JP3114091B2 - Magnetic bearing device - Google Patents

Magnetic bearing device

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JP3114091B2
JP3114091B2 JP09099823A JP9982397A JP3114091B2 JP 3114091 B2 JP3114091 B2 JP 3114091B2 JP 09099823 A JP09099823 A JP 09099823A JP 9982397 A JP9982397 A JP 9982397A JP 3114091 B2 JP3114091 B2 JP 3114091B2
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    • F16C32/044Active magnetic bearings
    • F16C32/0444Details of devices to control the actuation of the electromagnets
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は磁気軸受装置に係わ
り、特にコニカルモードの共振とパラレルモードの共振
を分離抽出し、各共振に適応した半径方向電磁石を制御
することでオーバハングロータの安定を図る磁気軸受装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic bearing device, and more particularly to separating and extracting conical mode resonance and parallel mode resonance, and stabilizing an overhang rotor by controlling a radial electromagnet adapted to each resonance. The present invention relates to a magnetic bearing device.

【0002】[0002]

【従来の技術】図4に従来の磁気軸受装置の概念的構成
図を示す。磁気軸受装置は、例えばターボ分子ポンプに
組み込まれている。図4において、オーバハングロータ
1の重心Gに対し、上方向に半径方向電磁石3と半径方
向位置センサ5が配設されている。オーバハングロータ
1は、実際には中心軸とその上部に配設された傘部とを
有する回転軸の周囲に複数枚の回転翼が配設されて構成
されるが、図4には簡略のため回転軸部分のみを棒状に
抽象化して表現している。なお、オーバハングロータ1
に関しては、「ジャイロ効果を有するオーバハングロー
タ・磁気軸受系のゲインスケジュールH∞制御」日本機
械学会論文集(C編)63巻610号(1997−6)
に詳しい。半径方向電磁石3と半径方向位置センサ5
は、それぞれX方向とY方向に対で構成されている。一
方、重心Gの下方向には半径方向電磁石7と半径方向位
置センサ9が配設されている。半径方向電磁石7と半径
方向位置センサ9も、同様にX方向とY方向が対になっ
ている。ここで、半径方向電磁石3と半径方向位置セン
サ5の配置関係は、いずれが重心Gより離れていてもよ
い。半径方向電磁石7と半径方向位置センサ9の配置関
係も同様である。
2. Description of the Related Art FIG. 4 shows a conceptual configuration diagram of a conventional magnetic bearing device. The magnetic bearing device is incorporated in, for example, a turbo-molecular pump. In FIG. 4, a radial electromagnet 3 and a radial position sensor 5 are disposed above the center of gravity G of the overhang rotor 1. Overhang rotor
1 is, in fact, the central axis and the umbrella section
Composed of multiple rotating blades arranged around a rotating shaft
However, in FIG. 4, for simplicity, only the rotating shaft portion is rod-shaped.
It is represented by abstraction. The overhang rotor 1
Regarding, "Overhang low with gyro effect
Schedule H∞ control of motor and magnetic bearing system ”
Proceedings of the Japan Society of Mechanical Engineers (C) Vol. 63, No. 610 (1997-6)
Familiar with. Radial electromagnet 3 and radial position sensor 5
Are paired in the X and Y directions, respectively. On the other hand, a radial electromagnet 7 and a radial position sensor 9 are disposed below the center of gravity G. Similarly, the radial direction electromagnet 7 and the radial direction position sensor 9 are also paired in the X direction and the Y direction. Here, any arrangement relationship between the radial electromagnet 3 and the radial position sensor 5 may be apart from the center of gravity G. The same applies to the arrangement relationship between the radial direction electromagnet 7 and the radial direction position sensor 9.

