JPH0678624U - Magnetic bearing device - Google Patents

Magnetic bearing device

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JPH0678624U
JPH0678624U JP018071U JP1807193U JPH0678624U JP H0678624 U JPH0678624 U JP H0678624U JP 018071 U JP018071 U JP 018071U JP 1807193 U JP1807193 U JP 1807193U JP H0678624 U JPH0678624 U JP H0678624U
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雅之 山本
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セイコー精機株式会社
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    • 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
    • F16C2360/00Engines or pumps
    • F16C2360/44Centrifugal pumps
    • F16C2360/45Turbo-molecular pumps

Abstract

(57)【要約】 【目的】 実際の大外乱のみを検出し、大外乱検出によ
る回転体の回転停止回数を少なくして、効率的に装置を
運転する。 【構成】 位置センサ14a、14b及び15a、15
bの検知信号から位置検出回路20a、20bは、位置
センサ14a、14b及び15a、15bの取付け位置
におけるロータ10の変位xSh,xSbを得るようになっ
ている。演算回路21は、この変位xSh,xSbに所定の
演算処理を施すことよって、保護ベアリングの取付け位
置におけるロータ10の変位xPh,xPbを得るようにな
っている。保護シーケンス回路22は、この変位xPh
Pbを基に、大外乱の判断を行い、大外乱が生じている
と判断した場合、ロータ10の回転停止を指令する制御
信号を出力する。
(57) [Summary] [Purpose] To detect the actual large disturbance only, reduce the number of times of rotation stop of the rotor due to the large disturbance detection, and operate the device efficiently. [Structure] Position sensors 14a, 14b and 15a, 15
The position detection circuits 20a and 20b obtain the displacements x Sh and x Sb of the rotor 10 at the mounting positions of the position sensors 14a, 14b and 15a, 15b from the detection signal of b. The arithmetic circuit 21 is adapted to obtain the displacements x Ph and x Pb of the rotor 10 at the mounting positions of the protective bearings by subjecting the displacements x Sh and x Sb to predetermined arithmetic processing. The protection sequence circuit 22 determines the displacement x Ph ,
A large disturbance is judged based on x Pb , and when it is judged that a large disturbance has occurred, a control signal for instructing rotation stop of the rotor 10 is output.

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、例えば、ターボ分子ポンプやスピンドル等に 用いられる磁気軸受装置に関する。 The present invention relates to a magnetic bearing device, for example, a magnetic bearing device used in a turbo molecular pump, a spindle, or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior art]

近年、ICの製造等の高度のクリーン環境が要求される場所で使用される、例 えばターボ分子ポンプ等では、ロータを電磁石の磁力によって浮上させ、これを 非接触で保持する磁気軸受装置が用いられている。 2. Description of the Related Art In recent years, in a place where a highly clean environment such as IC manufacturing is required, for example, in a turbo molecular pump, a magnetic bearing device that floats a rotor by the magnetic force of an electromagnet and holds it in a non-contact manner is used. Has been.

【0003】 図4は、磁気軸受装置の概略構成を表したものである。この磁気軸受装置では 、ロータ10は、電磁石11a、11b及び12a、12bが発生する磁力によ り磁気浮上される。ロータ10の位置は、位置センサ14a、14b、15a、 15bにより検出されるようになっており、この検出値は、図示しない制御回路 に供給されるようになっている。ロータ10の浮上位置は、この図示しない制御 回路による電磁石11a、11b及び12a、12bの励磁電流の制御によって 、所定位置(制御中心)に保たれるようになっている。FIG. 4 shows a schematic configuration of a magnetic bearing device. In this magnetic bearing device, the rotor 10 is magnetically levitated by the magnetic force generated by the electromagnets 11a, 11b and 12a, 12b. The position of the rotor 10 is detected by position sensors 14a, 14b, 15a, 15b, and the detected value is supplied to a control circuit (not shown). The floating position of the rotor 10 is maintained at a predetermined position (center of control) by controlling the exciting current of the electromagnets 11a, 11b and 12a, 12b by a control circuit (not shown).

