JPH056419Y2 - - Google Patents

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装置の異常検出回路に関
し、特に、ラジアル方向に対しては永久磁石のよ
うな受動型の磁気軸受を用い、スラスト方向に対
しては制御型の能動型の磁気軸受を用いて１軸制
御のみを行なうような磁気軸受装置において、異
常振動などを検出するような異常検出回路に関す
る。

［従来の技術および考案が解決しようとする課
題］ 磁気軸受装置に何らかの異常が生じた場合、速
やかにモータを停止させ、破損の拡大を防止する
必要がある。

一方、最近では、製造コストを低減するため
に、外乱の少ない用途への磁気軸受装置は、５軸
制御よりも制御軸数の少ない３軸制御、１軸制御
が用いられようとしている。ところが、５軸制御
型、３軸制御型、１軸制御型にかかわらず、異常
が生じたときのロータの振動はすべての方向に生
ずる。５軸制御の場合には、各方向に位置検出器
が設けられているため、それぞれの位置検出器に
より全方向におけるロータの振動の検出が可能で
ある。しかしながら、１軸制御の場合、位置検出
器によつて検出されるのは軸方向のみであり、軸
方向に生ずる異常は検出できても、他の運動方向
に生ずる異常の検出をすることができない。この
ため、通常軸方向の位置検出器以外に他の方向の
ロータの運動を検出するために、位置検出器を追
加したり、装置全体の振動を検出するための振動
センサを用いる必要があつた。

それゆえに、この考案の主たる目的は、軸方向
の位置を検出する位置検出器の出力に基づいて、
ロータの軸方向の変位のみならずラジアル方向の
振動も検出し得て、異常を検出し得る磁気軸受装
置の異常検出回路を提供することである。

［課題を解決するための手段］ この考案は非制御なラジアル磁気軸受と、ロー
タと制御用ステータを含んで第２の非制御なラジ
アル磁気軸受の機能を有し、軸方向磁気力と釣合
うように前記制御用ステータが制御される制御式
磁気軸受と、軸方向の位置を検出する位置検出器
と、軸がラジアル方向に変位を生じたとき、制御
用ステータとロータの対向面間の〓間を小さくす
る方向に、制御用磁気軸受が制御されるように、
少なくともその中心と周縁の高さが異なるような
形状に形成され、位置検出器に対向するように軸
の一端に取付けられる位置センサターゲツトとを
含む１軸制御型の磁気軸受装置において、位置検
出器の出力に現われるロータの軸方向位置とラジ
アル方向の振動をそれぞれ判別し、ラジアル方向
および軸方向の振動振幅がそれぞれの方向の振動
許容値を予め定める時間以上越えたとき、異常で
あることを判別する異常判別手段を備えて構成さ
れる。

［作用］ この考案にかかる磁気軸受装置の異常検出回路
は、位置検出器のターゲツト形状をテーパ状ある
いは曲面形状にすることにより、その出力にはロ
ータの軸方位変位のみならずラジアル方向の振動
も含まれており、ラジアル方向および軸方向の振
動振幅がそれぞれの振動許容値を予め定める時間
以上越えたとき、異常であることを判別する。

［考案の実施例］ 第１図はこの考案の一実施例の概略ブロツク図
であり、第２図はこの考案の一実施例が適用され
る磁気軸受装置の断面図である。

まず、第２図を参照して、磁気軸受装置の構成
について説明する。ハウジング１内には、その中
心に位置するように回転軸２が設けられる。回転
軸２の一端側には非制御なラジアル磁気軸受３が
設けられる。すなわち、ラジアル磁気軸受３はハ
ウジング１の内部に取付けられた固定側の磁極４
と永久磁石５と回転軸２に取付けられた磁極６と
から構成される。磁極４と６のそれぞれの対向す
る面には同心円状の溝７，８が形成されている。
そして、永久磁石５による磁束によつて磁極４と
６が軸方向に吸引される。

回転軸２のほぼ中央にはモータ９が設けられ、
このモータ９の回転駆動力によつて回転軸２が回
転する。回転軸２の他端側には制御式のスラスト
磁気軸受１０が設けられる。すなわち、回転軸２
の他端には、回転側の磁極１１が設けられ、ハウ
ジング１の底部側には固定側の磁極１２が設けら
れる。磁極１２には励磁巻線１５が巻回されてい
る。磁極１１，１２の対向する面には同心円状の
溝１３，１４が形成されている。そして、非制御
なラジアル磁気軸受３の軸方向への吸引力に釣合
うように励磁巻線１５が励磁される。

回転軸２の他端には中心から周縁に向かつてテ
ーパ状となるように形成された位置センサターゲ
ツト１６が取付けられている。なお、位置センサ
ターゲツト１６は曲面となるように形成してもよ
い。この位置センサターゲツト１６に対向するよ
うに、ハウジング１の底部には位置検出センサ１
７が取付けられ、この位置検出センサ１７の出力
は制御回路２０に与えられる。制御回路２０は位
置検出センサ１７の検出出力に基づいて励磁巻線
１５を励磁するものである。

