JPH11287246A - 制御型磁気軸受装置 - Google Patents
制御型磁気軸受装置Info
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- JPH11287246A JPH11287246A JP10091675A JP9167598A JPH11287246A JP H11287246 A JPH11287246 A JP H11287246A JP 10091675 A JP10091675 A JP 10091675A JP 9167598 A JP9167598 A JP 9167598A JP H11287246 A JPH11287246 A JP H11287246A
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 76
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims description 8
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2360/00—Engines or pumps
- F16C2360/44—Centrifugal pumps
- F16C2360/45—Turbo-molecular pumps
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- Non-Positive Displacement Air Blowers (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 位置検出手段からの位置検出信号の異常を検
出して、磁気軸受の制御が不安定になることを防止す
る。 【解決手段】 制御型磁気軸受装置は、回転体１を１つ
の制御軸方向の両側から挟んで所定の目標位置に非接触
支持する１対の電磁石５、10を有する磁気軸受２、３、
４と、回転体１の位置を検出する位置検出装置11、16、
17、18、19と、位置検出装置11、16〜19からの位置検出
信号に基づいて１対の電磁石５、10に供給する励磁電流
を制御する電磁石制御装置14とを備えている。電磁石制
御装置14が、回転体１が電磁石５、10により目標位置に
非接触支持されて停止している状態において、位置検出
信号の異常を検出する異常検出手段を備えている。
出して、磁気軸受の制御が不安定になることを防止す
る。 【解決手段】 制御型磁気軸受装置は、回転体１を１つ
の制御軸方向の両側から挟んで所定の目標位置に非接触
支持する１対の電磁石５、10を有する磁気軸受２、３、
４と、回転体１の位置を検出する位置検出装置11、16、
17、18、19と、位置検出装置11、16〜19からの位置検出
信号に基づいて１対の電磁石５、10に供給する励磁電流
を制御する電磁石制御装置14とを備えている。電磁石制
御装置14が、回転体１が電磁石５、10により目標位置に
非接触支持されて停止している状態において、位置検出
信号の異常を検出する異常検出手段を備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、たとえばターボ
分子ポンプなどに使用され、回転体を磁気軸受により非
接触支持して回転させる制御型磁気軸受装置に関する。
分子ポンプなどに使用され、回転体を磁気軸受により非
接触支持して回転させる制御型磁気軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の制御型磁気軸受装置として、１
組のアキシアル磁気軸受と２組のラジアル磁気軸受とで
回転体を非接触辞するものが知られている。アキシアル
磁気軸受は、回転体を１つのアキシアル制御軸（軸方向
の制御軸）方向の両側から挟むように配置された１対の
電磁石を備えている。各ラジアル磁気軸受は、互いに直
交する２つのラジアル制御軸（径方向の制御軸）方向の
それぞれについて、回転体をラジアル制御軸方向の両側
から挟むように配置された１対の電磁石を備えている。
各磁気軸受における各制御軸方向の１対の電磁石には、
電磁石制御装置から励磁電流が供給される。電磁石制御
装置は、各制御軸方向の回転体の位置を検出する位置検
出装置からの位置検出信号に基づいて、その制御軸方向
の１対の電磁石に供給する励磁電流を制御するための励
磁電流信号を出力する。アキシアル方向の位置検出装置
は、回転体の端面にアキシアル制御軸方向の一方から対
向するように配置されたアキシアル位置センサを備えて
おり、このセンサが回転体の端面との距離に比例する信
号を位置検出信号として出力する。ラジアル方向の各位
置検出装置は、回転体を各ラジアル制御軸方向の両側か
ら挟むように配置された１対のラジアル位置センサを備
えている。各ラジアル位置センサは回転体の外周面との
距離に比例する信号を出力し、位置検出装置は、これら
の出力の差をラジアル方向の位置検出信号として出力す
る。
組のアキシアル磁気軸受と２組のラジアル磁気軸受とで
回転体を非接触辞するものが知られている。アキシアル
