JPH0730791B2 - 磁気軸受制御装置 - Google Patents
磁気軸受制御装置Info
- Publication number
- JPH0730791B2 JPH0730791B2 JP1033293A JP3329389A JPH0730791B2 JP H0730791 B2 JPH0730791 B2 JP H0730791B2 JP 1033293 A JP1033293 A JP 1033293A JP 3329389 A JP3329389 A JP 3329389A JP H0730791 B2 JPH0730791 B2 JP H0730791B2
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- JP
- Japan
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- circuit
- phase
- magnetic bearing
- control device
- output
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
Links
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 18
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 9
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 9
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 6
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 5
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 4
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000013016 damping 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
- 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)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は磁気軸受を構成する電磁石に流す電流を制御
し、回転体を所定位置に支承する磁気軸受制御装置に関
するものである。
し、回転体を所定位置に支承する磁気軸受制御装置に関
するものである。
従来この種の磁気軸受制御装置の回路としては、特開昭
59−212519号公報に開示されたものがある。第７図はこ
の磁気軸受制御装置の回路構成を示すブロック図であ
る。
59−212519号公報に開示されたものがある。第７図はこ
の磁気軸受制御装置の回路構成を示すブロック図であ
る。
図示するように、磁気軸受制御装置は、変位センサ回路
101、位相補償回路102、帯域消去フィルタ回路103、加
算回路104、パワー増幅回路105、帯域通過フィルタ回路
106、ゲイン調整器107、加算回路108、位相進み回路10
9、ノッチフィルタ110及び制御対象111で構成されてい
る。
101、位相補償回路102、帯域消去フィルタ回路103、加
算回路104、パワー増幅回路105、帯域通過フィルタ回路
106、ゲイン調整器107、加算回路108、位相進み回路10
9、ノッチフィルタ110及び制御対象111で構成されてい
る。
変位センサ回路101の出力信号は、位相補償回路102によ
って位相補償された後、帯域消去フィルタ回路103を通
して加算回路104に送る。帯域消去フィルタ回路103は回
転軸の固有振動数を含む所定範囲の周波数の帯域のゲイ
ンが殆ど零または小さい値となっている。また、変位セ
ンサ回路101を入力とする帯域通過フィルタ回路106は帯
域消去フィルタ回路103と逆に上記所定範囲の局周波数
を通過させるようになっている。帯域通過フィルタ回路
106の出力とゲイン調整器107の出力は加算回路108によ
り加算される。加算回路108の出力は、位相進み回路109
によって少なくとも上記所定の帯域において、完全に進
相するようにその位相を進相させ、より適したゲイン・
位相特性を得るためにノッチフィルタ110を通し加算回
路104に送る。加算回路104の出力はパワー増幅回路105
を通して増幅され、制御対象111に出力される。
って位相補償された後、帯域消去フィルタ回路103を通
して加算回路104に送る。帯域消去フィルタ回路103は回
転軸の固有振動数を含む所定範囲の周波数の帯域のゲイ
ンが殆ど零または小さい値となっている。また、変位セ
ンサ回路101を入力とする帯域通過フィルタ回路106は帯
域消去フィルタ回路103と逆に上記所定範囲の局周波数
を通過させるようになっている。帯域通過フィルタ回路
106の出力とゲイン調整器107の出力は加算回路108によ
り加算される。加算回路108の出力は、位相進み回路109
によって少なくとも上記所定の帯域において、完全に進
相するようにその位相を進相させ、より適したゲイン・
位相特性を得るためにノッチフィルタ110を通し加算回
路104に送る。加算回路104の出力はパワー増幅回路105
を通して増幅され、制御対象111に出力される。
上記構成の磁気軸受制御回路は高速スピンドルなどの工
作機械に用いられているもので、回転体の固有振動数に
減衰を与え、且つ高剛性を得る回路構成となっている。
作機械に用いられているもので、回転体の固有振動数に
減衰を与え、且つ高剛性を得る回路構成となっている。
ターボ分子ポンプは工作機械のように被工作物から大き
な外乱，振動などを受けることがないので、高剛性つま
り高ゲインでの制御は必要としない。従って、第７図に
示す構成の磁気軸受制御回路を用いて磁気軸受の制御を
行なうと、減衰させたい曲げ固有値に対しては有効であ
るが、高ゲインのため回転軸の持つ他の曲げ固有値が加
振され発振してしまうという問題があった。
な外乱，振動などを受けることがないので、高剛性つま
り高ゲインでの制御は必要としない。従って、第７図に
示す構成の磁気軸受制御回路を用いて磁気軸受の制御を
行なうと、減衰させたい曲げ固有値に対しては有効であ
るが、高ゲインのため回転軸の持つ他の曲げ固有値が加
振され発振してしまうという問題があった。
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、減衰させた
い曲げ固有値のみを減衰させ他の曲げ固有値を加振させ
ない磁気軸受制御装置を提供することにある。
い曲げ固有値のみを減衰させ他の曲げ固有値を加振させ
ない磁気軸受制御装置を提供することにある。
上記課題を解決するため本発明は、回転体の位置を検出
するセンサと、該センサ信号により電磁石に流す電流を
制御する回路と、回転体を所定の位置に設定する電磁石
から構成され、外乱や振動が少なく高剛性を必要としな
い磁気軸受装置において、第１図に示すように、センサ
信号をそのまま利用し位相補償をする主回路Ｍと、該セ
ンサ信号から所定の周波数を取り出す回路を有し曲げ固
有値の前廻り後廻りを含む周波数範囲の位相を該前廻り
後廻り共に制振するように進める第２回路Ｓと、該第２
回路Ｓの出力を調整して該位相が進み過ぎないように補
償する制振補償手段（調整抵抗器17）と、主回路Ｍの出
力と制振補償手段で補償した第２回路の出力とを加算す
る加算回路を具備することを特徴とする。
するセンサと、該センサ信号により電磁石に流す電流を
制御する回路と、回転体を所定の位置に設定する電磁石
から構成され、外乱や振動が少なく高剛性を必要としな
い磁気軸受装置において、第１図に示すように、センサ
信号をそのまま利用し位相補償をする主回路Ｍと、該セ
ンサ信号から所定の周波数を取り出す回路を有し曲げ固
有値の前廻り後廻りを含む周波数範囲の位相を該前廻り
後廻り共に制振するように進める第２回路Ｓと、該第２
回路Ｓの出力を調整して該位相が進み過ぎないように補
償する制振補償手段（調整抵抗器17）と、主回路Ｍの出
力と制振補償手段で補償した第２回路の出力とを加算す
る加算回路を具備することを特徴とする。
上記の如く構成することにより、所定の曲げ固有値の前
廻り後廻りを含む周波数範囲の位相を第２回路Ｓで前廻
り後廻り共に制振するように急激に進め、且つゲインを
増大させないため、他の曲げ固有値を加振動させること
なく、減衰させたい曲げ固有値のみを減衰させることが
できる。また、曲げ固有値の前廻り後廻りを含む周波数
範囲の位相を、例えば90゜進相させるとその中心周波数
は90゜以上進むことになり、ネガティブフィードバック
ではなくなり不安定領域となるので、制振補償手段（調
整抵抗器17）で第２回路Ｓの出力を調整して該位相が進
み過ぎないように補償する。
廻り後廻りを含む周波数範囲の位相を第２回路Ｓで前廻
り後廻り共に制振するように急激に進め、且つゲインを
増大させないため、他の曲げ固有値を加振動させること
なく、減衰させたい曲げ固有値のみを減衰させることが
できる。また、曲げ固有値の前廻り後廻りを含む周波数
範囲の位相を、例えば90゜進相させるとその中心周波数
は90゜以上進むことになり、ネガティブフィードバック
ではなくなり不安定領域となるので、制振補償手段（調
整抵抗器17）で第２回路Ｓの出力を調整して該位相が進
み過ぎないように補償する。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明に係る磁気軸受制御装置の回路構成を示
すブロック図である。図示するように、磁気軸受制御装
置の回路は、変位センサ回路10、位相補償回路11、増幅
回路12、増幅回路13、パワー増幅回路14、帯域通過フィ
ルタ回路15、反転増幅回路16、調整抵抗器17及び制御対
象18で構成されている。
すブロック図である。図示するように、磁気軸受制御装
置の回路は、変位センサ回路10、位相補償回路11、増幅
回路12、増幅回路13、パワー増幅回路14、帯域通過フィ
ルタ回路15、反転増幅回路16、調整抵抗器17及び制御対
象18で構成されている。
上記回路構成の磁気軸受制御回路において、制御対象18
である回転軸の位置を検出するセンサ回路10の出力信号
を位相補償回路11で位相補償をし、増幅回路12で位相補
償により減衰した信号を減衰する前のレベルまで増幅す
る。この位相補償回路11と増幅回路12で構成する回路を
主回路Ｍとする。また、変位センサ回路10の出力信号を
帯域通過フィルタ回路15により、所定範囲の周波数を取
り出し、位相進み部を利用し、反転増幅回路16で主回路
Ｍの出力信号に符号を合わせ加算する。この帯域通過フ
ィルタ回路15と反転増幅回路16で構成する回路を第２回
路Ｓとする。上記のように主回路Ｍと第２回路Ｓを加算
し、所定範囲の周波数を積極的に進相させる。
である回転軸の位置を検出するセンサ回路10の出力信号
を位相補償回路11で位相補償をし、増幅回路12で位相補
償により減衰した信号を減衰する前のレベルまで増幅す
る。この位相補償回路11と増幅回路12で構成する回路を
主回路Ｍとする。また、変位センサ回路10の出力信号を
帯域通過フィルタ回路15により、所定範囲の周波数を取
り出し、位相進み部を利用し、反転増幅回路16で主回路
Ｍの出力信号に符号を合わせ加算する。この帯域通過フ
ィルタ回路15と反転増幅回路16で構成する回路を第２回
路Ｓとする。上記のように主回路Ｍと第２回路Ｓを加算
し、所定範囲の周波数を積極的に進相させる。
ところで回転体の曲げ固有値、即ち前廻り、後廻りの周
波数は第２図に示すように回転体の回転数に応じて変化
する。帯域通過フィルタ回路15の周波数範囲は回転体の
定格回転時の曲げ固有値の前廻り及び後廻りを含む周波
数範囲とし、この範囲の周波数を約90゜進相させ、中心
周波数は90゜以上進ませる。中心周波数を90゜以上進ま
せると逆に不安定領域となるため帯域通過フィルタ回路
15のゲイン量や反転増幅回路16の増幅量及び主回路Ｍの
出力に加算する際の加算量を調整する調整抵抗器17の抵
抗値を調整し、進み過ぎないようにする。なお、第３図
及び第４図はそれぞれ帯域通過フィルタ回路15及び反転
増幅回路16の出力の位相θとゲインＡとの関係を示す図
である。この第３図及び第４図に示すような位相θとゲ
インＡの特性を合成することにより、所望の周波数の範
囲を抽出して、その位相を急激に進めることができる。
波数は第２図に示すように回転体の回転数に応じて変化
する。帯域通過フィルタ回路15の周波数範囲は回転体の
定格回転時の曲げ固有値の前廻り及び後廻りを含む周波
数範囲とし、この範囲の周波数を約90゜進相させ、中心
周波数は90゜以上進ませる。中心周波数を90゜以上進ま
せると逆に不安定領域となるため帯域通過フィルタ回路
15のゲイン量や反転増幅回路16の増幅量及び主回路Ｍの
出力に加算する際の加算量を調整する調整抵抗器17の抵
抗値を調整し、進み過ぎないようにする。なお、第３図
及び第４図はそれぞれ帯域通過フィルタ回路15及び反転
増幅回路16の出力の位相θとゲインＡとの関係を示す図
である。この第３図及び第４図に示すような位相θとゲ
インＡの特性を合成することにより、所望の周波数の範
囲を抽出して、その位相を急激に進めることができる。
第５図は第１図のＡ点における主回路Ｍのみの位相PH、
ゲインGAの特性を示す図であり、第６図は第２回路Ｓを
含んだＡ点における位相PH、ゲインGAの特性を示す図で
ある。図示するように第２回路Ｓを付加することによ
り、例えば２次の固有値の前廻り後廻りを含む所定の周
波数範囲を位相に急激に進め、ゲインを増加させないか
ら、減衰させたい２次の固有値だけを減衰させることが
できる。このとき中心周波数f0より低域側では、ゲイン
GA、位相PH共に多少減少してしまうが、問題とならない
量である。また、高域側だは殆ど変化しない。また、中
心周波数f0付近で最もゲインが減少し、位相が進むた
め、曲げ固有値がより減衰され、更にゲインGAが増大し
ていないため、他の曲げ固有値も発振しない。
ゲインGAの特性を示す図であり、第６図は第２回路Ｓを
含んだＡ点における位相PH、ゲインGAの特性を示す図で
ある。図示するように第２回路Ｓを付加することによ
り、例えば２次の固有値の前廻り後廻りを含む所定の周
波数範囲を位相に急激に進め、ゲインを増加させないか
ら、減衰させたい２次の固有値だけを減衰させることが
できる。このとき中心周波数f0より低域側では、ゲイン
GA、位相PH共に多少減少してしまうが、問題とならない
量である。また、高域側だは殆ど変化しない。また、中
心周波数f0付近で最もゲインが減少し、位相が進むた
め、曲げ固有値がより減衰され、更にゲインGAが増大し
ていないため、他の曲げ固有値も発振しない。
磁気軸受制御装置の回路を上記の如く構成することによ
り、工作機械等とは異なり、特に大きなゲインを必要と
しない、ターボ分子ポンプの磁気軸受制御に最適な特性
を有することになる。
り、工作機械等とは異なり、特に大きなゲインを必要と
しない、ターボ分子ポンプの磁気軸受制御に最適な特性
を有することになる。
以上説明したように本発明によれば、センサ信号から所
定の周波数を取り出す回路を有し曲げ固有値の前廻り後
廻りを含む周波数範囲の位相を局所的に進相させる回路
を具備するので下記のような優れた効果が得られる。
定の周波数を取り出す回路を有し曲げ固有値の前廻り後
廻りを含む周波数範囲の位相を局所的に進相させる回路
を具備するので下記のような優れた効果が得られる。
（１） 所定範囲の周波数の位相を急激に進め、且つゲ
インを増大させないため、減衰させたい曲げ固有値のみ
を減衰させることができる。
インを増大させないため、減衰させたい曲げ固有値のみ
を減衰させることができる。
（２） 回転軸の曲げ固有値だけでなく、コニカル、パ
ラレルモードの抑制にも有効である。
ラレルモードの抑制にも有効である。
（３） また、ステータの固有値の中心周波数を例えば
約90゜進相させることにより、ステータの固有値にの振
動の抑制のためにも有効である。
約90゜進相させることにより、ステータの固有値にの振
動の抑制のためにも有効である。
第１図は本発明に係る磁気軸受制御装置の回路構成を示
すブロック図、第２図は回転体の回転数と曲げ固有値の
関係を示す図、第３図及び第４図はそれぞれ帯域通過フ
ィルタ回路15及び反転増幅回路16の出力の位相θとゲイ
ンＡとの関係を示す図、第５図は第１図のＡ点における
主回路Ｍのみの位相PH及びゲインGAの特性を示す図、第
６図は主回路Ｍと第２回路Ｓを具備する第１図のＡ点に
おける位相PH及びゲインGAの特性を示す図、第７図は従
来の磁気軸受制御装置の回路構成を示すブロック図であ
る。 図中、10……変位センサ回路、11……位相補償回路、12
……増幅回路、13……増幅回路、14……パワー増幅回
路、15……帯域通過フィルタ回路、16……反転増幅回
路、17……調整抵抗器、18……制御対象。
すブロック図、第２図は回転体の回転数と曲げ固有値の
関係を示す図、第３図及び第４図はそれぞれ帯域通過フ
ィルタ回路15及び反転増幅回路16の出力の位相θとゲイ
ンＡとの関係を示す図、第５図は第１図のＡ点における
主回路Ｍのみの位相PH及びゲインGAの特性を示す図、第
６図は主回路Ｍと第２回路Ｓを具備する第１図のＡ点に
おける位相PH及びゲインGAの特性を示す図、第７図は従
来の磁気軸受制御装置の回路構成を示すブロック図であ
る。 図中、10……変位センサ回路、11……位相補償回路、12
……増幅回路、13……増幅回路、14……パワー増幅回
路、15……帯域通過フィルタ回路、16……反転増幅回
路、17……調整抵抗器、18……制御対象。
Claims (1)
- 【請求項１】回転体の位置を検出するセンサと、該セン
サ信号により電磁石に流す電流を制御する回路と、前記
回転体を所定の位置に設定する電磁石から構成され、外
乱や振動が少なく高剛性を必要としない磁気軸受制御装
置において、 前記センサ信号をそのまま利用し位相補償をする主回路
と、 該センサ信号から所定の周波数を取り出す回路を有し、
曲げ固有値の前廻り後廻りを含む周波数範囲の位相を該
前廻り後廻り共に制振するように進める第２回路と、 該第２回路の出力を調整して該位相が進み過ぎないよう
に補償する制振補償手段と、 前記主回路の出力と前記制振補償手段で補償した第２回
路の出力とを加算する加算回路を具備することを特徴と
する磁気軸受制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1033293A JPH0730791B2 (ja) | 1989-02-13 | 1989-02-13 | 磁気軸受制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1033293A JPH0730791B2 (ja) | 1989-02-13 | 1989-02-13 | 磁気軸受制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02212623A JPH02212623A (ja) | 1990-08-23 |
| JPH0730791B2 true JPH0730791B2 (ja) | 1995-04-10 |
Family
ID=12382494
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1033293A Expired - Lifetime JPH0730791B2 (ja) | 1989-02-13 | 1989-02-13 | 磁気軸受制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0730791B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59212519A (ja) * | 1983-05-14 | 1984-12-01 | Ntn Toyo Bearing Co Ltd | 磁気軸受の制御装置 |
-
1989
- 1989-02-13 JP JP1033293A patent/JPH0730791B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02212623A (ja) | 1990-08-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |