JPS63259217A - 回転機械の電磁軸受制御装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電磁軸受を設置した回転機械の制御装置に係り
、特にＺ型の振動モードとする振動を制御するのに好適
な回転機械の電磁軸受制御装置に関する。

〔従来の技術〕

回転機械の構成の概略は第２図にようになっている。ロ
ータｌａ、ｌｂと液体を内蔵するドラム１１から構成す
る回転体をモータ９上下の玉軸受７ａ、７ｂとドラム１
１の上下の電磁軸受１０ａ。

１０ｂとすべり軸受８によって支持する構造となってい
る。この回転機械の回転数に対する固有振動数の変化は
第４図に示すようになる。実線は振れ方向が回転方向に
一致した前向き固有振動数を、破線は逆に回転方向と反
対向きの後向き固有振動数を示している。この時の振動
モードは第３図に実線で示すようにコニカル形に振動す
るモードとなる。また、図中の★印は、ドラムに内蔵す
る液体の流体力の影響により発生する自動振動の振動周
波数を示す、この時のロータ系の振動モードもコニカル
形の振動モードとなる。

この振動を制御するために、ドラム１１の上下に吸引形
磁石を軸受とする電磁軸受１０ａ、１０ｂを設置する。

通常電磁軸受の制御装置は第５図に示すように、Ｘ方向
及びＹ方向の変位を検出するＸ方向変位センサ２ｘ及び
Ｙ方向変位センサ２ｙ。

電磁石コイル３とパワアンプ４が各２個、制御回路５が
各１個の構成となる。この制御方法をＸ軸方向の１次元
で説明する。

ロータ１に対して電磁石コイル３は左右に位置される。

この状態でロータ１が右へ変位すると左−側の電磁石コ
イル３に制御電流ｉ　ｘが流れ吸収カΣシ゛ 応じて、反対側の電磁石コイル３に制御電流ｌｘを流し
、その吸引力によってロータ１が中心位置に位置するよ
うにサーボ制御する。ロータ１の左右への変位を検出す
るために変位センサ２が必要である。変位センサ２とし
ては誘導コイル形、容量形あるいは光学式など非接触の
ものがよく用いられている。Ｘ方向変位センサ２翼によ
って検出された変位信号Ｘは制御回路５に入力され、ロ
ータ１の中心位置からの左右のずれに応じた制御電流ｉ
ｘが電磁石コイル３に流れる。左右のパワアンプ４への
制御電圧Ｖのかけ方は電磁石の吸引力によってロータ１
の求心作用が生じるようになされる。

なおこの種の装置として関連あるものに例えば特開昭５
９−９３９９２号等が挙げられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、ロータ変位の検出装置を電磁軸受から
ある程度層れた位置に設ける必要があるため、ロータ変
位の検出装置の設置スペースが必要であり、また、電磁
軸受の数だけ電磁軸受制御装置が必要であるため部品数
が多くなり、回転機械及び電磁軸受制御装置の小形化と
低コスト化に対して不利になるという点について十分配
ｈａされておらず、回転機械及び電磁軸受制御装置が大
型になり、コストもかさむという問題があった。

本発明の目的は、小型で低コストの回転機械の電磁軸受
制御装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、回転機械の２ケ所に設置した電磁軸受を１
組のロータ変位の検出装置を持つ電磁軸受制御装置で制
御すること、即ち、ロータの左右あるいは上下の２ケ所
のＸ方向及びＹ方向の合計４ケ所のｍｍ軸受コイルに供
給する電流をＸ方向とＹ方向のそれぞれの方向に対し、
一方の右側あるいは上側の電磁軸受の電磁石コイルに正
方向の力が働くように制御電流を流した時、もう一方の
左側あるいは下側の電磁軸受の電磁石コイルには、負の
方向に力が働くようにＸ方向とＹ方向の２個の制御回路
で左右あるいは上下の４カ所の電磁軸受コイルに供給す
る電流を制御することにより達成される。

