JP3677826B2 - Magnetic bearing device - Google Patents
Magnetic bearing device Download PDFInfo
- Publication number
- JP3677826B2 JP3677826B2 JP22371995A JP22371995A JP3677826B2 JP 3677826 B2 JP3677826 B2 JP 3677826B2 JP 22371995 A JP22371995 A JP 22371995A JP 22371995 A JP22371995 A JP 22371995A JP 3677826 B2 JP3677826 B2 JP 3677826B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic bearing
- motor
- rotating shaft
- control circuit
- circuit
- 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
Links
Images
Classifications
-
- 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
- F16C32/0442—Active magnetic bearings with devices affected by abnormal, undesired or non-standard conditions such as shock-load, power outage, start-up or touchdown
-
- 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
- F16C2360/00—Engines or pumps
- F16C2360/44—Centrifugal pumps
- F16C2360/45—Turbo-molecular pumps
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
- Non-Positive Displacement Air Blowers (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気軸受装置に関し、特に、ターボ分子ポンプ等の真空ポンプや工作機械用高速スピンドル等の高速回転機器に用いる磁気軸受装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ターボ分子ポンプをはじめとする真空ポンプ等の高速回転機器においては、良好な真空を得るためにオイルフリーであることが要求され、また、工作機械用高速スピンドル等の高速回転体を非接触で支持することが要求されている。そこで、従来形の油潤滑を利用した軸受に代えて磁気軸受が開発されている。この磁気軸受は、回転軸を非接触で浮上させて回転させることにより、発生する振動を減少させることができる。
【0003】
従来、この磁気軸受装置は、例えば図2に示すターボ分子ポンプでは、回転体の半径方向に電磁石を設けたラジアル磁気軸受21,22と、軸方向に電磁石を設けたスラスト軸受23とを備え、この電磁石とほぼ同位置に設け回転体の状態を検出するラジアルセンサ24,25,スラストセンサ26等の変位センサを設置してフィードバック制御系を構成し、各電磁石に流れる電流を調節して電磁石の吸引力を調節し、回転体を中心位置に支持している。
【0004】
電磁石は、回転軸を挟んで対向して配置されており、各電磁石にPID制御等により定められる励磁電流を励磁アンプを介して流すことによって、対向する電磁石どうしで回転軸を吸引しあい、回転軸を適当な位置に制御している。これによって、磁気浮上制御を行っている。
【0005】
図9は従来の磁気軸受装置の概略ブロック図である。図9において、インバータ回路4は、交流電源に接続された整流回路1、平滑コンデンサ、および安定化電源2から得られる直流電圧の位相を制御してインダクションモータ16に印加しており、このインバータ回路4は、回転センサ17の検出信号を入力するインバータ制御回路5から制御信号を受けモータ制御を行う。また、モータ16の回転軸を支持する磁気軸受手段の電磁石14は、変位センサ13の軸変位信号を入力する磁気軸受制御回路6によって制御される。インバータ制御回路4および磁気軸受制御回路6を駆動する電力は、直流/直流変換回路7を介して得られる直流電圧により供給される。
【0006】
このような磁気軸受装置において停電等の電源異常が発生した場合、磁気軸受制御回路6に対して駆動電力の供給が停止されて磁気浮上制御やモータ制御が困難となり、回転軸は保護ベアリング15によって摩擦支持されることになる。従来、この磁気浮上制御やモータ制御を維持するために、モータを発電機として使用し発電した回生電力やバックアップバッテリー(図示していない)によって磁気軸受制御回路6やインバータ制御回路5をバックアップしている。また、モータの制動は、回転軸のエネルギーを制御回路側に回生する回生制動と、回生分を超えるエネルギーを消費する発熱制動とをブレーキ制御回路8によって行っている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
従来の磁気軸受装置では、電源異常の発生時における回転軸の減速に長時間を要するという問題点がある。
【0008】
図10は従来の磁気軸受装置における減速状態を説明する概略図である。電源異常時における磁気軸受制御回路やモータ制御回路の電源として、モータを発電機として使用して得られる電力を用いる場合には、回転軸が高速回転中のとき(図10中の区間B)には各制御に充分な電力が得られるが、低速となると(図10中の区間C)発電電力が低下してモータ制御および磁気浮上制御が維持できなくなり、回転軸は保護ベアリングによって支持されることになる。図10中の区間Bにおける制動は、回転体の持つエネルギーを制御回路側に戻す回生制動を主とし、発電電力が得られなくなった後(図10中の区間C)は、保護ベアリングによる小さな摩擦抵抗によって減速が行われる。この保護ベアリングの摩擦抵抗による減速には長時間を要し、また、この間保護ベアリングは摩擦によって劣化を受け、保護ベアリングの交換時期を早めることになる。図10中の一点鎖線は回生制動が維持された場合の減速状態を示している。
【0009】
また、電源異常時における制御回路用の電源として、バックアップバッテリーを用いる場合には、電源異常後においても磁気軸受制御やモータ制御は維持されるものの、制動手段がないため減速には長時間を要することになり、また、大容量のバッテリーを別個に用意する必要がある。
【0010】
そこで、本発明は前記した従来の磁気軸受装置の問題点を解決し、電源異常の発生時における回転軸の減速を短時間化することができる磁気軸受装置を提供することを課題とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の磁気軸受装置は、回転軸を回転駆動するブラシレス直流モータと、回転軸を磁気浮上する磁気軸受手段と、磁気軸受手段を制御する磁気軸受制御回路と、磁気軸受異常時に回転軸を支持する保護ベアリングと、電源異常時にブラシレス直流モータと直列接続する抵抗を含む強制ブレーキ回路とを備えることによって、電源異常の発生時における回転軸の減速を短時間化するものである。
【0012】
ブラシレス直流モータは、回転軸の回転エネルギーをステータ側のコイルに誘導電流として変換することができるモータであり、本発明はこの誘導電流を強制ブレーキ回路中の抵抗によって熱変換してブレーキ作用を行う発熱制動を行うものである。
【0013】
本発明の第1の実施態様は、強制ブレーキ回路はモータへの印加電圧が設定電圧以下の場合に、ブラシレス直流モータと抵抗とを直列接続するリレー回路を備えるものであり、これによって、ブラシレス直流モータのエネルギーを熱変換する発熱制動を行うことができる。
【0014】
本発明の第2の実施態様は、強制ブレーキ回路は制御回路側への回生電力以上の電力分を抵抗に流す電流制動手段を備え、これによって、回生制動と発熱制動とを行うことができる。
【0015】
本発明の第3の実施態様は、磁気軸受制御回路を駆動するバックアップバッテリーを備えるものであり、これによって、強制ブレーキ回路の動作時においても回転軸の磁気浮上制御を行うことができる。
【0016】
本発明の第4の実施態様は、磁気軸受制御回路をブラシレス直流モータを発電機として使用して得られる電力により駆動するものである。
【0017】
電源から電力が正常に供給されている場合には、モータは磁気軸受回路の制御によって駆動される磁気軸受手段によって磁気浮上制御されている。電源異常が発生すると、モータへの電源からの駆動電力の供給が停止する。モータは慣性力により回転を持続し、逆に発電機として作用し電力を発生する。回転数が高く発生電力が充分なときには、磁気軸受制御回路はこの発生電力により駆動される。回転数が低下し発生電力が不充分となると、磁気軸受制御回路は磁気浮上制御を停止する。
【0018】
このとき、強制ブレーキ回路の抵抗とモータとを直列接続することにより、モータに流れる電流を抵抗により熱に変換して発熱制動を行う。これによって、回転軸の減速を短時間化する。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を参照しながら詳細に説明する。
(本発明の実施の形態の構成)図1は本発明の磁気軸受装置の一実施の形態の概略ブロック図である。図1に示す構成は、前記図9に示した構成とほぼ同様であるが、ブレーキ制御回路8に代えて強制ブレーキ回路3を備えた点、モータとしてブラシレス直流モータ11を用いる点、インダクションモータ16からブラシレス直流モータ11への変更に伴って回転センサ17をホールセンサ12に変更する点等の構成において相違している。
【0020】
図1において、インバータ回路4は、交流電源に接続された整流回路1、平滑コンデンサ、および安定化電源2から得られる直流電圧の位相を制御してブラシレス直流モータ11に印加しており、このインバータ回路4は、ホールセンサ12の検出信号を入力するインバータ制御回路5から制御信号を受けモータ制御を行う。なお、ブラシレス直流モータ11の永久磁石の回転位置を検出するために、回転センサ17からホールセンサ12に変更している。また、ブラシレス直流モータ11の回転軸を支持する磁気軸受手段の電磁石14は、変位センサ13からの軸変位信号を入力し制御信号を出力する磁気軸受制御回路6によって制御される。インバータ制御回路5および磁気軸受制御回路6を駆動する電力は、直流/直流変換回路7を介して得られる直流電圧により供給される。
