JPH0242210A - 磁気軸受装置 - Google Patents
磁気軸受装置Info
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- JPH0242210A JPH0242210A JP63191078A JP19107888A JPH0242210A JP H0242210 A JPH0242210 A JP H0242210A JP 63191078 A JP63191078 A JP 63191078A JP 19107888 A JP19107888 A JP 19107888A JP H0242210 A JPH0242210 A JP H0242210A
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- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000002459 sustained effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- BGPVFRJUHWVFKM-UHFFFAOYSA-N N1=C2C=CC=CC2=[N+]([O-])C1(CC1)CCC21N=C1C=CC=CC1=[N+]2[O-] Chemical compound N1=C2C=CC=CC2=[N+]([O-])C1(CC1)CCC21N=C1C=CC=CC1=[N+]2[O-] BGPVFRJUHWVFKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は磁気軸受装置に関するものである。
磁気軸受装置の具体的な構造の一例を第５図に示すが、
同図において、■はロータであって、このロータ１には
アーマチャーディスク２が、一体回転可能に取着されて
いる。このアーマチャーディスク２を挟んで、軸方向の
両側の位置には、一対の軸受要素３、３が配置されてい
る。各軸受要素３は、永久磁石４０両磁極面に一対の磁
極片５、６を取着した構造のもので、各磁極片５、６は
アーマチャーディスク２と平行に延びる部分と、この部
分からアーマチャーディスク２に近接する位置まで延び
る先端部分とを有している。そして上記一対の磁極片５
、６間の位置において、上記永久磁石４よりも先端側に
制御コイル７が配置され、この制御コイル７よりもさら
に先端側にセンサーコイル８が配置されている。なおこ
のセンサーコイル８は、上記制御コイル７と同方向に巻
かれており、上下一対のセンサーコイル８、８でブリッ
ジを構成し、コイル８とアーマチャーディスク２との距
離の変化を差動出力し得るようなされている。
同図において、■はロータであって、このロータ１には
アーマチャーディスク２が、一体回転可能に取着されて
いる。このアーマチャーディスク２を挟んで、軸方向の
両側の位置には、一対の軸受要素３、３が配置されてい
る。各軸受要素３は、永久磁石４０両磁極面に一対の磁
極片５、６を取着した構造のもので、各磁極片５、６は
アーマチャーディスク２と平行に延びる部分と、この部
分からアーマチャーディスク２に近接する位置まで延び
る先端部分とを有している。そして上記一対の磁極片５
、６間の位置において、上記永久磁石４よりも先端側に
制御コイル７が配置され、この制御コイル７よりもさら
に先端側にセンサーコイル８が配置されている。なおこ
のセンサーコイル８は、上記制御コイル７と同方向に巻
かれており、上下一対のセンサーコイル８、８でブリッ
ジを構成し、コイル８とアーマチャーディスク２との距
離の変化を差動出力し得るようなされている。
次に上記のような構造の磁気軸受装置における制御コイ
ル７での制御電流の制御方式について説明する。まず第
６図に示すような簡単な例に基づいて考えると、制御電
流を■、アーマチャーディスク２の変位置をＸ、ｏ−夕
１の重量をｍｇとした場合、アーマチャーディスク２に
作用する力Ｆは、Ｆ＝ａ−１２／ｘ となる（ただし、ａは比例定数）。
ル７での制御電流の制御方式について説明する。まず第
６図に示すような簡単な例に基づいて考えると、制御電
流を■、アーマチャーディスク２の変位置をＸ、ｏ−夕
１の重量をｍｇとした場合、アーマチャーディスク２に
作用する力Ｆは、Ｆ＝ａ−１２／ｘ となる（ただし、ａは比例定数）。
したがって、Ｆ−ｍｇとなる条件は、
となる。すなわち、制御コイル７において必要な電流■
は、制御コイル７の吸引力とロータ１の重量とがバラン
スする位ｌｘに応じて変化することになる。
は、制御コイル７の吸引力とロータ１の重量とがバラン
スする位ｌｘに応じて変化することになる。
そこで従来は、制御電流Ｉを、Ｉ＝に−ｘとなるように
制御している。この場合、ｘ ＝ Ｉ ／ ｋとなるこ
とから、これを上式に代入すると、Ｉ ＝ｍｇ／ ａ−
に となり、これによりゲインｋを大きく設定するほど、少
ない電流でロータ１の支持が行えることが明らかである
。
制御している。この場合、ｘ ＝ Ｉ ／ ｋとなるこ
とから、これを上式に代入すると、Ｉ ＝ｍｇ／ ａ−
に となり、これによりゲインｋを大きく設定するほど、少
ない電流でロータ１の支持が行えることが明らかである
。
以上のことから、制御電流Ｉを設定するためのゲインに
は大である程、好ましいことになるが、ゲインｋを大き
く設定した場合には、反面、次のような不具合が生ずる
。すなわちそれは、ロータ１の安定領域がゲインにの増
加に応じて狭くなってしまうということである。いま制
御電流供給用の電源の最大許容電流を■。とすると、第
７図（ａ）（ｂ）に示すように、ｘ ＞ Ｉｏ／ ｋの
領域では制御コイル７の吸引力が低下してしまい、支持
作動が不安定になってしまうためである。
は大である程、好ましいことになるが、ゲインｋを大き
く設定した場合には、反面、次のような不具合が生ずる
。すなわちそれは、ロータ１の安定領域がゲインにの増
加に応じて狭くなってしまうということである。いま制
御電流供給用の電源の最大許容電流を■。とすると、第
７図（ａ）（ｂ）に示すように、ｘ ＞ Ｉｏ／ ｋの
領域では制御コイル７の吸引力が低下してしまい、支持
作動が不安定になってしまうためである。
この発明は上記した従来の欠点を解決するためになされ
たものであって、その目的は、上記のような不安定領域
の拡大という不具合を防止しつつも、制御電流を少なく
し得る磁気軸受装置を提供することにある。
たものであって、その目的は、上記のような不安定領域
の拡大という不具合を防止しつつも、制御電流を少なく
し得る磁気軸受装置を提供することにある。
そこで第１請求項記載の磁気軸受装置では、ロータを上
下方向に支持する制御コイルと、制御コイルとロータと
の離間距離の増大に応じて制御電流を増大させる電流制
御手段とを備えた磁気軸受装置において、上記電流制御
手段は、上記制御コイルとロータとの離間距離が所定距
離よりも短いときには、それより長いときよりも大きな
ゲインで制御電流を制御するゲイン制御手段を備えてい
る。
下方向に支持する制御コイルと、制御コイルとロータと
の離間距離の増大に応じて制御電流を増大させる電流制
御手段とを備えた磁気軸受装置において、上記電流制御
手段は、上記制御コイルとロータとの離間距離が所定距
離よりも短いときには、それより長いときよりも大きな
ゲインで制御電流を制御するゲイン制御手段を備えてい
る。
また第２請求項記載の磁気軸受装置では、ロータの高周
波領域では上記ゲイン制御手段による制御を停止し、制
御可能離間距離の全長にわたって略一定のゲインで制御
電流を制御する周波数応答手段を、上記電流制御手段が
備えている。
波領域では上記ゲイン制御手段による制御を停止し、制
御可能離間距離の全長にわたって略一定のゲインで制御
電流を制御する周波数応答手段を、上記電流制御手段が
備えている。
次にこの発明の磁気軸受装置の具体的な実施例について
、図面を参照しつつ詳細に説明する。
、図面を参照しつつ詳細に説明する。
まず、この磁気軸受装置では、第１図（ａ） （ｂ）に
示すような変位Ｘ−制制御電流時特性び変位Ｘ−吸吸引
力持特性静的特性）になるような制御方式を採用する。
示すような変位Ｘ−制制御電流時特性び変位Ｘ−吸吸引
力持特性静的特性）になるような制御方式を採用する。
すなわちＸｌは、ｍｇ／ａ−ｋ”＜ｘとなるようにする
と共に、そのときのゲインｋを大きくし、Ｑ ＜ Ｘ
＜ Ｘ ＋の領域ではロータ１の重量と制御コイル７の
吸引力とが釣り合う際の制御電流を小さくする一方、ｘ
、＜ｘ＜ｘ２の領域ではゲインｋを通常の小さな値に戻
して安定領域Ｏ〈ｘ＜Ｘ２を広くするのである。このよ
うな特性を得るための具体的な方策としては、上記ｘ、
点における制御コイル７用制御電流■１に対応する指令
電圧Ｖ、でゲインにの低下する（第２図）ためのソフト
リミッタ−を制御回路に挿入しておくのである。
と共に、そのときのゲインｋを大きくし、Ｑ ＜ Ｘ
＜ Ｘ ＋の領域ではロータ１の重量と制御コイル７の
吸引力とが釣り合う際の制御電流を小さくする一方、ｘ
、＜ｘ＜ｘ２の領域ではゲインｋを通常の小さな値に戻
して安定領域Ｏ〈ｘ＜Ｘ２を広くするのである。このよ
うな特性を得るための具体的な方策としては、上記ｘ、
点における制御コイル７用制御電流■１に対応する指令
電圧Ｖ、でゲインにの低下する（第２図）ためのソフト
リミッタ−を制御回路に挿入しておくのである。
ところで上記のような制御方式を採用した場合、０＜ｘ
＜ｘ、の零点近傍では、ゲインｋが高くなるため、静的
には安定するものの、高周波領域で発振し易くなるとい
う欠点が生ずるが、この点を防止するため、第３図に示
すような制御回路を採用する。すなわち、同図において
、１１はセンサーコイル８の出力回路、１２は補償回路
、１３はソフトリミッタ−（ゲイン制御手段）、１４は
低周波通過フィルタ（周波数応答制御手段）、１５は加
算器、１６は制御コイル駆動回路をそれぞれ示している
が、このような制御構成を採用することにより、低周波
領域において上記のようなゲインにの制御を行う一方で
、高周波領域においては、Ｑ ＜ ｘ ＜ ｘ ｚの全
ての領域において従来通りの小さなゲインｋを維持する
ようにするのである（第４図参照）。
＜ｘ、の零点近傍では、ゲインｋが高くなるため、静的
には安定するものの、高周波領域で発振し易くなるとい
う欠点が生ずるが、この点を防止するため、第３図に示
すような制御回路を採用する。すなわち、同図において
、１１はセンサーコイル８の出力回路、１２は補償回路
、１３はソフトリミッタ−（ゲイン制御手段）、１４は
低周波通過フィルタ（周波数応答制御手段）、１５は加
算器、１６は制御コイル駆動回路をそれぞれ示している
が、このような制御構成を採用することにより、低周波
領域において上記のようなゲインにの制御を行う一方で
、高周波領域においては、Ｑ ＜ ｘ ＜ ｘ ｚの全
ての領域において従来通りの小さなゲインｋを維持する
ようにするのである（第４図参照）。
なおこの発明の実施に際しては、第５図に示す構造の磁
気軸受を使用してもよいし、他の構造のものを使用する
ことも可能である。
気軸受を使用してもよいし、他の構造のものを使用する
ことも可能である。
またこの発明を実現する回路例として第３図に示す例以
外に、第８図、第９図のようにゲイン判別回路や切換回
路を利用する例もある。具体的な回路例としては、第１
０図に示すようになり、その時の周波数特性は、第１１
図のようになる。
外に、第８図、第９図のようにゲイン判別回路や切換回
路を利用する例もある。具体的な回路例としては、第１
０図に示すようになり、その時の周波数特性は、第１１
図のようになる。
この発明の磁気軸受装置は上記のように構成されたもの
であり、そのためこの磁気軸受装置によれば、不安定領
域の拡大という従来の不具合を防止しつつも、制御電流
を小さくし、効率の良い磁気支持をなし得ることになる
。
であり、そのためこの磁気軸受装置によれば、不安定領
域の拡大という従来の不具合を防止しつつも、制御電流
を小さくし、効率の良い磁気支持をなし得ることになる
。
第１図（ａ）（ｔ））はこの発明の磁気軸受装置におけ
る制御特性の一例を示す説明図、第２図は上記における
ソフトリミッタ−挿入タイミングを示す説明図、第３図
は上記において採用する制御回路の一例のブロック図、
第４図は上記において得られる周波数とゲインとの関係
の説明図、第５図は磁気軸受装置の具体的構造の一例の
断面図、第６図は制御特性を説明するためのモデルの説
明図、第７図（ａ）（ｂ）は従来の制御特性の説明図、
第８図、第９図、第１０図は第３図とは別の本発明実施
回路例のブロック図、第１１図は第１０図の回路例の場
合の周波数特性図である。 １２・・・補償回路、１３・・・ソフトリミッタ−１４
・・・低周波フィルタ、１５・・・加算器。 特許出願人 日本フェロ−フルイデイクス株式会
社 第３図 Ｌ 第４図 第２図 第 図 第 図 Ｘｏ ＝１０７ｋ 入０＝ｌＯ／に ＾ 周 彼ン牧
る制御特性の一例を示す説明図、第２図は上記における
ソフトリミッタ−挿入タイミングを示す説明図、第３図
は上記において採用する制御回路の一例のブロック図、
第４図は上記において得られる周波数とゲインとの関係
の説明図、第５図は磁気軸受装置の具体的構造の一例の
断面図、第６図は制御特性を説明するためのモデルの説
明図、第７図（ａ）（ｂ）は従来の制御特性の説明図、
第８図、第９図、第１０図は第３図とは別の本発明実施
回路例のブロック図、第１１図は第１０図の回路例の場
合の周波数特性図である。 １２・・・補償回路、１３・・・ソフトリミッタ−１４
・・・低周波フィルタ、１５・・・加算器。 特許出願人 日本フェロ−フルイデイクス株式会
社 第３図 Ｌ 第４図 第２図 第 図 第 図 Ｘｏ ＝１０７ｋ 入０＝ｌＯ／に ＾ 周 彼ン牧
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ロータを上下方向に支持する制御コイルと、制御コ
イルとロータとの離間距離の増大に応じて制御電流を増
大させる電流制御手段とを備えた磁気軸受装置において
、上記電流制御手段は、上記制御コイルとロータとの離
間距離が所定距離よりも短いときには、それより長いと
きよりも大きなゲインで制御電流を制御するゲイン制御
手段を備えていることを特徴とする磁気軸受装置。 ２、ロータの高周波領域では上記ゲイン制御手段による
制御を停止し、制御可能離間距離の全長にわたって略一
定のゲインで制御電流を制御する周波数応答手段を、上
記電流制御手段が備えていることを特徴とする第１請求
項記載の磁気軸受装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63191078A JP3131619B2 (ja) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | 磁気軸受装置 |
| DE68914740T DE68914740T2 (de) | 1988-07-29 | 1989-07-27 | Magnetlager. |
| EP89113891A EP0352795B1 (en) | 1988-07-29 | 1989-07-27 | Magnetic bearing device |
| KR1019890010709A KR0157969B1 (ko) | 1988-07-29 | 1989-07-28 | 마그네틱 베어링 장치 |
| US07/549,983 US5046151A (en) | 1988-07-29 | 1990-07-09 | Magnetic bearing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63191078A JP3131619B2 (ja) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | 磁気軸受装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0242210A true JPH0242210A (ja) | 1990-02-13 |
