JPS59205026A - 磁気軸受装置の制御方法 - Google Patents
磁気軸受装置の制御方法Info
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- JPS59205026A JPS59205026A JP7629283A JP7629283A JPS59205026A JP S59205026 A JPS59205026 A JP S59205026A JP 7629283 A JP7629283 A JP 7629283A JP 7629283 A JP7629283 A JP 7629283A JP S59205026 A JPS59205026 A JP S59205026A
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- gap
- electromagnets
- pid controller
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- magnetic
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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
- F16C32/0444—Details of devices to control the actuation of the electromagnets
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】
本発明は対向式制御形磁気軸受装置における磁気吸引力
を制御する方法に関するものである。
を制御する方法に関するものである。
対向式制御形磁気軸受装置とは、第１図に例示したよう
な回転物体１あるいは被制御体を挾むように対向して配
置した２個の電磁石２と３，４と５．６と７，８と９，
１０と１１の磁気吸引力によって回転物体１又は被制御
体全浮遊させ、空中に支持する装置であって、摩耗を生
じないので長寿命Ｇてなること、潤滑油を必要としない
こと等のすぐｎた特色を有する反面、安定した空中支持
がむずかしいといり問題がある。
な回転物体１あるいは被制御体を挾むように対向して配
置した２個の電磁石２と３，４と５．６と７，８と９，
１０と１１の磁気吸引力によって回転物体１又は被制御
体全浮遊させ、空中に支持する装置であって、摩耗を生
じないので長寿命Ｇてなること、潤滑油を必要としない
こと等のすぐｎた特色を有する反面、安定した空中支持
がむずかしいといり問題がある。
なお、対向式というのは磁石−個による釣り下げ式に対
して用いる。また制御形というのは永久磁石による無制
御形に対して各々区別するために使われる。
して用いる。また制御形というのは永久磁石による無制
御形に対して各々区別するために使われる。
従来の対向式制御形磁気軸受装置は、釣り下げ式制御形
磁気軸受を単純に２つ組み合せただけのもので、釣り下
げ式においても従来技術では安定した空中支持性能が得
られていなかったので、対向式でも当然良好な制御性ｈ
ｐは得られていなかった。
磁気軸受を単純に２つ組み合せただけのもので、釣り下
げ式においても従来技術では安定した空中支持性能が得
られていなかったので、対向式でも当然良好な制御性ｈ
ｐは得られていなかった。
理解全容易にするため、従来例金策２図に示して説明す
る。
る。
図は被制御体２１（回転している刀）否か、又、回転し
ている場合は軸方向支持型（スラスト型）か半径方向支
持型（ジャーナル型）かは問わない）紫挟む工うに電磁
