JPH0612827U - Magnetic bearing device - Google Patents

Magnetic bearing device

Info

Publication number
JPH0612827U
JPH0612827U JP5118992U JP5118992U JPH0612827U JP H0612827 U JPH0612827 U JP H0612827U JP 5118992 U JP5118992 U JP 5118992U JP 5118992 U JP5118992 U JP 5118992U JP H0612827 U JPH0612827 U JP H0612827U
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotor shaft
frequency
temperature
control signal
magnetic bearing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5118992U
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
美也子 籠谷
Original Assignee
セイコー精機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by セイコー精機株式会社 filed Critical セイコー精機株式会社
Priority to JP5118992U priority Critical patent/JPH0612827U/en
Publication of JPH0612827U publication Critical patent/JPH0612827U/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 装置温度の変化に対してもロータ軸の発振を
抑制することが可能な磁気軸受け装置を提供する。 【構成】 装置の温度を温度センサー50で検出する。
そして、その装置温度におけるロータ軸18の発振周波
数を、ROMに格納されたデータから決定し、対応する
周波数成分を補正回路(PID)82に配置したノッチ
フィルタでカットする。このノッチフィルタの抵抗部
に、コンデンサのスイッチングによって等価的に可変抵
抗として機能するスイッチング素子を配置する。そし
て、このスイッチング素子のスイッチング周波数を、温
度センサー50で検出する装置温度に応じて変更するこ
とによって、カットする周波数帯域を変更する。
(57) [Summary] [Object] To provide a magnetic bearing device capable of suppressing oscillation of a rotor shaft even when the device temperature changes. [Configuration] The temperature of the device is detected by a temperature sensor 50.
Then, the oscillation frequency of the rotor shaft 18 at the device temperature is determined from the data stored in the ROM, and the corresponding frequency component is cut by the notch filter arranged in the correction circuit (PID) 82. A switching element that functions equivalently as a variable resistance by switching a capacitor is arranged in the resistance portion of the notch filter. Then, the frequency band to be cut is changed by changing the switching frequency of the switching element according to the device temperature detected by the temperature sensor 50.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the device]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本考案は磁気軸受装置に係り、詳細には、ロータ軸の発振を抑制するようにし た磁気軸受装置に関する。 The present invention relates to a magnetic bearing device, and more particularly to a magnetic bearing device that suppresses oscillation of a rotor shaft.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior art]

例えば半導体製造におけるエッチング工程やCVD工程において、真空状態を 確保すると共にプロセスガスの排出を行うために、真空ポンプが使用されている 。この場合、潤滑油を使用した接触型の真空ポンプを使用すると、SiH4 、P H3 、B2 6 、AS 3 等のプロセスガスに潤滑油が影響する虞れがあること から、非接触軸受を使用した磁気軸受装置が使用されることが多い。For example, in an etching process or a CVD process in semiconductor manufacturing, a vacuum pump is used to secure a vacuum state and discharge a process gas. In this case, if a contact-type vacuum pump using lubricating oil is used, the lubricating oil may affect the process gas such as SiH 4 , PH 3 , B 2 H 6 , and AS H 3 , A magnetic bearing device using a non-contact bearing is often used.

【0003】 磁気軸受装置は、ロータ軸を電磁石により軸方向および半径方向に磁気浮上さ せながら高周波モータでロータ軸を回転することによって、ロータ軸に取付けら れたロータ翼で真空状態を確保するようになっている。 そして、磁気軸受装置では、ロータ軸を電磁石により軸方向および半径方向に 磁気浮上させる場合、ロータ軸を所定位置に保持するために、ロータ軸の半径方 向および軸方向の位置を検出するセンサーが配置されている。この半径方向およ び軸方向のセンサーでロータ軸の位置を検出すると共に、検出した位置検出信号 からロータ軸の補正値を算出し、軸心等の所定位置に保持するように、フィード バック制御によって位置を制御している。A magnetic bearing device secures a vacuum state with rotor blades attached to a rotor shaft by rotating the rotor shaft with a high-frequency motor while magnetically levitating the rotor shaft in the axial and radial directions by an electromagnet. It is like this. In the magnetic bearing device, when the rotor shaft is magnetically levitated in the axial direction and the radial direction by an electromagnet, in order to hold the rotor shaft at a predetermined position, a sensor for detecting the radial direction and the axial position of the rotor shaft is provided. It is arranged. The radial and axial sensors detect the rotor shaft position, calculate the rotor shaft correction value from the detected position detection signal, and perform feedback control so that the rotor shaft is held at a predetermined position such as the shaft center. The position is controlled by.

【0004】 ところで、一般にフィードバック制御系は開ループゲインgが0dB以上で、 位相遅れが180°以上の場合に、その制御系は不安定となる。 磁気軸受装置の制御系では、開ループ伝達関数がロータの固有振動数ωにおい て、ゲインg>0dB、位相遅れ180°以上となってしまう場合もある。この ような場合制御系が不安定となり、固有振動数と一致する周波数ωで発振を生じ ることとなる。In general, a feedback control system becomes unstable when the open loop gain g is 0 dB or more and the phase delay is 180 ° or more. In the control system of the magnetic bearing device, the open loop transfer function may have a gain g> 0 dB and a phase delay of 180 ° or more at the natural frequency ω of the rotor. In such a case, the control system becomes unstable and oscillation occurs at the frequency ω that matches the natural frequency.

