JPH0534336Y2 - - Google Patents

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JPH0534336Y2
JPH0534336Y2 JP1988106645U JP10664588U JPH0534336Y2 JP H0534336 Y2 JPH0534336 Y2 JP H0534336Y2 JP 1988106645 U JP1988106645 U JP 1988106645U JP 10664588 U JP10664588 U JP 10664588U JP H0534336 Y2 JPH0534336 Y2 JP H0534336Y2
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Description

【考案の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この考案は磁気軸受の制御装置に関し、特に、
回転軸に2個のロータが軸方向に所定の間隔を有
して設けられ、ロータに対して軸方向にそれぞれ
所定のオフセツトを有するように2個の電磁石が
配置された磁気軸受を制御するための制御装置に
関する。
[従来の技術] 第9図は従来の磁気軸受装置の概要を示す図で
ある。第9図において、回転軸1には磁性体から
なるロータ11,12が設けられており、回転軸
1の両端には回転軸1の半径方向の位置を検出す
るための位置センサ2,3が設けられ、回転軸1
の一方端面には速度センサ4が設けられている。
さらに、回転軸1のロータ11,12に対してl
だけオフセツトを有するように電磁石5と6,7
と8が対称的に設けられている。このように、電
磁石5と6,7と8がロータ11,12に対して
lだけオフセツトを有するように取付けられてい
ることにより、電磁石5〜8で生じた磁束によ
り、回転軸1の軸方向の保持が確保される。それ
によつて、軸方向の制御を行なうスラスト磁気軸
受を不要にでき、4軸制御が可能となる。このよ
うな磁気軸受装置は、軸方向長さに制約がある場
合や、製造コストを低くする必要のある用途に用
いられる。
[考案が解決しようとする課題] しかしながら、上述の磁気軸受装置において
は、軸方向に対する減衰力がないため、外乱によ
り生じた軸方向の振動が減衰しないという欠点が
あつた。すなわち、回転軸1の一方端から外乱に
より力が加わると、回転軸1は他方端側に移動
し、電磁石5,6はそれぞれ引き戻そうとして、
回転軸1を一方端側に移動させる。回転軸1が一
方端側に移動すると、今度は電磁石7,8が他方
端側に移動させようとするが、回転軸1が軸方向
に振動することに対する減衰力がないため、この
振動は容易に減衰しない。
それゆえに、この考案の主たる目的は、外乱に
よる振動が加わつても、その振動を短時間に減衰
できるような磁気軸受の制御装置を提供すること
である。
[課題を解決するための手段] この考案は2個のロータの軸方向に所定の間隔
を有して設けられた回転軸と、2個のロータに対
して軸方向にそれぞれ所定のオフセツトを有する
ように配置された2個の電磁石を備えた磁気軸受
の制御装置であつて、2個の電磁石はそれぞれ制
御コイルとバイアスコイルとを含み、制御コイル
に流れる電流を検出する電流検出手段と、電流検
出手段の検出出力に応じて、2個の電磁石の吸引
力と励磁電流を線形化するためにバイアスコイル
に流れるバイアス電流を制御し、回転軸の軸方向
への振動に対し減衰を与えるように制御する制御
手段とを備えて構成される。
[作用] この考案に係る磁気軸受の制御装置は、電磁石
の制御コイルに流れる電流に応じてバイアス電流
を制御することにより、回転軸の軸方向への振動
に対して減衰を与えることができ、外乱による回
転軸の振動を短時間に減衰させることができる。
[考案の実施例] まず、この考案の一実施例を説明する前に、磁
気軸受を構成する電磁石のバイアスコイルの機能
について説明する。
第2図は回転軸とラジアル磁気軸受との関係を
示す図であり、第3図はラジアル磁気軸受に流れ
る電流と電磁力との関係を示す図である。
第2図に示すように、回転軸1に対して電磁石
5,6が対称的に設けられており、それぞれ制御
コイル51,61と、バイアスコイル52,62
とを含む。制御コイル51,61は電磁力を加減
するためのものであり、バイアスコイル52,6
2は電磁石5,6の吸引力F1と電流iとの関係
を線形化するために設けられている。すなわち、
電磁石5,6の吸引力F1と電流iとの関係は、 F1=K1・i2(K1は定数) で表わされ、非線形になつている。
ここで、制御コイル51,61に制御電流iC
流し、バイアスコイル52,62にバイアス電流
iBを流し、回転軸に対して対称位置にある両方の
電磁石5,6が回転軸1を互いに吸引し合う状態
にしておけば、回転軸1に作用する力、すなわち
両方の電磁石5,6の吸引力を合成した力F2
一次近似して、 F2=K2・iB・iC(K2は定数) で表わされる。従つて、バイアス電流iBを一定と
することにより、力F2は制御コイル51,61
に流れる制御電流iCと比例関係が成立するので、
力F2と制御電流iCは第3図に示す一点鎖線のよう
に線形化することができる。
第4図はこの考案の一実施例の原理を説明する
ための図であり、第5図は制御電流と負荷との関
係を示す図であり、第6図は制御電流とオフセツ
トlとの関係を示す図である。
第4図において、電磁石5と回転軸1との隙間
δ1、電磁石6と回転軸1との間の隙間δ2が等し
く、重力も含めた負荷Fが0であれば、電磁石5
と6の制御コイル51,61に流れる制御電流iC
は0となり、バイアスコイル52,62に流れる
バイアス電流iBによつて電磁石5,6の吸引力に
より回転軸1はほぼ中心に位置している。ここ
で、負荷Fが変化すると、第5図に示すように制
御電流が変化する。
一方、負荷Fを一定にしておき、ロータ11,
12と電磁石5,6との軸方向のオフセツトlを
変化させたとき、第6図に示すように、制御電流
が変化する。すなわち、電磁石5,6がそれぞれ
ロータ11,12と対向する面積の最も大きいオ
フセツト0では、制御電流iCは最小となり、左右
のいずれかにオフセツトlが生じると、制御電流
iCが大きくなる。すなち、制御電流iCの大きさに
応じて、回転軸1の位置を判別することができ
る。
そこで、この考案の一実施例では、制御コイル
51,61に流れる制御電流iCに応じて、バイア
スコイル52,62に流れるバイアス電流iBを制
御することによつて、回転軸1に加わつた振動を
減衰させる。すなわち、第4図に示すように軸位
置基準信号と位置センサの出力が偏差増幅器28
に与えられ、偏差増幅器28の出力はPID調節器
29によつてPID調節され、電流増幅器24によ
つて電流増幅され、制御電流iCが制御コイル5
1,61に供給される。なお、制御コイル51と
61はそれぞれ逆方向に巻回されておりかつそれ
ぞれが直列接続されている。バイアス電流源21
は制御コイル51,61に流れる電流に応じて、
バイアスコイル52,62に流れる電流を制御す
る。
第1図はこの考案の一実施例のブロツク図であ
る。
第1図において、バイアス電流源21は微分器
211とゲイン調整回路212と加算器213と
電流増幅器214とを含む。微分器211の出力
はゲイン調整回路212に与えられ、そのゲイン
が調整される。ゲインの調整された電流検出信号
は加算器213に与えられる。加算器213には
バイアス電流指令値が与えられており、加算器2
13はバイアス電流指令値に電流検出信号を加算
して電流増幅器214に与え、ここで電流増幅し
た後、バイアスコイル52,62に供給する。
上述のごとくバイアス電流源21を構成して、
バイアス電流を増加させると、電磁石5,6から
回転軸1に働く吸引力が増加し、オフセツトlを
小さくするように回転軸1に力が働く。つまり、
制御電流を検出し、その検出電流の微分値と本来
のバイアス電流指令値とを加算し、その信号によ
つてバイアス電流を制御することによつて、回転
軸1に外乱が作用しても有効に振動を減衰させる
ことができる。
第7図はこの考案のその他の実施例を示すブロ
ツク図である。この第7図に示した実施例は、前
述の第1図に示した実施例のバイアスコイル5
2,62を省略し、制御コイル51ないし81に
制御電流とバイアス電流を重畳して供給するよう
に構成したものである。すなわち、軸位置基準回
路27は左側の電磁石5,6の基準位置を示す基
準信号を発生するものであつて、この基準信号は
偏差増幅器28に与えられる。偏差増幅器28に
は左側位置センサ2によつて検出された位置信号
が与えられている。偏差増幅器28は基準信号と
左側の位置信号とを比較して、PID調節器29に
与える。PID調節器29は偏差増幅器28の出力
をPID調節し、制御信号を加算器25に与えると
ともに、反転器22を介して加算器23に与え
る。加算器23,25の出力は全波整流器45,
46によつて全波整流されて電流増幅器24,2
6に与えられ、電流増幅された後、制御コイル5
1,61に供給される。
一方、軸位置基準回路37は右側の電磁石7,
8の基準位置を示す基準信号を発生して偏差増幅
器38に与える。偏差増幅器38には右側の位置
センサ3によつて検出された位置信号が与えられ
ている。偏差増幅器38は基準信号と位置信号と
を偏差増幅し、PID調節器39に与える。PID調
節器39はPID調節した後、制御信号を加算器3
3に与えるとともに、反転器32を介して加算器
35に与える。加算器33,35の出力は全波整
流器47,48によつて全波整流され、電流増幅
器34,36によつて電流増幅された後、制御コ
イル71,81に供給される。
上述のごとくして、制御コイル51,61,7
1,81には制御電流が供給され、制御コイル5
1,61,71,81にはそれぞれ抵抗53,6
3,73,83が直列接続されている。抵抗63
と73の電圧差が反転器217と加算器218に
よつて検出され、その検出電圧が微分器211に
よつて微分される。その後、ゲイン調整回路21
2でゲイン調整された後、加算器216に与えら
れるとともに、反転器215を介して加算器21
3に与えられる。加算器213,216にはバイ
アス電流指令回路219からバイアス電流指令値
が与えられている。加算器216および213は
バイアス電流指令値に電流検出値を加算および減
算して加算器23,25,33,35に与える。
従つて、加算器23,25,33,35は制御電
流にバイアス電流を加算することになる。
上述のごとく構成することによつて、加算器2
3,25,33,35によつて制御電流にバイア
ス電流が加算されて、制御コイル51,61,7
1,81にはバイアス電流の重畳された制御電流
が供給される。回転軸1の振動によつてオフセツ
トlが変化すると、制御コイル51,71に流れ
る電流が変化し、その変化を相殺するようにバイ
アス電流が制御電流に重畳されるため、回転軸1
の振動に対して減衰を与えることができる。
第8図はこの考案の一実施例が適用される磁気
軸受の他の例を示す図である。この第8図に示し
た磁気軸受は、ロータ11,12を電磁石5ない
し8に対してオフセツトlだけ有するように内側
に配置したものである。磁気軸受をこのように構
成しても、極性を変えることにより前述の第1図
および第7図に示した実施例を適用することがで
きる。
[考案の効果] 以上のように、この考案によれば、電磁石の制
御コイルに流れる電流に応じて、バイアス電流を
制御するようにしたので、回転軸の軸方向への振
動に対して短時間に減衰を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの考案の一実施例のブロツク図であ
る。第2図は回転軸とラジアル磁気軸受との関係
を示す図である。第3図はラジアル磁気軸受に流
れる電流と電磁力との関係を示す図である。第4
図はこの考案の一実施例の原理を説明するための
図である。第5図は制御電流と負荷との関係を示
す図である。第6図は制御電流とオフセツトlと
の関係を示す図である。第7図はこの考案の他の
実施例を示すブロツク図である。第8図はこの考
案が適用される磁気軸受の他の例を示す図であ
る。第9図は従来の磁気軸受を示す図である。 図において、1は回転軸、2,3は位置セン
サ、4は速度センサ、5,6,7,8は電磁石、
11,12ロータ、21はバイアス電流源、2
3,25,33,35,213,216,218
は加算器、28,38は偏差増幅器、29,39
はPID調節器、24,26,34,36は電流増
幅器、27,37は軸位置基準回路、211は微
分器、212はゲイン調整回路、51,61,7
1,81は制御コイル、52,62はバイアスコ
イル、53,63,73,83は抵抗を示す。

Claims (1)

  1. 【実用新案登録請求の範囲】 2個のロータが軸方向に所定の間隔を有して設
    けられた回転軸と、前記2個のロータに対して軸
    方向にそれぞれ所定のオフセツトを有するように
    配置された2個の電磁石とを備えた磁気軸受の制
    御装置であつて、 前記2個の電磁石は、それぞれ制御用コイルと
    バイアスコイルとを含み、 前記制御用コイルに流れる電流を検出する電流
    検出手段、および 前記電流検出手段の検出出力に応じて、前記2
    個の電磁石の吸引力と励磁電流を線形化するため
    に前記バイアスコイルに流れるバイアス電流を制
    御し、前記回転軸の軸方向への振動に対して減衰
    を与えるように制御する制御手段を備えた、磁気
    軸受の制御装置。
JP1988106645U 1988-08-11 1988-08-11 Expired - Lifetime JPH0534336Y2 (ja)

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JP1988106645U JPH0534336Y2 (ja) 1988-08-11 1988-08-11

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JPH0243523U JPH0243523U (ja) 1990-03-26
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59113315A (ja) * 1982-12-18 1984-06-30 Yaskawa Electric Mfg Co Ltd 磁気軸受装置の制御方法
JPH0785638B2 (ja) * 1985-02-13 1995-09-13 株式会社日立製作所 磁気軸受を有する回転電機

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JPH0243523U (ja) 1990-03-26

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