WO2019239682A1 - 磁気軸受制御装置および磁気軸受制御方法 - Google Patents

磁気軸受制御装置および磁気軸受制御方法 Download PDF

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聡一郎 竹村
和馬 ▲徳▼山
毅 古賀
雄樹 関
賢 ▲高▼田
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川崎重工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a magnetic bearing control device and a magnetic bearing control method for a magnetic levitation motor.
  • a magnetic levitation motor uses an electromagnet as a rotor bearing of an electric motor and includes a magnetic bearing that rotates while the rotor is levitated in the air.
  • a magnetic levitation motor is, for example, a rotor whose rotational axis is arranged horizontally, a pair of electromagnets arranged above and below the rotor, and levitating the rotor by electromagnetic force, and supports the rotor when the rotor is stopped.
  • the magnetic bearing control device performs feedback control such as PID control in the floating position control of the rotor.
  • the magnetic bearing control device energizes the rotor with a current determined by an operation current determined by the deviation between the position command value and the rotor position detected by the rotor position detector and a current determined by a predetermined bias current. are doing.
  • the position command value is ramp-shaped.
  • the position command value is input. That is, when the position of the rotor stopped on the auxiliary bearing (initial position of the rotor) is set to 0 at the start of ascent, a position command value that increases proportionally from 0 to the target position (that is, the initial value in this case) 0) is input to the magnetic bearing controller.
  • Patent Document 1 As another control mode at the start of floating of the rotor, for example, there is one described in Patent Document 1 above.
  • the control mode in Patent Document 1 in order to float the rotor to the target position (reference position), the target position is set in stages (once between the position supported by the auxiliary bearing and the final target position). (Stop) control. According to this, by moving the rotor to the target position at a time, it is possible to prevent the overshoot that the rotor suddenly rises and collides with the upper auxiliary bearing beyond the target position.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and a magnetic bearing control device capable of suppressing the rotor from vibrating on the auxiliary bearing or repeating the separation and the contact when the rotor starts to float, and
  • An object is to provide a magnetic bearing control method.
  • a magnetic bearing control device includes a rotor, a pair of electromagnets that levitates the rotor by electromagnetic force, an auxiliary bearing that supports a rotating shaft of the rotor when the rotor is not levitated, and the rotor
  • a magnetic bearing control device for a magnetic levitation motor comprising a rotor position detector for detecting a position in the levitation direction, wherein an operation current according to a deviation between a position command value and a rotor position detected by the rotor position detector
  • An operation current generation unit that generates a value, and the operation current generation unit is configured to start floating to position the rotor at a predetermined target position from a state in which the rotating shaft of the rotor is supported by the auxiliary bearing.
  • the operation current value is configured to be given a predetermined initial value larger than zero.
  • the operation current value at the initial position of the rotor supported by the auxiliary bearing becomes a predetermined initial value greater than zero. Therefore, the operation current rises sharply (increases), and an electromagnetic force necessary for the rotor to move away from the auxiliary bearing is generated. Thereby, it is possible to suppress the rotor from rapidly rising and the rotor from vibrating on the auxiliary bearing and repeating the separation and the contact at the start of the floating of the rotor.
  • the operation current generating unit may include an initial value adding unit that adds the initial value to a value based on the deviation between the position command value and the rotor position.
  • the operation current generation unit may include an integrator that integrates the deviation between the position command value and the rotor position, and the predetermined initial value greater than 0 may be set as an initial value of the integrator. .
  • the operation current value rises directly and steeply regardless of the position command value. Therefore, it is possible to easily generate an operation current value such that a current that generates an electromagnetic force necessary for the rotor to move away from the auxiliary bearing rises sharply without changing the position command value.
  • the operation current generation unit may be configured to generate the operation current value using the position command value having a waveform in which a step input waveform is superimposed on a ramp input waveform at the start of the ascent.
  • the position command value rises stepwise when the rotor starts to fly, the resulting operation current value rises indirectly and steeply. Therefore, it is possible to easily generate an operation current value such that a current that generates an electromagnetic force necessary for the rotor to move away from the auxiliary bearing rises sharply only by changing the position command value.
  • a magnetic bearing control method includes a rotor, a pair of electromagnets that levitates the rotor by electromagnetic force, an auxiliary bearing that supports a rotating shaft of the rotor when the rotor is stopped,
  • a magnetic bearing control method for a magnetic levitation motor comprising a rotor position detector for detecting the position in the predetermined direction, the operation corresponding to a deviation between a position command value and a rotor position detected by the rotor position detector
  • a predetermined initial value is given.
  • the operation current value at the initial position of the rotor supported by the auxiliary bearing becomes a predetermined initial value greater than zero. Therefore, the operation current rises sharply (increases), and an electromagnetic force necessary for the rotor to move away from the auxiliary bearing is generated. Thereby, it is possible to suppress the rotor from rapidly rising and the rotor from vibrating on the auxiliary bearing and repeating the separation and the contact at the start of the floating of the rotor.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a magnetic levitation motor system to which a magnetic bearing control device according to Embodiment 1 of the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a diagram showing a control block in the operation current generating unit of the magnetic bearing control device shown in FIG.
  • FIG. 3 is a graph showing a position command value waveform, an operation current value waveform, and a rotor position waveform at the start of ascent in the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a control block in the operation current generation unit of the magnetic bearing control device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a magnetic levitation motor system to which a magnetic bearing control device according to Embodiment 1 of the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a diagram showing a control block in the operation current generating unit of the magnetic bearing control device shown in FIG.
  • FIG. 3 is a graph showing a position command value waveform, an operation
  • FIG. 5 is a graph showing a position command value waveform, an operation current value waveform, and a rotor position waveform at the start of ascent in the second embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a control block in the operation current generation unit of the magnetic bearing control device according to the modification of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of a magnetic levitation motor according to a modification of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a graph showing a position command value waveform, an operation current value waveform, and a rotor position waveform at the start of ascent in the comparative example.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a magnetic levitation motor system to which a magnetic bearing control device according to Embodiment 1 of the present invention is applied.
  • the magnetic levitation motor system 1 is used as an aeration blower used in a water treatment system or the like.
  • the magnetic levitation motor system 1 includes a magnetic levitation motor 2 and a magnetic bearing control device 3.
  • the magnetic levitation motor 2 includes a rotor 5, a stator 6, and a pair of magnetic bearing mechanisms 7a and 7b.
  • the rotor 5 includes a rotating shaft 4 extending in the horizontal direction, a rotor body 8 fixed to the rotating shaft 4, and a pair of bearing corresponding portions 9a and 9b fixed to the rotating shaft 4 on both axial sides of the rotor body 8. It has. In the rotor 5, these configurations 4, 8, 9 a, and 9 b integrally rotate around the rotation shaft 4.
  • the pair of magnetic bearing mechanisms 7a and 7b includes electromagnet pairs 10a and 10b arranged corresponding to the pair of bearing corresponding portions 9a and 9b.