【0005】 そこで、従来の磁気軸受装置の制御系には、ロータ軸の固有振動数ωに対応す る周波数をカットするノッチフィルタを位置補正回路に設け、周波数ωでのゲイ ンを下げることでロータ軸の発振を抑制するようにしている。Therefore, in the control system of the conventional magnetic bearing device, a notch filter that cuts the frequency corresponding to the natural frequency ω of the rotor shaft is provided in the position correction circuit to lower the gain at the frequency ω. The oscillation of the rotor shaft is suppressed.

【0006】[0006]

【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the device]

ところで、物質の固有振動数ωは、次の式(1)に示すように、kを定数とし た場合にヤング率Eの平方根に比例する。 ω=k√E …(1) このヤング率Eは温度変化に対応して変化するので、ロータおよびシャフト等 のポンプ本体を構成する機器部品の温度が変化すると、これらの固有振動数も変 動する。また、温度変化によってロータ等が熱膨張し、これによっても固有振動 数が変動する。このように物質の固有振動数ωは、温度変化に伴う熱膨張やヤン グ率Eの変化によって変動を生じる。例えば、半導体接続装置に接続する磁気浮 上型真空ポンプとして、この磁気軸受装置が使用される場合、装置の立上げ時や 、半導体接続装置のチャンバ内が真空状態になっている無負荷時等では、プロセ スガスの排出を行う通常運転時よりも温度が低くなっている。 By the way, the natural frequency ω of a substance is proportional to the square root of the Young's modulus E when k is a constant, as shown in the following equation (1). ω = k√E (1) Since this Young's modulus E changes in response to changes in temperature, if the temperature of the components of the pump body, such as the rotor and shaft, changes, their natural frequencies also change. To do. Further, the rotor and the like thermally expand due to the temperature change, which also changes the natural frequency. In this way, the natural frequency ω of the substance fluctuates due to thermal expansion and changes in the Young's modulus E due to temperature changes. For example, when this magnetic bearing device is used as a magnetic levitation type vacuum pump connected to a semiconductor connection device, when the device is started up or when the chamber of the semiconductor connection device is in a vacuum state and no load is applied, etc. In, the temperature is lower than in normal operation when the process gas is discharged.

【0007】 ところが、従来の磁気軸受装置の位置補正回路に使用されている、フィルタで は、カットする所定の周波数帯域が固定されているため、温度変化によって、常 に適切な周波数をカットしてはいなかった。 そこで、本考案の目的は、装置温度の変化に対してもロータ軸の発振を抑制す ることが可能な磁気軸受装置を提供することにある。However, in a filter used in a position correction circuit of a conventional magnetic bearing device, a predetermined frequency band to be cut is fixed, so that an appropriate frequency is always cut by a temperature change. I didn't. Therefore, an object of the present invention is to provide a magnetic bearing device capable of suppressing the oscillation of the rotor shaft even when the device temperature changes.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

本考案では、磁性を有するロータ軸と、このロータ軸を回転させる高周波モー タと、前記ロータ軸の位置を検出する複数の位置検出センサと、この位置検出セ ンサからの検出信号に基づいて、前記ロータ軸を所定位置に保持するための制御 信号を出力する制御信号出力手段と、この制御信号出力手段で出力される制御信 号に応じた磁界を発生して前記ロータ軸を非接触となる所定位置に磁気浮上させ る磁気浮上用電磁石と、装置内所定位置の温度を検出する温度検出手段と、前記 制御信号出力手段から出力される制御信号から所定周波数帯域の制御信号をカッ トする周波数カット手段と、この周波数カット手段でカットする所定周波数帯域 を前記温度検出手段で検出された温度に応じて変更する変更手段とを、磁気軸受 装置に具備させて前記目的を達成する。 In the present invention, based on a rotor shaft having magnetism, a high-frequency motor for rotating the rotor shaft, a plurality of position detection sensors for detecting the position of the rotor shaft, and a detection signal from the position detection sensor, Control signal output means for outputting a control signal for holding the rotor shaft at a predetermined position, and generating a magnetic field according to the control signal output by the control signal output means to bring the rotor shaft into non-contact. A magnetic levitation electromagnet that magnetically levitates to a predetermined position, a temperature detection unit that detects the temperature at a predetermined position in the device, and a frequency that cuts a control signal in a predetermined frequency band from the control signal output from the control signal output unit. The magnetic bearing device is provided with cutting means and changing means for changing the predetermined frequency band cut by the frequency cutting means according to the temperature detected by the temperature detecting means. To achieve the above purpose.

【0009】[0009]

【作用】[Action]

本考案の磁気軸受装置では、装置温度をサーミスタ等の温度検出手段で検出し 、その装置温度におけるロータ軸の発振周波数となる帯域の制御信号を周波数カ ット手段、例えばノッチフィルタでカットする。そして、装置温度の変化に応じ てノッチフィルタでカットする周波数帯域も変更する。 In the magnetic bearing device of the present invention, the device temperature is detected by temperature detecting means such as a thermistor, and the control signal in the band which is the oscillation frequency of the rotor shaft at the device temperature is cut by frequency cutting means such as a notch filter. Then, the frequency band cut by the notch filter is also changed according to the change in the device temperature.

【0010】[0010]

【実施例】【Example】

以下本考案の磁気軸受装置における好適な実施例を、磁気浮上型真空ポンプに 使用された場合について、図1から図6を参照して詳細に説明する。 図1は磁気軸受装置の全体構成を表したものである。 A preferred embodiment of the magnetic bearing device of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 6 when it is used in a magnetic levitation type vacuum pump. FIG. 1 shows the overall structure of the magnetic bearing device.

