JP2627893B2 - ラジアル磁気軸受の制御装置 - Google Patents
ラジアル磁気軸受の制御装置Info
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- JP2627893B2 JP2627893B2 JP10733387A JP10733387A JP2627893B2 JP 2627893 B2 JP2627893 B2 JP 2627893B2 JP 10733387 A JP10733387 A JP 10733387A JP 10733387 A JP10733387 A JP 10733387A JP 2627893 B2 JP2627893 B2 JP 2627893B2
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- Japan
- Prior art keywords
- magnetic bearing
- rotating body
- natural frequency
- rotation speed
- control device
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- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、ラジアル磁気軸受の制御装置に関する。
従来の技術とその問題点 ラジアル磁気軸受の制御装置は基本的には回転体を剛
体と仮定して設計した制御回路を用いているが、より大
きな剛性を得ようとすると、回転体が曲げ固有振動数で
発振し、制御不能となる。これを抑制するため、固有振
動数に対する種々の補償方法が行なわれている。ところ
が、回転体が高速になると、ジャイロ作用のために回転
体の固有振動数は変化する。すなわち、回転体の固有振
動数は回転速度が上昇すると前向き固有振動数と後向き
固有振動数に分岐し、前向き固有振動数は高周波数側
に、後向き固有振動数は低周波数側に推移する（第４図
参照）。第４図において、ａは停止状態の固有振動数を
示し、ｂは前向き固有振動数の推移を、ｃは後向き固有
振動数の推移をそれぞれ示している。また、ｄは、回転
体の回転速度と振動数の関係を示している。このように
回転体の固有振動数は回転速度により変化するため、停
止状態で固有振動数に対する補償により安定であったも
のが、高速回転になると補償すべき周波数が変化するた
めに発振し制御不能となる問題が生じる。たとえば、第
４図において、ｄで示すように回転体の回転速度すなわ
ち振動数を上昇させていくと、これが回転体の停止状態
の固有振動数に達する前に点Ａにおいて後向き固有振動
数と合致して発振する。
体と仮定して設計した制御回路を用いているが、より大
きな剛性を得ようとすると、回転体が曲げ固有振動数で
発振し、制御不能となる。これを抑制するため、固有振
動数に対する種々の補償方法が行なわれている。ところ
が、回転体が高速になると、ジャイロ作用のために回転
体の固有振動数は変化する。すなわち、回転体の固有振
動数は回転速度が上昇すると前向き固有振動数と後向き
固有振動数に分岐し、前向き固有振動数は高周波数側
に、後向き固有振動数は低周波数側に推移する（第４図
参照）。第４図において、ａは停止状態の固有振動数を
示し、ｂは前向き固有振動数の推移を、ｃは後向き固有
振動数の推移をそれぞれ示している。また、ｄは、回転
体の回転速度と振動数の関係を示している。このように
回転体の固有振動数は回転速度により変化するため、停
止状態で固有振動数に対する補償により安定であったも
のが、高速回転になると補償すべき周波数が変化するた
めに発振し制御不能となる問題が生じる。たとえば、第
４図において、ｄで示すように回転体の回転速度すなわ
ち振動数を上昇させていくと、これが回転体の停止状態
の固有振動数に達する前に点Ａにおいて後向き固有振動
数と合致して発振する。
この発明の目的は、上記の問題を解決し、全ての回転
速度において安定な制御が可能なラジアル磁気軸受の制
御装置を提供することにある。
速度において安定な制御が可能なラジアル磁気軸受の制
御装置を提供することにある。
問題点を解決するための手段 この発明によるラジアル磁気軸受の制御装置は、 回転体の半径方向の位置を検出する位置センサーの出
力信号にもとづいてラジアル磁気軸受を制御する装置で
あって、 回転体の回転速度に相当する固有振動数に中心周波数
を一致させるように回転体の回転速度に応じて中心周波
数を変化させる補償回路を備えていることを特徴とする
ものである。
力信号にもとづいてラジアル磁気軸受を制御する装置で
あって、 回転体の回転速度に相当する固有振動数に中心周波数
を一致させるように回転体の回転速度に応じて中心周波
数を変化させる補償回路を備えていることを特徴とする
ものである。
作用 補償回路の中心周波数が回転体の回転速度に相当する
固有振動数に一致するように回転体の回転速度に応じて
変化するので、回転体の固有振動数が回転速度により変
化しても、全ての回転速度において固有振動数に対する
補償ができる。
固有振動数に一致するように回転体の回転速度に応じて
変化するので、回転体の固有振動数が回転速度により変
化しても、全ての回転速度において固有振動数に対する
補償ができる。
実 施 例 第１図は、この発明の１実施例を示す。
この制御装置は、回転体（図示略）の半径方向の位置
を検出する位置センサー（１）の出力信号にもとづいて
ラジアル磁気軸受（11）を制御するものであり、磁気軸
受制御回路（12）、補償回路（13）および電力増幅器
（14）より構成されている。磁気軸受制御回路（12）
は、位置センサー（10）の出力信号を処理して、これに
応じた磁気軸受（11）の制御信号を出力するものであ
る。電力増幅器（14）は、補償回路（13）の出力信号を
増幅して磁気軸受（11）を構成する電磁石に出力するも
のである。なお、位置センサー（10）、磁気軸受（1
1）、磁気軸受制御回路（12）および電力増幅器（14）
は公知の任意の構成をとりうるものであるから、詳細な
説明は省略する。
を検出する位置センサー（１）の出力信号にもとづいて
ラジアル磁気軸受（11）を制御するものであり、磁気軸
受制御回路（12）、補償回路（13）および電力増幅器
（14）より構成されている。磁気軸受制御回路（12）
は、位置センサー（10）の出力信号を処理して、これに
応じた磁気軸受（11）の制御信号を出力するものであ
る。電力増幅器（14）は、補償回路（13）の出力信号を
増幅して磁気軸受（11）を構成する電磁石に出力するも
のである。なお、位置センサー（10）、磁気軸受（1
1）、磁気軸受制御回路（12）および電力増幅器（14）
は公知の任意の構成をとりうるものであるから、詳細な
説明は省略する。
補償回路（13）は、回転速度センサー（15）、周波数
−電圧変換器（F/V変換器）（16）、演算回路（17）お
よび電圧可変型ノッチフィルタ（18）よりなり、このノ
ッチフィルタ（18）が磁気軸受制御回路（12）と電力増
幅器（14）の間に配置されている。電圧可変型ノッチフ
ィルタ（18）は、電圧により中心周波数を連続的に変え
られるようにしたものであり、この中心周波数を中心と
する狭い範囲の周波数帯域を阻止する。回転速度センサ
ー（15）は、回転体の回転速度に比例したパルス信号を
出力し、F/V変換器（16）は、この回転速度センサー（1
5）の出力信号を周波数に比例した電圧に変換して演算
回路（17）に出力する。演算回路（17）には第４図に示
すような回転体の回転速度と後向き固有振動数との関係
が設定されており、回転速度に比例するF/V変換器（1
6）の出力電圧に応じて、回転速度に対応した後向き固
有振動数に比例した電圧を出力する。したがって、回転
体の回転速度が変化しても、これに応じてノッチフィル
タ（18）の中心周波数も変化し、常に回転体の回転速度
に相当する後向き固有振動数に一致する。このため、回
転体の固有振動数が回転速度により変化しても、全ての
回転速度において固有振動数に対する補償ができる。
−電圧変換器（F/V変換器）（16）、演算回路（17）お
よび電圧可変型ノッチフィルタ（18）よりなり、このノ
ッチフィルタ（18）が磁気軸受制御回路（12）と電力増
幅器（14）の間に配置されている。電圧可変型ノッチフ
ィルタ（18）は、電圧により中心周波数を連続的に変え
られるようにしたものであり、この中心周波数を中心と
する狭い範囲の周波数帯域を阻止する。回転速度センサ
ー（15）は、回転体の回転速度に比例したパルス信号を
出力し、F/V変換器（16）は、この回転速度センサー（1
5）の出力信号を周波数に比例した電圧に変換して演算
回路（17）に出力する。演算回路（17）には第４図に示
すような回転体の回転速度と後向き固有振動数との関係
が設定されており、回転速度に比例するF/V変換器（1
6）の出力電圧に応じて、回転速度に対応した後向き固
有振動数に比例した電圧を出力する。したがって、回転
体の回転速度が変化しても、これに応じてノッチフィル
タ（18）の中心周波数も変化し、常に回転体の回転速度
に相当する後向き固有振動数に一致する。このため、回
転体の固有振動数が回転速度により変化しても、全ての
回転速度において固有振動数に対する補償ができる。
第２図はこの発明の他の実施例を示し、上記実施例と
同じ部分には同一の符号を付している。
同じ部分には同一の符号を付している。
この制御装置の補償回路（20）は、回転速度センサー
（15）、F/V変換器（16）、レベル判定回路（21）およ
び位相進み回路（22）よりなり、位相進み回路（22）が
磁気軸受制御回路（12）と電力増幅器（14）の間に配置
されている。第３図に詳細に示されているように、位相
進み回路（22）は公知の位相進み回路のコンデンサが複
数個並列に接続されたものであり、各コンデンサ（C1）
（C2）、（C3）……（Cn）にはそれぞれスイッチ（S1）
（S2）（S3）……（Sn）が直列に接続されている。レベ
ル判定回路（21）は位相進み回路（22）のコンデンサ
（C1）〜（Cn）に対応して並列に接続された複数のレベ
ル判定器（L1）（L2）（L3）…（Ln）を備えており、各
判定器（L1）〜（Ln）には回転体の回転速度領域を複数
に分割した範囲がそれぞれ設定されている。各判定器
（L1）〜（Ln）にはF/V変換器（16）の出力信号が入力
し、各判定器（L1）〜（Ln）は入力信号が設定範囲内に
あるときに作動して対応するコンデンサ（C1）〜（Cn）
のスイッチ（S1）〜（Sn）を閉じる。なお、各コンデン
サ（C1）〜（Cn）の容量は対応するレベル判定器（L1）
〜（Ln）が作動する回転速度に対応する後向き固有振動
数に位相進み回路（22）の中心周波数が一致するように
決められている。したがって、回転体の回転速度が変化
しても、これに対応するレベル判定器（L1）〜（Ln）が
作動して対応するスイッチ（S1）〜（Sn）を閉じ、位相
進み回路（22）の中心周波数が常に回転体の回転速度に
相当する後向き固有振動数に一致する。このため、回転
体の固有振動数が回転速度により変化しても、全ての回
転速度において固有振動数に対する補償ができる。
（15）、F/V変換器（16）、レベル判定回路（21）およ
び位相進み回路（22）よりなり、位相進み回路（22）が
磁気軸受制御回路（12）と電力増幅器（14）の間に配置
されている。第３図に詳細に示されているように、位相
進み回路（22）は公知の位相進み回路のコンデンサが複
数個並列に接続されたものであり、各コンデンサ（C1）
（C2）、（C3）……（Cn）にはそれぞれスイッチ（S1）
（S2）（S3）……（Sn）が直列に接続されている。レベ
ル判定回路（21）は位相進み回路（22）のコンデンサ
（C1）〜（Cn）に対応して並列に接続された複数のレベ
ル判定器（L1）（L2）（L3）…（Ln）を備えており、各
判定器（L1）〜（Ln）には回転体の回転速度領域を複数
に分割した範囲がそれぞれ設定されている。各判定器
（L1）〜（Ln）にはF/V変換器（16）の出力信号が入力
し、各判定器（L1）〜（Ln）は入力信号が設定範囲内に
あるときに作動して対応するコンデンサ（C1）〜（Cn）
のスイッチ（S1）〜（Sn）を閉じる。なお、各コンデン
サ（C1）〜（Cn）の容量は対応するレベル判定器（L1）
〜（Ln）が作動する回転速度に対応する後向き固有振動
数に位相進み回路（22）の中心周波数が一致するように
決められている。したがって、回転体の回転速度が変化
しても、これに対応するレベル判定器（L1）〜（Ln）が
作動して対応するスイッチ（S1）〜（Sn）を閉じ、位相
進み回路（22）の中心周波数が常に回転体の回転速度に
相当する後向き固有振動数に一致する。このため、回転
体の固有振動数が回転速度により変化しても、全ての回
転速度において固有振動数に対する補償ができる。
発明の効果 この発明のラジアル磁気軸受の制御装置によれば、上
述のように、停止時から高速回転に至るまで、全ての回
転速度において固有振動数に対する補償ができる。この
ため、常に安定な制御が可能になり、より高い軸受剛性
が得られる。
述のように、停止時から高速回転に至るまで、全ての回
転速度において固有振動数に対する補償ができる。この
ため、常に安定な制御が可能になり、より高い軸受剛性
が得られる。
第１図はこの発明の１実施例を示すラジアル磁気軸受の
制御装置の電気ブロック図、第２図はこの発明の他の実
施例を示す第１図相当の図面、第３図は第２図のレベル
判定回路および位相進み回路を詳細に示すブロック図、
第４図は回転体の回転速度と固有振動数の関係を示すグ
ラフである。 （10）……位置センサー、（11）……ラジアル磁気軸
受、（13）（20）……補償回路。
制御装置の電気ブロック図、第２図はこの発明の他の実
施例を示す第１図相当の図面、第３図は第２図のレベル
判定回路および位相進み回路を詳細に示すブロック図、
第４図は回転体の回転速度と固有振動数の関係を示すグ
ラフである。 （10）……位置センサー、（11）……ラジアル磁気軸
受、（13）（20）……補償回路。
Claims (2)
- 【請求項１】回転体の半径方向の位置を検出する位置セ
ンサーの出力信号にもとづいてラジアル磁気軸受を制御
する装置であって、 回転体の回転速度に相当する固有振動数に中心周波数を
一致させるように回転体の回転速度に応じて中心周波数
を変化させる補償回路を備えていることを特徴とするラ
ジアル磁気軸受の制御装置。 - 【請求項２】補償回路が、中心周波数を変化させうる電
圧可変型ノッチフィルタを備えていることを特徴とする
特許請求の範囲第１項に記載のラジアル磁気軸受の制御
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10733387A JP2627893B2 (ja) | 1987-04-30 | 1987-04-30 | ラジアル磁気軸受の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10733387A JP2627893B2 (ja) | 1987-04-30 | 1987-04-30 | ラジアル磁気軸受の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63275814A JPS63275814A (ja) | 1988-11-14 |
| JP2627893B2 true JP2627893B2 (ja) | 1997-07-09 |
Family
ID=14456391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10733387A Expired - Fee Related JP2627893B2 (ja) | 1987-04-30 | 1987-04-30 | ラジアル磁気軸受の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2627893B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01150015A (ja) * | 1987-12-04 | 1989-06-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 磁気軸受制御装置 |
| JPH03231315A (ja) * | 1990-02-07 | 1991-10-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 磁気軸受の制御装置 |
| JP4560765B2 (ja) * | 2003-12-05 | 2010-10-13 | 株式会社村田製作所 | 積層型電子部品の製造方法 |
| CN113287973B (zh) * | 2021-04-26 | 2022-05-03 | 宁波德晶元科技有限公司 | 一种基于转速补偿分析的吸尘器堵口程度判定方法与系统 |
-
1987
- 1987-04-30 JP JP10733387A patent/JP2627893B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63275814A (ja) | 1988-11-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |