KR101363166B1 - Rotor system for measuring dynamic characteristic and method for measuring dynamic characteristic thereof - Google Patents

Rotor system for measuring dynamic characteristic and method for measuring dynamic characteristic thereof Download PDF

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KR101363166B1
KR101363166B1 KR1020120107126A KR20120107126A KR101363166B1 KR 101363166 B1 KR101363166 B1 KR 101363166B1 KR 1020120107126 A KR1020120107126 A KR 1020120107126A KR 20120107126 A KR20120107126 A KR 20120107126A KR 101363166 B1 KR101363166 B1 KR 101363166B1
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배용채
이욱륜
노명규
유승렬
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한국전력공사
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Abstract

The present invention relates to a rotor system for measuring dynamic characteristics and a method for measuring dynamic characteristics of the rotor system. A pending technical issue to be resolved is to not only measure levitation supporting characteristics but also dynamic characteristics of a rotor by a plurality of magnetic bearings. The dynamic characteristics include not only dynamic characteristics of a shaking shaft but also cross dynamic characteristics of a shaft other than the shaking shaft.

Description

동특성 측정이 가능한 회전체 시스템 및 그의 동특성 측정 방법{Rotor system for measuring dynamic characteristic and method for measuring dynamic characteristic thereof}Rotor system for measuring dynamic characteristics and method for measuring dynamic characteristics thereof

본 발명은 동특성 측정이 가능한 회전체 시스템 및 그의 동특성 측정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a rotating body system capable of measuring dynamic characteristics and a method for measuring the dynamic characteristics thereof.

일반적으로 베어링에 의해 지지된 회전축의 동특성을 측정하기 위해서는, 회전축에 가진기를 장착하고, 회전 주축을 가진기에 의해서 가진하고, 이에 응답 출력을 센서에서 측정하고 이를 통해 회전축의 동특성을 측정할 수 있다. In general, in order to measure the dynamic characteristics of the rotating shaft supported by the bearing, it is possible to mount the exciter on the rotating shaft, the excitation by the rotating main shaft, the response output is measured in the sensor and through this the dynamic characteristics of the rotating shaft can be measured.

그러나, 이와같이 회전축의 가진을 위해서, 별도의 가진기를 구비해야 하며, 동특성 측정을 위한 제어 시스템 및 센서 이외에, 가진기의 가진을 위한 별도의 시스템의 구비가 요구된다. 또한 이때 회전축의 동특성 측정은, 가진기가 장착된 가진축에 대해서만 측정할 수 있으며, 동특성 측정을 위한 별도의 센서의 구비도 요구된다. However, for the excitation of the rotating shaft in this way, a separate excitation is to be provided, and in addition to the control system and sensor for measuring the dynamic characteristics, it is required to have a separate system for the excitation of the excitation. In this case, the dynamic characteristics of the rotating shaft can be measured only for the excitation shaft on which the exciter is mounted, and a separate sensor for dynamic characteristics measurement is also required.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 복수의 자기 베어링을 통해 회전체의 부상지지 뿐만 아니라, 동특성을 측정할 수 있는 동특성 측정이 가능한 회전체 시스템 및 그의 동특성 측정 방법을 제공하는데 있다.The present invention is to overcome the above-mentioned conventional problems, an object of the present invention is not only to support the floating of the rotating body through a plurality of magnetic bearings, but also a rotating body system capable of measuring dynamic characteristics capable of measuring dynamic characteristics and its dynamic characteristics measurement To provide a method.

또한, 본 발명의 다른 목적은 가진축에 대한 동특성 뿐만 아니라, 가진축 대비 가진축 이외의 축에 대한 동특성인 교차 동특성도 측정할 수 있는 동특성 측정이 가능한 회전체 시스템 및 그의 동특성 측정 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a rotating system capable of measuring dynamic characteristics capable of measuring not only dynamic characteristics of an excitation axis but also cross dynamics, which are dynamic characteristics of an axis other than an excitation axis, and a method of measuring the dynamic characteristics thereof. have.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 동특성 측정이 가능한 회전체 시스템의 동특성 측정방법은 각축에 대한 부상 제어 신호를 제어기에서 입력받아, 회전체의 부상을 각축에서 각각 지지하는 복수의 자기 베어링 및, 상기 복수의 자기 베어링이 지지하는 각축에 대응되도록 상기 회전체에 설치되어 상기 복수의 자기 베어링의 각 축에 대한 상기 회전체의 변위를 측정 하는 복수의 센서를 포함하는 동특성 측정이 가능한 회전체 시스템에서, 상기 복수의 자기 베어링에서 선택된 하나의 베어링으로 입력되는 부상 제어 신호에 가진 신호를 합산한 입력 신호를 상기 제어기에서 입력하는 제1가진 단계와, 상기 복수의 센서들이 상기 회전체의 각 축에 대한 변위를 각각 측정하고, 측정값인 출력 신호를 상기 제어기로 인가하는 제1출력 측정 단계 및 상기 제1가진 단계에서 선택된 하나의 베어링으로 입력된 입력 신호 대비, 상기 복수의 센서에서 측정된 각축에 대한 출력 신호의 비율인 전달 함수를 각 축에 대해서 산출하는 제1동특성 측정 단계를 포함할 수 있다. In order to achieve the above object, a dynamic characteristic measuring method of a rotating body system capable of measuring dynamic characteristics according to the present invention includes a plurality of magnetic bearings each receiving a floating control signal for each axis from a controller to support the floating body on each axis; And a plurality of sensors installed on the rotating body so as to correspond to angular axes supported by the plurality of magnetic bearings, the plurality of sensors measuring displacement of the rotating body with respect to each axis of the plurality of magnetic bearings. And a first input step of inputting, at the controller, an input signal obtained by adding up a signal having a levitation control signal input from one of the plurality of magnetic bearings to the one bearing selected from the plurality of magnetic bearings; A first output measurement step of measuring a displacement relative to each other and applying an output signal that is a measured value to the controller And a first dynamic characteristic measuring step of calculating, for each axis, a transfer function, which is a ratio of an output signal for each axis measured by the plurality of sensors, to an input signal input to the one bearing selected in the first step. have.

상기 복수의 자기 베어링은 상기 회전체의 회전축, 상부 X축, 상부 Y축, 하부 X축 및 하부 Y축에서 각각 상기 회전체를 부상 지지하는 회전축 자기 베어링, 상부 X축 자기 베어링, 상부 Y축 자기 베어링, 하부 X축 자기 베어링 및 하부 Y축 자기 베어링을 포함할 수 있다. The plurality of magnetic bearings may include rotating shaft magnetic bearings, upper X-axis magnetic bearings, and upper Y-axis magnetic bodies that support the rotating body on the rotating shaft, the upper X axis, the upper Y axis, the lower X axis, and the lower Y axis, respectively. Bearings, bottom X-axis magnetic bearings, and bottom Y-axis magnetic bearings.

상기 복수의 센서는 상기 복수의 자기 베어링이 지지하는 각축인 상기 회전체의 회전축, 상부 X축, 상부 Y축, 하부 X축 및 하부 Y축에서, 상기 회전체의 변위를 각각 측정하는 회전축 센서, 상부 X축 센서, 상부 Y축 센서, 하부 X축 센서 및 하부 Y축 센서를 포함할 수 있다. The plurality of sensors may be a rotating shaft sensor for measuring the displacement of the rotating body, respectively, in the rotation axis, the upper X axis, the upper Y axis, the lower X axis and the lower Y axis of the rotating body that is supported by the plurality of magnetic bearings, It may include an upper X axis sensor, an upper Y axis sensor, a lower X axis sensor, and a lower Y axis sensor.

상기 제1가진 단계에서 상기 제어기는 상기 회전축 자기 베어링으로, 회전체 부상 제어 신호에 가진 신호를 합산한 회전축 입력 신호를 입력하고, 상기 상부 X축 자기 베어링, 상기 상부 Y축 자기 베어링, 상기 하부 X축 자기 베어링 및 상기 하부 Y축 자기 베어링으로 각각에 대한 부상 제어 신호를 입력할 수 있다. In the first step, the controller inputs a rotary shaft input signal obtained by adding up a signal to a rotating body floating control signal to the rotary shaft magnetic bearing, and the upper X-axis magnetic bearing, the upper Y-axis magnetic bearing, and the lower X. A floating control signal for each of the axial magnetic bearings and the lower Y-axis magnetic bearings can be input.

