JPH08159157A

JPH08159157A - 磁気軸受装置

Info

Publication number: JPH08159157A
Application number: JP30120794A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Maejima; 靖前島
Original assignee: Seiko Seiki KK
Current assignee: Seiko Seiki KK
Priority date: 1994-12-05
Filing date: 1994-12-05
Publication date: 1996-06-18
Also published as: DE69515967T2; DE69515967D1; EP0716241B1; EP0716241A1

Abstract

(57)【要約】【目的】ロータにおける所定点の浮上位置を一定に制
御することができる磁気軸受装置を提供する。【構成】軸方向センサ６６ａ、６６ｂは、点Ｏから等
距離の位置に取り付けられたセンサ用円盤５６ａ、５６
ｂにおける軸方向の変位をそれぞれ検出する。軸方向電
磁石６０ａ、６０ｂは、スラスト軸受用円盤５８に磁力
を作用させることで、ロータ５０を軸方向に磁気浮上さ
せる。軸方向電磁石６０ａ、６０ｂの磁力は、軸方向セ
ンサ６６ａ、６６ｂの出力をフィードバックすること
で、センサ用円盤５６ａの変位とセンサ用円盤５６ｂの
変位とが等しくなるように制御される。これにより、ロ
ータ５０は、点Ｏの位置が常に一定となるように位置制
御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気軸受装置に係り、
例えば、ターボ分子ポンプにおいて使用される磁気軸受
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、超高速回転やメンテナンスフリー
等が可能な磁気軸受の開発が盛んに行われている。磁気
軸受は、ロータを磁気浮上させることで、非接触でこれ
を支持するものであり、大別すると、永久磁石を用いた
ものと、電磁石を用いた制御型の磁気軸受とがある。

【０００３】制御型の磁気軸受では、ロータの浮上位置
を変位センサで検出し、その検出値に基づいて電磁石の
励磁電流をフィードバック制御することで、ロータの位
置制御を行う。位置制御は、例えば、軸方向において１
軸（１方向）、径方向において４軸（４方向）、それぞ
れ独立して行われ、各軸毎に変位センサが設けられてい
る。

【０００４】図１１及び図１２は、ロータの軸方向への
変位を検出する軸方向センサの配置をそれぞれ表したも
のである。図１１に示す磁気軸受では、ロータ１０の軸
端面１０ａと対向する位置に軸方向センサ１２が配設さ
れ、軸方向センサ１２は、軸端面１０ａとの隙間Ｔを測
定するようになっている。ロータ１０の軸方向における
位置制御は、この隙間Ｔが一定となるように行われる。

【０００５】図１２に示す磁気軸受では、ロータ１４の
軸端近傍にセンサターゲットとしての円盤１６ａが設け
られ、この円盤１６を挟む位置に、軸方向センサ１８
ａ、１８ｂが配設されている。そして、軸方向センサ１
８ａと円盤１６の隙間と、軸方向センサ１８ｂと円盤１
６の隙間とが等しくなるように、ロータ１４の軸方向に
おける位置制御が行われる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】磁気軸受は、例えば、
スピンドルやターボ分子ポンプ等に使用され、ロータ
は、一般に金属材料で構成されるため、運転中において
は、電磁石の発熱等によって温度上昇し、熱膨張によっ
てロータの各部における位置が変化することがある。

【０００７】図１３は、図１１に示した磁気軸受におい
て、ロータ１０が熱膨張したときの各部の位置変化を表
したものである。この図に示すように、ロータ１０が熱
膨張すると、その各部は、軸方向センサ１２から遠い位
置程、制御の目標位置からずれる。すなわち、従来で
は、軸方向センサ１２がロータ１０の軸端部分に設けら
れ、この軸端部分を基準としてロータ１０の位置制御が
行われていたので、ロータ１０は、見かけ上、図１３に
おいて左端部を静止点として点線で示すように伸び、中
間部分の、例えば、図１１で示した点Ｏは、点Ｏ′の位
置まで距離Ｒだけずれてしまう。

