JPH0968221A - Magnetic bearing device - Google Patents
Magnetic bearing deviceInfo
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- JPH0968221A JPH0968221A JP22190895A JP22190895A JPH0968221A JP H0968221 A JPH0968221 A JP H0968221A JP 22190895 A JP22190895 A JP 22190895A JP 22190895 A JP22190895 A JP 22190895A JP H0968221 A JPH0968221 A JP H0968221A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 磁気軸受動作を停止したときに電磁石に発生
する残留磁束を、次の起動時までに解消して確実に起動
できるようにする。
【解決手段】 回転軸12に強磁性材製のスラスト円盤
13が固定されている。電磁石14a,14bはスラス
ト円盤13を挟んで対向する位置に配置される。回転軸
12の軸方向の位置は変位センサ15により検出され、
制御装置16に位置検出信号を与える。制御装置16
は、スラスト円盤13の変位に応じて電磁石14a,1
4bの吸引力を制御して所定位置に保持するようにな
る。消磁装置22は、切換スイッチ18a,18bを介
して電磁石14a,14bに接続可能とされ、磁気軸受
の制御停止時に減衰振動する消磁電流を供給して消磁動
作を実施し、電磁石14a,14bの残留磁束を消磁す
る。
(57) [Abstract] [PROBLEMS] To eliminate the residual magnetic flux generated in the electromagnet when the operation of the magnetic bearing is stopped by the next startup so that the startup can be surely performed. SOLUTION: A thrust disk 13 made of a ferromagnetic material is fixed to a rotating shaft 12. The electromagnets 14a and 14b are arranged at positions facing each other with the thrust disk 13 interposed therebetween. The axial position of the rotary shaft 12 is detected by the displacement sensor 15,
A position detection signal is given to the control device 16. Control device 16
Are the electromagnets 14a, 1 depending on the displacement of the thrust disk 13.
The suction force of 4b is controlled to hold it in a predetermined position. The degaussing device 22 is connectable to the electromagnets 14a and 14b via the changeover switches 18a and 18b, supplies a degaussing current that decays and vibrates when the control of the magnetic bearing is stopped, performs a degaussing operation, and leaves the electromagnets 14a and 14b. Degauss magnetic flux.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、回転軸の所定位置
からの変位を変位センサにより検出し、その変位量に応
じて制御手段により制御信号を与えることにより電磁石
による前記回転軸に対する吸引力を制御してその回転軸
を非接触状態で所定位置に保持するようにした磁気軸受
装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention detects a displacement of a rotary shaft from a predetermined position by a displacement sensor and gives a control signal to a control means in accordance with the amount of displacement so that the attraction force of the electromagnet with respect to the rotary shaft can be obtained. The present invention relates to a magnetic bearing device that is controlled to hold its rotating shaft in a predetermined position in a non-contact state.
【0002】[0002]
【発明が解決しようとする課題】従来の磁気軸受装置を
図4に示す。図にはスラスト磁気軸受装置を示してい
る。回転軸1には磁性材料からなるスラスト円盤2が固
定されている。このスラスト円盤2を挟んで対向する位
置に所定間隔を存して電磁石3a,3bが設けられてい
る。回転軸1の一端部側には変位センサ4が配設されて
おり、軸方向に沿った変位を検出してその位置検出信号
を制御回路5に与えるようになっている。この場合、変
位センサ4は、回転軸1との間の距離が大きくなる程、
位置検出信号の値が大きくなるように構成されている。
制御回路5は、電磁石3a,3bに与えるべき励磁電流
を変位センサ4からの位置検出信号に基づいて設定する
もので、電磁石3aにはパワーアンプ6aを介して接続
され、電磁石3bには位相反転回路7およびパワーアン
プ6bを直列に介して接続されている。FIG. 4 shows a conventional magnetic bearing device. The figure shows a thrust magnetic bearing device. A thrust disk 2 made of a magnetic material is fixed to the rotating shaft 1. Electromagnets 3a and 3b are provided at positions facing each other across the thrust disk 2 with a predetermined interval. A displacement sensor 4 is arranged on one end side of the rotary shaft 1 so as to detect a displacement along the axial direction and give a position detection signal to the control circuit 5. In this case, the displacement sensor 4 increases as the distance from the rotation shaft 1 increases.
The value of the position detection signal is configured to be large.
The control circuit 5 sets an exciting current to be applied to the electromagnets 3a and 3b on the basis of a position detection signal from the displacement sensor 4, and is connected to the electromagnet 3a through a power amplifier 6a and to the electromagnet 3b for phase inversion. The circuit 7 and the power amplifier 6b are connected in series.
【0003】また、回転軸1の両端部には径小な軸受部
1aが形成されており(一方のみ図示)、この軸受部1
aは補助軸受8により保持されるようになっている。こ
の場合、補助軸受8は、取付金具9により電磁石3a側
に固定されている。そして、補助軸受8は、通常の使用
状態では回転軸1と接触しないように配設されていて、
スラスト方向に対してはスラスト円盤2と電磁石3a,
3bとの間のエアギャップの1/2程度のエアギャップ
が設定されるように設けられ、ラジアル方向に対しては
図示しないラジアル磁気軸受のエアギャップの1/2程
度のエアギャップが設定されるように設けられている。
そして、ラジアルあるいはスラスト磁気軸受による保持
状態が停止された場合には、回転軸1はこの補助軸受8
により支持されるようになり、その支持状態で回転軸1
およびスラスト円盤2は電磁石3a,3bあるいはラジ
アル磁気軸受とは接触しないようになっている。A bearing portion 1a having a small diameter is formed at both ends of the rotary shaft 1 (only one is shown).
a is held by the auxiliary bearing 8. In this case, the auxiliary bearing 8 is fixed to the electromagnet 3a side by the mounting bracket 9. The auxiliary bearing 8 is arranged so as not to come into contact with the rotary shaft 1 in a normal use state,
With respect to the thrust direction, the thrust disk 2 and the electromagnet 3a,
It is provided so that an air gap of about 1/2 of the air gap with 3b is set, and an air gap of about 1/2 of the air gap of a radial magnetic bearing (not shown) is set in the radial direction. Is provided.
Then, when the holding state by the radial or thrust magnetic bearing is stopped, the rotary shaft 1 uses the auxiliary bearing 8
Is supported by the rotary shaft 1 in the supported state.
Further, the thrust disk 2 does not come into contact with the electromagnets 3a and 3b or the radial magnetic bearing.
【0004】上記構成によれば、回転軸1の変位は変位
センサ4により検出されており、例えば回転軸1の軸方
向の位置が所定位置よりも遠ざかると、変位センサ4は
距離に応じた位置検出信号を出力するようになる。制御
回路6は位置検出信号が入力されると、これに基づいて
制御信号を生成して出力する。この場合、回転軸1のス
ラスト円盤2が所定位置から離れている場合には、遠ざ
かっている側の電磁石3aあるいは3bの吸引力を大き
くするように制御信号を出力する。According to the above structure, the displacement of the rotary shaft 1 is detected by the displacement sensor 4. For example, when the axial position of the rotary shaft 1 moves away from a predetermined position, the displacement sensor 4 moves at a position corresponding to the distance. It comes to output the detection signal. When the position detection signal is input, the control circuit 6 generates and outputs a control signal based on this. In this case, when the thrust disk 2 of the rotary shaft 1 is away from the predetermined position, a control signal is output to increase the attraction force of the electromagnet 3a or 3b on the far side.
【0005】これにより、パワーアンプ6aにおいて
は、電磁石3aに対して例えば所定位置に吸引して戻す
ように励磁電流を流すようになり、パワーアンプ6bに
おいては、電磁石3aとは位相が反転した制御信号が位
相反転回路7を介して与えられることにより、電磁石3
bに対して吸引力を減じるように励磁電流を流すように
なる。そして、スラスト円盤2が所定位置に戻ると、電
磁石3a,3bからは同等の吸引力となるように励磁電
流が与えられるようになる。As a result, in the power amplifier 6a, an exciting current is supplied to the electromagnet 3a so as to attract and return the electromagnet 3a to a predetermined position, and in the power amplifier 6b, the phase of the electromagnet 3a is reversed. The signal is given through the phase inversion circuit 7, so that the electromagnet 3
An exciting current is applied to b so that the attractive force is reduced. Then, when the thrust disk 2 returns to the predetermined position, the exciting currents are applied from the electromagnets 3a and 3b so as to have the same attractive force.
【0006】この場合、スラスト磁気軸受の電磁石3
a,3bが発生する磁気吸引力は、それらと対向してい
るスラスト円盤2との間のエアギャップに発生される磁
束密度の2乗に比例することが一般的に知られている。
ところが、実際に発生する磁束密度は、電磁石3a,3
bあるいはスラスト円盤2に使用する材料の磁化特性に
よって異なるヒステリシス特性を持っているため、次の
ような不具合がある。In this case, the electromagnet 3 of the thrust magnetic bearing
It is generally known that the magnetic attraction force generated by a and 3b is proportional to the square of the magnetic flux density generated in the air gap between the thrust disk 2 and the thrust disk 2 facing each other.
However, the magnetic flux density that is actually generated depends on the electromagnets 3a, 3
b or the thrust disk 2 has hysteresis characteristics that differ depending on the magnetization characteristics of the material used, so that the following problems occur.
【0007】すなわち、通常、磁気軸受装置において
は、電磁石に対して一方向に通電する構成とし、その通
電電流の大きさを制御することにより磁気吸引力を制御
している。したがって、磁気軸受の制御動作を停止した
ときには、電磁石3a,3bおよびスラスト円盤2は残
留磁束が生じた状態となり、磁気吸引力が残った状態と
なってしまう。この結果、回転軸1は、この残留磁束に
起因して発生する磁気吸引力のために補助軸受8の隙間
で、電磁石3a,3bのうちの残留磁束が大きい側に片
寄って停止することになる。That is, normally, in the magnetic bearing device, the electromagnet is energized in one direction, and the magnetic attraction is controlled by controlling the magnitude of the energizing current. Therefore, when the control operation of the magnetic bearing is stopped, the electromagnets 3a and 3b and the thrust disk 2 are in a state where residual magnetic flux is generated and a magnetic attraction force remains. As a result, the rotating shaft 1 is stopped in the gap between the auxiliary bearings 8 due to the magnetic attraction force generated due to the residual magnetic flux, being biased to the side of the electromagnets 3a and 3b having the larger residual magnetic flux. .
【0008】すると、次に制御動作を開始したときに
は、スラスト円盤2に近い側の電磁石3a,3bは残留
磁束による磁気吸引力が残っているので、逆に遠くに位
置する電磁石3a,3bにその残留磁束に起因する磁気
吸引力に打ち勝つだけの磁気吸引力を発生させる必要が
ある。ところが、補助軸受に設けられたエアギャップは
磁気軸受側のエアギャップの1/2の寸法であるから、
停止時の片寄りが最大である場合には、スラスト円盤2
の位置が電磁石3a,3bの一方に対してエアギャップ
の1/2,他方に対して3/2程度となり、この結果、
両者の距離の比が3倍も異なる場合が起こり得る。Then, when the control operation is started next time, the electromagnets 3a, 3b on the side closer to the thrust disk 2 still have a magnetic attraction force due to the residual magnetic flux, so that the electromagnets 3a, 3b located far away are affected by the magnetic attraction force. It is necessary to generate enough magnetic attraction to overcome the magnetic attraction due to the residual magnetic flux. However, since the air gap provided in the auxiliary bearing is half the size of the air gap on the magnetic bearing side,
Thrust disk 2 when the deviation when stopping is the maximum
Is about 1/2 of the air gap for one of the electromagnets 3a, 3b and about 3/2 for the other. As a result,
There may be a case where the ratio of the two distances is three times different.
【0009】一方、電磁石により発生可能な吸引力はス
ラスト円盤2との間のエアギャップの距離の2乗に反比
例するから、場合によっては、残留磁束による磁気吸引
力に打ち勝つだけの磁気吸引力を発生させることができ
なくなることがある。すると、スラスト磁気軸受を起動
させることができなくなり、回転軸1の回転を非接触状
態で保持できなくなる不具合がある。On the other hand, since the attractive force that can be generated by the electromagnet is inversely proportional to the square of the distance of the air gap from the thrust disk 2, in some cases, a magnetic attractive force that overcomes the magnetic attractive force due to the residual magnetic flux. It may not be able to be generated. Then, the thrust magnetic bearing cannot be activated, and there is a problem that the rotation of the rotary shaft 1 cannot be held in a non-contact state.
【0010】また、何らかの理由によって磁気軸受装置
を分解する必要が生じた場合に、上述したような残留磁
束に起因した磁気吸引力があると、分解時に電磁石3a
または3bのいずれかに近接しているスラスト円盤2が
その磁気吸引力によりさらに近接位置に引き寄せられる
ことになり、その吸引力はさらに大となって、分解作業
が不能となる虞がある。Further, when it is necessary to disassemble the magnetic bearing device for some reason, if there is a magnetic attraction force due to the residual magnetic flux as described above, the electromagnet 3a is generated at the time of disassembly.
Alternatively, the thrust disk 2 which is close to either one of 3b or 3b is further attracted to the close position by the magnetic attraction force, and the attraction force is further increased, which may make disassembly work impossible.
【0011】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、電磁石への通電を停止したときに電磁
石の残留磁束に起因した磁気吸引力をなくして、次に動
作させる場合に制御不能に陥ることを防止し、且つ、分
解作業時に電磁石と回転軸とが吸着状態となることを防
止して分解作業を妨げないようにした磁気軸受装置を提
供することにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to eliminate the magnetic attraction force resulting from the residual magnetic flux of the electromagnet when the energization of the electromagnet is stopped and to perform the next operation. (EN) It is possible to provide a magnetic bearing device which prevents uncontrollability and prevents an electromagnet and a rotary shaft from being in an adsorbed state during disassembly work so as not to hinder disassembly work.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明は、回転軸の所定
位置からの変位を変位センサにより検出し、その変位量
に応じて制御手段により制御信号を与えることにより電
磁石による前記回転軸に対する吸引力を制御してその回
転軸を非接触状態で所定位置に保持するようにした磁気
軸受装置を対象とするものであり、前記電磁石に対して
残留磁束を消磁するための消磁電流を供給可能な消磁装
置を設けて構成したところに特徴を有する。According to the present invention, the displacement of a rotary shaft from a predetermined position is detected by a displacement sensor, and a control signal is given by the control means in accordance with the amount of displacement to attract the rotary shaft to the rotary shaft. The present invention is intended for a magnetic bearing device in which a force is controlled to hold a rotating shaft at a predetermined position in a non-contact state, and a degaussing current for degaussing a residual magnetic flux can be supplied to the electromagnet. It is characterized by being provided with a degaussing device.
【0013】上記構成によれば、電磁石に電流を供給し
て回転軸を非接触で保持する制御動作を停止した状態で
は、電磁石に発生している残留磁束に起因して不要な磁
気吸引力が残るが、消磁装置を動作させることにより電
磁石に消磁電流を供給して消磁させることができるよう
になる。これによって、残留磁束に起因した磁気吸引力
を略ゼロにすることができるようになり、次に動作させ
る場合に制御不能に陥ることを防止することができ、ま
た、分解作業時には電磁石と回転軸とが吸着状態となる
ことも防止でき分解作業を効率良く実施できるようにな
る。According to the above construction, in the state where the control operation for supplying the electric current to the electromagnet and holding the rotary shaft in a non-contact state is stopped, an unnecessary magnetic attraction force is generated due to the residual magnetic flux generated in the electromagnet. Although remaining, by operating the degaussing device, it becomes possible to supply a degaussing current to the electromagnet for degaussing. This makes it possible to reduce the magnetic attraction force due to the residual magnetic flux to almost zero, prevent it from falling out of control the next time it is operated, and also during disassembly work, the electromagnet and rotating shaft. It is also possible to prevent the and from being in an adsorbed state, and the disassembling work can be efficiently performed.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施例につ
いて、図1および図2を参照しながら説明する。図1は
磁気軸受装置としてのスラスト磁気軸受装置11を示す
もので、回転軸12に固定されたスラスト円盤13を非
接触状態で所定位置に保持するようにしたものである。
すなわち、回転軸12には、磁性材料からなるスラスト
円盤12が強固に固定されている。このスラスト円盤1
3には、これを挟んで対向する位置に所定間隔を存した
状態で電磁石14a,14bが配設されている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 shows a thrust magnetic bearing device 11 as a magnetic bearing device, in which a thrust disk 13 fixed to a rotary shaft 12 is held at a predetermined position in a non-contact state.
That is, the thrust disk 12 made of a magnetic material is firmly fixed to the rotating shaft 12. This thrust disk 1
3, electromagnets 14a and 14b are arranged at positions facing each other with a predetermined distance therebetween.
【0015】回転軸12には、軸方向の変位を検出する
変位センサ15が一端側に所定間隔を存して設けられて
いる。そして、この変位センサ15は、回転軸12との
間の距離に比例した大きさの位置検出信号を出力するよ
うになっている。制御回路16は、この変位センサ15
から位置検出信号が与えられるようになっており、その
信号に基づいて電磁石14a,14bに対する制御信号
を出力するようになっている。A displacement sensor 15 for detecting displacement in the axial direction is provided on the rotary shaft 12 at one end side at a predetermined interval. The displacement sensor 15 outputs a position detection signal having a magnitude proportional to the distance from the rotary shaft 12. The control circuit 16 uses the displacement sensor 15
A position detection signal is given from the above, and a control signal for the electromagnets 14a and 14b is output based on the signal.
【0016】電力増幅回路であるパワーアンプ17a,
17bは、それぞれ切換スイッチ18a,18bを介し
て電磁石14a,14bに対する励磁電流を与えるもの
で、パワーアンプ17aは制御回路16から制御信号が
与えられるようになっており、パワーアンプ17bは位
相反転回路19を介して制御回路16から制御信号が与
えられるようになっている。この場合、位相反転回路1
9は、例えば、制御回路16から電磁石14aに対して
磁気吸引力を増大させる制御信号が出力されているとき
には、それに応じて電磁石14bの磁気吸引力を減少さ
せる制御信号となるように位相を反転させてパワーアン
プ17bに与えるように構成されているものである。A power amplifier 17a, which is a power amplifier circuit,
Reference numeral 17b gives an exciting current to the electromagnets 14a and 14b via the changeover switches 18a and 18b, respectively. The power amplifier 17a is adapted to receive a control signal from the control circuit 16, and the power amplifier 17b is provided with a phase inverting circuit. A control signal is supplied from the control circuit 16 via 19. In this case, the phase inversion circuit 1
For example, when the control circuit 16 outputs a control signal for increasing the magnetic attraction force to the electromagnet 14a, the reference numeral 9 inverts the phase so as to be a control signal for decreasing the magnetic attraction force of the electromagnet 14b accordingly. The power amplifier 17b is configured so as to be supplied to the power amplifier 17b.
【0017】また、回転軸12の両端部には径小に形成
された軸受部12aが形成されており(一方のみ図
示)、この軸受部12aは補助軸受20により保持され
るようになっている。この補助軸受20は、取付金具2
1により電磁石14a,14bと一体になるように固定
されており、磁気軸受装置11の使用状態では回転軸1
2と接触しないように配設されている。A bearing portion 12a having a small diameter is formed at both ends of the rotary shaft 12 (only one is shown), and the bearing portion 12a is held by an auxiliary bearing 20. . This auxiliary bearing 20 has a mounting bracket 2
1 is fixed so as to be integrated with the electromagnets 14a and 14b, and when the magnetic bearing device 11 is in use, the rotating shaft 1
It is arranged so as not to come into contact with 2.
【0018】この場合には、スラスト方向にはスラスト
円盤13と電磁石14a,14bとの間に設定されるエ
アギャップに対して1/2程度のエアギャップが設定さ
れるように設けられ、ラジアル方向には図示しないラジ
アル磁気軸受のエアギャップに対して1/2程度のエア
ギャップが設定されるように設けられている。そして、
磁気軸受装置11による保持動作が停止されたときに
は、回転軸12はこの補助軸受20により支持されるよ
うになり、回転軸12は電磁石14a,14bあるいは
図示しないラジアル磁気軸受装置と接触しないように構
成されている。In this case, the air gap is set to about 1/2 of the air gap set between the thrust disk 13 and the electromagnets 14a and 14b in the thrust direction, and the air gap is set in the radial direction. Is provided so that an air gap of about 1/2 of the air gap of the radial magnetic bearing (not shown) is set. And
When the holding operation by the magnetic bearing device 11 is stopped, the rotating shaft 12 is supported by the auxiliary bearing 20, and the rotating shaft 12 is configured so as not to come into contact with the electromagnets 14a and 14b or the radial magnetic bearing device (not shown). Has been done.
【0019】消磁装置22は、電磁石14a,14bの
消磁電流を出力するもので、切換スイッチ18a,18
bを介して電磁石14a,14bに接続されている。そ
して、この消磁装置22は、消磁電流として時間の経過
と共に振幅が小さくなる波形を有する減衰電流を生成し
て出力するようになっている。この場合、減衰電流の最
大振幅は、磁気軸受の動作中に予想される最大磁束密度
以上の磁束密度を発生する電流Imax,−Imaxの
大きさとなるように設定されている。The degaussing device 22 outputs the degaussing current of the electromagnets 14a and 14b, and the changeover switches 18a and 18b.
It is connected to the electromagnets 14a and 14b via b. Then, the degaussing device 22 is configured to generate and output a degaussing current having a waveform whose amplitude becomes smaller as time passes. In this case, the maximum amplitude of the damping current is set to be the magnitude of the currents Imax and -Imax that generate a magnetic flux density equal to or higher than the maximum magnetic flux density expected during the operation of the magnetic bearing.
【0020】なお、切換スイッチ18a,18bは、図
示しない制御手段により切換設定されるようになってお
り、磁気軸受の制御動作を行う場合には、パワーアンプ
17a,17b側に設定されており、その制御動作が停
止された時点では消磁装置22側に切換設定されるよう
になっているものである。The changeover switches 18a and 18b are set to be changed over by a control means (not shown), and are set on the side of the power amplifiers 17a and 17b when controlling the magnetic bearing. When the control operation is stopped, the degaussing device 22 is switched and set.
【0021】次に、本実施例の作用について図2も参照
して説明する。回転軸12を非接触状態で支持する磁気
軸受の動作状態では、切換スイッチ18a,18bは、
それぞれパワーアンプ17a,17b側に設定された状
態となっている。そして、スラスト磁気軸受11におい
ては、回転軸12の軸方向の変位は変位センサ15によ
り検出されており、位置検出信号として出力される。例
えば、回転軸12の位置が変位センサ15から遠ざかる
方向に変位した場合には、制御回路16は、変位センサ
15の位置検出信号に基づいて、電磁石14aによる吸
引力が大となるように制御信号を出力するようになる。Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG. In the operating state of the magnetic bearing that supports the rotating shaft 12 in a non-contact state, the changeover switches 18a and 18b are
The power amplifiers 17a and 17b are set on their respective sides. In the thrust magnetic bearing 11, the displacement of the rotary shaft 12 in the axial direction is detected by the displacement sensor 15 and is output as a position detection signal. For example, when the position of the rotating shaft 12 is displaced in a direction away from the displacement sensor 15, the control circuit 16 controls the position detection signal of the displacement sensor 15 so that the attraction force of the electromagnet 14a becomes large. Will be output.
【0022】これにより、パワーアンプ17aは電磁石
14aによる磁気吸引力が大となるように励磁電流を供
給し、パワーアンプ17bは、位相反転回路19を介し
て与えられる信号により、電磁石14bによる磁気吸引
力が小となるように励磁電流を供給するようになる。す
ると、回転軸12のスラスト円盤13は電磁石14a,
14bの磁気吸引力により、基準位置に戻るように制御
される。また、回転軸12が変位センサ15に近接する
方向に変位した場合には、上述と逆に、電磁石14bに
よる磁気吸引力が大となるように制御すると共に、電磁
石14aによる磁気吸引力が小となるように制御する。
この結果、スラスト円盤13は、常に基準位置に保持さ
れるように電磁石14a,14bの磁気吸引力が制御さ
れるようになる。As a result, the power amplifier 17a supplies an exciting current so that the magnetic attraction force of the electromagnet 14a becomes large, and the power amplifier 17b receives the magnetic attraction force of the electromagnet 14b by the signal given through the phase inversion circuit 19. An exciting current is supplied so that the force becomes small. Then, the thrust disk 13 of the rotary shaft 12 is connected to the electromagnets 14a,
It is controlled to return to the reference position by the magnetic attraction force of 14b. When the rotating shaft 12 is displaced in the direction in which it approaches the displacement sensor 15, the magnetic attraction force by the electromagnet 14b is controlled to be large and the magnetic attraction force by the electromagnet 14a is small, contrary to the above. Control to be.
As a result, the thrust attraction force of the electromagnets 14a and 14b is controlled so that the thrust disk 13 is always held at the reference position.
【0023】なお、図示していないラジアル磁気軸受装
置についても、同様にして回転軸12の半径方向の基準
位置からのずれを変位センサにより検出して電磁石を制
御することにより、その磁気吸引力によって基準位置に
保持されるように制御されている。Also in the radial magnetic bearing device (not shown), the displacement of the rotary shaft 12 from the reference position in the radial direction is detected by a displacement sensor and the electromagnet is controlled by the magnetic attraction force. It is controlled to be held at the reference position.
【0024】さて、上述のようにして電磁石14a,1
4bに発生させるスラスト円盤13への磁気吸引力は、
両者の間のエアギャップ中の磁束密度の2乗に比例して
いるが、発生する磁束密度は電磁石14a,14bある
いはスラスト円盤13に使用している磁性材料の磁化特
性によって異なるヒステリシス特性を有しているので、
これを制御すべく、通常は同極性の励磁電流を制御する
ことにより磁気吸引力を制御している。したがって、上
述の理由から、磁気軸受の制御動作を停止すると、電磁
石14a,14bやスラスト円盤13には残留磁束が生
じ、これによって磁気吸引力が残った状態で停止される
ことになる。Now, as described above, the electromagnets 14a, 1
The magnetic attraction force to the thrust disk 13 generated in 4b is
Although it is proportional to the square of the magnetic flux density in the air gap between the two, the generated magnetic flux density has a hysteresis characteristic that differs depending on the magnetization characteristic of the magnetic material used for the electromagnets 14a and 14b or the thrust disk 13. Because
In order to control this, the magnetic attraction force is usually controlled by controlling the exciting currents of the same polarity. Therefore, for the above-mentioned reason, when the control operation of the magnetic bearing is stopped, a residual magnetic flux is generated in the electromagnets 14a and 14b and the thrust disk 13, and the magnetic attraction force is stopped in this state.
【0025】そこで、図示しない制御手段により、停止
された時点で、切換スイッチ18a,18bが切り換え
られて、電磁石14a,14bは消磁装置22側に接続
されるようになる。消磁装置22は、図2に示すような
消磁電流を供給するようになる。この場合、消磁電流
は、前述したように、最大電流値をImaxとして磁気
軸受装置の動作中に予想される最大磁束密度以上の磁束
密度を発生可能な電流値とした交流信号波形を、時間の
経過と共に振幅が小さくなるようにした減衰電流を生成
して出力するようになっている。Then, the control means (not shown) switches the changeover switches 18a and 18b at the time of the stop so that the electromagnets 14a and 14b are connected to the degaussing device 22 side. The degaussing device 22 comes to supply a degaussing current as shown in FIG. In this case, as described above, the degaussing current has an AC signal waveform of which the maximum current value is Imax and a current value capable of generating a magnetic flux density equal to or higher than the maximum magnetic flux density expected during the operation of the magnetic bearing device. Attenuating current whose amplitude is reduced with the passage of time is generated and output.
【0026】そして、このような消磁電流が切換スイッ
チ18a,18bを介して電磁石14a,14bに供給
されると、上述した磁気軸受装置の制御動作時に比べる
と、電磁石14a,14bへの通電方向が同相となり、
これによって、電磁石14a,14bにより形成される
磁気回路は閉回路を形成するように磁束を発生するよう
になる。つまり、このように磁気回路を形成すること
で、スラスト円盤13の停止位置に無関係に磁気回路の
エアギャップ長が決まることになり、磁気抵抗を一定の
状態にして消磁動作を行うことができるようになるので
ある。When such a degaussing current is supplied to the electromagnets 14a and 14b via the changeover switches 18a and 18b, the energizing directions to the electromagnets 14a and 14b are different from those in the control operation of the magnetic bearing device described above. In phase,
This causes the magnetic circuit formed by the electromagnets 14a and 14b to generate magnetic flux so as to form a closed circuit. That is, by forming the magnetic circuit in this way, the air gap length of the magnetic circuit is determined irrespective of the stop position of the thrust disk 13, and the demagnetizing operation can be performed with the magnetic resistance kept constant. It becomes.
【0027】そして、図2に示す如くの消磁電流が電磁
石14a,14bに供給されると、電磁石14a,14
bのヨークやスラスト円盤13の残留磁束がヒステリシ
ス特性の関係で徐々に減衰されるようになり、最終的に
消磁電流がほとんどゼロになる時点で残留磁束量もゼロ
になる。この結果、磁気軸受装置21の停止状態では残
留磁束に起因した磁気吸引力がほとんど無くなり、次に
磁気軸受装置21を起動する際に残留磁束に起因する磁
気吸引力に打つ勝つための大きな励磁電流を供給する必
要がなくなり、無理なく起動させることができるように
なる。When a demagnetizing current as shown in FIG. 2 is supplied to the electromagnets 14a and 14b, the electromagnets 14a and 14b are
The residual magnetic flux of the yoke b and the thrust disk 13 is gradually attenuated due to the relationship of the hysteresis characteristic, and the residual magnetic flux amount also becomes zero when the degaussing current finally becomes almost zero. As a result, when the magnetic bearing device 21 is stopped, the magnetic attraction force due to the residual magnetic flux is almost eliminated, and when the magnetic bearing device 21 is started next time, a large exciting current for overcoming the magnetic attraction force caused by the residual magnetic flux is overcome. It becomes unnecessary to supply, and it will be possible to activate it without difficulty.
【0028】また、このように残留磁束が無くなること
で、例えば、磁気軸受装置を分解するような場合におい
ても、分解時に残留磁束に起因して発生している磁気吸
引力でスラスト円盤13と電磁石14a,14bとがさ
らに強固に吸引した状態となって分解作業が手間取ると
いう不具合が解消され、作業能率が向上するようにな
る。Further, since the residual magnetic flux disappears in this way, for example, even when the magnetic bearing device is disassembled, the thrust disk 13 and the electromagnet are generated by the magnetic attraction generated due to the residual magnetic flux at the time of disassembly. The problem that the disassembling work is time-consuming due to the state in which 14a and 14b are more strongly suctioned is solved, and the work efficiency is improved.
【0029】このような本実施例によれば、磁気軸受装
置21による制御動作の停止状態では、消磁装置22に
より消磁動作を行って電磁石14a,14bおよびスラ
スト円盤13の残留磁束を解消できるので、磁気吸引力
が残らなくなり、次に制御動作を行う場合に制御不能と
なることがなく、常に良好な制御動作を実施できるよう
になる。また、同様の理由から、分解作業時に、余分な
磁気吸引力の悪影響を受けることがなくなるので作業能
率が向上するようになる。According to the present embodiment as described above, when the control operation by the magnetic bearing device 21 is stopped, the degaussing device 22 can perform the degaussing operation to eliminate the residual magnetic flux of the electromagnets 14a and 14b and the thrust disk 13. The magnetic attraction force does not remain, and when the control operation is performed next time, the control is not lost, and a good control operation can always be performed. Further, for the same reason, the work efficiency is improved because the magnetic attraction force is not adversely affected during the disassembly work.
【0030】また、本実施例によれば、消磁装置22に
よる消磁動作時には、対向配置される電磁石14a,1
4bにより生成する磁束の磁気回路を閉回路として行う
ので、スラスト円盤13の停止位置による各電磁石14
a,14bとの間のエアギャップ長が変化していても、
形成される磁気回路のエアギャップ長はそれらを加えた
値として常に一定にすることができるようになり、これ
によって発生させる磁束密度もスラスト円盤13の位置
によらず一定とすることができ、常に一定の消磁効果を
得ることができるようになり、安定した動作を確保する
ことができる。Further, according to this embodiment, during the degaussing operation by the degaussing device 22, the electromagnets 14a, 1 arranged opposite to each other.
Since the magnetic circuit of the magnetic flux generated by 4b is a closed circuit, each electromagnet 14 depending on the stop position of the thrust disk 13
Even if the air gap length between a and 14b changes,
The air gap length of the magnetic circuit formed can be made constant as a value including them, and the magnetic flux density generated thereby can be made constant irrespective of the position of the thrust disk 13 and is always constant. A certain degaussing effect can be obtained, and stable operation can be ensured.
【0031】図3は、本発明の第2の実施例を示すもの
で、第1の実施例と異なるところは、パワーアンプ17
a,17bを切換スイッチ18a,18bと電磁石14
a,14bとの間に設ける構成とし、パワーアンプ17
a,17bを制御回路16からの制御信号を電力増幅す
ると共に、消磁装置22に代えて設けた消磁装置23か
らの消磁信号を電力増幅するように構成したところであ
る。FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is that the power amplifier 17
a and 17b to the changeover switches 18a and 18b and the electromagnet 14
a power amplifier 17
The control signals from the control circuit 16 are power-amplified in a and 17b, and the degaussing signal from the degaussing device 23 provided in place of the degaussing device 22 is power-amplified.
【0032】そして、このような構成の第2の実施例に
よっても、第1の実施例と略同様の作用効果を得ること
ができると共に、消磁装置23に電力増幅機能を設ける
必要がなくなり、パワーアンプ17a,17bを共用す
ることで、低コスト化が図れるようになる。Also, according to the second embodiment having such a configuration, it is possible to obtain substantially the same effect as that of the first embodiment, and it is not necessary to provide the degaussing device 23 with a power amplification function. By sharing the amplifiers 17a and 17b, the cost can be reduced.
【0033】なお、この実施例においては、消磁装置2
3による消磁動作を電磁石14a,14bのそれぞれに
対して、個々に実施するようになっており、これによ
り、例えば一方の電磁石14aを消磁するときには、ス
ラスト円盤13が電磁石14a側に吸引されることによ
り、磁束密度が高くなり、その消磁電流による消磁効果
を高めることができる。そして、他方の電磁石14bを
消磁する際にも、スラスト円盤13を吸引力により引き
寄せた状態で行うことができるから、磁束密度を高くし
た状態で実施できるようになり、全体として消磁動作の
効率を高くすることができるようになる。In this embodiment, the degaussing device 2
3, the demagnetization operation is performed individually for each of the electromagnets 14a and 14b. Therefore, for example, when demagnetizing one electromagnet 14a, the thrust disk 13 is attracted to the electromagnet 14a side. As a result, the magnetic flux density increases, and the degaussing effect due to the degaussing current can be enhanced. Also, when demagnetizing the other electromagnet 14b, it can be performed with the thrust disk 13 attracted by the attraction force, so that it can be performed with a high magnetic flux density, and the efficiency of the degaussing operation as a whole can be improved. You will be able to raise it.
【0034】本発明は、上記実施例にのみ限定されるも
のではなく、以下のように変形あるいは拡張できる。ラ
ジアル磁気軸受装置にも全く同様にして適用できる。切
換スイッチ18a,18bは、リレーで構成しても良い
し、スイッチング素子を利用して構成しても良い。The present invention is not limited to the above embodiment, but can be modified or expanded as follows. It can be applied to the radial magnetic bearing device in exactly the same manner. The changeover switches 18a and 18b may be configured by relays or may be configured by using switching elements.
【0035】[0035]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の磁気軸受
装置によれば、次のような効果を得ることができる。す
なわち、請求項1記載の磁気軸受装置においては、消磁
装置により磁気軸受制御動作の停止状態で電磁石や磁気
回路の残留磁束を消磁することができるので、再起動時
に多大な磁気吸引力を発生させて制御する必要がなくな
ると共に、分解作業時などにも無駄な吸着動作がなくな
るので、作業性が向上する。As described above, according to the magnetic bearing device of the present invention, the following effects can be obtained. That is, in the magnetic bearing device according to claim 1, the demagnetizing device can demagnetize the residual magnetic flux of the electromagnet or the magnetic circuit while the magnetic bearing control operation is stopped. Therefore, a large magnetic attraction force is generated at the time of restart. Since it is not necessary to control it by means of it, and unnecessary suction operation is eliminated even during disassembly work, workability is improved.
【0036】請求項2記載の磁気軸受装置においては、
磁気軸受の制御動作の停止時点で切換スイッチを切り換
えて消磁装置により消磁動作を行なわせるので、停止状
態では、残留磁束による磁気吸引力の悪影響を受けるこ
とがなくなる。In the magnetic bearing device according to claim 2,
When the control operation of the magnetic bearing is stopped, the changeover switch is switched to perform the degaussing operation by the degaussing device, so that the magnetic attraction force due to the residual magnetic flux is not adversely affected in the stopped state.
【0037】請求項3記載の磁気軸受装置においては、
対向配置される電磁石に磁気回路が閉回路となるように
消磁電流を供給するので、電磁石に対する回転軸の位置
にかかわらず常に一定のエアギャップとすることができ
るようになり、消磁電流に比例する磁束密度も安定して
発生させることができるようになり、常に安定した消磁
動作を行うことができる。In the magnetic bearing device according to claim 3,
Since the demagnetizing current is supplied to the electromagnets arranged facing each other so that the magnetic circuit becomes a closed circuit, a constant air gap can always be maintained regardless of the position of the rotating shaft with respect to the electromagnet, which is proportional to the demagnetizing current. The magnetic flux density can also be stably generated, and a stable degaussing operation can always be performed.
【0038】請求項4記載の磁気軸受装置においては、
消磁装置により、対向配置される電磁石のそれぞれを別
々に消磁動作させるので、消磁動作を行うときに回転軸
との間のエアギャップを最小にすることができるように
なり、少ない消磁電流により最大の消磁磁束を発生させ
ることができ、残留磁束の消磁効果を効率的に行うこと
ができるようになる。In the magnetic bearing device according to claim 4,
The degaussing device demagnetizes each of the electromagnets that are arranged to face each other, so that the air gap between the electromagnet and the rotating shaft can be minimized when performing the degaussing operation. The degaussing magnetic flux can be generated, and the degaussing effect of the residual magnetic flux can be efficiently performed.
【0039】請求項5記載の磁気軸受装置においては、
磁気軸受けの制御動作時と消磁装置による消磁動作時と
のいずれの場合もパワーアンプを共用することができる
ようになり、消磁装置の構成を簡単にすることができる
ようになる。In the magnetic bearing device according to claim 5,
The power amplifier can be shared in both cases of the control operation of the magnetic bearing and the degaussing operation by the degaussing device, and the structure of the degaussing device can be simplified.
【図1】本発明の第1の実施例を示す全体構成のブロッ
ク図FIG. 1 is a block diagram of the overall configuration showing a first embodiment of the present invention.
【図2】消磁電流の波形図[Figure 2] Waveform diagram of degaussing current
【図3】本発明の第2の実施例を示す図1相当図FIG. 3 is a view corresponding to FIG. 1, showing a second embodiment of the present invention;
【図4】従来例を示す図1相当図FIG. 4 is a view corresponding to FIG. 1 showing a conventional example.
11はスラスト磁気軸受装置、12は回転軸、13はス
ラスト円盤、14a,14bは電磁石、15は変位セン
サ、16は制御装置、17a,17bはパワーアンプ
(電力増幅回路)、18a,18bは切換スイッチ、1
9は位相反転回路、20は補助軸受、22,23は消磁
装置である。11 is a thrust magnetic bearing device, 12 is a rotating shaft, 13 is a thrust disk, 14a and 14b are electromagnets, 15 is a displacement sensor, 16 is a control device, 17a and 17b are power amplifiers (power amplification circuits), and 18a and 18b are switching. Switch, 1
Reference numeral 9 is a phase inverting circuit, 20 is an auxiliary bearing, and 22 and 23 are degaussers.
Claims (5)
サにより検出し、その変位量に応じて制御手段により制
御信号を与えることにより電磁石による前記回転軸に対
する吸引力を制御してその回転軸を非接触状態で所定位
置に保持するようにした磁気軸受装置において、 前記電磁石に対して残留磁束を消磁するための消磁電流
を供給可能な消磁装置を設けたことを特徴とする磁気軸
受装置。1. A displacement sensor detects a displacement of a rotating shaft from a predetermined position, and a control signal is given by a control means in accordance with the displacement amount to control an attraction force of the electromagnet to the rotating shaft to control the rotating shaft. In a magnetic bearing device, which holds the magnet in a non-contact state at a predetermined position, a degaussing device capable of supplying a degaussing current for degaussing the residual magnetic flux to the electromagnet is provided.
る制御動作と前記消磁装置による消磁動作とを切換可能
な切換手段を設け、 この切換手段を前記電磁石による前記回転軸の制御動作
を停止した時点で前記消磁装置側に切り換えて消磁動作
を行なわせるように構成したことを特徴とする請求項1
記載の磁気軸受装置。2. A switching means is provided which can switch between a control operation for holding the rotating shaft with respect to the electromagnet and a degaussing operation by the degaussing device, and the switching means stops the control operation of the rotating shaft by the electromagnet. 2. The degaussing operation is performed by switching to the degaussing device side at the point of time.
The magnetic bearing device according to claim 1.
置される前記電磁石に対して同時に消磁電流を供給し
て、それら対向する電磁石により生成される磁束の磁路
が閉回路をなすように制御されるように構成されている
ことを特徴とする請求項1または2記載の磁気軸受装
置。3. A degaussing operation by the degaussing device is controlled so that a degaussing current is simultaneously supplied to the electromagnets arranged to face each other so that a magnetic path of a magnetic flux generated by the facing electromagnets forms a closed circuit. The magnetic bearing device according to claim 1 or 2, wherein the magnetic bearing device is configured as described above.
置される前記電磁石のうちの一方毎に行うように構成さ
れていることを特徴とする請求項1または2記載の磁気
軸受装置。4. The magnetic bearing device according to claim 1, wherein the degaussing operation by the degaussing device is configured to be performed for each one of the electromagnets arranged to face each other.
び前記制御手段から与えられる信号に応じて供給する電
力増幅回路を設けたことを特徴とする請求項1ないし4
のいずれかに記載の磁気軸受装置。5. A power amplifier circuit for supplying a current to the electromagnet according to a signal given from the degaussing device and the control means.
The magnetic bearing device according to any one of 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22190895A JPH0968221A (en) | 1995-08-30 | 1995-08-30 | Magnetic bearing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22190895A JPH0968221A (en) | 1995-08-30 | 1995-08-30 | Magnetic bearing device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0968221A true JPH0968221A (en) | 1997-03-11 |
Family
ID=16774047
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22190895A Pending JPH0968221A (en) | 1995-08-30 | 1995-08-30 | Magnetic bearing device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0968221A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7345865B2 (en) | 2003-05-15 | 2008-03-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Magnetic guiding apparatus |
| CN105090245A (en) * | 2015-09-15 | 2015-11-25 | 北京航空航天大学 | Asymmetric permanent-magnet bias axial magnetic bearing |
| JP2020109305A (en) * | 2019-01-07 | 2020-07-16 | 株式会社Ihi | Magnetic bearing |
| CN113623319A (en) * | 2021-07-08 | 2021-11-09 | 安徽华驰动能科技有限公司 | Magnetic suspension bearing with safety braking protection function |
-
1995
- 1995-08-30 JP JP22190895A patent/JPH0968221A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7345865B2 (en) | 2003-05-15 | 2008-03-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Magnetic guiding apparatus |
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| JP2020109305A (en) * | 2019-01-07 | 2020-07-16 | 株式会社Ihi | Magnetic bearing |
| CN113623319A (en) * | 2021-07-08 | 2021-11-09 | 安徽华驰动能科技有限公司 | Magnetic suspension bearing with safety braking protection function |
| CN113623319B (en) * | 2021-07-08 | 2023-06-30 | 安徽华驰动能科技有限公司 | Magnetic suspension bearing with safety braking protection function |
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