JP3019651B2 - 回転機の振動抑制装置 - Google Patents
回転機の振動抑制装置Info
- Publication number
- JP3019651B2 JP3019651B2 JP5045556A JP4555693A JP3019651B2 JP 3019651 B2 JP3019651 B2 JP 3019651B2 JP 5045556 A JP5045556 A JP 5045556A JP 4555693 A JP4555693 A JP 4555693A JP 3019651 B2 JP3019651 B2 JP 3019651B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibration
- rotating machine
- yoke
- rotating
- shaft
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- 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
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/10—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system
- F16F15/18—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using electric, magnetic or electromagnetic means
-
- 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
- F16C39/00—Relieving load on bearings
- F16C39/06—Relieving load on bearings using magnetic means
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/08—Structural association with bearings
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans
- H02K7/16—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans for operation above the critical speed of vibration of the rotating parts
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
- Motor Or Generator Frames (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は高速かつ安定した回転
動作が必要とされる回転機に好適な振動抑制装置に関す
る。
動作が必要とされる回転機に好適な振動抑制装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図５は紡糸工程内の繊維機械等に適用さ
れるオーバハングローラ付回転機１の構成を示すもので
あり、同図には回転機１の軸線Ｊより片側の部分を裁断
した状態が示されている。同図に示す通り、回転機１の
本体は、駆動対象たる装置２に固定されている。３は回
転機１の回転軸たるシャフトであり、回転機１の本体内
部を貫通している。このシャフト１の周囲はロータ６に
よって取り囲まれており、このロータ６に回転駆動する
磁力を発生するステータ７がロータ６を取り囲むように
回転機本体の内側に取り付けられている。シャフト１の
一端はボールベアリングＢ１を介して本体端部の軸受部
４１により支持されており、シャフト１の他端に至るま
での途中の部分は軸受部４２によりボールベアリングＢ
２を介して支持される。そして、軸受部４２から回転機
外部へ突出したシャフト３の端部にはローラ５が取り付
けられている。回転機１が発生する回転駆動力は、この
ローラ５を介し駆動対象たる装置に伝達される。
れるオーバハングローラ付回転機１の構成を示すもので
あり、同図には回転機１の軸線Ｊより片側の部分を裁断
した状態が示されている。同図に示す通り、回転機１の
本体は、駆動対象たる装置２に固定されている。３は回
転機１の回転軸たるシャフトであり、回転機１の本体内
部を貫通している。このシャフト１の周囲はロータ６に
よって取り囲まれており、このロータ６に回転駆動する
磁力を発生するステータ７がロータ６を取り囲むように
回転機本体の内側に取り付けられている。シャフト１の
一端はボールベアリングＢ１を介して本体端部の軸受部
４１により支持されており、シャフト１の他端に至るま
での途中の部分は軸受部４２によりボールベアリングＢ
２を介して支持される。そして、軸受部４２から回転機
外部へ突出したシャフト３の端部にはローラ５が取り付
けられている。回転機１が発生する回転駆動力は、この
ローラ５を介し駆動対象たる装置に伝達される。
【０００３】かかる構成を有する回転機１によれば、ス
テータ７が発生する磁力により、ロータ６に回転力が付
与され、この回転力がシャフト３を介してローラ５に伝
達される。そして、紡糸工程においては、このように回
転駆動されるローラ５より、糸に張力を付与したり、あ
るいは糸をガイドするといった処理が行われる。
テータ７が発生する磁力により、ロータ６に回転力が付
与され、この回転力がシャフト３を介してローラ５に伝
達される。そして、紡糸工程においては、このように回
転駆動されるローラ５より、糸に張力を付与したり、あ
るいは糸をガイドするといった処理が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、最近は、生
