JP2000262079A - 磁気浮上装置 - Google Patents
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- Combustion & Propulsion (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 磁気浮上装置を特殊な構造としたり、特殊な
加工を施すことなく、且つ特別なメンテナンスを必要と
せず、制御対象体の温度を検出できる、装置の安全な運
転を確保できる磁気浮上装置を提供すること。 【解決手段】 相対向して配置された一対の電磁石１
１、１３と、該一対の電磁石１１、１３の間に配置され
た制御対象体１５と、相対向して配置され該制御対象体
１５の位置変位を検出する位置変位検出センサ１２、１
４を具備し、該位置変位検出センサ１２、１４の検出信
号を位相補償及びゲイン調整する制御回路部２０に入力
し、該制御回路部２０からの制御出力で、一対の電磁石
１１、１３の磁気吸引力或いは磁気反発力を制御し、制
御対象体１５を該一対の電磁石１１、１３間の任意の位
置に非接触で浮上支持制御する磁気浮上装置において、
位置変位検出センサ１２、１４の検出信号により、制御
対象体１５の外形寸法を検出し該制御対象体の温度を検
出する温度演算回路部３０を設けた。
加工を施すことなく、且つ特別なメンテナンスを必要と
せず、制御対象体の温度を検出できる、装置の安全な運
転を確保できる磁気浮上装置を提供すること。 【解決手段】 相対向して配置された一対の電磁石１
１、１３と、該一対の電磁石１１、１３の間に配置され
た制御対象体１５と、相対向して配置され該制御対象体
１５の位置変位を検出する位置変位検出センサ１２、１
４を具備し、該位置変位検出センサ１２、１４の検出信
号を位相補償及びゲイン調整する制御回路部２０に入力
し、該制御回路部２０からの制御出力で、一対の電磁石
１１、１３の磁気吸引力或いは磁気反発力を制御し、制
御対象体１５を該一対の電磁石１１、１３間の任意の位
置に非接触で浮上支持制御する磁気浮上装置において、
位置変位検出センサ１２、１４の検出信号により、制御
対象体１５の外形寸法を検出し該制御対象体の温度を検
出する温度演算回路部３０を設けた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は磁化可能な制御対象
体を電磁石により発生する磁力の磁気吸引力或いは磁気
反発力を利用し、任意の位置に非接触で浮上支持制御す
る磁気浮上装置に関するものである。
体を電磁石により発生する磁力の磁気吸引力或いは磁気
反発力を利用し、任意の位置に非接触で浮上支持制御す
る磁気浮上装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１はこの種の磁気浮上装置の概略構成
を示す図であり、図２は磁気浮上装置の浮上支持制御を
行う制御装置の回路構成を示す図である。図示するよう
に、磁気浮上装置は、相対向して配置された一対の電磁
石１１、１３と、該一対の電磁石の間に配置された磁化
可能な制御対象体１５と、相対向して配置され該制御対
象体１５の位置変位を検出する位置変位検出センサ１
２、１４を具備する。
を示す図であり、図２は磁気浮上装置の浮上支持制御を
行う制御装置の回路構成を示す図である。図示するよう
に、磁気浮上装置は、相対向して配置された一対の電磁
石１１、１３と、該一対の電磁石の間に配置された磁化
可能な制御対象体１５と、相対向して配置され該制御対
象体１５の位置変位を検出する位置変位検出センサ１
２、１４を具備する。
【０００３】位置変位検出センサ１２、１４の検出信号
を位相補償及びゲイン調整する制御回路部２０に入力
し、制御回路部２０からの制御出力で、一対の電磁石１
１、１３の磁気吸引力或いは磁気反発力を制御し、制御
対象体１５を該一対の電磁石１１、１３の間の任意の位
置に非接触で浮上支持制御する。
を位相補償及びゲイン調整する制御回路部２０に入力
し、制御回路部２０からの制御出力で、一対の電磁石１
１、１３の磁気吸引力或いは磁気反発力を制御し、制御
対象体１５を該一対の電磁石１１、１３の間の任意の位
置に非接触で浮上支持制御する。
【０００４】制御回路部２０は負荷抵抗２１、２２、セ
ンサ信号処理回路部２３、オフセット調整回路部２４、
位相補償回路部２５、ゲイン調整回路部２６、メインア
ンプ部２７及び閾値出力部２８を具備し、位置変位検出
センサ１２、１４の検出信号を負荷抵抗２１、２２、セ
