JP7408864B1 - 軸受制御装置、磁気軸受装置、回転機械、磁気軸受装置の設定方法 - Google Patents
軸受制御装置、磁気軸受装置、回転機械、磁気軸受装置の設定方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7408864B1 JP7408864B1 JP2023040736A JP2023040736A JP7408864B1 JP 7408864 B1 JP7408864 B1 JP 7408864B1 JP 2023040736 A JP2023040736 A JP 2023040736A JP 2023040736 A JP2023040736 A JP 2023040736A JP 7408864 B1 JP7408864 B1 JP 7408864B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coil
- current
- current value
- rotating shaft
- 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.)
- Active
Links
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 21
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 229910000576 Laminated steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 3
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N (2s)-2-[[4-[2-(2,4-diaminoquinazolin-6-yl)ethyl]benzoyl]amino]-4-methylidenepentanedioic acid Chemical compound C1=CC2=NC(N)=NC(N)=C2C=C1CCC1=CC=C(C(=O)N[C@@H](CC(=C)C(O)=O)C(O)=O)C=C1 NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
Description
Zed=Π{(1+Tz*s)/(1+Tp*s)} ・・・(2)
に基づいて、前記渦電流の影響による項Zedをフィッティングするステップと、フィッティングされた前記渦電流の影響による項Zedに基づいて、前記フィルタを設定するステップと、を含む。
(回転機械の構成)
本開示の実施形態において、回転機械1は、例えば、ターボ冷凍機等に用いられるターボ機械である。回転機械1としては、ターボ機械に限らず、蒸気タービン、ガスタービン、遠心圧縮機等であってもよい。
図1に示すように、回転機械1は、回転軸11、ハウジング10、第一インペラ12、第二インペラ13、モータ14、及び磁気軸受装置19を備えている。
ロータコア15は、回転軸11の外周面に一体に固定されている。ロータコア15は、回転軸11の外周面に外嵌された積層鋼板構造を有している。ロータコア15には、周方向Dcに間隔をあけて複数の永久磁石(図示なし)が設けられている。
モータ14は、ステータ16のステータコイルに外部から電流が供給されることで、軸線O回りの周方向Dcに回転する回転磁界が生成される。ロータコア15は、ステータ16による回転磁界に各永久磁石が追従することで、回転軸11と一体に、周方向Dcに回転する。
一対のラジアル磁気軸受20は、モータ14を挟んで、軸線方向Daの両側に配置されている。各ラジアル磁気軸受20は、ヨーク21と、複数のラジアル磁気軸受コイル22と、を有している。
軸受制御装置60は、図2に示すように、プロセッサ61、ROM62(Read Only Memory)、RAM63(Random Access Memory)、ストレージ64、信号受信モジュール65を備えるコンピュータである。信号受信モジュール65は、回転軸11の位置を検出する位置センサ(図示なし)からの位置信号、コイル33に流れる電流の検出信号等を受信する。
より具体的には、コイル33に印加される電圧Viに対する主励磁電流の値Ilの応答比Il/Viは、コイル33の抵抗R0、コイル33のインダクタンスL0、ラプラス演算子s、渦電流の影響による項Zedとの間に、下式(3)に示すような関係が成り立つ。
図6に示すように、軸受制御装置60の設定方法S10は、電磁石のインピーダンスを取得するステップS11と、渦電流の影響による項を取得するステップS12と、渦電流の影響による項をフィッティングするステップS13と、渦電流の影響による項を、フィルタに設定するステップS14と、を含んでいる。
Zed=Π{(1+Tz*s)/(1+Tp*s)} ・・・(5)
に基づいて、渦電流の影響による項Zedをフィッティングする。ここで、回転機械1において、回転軸11が回転するときの周波数を、例えば10~1000Hzとした場合、渦電流の影響による項Zedの位相歪みの大きさと、ゲイン(インピーダンスの逆数)の大きさを実測し、それぞれ最小二乗法等により、予め設定した理想値に近づくように、渦電流の影響による項Zedをフィッティングさせる。
上記構成の軸受制御装置60、磁気軸受装置19、回転機械1、磁気軸受装置19の設定方法S10によれば、フィルタ74で、コイル33で生成される磁束によって生じる渦電流の影響に応じて補正した補正電流値を生成する。パワーアンプ72では、補正電流値に基づいた電流指令値を入力とし、コイル33に電流を供給することにより、コイル33に生じる渦電流による影響を抑えることができる。したがって、渦電流によってコイル33における磁束の生成が妨げられることが抑えられ、コイル33における起磁力の低下が抑えられる。その結果、スラスト磁気軸受30の軸受性能を向上させることができる。
