JPS60215119A - 補償装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は次の如き補償装置に関する。すなわち、大径回
転子が、半径方向に作用する少なくとも１つの磁力軸受
により浮遊支持され、該磁力軸受には、上記大径回転子
の径方向の位置を検出する検出器により発生せしめられ
た信号の機能として電流が制御されるところの電磁コイ
ルを備え、上記検出器のリング内における幾何学的欠陥
（又は不整形状又は不正形状）を補償するための補償装
置であって、かつ、上記半径位置検出器の回転リング内
における幾何学的不整形状、あるいは該検出器に相対し
て位置する上記回転子の一部分の回転リング内における
幾何学的不整形状を表わす多くのデータを、該回転子の
角度位置に関係して記録するためのメモリと、上記径方
向位置検出器により生じせしめられた信号に対して、上
記回転子の各角度位置毎に上記メモリ内に記録された対
応データから、生じた補償信号を与えるための補償回路
とを備えた補償装置に関する。

従来技術 従来、回転子に作用する電磁懸架手段又は電磁浮遊支持
手段はラジアル磁力軸受よりなり、該軸受は電流の供給
される電磁コイルを備えており、該電流の強さは、上記
回転子の半径方向の位置を検出する検出器より生じた信
号により、サーボコントロール回路を介して規制されて
おり、それにより回転子を所定位置に保持するようにな
っている。

回転子の半径方向位置を検出する検出器は光学型、容量
型あるいは誘導型のいずれでも構成できる。誘導型検出
器である場合、例えばフランス国特許第２．２１４，８
９０号に記述された如各誘導型検出器である場合には、
固定子と一体化された多くのＵ字状電磁片が回転子の周
囲に配設されるとともに回転子に固定された強磁性の環
状アマチュア−に対面するように配設される。上記強磁
性環状アマチュア−は、回転子に設けられるか或いは該
回転子の外周面の接地部分により構成され、一定のエア
ギャップによりＵ字状固定子片の磁極から離れており、
一方磁気回路を閉じることがで終るようになっている。

回転子の半径方向位置が変われば、上記エアギャップの
大トさが変化し、その結果、回転子の周囲に配設された
固定子片の回りに巻回されたコイルの自己インダクタン
スか変化することになる。固定子片の回りに巻回された
フィルのターミナルに出力される信号は、従って、回転
子の半径方向位置の変化に関する情報となる。

この情報により軸受の電磁部を流れる電流の制御が可能
となる。

しかしながら、環状アマチュア−か完全な円筒形状をし
ておりかつ回転子の細心に対して中心法めされる限りは
、誘導型半径位置検出器により生・、　しせしめられた
信号は回転子の軸心の実際の移動をそのまま表わすだけ
である。ところが、大型回転機械に用いｖｔ″Ｃ−いる
回転子のような大径回転子に関してはこの様なことは実
際上あり得ない。

従来より、回転子の不正確な真円性や該回転子に設けら
れた環状アマチュア−の不正確な真円性を不完全ながら
解消するために種々の手段が提供されてきている。この
様にそれらの真円性が不正確であれば、これは、最小限
に押さえられるべぎ同期摂動の原因となるのである。

例えば、フランス国特許第２，２１４，８９０号に示さ
れたような、回転子の周囲に配設された複数対の磁性片
を特別な態様に構成しているところのある誘導型検出器
によれば、回転子の半径の変化によって生ずる問題を不
完全ながら部分的に解消することができる。

同様に、７ラン入国特許第２，３３６，６０２号に記述
されたような、同期摂動のための補償装置を用いれば、
不均衡性に起因する妨害効果の減衰が可能となる。

ところが、回転子の半径方向位置を検出する検出器のた
めの基準として用いられるリングの幾何学的不整形状１
こ起因する妨害効果は、上記装置によっては、完全に解
消することはで外ない。

このため、上記リング上に規則的に設定された各角度位
置毎に検出器のリングの幾何学的不整形状の値に対応し
たデータをメモリ内に記録させる方法が従来より提供さ
れている。そして、１つの補償回路が、上記メモリに接
続されているとともに、記録されたデータ項目が対応す
るところの各角度位置毎に、４半径位置検出器により発
生せしめられた信号に対して修正信号を与えられるよう
になっている。さらに、該修正信号は、記録されたデー
タから導出されるとともに各角度位置における検出器リ
ングの幾何学的不整形状を修正する。

検出器リングの幾何学的不整形状のための上記の如き補
償装置によれば、もし、修正データの個数か十分多けれ
ば、すなわち修正データが記録された２つの不連続的角
度位置間における差が十分小さい場合１こは、理論的に
は、リングの不規則性又は不整形状を完全に修正するこ
とかできる。

しかしながら、メモリ内に修正データを記録する点に関
して厳しい問題が生ずる。すなわち、検出器リング内に
おける幾何学的不整形状の程度を決定するためには、回
転子を垂直位置内に位置せ１訊ヱシともに、軸受の硬さ
を極度に低下させた状態で磁力軸受内で回転子を回転さ
せる必要がある。この場合には、半径位置検出器によ１
）生じせしめられた信号は、検出器リングの幾何学的像
に実態的に対応しており、また上記信号は回転子の各角
度位置毎にメモリ内に単純に記録される。通常の運転時
に上記検出器により発生せしめられる信号に対して与え
られるべき修正信号は、従って、上記メモリ内に記録さ
れた信号と同様の係数を有する一方反対の形を有する単
なる信号である。しかしながら、この方法はある種の欠
点を有するので全ての形式の回転子に適用することはで
きない。

すなわち、公知の方法によれば、検出器リング内におけ
る幾何学的不整形状を決定する場合、上記回転子は垂直
方向に位置せしめられるのみならず、臨界超過の速度で
回転駆動されねばならない。これは、実際上、大きな直
径を有する回転子を備えた多くの機械にとっては不可能
なことである。

本発明の目的 従って、本発明の目的は、上述の欠点を解消するととも
に、たとえ前転子の直径が大きい場合であっても半径位
置検出器リング内における幾何学的欠陥又は不整形状又
は不正形状を補償し得るようにすることである。

本発明の要旨 上記目的を達成するため本発明は以下のように構成した
。すなわち、上記構成の補償装置において、さらに、１
つの半径位置基準検出器と協働する光学的精度を有する
少なくとも１つの基準面を有する小径基準回転子と、上
記小径回転子を上記大径回転子の端部に設けるための手
段とを備え、小径回転子か、大径回転子の回転軸心に中
心位置決めすることにより、大径回転子と同期して回転
するように構成した。

さらに、詳細に述べれば、上記補償装置は、上記大径回
転子に連結された半径位置検出器により生ずる信号と、
上記半径方向基準検出器より生じた信号との間の偏差に
対応するデータを、１つの角度エンコーグより得られる
回転子の角度位置の機能として、大径回転子と小径回転
子とが低速度で同時的に回転せしめられるとぎ、上記メ
モリ内に記録するための手段を備えている。　。

上記小径回転子は上記大径回転子に移動可能に設けられ
ることが好ましい。

この場合、上記小径回転子は上記小径回転子の一端の周
囲に規則的に配設された多数の弾力部材により、上記大
径回転子の一端部に保持される。

上記小柱回転子の一端周囲に配設された上記弾力部材は
低弾性の弾力部材と高弾性の弾力部材との２つより構成
される方がよい。

さらに、上記小径回転子は、上記大径回転子の一端部に
９０°の位相差で配置されかつ半径方向に延びるととも
に低弾性を有する少なくとも２つの弾力部材と、上記低
弾性弾力部材に対して直径方向において反対側に配置さ
れかつ半径方向に延びるとともに高弾性を有する少なく
とも２つの弾力部材とで、保持され、さらに、小径回転
子の中心合わせを調節するための手段が上記各弾力部材
に連結されることが好ましい。

回転子が大直径でかつ通常の中空形状である場合には、
上記小径回転子、上記大径回転子に対し　−て、該大径
回転子の各端部に位置せしめるための　一手段を設ける
ことにより、同心に設けられる・。

ス塩針 第１図において、１０は大断面の回転子を示し、該回転
子１０の直径は約１００■より大きく、例えば２００〜
４００ｔｒｒｍであり、半径方向に作用する２つの磁力
軸受１１．１２により支持されている。各磁力軸受１１
．１２は、上記回転子１０に設けられた環状アマチュア
−１１ａまたは１２ａ、および固定子１１ｂまたは１２
１．（電磁固定子）を備えている。この固定子１１ｂ、
１２ｂは夫々図示しない電磁コイルを備えていて、該電
磁コイルにはサーボコントロール回路３０より電流が供
給されるようになっている。

上記回転子１０の周囲に設けられた誘導型検出器２１．
２２（半径位置検出器）は回転子１０の半径方向の位置
を決定して上記サーボコントロール回路３０に信号を送
るようになっている。各検出器２１．２２は公知の態様
で図示しない複数個のコイル・ヤ備えている。該フィル
は、上記回転子１０に固定された環状アマチュア−２１
ａ、２２ａと対面しかつこれを囲むところの固定子２１
ｂ、２２ｂの上に設けられている。

上記環状アマチュア−２１ａ、２２ａは、１つのフェラ
イト・リング、または回転子１０の外周に設けられた多
数のフェライト磁性リングにより構成することができる
。一方、上記各環状アマチュア−２１ａ、２２ａは、上
記回転子１０に直接的に構成された１つの整流導電面に
より構成することもできる。上記アマチュア−２１ａ、
２２ａの直径が比較的大きい場合には、上記アマチュア
−には不均一性が表われ、したがって、基準位置に対す
る角度位置により決められるアマチュア−の各点毎に、
修正信号が決定されねばならない。この修正信号は、上
記検出器により送られた信号に加算されて、上記アマチ
ュア−の直径における不均一性を補償する。

このため、多くの修正データがメモリ４０に記録される
。そして、各修正データは所定の角度位置と協働する。

この修正データの個数Ｎは所望の精度により決められる
が、使用される検出器のアマチュア−２１ａ、２２ａの
形状の正確な再構成を得るためには比較的多くする必要
がある。

上記の必要な修正信号をメモリ４０内に迅速かつ正確に
記憶させる装置について以下に説明する。

基準シリンダ５０（又は回転子）は、例えば５０ｚＮ以
下、好ましくは２０〜３０ＲＩＮの小さな直径を有しか
つ非常に良質の面を有していて、回転子１０の端部にか
つ検出器２１に近い位置に設けられていて、回転子１０
の細心位置に中心合わせせられるとともにそれと一体的
に回転するように固定されている。

上記基準シリンダ５０と反対の側には、該基準シリンダ
５０の位置を検出するための検出器５１（半径位置検出
器、又は基準検出器）を設けている。この検出器５１は
上記検出器２１の構成と同様の従来周知の構成のもので
よく、固定子５１ｂとアマチュア−５１ａとを備えてい
る。尚、該アマチュア−５１ａは、基準シリンダ５０の
導電面により直接的に構成することも可能である。しか
しなが呟基準シリンダ５０の小さい直径を考慮して、リ
ング状の基準アマチュア−５１ａは、検出器２１の環状
アマチュア−２１ａに対して、均一性を実質的に与える
ようにマイクし・エンジニアリング技術により製造する
ことが　□できる。基準シリング５０は、その直径が小
さくかつ重量的にも小さいがために、例えば光学装置を
用いて完全な制御を受けるようにする。

環状アマチュア−２１ａに関する修正データの記録は次
の要領で行なわれる。すなわち、回転子１０は低速度で
回転せしめられ、またサーボコントロール回路３０は高
利得を呈するように調整される。

検出器２１に生ずる信号は、サーボコントロール回路の
みならず修正情報を記録するための回路７０にも送られ
る。これと平行して、回転可能に上記回転子１０に固定
されかつ該回転子１０の軸心に中心位置決めされたとこ
ろの基準シリング５０は回転子１０と同期して回転せし
められる。基準シリング５０と対置せしめられた検出器
５１により送られた信号も、また、上記修正情報記録回
路７０に送られて、基準シリング５０の、従って回転子
１０の、位置゛を示す基　。

準信号を構成するようになっている。回転子ｌＯと対面
して角度エンコーダ４１が設けられていて、該角度エン
コーダ４１は、予め決められた角度移動ステップに対応
してパルスを間欠的に送るようになっている。上記角度
エンコーダ４１より送られるパルス毎に、検出器２１よ
り送られた信号と基準検出器５１より送られた信号と９
間の偏差に対応する信号が修正情報記録回路７０で演算
されて、エンコーダ４１より与えられるデータとの組み
合わせにより、また回転子１０の角度位置に関係して、
修正データとしてメモリ４０内に記録される。メモリ４
０内に記録される信号は、実際には、回転子１０の連続
的に変化する角度位置毎のアマチュア−２１ａの幾何学
的な不整形状を示している。環状アマチュア−２１ａに
配分された位置セット毎に修正データがメモリ４０内に
一旦書き込まれると、基準シリング５０．検出器５１お
よび修正情報記録回路７０は繰作外に置かれる。そうす
れば、サーボコントロール回路３０は、角度エンコーダ
４１により決定される回転子１０の角度位置毎に、メモ
リ肋内に格納された修正データと、検出器２１により発
生せしめられた信号とを自動的に組み合わせて、アマチ
ュア−２１ａに幾何学的な不整形状があるにも関わらず
、正確かつ安定した回転子位置が得らｋることになる。

上記基準シリング５０は、検出器２１に接近して回転子
１０の端部に備えられた四部５２内に移動可能に設ける
ことができる。上記凹部５２内には、弾力部材５３が、
回転子１０の軸心上に中心位置決めされた基準シリング
５０を保持するように設けられている。。

この弾力部利５３は、複数個のスプリングにより構成さ
れるとともに、上記回転子１０に対する固定端をなして
いる。また、この弾力部材５３はシリング５０の回りに
等間隔毎に例えば４つずつ配設されている。

第１図によく示されるように、基準シリング５０は、大
きい直径を有する中空回転子１０の中心に同心的に延在
して、スプリング５３を介して、第２検出器２２の近く
において回転子１０の端部１４上に、かつ第１検出器２
１に接近して回転子１０の端部１３に設けたのと同様の
態様で、設けることができる。回転子１０の端部１４か
ら突出する端部は優れた条件の面を備えていて第２基準
環状面６１ａを構成している。この第２基準環状面６１
ａは、上記検出器５１と同様の検出器６１（半径検出器
）の固定子６１ｂと協働することかできで、環状アマチ
ュア−２１ａの不整形状を記録するための上記した所定
の態様で該環状アマチュア−２２ａ内の不整形状が記録
され得るようになっている。

第２，３図に細心長さの短い回転子すなわち相対的ｌこ
直径の大きい回転子１０を示している。この回転子１０
は、該回転子１０のボデーの２つの面と協働しかつ軸方
向に作用する磁力軸受１１１，１１２、および回転子１
０のボデーの円周状外面と協働しかつ半径方向に作用す
る磁力軸受１１、を介してフレーム１００に設けられて
いる。各磁力軸受１１１，１１２は１つの固定子１１１
ｂ、１１２ｂ（電磁固定子）を備えでいる。

そして、各固定子１１１ｂ、１１２ｂは夫々、フレーム
１００に設けられ、かつ回転子１０のボデーと一体にさ
れたアマチュア−１１１ａ、１１２ａと協働する電磁コ
イルを備えている。上記磁力軸受１１１，１１２の隣に
は夫々回転子の軸方向の位置を検出する検出器１２］、
、１２２を備えており、該検出器１２１，１２２は、上
記磁力軸受１１１，１１２の電磁固定子１１１ｂ、１１
２ｂ内を流れる電流を制御する信号を与えるようになっ
ている。上記゛　電磁固定子用１ｂ、１１２ｂは、例え
ば、フランス国特許第２’、３７７．５４９号に記述さ
れたような多くのセクターよりなる構成とすることかで
きる。

上記磁力軸受１１の電磁固定子１１ｂを流れる電流は検
出器２１から与えられる信号により制御されるようにな
っている。この検出器２１は固定子２１ｂを備えており
、この固定子２１ｂは、フレーム１００に設けられると
ともに固定アマチュア−の回りに巻回された電磁フィル
より構成されており、さらに回転子１０の周辺に位置す
る環状アマチュア−２１ａに対面している。上記回転子
↑０の直径が、例えば３００〜４００７１ｙｐ、という
大きな直径をなしているとともに第１図の場合と同様の
態様で設けられていることを考慮すれば、検出器２１の
環状アマチュア−２１ａは、補償されるべき不均一性の
除去不可能な誤差を示していることになる。このため、
第１図に基づいて述べた方法によれば、小さい直径を有
する基準シリング５０は中空回転子ｌＯ内に同心に、大
きい直径を有する回転子１０の各端部１３，１４に備□
　えられた中心決め部材を介して、設けられる。優れた
品質の面条件を備え′た環状周面５１ａ、６１ａは、第
１図の場合と同様に小さい直径の基準′シリンダ５０の
各端部に備えられており、回転子１０の軸心に中心位置
決めされかつ、第１図に基づいて上述した環状アマチュ
ア−２１ａの不整形状を記録し得る環状基半アマチュア
−を構成するようになっている。説明゛を簡単にするた
め、回路３０，４０，７０．角度エンコーダ３１．検出
器５１．６１の固定子等は第２．３図には示していない
が、それらの各部材は、すでに上述した第１図の対応部
材と同様のものである。

第２，３図に可動中心決め部材５３の一例を詳細に示し
ている。この可動中心決め部材５３により、基準シリン
ダ５０を迅速な設定を行なうことかできるとともに、回
転子１０の基準軸心上で基準シリンダ５０の完全な中心
位置決めを行なうことがで与る。

大きい直径を有する回転子１０の各端面１３，１４に向
かって、スプリングを備えた中心決め部材が、上記回転
子１０の細心に対して直角な平面内において２つの直行
方向に沿って十字型に配置されている。

上記可動中心決め部材５３の各スプリング５３ａ〜５３
ｄは各部分９３ａ〜９３ｄを介しで小さい直径寸法のシ
リング５０を支持している。これらの各部分には凹面が
形成されており、該凹面の曲率は上記基準シリンダ５０
の断面形状に適合している。上記各スプリング５３ａ〜
５３ｄの、部分９３ａ〜９３ｄと反対側の端部は夫々部
分８３ａ〜８３ｄに当接している。これらの部分８３ａ
〜８３ｄは大きい直径の回転子１０に連結している。

また、これらの部分８３ａ〜８３ｄは、好都合にも、ネ
ジにより構成されており、このネジは小さい直径のシリ
ング５０に近い位置にあるスプリング５３ａ〜５３ｃｌ
の端部に固定された部分９３ａ〜９３ｄを容易に移動さ
せることができるとともに、その後シリング５０の位置
を精度よく調整することが可能となる。

上記スプリング５３ａ〜５３ｃｌは、例えば皿ばね（Ｂ
ｅｌｌｅｖｉｌｌｅ　ｗａｓｂｅｒｓ）の如き弾力性の
あるスチールで構成された多くのワッシャーにより、構
成される。シリング５０を中心合わせし易くするために
は次のようにすることが好ましい。すなわち、一方にお
いては直径方向において相対するスプリング５３ａ、５
３ｃにより決定される平面、他方においては同じく直径
に相対する２つのスプリング５３ｂ。

５３ｄにより決定される平面の各シリング保持面におい
て、スプリング５３ｃ、５３ｄの一方を硬く構成するこ
とにより対応する２つのネジ８３ｃ　、　８３ｃｌを調
整して２つの方向にシリング５０の中心位置合わせを粗
くかつ迅速に行なう一方、池のスプリング５３ａ。

５３ｂを夫々柔らかく構成して（例えば上記スプリング
５３ｃ、５３ｃｌの硬さの１０分の１以下の硬さ）直行
軸方向に上記シリング５０を正確に中心合わせできるよ
うにしている。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は大きい直径を有
する回転子に適用した本発明の第１実施例に係る装置の
概略一部所面図、＄２図は本発明の第２実施例を示す概
略一部所面図、第３図は第２図に示した装置の平面図で
ある。 １０・・・回転子、１１．１２・・・磁力軸受、ｌｌａ
、１２ａ・・・環状アマチュア−１ｌｌｂ、１２ｂ・・
・固定子、１３．１４・・・端部、２１．２２・・・検
出器、２１ａ、２２ａ−環状アマチュア−，２１ｂ。 ２２ｂ・・・固定子、３０・・・サーボコントロール回
路、４゜・・・メモリ、４１・・・角度エンコーグ、５
０・・・基準シリング（基準回転子）、５１・・・検出
器、５１ａ・・・アマチュア−１５１ｂ・・・固定子、
５２・・・凹部、５３・・・弾力部材、可動中心決め部
材、５３ａ〜５３ｃｌ・・・スプリング、６１・・・検
出器、６４　ａ・・・第２基準環状面、Ｃ１１ｂ・・・
固定子、７０・・・修正情報記録回路、８３ａ〜８３ｃ
ｌ・・・部分、９３ａ〜９３ｄ・・・部分、１００・’
・フレーム、１１１，１１２・・・磁力軸受、１ｌｌａ
。 １１２ａ・・・アマチュア−１１１１，ｂ、　１１２［
）・・・固定子、１２１゜１２２・・・検出器。 特許出願人 ソシエテφユーロペーヌ・ドウ・ プロプルジオン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、大径回転子が、半径方向に作用す°る少なくとも１
   つの磁力軸受により浮遊支持され、該磁力軸受には、上
   記大径回転子の径方向の位置を検出する検出器によ１）
   発生せしめられた信号の機能として電流が制御されると
   ころの電磁コイルを備え、上記検出器のリング内におけ
   る幾何学的不整形状を補償するための補償装置であって
   、 かつ、上記半径位置検出器の回転リング内における幾何
   学的不整形状、あるいは該検出器に相対して位置する上
   記回転子の一部分の回転リング内における幾何学的不整
   形状を表わす多くのデータを、該回転子の角度位置に関
   係して記録するためのメモリと、上記径方向位置検出器
   により生じせしめられた信号に対して、上記回転子の各
   角度位、置毎に上記メモリ内ビ記録された対応データか
   ら牛ヒた補４′＃信号を与えるための補４を回路とを備
   えた補償装置において、 １つの半径位置基準検出器と協働する光学的精度を有す
   る少なくとも１つの基準面を有する小径基準回転子と、
   上記小径回転子を上記大径回転子の端部に設けるための
   手段とを備え、小径回転子　′が、大径回転子の回転軸
   心に中心位置決めすることにより、大径回転子と同期し
   て回転するようにしたことを特徴とする補償装置。 ２、上記大径回転子に連結された半径位置検出器により
   生ずる信号と、上記半径位置基準検出器より生じた信号
   との間の偏差に対応するデータを、１つの角度エンコー
   グより得られる回転子の角度位置の（幾能として、大径
   回転子と小径回転子とが低速度で同時的に回転せしめら
   れるとぎ、上記メモリ内に記録するための手段を備えた
   ことを特徴とする第１項に記載の補償装置。 ３、上記小径回転子は上記大径回転子に移動可能に設け
   られたことを特徴とする第１項に記載の補償装置。 ４、上記小径回転子は上記小径回転子の一端の周囲に規
   則的に配設された多数の弾力部材により、上記大径回転
   子の一端部に保持されたことを特徴とする第３項に記載
   の補償装置。 ５、上記小径回転子の一端周囲に配設された上記弾力部
   材は低弾性の弾力部材と高弾性の弾力部材との２つより
   構成されることを特徴とする第４項に記載の補償装置。 ６、上記小径回転子は、上記大径回転子の一端部に９０
   °の位相差で配置され、かつ半径方向に延びるとともに
   低弾性を有する少なくとも２つの弾力部材と、上記低弾
   性弾力部材に対して直径方向において反対側に配置され
   かつ半径方向に延びるとともに高弾性を有する少なくと
   も２つの弾力部材とで、保持され、さらに、小径回転子
   の中心合わせを調節するための手段が上記各弾力部材に
   連結されていることを特徴とする第５項に記載の補償装
   置。 ７、上記小径回転子は、上記大径回転子に対して、該大
   径回転子の各端部に位置せしめるための手段を設けるこ
   とによ゛す、同心に設けたことを特徴とする第１項に記
   載の補償装置。