ところで、第２図に示した磁気軸受装置は、位
置センサターゲツト１６側における軸受内径と回
転軸２の外径の間にタツチダウン〓間と呼ばれる
0.3mm程度の〓間があり、正常に動作している場
合にはこの部分には接触を生じていない。

ところが、制御が異常の場合あるいは非制御状
態においては、回転軸２はタツチダウン〓間内で
移動可能である。位置センサターゲツト１６は先
端がテーパ状に形成されており、この角度により
タツチダウン〓間内の最大移動が生じたときの位
置検出センサ１７の出力は、スラスト方向に±最
大の場合と、ラジアル方向に±最大の場合とでそ
れぞれの値が異なる。また、ラジアル方向のみが
不安定となり振動が生じたときには、回転軸２の
回転に同期して位置検出センサ１７の出力が生じ
るため、交流成分しか発生しない。すなわち、回
転軸２の軸方向の制御異常が生じた場合、位置検
出センサ１７の出力は軸方向にタツチダウン〓間
内の移動可能な両極大値の値を示すかあるいは高
周波振動を伴なう。また、軸方向には正常であつ
ても、ラジアル方向に異常が生ずると、高周波振
動の出力を発生する。

そこで、この考案の一実施例では、位置検出セ
ンサ１７の出力に基づいて、軸方向の移動がタツ
チダウン〓間の上下許容値を越えたときあるいは
ラジアル方向の振動振幅許容値を越えたと判断し
たとき異常であると判別する。このため、異常検
出回路は第１図に示すように構成される。すなわ
ち、第２図に示した位置検出センサ１７の出力信
号はコンパレータ２１，２２にそれぞれ入力され
るとともに、ハイパスフイルタ２３を介してコン
パレータ２４に与えられる。

コンパレータ２１は軸方向の移動がタツチダウ
ン〓間の上側許容値を越えたと判断するためのも
のであり、タツチダウン〓間の上側の許容値に対
応した基準信号が図示しない基準入力端に与えら
れている。また、コンパレータ２２は軸方向の移
動をタツチダウン〓間の下側許容値を越えたこと
を判断するものであつて、下側許容値に相当する
基準信号が与えられている。さらに、コンパレー
タ２４はラジアル方向の振動振幅許容値を越えた
ことを判断するためのものであり、ラジアル方向
の振動振幅許容値に対応した基準信号が与えられ
ている。これらのコンパレータ２１，２２および
２４の出力はORゲート２５を介してローパスフ
イルタ２６に与えられる。ローパスフイルタ２６
はコンパレータ２１，２２および２４のいずれか
の出力を積分するものである。すなわち、コンパ
レータ２１，２２および２４のいずれかが異常で
あることを判別すると、ローパスフイルタ２６の
出力が大きくなる。ローパスフイルタ２６の出力
はコンパレータ２７に与えられる。コンパレータ
２７はローパスフイルタ２６の出力に基づいて、
異常の発生している時間を判別する。すなわち、
コンパレータ２７は各方向に生じた異常状態が定
められた時間以上継続しているときに異常信号を
出力する。

［考案の効果］ 以上のように、この考案によれば、位置検出器
の出力に現われるロータの軸方向位置とラジアル
方向の振動をそれぞれ判別し、ラジアル方向およ
び軸方向の振動がそれぞれの振動許容値を予め定
める時間以上生じたとき、異常であることを判別
するようにしたので、１つの位置検出器を設ける
だけで磁気軸受装置の異常を検出することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例の概略ブロツク図
である。第２図はこの考案が適用される磁気軸受
装置の断面図である。 図において、１はハウジング、２は回転軸、３
は非制御のラジアル磁気軸受、４，６，１１，１
２は磁極、５は永久磁石、９はモータ、１０は制
御式のスラスト磁気軸受、１５は励磁巻線、１６
は位置センサターゲツト、１７は位置検出セン
サ、２０は制御回路、２１，２２，２４，２７は
コンパレータ、２３はハイパスフイルタ、２５は
ORゲート、２６はローパスフイルタを示す。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 非制御なラジアル磁気軸受と、ロータと制御用
   ステータを含んで第２の非制御なラジアル磁気軸
   受の機能を有し、軸方向磁気力と釣合うように前
   記制御用ステータが制御される制御式磁気軸受
   と、 軸方向の位置を検出する位置検出器と、 前記軸がラジアル方向に変位を生じたとき、前
   記制御用ステータと前記ロータの対向面間の〓間
   を小さくする方向に、前記制御用磁気軸受が制御
   されるように、少なくともその中心と周縁の高さ
   が異なるような形状に形成され、前記位置検出器
   に対向するように前記軸の一端に取付けられる位
   置センサターゲツトとを含む１軸制御型の磁気軸
   受装置の異常検出回路であつて、 前記位置検出器の出力に現われる前記ロータの
   軸方向位置とラジアル方向の振動をそれぞれ判別
   し、前記ラジアル方向および軸方向の振動振幅が
   それぞれの方向の振動許容値を予め定める時間以
   上越えたとき、異常であることを判別する異常判
   別手段を備えた、磁気軸受装置の異常検出回路。