JPWO2017098541A1

JPWO2017098541A1 - 磁気軸受装置および圧縮機

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Publication number: JPWO2017098541A1
Application number: JP2017554664A
Authority: JP
Inventors: 篤阪脇
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2015-12-10
Filing date: 2015-12-10
Publication date: 2018-09-27
Anticipated expiration: 2035-12-10
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Abstract

磁気軸受（20）は、第１および第２電磁石（51,52）の合成電磁力（F）により被支持体を非接触に支持する。第１電磁石（51）に流れる第１電流（i1）をｉ_１とし、第２電磁石（52）に流れる第２電流（i2）をｉ_２とし、制御電流（id）をｉ_ｄとし、バイアス電流（ib）をｉ_ｂとし、基準ギャップ長（g0）をｇ_０とし、中央位置に対する被支持体の変位量（x）をｘとし、予め定められた補正係数（a）をａとした場合に、制御器（40）は、下記の式１および式２が成立するように、第１電流（i1）および第２電流（i2）を制御する。

Description

この開示は、磁気軸受およびそれを備えた圧縮機に関する。

従来、複数の電磁石の合成電磁力により被支持体（例えば、回転軸）を非接触に支持することが可能な磁気軸受が知られている。例えば、特許文献１の図３には、ロータを間に挟んで対向配置された第１および第２電磁石と、第１および第２電磁石に流れる電流を制御する電流制御部とを備えた磁気軸受が記載されている。この磁気軸受では、ロータ（被支持体）に加わる負荷に応じて変化するプッシュプル電流（制御電流）と、第１および第２電磁石を線形領域で動作させるための一定電流（バイアス電流）とが合成されて、第１および第２電磁石のコイルに流れる電流が生成されている。

特開平１０−１４１３７３号公報

ところで、上述の磁気軸受では、電磁石の電磁力（吸引力）は、電磁石と被支持体との間のギャップ長の二乗に反比例する傾向にある。すなわち、被支持体が電磁石に近づくほど、被支持体に作用する電磁石の電磁力（吸引力）が増加する。したがって、２つの電磁石の間に位置する被支持体には、２つの電磁石の間の中央位置（基準位置）から被支持体が変位するとその変位を増長させる方向に働く不平衡吸引力が作用することになる。

具体的には、上述の磁気軸受では、被支持体の浮上制御に関する運動方程式（具体的には、加速度項および変位項が左辺に配置され加速度項の係数が正の値となる運動方程式）において被支持体の変位量に関する変位項の係数（すなわち、被支持体の変位量に応じて被支持体に働く力に関する項の係数）が負の値となる。これは、上述の磁気軸受による被支持体の浮上制御が負ばね特性（すなわち、中央位置からの被支持体の変位を増長させる特性）を有していることを意味する。

このように、上述の磁気軸受では、被支持体に不平衡吸引力が作用して中央位置からの被支持体の変位が増長されてしまうので、被支持体の浮上制御を安定させることが困難である。

そこで、この開示は、不平衡吸引力に起因する浮上制御の不安定化を抑制することが可能な磁気軸受装置を提供することを目的とする。

この開示の第１の態様による磁気軸受装置は、磁気軸受（20）と、制御器（40）とを備えている。上記磁気軸受（20）は、被支持体を挟んで互いに対向する第１および第２電磁石（51,52）を有し、該第１および第２電磁石（51,52）の合成電磁力（F）により該被支持体を非接触に支持する。上記制御器（40）は、上記第１電磁石（51）に流れる第１電流（i1）をｉ_１とし、上記第２電磁石（52）に流れる第２電流（i2）をｉ_２とし、該第１および第２電磁石（51,52）の対向方向における上記被支持体の変位に応じて変化する電流成分に相当する制御電流（id）をｉ_ｄとし、予め定められた電流値を示す電流成分に相当するバイアス電流（ib）をｉ_ｂとし、該被支持体が該第１および第２電磁石（51,52）の間の中央位置に位置するときの該被支持体と該第１および第２電磁石（51,52）との間のギャップ長に相当する基準ギャップ長（g0）をｇ_０とし、該第１および第２電磁石（51,52）の対向方向における該中央位置に対する該被支持体の変位量（x）をｘとし、予め定められた補正係数（a）をａとした場合に、下記の式１および式２が成立するように、該第１電流（i1）および該第２電流（i2）を制御する。

上記第１の態様では、第１および第２電磁石（51,52）の合成電磁力（F）は、次の式３のように示すことができる。

上記式３をテイラー展開して一次近似すると、次の式４を得ることができる。

上記式４より、磁気軸受装置による被支持体の浮上制御に関する運動方程式（磁気浮上制御系の運動方程式）は、次の式５のように示すことができる。

上記式５に示すように、磁気浮上制御系の運動方程式（具体的には、加速度項および変位項が左辺に配置され加速度項の係数が正の値となる運動方程式）における変位量（x）に関する変位項の係数（すなわち、被支持体の変位量（x）に応じて被支持体に働く力に関する項の係数）は、補正係数（a）に依存している。そのため、補正係数（a）を調節することにより、磁気浮上制御系の運動方程式における変位量（x）に関する変位項の係数を調節することができ、その結果、被支持体の変位量（x）に応じて被支持体に働く力（具体的には、不平衡吸引力）を調節することができる。

この開示の第２の態様による磁気軸受装置は、上記第１の態様による磁気軸受装置において、上記補正係数（a）が１よりも大きい値に設定される。

上記第２の態様では、補正係数（a）を１よりも大きい値に設定することにより、磁気浮上制御系の運動方程式における変位量（x）に関する変位項の係数を正の値にすることができる。これにより、磁気軸受装置（10）による被支持体の浮上制御の特性を正ばね特性（すなわち、中央位置からの被支持体の変位を阻害する特性）にすることができる。

この開示の第３の態様による磁気軸受装置は、上記第１または第２の態様による磁気軸受装置において、上記補正係数（a）が可変値である。

上記第３の態様では、補正係数（a）を可変値にすることにより、磁気浮上制御系の運動方程式における変位量（x）に関する変位項の係数を任意に調節することができる。これにより、被支持体の変位量（x）に応じて被支持体に働く力（具体的には、不平衡吸引力）を任意に調節することができる。

この開示の第４の態様による磁気軸受装置は、上記第１〜第３の態様による磁気軸受装置のいずれか１つにおいて、上記制御器（40）が、上記変位量（x）と予め定められた位置指令値（x*）との差分値に対応する位置偏差値（e）に応じて上記制御電流（id）を求め、該制御電流（id）を用いて上記式１および式２が成立するように上記第１および第２電流（i1,i2）を制御する浮上制御動作と、上記制御電流（id）を入力とし上記変位量（x）を出力とする伝達関数（P(s)）が予め定められた目標周波数帯域内においてゲインピーク値を示すように、上記浮上制御動作における上記補正係数（a）を設定する補正係数設定動作とを行う。

