JPH03124242A - リニア電磁軸受制御装置 - Google Patents
リニア電磁軸受制御装置Info
- Publication number
- JPH03124242A JPH03124242A JP26003789A JP26003789A JPH03124242A JP H03124242 A JPH03124242 A JP H03124242A JP 26003789 A JP26003789 A JP 26003789A JP 26003789 A JP26003789 A JP 26003789A JP H03124242 A JPH03124242 A JP H03124242A
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Links
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 5
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 abstract description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 abstract description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 4
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
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
- F16C32/0444—Details of devices to control the actuation of the electromagnets
- F16C32/0451—Details of controllers, i.e. the units determining the power to be supplied, e.g. comparing elements, feedback arrangements with P.I.D. control
- F16C32/0453—Details of controllers, i.e. the units determining the power to be supplied, e.g. comparing elements, feedback arrangements with P.I.D. control for controlling two axes, i.e. combined control of x-axis and y-axis
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明はリニア電磁軸受の制御装置に係り、特に、シャ
フトのラジアル方向振動を低振動に抑えるのに好適なリ
ニア電磁軸受制御装置に関する。
フトのラジアル方向振動を低振動に抑えるのに好適なリ
ニア電磁軸受制御装置に関する。
通常の電磁軸受制御装置を図３に示す。シャフト１のＸ
方向及びＹ方向の変位を検出するＸ方向変位検出器２Ｘ
及びＸ方向変位検出器２Ｘ、電磁石コイル３ｘ、３ｙと
パワアンプ４．ｘ、４ｙが各２個、制御回路５ｘ、、５
ｙが各１個の構成となる。
方向及びＹ方向の変位を検出するＸ方向変位検出器２Ｘ
及びＸ方向変位検出器２Ｘ、電磁石コイル３ｘ、３ｙと
パワアンプ４．ｘ、４ｙが各２個、制御回路５ｘ、、５
ｙが各１個の構成となる。
この制御装置における制御方法をＸ方向の１次元で説明
する。
する。
シャフトに対して電磁石コイル３Ｘは左右に位置される
。この状態でシャフト１が右方向へ変位すると左側の電
磁石コイル３Ｘに制御電流ｉｘが流れ、その吸引力によ
ってシャフト１が中心位置に位置するようにサーボ制御
する。シャツＩ〜１の左右への変位を検出するために変
位検出器２Ｘが必要である。変位検出器２Ｘとしては誘
導コイル形、容量形、光学式など非接触のものがよく用
いられている。
。この状態でシャフト１が右方向へ変位すると左側の電
磁石コイル３Ｘに制御電流ｉｘが流れ、その吸引力によ
ってシャフト１が中心位置に位置するようにサーボ制御
する。シャツＩ〜１の左右への変位を検出するために変
位検出器２Ｘが必要である。変位検出器２Ｘとしては誘
導コイル形、容量形、光学式など非接触のものがよく用
いられている。
Ｘ方向変位検出器２ｘによって検出された変位信号Ｘは
制御回路５Ｘに入力され、シャフトの中心位置からのず
れに応した制御電圧■が決定される。この制御電圧Ｖは
左右のパワアンプ３Ｘに入力され、それに応じた制御電
流３ｘが電磁石コイル３Ｘに流れる。左右のパワアンプ
４Ｘへの制御電圧Ｖの与え方は電磁石の吸引力によって
トヤフト１の求心作用が生じるようになされる。Ｙ方向
についても同様であり、電磁軸受によるシャフト１の位
置制御のためには、Ｘ方向とＹ方向の２次元の位置制御
となる。
制御回路５Ｘに入力され、シャフトの中心位置からのず
れに応した制御電圧■が決定される。この制御電圧Ｖは
左右のパワアンプ３Ｘに入力され、それに応じた制御電
流３ｘが電磁石コイル３Ｘに流れる。左右のパワアンプ
４Ｘへの制御電圧Ｖの与え方は電磁石の吸引力によって
トヤフト１の求心作用が生じるようになされる。Ｙ方向
についても同様であり、電磁軸受によるシャフト１の位
置制御のためには、Ｘ方向とＹ方向の２次元の位置制御
となる。
この制御回路のサーボ制御回路の比例動作、微分動作、
積分動作等の調整によっである程度のシャツ１〜の振動
は抑えることは可能である。しかし、シャフトの往復駆
動量が多くなる程シャフト系には強い加振力としてラジ
アル方向に作用する。このため、シャフトのラジアル振
動成分としては、駆動周波数成分の振動振幅が大きくな
る。
積分動作等の調整によっである程度のシャツ１〜の振動
は抑えることは可能である。しかし、シャフトの往復駆
動量が多くなる程シャフト系には強い加振力としてラジ
アル方向に作用する。このため、シャフトのラジアル振
動成分としては、駆動周波数成分の振動振幅が大きくな
る。
なお、この種の装置として関連するものには例えば特開
昭５２−９３８５３号公報が挙げられる。この発明は、
回転機械用の電磁軸受制御装置に関するものであり、検
出した変位信号Ｘ及びｙから微分回路を通じ、Ｘ及びｙ
を作り、この変位信号と速度信号を回転同期トラッキン
グフィルタに通す。
昭５２−９３８５３号公報が挙げられる。この発明は、
回転機械用の電磁軸受制御装置に関するものであり、検
出した変位信号Ｘ及びｙから微分回路を通じ、Ｘ及びｙ
を作り、この変位信号と速度信号を回転同期トラッキン
グフィルタに通す。
そして、変位と速度の回転同期成分のみを抽出し、この
信号をＸ方向及びＹ方向のパワアンプにそれぞれ加算入
力することにより、回転数同期の不っりあい振動に共し
ようとするものである。これにより、変位成分の大きさ
により軸受剛性の調整を、また、速度成分の大きさによ
り軸受減衰の調整が可能となり、共振振幅を小さく抑え
ることが可能となる。
信号をＸ方向及びＹ方向のパワアンプにそれぞれ加算入
力することにより、回転数同期の不っりあい振動に共し
ようとするものである。これにより、変位成分の大きさ
により軸受剛性の調整を、また、速度成分の大きさによ
り軸受減衰の調整が可能となり、共振振幅を小さく抑え
ることが可能となる。
しかし、これはロータの回転同期子つり合振動の共振振
幅を小さく抑えようというもので、直線的に駆動される
シャフトに関しては考慮されていない。
幅を小さく抑えようというもので、直線的に駆動される
シャフトに関しては考慮されていない。
」二記従来技術は、スラスト方向に直線的に往復駆動さ
れるシャフトのラジアル方向振動については配慮されて
おらず、シャツ１〜のストロークが大きくなる程、つま
り、シャフトへの加振力が太きくなる程ラジアル振動が
大きくなり、機器に悪影響を及ぼすといった問題があっ
た。
れるシャフトのラジアル方向振動については配慮されて
おらず、シャツ１〜のストロークが大きくなる程、つま
り、シャフトへの加振力が太きくなる程ラジアル振動が
大きくなり、機器に悪影響を及ぼすといった問題があっ
た。
本発明の［」的はスラス１一方向に直線的に駆動される
シャツ１〜のラジアル振動を小さく抑えるのに好適なリ
ニア電磁軸受の制御装置を提供することにある。
シャツ１〜のラジアル振動を小さく抑えるのに好適なリ
ニア電磁軸受の制御装置を提供することにある。
上記目的を達成するためには、リニア電磁軸受の制御装
置としてシャフトの半径方向のＸ方向とＹ方向の変位信
