JPH06261498A - Vibration suppressor for rotating machine - Google Patents

Vibration suppressor for rotating machine

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JPH06261498A
JPH06261498A JP5045556A JP4555693A JPH06261498A JP H06261498 A JPH06261498 A JP H06261498A JP 5045556 A JP5045556 A JP 5045556A JP 4555693 A JP4555693 A JP 4555693A JP H06261498 A JPH06261498 A JP H06261498A
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rotating machine
yoke
shaft
rotating
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Kazumichi Kato
一路 加藤
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Shinko Electric Co Ltd
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Shinko Electric Co Ltd
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    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/10Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system
    • F16F15/18Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using electric, magnetic or electromagnetic means
    • 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
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    • F16C39/00Relieving load on bearings
    • F16C39/06Relieving load on bearings using magnetic means
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
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Abstract

PURPOSE:To allow stabilized rotational operation over a wider r.p.m. range by suppressing vibration of rotary shaft. CONSTITUTION:Shaft 3 of a rotating machine is supported by a secondary yoke 102 arranged oppositely with electromagnets 101, LYa, etc., and displacement of the secondary yoke in the direction traversing the shaft is detected by means of a sensor 103Y. Magnetic force generated from the electromagnets is then controlled based on a detection signal from the sensor thus suppressing vibration of the shaft through the secondary yoke.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は高速かつ安定した回転
動作が必要とされる回転機に好適な振動抑制装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibration suppressing device suitable for a rotating machine which requires high speed and stable rotating operation.

【0002】[0002]

【従来の技術】図5は紡糸工程内の繊維機械等に適用さ
れるオーバハングローラ付回転機1の構成を示すもので
あり、同図には回転機1の軸線Jより片側の部分を裁断
した状態が示されている。同図に示す通り、回転機1の
本体は、駆動対象たる装置2に固定されている。3は回
転機1の回転軸たるシャフトであり、回転機1の本体内
部を貫通している。このシャフト1の周囲はロータ6に
よって取り囲まれており、このロータ6に回転駆動する
磁力を発生するステータ7がロータ6を取り囲むように
回転機本体の内側に取り付けられている。シャフト1の
一端はボールベアリングB1を介して本体端部の軸受部
41により支持されており、シャフト1の他端に至るま
での途中の部分は軸受部42によりボールベアリングB
2を介して支持される。そして、軸受部42から回転機
外部へ突出したシャフト3の端部にはローラ5が取り付
けられている。回転機1が発生する回転駆動力は、この
ローラ5を介し駆動対象たる装置に伝達される。
2. Description of the Related Art FIG. 5 shows a structure of a rotary machine 1 with an overhang roller which is applied to a textile machine or the like in a spinning process. In FIG. 5, a part on one side of an axis J of the rotary machine 1 is cut. The status is shown. As shown in the figure, the main body of the rotating machine 1 is fixed to the device 2 to be driven. Reference numeral 3 denotes a shaft which is a rotating shaft of the rotating machine 1, and penetrates the inside of the main body of the rotating machine 1. The circumference of the shaft 1 is surrounded by a rotor 6, and a stator 7 that generates a magnetic force for rotationally driving the rotor 6 is mounted inside the rotating machine body so as to surround the rotor 6. One end of the shaft 1 is supported by a bearing portion 41 at the end of the main body via a ball bearing B1, and a part of the way to the other end of the shaft 1 is supported by a bearing portion 42 by the ball bearing B.
Supported via 2. A roller 5 is attached to the end of the shaft 3 protruding from the bearing 42 to the outside of the rotating machine. The rotational driving force generated by the rotating machine 1 is transmitted to the device to be driven via the roller 5.

【0003】かかる構成を有する回転機1によれば、ス
テータ7が発生する磁力により、ロータ6に回転力が付
与され、この回転力がシャフト3を介してローラ5に伝
達される。そして、紡糸工程においては、このように回
転駆動されるローラ5より、糸に張力を付与したり、あ
るいは糸をガイドするといった処理が行われる。
According to the rotating machine 1 having such a structure, a rotating force is applied to the rotor 6 by the magnetic force generated by the stator 7, and this rotating force is transmitted to the roller 5 via the shaft 3. Then, in the spinning process, the roller 5 which is rotationally driven in this manner applies a tension to the yarn or guides the yarn.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、最近は、生
産効率の向上等の要請により、この種の回転機のローラ
が大形化しつつある。しかし、ローラを大形化すると、
これに伴って回転機の軸端負荷および軸端質量が大きく
なり、ローラを含む回転系に不釣り合い量に基づく大き
な振動が発生するという問題が生じる。以下、この問題
について図6〜図8を参照し説明する。
By the way, recently, due to a demand for improvement in production efficiency, the roller of this type of rotating machine is becoming larger. However, when the size of the roller is increased,
Along with this, the shaft end load and the shaft end mass of the rotating machine increase, which causes a problem that a large vibration is generated in the rotating system including the rollers based on the unbalanced amount. Hereinafter, this problem will be described with reference to FIGS.

【0005】回転系に振動を生じさせないためには、少
なくとも回転系自体の構造が振動の要因となるものを含
まず、不釣り合い量を有していない状態にする必要があ
る。しかしながら、ロータ等の回転系の個々の部品は完
全な軸対称形状とすることが困難であり、それらを組み
立てた回転系に至っては完全な軸対称に構成することは
極めて困難であるため、回転系の重心と回転系の回転軸
との間にはどうしても若干のずれが生じてしまう。この
ように重心が回転軸からずれた回転体を回転駆動した場
合、その回転速度に対応した周波数の振動が回転体に生
じる。さらにこのような重心のずれ以外にも回転系の不
釣り合い量を構成する原因が幾つかあり、かかる不釣り
合い量に起因した加振力が回転系に生じ、これによって
回転系に振動が生じることとなる。
In order to prevent the rotation system from vibrating, it is necessary that at least the structure of the rotation system itself does not include a factor that causes the vibration and that the structure does not have an unbalanced amount. However, it is difficult to make the individual components of the rotating system such as the rotor completely perfect in axial symmetry, and it is extremely difficult to construct a completely rotating symmetrical system in the assembled rotating system. A slight deviation will inevitably occur between the center of gravity of the system and the axis of rotation of the rotating system. When the rotating body whose center of gravity deviates from the rotation axis is rotationally driven as described above, vibration having a frequency corresponding to the rotation speed is generated in the rotating body. In addition to such a deviation of the center of gravity, there are several factors that constitute the unbalance amount of the rotating system, and the exciting force due to the unbalance amount is generated in the rotating system, which causes vibration in the rotating system. Becomes

【0006】図6は以上説明した不釣り合い量に起因し
て回転体に生じる振動の特性を例示するものであり、同
図における曲線Aは、図5に示す回転機1を回転駆動し
た場合の回転数Nとローラ5のa点に生じる振動の振幅
の関係を示している。一般にローラ、シャフト等からな
る回転系は固有振動数を有している。回転機1の回転数
が固有振動数以下である場合には、回転系が受ける上記
不釣り合い量に起因した加振の影響が少なく、図5に示
すようにロータ5には僅かな振幅の振動しか生じない。
従って、シャフトに過度な曲げ応力が加わることのない
正常な回転動作が得られる(図7参照)。
FIG. 6 exemplifies a characteristic of vibration generated in the rotating body due to the unbalance amount described above, and a curve A in the same figure shows a case where the rotating machine 1 shown in FIG. 5 is rotationally driven. The relationship between the rotation speed N and the amplitude of the vibration generated at the point a of the roller 5 is shown. Generally, a rotating system including rollers, shafts, etc. has a natural frequency. When the rotation speed of the rotating machine 1 is equal to or lower than the natural frequency, the influence of vibration caused by the unbalanced amount received by the rotating system is small, and the rotor 5 has a small amplitude vibration as shown in FIG. Only happens.
Therefore, it is possible to obtain a normal rotation operation without applying excessive bending stress to the shaft (see FIG. 7).

【0007】しかし、回転機1の回転数が固有振動数付
近になると、回転系がその不釣り合い量による加振力に
対して過敏に反応することとなり、ローラ等に大きな振
動が発生する。図6には1次固有振動数N1においてロ
ーラ5のa点の振幅が最大となる様子が示されている。
なお、実際は2次以上の高次の固有振動数が多数存在す
るが、図6では2次以上の固有振動数の図示は省略され
ている。そして、このように大きな振動がローラ5に発
生すると、シャフト3に大きな応力が作用し、最悪の場
合にはシャフト3が曲り、極めて危険な状態となる(図
8参照)。なお、図8はシャフト3の曲がり具合が実際
より誇張して図示されている。このように回転系に大き
な振動が発生するのを避けるため、一般的に回転機の定
格回転数NMAXは1次の固有振動数N1よりも低く設
定される。
However, when the rotation speed of the rotating machine 1 becomes close to the natural frequency, the rotating system becomes hypersensitive to the vibration force due to the unbalanced amount, and a large vibration is generated in the rollers and the like. FIG. 6 shows that the amplitude at the point a of the roller 5 is maximized at the primary natural frequency N 1 .
Although there are actually many high-order natural frequencies higher than the second order, the illustration of the natural frequencies higher than the second order is omitted in FIG. When such a large vibration is generated in the roller 5, a large stress is applied to the shaft 3, and in the worst case, the shaft 3 bends and becomes extremely dangerous (see FIG. 8). Note that FIG. 8 shows the bending state of the shaft 3 in an exaggerated manner than it actually is. In order to avoid the occurrence of large vibrations in the rotating system, the rated speed NMAX of the rotating machine is generally set to be lower than the primary natural frequency N 1 .

【0008】しかしながら、生産性を高めるためには、
定格回転数を高く設定する必要があり、そのためには以
下のような対策を講じる必要がある。 1次の固有振動数を高くする。 回転数が固有振動数と一致した場合に生じる振動の振
幅を低く抑える。 ここで、1次固有振動数を高めるためにはシャフト3の
径を大きくする必要がある。しかし、シャフト径を大き
くすると、シャフト3を支持するボールベアリングのd
n値が大きくなることによりボールベアリングの寿命が
低下する。このため、シャフトの大径化には限界があ
る。一方、1次固有振動数N1におけるローラの振動の
振幅は、回転系が有する不釣り合い量および減衰係数に
より決定されるが、不釣り合い量を小さくして安定性を
高めたり減衰係数を高めたりするのにも限界があり、1
次固有振動数におけるローラの振動を抑制するのは困難
であった。
However, in order to increase productivity,
It is necessary to set the rated speed to a high value, and the following measures must be taken for that purpose. Increase the primary natural frequency. The amplitude of vibration that occurs when the rotation speed matches the natural frequency is kept low. Here, in order to increase the primary natural frequency, it is necessary to increase the diameter of the shaft 3. However, if the shaft diameter is increased, d of the ball bearing that supports the shaft 3
The larger the n value, the shorter the life of the ball bearing. Therefore, there is a limit to increasing the diameter of the shaft. On the other hand, the amplitude of the roller vibration at the primary natural frequency N 1 is determined by the unbalance amount and the damping coefficient of the rotating system. However, the unbalance amount can be reduced to improve stability or increase the damping coefficient. There is a limit to what you can do, 1
It was difficult to suppress the vibration of the roller at the next natural frequency.

【0009】この発明は上述した事情に鑑みてなされた
ものであり、回転数と回転系の固有振動数とが一致した
場合においても回転機において大きな振動が発生せず、
回転機を高速、かつ、安全な状態で動作させることがで
きる振動抑制装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances. Even when the rotation speed and the natural frequency of the rotating system match, a large vibration does not occur in the rotating machine,
An object of the present invention is to provide a vibration suppressing device that can operate a rotating machine at a high speed and in a safe state.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】この発明による回転機の
振動抑制装置は、回転機の回転部を軸支するヨークと、
前記ヨークに対向配置された電磁石と、前記回転軸を横
切る方向の前記ヨークの変位を検出するセンサと、前記
センサから得られる検出信号に基づいて、前記電磁石に
より発生する磁力を制御し前記ヨークに生じる振動を抑
制する制御回路とを具備することを特徴としている。
A vibration suppressing device for a rotating machine according to the present invention comprises a yoke for axially supporting a rotating portion of the rotating machine,
An electromagnet arranged to face the yoke, a sensor for detecting the displacement of the yoke in a direction crossing the rotation axis, and a magnetic force generated by the electromagnet is controlled based on a detection signal obtained from the sensor. And a control circuit for suppressing the generated vibration.

【0011】[0011]

【作用】上記構成によれば、回転軸の振動に伴ってヨー
クが振動する。そして、この振動によるヨークの変位が
センサにより検出され、センサの検出信号に基づいて電
磁石の電流が制御され、ヨークを介し回転部の振動が抑
制される。
According to the above construction, the yoke vibrates with the vibration of the rotary shaft. Then, the displacement of the yoke due to this vibration is detected by the sensor, the current of the electromagnet is controlled based on the detection signal of the sensor, and the vibration of the rotating portion is suppressed via the yoke.

【0012】[0012]

【実施例】以下、図面を参照しこの発明の実施例を説明
する。 <第1実施例>図1はこの発明の第1実施例による振動
抑制装置200を備えた回転機の構成を示す一部裁断視
断面図である。また、図2は振動抑制装置200のI−
I’線視断面図である。なお、図2では、ロータ等の回
転機1の構成部品については煩雑化を避けるため図示が
省略されている。上述した従来の回転機(図5)はシャ
フト3の両端がボールベアリングを介して軸受に支持さ
れた構成であったが、図1に示す回転機1には、図5に
おける軸受部41に代えて、振動抑制装置200が設け
られている。以下、本実施例に係る振動抑制装置の構成
を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. <First Embodiment> FIG. 1 is a partially cutaway sectional view showing the structure of a rotating machine including a vibration suppressing device 200 according to a first embodiment of the present invention. Further, FIG. 2 shows I- of the vibration suppressing device 200.
It is a sectional view taken along line I '. In FIG. 2, the components of the rotating machine 1 such as the rotor are not shown in order to avoid complication. The conventional rotary machine (FIG. 5) described above has a configuration in which both ends of the shaft 3 are supported by bearings via ball bearings. However, in the rotary machine 1 shown in FIG. 1, instead of the bearing portion 41 in FIG. Thus, the vibration suppressing device 200 is provided. The configuration of the vibration suppressing device according to this embodiment will be described below.

【0013】102は円筒形状をなす2次ヨークであ
り、この2次ヨーク102の内部をシャフト3が貫通し
ている。この2次ヨーク102の軸方向に沿って中央か
ら約半分の円筒部分はボールベアリングB1を介してシ
ャフト3を支持しており、2次ヨーク102の残りの円
筒部分はゴム、金属バネ等による弾性体104を介して
回転機本体の端部に固定されている。
Reference numeral 102 denotes a secondary yoke having a cylindrical shape, and the shaft 3 penetrates the inside of the secondary yoke 102. A cylindrical portion of about half along the axial direction of the secondary yoke 102 supports the shaft 3 via a ball bearing B1, and the remaining cylindrical portion of the secondary yoke 102 is made of elastic material such as rubber or metal spring. It is fixed to the end of the main body of the rotating machine via the body 104.

【0014】1次ヨーク101は円環状をなしており、
2次ヨーク102と対向し、かつ、同心円をなすように
回転機本体の内壁に取り付けられている。図2に示すよ
うに、1次ヨーク101はその内周から2次ヨークのあ
る側に向けて8個の磁極が突出しており、これらの磁極
にはコイルLYa,LYb,LXa,LXb,LYc,
LYd,LXc,LXdが各々巻回されている。図1に
はこれらの8個のコイルのうちコイルLYaが図示され
ている。
The primary yoke 101 has an annular shape,
It is attached to the inner wall of the main body of the rotating machine so as to face the secondary yoke 102 and form a concentric circle. As shown in FIG. 2, the primary yoke 101 has eight magnetic poles projecting from the inner circumference toward the side where the secondary yoke is located. These magnetic poles have coils LYa, LYb, LXa, LXb, LYc,
LYd, LXc, and LXd are each wound. FIG. 1 shows the coil LYa among these eight coils.

【0015】コイルLYaおよびLYbは、直列接続ま
たは並列接続されており、これらに対する通電が行われ
ることにより、図2に破線および矢印によって示すよう
に、1次ヨーク101→コイルLYb内の磁極→2次ヨ
ーク102→コイルLYa内の磁極→1次ヨーク101
という磁路を通過する磁束が発生され、2次ヨーク10
2がY方向に吸引されるようになっている。他の各コイ
ルの組、すなわち、コイルLXaおよびLXb、コイル
LYcおよびLYd、コイルLXcおよびLXdについ
ても同様であり、これらの各組をなすコイルおよび1次
ヨーク101から突出した各磁極により、2次ヨーク1
02をX方向、−Y方向および−X方向に吸引する電磁
石が構成されている。なお、1次ヨーク101および2
次ヨーク102に渦電流が発生し、これが2次ヨーク1
02に外乱として作用する可能性があるが、この影響が
看過できない場合には1次ヨーク101および2次ヨー
ク102を共に積層構造として渦電流を低減すればよ
い。
The coils LYa and LYb are connected in series or in parallel, and by energizing them, the primary yoke 101 → the magnetic pole in the coil LYb → 2 as shown by the broken line and arrow in FIG. Next yoke 102 → Magnetic pole in coil LYa → Primary yoke 101
A magnetic flux passing through the magnetic path
2 is sucked in the Y direction. The same applies to the other sets of coils, that is, the coils LXa and LXb, the coils LYc and LYd, and the coils LXc and LXd, and the secondary coil is formed by the coils and the magnetic poles protruding from the primary yoke 101. York 1
An electromagnet is configured to attract 02 in the X direction, the -Y direction, and the -X direction. The primary yokes 101 and 2
Eddy current is generated in the secondary yoke 102, which is the secondary yoke 1.
02 may act as a disturbance, but when this effect cannot be overlooked, the primary yoke 101 and the secondary yoke 102 may be laminated to reduce the eddy current.

【0016】また、2次ヨーク102と対向するように
距離センサ103Xおよび103Yが配置されており、
これらの距離センサにより2次ヨーク103までの距離
に応じた検出信号が出力される。なお、図1では距離セ
ンサ103Yのみが図示されている。距離センサ103
Xおよび103Yとしては、例えば渦電流式のもの、ま
たは光学式のものを用いることができる。
Distance sensors 103X and 103Y are arranged so as to face the secondary yoke 102,
These distance sensors output a detection signal according to the distance to the secondary yoke 103. Note that only the distance sensor 103Y is shown in FIG. Distance sensor 103
As X and 103Y, for example, an eddy current type or an optical type can be used.

