JPH1127975A - Vibration control device for rotating electric machine - Google Patents
Vibration control device for rotating electric machineInfo
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- JPH1127975A JPH1127975A JP9180840A JP18084097A JPH1127975A JP H1127975 A JPH1127975 A JP H1127975A JP 9180840 A JP9180840 A JP 9180840A JP 18084097 A JP18084097 A JP 18084097A JP H1127975 A JPH1127975 A JP H1127975A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明の目的は、回転軸の危険速度において
回転軸の振動に対し減衰力を付加でき、この危険速度を
安定に越えて電動機を運転できる回転電機の振動制御装
置を提供することにある。
【解決手段】 本発明は、回転子の回転周波数をωM 、
前記主巻線による回転磁界の電気的周波数をωとすると
きωM +ωの回転磁界を発生する減衰制御巻線を前記主
巻線とは別体で設け、回転電機の回転軸の危険速度の振
動に対し、減衰力を与えるようにしたものである。
(57) [Problem] An object of the present invention is to provide a vibration control of a rotating electric machine capable of adding a damping force to vibration of a rotating shaft at a critical speed of the rotating shaft and operating an electric motor stably exceeding the critical speed. It is to provide a device. SOLUTION: The present invention sets a rotation frequency of a rotor to ω M ,
When the electric frequency of the rotating magnetic field generated by the main winding is ω, an attenuation control winding that generates a rotating magnetic field of ω M + ω is provided separately from the main winding, and the critical speed of the rotating shaft of the rotating electric machine is reduced. The damping force is applied to the vibration.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は永久磁石モータや誘
導電動機などの回転機の回転子の振動を抑制する振動制
御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibration control device for suppressing vibration of a rotor of a rotating machine such as a permanent magnet motor or an induction motor.
【0002】[0002]
【従来の技術】これらの回転電機が高速回転化するにつ
れ高次の振動モード(曲げ振動)による回転軸の振動が
大きな問題となってくる。従来技術について図面を参照
して説明する。図15は一般的な交流電動機の構成を示
す軸方向断面図である。同図において、1は回転軸であ
り、回転軸1の中央には電動機の回転子2が取り付けら
れている。3は電動機のステータ(固定子)であり、供
給される電流によって回転磁界を発生し、回転子2に回
転力を与える。4は軸受であり、回転軸1を回転可能な
ように支持する。5はフレームであり、軸受4とステー
タ3を保持する。6はインバータであり、ステータ3に
取り付けられた主巻線7に電流を供給する。2. Description of the Related Art As these rotary electric machines rotate at high speed, vibration of a rotating shaft due to a higher-order vibration mode (bending vibration) becomes a serious problem. The prior art will be described with reference to the drawings. FIG. 15 is an axial sectional view showing a configuration of a general AC motor. In the figure, reference numeral 1 denotes a rotating shaft, and a rotor 2 of an electric motor is attached to the center of the rotating shaft 1. Reference numeral 3 denotes a stator (stator) of the electric motor, which generates a rotating magnetic field by the supplied current and applies a rotating force to the rotor 2. Reference numeral 4 denotes a bearing that rotatably supports the rotary shaft 1. A frame 5 holds the bearing 4 and the stator 3. Reference numeral 6 denotes an inverter, which supplies a current to a main winding 7 attached to the stator 3.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】このように構成した交
流電動機では、従来商用周波数による比較的回転数の低
い定速回転であったので軸振動による問題は生じなかっ
た。しかし、インバータの開発普及により、高周波駆動
が可能となり、回転周波数が徐々に高くなってきたが、
電動機はその構造上図16に示すような回転軸1の危険
速度(固有振動数)を有しているので、この危険速度を
越えて運転することは難しく、事実上高速回転に制限が
あった。In the AC motor constructed as described above, there was no problem caused by shaft vibration because the motor was conventionally driven at a constant speed at a relatively low rotation speed by the commercial frequency. However, with the spread and development of inverters, high-frequency driving has become possible and the rotation frequency has gradually increased.
Since the electric motor has a critical speed (natural frequency) of the rotating shaft 1 as shown in FIG. 16 due to its structure, it is difficult to operate at a speed exceeding the critical speed, and the high-speed rotation is practically limited. .