上記第４の態様では、磁気軸受装置による被支持体の浮上制御の特性が正ばね特性となっている場合、制御電流（id）を入力とし変位量（x）を出力とする伝達関数（以下「プラント伝達関数（P(s)」と記載）が所定周波数帯域内においてゲインピーク値を示す傾向にある。したがって、プラント伝達関数（P(s)）が目標周波数帯域内においてゲインピーク値を示すように、浮上制御動作において用いられる補正係数（a）を設定することにより、磁気軸受装置による被支持体の浮上制御の特性を正ばね特性にすることができる。

この開示の第５の態様による圧縮機は、上記第１〜第４の態様による磁気軸受装置のいずれか１つと、圧縮機構（3）と、電動機（4）と、上記圧縮機構（3）と電動機（4）とを連結する回転軸（5）とを備え、上記磁気軸受装置が、上記磁気軸受（20）の第１および第２電磁石（51,52）が上記回転軸（5）の被支持部を挟んで互いに対向するように構成されている。

上記第５の態様では、磁気軸受装置において不平衡吸引力に起因する浮上制御の不安定化を抑制することができる。

この開示の第１の態様によれば、補正係数（a）を調節することによって被支持体の変位量（x）に応じて被支持体に働く力（具体的には、不平衡吸引力）を調節することができるので、不平衡吸引力に起因する浮上制御の不安定化を抑制することができる。

この開示の第２の態様によれば、補正係数（a）を１よりも大きい値に設定することにより、磁気軸受装置（10）による被支持体の浮上制御の特性を正ばね特性にすることができるので、不平衡吸引力に起因する浮上制御の不安定化を防止することができる。

この開示の第３の態様によれば、被支持体の変位量（x）に応じて被支持体に働く力（具体的には、不平衡吸引力）を任意に調節することができるので、不平衡吸引力に起因する浮上制御の不安定化を適切に抑制することができる。

この開示の第４の態様によれば、プラント伝達関数（P(s)）が目標周波数帯域内においてゲインピーク値を示すように、浮上制御動作における補正係数（a）を設定することにより、磁気軸受装置による被支持体の浮上制御の特性を正ばね特性にすることができるので、不平衡吸引力に起因する浮上制御の不安定化を防止することができる。

この開示の第５の態様によれば、磁気軸受装置において不平衡吸引力に起因する浮上制御の不安定化を抑制することができ、圧縮機の運転効率を向上させることができる。

図１は、実施形態による圧縮機の構成例を示す縦断面図である。図２は、ラジアル磁気軸受の構成例を示す横断面図である。図３は、ラジアル磁気軸受の構成例を示す縦断面図である。図４は、スラスト磁気軸受の構成例を示す平面図である。図５は、スラスト磁気軸受の構成例を示す縦断面図である。図６は、制御器の構成例を示すブロック図である。図７は、浮上制御の動剛性について説明するためのグラフである。図８は、浮上制御の伝達関数について説明するためのグラフである。図９は、補正係数設定動作について説明するためのフローチャートである。

以下、実施の形態を図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一の符号を付しその説明は繰り返さない。

（圧縮機）
図１は、実施形態による圧縮機（1）の構成例を示している。圧縮機（1）は、ケーシング（2）と、圧縮機構（3）と、電動機（4）と、回転軸（5）と、ラジアルタッチダウン軸受（6）と、スラストタッチダウン軸受（7）と、磁気軸受装置（10）とを備えている。

〔ケーシング〕
ケーシング（2）は、両端が閉塞された円筒状に形成され、円筒軸線が水平向きとなるように配置されている。ケーシング（2）内の空間は、壁部（2a）によって区画され、壁部（2a）よりも右側の空間が圧縮機構（3）を収容する圧縮機構室（S1）を構成し、壁部（2a）よりも左側の空間が電動機（4）を収容する電動機室（S2）を構成している。そして、ケーシング（2）内を軸方向に延びる回転軸（5）が圧縮機構（3）と電動機（4）とを連結している。

〔圧縮機構〕
圧縮機構（3）は、流体を圧縮するように構成されている。この例では、圧縮機構（3）は、羽根車（3a）によって構成されている。羽根車（3a）は、複数の羽根によって外形が略円錐形状となるように形成され、回転軸（5）の一端に固定されている。

〔電動機〕
電動機（4）は、回転軸（5）を回転駆動するように構成されている。この例では、電動機（4）は、固定子（4a）と回転子（4b）とを有している。固定子（4a）は、円筒状に形成されてケーシング（1）内に固定されている。回転子（4b）は、円柱状に形成され、固定子（4a）の内周に回転可能に挿通されている。また、回転子（4b）の中心部に軸孔が形成され、その軸孔に回転軸（5）が挿通されて固定されている。

〔タッチダウン軸受〕
ラジアルタッチダウン軸受（6）およびスラストタッチダウン軸受（7）は、磁気軸受装置（10）が非通電であるとき（すなわち、回転軸（5）が浮上していないとき）に回転軸（5）を支持するように構成されている。

〔磁気軸受装置〕
磁気軸受装置（10）は、１つまたは複数（この例では、３つ）の磁気軸受（20）と、１つまたは複数（この例では、５つ）のギャップセンサ（30）と、制御器（40）とを備えている。

〈磁気軸受〉
磁気軸受（20）は、被支持体（この例では、回転軸（5）の被支持部）を挟んで互いに対向する電磁石対（例えば、第１および第２電磁石（51,52））を有し、電磁石対の合成電磁力（F）により被支持体を非接触に支持するように構成されている。磁気軸受（20）では、電磁石対に流れる電流対（例えば、第１および第２電磁石（51,52）にそれぞれ流れる第１および第２電流（i1,i2））を制御することにより、その電磁石対の合成電磁力（F）を制御してその電磁石対の対向方向における被支持体の位置を制御することができる。

この例では、２つのラジアル磁気軸受（21）と１つのスラスト磁気軸受（22）とが３つの磁気軸受（20）を構成している。なお、以下では、２つのラジアル磁気軸受（21）のうち一方を「第１ラジアル磁気軸受（21）」と記載し、他方を「第２ラジアル磁気軸受（21）」と記載する。

《ラジアル磁気軸受》
図２および図３に示すように、ラジアル磁気軸受（21）は、第１〜第４電磁石（51〜54）を有し、ヘテロポーラ型のラジアル磁気軸受を構成している。第１および第２電磁石（51,52）は、回転軸（5）の被支持部（軸部）を挟んで互いに対向し、第１および第２電磁石（51,52）の合成電磁力（F）により回転軸（5）の被支持部を非接触に支持する。第３および第４電磁石（53,54）は、回転軸（5）の被支持部（軸部）を挟んで互いに対向し、第３および第４電磁石（53,54）の合成電磁力（F）により回転軸（5）の被支持部を非接触に支持する。なお、第３および第４電磁石（53,54）の対向方向（図２では、右肩下がり方向）は、平面視において第１および第２電磁石（51,52）の対向方向（図２では、右肩上がり方向）と直交している。

具体的には、この例では、ラジアル磁気軸受（21）は、磁気軸受コア（61）と、８つのコイル（65）とを備えている。磁気軸受コア（61）は、例えば、複数の電磁鋼板が積層されて構成され、バックヨーク（62）と８つのティース（63）とを有している。バックヨーク（62）は、円筒状に形成されている。８つのティース（63）は、バックヨーク（62）の内周面に沿うように所定間隔（この例では、４５°間隔）で周方向に配列され、それぞれがバックヨーク（62）の内周面から径方向内方へ向けて突出し、それぞれの内周面（突端面）が回転軸（5）の被支持部の外周面と所定のギャップを隔てて対向している。

８つのコイル（65）は、磁気軸受コア（61）の８つのティース（63）にそれぞれ巻回されている。これにより、この例では、８つの電磁石部（第１〜第８電磁石部（71〜78））が構成されている。具体的には、第１電磁石部（71）と第２電磁石部（72）と第７電磁石部（77）と第８電磁石部（78）と第３電磁石部（73）と第４電磁石部（74）と第５電磁石部（75）と第６電磁石部（76）とが図２における時計回り方向に順に配列されている。

第１および第２電磁石部（71,72）は、それぞれのコイル（65）が直列に接続されて第１電磁石（51）を構成している。第３および第４電磁石部（73,74）は、それぞれのコイル（65）が直列に接続されて第２電磁石（52）を構成している。第１電磁石（51）のコイル（すなわち、第１および第２電磁石部（71,72）のコイル（65））には、第１電流（i1）が供給され、第２電磁石（52）のコイル（すなわち、第３および第４電磁石部（73,74）のコイル（65））には、第２電流（i2）が供給される。そして、第１および第２電磁石（51,52）に流れる第１および第２電流（i1,i2）を制御することにより、第１および第２電磁石（51,52）の合成電磁力（F）を制御して第１および第２電磁石（51,52）の対向方向（すなわち、径方向、図２では、右肩上がり方向）における回転軸（5）の被支持部（軸部）の位置を制御することができる。

第５および第６電磁石部（75,76）は、それぞれのコイル（65）が直列に接続されて第３電磁石（53）を構成している。第７および第８電磁石部（77,78）は、それぞれのコイル（65）が直列に接続されて第４電磁石（54）を構成している。第３電磁石（53）のコイル（すなわち、第５および第６電磁石部（75,76）のコイル（65））には、第３電流（i3）が供給され、第４電磁石（54）のコイル（すなわち、第７および第８電磁石部（77,78）のコイル（65））には、第４電流（i4）が供給される。そして、第３および第４電磁石（53,54）に流れる第３および第４電流（i3,i4）を制御することにより、第３および第４電磁石（53,54）の合成電磁力（F）を制御して第３および第４電磁石（53,54）の対向方向（すなわち、第１および第２電磁石（51,52）の対向方向と直交する径方向、図２では、右肩下がり方向）における回転軸（5）の被支持部（軸部）の位置を制御することができる。

なお、コイル（65）の巻回方向およびコイル（65）に流れる電流の向きは、第１〜第４電磁石（51〜54）の各々に吸引力（すなわち、回転軸（5）の被支持部（軸部）を引き寄せる方向に作用する電磁力）が発生するように設定されている。具体的には、コイル（65）の巻回方向およびコイル（65）に流れる電流の向きは、図２に示した矢印の方向に磁束が発生するように設定されている。

《スラスト磁気軸受》
図４および図５に示すように、スラスト磁気軸受（22）は、第１および第２電磁石（51,52）を有している。なお、この例では、回転軸（5）は、その他端部（羽根車（3a）が固定された一端部とは反対側の端部）が径方向外方に突出する円盤状に形成されている。そして、第１および第２電磁石（51,52）は、回転軸（5）の被支持部（円盤部）を挟んで互いに対向し、第１および第２電磁石（51,52）の合成電磁力（F）により回転軸（5）の被支持部を非接触に支持する。

具体的には、この例では、スラスト磁気軸受（22）は、２つの磁気軸受コア（61）と、２つのコイル（65）とを備えている。２つの磁気軸受コア（61）は、それぞれが円環状に形成され、回転軸（5）の被支持部（円盤部）の軸方向両側に所定のギャップを隔てて配置されている。また、磁気軸受コア（61）の対向面には、円周溝が全周に亘って形成されている。２つのコイル（65）は、２つの磁気軸受コア（61）の円周溝にそれぞれ収容されている。これにより、この例では、２つの電磁石（第１電磁石（51）と第２電磁石（52））が構成されている。第１電磁石（51）のコイル（65）には、第１電流（i1）が供給され、第２電磁石（52）のコイル（65）には、第２電流（i2）が供給される。そして、第１および第２電磁石（51,52）に流れる第１および第２電流（i1,i2）を制御することにより、第１および第２電磁石（51,52）の合成電磁力（F）を制御して第１および第２電磁石（51,52）の対向方向（すなわち、軸方向、図５では、左右方向）における回転軸（5）の被支持部（円盤部）の位置を制御することができる。

なお、コイル（65）の巻回方向およびコイル（65）に流れる電流の向きは、第１および第２電磁石（51,52）の各々に吸引力（すなわち、回転軸（5）の被支持部（円盤部）を引き寄せる方向に作用する電磁力）が発生するように設定されている。具体的には、コイル（65）の巻回方向およびコイル（65）に流れる電流の向きは、図５に示した矢印の方向に磁束が発生するように設定されている。

〈ギャップセンサ〉
図１に示すように、ギャップセンサ（30）は、被支持体（この例では、回転軸（5）の被支持部）を挟んで互いに対向する電磁石対（例えば、第１および第２電磁石（51,52）の組）に対応し、その電磁石対の対向方向における中央位置（基準位置、例えば、第１および第２電磁石（51,52）の間の中央位置）に対する被支持体の変位量（x）を検出するように構成されている。この例では、４つのラジアルギャップセンサ（31）と１つのスラストギャップセンサ（32）とが５つのギャップセンサ（30）を構成している。

《ラジアルギャップセンサ》
４つのラジアルギャップセンサ（31）は、第１ラジアル磁気軸受（21）の第１および第２電磁石（51,52）の組に対応するラジアルギャップセンサ（以下「第１ラジアルギャップセンサ（31）」と記載）と、第１ラジアル磁気軸受（21）の第３および第４電磁石（53,54）の組に対応するラジアルギャップセンサ（以下「第２ラジアルギャップセンサ（31）」と記載）と、第２ラジアル磁気軸受（21）の第１および第２電磁石（51,52）の組に対応するラジアルギャップセンサ（以下「第３ラジアルギャップセンサ（31）」と記載）と、第２ラジアル磁気軸受（21）の第３および第４電磁石（53,54）の組に対応するラジアルギャップセンサ（以下「第４ラジアルギャップセンサ（31）」と記載）とによって構成されている。