【0017】距離センサ103Yおよび103Xから得
られる検出信号は、図1における制振制御回路100に
供給される。この制振制御回路100は各距離センサか
らの検出信号に基づいて、2次ヨーク102のY方向ま
たはX方向の振動を抑制する磁束が発生されるようにコ
イルLYa,LYb,LXa,LXb,LYc,LY
d,LXc,LXdの通電量を制御するものである。
Detection signals obtained from the distance sensors 103Y and 103X are supplied to the vibration suppression control circuit 100 shown in FIG. The damping control circuit 100, based on a detection signal from each distance sensor, generates a magnetic flux that suppresses the vibration of the secondary yoke 102 in the Y direction or the X direction, so that the coils LYa, LYb, LXa, LXb, LYc are generated. , LY
It controls the energization amount of d, LXc, and LXd.

【0018】図3は制振制御回路100の全回路のうち
2次ヨーク102のY方向の振動の抑制に係る部分を示
すものである。同図において、距離センサ103Yから
得られる検出信号は、センサアンプ111Yを介してコ
ントローラ112Yに与えられる。コントローラ112
Yは、センサアンプ111Yの出力信号に対してPID
制御を含む所定の処理を施し、加算器121Yおよび減
算器122Yへ出力する。ここで、コントローラ112
Yの出力信号には比例要素(P)、積分要素(I)およ
び微分要素(D)が含まれるが、これらのうち比例要素
(P)は、シャフト3が振動しておらず2次ヨーク10
2が理想的な位置にある状態では0となり、2次ヨーク
102が理想的な位置からY方向に変位するとその変位
量に応じた負の値となり、逆に−Y方向に変位した場合
には変位量に応じた正の値となる。この比例要素(P)
および積分要素(I)は2次ヨーク102を定位置に維
持する制御信号として機能する。また、微分要素(D)
は回転系の振動の減衰係数を高めるための制御信号とし
て機能する。加算器121Yは所定の一定電流指令値S
に対しコントローラ112Yの出力信号を加算して出力
し、減算器122Yは一定電流指令値Sからコントロー
ラ112Yの出力電流を減算して出力する。加算器12
1Yおよび減算器122Yの各出力信号はパワーアンプ
131Yおよび132Yに各々入力される。そして、パ
ワーアンプ131YはコイルLYaおよびLYbを駆動
し、他方、パワーアンプ132YはコイルLYcおよび
LYdを駆動する。
FIG. 3 shows a part of the entire circuit of the vibration suppression control circuit 100 which is related to suppression of vibration of the secondary yoke 102 in the Y direction. In the figure, the detection signal obtained from the distance sensor 103Y is given to the controller 112Y via the sensor amplifier 111Y. Controller 112
Y is a PID for the output signal of the sensor amplifier 111Y.
Predetermined processing including control is performed and output to the adder 121Y and the subtractor 122Y. Here, the controller 112
The output signal of Y includes a proportional element (P), an integral element (I), and a derivative element (D). Among these, the proportional element (P) is the secondary yoke 10 because the shaft 3 does not vibrate.
When 2 is in the ideal position, it is 0, and when the secondary yoke 102 is displaced from the ideal position in the Y direction, it has a negative value corresponding to the displacement amount. Conversely, when it is displaced in the -Y direction, It becomes a positive value according to the amount of displacement. This proportional element (P)
And the integral element (I) functions as a control signal to keep the secondary yoke 102 in place. Also, the differential element (D)
Functions as a control signal for increasing the damping coefficient of the vibration of the rotating system. The adder 121Y has a predetermined constant current command value S
On the other hand, the output signal of the controller 112Y is added and output, and the subtractor 122Y subtracts the output current of the controller 112Y from the constant current command value S and outputs it. Adder 12
The output signals of 1Y and subtractor 122Y are input to power amplifiers 131Y and 132Y, respectively. The power amplifier 131Y drives the coils LYa and LYb, while the power amplifier 132Y drives the coils LYc and LYd.

【0019】以上、Y方向の振動抑制に係る回路構成を
説明したが、これと同様な構成を有し、距離センサ10
3Xの検出信号に基づいてコイルLXa,LXb,LX
c,LXdに対する通電量を制御する回路が制振制御回
路100内に設けられている。
The circuit configuration relating to vibration suppression in the Y direction has been described above. However, the distance sensor 10 has a configuration similar to this.
Coil LXa, LXb, LX based on 3X detection signal
A circuit for controlling the energization amount for c and LXd is provided in the vibration suppression control circuit 100.

【0020】以下、本実施例の動作を説明する。ステー
タ7が発生する磁界によりロータ6が回転駆動され、シ
ャフト3が回転する。回転機1の回転数が1次固有振動
数よりも低く、シャフト3に大きな振動が発生せず2次
ヨーク102は理想的な位置にある場合には、コントロ
ーラ112Yの出力信号は0となる。従って、この場
合、一定電流指令値Sに対応した電流が各コイルに供給
されることとなり、2次ヨークはY方向、X方向、−Y
方向および−X方向の4方向に均等な磁力によって吸引
され、理想的な位置を維持する。
The operation of this embodiment will be described below. The magnetic field generated by the stator 7 drives the rotor 6 to rotate, and the shaft 3 rotates. When the rotation speed of the rotating machine 1 is lower than the primary natural frequency, no large vibration is generated in the shaft 3, and the secondary yoke 102 is in the ideal position, the output signal of the controller 112Y becomes zero. Therefore, in this case, the current corresponding to the constant current command value S is supplied to each coil, and the secondary yoke has the Y direction, the X direction, and the −Y direction.
Are attracted by magnetic forces that are uniform in the four directions, the negative direction and the -X direction, to maintain the ideal position.

【0021】これに対し、回転機1の回転数が回転系の
固有振動数付近である場合には、シャフト3に軸方向を
横切る方向の大きな振動が発生し易くなる。かかる振動
が発生した場合、その振動はボールベアリングB1を介
して2次ヨーク102に伝達される。ここで、2次ヨー
ク102が例えばY方向および−Y方向に振動したとす
ると、この振動に基づく2次ヨーク102の変位が距離
センサ103Yおよびセンスアンプ111Yを介してコ
ントローラ112Yにより検知され、コントローラ11
2Yからその変位量に応じた信号が出力される。ここ
で、コントローラ112Yの出力信号中の比例要素
(P)は、2次ヨーク102の変位方向がY方向の場合
には負の値となってコイルLYa,LYbの電流を減少
せしめると共にコイルLYcおよびLYdの電流を増加
させる。逆に2次ヨーク102の変位方向が−Y方向で
ある場合、比例成分(P)は正となり、コイルLYaお
よびLYbの電流を増加せしめると共にコイルLYcお
よびLYdの電流を減少させる。このようなコントロー
ラ112Yの出力信号中の比例成分(P)と共に積分成
分(I)が各コイルの通電量の制御に使用されることに
より、2次ヨーク102を介しシャフト3をY方向に関
し定位置に維持する制御が行われる。また、コントロー
ラ112Yの出力信号中の微分成分(D)は、上記比例
要素(P)よりも位相の進んだ状態で各コイルの通電量
の制御に寄与し、シャフト3を含む回転系の減衰係数を
高める機能を果す。2次ヨーク102のX方向の振動
も、距離センサ103Xから得られる検出信号に基づき
Y方向の場合と同様な動作により抑制される。
On the other hand, when the rotation speed of the rotating machine 1 is near the natural frequency of the rotating system, a large vibration is likely to occur in the shaft 3 in the direction transverse to the axial direction. When such vibration occurs, the vibration is transmitted to the secondary yoke 102 via the ball bearing B1. Here, if the secondary yoke 102 vibrates in the Y direction and the −Y direction, for example, the displacement of the secondary yoke 102 based on this vibration is detected by the controller 112Y via the distance sensor 103Y and the sense amplifier 111Y, and the controller 11
A signal corresponding to the amount of displacement is output from 2Y. Here, the proportional element (P) in the output signal of the controller 112Y has a negative value when the displacement direction of the secondary yoke 102 is in the Y direction, which reduces the currents of the coils LYa and LYb, and the coil LYc and Increase LYd current. Conversely, when the displacement direction of the secondary yoke 102 is the -Y direction, the proportional component (P) becomes positive, increasing the currents of the coils LYa and LYb and decreasing the currents of the coils LYc and LYd. By using the proportional component (P) in the output signal of the controller 112Y and the integral component (I) to control the energization amount of each coil, the shaft 3 is fixedly positioned in the Y direction via the secondary yoke 102. The control to maintain at. Further, the differential component (D) in the output signal of the controller 112Y contributes to the control of the energization amount of each coil in a state in which the phase is advanced from the proportional element (P), and the damping coefficient of the rotating system including the shaft 3 Fulfill the function of enhancing. The vibration of the secondary yoke 102 in the X direction is also suppressed by the same operation as in the Y direction based on the detection signal obtained from the distance sensor 103X.

【0022】以上説明したように、本実施例による振動
抑制装置によれば、回転機の回転数が固有振動数に一致
しシャフト3に大きな振動が発生し易い状況においても
振動を効果的に抑制することができ、回転機の動作を振
動の少ない安定したものとすることができる。図6にお
ける曲線Bは、本実施例により振動抑制装置を取り付け
た場合の回転機1の回転数Nとローラ5のa点の振幅の
関係を示すものである。振動抑制装置を有しない従来の
回転機1の特性(曲線A)に比し、1次固有振動数付近
における振動が極めて低い振幅値に抑えられているのが
分る。
As described above, according to the vibration suppressing device of the present embodiment, the vibration is effectively suppressed even in the situation where the rotation frequency of the rotating machine matches the natural frequency and the large vibration is likely to occur on the shaft 3. Therefore, the operation of the rotating machine can be made stable with less vibration. A curve B in FIG. 6 shows the relationship between the rotation speed N of the rotating machine 1 and the amplitude of the point a of the roller 5 when the vibration suppressing device is attached according to this embodiment. It can be seen that the vibration in the vicinity of the primary natural frequency is suppressed to an extremely low amplitude value as compared with the characteristic (curve A) of the conventional rotating machine 1 having no vibration suppressing device.

【0023】<変形例>以上説明した実施例について次
のような変形例が考えられる。 (1)上記実施例ではX,Y各方向について各々1個の
距離センサを設けたが、各方向について2個の距離セン
サ、すなわち、Y方向の場合だと2次ヨークのY方向へ
の接近を検出するセンサと−Y方向への接近を検出する
センサとを設ける。また、各方向について2個のセンサ
の出力を差動増幅して振動抑制とための制御に使用す
る。上記実施例に比し、2次ヨークの変位についての検
出感度が2倍になると共に温度変化等に起因してセン
サ、アンプ等に生じる同相雑音信号を除去することがで
き、変位の測定精度が向上する。
<Modification> The following modifications of the embodiment described above are conceivable. (1) In the above embodiment, one distance sensor is provided for each of the X and Y directions, but two distance sensors are provided for each direction, that is, in the case of the Y direction, the secondary yoke approaches the Y direction. And a sensor for detecting the approach in the -Y direction. Further, the outputs of the two sensors in each direction are differentially amplified and used for control for suppressing vibration. Compared with the above embodiment, the detection sensitivity for the displacement of the secondary yoke is doubled, and the common-mode noise signal generated in the sensor, the amplifier, etc. due to the temperature change can be removed, and the displacement measurement accuracy is improved. improves.

【0024】(2)上記実施例では、一定電流指令によ
り各コイルに一定電流を供給すると共に2次ヨーク10
2の理想的な位置からの変化分に応答し一方の電磁石に
流す電流を上記一定電流から増加させると共に他方の電
磁石に流す電流を上記一定電流から減少させるようにし
た。しかし、このように各コイルに一定電流を流すので
はなく、2次ヨーク102が変位した場合には一方の電
磁石に電流を流すことのみにより元に位置に復帰させる
ようにしてもよい。すなわち、2次ヨーク102がY方
向に変位してコントローラから負の出力信号が得られた
場合はこの信号に対応した電流をコイルLYc,LYd
のみに供給し、−Y方向に変位してコントローラから正
の出力信号が得られた場合にはこの信号に対応した電流
をコイルLYa,LYbのみに供給するように構成す
る。具体的には、加算器121Yおよび減算器122Y
に代えて正の信号のみを通過させるリミタと負の信号の
みを通過させるリミタをパワーアンプ131Y、132
Yの各々の前段に配置し、各リミタにコントローラ11
2Yの出力信号を与えるようにすればよい。
(2) In the above embodiment, a constant current is supplied to each coil according to a constant current command and the secondary yoke 10 is used.
In response to the change from the ideal position of 2, the current flowing through one electromagnet is increased from the constant current and the current flowing through the other electromagnet is decreased from the constant current. However, instead of supplying a constant current to each coil as described above, when the secondary yoke 102 is displaced, the current may be supplied to one of the electromagnets to restore the original position. That is, when the secondary yoke 102 is displaced in the Y direction and a negative output signal is obtained from the controller, the current corresponding to this signal is applied to the coils LYc and LYd.
When a positive output signal is obtained from the controller after displacement in the -Y direction, a current corresponding to this signal is supplied only to the coils LYa and LYb. Specifically, the adder 121Y and the subtractor 122Y
Instead of a limiter that passes only a positive signal and a limiter that passes only a negative signal,
Arranged in front of each Y, each limiter has a controller 11
A 2Y output signal may be given.

【0025】(3)制振制御回路は回転機本体の外側に
配置し、ケーブルにより回転機本体内部の各センサ、各
コイルと接続してもよい。 (4)弾性体のばね力により2次ヨークを介してボール
ベアリングにシャフトの軸心に向う方向の予圧を与えて
もよい。このようにすることでボールベアリングの特性
を安定化することができる。
(3) The vibration suppression control circuit may be arranged outside the rotating machine main body and connected to each sensor and each coil inside the rotating machine main body by a cable. (4) The spring force of the elastic body may apply a preload to the ball bearing through the secondary yoke in the direction toward the shaft center. By doing so, the characteristics of the ball bearing can be stabilized.

【0026】<第2実施例>この発明の第2実施例の構
成を図4に示す。本実施例は1次ヨーク101の各磁極
と2次ヨーク102との間の空隙部G、G、…(図2参
照)に弾性体104を介挿し、2次ヨーク102を1次
ヨーク101により弾性支持した構成となっている。本
実施例においても上記第1実施例と同様な効果が得られ
る。
<Second Embodiment> FIG. 4 shows the configuration of the second embodiment of the present invention. In this embodiment, the elastic body 104 is inserted in the gaps G, G, ... (See FIG. 2) between each magnetic pole of the primary yoke 101 and the secondary yoke 102, and the secondary yoke 102 is formed by the primary yoke 101. It is elastically supported. In this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
回転機の回転部を軸支するヨークと、前記ヨークに対向
配置された電磁石と、前記回転軸を横切る方向の前記ヨ
ークの変位を検出するセンサと、前記センサから得られ
る検出信号に基づいて、前記電磁石により発生する磁力
を制御して前記ヨークの振動を抑制する制御回路とを設
けたので、回転機の回転部に発生する振動を抑制するこ
とができ、回転機の回転数が固有振動数付近である場合
においても大きな振動を発生させることなく、広範囲の
回転数において安定した回転動作をさせることができる
という効果が得られる。
As described above, according to the present invention,
Based on a detection signal obtained from a sensor that detects a displacement of the yoke in a direction crossing the rotation axis, a yoke that axially supports the rotating portion of the rotating machine, an electromagnet that is arranged to face the yoke, and a direction that intersects the rotation axis, Since the control circuit for controlling the magnetic force generated by the electromagnet and suppressing the vibration of the yoke is provided, the vibration generated in the rotating part of the rotating machine can be suppressed, and the rotation frequency of the rotating machine is the natural frequency. Even in the vicinity, it is possible to obtain an effect that stable rotation operation can be performed in a wide range of rotation speeds without generating large vibration.

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

【図1】 この発明の第1実施例による振動抑制装置を
適用した回転機の一部裁断視断面図である。
FIG. 1 is a partially cutaway sectional view of a rotating machine to which a vibration suppressing device according to a first embodiment of the present invention is applied.

【図2】 図1のI−I’線視断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line I-I ′ of FIG.

【図3】 同実施例における制振制御回路100の構成
を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a vibration suppression control circuit 100 in the embodiment.

【図4】 この発明の第2実施例による振動抑制装置を
適用した回転機の一部裁断視断面図である。
FIG. 4 is a partially cutaway sectional view of a rotating machine to which a vibration suppressing device according to a second embodiment of the present invention is applied.

【図5】 従来の回転機の構成を示す一部裁断視断面図
である。
FIG. 5 is a partially cutaway sectional view showing a configuration of a conventional rotating machine.

【図6】 同回転機における回転数とローラに発生する
振動との関係および本発明の効果を説明する図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining the relationship between the number of revolutions of the rotating machine and the vibration generated in the roller and the effect of the present invention.

【図7】 回転数が固有振動数と一致しない場合におけ
る回転機の挙動を説明する図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating the behavior of the rotating machine when the rotation speed does not match the natural frequency.

【図8】 回転数が固有振動数と一致した場合における
回転機の挙動を説明する図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating the behavior of the rotating machine when the rotation speed matches the natural frequency.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1……回転機、3……シャフト、101……1次ヨー
ク、102……2次ヨーク、103X,103Y……距
離センサ、LYa,LYb,LXa,LXb,LYc,
LYd,LXc,LXd…コイル、200……振動抑制
装置。
1 ... Rotating machine, 3 ... Shaft, 101 ... Primary yoke, 102 ... Secondary yoke, 103X, 103Y ... Distance sensor, LYa, LYb, LXa, LXb, LYc,
LYd, LXc, LXd ... Coil, 200 ... Vibration suppressing device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 回転機の回転部を軸支するヨークと、 前記ヨークに対向配置された電磁石と、 前記回転軸を横切る方向の前記ヨークの変位を検出する
センサと、 前記センサから得られる検出信号に基づいて、前記電磁
石により発生する磁力を制御し前記ヨークに生じる振動
を抑制する制御回路とを具備することを特徴とする回転
機の振動抑制装置。
1. A yoke that axially supports a rotating portion of a rotating machine, an electromagnet that is arranged to face the yoke, a sensor that detects displacement of the yoke in a direction crossing the rotating shaft, and a detection obtained from the sensor. A vibration suppressing device for a rotating machine, comprising: a control circuit that controls a magnetic force generated by the electromagnet based on a signal to suppress vibration generated in the yoke.
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