JP4187501B2 - Bearingless rotating machine system - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トルクと半径方向力を１つの電磁機械にて発生するベアリングレス回転機の構成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ベアリングレス回転機は磁気軸受機能とモータの機能を、１つの電磁機械で実現しようとするものである。（深尾正、千葉明「ベアリングレスモータ」電機学会誌解説 ｖｏｌ．１１７、Ｎｏ．９、ＰＰ．６１２−６１５、１９９７）すなわち、半径方向ｘ、ｙの２軸方向の電磁力と、回転するためのトルクを発生するものである。半径方向の制御を行うためには、回転子位置を把握するために渦電流型やインダクタンス変化型の変位センサを用いてフィードバック制御している。変位センサを用いると、ターゲットとなるセンサ対抗部が必要となるため、軸長の延長による装置の大型化や危険速度の低下、コストの上昇といった問題がある。また、所望の方向に半径方向力を発生させるためには、回転磁界の位置と大きさに応じて、位置制御磁束を発生させる必要があるため、回転磁界を間接的に、あるいは直接的に得る必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ベアリングレスモータをセンサレス化しようとする手法としては、室野井和文他「ベアリングレスモータのセンサレス化制御」電気学会リニアドライブ研究会ＬＤ−９９−３７、ＰＰ．７１−７６、１９９９にモータ、サスペンション巻線を利用した手法が提案されている、しかしサスペンション巻線に急峻な変化が生じると、推定変位に外乱が生じて支持に影響が生じる。同様にＴｏｓｈｉｙｕｋｉ Ｋｕｒｏｓｕ ｅｔｃ．「ＳＥＬＦ−ＳＥＮＳＩＮＧ ＣＯＮＴＲＯＬ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ ＯＦ ＳＥＬＦ−ＢＥＡＲＩＮＧ ＭＯＴＯＲ」８ｔｈＩＳＭＢ ＰＰ２９３−２９８、２００２などがあるが、巻線を共用するために相互干渉が生じるのはやむを得ない状況にある。
一方、回転磁界の検出手法としては、間接形（ｉｎｄｉｒｅｃｔ、フィードフォワード形）と直接形（ｄｉｒｅｃｔ、フィードバック形）などがあり、千葉 他「ベアリングレスモータの直流機モデルの解析とＡＣマシンへの適用」日本機械学会第８回電磁力関連のダイナミクスシンポジウムＣ３８、ＰＰ．４９５−４９８、１９９５にて説明されている。間接形では、電動機制御部と、位置制御部の同期が必要なため、位置制御を独立に行うことができない。すなわち、電動機側にローコストな汎用インバータや商用電源を用いることができない。直接形はホール素子、サーチコイルなどを配置して回転磁界を検出する。サーチコイルを用いる手法は、千葉 他「誘導機形ベアリングレスモータの空間高調波、半径方向力磁束によるサーチコイル検出磁束への影響」電気学会産業応用部門 全国大会ｖｏｌ．１、ｎｏ．１５、ＰＰ．３７−４０、１９９９に提案されている。しかし回転磁界検出用のサーチコイルを用いて同時に半径方向の主軸変位を推定してセンサレス化する提案は、発明者らの知る限りではない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
電動機巻線と支持巻線を備えるベアリングレス回転機の固定子に、さらに、２つ以上のコイルを追加して施し、このコイルの電圧、電流に含まれる回転子変位の成分、回転磁界の成分を分離する電気回路を備え、回転子変位と回転磁界を検出し、これらの検出信号に基づいてフィードバック制御を行うベアリングレス回転機システム。
固定子に追加して施すコイルは、複数構成された固定子歯に巻回され、対向する歯が一つの組み合わせになる。巻回方向は回転磁界の極数に依存して決定される。例えば、４極回転磁界がトルクを発生するベアリングレス回転機であれば、対向する歯には誘起電圧が発生するように和動動作をするように巻線巻回方向が決定される。
追加して施すコイルは、固定子の歯に短節巻きで施すことができる。また、正弦波回転磁界を発生する巻線配置のように、分布巻きとしても良い。あるいは、いくつかの歯に巻回し、その巻数を工夫し、直列に接続しても良い。