상기 제1동특성 측정 단계에서는 상기 회전축 자기 베어링으로 입력된 회전축 입력 신호 대비, 상기 회전축 센서에서 측정된 회전축에 대한 변위의 비율인 회전축 전달함수를 산출하고, 상기 회전축 입력 신호 대비, 상기 상부 X축 센서에서 측정된 상부 X축 변위에 대한 비율인 회전축 대비 상부 X축 전달함수를 산출하고, 상기 회전축 입력 신호 대비, 상기 상부 Y축 센서에서 측정된 상부 Y축 변위에 대한 비율인 회전축 대비 상부 Y축 전달함수를 산출하고, 상기 회전축 입력 신호 대비, 상기 하부 X축 센서에서 측정된 하부 X축 변위에 대한 비율인 회전축 대비 하부 X축 전달함수를 산출하고, 상기 회전축 입력 신호 대비, 상기 하부 Y축 센서에서 측정된 하부 Y축 변위에 대한 비율인 회전축 대비 하부 Y축 전달함수를 산출하는 것을 포함하여 이루어질 수 있다. In the step of measuring the first dynamic characteristic, a rotation shaft transfer function, which is a ratio of a displacement with respect to the rotation shaft measured by the rotation shaft sensor, is compared to the rotation shaft input signal input to the rotating shaft magnetic bearing, and the rotation axis input signal is compared with the upper X axis sensor. Calculating an upper X-axis transfer function relative to the rotational axis, which is a ratio of the upper X-axis displacement measured at, and transmitting the upper Y-axis to the rotational axis, which is a ratio of the upper Y-axis displacement measured by the upper Y-axis sensor, relative to the rotational axis input signal Calculates a function, calculates a lower X-axis transfer function relative to the rotational axis input signal, which is a ratio of the lower X-axis displacement measured by the lower X-axis sensor, and compares the rotational axis input signal with the lower Y-axis sensor Calculating the lower Y-axis transfer function relative to the rotational axis, which is the ratio of the measured lower Y-axis displacement. The.

상기 제1동특성 측정 단계 이후에는, 상기 제어기는 상기 상부 X축 자기 베어링으로 상부 X축 부상 제어 신호에 가진 신호를 합산한 상부 X축 입력 신호를 입력하고, 상기 복수의 센서들이 상기 회전체의 각 축에 대한 변위를 각각 측정하여 상기 제어기로 인가하고, 상기 제어기에서 상기 상부 X축 입력 신호 대비, 상기 복수의 센서에서 측정된 각축에 대한 출력 신호의 비율인 전달 함수를 각 축에 대해서 산출하는 제2동특성 측정 단계를 더 포함할 수 있다. After the first dynamic characteristic measuring step, the controller inputs an upper X-axis input signal obtained by adding up a signal having an upper X-axis floating control signal to the upper X-axis magnetic bearing, and the plurality of sensors are configured to measure the angle of the rotating body. A displacement function for each axis is measured and applied to the controller, and the controller calculates a transfer function for each axis, which is a ratio of an output signal for each axis measured by the plurality of sensors to the upper X-axis input signal. It may further comprise the step of measuring the dynamic characteristics.

상기 제2동특성 측정 단계 이후에는, 상기 제어기는 상기 상부 Y축 자기 베어링으로 상부 Y축 부상 제어 신호에 가진 신호를 합산한 상부 Y축 입력 신호를 입력하고, 상기 복수의 센서들이 상기 회전체의 각 축에 대한 변위를 각각 측정하여 상기 제어기로 인가하고, 상기 제어기에서 상기 상부 Y축 입력 신호 대비, 상기 복수의 센서에서 측정된 각축에 대한 출력 신호의 비율인 전달 함수를 각 축에 대해서 산출하는 제3동특성 측정 단계를 더 포함할 수 있다. After the second dynamic characteristic measuring step, the controller inputs an upper Y-axis input signal obtained by adding up a signal having an upper Y-axis floating control signal to the upper Y-axis magnetic bearing, and the plurality of sensors are configured to measure the angle of the rotating body. Measuring displacements about the axes and applying them to the controller, wherein the controller calculates a transfer function for each axis, which is a ratio of the output signals for each axis measured by the plurality of sensors to the upper Y axis input signals. It may further comprise the step of measuring the dynamic characteristics.

상기 제3동특성 측정 단계 이후에는, 상기 제어기는 상기 하부 X축 자기 베어링으로 하부 X축 부상 제어 신호에 가진 신호를 합산한 하부 X축 입력 신호를 입력하고, 상기 복수의 센서들이 상기 회전체의 각 축에 대한 변위를 각각 측정하여 상기 제어기로 인가하고, 상기 제어기에서 상기 하부 X축 입력 신호 대비, 상기 복수의 센서에서 측정된 각축에 대한 출력 신호의 비율인 전달 함수를 각 축에 대해서 산출하는 제4동특성 측정 단계를 더 포함할 수 있다. After the third dynamic characteristic measuring step, the controller inputs a lower X-axis input signal obtained by adding up a signal having a lower X-axis floating control signal to the lower X-axis magnetic bearing, and the plurality of sensors are configured to measure the angle of the rotating body. A displacement function for each axis is measured and applied to the controller, and the controller calculates a transfer function for each axis, which is a ratio of an output signal for each axis measured by the plurality of sensors to the lower X-axis input signal. It may further comprise the step of measuring the dynamic characteristics.

상기 제4동특성 측정 단계 이후에는, 상기 제어기는 상기 하부 Y축 자기 베어링으로 하부 Y축 부상 제어 신호에 가진 신호를 합산한 하부 Y축 입력 신호를 입력하고, 상기 복수의 센서들이 상기 회전체의 각 축에 대한 변위를 각각 측정하여 상기 제어기로 인가하고, 상기 제어기에서 상기 하부 Y축 입력 신호 대비, 상기 복수의 센서에서 측정된 각축에 대한 출력 신호의 비율인 전달 함수를 각 축에 대해서 산출하는 제5동특성 측정 단계를 더 포함할 수 있다. After the fourth dynamic characteristic measuring step, the controller inputs a lower Y-axis input signal obtained by adding up a signal having a lower Y-axis floating control signal to the lower Y-axis magnetic bearing, and the plurality of sensors are configured to measure the angle of the rotating body. Measuring displacements about the axes and applying them to the controller, and calculating a transfer function for each axis, which is a ratio of the output signals for each axis measured by the plurality of sensors to the lower Y axis input signals. It may further comprise a dynamic characteristic measurement step.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 동특성 측정이 가능한 회전체 시스템은 회전체와, 상기 회전체를 각축에서 부상 지지하는 복수의 자기 베어링과, 상기 복수의 자기 베어링이 지지하는 각축에 대응되도록 상기 회전체에 설치되어 상기 복수의 자기 베어링의 각 축에 대한 상기 회전체의 변위를 측정 하는 복수의 센서 및, 상기 복수의 자기 베어링 및 상기 복수의 센서와 전기적으로 연결되어, 상기 복수의 자기 베어링으로 각축에 대한 부상 제어 신호를 인가하는 제어기를 포함하며, 상기 제어기는 상기 복수의 자기 베어링 중 선택된 하나의 자기 베어링에 입력되는 부상 제어 신호에, 가진 신호를 합산한 입력 신호를 인가할 수 있다. Further, in order to achieve the above object, a rotating body system capable of measuring dynamic characteristics according to the present invention includes a rotating body, a plurality of magnetic bearings that support the rotating body on each axis, and an axis supported by the plurality of magnetic bearings. A plurality of sensors installed on the rotating body so as to correspond to the plurality of sensors measuring displacement of the rotating body with respect to each axis of the plurality of magnetic bearings, and electrically connected to the plurality of magnetic bearings and the plurality of sensors, And a controller for applying a floating control signal for each axis to the magnetic bearing, wherein the controller can apply an input signal obtained by adding up the excitation signal to the floating control signal input to the magnetic bearing selected from the plurality of magnetic bearings. have.

상기 제어기는 상기 가진 신호를 합산한 입력 신호 대비, 상기 복수의 센서에서 측정된 각축에 대한 출력 신호의 비율인 전달 함수를 각 축에 대해서 산출할 수 있다. The controller may calculate, for each axis, a transfer function, which is a ratio of an output signal with respect to each axis measured by the plurality of sensors, to an input signal obtained by adding the excitation signals.

본 발명에 의한 동특성 측정이 가능한 회전체 시스템 및 그의 동특성 측정 방법은 복수의 자기 베어링을 통해 회전체의 부상지지 뿐만 아니라, 동특성을 측정할 수 있게 된다.According to the present invention, a rotating system capable of measuring dynamic characteristics and a method of measuring dynamic characteristics thereof can measure not only floating support of the rotating body but also dynamic characteristics through a plurality of magnetic bearings.