第１および第３ラジアルギャップセンサ（31）は、第１および第２電磁石（51,52）の対向方向（すなわち、径方向、図２では、右肩上がり方向）における中央位置に対する回転軸（5）の被支持部の変位量（x）を検出するように構成されている。なお、第１および第２電磁石（51,52）の対向方向における中央位置に回転軸（5）の被支持部（軸部）が位置する場合、第１電磁石（51）と回転軸（5）の被支持部との間のギャップ長は、第２電磁石（52）と回転軸（5）の被支持部との間のギャップ長と同一となっている。

第２および第４ラジアルギャップセンサ（31）は、第３および第４電磁石（53,54）の対向方向（すなわち、第１および第２電磁石（51,52）の対向方向と直交する径方向、図２では、右肩下がり方向）における中央位置に対する回転軸（5）の被支持部（軸部）の変位量（x）を検出するように構成されている。なお、第３および第４電磁石（53,54）の対向方向における中央位置に回転軸（5）の被支持部（軸部）が位置する場合、第３電磁石（53）と回転軸（5）の被支持部との間のギャップ長は、第４電磁石（54）と回転軸（5）の被支持部との間のギャップ長と同一となっている。

《スラストギャップセンサ》
スラストギャップセンサ（32）は、スラスト磁気軸受（22）の第１および第２電磁石（51,52）の組に対応し、第１および第２電磁石（51,52）の対向方向（すなわち、軸方向、図５では、左右方向）における中央位置に対する回転軸（5）の被支持部の変位量（x）を検出するように構成されている。なお、第１および第２電磁石（51,52）の対向方向における中央位置に回転軸（5）の被支持部（円盤部）が位置する場合、第１電磁石（51）と回転軸（5）の被支持部との間のギャップ長は、第２電磁石（52）と回転軸（5）の被支持部との間のギャップ長と同一となっている。

〈制御器〉
制御器（40）は、被支持体（この例では、回転軸（5）の被支持部）が非接触に支持されるように、１つまたは複数の磁気軸受（20）を制御する。詳しくは、制御器（40）は、１つまたは複数の磁気軸受（20）の電磁石対（この例では、５つの電磁石対）の各々に対して浮上制御動作を行う。浮上制御動作において、制御器（40）は、電磁石対に対応するギャップセンサ（30）によって検出された変位量（x）に基づいて、その電磁石対を流れる電流対を制御する。具体的には、電磁石対のうち一方の電磁石を「第１電磁石（51）」とし他方の電磁石を「第２電磁石（52）」とすると、制御器（40）は、下記の式１および式２が成立するように、第１および第２電磁石（51,52）にそれぞれ流れる第１および第２電流（i1,i2）を制御する。

なお、「ｉ_１」は、第１電磁石（51）に流れる第１電流（i1）に相当する。「ｉ_２」は、第２電磁石（52）に流れる第２電流（i2）に相当する。「ｉ_ｄ」は、第１および第２電磁石（51,52）の対向方向における被支持体（この例では、回転軸（5）の被支持部）の変位に応じて変化する電流成分（以下、制御電流（id）と記載）に相当する。「ｉ_ｂ」は、予め定められた電流値を示す電流成分（以下、バイアス電流（ib）と記載）に相当する。

また、「ｇ_０」は、被支持体が第１および第２電磁石（51,52）の間の中央位置（すなわち、基準位置）に位置するときの被支持体と第１および第２電磁石（51,52）との間のギャップ長（以下、基準ギャップ長（g0）と記載）に相当する。「ｘ」は、第１および第２電磁石（51,52）の対向方向における中央位置に対する被支持体の変位量（x）に相当する。「ａ」は、予め定められた補正係数（a）に相当する。

〈制御器の構成〉
この例では、制御器（40）は、４つのラジアル制御部（41）と、１つのスラスト制御部（42）とを含んでいる。４つのラジアル制御部（41）は、第１ラジアル磁気軸受（21）の第１および第２電磁石（51,52）の組に対応するラジアル制御部（以下「第１ラジアル制御部（41）」と記載）と、第１ラジアル磁気軸受（21）の第３および第４電磁石（53,54）の組に対応するラジアル制御部（以下「第２ラジアル制御部（41）」と記載）と、第２ラジアル磁気軸受（21）の第１および第２電磁石（51,52）の組に対応するラジアル制御部（以下「第３ラジアル制御部（41）」と記載）と、第２ラジアル磁気軸受（21）の第３および第４電磁石（53,54）の組に対応するラジアル制御部（以下「第４ラジアル制御部（41）」と記載）とによって構成されている。

《第１ラジアル制御部》
第１ラジアル制御部（41）は、第１ラジアルギャップセンサ（31）によって検出された変位量（x）に基づいて、第１ラジアル磁気軸受（21）の第１および第２電磁石（51,52）に対して浮上制御動作を行う。具体的には、第１ラジアル制御部（41）は、上記の式１および式２が成立するように、第１ラジアル磁気軸受（41）の第１および第２電磁石（51,52）にそれぞれ流れる第１および第２電流（i1,i2）を制御する。

《第２ラジアル制御部》
第２ラジアル制御部（41）は、第２ラジアルギャップセンサ（31）によって検出された変位量（x）に基づいて、第１ラジアル磁気軸受（21）の第３および第４電磁石（53,54）に対して浮上制御動作を行う。具体的には、第２ラジアル制御部（41）は、上記の式１および式２と同様の２つの式（すなわち、式１および式２における第１電流（i1），第２電流（i2），第１電磁石（51），第２電磁石（52）を、第３電流（i3），第４電流（i4），第３電磁石（53），第４電磁石（54）にそれぞれ置換して得られる２つの式）が成立するように、第１ラジアル磁気軸受（41）の第３および第４電磁石（53,54）にそれぞれ流れる第３および第４電流（i3,i4）を制御する。

《第３ラジアル制御部》
第３ラジアル制御部（41）は、第３ラジアルギャップセンサ（31）によって検出された変位量（x）に基づいて、第２ラジアル磁気軸受（21）の第１および第２電磁石（51,52）に対して浮上制御動作を行う。具体的には、第１ラジアル制御部（41）と同様に、第３ラジアル制御部（41）は、上記の式１および式２が成立するように、第２ラジアル磁気軸受（41）の第１および第２電磁石（51,52）にそれぞれ流れる第１および第２電流（i1,i2）を制御する。

《第４ラジアル制御部》
第４ラジアル制御部（41）は、第４ラジアルギャップセンサ（31）によって検出された変位量（x）に基づいて、第２ラジアル磁気軸受（21）の第３および第４電磁石（53,54）に対して浮上制御動作を行う。具体的には、第２ラジアル制御部（41）と同様に、第４ラジアル制御部（41）は、上記の式１および式２と同様の２つの式が成立するように、第２ラジアル磁気軸受（41）の第３および第４電磁石（53,54）にそれぞれ流れる第３および第４電流（i3,i4）を制御する。

《スラスト制御部》
スラスト制御部（42）は、スラストギャップセンサ（32）によって検出された変位量（x）に基づいて、スラスト磁気軸受（22）の第１および第２電磁石（51,52）に対して浮上制御動作を行う。具体的には、スラスト制御部（42）は、上記の式１および式２が成立するように、スラスト磁気軸受（22）の第１および第２電磁石（51,52）にそれぞれ流れる第１および第２電流（i1,i2）を制御する。

〈制御器の詳細〉
次に、図６を参照して、制御器（40）について詳しく説明する。制御器（40）は、１つまたは複数の磁気軸受（20）の電磁石対（この例では、５つの電磁石対）にそれぞれ対応する１つまたは複数の制御部（この例では、４つのラジアル制御部（41）と１つのスラスト制御部（42））を有し、その制御部が図６に示すような構成を有している。ここでは、ラジアル制御部（41）の構成を例に挙げて説明する。

ラジアル制御部（41）は、浮上制御動作において、ギャップセンサ（30）によって検出された変位量（x）と予め定められた位置指令値（x*）との差分値に対応する位置偏差値（e）に応じて制御電流（id）を求め、制御電流（id）を用いて上記の式１および式２が成立するように第１および第２電流（i1,i2）を制御する。具体的には、ラジアル制御部（41）は、補正係数設定部（81）と、位置偏差演算部（82）と、位置制御部（83）と、電流演算部（84）と、第１電流制御部（85）と、第２電流制御部（86）とを備えている。

《補正係数設定部》
補正係数設定部（81）は、補正係数（a）を設定する。なお、補正係数（a）は、可変値である。例えば、補正係数設定部（81）は、外部からの制御に応答して補正係数（a）を変更するように構成されている。また、補正係数（a）は、１よりも大きい値に設定されることが好ましい。補正係数（a）については、後で詳しく説明する。

《位置偏差演算部と位置制御部》
位置偏差演算部（82）は、ギャップセンサ（30）によって検出された変位量（x）と位置指令値（x*）との差分値に対応する位置偏差値（e）を求める。具体的には、位置偏差演算部（82）は、位置指令値（x*）から変位量（x）を減算することによって位置偏差値（e）を求める。位置制御部（83）は、位置偏差演算部（82）によって求められた位置偏差値（e）に基づいて制御電流（id）を求める。具体的には、位置制御部（83）は、位置偏差値（e）が大きくなるほど制御電流（id）が大きくなるように制御電流（id）を決定する。

《電流演算部》
電流演算部（84）は、補正係数設定部（81）によって設定された補正係数（a）と、位置制御部（83）によって求められた制御電流（id）と、ギャップセンサ（30）によって検出された変位量（x）と、予め定められたバイアス電流（ib）と、予め定められた基準ギャップ長（g0）とに基づいて、第１電流指令値（i1*）と第２電流指令値（i2*）とを求める。具体的には、電流演算部（84）は、これらのパラメータ値（id,ib,x,g0,a）を図６に示した演算式に代入することにより、第１電流指令値（i1*）と第２電流指令値（i2*）とを求める。

《電流制御部》
第１電流制御部（85）は、第１電磁石（51）のコイル（65）に流れる第１電流（i1）が電流演算部（84）によって求められた第１電流指令値（i1*）となるように、第１電磁石（51）のコイル（65）に印加される第１電圧（V1）を制御する。具体的には、第１電流制御部（85）は、電流検出器（図示を省略）によって検出された第１電流（i1）が第１電流指令値（i1*）となるように第１電圧（V1）を制御する。

第２電流制御部（86）は、第２電磁石（52）のコイル（65）に流れる第２電流（i2）が電流演算部（84）によって求められた第２電流指令値（i2*）となるように、第２電磁石（52）のコイル（65）に印加される第２電圧（V2）を制御する。具体的には、第２電流制御部（86）は、電流検出器（図示を省略）によって検出された第２電流（i2）が第２電流指令値（i2*）となるように第２電圧（V2）を制御する。

〈浮上制御の特性〉
次に、図６および数式を参照して、磁気軸受装置（10）による被支持体の浮上制御（すなわち、被支持体を非接触に支持するための制御）の特性について説明する。

なお、以下の数式における各記号の定義は、次のとおりである。

ｉ_１：第１電流（i1）
ｉ_２：第２電流（i2）
ｉ_ｂ：バイアス電流（ib）
ｉ_ｄ：制御電流（id）
Ｆ_１：第１電磁石（51）の電磁力（F1）
Ｆ_２：第２電磁石（52）の電磁力（F2）
Ｆ：合成電磁力（F）
ｍ：被支持体の質量
ｘ：被支持体の変位量（x）
ｘ（ツードット）：被支持体の加速度（変位量（x）の二階微分）
ｋ：磁気吸引力係数（比例係数）
ｇ_０：基準ギャップ長（g0）
Ｐ(ｓ)：プラント伝達関数（P(s)）
Ｘ(ｓ)：変位量（x）に関するラプラス変換値
Ｉｄ(ｓ)：制御電流（id）に関するラプラス変換値

また、以下の説明では、第１および第２電磁石（51,52）の中央位置（基準位置）を被支持体の変位量（x）の原点（すなわち、変位量（x）がゼロである位置）とし、第２電磁石（52）から第１電磁石（51）へ向かう方向を正方向とする。

《磁気浮上制御系》
非支持体（この例では、回転軸（5）の被支持部）の浮上制御に関する運動方程式（すなわち、磁気浮上制御系の運動方程式）は、次の式１１のように示すことができる。

また、第１および第２電磁石（51,52）の合成電磁力（F）は、第１電磁石（51）の電磁力（F1）と第２電磁石（52）の電磁力（F2）とを用いて、次の式１２のように示すことができる。

なお、第１電磁石（51）の電磁力（F1）は、第１電磁石（51）に流れる第１電流（i1）の二乗に正比例し、第１電磁石（51）と被支持体との間のギャップ長（g0-x）の二乗に反比例する傾向がある。これと同様に、第２電磁石（52）の電磁力（F2）は、第２電磁石（52）に流れる第１電流（i2）の二乗に正比例し、第２電磁石（52）と被支持体との間のギャップ長（g0+x）の二乗に反比例する傾向がある。したがって、第１電流（i1）と第２電流（i2）と基準ギャップ長（g0）と変位量（x）とを用いて、式１２を次の式１３のように書き換えることができる。

《磁気軸受の比較例》
ここで、磁気軸受装置（10）の比較例について説明する。一般的な磁気軸受装置では、第１および第２電磁石（51,52）の合成電磁力（F）と制御電流（id）との線形性を確保するために、次の式１４および式１５が成立するように、バイアス電流（ib）と制御電流（id）とに基づいて第１および第２電流（i1,i2）が生成されることが多い。

式１４および式１５を式１３に代入すると、次の式１６を得ることができる。

式１６をテイラー展開して一次近似すると、次の式１７を得ることができる。

式１７を式１１に代入して整理すると、次の式１８のような運動方程式を得ることができる。

また、式１８をラプラス変換して整理すると、次の式１９のようなプラント伝達関数（P(s)）を得ることができる。なお、プラント伝達関数（P(s)）は、制御電流（id）を入力とし変位量（x）を出力とする伝達関数に相当する。

式１８に示された運動方程式（具体的には、加速度項および変位項が左辺に配置され加速度項の係数が正の値となる運動方程式）では、変位量（x）に関する変位項の係数（すなわち、被支持体の変位量（x）に応じて被支持体に働く力に関する項の係数）が負の値となる。これは、磁気軸受装置（10）の比較例（式１４および式１５が成立する磁気軸受装置）による被支持体の浮上制御が負ばね特性（すなわち、中央位置からの被支持体の変位を増長させる特性）を有していることを意味する。すなわち、磁気軸受装置（10）の比較例では、被支持体に不平衡吸引力が作用して中央位置からの被支持体の変位が増長されてしまうので、被支持体の浮上制御を安定させることが困難である。なお、運動方程式における変位量（x）に関する変位項の係数は、被支持体の変位量（x）と被支持体の変位量（x）に応じて被支持体に働く力との相関関係を示しているといえる。すなわち、変位項の係数が負の値となる場合、被支持体の変位量（x）と被支持体の変位量（x）に応じて被支持体に働く力との間に負の相関（一方が増加すると他方が減少する相関）があり、変位項の係数が正の値となる場合、被支持体の変位量（x）と被支持体の変位量（x）に応じて被支持体に働く力との間に正の相関（一方が増加すると他方も増加する相関）があるといえる。

《実施形態の磁気軸受》
一方、この実施形態による磁気軸受装置（10）では、次の式２０および式２１が成立するように、バイアス電流（ib）と制御電流（id）と基準ギャップ長（g0）と変位量（x）と補正係数（a）とに基づいて第１および第２電流（i1,i2）が生成される。

式２０および式２１を式１３に代入すると、次の式２２を得ることができる。

式２２をテイラー展開して一次近似すると、次の式２３を得ることができる。

式２３を式１１に代入して整理すると、次の式２４のような運動方程式を得ることができる。

また、式２４をラプラス変換して整理すると、次の式２５のようなプラント伝達関数（P(s)）を得ることができる。

式２４に示された運動方程式（具体的には、加速度項および変位項が左辺に配置され加速度項の係数が正の値となる運動方程式）では、変位量（x）に関する変位項の係数（すなわち、被支持体の変位量（x）に応じて被支持体に働く力に関する項の係数）は、補正係数（a）に依存している。具体的には、変位項の係数は、補正係数（a）が１よりも小さい値である場合には負の値となり、補正係数（a）が１である場合にはゼロとなり、補正係数（a）が１よりも大きい値である場合には正の値となる。

なお、磁気浮上制御系の運動方程式における変位項の係数（変位量（x）に関する項の係数）が負の値である場合（すなわち、補正係数（a）が１よりも小さい値である場合）は、被支持体に不平衡吸引力が作用することになる。しかしながら、補正係数（a）が１よりも小さい値であったとしても、補正係数（a）を１に近づけることにより、磁気浮上制御系の運動方程式における変位項の係数の絶対値を小さくすることができ、その結果、被支持体に作用する不平衡吸引力を小さくすることができる。

また、磁気浮上制御系の運動方程式における変位項の係数（変位量（x）に関する項の係数）がゼロである場合（すなわち、補正係数（a）が１である場合）は、被支持体の変位量（x）に応じて被支持体に働く力（具体的には、不平衡吸引力）が被支持体に見かけ上作用していないことになる。

また、磁気浮上制御系の運動方程式における変位項の係数（変位量（x）に関する項の係数）が１よりも大きい値である場合（すなわち、補正係数（a）が１よりも大きい値である場合）は、被支持体が中央位置から変位するとその変位を阻害する方向に働く力が被支持体に作用することになる。この場合、磁気軸受装置（10）による被支持体の浮上制御が正ばね特性（すなわち、中央位置からの被支持体の変位を阻害する特性）を有していることになる。

〈動剛性〉
次に、図７を参照して、磁気軸受装置（10）による被支持体の浮上制御の動剛性について説明する。なお、浮上制御の動剛性とは、浮上制御において被支持体が中央位置から変位しにくい度合いを示す指標のことであり、動剛性のゲインが高くなるほど、被支持体が中央位置から変位しにくくなる。また、図７において、破線は、補正係数（a）が１よりも小さい値であるときの動剛性の周波数特性を示し、細い実線は、補正係数（a）が１であるときの動剛性の周波数特性を示し、太い実線は、補正係数（a）が１よりも大きい値であるときの動剛性の周波数特性を示している。

図７に示すように、補正係数（a）が１よりも小さい値から１に近づくに連れて、浮上制御の動剛性のゲインが高くなっていく。これは、磁気浮上制御系の運動方程式における変位項の係数（変位量（x）に関する項の係数）の絶対値が次第に小さくなり、その結果、不平衡吸引力が次第に小さくなっていくからである。そして、補正係数（a）が１から１よりも大きい値に近づくに連れて、浮上制御の動剛性のゲインがさらに高くなっていく。これは、磁気浮上制御系の運動方程式における変位項の係数（変位量（x）に関する項の係数）が正の値となり、その正の値を示す変位項の係数が次第に大きくなり、その結果、被支持体が中央位置から変位するとその変位を阻害する方向に働く力が次第に大きくなっていくからである。

〈プラント伝達関数〉
次に、図８を参照して、磁気軸受装置（10）による被支持体の浮上制御のプラント伝達関数について説明する。なお、図８において、破線は、補正係数（a）が１よりも小さい値であるときのプラント伝達関数の周波数特性を示し、細い実線は、補正係数（a）が１であるときのプラント伝達関数の周波数特性を示し、太い実線は、補正係数（a）が１よりも大きい値であるときのプラント伝達関数の周波数特性を示している。

図８に示すように、補正係数（a）が１よりも小さい値である場合と補正係数（a）が１である場合は、プラント伝達関数（P(s)）がゲインピーク値（すなわち、Ｑ値）を示していない。一方、補正係数（a）が１よりも大きい値である場合、プラント伝達関数（P(s)）は、所定の周波数帯域内においてゲインピーク値（すなわち、Ｑ値）を示している。これは、磁気浮上制御系の運動方程式における変位項の係数（変位量（x）に関する項の係数）が正の値となり、その結果、磁気軸受装置（10）による被支持体の浮上制御の特性が正ばね特性（すなわち、中央位置からの被支持体の変位を阻害する特性）となるからである。

〔実施形態による効果〕
以上のように、補正係数（a）を調節することにより、磁気浮上制御系の運動方程式における変位量（x）に関する変位項の係数を調節することができる。これにより、被支持体の変位量（x）に応じて被支持体に働く力（具体的には、不平衡吸引力）を調節することができるので、不平衡吸引力に起因する浮上制御の不安定化を抑制することができる。

また、補正係数（a）を１よりも大きい値に設定することにより、磁気浮上制御系の運動方程式における変位量（x）に関する変位項の係数を正の値にすることができる。これにより、磁気軸受装置（10）による被支持体の浮上制御の特性を正ばね特性（すなわち、中央位置からの被支持体の変位を阻害する特性）にすることができるので、不平衡吸引力に起因する浮上制御の不安定化を防止することができる。

また、補正係数（a）を可変値にする（すなわち、補正係数（a）を変更することができるように制御器（40）を構成する）ことにより、磁気浮上制御系の運動方程式における変位量（x）に関する変位項の係数を任意に調節することができる。これにより、被支持体の変位量（x）に応じて被支持体に働く力（具体的には、不平衡吸引力）を任意に調節することができるので、不平衡吸引力に起因する浮上制御の不安定化を適切に抑制することができる。なお、補正係数（a）は、固定値であってもよい。

以上のように、磁気軸受装置（10）において不平衡吸引力に起因する浮上制御の不安定化を抑制することができるので、圧縮機（1）の運転効率を向上させることができる。

（制御器の変形例）
なお、制御器（40）は、浮上制御動作に加えて、補正係数設定動作を行うように構成されていてもよい。補正係数設定動作では、制御器（40）は、制御電流（id）を入力とし変位量（x）を出力とするプラント伝達関数（P(s)）が予め定められた目標周波数帯域内においてゲインピーク値（すなわち、Ｑ値）を示すように、浮上制御動作における補正係数（すなわち、浮上制御動作において用いられる補正係数（a））を設定する。この例では、制御器（40）は、５つの浮上制御動作に対応する５つの補正係数設定動作を行う。具体的には、４つのラジアル制御部（41）および１つのスラスト制御部（42）の各々は、浮上制御動作と補正係数設定動作とを行う。

〔補正係数設定動作〕
次に、図９を参照して、制御器（40）による補正係数設定動作について説明する。具体的には、補正係数設定部（81）は、下記のような処理を行う。

〈ステップ（ST11）〉
まず、補正係数設定部（81）は、目標周波数帯域を設定する。目標周波数帯域は、予め定められた目標周波数（例えば、５０Ｈｚ）を含む所定範囲の周波数帯域（例えば、１０Ｈｚ〜１００Ｈｚ）に設定されている。

〈ステップ（ST12）〉
次に、補正係数設定部（81）は、補正係数（a）を初期値に設定する。なお、補正係数（a）の初期値は、予め定められた探索下限値（最小値）に設定されている。

〈ステップ（ST13）〉
次に、補正係数設定部（81）は、変調周波数を初期値に設定する。なお、変調周波数の初期値は、予め定められた探索下限値（最小値）に設定されている。

〈ステップ（ST14）〉
次に、補正係数設定部（81）は、現在の変調周波数（すなわち、ステップ（ST12）またはステップ（ST17）において設定された変調周波数）と、予め定められた位置指令値（x*）とに基づいて、位置指令値（x*）の変調波形を取得する。具体的には、補正係数設定部（81）は、変調周波数と同一の周波数を有する正弦波を用いて位置指令値（x*）を変調する（例えば、正弦波を位置指令値（x*）に重畳する）ことによって位置指令値（x*）の変調波形を取得する。

〈ステップ（ST15）〉
次に、補正係数設定部（81）は、変位量（x）の変動波形を取得する。具体的には、補正係数設定部（81）は、ステップ（ST14）において取得された位置指令値（x*）の変調波形を位置指令値（x*）の代わりに位置偏差演算部（82）に供給するとともに、現在の補正係数（すなわち、ステップ（ST12）またはステップ（ST20）において設定された補正係数（a））を電流演算部（84）に供給する。これにより、位置指令値（x*）の変調波形と現在の補正係数（a）とに基づいて第１および第２電流（i1,i2）の制御（すなわち、浮上制御動作）が行われる。そして、補正係数設定部（81）は、ギャップセンサ（30）によって検出された変位量（x）に基づいて、変位量（x）の変動波形（すなわち、変位量（x）の変動を示した波形）を取得する。

〈ステップ（ST16）〉
次に、補正係数設定部（81）は、制御電流（id）を入力とし変位量（x）を出力とするプラント伝達関数（P(s)）を取得する。そして、補正係数設定部（81）は、そのプラント伝達関数（P(s)）のゲイン値と現在の変調周波数とを対応付けて記憶する。具体的には、補正係数設定部（81）は、以下のような処理を行う。

まず、補正係数設定部（81）は、現在の変調周波数を用いて、ステップ（ST14）において取得された位置指令値（x*）の変調波形をフーリエ変換することにより、位置指令値（x*）の変調波形のフーリエ変換値を取得する。また、補正係数設定部（81）は、現在の変調周波数を用いて、ステップ（ST15）において取得された変位量（x）の変動波形をフーリエ変換することにより、変位量（x）の変動波形のフーリエ変換値を取得する。

次に、補正係数設定部（81）は、変位量（x）の変動波形のフーリエ変換値を位置指令値（x*）の変調波形のフーリエ変換値で除算することにより、位置指令値（x*）を入力とし変位量（x）を出力とする閉ループ伝達関数を取得し、その閉ループ伝達関数を、位置偏差値（e）を入力とし変位量（x）を出力とする開ループ伝達関数に変換する。次に、補正係数設定部（81）は、開ループ伝達関数から位置制御部（83）の伝達関数を除外することにより、制御電流（id）を入力とし変位量（x）を出力とするプラント伝達関数（P(s)）を取得する。そして、補正係数設定部（81）は、そのプラント伝達関数（P(s)）のゲイン値と現在の変調周波数とを対応付けて記憶する。

〈ステップ（ST17,ST18）〉
次に、補正係数設定部（81）は、現在の変調周波数を予め定められた所定量だけ増加させる（ステップ（ST17））。そして、補正係数設定部（81）は、現在の変調周波数（すなわち、ステップ（ST17）において増加された変調周波数）が予め定められた探索上限値（最大値）を上回っているか否かを判定する（ステップ（ST18））。現在の変調周波数が探索上限値を上回る場合には、ステップ（ST19）へ進み、そうでない場合には、ステップ（ST14）へ進む。

このように、現在の変調周波数が探索上限値を上回るまで、ステップ（ST14〜ST17）の処理が繰り返し行われる。その結果、複数の変調周波数と複数のゲイン値（プラント伝達関数（P(s)）のゲイン値）とが一対一で対応付けられて補正係数設定部（81）に記憶される。

〈ステップ（ST19）〉
次に、補正係数設定部（81）は、複数の変調周波数の中からプラント伝達関数（P(s)）のゲインピーク値（すなわち、Ｑ値）に対応する変調周波数（以下、「ゲインピーク周波数」と記載）を検出する。そして、補正係数設定部（81）は、そのゲインピーク周波数と現在の補正係数（a）とを対応付けて記憶する。なお、複数の変調周波数の中にゲインピーク値に対応する変調周波数が含まれていない場合（すなわち、プラント伝達関数（P(s)）がＱ値を示さない場合）、補正係数設定部（81）は、現在の補正係数（a）を記憶しない。

〈ステップ（ST20,ST21）〉
次に、補正係数設定部（81）は、現在の補正係数（a）を所定量増加させる（ステップ（ST20））。そして、補正係数設定部（81）は、現在の補正係数（すなわち、ステップ（ST20）において増加された補正係数（a））が予め定められた探索上限値（最大値）を上回っているか否かを判定する（ステップ（ST21））。現在の補正係数（a）が探索上限値を上回る場合には、ステップ（ST22）へ進み、そうでない場合には、ステップ（ST13）へ進む。

このように、現在の補正係数（a）が探索上限値を上回るまで、ステップ（ST13〜ST20）の処理が繰り返し行われる。その結果、複数の補正係数（a）と複数のゲインピーク周波数とが一対一で対応付けられて補正係数設定部（81）に記憶される。

〈ステップ（ST22）〉
次に、補正係数設定部（81）は、複数の目標係数（a）の中からステップ（ST11）において設定された目標周波数帯域内に含まれるゲインピーク周波数に対応する補正係数（a）を検出する。具体的には、補正係数設定部（81）は、目標周波数帯域内に１つのゲインピーク周波数のみが含まれている場合には、そのゲインピーク周波数に対応する補正係数（a）を検出し、目標周波数帯域内に２つ以上のゲインピーク周波数が含まれている場合には、２つの以上のゲインピーク周波数のうち目標周波数帯域内に含まれる目標周波数に最も近い１つのゲインピーク周波数に対応する補正係数（a）を検出する。

〈ステップ（ST23）〉
次に、補正係数設定部（81）は、ステップ（ST22）における補正係数（a）の検出結果に基づいて、浮上制御動作（この例では、電流演算部（84）の演算）における補正係数（a）を決定する。具体的には、補正係数設定部（81）は、ステップ（ST22）において検出された補正係数（すなわち、目標周波数帯域内に含まれるゲインピーク周波数に対応する補正係数（a））を、浮上制御動作における補正係数（a）とする。

〔制御器の変形例による効果〕
以上のように、ステップ（ST11〜ST23）の処理を行うことにより、プラント伝達関数（P(s)）が目標周波数帯域内においてゲインピーク値を示すように、浮上制御動作における補正係数（a）を設定することができる。なお、磁気軸受装置（10）による被支持体の浮上制御の特性が正ばね特性（すなわち、中央位置からの被支持体の変位を阻害する特性）となっている場合、プラント伝達関数（P(s)）が所定周波数帯域内においてゲインピーク値（すなわち、Ｑ値）を示す傾向にある（図８参照）。したがって、プラント伝達関数（P(s)）が目標周波数帯域内においてゲインピーク値を示すように、浮上制御動作における補正係数（a）を設定することにより、磁気軸受装置（10）による被支持体の浮上制御の特性を正ばね特性にすることができる。これにより、不平衡吸引力に起因する浮上制御の不安定化を防止することができる。

（その他の実施形態）
なお、以上の数式（具体的には、式１〜式５，式２０〜式２５）において用いられる変位量（x）および補正係数（a）は、中央位置に対する被支持体の変位量の真値に対応している。そのため、ギャップセンサ（30）によって検出された被支持体の変位量が誤差を含んでいる場合、制御器（40）の電流演算部（84）において用いられる補正係数（a）が１よりも小さい値または１であっても、磁気浮上制御系の運動方程式における変位項の係数（変位量（x）に関する項の係数）が正の値となる場合がある。

また、制御器（40）は、ＣＰＵなどの演算回路やメモリを用いて構成することが可能である。なお、制御器（40）の構成要素は、１つの演算回路に纏めて設けられていてもよいし、複数の演算回路に分散して設けられていてもよい。

また、ラジアル磁気軸受（21）がヘテロポーラ型のラジアル磁気軸受を構成している場合を例に挙げたが、ラジアル磁気軸受（21）は、ホモポーラ型のラジアル磁気軸受を構成するものであってもよい。

また、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、この開示、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、上述の磁気軸受装置は、回転軸などの被支持体を非接触に支持する装置として有用である。

1 圧縮機
2 ケーシング
3 圧縮機構
3a 羽根車
4 電動機
5 回転軸
10 磁気軸受装置
20 磁気軸受
21 ラジアル磁気軸受
22 スラスト磁気軸受
30 ギャップセンサ
31 ラジアルギャップセンサ
32 スラストギャップセンサ
40 制御器
41 ラジアル制御部
42 スラスト制御部
51 第１電磁石
52 第２電磁石
81 補正係数設定部
82 位置偏差演算部
83 位置制御部
84 電流演算部
85 第１電流制御部
86 第２電流制御部
i1 第１電流
i2 第２電流

Claims

被支持体を挟んで互いに対向する第１および第２電磁石（51,52）を有し、該第１および第２電磁石（51,52）の合成電磁力（F）により該被支持体を非接触に支持する磁気軸受（20）と、
上記第１電磁石（51）に流れる第１電流（i1）をｉ_１とし、上記第２電磁石（52）に流れる第２電流（i2）をｉ_２とし、該第１および第２電磁石（51,52）の対向方向における上記被支持体の変位に応じて変化する電流成分に相当する制御電流（id）をｉ_ｄとし、予め定められた電流値を示す電流成分に相当するバイアス電流（ib）をｉ_ｂとし、該被支持体が該第１および第２電磁石（51,52）の間の中央位置に位置するときの該被支持体と該第１および第２電磁石（51,52）との間のギャップ長に相当する基準ギャップ長（g0）をｇ_０とし、該第１および第２電磁石（51,52）の対向方向における該中央位置に対する該被支持体の変位量（x）をｘとし、予め定められた補正係数（a）をａとした場合に、下記の式１および式２が成立するように、該第１電流（i1）および該第２電流（i2）を制御する制御器（40）とを備えている
ことを特徴とする磁気軸受装置。
請求項１において、
上記補正係数（a）は、１よりも大きい値に設定される
ことを特徴とする磁気軸受装置。
請求項１または２において、
上記補正係数（a）は、可変値である
ことを特徴とする磁気軸受装置。
請求項１〜３のいずれか１項において、
上記制御器（40）は、
上記変位量（x）と予め定められた位置指令値（x*）との差分値に対応する位置偏差値（e）に応じて上記制御電流（id）を求め、該制御電流（id）を用いて上記式１および式２が成立するように上記第１および第２電流（i1,i2）を制御する浮上制御動作と、
上記制御電流（id）を入力とし上記変位量（x）を出力とする伝達関数（P(s)）が予め定められた目標周波数帯域内においてゲインピーク値を示すように、上記浮上制御動作における上記補正係数（a）を設定する補正係数設定動作とを行う
ことを特徴とする磁気軸受装置。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の磁気軸受装置と、
圧縮機構（3）と、
電動機（4）と、
上記圧縮機構（3）と電動機（4）とを連結する回転軸（5）とを備え、
上記磁気軸受装置は、上記磁気軸受（20）の第１および第２電磁石（51,52）が上記回転軸（5）の被支持部を挟んで互いに対向するように構成されている
ことを特徴とする圧縮機。