JPH08105441A - 磁気軸受装置 - Google Patents
磁気軸受装置Info
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- JPH08105441A JPH08105441A JP24098194A JP24098194A JPH08105441A JP H08105441 A JPH08105441 A JP H08105441A JP 24098194 A JP24098194 A JP 24098194A JP 24098194 A JP24098194 A JP 24098194A JP H08105441 A JPH08105441 A JP H08105441A
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- JP
- Japan
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- rotating body
- magnetic bearing
- center
- natural frequency
- gravity
- Prior art date
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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
- F16C32/0444—Details of devices to control the actuation of the electromagnets
- F16C32/0451—Details of controllers, i.e. the units determining the power to be supplied, e.g. comparing elements, feedback arrangements with P.I.D. control
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 回転体の１次曲げ固有振動数よりも回転数を
高くすることを可能にする。 【構成】 磁気軸受装置は、２つのラジアル方向磁気軸
受４、５、アキシアル方向の２箇所における回転体１の
ラジアル方向の位置Ｘ1 、Ｘ2 を検出する２つの位置検
出手段10、11、２つの位置検出手段の出力より回転体の
重心Ｇのラジアル方向変位量ＸG を演算する変位量演算
手段12、２つの位置検出手段の出力より回転体の重心回
りの傾斜量θY を演算する傾斜量演算手段13、ならびに
ラジアル方向変位量および傾斜量に基づいて２つのラジ
アル方向磁気軸受を制御するラジアル方向制御手段14、
15を備えている。２つの位置検出手段の出力が、それぞ
れ、回転体の１次曲げ固有振動数近傍に中心周波数を有
しかつ上記固有振動数における位相が互いに１８０度異
なる帯域消去フィルタ24、25を介して変位量演算手段に
入力する。
高くすることを可能にする。 【構成】 磁気軸受装置は、２つのラジアル方向磁気軸
受４、５、アキシアル方向の２箇所における回転体１の
ラジアル方向の位置Ｘ1 、Ｘ2 を検出する２つの位置検
出手段10、11、２つの位置検出手段の出力より回転体の
重心Ｇのラジアル方向変位量ＸG を演算する変位量演算
手段12、２つの位置検出手段の出力より回転体の重心回
りの傾斜量θY を演算する傾斜量演算手段13、ならびに
ラジアル方向変位量および傾斜量に基づいて２つのラジ
アル方向磁気軸受を制御するラジアル方向制御手段14、
15を備えている。２つの位置検出手段の出力が、それぞ
れ、回転体の１次曲げ固有振動数近傍に中心周波数を有
しかつ上記固有振動数における位相が互いに１８０度異
なる帯域消去フィルタ24、25を介して変位量演算手段に
入力する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、磁気軸受装置に関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】磁気軸受装置として、従来、回転体を非
接触支持する１つのアキシアル方向磁気軸受と２つのラ
ジアル方向磁気軸受を備えた５自由度制御型磁気軸受装
置が知られている。
接触支持する１つのアキシアル方向磁気軸受と２つのラ
ジアル方向磁気軸受を備えた５自由度制御型磁気軸受装
置が知られている。
【０００３】このような５自由度制御型磁気軸受装置に
おいては、回転体の重心に関する並進運動と傾斜運動を
分離して制御する制御系が知られている。このうち、回
転体のアキシアル方向の並進運動は、アキシアル方向磁
気軸受により独立に制御される。回転体のラジアル方向
の並進運動および傾斜運動は、回転体のアキシアル方向
の２箇所に配置された第１および第２のラジアル方向磁
気軸受により制御される。
おいては、回転体の重心に関する並進運動と傾斜運動を
分離して制御する制御系が知られている。このうち、回
転体のアキシアル方向の並進運動は、アキシアル方向磁
気軸受により独立に制御される。回転体のラジアル方向
の並進運動および傾斜運動は、回転体のアキシアル方向
の２箇所に配置された第１および第２のラジアル方向磁
気軸受により制御される。
【０００４】図４は、上記のような従来の５自由度制御
型磁気軸受装置の主要部を示している。なお、以下の説
明において、上下左右は図４についていうものとする。
型磁気軸受装置の主要部を示している。なお、以下の説
明において、上下左右は図４についていうものとする。
【０００５】図４において、磁気軸受装置は、回転体
(1) を非接触支持する１つのアキシアル方向磁気軸受
（図示略）と左右２つのラジアル方向磁気軸受(2)(3)を
備えている。
(1) を非接触支持する１つのアキシアル方向磁気軸受
（図示略）と左右２つのラジアル方向磁気軸受(2)(3)を
備えている。
【０００６】アキシアル方向磁気軸受は、回転体(1) を
Ｚ軸方向（左右方向）に支持するものである。ラジアル
方向磁気軸受(2)(3)は、回転体(1) をラジアル方向に支
持するものである。各ラジアル方向磁気軸受(2)(3)に
は、回転体(1) をＺ軸と直交するＸ軸方向（上下方向）
に支持する部分（Ｘ軸方向磁気軸受）と、Ｚ軸およびＸ
軸と直交するＹ軸方向（図４の紙面と直交する方向）に
支持する部分（Ｙ軸方向磁気軸受）とがあり、図４には
Ｘ軸方向磁気軸受(4)(5)が示されている。左側のラジア
ル方向磁気軸受(2) を第１ラジアル方向磁気軸受、右側
のラジアル方向磁気軸受(3) を第２ラジアル方向磁気軸
受ということにする。また、左側のＸ軸方向磁気軸受
(4) を単に第１磁気軸受、右側のＸ軸方向磁気軸受(5)
を単に第２磁気軸受ということにする。ラジアル方向磁
気軸受(2)(3)の制御装置には、Ｘ軸方向磁気軸受(4)(5)
を制御する部分（Ｘ軸方向制御装置）とＹ軸方向磁気軸
受を制御する部分（Ｙ軸方向制御装置）とがあり、図４
にはＸ軸方向制御装置(6) が示されている。Ｙ軸方向磁
気軸受およびＹ軸方向制御装置はＸ軸方向磁気軸受(4)
(5)およびＸ軸方向制御装置(6) と同様のものであるか
ら、この明細書においては、Ｘ軸方向磁気軸受(4)(5)お
よびＸ軸方向制御装置(6) についてのみ説明する。
Ｚ軸方向（左右方向）に支持するものである。ラジアル
方向磁気軸受(2)(3)は、回転体(1) をラジアル方向に支
持するものである。各ラジアル方向磁気軸受(2)(3)に
は、回転体(1) をＺ軸と直交するＸ軸方向（上下方向）
に支持する部分（Ｘ軸方向磁気軸受）と、Ｚ軸およびＸ
軸と直交するＹ軸方向（図４の紙面と直交する方向）に
支持する部分（Ｙ軸方向磁気軸受）とがあり、図４には
Ｘ軸方向磁気軸受(4)(5)が示されている。左側のラジア
ル方向磁気軸受(2) を第１ラジアル方向磁気軸受、右側
のラジアル方向磁気軸受(3) を第２ラジアル方向磁気軸
受ということにする。また、左側のＸ軸方向磁気軸受
(4) を単に第１磁気軸受、右側のＸ軸方向磁気軸受(5)
を単に第２磁気軸受ということにする。ラジアル方向磁
気軸受(2)(3)の制御装置には、Ｘ軸方向磁気軸受(4)(5)
を制御する部分（Ｘ軸方向制御装置）とＹ軸方向磁気軸
受を制御する部分（Ｙ軸方向制御装置）とがあり、図４
にはＸ軸方向制御装置(6) が示されている。Ｙ軸方向磁
気軸受およびＹ軸方向制御装置はＸ軸方向磁気軸受(4)
(5)およびＸ軸方向制御装置(6) と同様のものであるか
ら、この明細書においては、Ｘ軸方向磁気軸受(4)(5)お
よびＸ軸方向制御装置(6) についてのみ説明する。
【０００７】図４に示されているＸ軸方向磁気軸受(4)
(5)およびＸ軸方向制御装置(6) は、Ｘ−Ｚ平面におけ
る回転体(1) の並進運動と傾斜運動を分離して制御する
ものである。ここで、並進運動とは回転体(1) の重心
(G) のＸ軸方向の運動であり、傾斜運動とは回転体(1)
の重心(G) を通りＹ軸と平行な軸を中心とする回転体
(1)の回転運動である。
(5)およびＸ軸方向制御装置(6) は、Ｘ−Ｚ平面におけ
る回転体(1) の並進運動と傾斜運動を分離して制御する
ものである。ここで、並進運動とは回転体(1) の重心
(G) のＸ軸方向の運動であり、傾斜運動とは回転体(1)
の重心(G) を通りＹ軸と平行な軸を中心とする回転体
(1)の回転運動である。
【０００８】各Ｘ軸方向磁気軸受(4)(5)は、回転体(1)
をＸ軸方向の両側から挟むように配置された１対の電磁
石(4a)(4b)(5a)(5b)を備えている。第１磁気軸受(4) の
１対の電磁石(4a)(4b)を第１電磁石、第２磁気軸受(5)
の１対の電磁石(5a)(5b)を第２電磁石ということにす
る。
をＸ軸方向の両側から挟むように配置された１対の電磁
石(4a)(4b)(5a)(5b)を備えている。第１磁気軸受(4) の
１対の電磁石(4a)(4b)を第１電磁石、第２磁気軸受(5)
の１対の電磁石(5a)(5b)を第２電磁石ということにす
る。
【０００９】各Ｘ軸方向磁気軸受(4)(5)の電磁石(4a)(4
b)(5a)(5b)の近傍に、１対の位置センサ(7a)(7b)(8a)(8
b)が回転体(1) をＸ軸方向の両側から挟むようにそれぞ
れ配置されている。左側の１対の位置センサ(7a)(7b)を
第１位置センサ、右側の１対の位置センサ(8a)(8b)を第
２位置センサということにする。
b)(5a)(5b)の近傍に、１対の位置センサ(7a)(7b)(8a)(8
b)が回転体(1) をＸ軸方向の両側から挟むようにそれぞ
れ配置されている。左側の１対の位置センサ(7a)(7b)を
第１位置センサ、右側の１対の位置センサ(8a)(8b)を第
２位置センサということにする。
【００１０】１対の第１位置センサ(7a)(7b)の出力は第
１減算器(10)に入力し、これによって回転体(1) の左側
部分のＸ軸方向変位Ｘ1 が演算される。１対の第２位置
センサ(8a)(8b)の出力は第２減算器(11)に入力し、これ
によって回転体(1) の右側部分のＸ軸方向変位Ｘ2 が演
算される。第１位置センサ(7a)(7b)と第１減算器(10)に
より、回転体(1) の左側部分のＸ軸方向の位置（基準位
置に対する変位）を検出する第１の位置検出手段が構成
されている。第２位置センサ(8a)(8b)と第２減算器(11)
により、回転体(1) の右側部分のＸ軸方向の位置を検出
する第２の位置検出手段が構成されている。
１減算器(10)に入力し、これによって回転体(1) の左側
部分のＸ軸方向変位Ｘ1 が演算される。１対の第２位置
センサ(8a)(8b)の出力は第２減算器(11)に入力し、これ
によって回転体(1) の右側部分のＸ軸方向変位Ｘ2 が演
算される。第１位置センサ(7a)(7b)と第１減算器(10)に
より、回転体(1) の左側部分のＸ軸方向の位置（基準位
置に対する変位）を検出する第１の位置検出手段が構成
されている。第２位置センサ(8a)(8b)と第２減算器(11)
により、回転体(1) の右側部分のＸ軸方向の位置を検出
する第２の位置検出手段が構成されている。
【００１１】第１減算器(10)の出力Ｘ1 および第２減算
器(11)の出力Ｘ2 は、変位量演算手段を構成する第１加
算器(12)の２つの入力端子にそれぞれ入力し、これによ
って回転体(1) のＸ軸方向の並進運動量すなわち重心
(G) のＸ軸方向変位量ＸG が演算される。第１および第
２減算器(10)(11)の出力Ｘ1 、Ｘ2 は、また、傾斜量演
算手段を構成する第３減算器(13)の２つの入力端子にそ
れぞれ入力し、これによってＸ−Ｚ平面における回転体
(1) の重心(G) の回りの傾斜量θY が演算される。
器(11)の出力Ｘ2 は、変位量演算手段を構成する第１加
算器(12)の２つの入力端子にそれぞれ入力し、これによ
って回転体(1) のＸ軸方向の並進運動量すなわち重心
(G) のＸ軸方向変位量ＸG が演算される。第１および第
２減算器(10)(11)の出力Ｘ1 、Ｘ2 は、また、傾斜量演
算手段を構成する第３減算器(13)の２つの入力端子にそ
れぞれ入力し、これによってＸ−Ｚ平面における回転体
(1) の重心(G) の回りの傾斜量θY が演算される。
【００１２】第１加算器(12)の出力ＸG は並進運動用Ｐ
ＩＤ制御回路(14)に入力し、この回路(14)から変位量Ｘ
G が零になるような並進運動制御信号Ｄ1 が出力され
る。第３減算器(13)の出力θY は傾斜運動用ＰＩＤ制御
回路(15)に入力し、この回路(15)から傾斜量θY が零に
なるような傾斜運動制御信号Ｄ2 が出力される。２つの
