JPS6372916A - 電磁軸受制御装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、ｆｔ！、磁軸量で支えら九た磁気浮上形ロー
レ。

軸受制御装置に関する。

［従来の技術］ 吸引形電磁石を軸受とした電磁軸受で支えられた回転機
械の構成の概略は第・１図のようになっており、はじめ
にＸ軸方向の１次元で説明する。ロータ１に対して電磁
石のコイル２は左右に配置される。この状態でロータ２
が右へ変位すると左側の電磁石コイル２に制御電流ｉが
流れ、ロータ１は左側に変位するように吸引力が作用す
る。反対にロータが左側へ変位すると右側の電磁石コイ
ル２に制御電流ｉが流れ、吸引力が作用する。このよう
にロータ１の左右への変位に応じて、反対側の電磁石コ
イル２に制御電流ｉを流し、その吸引力によｐて、ロー
タ１が中心位置に位置するようにサーボ制御する。

ロータ１の左右への変位を検出するために変位センサ３
が少なくとも１つ必要である。変位セン式など非接触の
ものがよく用いられている。

変位センサ３によって検出された変位信号Ｘは制御回路
４に入力され、ロータ１の中心位置からの右左のずれに
応じて制御電圧Ｖを決定し、左右の電磁石コイル用パワ
アンプ５に入力され、それに応した制御電流ｉがコイル
２に流れる。左右のパワアンプ５への制御型−！ｊｃｖ
の流し方は、電磁石の吸引力によってロータの求心作用
が生しるようになされる。

このように、ロータ１の位置制御のためサーボ回路の構
成では、Ｘ方向に対して、変位センサ１が１個、左右の
電磁石コイル２とパワアンプ５が２個、制御回路４が１
個の構成となる。一般には第５図に示すように、ロータ
１の磁気０受による位置制御のためには、Ｘ方向とＹ方
向の２次元の位置制御となる。よって、サーボ回路の構
成としては同じ仕様のものがＸ方向用とＹ方向用の２系
列並ぶことになる。

即ち、変位センサはＸ方向のセンサ３ＸとＹ方向のセン
サ３Ｙを備え、また制御回路も４Ｘ、４Ｙの２つの回路
をもち、それぞれにパワアンプ５が接続されている。

次に回転軸振動の特徴について述べる。不つりあい振動
を説明するため第６図がよく用いられる。

空間固定座ｇｏ−ｘｙ軸系からみてロータ１の軸心Ｏｒ
はＸ＋　ｙの変位の所にあるとする。ロータ１に固定し
た回転座標０ｒ−ＸｒＹｒ軸系からみたロータ１の重心
Ｇの位置をＥＸ及びεｙとする。

ロータ１の回転速度をΩと記すと、Ｏｘ軸と０ｒＸｒ軸
の間の開き角度が回転角度でΩｔ（ｔ、ｉ時間）である
。

このような記号の下で、不つりあいによりロータ１に作
用する力は、ロータ質量をｍとすると。

である。これをＦミＦｘ＋ｉＦｙ　（ｉ　：虚数単位）
の複素平面で表示すると １へＬ Ｆ：：Ｆｘ＋ｉ　Ｆｙ＝ｍｔΩ２ｅ　Ｆ番晴”・（２）
ただし　ε＝ε工埜＋ｉｔ、ｙ となり、ロータ回転と同じ方向に回転する力すなわち前
向きの力である。

一方、ロータ１の振動はＸ方向及びＹ方向から検出され
その振動数は回転速度Ωに一致しているから次の形に表
わされる。

Ｙ方間しこ　ｙ　＝　ａ、！／ｃｏｓ　（Ωし一０ｙ）
Ｘ方向及びＹ方向の振幅をそれぞれへ鳶、ルとし、回転
角度からみた位相遅れをＯｘ、θｙとしている。

これを先程と同じように複素平面で表示し、その軸心の
軌跡をかくと第７図のようにだ円軌道となる。ここでθ
ｙ−Ｏｘ＜１８０”だから、軌道の向きは回転方向Ωと
同じく矢印で示すように前向きである。

Ｘ方向のサーボ制御回路を通じての電磁石による支持剛
性とＹ方向のそれが等しい時、すなわちＸ方向とＹ方向
の軸受支持剛性が等方性に設定されている時には、Ｘ方
向とＹ方向への振動振幅は等しい。しかも両者の位相差
は９０°であり、Ｘ方向振動がＹ方向振動に対して９０
６進んでいる。

