JPH07139546A - 磁気軸受装置 - Google Patents
磁気軸受装置Info
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- JPH07139546A JPH07139546A JP31132693A JP31132693A JPH07139546A JP H07139546 A JPH07139546 A JP H07139546A JP 31132693 A JP31132693 A JP 31132693A JP 31132693 A JP31132693 A JP 31132693A JP H07139546 A JPH07139546 A JP H07139546A
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- JP
- Japan
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- temperature
- sensor
- displacement
- magnetic bearing
- displacement sensor
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0474—Active magnetic bearings for rotary movement
- F16C32/0489—Active magnetic bearings for rotary movement with active support of five degrees of freedom, e.g. two radial magnetic bearings combined with an axial bearing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0444—Details of devices to control the actuation of the electromagnets
- F16C32/0446—Determination of the actual position of the moving member, e.g. details of sensors
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- Electromagnetism (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 変位センサの温度ドリフトが生じても回転軸
を目標の浮上位置に安定に浮上制御するこのとできる磁
気軸受装置を提供する。 【構成】 回転軸９に固着した磁性材料製の回転体ター
ゲット１３，１７と、該回転体ターゲットから微小間隔
の距離をおいてケーシングに取付けられた電磁石固定子
１２，１６と、前記回転軸９とケーシング間の相対変位
を測定する変位センサ３，４と、該変位センサからの変
位信号をもとに前記回転体ターゲットと前記電磁石固定
子間に作用する磁気吸引力を制御する補償回路７と電力
増幅器８とを具備する磁気軸受装置１，２において、前
記変位センサ３，４にはセンサ部の温度を測定する温度
センサ５，６を備え、前記変位センサの温度が変化し該
センサ出力に生じた温度ドリフトを、前記温度センサ
５，６の信号をもとに打ち消すようなリファレンス信号
加算部を有する補償回路１８を備えた。
を目標の浮上位置に安定に浮上制御するこのとできる磁
気軸受装置を提供する。 【構成】 回転軸９に固着した磁性材料製の回転体ター
ゲット１３，１７と、該回転体ターゲットから微小間隔
の距離をおいてケーシングに取付けられた電磁石固定子
１２，１６と、前記回転軸９とケーシング間の相対変位
を測定する変位センサ３，４と、該変位センサからの変
位信号をもとに前記回転体ターゲットと前記電磁石固定
子間に作用する磁気吸引力を制御する補償回路７と電力
増幅器８とを具備する磁気軸受装置１，２において、前
記変位センサ３，４にはセンサ部の温度を測定する温度
センサ５，６を備え、前記変位センサの温度が変化し該
センサ出力に生じた温度ドリフトを、前記温度センサ
５，６の信号をもとに打ち消すようなリファレンス信号
加算部を有する補償回路１８を備えた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は磁気軸受装置に係り、特
にその変位センサの温度上昇に伴って生じる温度ドリフ
トを補償することのできる磁気軸受装置に関する。
にその変位センサの温度上昇に伴って生じる温度ドリフ
トを補償することのできる磁気軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は、従来の５軸制御型磁気軸受装置
で、４個のラジアル磁気軸受１と１個のスラスト磁気軸
受２で回転軸９を支持したものである。回転軸９は磁気
軸受装置１，２により電磁石固定子側から非接触で浮上
した状態で支持され、高周波モータ１１によって同様に
非接触で回転駆動される。