【0011】 この磁気軸受装置は、例えば半導体製造装置等内に設置され、チャンバ等から プロセスガスの排出を行うものである。この例では、円筒状に形成された外装体 10の上端部にフランジ11が形成され、ボルト等によって半導体製造装置に接 続されるようになっている。This magnetic bearing device is installed in, for example, a semiconductor manufacturing apparatus or the like, and discharges process gas from a chamber or the like. In this example, a flange 11 is formed on the upper end of a cylindrical outer casing 10 and is connected to a semiconductor manufacturing apparatus by a bolt or the like.

【0012】 外装体10の内側に複数のステータ翼12が配置され、このそれぞれのステー タ翼12間に複数のロータ翼14が配置されている。このロータ翼14はロータ 15の外周囲壁に設けられ、ロータ15は磁性体のロータ軸18に連動して回転 するように、ボルト19でロータ軸18に固定されている。A plurality of stator blades 12 are arranged inside the outer casing 10, and a plurality of rotor blades 14 are arranged between the respective stator blades 12. The rotor blades 14 are provided on the outer peripheral wall of the rotor 15, and the rotor 15 is fixed to the rotor shaft 18 by bolts 19 so as to rotate in conjunction with the rotor shaft 18 made of a magnetic material.

【0013】 ロータ15はいわゆる磁気軸受を利用しており、ロータ軸18の上部には、2 対の半径方向電磁石20がロータ軸18を挟んで対向配置されており、2対の半 径方向電磁石は互いに直交するように配置されている。この半径方向電磁石20 に隣接して、ロータ軸18を挟んで対向する2対の半径方向センサー22が2対 設けられている。The rotor 15 uses a so-called magnetic bearing, and two pairs of radial electromagnets 20 are arranged above the rotor shaft 18 so as to face each other with the rotor shaft 18 interposed therebetween. Are arranged so as to be orthogonal to each other. Two pairs of radial sensors 22 are provided adjacent to the radial electromagnet 20 so as to face each other with the rotor shaft 18 interposed therebetween.

【0014】 さらに、ロータ軸18の下部には、同様に2対の半径方向電磁石24が配置さ れ、この半径方向電磁石24にも、隣接して半径方向センサー26が2対設けら れている。 これら半径方向電磁石20、24に励磁電流が供給されることによって、ロー タ軸18が磁気浮上される。この励磁電流は、磁気浮上時に、半径方向センサー 22、26からの位置検知信号応じて制御され、これによってロータ軸18が半 径方向の所定位置に保持されるようになっている。Further, two pairs of radial electromagnets 24 are similarly arranged under the rotor shaft 18, and the radial electromagnets 24 are also provided with two pairs of radial sensors 26 adjacent to each other. . By supplying an exciting current to the radial electromagnets 20 and 24, the rotor shaft 18 is magnetically levitated. This exciting current is controlled in response to position detection signals from the radial direction sensors 22 and 26 during magnetic levitation, whereby the rotor shaft 18 is held at a predetermined position in the radial direction.

【0015】 また、外装体10の内側の半径方向センサー22と半径方向センサー26との 間には高周波モータ30が配置されている。この高周波モータ30に通電される ことによって、ロータ軸18および、これに固定されたロータ翼14が回転する ようになっている。Further, a high frequency motor 30 is arranged between the radial direction sensor 22 and the radial direction sensor 26 inside the exterior body 10. When the high frequency motor 30 is energized, the rotor shaft 18 and the rotor blades 14 fixed to the rotor shaft 18 rotate.

【0016】 ロータ軸18の下部には、磁性体で形成された円盤状の金属ディスク31が固 定されており、この金属ディスク31を挟み、且つ対向した一対づづの軸方向電 磁石32、34が配置されている。さらにロータ軸18の切断端部に対向して軸 方向センサー36が配置されている。A disc-shaped metal disk 31 made of a magnetic material is fixed to the lower portion of the rotor shaft 18, and the pair of axial electromagnets 32, 34 that sandwich the metal disk 31 and face each other. Are arranged. Further, an axial sensor 36 is arranged facing the cut end of the rotor shaft 18.

【0017】 この軸方向電磁石32、34の励磁電流は、軸方向センサー36からの位置検 知信号に応じて制御され、これによりロータ軸18が軸方向の所定位置に保持さ れるようになっている。 また、このロータ軸18の下端部には、ロータ軸の回転数を検出するための回 転センサー38が配置されている。The exciting currents of the axial electromagnets 32 and 34 are controlled according to the position detection signal from the axial sensor 36, so that the rotor shaft 18 is held at a predetermined axial position. There is. A rotation sensor 38 for detecting the number of rotations of the rotor shaft is arranged at the lower end of the rotor shaft 18.

【0018】 磁気軸受装置の外装体10の下部には、半導体製造装置からのプロセスガス等 を排出する排気口52が配置されている。この排気口52の近傍には、サーミス タ等の温度センサー50が配置されており、スペーサ(固定部)の温度を測定す るようになっている。An exhaust port 52 for exhausting process gas or the like from the semiconductor manufacturing apparatus is arranged in the lower portion of the outer casing 10 of the magnetic bearing device. A temperature sensor 50 such as a thermistor is arranged near the exhaust port 52 to measure the temperature of the spacer (fixed portion).

【0019】 これらの各部は、軸方向電磁石32、34の近傍に設けられたコネクタ44を 通じて、磁気軸受コントローラやメインコントローラ等を備えた信号処理系にケ ーブルで接続されている。 図2は磁気軸受装置の電気的構成を表したものである。Each of these parts is connected in a cable to a signal processing system including a magnetic bearing controller, a main controller and the like through a connector 44 provided near the axial electromagnets 32 and 34. FIG. 2 shows the electrical configuration of the magnetic bearing device.