  • Each electromagnet pair 10 a, 10 b includes a pair of electromagnets (upper electromagnet 11 and lower electromagnet 12) disposed above and below the rotating shaft 4 of the rotor 5.
  • the pair of magnetic bearing mechanisms 7a and 7b respectively detect auxiliary bearings 13a and 13b that prevent the position of the rotating shaft 4 of the rotor 5 from deviating, and a floating direction position (vertical direction position) of the rotor 5.
  • Rotor position detectors 14a and 14b are constituted by, for example, a rotary encoder.
  • the auxiliary bearings 13a and 13b include an upper auxiliary bearing 15 and a lower auxiliary bearing 16, respectively.
  • the lower auxiliary bearings 16 of the auxiliary bearings 13a and 13b support the rotating shaft 4 of the rotor 5 when the rotor 5 is stopped (indicated by an imaginary line in FIG. 1).
  • the vertical position (the axial position of the rotating shaft 4 in FIG. 1) of the rotor 5 in a state (stopped state) supported by the lower auxiliary bearing 16 is set to zero.
  • the magnetic bearing control device 3 includes a first magnetic bearing control device 3a that controls the first magnetic bearing mechanism 7a, and a second magnetic bearing control device 3b that controls the second magnetic bearing mechanism 7b. I have.
  • the magnetic bearing control devices 3a and 3b generate operation current values Ima and Imb corresponding to deviations between the position command values Pca and Pcb and the rotor positions Pa and Pb detected by the rotor position detectors 14a and 14b, respectively.
  • An operation current generator 17 is provided.
  • Each of the magnetic bearing control devices 3a and 3b includes upper currents Ima1 and Imb1 that flow from the operation current values Ima and Imb generated by the operation current generation unit 17 to the corresponding upper electromagnet 11 and lower current Ima2 that flows to the lower electromagnet 12.
  • Imb 2 is generated and output to the upper electromagnet 11 and the lower electromagnet 12.
  • Each of the magnetic bearing control devices 3a and 3b generates the operation current values Ima and Imb so that the rotor positions Pa and Pb detected by the rotor position detectors 14a and 14b coincide with the position command values Pca and Pcb. 5 is controlled.
  • Rotation control of the rotor 5 is performed by a drive control device (not shown) after the rotor 5 is lifted.
  • the magnetic bearing control device 3 (3a, 3b) may be realized by the same control device as the drive control device, or may be configured separately from the drive control device. Further, the first magnetic bearing control device 3a and the second magnetic bearing control device 3b may be configured by one control device (computer such as a microcontroller) or by individual (two) control devices. May be.
  • each of the magnetic bearing control devices 3a and 3b moves the rotor 5 from the state where the rotating shaft 4 of the rotor 5 is supported by the auxiliary bearings 13a and 13b (lower auxiliary bearing 16) to a predetermined target position (of the rotor 5).
  • Control of levitation start is performed at the start of levitation for positioning to the steady rotation position Pt.
  • each of the magnetic bearing control devices 3a and 3b is configured to give a predetermined initial value larger than 0 to the operation current value.
  • the initial value is set based on, for example, the maximum value of the operating current (maximum value in the graph (b) in FIG. 8) necessary for controlling the position of the rotor 5 to the same target position Pt in the conventional configuration.
  • FIG. 2 is a diagram showing a control block in the operation current generation unit of the magnetic bearing control device shown in FIG.
  • the operation current generation unit 17 in the first magnetic bearing control device 3a will be mainly described, but the operation current generation unit 17 in the second magnetic bearing control device 3b also has the same configuration.
  • the operation current generation unit 17 in the present embodiment is configured to give an initial value to the operation current value output when the rotor 5 starts to float. More specifically, the operation current generation unit 17 includes a PID control unit 18 for performing PID control on the deviation ⁇ Pa between the position command value Pca and the rotor position Pa, and an operation current value generated at the start of levitation. An initial value adding unit 19 that generates an operation current value Imca by adding an initial value Iin to Ima. Further, each of the magnetic bearing control devices 3 a and 3 b generates an upper current Ima1 output to the upper electromagnet 11 and a lower current Ima2 output to the lower electromagnet 12 from the operation current value Imca output from the operation current generator 17. A current output unit 20 is provided.
  • the PID control unit 18 includes a subtractor 21, a proportional calculation unit 22, an integral calculation unit 23, a differential calculation unit 24, and an adder 25.
  • the subtractor 21 calculates the deviation ⁇ Pa by subtracting the rotor position Pa from the position command value Pca.
  • the proportional calculation unit 22 performs a proportional calculation by multiplying the deviation ⁇ Pa by a predetermined gain Kp.
  • the integral calculation unit 23 performs an integral calculation by multiplying the deviation ⁇ Pa by a predetermined gain Ki.
  • the differential calculation unit 24 performs a differential calculation by multiplying the deviation ⁇ Pa by a predetermined gain Kd.
  • the adder 25 adds the outputs of the calculation units 22 to 24 to generate an operation current value (base value) Ima.
  • the current output unit 20 outputs a current value obtained by adding an operation current value (output of an initial value adding unit 19 described later) Imca to a predetermined bias current value Iba as an upper current Ima1, and operates from the predetermined bias current value Iba.
  • the current value obtained by subtracting the current value Imca is output as the lower current Ima2. In this way, the current output unit 20 generates the upper current Ima1 that flows to the upper electromagnet 11 and the lower current Ima2 that flows to the lower electromagnet 12 from one operation current value Imca.
  • the operation current value Ima output from the PID control unit 18 is input to the initial value addition unit 19.
  • the initial value addition unit 19 adds the initial value Iin to the output (operation current value Ima) of the PID control unit 18 at the start of levitation, and generates a corrected operation current value Imca at the start of levitation.
  • FIG. 3 shows a position command value waveform indicating a temporal change in the position command value at the start of ascent in Embodiment 1, an operating current value waveform indicating a temporal change in the operating current value, and a temporal change in the rotor position. It is a graph which shows a rotor position waveform.
  • graph (a) shows a position command value waveform
  • graph (b) shows an operation current value waveform
  • graph (c) shows a rotor position waveform.
  • 3 and 8 show graphs of respective values in the first magnetic bearing control device 3a.
  • the position command value Pca in the present embodiment and the position command value Pca in the comparative example have the same waveform. That is, the position command value Pca causes the rotor 5 to start flying by passing a current through the electromagnet pair 10a of the first magnetic bearing mechanism 7a at time t1, and the rotor 5 on the first magnetic bearing mechanism 7a side at time t2. It has a waveform such that the ascent is completed (reach a predetermined target position Pt). For this reason, the position command value Pca rises in a ramp shape from time t1 to time t2 (linearly rises with time). The position command value Pca at time t1 is zero.
  • the operation current value Imca is 0 from 0 even though the position command value Pca is 0.
  • a large predetermined initial value Iin is output. Therefore, the operation current rises sharply (increases), and an electromagnetic force necessary for the rotor 5 to move away from the auxiliary bearing 13a (lower bearing 16) is generated. For this reason, the rotor 5 quickly rises, and as shown in the graph (c) of FIG. 3, the actual rotor position Pa also rises in a ramp shape following the position command value Pca.