制御回路(14)(15)の出力Ｄ1 、Ｄ2 は、第４減算器(16)
の２つの入力端子にそれぞれ入力し、この減算器(16)か
ら第１電磁石(4a)(4b)の駆動信号Ｃ1 が出力される。第
４減算器(16)の出力Ｃ1 は電力増幅器(17)を介して上側
の第１電磁石(4a)のコイルに入力するとともに、インバ
ータ(18)および電力増幅器(19)を介して下側の第１電磁
石(4b)のコイルに入力し、これによってこれらの電磁石
(4a)(4b)のコイルに流れる電流値が制御される。２つの
制御回路(14)(15)の出力Ｄ1 、Ｄ2は、また、第２加算
器(20)の２つの入力端子にそれぞれ入力し、この加算器
(20)から第２電磁石(5a)(5b)の駆動信号Ｃ2 が出力され
る。第２加算器(20)の出力Ｃ2 は電力増幅器(21)を介し
て上側の第２電磁石(5a)のコイルに入力するとともに、
インバータ(22)および電力増幅器(23)を介して下側の第
２電磁石(5b)のコイルに入力し、これによってこれらの
電磁石(5a)(5b)のコイルに流れる電流値が制御される。
そして、このように左右のＸ軸方向磁気軸受(4)(5)の電
磁石(4a)(4b)(5a)(5b)のコイルに流れる電流値を制御す
ることにより、回転体(1) の並進運動と傾斜運動が分離
して制御される。２つの制御回路(14)(15)、第４減算器
(16)、第２加算器(20)、電力増幅器(17)(19)(21)(23)お
よびインバータ(18)(22)により、回転体(1) の重心(G)
のラジアル方向変位量および回転体(1) の重心(G) 回り
の傾斜量に基づいて２つのＸ軸方向磁気軸受(4)(5)を制
御するラジアル方向制御手段が構成されている。
ＩＤ制御回路(14)に入力し、この回路(14)から変位量Ｘ
G が零になるような並進運動制御信号Ｄ1 が出力され
る。第３減算器(13)の出力θY は傾斜運動用ＰＩＤ制御
回路(15)に入力し、この回路(15)から傾斜量θY が零に
なるような傾斜運動制御信号Ｄ2 が出力される。２つの
制御回路(14)(15)の出力Ｄ1 、Ｄ2 は、第４減算器(16)
の２つの入力端子にそれぞれ入力し、この減算器(16)か
ら第１電磁石(4a)(4b)の駆動信号Ｃ1 が出力される。第
４減算器(16)の出力Ｃ1 は電力増幅器(17)を介して上側
の第１電磁石(4a)のコイルに入力するとともに、インバ
ータ(18)および電力増幅器(19)を介して下側の第１電磁
石(4b)のコイルに入力し、これによってこれらの電磁石
(4a)(4b)のコイルに流れる電流値が制御される。２つの
制御回路(14)(15)の出力Ｄ1 、Ｄ2は、また、第２加算
器(20)の２つの入力端子にそれぞれ入力し、この加算器
(20)から第２電磁石(5a)(5b)の駆動信号Ｃ2 が出力され
る。第２加算器(20)の出力Ｃ2 は電力増幅器(21)を介し
て上側の第２電磁石(5a)のコイルに入力するとともに、
インバータ(22)および電力増幅器(23)を介して下側の第
２電磁石(5b)のコイルに入力し、これによってこれらの
電磁石(5a)(5b)のコイルに流れる電流値が制御される。
そして、このように左右のＸ軸方向磁気軸受(4)(5)の電
磁石(4a)(4b)(5a)(5b)のコイルに流れる電流値を制御す
ることにより、回転体(1) の並進運動と傾斜運動が分離
して制御される。２つの制御回路(14)(15)、第４減算器
(16)、第２加算器(20)、電力増幅器(17)(19)(21)(23)お
よびインバータ(18)(22)により、回転体(1) の重心(G)
のラジアル方向変位量および回転体(1) の重心(G) 回り
の傾斜量に基づいて２つのＸ軸方向磁気軸受(4)(5)を制
御するラジアル方向制御手段が構成されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】上記のように回転体の
並進運動と傾斜運動を分離して制御を行うと、回転体の
傾斜モード（剛体１次モード）および並進モード（剛体
２次モード）については制御可能であるが、１次曲げモ
ードについては制御不可能な場合が多く、回転体の回転
数を１次曲げ固有振動数よりも高く設定できないという
問題がある。
並進運動と傾斜運動を分離して制御を行うと、回転体の
傾斜モード（剛体１次モード）および並進モード（剛体
２次モード）については制御可能であるが、１次曲げモ
ードについては制御不可能な場合が多く、回転体の回転
数を１次曲げ固有振動数よりも高く設定できないという
問題がある。
【００１４】図５は、回転体(1) に１次曲げが生じたと
きの左および右側部分のＸ軸方向変位Ｘ1 、Ｘ2 と回転
体(1) の重心(G) 位置との関係を概略的に示している。
なお、図５では、回転体(1) の曲げを実際より誇張して
表わしている。回転体(1) に１次曲げが生じると、図５
(a) に示すように、重心(G) の位置がＸ軸方向の負側に
変位しているのに、変位Ｘ1 、Ｘ2 がともに正の値にな
ることがある。前述の説明から明らかなように、第１加
算器（変位量演算手段）(12)で演算される重心(G) のＸ
軸方向の変位量ＸG は、２箇所の変位Ｘ1 、Ｘ2 の和で
あるから、上記のような場合には、回転体(1) の実際の
変位量は負であるのに、演算された変位量ＸG は正の値
になる。そして、この演算された変位量ＸG が零になる
ように磁気軸受(4)(5)が制御されるため、図５(b) に示
すように、回転体(1) の重心(G)はさらにＸ軸方向の負
側に変位し、曲げの振幅がさらに大きくなる。このた
め、１次曲げ固有振動数において、回転体(1) の振動が
大きくなり、この振動数を越えて、回転体(1) の回転数
を高くすることができない。
きの左および右側部分のＸ軸方向変位Ｘ1 、Ｘ2 と回転
体(1) の重心(G) 位置との関係を概略的に示している。
なお、図５では、回転体(1) の曲げを実際より誇張して
表わしている。回転体(1) に１次曲げが生じると、図５
(a) に示すように、重心(G) の位置がＸ軸方向の負側に
変位しているのに、変位Ｘ1 、Ｘ2 がともに正の値にな
ることがある。前述の説明から明らかなように、第１加
算器（変位量演算手段）(12)で演算される重心(G) のＸ
軸方向の変位量ＸG は、２箇所の変位Ｘ1 、Ｘ2 の和で
あるから、上記のような場合には、回転体(1) の実際の
変位量は負であるのに、演算された変位量ＸG は正の値
になる。そして、この演算された変位量ＸG が零になる
ように磁気軸受(4)(5)が制御されるため、図５(b) に示
すように、回転体(1) の重心(G)はさらにＸ軸方向の負
側に変位し、曲げの振幅がさらに大きくなる。このた
め、１次曲げ固有振動数において、回転体(1) の振動が
大きくなり、この振動数を越えて、回転体(1) の回転数
を高くすることができない。
【００１５】この発明の目的は、上記の問題を解決し、
回転体の１次曲げ固有振動数よりも回転数を高くできる
磁気軸受装置を提供することにある。
回転体の１次曲げ固有振動数よりも回転数を高くできる
磁気軸受装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】この発明による磁気軸受
装置は、回転体のアキシアル方向の２箇所に配置されて
回転体を非接触支持する第１および第２のラジアル方向
磁気軸受、回転体のアキシアル方向の２箇所に配置され
て各箇所における回転体のラジアル方向の位置を検出す
る第１および第２の位置検出手段、上記第１および第２
の位置検出手段の出力より回転体の重心のラジアル方向
変位量を演算する変位量演算手段、上記第１および第２
の位置検出手段の出力より回転体の重心回りの傾斜量を
演算する傾斜量演算手段、ならびに回転体の重心のラジ
アル方向変位量および回転体の重心回りの傾斜量に基づ
いて２つのラジアル方向磁気軸受を制御するラジアル方
向制御手段を備えた磁気軸受装置において、上記２つの
位置検出手段の出力が、それぞれ、回転体の１次曲げ固
有振動数近傍に中心周波数を有しかつ上記固有振動数に
おける位相が互いに１８０度異なる帯域消去フィルタを
介して上記変位量演算手段に入力していることを特徴と
するものである。
装置は、回転体のアキシアル方向の２箇所に配置されて
回転体を非接触支持する第１および第２のラジアル方向
磁気軸受、回転体のアキシアル方向の２箇所に配置され
て各箇所における回転体のラジアル方向の位置を検出す
る第１および第２の位置検出手段、上記第１および第２
の位置検出手段の出力より回転体の重心のラジアル方向
変位量を演算する変位量演算手段、上記第１および第２
の位置検出手段の出力より回転体の重心回りの傾斜量を
演算する傾斜量演算手段、ならびに回転体の重心のラジ
アル方向変位量および回転体の重心回りの傾斜量に基づ
いて２つのラジアル方向磁気軸受を制御するラジアル方
向制御手段を備えた磁気軸受装置において、上記２つの
位置検出手段の出力が、それぞれ、回転体の１次曲げ固
有振動数近傍に中心周波数を有しかつ上記固有振動数に
おける位相が互いに１８０度異なる帯域消去フィルタを
介して上記変位量演算手段に入力していることを特徴と
するものである。
【００１７】
【作用】２つの位置検出手段からそれぞれ帯域消去フィ
ルタを介して変位量演算手段に入力する信号の間には、
回転体の１次曲げ固有振動数において、１８０度の位相
差が生じ、これらが、結果的に、互いに打消し合う信号
となり、機械的にフィルタがかかった状態となり、１次
曲げ固有振動数において回転体の振動が大きくなるよう
なことがなくなる。
ルタを介して変位量演算手段に入力する信号の間には、
回転体の１次曲げ固有振動数において、１８０度の位相
差が生じ、これらが、結果的に、互いに打消し合う信号
となり、機械的にフィルタがかかった状態となり、１次
曲げ固有振動数において回転体の振動が大きくなるよう
なことがなくなる。
【００１８】
【実施例】以下、図１〜図３を参照して、この発明の実
施例について説明する。
施例について説明する。
【００１９】図１は、この発明による磁気軸受装置の主
要部の１例を示している。なお、以下の説明において、
上下左右は図１についていうものとする。また、図１に
おいて、従来例を示す図４と同じ部分には同一の符号を
付し、詳細な説明は省略した。
要部の１例を示している。なお、以下の説明において、
上下左右は図１についていうものとする。また、図１に
おいて、従来例を示す図４と同じ部分には同一の符号を
付し、詳細な説明は省略した。
【００２０】図１において、第１の位置検出手段を構成
する第１減算器(10)の出力端子と第１加算器（変位量演
算手段）(12)の一方の入力端子との間に帯域消去フィル
タとしての第１ノッチフィルタ(24)が設けられ、第２の
位置検出手段を構成する第２減算器(11)の出力端子と第
１加算器(12)の他方の入力端子との間に帯域消去フィル
タとしての第２ノッチフィルタ(25)が設けられている。
する第１減算器(10)の出力端子と第１加算器（変位量演
算手段）(12)の一方の入力端子との間に帯域消去フィル
タとしての第１ノッチフィルタ(24)が設けられ、第２の
位置検出手段を構成する第２減算器(11)の出力端子と第
１加算器(12)の他方の入力端子との間に帯域消去フィル
タとしての第２ノッチフィルタ(25)が設けられている。
【００２１】図２に第１ノッチフィルタ(24)の周波数特
性が、図３に第２ノッチフィルタ(25)の周波数特性がそ
れぞれ示されている。第１ノッチフィルタ(24)は回転体
(1)の１次曲げ固有振動数ｆR より少し低い中心周波数
ｆA を有し、１次曲げ固有振動数ｆR において位相が９
０度進んでいる。第２ノッチフィルタ(25)は１次曲げ固
有振動数ｆR より少し高い中心周波数ｆB を有し、固有
振動数ｆR において位相が９０度遅れている。したがっ
て、２つのノッチフィルタ(24)(25)の位相は、１次曲げ
固有振動数において互いに１８０度異なっている。
性が、図３に第２ノッチフィルタ(25)の周波数特性がそ
れぞれ示されている。第１ノッチフィルタ(24)は回転体
(1)の１次曲げ固有振動数ｆR より少し低い中心周波数
ｆA を有し、１次曲げ固有振動数ｆR において位相が９
０度進んでいる。第２ノッチフィルタ(25)は１次曲げ固
有振動数ｆR より少し高い中心周波数ｆB を有し、固有
振動数ｆR において位相が９０度遅れている。したがっ
て、２つのノッチフィルタ(24)(25)の位相は、１次曲げ
固有振動数において互いに１８０度異なっている。
【００２２】第１減算器(10)の出力信号である変位Ｘ1
は第１ノッチフィルタ(24)を介して第１加算器(12)に入
力し、第２減算器(1) の出力信号である変位Ｘ2 は第２
ノッチフィルタ(25)を介して第１加算器(12)に入力す
る。このため、第１加算器(12)に入力する２つの信号の
間には、１次曲げ固有振動数ｆR において、１８０度の
位相差が生じる。このために、第１加算器(12)が出力す
る回転体(1) の重心(G)のＸ軸方向変位量ＸG は、第１
ノッチフィルタ(24)の中心周波数ｆA から第２ノッチフ
ィルタ(25)の中心周波数ｆB の範囲において大きく減衰
され、１次曲げ固有振動数ｆR でほぼ０となる。よっ
て、並進運動用ＰＩＤ制御回路(14)の出力も、このとき
ほぼ０となる。すなわち、２つのノッチフィルタ(24)(2
5)の出力信号は、結果的に、互いに打消し合う信号とな
り、機械的にフィルタがかかった状態となり、１次曲げ
固有振動数ｆR 近傍の上記周波数ｆA からｆB の範囲で
は、回転体(1) は並進運動についてはほとんど制御され
ない状態となり、前述のように回転体(1) の重心(G) が
負側に変位しているのに変位Ｘ1 、Ｘ2 がともに正の値
になるような場合にも、回転体(1) の重心(G) のＸ軸方
向の位置は変らないので、１次曲げ固有振動数ｆR にお
いて回転体の振動が大きくなるようなことがなくなる。
したがって、１次曲げ固有振動数ｆR の影響が少なくな
り、１次曲げ固有振動数ｆR を越えて回転体(1) の回転
数を高くすることが可能になる。
は第１ノッチフィルタ(24)を介して第１加算器(12)に入
力し、第２減算器(1) の出力信号である変位Ｘ2 は第２
ノッチフィルタ(25)を介して第１加算器(12)に入力す
る。このため、第１加算器(12)に入力する２つの信号の
間には、１次曲げ固有振動数ｆR において、１８０度の
位相差が生じる。このために、第１加算器(12)が出力す
る回転体(1) の重心(G)のＸ軸方向変位量ＸG は、第１
ノッチフィルタ(24)の中心周波数ｆA から第２ノッチフ
ィルタ(25)の中心周波数ｆB の範囲において大きく減衰
され、１次曲げ固有振動数ｆR でほぼ０となる。よっ
て、並進運動用ＰＩＤ制御回路(14)の出力も、このとき
ほぼ０となる。すなわち、２つのノッチフィルタ(24)(2
5)の出力信号は、結果的に、互いに打消し合う信号とな
り、機械的にフィルタがかかった状態となり、１次曲げ
固有振動数ｆR 近傍の上記周波数ｆA からｆB の範囲で
は、回転体(1) は並進運動についてはほとんど制御され
ない状態となり、前述のように回転体(1) の重心(G) が
負側に変位しているのに変位Ｘ1 、Ｘ2 がともに正の値
になるような場合にも、回転体(1) の重心(G) のＸ軸方
向の位置は変らないので、１次曲げ固有振動数ｆR にお
いて回転体の振動が大きくなるようなことがなくなる。
したがって、１次曲げ固有振動数ｆR の影響が少なくな
り、１次曲げ固有振動数ｆR を越えて回転体(1) の回転
数を高くすることが可能になる。
【００２３】なお、上記実施例では、Ｘ軸方向磁気軸受
およびＸ軸方向制御装置についてのみ説明したが、Ｙ軸
方向磁気軸受およびＹ軸方向制御装置も同一の構成を有
している。
およびＸ軸方向制御装置についてのみ説明したが、Ｙ軸
方向磁気軸受およびＹ軸方向制御装置も同一の構成を有
している。
【００２４】
【発明の効果】この発明の磁気軸受装置によれば、上述
のように、回転体の１次曲げ固有振動数において回転体
の振動が大きくなるようなことがなくなり、したがっ
て、１次曲げ固有振動数の影響が少なくなり、１次曲げ
固有振動数を越えて回転体の回転数を高くすることが可
能になる。
のように、回転体の１次曲げ固有振動数において回転体
の振動が大きくなるようなことがなくなり、したがっ
て、１次曲げ固有振動数の影響が少なくなり、１次曲げ
固有振動数を越えて回転体の回転数を高くすることが可
能になる。
【図１】この発明の実施例を示す磁気軸受装置の主要部
のブロック図である。
のブロック図である。
【図２】第１ノッチフィルタの周波数特性を示すグラフ
である。
である。
【図３】第２ノッチフィルタの周波数特性を示すグラフ
である。
である。
【図４】従来の磁気軸受装置の主要部を示すブロック図
である。
である。
【図５】回転体に１次曲げが生じたときの左および右側
部分のＸ軸方向変位と回転体の重心位置との関係を概略
的に示す説明図である。
部分のＸ軸方向変位と回転体の重心位置との関係を概略
的に示す説明図である。
(1) 回転体 (2) 第１ラジアル方向磁気軸受 (3) 第２ラジアル方向磁気軸受 (4) 第１Ｘ軸方向磁気軸受 (5) 第２Ｘ軸方向磁気軸受 (6) Ｘ軸方向制御装置 (7a)(7b) 第１位置センサ (8a)(8b) 第２位置センサ (10) 第１減算器 (11) 第２減算器 (12) 第１加算器（変位量演算手段） (13) 第３減算器（傾斜量演算手段） (14) 並進運動用ＰＩＤ制御回路 (15) 傾斜運動用ＰＩＤ制御回路 (16) 第４減算器 (20) 第２加算器 (24) 第１ノッチフィルタ（帯域消去フィ
ルタ） (25) 第２ノッチフィルタ（帯域消去フィ
ルタ）
ルタ） (25) 第２ノッチフィルタ（帯域消去フィ
ルタ）
Claims (1)
- 【請求項１】回転体のアキシアル方向の２箇所に配置さ
れて回転体を非接触支持する第１および第２のラジアル
方向磁気軸受、回転体のアキシアル方向の２箇所に配置
されて各箇所における回転体のラジアル方向の位置を検
出する第１および第２の位置検出手段、上記第１および
第２の位置検出手段の出力より回転体の重心のラジアル
方向変位量を演算する変位量演算手段、上記第１および
第２の位置検出手段の出力より回転体の重心回りの傾斜
量を演算する傾斜量演算手段、ならびに回転体の重心の
ラジアル方向変位量および回転体の重心回りの傾斜量に
基づいて２つのラジアル方向磁気軸受を制御するラジア
ル方向制御手段を備えた磁気軸受装置において、 上記２つの位置検出手段の出力が、それぞれ、回転体の
１次曲げ固有振動数近傍に中心周波数を有しかつ上記固
有振動数における位相が互いに１８０度異なる帯域消去
フィルタを介して上記変位量演算手段に入力しているこ
とを特徴とする磁気軸受装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24098194A JP3616852B2 (ja) | 1994-10-05 | 1994-10-05 | 磁気軸受装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24098194A JP3616852B2 (ja) | 1994-10-05 | 1994-10-05 | 磁気軸受装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08105441A true JPH08105441A (ja) | 1996-04-23 |
| JP3616852B2 JP3616852B2 (ja) | 2005-02-02 |
Family
ID=17067549
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24098194A Expired - Fee Related JP3616852B2 (ja) | 1994-10-05 | 1994-10-05 | 磁気軸受装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3616852B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104060354A (zh) * | 2013-03-22 | 2014-09-24 | 里特捷克有限公司 | 用于检测无轴纺纱转杯的位置变化的方法和纺纱单元 |
-
1994
- 1994-10-05 JP JP24098194A patent/JP3616852B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104060354A (zh) * | 2013-03-22 | 2014-09-24 | 里特捷克有限公司 | 用于检测无轴纺纱转杯的位置变化的方法和纺纱单元 |
| EP2781775A1 (en) * | 2013-03-22 | 2014-09-24 | Rieter CZ s.r.o. | Method for detecting changes of position of shaftless spinning rotor of open-end spinning machine in cavity of active magnetic bearing and spinning unit of open-end spinning machine with active magnetic bearing for bearing shaftless spinning rotor |
| US9689658B2 (en) | 2013-03-22 | 2017-06-27 | Rieter Cz S.R.O. | Method for detecting changes of position of shaftless spinning rotor of open-end spinning machine in cavity of active magnetic bearing and spinning unit of open-end spinning machine with active magnetic bearing for bearing shaftless spinning rotor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3616852B2 (ja) | 2005-02-02 |
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