JPH11287248A - Control type magnetic bearing - Google Patents

Control type magnetic bearing

Info

Publication number
JPH11287248A
JPH11287248A JP10091695A JP9169598A JPH11287248A JP H11287248 A JPH11287248 A JP H11287248A JP 10091695 A JP10091695 A JP 10091695A JP 9169598 A JP9169598 A JP 9169598A JP H11287248 A JPH11287248 A JP H11287248A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
control
value
current value
electromagnet
electromagnets
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10091695A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Manabu Taniguchi
学 谷口
Hirotomo Kamiyama
拓知 上山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koyo Seiko Co Ltd
Original Assignee
Koyo Seiko Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koyo Seiko Co Ltd filed Critical Koyo Seiko Co Ltd
Priority to JP10091695A priority Critical patent/JPH11287248A/en
Publication of JPH11287248A publication Critical patent/JPH11287248A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • F16C32/0444Details of devices to control the actuation of the electromagnets
    • F16C32/0451Details of controllers, i.e. the units determining the power to be supplied, e.g. comparing elements, feedback arrangements with P.I.D. control
    • F16C32/0455Details 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]
    • 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
    • F16C32/0444Details of devices to control the actuation of the electromagnets
    • F16C32/0457Details of the power supply to the electromagnets
    • 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
    • F16C2360/00Engines or pumps
    • F16C2360/44Centrifugal pumps
    • F16C2360/45Turbo-molecular pumps

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To restrict an exciting current flowing into a power amplifier and an electromagnet, making them protectable, and also to simplify the structure of an electromagnet controlling means into inexpensiveness. SOLUTION: This control type magnetic bearing unit is equipped with a magnetic bearing 4 having a pair of electromagnets 2 and 3 noncontactually supporting a rotator 1 at a target position in holding it between both sides in the controlling axial direction, a position detecting device 5 detecting the position of the rotator 1, and an electromagnet control unit 23 controlling an exciting current to be fed to the electromagnets 2 and 3 on the basis of a position detecting signal out of this position detecting device 5, respectively. In this constitution, this electromagnet control unit 23 is equipped with a digital signal processor 17 capable of a software program, and in turn, this digital signal processor 17 is equipped with two limiting means 27 and 28 for limiting a exciting current value to these electromagnets 2 and 3.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、たとえばターボ
分子ポンプなどに使用され、回転体を磁気軸受により磁
気浮上させて所定の目標位置に非接触支持する制御型磁
気軸受装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control type magnetic bearing device which is used in, for example, a turbo-molecular pump and the like, in which a rotating body is magnetically levitated by a magnetic bearing and is supported at a predetermined target position in a non-contact manner.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の制御型磁気軸受装置として、1
組のアキシアル磁気軸受と2組のラジアル磁気軸受とで
回転体を非接触支持するものが知られている。アキシア
ル磁気軸受は、回転体を1つのアキシアル制御軸(軸方
向の制御軸)方向の両側から挟むように配置された1対
の電磁石を備えている。各ラジアル磁気軸受は、互いに
直交する2つのラジアル制御軸(径方向の制御軸)のそ
れぞれについて、回転体をラジアル制御軸方向の両側か
ら挟むように配置された1対の電磁石を備えている。各
磁気軸受における各制御軸方向の1対の電磁石には、電
磁石制御装置から励磁電流が供給される。電磁石制御装
置は、1つの制御軸方向の回転体の位置を検出する位置
検出装置からの位置検出信号に基づいて、その制御軸方
向の1対の電磁石に供給する励磁電流を制御するもので
あり、1対の電磁石に供給される励磁電流は、一定のバ
イアス電流に対して、位置検出信号に応じて変化する制
御電流を加算および減算したものである。つまり、1対
の電磁石の一方に供給される励磁電流は、バイアス電流
に制御電流を加算したものであり、他方に供給される励
磁電流は、バイアス電流から制御電流を減算したもので
ある。そして、電磁石制御装置は、位置検出信号に基づ
いて1対の電磁石に対する制御電流値を演算し、一定の
バイアス電流値と上記制御電流値を加算した値を一方の
電磁石に対する励磁電流値とし、上記バイアス電流値か
ら上記制御電流値を減算した値を他方の電磁石に対する
励磁電流値とする。
2. Description of the Related Art As a control type magnetic bearing device of this kind, there is a 1
There is known a set of axial magnetic bearings and two sets of radial magnetic bearings that support a rotating body in a non-contact manner. The axial magnetic bearing is provided with a pair of electromagnets arranged so as to sandwich the rotating body from both sides in one axial control axis (axial control axis) direction. Each radial magnetic bearing is provided with a pair of electromagnets arranged so as to sandwich the rotating body from both sides in the radial control axis direction for each of two radial control axes (radial control axes) orthogonal to each other. An exciting current is supplied from an electromagnet controller to a pair of electromagnets in each control axis direction in each magnetic bearing. The electromagnet control device controls an excitation current supplied to a pair of electromagnets in the control axis direction based on a position detection signal from a position detection device that detects the position of the rotating body in one control axis direction. The excitation current supplied to the pair of electromagnets is obtained by adding and subtracting a constant bias current to a control current that changes according to a position detection signal. That is, the exciting current supplied to one of the pair of electromagnets is obtained by adding the control current to the bias current, and the exciting current supplied to the other is obtained by subtracting the control current from the bias current. Then, the electromagnet control device calculates a control current value for the pair of electromagnets based on the position detection signal, and sets a value obtained by adding a constant bias current value and the control current value as an excitation current value for one electromagnet. A value obtained by subtracting the control current value from the bias current value is set as an exciting current value for the other electromagnet.

【0003】図1は、回転体(1)を1つのラジアル制御
軸方向に非接触支持する1対の電磁石(2)(3)を有するラ
ジアル磁気軸受(4)、回転体(1)の上記制御軸方向の位置
を検出する位置検出装置(5)、および位置検出装置(5)の
出力信号である位置検出信号に基づいて電磁石(2)(3)に
供給する励磁電流を制御する従来の電磁石制御装置(6)
の1例を示している。
FIG. 1 shows a radial magnetic bearing (4) having a pair of electromagnets (2) and (3) for supporting a rotating body (1) in one radial control axis direction in a non-contact manner. A position detection device (5) for detecting a position in the control axis direction, and a conventional method for controlling an excitation current supplied to the electromagnets (2) and (3) based on a position detection signal output from the position detection device (5). Electromagnet controller (6)
Is shown.

【0004】1対の電磁石(2)(3)は、回転体(1)を上記
制御軸方向の両側から挟むように配置され、制御装置
(6)から供給される励磁電流により回転体(1)を上記制御
軸方向の反対側に吸引して非接触支持するようになって
いる。
A pair of electromagnets (2) and (3) are arranged so as to sandwich the rotating body (1) from both sides in the control axis direction, and a control device is provided.
The rotating body (1) is attracted to the opposite side in the control axis direction by the excitation current supplied from (6) and is supported in a non-contact manner.

【0005】位置検出装置(5)は、回転体(1)を上記制御
軸方向の両側から挟むように配置された1対の位置セン
サ(7)(8)と減算器(9)を備えている。各位置センサ(7)
(8)は回転体(1)との空隙(ギャップ)の大きさに比例し
た信号を出力するものであり、減算器(9)は、1対の位
置センサ(7)(8)の一方の出力信号から他方の出力信号を
減算することにより、回転体(1)の上記制御軸方向の目
標位置に対す位置(変位)に比例した位置検出信号を制
御装置(6)に出力する。
The position detecting device (5) includes a pair of position sensors (7) and (8) and a subtractor (9) arranged so as to sandwich the rotating body (1) from both sides in the control axis direction. I have. Each position sensor (7)
(8) is for outputting a signal proportional to the size of a gap with the rotating body (1), and the subtracter (9) is provided with one of the pair of position sensors (7) and (8). By subtracting the other output signal from the output signal, a position detection signal proportional to the position (displacement) of the rotating body (1) with respect to the target position in the control axis direction is output to the control device (6).

【0006】電磁石制御装置(6)は、制御電流演算部(1
0)、加算器(11)、減算器(12)および2つの電力増幅器(1
3)(14)を備えている。
[0006] The electromagnet controller (6) includes a control current calculator (1).
0), an adder (11), a subtractor (12) and two power amplifiers (1
3) (14) is provided.

【0007】位置検出装置(5)からの位置検出信号ΔX
は制御電流演算部(10)に入力し、制御電流演算部(10)
は、たとえばPID演算により、電磁石(2)(3)に対する
制御電流値Icを演算する。制御電流演算部(10)から出
力される制御電流値Icは、加算器(11)および減算器(1
2)に供給される。加算器(11)および減算器(12)には、制
御電流値Icの他に、一定のバイアス電流値Ioが入力し
ている。バイアス電流値Ioは、たとえば、ポテンショ
メータを調整することにより、所定の正の値に設定され
ている。加算器(11)は、バイアス電流値Ioと制御電流
値Icを加算し、その結果得られた信号(Io+Ic)を
第1の励磁電流信号として第1の電力増幅器(13)に供給
する。第1の電力増幅器(13)は、第1の励磁電流信号
(Io+Ic)を増幅し、これに比例する励磁電流を第1
の電磁石(2)に供給する。減算器(12)は、バイアス電流
値Ioから制御電流値Icを減算し、その結果得られた信
号(Io−Ic)を第2の励磁電流信号として第2の電力
増幅器(14)に供給する。第2の電力増幅器(14)は、第2
の励磁電流信号(Io−Ic)を増幅し、これに比例する
励磁電流を第2の電磁石(3)に供給する。その結果、回
転体(1)が上記制御軸方向の目標位置に支持される。
The position detection signal ΔX from the position detection device (5)
Is input to the control current calculation unit (10), and the control current calculation unit (10)
Calculates the control current value Ic for the electromagnets (2) and (3) by, for example, PID calculation. The control current value Ic output from the control current calculation unit (10) is calculated by the adder (11) and the subtractor (1).
Supplied to 2). A constant bias current value Io is input to the adder (11) and the subtractor (12) in addition to the control current value Ic. The bias current value Io is set to a predetermined positive value by adjusting a potentiometer, for example. The adder (11) adds the bias current value Io and the control current value Ic, and supplies a signal (Io + Ic) obtained as a first excitation current signal to the first power amplifier (13). The first power amplifier (13) amplifies the first exciting current signal (Io + Ic) and generates an exciting current proportional to the first exciting current signal (Io + Ic).
To the electromagnet (2). The subtractor (12) subtracts the control current value Ic from the bias current value Io, and supplies the resulting signal (Io-Ic) as a second excitation current signal to the second power amplifier (14). . The second power amplifier (14)
, And supplies an exciting current proportional to this to the second electromagnet (3). As a result, the rotating body (1) is supported at the target position in the control axis direction.

【0008】上記のような従来の磁気軸受装置は、電磁
石制御装置における制御はアナログPID制御が主であ
り、入力信号(位置検出信号)に対する出力信号(励磁
電流信号)を出力するだけの機能しか備えていないた
め、次のような問題があった。
In the conventional magnetic bearing device as described above, the control in the electromagnet control device is mainly analog PID control, and has only a function of outputting an output signal (excitation current signal) corresponding to an input signal (position detection signal). Since it is not provided, there were the following problems.

【0009】上記のように位置検出装置からの位置検出
信号に応じて電磁石に供給する励磁電流を制御している
ため、位置検出信号の振れ回りが大きくなったとき、あ
るいはその他の異常により位置検出信号がとくに大きく
なったときに、電力増幅器から電磁石に流れる励磁電流
が大きくなる。そこで、従来は、ヒューズや電流制限回
路を付加し、電力増幅器や電磁石に流れる励磁電流があ
る値を越えないように制限して、これらを保護してい
る。このため、ヒューズや電流制限回路などのハードウ
ェアの構成が必要となり、電磁石制御装置の構成が複雑
で、高価なものになる。そして、ヒューズなどを用いた
場合、ヒューズの断線により電磁石の制御が不能になっ
て、回転体がタッチダウンすることがあり、また、修復
も困難である。
Since the exciting current supplied to the electromagnet is controlled in accordance with the position detection signal from the position detection device as described above, the position detection is performed when the whirling of the position detection signal becomes large or other abnormalities. When the signal becomes particularly large, the exciting current flowing from the power amplifier to the electromagnet increases. Therefore, conventionally, a fuse and a current limiting circuit are added to limit the exciting current flowing through the power amplifier and the electromagnet so as not to exceed a certain value to protect them. Therefore, a hardware configuration such as a fuse and a current limiting circuit is required, and the configuration of the electromagnet control device is complicated and expensive. When a fuse or the like is used, the control of the electromagnet becomes impossible due to the disconnection of the fuse, so that the rotating body may touch down, and it is also difficult to repair.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、上
記の問題を解決し、電力増幅器や電磁石に流れる励磁電
流を制限してこれらを保護することができ、しかも電磁
石制御手段の構成が簡単で安価である制御型磁気軸受装
置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems and to protect the power amplifier and the electromagnet by limiting the exciting current flowing through the electromagnet and to simplify the configuration of the electromagnet control means. Another object of the present invention is to provide a control type magnetic bearing device which is inexpensive.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段および発明の効果】この発
明による制御型磁気軸受装置は、回転体を1つの制御軸
方向の両側から挟んで前記制御軸方向の目標位置に非接
触支持する1対の電磁石を有する磁気軸受と、前記回転
体の前記制御軸方向の位置を検出する位置検出手段と、
前記位置検出手段からの位置検出信号に基づいて前記1
対の電磁石に供給する励磁電流を制御する電磁石制御手
段とを備えている制御型磁気軸受装置において、前記電
磁石制御手段が、ソフトウェアプログラムが可能なディ
ジタル処理手段を備え、前記ディジタル処理手段が、前
記各電磁石に対する励磁電流値を制限するための制限手
段を備えていることを特徴とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION A control type magnetic bearing device according to the present invention includes a pair of non-contact supporting members which sandwich a rotating body at a target position in the control axis direction while sandwiching the rotating body from both sides in one control axis direction. A magnetic bearing having an electromagnet, and position detecting means for detecting a position of the rotating body in the control axis direction,
Based on the position detection signal from the position detection means,
A control type magnetic bearing device comprising: an electromagnet control unit for controlling an excitation current supplied to a pair of electromagnets, wherein the electromagnet control unit includes a digital processing unit capable of performing software programming, and the digital processing unit includes It is characterized in that it is provided with limiting means for limiting the exciting current value for each electromagnet.

【0012】ソフトウェアプログラムが可能なディジタ
ル処理手段としては、たとえばMPU(マイクロプロセ
ッサ)、ディジタル信号処理プロセッサなどが使用され
る。ディジタル信号処理プロセッサ(Digital Signal P
rocessor)とは、ディジタル信号を入力してディジタル
信号を出力し、ソフトウェアプログラムが可能で、高速
実時間処理が可能な専用ハードウェアをさす。なお、以
下、これを「DSP」と略すことにする。
As digital processing means capable of performing software programming, for example, an MPU (microprocessor), a digital signal processor, or the like is used. Digital Signal Processor (Digital Signal P)
The term “recessor” refers to dedicated hardware that inputs a digital signal, outputs a digital signal, is software-programmable, and is capable of high-speed real-time processing. Hereinafter, this is abbreviated as “DSP”.

【0013】制限手段は、電磁石に対する励磁電流値を
所定の制限値以下に制限する。励磁電流値の制限値は、
電力増幅器や電磁石の許容電流値以下に設定される。ま
た、ヒューズも用いる場合は、励磁電流値の制限値はヒ
ューズの容量以下に設定される。望ましくは、外部から
励磁電流値の制限値を任意に変更できるようにする。ま
た、望ましくは、制限手段により励磁電流値を制限した
ときには、異常であると判断して、警告を発するように
する。
[0013] The limiting means limits the exciting current value to the electromagnet to a predetermined limit value or less. The limit value of the exciting current value is
It is set to be equal to or less than the allowable current value of the power amplifier or the electromagnet. When a fuse is also used, the limit value of the exciting current value is set to be equal to or less than the capacity of the fuse. Desirably, the limit value of the exciting current value can be arbitrarily changed from outside. Also, preferably, when the exciting current value is limited by the limiting means, it is determined that there is an abnormality, and a warning is issued.

【0014】この発明の制御型磁気軸受装置によれば、
電磁石制御手段のディジタル処理手段の制限手段によ
り、電力増幅器から電磁石に流れる励磁電流を所定の制
限値以下に制限することができ、これによって電力増幅
器や電磁石を保護することができる。しかも、ディジタ
ル処理手段の制限手段がソフトウェアにより励磁電流値
を制限するので、従来のような電流制限回路などのハー
ドウェアの構成を付加する必要がない。このため、電磁
石制御手段の構成が簡単で、安価になる。
According to the control type magnetic bearing device of the present invention,
By the limiting means of the digital processing means of the electromagnet control means, the exciting current flowing from the power amplifier to the electromagnet can be limited to a predetermined limit value or less, thereby protecting the power amplifier and the electromagnet. Moreover, since the limiting means of the digital processing means limits the exciting current value by software, it is not necessary to add a hardware configuration such as a conventional current limiting circuit. Therefore, the configuration of the electromagnet control means is simple and inexpensive.

【0015】たとえば、前記電磁石制御手段が、前記位
置検出手段からの位置検出信号に基づいて前記1対の電
磁石に対する制御電流値を求め、一定のバイアス電流値
に対して前記制御電流値を加算および減算した値を前記
1対の電磁石に対する励磁電流値として出力するもので
あり、前記ディジタル処理手段が、前記制御電流値を求
める制御電流演算手段と、前記制御電流値の絶対値を所
定の値以下にすることにより前記励磁電流値を制限する
前記制限手段とを備えている。
For example, the electromagnet control means obtains a control current value for the pair of electromagnets based on a position detection signal from the position detection means, and adds the control current value to a constant bias current value. Outputting the subtracted value as an exciting current value for the pair of electromagnets, wherein the digital processing means includes a control current calculating means for obtaining the control current value, and an absolute value of the control current value being equal to or less than a predetermined value. And the limiting means for limiting the exciting current value.

【0016】また、たとえば、前記電磁石制御手段が、
前記位置検出手段からの位置検出信号に基づいて前記1
対の電磁石に対する制御電流値を求め、一定のバイアス
電流値に対して前記制御電流値を加算および減算した値
を前記1対の電磁石に対する励磁電流値として出力する
ものであり、前記ディジタル処理手段が、前記制御電流
値を求める制御電流演算手段と、前記励磁電流値を求め
る励磁電流演算手段と、前記励磁電流値を所定の値以下
にすることにより前記励磁電流値を制限する前記制限手
段とを備えている。
Further, for example, the electromagnet control means includes:
Based on the position detection signal from the position detection means,
A control current value for the pair of electromagnets is obtained, and a value obtained by adding and subtracting the control current value to and from a constant bias current value is output as an excitation current value for the pair of electromagnets. A control current calculating means for obtaining the control current value, an exciting current calculating means for obtaining the exciting current value, and the limiting means for limiting the exciting current value by setting the exciting current value to a predetermined value or less. Have.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、図2〜図5を参照して、こ
の発明の実施形態について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0018】図2および図3は、第1実施形態を示して
いる。図2は図1に相当する図面であり、図2におい
て、図1のものと同じ部分には同一の符号を付してい
る。
FIG. 2 and FIG. 3 show the first embodiment. FIG. 2 is a drawing corresponding to FIG. 1. In FIG. 2, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0019】第1実施形態の場合、電磁石制御装置(電
磁石制御手段)(15)は、AD変換器(16)、ディジタル処
理手段としてのDSP(17)、ROM(18)、不揮発性記憶
装置としてのフラッシュメモリ(19)、DA変換器(20)、
ならびに図1の場合と同様の加算器(11)、減算器(12)お
よび2つの電力増幅器(13)(14)を備えている。
In the case of the first embodiment, the electromagnet control device (electromagnet control means) (15) includes an AD converter (16), a DSP (17) as digital processing means, a ROM (18), and a non-volatile storage device. Flash memory (19), DA converter (20),
Further, an adder (11), a subtractor (12), and two power amplifiers (13) and (14) similar to those in FIG. 1 are provided.

【0020】AD変換器(16)、DSP(17)、ROM(1
8)、フラッシュメモリ(19)およびDA変換器(20)は、1
つのDSPボードに設けられている。ROM(16)には、
DSP(17)における処理プログラムなどが格納されてい
る。フラッシュメモリ(19)には、磁気軸受の制御パラメ
ータを記憶した制御パラメータテーブル、後述する制御
電流値の制限値を記憶した制限値テーブルなどが格納さ
れている。
A / D converter (16), DSP (17), ROM (1
8), flash memory (19) and DA converter (20)
Provided on one DSP board. ROM (16) contains
A processing program in the DSP (17) is stored. The flash memory (19) stores a control parameter table that stores control parameters of the magnetic bearing, a limit value table that stores a limit value of a control current value described later, and the like.

【0021】DSP(19)は、機能的には、制御電流演算
手段(21)および制御電流制限手段(22)を備えている。
The DSP (19) functionally includes a control current calculating means (21) and a control current limiting means (22).

【0022】位置検出装置(5)からの位置検出信号は、
AD変換器(16)によりディジタル値に変換され、ディジ
タル値の位置検出信号ΔXがDSP(17)に入力する。制
御電流演算手段(21)は、変位検出信号ΔXに基づいて、
たとえばPID演算により、電磁石(2)(3)に対する制御
電流値を演算する。この制御電流値は、回転体(1)の位
置(変位の方向)によって正負いずれの値もとりうる。
制御電流制限手段(22)は、制御電流値の絶対値を所定の
制限値以下にすることにより励磁電流値を所定の制限値
以下に制限するものであり、制御電流演算手段(21)で演
算された制御電流値を調べ、その絶対値が制限値以下の
場合は、制御電流演算手段(21)で演算された制御電流値
をそのままDA変換器(20)に出力し、上記絶対値が制限
値を越えている場合は、制御電流演算手段(21)で演算さ
れた制御電流値の絶対値を制限値と同じ値にしてDA変
換器(20)に出力する。次に、図3を参照して、制御電流
制限手段(22)における処理をさらに詳しく説明する。図
3は制御電流制限手段(22)の入力値と出力値との関係を
示しており、横軸が入力値、縦軸が出力値を表わしてい
る。また、正側の制限値と負側の制限値の絶対値は互い
に等しい。図3より明らかなように、入力値が正側の制
限値以下で負側の制限値以上の場合は、入力値がそのま
ま出力値となる。入力値が正側の制限値より大きい場合
は、この正側の制限値を出力値とし、入力値が負側の制
限値より小さい場合は、この負側の制限値を出力値とす
る。その結果、上記のように、DA変換器(20)に出力さ
れる制御電流値の絶対値が制限値以下に制限される。制
御電流制限手段(22)から出力される制御電流値はDA変
換器(20)によりアナログ値に変換されて、このアナログ
値の制御電流値Icが加算器(11)および減算器(12)に供
給される。後は、図1の場合と同じである。
The position detection signal from the position detection device (5) is
The digital value is converted into a digital value by the AD converter (16), and the digital value position detection signal ΔX is input to the DSP (17). The control current calculating means (21) calculates the control current based on the displacement detection signal ΔX.
For example, a control current value for the electromagnets (2) and (3) is calculated by PID calculation. The control current value can take any of positive and negative values depending on the position (direction of displacement) of the rotating body (1).
The control current limiting means (22) limits the exciting current value to a predetermined limit value or less by setting the absolute value of the control current value to a predetermined limit value or less. The control current value calculated by the control current calculation means (21) is output to the DA converter (20) as it is, and the absolute value is limited. If it exceeds the value, the absolute value of the control current value calculated by the control current calculation means (21) is set to the same value as the limit value and output to the DA converter (20). Next, the processing in the control current limiting means (22) will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 3 shows the relationship between the input value and the output value of the control current limiting means (22), where the horizontal axis represents the input value and the vertical axis represents the output value. Further, the absolute values of the positive limit value and the negative limit value are equal to each other. As is clear from FIG. 3, when the input value is equal to or less than the positive limit value and equal to or greater than the negative limit value, the input value is directly used as the output value. When the input value is larger than the positive limit value, the positive limit value is set as the output value, and when the input value is smaller than the negative limit value, the negative limit value is set as the output value. As a result, as described above, the absolute value of the control current value output to the DA converter (20) is limited to the limit value or less. The control current value output from the control current limiting means (22) is converted into an analog value by the DA converter (20), and the control current value Ic of this analog value is supplied to the adder (11) and the subtractor (12). Supplied. The rest is the same as in FIG.

【0023】制御電流制限手段(22)において、上記のよ
うに制御電流値の絶対値が制限値以下に制限される結
果、電力増幅器(13)(14)から電磁石(2)(3)に供給される
励磁電流値の最大値は、バイアス電流値と制限値の絶対
値を加算した値となる。したがって、バイアス電流値と
制限値の絶対値を加算した値が増幅器(13)(14)および電
磁石(2)(3)の許容電流値以下になるように、制限値を設
定しておけば、これらに流れる励磁電流値が許容電流値
以下に抑えられる。
In the control current limiting means (22), the absolute value of the control current value is limited to the limit value or less as described above, so that the power amplifiers (13) and (14) supply the electromagnets (2) and (3). The maximum value of the exciting current value is a value obtained by adding the bias current value and the absolute value of the limit value. Therefore, if the limit value is set so that the value obtained by adding the absolute value of the bias current value and the limit value is equal to or less than the allowable current value of the amplifiers (13) (14) and the electromagnets (2) (3), The value of the exciting current flowing through these is suppressed to the allowable current value or less.

【0024】図示は省略したが、電磁石制御装置(15)に
は、操作パネルおよび液晶ディスプレイが設けられてお
り、操作パネルから、フラッシュメモリ(19)のテーブル
に記憶されている制限値を任意に変更することができる
ようになっている。また、制御電流演算手段(21)で演算
された制御電流値が制限値を越えて、制御電流制限手段
(22)においてこれが制限値に制限されたときには、異常
であると判断し、ディスプレイを用いて異常の警告をす
るようになっている。また、フラッシュメモリ(19)を、
シリアル通信ボードおよびケーブルを介してパソコンに
接続し、このパソコンを用いて上記のような制限値の変
更や異常の警告をするようにすることもできる。
Although not shown, the electromagnet control device (15) is provided with an operation panel and a liquid crystal display. The operation panel can arbitrarily set a limit value stored in a table of the flash memory (19). It can be changed. Further, the control current value calculated by the control current calculation means (21) exceeds the limit value, and the control current limit means
When this is limited to the limit value in (22), it is determined that there is an abnormality, and a warning of the abnormality is given using the display. Also, the flash memory (19)
It is also possible to connect to a personal computer via a serial communication board and a cable, and to use the personal computer to change the limit value or warn of an abnormality.

【0025】図4および図5は、第2実施形態を示して
いる。図4は図2に相当する図面であり、図4におい
て、図2のものと同じ部分には同一の符号を付してい
る。
FIGS. 4 and 5 show a second embodiment. FIG. 4 is a drawing corresponding to FIG. 2. In FIG. 4, the same parts as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals.

【0026】第2実施形態の場合、電磁石制御装置(電
磁石制御手段)(23)は、AD変換器(16)、DSP(17)、
ROM(18)、フラッシュメモリ(19)、2つのDA変換器
(24)(25)および2つの電力増幅器(13)(14)を備えてい
る。
In the case of the second embodiment, the electromagnet control device (electromagnet control means) (23) includes an AD converter (16), a DSP (17),
ROM (18), flash memory (19), two DA converters
(24) and (25) and two power amplifiers (13) and (14).

【0027】AD変換器(16)、DSP(17)、ROM(1
8)、フラッシュメモリ(19)およびDA変換器(24)(25)
は、1つのDSPボードに設けられている。フラッシュ
メモリ(19)には、前記のテーブルの他に、バイアス電流
値Ioを記憶したバイアス電流値テーブルが格納されて
いる。
AD converter (16), DSP (17), ROM (1
8), flash memory (19) and DA converter (24) (25)
Are provided on one DSP board. The flash memory (19) stores a bias current value table storing the bias current value Io in addition to the above-described table.

【0028】DSP(19)は、機能的には、制御電流演算
手段(21)、励磁電流演算手段(26)および2つの励磁電流
制限手段(27)(28)を備えている。
The DSP (19) functionally includes a control current calculating means (21), an exciting current calculating means (26), and two exciting current limiting means (27) and (28).

【0029】励磁電流演算手段(26)は、フラッシュメモ
リ(19)に記憶されているバイアス電流値Ioと制御電流
演算手段(21)で演算された制御電流値Icを加算し、そ
の結果得られた値(Io+Ic)を第1の励磁電流値とし
て第1の励磁電流制限手段(27)に出力するとともに、上
記バイアス電流値Ioから上記制御電流値Icを減算し、
その結果得られた値(Io−Ic)を第2の励磁電流値と
して第2の励磁電流制限手段(28)に出力する。バイアス
電流値Ioは正の値であり、その絶対値は制御電流値Ic
の絶対値より大きい。したがって、第1の励磁電流値
(Io+Ic)および第2の励磁電流値(Io−Ic)は、
常に正の値である。各励磁電流制限手段(27)(28)は、励
磁電流値を所定の制限値以下に制限するものであり、励
磁電流演算手段(26)で演算された励磁電流値を調べ、そ
の値が制限値以下の場合は、励磁電流演算手段(26)で演
算された励磁電流値をそのままDA変換器(24)(25)に出
力し、励磁電流演算手段(26)で演算された励磁電流値が
制限値を越えている場合は、励磁電流値を制限値と同じ
値にしてDA変換器(24)(25)に出力する。次に、図5を
参照して、各励磁電流制限手段(27)(28)における処理を
さらに詳しく説明する。図5は各励磁電流制限手段(27)
(28)の入力値と出力値との関係を示しており、横軸が入
力値、縦軸が出力値を表わしている。図5より明らかな
ように、入力値が制限値以下の場合は、入力値がそのま
ま出力値となり、入力値が制限値より大きい場合は、こ
の制限値を出力値とする。その結果、上記のように、D
A変換器(24)(25)に出力される励磁電流値が制限値以下
に制限される。励磁電流制限手段(27)(28)から出力され
る励磁電流値はDA変換器(24)(28)によりアナログ値に
変換されて、増幅器(13)(14)に供給される。後は、第1
実施形態の場合と同じである。
The exciting current calculating means (26) adds the bias current value Io stored in the flash memory (19) and the control current value Ic calculated by the control current calculating means (21), and obtains the result. The value (Io + Ic) is output as a first exciting current value to the first exciting current limiting means (27), and the control current value Ic is subtracted from the bias current value Io.
The value (Io-Ic) obtained as a result is output to the second exciting current limiting means (28) as a second exciting current value. The bias current value Io is a positive value, and its absolute value is the control current value Ic.
Greater than the absolute value of Therefore, the first exciting current value (Io + Ic) and the second exciting current value (Io-Ic) are:
Always a positive value. Each of the exciting current limiting means (27) and (28) limits the exciting current value to a predetermined limit value or less, checks the exciting current value calculated by the exciting current calculating means (26), and determines whether the value is limited. If the value is equal to or less than the value, the exciting current value calculated by the exciting current calculating means (26) is output to the DA converters (24) and (25) as it is, and the exciting current value calculated by the exciting current calculating means (26) is If the limit value is exceeded, the exciting current value is set to the same value as the limit value and output to the DA converters (24) and (25). Next, with reference to FIG. 5, the processing in each of the excitation current limiting means (27) and (28) will be described in more detail. FIG. 5 shows each excitation current limiting means (27).
The relationship between the input value and the output value of (28) is shown, with the horizontal axis representing the input value and the vertical axis representing the output value. As is clear from FIG. 5, when the input value is equal to or less than the limit value, the input value becomes the output value as it is, and when the input value is larger than the limit value, the limit value is set as the output value. As a result, as described above, D
Excitation current values output to the A converters (24) and (25) are limited to the limit value or less. The exciting current value output from the exciting current limiting means (27) (28) is converted into an analog value by the DA converters (24) (28) and supplied to the amplifiers (13) (14). After that, the first
This is the same as in the embodiment.

【0030】励磁電流制限手段(27)(28)において、上記
のように励磁電流値が制限値以下に制限される結果、電
力増幅器(13)(14)から電磁石(2)(3)に供給される励磁電
流値の最大値は、制限値となる。したがって、制限値を
増幅器(13)(14)および電磁石(2)(3)の許容電流値以下に
なるように設定しておけば、これらに流れる励磁電流値
が許容電流値以下に抑えられる。
In the exciting current limiting means (27) and (28), the exciting current value is limited to the limit value or less as described above, so that the power amplifiers (13) and (14) supply the electromagnets (2) and (3). The maximum value of the exciting current value to be performed is a limit value. Therefore, if the limit value is set to be equal to or less than the allowable current value of the amplifiers (13) and (14) and the electromagnets (2) and (3), the exciting current value flowing through these is suppressed to the allowable current value or less.

【0031】第2実施形態の場合も、第1実施形態の場
合と同様、操作パネルから、フラッシュメモリ(19)のテ
ーブルに記憶されているバイアス電流値や制限値を任意
に変更することができ、励磁電流演算手段(28)で演算さ
れた励磁電流値が制限値を越えて、励磁電流制限手段(2
7)(28)においてこれが制限値に制限されたときに、ディ
スプレイを用いて異常の警告をするようになっている。
また、パソコンを用いて上記のようなバイアス電流値、
制限値の変更や異常の警告をするようにすることもでき
る。
In the second embodiment, similarly to the first embodiment, the bias current value and the limit value stored in the table of the flash memory (19) can be arbitrarily changed from the operation panel. When the exciting current value calculated by the exciting current calculating means (28) exceeds the limit value, the exciting current limiting means (2
7) When this is restricted to the limit value in (28), a warning of abnormality is made using the display.
In addition, using a personal computer,
It is also possible to warn of a change in the limit value or an abnormality.

【0032】上記実施形態では、ラジアル磁気軸受につ
いて説明したが、アキシアル磁気軸受の場合も同様であ
る。
In the above embodiment, the radial magnetic bearing has been described, but the same applies to the axial magnetic bearing.

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

【図1】図1は、従来例を示す磁気軸受装置の主要部の
構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a main part of a magnetic bearing device showing a conventional example.

【図2】図2は、この発明の第1実施形態を示す磁気軸
受装置の主要部の構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram of a main part of the magnetic bearing device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】図3は、図2の制御電流制限手段における入力
値と出力値との関係を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a relationship between an input value and an output value in the control current limiting means of FIG. 2;

【図4】図4は、この発明の第2実施形態を示す磁気軸
受装置の主要部の構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram of a main part of a magnetic bearing device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】図5は、図4の励磁電流制限手段における入力
値と出力値との関係を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing a relationship between an input value and an output value in the exciting current limiting means of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(1) 回転体 (2)(3) 電磁石 (4) 磁気軸受 (5) 位置検出装置 (15) 電磁石制御装置 (17) ディジタル信号処理プロセッサ(D
SP) (21) 制御電流演算手段 (22) 制御電流制限手段 (23) 電磁石制御装置 (26) 励磁電流演算手段 (27)(28) 励磁電流制限手段
(1) Rotating body (2) (3) Electromagnet (4) Magnetic bearing (5) Position detector (15) Electromagnet controller (17) Digital signal processor (D
SP) (21) Control current calculating means (22) Control current limiting means (23) Electromagnet controller (26) Exciting current calculating means (27) (28) Exciting current limiting means

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】回転体を1つの制御軸方向の両側から挟ん
で前記制御軸方向の目標位置に非接触支持する1対の電
磁石を有する磁気軸受と、前記回転体の前記制御軸方向
の位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段か
らの位置検出信号に基づいて前記1対の電磁石に供給す
る励磁電流を制御する電磁石制御手段とを備えている制
御型磁気軸受装置において、 前記電磁石制御手段が、ソフトウェアプログラムが可能
なディジタル処理手段を備え、前記ディジタル処理手段
が、前記各電磁石に対する励磁電流値を制限するための
制限手段を備えていることを特徴とする制御型磁気軸受
装置。
1. A magnetic bearing having a pair of electromagnets for holding a rotating body in a non-contact manner at a target position in the control axis direction while sandwiching the rotating body from both sides in one control axis direction, and a position of the rotating body in the control axis direction. A control type magnetic bearing device, comprising: a position detecting means for detecting the position of the electromagnet; and an electromagnet control means for controlling an exciting current supplied to the pair of electromagnets based on a position detection signal from the position detecting means. The control type magnetic bearing device, wherein the control means includes digital processing means capable of executing a software program, and the digital processing means includes limiting means for limiting an exciting current value for each of the electromagnets.
【請求項2】前記電磁石制御手段が、前記位置検出手段
からの位置検出信号に基づいて前記1対の電磁石に対す
る制御電流値を求め、一定のバイアス電流値に対して前
記制御電流値を加算および減算した値を前記1対の電磁
石に対する励磁電流値として出力するものであり、前記
ディジタル処理手段が、前記制御電流値を求める制御電
流演算手段と、前記制御電流値の絶対値を所定の値以下
にすることにより前記励磁電流値を制限する前記制限手
段とを備えていることを特徴とする請求項1の制御型磁
気軸受装置。
2. The electromagnet control means calculates a control current value for the pair of electromagnets based on a position detection signal from the position detection means, and adds the control current value to a constant bias current value. Outputting the subtracted value as an exciting current value for the pair of electromagnets, wherein the digital processing means includes a control current calculating means for obtaining the control current value, and an absolute value of the control current value being equal to or less than a predetermined value. 2. The control type magnetic bearing device according to claim 1, further comprising: said limiting means for limiting said exciting current value.
【請求項3】前記電磁石制御手段が、前記位置検出手段
からの位置検出信号に基づいて前記1対の電磁石に対す
る制御電流値を求め、一定のバイアス電流値に対して前
記制御電流値を加算および減算した値を前記1対の電磁
石に対する励磁電流値として出力するものであり、前記
ディジタル処理手段が、前記制御電流値を求める制御電
流演算手段と、前記励磁電流値を求める励磁電流演算手
段と、前記励磁電流値を所定の値以下にすることにより
前記励磁電流値を制限する前記制限手段とを備えている
ことを特徴とする請求項1の制御型磁気軸受装置。
3. The electromagnet control means calculates a control current value for the pair of electromagnets based on a position detection signal from the position detection means, and adds the control current value to a constant bias current value. Outputting the subtracted value as an excitation current value for the pair of electromagnets, wherein the digital processing means includes: a control current calculation means for obtaining the control current value; an excitation current calculation means for obtaining the excitation current value; 2. The control type magnetic bearing device according to claim 1, further comprising: said limiting means for limiting said exciting current value by setting said exciting current value to a predetermined value or less.
JP10091695A 1998-04-03 1998-04-03 Control type magnetic bearing Pending JPH11287248A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10091695A JPH11287248A (en) 1998-04-03 1998-04-03 Control type magnetic bearing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10091695A JPH11287248A (en) 1998-04-03 1998-04-03 Control type magnetic bearing

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11287248A true JPH11287248A (en) 1999-10-19

Family

ID=14033663

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10091695A Pending JPH11287248A (en) 1998-04-03 1998-04-03 Control type magnetic bearing

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH11287248A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1109305A2 (en) * 1999-12-13 2001-06-20 Ebara Corporation Magnetic levitation control apparatus
JP2008196442A (en) * 2007-02-15 2008-08-28 Jtekt Corp Centrifugal compressor device, compressor for fuel cell, and control method of compressor for fuel cell
CN112240346A (en) * 2020-12-18 2021-01-19 天津飞旋科技有限公司 Magnetic suspension bearing control system and magnetic suspension bearing

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1109305A2 (en) * 1999-12-13 2001-06-20 Ebara Corporation Magnetic levitation control apparatus
EP1109305A3 (en) * 1999-12-13 2003-11-19 Ebara Corporation Magnetic levitation control apparatus
JP2008196442A (en) * 2007-02-15 2008-08-28 Jtekt Corp Centrifugal compressor device, compressor for fuel cell, and control method of compressor for fuel cell
CN112240346A (en) * 2020-12-18 2021-01-19 天津飞旋科技有限公司 Magnetic suspension bearing control system and magnetic suspension bearing
CN112240346B (en) * 2020-12-18 2021-03-23 天津飞旋科技有限公司 Magnetic suspension bearing control system and magnetic suspension bearing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7053582B2 (en) Control magnetic bearing device
JP3135410B2 (en) Magnetic bearing device
JP2000145774A (en) Control-type magnetic bearing device
JPH11287248A (en) Control type magnetic bearing
US10359046B2 (en) Magnetic bearing device and vacuum pump
JPH11201165A (en) Control type magnetic bearing device
US11228268B2 (en) Electric motor controlling system and vibration suppression method for using the same
JPH11201164A (en) Control type magnetic bearing device
JP4096113B2 (en) Control type magnetic bearing device
JP3785524B2 (en) Control type magnetic bearing device
JP4483431B2 (en) Turbo molecular pump device
JP4058724B2 (en) Magnetic bearing device
JP2005140190A (en) Power amplifying device and magnetic bearing
JP3785521B2 (en) Control type magnetic bearing device
JP3735736B2 (en) Magnetic bearing control device
JP3749805B2 (en) Magnetic bearing control device
JP2002349567A (en) Magnetic bearing device
JPH11210750A (en) Controlled magnetic bearing device
JP2019154187A (en) Control device, reactive power compensation device, and control method
JP3600261B2 (en) Magnetic bearing device
JP3218653B2 (en) Magnetic bearing control device
JP2506568Y2 (en) Generator output control device
JP2003083330A (en) Magnetic bearing device
JPH0612827U (en) Magnetic bearing device
JP2004108464A (en) Control type magnetic bearing device

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20051108

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20051031

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060110

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20060711