JP3258149B2 - 磁気軸受装置 - Google Patents
磁気軸受装置Info
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- 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
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0444—Details of devices to control the actuation of the electromagnets
-
- 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
- F16C2233/00—Monitoring condition, e.g. temperature, load, vibration
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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- Electromagnetism (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ターボ機器、工作機
械、搬送装置、次世代列車などに用いられる磁気軸受装
置に係り、より詳細には、被支持体に磁性材料製のター
ゲットを取り付け、ケーシング（支持側）に取り付けら
れたヨークにコイルを巻いた電磁石固定子を備え、被支
持体ターゲットと電磁石固定子間に磁気吸引力を作用さ
せ、被支持体を目標値に非接触で支持する磁気軸受装置
に関する。
械、搬送装置、次世代列車などに用いられる磁気軸受装
置に係り、より詳細には、被支持体に磁性材料製のター
ゲットを取り付け、ケーシング（支持側）に取り付けら
れたヨークにコイルを巻いた電磁石固定子を備え、被支
持体ターゲットと電磁石固定子間に磁気吸引力を作用さ
せ、被支持体を目標値に非接触で支持する磁気軸受装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】図８は、従来の磁気軸受装置を示すもの
である。図８において、ケーシング１３には励磁コイル
２が巻回されたヨーク１を具備する電磁石固定子１１が
固定されている。一方、回転軸などである被支持体１２
には磁性材料のターゲット５が固着されている。そし
て、電磁石固定子１１に隣接して変位センサ１４が配置
されており、その出力はセンサアンプ７に入力される。
安定浮上用制御回路８によって、センサアンプ７からの
出力信号と目標値との差分の信号に基づいてパワーアン
プ９を介してコイル２に励磁電流を流し、被支持体１２
のターゲット５と電磁石固定子１１間に磁気吸引力を作
用させるように構成されている。
である。図８において、ケーシング１３には励磁コイル
２が巻回されたヨーク１を具備する電磁石固定子１１が
固定されている。一方、回転軸などである被支持体１２
には磁性材料のターゲット５が固着されている。そし
て、電磁石固定子１１に隣接して変位センサ１４が配置
されており、その出力はセンサアンプ７に入力される。
安定浮上用制御回路８によって、センサアンプ７からの
出力信号と目標値との差分の信号に基づいてパワーアン
プ９を介してコイル２に励磁電流を流し、被支持体１２
のターゲット５と電磁石固定子１１間に磁気吸引力を作
用させるように構成されている。
【０００３】係る従来の磁気軸受装置においては、変位
センサ１４は、例えば、被支持体に固定された磁性体の
センサターゲット１５と、ケーシング１３に固定され、
センサターゲットの直近にギャップを隔てて位置するヨ
ーク１６に巻回されたセンサコイル１７とからなってい
る。そして、センサコイル１７のインダクタンスの変化
を測定することにより、被支持体１２のターゲット１５
の位置、即ち、ケーシング１３に固定された変位センサ
のヨーク１６とのギャップの相対変位を測定する。
センサ１４は、例えば、被支持体に固定された磁性体の
センサターゲット１５と、ケーシング１３に固定され、