【0020】 磁気軸受装置は、主としてマイクロプロセッサユニット(MPU)等を用いた システムコントローラ70と、磁気浮上用コントローラ80により概略構成され ている。 システムコントローラ70は、磁気軸受装置の全体制御を行うと共に本実施例 による判断動作等の各種制御を行うCPU(中央処理装置)70a、このCPU 70aにおいて各種制御を実行するためのプログラムやデータが格納されたRO M(リード・オンリ・メモリ)70b、ワーキングメモリとして使用されるRA M(ランダム・アクセス・メモリ)70c、キーボードインタフェ−ス(I/F )70d、表示器I/F70e、I/O70f、70g、70h、70iを備え ており、これらの各部はデータバス等のバスライン70jに接続されている。The magnetic bearing device is mainly configured by a system controller 70 mainly using a microprocessor unit (MPU) and a magnetic levitation controller 80. The system controller 70 stores a CPU (Central Processing Unit) 70a for performing various controls such as the judgment operation according to the present embodiment, and a program and data for executing various controls in the CPU 70a, in addition to performing overall control of the magnetic bearing device. ROM (Read Only Memory) 70b, RAM (Random Access Memory) 70c used as working memory, Keyboard Interface (I / F) 70d, Display I / F 70e, I / O 70f , 70g, 70h, 70i, and these units are connected to a bus line 70j such as a data bus.

【0021】 キーボ−ドI/F70dには、各種の動作指示等の操作を行うキーボード74 が接続されている。 また表示器I/F70eには、キーボード74からの操作状態や、ロータ軸1 8の浮上状態、さらに磁気軸受装置の動作状態を表示するためのCRT、LCD 等の表示器76が接続されている。The keyboard I / F 70d is connected to a keyboard 74 for performing various operation instructions and other operations. Further, the display I / F 70e is connected with a display 76 such as a CRT or LCD for displaying the operating state from the keyboard 74, the floating state of the rotor shaft 18, and the operating state of the magnetic bearing device. .

【0022】 I/O70fには磁気浮上用コントローラ80が接続されている。この磁気浮 上用コントローラ80は、半径方向センサー22、26と軸方向センサー36か らの位置検知信号が各々入力されるPID(補正回路)82a〜82eを備えて いる。これらPID82a〜82eのそれぞれには、後述の周波数可変のノッチ フィルタおよび、このノッチフィルタでカットする中心周波数を変更するための クロック信号を出力するクロック発生回路を備えている。クロック発生回路は、 CPU70aから供給される信号に対応する出力周波数のクロックを発生し、ノ ッチフィルタに供給するようになっている。A magnetic levitation controller 80 is connected to the I / O 70f. The magnetic levitation controller 80 includes PIDs (correction circuits) 82a to 82e to which the position detection signals from the radial direction sensors 22 and 26 and the axial direction sensor 36 are input. Each of these PIDs 82a to 82e is provided with a frequency variable notch filter, which will be described later, and a clock generation circuit that outputs a clock signal for changing the center frequency cut by this notch filter. The clock generation circuit generates a clock having an output frequency corresponding to the signal supplied from the CPU 70a and supplies it to the notch filter.

【0023】 これらPID82a〜82eの各出力端子には、増幅器84a〜84eがそれ ぞれ接続されている。 増幅器84a〜84dの出力端子には、一対のコイルで構成される半径方向電 磁石20、24が接続されている。また、増幅部84eの出力端子には、一対づ つのコイルで構成される軸方向電磁石32、34が接続されている。Amplifiers 84a to 84e are connected to the output terminals of the PIDs 82a to 82e, respectively. Radial electromagnets 20 and 24 formed of a pair of coils are connected to the output terminals of the amplifiers 84a to 84d. The output terminals of the amplification section 84e are connected to the axial electromagnets 32 and 34, which are each composed of a pair of coils.

【0024】 この磁気浮上用コントローラ80は、半径方向電磁石20、24に励磁電流を 供給することによってロータ軸18を半径方向に磁気浮上させると共に、半径方 向センサー22、26からの位置検知信号に応じてロータ軸18を半径方向所定 位置に保持するように増幅器84a〜84dの増幅率を変化させて、供給する励 磁電流を変化させる制御を行う。The magnetic levitation controller 80 magnetically levitates the rotor shaft 18 in the radial direction by supplying an exciting current to the radial electromagnets 20 and 24, and outputs the position detection signals from the radial direction sensors 22 and 26. Accordingly, the amplification factors of the amplifiers 84a to 84d are changed so as to hold the rotor shaft 18 at a predetermined position in the radial direction, and control is performed to change the exciting current supplied.

【0025】 同時に、磁気浮上用コントローラ80は、軸方向電磁石32、34に励磁電流 を供給することによってロータ軸18を軸方向に磁気浮上させると共に、軸方向 センサー36からの位置検知信号に応じてロータ軸18を軸方向所定位置に保持 するように増幅器84eの増幅率を変化させて、供給する励磁電流を変化させる 制御を行う。At the same time, the magnetic levitation controller 80 magnetically levitates the rotor shaft 18 in the axial direction by supplying an exciting current to the axial electromagnets 32 and 34, and in response to a position detection signal from the axial sensor 36. The amplification factor of the amplifier 84e is changed so as to hold the rotor shaft 18 at a predetermined position in the axial direction, and the exciting current to be supplied is changed.