２極の回転磁界を発生し、トルクを発生するベアリングレス回転機においては、対向する歯に巻回されたコイルは差動接続され、回転磁界により誘起電圧が発生するように接続される。
いずれのコイルの形式であっても、電動機の回転磁界を検出するようにコイルを施せばよい。
さらに、対向するコイルに発生する電圧の値は、原理的には等しい電圧が発生すると考えられるが、回転子が半径方向に変位し中心からずれると誘起電圧の値は不平衡になる。アキシャルタイプのベアリングレスモータにおいては傾きが生じることにより誘起電圧の値は不平衡になる。この電圧の不平衡を検出すれば、回転子の変位にほぼ比例する電圧信号を得ることができる。
不平衡電圧を回転磁界と分離したい場合は、対向するコイルを回転磁界よりも高い周波数、例えば２ｋＨｚ−２０ｋＨｚなどの周波数の電圧源で励磁する。この周波数は回転磁界より十分高く設定する。しかし、高周波でのケイ素鋼板の磁気特性が低下するので、あまり高くすべきではない。電圧源、電流源などで励磁する場合は、誘起電圧の差を検出するのではなく、印加周波数での電圧の不平衡を検出する。すなわち、回転子の変位によって追加したコイルの自己インダクタンスが不平衡になる。そこで、不平衡になった自己インダクタンスを検出すればよい。自己インダクタンスの値の差分を得るためには、二つの追加コイルを接続し、中点の電圧を得ればよい。さらに、等しい値の二つの抵抗器をコイルに並列に接続してブリッジ回路を構成し、ブリッジ電圧を検出すればよい。
半径方向を支持するベアリングレス回転機であれば、ｘ、ｙ２軸の変位の検出が必要である。このような場合は、対向するコイルが２組必要になる。
発明手法は磁束を検出するセンサが固定子、あるいはギャップ中にあればよい。そこで、ホール素子を追加コイルの代わりに用いることができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１は追加コイルの構成を示している。図示していない回転子の周りを固定子歯が配置され、固定子歯は固定子鉄心ヨークにより磁気的接続されている。固定子の歯は、４，５，６，７，８、９などの自然数であり、図では発明に必要な部分だけが描かれている。対向する固定子歯にはコイルが巻回されている。コイルはそれぞれの歯に施されている。これらのコイルは図示していない接続点により接続される。
図２は追加コイルの分布巻きの導体配置を示している。複数のスロットに導体が配置されている。図には１つの導体が１つのスロットに描かれているが、複数の導体が複数巻回されて、その巻回回数を最適化している。コイルエンドは図示されていないが、このような導体配置になるように各導体を接続している。図１の追加コイルに近い動作をするために、中心より左側の導体が左側のコイルを構成し、右側の導体が右側のコイルを構成するようにコイルエンドが接続される。各スロットに導体が描かれているが、かならずしも一つのスロットに導体を一つ配置する必要はない。従来の電動機の巻線配置とすればよい。例えば、竹内寿太郎「電気設計学」などに記載されている。唯一の違いは、右側と左側を分離し、中点を取り出すことである。
図３は短節巻きコイル構成で、２つの固定子歯に追加コイルを施す方法を示している。隣接する二つの歯にコイルを施し、直列に接続している。左側のコイルと右側のコイルを構成している。
図４は短節巻きコイル構成で３つの固定子歯に追加コイルを施す方法を示している。巻数がＮ１である歯とＮ２である歯があり、いずれも自然数である。左側のコイル群と右側のコイル群に分けられ、二つのコイルは図示していない接続点で接続される。あるいは接続点を省略して絶縁しても良い。図１−３でも絶縁して電圧を検出しても良い。
電動機の回転磁界は４極である場合に適用されるが、８，１２，１６などの場合にも適用できる。
図５は２極の回転磁界によりトルクを発生する場合の追加コイルの配置方法を示している。ベアリングレス回転機であるので、電動機として動作するための巻線、電磁力支持を行う巻線が配置されるが、これらは図示されていない。あるいは、電動機巻線と支持巻線が一つの巻線で兼用されていても良い。いずれにせよ、回転磁界が２極である場合は、図１に比較してコイルの巻回方向が逆転し、差動接続になる。もちろん、和動接続として、コイル端の端子を入れ替えてもよい。この接続方法は、２、６、１０，１４極なども場合に用いられる。