センサターゲットの直近にギャップを隔てて位置するヨ
ーク１６に巻回されたセンサコイル１７とからなってい
る。そして、センサコイル１７のインダクタンスの変化
を測定することにより、被支持体１２のターゲット１５
の位置、即ち、ケーシング１３に固定された変位センサ
のヨーク１６とのギャップの相対変位を測定する。
【０００４】係る変位センサ１４は、被支持体１２側に
は、磁性体のセンサターゲット１５が必要であり、ケー
シング１３側には、ケーシング１３に固定されたヨーク
１６及びこれに巻回されたセンサコイル１７が必要であ
る。変位センサを構成するターゲット１５、ヨーク１６
及びセンサコイル１７は、磁気吸引力を発生することに
より、被支持体１２を支持する磁気軸受本体を構成する
ターゲット３、電磁石固定子１１と比較して、構成要素
が類似していることから、少なくない面積、体積を磁気
軸受装置全体の中に占有していた。また、よく使用され
る渦電流センサの場合においても、同様に少なくない面
積、体積を磁気軸受装置全体の中に占有していた。
は、磁性体のセンサターゲット１５が必要であり、ケー
シング１３側には、ケーシング１３に固定されたヨーク
１６及びこれに巻回されたセンサコイル１７が必要であ
る。変位センサを構成するターゲット１５、ヨーク１６
及びセンサコイル１７は、磁気吸引力を発生することに
より、被支持体１２を支持する磁気軸受本体を構成する
ターゲット３、電磁石固定子１１と比較して、構成要素
が類似していることから、少なくない面積、体積を磁気
軸受装置全体の中に占有していた。また、よく使用され
る渦電流センサの場合においても、同様に少なくない面
積、体積を磁気軸受装置全体の中に占有していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】係る従来技術の問題点
に鑑み、本発明は、ターゲット、ヨーク、センサコイル
などからなる変位センサを除去することにより、コンパ
クトな磁気軸受装置を提供するものである。また、制御
力作用点と状態検出点とがコロケーション（一致）状態
とする磁気軸受装置を提供するものである。
に鑑み、本発明は、ターゲット、ヨーク、センサコイル
などからなる変位センサを除去することにより、コンパ
クトな磁気軸受装置を提供するものである。また、制御
力作用点と状態検出点とがコロケーション（一致）状態
とする磁気軸受装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、電磁石固定子
のコイルに励磁電流を流すことによって生じる磁気力に
より、被支持体を非接触で支持する磁気軸受装置におい
て、前記電磁石固定子のコイルに作用する反力を検出す
る反力検出器を備え、前記反力検出器により検出された
反力と励磁電流検出器により検出された励磁電流に基づ
き、支持側と被支持体側間のギャップ長さを推定する推
定器と、該推定器により得られたギャップ長さ信号と目
標ギャップ値とを比較する比較器と、該比較器の出力偏
差信号に基づき、ギャップ長さを目標値へ追従するよう
に構成された制御量推定器と、該推定器により得られた
制御量出力信号に基づき、前記電磁石固定子のコイルに
制御用励磁電流を供給する電流供給器とを備え、該コイ
ルの励磁電流を制御して前記目標ギャップ値へ被支持体
を制御し、前記励磁電流が所定の値より低くなったこと
を検出し、通常の制御ループを切り、所定の一定入力を
与える信号源に切り替わるように構成したことを特徴と
する。
のコイルに励磁電流を流すことによって生じる磁気力に
より、被支持体を非接触で支持する磁気軸受装置におい
て、前記電磁石固定子のコイルに作用する反力を検出す
る反力検出器を備え、前記反力検出器により検出された
反力と励磁電流検出器により検出された励磁電流に基づ
き、支持側と被支持体側間のギャップ長さを推定する推
定器と、該推定器により得られたギャップ長さ信号と目
標ギャップ値とを比較する比較器と、該比較器の出力偏
差信号に基づき、ギャップ長さを目標値へ追従するよう
に構成された制御量推定器と、該推定器により得られた
制御量出力信号に基づき、前記電磁石固定子のコイルに
