JPH07224839A - 磁気軸受装置 - Google Patents

磁気軸受装置

Info

Publication number
JPH07224839A
JPH07224839A JP6018685A JP1868594A JPH07224839A JP H07224839 A JPH07224839 A JP H07224839A JP 6018685 A JP6018685 A JP 6018685A JP 1868594 A JP1868594 A JP 1868594A JP H07224839 A JPH07224839 A JP H07224839A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotor
circuit
magnetic bearing
gain
rotation speed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP6018685A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3600261B2 (ja
Inventor
Yoshihiro Enomoto
良弘 榎本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Seiki KK
Original Assignee
Seiko Seiki KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Seiki KK filed Critical Seiko Seiki KK
Priority to JP01868594A priority Critical patent/JP3600261B2/ja
Publication of JPH07224839A publication Critical patent/JPH07224839A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3600261B2 publication Critical patent/JP3600261B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

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
    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F16C2360/44—Centrifugal pumps
    • F16C2360/45—Turbo-molecular pumps

Landscapes

  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロータの回転数が磁気軸受の共振周波数に対
応する回転数を通過する際に発生するロータの振動およ
びロータの回転数が目標回転数のときのロータの振動を
低減する。 【構成】 ロータ１１の回転数が磁気軸受の共振周波数
に対応する回転数を通過する際には、切換回路２０およ
び切換スイッチ１９によって、磁気軸受の共振周波数に
おけるゲインを著しく増加させるＰＧ回路１７をＰＩＤ
制御部１４に接続して、ロータ１１の回転数が磁気軸受
の共振周波数に対応する回転数を通過する際のロータ１
１の振動を低減する。ロータ１１の回転数が目標回転数
に達する際には、切換回路２０および切換スイッチ１９
によって、目標回転数におけるゲインを著しく低下させ
るＡＢＳ回路１８をＰＩＤ制御部１４に接続してロータ
１１の振動を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気軸受装置に係り、
特にロータの振動を防止するようにした磁気軸受装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＩＣの製造等の高度のクリーン環
境が要求される場所で使用される例えばターボ分子ポン
プ等では、ロータを電磁石の磁力によって浮上させ、こ
れを非接触で保持する磁気軸受装置が用いられている。
【０００３】ところで、磁気軸受を使用した回転装置で
は、ロータの回転数に対応する周波数の振動を除去する
ために、オートバランシングシステム（以下、ＡＢＳと
記す。）回路等を使用している。ＡＢＳ回路は、例えば
特公昭６０−１４９２９号公報や特開昭６２−１２４３
１９号公報に示されるように、ロータの回転数に対応す
る周波数のゲインを著しく下げることにより、振動を除
去し、安定な磁気浮上を実現するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前述のＡＢ
