JP3220281B2 - Magnetic bearing device - Google Patents

Magnetic bearing device

Info

Publication number
JP3220281B2
JP3220281B2 JP12831893A JP12831893A JP3220281B2 JP 3220281 B2 JP3220281 B2 JP 3220281B2 JP 12831893 A JP12831893 A JP 12831893A JP 12831893 A JP12831893 A JP 12831893A JP 3220281 B2 JP3220281 B2 JP 3220281B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
circuit
bearing device
pulse width
magnetic bearing
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
Application number
JP12831893A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH06313426A (en
Inventor
弘行 篠崎
正夫 松村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ebara Corp filed Critical Ebara Corp
Priority to JP12831893A priority Critical patent/JP3220281B2/en
Publication of JPH06313426A publication Critical patent/JPH06313426A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3220281B2 publication Critical patent/JP3220281B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406Magnetic bearings
    • F16C32/044Active magnetic bearings
    • F16C32/0444Details of devices to control the actuation of the electromagnets
    • F16C32/0446Determination of the actual position of the moving member, e.g. details of sensors
    • F16C32/0448Determination of the actual position of the moving member, e.g. details of sensors by using the electromagnet itself as sensor, e.g. sensorless magnetic bearings

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は磁気軸受装置に係り、特
に磁気力により被支持体を非接触状態で支持する磁気軸
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 a magnetic bearing device for supporting a supported member in a non-contact state by a magnetic force.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般的に、磁気軸受装置は、磁気吸引力
により被支持体に対して支持力を発揮する電磁石と、被
支持体の相対変位量を検出する変位センサと、変位セン
サにより検出された変位信号に基づき制御信号を発生す
る制御回路と、該制御回路の制御信号を増幅し電磁石の
励磁コイルに電流を供給する電流増幅器とから構成され
ている。電磁石の励磁コイルに供給される電流によっ
て、電磁石は被支持体を支持する磁気吸引力を発生す
る。この磁気吸引力を制御し、被支持体を目標位置に安
定に支持するために、変位センサ、制御回路、電流増幅
器等が備えられている。
2. Description of the Related Art In general, a magnetic bearing device includes an electromagnet that exerts a supporting force on a supported member by magnetic attraction, a displacement sensor that detects a relative displacement amount of the supported member, and a displacement sensor. The control circuit is configured to generate a control signal based on the generated displacement signal, and a current amplifier that amplifies the control signal of the control circuit and supplies a current to an exciting coil of the electromagnet. The electromagnet generates a magnetic attraction force that supports the supported body by the current supplied to the excitation coil of the electromagnet. A displacement sensor, a control circuit, a current amplifier, and the like are provided to control the magnetic attraction force and stably support the supported body at a target position.

【0003】被支持体の変位を検出する変位センサとし
ては、従来、被支持体の変位に応じてインダクタンスが
変化する誘導型センサ、或いは被支持体の変位に応じて
渦電流の大きさが変化する渦電流型センサが用いられて
いる。これらの変位センサは通常、被支持体に磁気吸引
力を作用させる電磁石装置の近傍に配置される。
Conventionally, as a displacement sensor for detecting the displacement of the supported member, an inductive sensor in which the inductance changes according to the displacement of the supported member, or the magnitude of the eddy current changes according to the displacement of the supported member An eddy current sensor is used. These displacement sensors are usually arranged in the vicinity of an electromagnet device for applying a magnetic attractive force to a supported body.

【0004】しかしながら、変位センサは電磁石の近傍
に配置されるので、変位センサが検出する被支持体の検
出点と、電磁石の磁気吸引力の作用する被支持体の作用
点とが異なってくる。係る検出点と作用点を一致させる
ために以下の提案が本出願人によりなされている。
However, since the displacement sensor is disposed near the electromagnet, the detection point of the supported body detected by the displacement sensor is different from the operation point of the supported body on which the magnetic attraction of the electromagnet acts. The following proposal has been made by the present applicant in order to make such detection points and action points coincide.