以上、本開示の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
なお、上記実施形態では、渦電流の影響による項Zedの設定方法の流れを説明したが、その手順は適宜変更可能である。
実施形態に記載の軸受制御装置60、磁気軸受装置19、回転機械1、磁気軸受装置19の設定方法S10は、例えば以下のように把握される。
Zed=Π{(1+Tz*s)/(1+Tp*s)} ・・・(8)
回転機械1の例としては、ターボ機械、蒸気タービン、ガスタービン、遠心圧縮機等が挙げられる。
Zed=Π{(1+Tz*s)/(1+Tp*s)} ・・・(10)
に基づいて、前記渦電流の影響による項ZedをフィッティングするステップS13と、フィッティングされた前記渦電流の影響による項Zedに基づいて、前記フィルタ74を設定するステップS14と、を含む。
10…ハウジング
11…回転軸
12…第一インペラ
13…第二インペラ
14…モータ
15…ロータコア
16…ステータ
18…スラストカラー
19…磁気軸受装置
20…ラジアル磁気軸受
21…ヨーク
21a…バックヨーク
21b…ティース
22…ラジアル磁気軸受コイル
30…磁気軸受
30…スラスト磁気軸受
31…電磁石
32…ステータ
32m…コイル保持溝
33…コイル
60…軸受制御装置
61…プロセッサ
62…ROM
63…RAM
64…ストレージ
65…信号受信モジュール
70A…ラジアル磁気軸受制御部
70B…スラスト軸受制御部
71…コントローラ
72…パワーアンプ
73…電流値取得部
74…フィルタ
Da…軸線方向
Dc…周方向
Dr…径方向
O…軸線
S1…指令信号
S2…補正信号
Claims (9)
- 軸線方向に延びる回転軸に対向配置されたコイルを含む電磁石を備え、前記コイルに電流を流すことで発生する磁界によって、前記回転軸を、前記軸線回りの周方向に回転自在に非接触で支持する磁気軸受の軸受制御装置であって、
前記コイルに流れる電流の値であるコイル電流値を取得する電流値取得部と、
前記電流値取得部で取得された前記コイル電流値を、前記コイルで生成される磁束によって生じる渦電流の影響に応じて補正した補正電流値を生成するフィルタと、
前記補正電流値に基づいた電流指令値を入力とし、前記コイルに電流を供給するパワーアンプと、を含む、
軸受制御装置。 - 前記フィルタは、前記電磁石のインピーダンスと、前記コイルの抵抗、及び前記コイルのインダクタンスに基づいて、前記コイル電流値を前記渦電流の影響に応じて補正し、前記補正電流値を生成する、
請求項1に記載の軸受制御装置。 - 軸線方向に延びる回転軸に対向配置されたコイルを含む電磁石を備え、前記コイルに電流を流すことで発生する磁界によって、前記回転軸を、前記軸線回りの周方向に回転自在に非接触で支持する磁気軸受と、
請求項1又は2に記載の軸受制御装置と、を含む、
磁気軸受装置。 - 前記磁気軸受は、前記回転軸の前記軸線方向への変位を拘束しつつ、前記回転軸を、前記軸線回りの周方向に回転自在に非接触で支持するスラスト磁気軸受である
請求項5に記載の磁気軸受装置。 - 前記コイルは、金属により一体に形成され、前記回転軸に対して前記軸線方向を中心とした径方向の外側に配置され、前記軸線方向を中心とした周方向に延びる環状に形成されている、
請求項5に記載の磁気軸受装置。 - 軸線方向に延びる回転軸と、
請求項5に記載の磁気軸受装置と、を含む、
回転機械。 - 請求項1又は2に記載の軸受制御装置の設定方法であって、
前記電磁石のインピーダンスIr/Viを取得するステップと、
前記コイルの抵抗をR0、前記コイルのインダクタンスをL0としたときに、下式(4)
Tz、Tpを時定数としたときに、前記回転軸が回転するときの周波数域に応じて、下式(5)
Zed=Π{(1+Tz*s)/(1+Tp*s)} ・・・(5)
に基づいて、前記渦電流の影響による項Zedをフィッティングするステップと、
フィッティングされた前記渦電流の影響による項Zedに基づいて、前記フィルタを設定するステップと、を含む、
軸受制御装置の設定方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2023040736A JP7408864B1 (ja) | 2023-03-15 | 2023-03-15 | 軸受制御装置、磁気軸受装置、回転機械、磁気軸受装置の設定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2023040736A JP7408864B1 (ja) | 2023-03-15 | 2023-03-15 | 軸受制御装置、磁気軸受装置、回転機械、磁気軸受装置の設定方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP7408864B1 true JP7408864B1 (ja) | 2024-01-05 |
Family
ID=89377227
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2023040736A Active JP7408864B1 (ja) | 2023-03-15 | 2023-03-15 | 軸受制御装置、磁気軸受装置、回転機械、磁気軸受装置の設定方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7408864B1 (ja) |