磁気軸受は、回転体を１つのアキシアル制御軸（軸方向
の制御軸）方向の両側から挟むように配置された１対の
電磁石を備えている。各ラジアル磁気軸受は、互いに直
交する２つのラジアル制御軸（径方向の制御軸）方向の
それぞれについて、回転体をラジアル制御軸方向の両側
から挟むように配置された１対の電磁石を備えている。
各磁気軸受における各制御軸方向の１対の電磁石には、
電磁石制御装置から励磁電流が供給される。電磁石制御
装置は、各制御軸方向の回転体の位置を検出する位置検
出装置からの位置検出信号に基づいて、その制御軸方向
の１対の電磁石に供給する励磁電流を制御するための励
磁電流信号を出力する。アキシアル方向の位置検出装置
は、回転体の端面にアキシアル制御軸方向の一方から対
向するように配置されたアキシアル位置センサを備えて
おり、このセンサが回転体の端面との距離に比例する信
号を位置検出信号として出力する。ラジアル方向の各位
置検出装置は、回転体を各ラジアル制御軸方向の両側か
ら挟むように配置された１対のラジアル位置センサを備
えている。各ラジアル位置センサは回転体の外周面との
距離に比例する信号を出力し、位置検出装置は、これら
の出力の差をラジアル方向の位置検出信号として出力す
る。
【０００３】このような制御型磁気軸受装置において
は、制御系に対する外乱、位置検出装置の位置センサの
ノイズなどが増大すると、磁気軸受の制御に支障をきた
すようになる。このため、位置検出装置からの位置検出
信号を逐次監視することが重要である。
は、制御系に対する外乱、位置検出装置の位置センサの
ノイズなどが増大すると、磁気軸受の制御に支障をきた
すようになる。このため、位置検出装置からの位置検出
信号を逐次監視することが重要である。
【０００４】ところが、従来の制御型磁気軸受装置は、
電磁石制御装置における制御はアナログＰＩＤ制御が主
であり、入力信号（位置検出信号）に対する出力信号
（励磁電流信号）を出力するだけの機能しか備えておら
ず、位置検出装置からの位置検出信号を監視するような
機能を付加することはきわめて困難であった。このた
め、制御系に対する外乱が増大していたり、位置センサ
の外乱が増大していたりすることを知らずに、磁気軸受
装置の運転を開始することがあり、その結果、磁気軸受
の制御が不安定になって、危険を招くようなことがあっ
た。
電磁石制御装置における制御はアナログＰＩＤ制御が主
であり、入力信号（位置検出信号）に対する出力信号
（励磁電流信号）を出力するだけの機能しか備えておら
ず、位置検出装置からの位置検出信号を監視するような
機能を付加することはきわめて困難であった。このた
め、制御系に対する外乱が増大していたり、位置センサ
の外乱が増大していたりすることを知らずに、磁気軸受
装置の運転を開始することがあり、その結果、磁気軸受
の制御が不安定になって、危険を招くようなことがあっ
た。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、上
記の問題を解決し、位置検出手段からの位置検出信号の
異常を検出して磁気軸受の制御が不安定になることを防
止できる制御型磁気軸受装置を提供することにある。
記の問題を解決し、位置検出手段からの位置検出信号の
異常を検出して磁気軸受の制御が不安定になることを防
止できる制御型磁気軸受装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明による制御型磁
気軸受装置は、回転体を１つの制御軸方向の両側から挟
んで前記制御軸方向の所定の目標位置に非接触支持する
１対の電磁石を有する磁気軸受と、前記回転体の前記制
御軸方向の位置を検出する位置検出手段と、前記位置検
出手段からの位置検出信号に基づいて前記１対の電磁石
に供給する励磁電流を制御する電磁石制御手段とを備え
ている制御型磁気軸受装置において、前記電磁石制御手
段が、前記回転体が前記電磁石により前記目標位置に非
接触支持されて停止している状態において、前記位置検
出信号の異常を検出する異常検出手段を備えていること
を特徴とするものである。
気軸受装置は、回転体を１つの制御軸方向の両側から挟
んで前記制御軸方向の所定の目標位置に非接触支持する
１対の電磁石を有する磁気軸受と、前記回転体の前記制
御軸方向の位置を検出する位置検出手段と、前記位置検
出手段からの位置検出信号に基づいて前記１対の電磁石
に供給する励磁電流を制御する電磁石制御手段とを備え
ている制御型磁気軸受装置において、前記電磁石制御手
段が、前記回転体が前記電磁石により前記目標位置に非
接触支持されて停止している状態において、前記位置検
出信号の異常を検出する異常検出手段を備えていること
を特徴とするものである。
【０００７】異常検出手段は、回転体が電磁石により目
標位置に非接触支持されて停止している状態において、
位置検出装置からの位置検出信号を監視し、その異常を
検出する。そして、位置検出信号の異常が検出される
と、たとえば、警告が発せられ、あるいは、磁気軸受に
よる非接触支持が中止され、磁気軸受装置の運転が開始
しないようにする。このため、位置検出信号の異常を知
らずに磁気軸受装置の運転を開始して、磁気軸受装置の
運転が不安定になったり、危険を招くようなことを防止
することができる。
標位置に非接触支持されて停止している状態において、
位置検出装置からの位置検出信号を監視し、その異常を
検出する。そして、位置検出信号の異常が検出される
と、たとえば、警告が発せられ、あるいは、磁気軸受に
よる非接触支持が中止され、磁気軸受装置の運転が開始
しないようにする。このため、位置検出信号の異常を知
らずに磁気軸受装置の運転を開始して、磁気軸受装置の
運転が不安定になったり、危険を招くようなことを防止
することができる。
【０００８】好ましくは、前記電磁石制御手段に、ソフ
トウェアプログラムが可能なディジタル処理手段が設け
られ、前記ディジタル処理手段が前記異常検出手段を備
えている。
トウェアプログラムが可能なディジタル処理手段が設け
られ、前記ディジタル処理手段が前記異常検出手段を備
えている。
【０００９】ソフトウェアプログラムが可能なディジタ
ル処理手段としては、たとえば、ＭＰＵ（マイクロプロ
セッサ）、ディジタル信号処理プロセッサなどが使用さ
れる。この明細書において、ディジタル信号処理プロセ
ッサ（Digital Signal Processor）とは、ディジタル信
号を入力してディジタル信号を出力し、ソフトウェアプ
ログラムが可能で、高速実時間処理が可能な専用ハード
ウェアを指す。なお、以下、これを「ＤＳＰ」と略すこ
とにする。
ル処理手段としては、たとえば、ＭＰＵ（マイクロプロ
セッサ）、ディジタル信号処理プロセッサなどが使用さ
れる。この明細書において、ディジタル信号処理プロセ
ッサ（Digital Signal Processor）とは、ディジタル信
号を入力してディジタル信号を出力し、ソフトウェアプ
ログラムが可能で、高速実時間処理が可能な専用ハード
ウェアを指す。なお、以下、これを「ＤＳＰ」と略すこ
とにする。
【００１０】この場合、ディジタル処理手段は、位置検
出信号をディジタル化した値を監視して、その異常を検
出する。そして、ディジタル値を監視するため、位置検
出信号の微小なノイズなどを確実に検出することがで
き、したがって、位置検出信号の異常を確実に検出する
ことができる。
出信号をディジタル化した値を監視して、その異常を検
出する。そして、ディジタル値を監視するため、位置検
出信号の微小なノイズなどを確実に検出することがで
き、したがって、位置検出信号の異常を確実に検出する
ことができる。
【００１１】たとえば、前記異常検出手段が、前記位置
検出信号を監視し、これが所定のしきい値を越えたとき
に異常であると判断するものである。
検出信号を監視し、これが所定のしきい値を越えたとき
に異常であると判断するものである。
【００１２】また、たとえば、前記異常検出手段が、前
記位置検出信号を監視し、所定時間内の前記位置検出信
号の最大値と最小値との差を求めて前記位置検出信号の
ノイズ値とし、前記ノイズ値が所定のしきい値を越えた
ときに異常であると判断するものである。
記位置検出信号を監視し、所定時間内の前記位置検出信
号の最大値と最小値との差を求めて前記位置検出信号の
ノイズ値とし、前記ノイズ値が所定のしきい値を越えた
ときに異常であると判断するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施形態について説明する。
の実施形態について説明する。
【００１４】図１は、制御型磁気軸受装置の主要部の概
略構成を示している。
略構成を示している。
【００１５】この磁気軸受装置は、１つの鉛直軸状の回
転体(1)を１組のアキシアル磁気軸受(2)と上下２組のラ
ジアル磁気軸受(3)(4)とで非接触支持するものである。
なお、以下の説明において、回転体(1)の軸方向（鉛直
方向）の制御軸（アキシアル制御軸）をＺ軸、Ｚ軸と直
交するとともに互いに直交する２つの径方向（水平方
向）の制御軸（ラジアル制御軸）をＸ軸およびＹ軸とす
る。
転体(1)を１組のアキシアル磁気軸受(2)と上下２組のラ
ジアル磁気軸受(3)(4)とで非接触支持するものである。
なお、以下の説明において、回転体(1)の軸方向（鉛直
方向）の制御軸（アキシアル制御軸）をＺ軸、Ｚ軸と直
交するとともに互いに直交する２つの径方向（水平方
向）の制御軸（ラジアル制御軸）をＸ軸およびＹ軸とす
る。
【００１６】アキシアル磁気軸受(2)は、回転体(1)をＺ
軸方向に非接触支持するものであり、回転体(1)のフラ
ンジ部をＺ軸方向の両側から挟むように配置された１対
の電磁石（アキシアル電磁石）(5)を備えている。
軸方向に非接触支持するものであり、回転体(1)のフラ
ンジ部をＺ軸方向の両側から挟むように配置された１対
の電磁石（アキシアル電磁石）(5)を備えている。
【００１７】上側のラジアル磁気軸受(3)は、回転体(1)
の上部をＸ軸方向およびＹ軸方向に非接触支持するもの
であり、Ｘ軸方向支持部(6)とＹ軸方向支持部(7)を備え
ている。下側のラジアル磁気軸受(4)は、回転体(1)の下
部をＸ軸方向およびＹ軸方向に非接触支持するものであ
り、Ｘ軸方向支持部(8)とＹ軸方向支持部(9)を備えてい
る。各ラジアル磁気軸受(3)(4)のＸ軸方向支持部(6)(8)
は、回転体(1)をＸ軸方向の両側から挟むように配置さ
れた１対の電磁石（ラジアル電磁石）(10)を備え、Ｙ軸
方向支持部(7)(9)は、回転体(1)をＹ軸方向の両側から
挟むように配置された１対の電磁石（ラジアル電磁石）
(10)を備えている。
の上部をＸ軸方向およびＹ軸方向に非接触支持するもの
であり、Ｘ軸方向支持部(6)とＹ軸方向支持部(7)を備え
ている。下側のラジアル磁気軸受(4)は、回転体(1)の下
部をＸ軸方向およびＹ軸方向に非接触支持するものであ
り、Ｘ軸方向支持部(8)とＹ軸方向支持部(9)を備えてい
る。各ラジアル磁気軸受(3)(4)のＸ軸方向支持部(6)(8)
は、回転体(1)をＸ軸方向の両側から挟むように配置さ
れた１対の電磁石（ラジアル電磁石）(10)を備え、Ｙ軸
方向支持部(7)(9)は、回転体(1)をＹ軸方向の両側から
挟むように配置された１対の電磁石（ラジアル電磁石）
(10)を備えている。
【００１８】磁気軸受装置には、回転体(1)のアキシア
ル方向の位置を検出する位置検出手段としてのアキシア
ル方向位置検出装置(11)、各ラジアル磁気軸受(3)の部
分における回転体(1)の径方向の位置を検出する上下２
組のラジアル位置検出ユニット(12)(13)、ならびにアキ
シアル位置検出装置(11)および各ラジアル位置検出ユニ
ット(12)(13)の出力信号に基づいて各磁気軸受(2)(3)
(4)の電磁石(5)(10)に供給する励磁電流を制御する電磁
石制御手段としての電磁石制御装置(14)が設けられてい
る。
ル方向の位置を検出する位置検出手段としてのアキシア
ル方向位置検出装置(11)、各ラジアル磁気軸受(3)の部
分における回転体(1)の径方向の位置を検出する上下２
組のラジアル位置検出ユニット(12)(13)、ならびにアキ
シアル位置検出装置(11)および各ラジアル位置検出ユニ
ット(12)(13)の出力信号に基づいて各磁気軸受(2)(3)
(4)の電磁石(5)(10)に供給する励磁電流を制御する電磁
石制御手段としての電磁石制御装置(14)が設けられてい
る。
【００１９】アキシアル方向位置検出装置(11)は、回転
体(1)の端面にＺ軸方向の一方から対向するように配置
された１つのアキシアル位置センサ(15)を備えている。
この位置センサ(15)は、回転体(1)の端面との距離に比
例する信号を位置検出信号として出力する。
体(1)の端面にＺ軸方向の一方から対向するように配置
された１つのアキシアル位置センサ(15)を備えている。
この位置センサ(15)は、回転体(1)の端面との距離に比
例する信号を位置検出信号として出力する。
【００２０】各ラジアル方向位置検出ユニット(12)(13)
は、回転体(1)のＸ軸方向の位置を検出する位置検出手
段としてのＸ軸方向位置検出装置(16)(17)と、回転体
(1)のＹ軸方向の位置を検出する位置検出手段としての
Ｙ軸方向位置検出装置(18)(19)とを備えている。各Ｘ軸
方向位置検出装置(16)(17)は、回転体(1)をＸ軸方向の
両側から挟むように配置された１対のラジアル位置セン
サ(20)と、減算回路(21)とを備えている。各Ｙ軸方向位
置検出装置(18)(20)は、回転体(1)をＹ軸方向の両側か
ら挟むように配置された１対のラジアル位置センサ(20)
と、減算回路(21)とを備えている。各位置検出装置(16)
(17)(18)(19)において、各ラジアル位置センサ(20)は回
転体(1)の外周面との距離に比例する信号をそれぞれ出
力し、減算回路(21)は１対のラジアル位置センサ(20)の
出力信号を減算して位置検出信号として出力する。
は、回転体(1)のＸ軸方向の位置を検出する位置検出手
段としてのＸ軸方向位置検出装置(16)(17)と、回転体
(1)のＹ軸方向の位置を検出する位置検出手段としての
Ｙ軸方向位置検出装置(18)(19)とを備えている。各Ｘ軸
方向位置検出装置(16)(17)は、回転体(1)をＸ軸方向の
両側から挟むように配置された１対のラジアル位置セン
サ(20)と、減算回路(21)とを備えている。各Ｙ軸方向位
置検出装置(18)(20)は、回転体(1)をＹ軸方向の両側か
ら挟むように配置された１対のラジアル位置センサ(20)
と、減算回路(21)とを備えている。各位置検出装置(16)
(17)(18)(19)において、各ラジアル位置センサ(20)は回
転体(1)の外周面との距離に比例する信号をそれぞれ出
力し、減算回路(21)は１対のラジアル位置センサ(20)の
出力信号を減算して位置検出信号として出力する。
【００２１】電磁石制御装置(14)は、ディジタル処理手
段としてのＤＳＰ(22)、ＲＯＭ(23)、不揮発性記憶装置
としてのフラッシュメモリ(24)、各位置検出装置(11)(1
6)(17)(18)(19)にそれぞれ対応する５つのＡＤ変換器(2
5)および各対の電磁石(5)(10)にそれぞれ対応する５対
のＤＡ変換器(26)を備えており、たとえば、これらが１
つのＤＳＰボードに設けられている。ＲＯＭ(23)には、
ＤＳＰ(22)における処理プログラムなどが格納されてい
る。フラッシュメモリ(23)には、磁気軸受(2)(3)(4)の
制御パラメータを記憶した制御パラメータテーブルなど
が設けられている。図示は省略したが、電磁石制御装置
(14)には、操作パネルおよび液晶ディスプレイ（ＬＣ
Ｄ）が設けられている。
段としてのＤＳＰ(22)、ＲＯＭ(23)、不揮発性記憶装置
としてのフラッシュメモリ(24)、各位置検出装置(11)(1
6)(17)(18)(19)にそれぞれ対応する５つのＡＤ変換器(2
5)および各対の電磁石(5)(10)にそれぞれ対応する５対
のＤＡ変換器(26)を備えており、たとえば、これらが１
つのＤＳＰボードに設けられている。ＲＯＭ(23)には、
ＤＳＰ(22)における処理プログラムなどが格納されてい
る。フラッシュメモリ(23)には、磁気軸受(2)(3)(4)の
制御パラメータを記憶した制御パラメータテーブルなど
が設けられている。図示は省略したが、電磁石制御装置
(14)には、操作パネルおよび液晶ディスプレイ（ＬＣ
Ｄ）が設けられている。
【００２２】また、各ＤＡ変換器(26)と対応する電磁石
(5)(10)との間に、電力増幅器(27)が設けられている。
(5)(10)との間に、電力増幅器(27)が設けられている。
【００２３】上側のＸ軸方向位置検出装置(16)からの位
置検出信号はＡＤ変換器(25)によりディジタル値に変換
され、このディジタル値の位置検出信号ΔＸ1がＤＳＰ
(22)に入力する。同様に、上側のＹ軸方向位置検出装置
(18)からの位置検出信号をディジタル値に変換した位置
検出信号ΔＹ1、下側のＸ軸方向位置検出装置(17)から
の位置検出信号をディジタル値に変換した位置検出信号
ΔＸ2、下側のＹ軸方向位置検出装置(19)からの位置検
出信号をディジタル値に変換した位置検出信号ΔＹ2、
およびアキシアル方向位置検出装置(11)からの位置検出
信号をディジタル値に変換した位置検出信号ΔＺがＤＳ
Ｐ(22)に入力する。
置検出信号はＡＤ変換器(25)によりディジタル値に変換
され、このディジタル値の位置検出信号ΔＸ1がＤＳＰ
(22)に入力する。同様に、上側のＹ軸方向位置検出装置
(18)からの位置検出信号をディジタル値に変換した位置
検出信号ΔＹ1、下側のＸ軸方向位置検出装置(17)から
の位置検出信号をディジタル値に変換した位置検出信号
ΔＸ2、下側のＹ軸方向位置検出装置(19)からの位置検
出信号をディジタル値に変換した位置検出信号ΔＹ2、
およびアキシアル方向位置検出装置(11)からの位置検出
信号をディジタル値に変換した位置検出信号ΔＺがＤＳ
Ｐ(22)に入力する。
【００２４】ＤＳＰ(22)は、上側のＸ軸方向の位置検出
信号ΔＸ1に基づいて、たとえばＰＩＤ演算により、上
側のＸ軸方向支持部(6)の１対の電磁石(10)に対する制
御電流値Ｉcを演算し、フラッシュメモリ(24)に記憶さ
れているバイアス電流値Ｉoと制御電流値Ｉcを加算し
て、その結果得られた値（Ｉo＋Ｉc）を第１の励磁電流
値として一方のＤＡ変換器(26)に出力するとともに、バ
イアス電流値Ｉoから制御電流値Ｉcを減算して、その結
果得られた値（Ｉ−Ｉc）を第２の励磁電流値として他
方のＤＡ変換器(26)に出力する。第１の励磁電流値（Ｉ
o＋Ｉc）はＤＡ変換器(26)によりアナログ信号に変換さ
れて、第１の励磁電流信号として一方の電力増幅器(27)
に供給され、この増幅器(27)は第１の励磁電流信号を増
幅し、これに比例する励磁電流をＸ軸制御部(6)の一方
の電磁石(10)に供給する。第２の励磁電流値（Ｉo−Ｉ
c）はＤＡ変換器(26)によりアナログ信号に変換され
て、第２の励磁電流信号として他方の電力増幅器(27)に
供給され、この増幅器(27)は第２の励磁電流信号を増幅
し、これに比例する励磁電流をＸ軸制御部(6)の他方の
電磁石(10)に供給する。そして、このようにＸ軸制御部
(6)の１対の電磁石(10)に供給する励磁電流が制御され
ることにより、回転体(1)の上部がＸ軸方向の目標位置
に非接触支持される。同様に、ＤＳＰ(22)は、上側のＹ
軸方向の位置検出信号ΔＹ1に基づいて上側のＹ軸方向
支持部(7)の１対の電磁石(10)に対する励磁電流を、下
側のＸ軸方向の位置検出信号ΔＸ2に基づいて下側のＸ
軸方向支持部(8)の１対の電磁石(10)に対する励磁電流
を、下側のＹ軸方向の位置検出信号ΔＹ2に基づいて下
側のＹ軸方向支持部(9)の１対の電磁石(10)に対する励
磁電流を、Ｚ軸方向の位置検出信号ΔＺに基づいてアキ
シアル磁気軸受(2)の１対の電磁石(5)に対する励磁電流
をそれぞれ制御する。その結果、回転体(1)がアキシア
ル方向およびラジアル方向の目標位置に非接触支持され
る。そして、回転体(1)は、このように目標位置に非接
触支持された状態で、図示しないビルトイン型の電動モ
ータにより高速回転させられる。
信号ΔＸ1に基づいて、たとえばＰＩＤ演算により、上
側のＸ軸方向支持部(6)の１対の電磁石(10)に対する制
御電流値Ｉcを演算し、フラッシュメモリ(24)に記憶さ
れているバイアス電流値Ｉoと制御電流値Ｉcを加算し
て、その結果得られた値（Ｉo＋Ｉc）を第１の励磁電流
値として一方のＤＡ変換器(26)に出力するとともに、バ
イアス電流値Ｉoから制御電流値Ｉcを減算して、その結
果得られた値（Ｉ−Ｉc）を第２の励磁電流値として他
方のＤＡ変換器(26)に出力する。第１の励磁電流値（Ｉ
o＋Ｉc）はＤＡ変換器(26)によりアナログ信号に変換さ
れて、第１の励磁電流信号として一方の電力増幅器(27)
に供給され、この増幅器(27)は第１の励磁電流信号を増
幅し、これに比例する励磁電流をＸ軸制御部(6)の一方
の電磁石(10)に供給する。第２の励磁電流値（Ｉo−Ｉ
c）はＤＡ変換器(26)によりアナログ信号に変換され
て、第２の励磁電流信号として他方の電力増幅器(27)に
供給され、この増幅器(27)は第２の励磁電流信号を増幅
し、これに比例する励磁電流をＸ軸制御部(6)の他方の
電磁石(10)に供給する。そして、このようにＸ軸制御部
(6)の１対の電磁石(10)に供給する励磁電流が制御され
ることにより、回転体(1)の上部がＸ軸方向の目標位置
に非接触支持される。同様に、ＤＳＰ(22)は、上側のＹ
軸方向の位置検出信号ΔＹ1に基づいて上側のＹ軸方向
支持部(7)の１対の電磁石(10)に対する励磁電流を、下
側のＸ軸方向の位置検出信号ΔＸ2に基づいて下側のＸ
軸方向支持部(8)の１対の電磁石(10)に対する励磁電流
を、下側のＹ軸方向の位置検出信号ΔＹ2に基づいて下
側のＹ軸方向支持部(9)の１対の電磁石(10)に対する励
磁電流を、Ｚ軸方向の位置検出信号ΔＺに基づいてアキ
シアル磁気軸受(2)の１対の電磁石(5)に対する励磁電流
をそれぞれ制御する。その結果、回転体(1)がアキシア
ル方向およびラジアル方向の目標位置に非接触支持され
る。そして、回転体(1)は、このように目標位置に非接
触支持された状態で、図示しないビルトイン型の電動モ
ータにより高速回転させられる。
【００２５】上記の磁気軸受装置において、回転体(1)
を目標位置に非接触支持した状態において、これを回転
させる前に、各位置検出装置(11)(16)(17)(18)(19)から
の位置検出信号の異常の検出が行われる。
を目標位置に非接触支持した状態において、これを回転
させる前に、各位置検出装置(11)(16)(17)(18)(19)から
の位置検出信号の異常の検出が行われる。
【００２６】次に、図２のフローチャートを参照して、
この異常の検出の１例について説明する。
この異常の検出の１例について説明する。
【００２７】たとえば電磁石制御装置(14)の電源が投入
されると、まず、必要な初期化が行われ（ステップ
１）、上記のように回転体(1)が目標位置に非接触支持
されて磁気浮上させられる（ステップ２）。回転体(1)
が磁気浮上すると、あらかじめ定められた一定時間だ
け、各位置検出装置(16)(18)(17)(19)(11)からの位置検
出信号が読み込まれて、記憶され、各位置検出信号につ
いて、その一定時間内における最大値と最小値の差が演
算され、この差がノイズ値として記憶される。そして、
まず、位置検出信号ΔＸ1のノイズ値が所定の規定値よ
り小さいかどうかが調べられ（ステップ３）、そうでな
ければ、ΔＸ1は異常であると判断し、ディスプレイに
ΔＸ1が異常である旨の警告が表示され（ステップ
４）、ΔＸ1の異常がフラッシュメモリ(24)の異常記憶
テーブルに記憶され（ステップ５）、ステップ６に進
む。ステップ３においてノイズ値が規定値より小さかっ
た場合は、ΔＸ1は正常であると判断し、そのままステ
ップ６に進む。以下、上記のステップ３〜５と同様に、
ステップ６〜８で位置検出信号ΔＹ1について、ステッ
プ９〜11で位置検出信号ΔＸ2について、ステップ12〜1
4で位置検出信号ΔＹ2について、ステップ15〜17で位置
検出信号ΔＺについて、順にノイズ値が規定値より小さ
いかどうかが調べられ、そうでなかったときには、異常
である旨の警告表示と記憶が行われる。
されると、まず、必要な初期化が行われ（ステップ
１）、上記のように回転体(1)が目標位置に非接触支持
されて磁気浮上させられる（ステップ２）。回転体(1)
が磁気浮上すると、あらかじめ定められた一定時間だ
け、各位置検出装置(16)(18)(17)(19)(11)からの位置検
出信号が読み込まれて、記憶され、各位置検出信号につ
いて、その一定時間内における最大値と最小値の差が演
算され、この差がノイズ値として記憶される。そして、
まず、位置検出信号ΔＸ1のノイズ値が所定の規定値よ
り小さいかどうかが調べられ（ステップ３）、そうでな
ければ、ΔＸ1は異常であると判断し、ディスプレイに
ΔＸ1が異常である旨の警告が表示され（ステップ
４）、ΔＸ1の異常がフラッシュメモリ(24)の異常記憶
テーブルに記憶され（ステップ５）、ステップ６に進
む。ステップ３においてノイズ値が規定値より小さかっ
た場合は、ΔＸ1は正常であると判断し、そのままステ
ップ６に進む。以下、上記のステップ３〜５と同様に、
ステップ６〜８で位置検出信号ΔＹ1について、ステッ
プ９〜11で位置検出信号ΔＸ2について、ステップ12〜1
4で位置検出信号ΔＹ2について、ステップ15〜17で位置
検出信号ΔＺについて、順にノイズ値が規定値より小さ
いかどうかが調べられ、そうでなかったときには、異常
である旨の警告表示と記憶が行われる。
【００２８】このような異常の検出は、必要があれば、
回転体(1)の回転を開始する前に、繰返して行われる。
回転体(1)の回転を開始する前に、繰返して行われる。
【００２９】電磁石制御装置(14)の操作パネルから回転
体(1)の回転が指令されると、フラッシュメモリ(24)の
異常記憶テーブルの内容が調べられ、いずれの位置検出
信号にも異常がなかった場合は、そのまま、モータを駆
動して回転体(1)を回転させる。位置検出信号のいずれ
かに異常があった場合は、もう一度、その旨の警告を表
示し、モータを駆動せずに、磁気軸受(2)(3)(4)による
磁気浮上を中止する。
体(1)の回転が指令されると、フラッシュメモリ(24)の
異常記憶テーブルの内容が調べられ、いずれの位置検出
信号にも異常がなかった場合は、そのまま、モータを駆
動して回転体(1)を回転させる。位置検出信号のいずれ
かに異常があった場合は、もう一度、その旨の警告を表
示し、モータを駆動せずに、磁気軸受(2)(3)(4)による
磁気浮上を中止する。
【００３０】停止状態の回転体(1)を目標位置に非接触
支持した状態において、位置検出信号にノイズがある
と、上記のようにしてこれを検出することができる。ま
た、回転体(1)に異常な振動が発生しているような場合
も、振動方向の位置検出装置(11)(16)(17)(18)(19)から
の位置検出信号が大きく変動するので、上記のようにし
てこの異常を検出することができる。そして、このよう
な異常が発生していることを知らずに磁気軸受装置の運
転を開始してしまうことがなく、磁気軸受(2)(3)(4)の
制御が不安定になって、危険を招くようなことが回避で
きる。
支持した状態において、位置検出信号にノイズがある
と、上記のようにしてこれを検出することができる。ま
た、回転体(1)に異常な振動が発生しているような場合
も、振動方向の位置検出装置(11)(16)(17)(18)(19)から
の位置検出信号が大きく変動するので、上記のようにし
てこの異常を検出することができる。そして、このよう
な異常が発生していることを知らずに磁気軸受装置の運
転を開始してしまうことがなく、磁気軸受(2)(3)(4)の
制御が不安定になって、危険を招くようなことが回避で
きる。
【００３１】位置検出信号の異常の検出の手法は、上記
実施形態のものに限らず、適宜変更可能である。たとえ
ば、各位置検出信号について上限のしきい値と下限のし
きい値を定め、これらのしきい値を越えたときに異常で
あると判断するようにすることができる。
実施形態のものに限らず、適宜変更可能である。たとえ
ば、各位置検出信号について上限のしきい値と下限のし
きい値を定め、これらのしきい値を越えたときに異常で
あると判断するようにすることができる。
【図１】図１は、この発明の実施形態を示す制御型磁気
軸受装置の主要部の概略構成図である。
軸受装置の主要部の概略構成図である。
【図２】図２は、位置検出信号の異常検出の１例を示す
フローチャートである。
フローチャートである。
(1) 回転体 (2) アキシアル磁気軸受 (3)(4) ラジアル磁気軸受 (5) アキシアル電磁石 (10) ラジアル電磁石 (11) アキシアル方向位置検出装置（位置
検出手段） (14) 電磁石制御装置（電磁石制御手段） (16)(17) Ｘ軸方向位置検出装置（位置検出手
段） (18)(19) Ｙ軸方向位置検出装置（位置検出手
段） (22) ディジタル信号処理プロセッサ（Ｄ
ＳＰ）
検出手段） (14) 電磁石制御装置（電磁石制御手段） (16)(17) Ｘ軸方向位置検出装置（位置検出手
段） (18)(19) Ｙ軸方向位置検出装置（位置検出手
段） (22) ディジタル信号処理プロセッサ（Ｄ
ＳＰ）
Claims (4)
- 【請求項１】回転体を１つの制御軸方向の両側から挟ん
で前記制御軸方向の所定の目標位置に非接触支持する１
対の電磁石を有する磁気軸受と、前記回転体の前記制御
軸方向の位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出
手段からの位置検出信号に基づいて前記１対の電磁石に
供給する励磁電流を制御する電磁石制御手段とを備えて
いる制御型磁気軸受装置において、 前記電磁石制御手段が、前記回転体が前記電磁石により
前記目標位置に非接触支持されて停止している状態にお
いて、前記位置検出信号の異常を検出する異常検出手段
を備えていることを特徴とする制御型磁気軸受装置。 - 【請求項２】前記電磁石制御手段に、ソフトウェアプロ
グラムが可能なディジタル処理手段が設けられ、前記デ
ィジタル処理手段が前記異常検出手段を備えていること
を特徴とする請求項１の制御型磁気軸受装置。 - 【請求項３】前記異常検出手段が、前記位置検出信号を
監視し、これが所定のしきい値を越えたときに異常であ
ると判断するものであることを特徴とする請求項２の制
御型磁気軸受装置。 - 【請求項４】前記異常検出手段が、前記位置検出信号を
監視し、所定時間内の前記位置検出信号の最大値と最小
値との差を求めて前記位置検出信号のノイズ値とし、前
記ノイズ値が所定のしきい値を越えたときに異常である
と判断するものであることを特徴とする請求項２の制御
型磁気軸受装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09167598A JP4096113B2 (ja) | 1998-04-03 | 1998-04-03 | 制御型磁気軸受装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09167598A JP4096113B2 (ja) | 1998-04-03 | 1998-04-03 | 制御型磁気軸受装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11287246A true JPH11287246A (ja) | 1999-10-19 |
| JP4096113B2 JP4096113B2 (ja) | 2008-06-04 |
Family
ID=14033076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09167598A Expired - Fee Related JP4096113B2 (ja) | 1998-04-03 | 1998-04-03 | 制御型磁気軸受装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4096113B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003083330A (ja) * | 2001-09-12 | 2003-03-19 | Koyo Seiko Co Ltd | 磁気軸受装置 |
| JP2006214529A (ja) * | 2005-02-04 | 2006-08-17 | Jtekt Corp | 磁気軸受装置のラジアル変位検出装置 |
| JP2023528696A (ja) * | 2020-03-27 | 2023-07-06 | 京東方科技集團股▲ふん▼有限公司 | 表示パネル及び表示装置 |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59106721A (ja) * | 1982-12-08 | 1984-06-20 | Ntn Toyo Bearing Co Ltd | 異常検出方法 |
| JPH0285012U (ja) * | 1988-12-20 | 1990-07-03 | ||
| JPH04287896A (ja) * | 1991-03-18 | 1992-10-13 | Seiko Seiki Co Ltd | 磁気軸受式ターボ分子ポンプ |
| JPH04325797A (ja) * | 1991-04-26 | 1992-11-16 | Seiko Seiki Co Ltd | 磁気軸受式ターボ分子ポンプ |
| JPH0678624U (ja) * | 1993-04-09 | 1994-11-04 | セイコー精機株式会社 | 磁気軸受装置 |
| JPH0680022U (ja) * | 1993-04-21 | 1994-11-08 | セイコー精機株式会社 | 磁気軸受装置 |
| JPH06330885A (ja) * | 1993-05-25 | 1994-11-29 | Seiko Seiki Co Ltd | 磁気軸受装置 |
| JPH0719245A (ja) * | 1993-07-05 | 1995-01-20 | Seiko Seiki Co Ltd | 磁気軸受式回転機械 |
| JPH07151146A (ja) * | 1993-11-29 | 1995-06-13 | Yaskawa Electric Corp | 磁気軸受の制御方法 |
| JPH0972336A (ja) * | 1995-09-05 | 1997-03-18 | Shimadzu Corp | 磁気軸受の制御装置 |
| JPH09166138A (ja) * | 1995-12-14 | 1997-06-24 | Shimadzu Corp | 磁気軸受装置 |
| JPH109266A (ja) * | 1996-06-28 | 1998-01-13 | Shimadzu Corp | 磁気軸受装置 |
-
1998
- 1998-04-03 JP JP09167598A patent/JP4096113B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2023528696A (ja) * | 2020-03-27 | 2023-07-06 | 京東方科技集團股▲ふん▼有限公司 | 表示パネル及び表示装置 |
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