【0005】磁気軸受装置において、電流増幅器に一定
周波数の信号を信号源から供給して、電磁石の励磁コイ
ルに磁気吸引力の制御電流と共に印加する。そして、被
支持体の相対変位によって生じる電磁石の励磁コイル自
体のインダクタンスの変化を検出することにより、被支
持体の相対変位量検出を行うものである(特願平3−9
4694号及び特願平3−151062号特許出願)。
これにより、被支持体の位置検出点と磁気吸引力作用点
とを一致させることができ、且つ電磁石近傍に配置され
る専用の変位センサを省略することができる。
In a magnetic bearing device, a signal of a constant frequency is supplied to a current amplifier from a signal source and applied to an excitation coil of an electromagnet together with a control current of a magnetic attraction force. The relative displacement of the supported member is detected by detecting a change in the inductance of the excitation coil itself of the electromagnet caused by the relative displacement of the supported member (Japanese Patent Application No. 3-9).
4694 and Japanese Patent Application No. 3-151062).
This makes it possible to match the position detection point of the supported member with the magnetic attraction point, and to omit a dedicated displacement sensor arranged near the electromagnet.

【0006】又、電流増幅器にパルス幅変調(PWM)
型電流増幅器を用い、そのスイッチング周波数を利用し
て、電磁石コイル自体のインダクタンスの変化を検出す
ることにより被支持体の相対変位量を求める磁気軸受装
置が、本出願人により提案されている(特願平3−19
2497号特許出願)。
[0006] Pulse width modulation (PWM) is applied to the current amplifier.
The present applicant has proposed a magnetic bearing device that obtains a relative displacement amount of a supported body by detecting a change in inductance of an electromagnet coil itself by using a switching current of the type current amplifier and utilizing a switching frequency thereof. 3-19 Ganping
2497 patent application).

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
願平3−94694号及び特願平3−151062号に
開示された構成の磁気軸受装置においては、通常の電流
増幅器では増幅周波数範囲が被支持体の制御信号周波数
範囲に限られる。このため、制御周波数範囲よりも高い
周波数(例えば2乃至100kHz)の信号を電磁石の
励磁コイルに供給することが難しく、これまでは極て低
い周波数の範囲のみに関して適用されており、被支持体
の制御信号周波数範囲で相対変位量を検出することがで
きなかった。
However, in the magnetic bearing device having the structure disclosed in Japanese Patent Application Nos. 3-94694 and 3-151062, the amplification frequency range is not supported by the ordinary current amplifier. Limited to the body control signal frequency range. For this reason, it is difficult to supply a signal having a frequency higher than the control frequency range (for example, 2 to 100 kHz) to the excitation coil of the electromagnet. The relative displacement could not be detected in the control signal frequency range.

【0008】また、特願平3−192497号に開示さ
れた構成の磁気軸受装置においては、パルス幅変調電流
増幅増幅器を用いパルス幅変調のスイッチング信号自体
を利用して相対変位量を検出するようにしている。しか
しながら、パルス幅変調のスイッチング周波数は一般に
比較的高い(50k〜120kHz)ので、スイッチン
グ信号を自己インダクタンスの変化による変調の搬送波
として用いると、電磁石のヨーク及び被支持体側のター
ゲットにおいて渦電流が発生しやすい。また、電磁石の
ヨークと被支持体のターゲットとの間にステンレス材
(SUS304,SUS316など)から成る隔壁が介
在する場合には、隔壁による渦電流が発生しやすくな
る。このように、スイッチング周波数が比較的高い(例
えば50k〜120kHz)と、磁気回路の自己インダ
クタンスの成分に対して相互誘導の成分が多くなり、相
対変位量成分の分離検出が困難になるという問題が生じ
る。しかしながら、パルス幅変調のスイッチング周波数
を低く設定するとパルス幅変調の電流増幅器としての周
波数特性が劣化するという問題が生じる。
In a magnetic bearing device having a structure disclosed in Japanese Patent Application No. 3-192497, a relative displacement is detected by using a pulse width modulation switching signal itself using a pulse width modulation current amplifier. I have to. However, since the switching frequency of pulse width modulation is generally relatively high (50 kHz to 120 kHz), when a switching signal is used as a carrier for modulation due to a change in self-inductance, an eddy current is generated in the yoke of the electromagnet and the target on the supported body side. Cheap. If a partition made of stainless steel (SUS304, SUS316, etc.) is interposed between the yoke of the electromagnet and the target of the supported member, eddy currents are likely to be generated by the partition. As described above, when the switching frequency is relatively high (for example, 50 kHz to 120 kHz), there is a problem that a mutual induction component is increased with respect to a self-inductance component of the magnetic circuit, and it becomes difficult to separate and detect a relative displacement amount component. Occurs. However, if the switching frequency of the pulse width modulation is set low, there arises a problem that the frequency characteristics of the pulse width modulation current amplifier deteriorate.