-
2023
- 2023-03-15 JP JP2023040736A patent/JP7408864B1/ja active Active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Gruber et al. | Design of a novel homopolar bearingless slice motor with reluctance rotor | |
US11162503B2 (en) | Magnetic bearing device and fluid machine system using same | |
US11300131B2 (en) | Electric motor system and turbo compressor provided therewith | |
US11454279B2 (en) | Thrust magnetic bearing and turbo-compressor with same | |
US20180159387A1 (en) | Rotating electric machine with a stator closed notches and, more particularly variable-reluctance synchronous electric machine assisted by permanent magnets | |
EP2528202A2 (en) | Electromagnetic actuator | |
US20120306305A1 (en) | Arrangement of axial and radial electromagnetic actuators | |
EP2800269B1 (en) | Permanent magnet motor controller | |
EP3940235A1 (en) | Magnetic bearing, drive device equipped with same, and pump | |
JP2021129443A (ja) | モータ | |
US20140265689A1 (en) | Generating radial electromagnetic forces | |
JP7408864B1 (ja) | 軸受制御装置、磁気軸受装置、回転機械、磁気軸受装置の設定方法 | |
US20200166041A1 (en) | Vacuum pump, and magnetic bearing device and annular electromagnet used in vacuum pump | |
JPWO2016117217A1 (ja) | 永久磁石式回転電機 | |
JP4139444B2 (ja) | 磁気軸受を有する電気機械の軸支巻線および駆動巻線系を励磁するための方法および構造並びに電気駆動装置 | |
JP4466275B2 (ja) | 永久磁石式回転電機及び永久磁石式回転電機の製造方法 | |
EP1489321A1 (en) | Motor control system, motor apparatus, vacuum pump, correction current value measuring apparatus, and motor control method | |
JPH09247897A (ja) | ディスク型磁気浮上回転機械 | |
Noh et al. | Homopolar bearingless slice motors driving reluctance rotors | |
Langheck et al. | NVH optimization in PMSM through harmonic current injection with optimum current trajectory | |
US11329530B2 (en) | Electric machine system | |
JP2016178801A (ja) | スイッチトリラクタンス回転機、及び回転装置 | |
JP2009191638A (ja) | ターボ機械 | |
Tsunoda et al. | Radial excitation force generated by permanent magnet motor using d-axis current injection | |
JP2020109305A (ja) | 磁気軸受 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230616 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20230616 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230905 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231010 |
|
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: 20231128 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20231220 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7408864 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |