JPH05118331A - 磁気軸受装置 - Google Patents
磁気軸受装置Info
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- JPH05118331A JPH05118331A JP27334591A JP27334591A JPH05118331A JP H05118331 A JPH05118331 A JP H05118331A JP 27334591 A JP27334591 A JP 27334591A JP 27334591 A JP27334591 A JP 27334591A JP H05118331 A JPH05118331 A JP H05118331A
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- Japan
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- sensor
- displacement
- magnetic bearing
- rotor yoke
- bearing device
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- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 48
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0444—Details of devices to control the actuation of the electromagnets
- F16C32/0446—Determination of the actual position of the moving member, e.g. details of sensors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0474—Active magnetic bearings for rotary movement
- F16C32/048—Active magnetic bearings for rotary movement with active support of two degrees of freedom, e.g. radial magnetic bearings
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Electromagnetism (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ラジアル磁気軸受における電磁石固定子及び
回転軸ヨークの中央における回転軸の相対変位の測定を
経済的に可能ならしめる磁気軸受装置を提供する。 【構成】 ラジアル磁気軸受を構成する電磁石固定子２
及び回転子ヨーク５の両側に、センサコイル１１を具備
するセンサヨーク１２及びセンサターゲット１３からな
る変位センサ６を配置し、センサコイル１１を相互に接
続することにより、その両側における回転軸の平均の相
対変位を測定する磁気軸受装置。
回転軸ヨークの中央における回転軸の相対変位の測定を
経済的に可能ならしめる磁気軸受装置を提供する。 【構成】 ラジアル磁気軸受を構成する電磁石固定子２
及び回転子ヨーク５の両側に、センサコイル１１を具備
するセンサヨーク１２及びセンサターゲット１３からな
る変位センサ６を配置し、センサコイル１１を相互に接
続することにより、その両側における回転軸の平均の相
対変位を測定する磁気軸受装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はターボ機械や工作機械の
軸受装置に係り、より詳細には、回転軸に磁性材料製の
回転子ヨークを取付け、ケーシングにコイルを巻いた電
磁石固定子を取付け、この回転子ヨークと電磁石固定子
との間隙を微小となるようにし、回転軸とケーシング間
の相対変位を測定する変位センサを設け、その変位セン
サからの出力信号に基づいてコイルに電流を流し、回転
子と電磁石固定子間に磁気吸引力を作用させ、回転軸を
固定子中心に支承する磁気軸受装置に関するものであ
る。
軸受装置に係り、より詳細には、回転軸に磁性材料製の
回転子ヨークを取付け、ケーシングにコイルを巻いた電
磁石固定子を取付け、この回転子ヨークと電磁石固定子
との間隙を微小となるようにし、回転軸とケーシング間