【0004】 電磁石11a、11bと電磁石12a、12bの外側には、電磁石11a、1 1b及び12a、12bより内径が小さく、ロータ10の径より内径が大きい保 護ベアリング16、17が、それぞれ設けられ、ロータ10が直接電磁石11a 、11b及び12a、12bと接触しないようになっている。所定位置に磁気浮 上されたロータ10は、モーター18によって高速回転されるようになっている 。Outside the electromagnets 11a and 11b and the electromagnets 12a and 12b, there are provided protective bearings 16 and 17 each having an inner diameter smaller than that of the electromagnets 11a, 11b and 12a and 12b, and larger than that of the rotor 10. The rotor 10 does not come into direct contact with the electromagnets 11a, 11b and 12a, 12b. The rotor 10 magnetically levitated at a predetermined position is rotated at high speed by a motor 18.

【0005】 このような磁気軸受装置では、ロータ10の回転時に制御回路等に故障が発生 したり、あるいは、外部から過大な振動、衝撃等が加わったりすると、制御不能 となって、ロータ10は大きく振れ回ることがある。また、ロータ10を停止状 態から定格回転数まで回転させる時も、その過程において共振点を通過しなけれ ばならないので、ロータ10は大きく振れ回る場合がある。In such a magnetic bearing device, if a failure occurs in the control circuit or the like when the rotor 10 rotates, or if excessive vibration or shock is applied from the outside, the control becomes impossible and the rotor 10 is There may be large swings. Also, when the rotor 10 is rotated from the stopped state to the rated speed, the rotor 10 must pass through the resonance point in the process, so that the rotor 10 may swing around greatly.

【0006】 ところで、このロータ10の振れ回りには、シリンドリカルモードの振れ回り とコニカルモードの振れ回りとがあり、磁気軸受装置では、ロータ10が停止状 態から定格回転数になるまで、これら2つのモードの共振点を通過しなければな らない。By the way, whirling of the rotor 10 includes whirling in a cylindrical mode and whirling in a conical mode, and in a magnetic bearing device, these two conditions are required until the rotor 10 reaches a rated speed from a stopped state. It must pass through the resonance points of one mode.

【0007】 図5及び図6は、シリンドリカルモードとコニカルモードにおけるロータ10 の振れ回りをそれぞれ表したものである。 なお、図においてxPh,xPbは、保護ベアリング16、17の取付け位置にお けるロータ10中心の制御中心Oからの変位を表しており、xSh,xSbは、位置 センサ14a及び14bと位置センサ15a及び15bの取付け位置におけるロ ータ10中心の制御中心Oからの変位を表わしたものである。FIGS. 5 and 6 show whirling of the rotor 10 in the cylindrical mode and the conical mode, respectively. In the figure, x Ph and x Pb represent displacements of the center of the rotor 10 from the control center O at the mounting positions of the protective bearings 16 and 17, and x Sh and x Sb represent position sensors 14a and 14b. The displacement of the center of the rotor 10 from the control center O at the mounting position of the position sensors 15a and 15b is shown.

【0008】 図5に示すシリンドリカルモードでは、ロータ10は、その各部において振幅 (回転半径)をほぼ等しくして矢印A、A′で示すように振れ回る。すなわち、 xPh≒xSh≒xSb≒xPbという関係で振れ回る。 一方、図6のコニカルモードでは、ロータ10は、矢印B、B′で示すように 、ある特定の点Cを固定点として、ロータ10の両端部において振れ回りの振幅 (回転半径)を大きくして振れ回る。すなわち、〔xPh〕>〔xSh〕,〔xPb〕 >〔xSb〕という関係で振れ回る。In the cylindrical mode shown in FIG. 5, the rotor 10 oscillates as indicated by arrows A and A ′ with the amplitudes (rotation radii) of the respective parts being substantially equal. That is, it swings around in the relationship of x Ph ≈x Sh ≈x Sb ≈x Pb . On the other hand, in the conical mode of FIG. 6, the rotor 10 has a certain point C as a fixed point as shown by arrows B and B ′, and the swinging amplitude (rotation radius) is increased at both ends of the rotor 10. Swing around. That is, it swings around in the relation of [x Ph ]> [x Sh ], [x Pb ]> [x Sb ].

