JPH0510530B2 - - Google Patents
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- JPH0510530B2 JPH0510530B2 JP59143981A JP14398184A JPH0510530B2 JP H0510530 B2 JPH0510530 B2 JP H0510530B2 JP 59143981 A JP59143981 A JP 59143981A JP 14398184 A JP14398184 A JP 14398184A JP H0510530 B2 JPH0510530 B2 JP H0510530B2
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- JP
- Japan
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- electromagnet
- levitated object
- electromagnets
- switching
- speed
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- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 8
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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
-
- 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
- F16C32/0446—Determination of the actual position of the moving member, e.g. details of sensors
-
- 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
- F16C32/0474—Active magnetic bearings for rotary movement
- F16C32/0476—Active magnetic bearings for rotary movement with active support of one degree of freedom, e.g. axial magnetic bearings
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、非線形制御型磁気軸受に係り、特に
位置変位センサの代わりに速度センサを利用して
浮上制御することができる非線形制御型磁気軸受
に関する。
位置変位センサの代わりに速度センサを利用して
浮上制御することができる非線形制御型磁気軸受
に関する。
従来、電磁石の吸引力を利用した各種の磁気軸
受が開発されているが、この種の軸受は一般に高
価である。これは、磁気軸受に必要な位置変位セ
ンサ及び電力増幅器が高価で消費電力も大きいた
めである。従つて、これらの欠点を克服すれば、
非接触、無摩擦及び無潤滑を特徴とする磁気軸受
の応用範囲は更に広くなると考えられる。
受が開発されているが、この種の軸受は一般に高
価である。これは、磁気軸受に必要な位置変位セ
ンサ及び電力増幅器が高価で消費電力も大きいた
めである。従つて、これらの欠点を克服すれば、
非接触、無摩擦及び無潤滑を特徴とする磁気軸受
の応用範囲は更に広くなると考えられる。
ところで、高価な位置変位センサの代りに、加
工が容易で安価なサーチコイルを用いた速度セン
サ利用による磁気軸受の実現は線形制御法の範囲
で既に実用化され、製品化もなされている。この
方式は、ゼロ・パワー方式としての長所も有して
おり、その技術は既に確立している。しかし、こ
の方式の短所は、本質的に静止時からの浮上起動
ができない点にあり、通常は別にリフト・オフ回
路を具備させ、それによつて浮上させると云う方
法を採つている。このため、変位センサに相当す
る別のセンサが必要となり、これが上記方式の魅
力を半減させる要因となつている。
工が容易で安価なサーチコイルを用いた速度セン
サ利用による磁気軸受の実現は線形制御法の範囲
で既に実用化され、製品化もなされている。この
方式は、ゼロ・パワー方式としての長所も有して
おり、その技術は既に確立している。しかし、こ
の方式の短所は、本質的に静止時からの浮上起動
ができない点にあり、通常は別にリフト・オフ回
路を具備させ、それによつて浮上させると云う方
法を採つている。このため、変位センサに相当す
る別のセンサが必要となり、これが上記方式の魅
力を半減させる要因となつている。
本発明の目的は、高価な位置変位センサや電力
増幅器等を必要とせず、被浮揚体を電磁石の吸引
力で軸受することができ、さらに静止時からの浮
上起動も可能で、且つ消費電力の低減化をはかり