図６は４極回転磁界の場合に、ｘ、ｙの２つの半径方向の主軸の変位を検出するための追加コイルの配置を示している。既に示した図１の追加コイルｘ１，ｘ２に加え、その直交方向の変位を検出するためｙ１，ｙ２のコイルが施されている。
図２−５の示したコイルにおいても、ｙ方向の変位を検出するためには直交方向にコイルを配置する。
さらに、サーチコイルは磁束を検出するための手段であり、磁束、あるいはそれに比例する物理量を検出するセンサであれば、追加コイル以外のセンサを用いることができる。例えば、ホール素子を図７のように配置し、磁束を検出すれば図６と同等の機能を実現することができる。ホール素子の他にも磁歪素子、磁気抵抗素子などであっても良い。図８は本発明を適用した、システム構成例である。電動機側４極、位置制御側２極の誘導機形ベアリングレスモータである。
なお、本発明は、マイクロガスタービン発電機、フライホイール、ポンプ、ブロワ、コンプレッサ、エアコン、家電製品、コンピュータ用機器に適用することが可能である。
【０００６】
【実施例】
モータ回転時には、追加コイルに図９に示すような周波数分布を含む電圧が誘起される。そこで、誘起電圧の影響を受けない、例えば１０ｋＨｚ程度の電圧を追加コイルに印加する。もちろん誘起電圧の差分の電圧を誘起電圧で除することにより半径方向の変位に比例する電圧を得ることができる。しかし、変位が小さいと誘起電圧が極めて小さくなる点が問題になる。そこで、外部に電圧源、あるいは電流源を配置し、追加コイルに印加する。この際、追加コイルは直列に接続され、接続点は中点として外部に取り出される。中点の電位は、回転子が中心に位置していれば、印加電圧の半分の電圧が発生する。しかし、回転子が中心からずれると印加電圧の半分の電圧からずれて不平衡になる。そこで、不平衡になった中点電圧は回転子の変位にほぼ比例する。
図１０は直列接続された追加コイルとその両端に電圧を印加する電圧源、さらに、基準となる半分の電圧を得るための２つの直列に接続された抵抗器を描いている。ブリッジの電圧ｖｂは回転子が中心に位置していればｘ１とｘ２の自己インダクタンスが等しいために０である。しかし、回転子が変位するとその変位にほぼ比例した電圧が発生する。この電圧は電圧源の周波数と等しい周波数である。この時の中点電圧から、図１１に示すように１０ｋＨｚ成分のみフィルタリングし、復調することで、図１２に示す変位推定値が得られる。同時に示したのは、変位センサの出力である。一方で、中点電圧を積分することで、低域に含まれる回転磁界を検出できる。なお、適用例では、電動機側４極としているので、対向する歯部に施された追加コイルを和動接続としている。これは、８、１２…極駆動でも、同様である。しかし、２、６、１０…極駆動では、差動接続とすることで回転磁界を検出できる
【０００７】
【発明の効果】
本方式を用いることで、追加コイルから回転子変位と、回転磁界を同時に検出でき、低コスト化、小型化、危険速度の向上とともに、電動機側に、汎用インバータや、商用電源を用いることができる。
【０００８】
【図面の簡単な説明】
【図１】追加コイルの構成を示した図である。
【図２】追加コイルを分布巻とする際の導体配置を示している。
【図３】追加コイルを短説巻とする際の方法を示している。
【図４】追加コイルを３つの固定子歯に短説巻とする際の方法を示している。
【図５】２極の回転磁界によりトルクを発生する際の追加コイルの配置を示している
【図６】ｘ、ｙ２つの半径方向の変位を検出するための追加コイルの配置を示している。
【図７】ホール素子を用いた際の配置を示している。
【図８】本発明を適用したベアリングレス回転機のシステム構成例を示している。
【図９】モータ回転時に追加コイルに誘起される電圧の周波数分布を示している。
【図１０】中点電圧の変化を、ブリッジ回路を用いて取り出す際の回路図を示している。
【図１１】中点電圧から、回転子変位と回転磁界を得る回路のブロック図を示している。
【図１２】図１１により得られた、変位推定値と変位センサの波形を示している。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for configuring a bearingless rotating machine that generates torque and radial force in one electromagnetic machine.
[0002]
[Prior art]
The bearingless rotating machine is intended to realize a magnetic bearing function and a motor function with one electromagnetic machine. (Fukao Tadashi, Chiba Akira "Bearingless Motor" Journal of the Institute of Electrical Engineers of Japan vol.117, No.9, PP.612-615, 1997) This torque is generated. In order to control the radial direction, feedback control is performed using an eddy current type or inductance change type displacement sensor in order to grasp the rotor position. When a displacement sensor is used, a sensor counter part as a target is required, and there are problems such as an increase in the size of the device due to an extension of the axial length, a reduction in dangerous speed, and an increase in cost. Further, in order to generate a radial force in a desired direction, it is necessary to generate a position control magnetic flux according to the position and magnitude of the rotating magnetic field, so the rotating magnetic field is obtained indirectly or directly. There is a need.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
As a technique for making a bearingless motor sensorless, Kazufumi Muronoi et al., “Sensorless Control of Bearingless Motor”, IEEJ Linear Drive Study Group LD-99-37, PP. 71-76, 1999, a method using a motor and suspension winding is proposed. However, if a sudden change occurs in the suspension winding, a disturbance occurs in the estimated displacement, which affects the support. Similarly, Toshiyuki Kurosu etc. “SELF-SENSING CONTROL TECHNIQUE OF SELF-BEARING MOTOR” 8th ISMB PP293-298, 2002, etc. are inevitable because mutual winding occurs.
On the other hand, there are indirect type (direct forward type) and direct type (direct type, feedback type) as a rotating magnetic field detection method. Chiba et al. “Analysis of DC model of bearingless motor and application to AC machine” "The 8th Electromagnetic Force-Related Dynamics Symposium C38, PP. 495-498, 1995. In the indirect type, since the motor control unit and the position control unit need to be synchronized, position control cannot be performed independently. That is, a low-cost general-purpose inverter or commercial power source cannot be used on the motor side. The direct type detects a rotating magnetic field by arranging a Hall element, a search coil, and the like. The method using a search coil is described in Chiba et al. "Effects of spatial harmonics and radial force magnetic flux on induction coil-type magnetic flux in search coil detection magnetic flux", IEEJ Industrial Application Division National Convention vol. 1, no. 15, PP. 37-40, 1999. However, the present inventors are not aware of a proposal for using a search coil for detecting a rotating magnetic field to simultaneously estimate the displacement in the radial direction and make it sensorless.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
Two or more additional coils are added to the stator of a bearingless rotating machine having an electric motor winding and a supporting winding, and the rotor displacement component and rotating magnetic field component included in the voltage and current of this coil are applied. A bearingless rotating machine system that includes an electric circuit for separating the rotor, detects a rotor displacement and a rotating magnetic field, and performs feedback control based on these detection signals.
The coil applied in addition to the stator is wound around a plurality of stator teeth, and the opposing teeth form one combination. The winding direction is determined depending on the number of poles of the rotating magnetic field. For example, in the case of a bearingless rotating machine in which a quadrupole rotating magnetic field generates torque, the winding winding direction is determined so as to perform a summing operation so that an induced voltage is generated between opposing teeth.
Additional coils can be applied to the stator teeth with short turns. Moreover, it is good also as distributed winding like the winding arrangement | positioning which generate | occur | produces a sine wave rotating magnetic field. Alternatively, it may be wound around several teeth, devising the number of turns, and connected in series.
In a bearingless rotating machine that generates a two-pole rotating magnetic field and generates torque, coils wound around opposing teeth are differentially connected and connected so that an induced voltage is generated by the rotating magnetic field.
Regardless of the type of coil, the coil may be provided so as to detect the rotating magnetic field of the electric motor.
Further, it is considered that in principle the same voltage is generated in the opposing coils, but if the rotor is displaced in the radial direction and deviates from the center, the value of the induced voltage becomes unbalanced. In the axial type bearingless motor, the induced voltage becomes unbalanced due to the inclination. If this voltage imbalance is detected, a voltage signal substantially proportional to the displacement of the rotor can be obtained.
