JPH0828562A - 磁気軸受装置 - Google Patents
磁気軸受装置Info
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- JPH0828562A JPH0828562A JP6160358A JP16035894A JPH0828562A JP H0828562 A JPH0828562 A JP H0828562A JP 6160358 A JP6160358 A JP 6160358A JP 16035894 A JP16035894 A JP 16035894A JP H0828562 A JPH0828562 A JP H0828562A
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- frequency
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- 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
- F16C32/0455—Details of controllers, i.e. the units determining the power to be supplied, e.g. comparing elements, feedback arrangements with P.I.D. control including digital signal processing [DSP] and analog/digital conversion [A/D, D/A]
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- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 回転体の回転周波数の１次成分以外の変位も
抑制することができる磁気軸受装置を提供する。 【構成】 制御回路１１〜１５ａ、１５ｂが、径方向変
位センサ５ａ、５ｂの出力に応じて、電磁石３ａ、３ｂ
の励磁電流をフィードバック制御することで、ロータ１
は所定位置に磁気浮上される。ＣＰＵ２１は、位置検出
回路１１からのセンサ信号Ｓ１を基に回転時のロータ１
の変位を解析する。そして、解析の結果得られる補正信
号Ｓ２を演算器１２に供給することで、ロータ１の振動
を各周波数成分毎に打ち消す磁力を電磁石３ａ、３ｂに
発生させる。これにより、ロータ１の変位が抑制され
る。
抑制することができる磁気軸受装置を提供する。 【構成】 制御回路１１〜１５ａ、１５ｂが、径方向変
位センサ５ａ、５ｂの出力に応じて、電磁石３ａ、３ｂ
の励磁電流をフィードバック制御することで、ロータ１
は所定位置に磁気浮上される。ＣＰＵ２１は、位置検出
回路１１からのセンサ信号Ｓ１を基に回転時のロータ１
の変位を解析する。そして、解析の結果得られる補正信
号Ｓ２を演算器１２に供給することで、ロータ１の振動
を各周波数成分毎に打ち消す磁力を電磁石３ａ、３ｂに
発生させる。これにより、ロータ１の変位が抑制され
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気軸受装置に係り、
詳細には、回転時の回転体の変位を抑えることができる
磁気軸受装置に関する。
詳細には、回転時の回転体の変位を抑えることができる
磁気軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気軸受装置は、回転体を磁気浮上させ
て非接触で軸支するもので、回転体の変位を検出する変
位センサの出力を基に、電磁石の励磁電流をフィードバ
ック制御することで、回転体の浮上位置を制御するよう
になっている。
て非接触で軸支するもので、回転体の変位を検出する変
位センサの出力を基に、電磁石の励磁電流をフィードバ
ック制御することで、回転体の浮上位置を制御するよう
になっている。
【０００３】この磁気軸受装置において、軸支している
回転体に不釣り合いがあると、回転したときに好ましく
ない振れ回り（変位）が生じる。この変位は、電磁石の
励磁電流を検出するセンサ、あるいは電磁石と回転体と
の隙間の磁束密度を検出するセンサ等の出力変化として
得られる。このため、従来では各種センサの出力から、
特定周波数成分、例えば、回転体の回転数に対応した周
波数（回転周波数）成分を削除することで、特定周波数
の制御ゲインを著しく低下させて回転体を慣性中心軸で
回転させることにより振れ回りを抑制していた。
回転体に不釣り合いがあると、回転したときに好ましく
ない振れ回り（変位）が生じる。この変位は、電磁石の
励磁電流を検出するセンサ、あるいは電磁石と回転体と
の隙間の磁束密度を検出するセンサ等の出力変化として
得られる。このため、従来では各種センサの出力から、
特定周波数成分、例えば、回転体の回転数に対応した周
波数（回転周波数）成分を削除することで、特定周波数
の制御ゲインを著しく低下させて回転体を慣性中心軸で
回転させることにより振れ回りを抑制していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、磁気軸受装置
が用いられる実際の装置、例えば、スピンドル等では、
その装置の機械的な構造等（例えば、回転体に対向する
電磁石を全く誤差なく配設することはできない）に起因
して、回転周波数に同期した１次成分の変位以外にも、
２次、あるいは３次以上といった高次の周波数の変位が
発生する。また、スピンドルの付近に設置された他の装
置、例えばポンプ等の振動も影響する場合があるので、
回転周波数及びその高調波（２次、３次〜）の周波数以
外の周波数でも変位が発生することがある。
が用いられる実際の装置、例えば、スピンドル等では、
その装置の機械的な構造等（例えば、回転体に対向する
電磁石を全く誤差なく配設することはできない）に起因
して、回転周波数に同期した１次成分の変位以外にも、
２次、あるいは３次以上といった高次の周波数の変位が
発生する。また、スピンドルの付近に設置された他の装
置、例えばポンプ等の振動も影響する場合があるので、
回転周波数及びその高調波（２次、３次〜）の周波数以
外の周波数でも変位が発生することがある。
【０００５】特に、スピンドルに用いられる磁気軸受装
置では、回転体の軸端部に工具等が取り付けられるた
め、回転時の軸端部に変位が発生すると、工具等も振れ
回ってしまい、精密な加工ができない。また、回転体単
体では振動が発生しない場合でも、自動交換装置等によ
って工具が自動的に交換されるスピンドルでは、工具の
取付け位置が回転体の軸中心からずれることがある。こ
の場合も、回転時に工具が振れ回るため、同様に加工精
度を悪くしてしまう。
置では、回転体の軸端部に工具等が取り付けられるた
め、回転時の軸端部に変位が発生すると、工具等も振れ
回ってしまい、精密な加工ができない。また、回転体単
体では振動が発生しない場合でも、自動交換装置等によ
って工具が自動的に交換されるスピンドルでは、工具の
取付け位置が回転体の軸中心からずれることがある。こ
の場合も、回転時に工具が振れ回るため、同様に加工精
度を悪くしてしまう。
【０００６】そこで、本発明は、回転体の回転時に発生
する振れ回りを抑制することができる磁気軸受装置を提
供することを目的とする。
する振れ回りを抑制することができる磁気軸受装置を提
供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、回転体を磁気浮上させる電磁石と、前記回転体の変
位を検出する変位検出手段と、前記回転体を安定に軸支
するため前記変位検出手段の信号を補償する補償回路
と、この補償回路で補償された信号に基づいて前記電磁
石の励磁電流を制御することで前記回転体の浮上位置を
制御する制御手段とを備えた磁気軸受装置に、前記回転
体の回転角度位置を検出する回転角度位置検出手段と、
前記回転体の回転速度を検出する回転速度検出手段と、
この回転速度検出手段の検出信号を受信すると共に前記
変位検出手段の検出信号を前記回転角度位置検出手段の
検出信号に同期して受信し周波数分析することで回転角
度位置毎の回転体の変位を回転周波数とその高調波成分
の振幅及び位相データに変換する周波数分析手段と、前
記変位検出手段の検出信号が入力される前記補償回路の
位置補正入力点から前記変位検出手段の前記検出信号が
出力される変位検出点に至るフィードバックループの閉
ループ伝達関数を測定する伝達関数測定手段と、この伝
達関数測定手段で測定された伝達関数から逆伝達関数を
演算する逆伝達関数演算手段と、前記周波数分析手段で
得られた振幅及び位相データと前記逆伝達関数演算手段
で演算された逆伝達関数より得たゲイン及び位相データ
とから前記回転体の変位を抑制するための補正信号を演
算生成する補正信号生成手段と、この補正信号生成手段
で生成された補正信号を前記回転角度位置検出手段の検
出信号に同期して前記位置補正入力点に供給する補正信
号供給手段とを具備させて前記目的を達成する。
は、回転体を磁気浮上させる電磁石と、前記回転体の変
位を検出する変位検出手段と、前記回転体を安定に軸支
するため前記変位検出手段の信号を補償する補償回路
と、この補償回路で補償された信号に基づいて前記電磁
石の励磁電流を制御することで前記回転体の浮上位置を
制御する制御手段とを備えた磁気軸受装置に、前記回転
体の回転角度位置を検出する回転角度位置検出手段と、
前記回転体の回転速度を検出する回転速度検出手段と、
この回転速度検出手段の検出信号を受信すると共に前記
変位検出手段の検出信号を前記回転角度位置検出手段の
検出信号に同期して受信し周波数分析することで回転角
度位置毎の回転体の変位を回転周波数とその高調波成分
の振幅及び位相データに変換する周波数分析手段と、前
記変位検出手段の検出信号が入力される前記補償回路の
位置補正入力点から前記変位検出手段の前記検出信号が
出力される変位検出点に至るフィードバックループの閉
ループ伝達関数を測定する伝達関数測定手段と、この伝
達関数測定手段で測定された伝達関数から逆伝達関数を
演算する逆伝達関数演算手段と、前記周波数分析手段で
得られた振幅及び位相データと前記逆伝達関数演算手段
で演算された逆伝達関数より得たゲイン及び位相データ
とから前記回転体の変位を抑制するための補正信号を演
算生成する補正信号生成手段と、この補正信号生成手段
で生成された補正信号を前記回転角度位置検出手段の検
出信号に同期して前記位置補正入力点に供給する補正信
号供給手段とを具備させて前記目的を達成する。
【０００８】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、前記周波数分析手段による前記周波数
分析と前記回転速度検出手段の検出信号とから前記回転
周波数とその高調波成分以外の非同期な周波数を弁別す
る弁別手段と、この弁別手段で弁別された非同期な周波
数に同期した信号を発生する同期信号発生手段とを具備
させ、前記周波数分析手段は、前記同期信号に同期して
前記変位検出手段の検出信号を受信すると共に周波数分
析することで、前記回転体の変位を回転に非同期の周波
数とその高調波成分の振幅及び位相データに変換し、前
記補正信号生成手段は、前記非同期の周波数とその高調
波成分の振幅及び位相データと、前記逆伝達関数より得
たゲイン及び位相データとから、前記回転に非同期の回
転体の変位を抑制するための第２の補正信号を演算生成
し、前記補正信号供給手段は、前記第２の補正信号を前
記同期信号に同期して前記位置補正入力点に供給するこ
とで前記目的を達成する。
磁気軸受装置に、前記周波数分析手段による前記周波数
分析と前記回転速度検出手段の検出信号とから前記回転
周波数とその高調波成分以外の非同期な周波数を弁別す
る弁別手段と、この弁別手段で弁別された非同期な周波
数に同期した信号を発生する同期信号発生手段とを具備
させ、前記周波数分析手段は、前記同期信号に同期して
前記変位検出手段の検出信号を受信すると共に周波数分
析することで、前記回転体の変位を回転に非同期の周波
数とその高調波成分の振幅及び位相データに変換し、前
記補正信号生成手段は、前記非同期の周波数とその高調
波成分の振幅及び位相データと、前記逆伝達関数より得
たゲイン及び位相データとから、前記回転に非同期の回
転体の変位を抑制するための第２の補正信号を演算生成
し、前記補正信号供給手段は、前記第２の補正信号を前
記同期信号に同期して前記位置補正入力点に供給するこ
とで前記目的を達成する。
【０００９】請求項３記載の発明では、請求項１及び２
記載の磁気軸受装置に、前記変位検出手段によって複数
回検出された変位をその検出回数に応じて平均化するこ
とで周期性を有する変位を得る平均化手段を具備させ、
前記周波数分析手段は、前記平均化手段で平均化された
変位を周波数分析することで前記目的を達成する。
記載の磁気軸受装置に、前記変位検出手段によって複数
回検出された変位をその検出回数に応じて平均化するこ
とで周期性を有する変位を得る平均化手段を具備させ、
前記周波数分析手段は、前記平均化手段で平均化された
変位を周波数分析することで前記目的を達成する。
【００１０】請求項４記載の発明では、請求項１及び２
記載の磁気軸受装置に、前記回転体の振動を検出する振
動検出手段と、この振動検出手段と前記変位検出手段の
少なくとも一方が前記回転体の過振動や過変位を検出し
た場合に、前記回転体の異常を検出する異常検出手段と
を具備させて前記目的を達成する。
記載の磁気軸受装置に、前記回転体の振動を検出する振
動検出手段と、この振動検出手段と前記変位検出手段の
少なくとも一方が前記回転体の過振動や過変位を検出し
た場合に、前記回転体の異常を検出する異常検出手段と
を具備させて前記目的を達成する。
【００１１】
【作用】請求項１記載の磁気軸受装置では、回転角度位
置検出手段が、回転体の回転角度位置を検出する。回転
速度検出手段は、前記回転体の回転速度を検出する。周
波数分析手段は、回転速度検出手段の検出信号を受信す
ると共に、前記変位検出手段の検出信号を前記回転角度
位置検出手段の検出信号に同期して受信し周波数分析す
ることで、回転角度位置毎の回転体の変位を回転周波数
とその高調波成分の振幅及び位相データに変換する。伝
達関数測定手段は、前記変位検出手段の検出信号が入力
される前記補償回路の位置補正入力点から前記変位検出
手段の前記検出信号が出力される変位検出点に至るフィ
ードバックループの閉ループ伝達関数を測定する。逆伝
達関数演算手段は、伝達関数測定手段で測定された伝達
関数から逆伝達関数を演算する。補正信号生成手段は、
前記周波数分析手段で得られた振幅及び位相データと、
前記逆伝達関数演算手段で演算された逆伝達関数より得
たゲイン及び位相データとから、前記回転体の変位を抑
制するための補正信号を演算生成する。そして、補正信
号供給手段が、補正信号生成手段で生成された補正信号
を前記回転角度位置検出手段の検出信号に同期して前記
位置補正入力点に供給することで、前記電磁石は、前記
回転体の変位を抑制する磁力を発生させる。
置検出手段が、回転体の回転角度位置を検出する。回転
速度検出手段は、前記回転体の回転速度を検出する。周
波数分析手段は、回転速度検出手段の検出信号を受信す
ると共に、前記変位検出手段の検出信号を前記回転角度
位置検出手段の検出信号に同期して受信し周波数分析す
ることで、回転角度位置毎の回転体の変位を回転周波数
とその高調波成分の振幅及び位相データに変換する。伝
達関数測定手段は、前記変位検出手段の検出信号が入力
される前記補償回路の位置補正入力点から前記変位検出
手段の前記検出信号が出力される変位検出点に至るフィ
ードバックループの閉ループ伝達関数を測定する。逆伝
達関数演算手段は、伝達関数測定手段で測定された伝達
関数から逆伝達関数を演算する。補正信号生成手段は、
前記周波数分析手段で得られた振幅及び位相データと、
前記逆伝達関数演算手段で演算された逆伝達関数より得
たゲイン及び位相データとから、前記回転体の変位を抑
制するための補正信号を演算生成する。そして、補正信
号供給手段が、補正信号生成手段で生成された補正信号
を前記回転角度位置検出手段の検出信号に同期して前記
位置補正入力点に供給することで、前記電磁石は、前記
回転体の変位を抑制する磁力を発生させる。
【００１２】請求項２記載の磁気軸受装置では、弁別手
段が、前記周波数分析手段による前記周波数分析と前記
回転速度検出手段の検出信号とから、前記回転周波数と
その高調波成分以外の非同期な周波数を弁別する。同期
信号発生手段は、弁別手段で弁別された非同期な周波数
に同期した信号を発生する。前記周波数分析手段は、前
記同期信号に同期して前記変位検出手段の検出信号を受
信すると共に周波数分析することで、前記回転体の変位
を回転に非同期の周波数とその高調波成分の振幅及び位
相データに変換する。前記補正信号生成手段は、前記非
同期の周波数とその高調波成分の振幅及び位相データ
と、前記逆伝達関数より得たゲイン及び位相データとか
ら、前記回転に非同期の回転体の変位を抑制するための
第２の補正信号を演算生成する。そして、前記補正信号
供給手段が、前記第２の補正信号を前記同期信号に同期
して前記位置補正入力点に供給することで、前記電磁石
は、非同期の変位を抑制する磁力を発生させる。
段が、前記周波数分析手段による前記周波数分析と前記
回転速度検出手段の検出信号とから、前記回転周波数と
その高調波成分以外の非同期な周波数を弁別する。同期
信号発生手段は、弁別手段で弁別された非同期な周波数
に同期した信号を発生する。前記周波数分析手段は、前
記同期信号に同期して前記変位検出手段の検出信号を受
信すると共に周波数分析することで、前記回転体の変位
を回転に非同期の周波数とその高調波成分の振幅及び位
相データに変換する。前記補正信号生成手段は、前記非
同期の周波数とその高調波成分の振幅及び位相データ
と、前記逆伝達関数より得たゲイン及び位相データとか
ら、前記回転に非同期の回転体の変位を抑制するための
第２の補正信号を演算生成する。そして、前記補正信号
供給手段が、前記第２の補正信号を前記同期信号に同期
して前記位置補正入力点に供給することで、前記電磁石
は、非同期の変位を抑制する磁力を発生させる。
【００１３】請求項３記載の磁気軸受装置では、平均化
手段が、前記変位検出手段によって複数回検出された変
位をその検出回数に応じて平均化することで周期性を有
する変位を得る。そして、前記周波数分析手段が、前記
平均化手段で平均化された変位を周波数分析する。
手段が、前記変位検出手段によって複数回検出された変
位をその検出回数に応じて平均化することで周期性を有
する変位を得る。そして、前記周波数分析手段が、前記
平均化手段で平均化された変位を周波数分析する。
【００１４】請求項４記載の磁気軸受装置では、振動検
出手段が前記回転体の振動を検出すし、異常検出手段
は、振動検出手段と前記変位検出手段の少なくとも一方
が前記回転体の過振動や過変位を検出した場合に、前記
回転体の異常を検出する。
出手段が前記回転体の振動を検出すし、異常検出手段
は、振動検出手段と前記変位検出手段の少なくとも一方
が前記回転体の過振動や過変位を検出した場合に、前記
回転体の異常を検出する。
【００１５】
【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４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電磁石とロータ
との位置関係を表したものである。
例を図１ないし図４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電磁石とロータ
との位置関係を表したものである。
【００１６】ロータ１の図において上下には、ロータ１
を挟んで対向した上側電磁石３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ
と、下側電磁石４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄとがそれぞれ配
設されている。ロータ１の軸方向をＺ軸とし、上側電磁
石３ａと上側電磁石３ｂとが対向する方向をＸ１軸方
向、上側電磁石３ｃと上側電磁石３ｄとが対向する方向
をＹ１軸方向とすると、Ｘ１軸とＹ１軸とは互いに直交
しており、かつ、Ｚ軸に垂直である。同様に、下側電磁
石４ａと４ｂ、及び下側電磁石４ｃと４ｄが、それぞれ
対向している方向を図１に示すようにＸ２軸方向、Ｙ２
軸方向とすると、これらも互いに直交すると共に、Ｚ軸
に垂直である。
を挟んで対向した上側電磁石３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ
と、下側電磁石４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄとがそれぞれ配
設されている。ロータ１の軸方向をＺ軸とし、上側電磁
石３ａと上側電磁石３ｂとが対向する方向をＸ１軸方
向、上側電磁石３ｃと上側電磁石３ｄとが対向する方向
をＹ１軸方向とすると、Ｘ１軸とＹ１軸とは互いに直交
しており、かつ、Ｚ軸に垂直である。同様に、下側電磁
石４ａと４ｂ、及び下側電磁石４ｃと４ｄが、それぞれ
対向している方向を図１に示すようにＸ２軸方向、Ｙ２
軸方向とすると、これらも互いに直交すると共に、Ｚ軸
に垂直である。
【００１７】各電磁石３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ及び４
ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄには、それぞれロータ１の径方向
（Ｘ１、Ｘ２軸方向、及びＹ１、Ｙ２軸方向）への変位
を検出する径方向変位センサ（図示せず）が並んで設け
られている。ロータ１は、各電磁石３ａ、３ｂ、３ｃ、
３ｄ及び４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの発生する磁力によっ
て、その径方向（Ｘ軸、Ｙ軸方向）に磁気浮上され、各
電磁石３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ及び４ａ、４ｂ、４ｃ、
４ｄの励磁電流が図示しない各変位センサの出力を基に
フィードバック制御されることで、所定の位置に浮上保
持されるようになっている。
ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄには、それぞれロータ１の径方向
（Ｘ１、Ｘ２軸方向、及びＹ１、Ｙ２軸方向）への変位
を検出する径方向変位センサ（図示せず）が並んで設け
られている。ロータ１は、各電磁石３ａ、３ｂ、３ｃ、
３ｄ及び４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの発生する磁力によっ
て、その径方向（Ｘ軸、Ｙ軸方向）に磁気浮上され、各
電磁石３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ及び４ａ、４ｂ、４ｃ、
４ｄの励磁電流が図示しない各変位センサの出力を基に
フィードバック制御されることで、所定の位置に浮上保
持されるようになっている。
【００１８】ロータ１の中間部分には、円盤形状のスラ
スト軸受用ロータ部１ａが形成されており、図示しない
が、このスラスト軸受用ロータ部１ａを上下に挟むよう
に軸方向電磁石が配設されている。また、ロータ１の、
例えば下端には、ロータ１の軸方向の変位を検出するた
めの軸方向変位センサが設けられている。この軸方向変
位センサの出力に応じて図示しない軸方向電磁石におけ
る励磁電流がフィードバック制御されることによって、
ロータ１は軸方向に浮上保持されるようになっている。
スト軸受用ロータ部１ａが形成されており、図示しない
が、このスラスト軸受用ロータ部１ａを上下に挟むよう
に軸方向電磁石が配設されている。また、ロータ１の、
例えば下端には、ロータ１の軸方向の変位を検出するた
めの軸方向変位センサが設けられている。この軸方向変
位センサの出力に応じて図示しない軸方向電磁石におけ
る励磁電流がフィードバック制御されることによって、
ロータ１は軸方向に浮上保持されるようになっている。
【００１９】なお、ロータ１は、図示しないモータによ
って回転駆動されるようになっている。また、本実施例
では、ロータ１が１回転する度に１つのＩＮＤＥＸパル
ス信号と、１回転をｒ個に分割し１回転する度にｒ個の
ＣＬＯＣＫパルス信号とを出力するロータリーエンコー
ダ（図示せず）が、例えばロータ１の軸端部に取り付け
られている。
って回転駆動されるようになっている。また、本実施例
では、ロータ１が１回転する度に１つのＩＮＤＥＸパル
ス信号と、１回転をｒ個に分割し１回転する度にｒ個の
ＣＬＯＣＫパルス信号とを出力するロータリーエンコー
ダ（図示せず）が、例えばロータ１の軸端部に取り付け
られている。
【００２０】図２は、本実施例の磁気軸受装置における
制御系の構成の一部を表したものである。なお、この図
では、電磁石３ａ、３ｂの制御部Ｃのみが示されている
が、他の電磁石３ｃと３ｄ、４ａと４ｂ、及び４ｃと４
ｄについても同様の制御部が設けられている。以下、こ
の制御部Ｃを代表して説明する。
制御系の構成の一部を表したものである。なお、この図
では、電磁石３ａ、３ｂの制御部Ｃのみが示されている
が、他の電磁石３ｃと３ｄ、４ａと４ｂ、及び４ｃと４
ｄについても同様の制御部が設けられている。以下、こ
の制御部Ｃを代表して説明する。
【００２１】図２に示すように、上側電磁石３ａ、３ｂ
の近傍には、ロータ１の径方向（Ｘ１軸方向）への変位
を検出する径方向変位センサ５ａ、５ｂが配設されてい
る。本実施例では、径方向変位センサ５ａ、５ｂとし
て、例えば、インダクタンス型変位センサを用いるが、
静電容量型変位センサ、渦電流変位センサ等を用いても
よい。径方向変位センサ５ａ、５ｂには、その出力から
ロータ１の位置変位に対応したセンサ信号Ｓ１を得る位
置検出回路１１が接続されている。
の近傍には、ロータ１の径方向（Ｘ１軸方向）への変位
を検出する径方向変位センサ５ａ、５ｂが配設されてい
る。本実施例では、径方向変位センサ５ａ、５ｂとし
て、例えば、インダクタンス型変位センサを用いるが、
静電容量型変位センサ、渦電流変位センサ等を用いても
よい。径方向変位センサ５ａ、５ｂには、その出力から
ロータ１の位置変位に対応したセンサ信号Ｓ１を得る位
置検出回路１１が接続されている。
【００２２】位置検出回路１１は、基準信号Ｓからセン
サ信号Ｓ１を減算して偏差信号Ｓ３を算出する演算器１
６に接続されている。更に、演算器１６は、偏差信号Ｓ
３から補正信号Ｓ２を減算する演算器１２に接続されて
いる。演算器１２の出力である位置指令信号Ｓ５は、入
力信号に対して比例動作、積分動作及び微分動作等の信
号処理を行うＰＩＤ動作部１３に供給されるようになっ
ている。また、ＰＩＤ動作部１３には、位相反転器１４
が接続されており、ＰＩＤ動作部１３で処理された信号
は、位相反転器１４で互いに位相が反転した信号とし
て、それぞれ電力増幅器１５ａ、１５ｂに供給されるよ
うになっている。電力増幅器１５ａ、１５ｂは、位相反
転器１４からの信号に応じて増幅した励磁電流をそれぞ
れ電磁石３ａ、３ｂの励磁コイルに供給するようになっ
ている。
サ信号Ｓ１を減算して偏差信号Ｓ３を算出する演算器１
６に接続されている。更に、演算器１６は、偏差信号Ｓ
３から補正信号Ｓ２を減算する演算器１２に接続されて
いる。演算器１２の出力である位置指令信号Ｓ５は、入
力信号に対して比例動作、積分動作及び微分動作等の信
号処理を行うＰＩＤ動作部１３に供給されるようになっ
ている。また、ＰＩＤ動作部１３には、位相反転器１４
が接続されており、ＰＩＤ動作部１３で処理された信号
は、位相反転器１４で互いに位相が反転した信号とし
て、それぞれ電力増幅器１５ａ、１５ｂに供給されるよ
うになっている。電力増幅器１５ａ、１５ｂは、位相反
転器１４からの信号に応じて増幅した励磁電流をそれぞ
れ電磁石３ａ、３ｂの励磁コイルに供給するようになっ
ている。
【００２３】ここで、基準信号Ｓは、磁気軸受装置の中
心、すなわち、相対向する電磁石３ａと３ｂの中間位置
に、ロータ１の軸中心が一致する位置を浮上位置として
指令する信号であり、その値は一定である。本実施例の
磁気軸受装置では、以上の各制御回路１１、１２、１
３、１４、１５ａ及び１５ｂによって、径方向変位セン
サ５ａ、５ｂの出力を基に上側電磁石３ａ、３ｂの励磁
電流がフィードバック制御されるようになっている。
心、すなわち、相対向する電磁石３ａと３ｂの中間位置
に、ロータ１の軸中心が一致する位置を浮上位置として
指令する信号であり、その値は一定である。本実施例の
磁気軸受装置では、以上の各制御回路１１、１２、１
３、１４、１５ａ及び１５ｂによって、径方向変位セン
サ５ａ、５ｂの出力を基に上側電磁石３ａ、３ｂの励磁
電流がフィードバック制御されるようになっている。
【００２４】また、本実施例の磁気軸受装置では、位置
検出回路１１がＡ／Ｄ変換器２４に接続されている。Ａ
／Ｄ変換器２４には、図示しないロータリエンコーダか
ら１回転につき１回出力されるＩＮＤＥＸパルス信号
と、１回転をｒ分割することでｒ回出力されるＣＬＯＣ
Ｋパルス信号とが、それぞれ供給されるようになってい
る。また、Ａ／Ｄ変換器２４は、各種インターフェイス
及びデータバス等のバスライン２２を介してＣＰＵ（中
央処理装置）２１に接続されている。位置検出回路１１
で得られたセンサ信号Ｓ１は、ＩＮＤＥＸパルス信号を
開始点とすると共にＣＬＯＣＫパルス信号に同期して各
回転角度位置毎にＡ／Ｄ変換器２４を介してＣＰＵ２１
にも供給されるようになっている。
検出回路１１がＡ／Ｄ変換器２４に接続されている。Ａ
／Ｄ変換器２４には、図示しないロータリエンコーダか
ら１回転につき１回出力されるＩＮＤＥＸパルス信号
と、１回転をｒ分割することでｒ回出力されるＣＬＯＣ
Ｋパルス信号とが、それぞれ供給されるようになってい
る。また、Ａ／Ｄ変換器２４は、各種インターフェイス
及びデータバス等のバスライン２２を介してＣＰＵ（中
央処理装置）２１に接続されている。位置検出回路１１
で得られたセンサ信号Ｓ１は、ＩＮＤＥＸパルス信号を
開始点とすると共にＣＬＯＣＫパルス信号に同期して各
回転角度位置毎にＡ／Ｄ変換器２４を介してＣＰＵ２１
にも供給されるようになっている。
【００２５】ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ（リード・オンリ・
メモリ）２５に格納された各種プログラムに基づいて各
種の処理を行うものであり、処理結果としての各種デー
タを、ワーキングメモリとしてのＲＡＭ（ランダム・ア
クセス・メモリ）２６に格納するようになっている。
メモリ）２５に格納された各種プログラムに基づいて各
種の処理を行うものであり、処理結果としての各種デー
タを、ワーキングメモリとしてのＲＡＭ（ランダム・ア
クセス・メモリ）２６に格納するようになっている。
【００２６】ＣＰＵ２１は、図示しない回転速度検出器
から検出した回転速度データと、Ａ／Ｄ変換器２４を介
して供給される各回転角度位置毎のセンサ信号Ｓ１か
ら、回転時のロータ１の変位を周波数解析するようにな
っている。また、ＣＰＵ２１は、解析結果である回転周
波数及び２次、３次といった高調波成分の振幅と、ＩＮ
ＤＥＸパルス信号を基準として得られた位相差データと
を、それぞれＲＡＭ２６に格納するようになっている。
但し、センサ信号Ｓ１から得られるロータ１の変位の情
報は、ロータ１の一端部分におけるＸ１軸方向（図１参
照）への変位成分である。また、ＣＰＵ２１は、位置補
償入力点である演算器１２からセンサ信号Ｓ１の入力点
である演算器１６に至る磁気軸受装置の閉ループ伝達関
数の逆伝達関数データであるゲイン及び位相データと、
前記変位の周波数解析結果とから、ロータ１の回転に同
期した変位、すなわち回転周波数及び、２次、３次、…
といった高調波成分の変位を抑制するための補正信号Ｓ
２を演算生成し、これをＤ／Ａ変換器１８を介して補償
入力点である演算器１２に供給するようになっている。
から検出した回転速度データと、Ａ／Ｄ変換器２４を介
して供給される各回転角度位置毎のセンサ信号Ｓ１か
ら、回転時のロータ１の変位を周波数解析するようにな
っている。また、ＣＰＵ２１は、解析結果である回転周
波数及び２次、３次といった高調波成分の振幅と、ＩＮ
ＤＥＸパルス信号を基準として得られた位相差データと
を、それぞれＲＡＭ２６に格納するようになっている。
但し、センサ信号Ｓ１から得られるロータ１の変位の情
報は、ロータ１の一端部分におけるＸ１軸方向（図１参
照）への変位成分である。また、ＣＰＵ２１は、位置補
償入力点である演算器１２からセンサ信号Ｓ１の入力点
である演算器１６に至る磁気軸受装置の閉ループ伝達関
数の逆伝達関数データであるゲイン及び位相データと、
前記変位の周波数解析結果とから、ロータ１の回転に同
期した変位、すなわち回転周波数及び、２次、３次、…
といった高調波成分の変位を抑制するための補正信号Ｓ
２を演算生成し、これをＤ／Ａ変換器１８を介して補償
入力点である演算器１２に供給するようになっている。
【００２７】これにより、演算器１２では位置指令信号
Ｓ５が生成され、これがＰＩＤ動作部１３に供給される
ことで、上側電磁石３ａ、３ｂは、Ｘ軸方向へのロータ
１の変位成分を打ち消す磁力を発生させるようになって
いる。なお、Ｄ／Ａ変換器１８には、図示しないロータ
リーエンコーダからのＩＮＤＥＸパルス信号とＣＬＯＣ
Ｋパルス信号が供給されるようになっている。ＣＰＵ２
１は、このＩＮＤＥＸパルス信号を開始点とし、ＣＬＯ
ＣＫパルス信号に同期して補正信号Ｓ２を各回転角度位
置毎に出力するようにＤ／Ａ変換器１８を制御してい
る。
Ｓ５が生成され、これがＰＩＤ動作部１３に供給される
ことで、上側電磁石３ａ、３ｂは、Ｘ軸方向へのロータ
１の変位成分を打ち消す磁力を発生させるようになって
いる。なお、Ｄ／Ａ変換器１８には、図示しないロータ
リーエンコーダからのＩＮＤＥＸパルス信号とＣＬＯＣ
Ｋパルス信号が供給されるようになっている。ＣＰＵ２
１は、このＩＮＤＥＸパルス信号を開始点とし、ＣＬＯ
ＣＫパルス信号に同期して補正信号Ｓ２を各回転角度位
置毎に出力するようにＤ／Ａ変換器１８を制御してい
る。
【００２８】また、ＣＰＵ２１には、他の電磁石３ｃと
３ｄ、４ａと４ｂ、及び４ｃと４ｄについての制御部
も、制御部Ｃ同様に、バスライン２２を介してそれぞれ
接続されており、これらの各制御部に対しても、同様に
ロータ１の変位を抑制するための補正信号をそれぞれ供
給することで、ロータ１の変位を抑制するようになって
いる。
３ｄ、４ａと４ｂ、及び４ｃと４ｄについての制御部
も、制御部Ｃ同様に、バスライン２２を介してそれぞれ
接続されており、これらの各制御部に対しても、同様に
ロータ１の変位を抑制するための補正信号をそれぞれ供
給することで、ロータ１の変位を抑制するようになって
いる。
【００２９】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。先ず、動作の概要と、変位抑制の原
理について説明する。本実施例では、ロータ１の回転時
に変位が生じた場合に、ロータ１の位置制御を行うサー
ボ系（制御回路１１〜１５ａ、１５ｂ等）に所定の補正
信号（補正信号Ｓ２）を供給することで、各電磁石３
ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ及び４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが変
位に対抗する強制力としての磁力を発生させる。この磁
力によって変位は打ち消され、ロータ１は振れることな
く、その幾何学的な中心軸を回転中心として回転する。
について説明する。先ず、動作の概要と、変位抑制の原
理について説明する。本実施例では、ロータ１の回転時
に変位が生じた場合に、ロータ１の位置制御を行うサー
ボ系（制御回路１１〜１５ａ、１５ｂ等）に所定の補正
信号（補正信号Ｓ２）を供給することで、各電磁石３
ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ及び４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが変
位に対抗する強制力としての磁力を発生させる。この磁
力によって変位は打ち消され、ロータ１は振れることな
く、その幾何学的な中心軸を回転中心として回転する。
【００３０】但し、実際の磁気軸受装置では、機械的な
構造等に起因して、ロータ１の変位は、回転に同期した
１次成分のみならず、その高次成分や回転に非同期の周
波数成分等も含んでいることがあるため、変位を完全に
抑制するためには、変位の各周波数成分をそれぞれ打ち
消さなければならない。
構造等に起因して、ロータ１の変位は、回転に同期した
１次成分のみならず、その高次成分や回転に非同期の周
波数成分等も含んでいることがあるため、変位を完全に
抑制するためには、変位の各周波数成分をそれぞれ打ち
消さなければならない。
【００３１】そこで、本実施例では、ＣＰＵ２１が各径
方向変位センサ５ａ、５ｂ等の出力信号（センサ信号Ｓ
１）からロータ１の変位状態を解析し、各周波数成分毎
に変位を打ち消すための補正信号を得るようにしてい
る。なお、ＣＰＵ２１によるロータ１の周波数解析は、
各軸毎、すなわち、Ｘ１軸、Ｙ１軸、及びＸ２軸、Ｙ２
軸毎に独立して行われるが、各軸共、同様に処理が進め
られるので、以下、Ｘ１軸方向の周波数解析を代表して
説明する。
方向変位センサ５ａ、５ｂ等の出力信号（センサ信号Ｓ
１）からロータ１の変位状態を解析し、各周波数成分毎
に変位を打ち消すための補正信号を得るようにしてい
る。なお、ＣＰＵ２１によるロータ１の周波数解析は、
各軸毎、すなわち、Ｘ１軸、Ｙ１軸、及びＸ２軸、Ｙ２
軸毎に独立して行われるが、各軸共、同様に処理が進め
られるので、以下、Ｘ１軸方向の周波数解析を代表して
説明する。
【００３２】回転中のロータ１の変位（Ｘ１軸方向）は
径方向変位センサ５ａ、５ｂで検出され、センサ信号Ｓ
１となる。ＣＰＵ２１はこのセンサ信号Ｓ１をＡ／Ｄ変
換器２４を介し、ＩＮＤＥＸパルス信号を開始点とする
各回転角度位置毎の変位データとして取り込む。従っ
て、ＣＰＵ２１は、この各回転角度位置毎の変位データ
を周波数解析することで、回転中のロータ１の変位波形
を構成する周波数分布を知ることができる。
径方向変位センサ５ａ、５ｂで検出され、センサ信号Ｓ
１となる。ＣＰＵ２１はこのセンサ信号Ｓ１をＡ／Ｄ変
換器２４を介し、ＩＮＤＥＸパルス信号を開始点とする
各回転角度位置毎の変位データとして取り込む。従っ
て、ＣＰＵ２１は、この各回転角度位置毎の変位データ
を周波数解析することで、回転中のロータ１の変位波形
を構成する周波数分布を知ることができる。
【００３３】変位の周波数解析は、調和解析法や、離散
フーリエ級数展開、あるいは、高速フーリエ展開法等を
用いて行うが、ここでは、調和解析法を例として説明す
る。すなわち、２πを周期とする普通の曲線Ｒ（θ）
は、次式で表すことができる。
フーリエ級数展開、あるいは、高速フーリエ展開法等を
用いて行うが、ここでは、調和解析法を例として説明す
る。すなわち、２πを周期とする普通の曲線Ｒ（θ）
は、次式で表すことができる。
【００３４】 Ｒ（θ）＝ａ0 ＋ａ1 cos θ＋ａ2 cos ２θ＋…＋ａn cos ｎθ＋… ＋ｂ1 sin θ＋ｂ2 sin ２θ＋…＋ｂn sin ｎθ＋… （１） （１）式は、（２）式に変形できる。 Ｒ（θ）＝ａ0 ＋Ｃ1 cos （θ＋φ1 ）＋Ｃ2 cos （２θ＋φ2 ）＋… ＋Ｃn cos （ｎθ＋φn ）＋… （２） Ｃn ＝√（ａn 2 ＋ｂn 2 ），tan φn ＝−（ｂn ／ａ
n ），ｎ＝１，２… 上記の計算結果として、Ｃn 、φn が得られる。
n ），ｎ＝１，２… 上記の計算結果として、Ｃn 、φn が得られる。
【００３５】なお、ａ0 ＝（１／ｒ）Σｙk ，ａn ＝
（２／ｒ）Σｙk cos ｎθk ，ｂn ＝（２／ｒ）Σｙk
sin ｎθk である。ここで、ｒは、ロータ１の１回転当
たりの分割データ数、θk は各回転角度位置、ｙk は各
回転角度位置の変位、ｎは周波数の次数、Ｃn はｎ次周
波数の振幅、φn はｎ次周波数の、ＩＮＤＥＸパルス信
号からの位相差である。また、Σの加算範囲はＫ＝１か
らＫ＝ｒまでである。
（２／ｒ）Σｙk cos ｎθk ，ｂn ＝（２／ｒ）Σｙk
sin ｎθk である。ここで、ｒは、ロータ１の１回転当
たりの分割データ数、θk は各回転角度位置、ｙk は各
回転角度位置の変位、ｎは周波数の次数、Ｃn はｎ次周
波数の振幅、φn はｎ次周波数の、ＩＮＤＥＸパルス信
号からの位相差である。また、Σの加算範囲はＫ＝１か
らＫ＝ｒまでである。
【００３６】以上の式からロータ１の変位がｎ次周波数
成分までの振幅と位相差の波形情報として得られる。次
に、ＣＰＵ２１は、制御回路１１〜１５ａ、１５ｂ等の
サーボ系の補償入力点である演算器１２からセンサ信号
Ｓ１の入力点である演算器１６に至る閉ループ伝達関数
の逆伝達関数を求める。そして、この求めた逆伝達関数
より得たｎ次周波数までのゲイン及び位相データと、前
記変位の波形情報であるｎ次周波数までの振幅及び位相
差データとを各々周波数毎に乗算、加算することによ
り、ｎ次周波数までの補正用振幅、位相差データを算出
する。また、ＣＰＵ２１はこの補正用振幅、位相差デー
タから（２）式に基づいて補正用信号Ｓ２（Ｒｃ
（θ））を演算生成し、これをＩＮＤＥＸパルス信号を
開始点とすると共にＣＬＯＣＫパルス信号に同期して、
Ｄ／Ａ変換器１８を介して補償入力点である演算器１２
に供給することで、ロータ１の回転周波数及び高調波成
分の変位を抑制する。
成分までの振幅と位相差の波形情報として得られる。次
に、ＣＰＵ２１は、制御回路１１〜１５ａ、１５ｂ等の
サーボ系の補償入力点である演算器１２からセンサ信号
Ｓ１の入力点である演算器１６に至る閉ループ伝達関数
の逆伝達関数を求める。そして、この求めた逆伝達関数
より得たｎ次周波数までのゲイン及び位相データと、前
記変位の波形情報であるｎ次周波数までの振幅及び位相
差データとを各々周波数毎に乗算、加算することによ
り、ｎ次周波数までの補正用振幅、位相差データを算出
する。また、ＣＰＵ２１はこの補正用振幅、位相差デー
タから（２）式に基づいて補正用信号Ｓ２（Ｒｃ
（θ））を演算生成し、これをＩＮＤＥＸパルス信号を
開始点とすると共にＣＬＯＣＫパルス信号に同期して、
Ｄ／Ａ変換器１８を介して補償入力点である演算器１２
に供給することで、ロータ１の回転周波数及び高調波成
分の変位を抑制する。
【００３７】ここで、サーボ系の逆伝達関数は、以下の
ようにして求める。本実施例では、逆伝達関数を求める
前に、まず制御回路１１、１２、１３、１４、１５ａ及
び１５ｂ、センサ５ａ、５ｂ、電磁石３ａ、３ｂ、ロー
タ１を含めたサーボ系の補償入力点である演算器１２か
らセンサ信号Ｓ１の入力点である演算器１６に至る閉ル
ープ伝達関数を求める。伝達関数は、ＣＰＵ２１が所定
の振幅、周波数の加振信号をＤ／Ａ変換器１８を介して
補償入力点である演算器１２に供給し、この加振信号を
加えて得られるセンサ信号Ｓ１をＡ／Ｄ変換器２４を介
して受信することで求める。すなわち、予め値（振幅、
周波数）の分かった加振信号をサーボ系に入力し、それ
に対応する出力であるセンサ信号Ｓ１を受信する。そし
て、入力に対する出力の振幅比からゲインを、入力に対
する出力の位相差から位相をそれぞれ取り、順次周波数
を掃引することで必要とする周波数範囲の伝達関数を算
出する。
ようにして求める。本実施例では、逆伝達関数を求める
前に、まず制御回路１１、１２、１３、１４、１５ａ及
び１５ｂ、センサ５ａ、５ｂ、電磁石３ａ、３ｂ、ロー
タ１を含めたサーボ系の補償入力点である演算器１２か
らセンサ信号Ｓ１の入力点である演算器１６に至る閉ル
ープ伝達関数を求める。伝達関数は、ＣＰＵ２１が所定
の振幅、周波数の加振信号をＤ／Ａ変換器１８を介して
補償入力点である演算器１２に供給し、この加振信号を
加えて得られるセンサ信号Ｓ１をＡ／Ｄ変換器２４を介
して受信することで求める。すなわち、予め値（振幅、
周波数）の分かった加振信号をサーボ系に入力し、それ
に対応する出力であるセンサ信号Ｓ１を受信する。そし
て、入力に対する出力の振幅比からゲインを、入力に対
する出力の位相差から位相をそれぞれ取り、順次周波数
を掃引することで必要とする周波数範囲の伝達関数を算
出する。
【００３８】伝達関数が求まったら、その逆伝達関数を
求める。すなわち、求めた伝達関数をＧ（ｓ）とする
と、その逆伝達関数は、１／Ｇ（ｓ）と定義されるの
で、ＣＰＵ２１は、この関係から逆伝達関数を求める。
次に、磁気軸受装置が行う全体の動作について説明す
る。
求める。すなわち、求めた伝達関数をＧ（ｓ）とする
と、その逆伝達関数は、１／Ｇ（ｓ）と定義されるの
で、ＣＰＵ２１は、この関係から逆伝達関数を求める。
次に、磁気軸受装置が行う全体の動作について説明す
る。
【００３９】図３は、第１の実施例による磁気軸受装置
の動作の流れを表したものである。なお、Ｘ１軸の変位
を抑制するための処理を中心に以下説明するが、他のＹ
１軸、Ｘ２軸、Ｙ２軸に関する処理も同様に行われるも
のとする。先ず、各電磁石３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ及び
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ等の磁力によってロータ１を磁
気浮上させて、非接触状態にする。この時、ＣＰＵ２１
は、補正信号を出力していないので、ロータ１の位置制
御は、基準信号Ｓの指令値に従って行われ、ロータ１
は、磁気軸受装置の中心位置に浮上保持される。
の動作の流れを表したものである。なお、Ｘ１軸の変位
を抑制するための処理を中心に以下説明するが、他のＹ
１軸、Ｘ２軸、Ｙ２軸に関する処理も同様に行われるも
のとする。先ず、各電磁石３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ及び
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ等の磁力によってロータ１を磁
気浮上させて、非接触状態にする。この時、ＣＰＵ２１
は、補正信号を出力していないので、ロータ１の位置制
御は、基準信号Ｓの指令値に従って行われ、ロータ１
は、磁気軸受装置の中心位置に浮上保持される。
【００４０】そして、操作者により、変位抑制のための
処理を開始させる指示がなされることで（ステップ１；
Ｙ）、ＣＰＵ２１は、所定の振幅、周波数の加振信号を
Ｄ／Ａ変換器１８を介して演算器１２に加える（ステッ
プ２）。そして、その加振信号を含むセンサ信号Ｓ１を
Ａ／Ｄ変換器２４を介して受信し（ステップ３）、その
データをＲＡＭ２６の所定の格納エリアに格納する。
処理を開始させる指示がなされることで（ステップ１；
Ｙ）、ＣＰＵ２１は、所定の振幅、周波数の加振信号を
Ｄ／Ａ変換器１８を介して演算器１２に加える（ステッ
プ２）。そして、その加振信号を含むセンサ信号Ｓ１を
Ａ／Ｄ変換器２４を介して受信し（ステップ３）、その
データをＲＡＭ２６の所定の格納エリアに格納する。
【００４１】続いて、ＣＰＵ２１は、出力した加振信号
と受信したセンサ信号Ｓ１のデータとから、ＲＯＭ２５
に格納された所定の計算プログラムに従って、制御回路
１１〜１５ａ、１５ｂ、センサ５ａ、５ｂ、電磁石３
ａ、３ｂ、ロータ１を含めたサーボ系における補償入力
点である演算器１２からセンサ信号Ｓ１の入力点である
演算器１６に至る閉ループ伝達関数を算出する（ステッ
プ４）。伝達関数が求まったら、ＣＰＵ２１は、その逆
伝達関数を算出して（ステップ５）、その関数データを
ＲＡＭ２６に格納する。
と受信したセンサ信号Ｓ１のデータとから、ＲＯＭ２５
に格納された所定の計算プログラムに従って、制御回路
１１〜１５ａ、１５ｂ、センサ５ａ、５ｂ、電磁石３
ａ、３ｂ、ロータ１を含めたサーボ系における補償入力
点である演算器１２からセンサ信号Ｓ１の入力点である
演算器１６に至る閉ループ伝達関数を算出する（ステッ
プ４）。伝達関数が求まったら、ＣＰＵ２１は、その逆
伝達関数を算出して（ステップ５）、その関数データを
ＲＡＭ２６に格納する。
【００４２】次に、図示しないモータよってロータ１が
回転されると、その回転に同期したＩＮＤＥＸパルス信
号とＣＬＯＣＫパルス信号とが、それぞれＤ／Ａ変換器
１８等に供給される。そして、ロータ１の回転が所定の
回転数になった後、ＣＰＵ２１は、センサ信号Ｓ１を、
ＩＮＤＥＸパルス信号を開始点とし、ＣＬＯＣＫパルス
信号に同期させてロータ１が１回転する間、各回転角度
位置毎に受信する（ステップ６）。このとき、ロータ１
が変位している場合には、ロータ１の１回転分の変位の
波形データがＣＰＵ２１でサンプリングされ、そのデー
タはＲＡＭ２６の所定の格納エリアに格納される。
回転されると、その回転に同期したＩＮＤＥＸパルス信
号とＣＬＯＣＫパルス信号とが、それぞれＤ／Ａ変換器
１８等に供給される。そして、ロータ１の回転が所定の
回転数になった後、ＣＰＵ２１は、センサ信号Ｓ１を、
ＩＮＤＥＸパルス信号を開始点とし、ＣＬＯＣＫパルス
信号に同期させてロータ１が１回転する間、各回転角度
位置毎に受信する（ステップ６）。このとき、ロータ１
が変位している場合には、ロータ１の１回転分の変位の
波形データがＣＰＵ２１でサンプリングされ、そのデー
タはＲＡＭ２６の所定の格納エリアに格納される。
【００４３】ＣＰＵ２１は、センサ信号Ｓ１の受信回数
が、所定回（例えば、５回）か否かを判断する（ステッ
プ７）。所定回でなければ（ステップ７；Ｎ）、ステッ
プ６に移行し、所定回になるまでセンサ信号Ｓ１のサン
プリングを繰り返す。センサ信号Ｓ１の受信回数が所定
回であった場合（ステップ７；Ｙ）、ＣＰＵ２１は、各
サンプリング毎に格納された波形データを各々加算し、
所定回数で除算して平均化し、１回分の波形データに整
理してＲＡＭ２６に格納する（ステップ８）。この波形
データの平均化により、繰り返し性のない外乱要素が、
受信した波形データから削除され、安定した制振制御を
可能とする。
が、所定回（例えば、５回）か否かを判断する（ステッ
プ７）。所定回でなければ（ステップ７；Ｎ）、ステッ
プ６に移行し、所定回になるまでセンサ信号Ｓ１のサン
プリングを繰り返す。センサ信号Ｓ１の受信回数が所定
回であった場合（ステップ７；Ｙ）、ＣＰＵ２１は、各
サンプリング毎に格納された波形データを各々加算し、
所定回数で除算して平均化し、１回分の波形データに整
理してＲＡＭ２６に格納する（ステップ８）。この波形
データの平均化により、繰り返し性のない外乱要素が、
受信した波形データから削除され、安定した制振制御を
可能とする。
【００４４】次に、ＣＰＵ２１は、ステップ８で得られ
た波形データ（センサ信号Ｓ１の平均値）を、例えば調
和解析法により、各周波数成分毎に分解し（ステップ
９）、この分解によって得られた各周波数成分毎の振幅
とＩＮＤＥＸパルス信号からの位相差とをそれぞれＲＡ
Ｍ２６に格納する（ステップ１０）。
た波形データ（センサ信号Ｓ１の平均値）を、例えば調
和解析法により、各周波数成分毎に分解し（ステップ
９）、この分解によって得られた各周波数成分毎の振幅
とＩＮＤＥＸパルス信号からの位相差とをそれぞれＲＡ
Ｍ２６に格納する（ステップ１０）。
【００４５】ＣＰＵ２１は、ステップ１０で得られた各
周波数毎の振幅と位相差データと、ステップ５において
逆伝達関数により得た各周波数に対応するゲイン及び位
相データとを各々乗算、加算することで、各周波数成分
毎の補正データを算出し、（２）式によって補正信号Ｓ
２を演算生成する（ステップ１１）。そして、生成した
補正信号Ｓ２をＲＡＭ２６に格納し、Ｄ／Ａ変換器１８
を介して、ＩＮＤＥＸパルス信号を開始点としＣＬＯＣ
Ｋパルス信号に同期させて補償入力点である演算器１２
に供給する（ステップ１２）。これにより、基準信号Ｓ
とセンサ信号Ｓ１の偏差である偏差信号Ｓ３に補正信号
Ｓ２が減算入力され、位置指令信号Ｓ５となる。そし
て、位置指令信号Ｓ５を基にロータ１の位置制御が行わ
れる。
周波数毎の振幅と位相差データと、ステップ５において
逆伝達関数により得た各周波数に対応するゲイン及び位
相データとを各々乗算、加算することで、各周波数成分
毎の補正データを算出し、（２）式によって補正信号Ｓ
２を演算生成する（ステップ１１）。そして、生成した
補正信号Ｓ２をＲＡＭ２６に格納し、Ｄ／Ａ変換器１８
を介して、ＩＮＤＥＸパルス信号を開始点としＣＬＯＣ
Ｋパルス信号に同期させて補償入力点である演算器１２
に供給する（ステップ１２）。これにより、基準信号Ｓ
とセンサ信号Ｓ１の偏差である偏差信号Ｓ３に補正信号
Ｓ２が減算入力され、位置指令信号Ｓ５となる。そし
て、位置指令信号Ｓ５を基にロータ１の位置制御が行わ
れる。
【００４６】次に、ＣＰＵ２１は、補正信号Ｓ２の出力
と共に、ＩＮＤＥＸパルス信号を開始点としＣＬＯＣＫ
パルス信号に同期してセンサ信号Ｓ１を受信する（ステ
ップ１３）。そして、受信したセンサ信号Ｓ１の値、す
なわち、ロータ１の変位が所定の許容できる振幅値以下
であるか否かを判断する（ステップ１４）。
と共に、ＩＮＤＥＸパルス信号を開始点としＣＬＯＣＫ
パルス信号に同期してセンサ信号Ｓ１を受信する（ステ
ップ１３）。そして、受信したセンサ信号Ｓ１の値、す
なわち、ロータ１の変位が所定の許容できる振幅値以下
であるか否かを判断する（ステップ１４）。
【００４７】振幅が所定の許容値以下であった場合、す
なわち、補正信号Ｓ２の値がロータ１の変位を十分抑制
することができる適切な値であった場合には（ステップ
１４；Ｙ）、操作者によって処理の終了が指示されるま
で（ステップ１５；Ｙ）、ステップ１２から１５の処理
を繰り返す。すなわち、ステップ１１で生成した補正信
号Ｓ２を順次ＩＮＤＥＸパルス信号を開始点とし、ＣＬ
ＯＣＫパルス信号に同期させて各回転角度位置毎に出力
することで、ロータ１の変位を抑制する処理を継続す
る。
なわち、補正信号Ｓ２の値がロータ１の変位を十分抑制
することができる適切な値であった場合には（ステップ
１４；Ｙ）、操作者によって処理の終了が指示されるま
で（ステップ１５；Ｙ）、ステップ１２から１５の処理
を繰り返す。すなわち、ステップ１１で生成した補正信
号Ｓ２を順次ＩＮＤＥＸパルス信号を開始点とし、ＣＬ
ＯＣＫパルス信号に同期させて各回転角度位置毎に出力
することで、ロータ１の変位を抑制する処理を継続す
る。
【００４８】ステップ１４で、変位量が所定許容値より
大きかった場合（Ｎ）、その変位量が制御可能な所定の
限界値以上であるか否かを判断する（ステップ１６）。
例えば、スピンドル等では、ロータ１に取付けられる工
具の磨耗、破損等によって、工具を含めた回転体全体の
重量バランスに著しい不釣り合いが生じ、補正信号Ｓ２
では、その変位を抑制することができないことがある。
このような制御困難な過変位を検出した場合（ステップ
１６；Ｙ）、ＣＰＵ２１は、操作者に異常を知らせるた
め、例えば、警告灯を点灯させるための異常信号を出力
したり、ロータ１の回転の停止を指令する信号を図示し
ないモータの駆動制御部等に出力して（ステップ１
７）、処理を終了させる。このＣＰＵ２１による異常出
力で、操作者は、工具の交換時期を知ることができる。
大きかった場合（Ｎ）、その変位量が制御可能な所定の
限界値以上であるか否かを判断する（ステップ１６）。
例えば、スピンドル等では、ロータ１に取付けられる工
具の磨耗、破損等によって、工具を含めた回転体全体の
重量バランスに著しい不釣り合いが生じ、補正信号Ｓ２
では、その変位を抑制することができないことがある。
このような制御困難な過変位を検出した場合（ステップ
１６；Ｙ）、ＣＰＵ２１は、操作者に異常を知らせるた
め、例えば、警告灯を点灯させるための異常信号を出力
したり、ロータ１の回転の停止を指令する信号を図示し
ないモータの駆動制御部等に出力して（ステップ１
７）、処理を終了させる。このＣＰＵ２１による異常出
力で、操作者は、工具の交換時期を知ることができる。
【００４９】なお、変位センサ５ａ、５ｂとは別に図示
しない振動検出センサをスピンドル部に配設し、ロータ
１の振動をこの振動センサ信号でＣＰＵ２１に取り込
み、過振動を検出した場合、前記と同様に異常信号を出
力し、ロータ１の回転停止を指令し、処理を終了させて
もよい。
しない振動検出センサをスピンドル部に配設し、ロータ
１の振動をこの振動センサ信号でＣＰＵ２１に取り込
み、過振動を検出した場合、前記と同様に異常信号を出
力し、ロータ１の回転停止を指令し、処理を終了させて
もよい。
【００５０】一方、ステップ１６においてセンサ信号Ｓ
１から得たロータ１の変位量が所定限界値未満であった
場合には（ステップ１６；Ｎ）、サーボ系の閉ループ伝
達関数を測定する上での誤差、すなわち遅れや進み、あ
るいはゲインの増減等により、補正信号Ｓ２の値が適切
でなかったこととなるのでステップ６に移行して補正信
号Ｓ２の値が適切な値になるまで、すなわち変位量が所
定許容値以下になるまで（ステップ１４；Ｙ）、ステッ
プ６〜１４のシーケンスを繰り返し、補正信号Ｓ２を更
新することにより、補正信号Ｓ２がより適正な値に補正
される。
１から得たロータ１の変位量が所定限界値未満であった
場合には（ステップ１６；Ｎ）、サーボ系の閉ループ伝
達関数を測定する上での誤差、すなわち遅れや進み、あ
るいはゲインの増減等により、補正信号Ｓ２の値が適切
でなかったこととなるのでステップ６に移行して補正信
号Ｓ２の値が適切な値になるまで、すなわち変位量が所
定許容値以下になるまで（ステップ１４；Ｙ）、ステッ
プ６〜１４のシーケンスを繰り返し、補正信号Ｓ２を更
新することにより、補正信号Ｓ２がより適正な値に補正
される。
【００５１】本実施例の磁気軸受装置では、以上の処理
が、各軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、及びＸ２軸、Ｙ２軸）毎に
行われる。以上説明したように、第１の実施例では、ロ
ータ１の回転に同期した１次の変位のみならず、その高
調波成分の変位も抑制することができる。
が、各軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、及びＸ２軸、Ｙ２軸）毎に
行われる。以上説明したように、第１の実施例では、ロ
ータ１の回転に同期した１次の変位のみならず、その高
調波成分の変位も抑制することができる。
【００５２】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４
は、第２の実施例による磁気軸受装置における制御系Ｄ
の構成の一部を表したものである。
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４
は、第２の実施例による磁気軸受装置における制御系Ｄ
の構成の一部を表したものである。
【００５３】本実施例では、ロータ１の回転に非同期な
２つのパルス信号、すなわち第２のＩＮＤＥＸパルス信
号と第２のＣＬＯＣＫパルス信号とを発振する発振器２
３がバスライン２２に接続されている。また、バスライ
ン２２には、Ｄ／Ａ変換器１７が接続されており、発振
器２３の第２のＩＮＤＥＸパルス信号と第２のＣＬＯＣ
Ｋパルス信号は、このＤ／Ａ変換器１７とＡ／Ｄ変換器
２４とに供給されるようになっている。
２つのパルス信号、すなわち第２のＩＮＤＥＸパルス信
号と第２のＣＬＯＣＫパルス信号とを発振する発振器２
３がバスライン２２に接続されている。また、バスライ
ン２２には、Ｄ／Ａ変換器１７が接続されており、発振
器２３の第２のＩＮＤＥＸパルス信号と第２のＣＬＯＣ
Ｋパルス信号は、このＤ／Ａ変換器１７とＡ／Ｄ変換器
２４とに供給されるようになっている。
【００５４】補償入力点である演算器１２には、第２の
補償入力点である演算器１６が接続されており、この演
算器１６には、基準信号Ｓとセンサ信号Ｓ１の偏差を演
算する演算器１９が接続されている。本実施例では、Ｃ
ＰＵ２７がロータ１の回転に同期した変位成分を抑制す
るための補正信号Ｓ２のみならず、回転に非同期の変位
成分を抑制する補正信号Ｓ４も生成するようになってい
る。補正信号Ｓ４は、ＣＰＵ２７からＤ／Ａ変換器１７
を介して第２の補償入力点である演算器１６に供給され
るようになっている。
補償入力点である演算器１６が接続されており、この演
算器１６には、基準信号Ｓとセンサ信号Ｓ１の偏差を演
算する演算器１９が接続されている。本実施例では、Ｃ
ＰＵ２７がロータ１の回転に同期した変位成分を抑制す
るための補正信号Ｓ２のみならず、回転に非同期の変位
成分を抑制する補正信号Ｓ４も生成するようになってい
る。補正信号Ｓ４は、ＣＰＵ２７からＤ／Ａ変換器１７
を介して第２の補償入力点である演算器１６に供給され
るようになっている。
【００５５】他の構成は、第１の実施例と同様である。
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。例えば、工作機械等において２つのスピンドルを
非同期運転すると、両者の発生する振動が互いに干渉し
て、それぞれのスピンドルのロータが、その回転に非同
期の変位成分を含んだ変位を起こすことがある。
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。例えば、工作機械等において２つのスピンドルを
非同期運転すると、両者の発生する振動が互いに干渉し
て、それぞれのスピンドルのロータが、その回転に非同
期の変位成分を含んだ変位を起こすことがある。
【００５６】本実施例の磁気軸受装置は、このような場
合において、ロータ１の回転に非同期の変位成分を抑制
するための補正信号Ｓ４を生成し、これを所定のサーボ
系に加えることで、非同期の変位成分も抑制する。以
下、この非同期の変位を抑制するための具体的な処理に
ついて説明する。
合において、ロータ１の回転に非同期の変位成分を抑制
するための補正信号Ｓ４を生成し、これを所定のサーボ
系に加えることで、非同期の変位成分も抑制する。以
下、この非同期の変位を抑制するための具体的な処理に
ついて説明する。
【００５７】まず、ロータ１を磁気浮上させると共に所
定回転数で回転させた状態において、第１の実施例と同
様にセンサ信号Ｓ１からロータ１の変位を解析する。す
なわち、センサ信号Ｓ１を各周波数成分に分解する。そ
して、各周波数成分を、ロータ１の回転に同期した周波
数成分と非同期の周波数成分とに弁別する。
定回転数で回転させた状態において、第１の実施例と同
様にセンサ信号Ｓ１からロータ１の変位を解析する。す
なわち、センサ信号Ｓ１を各周波数成分に分解する。そ
して、各周波数成分を、ロータ１の回転に同期した周波
数成分と非同期の周波数成分とに弁別する。
【００５８】弁別した非同期の周波数成分について、Ｃ
ＰＵ２７は、まず、その周期を求める。そして、求めた
周期毎に１パルス発生する第２のＩＮＤＥＸパルス信号
と、その周期をエンコーダと同じ分割数にした第２のＣ
ＬＯＣＫパルス信号とを、発振器２３から出力させると
共に、その第２のＩＮＤＥＸパルス信号を開始点とし、
第２のＣＬＯＣＫパルス信号に同期して再びセンサ信号
Ｓ１をＡ／Ｄ変換器２４を介して受信する。
ＰＵ２７は、まず、その周期を求める。そして、求めた
周期毎に１パルス発生する第２のＩＮＤＥＸパルス信号
と、その周期をエンコーダと同じ分割数にした第２のＣ
ＬＯＣＫパルス信号とを、発振器２３から出力させると
共に、その第２のＩＮＤＥＸパルス信号を開始点とし、
第２のＣＬＯＣＫパルス信号に同期して再びセンサ信号
Ｓ１をＡ／Ｄ変換器２４を介して受信する。
【００５９】次に、ＣＰＵ２７は、受信したセンサ信号
Ｓ１を周波数分解して、回転に非同期の波形データを得
る。このとき、センサ信号Ｓ１を複数回サンプリングし
て、第１の実施例におけるステップ８での処理と同様に
波形データを平均化してもよい。波形データが得られた
ら、ＣＰＵ２７は、第１の実施例と同様に、制御回路１
１〜１５ａ、１５ｂ、センサ５ａ、５ｂ、電磁石３ａ、
３ｂ、ロータ１を含めたサーボ系における逆伝達関数を
用いて、この非同期の波形データから、非同期の振動成
分を打ち消すための補正信号Ｓ４を生成する。
Ｓ１を周波数分解して、回転に非同期の波形データを得
る。このとき、センサ信号Ｓ１を複数回サンプリングし
て、第１の実施例におけるステップ８での処理と同様に
波形データを平均化してもよい。波形データが得られた
ら、ＣＰＵ２７は、第１の実施例と同様に、制御回路１
１〜１５ａ、１５ｂ、センサ５ａ、５ｂ、電磁石３ａ、
３ｂ、ロータ１を含めたサーボ系における逆伝達関数を
用いて、この非同期の波形データから、非同期の振動成
分を打ち消すための補正信号Ｓ４を生成する。
【００６０】これと平行してＣＰＵ２７は、第１の実施
例と同様の処理（図３のステップ６〜１１）を行うこと
で、補正信号Ｓ２を生成する。そして、補正信号Ｓ２を
ＩＮＤＥＸパルス信号を開始点としＣＬＯＣＫパルス信
号に同期させて、補正信号Ｓ４を発振器２３の第２のＩ
ＮＤＥＸパルス信号を開始点とし、第２のＣＬＯＣＫパ
ルス信号に同期させてそれぞれＤ／Ａ変換器１８とＤ／
Ａ変換器１７とから出力する。
例と同様の処理（図３のステップ６〜１１）を行うこと
で、補正信号Ｓ２を生成する。そして、補正信号Ｓ２を
ＩＮＤＥＸパルス信号を開始点としＣＬＯＣＫパルス信
号に同期させて、補正信号Ｓ４を発振器２３の第２のＩ
ＮＤＥＸパルス信号を開始点とし、第２のＣＬＯＣＫパ
ルス信号に同期させてそれぞれＤ／Ａ変換器１８とＤ／
Ａ変換器１７とから出力する。
【００６１】これにより、第２の補償入力点である演算
器１６においては、基準信号Ｓとセンサ信号Ｓ１の偏差
である偏差信号Ｓ３に補正信号Ｓ４が重畳され、これが
位置指令信号Ｓ６として補償入力点である演算器１２に
供給される。一方、補償入力点である演算器１２におい
ては、位置指令信号Ｓ６に補正信号Ｓ２が重畳されて、
位置指令信号Ｓ５が生成される。そして、ロータ１の位
置制御は、この補正信号Ｓ２、Ｓ４を含んだ位置指令信
号Ｓ５に基づいて行われる。これにより、ロータ１の回
転に同期した変位成分と非同期の変位成分とを、打ち消
す磁力が電磁石３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ及び４ａ、４
ｂ、４ｃ、４ｄ等で発生し、ロータ１の変位が抑制され
る。
器１６においては、基準信号Ｓとセンサ信号Ｓ１の偏差
である偏差信号Ｓ３に補正信号Ｓ４が重畳され、これが
位置指令信号Ｓ６として補償入力点である演算器１２に
供給される。一方、補償入力点である演算器１２におい
ては、位置指令信号Ｓ６に補正信号Ｓ２が重畳されて、
位置指令信号Ｓ５が生成される。そして、ロータ１の位
置制御は、この補正信号Ｓ２、Ｓ４を含んだ位置指令信
号Ｓ５に基づいて行われる。これにより、ロータ１の回
転に同期した変位成分と非同期の変位成分とを、打ち消
す磁力が電磁石３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ及び４ａ、４
ｂ、４ｃ、４ｄ等で発生し、ロータ１の変位が抑制され
る。
【００６２】なお、第２の実施例では、ロータ１の回転
に非同期のパルス信号を発振器２３から得るようにして
いたが、その非同期の振動の振動源である他のスピンド
ルにおけるロータに対してロータリーエンコーダを取付
け、そのロータリーエンコーダから、非同期のＩＮＤＥ
Ｘパルス信号とＣＬＯＣＫパルス信号とをそれぞれＣＰ
Ｕ２７で受信してもよい。この場合、ＣＰＵ２７は、他
のスピンドルのロータリーエンコーダ等から受信したこ
れら非同期のパルス信号に同期してセンサ信号Ｓ１をサ
ンプリングすることで、補正信号Ｓ４を生成する。ま
た、生成した補正信号Ｓ４をこれら非同期のパルス信号
に同期して出力する。
に非同期のパルス信号を発振器２３から得るようにして
いたが、その非同期の振動の振動源である他のスピンド
ルにおけるロータに対してロータリーエンコーダを取付
け、そのロータリーエンコーダから、非同期のＩＮＤＥ
Ｘパルス信号とＣＬＯＣＫパルス信号とをそれぞれＣＰ
Ｕ２７で受信してもよい。この場合、ＣＰＵ２７は、他
のスピンドルのロータリーエンコーダ等から受信したこ
れら非同期のパルス信号に同期してセンサ信号Ｓ１をサ
ンプリングすることで、補正信号Ｓ４を生成する。ま
た、生成した補正信号Ｓ４をこれら非同期のパルス信号
に同期して出力する。
【００６３】また、非同期変位の原因となっている他の
装置（スピンドル）とロータ１の回転とを同期させるこ
とで、それぞれの回転系における非同期の変位成分を除
去してもよい。例えば、ロータ１の回転数を検出するセ
ンサを設け、このセンサで検出された回転数に応じて他
のスピンドルのモータの駆動を調整することで、他のス
ピンドルの回転数をロータ１の回転数に一致させる、あ
るいはその整数倍にする。この同期運転により、それぞ
れの回転系における補償すべき周波数成分を減少させる
ことができる。また、磁気軸受装置においては第２の補
償入力点である演算器１６や発振器２３等が不要とな
り、第１の実施例における構成と同じになるので、制御
系の回路構成を簡略化することができる。
装置（スピンドル）とロータ１の回転とを同期させるこ
とで、それぞれの回転系における非同期の変位成分を除
去してもよい。例えば、ロータ１の回転数を検出するセ
ンサを設け、このセンサで検出された回転数に応じて他
のスピンドルのモータの駆動を調整することで、他のス
ピンドルの回転数をロータ１の回転数に一致させる、あ
るいはその整数倍にする。この同期運転により、それぞ
れの回転系における補償すべき周波数成分を減少させる
ことができる。また、磁気軸受装置においては第２の補
償入力点である演算器１６や発振器２３等が不要とな
り、第１の実施例における構成と同じになるので、制御
系の回路構成を簡略化することができる。
【００６４】なお、以上の各実施例では、ＣＰＵ２１、
２７が計算により各サーボ系の伝達関数を求めていた
が、例えば、サーボアナライザ（ＦＦＴアナライザ）を
用いて予め伝達関数を測定して、そのデータをＲＯＭ２
５に格納しておいてもよい。また、伝達関数が理論的に
求まる場合には、理論的に求めた伝達関数から逆伝達関
数を求めてそのデータを予めＲＯＭ２５等に格納してお
き、この格納したおいたデータを用いて補正信号Ｓ２、
Ｓ４等を生成するようにしてもよい。
２７が計算により各サーボ系の伝達関数を求めていた
が、例えば、サーボアナライザ（ＦＦＴアナライザ）を
用いて予め伝達関数を測定して、そのデータをＲＯＭ２
５に格納しておいてもよい。また、伝達関数が理論的に
求まる場合には、理論的に求めた伝達関数から逆伝達関
数を求めてそのデータを予めＲＯＭ２５等に格納してお
き、この格納したおいたデータを用いて補正信号Ｓ２、
Ｓ４等を生成するようにしてもよい。
【００６５】また、以上の各実施例では、各回転角度位
置をロータリエンコーダのＣＬＯＣＫパルス信号にて検
出しているが、ＣＰＵ２７のタイマ処理（時間分割）で
ＩＮＤＥＸパルス信号を開始点とし、ある時間間隔でセ
ンサ信号Ｓ１をサンプリングしたり、補正信号Ｓ２、Ｓ
４を出力してもよい。
置をロータリエンコーダのＣＬＯＣＫパルス信号にて検
出しているが、ＣＰＵ２７のタイマ処理（時間分割）で
ＩＮＤＥＸパルス信号を開始点とし、ある時間間隔でセ
ンサ信号Ｓ１をサンプリングしたり、補正信号Ｓ２、Ｓ
４を出力してもよい。
【００６６】
【発明の効果】本発明の磁気軸受装置によれば、回転体
の回転周波数の１次成分以外の変位も抑制することがで
きる。
の回転周波数の１次成分以外の変位も抑制することがで
きる。
【図１】本発明の第１の実施例における磁気軸受装置の
機械的構成の一部を概略的に示した斜視図である。
機械的構成の一部を概略的に示した斜視図である。
【図２】同磁気軸受装置の制御系における構成の一部を
示した説明図である。
示した説明図である。
【図３】同磁気軸受装置の動作の流れを示したフローチ
ャートである。
ャートである。
【図４】本発明の第２の実施例による磁気軸受装置の制
御系における構成の一部を示した説明図である。
御系における構成の一部を示した説明図である。
１ ロータ ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ 上側電磁石 ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ 下側電磁石 ５ａ、５ｂ 径方向変位センサ １１ 位置検出回路 １２、１６、１９ 演算器 １３ ＰＩＤ動作部 １４ 位相反転器 １５ａ、１５ｂ 電力増幅器 １７、１８ Ｄ／Ａ変換器 ２１、２７ ＣＰＵ ２２ バスライン ２３ 発振器 ２４ Ａ／Ｄ変換器 ２５ ＲＯＭ ２６ ＲＡＭ Ｃ、Ｄ 制御部 Ｓ 基準信号 Ｓ１ センサ信号 Ｓ２、Ｓ４ 補正信号 Ｓ３ 偏差信号 Ｓ５、Ｓ６ 位置指令信号
Claims (4)
- 【請求項１】 回転体を磁気浮上させる電磁石と、 前記回転体の変位を検出する変位検出手段と、 前記回転体を安定に軸支するため、前記変位検出手段の
信号を補償する補償回路と、 この補償回路で補償された信号に基づいて前記電磁石の
励磁電流を制御することで、前記回転体の浮上位置を制
御する制御手段とを備えた磁気軸受装置において、 前記回転体の回転角度位置を検出する回転角度位置検出
手段と、 前記回転体の回転速度を検出する回転速度検出手段と、 この回転速度検出手段の検出信号を受信すると共に、前
記変位検出手段の検出信号を前記回転角度位置検出手段
の検出信号に同期して受信し周波数分析することで、回
転角度位置毎の回転体の変位を回転周波数とその高調波
成分の振幅及び位相データに変換する周波数分析手段
と、 前記変位検出手段の検出信号が入力される前記補償回路
の位置補正入力点から前記変位検出手段の前記検出信号
が出力される変位検出点に至るフィードバックループの
閉ループ伝達関数を測定する伝達関数測定手段と、 この伝達関数測定手段で測定された伝達関数から逆伝達
関数を演算する逆伝達関数演算手段と、 前記周波数分析手段で得られた振幅及び位相データと、
前記逆伝達関数演算手段で演算された逆伝達関数より得
たゲイン及び位相データとから、前記回転体の変位を抑
制するための補正信号を演算生成する補正信号生成手段
と、 この補正信号生成手段で生成された補正信号を前記回転
角度位置検出手段の検出信号に同期して前記位置補正入
力点に供給する補正信号供給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】 前記周波数分析手段による前記周波数分
析と前記回転速度検出手段の検出信号とから、前記回転
周波数とその高調波成分以外の非同期な周波数を弁別す
る弁別手段と、 この弁別手段で弁別された非同期な周波数に同期した信
号を発生する同期信号発生手段とを備え、 前記周波数分析手段は、前記同期信号に同期して前記変
位検出手段の検出信号を受信すると共に周波数分析する
ことで、前記回転体の変位を回転に非同期の周波数とそ
の高調波成分の振幅及び位相データに変換し、 前記補正信号生成手段は、前記非同期の周波数とその高
調波成分の振幅及び位相データと、前記逆伝達関数より
得たゲイン及び位相データとから、前記回転に非同期の
回転体の変位を抑制するための第２の補正信号を演算生
成し、 前記補正信号供給手段は、前記第２の補正信号を前記同
期信号に同期して前記位置補正入力点に供給することを
特徴とする請求項１記載の磁気軸受装置。 - 【請求項３】 前記変位検出手段によって複数回検出さ
れた変位をその検出回数に応じて平均化することで周期
性を有する変位を得る平均化手段を備え、 前記周波数分析手段は、前記平均化手段で平均化された
変位を周波数分析することを特徴とする請求項１及び２
記載の磁気軸受装置。 - 【請求項４】 前記回転体の振動を検出する振動検出手
段と、 この振動検出手段と前記変位検出手段の少なくとも一方
が前記回転体の過振動や過変位を検出した場合に、前記
回転体の異常を検出する異常検出手段とを備えたことを
特徴とする請求項１及び２記載の磁気軸受装置。
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