【0009】 但し、変位xPh,xPb及びxSh,xSbは、ロータ10が制御中心Oより上方に 振れている時は正の値をとり、下方に振れている時は負の値をとるとする。また 、この明細書において、〔n〕はnの絶対値を表すこととする。 以上のような振れ回りにおいて、振幅が更に大きくなると、ロータ10は保護 ベアリング16、17に接触するようになる。保護ベアリング16、17は、こ のような場合を想定して設けられているものではあるが、接触時にロータ10が 高回転であったり、あるいは、低回転であってもこのような接触状態が長く続い たりすると、保護ベアリング16、17が著しく消耗してしまう。そして、最終 的には保護ベアリング16、17がかじりついてロータ10自体に損傷を与えて しまう虞れがある。However, the displacements x Ph , x Pb and x Sh , x Sb take a positive value when the rotor 10 swings above the control center O, and a negative value when it swings below. Let's take. Moreover, in this specification, [n] represents the absolute value of n. When the amplitude further increases in the above-described whirling, the rotor 10 comes into contact with the protective bearings 16 and 17. Although the protective bearings 16 and 17 are provided for such a case, even if the rotor 10 rotates at high speed or low speed at the time of contact, such contact state is not provided. If it lasts for a long time, the protective bearings 16 and 17 will be consumed significantly. Finally, there is a risk that the protective bearings 16 and 17 will bite and damage the rotor 10 itself.

【0010】 そこで、このようなロータ10への損傷を防ぐため、磁気軸受装置では、ロー タ10が保護ベアリング16、17に接触する程、振れ回りの振幅が大きくなる と、これを大外乱と判断して、直ちにロータ10の回転を停止させるようにして いる。Therefore, in order to prevent such damage to the rotor 10, in the magnetic bearing device, when the rotor 10 comes into contact with the protective bearings 16 and 17 and the amplitude of whirling becomes large, this causes a large disturbance. Upon determination, the rotation of the rotor 10 is immediately stopped.

【0011】 但し、大外乱の判断は、各位置センサ14a、14b及び15a、15bによ ってロータ10の振れ回りの振幅を監視することにより、この検出値である変位 xSh,xSbを基に行われる。すなわち、変位xSh,xSbが、予め設定された所定 の振幅値(しきい値)より大きいか否かで、大外乱の判断を行う。However, the large disturbance is determined by monitoring the amplitude of the whirling of the rotor 10 by each of the position sensors 14a, 14b and 15a, 15b, and detecting the displacements x Sh , x Sb which are the detected values. It is done based on. That is, the large disturbance is determined by whether or not the displacements x Sh and x Sb are larger than a predetermined amplitude value (threshold value) set in advance.

【0012】 ところが、磁気軸受装置の構造上の制約から、位置センサ14a、14b及び 15a、15bは、保護ベアリング16、17よりも内側に取付けられているの で、図6に示すようなコニカルモードでは、変位xSh,xSbは、保護ベアリング 16、17近傍での実際の振れ回り振幅、すなわち変位xPh,xPbより小さい値 となる。However, because of the structural limitation of the magnetic bearing device, the position sensors 14a, 14b and 15a, 15b are mounted inside the protective bearings 16, 17, so that the conical mode as shown in FIG. Then, the displacements x Sh and x Sb are smaller than the actual whirling amplitudes in the vicinity of the protective bearings 16 and 17, that is, the displacements x Ph and x Pb .

【0013】 従って、ロータ10が保護ベアリング16、17に接触しないという条件で、 変位xSh,xSbによって大外乱の判断をしようとするには、コニカルモードにお いて変位xPh,xPbが最大値を取った時の変位xSh,xSbをしきい値として設定 する必要があり、従来では、このコニカルモードでの振れ回りを基準に設定した しきい値を基に大外乱の判断を行っていた。Therefore, in order to judge the large disturbance by the displacements x Sh , x Sb under the condition that the rotor 10 does not contact the protective bearings 16, 17, the displacements x Ph , x Pb in the conical mode are It is necessary to set the displacement x Sh , x Sb when the maximum value is taken as a threshold value. Conventionally, the large disturbance is judged based on the threshold value that is set based on the whirling in this conical mode. I was going.

【0014】[0014]

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

しかし、このようにコニカルモードを基準に大外乱の判断を行うと、しきい値 の幅が狭いので、シリンドリカルモードでロータ10が振れ回った場合に、その 振れ回り振幅が、保護ベアリング16、17と接触する程大きくないにもかかわ らず、大外乱であると判断してしまう。 However, when a large disturbance is judged based on the conical mode in this way, the width of the threshold is narrow, so when the rotor 10 swings around in the cylindrical mode, the swinging amplitude of the rotor 10 is Although it is not big enough to come into contact with, it is judged to be a large disturbance.

【0015】 従って、従来では、実際には大外乱は発生していないにもかかわらず、ロータ 10の回転を停止させていたので、停止回数が多く、装置の運転する上で効率が 悪かった。 そこで、本考案の目的は、実際にロータが保護ベアリングと接触する虞れのあ る振れ回りのみを大外乱として検出し、回転体の停止回数を少なくすることので きる磁気軸受装置を提供することにある。Therefore, in the related art, the rotation of the rotor 10 is stopped in spite of the fact that no large disturbance actually occurs, so the number of times of stop is large and the efficiency of the operation of the device is poor. Therefore, an object of the present invention is to provide a magnetic bearing device that can detect only whirling that may actually cause the rotor to come into contact with the protective bearing as a large disturbance and reduce the number of times the rotor stops. It is in.

【0016】[0016]

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

本考案では、軸を中心に回転する円筒形状の回転体を所定位置に磁気浮上させ る磁気発生手段と、この磁気発生手段によって所定位置に浮上された前記回転体 の軸中心と同心的に配設された保護ベアリングと、この保護ベアリングに対して 前記回転体の軸方向に並設され前記回転体の位置を検出する位置検出手段と、こ の位置検出手段で検出した検出値から前記保護ベアリングと前記回転体との間の 距離を演算する距離演算手段と、この距離演算手段が演算した前記保護ベアリン グと前記回転体との間の距離が所定値以下になると前記回転体の回転の停止を指 令する停止指令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, a magnetic generating means for magnetically levitating a cylindrical rotating body rotating about an axis to a predetermined position, and a magnetic generating means levitated to a predetermined position by the magnetic generating means are arranged concentrically with the axis center of the rotating body. A protective bearing provided, position detecting means arranged in parallel to the protective bearing in the axial direction of the rotating body to detect the position of the rotating body, and the protective bearing based on a detection value detected by the position detecting means. Distance calculating means for calculating the distance between the rotating body and the rotating body, and rotation of the rotating body is stopped when the distance between the protective bearing and the rotating body calculated by the distance calculating means becomes a predetermined value or less. The magnetic bearing device is equipped with a stop command means for instructing the above purpose.

【0017】[0017]

【作用】[Action]

上記の磁気軸受装置では、回転体が磁気発生手段により所定位置に磁気浮上さ れると、位置検出手段が回転体の位置を検出し、この検出値から、距離演算手段 がベアリングと前記回転体との間の距離を演算する。停止指令手段は、この演算 した距離が所定値以下になると、前記回転体の回転の停止を指令する。 In the above magnetic bearing device, when the rotating body is magnetically levitated to a predetermined position by the magnetism generating means, the position detecting means detects the position of the rotating body, and the distance calculating means detects the position of the bearing and the rotating body from the detected value. Calculate the distance between. The stop command means commands the stop of the rotation of the rotating body when the calculated distance becomes equal to or less than a predetermined value.

【0018】[0018]

【実施例】【Example】

以下、本考案の磁気軸受装置における一実施例を図1ないし図3を参照して詳 細に説明する。なお、従来例と同様の構成については同一の符号を付し、その詳 細な説明は、適宜省略することとする。 Hereinafter, an embodiment of the magnetic bearing device of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. The same components as those in the conventional example are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be appropriately omitted.

【0019】 図1は、本考案の実施例による磁気軸受装置の構成の一部を表したものである 。但し、この磁気軸受装置は、ロータ10をその径方向に4軸制御するようにな っているが、各軸共、同様の構成を有するので、2つ軸制御(例えば、X軸方向 に関する制御)に関する構成のみを図示し、以下、これを中心に説明する。FIG. 1 shows a part of the configuration of a magnetic bearing device according to an embodiment of the present invention. However, although this magnetic bearing device is configured to control the rotor 10 in the radial direction by four axes, since each shaft has the same configuration, two-axis control (for example, control in the X-axis direction) is performed. ) Is shown, and the description will be centered on this.

【0020】 磁気軸受装置は、位置検出回路20a及び20b、演算回路21、保護シーケ ンス回路22、異常表示回路23を備えている。 位置検出回路20a、20bは、それぞれ位置センサ14a、14b及び15 a、15bと接続されている。位置検出回路20aは、位置センサ14a、14 bの出力信号から、ロータ10の変位xShを検出するようになっている。位置検 出回路20bは、位置センサ15a、15bの出力信号から、変位xSbを検出す るようになっている。この位置検出回路20a、20bは、ロータ10の位置制 御を行う図示しない制御回路と接続されており、検出した変位xSh,xSbをこの 図示しない制御回路に供給するようになっている。The magnetic bearing device includes position detection circuits 20 a and 20 b, an arithmetic circuit 21, a protection sequence circuit 22, and an abnormality display circuit 23. The position detection circuits 20a and 20b are connected to the position sensors 14a, 14b and 15a, 15b, respectively. The position detection circuit 20a is adapted to detect the displacement x Sh of the rotor 10 from the output signals of the position sensors 14a and 14b. The position detection circuit 20b is adapted to detect the displacement x Sb from the output signals of the position sensors 15a and 15b. The position detection circuits 20a and 20b are connected to a control circuit (not shown) that controls the position of the rotor 10, and supply the detected displacements x Sh and x Sb to the control circuit (not shown).

【0021】 一方、この変位xSh,xSbは、変位信号として演算回路21にも供給されるよ うになっており、後述する所定の演算処理を施すことによって、保護ベアリング 16、17の取付け位置におけるロータ10の変位xPh,xPbが算出されるよう になっている。算出された変位xPh,xPbの値は、保護シーケンス回路22に送 られるようになっている。On the other hand, the displacements x Sh and x Sb are also supplied to the arithmetic circuit 21 as displacement signals, and by performing a predetermined arithmetic processing described later, the mounting positions of the protective bearings 16 and 17 are set. The displacements x Ph and x Pb of the rotor 10 at are calculated. The calculated values of the displacements x Ph and x Pb are sent to the protection sequence circuit 22.

【0022】 保護シーケンス回路22は、この演算回路21からの変位xPh,xPbを基にロ ータ10の振れ回りを監視し、大外乱が生じていると判断すると、所定のシーケ ンス制御を行うものである。 この保護シーケンス回路22は、図示しないメモリを有している。このメモリ には、ロータ10が振れ回った時に、保護ベアリング16、17に接触しないと いう条件において、ロータ10が取りうる最大の振幅値(変位xPh,xPbが取り 得る最大値)が、しきい値として格納されている。大外乱が生じているか否かの 判断は、このしきい値と演算回路21で演算した実際の変位xPh,xPbとを比較 することにより行われるようになっている。The protection sequence circuit 22 monitors the whirling of the rotor 10 on the basis of the displacements x Ph and x Pb from this arithmetic circuit 21, and when it judges that a large disturbance has occurred, a predetermined sequence control is performed. Is to do. The protection sequence circuit 22 has a memory (not shown). In this memory, the maximum amplitude value that the rotor 10 can take (maximum value that the displacements x Ph and x Pb can take) under the condition that the rotor 10 does not come into contact with the protective bearings 16 and 17 when it swings, Stored as a threshold. The determination as to whether or not a large disturbance has occurred is made by comparing this threshold value with the actual displacements x Ph and x Pb calculated by the calculation circuit 21.

【0023】 また、保護シーケンス回路22は、図示しないが、モーター18の駆動制御系 に接続されており、大外乱を検出すると、これにモーター18の停止を指令する 制御信号を送出するようになっている。一方、保護シーケンス回路22は、異常 表示回路23とも接続されており、大外乱を検出すると、異常表示回路23に大 外乱の検出を知らせる信号を供給するようになっている。異常表示回路23は、 これにより、例えば警告ランプを点灯させる等して、操作者に異常を知らせるよ うになっている。Although not shown, the protection sequence circuit 22 is connected to the drive control system of the motor 18, and when a large disturbance is detected, it sends a control signal for instructing the motor 18 to stop. ing. On the other hand, the protection sequence circuit 22 is also connected to the abnormality display circuit 23, and when detecting a large disturbance, it supplies a signal notifying the abnormality display circuit 23 of the detection of the large disturbance. Accordingly, the abnormality display circuit 23 is configured to notify the operator of the abnormality by, for example, turning on a warning lamp.

【0024】 図2は、各変位xPh,xPb及びxSh,xSbが生じている位置の中心線O′から の距離を表している。但し、中心線O′は位置センサ14a、14bと位置セン サ15a、15bとから等距離の位置を表しており、lPhは保護ベアリング16 から中心線O′までの距離を、lPbは保護ベアリング17から中心線O′までの 距離を表している。lS は、位置センサ14a、14bと位置センサ15a、1 5bとの間の距離を表している。FIG. 2 shows the distances from the center line O ′ at the positions where the displacements x Ph , x Pb and x Sh , x Sb occur. However, the center line O'represents a position equidistant from the position sensors 14a, 14b and the position sensors 15a, 15b, l Ph is the distance from the protective bearing 16 to the center line O ', and l Pb is the protection line. It represents the distance from the bearing 17 to the center line O '. l S represents the distance between the position sensors 14a and 14b and the position sensors 15a and 15b.

【0025】 このように各位置における中心線O′からの距離を定めると、これらの関係は 以下のようになる。 xPh=(xSh+xSb)/2+(xSh−xSb)lPh/lS …(1) xPb=(xSh+xSb)/2−(xSh−xSb)lPb/lS …(2) 演算回路21は、以上の式(1),(2)に基づいて、位置検出回路20a、 20bからの変位信号の値xSh,xSbを演算し、保護ベアリング16、17の取 付け位置におけるロータ10の変位xPh,xPbを求めるようになっている。When the distance from the center line O ′ at each position is determined in this way, the relationship between them is as follows. x Ph = (x Sh + x Sb ) / 2 + (x Sh −x Sb ) l Ph / l S (1) x Pb = (x Sh + x Sb ) / 2− (x Sh −x Sb ) l Pb / l S (2) The arithmetic circuit 21 calculates the displacement signal values x Sh , x Sb from the position detection circuits 20 a, 20 b based on the above equations (1), (2), and the protective bearings 16, 17 The displacements x Ph and x Pb of the rotor 10 at the mounting position are determined.

【0026】 図3は、このような演算を行う演算回路21の詳細構成を表している。 すなわち、演算回路21は、加算処理を行う演算器30、35と、減算処理を 行う演算器32、36と、それぞれ1/2、lPh/lS 、lPb/lS の値を乗算 する演算器31、33、34とを備えている。FIG. 3 shows a detailed configuration of the arithmetic circuit 21 that performs such an arithmetic operation. That is, the arithmetic circuit 21 multiplies the arithmetic units 30 and 35 that perform addition processing and the arithmetic units 32 and 36 that performs subtraction processing by the values of 1/2, l Ph / l S , and l Pb / l S , respectively. The calculators 31, 33, and 34 are provided.

【0027】 次に、このように構成された実施例の動作について説明する。 周知の如くロータ10を電磁石11a、11b及び12a、12b等により磁 気浮上させて、モーター18により回転させると、共振点においてロータ10は 大きく振れ回ることがある。この時のロータ10の振れ回りは、位置センサ14 a、14b及び15a、15bによって検知され、位置検出回路20a、20b でそれぞれ変位xSh,xSbとして検出される。そして、この変位xSh,xSbは、 演算回路21に供給され、演算回路21では、式(1),(2)の演算が行われ る。Next, the operation of the embodiment thus configured will be described. As is well known, when the rotor 10 is magnetically levitated by the electromagnets 11a, 11b and 12a, 12b, and rotated by the motor 18, the rotor 10 may oscillate greatly at the resonance point. The whirling of the rotor 10 at this time is detected by the position sensors 14a, 14b and 15a, 15b, and detected by the position detection circuits 20a, 20b as displacements x Sh , x Sb , respectively. Then, the displacements x Sh and x Sb are supplied to the arithmetic circuit 21, and the arithmetic circuit 21 performs the arithmetic operations of the expressions (1) and (2).

【0028】 すなわち、位置検出回路20a、20bからの変位xShとxSbは、演算器30 で加算されると共に、演算器32によって減算処理される。演算器30における 加算値(xSh+xSb)は、演算器31によって1/2にされる。一方、演算器3 2における減算値(xSh−xSb)には、演算器33においてlPh/lS の値が乗 算されると共に、演算器34でlPb/lS の値が乗算される。演算器31で演算 された値((xSh+xSb)/2)と演算器33で演算された値((xSh−xSb) lPh/lS )は、演算器35で加算され、変位xPhを得る。一方、演算器36で は、演算器31で演算された値((xSh+xSb)/2)から演算器34で演算さ れた値((xSh−xSb)xPb/lS )を引く演算が行われ、変位xPbを得る。That is, the displacements x Sh and x Sb from the position detection circuits 20 a and 20 b are added by the calculator 30 and subtracted by the calculator 32. The added value (x Sh + x Sb ) in the calculator 30 is halved by the calculator 31. On the other hand, the subtracted value (x Sh −x Sb ) in the arithmetic unit 32 is multiplied by the value of l Ph / l S in the arithmetic unit 33, and also multiplied by the value of l Pb / l S in the arithmetic unit 34. To be done. The value calculated by the calculator 31 ((x Sh + x Sb ) / 2) and the value calculated by the calculator 33 ((x Sh −x Sb ) l Ph / l S ) are added by the calculator 35, Obtain the displacement x Ph . On the other hand, in the calculator 36, the value calculated by the calculator 31 ((x Sh + x Sb ) / 2) is calculated by the calculator 34 ((x Sh −x Sb ) x Pb / l S ). Is calculated to obtain the displacement x Pb .

【0029】 演算回路21によって、変位xPh,xPbが求まると、保護シーケンス回路22 は、この変位xPh,xPbが図示しないメモリに格納されているしきい値より大き いか否かを判断し、しきい値よりも小さければ、そのまま振れ回りの監視を続け る。When the displacement x Ph , x Pb is obtained by the arithmetic circuit 21, the protection sequence circuit 22 determines whether or not the displacement x Ph , x Pb is larger than a threshold value stored in a memory (not shown). However, if it is smaller than the threshold value, the whirling is continuously monitored.

【0030】 一方、しきい値以上であれば大外乱と判断し、保護シーケンス回路22は、図 示しないモーター18の制御回路にモーター18の回転停止を指令する制御信号 を送出する。また、異常表示回路23に信号を送出して、警告ランプ等を点灯さ せる。これにより、モーター18は停止し、大外乱によるロータ10の保護ベア リング16、17への接触は防がれ、一方、操作者は警告ランプの点灯を見るこ とにより異常を知ることとなる。On the other hand, if it is equal to or more than the threshold value, it is judged as a large disturbance, and the protection sequence circuit 22 sends a control signal for instructing the control circuit of the motor 18 (not shown) to stop the rotation of the motor 18. Further, a signal is sent to the abnormality display circuit 23 to turn on a warning lamp or the like. As a result, the motor 18 is stopped, and contact with the protective bearings 16 and 17 of the rotor 10 due to a large disturbance is prevented, while the operator knows the abnormality by observing the lighting of the warning lamp.

【0031】 以上述べたように、本実施例による磁気軸受装置では、変位xSh,xSbに式( 1),(2)で示す演算処理を施すことによって、保護ベアリング16、17の 取付け位置における回転体の振れ回りの振幅を検出するようにしているので、ロ ータ10が保護ベアリング16、17に接触しない範囲内において最大限の振れ 回り振幅を許容することができる。すなわち、振れ回りのモードに関係なく、従 来より大外乱検出のためのしきい値を大きく設定することができる。As described above, in the magnetic bearing device according to the present embodiment, the mounting positions of the protective bearings 16 and 17 are obtained by performing the arithmetic processing shown in the equations (1) and (2) on the displacements x Sh and x Sb. Since the amplitude of the whirling of the rotating body is detected, it is possible to allow the maximum whirling amplitude within the range in which the rotor 10 does not contact the protective bearings 16 and 17. That is, regardless of the whirling mode, it is possible to set a larger threshold value for detecting large disturbance than before.

【0032】 これにより、ロータ10を停止状態から定格運転する場合に共振点の通過が容 易となり、大外乱検出による回転体の停止回数が少なくなるので、効率良く装置 の運転を行うことができる。 以上、本考案の一実施例による磁気軸受装置について説明したが、もちろん、 本考案はこれに限定されず、本考案の技術的思想に基づいて種々の変形が可能で ある。As a result, when the rotor 10 is in the rated operation from the stopped state, passage of the resonance point is facilitated, and the number of times the rotor is stopped due to large disturbance detection is reduced, so that the device can be operated efficiently. . The magnetic bearing device according to the embodiment of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention.

【0033】 例えば、以上の実施例で磁気軸受装置は、ロータ10をその径方向に4軸制御 するようになっていたが、もちろん、2軸制御をするタイプの磁気軸受装置でも よい。また、電磁石11a、11b及び12a、12bの代わりに、永久磁石を 用いた場合にも本考案は適用可能である。For example, in the above-described embodiments, the magnetic bearing device controls the rotor 10 by four axes in the radial direction, but of course, a magnetic bearing device of a two-axis control type may be used. The present invention is also applicable to the case where permanent magnets are used instead of the electromagnets 11a, 11b and 12a, 12b.

【0034】 また、以上の実施例では、演算回路21がロータ10の変位xSh,xSbから変 位xPh,xPbを求めることによって、保護シーケンス回路22が大外乱の判断を 行っていたが、演算回路21が変位xSh,xSbからロータ10と保護ベアリング 16、17の間の距離を算出し、この距離が所定値(ほぼ0とする)と等しくな った場合に、大外乱と判断してもよい。Further, in the above embodiment, the protection circuit 22 determines the large disturbance by calculating the displacements x Ph and x Pb from the displacements x Sh and x Sb of the rotor 10 by the arithmetic circuit 21. However, the calculation circuit 21 calculates the distance between the rotor 10 and the protective bearings 16 and 17 from the displacements x Sh and x Sb , and when this distance becomes equal to a predetermined value (almost 0), a large disturbance occurs. You may judge that.

【0035】 また、以上の実施例では、位置センサ14a、14b及び15a、15bは保 護ベアリング16、17の内側に取付けられていたが、外側に取付けられていて もよい。Further, although the position sensors 14a, 14b and 15a, 15b are mounted inside the protective bearings 16, 17 in the above-mentioned embodiments, they may be mounted outside.

【0036】[0036]

【考案の効果】[Effect of device]

本考案の磁気軸受装置は、位置検出手段の検出値に所定の演算を施すことによ って得られたベアリングと回転体との間の距離を基に大外乱検出の判断をするの で、実際に回転体がベアリングと接触する虞れのある振れ回りのみを大外乱とし て検出することができ、大外乱検出時の保護シーケンスによる回転体の停止回数 を少なくして、効率良く装置を運転することができる。 Since the magnetic bearing device of the present invention determines the large disturbance detection based on the distance between the bearing and the rotating body obtained by performing a predetermined calculation on the detection value of the position detecting means, Only the whirling that may cause the rotating body to actually contact the bearing can be detected as a large disturbance, and the number of times the rotating body is stopped by the protection sequence at the time of detecting a large disturbance can be reduced to operate the device efficiently can do.

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

【図1】本考案の一実施例における磁気軸受装置の主要
部の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a main part of a magnetic bearing device according to an embodiment of the present invention.

【図2】同磁気軸受装置のロータの各部における振れ回
りの振幅と、その位置関係を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an amplitude of whirling in each part of the rotor of the magnetic bearing device and a positional relationship thereof.

【図3】同磁気軸受装置の演算回路の詳細を示す説明図
である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing details of an arithmetic circuit of the magnetic bearing device.

【図4】従来の磁気軸受装置の概略を示す断面図であ
る。
FIG. 4 is a sectional view schematically showing a conventional magnetic bearing device.

【図5】同磁気軸受装置のロータのシリンドリカルモー
ドでの振れ回りを示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing whirling of a rotor of the magnetic bearing device in a cylindrical mode.

【図6】同磁気軸受装置のロータのコニカルモードでの
振れ回りを示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing whirling of a rotor of the magnetic bearing device in a conical mode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 ロータ 11a,11b,12a,12b 電磁石 14a,14b,15a,15b 位置センサ 16,17 保護ベアリング 20a 20b 位置検出回路 21 演算回路 22 保護シーケンス回路 30,31,32,33,34,35,36 演算器 10 rotors 11a, 11b, 12a, 12b electromagnets 14a, 14b, 15a, 15b position sensor 16, 17 protective bearing 20a 20b position detection circuit 21 arithmetic circuit 22 protective sequence circuit 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36 arithmetic vessel

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】 軸を中心に回転する円筒形状の回転体を
所定位置に磁気浮上させる磁気発生手段と、 この磁気発生手段によって所定位置に浮上された前記回
転体の軸中心と同心的に配設された保護ベアリングと、 この保護ベアリングに対して前記回転体の軸方向に並設
され、前記回転体の位置を検出する位置検出手段と、 この位置検出手段で検出した検出値から前記保護ベアリ
ングと前記回転体との間の距離を演算する距離演算手段
と、 この距離演算手段が演算した前記保護ベアリングと前記
回転体との間の距離が所定値以下になると、前記回転体
の回転の停止を指令する停止指令手段とを具備すること
を特徴とする磁気軸受装置。
1. A magnetism generating means for magnetically levitating a cylindrical rotating body rotating about an axis to a predetermined position, and a magnetism generating means arranged concentrically with the axis center of the rotating body levitated to the predetermined position by the magnetism generating means. A protective bearing provided, position detecting means arranged in parallel to the protective bearing in the axial direction of the rotating body to detect the position of the rotating body, and the protective bearing based on a detection value detected by the position detecting means. Distance calculation means for calculating the distance between the rotary body and the rotary body, and when the distance between the protective bearing and the rotary body calculated by the distance calculation means becomes a predetermined value or less, the rotation of the rotary body is stopped. And a stop command means for commanding the magnetic bearing device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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