【0026】 I/O70gには回転センサー38が接続されており、この回転センサー38 からのパルス信号がCPU70aで読み取られ、ロータ軸18の回転数が検出さ れる。 また、I/O70hには、高周波モータ30を回転駆動させるモータドライバ ー77が接続されている。モータドライバ77は、図示しないAC電源をコンバ ータで直流に変換した後、再びインバータにより3相交流とし、負荷に応じた電 流を高周波モータ30に供給するようになっている。A rotation sensor 38 is connected to the I / O 70g, and a pulse signal from the rotation sensor 38 is read by the CPU 70a to detect the rotation speed of the rotor shaft 18. A motor driver 77 for rotating the high frequency motor 30 is connected to the I / O 70h. The motor driver 77 converts an AC power source (not shown) into a direct current by a converter, and then converts it into a three-phase alternating current by an inverter so as to supply a current according to a load to the high frequency motor 30.

【0027】 図3は、補正回路(PID)82a〜82eに配置される、周波数可変のノッ チフィルタの構成を表したものである。 このノッチフィルタは、非反転端子がアースされた、4つのオペアンプ101 、103、105、107を備えている。FIG. 3 shows a configuration of a frequency variable notch filter arranged in the correction circuits (PID) 82a to 82e. This notch filter includes four operational amplifiers 101, 103, 105 and 107 whose non-inverting terminals are grounded.

【0028】 オペアンプ101の反転入力端子には、抵抗121の一端および抵抗111の 一端が接続され、抵抗111の他端はノッチフィルタの入力端子eiに接続され ている。また、オペアンプ101の出力端子は、抵抗113および抵抗115の 一端と接続されており、抵抗113の他端はオペアンプ101の反転入力端子に 接続されている。One end of the resistor 121 and one end of the resistor 111 are connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 101, and the other end of the resistor 111 is connected to the input terminal ei of the notch filter. The output terminal of the operational amplifier 101 is connected to one ends of the resistors 113 and 115, and the other end of the resistor 113 is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 101.

【0029】 抵抗115の他端、抵抗125の一端、および抵抗117の一端が、オペアン プ103の反転入力端子に接続され、オペアンプ103の出力端子は抵抗117 の他端および可変抵抗Rfの一方の端子aに接続されている。 可変抵抗Rfの他方の端子bは、オペアンプ105の反転入力端子および、容 量Cのコンデンサ119の一端と接続されている。オペアンプ105の出力端子 は、コンデンサ119の他端、抵抗121の他端、および、可変抵抗Rfの一方 の端子aと接続されている。可変抵抗Rfの他方の端子bはオペアンプ107の 反転入力端子および、容量Cのコンデンサ123の一端と接続されている。オペ アンプ107の出力端子はコンデンサ123の他端、および抵抗125の他端と 接続されている。The other end of the resistor 115, one end of the resistor 125, and one end of the resistor 117 are connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 103, and the output terminal of the operational amplifier 103 has the other end of the resistor 117 and one of the variable resistors Rf. It is connected to the terminal a. The other terminal b of the variable resistor Rf is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 105 and one end of the capacitor 119 having the capacity C. The output terminal of the operational amplifier 105 is connected to the other end of the capacitor 119, the other end of the resistor 121, and one terminal a of the variable resistor Rf. The other terminal b of the variable resistor Rf is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 107 and one end of the capacitor 123 having the capacitance C. The output terminal of the operational amplifier 107 is connected to the other end of the capacitor 123 and the other end of the resistor 125.

【0030】 図4はこのノッチフィルタの特性について表したものである。 この図4に示すように、ノッチフィルタは、中心周波数f0の周波数成分をカ ットするようになっている。この中心周波数f0は、図3に示すノッチフィルタ の可変抵抗RF の抵抗をRとし、コンデンサ119、123の容量をCとすると 、次の式(2)で示される。FIG. 4 shows the characteristics of this notch filter. As shown in FIG. 4, the notch filter cuts the frequency component of the center frequency f0. This center frequency f0 is expressed by the following equation (2), where R is the resistance of the variable resistor RF of the notch filter shown in FIG. 3 and C is the capacitance of the capacitors 119 and 123.

【0031】 f0=1/(2πCR) …… (2) 従って、中心周波数f0は、可変抵抗RF の抵抗値で可変となる。 図5は、本実施例で可変抵抗RF と等価的に使用されるスイッチング素子を表 したものである。F0 = 1 / (2πCR) (2) Therefore, the center frequency f0 is variable by the resistance value of the variable resistor RF. FIG. 5 shows a switching element used equivalently to the variable resistor RF in this embodiment.

【0032】 この図5に示すように、スイッチング素子は、2つのスイッチを備えており、 両スイッチ間に容量C1のコンデンサが接続されている。両スイッチは、外部ク ロックfcによってスイッチング動作を行い、図5のように、入力端子a、コン デンサ、アース間を直列に接続すると共に、スイッチングによって、アース、コ ンデンサC1、出力端子b間を直列に接続するようになっている。As shown in FIG. 5, the switching element includes two switches, and a capacitor having a capacitance C1 is connected between the switches. Both switches perform switching operation by the external clock fc, and as shown in FIG. 5, the input terminal a, the capacitor, and the ground are connected in series, and by switching, the ground, the capacitor C1, and the output terminal b are connected. It is designed to be connected in series.

【0033】 このスイッチング素子の等価的な抵抗値Reqは、次の式(3)で表される。 Req=1/(C1・fc) …… (3) 従って、式(2)および式(3)から、外部クロックfcによるスイッチング 周波数を変えることにより、ノッチフィルタでカットする中心周波数f0を変更 することが可能となる。An equivalent resistance value Req of this switching element is expressed by the following equation (3). Req = 1 / (C1 · fc) (3) Therefore, the center frequency f0 to be cut by the notch filter is changed by changing the switching frequency by the external clock fc from the expressions (2) and (3). Is possible.

【0034】 図6は、図1に示す磁気軸受装置の温度と、ロータ軸18の固有振動数ω0と の関係の一例を表したものである。 この図6に示すように、ロータ18の固有振動数ω0は温度tの上昇と共に減 少する。この温度tと固有振動数ω0の関係を示すデータは、図2に示すROM 70bに格納されている。FIG. 6 shows an example of the relationship between the temperature of the magnetic bearing device shown in FIG. 1 and the natural frequency ω 0 of the rotor shaft 18. As shown in FIG. 6, the natural frequency ω0 of the rotor 18 decreases as the temperature t increases. Data indicating the relationship between the temperature t and the natural frequency ω0 is stored in the ROM 70b shown in FIG.

【0035】 次に、このように構成された磁気軸受装置の温度変化に対する動作について説 明する。 磁気軸受装置の動作を開始する指示がキーボード74から入力されると、開始 指示の信号がキーボードI/F70dを介してCPU70aに供給され、CPU 70aからI/O70fを介して磁気浮上用コントローラ80にロータ軸18の 磁気浮上が指示される。Next, the operation of the magnetic bearing device thus configured with respect to temperature changes will be described. When an instruction to start the operation of the magnetic bearing device is input from the keyboard 74, a start instruction signal is supplied to the CPU 70a via the keyboard I / F 70d, and the CPU 70a sends it to the magnetic levitation controller 80 via the I / O 70f. Magnetic levitation of the rotor shaft 18 is instructed.

【0036】 磁気浮上用コントローラ80は、CPU70aからの指示を受けると、半径方 向電磁石20、24および軸方向電磁石32、34に励磁電流を供給してロータ 軸18を磁気浮上させる。この場合、磁気浮上用コントローラ80では、半径方 向センサ22、26および軸方向センサ36からの位置検知信号に基づいて、P ID82a〜82eおよび増幅部84a〜84eによって励磁電流を制御するこ とにより、ロータ軸18が軸中心に保持される。Upon receiving an instruction from the CPU 70 a, the magnetic levitation controller 80 supplies an exciting current to the radial electromagnets 20, 24 and the axial electromagnets 32, 34 to magnetically levitate the rotor shaft 18. In this case, in the magnetic levitation controller 80, the exciting current is controlled by the PIDs 82a to 82e and the amplifiers 84a to 84e based on the position detection signals from the radial direction sensors 22 and 26 and the axial direction sensor 36. The rotor shaft 18 is held at the shaft center.

【0037】 また、CPU70aは、I/O70hを介してモータドライバー77に高周波 モータ30の回転開始を指示する。高周波モータ30はこの指示を受けると、変 換した3相交流が出力され、これによって高周波モータ30が高速回転を開始す る。これにともなって、ロータ軸18、およびロータ翼14も高速回転を開始す る。Further, the CPU 70a instructs the motor driver 77 to start rotation of the high frequency motor 30 via the I / O 70h. Upon receiving this instruction, the high-frequency motor 30 outputs the converted three-phase alternating current, which causes the high-frequency motor 30 to start high-speed rotation. Along with this, the rotor shaft 18 and the rotor blades 14 also start to rotate at high speed.

【0038】 ここで、CPU70aは、温度センサー50からI/O70iを介して供給さ れる信号に基づいて、磁気軸受装置の装置温度tを測定する。そして、ROM7 0bに格納された、温度−固有振動数曲線(図6)に関するデータから、測定温 度tにおける固有振動数ω0の値を読み取る。Here, the CPU 70a measures the device temperature t of the magnetic bearing device based on the signal supplied from the temperature sensor 50 via the I / O 70i. Then, the value of the natural frequency ω0 at the measured temperature t is read from the data on the temperature-natural frequency curve (FIG. 6) stored in the ROM 70b.

【0039】 CPU70aは、前記式(2)、式(3)から、ノッチフィルタでカットする 中心周波数f0がこの固有周波数ω0と等しくなる外部クロックの周波数fcを 決定し、対応する制御信号をI/O70fを介して磁気浮上用コントローラ80 の各PID82a〜82eに供給する。各PID82では、図示しないクロック 回路において、周知の分周手段で分周した所定の周波数fcのクロック信号を出 力して、図5に示すスイッチング素子に外部クロックとして供給する。From the equations (2) and (3), the CPU 70a determines the frequency fc of the external clock at which the center frequency f0 to be cut by the notch filter is equal to this natural frequency ω0, and the corresponding control signal is I / It supplies to each PID82a-82e of the controller 80 for magnetic levitation via O70f. In each PID 82, a clock circuit (not shown) outputs a clock signal having a predetermined frequency fc divided by a well-known frequency dividing means and supplies it to the switching element shown in FIG. 5 as an external clock.

【0040】 スイッチング素子では、供給される外部クロックの周波数fcで、スイッチン グ動作を繰り返すことにより、前記式(3)で示す抵抗値Reqの抵抗素子と等価 的に機能する。ここで、外部クロックの周波数fcは、式(2)で求まるf0の 値がロータ軸の発振周波数ω0と一致する値が選択されることから、各PIDに 配置されたノッチフィルタ(図3)によって、装置温度に対応した最適な周波数 成分がカットされることとなる。By repeating the switching operation at the frequency fc of the supplied external clock, the switching element functions equivalently to the resistance element having the resistance value Req shown in the equation (3). Here, the frequency fc of the external clock is selected so that the value of f0 obtained by the equation (2) matches the oscillation frequency ω0 of the rotor shaft, so that the notch filter (FIG. 3) arranged in each PID is used. , The optimum frequency component corresponding to the device temperature will be cut.