【0009】本発明は上述の事情に鑑みてなされたもの
で、電磁石のコイル自体のインダクタンスの変化を検出
することにより被支持体の相対変位量を求めることがで
き、且つ相互誘導等の影響を受けずに制御信号周波数帯
域迄被支持体の相対変位量を検出することのできる磁気
軸受装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and it is possible to obtain a relative displacement amount of a supported body by detecting a change in inductance of an electromagnet coil itself, and to reduce the influence of mutual induction and the like. It is an object of the present invention to provide a magnetic bearing device capable of detecting a relative displacement amount of a supported member up to a control signal frequency band without receiving the signal.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の磁気軸受装置
は、導体からなる励磁コイルを有する電磁石により被支
持体を非接触状態で支持する磁気軸受装置において、前
記励磁コイルに一定の周波数信号を含む電流を供給する
パルス幅変調(PWM)型の電流増幅器と、前記被支持
体の相対変位量に基づく前記励磁コイルの磁気回路の変
化による該励磁コイルの自己インダクタンスの変化によ
りAM変調を受けた前記一定の周波数信号を検出する検
出回路とを備えたことを特徴とするものである。
According to the present invention, there is provided a magnetic bearing device for supporting a supported member in a non-contact state by an electromagnet having an exciting coil made of a conductor. And a pulse width modulation (PWM) type current amplifier for supplying a current including current, and an AM modulation caused by a change in a self-inductance of the exciting coil due to a change in a magnetic circuit of the exciting coil based on a relative displacement of the supported body. A detection circuit for detecting the constant frequency signal.

【0011】[0011]

【作用】一定周波数の信号の発生回路を備え、該信号A
をパルス幅変調型電流増幅器を介して、電磁石の励磁コ
イルに供給して、電磁石の励磁コイル自体の自己インダ
クタンスの変化を検出する検出回路を備えることによっ
て、被支持体の相対変位量を電磁石の作用点で検出する
ことができる。そして、パルス幅変調型電流増幅器を用
いることから一定周波数の信号Aを制御信号周波数帯域
に対して十分に高く、且つスイッチング周波数帯域の相
互誘導現象による相対変位量成分の分離検出が困難にな
る帯域に対しては十分に低く設定することが可能とな
る。
A signal generating circuit for generating a signal having a constant frequency is provided.
Is supplied to the excitation coil of the electromagnet via the pulse width modulation type current amplifier, and a detection circuit for detecting a change in self-inductance of the excitation coil itself of the electromagnet is provided. It can be detected at the point of action. Since the pulse width modulation type current amplifier is used, the signal A having a constant frequency is sufficiently high with respect to the control signal frequency band, and it is difficult to separate and detect the relative displacement component due to the mutual induction phenomenon in the switching frequency band. Can be set sufficiently low.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図1乃至図5を参
照して説明する。図1は磁気軸受装置の全体を示すブロ
ック図、図2は図1の検波回路のブロック図、図3は図
1の制御回路のブロック図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 is a block diagram showing the entire magnetic bearing device, FIG. 2 is a block diagram of the detection circuit of FIG. 1, and FIG. 3 is a block diagram of a control circuit of FIG.

【0013】図1に示すように、磁気軸受装置は、導体
からなる励磁コイル1を有する電磁石2により被支持体
4を非接触状態で支持している。被支持体4としては、
軸受の中心軸上に置かれた回転軸などがあり、電磁石2
のヨーク3は、被支持体4のターゲット5を磁気力によ
り吸引する。電磁石2の励磁コイル1に供給する電流を
調整し、ヨーク3とターゲット5との間の磁気吸引力を
調整することにより、被支持体4を常に目標位置で回転
自在に支承するように制御している。
As shown in FIG. 1, in the magnetic bearing device, a supported body 4 is supported in a non-contact state by an electromagnet 2 having an exciting coil 1 made of a conductor. As the supported member 4,
There is a rotating shaft placed on the center axis of the bearing.
Yoke 3 attracts the target 5 of the supported member 4 by magnetic force. By controlling the current supplied to the exciting coil 1 of the electromagnet 2 and adjusting the magnetic attraction force between the yoke 3 and the target 5, it is controlled so that the supported member 4 is always rotatably supported at the target position. ing.