【0021】
安定化電源2とインバータ回路4との間には、電源に対して抵抗31と電流制御素子32を直列接続し、該電流制御素子32に並列にリレー33を並列接続すした強制ブレーキ回路3が設けられる。
【0022】
(本発明の実施の形態の作用)モータが通常回転を行う場合には、電源からの交流電力を整流回路1、平滑コンデンサ、および安定化電源2によって直流電圧を得、この直流電圧をインバータ回路4によって位相制御してブラシレス直流モータ11に供給し駆動を行う。磁気軸受制御回路6は、磁気軸受手段の電磁石14に制御信号を送り、回転軸を磁気浮上制御する。このとき、インバータ制御回路5および磁気軸受制御回路6は、直流/直流変換回路7を通して得られる安定化電源からの直流電圧によって駆動される。
【0023】
次に、電源異常により非常停止する場合のモータ制動について説明する。以下、図3の本発明の実施の形態の第1の制動作用を説明するフローチャート、図4の強制ブレーキ回路の動作を説明する図、および図5の回転軸の回転数の時間変化を示す図を用いて、モータ制動の第1の制動作用について説明する。
【0024】
インバータ制御回路5および磁気軸受制御回路6は、直流/直流変換回路7を通して電源から電力供給を受け通常回転を行う。図5中の区間Aはこの通常回転状態を示している(ステップS1)。
【0025】
電源異常等により電源側からの電力の供給は停止すると、電源電圧が低下し、モータ11側は電圧を誘導して逆に発電機として作用する。インバータ制御回路5および磁気軸受制御回路6は電源に代わってモータ側から電力供給を受ける。この電圧がインバータ制御回路5および磁気軸受制御回路6の駆動に充分な電圧である場合には、この電力によってモータ制御および磁気浮上制御を行う。(ステップS2,3)。
【0026】
図5中の区間Bは、このときの回転軸の回転状態を示している。区間Bにおける制動は、回生制動と発熱制動により行われる。図4(a)は区間Bにおける強制ブレーキ回路3の動作を示している。区間Bでは、強制ブレーキ回路3中のリレー33はオフし、電流制御素子32のみが駆動される。インバータ制御回路5は、モータ側から発電される電力をモータ側と強制ブレーキ回路3側に分流する。モータ側に戻すことによって回生制動が行われ、強制ブレーキ回路3に抵抗31に流すことによって発熱制動が行われる。この分流は、強制ブレーキ回路3中の電流制御素子32により行われ、モータ側に戻す分を超えた電力が抵抗31に流れるよう制御が行われる(ステップS4)。
【0027】
回転軸の減速が進み、発電される電圧がインバータ制御回路5および磁気軸受制御回路6の駆動に充分な電圧より低下すると(ステップS2)、インバータ制御回路5および磁気軸受制御回路6は駆動電力の供給がなくなるため、インバータ制御および磁気浮上制御を停止する(ステップS5)。図5中の区間Cはこのときの回転軸の回転状態を示している。このとき、強制ブレーキ回路3のリレー33がオンしてモータと抵抗31とは直列接続され、モータ側に誘導される電流は抵抗31に流れて熱に変換され、この発熱制動によって制動作用が行われる。図4(b)はこのときの強制ブレーキ回路における電流の流れを示している(ステップS6)。また、このとき、回転軸は磁気浮上制御が停止しているため保護ベアリング15によって支持され、この摩擦による制動も受けることになる。
【0028】
したがって、区間Cでは、抵抗による発熱制動と保護ベアリングによる摩擦制動によって、速やかな減速が行われることになる。
【0029】
次に、モータ制動の第2の制動作用について説明する。図6は本発明の実施の形態の第2の制動作用を説明するフローチャート、図8は回転軸の回転数の時間変化を示す図である。
【0030】
インバータ制御回路5および磁気軸受制御回路6は、直流/直流変換回路7を通して電源から電力供給を受け通常回転を行う。図8中の区間Aはこの通常回転状態を示している(ステップS11)。
【0031】
電源異常等により電源側からの電力の供給は停止すると、インバータ制御回路5および磁気軸受制御回路6は電源側から電力の供給を受けることができないため、図示しないバックアップバッテリーから電力の供給を受け、これによって、インバータ制御および磁気浮上制御を行う(ステップS12)。
【0032】
モータ側で発電する電圧が回生制動を行うことができる電圧である場合(図8中の区間B)には、前記ステップS4と同様に回生制動と発熱制動とによって、回転軸の制動を行う(ステップS13,14)。
【0033】
回転軸の減速が進み、発電する電圧が回生制動を行うことができる電圧以下となると(ステップS13)、インバータ制御回路5は強制ブレーキ回路3のリレー33をオンとして抵抗31をモータに直列接続し、抵抗31による発熱制動を行う(ステップS15)。図8中の区間Cはこのときの回転状態を示しており、インバータ制御回路5および磁気軸受制御回路6はバックアップバッテリーによって駆動されてモータ制御および磁気浮上制御を引続き続行する。
【0034】
したがって、区間Cでは、磁気浮上制御によって非接触に状態で回転するとともに、抵抗による発熱制動によって減速が行われることになる。
【0035】
この第2の制動作用では、電源異常時において保護ベアリングによる回転軸の支持を行わないため、保護ベアリングの劣化を減少させる効果が大となる。
【0036】
次に、モータ制動の第3の制動作用について説明する。図7は本発明の実施の形態の第3の制動作用を説明するフローチャートである。
【0037】
第3の制動作用は、モータ制御および磁気浮上制御の駆動電力を、発電電力とバックアップバッテリーとを切り換えて供給するものである。インバータ制御回路5および磁気軸受制御回路6は、直流/直流変換回路7を通して電源から電力供給を受け通常回転を行う。図8中の区間Aはこの通常回転状態を示している(ステップS21)。
【0038】
電源異常等により電源側からの電力の供給は停止すると、インバータ制御回路5および磁気軸受制御回路6は電源側から電力の供給を受けることができないため、モータ11側を発電機として使用して得られる電力を用いて駆動する。この電圧がインバータ制御回路5および磁気軸受制御回路6の駆動に充分な電圧である場合には、この電力によってモータ制御および磁気浮上制御を行う。(ステップS22,23)。この区間Bにおいては、前記ステップS4と同様に回生制動と発熱制動とによって回転軸の制動を行う(ステップS24)。
【0039】
回転軸の減速が進み、発電される電圧がインバータ制御回路5および磁気軸受制御回路6の駆動に充分な電圧より低下すると(ステップS22)、インバータ制御回路5および磁気軸受制御回路6は、図示しないバックアップバッテリーから電力の供給を受け、これによって、モータ制御および磁気浮上制御を行う(ステップS25)。さらに、インバータ制御回路5は強制ブレーキ回路3のリレー33をオンとして抵抗31をモータに直列接続し、抵抗31による発熱制動を行う。図8中の区間Cはこのときの回転状態を示している(ステップS26)。
【0040】
したがって、区間Cでは、磁気浮上制御によって非接触に状態で回転するとともに、抵抗による発熱制動によって減速が行われることになる。
【0041】
この第3の制動作用では、第2の制動作用と同様に保護ベアリングの劣化を減少させる効果が大となるとともに、第2の制動作用と比較してバックアップバッテリーの使用時間が短時間であるため、バックアップバッテリーを小容量とすることができる。
【0042】
なお、強制ブレーキ回路中のリレーに代えて、電力が供給されない状態においてもオン状態を保持する素子を使用することができる。
【0043】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電源異常の発生時における回転軸の減速を短時間化することができる磁気軸受装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の磁気軸受装置の一実施の形態の概略ブロック図である。
【図2】ターボ分子ポンプの概略図である。
【図3】本発明の実施の形態の第1の制動作用を説明するフローチャートである。
【図4】本発明の強制ブレーキ回路の動作を説明する図である。
【図5】本発明の実施の形態の回転軸の回転数の時間変化を示す図である。
【図6】本発明の実施の形態の第2の制動作用を説明するフローチャートである。
【図7】本発明の実施の形態の第3の制動作用を説明するフローチャートである。
【図8】本発明の実施の形態の回転軸の回転数の時間変化を示す図である。
【図9】従来の磁気軸受装置の概略ブロック図である。
【図10】従来の磁気軸受装置における減速状態を説明する概略図である。
【符号の説明】
1…整流回路、2…安定化電源、3…強制ブレーキ回路、4…インバータ回路、5…インバータ制御回路、6…磁気軸受制御回路、7…直流/直流変換回路、8…ブレーキ制御回路、11…ブラシレス直流モータ、12…ホールセンサ、13…変位センサ、14…電磁石、15…保護ベアリング、16…インダクションモータ、17…回転センサ、31…抵抗、32…電流制御素子、33…リレー。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetic bearing device, and more particularly to a magnetic bearing device used for a high-speed rotating device such as a vacuum pump such as a turbo molecular pump or a high-speed spindle for machine tools.
[0002]
[Prior art]
High-speed rotating equipment such as vacuum pumps such as turbo molecular pumps are required to be oil-free in order to obtain a good vacuum, and support high-speed rotating bodies such as high-speed spindles for machine tools in a non-contact manner. Is required to do. Therefore, magnetic bearings have been developed in place of conventional bearings using oil lubrication. This magnetic bearing can reduce the vibration which generate | occur | produces by rotating and rotating a rotating shaft non-contactingly.