When it is desired to separate the unbalanced voltage from the rotating magnetic field, the opposing coil is excited with a voltage source having a frequency higher than that of the rotating magnetic field, for example, 2 kHz-20 kHz. This frequency is set sufficiently higher than the rotating magnetic field. However, it should not be so high because the magnetic properties of the silicon steel sheet at high frequencies are reduced. When excitation is performed with a voltage source, a current source, or the like, a voltage imbalance at an applied frequency is detected instead of detecting a difference between induced voltages. That is, the self-inductance of the added coil becomes unbalanced due to the displacement of the rotor. Therefore, the self-inductance that is unbalanced may be detected. In order to obtain the difference between the self-inductance values, it is only necessary to connect two additional coils to obtain the midpoint voltage. Furthermore, a bridge circuit may be configured by connecting two resistors having equal values in parallel to the coil to detect the bridge voltage.
In the case of a bearingless rotating machine that supports the radial direction, it is necessary to detect displacement in the x and y2 axes. In such a case, two sets of opposing coils are required.
In the inventive method, the sensor for detecting the magnetic flux only needs to be in the stator or in the gap. Therefore, a Hall element can be used instead of the additional coil.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows the configuration of the additional coil. Stator teeth are arranged around a rotor (not shown), and the stator teeth are magnetically connected by a stator core yoke. The teeth of the stator are natural numbers such as 4, 5, 6, 7, 8, 9 and the like, and only the portions necessary for the invention are shown in the figure. Coils are wound around the opposing stator teeth. A coil is applied to each tooth. These coils are connected by connection points not shown.
FIG. 2 shows the conductor arrangement of the distributed winding of the additional coil. Conductors are disposed in the plurality of slots. Although one conductor is drawn in one slot in the figure, a plurality of conductors are wound a plurality of times to optimize the number of turns. Although the coil ends are not shown in the drawing, the respective conductors are connected so as to have such a conductor arrangement. In order to operate close to the additional coil in FIG. 1, the coil ends are connected such that the conductor on the left side from the center constitutes the left coil, and the right conductor constitutes the right coil. Although a conductor is drawn in each slot, it is not always necessary to place one conductor in one slot. A winding arrangement of a conventional electric motor may be used. For example, it is described in Kotaro Takeuchi “Electrical Design”. The only difference is that the right and left sides are separated and the midpoint is taken out.
FIG. 3 shows a method of applying an additional coil to two stator teeth in a short-pitch coil configuration. Two adjacent teeth are coiled and connected in series. A left coil and a right coil are formed.
FIG. 4 shows a method for applying additional coils to three stator teeth in a short-winding coil configuration. There are teeth whose number of turns is N1 and teeth whose number is N2, both of which are natural numbers. It is divided into a left coil group and a right coil group, and the two coils are connected at a connection point (not shown). Alternatively, the connection points may be omitted and insulated. Also in FIG. 1-3, the voltage may be detected by insulation.
This is applied when the rotating magnetic field of the electric motor has four poles, but it can also be applied to the cases of 8, 12, 16, and the like.
FIG. 5 shows a method for arranging additional coils when torque is generated by a rotating magnetic field having two poles. Since it is a bearingless rotating machine, a winding for operating as an electric motor and a winding for supporting electromagnetic force are arranged, but these are not shown. Alternatively, the motor winding and the support winding may be combined with one winding. In any case, when the rotating magnetic field is two poles, the winding direction of the coil is reversed as compared with FIG. Of course, the terminal at the end of the coil may be replaced as a Japanese-style connection. This connection method is used when 2, 6, 10, 14 poles, etc. are used.
FIG. 6 shows an arrangement of additional coils for detecting displacements of two radial main axes x and y in the case of a quadrupole rotating magnetic field. In addition to the additional coils x1 and x2 shown in FIG. 1 already shown, coils y1 and y2 are provided to detect displacement in the orthogonal direction.
Also in the coil shown in FIG. 2-5, the coil is arranged in the orthogonal direction in order to detect displacement in the y direction.
Further, the search coil is a means for detecting the magnetic flux, and any sensor other than the additional coil can be used as long as the sensor detects the magnetic flux or a physical quantity proportional to the magnetic flux. For example, if a Hall element is arranged as shown in FIG. 7 and a magnetic flux is detected, a function equivalent to that in FIG. 6 can be realized. In addition to the Hall element, a magnetostrictive element, a magnetoresistive element, or the like may be used. FIG. 8 shows a system configuration example to which the present invention is applied. This is an induction machine type bearingless motor with 4 poles on the motor side and 2 poles on the position control side.
Note that the present invention can be applied to a micro gas turbine generator, a flywheel, a pump, a blower, a compressor, an air conditioner, a home appliance, and a computer device.
[0006]
【Example】
When the motor rotates, a voltage including a frequency distribution as shown in FIG. 9 is induced in the additional coil. Therefore, a voltage of about 10 kHz, for example, that is not affected by the induced voltage is applied to the additional coil. Of course, a voltage proportional to the displacement in the radial direction can be obtained by dividing the difference voltage of the induced voltage by the induced voltage. However, there is a problem that the induced voltage becomes extremely small when the displacement is small. Therefore, a voltage source or a current source is arranged outside and applied to the additional coil. At this time, the additional coil is connected in series, and the connection point is taken out as a midpoint. If the rotor is located at the center, a voltage at half the applied voltage is generated at the midpoint. However, if the rotor deviates from the center, it deviates from half of the applied voltage and becomes unbalanced. Thus, the unbalanced midpoint voltage is substantially proportional to the rotor displacement.
FIG. 10 depicts an additional coil connected in series, a voltage source that applies a voltage across it, and two resistors connected in series to obtain a reference half voltage. If the rotor is located at the center, the bridge voltage vb is 0 because the self-inductances of x1 and x2 are equal. However, when the rotor is displaced, a voltage approximately proportional to the displacement is generated. This voltage has a frequency equal to the frequency of the voltage source. By filtering and demodulating only the 10 kHz component as shown in FIG. 11 from the midpoint voltage at this time, the estimated displacement value shown in FIG. 12 is obtained. At the same time, the output of the displacement sensor is shown. On the other hand, the rotating magnetic field contained in the low band can be detected by integrating the midpoint voltage. In the application example, since the motor side has four poles, an additional coil applied to the opposing tooth portion is set as a summing connection. The same applies to 8, 12 ... Pole drive. However, in 2, 6, 10 ... Pole drive, a rotating magnetic field can be detected by differential connection.
【The invention's effect】
By using this method, the rotor displacement and the rotating magnetic field can be detected from the additional coil at the same time, and it is possible to use a general-purpose inverter or a commercial power source on the motor side as well as cost reduction, downsizing, and improvement of the dangerous speed. .
[0008]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an additional coil.
FIG. 2 shows a conductor arrangement when an additional coil is distributed.
FIG. 3 shows a method for making the additional coil into a short volume.
FIG. 4 shows a method in which the additional coil is made into a short winding on three stator teeth.
FIG. 5 shows the arrangement of additional coils when torque is generated by a rotating magnetic field with two poles. FIG. 6 shows the arrangement of additional coils for detecting two radial displacements.
FIG. 7 shows an arrangement when a Hall element is used.
FIG. 8 shows a system configuration example of a bearingless rotating machine to which the present invention is applied.
FIG. 9 shows the frequency distribution of the voltage induced in the additional coil during motor rotation.
FIG. 10 shows a circuit diagram when a change in the midpoint voltage is taken out using a bridge circuit.
FIG. 11 shows a block diagram of a circuit for obtaining a rotor displacement and a rotating magnetic field from a midpoint voltage.
12 shows a displacement estimation value and a waveform of a displacement sensor obtained from FIG.
