JPH0312026Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 この考案は、磁気軸受制御コイルの過電流防止
装置に関するものである。

(ロ) 従来技術 磁気軸受装置を第１図に基づいて説明すると、
回転軸１の半径方向には、回転軸１と関係して半
径方向に位置を検出する位置センサ２と、回転軸
１を決定するために回転軸１を挾む一対の電磁石
３が設けられ、電磁石３は制御コイル４とバイア
スコイル５を備えている。上記センサ２と制御コ
イル４との間にはサーボ回路（図示省略）が設け
られ、サーボ回路は、センサ２からの出力信号
と、予め設定された回転軸１の位置とを比較し、
その位置ずれ量を偏差信号として出力し、電力増
幅器（図示省略）を介して偏差信号を制御コイル
４に与えている。また、バイアスコイル５には一
定値の電流を与えている。

(ハ) 考案が解決しようとする問題点 従来の磁気軸受装置における制御コイルには特
別に過電流を防止する装置が設けられておらず、
種々の問題を含んでいる。

第１に、制御コイルに流れる電流を増加させ、
制御磁束をバイアス磁束以上にしても、軸受力の
増加はほとんどない。というのは、制御磁束があ
る程度以上大きくなると、電磁石が飽和状態とな
り、磁束の増加がほとんどなくなるからである。

第２に、制御コイルは、誘導性負荷であるか
ら、そのインピーダンスは周波数の増加に伴ない
増加する。従つて、高周波の外乱に対しては〔励
磁電圧／励磁電流〕即ちインピーダンスが大きく
なり、励磁電圧を大きく取り得るように設定する
必要があるが、何らかの原因により制御系に低周
波の外乱が入ると、インピーダンスが低下し、電
力増幅器及び制御コイルに大きな電流が流れ、制
御コイルが焼損すると共に電力増幅器が過熱し破
壊する恐れがある。

この考案は、以上の問題を解決するもので、制
御コイルに過電流が流れるのを防止するようにし
た磁気軸受制御コイルの過電流防止装置を提供す
ることを目的とするものである。

(ニ) 問題を解決するための手段 この考案は、制御コイルとバイアスコイルを備
えた磁気軸受装置において、入力抵抗器を介して
制御電圧を入力端子に入力する電力増幅器を設
け、制御コイルと基準抵抗器を直列に接続したも
のに電力増幅器の出力電圧を印加し、この制御コ
イルと基準抵抗器の接続点から入力端子に帰還抵
抗器を接続し、制御コイルに流れる励磁電流で電
力増幅器に印加される制御電圧の電流フイードバ
ツク回路を構成し、制御電圧の最大値に対し、励
磁コイルによつて生じる制御磁束がバイアスコイ
ルによつて生じるバイアス磁束以下となるよう、
入力抵抗器、基準抵抗器及び帰還抵抗器の各抵抗
値を設定することを特徴とするものである。

(ホ) 実施例 第２図に示すように、位相補償回路等のサーボ
回路６か出力される制御電圧は、入力抵抗器７を
介して電力増幅器８の反転入力端子８ａに入力さ
れている。この電力増幅器８の出力電圧は、制御
コイル４と基準抵抗器９とを直列に接続したもの
に印加され、制御コイル４と基準抵抗器９の接続
点から入力端子８ａに帰還抵抗器１０が接続され
ている。また、電力増幅器８の非反転入力端子８
ｂには基準電圧（第２図の場合は接地電圧であ
る）が加えてある。

上記入力抵抗器７、帰還抵抗器１０及び基準抵
抗器９の各抵抗値R₁，R₂，R₃は、電力増幅器８
の入力電圧の最大値Vmaxに対し、励磁コイル４
によつて生じる制御磁束がバイアスコイル５によ
つて生じるバイアス磁束以下となるよう設定され
る。なお、コイルの電流と磁束は関数関係にある
ことより、バイアスコイル５に通電する電流は一
定であるから、バイアス磁束は一定の値となり、
このバイアス磁束によつて制御コイル４に許容す
べき電流の最大値Imaxは、理論的又は実験的に
求めらる値である。

従つて、制御コイル４のインピーダンスをＺ、
入力電圧をViとすれば、入力加算点は零電位
（仮想接地の理論）と考えられるので、入力電流
Iiは Ii＝Vi／R₁ ……(1) となり、帰還電流I_fは回路網電圧V_fを用いて、 I_f＝V_f／（R₂＋R₃Z／R₃＋Ｚ） ……(2) となる。入力電流I_iと帰還電流I_fとは等しいと考
えられるので、 V_i／R₁＝V_f／（R₂＋R₃Z／R₃＋Ｚ ……(3) となり、回路網電圧V_fは出力電圧Voを用いて第
(4)式のように表わされ、この第(4)式を第(3)式に代
入すれば第(5)式のようになる。

V_f＝V_p（R₃／R₃＋Ｚ） ……(4) Vo＝Vi（R₂／R₁）（１＋Ｚ／R₃＋Ｚ／R₂）……(5
) また、電力増幅器８の出力電流I_pは、制御コイ
ル４を通して流れ、さらに基準抵抗器９及び帰還
抵抗器１０で分流されるので、出力電流I_pは、 Io＝Vo（Ｚ＋R₂R₃／R₂＋R₃ ……(6) となり、この第(6)式に第(5)式を代入すると、第(7)
式のように表わされる。

I_p＝Vi／R₁（１＋R₂／R₃） Vi／R₂（R₂／R₃） ……(7) この第(7)式は、電力増幅器８の出力電流が制御
コイル４のインピーダンスＺに無関係となること
を示しており、また、入力電圧（すなわち、制御
電圧）V_iの最大値V_naxに対し、出力電流I_pは最大
となるので、 I_pV_nax／R₁（R₂／R₃） ……(8) が成立する。従つて、制御コイル４に許容すべき
電流の最大値I_naxが第(8)式の出力電流の最大値よ
り大きければ、制御コイル４には過電流が流れな
いから、次式が成立すればよい。

I_naxV_nax／R₁（R₂／R₃） この式を変形すれば、第(9)式のようになる。

R₂／R₁R₃I_nax／V_nax ……(9) 次に、この考案の他例を第３に基づいて説明す
る。なお、第２図と同じものには、同じ符号を付
して説明は略してある。

これは、電力増幅器８に入力される入力電圧が
所定値以上にならないようにリミツタ回路１１が
入力抵抗器７の前段に設けてある。このリミツタ
回路１１は、２個のツエナーダイオード１２ａ，
１２ｂを接続して、入力電圧V_iが最大値V_nax以
上にならないように限定している。

(ヘ) 効果 この考案は、以上のとおり、制御磁束がバイア
ス磁束以下となるよう、制御コイルに通す電流を
制限し、制御コイルに過電流が流れるのを防止し
たから、何らかの理由によつて低周波等の外乱が
入つたとしても、制御コイルが焼損したり、電力
増幅器の熱破壊も防止できる。また、入力抵抗器
の前段に、電力増幅器の入力電圧を制限するリミ
ツタ回路を設けることにより、サーボ回路との結
合が簡単となる等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は磁気軸受装置の一例を示す略図、第２
図及び第３図はこの考案の一例を示す回路図であ
る。 １……回転軸、２……位置センサ、３……電磁
石、４……制御コイル、５……バイアスコイル、
６……サーボ回路、７……入力抵抗器、８……電
力増幅器、９……基準抵抗器、１０……帰還抵抗
器、１１……リミツタ回路、１２ａ，１２ｂ……
ツエナーダイオード。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 制御コイルとバイアスコイルを備えた磁気軸
   受装置において、入力抵抗器を介して制御電圧
   を入力端子に入力する電力増幅器を設け、制御
   コイルと基準抵抗器を直列に接続したものに電
   力増幅器の出力電圧を印加し、この制御コイル
   と基準抵抗器の接続点から入力端子に帰還抵抗
   器を接続し、制御コイルに流れる励磁電流で電
   力増幅器に印加される制御電圧の電流フイード
   バツク回路を構成し、制御電圧の最大値に対
   し、励磁コイルによつて生じる制御磁束がバイ
   アスコイルによつて生じるバイアス磁束以下と
   なるよう、入力抵抗器、基準抵抗器及び帰還抵
   抗器の各抵抗値を設定することを特徴とする磁
   気軸受制御コイルの過電流防止装置。 (2) 上記入力抵抗器、帰還抵抗器及び基準抵抗器
   の各抵抗値R₁，R₂.R₃と、電力増幅器の入力電
   圧の最大値V_naxと、制御コイルに流れる最大
   電流値I_naxとの関係は R₂／R₁，R₃I_nax／V_nax であることを特徴とする実用新案登録請求の範
   囲第１項記載の磁気軸受制御コイルの過電流防
   止装置。 (3) 上記入力抵抗器は、電力増幅器の入力電圧の
   最大値を限定するよう、入力抵抗器の前段にリ
   ミツタ回路を設けたことを特徴とする実用新案
   登録請求の範囲第１項又は第２項記載の磁気軸
   受制御コイルの過電流防止装置。 (4) 上記リミツタ回路はツエナーダイオードであ
   ることを特徴とする実用新案登録請求の範囲第
   ３項記載の磁気軸受制御コイルの過電流防止装
   置。