【0004】そこで本発明は、回転軸の危険速度におい
て回転軸の振動に対し減衰力を負荷でき、この危険速度
を安定に越えて電動機を運転でき、インバータによる高
速回転を可能とする回転電機の振動制御装置を提供する
ことを目的とする。Accordingly, the present invention provides a rotating electric machine which can apply a damping force to the vibration of the rotating shaft at the critical speed of the rotating shaft, can operate the electric motor stably exceeding the critical speed, and can perform high-speed rotation by the inverter. It is an object to provide a vibration control device.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに、請求項1の発明では、回転磁界を発生させる主巻
線を備えたステータと、このステータを支持するフレー
ムと、このフレームに回転可能に軸支された回転軸と、
この回転軸に設けられ、前記主巻線の発生する回転磁界
により回転力を発生する回転子とを備えた回転電機にお
いて、回転子の回転周波数をωM 、前記主巻線による回
転磁界の電気的周波数をωとするとき、ωM +ωの回転
磁界を発生する減衰制御巻線を前記主巻線とは別体で設
け、回転子の磁極位置からアンバランスの方向までの角
度をα、前記減衰制御巻線が発生する回転磁界の磁極位
置角度をβ、回転電機の極数を2p極(pは自然数)、
前記減衰制御巻線の極数を2(p+1)極、前記回転子
のすべりをs、前記すべりsとアンバランスの方向αの
関係をpα=pα0 +sωtとするとき、前記減衰制御
巻線が発生する回転磁界とアンバランスの方向との関係
が(p+1)β=pα0 +π/2+(ωM +ω)tとな
るように前記減衰制御巻線に流れる電流を制御し、回転
電機の回転軸の危険速度の振動に対し、減衰力を与える
ようにする。In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a stator having a main winding for generating a rotating magnetic field, a frame supporting the stator, and a frame. A rotating shaft rotatably supported,
Provided on the rotary shaft, the rotary electric machine having a rotor that generates rotational force by the rotating magnetic field generated in the main winding, M the rotational frequency of the rotor omega, electrical rotating magnetic field by the main winding When the target frequency is ω, an attenuation control winding that generates a rotating magnetic field of ω M + ω is provided separately from the main winding, and the angle from the magnetic pole position of the rotor to the direction of unbalance is α, The angle of the magnetic pole position of the rotating magnetic field generated by the attenuation control winding is β, the number of poles of the rotating electric machine is 2p poles (p is a natural number),
When the number of poles of the damping control winding is 2 (p + 1) poles, the slip of the rotor is s, and the relationship between the slip s and the direction of unbalance α is pα = pα 0 + sωt, the damping control winding has The current flowing through the attenuation control winding is controlled so that the relationship between the generated rotating magnetic field and the direction of the unbalance is (p + 1) β = pα 0 + π / 2 + (ω M + ω) t, and the rotating shaft of the rotating electric machine is controlled. A damping force is applied to the vibration at the critical speed.
【0006】請求項2の発明は、請求項1の減衰制御巻
線を主巻線が納められるステータのスロットに取付けた
ものである。請求項3の発明は、請求項1の減衰制御巻
線をステータの裏側のコアバック部分に巻き付け、ステ
ータの寸法を小さくしたものである。According to a second aspect of the present invention, the damping control winding of the first aspect is attached to a slot of a stator in which a main winding is accommodated. According to a third aspect of the present invention, the attenuation control winding of the first aspect is wound around a core back portion on the back side of the stator to reduce the size of the stator.
【0007】請求項4の発明は、請求項1の減衰制御巻
線をステータと回転子との間の空隙部に取付け、組み立
てを容易にしたものである。請求項5の発明は、請求項
1のステータを軸方向に複数に分割し、これらステータ
に減衰制御巻線を取付けたものである。 請求項6の発
明は、請求項5の複数の減衰制御巻線を個別に制御する
ようにしたものである。According to a fourth aspect of the present invention, the damping control winding according to the first aspect is attached to a gap between the stator and the rotor to facilitate assembly. According to a fifth aspect of the present invention, the stator of the first aspect is divided into a plurality of parts in the axial direction, and a damping control winding is attached to these stators. According to a sixth aspect of the present invention, the plurality of attenuation control windings of the fifth aspect are individually controlled.
【0008】請求項7の発明は、請求項1のステータを
軸方向に3分割し、中央のステータに減衰制御巻線を取
付けたものである。請求項8の発明は、請求項5の複数
のステータのスロットを周方向にずらし、これらスロッ
トに減衰制御巻線を取付けたものである。According to a seventh aspect of the present invention, the stator of the first aspect is divided into three parts in the axial direction, and a damping control winding is attached to a central stator. According to an eighth aspect of the present invention, the slots of the plurality of stators of the fifth aspect are circumferentially shifted, and damping control windings are attached to these slots.
【0009】請求項9の発明は、請求項1の減衰制御巻
線が発生する回転磁界とアンバランスの方向との関係を
(p+1)β=pα0 +(ω+ωM )tとし、減衰制御
巻線より発生する力を回転子の軸振れに対し剛性力とし
て作用させるようにしたものである。According to a ninth aspect of the present invention, the relationship between the rotating magnetic field generated by the damping control winding of the first aspect and the direction of imbalance is (p + 1) β = pα 0 + (ω + ω M ) t, The force generated from the line acts as a rigid force against shaft runout of the rotor.
【0010】請求項10の発明は、請求項1の減衰制御
巻線が発生する回転磁界とアンバランスの方向との関係
を(p+1)β=pα0 +(ω+ωM )t+γ,(0<
γ<π/2)とし、減衰制御巻線より発生する力を回転
子の軸振れに対し減衰力および剛性力として作用させる
ようにしたものである。According to a tenth aspect of the present invention, the relationship between the rotating magnetic field generated by the damping control winding of the first aspect and the direction of imbalance is defined as (p + 1) β = pα 0 + (ω + ω M ) t + γ, (0 <
γ <π / 2), and the force generated from the damping control winding acts as a damping force and a rigid force on shaft runout of the rotor.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】本発明の第一の実施形態を図1を
参照して説明する。図1は本発明の一実施形態の構成を
示す2極の同期電動機の軸方向断面図と制御系のブロッ
ク図である。同図に於いて、1は回転軸であり、回転軸
1の中央には電動機の回転子2が取り付けられている。
3は電動機のステータであり、供給される電流によって
回転磁界を発生し、回転子2に回転力を与える。4は軸
受であり、回転軸1を回転可能なように支持する。5は
フレームであり、軸受4とステータ3を保持する。6は
インバータであり、ステータ3に取り付けられた主巻線
7に電流を供給する。8は歯車であり、一周で数十個以
上の歯が設けられ、回転軸1の軸端部に強固に取り付け
られている。9は回転位置検出のためのターゲットであ
り、円周方向に於いて回転子2の磁極中央の位置に一致
したところに切りかきが設けられている。10は回転位
置検出センサで、渦電流センサ等の変位センサを使用し
ている。11は回転パルスセンサで、回転検出センサ1
0同様渦電流変位センサ等からなり、歯車8に対向して
取り付けられ、回転軸1が回転することによって、回転
軸1の回転数の歯車8の歯数倍のパルスを出力する。1
2は軸振れセンサであり、回転検出センサ10同様渦電
流変位センサ等からなり、電動機の回転子2を挟んで軸
方向に2箇所、回転軸1に対向して取り付けられ、回転
軸1の軸振れ量(横振れ)を検出する。13は減衰制御
巻線で、ステータ3の主巻線7が挿入されるスロットに
同様に取り付けられ、回転磁界を発生する。14は軸振
れ演算器であり、電動機の回転子2を軸方向に挟んで取
り付けられた、軸振れセンサ12の出力信号より、回転
子2の軸方向中央部の軸振れを演算する。15はトラッ
キングフィルターであり、回転パルスセンサ11の回転
数の歯数倍のパルスによって、軸振れ演算器14の出力
信号から回転周波数成分だけを取り出す。16は制御装
置であり、回転位置センサ10とトラッキングフィルタ
15の出力信号より減衰制御巻線の制御信号を作る。1
7は増幅回路で、制御装置16の出力信号を増幅し、電
流出力として減衰制御巻線13に供給する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an axial sectional view of a two-pole synchronous motor and a block diagram of a control system showing a configuration of an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a rotating shaft, and a rotor 2 of an electric motor is mounted at the center of the rotating shaft 1.
Reference numeral 3 denotes a stator of the electric motor, which generates a rotating magnetic field by the supplied current and applies a rotating force to the rotor 2. Reference numeral 4 denotes a bearing that rotatably supports the rotary shaft 1. A frame 5 holds the bearing 4 and the stator 3. Reference numeral 6 denotes an inverter, which supplies a current to a main winding 7 attached to the stator 3. Reference numeral 8 denotes a gear, which is provided with several tens or more teeth in one round, and is firmly attached to the shaft end of the rotating shaft 1. Reference numeral 9 denotes a target for detecting the rotational position, and a cut is provided at a position corresponding to the center of the magnetic pole of the rotor 2 in the circumferential direction. Reference numeral 10 denotes a rotational position detection sensor, which uses a displacement sensor such as an eddy current sensor. Reference numeral 11 denotes a rotation pulse sensor, and a rotation detection sensor 1
Similarly to the first embodiment, the rotating shaft 1 is comprised of an eddy current displacement sensor or the like, and is mounted to face the gear 8. When the rotating shaft 1 rotates, it outputs a pulse whose number is equal to the number of teeth of the gear 8. 1
Reference numeral 2 denotes a shaft runout sensor, which is composed of an eddy current displacement sensor or the like, like the rotation detection sensor 10, and is mounted at two locations in the axial direction across the rotor 2 of the electric motor so as to face the rotation shaft 1. The shake amount (lateral shake) is detected. Reference numeral 13 denotes an attenuation control winding, which is similarly attached to a slot of the stator 3 into which the main winding 7 is inserted, and generates a rotating magnetic field. Reference numeral 14 denotes a shaft runout calculator which calculates the shaft runout of the rotor 2 at the center in the axial direction based on an output signal of the shaft runout sensor 12 which is attached so as to sandwich the rotor 2 of the electric motor in the axial direction. Reference numeral 15 denotes a tracking filter, which extracts only a rotation frequency component from an output signal of the shaft shake calculator 14 by a pulse having a number of teeth times the number of rotations of the rotation pulse sensor 11. A control device 16 generates a control signal for an attenuation control winding from output signals of the rotational position sensor 10 and the tracking filter 15. 1
Reference numeral 7 denotes an amplification circuit that amplifies an output signal of the control device 16 and supplies the amplified signal to the attenuation control winding 13 as a current output.
【0012】次に、上記実施形態の動作について説明す
る。図2は、図1の電動機の中央部分のラジアル方向断
面の概念図であり、2p極機を2(p+1)極(pは自
然数)の減衰制御巻線で制御する場合を考える。また、
磁極N,Sを結んだ線を基準として回転子2の角度αの
方向にアンバランスがあり、この方向(X軸)に軸振れ
が生じているとする。この図に於いて、回転子2によっ
て生ずる磁束密度をBm、減衰制御巻線13によって生
ずるステータ3の磁束密度をBc、減衰制御巻線が発生
する回転磁界の磁極位置(角度)をβ、減衰制御巻線1
3が2(p+1)極とすると、Next, the operation of the above embodiment will be described. FIG. 2 is a conceptual diagram of a radial section of a central portion of the electric motor shown in FIG. 1, and it is assumed that a 2p pole machine is controlled by a 2 (p + 1) pole (p is a natural number) attenuation control winding. Also,
It is assumed that there is an imbalance in the direction of the angle α of the rotor 2 with reference to the line connecting the magnetic poles N and S, and the shaft runout occurs in this direction (X axis). In this figure, the magnetic flux density generated by the rotor 2 is Bm, the magnetic flux density of the stator 3 generated by the damping control winding 13 is Bc, the magnetic pole position (angle) of the rotating magnetic field generated by the damping control winding is β, and the damping is β. Control winding 1
If 3 is 2 (p + 1) poles,
【0013】[0013]
【数1】 Bm(θ,t)=Bm・COS(pθ−pα) Bc(θ,t)=−Bc・COS{(P+1)・θ′−(p+1)・β} =−Bc・COS{(P+1)・θ+(p+1) ・ωt−(p+1)・β} 回転子2の表面における径方向の磁気吸引力は単位面積
あたりBm (θ, t) = Bm · COS (pθ−pα) Bc (θ, t) = − Bc · COS {(P + 1) · θ ′ − (p + 1) · β} = − Bc · COS (P + 1) · θ + (p + 1) · ωt- (p + 1) · β} The magnetic attraction on the surface of the rotor 2 in the radial direction is per unit area.
【0014】[0014]
【数2】 となり、回転子2の半径をRとして発生する軸方向単位
長さ当たりのダンピング力「−Fy」を求めれば次のよ
うになる。(Equation 2) When the damping force “−Fy” per unit length in the axial direction, which is generated with the radius of the rotor 2 as R, is obtained as follows.
【0015】[0015]
【数3】 よって、次の関係が成立するときダンピング力は回転子
2の回転に無関係に一定となる。(Equation 3) Therefore, when the following relationship is established, the damping force is constant regardless of the rotation of the rotor 2.
【0016】[0016]
【数4】 よって、減衰制御巻線13に供給する電流の周波数は
(ω+ωM )となる。2極の同期機ではω=ωM である
から(Equation 4) Therefore, the frequency of the current supplied to the attenuation control winding 13 is (ω + ω M ). Because ω = ω M for a two-pole synchronous machine
【0017】[0017]
【数5】 となる。従って、回転子2を軸方向に挟んで取り付けら
れた軸振れセンサ12の出力信号から軸振れ演算器14
により回転子2の軸方向中央部の軸振れを得、トラッキ
ングフィルタ15により回転周波数成分だけを抽出し、
この信号と回転位置センサ10からの信号との位相差
(α)を求め、減衰制御巻線13に供給する電流の周波
数を(ω+ωM )とし、回転子2の磁極位置からの位相
差をpα+π/2(先回り制御)とすることにより、回
転子2に作用する磁気吸引力は、軸の振れ回りに対して
減衰力(ダンピング)となり、軸振れを抑制できる。(Equation 5) Becomes Therefore, the output of the shaft runout sensor 12 attached to the rotor 2 in the axial direction is used to calculate the shaft runout calculator 14.
To obtain the axial runout of the rotor 2 at the central portion in the axial direction, and extract only the rotational frequency component by the tracking filter 15,
The phase difference (α) between this signal and the signal from the rotational position sensor 10 is determined, the frequency of the current supplied to the attenuation control winding 13 is (ω + ω M ), and the phase difference from the magnetic pole position of the rotor 2 is pα + π / 2 (advance control), the magnetic attraction force acting on the rotor 2 becomes a damping force (damping) with respect to the shaft whirling, thereby suppressing shaft wobbling.
【0018】また、位相差を“pα”とすることによ
り、減衰制御巻線13によって生ずる力は、回転子2の
軸振れに対し剛性力(ばね力)として働き、“pα+
γ”とすることで減衰力と剛性力の両方を生じさせるこ
ともできる。ただし、γは0からπ/2の値とする。Further, by setting the phase difference to “pα”, the force generated by the damping control winding 13 acts as a rigid force (spring force) against the shaft run-out of the rotor 2 and “pα +
By setting γ ″, both the damping force and the rigidity force can be generated. However, γ is a value from 0 to π / 2.
【0019】図3は振動制御装置の変形例を示すもの
で、図3において、符号1から17は図1の振動制御装
置と同じである。しかし、図3ではインバータ6の出力
電流から電気的周波数を検出する同期速度検出器18を
付加し、制御装置16によって以下の関係が成り立つよ
うに、減衰制御巻線13に流れる電流を制御する。FIG. 3 shows a modification of the vibration control device. In FIG. 3, reference numerals 1 to 17 are the same as those of the vibration control device of FIG. However, in FIG. 3, a synchronous speed detector 18 for detecting an electrical frequency from the output current of the inverter 6 is added, and the current flowing through the attenuation control winding 13 is controlled by the control device 16 so that the following relationship is satisfied.
【0020】[0020]
【数6】 従って、誘導電動機に於いても本方式による振動制御が
可能となる。図4は振動制御装置の変形例をしめすもの
で、減衰制御巻線13を回転電機のコアバック部分にス
テータ3の裏側を巻くように巻いたもので、これにより
回転電機のステータ3の寸法を小さくすることが可能で
ある。(Equation 6) Therefore, the vibration control according to this method can be performed in the induction motor. FIG. 4 shows a modified example of the vibration control device, in which the damping control winding 13 is wound around the core back portion of the rotating electric machine so as to wind the back side of the stator 3, thereby reducing the dimension of the stator 3 of the rotating electric machine. It is possible to make it smaller.
【0021】図5の振動制御装置は、減衰制御巻線13
を回転子2とステータ3との間の空間に取り付けたもの
で、減衰制御巻線13をステータ3に巻く必要がなく、
これにより組立性が向上し、既設の回転電機に対しても
適用が容易である。The vibration control device shown in FIG.
Is mounted in the space between the rotor 2 and the stator 3, and there is no need to wind the damping control winding 13 around the stator 3.
Thereby, assemblability is improved, and application to existing rotary electric machines is easy.
【0022】図6の振動制御装置は、回転電機のステー
タ3を軸方向に2分割し、分割したステータ3a,3b
のそれぞれのコアバック部分に減衰制御巻線13a,1
3bを巻き、それぞれの減衰制御巻線13a,13bを
個別にまたは同期させて制御する。これにより図6
(b)に示した振動の2次モードに対して有効に減衰力
を与えることができる。The vibration control device shown in FIG. 6 divides the stator 3 of the rotating electric machine into two parts in the axial direction, and divides the stator 3a, 3b
Attenuation control windings 13a, 1
3b, and the respective attenuation control windings 13a and 13b are controlled individually or synchronously. As a result, FIG.
Damping force can be effectively applied to the secondary mode of vibration shown in FIG.
【0023】図7の振動制御装置は、回転電機のステー
タ3を軸方向に3分割し、分割したステータ3のうち中
央のステータ3cのコアバック部分に減衰制御巻線13
を巻き、制御するものである。これにより、回転電機の
軸方向寸法が小さくできる。The vibration control device shown in FIG. 7 divides the stator 3 of the rotating electric machine into three parts in the axial direction, and the attenuation control winding 13 is provided at the core back portion of the central stator 3c among the divided stators 3.
And control. Thereby, the axial dimension of the rotating electric machine can be reduced.
【0024】図8の振動制御装置は、回転電機のステー
タ3を角型鉄心とし、四隅の位置に減衰制御巻線13a
〜13dを取り付ける。これにより、工数の低減と歩留
まりが向上する。In the vibration control device shown in FIG. 8, the stator 3 of the rotating electric machine has a square iron core, and damping control windings 13a are provided at four corners.
To 13d. Thereby, the number of steps is reduced and the yield is improved.
【0025】図9は振動制御装置の一実施例を示すもの
で、図10は図9のA−A′断面図である。図10に示
すようにスロット形状が回転電機のステータ3のスロッ
ト外径側で周方向にズレるような形状とし、このズレた
方向が分割した鉄心どうしが互いに逆方向になるように
し、この部分に減衰制御巻線13を巻き、各減衰制御巻
線13a,13bが互いに周方向にずらされた位置で干
渉しないようにする。これにより軸方向寸法をより短く
することが可能である。FIG. 9 shows an embodiment of the vibration control device, and FIG. 10 is a sectional view taken along the line AA 'of FIG. As shown in FIG. 10, the slot shape is formed so as to be displaced in the circumferential direction on the outer diameter side of the slot of the stator 3 of the rotating electric machine, and the displaced direction is set so that the divided iron cores are opposite to each other. The attenuation control winding 13 is wound so that the attenuation control windings 13a and 13b do not interfere with each other at positions shifted in the circumferential direction. This makes it possible to further reduce the axial dimension.
【0026】図11は振動制御装置の一実施形態を示す
ブロック図で、回転子2が発生する磁束の大きさをステ
ータ3側に設けた磁気センサ19により検出し、磁極位
置演算器21により回転子2の磁極位置を算出し制御す
る。これにより、回転軸上に回転位置ターゲット9(図
1)のような円盤を設ける必要がなく、回転軸1の構造
が簡単となる。磁気センサ19にそれぞれ磁束の強さを
検出するためのサーチコイルまたはホール素子を用いる
ようにしても良い。FIG. 11 is a block diagram showing one embodiment of the vibration control device. The magnitude of the magnetic flux generated by the rotor 2 is detected by a magnetic sensor 19 provided on the stator 3 side, and the magnetic pole position calculator 21 rotates the magnetic flux. The magnetic pole position of the child 2 is calculated and controlled. Thus, there is no need to provide a disk such as the rotation position target 9 (FIG. 1) on the rotation shaft, and the structure of the rotation shaft 1 is simplified. A search coil or a Hall element for detecting the intensity of the magnetic flux may be used for the magnetic sensor 19.
【0027】図12は振動制御装置の一実施形態を示す
ブロック図で、主巻線7の電圧を検出し、磁極位置演算
器21によって回転子2の磁極位置を算出し、制御す
る。これにより、回転軸上に回転位置ターゲット9のよ
うな円盤や回転位置検出センサを設ける必要がなく、制
御装置の簡素化が図れる。FIG. 12 is a block diagram showing one embodiment of the vibration control device. The voltage of the main winding 7 is detected, and the magnetic pole position calculator 21 calculates and controls the magnetic pole position of the rotor 2. Accordingly, there is no need to provide a disk such as the rotation position target 9 or a rotation position detection sensor on the rotation axis, and the control device can be simplified.
【0028】図13は振動制御装置の一実施形態を示す
ブロック図で、回転子2の軸振れをステータ3側に、円
周方向に複数個対称に配置した磁気センサ19により、
各測定位置での主磁束の大きさを測定し、これらの値か
ら軸振れ演算器20により主磁束のアンバランスを算出
し、さらに回転子2の軸振れ量を得、制御する。これに
より、変位センサ12の取付スペースが省略でき、回転
電機の軸方向長さを短くできる。磁気センサ19にそれ
ぞれサーチコイルまたはホール素子を用いるようにして
も良い。FIG. 13 is a block diagram showing one embodiment of the vibration control device. The shaft vibration of the rotor 2 is arranged on the stator 3 side by a plurality of magnetic sensors 19 arranged symmetrically in the circumferential direction.
The magnitude of the main magnetic flux at each measurement position is measured, the unbalance of the main magnetic flux is calculated by the shaft runout calculator 20 from these values, and the shaft runout of the rotor 2 is obtained and controlled. Thereby, the space for mounting the displacement sensor 12 can be omitted, and the axial length of the rotating electric machine can be shortened. A search coil or a Hall element may be used for the magnetic sensor 19, respectively.
【0029】図14は図1に示した振動制御装置の変形
例を示すブロック図で、回転電機の主巻線7に電流を供
給するインバータ6の電源から減衰制御巻線13に電流
を供給する、軸振れ演算器14、トラッキングフィルタ
ー15、制御装置16、電流増幅回路17に電源を供給
するようにしたもので、これにより減衰制御巻線13の
制御系の電源が不要となり、システムの簡素化が図れ
る。FIG. 14 is a block diagram showing a modification of the vibration control device shown in FIG. 1. A current is supplied from a power supply of an inverter 6 for supplying a current to a main winding 7 of a rotating electric machine to a damping control winding 13. The power supply is supplied to the shaft runout calculator 14, the tracking filter 15, the control device 16, and the current amplifier circuit 17, so that the power supply for the control system of the attenuation control winding 13 is not required, and the system is simplified. Can be achieved.
【0030】[0030]
【発明の効果】本発明の回転電機の振動制御装置によれ
ば、回転軸の1次、2次またはそれ以上の危険速度に於
いて、回転子に減衰力や復元力を与えることができるの
で、これらの危険速度を越えて運転することが可能とな
り、より高速回転の回転電機が実現できる。According to the vibration control apparatus for a rotating electric machine of the present invention, a damping force or a restoring force can be applied to the rotor at the primary, secondary or higher critical speed of the rotating shaft. It is possible to operate at speeds exceeding these critical speeds, thereby realizing a rotating electric machine with higher rotation speed.
【図1】 本発明による回転電機の振動制御装置の一実
施例に於ける構成を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a vibration control device for a rotating electric machine according to an embodiment of the present invention.
【図2】 本発明による回転電機の振動制御装置の原理
を説明するための電動機の中央部分のラジアル方向断面
の概念図。FIG. 2 is a conceptual diagram of a radial cross section of a central portion of the electric motor for explaining the principle of the vibration control device for a rotating electric machine according to the present invention.
【図3】 本発明による請求項14項の回転電機の制御
装置の構成を示すブロック図。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a control device for a rotating electric machine according to claim 14 of the present invention.
【図4】 本発明による請求項4項の回転電機の制御装
置の構成を示すブロック図。FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a control device for a rotating electric machine according to claim 4 of the present invention.
【図5】 本発明による請求項5項の回転電機の制御装
置の構成を示すブロック図。FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a control device for a rotating electric machine according to claim 5 of the present invention.
【図6】 本発明による請求項6項の回転電機の制御装
置の構成を示すブロック図。FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a control device for a rotating electric machine according to claim 6 of the present invention.
【図7】 本発明による請求項8項の回転電機の制御装
置の構成を示すブロック図。FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a control device for a rotating electric machine according to claim 8 of the present invention.
【図8】 本発明による請求項9項の回転電機の制御装
置の構成を示すブロック図。FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a control device for a rotating electric machine according to claim 9 of the present invention.
【図9】 本発明による請求項10項の回転電機の制御
装置の構成を示すブロック図。FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a control device for a rotating electric machine according to claim 10 according to the present invention.
【図10】 図9のA−A′断面図。FIG. 10 is a sectional view taken along line AA ′ of FIG. 9;
【図11】 本発明による請求項16項の回転電機の制
御装置の構成を示すブロック図。FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a control device for a rotating electric machine according to claim 16 of the present invention.
【図12】 本発明による請求項19項の回転電機の制
御装置の構成を示すブロック図。FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a control device for a rotating electric machine according to claim 19 according to the present invention.
【図13】 本発明による請求項20項の回転電機の制
御装置の構成を示すブロック図。FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a control device for a rotating electric machine according to claim 20 according to the present invention.
【図14】 本発明による請求項26項の回転電機の制
御装置の構成を示すブロック図。FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a control device for a rotating electric machine according to claim 26 of the present invention.
【図15】 従来技術による回転電機の軸方向断面図。FIG. 15 is an axial sectional view of a rotating electric machine according to a conventional technique.
【図16】 従来技術による回転電機の回転軸の振動モ
ードの概念図。FIG. 16 is a conceptual diagram of a vibration mode of a rotating shaft of a rotating electric machine according to a conventional technique.
1…回転軸、2…回転子、3…ステータ、4…軸受、5
…フレーム 6…インバータ、7…主巻線、8…歯車、9…回転位置
ターゲット 10…回転位置センサ、11…回転パルスセンサ、12
…軸振れセンサ 13…減衰制御巻線、14…軸振れ演算器、15…トラ
ッキングフィルター 16…制御装置、17…電流増幅回路、18…同期速度
検出器 19…磁気センサ、20…軸振れ演算器、21…磁極位
置演算器。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rotating shaft, 2 ... Rotor, 3 ... Stator, 4 ... Bearing, 5
... Frame 6 ... Inverter, 7 ... Main winding, 8 ... Gear, 9 ... Rotation position target 10 ... Rotation position sensor, 11 ... Rotation pulse sensor, 12
… Shaft runout sensor 13… damping control winding, 14… shaft runout calculator, 15… tracking filter 16… control device, 17… current amplifier circuit, 18… synchronous speed detector 19… magnetic sensor, 20… shaft runout calculator , 21 ... magnetic pole position calculator.
フロントページの続き (72)発明者 渡邊 俊三 神奈川県横浜市鶴見区末広町2丁目4番地 株式会社東芝京浜事業所内Continuation of the front page (72) Inventor Shunzo Watanabe 2-4 Suehirocho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Toshiba Keihin Works
Claims (10)
テータと、このステータを支持するフレームと、このフ
レームに回転可能に軸支された回転軸と、この回転軸に
設けられ、前記主巻線の発生する回転磁界により回転力
を発生する回転子とを備えた回転電機において、 回転子の回転周波数をωM 、前記主巻線による回転磁界
の電気的周波数をωとするとき、ωM +ωの回転磁界を
発生する減衰制御巻線を前記主巻線とは別体で設け、回
転子の磁極位置からアンバランスの方向までの角度を
α、前記減衰制御巻線が発生する回転磁界の磁極位置角
度をβ、回転電機の極数を2p極(pは自然数)、前記
減衰制御巻線の極数を2(p+1)極、前記回転子のす
べりをs、前記すべりsとアンバランスの方向αの関係
をpα=pα0 +sωtとするとき、前記減衰制御巻線
が発生する回転磁界とアンバランスの方向との関係が
(p+1)β=pα0 +π/2+(ωM +ω)tとなる
ように前記減衰制御巻線に流れる電流を制御することを
特徴とする回転電機の振動制御装置。A stator having a main winding for generating a rotating magnetic field; a frame supporting the stator; a rotating shaft rotatably supported by the frame; and a rotating shaft provided on the rotating shaft. In a rotating electric machine having a rotor that generates a rotating force by a rotating magnetic field generated by a winding, when the rotating frequency of the rotor is ω M and the electric frequency of the rotating magnetic field by the main winding is ω, ω An attenuation control winding for generating a rotating magnetic field of M + ω is provided separately from the main winding, an angle from a magnetic pole position of the rotor to an unbalanced direction is α, a rotating magnetic field generated by the attenuation control winding. , The number of poles of the rotating electric machine is 2p poles (p is a natural number), the number of poles of the attenuation control winding is 2 (p + 1) poles, the slip of the rotor is s, and the slip s is unbalanced. When the relationship of the direction α is pα = pα 0 + sωt Controlling the current flowing through the damping control winding such that the relationship between the rotating magnetic field generated by the damping control winding and the direction of imbalance is (p + 1) β = pα 0 + π / 2 + (ω M + ω) t A vibration control device for a rotating electric machine, comprising:
において、前記減衰制御巻線を前記主巻線が納められる
前記ステータのスロットに取付けたことを特徴とする回
転電機の振動制御装置。2. The vibration control device for a rotating electric machine according to claim 1, wherein said damping control winding is attached to a slot of said stator in which said main winding is accommodated.
において、前記減衰制御巻線を前記ステータの裏側のコ
アバック部分に巻き付けたことを特徴とする回転電機の
振動制御装置。3. The vibration control device for a rotating electric machine according to claim 1, wherein the damping control winding is wound around a core back portion on a back side of the stator.
において、前記減衰制御巻線を前記ステータと前記回転
子との間の空隙部に取付けたことを特徴とする回転電機
の振動制御装置。4. The vibration control device for a rotating electric machine according to claim 1, wherein said damping control winding is mounted in a gap between said stator and said rotor. .
において、前記ステータを軸方向に複数に分割し、これ
らステータに前記減衰制御巻線を取付けたことを特徴と
する回転電機の振動制御装置。5. The vibration control apparatus for a rotating electric machine according to claim 1, wherein said stator is divided into a plurality of parts in an axial direction, and said damping control winding is attached to said stator. apparatus.
において、前記複数の減衰制御巻線を個別に制御するこ
とを特徴とする回転電機の振動制御装置。6. The vibration control device for a rotating electric machine according to claim 5, wherein the plurality of damping control windings are individually controlled.
において、前記ステータを軸方向に3分割し、中央のス
テータに前記減衰制御巻線を取付けたことを特徴とする
回転電機の振動制御装置。7. The vibration control apparatus for a rotating electric machine according to claim 1, wherein said stator is divided into three in the axial direction, and said damping control winding is attached to a central stator. apparatus.
において、前記複数のステータのスロットを周方向にず
らし、これらスロットに前記減衰制御巻線を取付けたこ
とを特徴とする回転電機の振動制御装置。8. The vibration control apparatus for a rotating electric machine according to claim 5, wherein slots of said plurality of stators are shifted in a circumferential direction, and said damping control windings are attached to said slots. Control device.
において、前記減衰制御巻線が発生する回転磁界とアン
バランスの方向との関係を(p+1)β=pα0 +(ω
+ωM )tとしたことを特徴とする回転電機の振動制御
装置。9. The vibration control device for a rotating electric machine according to claim 1, wherein the relationship between the rotating magnetic field generated by the attenuation control winding and the direction of imbalance is (p + 1) β = pα 0 + (ω
+ Ω M ) t.
置において、前記減衰制御巻線が発生する回転磁界とア
ンバランスの方向との関係を(p+1)β=pα0 +
(ω+ωM )t+γとし、γの範囲を0<γ<π/2と
したことを特徴とする回転電機の振動制御装置。10. The vibration control device for a rotating electric machine according to claim 1, wherein a relationship between a rotating magnetic field generated by said damping control winding and an unbalance direction is (p + 1) β = pα 0 +
(Ω + ω M ) t + γ, wherein the range of γ is 0 <γ <π / 2.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18084097A JP3517092B2 (en) | 1997-07-07 | 1997-07-07 | Vibration control device for rotating electric machine |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18084097A JP3517092B2 (en) | 1997-07-07 | 1997-07-07 | Vibration control device for rotating electric machine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1127975A true JPH1127975A (en) | 1999-01-29 |
| JP3517092B2 JP3517092B2 (en) | 2004-04-05 |
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| JP (1) | JP3517092B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112855288A (en) * | 2021-01-13 | 2021-05-28 | 大唐东北电力试验研究院有限公司 | Method for adjusting valve sequence of steam turbine of power plant |
-
1997
- 1997-07-07 JP JP18084097A patent/JP3517092B2/en not_active Expired - Fee Related
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| CN112855288A (en) * | 2021-01-13 | 2021-05-28 | 大唐东北电力试验研究院有限公司 | Method for adjusting valve sequence of steam turbine of power plant |
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