JPH0968222A - 磁気軸受装置 - Google Patents
磁気軸受装置Info
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- JPH0968222A JPH0968222A JP22371995A JP22371995A JPH0968222A JP H0968222 A JPH0968222 A JP H0968222A JP 22371995 A JP22371995 A JP 22371995A JP 22371995 A JP22371995 A JP 22371995A JP H0968222 A JPH0968222 A JP H0968222A
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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
- F16C32/0442—Active magnetic bearings with devices affected by abnormal, undesired or non-standard conditions such as shock-load, power outage, start-up or touchdown
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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
- F16C2360/00—Engines or pumps
- F16C2360/44—Centrifugal pumps
- F16C2360/45—Turbo-molecular pumps
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
- Non-Positive Displacement Air Blowers (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電源異常の発生時における回転軸の減速を短
時間化する。 【解決手段】 磁気軸受装置は、回転軸を回転駆動する
ブラシレス直流モータ１１と、回転軸を磁気浮上する磁
気軸受手段と１３，１４と、磁気軸受手段を制御する磁
気軸受制御回路６と、電源異常時にブラシレス直流モー
タと直列接続する抵抗を含む強制ブレーキ回路３とを備
え、電源から電力が正常に供給されている場合には、モ
ータは磁気軸受回路６の制御によって駆動される磁気軸
受手段１３，１４によって磁気浮上制御する。電源異常
の場合には、強制ブレーキ回路３の抵抗３１とモータ１
１とを直列接続することにより、モータに流れる電流を
抵抗により熱に変換して発熱制動を行い、これによっ
て、回転軸の減速を短時間化する。
時間化する。 【解決手段】 磁気軸受装置は、回転軸を回転駆動する
ブラシレス直流モータ１１と、回転軸を磁気浮上する磁
気軸受手段と１３，１４と、磁気軸受手段を制御する磁
気軸受制御回路６と、電源異常時にブラシレス直流モー
タと直列接続する抵抗を含む強制ブレーキ回路３とを備
え、電源から電力が正常に供給されている場合には、モ
ータは磁気軸受回路６の制御によって駆動される磁気軸
受手段１３，１４によって磁気浮上制御する。電源異常
の場合には、強制ブレーキ回路３の抵抗３１とモータ１
１とを直列接続することにより、モータに流れる電流を
抵抗により熱に変換して発熱制動を行い、これによっ
て、回転軸の減速を短時間化する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気軸受装置に関
し、特に、ターボ分子ポンプ等の真空ポンプや工作機械
用高速スピンドル等の高速回転機器に用いる磁気軸受装
置に関する。
し、特に、ターボ分子ポンプ等の真空ポンプや工作機械
用高速スピンドル等の高速回転機器に用いる磁気軸受装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ターボ分子ポンプをはじめとする真空ポ
ンプ等の高速回転機器においては、良好な真空を得るた
めにオイルフリーであることが要求され、また、工作機
械用高速スピンドル等の高速回転体を非接触で支持する
ことが要求されている。そこで、従来形の油潤滑を利用
した軸受に代えて磁気軸受が開発されている。この磁気
軸受は、回転軸を非接触で浮上させて回転させることに
より、発生する振動を減少させることができる。
ンプ等の高速回転機器においては、良好な真空を得るた
めにオイルフリーであることが要求され、また、工作機
械用高速スピンドル等の高速回転体を非接触で支持する
ことが要求されている。そこで、従来形の油潤滑を利用
した軸受に代えて磁気軸受が開発されている。この磁気
軸受は、回転軸を非接触で浮上させて回転させることに
より、発生する振動を減少させることができる。
【０００３】従来、この磁気軸受装置は、例えば図２に
示すターボ分子ポンプでは、回転体の半径方向に電磁石
を設けたラジアル磁気軸受２１，２２と、軸方向に電磁
石を設けたスラスト軸受２３とを備え、この電磁石とほ
ぼ同位置に設け回転体の状態を検出するラジアルセンサ
２４，２５，スラストセンサ２６等の変位センサを設置