これを式でかくと、次のようになる。

ａ、？＝　ａ＞ｆ　＋　　θｙ＝θｘ＋９０″・・・（
４）ロータに作用する不つりあい力は第２式に示したよ
うにＸ及びＹ方向に等方性に作用し、かつそれを受ける
軸受の特性も等方性だから当然の帰結である。この時の
ロータ振動の表現は次のようになる。

これを同様に複素平面にてロータ軸受の軌跡としてみる
と第７図のように円′Ｍ肋となる。軌道の向きは回転速
度Ωと同じだから前向きである。

以上述べたようにロータ振動は、軸受支持剛性が等しい
時には円運動となり、異方性がある時にはだ円軌道とな
る。軌道の向きはロータ回転と同じ方向で前向きである
。よって、複素変位Ｚを導入として、複素数形式で表現
すると、２＝τ◆ａ７　＝・Ｃ１５）等方性軸受の時　
Ｚ　＝　ａ　ｅｉＱｔ　　　・・・（７）異方性軸受の
時　Ｚ　＝　ａｔｆｅλｃｈ＋　　＋　ａ）　ｅ−”ｔ
″・・・　（８） となる。電磁軸受支持の場合には、一般には低速回転で
は異方性のある場合もあるが、高速回転になる程等方性
の性質に近づく。

不つりあい振動応答曲線の一例を第８図に示す。

回転数の低い方の２つの振動振幅のピークがロータ剛体
モードの共振点である。３番目の振動振幅のピークがロ
ータの曲げモードの共振点である。

通常の磁気軸受支持ロータにおいては、サーボ制御回路
の比例動作、微分動作、積分動作の調整によって、低速
の剛体モードの共振点の振幅を小さく押えて通過するこ
とが可能である。しかし、高速回転の曲げモードの共振
点においては、減衰力不足のため、鋭くかつ大振幅で通
過せざるを得ない、仮に、サーボ制御回路の調整を巧み
に行うことにより、剛体モードの共振振幅を小さく押え
得たとしても、曲げモードの共振振幅を押ええず。

曲げモード共振点の回転速度を越えて運転できないのが
普通である。

このような電磁軸受形ロータの共振点での共振振幅を小
さく押えて通過させるサーボ回路におけ圏 る回転数外期のトラッキングフィルターの原理について
と、それを用いての高減衰付与の制御方法について説明
する。

高速回転域で回転している場合のロータ振動の一般的な
特徴を第５図に用いて説明する。第８図の曲げモード共
振点近くで回転しているとする。

この時のロータ振動としては、不つりあいによる回転数
同期の前向き振動が主成分で、その他にケーシングの揺
れなどの外力によるロータのゆらぎ振動が発生する。ゆ
らぎ振動は剛体モードの固有振動数に近く１回転数に比
べ低周波数のものである。よってロータ振動Ｚは複素形
式で、第７式を流用して λａｔ Ｚゎ＝（ゆらぎ振動）＋ａｅ　　　　・・・（９）とか
ける、これを入力して回転数同期成分のみＺ、、１　＝
　ａ　ｅ−’　　　　　　　　　　・・・（１０）を出
力するトラッキングフィルターの原理は第９図である。

入力信号にＣ２をかけることにより回転座標系への変換
となる。すなわち ｚ、　＝ｅ−；ｔｒｔ　　ｚｔ、、＝　（ゆらぎ振動）
Ｘｅ＋ａ・・・（１１） となり、回転数同期成分ａは回転座標系の信号２工にお
いては直流成分となる。また上式の第１項にみるように
、静止座標系Ｚ１ゎにおいて低周波数にみえていたもの
が、回転座標系２□においては高周波成分に移っている
。　　゛ ここで、回転数同期の直流成分ａを抽出するために、ロ
ーパスフィルタを通す。その出力を７２とすると。

Ｚ２；ｚ　ａ　　　　　　　　　　　　　　・・・（１
２）である。ローパスフィルタの遮断周波数は回転数に
比べ微小である。通常数Ｈｚあるいはそれ以下の０．Ｉ
Ｈｚ位に設定される。このローパスフィルタのゲインは
１である。

次に、この回転座標系の信号Ｚ２を静止座標系へ逆変換
するために８４をかける。その結果、第１０式に示すよ
うに、入力信号ｚｒｘの中から回転数同期成分のみを抽
出した出力信号ｚ、、Ａと得る。

これが回転数同期成分フィルタの原理であり。

第９図に示す。回転数Ωの変化に追従していく形となっ
ているときにはトラッキングフィルタと呼ぶ。ｅａＡｔ
は回転数同期のｅＯ８あるいはｓｉｎ関数をマトリック
ス演算する手法で達成される。この数学的な原理を回路
の表現に変換したものが第１０図である。こ（゛、第７
図で回転パルスを入力してそれと同期したｓｉｎとｃＯ
５波形の発生回路が９である。

入力Ｘｔ＋ｑ　　＋　３／、、　　（’１．ｎ　”　ｘ
＋ｘ　＋１　ｙｒｓ　）に対あてマトリックス演算Ｔを
行い、ｘよ及びｙ工（Ｚ工”　Ｘ　１　＋　ｌ　ｙｘ　
）を求める。

としてＸ□、ｙ工に対してそれぞれ独立にローパスフィ
ルタを通しＸ２１　ｙ２　Ｃｚ２＝ｘ２＋　ｉ　ｙｚ）
を求める。さらにこの信号に対してＴの逆変換を行い、
Ｘ−及びｙユ（ｚ、ゆヤ＝ｘ、１ヤ＋Ｉｓ　ｙｓｕｙ　
）を求める。

このようにして、実際の電子回路によってＸ変位信号及
びＸ変位信号の中から回転同期成分のみを抽出すること
ができる。

なお、この回転数同期トラッキングフィルタ回路を用い
た従来の装置としては、例えば特開昭５２−９３８５３
号に挙げられているものがある。

以下この公報で述べられている共振振幅低減の方法を第
１１図によって説明する。

まず、Ｘ方向及びＹ方向のロータの変位をＸ及びｙとし
て検出できたとする。この変位信号Ｘとｙを回路６Ｘ、
６Ｙのり、とＤＹにそれぞれ入力するとａｘ＋ｂｘ及び
ａｙ＋ｂｙが出力される供給、方式の回路である。そし
、てこのようにして派生させられたＸ方向の派生信号ａ
　ｘ＋ｂ　；ｃとＹ方向の派生信号ａ　ｙ＋ｂ　ｙを先
程の回転数同期トラッキングフィルタ７に入力する。

トラッキングフィルタの最初の処理は による回転座標系への変換であや。そして第２のが得ら
れる。この第２の処理はＸ方向とＹ方向でそれぞれ別個
にフィルタリングされる。そして次に第３の処理によっ
て再び静止座標系への逆変換によって出力信号ｘ０とｙ
ｌｌが得られる。この出力信号ｘ０及びｙ。は入力信号
Ｘとｙの振動波形のうち１回転数と同期した成分のみが
抽出されたものに相当する。そして供給回路６Ｘ、６Ｙ
の係数ａ及びｂの大きさあるいはローパスフィルタのゲ
インにの大きさを調整することにより、Ｘとｙの回転数
同期成分の位相進み動作を持たせることができる。すな
わち共振振幅の減衰作用を与えることができる。

出力信号六、毫はそれぞれパワアンプ５を通り、電磁石
コイル２を制御するための信号となる、この第１１図に
示される臨界周波数減衰装置においては、例えばＸ方向
の共振振幅低減のためにＸ変位信号を制御回路４Ｘ、４
Ｙに入力すると同時に、先程のＸ変位信号の中から回転
同期成分のみを抽出した。Ｘ０信号をもサーボ制御に用
いる。

Ｙ方向についても同様である。Ｘ０信号及びｙ。信号サ
ーボ制御に利用することにより、回−Ｍ数同期成分につ
いては係数ａ、ｂやゲインにの調整によって位相進み特
性をもたせるこ？ができるようになる。このことによっ
てロータには減衰作用が与えられ、第８図に示すような
共振振幅も破線のように小振幅で通過させることができ
る。

この方式の本質は、検出した変位信号Ｘ及びｙから微分
回路を通じ速度信号受及び；を作り、この変位信号と速
度信号を回転同期トラッキングフィルタ７に通す。そし
て変位と速度の回転同期成分のみを抽出し、回転数同期
の不つりあい振動のみの制御に供しようとするものとで
ある。変位成分の大きさによって軸受剛性の調整が可能
で、また速度成分の大きさによって軸受減衰の調整が可
能な仕組となっている。