制御用励磁電流を供給する電流供給器とを備え、該コイ
ルの励磁電流を制御して前記目標ギャップ値へ被支持体
を制御し、前記励磁電流が所定の値より低くなったこと
を検出し、通常の制御ループを切り、所定の一定入力を
与える信号源に切り替わるように構成したことを特徴と
する。
【０００７】
【作用】電磁石固定子の励磁電流を通電するコイルに作
用する磁気吸引力の反力を、反力検出器により検出して
励磁電流との関係から推定することにより、電磁石固定
子と被支持体間のギャップの大きさが推定される。従っ
て、推定されたギャップの大きさ、即ち、被支持体の変
位に基づいて電磁石固定子のコイルの励磁電流を制御す
ることにより、被支持体を目標位置に支持することがで
きる。検出器により得られた反力と励磁電流の信号とか
ら、被支持体の位置信号を得ることによって、従来より
の変位センサの役割を果たすことができる。反力の検出
は制御力作用点で行われるため、制御力作用点と状態検
出点とがコロケーション（一致）かつ、コンパクトな磁
気軸受装置を実現できる。
用する磁気吸引力の反力を、反力検出器により検出して
励磁電流との関係から推定することにより、電磁石固定
子と被支持体間のギャップの大きさが推定される。従っ
て、推定されたギャップの大きさ、即ち、被支持体の変
位に基づいて電磁石固定子のコイルの励磁電流を制御す
ることにより、被支持体を目標位置に支持することがで
きる。検出器により得られた反力と励磁電流の信号とか
ら、被支持体の位置信号を得ることによって、従来より
の変位センサの役割を果たすことができる。反力の検出
は制御力作用点で行われるため、制御力作用点と状態検
出点とがコロケーション（一致）かつ、コンパクトな磁
気軸受装置を実現できる。
【０００８】
【実施例】図１は、本発明の一実施例の磁気軸受装置の
説明図である。電磁石固定子１１は、ヨーク１に励磁コ
イル２が巻回されており、コイル２に励磁電流を流すこ
とによりＸ方向に磁気吸引力を発生する。被支持体１２
には、磁性材料のターゲット３が固定されており、電磁
石固定子１１の磁気吸引力によりターゲット３が吸引さ
れることにより、被支持体１２が非接触浮上した状態で
支持される。
説明図である。電磁石固定子１１は、ヨーク１に励磁コ
イル２が巻回されており、コイル２に励磁電流を流すこ
とによりＸ方向に磁気吸引力を発生する。被支持体１２
には、磁性材料のターゲット３が固定されており、電磁
石固定子１１の磁気吸引力によりターゲット３が吸引さ
れることにより、被支持体１２が非接触浮上した状態で
支持される。
【０００９】ヨーク１に巻回されたコイル２は、非磁性
体のコイル押さえ板４、５によってＸ方向の両端に固定
されており、且つヨーク１に沿って、Ｘ方向に移動可能
な状態となっている。反力検出器６は、コイル押さえ板
５と連結されており、コイル２がＸ方向に反力を受ける
と、この反力に比例した電気信号を検出する。反力検出
器６は、例えば、歪ゲージ、圧電（ピエゾ）素子などに
よって極めて薄く且つ小型に製作することができる。
体のコイル押さえ板４、５によってＸ方向の両端に固定
されており、且つヨーク１に沿って、Ｘ方向に移動可能
な状態となっている。反力検出器６は、コイル押さえ板
５と連結されており、コイル２がＸ方向に反力を受ける
と、この反力に比例した電気信号を検出する。反力検出
器６は、例えば、歪ゲージ、圧電（ピエゾ）素子などに
よって極めて薄く且つ小型に製作することができる。
【００１０】反力検出器６の出力信号は、センサアンプ
７に入力され、増幅されて、ギャップ長さ推定器２０に
入力される。また、ギャップ長さ推定器には、コイル２
の励磁電流の信号Ｉ（ｔ）も入力される。そして、得ら
れたギャップ長さの信号は制御回路８に入力される。制
御回路８では、予め設定された被支持体１２の目標支持
位置の信号と、ギャップ長さ推定器２０のギャップ長さ
の信号とが比較され、目標支持位置に被支持体が追従す
るように、電流供給器（パワーアンプ）９を介して、電
磁石固定子１１のコイル２の励磁電流を制御する。
７に入力され、増幅されて、ギャップ長さ推定器２０に
入力される。また、ギャップ長さ推定器には、コイル２