得る非線形制御型磁気軸受を提供することにあ
る。
増幅器等を必要とせず、被浮揚体を電磁石の吸引
力で軸受することができ、さらに静止時からの浮
上起動も可能で、且つ消費電力の低減化をはかり
得る非線形制御型磁気軸受を提供することにあ
る。
本発明の骨子は、速度センサの出力信号と電磁
石の励磁電流とに基づいて被浮揚体の変位を求め
ることにより、高価な位置変位センサを不要と
し、さらに一対の電磁石の択一的励磁により高価
な電力増幅器を不要とすることにある。
石の励磁電流とに基づいて被浮揚体の変位を求め
ることにより、高価な位置変位センサを不要と
し、さらに一対の電磁石の択一的励磁により高価
な電力増幅器を不要とすることにある。
即ち本発明は、非線形制御型磁気軸受におい
て、被浮揚体を挟んでこの被浮揚体と離間して対
向配置され該被浮揚体を磁気力により吸引する一
対の電磁石と、これらの電磁石に択一的に励磁電
流を供給する手段と、前記被浮揚体が前記電磁石
のいずれかに所定時間以上連続して吸引されてい
る場合にこの電磁石の吸引を強制的に切替える手
段と、上記各電磁石に流れる電流値を検出する手
段と、前記被浮揚体の前記電磁石の対向方向に対
する移動速度を検出する速度センサと、上記検出
された電流値及び速度に基づいて所定の演算を行
い前記電磁石の通電切換タイミングを制御する演
算器とを設けるようにしたものである。
て、被浮揚体を挟んでこの被浮揚体と離間して対
向配置され該被浮揚体を磁気力により吸引する一
対の電磁石と、これらの電磁石に択一的に励磁電
流を供給する手段と、前記被浮揚体が前記電磁石
のいずれかに所定時間以上連続して吸引されてい
る場合にこの電磁石の吸引を強制的に切替える手
段と、上記各電磁石に流れる電流値を検出する手
段と、前記被浮揚体の前記電磁石の対向方向に対
する移動速度を検出する速度センサと、上記検出
された電流値及び速度に基づいて所定の演算を行
い前記電磁石の通電切換タイミングを制御する演
算器とを設けるようにしたものである。
本発明によれば、浮上起動の機能を本質的に備
えている点で、ゼロパワー方式に類する省エネル
ギー効果、リフト・オフの機能、更にスイツチン
グ・アンプリフアイアを原理としているため、ス
イツチング要素としてトランジスタを用いたとし
ても、常に発熱の最小な領域で使用するため、ス
イツチング・アンプの小型軽量化が可能である。
また、高価な位置変位センサや電力増幅器等が不
要となる。このため、非接触、無摩擦、無潤滑を
特徴とする磁気軸受を容易且つ安価に実現するこ
とができ、その効果は絶大である。
えている点で、ゼロパワー方式に類する省エネル
ギー効果、リフト・オフの機能、更にスイツチン
グ・アンプリフアイアを原理としているため、ス
イツチング要素としてトランジスタを用いたとし
ても、常に発熱の最小な領域で使用するため、ス
イツチング・アンプの小型軽量化が可能である。
また、高価な位置変位センサや電力増幅器等が不
要となる。このため、非接触、無摩擦、無潤滑を
特徴とする磁気軸受を容易且つ安価に実現するこ
とができ、その効果は絶大である。
第１図は本発明の一実施例に係わる非線形制御
型磁気軸受を示す概略構成図である。図中１０は
被浮揚体であり、この被浮揚体１０の上下方向に
は該被浮揚体１０を間にして第１及び第２の電磁
石１１，１２が離間対向配置されている。電磁石
１１，１２は切換スイツチ１３及び判定器１４を
介してそれぞれ電源１５に接続されている。そし
て、切換スイツチ１３がS1側のとき第１の電磁石
１１が励磁され、切換スイツチ１３がS2側のとき
第２の電磁石１２が励磁される。つまり、第１及
び第２の電磁石１１，１２は択一的に励磁される
ものとなつている。なお、切換スイツチ１３は、
スイツチング要素として例えばトランジスタを用
いて構成されている。
型磁気軸受を示す概略構成図である。図中１０は
被浮揚体であり、この被浮揚体１０の上下方向に
は該被浮揚体１０を間にして第１及び第２の電磁
石１１，１２が離間対向配置されている。電磁石
１１，１２は切換スイツチ１３及び判定器１４を
介してそれぞれ電源１５に接続されている。そし
て、切換スイツチ１３がS1側のとき第１の電磁石
１１が励磁され、切換スイツチ１３がS2側のとき
第２の電磁石１２が励磁される。つまり、第１及
び第２の電磁石１１，１２は択一的に励磁される
ものとなつている。なお、切換スイツチ１３は、
スイツチング要素として例えばトランジスタを用
いて構成されている。
判定器１４は、電源１５から流れる電流が最大
値で一定時間以上連続したか否かを判定するもの
であり、その判定情報は後述する演算器２０に供
給されている。電磁石１１，１２とスイツチ１３
との間には電流検出用の抵抗１６，１７がそれぞ
れ直列接続されている。そして、これらの抵抗１
６，１７の両端電圧が電流値情報として演算器２
０に供給されている。また、前記被浮揚体１０の
下方には該被浮揚体１０の下面に対向してサーチ
コイル等からなる速度センサ１８が配置されてい
る。このセンサ１８により被浮揚体１０の上下方