Claims (5)
該電動機巻線と支持巻線により磁気支持されつつ回転する回転子と、
前記固定子歯に対し、対向するように配設された複数の磁束検出手段と、
該対向する磁束検出手段同士の一端間が接続されて中点が形成され、
該磁束検出手段の他端間には高周波電圧源若しくは電流源が接続され、
前記対向するそれぞれの磁束検出手段の中点と他端間の電圧を検出し、
該検出した電圧の差及び和を演算し、変位を検出するための回路と回転磁界を検出するための回路とに入力し、変位と回転磁界に比例する信号を得ることを特徴とするベアリングレス回転機システム。A plurality of stator teeth provided with motor windings and / or support windings;
A rotor that rotates while being magnetically supported by the motor winding and the support winding;
A plurality of magnetic flux detection means arranged to face the stator teeth;
One end of the opposing magnetic flux detection means is connected to form a midpoint,
A high-frequency voltage source or a current source is connected between the other ends of the magnetic flux detection means,
Detecting the voltage between the midpoint and the other end of each of the opposing magnetic flux detection means;
A bearingless characterized in that the difference and sum of the detected voltages are calculated and input to a circuit for detecting displacement and a circuit for detecting a rotating magnetic field to obtain a signal proportional to the displacement and the rotating magnetic field. Rotating machine system.
該電動機巻線と支持巻線により磁気支持されつつ回転する回転子と、
前記固定子歯に対し、前記電動機巻線及び支持巻線とは別に巻回された追加コイルとを備えたベアリングレス回転機システムであって、
該追加コイルは前記固定子歯に対し、前記回転子を隔てて対向するように配設され、
該対向する追加コイル同士の一端間が接続されてコイル中点が形成され、
該追加コイルの他端間には高周波電圧源若しくは電流源が接続され、
該高周波電圧源若しくは電流源に対し前記コイル中点を介して接続された２つの追加コイルとは並列に２つの抵抗器が抵抗器中点を介して直列に接続されることで、該抵抗器中点の電圧が前記コイル中点の電圧を示すブリッジ回路を構成し、
該抵抗器中点と前記コイル中点の電圧を検出し、該電圧を基に回転子の変位及び回転磁界を求めることを特徴とするベアリングレス回転機システム。A plurality of stator teeth provided with motor windings and / or support windings;
A rotor that rotates while being magnetically supported by the motor winding and the support winding;
A bearingless rotating machine system including an additional coil wound separately from the motor winding and the support winding with respect to the stator teeth,
The additional coil is disposed so as to face the stator teeth with the rotor therebetween.
One end of the opposing additional coils is connected to form a coil midpoint,
A high-frequency voltage source or a current source is connected between the other ends of the additional coil,
Two resistors are connected in series with the high-frequency voltage source or current source via the middle point of the coil, and two resistors are connected in series via the middle point of the resistor. Configure a bridge circuit where the midpoint voltage indicates the midpoint voltage of the coil,
A bearingless rotating machine system , wherein a voltage at the middle point of the resistor and a middle point of the coil are detected and a displacement of the rotor and a rotating magnetic field are obtained based on the voltage .
該電動機巻線と支持巻線により磁気支持されつつ回転する回転子と、
前記固定子歯に対し、前記電動機巻線及び支持巻線とは別に巻回された複数の追加コイルとを備えたベアリングレス回転機システムであって、
該追加コイルは前記固定子歯に対し、前記回転子を隔てて対向するように配設され、
該対向する追加コイル同士の一端間が接続されてコイル中点が形成され、
該追加コイルの他端間には高周波電圧源若しくは電流源が接続され、
前記コイル中点の電圧又は電流から該電圧又は電流に含まれる前記回転子の変位の成分及び回転磁界の成分を分離する電気回路を備え、該電気回路により前記回転子の変位及び回転磁界を同時に検出することを特徴とするベアリングレス回転機システム。A plurality of stator teeth provided with motor windings and / or support windings;
A rotor that rotates while being magnetically supported by the motor winding and the support winding;
A bearingless rotating machine system including a plurality of additional coils wound separately from the motor winding and the support winding with respect to the stator teeth,
The additional coil is disposed so as to face the stator teeth with the rotor therebetween.
One end of the opposing additional coils is connected to form a coil midpoint,
A high-frequency voltage source or a current source is connected between the other ends of the additional coil,
An electric circuit for separating the rotor displacement component and the rotating magnetic field component included in the voltage or current from the coil midpoint voltage or current; Bearingless rotating machine system characterized by detecting.
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