〔作用〕

ロータと液体を内蔵するドラムから構成される回転体の
振動モードはコニカル形に振動するモードとなる。これ
について１次元で考える。Ｚ型の振動モードはドラム上
下では、ちょうど逆相となる。このことから、ドラム上
下に電磁軸受を設置した場合、Ｘ方向及びＹ方向のそれ
ぞれのロータ変位の検出装置方向の電磁石コイルとその
逆方向の電磁石コイルに流す制御電流が、上下の電磁軸
受で逆になるように電磁軸受制御装置から制御電流を流
せばコニカル形の振動モードは、１ケのロータ変位の検
出装置をもつ電磁軸受制御装置のみで、ドラム上下に設
置した電磁軸受が制御可能である。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図〜第３図により説明す
る。第２図に示すようにロータｌａ。

１ｂと液体を内蔵するドラム１１から構成される回転体
を玉軸受７ａ、７ｂ及すベリ軸受８により支持された回
転機械に、ドラム１１の上部にｔｉｔｓ軸受１０ａとロ
ータ変位検出用の変位センサ２を、ドラム１１の下部に
電磁軸受１０ｂを設置する。

この電磁軸受１０ａ、１０ｂの制御装置を第１図に示す
。Ｘ方向のロータ変位を変位センサ２ｘから検出した変
位信号Ｘは制御回路５ｘに入力されその演算結果はパワ
アンプ４ｘに入力され、制御電流ｉ　ｘ　を電磁石コイ
ル３ａ、３ｂに流す構成である。Ｙ方向についても同様
である。このような構成は第５図に示したように、電磁
軸受によるサーボ制御方式の基本構成である。

さて、コニカル形の振動モードとなる振動は、第３図に
示すように、電磁軸受した位置、ドラム上部と下部とで
は、位相は逆相となる。この現象に着目し、パワアンプ
４からの制御電流を、フィルタ６により、Ｚ型の振動モ
ードとなる振動数においてのみ電磁石コイル３ｂに流す
、流し方としては、Ｘ方向、Ｙ方向それぞれにおいて、
上部でセンサ側のｔ！！磁石コイル３ａに流す電流ｉを
、下部では逆に１反センサ側の電磁石コイル３ｂに流す
。同様に、上部で反センサ側の電磁石コイル３ａに流す
電流ｉを、下部ではセンサ側に流す。

よって、本発明の方法によれば、第３図に示すようなコ
ニカル形の振動モードとなる振動に対しては、上部電磁
軸受ＬＯａの電磁石コイル３ａと下部電磁軸受１０ｂの
電磁石コイル３ｂには、それぞれの方向で相反する吸引
力が働くので、制御可能となる。

〔発明の効果〕

本発明によれば次のような効果が達成できる。

（イ）１組の電磁軸受制御装置により、２個の電磁軸受
を制御するので、部品点数が少なくてすむ。

（ロ）２個の電磁軸受により制御するので、Ｚ型の振動
モードとなる振動に対して、小さな共振振幅で通過でき
、また、自励振動の防止の効果もある。

（ハ）変位検出器が１組取付は不要となり、回転機械が
小形化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロック線図、第２図は
回転機械の構成を示すモデル図、第３図は振動モード図
、第４図は第２図に示す回転機械の回転数と固有振動数
の関係を示す図、第５図は電磁軸受制御装置の基本構成
を示すブロック線図である。 １・・・ロータ、２・・・電磁石コイル、３・・・変位
検出器。 ４・・・パワアンプ、′５・・・制御回路、６・・・フ
ィルタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ロータの軸心位置をＸ方向とＹ方向の直角２方向よ
   り検出する変位検出器を設け、前記変位検出器から出る
   Ｘ方向とＹ方向の変位信号に感応して、電磁石コイルへ
   の供給電流を制御するＸ方向制御回路とＹ方向制御回路
   を有する電磁軸受制御装置において、前記ロータの左右
   あるいは上下の２ケ所のＸ方向及びＹ方向の合計４ケ所
   に電磁軸受コイルを設置し、Ｘ方向とＹ方向のそれぞれ
   の方向に対し、一方の右側あるいは上側の電磁軸受の電
   磁石コイルに正方向の力が働くように前記制御回路から
   制御電流を流した時、もう一方の左側あるいは下側の電
   磁軸受の電磁石コイルには逆に負の方向に力が働くよう
   にＸ方向とＹ方向の２個の制御回路で左右あるいは上下
   の４ケ所の電磁軸受コイルに供給する電流を制御するよ
   うにしたことを特徴とする電磁軸受制御装置。