  • the initial value Iin is added to the operation current value Ima generated by the PID control unit 18 when the rotor 5 starts to float.
  • a current (operation current value) that generates an electromagnetic force necessary for the rotor 5 to move away from the auxiliary bearing 13a only by performing an operation of adding the initial value Iin to the output of the operation current value Ima in the existing magnetic bearing control device.
  • Imca rises directly and steeply. Therefore, it is possible to easily generate the operation current value Imca such that the current necessary for the rotor 5 to move away from the auxiliary bearing 13a steeply rises without changing the position command value Pca.
  • the second magnetic bearing control device 3b starts to float the rotor 5 on the second magnetic bearing mechanism 7b side after the rotor 5 has floated to the target position Pt on the first magnetic bearing mechanism 7a side.
  • the second magnetic bearing mechanism 7b is controlled.
  • the rotor 5 starts to float on the second magnetic bearing mechanism 7b side at time t3 (current is passed through the electromagnet pair 10b).
  • the second magnetic bearing control device 3b performs control to add the initial value Iin to the operation current value Ima generated by the PID control unit 18, similarly to the first magnetic bearing control device 3a.
  • the operation current value Imca output from the operation current generation unit 17 of the second magnetic bearing control device 3b is the operation current value even though the position command value Pca is 0.
  • a predetermined initial value Iin greater than 0 is output as Imca. Therefore, the current that generates the electromagnetic force necessary for the rotor 5 to move away from the auxiliary bearing 13b rises sharply. Therefore, the actual rotor position Pb also rises in a ramp shape following the position command value Pcb. Therefore, as shown in the graph (c) of FIG. 3, when the second magnetic bearing mechanism 7b starts to float at time t3, the fluctuation of the rotor position Pa on the first magnetic bearing mechanism 7a side is suppressed.
  • the operation current value Imca output from the first magnetic bearing control device 3a hardly changes. Thereby, the rotor position control at the start of the floating of the rotor 5 can be performed with high accuracy, and the occurrence of damage to the rotor 5 can be prevented.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a control block in the operation current generation unit of the magnetic bearing control device according to the second embodiment of the present invention.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • the magnetic bearing control device 3B in the present embodiment is different from the first embodiment in that the operation current generator 17B uses a position command value having a waveform in which a step input waveform is superimposed on a ramp input waveform at the start of ascent. And configured to generate an operation current value.
  • the operation current generator 17B adds a step-like initial value Pin to the ramp-like position command value Pca at the start of ascent, and generates a corrected position command value Pcca at the start of ascent.
  • An initial value adding unit 19B is provided.
  • the initial value adding unit 19B outputs a value obtained by multiplying a value obtained by adding the initial value Pin to the position command value Pca and a predetermined gain as the corrected position command value Pcca. Accordingly, the position command value corresponding to the target position Pt in the corrected position command value Pcca is adjusted to be the same as the original position command value Pca.
  • Other configurations are the same as those of the magnetic levitation motor system 1 shown in FIG.
  • FIG. 5 is a graph showing a position command value waveform, an operation current value waveform, and a rotor position waveform at the start of ascent in the second embodiment.
  • the graph (a) in FIG. 5 shows the waveform of the corrected position command value Pcca.
  • the waveform of the position command value Pca before correction is the same waveform as the graph (a) in FIG.
  • the corrected position command value Pcca is gain-processed with respect to the initial value component Pin ′ (the stepwise initial value Pin input to the initial value adding unit 19B) at time t1. Value added).
  • the operating current value Ima rises steeply from the time t1, and becomes almost the same value as the initial value Iin of the operating current value in the graph (b) of FIG.
  • the rotor position Pa rises immediately after time t1 (the rotor 5 rises immediately after time t1).
  • the corrected position command value Pcca rises in a step shape when the rotor 5 starts to float, so that the resulting operation current value Ima rises indirectly and steeply. . Therefore, an operation current value Ima that causes a current that generates an electromagnetic force necessary for the rotor 5 to move away from the lower auxiliary bearing 16 of the auxiliary bearings 13a and 13b steeply rises is added to the position command value Pca and the initial value Pin. It can be easily generated simply by changing to the corrected position command value Pcca.
  • the generation mode of the operation current values Ima, Imb or Imca, Imcb is not limited to the above embodiment as long as a predetermined initial value larger than 0 is given to the operation current values Ima, Imb at the start of the levitation of the rotor 5.
  • “greater than 0” is a significant value that cannot be obtained with an operating current value in which the magnitude of the operating current value in the direction in which the rotor 5 rises in the current flowing through the electromagnet pairs 10a and 10b increases from 0 to a ramp shape.
  • the operation current value Ima, Imb or Imca, Imcb itself is not limited to a positive value, and may include a negative value.
  • the second magnetic bearing control device 3b performs the second magnetic bearing mechanism 7b side.
  • the flying control of the rotor 5 is exemplified.
  • the flying control of the rotor 5 may be started simultaneously for both the first magnetic bearing mechanism 7a and the second magnetic bearing mechanism 7b.
  • the magnetic bearing control device 3 may be configured by only the first magnetic bearing control device 3a.
  • the upper current Ima1 and the lower current Ima2 output from the first magnetic bearing control device 3a may be configured to flow in both of the electromagnet pairs 10a and 10b (the upper electromagnet 11 and the lower electromagnet 12).
  • the mode in which the upper currents Ima1, Imb1 and the lower currents Ima2, Imb2 are generated from one operation current value Imca, Ima, Imcb, Imb has been described. Instead, the operation current values for the upper currents Ima1 and Imb1 and the operation current values for the lower currents Ima2 and Imb2 may be generated individually.
  • the initial value adding unit 19 adds the initial value Iin to the output (operation current value Ima) of the PID control unit 18 at the start of levitation, and the corrected operation current at the start of levitation.
  • the aspect of generating the value Imca has been described.
  • the initial value adder 19 adds the initial value Iin to, for example, the output of the integral calculator 23 before adding the outputs of the calculators 22 to 24 to the adder 25 in the PID controller 18.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a control block in the operation current generation unit of the magnetic bearing control device according to the modification of the embodiment of the present invention.
  • the operation current generating unit 17C of the magnetic bearing control device 3C shown in FIG. 6 replaces the initial value adding unit 19 (FIG. 2) in the first embodiment and provides an initial value Ci to the integrator 23 of the PID control unit 18C.
  • a value setting unit 26 is provided. In this case, the output of the integrator 23 at the start of the floating control of the rotor 5 becomes the initial value regardless of the deviation ⁇ Pa between the position command value Pca and the rotor position Pa.
  • the initial value adding unit 19B of the operation current generating unit 17B adds the step-like initial value Pin to the ramp-like position command value Pca at the start of levitation, and the correction at the start of levitation.
  • a mode of generating the subsequent position command value Pcca has been described.
  • the position command values Pca and Pcb themselves may be input to the magnetic bearing control devices 3a and 3b as a waveform in which the step input waveform is superimposed on the ramp input waveform.
  • the rotating shaft 4 of the rotor 5 was extended in the horizontal direction, it demonstrated based on the structure by which a pair of electromagnets 11 and 12 are arrange
  • the extending direction of the rotating shaft 4 may be other than the horizontal direction.
  • this control mode can also be applied to a shaft levitation motor 2 ⁇ / b> B in which the rotating shaft 4 of the rotor 5 extends in the vertical direction and the rotor 5 floats in the direction of the rotating shaft 4.
  • a shaft levitation motor 2 ⁇ / b> B in which the rotating shaft 4 of the rotor 5 extends in the vertical direction and the rotor 5 floats in the direction of the rotating shaft 4.
  • the pair of electromagnets 11 ⁇ / b> B and 12 ⁇ / b> B includes a first surface side (electromagnet 11 ⁇ / b> B) that faces downward in the axial direction of the disk-shaped bearing counterpart 9 provided on the rotary shaft 4 and the shaft of the bearing counterpart 9. It is provided on the second surface side (electromagnet 12B) facing upward in the direction.
  • the bearing corresponding portion 9, the pair of electromagnets 11 ⁇ / b> B and 12 ⁇ / b> B, and the auxiliary bearings 15 and 16 are provided only below the rotor body 8, and the rotor position detector 14 is disposed above the rotor body 8.
  • these configurations may be provided on both sides of the rotor body 8.
  • a pair of electromagnets that lift the rotor with electromagnetic force, an auxiliary bearing that supports the rotor's rotating shaft when the rotor is stopped, and rotor position detection that detects the rotor's flying position This control mode can be applied to any magnetic levitation motor equipped with a magnetic device.
  • the present invention is useful for providing a magnetic bearing control device and a magnetic bearing control method that can suppress the vibration of the rotor on the auxiliary bearing and the repeated separation and contact at the start of the floating of the rotor. It is.

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Abstract

ロータと、ロータを電磁気力により浮上させる一対の電磁石と、ロータの停止時にロータの回転軸を支持する補助軸受と、ロータの浮上方向位置を検出するロータ位置検出器と、を備えた磁気浮上モータの磁気軸受制御装置であって、位置指令値とロータ位置検出器で検出されたロータ位置との偏差に応じた操作電流値を生成する操作電流生成部を備え、操作電流生成部は、ロータの回転軸が補助軸受に支持された状態からロータを所定の目標位置に位置させるための浮上開始時において、操作電流値に０より大きい所定の初期値を与えるように構成される。

Description

磁気軸受制御装置および磁気軸受制御方法
　本発明は、磁気浮上モータの磁気軸受制御装置および磁気軸受制御方法に関する。
　電動機のロータの軸受として、電磁石を用い、ロータを空中に浮上させた状態で回転させる磁気軸受を備えた磁気浮上モータが知られている。このような磁気浮上モータは、例えば回転軸が水平方向に配置されるロータと、ロータの上方および下方にそれぞれ配置され、ロータを電磁気力により浮上させる一対の電磁石と、ロータの停止時にロータを支持する補助軸受と、ロータの上下方向位置を検出するロータ位置検出器と、ロータの浮上位置制御を行う磁気軸受制御装置と、を備えている。
　磁気軸受制御装置は、ロータの浮上位置制御において、ＰＩＤ制御等のフィードバック制御を行っている。すなわち、磁気軸受制御装置は、位置指令値とロータ位置検出器で検出されたロータ位置との偏差よって決められた操作電流と予め定められたバイアス電流によって定められる電流とによって決まる電流をロータに通電している。
　ロータが補助軸受に支持されている状態（ロータ非浮上時）からロータを浮上させて所定の目標位置（ロータの定常位置）に位置させるための浮上開始時において、従来は位置指令値としてランプ状の位置指令値が入力される。すなわち、浮上開始時において、補助軸受上に停止したロータの位置（ロータの初期位置）を０とすると、０から目標位置まで比例的に増加するような位置指令値（すなわち、この場合の初期値は０）が磁気軸受制御装置に入力される。
