JPH08251865A - Vibration-suppressing rotating machine - Google Patents

Vibration-suppressing rotating machine

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Publication number
JPH08251865A
JPH08251865A JP7048886A JP4888695A JPH08251865A JP H08251865 A JPH08251865 A JP H08251865A JP 7048886 A JP7048886 A JP 7048886A JP 4888695 A JP4888695 A JP 4888695A JP H08251865 A JPH08251865 A JP H08251865A
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JP
Japan
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rotor
vibration
rotating
shaft
magnetic levitation
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP7048886A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuo Oishi
哲男 大石
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Shinko Electric Co Ltd
Original Assignee
Shinko Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Shinko Electric Co Ltd filed Critical Shinko Electric Co Ltd
Priority to JP7048886A priority Critical patent/JPH08251865A/en
Publication of JPH08251865A publication Critical patent/JPH08251865A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406Magnetic bearings
    • F16C32/044Active magnetic bearings
    • F16C32/0474Active magnetic bearings for rotary movement
    • F16C32/0493Active magnetic bearings for rotary movement integrated in an electrodynamic machine, e.g. self-bearing motor
    • F16C32/0497Active magnetic bearings for rotary movement integrated in an electrodynamic machine, e.g. self-bearing motor generating torque and radial force
    • 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
    • F16C2380/00Electrical apparatus
    • F16C2380/26Dynamo-electric machines or combinations therewith, e.g. electro-motors and generators

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Abstract

PURPOSE: To get stable operation in a wide range of revolutional speed by suppressing the vibration of a rotating part, in a rotary system. CONSTITUTION: This rotating machine suppresses the vibration occurring in the rotary system by controlling the magnetic floating force given to a rotor, based on the detection signal obtained by sensors, being provided with a magnetic floating motor part (2a: rotor, 3a: stator, 4a: coil), which drives the rotor 2a around the specified rotary shaft while floating the rotor 2a by exerting magnetic work on the rotor 2a, and distance sensors 103X and 103Y which detect the displacement in vertical direction to the axial direction of the shaft 5 couled with the rotor.

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用途に好適な振動抑制回転機に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibration suppressing rotary machine suitable for applications requiring high speed and stable rotary operation.

【0002】[0002]

【従来の技術】工場等において、生産性等の要請から、
一定の回転速度で大きな回転駆動力を連続的に発生する
ことが要求される場合がある。このような場合、回転機
の回転軸に径の大きなローラを取り付け、このローラを
介して最終的な駆動対象物に駆動力を供給するという構
成が一般に採られる。図6は、回転機をこのような用途
に適用した場合の一構成例を示すものである。同図にお
いて、1は回転機であり、ロータ2とこれを取り囲むよ
うに固定されたステータ3とを有している。ステータ3
にはロータ2を回転駆動するための磁界を発生すべくコ
イル4が巻回されている。また、ロータ3にはシャフト
5が貫通しており、このシャフト5はロータ2の両側の
2点においてボールベアリングB1およびB2を介して
回動自在に軸支されている。そして、シャフト5には駆
動力伝達のための径の大きなローラ6が取り付けられて
いる。
2. Description of the Related Art In factories, etc., due to demand for productivity, etc.
It may be required to continuously generate a large rotational drive force at a constant rotational speed. In such a case, a configuration is generally adopted in which a roller having a large diameter is attached to the rotating shaft of the rotating machine and a driving force is supplied to the final driven object via the roller. FIG. 6 shows an example of the configuration when the rotating machine is applied to such an application. In the figure, 1 is a rotating machine, which has a rotor 2 and a stator 3 fixed so as to surround the rotor 2. Stator 3
A coil 4 is wound around to generate a magnetic field for rotating the rotor 2. A shaft 5 penetrates the rotor 3, and the shaft 5 is rotatably supported at two points on both sides of the rotor 2 via ball bearings B1 and B2. A roller 6 having a large diameter is attached to the shaft 5 for transmitting the driving force.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】さて、このように大き
なローラ6を回転機1のシャフト6に取り付けた場合、
これに伴って回転機1の軸端負荷および軸端質量が大き
くなり、ローラ6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
問題について詳述する。
When the large roller 6 is attached to the shaft 6 of the rotating machine 1 as described above,
Along with this, the shaft end load and the shaft end mass of the rotating machine 1 increase, which causes a problem that large vibrations are generated in the rotating system including the rollers 6 based on the unbalanced amount. Hereinafter, this problem will be described in detail.

【0004】まず、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、回転機1のロータ2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。
First, 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 there is no imbalance. However, it is difficult to make the individual components of the rotating system such as the rotor 2 of the rotating machine 1 completely in axial symmetry, and it is extremely difficult to construct the rotating system in which they are assembled in complete axial symmetry. Therefore, a slight deviation will inevitably occur between the center of gravity of the rotary system and the rotary shaft of the rotary 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 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

【0005】この振動の振幅は図7に例示するように回
転機の回転速度Nの影響を受ける。すなわち、回転機の
回転速度が回転系の1次固有振動数N1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、回転機のロータには僅かな振幅の振動
しか生じない。従って、図6の例では、シャフト6に過
度な曲げ応力が加わることがなく正常な回転動作が得ら
れる。しかし、回転機の回転速度が1次固有振動数N1
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。そして、このように大きな振動がロー
ラ6に発生すると、シャフト5に大きな応力が作用し、
最悪の場合にはシャフト5が曲り、極めて危険な状態と
なる。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は回転系の1次
固有振動数N1よりも低く設定される。
The amplitude of this vibration is influenced by the rotation speed N of the rotating machine as illustrated in FIG. That is, when the rotation speed of the rotating machine is equal to or lower than the primary natural frequency N1 of the rotating system, the influence of the vibration due to the unbalance amount received by the rotating system is small, and the rotor of the rotating machine has a slight influence. Only amplitude vibrations occur. Therefore, in the example of FIG. 6, a normal rotating operation can be obtained without applying excessive bending stress to the shaft 6. However, the rotation speed of the rotating machine is the first natural frequency N1.
In the vicinity, the rotating system is hypersensitive to the vibration force due to the unbalanced amount, and a large vibration is generated in the roller and the like. When such a large vibration is generated in the roller 6, a large stress acts on the shaft 5,
In the worst case, the shaft 5 bends and becomes extremely dangerous. In order to avoid the occurrence of large vibrations in the rotary system, the rated speed of the rotary machine is generally set lower than the primary natural frequency N1 of the rotary system.

【0006】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。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。
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 natural frequency. The amplitude of vibration that occurs when the rotation speed matches the natural frequency is kept low.

【0007】ここで、固有振動数を高めるためにはシャ
フト5の径を大きくする必要がある。しかし、シャフト
5を大きくすると、シャフト5を支持するボールベアリ
ングB1およびB2のdn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
5の大径化には限界がある。
Here, it is necessary to increase the diameter of the shaft 5 in order to increase the natural frequency. However, when the shaft 5 is made larger, the dn value of the ball bearings B1 and B2 supporting the shaft 5 becomes larger, so that the life of the ball bearing is shortened. Therefore, there is a limit to increasing the diameter of the shaft 5.

【0008】一方、固有振動数におけるローラ6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、
固有振動数におけるローラ6の振動を抑制するのは困難
であった。
On the other hand, the amplitude of the vibration of the roller 6 at the natural frequency is determined by the unbalance amount and the damping coefficient of the rotating system. The unbalance amount can be reduced to improve the stability or the damping coefficient. There is a limit to what you can do,
It was difficult to suppress the vibration of the roller 6 at the 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、回転速度と回転系の固有振動数とが一致し
た場合においても大きな振動が発生せず、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回転機を
提供することを目的とするものである。
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, no large vibration occurs, the high speed, and
An object of the present invention is to provide a vibration suppressing rotary machine that can be operated in a safe state.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】この発明は、回転部に対
し磁気的な作用を及ぼすことにより該回転部を浮上させ
つつ所定の回転軸廻りに回転駆動する磁気浮上モータ部
と、前記回転部の前記回転軸を横切る方向の変位を検出
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、前記回転部に付与する磁気浮上力を制御し前記回
転部に生じる振動を抑制する制御回路とを具備すること
を特徴とする振動抑制回転機を要旨とする。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, a magnetic levitation motor unit for rotatably driving a rotating unit around a predetermined rotation axis while exerting a magnetic action on the rotating unit, and the rotating unit. A sensor for detecting a displacement in a direction crossing the rotation axis, and a control circuit for controlling a magnetic levitation force applied to the rotating portion to suppress vibration generated in the rotating portion based on a detection signal obtained from the sensor, The gist is a vibration suppressing rotary machine characterized by comprising:

【0011】[0011]

【作用】上記構成によれば、回転部に振動が生じた場
合、この振動がセンサにより検出され、センサの検出信
号に基づいて回転部に付与する磁気浮上力が制御され、
回転部の振動が抑制される。
According to the above construction, when vibration occurs in the rotating portion, the vibration is detected by the sensor, and the magnetic levitation force applied to the rotating portion is controlled based on the detection signal of the sensor.
Vibration of the rotating part is suppressed.

【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。図1はこの発明の一実施例による振動抑制回転機
の構成図である。前掲図6の構成においては、シャフト
5をロータの両側の2点においてボールベアリングによ
って軸支したが、本実施例においては、ローラ6側の1
点のみにおいてシャフト5を軸支している。また、本実
施例では、シャフト5のX軸方向(紙面垂直方向)の変
位およびY方向(紙面上下方向)の変位を検出するため
の距離センサ103Xおよび103Yが図示の位置に取
り付けられている。これらの距離センサ103X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。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a vibration suppressing rotary machine according to an embodiment of the present invention. In the structure shown in FIG. 6 above, the shaft 5 is rotatably supported by the ball bearings at two points on both sides of the rotor.
The shaft 5 is supported only at the points. Further, in this embodiment, distance sensors 103X and 103Y for detecting the displacement of the shaft 5 in the X-axis direction (vertical direction to the paper surface) and the displacement in the Y direction (vertical direction to the paper surface) are attached at the positions shown in the figure. As the distance sensors 103X and 103Y, for example, an eddy current type sensor or an optical type sensor can be used.

【0013】また、本実施例は、回転駆動源として、ロ
ータ2a、ステータ3aおよびコイル4aからなる磁気
浮上型モータ部10aを採用している。この磁気浮上型
モータ部10aは、磁気的作用によってロータ2aを浮
上させつつ回転駆動するものであり、一般的に知られた
ものである。なお、磁気浮上および磁気浮上モータの原
理については、例えば特願平2−284689号(発明
の名称:「磁気軸受」)あるいは電気学会が1992年
6月10日〜12日に金沢において開催した第4回シン
ポジウムにおける電磁力関連のダイナミックス講演論文
集第251頁〜第256頁(表題:「磁気浮上回転モー
タの研究」)に詳しく説明されている。この磁気浮上型
モータ部10aの回転制御および磁気浮上力の制御は図
2に示すコントローラ100によってなされる。また、
本実施例においては、このコントローラ100が距離セ
ンサ103Xおよび103Yから得られる検出信号に基
づいて磁気浮上型モータ部10aに発生させる磁気浮上
力を制御することで回転系の振動抑制がなされる。
Further, in this embodiment, a magnetic levitation motor unit 10a including a rotor 2a, a stator 3a and a coil 4a is adopted as a rotary drive source. The magnetically levitated motor section 10a is a generally known one that is rotationally driven while levitating the rotor 2a by a magnetic action. Regarding the principle of the magnetic levitation and the magnetic levitation motor, for example, Japanese Patent Application No. 2-284689 (invention name: "magnetic bearing") or the Institute of Electrical Engineers of Japan held from June 10 to 12, 1992 in Kanazawa. This is explained in detail in the Proceedings of Dynamics Lectures on Electromagnetic Force at the 4th Symposium, pp. 251 to 256 (Title: "Research on magnetic levitation rotary motors"). The controller 100 shown in FIG. 2 controls the rotation of the magnetic levitation motor unit 10a and the control of the magnetic levitation force. Also,
In this embodiment, the controller 100 controls the magnetic levitation force generated in the magnetic levitation motor unit 10a based on the detection signals obtained from the distance sensors 103X and 103Y, thereby suppressing the vibration of the rotating system.