[0003]
Conventionally, this magnetic bearing device, for example, in the turbo molecular pump shown in FIG. 2, includes radial
[0004]
The electromagnets are arranged so as to face each other with the rotation shaft interposed therebetween. By passing an excitation current determined by PID control or the like through each excitation magnet through the excitation amplifier, the rotation shafts are attracted to each other by the opposing electromagnets. Is controlled to an appropriate position. Thereby, magnetic levitation control is performed.
[0005]
FIG. 9 is a schematic block diagram of a conventional magnetic bearing device. In FIG. 9, the
[0006]
When a power supply abnormality such as a power failure occurs in such a magnetic bearing device, the supply of driving power to the magnetic
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional magnetic bearing device has a problem that it takes a long time to decelerate the rotating shaft when a power supply abnormality occurs.
[0008]
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a deceleration state in a conventional magnetic bearing device. When electric power obtained by using a motor as a generator is used as a power source for a magnetic bearing control circuit or a motor control circuit when a power supply is abnormal, when the rotating shaft is rotating at high speed (section B in FIG. 10). Sufficient electric power can be obtained for each control, but when the speed is low (section C in FIG. 10), the generated electric power decreases and the motor control and magnetic levitation control cannot be maintained, and the rotating shaft is supported by the protective bearing. become. The braking in the section B in FIG. 10 is mainly a regenerative braking in which the energy of the rotating body is returned to the control circuit side, and after the generated power can no longer be obtained (section C in FIG. 10), the small friction caused by the protective bearings. Deceleration is performed by resistance. The deceleration due to the frictional resistance of the protective bearing takes a long time, and during this time, the protective bearing is deteriorated by friction and the replacement time of the protective bearing is advanced. A one-dot chain line in FIG. 10 indicates a deceleration state when regenerative braking is maintained.
[0009]
When a backup battery is used as the power supply for the control circuit when the power supply is abnormal, the magnetic bearing control and the motor control are maintained even after the power supply is abnormal, but it takes a long time to decelerate because there is no braking means. In addition, it is necessary to prepare a large capacity battery separately.
[0010]
Accordingly, an object of the present invention is to solve the problems of the conventional magnetic bearing device described above and to provide a magnetic bearing device capable of shortening the speed of rotation of the rotating shaft when a power supply abnormality occurs.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The magnetic bearing device of the present invention supports a brushless DC motor that rotationally drives a rotating shaft, magnetic bearing means that magnetically floats the rotating shaft, a magnetic bearing control circuit that controls the magnetic bearing means, and supports the rotating shaft when a magnetic bearing is abnormal By providing a protective bearing that performs this operation and a forcible brake circuit including a resistor connected in series with the brushless DC motor when the power supply is abnormal, the speed of the rotating shaft is reduced when the power supply abnormality occurs.
[0012]
A brushless DC motor is a motor that can convert rotational energy of a rotating shaft into an induction current in a coil on the stator side, and the present invention thermally converts this induced current by a resistance in a forced brake circuit to perform a braking action. Exothermic braking is performed.
[0013]
In the first embodiment of the present invention, the forced brake circuit includes a relay circuit that connects a brushless DC motor and a resistor in series when the voltage applied to the motor is equal to or lower than a set voltage. Exothermic braking can be performed to convert the energy of the motor into heat.
[0014]
In the second embodiment of the present invention, the forced brake circuit includes a current braking means for flowing a power equal to or greater than the regenerative power to the control circuit to the resistor, thereby enabling regenerative braking and exothermic braking.
[0015]
The third embodiment of the present invention is provided with a backup battery for driving the magnetic bearing control circuit, whereby magnetic levitation control of the rotating shaft can be performed even during operation of the forced brake circuit.
[0016]
In a fourth embodiment of the present invention, the magnetic bearing control circuit is driven by electric power obtained by using a brushless DC motor as a generator.
[0017]
When electric power is normally supplied from the power source, the motor is magnetically levitated by magnetic bearing means driven by control of the magnetic bearing circuit. When a power supply abnormality occurs, the supply of drive power from the power supply to the motor stops. The motor continues to rotate due to the inertial force, and conversely acts as a generator to generate electric power. When the rotational speed is high and the generated power is sufficient, the magnetic bearing control circuit is driven by the generated power. When the rotational speed decreases and the generated power becomes insufficient, the magnetic bearing control circuit stops the magnetic levitation control.
[0018]
At this time, by connecting the resistance of the forced brake circuit and the motor in series, the current flowing through the motor is converted into heat by the resistance to perform heat braking. This shortens the speed of the rotation of the rotating shaft.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(Configuration of Embodiment of the Present Invention) FIG. 1 is a schematic block diagram of an embodiment of a magnetic bearing device of the present invention. The configuration shown in FIG. 1 is substantially the same as the configuration shown in FIG. 9 except that a forced brake circuit 3 is provided in place of the brake control circuit 8, a
[0020]
In FIG. 1, an
[0021]
Between the stabilized power supply 2 and the
[0022]
(Operation of the embodiment of the present invention) When the motor performs normal rotation, AC power from a power source is obtained by a
[0023]
Next, motor braking in the case of emergency stop due to power failure will be described. FIG. 3 is a flowchart for explaining the first braking action of the embodiment of the present invention, FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the forced brake circuit, and FIG. 5 is a diagram showing the time variation of the rotational speed of the rotary shaft of FIG. The first braking action of motor braking will be described using FIG.
[0024]
The inverter control circuit 5 and the magnetic
[0025]
When the supply of power from the power supply side is stopped due to a power supply abnormality or the like, the power supply voltage is lowered, and the
[0026]
A section B in FIG. 5 shows the rotation state of the rotating shaft at this time. The braking in the section B is performed by regenerative braking and exothermic braking. FIG. 4A shows the operation of the forced brake circuit 3 in the section B. In the section B, the
[0027]
When the rotation of the rotating shaft advances and the generated voltage drops below a voltage sufficient for driving the inverter control circuit 5 and the magnetic bearing control circuit 6 (step S2), the inverter control circuit 5 and the magnetic
[0028]
Therefore, in the section C, rapid deceleration is performed by heat braking by resistance and friction braking by the protective bearing.
[0029]
Next, the second braking action of motor braking will be described. FIG. 6 is a flowchart for explaining a second braking action according to the embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a diagram showing a change with time in the rotational speed of the rotating shaft.
[0030]
The inverter control circuit 5 and the magnetic
[0031]
When the supply of power from the power supply side is stopped due to a power supply abnormality or the like, the inverter control circuit 5 and the magnetic
[0032]
When the voltage generated on the motor side is a voltage at which regenerative braking can be performed (section B in FIG. 8), braking of the rotating shaft is performed by regenerative braking and exothermic braking as in step S4 ( Step S13, 14).
[0033]
When the rotation of the rotating shaft progresses and the generated voltage falls below the voltage at which regenerative braking can be performed (step S13), the inverter control circuit 5 turns on the
[0034]
Therefore, in the section C, it rotates in a non-contact state by magnetic levitation control, and is decelerated by exothermic braking by resistance.
[0035]
In the second braking action, since the rotating shaft is not supported by the protective bearing when the power supply is abnormal, the effect of reducing the deterioration of the protective bearing becomes large.
[0036]
Next, the third braking action of motor braking will be described. FIG. 7 is a flowchart for explaining a third braking action according to the embodiment of the present invention.
[0037]
The third braking action supplies drive power for motor control and magnetic levitation control by switching between generated power and a backup battery. The inverter control circuit 5 and the magnetic
[0038]
When the supply of power from the power supply side is stopped due to a power supply abnormality or the like, the inverter control circuit 5 and the magnetic
[0039]
When the rotation of the rotating shaft progresses and the generated voltage drops below a voltage sufficient for driving the inverter control circuit 5 and the magnetic bearing control circuit 6 (step S22), the inverter control circuit 5 and the magnetic
[0040]
Therefore, in the section C, it rotates in a non-contact state by magnetic levitation control, and is decelerated by exothermic braking by resistance.
[0041]
In the third braking action, the effect of reducing the deterioration of the protective bearing is increased as in the second braking action, and the use time of the backup battery is shorter than that in the second braking action. The backup battery can be small.
[0042]
It should be noted that, in place of the relay in the forced brake circuit, an element that maintains the ON state even when power is not supplied can be used.
[0043]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a magnetic bearing device that can shorten the speed of rotation of the rotating shaft when a power supply abnormality occurs.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic block diagram of an embodiment of a magnetic bearing device of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view of a turbo molecular pump.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a first braking action according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating the operation of a forced brake circuit according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a change with time in the rotational speed of the rotary shaft according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart illustrating a second braking action according to the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart for explaining a third braking action of the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a change over time in the rotational speed of the rotating shaft according to the embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a schematic block diagram of a conventional magnetic bearing device.
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a deceleration state in a conventional magnetic bearing device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (1)
電源異常時にブラシレス直流モータと直列接続する抵抗を含む強制ブレーキ回路とを備え、
前記強制ブレーキ回路は、モータへの印加電圧が設定電圧以上の場合に回生電力以上の電力分を抵抗に流す電流制動手段と、モータへの印加電圧が設定電圧以下の場合にブラシレス直流モータと抵抗とを直列接続するリレー回路とを備えたことを特徴とする磁気軸受装置。A brushless DC motor that rotationally drives the rotating shaft, a magnetic bearing means that magnetically levitates the rotating shaft, a magnetic bearing control circuit that controls the magnetic bearing means, a protective bearing that supports the rotating shaft in the event of an abnormal magnetic bearing,
With a forced brake circuit including a resistor connected in series with a brushless DC motor in case of power failure,
The forced brake circuit includes a current braking means for causing a power component greater than regenerative power to flow through the resistor when the applied voltage to the motor is equal to or higher than the set voltage, and a brushless DC motor and resistor when the applied voltage to the motor is equal to or lower than the set voltage. And a relay circuit for connecting them in series.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22371995A JP3677826B2 (en) | 1995-08-31 | 1995-08-31 | Magnetic bearing device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22371995A JP3677826B2 (en) | 1995-08-31 | 1995-08-31 | Magnetic bearing device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0968222A JPH0968222A (en) | 1997-03-11 |
JP3677826B2 true JP3677826B2 (en) | 2005-08-03 |
Family
ID=16802611
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22371995A Expired - Fee Related JP3677826B2 (en) | 1995-08-31 | 1995-08-31 | Magnetic bearing device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3677826B2 (en) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU6586000A (en) * | 1999-08-31 | 2001-03-26 | Eskom | The protection of an electricity generator |
US6975050B2 (en) | 2000-01-07 | 2005-12-13 | Black & Decker Inc. | Brushless DC motor |
US6538403B2 (en) | 2000-01-07 | 2003-03-25 | Black & Decker Inc. | Brushless DC motor sensor control system and method |
WO2001052384A1 (en) | 2000-01-07 | 2001-07-19 | Black & Decker Inc. | Brushless dc motor |
KR100502084B1 (en) * | 2002-12-03 | 2005-07-18 | 삼성환경주식회사 | A single stage turbo type air blower using magnetic buoyancy |
JP4773326B2 (en) * | 2006-12-06 | 2011-09-14 | 関東精機株式会社 | Pressure control supply system for pressure fluid |
CN107076160B (en) * | 2014-08-21 | 2019-12-20 | 江森自控科技公司 | Battery monitoring system |
JP7480681B2 (en) * | 2020-11-16 | 2024-05-10 | 株式会社島津製作所 | Vacuum pumps and vacuum pump controllers |
CN115940500A (en) | 2021-10-05 | 2023-04-07 | 开利公司 | Motor braking for air conditioning system |
-
1995
- 1995-08-31 JP JP22371995A patent/JP3677826B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0968222A (en) | 1997-03-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100260665B1 (en) | Power supply circuit for magnetic bearing system | |
JP5316080B2 (en) | Motor control device | |
JP2002013532A (en) | Magnetic bearing control system | |
JP3677826B2 (en) | Magnetic bearing device | |
US5726560A (en) | Switched reluctance generator | |
CN110417334B (en) | Kinetic energy feedback voltage interruption protection system and method for magnetic suspension bearing | |
Van Verdeghem et al. | Hybrid active–passive actuation approach of passively levitated thrust self-bearing machines | |
CN110159584B (en) | Magnetic levitation control device and vacuum pump | |
JP5376199B2 (en) | Flywheel uninterruptible power supply and control method thereof | |
JP3772979B2 (en) | Braking control device for rotating machine | |
JP2021090256A (en) | Electric motor system and turbo compressor having the same | |
JP2003222096A (en) | Magnetic-bearing type turbo-molecular pump | |
JPH1084694A (en) | Turbo-molecular pump with dynamic magnetic bearing | |
JPH1084656A (en) | Rotating machine for magnetic levitation | |
JPH10184586A (en) | Turbo-molecular pump | |
JP2549159Y2 (en) | Power supply for induction motors using magnetic bearings | |
JP3793856B2 (en) | Magnetic bearing device | |
JP3624271B2 (en) | Magnetic bearing device | |
JP2808486B2 (en) | Magnetic bearing control device | |
JP2016061283A (en) | Power supply device and vacuum pump device | |
JP3470210B2 (en) | Motor control device | |
US20240132325A1 (en) | Method, elevator, and electric power converter | |
JP3585950B2 (en) | Magnetic bearing type rotating device | |
JPH0242196A (en) | Power unit for turbo molecular pump | |
JP2002525003A5 (en) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040726 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040729 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040910 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050419 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050502 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080520 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090520 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100520 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100520 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110520 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110520 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120520 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130520 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130520 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140520 Year of fee payment: 9 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |