JPS59151619A - 磁気軸受の制御装置 - Google Patents
磁気軸受の制御装置Info
- Publication number
- JPS59151619A JPS59151619A JP2580783A JP2580783A JPS59151619A JP S59151619 A JPS59151619 A JP S59151619A JP 2580783 A JP2580783 A JP 2580783A JP 2580783 A JP2580783 A JP 2580783A JP S59151619 A JPS59151619 A JP S59151619A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- value
- displacement
- coefficient
- rotation
- air gap
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- 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
- F16C32/0444—Details of devices to control the actuation of the electromagnets
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は磁気軸受において、不平衡質量を有する回転体
を支持する場合の振動を防止するようにした制御装置に
関するものである。
を支持する場合の振動を防止するようにした制御装置に
関するものである。
従来の磁気軸受装置とその制御装置は第１図および第２
図に示すように、回転軸／の各支持点における外肩部に
空隙を介して磁極面を対向させた複数個たとえばλ対の
電磁石、２ａ、、２ｂ、２ａ、２ｄを設け、その／対の
電磁石２ａ、、２ｂを回転軸心に直角なＸ軸上に対称的
に配置し、他の／対の電磁石２Ｃ・、２ｄを前記Ｘ軸と
９０°異なるＸ軸上に同様に配置するとともに、前記電
磁石の各対に対応して電磁石に近接させ中心をそれぞれ
Ｘ軸とＹｌｌＩｌｌＩ上に設゛けた空隙検出器３ｘ、３
ｙをそなえており、この２個の空隙検出器の検出値ａ、
ａ’をそれぞれ基準設定器グの基準空隙値Ｓと比較器５
・５で比１咬し、その出力値し−ｂを位相制御器乙・乙
′に変位修正指令値として与え、励磁装置７・プを介し
て、前記各対の電磁石２ａ、 ２ｂ、、２ｃ、２ｄのコ
イルを各対ごとに一方の励磁を強め、他方を弱めて空隙
検出器の検出イ１αａ、ａが基準空隙値Ｓと等しくなる
ように励磁させている。
図に示すように、回転軸／の各支持点における外肩部に
空隙を介して磁極面を対向させた複数個たとえばλ対の
電磁石、２ａ、、２ｂ、２ａ、２ｄを設け、その／対の
電磁石２ａ、、２ｂを回転軸心に直角なＸ軸上に対称的
に配置し、他の／対の電磁石２Ｃ・、２ｄを前記Ｘ軸と
９０°異なるＸ軸上に同様に配置するとともに、前記電
磁石の各対に対応して電磁石に近接させ中心をそれぞれ
Ｘ軸とＹｌｌＩｌｌＩ上に設゛けた空隙検出器３ｘ、３
ｙをそなえており、この２個の空隙検出器の検出値ａ、
ａ’をそれぞれ基準設定器グの基準空隙値Ｓと比較器５
・５で比１咬し、その出力値し−ｂを位相制御器乙・乙
′に変位修正指令値として与え、励磁装置７・プを介し
て、前記各対の電磁石２ａ、 ２ｂ、、２ｃ、２ｄのコ
イルを各対ごとに一方の励磁を強め、他方を弱めて空隙
検出器の検出イ１αａ、ａが基準空隙値Ｓと等しくなる
ように励磁させている。
しかるに、回転軸／は完全な剛体ではなく、支持点間で
撓与ヲ生じる弾性体と考えられるから、第３図のように
回転軸／に不平衡質量ｍがあれば、遠心力によって支持
点Ａ−Ｂに反力を生じて撓む。
撓与ヲ生じる弾性体と考えられるから、第３図のように
回転軸／に不平衡質量ｍがあれば、遠心力によって支持
点Ａ−Ｂに反力を生じて撓む。
この支持点ｈ −Ｂにおける動的荷重は、次式で表わさ
れる。
れる。
ただし、ＰＡ：Ａ点での支持反力（ベクトル）ＰＢ：Ｂ
点での支持反力（ベクトル〕 ω ：回転角速度 ｒ ：軸の撓み（ベクトル） ε：偏重心（ベクトル） ｄｍ：不平衡質量の微分値 したがって、支持点Ａ−Ｂにおける反力ＰＡ十Ｐｎを零
にするためには、回転軸／のダイナミックバランスをと
り不平衡質量１ｎの微分値ｄｍを零にすればよいが、ダ
イナミックバランスを完全にとることは困難であるから
、支持点における撓みを除去することができず、支持点
Ａ−Ｂにおける軸心が反力によって不平衡質量ｍの反対
方向に変位δを生じ、この変位δは前述のように対向す
る電磁石の一方の励磁を弱め、他方の励磁を反力に対抗
して強めることによって補正され、細心を回転中心２に
保持させる。このため、電磁石の励磁電流の変動が大き
く、励磁装置の容量を大きくする必要があシ、励磁電流
の周期的変動によって継くとともに、加振力により大き
な振動を生じる欠点がある。
点での支持反力（ベクトル〕 ω ：回転角速度 ｒ ：軸の撓み（ベクトル） ε：偏重心（ベクトル） ｄｍ：不平衡質量の微分値 したがって、支持点Ａ−Ｂにおける反力ＰＡ十Ｐｎを零
にするためには、回転軸／のダイナミックバランスをと
り不平衡質量１ｎの微分値ｄｍを零にすればよいが、ダ
イナミックバランスを完全にとることは困難であるから
、支持点における撓みを除去することができず、支持点
Ａ−Ｂにおける軸心が反力によって不平衡質量ｍの反対
方向に変位δを生じ、この変位δは前述のように対向す
る電磁石の一方の励磁を弱め、他方の励磁を反力に対抗
して強めることによって補正され、細心を回転中心２に
保持させる。このため、電磁石の励磁電流の変動が大き
く、励磁装置の容量を大きくする必要があシ、励磁電流
の周期的変動によって継くとともに、加振力により大き
な振動を生じる欠点がある。
本発明はこのような点にかんがみ、支持点において反力
による回転軸の変位を修正しないようにし、軸の振れ廻
°シを許容することによって、励磁電流の変化を小さく
するとともに、不平衡質量による加振力を少なくするよ
うにしである。
による回転軸の変位を修正しないようにし、軸の振れ廻
°シを許容することによって、励磁電流の変化を小さく
するとともに、不平衡質量による加振力を少なくするよ
うにしである。
以下、第弘図に示す実施例について説明する。
回転軸／は支持点Ａ−Ｂでそれぞれ複数個の電磁石で支
持される。２ａ、 ２ｂ、２ｃ、 ２ｄはＡ点を支持す
る電磁石で変位検出器３ ａ 、 ３ ｂ、 ３Ｑ。
持される。２ａ、 ２ｂ、２ｃ、 ２ｄはＡ点を支持す
る電磁石で変位検出器３ ａ 、 ３ ｂ、 ３Ｑ。
３ｄをそなえている。弘は基準空隙値設定器、３ａ１３
ｂ、３ｃ、’ｊ；、ｄは比較器、６ａ、６１＋、６Ｃ１
乙ｄは位相制御器、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは電磁石、
２．ａ、２ｂ１２Ｑ、２ｄ（Ｄ励磁装置、ざは軸／の回
転位置を検出する位置検出器、ヲは位置検出器との出力
により原点角位置からの位置を電圧レベルに変換するＦ
／Ｖ変換器、／θは回転速度演算回路、／／はホールド
素子、／２は微分器、１３は乗算器、２θは係数設定回
路、２／はディストリビュータ、２２ｎ、２２ｂ、２２
Ｇ％２２ｄは係数設定器、３θａ、３０ｂ１３θｃ、３
Ｑｄは乗算器、ｔθａ、１７ｂ、’Ａθｃ、４Ｚθｄは
加算器である。なお、Ｂ点における電磁石の制御はＡ点
の電磁石と同様であるから、説明を１ｍ単にするため図
および説明を省略しである。
ｂ、３ｃ、’ｊ；、ｄは比較器、６ａ、６１＋、６Ｃ１
乙ｄは位相制御器、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは電磁石、
２．ａ、２ｂ１２Ｑ、２ｄ（Ｄ励磁装置、ざは軸／の回
転位置を検出する位置検出器、ヲは位置検出器との出力
により原点角位置からの位置を電圧レベルに変換するＦ
／Ｖ変換器、／θは回転速度演算回路、／／はホールド
素子、／２は微分器、１３は乗算器、２θは係数設定回
路、２／はディストリビュータ、２２ｎ、２２ｂ、２２
Ｇ％２２ｄは係数設定器、３θａ、３０ｂ１３θｃ、３
Ｑｄは乗算器、ｔθａ、１７ｂ、’Ａθｃ、４Ｚθｄは
加算器である。なお、Ｂ点における電磁石の制御はＡ点
の電磁石と同様であるから、説明を１ｍ単にするため図
および説明を省略しである。
不平衡質量ｍを有する回転軸ｌの回転により支持点Ａ−
Ｈに生じる振れ廻わシの変位δと回転数ω２との関係は
、個有の軸については回転中に諸元や物性の変化がない
から、 δ＝ Ｋ ｔｏ ２ で表わされる。
Ｈに生じる振れ廻わシの変位δと回転数ω２との関係は
、個有の軸については回転中に諸元や物性の変化がない
から、 δ＝ Ｋ ｔｏ ２ で表わされる。
係数には、′位相制御器乙のゲインを下限まで下げて制
御系の応答をにぶくし、機械系の要因による影響を分離
しやすくし、回転数ω２を変えたときのそれぞれの変位
δから検出すればよい。なお、このデータには軸の加工
精度などの要因が混在してい冷ため、できるだけ多点を
とって直線近似により求めることが望ましい。この係数
にはそれぞに与えられる。
御系の応答をにぶくし、機械系の要因による影響を分離
しやすくし、回転数ω２を変えたときのそれぞれの変位
δから検出すればよい。なお、このデータには軸の加工
精度などの要因が混在してい冷ため、できるだけ多点を
とって直線近似により求めることが望ましい。この係数
にはそれぞに与えられる。
回転軸ｌカミ回転すると、位置検出器ざから回転位置に
応じた出力がＦ／Ｖ変換器９に送られ、原点位置からの
位置信号を電圧レベルに変換してホールド素子／／とデ
ィストリビュータ２／に出力する。
応じた出力がＦ／Ｖ変換器９に送られ、原点位置からの
位置信号を電圧レベルに変換してホールド素子／／とデ
ィストリビュータ２／に出力する。
回転速度演算回路／θはホールド素子／／を介して与え
られる位置信号を微分器／２で微分し、乗算器／３から
回転数ω２を出力する。
られる位置信号を微分器／２で微分し、乗算器／３から
回転数ω２を出力する。
また、係数発生回路２０は、係数設定器２２ａ１２２ｂ
％２２Ｇ、２２ｄに与えられた係数Ｋを、Ｆ／Ｖ変換器
りによる原点位置からの角位置検出信号に応じてディス
トリビュータ２／から出される位置信８・によジ、角位
置に応じた値に変換し出力させる。第５図は出力係数の
関係を示すもので電磁石２ａの位置を原点位置としくイ
）図のように振れ廻わりを生じる場合、原点位置での振
れが最大値δのときの各角位置における係数を（口１図
に示しである（軸は真円とする）。すなわち（イ）図の
状態では曲％ｎにより係数設定器２２Ｅｋからは係数に
が出力され、原点位置から回転角／了０°ずらせた係数
設定器、２２ｂの出力係数は−に、９０°および２７θ
０ずらせた係数設定器、２２Ｃ％２２ｄの出力係数はθ
である。また、回転軸／が３０゜回転すると、各係数設
定器の出力係数は曲線すの値になる。
％２２Ｇ、２２ｄに与えられた係数Ｋを、Ｆ／Ｖ変換器
りによる原点位置からの角位置検出信号に応じてディス
トリビュータ２／から出される位置信８・によジ、角位
置に応じた値に変換し出力させる。第５図は出力係数の
関係を示すもので電磁石２ａの位置を原点位置としくイ
）図のように振れ廻わりを生じる場合、原点位置での振
れが最大値δのときの各角位置における係数を（口１図
に示しである（軸は真円とする）。すなわち（イ）図の
状態では曲％ｎにより係数設定器２２Ｅｋからは係数に
が出力され、原点位置から回転角／了０°ずらせた係数
設定器、２２ｂの出力係数は−に、９０°および２７θ
０ずらせた係数設定器、２２Ｃ％２２ｄの出力係数はθ
である。また、回転軸／が３０゜回転すると、各係数設
定器の出力係数は曲線すの値になる。
係数設定器２２ａ、２Ｚｂの出力は、それぞれ乗算器３
θａ、３Ｑｂで回転速度前↓γ回路１０の出力ω２と掛
算し、この値ｇを加算器ｔｉｏ ａ。
θａ、３Ｑｂで回転速度前↓γ回路１０の出力ω２と掛
算し、この値ｇを加算器ｔｉｏ ａ。
グθｂで変位検出器３ａ１３ｂの検出値Ｇに加算して比
較器３８．３ｂで基準空隙値設定器弘の設定値と比較さ
れ、その差が０になるように位相制御器乙ａ１６ｂを介
して励磁装置７ａ、７ｂを制御する。
較器３８．３ｂで基準空隙値設定器弘の設定値と比較さ
れ、その差が０になるように位相制御器乙ａ１６ｂを介
して励磁装置７ａ、７ｂを制御する。
係数設定器２２Ｃ，，２２ｄも同様に出力係数を回転速
度演算回路１０の出力と乗算し、変位検出器３ａ、３ｄ
の出力と加算して基準空隙値設定器の設定値と比較され
る。
度演算回路１０の出力と乗算し、変位検出器３ａ、３ｄ
の出力と加算して基準空隙値設定器の設定値と比較され
る。
このように本発明は、回転軸の不平衡質量による振れ廻
りの変位を演算し、実際の空隙を示す変位検出値を修正
して基準空隙値と比１咬するようにしであるから、不平
衡質量による支持点の変位を磁気的に修正せず、振れ廻
りのままで支持させ、外力による回転軸心の偏よりだけ
を補償すように励磁が行なわれる。したがって、回転軸
の加振力が支上、１点の反力で１径減されるとともに、
この反力に対抗するための励磁電流の増加が不要になり
、励磁装置ケ小容量にし、電流変動による鉄損を小さく
し効率を向上させうるなどの効果が得られる。
りの変位を演算し、実際の空隙を示す変位検出値を修正
して基準空隙値と比１咬するようにしであるから、不平
衡質量による支持点の変位を磁気的に修正せず、振れ廻
りのままで支持させ、外力による回転軸心の偏よりだけ
を補償すように励磁が行なわれる。したがって、回転軸
の加振力が支上、１点の反力で１径減されるとともに、
この反力に対抗するための励磁電流の増加が不要になり
、励磁装置ケ小容量にし、電流変動による鉄損を小さく
し効率を向上させうるなどの効果が得られる。
第１図は電磁石の配置例を示す図、第２図は従来の制御
装置を示すブロック図、第３図は軸の不平衡質量による
撓みを示す説明図、第弘図は本発明の制御装置の実施例
を示すブロック図、第５図は出力係数と回転角位置の関
係を示す説明図である。 ／は回転軸１，２ａ１２ｂ、２ｃ、、２ｄは電磁石、３
ｂ、３ｂ、３ａ１３ｄは変位検出器、弘は基準空隙値設
定器、３ ａ、 ５ ｂ、 ｊ； ｃ、 ｊ； ｄは比
較器、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは励磁装置、ざは位置検
出器、９はＦ／Ｖ変換器、１０は回転速度演算回路、／
／はホールド素子、／２は微分器、／３は乗算器、２θ
は係数発生回路、２／はディストリビュータ、２２ｄ％
２２ｂ、２２Ｑ、２２ｄは係数設定器、３０ｔｈ、３θ
ｂ、３θＣ１３θｄば乗算器、ｇｏａ、ｐθｂ％１Ｉ−
００％’ＡＯｄは加算器、ＡｌＢは支持点、ｍは不平衡
質量、２は回転中・ｂである。 第２図 第３ 図 第 ５ 図
装置を示すブロック図、第３図は軸の不平衡質量による
撓みを示す説明図、第弘図は本発明の制御装置の実施例
を示すブロック図、第５図は出力係数と回転角位置の関
係を示す説明図である。 ／は回転軸１，２ａ１２ｂ、２ｃ、、２ｄは電磁石、３
ｂ、３ｂ、３ａ１３ｄは変位検出器、弘は基準空隙値設
定器、３ ａ、 ５ ｂ、 ｊ； ｃ、 ｊ； ｄは比
較器、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは励磁装置、ざは位置検
出器、９はＦ／Ｖ変換器、１０は回転速度演算回路、／
／はホールド素子、／２は微分器、／３は乗算器、２θ
は係数発生回路、２／はディストリビュータ、２２ｄ％
２２ｂ、２２Ｑ、２２ｄは係数設定器、３０ｔｈ、３θ
ｂ、３θＣ１３θｄば乗算器、ｇｏａ、ｐθｂ％１Ｉ−
００％’ＡＯｄは加算器、ＡｌＢは支持点、ｍは不平衡
質量、２は回転中・ｂである。 第２図 第３ 図 第 ５ 図
Claims (1)
- １ 回転軸の変位を検出し、この検出ｎαと基準空隙値
を比較して電磁石の励磁電流を制御し軸の回転中心を維
持する磁気軸受の制御装置において、回転軸の不平衡質
量による支持点における」辰れ廻シの変位量を演算し、
この変位量に応じて回転軸を変位して支持させるように
したことを特徴とする磁気軸受の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2580783A JPS59151619A (ja) | 1983-02-16 | 1983-02-16 | 磁気軸受の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2580783A JPS59151619A (ja) | 1983-02-16 | 1983-02-16 | 磁気軸受の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59151619A true JPS59151619A (ja) | 1984-08-30 |
| JPH0316531B2 JPH0316531B2 (ja) | 1991-03-05 |
Family
ID=12176132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2580783A Granted JPS59151619A (ja) | 1983-02-16 | 1983-02-16 | 磁気軸受の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59151619A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62184223A (ja) * | 1986-02-07 | 1987-08-12 | Hitachi Ltd | 磁気軸受 |
| US6323614B1 (en) * | 1998-09-04 | 2001-11-27 | The Texas A&M University System | System and method for controlling suspension using a magnetic field |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57167517A (en) * | 1981-04-09 | 1982-10-15 | Toshiba Corp | Magnetic bearing device of flywheel |
-
1983
- 1983-02-16 JP JP2580783A patent/JPS59151619A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57167517A (en) * | 1981-04-09 | 1982-10-15 | Toshiba Corp | Magnetic bearing device of flywheel |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62184223A (ja) * | 1986-02-07 | 1987-08-12 | Hitachi Ltd | 磁気軸受 |
| JPH0830496B2 (ja) * | 1986-02-07 | 1996-03-27 | 株式会社日立製作所 | 磁気軸受 |
| US6323614B1 (en) * | 1998-09-04 | 2001-11-27 | The Texas A&M University System | System and method for controlling suspension using a magnetic field |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0316531B2 (ja) | 1991-03-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4839550A (en) | Controlled type magnetic bearing device | |
| CN108716471B (zh) | 一种磁悬浮分子泵转子极小位移主动控制方法 | |
| JP3135410B2 (ja) | 磁気軸受装置 | |
| USRE41035E1 (en) | Magnetic bearing device with vibration restraining function, magnetic bearing device with vibration estimating function, and pump device with the magnetic bearing devices mounted thereto | |
| US5155402A (en) | Bearing radially and axially supporting rotor of large radial dimensions | |
| JP6351400B2 (ja) | 改良された能動型磁気軸受制御システム | |
| JPH0242125B2 (ja) | ||
| WO2000045059A1 (fr) | Dispositif de support magnetique commande | |
| JPS6372916A (ja) | 電磁軸受制御装置 | |
| JPS59151619A (ja) | 磁気軸受の制御装置 | |
| CN109143861B (zh) | 一种基于力矩器的变速倾侧动量轮系统主动振动抑制方法 | |
| US5376871A (en) | Method of controlling position of rotary shaft in magnetic bearing | |
| JPS6361527B2 (ja) | ||
| WO2022224381A1 (ja) | ベアリングレスモータ | |
| CN113124053B (zh) | 同步阻尼方法及装置 | |
| JP4500953B2 (ja) | 磁気軸受制御装置 | |
| JP2001295842A (ja) | 磁気軸受装置 | |
| JPH08320020A (ja) | 磁気軸受装置 | |
| SU1673766A1 (ru) | Магнитный подвес ротора | |
| JP7055591B2 (ja) | 磁気軸受制御装置 | |
| JP2606256Y2 (ja) | 磁気軸受装置 | |
| JPH0586487B2 (ja) | ||
| CN114326394A (zh) | 一种磁悬浮转子交叉反馈完全解耦控制方法 | |
| JPS6411852B2 (ja) | ||
| JPH0534336Y2 (ja) |