の相対変位を測定する変位センサを設け、その変位セン
サからの出力信号に基づいてコイルに電流を流し、回転
子と電磁石固定子間に磁気吸引力を作用させ、回転軸を
固定子中心に支承する磁気軸受装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】図４は従来の磁気軸受装置を示すもので
ある。図４において、符号１はケーシングであり、この
ケーシング１には励磁コイル３を備えた電磁石固定子２
が固定されている。一方、回転軸４には回転子ヨーク５
が固着されている。そして、回転軸４に隣接して変位セ
ンサ６が配設されており、９はセンサアンプである。補
償回路７と電力増幅器８によって、センサアンプ９から
の出力信号と目標値との差分の信号に基づいてコイル３
に電流を流し、回転子ヨーク５と電磁石固定子２間に磁
気吸引力を作用させるように構成されている。
ある。図４において、符号１はケーシングであり、この
ケーシング１には励磁コイル３を備えた電磁石固定子２
が固定されている。一方、回転軸４には回転子ヨーク５
が固着されている。そして、回転軸４に隣接して変位セ
ンサ６が配設されており、９はセンサアンプである。補
償回路７と電力増幅器８によって、センサアンプ９から
の出力信号と目標値との差分の信号に基づいてコイル３
に電流を流し、回転子ヨーク５と電磁石固定子２間に磁
気吸引力を作用させるように構成されている。
【０００３】係る従来の磁気軸受装置においては、変位
センサは、回転軸をセンサターゲットとする、ケーシン
グに取り付けられたセンサコイルからなっており、渦電
流の変化によるセンサコイルのインダクタンスの変化を
測定することにより、回転軸とケーシング間の相対変位
を測定する。
センサは、回転軸をセンサターゲットとする、ケーシン
グに取り付けられたセンサコイルからなっており、渦電
流の変化によるセンサコイルのインダクタンスの変化を
測定することにより、回転軸とケーシング間の相対変位
を測定する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た磁気軸受装置においては、回転軸を支承する電磁石固
定子の位置と、回転軸の変位を測定する変位センサの位
置が図４に示すように異なっているため、高次の曲げ固
有振動数の制御が十分でなく、発振するという問題を生
ずる場合がある。その対策として図５に示すように、ラ
ジアル軸受を構成する回転子ヨーク５及び電磁石固定子
２の両側に変位センサ６を置き、そのセンサアンプ９の
信号の平均を用いて制御する手法がある。しかし、この
様な場合には変位センサ及びセンサアンプが２倍必要と
なりコストが高くなる。
た磁気軸受装置においては、回転軸を支承する電磁石固
定子の位置と、回転軸の変位を測定する変位センサの位
置が図４に示すように異なっているため、高次の曲げ固
有振動数の制御が十分でなく、発振するという問題を生
ずる場合がある。その対策として図５に示すように、ラ
ジアル軸受を構成する回転子ヨーク５及び電磁石固定子
２の両側に変位センサ６を置き、そのセンサアンプ９の
信号の平均を用いて制御する手法がある。しかし、この
様な場合には変位センサ及びセンサアンプが２倍必要と
なりコストが高くなる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、回転軸に取り
付けた回転子ヨークと、この回転子ヨークから微小間隔
の距離を置いてケーシングに取り付けられた電磁石固定
子と、前記回転軸とケーシング間の相対変位を測定する
変位センサと、この変位センサからの変位信号をもとに
前記回転子ヨークと前記電磁石固定子間に作用する磁気
吸引力を制御する補償回路と電力増幅器を有する磁気軸
受装置において、前記変位センサは、回転軸に取り付け
られたセンサターゲットと、前記ケーシングに取り付け
られたセンサコイルを具備するセンサヨークとからな
り、これらで構成される磁気回路のインダクタンスの変
化を測定することにより、回転軸とケーシング間の相対
変位を測定するものであるが、前記電磁石固定子及び前
記回転子ヨークの両側にそれぞれ配置され、該両側のセ
ンサコイルは相互に接続されることにより、前記電磁石
固定子の両側における前記回転軸の平均の相対変位を測
定するように構成したものである。
付けた回転子ヨークと、この回転子ヨークから微小間隔
の距離を置いてケーシングに取り付けられた電磁石固定
子と、前記回転軸とケーシング間の相対変位を測定する
変位センサと、この変位センサからの変位信号をもとに
前記回転子ヨークと前記電磁石固定子間に作用する磁気
吸引力を制御する補償回路と電力増幅器を有する磁気軸
受装置において、前記変位センサは、回転軸に取り付け
られたセンサターゲットと、前記ケーシングに取り付け
られたセンサコイルを具備するセンサヨークとからな
り、これらで構成される磁気回路のインダクタンスの変
化を測定することにより、回転軸とケーシング間の相対
変位を測定するものであるが、前記電磁石固定子及び前
記回転子ヨークの両側にそれぞれ配置され、該両側のセ
ンサコイルは相互に接続されることにより、前記電磁石
固定子の両側における前記回転軸の平均の相対変位を測
定するように構成したものである。
【０００６】
【作用】本発明によれば、一つのセンサアンプにより、
ラジアル軸受を構成する電磁石固定子の両側の変位の平
均、つまり、電磁石固定子及び回転子ヨーク中央部での
回転軸の変位を測定でき、経済的で、かつ安定な高次の
曲げ固有振動数の制御のできるセンサ出力が得られる。
ラジアル軸受を構成する電磁石固定子の両側の変位の平
均、つまり、電磁石固定子及び回転子ヨーク中央部での
回転軸の変位を測定でき、経済的で、かつ安定な高次の
曲げ固有振動数の制御のできるセンサ出力が得られる。
【０００７】
【実施例】図１は、本発明の一実施例の磁気軸受装置の
制御系の説明図である。回転軸４に取り付けられた回転
子ヨーク５は、ケーシング１に固定された電磁石固定子
２がコイル３によって励磁されることによる磁気吸引力
で、磁気軸受中心付近に支承される。変位センサ６は、
回転軸４とケーシング１間の相対変位を測定するもの
で、この変位センサ６からの変位信号が，センサアンプ
９によって増幅され、回転軸の位置の目標値と比較さ
れ、補償回路７、電力増幅器８によりコイル３にフィー
ルドバックされ、磁気吸引力を制御することにより回転
軸４を目標位置に支承する。
制御系の説明図である。回転軸４に取り付けられた回転
子ヨーク５は、ケーシング１に固定された電磁石固定子
２がコイル３によって励磁されることによる磁気吸引力
で、磁気軸受中心付近に支承される。変位センサ６は、
回転軸４とケーシング１間の相対変位を測定するもの
で、この変位センサ６からの変位信号が，センサアンプ
９によって増幅され、回転軸の位置の目標値と比較さ
れ、補償回路７、電力増幅器８によりコイル３にフィー
ルドバックされ、磁気吸引力を制御することにより回転
軸４を目標位置に支承する。
【０００８】この磁気軸受装置においては、変位センサ
６は、回転子ヨーク５及び電磁石固定子２の両側に配置
され、且つそのセンサコイルは相互に接続されており、
その平均値がセンサアンプ９に入力される。従って、制
御系は、両側の変位センサ６の中間点、即ち、回転子ヨ
ーク５及び電磁石固定子２からなる磁気軸受の中央部に
おける回転軸の相対変位を検出することができる。
６は、回転子ヨーク５及び電磁石固定子２の両側に配置
され、且つそのセンサコイルは相互に接続されており、
その平均値がセンサアンプ９に入力される。従って、制
御系は、両側の変位センサ６の中間点、即ち、回転子ヨ
ーク５及び電磁石固定子２からなる磁気軸受の中央部に
おける回転軸の相対変位を検出することができる。
【０００９】図２は、本発明の一実施例の磁気軸受装置
の細部の説明図である。回転軸４には、回転子ヨーク５
が取り付けられ、その両側にセンサターゲット１３が取
り付けられている。回転子ヨーク５から、微小間隔の距
離を置いてケーシングに取り付けられた電磁石固定子２
があり、コイル３によって励磁されることにより、磁気
吸引力により、回転軸４を軸受中心付近に支承する。電
磁石固定子２の両側にはセンサコイル１１を備えたセン
サヨーク１２がそれぞれ、図示しないケーシングに取り
付けられている。センサコイル１１は、センサヨーク１
２とセンサターゲット１３とにより磁気回路が形成さ
れ、そのインダクタンスは、回転軸４の相対変位により
変わってくるので、センサコイル１１のインダクタンス
を測定することにより、回転軸４の相対変位を測定する
ことができる。
の細部の説明図である。回転軸４には、回転子ヨーク５
が取り付けられ、その両側にセンサターゲット１３が取
り付けられている。回転子ヨーク５から、微小間隔の距
離を置いてケーシングに取り付けられた電磁石固定子２
があり、コイル３によって励磁されることにより、磁気
吸引力により、回転軸４を軸受中心付近に支承する。電
磁石固定子２の両側にはセンサコイル１１を備えたセン
サヨーク１２がそれぞれ、図示しないケーシングに取り
付けられている。センサコイル１１は、センサヨーク１
２とセンサターゲット１３とにより磁気回路が形成さ
れ、そのインダクタンスは、回転軸４の相対変位により