【0003】オーバハングロータ1は空中に浮上した状
態で加速されるため、ターボ分子ポンプに固有に存在す
る共振点を通過する際には、重心G付近(重心位置と必
ずしも一致するとは限らない)を中心として上側の振れ
及び下側の振れが共に円錐運動をし、保護ベアリング1
1と接触する現象を生ずることがある。これによりベア
リングを消耗したり、一時的に振動を発生する。かかる
共振点は図5に示す様にオーバハングロータ1の回転数
に応じて変動する性質があるが、一般的には静止状態を
同一起点として回転数に応じて2方向の運動に分離され
る。即ち、回転方向とは逆の後回り運動(歳差)と、回
転方向と同方向の前回り運動(章動)である。ここに、
コニカルモードの共振点は歳差の共振がオーバハングロ
ータ1の回転数と重なる点と、章動の共振がオーバハン
グロータ1の回転数と重なる点の2箇所に存在する。更
に、コニカルモードの共振とは別に磁気軸受装置ではオ
ーバハングロータ1の並進運動によるパラレルモードの
共振を生ずることがある。そして、このパラレルモード
の共振によっても同様に保護ベアリング11との接触や
一時的な振動を生ずることがある。現実には、コニカル
モードの共振とパラレルモードの共振が複雑に混在して
いる場合が多い。かかるコニカルモードやパラレルモー
ドの共振による不都合に対し、従来は補償器の帯域(位
相を進めて安定化しなければならない周波数帯)をコニ
カルモードの共振点とパラレルモードの共振点を含む様
に広く取る(例えば、5ヘルツから300ヘルツ迄の位
相を進める)ことで回避していた。この間の制御を図4
に基づき説明する。半径方向位置センサ5で上側の半径
方向位置が、また半径方向位置センサ9で下側の半径方
向位置が検出される。モード分離器12では、この上側
の半径方向位置と下側の半径方向位置に基づき座標変換
されることで、コニカルモードの共振の大きさと位相及
びパラレルモードの共振の大きさと位相が演算される。
コニカルモードの共振信号はコニカルモード用補償器1
4に入力されコニカルモードの共振を抑制するよう補償
される。図6にコニカルモード用補償器のゲイン線図を
示す。コニカルモード用補償器14は広い帯域の補償を
行う。このため、数百ヘルツの高域では構造体の共振を
励起する恐れがあり、ノッチフィルタを配設している。
また、パラレルモードの共振信号はパラレルモード用補
償器16に入力されパラレルモードの共振を抑制するよ
う補償される。その後、両補償された信号はモード結合
器18で座標逆変換される。パラレルモード用補償信号
とコニカルモード用補償信号は結合され、上側電磁石用
増幅器20と下側電磁石用増幅器22にそれぞれ送られ
る。上側電磁石用増幅器20及び下側電磁石用増幅器2
2では電圧/電流変換され、半径方向電磁石3と半径方
向電磁石に送られる。半径方向電磁石3は上側の半径
方向位置を制御し、一方半径方向電磁石は下側の半径
方向位置を制御する。即ち、半径方向電磁石3と半径方
向電磁石はすべての共振モードを制御している。
Since the overhang rotor 1 is accelerated while levitating in the air, when passing over a resonance point inherent in the turbo-molecular pump, the vicinity of the center of gravity G (not always coincident with the position of the center of gravity). As the center, both the upper runout and the lower runout make conical movement, and the protective bearing 1
The phenomenon of contact with 1 may occur. As a result, the bearings are consumed and vibrations are temporarily generated. As shown in FIG. 5, such a resonance point has a property of varying according to the rotation speed of the overhang rotor 1, but is generally separated into two-directional motion according to the rotation speed with the stationary state being the same starting point. That is, there are a backward movement (precession) opposite to the rotation direction and a forward movement (nutation) in the same direction as the rotation direction. here,
The conical mode resonance points exist at two points: a point where precession resonance overlaps with the rotation speed of the overhang rotor 1 and a point where nutation resonance overlaps with the rotation number of the overhang rotor 1. Further, apart from the resonance in the conical mode, the magnetic bearing device sometimes causes the resonance in the parallel mode due to the translational motion of the overhang rotor 1. The parallel mode resonance may also cause contact with the protective bearing 11 or temporary vibration. In reality, conical mode resonance and parallel mode resonance are often mixed in a complicated manner. Conventionally, the band of the compensator (the frequency band in which the phase must be stabilized by advancing the phase) is widened so as to include the resonance point of the conical mode and the resonance point of the parallel mode. (For example, by advancing the phase from 5 Hz to 300 Hz). The control during this time is shown in FIG.
It will be described based on. The radial position sensor 5 detects the upper radial position, and the radial position sensor 9 detects the lower radial position. The mode separator 12 performs coordinate conversion based on the upper radial position and the lower radial position to calculate the magnitude and phase of resonance in the conical mode and the magnitude and phase of resonance in the parallel mode.
The conical mode resonance signal is output from the conical mode compensator 1.
4 is compensated to suppress conical mode resonance. FIG. 6 shows a gain diagram of the conical mode compensator. The conical mode compensator 14 compensates for a wide band. For this reason, in a high frequency range of several hundred hertz, there is a possibility of exciting the resonance of the structure, and a notch filter is provided.
The parallel mode resonance signal is input to the parallel mode compensator 16 and compensated to suppress parallel mode resonance. Thereafter, the two compensated signals are subjected to coordinate inverse transformation in the mode combiner 18. The compensation signal for the parallel mode and the compensation signal for the conical mode are combined and sent to the upper electromagnet amplifier 20 and the lower electromagnet amplifier 22, respectively. Upper electromagnet amplifier 20 and lower electromagnet amplifier 2
2, the voltage / current is converted and sent to the radial electromagnet 3 and the radial electromagnet 7 . The radial electromagnet 3 controls the upper radial position, while the radial electromagnet 7 controls the lower radial position. That is, the radial electromagnet 3 and the radial electromagnet 7 control all resonance modes.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、定格回転時
に半径方向電磁石3、7に供給する制御電流の最大値I
max は、数1で与えられる。
By the way, the maximum value I of the control current supplied to the radial electromagnets 3 and 7 at the time of rated rotation.
max is given by Equation 1.

【0005】[0005]

【数1】 d は電源電圧、fは回転数、L0 は半径方向電磁石に
巻回された巻線のインダクタンスである。ここで、I
max が小さいと誤差フィードバックをかけたときに電流
が飽和して制御出来なくなる恐れを生ずる。このため、
実際には妥協出来るImax になる様にL0 を定めてい
る。従ってL0 は小さくせざるを得ない。
(Equation 1) V d is the power supply voltage, f is the rotational speed, L 0 is the inductance of the wound windings radially electromagnet. Where I
If the value of max is small, the current may saturate when error feedback is applied, and control may not be possible. For this reason,
In fact it defines the L 0 as to become a compromise can I max. Therefore, L 0 must be reduced.

【0006】次に、半径方向電磁石3、7の発生吸引力
Fは数2で与えられる。
Next, the attraction force F generated by the radial electromagnets 3 and 7 is given by equation (2).

【0007】[0007]

【数2】 Nは半径方向電磁石に巻回された巻線の巻数、μ0 は半
径方向電磁石の鉄心の透磁率、Aは半径方向電磁石の鉄
心の有効面積、I0 は半径方向電磁石に巻回された巻線
に供給する平衡電流、δ0 はギャップである。数2よ
り、N又はI0 を大きくすれば発生吸引力Fを大きく出
来るが、数1よりImax に制限があるためI0 にも制約
を生ずる。従って、Nを大きくしたい所であるが、L0
は数3の様に表される。
(Equation 2) N is the number of turns of the winding wound around the radial electromagnet, μ 0 is the permeability of the core of the radial electromagnet, A is the effective area of the core of the radial electromagnet, and I 0 is the winding wound around the radial electromagnet. The equilibrium current supplied to the line, δ 0, is the gap. According to Equation 2, if N or I 0 is increased, the generated suction force F can be increased. However, since I max is more restricted than Equation 1, I 0 is also restricted. Therefore, although it is desired to increase N, L 0
Is represented as in Equation 3.

【0008】[0008]