ンサ信号処理回路部２３及びオフセット調整回部路２４
を通して位相補償回路部２５及びゲイン調整回路部２６
に導き位相補償及びゲイン調整してメインアンプ部２７
を通して電磁石１１、１３にフィードバックしている。
ンサ信号処理回路部２３、オフセット調整回路部２４、
位相補償回路部２５、ゲイン調整回路部２６、メインア
ンプ部２７及び閾値出力部２８を具備し、位置変位検出
センサ１２、１４の検出信号を負荷抵抗２１、２２、セ
ンサ信号処理回路部２３及びオフセット調整回部路２４
を通して位相補償回路部２５及びゲイン調整回路部２６
に導き位相補償及びゲイン調整してメインアンプ部２７
を通して電磁石１１、１３にフィードバックしている。
【０００５】上記のような閉ループ制御を用いた磁気浮
上装置において、一対の電磁石１１、１３の磁気吸引力
或いは磁気反発力により浮上支持された制御対象体１５
は磁気浮上制御を実施している間、常に電磁石１１、１
３により、或いは図示しない回転駆動用電磁石等の強力
な電磁力を受けている。このため制御対象体１５には電
磁石１１、１３より受けた電磁力を打ち消す向きの二次
電流が発生し、該二次電流と制御対象体１５自身の電気
抵抗によって二次損失熱が発生する。
上装置において、一対の電磁石１１、１３の磁気吸引力
或いは磁気反発力により浮上支持された制御対象体１５
は磁気浮上制御を実施している間、常に電磁石１１、１
３により、或いは図示しない回転駆動用電磁石等の強力
な電磁力を受けている。このため制御対象体１５には電
磁石１１、１３より受けた電磁力を打ち消す向きの二次
電流が発生し、該二次電流と制御対象体１５自身の電気
抵抗によって二次損失熱が発生する。
【０００６】上記磁気浮上装置は磁気軸受装置として利
用されるが、制御対象体１５に発生した二次損失熱は、
磁気浮上装置の構造上、制御対象体１５が非接触の状態
でのみ発生するため、熱伝導による放熱・冷却を行うこ
とが困難である。特に、真空雰囲気等で使用される磁気
軸受装置の場合、制御対象体１５とこれを囲む電磁石１
１、１３の間には気体等の熱伝導可能な物質は特に少な
いため、制御対象体１５が熱伝導により冷却される量は
ごく僅かで、長時間の運転や磁気軸受装置の周囲環境か
ら受ける輻射熱等によって制御対象体１５自身が異常に
温度上昇した場合等装置外部へ放熱することが困難であ
る。
用されるが、制御対象体１５に発生した二次損失熱は、
磁気浮上装置の構造上、制御対象体１５が非接触の状態
でのみ発生するため、熱伝導による放熱・冷却を行うこ
とが困難である。特に、真空雰囲気等で使用される磁気
軸受装置の場合、制御対象体１５とこれを囲む電磁石１
１、１３の間には気体等の熱伝導可能な物質は特に少な
いため、制御対象体１５が熱伝導により冷却される量は
ごく僅かで、長時間の運転や磁気軸受装置の周囲環境か
ら受ける輻射熱等によって制御対象体１５自身が異常に
温度上昇した場合等装置外部へ放熱することが困難であ
る。
【０００７】上記のように制御対象体１５自身の温度が
異常に上昇した場合、制御対象体１５を構成する各部品
の塑性変形や脆性破壊発生の原因となり、装置として致
命的な故障の原因となってしまう。
異常に上昇した場合、制御対象体１５を構成する各部品
の塑性変形や脆性破壊発生の原因となり、装置として致
命的な故障の原因となってしまう。
【０００８】このような故障を未然に防ぐため、制御対
象体１５の温度を計測し、制御対象体１５の温度を監視
することによって制御対象体１５を構成する各部品が安
全に使用できる温度範囲内で磁気浮上装置が運転される
ような保護手段が開発されている。従来、この種の保護
手段としては、放射温度計などの光学的な手段によって
制御対象体１５の温度を測定し、測定温度が所定の温度
以上となったら磁気浮上装置の制御装置を停止する手段
がある。
象体１５の温度を計測し、制御対象体１５の温度を監視
することによって制御対象体１５を構成する各部品が安
全に使用できる温度範囲内で磁気浮上装置が運転される
ような保護手段が開発されている。従来、この種の保護
手段としては、放射温度計などの光学的な手段によって
制御対象体１５の温度を測定し、測定温度が所定の温度
以上となったら磁気浮上装置の制御装置を停止する手段
がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、制御対
象体１５の温度測定を放射温度計によって計測する場合
は、制御対象体１５から発せられる赤外線によって直接
検出する必要がある。しかしながら、制御対象体１５を
真空雰囲気やガス雰囲気中等外部より隔離する必要があ
る場合等、制御対象体１５から発せられる赤外線が透過
する計測窓を磁気浮上装置本体に設けたり、赤外線が外
部に漏れること無く装置内部を所定経路を経て放射温度
計測部に達するようにする必要がある。そのため、光フ
ァイバー等の赤外線抽出経路を設ける等、磁気浮上装置
に特殊な加工や、磁気浮上装置自体を特殊な構造とする
必要があり、製作の煩わしさやコスト低減に不利になる
という問題があった。
象体１５の温度測定を放射温度計によって計測する場合
は、制御対象体１５から発せられる赤外線によって直接
検出する必要がある。しかしながら、制御対象体１５を
真空雰囲気やガス雰囲気中等外部より隔離する必要があ
る場合等、制御対象体１５から発せられる赤外線が透過
する計測窓を磁気浮上装置本体に設けたり、赤外線が外
部に漏れること無く装置内部を所定経路を経て放射温度
計測部に達するようにする必要がある。そのため、光フ
ァイバー等の赤外線抽出経路を設ける等、磁気浮上装置
に特殊な加工や、磁気浮上装置自体を特殊な構造とする
必要があり、製作の煩わしさやコスト低減に不利になる
という問題があった。
【００１０】更に、光学的な手法で制御対象体１５の温
度を測定する場合は、赤外線を透過し磁気浮上装置の外
部に設けた放射温度計の検出部に達するまでの経路で、
計測窓の汚れや光ファイバーの経時変化による透過率の
変化が発生した場合、制御対象の温度を正確に検出する
ことができなくなり、放射温度計の再調整や、赤外線の
透過経路となっている部分を交換する等のメンテナンス
が必要となる。
度を測定する場合は、赤外線を透過し磁気浮上装置の外
部に設けた放射温度計の検出部に達するまでの経路で、
計測窓の汚れや光ファイバーの経時変化による透過率の
変化が発生した場合、制御対象の温度を正確に検出する
ことができなくなり、放射温度計の再調整や、赤外線の
透過経路となっている部分を交換する等のメンテナンス
が必要となる。
【００１１】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、磁気浮上装置を特殊な構造としたり、磁気浮上装置
に特殊な加工を施すことなく、且つ特別なメンテナンス
を必要とせず、制御対象体の温度を検出でき、装置の安
全な運転を確保できる磁気浮上装置を提供することを目
的とする。
で、磁気浮上装置を特殊な構造としたり、磁気浮上装置
に特殊な加工を施すことなく、且つ特別なメンテナンス
を必要とせず、制御対象体の温度を検出でき、装置の安
全な運転を確保できる磁気浮上装置を提供することを目
的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１に記載の発明は、相対向して配置された一対の
電磁石と、該一対の電磁石の間に配置された磁化可能な
制御対象体と、相対向して配置され該制御対象体の位置
変位を検出する位置変位検出センサを具備し、該位置変
位検出センサの検出信号を位相補償及びゲイン調整する
制御回路に入力し、該制御回路からの制御出力で、一対
の電磁石の磁気吸引力或いは磁気反発力を制御し、制御
対象体を該一対の電磁石間の任意の位置に非接触で浮上
支持制御する磁気浮上装置において、位置変位検出セン
サの検出信号により、制御対象体の外形寸法を検出し該
制御対象体の温度を検出する温度演算回路を設けたこと
を特徴とする。
請求項１に記載の発明は、相対向して配置された一対の
電磁石と、該一対の電磁石の間に配置された磁化可能な
制御対象体と、相対向して配置され該制御対象体の位置
変位を検出する位置変位検出センサを具備し、該位置変
位検出センサの検出信号を位相補償及びゲイン調整する
制御回路に入力し、該制御回路からの制御出力で、一対
の電磁石の磁気吸引力或いは磁気反発力を制御し、制御
対象体を該一対の電磁石間の任意の位置に非接触で浮上
支持制御する磁気浮上装置において、位置変位検出セン
サの検出信号により、制御対象体の外形寸法を検出し該
制御対象体の温度を検出する温度演算回路を設けたこと
を特徴とする。
【００１３】制御対象体を構成する物体は所定の線膨張
係数を有しているから、温度が上昇するとその体積は増
大し、制御対象体と位置変位検出センサとの間の間隙が
小さくなるから、それが位置変位検出センサの出力とし
て現れる。上記温度演算回路は、この位置変位検出セン
サの出力から制御対象体の温度を検出する。
係数を有しているから、温度が上昇するとその体積は増
大し、制御対象体と位置変位検出センサとの間の間隙が
小さくなるから、それが位置変位検出センサの出力とし
て現れる。上記温度演算回路は、この位置変位検出セン
サの出力から制御対象体の温度を検出する。
【００１４】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の磁気浮上装置において、温度演算回路は制御回路にて
処理する磁気浮上制御系とは別系の変位検出回路系とし
て設け、該磁気浮上制御系に何等の影響を及ぼすことな
く制御対象体と位置変位検出センサの間の隙間寸法を検
出し、該隙間寸法の変動により制御対象体の温度を検出
することを特徴とする磁気浮上装置。
の磁気浮上装置において、温度演算回路は制御回路にて
処理する磁気浮上制御系とは別系の変位検出回路系とし
て設け、該磁気浮上制御系に何等の影響を及ぼすことな
く制御対象体と位置変位検出センサの間の隙間寸法を検
出し、該隙間寸法の変動により制御対象体の温度を検出
することを特徴とする磁気浮上装置。
【００１５】上記のように、温度演算回路は制御回路に
て処理する磁気浮上制御系とは別系の変位検出回路系と
して設けることにより、位置変位検出センサの出力を分
岐して温度演算回路に入力しても、磁気浮上制御系に影
響を与えることなく、制御対象体の温度を検出できる。
て処理する磁気浮上制御系とは別系の変位検出回路系と
して設けることにより、位置変位検出センサの出力を分
岐して温度演算回路に入力しても、磁気浮上制御系に影
響を与えることなく、制御対象体の温度を検出できる。
【００１６】請求項３に記載の発明は、請求項１又は２
に記載の磁気浮上装置において、温度演算回路で検出さ
れた制御対象体の温度が所定の温度以上になった場合、
外部への警報及び／又は当該磁気浮上装置の磁気浮上制
御を停止させる保護回路を設けたことを特徴とする。
に記載の磁気浮上装置において、温度演算回路で検出さ
れた制御対象体の温度が所定の温度以上になった場合、
外部への警報及び／又は当該磁気浮上装置の磁気浮上制
御を停止させる保護回路を設けたことを特徴とする。
【００１７】上記のように保護回路を設けることによ
り、制御対象体の温度が異常に上昇し、該制御対象体を
構成する各部品の塑性変形や脆性破壊が発生する前に、
外部へ警報を発したり、当該磁気浮上装置の磁気浮上制
御を停止できるから、装置として致命的な故障の原因を
除去することができる。
り、制御対象体の温度が異常に上昇し、該制御対象体を
構成する各部品の塑性変形や脆性破壊が発生する前に、
外部へ警報を発したり、当該磁気浮上装置の磁気浮上制
御を停止できるから、装置として致命的な故障の原因を
除去することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例を図
面に基づいて説明する。図３は本発明に係る磁気浮上装
置の制御装置の構成を示す図である。図３において、図
１及び図２と同一符号を付した部分は同一又は相当部分
を示す。また、他の図面においても同様とする。位置変
位検出センサ１２、１４の検出信号を位相補償及びゲイ
ン調整する制御回路部２０に入力し、制御回路部２０か
らの制御出力で、一対の電磁石１１、１３の磁気吸引力
或いは磁気反発力を制御し、制御対象体１５を該一対の
電磁石１１、１３の間の任意の位置に非接触で浮上支持
制御する点は、図２の制御装置と同一である。
面に基づいて説明する。図３は本発明に係る磁気浮上装
置の制御装置の構成を示す図である。図３において、図
１及び図２と同一符号を付した部分は同一又は相当部分
を示す。また、他の図面においても同様とする。位置変
位検出センサ１２、１４の検出信号を位相補償及びゲイ
ン調整する制御回路部２０に入力し、制御回路部２０か
らの制御出力で、一対の電磁石１１、１３の磁気吸引力
或いは磁気反発力を制御し、制御対象体１５を該一対の
電磁石１１、１３の間の任意の位置に非接触で浮上支持
制御する点は、図２の制御装置と同一である。
【００１９】図３の制御装置が図２の制御装置と相違す
る点は、温度演算回路部３０を設け、位置変位検出セン
サ１２、１４の検出信号を分岐して該温度演算回路部３
０に導き、制御対象体１５の温度を非接触で検出するよ
うにした点と、温度演算回路部３０で検出された制御対
象体１５の温度が所定の温度値以上となった場合、外部
へ警報を発したり、浮上支持制御を停止する保護回路部
７０を設けた点である。温度演算回路部３０はプリアン
プ部３１、３２及び信号処理部３３で構成される。該信
号処理部３３は図４に示すように、加減算回路部３３−
１、係数演算部３３−２、初期値設定部３３−３及びア
ンプ部３３−４で構成される。
る点は、温度演算回路部３０を設け、位置変位検出セン
サ１２、１４の検出信号を分岐して該温度演算回路部３
０に導き、制御対象体１５の温度を非接触で検出するよ
うにした点と、温度演算回路部３０で検出された制御対
象体１５の温度が所定の温度値以上となった場合、外部
へ警報を発したり、浮上支持制御を停止する保護回路部
７０を設けた点である。温度演算回路部３０はプリアン
プ部３１、３２及び信号処理部３３で構成される。該信
号処理部３３は図４に示すように、加減算回路部３３−
１、係数演算部３３−２、初期値設定部３３−３及びア
ンプ部３３−４で構成される。
【００２０】位置変位検出センサ１２、１４は、図１に
示すように一般的に制御対象体１５を中心として対向し
て配置され、該位置変位検出センサ１２、１４のそれぞ
れで検出された検出信号を合成することで検出特性を示
している。この互いに対向して配置された一対の位置変
位検出センサ１２、１４について、それぞれの検出信号
に注目して見ると、それぞれの位置変位検出センサ１
２、１４は制御対象体１５との距離を図５に示すような
特性で検出している。図５において、横軸は制御対象体
１５と位置変位検出センサ１２、１４の距離Ｌを示し、
縦軸は位置変位検出センサ１２、１４の出力信号を示
す。
示すように一般的に制御対象体１５を中心として対向し
て配置され、該位置変位検出センサ１２、１４のそれぞ
れで検出された検出信号を合成することで検出特性を示
している。この互いに対向して配置された一対の位置変
位検出センサ１２、１４について、それぞれの検出信号
に注目して見ると、それぞれの位置変位検出センサ１
２、１４は制御対象体１５との距離を図５に示すような
特性で検出している。図５において、横軸は制御対象体
１５と位置変位検出センサ１２、１４の距離Ｌを示し、
縦軸は位置変位検出センサ１２、１４の出力信号を示
す。
【００２１】磁気軸受等の磁気浮上装置は制御対象体１
５を対向に設置した位置変位検出センサ１２、１４から
みて、常に中心位置に位置するように制御が行われてい
る。そのため図６に示すように位置変位センサ１２、１
４のそれぞれからみた制御対象体１５までの距離Ｄ１、
Ｄ２が略等しくなるか、若しくは図７に示すように制御
対象体１５にかかる荷重と制御を行う電磁石１１、１３
の磁気吸引力或いは磁気反発力のバランスした位置の距
離Ｄ３、Ｄ４が略等しくなる。
５を対向に設置した位置変位検出センサ１２、１４から
みて、常に中心位置に位置するように制御が行われてい
る。そのため図６に示すように位置変位センサ１２、１
４のそれぞれからみた制御対象体１５までの距離Ｄ１、
Ｄ２が略等しくなるか、若しくは図７に示すように制御
対象体１５にかかる荷重と制御を行う電磁石１１、１３
の磁気吸引力或いは磁気反発力のバランスした位置の距
離Ｄ３、Ｄ４が略等しくなる。
【００２２】図５に示すように、位置変位検出センサ１
２の距離Ｄ１、Ｄ３の出力をＶＤ１、ＶＤ３とし、位置
変位検出センサ１４の距離Ｄ２、Ｄ４の出力をＶＤ２、
ＶＤ４とすると、個々の位置変位検出センサ１２、１４
から制御対象体１５間の隙間を示す信号の合計は、 ２×ＶＤ１＝ＶＤ３＋ＶＤ４ （ＶＤ１＝ＶＤ２）・・・・・（１） となり、この式（１）は位置変位検出センサ１２、１４
の間で制御対象体１５が移動するいかなる場合も等しく
なる。
２の距離Ｄ１、Ｄ３の出力をＶＤ１、ＶＤ３とし、位置
変位検出センサ１４の距離Ｄ２、Ｄ４の出力をＶＤ２、
ＶＤ４とすると、個々の位置変位検出センサ１２、１４
から制御対象体１５間の隙間を示す信号の合計は、 ２×ＶＤ１＝ＶＤ３＋ＶＤ４ （ＶＤ１＝ＶＤ２）・・・・・（１） となり、この式（１）は位置変位検出センサ１２、１４
の間で制御対象体１５が移動するいかなる場合も等しく
なる。
【００２３】ここで、制御対象体１５自身が何らかの要
因で高温になった場合、図９に示すように制御対象体１
５を構成する機構部品の熱膨張により制御対象体１５の
外形寸法が増加する。その結果、位置変位検出センサ１
２、１４と制御対象体１５の間のそれぞれの隙間Ｄ５、
Ｄ６は元々の隙間Ｄ１と比較して減少する。このため、
位置変位検出センサ１２、１４のそれぞれの出力信号は
図８のＶＤ５、ＶＤ６となり、位置変位検出センサ１
２、１４の出力の合計は式（１）の条件を逸脱し、 ２×ＶＤ１＜ＶＤ５＋ＶＤ６ （ＶＤ１＝ＶＤ２）・・・・・（２） となる。
因で高温になった場合、図９に示すように制御対象体１
５を構成する機構部品の熱膨張により制御対象体１５の
外形寸法が増加する。その結果、位置変位検出センサ１
２、１４と制御対象体１５の間のそれぞれの隙間Ｄ５、
Ｄ６は元々の隙間Ｄ１と比較して減少する。このため、
位置変位検出センサ１２、１４のそれぞれの出力信号は
図８のＶＤ５、ＶＤ６となり、位置変位検出センサ１
２、１４の出力の合計は式（１）の条件を逸脱し、 ２×ＶＤ１＜ＶＤ５＋ＶＤ６ （ＶＤ１＝ＶＤ２）・・・・・（２） となる。
【００２４】また、制御対象体１５が何らかの原因で低
温になった場合、図１０に示すように制御対象体１５を
構成する機構部品の低温収縮により制御対象体１５の外
形寸法が減少する。その結果、位置変位検出センサ１
２、１４と制御対象体１５の間のそれぞれの隙間Ｄ７、
Ｄ８は元々の隙間Ｄ１と比較して増大する。このため、
位置変位検出センサ１２、１４のそれぞれの出力信号は
図８のＶＤ７、ＶＤ８となり、位置変位検出センサ１
２、１４の出力の合計は式（１）の条件を逸脱し、 ２×ＶＤ１＞ＶＤ７＋ＶＤ８ （ＶＤ１＝ＶＤ２）・・・・・（３） となる。
温になった場合、図１０に示すように制御対象体１５を
構成する機構部品の低温収縮により制御対象体１５の外
形寸法が減少する。その結果、位置変位検出センサ１
２、１４と制御対象体１５の間のそれぞれの隙間Ｄ７、
Ｄ８は元々の隙間Ｄ１と比較して増大する。このため、
位置変位検出センサ１２、１４のそれぞれの出力信号は
図８のＶＤ７、ＶＤ８となり、位置変位検出センサ１
２、１４の出力の合計は式（１）の条件を逸脱し、 ２×ＶＤ１＞ＶＤ７＋ＶＤ８ （ＶＤ１＝ＶＤ２）・・・・・（３） となる。
【００２５】つまり、制御対象体１５自身の温度変化が
発生すると、元々磁気浮上制御に使用している位置変位
検出センサ１２、１４と制御対象体１５との隙間の大き
さに変化が生じるため、位置変位検出センサ１２、１４
の出力の合計が変化する。
発生すると、元々磁気浮上制御に使用している位置変位
検出センサ１２、１４と制御対象体１５との隙間の大き
さに変化が生じるため、位置変位検出センサ１２、１４
の出力の合計が変化する。
【００２６】この変化量を検出するため、図３に示すよ
うに制御装置に磁気浮上制御のための制御回路部２０と
は別に温度演算回路部３０を設けている。該温度演算回
路部３０の信号処理部３３は図４に示すように構成され
る。加減算回路部３３−１によって式（１）にある、位
置変位検出センサ１２、１４のそれぞれの出力ＶＤ３、
ＶＤ４を加算（ＶＤ３＋ＶＤ４）し、この加算値より初
期値設定部３３−３に予め設定した初期値（ＶＤ１＋Ｖ
Ｄ２）を減算し隙間変化量を演算する。
うに制御装置に磁気浮上制御のための制御回路部２０と
は別に温度演算回路部３０を設けている。該温度演算回
路部３０の信号処理部３３は図４に示すように構成され
る。加減算回路部３３−１によって式（１）にある、位
置変位検出センサ１２、１４のそれぞれの出力ＶＤ３、
ＶＤ４を加算（ＶＤ３＋ＶＤ４）し、この加算値より初
期値設定部３３−３に予め設定した初期値（ＶＤ１＋Ｖ
Ｄ２）を減算し隙間変化量を演算する。
【００２７】上記加減算回路部３３−１により求めた隙
間変化量から制御対象体１５の膨張率を演算し、更に図
１１に示すような、膨張率に対する材料温度変化量から
制御対象体１５の温度変化量を係数演算部３３−２にて
演算する。なお、図１１において、横軸は膨張率を示
し、縦軸は温度変化量を示す。
間変化量から制御対象体１５の膨張率を演算し、更に図
１１に示すような、膨張率に対する材料温度変化量から
制御対象体１５の温度変化量を係数演算部３３−２にて
演算する。なお、図１１において、横軸は膨張率を示
し、縦軸は温度変化量を示す。
【００２８】保護回路部７０は上記係数演算部３３−２
で算出した温度変化量から、制御対象体１５が構成され
ている機構部品の材料特性上磁気浮上装置の重大な損傷
を与えることが想定される所定の温度になった場合、磁
気浮上装置の外部へ保守を促す警報表示や、磁気浮上装
置の浮上制御自体を停止させる信号を発する。
で算出した温度変化量から、制御対象体１５が構成され
ている機構部品の材料特性上磁気浮上装置の重大な損傷
を与えることが想定される所定の温度になった場合、磁
気浮上装置の外部へ保守を促す警報表示や、磁気浮上装
置の浮上制御自体を停止させる信号を発する。
【００２９】なお、上記実施形態例では、保護機能につ
いて式（１）〜（３）に示す位置変位検出センサ１２、
１４のそれぞれの出力信号を加減算回路部３３−１で加
算処理しているが、位置変位検出センサ１２、１４のそ
れぞれの出力信号を減算回路により減算処理した場合も
同様の効果が得られることは当然である。
いて式（１）〜（３）に示す位置変位検出センサ１２、
１４のそれぞれの出力信号を加減算回路部３３−１で加
算処理しているが、位置変位検出センサ１２、１４のそ
れぞれの出力信号を減算回路により減算処理した場合も
同様の効果が得られることは当然である。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように各請求項に記載の発
明によれば下記のような優れた効果が得られる。
明によれば下記のような優れた効果が得られる。
【００３１】請求項１に記載の発明によれば、温度演算
回路を設け、該位置変位検出センサの検出信号により制
御対象体の温度を検出するので、磁気浮上装置を特殊な
構造としたり、磁気浮上装置に特殊な加工を施すことな
く、且つ特別なメンテナンスを必要とせず、常に制御対
象体の温度を検出でき、装置の安全な運転を確保でき
る。
回路を設け、該位置変位検出センサの検出信号により制
御対象体の温度を検出するので、磁気浮上装置を特殊な
構造としたり、磁気浮上装置に特殊な加工を施すことな
く、且つ特別なメンテナンスを必要とせず、常に制御対
象体の温度を検出でき、装置の安全な運転を確保でき
る。
【００３２】請求項２に記載の発明によれば、温度演算
回路を制御回路にて処理する磁気浮上制御系とは別系の
変位検出回路系として設けたので、位置変位検出センサ
の出力を分岐して温度演算回路に入力しても、磁気浮上
制御系に影響を与えることなく、制御対象体の温度を検
出できる。
回路を制御回路にて処理する磁気浮上制御系とは別系の
変位検出回路系として設けたので、位置変位検出センサ
の出力を分岐して温度演算回路に入力しても、磁気浮上
制御系に影響を与えることなく、制御対象体の温度を検
出できる。
【００３３】請求項３に記載の発明によれば、保護回路
を設け、温度演算回路で検出された制御対象体の温度が
所定の温度以上になったら、外部へ警報を発したり、当
該磁気浮上装置の磁気浮上制御を停止させるから、制御
対象体の温度が異常に上昇し、該制御対象体を構成する
各部品の塑性変形や脆性破壊が発生する前に、磁気浮上
装置の運転を停止できるから、装置として致命的な故障
の原因を除去することができる。
を設け、温度演算回路で検出された制御対象体の温度が
所定の温度以上になったら、外部へ警報を発したり、当
該磁気浮上装置の磁気浮上制御を停止させるから、制御
対象体の温度が異常に上昇し、該制御対象体を構成する
各部品の塑性変形や脆性破壊が発生する前に、磁気浮上
装置の運転を停止できるから、装置として致命的な故障
の原因を除去することができる。
【図１】磁気浮上装置の概略構成を示す図である。
【図２】従来の磁気浮上装置の浮上支持制御を行う制御
装置の回路構成を示す図である。
装置の回路構成を示す図である。
【図３】本発明の磁気浮上装置の浮上支持制御を行う制
御装置の回路構成を示す図である。
御装置の回路構成を示す図である。
【図４】本発明の磁気浮上装置の制御装置の温度演算回
路部の信号処理部の構成を示す図である。
路部の信号処理部の構成を示す図である。
【図５】磁気浮上装置の磁気浮上制御時における制御対
象体と位置変位検出センサの隙間距離と出力信号との関
係を示す図である。
象体と位置変位検出センサの隙間距離と出力信号との関
係を示す図である。
【図６】磁気浮上装置の磁気浮上制御時における制御対
象体と位置変位検出センサの関係を示す図である。
象体と位置変位検出センサの関係を示す図である。
【図７】磁気浮上装置の磁気浮上制御時における制御対
象体と位置変位検出センサの関係を示す図である。
象体と位置変位検出センサの関係を示す図である。
【図８】磁気浮上装置の磁気浮上制御時温度変化におけ
る制御対象体と位置変位検出センサの隙間距離と出力信
号の関係を示す図である。
る制御対象体と位置変位検出センサの隙間距離と出力信
号の関係を示す図である。
【図９】磁気浮上装置の磁気浮上制御時温度上昇におけ
る制御対象体と位置変位検出センサの関係を示す図であ
る。
る制御対象体と位置変位検出センサの関係を示す図であ
る。
【図１０】磁気浮上装置の磁気浮上制御時温度低下にお
ける制御対象体と位置変位検出センサの関係を示す図で
ある。
ける制御対象体と位置変位検出センサの関係を示す図で
ある。
【図１１】制御対象体の構成材料の膨張率と温度の関係
を示す図である。
を示す図である。
１１ 電磁石 １２ 位置変位検出センサ １３ 電磁石 １４ 位置変位検出センサ １５ 制御対象体 ２０ 制御回路部 ２１ 負荷抵抗 ２２ 負荷抵抗 ２３ センサ信号処理回路部 ２４ オフセット調整回路部 ２５ 位相補償回路部 ２６ ゲイン調整回路部 ２７ メインアンプ部 ３０ 温度演算回路部 ３１ プリアンプ部 ３２ プリアンプ部 ３３ 信号処理部 ３３−１ 加減算回路部 ３３−２ 係数演算部 ３３−３ 初期値設定部 ３３−４ アンプ部 ７０ 保護回路部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 千野 宏之 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目１番１号 株 式会社荏原電産内 (72)発明者 中澤 敏治 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目１番１号 株 式会社荏原電産内 (72)発明者 塩川 篤志 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 Ｆターム(参考） 3J102 AA01 CA10 CA12 DA03 DA09 DB01 DB05 DB25 DB29 DB32 5H303 AA30 BB01 BB07 BB11 BB17 CC10 DD12 EE03 EE07 FF03 HH01 HH07 JJ08 MM05 QQ03
Claims (3)
- 【請求項１】 相対向して配置された一対の電磁石と、
該一対の電磁石の間に配置された磁化可能な制御対象体
と、相対向して配置され該制御対象体の位置変位を検出
する位置変位検出センサを具備し、該位置変位検出セン
サの検出信号を位相補償及びゲイン調整する制御回路に
入力し、該制御回路からの制御出力で、前記一対の電磁
石の磁気吸引力或いは磁気反発力を制御し、前記制御対
象体を該一対の電磁石間の任意の位置に非接触で浮上支
持制御する磁気浮上装置において、 前記位置変位検出
センサの検出信号により、前記制御対象体の外形寸法を
検出し該制御対象体の温度を検出する温度演算回路を設
けたことを特徴とする磁気浮上装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の磁気浮上装置におい
て、 前記温度演算回路は前記制御回路にて処理する磁気浮上
制御系とは別系の変位検出回路系として設け、該磁気浮
上制御系に何等の影響を及ぼすことなく制御対象体と前
記位置変位検出センサの間の隙間寸法を検出し、該隙間
寸法の変動により制御対象体の温度を検出することを特
徴とする磁気浮上装置。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載の磁気浮上装置に
おいて、 前記温度演算回路で検出された制御対象体の温度が所定
の温度以上になった場合、外部への警報及び／又は当該
磁気浮上装置の磁気浮上制御を停止させる保護回路を設
けたことを特徴とする磁気浮上装置。
Priority Applications (6)
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|---|---|---|---|
| JP06498999A JP3782606B2 (ja) | 1999-03-11 | 1999-03-11 | 磁気浮上装置 |
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| KR1020000011962A KR100718739B1 (ko) | 1999-03-11 | 2000-03-10 | 제어대상물의 온도에 의해 제어되는 자기부상장치 |
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| DE60000627T DE60000627T2 (de) | 1999-03-11 | 2000-03-13 | Durch Temperatur des zu lagernden Objekts geregelte Magnetlageranordnung |
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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| ITMI20112385A1 (it) * | 2011-12-23 | 2013-06-24 | Wilic Sarl | Turbina eolica e metodo di controllo di una turbina eolica |
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