特開２０１３－７９６７８号公報
　このような従来の浮上開始時の制御においては、電磁石への通電開始後、ロータが補助軸受から離れるまでに時間を要し、その間、ロータに過大な振動が生じたり、そのような振動によりロータと補助軸受とが複数回衝突したりする問題があった。ロータの振動またはロータと補助軸受との衝突が生じると、騒音が発生したり、補助軸受が損傷したりするおそれがある。
　ロータの浮上開始時における他の制御態様としては、例えば上記特許文献１に記載されたものがある。特許文献１における制御態様では、ロータを目標位置（基準位置）に浮上させるために、目標位置を段階的に設定する（補助軸受に支持されている位置と最終的な目標位置との間で一度停止させる）制御を行っている。これによれば、ロータを一度に目標位置まで移動させることによりロータが急浮上して、目標位置を超えて上方の補助軸受に衝突するオーバーシュートを防止することができる。
　しかしながら、上記特許文献１のような制御態様であっても、ロータが補助軸受から離れるまでの間に生じる振動等の上記問題は解決できない。
　本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、ロータの浮上開始時において、ロータが補助軸受上で振動したり、離間および接触を繰り返したりすることを抑制することができる磁気軸受制御装置および磁気軸受制御方法を提供することを目的とする。
　本発明の一態様に係る磁気軸受制御装置は、ロータと、前記ロータを電磁気力により浮上させる一対の電磁石と、前記ロータの非浮上時に前記ロータの回転軸を支持する補助軸受と、前記ロータの浮上方向位置を検出するロータ位置検出器と、を備えた磁気浮上モータの磁気軸受制御装置であって、位置指令値と前記ロータ位置検出器で検出されたロータ位置との偏差に応じた操作電流値を生成する操作電流生成部を備え、前記操作電流生成部は、前記ロータの前記回転軸が前記補助軸受に支持された状態から前記ロータを所定の目標位置に位置させるための浮上開始時において、前記操作電流値に０より大きい所定の初期値を与えるように構成される。
　上記構成によれば、ロータの浮上開始時において、補助軸受に支持されているロータの初期位置における操作電流値が０より大きい所定の初期値となる。したがって、操作電流が急峻に立ち上がり（増大し）、ロータが補助軸受から離れるために必要な電磁気力が生じる。これにより、ロータが迅速に浮上し、ロータの浮上開始時において、ロータが補助軸受上で振動したり、離間および接触を繰り返したりすることを抑制することができる。
　前記操作電流生成部は、前記位置指令値と前記ロータ位置との前記偏差に基づく値に前記初期値を加算する初期値加算部を有するように構成されてもよい。あるいは、前記操作電流生成部は、前記位置指令値と前記ロータ位置との前記偏差を積分する積分器を備え、前記積分器の初期値として０より大きい前記所定の初期値が設定されてもよい。この場合、ロータの浮上開始時において、位置指令値にかかわらず操作電流値が直接的に急峻に立ち上がる。したがって、ロータが補助軸受から離れるために必要な電磁気力を生じる電流が急峻に立ち上がるような操作電流値を、位置指令値を変更することなく容易に生成することができる。
　前記操作電流生成部は、前記浮上開始時においてランプ入力波形にステップ入力波形が重ね合わされた波形を有する前記位置指令値を用いて前記操作電流値を生成するように構成されてもよい。この場合、ロータの浮上開始時において、位置指令値がステップ状に立ち上がるため、結果として生成される操作電流値が間接的に急峻に立ち上がる。したがって、ロータが補助軸受から離れるために必要な電磁気力を生じる電流が急峻に立ち上がるような操作電流値を、位置指令値を変更するだけで容易に生成することができる。
　本発明の他の態様に係る磁気軸受制御方法は、ロータと、前記ロータを電磁気力により浮上させる一対の電磁石と、前記ロータの停止時に前記ロータの回転軸を支持する補助軸受と、前記ロータの前記所定方向位置を検出するロータ位置検出器と、を備えた磁気浮上モータの磁気軸受制御方法であって、位置指令値と前記ロータ位置検出器で検出されたロータ位置との偏差に応じた操作電流値を生成するステップを含み、前記ロータの前記回転軸が前記補助軸受に支持された状態から前記ロータを所定の目標位置に位置させるための浮上開始時において、前記操作電流値に０より大きい所定の初期値を与えるものである。
　上記方法によれば、ロータの浮上開始時において、補助軸受に支持されているロータの初期位置における操作電流値が０より大きい所定の初期値となる。したがって、操作電流が急峻に立ち上がり（増大し）、ロータが補助軸受から離れるために必要な電磁気力が生じる。これにより、ロータが迅速に浮上し、ロータの浮上開始時において、ロータが補助軸受上で振動したり、離間および接触を繰り返したりすることを抑制することができる。
　本発明によれば、ロータの浮上開始時において、ロータが補助軸受上で振動したり、離間および接触を繰り返したりすることを抑制することができる。
図１は、本発明の実施の形態１に係る磁気軸受制御装置が適用された磁気浮上モータシステムの概略構成を示すブロック図である。 図２は、図１に示す磁気軸受制御装置の操作電流生成部における制御ブロックを示す図である。 図３は、実施の形態１における浮上開始時の位置指令値波形、操作電流値波形、およびロータ位置波形を示すグラフである。 図４は、本発明の実施の形態２に係る磁気軸受制御装置の操作電流生成部における制御ブロックを示す図である。 図５は、実施の形態２における浮上開始時の位置指令値波形、操作電流値波形、およびロータ位置波形を示すグラフである。 図６は、本発明の実施の形態の変形例に係る磁気軸受制御装置の操作電流生成部における制御ブロックを示す図である。 図７は、本発明の実施の形態の変形例に係る磁気浮上モータの概略構成を示す図である。 図８は、比較例における浮上開始時の位置指令値波形、操作電流値波形、およびロータ位置波形を示すグラフである。
　以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら、詳細に説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一または相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
　［実施の形態１］
　図１は、本発明の実施の形態１に係る磁気軸受制御装置が適用された磁気浮上モータシステムの概略構成を示すブロック図である。磁気浮上モータシステム１は、水処理システム等に用いられる曝気用のブロワとして利用される。本実施の形態において、磁気浮上モータシステム１は、磁気浮上モータ２と、磁気軸受制御装置３とを備えている。
　磁気浮上モータ２は、ロータ５と、ステータ６と、一対の磁気軸受機構７ａ，７ｂと、を備えている。ロータ５は、水平方向に伸びる回転軸４と、回転軸４に固定されたロータ本体８と、ロータ本体８の軸方向両側において回転軸４に固定された一対の軸受対応部９ａ，９ｂと、を備えている。ロータ５は、これらの構成４，８，９ａ，９ｂが一体的に回転軸４回りに回転する。
　一対の磁気軸受機構７ａ，７ｂは、一対の軸受対応部９ａ，９ｂに対応して配置された電磁石対１０ａ，１０ｂを備えている。各電磁石対１０ａ，１０ｂは、ロータ５の回転軸４の上方および下方にそれぞれ配置された一対の電磁石（上側電磁石１１および下側電磁石１２）を備えている。さらに、一対の磁気軸受機構７ａ，７ｂは、それぞれ、ロータ５の回転軸４の位置が逸脱するのを防止する補助軸受１３ａ，１３ｂと、ロータ５の浮上方向位置（上下方向位置）を検出するロータ位置検出器１４ａ，１４ｂと、を備えている。ロータ位置検出器１４ａ，１４ｂは、例えばロータリエンコーダ等により構成される。
　補助軸受１３ａ，１３ｂは、それぞれ、上側補助軸受１５および下側補助軸受１６を備えている。補助軸受１３ａ，１３ｂの下側補助軸受１６は、ロータ５の停止時（図１において想像線で示される）にロータ５の回転軸４を支持する。下側補助軸受１６に支持された状態（停止状態）のロータ５の上下方向位置（図１における回転軸４の軸線位置）を０とする。
　磁気軸受制御装置３は、第１磁気軸受機構７ａに対して制御を行う第１磁気軸受制御装置３ａと、第２磁気軸受機構７ｂに対して制御を行う第２磁気軸受制御装置３ｂと、を備えている。各磁気軸受制御装置３ａ，３ｂは、それぞれ、位置指令値Ｐｃａ，Ｐｃｂとロータ位置検出器１４ａ，１４ｂで検出されたロータ位置Ｐａ，Ｐｂとの偏差に応じた操作電流値Ｉｍａ，Ｉｍｂを生成する操作電流生成部１７を備えている。
　各磁気軸受制御装置３ａ，３ｂは、操作電流生成部１７で生成された操作電流値Ｉｍａ，Ｉｍｂから対応する上側電磁石１１に流す上側電流Ｉｍａ１，Ｉｍｂ１および下側電磁石１２に流す下側電流Ｉｍａ２，Ｉｍｂ２を生成し、当該上側電磁石１１および下側電磁石１２に出力する。上側電磁石１１および下側電磁石１２に電流が流れることにより、電磁石対１０ａ，１０ｂに電磁気力が生じ、ロータ５が浮上する。各磁気軸受制御装置３ａ，３ｂは、ロータ位置検出器１４ａ，１４ｂで検出されたロータ位置Ｐａ，Ｐｂが位置指令値Ｐｃａ，Ｐｃｂに一致するように操作電流値Ｉｍａ，Ｉｍｂを生成することによりロータ５の浮上制御を行う。
　ロータ５の浮上後は、駆動制御装置（図示せず）によりロータ５の回転制御が行われる。なお、磁気軸受制御装置３（３ａ，３ｂ）は、駆動制御装置と同じ制御装置により実現されてもよいし、駆動制御装置とは別に構成されてもよい。また、第１磁気軸受制御装置３ａと、第２磁気軸受制御装置３ｂとは、１つの制御装置（マイクロコントローラ等のコンピュータ）により構成されてもよいし、個別（２つ）の制御装置により構成されてもよい。
　ここで、各磁気軸受制御装置３ａ，３ｂは、ロータ５の回転軸４が補助軸受１３ａ，１３ｂ（の下側補助軸受１６）に支持された状態からロータ５を所定の目標位置（ロータ５の定常回転位置）Ｐｔに位置させるための浮上開始時において浮上開始制御を行う。浮上開始制御において、各磁気軸受制御装置３ａ，３ｂは、操作電流値に０より大きい所定の初期値を与えるように構成される。
　初期値は、例えば、従来の構成において同じ目標位置Ｐｔにロータ５の位置を制御するために必要な操作電流の最大値（図８のグラフ（ｂ）における最大値）に基づいて設定される。
　図２は、図１に示す磁気軸受制御装置の操作電流生成部における制御ブロックを示す図である。図２および以下の説明では、第１磁気軸受制御装置３ａにおける操作電流生成部１７について主に説明するが、第２磁気軸受制御装置３ｂにおける操作電流生成部１７も同様の構成を備えている。
　図２に示すように、本実施の形態における操作電流生成部１７は、ロータ５の浮上開始時において出力する操作電流値に初期値を与えるように構成される。より具体的には、操作電流生成部１７は、位置指令値Ｐｃａとロータ位置Ｐａとの偏差ΔＰａに対してＰＩＤ制御を行うためのＰＩＤ制御部１８と、浮上開始時において生成された操作電流値Ｉｍａに初期値Ｉｉｎを加算して操作電流値Ｉｍｃａを生成する初期値加算部１９と、を備えている。さらに、各磁気軸受制御装置３ａ，３ｂは、操作電流生成部１７から出力される操作電流値Ｉｍｃａから上側電磁石１１に出力する上側電流Ｉｍａ１および下側電磁石１２に出力する下側電流Ｉｍａ２を生成する電流出力部２０を備えている。
　ＰＩＤ制御部１８は、減算器２１、比例演算部２２、積分演算部２３、微分演算部２４および加算器２５を備えている。減算器２１は、位置指令値Ｐｃａからロータ位置Ｐａを差し引いて偏差ΔＰａを求める。比例演算部２２は、偏差ΔＰａに対して所定のゲインＫｐを掛け、比例演算を行う。積分演算部２３は、偏差ΔＰａに対して所定のゲインＫｉを掛け、積分演算を行う。微分演算部２４は、偏差ΔＰａに対して所定のゲインＫｄを掛け、微分演算を行う。加算器２５は、各演算部２２～２４の出力を足し合わせて操作電流値（ベース値）Ｉｍａを生成する。
　電流出力部２０は、所定のバイアス電流値Ｉｂａに操作電流値（後述する初期値加算部１９の出力）Ｉｍｃａを足し合わせた電流値を上側電流Ｉｍａ１として出力し、所定のバイアス電流値Ｉｂａから操作電流値Ｉｍｃａを差し引いた電流値を下側電流Ｉｍａ２として出力する。このようにして、電流出力部２０は、１つの操作電流値Ｉｍｃａから上側電磁石１１に流す上側電流Ｉｍａ１および下側電磁石１２に流す下側電流Ｉｍａ２を生成する。
　ＰＩＤ制御部１８から出力される操作電流値Ｉｍａは、初期値加算部１９に入力される。初期値加算部１９は、浮上開始時において、ＰＩＤ制御部１８の出力（操作電流値Ｉｍａ）に初期値Ｉｉｎを加算し、浮上開始時における補正後の操作電流値Ｉｍｃａを生成する。図３は、実施の形態１における浮上開始時の位置指令値の時間的変化を示す位置指令値波形、操作電流値の時間的変化を示す操作電流値波形、およびロータ位置の時間的変化を示すロータ位置波形を示すグラフである。また、図８は、比較例における浮上開始時の位置指令値波形、操作電流値波形、およびロータ位置波形を示すグラフである。何れの図においても、グラフ（ａ）は、位置指令値波形を示し、グラフ（ｂ）は、操作電流値波形を示し、グラフ（ｃ）は、ロータ位置波形を示す。なお、図３および図８においては、第１磁気軸受制御装置３ａにおける各値のグラフを示す。
　本実施の形態における位置指令値Ｐｃａおよび比較例における位置指令値Ｐｃａは、同じ波形を有している。すなわち、位置指令値Ｐｃａは、時刻ｔ１に第１磁気軸受機構７ａの電磁石対１０ａに電流を流すことにより、ロータ５が浮上を開始し、時刻ｔ２に第１磁気軸受機構７ａ側におけるロータ５の浮上が完了する（所定の目標位置Ｐｔに到達する）ような波形を有している。このため、位置指令値Ｐｃａは、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間、ランプ状に上昇する（時間経過に伴って線形に上昇する）。時刻ｔ１における位置指令値Ｐｃａは０である。
　この場合、図８に示すように、従来の構成では、時刻ｔ１からランプ状に上昇する位置指令値Ｐｃａに応じて生成される操作電流値Ｉｍａが、０から徐々に上昇する。このため、図８のグラフ（ｃ）に示されるように、実際のロータ位置は、しばらくの間（期間ｔｘ）、下側補助軸受１６上で振動したり、完全に浮上せず下側補助軸受１６に再衝突したりする。
　これに対し、本実施の形態によれば、図３に示すように、ロータ５の浮上開始時の時刻ｔ１において、位置指令値Ｐｃａが０であるにもかかわらず、操作電流値Ｉｍｃａとして０より大きい所定の初期値Ｉｉｎが出力される。したがって、操作電流が急峻に立ち上がり（増大し）、ロータ５が補助軸受１３ａ（下側軸受１６）から離れるために必要な電磁気力が生じる。このため、ロータ５が迅速に浮上し、図３のグラフ（ｃ）に示されるように、実際のロータ位置Ｐａも、位置指令値Ｐｃａに追従してランプ状に上昇する。このように、本実施の形態によれば、ロータ５の浮上開始時において、ロータ５が補助軸受１３ａ，１３ｂ上で振動したり、離間および接触を繰り返したりすることを抑制することができる。
　特に、本実施の形態では、ロータ５の浮上開始時において、ＰＩＤ制御部１８により生成された操作電流値Ｉｍａに初期値Ｉｉｎが加算される。これにより、既存の磁気軸受制御装置における操作電流値Ｉｍａの出力に初期値Ｉｉｎを加算する演算を行うだけで、ロータ５が補助軸受１３ａから離れるために必要な電磁気力を生じる電流（操作電流値Ｉｍｃａ）が直接的に急峻に立ち上がる。したがって、位置指令値Ｐｃａを変更することなく、ロータ５が補助軸受１３ａから離れるために必要な電流が急峻に立ち上がるような操作電流値Ｉｍｃａを容易に生成することができる。
　本実施の形態において、第２磁気軸受制御装置３ｂは、第１磁気軸受機構７ａ側においてロータ５が目標位置Ｐｔに浮上してから第２磁気軸受機構７ｂ側におけるロータ５の浮上を開始するように第２磁気軸受機構７ｂを制御する。図３および図８の例では、時刻ｔ３に第２磁気軸受機構７ｂ側におけるロータ５の浮上を開始している（電磁石対１０ｂに電流を流している）。このような場合においても、第２磁気軸受制御装置３ｂは、第１磁気軸受制御装置３ａと同様に、ＰＩＤ制御部１８により生成された操作電流値Ｉｍａに初期値Ｉｉｎを加算する制御を行う。
　従来の構成では、第２磁気軸受機構７ｂ側においても第１磁気軸受機構７ａ側の振る舞いと同様に、ロータ５の浮上制御開始時にロータ５が補助軸受１３ｂ上で振動する等によりロータ５全体が振動する。図８のグラフ（ｃ）において、時刻ｔ３以降にグラフが振動しているのは、第２磁気軸受機構７ｂにおけるロータ５の振動が第１磁気軸受機構７ａ側にも伝わって影響を及ぼしていることを示している。これに伴い、第１磁気軸受制御装置３ａから出力される操作電流値Ｉｍａも第１磁気軸受機構７ａ側におけるロータ５の位置を目標位置に保持しようとして大きく上下に振れる結果となっている。
　これに対し、本実施の形態によれば、第２磁気軸受制御装置３ｂの操作電流生成部１７から出力される操作電流値Ｉｍｃａも位置指令値Ｐｃａが０であるにもかかわらず、操作電流値Ｉｍｃａとして０より大きい所定の初期値Ｉｉｎが出力される。したがって、ロータ５が補助軸受１３ｂから離れるために必要な電磁気力を生じる電流が急峻に立ち上がる。このため、実際のロータ位置Ｐｂも、位置指令値Ｐｃｂに追従してランプ状に上昇する。したがって、図３のグラフ（ｃ）に示すように、時刻ｔ３において第２磁気軸受機構７ｂが浮上を開始した際に、第１磁気軸受機構７ａ側におけるロータ位置Ｐａの変動が抑制されている。また、図３のグラフ（ｂ）に示すように、第１磁気軸受制御装置３ａから出力される操作電流値Ｉｍｃａもほとんど変化しない。これにより、ロータ５の浮上開始時におけるロータ位置制御を高精度に行うことができ、ロータ５の損傷の発生を防止することができる。
　［実施の形態２］
　次に、本発明の実施の形態２について説明する。図４は、本発明の実施の形態２に係る磁気軸受制御装置の操作電流生成部における制御ブロックを示す図である。本実施の形態において、実施の形態１と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。本実施の形態における磁気軸受制御装置３Ｂが実施の形態１と異なる点は、操作電流生成部１７Ｂが、浮上開始時においてランプ入力波形にステップ入力波形が重ね合わされた波形を有する位置指令値を用いて操作電流値を生成するように構成されることである。
　より具体的には、操作電流生成部１７Ｂは、浮上開始時において、ランプ状の位置指令値Ｐｃａにステップ状の初期値Ｐｉｎを加算し、浮上開始時における補正後の位置指令値Ｐｃｃａを生成する初期値加算部１９Ｂを備えている。本実施の形態において、初期値加算部１９Ｂは、位置指令値Ｐｃａに初期値Ｐｉｎを加えた値に、所定のゲインを掛けたものを補正後の位置指令値Ｐｃｃａとして出力している。これにより、補正後の位置指令値Ｐｃｃａにおいて目標位置Ｐｔに対応する位置指令値の大きさが、元の位置指令値Ｐｃａと同じになるように調整される。その他の構成は、図１に示す磁気浮上モータシステム１と同様に構成される。
　図５は、実施の形態２における浮上開始時の位置指令値波形、操作電流値波形、およびロータ位置波形を示すグラフである。図５のグラフ（ａ）は、補正後の位置指令値Ｐｃｃａの波形を示す。補正前の位置指令値Ｐｃａの波形は、図３のグラフ（ａ）と同じ波形である。
　図５のグラフ（ａ）に示すように、補正後の位置指令値Ｐｃｃａは、時刻ｔ１において初期値成分Ｐｉｎ’（初期値加算部１９Ｂに入力されるステップ状の初期値Ｐｉｎに対してゲイン処理された値）が加えられている。これにより、図５のグラフ（ｂ）に示すように、時刻ｔ１から操作電流値Ｉｍａは、急峻に立ち上がり、図３のグラフ（ｂ）における操作電流値の初期値Ｉｉｎとほぼ同じ値となる。この結果、図５のグラフ（ｃ）に示すように、ロータ位置Ｐａが時刻ｔ１直後から立ち上がる（ロータ５が時刻ｔ１直後から浮上する）。
　このように、本実施の形態によれば、ロータ５の浮上開始時において、補正後の位置指令値Ｐｃｃａがステップ状に立ち上がるため、結果として生成される操作電流値Ｉｍａが間接的に急峻に立ち上がる。したがって、ロータ５が補助軸受１３ａ，１３ｂの下側補助軸受１６から離れるために必要な電磁気力が生じる電流が急峻に立ち上がるような操作電流値Ｉｍａを、位置指令値Ｐｃａに初期値Ｐｉｎを加えて補正後の位置指令値Ｐｃｃａに変更するだけで容易に生成することができる。
　［変形例］
　以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更、修正が可能である。
　例えば、操作電流値Ｉｍａ，ＩｍｂまたはＩｍｃａ，Ｉｍｃｂの生成態様は、ロータ５の浮上開始時において、操作電流値Ｉｍａ，Ｉｍｂに０より大きい所定の初期値を与える限り、上記実施の形態に限定されない。なお、「０より大きい」とは、電磁石対１０ａ，１０ｂに流れる電流においてロータ５が浮上する方向の操作電流値の大きさが０からランプ状に増大する操作電流値では取り得ない有意の値であることを意味し、操作電流値Ｉｍａ，ＩｍｂまたはＩｍｃａ，Ｉｍｃｂ自体が正の値であることに限られず、負の値である場合も含まれ得る。
　また、上記実施の形態においては、第１磁気軸受制御装置３ａにより第１磁気軸受機構７ａ側におけるロータ５の浮上制御を行った後、第２磁気軸受制御装置３ｂにより第２磁気軸受機構７ｂ側におけるロータ５の浮上制御を行う態様を例示したが、第１磁気軸受機構７ａおよび第２磁気軸受機構７ｂの双方に対して同時にロータ５の浮上制御を開始してもよい。この場合、磁気軸受制御装置３は、第１磁気軸受制御装置３ａのみで構成されてもよい。すなわち、第１磁気軸受制御装置３ａから出力される上側電流Ｉｍａ１および下側電流Ｉｍａ２が電磁石対１０ａ，１０ｂの双方（における上側電磁石１１および下側電磁石１２）に流れるように構成されてもよい。
　また、上記実施の形態においては、一の操作電流値Ｉｍｃａ，Ｉｍａ，Ｉｍｃｂ，Ｉｍｂから上側電流Ｉｍａ１，Ｉｍｂ１および下側電流Ｉｍａ２，Ｉｍｂ２を生成する態様について説明した。これに代えて、上側電流Ｉｍａ１，Ｉｍｂ１のための操作電流値と、下側電流Ｉｍａ２，Ｉｍｂ２のための操作電流値とを、それぞれ個別に生成してもよい。
　また、上記実施の形態１において、初期値加算部１９は、浮上開始時において、ＰＩＤ制御部１８の出力（操作電流値Ｉｍａ）に初期値Ｉｉｎを加算し、浮上開始時における補正後の操作電流値Ｉｍｃａを生成する態様について説明した。これに代えて、初期値加算部１９は、ＰＩＤ制御部１８において演算部２２～２４の出力を加算器２５に加算する前に、例えば積分演算部２３の出力に、初期値Ｉｉｎを加算するように構成してもよい。すなわち、初期値加算部１９は、位置指令値Ｐｃａとロータ位置Ｐａとの偏差ΔＰａに基づく値（少なくとも積分演算部２３の出力および操作電流値Ｉｍａを含む）に初期値Ｉｉｎを加算するように構成されていればよい。
　さらに、ＰＩＤ制御部１８の積分器２３の初期値として０より大きい所定の初期値が設定されていてもよい。図６は、本発明の実施の形態の変形例に係る磁気軸受制御装置の操作電流生成部における制御ブロックを示す図である。図６に示す磁気軸受制御装置３Ｃの操作電流生成部１７Ｃは、実施の形態１における初期値加算部１９（図２）に代えて、ＰＩＤ制御部１８Ｃの積分器２３に初期値Ｃｉを与える初期値設定部２６が設けられている。この場合、ロータ５の浮上制御開始時の積分器２３の出力が位置指令値Ｐｃａとロータ位置Ｐａとの偏差ΔＰａにかかわらず当該初期値となる。
　また、上記実施の形態２において、操作電流生成部１７Ｂの初期値加算部１９Ｂが、浮上開始時において、ランプ状の位置指令値Ｐｃａにステップ状の初期値Ｐｉｎを加算し、浮上開始時における補正後の位置指令値Ｐｃｃａを生成する態様について説明した。これに代えて、位置指令値Ｐｃａ，Ｐｃｂ自体がランプ入力波形にステップ入力波形が重ね合わされた波形として各磁気軸受制御装置３ａ，３ｂに入力されるように構成されてもよい。
　また、上記実施の形態においては、操作電流生成部１７，１７ＢがＰＩＤ制御部１８を有する例について説明したが、ＰＩＤ制御部１８の代わりに、ＰＩ制御を行うＰＩ制御部または比例制御を行う比例制御部を有していてもよい。
　また、上記実施の形態においては、ロータ５の回転軸４が水平方向に伸び、一対の電磁石１１，１２が回転軸４の上下方向にそれぞれ配置される構成に基づいて説明したが、ロータ５の回転軸４の伸長方向は、水平方向以外であってもよい。例えば、図７に示すように、ロータ５の回転軸４が鉛直方向に伸び、ロータ５が回転軸４の方向に浮上する軸浮上モータ２Ｂについても、本制御態様を適用可能である。図７の例において、一対の電磁石１１Ｂ，１２Ｂは、回転軸４に設けられた円板状の軸受対応部９の軸方向下方を向く第１面側（電磁石１１Ｂ）と軸受対応部９の軸方向上方を向く第２面側（電磁石１２Ｂ）とに設けられる。なお、図７の例では、軸受対応部９、一対の電磁石１１Ｂ，１２Ｂ、補助軸受１５，１６は、ロータ本体８の下方にのみ設けられ、ロータ位置検出器１４は、ロータ本体８の上方にのみ設けられる例を示しているが、図１の構成と同様に、ロータ本体８を挟んで両側にこれらの構成が設けられてもよい。
　このように、ロータの浮上方向にかかわらず、ロータを電磁気力により浮上させる一対の電磁石と、ロータの停止時にロータの回転軸を支持する補助軸受と、ロータの浮上方向位置を検出するロータ位置検出器と、を備えた磁気浮上モータであれば、本制御態様を適用可能である。
　本発明は、ロータの浮上開始時において、ロータが補助軸受上で振動したり、離間および接触を繰り返したりすることを抑制することができる磁気軸受制御装置および磁気軸受制御方法を提供するために有用である。
２　磁気浮上モータ
３，３ａ，３ｂ，３Ｂ　磁気軸受制御装置
４　回転軸
５　ロータ
１１，１２　一対の電磁石
１３ａ，１３ｂ　補助軸受
１４ａ，１４ｂ　ロータ位置検出器
１７　操作電流生成部
１８　ＰＩＤ制御部
１９　初期値加算部

Claims (5)

  1. 　ロータと、前記ロータを電磁気力により浮上させる一対の電磁石と、前記ロータの非浮上時に前記ロータの回転軸を支持する補助軸受と、前記ロータの浮上方向位置を検出するロータ位置検出器と、を備えた磁気浮上モータの磁気軸受制御装置であって、
    　位置指令値と前記ロータ位置検出器で検出されたロータ位置との偏差に応じた操作電流値を生成する操作電流生成部を備え、
    　前記操作電流生成部は、前記ロータの前記回転軸が前記補助軸受に支持された状態から前記ロータを所定の目標位置に位置させるための浮上開始時において、前記操作電流値に０より大きい所定の初期値を与えるように構成される、磁気軸受制御装置。
  2. 　前記操作電流生成部は、前記位置指令値と前記ロータ位置との前記偏差に基づく値に前記初期値を加算する初期値加算部を有するように構成される、請求項１に記載の磁気軸受制御装置。
  3. 　前記操作電流生成部は、前記位置指令値と前記ロータ位置との前記偏差を積分する積分器を備え、
    　前記積分器の初期値として０より大きい前記所定の初期値が設定される、請求項１に記載の磁気軸受制御装置。
  4. 　前記操作電流生成部は、前記浮上開始時においてランプ入力波形にステップ入力波形が重ね合わされた波形を有する前記位置指令値を用いて前記操作電流値を生成するように構成される、請求項１に記載の磁気軸受制御装置。
  5. 　ロータと、前記ロータを電磁気力により浮上させる一対の電磁石と、前記ロータの非浮上時に前記ロータの回転軸を支持する補助軸受と、前記ロータの浮上方向位置を検出するロータ位置検出器と、を備えた磁気浮上モータの磁気軸受制御方法であって、
    　位置指令値と前記ロータ位置検出器で検出されたロータ位置との偏差に応じた操作電流値を生成するステップを含み、
    　前記ロータの前記回転軸が前記補助軸受に支持された状態から前記ロータを所定の目標位置に位置させるための浮上開始時において、前記操作電流値に０より大きい所定の初期値を与える、磁気軸受制御方法。
     
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