【０００８】ところで、一般にロータの中間部分は、モ
ータの回転子であったり、あるいは、ターボ分子ポンプ
やコンプレッサ等においては、回転翼が取付けられたり
する。従って、この部分における位置ずれは、回転系の
駆動に重要な影響を及ぼす可能性がある。

【０００９】図１４は、磁気軸受式のターボ分子ポンプ
を表したものである。この図に示すターボ分子ポンプ２
０では、ロータ２２の中間部分に複数枚のロータ翼２４
が、ケーシング２６側に固定された複数のステータ翼２
８との間に介在するように取り付けられている。そし
て、モータ３０の駆動力によりロータ２２と共に、ロー
タ翼２４が回転することで、図１１に矢印で示すような
吸気が行われる。

【００１０】図１４に示すターボ分子ポンプ２０では、
軸方向の磁気軸受として、永久磁石３２が使用されてい
るが、この代わりに図１１で示したような軸端に軸方向
センサが配置された制御型の磁気軸受を使用した場合、
ロータ２２の中間部分では、熱膨張によって大きな位置
ずれが生じる。

【００１１】ターボ分子ポンプ２０では、このようなロ
ータ２２の位置ずれが生じると、回転しているロータ翼
２４と固定側のステータ翼２８とが接触する虞れがあ
る。このため、従来では、そのずれの分両者の隙間を大
きくしていた。このように、ロータの中間部分等、駆動
上重要な機能を持つ部分では、熱膨張による位置ずれ
が、回転系の駆動に大きな影響を与えることがある。従
って、磁気軸受においては、このような部分での熱膨張
によるずれを小さくすることが重要な課題となってい
た。

【００１２】この課題に対し、制御したい位置（例え
ば、Ｏ点）に直接軸方向センサを配置することが考えら
れる。しかし、前述したように、ロータの中間部分に
は、ロータ翼等が取付けられるため、この位置へのセン
サの配置は、極めて困難である。そこで、本発明の目的
は、制御対象として任意に選択したロータにおける所定
点を、熱膨張時においても一定に制御することができる
磁気軸受装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、ロータの浮上位置を変位センサで検出し、その検出
値に基づいて前記ロータを目標位置に制御する磁気軸受
装置に、前記ロータをその軸方向に磁気浮上させる軸方
向電磁石と、制御対象として選択された前記ロータにお
ける所定点に対して点対称となる２点での軸方向の変位
をそれぞれ検出する２つの軸方向センサと、これら２つ
の軸方向センサにおける各検出値が互いに等しくなる位
置に前記ロータの浮上位置を保持するロータ位置制御手
段とを具備させて前記目的を達成する。

【００１４】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
磁気軸受装置において、前記軸方向センサが、前記所定
点に対して点対称となる２点と軸方向に等しい位置にそ
れぞれ設けられた２つの円盤をターゲットとすることで
前記目的を達成する。請求項３記載の発明では、請求項
１記載の磁気軸受装置において、前記所定点が、前記ロ
ータの軸方向における中心点であって、前記軸方向セン
サは、前記ロータの両側端面をターゲットとすることで
前記目的を達成する。

【００１５】請求項４記載の発明では、ロータの浮上位
置を変位センサで検出し、その検出値に基づいて前記ロ
ータを目標位置に制御する磁気軸受装置に、前記ロータ
をその軸方向に磁気浮上させる軸方向電磁石と、前記ロ
ータにおける一端側と他端側での軸方向の変位をそれぞ
れ検出する２つの軸方向センサと、制御対象として選択
された前記ロータにおける所定点から前記各軸方向セン
サの検出位置までの軸方向の距離に応じて、前記各軸方
向センサの検出値をそれぞれ補正する２つの補正回路
と、これらの補正回路の出力値が互いに等しくなる位置
に前記ロータの浮上位置を保持するロータ位置制御手段
とを具備させて前記目的を達成する。

【００１６】

【作用】請求項１記載の磁気軸受装置では、軸方向電磁
石がロータをその軸方向に磁気浮上させる。２つの軸方
向センサは、制御対象として選択された前記ロータにお
ける所定点に対して点対称となる２点での軸方向の変位
をそれぞれ検出する。ロータ位置制御手段は、２つの軸
方向センサにおける各検出値が互いに等しくなる位置
に、ロータの浮上位置を保持する。

【００１７】請求項２記載の磁気軸受装置では、軸方向
センサが、各円盤の変位を検出することで、その検出値
を基にロータの位置制御が行われる。請求項３記載の磁
気軸受装置では、軸方向センサが、ロータの両側端面の
変位を検出することで、その検出値を基にロータの位置
制御が行われる。

【００１８】請求項４記載の発明では、軸方向電磁石が
ロータをその軸方向に磁気浮上させる。２つの軸方向セ
ンサは、ロータの一端側と他端側での軸方向の変位をそ
れぞれ検出する。各補正回路は、制御対象として選択さ
れた前記ロータにおける所定点から前記各軸方向センサ
の検出位置までの軸方向の距離に応じて、前記各軸方向
センサの検出値をそれぞれ補正する。ロータ位置制御手
段は、補正回路の出力値が互いに等しくなる位置にロー
タの浮上位置を保持する。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の磁気軸受装置における各実施
例を図１ないし図７を参照して詳細に説明する。図１
は、第１の実施例による磁気軸受装置の一部を表したも
のである。

【００２０】本実施例の磁気軸受装置は、ターボ分子ポ
ンプのロータ５０を軸支するものであり、ロータ５０の
ポンプ部５２には、図１に点線で概略形状が示されてい
るように、複数のロータ翼５４（図１４参照）が取り付
けられている。また、ポンプ部５２の両側には、磁性材
料で構成されたセンサ用円盤５６ａ、５６ｂが取り付け
られている。これらセンサ用円盤５６ａ、５６ｂの取付
け位置は、ポンプ部５２の中心点Ｏから等距離となって
いる。すなわち、点Ｏからセンサ用円盤５６ａまでの軸
方向における距離Ｕ１と点Ｏからセンサ用円盤５６ｂま
での距離Ｕ２とが等しい（Ｕ１＝Ｕ２）。

【００２１】ロータ５０の図１における左側軸端近傍に
は、金属製のスラスト軸受用円盤５８が取り付けられて
おり、これを軸方向に挟むように軸方向電磁石６０ａ、
６０ｂが対向配置されている。本実施例では、これら軸
方向電磁石６０ａ、６０ｂの磁力（吸引力）がスラスト
軸受用円盤５８に作用することで、ロータ５０を軸方向
に磁気浮上させるようになっている。

【００２２】また、スラスト軸受用円盤５８とセンサ用
円盤５６ａとの間には、モータ部６２が設けられてい
る。このモータ部６２は、モータの回転子として機能す
る部分で、その外周部に配設された図示しないモータ巻
線によって回転トルクが発生するようになっている。

【００２３】モータ部６２とスラスト軸受用円盤５８と
の間、及びセンサ用円盤５６ｂより図１において右端側
には、ラジアル軸受部６４ａ、６４ｂが設けられてい
る。このラジアル軸受部６４ａ、６４ｂは、強磁性材料
をロータ５０に焼きばめしたものであり、それらの外周
部には、ロータ５０を径方向に磁気浮上させるための図
示しないラジアル電磁石がそれぞれ配設されている。す
なわち、ロータ５０は、これらラジアル軸受部６４ａ、
６４ｂにおいて、径方向に軸支されるようになってい
る。

【００２４】また、図１には示されていないが、ロータ
５０の外周部には、その径方向の変位を検出するための
径方向センサも配設されており、この径方向センサの出
力に応じて、前記ラジアル電磁石（図示せず）における
励磁電流のフィードバック制御が行われるようになって
いる。なお、本実施例では、以上の図示しない径方向セ
ンサやラジアル電磁石等によって４軸制御のラジアル磁
気軸受が構成されている。

【００２５】一方、センサ用円盤５６ａ、５６ｂの外周
部には、ロータ５０の軸方向への変位を検出する軸方向
センサ６６ａ、６６ｂがそれぞれ配設されている。軸方
向センサ６６ａ、６６ｂは、点Ｏから軸方向に等距離の
位置に取り付けられており、その位置は、センサ用円盤
５６ａ、５６ｂより若干外側にずれている。そして、こ
のずれによって、軸方向センサ６６ａ、６６ｂは、それ
ぞれセンサ用円盤５６ａ、５６ｂの外側端面を基準に、
その変位を検出するようになっている。

