JPH04191519A - 磁気軸受の損傷防止装置 - Google Patents
磁気軸受の損傷防止装置Info
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- JPH04191519A JPH04191519A JP31987390A JP31987390A JPH04191519A JP H04191519 A JPH04191519 A JP H04191519A JP 31987390 A JP31987390 A JP 31987390A JP 31987390 A JP31987390 A JP 31987390A JP H04191519 A JPH04191519 A JP H04191519A
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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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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は、磁気軸受のロータの変位を測定する非接触変
位センサの故障時における磁気軸受の損傷防止装置に関
する。
位センサの故障時における磁気軸受の損傷防止装置に関
する。
近年、磁力により非接触でロータを支持する磁気軸受は
高速回転領域などにおいても使用可能という利点があり
注目されている。 第４図は、従来の磁気軸受１０（１軸）の機械的構成を
示した概略図である。 ロータ１は磁性体であり、ロータ１の側面周囲近傍に一
対の電磁石？ａ、７ｂと非接触変位センサ２ａ、２ｂと
を対向させ取り付けられている。 非接触変位センサ２ａ、２ｂは、一般に、インダクタン
ス変化検出式又は渦電流検出式であり、コアにコイルを
巻いて構成されている。 尚、８は磁気軸受１０の制御装置である。又、磁気軸受
１０としては、通常、一対の上記電磁石？ａ、’−７ｂ
と非接触変位センサ２ａ、２ｂとを対向させ、ロータ１
の側面近傍に直交配置して２軸のラジアル軸受が構成さ
れる。 この磁気軸受１０は、ロータ１の側面周囲近傍に対向し
て配設された各非接触変位センサ２ａ。 ２ｂの出力差分によりロータ１の理想的な回転中心から
の変位を検出する。この変位に基づく検出量が制御装置
８に出力される。制御装置８はその検出量に基づき非接
触変位センサ２ａ、２ｂに対応してロータ１の周囲に配
設された電磁石７ａ。 ７ｂに電流を供給する。そして、電磁石７ａ、７ｂのそ
れぞれの磁気吸引力が制御されることにより、磁気軸受
１０はロータ１に対する非接触支持を実現している。
高速回転領域などにおいても使用可能という利点があり
注目されている。 第４図は、従来の磁気軸受１０（１軸）の機械的構成を
示した概略図である。 ロータ１は磁性体であり、ロータ１の側面周囲近傍に一
対の電磁石？ａ、７ｂと非接触変位センサ２ａ、２ｂと
を対向させ取り付けられている。 非接触変位センサ２ａ、２ｂは、一般に、インダクタン
ス変化検出式又は渦電流検出式であり、コアにコイルを
巻いて構成されている。 尚、８は磁気軸受１０の制御装置である。又、磁気軸受
１０としては、通常、一対の上記電磁石？ａ、’−７ｂ
と非接触変位センサ２ａ、２ｂとを対向させ、ロータ１
の側面近傍に直交配置して２軸のラジアル軸受が構成さ
れる。 この磁気軸受１０は、ロータ１の側面周囲近傍に対向し
て配設された各非接触変位センサ２ａ。 ２ｂの出力差分によりロータ１の理想的な回転中心から
の変位を検出する。この変位に基づく検出量が制御装置
８に出力される。制御装置８はその検出量に基づき非接
触変位センサ２ａ、２ｂに対応してロータ１の周囲に配
設された電磁石７ａ。 ７ｂに電流を供給する。そして、電磁石７ａ、７ｂのそ
れぞれの磁気吸引力が制御されることにより、磁気軸受
１０はロータ１に対する非接触支持を実現している。
ここで、上記磁気軸受１０の非接触変位センサ２ａ又は
２ｂが断線・短絡して故障した場合には、磁気軸受１０
の電磁石７ａ又は７ｂへの異常な制御指令が制御装置８
により発生される。すると、高速回転しているロータ１
が上記回転中心から極端に偏って回転することになる。 そして、ロータ１はその外周に配設された１略の保護ベ
アリングに衝撃的に接触し、その保護ベアリングやロー
タ１自身の劣化を引き起こすという問題があったこのよ
うな問題に対し、従来、特開昭５８−６５３２１号公報
「磁気軸受」にて開示されたものが知られている。この