で、４個のラジアル磁気軸受１と１個のスラスト磁気軸
受２で回転軸９を支持したものである。回転軸９は磁気
軸受装置１，２により電磁石固定子側から非接触で浮上
した状態で支持され、高周波モータ１１によって同様に
非接触で回転駆動される。
【０００３】ラジアル磁気軸受１は、回転軸９に固着し
た磁性材料製のターゲットである回転子ヨーク１３と、
この回転子ヨーク１３から微小間隔の距離をおいてケー
シング１５に取付けられた電磁石固定子１２と、回転軸
９とケーシング間の相対変位を測定する変位センサ３と
から構成される。この変位センサ３からの変位信号をも
とに回転子ヨーク１３と電磁石固定子１２間に作用する
磁気吸引力が制御され、変位センサ３の信号をセンサア
ンプ１０で増幅し、補償回路７と電力増幅器８により、
回転軸９を一定のラジアル方向の目標浮上位置に制御す
る。
た磁性材料製のターゲットである回転子ヨーク１３と、
この回転子ヨーク１３から微小間隔の距離をおいてケー
シング１５に取付けられた電磁石固定子１２と、回転軸
９とケーシング間の相対変位を測定する変位センサ３と
から構成される。この変位センサ３からの変位信号をも
とに回転子ヨーク１３と電磁石固定子１２間に作用する
磁気吸引力が制御され、変位センサ３の信号をセンサア
ンプ１０で増幅し、補償回路７と電力増幅器８により、
回転軸９を一定のラジアル方向の目標浮上位置に制御す
る。
【０００４】スラスト磁気軸受２は、回転軸９に固着し
た磁性材料製のターゲットである回転ディスク１３と、
この回転ディスク１３から微小間隔の距離をおいてケー
シング１５に取付けられた電磁石固定子１２と、回転軸
９とケーシング間の相対変位を測定する変位センサ３と
から構成される。この変位センサ３からの変位信号をも
とに回転ディスク１３と電磁石固定子１２間に作用する
磁気吸引力が制御され、変位センサ３の信号をセンサア
ンプ１０で増幅し、補償回路７と電力増幅器８により、
回転軸９を一定のスラスト方向の目標浮上位置に制御す
る。
た磁性材料製のターゲットである回転ディスク１３と、
この回転ディスク１３から微小間隔の距離をおいてケー
シング１５に取付けられた電磁石固定子１２と、回転軸
９とケーシング間の相対変位を測定する変位センサ３と
から構成される。この変位センサ３からの変位信号をも
とに回転ディスク１３と電磁石固定子１２間に作用する
磁気吸引力が制御され、変位センサ３の信号をセンサア
ンプ１０で増幅し、補償回路７と電力増幅器８により、
回転軸９を一定のスラスト方向の目標浮上位置に制御す
る。
【０００５】このようにラジアル磁気軸受１及びスラス
ト磁気軸受２では、変位センサ３，４で回転軸９のラジ
アル方向又はスラスト方向の変位を検出し、目標浮上位
置とその変位信号との偏差をもとに補償回路７で補償し
た信号で電力増幅器８を駆動し、ケーシング１５に固定
された電磁石固定子１２，１６のコイルの励磁電流を制
御している。
ト磁気軸受２では、変位センサ３，４で回転軸９のラジ
アル方向又はスラスト方向の変位を検出し、目標浮上位
置とその変位信号との偏差をもとに補償回路７で補償し
た信号で電力増幅器８を駆動し、ケーシング１５に固定
された電磁石固定子１２，１６のコイルの励磁電流を制
御している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、係る従
来の磁気軸受装置においては、例えばスラスト磁気軸受
の場合には、スラスト変位センサ４は回転軸９の軸端を
ターゲットとして、軸端の片側にのみ取付けられている
場合が多い。この場合には、変位センサ４のセンサ部の
温度が変化すると、センサターゲット材あるいは、セン
サヨーク材の磁気特性の変化などにより温度ドリフトが
発生する。スラスト変位センサのセンサ感度はあまり変
化しないが、変位センサのオフセットは変化する。この
ような状態で磁気軸受装置を作動させると、回転軸９の
浮上位置が変化してしまい、その変化量が大きいと回転
軸９が電磁石固定子側に接触するなどの問題が生じる。
このような現象が発生すると危険な状態となる。
来の磁気軸受装置においては、例えばスラスト磁気軸受
の場合には、スラスト変位センサ４は回転軸９の軸端を
ターゲットとして、軸端の片側にのみ取付けられている
場合が多い。この場合には、変位センサ４のセンサ部の
温度が変化すると、センサターゲット材あるいは、セン
サヨーク材の磁気特性の変化などにより温度ドリフトが
発生する。スラスト変位センサのセンサ感度はあまり変
化しないが、変位センサのオフセットは変化する。この
ような状態で磁気軸受装置を作動させると、回転軸９の
浮上位置が変化してしまい、その変化量が大きいと回転
軸９が電磁石固定子側に接触するなどの問題が生じる。
このような現象が発生すると危険な状態となる。
【０００７】ラジアル磁気軸受１についても、ラジアル
変位センサ３が回転軸９を挟んで対向しておらず、片側
にしか取付けられていない場合にはオフセットの変化を
補償することができず同様な問題が生じる。
変位センサ３が回転軸９を挟んで対向しておらず、片側
にしか取付けられていない場合にはオフセットの変化を
補償することができず同様な問題が生じる。
【０００８】これらの問題点を解決する一つの対策とし
て、予め温度ドリフトを把握しておき、回転軸９の位置
が変化しても電磁石固定子側に接触しないように目標浮
上位置をずらしておくなどの方法が考えられる。しかし
ながらこの方法では、変位センサの温度ドリフトが大き
い場合には調整しきれない、あるいは浮上位置が変化す
ること自体を防ぐことができない。このように浮上位置
が大きく変化することが問題となる磁気軸受装置におい
ては、変位センサの温度ドリフトという問題は磁気軸受
装置の安定性に関して重要な問題となる。
て、予め温度ドリフトを把握しておき、回転軸９の位置
が変化しても電磁石固定子側に接触しないように目標浮
上位置をずらしておくなどの方法が考えられる。しかし
ながらこの方法では、変位センサの温度ドリフトが大き
い場合には調整しきれない、あるいは浮上位置が変化す
ること自体を防ぐことができない。このように浮上位置
が大きく変化することが問題となる磁気軸受装置におい
ては、変位センサの温度ドリフトという問題は磁気軸受
装置の安定性に関して重要な問題となる。
【０００９】本発明は、係る従来技術の問題点に鑑みて
為されたものであり、変位センサの温度ドリフトが生じ
ても回転軸を目標の浮上位置に安定に浮上制御するこの
とできる磁気軸受装置を提供することを目的とする。
為されたものであり、変位センサの温度ドリフトが生じ
ても回転軸を目標の浮上位置に安定に浮上制御するこの
とできる磁気軸受装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明では、回転軸に固着した磁性材料製の回転体
ターゲットと、該回転体ターゲットから微小間隔の距離
をおいてケーシングに取付けられた電磁石固定子と、前
記回転軸とケーシング間の相対変位を測定する変位セン
サと、該変位センサからの変位信号をもとに前記回転体
ターゲットと前記電磁石固定子間に作用する磁気吸引力
を制御する補償回路と電力増幅器とを具備する磁気軸受
装置において、前記変位センサにはセンサ部の温度を測
定する温度センサを備え、前記変位センサの温度が変化
し該センサ出力に生じた温度ドリフトを、前記温度セン
サの信号をもとに打ち消すようなリファレンス信号加算
部を有する補償回路を備えたことを特徴とする。
めに本発明では、回転軸に固着した磁性材料製の回転体
ターゲットと、該回転体ターゲットから微小間隔の距離
をおいてケーシングに取付けられた電磁石固定子と、前
記回転軸とケーシング間の相対変位を測定する変位セン
サと、該変位センサからの変位信号をもとに前記回転体
ターゲットと前記電磁石固定子間に作用する磁気吸引力
を制御する補償回路と電力増幅器とを具備する磁気軸受
装置において、前記変位センサにはセンサ部の温度を測
定する温度センサを備え、前記変位センサの温度が変化
し該センサ出力に生じた温度ドリフトを、前記温度セン
サの信号をもとに打ち消すようなリファレンス信号加算
部を有する補償回路を備えたことを特徴とする。
【００１１】
【作用】本発明は上記のように構成されるので、スラス
ト磁気軸受又はラジアル磁気軸受のそれぞれの変位セン
サのセンサ部の温度が変化し、温度ドリフトが発生して
も、すなわちそのオフセットが変化しても、リファレン
ス信号が温度センサの信号をもとにオフセットを打ち消
すように変化する。このため、磁気軸受装置作動中の回
転軸の浮上位置が変化せず、したがって回転軸が電磁石
固定子側に接触する等の問題も生じなくなる。
ト磁気軸受又はラジアル磁気軸受のそれぞれの変位セン
サのセンサ部の温度が変化し、温度ドリフトが発生して
も、すなわちそのオフセットが変化しても、リファレン
ス信号が温度センサの信号をもとにオフセットを打ち消
すように変化する。このため、磁気軸受装置作動中の回
転軸の浮上位置が変化せず、したがって回転軸が電磁石
固定子側に接触する等の問題も生じなくなる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面を参照し
ながら説明する。
ながら説明する。
【００１３】図１は本発明の一実施例の磁気軸受装置の
構成を示す。図中、符号１はラジアル軸受、符号２はス
ラスト軸受、符号３はラジアル変位センサ、符号４はス
ラスト変位センサである。符号５はラジアル変位センサ
のセンサ部の温度測定用センサであり、符号６はスラス
ト変位センサのセンサ部の温度測定用センサである。符
号７は補償回路、符号８は電力増幅器、符号９は回転軸
である。
構成を示す。図中、符号１はラジアル軸受、符号２はス
ラスト軸受、符号３はラジアル変位センサ、符号４はス
ラスト変位センサである。符号５はラジアル変位センサ
のセンサ部の温度測定用センサであり、符号６はスラス
ト変位センサのセンサ部の温度測定用センサである。符
号７は補償回路、符号８は電力増幅器、符号９は回転軸
である。
【００１４】ラジアル変位センサ３、スラスト変位セン
サ４の両方とも回転体ターゲットを挟んで対向するので
なく片側にのみ取付けられているので、変位センサのセ
ンサ部の温度が変化するとオフセットが変化して温度ド
リフトを生じる。そこで、温度センサ５，６の出力を補
償回路１８に取り込み、温度ドリフトを打ち消すように
する。この結果、ラジアル磁気軸受１及びスラスト磁気
軸受２は、回転軸９の温度ドリフトによって生じた移動
分が補償回路で打ち消され、本来の目標浮上位置に回転
軸９を浮上制御することができる。
サ４の両方とも回転体ターゲットを挟んで対向するので
なく片側にのみ取付けられているので、変位センサのセ
ンサ部の温度が変化するとオフセットが変化して温度ド
リフトを生じる。そこで、温度センサ５，６の出力を補
償回路１８に取り込み、温度ドリフトを打ち消すように
する。この結果、ラジアル磁気軸受１及びスラスト磁気
軸受２は、回転軸９の温度ドリフトによって生じた移動
分が補償回路で打ち消され、本来の目標浮上位置に回転
軸９を浮上制御することができる。
【００１５】ここでラジアル磁気軸受１及びスラスト磁
気軸受２の構成は、従来技術において説明したものと同
様であり、図中同一の構成要素には同一の符号を付して
その説明を省略する。尚、変位センサ３は本実施例にお
いてはインダクタンス型センサが用いられており、磁性
材料製のターゲット１９とヨーク２０間の距離が変化す
ることにより、磁気回路のインダクタンスが変化するこ
とを利用して、回転軸の変位を検出するものである。
又、変位センサとして渦電流センサ等を用いても差し支
えない。
気軸受２の構成は、従来技術において説明したものと同
様であり、図中同一の構成要素には同一の符号を付して
その説明を省略する。尚、変位センサ３は本実施例にお
いてはインダクタンス型センサが用いられており、磁性
材料製のターゲット１９とヨーク２０間の距離が変化す
ることにより、磁気回路のインダクタンスが変化するこ
とを利用して、回転軸の変位を検出するものである。
又、変位センサとして渦電流センサ等を用いても差し支
えない。
【００１６】図２は補償回路の構成を示し、（Ａ）は従
来の補償回路７を示し、（Ｂ）は本発明の一実施例の補
償回路１８を示す。
来の補償回路７を示し、（Ｂ）は本発明の一実施例の補
償回路１８を示す。
【００１７】従来の補償回路７においては、変位センサ
の変位信号２０は、目標浮上位置のリファレンス信号２
１と加算器２２で比較され、その偏差を基に補償回路で
補償した信号で電力増幅器を駆動していた。このため、
変位センサのセンサ部に温度上昇が生じると、オフセッ
トが変化し、リファレンス信号が変化しないため、あた
かも回転軸の浮上位置に変化が生じたような偏差が生じ
る。この偏差に基づいて補償回路及び電力増幅器により
電磁石固定子の励磁電流が変化するので、回転軸は本来
の浮上位置からずれた位置に移動することになる。
の変位信号２０は、目標浮上位置のリファレンス信号２
１と加算器２２で比較され、その偏差を基に補償回路で
補償した信号で電力増幅器を駆動していた。このため、
変位センサのセンサ部に温度上昇が生じると、オフセッ
トが変化し、リファレンス信号が変化しないため、あた
かも回転軸の浮上位置に変化が生じたような偏差が生じ
る。この偏差に基づいて補償回路及び電力増幅器により
電磁石固定子の励磁電流が変化するので、回転軸は本来
の浮上位置からずれた位置に移動することになる。
【００１８】これに対して、本発明の一実施例の補償回
路１８では、同様に変位センサからの変位信号２０が温
度ドリフトした状態で加算器２２に入力されるが、変位
センサのセンサ部の温度は温度センサ５，６で検出され
温度信号２６が温度ドリフト補償回路２５に入力され
る。温度センサの信号２６をもとに温度ドリフトを打ち
消すような補償信号２７がリファレンス信号加算部２３
で浮上目標値位置であるリファレンス信号２１に加算さ
れる。このため、変位信号２０とリファレンス信号２１
はそれぞれ温度ドリフト分だけ信号が変化するため、そ
の偏差は温度ドリフト分が打ち消され回転軸は本来の浮
上位置に保持される。
路１８では、同様に変位センサからの変位信号２０が温
度ドリフトした状態で加算器２２に入力されるが、変位
センサのセンサ部の温度は温度センサ５，６で検出され
温度信号２６が温度ドリフト補償回路２５に入力され
る。温度センサの信号２６をもとに温度ドリフトを打ち
消すような補償信号２７がリファレンス信号加算部２３
で浮上目標値位置であるリファレンス信号２１に加算さ
れる。このため、変位信号２０とリファレンス信号２１
はそれぞれ温度ドリフト分だけ信号が変化するため、そ
の偏差は温度ドリフト分が打ち消され回転軸は本来の浮
上位置に保持される。
【００１９】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の磁気軸
受装置によれば、変位センサのセンサ部の温度上昇によ
り変位センサの検出信号がオフセットを生じてもリファ
レンス信号が追随して変化することによりオフセットの
変化分が打ち消される。それ故、磁気軸受装置の温度が
上昇しても目標浮上位置に回転軸を安定に浮上制御する
ことができる。
受装置によれば、変位センサのセンサ部の温度上昇によ
り変位センサの検出信号がオフセットを生じてもリファ
レンス信号が追随して変化することによりオフセットの
変化分が打ち消される。それ故、磁気軸受装置の温度が
上昇しても目標浮上位置に回転軸を安定に浮上制御する
ことができる。
【図１】本発明の一実施例の磁気軸受装置の構成を示す
説明図。
説明図。
【図２】補償回路の構成を示す説明図であり、（Ａ）は
従来の補償回路、（Ｂ）は本発明の一実施例の補償回路
を示す。
従来の補償回路、（Ｂ）は本発明の一実施例の補償回路
を示す。
【図３】従来の磁気軸受装置の構成を示す説明図。
１ ラジアル磁気軸受 ２ スラスト磁気軸受 ３ ラジアル変位センサ ４ スラスト変位センサ ５，６ 温度センサ ７，１８ 補償回路 ８ 電力増幅器 ９ 回転軸
Claims (1)
- 【請求項１】 回転軸に固着した磁性材料製の回転体タ
ーゲットと、該回転体ターゲットから微小間隔の距離を
おいてケーシングに取付けられた電磁石固定子と、前記
回転軸とケーシング間の相対変位を測定する変位センサ
と、該変位センサからの変位信号をもとに前記回転体タ
ーゲットと前記電磁石固定子間に作用する磁気吸引力を
制御する補償回路と電力増幅器とを具備する磁気軸受装
置において、 前記変位センサにはセンサ部の温度を測定する温度セン
サを備え、前記変位センサの温度が変化し該センサ出力
に生じた温度ドリフトを、前記温度センサの信号をもと
に打ち消すようなリファレンス信号加算部を有する補償
回路を備えたことを特徴とする磁気軸受装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31132693A JPH07139546A (ja) | 1993-11-17 | 1993-11-17 | 磁気軸受装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31132693A JPH07139546A (ja) | 1993-11-17 | 1993-11-17 | 磁気軸受装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07139546A true JPH07139546A (ja) | 1995-05-30 |
Family
ID=18015791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31132693A Pending JPH07139546A (ja) | 1993-11-17 | 1993-11-17 | 磁気軸受装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07139546A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6307294B1 (en) * | 1999-03-11 | 2001-10-23 | Ebara Corporation | Magnetic suspending device controlled by temperature of controlled object |
| DE102008036702A1 (de) * | 2008-08-01 | 2010-02-04 | Rothe Erde Gmbh | Magnetlager und Verfahren zu dessen Betrieb |
| US11162503B2 (en) | 2016-08-18 | 2021-11-02 | Daikin Industries, Ltd. | Magnetic bearing device and fluid machine system using same |
| CN114483635A (zh) * | 2022-01-26 | 2022-05-13 | 广东美的暖通设备有限公司 | 磁轴承系统、压缩机和空调器 |
-
1993
- 1993-11-17 JP JP31132693A patent/JPH07139546A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6307294B1 (en) * | 1999-03-11 | 2001-10-23 | Ebara Corporation | Magnetic suspending device controlled by temperature of controlled object |
| DE102008036702A1 (de) * | 2008-08-01 | 2010-02-04 | Rothe Erde Gmbh | Magnetlager und Verfahren zu dessen Betrieb |
| US11162503B2 (en) | 2016-08-18 | 2021-11-02 | Daikin Industries, Ltd. | Magnetic bearing device and fluid machine system using same |
| CN114483635A (zh) * | 2022-01-26 | 2022-05-13 | 广东美的暖通设备有限公司 | 磁轴承系统、压缩机和空调器 |
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