또한 본 발명에 의한 동특성 측정이 가능한 회전체 시스템 및 그의 동특성 측정 방법은 가진축에 대한 동특성 뿐만 아니라, 가진축 대비 가진축 이외의 축에 대한 동특성인 교차 동특성도 측정할 수 있게 된다.In addition, the rotating system and the method for measuring the dynamic characteristics according to the present invention can measure not only the dynamic characteristics of the excitation axis, but also the cross dynamic characteristics that are the dynamic characteristics of the axes other than the excitation axis relative to the excitation axis.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동특성 측정이 가능한 회전체 시스템을 도시한 구조도이다.
도 2는 도 1의 동특성 측정이 가능한 회전체 시스템의 전기적 연결관계를 도시한 블록도이다.
도 3은 도 1의 동특성 측정이 가능한 회전체 시스템의 동특성 측정 방법을 도시한 순서도이다. 1 is a structural diagram showing a rotatable system capable of measuring the dynamic characteristics according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating an electrical connection relationship of a rotor system capable of measuring dynamic characteristics of FIG. 1.
3 is a flowchart illustrating a method of measuring dynamic characteristics of a rotating body system capable of measuring dynamic characteristics of FIG. 1.

본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. 여기서, 명세서 전체를 통하여 유사한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. DETAILED DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. Here, parts having similar configurations and operations throughout the specification are denoted by the same reference numerals.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 동특성 측정이 가능한 회전체 시스템을 도시한 구조도가 도시되어 있다. 또한 도 2를 참조하면, 도 1의 동특성 측정이 가능한 회전체 시스템의 전기적 연결관계를 도시한 블록도가 도시되어 있다. 이하에서는 도 1 및 도 2를 참조하여 동특성 측정이 가능한 회전체 시스템을 설명하고자 한다.1, there is shown a structural diagram showing a rotating system capable of measuring the dynamic characteristics according to an embodiment of the present invention. Also, referring to FIG. 2, there is shown a block diagram illustrating the electrical connection of a rotating system capable of measuring the dynamic characteristics of FIG. 1. Hereinafter, a rotating system capable of measuring dynamic characteristics will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

도 1 및 도 2에서 도시된 바와 같이 동특성 측정이 가능한 회전체 시스템(100)는 회전체(110), 회전체(110)를 각축에서 부상 지지하는 복수의 자기 베어링(120), 복수의 자기 베어링(120)이 지지하는 각축에 대응되도록 회전체(110)에 설치되어 복수의 자기 베어링(120)의 각 축에 대한 회전체(110)의 변위를 측정 하는 복수의 센서(130) 및, 복수의 자기 베어링(120) 및 복수의 센서(130)와 전기적으로 연결되어 복수의 자기 베어링(120)으로 각축에 대한 부상 제어 신호를 인가하는 제어기(140)를 포함한다. As shown in FIGS. 1 and 2, the rotatable system 100 capable of measuring dynamic characteristics includes a rotating body 110, a plurality of magnetic bearings 120 for supporting floating of the rotating body 110 on each axis, and a plurality of magnetic bearings. A plurality of sensors 130 installed on the rotating body 110 so as to correspond to the respective angular axes supported by the 120, and measuring the displacement of the rotating body 110 with respect to each axis of the plurality of magnetic bearings 120, The controller 140 is electrically connected to the magnetic bearing 120 and the plurality of sensors 130 to apply a floating control signal for each axis to the plurality of magnetic bearings 120.

상기 회전체(110)는 복수의 자기 베어링(120)의 자력에 의해 부상 지지된다. 이와 같은 회전체(110)는 모터(미도시)등과 같은 회전력을 발생하는 기기에 장착되어, 모터의 구동에 의해 회전축(Z)을 중심으로 회전한다. 즉 상기 회전체(110)는 회전축(Z)을 중심으로 회전하며, 복수의 자기 베어링(120)의 자력에 의해 부상 지지된다.The rotating body 110 is floated and supported by the magnetic force of the plurality of magnetic bearings 120. Such a rotating body 110 is mounted to a device that generates a rotational force such as a motor (not shown), and rotates about the rotational axis Z by driving the motor. That is, the rotating body 110 rotates around the rotating shaft Z, and is floated and supported by the magnetic force of the plurality of magnetic bearings 120.

상기 복수의 자기 베어링(120)은 자력에 의해 회전체(110)를 회전축(Z), 상부 X축, 상부 Y축, 하부 X축 및 하부 Y축에서, 비접촉으로 부상 지지한다. 상기 복수의 자기 베어링(120)은 회전체(110)를 회전축(Z), 상부 X축, 상부 Y축, 하부 X축 및 하부 Y축에서 각각 부상 지지하는 회전축 자기 베어링(121), 상부 X축 자기 베어링(122), 상부 Y축 자기 베어링(123), 하부 X축 자기 베어링(124) 및 하부 Y축 자기 베어링(125)을 포함한다. The plurality of magnetic bearings 120 float and support the rotor 110 in a non-contact manner by the magnetic force on the rotating shaft Z, the upper X axis, the upper Y axis, the lower X axis, and the lower Y axis. The plurality of magnetic bearings 120 includes a rotary shaft magnetic bearing 121 and an upper X axis that support the rotor 110 in a floating axis Z, an upper X axis, an upper Y axis, a lower X axis, and a lower Y axis, respectively. The magnetic bearing 122, the upper Y-axis magnetic bearing 123, the lower X-axis magnetic bearing 124, and the lower Y-axis magnetic bearing 125.

상기 회전축 자기 베어링(121), 상부 X축 자기 베어링(122), 상부 Y축 자기 베어링(123), 하부 X축 자기 베어링(124) 및 하부 Y축 자기 베어링(125)은 각각 2개가 한쌍으로 회전체(110)를 중심으로 서로 대향하도록 각축 상에 배치되어, 배치된 각축에서 회전체(110)의 부상을 지지한다. The rotary shaft magnetic bearing 121, the upper X-axis magnetic bearing 122, the upper Y-axis magnetic bearing 123, the lower X-axis magnetic bearing 124 and the lower Y-axis magnetic bearing 125 each turn in pairs. It is disposed on each axis so as to face each other with respect to the entire body 110, and supports the floating of the rotating body 110 in the arranged each axis.

상기 복수의 자기 베어링(120)은 제어기(140)와 전기적으로 연결되어, 제어기(140)에서 입력된 신호에 대한 자력을 생성하고, 이를 통해 각축에서 회전체(110)의 부상을 지지한다. 상기 복수의 자기 베어링(120)과 제어기(140) 사이에는, 제어기(140)에서 입력된 신호가 각각의 복수의 자기 베어링(120)에 순차적 인가를 위한 스위치 소자가 각각 개재될 수 있다. The plurality of magnetic bearings 120 are electrically connected to the controller 140 to generate a magnetic force for the signal input from the controller 140, thereby supporting the floating of the rotating body 110 in each axis. Between the plurality of magnetic bearings 120 and the controller 140, switch elements for sequentially applying signals input from the controller 140 to each of the plurality of magnetic bearings 120 may be interposed.

상기 복수의 센서(130)는 회전체(110)의 회전축(Z), 상부 X축, 상부 Y축, 하부 X축 및 하부 Y축에 각각 장착되어, 각축에 대한 회전체(110)의 변위를 측정한다. 상기 복수의 센서(130)는 회전축(Z)에 장착된 회전축 센서(131), 상부 X축에 장착된 상부 X축 센서(132), 상부 Y축에 장착된 상부 Y축 센서(133), 하부 X축에 장착된 하부 X축 센서(134) 및 하부 Y축에 장착된 하부 Y축 센서(135)를 포함한다. The plurality of sensors 130 are mounted on the rotation axis Z, the upper X axis, the upper Y axis, the lower X axis, and the lower Y axis of the rotating body 110, respectively, to displace the rotating body 110 with respect to each axis. Measure The plurality of sensors 130 includes a rotation axis sensor 131 mounted on the rotation axis Z, an upper X axis sensor 132 mounted on the upper X axis, an upper Y axis sensor 133 mounted on the upper Y axis, and a lower part. A lower X-axis sensor 134 mounted on the X-axis and a lower Y-axis sensor 135 mounted on the lower Y-axis.

상기 복수의 센서(130)는 복수의 자기 베어링(120)이 지지하는 각축에 대응되도록, 상기 회전체(110)에 설치될 수 있으며, 복수의 자기 베어링(120)에 의한 회전체의 지지를 방해하지 않아야 한다. 예를 들어, 상부 X축에 장착된 상부 X축 센서(132)와 상부 Y축에 장착된 상부 Y축 센서(133)는 상부 X축 자기 베어링(122)과 상부 Y축 자기 베어링(123)의 상부에 위치하도록 회전체(110)에 장착될 수 있다. 또한 하부 X축에 장착된 하부 X축 센서(134)와 하부 Y축에 장착된 하부 Y축 센서(135)는 하부 X축 자기 베어링(124)과 하부 Y축 자기 베어링(125)의 하부에 위치하도록 회전체(110)에 장착될 수 있다.The plurality of sensors 130 may be installed on the rotating body 110 so as to correspond to the angular axis supported by the plurality of magnetic bearings 120, and prevent the support of the rotating bodies by the plurality of magnetic bearings 120. Should not. For example, the upper X-axis sensor 132 mounted on the upper X-axis and the upper Y-axis sensor 133 mounted on the upper Y-axis may include the upper X-axis magnetic bearing 122 and the upper Y-axis magnetic bearing 123. It may be mounted to the rotating body 110 to be located above. In addition, the lower X-axis sensor 134 mounted on the lower X-axis and the lower Y-axis sensor 135 mounted on the lower Y-axis are positioned below the lower X-axis magnetic bearing 124 and the lower Y-axis magnetic bearing 125. It may be mounted to the rotating body 110 to.

상기 회전축 센서(131), 상부 X축 센서(132), 상부 Y축 센서(133), 하부 X축 센서(134) 및 하부 Y축 센서(135)는 각각 2개가 한쌍으로 회전체(110)를 중심으로 서로 대향하도록 동일축 상에 배치되어, 각 축에 대한 회전체(110)의 변위를 측정한다. The rotary shaft sensor 131, the upper X-axis sensor 132, the upper Y-axis sensor 133, the lower X-axis sensor 134, and the lower Y-axis sensor 135 each have a pair of rotating bodies 110. It is disposed on the same axis so as to face each other in the center, to measure the displacement of the rotor 110 with respect to each axis.

상기 복수의 센서(130)는 제어기(140)와 전기적으로 연결되며, 회전체(110)의 각 축(회전축, 상부 X축, 상부 Y축, 하부 X축 및 하부 Y축)에 대한 변위를 각각 측정하여 제어기(140)로 인가한다. The plurality of sensors 130 are electrically connected to the controller 140, respectively, the displacement of each axis (rotation axis, upper X axis, upper Y axis, lower X axis and lower Y axis) of the rotating body 110, respectively The measurement is applied to the controller 140.

상기 제어기(140)는 복수의 자기 베어링(120) 및 복수의 센서(130)와 전기적으로 연결된다. 상기 제어기(140)는 복수의 자기 베어링(120)으로 회전체(110)의 부상을 지지하기 위한 부상 제어 신호를 인가한다. 이때 제어기(140)는 복수의 자기 베어링(120) 중 선택된 어느 하나의 자기 베어링에 입력되는 부상 제어 신호에 가진 신호를 합산한 입력 신호를 인가할 수 있다. 즉, 제어기(140)는 선택된 하나의 자기 베어링에 가진 신호를 추가로 입력한다. 이때 선택된 자기 베어링은 동특성 측정이 가능한 회전체 시스템(100)에서 가진기 역할을 수행할 수 있다. The controller 140 is electrically connected to the plurality of magnetic bearings 120 and the plurality of sensors 130. The controller 140 applies a floating control signal for supporting the floating of the rotating body 110 to the plurality of magnetic bearings 120. In this case, the controller 140 may apply an input signal obtained by adding up a signal having a floating control signal input to any one of the magnetic bearings 120 selected from the magnetic bearings 120. That is, the controller 140 additionally inputs a signal having one selected magnetic bearing. In this case, the selected magnetic bearing may serve as an exciter in the rotor system 100 capable of measuring dynamic characteristics.

상기 제어기(140)는 복수의 센서(130) 각각에서 측정된 회전체(110)의 각축에 대한 변위인 출력 신호를 수신한다. 그리고 제어기(140)는 상기 선택된 하나의 자기 베어링으로 입력된 입력 신호 대비, 상기 복수의 센서에서 측정된 각축에 대한 출력 신호의 비율인 전달 함수를 각 축에 대해서 산출함으로써, 회전체(110)의 동특성을 측정한다.The controller 140 receives an output signal that is a displacement of each axis of the rotating body 110 measured by each of the plurality of sensors 130. In addition, the controller 140 calculates, for each axis, a transfer function, which is a ratio of an output signal for each axis measured by the plurality of sensors, with respect to the input signal input to the selected one magnetic bearing. Measure the dynamics.

상기 제어기(140)는 복수의 자기 베어링(120)에 순차적으로 가진 신호를 추가적으로 입력하고, 이때 복수의 센서(130)에서 측정된 변위인 출력 신호를 수신하여, 각 축에 대한 전달 함수인 동특성을 측정함으로써, 교차 축에 대한 동특성도 측정할 수 있다. 이와 같은 동특성 측정이 가능한 회전체 시스템의 동특성 측정 방법은 이하의 도 3의 순서도를 통해 설명하고자 한다.The controller 140 additionally inputs a signal having a plurality of magnetic bearings 120 sequentially, and at this time, receives an output signal that is a displacement measured by the plurality of sensors 130 to obtain dynamic characteristics as a transfer function for each axis. By measuring, the dynamic characteristics with respect to the crossing axis can also be measured. The dynamic characteristics measuring method of the rotor system capable of measuring such dynamic characteristics will be described with reference to the flowchart of FIG. 3.

본 발명에 의한 동특성 측정이 가능한 회전체 시스템(100)는 복수의 자기 베어링(120)를 통해, 회전체(110)의 부상지지 뿐만 아니라, 동특성을 측정할 수 있다.
The rotating system 100 capable of measuring dynamic characteristics according to the present invention may measure dynamic characteristics as well as supporting floating of the rotating body 110 through a plurality of magnetic bearings 120.

도 3을 참조하면, 도 1의 동특성 측정이 가능한 회전체 시스템의 동특성 측정 방법을 도시한 순서도가 도시되어 있다. Referring to FIG. 3, a flowchart illustrating a method of measuring dynamic characteristics of a rotating body system capable of measuring dynamic characteristics of FIG. 1 is illustrated.

도 3에 도시된 바와 같이 동특성 측정이 가능한 회전체 시스템의 동특성 측정 방법은 제1가진 단계(S1), 제1출력 측정 단계(S2), 제1동특성 측정 단계(S3)를 포함한다. 또한, 동특성 측정이 가능한 회전체 시스템의 동특성 측정 방법은 제2동특성 측정 단계(S4), 제3동특성 측정 단계(S5), 제4동특성 측정 단계(S6), 제5동특성 측정 단계(S7)를 포함한다. As shown in FIG. 3, a method of measuring dynamic characteristics of a rotating body system capable of measuring dynamic characteristics includes a first having a step S1, a first output measuring step S2, and a first dynamic characteristic measuring step S3. In addition, the dynamic characteristics measurement method of the rotor system capable of measuring the dynamic characteristics includes a second dynamic characteristic measurement step S4, a third dynamic characteristic measurement step S5, a fourth dynamic characteristic measurement step S6, and a fifth dynamic characteristic measurement step S7. Include.

우선 제1가진 단계(S1)에서는 복수의 자기 베어링(120)에서 선택된 하나의 베어링으로 입력되는 부상제어 신호에 가진 신호를 합산한 입력 신호를 상기 제어기(140)에서 입력한다. 예를 들어 상기 선택된 하나의 베어링이 회전축 자기 베어링(121)라면, 제1가진 단계(S1)에서 제어기(140)는 회전축 자기 베어링(121)으로 회전축 부상 제어 신호에 가진 신호를 합산한 회전축 입력 신호를 인가한다. 또한 이때 제어기(140)는 상부 X축 자기 베어링(122), 상부 Y축 자기 베어링(123), 하부 X축 자기 베어링(124) 및 하부 Y축 자기 베어링(125)으로 각각에 대한 부상 제어 신호를 인가한다. 상기 회전축 자기 베어링(121)은, 회전축 입력 신호에 포함된 가진 신호에 의해 회전체(110)를 회전축을 가진 축으로 하여 가진한다. 이하에서는 선택된 하나의 베어링을 회전축 자기 베어링(121)으로 설명하지만, 다섯 개의 자기 베어링 중에서 선택된 어느 하나든 무관하다.First, in the first step S1, the controller 140 inputs an input signal obtained by adding up a signal having a floating control signal input to one bearing selected from a plurality of magnetic bearings 120. For example, if the selected one bearing is the rotary shaft magnetic bearing 121, in the first step (S1), the controller 140 is a rotary shaft input signal obtained by adding the signal to the rotary shaft floating control signal to the rotary shaft magnetic bearing 121 Apply. In addition, the controller 140 may provide a floating control signal for each of the upper X-axis magnetic bearing 122, the upper Y-axis magnetic bearing 123, the lower X-axis magnetic bearing 124, and the lower Y-axis magnetic bearing 125. Is authorized. The rotating shaft magnetic bearing 121 excites the rotating body 110 as an axis having a rotating shaft by an excitation signal included in the rotating shaft input signal. Hereinafter, the selected one bearing will be described as the rotating shaft magnetic bearing 121, but any one selected from the five magnetic bearings is irrelevant.

다음 제1출력 측정 단계(S2)에서는 복수의 센서(130)들이 회전체(110)의 각 축에 대한 변위를 각각 측정하고, 이를 제어기(140)로 인가한다. 즉 제1출력 측정 단계(S2)에서는 회전축 센서(131), 상부 X축 센서(132), 상부 Y축 센서(133), 하부 X축 센서(134) 및 하부 Y축 센서(135)에서, 회전체(110)의 변위를 각축 대해서 각각 측정하고, 측정값인 출력 신호를 상기 제어기(140)로 인가한다.In the next first output measurement step (S2), the plurality of sensors 130 respectively measure the displacement of each axis of the rotating body 110 and apply it to the controller 140. That is, in the first output measurement step S2, the rotation axis sensor 131, the upper X axis sensor 132, the upper Y axis sensor 133, the lower X axis sensor 134, and the lower Y axis sensor 135 are rotated. The displacement of the entire 110 is measured for each axis, and an output signal, which is a measured value, is applied to the controller 140.

다음 제1동특성 측정 단계(S3)에서는 상기 제1가진 단계(S1)에서 선택된 하나의 베어링으로 입력된 입력 신호 대비, 복수의 센서(130)에서 측정된 각축에 대한 출력 신호의 비율인 전달 함수를 각 축에 대해서 산출한다. 상기 선택된 하나의 베어링이 회전축 자기 베어링(121)라면, 제어기(140)는 회전축 자기 베어링(121)로 입력된 회전축 입력 신호 대비, 회전축 센서(131), 상부 X축 센서(132), 상부 Y축 센서(133), 하부 X축 센서(134) 및 하부 Y축 센서(135)에서 측정된 출력 신호의 비율인 전달 함수를 산출할 수 있다. Next, in the first dynamic characteristic measuring step S3, a transfer function that is a ratio of an output signal with respect to each axis measured by the plurality of sensors 130 with respect to the input signal input to the one bearing selected in the first having step S1 is measured. Calculate for each axis. If the selected one bearing is the rotary shaft magnetic bearing 121, the controller 140 is compared with the rotary shaft input signal input to the rotary shaft magnetic bearing 121, the rotary shaft sensor 131, the upper X-axis sensor 132, the upper Y-axis The transfer function, which is the ratio of the output signals measured by the sensor 133, the lower X-axis sensor 134, and the lower Y-axis sensor 135, may be calculated.

즉, 상기 제어기(140)는 회전축 자기 베어링(121)으로 입력된 회전축 입력 신호 대비, 회전축 센서(131)에서 측정된 회전체(110)의 회전축 변위에 대한 비율인 회전축 전달함수를 산출한다. 또한 제어기(140)는 회전축 입력 신호 대비, 상부 X축 센서(132)에서 측정된 상부 X축 변위에 대한 비율인 회전축 대비 상부 X축 전달함수를 산출한다. 또한 제어기(140)는 회전축 입력 신호 대비, 상부 Y축 센서(133)에서 측정된 상부 Y축 변위에 대한 비율인 회전축 대비 상부 Y축 전달함수를 산출한다. 또한 제어기(140)는 회전축 입력 신호 대비, 하부 X축 센서(134)에서 측정된 하부 X축 변위에 대한 비율인 회전축 대비 하부 X축 전달함수를 산출한다. 또한 제어기(140)는 회전축 입력 신호 대비, 하부 Y축 센서(135)에서 측정된 하부 Y축 변위에 대한 비율인 회전축 대비 하부 Y축 전달함수를 산출한다. That is, the controller 140 calculates a rotating shaft transfer function that is a ratio of the rotating shaft displacement of the rotating body 110 measured by the rotating shaft sensor 131 to the rotating shaft input signal input to the rotating shaft magnetic bearing 121. In addition, the controller 140 calculates an upper X-axis transfer function with respect to the rotational axis, which is a ratio of the upper X-axis displacement measured by the upper X-axis sensor 132 with respect to the rotational axis input signal. In addition, the controller 140 calculates an upper Y-axis transfer function with respect to the rotational axis, which is a ratio of the upper Y-axis displacement measured by the upper Y-axis sensor 133 with respect to the rotational axis input signal. In addition, the controller 140 calculates a lower X-axis transfer function relative to the rotational axis, which is a ratio of the displacement of the lower X-axis measured by the lower X-axis sensor 134 with respect to the rotational axis input signal. In addition, the controller 140 calculates a lower Y-axis transfer function relative to the rotational axis, which is a ratio of the lower Y-axis displacement measured by the lower Y-axis sensor 135 with respect to the rotational axis input signal.

즉, 제1동특성 측정 단계(S3)에서는 가진된 회전축의 전달함수 뿐만 아니라, 회전축 입력 신호 대비 회전체(110)의 상부 X축, 상부 Y축, 하부 X축 및 하부 Y축의 변위에 대한 비율인 교차축에 대한 전달 함수를 산출함으로써, 교차 동특성도 측정한다. That is, in the first dynamic characteristic measuring step S3, not only the transfer function of the excited rotation axis but also the ratio of the displacement of the upper X axis, the upper Y axis, the lower X axis, and the lower Y axis of the rotating body 110 with respect to the rotation axis input signal. By calculating the transfer function for the cross axis, the cross dynamics are also measured.

상기 제2동특성 측정 단계(S4)에서는 상기 제어기(140)가 복수의 자기 베어링(120) 중에서, 제1가진 단계(S1)에서 선택된 자기 베어링 이외의 베어링 중 하나의 자기 베어링에, 부상 제어 신호에 가진 신호를 합산한 입력 신호를 인가한다. 상기 제2동특성 측정 단계(S4)에서 선택된 자기 베어링이 상부 X축 자기 베어링(122)이라면, 제어기(140)는 상부 X축 자기 베어링(122)으로 상부 X축 부상 제어 신호에 가진 신호를 합산한 상부 X축 입력 신호를 입력한다. 그 이후에, 복수의 센서(130)들은 회전체(110)의 각축에 대한 변위를 각각 측정하여 제어기(140)로 인가한다. 그 이후에, 제어기(140)는 상기 상부 X축 입력 신호 대비, 복수의 센서(130)에서 측정된 각축에 대한 출력 신호의 비율인 전달 함수를 각 축에 대해서 산출한다. 즉, 제2동특성 측정 단계(S4)에서는 가진된 상부 X축의 전달함수 뿐만 아니라, 상부 X축 입력 신호 대비 회전체(110)의 회전축, 상부 Y축, 하부 X축 및 하부 Y축의 변위에 대한 비율인 교차축에 대한 전달 함수를 산출함으로써, 교차 동특성도 측정한다. In the second dynamic characteristic measuring step S4, the controller 140 may apply a floating control signal to a magnetic bearing of one of bearings other than the magnetic bearing selected in the first step S1, from among the plurality of magnetic bearings 120. Apply the input signal that adds the excitation signal. If the magnetic bearing selected in the second dynamic characteristic measurement step S4 is the upper X-axis magnetic bearing 122, the controller 140 adds the signal of the upper X-axis floating control signal to the upper X-axis magnetic bearing 122. Input the upper X-axis input signal. Thereafter, the plurality of sensors 130 respectively measure the displacement of each axis of the rotating body 110 and apply it to the controller 140. Thereafter, the controller 140 calculates, for each axis, a transfer function, which is the ratio of the output signal for each axis measured by the plurality of sensors 130 to the upper X axis input signal. That is, in the second dynamic characteristic measurement step S4, as well as the transfer function of the excited upper X-axis, the ratio of the displacement of the rotational axis, the upper Y-axis, the lower X-axis, and the lower Y-axis of the rotor 110 with respect to the upper X-axis input signal. By calculating the transfer function for the intersecting phosphorus, cross dynamics are also measured.

상기 제3동특성 측정 단계(S5)에서는 상기 제어기(140)가 복수의 자기 베어링(120) 중에서, 제1가진 단계(S1) 및 제2동특성 측정 단계(S4)에서 선택된 자기 베어링 이외의 베어링 중 하나의 자기 베어링에, 부상 제어 신호에 가진 신호를 합산한 입력 신호를 인가한다. 상기 제3동특성 측정 단계(S5)에서 선택된 자기 베어링이 상부 Y축 자기 베어링(123)이라면, 제어기(140)는 상부 Y축 자기 베어링(123)으로 상부 Y축 부상 제어 신호에 가진 신호를 합산한 상부 Y축 입력 신호를 입력한다. 그 이후에, 복수의 센서(130)들은 회전체(110)의 각축에 대한 변위를 각각 측정하여 제어기(140)로 인가한다. 그 이후에, 제어기(140)는 상기 상부 Y축 입력 신호 대비, 복수의 센서(130)에서 측정된 각축에 대한 출력 신호의 비율인 전달 함수를 각 축에 대해서 산출한다. 즉, 제3동특성 측정 단계(S5)에서는 가진된 상부 Y축의 전달함수 뿐만 아니라, 상부 Y축 입력 신호 대비 회전체(110)의 회전축, 상부 X축, 하부 X축 및 하부 Y축의 변위에 대한 비율인 교차축에 대한 전달 함수를 산출함으로써, 교차 동특성도 측정한다. In the third dynamic characteristic measuring step S5, the controller 140 is one of a plurality of magnetic bearings 120, one of bearings other than the magnetic bearing selected in the first having a first step S1 and the second dynamic characteristic measuring step S4. To the magnetic bearing, the input signal obtained by adding up the signal with the floating control signal is applied. If the magnetic bearing selected in the third dynamic characteristic measurement step S5 is the upper Y-axis magnetic bearing 123, the controller 140 adds up the signal of the upper Y-axis floating control signal to the upper Y-axis magnetic bearing 123. Input the upper Y-axis input signal. Thereafter, the plurality of sensors 130 respectively measure the displacement of each axis of the rotating body 110 and apply it to the controller 140. Thereafter, the controller 140 calculates, for each axis, a transfer function that is the ratio of the output signal for each axis measured by the plurality of sensors 130 to the upper Y axis input signal. That is, in the third dynamic characteristic measurement step S5, not only the transfer function of the excited upper Y-axis but also the ratio of the displacement of the rotational axis, the upper X-axis, the lower X-axis, and the lower Y-axis of the rotor 110 to the upper Y-axis input signal. By calculating the transfer function for the intersecting phosphorus, cross dynamics are also measured.

상기 제4동특성 측정 단계(S6)에서는 상기 제어기(140)가 복수의 자기 베어링(120) 중에서, 제1가진 단계(S1), 제2동특성 측정 단계(S4) 및 제3동특성 측정 단계(S5)에서 선택된 자기 베어링 이외의 베어링 중 하나의 자기 베어링에, 부상 제어 신호에 가진 신호를 합산한 입력 신호를 인가한다. 상기 제4동특성 측정 단계(S6)에서 선택된 자기 베어링이 하부 X축 자기 베어링(124)이라면, 제어기(140)는 하부 X축 자기 베어링(124)으로 하부 X축 부상 제어 신호에 가진 신호를 합산한 하부 X축 입력 신호를 입력한다. 그 이후에, 복수의 센서(130)들은 회전체(110)의 각축에 대한 변위를 각각 측정하여 제어기(140)로 인가한다. 그 이후에, 제어기(140)는 상기 하부 X축 입력 신호 대비, 복수의 센서(130)에서 측정된 각축에 대한 출력 신호의 비율인 전달 함수를 각 축에 대해서 산출한다. 즉, 제4동특성 측정 단계(S6)에서는 가진된 하부 X축의 전달함수 뿐만 아니라, 하부 X축 입력 신호 대비 회전체(110)의 회전축, 상부 X축, 상부 Y축 및 하부 Y축의 변위에 대한 비율인 교차축에 대한 전달 함수를 산출함으로써, 교차 동특성도 측정한다. In the fourth dynamic characteristic measurement step S6, the controller 140 of the plurality of magnetic bearings 120 includes a first vibration step S1, a second dynamic property measurement step S4, and a third dynamic property measurement step S5. An input signal obtained by summing signals of the floating control signal is applied to one of the magnetic bearings other than the magnetic bearing selected in Figs. If the magnetic bearing selected in the fourth dynamic characteristic measurement step S6 is the lower X-axis magnetic bearing 124, the controller 140 adds the signals of the lower X-axis floating control signal to the lower X-axis magnetic bearing 124. Input the lower X-axis input signal. Thereafter, the plurality of sensors 130 respectively measure the displacement of each axis of the rotating body 110 and apply it to the controller 140. Thereafter, the controller 140 calculates, for each axis, a transfer function, which is the ratio of the output signal for each axis measured by the plurality of sensors 130 to the lower X axis input signal. That is, in the fourth dynamic characteristic measurement step S6, as well as the transfer function of the excited lower X-axis, the ratio of the lower X-axis input signal to the displacement of the rotational axis, the upper X-axis, the upper Y-axis, and the lower Y-axis of the rotating body 110. By calculating the transfer function for the intersecting phosphorus, cross dynamics are also measured.

상기 제5동특성 측정 단계(S7)에서는 상기 제어기(140)가 복수의 자기 베어링(120) 중에서, 제1가진 단계(S1), 제2동특성 측정 단계(S4), 제3동특성 측정 단계(S5) 및 제4동특성 측정 단계(S6)에서 선택된 자기 베어링 이외의 자기 베어링에, 부상 제어 신호에 가진 신호를 합산한 입력 신호를 인가한다. 상기 제5동특성 측정 단계(S7)에서 선택된 자기 베어링이 하부 Y축 자기 베어링(125)이라면, 제어기(140)는 하부 Y축 자기 베어링(125)으로 하부 Y축 부상 제어 신호에 가진 신호를 합산한 하부 Y축 입력 신호를 입력한다. 그 이후에, 복수의 센서(130)들은 회전체(110)의 각축에 대한 변위를 각각 측정하여 제어기(140)로 인가한다. 그 이후에, 제어기(140)는 상기 상부 Y축 입력 신호 대비, 복수의 센서(130)에서 측정된 각축에 대한 출력 신호의 비율인 전달 함수를 각 축에 대해서 산출한다. 즉, 제5동특성 측정 단계(S7)에서는 가진된 하부 Y축의 전달함수 뿐만 아니라, 하부 Y축 입력 신호 대비 회전체(110)의 회전축, 상부 X축, 상부 Y축 및 하부 X축의 변위에 대한 비율인 교차축에 대한 전달 함수를 산출함으로써, 교차 동특성도 측정한다. In the fifth dynamic characteristic measurement step (S7), the controller 140 of the plurality of magnetic bearings 120 includes a first vibration step S1, a second dynamic characteristic measurement step S4, and a third dynamic characteristic measurement step S5. And an input signal obtained by adding up the signals included in the floating control signal to the magnetic bearings other than the magnetic bearing selected in the fourth dynamic characteristic measurement step S6. If the magnetic bearing selected in the fifth dynamic characteristic measurement step S7 is the lower Y-axis magnetic bearing 125, the controller 140 adds the signals of the lower Y-axis floating control signal to the lower Y-axis magnetic bearing 125. Input lower Y-axis input signal. Thereafter, the plurality of sensors 130 respectively measure the displacement of each axis of the rotating body 110 and apply it to the controller 140. Thereafter, the controller 140 calculates, for each axis, a transfer function that is the ratio of the output signal for each axis measured by the plurality of sensors 130 to the upper Y axis input signal. That is, in the fifth dynamic characteristic measurement step (S7), the ratio of the transfer function of the lower Y axis as well as the displacement of the rotation axis, the upper X axis, the upper Y axis, and the lower X axis of the rotating body 110 with respect to the lower Y axis input signal. By calculating the transfer function for the intersecting phosphorus, cross dynamics are also measured.

이와 같이 본원 발명에 대한 동특성 측정이 가능한 회전체 시스템의 동특성 측정 방법은 가진축에 대한 동특성 뿐만 아니라, 교차 동특성도 측정할 수 있다. 또한, 동특성 측정이 가능한 회전체 시스템의 동특성 측정 방법에서 동특성은 입력 신호 대비, 출력 신호의 비율인 개루프 동특성을 위주로 설명하였으나, 그 이외에도 가진 신호 대비 출력신호의 비율인 폐루프 동특성, 가진신호 대비 부상 제어 신호의 비율인 외란에 대한 민감도 특성 및 출력신호 대비 부상 제어 신호의 비율인 제어기 전달함수등도 한번에 측정할 수 있다.As described above, the method of measuring dynamic characteristics of a rotating body system capable of measuring dynamic characteristics according to the present invention can measure not only dynamic characteristics with respect to an excitation axis but also cross dynamic characteristics. In addition, in the method of measuring dynamic characteristics of a rotating system capable of measuring dynamic characteristics, the dynamic characteristics have been described mainly for the open-loop dynamic characteristics, which are the ratios of the input signals and the output signals. Sensitivity characteristics for disturbance, which is the ratio of the injury control signal, and the controller transfer function, which is the ratio of the injury control signal to the output signal, can be measured at one time.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 동특성 측정이 가능한 회전체 시스템 및 그의 동특성 측정 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is only one embodiment for carrying out the rotating system and the method for measuring the dynamic characteristics of the dynamic system according to the present invention, the present invention is not limited to the above-described embodiment, in the claims As claimed, any person having ordinary skill in the art without departing from the gist of the present invention will have the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made.

100; 동특성 측정이 가능한 회전체 시스템
110; 회전체 120; 복수의 자기 베어링
130; 복수의 센서 140; 제어기100; Rotor system capable of measuring dynamic characteristics
110; A rotating body 120; Plural magnetic bearings
130; A plurality of sensors 140; Controller

Claims (10)

삭제delete 각축에 대한 부상 제어 신호를 제어기에서 입력받아, 회전체의 부상을 각축에서 각각 지지하는 복수의 자기 베어링 및, 상기 복수의 자기 베어링이 지지하는 각축에 대응되도록 상기 회전체에 설치되어 상기 복수의 자기 베어링의 각 축에 대한 상기 회전체의 변위를 측정 하는 복수의 센서를 포함하는 동특성 측정이 가능한 회전체 시스템에 있어서,
상기 복수의 자기 베어링에서 선택된 하나의 베어링으로 입력되는 부상 제어 신호에 가진 신호를 합산한 입력 신호를 상기 제어기에서 입력하는 제1가진 단계;
상기 복수의 센서들이 상기 회전체의 각 축에 대한 변위를 각각 측정하고, 측정값인 출력 신호를 상기 제어기로 인가하는 제1출력 측정 단계; 및
상기 제1가진 단계에서 선택된 하나의 베어링으로 입력된 입력 신호 대비, 상기 복수의 센서에서 측정된 각축에 대한 출력 신호의 비율인 전달 함수를 각 축에 대해서 산출하는 제1동특성 측정 단계를 포함하며,
상기 복수의 자기 베어링은 상기 회전체의 회전축, 상부 X축, 상부 Y축, 하부 X축 및 하부 Y축에서 각각 상기 회전체를 부상 지지하는 회전축 자기 베어링, 상부 X축 자기 베어링, 상부 Y축 자기 베어링, 하부 X축 자기 베어링 및 하부 Y축 자기 베어링을 포함하고,
상기 복수의 센서는 상기 복수의 자기 베어링이 지지하는 각축인 상기 회전체의 회전축, 상부 X축, 상부 Y축, 하부 X축 및 하부 Y축에서, 상기 회전체의 변위를 각각 측정하는 회전축 센서, 상부 X축 센서, 상부 Y축 센서, 하부 X축 센서 및 하부 Y축 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 동특성 측정이 가능한 회전체 시스템의 동특성 측정 방법.A plurality of magnetic bearings receiving the floating control signal for each axis from the controller and supporting the floating of the rotating body on each of the shafts, and corresponding to the respective angular shafts supported by the plurality of magnetic bearings, the plurality of magnetic A rotor system capable of measuring dynamic characteristics comprising a plurality of sensors measuring displacement of the rotor with respect to each axis of a bearing,
A first step of inputting, by the controller, an input signal obtained by adding up a signal having a floating control signal input to one bearing selected from the plurality of magnetic bearings;
A first output measuring step of measuring, by the plurality of sensors, displacement of each axis of the rotating body, and applying an output signal, which is a measured value, to the controller; And
And a first dynamic characteristic measuring step of calculating, for each axis, a transfer function, which is a ratio of an output signal for each axis measured by the plurality of sensors, to an input signal input to the one bearing selected in the first step.
The plurality of magnetic bearings may include rotating shaft magnetic bearings, upper X-axis magnetic bearings, and upper Y-axis magnetic bodies that support the rotating body on the rotating shaft, the upper X axis, the upper Y axis, the lower X axis, and the lower Y axis, respectively. Bearing, lower X axis magnetic bearing and lower Y axis magnetic bearing,
The plurality of sensors may be a rotating shaft sensor for measuring the displacement of the rotating body, respectively, in the rotation axis, the upper X axis, the upper Y axis, the lower X axis and the lower Y axis of the rotating body that is supported by the plurality of magnetic bearings, A method for measuring dynamic characteristics of a rotating system capable of measuring dynamic characteristics, comprising an upper X axis sensor, an upper Y axis sensor, a lower X axis sensor, and a lower Y axis sensor. 청구항 2에 있어서,
상기 제1가진 단계에서
상기 제어기는 상기 회전축 자기 베어링으로, 회전체 부상 제어 신호에 가진 신호를 합산한 회전축 입력 신호를 입력하고,
상기 상부 X축 자기 베어링, 상기 상부 Y축 자기 베어링, 상기 하부 X축 자기 베어링 및 상기 하부 Y축 자기 베어링으로 각각에 대한 부상 제어 신호를 입력하는 것을 특징으로 하는 동특성 측정이 가능한 회전체 시스템의 동특성 측정 방법.The method according to claim 2,
In the first step
The controller inputs a rotary shaft input signal obtained by summing signals of the rotary body floating control signal to the rotary shaft magnetic bearing,
Dynamic characteristics of the rotor system capable of measuring dynamic characteristics, characterized in that for inputting a floating control signal for each of the upper X-axis magnetic bearing, the upper Y-axis magnetic bearing, the lower X-axis magnetic bearing and the lower Y-axis magnetic bearing. How to measure. 청구항 3에 있어서,
상기 제1동특성 측정 단계에서는
상기 회전축 자기 베어링으로 입력된 회전축 입력 신호 대비, 상기 회전축 센서에서 측정된 회전축에 대한 변위의 비율인 회전축 전달함수를 산출하고,
상기 회전축 입력 신호 대비, 상기 상부 X축 센서에서 측정된 상부 X축 변위에 대한 비율인 회전축 대비 상부 X축 전달함수를 산출하고,
상기 회전축 입력 신호 대비, 상기 상부 Y축 센서에서 측정된 상부 Y축 변위에 대한 비율인 회전축 대비 상부 Y축 전달함수를 산출하고,
상기 회전축 입력 신호 대비, 상기 하부 X축 센서에서 측정된 하부 X축 변위에 대한 비율인 회전축 대비 하부 X축 전달함수를 산출하고,
상기 회전축 입력 신호 대비, 상기 하부 Y축 센서에서 측정된 하부 Y축 변위에 대한 비율인 회전축 대비 하부 Y축 전달함수를 산출하는 것을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 동특성 측정이 가능한 회전체 시스템의 동특성 측정 방법.The method according to claim 3,
In the first dynamic characteristic measurement step
Calculating a rotational shaft transfer function which is a ratio of the displacement with respect to the rotational axis measured by the rotational axis sensor compared to the rotational axis input signal inputted to the rotational magnetic bearing,
Calculating an upper X-axis transfer function with respect to the rotational axis as a ratio of the upper X-axis displacement measured by the upper X-axis sensor with respect to the rotational axis input signal,
Calculating an upper Y-axis transfer function relative to the rotary axis as a ratio of the upper Y-axis displacement measured by the upper Y-axis sensor with respect to the rotation axis input signal,
Calculating a lower X-axis transfer function relative to the rotational axis as a ratio of the displacement of the lower X-axis measured by the lower X-axis sensor with respect to the rotational axis input signal,
Computing the lower Y-axis transfer function relative to the rotation axis as a ratio of the lower Y-axis displacement measured by the lower Y-axis sensor relative to the rotation axis input signal, the dynamic characteristics measurement of the rotating system capable of measuring the dynamic characteristics Way. 청구항 3에 있어서,
상기 제1동특성 측정 단계 이후에는,
상기 제어기는 상기 상부 X축 자기 베어링으로 상부 X축 부상 제어 신호에 가진 신호를 합산한 상부 X축 입력 신호를 입력하고, 상기 복수의 센서들이 상기 회전체의 각 축에 대한 변위를 각각 측정하여 상기 제어기로 인가하고, 상기 제어기에서 상기 상부 X축 입력 신호 대비, 상기 복수의 센서에서 측정된 각축에 대한 출력 신호의 비율인 전달 함수를 각 축에 대해서 산출하는 제2동특성 측정 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동특성 측정이 가능한 회전체 시스템의 동특성 측정 방법.The method according to claim 3,
After the first dynamic characteristic measurement step,
The controller inputs an upper X-axis input signal obtained by summing signals of the upper X-axis floating control signal to the upper X-axis magnetic bearing, and the plurality of sensors respectively measure displacements of the respective axes of the rotating body. And a second dynamic characteristic measuring step of applying to a controller and calculating, for each axis, a transfer function, which is a ratio of an output signal to each axis measured by the plurality of sensors, relative to the upper X-axis input signal. A method of measuring dynamic characteristics of a rotating system capable of measuring dynamic characteristics. 청구항 5에 있어서,
상기 제2동특성 측정 단계 이후에는,
상기 제어기는 상기 상부 Y축 자기 베어링으로 상부 Y축 부상 제어 신호에 가진 신호를 합산한 상부 Y축 입력 신호를 입력하고, 상기 복수의 센서들이 상기 회전체의 각 축에 대한 변위를 각각 측정하여 상기 제어기로 인가하고, 상기 제어기에서 상기 상부 Y축 입력 신호 대비, 상기 복수의 센서에서 측정된 각축에 대한 출력 신호의 비율인 전달 함수를 각 축에 대해서 산출하는 제3동특성 측정 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동특성 측정이 가능한 회전체 시스템의 동특성 측정 방법.The method according to claim 5,
After the second dynamic characteristic measurement step,
The controller inputs an upper Y-axis input signal obtained by summing signals of the upper Y-axis floating control signal to the upper Y-axis magnetic bearing, and the plurality of sensors respectively measure displacements of the respective axes of the rotating body. And a third dynamic characteristic measuring step of applying to a controller and calculating a transfer function for each axis, which is a ratio of an output signal for each axis measured by the plurality of sensors, to the upper Y axis input signal. A method of measuring dynamic characteristics of a rotating system capable of measuring dynamic characteristics. 청구항 6에 있어서,
상기 제3동특성 측정 단계 이후에는,
상기 제어기는 상기 하부 X축 자기 베어링으로 하부 X축 부상 제어 신호에 가진 신호를 합산한 하부 X축 입력 신호를 입력하고, 상기 복수의 센서들이 상기 회전체의 각 축에 대한 변위를 각각 측정하여 상기 제어기로 인가하고, 상기 제어기에서 상기 하부 X축 입력 신호 대비, 상기 복수의 센서에서 측정된 각축에 대한 출력 신호의 비율인 전달 함수를 각 축에 대해서 산출하는 제4동특성 측정 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동특성 측정이 가능한 회전체 시스템의 동특성 측정 방법.The method of claim 6,
After the third dynamic characteristic measurement step,
The controller inputs a lower X-axis input signal obtained by summing signals of the lower X-axis floating control signal to the lower X-axis magnetic bearing, and the plurality of sensors respectively measure displacements of the respective axes of the rotating body. And a fourth dynamic characteristic measuring step of applying to a controller and calculating a transfer function for each axis, which is a ratio of an output signal for each axis measured by the plurality of sensors, to the lower X axis input signal. A method of measuring dynamic characteristics of a rotating system capable of measuring dynamic characteristics. 청구항 7에 있어서,
상기 제4동특성 측정 단계 이후에는,
상기 제어기는 상기 하부 Y축 자기 베어링으로 하부 Y축 부상 제어 신호에 가진 신호를 합산한 하부 Y축 입력 신호를 입력하고, 상기 복수의 센서들이 상기 회전체의 각 축에 대한 변위를 각각 측정하여 상기 제어기로 인가하고, 상기 제어기에서 상기 하부 Y축 입력 신호 대비, 상기 복수의 센서에서 측정된 각축에 대한 출력 신호의 비율인 전달 함수를 각 축에 대해서 산출하는 제5동특성 측정 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동특성 측정이 가능한 회전체 시스템의 동특성 측정 방법.The method of claim 7,
After the fourth dynamic characteristic measurement step,
The controller inputs a lower Y-axis input signal obtained by summing signals of the lower Y-axis floating control signal to the lower Y-axis magnetic bearing, and the plurality of sensors respectively measure displacements of the respective axes of the rotating body. And a fifth dynamic characteristic measuring step of applying to a controller and calculating a transfer function for each axis, which is a ratio of an output signal for each axis measured by the plurality of sensors, to the lower Y axis input signal. A method of measuring dynamic characteristics of a rotating system capable of measuring dynamic characteristics. 회전체;
상기 회전체를 각축에서 부상 지지하는 복수의 자기 베어링;
상기 복수의 자기 베어링이 지지하는 각축에 대응되도록 상기 회전체에 설치되어 상기 복수의 자기 베어링의 각 축에 대한 상기 회전체의 변위를 측정 하는 복수의 센서; 및
상기 복수의 자기 베어링 및 상기 복수의 센서와 전기적으로 연결되어, 상기 복수의 자기 베어링으로 각축에 대한 부상 제어 신호를 인가하는 제어기를 포함하며,
상기 제어기는 상기 복수의 자기 베어링 중 선택된 하나의 자기 베어링에 입력되는 부상 제어 신호에, 가진 신호를 합산한 입력 신호를 인가하고
상기 복수의 자기 베어링은 상기 회전체의 회전축, 상부 X축, 상부 Y축, 하부 X축 및 하부 Y축에서 각각 상기 회전체를 부상 지지하는 회전축 자기 베어링, 상부 X축 자기 베어링, 상부 Y축 자기 베어링, 하부 X축 자기 베어링 및 하부 Y축 자기 베어링을 포함하고,
상기 복수의 센서는 상기 복수의 자기 베어링이 지지하는 각축인 상기 회전체의 회전축, 상부 X축, 상부 Y축, 하부 X축 및 하부 Y축에서, 상기 회전체의 변위를 각각 측정하는 회전축 센서, 상부 X축 센서, 상부 Y축 센서, 하부 X축 센서 및 하부 Y축 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 동특성 측정이 가능한 회전체 시스템.A rotating body;
A plurality of magnetic bearings which support the rotor in angular axis;
A plurality of sensors installed on the rotating body so as to correspond to respective axes supported by the plurality of magnetic bearings, and measuring a displacement of the rotating body with respect to each axis of the plurality of magnetic bearings; And
A controller electrically connected to the plurality of magnetic bearings and the plurality of sensors, for applying a floating control signal for each axis to the plurality of magnetic bearings,
The controller applies an input signal obtained by adding up the excitation signal to the floating control signal input to the selected magnetic bearing among the plurality of magnetic bearings.
The plurality of magnetic bearings may include rotating shaft magnetic bearings, upper X-axis magnetic bearings, and upper Y-axis magnetic bodies that support the rotating body on the rotating shaft, the upper X axis, the upper Y axis, the lower X axis, and the lower Y axis, respectively. Bearing, lower X axis magnetic bearing and lower Y axis magnetic bearing,
The plurality of sensors may be a rotating shaft sensor for measuring the displacement of the rotating body, respectively, in the rotation axis, the upper X axis, the upper Y axis, the lower X axis and the lower Y axis of the rotating body that is supported by the plurality of magnetic bearings, A rotating system capable of measuring dynamic characteristics comprising an upper X axis sensor, an upper Y axis sensor, a lower X axis sensor, and a lower Y axis sensor. 청구항 9에 있어서,
상기 제어기는
상기 가진 신호를 합산한 입력 신호 대비, 상기 복수의 센서에서 측정된 각축에 대한 출력 신호의 비율인 전달 함수를 각 축에 대해서 산출하는 것을 특징으로 하는 동특성 측정이 가능한 회전체 시스템.The method of claim 9,
The controller
And a transfer function for each axis, the transfer function being a ratio of an output signal to each axis measured by the plurality of sensors relative to an input signal obtained by adding the excitation signals.
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