JPH02184205A - 磁気浮上制御装置 - Google Patents

磁気浮上制御装置

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JPH02184205A
JPH02184205A JP63333415A JP33341588A JPH02184205A JP H02184205 A JPH02184205 A JP H02184205A JP 63333415 A JP63333415 A JP 63333415A JP 33341588 A JP33341588 A JP 33341588A JP H02184205 A JPH02184205 A JP H02184205A
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JP
Japan
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magnetic flux
electromagnets
power amplifier
electromagnet
magnetic
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Pending
Application number
JP63333415A
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English (en)
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Ikuo Minamino
郁夫 南野
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Seiko Seiki KK
Original Assignee
Seiko Seiki KK
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Publication date
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    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406Magnetic bearings
    • F16C32/044Active magnetic bearings
    • F16C32/0444Details of devices to control the actuation of the electromagnets
    • F16C32/0451Details of controllers, i.e. the units determining the power to be supplied, e.g. comparing elements, feedback arrangements with P.I.D. control
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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  • Control Of Vehicles With Linear Motors And Vehicles That Are Magnetically Levitated (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は磁気浮上制御装置に係わり、特に、励磁電流
制御手段を改良したものに関する。
(従来の技術) 近年、工作機械の高精度化に伴い、スピンドルロータを
超高速回転させるために磁気軸受型スピンドルが用い゛
られたり、或いは半導体製造工場などの特殊環境下で、
無接触的に物品を搬送させるために磁気浮上搬送装置が
用いられたり、さらには回転翼を有するロータを磁気浮
上させ、これを固定翼間で高速回転させて高真空を得る
磁気浮上式ターボ分子ポンプが用いられるようになって
きている。
上述のような磁気軸受型スピンドルロータ、磁気浮上搬
送装置の搬送浮上体あるいは磁気浮上式ターボ分子ポン
プのロータ等の浮上体を浮上保持する−手段として、所
定の間隔を保ち、かつ対向して配置された一対の電磁石
間に浮上体を位置させ、両型磁石の磁力を制御して浮上
体を所定位置に浮上保持するように構成されている。
第7図は、このような従来例の概略構成の示されている
ブロック図であって、浮上体として磁気軸受型スピンド
ルのロータが示されている。すなわち、ロータ1の直径
方向に所定の間隔を保って一対の電磁石M4.M2が対
向して配置されているとともに、これら電磁石M 4.
M2には励磁コイルC,,C2が巻回され、かつそれら
励磁コイルC,,C2にそれぞれパワーアンプA I 
r A2から励磁電流が供給されるように構成されてい
る。
このように構成された磁気浮上制御装置において、制御
信号S1が一方のパワーアンプA1の加算回路a1に、
また他方のパワーアンプA2の減算回路a2に人力され
ると、一方のコイルC1は増幅回路a3から基準の磁力
を発生させるためのバイアス磁束を得るバイアス電圧E
bと、これに制御信号S、の値が加算された励磁電流が
供給され、また、他方のコイルC2には増幅回路a4か
らバイアス電圧Ebから制御信号S1の値の減算された
励磁電流が供給される。
したがって、制御信号S1により一方の電磁石M1の磁
束が増加した分だけ他方の電磁石M2の磁束が減少し、
また、一方の電磁石M1の磁束が減少した分だけ他方の
電磁石M2の磁束が増加してロータ1を所定位置に浮上
保持することができる。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記従来の磁気浮上体制御装置にあって
は、一対の電磁石M、、M2それぞれにパワーアンプA
 I + A2が設けられるように構成されているため
、制御装置本体が大型化、複雑化してコスト高になると
いう問題点があった。
特に、制御装置本体におけるパワーアンプの容積の割合
は約半分であり、またその重量の割合は7割りを占めて
いるという問題点があった。
(課題を解決するための手段) 本発明は上記課題を解決するために成されたものであっ
て、その構成は工作機械の磁気軸受型スピンドルのロー
タ、磁気浮上搬送装置の搬送浮上体あるいは磁気浮上式
ターボ分子ポンプのロータ等の浮上体と、前記浮上体を
浮上保持するように対向して配置された一対の電磁石と
、前記電磁石の磁束を調整して磁力を制御する励磁制御
手段とからなる磁気浮上制御装置において、 前記一対の電磁石に基準磁束を発生させる手段と、 前記一対の電磁石の一方の電磁石の基準磁束を増加させ
る方向に巻回された第1の励磁コイルと、前記一対の電
磁石の他方の電磁石の基準磁束を減少させる方向に巻回
され、かつ前記の第1の励磁コイルと直列に接続された
第2の励磁コイルと、前記両励磁コイルに制御電流を供
給するパワーアンプとが具備されていることを特徴とす
るものである。
(作用) 本発明は、対向して配置された一対の電磁石間に直列に
接続された励磁コイルの一端からパワーアンプの出力が
供給されると、一方の電磁石の磁束が増加したとき他方
の電磁石の磁束は減少し、また一方の電磁石の磁束が減
少したとき他方の電磁石の磁束は増加するように作用す
る。
(実施例) 以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。なお
、従来と同一構成要素には同一符号を付して説明する。
第1図は、本発明の第1の実施例の概略構成を示すブロ
ック図であって、浮上体として磁気軸受型スピンドルの
ロータ1が示されている。このロータ1の直径方向には
所定の間隔を保って一対の電磁石M、、M2が配置され
、これら両型磁石M71M2間に基準電圧+Vを付加し
、基準磁力を発生させるための磁束、すなわちバイアス
磁束φ3、φ、を得るためのコイルC8I+CO2が直
列に接続されているとともに、これら磁束の向きが図示
の矢印のように同方向となるように巻回されている。
Aは周知のアナログ或いはディジタル式(例えばPWM
方式)から構成されるパワーアンプであって、その出力
端には両電磁石M、、M2に直列に配線されて巻回され
た励磁コイルCI t C2が接続され、この励磁コイ
ルの終端は抵抗Rを介して接地されているとともに、こ
の抵抗Rの上端側(励磁コイルC2側)は励磁電流(磁
束に相当する)を電圧として検出しパワーアンプAに負
帰還されている。当然のことながら、この励磁制御方法
に限らず他の方法であってもよい。
励磁コイルC1及びC2の電磁石M1及びM2への巻回
方向は、電磁石M1にあってはバイアス磁束φ3に励磁
コイルC4によるφ1が加算(増加)されるように、ま
た電磁石M2にあってはバイアス磁束φ4から励磁コイ
ルC2による磁束φ2が減算(減少)されるように巻回
されている。
以上のように構成される本実施例の動作を第2図の波形
図を参照して説明する。
今、第2図(a)に示されるような値の制御信号S1が
パワーアンプAに入力されると、電磁石M1には同図(
b)の斜線で示される磁束が発生する。すなわち、コイ
ルCo1によるバイアス磁束φ3に制御信号S1の電圧
に対応して励磁コイルC1によって生じた磁束φ、が加
算された磁束(φ1+φ3)が発生し、この磁束による
磁力によってロータ1が吸引される。一方、電磁石M2
には同図(C)に示されるように、コイルC82による
バイアス磁束φ4から制御信号S1の電圧に対応して励
磁コイルC2によって生じた磁束φ2が減算された磁束
(φ4−φ2)が発生し、この磁束による磁力によって
ロータ1が吸引される。
なお、制御信号S1が負に転じた時は電磁石M、ではバ
イアス磁束φ3から励磁コイルC1による磁束φ、が減
算され、一方、電磁石M2ではバイアス磁束φ4に励磁
コイルC2による磁束φ2が加算されるように作用する
以上の動作から明らかなように、単独のパワーアンプA
で、一方の電磁石M、の磁束が増加した時、その増加分
に見合う磁束が他方の電磁石M2から減少し、逆に、一
方の電磁石M1の磁束が減少したときその減少分に見合
う磁束が他方の電磁石M2の磁束が増加するように作用
する。
第3図は、本発明の第2の実施例に係わるブロック図で
あって、上記第1の実施例と相違する点は、両電磁石M
−1,M−2のバイアス磁束を永久磁石によって得るよ
うしている点である。
従って、上記第1の実施例のようにコイルc。
++COIを必要とせず、より装置を簡略化できる利益
がある。
第4図は本発明の第3の実施例を示すブロック図であっ
て、上記第1図の第1の実施例と相違する点は、一方の
電磁石M1のバイアス磁束を上記第7図の従来例と同じ
く加算回路a、で発生させるとともに、他方の電磁石M
2のバイアス磁束を上記第1図と同様に基準電圧によっ
て発生させている点である。
従って、パワーアンプAの入力端には加算回路a1の出
力側が接続されていて、このAにはバイアス電圧Ebか
らのバイアス電流ibと制御信号S1の加算された信号
S2が入力されている。また、電磁石M2にはコイルC
