JP3176578B2 - 誘導モータ用同心制御装置 - Google Patents

誘導モータ用同心制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、同心制御装置に係
り、より詳しくは、誘導モータで固定体と回転体間の同
心を制御できる誘導モータ用同心制御装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】一般に、誘導モータは、固定子アセンブ
リーから誘導される回転磁界により回転子アセンブリー
が同期回転速度より低回転速度で回転するようになる。
前記誘導モータは、巻線型の場合、多数のフォールが内
面に連続形成された円筒形のコアと、前記コアに所定タ
ーン数で巻取られるコイルから構成された固定子アセン
ブリーと、前記固定子アセンブリーと同心状態に挿入さ
れてコイルが所定ターン数以上コアに巻取られた回転子
アセンブリーと、前記回転子アセンブリーの両端を回転
自在に支持する軸受とから構成される。
【0003】とりわけ、前記モータの高速回転時には、
回転子アセンブリーの回転による発熱減少等のため、電
子軸受のAMB(Active Magnetic B
earing)などのごとき同心制御装置が設置された
誘導モータを使用するようになる。
【0004】前記同心制御装置のAMBは、1996.
7.4.Scott Stephensand Car
l R.Knospeなる論文において“Effect
of Magnetic Pole Arrange
menton Core Loss in Lamin
ated High−Speed MagneticJ
ournal Bearing”との題目で32頁に記
載されている。
【0005】これは、図5に示すように、回転子アセン
ブリーの回転軸などのごとき導体なる回転体50と、前
記回転体50が内在されるとともに回転体50と内接す
るように多数のフォール51が形成された固定体52
と、前記フォール51にそれぞれ巻取られて別途の電流
が印加されるとともに、それぞれの駆動回路53により
制御される多数の駆動コイル54と、前記駆動回路53
に連結されるとともに回転体50の偏心を感知するよう
に設置されたセンサ55と、前記センサ55により点検
された偏心量を補正できるように偏心による変更電流量
および磁力を演算し、これを駆動回路53に伝達する演
算部56とから構成されている。
【0006】即ち、図示のない動作回路により誘導モー
が回転するようになると、前記センサ55が回転体5
0の位置、即ち、固定体52と回転体50の同心状態を
感知するようになる。この際、前記回転体50が一側に
偏心されると、これを感知して演算部56に伝達すると
ともに、偏心された位置を駆動回路53に伝達するよう
になる。
【0007】演算部56に偏心量が伝達されると、演算
部56で偏心量を補正する程度の電流量を偏心された位
置の駆動コイル54に供給するようになる。回転体50
が偏心された位置の駆動コイル54に補正電流が供給さ
れると、フォール51と駆動コイル54で補正磁力が発
生されるとともに、前記回転体50を押して同心状態に
なるように調整するのである。
【0008】前記回転体50の偏心をより精密に制御す
るためには、きわめて多数極、即ち、フォール51と駆
動コイル54の組合せが必要となり、これをそれぞれ制
御するためにきわめて精密な駆動回路53が必要となる
ことはいうまでもない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のごと
誘導モータで回転体と固定体の同心を調整するため、
固定体にきわめて多数のフォールと駆動コイルを設置す
るとともに、これをそれぞれ制御するように駆動回路を
設置すると、誘導モータの構成がきわめて複雑になるこ
とにより、製作費が増加するという問題点があった。
【0010】また、前記駆動回路およびフォールと駆動
コイルを複雑に製作すると、制御のときに誤差の発生率
が高くなり、制御にたいする信頼性が低下されるなどの
問題点があった。
【0011】
【発明の目的】そこで、本発明は上記種々の問題点を解
決するためになされたものであって、本発明の目的は、
構成を単純化して製作費を節減するとともに、制御に
する信頼性を向上させる誘導モータの同心制御装置を
提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するためになされた本発明は、回転体の偏心を補正する
ための、誘導モータの同心制御装置において、前記回転
体の回転軸中心に対し直交状態の電磁力を回転体の中心
方向へ加えられるよう構成された中心制御手段を含み、
前記中心制御手段は、回転体の外側に、該回転体と同心
的に円筒状に構成されたコアを有し、該コアの回りにコ
イルを巻きつけたことを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明による一実施例につ
いて添付図面に沿って詳述する。図1と図2は、本発明
による誘導モータの同心制御装置を示す回転体と固定体
の概略平面図と概略斜視図であって、回転体50の回転
軸中心Cにたいし直交状態の電磁力を回転体50の中心
方向に加えられるよう構成された中心制御手段が回転体
50を内在するように設置されている。
【0014】前記中心制御手段は、フォールが形成され
ていない円筒形状に形成され、回転体50が所定間隔を
おいて内在されたコア1と、前記コア1の外周で回転体
50の回転中心軸Cにたいし円周上に多数にターン巻取
られた1つのコイル2とから構成されている。前記コイ
ル2には、図示しない駆動回路53と演算部56とが連
設されており、コイル2の外側には演算部56と駆動回
路53とに連結されたセンサ55が設置されている。
【0015】前記のごとき、本発明の作用、効果につい
て説明すれば、誘導モータが回転するようになるととも
に、駆動回路53でコイル2に電流を供給するようにな
る。コイル2に電流が供給されると、図3に示すよう
に、フレミング左手の法則によりコイル2に磁力が発生
される。即ち、回転体50を囲繞しているコイル2の断
面にたいし直交状態に磁界が形成され、前記磁界による
磁束密度により回転体50の中心方向へ電磁力Fが発生
されつつ回転体50を回転中心に押出するようになる。
【0016】前記電磁力により回転体50が回転中心で
回転するとき、外力等により回転体50が偏心されるた
め、前記磁束密度が変化されるが、たとえば、図におい
て下向けに回転体50が移動すると、上部の磁束密度に
比べて下部の磁束密度が強くなる。下部の磁束密度が強
くなると、ここから発生される電磁力も増加し、偏心さ
れた回転体50を中心方向へ押出すようになる。
【0017】この際、前記回転体50の中心移動をより
はやく、かつ、的確にするためには、例えば、センサ5
5から入力された偏心補正量にしたがって演算部56が
補正電流量を計算することが好ましい。
【0018】とりわけ、前記演算部56で補正電流量を
計算するため、相互インダクタンスを演算するようにな
るが、これは前記回転体50の偏心にしたがって回転体
50に誘導されて相互インダクタンスおよび誘導電流が
変化されるため、これを測定して偏心量を計算しようと
するのである。
【0019】前記相互インダクタンスは、下記式(1)
にしたがって計算されるが、その計算順序は図4に示さ
れたフロチャートにしたがうことになる。
【0020】
【数2】
【0021】即ち、偏心補正命令が演算部56に入力さ
れると、あらかじめ貯蔵されているコイルスペックを読
むとともに、k値を確認し、適切なk値が貯蔵されてい
なければ、下記式(2)にしたがってk値を計算するよ
うになる。
【0022】
【数3】
【0023】計算されたk値を読んでから、再度E値を
確認し、再度適切なE値が入力されていなければ、下記
式(3)にしたがってE値を計算するようになる。
【0024】
【数4】
【0025】E値を計算してからこれを読み、再度K値
を貯蔵された記憶場所から探すことになるが、前記適切
な値がなければ下記式(4)にしたがってK値を計算す
るようになる。
【0026】
【数5】
【0027】K値を計算するようになると、前記式
(1)の残余の因子を下記式(5),(6),(7),
(8)を演算してから、前記式(1)に代入して相互イ
ンダクタンス値を計算するようになる。
【0028】
【数6】
【0029】
【数7】
【0030】
【数8】
【0031】
【数9】
【0032】前記諸式により相互インダクタンス値が計
算されると、前記回転体50の上下部に誘起される相互
インダクタンスおよび誘導電流の値が同一になるように
駆動回路53で電流を調整するようになる。駆動回路5
3で電流を調整するようになると、強磁束密度が発生す
るようになり、前記磁束密度による電磁力により回転体
50の中心移動がより迅速、かつ、精密に行わ
【0033】とりわけ、従来の多数のフォール51と駆
動コイル54を使用するのにくらべて、本発明は極の役
割を演じるフォールがないため、制御可能角度がきわめ
て広くなるばかりか、細密になる。
【0034】ここで、従来の同心制御装置で使用される
相互インダクタンスの計算式は通常のニューマン(Ne
umann)計算式を使用することになるが、これは下
記式9にしたがっておこなわれることにより、算術的に
誘導モータの極数が一度に1ずつ積分されて360個と
仮定したら、360×360=129,600回となる
のに反し、本発明は1つの積分だけを使用するととも
に、極数計算が不要であるため、90×2=180回だ
けの計算で相互インダクタンスが計算される。
【0035】
【数10】
【0036】即ち、計算がきわめて単純になるため、こ
れのための駆動回路がきわめて単純となり、計算が単純
であるだけに計算の的確度が増加するようになる。
【0037】
【発明の効果】上述のように、本発明は、円形のコイル
を回転体円周上に巻取った状態で磁束密度の変化による
電磁力に回転体の中心を維持させることにより、誘導モ
ータの同心制御が容易になるとともに、装置の構成が単
純化されるという優れる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による誘導モータ用同心制御装置を示
す概略図である。
【図2】 図1の概略斜視図である。
【図3】 本発明での回転体に電磁力の印加を示す状態
図である。
【図4】 本発明で相互インダクタンスを計算する順序
を示すフロチャートである。
【図5】 一般の高速誘導モータ用同心制御装置のAM
Bで回転体の位置調整状態を示す概略平面図である。
【符号の説明】
1…コア 2…コイル 53…駆動回路 56…演算部 C…回転体回転中心
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02K 17/30

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転体の偏心を補正するための、誘導モ
    ータの同心制御装置において、 前記回転体の回転軸中心に対し直交状態の電磁力を回転
    体の中心方向へ加えられるよう構成された中心制御手段
    を含み、 前記中心制御手段は、回転体の外側に、該回転体と同心
    的に円筒状に構成されたコアを有し、該コアの回りにコ
    イルを巻きつけたことを特徴とする誘導モータの同心制
    御装置。
  2. 【請求項2】 前記コイルの電流値は、前記回転体と前
    記コイルとの間の相互インダクタンスの演算を通じて割
    出されるようになっていることを特徴とする請求項1に
    記載の誘導モータの同心制御装置。
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