産効率の向上等の要請により、この種の回転機のローラ
が大形化しつつある。しかし、ローラを大形化すると、
これに伴って回転機の軸端負荷および軸端質量が大きく
なり、ローラを含む回転系に不釣り合い量に基づく大き
な振動が発生するという問題が生じる。以下、この問題
について図６〜図８を参照し説明する。
産効率の向上等の要請により、この種の回転機のローラ
が大形化しつつある。しかし、ローラを大形化すると、
これに伴って回転機の軸端負荷および軸端質量が大きく
なり、ローラを含む回転系に不釣り合い量に基づく大き
な振動が発生するという問題が生じる。以下、この問題
について図６〜図８を参照し説明する。
【０００５】回転系に振動を生じさせないためには、少
なくとも回転系自体の構造が振動の要因となるものを含
まず、不釣り合い量を有していない状態にする必要があ
る。しかしながら、ロータ等の回転系の個々の部品は完
全な軸対称形状とすることが困難であり、それらを組み
立てた回転系に至っては完全な軸対称に構成することは
極めて困難であるため、回転系の重心と回転系の回転軸
との間にはどうしても若干のずれが生じてしまう。この
ように重心が回転軸からずれた回転体を回転駆動した場
合、その回転速度に対応した周波数の振動が回転体に生
じる。さらにこのような重心のずれ以外にも回転系の不
釣り合い量を構成する原因が幾つかあり、かかる不釣り
合い量に起因した加振力が回転系に生じ、これによって
回転系に振動が生じることとなる。
なくとも回転系自体の構造が振動の要因となるものを含
まず、不釣り合い量を有していない状態にする必要があ
る。しかしながら、ロータ等の回転系の個々の部品は完
全な軸対称形状とすることが困難であり、それらを組み
立てた回転系に至っては完全な軸対称に構成することは
極めて困難であるため、回転系の重心と回転系の回転軸
との間にはどうしても若干のずれが生じてしまう。この
ように重心が回転軸からずれた回転体を回転駆動した場
合、その回転速度に対応した周波数の振動が回転体に生
じる。さらにこのような重心のずれ以外にも回転系の不
釣り合い量を構成する原因が幾つかあり、かかる不釣り
合い量に起因した加振力が回転系に生じ、これによって
回転系に振動が生じることとなる。
【０００６】図６は以上説明した不釣り合い量に起因し
て回転体に生じる振動の特性を例示するものであり、同
図における曲線Ａは、図５に示す回転機１を回転駆動し
た場合の回転数Ｎとローラ５のａ点に生じる振動の振幅
の関係を示している。一般にローラ、シャフト等からな
る回転系は固有振動数を有している。回転機１の回転数
が固有振動数以下である場合には、回転系が受ける上記
不釣り合い量に起因した加振の影響が少なく、図５に示
すようにロータ５には僅かな振幅の振動しか生じない。
従って、シャフトに過度な曲げ応力が加わることのない
正常な回転動作が得られる（図７参照）。
て回転体に生じる振動の特性を例示するものであり、同
図における曲線Ａは、図５に示す回転機１を回転駆動し
た場合の回転数Ｎとローラ５のａ点に生じる振動の振幅
の関係を示している。一般にローラ、シャフト等からな
る回転系は固有振動数を有している。回転機１の回転数
が固有振動数以下である場合には、回転系が受ける上記
不釣り合い量に起因した加振の影響が少なく、図５に示
すようにロータ５には僅かな振幅の振動しか生じない。
従って、シャフトに過度な曲げ応力が加わることのない
正常な回転動作が得られる（図７参照）。
【０００７】しかし、回転機１の回転数が固有振動数付
近になると、回転系がその不釣り合い量による加振力に
対して過敏に反応することとなり、ローラ等に大きな振
動が発生する。図６には１次固有振動数Ｎ1においてロ
ーラ５のａ点の振幅が最大となる様子が示されている。
なお、実際は２次以上の高次の固有振動数が多数存在す
るが、図６では２次以上の固有振動数の図示は省略され
ている。そして、このように大きな振動がローラ５に発
生すると、シャフト３に大きな応力が作用し、最悪の場
合にはシャフト３が曲り、極めて危険な状態となる（図
８参照）。なお、図８はシャフト３の曲がり具合が実際
より誇張して図示されている。このように回転系に大き
な振動が発生するのを避けるため、一般的に回転機の定
格回転数ＮＭＡＸは１次の固有振動数Ｎ1よりも低く設
定される。
近になると、回転系がその不釣り合い量による加振力に
対して過敏に反応することとなり、ローラ等に大きな振
動が発生する。図６には１次固有振動数Ｎ1においてロ
ーラ５のａ点の振幅が最大となる様子が示されている。
なお、実際は２次以上の高次の固有振動数が多数存在す
るが、図６では２次以上の固有振動数の図示は省略され
ている。そして、このように大きな振動がローラ５に発
生すると、シャフト３に大きな応力が作用し、最悪の場
合にはシャフト３が曲り、極めて危険な状態となる（図
８参照）。なお、図８はシャフト３の曲がり具合が実際
より誇張して図示されている。このように回転系に大き
な振動が発生するのを避けるため、一般的に回転機の定
格回転数ＮＭＡＸは１次の固有振動数Ｎ1よりも低く設
定される。
【０００８】しかしながら、生産性を高めるためには、
定格回転数を高く設定する必要があり、そのためには以
下のような対策を講じる必要がある。 １次の固有振動数を高くする。 回転数が固有振動数と一致した場合に生じる振動の振
幅を低く抑える。 ここで、１次固有振動数を高めるためにはシャフト３の
径を大きくする必要がある。しかし、シャフト径を大き
くすると、シャフト３を支持するボールベアリングのｄ
ｎ値が大きくなることによりボールベアリングの寿命が
低下する。このため、シャフトの大径化には限界があ
る。一方、１次固有振動数Ｎ1におけるローラの振動の
振幅は、回転系が有する不釣り合い量および減衰係数に
より決定されるが、不釣り合い量を小さくして安定性を