号に感応して電磁石コイルへの供給電流を制御する回路
をＸ方向とＹ方向に２チャンネル持つサーボ回路を構成
し、そのサーボ回路内に選択抽出手段、例えば、シャフ
トの駆動周波数の整数倍成分を抽出するフィルタを設け
、Ｘ方向の信号とＹ方向信号をそれぞれの方向のサーボ
回路に加算入力させることにしたものである。
置としてシャフトの半径方向のＸ方向とＹ方向の変位信
号に感応して電磁石コイルへの供給電流を制御する回路
をＸ方向とＹ方向に２チャンネル持つサーボ回路を構成
し、そのサーボ回路内に選択抽出手段、例えば、シャフ
トの駆動周波数の整数倍成分を抽出するフィルタを設け
、Ｘ方向の信号とＹ方向信号をそれぞれの方向のサーボ
回路に加算入力させることにしたものである。
また、サーボ回路内に選択除去手段、例えば、シャフト
の駆動周波数の１倍成分以外の整数倍成分を除去するフ
ィルタを設け、これら加振周波数を無制御にすると同時
に、前記選択抽出手段により駆動周波数の１倍成分を抽
出し、この成分をサーボ回路に加算入力することにした
ものである。
の駆動周波数の１倍成分以外の整数倍成分を除去するフ
ィルタを設け、これら加振周波数を無制御にすると同時
に、前記選択抽出手段により駆動周波数の１倍成分を抽
出し、この成分をサーボ回路に加算入力することにした
ものである。
スラスト方向に直線的に往復駆動されるシャフトにおい
ては、駆動されることによりラジアル振動が発生する。
ては、駆動されることによりラジアル振動が発生する。
このラジアル振動はスラスト方向に駆動力が作用するこ
とによって、ラジアル方向に対しては加振力として作用
するために発生するものである。このため、振動成分と
しては駆動周波数成分が顕著である。従って、この駆動
周波数成分を効果的に制御することが低振動化には必要
である。それには、この駆動周波数成分に対する制御信
号を強調することが考えられる。そこで、変位検出器か
らの変位信号の内シャフト駆動周波数の整数倍成分を抽
出し、それぞれのサーボ回路へ加算入力することにより
、駆動周波数成分に対して安定化が図られ、シャツｉ〜
を低振動に保持することができる。
とによって、ラジアル方向に対しては加振力として作用
するために発生するものである。このため、振動成分と
しては駆動周波数成分が顕著である。従って、この駆動
周波数成分を効果的に制御することが低振動化には必要
である。それには、この駆動周波数成分に対する制御信
号を強調することが考えられる。そこで、変位検出器か
らの変位信号の内シャフト駆動周波数の整数倍成分を抽
出し、それぞれのサーボ回路へ加算入力することにより
、駆動周波数成分に対して安定化が図られ、シャツｉ〜
を低振動に保持することができる。
また、特に振動成分として大きいのは、駆動周波数の１
倍成分である。そこで、１倍成分に対する制御信号のみ
強調し、その他の駆動周波数成分はノイズと見なし、除
去することも考えられる。
倍成分である。そこで、１倍成分に対する制御信号のみ
強調し、その他の駆動周波数成分はノイズと見なし、除
去することも考えられる。
変位検出器からの変位信号の内、駆動周波数の１倍成分
を抽出し、それぞれのサーボ回路へ加算入力すると共に
、２倍以上の成分に対しては、制御回路からの出力信号
から除去して制御する。これにより、駆動周波数成分に
対して安定化が図られ、シャフトを低振動に保持するこ
とができる。
を抽出し、それぞれのサーボ回路へ加算入力すると共に
、２倍以上の成分に対しては、制御回路からの出力信号
から除去して制御する。これにより、駆動周波数成分に
対して安定化が図られ、シャフトを低振動に保持するこ
とができる。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。
Ｘ方向から検出されたシャフトの変位信号Ｘは制御回路
５Ｘに入力され、その演算結果はパワアンプ４ｘに入力
され制御電流を電磁石コイル３ｘに流す構成をとる。Ｙ
方向についても同様となっている。この様な構成は第３
図にも示したように、電磁軸受によるサーボ制御方式の
基本構成である。
５Ｘに入力され、その演算結果はパワアンプ４ｘに入力
され制御電流を電磁石コイル３ｘに流す構成をとる。Ｙ
方向についても同様となっている。この様な構成は第３
図にも示したように、電磁軸受によるサーボ制御方式の
基本構成である。
この検出した変位信号Ｘとｙを駆動周波数信号ｆ１を基
準信号としてシャフトの駆動周波数成分を抽出する抽出
フィルタ６に入力し、シャフトのラジアル振動成分の内
、駆動周波数の整数倍成分ｘｉＮとｙｚＮｔｒ抽出する
。そしてこれら駆動周波数成分をそれぞれのサーボ回路
へα倍して加算入力する。この操作は、駆動周波数に対
して安定化の作用を及ぼす。
準信号としてシャフトの駆動周波数成分を抽出する抽出
フィルタ６に入力し、シャフトのラジアル振動成分の内
、駆動周波数の整数倍成分ｘｉＮとｙｚＮｔｒ抽出する
。そしてこれら駆動周波数成分をそれぞれのサーボ回路
へα倍して加算入力する。この操作は、駆動周波数に対
して安定化の作用を及ぼす。
この様にして、駆動周波数成分の加算回路を設けること
により、駆動周波数に対して減衰力向」二が図れ、ラジ
アル振動を低振動に保持することができる。
により、駆動周波数に対して減衰力向」二が図れ、ラジ
アル振動を低振動に保持することができる。
次に本発明の他の実施例を第２図により説明する。Ｘ方
向から検出されたシャフトの変位信号Ｘは制御回路５ｘ
に入力され、その演算結果はパワアンプ４Ｘに入力され
制御電流を電磁石コイル３Ｘに流す構成をとる。Ｙ方向
についても同様となっており、電磁軸受によるサーボ制
御方式の基本構成である。
向から検出されたシャフトの変位信号Ｘは制御回路５ｘ
に入力され、その演算結果はパワアンプ４Ｘに入力され
制御電流を電磁石コイル３Ｘに流す構成をとる。Ｙ方向
についても同様となっており、電磁軸受によるサーボ制
御方式の基本構成である。
この検出した変位信号Ｘとｙを駆動周波数信号ｆ１を基
準信号としてシャフトの駆動周波数成分を抽出する抽出
フィルタ６に入力し、シャフトのラジアル振動成分の内
、駆動周波数の１倍成分−− Ｘｚｌとｙｆｌを抽出する。そしてこの駆動周波数成分
ｘｚ１とｙｒｌをそれぞれのサーボ回路へα倍して加算
入力する。この操作に加え、制御回路からのそれぞれの
方向の出力信号を除去フィルタ７ｘ。
準信号としてシャフトの駆動周波数成分を抽出する抽出
フィルタ６に入力し、シャフトのラジアル振動成分の内
、駆動周波数の１倍成分−− Ｘｚｌとｙｆｌを抽出する。そしてこの駆動周波数成分
ｘｚ１とｙｒｌをそれぞれのサーボ回路へα倍して加算
入力する。この操作に加え、制御回路からのそれぞれの
方向の出力信号を除去フィルタ７ｘ。
７ｙに入力し、出力信号の内、駆動周波数の１倍成分を
除く整数倍成分を除去し、パワアンプ４ｘ。
除く整数倍成分を除去し、パワアンプ４ｘ。
４ｙへ入力する。これにより、前記発明と同様の効果が
得られる。
得られる。
また、上記他の実施例では全駆動周波数において駆動周
波数の１倍成分を加算入力しているが、シャフトの固有
振動数が駆動周波数より低い場合には減算入力として駆
動周波数の全成分を無制御としてもよい。
波数の１倍成分を加算入力しているが、シャフトの固有
振動数が駆動周波数より低い場合には減算入力として駆
動周波数の全成分を無制御としてもよい。
本発明によれば、シャフトのラジアル振動の駆動周波数
成分に対する制御性の向上が図れ、スラスト方向に直線
的に往復駆動されるシャフトのラジアル振動の振動振幅
を小さくできる効果がある。
成分に対する制御性の向上が図れ、スラスト方向に直線
的に往復駆動されるシャフトのラジアル振動の振動振幅
を小さくできる効果がある。
第１図は本発明のサーボ制御方式の実施例を示すブロッ
ク線図、第２図は本発明の他の実施例を示すブロック線
図、第３図は電磁軸受支持シャフトのサーボ回路構成図
である。 １・・・シャフト、２・・・変位検出器、３ ・電磁石
コイル、４・・・パワアンプ、５・・制御回路、６・・
抽出フ１
ク線図、第２図は本発明の他の実施例を示すブロック線
図、第３図は電磁軸受支持シャフトのサーボ回路構成図
である。 １・・・シャフト、２・・・変位検出器、３ ・電磁石
コイル、４・・・パワアンプ、５・・制御回路、６・・
抽出フ１
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、スラスト方向に直線的に往復駆動されるシャフトの
ラジアル方向の変位を制御するための、シャフトの半径
方向位置をＸ方向とＹ方向の直角２方向より検出する手
段を持つリニア電磁軸受制御装置において、前記シャフ
トの変位を検出する手段から出るＸ方向とＹ方向の変位
信号に感応して電磁石コイルへの供給電流を制御する制
御回路を、Ｘ方向とＹ方向に２チャンネル持つサーボ回
路を構成し、前記Ｘ方向変位信号の内ある特定の成分信
号をＸ方向制御回路の出力信号に加算する加算手段と、
前記Ｙ方向変位信号の内ある特定の成分信号をＹ方向制
御回路の出力信号に加算する加算手段を設けたことを特
徴とするリニア電磁軸受制御装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記Ｘ方向信号の
内ある特定の信号成分をＸ方向制御回路の出力信号に加
算入力するための回路と、Ｙ方向信号の内ある特定の成
分信号をＹ方向制御回路の出力信号に加算入力するため
の回路には、往復駆動されるシャフトの駆動周波数成分
を抽出するフィルタ回路を設けたことを特徴とするリニ
ア電磁軸受制御装置。３、特許請求の範囲第１項におい
て、サーボ回路内に制御する周波数成分の中から、ある
特定の周波数成分を除去する除去手段を設け、ある特定
の周波数成分に対して無制御にする手段を設けたことを
特徴とするリニア電磁軸受制御装置。 ４、特許請求の範囲第３項において、前記制御する周波
数成分を除去する除去手段には、往復駆動されるシャフ
トの駆動周波数成分を除去するフィルタ回路を設けたこ
とを特徴とするリニア電磁軸受制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26003789A JPH03124242A (ja) | 1989-10-06 | 1989-10-06 | リニア電磁軸受制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26003789A JPH03124242A (ja) | 1989-10-06 | 1989-10-06 | リニア電磁軸受制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03124242A true JPH03124242A (ja) | 1991-05-27 |
Family
ID=17342424
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26003789A Pending JPH03124242A (ja) | 1989-10-06 | 1989-10-06 | リニア電磁軸受制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03124242A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5247219A (en) * | 1991-06-27 | 1993-09-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Control apparatus of magnetic bearing |
| US5486729A (en) * | 1992-03-09 | 1996-01-23 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for controlling a magnetic bearing |
-
1989
- 1989-10-06 JP JP26003789A patent/JPH03124242A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5247219A (en) * | 1991-06-27 | 1993-09-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Control apparatus of magnetic bearing |
| US5486729A (en) * | 1992-03-09 | 1996-01-23 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for controlling a magnetic bearing |
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