石２２．２３？ｆ：設けてその磁気吸引力によって２７
２中支持している様子を概念的にノＪ＜シたものである
。
ている場合は軸方向支持型（スラスト型）か半径方向支
持型（ジャーナル型）かは問わない）紫挟む工うに電磁
石２２．２３？ｆ：設けてその磁気吸引力によって２７
２中支持している様子を概念的にノＪ＜シたものである
。
この制御系の目標ギャップｘＯＶＣ、ギャップ検出器２
４で検出した検出ギャップＸｌが一致するように制御さ
ｎる系であり、ギャップ偏差ΔＸは、ＰＩＤ調節計２５
ケへて電流変換部２６．２７に入力され、電磁石２２．
２３へ流すべき電流■１゜工２に変換されるよう構成さ
れている。
４で検出した検出ギャップＸｌが一致するように制御さ
ｎる系であり、ギャップ偏差ΔＸは、ＰＩＤ調節計２５
ケへて電流変換部２６．２７に入力され、電磁石２２．
２３へ流すべき電流■１゜工２に変換されるよう構成さ
れている。
第２図において、電流変換部２７と電磁石２３を除去し
て、電磁石２２を被制御体２１の鉛直上方に配置すれば
剣Ｊフ下げ式となるので、従来の対向式は単純にＶ・、
り下げ式を２つ組み合わせただけであることがわかる。
て、電磁石２２を被制御体２１の鉛直上方に配置すれば
剣Ｊフ下げ式となるので、従来の対向式は単純にＶ・、
り下げ式を２つ組み合わせただけであることがわかる。
ところで、電磁石が物体を吸引する力は次の（１）式に
て表わされることは周知て゛ある。
て表わされることは周知て゛ある。
但しＦ：回磁吸引力
Ｂ：磁束密度
Ａ：磁極面積
ｈ：真空透磁率
Ｎ：巻き数
Ｉ：電流
Ｘ：ギャツ７″（電磁石と物体の距離）上訴：（１式の
部分もブロック線図比して表現したのが第３図である。
部分もブロック線図比して表現したのが第３図である。
ブロック２８は、被制御体２１の質量ｆｍとし、人力全
Ｆ１出力全ΔＸ とする伝達関数、ブロック２９．３０
Ｖｉ乗算器（この場合、同一人力全乗算しているので自
乗器となる。）、ブロック３１゜３２のＸ（、Ｘ２は、
それぞれｘ６＋ΔＸ、ＸＱ−△Ｘに工って定まることを
点線矢印にて示している。
Ｆ１出力全ΔＸ とする伝達関数、ブロック２９．３０
Ｖｉ乗算器（この場合、同一人力全乗算しているので自
乗器となる。）、ブロック３１゜３２のＸ（、Ｘ２は、
それぞれｘ６＋ΔＸ、ＸＱ−△Ｘに工って定まることを
点線矢印にて示している。
すなわち、Ｉ’ Ｉ Ｄ辞４節計２５の出力Ｆｓ （
これが力の指令となる）と′電磁吸引力Ｆｌ ＋ Ｆ２
とはそれぞれ非紳形崗係になっている。この非線形特
性が：ｉｉ制御を不安定にする大きな原因であることも
周９．１１の事実である。
これが力の指令となる）と′電磁吸引力Ｆｌ ＋ Ｆ２
とはそれぞれ非紳形崗係になっている。この非線形特
性が：ｉｉ制御を不安定にする大きな原因であることも
周９．１１の事実である。
本発明は、以上述べた従来の問題点に解消することケ目
的としてなされたもので、対向式磁気軸受装置の特徴で
ある被制御体に鋤く力は２個の電（庭石の昂、磁吸引力
の和になるということケたくみに利用して非線形特性全
除去するようにしたものである。
的としてなされたもので、対向式磁気軸受装置の特徴で
ある被制御体に鋤く力は２個の電（庭石の昂、磁吸引力
の和になるということケたくみに利用して非線形特性全
除去するようにしたものである。
以下第４図に本発明の具体的実施例分水して説明する。
第２図に示した従来方式と、第４図に示した本発明の実
施例との相違点は、第１表に示す関数発生機能全有する
関数発生器３３．３４と乗算器３５．３６とを設け、ギ
ャップ偏差を入力とするＰＩＤ訓節計２５の出力Ｆｓ（
力の指令）全前記関数発生器３３．３４に夫々入力し、