高めたり減衰係数を高めたりするのにも限界があり、１
次固有振動数におけるローラの振動を抑制するのは困難
であった。
定格回転数を高く設定する必要があり、そのためには以
下のような対策を講じる必要がある。 １次の固有振動数を高くする。 回転数が固有振動数と一致した場合に生じる振動の振
幅を低く抑える。 ここで、１次固有振動数を高めるためにはシャフト３の
径を大きくする必要がある。しかし、シャフト径を大き
くすると、シャフト３を支持するボールベアリングのｄ
ｎ値が大きくなることによりボールベアリングの寿命が
低下する。このため、シャフトの大径化には限界があ
る。一方、１次固有振動数Ｎ1におけるローラの振動の
振幅は、回転系が有する不釣り合い量および減衰係数に
より決定されるが、不釣り合い量を小さくして安定性を
高めたり減衰係数を高めたりするのにも限界があり、１
次固有振動数におけるローラの振動を抑制するのは困難
であった。
【０００９】この発明は上述した事情に鑑みてなされた
ものであり、回転数と回転系の固有振動数とが一致した
場合においても回転機において大きな振動が発生せず、
回転機を高速、かつ、安全な状態で動作させることがで
きる振動抑制装置を提供することを目的とする。
ものであり、回転数と回転系の固有振動数とが一致した
場合においても回転機において大きな振動が発生せず、
回転機を高速、かつ、安全な状態で動作させることがで
きる振動抑制装置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】この発明による回転機の
振動抑制装置は、回転機の回転部を軸支するヨークと、
前記ヨークに対向配置された電磁石と、前記回転軸を横
切る方向の前記ヨークの変位を検出するセンサと、前記
センサから得られる検出信号に基づいて、前記電磁石に
より発生する磁力を制御し前記ヨークに生じる振動を抑
制する制御回路とを具備することを特徴としている。
振動抑制装置は、回転機の回転部を軸支するヨークと、
前記ヨークに対向配置された電磁石と、前記回転軸を横
切る方向の前記ヨークの変位を検出するセンサと、前記
センサから得られる検出信号に基づいて、前記電磁石に
より発生する磁力を制御し前記ヨークに生じる振動を抑
制する制御回路とを具備することを特徴としている。
【００１１】
【作用】上記構成によれば、回転軸の振動に伴ってヨー
クが振動する。そして、この振動によるヨークの変位が
センサにより検出され、センサの検出信号に基づいて電
磁石の電流が制御され、ヨークを介し回転部の振動が抑
制される。
クが振動する。そして、この振動によるヨークの変位が
センサにより検出され、センサの検出信号に基づいて電
磁石の電流が制御され、ヨークを介し回転部の振動が抑
制される。
【００１２】
【実施例】以下、図面を参照しこの発明の実施例を説明
する。 ＜第１実施例＞図１はこの発明の第１実施例による振動
抑制装置２００を備えた回転機の構成を示す一部裁断視
断面図である。また、図２は振動抑制装置２００のＩ−
Ｉ’線視断面図である。なお、図２では、ロータ等の回
転機１の構成部品については煩雑化を避けるため図示が
省略されている。上述した従来の回転機（図５）はシャ
フト３の両端がボールベアリングを介して軸受に支持さ
れた構成であったが、図１に示す回転機１には、図５に
おける軸受部４１に代えて、振動抑制装置２００が設け
られている。以下、本実施例に係る振動抑制装置の構成
を説明する。
する。 ＜第１実施例＞図１はこの発明の第１実施例による振動
抑制装置２００を備えた回転機の構成を示す一部裁断視
断面図である。また、図２は振動抑制装置２００のＩ−
Ｉ’線視断面図である。なお、図２では、ロータ等の回
転機１の構成部品については煩雑化を避けるため図示が
省略されている。上述した従来の回転機（図５）はシャ
フト３の両端がボールベアリングを介して軸受に支持さ
れた構成であったが、図１に示す回転機１には、図５に
おける軸受部４１に代えて、振動抑制装置２００が設け
られている。以下、本実施例に係る振動抑制装置の構成
を説明する。
【００１３】１０２は円筒形状をなす２次ヨークであ
り、この２次ヨーク１０２の内部をシャフト３が貫通し
ている。この２次ヨーク１０２の軸方向に沿って中央か
ら約半分の円筒部分はボールベアリングＢ１を介してシ
ャフト３を支持しており、２次ヨーク１０２の残りの円
筒部分はゴム、金属バネ等による弾性体１０４を介して
回転機本体の端部に固定されている。
り、この２次ヨーク１０２の内部をシャフト３が貫通し
ている。この２次ヨーク１０２の軸方向に沿って中央か
ら約半分の円筒部分はボールベアリングＢ１を介してシ
ャフト３を支持しており、２次ヨーク１０２の残りの円
筒部分はゴム、金属バネ等による弾性体１０４を介して
回転機本体の端部に固定されている。
【００１４】１次ヨーク１０１は円環状をなしており、
２次ヨーク１０２と対向し、かつ、同心円をなすように
回転機本体の内壁に取り付けられている。図２に示すよ
うに、１次ヨーク１０１はその内周から２次ヨークのあ
る側に向けて８個の磁極が突出しており、これらの磁極
にはコイルＬＹａ，ＬＹｂ，ＬＸａ，ＬＸｂ，ＬＹｃ，
ＬＹｄ，ＬＸｃ，ＬＸｄが各々巻回されている。図１に
はこれらの８個のコイルのうちコイルＬＹａが図示され
ている。
２次ヨーク１０２と対向し、かつ、同心円をなすように
回転機本体の内壁に取り付けられている。図２に示すよ
うに、１次ヨーク１０１はその内周から２次ヨークのあ
る側に向けて８個の磁極が突出しており、これらの磁極
にはコイルＬＹａ，ＬＹｂ，ＬＸａ，ＬＸｂ，ＬＹｃ，
ＬＹｄ，ＬＸｃ，ＬＸｄが各々巻回されている。図１に
はこれらの８個のコイルのうちコイルＬＹａが図示され
ている。
【００１５】コイルＬＹａおよびＬＹｂは、直列接続ま
たは並列接続されており、これらに対する通電が行われ
ることにより、図２に破線および矢印によって示すよう