【0014】一定の周波数信号Aの発生回路10は、例
えば周波数5〜10kHzの信号Aを発生し、パルス幅
変調(PWM)型の電流増幅器6を介して、励磁コイル
1に信号Aを含む電流を供給する。検出回路7は、被支
持体4の相対変位量Xに基づく励磁コイル1の磁気回路
の変化による励磁コイル1の自己インダクタンスの変化
によりAM変調を受けた信号Aを検出する。
A generating circuit 10 for generating a constant frequency signal A generates a signal A having a frequency of, for example, 5 to 10 kHz, and supplies a current including the signal A to the exciting coil 1 via a pulse width modulation (PWM) type current amplifier 6. Supply. The detection circuit 7 detects a signal A that has been subjected to AM modulation by a change in the self-inductance of the exciting coil 1 due to a change in the magnetic circuit of the exciting coil 1 based on the relative displacement amount X of the supported member 4.

【0015】一定の周波数信号発生回路10から出力さ
れた信号Aは相対変位量Xを検出するための搬送波であ
り、加算回路13で被支持体4を目標位置に支承する制
御ループに加えられる。制御回路11から出力された制
御信号は、一定の周波数信号除去回路12により信号A
が除去されたのち加算回路13に加えられる。加算回路
13で信号Aと加算処理されて出力された信号Bは、パ
ルス幅変調型電流増幅器6により電流に変換され増幅さ
れる。パルス幅変調型電流増幅器6は、パルス幅を変調
することによって励磁コイルへの電流を供給する電源で
あり、その出力は比較的高いスイッチング周波数(50
k〜120kHz)でパルス幅変調されたスイッチング
リップル電流として励磁コイル1に供給される。
The signal A output from the constant frequency signal generating circuit 10 is a carrier wave for detecting the relative displacement X, and is added to a control loop for supporting the supported member 4 at the target position by the adding circuit 13. The control signal output from the control circuit 11 is converted into a signal A by a constant frequency signal removal circuit 12.
Is added to the adder circuit 13 after being removed. The signal B output after being added to the signal A by the adding circuit 13 is converted into a current by the pulse width modulation type current amplifier 6 and amplified. The pulse width modulation type current amplifier 6 is a power supply that supplies a current to the excitation coil by modulating the pulse width, and its output is a relatively high switching frequency (50 Hz).
(k to 120 kHz) is supplied to the exciting coil 1 as a switching ripple current pulse-width modulated.

【0016】電流増幅器6は、コンパレート用作動信号
の発生部14と、コントロール部15と、コントロール
部15からの信号を受けて電流増幅を行い電流を出力す
るドライバー部16とを備えている。
The current amplifier 6 includes a comparator operating signal generating section 14, a control section 15, and a driver section 16 which receives a signal from the control section 15, amplifies the current and outputs a current.

【0017】なお図示しないが、電流増幅器6の電流フ
ィードバックループには、信号Aを除去する回路を設け
ることが好ましいが、通常ローパスフィルタが介在して
いるので、信号Aの成分は除去されやすくなっている。
これに加えて、信号Aのバンドエリミネイトフィルタ
(BEF)(通称ノッチフィルタと呼ばれている)を備
えるとよい。
Although not shown, a circuit for removing the signal A is preferably provided in the current feedback loop of the current amplifier 6. However, since a low-pass filter is usually provided, the component of the signal A is easily removed. ing.
In addition to this, a band elimination filter (BEF) for the signal A (commonly called a notch filter) may be provided.

【0018】検出回路7は、励磁コイル1とドライバー
部16とに接続された信号Aの検出器20と、この検出
器20で検出された信号を差動増幅する差動増幅回路2
1と、差動増幅回路21から出力される信号を検波して
制御回路11にフィードバックする検波回路22とを備
えている。
The detection circuit 7 includes a detector 20 for the signal A connected to the excitation coil 1 and the driver section 16, and a differential amplifier circuit 2 for differentially amplifying the signal detected by the detector 20.
1 and a detection circuit 22 that detects a signal output from the differential amplifier circuit 21 and feeds it back to the control circuit 11.

【0019】被支持体4を支持する支持側にある電磁石
2のヨーク3と被支持体4のターゲット5との間の相対
変位量Xが変化すると、励磁コイル1の磁気回路が変化
する。この磁気回路の変化により励磁コイル1の自己イ
ンダクタンスが変化するので、励磁コイル1を搬送波と
して流れる一定周波数の信号AはAM変調を受けること
となり、検出器20は、AM変調を受けた信号Aを電流
検出抵抗などにより検出する。
When the relative displacement X between the yoke 3 of the electromagnet 2 on the support side supporting the supported member 4 and the target 5 of the supported member 4 changes, the magnetic circuit of the exciting coil 1 changes. Since the self-inductance of the exciting coil 1 changes due to the change of the magnetic circuit, the signal A of a constant frequency flowing through the exciting coil 1 as a carrier is subjected to AM modulation, and the detector 20 converts the signal A subjected to AM modulation to the signal A. Detected by a current detection resistor.