その出力Ｂｓｌ 。
施例との相違点は、第１表に示す関数発生機能全有する
関数発生器３３．３４と乗算器３５．３６とを設け、ギ
ャップ偏差を入力とするＰＩＤ訓節計２５の出力Ｆｓ（
力の指令）全前記関数発生器３３．３４に夫々入力し、
その出力Ｂｓｌ 。
Ｂｓ２ （磁石指令）にギャップ検出値ｘｌ、ｘｚｋそ
れぞれ乗算した信号Ｉｓｌ 、 Ｉｓｚを、電ηＬ変換
部２６゜２７にそれぞれ入力する工つにした点である。
れぞれ乗算した信号Ｉｓｌ 、 Ｉｓｚを、電ηＬ変換
部２６゜２７にそれぞれ入力する工つにした点である。
第 １ 衣
第１表にふ・いて実際のＢｓ２け、（イ）、（ロ）にお
いて正の出力であるが、説明１やすくするため、負に折
り返して表示している。
いて正の出力であるが、説明１やすくするため、負に折
り返して表示している。
第１衣において一実施５例としてａ （７）値を２５と
したものケ第２表に示す。
したものケ第２表に示す。
第 ２ 表
以下、ａの値７に２５．とじた場合の実施例について６
シこ明する。
シこ明する。
第２表の関係をグラフにしたものが、幀５ （ａ）図で
ある。
ある。
以上の工９な構成とすることによってカの指令Ｆｓ
と被制御体２１に働く力Ｆ （Ｆ、とＦ２の合力）が線
形関係になること全欠に述べる。
と被制御体２１に働く力Ｆ （Ｆ、とＦ２の合力）が線
形関係になること全欠に述べる。
こ＼で電流変換部２６．２７の一次おくれ要素を無視し
て、電流変換部２６．２７のゲインＩＫＩとすると、第
４図より となる。
て、電流変換部２６．２７のゲインＩＫＩとすると、第
４図より となる。
（２＋ 、 （３）式を、（１）式に代入して、電磁吸
引力ＦＩ＋ド２ヶ求めると、 となる。
引力ＦＩ＋ド２ヶ求めると、 となる。
以上の式エフ（Ｆｓ 、 Ｆｌ 、 ｌｉ’２の関係金
示すと第３表のようになる。
示すと第３表のようになる。
第 ３ 表
第３衆の関係全グラフにしたのが、第５ （ｂ） 、
（ｃ）図である。
（ｃ）図である。
最後に、被制御体音ｗＪかす力Ｆは、Ｆｉ ’＋ ｌ、
’＋２の合力であるので、式Ｆ＝Ｆ１−Ｆ２工、ｊｌ）
Ｆ’ｓ 、 Ｆの関係ケ示すと第４表の工うになる。
’＋２の合力であるので、式Ｆ＝Ｆ１−Ｆ２工、ｊｌ）
Ｆ’ｓ 、 Ｆの関係ケ示すと第４表の工うになる。
第 ４ 艮
つｔ！ｌｌ全範囲にわたってＦ’＝Ｆｓ となり、第
５（ｄ）図に示す工すに線形関係になることがわかる。
５（ｄ）図に示す工すに線形関係になることがわかる。
以上、ａを２５とした場合について説明したが、それ以
外の値についても同様に線形関係になることはいうまで
もない。
外の値についても同様に線形関係になることはいうまで
もない。
なお、証明は省略するが、２の値金大きくすれば、応答
性が向上するが、銅損・つず電流積が増大し、ａの値を
小さくすれば、その逆となるので、目的によって設定す
ることが望ましい。
性が向上するが、銅損・つず電流積が増大し、ａの値を
小さくすれば、その逆となるので、目的によって設定す
ることが望ましい。
以上、述べたように、本発明によれば、力の指令と破割
ｍ体に働く力を全範囲にわたって線形１ｊ’ｓ＋係比で
きるので、安定性がきわめて高い磁気軸受装置の制御方
法全提供できる。
ｍ体に働く力を全範囲にわたって線形１ｊ’ｓ＋係比で
きるので、安定性がきわめて高い磁気軸受装置の制御方
法全提供できる。
第１図は、磁気軸受装置の一例全示す斜視図、第２図は
従来の制御方法のブロック図、第３図は従来例のくわし
いブロック図、第４図は本発明の具体的実施例のブロッ
ク図、第５（ａ）〜（ｄ）図は、本発明の詳細な説明す
る図である。 ２１・・・被制御体、２２．２３・・・電磁石、２４・
・・ギャップ（すきま）検出器、２５・・・ＰＩＤ調節
計、２６．２７・・・電流変換部、３３．３４・・・関
数発生器、３５．３６・・・乗算器。 特許出願人 株式会社 安川電機製作所第４岡 第１ ｃ 手続補正書（自匈 昭和５８年７月２０日 特許庁長有 若 杉 和夫殿 １ 中性の表示 昭和５ｔ３年特 許 願第７６２９２ 号４１１件と
の関係 特π１出願人 ４、代理人 ８、 ｉ＋ｌｉ正の内容 − 明ｉｎ＋＋・」（全文を別紙のＪｌｌ り伯ｉＥ−、＋
：’ｔ、 Ｌ吐す。 明 ｌｌＡ 吾 １、発明の名称 磁気軸受装置の制御方法 ２、特許請求の範囲 ギャップ偏差全入力とするＰＩＤ調節計全備えた対向式
制御形磁気軸受装置において、それぞれの電磁石に与え
る指令電流は、それぞれの電磁石のギャップ（すきま）
１直に、それぞ −Ｂｓｔ ＋ Ｂｓ２ ’ｅ乗じたものとし、前記磁束
指令は、次式 ％式％ ａ ’、’、； ’Ｅ Ｆ ｓ≦１００チのとき匡し、
Ｉｉ’ｓ はＰＩＤしＬゾｉｊ計の出ツバ ａは０より
、３１元明り＋ｉＰ ｊ、ｌな説明 本−ｆ−： １４’４は対向式制御１形磁λい一１受装
置！′Ｌに赴９ブる・庵、へ吸引力をｉｉ、ｉｌｉ ｊ
；・ＩＩする方法に１４ｇするもの°ごイ）る１、ヌ・
」向ツーＣ！”＋ｉｉＪ例１形（・なＡ１；：イ受装置
とは、６９↓１丙にｉ刈７］＜１７たような回転物体１
ろるいは破割イ却体を侠むように対向してｌ尼ｆ＋ｊ、
Ｌ／た２ １１ｉｒ５の電磁石２と３，４と！ｊ Ｔ
ｂ （！： ７ ＋ ８ （！： ９ ＋ １０ ト１
１ 〕Ｍ Ａ 吸引カニ乳って回転物体１又は仮１Ｇｉ
Ｊ ４’ｉｉ１体全浮遊させ、空中に支持する装置であ
って、摩耗音生じないので長メｆ品になること、向？１
１・油を必要としないこと后・のｒぐれた！１．Ｆ色全
有する反面、安定したを中支持がｌｒスカｊ、ｉｎ ト
：ハ’＞ ＋Ｂｉｔｊｎ＃Ｚ３ ル、。 ：：’ｊ ＞ 、＼ｊ同氏というのは４１Ｍ石−１１４
によるずりυ下げ；・、シにメ・１して用いる。また１
ｌｉｉｊｑ形というのは永久磁石による無制御形に対し
て各々区別するために使われる。 従来の対向式制御形磁気軸受装置は、釣シ下げ大制御形
磁気軸受を単純に２つ組み合せただけのもので、釣勺下
げ式においても従来技術では安定した空中支持性能が得
られてぃなかったので、対向式でも当然良好な制御性能
は得らｎてぃなかった。 理Ｍ全容易にするため、便米例を第２図に示して説明す
る。 図は被制御体２１（回転しているか否か、又、回転して
いる場合は軸方向支持型（スラスト型）か半径方向支持
型（ジャーナル型）かは問わない）を挾むように電磁石
２２．２３を設けてその磁気吸引力によって空中支持し
ている様子を概念的に示したものである。 この制御系の目標ギャップＸＱに、ギャップ検出器２４
で検出した倹中ギャップＸＩが一致するように制御され
る系でラシ、ギャッズ偏差△Ｘは、ＰＩＤ調節計２５を
へて電流変換部２６．２７に入力され、電磁石２２．２
３へ流すべき一流Ｉ＋ ＋１２ｖＣ変トムされるよう構
成されている。 ・麻２１／１にかいて、小流変換：ｌ（２７と電磁石２
３を除去して、市（み石２２を被制御体２１の鉛直上方
に配ｊ〆ｔずれば釣り下げ式となるので、従来の対向式
は単純に釣り下げ式を２つ組み合わせただけであること
がわかる。 ところで、電磁石が物体を吸引するカは次の（１）式し
くて表わされることは周知である。 但し１・’ ： １（１，’ ｆ１会吸引力１１：磁束
密度 Ａ：１１柱１．ｖ４而債 μ０：Δ空透磁率 Ｎ：巻き数 ■ ＝ 山、流 χ ：ギャップ（ｒ（ｉ磁石と物体の距υ］１０μθＡ
Ｎ２ ＫＦ＝ −−−− 上記（１）式の部分もブロック線図化して表現したのが
第３図である。 ブロック２８は、被制御体２−１の質址ｋ ｍとし。 入力をＦ、出力音ΔＸとする伝達関数、ブロック２９．
３０は乗算器（この場合、同一人力を乗算しているので
自乗器となる。）、ブロック３１゜３２のｘｉ ＋ Ｘ
２は、それぞれＸ６＋△Ｘ 、 Ｘ６−ΔＸによって定
まることを点線矢印にて示している。 すなわち、ＰＩＤ調節計２５の出力Ｆｓ （これが力
の指令となる）と電磁吸引力Ｆ１＋Ｆ２ とはそれぞ
れ非線形関係になっている１、この非線形特性が制御全
不安定にする大きな原因であることも周知の事実である
。 本発明は、以上述べた従来の問題点を解消すること金目
的としてなされたもので、対向式磁気軸受装置の特徴で
るる被制御体に働く力は２個の電磁石の電磁吸引力の和
になるということをたくみに利用して非線形特性、全除
去するようにしたものである。 以下第４図に本発明の具体的実施例を示して説明する。 第２図に示した従来方式と、第４図に示した本発ゆ」の
実施例との相違点は、第１表に示す関数発生機能をイイ
する関数発生器３３．３４と乗算器３５．３６とを設け
、ギャップ偏差全入力とするＰ Ｉ Ｄ ＋：ｉ’Ｊ節
計２５節用２５ｓ（力の指令）全前記関数発生Ｗｊ３３
．３４に夫々入力し、その出力Ｂｓｌ。 Ｂｓ２（ｉ石指令）にギャップ検出ｉｌｌ ｘｌ ｌ
Ｘ２ ｋそれぞれ米算した信号Ｉｓ’、Ｉｓｚを、電流
変換部２６゜２７にそれぞれ入力するようにした点であ
る。 第１表 第１表において実際のＢｓ２は、＠１．ｆ口）において
正の出力であるが、説明しやすくするため、負に折夛返
して表示している。 第１表において一実施例としてａの値全２５としたもの
全第２表に示す、 第 ２ 表 以下、ａの値全２５とした場合の実施例について説明す
る。 第２表の関係をグラフにしたものが、第５（ａ）図であ
る。 以上のような構成とすることによって力の指令Ｆｓと被
制御体２１に働、く力Ｆ （ＦｌとＦ、の合力）がｈ形
関係になることを次に述べる。 こ＼で電流変換部２６．２７の一次おくれ要素を無視し
て、電流変換部２６．２７のゲインｋＫ王とすると、第
４図より とｌゐ。 Ｃ２） ＋ ＋３）弐ｔ、（１）式に■大して、電磁吸
引力Ｆｌ＋Ｆ２金水めると。 となる。 （４） 、 （ｆｉ）式と第２衣より、Ｆ Ｂ ＊ Ｆ
ｌ ＋ Ｆ２の関係をチ衣カくでボすと第３表のように
なる 第 ３ 表 第３表の関係をグラフにしたのが、第５ （ｂ） 、
（Ｃ）図でらる。 最後に、被制御体奮励かす力ＦはｂＦｌ＋Ｆ２の合力で
あるので、式Ｆ＝Ｆ１−Ｆ２ よ５Ｆｓ、Ｆの関係？
示すと第４表のようになる。 つま９全範囲にわたってＦ＝Ｆｓ となり、第５（ｄ
）図に示すように線形関係になることがわかる。 以上、ａを２５とした場合について説明したが、それ以
外の値についても同様に屍形関係にｌるこパとはいうま
でもない。 なお、証明は省略するが、ａの値を大きくすれば、応答
性が向上するが、銅損・うず電流積が増大し、ａの値を
小さくすれば、その逆となるので、目的によって設定す
ることが望ましい。 以上、述べたように、本発明によれは、力の指令と被制
御体に働く万全全範囲にわたって縁形関係化できるので
、安定性がきわめて高い、磁気軸受装置のｉｔｆ制御刀
法を提供できる。 ４、図面の簡単な説明 第１図は、磁気軸受装ｊ＆の一例を示す針視図、１！Ｎ
２図Ｖｉ、従来の制御方法のブロック図、第３図は従来
例のくわしいブロック図、第４図は本発明の具体的実施
例のブロック図、第５（ａ）〜（ｄ）図は、本発明の原
理を、況明する図である。 ２１・・・被制御体、２２．．４３・・・電磁石、２４
・・・ギャップ＜−１きま）検出捗、２５・・・ＰＩＤ
調節計。 ２６．２７・・・電流変換部、３３．３４−・・関数発
生器、３５．３６・・・乗算器。
従来の制御方法のブロック図、第３図は従来例のくわし
いブロック図、第４図は本発明の具体的実施例のブロッ
ク図、第５（ａ）〜（ｄ）図は、本発明の詳細な説明す
る図である。 ２１・・・被制御体、２２．２３・・・電磁石、２４・
・・ギャップ（すきま）検出器、２５・・・ＰＩＤ調節
計、２６．２７・・・電流変換部、３３．３４・・・関
数発生器、３５．３６・・・乗算器。 特許出願人 株式会社 安川電機製作所第４岡 第１ ｃ 手続補正書（自匈 昭和５８年７月２０日 特許庁長有 若 杉 和夫殿 １ 中性の表示 昭和５ｔ３年特 許 願第７６２９２ 号４１１件と
の関係 特π１出願人 ４、代理人 ８、 ｉ＋ｌｉ正の内容 − 明ｉｎ＋＋・」（全文を別紙のＪｌｌ り伯ｉＥ−、＋
：’ｔ、 Ｌ吐す。 明 ｌｌＡ 吾 １、発明の名称 磁気軸受装置の制御方法 ２、特許請求の範囲 ギャップ偏差全入力とするＰＩＤ調節計全備えた対向式
制御形磁気軸受装置において、それぞれの電磁石に与え
る指令電流は、それぞれの電磁石のギャップ（すきま）
１直に、それぞ −Ｂｓｔ ＋ Ｂｓ２ ’ｅ乗じたものとし、前記磁束
指令は、次式 ％式％ ａ ’、’、； ’Ｅ Ｆ ｓ≦１００チのとき匡し、
Ｉｉ’ｓ はＰＩＤしＬゾｉｊ計の出ツバ ａは０より
、３１元明り＋ｉＰ ｊ、ｌな説明 本−ｆ−： １４’４は対向式制御１形磁λい一１受装
置！′Ｌに赴９ブる・庵、へ吸引力をｉｉ、ｉｌｉ ｊ
；・ＩＩする方法に１４ｇするもの°ごイ）る１、ヌ・
」向ツーＣ！”＋ｉｉＪ例１形（・なＡ１；：イ受装置
とは、６９↓１丙にｉ刈７］＜１７たような回転物体１
ろるいは破割イ却体を侠むように対向してｌ尼ｆ＋ｊ、
Ｌ／た２ １１ｉｒ５の電磁石２と３，４と！ｊ Ｔ
ｂ （！： ７ ＋ ８ （！： ９ ＋ １０ ト１
１ 〕Ｍ Ａ 吸引カニ乳って回転物体１又は仮１Ｇｉ
Ｊ ４’ｉｉ１体全浮遊させ、空中に支持する装置であ
って、摩耗音生じないので長メｆ品になること、向？１
１・油を必要としないこと后・のｒぐれた！１．Ｆ色全
有する反面、安定したを中支持がｌｒスカｊ、ｉｎ ト
：ハ’＞ ＋Ｂｉｔｊｎ＃Ｚ３ ル、。 ：：’ｊ ＞ 、＼ｊ同氏というのは４１Ｍ石−１１４
によるずりυ下げ；・、シにメ・１して用いる。また１
ｌｉｉｊｑ形というのは永久磁石による無制御形に対し
て各々区別するために使われる。 従来の対向式制御形磁気軸受装置は、釣シ下げ大制御形
磁気軸受を単純に２つ組み合せただけのもので、釣勺下
げ式においても従来技術では安定した空中支持性能が得
られてぃなかったので、対向式でも当然良好な制御性能
は得らｎてぃなかった。 理Ｍ全容易にするため、便米例を第２図に示して説明す
る。 図は被制御体２１（回転しているか否か、又、回転して
いる場合は軸方向支持型（スラスト型）か半径方向支持
型（ジャーナル型）かは問わない）を挾むように電磁石
２２．２３を設けてその磁気吸引力によって空中支持し
ている様子を概念的に示したものである。 この制御系の目標ギャップＸＱに、ギャップ検出器２４
で検出した倹中ギャップＸＩが一致するように制御され
る系でラシ、ギャッズ偏差△Ｘは、ＰＩＤ調節計２５を
へて電流変換部２６．２７に入力され、電磁石２２．２
３へ流すべき一流Ｉ＋ ＋１２ｖＣ変トムされるよう構
成されている。 ・麻２１／１にかいて、小流変換：ｌ（２７と電磁石２
３を除去して、市（み石２２を被制御体２１の鉛直上方
に配ｊ〆ｔずれば釣り下げ式となるので、従来の対向式
は単純に釣り下げ式を２つ組み合わせただけであること
がわかる。 ところで、電磁石が物体を吸引するカは次の（１）式し
くて表わされることは周知である。 但し１・’ ： １（１，’ ｆ１会吸引力１１：磁束
密度 Ａ：１１柱１．ｖ４而債 μ０：Δ空透磁率 Ｎ：巻き数 ■ ＝ 山、流 χ ：ギャップ（ｒ（ｉ磁石と物体の距υ］１０μθＡ
Ｎ２ ＫＦ＝ −−−− 上記（１）式の部分もブロック線図化して表現したのが
第３図である。 ブロック２８は、被制御体２−１の質址ｋ ｍとし。 入力をＦ、出力音ΔＸとする伝達関数、ブロック２９．
３０は乗算器（この場合、同一人力を乗算しているので
自乗器となる。）、ブロック３１゜３２のｘｉ ＋ Ｘ
２は、それぞれＸ６＋△Ｘ 、 Ｘ６−ΔＸによって定
まることを点線矢印にて示している。 すなわち、ＰＩＤ調節計２５の出力Ｆｓ （これが力
の指令となる）と電磁吸引力Ｆ１＋Ｆ２ とはそれぞ
れ非線形関係になっている１、この非線形特性が制御全
不安定にする大きな原因であることも周知の事実である
。 本発明は、以上述べた従来の問題点を解消すること金目
的としてなされたもので、対向式磁気軸受装置の特徴で
るる被制御体に働く力は２個の電磁石の電磁吸引力の和
になるということをたくみに利用して非線形特性、全除
去するようにしたものである。 以下第４図に本発明の具体的実施例を示して説明する。 第２図に示した従来方式と、第４図に示した本発ゆ」の
実施例との相違点は、第１表に示す関数発生機能をイイ
する関数発生器３３．３４と乗算器３５．３６とを設け
、ギャップ偏差全入力とするＰ Ｉ Ｄ ＋：ｉ’Ｊ節
計２５節用２５ｓ（力の指令）全前記関数発生Ｗｊ３３
．３４に夫々入力し、その出力Ｂｓｌ。 Ｂｓ２（ｉ石指令）にギャップ検出ｉｌｌ ｘｌ ｌ
Ｘ２ ｋそれぞれ米算した信号Ｉｓ’、Ｉｓｚを、電流
変換部２６゜２７にそれぞれ入力するようにした点であ
る。 第１表 第１表において実際のＢｓ２は、＠１．ｆ口）において
正の出力であるが、説明しやすくするため、負に折夛返
して表示している。 第１表において一実施例としてａの値全２５としたもの
全第２表に示す、 第 ２ 表 以下、ａの値全２５とした場合の実施例について説明す
る。 第２表の関係をグラフにしたものが、第５（ａ）図であ
る。 以上のような構成とすることによって力の指令Ｆｓと被
制御体２１に働、く力Ｆ （ＦｌとＦ、の合力）がｈ形
関係になることを次に述べる。 こ＼で電流変換部２６．２７の一次おくれ要素を無視し
て、電流変換部２６．２７のゲインｋＫ王とすると、第
４図より とｌゐ。 Ｃ２） ＋ ＋３）弐ｔ、（１）式に■大して、電磁吸
引力Ｆｌ＋Ｆ２金水めると。 となる。 （４） 、 （ｆｉ）式と第２衣より、Ｆ Ｂ ＊ Ｆ
ｌ ＋ Ｆ２の関係をチ衣カくでボすと第３表のように
なる 第 ３ 表 第３表の関係をグラフにしたのが、第５ （ｂ） 、
（Ｃ）図でらる。 最後に、被制御体奮励かす力ＦはｂＦｌ＋Ｆ２の合力で
あるので、式Ｆ＝Ｆ１−Ｆ２ よ５Ｆｓ、Ｆの関係？
示すと第４表のようになる。 つま９全範囲にわたってＦ＝Ｆｓ となり、第５（ｄ
）図に示すように線形関係になることがわかる。 以上、ａを２５とした場合について説明したが、それ以
外の値についても同様に屍形関係にｌるこパとはいうま
でもない。 なお、証明は省略するが、ａの値を大きくすれば、応答
性が向上するが、銅損・うず電流積が増大し、ａの値を
小さくすれば、その逆となるので、目的によって設定す
ることが望ましい。 以上、述べたように、本発明によれは、力の指令と被制
御体に働く万全全範囲にわたって縁形関係化できるので
、安定性がきわめて高い、磁気軸受装置のｉｔｆ制御刀
法を提供できる。 ４、図面の簡単な説明 第１図は、磁気軸受装ｊ＆の一例を示す針視図、１！Ｎ
２図Ｖｉ、従来の制御方法のブロック図、第３図は従来
例のくわしいブロック図、第４図は本発明の具体的実施
例のブロック図、第５（ａ）〜（ｄ）図は、本発明の原
理を、況明する図である。 ２１・・・被制御体、２２．．４３・・・電磁石、２４
・・・ギャップ＜−１きま）検出捗、２５・・・ＰＩＤ
調節計。 ２６．２７・・・電流変換部、３３．３４−・・関数発
生器、３５．３６・・・乗算器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ギャップ偏差を入力とするＰＩＤ調節計全備えた対向式
制御形磁気軸受装置において、そｎぞｎの電磁石に与え
る指令電流は、それぞれの電磁石と被制御体とのギャッ
プ（すきま）値に、それぞれの磁束指令ＢｓＩ、 Ｂｓ
２を乗じたものとし、前記磁束指令は、次式 ％式％ 但し、 Ｆｓ はＰＩＤ調節計の出力、ａは０よｐ
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7629283A JPS59205026A (ja) | 1983-05-02 | 1983-05-02 | 磁気軸受装置の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7629283A JPS59205026A (ja) | 1983-05-02 | 1983-05-02 | 磁気軸受装置の制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59205026A true JPS59205026A (ja) | 1984-11-20 |
| JPH0112970B2 JPH0112970B2 (ja) | 1989-03-02 |
Family
ID=13601261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7629283A Granted JPS59205026A (ja) | 1983-05-02 | 1983-05-02 | 磁気軸受装置の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59205026A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61171918A (ja) * | 1985-01-28 | 1986-08-02 | Mitsubishi Electric Corp | 磁気軸受 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0700439A1 (en) * | 1993-05-21 | 1996-03-13 | Trustees Of Boston University | Lymphocyte chemoattractant factor and uses thereof |
-
1983
- 1983-05-02 JP JP7629283A patent/JPS59205026A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61171918A (ja) * | 1985-01-28 | 1986-08-02 | Mitsubishi Electric Corp | 磁気軸受 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0112970B2 (ja) | 1989-03-02 |
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