に、１次ヨーク１０１→コイルＬＹｂ内の磁極→２次ヨ
ーク１０２→コイルＬＹａ内の磁極→１次ヨーク１０１
という磁路を通過する磁束が発生され、２次ヨーク１０
２がＹ方向に吸引されるようになっている。他の各コイ
ルの組、すなわち、コイルＬＸａおよびＬＸｂ、コイル
ＬＹｃおよびＬＹｄ、コイルＬＸｃおよびＬＸｄについ
ても同様であり、これらの各組をなすコイルおよび１次
ヨーク１０１から突出した各磁極により、２次ヨーク１
０２をＸ方向、−Ｙ方向および−Ｘ方向に吸引する電磁
石が構成されている。なお、１次ヨーク１０１および２
次ヨーク１０２に渦電流が発生し、これが２次ヨーク１
０２に外乱として作用する可能性があるが、この影響が
看過できない場合には１次ヨーク１０１および２次ヨー
ク１０２を共に積層構造として渦電流を低減すればよ
い。
たは並列接続されており、これらに対する通電が行われ
ることにより、図２に破線および矢印によって示すよう
に、１次ヨーク１０１→コイルＬＹｂ内の磁極→２次ヨ
ーク１０２→コイルＬＹａ内の磁極→１次ヨーク１０１
という磁路を通過する磁束が発生され、２次ヨーク１０
２がＹ方向に吸引されるようになっている。他の各コイ
ルの組、すなわち、コイルＬＸａおよびＬＸｂ、コイル
ＬＹｃおよびＬＹｄ、コイルＬＸｃおよびＬＸｄについ
ても同様であり、これらの各組をなすコイルおよび１次
ヨーク１０１から突出した各磁極により、２次ヨーク１
０２をＸ方向、−Ｙ方向および−Ｘ方向に吸引する電磁
石が構成されている。なお、１次ヨーク１０１および２
次ヨーク１０２に渦電流が発生し、これが２次ヨーク１
０２に外乱として作用する可能性があるが、この影響が
看過できない場合には１次ヨーク１０１および２次ヨー
ク１０２を共に積層構造として渦電流を低減すればよ
い。
【００１６】また、２次ヨーク１０２と対向するように
距離センサ１０３Ｘおよび１０３Ｙが配置されており、
これらの距離センサにより２次ヨーク１０３までの距離
に応じた検出信号が出力される。なお、図１では距離セ
ンサ１０３Ｙのみが図示されている。距離センサ１０３
Ｘおよび１０３Ｙとしては、例えば渦電流式のもの、ま
たは光学式のものを用いることができる。
距離センサ１０３Ｘおよび１０３Ｙが配置されており、
これらの距離センサにより２次ヨーク１０３までの距離
に応じた検出信号が出力される。なお、図１では距離セ
ンサ１０３Ｙのみが図示されている。距離センサ１０３
Ｘおよび１０３Ｙとしては、例えば渦電流式のもの、ま
たは光学式のものを用いることができる。
【００１７】距離センサ１０３Ｙおよび１０３Ｘから得
られる検出信号は、図１における制振制御回路１００に
供給される。この制振制御回路１００は各距離センサか
らの検出信号に基づいて、２次ヨーク１０２のＹ方向ま
たはＸ方向の振動を抑制する磁束が発生されるようにコ
イルＬＹａ，ＬＹｂ，ＬＸａ，ＬＸｂ，ＬＹｃ，ＬＹ
ｄ，ＬＸｃ，ＬＸｄの通電量を制御するものである。
られる検出信号は、図１における制振制御回路１００に
供給される。この制振制御回路１００は各距離センサか
らの検出信号に基づいて、２次ヨーク１０２のＹ方向ま
たはＸ方向の振動を抑制する磁束が発生されるようにコ
イルＬＹａ，ＬＹｂ，ＬＸａ，ＬＸｂ，ＬＹｃ，ＬＹ
ｄ，ＬＸｃ，ＬＸｄの通電量を制御するものである。
【００１８】図３は制振制御回路１００の全回路のうち
２次ヨーク１０２のＹ方向の振動の抑制に係る部分を示
すものである。同図において、距離センサ１０３Ｙから
得られる検出信号は、センサアンプ１１１Ｙを介してコ
ントローラ１１２Ｙに与えられる。コントローラ１１２
Ｙは、センサアンプ１１１Ｙの出力信号に対してＰＩＤ
制御を含む所定の処理を施し、加算器１２１Ｙおよび減
算器１２２Ｙへ出力する。ここで、コントローラ１１２
Ｙの出力信号には比例要素（Ｐ）、積分要素（Ｉ）およ
び微分要素（Ｄ）が含まれるが、これらのうち比例要素
（Ｐ）は、シャフト３が振動しておらず２次ヨーク１０
２が理想的な位置にある状態では０となり、２次ヨーク
１０２が理想的な位置からＹ方向に変位するとその変位
量に応じた負の値となり、逆に−Ｙ方向に変位した場合
には変位量に応じた正の値となる。この比例要素（Ｐ）
および積分要素（Ｉ）は２次ヨーク１０２を定位置に維
持する制御信号として機能する。また、微分要素（Ｄ）
は回転系の振動の減衰係数を高めるための制御信号とし
て機能する。加算器１２１Ｙは所定の一定電流指令値Ｓ
に対しコントローラ１１２Ｙの出力信号を加算して出力
し、減算器１２２Ｙは一定電流指令値Ｓからコントロー
ラ１１２Ｙの出力電流を減算して出力する。加算器１２
１Ｙおよび減算器１２２Ｙの各出力信号はパワーアンプ
１３１Ｙおよび１３２Ｙに各々入力される。そして、パ
ワーアンプ１３１ＹはコイルＬＹａおよびＬＹｂを駆動
し、他方、パワーアンプ１３２ＹはコイルＬＹｃおよび
ＬＹｄを駆動する。
２次ヨーク１０２のＹ方向の振動の抑制に係る部分を示
すものである。同図において、距離センサ１０３Ｙから
得られる検出信号は、センサアンプ１１１Ｙを介してコ
ントローラ１１２Ｙに与えられる。コントローラ１１２
Ｙは、センサアンプ１１１Ｙの出力信号に対してＰＩＤ
制御を含む所定の処理を施し、加算器１２１Ｙおよび減
算器１２２Ｙへ出力する。ここで、コントローラ１１２
Ｙの出力信号には比例要素（Ｐ）、積分要素（Ｉ）およ
び微分要素（Ｄ）が含まれるが、これらのうち比例要素
（Ｐ）は、シャフト３が振動しておらず２次ヨーク１０
２が理想的な位置にある状態では０となり、２次ヨーク
１０２が理想的な位置からＹ方向に変位するとその変位
量に応じた負の値となり、逆に−Ｙ方向に変位した場合
には変位量に応じた正の値となる。この比例要素（Ｐ）
および積分要素（Ｉ）は２次ヨーク１０２を定位置に維
持する制御信号として機能する。また、微分要素（Ｄ）
は回転系の振動の減衰係数を高めるための制御信号とし
て機能する。加算器１２１Ｙは所定の一定電流指令値Ｓ
に対しコントローラ１１２Ｙの出力信号を加算して出力
し、減算器１２２Ｙは一定電流指令値Ｓからコントロー
ラ１１２Ｙの出力電流を減算して出力する。加算器１２
１Ｙおよび減算器１２２Ｙの各出力信号はパワーアンプ
１３１Ｙおよび１３２Ｙに各々入力される。そして、パ
ワーアンプ１３１ＹはコイルＬＹａおよびＬＹｂを駆動
し、他方、パワーアンプ１３２ＹはコイルＬＹｃおよび
ＬＹｄを駆動する。
【００１９】以上、Ｙ方向の振動抑制に係る回路構成を
説明したが、これと同様な構成を有し、距離センサ１０
３Ｘの検出信号に基づいてコイルＬＸａ，ＬＸｂ，ＬＸ
ｃ，ＬＸｄに対する通電量を制御する回路が制振制御回
路１００内に設けられている。
説明したが、これと同様な構成を有し、距離センサ１０
３Ｘの検出信号に基づいてコイルＬＸａ，ＬＸｂ，ＬＸ
ｃ，ＬＸｄに対する通電量を制御する回路が制振制御回
路１００内に設けられている。
【００２０】以下、本実施例の動作を説明する。ステー
タ７が発生する磁界によりロータ６が回転駆動され、シ
ャフト３が回転する。回転機１の回転数が１次固有振動
数よりも低く、シャフト３に大きな振動が発生せず２次
ヨーク１０２は理想的な位置にある場合には、コントロ
ーラ１１２Ｙの出力信号は０となる。従って、この場
合、一定電流指令値Ｓに対応した電流が各コイルに供給
されることとなり、２次ヨークはＹ方向、Ｘ方向、−Ｙ
方向および−Ｘ方向の４方向に均等な磁力によって吸引
され、理想的な位置を維持する。
タ７が発生する磁界によりロータ６が回転駆動され、シ
ャフト３が回転する。回転機１の回転数が１次固有振動
数よりも低く、シャフト３に大きな振動が発生せず２次
ヨーク１０２は理想的な位置にある場合には、コントロ
ーラ１１２Ｙの出力信号は０となる。従って、この場
合、一定電流指令値Ｓに対応した電流が各コイルに供給
されることとなり、２次ヨークはＹ方向、Ｘ方向、−Ｙ
方向および−Ｘ方向の４方向に均等な磁力によって吸引
され、理想的な位置を維持する。
【００２１】これに対し、回転機１の回転数が回転系の
固有振動数付近である場合には、シャフト３に軸方向を
横切る方向の大きな振動が発生し易くなる。かかる振動
が発生した場合、その振動はボールベアリングＢ１を介
して２次ヨーク１０２に伝達される。ここで、２次ヨー
ク１０２が例えばＹ方向および−Ｙ方向に振動したとす
ると、この振動に基づく２次ヨーク１０２の変位が距離
センサ１０３Ｙおよびセンスアンプ１１１Ｙを介してコ
ントローラ１１２Ｙにより検知され、コントローラ１１
２Ｙからその変位量に応じた信号が出力される。ここ
で、コントローラ１１２Ｙの出力信号中の比例要素
（Ｐ）は、２次ヨーク１０２の変位方向がＹ方向の場合
には負の値となってコイルＬＹａ，ＬＹｂの電流を減少
せしめると共にコイルＬＹｃおよびＬＹｄの電流を増加
させる。逆に２次ヨーク１０２の変位方向が−Ｙ方向で
ある場合、比例成分（Ｐ）は正となり、コイルＬＹａお
よびＬＹｂの電流を増加せしめると共にコイルＬＹｃお
よびＬＹｄの電流を減少させる。このようなコントロー
ラ１１２Ｙの出力信号中の比例成分（Ｐ）と共に積分成
分（Ｉ）が各コイルの通電量の制御に使用されることに
より、２次ヨーク１０２を介しシャフト３をＹ方向に関
し定位置に維持する制御が行われる。また、コントロー
ラ１１２Ｙの出力信号中の微分成分（Ｄ）は、上記比例
要素（Ｐ）よりも位相の進んだ状態で各コイルの通電量
の制御に寄与し、シャフト３を含む回転系の減衰係数を
高める機能を果す。２次ヨーク１０２のＸ方向の振動
も、距離センサ１０３Ｘから得られる検出信号に基づき
Ｙ方向の場合と同様な動作により抑制される。
固有振動数付近である場合には、シャフト３に軸方向を
横切る方向の大きな振動が発生し易くなる。かかる振動
が発生した場合、その振動はボールベアリングＢ１を介
して２次ヨーク１０２に伝達される。ここで、２次ヨー
ク１０２が例えばＹ方向および−Ｙ方向に振動したとす
ると、この振動に基づく２次ヨーク１０２の変位が距離
センサ１０３Ｙおよびセンスアンプ１１１Ｙを介してコ
ントローラ１１２Ｙにより検知され、コントローラ１１
２Ｙからその変位量に応じた信号が出力される。ここ
で、コントローラ１１２Ｙの出力信号中の比例要素
（Ｐ）は、２次ヨーク１０２の変位方向がＹ方向の場合
には負の値となってコイルＬＹａ，ＬＹｂの電流を減少
せしめると共にコイルＬＹｃおよびＬＹｄの電流を増加
させる。逆に２次ヨーク１０２の変位方向が−Ｙ方向で
ある場合、比例成分（Ｐ）は正となり、コイルＬＹａお
よびＬＹｂの電流を増加せしめると共にコイルＬＹｃお
よびＬＹｄの電流を減少させる。このようなコントロー
ラ１１２Ｙの出力信号中の比例成分（Ｐ）と共に積分成
分（Ｉ）が各コイルの通電量の制御に使用されることに
より、２次ヨーク１０２を介しシャフト３をＹ方向に関
し定位置に維持する制御が行われる。また、コントロー
ラ１１２Ｙの出力信号中の微分成分（Ｄ）は、上記比例
要素（Ｐ）よりも位相の進んだ状態で各コイルの通電量
の制御に寄与し、シャフト３を含む回転系の減衰係数を
高める機能を果す。２次ヨーク１０２のＸ方向の振動
も、距離センサ１０３Ｘから得られる検出信号に基づき
Ｙ方向の場合と同様な動作により抑制される。
【００２２】以上説明したように、本実施例による振動
抑制装置によれば、回転機の回転数が固有振動数に一致
しシャフト３に大きな振動が発生し易い状況においても
振動を効果的に抑制することができ、回転機の動作を振
動の少ない安定したものとすることができる。図６にお
ける曲線Ｂは、本実施例により振動抑制装置を取り付け
た場合の回転機１の回転数Ｎとローラ５のａ点の振幅の
関係を示すものである。振動抑制装置を有しない従来の
回転機１の特性（曲線Ａ）に比し、１次固有振動数付近
における振動が極めて低い振幅値に抑えられているのが
分る。
抑制装置によれば、回転機の回転数が固有振動数に一致
しシャフト３に大きな振動が発生し易い状況においても
振動を効果的に抑制することができ、回転機の動作を振
動の少ない安定したものとすることができる。図６にお
ける曲線Ｂは、本実施例により振動抑制装置を取り付け
た場合の回転機１の回転数Ｎとローラ５のａ点の振幅の
関係を示すものである。振動抑制装置を有しない従来の
回転機１の特性（曲線Ａ）に比し、１次固有振動数付近
における振動が極めて低い振幅値に抑えられているのが
分る。
【００２３】＜変形例＞以上説明した実施例について次
のような変形例が考えられる。 （１）上記実施例ではＸ，Ｙ各方向について各々１個の
距離センサを設けたが、各方向について２個の距離セン
サ、すなわち、Ｙ方向の場合だと２次ヨークのＹ方向へ
の接近を検出するセンサと−Ｙ方向への接近を検出する
センサとを設ける。また、各方向について２個のセンサ
の出力を差動増幅して振動抑制とための制御に使用す
る。上記実施例に比し、２次ヨークの変位についての検
出感度が２倍になると共に温度変化等に起因してセン
サ、アンプ等に生じる同相雑音信号を除去することがで
き、変位の測定精度が向上する。
のような変形例が考えられる。 （１）上記実施例ではＸ，Ｙ各方向について各々１個の
距離センサを設けたが、各方向について２個の距離セン
サ、すなわち、Ｙ方向の場合だと２次ヨークのＹ方向へ
の接近を検出するセンサと−Ｙ方向への接近を検出する
センサとを設ける。また、各方向について２個のセンサ
の出力を差動増幅して振動抑制とための制御に使用す
る。上記実施例に比し、２次ヨークの変位についての検
出感度が２倍になると共に温度変化等に起因してセン
サ、アンプ等に生じる同相雑音信号を除去することがで
き、変位の測定精度が向上する。
【００２４】（２）上記実施例では、一定電流指令によ
り各コイルに一定電流を供給すると共に２次ヨーク１０
２の理想的な位置からの変化分に応答し一方の電磁石に
流す電流を上記一定電流から増加させると共に他方の電
磁石に流す電流を上記一定電流から減少させるようにし
た。しかし、このように各コイルに一定電流を流すので
はなく、２次ヨーク１０２が変位した場合には一方の電
磁石に電流を流すことのみにより元に位置に復帰させる
ようにしてもよい。すなわち、２次ヨーク１０２がＹ方
向に変位してコントローラから負の出力信号が得られた
場合はこの信号に対応した電流をコイルＬＹｃ，ＬＹｄ
のみに供給し、−Ｙ方向に変位してコントローラから正
の出力信号が得られた場合にはこの信号に対応した電流
をコイルＬＹａ，ＬＹｂのみに供給するように構成す
る。具体的には、加算器１２１Ｙおよび減算器１２２Ｙ
に代えて正の信号のみを通過させるリミタと負の信号の
みを通過させるリミタをパワーアンプ１３１Ｙ、１３２
Ｙの各々の前段に配置し、各リミタにコントローラ１１
２Ｙの出力信号を与えるようにすればよい。
り各コイルに一定電流を供給すると共に２次ヨーク１０
２の理想的な位置からの変化分に応答し一方の電磁石に
流す電流を上記一定電流から増加させると共に他方の電
磁石に流す電流を上記一定電流から減少させるようにし
た。しかし、このように各コイルに一定電流を流すので
はなく、２次ヨーク１０２が変位した場合には一方の電
磁石に電流を流すことのみにより元に位置に復帰させる
ようにしてもよい。すなわち、２次ヨーク１０２がＹ方
向に変位してコントローラから負の出力信号が得られた
場合はこの信号に対応した電流をコイルＬＹｃ，ＬＹｄ
のみに供給し、−Ｙ方向に変位してコントローラから正
の出力信号が得られた場合にはこの信号に対応した電流
をコイルＬＹａ，ＬＹｂのみに供給するように構成す
る。具体的には、加算器１２１Ｙおよび減算器１２２Ｙ
に代えて正の信号のみを通過させるリミタと負の信号の
みを通過させるリミタをパワーアンプ１３１Ｙ、１３２
Ｙの各々の前段に配置し、各リミタにコントローラ１１
２Ｙの出力信号を与えるようにすればよい。
【００２５】（３）制振制御回路は回転機本体の外側に
配置し、ケーブルにより回転機本体内部の各センサ、各
コイルと接続してもよい。 （４）弾性体のばね力により２次ヨークを介してボール
ベアリングにシャフトの軸心に向う方向の予圧を与えて
もよい。このようにすることでボールベアリングの特性
を安定化することができる。
配置し、ケーブルにより回転機本体内部の各センサ、各
コイルと接続してもよい。 （４）弾性体のばね力により２次ヨークを介してボール
ベアリングにシャフトの軸心に向う方向の予圧を与えて
もよい。このようにすることでボールベアリングの特性
を安定化することができる。
【００２６】＜第２実施例＞この発明の第２実施例の構
成を図４に示す。本実施例は１次ヨーク１０１の各磁極
と２次ヨーク１０２との間の空隙部Ｇ、Ｇ、…（図２参
照）に弾性体１０４を介挿し、２次ヨーク１０２を１次
ヨーク１０１により弾性支持した構成となっている。本
実施例においても上記第１実施例と同様な効果が得られ
る。
成を図４に示す。本実施例は１次ヨーク１０１の各磁極
と２次ヨーク１０２との間の空隙部Ｇ、Ｇ、…（図２参
照）に弾性体１０４を介挿し、２次ヨーク１０２を１次
ヨーク１０１により弾性支持した構成となっている。本
実施例においても上記第１実施例と同様な効果が得られ
る。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
回転機の回転部を軸支するヨークと、前記ヨークに対向
配置された電磁石と、前記回転軸を横切る方向の前記ヨ
ークの変位を検出するセンサと、前記センサから得られ
る検出信号に基づいて、前記電磁石により発生する磁力
を制御して前記ヨークの振動を抑制する制御回路とを設
けたので、回転機の回転部に発生する振動を抑制するこ
とができ、回転機の回転数が固有振動数付近である場合
においても大きな振動を発生させることなく、広範囲の
回転数において安定した回転動作をさせることができる
という効果が得られる。
回転機の回転部を軸支するヨークと、前記ヨークに対向
配置された電磁石と、前記回転軸を横切る方向の前記ヨ
ークの変位を検出するセンサと、前記センサから得られ
る検出信号に基づいて、前記電磁石により発生する磁力
を制御して前記ヨークの振動を抑制する制御回路とを設
けたので、回転機の回転部に発生する振動を抑制するこ
とができ、回転機の回転数が固有振動数付近である場合
においても大きな振動を発生させることなく、広範囲の
回転数において安定した回転動作をさせることができる
という効果が得られる。
【図１】 この発明の第１実施例による振動抑制装置を
適用した回転機の一部裁断視断面図である。
適用した回転機の一部裁断視断面図である。
【図２】 図１のＩ−Ｉ’線視断面図である。
【図３】 同実施例における制振制御回路１００の構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図４】 この発明の第２実施例による振動抑制装置を
適用した回転機の一部裁断視断面図である。
適用した回転機の一部裁断視断面図である。
【図５】 従来の回転機の構成を示す一部裁断視断面図
である。
である。
【図６】 同回転機における回転数とローラに発生する
振動との関係および本発明の効果を説明する図である。
振動との関係および本発明の効果を説明する図である。
【図７】 回転数が固有振動数と一致しない場合におけ
る回転機の挙動を説明する図である。
る回転機の挙動を説明する図である。
【図８】 回転数が固有振動数と一致した場合における
回転機の挙動を説明する図である。
回転機の挙動を説明する図である。
１……回転機、３……シャフト、１０１……１次ヨー
ク、１０２……２次ヨーク、１０３Ｘ，１０３Ｙ……距
離センサ、ＬＹａ，ＬＹｂ，ＬＸａ，ＬＸｂ，ＬＹｃ，
ＬＹｄ，ＬＸｃ，ＬＸｄ…コイル、２００……振動抑制
装置。
ク、１０２……２次ヨーク、１０３Ｘ，１０３Ｙ……距
離センサ、ＬＹａ，ＬＹｂ，ＬＸａ，ＬＸｂ，ＬＹｃ，
ＬＹｄ，ＬＸｃ，ＬＸｄ…コイル、２００……振動抑制
装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02K 7/00 - 7/20 H02K 5/00 - 5/26 F16C 19/00 - 19/56 F16C 33/30 - 33/66 F16C 32/00 - 32/06
Claims (1)
- 【請求項１】 弾性体を介して回転機本体に固定される
と共にボールベアリングを介して前記回転機の回転部を
軸支するヨークと、 前記ヨークに対向配置された電磁石と、 前記回転軸を横切る方向の前記ヨークの変位を検出する
センサと、 前記センサから得られる検出信号に基づいて、前記電磁
石により発生する磁力を制御し前記ヨークに生じる振動
を抑制する制御回路とを具備することを特徴とする回転
機の振動抑制装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5045556A JP3019651B2 (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | 回転機の振動抑制装置 |
| TW083100981A TW241407B (ja) | 1993-03-05 | 1994-02-05 | |
| KR1019940003169A KR100323328B1 (ko) | 1993-03-05 | 1994-02-23 | 회전기의진동억제장치 |
| EP94400399A EP0612933B1 (en) | 1993-02-24 | 1994-02-24 | Vibration control device for rotating machine |
| CN94103255A CN1095803A (zh) | 1993-03-05 | 1994-02-24 | 旋转机的振动抑制装置 |
| US08/201,885 US5504381A (en) | 1993-02-24 | 1994-02-24 | Vibration control device for rotating machine |
| DE69409998T DE69409998T2 (de) | 1993-02-24 | 1994-02-24 | Schwingungskontrollanlage für rotierende Maschinen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5045556A JP3019651B2 (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | 回転機の振動抑制装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06261498A JPH06261498A (ja) | 1994-09-16 |
| JP3019651B2 true JP3019651B2 (ja) | 2000-03-13 |
Family
ID=12722639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5045556A Expired - Fee Related JP3019651B2 (ja) | 1993-02-24 | 1993-03-05 | 回転機の振動抑制装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3019651B2 (ja) |
| KR (1) | KR100323328B1 (ja) |
| CN (1) | CN1095803A (ja) |
| TW (1) | TW241407B (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1318774C (zh) * | 2004-05-11 | 2007-05-30 | 浙江大学 | 油膜振荡故障在线消除的方法及装置 |
| CN1300486C (zh) * | 2004-11-04 | 2007-02-14 | 浙江大学 | 一种旋转机械转子的电涡流阻尼装置 |
| DE102009008075A1 (de) * | 2009-02-10 | 2010-08-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Dämpfungssystem und Verfahren zum Eliminieren der Torsionschwingungen |
| DE102013225330A1 (de) * | 2013-12-10 | 2015-06-11 | Aktiebolaget Skf | Wälzlager oder Gleitlager mit Schwingungsdämpfung |
| CN104141722B (zh) * | 2014-08-01 | 2016-03-02 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于形状记忆合金带隙可调的声子晶体隔振器 |
| DE112019006260T5 (de) * | 2019-01-30 | 2021-09-09 | Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. | Vibrations-/geräuschreduzierungsvorrichtung, elektrischer kompressor, der die vibrations-/geräuschreduzierungsvorrichtung enthält, und vibrations-/geräuschreduzierungsverfahren |
| CN112901697A (zh) * | 2021-03-29 | 2021-06-04 | 杭州电子科技大学 | 一种基于形状记忆合金的声子晶体隔振平台及使用方法 |
-
1993
- 1993-03-05 JP JP5045556A patent/JP3019651B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-02-05 TW TW083100981A patent/TW241407B/zh active
- 1994-02-23 KR KR1019940003169A patent/KR100323328B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1994-02-24 CN CN94103255A patent/CN1095803A/zh active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06261498A (ja) | 1994-09-16 |
| TW241407B (ja) | 1995-02-21 |
| KR100323328B1 (ko) | 2002-07-27 |
| KR940021961A (ko) | 1994-10-19 |
| CN1095803A (zh) | 1994-11-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5504381A (en) | Vibration control device for rotating machine | |
| JP2777011B2 (ja) | 面対向型モータ | |
| JP2003102145A (ja) | 磁気浮上モータ、及び磁気軸受装置 | |
| JP3019651B2 (ja) | 回転機の振動抑制装置 | |
| JPS645161B2 (ja) | ||
| US5821647A (en) | Spindle motor | |
| JP2001145300A (ja) | ブラシレスモータ | |
| JP3259404B2 (ja) | 振動抑制装置 | |
| WO2018193944A1 (ja) | 真空ポンプ、磁気軸受装置及びロータ | |
| JPS5972973A (ja) | 微小回転アクチユエ−タ | |
| JP3446373B2 (ja) | 電動送風機のバランス修正方法 | |
| JP3336746B2 (ja) | 回転機の振動抑制装置 | |
| JPH02254954A (ja) | スロットモータ | |
| JP2003090340A (ja) | 磁気軸受装置 | |
| JP2695613B2 (ja) | ブラシレスモータ | |
| JP4414217B2 (ja) | 磁気式エンコーダ装置内蔵モータ | |
| JPH0865975A (ja) | 回転子の軸方向変位検出装置を具備する誘導電動機 | |
| JPH11136886A (ja) | 永久磁石形モータ | |
| JPS60256620A (ja) | 剛性可変機構を有する磁気軸受 | |
| JPS59731B2 (ja) | 磁気軸受支持回転体の共振回避方法 | |
| JPH09292923A (ja) | 回転機 | |
| JPH07139545A (ja) | 磁気軸受装置 | |
| JP4067686B2 (ja) | 動圧空気軸受モータ及びポリゴンスキャナ | |
| JPS61242317A (ja) | 回転ヘツド装置 | |
| JPS595175B2 (ja) | 磁気軸受 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19991207 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |