JPH02212623A - 磁気軸受制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は磁気軸受を構成する電磁石に流す電流を制御し
、回転体を所定位置に支承する磁気軸受制御装置に関す
るものである。

〔従来技術〕

従来この種の磁気軸受制御装置の回路とじては、特開昭
５９−２１２５１９号公報に開示きれたものがある。第
７図はこの磁気軸受制御装置の回路構成を示すブロック
図である。

図示するように、磁気軸受制御装置は、変位センサ回路
１０１、位相補償回路１０２、帯域消去フィルタ回路１
０３、加算回路１０４、パワー増幅回路１０５、帯域通
過フィルタ回路１０６、ゲイン調整器１０７、加算回路
１０８、位相進み回路１０９、ノツチフィルタ１１０及
び制御対象１１１で構成されている。

変位センサ回路１０１の出力信号は、位相補償回路１０
２によって位相補償された後、帯域消去フィルタ回路１
０３を通して加算回路１０４に送る。帯域消去フィルタ
回路１０３は回転軸の固有振動数を含む所定範囲の周波
数の帯域のゲインが殆ど零またはノ」入さい値となって
いる。また、変位センサ回路１０１を入力とする帯域通
過フィルタ回路１０６は帯域消去フィルタ回路１０３と
逆に上記所定範囲の局周波数を通過許せるようになって
いる。帯域通過フィルタ回路１０６の出力とゲイン調整
器１０７の出力は加算回路１０８により加算される。加
算回路１０Ｂの出方は、位相進み回路１０９によって少
なくとも上記所定の帯域において、完全に進相するよう
にその位相を進相させ、より適したゲイン・位相特性を
得るためにノンチフィルタ１１０を通し加算回路１０４
に送る。加算回路１０４の出力はパワー増幅回路１゜５
を通して増幅され、制御対象１１１に出力される。

上記構成の磁気軸受制御回路は高速スピンドルなどの工
作機械に用いられているもので、回転体の固有振動数に
減衰を与え、且つ高剛性を得る回路構成となっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ターボ分子ポンプは工作機械のように被工作物から大き
な外乱、振動なとを受けることがないので、高剛性つま
り高ゲインでの制御は必要としない。従って、第７図に
示す構成の磁気軸受制御回路を用いて磁気軸受の制御を
行なうと、減衰さゼたい曲げ固有値に対しては有効であ
るが、高ゲインのため回転軸の持つ他の曲げ固有値が加
振され発振してしまうという問題があった。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、減衰跡せた
い曲げ固有値のみを減衰させ他の曲げ固有値を加振させ
ない磁気軸受制御装置を提供することにある。

〔課題を解決するだめの手段〕

」−記課題を解決するため本発明は、回転体の位置を検
出するセンサと、該センサ信号により電磁石に流す電流
を制御する回路と、回転体を所定の位置に設定する電磁
石から構成されている磁気軸受制御装置において、セン
サ信号をそのまま利用し、位相補償をする主回路と、該
センサ信号から所定の周波数を取り出す回路を有し曲げ
固有値の前廻り後廻りを含む周波数範囲の位相を約９０
゜進相さぜる回路を具備することを特徴とする。

〔作用〕

一■＝記の如く構成することにより、所定の曲げ固有値
の前廻り後廻りを含む周波数範囲の位相を約９０°進相
させる回路で、該所定範囲の位相を急−３＝ 激に進め、且つゲインを増大さぜないため、他の曲げ固
有値を加振させることなく、減衰跡ぜたい曲げ固有値の
みを減衰させることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基ついて説明する。

第１図は本発明に係る磁気剰）受制御装置の回路構成を
示すブロック図である。図示するように、磁気軸受制御
装置の回路は、変位センサ回路１０、位相補償回路１１
、増幅回路１２、増幅回路１３、パワー増幅回路１４、
帯域通過フィルタ回路１５、反転増幅回路１６、調整抵
抗器１７及び制御対象１８で構成されている。

上記回路構成の磁気軸受制御回路において、制御対象１
８である回転軸の位置を検出するセンサ回路１０の出力
信号を位相補償回路１１で位相補償をし、増幅回路１２
で位相補償により減衰した信号を減衰する前のレベルま
で増幅する。この位相補償回路１１と増幅回路１２で構
成する回路を主回路Ｍとする。また、変位センサ回路１
０の出力信号を帯域通過フィルタ回路１５により、所定
範囲の周波数を取り出し、位相進み部を利用し、反転増
幅回路１６で主回路Ｍの出力信号に符号を合わせ加算す
る。この帯域通過フィルタ回路１５と反転増幅回路１６
で構成する回路を第２回路Ｓとする。上記のように主回
路Ｍと第２回路Ｓを加算し、所定範囲の周波数を積極的
に進相させる。

ところで回転体の曲げ固有値、即ぢ前廻り、後廻りの周
波数は第２図に示すように回転体の回転数に応して変化
する。帯域通過フィルタ回路１５０周波数範囲は回転体
の定格回転時の曲げ固有値の前廻り及び後廻りを含む周
波数範囲とし、この範囲の周波数を約９０’進相させ、
中心周波数は９０°以−４二進ませる。中心周波数を９
０°以上進まぜると逆に不安定領域となるため帯域通過
フィルタ回路１５のゲイン量や反転増幅回路１６の増幅
量及び主回路Ｍの出力に加算する際の加算量を調整する
調整抵抗器１７の抵抗値を調整し、進み過ぎないように
する。なお、第３図及び第４図はそれぞれ帯域通過フィ
ルタ回路１５及び反転増幅回路１６の出力の位相θとゲ
インＡとの関係を示す図である。この第３図及び第４図
に示ずような位相θとゲインＡの特性を合成することに
より、所望の周波数の範囲を抽出して、その位相を急激
に進めることができる。

第５図は第１図のＡ点における主回路Ｍのみの位相ＰＨ
、ゲインＧＡの特性を示す図であり、第６図は第２回路
Ｓを含んだＡ点における位相ＰＨ、ゲインＧＡの特性を
示す図である。図示するように第２回路Ｓを付加するこ
とにより、例えば２次の固有値の前廻り後廻りを含む所
定の周波数範囲を位相を急激に進め、ゲインを増加さけ
ないから、減衰させたい２次の固有値たげを減衰させる
ことができる。このとき中心周波数ｆ。より低域側では
、ゲインＧＡ、位相ＰＨ共に多少減少してしまうが、問
題とならない量である。また、高域側だは殆ど変化しな
い。また、中心周波数ｆ０付近で最もゲインが減少し、
位相が進むため、曲げ固有値がより減衰きれ、更にケイ
ンＧＡが増大していないため、他の曲げ固有値も発振し
ない。

磁気軸受制御装置の回路を上記の如く構成することによ
り、工作機械等とは異なり、特に大きなゲインを必要と
しない、ターボ分子ポンプの磁気軸受制御に最適な特性
を有することになる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、センサ信号から所
定の周波数を取り出す回路を有し曲げ固有値の前廻り後
廻りを含む周波数範囲の位相を局所的に進相させる回路
を具備するので下記のような優れた効果が得られる。

（１）所定範囲の周波数の位相を急激に進め、且つゲイ
ンを増大させないため、減衰させたい曲げ固有値のみを
減衰させることができる。

（２）回転軸の曲げ固有値だけでなく、コニカル、パラ
レルモードの抑制にも有効である。

（３）また、ステータの固有値の中心周波数を例えば約
９０°進相させることにより、ステータの固有値にの振
動の抑制のためにも有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る磁気軸受制御装置の回路構成を示
すブロック図、第２図は回転体の回転数と曲げ固有値の
関係を示す図、第３図及び第４図はそれぞれ帯域通過フ
ィルタ回路１５及び反転増幅回路１６の出力の位相θと
ゲインＡとの関係を示す図、第５図は第１図のＡ点にお
ける主回路Ｍのみの位相ＰＨ及びゲインＧＡの特性を示
す図、第１１は主回路Ｍと第２回路Ｓを具備する第１図
のＡ点における位相ＰＨ及びゲインＧＡの特性を示す図
、第７図は従来の磁気軸受制御装置の回路構成を示すブ
ロック図である。 図中、１０・・・・変位センサ回路、１１・・・位相補
償回路、１２・・・・増幅回路、１３・・・増幅回路、
１４・・・パワー増幅回路、１５・　帯域通過フィルタ
回路、１６・・　反転増幅回路、１７・調整抵抗器、１
８・・・制御対象。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転体の位置を検出するセンサと、該センサ信号により
   電磁石に流す電流を制御する回路と、前記回転体を所定
   の位置に設定する電磁石から構成されている磁気軸受制
   御装置において、前記センサ信号をそのまま利用し、位
   相補償をする主回路と、該センサ信号から所定の周波数
   を取り出す回路を有し曲げ固有値の前廻り後廻りを含む
   周波数範囲の位相を局所的に進相させる回路を具備する
   ことを特徴とする磁気軸受制御装置。