【0041】 以上説明した実施例では、周波数カット手段として図3および図4に示すノッ チフィルタおよびスイッチング素子を使用したが、本考案はこの構成に限られる ものではなく、他の構成の可変抵抗RF を使用してもよい。 また、ノッチフィルタの構成も図3のノッチフィルタに限定されるものではな く、特定周波数をカットすることが可能なフィルタであればよい。例えば、特定 周波数帯域のみ通過するバンドパスフィルタを組み合わせることにより周波数カ ット手段を構成するようにしてもよい。ようするに、特定周波数をカットするフ ィルタであり、かつ、カットする周波数帯域を変更することができる構成であれ ばよい。In the embodiment described above, the notch filter and the switching element shown in FIGS. 3 and 4 are used as the frequency cutting means, but the present invention is not limited to this configuration, and the variable resistor RF having another configuration is used. May be used. Further, the configuration of the notch filter is not limited to the notch filter shown in FIG. 3 as long as it can cut a specific frequency. For example, the frequency cut means may be configured by combining band pass filters that pass only a specific frequency band. Thus, a filter that cuts a specific frequency and a configuration that can change the frequency band to be cut may be used.

【0042】 また、以上説明した実施例では、温度センサーを排気口52の近傍に配置した が、スペーサ(固定部)の温度を測定できる位置であれば他の箇所でもよい。例 えば、コネクタ44のとロータ翼12との間に配置し、また、外装体10とステ ータ翼12との間隔がある形式のものであれば、この間隔部でステータ翼側に温 度センサーを配置するようにしてもよい。Further, although the temperature sensor is arranged in the vicinity of the exhaust port 52 in the embodiment described above, it may be arranged at another position as long as it can measure the temperature of the spacer (fixed portion). For example, if it is arranged between the connector 44 and the rotor blade 12 and there is a space between the outer casing 10 and the stator blade 12, the temperature sensor on the stator blade side at this space. May be arranged.

【0043】 そして、温度センサーとしてサーミスタ等の接触型温度計を使用したが、非接 触型の温度計、例えば放射温度計のセンサー部を前記各位置に取り付け、温度計 本体をコネクタ44に接続されている信号処理系内に配置するようにしてもよい 。Although a contact type thermometer such as a thermistor was used as the temperature sensor, a non-contact type thermometer, for example, a sensor part of a radiation thermometer was attached to each position described above, and the thermometer body was connected to the connector 44. It may be arranged in the existing signal processing system.

【0044】 さらに、以上説明した実施例では、磁気軸受け装置として、磁気浮上型真空ポ ンプに適用した場合について説明したが、本考案では、他に、砥石台等に使用さ れる磁気軸受けスピンドル等に使用することも可能である。Further, in the embodiment described above, the magnetic bearing device is applied to the magnetic levitation type vacuum pump, but in the present invention, the magnetic bearing spindle or the like used for the grindstone or the like may be used. It can also be used for.

【0045】[0045]

【考案の効果】[Effect of device]

本考案の磁気軸受け装置では、装置温度を温度検出手段で検出し、その装置温 度における所定周波数帯域の制御信号を周波数カット手段でカットすると共に、 装置温度の変化に応じて周波数カット手段でカットする周波数帯域を変更するの で、装置温度が変化しても適切な周波数成分をカットすることができる。 In the magnetic bearing device of the present invention, the device temperature is detected by the temperature detecting device, and the control signal in the predetermined frequency band at the device temperature is cut by the frequency cutting device and also cut by the frequency cutting device according to the change of the device temperature. Since the frequency band to be changed is changed, an appropriate frequency component can be cut even if the device temperature changes.

【0046】 従って、装置温度が変化してもロータ軸の発振を抑制することができる。Therefore, the oscillation of the rotor shaft can be suppressed even if the device temperature changes.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本考案の磁気軸受け装置における一実施例の構
成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of a magnetic bearing device of the present invention.

【図2】同上、実施例の電気的構成を示すブロック線図
である。
FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the embodiment.

【図3】同上、実施例のノッチフィルタの構成図であ
る。
FIG. 3 is a configuration diagram of a notch filter according to the embodiment.

【図4】同上、実施例のノッチフィルタの特性を示す説
明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing characteristics of the notch filter of the embodiment.

【図5】同上、実施例の可変抵抗RF と等価的に使用さ
れるスイッチング素子の構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram of a switching element equivalently used as the variable resistance RF of the embodiment.

【図6】同上、実施例の装置温度と、固有振動数ω0と
の関係を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a relationship between an apparatus temperature and a natural frequency ω0 according to the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 外装体 12 ステータ翼 13 ロータ翼 15 ロータ 18 ロータ軸 20、24 半径方向電磁石 22、26 半径方向センサー 30 高周波モータ 32、34 軸方向電磁石 36 軸方向センサー 50 温度センサー 52 排気口 70 システムコントローラ 70a CPU 70b ROM 74 キーボード 77 モータドライバー 80 磁気浮上用コントローラ 82 PID 10 Exterior Body 12 Stator Blade 13 Rotor Blade 15 Rotor 18 Rotor Shaft 20, 24 Radial Electromagnet 22, 26 Radial Sensor 30 High Frequency Motor 32, 34 Axial Electromagnet 36 Axial Sensor 50 Temperature Sensor 52 Exhaust Port 70 System Controller 70a CPU 70b ROM 74 keyboard 77 motor driver 80 magnetic levitation controller 82 PID

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】 磁性を有するロータ軸と、 このロータ軸を回転させる高周波モータと、 前記ロータ軸の位置を検出する複数の位置検出センサ
と、 この位置検出センサからの検出信号に基づいて、前記ロ
ータ軸を所定位置に保持するための制御信号を出力する
制御信号出力手段と、 この制御信号出力手段で出力される制御信号に応じた磁
界を発生して前記ロータ軸を非接触となる所定位置に磁
気浮上させる磁気浮上用電磁石と、 装置内所定位置の温度を検出する温度検出手段と、 前記制御信号出力手段から出力される制御信号から所定
周波数帯域の制御信号をカットする周波数カット手段
と、 この周波数カット手段でカットする所定周波数帯域を前
記温度検出手段で検出された温度に応じて変更する変更
手段とを具備することを特徴とする磁気軸受装置。
1. A magnetic rotor shaft, a high-frequency motor for rotating the rotor shaft, a plurality of position detecting sensors for detecting the position of the rotor shaft, and a detection signal from the position detecting sensor. Control signal output means for outputting a control signal for holding the rotor shaft at a predetermined position, and a predetermined position at which the rotor shaft is brought into non-contact by generating a magnetic field according to the control signal output by the control signal output means. A magnetic levitation electromagnet to magnetically levitate, a temperature detecting means for detecting a temperature at a predetermined position in the apparatus, a frequency cutting means for cutting a control signal in a predetermined frequency band from a control signal output from the control signal output means, And a changing unit for changing the predetermined frequency band cut by the frequency cutting unit according to the temperature detected by the temperature detecting unit. Gas-bearing device.
JP5118992U 1992-07-21 1992-07-21 Magnetic bearing device Pending JPH0612827U (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5118992U JPH0612827U (en) 1992-07-21 1992-07-21 Magnetic bearing device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5118992U JPH0612827U (en) 1992-07-21 1992-07-21 Magnetic bearing device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0612827U true JPH0612827U (en) 1994-02-18

Family

ID=12879926

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5118992U Pending JPH0612827U (en) 1992-07-21 1992-07-21 Magnetic bearing device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0612827U (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11201164A (en) * 1998-01-14 1999-07-27 Koyo Seiko Co Ltd Control type magnetic bearing device
WO2001009529A1 (en) * 1999-07-29 2001-02-08 Koyo Seiko Co., Ltd. Controller of magnetic bearing
DE102009038775A1 (en) * 2009-08-25 2011-03-03 Siemens Aktiengesellschaft Method for regulating magnetic bearing of e.g. generator, involves limiting output variable of regulator by filter for regulating magnetic bearing of machine in region of determined resonance frequency of rotor
CN113700739A (en) * 2021-08-18 2021-11-26 北京奇峰聚能科技有限公司 Method for calculating variable modal frequency of magnetic suspension flywheel and self-adaptive notch filter set

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11201164A (en) * 1998-01-14 1999-07-27 Koyo Seiko Co Ltd Control type magnetic bearing device
WO2001009529A1 (en) * 1999-07-29 2001-02-08 Koyo Seiko Co., Ltd. Controller of magnetic bearing
DE10082527B4 (en) * 1999-07-29 2007-09-13 Koyo Seiko Co., Ltd. Control unit for the magnetic bearing of a rotor
DE102009038775A1 (en) * 2009-08-25 2011-03-03 Siemens Aktiengesellschaft Method for regulating magnetic bearing of e.g. generator, involves limiting output variable of regulator by filter for regulating magnetic bearing of machine in region of determined resonance frequency of rotor
DE102009038775B4 (en) * 2009-08-25 2011-09-01 Siemens Aktiengesellschaft Control device and method for controlling a magnetic bearing
CN113700739A (en) * 2021-08-18 2021-11-26 北京奇峰聚能科技有限公司 Method for calculating variable modal frequency of magnetic suspension flywheel and self-adaptive notch filter set
CN113700739B (en) * 2021-08-18 2023-02-03 北京奇峰聚能科技有限公司 Method for calculating variable modal frequency of magnetic suspension flywheel and self-adaptive notch filter set

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4885491A (en) Unstable vibration prevention apparatus for magnetic bearing system
US6809449B2 (en) Controlled magnetic bearing apparatus
US6215218B1 (en) Control magnetic bearing
KR100644852B1 (en) Magnetic bearing protective device and turbomolecular pump
JPH0612827U (en) Magnetic bearing device
JP3463218B2 (en) Magnetic bearing device
JPH09126236A (en) Magnetic bearing device
JP3591158B2 (en) Turbo molecular pump power supply
JP2005240952A (en) Magnetic bearing device and turbo-type vacuum pump
JP6801481B2 (en) Magnetic bearing equipment and vacuum pump
JP3698773B2 (en) Turbo molecular pump
JP2002349566A (en) Magnetic bearing control device
JPH06147185A (en) Magnetic levitation type vacuum pump
JP3749805B2 (en) Magnetic bearing control device
JP2596376Y2 (en) Turbo molecular pump device
JP2004270778A (en) Magnetic bearing device
JPH048911A (en) Magnetic bearing device
JP7214805B1 (en) Magnetic bearing device and vacuum pump
JP2014045548A (en) Magnetic bearing vacuum pump
JP2000257633A (en) Magnetic bearing control device
JP2565155Y2 (en) Turbo molecular pump device
JPH07238897A (en) Turbo-molecular pump
JP3228297B2 (en) Motor drive method
JP3268322B2 (en) Inverter control device for magnetic bearing spindle device
JPH1151050A (en) Magnetic bearing device