変わってくるので、センサコイル１１のインダクタンス
を測定することにより、回転軸４の相対変位を測定する
ことができる。
【００１０】電磁石固定子２の両側のセンサコイル１１
は、接続線１４によって、相互に結線されている。図２
に示すように、４個のセンサコイル１１が直列に接続さ
れており、その中間点より出力Ｙｏｕｔが取り出され
る。端子＋と端子−間に１０〜４０kHz 程度の高周波の
電源が印加されると、各センサコイルは、インダクタン
スにより電圧を誘起し、中間点Ｙｏｕｔの出力電圧は、
センサコイルがＡとＡ′だけの場合のインダクタンス変
化及びＢとＢ′だけの場合のインダクタンス変化の平均
的な変化として測定される。即ち、Ｙｏｕｔには、Ａと
Ａ′のインダクタンス及びＢとＢ′のインダクタンスの
平均値が得られることから、Ａ−Ａ′における回転軸４
の変位と、Ｂ−Ｂ′における回転軸４の変位の平均値を
測定することができる。この平均値は、ラジアル磁気軸
受を構成する電磁石固定子２及び回転子ヨーク５の中央
における回転軸４の相対変位である。
は、接続線１４によって、相互に結線されている。図２
に示すように、４個のセンサコイル１１が直列に接続さ
れており、その中間点より出力Ｙｏｕｔが取り出され
る。端子＋と端子−間に１０〜４０kHz 程度の高周波の
電源が印加されると、各センサコイルは、インダクタン
スにより電圧を誘起し、中間点Ｙｏｕｔの出力電圧は、
センサコイルがＡとＡ′だけの場合のインダクタンス変
化及びＢとＢ′だけの場合のインダクタンス変化の平均
的な変化として測定される。即ち、Ｙｏｕｔには、Ａと
Ａ′のインダクタンス及びＢとＢ′のインダクタンスの
平均値が得られることから、Ａ−Ａ′における回転軸４
の変位と、Ｂ−Ｂ′における回転軸４の変位の平均値を
測定することができる。この平均値は、ラジアル磁気軸
受を構成する電磁石固定子２及び回転子ヨーク５の中央
における回転軸４の相対変位である。
【００１１】図３は、本発明の一実施例の磁気軸受装置
のセンサコイルの接続を示す説明図である。Ａ−Ａ′及
びＢ−Ｂ′は、変位センサのセンサヨーク１２及びセン
サコイル１１の図２におけるＡ−Ａ′，Ｂ−Ｂ′の切断
面である。出力Ｘｏｕｔは、回転軸４のＸ軸の、両変位
センサの相対変位の平均値を図示の結線により出力し、
出力Ｙｏｕｔは、回転軸４のＹ軸の、両変位センサの相
対変位の平均値を図示の結線により出力する。
のセンサコイルの接続を示す説明図である。Ａ−Ａ′及
びＢ−Ｂ′は、変位センサのセンサヨーク１２及びセン
サコイル１１の図２におけるＡ−Ａ′，Ｂ−Ｂ′の切断
面である。出力Ｘｏｕｔは、回転軸４のＸ軸の、両変位
センサの相対変位の平均値を図示の結線により出力し、
出力Ｙｏｕｔは、回転軸４のＹ軸の、両変位センサの相
対変位の平均値を図示の結線により出力する。
【００１２】
【発明の効果】以上に詳細に説明したように、本発明に
よれば、１つのセンサアンプで、ラジアル軸受を構成す
る電磁石固定子及び回転子ヨークの両側の相対変位の平
均、つまり、軸受中央部での変位を測定でき、経済的
で、且つ安定な制御が達成される。特に、磁気吸引力の
作用点と測定点の異なることによって生じる曲げ固有モ
ード等による発振を電磁石固定子及び回転子ヨークの中
央で回転軸の相対変位が測定できることにより、経済的
に防止することが可能となる。
よれば、１つのセンサアンプで、ラジアル軸受を構成す
る電磁石固定子及び回転子ヨークの両側の相対変位の平
均、つまり、軸受中央部での変位を測定でき、経済的
で、且つ安定な制御が達成される。特に、磁気吸引力の
作用点と測定点の異なることによって生じる曲げ固有モ
ード等による発振を電磁石固定子及び回転子ヨークの中
央で回転軸の相対変位が測定できることにより、経済的
に防止することが可能となる。
【図１】本発明の一実施例の磁気軸受装置の制御系の説
明図である。
明図である。
【図２】本発明の一実施例の磁気軸受装置の細部の説明
図である。
図である。
【図３】本発明の一実施例の磁気軸受装置のセンサコイ
ルの接続を示す説明図である。
ルの接続を示す説明図である。
【図４】従来の磁気軸受装置の制御系の説明図である。
【図５】従来の磁気軸受装置の制御系の説明図である。
１ ケーシング ２ 電磁石固定子 ３ コイル ４ 回転軸 ５ 回転子ヨーク ６ 変位センサ ７ 補償回路 ８ 電力増幅器 ９ センサアンプ １１ センサコイル １２ センサヨーク １３ センサターゲット １４ 接続線
Claims (1)
- 【請求項１】 回転軸に取り付けた回転子ヨークと、こ
の回転子ヨークから微小間隔の距離を置いてケーシング
に取り付けられた電磁石固定子と、前記回転軸とケーシ
ング間の相対変位を測定する変位センサと、この変位セ
ンサからの変位信号をもとに前記回転子ヨークと前記電
磁石固定子間に作用する磁気吸引力を制御する補償回路
と電力増幅器を有する磁気軸受装置において、前記変位
センサは、回転軸に取り付けられたセンサターゲット
と、前記ケーシングに取り付けられたセンサコイルを具
備するセンサヨークとからなり、前記電磁石固定子及び
前記回転子ヨークの両側にそれぞれ配置され、該両側の
センサコイルは相互に接続されることにより、前記電磁
石固定子の両側における前記回転軸の平均の相対変位を
測定することを特徴とする磁気軸受装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27334591A JPH05118331A (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | 磁気軸受装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27334591A JPH05118331A (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | 磁気軸受装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05118331A true JPH05118331A (ja) | 1993-05-14 |
Family
ID=17526607
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27334591A Pending JPH05118331A (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | 磁気軸受装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05118331A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102009039485A1 (de) * | 2009-08-31 | 2011-03-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Regelungssystem und Verfahren zur Regelung eines Magnetlagers |
| CN102918352A (zh) * | 2010-03-02 | 2013-02-06 | D&M科技株式会社 | 位移传感器以及利用该位移传感器的磁轴承系统 |
| EP3023655A1 (en) * | 2014-11-24 | 2016-05-25 | ABB Technology AG | Active magnetic bearing arrangement and method |
-
1991
- 1991-09-25 JP JP27334591A patent/JPH05118331A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102009039485A1 (de) * | 2009-08-31 | 2011-03-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Regelungssystem und Verfahren zur Regelung eines Magnetlagers |
| DE102009039485B4 (de) * | 2009-08-31 | 2012-02-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Regelungssystem und Verfahren zur Regelung eines Magnetlagers |
| CN102918352A (zh) * | 2010-03-02 | 2013-02-06 | D&M科技株式会社 | 位移传感器以及利用该位移传感器的磁轴承系统 |
| EP3023655A1 (en) * | 2014-11-24 | 2016-05-25 | ABB Technology AG | Active magnetic bearing arrangement and method |
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