【数3】 L は損失パラメータである。このため、Nを大きくす
るとL0 が大きくなり数1と矛盾する。結局、数1の制
約のため軸受の剛性が低くなる(パラレルモードの共振
周波数は例えば80ヘルツ前後になる)。このため、外
部振動や外乱に弱くなる恐れがあった。また、図6に示
す様に補償器の高周波のゲインが高くなり、構造体の共
振を励起する恐れがあり、ノッチフィルタを使用する等
の対策が必要であった。本発明はこのような従来の課題
に鑑みてなされたもので、コニカルモードの共振とパラ
レルモードの共振を分離抽出し、各共振に適応した半径
方向電磁石を制御することでオーバハングロータの安定
を図る磁気軸受装置を提供することを目的とする。
(Equation 3) L L is a loss parameter. For this reason, if N is increased, L 0 is increased and contradicts Equation 1. Eventually, the rigidity of the bearing is reduced due to the constraint of Equation 1 (the resonance frequency in the parallel mode is, for example, about 80 Hz). For this reason, there is a possibility that the device is weakened to external vibration or disturbance. In addition, as shown in FIG. 6, the high-frequency gain of the compensator becomes high, which may excite the resonance of the structure. Therefore, it is necessary to take measures such as using a notch filter. The present invention has been made in view of such conventional problems, and separates and extracts conical mode resonance and parallel mode resonance, and stabilizes the overhang rotor by controlling a radial electromagnet adapted to each resonance. It is an object to provide a magnetic bearing device.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】このため本発明は、オー
バハングロータの重心より上側に配設されオーバハング
ロータの上側の半径方向の振れを検出する第1の半径方
向位置センサと、前記重心より下側に配設されオーバハ
ングロータの下側の半径方向の振れを検出する第2の半
径方向位置センサと、該第2の半径方向位置センサで検
出した半径方向の振れと前記第1の半径方向位置センサ
で検出した半径方向の振れに基づきオーバハングロータ
固有のコニカルモードの前進運動の共振、コニカルモー
ドの後進運動の共振及びパラレルモードの共振を分離抽
出するモード分離部と、該モード分離部により分離抽出
されたコニカルモードの前進運動の共振に基づき高周波
特性を補償する高周波用補償器と、該高周波用補償器の
出力を電圧/電流変換する高周波用増幅部と、該高周波
用増幅部から出力された電流に基づき半径方向位置を制
御する高周波数にて応答性を良くした第1の半径方向電
磁石と、前記モード分離部により分離抽出されたコニカ
ルモードの後進運動の共振及びパラレルモードの共振に
基づき低周波特性を補償する低周波用補償器と、該低周
波用補償器の出力を電圧/電流変換する低周波用増幅部
と、該低周波用増幅部から出力された電流に基づき半径
方向位置を制御する低周波数にて剛性を高めた第2の半
径方向電磁石を備えて構成した。第1の半径方向位置セ
ンサは、オーバハングロータの重心より上側に配設さ
れ、オーバハングロータの上側の半径方向の振れを検出
する。一方、第2の半径方向位置センサは、オーバハン
グロータの重心より下側に配設され、オーバハングロー
タの下側の半径方向の振れを検出する。検出された各信
号は、モード分離部に入力される。そして、このモード
分離部では演算により、オーバハングロータ固有の振動
であるコニカルモードの前進運動の共振、コニカルモー
ドの後進運動の共振及びパラレルモードの共振を分離抽
出する。コニカルモードの前進運動の共振信号は高周波
特性を補償された後電圧/電流変換され、第1の半径方
向電磁石を制御する。また、コニカルモードの後進運動
の共振及びパラレルモードの共振信号は低周波特性を補
償された後電圧/電流変換され、第2の半径方向電磁石
を制御する。このため、各共振に適応した半径方向電磁
石の制御が可能となる。高周波用補償器のゲインは低く
抑えられるため、構造体の共振を防止出来る。また、低
周波における軸受の剛性を高めることが出来る。従っ
て、オーバハングロータの安定を図ることが出来る。
SUMMARY OF THE INVENTION To this end, the present invention provides a first radial position sensor disposed above the center of gravity of an overhang rotor for detecting radial runout above the overhang rotor; A second radial position sensor disposed on the side of the overhang rotor for detecting a radial runout below the overhang rotor; and a radial runout detected by the second radial position sensor and the first radial position. Based on the radial run-out detected by the sensor, the resonance of the forward motion of the conical mode inherent to the overhang rotor, conical mode
A mode separation unit that separates and extracts the resonance of the backward motion and the resonance of the parallel mode, a high-frequency compensator that compensates the high-frequency characteristics based on the resonance of the forward motion of the conical mode separated and extracted by the mode separation unit, A high-frequency amplifier for converting the output of the high-frequency compensator into a voltage / current, and a first radial direction improved in response at a high frequency for controlling the radial position based on the current output from the high-frequency amplifier An electromagnet, a low-frequency compensator for compensating for low-frequency characteristics based on resonance of backward movement and parallel-mode resonance of the conical mode separated and extracted by the mode separation unit, and a voltage / A low-frequency amplifier for current conversion; and a second radial electromagnet having increased rigidity at a low frequency for controlling a radial position based on a current output from the low-frequency amplifier. It was constructed Te. The first radial position sensor is disposed above the center of gravity of the overhang rotor, and detects a radial deflection above the overhang rotor. On the other hand, the second radial position sensor is disposed below the center of gravity of the overhang rotor, and detects a radial runout below the overhang rotor. Each of the detected signals is input to the mode separation unit. The mode separation unit calculates the resonance of the forward motion of the conical mode , which is the vibration inherent in the overhang rotor, and the conical mode.
The resonance of the backward motion and the resonance of the parallel mode are separated and extracted. The resonance signal of the forward motion in the conical mode is subjected to voltage / current conversion after compensating for the high frequency characteristics, and controls the first radial electromagnet. Further, the resonance signal of the backward motion of the conical mode and the resonance signal of the parallel mode are subjected to voltage / current conversion after compensating for the low frequency characteristics, and control the second radial electromagnet. Therefore, control of the radial electromagnet adapted to each resonance becomes possible. Since the gain of the high-frequency compensator can be kept low, resonance of the structure can be prevented. Further, the rigidity of the bearing at low frequencies can be increased. Therefore, the overhang rotor can be stabilized.

【0010】また、本発明は、オーバハングロータの重
心より上側に配設されオーバハングロータの上側の半径
方向の振れを検出する第1の半径方向位置センサと、前
記重心より下側に配設されオーバハングロータの下側の
半径方向の振れを検出する第2の半径方向位置センサ
と、該第2の半径方向位置センサで検出した半径方向の
振れと前記第1の半径方向位置センサで検出した半径方
向の振れに基づきオーバハングロータ固有のコニカルモ
ードの前進運動の共振、コニカルモードの後進運動の
及びパラレルモードの共振を分離抽出するモード分離
部と、該モード分離部により分離抽出されたコニカルモ
ードの前進運動の共振に基づき高周波特性を補償する高
周波用補償器と、該高周波用補償器の出力を電圧/電流
変換する高周波用増幅部と、該高周波用増幅部から出力
された電流に基づき半径方向位置を制御する高周波数に
て応答性を良くした第1の半径方向電磁石と、前記モー
ド分離部により分離抽出されたコニカルモードの後進運
動の共振に基づき低周波特性を補償する第1の低周波用
補償器と、該第1の低周波用補償器の出力を電圧/電流
変換する第1の低周波用増幅部と、該第1の低周波用増
幅部から出力された電流に基づき半径方向位置を制御す
る低周波数にてコニカルモードの後進運動の共振を抑制
する第3の半径方向電磁石と、前記モード分離部により
分離抽出されたパラレルモードの共振に基づき低周波特
性を補償する第2の低周波用補償器と、該第2の低周波
用補償器の出力を電圧/電流変換する第2の低周波用増
幅部と、該第2の低周波用増幅部から出力された電流に
基づき半径方向位置を制御する低周波数にて剛性を高め
た第4の半径方向電磁石を備え、該第4の半径方向電磁
石は前記重心位置に配設した。低周波用補償器、低周波
用増幅部、半径方向電磁石をコニカルモードの共振とパ
ラレルモードの共振のそれぞれのモードに対応したもの
に分離する。そして、パラレルモードの共振に対応する
第4の半径方向電磁石を重心位置に配設する。このこと
により、低周波において磁気軸受装置を水平にした場合
のオーバハングロータの支持を受け持つ第4の半径方向
電磁石と、円錐運動を抑えるための第3の半径方向電磁
石を機能面で分離出来、一層安定性の良い制御が行え
る。
The present invention also provides a first radial position sensor disposed above the center of gravity of the overhang rotor and detecting a radial runout above the overhang rotor, and an overhang disposed below the center of gravity. A second radial position sensor for detecting a radial runout on the lower side of the rotor; a radial runout detected by the second radial position sensor; and a radial direction detected by the first radial position sensor shake overhang rotor-specific forward movement resonance of the conical mode based on the a mode separator unit for separating extract a resonance co <br/> vibration and the parallel mode of reverse movement of the conical mode, it is separated and extracted by the mode separator unit A high-frequency compensator for compensating high-frequency characteristics based on resonance of a forward motion in a conical mode; An amplifying unit, a first radial electromagnet having improved responsiveness at a high frequency for controlling a radial position based on a current output from the high frequency amplifying unit, and a conical mode separated and extracted by the mode separating unit. A first low-frequency compensator that compensates for low-frequency characteristics based on the resonance of the backward movement, a first low-frequency amplifier that converts the output of the first low-frequency compensator into a voltage / current, A third radial electromagnet which suppresses resonance of backward movement of the conical mode at a low frequency for controlling a radial position based on a current outputted from the first low frequency amplifying unit, and is separated by the mode separating unit; A second low-frequency compensator for compensating for low-frequency characteristics based on the extracted parallel-mode resonance, and a second low-frequency amplifier for converting the output of the second low-frequency compensator into a voltage / current signal And the second low-frequency amplifier A fourth radial electromagnet having increased rigidity at a low frequency for controlling the radial position based on the current output from the motor, and the fourth radial electromagnet was disposed at the position of the center of gravity. The low-frequency compensator, the low-frequency amplifier, and the radial electromagnet are separated into those corresponding to the conical mode resonance and the parallel mode resonance, respectively. Then, a fourth radial electromagnet corresponding to the resonance in the parallel mode is disposed at the position of the center of gravity. As a result, the fourth radial electromagnet for supporting the overhang rotor when the magnetic bearing device is leveled at a low frequency and the third radial electromagnet for suppressing conical movement can be separated in terms of function. Control with good stability can be performed.

【0011】ここで、第1の半径方向電磁石、第2の半
径方向電磁石及び第3の半径方向電磁石の配設位置は、
円錐運動を抑えるという機能を満足する限り、重心に対
し上方向及び下方向のいずれの位置でも可能であるが、
前記第2の半径方向電磁石はオーバハングロータの重心
近くに配設し、前記第1の半径方向電磁石は前記重心を
挟み第2の半径方向電磁石又は第3の半径方向電磁石と
反対側に配設することも出来る。第2の半径方向電磁石
は磁気軸受装置を水平にした場合のオーバハングロータ
の支持を受け持つことを考慮すると重心と同位置に配設
することが望ましい。しかし、低周波領域において同時
に発生する円錐運動を抑える機能をも備えていることを
考慮し重心に近い位置に配設する。一方、第1の半径方
向電磁石は高周波領域における円錐運動を抑えるため所
定距離重心から離すことが望ましい。従って、重心の上
方に第1の半径方向電磁石、第2の半径方向電磁石又は
第3の半径方向電磁石のいずれかを配設することが出来
る。第1の半径方向電磁石を重心を挟み第2の半径方向
電磁石又は第3の半径方向電磁石と反対側に配設すれ
ば、従来とほぼ同じスペースで磁気軸受装置を構成出来
る。なお、半径方向電磁石の高周波での応答性を向上さ
せるためには制御電源電圧を上げたり、また低周波にお
ける剛性を向上させるためには有効面積を上げる等の方
法も可能であるが、前記第1の半径方向電磁石コイル
の巻数前記第2の半径方向電磁石コイルの巻数より
小さくすることも可能である。第1の半径方向電磁石の
コイルの巻数を第2の半径方向電磁石のコイルの巻数よ
り小さくすることで、第1の半径方向電磁石のコイルの
インダクタンスは小さくなり高周波での応答性は向上す
る。また、第2の半径方向電磁石のコイルの巻数を第1
の半径方向電磁石のコイルの巻数より多くしたことで、
第2の半径方向電磁石のコイルのインダクタンスは大き
くなり剛性を向上させることが出来る。このように、コ
イルの巻数を工夫するという簡単な構成で、オーバハン
グロータの安定した運転を確保出来る。
Here, the arrangement positions of the first radial electromagnet, the second radial electromagnet, and the third radial electromagnet are as follows:
As long as it satisfies the function of suppressing conical movement, it can be at any position upward and downward with respect to the center of gravity,
The second radial electromagnet is disposed near the center of gravity of the overhang rotor, and the first radial electromagnet is disposed on the opposite side of the center of gravity from the second radial electromagnet or the third radial electromagnet. You can do it. The second radial electromagnet is desirably disposed at the same position as the center of gravity in consideration of supporting the overhang rotor when the magnetic bearing device is horizontal. However, in consideration of the fact that it also has a function of suppressing conical motion that occurs simultaneously in the low frequency region, it is arranged at a position close to the center of gravity. On the other hand, it is desirable that the first radial electromagnet is separated from the center of gravity by a predetermined distance in order to suppress conical movement in a high frequency region. Therefore, any of the first radial electromagnet, the second radial electromagnet, or the third radial electromagnet can be disposed above the center of gravity. If the first radial electromagnet is disposed on the opposite side of the center of gravity from the second radial electromagnet or the third radial electromagnet, the magnetic bearing device can be configured in substantially the same space as in the related art. In addition, a method of increasing the control power supply voltage in order to improve the responsiveness of the radial electromagnet at a high frequency, and a method of increasing an effective area in order to improve the rigidity at a low frequency are also possible. The number of turns of the coil of the first radial electromagnet is greater than the number of turns of the coil of the second radial electromagnet.
Small Kusuru it is also possible. The number of turns of the coil of the first radial electromagnet is determined by the number of turns of the coil of the second radial electromagnet.
Ri small By Kusuru, responsiveness of the inductance becomes small high-frequency coil of the first radial electromagnet is improved. Further, the number of turns of the coil of the second radial electromagnet is set to the first number .
By having more than the number of turns of the radial electromagnet coil ,
The inductance of the coil of the second radial electromagnet increases, and the rigidity can be improved. Thus, a stable operation of the overhang rotor can be ensured with a simple configuration in which the number of turns of the coil is devised.

【0012】更に、本発明によれば、前記低周波用補償
器、第1の低周波用補償器及び第2の低周波用補償器は
0乃至百数十ヘルツ付近で位相を進め、前記高周波用補
償器は百数十ヘルツ乃至数百ヘルツ付近で位相を進め
る。磁気軸受装置をターボ分子ポンプに適用する場合、
百数十ヘルツ付近で低周波用と高周波用の2つの制御に
分離するのが好ましい。2つに分離することで、高周波
のゲインを抑えることが出来、ノッチフィルタ等が不要
となり、次数の少ない補償器が実現出来る。
Further, according to the present invention, the low-frequency compensator, the first low-frequency compensator and the second low-frequency compensator advance the phase around 0 to one hundred and several tens of hertz, and The compensator advances the phase around one hundred and several tens hertz to several hundred hertz. When applying a magnetic bearing device to a turbo molecular pump,
It is preferable that the control be divided into two controls for low frequency and high frequency around one hundred and several tens of hertz. By separating the signal into two, a high-frequency gain can be suppressed, a notch filter or the like becomes unnecessary, and a compensator with a small order can be realized.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図1は、本発明の第1実施形態の全
体概念図を示す。半径方向位置センサ5は、オーバハン
グロータ1の重心より上側の半径方向の振れを検出する
もので、第1の半径方向位置センサに相当する。また、
半径方向位置センサ9は、オーバハングロータ1の重心
より下側の半径方向の振れを検出するもので、第2の半
径方向位置センサに相当する。モード分離部42は、オ
ーバハングロータ1固有の振動であるコニカルモードの
共振信号とパラレルモードの共振信号を分離抽出する様
になっている。高周波用補償器44は、モード分離部4
2で分離抽出されたコニカルモードの前進運動の共振信
号に基づき高周波特性を補償する様になっている。高周
波用増幅器50は、高周波用補償器44からの信号出力
を電圧/電流変換する様になっている。半径方向電磁石
33は、この電圧/電流変換された信号に基づきオーバ
ハングロータ1の上側の半径方向位置を制御する様にな
っている。また、低周波用補償器46は、モード分離部
42で分離抽出されたコニカルモードの後進運動の共振
信号及びパラレルモードの共振信号に基づき低周波特性
を補償する様になっている。低周波用増幅器48は、低
周波用補償器46からの信号出力を電圧/電流変換する
様になっている。半径方向電磁石37は、この電圧/電
流変換された信号に基づきオーバハングロータ1の下側
の半径方向位置を制御する様になっている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an overall conceptual diagram of the first embodiment of the present invention. The radial position sensor 5 detects a radial run-out above the center of gravity of the overhang rotor 1, and corresponds to a first radial position sensor. Also,
The radial position sensor 9 detects a radial runout below the center of gravity of the overhang rotor 1, and corresponds to a second radial position sensor. The mode separation section 42 separates and extracts a conical mode resonance signal and a parallel mode resonance signal, which are vibrations unique to the overhang rotor 1. The high-frequency compensator 44 includes the mode separation unit 4
The high frequency characteristics are compensated based on the resonance signal of the forward movement of the conical mode separated and extracted in step 2. The high-frequency amplifier 50 converts the signal output from the high-frequency compensator 44 into voltage / current. The radial electromagnet 33 controls the upper radial position of the overhang rotor 1 based on the voltage / current converted signal. The low-frequency compensator 46 compensates for low-frequency characteristics based on the resonance signal of the backward movement of the conical mode and the resonance signal of the parallel mode separated and extracted by the mode separation unit 42. The low-frequency amplifier 48 converts the signal output from the low-frequency compensator 46 into voltage / current. The radial electromagnet 37 controls the lower radial position of the overhang rotor 1 based on the voltage / current converted signal.

【0014】次に、本発明の第1実施形態の制御方法に
ついて説明する。図1において、半径方向位置センサ5
と半径方向位置センサ9により、それぞれオーバハング
ロータ1の上側の半径方向位置及び下側の半径方向位置
を検出する。検出された信号はモード分離部42で座標
変換され、コニカルモードの共振信号とパラレルモード
の共振信号に分離抽出される。コニカルモードの前進運
動の共振信号は高周波用補償器44で高周波特性を補償
される。補償器のゲイン線図は、図2中の(a)で示し
た特性である。即ち、高周波部分でのみ位相が進むた
め、高周波でのコニカルモードの共振を抑制することが
可能となる。また、百数十ヘルツ付近から位相を進める
ため高周波領域でのノッチフィルタが不要となる。更
に、ゲインを下げた状態でオーバハングロータ1の安定
制御を行えるため、構造体の共振を防止することが出来
る。高周波用補償器44の出力信号は、高周波用増幅器
50で電圧/電流変換された後、半径方向電磁石33を
制御する。半径方向電磁石33は、重心G付近を中心と
したコニカルモードの共振を抑制するため重心Gより離
れて配設されることが望ましい。また、インダクタンス
を小さくし、制御電流の飽和を抑え、高周波における制
御を容易にするため、その巻数は減らすことが望まし
い。
Next, a control method according to the first embodiment of the present invention will be described. In FIG. 1, the radial position sensor 5
And the radial position sensor 9 detect the upper radial position and the lower radial position of the overhang rotor 1, respectively. The detected signal is subjected to coordinate conversion by the mode separation unit 42, and is separated and extracted into a conical mode resonance signal and a parallel mode resonance signal. The resonance signal of the forward movement in the conical mode is compensated for the high frequency characteristics by the high frequency compensator 44. The gain diagram of the compensator has the characteristic indicated by (a) in FIG. That is, since the phase advances only in the high-frequency portion, it is possible to suppress the resonance of the conical mode at the high frequency. Further, since the phase is advanced from around one hundred and several tens of hertz, a notch filter in a high frequency region is not required. Further, since the stable control of the overhang rotor 1 can be performed with the gain lowered, resonance of the structure can be prevented. The output signal of the high-frequency compensator 44 is subjected to voltage / current conversion by the high-frequency amplifier 50 and then controls the radial electromagnet 33. The radial electromagnet 33 is desirably disposed at a distance from the center of gravity G in order to suppress resonance in a conical mode around the center of gravity G. It is also desirable to reduce the number of turns in order to reduce inductance, suppress saturation of the control current, and facilitate control at high frequencies.