の励磁電流の信号Ｉ（ｔ）も入力される。そして、得ら
れたギャップ長さの信号は制御回路８に入力される。制
御回路８では、予め設定された被支持体１２の目標支持
位置の信号と、ギャップ長さ推定器２０のギャップ長さ
の信号とが比較され、目標支持位置に被支持体が追従す
るように、電流供給器（パワーアンプ）９を介して、電
磁石固定子１１のコイル２の励磁電流を制御する。
【００１１】ところで、係る図１に示す磁気軸受装置の
構成によれば、電磁石固定子１１のコイル１には、励磁
電流を流すことによって、被支持体１２のターゲット３
を吸引する力の反力、すなわちＸ方向への力が生じる。
この反力の大きさは、励磁電流の増減、ターゲット３と
のギャップ長さｇによって、変化することが実験的に確
かめられている。その実験結果例を図２に示す。
構成によれば、電磁石固定子１１のコイル１には、励磁
電流を流すことによって、被支持体１２のターゲット３
を吸引する力の反力、すなわちＸ方向への力が生じる。
この反力の大きさは、励磁電流の増減、ターゲット３と
のギャップ長さｇによって、変化することが実験的に確
かめられている。その実験結果例を図２に示す。
【００１２】この実験装置の概要を図３に示す。ターゲ
ット３とヨーク１間のギャップ長さｇは、ステンレス
（ＳＵＳ３０４）材の板厚により調節して行った。その
結果図２より、コイル反力ｆは、励磁電流ｉが大きいほ
ど、ギャップ長さｇが大きいほど、大きな力となること
がわかる。コイル反力ｆ、電流ｉとギャップｇの関係は
次式の形で表される。 ｇ＝（Σｂn ｉn ）＋（Σｃn ｉn ）ｆ＋（Σｄn ｉn ）ｆ2 ＋（Σｅn ｉn ） ｆ3 （１） ここで、ｇ：ギャップ長さ、ｆ：コイル反力、ｉ：励磁
電流、ｂn ，ｃn ，ｄn，ｅn ：係数とした。
ット３とヨーク１間のギャップ長さｇは、ステンレス
（ＳＵＳ３０４）材の板厚により調節して行った。その
結果図２より、コイル反力ｆは、励磁電流ｉが大きいほ
ど、ギャップ長さｇが大きいほど、大きな力となること
がわかる。コイル反力ｆ、電流ｉとギャップｇの関係は
次式の形で表される。 ｇ＝（Σｂn ｉn ）＋（Σｃn ｉn ）ｆ＋（Σｄn ｉn ）ｆ2 ＋（Σｅn ｉn ） ｆ3 （１） ここで、ｇ：ギャップ長さ、ｆ：コイル反力、ｉ：励磁
電流、ｂn ，ｃn ，ｄn，ｅn ：係数とした。
【００１３】コイル励磁電流ｉがゼロの場合、反力ｆも
ゼロとなる。そして、ｂ0 項が残り目標値との差によ
り、制御信号が発生することになる。しかしながら、ｂ
0 項は、図２の傾向から示されるように、負の係数であ
る。そのため、ギャップ長さ推定器２０の出力の意味す
る値は、ギャップ長さが所定ギャップ長さより電磁石ヨ
ークに近い値であり、且つ、物理的に存在しない量を示
している。そのため、ターゲットを電磁石から遠ざける
ために電流は供給されないように制御ループは作動す
る。そのために、コイル電流＝ゼロ、反力＝ゼロの状態
に、制御ループは収束してしまう。
ゼロとなる。そして、ｂ0 項が残り目標値との差によ
り、制御信号が発生することになる。しかしながら、ｂ
0 項は、図２の傾向から示されるように、負の係数であ
る。そのため、ギャップ長さ推定器２０の出力の意味す
る値は、ギャップ長さが所定ギャップ長さより電磁石ヨ
ークに近い値であり、且つ、物理的に存在しない量を示
している。そのため、ターゲットを電磁石から遠ざける
ために電流は供給されないように制御ループは作動す
る。そのために、コイル電流＝ゼロ、反力＝ゼロの状態
に、制御ループは収束してしまう。
【００１４】そこで、このような不安定な状態を避ける
ために、検出原理の安定化を行う。図４に示すように、
検出原理の安定化（１）電流供給器９の前段に、電流供
給器出力信号が所定の値（最小値）以下になったことを
検出する比較器２６を設ける。励磁電流検出器２５で検
出した電流値が所定の値以下になると、通常の制御ルー
プを切り、所定の最小電流を供給するように、一定信号
を発生する信号源と切り替わるように構成する。
ために、検出原理の安定化を行う。図４に示すように、
検出原理の安定化（１）電流供給器９の前段に、電流供
給器出力信号が所定の値（最小値）以下になったことを
検出する比較器２６を設ける。励磁電流検出器２５で検
出した電流値が所定の値以下になると、通常の制御ルー
プを切り、所定の最小電流を供給するように、一定信号
を発生する信号源と切り替わるように構成する。
【００１５】または、図５に示すように、検出原理の安
定化（２）ギャップ長さ推定器出力と目標ギャップ長さ
信号とを比較した出力である偏差が所定の値以下の場合
には、その所定値を出力し、少なくともゼロ以外の最低
電流をコイルに供給するように構成する。即ち、図５に
おいて、比較器２２はギャップ長さ推定器２０の出力信
号（推定値）と目標ギャップ長さ信号２３とを比較し
て、その差を偏差信号として出力する。比較器２１で
は、図５（Ｂ）に示すように偏差信号が所定値以下の場
合には、所定の最低電流を流すのに必要な信号を出力す
る。補償器２４は、制御系の位相、ゲインを調整し、パ
ワーアンプ９より励磁電流をコイル２に供給する。電流
検出器２５は、通常パワーアンプ９内に備えられてお
り、励磁電流を検出してギャップ長さ推定器に電流値の
信号を送る。
定化（２）ギャップ長さ推定器出力と目標ギャップ長さ
信号とを比較した出力である偏差が所定の値以下の場合
には、その所定値を出力し、少なくともゼロ以外の最低
電流をコイルに供給するように構成する。即ち、図５に
おいて、比較器２２はギャップ長さ推定器２０の出力信
号（推定値）と目標ギャップ長さ信号２３とを比較し
て、その差を偏差信号として出力する。比較器２１で
は、図５（Ｂ）に示すように偏差信号が所定値以下の場
合には、所定の最低電流を流すのに必要な信号を出力す
る。補償器２４は、制御系の位相、ゲインを調整し、パ
ワーアンプ９より励磁電流をコイル２に供給する。電流
検出器２５は、通常パワーアンプ９内に備えられてお
り、励磁電流を検出してギャップ長さ推定器に電流値の
信号を送る。
【００１６】そして、最低電流が流れた時に、ターゲッ
トが吸着しない最低ギャップ長さが物理的に確保される
ように、少なくとも、ヨーク面側もしくはターゲット側
に非磁性材料で作られたスペーサ３０などを備える。こ
のような制御ループを付け加えることにより、本検出原
理を安定化することが可能である。
トが吸着しない最低ギャップ長さが物理的に確保される
ように、少なくとも、ヨーク面側もしくはターゲット側
に非磁性材料で作られたスペーサ３０などを備える。こ
のような制御ループを付け加えることにより、本検出原
理を安定化することが可能である。
【００１７】また、目標値近傍にて、ギャップ長さｇ、
電流ｉ、反力ｆの関係を近似すると、次式で充分に表現
できる。 ｇ＝β0 ＋β1 ｉ＋（γ0 ＋γ1 ｉ）ｆ （２） 図６は、ｇ＝４［ｍｍ］を目標値として、近似した上式
を図式化した例である。
電流ｉ、反力ｆの関係を近似すると、次式で充分に表現
できる。 ｇ＝β0 ＋β1 ｉ＋（γ0 ＋γ1 ｉ）ｆ （２） 図６は、ｇ＝４［ｍｍ］を目標値として、近似した上式
を図式化した例である。
【００１８】それ故、電磁石固定子１１のコイル２に励
磁電流を流すことによって、コイル２に生じる反力ｆと
励磁電流ｉの信号とを検出することにより、変位センサ
と同様に、ギャップ長さｇを検出するのと同様の効果が
得られる構成にできる。従って、ギャップ長さ推定器２
０によって得られたギャップ長さｇの信号は、変位セン
サに変えて、電磁石固定子１１のコイル２の励磁電流を
制御することができる。即ち、被支持体を非接触浮上さ
せる磁気吸引力を発生するコイル２の励磁電流の反力を
検出し、励磁電流の信号と併せてギャップ長さ推定器２
０により、ギャップ長さ信号を得る。これを制御回路
８、パワーアンプ９を経て、コイル２の励磁電流にフィ
ードバック制御することによって、被支持体１２を目標
位置に非接触浮上させることができる。
磁電流を流すことによって、コイル２に生じる反力ｆと
励磁電流ｉの信号とを検出することにより、変位センサ
と同様に、ギャップ長さｇを検出するのと同様の効果が
得られる構成にできる。従って、ギャップ長さ推定器２
０によって得られたギャップ長さｇの信号は、変位セン
サに変えて、電磁石固定子１１のコイル２の励磁電流を
制御することができる。即ち、被支持体を非接触浮上さ
せる磁気吸引力を発生するコイル２の励磁電流の反力を
検出し、励磁電流の信号と併せてギャップ長さ推定器２
０により、ギャップ長さ信号を得る。これを制御回路
８、パワーアンプ９を経て、コイル２の励磁電流にフィ
ードバック制御することによって、被支持体１２を目標
位置に非接触浮上させることができる。
【００１９】そして、以上の反力検出装置を備えた電磁
石固定子１１を被支持体１２に対して両側に対向に設置
した例を図７に示す。図示するように、制御力作用点と
反力検出点を対向に配置し、両方の反力検出値と電流値
を使用して、ギャップ長さ推定器を構成することによ
り、反力ｆとギャップ長さｇの関係がより正確に線形近
似しやすくなる。また、初期状態を電流＝ゼロ以外にす
れば、理想的には、先に述べた、検出原理の安定化方法
を使用しなくても、検出原理が成立し、目的の制御が可
能である。しかしながら、基本的には、先に述べた検出
原理の安定化手段を備えることが望ましい。
石固定子１１を被支持体１２に対して両側に対向に設置
した例を図７に示す。図示するように、制御力作用点と
反力検出点を対向に配置し、両方の反力検出値と電流値
を使用して、ギャップ長さ推定器を構成することによ
り、反力ｆとギャップ長さｇの関係がより正確に線形近
似しやすくなる。また、初期状態を電流＝ゼロ以外にす
れば、理想的には、先に述べた、検出原理の安定化方法
を使用しなくても、検出原理が成立し、目的の制御が可
能である。しかしながら、基本的には、先に述べた検出
原理の安定化手段を備えることが望ましい。
【００２０】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、従来の変位センサに代えて、電磁石固定子の励磁コ
イルに作用する反力を検出し、被支持体を目標位置に非
接触支持するようにフィードバック制御を行うことがで
きる。反力検出器は、圧電（ピエゾ）素子、歪ゲージな
どにより極めて薄く、且つ小型に製作することができる
ので、従来の変位センサが不要となり、大幅にコンパク
ト化された磁気軸受装置が実現できる。
ば、従来の変位センサに代えて、電磁石固定子の励磁コ
イルに作用する反力を検出し、被支持体を目標位置に非
接触支持するようにフィードバック制御を行うことがで
きる。反力検出器は、圧電（ピエゾ）素子、歪ゲージな
どにより極めて薄く、且つ小型に製作することができる
ので、従来の変位センサが不要となり、大幅にコンパク
ト化された磁気軸受装置が実現できる。
【００２１】また、本発明の効果を整理すると、 （１）制御力作用点と変位検出点とを一致させることが
できる（コロケーション化）。 （２）従来必要であった渦電流センサ、或いはインダク
タンス式センサ等の変位センサを不要とできる。 （３）比較的大きなギャップを精度良く検出できる。 （４）支持側と被支持体側間に、隔壁を設置する自由度
が広がる（キャン化）。渦電流式センサの場合は、導電
体の金属隔壁を介することは測定原理から不可能であ
る。インダクタンス式センサの場合は、非磁性金属隔壁
との相互誘導による影響を避けるために、搬送波信号
（キャリア信号）周波数を比較的に低く設定する必要が
ある。そのため、検出信号の周波数特性の劣化が生じ
る。これに対して、反力を検出する方式では隔壁による
相互誘導現象が問題となりにくいからである。（５）従
来の変位センサが不要となることから、磁気軸受装置の
小型化ができる。
できる（コロケーション化）。 （２）従来必要であった渦電流センサ、或いはインダク
タンス式センサ等の変位センサを不要とできる。 （３）比較的大きなギャップを精度良く検出できる。 （４）支持側と被支持体側間に、隔壁を設置する自由度
が広がる（キャン化）。渦電流式センサの場合は、導電
体の金属隔壁を介することは測定原理から不可能であ
る。インダクタンス式センサの場合は、非磁性金属隔壁
との相互誘導による影響を避けるために、搬送波信号
（キャリア信号）周波数を比較的に低く設定する必要が
ある。そのため、検出信号の周波数特性の劣化が生じ
る。これに対して、反力を検出する方式では隔壁による
相互誘導現象が問題となりにくいからである。（５）従
来の変位センサが不要となることから、磁気軸受装置の
小型化ができる。
【図１】本発明の一実施例の磁気軸受装置の説明図。
【図２】コイル反力ｆ、電流ｉとギャップｇの関係を示
すグラフ。
すグラフ。
【図３】試験装置の説明図。
【図４】検出原理の安定化（その１）のための制御系の
ブロック図。
ブロック図。
【図５】検出原理の安定化（その２）のための制御系の
ブロック図。
ブロック図。
【図６】コイル反力ｆ、電流ｉとギャップｇの関係を示
すグラフ。
すグラフ。
【図７】本発明の他の実施例の磁気軸受装置の説明図。
【図８】従来の磁気軸受装置の説明図。
１ ヨーク ２ 励磁コイル ３ ターゲット ４，５ コイル押さえ板 ６ 反力検出器 ７ センサアンプ ８ 制御回路 ９ パワーアンプ（電流供給器） １１ 電磁石固定子 １２ 被支持体 ２０ ギャップ長さ推定器
Claims (3)
- 【請求項１】 電磁石固定子のコイルに励磁電流を流す
ことによって生じる磁気力により、被支持体を非接触で
支持する磁気軸受装置において、 前記電磁石固定子のコイルに作用する反力を検出する反
力検出器を備え、前記反力検出器により検出された反力
と励磁電流検出器により検出された励磁電流に基づき、
支持側と被支持体側間のギャップ長さを推定する推定器
と、該推定器により得られたギャップ長さ信号と目標ギ
ャップ値とを比較する比較器と、該比較器の出力偏差信
号に基づき、ギャップ長さを目標値へ追従するように構
成された制御量推定器と、該推定器により得られた制御
量出力信号に基づき、前記電磁石固定子のコイルに制御
用励磁電流を供給する電流供給器とを備え、該コイルの
励磁電流を制御して前記目標ギャップ値へ被支持体を制
御し、 前記励磁電流が所定の値より低くなったことを検出し、
通常の制御ループを切り、所定の一定入力を与える信号
源に切り替わるように構成した ことを特徴とする磁気軸
受装置。 - 【請求項２】 前記励磁電流の信号は、前記電流供給器
に入力される信号に基づき、電流推定器を介して得られ
た信号を用いることを特徴とする請求項１記載の磁気軸
受装置。 - 【請求項３】 前記電磁石ヨーク先端部の被支持体側タ
ーゲットに対向する面に、非磁性材料で作られたスペー
サを備え、最小ギャップ長さをゼロ以外の所定の値に確
保するようにしたことを特徴とする請求項１または２記
載の磁気軸受装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24196993A JP3258149B2 (ja) | 1993-09-02 | 1993-09-02 | 磁気軸受装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24196993A JP3258149B2 (ja) | 1993-09-02 | 1993-09-02 | 磁気軸受装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0771457A JPH0771457A (ja) | 1995-03-17 |
| JP3258149B2 true JP3258149B2 (ja) | 2002-02-18 |
Family
ID=17082281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24196993A Expired - Fee Related JP3258149B2 (ja) | 1993-09-02 | 1993-09-02 | 磁気軸受装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3258149B2 (ja) |
-
1993
- 1993-09-02 JP JP24196993A patent/JP3258149B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0771457A (ja) | 1995-03-17 |
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