向の移動速度が検出され、この検出速度情報は演
算器２０に供給されている。
値で一定時間以上連続したか否かを判定するもの
であり、その判定情報は後述する演算器２０に供
給されている。電磁石１１，１２とスイツチ１３
との間には電流検出用の抵抗１６，１７がそれぞ
れ直列接続されている。そして、これらの抵抗１
６，１７の両端電圧が電流値情報として演算器２
０に供給されている。また、前記被浮揚体１０の
下方には該被浮揚体１０の下面に対向してサーチ
コイル等からなる速度センサ１８が配置されてい
る。このセンサ１８により被浮揚体１０の上下方
向の移動速度が検出され、この検出速度情報は演
算器２０に供給されている。
演算器２０は、第２図に示す如く加減器２１、
微分器２２、アナログ演算器２３及び切換判別器
２４等から構成されている。前記検出された電流
値iA，iBは加減器２１に入力され、ｉ＝iA−iBとし
て演算される。加減器２１の出力ｉはアナログ演
算器２３に供給される。前記速度センサ１８で検
出された検出速度ｘは、微分器２２に入力されて
微分される。微分器２２の出力である加速度ｘは
上記電流値ｉと共にアナログ演算器２３に供給さ
れる。アナログ演算器２３では、上記入力した各
信号から前記被浮揚体１０の位置変位ｘを演算す
る。この変位ｘは、前記速度ｘと共に切換判別器
２４に供給される。また、前記判定器１４の判定
情報は切換判別器２４に供給される。この切換判
別器２４は上記入力した各信号に応じて前記切換
スイツチ１３を切換えるものとなつている。
微分器２２、アナログ演算器２３及び切換判別器
２４等から構成されている。前記検出された電流
値iA，iBは加減器２１に入力され、ｉ＝iA−iBとし
て演算される。加減器２１の出力ｉはアナログ演
算器２３に供給される。前記速度センサ１８で検
出された検出速度ｘは、微分器２２に入力されて
微分される。微分器２２の出力である加速度ｘは
上記電流値ｉと共にアナログ演算器２３に供給さ
れる。アナログ演算器２３では、上記入力した各
信号から前記被浮揚体１０の位置変位ｘを演算す
る。この変位ｘは、前記速度ｘと共に切換判別器
２４に供給される。また、前記判定器１４の判定
情報は切換判別器２４に供給される。この切換判
別器２４は上記入力した各信号に応じて前記切換
スイツチ１３を切換えるものとなつている。
このように構成された磁気軸受の作用及び動作
原理について説明する。
原理について説明する。
被浮揚体１０にかかる力は重力と電磁力とであ
るが、重力を無視して電磁力のみを考えると、被
浮揚体１０の運動方程式は mx〓＝Ｍ(x)・i2 …… となる。ここで、左辺は被浮揚体の慣性力項、右
辺は電磁石による制御磁場の被浮揚体に作用する
吸引力を示している。なお、ｍは浮揚体質量、Ｍ
(x)は電磁石のコイル・インピーダンスを含む変位
ｘの関数であり、例えばＭ(x)＝Ｋ／x2（Ｋは電磁
石の特性で決定される値）と表現することができ
る。
るが、重力を無視して電磁力のみを考えると、被
浮揚体１０の運動方程式は mx〓＝Ｍ(x)・i2 …… となる。ここで、左辺は被浮揚体の慣性力項、右
辺は電磁石による制御磁場の被浮揚体に作用する
吸引力を示している。なお、ｍは浮揚体質量、Ｍ
(x)は電磁石のコイル・インピーダンスを含む変位
ｘの関数であり、例えばＭ(x)＝Ｋ／x2（Ｋは電磁
石の特性で決定される値）と表現することができ
る。
速度センサ１８の検出速度信号ｘを微分すると
加速度x¨が得られ、また電磁石１１，１２の電流
値は常に測定可能であるから上記式を用いてＭ
（ｘ）が、更にＭ(x)の関数形は予め知ることが可
能であるから、変位ｘが求まる。このようにし
て、電流値ｉと速度x〓とから変位ｘが得られる。
加速度x¨が得られ、また電磁石１１，１２の電流
値は常に測定可能であるから上記式を用いてＭ
（ｘ）が、更にＭ(x)の関数形は予め知ることが可
能であるから、変位ｘが求まる。このようにし
て、電流値ｉと速度x〓とから変位ｘが得られる。
この変位ｘと速度信号x〓とを用いて切換スイツ
チ１３の切換タイミングを決定する。最適制御理
論によると mx¨＝ｆ，or−ｆ （一定） の運動場における位置移動最短時間制御のスイツ
チ切換判別式は Ｆ（ｘ，x〓）＝mx〓｜x〓｜＋fx＝０ となり、Ｆ（ｘ，x〓）≧０のときｆ、 Ｆ（ｘ，x〓）＜０のとき−ｆに切換えれば最適制
御が実現される。
チ１３の切換タイミングを決定する。最適制御理
論によると mx¨＝ｆ，or−ｆ （一定） の運動場における位置移動最短時間制御のスイツ
チ切換判別式は Ｆ（ｘ，x〓）＝mx〓｜x〓｜＋fx＝０ となり、Ｆ（ｘ，x〓）≧０のときｆ、 Ｆ（ｘ，x〓）＜０のとき−ｆに切換えれば最適制
御が実現される。
上記理論を適用するとき問題になるのが式の
右辺が定数でなく、電流値と位置との関数となる
ことである。電磁石１１，１２のコイルに電圧ｅ
を付勢した時に流れる電流値ｉは ｅ＝Ri＋ｄ（Li）／dt …… で得られる。ここで、Ｒはコイルの抵抗値、Ｌ＝
Ｌ(x)はコイルのインピーダンスである。式は電