ものにおいては、保護ベアリング側に衝撃吸収装置を設
けて磁気軸受の異常事態における危険の回避や機械的精
度の再現を可能としている。 ところが、上記高速回転領域より更に高速な超高速回転
領域において、磁気軸受に対して上述のような異常事態
が発生すると、衝撃等が極めて大きく保護ベアリング側
に機械的な衝撃吸収装置を設けてもそれら保護ベアリン
グやロータの損傷防止に充分な効果を得ることはできな
かった。 本発明は、上記の課題を解決するために成されたもので
あり、その目的よする七ころは、上述のような超高速回
転領域においても、磁気軸受の非接触変位センサの断線
・短絡等の故障の発生に対処でき磁気軸受の損傷が防止
される装置を提供することである。
２ｂが断線・短絡して故障した場合には、磁気軸受１０
の電磁石７ａ又は７ｂへの異常な制御指令が制御装置８
により発生される。すると、高速回転しているロータ１
が上記回転中心から極端に偏って回転することになる。 そして、ロータ１はその外周に配設された１略の保護ベ
アリングに衝撃的に接触し、その保護ベアリングやロー
タ１自身の劣化を引き起こすという問題があったこのよ
うな問題に対し、従来、特開昭５８−６５３２１号公報
「磁気軸受」にて開示されたものが知られている。この
ものにおいては、保護ベアリング側に衝撃吸収装置を設
けて磁気軸受の異常事態における危険の回避や機械的精
度の再現を可能としている。 ところが、上記高速回転領域より更に高速な超高速回転
領域において、磁気軸受に対して上述のような異常事態
が発生すると、衝撃等が極めて大きく保護ベアリング側
に機械的な衝撃吸収装置を設けてもそれら保護ベアリン
グやロータの損傷防止に充分な効果を得ることはできな
かった。 本発明は、上記の課題を解決するために成されたもので
あり、その目的よする七ころは、上述のような超高速回
転領域においても、磁気軸受の非接触変位センサの断線
・短絡等の故障の発生に対処でき磁気軸受の損傷が防止
される装置を提供することである。
上記課題を解決するための発明の構成は、ロータを電磁
石により磁気浮上制御するため該ロータの側面周囲近傍
に対向して複数組配設され、対向するセンサ出力の差分
により該ロータの理想的な回転中心からの変位を検出す
る非接触変位センサを有する磁気軸受の損傷防止装置に
おいて、前記非接触変位センサの正常・故障を個別に判
定する故障検出部と、この故障検出部が故障と判定した
一方の前記非接触変位センサの出力を前記ロータが理想
的な回転中心にある時の前記非接触変位センサの理想出
力に切り替え、この理想出力を出力する選択部と、前記
選択部からの理想出力上他方の非接触変位センサの出力
との差分を求め、この差分に対するゲインに切り替えて
前記電磁石側に＝５− 出力するアンプとを備えたことを特徴とする。
石により磁気浮上制御するため該ロータの側面周囲近傍
に対向して複数組配設され、対向するセンサ出力の差分
により該ロータの理想的な回転中心からの変位を検出す
る非接触変位センサを有する磁気軸受の損傷防止装置に
おいて、前記非接触変位センサの正常・故障を個別に判
定する故障検出部と、この故障検出部が故障と判定した
一方の前記非接触変位センサの出力を前記ロータが理想
的な回転中心にある時の前記非接触変位センサの理想出
力に切り替え、この理想出力を出力する選択部と、前記
選択部からの理想出力上他方の非接触変位センサの出力
との差分を求め、この差分に対するゲインに切り替えて
前記電磁石側に＝５− 出力するアンプとを備えたことを特徴とする。
故障検出部により既知の方法、例えば、非接触変位セン
サの直流抵抗分を検出し、断線・短絡等を検出するなど
の方法で上記非接触変位センサの正常・故障が判定され
る。 そして、選択部により上記故障検出部の判定に基づいて
上記非接触変位センサからの出力とロータが理想的な回
転中心にある時の上記非接触変位センサに対応した出力
が得られるダミーである所定の理想出力とが切り替えら
れる。 差動アンプ、ブリッジ接続等既知の方法により上記選択
部からの出力の差分が求められ、上記故障検出部からの
正常・故障の判定に基づき、上記差分に対するゲインが
切り替えられて電磁石側に出力される。 このため、本発明に係る磁気軸受の損傷防止装置におい
ては、磁気軸受の対向した非接触変位センサの一方が故
障した場合でも、その非接触変位センサからの極端な出
力電圧に基づく制御電流が電磁石に出力されることはな
い。即ち、故障した非接触変位センサの代わりのダミー
と他方の正常な非接触変位センサからの出力との差分に
対してゲイン調整された電圧がアンプから出力され電磁