【0014】次に図2を参照し、コントローラ100の
構成について説明する。図2において、101は回転制
御部であり、図示しない回転検出器を介してロータ2a
の回転角度を監視しつつ、この監視結果に基づいてロー
タ2aを回転駆動するために必要な制御を行う。すなわ
ち、図3に示すように、磁気浮上型モータ部10aのロ
ータ2aには永久磁石11〜14が貼り付けられてお
り、コイル4aによって回転磁界を発生することによ
り、この回転磁界と永久磁石11〜14との相互作用に
よりロータ2aに回転駆動力が付与されるようになって
いる。なお、図3は図1のI−I’線視断面図である。
ここで、ロータ2aに対して所期の回転駆動力を付与す
るためには、回転磁界の強度の制御を行う他、ロータ2
aの回転角と回転磁界の向きとが所定の位相状態を保つ
ように制御する必要がある。回転制御部101は、ロー
タ2aの回転角度の監視結果に基づいて、必要な回転磁
界をコイル4aによって発生すべく電流指令値I1を演
算し、この電流指令値I1を加算器104へ供給する。
Next, the configuration of the controller 100 will be described with reference to FIG. In FIG. 2, reference numeral 101 is a rotation control unit, and a rotor 2a is provided via a rotation detector (not shown).
While monitoring the rotation angle of, the control necessary for rotationally driving the rotor 2a is performed based on this monitoring result. That is, as shown in FIG. 3, the permanent magnets 11 to 14 are attached to the rotor 2a of the magnetic levitation motor unit 10a, and the rotating magnetic field and the permanent magnet 11 are generated by generating the rotating magnetic field by the coil 4a. The rotation driving force is applied to the rotor 2a by the interaction with the rotors 14 to 14. Note that FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG.
Here, in order to apply a desired rotational driving force to the rotor 2a, the strength of the rotating magnetic field is controlled and the rotor 2a is controlled.
It is necessary to control so that the rotation angle of a and the direction of the rotating magnetic field maintain a predetermined phase state. The rotation control unit 101 calculates a current command value I1 to generate a necessary rotating magnetic field by the coil 4a based on the result of monitoring the rotation angle of the rotor 2a, and supplies this current command value I1 to the adder 104.

【0015】102は浮上および振動抑制制御部であ
り、ロータ2aを磁気浮上させるための制御およびロー
タ2aを含む回転系に生じる振動を抑制するための制御
を行う。具体的には次の通りである。
A levitation and vibration suppression control unit 102 performs control for magnetically levitating the rotor 2a and control for suppressing vibration generated in a rotating system including the rotor 2a. Specifically, it is as follows.

【0016】まず、図4(a)〜(d)はロータ2aが
一定角速度ωにて回転する様子を示している。ここで、
ロータ2aの回転角に対して一定の位相関係を保つよう
に回転磁界を発生すると、ロータ2aに対して常時一定
方向の磁気浮上力を付与することができる。図示の例で
は4極のロータ2aに対し、コイル4aによって6極の
回転磁界を発生し、常時上方向の磁気浮上力(矢印F)
を発生させた例を示している。また、ロータ2aの回転
角度と回転磁界の向きとの位相差φを変化させることに
より、図5に示すように磁気浮上力の向きを360度に
亙って変化させることができる。
First, FIGS. 4A to 4D show how the rotor 2a rotates at a constant angular velocity ω. here,
When a rotating magnetic field is generated so as to maintain a constant phase relationship with the rotation angle of the rotor 2a, a magnetic levitation force in a constant direction can be constantly applied to the rotor 2a. In the illustrated example, the rotating magnetic field of 6 poles is generated by the coil 4a with respect to the rotor 2a of 4 poles, and the magnetic levitation force (arrow F) is always upward.
The following shows an example in which Further, by changing the phase difference φ between the rotation angle of the rotor 2a and the direction of the rotating magnetic field, the direction of the magnetic levitation force can be changed over 360 degrees as shown in FIG.

【0017】一方、距離センサ103Xおよび103Y
は、各々、シャフト5までのX方向の距離およびY方向
の距離を表す検出信号を各々出力する。浮上および振動
抑制制御部102は、これらの検出信号に対してPID
制御を含む所定の処理を施し、ロータ2aに付与すべき
X方向およびY方向の各磁気浮上力を各々求める。ここ
で、各磁気浮上力には比例要素(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5が振動しておらず理想的な位
置にある状態では0となり、シャフト5が理想的な位置
からX方向(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−X方向(−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)はロータ2aおよびシャフ
ト5を定位置に維持する機能を発揮する。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機能
を発揮する。
On the other hand, the distance sensors 103X and 103Y
Respectively output detection signals representing the distance in the X direction and the distance in the Y direction to the shaft 5. The levitation and vibration suppression control unit 102 uses the PID for these detection signals.
Predetermined processing including control is performed to find each magnetic levitation force in the X and Y directions to be applied to the rotor 2a. Here, each magnetic levitation force has a proportional element (P) and an integral element (I).
And the differential element (D) are included, the proportional element (P) among them is 0 when the shaft 5 is not vibrating and is in the ideal position, and the shaft 5 is in the X direction from the ideal position. When it is displaced in the (Y direction), it has a negative value according to the displacement amount, and conversely, when it is displaced in the -X direction (-Y direction), it has a positive value according to the displacement amount. The proportional element (P) and the integral element (I) exert the function of maintaining the rotor 2a and the shaft 5 at fixed positions. Further, the differential element (D) has a function of increasing the damping coefficient of the vibration of the rotary system.

【0018】浮上および振動抑制制御部102は、この
ようにして求めたX方向およびY方向の磁気浮上力を合
成して、ロータ2aを所定の位置に定位させると共にロ
ータ2aを含む回転系の振動を抑制するのに必要な磁気
浮上力を求め、それに必要な回転磁界を得るためにコイ
ル4aに通電しなけらばならない励磁電流の電流指令値
I2を演算する。
The levitation and vibration suppression control unit 102 synthesizes the magnetic levitation forces in the X and Y directions thus obtained to localize the rotor 2a at a predetermined position and to vibrate the rotation system including the rotor 2a. The magnetic levitation force required to suppress the magnetic field is calculated, and the current command value I2 of the exciting current that must be applied to the coil 4a to obtain the rotating magnetic field required for the magnetic levitation force is calculated.

【0019】加算器104は、以上のようにして得られ
たロータ2aの回転駆動のための電流指令値I1と、ロ
ータ2aを所定の位置に定位させるとともに回転系に生
じた振動を抑制するのに必要な電流指令値I1とを加算
する。そして、この加算により得られる電流指令値Iを
励磁制御部105へ供給する。励磁制御部105は、電
流指令値Iに対応した励磁電流をコイル4aに通電する
ための制御を行う。
The adder 104 localizes the rotor 2a at a predetermined position and the current command value I1 for rotationally driving the rotor 2a obtained as described above, and suppresses vibration generated in the rotary system. And the current command value I1 required for are added. Then, the current command value I obtained by this addition is supplied to the excitation control unit 105. The excitation control unit 105 performs control for supplying an exciting current corresponding to the current command value I to the coil 4a.

【0020】以上説明した構成によれば、コイル4aが
発生する回転磁界により、ロータ2aの回転駆動が行わ
れ、シャフト5が回転する。ここで、回転機1aの回転
数が1次固有振動数よりも低く、シャフト5に大きな振
動が発生せずシャフト5が理想的な位置にある場合に
は、浮上および振動抑制制御部102は、ロータ2aを
所定位置に定位させるための磁気浮上力を求め、この磁
気浮上力の発生に必要な電流指令値I2を加算器104
へ供給する。かかる制御が行われる結果、シャフト5は
常時理想的な位置を維持する。
According to the configuration described above, the rotating magnetic field generated by the coil 4a causes the rotor 2a to rotate and the shaft 5 to rotate. Here, when the rotation speed of the rotating machine 1a is lower than the primary natural frequency, large vibration does not occur in the shaft 5, and the shaft 5 is at the ideal position, the levitation and vibration suppression control unit 102 The magnetic levitation force for locating the rotor 2a at a predetermined position is obtained, and the current command value I2 necessary for generating this magnetic levitation force is added to the adder 104.
Supply to As a result of such control, the shaft 5 always maintains the ideal position.

【0021】これに対し、回転機1a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5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、その振動が距離センサ103Xおよ
び103Yを介して浮上および振動抑制制御部102に
検知される。浮上および振動抑制制御部102は、上述
したロータ2aを所定の位置に定位させるための成分の
他、ロータ2aを含む回転系の振動を抑制するのに必要
な成分をも含んだ磁気浮上力を求め、それに必要な回転
磁界を得るためにコイル4aに通電しなけらばならない
励磁電流の電流指令値I2を加算器104へ送る。この
結果、回転系の振動が抑制される。
On the other hand, when the rotation speed of the rotating machine 1a is near the natural frequency of the rotating system, a large vibration is likely to occur in the shaft 5 in the direction transverse to the axial direction. When such vibration occurs, the vibration is detected by the levitation and vibration suppression control unit 102 via the distance sensors 103X and 103Y. The levitation and vibration suppression control unit 102 generates a magnetic levitation force including a component necessary for suppressing the vibration of the rotating system including the rotor 2a in addition to the component for localizing the rotor 2a at a predetermined position. Then, the current command value I2 of the exciting current that must be supplied to the coil 4a to obtain the required rotating magnetic field is sent to the adder 104. As a result, vibration of the rotary system is suppressed.

【0022】このような制御が行われるため、回転機1
aの回転数が固有振動数に一致しシャフト5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。
Since such control is performed, the rotating machine 1
The vibration can be effectively suppressed even in a situation where the rotation frequency of a matches the natural frequency and large vibration is likely to occur on the shaft 5, and the operation of the rotating machine can be made stable with less vibration. .

【0023】以上、本発明の好適な実施例について説明
したが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものでは
ない。例えば磁気浮上モータとしては種々の構成のもの
が知られているが、いずれのタイプのモータを使用する
かは本発明に係る振動抑制回転機を適用する用途を考慮
して適当なものを選択すればよい。また、距離センサ1
03Xおよび103Yについても、コスト、必要な応答
性能を考慮して適当なものを選択すればよい。また、距
離センサの取り付け位置は、対象となる回転系に合せ、
振動を最も迅速かつ正確に検知できる位置を選択すれば
よい。例えば、図1においてローラ6のすぐ近くの位置
でシャフト5の振動を検出するようにしてもよい。
The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the scope of application of the present invention is not limited to this. For example, various types of magnetic levitation motors are known, but which type of motor is to be used depends on the application of the vibration suppressing rotary machine according to the present invention. Good. Also, the distance sensor 1
As for 03X and 103Y, appropriate ones may be selected in consideration of cost and required response performance. Also, the mounting position of the distance sensor should match the target rotary system,
It suffices to select a position where the vibration can be detected most quickly and accurately. For example, in FIG. 1, the vibration of the shaft 5 may be detected at a position near the roller 6.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
回転部に対し磁気的な作用を及ぼすことにより該回転部
を浮上させつつ回転軸廻りに回転駆動する磁気浮上モー
タ部と、前記回転部の前記回転軸を横切る方向の変位を
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、前記回転部に付与する磁気浮上力を制御し前
記回転部に生じる振動を抑制する制御回路とにより回転
機を構成したので、回転速度と回転系の固有振動数とが
一致した場合においても大きな振動が発生せず、高速、
かつ、安全な状態で回転機を動作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,
A magnetic levitation motor unit that rotates around a rotation axis while levitating the rotation unit by exerting a magnetic action on the rotation unit, and a sensor that detects a displacement of the rotation unit in a direction crossing the rotation axis, Since the rotating machine is configured by the control circuit that controls the magnetic levitation force applied to the rotating portion and suppresses the vibration generated in the rotating portion based on the detection signal obtained from the sensor, the rotation speed and the rotation system are unique. Even if the frequency matches, no big vibration occurs, high speed,
In addition, the effect that the rotating machine can be operated in a safe state is obtained.

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

【図1】 この発明の一実施例による振動抑制回転機の
構成を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a vibration suppressing rotary machine according to an embodiment of the present invention.

【図2】 同実施例のコントローラの構成を示すブロッ
ク図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a controller according to the embodiment.

【図3】 同実施例におけるロータおよびステータを示
す図である。
FIG. 3 is a view showing a rotor and a stator in the same embodiment.

【図4】 同実施例における磁気浮上モータ部の動作を
示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an operation of the magnetic levitation motor unit in the embodiment.

【図5】 同実施例における磁気浮上モータ部の動作を
示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an operation of the magnetic levitation motor unit in the embodiment.

【図6】 一般的な回転機の構成例を示す断面図であ
る。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration example of a general rotating machine.

【図7】 回転機の回転速度と回転系に生じる振動との
関係を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the rotation speed of the rotating machine and the vibration generated in the rotating system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a……振動抑制回転機 2a……ロータ 3a……ステータ 4a……コイル 10a……磁気浮上モータ部 5……シャフト 103X,103Y……距離センサ 6……ローラ 100……コントローラ 1a ... Vibration suppression rotary machine 2a ... Rotor 3a ... Stator 4a ... Coil 10a ... Magnetic levitation motor section 5 ... Shaft 103X, 103Y ... Distance sensor 6 ... Roller 100 ... Controller

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 回転部に対し磁気的な作用を及ぼすこと
により該回転部を浮上させつつ所定の回転軸廻りに回転
駆動する磁気浮上モータ部と、 前記回転部の前記回転軸を横切る方向の変位を検出する
センサと、 前記センサから得られる検出信号に基づいて、前記回転
部に付与する磁気浮上力を制御し前記回転部に生じる振
動を抑制するコントローラとを具備することを特徴とす
る振動抑制回転機。
1. A magnetic levitation motor unit for rotatably driving a rotating unit around a predetermined rotation axis while exerting a magnetic action on the rotating unit, and a magnetic levitation motor unit for rotating the rotating unit in a direction transverse to the rotation axis. A vibration comprising: a sensor that detects a displacement; and a controller that controls a magnetic levitation force applied to the rotating portion and suppresses a vibration generated in the rotating portion based on a detection signal obtained from the sensor. Suppressing rotating machine.
JP7048886A 1995-03-08 1995-03-08 Vibration-suppressing rotating machine Withdrawn JPH08251865A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009054562A1 (en) * 2007-10-23 2009-04-30 Korea Institute Of Science And Technology Airfoil-magnetic hybrid bearing and a control system thereof
JP2017150599A (en) * 2016-02-25 2017-08-31 株式会社Soken Electric motor and motor control system

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