| JP3131619B2 JP3131619B2 (ja) | 2001-02-05 |
Family
ID=16268499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63191078A Expired - Fee Related JP3131619B2 (ja) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | 磁気軸受装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0352795B1 (ja) |
| JP (1) | JP3131619B2 (ja) |
| KR (1) | KR0157969B1 (ja) |
| DE (1) | DE68914740T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015117832A (ja) * | 2013-12-17 | 2015-06-25 | エスカエフ・マニュティック・メシャトロニク | 能動型磁気ベアリングのためのデジタル非線形補正器 |
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| JPS621175A (ja) * | 1985-06-26 | 1987-01-07 | Nippon Gakki Seizo Kk | サ−ボ回路 |
| JPH01137302A (ja) * | 1987-11-25 | 1989-05-30 | Koyo Seiko Co Ltd | 磁気軸受の制御装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE2355104A1 (de) * | 1973-11-03 | 1975-05-15 | Bbc Brown Boveri & Cie | Elektromagnetisches axiallager |
| FR2336603A1 (fr) * | 1975-12-24 | 1977-07-22 | Europ Propulsion | Dispositif d'amortissement des frequences critiques d'un rotor suspendu magnetiquement |
| DE2741062A1 (de) * | 1977-09-13 | 1979-03-22 | Teldix Gmbh | Anordnung zur magnetischen lagerung |
| FR2417797A1 (fr) * | 1978-02-20 | 1979-09-14 | Europ Propulsion | Dispositif de compensation du grain d'un circuit asservi par contre-reaction en courant |
| DE3202866A1 (de) * | 1982-01-29 | 1983-08-11 | Teldix Gmbh, 6900 Heidelberg | Regelkreis |
| JPS59212519A (ja) * | 1983-05-14 | 1984-12-01 | Ntn Toyo Bearing Co Ltd | 磁気軸受の制御装置 |
| FR2574880A1 (fr) * | 1984-12-14 | 1986-06-20 | Jeumont Schneider | Systeme formant butee magnetique axiale pour machine tournante |
-
1988
- 1988-07-29 JP JP63191078A patent/JP3131619B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-07-27 EP EP89113891A patent/EP0352795B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-07-27 DE DE68914740T patent/DE68914740T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-07-28 KR KR1019890010709A patent/KR0157969B1/ko not_active IP Right Cessation
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR0157969B1 (ko) | 1999-05-01 |
| DE68914740D1 (de) | 1994-05-26 |
| EP0352795A3 (en) | 1990-10-31 |
| EP0352795B1 (en) | 1994-04-20 |
| DE68914740T2 (de) | 1994-12-01 |
| EP0352795A2 (en) | 1990-01-31 |
| JP3131619B2 (ja) | 2001-02-05 |
| KR910003279A (ko) | 1991-02-27 |
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