JPH0738542B2 - 磁気吸引力発生用パワ−アンプ - Google Patents
磁気吸引力発生用パワ−アンプInfo
- Publication number
- JPH0738542B2 JPH0738542B2 JP62030688A JP3068887A JPH0738542B2 JP H0738542 B2 JPH0738542 B2 JP H0738542B2 JP 62030688 A JP62030688 A JP 62030688A JP 3068887 A JP3068887 A JP 3068887A JP H0738542 B2 JPH0738542 B2 JP H0738542B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current
- electromagnet coil
- power amplifier
- switching element
- magnetic attraction
- Prior art date
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-
- 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
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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- Electromagnetism (AREA)
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- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、非接触支持する磁気軸受装置や、磁気浮上
装置等に用いる磁気吸引力発生のための電流増幅用のパ
ワーアンプに関するものである。
装置等に用いる磁気吸引力発生のための電流増幅用のパ
ワーアンプに関するものである。
摩擦を少なくして高精度位置決めを可能としたり、回転
体を高速で回すことを可能としたり、真空などの特殊環
境下での使用を可能とする支持方法として、磁気力を利
用した磁気軸受装置や磁気浮上装置が多く用いられるよ
うになった。
体を高速で回すことを可能としたり、真空などの特殊環
境下での使用を可能とする支持方法として、磁気力を利
用した磁気軸受装置や磁気浮上装置が多く用いられるよ
うになった。
このような磁気力を発生させる方法の１つとして、電磁
石を使用したものがあり、電磁石コイルに電流を供給し
て生じる磁気吸引力が主に利用されている。その電流供
給手段、すなわちパワーアンプにはいくつかの方法があ
るが、そこで要求されるものは、主に応答性と、効率で
ある。
石を使用したものがあり、電磁石コイルに電流を供給し
て生じる磁気吸引力が主に利用されている。その電流供
給手段、すなわちパワーアンプにはいくつかの方法があ
るが、そこで要求されるものは、主に応答性と、効率で
ある。
ここで、従来の方法をみると、第１の方法として、特開
昭58-54220号公報に示されているプッシュプル方式のリ
ニヤアンプがある。この方法では、応答性を良くするに
は、電源電圧を上げねばならず、そうすれば供給電力の
ほとんどがトランジスタの発熱となって消費され、効率
が極めて悪くなるのみならず、熱容量の大きなトランジ
スタあるいは冷却装置が必要となり、高価となる欠点が
あった。また、発熱を減らすため電源電圧を下げれば、
それだけ電流の立上りが悪く、応答性が悪くなり、場合
によっては磁気軸受制御ループの応答性を極端に悪くす
るという欠点をも備えていた。
昭58-54220号公報に示されているプッシュプル方式のリ
ニヤアンプがある。この方法では、応答性を良くするに
は、電源電圧を上げねばならず、そうすれば供給電力の
ほとんどがトランジスタの発熱となって消費され、効率
が極めて悪くなるのみならず、熱容量の大きなトランジ
スタあるいは冷却装置が必要となり、高価となる欠点が
あった。また、発熱を減らすため電源電圧を下げれば、
それだけ電流の立上りが悪く、応答性が悪くなり、場合
によっては磁気軸受制御ループの応答性を極端に悪くす
るという欠点をも備えていた。
そこで、その改善案として例えば特開昭57-73223号公報
に示されるようなPWM方式のパワーアンプが考えられ
た。この方法によると、トランジスタをオンすると、電
磁石コイルの電流は与えられた直流電源電圧VDCに従
い、およそ で関係づけられる立上りをする。しかし、トランジスタ
をオフすると、フライホイール電流はダイオードとで作
られるループを循環する。ダイオードの順方向電圧Vdに
よって電流が減衰するが、Vdが1V以下であるので、 から非常にゆるい減衰しかできないのである。このこと
は、電流制御しようとしても応答性を高くすることは期
待できないことを意味しており、磁気軸受制御ループの
応答性はもとより、安定化も期待出来ないことを意味し
ている。
に示されるようなPWM方式のパワーアンプが考えられ
た。この方法によると、トランジスタをオンすると、電
磁石コイルの電流は与えられた直流電源電圧VDCに従
い、およそ で関係づけられる立上りをする。しかし、トランジスタ
をオフすると、フライホイール電流はダイオードとで作
られるループを循環する。ダイオードの順方向電圧Vdに
よって電流が減衰するが、Vdが1V以下であるので、 から非常にゆるい減衰しかできないのである。このこと
は、電流制御しようとしても応答性を高くすることは期
待できないことを意味しており、磁気軸受制御ループの
応答性はもとより、安定化も期待出来ないことを意味し
ている。
以上のように従来方法では、リニヤアンプにおける極め
て悪い効率や、スイッチング方式における極めて悪い応
答性が問題となっていたのである。そこでこの発明はそ
のような問題点のない磁気吸引力発生用パワーアンプを
提供しようとするものである。
て悪い効率や、スイッチング方式における極めて悪い応
答性が問題となっていたのである。そこでこの発明はそ
のような問題点のない磁気吸引力発生用パワーアンプを
提供しようとするものである。
この発明は、これを改善するために、主回路の直流電源
とグランド間を、第１のスイッチングと電磁石コイルと
第２のスイッチング素子の順に接続し、アノードをグラ
ンドに接続した第１のダイオードのカソードを前記第１
のスイッチング素子と電磁石の接続部に接続し、カソー
ドを直流電源に接続した第２のダイオードのアノードを
前記電磁石コイルと第２のスイッチング素子の接続部に
接続するとともに、電磁石コイルの電流を検出する検出
手段を設け、電流指令値と該電流検出手段の検出信号を
受けた電流制御器がオン・オフ指令を出して、前記２つ
のスイッチング素子をオン・オフさせるようにし、電磁
石コイルに流れる電流が電流指令値に応じたものとなる
よう構成したのである。
とグランド間を、第１のスイッチングと電磁石コイルと
第２のスイッチング素子の順に接続し、アノードをグラ
ンドに接続した第１のダイオードのカソードを前記第１
のスイッチング素子と電磁石の接続部に接続し、カソー
ドを直流電源に接続した第２のダイオードのアノードを
前記電磁石コイルと第２のスイッチング素子の接続部に
接続するとともに、電磁石コイルの電流を検出する検出
手段を設け、電流指令値と該電流検出手段の検出信号を
受けた電流制御器がオン・オフ指令を出して、前記２つ
のスイッチング素子をオン・オフさせるようにし、電磁
石コイルに流れる電流が電流指令値に応じたものとなる
よう構成したのである。
このように構成することにより、２つのスイッチング素
子がオンすると、電磁石コイルの両端には、直流電源電
圧VDCがかかり、 で関係づけられる変化率で電流が大きくなり、一方２つ
のスイッチング素子がオフすると、電磁石コイルの両端
には、直流電源圧VDCが逆向きにかかり、 でで関係づけられる変化率で電流が小さくなるのであ
る。このように電流の立上りと立下がりの両方において
同じ大きさの変化率で変化することができるので、全体
として電流制御の応答性をよくすることができるのであ
る。
子がオンすると、電磁石コイルの両端には、直流電源電
圧VDCがかかり、 で関係づけられる変化率で電流が大きくなり、一方２つ
のスイッチング素子がオフすると、電磁石コイルの両端
には、直流電源圧VDCが逆向きにかかり、 でで関係づけられる変化率で電流が小さくなるのであ
る。このように電流の立上りと立下がりの両方において
同じ大きさの変化率で変化することができるので、全体
として電流制御の応答性をよくすることができるのであ
る。
第１図はこの発明の実施例を示すもので、OVは、主回路
のグランド線、VDCは主回路の直流電源であり、その電
圧を示すものである。直流電源に一方を接続した第１の
スイッチング素子11は、他方を第１のダイオード21のカ
ソードと、電磁石コイル３の一端と接続されている。
のグランド線、VDCは主回路の直流電源であり、その電
圧を示すものである。直流電源に一方を接続した第１の
スイッチング素子11は、他方を第１のダイオード21のカ
ソードと、電磁石コイル３の一端と接続されている。
また、グランドに一方を接続した第２のスイッチング素
子12は、他方を第２のダイオード22のアノードと、電流
検出手段４の一端に接続されている。
子12は、他方を第２のダイオード22のアノードと、電流
検出手段４の一端に接続されている。
電流検出手段４の他端は、前記電磁石コイル３のもう一
端と接続され、２つのスイッチング素子11,12がオンで
あれば、VDCが供給する電流は、第１のスイッチング素
子11,電磁石コイル3,電流検出手段4,第２のスイッチン
グ素子12を通ってグランドOVに流れる。図にはそのもよ
うを実線の矢印で示している。そして、電磁石コイル３
に流れる電流に応じた信号が電流検出手段４によって得
られる。
端と接続され、２つのスイッチング素子11,12がオンで
あれば、VDCが供給する電流は、第１のスイッチング素
子11,電磁石コイル3,電流検出手段4,第２のスイッチン
グ素子12を通ってグランドOVに流れる。図にはそのもよ
うを実線の矢印で示している。そして、電磁石コイル３
に流れる電流に応じた信号が電流検出手段４によって得
られる。
第１のダイオード21のアノードはグランドOVに接続さ
れ、第２のダイオード22のカソードは直流電源に接続さ
れている。
れ、第２のダイオード22のカソードは直流電源に接続さ
れている。
スイッチング素子11,12はスイッチング素子の駆動装置5
1,52により駆動され、その駆動装置51,52の入力信号が
オンのときスイッチング素子11,12はオンされ、駆動装
置の入力信号がオフのときはスイッチング素子11,12は
オフされる。このスイッチング素子11及び12がトランジ
スタであれば、駆動装置51,52は、ベース（ゲート）ド
ライブ回路であり、入出力間が絶縁されているもので構
成することもあるし、絶縁されていないもので構成する
こともできる。電流制御回路６は、電流の指令信号I
Sと、電流検出手段４によって得られる電磁石コイルの
電流に相当する検出信号の差により動作し、駆動装置5
1,52にオン−オフ指令を与えて電磁石コイル３に流れる
電流が指令信号ISに追従するよう制御される。
1,52により駆動され、その駆動装置51,52の入力信号が
オンのときスイッチング素子11,12はオンされ、駆動装
置の入力信号がオフのときはスイッチング素子11,12は
オフされる。このスイッチング素子11及び12がトランジ
スタであれば、駆動装置51,52は、ベース（ゲート）ド
ライブ回路であり、入出力間が絶縁されているもので構
成することもあるし、絶縁されていないもので構成する
こともできる。電流制御回路６は、電流の指令信号I
Sと、電流検出手段４によって得られる電磁石コイルの
電流に相当する検出信号の差により動作し、駆動装置5
1,52にオン−オフ指令を与えて電磁石コイル３に流れる
電流が指令信号ISに追従するよう制御される。
電流制御回路６は、少なくとも増幅器とコンパレータ及
び三角波またはノコギリ波発振器から成っている。
び三角波またはノコギリ波発振器から成っている。
このような構成において、電流指令ISが与えられ、その
時の電磁石コイル３の電流がゼロであったとしよう。そ
の時、電流制御回路６の入力信号は＋であり、電流制御
回路６の中のコンパレータ入力は＋となる。従って、電
流制御回路６の出力はオンになり、駆動装置51,52が働
いて第１及び第２のスイッチング素子11,12がオンさ
れ、電磁石コイル３の電流が流れ始める。
時の電磁石コイル３の電流がゼロであったとしよう。そ
の時、電流制御回路６の入力信号は＋であり、電流制御
回路６の中のコンパレータ入力は＋となる。従って、電
流制御回路６の出力はオンになり、駆動装置51,52が働
いて第１及び第２のスイッチング素子11,12がオンさ
れ、電磁石コイル３の電流が流れ始める。
電磁石コイル３はインダクタンスであるため、 に従って電流が増加していく。
電磁石コイル３の電流が増加して、電流検出手段４の出
力がISをこえると電流制御回路６の入力信号は−とな
り、電流制御回路６の中のコンパレータ入力も−とな
る。従って電流制御回路６の出力はオフとなり、駆動装
置51,52が働いてスイッチング素子11,12がオフされる。
このとき、電磁石コイル３はインダクタンスでありフラ
イホイール電流が流れるので、電磁石コイル３の上側は
OVより低く、電磁石コイル３の下側はVDCより高くな
り、グランド−第１のダイオード21−電磁石コイル３−
電流検出手段４−第２のダイオードの順に通ってVDCに
流れ込む。電流の流れのもようを破線の矢印で図示して
いる。電磁石コイル３の両端にはおよそ−VDCの電圧が
かかるので、 に従って電流が減少していく。
力がISをこえると電流制御回路６の入力信号は−とな
り、電流制御回路６の中のコンパレータ入力も−とな
る。従って電流制御回路６の出力はオフとなり、駆動装
置51,52が働いてスイッチング素子11,12がオフされる。
このとき、電磁石コイル３はインダクタンスでありフラ
イホイール電流が流れるので、電磁石コイル３の上側は
OVより低く、電磁石コイル３の下側はVDCより高くな
り、グランド−第１のダイオード21−電磁石コイル３−
電流検出手段４−第２のダイオードの順に通ってVDCに
流れ込む。電流の流れのもようを破線の矢印で図示して
いる。電磁石コイル３の両端にはおよそ−VDCの電圧が
かかるので、 に従って電流が減少していく。
電磁石コイル３の電流が減少して電流検出手段４の出力
がISを下まわると電流制御回路６の入力信号は＋となり
以下上記の手順に従って同じことをくり返すのである。
がISを下まわると電流制御回路６の入力信号は＋となり
以下上記の手順に従って同じことをくり返すのである。
電流制御回路６のコンパレータの部分では、コンパレー
タの入力の一方は位相補償器の信号をうけ、他方を別途
設けた基準となる三角波またはノコギリ波発振器の信号
をうける構成としてもよいし、その他の構成であっても
よい。
タの入力の一方は位相補償器の信号をうけ、他方を別途
設けた基準となる三角波またはノコギリ波発振器の信号
をうける構成としてもよいし、その他の構成であっても
よい。
以上のように第１及び第２のスイッチング素子11,12が
オンしても、オフしても電磁石コイル３に流れる電流の
変化率の大きさがVDC/Lで増加又は減少するので、指令
信号ISの変化率が大であっても電磁石コイル３の電流は
追従することができ、電流制御の応答性を高くすること
ができるのである。
オンしても、オフしても電磁石コイル３に流れる電流の
変化率の大きさがVDC/Lで増加又は減少するので、指令
信号ISの変化率が大であっても電磁石コイル３の電流は
追従することができ、電流制御の応答性を高くすること
ができるのである。
以上のように電磁石コイル３の両端にかかる電圧はVDC
か−VDCとなるので、電流の立上り又は立下がりが大き
く、電流制御の応答性を高くすることができる。従って
磁気軸受の応答性もよくすることができる。
か−VDCとなるので、電流の立上り又は立下がりが大き
く、電流制御の応答性を高くすることができる。従って
磁気軸受の応答性もよくすることができる。
また、スイッチング素子11,12がオンすると、そこに電
流が流れるものの、各々にかかる電圧は小さく（例えば
トランジスタであれば1V以下）スイッチング素子11,12
の消費するロスは極めて小さいのである。従って、ロス
の小さなアンプを構成できるのである。
流が流れるものの、各々にかかる電圧は小さく（例えば
トランジスタであれば1V以下）スイッチング素子11,12
の消費するロスは極めて小さいのである。従って、ロス
の小さなアンプを構成できるのである。
更にスイッチング素子11,12の熱容量を小さくすること
ができ、冷却装置も不要とできるので、コストの低減を
も可能とする効果がある。
ができ、冷却装置も不要とできるので、コストの低減を
も可能とする効果がある。
第１図における電流検出手段は、ホール効果を利用した
ホール素子により電流を検出するのでもよいし、電磁石
コイル３と第１のスイッチング素子11の間にシャント抵
抗を接続し、その両端電圧を差動増幅あるいは絶縁増幅
してもよい。
ホール素子により電流を検出するのでもよいし、電磁石
コイル３と第１のスイッチング素子11の間にシャント抵
抗を接続し、その両端電圧を差動増幅あるいは絶縁増幅
してもよい。
シャントの位置は第１のダイオード21と第２のスイッチ
ング12の下側に２つ設け、各々に生じる−と＋の電圧の
差をとってもよい。
ング12の下側に２つ設け、各々に生じる−と＋の電圧の
差をとってもよい。
また第１のダイオード21と第２のスイッチング素子12の
下側を接続し、その接点とグランド間にシャントを設
け、シャントの上側電圧を絶対値増幅してもよい。
下側を接続し、その接点とグランド間にシャントを設
け、シャントの上側電圧を絶対値増幅してもよい。
第１図はこの発明の実施例のブロック図である。 11……第１のスイッチング素子 12……第２のスイッチング素子 21……第１のダイオード 22……第２のダイオード ３……電磁石コイル ４……電流検出手段 51……第１のスイッチング素子の駆動装置 52……第２のスイッチング素子の駆動装置 ６……電流制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−73223（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−54220（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−94906（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−195215（ＪＰ，Ｕ)
Claims (4)
- 【請求項１】磁気吸引力により非接触支持する磁気軸受
装置や、磁気浮上装置等に用いられる電流増幅用パワー
アンプにおいて、直流電源とグランド間を第１のスイッ
チング素子と電磁石コイルと第２のスイッチング素子の
順に接続し、アノードをグランドに接続した第１のダイ
オードのカソードを、前記第１のスイッチング素子と電
磁石コイルの接続部に接続し、カソードを直流電源に接
続した第２のダイオードのアノードを前記電磁石コイル
と第２のスイッチング素子の接続部に接続し、電磁石コ
イルの電流を検出する電流検出手段によって、前記２つ
のスイッチング素子のオン・オフ指令を得るようにした
ことを特徴とする磁気吸引力発生用パワーアンプ。 - 【請求項２】スイッチング素子がトランジスタであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の磁気吸引力
発生用パワーアンプ。 - 【請求項３】電流検出手段がホール素子を利用したもの
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の磁
気吸引力発生用パワーアンプ。 - 【請求項４】電流検出手段がシヤント抵抗の電位差を利
用したものであることを特徴と求の範囲第１項記載の磁
気吸引力発生用パワーアンプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62030688A JPH0738542B2 (ja) | 1987-02-14 | 1987-02-14 | 磁気吸引力発生用パワ−アンプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62030688A JPH0738542B2 (ja) | 1987-02-14 | 1987-02-14 | 磁気吸引力発生用パワ−アンプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63199506A JPS63199506A (ja) | 1988-08-18 |
| JPH0738542B2 true JPH0738542B2 (ja) | 1995-04-26 |
Family
ID=12310621
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62030688A Expired - Fee Related JPH0738542B2 (ja) | 1987-02-14 | 1987-02-14 | 磁気吸引力発生用パワ−アンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0738542B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2619802C3 (de) * | 1975-09-08 | 1978-09-14 | Blackstone Corp., Jamestown, N.Y. (V.St.A.) | Verfahren und Vorrichtung zum Löten, insbesondere von Kapillarverbindungen |
| JPS5773223A (en) * | 1980-10-21 | 1982-05-07 | Toshiba Corp | Magnetic bearing device of fly-wheel |
| JPS61212927A (ja) * | 1985-03-18 | 1986-09-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電力線搬送制御装置のブロツキングフイルタ |
-
1987
- 1987-02-14 JP JP62030688A patent/JPH0738542B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63199506A (ja) | 1988-08-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |