JPS6152411A - 磁気軸受装置の制御装置 - Google Patents
磁気軸受装置の制御装置Info
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- JPS6152411A JPS6152411A JP17313984A JP17313984A JPS6152411A JP S6152411 A JPS6152411 A JP S6152411A JP 17313984 A JP17313984 A JP 17313984A JP 17313984 A JP17313984 A JP 17313984A JP S6152411 A JPS6152411 A JP S6152411A
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- JP
- Japan
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- signal
- coil
- deltao
- deltay
- magnetic bearing
- 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
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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
- F16C32/0474—Active magnetic bearings for rotary movement
- F16C32/048—Active magnetic bearings for rotary movement with active support of two degrees of freedom, e.g. radial magnetic bearings
- F16C32/0482—Active magnetic bearings for rotary movement with active support of two degrees of freedom, e.g. radial magnetic bearings with three electromagnets to control the two degrees of freedom
-
- 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
- F16C32/0451—Details of controllers, i.e. the units determining the power to be supplied, e.g. comparing elements, feedback arrangements with P.I.D. control
- F16C32/0453—Details of controllers, i.e. the units determining the power to be supplied, e.g. comparing elements, feedback arrangements with P.I.D. control for controlling two axes, i.e. combined control of x-axis and y-axis
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】
（産業上の利用分野〕
本発明は吸引用電磁石を円周方向に３個装置し九３コイ
〃凰吸引制御ラジアル磁気軸受装置の制御装置に関する
ものである。
〃凰吸引制御ラジアル磁気軸受装置の制御装置に関する
ものである。
３コイル型吸引制御ラジアル磁気軸受装置の制御装置と
して、夾公昭５１−２８５２０号公報に示されるように
直交する２方向の変位を検出する２個の変位検出器を設
け、その検出信号に応じた！ｔｉ制御１ざ号を演算し、
それを３コイルの方向に振フ分けて各コイルに与える制
御装置が提案されているが、３コイル型磁気軸受装置の
有効な制御方法は何等示していない。
して、夾公昭５１−２８５２０号公報に示されるように
直交する２方向の変位を検出する２個の変位検出器を設
け、その検出信号に応じた！ｔｉ制御１ざ号を演算し、
それを３コイルの方向に振フ分けて各コイルに与える制
御装置が提案されているが、３コイル型磁気軸受装置の
有効な制御方法は何等示していない。
磁気軸受装置の制御系は本質的に非線形かつ不安定な系
であるが、非線形系の線形化手法として平衡点近傍での
微少変化分に層目して数式化し、高次の項（微少変化と
し７ｔ７ｔめ、値は他に比べて小さくなる）を省略して
しまうという方法をとるのが常である。（磁気軸受に関
する多くの文献で用いら゛れている。） ところが、この手法は外乱により平衡点より大きく変位
しｍ場合、Ａ次の項が無視できな・くなる程大きくなっ
て線形性がくずれ、本来の不安定な性質と相俟って平衡
点近傍での安定な制御性能にくらべて極めて制御性能が
悪くなる。
であるが、非線形系の線形化手法として平衡点近傍での
微少変化分に層目して数式化し、高次の項（微少変化と
し７ｔ７ｔめ、値は他に比べて小さくなる）を省略して
しまうという方法をとるのが常である。（磁気軸受に関
する多くの文献で用いら゛れている。） ところが、この手法は外乱により平衡点より大きく変位
しｍ場合、Ａ次の項が無視できな・くなる程大きくなっ
て線形性がくずれ、本来の不安定な性質と相俟って平衡
点近傍での安定な制御性能にくらべて極めて制御性能が
悪くなる。
そこで平衡点以外のいかなる位置にあっても線形性を保
つような制御方法としてバイアス方式〇とＣ方式とが従
来考えられている。
つような制御方法としてバイアス方式〇とＣ方式とが従
来考えられている。
ところが、３コイル型磁気軸受装置のｆｔ１ｌＪ御装置
としてバイアス万式又にｆ方式全適用しようとすると、
次のような茶都合が生じる。
としてバイアス万式又にｆ方式全適用しようとすると、
次のような茶都合が生じる。
今磁極Ａ、Ｂ、ＯとＸ方向とｙ方向の変位検出器ａｘ、
Ｓｙ′に第１因のように配置し、ｘ、ｙ方向の力指令１
Ｐｘｓ、Ｆｙｓとする。これｆＢ。
Ｓｙ′に第１因のように配置し、ｘ、ｙ方向の力指令１
Ｐｘｓ、Ｆｙｓとする。これｆＢ。
ｂ、Ｃの方向の力指令に分解すると
となる。そしてバイアス方式であるから、バイアスエ０
をそれぞれ加え、６磁極面のギヤツブ信号ｆａ、’ｉ；
ｂ、ｌｃｅ乗算したものを各コイルの電流この時の各磁
極の吸引力はＩｊ ａ：ＩＪｓ （この遅れは無視して
考える）とおけば となる。これより”＋Ｙ方向の合力は となるので、指令との間に線形関係がなく、相互干渉、
も生じているという不都合が生じることがわかる。
をそれぞれ加え、６磁極面のギヤツブ信号ｆａ、’ｉ；
ｂ、ｌｃｅ乗算したものを各コイルの電流この時の各磁
極の吸引力はＩｊ ａ：ＩＪｓ （この遅れは無視して
考える）とおけば となる。これより”＋Ｙ方向の合力は となるので、指令との間に線形関係がなく、相互干渉、
も生じているという不都合が生じることがわかる。
上記のＦｊ！、Ｆｂｓ、Ｆｃｓに対して次のようにＬ■
。
。
Ｉｂｓ、Ｉｃｓ ｆ求める。
この場合、各吸引力はＩｊｏｃＩｊｓとおけはとなる。
従ってｘＩｙ方同の合力は
となるので線形関係があり、相互干渉もなく好都合であ
る。
る。
ところが、この方法によると、軸に働らく外力がゼロの
時、磁石は対抗する力を必要としないためＦｘ ＝ Ｆ
ｙ ＝ Ｏすなわち、Ｆｘｓ＝ Ｆｙｓ ＝０、’、
Ｉａｓ ＝ Ｉｂ５＝＝ Ｉｃｓ ＝ Ｏの状態にある
ことになジ、ここで外力が加わってＰＩＤが働き、例え
ばＦｙｓがゼロでなくなったとするとＩａａ＝＆ ＠
ｇａ”を実現する演算回路でまずＰπが演算される。
時、磁石は対抗する力を必要としないためＦｘ ＝ Ｆ
ｙ ＝ Ｏすなわち、Ｆｘｓ＝ Ｆｙｓ ＝０、’、
Ｉａｓ ＝ Ｉｂ５＝＝ Ｉｃｓ ＝ Ｏの状態にある
ことになジ、ここで外力が加わってＰＩＤが働き、例え
ばＦｙｓがゼロでなくなったとするとＩａａ＝＆ ＠
ｇａ”を実現する演算回路でまずＰπが演算される。
ところがとのｒ演算にゼロ入力近傍では（出力変化／入
力変化）は極めて大きく、この付近の応答性は著しく低
下するという欠点をもっている。これは、実在する素子
の性能が有限であることに起因するものである。
力変化）は極めて大きく、この付近の応答性は著しく低
下するという欠点をもっている。これは、実在する素子
の性能が有限であることに起因するものである。
以上のように、前記Ｃ方式では各コイルの指令信号がゼ
ロに近い所では応答性の点で畑点があったが、不発明は
この応答性全損なうことなつ制御性能を高く保つ制御装
置を提案しようとするものでおる。
ロに近い所では応答性の点で畑点があったが、不発明は
この応答性全損なうことなつ制御性能を高く保つ制御装
置を提案しようとするものでおる。
即ち、本発明は前記ｒ方式においてｒ演算の前段でＩｏ
ｔ”加えることにより、平衡点以外のいかなる位置にあ
っても線形性を保つ制御が行なわれるようにし友もので
ある。
ｔ”加えることにより、平衡点以外のいかなる位置にあ
っても線形性を保つ制御が行なわれるようにし友もので
ある。
前記ｒ方式においてｒ演算の前段でバイアスイを号Ｉｏ
ｔ’カロえるようにすると電流指令は次のようになる。
ｔ’カロえるようにすると電流指令は次のようになる。
従って、各電磁石の吸引力Ｐａ 、 Ｆｂ 、 Ｐｃは
Ｉｊｏ：Ｉｊｓとおけば であるので、ｘ、ｙ方向の合力Ｆｘ 、 Ｆｙは、夫々
となり、指令と線形関係となり、かつ非干渉である。
Ｉｊｏ：Ｉｊｓとおけば であるので、ｘ、ｙ方向の合力Ｆｘ 、 Ｆｙは、夫々
となり、指令と線形関係となり、かつ非干渉である。
又Ｆｙｓ ＋ Ｆｘｉ ＝ Ｑであってもｆａｇ ＝４
ｇ４ａ 、 Ｉｂｓ −４’、・Ｔｈ 、 Ｉｃｓ ＝
ｌｉ。ｏすｃとなりゼロとはならず応答性が損なわれる
こともない。
ｇ４ａ 、 Ｉｂｓ −４’、・Ｔｈ 、 Ｉｃｓ ＝
ｌｉ。ｏすｃとなりゼロとはならず応答性が損なわれる
こともない。
不発明は以上の原理に基づくものでその実施例を示すと
次の通りである。
次の通りである。
第２図は不発Ｅ！Ａ実施例のブロック図で、肱記第１図
における変位検出器ａｘ、 Ｓｙ によって得られた
変位信号ｆｘ、Ｊｙｏ入力端子から、各磁極に巻回した
コイルに印加する電力を作るコイル用電力変換器（）々
ワーアンプ）の電姫指令出力端子まで全示し、その他の
部分は省略している。
における変位検出器ａｘ、 Ｓｙ によって得られた
変位信号ｆｘ、Ｊｙｏ入力端子から、各磁極に巻回した
コイルに印加する電力を作るコイル用電力変換器（）々
ワーアンプ）の電姫指令出力端子まで全示し、その他の
部分は省略している。
図中、１及び２はＰＡＤ位相制御回路、３及び回路、７
〜９はｒ関数器で、これらにより（９）式の演算を行う
。乙は軸が中心にある時の各磁極とのギャップの大きさ
とすると、各磁極面のギャップは次の式で表わされる。
〜９はｒ関数器で、これらにより（９）式の演算を行う
。乙は軸が中心にある時の各磁極とのギャップの大きさ
とすると、各磁極面のギャップは次の式で表わされる。
即ち、本制御回路ではｘ＋７方向の変位信号ｉｘ、ｔｙ
からこれをゼロとする修正信号Ｆｘｓ 。
からこれをゼロとする修正信号Ｆｘｓ 。
Ｆｙｓ ｆ ＰＩＤ位相制御回路１，２によって生ぜし
め、これを谷コイル方同に分解すると同時にバイアス信
号工０を加えてｒ演算し、（１２）に基づいて演算した
ギヤツブ信号Ｆｎ、ｒｂ、Ｅｃを乗じて各コイルの電流
指令信号Ｉａｓ 、 Ｉｂｓ 、 Ｉｃｓ ｆＩ：求め
るものである。
め、これを谷コイル方同に分解すると同時にバイアス信
号工０を加えてｒ演算し、（１２）に基づいて演算した
ギヤツブ信号Ｆｎ、ｒｂ、Ｅｃを乗じて各コイルの電流
指令信号Ｉａｓ 、 Ｉｂｓ 、 Ｉｃｓ ｆＩ：求め
るものである。
こ＼では１個のラジアル磁気軸受について示し九が、回
転軸の両端に２組のラジアル磁ス和受金設ける場合にも
適用し得るに勿論である。
転軸の両端に２組のラジアル磁ス和受金設ける場合にも
適用し得るに勿論である。
なおその場合は回転軸の嵐心廻ジの制御も同時に行う必
要がある。
要がある。
１）３コイル型であるためパワーアンプが３個で済む
２）３コイル氾であるため筒連回転時に４コイル現よｐ
うず電流ロスが小さい。従って高速ｌＬｉ１転に適して
いる。
うず電流ロスが小さい。従って高速ｌＬｉ１転に適して
いる。
３） ｒ方式を採っているため非干渉が実現できた。
４）ｒ方式を採っている次め線形化ｍｌ制御が米現でき
に。
に。
５）上記３） 、 ４）により制御の安定化が実現でき
た。
た。
６）ｉ′″演算の前でバイアス信号上脚えるようにした
ので応答性が同上しｍｏ ７）３コイル型の実用化に成功しｍ０
ので応答性が同上しｍｏ ７）３コイル型の実用化に成功しｍ０
第１図は３コイル型吸引ｔｂ制御ラジアル磁気軸受装置
における回転軸位置検出器の配置ｉを示す図、第２図は
不発明実施例のブロック図でおる。 特肝出顔人 株式会社 安用゛心愼裏作所ｉ−・・１；
ｉ−・、−・ し；二 −一＋−一一
における回転軸位置検出器の配置ｉを示す図、第２図は
不発明実施例のブロック図でおる。 特肝出顔人 株式会社 安用゛心愼裏作所ｉ−・・１；
ｉ−・、−・ し；二 −一＋−一一
Claims (1)
- 吸引用電磁石を円周方向に３個配置した３コイル型吸引
制御ラジアル磁気軸受装置において、回転軸中心に直交
し、且つ互いに直交する方向の変位を検出する２個の回
転軸の変位検出器と、その検出信号を補正するＰＩＤ位
相制御回路等の補正回路と、その出力信号を３コイルの
設置位置に応じた信号に変換する変換回路と、その各変
換回路の出力信号にバイアス信号を加える加算回路と、
その出力信号を開平する√関数器と、その出力信号に、
対応するコイルを巻回した各磁極と回転軸とのギヤツプ
に比例する信号を乗じる乗算回路を具備し、その乗算信
号をそれぞれのコイル用電力変換器の電流指令とするこ
とを特徴とする磁気軸受装置の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17313984A JPS6152411A (ja) | 1984-08-22 | 1984-08-22 | 磁気軸受装置の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17313984A JPS6152411A (ja) | 1984-08-22 | 1984-08-22 | 磁気軸受装置の制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6152411A true JPS6152411A (ja) | 1986-03-15 |
Family
ID=15954836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17313984A Pending JPS6152411A (ja) | 1984-08-22 | 1984-08-22 | 磁気軸受装置の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6152411A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4942321A (en) * | 1987-10-07 | 1990-07-17 | Yoichi Kanemitsu | Radial magnetic bearing system |
| EP0612928A1 (en) * | 1993-02-22 | 1994-08-31 | Koyo Seiko Co., Ltd. | Magnetic bearing device |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5128520U (ja) * | 1974-08-24 | 1976-03-01 | ||
| JPS59112605A (ja) * | 1982-12-18 | 1984-06-29 | Yaskawa Electric Mfg Co Ltd | 磁気吸引力の制御方法 |
| JPS59113315A (ja) * | 1982-12-18 | 1984-06-30 | Yaskawa Electric Mfg Co Ltd | 磁気軸受装置の制御方法 |
-
1984
- 1984-08-22 JP JP17313984A patent/JPS6152411A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5128520U (ja) * | 1974-08-24 | 1976-03-01 | ||
| JPS59112605A (ja) * | 1982-12-18 | 1984-06-29 | Yaskawa Electric Mfg Co Ltd | 磁気吸引力の制御方法 |
| JPS59113315A (ja) * | 1982-12-18 | 1984-06-30 | Yaskawa Electric Mfg Co Ltd | 磁気軸受装置の制御方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4942321A (en) * | 1987-10-07 | 1990-07-17 | Yoichi Kanemitsu | Radial magnetic bearing system |
| EP0612928A1 (en) * | 1993-02-22 | 1994-08-31 | Koyo Seiko Co., Ltd. | Magnetic bearing device |
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