JPH0886314A - 磁気軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来に比べて直流バイアス電流の値の設定の
自由度を向上させることができ、また、電流増幅回路の
容量の低減化を図ることのできる磁気軸受装置を提供す
る。 【構成】 制御回路１４から出力された信号は判別回路
１７で信号の符号を判別され、正ならば信号反転回路１
５側（反基準方向側）へ出力され、負ならば電流増幅回
路１６−１側（基準方向側回路側）へ出力される。基準
方向側回路側では、判別回路１７の出力信号にそのまま
バイアス信号が加算され、電流増幅回路１６−１により
電力増幅され電流信号として電磁石３−１に供給され
る。反基準方向側では、判別回路１７の出力信号が、信
号反転回路５で正負反転された後、バイアス信号が加算
され、電流増幅回路１６−２により電力増幅され、電流
信号として電磁石３−２に供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転軸を１自由度また
は多自由度に非接触で安定支持する能動型の磁気軸受装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術を図５乃至図９を参照して説明
する。図５は電磁石と回転軸の関係を説明する概略図
で、図６は従来の磁気軸受装置の一方向分のブロック
図、図７は電磁石に流れる電流の概念図、図８と図９は
回転軸の変位量と回転軸に作用する力の関係を説明する
図である。

【０００３】図５において、１は回転軸であり、２は回
転軸１の基準位置からの変位を検出する変位センサで、
回転軸１が変位センサ２から離れる方向に変位した場合
正の信号を発生し、逆の方向に変位した場合負の信号を
発生する。３は電磁石で、コイルに流れる電流の大きさ
によって回転軸１に対して磁気吸引力を発生し、電磁石
３−１は変位センサ２の側（基準方向側）に取り付けら
れ、電磁石３−２は軸を挟んで変位センサ２と反対側
（反基準方向側）に取り付けられている。また、電磁石
３−１と回転軸１、電磁石３−２と回転軸１とのそれぞ
れのエアギャップＸ１、Ｘ２は等しくＸ０である。電磁
石３−１が発生する磁気吸引力Ｆ１、電磁石３−２が発
生する磁気吸引力はＦ２となっている。

【０００４】また、図６において、４は制御回路、５は
信号反転回路、６は電流増幅回路である。制御回路４
は、図５に示した変位センサ２からの出力信号（軸変位
フィードバック信号）と目標値との偏差より回転軸１を
安定に支持する為の信号ΔＶを生成するもので、ディジ
タルまたはアナログ回路から構成されている。また、信
号反転回路５は、制御回路４の出力信号ΔＶの符号を反
転する。電流増幅回路６は、入力信号を電流信号に変換
するものであり、電流増幅回路６−１は制御回路４の出
力信号ΔＶに直流バイアス信号を加算した信号ΔＶｉ１
を入力して電磁石３−１のコイルに電流Ｉ１を供給し、
電流増幅回路６−２は信号反転回路５の出力信号に直流
バイアス信号を加算した信号ΔＶｉ２を入力し電磁石３
−２のコイルに電流Ｉ２を供給する。

【０００５】次に、上記構成の磁気軸受装置の動作につ
いて説明する。

【０００６】回転軸１の軸変位は、変位センサ２によっ
て検出され、電気信号に変換される。変換された電気信
号は、目標値と比較され制御装置４によって回転軸１を
安定に支持する電気信号に変換され、一方はそのままバ
イアス信号を加算され、他方は信号反転回路５で正負反
転しバイアス信号を加算され、各電流増幅回路３−１お
よび３−２により電力増幅されて、電流信号として電磁
石３−１および３−２のコイルに供給される。そして、
電磁石３−１および３−２は、それぞれコイルに流れる
電流に相当する磁気吸引力で回転軸１を吸引する。

【０００７】この時、電磁石３−１および３−２に流れ
る直流バイアス電流は、予め設定された静的磁気吸引力
に相当する成分で、それぞれの静的磁気吸引力は等しく
（Ｆ１＝Ｆ２）バランスしている。電磁石３−１および
３−２に流れる電流の変動成分は、図７に示すように互
いに位相が180 °異なり、電磁石３−１に流れる電流の
変化分は変位センサ２と回転軸１のギャップが増加した
場合に増加するように、電磁石３−２に流れる電流の変
化分は変位センサ２と回転軸１のギャップが減少した場
合に増加するようになっているので、回転軸１が変位し
た場合にはＦ１−Ｆ２の力が回転軸１に作用し、回転軸
１の位置は固定され非接触に安定支持される。

【０００８】ところで、電流増幅回路６には、通常、供
給できる電流に制限があり、電流増幅回路６に過大な入
力があった場合には、最大供給電流（Ｉmax ）で飽和し
てしまうが、直流バイアス電流は、通常、最大供給電流
の１／２に設定されており、電流の変化分は、直流バイ
アス電流値を中心に正負同振幅でそれぞれ最大供給電流
値、ゼロ値となるので、回転軸１の変位量と回転軸１に
作用する力の関係は図８のように線形になる。

【０００９】しかしながら、直流バイアス電流の値を最
大供給電流の１／２以外の値に設定した場合には、最大
供給電流の１／２に設定した場合より早く電流が飽和ま
たはゼロとなってしまい回転軸１の変位量と回転軸１に
作用する力の関係は図９のように非線形となり制御に悪
影響を与えるばかりか、電流が飽和またはゼロ到達後は
剛性が低下し、回転軸１を安定支持することはできな
い。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来の磁気軸受装置では、直流バイアス電流の値を最大
供給電流の１／２に設定しており、必要な電力に比べ電
流増幅回路の容量を大きくしなければならなく経済性の
面で不利である。また、直流バイアス電流の値を最大供
給電流の１／２に設定しない場合には、回転軸１の変位
量に対する回転軸１に作用する力の関係が非線形とな
り、制御に悪影響を与えるばかりか、電流が飽和または
ゼロ到達後は剛性が低下し、回転軸１を安定支持するこ
とができなくなるという問題がある。

【００１１】本発明は、上記のような問題に鑑みてなさ
れたもので、従来に比べて直流バイアス電流の値の設定
の自由度を向上させることができ、また、電流増幅回路
の容量の低減化を図ることのできる磁気軸受装置を提供
することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明
は、回転軸の位置を検出する変位センサの出力信号によ
って、回転軸を挟んで設置された第１および第２の一対
の電磁石に流れる電流を制御し、前記回転軸を非接触に
安定支持する能動制御型の磁気軸受装置において、前記
変位センサの出力信号から、前記回転軸が所定位置にあ
るときにはゼロ、前記第１の電磁石側にずれた場合はず
れ量に応じた負の値、前記第２の電磁石側にずれた場合
はずれ量に応じた正の値の制御信号（ΔＶ）を発生する
制御信号発生手段と、前記第１および第２の電磁石に、
それぞれ供給可能な最大許容電流（Ｉmax ）に相当する
直流バイアス電流を供給するバイアス電流供給手段と、
前記制御信号発生手段からの前記制御信号（ΔＶ）の正
負を判別し、負の場合は、前記第１の電磁石への供給電
流を当該制御信号（ΔＶ）の値に応じて減少させ、正の
場合は、前記第２の電磁石への供給電流を当該制御信号
（ΔＶ）の値に応じて減少させる手段とを具備したこと
を特徴とする。

【００１３】請求項２記載の本発明は、回転軸の位置を
検出する変位センサの出力信号によって、回転軸を挟ん
で設置された第１および第２の一対の電磁石に流れる電
流を制御し、前記回転軸を非接触に安定支持する能動制
御型の磁気軸受装置において、前記変位センサの出力信
号から、前記回転軸が所定位置にあるときにはゼロ、前
記第１の電磁石側にずれた場合はずれ量に応じた負の
値、前記第２の電磁石側にずれた場合はずれ量に応じた
正の値の制御信号（ΔＶ）を発生する制御信号発生手段
と、前記第１および第２の電磁石に、それぞれ供給可能
な最大許容電流（Ｉmax ）の１／２より大きい任意の値
の直流バイアス電流（Ｉ0 ）を供給するバイアス電流供
給手段と、入力信号の正負を反転して出力する信号反転
手段と、前記制御信号（ΔＶ）を入力し、この制御信号
（ΔＶ）と前記最大許容電流（Ｉmax ）に相当する電圧
から前記直流バイアス電流（Ｉ0 ）に相当する電圧を引
いた値（Ｂ）とを比較して、制御信号（ΔＶ）の方が大
きい場合には、ΔＶ−Ｂの値に応じた電流が前記第２の
電磁石に加算されるよう制御し、制御信号（ΔＶ）の方
が小さい場合には、制御信号（ΔＶ）の値に応じた電流
が前記第１の電磁石に加算されるよう制御する第１の判
別手段と、前記制御信号（ΔＶ）を反転した反転信号
（−ΔＶ）を前記信号反転手段から入力し、この反転信
号（−ΔＶ）と前記最大許容電流（Ｉmax ）に相当する
電圧から前記直流バイアス電流（Ｉ0 ）に相当する電圧
を引いた値（Ｂ）とを比較して、反転信号（−ΔＶ）の
方が大きい場合には、｜ΔＶ｜−Ｂの値に応じた電流が
前記第１の電磁石に加算されるよう制御し、反転信号
（−ΔＶ）の方が小さい場合には、反転信号（−ΔＶ）
の値に応じた電流が前記第２の電磁石に加算されるよう
制御する第２の判別手段とを具備したことを特徴とす
る。

【００１４】請求項３記載の本発明は、回転軸の位置を
検出する変位センサの出力信号によって、回転軸を挟ん
で設置された第１および第２の一対の電磁石に流れる電
流を制御し、前記回転軸を非接触に安定支持する能動制
御型の磁気軸受装置において、前記変位センサの出力信
号から、前記回転軸が所定位置にあるときにはゼロ、前
記第１の電磁石側にずれた場合はずれ量に応じた負の
値、前記第２の電磁石側にずれた場合はずれ量に応じた
正の値の制御信号（ΔＶ）を発生する制御信号発生手段
と、前記第１および第２の電磁石に、それぞれ供給可能
な最大許容電流（Ｉmax ）の１／２より小さい任意の値
の直流バイアス電流（Ｉ0 ）を供給するバイアス電流供
給手段と、入力信号の正負を反転して出力する信号反転
手段と、前記制御信号（ΔＶ）を入力し、この制御信号
（ΔＶ）と前記直流バイアス電流（Ｉ0 ）に相当する電
圧値（Ｃ）とを比較して、制御信号（ΔＶ）の方が大き
い場合には、ΔＶ−Ｃの値に応じた電流が前記第２の電
磁石に加算されるよう制御し、制御信号（ΔＶ）の方が
小さい場合には、制御信号（ΔＶ）の値に応じた電流が
前記第１の電磁石に加算されるよう制御する第１の判別
手段と、前記制御信号（ΔＶ）を反転した反転信号（−
ΔＶ）を前記信号反転手段から入力し、この反転信号
（−ΔＶ）と前記直流バイアス電流（Ｉ0 ）に相当する
電圧値（Ｃ）とを比較して、反転信号（−ΔＶ）の方が
大きい場合には、｜ΔＶ｜−Ｃの値に応じた電流が前記
第１の電磁石に加算されるよう制御し、反転信号（−Δ
Ｖ）の方が小さい場合には、反転信号（−ΔＶ）の値に
応じた電流が前記第２の電磁石に加算されるよう制御す
る第２の判別手段とを具備したことを特徴とする。

【００１５】請求項４記載の本発明は、回転軸の位置を
検出する変位センサの出力信号によって、回転軸を挟ん
で設置された第１および第２の一対の電磁石に流れる電
流を制御し、前記回転軸を非接触に安定支持する能動制
御型の磁気軸受装置において、前記変位センサの出力信
号から、前記回転軸が所定位置にあるときにはゼロ、前
記第１の電磁石側にずれた場合はずれ量に応じた負の
値、前記第２の電磁石側にずれた場合はずれ量に応じた
正の値の制御信号（ΔＶ）を発生する制御信号発生手段
と、前記制御信号（ΔＶ）に、直流バイアス電流に相当
する電圧を加算した第１の加算信号（ΔＶｉ１）を生成
し、前記第１の電磁石に、供給可能な最大許容電流（Ｉ
max ）の１／２より大きい任意の値の直流バイアス電流
を供給する第１のバイアス電流供給手段と、前記制御信
号（ΔＶ）を入力し、正負を反転して反転信号（−Δ
Ｖ）を出力する信号反転手段と、前記反転信号（−Δ
Ｖ）に、直流バイアス電流に相当する電圧を加算した第
２の加算信号（ΔＶｉ２）を生成し、前記第２の電磁石
に、供給可能な最大許容電流（Ｉmax ）の１／２より大
きい任意の値の直流バイアス電流を供給する第２のバイ
アス電流供給手段と、前記第１の加算信号（ΔＶｉ１）
と、前記最大許容電流（Ｉmax ）に相当する最大電圧
（Ｖｉmax ）とを比較し、第１の加算信号（ΔＶｉ１）
の方が大きい場合は、ΔＶｉ１−Ｖｉmax の値に応じた
電流が前記第２の電磁石に加算されるよう制御し、第１
の加算信号（ΔＶｉ１）の方が小さい場合には、第１の
加算信号（ΔＶｉ１）の値に応じた電流が前記第１の電
磁石に供給されるよう制御する第１の判別手段と、前記
第２の加算信号（ΔＶｉ２）と、前記最大許容電流（Ｉ
max ）に相当する最大電圧（Ｖｉmax ）とを比較し、第
２の加算信号（ΔＶｉ２）の方が大きい場合は、ΔＶｉ
２−Ｖｉmax の値に応じた電流が前記第１の電磁石に加
算されるよう制御し、第２の加算信号（ΔＶｉ２）の方
が小さい場合には、第２の加算信号（ΔＶｉ２）の値に
応じた電流が前記第２の電磁石に供給されるよう制御す
る第２の判別手段とを具備したことを特徴とする。

【００１６】請求項５記載の本発明は、回転軸の位置を
検出する変位センサの出力信号によって、回転軸を挟ん
で設置された第１および第２の一対の電磁石に流れる電
流を制御し、前記回転軸を非接触に安定支持する能動制
御型の磁気軸受装置において、前記変位センサの出力信
号から、前記回転軸が所定位置にあるときにはゼロ、前
記第１の電磁石側にずれた場合はずれ量に応じた負の
値、前記第２の電磁石側にずれた場合はずれ量に応じた
正の値の制御信号（ΔＶ）を発生する制御信号発生手段
と、前記制御信号（ΔＶ）に、直流バイアス電流に相当
する電圧を加算した第１の加算信号（ΔＶｉ１）を生成
し、前記第１の電磁石に、供給可能な最大許容電流の１
／２より小さい任意の値の直流バイアス電流を供給する
第１のバイアス電流供給手段と、前記制御信号（ΔＶ）
を入力し、正負を反転して反転信号（−ΔＶ）を出力す
る信号反転手段と、前記反転信号（−ΔＶ）に、直流バ
イアス電流に相当する電圧を加算した第２の加算信号
（ΔＶｉ２）を生成し、前記第２の電磁石に、供給可能
な最大許容電流の１／２より小さい任意の値の直流バイ
アス電流を供給する第２のバイアス電流供給手段と、前
記第１の加算信号（ΔＶｉ１）が負極性の場合には、第
１の加算信号（ΔＶｉ１）の絶対値に応じた電流が前記
第２の電磁石に加算されるよう制御し、第１の加算信号
（ΔＶｉ１）が正極性の場合には、第１の加算信号（Δ
Ｖｉ１）の値に応じた電流が前記第１の電磁石に供給さ
れるよう制御する第１の判別手段と、前記第２の加算信
号（ΔＶｉ２）が負極性の場合には、第２の加算信号
（ΔＶｉ２）の絶対値に応じた電流が前記第１の電磁石
に加算されるよう制御し、第２の加算信号（ΔＶｉ２）
が正極性の場合には、第２の加算信号（ΔＶｉ２）の値
に応じた電流が前記第２の電磁石に供給されるよう制御
する第２の判別手段と、を具備したことを特徴とする。

【００１７】

【作用】上述した構成の本発明の磁気軸受装置では、従
来に比べて直流バイアス電流の値の設定の自由度を向上
させることができ、また、電流増幅回路の容量の低減化
を図ることができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の詳細を、実施例について図面
を参照して説明する。

【００１９】図１は、本発明の一実施例の磁気軸受装置
の一方向分のブロック構成を示すものであり、図２は本
実施例における作用を説明するための図である。なお、
電磁石３および回転軸１等の構成は、図５に示した磁気
軸受装置と同様であるので、重複した説明は省略する。

【００２０】図１において、１４は制御回路、１５は信
号反転回路、１６は電流増幅回路、１７は判別回路、３
は電磁石である。

【００２１】制御回路１４は、図５に示した変位センサ
２からの出力信号（軸変位フィードバック信号）と目標
値との偏差より回転軸１を安定に支持する為の信号ΔＶ
を生成するもので、ディジタルまたはアナログ回路から
構成されている。すなわち、回転軸１が所定位置にあっ
て、変位センサ２からの出力信号と目標値との偏差がゼ
ロの場合はゼロ、回転軸１が変位センサ２（基準方向側
電磁石３−１）から離れる方向に変位した場合変位量に
応じた正の信号を発生し、逆の方向に変位した場合変位
量に応じた負の信号を発生する。

【００２２】また、信号反転回路１５は、制御回路１４
の出力信号ΔＶの符号を反転するものであり、判別回路
１７は、制御回路１４の出力信号ΔＶの符号によって出
力方向を切り替えるものである。

【００２３】さらに、電流増幅回路１６は、入力信号を
電流信号に変換するものであって、電流増幅回路１６−
１は判別回路１７の出力信号ΔＶ１に直流バイアス信号
を加算した信号ΔＶｉ１を入力とし電磁石３−１のコイ
ルに電流Ｉ１を供給し、電流増幅回路１６−２は信号反
転回路１５の出力信号ΔＶ２に直流バイアス信号を加算
した信号ΔＶｉ２を入力とし電磁石３−２のコイルに電
流Ｉ２を供給する。

【００２４】次に、上記構成の本実施例の磁気軸受装置
の動作について説明する。

【００２５】図５に示したように、回転軸１の軸変位は
変位センサ２によって検出され、電気信号に変換され
る。

【００２６】変換された電気信号は、目標値と比較さ
れ、制御回路１４によって回転軸１を安定に支持する電
気信号に変換され出力される。制御回路１４から出力さ
れた信号は判別回路１７で信号の符号を判別され、正な
らば信号反転回路１５側（反基準方向側）へ出力され、
負ならば電流増幅回路１６−１側（基準方向側回路側）
へ出力される。

【００２７】基準方向側回路側では、判別回路１７の出
力信号にそのままバイアス信号が加算され、電流増幅回
路１６−１により電力増幅され電流信号として電磁石３
−１のコイルに供給され、電磁石３−１はコイルに流れ
る電流に相当する磁気吸引力で回転軸１を吸引する。

【００２８】一方、反基準方向側では、判別回路１７の
出力信号が、信号反転回路５で正負反転された後、バイ
アス信号が加算され、電流増幅回路１６−２により電力
増幅され、電流信号として電磁石３−２のコイルに供給
され、電磁石はコイルに流れる電流に相当する磁気吸引
力で回転軸１を吸引する。

【００２９】上記バイアス信号は、電流増幅回路１６か
ら電磁石３に供給することのできる最大許容電流（Ｉma
x ）に相当するよう設定されている。すなわち、電磁石
３−１および３−２に流れる電流の直流成分は、静的磁
気吸引力に相当する成分で電流増幅回路１６の飽和電流
に設定されており、各電磁石３−１および３−２に流れ
る直流バイアス電流は等しいので、それぞれの静的磁気
吸引力は等しく（Ｆ１＝Ｆ２）バランスしている。

【００３０】電磁石３−１および３−２に流れる電流の
変動成分は図２に示すように互いに位相が180 °異な
り、電磁石３−１に流れる電流の変化分は変位センサ２
と回転軸１のギャップが減少したときのみ減少するよう
に、電磁石３−２に流れる電流の変化分は変位センサ２
と回転軸１のギャップが増加したときのみ減少するよう
になっている。したがって、常に変位した方向とは逆方
向に力が作用するので、回転軸１の位置は固定され非接
触に安定支持される。

【００３１】一方、それぞれの電磁石３−１および３−
２に流れる電流は、いかなる場合でも片方が固定でもう
一方がＩmax からゼロまで変化が可能であるから、回転
軸１の変位量と回転軸１に作用する力の関係は図８のよ
うに線形になり、各電磁石３−１および３−２はＩmax
以上の電流を必要としないので電流増幅回路１６の容量
を最小化できる。

【００３２】次に、他の実施例について説明する。

【００３３】図３は、他の実施例の磁気軸受装置の構成
を示すもので、図３において、１８は判別回路であり、
基準方向側の判別回路１８−１は制御回路１４に直接接
続されており、反基準方向側の判別回路１８−２は、信
号反転回路１５に接続されている。また、本実施例で
は、直流バイアス電流（Ｉ0 ）が、最大許容電流（Ｉma
x ）の１／２より大きい任意の値に設定されており、こ
の設定値に応じた電圧が判別回路１８の出力側に加算さ
れる。

【００３４】上記基準方向側の判別回路１８−１は、制
御回路１４の出力信号ΔＶを入力とし、その大きさが最
大許容電流（Ｉmax ）から直流バイアス電流（Ｉ0 ）を
引いた値に相当する電圧値（Ｂ）より大きい場合には、
ΔＶ−Ｂの値を反基準方向側回路に加算し、小さいとき
はそのまま基準方向側回路に出力する。

【００３５】一方、反基準方向側の判別回路１８−２
は、信号反転回路５からの入力信号（−ΔＶ）がＢより
大きい場合には、｜−ΔＶ｜−Ｂの値を基準方向側回路
に加算し、小さい場合にはそのまま反基準方向側回路へ
出力する。

【００３６】以上のように構成された本実施例では、電
磁石３に流す直流バイアス電流の値を任意に設定するこ
とが可能で、且つ、回転軸１の変位量と回転軸１に作用
する力の関係を線形とすることができ、回転軸１を安定
に制御することができる。

【００３７】なお、上記実施例では、直流バイアス電流
（Ｉ0 ）を、最大許容電流（Ｉmax）の１／２より大き
い任意の値に設定したが、直流バイアス電流（Ｉ0 ）
を、最大許容電流（Ｉmax ）の１／２より小さな任意の
値に設定することも可能である。この場合、基準方向側
の判別回路１８−１は、制御回路１４の出力信号ΔＶを
直流バイアス電流（Ｉ0 ）に相当する電圧値（Ｃ）と比
較し、出力信号ΔＶの方が大きい場合には、ΔＶ−Ｃの
値を反基準方向側回路に加算し、小さいときはそのまま
基準方向側回路に出力するよう構成する。これととも
に、反基準方向側の判別回路１８−２は、信号反転回路
５からの入力信号（−ΔＶ）がＣより大きい場合には、
｜−ΔＶ｜−Ｃの値を基準方向側回路に加算し、小さい
場合にはそのまま反基準方向側回路へ出力するよう構成
する。

【００３８】次に、さらに他の実施例について説明す
る。

【００３９】図４は、さらに他の実施例の磁気軸受装置
の要部構成を示すもので、図４において、１９は判別回
路であり、基準方向側の判別回路１９−１は、制御回路
１４の出力信号ΔＶに直流バイアス信号に相当する電圧
を加算して加算信号ΔＶｉ１を生成する加算器の後段で
あって、電流増幅回路１６−１の前段に設けられてお
り、反基準方向側回路側の判別回路１９−２は、信号反
転回路１５によって反転した信号に直流バイアス信号に
相当する電圧を加算して加算信号ΔＶｉ２を生成する加
算器の後段であって、電流増幅回路１６−２の前段に設
けられている。また、本実施例においては、最大許容電
流（Ｉmax ）の１／２より大きい任意の値に直流バイア
ス電流が設定されている。

【００４０】上記基準方向側の判別回路１９−１は、加
算信号ΔＶｉ１と、最大許容電流（Ｉmax ）に相当する
電圧（Ｖｉmax ）とを比較し、加算信号ΔＶｉ１の方が
大きい場合にはΔＶｉ１−Ｖｉmax の値を反基準方向側
回路に加算し、加算信号ΔＶｉ１の方が小さい場合に
は、そのまま基準方向側回路に出力するよう構成されて
いる。

【００４１】一方、反基準方向側の判別回路１９−２
は、加算信号ΔＶｉ２と、最大許容電流（Ｉmax ）に相
当する電圧（Ｖｉmax ）とを比較し、加算信号ΔＶｉ２
の方が大きい場合にはΔＶｉ２−Ｖｉmax の値を基準方
向側回路に加算し、加算信号ΔＶｉ２の方が小さい場合
には、そのまま反基準方向側回路に出力するよう構成さ
れている。

【００４２】以上のように構成された本実施例では、電
磁石３に流す直流バイアス電流の値を任意に設定するこ
とが可能で、且つ、回転軸１の変位量と回転軸１に作用
する力の関係を線形とすることができ、回転軸１を安定
に制御することができる。

【００４３】なお、上記実施例では、直流バイアス電流
を、最大許容電流（Ｉmax ）の１／２より大きい任意の
値に設定したが、直流バイアス電流を、最大許容電流
（Ｉmax ）の１／２より小さな任意の値に設定すること
も可能である。

【００４４】この場合、基準方向側の判別回路１９−１
は、加算信号ΔＶｉ１が負極性の場合には、加算信号Δ
Ｖｉ１の絶対値を反基準方向側回路に加算し、加算信号
ΔＶｉ１が正極性の場合には、そのまま基準方向側回路
に出力するよう構成する。これとともに、反基準方向側
の判別回路１９−２は、加算信号ΔＶｉ２が負極性の場
合には、加算信号ΔＶｉ２の絶対値を反基準方向側回路
に加算し、加算信号ΔＶｉ２が正極性の場合には、その
まま基準方向側回路に出力するよう構成する。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来に比べて直流バイアス電流の値の設定の自由度を向
上させることができ、また、電流増幅回路の容量の低減
化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の磁気軸受装置の一方向分の
ブロック構成を示す図。

【図２】図１の磁気軸受装置の作用を説明するための
図。

【図３】他の実施例の磁気軸受装置の一方向分のブロッ
ク構成を示す図。

【図４】さらに、他の実施例の磁気軸受装置の一方向分
のブロック構成を示す図。

【図５】磁気軸受装置の電磁石と回転軸および変位セン
サの関係を示す図。

【図６】従来の磁気軸受装置の一方向分のブロック構成
を示す図。

【図７】図６の磁気軸受装置の作用を説明するための
図。

【図８】回転軸の変位量と回転軸に作用する力の関係を
説明するため図。

【図９】回転軸の変位量と回転軸に作用する力の関係を
説明するため図。

【符号の説明】

３−１…基準方向側電磁石 ３−２…反基準方向側電磁石 １４ 制御回路 １５ 信号反転回路 １６−１ 基準方向側電流増幅回路 １６−２ 反基準方向側電流増幅回路 １７ 判別回路

フロントページの続き (72)発明者 松尾 賢一 神奈川県横浜市鶴見区末広町２の４ 株式 会社東芝京浜事業所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸の位置を検出する変位センサの出
   力信号によって、回転軸を挟んで設置された第１および
   第２の一対の電磁石に流れる電流を制御し、前記回転軸
   を非接触に安定支持する能動制御型の磁気軸受装置にお
   いて、 前記変位センサの出力信号から、前記回転軸が所定位置
   にあるときにはゼロ、前記第１の電磁石側にずれた場合
   はずれ量に応じた負の値、前記第２の電磁石側にずれた
   場合はずれ量に応じた正の値の制御信号（ΔＶ）を発生
   する制御信号発生手段と、 前記第１および第２の電磁石に、それぞれ供給可能な最
   大許容電流（Ｉmax ）に相当する直流バイアス電流を供
   給するバイアス電流供給手段と、 前記制御信号発生手段からの前記制御信号（ΔＶ）の正
   負を判別し、負の場合は、前記第１の電磁石への供給電
   流を当該制御信号（ΔＶ）の値に応じて減少させ、正の
   場合は、前記第２の電磁石への供給電流を当該制御信号
   （ΔＶ）の値に応じて減少させる手段とを具備したこと
   を特徴とする磁気軸受装置。
2. 【請求項２】 回転軸の位置を検出する変位センサの出
   力信号によって、回転軸を挟んで設置された第１および
   第２の一対の電磁石に流れる電流を制御し、前記回転軸
   を非接触に安定支持する能動制御型の磁気軸受装置にお
   いて、 前記変位センサの出力信号から、前記回転軸が所定位置
   にあるときにはゼロ、前記第１の電磁石側にずれた場合
   はずれ量に応じた負の値、前記第２の電磁石側にずれた
   場合はずれ量に応じた正の値の制御信号（ΔＶ）を発生
   する制御信号発生手段と、 前記第１および第２の電磁石に、それぞれ供給可能な最
   大許容電流（Ｉmax ）の１／２より大きい任意の値の直
   流バイアス電流（Ｉ0 ）を供給するバイアス電流供給手
   段と、 入力信号の正負を反転して出力する信号反転手段と、 前記制御信号（ΔＶ）を入力し、この制御信号（ΔＶ）
   と前記最大許容電流（Ｉmax ）に相当する電圧から前記
   直流バイアス電流（Ｉ0 ）に相当する電圧を引いた値
   （Ｂ）とを比較して、制御信号（ΔＶ）の方が大きい場
   合には、ΔＶ−Ｂの値に応じた電流が前記第２の電磁石
   に加算されるよう制御し、制御信号（ΔＶ）の方が小さ
   い場合には、制御信号（ΔＶ）の値に応じた電流が前記
   第１の電磁石に加算されるよう制御する第１の判別手段
   と、 前記制御信号（ΔＶ）を反転した反転信号（−ΔＶ）を
   前記信号反転手段から入力し、この反転信号（−ΔＶ）
   と前記最大許容電流（Ｉmax ）に相当する電圧から前記
   直流バイアス電流（Ｉ0 ）に相当する電圧を引いた値
   （Ｂ）とを比較して、反転信号（−ΔＶ）の方が大きい
   場合には、｜ΔＶ｜−Ｂの値に応じた電流が前記第１の
   電磁石に加算されるよう制御し、反転信号（−ΔＶ）の
   方が小さい場合には、反転信号（−ΔＶ）の値に応じた
   電流が前記第２の電磁石に加算されるよう制御する第２
   の判別手段とを具備したことを特徴とする磁気軸受装
   置。
3. 【請求項３】 回転軸の位置を検出する変位センサの出
   力信号によって、回転軸を挟んで設置された第１および
   第２の一対の電磁石に流れる電流を制御し、前記回転軸
   を非接触に安定支持する能動制御型の磁気軸受装置にお
   いて、 前記変位センサの出力信号から、前記回転軸が所定位置
   にあるときにはゼロ、前記第１の電磁石側にずれた場合
   はずれ量に応じた負の値、前記第２の電磁石側にずれた
   場合はずれ量に応じた正の値の制御信号（ΔＶ）を発生
   する制御信号発生手段と、 前記第１および第２の電磁石に、それぞれ供給可能な最
   大許容電流（Ｉmax ）の１／２より小さい任意の値の直
   流バイアス電流（Ｉ0 ）を供給するバイアス電流供給手
   段と、 入力信号の正負を反転して出力する信号反転手段と、 前記制御信号（ΔＶ）を入力し、この制御信号（ΔＶ）
   と前記直流バイアス電流（Ｉ0 ）に相当する電圧値
   （Ｃ）とを比較して、制御信号（ΔＶ）の方が大きい場
   合には、ΔＶ−Ｃの値に応じた電流が前記第２の電磁石
   に加算されるよう制御し、制御信号（ΔＶ）の方が小さ
   い場合には、制御信号（ΔＶ）の値に応じた電流が前記
   第１の電磁石に加算されるよう制御する第１の判別手段
   と、 前記制御信号（ΔＶ）を反転した反転信号（−ΔＶ）を
   前記信号反転手段から入力し、この反転信号（−ΔＶ）
   と前記直流バイアス電流（Ｉ0 ）に相当する電圧値
   （Ｃ）とを比較して、反転信号（−ΔＶ）の方が大きい
   場合には、｜ΔＶ｜−Ｃの値に応じた電流が前記第１の
   電磁石に加算されるよう制御し、反転信号（−ΔＶ）の
   方が小さい場合には、反転信号（−ΔＶ）の値に応じた
   電流が前記第２の電磁石に加算されるよう制御する第２
   の判別手段とを具備したことを特徴とする磁気軸受装
   置。
4. 【請求項４】 回転軸の位置を検出する変位センサの出
   力信号によって、回転軸を挟んで設置された第１および
   第２の一対の電磁石に流れる電流を制御し、前記回転軸
   を非接触に安定支持する能動制御型の磁気軸受装置にお
   いて、 前記変位センサの出力信号から、前記回転軸が所定位置
   にあるときにはゼロ、前記第１の電磁石側にずれた場合
   はずれ量に応じた負の値、前記第２の電磁石側にずれた
   場合はずれ量に応じた正の値の制御信号（ΔＶ）を発生
   する制御信号発生手段と、 前記制御信号（ΔＶ）に、直流バイアス電流に相当する
   電圧を加算した第１の加算信号（ΔＶｉ１）を生成し、
   前記第１の電磁石に、供給可能な最大許容電流（Ｉmax
   ）の１／２より大きい任意の値の直流バイアス電流を
   供給する第１のバイアス電流供給手段と、 前記制御信号（ΔＶ）を入力し、正負を反転して反転信
   号（−ΔＶ）を出力する信号反転手段と、 前記反転信号（−ΔＶ）に、直流バイアス電流に相当す
   る電圧を加算した第２の加算信号（ΔＶｉ２）を生成
   し、前記第２の電磁石に、供給可能な最大許容電流（Ｉ
   max ）の１／２より大きい任意の値の直流バイアス電流
   を供給する第２のバイアス電流供給手段と、 前記第１の加算信号（ΔＶｉ１）と、前記最大許容電流
   （Ｉmax ）に相当する最大電圧（Ｖｉmax ）とを比較
   し、第１の加算信号（ΔＶｉ１）の方が大きい場合は、
   ΔＶｉ１−Ｖｉmax の値に応じた電流が前記第２の電磁
   石に加算されるよう制御し、第１の加算信号（ΔＶｉ
   １）の方が小さい場合には、第１の加算信号（ΔＶｉ
   １）の値に応じた電流が前記第１の電磁石に供給される
   よう制御する第１の判別手段と、 前記第２の加算信号（ΔＶｉ２）と、前記最大許容電流
   （Ｉmax ）に相当する最大電圧（Ｖｉmax ）とを比較
   し、第２の加算信号（ΔＶｉ２）の方が大きい場合は、
   ΔＶｉ２−Ｖｉmax の値に応じた電流が前記第１の電磁
   石に加算されるよう制御し、第２の加算信号（ΔＶｉ
   ２）の方が小さい場合には、第２の加算信号（ΔＶｉ
   ２）の値に応じた電流が前記第２の電磁石に供給される
   よう制御する第２の判別手段とを具備したことを特徴と
   する磁気軸受装置。
5. 【請求項５】 回転軸の位置を検出する変位センサの出
   力信号によって、回転軸を挟んで設置された第１および
   第２の一対の電磁石に流れる電流を制御し、前記回転軸
   を非接触に安定支持する能動制御型の磁気軸受装置にお
   いて、 前記変位センサの出力信号から、前記回転軸が所定位置
   にあるときにはゼロ、前記第１の電磁石側にずれた場合
   はずれ量に応じた負の値、前記第２の電磁石側にずれた
   場合はずれ量に応じた正の値の制御信号（ΔＶ）を発生
   する制御信号発生手段と、 前記制御信号（ΔＶ）に、直流バイアス電流に相当する
   電圧を加算した第１の加算信号（ΔＶｉ１）を生成し、
   前記第１の電磁石に、供給可能な最大許容電流の１／２
   より小さい任意の値の直流バイアス電流を供給する第１
   のバイアス電流供給手段と、 前記制御信号（ΔＶ）を入力し、正負を反転して反転信
   号（−ΔＶ）を出力する信号反転手段と、 前記反転信号（−ΔＶ）に、直流バイアス電流に相当す
   る電圧を加算した第２の加算信号（ΔＶｉ２）を生成
   し、前記第２の電磁石に、供給可能な最大許容電流の１
   ／２より小さい任意の値の直流バイアス電流を供給する
   第２のバイアス電流供給手段と、 前記第１の加算信号（ΔＶｉ１）が負極性の場合には、
   第１の加算信号（ΔＶｉ１）の絶対値に応じた電流が前
   記第２の電磁石に加算されるよう制御し、第１の加算信
   号（ΔＶｉ１）が正極性の場合には、第１の加算信号
   （ΔＶｉ１）の値に応じた電流が前記第１の電磁石に供
   給されるよう制御する第１の判別手段と、 前記第２の加算信号（ΔＶｉ２）が負極性の場合には、
   第２の加算信号（ΔＶｉ２）の絶対値に応じた電流が前
   記第１の電磁石に加算されるよう制御し、第２の加算信
   号（ΔＶｉ２）が正極性の場合には、第２の加算信号
   （ΔＶｉ２）の値に応じた電流が前記第２の電磁石に供
   給されるよう制御する第２の判別手段と、を具備したこ
   とを特徴とする磁気軸受装置。