流値の時間遅れを示す式であるが、本実施例では
この時間遅れを逆に利用し、これでもつて消費電
力の極小化をはかつている。
右辺が定数でなく、電流値と位置との関数となる
ことである。電磁石１１，１２のコイルに電圧ｅ
を付勢した時に流れる電流値ｉは ｅ＝Ri＋ｄ（Li）／dt …… で得られる。ここで、Ｒはコイルの抵抗値、Ｌ＝
Ｌ(x)はコイルのインピーダンスである。式は電
流値の時間遅れを示す式であるが、本実施例では
この時間遅れを逆に利用し、これでもつて消費電
力の極小化をはかつている。
いま、便利のために、式の代りに次式を考え
る。
る。
mx¨＝αx＋βi ……
この式は、電磁石に永久磁石を併用し、これを
線形化した時に得られる式であるが、式の代り
にこれを用いたとしても、本発明の本質に影響は
ないので、以後これを用いて説明する。
線形化した時に得られる式であるが、式の代り
にこれを用いたとしても、本発明の本質に影響は
ないので、以後これを用いて説明する。
式でｉ＝±i0（一定）と仮に仮定すると、電
流に時間後れがない時の最適切換判別式が得られ
る。具体的には、以下のようになる。
流に時間後れがない時の最適切換判別式が得られ
る。具体的には、以下のようになる。
まず、式は次のように書換えられる。
ｍ（dx〓／dt）＝αx＋βi
ここで、dt＝dx／x〓なので、
mx〓（dx〓／dx）＝αx＋βi
mx〓（dx〓）
＝αx（dx）＋βi（dx）
mx〓2／２＝αx2／２＋βix
ここで、励磁電流ｉの符号にかかわらず電磁石
の力は全て吸引力なので、 mx〓2＝αx2＋2βi｜ｘ｜ つまり、式を１回積分すると Ｇ（ｘ，x〓） ＝mx〓2−αx2−2βi0｜ｘ｜＝０ …… が得られる。これを用いて、実際には時間後れの
ある制御系のシミユレーシヨンを行い、位相平面
にその軌跡を描いたのが第３図及び第４図であ
る。なお、これらの図において、ａは速度x〓と変
位ｘとの関係を示す特性図、ｂは電磁石のコイル
電流変化を示す信号波形図である。
の力は全て吸引力なので、 mx〓2＝αx2＋2βi｜ｘ｜ つまり、式を１回積分すると Ｇ（ｘ，x〓） ＝mx〓2−αx2−2βi0｜ｘ｜＝０ …… が得られる。これを用いて、実際には時間後れの
ある制御系のシミユレーシヨンを行い、位相平面
にその軌跡を描いたのが第３図及び第４図であ
る。なお、これらの図において、ａは速度x〓と変
位ｘとの関係を示す特性図、ｂは電磁石のコイル
電流変化を示す信号波形図である。
コイルの時定数が小さい時は第３図ａに示す如
く、初期値Ａ点で電磁石１１側にスイツチ１３が
切換えられ、Ｃ点で電磁石１２側に切換えられた
後、すぐに目標地点０に到達する。つまり、最短
時間最適制御が実現される。このことは、第３図
ｂに示す電磁石１１，１２の電流値変化を見ても
良く判る。０点に到着後は頻繁に切換えを行つて
０点維持が実現される。この系では電磁石１１，
１２のいずれかのコイルに常に最大電流が流れて
おり、小電力用としては不向きである。なお、第
３図において、破線Ｐは切換曲線を示し、時刻t1
はＣ点に相当する。
く、初期値Ａ点で電磁石１１側にスイツチ１３が
切換えられ、Ｃ点で電磁石１２側に切換えられた
後、すぐに目標地点０に到達する。つまり、最短
時間最適制御が実現される。このことは、第３図
ｂに示す電磁石１１，１２の電流値変化を見ても
良く判る。０点に到着後は頻繁に切換えを行つて
０点維持が実現される。この系では電磁石１１，
１２のいずれかのコイルに常に最大電流が流れて
おり、小電力用としては不向きである。なお、第
３図において、破線Ｐは切換曲線を示し、時刻t1
はＣ点に相当する。
第４図はコイルの時定数を大きくした場合で、
第３図と同じ切換曲線Ｐを用いている。この系で
は、一時遅れの影響で最終的にリミツト・サイク
ルが残り、振動・位置出し誤差が大きい。即ち、
リミツト・サイクルが大きく実用的でない。
第３図と同じ切換曲線Ｐを用いている。この系で
は、一時遅れの影響で最終的にリミツト・サイク
ルが残り、振動・位置出し誤差が大きい。即ち、
リミツト・サイクルが大きく実用的でない。
そこで、本実施例では第５図に示す如く直線状
の切換線Ｑを採用した。この場合、第５図ａに示
す如く初期値Ａ点から目標値０点に収束し、リミ
ツト・サイクルはのこらない。また、第５図ｂに
示す如く電磁石１１，１２の励磁電流が極めて少
なくて済む。このため、即応性はいくらか低下す
るものの、実用的に重要な安定性と小電力に魅力
がある。しかも、切換線Ｑは変位ｘと速度x〓との
一次関数となり、そのアナログ計算は極めて単純
化される。なお、第５図ｂ中ｙは被浮揚体の位置
を加速度から算出したもので、制御量の思い込み
値を示している。
の切換線Ｑを採用した。この場合、第５図ａに示
す如く初期値Ａ点から目標値０点に収束し、リミ
ツト・サイクルはのこらない。また、第５図ｂに
示す如く電磁石１１，１２の励磁電流が極めて少
なくて済む。このため、即応性はいくらか低下す
るものの、実用的に重要な安定性と小電力に魅力
がある。しかも、切換線Ｑは変位ｘと速度x〓との
一次関数となり、そのアナログ計算は極めて単純
化される。なお、第５図ｂ中ｙは被浮揚体の位置
を加速度から算出したもので、制御量の思い込み
値を示している。
今までは、外部からの外乱がない状態の話を進
めてきたが、例えば系を重力場に置いた場合、被
浮揚体１０は第６図ａに示す如く電磁石１１，１
２の電磁力と重力とが静的に釣合う位置Ｂ点に自
動的に移動させられ、この位置に維持されるので
ある。また、この場合第６図ｂに示す如く電磁石
１１の通電時間の方が電磁石１２のそれより僅か
に長くなるのである。
めてきたが、例えば系を重力場に置いた場合、被
浮揚体１０は第６図ａに示す如く電磁石１１，１
２の電磁力と重力とが静的に釣合う位置Ｂ点に自
動的に移動させられ、この位置に維持されるので
ある。また、この場合第６図ｂに示す如く電磁石
１１の通電時間の方が電磁石１２のそれより僅か
に長くなるのである。
このように本実施例によれば、被浮揚体１０の
移動速度x°及び電磁石１１，１２の励磁電流ｉに
基づき演算器２０で切換スイツチ１３を切換制御
することによつて、被浮揚体１０を磁気浮上させ
ることができる。そしてこの場合、電磁石１１，
１２に流れる電流はコイルのインピーダンスによ
り極めて小さい値となるので、消費電力を極めて
少なくすることができる。さらに、高価な位置変
位センサや電力増幅器等を必要としないので、安
価に実現することができる。
移動速度x°及び電磁石１１，１２の励磁電流ｉに
基づき演算器２０で切換スイツチ１３を切換制御
することによつて、被浮揚体１０を磁気浮上させ
ることができる。そしてこの場合、電磁石１１，
１２に流れる電流はコイルのインピーダンスによ
り極めて小さい値となるので、消費電力を極めて
少なくすることができる。さらに、高価な位置変
位センサや電力増幅器等を必要としないので、安
価に実現することができる。
また、判定器１４及び演算器２０の作用によ
り、静止時からの浮上起動も確実に行うことがで
きる。即ち、静止時に被浮揚体１０が例えば電磁
石１２側にあり、切換スイツチ１３がS2側にあつ
たとすると、速度センサ１８の出力が零であるの
で切換スイツチ１３はすぐには切換わらない。し
かし、この場合電磁石１２に最大電流が連続して
流れることになり、判定器１４にてこれが判定さ
れる。そして、判定器１４の判定情報が演算器２
０の切換判別器２４に供給され、切換スイツチ１
３がS1側に強制的に切換えられることになる。切
換スイツチ１３がS1側に切換えられた後は、前記
第５図及び第６図を用いて説明したのと同様に０
点に自動的に移動することになり、これにより浮
上起動ができるのである。
り、静止時からの浮上起動も確実に行うことがで
きる。即ち、静止時に被浮揚体１０が例えば電磁
石１２側にあり、切換スイツチ１３がS2側にあつ
たとすると、速度センサ１８の出力が零であるの
で切換スイツチ１３はすぐには切換わらない。し
かし、この場合電磁石１２に最大電流が連続して
流れることになり、判定器１４にてこれが判定さ
れる。そして、判定器１４の判定情報が演算器２
０の切換判別器２４に供給され、切換スイツチ１
３がS1側に強制的に切換えられることになる。切
換スイツチ１３がS1側に切換えられた後は、前記
第５図及び第６図を用いて説明したのと同様に０
点に自動的に移動することになり、これにより浮
上起動ができるのである。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるも
のではない。例えば、前記切換スイツチはトラン
ジスタに限るものではなく、パワーリレーで構成
してもよい。また、前記判定器は、前記電磁石の
いずれかに最大電流が一定時間以上流れたことを
判定するものであればよいので、その取付け位置
は適宜変更可能である。その他、本発明の要旨を
逸脱しない範囲で、種々変形して実施することが
できる。
のではない。例えば、前記切換スイツチはトラン
ジスタに限るものではなく、パワーリレーで構成
してもよい。また、前記判定器は、前記電磁石の
いずれかに最大電流が一定時間以上流れたことを
判定するものであればよいので、その取付け位置
は適宜変更可能である。その他、本発明の要旨を
逸脱しない範囲で、種々変形して実施することが
できる。
第１図は本発明の一実施例に係わる非線形制御
型磁気軸受を示す概略構成図、第２図は上記実施
例の要部構成を示すブロツク図、第３図乃至第６
図はそれぞれ被浮揚体の位相平面軌跡及び電磁石
電流特性を示すもので第３図はコイルの時定数が
小さい場合の模式図、第４図はコイルの時定数が
大きく一次後れの影響でリミット・サイクルが生
じた場合の模式図、第５図は本実施例のように直
線状の切換線を用いた場合の模式図、第６図は第
５図の例で重力を考慮した場合の模式図である。 １０……被浮揚体、１１……第１の電磁石、１
２……第２の電磁石、１３……切換スイツチ、１
４……判定器、１５……直流電源、１６，１７…
…電流検出用抵抗、１８……速度センサ、２０…
…演算器、２１……加減器、２２……微分器、２
３……アナログ演算器、２４……切換判別器。
型磁気軸受を示す概略構成図、第２図は上記実施
例の要部構成を示すブロツク図、第３図乃至第６
図はそれぞれ被浮揚体の位相平面軌跡及び電磁石
電流特性を示すもので第３図はコイルの時定数が
小さい場合の模式図、第４図はコイルの時定数が
大きく一次後れの影響でリミット・サイクルが生
じた場合の模式図、第５図は本実施例のように直
線状の切換線を用いた場合の模式図、第６図は第
５図の例で重力を考慮した場合の模式図である。 １０……被浮揚体、１１……第１の電磁石、１
２……第２の電磁石、１３……切換スイツチ、１
４……判定器、１５……直流電源、１６，１７…
…電流検出用抵抗、１８……速度センサ、２０…
…演算器、２１……加減器、２２……微分器、２
３……アナログ演算器、２４……切換判別器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 被浮揚体を挟んでこの被浮揚体と離間して対
向配置され、該被浮揚体を磁気力により吸引する
一対の電磁石と、これらの電磁石に択一的に励磁
電流を供給する励磁切替手段と、前記被浮揚体が
前記電磁石のいずれかに所定時間以上連続して吸
引されている場合にこの電磁石の吸引を強制的に
切替える手段と、上記各電磁石に流れる電流値を
検出する手段と、前記被浮揚体の前記電磁石の対
向方向に対する移動速度を検出する速度センサ
と、上記検出された電流値及び速度に基づいて所
定の演算を行い前記電磁石の通電切替タイミング
を算出する演算器とを具備してなることを特徴と
する非線形制御型磁気軸受。 ２ 前記演算器は、前記検出された被浮揚体の移
動速度を微分して加速度を求め、この加速度と前
記検出された電流値とをアナログ演算して被浮揚
体の運動方程式から上記被浮揚体の変位を求め、
この変位と上記速度とに基づいて前記電磁石の通
電切換タイミングを制御するものであることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の非線形制御
型磁気軸受。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14398184A JPS6124816A (ja) | 1984-07-11 | 1984-07-11 | 非線形制御型磁気軸受 |
| US06/736,858 US4623202A (en) | 1984-07-11 | 1985-05-22 | Non-linear control type magnetic bearing |
| CA000482077A CA1231162A (en) | 1984-07-11 | 1985-05-22 | Non-linear control type magnetic bearing |
| DE8585303636T DE3582522D1 (de) | 1984-07-11 | 1985-05-23 | Magnetlager mit nichtlinearer steuerung. |
| EP85303636A EP0168145B1 (en) | 1984-07-11 | 1985-05-23 | Non-linear control type magnetic bearing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14398184A JPS6124816A (ja) | 1984-07-11 | 1984-07-11 | 非線形制御型磁気軸受 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6124816A JPS6124816A (ja) | 1986-02-03 |
| JPH0510530B2 true JPH0510530B2 (ja) | 1993-02-10 |
Family
ID=15351537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14398184A Granted JPS6124816A (ja) | 1984-07-11 | 1984-07-11 | 非線形制御型磁気軸受 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4623202A (ja) |
| EP (1) | EP0168145B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6124816A (ja) |
| CA (1) | CA1231162A (ja) |
| DE (1) | DE3582522D1 (ja) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL8601195A (nl) * | 1986-05-12 | 1987-12-01 | Stichting Tech Wetenschapp | Elektromagnetische vibrator voor seismische en civiel-technische toepassingen. |
| FR2632354B1 (fr) * | 1988-06-06 | 1990-09-28 | Mecanique Magnetique Sa | Dispositif formant joint suiveur pour machine tournante |
| EP0549912B1 (en) * | 1992-01-03 | 1997-11-05 | British Nuclear Fuels PLC | Apparatus for the electromagnetic control of the suspension of an object |
| US5262692A (en) * | 1992-04-13 | 1993-11-16 | Center For Innovative Technology | Variable voltage switched current control |
| US5696412A (en) * | 1993-10-20 | 1997-12-09 | Iannello; Victor | Sensor-less position detector for an active magnetic bearing |
| US5495221A (en) * | 1994-03-09 | 1996-02-27 | The Regents Of The University Of California | Dynamically stable magnetic suspension/bearing system |
| US5736800A (en) * | 1994-10-18 | 1998-04-07 | Iannello; Victor | Light weight, high performance radial actuator for magnetic bearing systems |
| FR2742497B1 (fr) * | 1995-12-18 | 1998-04-03 | Aerospatiale | Palier magnetique a actionneurs et capteurs alternes |
| US5921505A (en) * | 1996-12-02 | 1999-07-13 | Trw Inc. | System and method for reducing mechanical disturbances from energy storage flywheels |
| US6472777B1 (en) * | 1998-08-25 | 2002-10-29 | Nikon Corporation | Capacitive sensor calibration method and apparatus for opposing electro-magnetic actuators |
| US6069417A (en) * | 1998-08-27 | 2000-05-30 | Nikon Corporation | Stage having paired E/I core actuator control |
| US6373676B1 (en) * | 1998-10-05 | 2002-04-16 | Span Inc. | Magnetic floatation control system |
| JP4521846B2 (ja) * | 2000-08-18 | 2010-08-11 | 健蔵 野波 | 電磁吸引式磁気軸受とその非線形制御方法 |
| JP5003879B2 (ja) * | 2007-03-30 | 2012-08-15 | 株式会社Ｉｈｉ | 電磁吸引式磁気軸受とその制御方法 |
| US8228762B2 (en) | 2009-08-06 | 2012-07-24 | Geokinetics Acquisition Company | Magnetic mass-lift impulsive seismic energy source including attracting and repulsing electromagnets |
| CN113833757B (zh) * | 2021-09-23 | 2022-08-02 | 北京航空航天大学 | 一种五自由度转子轴向位移自传感磁悬浮轴承 |
| CN114738385B (zh) * | 2022-04-28 | 2023-03-21 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种磁悬浮轴承系统及其控制方法、装置和存储介质 |
Citations (3)
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| JPS57116931A (en) * | 1981-01-12 | 1982-07-21 | Nippon Seiko Kk | Controllable support system |
| JPS59117915A (ja) * | 1982-12-22 | 1984-07-07 | Hitachi Ltd | 磁気軸受装置 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3090239A (en) * | 1955-05-12 | 1963-05-21 | Bill Jack Scient Instr Co | Accelerometer |
| US3785709A (en) * | 1972-06-07 | 1974-01-15 | North American Rockwell | Force-position decoupler for electrostatic gyroscope suspension system |
| US3787100A (en) * | 1972-12-11 | 1974-01-22 | Armement Direction Tech Engins | Devices including rotating members supported by magnetic bearings |
| US3937533A (en) * | 1974-02-08 | 1976-02-10 | The United States Of America As Represented By The United States National Aeronautics And Space Administration Office Of General Counsel-Code Gp | Axially and radially controllable magnetic bearing |
| DE2537597A1 (de) * | 1975-08-23 | 1977-03-03 | Padana Ag | Elektromagnetische lagerungseinrichtung |
| US4078436A (en) * | 1976-02-27 | 1978-03-14 | Honeywell Inc. | Adaptive bias for electrically suspended gyroscope |
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| DE3130974A1 (de) * | 1981-08-05 | 1983-02-24 | Teldix Gmbh, 6900 Heidelberg | Magnetlager |
-
1984
- 1984-07-11 JP JP14398184A patent/JPS6124816A/ja active Granted
-
1985
- 1985-05-22 CA CA000482077A patent/CA1231162A/en not_active Expired
- 1985-05-22 US US06/736,858 patent/US4623202A/en not_active Expired - Lifetime
- 1985-05-23 EP EP85303636A patent/EP0168145B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1985-05-23 DE DE8585303636T patent/DE3582522D1/de not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS56150617A (en) * | 1980-04-22 | 1981-11-21 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Control system for zero power magnetic bearing |
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| JPS59117915A (ja) * | 1982-12-22 | 1984-07-07 | Hitachi Ltd | 磁気軸受装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0168145B1 (en) | 1991-04-17 |
| JPS6124816A (ja) | 1986-02-03 |
| EP0168145A3 (en) | 1988-07-27 |
| EP0168145A2 (en) | 1986-01-15 |
| US4623202A (en) | 1986-11-18 |
| DE3582522D1 (de) | 1991-05-23 |
| CA1231162A (en) | 1988-01-05 |
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