JPH0579041U - 磁気軸受の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロータと電磁石の間の磁束密度に基づいて電
磁石用電力増幅器における駆動電圧の帯域の補償がで
き、しかもそのために磁束密度検出用コイルやその位相
補償を必要としない磁気軸受の制御装置を提供する。 【構成】 ロータ５の位置を検出する位置センサ６、７
の検出値に基づいて電磁石用電力増幅器８、９を介して
磁気軸受の電磁石１、２を制御する。乗算回路20、21と
除算回路22、23により、位置センサ６、７の検出値と電
磁石１、２のコイル３、４の電流値Ｉ1 、Ｉ2 からロー
タ５と電磁石１、２の間の磁束密度を演算し、この演算
値を電磁石用電力増幅器８、９にフィードバックする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、磁気軸受の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

磁気軸受の制御装置として、ロータの位置を検出する位置センサの検出値に基 づいて電磁石用電力増幅器を介して磁気軸受の電磁石を制御するものが知られて いる。また、この種の制御装置において、電磁石用電力増幅器における駆動電圧 の帯域を補償するため、ロータと電磁石の間のエアギャップ部の磁束密度を検出 用コイルを用いて検出し、これを電力増幅器にフィードバックするようにしたも のが提案されている（たとえば特開昭５５−８５９０５号公報参照）。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、上記のようにした場合、磁束密度検出用コイルが電磁コイルと別に 必要になる。また、コイルによる磁束密度の検出方法は変圧器形の検出方法であ り、位相の遅れが生じるため、位相補償が必要になる。

【０００４】 この考案の目的は、上記の問題を解決し、ロータと電磁石の間の磁束密度に基 づいて電磁石用電力増幅器における駆動電圧の帯域の補償ができ、しかもそのた めに磁束密度検出用コイルやその位相補償を必要としない磁気軸受の制御装置を 提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

この考案による磁気軸受の制御装置は、ロータの位置を検出する位置センサの 検出値に基づいて電磁石用電力増幅器を介して磁気軸受の電磁石を制御する装置 であって、上記位置センサの検出値と電磁石のコイル電流値からロータと電磁石 の間の磁束密度を演算する演算手段を備え、この演算手段による磁束密度の演算 値が上記電磁石用電力増幅器にフィードバックされていることを特徴とするもの である。

【０００６】

【作用】

ロータと電磁石の間の磁束密度の演算値が電磁石用電力増幅器にフィードバッ クされるので、電磁石用電力増幅器における駆動電圧の帯域を補償することがで きる。そして、演算手段により位置センサの検出値と電磁石のコイル電流値から 磁束密度を演算するので、磁束密度検出用コイルが不要であり、その位相補償も 不要である。

【０００７】

【実施例】

以下、図面を参照して、この考案の実施例について説明する。

【０００８】 図１は、ラジアル磁気軸受の制御装置のうち、１対の電磁石(1)(2)を制御する 部分の１例を示している。

【０００９】 図１において、(3)(4)は電磁石(1)(2)の電磁コイル、(5) は磁気軸受に非接触 支持されて回転するロータ、(6)(7)はロータ(5) のラジアル方向の位置を検出す る位置センサ、(8)(9)は電磁石(1)(2)を駆動するための電力増幅器、(10)はバイ アス電流値Ｉb に相当する一定電圧を発生する定電圧回路、(11)は加算器、(12) は減算器、(13)はＰＩＤ制御回路、(14)は２つの位置センサ(6)(7)の検出値から ロータ(5) のラジアル方向の変位を求める減算器、(15)(16)は電磁コイル(3)(4) に流れる電流を検出するための抵抗である。

【００１０】 位置センサ(6)(7)はロータ(5) のラジアル方向の位置を検出し、減算器(14)は ２つの位置センサ(6)(7)の検出値の差を演算することによってロータ(5) のラジ アル方向の変位を温度ドリフトの影響を受けずに求める。この実施例では、ロー タ(5) のラジアル方向の変位は図１の下側を正として表わされる。また、ロータ (5) のラジアル方向の変位が０のときの２つの電磁石(1)(2)からロータ(5) まで の距離は、その値が等しいとした場合、δで表わされる。変位が０のときのロー タ(5) の位置を基準位置といい、このときの各距離δを位置基準値ということに する。

【００１１】 ロータ(5) が基準位置からΔδだけ変位した場合、減算器(14)では、第１位置 センサ(6) の検出値と第２位置センサ(7) の検出値の差（２×Δδ）が演算され 、その１／２の電圧Δδが変位検出値としてＰＩＤ制御回路(13)に出力される。 ＰＩＤ制御回路(13)は、変位検出値Δδに基づいて電磁石(1)(2)の電流指令値Ｉ c を求め、これを加算器(11)と減算器(12)に出力する。加算器(11)は、定電圧回 路(10)からのバイアス電流値Ｉb と電流指令値Ｉc の和（Ｉb ＋Ｉc ）を求め、 これを第１電力増幅器(8) に出力する。第１電力増幅器(8) には第１電磁石(1) のコイル(3) に流れるコイル電流の検出値Ｉ1 がフィードバックされており、（ Ｉb ＋Ｉc ）とＩ1 に基づいて第１電磁石(1) が制御される。減算器(12)は、定 電圧回路(10)からのバイアス電流値Ｉb と電流指令値Ｉc の差（Ｉb −Ｉc ）を 求め、これを第２電力増幅器(9) に出力する。第２電力増幅器(9) には第２電磁 石(2) のコイル(4) に流れるコイル電流の検出値Ｉ2 がフィードバックされてお り、（Ｉb −Ｉc ）とＩ2 に基づいて第２電磁石(2) が制御される。そして、こ れにより、ロータ(5) が基準位置に保持されるようになっている。

【００１２】 なお、ここまでの磁気軸受の制御は、すでに公知である。

【００１３】 上記の制御装置には、第１位置センサ(6) の検出値と第１電磁石(1) のコイル 電流値Ｉ1 からロータ(5) と第１電磁石(1) の間の磁束密度Ｂ1 を演算するとと もに、第２位置センサ(7) の検出値と第２電磁石(2) のコイル電流値Ｉ2 からロ ータ(5) と第２電磁石(2) の間の磁束密度Ｂ2 を演算する演算手段が設けられ、 電力増幅器(8)(9)における駆動電圧の帯域を補償するために、第１電磁石(1) 側 の磁束密度Ｂ1 の演算値が第１電力増幅器(8) に、第２電磁石(2) 側の磁束密度 Ｂ2 の演算値が第２電力増幅器(9) にそれぞれフィードバックされるようになっ ている。この演算手段は、位置基準値δに相当する一定電圧を発生する定電圧回 路(17)、加算器(18)、減算器(19)、２つの乗算器(20)(21)および２つの除算器(2 2)(23)から構成されている。

【００１４】 加算器(18)では、定電圧回路(17)からの位置基準値δと変位検出値Δδの和（ δ＋Δδ）が求められ、これが第１乗算器(20)に出力される。第１乗算器(20)で は、（δ＋Δδ）を２倍した値｛２（δ＋Δδ）｝が求められ、これが第１除算 器(22)に出力される。第１除算器(22)では、第１電磁石(1) のコイル電流検出値 Ｉ1 と第１乗算器(20)の出力｛２（δ＋Δδ）｝の商｛Ｉ1 ／２（δ＋Δδ）｝ が求められ、これが第１電力増幅器(8) にフィードバックされる。｛Ｉ1 ／２（ δ＋Δδ）｝はロータ(5) と第１電磁石(1) の間の磁束密度Ｂ1 に比例しており 、これにより磁束密度Ｂ1 が第１電力増幅器(8) にフィードバックされることに なる。減算器(19)では、定電圧回路(17)からの位置基準値δと変位検出値Δδの 差（δ−Δδ）が求められ、これが第２乗算器(21)に出力される。第２乗算器(2 1)では、（δ−Δδ）を２倍した値｛２（δ−Δδ）｝が求められ、これが第２ 除算器(23)に出力される。第２除算器(23)では、第２電磁石(2) のコイル電流検 出値Ｉ2 と第２乗算器(21)の出力｛２（δ−Δδ）｝の商｛Ｉ2 ／２（δ−Δδ ）｝が求められ、これが第２電力増幅器(9) にフィードバックされる。｛Ｉ2 ／ ２（δ−Δδ）｝はロータ(5) と第２電磁石(2) の間の磁束密度Ｂ2 に比例して おり、これにより磁束密度Ｂ2 が第２電力増幅器(9) にフィードバックされるこ とになる。

【００１５】 第１乗算器(20)に入力する電圧（δ＋Δδ）は第１位置センサ(6) の検出値（ δ＋Δδ）と等しく、第２乗算器(21)に入力する電圧（δ−Δδ）は第２位置セ ンサ(7) の検出値（δ−Δδ）と等しい。したがって、定電圧回路(17)、加算回 路(18)および減算回路(19)を設けずに、第１位置センサ(6) の検出値（δ＋Δδ ）を第１乗算器(20)に、第２位置センサ(7) の検出値（δ−Δδ）を第２乗算器 (21)にそれぞれ出力するようにしてもよい。

【００１６】

【考案の効果】

この考案の磁気軸受の制御装置によれば、上述のように、ロータと電磁石の間 の磁束密度の演算値を電磁石用電力増幅器にフィードバックすることによって、 電磁石用電力増幅器における駆動電圧の帯域を補償することができ、しかも、そ のために磁束密度検出用コイルやその位相補償を必要としない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の実施例を示すラジアル磁気軸受の制
御装置の主要部の電気ブロック図である。

【符号の説明】

(1)(2) 電磁石 (3)(4) 電磁コイル (5) ロータ (6)(7) 位置センサ (8)(9) 電力増幅器 (10) 定電圧回路 (11) 加算器 (12) 減算器 (13) ＰＩＤ制御回路 (14) 減算器 (15)(16) 抵抗 (17) 定電圧回路 (18) 加算器 (19) 減算器 (20)(21) 乗算器 (22)(23) 除算器

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ロータの位置を検出する位置センサの検出
   値に基づいて電磁石用電力増幅器を介して磁気軸受の電
   磁石を制御する装置であって、 上記位置センサの検出値と電磁石のコイル電流値からロ
   ータと電磁石の間の磁束密度を演算する演算手段を備
   え、この演算手段による磁束密度の演算値が上記電磁石
   用電力増幅器にフィードバックされていることを特徴と
   する磁気軸受の制御装置。