石の制御が行われる。
サの直流抵抗分を検出し、断線・短絡等を検出するなど
の方法で上記非接触変位センサの正常・故障が判定され
る。 そして、選択部により上記故障検出部の判定に基づいて
上記非接触変位センサからの出力とロータが理想的な回
転中心にある時の上記非接触変位センサに対応した出力
が得られるダミーである所定の理想出力とが切り替えら
れる。 差動アンプ、ブリッジ接続等既知の方法により上記選択
部からの出力の差分が求められ、上記故障検出部からの
正常・故障の判定に基づき、上記差分に対するゲインが
切り替えられて電磁石側に出力される。 このため、本発明に係る磁気軸受の損傷防止装置におい
ては、磁気軸受の対向した非接触変位センサの一方が故
障した場合でも、その非接触変位センサからの極端な出
力電圧に基づく制御電流が電磁石に出力されることはな
い。即ち、故障した非接触変位センサの代わりのダミー
と他方の正常な非接触変位センサからの出力との差分に
対してゲイン調整された電圧がアンプから出力され電磁
石の制御が行われる。
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
第１図は本発明に係る磁気軸受の損傷防止装置の要部を
示した回路図である。 尚、磁気軸受（１軸）の機械的構成は、第４図に示され
た従来の磁気軸受１０と同様であり、その説明を省略す
る。 ロータ１の周囲側面近傍には非接触変位センサ２ａ、２
ｂが対向して配設されている。この非接触変位センサ２
ａ、２ｂはインダクタンス変化検出式である。 ここで、一方の非接触変位センサ２ａ側に接続された検
出回路３、故障検出回路４ａ及び選択部５ａの信号の流
れについて説明する。 検出回路３では、キャリヤ発振器３１の出力する交流信
号に直流バイアス電源３２の出力する直流電圧が加算さ
れ、その加算された信号が電流出力増幅器３３の入力側
に入力されている。この電流出力増幅器３３から供給さ
れる定電流は上記非接触変位センサ２ａに入力されてい
る。又、その電流によって生じる上記非接触変位センサ
２ａの両端の電位差は検出回路３内の直流カットフィル
タ３４及び後述の故障検出ｓ４ａを構成すご平滑回路４
１の入力側に入力されている。上記直流カットフィルタ
３４の出力側は検波回路３５の入力側に接続されている
。そして、検波回路３５の出力側は選択部５ａの正常時
の接続端子５１ａ側に接続されている。 故障検出部４ａの平滑回路４１の出力側はウィンドウコ
ンパレータ（以下、コンパレータという）４４の比較入
力側に接続されている。このコンパレータ４４の基準入
力側には、非接触変位センサ２ａの断線検出のための基
準電圧源４２と短絡検出のための基準電圧源４３とが接
続されている。コンパレータ４４の出力側は選択部５ａ
のスイッチ５１の制御入力端子５１ｄ側に接続されてい
る。スイッチ５１は制御入力端子５１ｄにコンパレータ
４４からの信号が入力すると、導通路を正常時の接続端
子５１ａ側から非接触変位センサ２ａのダミーで所定の
理想出力である異常時の直流バイアス電源５２の接続さ
れた接続端子５１ｂ側に切り替えられる。 選択部５ａのスイッチ５１の選択出力端子５１Ｃ側は差
動アンプ６の片方の入力側に接続されている。 更に、このコンパレータ４４の出力側はＯＲ回路９を介
して差動アンプ６のゲイン切り替え人力−側に接続され
ている。 尚、非接触変位センサ２ａに対向して配設された他方の
非接触変位センサ２ｂに関する検出回路３、故障検出部
４ｂ及び選択部５ｂは、上述の非接触変位センサ２ａに
関する検出回路３、故障検出部４ａ及び選択部５ａと同
一構成にて設けられている。 次に、その作用について説明する。 先ず、対向した非接触変位センサ２ａ、２ｂが両方共正
常な状態である場合について説明する。 ここで、（非接触変位センサ２ａ又は２ｂの出力電圧の
直流分）が（非接触変位センサ２ａ又は２ｂの直流抵抗
）×（非接触変位センサ２ａ又は２ｂに供給される電流
の直流成分）となる。又、（非接触変位センサ２ａ又は
２ｂの出力電圧の交流分）が（非接触変位センサ２ａ又
は２ｂのリアクタンス）×（非接触変位センサ２ａ又は
２ｂに供給される電流の交流成分）となる。このリアク
タンスは非接触変位センサ２ａ又は２ｂの検出する変位
に比例している。 非接触変位センサ２ａ又は２ｂの出力電圧から故障検出
部４ａ又は４ｂの平滑回路４１により上記直流電圧が取
り出され、常に、コンパレータ４４の比較入力側に入力
している。 上記直流電圧は、コンパレータ４４の基準入力側に接続
された断線検出のための基準電圧源４２又は短絡検出の
ための基準電圧源４３と比較される。 非接触変位センサ２’ａ、２ｂが両方共正常である時に
は、上記直流電圧が所定の範囲内の値を示。 すことになる。この時には、故障検出部４ａ又は４ｂか
らは故障検出信号が出力されないので、選択部５ａ又は
５ｂのスイッチ５１は接続端子５１ａ側２選択出力端子
５１ｃとが接続されたままとなる。 従って、対向した２つの非接触変位センサ２ａ又は２ｂ
の出力電圧は検出回路３のそれぞれの直流カットフィル
タ３４、検波回路３５、選択部５ａ又は５ｂのスイッチ
５１を介して差動アンプ６の入力端子に入力される。従
って、検波回路３５の出力（直流）は非接触変位センサ
２ａ又は２ｂの検出する変位に比例したレベルなる。そ
して、上述したように、故障検出部４ａ又は４ｂからは
故障検出信号が出力されないので、ＯＲ回路９は作動さ
れることなく、差動アンプ６はゲイン切り替えされない
。即ち、対向した２つの非接触変位センサ２ａ、２ｂの
出力電圧（検出変位）に対応した差分がそのまま出、力
される。この合成された差動アンプ６の出力電圧では、
対向した２つの非接触変位センサ２ａ、’２ｂのドリフ
トや非線形性が打ち消されたものとなる（第２図参照）
。 次に、非接触変位センサ：２ａ、２ｂの何れかが断線す
ると、その出力電圧は無限大（実際には電流出力増幅器
３３の最大出力電圧）となる。又、非接触変位センサ２
ａ、２ｂの何れかが短絡すると、その出力電圧は０とな
る。 ここで、コンパレータ４４にて非接触変位センサ２ａ、
２ｂの何れかの出力電圧が正常時の値を外れたか否かが
判定される。 即ち、非接触変位センサ２ａ又は２ｂの出力電圧が平滑
回路４１で直流電圧とされ、その出力電圧の何れかが断
線検出のための基準電圧源４２又は短絡検出のための基
準電圧源４３の何れかの基準電圧の範囲外となると、コ
ンパレータ４４は非接触変位センサ２ａ又は２ｂの何れ
かが異常であるとして信号を対応する選択部５ａ又は５
ｂのスイッチ５１に出力する。 すると、スイッチ５１は接続端子５１ａ側から接続端子
５１ｂ側に切り替えられる。この時点で、選択部５ａ、
５ｂから差動アンプ６への出力は、それまでの非接触変
位センサ２ａ、２ｂの出力電圧から直流バイアス電源５
２の基準電圧になる。この直流バイアス電源５２の基準
電圧は、ロータ１が理想的な回転中心にあり、非接触変
位センサ２ａ又は２ｂから検出回路３の直流カットフィ
ルタ３４及び検波回路３５を介して出力される直流電圧
と等しくなるように予め設定されている。 従って、片方の非接触変位センサ２ａ又は２ｂが断線・
短絡の故障となっても、差動アンプ６のその非接触変位
センサ２ａ又は２ｂに対応した片方の入力側の電圧が上
述したような無限大やＯとなることはない。 差動アンプ６では上記直流バイアス電源５２の基準電圧
と他方の正常な非接触変位センサ２ａ又は２ｂの出力電
圧との差分が求められる。即ち、この時の差分としては
、一方の正常な非接触変位センサ２ａ又は２ｂのみに対
してロータ１が理想的な回転中心から変位した時の変位
量に相当する電圧となる。又、異常となった何れかの非
接触変位センサ２ａ又は２ｂ側の故障検出部４ａ又は４
ｂのコンパレータ４４からの出力信号がＯＲ回路９を介
して差動アンプ６のゲイン切り替え端子側に入力される
。すると、差動アンプ６からの出力電圧は一方の正常な
非接触変位センサ２ａ又は２ｂのみの変位量に相当する
電圧の約２倍となる（第３図参照）。 このように、一方の非接触変位センサ２ａ又は２ｂが断
線・短絡の異常状態となっても、両方の非接触変位セン
サ２ａ、２ｂが共に正常である時の出力電圧とほぼ等し
い出力電圧が得られる。即ち、差動アンプ６からの出力
値が極端な値となることはない。従って、磁気軸受１０
の制御系の安定性に対する影響をほとんど無くすること
ができ、ロータ１においては、この磁気軸受１０により
浮上制御が続けられることとなる。 そして、非接触変位センサ２ａ又は２ｂの何れかが異常
状態となった時には、故障検出部４ａ又は４ｂからの信
号により非接触変位センサ２ａ又は２ｂに対応した回路
の故障表示灯を点灯させて表示することができる。そし
て、機械系が完全に停止された後に、その故障表示され
た非接触変位センサ２ａ又は２ｂを修理することができ
る。 尚、非接触変位センサ２ａ、２ｂ及び検出回路３は上述
の実施例におけるインダクタンス変化検出式の他、渦電
流検出式又は静電容量検出式等の既知の方式でも良い。 又、故障検出部４ａ、４ｂが検出する故障モードのため
の基準電圧源は必要により１つ以上あれば良い。 又、上述の実施例においては、非接触変位センサ２ａ又
は２ｂにキャリア発振器３１からの電流と直流バイアス
電源３２からの所定のバイアス電圧とを加えて供給して
いる。このようにして、故障検出部４ａ、４ｂに出力す
る信号を正電圧とし、コンパレータ４４の断線・短絡の
故障検出を容易にしている。故障検出の方法としては、
非接触変位センサ２ａ又は２ｂの出力が所定の範囲を外
れたか否かを判定するような既知の他の方法でも良い。 又、故障検出部４８又は４ｂの入力側は、第１図に示さ
れた接続以外に、検出回路３の中及び出力の何れか１ケ
所以上に接続されていれば良い。 更に、第１図に示したように、検出回路３を非接触変位
センサ２ａ又は２ｂに対して独立的に構成せず、非接触
変位センサ２ａ及び２ｂをブリッジ接続する。そして、
故障検出時には、故障した非接触変位センサ２ａ又は２
ｂの代わりにロータ１が理想的な回転中心にある時の非
接触変位センサ２ａ又は２ｂに相当する出力信号となる
適当なインダクタンスを有したダミーコイルなどを接続
する。そして、このダミーコイルの出力電圧を選択部５
ａ、５’ｂの直流バイアス電源５２の基準電圧に替えて
も良い。
示した回路図である。 尚、磁気軸受（１軸）の機械的構成は、第４図に示され
た従来の磁気軸受１０と同様であり、その説明を省略す
る。 ロータ１の周囲側面近傍には非接触変位センサ２ａ、２
ｂが対向して配設されている。この非接触変位センサ２
ａ、２ｂはインダクタンス変化検出式である。 ここで、一方の非接触変位センサ２ａ側に接続された検
出回路３、故障検出回路４ａ及び選択部５ａの信号の流
れについて説明する。 検出回路３では、キャリヤ発振器３１の出力する交流信
号に直流バイアス電源３２の出力する直流電圧が加算さ
れ、その加算された信号が電流出力増幅器３３の入力側
に入力されている。この電流出力増幅器３３から供給さ
れる定電流は上記非接触変位センサ２ａに入力されてい
る。又、その電流によって生じる上記非接触変位センサ
２ａの両端の電位差は検出回路３内の直流カットフィル
タ３４及び後述の故障検出ｓ４ａを構成すご平滑回路４
１の入力側に入力されている。上記直流カットフィルタ
３４の出力側は検波回路３５の入力側に接続されている
。そして、検波回路３５の出力側は選択部５ａの正常時
の接続端子５１ａ側に接続されている。 故障検出部４ａの平滑回路４１の出力側はウィンドウコ
ンパレータ（以下、コンパレータという）４４の比較入
力側に接続されている。このコンパレータ４４の基準入
力側には、非接触変位センサ２ａの断線検出のための基
準電圧源４２と短絡検出のための基準電圧源４３とが接
続されている。コンパレータ４４の出力側は選択部５ａ
のスイッチ５１の制御入力端子５１ｄ側に接続されてい
る。スイッチ５１は制御入力端子５１ｄにコンパレータ
４４からの信号が入力すると、導通路を正常時の接続端
子５１ａ側から非接触変位センサ２ａのダミーで所定の
理想出力である異常時の直流バイアス電源５２の接続さ
れた接続端子５１ｂ側に切り替えられる。 選択部５ａのスイッチ５１の選択出力端子５１Ｃ側は差
動アンプ６の片方の入力側に接続されている。 更に、このコンパレータ４４の出力側はＯＲ回路９を介
して差動アンプ６のゲイン切り替え人力−側に接続され
ている。 尚、非接触変位センサ２ａに対向して配設された他方の
非接触変位センサ２ｂに関する検出回路３、故障検出部
４ｂ及び選択部５ｂは、上述の非接触変位センサ２ａに
関する検出回路３、故障検出部４ａ及び選択部５ａと同
一構成にて設けられている。 次に、その作用について説明する。 先ず、対向した非接触変位センサ２ａ、２ｂが両方共正
常な状態である場合について説明する。 ここで、（非接触変位センサ２ａ又は２ｂの出力電圧の
直流分）が（非接触変位センサ２ａ又は２ｂの直流抵抗
）×（非接触変位センサ２ａ又は２ｂに供給される電流
の直流成分）となる。又、（非接触変位センサ２ａ又は
２ｂの出力電圧の交流分）が（非接触変位センサ２ａ又
は２ｂのリアクタンス）×（非接触変位センサ２ａ又は
２ｂに供給される電流の交流成分）となる。このリアク
タンスは非接触変位センサ２ａ又は２ｂの検出する変位
に比例している。 非接触変位センサ２ａ又は２ｂの出力電圧から故障検出
部４ａ又は４ｂの平滑回路４１により上記直流電圧が取
り出され、常に、コンパレータ４４の比較入力側に入力
している。 上記直流電圧は、コンパレータ４４の基準入力側に接続
された断線検出のための基準電圧源４２又は短絡検出の
ための基準電圧源４３と比較される。 非接触変位センサ２’ａ、２ｂが両方共正常である時に
は、上記直流電圧が所定の範囲内の値を示。 すことになる。この時には、故障検出部４ａ又は４ｂか
らは故障検出信号が出力されないので、選択部５ａ又は
５ｂのスイッチ５１は接続端子５１ａ側２選択出力端子
５１ｃとが接続されたままとなる。 従って、対向した２つの非接触変位センサ２ａ又は２ｂ
の出力電圧は検出回路３のそれぞれの直流カットフィル
タ３４、検波回路３５、選択部５ａ又は５ｂのスイッチ
５１を介して差動アンプ６の入力端子に入力される。従
って、検波回路３５の出力（直流）は非接触変位センサ
２ａ又は２ｂの検出する変位に比例したレベルなる。そ
して、上述したように、故障検出部４ａ又は４ｂからは
故障検出信号が出力されないので、ＯＲ回路９は作動さ
れることなく、差動アンプ６はゲイン切り替えされない
。即ち、対向した２つの非接触変位センサ２ａ、２ｂの
出力電圧（検出変位）に対応した差分がそのまま出、力
される。この合成された差動アンプ６の出力電圧では、
対向した２つの非接触変位センサ２ａ、’２ｂのドリフ
トや非線形性が打ち消されたものとなる（第２図参照）
。 次に、非接触変位センサ：２ａ、２ｂの何れかが断線す
ると、その出力電圧は無限大（実際には電流出力増幅器
３３の最大出力電圧）となる。又、非接触変位センサ２
ａ、２ｂの何れかが短絡すると、その出力電圧は０とな
る。 ここで、コンパレータ４４にて非接触変位センサ２ａ、
２ｂの何れかの出力電圧が正常時の値を外れたか否かが
判定される。 即ち、非接触変位センサ２ａ又は２ｂの出力電圧が平滑
回路４１で直流電圧とされ、その出力電圧の何れかが断
線検出のための基準電圧源４２又は短絡検出のための基
準電圧源４３の何れかの基準電圧の範囲外となると、コ
ンパレータ４４は非接触変位センサ２ａ又は２ｂの何れ
かが異常であるとして信号を対応する選択部５ａ又は５
ｂのスイッチ５１に出力する。 すると、スイッチ５１は接続端子５１ａ側から接続端子
５１ｂ側に切り替えられる。この時点で、選択部５ａ、
５ｂから差動アンプ６への出力は、それまでの非接触変
位センサ２ａ、２ｂの出力電圧から直流バイアス電源５
２の基準電圧になる。この直流バイアス電源５２の基準
電圧は、ロータ１が理想的な回転中心にあり、非接触変
位センサ２ａ又は２ｂから検出回路３の直流カットフィ
ルタ３４及び検波回路３５を介して出力される直流電圧
と等しくなるように予め設定されている。 従って、片方の非接触変位センサ２ａ又は２ｂが断線・
短絡の故障となっても、差動アンプ６のその非接触変位
センサ２ａ又は２ｂに対応した片方の入力側の電圧が上
述したような無限大やＯとなることはない。 差動アンプ６では上記直流バイアス電源５２の基準電圧
と他方の正常な非接触変位センサ２ａ又は２ｂの出力電
圧との差分が求められる。即ち、この時の差分としては
、一方の正常な非接触変位センサ２ａ又は２ｂのみに対
してロータ１が理想的な回転中心から変位した時の変位
量に相当する電圧となる。又、異常となった何れかの非
接触変位センサ２ａ又は２ｂ側の故障検出部４ａ又は４
ｂのコンパレータ４４からの出力信号がＯＲ回路９を介
して差動アンプ６のゲイン切り替え端子側に入力される
。すると、差動アンプ６からの出力電圧は一方の正常な
非接触変位センサ２ａ又は２ｂのみの変位量に相当する
電圧の約２倍となる（第３図参照）。 このように、一方の非接触変位センサ２ａ又は２ｂが断
線・短絡の異常状態となっても、両方の非接触変位セン
サ２ａ、２ｂが共に正常である時の出力電圧とほぼ等し
い出力電圧が得られる。即ち、差動アンプ６からの出力
値が極端な値となることはない。従って、磁気軸受１０
の制御系の安定性に対する影響をほとんど無くすること
ができ、ロータ１においては、この磁気軸受１０により
浮上制御が続けられることとなる。 そして、非接触変位センサ２ａ又は２ｂの何れかが異常
状態となった時には、故障検出部４ａ又は４ｂからの信
号により非接触変位センサ２ａ又は２ｂに対応した回路
の故障表示灯を点灯させて表示することができる。そし
て、機械系が完全に停止された後に、その故障表示され
た非接触変位センサ２ａ又は２ｂを修理することができ
る。 尚、非接触変位センサ２ａ、２ｂ及び検出回路３は上述
の実施例におけるインダクタンス変化検出式の他、渦電
流検出式又は静電容量検出式等の既知の方式でも良い。 又、故障検出部４ａ、４ｂが検出する故障モードのため
の基準電圧源は必要により１つ以上あれば良い。 又、上述の実施例においては、非接触変位センサ２ａ又
は２ｂにキャリア発振器３１からの電流と直流バイアス
電源３２からの所定のバイアス電圧とを加えて供給して
いる。このようにして、故障検出部４ａ、４ｂに出力す
る信号を正電圧とし、コンパレータ４４の断線・短絡の
故障検出を容易にしている。故障検出の方法としては、
非接触変位センサ２ａ又は２ｂの出力が所定の範囲を外
れたか否かを判定するような既知の他の方法でも良い。 又、故障検出部４８又は４ｂの入力側は、第１図に示さ
れた接続以外に、検出回路３の中及び出力の何れか１ケ
所以上に接続されていれば良い。 更に、第１図に示したように、検出回路３を非接触変位
センサ２ａ又は２ｂに対して独立的に構成せず、非接触
変位センサ２ａ及び２ｂをブリッジ接続する。そして、
故障検出時には、故障した非接触変位センサ２ａ又は２
ｂの代わりにロータ１が理想的な回転中心にある時の非
接触変位センサ２ａ又は２ｂに相当する出力信号となる
適当なインダクタンスを有したダミーコイルなどを接続
する。そして、このダミーコイルの出力電圧を選択部５
ａ、５’ｂの直流バイアス電源５２の基準電圧に替えて
も良い。
本発明は、非接触変位センサの正常・故障を個別に判定
する故障検出部と、この故障検出部が故障と判定した一
方の非接触変位センサの出力をロータが理想的な回転中
心にある時の非接触変位センサの理想出力に切り替え、
この理想出力を出力する選択部と、その選択部からの理
想出力と他方の非接触変位センサの出力との差分を求め
、この差分に対するゲインに切り替えて電磁石側に出力
するアンプとを備えており、対向した非接触変位センサ
の一方が断線・短絡等の故障状態となると、その非接触
変位センサ側にはダミーである所定の理想出力が接続さ
れることになり、両方の非接触変位センサからは正常時
の出力電圧とほぼ等しい出力電圧を得ることができる。 即ち、磁気軸受の制御系の安定性に対する影響をほとん
ど無くすることができ、ロータにおいては、この磁気軸
受により浮上制御が続行可能となる。 従って、超高速回転領域においても、磁気軸受の非接触
変位センサの断線・短絡等の故障の発生に対処でき磁気
軸受の損傷が防止されるという効果を有する。
する故障検出部と、この故障検出部が故障と判定した一
方の非接触変位センサの出力をロータが理想的な回転中
心にある時の非接触変位センサの理想出力に切り替え、
この理想出力を出力する選択部と、その選択部からの理
想出力と他方の非接触変位センサの出力との差分を求め
、この差分に対するゲインに切り替えて電磁石側に出力
するアンプとを備えており、対向した非接触変位センサ
の一方が断線・短絡等の故障状態となると、その非接触
変位センサ側にはダミーである所定の理想出力が接続さ
れることになり、両方の非接触変位センサからは正常時
の出力電圧とほぼ等しい出力電圧を得ることができる。 即ち、磁気軸受の制御系の安定性に対する影響をほとん
ど無くすることができ、ロータにおいては、この磁気軸
受により浮上制御が続行可能となる。 従って、超高速回転領域においても、磁気軸受の非接触
変位センサの断線・短絡等の故障の発生に対処でき磁気
軸受の損傷が防止されるという効果を有する。
第１図は本発明の具体的な一実施例に係る磁気軸受の損
傷防止装置の要部を示した回路図。第２図は第１図の対
向した非接触変位センサの正常時における差動アンプの
入出力電圧を示した説明図。第３図は第１図の対向した
非接触変位センサの一方が故障時における差動アンプの
入出力電圧を示した説明図。第４図は従来の磁気軸受（
１軸）の機械的構成を示した概略図である。 １ ロータ ２゛非接触変位センサ ３°検出回路 ４ ゛故障検出部 ５°゛°°選択部６
差動アンプ ７°電磁石 ８ 制御装置９−ＯＲ回路
１０°磁気軸受 特許出願人 日本電装株式会社 代理 人 弁理士 藤谷 修
傷防止装置の要部を示した回路図。第２図は第１図の対
向した非接触変位センサの正常時における差動アンプの
入出力電圧を示した説明図。第３図は第１図の対向した
非接触変位センサの一方が故障時における差動アンプの
入出力電圧を示した説明図。第４図は従来の磁気軸受（
１軸）の機械的構成を示した概略図である。 １ ロータ ２゛非接触変位センサ ３°検出回路 ４ ゛故障検出部 ５°゛°°選択部６
差動アンプ ７°電磁石 ８ 制御装置９−ＯＲ回路
１０°磁気軸受 特許出願人 日本電装株式会社 代理 人 弁理士 藤谷 修
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ロータを電磁石により磁気浮上制御するため該ロータの
側面周囲近傍に対向して複数組配設され、対向するセン
サ出力の差分により該ロータの理想的な回転中心からの
変位を検出する非接触変位センサを有する磁気軸受の損
傷防止装置において前記非接触変位センサの正常・故障
を個別に判定する故障検出部と、 この故障検出部が故障と判定した一方の前記非接触変位
センサの出力を前記ロータが理想的な回転中心にある時
の前記非接触変位センサの理想出力に切り替え、この理
想出力を出力する選択部と前記選択部からの理想出力と
他方の非接触変位センサの出力との差分を求め、この差
分に対するゲインに切り替えて前記電磁石側に出力する
アンプと を備えたことを特徴とする磁気軸受の損傷防止装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2319873A JP2993111B2 (ja) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | 磁気軸受の損傷防止装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2319873A JP2993111B2 (ja) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | 磁気軸受の損傷防止装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04191519A true JPH04191519A (ja) | 1992-07-09 |
| JP2993111B2 JP2993111B2 (ja) | 1999-12-20 |
Family
ID=18115189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2319873A Expired - Lifetime JP2993111B2 (ja) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | 磁気軸受の損傷防止装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2993111B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006214529A (ja) * | 2005-02-04 | 2006-08-17 | Jtekt Corp | 磁気軸受装置のラジアル変位検出装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US12571571B2 (en) | 2022-08-31 | 2026-03-10 | Carrier Corporation | Magnetic bearing levitation control |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60225201A (ja) * | 1984-04-23 | 1985-11-09 | Fuji Xerox Co Ltd | 画像形成装置の制御装置 |
| JPS6253701U (ja) * | 1985-09-20 | 1987-04-03 | ||
| JPH0168501U (ja) * | 1987-10-27 | 1989-05-02 | ||
| JPH0277317U (ja) * | 1988-12-01 | 1990-06-13 |
-
1990
- 1990-11-22 JP JP2319873A patent/JP2993111B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60225201A (ja) * | 1984-04-23 | 1985-11-09 | Fuji Xerox Co Ltd | 画像形成装置の制御装置 |
| JPS6253701U (ja) * | 1985-09-20 | 1987-04-03 | ||
| JPH0168501U (ja) * | 1987-10-27 | 1989-05-02 | ||
| JPH0277317U (ja) * | 1988-12-01 | 1990-06-13 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006214529A (ja) * | 2005-02-04 | 2006-08-17 | Jtekt Corp | 磁気軸受装置のラジアル変位検出装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2993111B2 (ja) | 1999-12-20 |
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