82が巻回されていて、この巻回方向は励磁コイルC2
によって発生する磁束φ2′方向と基準電圧+Vの電流
■oによって生じる磁束φ、と反対向きになるように巻
回されている。
この実施例の動作を第5図の波形図を参照して説明する
。今、加算回路a、に第5図(a)に示されるような制
御信号S1が入力され、これとバイアス電流Lbとが加
算された信号S2がパワーアンプAに入力されると、パ
ワーアンプAからは同図(b)に示される励磁電流iが
励磁コイルC1、C2へ出力される。このため、この励
磁電流iによって一方の電磁石M1には同図(C)に示
されるような磁束φ′1が発生する。この磁束φ′、に
はバイアス電流ibによる磁束(バイアス磁束)φbに
制御信号Stに対応した磁束の加算されたものであり、
一方、他方の電磁石M2には同図(d)に示されるよう
な磁束が発生する。この磁束は基準電流IOによって発
生する磁束φ4から制御電流iによって発生した磁束φ
′2を減算した値(φ4−φ゛2)となり、一方の電磁
石Mlの増、減に対応して減、増した磁束が発生する。
この実施例の特長は、同図(b)から明らかなように、
制御信号S1の正負に関係なく、励磁電流iの流れる向
きが常に正方向であるため、回路構成を簡略化できる点
である。
第6図は、本発明の第4の実施例に係わるブロック図で
あって、上記第4図の実施例と異なる点は、他方の電磁
石M−2のバイアス磁束を永久磁石によって得るようし
た点にある。
従って、第4図の実施例の利益、すなわち制御電流iを
正方向に維持できることに加えて、バイアス磁束発生も
簡略化できるので、より簡略化された構成とすることが
できる。
(効果) 本発明は、上述のように浮上体を中心に対向して配置さ
れた一対の電磁石間に、直列に接続された励磁コイルを
、一方の電磁石には基準のバイアス磁束を増加させる方
向に、他方の電磁石には基準のバイアス磁束を減少させ
る方向に巻回させ、この励磁コイルの一端にパワーアン
プを接続するように構成したので、パワーアンプを単一
とすることができる。
このため、パワーアンプは従来の半分で済み、制御装置
本体を小型化、簡略化することができ、低コストに製造
することができる等の効果を有することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例に係わるブロック図、第
2図は第1の実施例の動作の波形図、第3図は本発明の
第2の実施例に係わるブロック図。 第4図は本発明の第3の実施例に係わるブロック図、第
5図は第3の実施例の動作の波形図1体6図は本発明の
第4の実施例に係わるブロック図及び第7図は従来の概
略構成を示すブロック図である。 1・・・ロータ(浮上体) MH、M2 、Ml−、M2 ”・・・電磁石A・・・
パワーアンプ C,、C2・・・励磁コイル (a) r (a) (b)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、工作機械の磁気軸受型スピンドルのロータ、磁気浮
    上搬送装置の搬送浮上体あるいは磁気浮上式ターボ分子
    ポンプのロータ等の浮上体と、前記浮上体を浮上保持す
    るように対向して配置された一対の電磁石と、前記電磁
    石の磁束を調整して磁力を制御する励磁制御手段とから
    なる磁気浮上制御装置において、 前記一対の電磁石に基準磁束を発生させる手段と、 前記一対の電磁石の一方の電磁石の基準磁束を増加させ
    る方向に巻回された第1の励磁コイルと、前記一対の電
    磁石の他方の電磁石の基準磁束を減少させる方向に巻回
    され、かつ前記の第1の励磁コイルと直列に接続された
    第2の励磁コイルと、 前記両励磁コイルに制御電流を供給するパワーアンプと
    、 が具備されていることを特徴とする磁気浮上制御装置。
JP63333415A 1988-12-29 1988-12-29 磁気浮上制御装置 Pending JPH02184205A (ja)

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JP63333415A JPH02184205A (ja) 1988-12-29 1988-12-29 磁気浮上制御装置

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JP63333415A JPH02184205A (ja) 1988-12-29 1988-12-29 磁気浮上制御装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5565722A (en) * 1992-05-19 1996-10-15 Forschungszentrum Julich Gmbh Magnetic bearing control system
JP2010268552A (ja) * 2009-05-13 2010-11-25 Saitama Univ 磁気浮上装置
WO2013103095A1 (ja) * 2012-01-06 2013-07-11 株式会社 島津製作所 センサレス磁気浮上式真空ポンプおよびセンサレス磁気浮上装置

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JP2013142408A (ja) * 2012-01-06 2013-07-22 Shimadzu Corp センサレス磁気浮上式真空ポンプおよびセンサレス磁気浮上装置

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