JP3478876B2 - 磁気軸受の励磁制御装置 - Google Patents
磁気軸受の励磁制御装置Info
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Description
ボ制御回路に係り、特に、高速制御が必要な能動型磁気
軸受のサーボ制御回路に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来の能動型磁気軸受のサーボ制御回路
として、特公昭61−37643 号公報に示すように、電磁石
内に設けた磁束検出センサで磁束変化を検出しこれを励
磁制御器の入力側に負帰還している。このようにすると
電磁石の励磁コイルに流れる電流のみを負帰還する場合
に比べて、電磁石の応答特性がより改善される。 【０００３】しかし、磁束を負帰還する場合には、磁束
の変化を検出するセンサを電磁石内にとりつけなければ
ならないこと、およびセンサと制御装置間をつなぐ信号
ケーブルが必要で、特に電磁石とサーボ制御回路間が離
れて使われる場合には、長いケーブルとともに、信号を
長距離伝送するための増幅器が必要となり、サーボ制御
回路が複雑化するおそれがある。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】従来技術では、磁気軸
受細隙部の磁束の変化を検出するセンサ，信号増幅器，
信号ケーブルが必要でサーボ制御回路が複雑化，コスト
アップとなっていた。 【０００５】本発明の目的は、磁束の変化を直接検出す
ることなく、磁気軸受の応答特性を改善することにあ
る。 【０００６】 【課題を解決するための手段】目的を達成する技術的手
段は電磁石の電磁気回路の考察から得られたもので、そ
の要点は、励磁制御増幅器の出力電圧値から増幅器と励
磁コイル間の電力ケーブルおよび励磁コイル自体の抵抗
による電圧降下分を引いた電圧値の時間積分値は磁気軸
受細隙部の磁束にほぼ等しいことを用いたもので、この
電圧値の時間積分値を励磁制御増幅器の入力に負帰還制
御するようにした。 【０００７】 【作用】磁気軸受の制御装置と励磁コイル間の電力ケー
ブルを含む、励磁コイルの等価回路を図１に示す。制御
装置の出力電圧ｅ0 ，電力ケーブルおよび励磁コイルの
抵抗ｒ1 ，インダクタンスｌ1 ，電磁石の有効空隙磁束
の発生に寄与する励磁コイルのインダクタンスＭ，電磁
石のうず電流回路の抵抗ｒ2 およびインダクタンスｌ2
によって表され、ｉ1 制御装置からのは供給電流、ｉ2
はうず電流で、電磁石の有効磁束に寄与する有効電流は
(ｉ1−ｉ2)である。ここで、オームの法則から 【０００８】 【数１】 ｅ0＝（ｒ1＋Ｐｌ1)ｉ1＋Ｐ・Ｍ(ｉ1−ｉ2） …（数１） とあらわされる。 【０００９】 【数２】一方、電磁石の有効磁束Φは Φ＝Ｍ(ｉ1−ｉ2） …（数２） であるため、数１を時間積分すると 【００１０】 【数３】 【００１１】すなわち、（ｅ0−ｒ1ｉ1)の積分値は磁気
軸受細隙部の磁束に略等しい。この原理を励磁制御増幅
器の負帰還回路に適用すると図２のようになる。即ち、
励磁制御増幅器２の出力電圧ｅ0と出力電流ｉ1からケー
ブルとコイルの抵抗の電圧降下を乗算器４で演算し、ｅ
0 からこの演算値を引き算し、これを積分器５に送り積
分した後、励磁制御増幅器の入力側に負帰還する。一
方、回路３は従来用いられている電流の負帰還を示す。
なお、ここで電力ケーブルとコイルの抵抗が小さい場合
には乗算器４は省略できる。 【００１２】 【実施例】本発明の実施例を図３に示す。本実施例は立
軸ポンプ等のアキシャル方向の軸推力を支持するアキシ
ャル磁気軸受についてのものである。磁気軸受は回転軸
１１に固定されたディスク１２と電磁石１から構成され
１ａはコイルであり、コイル１ａに通電されると電磁石
１のまわりには磁場が形成されて回転するディスクが引
き上げられ、回転軸が非接触支持されることになる。コ
イル１ａの電流は、電磁石１，ディスク１２間の細隙長
さδ1 が一定になるようにサーボ制御装置２１によって
制御される。即ち、軸変位センサ１３により、軸端部の
軸方向変位を検出し、そのセンサ出力はセンサアンプ１
４で増幅された後、サーボ制御装置２１に送られ減算器
によって変位に比例した信号が作られる。次にこの信号
は、微分回路等から成る位相補償回路７で位相が補償さ
れた後、励磁制御増幅器２に送られ、そこで電力増幅さ
れる。そして、励磁制御増幅器２の出力が電力ケーブル
６を経て電磁石１のコイル１ａに与えられ、励磁するこ
とにより電磁石内に磁束を発生させ吸引力が生れる。こ
こで、励磁制御増幅器２のフィードバック回路として電
流負帰還回路３の他に、励磁制御増幅器２の出力電流Ｉ
から励磁コイルとケーブルの電圧降下量ＩＲを算出する
乗算器４および励磁制御増幅器２の出力電圧ｅ0 から電
圧降下量ＩＲを差し引く減算器を経て、その結果を積分
する積分器５が付加されている。ここでＩＲが小さい場
合には乗算器４を省略することができ、図４に示す制御
ブロック図となる。 【００１３】以上のような励磁制御増幅器の入力に積分
器５の出力信号を負帰還制御することにより、電磁石に
は指令値に応じた磁束が発生し、これにより電磁石は外
力に見合う吸引力を発生する。このとき、電磁石のうず
電流回路による磁束の変化遅れが補償されるように励磁
電流が制御されることから、精度よく磁気軸受として働
くことになる。本発明の実施例では、アキシャル磁気軸
受について述べたが、本発明の趣旨はラジアル磁気軸受
にも適用できることは明らかである。また、本発明はオ
ペアンプ等を用いたアナログ制御の他、ＡＤ，ＤＡ変換
器を用いたディジタル制御によっても実現できる。 【００１４】 【発明の効果】本発明によれば、磁気軸受の応答特性の
改善がはかられるとともに、負帰還回路が単純化される
ので低コスト化が可能である。
電流負帰還回路、４…乗算器、５…積分器。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】能動型磁気軸受のサーボ制御回路におい
て、電磁石の励磁コイルの電圧に比例した量を積分器で
積分した出力を励磁制御増幅器の入力側へ負帰還する回
路を有することを特徴とする磁気軸受の励磁制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21236294A JP3478876B2 (ja) | 1994-09-06 | 1994-09-06 | 磁気軸受の励磁制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21236294A JP3478876B2 (ja) | 1994-09-06 | 1994-09-06 | 磁気軸受の励磁制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0874849A JPH0874849A (ja) | 1996-03-19 |
| JP3478876B2 true JP3478876B2 (ja) | 2003-12-15 |
Family
ID=16621301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21236294A Expired - Lifetime JP3478876B2 (ja) | 1994-09-06 | 1994-09-06 | 磁気軸受の励磁制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3478876B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002089559A (ja) * | 2000-09-12 | 2002-03-27 | Ebara Corp | 磁気軸受装置 |
| JP6144527B2 (ja) | 2013-04-16 | 2017-06-07 | エドワーズ株式会社 | 磁気軸受装置、及び該磁気軸受装置を備えた真空ポンプ |
-
1994
- 1994-09-06 JP JP21236294A patent/JP3478876B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0874849A (ja) | 1996-03-19 |
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