【0020】検波回路22は、検出器20により検出さ
れ差動増幅回路21を介して送られたAM変調された信
号Aを、搬送波と、励磁コイル1の自己インダクタンス
の変化により発生した相対変位信号波の成分とに分離す
る。
The detection circuit 22 converts the AM-modulated signal A detected by the detector 20 and sent through the differential amplifier circuit 21 into a carrier and a relative displacement signal generated by a change in self-inductance of the exciting coil 1. Separate into wave components.

【0021】図2に示すように、検波回路22は、差動
増幅回路21の出力を受けコンデンサ等からなる交流結
合回路31と、信号Aの周波数とそのAM変調の側帯波
成分とを通過させるバンドパスフィルタ(BPF)32
とを介して、同期検波回路33に信号を入力する。な
お、差動増幅回路21からの信号が安定であれば交流結
合回路31及びバンドパスフィルタ32は必要ない。同
期検波回路33と、同期検波回路33にスイッチング信
号を出力する同期検波用スイッチング信号成形器34と
により同期検波した信号をローパスフィルタ(LPF)
35により平滑化したのち、バンドエリミネイトフィル
タ(BEF)36により出力信号Aの成分のうち搬送周
波数成分を除去している。
As shown in FIG. 2, the detection circuit 22 receives the output of the differential amplification circuit 21 and passes an AC coupling circuit 31 composed of a capacitor and the like, and passes the frequency of the signal A and its AM sideband component. Bandpass filter (BPF) 32
, A signal is input to the synchronous detection circuit 33. Note that if the signal from the differential amplifier circuit 21 is stable, the AC coupling circuit 31 and the bandpass filter 32 are not required. A low-pass filter (LPF) of a signal synchronously detected by a synchronous detection circuit 33 and a synchronous detection switching signal shaper 34 that outputs a switching signal to the synchronous detection circuit 33.
After smoothing by 35, the carrier frequency component is removed from the components of the output signal A by a band elimination filter (BEF) 36.

【0022】同期検波用スイッチング信号成形器34に
は、バンドパスフィルタ32から出力されるa信号また
は一定の周波数信号発生回路10から出力される信号A
からなるb信号のいずれかの信号が入力する。この入力
信号は、a信号およびb信号のいずれの信号でもよい
が、b信号のほうが安定性があるのでこの信号を用いた
ほうが好ましい。
A signal A output from the band-pass filter 32 or a signal A output from the constant frequency signal generation circuit 10 is supplied to the switching signal shaper 34 for synchronous detection.
Is input. This input signal may be either the a signal or the b signal, but it is preferable to use this signal because the b signal is more stable.

【0023】図3に示す制御回路11においては、検波
回路22からフィードバックされた信号に目標値発生回
路41からの出力信号が加算回路42で比較されたの
ち、差分の信号は積分補償回路43に入力される。積分
補償回路43の出力信号は、位相進み補償回路44を経
由して高域信号除去用ローパスフィルタ45で低周波成
分のみが取出される。次いで、信号は、ゲイン調整回路
46でゲインの調整が行われたのち半波整流回路47で
整流され、次いで信号(電圧)制限回路48で信号の振
幅が制限されたのち一定の周波数信号除去回路12に出
力される。なお、最終段に信号制限回路48を備えてい
るが、これは加算回路13で信号Aを加算したときにオ
ペアンプでの飽和を防ぐためであり、重要な回路構成で
ある。
In the control circuit 11 shown in FIG. 3, after the output signal from the target value generation circuit 41 is compared with the signal fed back from the detection circuit 22 by the addition circuit 42, the difference signal is sent to the integration compensation circuit 43. Is entered. From the output signal of the integration compensation circuit 43, only a low frequency component is extracted by a high-pass signal removal low-pass filter 45 via a phase lead compensation circuit 44. Next, the signal is adjusted in gain by a gain adjustment circuit 46, rectified by a half-wave rectification circuit 47, and then subjected to a signal (voltage) limiting circuit 48 to limit the amplitude of the signal, and then to a fixed frequency signal removing circuit. 12 is output. Note that a signal limiting circuit 48 is provided at the last stage. This is to prevent saturation of the operational amplifier when the signal A is added by the adding circuit 13, and is an important circuit configuration.

【0024】前記構成を有する制御回路11は、励磁コ
イル1を含む支持側と被支持体4との相対変位成分にな
る相対変位信号波を検波回路22からフィードバックし
て、支持側と被支持体4との間の相対変位量Xを目標値
に追従させるようにしている。
The control circuit 11 having the above-described configuration feeds back a relative displacement signal wave, which becomes a relative displacement component between the support side including the exciting coil 1 and the supported body 4, from the detection circuit 22. 4, the relative displacement X is made to follow the target value.

【0025】このように、電磁石2の励磁コイル1を利
用して相対変位量Xを検出し、相対変位信号波を制御回
路11にフィードバックすることにより、相対変位量X
を所定の目標値に追従させている。
As described above, the relative displacement X is detected by using the exciting coil 1 of the electromagnet 2 and the relative displacement signal wave is fed back to the control circuit 11 so that the relative displacement X is obtained.
Follow a predetermined target value.

【0026】図4は本発明の他の実施例に係る検出回路
7aのブロック図であり、図5は図4の変形例を示す検
出回路7bのブロック図である。励磁コイル1に流れる
電流を検出する検出器20の出力信号にはパルス幅変調
電流増幅器6のスイッチング周波数成分が多く含まれて
いる。これは、パルス幅変調型電流増幅器6の原理上避
けられないものである。しかし、検出器20の出力信号
をこのまま差動増幅すると、スイッチング周波数成分が
大きいために差動増幅回路21で飽和してしまう。その
ため、スイッチング信号除去回路50,51を介して差
動増幅している。このスイッチング信号除去回路50,
51としては、例えばスイッチングにより発生するコン
パレート信号周波数成分を除去するバンドエリミネイト
フィルタやローパスフィルタが有効である。ローパスフ
ィルタを用いた場合には、カットオフ周波数は信号Aの
周波数より少し高めであるので有効である。また、ロー
パス特性を差動増幅回路21に持ち合わせる回路構成に
することも有効である。但し、除去回路の特性において
は、信号波成分が更に変調を受ける結果となり、センサ
信号としての周波数、ゲイン特性に影響が出るので注意
して使用する必要がある。
FIG. 4 is a block diagram of a detection circuit 7a according to another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a block diagram of a detection circuit 7b showing a modification of FIG. The output signal of the detector 20 that detects the current flowing through the exciting coil 1 contains a large amount of the switching frequency component of the pulse width modulation current amplifier 6. This is unavoidable due to the principle of the pulse width modulation type current amplifier 6. However, if the output signal of the detector 20 is differentially amplified as it is, the differential amplifier circuit 21 saturates the output signal because the switching frequency component is large. Therefore, differential amplification is performed via the switching signal removal circuits 50 and 51. This switching signal removal circuit 50,
For example, a band elimination filter or a low-pass filter that removes a frequency component of a comparator signal generated by switching is effective as 51. When a low-pass filter is used, the cutoff frequency is slightly higher than the frequency of the signal A, which is effective. It is also effective to adopt a circuit configuration in which the low-pass characteristic is provided to the differential amplifier circuit 21. However, in the characteristics of the elimination circuit, the signal wave component is further modulated, which affects the frequency and gain characteristics of the sensor signal, and therefore needs to be used with care.

【0027】また図5に示すように、検出器20の出力
信号の直流成分の影響を避けるために、交流結合回路を
構成する直流成分除去フィルタ52乃至55を介して差
動増幅する。直流成分除去フィルタ52乃至55として
は、従来から利用されているコンデンサまたは信号A付
近の周波数帯域のみを通すバンドパスフィルタを用いる
と有効である。
As shown in FIG. 5, in order to avoid the influence of the DC component of the output signal of the detector 20, the signal is differentially amplified through DC component removing filters 52 to 55 constituting an AC coupling circuit. As the DC component removing filters 52 to 55, it is effective to use a conventionally used capacitor or a band-pass filter that passes only a frequency band near the signal A.

【0028】このように、電流検出用差動増幅回路21
の入力段に、スイッチング周波数の信号成分を除去する
除去回路50,51を少なくとも1個ずつ設けることが
好ましい。
As described above, the current detection differential amplifier circuit 21
It is preferable that at least one of the removal circuits 50 and 51 for removing the signal component of the switching frequency be provided in the input stage.

【0029】なお、パルス幅変調型電流増幅器6におい
て用いるスイッチング周波数を、変位量検出用の一定の
周波数信号Aの周波数に対して10倍以上に設定するこ
とにより、例えば信号Aを5kHz、スイッチング周波
数を50〜120kHzとすることにより、変位量検出
用の信号を確実且つ安定に励磁コイル1から検波回路7
に出力できる。
The switching frequency used in the pulse width modulation type current amplifier 6 is set to be at least 10 times the frequency of the constant frequency signal A for detecting the displacement, so that, for example, the signal A is 5 kHz and the switching frequency is 5 kHz. Is set to 50 to 120 kHz so that the signal for detecting the displacement can be reliably and stably transmitted from the exciting coil 1 to the detection circuit 7.
Can be output to

【0030】このように、本発明によれば、励磁コイル
1を被支持体4の相対変位量検出センサとして共用し
て、電磁石2と変位センサとを一体化することができ、
且つ変位量検出用の信号を確実且つ安定にフィードバッ
クできる。
As described above, according to the present invention, the electromagnet 2 and the displacement sensor can be integrated by sharing the excitation coil 1 as a sensor for detecting the relative displacement of the supported member 4,
In addition, the signal for detecting the displacement can be fed back reliably and stably.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明は上述のように構成したので、比
較的高い一定の周波数信号Aを用いて支持側と被支持体
側との間の相対変位量となる制御周波数帯域成分を、相
互誘導現象の問題を抑制して、容易に分離するととも
に、且つ電流増幅器の周波数特性を良好に保持すること
ができる。
Since the present invention is constructed as described above, the control frequency band component, which is the relative displacement between the supporting side and the supported body side, is relatively induced using the relatively high constant frequency signal A. The problem of the phenomenon can be suppressed, the separation can be easily performed, and the frequency characteristics of the current amplifier can be well maintained.

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

【図1】図1乃至図3は本発明の第1実施例を示す図
で、図1は磁気軸受装置の全体を示すブロック図。
FIGS. 1 to 3 show a first embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a block diagram showing an entire magnetic bearing device.

【図2】図1の検波回路のブロック図。FIG. 2 is a block diagram of a detection circuit of FIG. 1;

【図3】図1の制御回路のブロック図。FIG. 3 is a block diagram of a control circuit of FIG. 1;

【図4】他の実施例に係る検出回路のブロック図。FIG. 4 is a block diagram of a detection circuit according to another embodiment.

【図5】他の実施例に係る検出回路のブロック図。FIG. 5 is a block diagram of a detection circuit according to another embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 励磁コイル 2 電磁石 4 被支持体 6 パルス幅変調型電流増幅器 7,7a,7b 検出回路 9 制御回路 21 差動増幅回路 22 検波回路 50,51 除去回路 A 一定の周波数信号 X 相対変位量 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exciting coil 2 Electromagnet 4 Supported body 6 Pulse width modulation type current amplifier 7, 7a, 7b Detection circuit 9 Control circuit 21 Differential amplification circuit 22 Detection circuit 50, 51 Removal circuit A Constant frequency signal X Relative displacement

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 導体からなる励磁コイルを有する電磁石
により被支持体を非接触状態で支持する磁気軸受装置に
おいて、 前記励磁コイルに一定の周波数信号を含む電流を供給す
るパルス幅変調(パルス幅)型の電流増幅器と、 前記被支持体の相対変位量に基づく前記励磁コイルの磁
気回路の変化による該励磁コイルの自己インダクタンス
の変化によりAM変調を受けた前記一定の周波数信号を
検出する検出回路とを備えたことを特徴とする磁気軸受
装置。
1. A magnetic bearing device for supporting a supported member in a non-contact state by an electromagnet having an exciting coil made of a conductor, wherein pulse width modulation (pulse width) for supplying a current including a constant frequency signal to the exciting coil. A current amplifier of a type, and a detection circuit for detecting the constant frequency signal that has been subjected to AM modulation by a change in self-inductance of the excitation coil due to a change in a magnetic circuit of the excitation coil based on the relative displacement amount of the supported body. A magnetic bearing device comprising:
【請求項2】 前記検出回路は、検出された前記一定の
周波数信号を、搬送波と、前記自己インダクタンスの変
化により発生した相対変位信号波の成分とに分離する検
波回路を備えたことを特徴とする請求項1記載の磁気軸
受装置。
2. The detection circuit according to claim 1, further comprising a detection circuit configured to separate the detected constant frequency signal into a carrier and a component of a relative displacement signal generated by a change in the self-inductance. The magnetic bearing device according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記励磁コイルを含む支持側と前記被支
持体との相対変位成分になる前記相対変位信号波がフィ
ードバックされ、前記支持側と前記被支持体との間の前
記相対変位量を目標値に追従させる前記パルス幅変調型
の電流増幅器の制御回路を備えたことを特徴とする請求
項2記載の磁気軸受装置。
3. The relative displacement signal wave, which is a relative displacement component between the support side including the excitation coil and the supported body, is fed back, and the relative displacement amount between the support side and the supported body is determined. 3. The magnetic bearing device according to claim 2, further comprising a control circuit for controlling the pulse width modulation type current amplifier to follow a target value.
【請求項4】 前記パルス幅変調型電流増幅器スイッチ
ング周波数を前記一定の周波数信号の周波数に対して1
0倍以上に設定したことを特徴とする請求項1乃至3の
いずれかに記載の磁気軸受装置。
4. The switching method according to claim 1, wherein the switching frequency of the pulse width modulation type current amplifier is 1 to the frequency of the fixed frequency signal.
The magnetic bearing device according to any one of claims 1 to 3, wherein the value is set to 0 times or more.
【請求項5】 前記検出回路の入力段には、前記パルス
幅変調型電流増幅器のスイッチング周波数の信号成分を
除去する除去回路を設けたことを特徴とする請求項1乃
至4のいずれかに記載の磁気軸受装置。
5. The pulse width modulation type current amplifier according to claim 1, wherein an input stage of said detection circuit is provided with a removal circuit for removing a signal component of a switching frequency of said pulse width modulation type current amplifier. Magnetic bearing device.
JP12831893A 1993-04-30 1993-04-30 Magnetic bearing device Expired - Fee Related JP3220281B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12831893A JP3220281B2 (en) 1993-04-30 1993-04-30 Magnetic bearing device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12831893A JP3220281B2 (en) 1993-04-30 1993-04-30 Magnetic bearing device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06313426A JPH06313426A (en) 1994-11-08
JP3220281B2 true JP3220281B2 (en) 2001-10-22

Family

ID=14981813

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP12831893A Expired - Fee Related JP3220281B2 (en) 1993-04-30 1993-04-30 Magnetic bearing device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3220281B2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7830056B2 (en) 2005-07-05 2010-11-09 Ebara Corporation Magnetic bearing device and method
US7471022B2 (en) * 2006-09-22 2008-12-30 Sortore Christopher K Magnetic bearing
KR101006199B1 (en) * 2008-11-18 2011-01-07 (주)케이엠비앤센서 active magnetic bearings with self-sensing means
JP6079090B2 (en) 2011-12-08 2017-02-15 株式会社島津製作所 Magnetic levitation vacuum pump and magnetic levitation device
JP5673564B2 (en) * 2012-01-06 2015-02-18 株式会社島津製作所 Sensorless magnetic levitation vacuum pump and sensorless magnetic levitation device
JP6131602B2 (en) * 2013-01-17 2017-05-24 株式会社島津製作所 Magnetic bearing device and vacuum pump

Also Published As

Publication number Publication date
JPH06313426A (en) 1994-11-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4746619B2 (en) Magnetic bearing device and magnetic bearing method
JP5025505B2 (en) Magnetic bearing device
JP3916821B2 (en) Magnetic levitation controller
JP3701115B2 (en) Magnetic bearing control device
EP1498625A3 (en) Magnetic bearing apparatus
JP3220281B2 (en) Magnetic bearing device
JPH0676809B2 (en) Magnetic bearing device
JPH1182511A (en) Magnetic bearing device
JP4232280B2 (en) Magnetic impedance sensor circuit
JP2519141B2 (en) Magnetic bearing device
JP2005181173A (en) Magnetic substance amount detector
JPH0587140A (en) Magnetic bearing device
RU2183357C2 (en) Audio record biasing control device
JP2010213227A (en) Power source circuit, and wireless communication circuit using same
JPH1187136A (en) Magnetic levitation system
JP2022167945A (en) Amplification device with compensation circuit
JPS6328203A (en) Position detector
JPH06121486A (en) Magnetic levitation device
JPH0737881B2 (en) Sensor circuit of electromagnetic induction type sensor
JPH0767286B2 (en) Constant voltage, constant frequency power supply
JPH0524187Y2 (en)
JPS6198008A (en) Automatic gain controller
JPH09219628A (en) Amplifier circuit
RU18197U1 (en) DEVICE FOR DETERMINING THE TURN ANGLE, DIRECTION OF ROTATION OR MOMENT OF ROTATION OF THE SHAFT
JPH0450506Y2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080810

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090810

Year of fee payment: 8

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees