−x Sb ) is multiplied by a value of l Ph / l S in a computing unit 33 and is also multiplied by a value of l Pb / l S in a computing unit 34. The value calculated by the calculator 31 ((x Sh + x Sb ) /
2) and the value calculated by the calculator 33 ((x Sh -x Sb ) l Ph
/ L s ) is added by the computing unit 35 to obtain a displacement x Ph .
On the other hand, the arithmetic unit 36 subtracts the computed value calculator 31 ((x Sh + x Sb ) / 2) values calculated by the calculator 34 from ((x Sh -x Sb) x Pb / l S) An operation is performed to obtain a displacement xPb .

【0029】演算回路21によって、変位xPh,xPb
求まると、保護シーケンス回路22は、この変位xPh
Pbが図示しないメモリに格納されているしきい値より
大きいか否かを判断し、しきい値よりも小さければ、そ
のまま振れ回りの監視を続ける。
[0029] by the arithmetic circuit 21, the displacement x Ph, when x Pb is obtained, protection sequence circuit 22, the displacement x Ph,
It is determined whether or not x Pb is larger than a threshold value stored in a memory (not shown). If smaller than the threshold value, monitoring of the whirling is continued.

【0030】一方、しきい値以上であれば大外乱と判断
し、保護シーケンス回路22は、図示しないモーター1
8の制御回路にモーター18の回転停止を指令する制御
信号を送出する。また、異常表示回路23に信号を送出
して、警告ランプ等を点灯させる。これにより、モータ
ー18は停止し、大外乱によるロータ10の保護ベアリ
ング16、17への接触は防がれ、一方、操作者は警告
ランプの点灯を見ることにより異常を知ることとなる。
On the other hand, if it is equal to or greater than the threshold value, it is determined that a large disturbance has occurred, and the protection sequence circuit 22
A control signal for instructing the control circuit 8 to stop the rotation of the motor 18 is transmitted. Further, a signal is sent to the abnormality display circuit 23 to turn on a warning lamp or the like. As a result, the motor 18 is stopped, and the rotor 10 is prevented from coming into contact with the protective bearings 16 and 17 due to a large disturbance. On the other hand, the operator knows the abnormality by watching the lighting of the warning lamp.

【0031】以上述べたように、本実施例による磁気軸
受装置では、変位xSh,xSbに式(1),(2)で示す
演算処理を施すことによって、保護ベアリング16、1
7の取付け位置における回転体の振れ回りの振幅を検出
するようにしているので、ロータ10が保護ベアリング
16、17に接触しない範囲内において最大限の振れ回
り振幅を許容することができる。すなわち、振れ回りの
モードに関係なく、従来より大外乱検出のためのしきい
値を大きく設定することができる。
As described above, in the magnetic bearing device according to the present embodiment, the protection bearings 16, 1 and 2 are subjected to the arithmetic processing represented by the equations (1) and (2) on the displacements x Sh and x Sb.
Since the amplitude of whirling of the rotating body at the mounting position of 7 is detected, the maximum whirling amplitude can be allowed within a range where the rotor 10 does not contact the protective bearings 16 and 17. That is, the threshold value for detecting a large disturbance can be set to be larger than in the related art regardless of the whirling mode.

【0032】これにより、ロータ10を停止状態から定
格運転する場合に共振点の通過が容易となり、大外乱検
出による回転体の停止回数が少なくなるので、効率良く
装置の運転を行うことができる。以上、本考案の一実施
例による磁気軸受装置について説明したが、もちろん、
本考案はこれに限定されず、本考案の技術的思想に基づ
いて種々の変形が可能である。
This makes it easier to pass the resonance point when the rotor 10 is in rated operation from the stopped state, and reduces the number of times the rotating body is stopped by detecting a large disturbance, so that the apparatus can be operated efficiently. The magnetic bearing device according to the embodiment of the present invention has been described above.
The present invention is not limited to this, and various modifications are possible based on the technical idea of the present invention.

【0033】例えば、以上の実施例で磁気軸受装置は、
ロータ10をその径方向に4軸制御するようになってい
たが、もちろん、2軸制御をするタイプの磁気軸受装置
でもよい。また、電磁石11a、11b及び12a、1
2bの代わりに、永久磁石を用いた場合にも本考案は適
用可能である。
For example, in the above embodiment, the magnetic bearing device
Although the rotor 10 is controlled by four axes in the radial direction, a magnetic bearing device of a type by which two axes are controlled may be used. Also, the electromagnets 11a, 11b and 12a, 1
The present invention is applicable to a case where a permanent magnet is used instead of 2b.

【0034】また、以上の実施例では、演算回路21が
ロータ10の変位xSh,xSbから変位xPh,xPbを求め
ることによって、保護シーケンス回路22が大外乱の判
断を行っていたが、演算回路21が変位xSh,xSbから
ロータ10と保護ベアリング16、17の間の距離を算
出し、この距離が所定値(ほぼ0とする)と等しくなっ
た場合に、大外乱と判断してもよい。
Also, in the above embodiment, the protection sequence circuit 22 determines a large disturbance by the arithmetic circuit 21 obtaining the displacements x Ph and x Pb from the displacements x Sh and x Sb of the rotor 10. The arithmetic circuit 21 calculates the distance between the rotor 10 and the protective bearings 16 and 17 from the displacements x Sh and x Sb , and when this distance becomes equal to a predetermined value (substantially 0), it is determined that a large disturbance has occurred. May be.

【0035】また、以上の実施例では、位置センサ14
a、14b及び15a、15bは保護ベアリング16、
17の内側に取付けられていたが、外側に取付けられて
いてもよい。
In the above embodiment, the position sensor 14
a, 14b and 15a, 15b are protective bearings 16,
Although attached to the inside of 17, it may be attached to the outside.

【0036】[0036]

【考案の効果】本考案の磁気軸受装置は、位置検出手段
の検出値に所定の演算を施すことによって得られたベア
リングと回転体との間の距離を基に大外乱検出の判断を
するので、実際に回転体がベアリングと接触する虞れの
ある振れ回りのみを大外乱として検出することができ、
大外乱検出時の保護シーケンスによる回転体の停止回数
を少なくして、効率良く装置を運転することができる。
According to the magnetic bearing device of the present invention, large disturbance detection is determined based on the distance between the bearing and the rotating body obtained by performing a predetermined operation on the detection value of the position detecting means. It is possible to detect only whirling that may actually cause the rotating body to come into contact with the bearing as a large disturbance,
The number of stops of the rotating body due to the protection sequence at the time of detecting a large disturbance can be reduced, and the apparatus can be operated efficiently.

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

【図1】本考案の一実施例における磁気軸受装置の主要
部の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a main part of a magnetic bearing device according to an embodiment of the present invention.

【図2】同磁気軸受装置のロータの各部における振れ回
りの振幅と、その位置関係を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory view showing the amplitude of whirling in each part of a rotor of the magnetic bearing device and a positional relationship between the amplitudes.

【図3】同磁気軸受装置の演算回路の詳細を示す説明図
である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing details of an arithmetic circuit of the magnetic bearing device.

【図4】従来の磁気軸受装置の概略を示す断面図であ
る。
FIG. 4 is a sectional view schematically showing a conventional magnetic bearing device.

【図5】同磁気軸受装置のロータのシリンドリカルモー
ドでの振れ回りを示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing whirling of a rotor of the magnetic bearing device in a cylindrical mode.

【図6】同磁気軸受装置のロータのコニカルモードでの
振れ回りを示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing whirling of the rotor of the magnetic bearing device in a conical mode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 ロータ 11a,11b,12a,12b 電磁石 14a,14b,15a,15b 位置センサ 16,17 保護ベアリング 20a 20b 位置検出回路 21 演算回路 22 保護シーケンス回路 30,31,32,33,34,35,36 演算器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Rotor 11a, 11b, 12a, 12b Electromagnet 14a, 14b, 15a, 15b Position sensor 16, 17 Protection bearing 20a 20b Position detection circuit 21 Operation circuit 22 Protection sequence circuit 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36 Operation vessel

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】(57) [Scope of request for utility model registration] 【請求項1】 軸を中心に回転する円筒形状の回転体を
所定位置に磁気浮上させる磁気発生手段と、 この磁気発生手段によって所定位置に浮上された前記回
転体の軸中心と同心的に配設された保護ベアリングと、 この保護ベアリングに対して前記回転体の軸方向に並設
され、前記回転体の位置を検出する位置検出手段と、 この位置検出手段で検出した検出値から前記保護ベアリ
ングと前記回転体との間の距離を演算する距離演算手段
と、 この距離演算手段が演算した前記保護ベアリングと前記
回転体との間の距離が所定値以下になると、前記回転体
の回転の停止を指令する停止指令手段とを具備すること
を特徴とする磁気軸受装置。
1. A magnetism generating means for magnetically levitating a cylindrical rotating body rotating about an axis to a predetermined position, and being arranged concentrically with an axis center of the rotating body levitated to a predetermined position by the magnetic generating means. A protective bearing provided, position detecting means for juxtaposing the protective bearing in the axial direction of the rotating body, and detecting a position of the rotating body; and a protective bearing based on a detection value detected by the position detecting means. Distance calculating means for calculating the distance between the rotating body and the rotating body; and when the distance between the protective bearing and the rotating body calculated by the distance calculating means becomes a predetermined value or less, the rotation of the rotating body is stopped. And a stop instruction means for instructing the magnetic bearing device.
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