JPS5989821A - 制御形磁気軸受装置 - Google Patents

制御形磁気軸受装置

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JPS5989821A
JPS5989821A JP57197968A JP19796882A JPS5989821A JP S5989821 A JPS5989821 A JP S5989821A JP 57197968 A JP57197968 A JP 57197968A JP 19796882 A JP19796882 A JP 19796882A JP S5989821 A JPS5989821 A JP S5989821A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、回転体の不クシ合いを抑制する制御形磁気軸
受装置に関する。
磁気軸受とは、回転体を磁気力を利用して支持する軸受
である。この軸受は摩耗・疲労が無い等の卓越した特徴
を有するため近年盛んに研究が行なわれている。この軸
受の用途には、例えはターボ分子ボング、遠心分離機、
工作機械用スピンドル等がある。
この磁気軸受は回転体を構成要素に有する為、回転体に
不クル合いが存在すると、過大な振れ廻ルを引き起むし
てしまい、下記のＬうな欠点を持っていた。
（１１振動、・側音が増加する。
（２）振れ廻りの増加にょす、！磁石コイルに流°れる
電流が多くなる為、電力損失が増大する。
したがって制御形磁気軸受装置内の電力回路が大型化す
る。
（３）磁気軸受を工作機械用スピンドルに用いている場
合では、工具装着のため生ずる不クシ合いで回転精度不
良となル、・以って加工性能の低下を招く。
（４）不クシ合いを修正するバランス作業に時間がかか
る。
本発明の目的は、制御形磁気軸受で支持され次回転体の
不クシ合いに原因する去れ廻りを抑制する制御形磁気軸
受装置の構成を提供することＩ／ｃＴ。
る。その内容Ｆｉ、不クシりいに基づく加振力を打ち消
すための静子つり合い補償装置および勤王りり合い補償
装置の両者あるいはそのいずれか一方を生得方向磁気軸
受制御装置内に設けたことを特徴とするものである。
本発明を図示の実施例に基づいて以下詳細に説明する。
制御形磁気軸受の原理構造を説明する斜視図を第１図に
示す。ｚｌ　＊　ｚ、は回転体１の軸方向位置を検出す
るための軸方向位置検出コイルのペアであり、制御装置
は省略しているが、ｚｌ、ｚ２で検出した軸方向位置の
電気信号は補償回路を通って重力増幅器を駆動して、軸
方向電磁石巻線コイルＣＩ　＋　ＣＺ　を励磁し、回転
体１を軸方向所定の位置に磁気支持せしめる。
第２図ＶＣおいて、２は半径方向位置検出コイルのペア
ｘ１　＋　”１　　とｘ２　、　ｘ’Ｈに対する加算器
、３は加算器２の出力を加算する加算器でその信号はＸ
軸方向の並進運動を表わす信号となる。加算器３の出力
は、位相進み補償回路あるいは比例微分補償回路４に導
かれ、加算器７，８．９を通って電力増幅器１０を駆動
し、電磁石巻線コイルＡＩ　＋　”１及びＡ２．Ａ′ｌ
　　を励磁している。インバータ５の出力とｘｌ＋　ｘ
／、　　に対する加算器２の出力を加算器６で加算する
と、ｙ軸周ヤの回転運動成分となシ、広帯域位相進み補
償回路あるいけ比例微分補償回路１１に導かれ、加算器
１２．８を通って重力増幅器１０を駆動し電磁石巻線コ
イルＡＩあるいはＡ１を励磁する。又、加算器１２の出
力はインバータ１５、加算器９を通って電力増幅器１０
を駆動し電磁石巻線コイルＡ２あるいはＡ６を励磁する
。
この工うにして、回転体１のＸ軸方向並進運動とｙ軸周
９圓転運動が拘束される。上述で説明したと同様に、ｙ
軸方向並進運動とＸ軸周りの回転運動も拘束されている
ことは容易にわかるであろう。
本発明の目的は、回転体１の偏心量に基づく静子つシ合
い振動おＬび慣性主軸と回転軸の角度不一致に基づく勤
王つり合い振動の両者あるいはいずれか一方を抑制する
ことで、その内容は上述で説明した磁気支持の安定化装
置である半径方向磁気軸受制御装置内ｒｃ、靜不静子合
い補償器１４と勤王つり合い補償器１５の両者あるいは
そのいずれか一方と、１４．１５Ｆ（接続される回転速
度検出器１６を新たに設けたことが特徴となっている。
静子つり合い補償器１４と勤王つシ合い補償器１５の構
成を第５図に示す。図において、１７゜１８゜１９は比
例補償器、２０は微分補償器、２１は積分器、２２は加
算器、２３は掛算器、２４は加算器、２５．２６はイン
バータである。積分器２１、加算器２２、掛算器２６、
インバータ２６で構成される交差閉ループでは、回転速
度検出器１６の出力である角速度Ｗから回転体の回転運
動に同期して振動する電気信号が作シ出されている。
この電気信号は、比例補償器１７．１８．１９　　と微
分補償器２０とインバータ２５により振幅と位相が調整
されるようになっている。すなわち、静子つり合い補償
器１４と勤王つシ合い補償器１５を第２図に示すように
接続すれば、これら不つり合い補償器内部の周期信号と
不つ９合いに基づく周期的加振力との間の振幅及び位相
差の大きさの違いを、比例補償器１７．１８．１９　　
と微分補償器２０とインバータ２５で構成される補正機
構の機能にＬ勺１位置検出偏号°の出力で補正すること
ができるのである。ここで、位置検出信号の出力とは、
静子つり合い補償器１４の場合は回転体１の並進運動成
分を示す加伺器５の出力であり、動子クシ合い補償器１
５の場合はＸ及びｙＮｌわりの回転運動成分を示す加算
器６の出力であることは云うまでもない。これら不つり
合い補償器１４゜１５の出力に従って、電磁石巻線コイ
ルの励磁電流を制御すると、不っシ合い力の影響を打ち
消す　　　力が回転体１−に作用し、不つり合いのため
に生ずる回転体１の振れ廻り運動を抑制゛することがで
きる。
第４図は、回転体１のＸ及びｙ軸まわりの回転運動を制
御するときにジャイロ効果のために発生する歳差運動や
駆動をすみやかに減衰させるため交差フィードバック補
償を用いた場合において、不つシ合い補償を行なわせた
ときの半径方向磁気軸受制御装置を示している。図に於
いて、比例補償器２７とインバータ２８は、回転体のジ
ャイロ効果を考慮した結果挿入される交差フィードバッ
ク補償である。この交差フィードバック補償の考え方及
び効果は、特許出願番号５６−１８０７１２に訂ミしい
、、交差フィードバック補償が施された為、勤王つシ合
い補償器２９の構成は第５図となる。
すなわち、交差フィードバック補償に対応して、第３図
に示す動子クシ合い補償器１５に、比例補償器５０とイ
ンパーク５１を交差接続する構成としている。比例補償
器５０とインバータ３１は。
比例補償器１７．１８．１９．微分補償器２０、インバ
ータ２５とともに第５図で説明したような補正機構とし
て働く。勤王つシ合い補償器２９では。
２個の積分器２１と、２個の加算器２２と、２個の掛算
器２５と、１個のインバータ２６を用いて、回転検出器
１６の出力から回転体の回転運動に同期して周期的ＶＣ
振動する信号を補償器内で自ら作り出す。その周期的に
振動する信号の振幅及び位相は、動子クシ合いのため回
転体に作用する周期的なモーメント力の振幅及び位相と
一致するように、上記の補正機構の働きによって補正さ
れる。
すなわち、補正のための信号は、位置検出信号の出力す
なわち、加算器６の出力から比例補償器１７、１８．１
９．５０、微分補償器２０、インバータ２５．３１によ
って生成される。この勤王っシ合い補償器２９の出力信
号に応じて、電磁石巻線コイルの励磁電流を制御すると
、勤王つシ合いに工って回転体１に作用するモーメント
を打ち消すモーメントが作用し、勤王つり合いのために
生ずる回転体の撮れ廻り運動は抑制される。
本発明の有効性は、第６図及び第７図で明白となる。図
中、θＸはＸ軸周シの角変位の大きさ、θｙはｙ軸周勺
の角変位の大きさを表わす。第６図に於いて、５２は勤
王つり合い補償器２９を用いないときの撮れ廻シ波形で
あるが、本発明に係る動子クシ合い補償器２９を用いる
と、波形３５の如く時間とともに減衰し零へ収束するよ
うになるのである。第７図は、゛時間領域の伝動波形で
ある第６図をリサジュ図形で示したものである。勤王つ
シ合い補償器２９を用いないときの振れ廻υ運動が反時
計まわりに回転しているリサジュ５４であるとき、２点
で勤王つり合い補償器２９を挿入すると波形５５のよう
に振れ廻シ振幅が消滅する。
以上、本発明ＶＣＬれは半径方向磁気軸受制御装置内に
、静子クシ合い補償器おＬび勤王つり合い補償器の両方
あるいはそのいずれか一方を設けることで、回転体に不
つシ合いが存在するために生ずる蚤れ廻シ運動を抑制す
ることが可能となり、回転体の回転精度向上、電力回路
の負担軽減、振動・騒音の低下がはかれる。
【図面の簡単な説明】
第１図は制御形磁気軸受の原理構造を説明する斜視図、
第２図は制御形磁気軸受装置の回路図、第３図の靜・勤
王つり合い補償器の回路図、第４図はジャイロ効果を考
慮した場合の制御形磁気軸受装置の回路図、第５図はジ
ャイロ効果を考慮した場合の動子クシ合い補償器の回路
図、第６図は振れ回り！動波形の比較を表わした説明図
、第７図はりサジュ図形の比較を表わした説明図である
。 １４・・・静子クシ合い補償器、 １５・・・勤王つり合い補償器。 １６・・・回転速度検出器、 １７、１８．１９．５０　　・・・比較補償器、２０・
・・微分補償器、　２１・・・積分器、２２．２４・・
・加算器、　２５・・・掛算器、２５．２６．５１・・
・インバータ、 ２９・・・動子クシ合い補償器。 以　　　上 出願人　株式会社　第二精工舎 代理人　弁理士　最上　　務

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 少なくとも２個の半径方向磁気軸受を備えた制御形磁気
    軸受の生得方向磁気軸受制御装置において、静子クシ合
    いにＬカ生ずる振れ廻シを抑制する静子クー９合い補償
    器おＬび動子クシ合いエル化ずる像れ廻シを抑制する動
    子クシ合い補償器の両方あるいはいずれか一方を設けた
    仁とを特徴とする制御形磁気軸受装置。
JP57197968A 1982-11-11 1982-11-11 制御形磁気軸受装置 Granted JPS5989821A (ja)

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