JPH10281155A - 磁気軸受 - Google Patents
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- JPH10281155A JPH10281155A JP8844997A JP8844997A JPH10281155A JP H10281155 A JPH10281155 A JP H10281155A JP 8844997 A JP8844997 A JP 8844997A JP 8844997 A JP8844997 A JP 8844997A JP H10281155 A JPH10281155 A JP H10281155A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 広い回転数範囲安定な制御を行う磁気軸受の
提供。 【解決手段】 ローター１からの位置信号に基づく制御
信号によって前記ローターの外周に近接して配置された
複数組の電磁石を励磁し、該電磁石の電磁力により前記
ローターを回転自在に所定位置に浮動させる磁気軸受に
おいて、ローターの剛体モード共振周波数前後の制御が
不安定となる回転数領域では、位相余裕角が得られる指
令周波数に固定した周波数をノッチフィルタの中心周波
数として制御系を制御し、それ以外の回転数領域では、
ローターの回転周波数に同期した指令周波数をノッチフ
ィルタの中心周波数として制御系を制御するようにした
ので、ローターの剛体モード共振周波数前後の領域でも
安定な制御を行うことができ、共振周波数以外の領域で
は、ローターのアンバランス等による振れ回りを除去す
ることができる。
提供。 【解決手段】 ローター１からの位置信号に基づく制御
信号によって前記ローターの外周に近接して配置された
複数組の電磁石を励磁し、該電磁石の電磁力により前記
ローターを回転自在に所定位置に浮動させる磁気軸受に
おいて、ローターの剛体モード共振周波数前後の制御が
不安定となる回転数領域では、位相余裕角が得られる指
令周波数に固定した周波数をノッチフィルタの中心周波
数として制御系を制御し、それ以外の回転数領域では、
ローターの回転周波数に同期した指令周波数をノッチフ
ィルタの中心周波数として制御系を制御するようにした
ので、ローターの剛体モード共振周波数前後の領域でも
安定な制御を行うことができ、共振周波数以外の領域で
は、ローターのアンバランス等による振れ回りを除去す
ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電磁石の電磁力
によりローターを所定位置に浮動させて軸受とする磁気
軸受に関する。
によりローターを所定位置に浮動させて軸受とする磁気
軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の磁気軸受の断面図と制御回路の構
成ブロック図を図７に示す。この図のローター１の上下
に電磁石２および電磁石３を配置し、ギャップセンサ４
によりローター１の上下位置を検知して電磁石２および
電磁石３を励磁し、ローター１を浮上させて上下方向の
所定位置に保持する。この図のローター１の左右方向に
ついても同様に、電磁石５および電磁石６をギャップセ
ンサ７による位置検知信号によりローター１を左右方向
の所定位置に保つ。次に各電磁石の励磁方法について説
明するが、図７ではギャップセンサ７の位置検出による
電磁石５および電磁石６の励磁制御については、図示を
省略してある。
成ブロック図を図７に示す。この図のローター１の上下
に電磁石２および電磁石３を配置し、ギャップセンサ４
によりローター１の上下位置を検知して電磁石２および
電磁石３を励磁し、ローター１を浮上させて上下方向の
所定位置に保持する。この図のローター１の左右方向に
ついても同様に、電磁石５および電磁石６をギャップセ
ンサ７による位置検知信号によりローター１を左右方向
の所定位置に保つ。次に各電磁石の励磁方法について説
明するが、図７ではギャップセンサ７の位置検出による
電磁石５および電磁石６の励磁制御については、図示を
省略してある。
【０００３】図７において、ローター１はギャップセン
サ４および位置検出回路１１によりローター位置が検出
され、変位信号Ｂを得て後述のノッチフィルタ回路１２
を経た変位信号Ｆを補償器（代表的なものとしてＰＩＤ
回路等による）１３によりローター１を所定位置に、浮
動させるための電流指令値を生成して電磁石励磁回路１
４により、電磁石２および電磁石３を励磁して回転して
いるローター１を所定位置に浮動させる。
サ４および位置検出回路１１によりローター位置が検出
され、変位信号Ｂを得て後述のノッチフィルタ回路１２
を経た変位信号Ｆを補償器（代表的なものとしてＰＩＤ
回路等による）１３によりローター１を所定位置に、浮
動させるための電流指令値を生成して電磁石励磁回路１
４により、電磁石２および電磁石３を励磁して回転して
いるローター１を所定位置に浮動させる。
【０００４】さて、ローターの回転時にはローターの機
械的アンバランス等により、前記変位信号Ｂに回転周波
数と同期した振れ回り成分（偏心成分）が現れて異常振
動、制御回路の飽和の原因となり、とりわけローターの
高速回転時に深刻な問題となる。この問題を回避するた
めに、回転数センサ８および回転数検出回路１５により
ローター１の回転数を検出し、特定の周波数成分のみを
急峻に減衰させる特性を持つ、いわゆるノッチフィルタ
回路１２の中心周波数を回転周波数と同期させることに
より、制御ループ内から前記振れ回り成分を除去して円
滑な回転制御を行うようにしている。
械的アンバランス等により、前記変位信号Ｂに回転周波
数と同期した振れ回り成分（偏心成分）が現れて異常振
動、制御回路の飽和の原因となり、とりわけローターの
高速回転時に深刻な問題となる。この問題を回避するた
めに、回転数センサ８および回転数検出回路１５により
ローター１の回転数を検出し、特定の周波数成分のみを
急峻に減衰させる特性を持つ、いわゆるノッチフィルタ
回路１２の中心周波数を回転周波数と同期させることに
より、制御ループ内から前記振れ回り成分を除去して円
滑な回転制御を行うようにしている。
【０００５】なお、ここまでの説明では、電磁石２およ
び電磁石３の制御についてのみ言及してきたが、電磁石
５および電磁石６の制御についても上下と左右の違いは
あっても同様の制御であることは言を待たない。
び電磁石３の制御についてのみ言及してきたが、電磁石
５および電磁石６の制御についても上下と左右の違いは
あっても同様の制御であることは言を待たない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが上述の制御方
法による磁気軸受では、ローターをローター自体が持つ
剛体モード共振周波数を超えて回転させる場合に、その
回転数が前記共振周波数をわずかに超えた領域におい
て、前記ノッチフィルタの位相遅れの影響により制御ル
ープの位相余裕がなくなり、制御が不安定になってしま
うという課題があった。
法による磁気軸受では、ローターをローター自体が持つ
剛体モード共振周波数を超えて回転させる場合に、その
回転数が前記共振周波数をわずかに超えた領域におい
て、前記ノッチフィルタの位相遅れの影響により制御ル
ープの位相余裕がなくなり、制御が不安定になってしま
うという課題があった。
【０００７】本発明はこのような背景の下になされたも
ので、中心周波数を回転周波数に同期させた前記ノッチ
フィルタを制御ループ内において制御される磁気軸受に
おいて、前記ノッチフィルタの位相遅れによるローター
の剛体モード共振周波数近辺における制御系の不安定動
作を回避することができる磁気軸受を提供することを目
的とする。
ので、中心周波数を回転周波数に同期させた前記ノッチ
フィルタを制御ループ内において制御される磁気軸受に
おいて、前記ノッチフィルタの位相遅れによるローター
の剛体モード共振周波数近辺における制御系の不安定動
作を回避することができる磁気軸受を提供することを目
的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、ローターからの位置信号に基づく制御信号によって
前記ローターの外周に近接して配置された複数組の電磁
石を励磁し、該電磁石の電磁力により前記ローターを回
転自在に所定位置に浮動させる磁気軸受において、前記
ローターの回転数検出回路と、前記回転数検出回路が供
給する回転周波数信号から、所定の周波数を選定して指
令周波数信号を出力する周波数選定回路と、前記周波数
選定回路から与えられた前記指令周波数信号を中心周波
数とし、該中心周波数付近で急峻な利得減衰特性を持つ
ノッチフィルタ回路と、前記ノッチフィルタ回路を通過
した前記位置信号に基づいて前記制御信号を生成する補
償器とからなることを特徴とする磁気軸受を提供する。
は、ローターからの位置信号に基づく制御信号によって
前記ローターの外周に近接して配置された複数組の電磁
石を励磁し、該電磁石の電磁力により前記ローターを回
転自在に所定位置に浮動させる磁気軸受において、前記
ローターの回転数検出回路と、前記回転数検出回路が供
給する回転周波数信号から、所定の周波数を選定して指
令周波数信号を出力する周波数選定回路と、前記周波数
選定回路から与えられた前記指令周波数信号を中心周波
数とし、該中心周波数付近で急峻な利得減衰特性を持つ
ノッチフィルタ回路と、前記ノッチフィルタ回路を通過
した前記位置信号に基づいて前記制御信号を生成する補
償器とからなることを特徴とする磁気軸受を提供する。
【０００９】請求項２に記載の発明は、前記周波数選定
回路が、前記ローターの剛体モード共振周波数よりわず
かに低い回転数から、所定の回転数までの回転数の範囲
においては、前記回転数検出回路からの回転周波数信号
と同期しない指令周波数信号を出力し、前記回転数の範
囲以外の範囲の回転数においては、該回転数と同期した
指令周波数信号を出力して前記ノッチフィルタ回路の中
心周波数とすることを特徴とする請求項１に記載の磁気
軸受を提供する。
回路が、前記ローターの剛体モード共振周波数よりわず
かに低い回転数から、所定の回転数までの回転数の範囲
においては、前記回転数検出回路からの回転周波数信号
と同期しない指令周波数信号を出力し、前記回転数の範
囲以外の範囲の回転数においては、該回転数と同期した
指令周波数信号を出力して前記ノッチフィルタ回路の中
心周波数とすることを特徴とする請求項１に記載の磁気
軸受を提供する。
【００１０】請求項３に記載の発明は、前記周波数選定
回路が、前記回転数の範囲内の低回転数領域では、前記
ローターの剛体モード共振周波数よりわずかに低い回転
数に固定した指令周波数信号を出力し、前記回転数範囲
内の高回転数領域では、同期を停止する回転周波数より
わずかに高い周波数に固定した指令周波数信号を出力す
ることを特徴とする請求項２に記載の磁気軸受を提供す
る。
回路が、前記回転数の範囲内の低回転数領域では、前記
ローターの剛体モード共振周波数よりわずかに低い回転
数に固定した指令周波数信号を出力し、前記回転数範囲
内の高回転数領域では、同期を停止する回転周波数より
わずかに高い周波数に固定した指令周波数信号を出力す
ることを特徴とする請求項２に記載の磁気軸受を提供す
る。
【００１１】請求項４に記載の発明は、前記周波数選定
回路が、前記回転数検出回路からの回転周波数と同期し
ない指令周波数信号を出力する回転数範囲の指令周波数
信号を前記同期停止範囲よりわずかに高い回転周波数に
固定した指令周波数信号を出力することを特徴とする請
求項２に記載の磁気軸受を提供する。
回路が、前記回転数検出回路からの回転周波数と同期し
ない指令周波数信号を出力する回転数範囲の指令周波数
信号を前記同期停止範囲よりわずかに高い回転周波数に
固定した指令周波数信号を出力することを特徴とする請
求項２に記載の磁気軸受を提供する。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態につ
いて、図を参照しながら説明する。図１はこの発明の一
実施形態による磁気軸受の断面図と制御の構成を示すブ
ロック図であり、従来の技術による図７の磁気軸受の構
成図に対し、図１の図示の場所に周波数選定回路１６を
付加したものである。この図において、符号１は矢印Ａ
の方向に回転するローターであり、このローター１の上
下に電磁石２および電磁石３を配置し、ギャップセンサ
４によりローター１の上下位置を検知し、この検知信号
による制御出力により電磁石２および電磁石３を励磁
し、ローター１を浮上させて上下方向の所定位置に保持
する。
いて、図を参照しながら説明する。図１はこの発明の一
実施形態による磁気軸受の断面図と制御の構成を示すブ
ロック図であり、従来の技術による図７の磁気軸受の構
成図に対し、図１の図示の場所に周波数選定回路１６を
付加したものである。この図において、符号１は矢印Ａ
の方向に回転するローターであり、このローター１の上
下に電磁石２および電磁石３を配置し、ギャップセンサ
４によりローター１の上下位置を検知し、この検知信号
による制御出力により電磁石２および電磁石３を励磁
し、ローター１を浮上させて上下方向の所定位置に保持
する。
【００１３】この図の左右方向についても同様に、電磁
石５および電磁石６をギャップセンサ７による位置検知
信号によりローター１を左右方向の所定位置に保つ。次
に各電磁石の励磁方法について説明するが、図１ではギ
ャップセンサ７の位置検出による電磁石５および電磁石
６の励磁制御については、図示を省略してある。
石５および電磁石６をギャップセンサ７による位置検知
信号によりローター１を左右方向の所定位置に保つ。次
に各電磁石の励磁方法について説明するが、図１ではギ
ャップセンサ７の位置検出による電磁石５および電磁石
６の励磁制御については、図示を省略してある。
【００１４】まず、本発明による付加要素である周波数
選定回路１６を機能させない場合の動作について説明す
る。図１において、ローター１はギャップセンサ４およ
び位置検出回路１１によりローターの上下方向の位置が
検出され、変位信号Ｂを得て後述のノッチフィルタ回路
１２を経た変位信号Ｃを補償器（代表的なものとしてＰ
ＩＤ回路等による）１３によりローター１を所定位置に
浮動させるための電流指令値を生成して、電磁石励磁回
路１４により電磁石２および電磁石３を励磁し、回転し
ているローター１を所定位置に浮動させる。
選定回路１６を機能させない場合の動作について説明す
る。図１において、ローター１はギャップセンサ４およ
び位置検出回路１１によりローターの上下方向の位置が
検出され、変位信号Ｂを得て後述のノッチフィルタ回路
１２を経た変位信号Ｃを補償器（代表的なものとしてＰ
ＩＤ回路等による）１３によりローター１を所定位置に
浮動させるための電流指令値を生成して、電磁石励磁回
路１４により電磁石２および電磁石３を励磁し、回転し
ているローター１を所定位置に浮動させる。
【００１５】さて、ローターの回転時にはローターの機
械的アンバランス等により、前記変位信号Ｂに回転周波
数と同期した振れ回り成分（偏心成分）が現れて異常振
動、制御回路の飽和の原因となり、とりわけローターの
高速回転時に深刻な問題となる。この問題を回避するた
めに、回転数センサ８および回転数検出回路１５により
ローター１の回転数を検出し、特定の周波数成分のみを
急峻に減衰させる特性を持つ、いわゆるノッチフィルタ
回路１２の中心周波数を回転周波数と同期させることに
より、前記振れ回り成分を除去した制御信号により円滑
な回転制御を行うようにしている。
械的アンバランス等により、前記変位信号Ｂに回転周波
数と同期した振れ回り成分（偏心成分）が現れて異常振
動、制御回路の飽和の原因となり、とりわけローターの
高速回転時に深刻な問題となる。この問題を回避するた
めに、回転数センサ８および回転数検出回路１５により
ローター１の回転数を検出し、特定の周波数成分のみを
急峻に減衰させる特性を持つ、いわゆるノッチフィルタ
回路１２の中心周波数を回転周波数と同期させることに
より、前記振れ回り成分を除去した制御信号により円滑
な回転制御を行うようにしている。
【００１６】ところが、上述の制御方法による磁気軸受
では、ローターをローター自体が持つ剛体モード共振周
波数を超えて回転させる場合に、その回転数が前記共振
周波数をわずかに超えた領域において、前記ノッチフィ
ルタの位相遅れの影響により制御ループの位相余裕がな
くなり、制御が不安定になってしまうという問題があ
る。この問題について、以下に詳述し、次いで本発明に
よる周波数選定回路１６の追加による制御の不安定に対
する解決策について説明する。
では、ローターをローター自体が持つ剛体モード共振周
波数を超えて回転させる場合に、その回転数が前記共振
周波数をわずかに超えた領域において、前記ノッチフィ
ルタの位相遅れの影響により制御ループの位相余裕がな
くなり、制御が不安定になってしまうという問題があ
る。この問題について、以下に詳述し、次いで本発明に
よる周波数選定回路１６の追加による制御の不安定に対
する解決策について説明する。
【００１７】ローター１の回転周波数と同期した中心周
波数をもち、この周波数成分近辺のゲインを急峻に減衰
させるノッチフィルタ１２のボード線図による特性を図
２に示す。この図において、横軸は周波数であり、ゲイ
ンを表す図と位相を表す図によってボード線図が構成さ
れ、ゲインは中心周波数において急峻に低下し、位相は
中心周波数よりわずかに低い周波数で−９０°の遅れ位
相を示し、中心周波数において０位相、中心周波数より
わずかに高い周波数において＋９０°の進み位相とな
り、中心周波数から離れるとともに位相角がともにゼロ
に近づくことを示している。
波数をもち、この周波数成分近辺のゲインを急峻に減衰
させるノッチフィルタ１２のボード線図による特性を図
２に示す。この図において、横軸は周波数であり、ゲイ
ンを表す図と位相を表す図によってボード線図が構成さ
れ、ゲインは中心周波数において急峻に低下し、位相は
中心周波数よりわずかに低い周波数で−９０°の遅れ位
相を示し、中心周波数において０位相、中心周波数より
わずかに高い周波数において＋９０°の進み位相とな
り、中心周波数から離れるとともに位相角がともにゼロ
に近づくことを示している。
【００１８】ノッチフィルタ１２の中心周波数がロータ
ー１の剛体モード共振周波数より十分に高い場合の制御
系の一巡伝達関数のボード線図を図３に示す。この場合
は、ローター１の剛体モード共振周波数近辺における−
１８０°からの位相余裕角は、プラスの角度となり、制
御系は安定である。
ー１の剛体モード共振周波数より十分に高い場合の制御
系の一巡伝達関数のボード線図を図３に示す。この場合
は、ローター１の剛体モード共振周波数近辺における−
１８０°からの位相余裕角は、プラスの角度となり、制
御系は安定である。
【００１９】ローター１をその剛体モード共振周波数を
超えて回転させる場合に、回転周波数が剛体モード共振
周波数よりわずかに高い周波数に達すると、図４のボー
ド線図に示すように、ノッチフィルタ１２の位相遅れの
影響が現れ、ローター１の剛体モード共振周波数におけ
る−１８０°からの位相余裕角がマイナスとなり、制御
系は不安定となる。このように、制御系が不安定となる
のは、ローター１の回転周波数がこのローター１の剛体
モード共振周波数よりわずかに高い周波数となったとき
に、ノッチフィルタ１２の中心周波数を回転周波数に比
例した周波数としていることによる。
超えて回転させる場合に、回転周波数が剛体モード共振
周波数よりわずかに高い周波数に達すると、図４のボー
ド線図に示すように、ノッチフィルタ１２の位相遅れの
影響が現れ、ローター１の剛体モード共振周波数におけ
る−１８０°からの位相余裕角がマイナスとなり、制御
系は不安定となる。このように、制御系が不安定となる
のは、ローター１の回転周波数がこのローター１の剛体
モード共振周波数よりわずかに高い周波数となったとき
に、ノッチフィルタ１２の中心周波数を回転周波数に比
例した周波数としていることによる。
【００２０】次に、本発明による周波数選定回路１６を
制御ループに挿入した場合の動作を図５および図６に示
し、その動作を説明する。この周波数選定回路１６に
は、回転数センサ８および回転数検出回路１５によって
検出されたローター１の回転周波数信号Ｄが入力され、
ノッチフィルタ１２に所定の指令周波数信号Ｅを出力
し、この指令周波数信号Ｅをノッチフィルタ１２の中心
周波数とする機能を持つ。
制御ループに挿入した場合の動作を図５および図６に示
し、その動作を説明する。この周波数選定回路１６に
は、回転数センサ８および回転数検出回路１５によって
検出されたローター１の回転周波数信号Ｄが入力され、
ノッチフィルタ１２に所定の指令周波数信号Ｅを出力
し、この指令周波数信号Ｅをノッチフィルタ１２の中心
周波数とする機能を持つ。
【００２１】この周波数選定回路１６は、基本的には回
転数センサ８および回転数検出回路１５によって検出さ
れたローター１の回転周波数信号Ｄと同期した指令周波
数信号Ｅをノッチフィルタ１２に与えるが、特定の回転
周波数範囲内では速度同期を停止させ、指定周波数信号
Ｅとしてローター１の回転周波数以外の周波数を与える
機能を持つ。
転数センサ８および回転数検出回路１５によって検出さ
れたローター１の回転周波数信号Ｄと同期した指令周波
数信号Ｅをノッチフィルタ１２に与えるが、特定の回転
周波数範囲内では速度同期を停止させ、指定周波数信号
Ｅとしてローター１の回転周波数以外の周波数を与える
機能を持つ。
【００２２】前記特定の回転周波数範囲とは、前述の図
４に示すボード線図における、ノッチフィルタ１２によ
り位相遅れを生ずる周波数がローター１の剛体モード共
振周波数に影響して制御系の位相余裕がマイナスの値を
とり制御系が安定でなくなる周波数範囲を含み、少なく
ともローター１の剛体モード共振周波数をわずかに下回
る周波数から、前記共振周波数の数倍以上大きく位相遅
れが問題とならなくなる周波数までの周波数範囲とす
る。
４に示すボード線図における、ノッチフィルタ１２によ
り位相遅れを生ずる周波数がローター１の剛体モード共
振周波数に影響して制御系の位相余裕がマイナスの値を
とり制御系が安定でなくなる周波数範囲を含み、少なく
ともローター１の剛体モード共振周波数をわずかに下回
る周波数から、前記共振周波数の数倍以上大きく位相遅
れが問題とならなくなる周波数までの周波数範囲とす
る。
【００２３】図５は、指令周波数信号Ｅを回転周波数信
号Ｄと同期させたとき、制御系が不安定となる回転周波
数領域Ｇでのみ同期を停止させる、周波数選定回路１６
による制御方法である。前記周波数領域Ｇの低い周波数
部分では、指令周波数Ｅをローター１の剛体モード共振
周波数よりわずかに低い周波数Ｈに固定してノッチフィ
ルタ１２に与え、図２に見られるノッチフィルタ１２の
位相進み効果により制御系の位相余裕を改善し、指令周
波数Ｅの速度同期停止に伴なう外乱特性の悪化を軽減さ
せる。
号Ｄと同期させたとき、制御系が不安定となる回転周波
数領域Ｇでのみ同期を停止させる、周波数選定回路１６
による制御方法である。前記周波数領域Ｇの低い周波数
部分では、指令周波数Ｅをローター１の剛体モード共振
周波数よりわずかに低い周波数Ｈに固定してノッチフィ
ルタ１２に与え、図２に見られるノッチフィルタ１２の
位相進み効果により制御系の位相余裕を改善し、指令周
波数Ｅの速度同期停止に伴なう外乱特性の悪化を軽減さ
せる。
【００２４】また、前記周波数領域Ｇの高い周波数部分
では、前記指令周波数Ｅを前記同期停止周波数範囲より
わずかに高い周波数Ｊにジャンプさせて固定し、ノッチ
フィルタ１２に与えてローター１の振れ回り成分を減少
させる。
では、前記指令周波数Ｅを前記同期停止周波数範囲より
わずかに高い周波数Ｊにジャンプさせて固定し、ノッチ
フィルタ１２に与えてローター１の振れ回り成分を減少
させる。
【００２５】図６は、周波数選定回路１６により、前記
周波数領域Ｇおよび、それよりも低い周波数領域の両方
の領域で指令周波数信号Ｅの回転周波数信号Ｄとの同期
を停止させ、ノッチフィルタ１２に指令周波数Ｋを与え
る制御方法であり、周波数選定回路１６の回路構成の単
純化を図ったものである。指令周波数Ｋをノッチフィル
タ１２に与える、回転周波数信号Ｄと指令周波数信号Ｅ
との同期停止回転周波数範囲のうち、特に低回転数にお
いては、ノッチフィルタ１２による振れ回り除去の効果
はなく、振れ回り外乱の影響を受けるが、低回転数では
制御回路の飽和や、異常振動径の影響が小さい場合が多
く、実用となり得る場合が多い。
周波数領域Ｇおよび、それよりも低い周波数領域の両方
の領域で指令周波数信号Ｅの回転周波数信号Ｄとの同期
を停止させ、ノッチフィルタ１２に指令周波数Ｋを与え
る制御方法であり、周波数選定回路１６の回路構成の単
純化を図ったものである。指令周波数Ｋをノッチフィル
タ１２に与える、回転周波数信号Ｄと指令周波数信号Ｅ
との同期停止回転周波数範囲のうち、特に低回転数にお
いては、ノッチフィルタ１２による振れ回り除去の効果
はなく、振れ回り外乱の影響を受けるが、低回転数では
制御回路の飽和や、異常振動径の影響が小さい場合が多
く、実用となり得る場合が多い。
【００２６】なお、これまでの説明は電磁石２および電
磁石３の制御についてのみ言及してきたが、電磁石５お
よび電磁石６の制御についても同様であることは言を待
たない。以上、本発明の一実施形態の動作を図面を参照
して詳述してきたが、本発明はこの実施形態に限られる
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変
更等があっても本発明に含まれる。
磁石３の制御についてのみ言及してきたが、電磁石５お
よび電磁石６の制御についても同様であることは言を待
たない。以上、本発明の一実施形態の動作を図面を参照
して詳述してきたが、本発明はこの実施形態に限られる
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変
更等があっても本発明に含まれる。
【００２７】
【発明の効果】これまでに説明したように、この発明に
よれば、ローターからの位置信号に基づく制御信号によ
って前記ローターの外周に近接して配置された複数組の
電磁石を励磁し、該電磁石の電磁力により前記ローター
を回転自在に所定位置に浮動させる磁気軸受において、
ローターの剛体モード共振周波数前後の制御が不安定と
なる回転数領域では、位相余裕角が得られる指令周波数
に固定した周波数をノッチフィルタの中心周波数として
制御系を制御し、それ以外の回転数領域では、ローター
の回転周波数に同期した指令周波数をノッチフィルタの
中心周波数として制御系を制御するようにしたので、ロ
ーターの剛体モード共振周波数前後の領域でも安定な制
御を行うことができ、共振周波数以外の領域では、ロー
ターのアンバランス等による振れ回りを除去することが
できるという効果が得られる。
よれば、ローターからの位置信号に基づく制御信号によ
って前記ローターの外周に近接して配置された複数組の
電磁石を励磁し、該電磁石の電磁力により前記ローター
を回転自在に所定位置に浮動させる磁気軸受において、
ローターの剛体モード共振周波数前後の制御が不安定と
なる回転数領域では、位相余裕角が得られる指令周波数
に固定した周波数をノッチフィルタの中心周波数として
制御系を制御し、それ以外の回転数領域では、ローター
の回転周波数に同期した指令周波数をノッチフィルタの
中心周波数として制御系を制御するようにしたので、ロ
ーターの剛体モード共振周波数前後の領域でも安定な制
御を行うことができ、共振周波数以外の領域では、ロー
ターのアンバランス等による振れ回りを除去することが
できるという効果が得られる。
【図１】 本発明の一実施形態による磁気軸受の構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図２】 ノッチフィルタのボード線図である。
【図３】 制御系が安定な場合のボード線図である。
【図４】 制御系が不安定な場合のボード線図である。
【図５】 本発明による第１の制御方法による回転周波
数と指令周波数の関係を示す図である。
数と指令周波数の関係を示す図である。
【図６】 本発明による第２の制御方法による回転周波
数と指令周波数の関係を示す図である。
数と指令周波数の関係を示す図である。
【図７】 従来の技術による磁気軸受の構成を示すブロ
ック図である。
ック図である。
１ ローター ２、３、５、６ 電磁石 ４、７ ギャップセンサ ８、回転数センサ １１ 位置検出回路 １２ ノッチフィルタ回路 １３ 補償器 １４ 電磁石励磁回路 １５ 回転数検出回路 １６ 周波数選定回路
Claims (4)
- 【請求項１】 ローターからの位置信号に基づく制御信
号によって前記ローターの外周に近接して配置された複
数組の電磁石を励磁し、該電磁石の電磁力により前記ロ
ーターを回転自在に所定位置に浮動させる磁気軸受にお
いて、 前記ローターの回転数検出回路と、 前記回転数検出回路が供給する回転周波数信号から、所
定の周波数を選定して指令周波数信号を出力する周波数
選定回路と、 前記周波数選定回路から与えられた前記指令周波数信号
を中心周波数とし、該中心周波数付近で急峻な利得減衰
特性を持つノッチフィルタ回路と、 前記ノッチフィルタ回路を通過した前記位置信号に基づ
いて前記制御信号を生成する補償器とからなることを特
徴とする磁気軸受。 - 【請求項２】 前記周波数選定回路は、 前記ローターの剛体モード共振周波数よりわずかに低い
回転数から、所定の回転数までの回転数の範囲において
は、前記回転数検出回路からの回転周波数信号と同期し
ない指令周波数信号を出力し、 前記回転数の範囲以外の範囲の回転数においては、該回
転数と同期した指令周波数信号を出力して前記ノッチフ
ィルタ回路の中心周波数とすることを特徴とする請求項
１に記載の磁気軸受。 - 【請求項３】 前記周波数選定回路は、 前記回転数の範囲内の低回転数領域では、前記ローター
の剛体モード共振周波数よりわずかに低い回転数に固定
した指令周波数信号を出力し、 前記回転数範囲内の高回転数領域では、同期を停止する
回転周波数よりわずかに高い周波数に固定した指令周波
数信号を出力することを特徴とする請求項２に記載の磁
気軸受。 - 【請求項４】 前記周波数選定回路は、 前記回転数検出回路からの回転周波数と同期しない指令
周波数信号を出力する回転数範囲の指令周波数信号を前
記同期停止範囲よりわずかに高い回転周波数に固定した
指令周波数信号を出力することを特徴とする請求項２に
記載の磁気軸受。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8844997A JPH10281155A (ja) | 1997-04-07 | 1997-04-07 | 磁気軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8844997A JPH10281155A (ja) | 1997-04-07 | 1997-04-07 | 磁気軸受 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10281155A true JPH10281155A (ja) | 1998-10-20 |
Family
ID=13943119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8844997A Withdrawn JPH10281155A (ja) | 1997-04-07 | 1997-04-07 | 磁気軸受 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10281155A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005502004A (ja) * | 2001-09-06 | 2005-01-20 | ソシエテ・ドゥ・メカニーク・マグネティーク | 同期擾乱の自動的補償のために使用される装置および方法 |
| 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 |
| CN114235143A (zh) * | 2021-12-16 | 2022-03-25 | 常州大学 | 一种磁悬浮多跨转子不对中振动的自适应检测系统 |
-
1997
- 1997-04-07 JP JP8844997A patent/JPH10281155A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005502004A (ja) * | 2001-09-06 | 2005-01-20 | ソシエテ・ドゥ・メカニーク・マグネティーク | 同期擾乱の自動的補償のために使用される装置および方法 |
| 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 |
| CN114235143A (zh) * | 2021-12-16 | 2022-03-25 | 常州大学 | 一种磁悬浮多跨转子不对中振动的自适应检测系统 |
| CN114235143B (zh) * | 2021-12-16 | 2023-09-22 | 常州大学 | 一种磁悬浮多跨转子不对中振动的自适应检测系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040706 |