JPS6330643B2 - - Google Patents
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- JPS6330643B2 JPS6330643B2 JP12214580A JP12214580A JPS6330643B2 JP S6330643 B2 JPS6330643 B2 JP S6330643B2 JP 12214580 A JP12214580 A JP 12214580A JP 12214580 A JP12214580 A JP 12214580A JP S6330643 B2 JPS6330643 B2 JP S6330643B2
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- JP
- Japan
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- signal
- electromagnet
- electromagnets
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- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims description 5
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D3/00—Control of position or direction
- G05D3/12—Control of position or direction using feedback
- G05D3/14—Control of position or direction using feedback using an analogue comparing device
- G05D3/16—Control of position or direction using feedback using an analogue comparing device whose output amplitude can only take a number of discrete values
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Manufacture Of Motors, Generators (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は磁気支承装置における電磁石駆動制御
装置に関する。
装置に関する。
一般に、磁心を有する電磁石により生ずる磁気
力で鉄板のような軟質磁性材に磁気力を作用させ
る場合、その作用力は吸引力であり、反発力を生
ずることは出来ない。従つて、軟質磁性材を有す
る物体を電磁石によつて所定位置に保持させたい
場合、力の作用線上に相対向するように２つの電
磁石を配設し、この一対の電磁石間に軟質磁性物
体を挾み込む構成とし、物体の位置の検出信号に
より、基準位置から遠ざかつた側の電磁石が動作
して吸引力を発生させ、近づいた側の電磁石は動
作しないような制御により実現している。
力で鉄板のような軟質磁性材に磁気力を作用させ
る場合、その作用力は吸引力であり、反発力を生
ずることは出来ない。従つて、軟質磁性材を有す
る物体を電磁石によつて所定位置に保持させたい
場合、力の作用線上に相対向するように２つの電
磁石を配設し、この一対の電磁石間に軟質磁性物
体を挾み込む構成とし、物体の位置の検出信号に
より、基準位置から遠ざかつた側の電磁石が動作
して吸引力を発生させ、近づいた側の電磁石は動
作しないような制御により実現している。
従来、前述の駆動を行わせる制御構成は、物体
の位置検出を１つの検出器で行う場合、得られた
位置信号を基準位置信号と比較し、この比較信号
を制御回路に入力して制御信号を得た後、極性判
別回路を用いて、制御信号を正負に分離して正の
極性に応じて働く第１の電磁石と負の極性に応じ
て働く第２の電磁石とが交互に動作する構成をと
つている。しかしこの場合、基準位置近傍では、
駆動電流は微少であつて、切換え時の逆起電力等
によるノイズの影響を無視出来ない。またトラン
ジスタのベース・エミツタ電圧に伴なう不感動部
が生じ、連続的な力の発生が出来ない等の欠点を
有する。
の位置検出を１つの検出器で行う場合、得られた
位置信号を基準位置信号と比較し、この比較信号
を制御回路に入力して制御信号を得た後、極性判
別回路を用いて、制御信号を正負に分離して正の
極性に応じて働く第１の電磁石と負の極性に応じ
て働く第２の電磁石とが交互に動作する構成をと
つている。しかしこの場合、基準位置近傍では、
駆動電流は微少であつて、切換え時の逆起電力等
によるノイズの影響を無視出来ない。またトラン
ジスタのベース・エミツタ電圧に伴なう不感動部
が生じ、連続的な力の発生が出来ない等の欠点を
有する。
そこで本発明は上記問題点に鑑みて成されたも
のであつて、制御信号を得るまでは従来と同一構
成であるが、基準位置近傍においては両電磁石を
同時に動作させて上記問題点を改善すると共に、
変位に対する磁気力の関係をも改善することがで
きるものを提供するものである。
のであつて、制御信号を得るまでは従来と同一構
成であるが、基準位置近傍においては両電磁石を
同時に動作させて上記問題点を改善すると共に、
変位に対する磁気力の関係をも改善することがで
きるものを提供するものである。
以下本発明の一実施例として、ラジアル型磁気
軸受に応用した場合を第１図〜第３図に基づいて
説明する。
軸受に応用した場合を第１図〜第３図に基づいて
説明する。
第１図は機構的構成部品の配置を示す平面図
で、位置制御される物体としての回転体１は、軸
２と、この軸２と一体でかつ軸２に同心状に取付
けられた円筒形磁性体３とから構成され、一方、
固定側は前記円筒形磁性体３の外周に対向して前
記軸２の所定の回路軸芯ｚ〔第２図参照〕に対称
で共に回転軸芯ｚとは直交しまた互いに直交する
ｘ軸とｙ軸上にそれぞれ磁気開放面を対向させて
配設された第１の電磁石群４ａ，４ｂ、第２の電
磁石群５ａ，５ｂと、各電磁石群に対応しそれぞ
れｘ軸とｙ軸にあつて軸２の位置を検出する位置
検出器６，７とから構成されている。
で、位置制御される物体としての回転体１は、軸
２と、この軸２と一体でかつ軸２に同心状に取付
けられた円筒形磁性体３とから構成され、一方、
固定側は前記円筒形磁性体３の外周に対向して前
記軸２の所定の回路軸芯ｚ〔第２図参照〕に対称
で共に回転軸芯ｚとは直交しまた互いに直交する
ｘ軸とｙ軸上にそれぞれ磁気開放面を対向させて
配設された第１の電磁石群４ａ，４ｂ、第２の電
磁石群５ａ，５ｂと、各電磁石群に対応しそれぞ
れｘ軸とｙ軸にあつて軸２の位置を検出する位置
検出器６，７とから構成されている。
次に前記回転体１を所定回転軸ｚに保持する電
磁石制御に関して、ｘ軸での動作を第２図のブロ
ツク図に基づいて説明する。
磁石制御に関して、ｘ軸での動作を第２図のブロ
ツク図に基づいて説明する。
ｘ軸上の制御を行うため、ｘ軸上の位置検出器
６により軸２のｘ軸位置を検出し、変位−電圧変
換回路８により位置に応じた電圧ｖに変換する。
この電圧ｖを比較器９で、基準位置設定器１０か
ら出力される前記軸２の所定位置に相当する基準
電圧V0と比較し、この差出力から成る比較信号
を制御回路１１に入力して制御信号ｅを得る。こ
こで制御回路１１の構成制御要素は比例微分要素
を基本とするが、安定性向上のために積分要素お
よび２次微分要素が付加されることもある。
６により軸２のｘ軸位置を検出し、変位−電圧変
換回路８により位置に応じた電圧ｖに変換する。
この電圧ｖを比較器９で、基準位置設定器１０か
ら出力される前記軸２の所定位置に相当する基準
電圧V0と比較し、この差出力から成る比較信号
を制御回路１１に入力して制御信号ｅを得る。こ
こで制御回路１１の構成制御要素は比例微分要素
を基本とするが、安定性向上のために積分要素お
よび２次微分要素が付加されることもある。
前記制御信号ｅは加算器１２で補助基準信号発
生器１３の発生する前記電磁石４ａ，４ｂを駆動
させる領域に相当する補助基準電圧E0と加算し、
これを判別回路１４に入力して正の信号のみを取
出して第１の指令信号e1を得る。この信号を電磁
石のコイル電流に増幅するための電力増幅回路１
５に入力して、電磁石４ａを動作させ、吸引力を
発生させる。一方、電磁石４ｂに関しては、減算
器１６で前記制御信号ｅから前記補助基準電圧
E0を減算し、これを負の信号のみを通す判別回
路１７に入力して第２の指令電圧e2を得て、これ
を電力増幅回路１８に入力して動作させる。
生器１３の発生する前記電磁石４ａ，４ｂを駆動
させる領域に相当する補助基準電圧E0と加算し、
これを判別回路１４に入力して正の信号のみを取
出して第１の指令信号e1を得る。この信号を電磁
石のコイル電流に増幅するための電力増幅回路１
５に入力して、電磁石４ａを動作させ、吸引力を
発生させる。一方、電磁石４ｂに関しては、減算
器１６で前記制御信号ｅから前記補助基準電圧
E0を減算し、これを負の信号のみを通す判別回
路１７に入力して第２の指令電圧e2を得て、これ
を電力増幅回路１８に入力して動作させる。
次に第３図ａは回転体１の変位ｘに対する制御
信号ｅ、電磁石４ａ用の第１の指令信号e1および
電磁石４ｂ用の指令電圧e2を示す。また第３図ｂ
は電磁石４ａによる磁気力F1と電磁石４ｂによ
る磁気力F2の関係を示し、ここでは前記変位ｘ
は微少で、磁気力は変位ｘに対して線形であると
みなして図示されているが、実際にも問題はな
い。更にここで２つの電磁石４ａと４ｂの特性は
ほぼ同じで、基準位置近傍での磁気力の微係数を
Ｋとした時、前記磁気力F1とF2は F1＝−Ke1＝−Ｋ（ｅ＋E0）Ｏ F2＝−Ke2＝−Ｋ（ｅ−E0）Ｏ となり、電磁石４ａと４ｂが同時に動作している
時の復元力Ｆは Ｆ＝F1＋F2＝−2Ke となる。制御信号ｅの極性により両方向の力を発
生でき、しかもその力は一つの電磁石のみが駆動
する場合に比べて２倍発生でき、つまり剛性を改
善できる利点を有する。
信号ｅ、電磁石４ａ用の第１の指令信号e1および
電磁石４ｂ用の指令電圧e2を示す。また第３図ｂ
は電磁石４ａによる磁気力F1と電磁石４ｂによ
る磁気力F2の関係を示し、ここでは前記変位ｘ
は微少で、磁気力は変位ｘに対して線形であると
みなして図示されているが、実際にも問題はな
い。更にここで２つの電磁石４ａと４ｂの特性は
ほぼ同じで、基準位置近傍での磁気力の微係数を
Ｋとした時、前記磁気力F1とF2は F1＝−Ke1＝−Ｋ（ｅ＋E0）Ｏ F2＝−Ke2＝−Ｋ（ｅ−E0）Ｏ となり、電磁石４ａと４ｂが同時に動作している
時の復元力Ｆは Ｆ＝F1＋F2＝−2Ke となる。制御信号ｅの極性により両方向の力を発
生でき、しかもその力は一つの電磁石のみが駆動
する場合に比べて２倍発生でき、つまり剛性を改
善できる利点を有する。
なおｙ軸に関してもｘ軸の場合と同様に駆動さ
れることは述べるまでもない。これによつて回転
体１をｚ軸に保持できる。
れることは述べるまでもない。これによつて回転
体１をｚ軸に保持できる。
また上記実施例では検出部の間隔が大きくなる
と、位置に応じた電圧ｖが大きくなるとして説明
したが、逆になる場合には第３図ｂの特性が得ら
れるように第２図の構成部品を入換えられること
は説明するまでもない。また軸の上下に軟質磁性
材を取付けたスラスト型磁気軸受の構成において
も同様に実施可能である。
と、位置に応じた電圧ｖが大きくなるとして説明
したが、逆になる場合には第３図ｂの特性が得ら
れるように第２図の構成部品を入換えられること
は説明するまでもない。また軸の上下に軟質磁性
材を取付けたスラスト型磁気軸受の構成において
も同様に実施可能である。
以上説明のように本発明によると、相対向する
直流電磁石の両方が同時に駆動される領域を設け
ることができるため、次のような効果が得られ
る。
直流電磁石の両方が同時に駆動される領域を設け
ることができるため、次のような効果が得られ
る。
(1) 位置制御しようとする物体の変位に伴ない発
生する逆起電力に比べ、各電磁石の指令電圧は
大きく設定できるため、影響を低減できる。
生する逆起電力に比べ、各電磁石の指令電圧は
大きく設定できるため、影響を低減できる。
(2) 基準位置における不感動領域がなく、連続的
な復元力が得られる。
な復元力が得られる。
(3)両電磁石の動作領域における剛性は２倍に改善
される。
される。
図面は本発明の一実施例を示し、第１図はラジ
アル型磁気軸受の平面図、第２図は電磁石駆動制
御装置の構成図、第３図ａ，ｂは変位ｘに対する
動作説明図である。 １……回転体〔物体〕、４ａ……第１の直流電
磁石、４ｂ……第２の直流電磁石、６……位置検
出器、９……比較器、１１……制御回路、１２…
…加算器、１３……補助基準信号発生器、１４，
１７……判別回路、１５，１８……電力増幅回
路、１６……減算器。
アル型磁気軸受の平面図、第２図は電磁石駆動制
御装置の構成図、第３図ａ，ｂは変位ｘに対する
動作説明図である。 １……回転体〔物体〕、４ａ……第１の直流電
磁石、４ｂ……第２の直流電磁石、６……位置検
出器、９……比較器、１１……制御回路、１２…
…加算器、１３……補助基準信号発生器、１４，
１７……判別回路、１５，１８……電力増幅回
路、１６……減算器。
Claims (1)
- １ 同一形状から成る第１および第２の電磁石を
所定間隔おいて互いの磁気開放面を対向させて配
設し、第１、第２の電磁石の各々の磁気開放面に
対向する軟質磁性材を有し、第１、第２の電磁石
を結ぶ方向に移動可能な物体と、該物体の実際の
位置を検出する位置検出器とを備えた磁気支承装
置において、前記物体の基準位置に対応した基準
信号と前記位置検出器によつて得られる物体の実
際の位置に対応した信号との差出力を算出する比
較器と、前記比較器出力の比較信号を入力として
制御信号を出力する制御回路と、前記第１、第２
の電磁石を同時に駆動する領域に相当する補助基
準信号を出力する補助基準信号発生器と、前記制
御信号と前記補助基準信号の和出力と差出力を出
力する加減算手段と、加減算手段の和出力の一方
の極性のみを第１の指令信号として前記第１の直
流電磁石の供給電流を制御する第１の駆動手段
と、加減算手段の差出力の他方の極性のみを第２
の指令信号として前記第２の電磁石の供給電流を
制御する第２の駆動手段とを設け、前記基準位置
を中心に前記補助基準信号に相当する範囲で第
１、第２の電磁石を同時に動作させて前記物体を
支承するよう構成したことを特徴とする磁気支承
装置における電磁石駆動制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12214580A JPS5745616A (en) | 1980-09-02 | 1980-09-02 | Electromagnet driving controller in magnetic supporting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12214580A JPS5745616A (en) | 1980-09-02 | 1980-09-02 | Electromagnet driving controller in magnetic supporting device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5745616A JPS5745616A (en) | 1982-03-15 |
| JPS6330643B2 true JPS6330643B2 (ja) | 1988-06-20 |
Family
ID=14828716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12214580A Granted JPS5745616A (en) | 1980-09-02 | 1980-09-02 | Electromagnet driving controller in magnetic supporting device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5745616A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0514693U (ja) * | 1991-08-09 | 1993-02-26 | カヤバ工業株式会社 | 油圧緩衝器のばね荷重調整装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6091020A (ja) * | 1983-09-30 | 1985-05-22 | Ntn Toyo Bearing Co Ltd | 磁気軸受の制御装置 |
-
1980
- 1980-09-02 JP JP12214580A patent/JPS5745616A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0514693U (ja) * | 1991-08-09 | 1993-02-26 | カヤバ工業株式会社 | 油圧緩衝器のばね荷重調整装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5745616A (en) | 1982-03-15 |
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