してフィードバック制御系を構成し、各電磁石に流れる
電流を調節して電磁石の吸引力を調節し、回転体を中心
位置に支持している。
示すターボ分子ポンプでは、回転体の半径方向に電磁石
を設けたラジアル磁気軸受２１，２２と、軸方向に電磁
石を設けたスラスト軸受２３とを備え、この電磁石とほ
ぼ同位置に設け回転体の状態を検出するラジアルセンサ
２４，２５，スラストセンサ２６等の変位センサを設置
してフィードバック制御系を構成し、各電磁石に流れる
電流を調節して電磁石の吸引力を調節し、回転体を中心
位置に支持している。
【０００４】電磁石は、回転軸を挟んで対向して配置さ
れており、各電磁石にＰＩＤ制御等により定められる励
磁電流を励磁アンプを介して流すことによって、対向す
る電磁石どうしで回転軸を吸引しあい、回転軸を適当な
位置に制御している。これによって、磁気浮上制御を行
っている。
れており、各電磁石にＰＩＤ制御等により定められる励
磁電流を励磁アンプを介して流すことによって、対向す
る電磁石どうしで回転軸を吸引しあい、回転軸を適当な
位置に制御している。これによって、磁気浮上制御を行
っている。
【０００５】図９は従来の磁気軸受装置の概略ブロック
図である。図９において、インバータ回路４は、交流電
源に接続された整流回路１、平滑コンデンサ、および安
定化電源２から得られる直流電圧の位相を制御してイン
ダクションモータ１６に印加しており、このインバータ
回路４は、回転センサ１７の検出信号を入力するインバ
ータ制御回路５から制御信号を受けモータ制御を行う。
また、モータ１６の回転軸を支持する磁気軸受手段の電
磁石１４は、変位センサ１３の軸変位信号を入力する磁
気軸受制御回路６によって制御される。インバータ制御
回路４および磁気軸受制御回路６を駆動する電力は、直
流／直流変換回路７を介して得られる直流電圧により供
給される。
図である。図９において、インバータ回路４は、交流電
源に接続された整流回路１、平滑コンデンサ、および安
定化電源２から得られる直流電圧の位相を制御してイン
ダクションモータ１６に印加しており、このインバータ
回路４は、回転センサ１７の検出信号を入力するインバ
ータ制御回路５から制御信号を受けモータ制御を行う。
また、モータ１６の回転軸を支持する磁気軸受手段の電
磁石１４は、変位センサ１３の軸変位信号を入力する磁
気軸受制御回路６によって制御される。インバータ制御
回路４および磁気軸受制御回路６を駆動する電力は、直
流／直流変換回路７を介して得られる直流電圧により供
給される。
【０００６】このような磁気軸受装置において停電等の
電源異常が発生した場合、磁気軸受制御回路６に対して
駆動電力の供給が停止されて磁気浮上制御やモータ制御
が困難となり、回転軸は保護ベアリング１５によって摩
擦支持されることになる。従来、この磁気浮上制御やモ
ータ制御を維持するために、モータを発電機として使用
し発電した回生電力やバックアップバッテリー（図示し
ていない）によって磁気軸受制御回路６やインバータ制
御回路５をバックアップしている。また、モータの制動
は、回転軸のエネルギーを制御回路側に回生する回生制
動と、回生分を超えるエネルギーを消費する発熱制動と
をブレーキ制御回路８によって行っている。
電源異常が発生した場合、磁気軸受制御回路６に対して
駆動電力の供給が停止されて磁気浮上制御やモータ制御
が困難となり、回転軸は保護ベアリング１５によって摩
擦支持されることになる。従来、この磁気浮上制御やモ
ータ制御を維持するために、モータを発電機として使用
し発電した回生電力やバックアップバッテリー（図示し
ていない）によって磁気軸受制御回路６やインバータ制
御回路５をバックアップしている。また、モータの制動
は、回転軸のエネルギーを制御回路側に回生する回生制
動と、回生分を超えるエネルギーを消費する発熱制動と
をブレーキ制御回路８によって行っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の磁気軸受装置で
は、電源異常の発生時における回転軸の減速に長時間を
要するという問題点がある。
は、電源異常の発生時における回転軸の減速に長時間を
要するという問題点がある。
【０００８】図１０は従来の磁気軸受装置における減速
状態を説明する概略図である。電源異常時における磁気
軸受制御回路やモータ制御回路の電源として、モータを
発電機として使用して得られる電力を用いる場合には、
回転軸が高速回転中のとき（図１０中の区間Ｂ）には各
制御に充分な電力が得られるが、低速となると（図１０
中の区間Ｃ）発電電力が低下してモータ制御および磁気
浮上制御が維持できなくなり、回転軸は保護ベアリング
によって支持されることになる。図１０中の区間Ｂにお
ける制動は、回転体の持つエネルギーを制御回路側に戻
す回生制動を主とし、発電電力が得られなくなった後
（図１０中の区間Ｃ）は、保護ベアリングによる小さな
摩擦抵抗によって減速が行われる。この保護ベアリング
の摩擦抵抗による減速には長時間を要し、また、この間
保護ベアリングは摩擦によって劣化を受け、保護ベアリ
ングの交換時期を早めることになる。図１０中の一点鎖
線は回生制動が維持された場合の減速状態を示してい
る。
状態を説明する概略図である。電源異常時における磁気
軸受制御回路やモータ制御回路の電源として、モータを
発電機として使用して得られる電力を用いる場合には、
回転軸が高速回転中のとき（図１０中の区間Ｂ）には各
制御に充分な電力が得られるが、低速となると（図１０
中の区間Ｃ）発電電力が低下してモータ制御および磁気
浮上制御が維持できなくなり、回転軸は保護ベアリング
によって支持されることになる。図１０中の区間Ｂにお
ける制動は、回転体の持つエネルギーを制御回路側に戻
す回生制動を主とし、発電電力が得られなくなった後
（図１０中の区間Ｃ）は、保護ベアリングによる小さな
摩擦抵抗によって減速が行われる。この保護ベアリング
の摩擦抵抗による減速には長時間を要し、また、この間
保護ベアリングは摩擦によって劣化を受け、保護ベアリ
ングの交換時期を早めることになる。図１０中の一点鎖
線は回生制動が維持された場合の減速状態を示してい
る。
【０００９】また、電源異常時における制御回路用の電
源として、バックアップバッテリーを用いる場合には、
電源異常後においても磁気軸受制御やモータ制御は維持
されるものの、制動手段がないため減速には長時間を要
することになり、また、大容量のバッテリーを別個に用
意する必要がある。
源として、バックアップバッテリーを用いる場合には、
電源異常後においても磁気軸受制御やモータ制御は維持
されるものの、制動手段がないため減速には長時間を要
することになり、また、大容量のバッテリーを別個に用
意する必要がある。
【００１０】そこで、本発明は前記した従来の磁気軸受
装置の問題点を解決し、電源異常の発生時における回転
軸の減速を短時間化することができる磁気軸受装置を提
供することを課題とする。
装置の問題点を解決し、電源異常の発生時における回転
軸の減速を短時間化することができる磁気軸受装置を提
供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の磁気軸受装置
は、回転軸を回転駆動するブラシレス直流モータと、回
転軸を磁気浮上する磁気軸受手段と、磁気軸受手段を制
御する磁気軸受制御回路と、磁気軸受異常時に回転軸を
支持する保護ベアリングと、電源異常時にブラシレス直
流モータと直列接続する抵抗を含む強制ブレーキ回路と
を備えることによって、電源異常の発生時における回転
軸の減速を短時間化するものである。
は、回転軸を回転駆動するブラシレス直流モータと、回
転軸を磁気浮上する磁気軸受手段と、磁気軸受手段を制
御する磁気軸受制御回路と、磁気軸受異常時に回転軸を
支持する保護ベアリングと、電源異常時にブラシレス直
流モータと直列接続する抵抗を含む強制ブレーキ回路と
を備えることによって、電源異常の発生時における回転
軸の減速を短時間化するものである。
【００１２】ブラシレス直流モータは、回転軸の回転エ
ネルギーをステータ側のコイルに誘導電流として変換す
ることができるモータであり、本発明はこの誘導電流を
強制ブレーキ回路中の抵抗によって熱変換してブレーキ
作用を行う発熱制動を行うものである。
ネルギーをステータ側のコイルに誘導電流として変換す
ることができるモータであり、本発明はこの誘導電流を
強制ブレーキ回路中の抵抗によって熱変換してブレーキ
作用を行う発熱制動を行うものである。
【００１３】本発明の第１の実施態様は、強制ブレーキ
回路はモータへの印加電圧が設定電圧以下の場合に、ブ
ラシレス直流モータと抵抗とを直列接続するリレー回路
を備えるものであり、これによって、ブラシレス直流モ
ータのエネルギーを熱変換する発熱制動を行うことがで
きる。
回路はモータへの印加電圧が設定電圧以下の場合に、ブ
ラシレス直流モータと抵抗とを直列接続するリレー回路
を備えるものであり、これによって、ブラシレス直流モ
ータのエネルギーを熱変換する発熱制動を行うことがで
きる。
【００１４】本発明の第２の実施態様は、強制ブレーキ
回路は制御回路側への回生電力以上の電力分を抵抗に流
す電流制動手段を備え、これによって、回生制動と発熱
制動とを行うことができる。
回路は制御回路側への回生電力以上の電力分を抵抗に流
す電流制動手段を備え、これによって、回生制動と発熱
制動とを行うことができる。
【００１５】本発明の第３の実施態様は、磁気軸受制御
回路を駆動するバックアップバッテリーを備えるもので
あり、これによって、強制ブレーキ回路の動作時におい
ても回転軸の磁気浮上制御を行うことができる。
回路を駆動するバックアップバッテリーを備えるもので
あり、これによって、強制ブレーキ回路の動作時におい
ても回転軸の磁気浮上制御を行うことができる。
【００１６】本発明の第４の実施態様は、磁気軸受制御
回路をブラシレス直流モータを発電機として使用して得
られる電力により駆動するものである。
回路をブラシレス直流モータを発電機として使用して得
られる電力により駆動するものである。
【００１７】電源から電力が正常に供給されている場合
には、モータは磁気軸受回路の制御によって駆動される
磁気軸受手段によって磁気浮上制御されている。電源異
常が発生すると、モータへの電源からの駆動電力の供給
が停止する。モータは慣性力により回転を持続し、逆に
発電機として作用し電力を発生する。回転数が高く発生
電力が充分なときには、磁気軸受制御回路はこの発生電
力により駆動される。回転数が低下し発生電力が不充分
となると、磁気軸受制御回路は磁気浮上制御を停止す
る。
には、モータは磁気軸受回路の制御によって駆動される
磁気軸受手段によって磁気浮上制御されている。電源異
常が発生すると、モータへの電源からの駆動電力の供給
が停止する。モータは慣性力により回転を持続し、逆に
発電機として作用し電力を発生する。回転数が高く発生
電力が充分なときには、磁気軸受制御回路はこの発生電
力により駆動される。回転数が低下し発生電力が不充分
となると、磁気軸受制御回路は磁気浮上制御を停止す
る。
【００１８】このとき、強制ブレーキ回路の抵抗とモー
タとを直列接続することにより、モータに流れる電流を
抵抗により熱に変換して発熱制動を行う。これによっ
て、回転軸の減速を短時間化する。
タとを直列接続することにより、モータに流れる電流を
抵抗により熱に変換して発熱制動を行う。これによっ
て、回転軸の減速を短時間化する。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照しながら詳細に説明する。 （本発明の実施の形態の構成）図１は本発明の磁気軸受
装置の一実施の形態の概略ブロック図である。図１に示
す構成は、前記図９に示した構成とほぼ同様であるが、
ブレーキ制御回路８に代えて強制ブレーキ回路３を備え
た点、モータとしてブラシレス直流モータ１１を用いる
点、インダクションモータ１６からブラシレス直流モー
タ１１への変更に伴って回転センサ１７をホールセンサ
１２に変更する点等の構成において相違している。
参照しながら詳細に説明する。 （本発明の実施の形態の構成）図１は本発明の磁気軸受
装置の一実施の形態の概略ブロック図である。図１に示
す構成は、前記図９に示した構成とほぼ同様であるが、
ブレーキ制御回路８に代えて強制ブレーキ回路３を備え
た点、モータとしてブラシレス直流モータ１１を用いる
点、インダクションモータ１６からブラシレス直流モー
タ１１への変更に伴って回転センサ１７をホールセンサ
１２に変更する点等の構成において相違している。
【００２０】図１において、インバータ回路４は、交流
電源に接続された整流回路１、平滑コンデンサ、および
安定化電源２から得られる直流電圧の位相を制御してブ
ラシレス直流モータ１１に印加しており、このインバー
タ回路４は、ホールセンサ１２の検出信号を入力するイ
ンバータ制御回路５から制御信号を受けモータ制御を行
う。なお、ブラシレス直流モータ１１の永久磁石の回転
位置を検出するために、回転センサ１７からホールセン
サ１２に変更している。また、ブラシレス直流モータ１
１の回転軸を支持する磁気軸受手段の電磁石１４は、変
位センサ１３からの軸変位信号を入力し制御信号を出力
する磁気軸受制御回路６によって制御される。インバー
タ制御回路５および磁気軸受制御回路６を駆動する電力
は、直流／直流変換回路７を介して得られる直流電圧に
より供給される。
電源に接続された整流回路１、平滑コンデンサ、および
安定化電源２から得られる直流電圧の位相を制御してブ
ラシレス直流モータ１１に印加しており、このインバー
タ回路４は、ホールセンサ１２の検出信号を入力するイ
ンバータ制御回路５から制御信号を受けモータ制御を行
う。なお、ブラシレス直流モータ１１の永久磁石の回転
位置を検出するために、回転センサ１７からホールセン
サ１２に変更している。また、ブラシレス直流モータ１
１の回転軸を支持する磁気軸受手段の電磁石１４は、変
位センサ１３からの軸変位信号を入力し制御信号を出力
する磁気軸受制御回路６によって制御される。インバー
タ制御回路５および磁気軸受制御回路６を駆動する電力
は、直流／直流変換回路７を介して得られる直流電圧に
より供給される。
【００２１】安定化電源２とインバータ回路４との間に
は、電源に対して抵抗３１と電流制御素子３２を直列接
続し、該電流制御素子３２に並列にリレー３３を並列接
続すした強制ブレーキ回路３が設けられる。
は、電源に対して抵抗３１と電流制御素子３２を直列接
続し、該電流制御素子３２に並列にリレー３３を並列接
続すした強制ブレーキ回路３が設けられる。
【００２２】（本発明の実施の形態の作用）モータが通
常回転を行う場合には、電源からの交流電力を整流回路
１、平滑コンデンサ、および安定化電源２によって直流
電圧を得、この直流電圧をインバータ回路４によって位
相制御してブラシレス直流モータ１１に供給し駆動を行
う。磁気軸受制御回路６は、磁気軸受手段の電磁石１４
に制御信号を送り、回転軸を磁気浮上制御する。このと
き、インバータ制御回路５および磁気軸受制御回路６
は、直流／直流変換回路７を通して得られる安定化電源
からの直流電圧によって駆動される。
常回転を行う場合には、電源からの交流電力を整流回路
１、平滑コンデンサ、および安定化電源２によって直流
電圧を得、この直流電圧をインバータ回路４によって位
相制御してブラシレス直流モータ１１に供給し駆動を行
う。磁気軸受制御回路６は、磁気軸受手段の電磁石１４
に制御信号を送り、回転軸を磁気浮上制御する。このと
き、インバータ制御回路５および磁気軸受制御回路６
は、直流／直流変換回路７を通して得られる安定化電源
からの直流電圧によって駆動される。
【００２３】次に、電源異常により非常停止する場合の
モータ制動について説明する。以下、図３の本発明の実
施の形態の第１の制動作用を説明するフローチャート、
図４の強制ブレーキ回路の動作を説明する図、および図
５の回転軸の回転数の時間変化を示す図を用いて、モー
タ制動の第１の制動作用について説明する。
モータ制動について説明する。以下、図３の本発明の実
施の形態の第１の制動作用を説明するフローチャート、
図４の強制ブレーキ回路の動作を説明する図、および図
５の回転軸の回転数の時間変化を示す図を用いて、モー
タ制動の第１の制動作用について説明する。
【００２４】インバータ制御回路５および磁気軸受制御
回路６は、直流／直流変換回路７を通して電源から電力
供給を受け通常回転を行う。図５中の区間Ａはこの通常
回転状態を示している（ステップＳ１）。
回路６は、直流／直流変換回路７を通して電源から電力
供給を受け通常回転を行う。図５中の区間Ａはこの通常
回転状態を示している（ステップＳ１）。
【００２５】電源異常等により電源側からの電力の供給
は停止すると、電源電圧が低下し、モータ１１側は電圧
を誘導して逆に発電機として作用する。インバータ制御
回路５および磁気軸受制御回路６は電源に代わってモー
タ側から電力供給を受ける。この電圧がインバータ制御
回路５および磁気軸受制御回路６の駆動に充分な電圧で
ある場合には、この電力によってモータ制御および磁気
浮上制御を行う。（ステップＳ２，３）。
は停止すると、電源電圧が低下し、モータ１１側は電圧
を誘導して逆に発電機として作用する。インバータ制御
回路５および磁気軸受制御回路６は電源に代わってモー
タ側から電力供給を受ける。この電圧がインバータ制御
回路５および磁気軸受制御回路６の駆動に充分な電圧で
ある場合には、この電力によってモータ制御および磁気
浮上制御を行う。（ステップＳ２，３）。
【００２６】図５中の区間Ｂは、このときの回転軸の回
転状態を示している。区間Ｂにおける制動は、回生制動
と発熱制動により行われる。図４（ａ）は区間Ｂにおけ
る強制ブレーキ回路３の動作を示している。区間Ｂで
は、強制ブレーキ回路３中のリレー３３はオフし、電流
制御素子３２のみが駆動される。インバータ制御回路５
は、モータ側から発電される電力をモータ側と強制ブレ
ーキ回路３側に分流する。モータ側に戻すことによって
回生制動が行われ、強制ブレーキ回路３に抵抗３１に流
すことによって発熱制動が行われる。この分流は、強制
ブレーキ回路３中の電流制御素子３２により行われ、モ
ータ側に戻す分を超えた電力が抵抗３１に流れるよう制
御が行われる（ステップＳ４）。
転状態を示している。区間Ｂにおける制動は、回生制動
と発熱制動により行われる。図４（ａ）は区間Ｂにおけ
る強制ブレーキ回路３の動作を示している。区間Ｂで
は、強制ブレーキ回路３中のリレー３３はオフし、電流
制御素子３２のみが駆動される。インバータ制御回路５
は、モータ側から発電される電力をモータ側と強制ブレ
ーキ回路３側に分流する。モータ側に戻すことによって
回生制動が行われ、強制ブレーキ回路３に抵抗３１に流
すことによって発熱制動が行われる。この分流は、強制
ブレーキ回路３中の電流制御素子３２により行われ、モ
ータ側に戻す分を超えた電力が抵抗３１に流れるよう制
御が行われる（ステップＳ４）。
【００２７】回転軸の減速が進み、発電される電圧がイ
ンバータ制御回路５および磁気軸受制御回路６の駆動に
充分な電圧より低下すると（ステップＳ２）、インバー
タ制御回路５および磁気軸受制御回路６は駆動電力の供
給がなくなるため、インバータ制御および磁気浮上制御
を停止する（ステップＳ５）。図５中の区間Ｃはこのと
きの回転軸の回転状態を示している。このとき、強制ブ
レーキ回路３のリレー３３がオンしてモータと抵抗３１
とは直列接続され、モータ側に誘導される電流は抵抗３
１に流れて熱に変換され、この発熱制動によって制動作
用が行われる。図４（ｂ）はこのときの強制ブレーキ回
路における電流の流れを示している（ステップＳ６）。
また、このとき、回転軸は磁気浮上制御が停止している
ため保護ベアリング１５によって支持され、この摩擦に
よる制動も受けることになる。
ンバータ制御回路５および磁気軸受制御回路６の駆動に
充分な電圧より低下すると（ステップＳ２）、インバー
タ制御回路５および磁気軸受制御回路６は駆動電力の供
給がなくなるため、インバータ制御および磁気浮上制御
を停止する（ステップＳ５）。図５中の区間Ｃはこのと
きの回転軸の回転状態を示している。このとき、強制ブ
レーキ回路３のリレー３３がオンしてモータと抵抗３１
とは直列接続され、モータ側に誘導される電流は抵抗３
１に流れて熱に変換され、この発熱制動によって制動作
用が行われる。図４（ｂ）はこのときの強制ブレーキ回
路における電流の流れを示している（ステップＳ６）。
また、このとき、回転軸は磁気浮上制御が停止している
ため保護ベアリング１５によって支持され、この摩擦に
よる制動も受けることになる。
【００２８】したがって、区間Ｃでは、抵抗による発熱
制動と保護ベアリングによる摩擦制動によって、速やか
な減速が行われることになる。
制動と保護ベアリングによる摩擦制動によって、速やか
な減速が行われることになる。
【００２９】次に、モータ制動の第２の制動作用につい
て説明する。図６は本発明の実施の形態の第２の制動作
用を説明するフローチャート、図８は回転軸の回転数の
時間変化を示す図である。
て説明する。図６は本発明の実施の形態の第２の制動作
用を説明するフローチャート、図８は回転軸の回転数の
時間変化を示す図である。
【００３０】インバータ制御回路５および磁気軸受制御
回路６は、直流／直流変換回路７を通して電源から電力
供給を受け通常回転を行う。図８中の区間Ａはこの通常
回転状態を示している（ステップＳ１１）。
回路６は、直流／直流変換回路７を通して電源から電力
供給を受け通常回転を行う。図８中の区間Ａはこの通常
回転状態を示している（ステップＳ１１）。
【００３１】電源異常等により電源側からの電力の供給
は停止すると、インバータ制御回路５および磁気軸受制
御回路６は電源側から電力の供給を受けることができな
いため、図示しないバックアップバッテリーから電力の
供給を受け、これによって、インバータ制御および磁気
浮上制御を行う（ステップＳ１２）。
は停止すると、インバータ制御回路５および磁気軸受制
御回路６は電源側から電力の供給を受けることができな
いため、図示しないバックアップバッテリーから電力の
供給を受け、これによって、インバータ制御および磁気
浮上制御を行う（ステップＳ１２）。
【００３２】モータ側で発電する電圧が回生制動を行う
ことができる電圧である場合（図８中の区間Ｂ）には、
前記ステップＳ４と同様に回生制動と発熱制動とによっ
て、回転軸の制動を行う（ステップＳ１３，１４）。
ことができる電圧である場合（図８中の区間Ｂ）には、
前記ステップＳ４と同様に回生制動と発熱制動とによっ
て、回転軸の制動を行う（ステップＳ１３，１４）。
【００３３】回転軸の減速が進み、発電する電圧が回生
制動を行うことができる電圧以下となると（ステップＳ
１３）、インバータ制御回路５は強制ブレーキ回路３の
リレー３３をオンとして抵抗３１をモータに直列接続
し、抵抗３１による発熱制動を行う（ステップＳ１
５）。図８中の区間Ｃはこのときの回転状態を示してお
り、インバータ制御回路５および磁気軸受制御回路６は
バックアップバッテリーによって駆動されてモータ制御
および磁気浮上制御を引続き続行する。
制動を行うことができる電圧以下となると（ステップＳ
１３）、インバータ制御回路５は強制ブレーキ回路３の
リレー３３をオンとして抵抗３１をモータに直列接続
し、抵抗３１による発熱制動を行う（ステップＳ１
５）。図８中の区間Ｃはこのときの回転状態を示してお
り、インバータ制御回路５および磁気軸受制御回路６は
バックアップバッテリーによって駆動されてモータ制御
および磁気浮上制御を引続き続行する。
【００３４】したがって、区間Ｃでは、磁気浮上制御に
よって非接触に状態で回転するとともに、抵抗による発
熱制動によって減速が行われることになる。
よって非接触に状態で回転するとともに、抵抗による発
熱制動によって減速が行われることになる。
【００３５】この第２の制動作用では、電源異常時にお
いて保護ベアリングによる回転軸の支持を行わないた
め、保護ベアリングの劣化を減少させる効果が大とな
る。
いて保護ベアリングによる回転軸の支持を行わないた
め、保護ベアリングの劣化を減少させる効果が大とな
る。
【００３６】次に、モータ制動の第３の制動作用につい
て説明する。図７は本発明の実施の形態の第３の制動作
用を説明するフローチャートである。
て説明する。図７は本発明の実施の形態の第３の制動作
用を説明するフローチャートである。
【００３７】第３の制動作用は、モータ制御および磁気
浮上制御の駆動電力を、発電電力とバックアップバッテ
リーとを切り換えて供給するものである。インバータ制
御回路５および磁気軸受制御回路６は、直流／直流変換
回路７を通して電源から電力供給を受け通常回転を行
う。図８中の区間Ａはこの通常回転状態を示している
（ステップＳ２１）。
浮上制御の駆動電力を、発電電力とバックアップバッテ
リーとを切り換えて供給するものである。インバータ制
御回路５および磁気軸受制御回路６は、直流／直流変換
回路７を通して電源から電力供給を受け通常回転を行
う。図８中の区間Ａはこの通常回転状態を示している
（ステップＳ２１）。
【００３８】電源異常等により電源側からの電力の供給
は停止すると、インバータ制御回路５および磁気軸受制
御回路６は電源側から電力の供給を受けることができな
いため、モータ１１側を発電機として使用して得られる
電力を用いて駆動する。この電圧がインバータ制御回路
５および磁気軸受制御回路６の駆動に充分な電圧である
場合には、この電力によってモータ制御および磁気浮上
制御を行う。（ステップＳ２２，２３）。この区間Ｂに
おいては、前記ステップＳ４と同様に回生制動と発熱制
動とによって回転軸の制動を行う（ステップＳ２４）。
は停止すると、インバータ制御回路５および磁気軸受制
御回路６は電源側から電力の供給を受けることができな
いため、モータ１１側を発電機として使用して得られる
電力を用いて駆動する。この電圧がインバータ制御回路
５および磁気軸受制御回路６の駆動に充分な電圧である
場合には、この電力によってモータ制御および磁気浮上
制御を行う。（ステップＳ２２，２３）。この区間Ｂに
おいては、前記ステップＳ４と同様に回生制動と発熱制
動とによって回転軸の制動を行う（ステップＳ２４）。
【００３９】回転軸の減速が進み、発電される電圧がイ
ンバータ制御回路５および磁気軸受制御回路６の駆動に
充分な電圧より低下すると（ステップＳ２２）、インバ
ータ制御回路５および磁気軸受制御回路６は、図示しな
いバックアップバッテリーから電力の供給を受け、これ
によって、モータ制御および磁気浮上制御を行う（ステ
ップＳ２５）。さらに、インバータ制御回路５は強制ブ
レーキ回路３のリレー３３をオンとして抵抗３１をモー
タに直列接続し、抵抗３１による発熱制動を行う。図８
中の区間Ｃはこのときの回転状態を示している（ステッ
プＳ２６）。
ンバータ制御回路５および磁気軸受制御回路６の駆動に
充分な電圧より低下すると（ステップＳ２２）、インバ
ータ制御回路５および磁気軸受制御回路６は、図示しな
いバックアップバッテリーから電力の供給を受け、これ
によって、モータ制御および磁気浮上制御を行う（ステ
ップＳ２５）。さらに、インバータ制御回路５は強制ブ
レーキ回路３のリレー３３をオンとして抵抗３１をモー
タに直列接続し、抵抗３１による発熱制動を行う。図８
中の区間Ｃはこのときの回転状態を示している（ステッ
プＳ２６）。
【００４０】したがって、区間Ｃでは、磁気浮上制御に
よって非接触に状態で回転するとともに、抵抗による発
熱制動によって減速が行われることになる。
よって非接触に状態で回転するとともに、抵抗による発
熱制動によって減速が行われることになる。
【００４１】この第３の制動作用では、第２の制動作用
と同様に保護ベアリングの劣化を減少させる効果が大と
なるとともに、第２の制動作用と比較してバックアップ
バッテリーの使用時間が短時間であるため、バックアッ
プバッテリーを小容量とすることができる。
と同様に保護ベアリングの劣化を減少させる効果が大と
なるとともに、第２の制動作用と比較してバックアップ
バッテリーの使用時間が短時間であるため、バックアッ
プバッテリーを小容量とすることができる。
【００４２】なお、強制ブレーキ回路中のリレーに代え
て、電力が供給されない状態においてもオン状態を保持
する素子を使用することができる。
て、電力が供給されない状態においてもオン状態を保持
する素子を使用することができる。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電源異常の発生時における回転軸の減速を短時間化する
ことができる磁気軸受装置を提供することができる。
電源異常の発生時における回転軸の減速を短時間化する
ことができる磁気軸受装置を提供することができる。
【図１】本発明の磁気軸受装置の一実施の形態の概略ブ
ロック図である。
ロック図である。
【図２】ターボ分子ポンプの概略図である。
【図３】本発明の実施の形態の第１の制動作用を説明す
るフローチャートである。
るフローチャートである。
【図４】本発明の強制ブレーキ回路の動作を説明する図
である。
である。
【図５】本発明の実施の形態の回転軸の回転数の時間変
化を示す図である。
化を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態の第２の制動作用を説明す
るフローチャートである。
るフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態の第３の制動作用を説明す
るフローチャートである。
るフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態の回転軸の回転数の時間変
化を示す図である。
化を示す図である。
【図９】従来の磁気軸受装置の概略ブロック図である。
【図１０】従来の磁気軸受装置における減速状態を説明
する概略図である。
する概略図である。
１…整流回路、２…安定化電源、３…強制ブレーキ回
路、４…インバータ回路、５…インバータ制御回路、６
…磁気軸受制御回路、７…直流／直流変換回路、８…ブ
レーキ制御回路、１１…ブラシレス直流モータ、１２…
ホールセンサ、１３…変位センサ、１４…電磁石、１５
…保護ベアリング、１６…インダクションモータ、１７
…回転センサ、３１…抵抗、３２…電流制御素子、３３
…リレー。
路、４…インバータ回路、５…インバータ制御回路、６
…磁気軸受制御回路、７…直流／直流変換回路、８…ブ
レーキ制御回路、１１…ブラシレス直流モータ、１２…
ホールセンサ、１３…変位センサ、１４…電磁石、１５
…保護ベアリング、１６…インダクションモータ、１７
…回転センサ、３１…抵抗、３２…電流制御素子、３３
…リレー。
Claims (1)
- 【請求項１】 回転軸を回転駆動するブラシレス直流モ
ータと、回転軸を磁気浮上させる磁気軸受手段と、磁気
軸受手段を制御する磁気軸受制御回路と、磁気軸受異常
時に回転軸を支持する保護ベアリングと、電源異常時に
ブラシレス直流モータと直列接続する抵抗を含む強制ブ
レーキ回路と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 |
|---|---|---|---|
| JP22371995A JP3677826B2 (ja) | 1995-08-31 | 1995-08-31 | 磁気軸受装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22371995A JP3677826B2 (ja) | 1995-08-31 | 1995-08-31 | 磁気軸受装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0968222A true JPH0968222A (ja) | 1997-03-11 |
| JP3677826B2 JP3677826B2 (ja) | 2005-08-03 |
Family
ID=16802611
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22371995A Expired - Fee Related JP3677826B2 (ja) | 1995-08-31 | 1995-08-31 | 磁気軸受装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3677826B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001017096A1 (en) * | 1999-08-31 | 2001-03-08 | Eskom | The protection of an electricity generator |
| US6538403B2 (en) | 2000-01-07 | 2003-03-25 | Black & Decker Inc. | Brushless DC motor sensor control system and method |
| KR100502084B1 (ko) * | 2002-12-03 | 2005-07-18 | 삼성환경주식회사 | 자기 부상식 단단 터보형 공기 송풍기 |
| US6975050B2 (en) | 2000-01-07 | 2005-12-13 | Black & Decker Inc. | Brushless DC motor |
| US7058291B2 (en) | 2000-01-07 | 2006-06-06 | Black & Decker Inc. | Brushless DC motor |
| JP2008146159A (ja) * | 2006-12-06 | 2008-06-26 | Kanto Seiki Kk | 圧力流体の圧力制御供給システム |
| JP2017535226A (ja) * | 2014-08-21 | 2017-11-24 | ジョンソン コントロールズ テクノロジー カンパニーＪｏｈｎｓｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｍｐａｎｙ | バッテリー監視システム |
| JP2022079283A (ja) * | 2020-11-16 | 2022-05-26 | 株式会社島津製作所 | 真空ポンプおよび真空ポンプ用コントローラ |
| EP4164113A1 (en) * | 2021-10-05 | 2023-04-12 | Carrier Corporation | Motor braking for air conditioning system |
-
1995
- 1995-08-31 JP JP22371995A patent/JP3677826B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001017096A1 (en) * | 1999-08-31 | 2001-03-08 | Eskom | The protection of an electricity generator |
| US6538403B2 (en) | 2000-01-07 | 2003-03-25 | Black & Decker Inc. | Brushless DC motor sensor control system and method |
| US6975050B2 (en) | 2000-01-07 | 2005-12-13 | Black & Decker Inc. | Brushless DC motor |
| US7058291B2 (en) | 2000-01-07 | 2006-06-06 | Black & Decker Inc. | Brushless DC motor |
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| JP2008146159A (ja) * | 2006-12-06 | 2008-06-26 | Kanto Seiki Kk | 圧力流体の圧力制御供給システム |
| JP2017535226A (ja) * | 2014-08-21 | 2017-11-24 | ジョンソン コントロールズ テクノロジー カンパニーＪｏｈｎｓｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｍｐａｎｙ | バッテリー監視システム |
| JP2022079283A (ja) * | 2020-11-16 | 2022-05-26 | 株式会社島津製作所 | 真空ポンプおよび真空ポンプ用コントローラ |
| EP4164113A1 (en) * | 2021-10-05 | 2023-04-12 | Carrier Corporation | Motor braking for air conditioning system |
| US12018875B2 (en) | 2021-10-05 | 2024-06-25 | Carrier Corporation | Motor braking for air conditioning system |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3677826B2 (ja) | 2005-08-03 |
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