【００２６】また、本実施例では、軸方向センサ６６
ａ、６６ｂとしてインダクタンス変換型変位センサを使
用している。インダクタンス変換型変位センサは、磁性
材料であるセンサ用円盤５６ａ、５６ｂが変位したとき
のインダクタンス変化を変位信号に変換するものであ
る。

【００２７】図２は、軸方向センサ６６ａ、６６ｂの回
路構成を概略的に表したものである。この図に示すよう
に、軸方向センサ６６ａと軸方向センサ６６ｂとは、直
列に接続され、これには高周波電圧が印加されるように
なっている。そして、軸方向センサ６６ａと軸方向セン
サ６６ｂとの中点Ｐから、センサ用円盤５６ａ、５６ｂ
の変位に対応したセンサ出力を取り出すようになってい
る。

【００２８】本実施例の軸方向センサ６６ａ、６６ｂ
は、センサ用円盤５６ａ、５６ｂの絶対位置を測定する
のではなく、軸方向センサ６６ａとセンサ用円盤５６ａ
との距離と、軸方向センサ６６ｂとセンサ用円盤５６ｂ
との距離の差分に応じた信号を出力する。例えば、図１
に示すように、軸方向センサ６６ａ、６６ｂとセンサ用
円盤５６ａ、５６ｂとの間隔が等しいときには、軸方向
センサ６６ａ、６６ｂのインダクタンスが等しいので、
中点Ｐでの電圧は０Ｖとなり、センサ用円盤５６ａ、５
６ｂの位置がずれると、中点Ｐからは、そのずれの方向
と量の差に応じたセンサ出力Ｓが得られる。

【００２９】本実施例では、この軸方向センサ６６ａ、
６６ｂの出力に応じて、軸方向電磁石６０ａ、６０ｂの
励磁電流をフィードバック制御することで、ロータ５０
の軸方向の位置制御を行うようになっている。図３は、
ロータ５０の軸方向における位置制御を行うための制御
回路Ｃを表したものである。

【００３０】この図に示すように、磁気軸受装置は、ロ
ータ５０の軸方向における浮上位置を指令する基準信号
Ｋから軸方向センサ６６ａ、６６ｂのセンサ出力Ｓを減
算処理する加算器７０と、この加算器７０で処理された
信号に対して比例動作、積分動作、微分動作等の信号処
理を行うＰＩＤ補償器７２と、このＰＩＤ補償器７２か
らの信号の位相を反転させる位相反転器７４と、この位
相反転器７４の出力信号に応じて軸方向電磁石６０ａ、
６０ｂの励磁電流をそれぞれ増幅する電力増幅器７６
ａ、７６ｂとを備えている。

【００３１】本実施例では、以上の回路７０、７２、７
４、７６ａ、７６ｂによって、軸方向センサ６６ａ、６
６ｂからのセンサ出力Ｓに応じた、軸方向電磁石６０
ａ、６０ｂの励磁電流に対するフィードバック制御が行
われるようになっている。なお、図示しないラジアル電
磁石についても各軸毎に同様の制御回路が設けられてい
る。

【００３２】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。まず、図示しないラジアル電磁石に
よってロータ５０が径方向に磁気浮上されると共に、軸
方向電磁石６０ａ、６０ｂによって軸方向に磁気浮上さ
れる。このとき、各電磁石の励磁電流は、それぞれの制
御回路（図３参照）によって制御され、ロータ５０は、
所定の位置に浮上保持される。すなわち、ロータ５０
は、軸方向センサ６６ａ、６６ｂに対し図１で示す位置
を取る。

【００３３】この状態で、モータや電磁石の発熱等によ
って、ロータ５０の温度が上昇すると、熱膨張によって
センサ用円盤５６ａ、５６ｂの位置が図１に示す位置か
ら変化する。そして、このときのセンサ用円盤５６ａ、
５６ｂのそれぞれ変位が、その差分であるセンサ出力Ｓ
として制御回路Ｃ（図３参照）に供給される。

【００３４】制御回路Ｃでは、センサ出力Ｓを０にする
ように、すなわち、センサ用円盤５６ａ、５６ｂの、軸
方向センサ６６ａ、６６ｂに対するそれぞれの変位量が
等しくなるように、軸方向電磁石６０ａ、６０ｂの磁力
を制御する。図４は、このときの位置制御でセンサ用円
盤５６ａ、５６ｂ等が軸方向センサ６６ａ、６６ｂに対
して取る位置を表したものである。

【００３５】この図に示すように、ロータ５０は、制御
回路Ｃによる位置制御によって、センサ用円盤５６ａと
軸方向センサ６６ａとの間隔と、センサ用円盤５６ｂと
軸方向センサ６６ｂとの間隔とが等しくなる位置に浮上
保持される。従って、ロータ５０の各部は、見かけ上、
熱膨張によって点Ｏを中心にその両側に伸びた位置を取
る。すなわち、点Ｏを静止点として、その両側のセンサ
用円盤５６ａ、５６ｂが、図４において２点鎖線で示す
位置からそれぞれ反対方向に距離Ｖだけ変位した位置を
取り、点Ｏからの距離Ｕ１、Ｕ２が、それぞれＵ１′、
Ｕ２′となる。但し、Ｕ１′＝Ｕ２′である。

【００３６】以上説明したように、本実施例では、セン
サターゲットとしてのセンサ用円盤５６ａ、５６ｂが、
制御対象としたい点Ｏから等距離（Ｕ１＝Ｕ２）に取り
付けられているので、センサによって直接変位測定がで
きない点Ｏを基準とした位置制御を行うことができる。
すなわち、熱膨張があっても、点Ｏの位置を一定にする
位置制御を行うことができる。

【００３７】また、ロータ５０の各部は、熱膨張時に点
Ｏを中心に変位するので、ポンプ部５２において最も点
Ｏから離れた端部でも、軸端を基準に位置制御を行って
いた従来の磁気軸受装置に比べて、半分以下の位置ずれ
にすることができる。従って、ロータ翼５４の位置ずれ
も少なくなるので、図示しないステータ翼との隙間を従
来より小さくすることができる。

【００３８】次に、第２の実施例について説明する。な
お、第１の実施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。図５
は、第２の実施例による磁気軸受装置のセンサ位置を表
したものである。本実施例の磁気軸受装置は、スピンド
ルにおいてロータ８０を支持するために使用されるもの
で、ロータ８０の中間部分には、モータの回転子として
のモータ部８２が設けられている。このモータ部８２の
外周部には、図示しないモータ巻線等が配設され、この
モータ巻線による回転磁界によって回転トルクが発生す
るようになっている。モータ部８２の両側には、図示し
ないラジアル電磁石によって径方向に軸支されるラジア
ル軸受部８４ａ、８４ｂが設けられている。

【００３９】本実施例ではモータ部８２の中心点Ｏを位
置制御における制御対象としており、センサターゲット
としてのセンサ用円盤８６ａ、８６ｂは、点Ｏから等距
離の位置にそれぞれ取り付けられている。センサ用円盤
８６ａ、８６ｂの外周部には、ロータ８０の軸方向の変
位を検出する軸方向センサ６６ａ、６６ｂが配設されて
いる。

【００４０】軸方向センサ６６ａ、６６ｂの取付け位置
は、前記実施例と同様にセンサ用円盤８６ａ、８６ｂよ
り若干外側にずれており、センサ用円盤８６ａ、８６ｂ
の外側又は内側端面が変位測定の基準となる。なお、図
５には示されていないが、本実施例でも、第１の実施例
における軸方向電磁石６０ａ、６０ｂやスラスト軸受用
円盤５８等と同様の電磁石や円盤が設けられており、図
３に示した制御回路Ｃと同様の回路によって、軸方向セ
ンサ６６ａ、６６ｂのセンサ出力Ｓに応じたロータ８０
の軸方向の位置制御が行われる。

【００４１】本実施例では、センサ用円盤８６ａ、８６
ｂがモータ部８２の点Ｏから等距離にあるので、熱膨張
が生じた場合にも、点Ｏが常に一定となるように、ロー
タ８０の位置制御が行われる。従って、図示しないモー
タ巻線に対するモータ部８２の位置ずれが小さくなるの
で、位置ずれによるトルクの損失を小さくすることがで
きる。

【００４２】なお、軸方向センサ６６ａ、６６ｂは、他
の位置に取り付けられていてもよい。図６及び図７は、
軸方向センサ６６ａ、６６ｂの、他の配置例を表したも
のである。

【００４３】図６に示す例では、軸方向センサ６６ａ、
６６ｂが、それぞれセンサ用円盤８６ａ、８６ｂの外側
端面に対向する位置に配設され、この端面の変位を検出
するようになっている。また、図７に示す例では、ロー
タ８０の軸端面８０ａ、８０ｂと対向する位置に軸方向
センサ６６ａ、６６ｂがそれぞれ配設されており、この
軸端面８０ａ、８０ｂの変位を基準にロータ８０の位置
制御が行われるようになっている。

【００４４】この例でも、センサターゲットとなる各軸
端面８０ａ、８０ｂは、点Ｏから等距離となっている。
従って、ロータ８０の位置制御においては、熱膨張があ
っても常に点Ｏが一定の位置を取る。なお、以上の各実
施例では、ラジアル磁気軸受が、電磁石を用いた制御型
のものであったが、永久磁石を用いたラジアル磁気軸受
であってもよい。

【００４５】また、軸方向センサ６６ａ、６６ｂは、イ
ンダクタンス変換型変位センサ以外に、静電容量型変位
センサや光学式のセンサを用いてもよく、これら種類の
異なるセンサを組み合わせて使用してもよい。更に、軸
方向センサ６６ａ、６６ｂは、一方が図７のようにロー
タの軸端面をセンサターゲットとし、他方が図５、６の
ようにロータに取り付けられたセンサ用円盤をセンサタ
ーゲットとしてもよい。この場合、他方の軸方向センサ
とそのセンサ用円盤の取付け位置を、一方の軸方向セン
サ側に近づけて、両センサの中間点をロータの軸端近傍
に位置させれば、静止点としたい点Ｏをロータの軸端近
傍にすることができる。

【００４６】また、センサ用円盤５６ａ、５６ｂ等を設
けずに、ロータの表面に磁性材料でなる部分と非磁性材
料でなる部分とを設けることで、ロータの軸方向の変位
を検出するようにしてもよい。すなわち、図８に示すよ
うに、ロータの表面に磁性材料のセンサターゲットＪと
非磁性材料の部分Ｋとを設け、軸方向センサ６６ｂ（も
しくは６６ａ）は、センサターゲットＪと非磁性部分Ｋ
との境界を基準にロータの変位を検出するようにしても
よい。

【００４７】また、以上の実施例では、軸方向センサ６
６ａ、６６ｂが制御したい点Ｏから等距離に配置されて
いたが、点Ｏから等距離の位置には軸方向センサを配置
することができない場合には、点Ｏから異なる距離に軸
方向センサを配置し、各センサの出力値を点Ｏからの距
離に応じて補正することで、点Ｏを一定にする位置制御
を行うようにしてもよい。

【００４８】図９は、軸方向センサ６６ａ、６６ｂが、
点Ｏからそれぞれ異なる距離に配置された場合の点Ｏと
の位置関係を表したものであり、図１０は、この場合に
点Ｏを静止点として位置制御するためのセンサ回路を表
したものである。図９に示す例では、点Ｏと軸方向セン
サ６６ａとの軸方向における距離Ｗ１が、点Ｏと軸方向
センサ６６ｂとの軸方向における距離Ｗ２より短く、例
えば、距離Ｗ１と距離Ｗ２が、１対２の関係にある。

【００４９】この場合、前記第１の実施例や第２の実施
例と同様にロータ９５の位置制御をすると、中間点でな
い点Ｏは熱膨張時に目標位置からずれてしまう。このた
め、図１０に示すセンサ回路では、軸方向センサ６６
ａ、６６ｂの出力側に、点Ｏからの距離Ｗ１、Ｗ２に応
じた補正処理を行う比例補正回路１００ａ、１００ｂが
それぞれ接続されている。

【００５０】このセンサ回路では、例えば、前述したよ
うに、Ｗ１：Ｗ２＝１：２であれば、比例補正回路１０
０ｂが、軸方向センサ６６ｂの出力値を半分にする処理
を行う。そして、この補正後の信号が、センサ出力Ｓと
して、図３に示したような制御回路Ｃに供給されること
で、熱膨張時にも点Ｏが静止点となるようなロータ９５
の位置制御が行われる。

【００５１】

【発明の効果】本発明の磁気軸受装置によれば、制御対
象としたい所定点の位置が、ロータの熱膨張時において
も一定となる位置制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による磁気軸受装置の一
部を示した概略構成図である。

【図２】同装置における軸方向センサの回路構成を概略
的に示した説明図である。

【図３】同装置の制御系の一部を示したブロック図であ
る。

【図４】同装置においてロータが熱膨張したときの、各
部の位置変化を示した説明図である。

【図５】本発明の第２の実施例による磁気軸受装置の一
部を示した概略構成図である。

【図６】同装置の変形例を示した概略構成図である。

【図７】同装置の他の変形例を示した概略構成図であ
る。

【図８】センサターゲットの他の例を示した説明図であ
る。

【図９】各軸方向センサが点Ｏから異なる距離にある場
合の両者の位置関係を示した説明図である。

【図１０】軸方向センサのセンサ回路の他の例を示した
ブロック図である。

【図１１】従来の磁気軸受装置の一部を示した概略構成
図である。

【図１２】従来の他の磁気軸受装置の一部を示した概略
構成図である。

【図１３】図１１の磁気軸受装置においてロータが熱膨
張したときの各部の変位を示した説明図である。

【図１４】ターボ分子ポンプの内部構造を示した一部破
断正面図である。

【符号の説明】

５０、８０ロータ５２ポンプ部５４ロータ翼５６ａ、５６ｂ、８６ａ、８６ｂセンサ用円盤５８スラスト軸受用円盤６０ａ、６０ｂ軸方向電磁石６２、８２モータ部６４ａ、６４ｂ、８４ａ、８４ｂラジアル軸受部６６ａ、６６ｂ軸方向センサ７０加算器７２ＰＩＤ補償器７４位相反転器７６ａ、７６ｂ電力増幅器８０ａ、８０ｂ軸端面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロータの浮上位置を変位センサで検出
し、その検出値に基づいて前記ロータを目標位置に制御
する磁気軸受装置において、前記ロータをその軸方向に磁気浮上させる軸方向電磁石
と、制御対象として選択された前記ロータにおける所定点に
対して、点対称となる２点での軸方向の変位をそれぞれ
検出する２つの軸方向センサと、これら２つの軸方向センサにおける各検出値が互いに等
しくなる位置に、前記ロータの浮上位置を保持するロー
タ位置制御手段とを具備することを特徴とする磁気軸受
装置。
【請求項２】前記軸方向センサは、前記所定点に対し
て点対称となる２点と軸方向に等しい位置にそれぞれ設
けられた２つの円盤をターゲットとすることを特徴とす
る請求項１記載の磁気軸受装置。
【請求項３】前記所定点は、前記ロータの軸方向にお
ける中心点であって、前記軸方向センサは、前記ロータ
の両側端面をターゲットとすることを特徴とする請求項
１記載の磁気軸受装置。
【請求項４】ロータの浮上位置を変位センサで検出
し、その検出値に基づいて前記ロータを目標位置に制御
する磁気軸受装置において、前記ロータをその軸方向に磁気浮上させる軸方向電磁石
と、前記ロータにおける一端側と他端側での軸方向の変位を
それぞれ検出する２つの軸方向センサと、制御対象として選択された前記ロータにおける所定点か
ら前記各軸方向センサの検出位置までの軸方向の距離に
応じて、前記各軸方向センサの検出値をそれぞれ補正す
る２つの補正回路と、これらの補正回路の出力値が互いに等しくなる位置に、
前記ロータの浮上位置を保持するロータ位置制御手段と
を具備することを特徴とする磁気軸受装置。