Ｓ回路は、一般に最高回転数（目標回転数）で安定に動
作するように調整されるので、軸受の共振周波数のよう
に比較的低い周波数は使用できない。これは、軸受の共
振周波数におけるゲインを著しく下げると、ロータを磁
気浮上させることができなくなってしまうためである。
【０００５】そこで本発明の第１の目的は、ロータの回
転数が磁気軸受の共振周波数に対応する回転数を通過す
る際に発生するロータの振動を低減できるようにした磁
気軸受装置を提供することにある。また、本発明の第２
の目的は、ロータの回転数が磁気軸受の共振周波数に対
応する回転数を通過する際に発生するロータの振動およ
びモータの回転数が目標回転数のときのロータの振動を
低減できるようにした磁気軸受装置を提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明の磁
気軸受装置は、ロータを磁力によって浮上させる電磁
石、ロータの位置を検出する位置検出手段、およびこの
位置検出手段で検出したロータの位置情報に基づいて電
磁石を制御してロータの浮上位置を所定位置に制御する
位置制御手段を有するフィードバック系と、磁気軸受の
共振周波数近傍におけるフィードバック系のゲインを増
加させるゲイン制御手段とを備えたものである。
【０００７】請求項２記載の発明の磁気軸受装置は、ロ
ータを磁力によって浮上させる電磁石、ロータの位置を
検出する位置検出手段、およびこの位置検出手段で検出
したロータの位置情報に基づいて前記電磁石を制御して
ロータの浮上位置を所定位置に制御する位置制御手段を
有するフィードバック系と、磁気軸受の共振周波数近傍
におけるフィードバック系のゲインを増加させる第１の
ゲイン制御手段と、ロータの目標回転数に対応する周波
数におけるフィードバック系のゲインを低下させる第２
のゲイン制御手段とを備えたものである。
【０００８】
【作用】請求項１記載の発明では、磁気軸受の共振周波
数近傍におけるフィードバック系のゲインを増加させる
ことによって、ロータの回転数が磁気軸受の共振周波数
に対応する回転数を通過する際のゲインの低下が抑制さ
れ、磁気軸受の剛性が増してロータの振動が低減され
る。
【０００９】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
発明と同様にしてロータの回転数が磁気軸受の共振周波
数に対応する回転数を通過する際のロータの振動が低減
されると共に、ロータの目標回転数に対応する周波数に
おけるフィードバック系のゲインを低下させることによ
って、ロータの回転数が目標回転数のときのロータの振
動が低減される。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の磁気軸受装置における好適な
実施例を図１ないし図５を参照して詳細に説明する。図
１は本実施例における磁気軸受装置の構成を示すブロッ
ク図である。この磁気軸受装置は、磁気軸受の基本的な
構成として、ロータ１１を磁力によって浮上させる電磁
石１２と、ロータ１１の浮上位置を検出する位置センサ
１３と、この位置センサ１３で検出したロータの位置情
報に基づいて、比例動作、積分動作および微分動作等の
演算処理を行うＰＩＤ制御部１４と、このＰＩＤ制御部
１４の出力信号を増幅して電磁石１２に供給するアンプ
１５とを備え、これらによってフィードバック系を構成
している。
【００１１】磁気軸受装置は、さらに、磁気軸受の共振
周波数におけるＰＩＤ制御部１４のゲインを著しく増加
させるピークオブゲイン（以下、ＰＧと記す。）回路１
７と、ロータ１１の目標回転数に対応する周波数におけ
るＰＩＤ制御部１４のゲインを著しく低下させるＡＢＳ
回路１８と、ＰＧ回路１７をＰＩＤ制御部１４に接続し
た状態とＡＢＳ回路１８をＰＩＤ制御部１４に接続した
状態とＰＧ回路１７およびＡＢＳ回路１８のいずれもＰ
ＩＤ制御部１４に接続しない状態とを切り換えるための
切換スイッチ１９と、回転数センサ１６で検出された回
転数に応じて切換スイッチ１９を制御する切換回路２０
とを備えている。
【００１２】ここで、図２、図３を参照してＰＧ回路１
７とＡＢＳ回路１８の構成の一例について説明する。な
お、以下のＰＧ回路１７およびＡＢＳ回路１８を用いる
場合、ＰＩＤ制御部１４の入力部に加算器２１を設け
る。この加算器２１は位置センサ１３の出力信号とＰＧ
回路１７またはＡＢＳ回路１８の出力信号とを加算して
ＰＩＤ制御部１４へ出力するものである。
【００１３】図２に示すＰＧ回路１７は、位置センサ１
３の出力信号から磁気軸受の共振周波数に対応する周波
数成分を抽出するバンドパスフィルタ２２と、このバン
ドパスフィルタ２２の出力信号のレベルを調整するアン
プ２３とを備え、このアンプ２３の出力信号がＰＧ回路
１７の出力信号として加算器２１に入力されるようにな
っている。
【００１４】このＰＧ回路１７では、バンドパスフィル
タ２２によって、位置センサ１３の出力信号から磁気軸
受の共振周波数に対応する周波数成分が抽出され、この
信号がアンプ２３によってレベル調整されて、加算器２
１によって位置センサ１３からの元の信号に加算され
る。これにより、磁気軸受の共振周波数に対応する周波
数成分のゲインが増加する。
【００１５】図３はＡＢＳ回路１８の構成の一例を示す
ブロック図である。このＡＢＳ回路１８は、位置センサ
１３の出力信号からロータ１１の目標回転数に対応する
周波数成分を抽出するバンドパスフィルタ２５と、この
バンドパスフィルタ２５の出力信号を極性反転する極性
反転回路２６と、この極性反転回路２６の出力信号のレ
ベルを調整するアンプ２７とを備え、このアンプ２７の
出力信号がＡＢＳ回路１８の出力信号として加算器２１
に入力されるようになっている。
【００１６】このＡＢＳ回路１８では、バンドパスフィ
ルタ２５によって、位置センサ１３の出力信号からロー
タ１１の目標回転数に対応する周波数成分が抽出され、
この信号が極性反転回路２６によって極性が反転され、
アンプ２７によってレベル調整されて、加算器２１によ
って位置センサ１３からの元の信号に加算される。これ
により、ロータ１１の目標回転数に対応する周波数成分
のゲインが低下する。
【００１７】図４はＰＧ回路１７を用いた場合のゲイン
の周波数特性を示し、図５はＡＢＳ回路１８を用いた場
合のゲインの周波数特性を示すものである。図４に示す
ように、ＰＧ回路１７は磁気軸受の共振周波数ｆ0 にお
けるＰＩＤ制御部１４のゲインを著しく増加させる。ま
た、図５に示すように、ＡＢＳ回路１８はロータ１１の
目標回転数に対応する周波数ｆ3 におけるＰＩＤ制御部
１４のゲインを著しく低下させる。また、切換回路２０
は、ロータの回転数に対応する周波数がｆ1 より小さい
ときはＰＧ回路１７をＰＩＤ制御部１４に接続し、ｆ2
よりも大きいときはＡＢＳ回路１８をＰＩＤ制御部１４
に接続し、ロータの回転数に対応する周波数が０〜数１
０Ｈｚの間およびｆ1 からｆ2 の間にあるときはＰＧ回
路１７およびＡＢＳ回路１８のいずれもＰＩＤ制御部１
４に接続しないように切換スイッチ１９を制御する。た
だし、ｆ0 ＜ｆ1 ＜ｆ2 ＜ｆ3 の関係がある。ここで、
例えば、ｆ0 は数１００Ｈｚ程度、ｆ1 はｆ3 の１／１
０程度、ｆ2 はｆ3 の１／５程度である。
【００１８】次に本実施例の動作について説明する。ロ
ータ１１は図示しないモータによって回転される。この
ロータ１１の回転数は回転数センサ１６によって検出さ
れ、回転数の情報は切換回路２０に送られる。ロータ１
１の回転を開始すると、初めはＰＧ回路１７およびＡＢ
Ｓ回路１８のいずれもＰＩＤ制御部１４に接続されてい
ないが、ロータ１１の回転数に対応する周波数が数１０
Ｈｚを過ぎると切換回路２０および切換スイッチ１９に
よってＰＧ回路１７がＰＩＤ制御部１４に接続される。
そして、このＰＧ回路１７の働きにより、磁気軸受の共
振周波数ｆ0 におけるＰＩＤ制御部１４のゲインが著し
く増加される。そのため、ロータ１１の回転数が磁気軸
受の共振周波数ｆ0 に対応する回転数を通過する際のゲ
インの低下が抑制され、磁気軸受の剛性が増してロータ
１１の振動が低減される。その結果、短い時間で、ロー
タ１１の回転数が磁気軸受の共振周波数ｆ0 に対応する
回転数を通過することができる。
【００１９】ロータ１１の回転数がさらに増加し、ｆ1
に対応する回転数を越えてからｆ2に対応する回転数に
達するまでは、切換回路２０および切換スイッチ１９に
よって、ＰＧ回路１７およびＡＢＳ回路１８のいずれも
ＰＩＤ制御部１４に接続されない状態となる。
【００２０】ロータ１１の回転数がさらに増加し、ｆ2
に対応する回転数を越えると、切換回路２０および切換
スイッチ１９によって、ＡＢＳ回路１８がＰＩＤ制御部
１４に接続される。そして、このＡＢＳ回路１８の働き
により、ロータ１１の目標回転数に対応する周波数ｆ3
におけるＰＩＤ制御部１４のゲインが著しく低下され
る。そのため、ロータ１１の回転数が目標回転数に達し
たときのロータ１１の振動が低減される。
【００２１】このように本実施例によれば、ＰＧ回路１
７によって磁気軸受の共振周波数ｆ 0 におけるＰＩＤ制
御部１４のゲインを著しく増加することによって、ロー
タ１１を安定に磁気浮上させた状態で、ロータ１１の回
転数が磁気軸受の共振周波数ｆ0 に対応する回転数を通
過する際のロータ１１の振動を低減でき、短い時間でロ
ータ１１の回転数が磁気軸受の共振周波数ｆ0 に対応す
る回転数を通過することができる。そのため、この磁気
軸受を使用した回転装置の立上りに時間が短縮され、回
転装置がある製品の製造装置である場合、製品の製造の
効率が向上する等の効果を奏する。
【００２２】また、ＡＢＳ回路１８によって、ロータ１
１の回転数が目標回転数に達したときにおけるロータ１
１の振動も低減されるので、略全周波数領域において安
定したロータ１１の磁気浮上を実現することができる。
なお、本発明は上記実施例に限定されず、例えば、ＰＧ
回路１７とＡＢＳ回路１８は、構成上共通する部分があ
るため、別個に設けずに、一つの回路を共用しても良
い。例えば、図３に示す回路において、バンドパスフィ
ルタの通過帯域を切り換え可能とし、極性反転回路を動
作状態と非動作状態とに切り換え可能とすることによっ
て、この回路をＡＢＳ回路としてもＰＧ回路としても使
用可能となる。
【００２３】また、ＰＧ回路１７とＡＢＳ回路１８は、
動作する周波数領域が異なるため、切換スイッチ１９に
よって切り換えずに、常に両方ともＰＩＤ制御部１４に
接続した状態としても良い。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
によれば、磁気軸受の共振周波数近傍におけるフィード
バック系のゲインを増加させるようにしたので、ロータ
の回転数が磁気軸受の共振周波数に対応する回転数を通
過する際のゲインの低下を抑制して、磁気軸受の剛性を
増すことができ、ロータの回転数が磁気軸受の共振周波
数に対応する回転数を通過する際に発生するロータの振
動を低減することができるという効果がある。
【００２５】また、請求項２記載の発明によれば、磁気
軸受の共振周波数におけるフィードバック系のゲインを
増加させると共に、ロータの目標回転数に対応する周波
数におけるフィードバック系のゲインを低下させるよう
にしたので、ロータの回転数が磁気軸受の共振周波数に
対応する回転数を通過する際に発生するロータの振動お
よびモータの回転数が目標回転数のときのロータの振動
を低減することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における磁気軸受装置の構成
を示すブロック図である。
【図２】図１におけるＰＧ回路の構成の一例を示すブロ
ック図である。
【図３】図１におけるＡＢＳ回路の構成の一例を示すブ
ロック図である。
【図４】図１におけるＰＧ回路の特性を示す特性図であ
る。
【図５】図１におけるＡＢＳ回路の特性を示す特性図で
ある。
【符号の説明】
１１ ロータ １２ 電磁石 １３ 位置センサ １４ ＰＩＤ制御部 １５ アンプ １６ 回転数センサ １７ ＰＧ回路 １８ ＡＢＳ回路 １９ 切換スイッチ ２０ 切換回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ロータを磁力によって浮上させる電磁
    石、ロータの位置を検出する位置検出手段、およびこの
    位置検出手段で検出したロータの位置情報に基づいて前
    記電磁石を制御してロータの浮上位置を所定位置に制御
    する位置制御手段を有するフィードバック系と、 磁気軸受の共振周波数近傍における前記フィードバック
    系のゲインを増加させるゲイン制御手段とを具備するこ
    とを特徴とする磁気軸受装置。
  2. 【請求項２】 ロータを磁力によって浮上させる電磁
    石、ロータの位置を検出する位置検出手段、およびこの
    位置検出手段で検出したロータの位置情報に基づいて前
    記電磁石を制御してロータの浮上位置を所定位置に制御
    する位置制御手段を有するフィードバック系と、 磁気軸受の共振周波数近傍における前記フィードバック
    系のゲインを増加させる第１のゲイン制御手段と、 ロータの目標回転数に対応する周波数における前記フィ
    ードバック系のゲインを低下させる第２のゲイン制御手
    段とを具備することを特徴とする磁気軸受装置。
JP01868594A 1994-02-15 1994-02-15 磁気軸受装置 Expired - Lifetime JP3600261B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP01868594A JP3600261B2 (ja) 1994-02-15 1994-02-15 磁気軸受装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP01868594A JP3600261B2 (ja) 1994-02-15 1994-02-15 磁気軸受装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH07224839A true JPH07224839A (ja) 1995-08-22
JP3600261B2 JP3600261B2 (ja) 2004-12-15

Family

ID=11978473

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP01868594A Expired - Lifetime JP3600261B2 (ja) 1994-02-15 1994-02-15 磁気軸受装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3600261B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018132167A (ja) * 2017-02-17 2018-08-23 株式会社島津製作所 磁気軸受装置および真空ポンプ
WO2020065699A1 (ja) * 2018-09-25 2020-04-02 株式会社Ｆｕｊｉ 移動体位置決め制御装置及び部品実装機

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018132167A (ja) * 2017-02-17 2018-08-23 株式会社島津製作所 磁気軸受装置および真空ポンプ
WO2020065699A1 (ja) * 2018-09-25 2020-04-02 株式会社Ｆｕｊｉ 移動体位置決め制御装置及び部品実装機
JPWO2020065699A1 (ja) * 2018-09-25 2021-03-11 株式会社Ｆｕｊｉ 移動体位置決め制御装置及び部品実装機

Also Published As

Publication number Publication date
JP3600261B2 (ja) 2004-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3109023B2 (ja) 磁気軸受装置
EP0313727B1 (en) Unstable vibration prevention apparatus for magnetic bearing system
KR100644852B1 (ko) 자기베어링 보호장치 및 터보분자펌프
JP4476694B2 (ja) 磁気軸受装置および磁気軸受装置を備えた流体機械
JP2000145774A (ja) 制御型磁気軸受装置
JP3114089B2 (ja) 磁気軸受装置
JP3463218B2 (ja) 磁気軸受装置
JP3600261B2 (ja) 磁気軸受装置
JP3698773B2 (ja) ターボ分子ポンプ
JP2001295841A (ja) 磁気軸受の制御装置
JP2002039178A (ja) 磁気軸受装置
JP3749805B2 (ja) 磁気軸受の制御装置
JP3625904B2 (ja) 磁気軸受装置
JPH0965607A (ja) インナロータ型モータ
US6259178B1 (en) Initial adjustment circuit and initial adjustment method of magnetic bearing apparatus
JP3100346B2 (ja) ターボ分子ポンプ
JPH05141423A (ja) 可動物体装着用磁気軸受装置
JP3074284B2 (ja) 磁気軸受の制御装置
JP3248108B2 (ja) 磁気軸受の制御装置
JP3268322B2 (ja) 磁気軸受スピンドル装置のインバータ制御装置
JP4324734B2 (ja) 磁気軸受制御装置
JPH07184345A (ja) 磁気浮上モータ装置
JPH0988956A (ja) 磁気軸受装置
JPH0735683Y2 (ja) 磁気軸受の制御回路
JPH08219155A (ja) 磁気軸受装置

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040210

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20040302

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040412

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040601

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040802

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040914

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040916

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070924

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080924

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090924

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100924

Year of fee payment: 6

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20091108

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100924

Year of fee payment: 6

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D03

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100924

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110924

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120924

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130924

Year of fee payment: 9

EXPY Cancellation because of completion of term