【0015】一方、コニカルモードの後進運動の共振信
号とパラレルモードの共振信号はモード分離部42で加
算され、低周波用補償器46に送られる。低周波用補償
器46では、コニカルモードの後進運動の共振信号及び
パラレルモードの共振信号に基づき低周波特性が補償さ
れる。補償器のゲイン線図は、図2中の(b)で示した
特性である。即ち、低周波部分でのみ位相が進むため、
低周波でのコニカルモードの後進運動の共振及びパラレ
ルモードの共振を抑制することが可能となる。低周波用
補償器46の出力信号は、低周波用増幅器48で電圧/
電流変換された後、半径方向電磁石37を制御する。半
径方向電磁石37は、コニカルモードの共振を考慮すれ
ば重心Gより離れて配設されることが望ましいが、パラ
レルモードの共振を考慮すれば重心Gの近くに配設する
のが望ましい。従って、半径方向電磁石37は重心Gの
直下に配設する。この方が水平浮上に有利となる。但
し、半径方向電磁石33及び半径方向電磁石37の配設
位置は、その目的がコニカルモードの共振及びパラレル
モードの共振を抑制することにあることを考えれば、重
心Gの上方又は下方のいずれであっても良い。また、ス
ペース的なことを考えなければ、若しくは小スペースに
て半径方向電磁石が構成出来るならば、上方又は下方の
どちらか一方のみに半径方向電磁石33及び半径方向電
磁石37を配設しても良い。
On the other hand, the resonance signal of the backward movement of the conical mode and the resonance signal of the parallel mode are added by the mode separation section 42 and sent to the low frequency compensator 46. The low-frequency compensator 46 compensates for the low-frequency characteristic based on the resonance signal of the backward motion of the conical mode and the resonance signal of the parallel mode. The gain diagram of the compensator has the characteristic shown by (b) in FIG. That is, since the phase advances only in the low frequency part,
It is possible to suppress the resonance of the backward motion of the conical mode and the resonance of the parallel mode at a low frequency. The output signal of the low frequency compensator 46 is supplied to a low frequency
After the current conversion, the radial electromagnet 37 is controlled. The radial electromagnet 37 is desirably disposed away from the center of gravity G in consideration of conical mode resonance, but is desirably disposed near the center of gravity G in consideration of parallel mode resonance. Accordingly, the radial electromagnet 37 is disposed immediately below the center of gravity G. This is advantageous for horizontal levitation. However, the disposition positions of the radial electromagnet 33 and the radial electromagnet 37 are either above or below the center of gravity G, considering that the purpose is to suppress the resonance in the conical mode and the resonance in the parallel mode. May be. In addition, if the space is not considered, or if the radial electromagnet can be configured in a small space, the radial electromagnet 33 and the radial electromagnet 37 may be disposed only in one of the upper and lower directions. .

【0016】次に、図3に本発明の第2実施形態の全体
概念図を示す。尚、図1と同一要素のものについては同
一符号を付して説明は省略する。モード分離部52は、
オーバハングロータ1固有の振動であるコニカルモード
の共振信号とパラレルモードの共振信号を分離抽出する
様になっている。低周波用補償器56は、モード分離部
52で分離抽出されたコニカルモードの後進運動の共振
信号に基づき低周波特性を補償する様になっている。低
周波用増幅器60は、低周波用補償器56からの信号出
力を電圧/電流変換する様になっている。半径方向電磁
石47は、この電圧/電流変換された信号に基づきオー
バハングロータ1の下側の半径方向位置を制御する様に
なっている。更に、低周波用補償器58は、モード分離
部52で分離抽出されたパラレルモードの共振信号に基
づき低周波特性を補償する様になっている。低周波用増
幅器64は、低周波用補償器58からの信号出力を電圧
/電流変換する様になっている。半径方向電磁石49
は、この電圧/電流変換された信号に基づきオーバハン
グロータ1の重心位置の半径方向位置を制御する様にな
っている。
Next, FIG. 3 shows an overall conceptual diagram of a second embodiment of the present invention. The same elements as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. The mode separation unit 52
A conical mode resonance signal and a parallel mode resonance signal, which are vibrations unique to the overhang rotor 1, are separated and extracted. The low-frequency compensator 56 compensates for the low-frequency characteristic based on the resonance signal of the backward movement of the conical mode separated and extracted by the mode separation unit 52. The low-frequency amplifier 60 converts the signal output from the low-frequency compensator 56 into voltage / current. The radial electromagnet 47 controls the lower radial position of the overhang rotor 1 based on the voltage / current converted signal. Further, the low frequency compensator 58 compensates for the low frequency characteristic based on the parallel mode resonance signal separated and extracted by the mode separation unit 52. The low-frequency amplifier 64 converts the signal output from the low-frequency compensator 58 into voltage / current. Radial electromagnet 49
Controls the radial position of the center of gravity of the overhang rotor 1 based on the voltage / current converted signal.

【0017】次に、本発明の第2実施形態の制御方法に
ついて説明する。図3を本発明の第1実施形態である図
1と比較すると、機能面から次の様に相違する。即ち、
低周波におけるコニカルモードの後進運動の共振及びパ
ラレルモードの共振を別個独立した制御とする。このた
め、構成面からコニカルモードの後進運動の共振に対す
る制御として、低周波用補償器56、低周波用増幅器6
0及び半径方向電磁石47を備え、一方、パラレルモー
ドの共振に対する制御として低周波用補償器58、低周
波用増幅器64及び半径方向電磁石49を備えた。低周
波用補償器56及び低周波用補償器58のゲイン線図
は、図2中の(b)で示した特性である。即ち、低周波
部分でのみ位相が進むため、低周波でのコニカルモード
の共振及びパラレルモードの共振を抑制することが可能
となる。半径方向電磁石49は、オーバハングロータ1
のバランスを保ちつつ剛性を向上させるため重心Gの位
置に配設する。半径方向電磁石49は低周波域での制御
とするため、巻数を増加することも可能である。低周波
用補償器58によりパラレルモードの共振が補償され
る。また、半径方向電磁石47は、コニカルモードの共
振を防止する目的から重心Gの位置から離して配設する
のが望ましい。低周波数用の電磁石を半径方向電磁石4
7と半径方向電磁石49に分離独立させたことで、制御
系の安定性は一層向上する。
Next, a control method according to a second embodiment of the present invention will be described. When FIG. 3 is compared with FIG. 1, which is the first embodiment of the present invention, the following differences are made in terms of functions. That is,
The resonance of the backward motion of the conical mode and the resonance of the parallel mode at low frequency are controlled separately and independently. For this reason, the low frequency compensator 56 and the low frequency amplifier 6
A low-frequency compensator 58, a low-frequency amplifier 64, and a radial electromagnet 49 are provided as controls for parallel mode resonance. The gain diagrams of the low-frequency compensator 56 and the low-frequency compensator 58 have the characteristics shown in FIG. That is, since the phase advances only in the low frequency portion, it is possible to suppress the resonance in the conical mode and the resonance in the parallel mode at the low frequency. The radial electromagnet 49 is used for the overhang rotor 1.
It is arranged at the position of the center of gravity G to improve the rigidity while maintaining the balance. In order to control the radial electromagnet 49 in a low frequency range, the number of turns can be increased. The parallel mode resonance is compensated by the low frequency compensator 58. The radial electromagnet 47 is desirably disposed away from the position of the center of gravity G for the purpose of preventing resonance in the conical mode. Electromagnet for low frequency is replaced with radial electromagnet 4
7 and the radial electromagnet 49 are separated and independent, so that the stability of the control system is further improved.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、モ
ード分離部でコニカルモードの共振とパラレルモードの
共振を分離し、高周波におけるコニカルモードの前進運
動の共振を高周波用補償器で、また低周波におけるパラ
レルモードの共振及びコニカルモードの後進運動の共振
を低周波用補償器で補償する様に構成したので、各共振
に適応した半径方向電磁石の制御が可能となる。また、
高周波用補償器のゲインは低く抑えられるため、構造体
の共振を防止出来る。更に、低周波における軸受の剛性
を高めることが出来る。従って、オーバハングロータの
安定制御を図ることが出来る。
As described above, according to the present invention, the resonance of the conical mode and the resonance of the parallel mode are separated by the mode separation section, and the resonance of the forward motion of the conical mode at a high frequency is compensated by the high-frequency compensator. Since the parallel mode resonance and the conical mode backward motion resonance at the low frequency are configured to be compensated by the low frequency compensator, it is possible to control the radial electromagnet adapted to each resonance. Also,
Since the gain of the high-frequency compensator can be kept low, resonance of the structure can be prevented. Further, the rigidity of the bearing at low frequencies can be increased. Therefore, stable control of the overhang rotor can be achieved.

【0019】また、本発明によれば、低周波におけるパ
ラレルモードの共振及びコニカルモードの後進運動の共
振を独立した低周波用補償器でそれぞれ補償する様に構
成したので、低周波においてバランス良く剛性を保ちつ
つ、効率良く円錐運動を抑えることが出来、一層安定性
の良い制御が行える。
Further, according to the present invention, the parallel mode resonance and the conical mode backward motion resonance at low frequencies are each compensated by the independent low frequency compensator, so that rigidity is well balanced at low frequencies. , The cone motion can be suppressed efficiently, and more stable control can be performed.

【0020】更に、本発明によれば、第1の半径方向電
磁石、第2の半径方向電磁石及び第3の半径方向電磁石
の配置を工夫したことで、剛性を向上させつつコニカル
モードの共振を防止出来る。また、従来とほぼ同じスペ
ースで磁気軸受装置を構成出来る。
Further, according to the present invention, the arrangement of the first radial electromagnet, the second radial electromagnet, and the third radial electromagnet is devised, thereby improving the rigidity and preventing the resonance in the conical mode. I can do it. Further, the magnetic bearing device can be configured in substantially the same space as that of the related art.

【0021】更に、本発明によれば、第1の半径方向電
磁石のコイルの巻数及び第2の半径方向電磁石のコイル
の巻数を工夫したことで、高周波での応答性を向上出
来、また剛性を向上させることが出来る。このため、オ
ーバハングロータの安定した運転を確保出来る。
Furthermore, according to the present invention, the responsiveness at high frequencies can be improved and the rigidity can be improved by devising the number of turns of the coil of the first radial electromagnet and the number of turns of the coil of the second radial electromagnet. Can be improved. Therefore, stable operation of the overhang rotor can be ensured.

【0022】更に、本発明によれば、百数十ヘルツ付近
で低周波用と高周波用の2つの制御に分離して構成した
ので、高周波のゲインを抑えることが出来、ノッチフィ
ルタ等が不要となり、次数の少ない補償器が実現出来
る。
Further, according to the present invention, since the control is divided into two controls for low frequency and high frequency around one hundred and several tens of hertz, the gain of high frequency can be suppressed, and a notch filter or the like becomes unnecessary. , A compensator with a small order can be realized.

【0023】[0023]

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

【図1】 本発明の第1実施形態の全体概念図FIG. 1 is an overall conceptual diagram of a first embodiment of the present invention.

【図2】 補償器のゲイン線図FIG. 2 is a gain diagram of a compensator.

【図3】 本発明の第2実施形態の全体概念図FIG. 3 is an overall conceptual diagram of a second embodiment of the present invention.

【図4】 従来の磁気軸受装置の概念的構成図FIG. 4 is a conceptual configuration diagram of a conventional magnetic bearing device.

【図5】 コニカルモード及びパラレルモードの各共振
特性図
FIG. 5 is a diagram showing resonance characteristics of a conical mode and a parallel mode.

【図6】 従来の補償器のゲイン線図FIG. 6 is a gain diagram of a conventional compensator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 オーバハングロータ 3、7、33、37、47、49 半径方向電磁石 5、9、 半径方向位置センサ 11 保護ベアリング 42、52 モード分離部 44 高周波用補償器 50 高周波用増幅器 46、56、58 低周波用補償器 48、60、64 低周波用増幅器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Overhang rotor 3, 7, 33, 37, 47, 49 Radial electromagnet 5, 9, Radial position sensor 11 Protective bearing 42, 52 Mode separation part 44 High frequency compensator 50 High frequency amplifier 46, 56, 58 Low frequency Compensator 48, 60, 64 Low frequency amplifier

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 オーバハングロータの重心より上側に配
設されオーバハングロータの上側の半径方向の振れを検
出する第1の半径方向位置センサと、前記重心より下側
に配設されオーバハングロータの下側の半径方向の振れ
を検出する第2の半径方向位置センサと、該第2の半径
方向位置センサで検出した半径方向の振れと前記第1の
半径方向位置センサで検出した半径方向の振れに基づき
オーバハングロータ固有のコニカルモードの前進運動の
共振、コニカルモードの後進運動の共振及びパラレルモ
ードの共振を分離抽出するモード分離部と、該モード分
離部により分離抽出されたコニカルモードの前進運動の
共振に基づき高周波特性を補償する高周波用補償器と、
該高周波用補償器の出力を電圧/電流変換する高周波用
増幅部と、該高周波用増幅部から出力された電流に基づ
き半径方向位置を制御する高周波数にて応答性を良くし
た第1の半径方向電磁石と、前記モード分離部により分
離抽出されたコニカルモードの後進運動の共振及びパラ
レルモードの共振に基づき低周波特性を補償する低周波
用補償器と、該低周波用補償器の出力を電圧/電流変換
する低周波用増幅部と、該低周波用増幅部から出力され
た電流に基づき半径方向位置を制御する低周波数にて剛
性を高めた第2の半径方向電磁石を備えたことを特徴と
する磁気軸受装置。
A first radial position sensor disposed above the center of gravity of the overhang rotor for detecting a radial run-out above the overhang rotor; and a lower position sensor disposed below the center of gravity and located below the overhang rotor. A second radial position sensor for detecting a radial runout of the second radial position sensor, based on a radial runout detected by the second radial position sensor and a radial runout detected by the first radial position sensor. Of the forward motion of the conical mode inherent to the overhang rotor
A mode separation unit that separates and extracts resonance , resonance of backward motion of conical mode, and resonance of parallel mode, and a high-frequency compensator that compensates high-frequency characteristics based on resonance of forward motion of conical mode separated and extracted by the mode separation unit When,
A high-frequency amplifier for converting the output of the high-frequency compensator into a voltage / current, and a first radius having improved responsiveness at a high frequency for controlling a radial position based on the current output from the high-frequency amplifier. A directional electromagnet, a low-frequency compensator for compensating for low-frequency characteristics based on the resonance of the backward motion and the parallel-mode resonance of the conical mode separated and extracted by the mode separation unit, and a voltage output from the low-frequency compensator. / A low-frequency amplifier for current conversion, and a second radial electromagnet having increased rigidity at a low frequency for controlling the radial position based on the current output from the low-frequency amplifier. Magnetic bearing device.
【請求項2】 オーバハングロータの重心より上側に配
設されオーバハングロータの上側の半径方向の振れを検
出する第1の半径方向位置センサと、前記重心より下側
に配設されオーバハングロータの下側の半径方向の振れ
を検出する第2の半径方向位置センサと、該第2の半径
方向位置センサで検出した半径方向の振れと前記第1の
半径方向位置センサで検出した半径方向の振れに基づき
オーバハングロータ固有のコニカルモードの前進運動の
共振、コニカルモードの後進運動の共振及びパラレルモ
ードの共振を分離抽出するモード分離部と、該モード分
離部により分離抽出されたコニカルモードの前進運動の
共振に基づき高周波特性を補償する高周波用補償器と、
該高周波用補償器の出力を電圧/電流変換する高周波用
増幅部と、該高周波用増幅部から出力された電流に基づ
き半径方向位置を制御する高周波数にて応答性を良くし
た第1の半径方向電磁石と、前記モード分離部により分
離抽出されたコニカルモードの後進運動の共振に基づき
低周波特性を補償する第1の低周波用補償器と、該第1
の低周波用補償器の出力を電圧/電流変換する第1の低
周波用増幅部と、該第1の低周波用増幅部から出力され
た電流に基づき半径方向位置を制御する低周波数にてコ
ニカルモードの後進運動の共振を抑制する第3の半径方
向電磁石と、前記モード分離部により分離抽出されたパ
ラレルモードの共振に基づき低周波特性を補償する第2
の低周波用補償器と、該第2の低周波用補償器の出力を
電圧/電流変換する第2の低周波用増幅部と、該第2の
低周波用増幅部から出力された電流に基づき半径方向位
置を制御する低周波数にて剛性を高めた第4の半径方向
電磁石を備え、該第4の半径方向電磁石は前記重心位置
に配設したことを特徴とする磁気軸受装置。
2. A first radial position sensor disposed above the center of gravity of the overhang rotor for detecting radial runout above the overhang rotor, and a lower side of the overhang rotor disposed below the center of gravity. A second radial position sensor for detecting a radial runout of the second radial position sensor, based on a radial runout detected by the second radial position sensor and a radial runout detected by the first radial position sensor. Of the forward motion of the conical mode inherent to the overhang rotor
A mode separation unit that separates and extracts resonance , resonance of backward motion of conical mode, and resonance of parallel mode, and a high-frequency compensator that compensates high-frequency characteristics based on resonance of forward motion of conical mode separated and extracted by the mode separation unit When,
A high-frequency amplifier for converting the output of the high-frequency compensator into a voltage / current, and a first radius having improved responsiveness at a high frequency for controlling a radial position based on the current output from the high-frequency amplifier. A directional electromagnet; a first low-frequency compensator for compensating low-frequency characteristics based on resonance of backward movement of the conical mode separated and extracted by the mode separation unit;
A low-frequency amplifier for converting the output of the low-frequency compensator into a voltage / current, and a low-frequency amplifier for controlling the radial position based on the current output from the first low-frequency amplifier. A third radial electromagnet for suppressing the resonance of the backward movement of the conical mode, and a second for compensating the low-frequency characteristics based on the resonance of the parallel mode separated and extracted by the mode separation unit.
A low-frequency compensator, a second low-frequency amplifier for converting the output of the second low-frequency compensator into a voltage / current, and a current output from the second low-frequency amplifier. A magnetic bearing device, comprising: a fourth radial electromagnet whose rigidity is increased at a low frequency for controlling a radial position based on the fourth radial electromagnet, wherein the fourth radial electromagnet is disposed at the position of the center of gravity.
【請求項3】 前記第2の半径方向電磁石はオーバハン
グロータの重心近くに配設し、前記第1の半径方向電磁
石は前記重心を挟み第2の半径方向電磁石又は第3の半
径方向電磁石と反対側に配設したことを特徴とする請求
項1又は請求項2記載の磁気軸受装置。
3. The second radial electromagnet is disposed near a center of gravity of an overhang rotor, and the first radial electromagnet is opposite to the second radial electromagnet or the third radial electromagnet across the center of gravity. The magnetic bearing device according to claim 1, wherein the magnetic bearing device is disposed on a side of the magnetic bearing device.
【請求項4】 前記第1の半径方向電磁石コイルの巻
前記第2の半径方向電磁石コイルの巻数より小さ
ことを特徴とする請求項1、2又は3記載の磁気軸受
装置。
4. The number of turns of the coil of the first radial electromagnet is smaller than the number of turns of the coil of the second radial electromagnet.
Roast magnetic bearing device according to claim 1, 2 or 3, wherein the.
【請求項5】 前記低周波用補償器、第1の低周波用補
償器及び第2の低周波用補償器は0乃至百数十ヘルツ付
近で位相を進め、前記高周波用補償器は百数十ヘルツ乃
至数百ヘルツ付近で位相を進めたことを特徴とする請求
項1、2、3又は4記載の磁気軸受装置。
5. The low-frequency compensator, the first low-frequency compensator, and the second low-frequency compensator advance the phase around 0 to one hundred and several tens of Hertz, and the high-frequency compensator has a hundred 5. The magnetic bearing device according to claim 1, wherein the phase is advanced around ten to several hundred hertz.
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