［発明が解決しようとする問題点コ 上記従来技術の制御方式では、変位信号から微す 分目路によって、速度信号を作成必要があり回路が複雑
になる欠点があり、また、Ｘ方向とＹ方向のそれぞれの
変位信号を回転同期トラッキングフィルタを通し、変位
と速度の回転同期成分のみを抽出してＸ方向及びＹ方向
のそれぞれに加算人力をしているため５回転数回期の不
っりあい振動を十分小さくすることができなかった。

本発明の目的は、回転数同期の不つりあい振！ＰＩＪの
共振振幅を下げるような、電磁軸受の制御装置を提供す
ることにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的は、電磁軸受の制御装置として、ロータの半径
方向のＸ方向とＹ方向の変位信号に感応して電磁コイル
へ供給電流を制御する回路をＸ方向とＹ方向に２チャン
ネルもつサーボ回路を構成し、そのサーボ回路内に選択
抽出手段、例えばロタの回転同期成分を抽出する回転数
トラッキングフィルタを設け、Ｘ方向の信号とＹ方向の
信号をそれぞれクロスさせ、異符号でそれぞれ反対方向
のサーボ回路に加算鳶せることによって達成される。

ここでクロスさせることを換言すると、Ｘ方向の信号を
Ｙ方向のサーボ回路に加算入力し、かつＹ方向の信号を
Ｘ方向のサーボ回路に減算入力すること、あるいは、Ｘ
方向の信号をＹ方向のサーボ回路に減算入力し、かつＹ
方向の信号をＸ方向の信号に加算入力することである。

［作用］ ロータの回転によって発生する振動を、選択抽出手段と
Ｘ方向とＹ方向の信号をクロスさせて制御することによ
って、防止することができる。以下、この理由を理論的
に説明する。

すベリ軸受で支えられたロータではオイルウィップと呼
ばれる自励振動が発生することが知られている。この原
因を考える。すべり軸受における油膜の反作用はロータ
の変位及び速度に対して次のように表わされる。

ただしＦｔ、Ｆ、；Ｘ方向及びＹ方向への軸受反力に弓
（Ｌ　ｊ＝ｘ＋　ｙ）：すべり軸受Ｉｌス弾性定数 Ｃ１・（１＊　Ｊ　＝Ｘ＋　ｙ）　　’すベリ軸受の油
す 膜減衰定数 概念的に述べると、ｋカやに１１あるいはｃｏやＣ１工
は軸受剛性として作用する。またＣ８やｃｌ、は軸受減
衰として作用するのでロータの安定化作用を及ぼす。と
ころでに工、やｋいはＸ方向とＹ方向のクロス類を示し
、ロータ振動に対して不安定化作用を起こす原因となる
。特に、ｋユ、〈Ｏ９ｋ、工く０となる回転数において
は、ロータにはオイルウィップと呼ばれる前向きの不安
定振動が発生する原因となる。すなわち、前向きの固有
振動数に対して安定性が低下する訳で、減衰作用が弱ま
ることになる。すべり軸受は受動素子であるからこの符
号を変えることはできない。

しかし、電磁軸受では電子回路の構成によってこの符号
を逆転させることは可能である。すなわち、ｋ８〈０で
に、工〉０となるように入方向制御回路とＹ方向制御回
路のチャンネルをクロスさせれば、前向きの固有振動数
に対する安定性を向上させることができる。またこのよ
うなチャンネルのクロスによると、同時に存在する後向
きの固有振動数に対する安定性は低下することは否めな
い。

そこで、先に述べた回転同時のトラッキングフィルタを
併用することにより、共振点近傍における前向きの固有
振動数に対してのみ安定性の向上が可能となる。この時
、後向きの固有振動数に対する安定性は不変で低下する
ようなことは起こらない。

このようにして、チャンネルクロスと回転同期トラッキ
ングフィルタの併用によって、前向き成分のみ固有振動
数安定性向上すなわち減衰性の向上が達成される。不つ
りあい振動は前向きの力であり、これで引起こされる不
つりあい振七」の共振ピークは前向きの固有振動数の減
衰を大きくとればとる程、小さい共振振幅に押え得るこ
とになる［実施例］ 以下１本発明の一実施例を第１図により説明する。Ｘ方
向のロータ変位を検出した変位信号Ｘは制御回路４Ｘに
入力され、その演算結果はパワアシプ５に入力され制御
電流を電磁石コイル２にＣ：εす構成をとる。Ｙ方向に
ついても同様である。このような構成は第５図に示した
ように、婦１．コ受によるサーボ制御方式の基本構成で
ある。

さて、この検出した変位信号Ｘとｙを回転同期成分のト
ラッキングフィルタフに人力し、ロータの変位振動成分
の内、回転同期成分Ｘ。とｙ＋ｔのみを抽出する。軸受
が等方性の時には、第７式に示したように、その不つり
あい振動Ｚい二Ｘユ＋ｉ九は ２い＝ａ−ｅｍｔ　　　　　　　　　・・・（１８）と
なる。すなわち ただし　　ａ　：　ａ、　ｅ”’ である。

ここで注目するべきことは ｘ、＝＝−Ｑｙ、　　　；、　＝＋Ｑｘ、・−（２０）
の関係が成立していることである。これは不つりあい振
動は第７図に示すように円軌道となりＸ軸からＹ軸へと
回転と同方向に進むことに関係する。

このような円軌道では、Ｘ振動の９０”前の振動。

は−Ｘ振動と予見され、ｙ軸動の９０°前の振動はＸ振
動と予見される。この予見は微分操作を彦味しているか
ら上式が物理的に頷ける。

不つりあい振動成分のみに注目すれば第２０式が成立す
るので、トラッキングフィルタフの出力信号Ｘ８とｙ＠
に対してそれぞれ微分信号九及び−Ｘ　と見たてればよ
いことになる。そこでＹ方向への減衰作用を与えるため
Ｘ信号を０倍して、Ｙ方向チャンネルへ加算入力する。

一方、Ｘ方向への減衰作用を与えるためｙ信号を−０倍
にしてＸ方向チャンネルへ加算入力する。この第１図で
は−０倍はＸ方向への減算入力として示している。

このようにして、チャンネルクロスで加算と減算入力す
ることにより１回転数同期成分に対する反力は Ｆ、　＝−αｙ、ミに１論ｙ　　　　　・・・（２１）
Ｆ、＝＋αＸ、”：＋に、、ｘ　　　　　　”・（２２
）さ表わされることになる。このことはに９〈０で”Ｂ
　＞　Ｏに設定することに相当する。よってロータの前
向き振動に対する減衰性向上を計ろうとする［１的が達
成される。

チャンネルクロスで加算減算入力するときの係数は大き
い程良い訳であるが、電子回路の飽和防止の制約もあり
、適当な共振振幅となるようにαのゲイン調整をすれば
よい。

第２図により一般的に、軸受の特性が異方性があるため
に第７図のだ円軌道あるいは第８式のような不つりあい
振動が起こっている場合の回路構成である。

この場合、第８式の前向きの８４　ｅ何振動を押える方
法は先述の第１図と同じである。後向きの成分ａ、　ｅ
−ｗｒの振動成分を押えろ方法は前向きの時の処理の逆
をとればよい。トラッキングフィルタは逆回転の回転数
同期フィルタ８の出力のチャンネルクロスの加算減算入
力の方式はαと逆の符号となるβ倍をとればよい。

第３図は本発明の回転同期トラッキングフィルタとチャ
ンネルクロスを使った場合の実験データである。横軸に
回転数を縦紬に振動振幅を示している。同図でＯＮとは
本発明の第１図の動作をさせた時のものである。ＯＦＦ
とはチャンネルクロスを切った時（α＝Ｏに相当）のも
のである。

ＯＮにすることにより振動振幅は著しく低下し、ＯＦＦ
にすることにより振動振幅は元の大きな振幅に戻ってい
ることがわかる。

よって、本発明の方法によれば、第８図に示されるよう
な曲げモードの共振振幅も、適当な減衰が与えられるこ
とになり、一点破線のような小さな共振振幅で危険速度
を通過させることが可能となる。

以上の説明から明らかなように、不つりあい振動を能動
的に振動する手法の骨子は、次に示す２つの過程となる
。まず、Ｘ方向とＹ方向の２方向のロータ振動を検出し
、トラッキングフィルタに入力し、回転同期成分入＃、
Ｙ、＃を抽出すること、次に、この抽出された信号υｆ
＆Ｙ方向チャンネルへ、Ｙ、＋をＸ方向チャンネルへと
クロスさせてそれぞれのチャンネルへ加え合せることで
ある。

この際、加え合せる場合の符号は、Ｘ方向とＹ方向で逆
符号である。即ち、一方が加算なら他方は減算というこ
とになる。

さらに要約すれば、本発明の特徴は検出信号成分のうち
制御しようとする周波数成分をトラッキングフィルタで
抽出し、その抽出された信号を異符号でクロス結合させ
て微分信号すなわち制振作用を発生させようとするもの
である６ 次に、内蔵する液体の流動などの影響で回転数に無関係
に発生する自励振動を能動的に制振させる方法について
説明する。

第１２図はロータ内部の流体力によって自励振動が発生
する例である。同図で１回転軸１４に連結されたドラム
１５は一軸構造を成し、上下の軸受口で保持されている
。軸受７は通常の玉軸受で受動形軸受である。このロー
タでは、上部の回転軸１４より流体を注入し、ドラム１
５内を流し回転軸１４の下部より取り出す遠心分雛機を
表わした図である。第１３図は、液体を軸方向に流すと
自励振動がある回転数領域で発生する、その状態を示す
図である。第１３図において１発生した自励振動の周波
数をΔ印で示す、これを制振させるために第１２図のご
とく電磁軸受１３を設ける。

回転軸１の変位をセンサ３で検出し、その信号に応じて
制御電流を電磁軸受１３に流し自励振動を防止する訳で
ある。

この自励振動の防止法を詳しく説明すると、第１３図に
示すように自励振動の周波数Δ印は回転数とは異った値
である。それはロータ形状及び玉軸受の支持剛性によっ
て決定される値すなわち固有振動数であり、設計段階で
事前に十分予測可能である。その予測計算値をｗ＋ｆ及
びＷ、ｂの曲線にて示しており、ここでｗ４ｔを前向き
固有振動数、ｗｂを後向き固有振動数と定義することに
する。

流体力に起因る自励振動は通常第１４図に示すように前
向、き（自転の方向と公転の方向が一致している場合）
である、この第１３図に示す実測値Δ印と計算値％ｆを
比べてわかるように、自励振動の周波数はロータ固有の
振動数として予測でき、かつその旋回方向は前向きであ
る。この振動を防止するための制御回路が第１５図に示
すもので、本発明の他の実施例である。

第１５図において、４Ｘと４Ｙはそれぞれ通常のＸ方向
及びＹ方向の制御回路である。この場合、フィルタ７に
は、回転パルスの代わりに自励振動の固有振動数に等し
い周波数を発生する発振器１６の信号Ｗｎがトリガーと
して入力される。そして検出したＸ方向及びＹ方向の振
動変位の中で、この自励振動成分Ｘ、ｆ及びＹ、ｆを抽
出する。しかも、自励振動は前向き旋回運転であるから
Ｙ５−４−からＸチャンネルへは負で、Ｘｆ４！かＹチ
ャンネルへは正でクロス加算入力することにより、不つ
りあい振動と同様に振動を抑える減衰作用を電磁軸受に
よって発生させることができる。

第１３図に示すように、自励振動の周波数は回転数とと
もに少しずつ変化するが、ロータ固有のものであるから
発生する自励振動の周波数をある幅でもって予測するこ
とができる。この場合、１１５図の代わりに、第１６図
の如くバンドパスブイルター１６Ｘ、１６Ｙで所望の周
波数成分を抽出し、それが前向き旋回運動であるとの物
理的解釈に立ち、フィルター７の出力Ｘｎ、ＹｎをＸチ
ャンネル、Ｙチャンネルへクロスでかつ異符号で加算す
ればよい。

また、自励振動としては後向きの旋回運動が起こる場合
がある。例えば第１３図で◇印のように。

高速回転になると低周波数で後向きに旋回運動を起こし
やすくなる。これを防止するためには、第１６図に示す
手段が有効であるるこの場合の所望の周波数は低周波数
領域のものであるから、６Ｘ。

６Ｙにローパスフィルタを用いて、低周波数振動を抽出
する。その出力Ｘｎ、ＹｎをＸチャンネル、Ｙチャンネ
ルへクロスでかつ異符号で加算入力するとよい、Ｘチャ
ンネルのクロスの総合点を正。

Ｙチャンネルのクロスの総合点を負とすることによって
後向き旋回運動の安定性を改善することが可能である。

以上述べたように、所望の周波数領域の振動数を抽出す
るためのフィルタ、及びフィルタの出力をクロスで元の
チャンネルへ異符号で加算入力することによって１本発
明の目的が達成される。ＸチャンネルとＹチャンネルの
符号の決め方は、制御しようとする振動が前向きのもの
であるか徐向きの旋回運動であるかによって決まる。

また、前向きか後向きかいずれかの旋回運りＪを防止す
るかの切換方法としては、フィルタ回路の前段にスイッ
チを設は必要な回転数などの条件によってスイッチが入
る方法がある。この場合、第１３図に示されるように、
自励振動が生じるのは、特定の回転数範囲であるので、
この自励振動を減衰させる機構は必要な回転領域のみで
機能させればよいことになる。

［発明の効果コ 本発明によれば、新たな微分回路を設けることなく、共
振点通過時の前向き振動に対する減衰力力が向上でき、
不つりあい振動に対して小さなｊ（振動幅で通過するこ
とができる。また、ロータのバランス精度が多少悪くて
も共振点通過が可能となる。

さらに、自励振動に対する減衰力が向上することができ
るため、自励振動の防止もすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のサーボ制御方式の実施例を示すブロッ
ク図、第２図は異方性支持特性の場合の本発明に基づく
サーボ制御方式のブロック図５第３図は本発明の試験デ
ータ特性線図、第４図は電磁軸受のサーボ制御動作を説
明する図、第５図は電磁軸受支持ロータのサーボ回路構
成図、第６図はロータ変位と不つりあいを示す力学モデ
ル図、第７図は不つりあい振動のロータ軸心ふれまわり
軌跡図、第８図は不つりあい振動座答曲線図、第９図は
回転数同期フィルタの原理説明図、第１０図は回転数同
期トラッキングフィルタ回路構成図、第１１図は従来の
臨界周波数減衰装置のブロック図である。第１２図は本
発明を実施した回転機械のモデルを示す構成図、第１３
図は第１２１１４に示す回転機械の回転数と固有振動数
の関係を示す図。 第１４図は従来の構成における自励振動のロータ軸心の
振れまわり軌跡図、第１５図、第１６図は本発明の他の
実施例を示す図である。 ［符号の説明］ 、　１・・・ロータ、２・・・電磁石コイル、３Ｘ・・
・Ｘ方向変位検出器、３Ｙ・・・Ｙ方向変位検出器、４
ｘ・・・Ｘ方向制御回路、訃−パワアンプ、７．８・・
・フィルタ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ロータの半径方向位置をＸ方向とＹ方向の直角２方
   向より検出する手段をもつ電磁軸受制御装置において、
   あらかじめ設定した半径方向位置に前記ロータを保持す
   るように、前記検出する手段から出る変位信号に感応し
   て電磁コイルへ供給電流を制御する回路をＸ方向とＹ方
   向に２チャンネルもつサーボ回路を構成し、そのサーボ
   回路内に、前記ロータの振動の中から制御する周波数成
   分を抽出手段を設け、Ｘ方向及びＹ方向の変位信号を前
   記選択抽出手段に入力し、その信号の出力は、Ｘ方向信
   号とＹ方向信号のうち一方の方向の信号を他方の方向の
   サーボ回路に加算入力し、かつ前記他方の方向の信号を
   前記一方の方向のサーボ回路に減算入力される手段を備
   えたことを特徴とする電磁軸受制御装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記 選択抽出手段は、前記ロータの回転同期成分を抽出する
   回転トラッキングフィルタであることを特徴とする電磁
   軸受制御装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記選択抽出手段
   に、前記ロータの回転によって発生する自励振動周波数
   を内包するハンドパスフィルタを設けたことを特徴とす
   る電磁軸受制御装置。 ４、特許請求の範囲第１項において、前記抽選択出手段
   に、前記ロータの回転によって発生する自励振動の振動
   周波数を検知し、その周波数により自励振動周波数成分
   を抽出するトラッキングフィルタを設けたことを特徴と
   する電磁軸受制御装置。